JP3677109B2 - パッケージの封止方法及びその構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパッケージ及びその封止方法に関し、特にパッケージの内部を真空にする上で都合の良いパッケージ及びその封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水晶振動子のパッケージは図７に示すように、所望の加工を施した水晶基板面に所要の電極を付着した水晶振動子１を金属ベース２に固定し、円筒ケース３をかぶせ、該ケース内部を真空にして抵抗溶接により封止するのが一般的であった。
【０００３】
近年、電子機器の小型化に伴って電子部品の表面実装化（ＳＭＤ化）及び小型化が要求されている。それに伴って水晶振動子のパッケージにおいても表面実装化の要求があり、前記図７に示した水晶振動子のパッケージを表面実装化する方法が提案されている。例えば図８に示すようにリード４、４を曲げる（リードフォーミング加工）、或いは図９に示すように円筒ケース３の周囲にプラスチック、樹脂等の絶縁材料でモールド５を形成し、そのモールド５外部に外部端子６、６を設けることによって表面実装化できるよう構成していたが、前述のようにリードフォーミング加工、或いはモールド形成及びリードと外部端子を接続する工程が必要となるため、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
そこで図１０（ａ）、（ｂ）に示すような表面実装型水晶振動子のパッケージが提案されている。同図（ａ）は表面実装型水晶振動子のパッケージの外観斜視図であり、同図（ｂ）はそのパッケージの内部構造を示したものである。即ち、セラミック、ガラス等の絶縁性材料で構成する容器７の凹陥部に水晶振動子８を導電性接着剤により固定し、前記容器７の凹陥部外周縁に設けたコバール等からなるシールリング９とコバール、ニッケル等からなるカバー１０をシーム溶接により固定することによってパッケージ内部を気密封止する構成としたものである。
【０００５】
図１１（ａ）、（ｂ）は従来の表面実装型水晶振動子のパッケージを封止する際に用いる封止機の構造及び作業手順の概念を説明する図であって、同図（ａ）に示すように搬入部１１、溶接部１２、搬出部１３から構成され、その作業手順は封止するパッケージのカバーと容器を搬入部１１から溶接部１２に搬送し、該溶接部１２には同図（ｂ）に示す封止機構を設けておいて回転電極端子１４、１４がパッケージ１５のカバー１０の周縁を加圧しながら電流を流し、カバー１０とベース７のシールリングを溶かすことによって溶接し、当該パッケージの封止が完了した後に、溶接部１２から搬出部１３へ搬送している。
【０００６】
また一方、前記容器とカバーを大気の雰囲気中にて封止すると、水晶振動子の外周囲に存在する大気中の水分等の不純物が前記水晶振動子に付着するため、パッケージ封止後に水晶振動子の共振周波数に経年変化が生じることがある。そこでパッケージ内部を真空にして封止することが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図１１に示した従来の溶接機により、パッケージ内部を真空にして封止する場合は、該封止機の溶接部１２を真空槽として構成する必要があるため、装置が大型化する、またその装置の製造価格が高くなる、さらにパッケージを封止する工程で大容量容器の溶接部を真空にする必要があるため作業性が悪いという欠点があった。
【０００８】
即ち、真空槽は槽自体が気密構造であり、極めて大きな負圧に耐えるように強固にする必要があり、しかも内部に溶接装置を収納し得る程度に大容量とする必要があった。
【０００９】
また、前記欠点を解消するため、従来の封止機の溶接部内部を絶えず窒素ガスを循環させることによって、パッケージ内部を大気から窒素ガスに置換して封止する方法が提案されているが、パッケージ内部に窒素ガスを封入すると水晶振動子周囲のガス圧によって振動損失が生じ、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）が高くなるという欠点があった。
【００１０】
本発明は上述したような従来の封止方法に関する欠点を除去するためになされたものであって、表面実装化に適したセラミックパッケージを小型の真空槽によって真空封止する方法及びそのパッケージの構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本発明に関わるパッケージの構造はカバー或いは容器の一部に貫通孔を設けるとともに該貫通孔を封止部材により塞ぐことによって真空封止したことを特徴とするものである。
【００１２】
前記パッケージの封止方法はカバー或いは容器の一部に貫通孔を設けるとともに該貫通孔の一部又は近隣箇所に封止部材を設け、カバーと容器を固定した後に真空中にて前記封止部材により貫通孔を塞ぐことにより、パッケージ内部を真空封止するものである。
【００１３】
また前記貫通孔の周囲に設ける封止部材をはんだ或いは金属とし、該はんだ或いは金属に電子ビーム、或いはレーザーを照射することによって塞ぐことにより、パッケージ内部を真空封止するものである。
【００１４】
さらに前記貫通孔の周囲に設ける封止部材を光硬化樹脂とし、該光硬化樹脂に光を照射することによって前記貫通孔を塞ぐことにより、パッケージ内部を真空封止するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一形態例を示すパッケージの外観斜視図であり、カバー１０の一部に貫通孔１６を設け、その貫通孔の周囲に封止部材としてはんだ１７を設けたものである。本発明によるパッケージの封止方法は、従来と同様にカバー１０と容器７を溶接固定し、その溶接したパッケージを真空槽に収納した上でその内部を真空にすれば、パッケージ内部も同様に真空となる。その状態でカバー１０に設けたはんだ１７に電子ビームを照射すれば、その溶融したはんだ１７が前記貫通孔１６に流れ込んで孔内を塞ぎ、パッケージ内部を真空に保つ水晶振動子のパッケージを実現できる。
【００１７】
尚、前記貫通孔の周囲にはんだを設ける方法としては、はんだごてにて付着するか、或いはスクリーン印刷のような方法で設ければよい。特に前記スクリーン印刷で処理する場合、複数のカバーに一括にはんだを設けることが可能なので安価にカバーを構成することが可能である。
【００１８】
更に、前記カバー１０の貫通孔１６周囲のはんだ１７の設け方としては、例えば図２（ａ）乃至（ｄ）のカバーに設けた貫通孔の周辺断面図に示すように設ければよく、電子ビームを照射することによってはんだ１７を溶融し貫通孔１６を塞ぐことができる構造ならいかなる形状に設けてもよい。また貫通孔の全周囲にはんだを設けずに、その一部に設けられていてもよく、前記貫通孔を塞ぐことが可能な分量のはんだが設けられていればよい。
【００１９】
また本発明によれば、カバーと容器を固定する工程と、パッケージ内部を真空封止する工程を分離することが可能となる。従って、カバーと容器の溶接固定は大気中で行ってもよく、その場合は従来の搬入部、溶接部、搬出部からなる特別な溶接装置を必要としないので、表面実装型水晶振動子の製造価格の低下となる。
【００２０】
尚、前記貫通孔１６近傍に備え置くはんだ等の封止部材は、溶融する以前は貫通孔１６を塞ぐことがないような形状である必要がある。例えば貫通孔にはめ込み得るリング状のものであればよい。
【００２１】
更に本発明は前述のようにカバーの貫通孔の周囲にはんだを設けるのみならず、図３に示すようにカバー１０の貫通孔１６の周囲に凸状部１８を設け、その凸状部１８に電子ビームを当ててそれを溶解し、貫通孔１６を塞ぐように構成してもよい。この場合はカバー１０を直接溶融することとなるので事実上溶接することと同等であり、前記カバー１０は、溶接可能なニッケル、ステンレス等で構成すればよい。また図４に示すようにカバー１０の貫通孔１６の周囲に金属片１９をのせ、それを溶融することによって貫通孔１６を塞ぐよう構成してもよく、前記カバーを加工する方法と比較して安価に製造可能となる。要するに、電子ビームによって溶接、溶融可能な部材であれば封止部材として利用可能である。
【００２２】
尚、前述に示したパッケージの封止方法においては、溶融したはんだのフラックスがパッケージ内部に侵入することがある。また一方電子ビーム等がカバーの貫通孔周囲の封止部材のみに照射されればよいが、カバーに設けた貫通孔を通過してパッケージ内部の水晶振動子に照射すると高熱により前記水晶振動子が破壊することがある。そこで図５（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー１０の下面側（パッケージ内部側）に遮蔽板２０を設けた２重構造のカバーとしてもよい。或いは、図６に示す如く、容器７の凹陥部内部底面に水晶振動子８を覆うよう遮蔽板２１を構成してもよい。
【００２３】
また電子ビーム等を照射することによってパッケージは高熱となり、その熱がパッケージ内部の水晶振動子に伝達し該水晶振動子が破壊、または水晶の結晶特性が変化する場合や（例えば双晶が発生することにより圧電性が消滅する）、或いは容器がセラミック製の場合は高熱によって容器自体が破壊してしまうことがある。そこで、熱伝導性の高い銅等の金属で構成した治工具に封止するパッケージを固定し、前記治工具を介してカバー及び容器から放熱するよう構成すれば製造の歩留まりが向上する。
【００２４】
以上本発明を電子ビームを照射することを例として説明したが、他にレーザー、メーザー等の高熱を発生するようなエネルギーを有する電磁波を照射するようにしてもよい。
【００２５】
また前述のはんだ、金属等を溶解することによってカバーの貫通孔を塞ぐ方法のみならず、該貫通孔の周囲に紫外線を照射することによって硬化するような光硬化樹脂接着剤を設け、前記貫通孔を塞ぐよう構成してもよい。
【００２６】
尚、以上本発明を、金属製のカバーに貫通孔を設けその周囲に封止部材を設けた構成について説明したが、金属製カバーのみならず絶縁性の材料で構成したカバーの一部を金属で構成し、さらに貫通孔を設け、その貫通孔の周囲に封止部材を設けてもよい。また、カバーのみならず、容器の一部に貫通孔を設けその周囲に封止部材を設けて該貫通孔を塞ぐようにしてもよい。
【００２７】
また、以上本発明を圧電部品の代表的な例である水晶振動子につて説明したが、本発明はこれにのみ限定されるものではなく、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム、圧電セラミック等の圧電共振子のパッケージの封止構造に適用できる。更に圧電共振子と共に一般的な電子部品を設けた発振器等のパッケージの封止に本発明を適用してもよい。また、圧電部品に限らず、広く電子部品や他の部品のパッケージとして利用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上説明した如く構成するものであるから、内部を真空にする表面実装型パッケージを封止する工程において、電部品の従来のセラミックパッケージにおいて、安価で内部を真空に保持したパッケージを実現するうえで著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパッケージの一形態例を示す斜視図
【図２】（ａ）乃至（ｄ）は本発明に係るカバーの断面図
【図３】本発明に係る第２の形態例を示す断面図
【図４】本発明に係る第３の形態例を示す断面図
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る変形の形態例を示す断面図
【図６】本発明に係る変形の形態例を示す断面図
【図７】従来の円筒水晶振動子のパッケージの内部構造図
【図８】従来の円筒型水晶振動子パッケージの表面実装化を示す外観図
【図９】従来の円筒型水晶振動子パッケージの表面実装化を示す外観図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は従来の表面実装型パッケージを示す外観斜視図及び内部構造図
【図１１】（ａ）、（ｂ）は従来の封止機を示す構成図
【符号の説明】
７……容器
８……水晶振動子
９……シールリング
１０……カバー
１１……搬入部
１２……溶接部
１３……搬出部
１４……回転電極端子
１５……パッケージ
１６……貫通孔
１７……はんだ
１８……凸状部
１９……金属片
２０、２１……遮蔽板

Claims (4)

1. 圧電デバイスをカバーと容器にて封止する際に、前記カバー或いは容器の一部に貫通孔を設け、該貫通孔は前記カバー或いは容器の外側開口径が内側開口径よりも大きく、前記貫通孔の外側開口部に封止部材を配置し、カバーと容器を固定した後に真空中にて前記封止部材を溶解することにより貫通孔を塞ぐことを特徴とするパッケージの封止方法。
2. 圧電デバイスをカバーと容器にて封止する際に、前記カバー或いは容器の一部に貫通孔を設け、該貫通孔は前記カバー或いは容器の外側開口部周囲に凸状部を有し、カバーと容器を固定した後に真空中にて前記凸状部を溶解することにより貫通孔を塞ぐことを特徴とするパッケージの封止方法。
3. 前記封止部材或いは凸状部に対して電子ビームもしくはレーザーを照射することにより、前記封止部材或いは凸状部を溶解したことを特徴とする請求項１または２に記載のパッケージの封止方法。
4. 圧電デバイスをカバーと容器にて封止する際に、前記カバー或いは容器の一部に貫通孔を設け、該貫通孔の周囲に封止部材として光硬化樹脂を配置し、カバーと容器を固定した後に真空中にて前記光硬化樹脂に光を照射することによって前記貫通孔を塞ぐことを特徴とするパッケージの封止方法。

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