JP2002050710A

JP2002050710A - 電子部品装置

Info

Publication number: JP2002050710A
Application number: JP2000232317A
Authority: JP
Inventors: Kimiya Kawamura; 公冶川村; Hirohisa Takahata; 広久高畠
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】金属製蓋体をセラミックパッケージの上面に配
置した封止用導体に溶接しても、金属成分の飛散がな
く、安定した特性が得られる電子部品装置を提供する。【解決手段】セラミックパッケージ２に設けたキャビテ
ィー２１内に電子部品素子を収納するとともにキャビテ
ィー２１の側壁上面に設けた封止用導体５にキャビティ
ー２１を気密封止する金属製蓋体４を溶接してなる電子
部品装置において、封止用導体５はキャビティー２１側
壁上面の外周寄りに形成されており、かつ側壁上面の全
幅をＷ、側壁上面で封止用導体の非形成領域の幅Ｗｉと
したとき、Ｗｉ／Ｗが０．２〜０．６である構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電素子、水晶振動
子、ＩＣチップ等の電子部品素子をセラミックパッケー
ジに収容し、金属製蓋体で溶接封止して成る電子部品装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミックパッケージのキャビティー
に、例えば、水晶振動子などの電子部品素子を収容し、
金属製蓋体でキャビティーの内部を気密封止した水晶発
振子として、特開平９−２４６４１５の構成を図５によ
り説明する。

【０００３】図５は例えば圧電素子の１つである水晶振
動子をセラミックパッケージに収容し、金属製蓋体で気
密封止した電子部品装置である水晶振動子の断面図であ
る。

【０００４】例えば、水晶発振子は、水晶振動子１０
３、セラミックパッケージ１０２、金属製蓋体１０４と
から主に構成されている。

【０００５】セラミックパッケージ１０２には、平板状
のセラミック層１０２ａ、枠体状のセラミック層１０２
ｂ、１０２ｃが積層して、全体として、上面が開口した
キャビティー１０２１が形成されている。このキャビテ
ィー１０２１の内壁面には、水晶振動子１０３を固定
し、且つ電気的な接続を達成する段差部１０２２が形成
されている。

【０００６】また、セラミックパッケージ１０２のキャ
ビティー１０２１の開口周囲には、封止用導体１０５が
配置されている。例えば、封止用導体１０５は、キャビ
ティー１０２１の開口周囲にタングステン、又はモリブ
デンなどのメタライズ層を被着形成し、このメタライズ
層の上面側には、メッキ手法により形成されたメッキ層
が被着され、形成されている。そしてセラミックパッケ
ージ１０２のキャビティー１０２１を封止する金属製蓋
体１０４は、少なくとも接合面にクラッド化された金属
ろう材層が形成されている。

【０００７】また、セラミックパッケージ１０２のキャ
ビティー１０２１内に、水晶振動子１０３を収容した
後、この金属製蓋体１０４を、封止用導体１０５上に載
置し、両者をビーム溶接やシーム溶接により封着してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、図５の
ような構造で、ビーム溶接やシーム溶接の手法にて溶接
すると、セラミックパッケージ１０２側の封止用導体１
０５と、金属製蓋体１０４のクラッド層とが、溶解しあ
い接合されるものの、セラミックパッケージ１０２側の
封止用導体１０５の表面の凹凸状態や、金属製蓋体１０
４の当接部にバリやそりがあると、両者の接触状態が均
一化せず、溶接時の電流を供給している時に、この間隙
に放電スパークや溶けた金属成分（異物）の飛散が発生
することがあった。

【０００９】特に、この飛散した金属成分（異物）は、
キャビティー１０２１の内部に飛散すると、キャビティ
ー１０２１の内部を汚染したり、水晶振動子１０３に付
着したりする。特に、水晶振動子１０３に付着すると、
発振特性が大きく変動してしまい、その結果、所定特性
が得られないという問題があった。即ち、非常に信頼性
を悪くしていた。

【００１０】本発明は上述の問題に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、溶接時、異物となる金属成分が
キャビティー内部に飛散することを有効に抑制し、キャ
ビティーの内部に収容された電子部品素子の安定した動
作を可能とする電子部品装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックパ
ッケージに設けたキャビティー内に電子部品素子を収納
するとともにキャビティーの側壁上面に設けた封止用導
体にキャビティーを気密封止する金属製蓋体を溶接して
なる電子部品装置において、前記封止用導体はキャビテ
ィー側壁上面の外周寄りに形成されており、かつ前記側
壁上面の全幅をＷ、側壁上面で封止用導体の非形成領域
の幅Ｗｉとしたとき、Ｗｉ／Ｗが０．２〜０．６である
ことを特徴とする電子部品装置を提供することにある。

【作用】本発明の電子部品装置の構成によれば、封止用
導体はキャビティー側壁上面の外周寄りに形成されてお
り、かつ前記側壁上面の全幅をＷ、側壁上面で封止用導
体の非形成領域の幅Ｗｉとしたとき、Ｗｉ／Ｗが０．２
〜０．６であるために、ビーム溶接やシーム溶接などで
金属製蓋体の縁部を溶接しスパークにより金属成分の飛
散が発生したとしても、側壁上面で封止用導体の非形成
領域の幅Ｗｉが長いためにキャビティー内部に入り込む
ことを防止することができ、電子部品素子に金属成分が
付着して動作停止を生じさせるなどの信頼性が低下する
のを防止することができる。結局、電気的特性が良好
で、高い信頼性の電子部品装置が提供できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品装置、そ
の一例である水晶発振子を、図面を用いて詳説する。図
１は、本発明の水晶発振子に係る断面図、図２は金属製
蓋体部分の要部の拡大図、図３はセラミックパッケージ
の主要部分の拡大図である。

【００１３】図１において、水晶発振子１は、セラミッ
クパッケージ２、電子部品素子である水晶振動子３、金
属製蓋体４、セラミックパッケージ２と金属製蓋体４を
ビーム溶接やシーム溶接により封止するための封止用導
体５で主に構成されている。

【００１４】このようなセラミックパッケージ２は、例
えば、周知の多層配線基板の技術を用いて形成される。
例えば、セラミックパッケージ２は、平板状のセラミッ
ク層２ａ、中央部が開口したリング状のセラミック層２
ｂ、中央部が開口したリング状のセラミック層２ｃとが
積層して構成されている。尚、セラミック層２ｂの開口
面積が、セラミック層２ｃの開口形状に比較して小さく
なっている。

【００１５】これにより、セラミックパッケージ２は、
上面開口を有するキャビティー２１が形成されるととも
に、上述のセラミック層２ｂと２ｃの開口寸法の違いか
ら、キャビティー２１の内壁面には段差部２２、２３が
形成される。

【００１６】ここで、段差部２２は、水晶振動子３が機
械的に固定及び電気的に接続される電極パッドが形成さ
れる。

【００１７】また、セラミックパッケージ２の底面に
は、該電極パッドに導通する端子電極が形成され、セラ
ミックパッケージ２のキャビティー２１の開口周囲に封
止用導体が形成され、また、セラミックパッケージ２の
厚み方向には、不図示であるが電極パッドと端子電極と
を導通するビアホール導体、封止用導体と端子電極とを
導通するビアホール導体が形成されている。

【００１８】また、封止用導体５はキャビティー２１の
側壁上面の外周寄りに形成されており、位置としては、
キャビティー開口部の側壁上面の全幅をＷ、前記側壁上
面で封止用導体の非形成領域の幅をＷｉとしたときにＷ
ｉ／Ｗが０．２〜０．６となる位置に設けられている。
該封止用導体膜５はキャビティー２１の周辺にタングス
テン、またはモリブデンなどのメタライズ層を被着形成
し、このメタライズ層の上面側に、メッキ手法により形
成されたメッキ層が被着されており、その厚みは金属製
蓋体３０〜６０μｍ程度、好ましくは５０〜６０μｍで
あり、その表面には例えば、ＮｉメッキとＡｕメッキが
施されている。

【００１９】このような電極パッド、端子電極、封止用
導体及びビアホール導体は、所定セラミックグリーンシ
ートに貫通孔を形成し、貫通孔内にモリブデンやタング
ステンなどの高融点金属材料から成る導電性ペーストを
充填印刷するとともに、シート表面に所定形状に導電性
ペーストを印刷する。その後、セラミックグリーンシー
トを積層圧着した後、所定雰囲気で焼成することにより
形成される。

【００２０】尚、上述の形成方法は、グリーンシートの
積層による製造方法であるが、例えばセラミック粉末に
よるプレス成型で形成できる。

【００２１】水晶振動子３は、所定結晶軸でカットされ
た短冊状の水晶基板と、該水晶基板の両主面に形成され
る励振電極と、該励振電極から水晶基板の一方の端部に
延びる引き出し電極を具備している。

【００２２】金属製蓋体４は、図２に示すように、実質
的にコバールや４２アロイなどの金属材料の平板状板体
４１と、接合面側に被着したろう材層４２、接合面と反
対側の表面に被着したメッキ層４３とから構成されてい
る。例えば、平板状板体４１は５０〜１００μm、例え
ば１００μmの厚みであり、接合面側のろう材層４２は
低融点ろう材、例えば、Ａｕ合金、Ｓｎ、はんだ、アル
ミニウム合金等などが例示できる。この低融点ろう材層
４２は、金属製蓋体４の加工時に、平板状板体４１に対
してクラッドなどにより一体的に被着形成されている。
そのろう材層４２の厚みは、例えば１０〜５０μｍ、例
えば１５μｍである。また、ここでは金属製蓋体４は接
合面側にろう材層、接合面と反対側にはメッキ層を被着
した例で説明するが、少なくとも接合面にろう材層が形
成されていればよく、図示しないが、金属製蓋体４の両
面にろう材層が形成されていても構わない。

【００２３】このような金属製蓋体４は、セラミックパ
ッケージ２の上面に被着形成した封止用導体膜５上に載
置した時、封止用導体膜５の外縁の一部が、金属製蓋体
４の周囲から露出するような寸法となっている。この外
縁の露出幅ｄは、５０〜１００μｍ程度露出させること
が望ましい。露出幅が５０μｍ未満では、この金属製蓋
体４の端面部分に適正なフィレットが形成されず溶着状
態を目視にて確認することが困難となる。また、露出幅
が１００μｍを超えるとキャビティー２１の壁面と金属
製蓋体４の端面との距離が小さくなり、セラミックパッ
ケージ２にクラックが発生しやすくなる。

【００２４】ここで、外周側導体５の幅Ｗｏについて、
幅Ｗｏは約１００〜３００μｍが望ましい。仮に、１０
０μｍ未満では、リーク不良が発生し易くなり、また、
安定した溶接が困難となる。尚、３００μｍを越える
と、該封止用導体膜を形成した枠体状セラミック層２ｃ
自身が大型化してしまう。

【００２５】Ｗｉは４０〜１００μｍ程度することが望
ましい。４０μｍ未満では、この溝５０の間隔でスパー
クが発生しやすくなる。また、１００μｍを越えると該
封止用導体膜を形成した枠体状セラミック層２ｃ自身が
大型化してしまう。

【００２６】以上の、Ｗｉ、Ｗｏの値を考慮し、さら
に、Ｗは通常２００μｍから５００μｍであることを考
慮すると、前記封止用導体の位置は、Ｗｉ／Ｗが０．２
〜０．６で表される位置に形成されることが良いことが
わかる。

【００２７】上述の電子部品装置は、次のように組み立
てられる。まず、セラミックパッケージ２のキャビティ
ー２１の段差部上の電極パッドにＡｇを含有する導電性
樹脂ペーストを供給し、水晶振動子３の引き出し電極が
電極パッドと接続するように、導電性樹脂ペーストに、
水晶振動子３を載置する。そして、導電性樹脂ペースト
を硬化して、セラミックパッケージ２に水晶振動子３を
固定する。

【００２８】次に、水晶振動子３の周波数調整をした
後、窒素ガス中、又は真空中で金属製蓋体４をセラミッ
クパッケージ２の開口周辺の封止用導体５上に、前述の
ように載置する。

【００２９】次に、金属製蓋体４の外周の縁部にビーム
溶接またはシーム溶接にて、電子ビームを照射しなが
ら、または所定電流を供給しながら、金属製蓋体４の場
合はろう材層４２とセラミックパッケージ２の外周側の
封止用導体膜５で溶接する。これにより、金属製蓋体４
とセラミックパッケージ２とが気密的に封止される。

【００３０】ここで、Ｗｉ／Ｗが０．２〜０．６となる
位置に周設されている。そして、電子ビームの照射やロ
ーラ電極による電流を加えることにより、金属製蓋体４
の外周側縁部より溶融されることになるため、リング状
枠体の外周側の封止用導体が形成されている部分で溶接
接合が達成される。

【００３１】この時、封止用導体の表面に凹凸や金属製
蓋体４に金属バリやそりがあって、金属製蓋体４と封止
用導体との間でスパークが発生し、ろう材層４２やメッ
キ層５の金属成分が、キャビティー２１側に飛散しよう
としても、リング状セラミック層の幅を２等分した内周
側に封止用導体を形成していない部分を周設させている
ことにより、飛散した金属成分が遮断される。

【００３２】その結果、少なくともキャビティー２１の
内部に金属成分の飛散が抑制され、キャビティー２１内
に異物として存在することがなく、また、水晶振動子３
の表面に付着することが一切ない。

【００３３】これにより、電気的特性が良好で、高い信
頼性の水晶発振子となる。

【００３４】また、本発明の別の実施例として、図４に
示すように、封止用導体5はＷｉ／Ｗが０．２〜０．６
となる位置に設けられているのだが、封止用導体膜５よ
りも、内周側に硬化された絶縁性接着剤などの絶縁体５
ａが均一な幅で封止用導体膜５と同様に周設されてもよ
い。この絶縁体５ａの厚みは、封止用導体５とほぼ同一
であることが好ましいが、上限としては封止用導体の厚
みを超えないレベルが良い。理由は、金属製蓋体を用い
て溶接する際、不良となる危険があるからである。

【００３５】上述の実施例では、セラミックパッケージ
２のキャビティー２１内部に水晶振動子である圧電振動
子を配置したが、その他に弾性表面波素子やＩＣチップ
などの電子部品素子を収容してもよい。

【００３６】また、上述の実施例では、電子部品素子３
と電極パッドとの接続が導電性樹脂ペーストによって行
なわれているが、電子部品素子によって、ボンディング
ワイヤー、半田バンプを用いてフリップチップ接合して
も構わない。

【００３７】また、必要に応じて、キャビティー２１内
部に、弾性表面波素子や圧電振動子やＩＣチップなどの
電子部品素子３とともに、所定回路を構成する各種チッ
プ状電子部品も収容配置される。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明の電子部品装置で
は、封止用導体がキャビティー側壁上面の外側よりで、
Ｗｉ／Ｗが０．２〜０．６となる位置に形成されている
ために、ビーム溶接やシーム溶接などで金属製蓋体の縁
部を溶接しスパークにより金属成分の飛散が発生したと
しても、側壁上面で封止用導体の非形成領域の幅Ｗｉが
長いためにキャビティー内部に入り込むことを防止する
ことができ、電子部品素子に金属成分が付着して動作停
止を生じさせるなどの信頼性が低下するのを防止するこ
とができる。これにより、電子部品の信頼性を向上させ
るとともに、特性の維持向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品装置である水晶発振子の断面
図である。

【図２】本発明の電子部品装置である水晶発振子に用い
る金属製蓋体の部分断面図である。

【図３】本発明の電子部品装置である水晶発振子に用い
るセラミックパッケージの要部断面図である。

【図４】本発明の電子部品装置である水晶発振子の別の
例の断面図である。

【図５】従来の水晶発振子の断面図である。

【符号の説明】

１・・・水晶発振子２・・・セラミックパッケージ３・・・水晶振動子４・・・金属製蓋体５・・・封止用導体１０１・・・水晶発振子１０２・・・セラミックパッケージ１０３・・・水晶振動子１０４・・・金属製蓋体１０５・・・封止用導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックパッケージに設けたキャビテ
ィー内に電子部品素子を収納するとともにキャビティー
の側壁上面に設けた封止用導体にキャビティーを気密封
止する金属製蓋体を溶接してなる電子部品装置におい
て、前記封止用導体はキャビティー側壁上面の外周寄りに形
成されており、かつ前記側壁上面の全幅をＷ、側壁上面
で封止用導体の非形成領域の幅をＷｉとしたとき、Ｗｉ
／Ｗが０．２〜０．６であることを特徴とする電子部品
装置。