JP3340082B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス等の
絶縁基体と金属蓋体とから成る容器の内部に圧電振動子
や半導体素子等の電子部品を気密に収容した電子装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動子や半導体素子等の電子部品
は、この電子部品を収容するための容器内に気密に収容
されることによって製品としての電子装置となる。

【０００３】かかる電子装置において最も信頼性が高い
とされるものは、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミ
ックスから成り、上面中央部に電子部品が搭載される搭
載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の上面に搭載部
を取り囲むようにして取着された鉄−ニッケル合金や鉄
−ニッケル−コバルト合金から成る金属枠体と、この金
属枠体にシーム溶接により接合される鉄−ニッケル合金
や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る金属蓋体とから
構成される容器内部に電子部品を気密に封止したタイプ
のものである。

【０００４】このタイプの電子装置は、絶縁基体の搭載
部に電子部品を搭載した後、絶縁基体に取着された金属
枠体に金属蓋体を載置して、この金属蓋体の外周縁にシ
ーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動
させるとともにこのローラー電極間に溶接のための大電
流を流すことにより、ローラー電極と金属蓋体との接触
部を高温とし、この熱によって金属枠体に金属蓋体をシ
ーム溶接することによって製作される。

【０００５】なお、このタイプの電子装置においては、
通常は金属枠体および金属蓋体の表面に予めニッケルめ
っき膜および金めっき膜が被着されており、シーム溶接
の熱によりこれらのニッケルめっき膜および金めっき膜
の一部を溶融させることによって金属枠体と金属蓋体と
が溶接される。

【０００６】しかしながら、このタイプの電子装置で
は、金属枠体に金属蓋体をシーム溶接する際に金属枠体
および金属蓋体に被着させたニッケルめっき膜および金
めっき膜を溶融させる必要があることから、溶接部に約
1000℃を超える高温が印加されることとなる。このよう
な約1000℃を超える高温が溶接部に印加されると、これ
が大きな熱衝撃として絶縁基体に伝わり、その結果、こ
の大きな熱衝撃により絶縁基体にクラックが発生してし
まいやすいという問題点を有していた。

【０００７】また、絶縁基体に金属蓋体をシーム溶接す
るための下地金属として金属枠体が必要であり、金属枠
体の分だけ電子装置の高さが高いものとなってしまうと
ともに高価なものとなってしまうという問題点も有して
いた。

【０００８】そこで、上面中央部に電子部品を搭載する
搭載部を、および上面外周部に搭載部を取り囲む枠状で
厚みが10〜50μｍ程度のメタライズ金属層を有する酸化
アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る絶縁基
体と、鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金
から成る金属蓋体とから成る容器を準備するとともに、
絶縁基体の搭載部に電子部品を搭載した後、絶縁基体の
メタライズ金属層に金属蓋体を間に融点が例えば800 ℃
以下のろう材を介してシーム溶接することにより、絶縁
基体と金属蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密
に封止した電子装置が提案されている。

【０００９】この電子装置によれば、シーム溶接の際に
メタライズ金属層と金属蓋体との間に介在させた融点が
約800 ℃以下のろう材を溶融させることで金属枠体と金
属蓋体とを接合することができるので、溶接部に1000℃
を超えるような高温を印加する必要がない。したがっ
て、メタライズ金属層に金属蓋体をシーム溶接する際に
絶縁基体に大きな熱衝撃が印加されることがなく、絶縁
基体にクラックが発生することを有効に防止することが
できる。また、メタライズ金属層と金属蓋体とは両者の
間に介在させたろう材を介して接合することから、金属
蓋体をシーム溶接するための下地金属としての鉄−ニッ
ケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る金属枠
体を必要としない。したがって、その分、高さを低くす
ることができ、かつ安価である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この金
属蓋体をメタライズ金属層に間にろう材を介在させてシ
ーム溶接で接合した容器の内部に電子部品を気密に収容
したタイプの電子装置では、絶縁基体の上面に被着させ
たメタライズ金属層は、金属粉末に有機バインダ・溶剤
を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法を
採用して所定の枠状に印刷塗布することにより形成され
ていることから、金属ペーストの粘性に起因してメタラ
イズ金属層の断面形状が、いわゆるかまぼこ状となって
いる。そのため、メタライズ金属層上に金属蓋体を間に
ろう材を挟んで載置し、金属蓋体の外周縁にシーム溶接
機の一対のローラー電極を接触させながら転動させると
ともにローラー電極間にシーム溶接のための電流を流し
て、ローラー電極と金属蓋体との接触部に発生する熱に
よりろう材を溶融させる際に、金属蓋体の外周縁の位置
がメタライズ金属層の頂上から外側もしくは内側にずれ
ると、金属蓋体の外周縁とメタライズ金属層との間に大
きな隙間が形成されて溶融するろう材がメタライズ金属
層に接触しなくなり、その結果、容器の気密封止が不完
全となり、容器内部に収容する電子部品を長期間にわた
り正常かつ安定に作動させることができなくなって電子
装置としての信頼性が大きく低下するという問題点があ
った。

【００１１】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み案
出されたものであり、その目的は、絶縁基体上に形成し
たメタライズ金属層にシーム溶接の熱によって溶融する
ろう材により金属蓋体を確実に接合させ、これによって
容器の気密封止を完全とし、容器内部に収容する電子部
品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることを可
能とした信頼性の高い電子装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電子装置は、絶
縁基体上に被着された枠状のメタライズ金属層の内側に
電子部品を搭載するとともに、前記メタライズ金属層の
上面にろう材を介してシーム溶接により金属蓋体を接合
して成る電子装置であって、前記メタライズ金属層は、
厚みが10〜50μｍで幅が0.3〜0.5ｍｍであるとともに断
面形状が平坦面の下面とこの下面より幅が小さい平坦面
の上面と曲面の側面とで構成される形状であり、頂上か
ら５μｍ下における幅が下面の幅より小さく、かつ下面
の幅の２分の１以上あることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の電子装置によれば、絶縁基体の上
面に被着されているメタライズ金属層を、その頂上から
５μｍ下における幅をこのメタライズ金属層の下面の幅
の２分の１以上あるようにしたことから、メタライズ金
属層の上に金属蓋体を間にろう材を挟んで載置してシー
ム溶接する際に蓋体が内側もしくは外側にずれたとして
も、シーム溶接の熱により溶融したろう材はメタライズ
金属層の上面に確実に接合する。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電子装置を添付の
図面を基に説明する。

【００１５】図１は、本発明の電子装置の実施の形態の
一例を示した断面図であり、同図において１は絶縁基
体、２は金属蓋体、３は電子部品であり、絶縁基体１と
金属蓋体２とから成る容器の内部に、例えば圧電振動子
や半導体素子等の電子部品３を気密に収容することによ
って電子装置が構成されている。

【００１６】絶縁基体１は、電子部品３を支持するため
の支持体として機能するものであり、例えば酸化アルミ
ニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミ
ックスから成り、その上面中央部に電子部品３を収容す
るための凹部Ａを有している。そして、凹部Ａの底面は
電子部品３を搭載するための搭載部１ａを形成してお
り、搭載部１ａに電子部品３が搭載されている。

【００１７】絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体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・溶剤を添加混合して泥漿状とな
すとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカ
レンダーロール法を採用することによってセラミックグ
リーンシートとなし、しかる後、こ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複数枚積
層し、高温で焼成することによって製作される。

【００１８】また、絶縁基体１には、搭載部１ａの上面
から絶縁基体１の下面にかけて導出する、タングステン
やモリブデン等の金属粉末メタライズから成るメタライ
ズ配線層４が被着形成されている。

【００１９】メタライズ配線層４は、電子部品３の各電
極を外部に電気的に導出するための導電路として機能
し、その搭載部１ａ上面部位には電子部品３の電極が例
えば導電性接着剤を介して電気的に接続されている。そ
して、メタライズ配線層４の絶縁基体１の下面に導出し
た部位は、外部電気回路基板（図示せず）の配線導体に
例えば半田を介して電気的に接続される。

【００２０】メタライズ配線層４は、例えばタングステ
ン粉末メタライズから成る場合であれば、タングステン
粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合して得たタ
ングステンペーストを絶縁基体１となるセラミックグリ
ーンシートに従来周知のスクリーン印刷法により所定パ
ターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１となるセラミッ
クグリーンシートとともに焼成することによって、絶縁
基体１の搭載部１ａ上面から下面にかけて所定パターン
に被着導出される。

【００２１】なお、メタライズ配線層４は、その露出す
る表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との
濡れ性に優れる金属をメッキ法により１〜20μｍの厚み
に被着させておくと、メタライズ配線層４の酸化腐食を
有効に防止することができるとともに、メタライズ配線
層４と外部電気回路基板の配線導体との接続を強固なも
のとなすことができる。従って、メタライズ配線層４の
表面には、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田と
の濡れ性に優れる金属をメッキ法により１〜20μｍの厚
みに被着させておくことが好ましい。

【００２２】さらに、絶縁基体１の上面外周部には、幅
が0.3 〜0.5 ｍｍ程度で、厚みが10〜50μｍ程度の枠状
のメタライズ金属層５が搭載部１ａを取り囲むようにし
て被着形成されている。

【００２３】メタライズ金属層５は、絶縁基体１に金属
蓋体２を間にろう材６を介してシーム溶接するための下
地金属として機能し、メタライズ配線層４と同様にタン
グステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成
る。

【００２４】そして、メタライズ金属層５は、例えばタ
ングステン粉末メタライズから成る場合であれば、タン
グステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合し
て得たタングステンペーストを絶縁基体１となるセラミ
ックグリーンシート上に従来周知のスクリーン印刷法を
採用して予め所定厚み・所定パターンに印刷塗布し、こ
れを絶縁基体１となるセラミックグリーンシートととも
に焼成することによって、絶縁基体１の上面に搭載部１
ａを取り囲むようにして枠状に被着形成される。

【００２５】なお、メタライズ金属層５はその表面にニ
ッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材６との濡れ性
に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着
させておくと、メタライズ金属層５が酸化腐食するのを
有効に防止することができるとともに、メタライズ金属
層５へのろう材６を介した金属蓋体２の接合を強固なも
のとなすことができる。従って、メタライズ金属層５の
表面には、ニッケルや金等の耐食性に優れ、かつろう材
６との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍ
の厚みに被着させておくことが好ましい。

【００２６】また、メタライズ金属層５に取着された金
属蓋体２は、厚みが0.1 ｍｍ程度の鉄−ニッケル合金板
あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板から成り、絶縁
基体１に被着されたメタライズ金属層５に間にろう材６
を介してシーム溶接により接合されることにより、絶縁
基体１との間で電子部品３を気密に封止している。

【００２７】金属蓋体２とメタライズ金属層５とのシー
ム溶接による接合は、平板状の金属蓋体２を絶縁基体１
に被着されたメタライズ金属層に間にろう材６を配置し
て載置するとともに、金属蓋体２の外周縁にシーム溶接
機の一対のローラー電極を接触させながら転動させると
ともにこのローラー電極間に溶接のための大電流を流
し、ローラー電極と金属蓋体との接触部をジュール発熱
させ、この熱を金属蓋体２の下面に伝達させてろう材６
の一部を溶融させることによって行なわれている。

【００２８】また、金属蓋体２とメタライズ金属層５と
の間に配されるろう材６は、銀−銅合金や金−錫合金・
鉛−錫合金・アルミニウム−シリコン合金・銅−亜鉛合
金・銀−銅−リン合金あるいは銀−インジウム−錫合金
等から成り、金属蓋体２をメタライズ金属層５に接合す
るための接合材として機能し、金属蓋体２の外周縁とロ
ーラー電極との接触部に発生するジュール発熱による熱
が金属蓋体２の下面外周部に伝達されることによって、
この熱に応じた溶融幅をもってその一部が溶融する。

【００２９】なお、ろう材６は、金属蓋体２とメタライ
ズ金属層との間に配置させる際に、その配置の作業性を
良好とするために、予め金属蓋体２の下面にクラッド法
やめっき法等により厚みが10〜50μｍ程度に被着されて
いる。

【００３０】そして、本発明の電子装置においては、図
２に要部拡大断面図で示すように、金属蓋体２がろう材
６を介してシーム溶接により接合されるメタライズ金属
層５の断面形状として、メタライズ金属層５の頂上から
５μｍ下における幅Ｗ１がメタライズ金属層５の下面の
幅Ｗ２の２分の１以上となるようにすることが重要であ
る。

【００３１】このようにメタライズ金属層５の断面形状
をメタライズ金属層５の頂上から５μｍ下における幅Ｗ
１がメタライズ金属層５の下面の幅Ｗ２の２分の１以上
あるようにすることで、メタライズ金属層５の上に金属
蓋体２を間にろう材６を挟んで載置し、金属蓋体２の外
周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極を接触させな
がら転動させるとともにこのローラー電極間に溶接のた
めの大電流を流し、ローラー電極と金属蓋体２との接触
部を発熱させてろう材６を溶融させる際に、金属蓋体２
の載置位置にずれが生じた場合であっても金属蓋体２の
外周縁とメタライズ金属層５との間に大きな隙間が形成
されることはない。その結果、ローラー電極と金属蓋体
２の外周縁との接触部に発生する熱により溶融したろう
材６はメタライズ金属層５の上面に確実に接合するの
で、これによって容器の気密封止を完全とし、容器内部
に収容する電子部品３を長期間にわたり正常かつ安定に
作動させることが可能となる。

【００３２】なお、メタライズ金属層５はその頂上から
５μｍ下における幅Ｗ１がメタライズ金属層５の下面の
幅Ｗ２の２分の１未満となると、メタライズ金属層５の
上に金属蓋体２を載置した際に金属蓋体２の載置位置に
ずれが生じた場合に、金属蓋体２をろう材６を介してメ
タライズ金属層５上に確実に接合させることが困難とな
る傾向にある。従って、メタライズ金属層５はその頂上
から５μｍ下における幅Ｗ１がメタライズ金属層５の下
面の幅Ｗ２の２分の１以上に特定される。

【００３３】また、メタライズ金属層５の頂上から５μ
ｍ下における幅Ｗ１をメタライズ金属層５の下面の幅Ｗ
２の２分の１以上とするには、例えば、絶縁基体１とな
るセラミックグリーンシートの上面にメタライズ金属層
５となる金属ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗
布した後、この印刷された金属ペーストを下面が平坦な
押さえ治具を用いて上面より約60ｋｇｆ／ｃｍ²程度の
圧力で押圧し、上面を平坦となすことによって行なえば
よい。

【００３４】かくして、本発明の電子装置によれば、絶
縁基体１と金属蓋体２とから成る容器の内部に電子部品
３が気密信頼性高く収容された電子装置が得られる。

【００３５】なお、本発明は、上述の実施の形態の一例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲であれば、種々の変更が可能であることは言うまで
もない。

【００３６】

【発明の効果】本発明の電子装置によれば、絶縁基体の
上面に被着されているメタライズ金属層を、厚みが10〜
50μｍで幅が0.3〜0.5ｍｍであるとともに、断面形状が
平坦面の下面とこの下面より幅が小さい平坦面の上面と
曲面の側面とで構成される形状であり、その頂上から５
μｍ下における幅がこのメタライズ金属層の下面の幅よ
り小さく、かつ下面の幅の２分の１以上あるようにした
ことから、メタライズ金属層の上に金属蓋体を間にろう
材を挟んで載置してシーム溶接する際に蓋体が内側もし
くは外側にずれたとしても、シーム溶接の熱により溶融
したろう材はメタライズ金属層の上面に確実に接合す
る。これによって、容器の気密封止を完全とし、容器内
部に収容する電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に
作動させることが可能となって、電子装置の信頼性を高
いものとなすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断
面図である。

【図２】図１に示す電子装置の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・絶縁基体 １ａ・・・・搭載部 ２・・・・・金属蓋体 ３・・・・・電子部品 ５・・・・・メタライズ金属層 ６・・・・・ろう材 Ｗ１・・・・・メタライズ金属層５の頂上から５μｍ下
における幅 Ｗ２・・・・・メタライズ金属層５の基部の幅

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基体上に被着された枠状のメタライ
   ズ金属層の内側に電子部品を搭載するとともに、前記メ
   タライズ金属層の上面にろう材を介してシーム溶接によ
   り金属蓋体を接合して成る電子装置であって、前記メタ
   ライズ金属層は、厚みが10〜50μｍで幅が0.3〜0.5ｍｍ
   であるとともに断面形状が平坦面の下面と該下面より幅
   が小さい平坦面の上面と曲面の側面とで構成される形状
   であり、頂上から５μｍ下における幅が下面の幅より小
   さく、かつ下面の幅の２分の１以上あることを特徴とす
   る電子装置。