JP2004147110A - 圧電振動子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】封止用メタライズ金属層に金属蓋体をろう材により接合するときに、ろう材が圧電振動子の電極に飛散して生じるショート不良を防止する。
【解決手段】上面中央部に圧電振動子４を収容するための略直方体状の凹部５を有するとともにこの凹部５の隅部に圧電振動子４の端部が取着される段差部３を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の凹部５の周囲７の上面に形成された封止用メタライズ金属層２とから成り、封止用メタライズ金属層２にろう材を介して金属製蓋体１２が接合される圧電振動子収納用パッケージにおいて、封止用メタライズ金属層２は、凹部５の周囲７の上面のうち内周側の段差部３の上方に位置する領域に非形成部９が設けられている。非形成部９を設けたことにより、凹部５内の圧電振動子４の電極部分へろう材が飛散することを防止することができ、ろう材によるショート等の不具合を防止することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に圧電振動子等の電子部品を収容するための圧電振動子収納用パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内部に圧電振動子を収容するための圧電振動子収納用パッケージは、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミックス材料から成り、その上面中央部に圧電振動子を収容するための略直方体状の凹部を有するとともに、この凹部の隅部に、圧電振動子の端部が取着される段差部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の凹部の周囲の上面に形成された封止用メタライズ金属層と、封止用メタライズ金属層にろう材を介して接合される金属製蓋体とから構成されている。なお、通常、絶縁基体の凹部内の圧電振動子が取着される段差部上面から絶縁基体の側面や下面等の外表面にかけてメタライズ配線導体が導出されている。
【０００３】
そして、この従来の圧電振動子収納用パッケージによれば、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、絶縁基体３１の凹部３５内に圧電振動子３４を収納するとともにこの圧電振動子３４の端部に形成されている電極を凹部３５内の段差部３３上に露出するメタライズ配線導体３６に例えば導電性接着剤３８等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、凹部３５の周囲３７の上面に形成された封止用メタライズ金属層３２の上面に金属製蓋体４２をシームウエルド法等により溶接することによって絶縁基体３１と金属製蓋体４２とから成る容器の内部に圧電振動子３４が気密に封止され、それにより製品としての電子装置となる。
【０００４】
シームウエルド法による金属製蓋体４２と封止用メタライズ金属層３２との溶接は、クラッドタイプの金属製蓋体（裏面にろう材が一体成形された金属製蓋体）を、あらかじめ封止用メタライズ層３２の上面に位置決めして載せ、その後、金属製蓋体４２の上面の外周部に沿って電極ローラーを移動させてろう材を加熱溶融し、ろう材を介して金属製蓋体とメタライズ金属層とを接合させることにより行なわれる。
【０００５】
なお、このような圧電振動子収納用パッケージにおいては、封止用メタライズ金属層３２は、金属製蓋体４２の接合面積を極力大きくするため、凹部３５の周囲３７の上面全体を覆うようにして設けられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３３６３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような圧電振動子収納用パッケージは近時における電子装置の小型化の要求に伴い、その大きさが数ｍｍ角程度の極めて小さなものとなってきている。
【０００８】
また、近時における電子装置の薄型化の要求に伴い、その絶縁基体の厚みも０．４〜０．８ｍｍ程度と非常に薄くなってきている。
【０００９】
このため、上記のような従来の圧電振動子収納用パッケージにおいては、凹部３５の周囲３７の上面の幅（金属製蓋体が接合される封止幅）が約０．２〜０．５ｍｍ程度と非常に狭いものとなり、同時に、凹部３５の周囲３７の上面に形成された封止用メタライズ金属層３２と、凹部３５内の隅部に形成された段差部３３の上面との間隔が、例えば、０．２〜０．５ｍｍ程度と、非常に狭いものとなっている。
【００１０】
そして、このように、凹部３５の周囲３７の上面の幅が０．２〜０．５ｍｍ程度と非常に狭い封止用メタライズ金属層３２に金属製蓋体４２をシームウエルド法により溶接した場合、溶接時にろう材が凹部３５の周囲３７の上面から飛散しやすく、またわずかでもろう材が凹部３５の周囲３７の上面から飛散すると、この飛散したろう材が凹部３５内の段差部３３の上面に向けて飛散し付着してしまい、凹部３５内の隅部に形成された段差部３３の上面と凹部３５の周囲３７の上面に形成された封止用メタライズ金属層３２との間隔が０．２〜０．５ｍｍ程度と狭いことから、このろう材によりメタライズ配線導体３６と封止用メタライズ金属層３２との間のショート（電気的短絡）や、圧電振動子の電極間のショート等の不具合を生じやすいため、この圧電振動子収納用パッケージを使用した圧電装置が正常に動作しなくなるという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型化・薄型化した圧電振動子収納用パッケージにおいて、例えば、凹部の周囲の上面の幅（金属製蓋体が接合される封止幅）が約０．２〜０．５ｍｍ程度と非常に狭く、同時に、凹部の周囲の上面に形成された封止用メタライズ金属層と凹部内の隅部に形成された段差部の上面との間隔が０．２〜０．５ｍｍ程度と非常に狭いものであっても、封止用メタライズ金属層上に金属製蓋体をシームウエルド法等により溶接する際、溶接時にろう材が凹部内の段差部上に飛散することを効果的に防止することができ、凹部に収容する圧電振動子を正常に作動させることが可能な圧電振動子収納用パッケージを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、上面中央部に圧電振動子を収容するための略直方体状の凹部を有するとともに該凹部の隅部に前記圧電振動子の端部が取着される段差部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の周囲の上面に形成された封止用メタライズ金属層とから成り、該封止用メタライズ金属層にろう材を介して金属製蓋体が接合される圧電振動子収納用パッケージにおいて、前記封止用メタライズ金属層は、前記凹部の周囲の前記上面のうち内周側の前記段差部の上方に位置する領域に非形成部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、封止用メタライズ金属層のうち、内周側の段差部の上方に位置する領域に非形成部を設けたことから、圧電振動子の端部が取着される段差部の上方に位置する領域において、封止用メタライズ金属層の内周縁と、凹部の周囲の上面の内周縁との間に間隔を設けることとなり、封止用メタライズ金属層と、凹部の隅部に形成された段差部の上面との間隔を確保することが可能となり、封止用メタライズ金属層上に金属製蓋体をシームウエルド法等により溶接する場合に、ろう材が金属製蓋体と封止用メタライズ層との接合面から凹部内の段差部の上面に飛散することを効果的に防止することができる。そして、この飛散したろう材により封止用メタライズ層とメタライズ配線導体との間のショート（電気的短絡）や、圧電振動子の電極間のショート等の不具合が発生することを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の圧電振動子収納用パッケージを添付の図面を基に説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の圧電振動子収納用パッケージの実施の形態の一例を示した上面図であり図１（ｂ）はその断面図である。同図において１は絶縁基体、２は封止用メタライズ金属層、３は段差部、４は圧電振動子である。そして、主として絶縁基体１と封止用メタライズ金属層２と段差部３とで本発明の圧電振動子収納用パッケージが構成されている。
【００１６】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミックス材料から成るセラミック層を積層して成り、例えば一辺の長さが２〜２０ｍｍ程度で厚みが０．５〜３ｍｍ程度の略四角形状である。そして、その上面中央部に圧電振動子４を収容するための略直方体状の凹部５が設けてあり、この凹部５の隅部に段差部３を有している。この絶縁基体１は、段差部３の上面から側面や下面等の外表面にかけてタングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成る複数のメタライズ配線導体６が被着形成されている。
【００１７】
また、絶縁基体１の凹部５の周囲７の上面には、凹部５を取り囲むようにしてタングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成る略四角枠状の封止用メタライズ金属層２が被着形成されており、この封止用メタライズ金属層２の上面に金属製蓋体１２の外周部分をシームウエルド法等の接合手段で接合することにより、圧電振動子４を気密に封止するための容器が形成される。また、封止用メタライズ金属層２は、前記凹部５の周囲の封止用メタライズ金属層２の上面のうち内周側の段差部３の上方に位置する領域にメタライズの非形成部９が設けられている。
【００１８】
このような絶縁基体１および封止用メタライズ金属層２は、セラミック層が酸化アルミニウム質焼結体から成り、かつメタライズ配線導体６および封止用メタライズ金属層２がタングステンメタライズから成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤等を添加混合して泥漿状となすとともに、これを例えばドクタブレード法等のシート成形法によりシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、次にそれらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにメタライズ配線導体６や封止用メタライズ金属層２となる金属ペーストを印刷塗布し、しかる後、それらのセラミックグリーンシートを上下に積層するとともにその積層体を高温で焼成することにより製作される。
【００１９】
また、絶縁基体１の凹部５の段差部３から絶縁基体１の側面や下面等の外表面にかけて被着形成されたメタライズ配線導体６は、凹部５の段差部３に搭載される圧電振動子４の各電極を外部の電気回路に電気的に接続するための導電路として機能し、その凹部５の段差部３に形成された部位には圧電振動子４の各電極が例えば導電性接着剤８等の電気的接続手段を介して電気的に接続されている。また、絶縁基体１の側面や下面に導出した部位は外部電気回路基板（図示せず）に半田等を介して電気的に接続される。
【００２０】
なお、メタライズ配線導体６の露出表面には、メタライズ配線導体６の酸化腐食を防止するとともにメタライズ配線導体６と圧電振動子４の各電極との接続および外部電気回路基板との接続を強固なものとするために、通常であれば、１０〜２０μｍ程度の厚みのニッケルめっき層と０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とが順次被着されている。
【００２１】
本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいては、封止用メタライズ金属層２のうち、段差部３の上方に位置する領域の内周側に非形成部９を設けておくことが重要である。
【００２２】
この非形成部９は、封止用メタライズ金属層２の内周縁と凹部５の周囲７の内周縁との間隔をある程度空け、封止用メタライズ層２と金属製蓋体とをシーム溶接で接合するときにシーム溶接用のろう材が凹部５内に飛散することを防止する機能をなす。この非形成部９は、例えばスクリーン印刷法で形成され、スクリーンの印刷パターンを凹部５の周囲７の内周縁の非形成部９部分がマスクされる形状にして封止用メタライズ層２を金属ペーストで印刷することによって形成される。
【００２３】
このように非形成部９を設けておくと、封止用メタライズ層２と金属製蓋体とをシーム溶接で接合するとき、シーム溶接用のろう材が、段差部３の上方において凹部５内に飛散することを効果的に防止することができ、段差部３上にまでろう材が飛散することを防止することができる。
【００２４】
このような非形成部９は、凹部５の周囲７の上面の内周縁から０．１ｍｍ以上の幅で設けることが好ましい。この幅が０．１ｍｍ未満では、ろう材が凹部５内の段差部３上面にまで飛散し、メタライズ配線層６と封止用メタライズ金属層２との間や、圧電振動子４の電極の間でショート等の不具合を生じやすくなる傾向がある。ここで、非形成部９の形成範囲を０．１ｍｍ以上としたのは、通常金属製蓋体１２に形成されるろう材の厚みは２０〜４０μｍであり、前記金属製蓋体１２をろう材により封止用メタライズ金属層２に接合した後のろう材のメニスカスの形成範囲が０．０５〜０．１ｍｍ程度であり、０．１ｍｍ以上の幅で非形成部９を形成すればろう材の飛散防止効果が得られるためである。
【００２５】
金属製蓋体１２と封止用メタライズ層２との接合幅は０．３ｍｍ程度より多く取ることが好ましい。経験的に接合幅を０．３ｍｍ程度以上とすれば封止性は確保できる。
【００２６】
また、圧電振動子４は、通常、略長方形板状であり、その短辺側の一方の２隅部に電極が形成されているため、この圧電振動子４の電極（端部）が取着される凹部５内の段差部３は、凹部５の短辺側の一方の２隅部に形成される。
【００２７】
このような段差部３の上方に非形成部９を設ける場合、非形成部９は、凹部５の周囲７の上面のうち、短辺側では、辺の内周に沿って連続するようにして形成することが好ましい。これにより、特に圧電振動子４の電極が近接して形成されている短辺側でろう材の飛散を特に効果的に防止し、圧電振動子４をより一層確実に正常に作動させることができる。
【００２８】
また、この非形成部９は、凹部７の上面のうち、段差部３のある辺と隣接する辺側において、平面視で、段差部３の縁端部１０とこの非形成部９の縁端部１１との距離を０．１ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００２９】
この距離が０．１ｍｍ未満になると、段差部３の上方において、封止用メタライズ金属層２の内周縁と段差部３の縁端部１０との間が狭くなるため、ろう材が凹部５内の段差部３上面にまで飛散し、メタライズ配線層６と封止用メタライズ金属層２との間や、圧電振動子４の電極の間でショート等の不具合を生じやすくなる傾向がある。なお、勿論凹部５の周囲７の上面の内周側全周にわたって非形成部を設けてもよい。
【００３０】
ここで、封止用メタライズ金属層２の厚みを１０〜３０μｍとすることにより、また、この非形成部９にろう材のフィレット１３が形成されるようにろう材量の調節等を行なうことにより、金属製蓋体１２と封止用メタライズ層２との接合の信頼性を確保することができるので、気密封止性には全く影響はない。
【００３１】
なお、封止用メタライズ金属層２の表面には、封止用メタライズ金属層２とろう材との濡れ性を良好とするために、通常であれば、厚みが１０〜２０μｍ程度のニッケルめっき層がろう付けの前に予め被着されている。
【００３２】
そして、凹部５内に圧電振動子４を搭載収容した後、この封止用メタライズ金属層２上に金属製蓋体１２を載置するとともに封止用メタライズ金属層２と金属製蓋体１２とをシームウエルド法等により溶接することによって、絶縁基体１と金属製蓋体１２とから成る容器内に圧電振動子４が気密に封止されて製品としての圧電装置となる。
【００３３】
かくして、上述の本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部５内に圧電振動子４を搭載するとともに圧電振動子４の電極とメタライズ配線導体６とを導電性接着剤８を介して電気的に接続した後、封止用メタライズ金属層２に金属製蓋体１２をシーム溶接により接合して絶縁基体１と金属製蓋体１２とから成る容器の内部に圧電振動子４を気密に封止することにより、内部に収容する圧電振動子４を確実に正常に作動させることができる優れた圧電装置となる。
【００３４】
なお、この例では、絶縁基体１は三層のセラミック層を積層することにより形成されているが、絶縁基体１は三層以外のセラミック層を積層することにより形成されていたり、絶縁基体１の片方のみの段差部３ではなく、両端に段差部３があり、両端の封止用メタライズ金属層２の上面に非形成部９を形成したり、内周側全周にわたって非形成部を形成してもよいのは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、封止用メタライズ金属層は、圧電振動子を収容するための略直方体の凹部の周囲の上面のうち、内周側の圧電振動子が取着される段差部の上方に位置する領域に非形成部が設けられていることから、圧電振動子が取着される段差部の上方に位置する領域において、封止用メタライズ金属層の内周縁と、凹部の周囲の上面の内周縁との間に間隔を空けることができ、封止用メタライズ金属層と、凹部の隅部に形成された段差部の上面との間隔を広くすることが可能となり、封止用メタライズ金属層上に金属製蓋体をシームウエルド法等により溶接する場合に、ろう材が金属製蓋体と封止用メタライズ層との接合面から凹部内の段差部の上面に飛散することを効果的に防止することができる。そしてこの飛散したろう材により封止用メタライズ層とメタライズ配線導体との間のショート（電気的短絡）や、圧電振動子の電極間のショート等の不具合が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の圧電振動子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す上面図および断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の圧電振動子収納用パッケージの例を示す上面図および断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・封止用メタライズ金属層
３・・・・・段差部
４・・・・・圧電振動子
５・・・・・凹部
６・・・・・メタライズ配線導体
７・・・・・凹部の周囲
８・・・・・導電性接着剤
９・・・・・非形成部
１０・・・・・段差部の縁端部
１１・・・・・非形成部の縁端部
１２・・・・・金属製蓋体

Claims (1)

1. 上面中央部に圧電振動子を収容するための略直方体状の凹部を有するとともに該凹部の隅部に前記圧電振動子の端部が取着される段差部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の周囲の上面に形成された封止用メタライズ金属層とから成り、該封止用メタライズ金属層にろう材を介して金属製蓋体が接合される圧電振動子収納用パッケージにおいて、前記封止用メタライズ金属層は、前記凹部の周囲の前記上面のうち内周側の前記段差部の上方に位置する領域に非形成部が設けられていることを特徴とする圧電振動子収納用パッケージ。

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