JP2010016759A - Air-tightly sealed electronic component - Google Patents

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Hiroshi Nasu
博志 奈須
Tadataka Koga
忠孝 古賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-tightly sealed electronic component which deals with a lead-free state of the air-tightly sealed electronic component and more improves reliability so that a metal film is prevented from being peeled, without reducing insertion property and fitting characteristics when pressing a base into a cap and without reducing connectivity with an external terminal. <P>SOLUTION: The invention relates to an air-tightly sealed electronic component constituted of: a base 1, in which a metallic shell 10 is filled with insulated glass 13 and metallic lead terminals 11, 12 are fixed through the insulated glass; an electronic element 2 mounted on the base; and a metallic cap 3 which is pressed into the base to air-tightly seal the electronic element. In the metallic shell and the metallic lead terminals, a first layer 101 constituted of an alloy of tin and copper is formed via a background layer 100 of copper or nickel, a second layer 102 constituted of copper is formed on the upper surface of the first layer, and a third layer 103 constituted of nickel or silver is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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、キャップにベースが圧入されることにより気密封止され、耐熱性を有する気密封止型電子部品に関するものである。   The present invention relates to an electronic component such as a crystal resonator, and more particularly to a hermetically sealed electronic component that is hermetically sealed by press-fitting a base into a cap and has heat resistance.

金属製のシェルに絶縁ガラスが充填され、当該絶縁ガラスに金属製のリード端子が貫通固定されたベースを用い、当該ベースに円筒状の金属製のキャップを圧入する気密封止構成は、例えばシリンダー型の容器に収納された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を形成し、相対的に若干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。   A hermetic sealing configuration in which a metal shell is filled with insulating glass and a metal lead terminal is fixed to the insulating glass and a cylindrical metal cap is press-fitted into the base is, for example, a cylinder. It is commonly used in tuning-fork type crystal units housed in mold containers. In the hermetic sealing, a soft metal is formed at one or both of the base and the cap, and a cylindrical cap is press-fitted into a substantially cylindrical base having a relatively large diameter. Sealing is performed by plastic deformation.

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、当該シェルとリード端子の表面に錫と鉛を主成分として含有するはんだめっき層を形成した構成である。また、キャップは洋白等の銅ニッケル系合金から構成されていた。以上の金属膜構成により、ベース側のはんだ層が軟質で、延性に優れているため、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。   In the conventional configuration, for example, the base of the base metal shell is made of Kovar, and a solder plating layer containing tin and lead as main components is formed on the surface of the shell and the lead terminal. Moreover, the cap was comprised from copper nickel type alloys, such as a western white. With the above metal film configuration, the solder layer on the base side is soft and excellent in ductility, so that the two metals are plastically deformed by press-fitting in a state of being in close contact with each other, thereby facilitating press-fitting.

ところで近年においては、リフローソルダリング環境に対応させる必要があり、240〜270℃等の高温環境により実装基板への搭載を行うため、この圧入部分および水晶振動片などの電子素子を搭載するインナーリード部分の金属膜構成も耐熱性が要求されるようになっている。   By the way, in recent years, it is necessary to cope with a reflow soldering environment, and in order to mount it on a mounting board in a high temperature environment such as 240 to 270 ° C., an inner lead on which this press-fitted portion and an electronic element such as a crystal vibrating piece are mounted. The metal film structure of the part is also required to have heat resistance.

このような要求に対応するためにはんだ組成を例えば鉛9:錫1と鉛含有量を増加させ融点の高いはんだが用いられてきた。しかしながら、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り、上記はんだ組成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る。   In order to meet such requirements, solder having a high melting point, for example, lead 9: tin 1 and lead content has been used. However, since lead is a harmful substance to the human body, there is a tendency to suppress or prohibit its use worldwide, and the above solder composition is contrary to the trend of lead-free, and an alternative is required. ing.

このような無鉛化を考慮した構成が特開2001−9587号(特許文献1)に開示されている。特許文献1においては、リード端子を含むベースとキャップの表面には、錫銅合金などの鉛フリーはんだめっき層が施されており、当該鉛フリーはんだめっき層がシール材料として用いられている。銅の溶融温度は高いため、めっき後のベース、キャップは高温で処理することができ、いわゆる耐熱仕様品に適用することができる。そして温度が比較的低めのものでは、リフローソルダリング環境にも対応させることができる。   A configuration considering such lead-free is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-9587 (Patent Document 1). In Patent Document 1, a lead-free solder plating layer such as a tin-copper alloy is applied to the surface of the base and the cap including the lead terminals, and the lead-free solder plating layer is used as a sealing material. Since the melting temperature of copper is high, the base and cap after plating can be processed at a high temperature, and can be applied to a so-called heat-resistant specification product. If the temperature is relatively low, it can be used in a reflow soldering environment.

しかしながら、鉛フリー高温はんだめっき層では、鉛を含有するはんだめっき層に比べて、外部端子とのろう付け性が低下するおそれがあった。また錫銅合金からなるはんだめっき層では、鉛を含む高温はんだめっき層に比べて、固相温度が上がらずに半溶融状態となり耐熱性に劣ることがある。このため、鉛を含む接合用の高温はんだと合金化して融点を低下させたり、ガスが発生したりすることがあった。   However, in the lead-free high-temperature solder plating layer, there is a possibility that the brazing property with the external terminal may be reduced as compared with the solder plating layer containing lead. In addition, a solder plating layer made of a tin-copper alloy may be in a semi-molten state and inferior in heat resistance, as compared with a high-temperature solder plating layer containing lead. For this reason, it may be alloyed with a high-temperature solder for bonding containing lead to lower the melting point or generate gas.

このような錫銅合金からなる鉛フリーはんだによる問題点を考慮した構成が特開2005−175654号(特許文献2)に開示されている。つまり特許文献2においては、錫を主成分とするシール層の上面に錫の拡散等を防止するための合金化防止層(ニッケル、クロム、チタン)と、はんだ付けの品質を向上させるための最上層(銀、金)とを形成したものが開示されている。しかしながら、このような構成では、リフローソルダリング環境に対応させた場合、前記シール層と合金化防止層のなじみが悪く、かつ合金化防止層にくらべて溶融温度が低いシール層が先に溶融するため、これらの境界部分にて合金化防止膜より上面の金属膜が一体となって剥離するなどの問題を生じることがあった。   Japanese Patent Laid-Open No. 2005-175654 (Patent Document 2) discloses a configuration that takes into account the problems associated with such a lead-free solder made of a tin-copper alloy. That is, in Patent Document 2, an anti-alloying layer (nickel, chromium, titanium) for preventing diffusion of tin, etc. on the upper surface of the seal layer mainly composed of tin, and the best for improving the soldering quality. What formed the upper layer (silver, gold) is disclosed. However, in such a configuration, when the reflow soldering environment is used, the seal layer and the alloying prevention layer are not familiar and the sealing layer having a lower melting temperature than the alloying prevention layer is melted first. For this reason, there has been a problem that the metal film on the upper surface of the alloying prevention film is integrally peeled off at these boundary portions.

特開2001−9587号Japanese Patent Laid-Open No. 2001-9587 特開2005−175654号JP-A-2005-175654

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、気密封止型電子部品の無鉛化に対応するとともに、キャップにベースを圧入する際の挿入性と嵌合特性、および外部端子との接続性を低下させることなく、金属膜の剥離が生じることのないより信頼性に優れた気密封止型電子部品を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is compatible with lead-free hermetic sealing electronic components, and has insertability and fitting characteristics when a base is press-fitted into a cap, and external terminals. It is an object of the present invention to provide an airtight sealed electronic component that is more reliable and does not cause peeling of a metal film without reducing connectivity.

上記の目的を達成するために、本発明では、特許請求項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、当該絶縁ガラスに金属製の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、前記ベースに圧入されることにより前記電子素子を気密封止する金属製のキャップとからなる気密封止型電子部品であって、前記金属製のシェルと金属製のリード端子には銅またはニッケルの下地層を介して、錫銅合金からなる第1層が形成され、その上面に銅からなる第2層が形成されるとともに、ニッケルまたは銀からなる第3層が形成されてなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, as shown in claim 1, a base made of a metal shell filled with insulating glass, and a metal lead terminal penetrated and fixed to the insulating glass, An airtightly sealed electronic component comprising an electronic element mounted on the base and a metal cap that hermetically seals the electronic element by being press-fitted into the base, wherein the metal shell and the metal A lead terminal made of tin is formed with a first layer made of a tin-copper alloy through a copper or nickel underlayer, a second layer made of copper is formed on the upper surface, and a third layer made of nickel or silver is formed. A layer is formed.

上記構成により、前記金属製のシェルと金属製のリード端子とが同じ層構成の金属膜とすることで、キャップにベース圧入するためのシール用金属膜とリード端子ではんだ接合するための接合用金属膜とをめっきなどの手法により容易かつ安価に一体形成することができる。   With the above configuration, the metal shell and the metal lead terminal are formed into a metal film having the same layer configuration, so that the metal film for sealing for press-fitting the base into the cap and the joint for soldering with the lead terminal are used. The metal film can be integrally formed easily and inexpensively by a technique such as plating.

シール用金属膜として錫銅合金からなる第1層を形成することで、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、無鉛化に対応することができる。つまりキャップにベースを圧入する際の挿入性と嵌合特性が優れた耐熱性のある鉛フリーシール材料が得られる。このような錫銅合金からなる第1層の下面には銅またはニッケルの下地層が形成されているので、安定した状態で厚み管理の容易な錫銅合金からなる第1層を形成することができるだけでなく、ベース母材やリード端子母材とのなじみもよくなり密着強度も向上する。電子素子あるいは実装基板へのはんだ付け性も向上させることができる。前記第1層の厚みを5μm以上で形成することで、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。前記第1層の厚みを20μm以下に形成することで、第1層が不均一な厚みで形成されることによる、シェルから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。   By forming the first layer made of a tin-copper alloy as the metal film for sealing, the softness of tin-copper functions effectively to ensure airtightness during press-fitting, and it is more heat-resistant without reducing the air-tightness after press-fitting. It is possible to improve the performance and cope with lead-free. That is, a heat-resistant lead-free seal material having excellent insertability and fitting characteristics when the base is press-fitted into the cap can be obtained. Since the underlayer of copper or nickel is formed on the lower surface of the first layer made of such a tin-copper alloy, it is possible to form the first layer made of a tin-copper alloy that is easy to control the thickness in a stable state. Not only that, but also the familiarity with the base matrix and lead terminal matrix is improved and the adhesion strength is improved. Solderability to an electronic element or a mounting board can also be improved. By forming the first layer with a thickness of 5 μm or more, the stress at the time of press-fitting the cap into the base is relieved without lowering the hermeticity after press-fitting, and a smoother hermetic sealing can be performed. By forming the thickness of the first layer to 20 μm or less, it is possible to eliminate the wraparound from the shell to the lead terminal due to the non-uniform thickness of the first layer. Short circuit between the shell and the lead terminal can be suppressed. In addition, the stress that the press-fitted cap receives from the base and the stress that the press-fitted base receives from the cap are minimized to prevent cracks in the insulating glass of the cap and base. Airtight defects can be eliminated.

また接合用金属膜としては、錫銅合金からなる第1層の上面にニッケルまたは銀からなる第3層が形成されているので、接合用のはんだと前記第1層である錫銅合金とが合金化するのを防止しながら耐熱性を向上することができ、さらにリフローソルダリングを行う際に前記第1層からの溶融ガスが発生するのも抑制することができる。このような溶融ガスが電子部品の内部で発生しなくなることで、溶融ガスが電子部品素子へ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、直列共振抵抗値(CI値)の低下を招くがなくなった。前記第3層の厚みを0.05μm以上で形成することで、接合用はんだとの合金化を防ぐ効果が増大し耐熱性が向上する。前記第3層の厚みを5μm以下で形成することで、キャップをベースへ圧入する際の応力の影響を緩和することができ、よりスムーズな気密封止が行える。   As the bonding metal film, since the third layer made of nickel or silver is formed on the upper surface of the first layer made of tin-copper alloy, the bonding solder and the tin-copper alloy that is the first layer are formed. Heat resistance can be improved while preventing alloying, and generation of molten gas from the first layer can be suppressed when reflow soldering is performed. Since such a molten gas is not generated inside the electronic component, the molten gas does not adhere to the electronic component element and cause deterioration of electrical characteristics. In particular, when the electronic component element is a crystal resonator element, it does not adhere to the electrode surface and cause fluctuations in frequency characteristics or a decrease in series resonance resistance value (CI value). By forming the third layer with a thickness of 0.05 μm or more, the effect of preventing alloying with the bonding solder is increased, and the heat resistance is improved. By forming the third layer with a thickness of 5 μm or less, the influence of stress when the cap is pressed into the base can be reduced, and a smoother hermetic sealing can be performed.

また錫銅合金からなる第1層と合金化防止層であるニッケルまたは銀からなる第3層との間に第3層より柔らかい銅からなる第2層を形成しているので、接合用のはんだと第1層との合金化を防ぎ、かつキャップをベースへ圧入する際の応力の影響を緩和して、よりスムーズな気密封止が行える。また、前記第1層から第3層までの各層間の密着強度をより一層向上させることができる。つまり、リフローソルダリング環境に対応させた場合であっても、これら金属層の境界部分にて剥離することがない。さらに、錫銅合金からなる第1層と銅からなる第2層の間に拡散が生じて、前記第1層より銅の重量百分率が高い第2の錫銅合金層を形成することができるため、前記第1層と第2層のさらなる密着強度向上にも寄与することができる。前記第2層の厚みを0.5μm以上で形成することで、第2の錫銅合金層を形成するための有効領域を確保するとともに、第1層と第3層を隔離膜として有効に機能する。前記第2層の厚みを2μm以下に形成することで、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。   Further, since the second layer made of copper softer than the third layer is formed between the first layer made of tin-copper alloy and the third layer made of nickel or silver which is the alloying prevention layer, the solder for joining And the first layer can be prevented from being alloyed, and the influence of stress when the cap is press-fitted into the base can be mitigated to achieve a smoother hermetic sealing. In addition, the adhesion strength between the first layer to the third layer can be further improved. That is, even if it corresponds to a reflow soldering environment, it does not peel off at the boundary between these metal layers. Further, diffusion occurs between the first layer made of a tin-copper alloy and the second layer made of copper, so that a second tin-copper alloy layer having a higher weight percentage of copper than the first layer can be formed. Further, it is possible to contribute to further improvement in adhesion strength between the first layer and the second layer. By forming the second layer with a thickness of 0.5 μm or more, an effective region for forming the second tin-copper alloy layer is secured, and the first and third layers function effectively as isolation films. To do. By forming the thickness of the second layer to 2 μm or less, it is possible to minimize the expansion stress received by the press-fitted cap from the base and the tightening stress received by the press-fitted base from the cap to minimize the cap and base insulation. Since the glass is prevented from cracking, it is possible to eliminate the airtight defect of the electronic component.

結果として、リフローソルダリング環境と無鉛化に対応するとともに、キャップにベースを圧入する際の挿入性と嵌合特性を低下させることなく、金属膜の剥離も生じることのないより信頼性に優れた気密封止型電子部品を提供することができる。   As a result, it is compatible with the reflow soldering environment and lead-free, and it is more reliable than the metal film without peeling, without reducing the insertability and fitting characteristics when pressing the base into the cap. A hermetically sealed electronic component can be provided.

また、特許請求項2に示すように、上述の構成に加えて、前記第1層は銅が10〜20wt%の錫銅合金層としてもよく、この構成により上述の作用効果に加え、シール用金属膜である第1層の液相温度が300℃以上となるため、耐熱はんだよりも液相温度が高くなり、耐熱はんだとの合金化も起こりにくくなるのでより望ましい。また銅が20wt%以下の錫銅合金層とすることで、ベースが硬くなるのを抑制し、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の影響も受けにくくできる。結果として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。   In addition to the above-described configuration, the first layer may be a tin-copper alloy layer containing 10 to 20 wt% of copper. In addition to the above-described effects, the first layer may be used for sealing. Since the liquid phase temperature of the first layer, which is a metal film, is 300 ° C. or higher, the liquid phase temperature is higher than that of the heat resistant solder, and alloying with the heat resistant solder is less likely to occur. Moreover, by using a tin copper alloy layer with copper of 20 wt% or less, it is possible to suppress the base from becoming hard and to be less affected by the tightening stress that the press-fit base receives from the cap. As a result, it is possible to prevent cracks in the insulating glass of the base, thereby eliminating the airtight defect of the electronic component.

また、特許請求項3に示すように、上述の構成に加えて、前記第3層の上面には金や銀の第4層が形成されてもよく、この構成により上述の作用効果に加え、はんだ接合する際のはんだぬれ性が向上して、はんだ付け品質が向上することができる。前記第4層の厚みを0.01μm以上で形成することで、はんだぬれ性を向上させる効果が期待できる。前記第4層の厚みを0.5μm以下に形成することで、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ることができる。またコストを抑制することができる。   Moreover, as shown in claim 3, in addition to the above-described configuration, a fourth layer of gold or silver may be formed on the upper surface of the third layer. The solder wettability at the time of solder joining is improved, and the soldering quality can be improved. By forming the fourth layer with a thickness of 0.01 μm or more, an effect of improving solder wettability can be expected. By forming the thickness of the fourth layer to 0.5 μm or less, it is possible to minimize the stress that the press-fitted cap receives from the base and the stress that the press-fitted base receives from the cap. Moreover, cost can be suppressed.

本発明による気密封止型電子部品によれば、気密封止型電子部品の無鉛化に対応するとともに、キャップにベースを圧入する際の挿入性と嵌合特性、および外部端子との接続性を低下させることなく、金属膜の剥離が生じることのないより信頼性に優れた気密封止型電子部品を提供することができる。   According to the hermetically sealed electronic component according to the present invention, the lead-free hermetic sealed electronic component is compatible with the insertability and fitting characteristics when the base is press-fitted into the cap, and the connectivity with the external terminal. Without lowering, it is possible to provide a hermetically sealed electronic component with higher reliability that does not cause peeling of the metal film.

以下、本発明による好ましい実施の形態について、圧入封止される気密封止型電子部品とし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は本発明の実施形態を示すベース部分の部分拡大図であり、図3は図2の丸部分のさらなる拡大図である。なお、図2については、一方のリード端子部分のみを図示している。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a tuning fork type crystal resonator as an example of a hermetically sealed electronic component to be press-fitted and sealed. FIG. 1 is a diagram showing an exploded internal structure of a tuning fork type crystal resonator, FIG. 2 is a partially enlarged view of a base portion showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a further enlarged view of a round portion of FIG. It is. FIG. 2 shows only one lead terminal portion.

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に貫通固定された金属製のリード端子11,12とからなる。シェル10は例えばコバール等を基体としており、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10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11,12とを各々電気的に独立した状態でシェル内に充填されている。これらシェル10、リード端子11,12、絶縁ガラス13はガラス焼成技術により一体的に成形される。なお、シェル10あるいはリード端子11,12の金属材料は上記材料に限定されるものではなく、例えばシェルに42アロイ等の鉄ニッケル系合金を用いてもよい。   The base 1 includes a metal shell 10, an insulating glass 13 filled in the shell, and metal lead terminals 11 and 12 that are fixedly penetrated to the insulating glass 13. The shell 10 uses, for example, Kovar as a base and has a cylindrical shape penetrating vertically. The lead terminals 11 and 12 are processed into a linear shape using, for example, Kovar as a base, and are disposed through the shell 10 at a predetermined interval. The insulating glass 13 is made of, for example, borosilicate glass, and the shell 10 and the lead terminals 11 and 12 are filled in the shell in an electrically independent state. The shell 10, the lead terminals 11 and 12, and the insulating glass 13 are integrally formed by a glass baking technique. Note that the metal material of the shell 10 or the lead terminals 11 and 12 is not limited to the above materials, and for example, an iron nickel alloy such as 42 alloy may be used for the shell.

この一体成形されたベース1を脱脂、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、その後次の金属膜が形成される。ベース表面すなわちシェル10およびリード端子11,12のコバール表面には、例えば厚さ1〜7μm程度の銅層からなる下地めっき層100が電解めっきなどにより形成される。なお、この下地めっき層100は銅層に限らず厚さ1.5〜5μm程度のニッケル層としてもよい。   This integrally formed base 1 is degreased, acid cleaned, etc., to clean the metal surface and remove the carburized portion, and then the next metal film is formed. On the base surface, that is, the Kovar surfaces of the shell 10 and the lead terminals 11 and 12, a base plating layer 100 made of, for example, a copper layer having a thickness of about 1 to 7 μm is formed by electrolytic plating or the like. The underlying plating layer 100 is not limited to a copper layer, and may be a nickel layer having a thickness of about 1.5 to 5 μm.

次に前記下地めっき層100の上層には銅の重量百分率が10〜20wt%からなる5〜20μmの厚みの錫銅合金層(第1層)101が形成される。その上面に0.5〜2μmの厚みの銅層(第2層)102と、その上面には0.05〜5μmの厚みのニッケル層(第3層)103が形成される。その上面には0.01〜0.5μmの厚みの金層や銀層(第4層)104が形成されている。以上の各層の金属膜はめっき処理により、図2と図3に示すように、ベース1のシェル10およびリード端子11,12表面に上記各金属膜の層が形成される。   Next, a tin-copper alloy layer (first layer) 101 having a thickness of 5 to 20 μm and having a copper weight percentage of 10 to 20 wt% is formed on the base plating layer 100. A copper layer (second layer) 102 having a thickness of 0.5 to 2 μm is formed on the upper surface, and a nickel layer (third layer) 103 having a thickness of 0.05 to 5 μm is formed on the upper surface. A gold layer or silver layer (fourth layer) 104 having a thickness of 0.01 to 0.5 μm is formed on the upper surface. As shown in FIGS. 2 and 3, the metal film of each layer is formed on the surface of the shell 10 and the lead terminals 11 and 12 of the base 1 by plating.

次に、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を搭載し、高温はんだあるいは無鉛高温はんだ等のろう材により接合する。より詳しくは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、それぞれの電極が音叉型水晶振動片下方の基部21に引き出されている。音叉型水晶振動子片の基部21をベースのリード端子インナー側11a,12aに直立した状態で、かつリード端子に接触した状態で搭載し、リード端子に予め供給された前記ろう材(図示せず)により、基部の電極とリード端子とを電気的機械的に接続する。リード端子のインナー側11a,12aとアウター側11b,12bにはその表面に金層や銀層(第4層)104が形成されているためにろう材との接合性が向上する。   Next, the tuning fork type crystal resonator element 2 which is an electronic element is mounted on the inner sides 11a and 12a of the lead terminals, and is joined by a brazing material such as high temperature solder or lead-free high temperature solder. More specifically, a pair of excitation electrodes (not shown) are formed on the main surface and side surfaces of the tuning fork type quartz resonator piece, and each electrode is drawn out to the base 21 below the tuning fork type quartz vibration piece. . The base 21 of the tuning fork type crystal resonator element is mounted in a state of being upright on and in contact with the lead terminal inner side 11a, 12a of the base, and the brazing material (not shown) supplied in advance to the lead terminal. ) To electrically and mechanically connect the base electrode and the lead terminal. Since the gold layer and the silver layer (fourth layer) 104 are formed on the inner side 11a, 12a and the outer side 11b, 12b of the lead terminal, the bondability with the brazing material is improved.

キャップ3は例えば洋白(Cu−Ni−Zn系合金)やリン青銅等の金属材からなり、有底の円筒状を有している。キャップ3の外周および内周面には図示しないが厚さ1〜10μmのニッケル層がめっき等の手段により形成されている。   The cap 3 is made of a metal material such as white (Cu—Ni—Zn alloy) or phosphor bronze, and has a bottomed cylindrical shape. Although not shown, a nickel layer having a thickness of 1 to 10 μm is formed on the outer and inner peripheral surfaces of the cap 3 by means such as plating.

なお、当該キャップに形成する金属層は、ニッケルに代えて銀または金を用いてもよいし、ニッケル、銅、銀、金を適宜組み合わせた多層構造であってもよい。また母材(洋白)のまま用いることも可能である。キャップの内径は前記ベースのシェル部分の外径よりも若干小さく設計されており、例えば2〜5%小さな内径寸法に設定されている。このようなキャップにより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。圧入により、ベースとキャップが強く密着することにより気密封止され、キャップ内部が真空状態に保たれる。以上により、本発明の実施形態による電子部品の完成となる。   The metal layer formed on the cap may use silver or gold instead of nickel, or may have a multilayer structure in which nickel, copper, silver, and gold are appropriately combined. It is also possible to use the base material (white and white) as it is. The inner diameter of the cap is designed to be slightly smaller than the outer diameter of the shell portion of the base. For example, the inner diameter is set to be 2 to 5% smaller. Such a cap covers the tuning-fork type crystal resonator piece, which is the electronic element, in a vacuum atmosphere, and press-fits the cap opening into the base. By press-fitting, the base and the cap are tightly adhered to each other and hermetically sealed, and the inside of the cap is kept in a vacuum state. Thus, the electronic component according to the embodiment of the present invention is completed.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、上記ニッケルからなる第3層103に変えて、銀からなる第3層103を形成してもよい。すなわちこの構成によれば、前記下地めっき層100の上層には銅の重量百分率が10〜20wt%からなる5〜20μmの厚みの第1の錫銅合金層(第1層)101が形成される。その上面に0.5〜2μmの厚みの銅層(第2層)102と、その上面には0.05〜5μmの厚みの銀層(第3層)103が形成されている。なお、第3層の上面には必要に応じて0.01〜0.5μmの厚みの金層(第4層)104を形成してもよい。以上の各層の金属膜はめっき処理により、図4と図5に示すように、ベース1のシェル10およびリード端子11,12表面に上記各金属層が形成される。   The present invention is not limited to the above embodiment, and the third layer 103 made of silver may be formed instead of the third layer 103 made of nickel. That is, according to this configuration, the first tin-copper alloy layer (first layer) 101 having a thickness of 5 to 20 μm and having a copper weight percentage of 10 to 20 wt% is formed in the upper layer of the base plating layer 100. . A copper layer (second layer) 102 having a thickness of 0.5 to 2 μm is formed on the upper surface, and a silver layer (third layer) 103 having a thickness of 0.05 to 5 μm is formed on the upper surface. A gold layer (fourth layer) 104 having a thickness of 0.01 to 0.5 μm may be formed on the upper surface of the third layer as necessary. The above metal layers are formed on the surface of the shell 10 and the lead terminals 11 and 12 of the base 1 by plating, as shown in FIGS.

上記実施形態により、シール用金属膜として銅の重量百分率が10〜20wt%の錫銅合金からなる第1層101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、無鉛化に対応することができる。特に、シール用金属膜である第1層の液相温度が300℃以上となるため、耐熱はんだよりも液相温度が高くなり、耐熱はんだとの合金化も起こりにくくなるのでより望ましい。また銅が20wt%以下の錫銅合金層とすることで、ベースが硬くなるのを抑制し、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の影響も受けにくくできる。つまりキャップ3にベース1を圧入する際の挿入性と嵌合特性が優れた耐熱性のある鉛フリーシール材料が得られる。このような錫銅合金からなる第1層101の下面には銅またはニッケルの下地層100が形成されているので、安定した状態で厚み管理の容易な錫銅合金からなる第1層101を形成することができるだけでなく、ベース母材やリード端子母材とのなじみもよくなり密着強度も向上する。音叉型水晶振動子片3あるいは実装基板へのはんだ付け性も向上させることができる。   According to the embodiment, by forming the first layer 101 made of a tin-copper alloy having a copper weight percentage of 10 to 20 wt% as a metal film for sealing, it is effective to ensure airtightness during press-fitting due to the softness of tin-copper. Without functioning and reducing the airtightness after press-fitting, the heat resistance can be further increased and lead-free can be handled. In particular, since the liquid phase temperature of the first layer, which is a metal film for sealing, is 300 ° C. or higher, the liquid phase temperature is higher than that of the heat resistant solder, and alloying with the heat resistant solder is less likely to occur. Moreover, by using a tin copper alloy layer with copper of 20 wt% or less, it is possible to suppress the base from becoming hard and to be less affected by the tightening stress that the press-fit base receives from the cap. That is, a heat-resistant lead-free seal material having excellent insertability and fitting characteristics when the base 1 is press-fitted into the cap 3 is obtained. Since the underlayer 100 of copper or nickel is formed on the lower surface of the first layer 101 made of such a tin-copper alloy, the first layer 101 made of a tin-copper alloy that is easy to control the thickness is formed in a stable state. Not only can this be done, but also the familiarity with the base matrix and the lead terminal matrix can be improved and the adhesion strength can be improved. Solderability to the tuning fork type crystal resonator element 3 or the mounting board can also be improved.

また接合用金属膜としては、錫銅合金からなる第1層101の上面にニッケルまたは銀からなる第3層103が形成されているので、接合用のはんだと前記第1層101である錫銅合金とが合金化するのを防止しながら耐熱性を向上することができ、さらにリフローソルダリングを行う際に前記第1層101からの溶融ガスが発生するのも抑制することができる。   As the bonding metal film, the third layer 103 made of nickel or silver is formed on the upper surface of the first layer 101 made of a tin-copper alloy, so that the bonding solder and the tin-copper that is the first layer 101 are made. Heat resistance can be improved while preventing alloying with the alloy, and generation of molten gas from the first layer 101 can also be suppressed when reflow soldering is performed.

また錫銅合金からなる第1層101と合金化防止層であるニッケルまたは銀からなる第3層103との間に銅からなる第2層102を形成しているので、前記第1層102と第3層103との間に第3層103より柔らかい銅からなる第2層102を形成しているので、接合用のはんだと第1層102との合金化を防ぎ、かつキャップ3をベース1へ圧入する際の応力の影響を緩和して、よりスムーズな気密封止が行える。また、前記第1層102から第3層103までの各層間の密着強度をより一層向上させることができる。つまり、リフローソルダリング環境に対応させた場合であっても、これら金属層の境界部分にて剥離することがない。さらに、前記第1層102と銅からなる第2層102の間に拡散が生じて、前記第1層102より銅の重量百分率が高い第2の錫銅合金層を形成することができるため、前記第1層と第2層のさらなる密着強度向上にも寄与することができる。   In addition, since the second layer 102 made of copper is formed between the first layer 101 made of a tin-copper alloy and the third layer 103 made of nickel or silver which is an alloying prevention layer, the first layer 102 Since the second layer 102 made of copper that is softer than the third layer 103 is formed between the third layer 103 and the third layer 103, the alloying between the solder for joining and the first layer 102 is prevented, and the cap 3 is made of the base 1 The effect of stress when press-fitting into the tube is alleviated, and a smoother hermetic sealing can be achieved. In addition, the adhesion strength between the layers from the first layer 102 to the third layer 103 can be further improved. That is, even if it corresponds to a reflow soldering environment, it does not peel off at the boundary between these metal layers. Further, since diffusion occurs between the first layer 102 and the second layer 102 made of copper, a second tin-copper alloy layer having a higher copper weight percentage than the first layer 102 can be formed. It can also contribute to further improvement in adhesion strength between the first layer and the second layer.

また、前記接合用金属膜の最上面には、銀などの第3層103、あるいは金や銀などの第4層104が形成されているので、はんだ接合する際のはんだぬれ性が向上して、はんだ付け品質が向上することができる。   In addition, since the third layer 103 such as silver or the fourth layer 104 such as gold or silver is formed on the uppermost surface of the bonding metal film, the solder wettability at the time of solder bonding is improved. Soldering quality can be improved.

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

音叉型水晶振動子の分解した内部構造を示す図。The figure which shows the decomposition | disassembly internal structure of a tuning fork type crystal resonator. 本発明の実施形態を示すベース部分の部分拡大図。The elements on larger scale of the base part which shows embodiment of this invention. 図2の丸部分の拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of a round portion in FIG. 2. 本発明の他の実施形態を示すベース部分の部分拡大図。The elements on larger scale of the base part which shows other embodiment of this invention. 図4の丸部分の拡大図。The enlarged view of the round part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ベース
2 音叉型水晶振動子片(電子素子)
3 キャップ
10 シェル
11,12 リード端子
13 絶縁ガラス
100 下地めっき層
101 第1層
102 第2層
103 第3層
104 第4層
1 Base 2 Tuning fork type crystal unit (electronic element)
3 Cap 10 Shell 11, 12 Lead terminal 13 Insulating glass 100 Base plating layer 101 1st layer 102 2nd layer 103 3rd layer 104 4th layer

Claims (3)

金属製のシェルに絶縁ガラスが充填され、当該絶縁ガラスに金属製の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、前記ベースに圧入されることにより前記電子素子を気密封止する金属製のキャップとからなる気密封止型電子部品であって、
前記金属製のシェルと金属製のリード端子には銅またはニッケルの下地層を介して、錫銅合金からなる第1層が形成され、その上面に銅からなる第2層が形成されるとともに、ニッケルまたは銀からなる第3層が形成されてなることを特徴とする気密封止型電子部品。
A base made of a metal shell filled with insulating glass, and a metal lead terminal penetrated and fixed to the insulating glass, an electronic element mounted on the base, and the electronic element by being press-fitted into the base A hermetically sealed electronic component comprising a metal cap that is hermetically sealed,
A first layer made of a tin-copper alloy is formed on the metal shell and the metal lead terminal via a copper or nickel underlayer, and a second layer made of copper is formed on the upper surface thereof, A hermetically sealed electronic component comprising a third layer made of nickel or silver.
前記第1層は銅が10〜20wt%の錫銅合金層からな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。   2. The hermetically sealed electronic component according to claim 1, wherein the first layer comprises a tin-copper alloy layer containing 10 to 20 wt% copper. 前記第3層の上面には、金や銀の第4層が形成されてなることを特徴とする特許請求項1、または特許請求項2記載の気密封止型電子部品。   3. The hermetic sealed electronic component according to claim 1, wherein a fourth layer of gold or silver is formed on an upper surface of the third layer.
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