JP2003142614A - 気密封止型電子部品 - Google Patents
気密封止型電子部品Info
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- JP2003142614A JP2003142614A JP2001338771A JP2001338771A JP2003142614A JP 2003142614 A JP2003142614 A JP 2003142614A JP 2001338771 A JP2001338771 A JP 2001338771A JP 2001338771 A JP2001338771 A JP 2001338771A JP 2003142614 A JP2003142614 A JP 2003142614A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 封止層の無鉛化に対応するとともに、この封
止用の軟質合金層の気化による素子の悪影響を抑制でき
る気密封止を行う電子部品を提供する。 【解決手段】 金属製のシェルに絶縁ガラスが充填さ
れ、当該絶縁ガラスにリード端子が貫通固定されたベー
ス１と、当該ベースに搭載される電子素子２と、前記ベ
ースに軟質金属を介して圧入されることにより前記電子
素子を気密封止するキャップ３とからなる電子部品にお
いて、少なくとも前記金属製のシェルには銅またはニッ
ケルの下地層を介して、錫銅の軟質合金層が形成され、
前記キャップにはニッケル層のみが形成されている。
止用の軟質合金層の気化による素子の悪影響を抑制でき
る気密封止を行う電子部品を提供する。 【解決手段】 金属製のシェルに絶縁ガラスが充填さ
れ、当該絶縁ガラスにリード端子が貫通固定されたベー
ス１と、当該ベースに搭載される電子素子２と、前記ベ
ースに軟質金属を介して圧入されることにより前記電子
素子を気密封止するキャップ３とからなる電子部品にお
いて、少なくとも前記金属製のシェルには銅またはニッ
ケルの下地層を介して、錫銅の軟質合金層が形成され、
前記キャップにはニッケル層のみが形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水晶振動子等の電子部品
に関するものであり、特に無鉛化に対応した気密封止型
の電子部品に関するものである。
に関するものであり、特に無鉛化に対応した気密封止型
の電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属製のシェルに絶縁ガラスが充填さ
れ、当該絶縁ガラスにリード端子が貫通固定された気密
ベースを用い、当該気密ベースに円筒状のキャップを圧
入する気密封止構成は、例えば特公昭５８−４７０８３
号で開示されているように音叉型水晶振動子等で慣用さ
れている。当該気密封止はベース、キャップのいずれか
一方あるいは両者の接合部分に軟質金属の封止層を形成
し、相対的に大きな径の略円柱状のベースに円筒状のキ
ャップを圧入することにより、軟質金属の塑性変形によ
りシールが行われるものである。
れ、当該絶縁ガラスにリード端子が貫通固定された気密
ベースを用い、当該気密ベースに円筒状のキャップを圧
入する気密封止構成は、例えば特公昭５８−４７０８３
号で開示されているように音叉型水晶振動子等で慣用さ
れている。当該気密封止はベース、キャップのいずれか
一方あるいは両者の接合部分に軟質金属の封止層を形成
し、相対的に大きな径の略円柱状のベースに円筒状のキ
ャップを圧入することにより、軟質金属の塑性変形によ
りシールが行われるものである。
【０００３】従来の構成は、例えばベースの金属製のシ
ェルの基材はコバールからなり、その表面にニッケルあ
るいは銅層がメッキ等の手段により形成され、さらにそ
の表面に鉛１：錫９比率の半田の封止層を形成した構成
である。また、キャップは洋白等の鉄ニッケル系合金か
らなり、少なくともベースと圧接される領域には鉛１：
錫９比率の半田の封止層が形成されていた。以上の構成
により、ベース側やキャップ側の半田の封止層が軟質で
あるため、両金属が強く密着した状態で圧入されること
により塑性変形し、圧入を容易にしていた。
ェルの基材はコバールからなり、その表面にニッケルあ
るいは銅層がメッキ等の手段により形成され、さらにそ
の表面に鉛１：錫９比率の半田の封止層を形成した構成
である。また、キャップは洋白等の鉄ニッケル系合金か
らなり、少なくともベースと圧接される領域には鉛１：
錫９比率の半田の封止層が形成されていた。以上の構成
により、ベース側やキャップ側の半田の封止層が軟質で
あるため、両金属が強く密着した状態で圧入されること
により塑性変形し、圧入を容易にしていた。
【０００４】しかしながら、従来の構成では、前記半田
層を形成する場合、バレルメッキ法などにより形成され
るのが一般的であるが、キャップ内周面に当該メッキ法
によるイオンガスが含まれた半田層が形成されており、
半田などの溶融温度の低いものであれば、高熱雰囲気に
さらされると、気密封止後のケース内部で前記イオンガ
ス等のベーパーが発生して水晶振動素子の電極面に付着
して周波数特性の変動を招いたり、ＣＩ値低下を招く原
因となり得ることがあった。
層を形成する場合、バレルメッキ法などにより形成され
るのが一般的であるが、キャップ内周面に当該メッキ法
によるイオンガスが含まれた半田層が形成されており、
半田などの溶融温度の低いものであれば、高熱雰囲気に
さらされると、気密封止後のケース内部で前記イオンガ
ス等のベーパーが発生して水晶振動素子の電極面に付着
して周波数特性の変動を招いたり、ＣＩ値低下を招く原
因となり得ることがあった。
【０００５】さらに、近年においては、鉛は人体に対し
て有害な物質であるため世界的にその使用を抑制あるい
は禁止する傾向にある。上記半田層はこのような無鉛化
の動向に反するものであり、代替品が求められていた。
て有害な物質であるため世界的にその使用を抑制あるい
は禁止する傾向にある。上記半田層はこのような無鉛化
の動向に反するものであり、代替品が求められていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、封止層の無鉛化に対応
するとともに、この封止用の軟質合金層の気化による素
子の悪影響を抑制できる気密封止を行う電子部品を提供
することを目的とするものである。
解決するためになされたもので、封止層の無鉛化に対応
するとともに、この封止用の軟質合金層の気化による素
子の悪影響を抑制できる気密封止を行う電子部品を提供
することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は請求項１に示す
ように、金属製のシェルに絶縁ガラスが充填され、当該
絶縁ガラスにリード端子が貫通固定されたベースと、当
該ベースに搭載される電子素子と、前記ベースに軟質金
属を介して圧入されることにより前記電子素子を気密封
止するキャップとからなる電子部品において、少なくと
も前記金属製のシェルには銅またはニッケルの下地層を
介して、錫銅の軟質合金層が形成され、前記キャップに
はニッケル層のみが形成されていることを特徴とする。
ように、金属製のシェルに絶縁ガラスが充填され、当該
絶縁ガラスにリード端子が貫通固定されたベースと、当
該ベースに搭載される電子素子と、前記ベースに軟質金
属を介して圧入されることにより前記電子素子を気密封
止するキャップとからなる電子部品において、少なくと
も前記金属製のシェルには銅またはニッケルの下地層を
介して、錫銅の軟質合金層が形成され、前記キャップに
はニッケル層のみが形成されていることを特徴とする。
【０００８】本発明は請求項２に示すように、前記金属
製のシェルとリード端子には銅またはニッケルの下地層
を介して、錫銅の軟質合金層が形成されていることを特
徴とする。
製のシェルとリード端子には銅またはニッケルの下地層
を介して、錫銅の軟質合金層が形成されていることを特
徴とする。
【０００９】本発明は請求項３に示すように、前記錫銅
の軟質合金層が１０μｍ〜１５μｍの厚さで形成されて
なることを特徴とする。
の軟質合金層が１０μｍ〜１５μｍの厚さで形成されて
なることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、封止用の軟質合金層と
して錫銅を形成することで、錫銅の軟質性により圧入時
の気密性確保が有効に機能して圧入後の気密性を低下さ
せることなく、より耐熱性を高め、無鉛化に対応した気
密封止型電子部品を得ることができる。
して錫銅を形成することで、錫銅の軟質性により圧入時
の気密性確保が有効に機能して圧入後の気密性を低下さ
せることなく、より耐熱性を高め、無鉛化に対応した気
密封止型電子部品を得ることができる。
【００１１】また、前記錫銅層は少なくとも前記金属製
のシェルの表面のみに形成されており、錫銅層が形成さ
れないキャップを被せて気密封止するので、電子部品の
内部には錫銅層がほとんど露出することがない。従っ
て、高熱雰囲気にさらされても電子部品の内部でのイオ
ンガス等のベーパーが発生しなくなり、これらのベーパ
ーが電子部品素子への付着して電気的特性の劣化を招く
ことがなくなった。特に、電子部品素子が水晶振動素子
の場合、電極面に付着して周波数特性の変動を招いた
り、ＣＩ値低下を招くがなくなった。
のシェルの表面のみに形成されており、錫銅層が形成さ
れないキャップを被せて気密封止するので、電子部品の
内部には錫銅層がほとんど露出することがない。従っ
て、高熱雰囲気にさらされても電子部品の内部でのイオ
ンガス等のベーパーが発生しなくなり、これらのベーパ
ーが電子部品素子への付着して電気的特性の劣化を招く
ことがなくなった。特に、電子部品素子が水晶振動素子
の場合、電極面に付着して周波数特性の変動を招いた
り、ＣＩ値低下を招くがなくなった。
【００１２】さらに、ベース側のみに、銅またはニッケ
ルの下地層を介して錫銅の軟質合金層を形成するため、
ベースに錫銅層が安定した状態で形成され、しかも、錫
銅層の厚み管理が容易に行え、より信頼性の高い封止用
の軟質合金層が形成できる。そして、気密封止された際
には、前記ベースの錫銅層とキャップの間に、ニッケル
の介在層が存在するため、キャップとの密着性が向上
し、圧入後の気密性を低下させることがない。
ルの下地層を介して錫銅の軟質合金層を形成するため、
ベースに錫銅層が安定した状態で形成され、しかも、錫
銅層の厚み管理が容易に行え、より信頼性の高い封止用
の軟質合金層が形成できる。そして、気密封止された際
には、前記ベースの錫銅層とキャップの間に、ニッケル
の介在層が存在するため、キャップとの密着性が向上
し、圧入後の気密性を低下させることがない。
【００１３】また、請求項２によれば、上記効果に加え
て、電子素子あるいは実装基板への半田付け性を向上さ
せることができる。
て、電子素子あるいは実装基板への半田付け性を向上さ
せることができる。
【００１４】また、請求項３によれば、上記各効果に加
えて、錫銅層を１０μｍ以上に形成することで、ベース
のみに軟質合金層を形成しても圧入後の気密性を低下さ
せることなく、キャップをベースへ圧入する際の応力を
緩和して、よりスムーズな気密封止が行える。さらに、
錫銅層を１５μｍ以下に形成することで、錫銅層が不均
一な厚みで形成されることによる、リード端子間のピッ
チばらつきや、シェルの錫銅層のリード端子側への回り
込みをなくすことができるため、電子素子の搭載ずれ、
シェルとリード端子のショートを抑制することができ
る。そして、圧入されたキャップがベースから受ける拡
張される応力や、圧入するベースがキャップから受ける
締め付けられる応力を最小限度に抑え、キャップやベー
スの絶縁ガラスにクラックが入るのを防止するので、電
子部品の気密不良をなくすことができる。
えて、錫銅層を１０μｍ以上に形成することで、ベース
のみに軟質合金層を形成しても圧入後の気密性を低下さ
せることなく、キャップをベースへ圧入する際の応力を
緩和して、よりスムーズな気密封止が行える。さらに、
錫銅層を１５μｍ以下に形成することで、錫銅層が不均
一な厚みで形成されることによる、リード端子間のピッ
チばらつきや、シェルの錫銅層のリード端子側への回り
込みをなくすことができるため、電子素子の搭載ずれ、
シェルとリード端子のショートを抑制することができ
る。そして、圧入されたキャップがベースから受ける拡
張される応力や、圧入するベースがキャップから受ける
締め付けられる応力を最小限度に抑え、キャップやベー
スの絶縁ガラスにクラックが入るのを防止するので、電
子部品の気密不良をなくすことができる。
【００１５】次に本発明品について、気密性について比
較確認を行った。気密性はヘリウムリーク試験により確
認した。すなわち、図１に示すように、各々メッキ処理
したベースに水晶振動素子（電子素子）を搭載し、キャ
ップにて気密封止（圧入）した水晶振動子をヘリウムリ
ーク試験により気密性能を確認した。試験前後で特性変
化（周波数変化、ＣＩ値変化等）が所定基準内のものを
良品（○）、平均的には所定基準内であるがバラツキが
大きく製造条件によっては基準外となるものを境界品
（△）、所定基準外のものを不良品（×）とした。
較確認を行った。気密性はヘリウムリーク試験により確
認した。すなわち、図１に示すように、各々メッキ処理
したベースに水晶振動素子（電子素子）を搭載し、キャ
ップにて気密封止（圧入）した水晶振動子をヘリウムリ
ーク試験により気密性能を確認した。試験前後で特性変
化（周波数変化、ＣＩ値変化等）が所定基準内のものを
良品（○）、平均的には所定基準内であるがバラツキが
大きく製造条件によっては基準外となるものを境界品
（△）、所定基準外のものを不良品（×）とした。
【００１６】試験結果を次の表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】比較品１はニッケルを３μｍ形成し錫銅を
８μｍ形成したもの、比較品２はニッケルを３μｍ形成
し錫銅を１０μｍしたもの、比較品３はニッケルを３μ
ｍ形成し錫銅を１５μｍしたもの、比較品４はニッケル
を５μｍ形成し錫銅を６μｍ形成したもの、比較品５は
ニッケルを５μｍ形成し錫銅を１０μｍしたもの、比較
品６はニッケルを５μｍ形成し錫銅を１５μｍしたもの
である。なお、上記いずれの金属膜もベースのシェルお
よびリード端子に形成しており、上記各比較品のキャッ
プにはニッケルメッキのみが６μｍ形成されている。
８μｍ形成したもの、比較品２はニッケルを３μｍ形成
し錫銅を１０μｍしたもの、比較品３はニッケルを３μ
ｍ形成し錫銅を１５μｍしたもの、比較品４はニッケル
を５μｍ形成し錫銅を６μｍ形成したもの、比較品５は
ニッケルを５μｍ形成し錫銅を１０μｍしたもの、比較
品６はニッケルを５μｍ形成し錫銅を１５μｍしたもの
である。なお、上記いずれの金属膜もベースのシェルお
よびリード端子に形成しており、上記各比較品のキャッ
プにはニッケルメッキのみが６μｍ形成されている。
【００１９】上記実験結果から、錫銅を１０μｍ以上形
成した比較品２、３，５、６についてはいずれも良好な
結果を得ており、比較品の１，４については若干気密性
が劣っているのがわかる。
成した比較品２、３，５、６についてはいずれも良好な
結果を得ており、比較品の１，４については若干気密性
が劣っているのがわかる。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例について、音叉型水晶振動子
を例にし、図面を参照して説明する。図１は音叉型水晶
振動子の分解した内部構造を示す図であり、図２は図１
のベース部分の部分拡大図である。
を例にし、図面を参照して説明する。図１は音叉型水晶
振動子の分解した内部構造を示す図であり、図２は図１
のベース部分の部分拡大図である。
【００２１】ベース１は、金属製のシェル１０と、当該
シェル内に充填された絶縁ガラス１３と、当該絶縁ガラ
ス１３に貫通固定されたリード端子１１、１２とからな
る。シェル１０は例えばコバールあるいは鉄ニッケル系
合金を基体としており、上下に貫通した円筒形状を有し
ている。リード端子１１，１２は例えばコバールを基体
とし線状に加工され、かつ前記シェルに所定の間隔をも
って貫通配置されている。絶縁ガラス１３は例えばホウ
ケイ酸ガラスからなり、前記シェル１０とリード端子１
１，１２とを各々電気的に独立した状態でガラス焼成技
術により一体的に成形される。
シェル内に充填された絶縁ガラス１３と、当該絶縁ガラ
ス１３に貫通固定されたリード端子１１、１２とからな
る。シェル１０は例えばコバールあるいは鉄ニッケル系
合金を基体としており、上下に貫通した円筒形状を有し
ている。リード端子１１，１２は例えばコバールを基体
とし線状に加工され、かつ前記シェルに所定の間隔をも
って貫通配置されている。絶縁ガラス１３は例えばホウ
ケイ酸ガラスからなり、前記シェル１０とリード端子１
１，１２とを各々電気的に独立した状態でガラス焼成技
術により一体的に成形される。
【００２２】この一体成形されたベースを酸洗浄等によ
り金属表面の洗浄や浸炭部分の除去を行い、その後次の
金属被膜が形成される。シェルおよびリード端子のコバ
ール表面には、ニッケル層あるいは銅層の下地層１０１
が３〜５μｍの厚さで形成され、その上面には錫銅層１
０２が１０〜１５μｍの厚さで形成される。これら各金
属被膜形成はバレルメッキを用いるとよい。バレルメッ
キは被膜形成対象物を投入したバレルをメッキ浴に浸漬
し、バレルを回転させることにより電解メッキを効率的
に行うことができ、またバッチ処理が可能であることか
ら、量産性にも優れている。
り金属表面の洗浄や浸炭部分の除去を行い、その後次の
金属被膜が形成される。シェルおよびリード端子のコバ
ール表面には、ニッケル層あるいは銅層の下地層１０１
が３〜５μｍの厚さで形成され、その上面には錫銅層１
０２が１０〜１５μｍの厚さで形成される。これら各金
属被膜形成はバレルメッキを用いるとよい。バレルメッ
キは被膜形成対象物を投入したバレルをメッキ浴に浸漬
し、バレルを回転させることにより電解メッキを効率的
に行うことができ、またバッチ処理が可能であることか
ら、量産性にも優れている。
【００２３】このようなメッキ処理により、ベースのシ
ェルおよびリード端子表面に上記各金属層が形成され
る。そしてリード端子のインナー側１１ａ，１２ａには
電子素子である音叉型水晶振動子片２が半田等により接
合される。音叉型水晶振動子片の主面および側面には図
示していないが１対の励振電極が形成されており、それ
ぞれの電極がリード端子部分に引き出されている。
ェルおよびリード端子表面に上記各金属層が形成され
る。そしてリード端子のインナー側１１ａ，１２ａには
電子素子である音叉型水晶振動子片２が半田等により接
合される。音叉型水晶振動子片の主面および側面には図
示していないが１対の励振電極が形成されており、それ
ぞれの電極がリード端子部分に引き出されている。
【００２４】キャップ３は洋白（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ系合
金）からなり、有底の円筒状を有している。キャップの
外周および内周面にはニッケル層３１が３〜９μｍの厚
さでメッキ等の手段により形成されている。
金）からなり、有底の円筒状を有している。キャップの
外周および内周面にはニッケル層３１が３〜９μｍの厚
さでメッキ等の手段により形成されている。
【００２５】キャップの内径は前記ベースのシェル部分
よりも若干小さく設計されており、例えば２〜５％小さ
な内径に設定されている。このようなキャップを真空雰
囲気中で前記電子素子である音叉型水晶振動子片を被覆
し、キャップ開口部をベースに圧入することにより、ベ
ースとキャップが強く密着しキャップ内部が真空状態に
保たれた気密封止を行うことができる。
よりも若干小さく設計されており、例えば２〜５％小さ
な内径に設定されている。このようなキャップを真空雰
囲気中で前記電子素子である音叉型水晶振動子片を被覆
し、キャップ開口部をベースに圧入することにより、ベ
ースとキャップが強く密着しキャップ内部が真空状態に
保たれた気密封止を行うことができる。
【００２６】なお、上記実施例においては、真空封止を
行う音叉型水晶振動子を例示したが、不活性ガス雰囲気
で他の振動モードの水晶振動子に適用することも可能で
あるし、他の電子素子の気密封止に適用することも可能
である。
行う音叉型水晶振動子を例示したが、不活性ガス雰囲気
で他の振動モードの水晶振動子に適用することも可能で
あるし、他の電子素子の気密封止に適用することも可能
である。
【図１】音叉型水晶振動子の分解した内部構造を示す
図。
図。
【図２】図１のベース部分の部分拡大図。
１ ベース
２ 音叉型水晶振動片
１０ シェル
１１，１２ リード端子
１３ 絶縁ガラス
Claims (3)
- 【請求項１】 金属製のシェルに絶縁ガラスが充填さ
れ、当該絶縁ガラスにリード端子が貫通固定されたベー
スと、当該ベースに搭載される電子素子と、前記ベース
に軟質金属を介して圧入されることにより前記電子素子
を気密封止するキャップとからなる電子部品において、 少なくとも前記金属製のシェルには銅またはニッケルの
下地層を介して、錫銅の軟質合金層が形成され、前記キ
ャップにはニッケル層のみが形成されていることを特徴
とする気密封止型電子部品。 - 【請求項２】 前記金属製のシェルとリード端子には銅
またはニッケルの下地層を介して、錫銅の軟質合金層が
形成されていることを特徴とする特許請求項１記載の気
密封止型電子部品。 - 【請求項３】 前記錫銅の軟質合金層が１０μｍ〜１５
μｍの厚さで形成されてなることを特徴とする請求項
１、２記載の気密封止型電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001338771A JP2003142614A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 気密封止型電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001338771A JP2003142614A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 気密封止型電子部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142614A true JP2003142614A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19153216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001338771A Pending JP2003142614A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 気密封止型電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003142614A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006211492A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Seiko Instruments Inc | 気密端子とその製造方法、圧電振動子とその製造方法、発振器及び電子機器 |
| US7276667B2 (en) | 2003-11-14 | 2007-10-02 | Seiko Epson Corporation | Press-fit sealed electronic component and method for producing the same |
| JP2007258535A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Nec Schott Components Corp | 電子部品用パッケージ |
| JP2008270608A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Asahi-Seiki Mfg Co Ltd | 気密封止リング及びその製造方法 |
| JP2013535781A (ja) * | 2010-07-26 | 2013-09-12 | ヴィシェイ ベーツェーコンポーネンツ ベイシュラーク ゲーエムベーハー | 熱的安全装置 |
-
2001
- 2001-11-02 JP JP2001338771A patent/JP2003142614A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7276667B2 (en) | 2003-11-14 | 2007-10-02 | Seiko Epson Corporation | Press-fit sealed electronic component and method for producing the same |
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| JP4634165B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2011-02-16 | セイコーインスツル株式会社 | 気密端子の製造方法 |
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