JP3631536B2 - 圧電素子収納用容器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電素子を収容するための圧電素子収納用容器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧電素子、例えば水晶振動子を収容するための圧電素子収納用容器は、一般に酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面に水晶振動子を収容するための段状の凹部及び該凹部周辺より底面にかけて導出されたタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成るメタライズ配線層を有する絶縁基体と、同じく酸化アルミニウム質焼結体やガラス等の電気絶縁材料から成る蓋体とから構成されており、真空中において絶縁基体の凹部段差部に水晶振動子の一端をポリイミド導電性樹脂から成る接着剤を介して接着固定するとともに水晶振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、前記絶縁基体の上面に蓋体を半田等の低融点ロウ材や有機樹脂から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に水晶振動子を気密に収容することによって最終製品となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の圧電素子収納用容器は一般に絶縁基体上面に蓋体を接合させる封止材として有機樹脂や半田等の低融点ロウ材が使用されており、有機樹脂を封止材として使用した場合、該有機樹脂は耐湿性に劣るため大気中に含まれる水分が封止材を通して絶縁基体と蓋体とか成る容器内部に入り込んでしまい、その結果、容器内部に収容する水晶振動子表面に水分が付着し、水晶振動子表面の電極を酸化腐食して水晶振動子の振動周波数にバラツキを発生させてしまうという欠点を有していた。
【0004】
また前記封止材として低融点ロウ材を使用した場合、該低融点ロウ材にはフラックスが含有されており、絶縁基体と蓋体を接合させて容器内部に水晶振動子を気密に収容する際、封止材に含有されているフラックスの一部が容器内部に入り込んで内部に収容する水晶振動子表面に付着し、これが水晶振動子表面の電極を腐食して水晶振動子の振動周波数にバラツキが発生するという欠点を有していた。
【0005】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を完全とし、且つ容器内部に収容される圧電素子の固定を確実、強固とするとともに圧電素子の電極に酸化腐食等が発生するのを有効に防止して圧電素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることができる圧電素子収納用容器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電素子収納用容器は、圧電素子の電極を外部電気回路に接続するためのメタライズ配線層を有する絶縁基体と、蓋体とから成り、絶縁基体に蓋体を封止材を介し接合させることによって内部に圧電素子を気密に収容するようになした圧電素子収納用容器であって、前記封止材が、酸化鉛30重量%乃至50重量%、フッ化鉛10重量%乃至20重量%、酸化ビスマス3重量%乃至13重量%、酸化ホウ素1重量%乃至5重量%および酸化亜鉛1重量%乃至5重量%を含むガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を25重量%乃至45重量%添加したガラスから成り、且つ前記圧電素子の電極が導電性樹脂から成る接着剤を介し前記メタライズ配線層に接続されていることを特徴とするものである。
【0007】
本発明の圧電素子収納用容器によれば、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材として酸化鉛30重量%乃至50重量%、フッ化鉛10重量%乃至20重量%、酸化ビスマス3重量%乃至13重量%、酸化ホウ素1重量%乃至5重量%および酸化亜鉛1重量%乃至5重量%から成り、加熱溶融温度が約320℃のガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を25重量%乃至45重量%添加したガラスを使用したことから封止材の耐湿性を極めて優れたものとなすことができ、大気中に含まれる水分が封止材を通して圧電素子が収容される容器内部に入り込もうとしてもその入り込みは封止材で完全に阻止され、その結果、容器内部に収容する圧電素子に水分が付着し、圧電素子の表面に被着されている電極に酸化腐蝕が発生することはなく、これによって圧電素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0008】
また前記ガラスから成る封止材はその内部に圧電素子の電極を腐食するようなフラックス等の含有がないことから絶縁基体と蓋体を接合させて容器内部に圧電素子を気密に収容する際、容器内部に圧電素子の電極を腐食するような成分が入り込むことは一切なく、これによって容器内部に収容する圧電素子の電極に腐食が発生するのを有効に防止して圧電素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0009】
更に前記ガラスから成る封止材は、加熱したときに約320℃と低い温度で溶融状態となるため、絶縁基体に蓋体を接合させる際の熱によって導電性樹脂にて接合された圧電素子が絶縁基体より外れることはなく、圧電素子の固定の信頼性を高いものとして圧電素子を常に正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の圧電素子収納用容器を水晶振動子を収容する容器に適用した場合の一実施例を示し、1は電気絶縁材料より成る絶縁基体、2は同じく電気絶縁材料より成る蓋体である。この絶縁基体1と蓋体2とで水晶振動子4を収容するための容器3が構成される。
【0011】
前記絶縁基体1は酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、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ー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物を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(セラミック生シート)と成し、しかる後、前記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これを複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【0012】
また前記絶縁基体1はその上面に水晶振動子4を収容するための空所を形成する段状の凹部1aが設けてあり、該凹部1aの段差部には水晶振動子4が接着剤5を介し接着固定される。
【0013】
尚、前記接着剤5は、例えばポリイミド系導電性樹脂より成り、絶縁基体1の凹部1a段差部に接着剤5を介して水晶振動子4を載置させ、しかる後、前記接着剤5に熱硬化処理を施し、熱硬化させることによって水晶振動子4を絶縁基体1に接着固定する。
【0014】
また前記絶縁基体1には凹部1aの段差部より底面にかけて導出するメタライズ配線層6が形成されており、該凹部1aの段差部に位置するメタライズ配線層6には水晶振動子4の各電極がポリイミド系導電性樹脂から成る接着剤5を介し電気的に接続され、また絶縁基体1の底面に導出された部位には外部電気回路基板の配線導体に半田等のロウ材を介しロウ付けされる。
【0015】
前記メタライズ配線層6はタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末から成り、該金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体1の凹部1aの段差部より底面にかけて従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布するとともにこれを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成し絶縁基体1に焼き付けることによって被着形成される。
【0016】
尚、前記メタライズ配線層6はその露出する外表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つ良導電性である金属をメッキ法により1μm乃至20μmの厚さに層着させておくとメタライズ配線層6の酸化腐食を有効に防止するとともにメタライズ配線層6を外部電気回路基板の配線導体に半田等のロウ材を介しロウ付けする際、そのロウ付け強度を強固となすことができる。そのためメタライズ配線層6はその露出する外表面にニッケル、金等の金属を1μm乃至20μmの厚さに層着させておくことが好ましい。
【0017】
前記絶縁基体1はまたその上面に電気絶縁材料から成る蓋体2が封止材7を介して接合され、これによって絶縁基体1と蓋体2とから成る容器3の内部に水晶振動子4が気密に収容される。
【0018】
前記蓋体2は酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、サファイア、ガラス等から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末を従来周知のプレス成形法により椀状に成形するとともに該成形物を約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【0019】
また前記蓋体2を絶縁基体1に接合させる封止材7は酸化鉛30重量%乃至50重量%、フッ化鉛10重量%乃至20重量%、酸化ビスマス3重量%乃至13重量%、酸化ホウ素1重量%乃至5重量%および酸化亜鉛1重量%乃至5重量%から成り、加熱溶融温度が約320℃のガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を25重量%乃至45重量%添加したガラスから成り、絶縁基体1と蓋体2との間に封止材7を挟み込むとともに該封止材7を加熱溶融させることによって絶縁基体1と蓋体2とを接合させる。
【0020】
尚、前記封止材7はガラスから成り、耐湿性に優れていることから大気中に含まれる水分が封止材7を通して容器3内に入り込もうとしてもその入り込みは封止材7によって完全に阻止され、その結果、容器3内に収容する水晶振動子4表面に水分が付着し、水晶振動子4表面の電極が酸化腐食するのを有効に防止して水晶振動子4を所定の振動周波数で振動させることが可能となる。
【0021】
また前記ガラスから成る封止材7はその内部に水晶振動子4の電極を腐食するようなフラックス等の含有がないことから絶縁基体1と蓋体2とを接合させて容器3内部に水晶振動子4を気密に収容する際、容器3内部に水晶振動子4の電極を腐食するような成分が入り込むことは一切なく、これによって容器3内部に収容される水晶振動子4はその電極に腐食が発生することはなく、水晶振動子4を常に所定の振動周波数で振動させることが可能となる。
【0022】
更に前記ガラスから成る封止材7は、加熱したときに約320℃と低い温度で溶融状態となるため、絶縁基体1に蓋体2を接合させる際の熱によって導電性樹脂にて接合された水晶振動子4が絶縁基体1より外れることはなく、水晶振動子4の固定の信頼性を高いものとして水晶振動子4を常に正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0023】
前記封止剤7はそれを構成するガラスに含まれる酸化鉛の量が30重量%未満となると封止剤7の加熱溶融温度が高いものとなって絶縁基体1と蓋体2とを接合させる作業性が悪くなるとともに水晶振動子4の絶縁基体1への固定に悪影響を与え、また50重量%を超えると封止材7の耐薬品性が劣化し、容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう。従って、酸化鉛の含有量は30重量%乃至50重量%の範囲に特定される。
【0024】
またフッ化鉛はその含有量が10重量%未満となると封止材7の加熱溶融温度が高いものとなって絶縁基体1と蓋体2とを接合させる作業性が悪くなるとともに水晶振動子4の絶縁基体1への固定に悪影響を与え、また20重量%を超えると封止剤7の耐薬品性が劣化し、容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう。従って、フッ化鉛の含有量は10重量%乃至20重量%の範囲に特定される。
【0025】
酸化ビスマスはその含有量が3重量%未満となると封止材7の加熱溶融温度が高いものとなって絶縁基体1と蓋体2とを接合させる作業性が悪くなるとともに水晶振動子4の絶縁基体1への固定に悪影響を与え、また13重量%を超えると封止材7の結晶化が進み流動性が悪くなって容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう。従って、酸化ビスマスの含有量は3重量%乃至13重量%の範囲に特定される。
【0026】
酸化ホウ素はその含有量が1重量%未満となると封止材7の熱膨脹係数が絶縁基体1及び蓋体2の熱膨脹係数と合わなくなって絶縁基体1と蓋体2とを強固に接合させることが困難となり、また5重量%を超えると封止材7の耐薬品性が劣化し、容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう。従って、酸化ホウ素の含有量は1重量%乃至5重量%の範囲に特定される。
【0027】
酸化亜鉛はその含有量が1重量%未満であると封止材7の耐薬品性が劣化し、容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまい、また5重量%を超えると封止材7の結晶化が進み流動性が悪くなって容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう。従って、酸化亜鉛の含有量は1重量%乃至5重量%の範囲に特定される。
【0028】
フィラーとして含有されるチタン酸鉛系化合物はその含有量が25重量%未満となると封止材7の熱膨脹係数が絶縁基体1及び蓋体2の熱膨脹係数と合わなくなって絶縁基体1と蓋体2とを強固に接合させることが困難となり、また45重量%を超えると封止材7の流動性が悪くなって容器3の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう。従って、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物の含有量は25重量%乃至45重量%の範囲に特定される。
【0029】
かくして上述の圧電素子収納用容器によれば、真空中おいて絶縁基体1の凹部1aの段差部に水晶振動子4の一端をポリイミド系導電性樹脂から成る接着剤5を介して接着固定するとともに水晶振動子4の各電極をメタライズ配線層6に電気的に接続し、しかる後、前記絶縁基体1の上面に蓋体2を封止材7により接合させ、絶縁基体1と蓋体2とから成る容器3内部に水晶振動子4を気密に収容することによって最終製品が完成する。
【0030】
尚、本発明は上述の実施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は可能であり、例えば上述の実施例では水晶振動子4を収容する圧電素子収納用容器を例に挙げて説明したが、これを水晶振動子4に変えて圧電磁器振動子や弾性表面波素子等を収容する圧電素子収納用容器にも適用可能である。
【0031】
【発明の効果】
本発明の圧電素子収納用容器によれば、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材として酸化鉛30重量%乃至50重量%、フッ化鉛10重量%乃至20重量%、酸化ビスマス3重量%乃至13重量%、酸化ホウ素1重量%乃至5重量%および酸化亜鉛1重量%乃至5重量%から成り、加熱溶融温度が約320℃のガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を25重量%乃至45重量%添加したガラスを使用したことから封止材の耐湿性を極めて優れたものとなすことができ、大気中に含まれる水分が封止材を通して圧電素子が収容される容器内部に入り込もうとしてもその入る込みは封止材で完全に阻止され、その結果、容器内部に収容する圧電素子に水分が付着し、圧電素子の表面に被着されている電極に酸化腐蝕が発生することはなく、これによって圧電素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0032】
また前記ガラスから成る封止材はその内部に圧電素子の電極を腐食するようなフラックス等の含有がないことから絶縁基体と蓋体を接合させて容器内部に圧電素子を気密に収容する際、容器内部に圧電素子の電極を腐食するような成分が入り込むことは一切なく、これによって容器内部に収容する圧電素子の電極に腐食が発生するのを有効に防止して圧電素子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0033】
更に前記ガラスから成る封止材は、加熱したときに約320℃と低い温度で溶融状態となるため、絶縁基体に蓋体を接合させる際の熱によって導電性樹脂にて接合された圧電素子が絶縁基体より外れることはなく、圧電素子の固定の信頼性を高いものとして圧電素子を常に正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電素子収納用容器の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・絶縁基体
1a・・・・・凹部
2・・・・・・蓋体
3・・・・・・容器
4・・・・・・水晶振動子
5・・・・・・接着剤
6・・・・・・メタライズ配線層
7・・・・・・封止材
Claims (1)
- 圧電素子の電極を外部電気回路に接続するためのメタライズ配線層を有する絶縁基体と、蓋体とから成り、絶縁基体に蓋体を封止材を介し接合させることによって内部に圧電素子を気密に収容するようになした圧電素子収納用容器であって、前記封止材が、酸化鉛30重量%乃至50重量%、フッ化鉛10重量%乃至20重量%、酸化ビスマス3重量%乃至13重量%、酸化ホウ素1重量%乃至5重量%および酸化亜鉛1重量%乃至5重量%を含むガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を25重量%乃至45重量%添加したガラスから成り、且つ前記圧電素子の電極が導電性樹脂から成る接着剤を介し前記メタライズ配線層に接続されていることを特徴とする圧電素子収納用容器。
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