JP2013120762A - 蓋体、パッケージ、電子部品及びパッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接でパッケージを封止した場合であっても、パッケージ内の気密を保つことができ、且つパッケージを低背化することができる蓋体、この蓋体を用いたパッケージ、このパッケージに素子を組込んだ電子部品、パッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】蓋体１００は、金属板の少なくとも一方の面１０１ａにおける外周の端部１０１ｂを全周に亘って切欠いた形状となっている段部１０２と、段部１０２に設けられた封止材１０３と、を備え、封止材１０３は、一方の面のうちの段部１０２で囲まれた面と面一になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓋体、パッケージ、電子部品及びパッケージの製造方法に関する。

近年、電子機器の小型軽量化に伴い、電子機器に使用される電子部品も小型軽量化している。この電子部品には、セラミックを積層形成した収容体（以下、「セラミックベース部」ともいう。）に備わる凹部（以下、「キャビティー」ともいう。）に素子等を搭載し、セラミックベース部の凹部を金属製の蓋（以下、単に「蓋体」ともいう。）で封止して製造されるものがある。

上記蓋体の従来技術としては、例えば特許文献１〜３に記載されたものがある。特許文献１に記載された蓋体５００は、図６（ａ）に示すように、蓋部５０１の下面５０１ａ全面に金属ろう材５０３が設けられた構造をしている。特許文献２に記載された蓋体６００は、図７（ａ）に示すように、蓋部６０１の下面６０１ａの外周の端部を全周にわたって切欠いて形成された段部６０２に金属ろう材６０３が設けられており、蓋体６００の外周近傍の厚み（つまり、蓋部６０１のフランジ部分の厚みと金属ろう材６０３の厚みとを足し合わせた厚み）が蓋体６００の中央近傍の厚みよりも厚い構造をしている。特許文献３に記載された蓋体７００は、図８（ａ）に示すように、蓋部７０１の下面７０１ａの外周の端部を全周にわたって切欠いて形成された段部７０２に金属ろう材７０３が設けられており、蓋体７００の外周近傍の厚みが蓋体７００の中央近傍の厚みよりも薄い構造をしている。

特開２００９−５５３９４号公報 特開２００３−１６３２９８号公報 特開２００６−１００６６９号公報

特許文献１に記載の蓋体５００は、図６（ａ）に示すように、蓋部５０１の下面５０１ａ全面に金属ろう材５０３が設けられている。このため、蓋体５００でセラミックベース部５０４の凹部を溶接で封止する時には金属ろう材５０３が収縮し、蓋体５００全体が大きく変形してしまう（例えば、大きく反ってしまう）場合がある。その結果、図６（ｂ）に示すように、セラミックベース部５０４も変形してしまい、セラミックベース部５０４にクラック等が発生する場合がある。このため、この蓋体５００を用いるとパッケージ内の気密が保たれない場合があるといった課題がある。

また、特許文献２に記載の蓋体６００は、図７（ａ）に示すように、金属ろう材６０３が蓋部６０１の下面６０１ａの外周近傍にのみ設けられている。このため、蓋体６００でセラミックベース部６０４の凹部を溶接で封止する時には金属ろう材６０３の収縮量は蓋体５００を用いた場合よりも小さく、蓋体６００全体が大きく変形することはない。よって、溶接でセラミックベース部６０４にクラック等が発生することはなく、パッケージ内の気密は保たれる。しかしながら、この蓋体６００は蓋体６００の外周近傍の厚みが蓋体６００の中央近傍の厚みよりも厚い構造をしているため、この蓋体６００を用いるとパッケージの高さが高くなってしまう（つまり、パッケージが高背化してしまう）といった課題がある。

また、特許文献３に記載の蓋体７００は、図８（ａ）に示すように、蓋体７００の外周近傍の厚みが蓋体７００の中央近傍の厚みよりも薄い構造をしている。このため、金属ろう材７０３が形成された下面７０１ａ側にかかる応力が大きくなる場合がある。この場合、特許文献１に記載の蓋体５００と同様に、蓋体７００でセラミックベース部７０４の凹部を溶接で封止する時には蓋体７００が変形し、セラミックベース部７０４にクラック等が発生してしまうことがある。よって、この蓋体７００を用いるとパッケージ内の気密が保たれない場合があるといった課題がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、例えば溶接でパッケージを封止した場合であっても、パッケージ内の気密を保つことができ、且つパッケージを低背化することができる蓋体、この蓋体を用いたパッケージ、このパッケージに素子を組込んだ電子部品、パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、金属板の少なくとも一方の面における外周の端部を全周に亘って切欠いた形状となっている段部と、前記段部に設けられた封止材と、を備え、前記封止材は、前記一方の面のうちの前記段部で囲まれた面と面一になっていることを特徴とする蓋体である。

上記態様の蓋体であれば、封止する部分にのみ封止材が設けられている。このため、蓋体と凹部を有する収容体とを例えばシーム溶接した際に、蓋体の一方の面全面に封止材が形成された場合と比較して、封止材の収縮量を小さくすることができる。この結果、蓋体全体の変形を小さくすることができる。また、上記態様の蓋体であれば、封止材は、金属板の一方の面のうちの段部で囲われた面と面一になっている（つまり、蓋体の外周近傍の厚みと蓋体の中央近傍の厚みとは同じになっている）。このため、蓋体の外周近傍の厚みが蓋体の中央近傍の厚みよりも薄い場合と比較して、封止材が形成された一方の面側に発生する応力を小さくすることができる。よって、蓋体で収容体の凹部を溶接で封止する際に収容体の変形を小さくすることができ、収容体の一部にクラック等が発生するのを防止することができる。ゆえに、パッケージ内の気密を保つことができる。

さらに、上記態様の蓋体であれば、封止材が金属板の一方の面のうちの段部で囲われた面と面一になっているため、蓋体の外周近傍の厚みが蓋体の中央近傍の厚みよりも厚い場合と比較して、パッケージ全体の高さを低くすることができる。
なお、「面一」とは、金属板の一方の面のうちの段部で囲まれた面と、封止材とが同一平面にあって、且つ各面間で段差がないことをいう。
また、本発明の別の態様は、凹部を有する収容体と、前記凹部を封止する上記記載の蓋体と、を備え、前記蓋体は、前記凹部を囲む外周面に前記封止材を接触させることで封止しており、前記段部を形成する前記全周に亘って切欠いた形状の容積は、前記封止材の容積と同一となっていることを特徴とするパッケージである。

上記態様のパッケージであれば、上記記載の蓋体を用いている。このため、蓋体で収容体の凹部を例えばシーム溶接で封止した場合であっても、収容体の一部にクラック等が発生するのを防止することができ、パッケージ内の気密を保つことができる。また、従来のパッケージと比較して、パッケージを低背化することもできる。
なお、「同一」とは、段部を形成する全周に亘って切欠いた形状の容積に対して、封止材の容積が９０〜１１０％の範囲内にあることをいう。
また、「収容体」とは、例えば後述する本実施形態の「セラミックベース部」に対応するものをいう。

また、「切欠いた形状の容積」とは、段部が形成される前の金属板の体積と、段部が形成された後の金属板の体積との差と同等の大きさを意味するものである。または、段部が形成された金属板の一方の面と面一な、金属板の側面方向に向かって延びる仮想平面と、金属板の側面と面一な、段部が形成された金属板の一方の面方向に向かって延びる仮想側面と、段部と、で仕切られる空間の大きさを意味するものである。

また、「封止材の容積」とは、封止材が占める空間の部分の大きさを意味するものである。
また、本発明の別の態様は、上記記載のパッケージと、前記凹部に収納された素子と、を備えていることを特徴とする電子部品である。
上記態様の電子部品であれば、上記記載のパッケージを用いている。このため、パッケージ内に収納された素子はパッケージの外部環境の影響を受けずに動作するので、素子の性能を保ったまま電子部品を動作させることができる。

また、本発明の別の態様は、上記記載の蓋体の前記封止材が凹部を有する収容体の前記凹部を囲む外周面に接触するようにして前記収容体に前記蓋体を載置する工程と、前記載置する工程後、前記封止材を溶融させて、前記蓋体で前記凹部を封止する工程と、を備えることを特徴とするパッケージの製造方法である。

上記態様のパッケージの製造方法であれば、上記記載の蓋体を用いている。このため、蓋体で収容体の凹部を例えばシーム溶接で封止した場合であっても、収容体の一部にクラック等が発生するのを防止することができ、気密を保ったパッケージを製造することができる。また、上記態様のパッケージの製造方法であれば、従来の製造方法と比較して、低背化したパッケージを製造することもできる。

本発明の実施形態に係る蓋体を示す概略断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。 本発明の実施形態に係るパッケージを示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係るパッケージの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る電子部品を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る蓋体の変形例を示す概略断面図である。 従来の蓋体（ａ）及びパッケージ（ｂ）を示す概略断面図である（その１）。 従来の蓋体（ａ）及びパッケージ（ｂ）を示す概略断面図である（その２）。 従来の蓋体（ａ）及びパッケージ（ｂ）を示す概略断面図である（その３）。

以下、本発明の実施形態に係る蓋体と、その蓋体を用いたパッケージ及びその製造方法と、そのパッケージ内に素子を収納した電子部品とについて、図を参照しつつ説明する。
（１）蓋体
まず、本発明の第１実施形態に係る蓋体１００について、図１（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る蓋体１００を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は概略平面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ′断面図を示すものである。

蓋体１００は、蓋部１０１と、封止材１０３とを含んで構成されている。蓋部１０１は、金属板の下面１０１ａの外周の端部１０１ｂを全周にわたって切欠いた形状となっている段部１０２を有している。このため、蓋部１０１は、図１（ａ）に示すように、断面図で逆凸形状をしている。そこで、以下、蓋部１０１の中央部１０１ｃを「逆凸部１０１ｃ」ともいう。
蓋部１０１の四隅は、図１（ｂ）に示すように、平面視で一定の曲率半径をもったＲ形状となっている。また、逆凸部１０１ｃの四隅も、平面視で一定の曲率半径をもったＲ形状となっている。なお、蓋部１０１の材料（つまり、金属板の材料）は、例えばＫｏｖａｒ材である。

段部１０２は、面１０２ａと面１０２ｂとで構成されている。この面１０２ａ、１０２ｂはそれぞれ平坦な面である。そして、面１０２ａは面１０１ａと断面図で平行な面であり、面１０２ｂは面１０１ａと断面図で直交する面である。ゆえに、２つの面１０２ａ、１０２ｂがなす角度は断面視で９０度である。
封止材１０３は、段部１０２に設けられている。そして、封止材１０３は、図１（ａ）に示すように、段部１０２で囲われた面１０１ａと面一となっている。なお、封止材１０３の材料は、例えば金属ろうであって、具体的には銀（Ａｇ）ろうである。

以上のように、本実施形態に係る蓋体１００であれば、封止する部分にのみ封止材１０３が設けられている。このため、蓋体１００と後述するセラミックベース部２０１とを例えばシーム溶接した際に、蓋体の下面全面に封止材が形成された場合と比較して、封止材の収縮量を小さくすることができる。その結果、蓋体１００全体の変形を小さくすることができる。また、本実施形態に係る蓋体１００であれば、封止材１０３の表面１０３ａは、段部１０２で囲われた面１０１ａと面一となっている。このため、蓋体の外周部の厚みが蓋体の中央部の厚みよりも薄い場合と比較して、封止材１０３が設けられた下面１０１ａ側に発生する応力を小さくすることができる。その結果、蓋体１０１でセラミックベース部２０１の凹部２０２を溶接で封止する際にセラミックベース部２０１の変形を小さくすることができ、セラミックベース部２０１の一部にクラック等が発生するのを防止することができる。よって、蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を溶接で封止した場合であっても、パッケージ内の気密を保つことができる。

また、本実施形態に係る蓋体１００であれば、封止材１０３の表面１０３ａは、段部１０２で囲われた面１０１ａと面一となっているので、蓋体の外周部の厚みが蓋体の中央部の厚みよりも厚い場合と比較して、パッケージ全体の高さを低くすることができる。

なお、本実施形態では、段部１０２を構成する２つの面１０２ａ、１０２ｂがなす角度は断面図で９０度であることについて説明したが、これに限定されるものではない。蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を封止できるのであれば、例えば９０度以外であっても良い。また、２つの面１０２ａ、１０２ｂは、一定の曲率半径をもった曲面を介して連続的につながって形成されていても良い。この曲面を備えることで、応力の集中を緩和させることができるからである。図５は、本実施形態に係る蓋体１００の変形例を示す概略断面図であって、例えば２つの面１１２ａ、１１２ｂが、一定の曲率半径をもった曲面１１２ｃで連続的につながって形成された段部１１２を備えた蓋体１１０を示す概略断面図である。なお、図５に示された蓋部１１１は、図１に示された蓋部１００に対応するものである。また、封止材１１３は、図１に示された封止材１０３に対応するものである。よって、蓋体１００と蓋体１１０とは同じ作用効果を奏する。

また、本実施形態では、金属板の下面１０１ａ側にのみ段部１０２を形成することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、金属板の下面１０１ａとは逆側の面に段部を形成しても良い。
また、本実施形態の蓋部１０１に設けられた段部１０２は、例えば金属板の少なくとも一方の面１０１ａにおける外周の端部１０１ｂを全周に亘って切欠いて形成しても良いし、例えば金属をプレスして形成しても良い。

（２）パッケージ
本発明の第２実施形態に係るパッケージ２００について、図２を参照しつつ説明する。
図２は本発明の第２実施形態に係るパッケージ２００を示す概略断面図である。このパッケージ２００は、上述の第１実施形態に係る蓋体１００を用いている。したがって、蓋体１００の構成、作用等については同一符号を用いて、その説明を省略する。パッケージ２００は、図２に示すように、その内部に空間（つまり、キャビティー）を有する箱状のパッケージである。このパッケージ２００には、その底部にセラミックベース部２０１を備えている。このセラミックベース部２０１は、例えばアルミナ等のセラミックで形成されている。

セラミックベース部２０１の凹部２０２を囲む外周面には、封止材１０３が接触している。また、封止材１０３には、蓋部１０１が接触している。つまり、セラミックベース部２０１と、蓋部１０１と、封止材１０３とで中空の箱体が形成されている。ここで、段部１０２を形成する全周に亘って切欠いた形状の容積は、封止材１０３の容積と同一となっている。

以上のように、本実施形態に係るパッケージ２００であれば、上述した蓋体１００を用いている。このため、蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を例えばシーム溶接で封止した場合であっても、セラミックベース部２０１の一部にクラック等が発生するのを防止することができ、パッケージ２００内の気密に保つことができる。また、従来技術のパッケージと比較して、パッケージを低背化することもできる。

以下、パッケージ接合時の封止材の変形の様子を、本実施形態に係る蓋体１００を用いた場合と、従来技術である蓋体６００、蓋体７００をそれぞれ用いた場合とで比較して説明する。
本実施形態に係る蓋体１００を用いてパッケージ２００を製造した場合には、図２に示すように、封止材１０３の一部はパッケージ２００の内側に入り込んでいる。また、封止材１０３の一部はパッケージ２００の外側に押し出されている。そして、パッケージ２００の内側に入り込んだ量とパッケージ２００の外側に押し出された量とは概ね同量となっている。

一方、図７（ａ）に示した蓋体６００を用いてパッケージを製造した場合には、封止材６０３の一部は、図７（ｂ）に示すように、パッケージの内側に入り込んでいる。また、封止材６０３の一部はパッケージの外側に押し出されている。この点では、図２に示したパッケージ２００の場合と同じであるが、パッケージの内側に入り込んだ量がパッケージの外側に押し出された量より多い点で、パッケージ２００の場合と異なっている。

また、図８（ａ）に示した蓋体７００を用いてパッケージを製造した場合には、封止材７０３の一部は、図８（ｂ）に示すように、パッケージの外側に押し出されているが、パッケージの内側には入り込んでいない。この点で、蓋体１００を用いて製造したパッケージ２００の場合、または蓋体６００を用いて製造したパッケージの場合と異なっている。
なお、図７（ａ）に示した蓋体６００を用いてパッケージを製造した場合には、図２に示した蓋体１００を用いてパッケージ２００を製造した場合と比較してパッケージの内側に入り込む封止材６０３の量が多いため、封止材６０３の収縮により、パッケージ全体が変形してしまう可能性がある。

また、図８（ａ）に示した蓋体７００を用いてパッケージを製造した場合には、封止材７０３がパッケージの内側に入り込んでいないため、セラミックベース部７０４と蓋体７００との密着性が悪く、気密封止できない可能性がある。
このように、本実施形態では、パッケージの内側に入り込んだ封止材１０３の量と外側に押し出された封止材１０３の量とを概ね同量とすることで、従来技術に比べ、パッケージ全体が変形することなく、かつ気密に封止することができる。

（３）パッケージの製造方法
次に、上述したパッケージ２００の製造方法について、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、パッケージ２００の製造方法を示す概略断面図である。（３．１）載置工程
まず、蓋体１００と、凹部２０２を有するセラミックベース部２０１とを用意する。次に、蓋体１００に設けられた封止材１０３を、図３（ａ）に示すように、セラミックベース部２０１の凹部２０２を囲む外周面に接触するように載置する。つまり、蓋体１００の下面１０１ａがセラミックベース部２０１の凹部２０２側に向くようにして載置する。

（３．２）封止工程
次に、封止材１０３を、図３（ｂ）に示すように溶融させて、蓋部１０１でセラミックベース部２０１の凹部２０２を封止する。こうすることで、パッケージ２００が完成する（図３（ｃ）を参照）。ここで、蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を封止する際には、例えばシーム溶接を用いる。シーム溶接とは、蓋体１００側からセラミックベース部２０１側に向かってローラー２０３で押圧するとともに、蓋体１００に電流を流すことで発生するジュール熱を利用して封止材１０３を溶融させ、蓋部１０１でセラミックベース部２０１の凹部２０２を封止する方法をいう。

以上のように、本実施形態に係るパッケージ２００の製造方法であれば、上述した蓋体１００を用いている。このため、蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を例えばシーム溶接で封止した場合であっても、セラミックベース部２０１の一部にクラック等が発生するのを防止することができ、気密を保ったパッケージ２００を製造することができる。また、本実施形態に係るパッケージ２００の製造方法であれば、従来技術の製造方法と比較して、低背化したパッケージ２００を製造することもできる。

なお、本実施形態では、蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を封止する際には、シーム溶接を用いることについて説明したが、これに限定されるものではない。蓋体１００でセラミックベース部２０１の凹部２０２を封止できるのであれば、シーム溶接以外の溶接方法を用いても良い。

（４）電子部品
本発明の第３実施形態に係る電子部品３００について、図４を参照しつつ説明する。
図４は本発明の第３実施形態に係る電子部品３００を示す概略断面図である。この電子部品３００は、上述の第２実施形態に係るパッケージ２００を用いている。したがって、パッケージ２００の構成、作用等については同一符号を用いて、その説明を省略する。セラミックベース部２０１の凹部２０２には、図４に示すように、パッケージ側電極３０１が設けられている。このパッケージ側電極３０１の上には導電性接着剤等を介して素子３０２の一部（素子３０２が例えば音叉型水晶振動片であれば、音叉型水晶振動片の基部の固定領域）が固定されている。このようにして、本実施形態に係る電子部品３００は構成されている。

以上のように、本実施形態に係る電子部品３００であれば、上述したパッケージ２００を用いている。このため、パッケージ２００内に収納された素子３０２はパッケージ２００の外部環境の影響を受けることなく動作するので、素子３０２本来の性能を保ったまま電子部品３００を動作させることができる。

１００ 蓋体、１０１ 蓋部、１０１ａ 蓋部の下面、１０１ｂ 蓋部の外周の端部、 １０１ｃ 蓋部の中央部、１０２ 段部、１０２ａ 段部の平面、１０２ｂ 段部の平面、１０３ 封止材、１０３ａ 封止材の表面、１１０ 蓋体、１１１ 蓋部、１１２ 段部、１１２ａ 段部の平面、１１２ｂ 段部の平面、１１２ｃ 段部の曲面、１１３ 封止材、２００ パッケージ、２０１ セラミックベース部、２０２ 凹部、２０３ ローラー、３００ 電子部品、３０１ パッケージ側電極、３０２ 素子、５００ 蓋体、５０１ 蓋部、５０１ａ 蓋部の下面、５０３ 封止材、５０４ セラミックベース部、６００ 蓋体、６０１ 蓋部、６０１ａ 蓋部の下面、６０２ 段部、６０３ 封止材、６０４ セラミックベース部、７００ 蓋体、７０１ 蓋部、７０１ａ 蓋部の下面、７０２ 段部、７０３ 封止材、７０４ セラミックベース部

Claims (4)

1. 金属板の少なくとも一方の面における外周の端部を全周に亘って切欠いた形状となっている段部と、
   前記段部に設けられた封止材と、を備え、
   前記封止材は、前記一方の面のうちの前記段部で囲まれた面と面一になっていることを特徴とする蓋体。
2. 凹部を有する収容体と、前記凹部を封止する請求項１に記載の蓋体と、を備え、
   前記蓋体は、前記凹部を囲む外周面に前記封止材を接触させることで封止しており、
   前記段部を形成する前記全周に亘って切欠いた形状の容積は、前記封止材の容積と同一となっていることを特徴とするパッケージ。
3. 請求項２に記載のパッケージと、前記凹部に収納された素子と、を備えていることを特徴とする電子部品。
4. 請求項１に記載の蓋体の前記封止材が凹部を有する収容体の前記凹部を囲む外周面に接触するようにして前記収容体に前記蓋体を載置する工程と、
   前記載置する工程後、前記封止材を溶融させて、前記蓋体で前記凹部を封止する工程と、を備えることを特徴とするパッケージの製造方法。

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