JP2002043769A - 金属蓋付電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】筐体状ケースの金属蓋による封止性を向上でき
る金属蓋付電子部品を提供する。 【解決手段】上面が開口し、内部に電子素子Ａが収容さ
れた筐体状ケース１と、該筐体状ケース１の開口部に接
着され、筐体状ケース１を封止する金属蓋３１とを具備
する金属蓋付電子部品であって、金属蓋３１の中央部
に、金属蓋３１の他の部分よりも変形しやすい易変形部
３２を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属蓋付電子部品
に関し、特に、上面が開口し、内部に電子素子が収容さ
れた筐体状ケースと、該筐体状ケースの開口部を封止す
る金属蓋とを具備する金属蓋付電子部品に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】従来より、通信機器、電子機器にはマイク
ロコンピュータなどが多用されており、このマイクロコ
ンピュータにはクロック発振回路が接続されていた。

【０００３】この発振回路は、図７に示す等価回路のよ
うに、圧電振動子５１の両端と接地電位との間に２つの
負荷容量成分Ｃ₁、Ｃ₂が接続され、さらに、圧電振動子
５１の両端間に帰還抵抗５５、インバータ５６がそれぞ
れ接続されていた。

【０００４】そして、この発振回路によりクロック信号
を発生するには、インバータ５６と帰還抵抗５５からな
る増幅回路における増幅率をα、移相量をθ₁とし、ま
た、圧電振動子５１と負荷容成分Ｃ₁、Ｃ₂からなる帰還
回路における帰還率をβ、移相量をθ₂としたとき、ル
ープゲインがα×β≧１であり、かつ、移相量がθ₁＋
θ₂＝３６０°×ｎ（但しｎ＝１、２、…）であること
が必要である。

【０００５】一般的に帰還抵抗５５及びインバータ５６
からなる増幅器は、マイコンに内蔵されている。不発振
や発振停止を起さない、安定した発振を得るためにはル
ープゲインを大きくしなければならない。ループゲイン
を大きくするには、帰還率βのゲインを決定する圧電振
動子のＰ／Ｖ値を大きくする事が必要となる。

【０００６】従来、圧電振動子を用いたセラミック発振
子には、２つの容量成分を形成したコンデンサ素子内蔵
の負荷容量内蔵型タイプなどがある。さらに、実装形態
としては、リードピン型と表面実装型の２つに大別され
る。現在では、プリント配線基板への高密度自動実装技
術から、プリント配線基板に他の電子部品とともにリフ
ロー半田接合が可能な表面実装型が主流となっている。

【０００７】そして、表面実装型のセラミック発振子に
おいては、圧電振動子の振動動作を妨げないように外装
ケースで被覆し、圧電振動子のＰ／Ｖ値を大きく保ちな
がらいかに小型化を達成するかが重要になる。尚、Ｐ／
Ｖ値は２０ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｂ）で表されるもので、Ｒ
ａは反共振インピーダンス、Ｒｂは共振インピーダンス
として定義される。

【０００８】従来の表面実装型圧電発振子としては、特
開２０００−１６５１７９号公報に開示されるようなも
のが知られており、この公報に開示された表面実装型圧
電発振子は、底板内面に複数の導電部材用凹部を有する
樹脂製の筐体状ケースと、筐体状ケースの底板に当接す
る部分が筐体状ケースの内部に向けて突出し、底板内面
に形成された導電部材用凹部に露出する突出部が筐体状
ケースに一体的に設けられた複数のリード端子と、筐体
状ケース内に収容され、底面に複数の接続電極が形成さ
れた電子素子と、導電部材用凹部に設けられ、電子素子
の接続電極とリード端子の突出部とを接続する導電部材
と、筐体状ケースの開口部に接着された金属蓋とを具備
するものであった。

【０００９】金属蓋は筐体状ケースに樹脂接着剤により
接着され、筐体状ケースが封止されていた。

【００１０】そして、このような表面実装型圧電発振子
を基板上に配置し、リフローすることにより、リード端
子をプリント配線基板上の電極に半田にて接合し、実装
していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の表面実装型圧電発振子では、基板実装時のリフロー
熱で筐体状ケースの内部の空気が膨張し、金属蓋が外に
凸になるように変形し、とくに金属蓋の中心から近い各
辺の中央部が金属蓋のコーナー部に比べて強く引っ張ら
れ、筐体状ケースとの接着部に大きな応力が作用し、樹
脂接着剤で接着された金属蓋が外れたり、もしくは接着
部の一部が剥離して封止性が劣化するという問題があっ
た。

【００１２】この問題に対して、筐体状ケースと金属蓋
との接合を強化することが考えられるが、近年における
表面実装型圧電発振子の小型化にともない、例えば、２
ｍｍ×２．５ｍｍ×１ｍｍのように小型化されており、
このような表面実装型圧電発振子では、金属蓋と筐体状
ケースとの接合面積を広げるにも限界があった。

【００１３】また、このように金属蓋の面積が小さくな
ると、筐体状ケース内部の空気膨張による応力が、直
接、金属蓋の接着部に作用することになり、その応力に
より、金属蓋が外れやすいという問題があった。

【００１４】本発明は、上述の課題を解決するために案
出されたものであり、筐体状ケースの金属蓋による封止
性を向上できる金属蓋付電子部品を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の金属蓋付電子部
品は、上面が開口し、内部に電子素子が収容された筐体
状ケースと、該筐体状ケースの開口部に接着され、前記
筐体状ケースを封止する金属蓋とを具備する金属蓋付電
子部品であって、前記金属蓋の中央部に、前記金属蓋の
他の部分よりも変形しやすい易変形部を設けてなるもの
である。

【００１６】このような構成を採用することにより、リ
フロー半田接合により、金属蓋付電子部品が加熱され、
筐体状ケース内部の空気が膨張し、金属蓋が筐体状ケー
スの内部から外側に向けて押圧されると、その押圧力に
応じて金属蓋の易変形部が変形し、筐体状ケース内部の
空気圧を低下させることができ、金属蓋と筐体状ケース
との接着部に作用する応力を低減でき、金属蓋の外れを
防止して封止性を向上でき、筐体状ケース内に収容され
た電子素子の劣化を防止できる。

【００１７】また、本発明では、金属蓋の厚みは１００
μｍ以下であることが望ましい。このように金属蓋の厚
みを１００μｍ以下とすることにより、金属蓋の易変形
部の変形が容易となり、金属蓋の外れをさらに防止でき
る。

【００１８】金属蓋の易変形部は、筐体状ケース内部に
向けて凸となる曲面形状であっても良い。このような易
変形部を設けることにより、組立工程で印可される２０
０〜３００℃の高温条件では、逆に外部に凸になるよう
に変形して内部圧力を吸収することができる。

【００１９】また、本発明の金属蓋付電子部品では、電
子素子が、短冊状の圧電基板の両主面に振動電極を形成
した圧電共振素子と、短冊状の誘電体基板の両主面に２
つの容量成分を形成するための電極を有するコンデンサ
素子とを、導電性接続部材を介して電気的に接続して構
成され、筐体状ケースの底面に設けられたリード端子と
前記電子素子とが電気的に接続されているものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金属蓋付電子部品
である容量内蔵型圧電共振子を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明の金属蓋付電子部品の外観斜視図、図
２はその縦断面図、図３はその横断面図である。

【００２１】図１において、符号１は、例えば、液晶ポ
リマー等の耐熱性に優れた樹脂材料からなる筐体状ケー
スを示すもので、この筐体状ケース１は、図２および図
３に示すように、底板３と側壁５が一体となっており、
上方が開口しており、その内部には電子素子Ａの収納領
域（内部空間）が形成されている。開口部の内側周囲は
外方に向かって広がるテーパ面６となっており、このテ
ーパ状の開口部によって、電子素子Ａの収納配置がスム
ーズに行われるようになっている。筐体状ケース１の外
周面には、洋白、リン青銅などの金属部材からなる３つ
のリード端子７が配置されている。

【００２２】筐体状ケース１の底板３の内面には、図４
に示すように、３つの導電部材用凹部８が形成され、こ
れらの導電部材用凹部８は、図２乃至図４に示すよう
に、底板３の下面側の断面積が小さく、上面側の断面積
が大きく形成されている。

【００２３】リード端子７は、図２および図３に示すよ
うに、筐体状ケース１の底板３に当接する部分が筐体状
ケース１の内部に向けて突出して形成された突出部９
が、底板３内面に形成された導電部材用凹部８に露出し
ており、これらの突出部９が筐体状ケース１に一体的に
設けられている。即ち、所定の成形型にリード端子７を
配置した後、樹脂材料を流し込み、リード端子７の突出
部９と筐体状ケース１の底板３とが一体となっている。

【００２４】筐体状ケース１内には電子素子Ａが収容さ
れており、この電子素子Ａは、図５に示すように、短冊
状の圧電基板１３の両主面に振動電極１５、１６を形成
した圧電共振素子１７と、２つの容量成分を形成し、且
つ短冊状の誘電体基板１９の一方主面に３つの接続電極
２１を形成したコンデンサ素子２３とを、各素子１７、
２３の対向しあう表面の両端部に配置した導電性接続部
材２５を介して電気的に接続して構成されている。

【００２５】圧電基板１３は、ＰＴ（チタン酸鉛）、Ｐ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミック材
料、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム及び
四棚酸リチウムなどの単結晶材料から構成されている。

【００２６】圧電基板１３の上面側主面には、その中央
部から右端まで形成された振動電極１５が、圧電基板１
３の右側面を介して下面側主面端部にまで延設されて、
下面側主面右端部に引出電極１５ａが形成されている。
圧電基板１３の下面側主面には、その中央部から左端ま
で形成された振動電極１６が、圧電基板１３の左側面を
介して上面側主面端部にまで延設されて、上面側主面左
端部に引出電極１６ａが形成されている。即ち、振動電
極１５は、圧電基板１３の右側面に形成された導体膜１
５ｂを介して引出電極１５ａに接続され、振動電極１６
は、圧電基板１３の左側面に形成された導体膜１６ｂを
介して引出電極１６ａに接続されている。

【００２７】これら振動電極１５、１６、引出電極１５
ａ、１６ａは例えばＡｇ系材料を主成分とする薄膜導体
膜によって形成され、導体膜１５ｂ、１６ｂは例えばＡ
ｇ系材料を主成分とする導電性ペーストの印刷、熱硬
化、もしくはスパッタ等により形成されるＡｇ系薄膜な
どによって形成される。

【００２８】コンデンサ素子２３はＰＴ（チタン酸
鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＢａＴｉＯ₃
（チタン酸バリウム）などの誘電体セラミック材料から
なる短冊状の誘電体基板１９と、２つの容量成分を形成
するための複数の接続電極２１とから形成されている。
図５において、誘電体基板１９の上面側には２つの電極
２０ａ、２０ｂが、誘電体基板１９の一方主面である下
側に、容量成分を形成すると同時に、外部（リード端子
７）との接続を達成するための３つの接続電極２１ａ、
２１ｂ、２１ｃが形成されている。

【００２９】また、上面側の電極２０ａと下面側の接続
電極２１ａとは誘電体基板１９の一方端面の導体膜２２
ａを介して接続されており、上面側の電極２０ｂと下側
面の接続電極２１ｂとは誘電体基板１９の他方端面の導
体膜２２ｂ介して接続されている。さらに、誘電体基板
１９の上面側の電極２０ａ、２０ｂは、その一部が誘電
体基板１９の下側面の接続電極２１ｃに対向している。

【００３０】即ち、誘電体基板１９の下面側の接続電極
２１ｃを中心に見た場合、誘電体基板１９の厚みを介し
て上面側の電極２０ａとの間で所定容量成分が形成さ
れ、さらに、電極２０ａと接続電極２１ａとの間で所定
容量が形成され、両容量成分が構成されて第一の負荷容
量成分Ｃ₁となる。また、接続電極２１ｃと電極２０
ｂ、電極２０ｂと接続電極２１ｂとの間において第二の
負荷容量成分Ｃ₂が得られる。

【００３１】上述の圧電共振素子１７とコンデンサ素子
２３とは、導電性接続部材２５によって両者の間に所定
間隔を有して機械的に接合され、且つ電気的に接続され
る。これにより、電子素子Ａが構成される。尚、上記例
では、圧電共振素子１７とコンデンサ素子２３とからな
る電子素子Ａを筐体状ケース１内に収容した例について
説明したが、圧電共振素子１７のみを収容しても良い。

【００３２】筐体状ケース１の導電部材用凹部８には、
コンデンサ素子２３の接続電極２１とリード端子７の突
出部９とを接続する導電部材２７が配置されており、こ
の導電部材２７は、導電部材用凹部８内に導電性ペース
トを充填することにより形成されている。即ち、導電部
材２７は、リード端子７の突出部９側の断面積Ｓ₁が、
コンデンサ素子２３の接続電極２１側の断面積Ｓ₂より
も小さく形成され、導電部材２７の側面とリード端子７
の突出部９の上面とのなす角度θが９０度未満とされて
いる。

【００３３】筐体状ケース１の開口は、キャップ形状の
金属蓋３１の周囲壁３３を、筐体状ケース１の側壁５に
外嵌することにより封止されている。金属蓋３１は、例
えば、ステンレス板から構成されており、厚みは１００
μｍ以下、特には４０〜１００μｍとされている。

【００３４】即ち、筐体状ケース１の側壁５の外周面
に、筐体状ケース１内部に向けて傾斜する傾斜部３７を
形成し、該傾斜部３７と金属蓋３１の周囲壁３３との間
に、エポキシ系樹脂等からなる樹脂接着剤３９を充填す
ることにより、金属蓋３１が筐体状ケース１に接着さ
れ、これにより、筐体状ケース１が封止されている。

【００３５】そして、本発明では、金属蓋３１の中央部
には、金属蓋３１の他の部分よりも変形しやすい易変形
部３２が設けられている。この金属蓋３１の易変形部３
２は、筐体状ケース１内部に向けて凸となる曲面形状と
されている。このような易変形部を形成することによ
り、金属蓋３１を薄くしたとしても金属蓋３１の剛性を
向上できる。

【００３６】尚、易変形部３２は図６（ａ）に示すよう
に、蛇腹状に形成しても良く、この場合にはより変形し
易くなり、また、（ｂ）に示すように、金属蓋３１の中
央部に凹部を形成し、この凹部の部分を、筐体状ケース
１外部に向けて凸となる曲面形状としても良い。この場
合には、金属蓋３１の周辺部の剛性を向上でき、金属蓋
３１と筐体状ケース１との接合部に作用する応力を接合
部全体に分散させることができる。

【００３７】また、底板３内面に形成された導電部材用
凹部８の間には、図２および図４に示すように、コンデ
ンサ素子２３の接続電極２１間の絶縁を図るための絶縁
用凹部４１が形成されている。

【００３８】このような金属蓋付電子部品は、先ず、図
４に示すような筐体状ケース１の導電部材用凹部８内に
導電性ペーストを充填して導電部材２７を形成した後、
上方から電子素子Ａを収容し、その接続電極２１を導電
部材２７に接続する。この時、導電部材用凹部８内の導
電性ペーストの固化と同時に、電子素子Ａの接続電極２
１の固定が行われ、筐体状ケース１内に電子素子Ａが固
定される。

【００３９】導電部材２７は、銀粉末や、銅と銀との合
金粉末をエポキシ系接着剤に混合した導電性樹脂ペース
トを供給、硬化して作製される。

【００４０】その後、キャップ形状の金属蓋３１の周囲
壁３３の内側にエポキシ系樹脂からなる樹脂接着剤３９
を塗布し、筐体状ケース１の側壁５に形成された外周面
の傾斜部３７に外嵌することにより封止し、表面実装型
圧電発振子を作製できる。

【００４１】以上のように構成された金属蓋付電子部品
では、金属蓋付電子部品を基板上に配置し、リフローす
ることにより、リード端子７が基板に半田により接合さ
れ、実装される。この際、金属蓋付電子部品が加熱さ
れ、筐体状ケース１内部の空気が膨張し、金属蓋３１を
筐体状ケース１の内部から外側に向けて押圧すると、金
属蓋３１の易変形部３２が変形し、筐体状ケース１内部
の空気圧を低下させることができ、金属蓋３１と筐体状
ケース１との接着部に作用する応力を低減でき、金属蓋
３１の外れを防止して封止性を向上でき、筐体状ケース
１内に収容された電子素子Ａの劣化を防止できる。特
に、筐体状ケース１の開口部の面積が、９ｍｍ²以下の
ような小型の金属蓋付電子部品に関して効果的である。

【００４２】さらに、筐体状ケース１の外周面に設けら
れたリード端子７の突出部９が筐体状ケース１と一体的
に設けられているため、リード端子７と筐体状ケース１
との間には隙間が殆ど形成されておらず、この隙間から
の水分の浸入等を防止することができ、これにより、封
止性を向上できる。

【００４３】また、導電部材２７を、そのリード端子７
の突出部９側の断面積Ｓ₁を、圧電共振素子１７の接続
電極２１側の断面積Ｓ₂よりも小さくすることにより、
突出部９と導電部材２７の側面とのなす角度θが９０度
未満となり、リード端子７と筐体状ケース１との間の隙
間から水分等が浸入してきたとしても、突出部９と導電
部材２７との接続部分で浸入が阻止され、筐体状ケース
１の封止信頼性をさらに向上できる。

【００４４】さらにまた、キャップ形状の金属蓋３１の
周囲壁３３を、筐体状ケース１の側壁５に外嵌するとと
もに、筐体状ケース１の側壁５の外周面に、筐体状ケー
ス１内部に向けて傾斜する傾斜部３７を形成し、該傾斜
部３７と金属蓋３１の周囲壁３３との間に樹脂接着剤３
９を充填することにより、筐体状ケース１の開口を確実
に封止できるとともに、金属蓋３１が金属製であるた
め、金属蓋３１の肉厚を１００μｍ以下と薄くでき、表
面実装型圧電発振子の薄型化を図ることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の金属蓋付電子部品によれば、金
属蓋付電子部品が加熱され、筐体状ケース内部の空気が
膨張し、金属蓋が筐体状ケースの内部から外側に向けて
押圧されると、金属蓋の易変形部が変形し、筐体状ケー
ス内部の空気圧を低下させることができ、金属蓋と筐体
状ケースとの接着部に作用する応力を低減でき、金属蓋
の外れを防止して封止性を向上でき、筐体状ケース内に
収容された電子素子の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属蓋付電子部品を示す外観斜視図で
ある。

【図２】図１のａ−ａ線に沿った縦断面図である。

【図３】図２のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。

【図４】リード端子が一体に形成された筐体状ケースを
示す平面図である。

【図５】図２の電子素子の分解斜視図である。

【図６】金属蓋の他の例を示す断面図である。

【図７】表面実装型圧電発振子の発振回路図である。

【符号の説明】

１・・・筐体状ケース ７・・・リード端子 １３・・・圧電基板 １５、１６・・・振動電極 １７・・・圧電共振素子 ２１・・・接続電極 ２３・・・コンデンサ素子 ２５・・・導電性接続部材 ３１・・・金属蓋 ３２・・・易変形部 Ａ・・・電子素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上方が開口し、内部に電子素子が収容され
   た筐体状ケースと、該筐体状ケースの開口部に接着さ
   れ、前記筐体状ケースを封止する金属蓋とを具備する金
   属蓋付電子部品であって、前記金属蓋の中央部に、前記
   金属蓋の他の部分よりも変形しやすい易変形部を設けて
   なることを特徴とする金属蓋付電子部品。
2. 【請求項２】金属蓋の厚みが１００μｍ以下であること
   を特徴とする請求項１記載の金属蓋付電子部品。
3. 【請求項３】金属蓋の易変形部は、筐体状ケース内部に
   向けて凸となる曲面形状であることを特徴とする請求項
   １または２記載の金属蓋付電子部品。
4. 【請求項４】電子素子が、短冊状の圧電基板の両主面に
   振動電極を形成した圧電共振素子と、短冊状の誘電体基
   板の両主面に２つの容量成分を形成するための電極を有
   するコンデンサ素子とを、導電性接続部材を介して電気
   的に接続して構成され、筐体状ケースの底面に設けられ
   たリード端子と前記電子素子とが電気的に接続されてい
   ることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記
   載の金属蓋付電子部品。