JP2002118437A - 表面実装型電子部品のパッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の平面積の小型化によって、電子部
品を構成するセラミックパッケージ本体の外枠上面とセ
ラミックキャップとの間をバインダによって接合する接
合面積が減少して気密性が損なわれる事態の発生を有効
に防止する。 【解決手投】 上面に凹陥部を備えたセラミック製パッ
ケージ本体５の外枠上面５ｂに対して、バインダ７を用
いてセラミック製キャップ８を接合させた構造の表面実
装型電子部品のパッケージにおいて、少なくともパッケ
ージ本体の外枠上面、或はキャップの接合面に粗面層を
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型電子部
品のパッケージ構造、例えばガラス封止パッケージの改
良に関するものである。更に本発明は、例えば、振動子
やフィルタ等として使用される表面実装型圧電デバイス
のガラス封止パッケージに適用することにより、パッケ
ージが小型化したとしてもガラス封止部の接合力を高度
に維持することができる電子部品のパッケージに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機等の移動体通信機器
は、小型化、軽量化が進む一方で、高機能化についても
強く求められており、高機能化に伴う部品点数の増加と
小型化という相反する２つの要求を同時に満たす為に、
電装部を構成するプリント基板の小面積化と、搭載部品
等の高密度化による基板面積の有効利用が重要視される
ようになっている。移動体通信機器や伝送通信機器にお
いて周波数制御デバイスとして用いられる水晶共振子
（振動子、フィルタ）についても小型化等が強く求めら
れており、高密度実装化に対応するためにデバイスのパ
ッケージ構造としては表面実装型が主流となっており、
併せて高周波化の要求が強くなっている。図４は従来の
表面実装型圧電デバイスの一例としての水晶振動子の縦
断面図である（特開平９−７２７２９号公報参照）。こ
の水晶振動子１は、水晶振動素子２を、表面実装型パッ
ケージ３内に収容した構成を有する。水晶振動素子２
は、圧電素板と、該圧電素板の上下両主面に夫々形成さ
れた励振電極と、各励振電極から圧電素板の一端縁に向
けて夫々引き出されたリード電極とを備える。パッケー
ジ３は、例えばセラミックから構成され上面に凹陥部６
を有したパッケージ本体５と、パッケージ本体５の外枠
５ａの上面５ｂに対してバインダとしてのガラス７によ
って接合面８ａを接合されるセラミック製のキャップ８
と、を有する。パッケージ本体５の凹陥部６内の段差１
０上に設けた電極パッド１０ａ上には導電性接着剤１１
を用いて水晶振動素子２が接続固定されている。パッケ
ージ本体５の底面には水晶振動素子２の励振電極と導通
した外部電極１２が形成されている。パッケージ本体５
の外枠上面５ｂにキャップ８をガラス７により接合する
場合には、適量の溶融ガラスを外枠上面５ｂ全体に塗布
してキャップ８をかぶせて加圧しガラスを冷却固化させ
る。

【０００３】ところで、セラミック製のパッケージ本体
５の外枠上面５ｂは比較的平滑面であり、溶融ガラスが
入り込んでアンカー効果によって強い接合力を確保する
為に必要な微細な小孔、凹凸が少ない。このため、外枠
上面５ｂとガラス７との接合力は必ずしも強くない。従
って、ガラス７によって必要十分な接合力を確保する為
には、比較的広い接合面積を確保する必要があり、外枠
上面５ｂの幅を可能な限り広く設定することが好まし
い。例えば、ガラス、その他の接着剤を用いて接合する
場合には、縦７ｍｍ×横５ｍｍの縦横寸法を有したパッ
ケージ３において最低限必要とされる接合面積（封止代
の合計面積）は、０．１２ｃｍ²であり、また、縦６ｍ
ｍ×横３．５ｍｍのパッケージにおいて最低限必要とさ
れる接合面積は０．０７２ｃｍ²である。これらの接合
面積を下回る場合には、パッケージ内の気密性の維持に
問題が生じる。しかし、上記のごとく最近ではパッケー
ジ３の平面積を小型化すべき旨の要求が更に厳しくなっ
ているため、パッケージ本体５の外枠上面５ｂの幅、そ
して封止代の合計面積も狭くならざるを得ない。このた
め、セラミック製の外枠上面５ｂとキャップ８との間を
ガラス７によって接合する力が弱まり、気密性の維持に
支障をきたす事態が招来している。なお、このことは、
ガラス以外のバインダ、例えばエポキシ系接着剤によっ
てセラミック製の外枠上面とセラミック製キャップとを
接続する場合にも同様に発生する問題である。また、上
記問題は、圧電デバイスに限らず、上記のごとき気密封
止構造のパッケージを備えた表面実装型電子部品に共通
して発生する問題である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解消しようと
する課題は、電子部品の平面積の小型化によって、電子
部品を構成するパッケージ本体の外枠上面とキャップと
の間をバインダによって接合する接合面積が減少して気
密性が損なわれる事態の発生を有効に防止し得るパッケ
ージ構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、上面に凹陥部を備えたセラミッ
ク製パッケージ本体の外枠上面に対して、バインダを用
いてセラミック製キャップを接合させた構造の表面実装
型電子部品のパッケージにおいて、少なくとも前記パッ
ケージ本体の外枠上面、或はキャップの接合面に粗面層
を形成したことを特徴とする。請求項２の発明は、下面
に凹陥部を備えたセラミック製キャップの外枠下面に対
して、バインダを用いてセラミック製パッケージ本体の
上面を接合させた構造の表面実装型電子部品のパッケー
ジにおいて、少なくとも前記パッケージ本体上面の接合
面、或はキャップの外枠下面に粗面層を形成したことを
特徴とする。請求項３の発明は、前記粗面層の幅を前記
バインダの幅よりも狭く設定して粗面層全体がバインダ
によって隠蔽されるように構成したことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記粗面層を、金属材料をメタライ
ズするか、或はパッケージ本体側接合面、或はキャップ
側接合面を粗面化することにより形成したことを特徴と
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態に基づいて詳細に説明する。図１(a)及び(b)は本
発明の一実施形態に係る電子部品の一例としての表面実
装型圧電デバイス（水晶振動子）の斜視図、及びその縦
断面図である。この水晶振動子１は、水晶振動素子２
を、表面実装型パッケージ３内に収容した構成を有す
る。水晶振動素子２は、水晶素板と、該水晶素板の上下
両主面に夫々形成された励振電極と、各励振電極から水
晶素板の一端縁に向けて夫々引き出されたリード電極と
を備える。パッケージ３は、例えばセラミックから構成
され上面に凹陥部６を有したパッケージ本体５と、パッ
ケージ本体５の外枠５ａの上面（パッケージ本体側接合
面）５ｂに対してバインダとしてのガラス７によって接
合面（キャップ側接合面）８ａを接合されるセラミック
製のキャップ８と、を有する。パッケージ本体５の凹陥
部６内の段差１０上に設けた電極パッド１０ａ上には導
電性接着剤１１を用いて水晶振動素子２が接続固定され
ている。パッケージ本体５の外底面には水晶振動素子２
の励振電極と導通した外部電極１２が形成されている。
パッケージ本体５の外枠上面５ｂにキャップ８をバイン
ダとしてのガラス７により接合する場合には、適量の溶
融ガラスを外枠上面５ｂ全体に塗布してキャップ８をか
ぶせて加圧しガラスを冷却固化させる。バインダとして
ガラス以外の接着剤を使用する場合にも同様に接着剤を
外枠上面５ｂ全体に塗布してキャップ８の接合面を接着
する。本発明の特徴的な構成は、ガラス７によって２つ
のセラミック面（接合面）５ｂ，８ａを接合する際に、
アンカー効果による接合力を高める為に、少なくとも一
方のセラミック面（この例では、外枠上面５ｂ）に予め
タングステン等の金属材料をメタライズして粗面層１５
を形成しておき、粗面層１５とガラス７との間の強い接
合力を利用して接合力を高めた点にある。このように構
成することによって、パッケージ３の小型化によって外
枠上面５ｂの幅（総面積）、即ち封止代が減少して使用
するガラスの量が減ったとしても、粗面層１５とガラス
７との間の増強されたアンカー効果によってガラス量の
減少分を補って余りある程度に接合力、封止力を増強さ
せることができる。

【０００７】なお、粗面層１５を形成するのは、一方の
セラミック面、例えば外枠上面５ｂだけでもよいが、対
応する他方のセラミック面に粗面層１５を形成してもよ
い。また、上記例では、メタライズによってセラミック
面を粗面化する例を示したが、セラミック面をスパッタ
等の手段により粗面化することによってアンカー効果を
高めてもよい。従って、本明細書において粗面層とは、
セラミック面そのものを粗面化した粗面をも含むもので
ある。また、バインダとしてガラスを使用した場合を説
明したが、バインダとしてはガラス以外の接着剤等をも
含むものである。なお、上記実施形態では、上面に凹陥
部を有したパッケージ本体４上にキャップ８を気密封止
する場合を説明したが、これは一例であり、本発明のパ
ッケージの封止構造は、あらゆるタイプのセラミックパ
ッケージに適用可能である。従って、例えば図２に示す
ように平板状のセラミック基板（パッケージ本体）２０
上に逆碗状のセラミック製キャップ２１の外枠下面２１
ａをガラス等のバインダ２２によって固定する場合に
も、セラミック基板２０の接合面２０ａ、或はキャップ
の外枠下面２１ａに予めメタライズ、或は粗面化（微小
な孔、凹凸の多数形成）による粗面層２３を形成するこ
とによって接合力を高めることができる。この場合も、
パッケージの小型化によって外枠下面２１ａの幅が狭く
なり、使用可能なバインダの量が低減したとしても、粗
面層とバインダとの間の接合力が増強されるため、接合
力、封止力を十分に高く維持することができる。

【０００８】次に、上記各実施形態においてセラミック
面に形成したメタライズによる粗面層に対して、ガラ
ス、接着剤等のバインダによって他のセラミック面を接
合する場合、メタライズ領域（粗面層の面積）に対して
使用するガラスの量が少ない場合には粗面層を構成する
タングステン等の金属の一部が外気に露出した状態とな
る。タングステン等が外気に曝されると、酸化による腐
食が発生し易くなり、経時的に接合力、封止力が低下す
る虞れがある。しかし、粗面層を外枠上面の幅一杯に形
成した場合、接合に使用するガラスの量を多めにしない
限り、粗面層のうち、外枠上面の外側端縁に沿った部分
をガラスによって隠蔽することはできない。しかし、こ
の程度にガラス量を増量すると、パッケージ本体上にキ
ャップを加圧して接合したときに、かなりの量のガラス
が接合面に沿った内外にはみ出してしまい、電子部品と
しての信頼性低下をもたらす。そこで、図３(a)(b)に示
すように本発明の他の実施形態では、パッケージ本体５
の外枠上面５ｂの全幅Ｗ１のうち、凹陥部寄り（内側寄
り）の所定の限定された幅Ｗ２の範囲内にのみメタライ
ズによる粗面層１５を形成するようにした。換言すれ
ば、外枠上面５ｂの外側端縁寄りの所定範囲には粗面層
１５を形成しないようにした。このように予め粗面層１
５の形成位置（幅）を、外枠上面５ｂの外側端縁から退
避した位置までに限定することにより、少ない量のガラ
ス７を塗布したとしても、アンカー効果による強い接合
力を確保しつつ、粗面層１５を全面的にガラスによって
隠蔽し、更に接合面間におけるガラスのはみ出しを防止
することができる。また、キャップ８側の接合面８ａに
粗面層１５を形成する場合にも、同様に接合面８ａの外
側端縁に沿った所定幅の範囲には粗面層１５が存在しな
いように構成する。なお、図２のように粗面層２３をパ
ッケージ本体の上面の接合面、或はキャップ２１の外枠
下面２１ａに設ける場合にも同様に、夫々の外側端縁か
ら所定幅の範囲には粗面層２３を存在させないように構
成し、パッケージ本体とキャップとの間で加圧されたガ
ラス（或は、接着剤）が内外方向へはみ出すことがない
程度の必要最小限の量のガラスによって、粗面層２３を
完全に隠蔽しつつ、強力なアンカー効果を利用しつつ接
合力、封止力を確保することができる。このため、メタ
ライズから成る粗面層２３が空気に触れることによる腐
食を防止し、電子部品の信頼性を高めることができる。
なお、本発明は少なくとも一方の接合面がセラミック等
の平滑な面である場合に適用することによって好適な結
果を得ることができるものであり、２つの接合面がセラ
ミックである場合に限るものではない。また、接合対象
となる面としてはセラミックに限られない。なお、上記
実施形態では、主として圧電デバイスのパッケージ構造
を中心に説明したが、本発明は圧電デバイスに限るもの
ではなく、ガラス、接着剤等によって気密封止するパッ
ケージ構造の接合部の構造一般に適用することができ
る。

【０００９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電子部品
の平面積の小型化によって、電子部品を構成するセラミ
ックパッケージ本体の外枠上面とセラミックキャップと
の間をバインダによって接合する接合面積が減少して気
密性が損なわれる事態の発生を有効に防止することがで
きる。即ち、本発明では、例えばセラミック接合面同士
をガラス等のバインダにより接合する際に、セラミック
接合面とバインダとの間のアンカー効果を高めて接合力
を向上させるために、少なくとも一方のセラミック接合
面にメタライズ、粗面化等による粗面層を形成したの
で、より少ない量のバインダによって強力な接合力、封
止力を長期間維持することができる。また、粗面層の面
積に比してバインダの量が少ない為に粗面層を構成する
メタライズ部の一部が外気に触れて酸化による腐食を起
こすことを防止する為に、接合面上における粗面層の形
成範囲を制限したので、電子機器の信頼性を高めること
が出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る電子部
品の一例としての表面実装型圧電デバイス（水晶振動
子）の斜視図、及びその縦断面図。

【図２】他の実施形態に係る表面実装型圧電デバイスの
縦断面図。

【図３】(a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る表面
実装型電子部品の平面図、及び縦断面図。

【図４】従来の表面実装型圧電デバイスの一例としての
水晶振動子の縦断面図。

【符号の説明】

１ 水晶振動子、２ 水晶振動素子、３ 表面実装型パ
ッケージ、５ パッケージ本体、５ａ 外枠、５ｂ 外
枠上面、６ 凹陥部、７ ガラス（バインダ）、８ キ
ャップ、８ａ キャップ側接合面，１０ 段差，１１
導電性接着剤，１２ 外部電極，１５ 粗面層、２０
セラミック基板（パッケージ本体）、２１セラミック製
キャップ、２１ａ 外枠下面，２２ バインダ、２３
粗面層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に凹陥部を備えたセラミック製パッ
   ケージ本体の外枠上面に対して、バインダを用いてセラ
   ミック製キャップを接合させた構造の表面実装型電子部
   品のパッケージにおいて、 少なくとも前記パッケージ本体の外枠上面、或はキャッ
   プの接合面に粗面層を形成したことを特徴とする表面実
   装型電子部品のパッケージ。
2. 【請求項２】 下面に凹陥部を備えたセラミック製キャ
   ップの外枠下面に対して、バインダを用いてセラミック
   製パッケージ本体の上面を接合させた構造の表面実装型
   電子部品のパッケージにおいて、 少なくとも前記パッケージ本体上面の接合面、或はキャ
   ップの外枠下面に粗面層を形成したことを特徴とする表
   面実装型電子部品のパッケージ。
3. 【請求項３】 前記粗面層の幅を前記バインダの幅より
   も狭く設定して粗面層全体がバインダによって隠蔽され
   るように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載
   の表面実装型電子部品のパッケージ。
4. 【請求項４】 前記粗面層を、金属材料をメタライズす
   るか、或はパッケージ本体側接合面、或はキャップ側接
   合面を粗面化することにより形成したことを特徴とする
   請求項１、２又は３記載の表面実装型電子部品のパッケ
   ージ。