JP3854180B2 - 電子部品収納用容器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収納するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子をはじめとする半導体素子あるいは水晶振動子・弾性表面波素子といった圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品を搭載するための搭載部およびその周辺から下面にかけて導出されたタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有する略平板状の絶縁基体と、それに対向する面の略中央部に電子部品を収容するための凹部を有する蓋体とから構成されている。
【０００３】
そして、電子部品が例えば圧電振動子の場合には、絶縁基体の搭載部に圧電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂を介して接着固定するとともに圧電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、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラス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圧電振動子を気密に収納することによって最終製品としての電子部品装置と成る。
【０００４】
なお、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材としては、例えば酸化鉛56〜66質量％、酸化ホウ素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％、酸化亜鉛 0.5〜３質量％および酸化ビスマス0.5〜５質量％を含むガラス成分に、最大粒径45μｍ以上のフィラーとしてコージェライト系化合物を10〜20質量％添加した鉛系のガラスが使用されている。
【０００５】
しかしながら、この従来の電子部品収納用容器においては、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材であるガラスの軟化溶融温度が約 400℃程度と高温であること、近時の電子部品は高密度化・高集積化に伴って耐熱性が低下してきたこと等から、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合し、絶縁基体と蓋体とから成る絶縁容器の内部に電子部品を気密に収容した場合、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用して電子部品の特性に劣化を招来させ、電子装置を正常に作動させることができないという問題点を有していた。
【０００６】
また、近年地球環境保護運動の高まりの中で、酸化鉛は環境負荷物質に指定されており、例えば酸化鉛を含む電子装置が屋外に廃棄・放置され風雨に曝された場合、環境中に鉛が溶けだし環境を汚染する可能性があり、人体に対して有害である酸化鉛を用いない封止材の開発が要求されるようになってきた。
【０００７】
このような問題点を解決するために、銀燐酸系ガラスや錫燐酸系ガラスを主成分とする酸化鉛を含まない低融点ガラスが検討されている。
【０００８】
なお、近時の携帯電子機器の普及に伴い電子部品収納用容器の小型化・薄型化の要求が日増しに高まってきており、ガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器においても小型化・薄型化を図る目的で、上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に接合され、絶縁基体との間の空間に電子部品をガラス封止材で気密に収納する平板状の蓋体とから成る電子部品収納用容器が考案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電子部品収納用容器では、蓋体の厚さを薄くすることによって電子部品収納用容器の曲げ強度を保持したまま薄型化が実現可能であるが、蓋体の薄型化にともない封止時の絶縁基体と蓋体との位置合わせが困難になる傾向がある。一方、電子部品収納用容器の小型化による封止幅の減少に伴い、封止時の絶縁基体と蓋体との高い位置合わせ精度が求められており、上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に接合され、絶縁基体との間の空間に電子部品をガラス封止材で気密に収容する平板状の蓋体とから成る電子部品収納用容器では、その小型化・薄型化が進むにつれて位置合わせがより困難となり、気密封止の信頼性上の問題を誘発していた。
【００１０】
また、ガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器においては、気密封止に必要なガラス封止材の厚さや封止幅が低温金属ろう材や樹脂封止材等の他の封止材に較べ厚くまたは広くなる傾向があり、ガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器での小型化・薄型化の支障となっていた。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に封止し、その特性に劣化を招来することがなく、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る電子部品収納用容器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の上面にガラス封止材を介して接合され、前記絶縁基体との間の空間に電子部品を気密に収容する蓋体とから成る電子部品収納用容器であって、前記蓋体は0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、前記蓋体の外形寸法は前記絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、前記蓋体の外辺は前記絶縁基体の全周に亘り前記絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にあり、かつ前記ガラス封止材は、五酸化燐３０〜４０質量％、一酸化錫３７〜５０質量％、酸化ナトリウム５〜１５質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が２．５〜４μｍで最大粒径が３５μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で１６〜４５質量％添加したものから成り、前記蓋体の下面と前記絶縁基体の上面との間に介在するとともに、前記絶縁基体の上面から前記蓋体の外周面にかけて前記ガラス封止材のフィレットが形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の電子部品収納用容器によれば、蓋体が0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体の外形寸法が絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、蓋体の外辺が絶縁基体の全周に亘り絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にあり、かつガラス封止材は蓋体の下面と絶縁基体の上面との間に介在するとともに、絶縁基体の上面から蓋体の外周面にかけて前記ガラス封止材のフィレットが形成されていることから、絶縁基体と蓋体とをガラス封止材を介して接合させ容器を気密に封止する際、溶融したガラス封止材の表面張力が蓋体を絶縁基体の中心部に位置合わせする方向に働き、絶縁基体と蓋体とを極めて高い位置精度で封止することができる。その結果、気密信頼性が極めて高い小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００１４】
また、本発明の電子部品収納用容器において、前記ガラス封止材は、五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものから成ることを特徴とする。
本発明の電子部品収納用容器によれば、ガラス封止材を上記組成としたことから、その軟化溶融温度を 350℃以下とすることができ、絶縁基体と蓋体とをガラス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電子部品を気密に収容する際、ガラス封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、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る。また、ガラス封止材の量が少ない場合にその流動性を妨げる粒径が35μｍを超える粗大なフィラー粒子を含んでおらず、ガラス封止材の厚さを薄くおよび封止幅を狭くすることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品収納用容器を添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。なお、この図においては、電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を示している。
【００１６】
この図において１は絶縁基体、２は蓋体であり、主に絶縁基体１と蓋体２とで圧電振動子３を収容するための容器４が構成される。
【００１７】
絶縁基体１は、上面に凹部を有する略直方体で、その凹部上面に圧電振動子３を搭載するための搭載部１ａが設けてあり、この搭載部１ａには、圧電振動子３が導電性樹脂Ｊを介して接着固定される。なお、絶縁基体１は、その縦方向の寸法が1.5〜7.0ｍｍ、横方向の寸法が1.0〜5.0ｍｍ、高さが0.3〜1.5ｍｍ程度であり、また、凹部上面の、後述する蓋体２との接合面の幅が0.25〜0.7ｍｍ程度となっている。
【００１８】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質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・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物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等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それら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℃の高温で焼成することによって製作される。
【００１９】
また、絶縁基体１には搭載部１ａ近傍から底面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成されている。そして、このメタライズ配線層５の搭載部１ａの近傍に位置する部位には圧電振動子３の各電極が導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂Ｊを介して電気的に接続され、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の配線導体（図示せず）が半田等のろう材を介して取着される。
【００２０】
なお、メタライズ配線層５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に適当な有機溶剤・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の上面から底面にかけて所定パターンに被着形成される。また、メタライズ配線層５はその表面にニッケル・金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ配線層５の酸化腐蝕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５と圧電素子３との導電性樹脂Ｊによる接続およびメタライズ配線層５と外部電極とのろう付けを極めて強固となすことができる。
【００２１】
また、導電性樹脂Ｊは、例えば導電性エポキシ樹脂等から成り、絶縁基体１の搭載部１ａに導電性樹脂Ｊを介して圧電振動子３を載置させ、しかる後、導電性樹脂Ｊに熱硬化処理を施し熱硬化させることによって、圧電振動子３を絶縁基体１に接着固定させる役目をはたす。
【００２２】
さらに、絶縁基体１の上面には蓋体２がガラス封止材６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４の内部に圧電振動子３が気密に収容される。
【００２３】
蓋体２は、0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体２の外形寸法は絶縁基体１の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ムライト質焼結体等の電気絶縁材料や鉄−ニッケル−コバルト合金・鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。蓋体２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムや窒化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末を所定のプレス金型内に充填するとともに一定圧力でプレスして成形し、しかる後、この成形品を約1500℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２４】
絶縁基体１と蓋体２との接合封止は、まずガラス封止材６を絶縁基体１および蓋体２の接合領域に従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、これをガラス封止材６の軟化溶融温度で焼成して絶縁基体１および蓋体２の接合領域にそれぞれ溶融被着し、次に、絶縁基体１の搭載部１ａに圧電振動子３を導電性樹脂Ｊを介して接着固定し、さらに、絶縁基体１の接合面に蓋体２をその接合面が重なるように載置し、しかる後、ガラス封止材６の軟化溶融温度で焼成することによって、蓋体２の自重により行なわれる。
【００２５】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１と蓋体２とをガラス封止材６を介して接合させ容器４を気密に封止する際、絶縁基体１側のガラス封止材６と蓋体２側のガラス封止材とが溶融し合ったガラス封止材６の表面張力が蓋体２を絶縁基体１の中心部に位置合わせする方向に働き、絶縁基体１と蓋体２とを極めて高い位置精度で封止することができ、その結果、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある状態で封止することが可能となり、気密信頼性が極めて高い小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００２６】
なお、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02ｍｍ未満あるいは0.28ｍｍを超えて内側に位置した場合、絶縁基体１と蓋体２との接合部の幅が狭くなる部分が生じ、容器６の気密封止の信頼性が低下する傾向がある。従って、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある状態で封止されることが好ましい。
【００２７】
また、蓋体２は0.3ｍｍを超える厚みの場合、その自重が大きなものとなり、溶融したガラス封止材６の表面張力により移動することが困難となり、高い位置精度で封止することが困難となる傾向がある。従って、蓋体２の厚みは0.3ｍｍ以下であることが重要である。他方、蓋体２に強度を付与するという観点からは、その厚みが0.1ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
さらに、蓋体２は、その外形寸法が絶縁基体１の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さいことが重要である。蓋体２の外形寸法が絶縁基体１の外形寸法よりもその大きさが0.1未満あるいは0.3ｍｍを超えて小さい場合、蓋体２が溶融したガラス封止材６の表面張力により位置精度よく移動して、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある状態で封止することが困難となる傾向がある。従って、蓋体２は、その外形寸法が絶縁基体１の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さいことが重要である。
【００２９】
なお、絶縁基体１と蓋体２との接合領域に溶融被着するガラス封止材６の厚さは、ともに0.03〜0.15ｍｍの範囲としておくことが好ましい。ガラス封止材の厚さが0.03ｍｍ未満では溶融したガラス封止材６に働く表面張力が小さく、表面張力で絶縁基体１の中心部に蓋体２を位置合わせすることが困難となる傾向がある。他方、ガラス封止材６の厚さが0.15ｍｍを超えると接合後のガラス封止材６の厚さが不用に厚いものとなり、容器４の薄型化が困難となる傾向がある。従って、絶縁基体１と蓋体２との接合領域に溶融被着するガラス封止材６の厚さは、ともに0.03〜0.15ｍｍの範囲、そして封止後の全体の厚さは、絶縁基体１と蓋体２との接合強度の観点からは0.05ｍｍ以上、薄型化の観点からは0.30ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】
また、蓋体２に溶融被着するガラス封止材６の幅は、絶縁基体１に溶融被着するガラス封止材６の接合領域の幅と同等であることが好ましい。このようにすることによって、容器４の外周では絶縁基体１側にガラスフィレットが形成され、容器４の内周では蓋体２側にガラスフィレットが形成され、絶縁基体１と蓋体２との封止強度を極めて高いものとすることができる。なお、容器４の外周と内周の双方に形成されるガラスフィレットは、絶縁基体１に蓋体２をガラス封止材６の軟化溶融温度で蓋体２の自重によって接合する際に、絶縁基体１の中心部に蓋体２を位置合わせする方向に働く表面張力の観点からも好適である。
【００３１】
また、本発明の電子部品収納用容器においては、絶縁基体１と蓋体２とを接合するガラス封止材６を、五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものから成る。本発明の電子部品収納用容器によれば、ガラス封止材６の量が少ない場合に、ガラス封止材６がその流動性を妨げる35μｍを超える粗大なフィラー粒子を含んでいないことから、封止後のガラス封止材６の厚さを薄くまた封止幅を狭くすることが可能となり、その結果、気密信頼性が極めて高いとともに小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００３２】
ガラス封止材６を構成するフィラー粉末の平均粒径が2.5μｍ未満の場合、封止工程での非晶質ガラスとフィラー粉末との反応により、ガラス封止材６の流動性が低下し、低温での気密封止が困難となる傾向がある。他方、フィラー粉末の平均粒径が４μｍを超える場合、ガラス封止材６の強度が低下し封止後のガラス封止材６の厚さおよび封止幅を小さくすることが困難となる傾向がある。従って、ガラス封止材６を構成するフィラー粉末の平均粒径は、2.5〜４μｍであることが好ましい。また、フィラー粉末の最大粒径が35μｍを超える場合、ガラス封止材６の量が少ない場合に、ガラス封止材６の流動性を妨げ封止後のガラス封止材６の厚さを薄く、封止幅を狭くすることが困難となる傾向がある。従って、フィラー粉末の最大粒径は35μｍ以下であることが好ましい。さらに、ガラス封止材６を構成するフィラー粉末の添加量が外添加で10質量％未満の場合、ガラス封止材６の機械的強度が低下するとともにガラス封止材６の熱膨張係数が絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数に対して大きく相違して、ガラス封止材６を絶縁基体１および蓋体２に強固に接合させることが困難となる傾向がある。他方、フィラー粉末の添加量が外添加で30質量％を超えるとガラス封止材６の流動性が低下して、低温での気密封止が困難となる傾向にある。従って、フィラー粉末の添加量は外添加で10〜30質量％の範囲であることが好ましい。なお、平均粒径2.5〜４μｍで最大粒径35μｍ以下のフィラー粉末は、フィラーをボールミルにて粉砕して粒度調整した後、500メッシュの篩を通過させることによって得られる。
【００３３】
また、本発明の電子部品収納用容器においては、絶縁基体１と蓋体２とを接合するガラス封止材６を、五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものとしたことから、そのガラス軟化溶融温度を350℃以下と低くすることができ、絶縁基体１と蓋体２とをガラス封止材６を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内部に圧電振動子３を気密に収容する際、ガラス封止材６を溶融させる熱が内部に収容する圧電振動子３に作用しても圧電振動子３の特性に劣化を招来することはなく、その結果、圧電振動子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
なお、ガラス封止材６のガラス成分は、五酸化燐の量が、30質量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向があり、他方、40質量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、五酸化燐は30〜40質量％の範囲であることが好ましい。
【００３４】
また、一酸化錫の量が、37質量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向があり、他方、50質量％を超えるとガラス封止材６の耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、一酸化錫は37〜50質量％の範囲であることが好ましい。
【００３５】
また、酸化ナトリウムの量が、５質量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向があり、他方、15質量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、酸化ナトリウムは５〜15重量％の範囲であることが好ましい。
【００３６】
また、酸化亜鉛が１質量％未満であるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向があり、他方、６質量％を超えるとガラスの結晶化が進み低温での容器４の気密封止が困難となる傾向にある。従って、酸化亜鉛の量は１〜６質量％の範囲であることが好ましい。
【００３７】
また、酸化アルミニウムの量が、１質量％未満であるとガラスの耐湿性が低下し、ガラス封止材６を介して容器４の気密封止の信頼性が低下する傾向にあり、他方、４質量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向がある。従って、酸化アルミニウムは１〜４質量％の範囲であることが好ましい。
【００３８】
また、酸化珪素の量が、１質量％未満であるとガラス封止材６の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と合わなくなり、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。他方、３質量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向がある。従って、酸化珪素は１〜３質量％の範囲であることが好ましい。
【００３９】
また、コージェライト系化合物の量が、16質量％未満であるとガラス封止材６の強度が低下し容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、他方、45質量％を超えるとガラス封止材６の低温での流動性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が低下する傾向がある。従って、コージェライト系化合物は16〜45質量％の範囲であることが好ましい。
【００４０】
なお、ガラス封止材６はガラス成分とフィラーとから成り、耐湿性に優れていることから大気中に含まれる水分がガラス封止材６を介して容器４の内部に浸入しようとしてもその水分の浸入は有効に阻止され、その結果、容器４の内部に収容する圧電振動子３の表面電極が酸化腐蝕されることは殆どなく、圧電振動子３を正常に作動させることも可能となる。
【００４１】
かくして本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１の搭載部１ａに圧電振動子３の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂Ｊを介して接着固定するとともに圧電振動子３の各電極をメタライズ配線層５に電気的に接続させ、しかる後、絶縁基体１の搭載部１ａを覆うように蓋体２をガラス封止材６を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に圧電振動子３を気密に収納することによって最終製品としての圧電振動装置が完成する。
【００４２】
【実施例】
効果の確認を行なうため、次の実験を行った。ここでは、主成分の五酸化燐、一酸化錫、および外添加のフィラー添加量について決定した実験例を示す。各構成要素の質量％を変化させガラスを作製し、本発明の電子部品収納用容器について、封止容器の気密信頼性を評価するために熱衝撃試験1000サイクル後の封止容器のヘリウムガスリークテストを実施した。また、蓋体の封着強度を比較するために封止容器蓋体部のせん断強度を測定した。なお、評価用容器としては、絶縁基体の縦方向の寸法が5.0ｍｍ、横方向の寸法が3.2ｍｍ、高さが0.7ｍｍであり、蓋体との接合面の幅が0.5ｍｍの容器を用いた。
【００４３】
（実験１）五酸化燐の質量％を25〜45の間で変化させ、その他の構成要素を加えて合計が100質量％となるように調合（小数点２桁以下を四捨五入）した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
実験結果より、五酸化燐については、30〜40質量％の範囲で良好な気密性信頼性を示すとともに高いせん断応力が得られることがわかった。
【００４６】
次に、一酸化錫および五酸化燐について、次の実験を行った。
（実験２）五酸化燐の含有量を30〜40質量％の範囲とし、一酸化錫の質量％を30〜55の間で変化させ、その他の構成要素を加えて合計が100質量％となるように調合（小数点２桁以下を四捨五入）した。結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
実験結果より、一酸化錫については、37〜50質量％の範囲で良好な気密性信頼性を示すとともに高いせん断応力が得られることがわかった。
【００４９】
また、微量元素においても同種の実験を行い、ガラス封止材が五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラスの場合において、本発明の効果を確認することができた。
【００５０】
（実験３）さらに、ガラス組成を一定にし、フィラー添加量および蓋体寸法を変化させての同様の実験を行なった。評価結果を表３・表４に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
フィラーとしては、平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加した場合において良好な気密性信頼性が得られるとともに高いせん断強度が得られることがわかった。
また、蓋体が0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体の外形寸法が絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、蓋体の外辺が絶縁基体の全周に渡り絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある電子部品収納用容器の場合において、良好な気密性信頼性を得られることがわかった。
【００５４】
なお、本発明は上述の実施の形態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る。例えば上述の例では圧電振動子を収納するための電子部品収納用容器を示したが、本発明は半導体素子を収容するための半導体素子収容用容器にも適用し得るものでる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、蓋体が0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体の外形寸法が絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、蓋体の外辺が絶縁基体の全周に渡り絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にあり、かつガラス封止材が五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものから成ることから、絶縁基体と蓋体とをガラス封止材を介して接合させ容器を気密に封止する際、溶融したガラス封止材の表面張力が蓋体を絶縁基体の中心部に位置合わせする方向に働き、絶縁基体と蓋体とを極めて高い位置精度で封止することができるとともに、ガラス封止材の量が少ない場合にその流動性を妨げる粒径が35μｍを超える粗大なフィラー粒子を含んでおらず、ガラス封止材の厚さを薄くおよび封止幅を狭くすることが可能となり、その結果、気密信頼性が極めて高い小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００５６】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、ガラス封止材を上記組成としたことから、その軟化溶融温度を 350℃以下とすることができ、絶縁基体と蓋体とをガラス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電子部品を気密に収容する際、ガラス封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・・・搭載部
２・・・・・・・・・蓋体
３・・・・・・・・・電子部品（圧電振動子）
４・・・・・・・・・容器
６・・・・・・・・・ガラス封止材
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収納するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子をはじめとする半導体素子あるいは水晶振動子・弾性表面波素子といった圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品を搭載するための搭載部およびその周辺から下面にかけて導出されたタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有する略平板状の絶縁基体と、それに対向する面の略中央部に電子部品を収容するための凹部を有する蓋体とから構成されている。
【０００３】
そして、電子部品が例えば圧電振動子の場合には、絶縁基体の搭載部に圧電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂を介して接着固定するとともに圧電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、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラス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圧電振動子を気密に収納することによって最終製品としての電子部品装置と成る。
【０００４】
なお、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材としては、例えば酸化鉛56〜66質量％、酸化ホウ素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％、酸化亜鉛 0.5〜３質量％および酸化ビスマス0.5〜５質量％を含むガラス成分に、最大粒径45μｍ以上のフィラーとしてコージェライト系化合物を10〜20質量％添加した鉛系のガラスが使用されている。
【０００５】
しかしながら、この従来の電子部品収納用容器においては、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材であるガラスの軟化溶融温度が約 400℃程度と高温であること、近時の電子部品は高密度化・高集積化に伴って耐熱性が低下してきたこと等から、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合し、絶縁基体と蓋体とから成る絶縁容器の内部に電子部品を気密に収容した場合、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用して電子部品の特性に劣化を招来させ、電子装置を正常に作動させることができないという問題点を有していた。
【０００６】
また、近年地球環境保護運動の高まりの中で、酸化鉛は環境負荷物質に指定されており、例えば酸化鉛を含む電子装置が屋外に廃棄・放置され風雨に曝された場合、環境中に鉛が溶けだし環境を汚染する可能性があり、人体に対して有害である酸化鉛を用いない封止材の開発が要求されるようになってきた。
【０００７】
このような問題点を解決するために、銀燐酸系ガラスや錫燐酸系ガラスを主成分とする酸化鉛を含まない低融点ガラスが検討されている。
【０００８】
なお、近時の携帯電子機器の普及に伴い電子部品収納用容器の小型化・薄型化の要求が日増しに高まってきており、ガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器においても小型化・薄型化を図る目的で、上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に接合され、絶縁基体との間の空間に電子部品をガラス封止材で気密に収納する平板状の蓋体とから成る電子部品収納用容器が考案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電子部品収納用容器では、蓋体の厚さを薄くすることによって電子部品収納用容器の曲げ強度を保持したまま薄型化が実現可能であるが、蓋体の薄型化にともない封止時の絶縁基体と蓋体との位置合わせが困難になる傾向がある。一方、電子部品収納用容器の小型化による封止幅の減少に伴い、封止時の絶縁基体と蓋体との高い位置合わせ精度が求められており、上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に接合され、絶縁基体との間の空間に電子部品をガラス封止材で気密に収容する平板状の蓋体とから成る電子部品収納用容器では、その小型化・薄型化が進むにつれて位置合わせがより困難となり、気密封止の信頼性上の問題を誘発していた。
【００１０】
また、ガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器においては、気密封止に必要なガラス封止材の厚さや封止幅が低温金属ろう材や樹脂封止材等の他の封止材に較べ厚くまたは広くなる傾向があり、ガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器での小型化・薄型化の支障となっていた。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に封止し、その特性に劣化を招来することがなく、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る電子部品収納用容器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の上面にガラス封止材を介して接合され、前記絶縁基体との間の空間に電子部品を気密に収容する蓋体とから成る電子部品収納用容器であって、前記蓋体は0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、前記蓋体の外形寸法は前記絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、前記蓋体の外辺は前記絶縁基体の全周に亘り前記絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にあり、かつ前記ガラス封止材は、五酸化燐３０〜４０質量％、一酸化錫３７〜５０質量％、酸化ナトリウム５〜１５質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が２．５〜４μｍで最大粒径が３５μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で１６〜４５質量％添加したものから成り、前記蓋体の下面と前記絶縁基体の上面との間に介在するとともに、前記絶縁基体の上面から前記蓋体の外周面にかけて前記ガラス封止材のフィレットが形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の電子部品収納用容器によれば、蓋体が0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体の外形寸法が絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、蓋体の外辺が絶縁基体の全周に亘り絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にあり、かつガラス封止材は蓋体の下面と絶縁基体の上面との間に介在するとともに、絶縁基体の上面から蓋体の外周面にかけて前記ガラス封止材のフィレットが形成されていることから、絶縁基体と蓋体とをガラス封止材を介して接合させ容器を気密に封止する際、溶融したガラス封止材の表面張力が蓋体を絶縁基体の中心部に位置合わせする方向に働き、絶縁基体と蓋体とを極めて高い位置精度で封止することができる。その結果、気密信頼性が極めて高い小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００１４】
また、本発明の電子部品収納用容器において、前記ガラス封止材は、五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものから成ることを特徴とする。
本発明の電子部品収納用容器によれば、ガラス封止材を上記組成としたことから、その軟化溶融温度を 350℃以下とすることができ、絶縁基体と蓋体とをガラス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電子部品を気密に収容する際、ガラス封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、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る。また、ガラス封止材の量が少ない場合にその流動性を妨げる粒径が35μｍを超える粗大なフィラー粒子を含んでおらず、ガラス封止材の厚さを薄くおよび封止幅を狭くすることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品収納用容器を添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。なお、この図においては、電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を示している。
【００１６】
この図において１は絶縁基体、２は蓋体であり、主に絶縁基体１と蓋体２とで圧電振動子３を収容するための容器４が構成される。
【００１７】
絶縁基体１は、上面に凹部を有する略直方体で、その凹部上面に圧電振動子３を搭載するための搭載部１ａが設けてあり、この搭載部１ａには、圧電振動子３が導電性樹脂Ｊを介して接着固定される。なお、絶縁基体１は、その縦方向の寸法が1.5〜7.0ｍｍ、横方向の寸法が1.0〜5.0ｍｍ、高さが0.3〜1.5ｍｍ程度であり、また、凹部上面の、後述する蓋体２との接合面の幅が0.25〜0.7ｍｍ程度となっている。
【００１８】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質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・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物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等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それら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℃の高温で焼成することによって製作される。
【００１９】
また、絶縁基体１には搭載部１ａ近傍から底面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成されている。そして、このメタライズ配線層５の搭載部１ａの近傍に位置する部位には圧電振動子３の各電極が導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂Ｊを介して電気的に接続され、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の配線導体（図示せず）が半田等のろう材を介して取着される。
【００２０】
なお、メタライズ配線層５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に適当な有機溶剤・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の上面から底面にかけて所定パターンに被着形成される。また、メタライズ配線層５はその表面にニッケル・金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ配線層５の酸化腐蝕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５と圧電素子３との導電性樹脂Ｊによる接続およびメタライズ配線層５と外部電極とのろう付けを極めて強固となすことができる。
【００２１】
また、導電性樹脂Ｊは、例えば導電性エポキシ樹脂等から成り、絶縁基体１の搭載部１ａに導電性樹脂Ｊを介して圧電振動子３を載置させ、しかる後、導電性樹脂Ｊに熱硬化処理を施し熱硬化させることによって、圧電振動子３を絶縁基体１に接着固定させる役目をはたす。
【００２２】
さらに、絶縁基体１の上面には蓋体２がガラス封止材６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４の内部に圧電振動子３が気密に収容される。
【００２３】
蓋体２は、0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体２の外形寸法は絶縁基体１の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、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・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ムライト質焼結体等の電気絶縁材料や鉄−ニッケル−コバルト合金・鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。蓋体２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムや窒化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末を所定のプレス金型内に充填するとともに一定圧力でプレスして成形し、しかる後、この成形品を約1500℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２４】
絶縁基体１と蓋体２との接合封止は、まずガラス封止材６を絶縁基体１および蓋体２の接合領域に従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、これをガラス封止材６の軟化溶融温度で焼成して絶縁基体１および蓋体２の接合領域にそれぞれ溶融被着し、次に、絶縁基体１の搭載部１ａに圧電振動子３を導電性樹脂Ｊを介して接着固定し、さらに、絶縁基体１の接合面に蓋体２をその接合面が重なるように載置し、しかる後、ガラス封止材６の軟化溶融温度で焼成することによって、蓋体２の自重により行なわれる。
【００２５】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１と蓋体２とをガラス封止材６を介して接合させ容器４を気密に封止する際、絶縁基体１側のガラス封止材６と蓋体２側のガラス封止材とが溶融し合ったガラス封止材６の表面張力が蓋体２を絶縁基体１の中心部に位置合わせする方向に働き、絶縁基体１と蓋体２とを極めて高い位置精度で封止することができ、その結果、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある状態で封止することが可能となり、気密信頼性が極めて高い小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００２６】
なお、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02ｍｍ未満あるいは0.28ｍｍを超えて内側に位置した場合、絶縁基体１と蓋体２との接合部の幅が狭くなる部分が生じ、容器６の気密封止の信頼性が低下する傾向がある。従って、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある状態で封止されることが好ましい。
【００２７】
また、蓋体２は0.3ｍｍを超える厚みの場合、その自重が大きなものとなり、溶融したガラス封止材６の表面張力により移動することが困難となり、高い位置精度で封止することが困難となる傾向がある。従って、蓋体２の厚みは0.3ｍｍ以下であることが重要である。他方、蓋体２に強度を付与するという観点からは、その厚みが0.1ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
さらに、蓋体２は、その外形寸法が絶縁基体１の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さいことが重要である。蓋体２の外形寸法が絶縁基体１の外形寸法よりもその大きさが0.1未満あるいは0.3ｍｍを超えて小さい場合、蓋体２が溶融したガラス封止材６の表面張力により位置精度よく移動して、蓋体２の外辺が絶縁基体１の全周に渡り絶縁基体１の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある状態で封止することが困難となる傾向がある。従って、蓋体２は、その外形寸法が絶縁基体１の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さいことが重要である。
【００２９】
なお、絶縁基体１と蓋体２との接合領域に溶融被着するガラス封止材６の厚さは、ともに0.03〜0.15ｍｍの範囲としておくことが好ましい。ガラス封止材の厚さが0.03ｍｍ未満では溶融したガラス封止材６に働く表面張力が小さく、表面張力で絶縁基体１の中心部に蓋体２を位置合わせすることが困難となる傾向がある。他方、ガラス封止材６の厚さが0.15ｍｍを超えると接合後のガラス封止材６の厚さが不用に厚いものとなり、容器４の薄型化が困難となる傾向がある。従って、絶縁基体１と蓋体２との接合領域に溶融被着するガラス封止材６の厚さは、ともに0.03〜0.15ｍｍの範囲、そして封止後の全体の厚さは、絶縁基体１と蓋体２との接合強度の観点からは0.05ｍｍ以上、薄型化の観点からは0.30ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】
また、蓋体２に溶融被着するガラス封止材６の幅は、絶縁基体１に溶融被着するガラス封止材６の接合領域の幅と同等であることが好ましい。このようにすることによって、容器４の外周では絶縁基体１側にガラスフィレットが形成され、容器４の内周では蓋体２側にガラスフィレットが形成され、絶縁基体１と蓋体２との封止強度を極めて高いものとすることができる。なお、容器４の外周と内周の双方に形成されるガラスフィレットは、絶縁基体１に蓋体２をガラス封止材６の軟化溶融温度で蓋体２の自重によって接合する際に、絶縁基体１の中心部に蓋体２を位置合わせする方向に働く表面張力の観点からも好適である。
【００３１】
また、本発明の電子部品収納用容器においては、絶縁基体１と蓋体２とを接合するガラス封止材６を、五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものから成る。本発明の電子部品収納用容器によれば、ガラス封止材６の量が少ない場合に、ガラス封止材６がその流動性を妨げる35μｍを超える粗大なフィラー粒子を含んでいないことから、封止後のガラス封止材６の厚さを薄くまた封止幅を狭くすることが可能となり、その結果、気密信頼性が極めて高いとともに小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００３２】
ガラス封止材６を構成するフィラー粉末の平均粒径が2.5μｍ未満の場合、封止工程での非晶質ガラスとフィラー粉末との反応により、ガラス封止材６の流動性が低下し、低温での気密封止が困難となる傾向がある。他方、フィラー粉末の平均粒径が４μｍを超える場合、ガラス封止材６の強度が低下し封止後のガラス封止材６の厚さおよび封止幅を小さくすることが困難となる傾向がある。従って、ガラス封止材６を構成するフィラー粉末の平均粒径は、2.5〜４μｍであることが好ましい。また、フィラー粉末の最大粒径が35μｍを超える場合、ガラス封止材６の量が少ない場合に、ガラス封止材６の流動性を妨げ封止後のガラス封止材６の厚さを薄く、封止幅を狭くすることが困難となる傾向がある。従って、フィラー粉末の最大粒径は35μｍ以下であることが好ましい。さらに、ガラス封止材６を構成するフィラー粉末の添加量が外添加で10質量％未満の場合、ガラス封止材６の機械的強度が低下するとともにガラス封止材６の熱膨張係数が絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数に対して大きく相違して、ガラス封止材６を絶縁基体１および蓋体２に強固に接合させることが困難となる傾向がある。他方、フィラー粉末の添加量が外添加で30質量％を超えるとガラス封止材６の流動性が低下して、低温での気密封止が困難となる傾向にある。従って、フィラー粉末の添加量は外添加で10〜30質量％の範囲であることが好ましい。なお、平均粒径2.5〜４μｍで最大粒径35μｍ以下のフィラー粉末は、フィラーをボールミルにて粉砕して粒度調整した後、500メッシュの篩を通過させることによって得られる。
【００３３】
また、本発明の電子部品収納用容器においては、絶縁基体１と蓋体２とを接合するガラス封止材６を、五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものとしたことから、そのガラス軟化溶融温度を350℃以下と低くすることができ、絶縁基体１と蓋体２とをガラス封止材６を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内部に圧電振動子３を気密に収容する際、ガラス封止材６を溶融させる熱が内部に収容する圧電振動子３に作用しても圧電振動子３の特性に劣化を招来することはなく、その結果、圧電振動子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
なお、ガラス封止材６のガラス成分は、五酸化燐の量が、30質量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向があり、他方、40質量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、五酸化燐は30〜40質量％の範囲であることが好ましい。
【００３４】
また、一酸化錫の量が、37質量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向があり、他方、50質量％を超えるとガラス封止材６の耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、一酸化錫は37〜50質量％の範囲であることが好ましい。
【００３５】
また、酸化ナトリウムの量が、５質量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向があり、他方、15質量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、酸化ナトリウムは５〜15重量％の範囲であることが好ましい。
【００３６】
また、酸化亜鉛が１質量％未満であるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向があり、他方、６質量％を超えるとガラスの結晶化が進み低温での容器４の気密封止が困難となる傾向にある。従って、酸化亜鉛の量は１〜６質量％の範囲であることが好ましい。
【００３７】
また、酸化アルミニウムの量が、１質量％未満であるとガラスの耐湿性が低下し、ガラス封止材６を介して容器４の気密封止の信頼性が低下する傾向にあり、他方、４質量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向がある。従って、酸化アルミニウムは１〜４質量％の範囲であることが好ましい。
【００３８】
また、酸化珪素の量が、１質量％未満であるとガラス封止材６の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と合わなくなり、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。他方、３質量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向がある。従って、酸化珪素は１〜３質量％の範囲であることが好ましい。
【００３９】
また、コージェライト系化合物の量が、16質量％未満であるとガラス封止材６の強度が低下し容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、他方、45質量％を超えるとガラス封止材６の低温での流動性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が低下する傾向がある。従って、コージェライト系化合物は16〜45質量％の範囲であることが好ましい。
【００４０】
なお、ガラス封止材６はガラス成分とフィラーとから成り、耐湿性に優れていることから大気中に含まれる水分がガラス封止材６を介して容器４の内部に浸入しようとしてもその水分の浸入は有効に阻止され、その結果、容器４の内部に収容する圧電振動子３の表面電極が酸化腐蝕されることは殆どなく、圧電振動子３を正常に作動させることも可能となる。
【００４１】
かくして本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１の搭載部１ａに圧電振動子３の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂Ｊを介して接着固定するとともに圧電振動子３の各電極をメタライズ配線層５に電気的に接続させ、しかる後、絶縁基体１の搭載部１ａを覆うように蓋体２をガラス封止材６を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に圧電振動子３を気密に収納することによって最終製品としての圧電振動装置が完成する。
【００４２】
【実施例】
効果の確認を行なうため、次の実験を行った。ここでは、主成分の五酸化燐、一酸化錫、および外添加のフィラー添加量について決定した実験例を示す。各構成要素の質量％を変化させガラスを作製し、本発明の電子部品収納用容器について、封止容器の気密信頼性を評価するために熱衝撃試験1000サイクル後の封止容器のヘリウムガスリークテストを実施した。また、蓋体の封着強度を比較するために封止容器蓋体部のせん断強度を測定した。なお、評価用容器としては、絶縁基体の縦方向の寸法が5.0ｍｍ、横方向の寸法が3.2ｍｍ、高さが0.7ｍｍであり、蓋体との接合面の幅が0.5ｍｍの容器を用いた。
【００４３】
（実験１）五酸化燐の質量％を25〜45の間で変化させ、その他の構成要素を加えて合計が100質量％となるように調合（小数点２桁以下を四捨五入）した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
実験結果より、五酸化燐については、30〜40質量％の範囲で良好な気密性信頼性を示すとともに高いせん断応力が得られることがわかった。
【００４６】
次に、一酸化錫および五酸化燐について、次の実験を行った。
（実験２）五酸化燐の含有量を30〜40質量％の範囲とし、一酸化錫の質量％を30〜55の間で変化させ、その他の構成要素を加えて合計が100質量％となるように調合（小数点２桁以下を四捨五入）した。結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
実験結果より、一酸化錫については、37〜50質量％の範囲で良好な気密性信頼性を示すとともに高いせん断応力が得られることがわかった。
【００４９】
また、微量元素においても同種の実験を行い、ガラス封止材が五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラスの場合において、本発明の効果を確認することができた。
【００５０】
（実験３）さらに、ガラス組成を一定にし、フィラー添加量および蓋体寸法を変化させての同様の実験を行なった。評価結果を表３・表４に示す。
【００５１】
【表３】
【表４】
フィラーとしては、平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加した場合において良好な気密性信頼性が得られるとともに高いせん断強度が得られることがわかった。
また、蓋体が0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体の外形寸法が絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、蓋体の外辺が絶縁基体の全周に渡り絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にある電子部品収納用容器の場合において、良好な気密性信頼性を得られることがわかった。
【００５４】
なお、本発明は上述の実施の形態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る。例えば上述の例では圧電振動子を収納するための電子部品収納用容器を示したが、本発明は半導体素子を収容するための半導体素子収容用容器にも適用し得るものでる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、蓋体が0.3ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、蓋体の外形寸法が絶縁基体の外形寸法より0.1〜0.3ｍｍ小さく、蓋体の外辺が絶縁基体の全周に渡り絶縁基体の外辺から0.02〜0.28ｍｍ内側にあり、かつガラス封止材が五酸化燐30〜40質量％、一酸化錫37〜50質量％、酸化ナトリウム５〜15質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が2.5〜４μｍで最大粒径が35μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で16〜45質量％添加したものから成ることから、絶縁基体と蓋体とをガラス封止材を介して接合させ容器を気密に封止する際、溶融したガラス封止材の表面張力が蓋体を絶縁基体の中心部に位置合わせする方向に働き、絶縁基体と蓋体とを極めて高い位置精度で封止することができるとともに、ガラス封止材の量が少ない場合にその流動性を妨げる粒径が35μｍを超える粗大なフィラー粒子を含んでおらず、ガラス封止材の厚さを薄くおよび封止幅を狭くすることが可能となり、その結果、気密信頼性が極めて高い小型・薄型の電子部品収納用容器とすることができる。
【００５６】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、ガラス封止材を上記組成としたことから、その軟化溶融温度を 350℃以下とすることができ、絶縁基体と蓋体とをガラス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電子部品を気密に収容する際、ガラス封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・・・搭載部
２・・・・・・・・・蓋体
３・・・・・・・・・電子部品（圧電振動子）
４・・・・・・・・・容器
６・・・・・・・・・ガラス封止材
Claims (1)
- 上面に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の上面にガラス封止材を介して接合され、前記絶縁基体との間の空間に電子部品を気密に収容する蓋体とから成る電子部品収納用容器であって、前記蓋体は０．３ｍｍ以下の厚さを有する平板形状の板材から成り、前記蓋体の外形寸法は前記絶縁基体の外形寸法より０．１〜０．３ｍｍ小さく、前記蓋体の外辺は前記絶縁基体の全周に亘り前記絶縁基体の外辺から０．０２〜０．２８ｍｍ内側にあり、かつ前記ガラス封止材は、五酸化燐３０〜４０質量％、一酸化錫３７〜５０質量％、酸化ナトリウム５〜１５質量％、酸化亜鉛１〜６質量％、酸化アルミニウム１〜４質量％および酸化珪素１〜３質量％を含むガラス成分にフィラーとして平均粒径が２．５〜４μｍで最大粒径が３５μｍ以下のコージェライト系化合物を外添加で１６〜４５質量％添加したものから成り、前記蓋体の下面と前記絶縁基体の上面との間に介在するとともに、前記絶縁基体の上面から前記蓋体の外周面にかけて前記ガラス封止材のフィレットが形成されていることを特徴とする電子部品収納用容器。
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