JP5925057B2 - セラミックパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、電子部品が実装されるキャビティを内側に有する箱形状で且つセラミック製のパッケージ本体の表面に形成されたメタライズ層の上に直に金属蓋が接合されるか、あるいは前記メタライズ層の上方にロウ材を介して接合した金属枠体の上に金属蓋が接合されるセラミックパッケージに関する。

例えば、底板体と枠体とを一体化し且つこれらに囲まれたキャビティを有するセラミックの焼成体からなり、上記枠体の上面の全周にわたって形成する第１の導体金属膜と、上記枠体の四隅コーナー部に形成する第２の導体金属膜とからなる導体金属膜を有し、該導体金属膜の四隅コーナー部には、膜厚を厚くする厚膜導体金属膜を配置し、且つその表面を上記導体金属膜の表面と面一とすることで、反りが少なく金属蓋の接合後の接合信頼性および気密信頼性に優れた電子部品収納用セラミックパッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１の前記セラミックパッケージでは、四隅コーナー部の厚膜導体金属膜を含む導体金属膜の上に金属蓋をシーム溶接した際に、該溶接後の冷却に伴って金属蓋の中央側への収縮する応力によって、上記導体金属膜の外周部側がセラミックの前記焼成体から剥離することによって、接合信頼性および気密信頼性が損なわれる場合がある、という問題があった。

また、中央部に電子部品を搭載するための凹部を有する絶縁基体の前記凹部を囲む矩形枠状の表面に形成した枠状メタライズ層の上に金属枠体をロウ付けし、該金属枠体の上に金属蓋を溶接して上記凹部に収納した電子部品を封止するものであり、上記枠状メタライズ層を、金属枠体よりも幅の広い下層側の第１メタライズ層と、金属枠体よりも幅の狭い上層側の第２メタライズ層とから構成することで、金属蓋を金属枠体に溶接する際にメタライズ層を絶縁基体から剥離し難くした電子部品収納用パッケージも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２の前記電子部品収納用パッケージにおいても、上下２層構造である枠状メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体の上に金属蓋をシーム溶接した際に、該溶接後の冷却に伴って金属蓋の中央側への収縮する応力によって、金属枠体やロウ材層と共に、枠状メタライズ層も中央側へ引っ張られため、該枠状メタライズ層の外周部側が前記絶縁基体から剥離することにより、封止性および気密性を損なう場合がある、という問題があった。

特開２００７−４８７９８号公報（第１〜９頁、図１〜３） 特開平１０−２４２３１９号公報（第１〜５頁、図１，２）

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、キャビティが開口するセラミック製のパッケージ本体の表面に設けたメタライズ層の上に直に金属蓋が溶接され、あるいは上記メタライズ層の上にロウ付けされた金属枠体の上に金属蓋が溶接され、かかる溶接時において上記メタライズ層が剥離し難く封止性に優れたセラミックパッケージを提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、メタライズ層と金属蓋との溶接直後、あるいは金属枠体と金属蓋との溶接直後に、素材ごとの熱膨張率の差に起因して、冷却過程において生じる収縮応力が金属枠体側からセラミック製のパッケージ本体側に伝達しにくくなる溝や凹部をメタライズ層の表面などに形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による第１のセラミックパッケージ（請求項１）は、平面視の外形が矩形の表面および裏面を有し、該表面に開口し且つ底面および側面からなるキャビティを有するセラミック製のパッケージ本体と、平面視が矩形枠状の上記表面において、上記キャビティを囲むように形成されたメタライズ層と、を有するセラミックパッケージであって、上記メタライズ層の表面において、金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域のうち、少なくともコーナー部に、平面視で該メタライズ層の表面の外形に沿った溝あるいは凹部が形成されている、ことを特徴とする。

これによれば、前記メタライズ層は、その表面において、金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域、あるいは該領域の少なくともコーナー部に形成され且つメタライズ層の外形に沿った溝または凹部を備えている。そのため、前記キャビティに電子部品を実装した後、上記メタライズ層の表面上の内周側の領域に金属蓋の周辺部を載置し且つ該金属蓋において対向する一対の周辺部に沿ってローラ電極を転動しつつシーム溶接する際に、溶接熱による膨張後の冷却過程における収縮応力が該メタライズ層に対して生じる。この際、上記セラミック製のパッケージ本体と、金属製の金属蓋およびメタライズ層との熱膨張係数の差が大であるため、パッケージ本体の外側面と接触しているメタライズ層の外周部側との境界に対し、上記冷却収縮に伴って生じる応力が集中的に作用しようとするが、該応力の一部が前記溝あるいは凹部において吸収および分散されるので、上記応力の影響を抑制ないし低減できる。
従って、金属蓋の溶接時において、メタライズ層が剥離し難くなっているので、金属蓋によるキャビティの封止性が優れたセラミックパッケージとなる。併せて、金属蓋の溶接時における熱的な条件の範囲を拡げることも可能となる。

尚、 前記セラミックは、アルミナなどの高温焼成セラミックまたは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなる。
また、前記メタライズ層は、前記パッケージ本体の表面のほぼ全面に形成され、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇなどからなる導体である。
更に、前記溝は、断面がＶ字形状、Ｕ字形状、あるいは凹形状を呈し、レーザー加工あるいは刃物（型）や凸型の挿入により形成される。かかる溝は、パッケージ本体の外側面あるいはメタライズ層の表面における外周側から約１０〜４０μｍの位置に形成される。
また、前記凹部は、該凹部と相似形の凸型を挿入する方法などで形成される。
更に、前記凹部は、平面視が円形、楕円形、長円形、あるいは、三角形以上の多角形や、円弧形状を呈する有底穴である。
また、凹部は、前記メタライズ層のコーナー部以外の位置に形成しても良い。
更に、前記溝や凹部は、それらの内側の一部にメタライズ層の上に配設されるロウ材が進入していても良い。但し、該ロウ材により内側全体が埋設されないことが必須である。
また、前記コーナー部とは、パッケージ本体の隣接する一対の外側面と、該一対の外側面と平行なキャビティの２つの側面の延長部とに囲まれた領域である。
加えて、前記セラミックパッケージは、多数個取りの形態で製造しても良い。

また、本発明による第２のセラミックパッケージ（請求項２）は、平面視の外形が矩形の表面および裏面を有し、該表面に開口し且つ底面および側面からなるキャビティを有するセラミック製のパッケージ本体と、平面視が矩形枠状の上記表面において、上記キャビティを囲むように形成されたメタライズ層と、該メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体と、を含むセラミックパッケージであって、上記金属枠体の外側面と上記メタライズ層の表面との間に位置する上記ロウ材における外周側の露出面の少なくともコーナー部、あるいは、該ロウ材の露出面よりも外周側に位置する上記メタライズ層の表面における少なくともコーナー部に、上記メタライズ層の表面の外形に沿った溝あるいは凹部が形成されている、ことを特徴とする。

これによれば、前記ロウ材の外周側の露出面あるいはメタライズ層の表面には、平面視において、上記ロウ材の露出面やメタライズ層の表面の少なくともコーナー部に溝または凹部が形成されている。そのため、前記キャビティに電子部品を実装した後、パッケージ本体の表面に形成したメタライズ層の上方にロウ付けされた金属枠体の表面の内周側に金属蓋の周辺部を載置し、且つ該金属蓋において対向する一対の周辺部に沿ってローラ電極を転動しつつシーム溶接する際に、溶接熱による膨張後の冷却過程における収縮応力が各構成部品に対して生じる。この際、セラミック製のパッケージ本体と、金属製の金属蓋、金属枠体、ロウ材、およびメタライズ層との熱膨張係数の差が大であるため、パッケージ本体の外側面と接触しているメタライズ層の外周部側との境界に対し、上記冷却過程において生じる収縮応力が集中的に作用するが、前記溝あるいは凹部においても上記応力の一部が吸収され且つ分散されるので、該応力の影響を抑制ないし低減できる。
従って、金属蓋の溶接時において、メタライズ層が剥離し難くなっているので、金属蓋によるキャビティの封止性が優れたセラミックパッケージとなる。併せて、金属蓋の溶接時における熱的な条件の範囲を拡げることも可能となる。

尚、前記金属枠体は、４２アロイ（Ｆｅ−４２ｗｔ％Ｎｉ）、コバール（Ｆｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ）、あるいは１９４合金（Ｃｕ−２．３ｗｔ％Ｆｅ−０．０３ｗｔ％Ｐ）などからなる。
また、前記ロウ材は、例えば、Ａｇロウ（Ａｇ−Ｃｕ系合金）からなる。
更に、前記ロウ材における外側の露出面に形成される前記溝あるいは凹部は、上記ロウ材の内部だけに位置する形態に限らず、該ロウ材とその下層側のメタライズ層とに跨って位置している形態も含まれる。
また、前記溝は、パッケージ本体の外側面あるいはメタライズ層の外周側から約１０〜４０μｍの位置に形成される。
更に、前記凹部は、前記ロウ材の露出面におけるコーナー部以外の位置に形成しても良い。
加えて、前記セラミックパッケージも、多数個取りの形態で製造しても良い。

更に、本発明には、前記溝は、平面視で前記メタライズ層の表面の外形と相似形状である単一の枠形溝、あるいは上記メタライズ層の表面の外形に沿った複数の部分溝である、セラミックパッケージ（請求項３）も含まれる。
これによれば、メタライズ層の表面の外形と相似形状となる単一の枠形溝を、上記メタライズ層の表面、あるいはロウ材における外周側の露出面に形成することによって、パッケージ本体の表面における全周において、該パッケージ本体のセラミックから上記メタライズ層の外周部側が剥離する事態を防止できる。あるいは、上記メタライズ層の表面の外形に沿った複数の部分溝を、上記メタライズ層やロウ材の各位置、特に、これらの各コーナー部に個別に形成することによっても、上記メタライズ層の剥離を抑制ないし低減することが可能となる。
尚、前記枠形溝は、平面視で矩形（ほぼ長方形または正方形）状を呈する。
また、前記部分溝には、細長い長円形や楕円形のほか、コーナー部に専用のＬ字形状（鈎型）も含まれる。

また、本発明には、前記メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体を更に備え、前記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、該枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域、および上記枠本体の外側面の少なくとも何れか一方に形成され、且つ上記枠本体の平面視における外形に沿って平面視が矩形枠状を呈する単一の枠状溝、あるいは、少なくとも上記枠本体のコーナー部における表面および外側面の何れか一方に形成された複数の部分溝と、を有している、セラミックパッケージ（請求項４）も含まれる。
更に、本発明には、前記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、該枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域、および上記枠本体の外側面の少なくとも何れか一方に形成され、且つ上記枠本体の平面視における外形に沿って平面視が矩形枠状を呈する単一の枠状溝、あるいは、上記枠本体の少なくともコーナー部における表面および外側面の何れか一方に形成された複数の部分溝と、を有している、セラミックパッケージ（請求項５）も含まれる。

これらによれば、前記メタライズ層の上方にロウ材を介して金属枠体が接合され、該金属枠体の枠本体における表面の外周側の領域および外側面の少なくとも何れか一方に更に平面視が矩形枠状を呈する単一の枠状溝が形成されている。あるいは、上記枠本体の少なくともコーナー部における上記各位置の一方に複数の部分溝が個別に形成されている。そのため、前記金属枠体の上に金属蓋をシーム溶接した直後の冷却過程で生じる前記収縮応力を、前記メタライズ層やロウ材に設けた溝や凹部に加えて、更に上記金属枠体の各溝でも吸収および分散するので、前記メタライズ層の剥離を一層防止することが可能となる。
尚、前記複数の部分溝は、前記枠本体のコーナー部以外における表面や外側面に形成するようにしても良い。

また、本発明には、前記メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体を更に備え、該金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、該枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域および上記枠本体の外側面の何れか一方の少なくともコーナー部に形成された単数または複数の凹部と、を有している 、セラミックパッケージ（請求項６）も含まれる。
更に、本発明には、前記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、該枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域および上記枠本体の外側面の何れか一方の少なくともコーナー部に形成された単数または複数の凹部と、を有している 、セラミックパッケージ（請求項７）も含まれる。

これらによれば、前記メタライズ層の上方にロウ材を介して金属枠体が接合され、該金属枠体の枠本体において、外周側の領域の表面および外側面の何れか一方の少なくともコーナー部に単数または複数の凹部が形成されている。そのため、前記金属枠体の上に金属蓋をシーム溶接した直後に生じる前記収縮応力を、前記メタライズ層やロウ材に設けた溝や凹部に加えて、更に上記金属枠体の各凹部でも吸収および分散するので、前記メタライズ層の剥離を一層抑制することが可能となる。
尚、前記複数の凹部は、平面視の形状が同じものに限らず、異なる形状を呈する複数の凹部を、金属枠体の表面または外側面の同じコーナー部に配置しても良い。この際、複数の凹部は、平面視における該コーナー部の内外方向に対して対称となる位置に配設することが望ましい。
また、前記複数の凹部は、金属枠体の表面または外側面におけるコーナー部以外の位置に形成しても良い。

本発明による第１のセラミックパッケージの１形態を示す平面図。 図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。 図２中の一点鎖線部分Ｙの部分拡大断面。 異なる形態の第１のセラミックパッケージを示す平面図。 更に異なる形態の第１のセラミックパッケージを示す部分平面図。 別なる形態の第１のセラミックパッケージを示す部分平面図。 本発明による第２のセラミックパッケージの１形態を示す平面図。 図７中のＵ−Ｕ線の矢視に沿った垂直断面図。 図８中の一点鎖線部分Ｖの部分拡大断面。 異なる形態の第２のセラミックパッケージを示す平面図。 更に異なる形態の第２のセラミックパッケージを示す平面図。 図７中のＺ−Ｚ線の矢視に沿った部分垂直断面図。 別なる形態の第２のセラミックパッケージを示す部分平面図。 更に別な形態の第２のセラミックパッケージを示す部分平面図。 (ａ)は図１４中のＳ−Ｓ線の矢視に沿った部分垂直断面図、(ｂ)は応用形態のセラミックパッケージを示す上記同様の部分垂直断面図。 異なる応用形態のセラミックパッケージを示す部分平面図。 更に異なる応用形態のセラミックパッケージを示す部分平面図。 別なる応用形態のセラミックパッケージを示す部分垂直断面図。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、１形態の第１のセラミックパッケージ１ａを示す平面図。図２は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図、図３は、図２中の一点鎖線部分Ｙの部分拡大断面である。
第１のセラミックパッケージ１ａは、図１〜図３に示すように、直方体状のキャビティ６を内設するセラミック製のパッケージ本体２と、該パッケージ本体２の表面３のほぼ全面に形成されたメタライズ層１０と、を備えている。
上記パッケージ本体２は、例えば、アルミナなどのセラミックからなり、図示すように、平面視の外形が長方形（矩形）の表面３、裏面４、および四辺の外側面５を有すると共に、上記表面３に開口し且つ底面７および四辺の側面８からなるキャビティ６を有している。かかるキャビティ６の底面７における一方（図示で左側）の短辺には、追って実装される水晶振動子（電子部品）などの電極に接続する端子（何れも図示せず）を上面に有する一対の段部９が突設されている。

また、メタライズ層１０は、例えば、ＷまたはＭｏなどからなり、図１，図３に示すように、該メタライズ層１０の表面１０ａにおいて、追って金属蓋１８の周辺部に覆われる内周側の領域１１を除いた外周側の領域１２に、平面視で当該メタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿った単一の枠状溝（溝）１３が形成されている。該枠状溝１３は、断面がほぼＶ字形状を呈し、最深部の位置がメタライズ層１０の最底面よりも浅い位置にあると共に、パッケージ本体２の外側面５から約１０〜４０μｍの範囲内に形成されている。
上記枠状溝１３は、パッケージ本体２となるグリーンシートの表面３にスクリーン印刷により形成されたペースト状のメタライズ層１０の表面１０ａに対し、相似形の枠型を挿入するか、あるいは上記グリーンシートと共に焼成されたメタライズ層１０の表面１０ａに対し、レーザー加工を施すことによって形成される。
尚、上記枠状溝１３の断面形状は、Ｕ字形状または凹形状であっても良い。

予め、前記キャビティ６内に電子部品を実装した後、該キャビティ６を外部から封止するため、図３に示すように、メタライズ層１０の表面１０ａにおける内周側の領域１１上に、平面視がほぼ長方形状である金属蓋１８の周辺部を載置して拘束し、かかる状態で金属蓋１８において対向する一対の短辺と一対の長辺とに沿って、軸１９ｓの両端付近に回転可能に支持された一対のローラ電極１９を転動させつつ移動させるシーム溶接を、短辺と長辺とに沿って２回行った。
尚、枠状溝１３を含むメタライズ層１０の表面１０ａなどには、予め、内側のＮｉメッキ膜と外側のＡｕメッキ膜とからなる金属メッキ膜が被覆されている。
また、上記金属蓋１８は、例えば、コバールや４２アロイなどからなり、その底面にはＮｉメッキ膜が予め被覆されている。

図３に示すように、金属蓋１８において対向する一対の短辺および長辺ごとに沿って、一対のローラ電極１９を転動させつつ移動させるシーム溶接を行うと、一対のローラ電極１９，１９間のメタライズ層１０に通電される溶接電流に対する抵抗によって、メタライズ層１０の最外層の前記Ａｕメッキ膜と、金属蓋１８の裏面側のＮｉメッキ膜とが溶融した複数の接合部が、メタライズ層１０と金属蓋１８との間における図３の前後方向に沿って形成される。その結果、該金属蓋１８の周辺部がメタライズ層１０の表面１０ａにおける内周側の領域１１の上に溶接される。
上記シーム溶接によって、金属蓋１８は、一旦外周方向に熱膨張した後、冷却過程において中央部側に向かって収縮しようとする。かかる収縮により生じる応力は、当該金属蓋１８と溶接されたメタライズ層１０にも及ぼうとする。

しかし、前記のようなセラミックパッケージ１ａによれば、メタライズ層１０の表面１０ａにおける外周側の領域１２に単一の前記枠状溝１３が形成されているので、前記応力は、該枠状溝１３において吸収および分散される。その結果、従来のように、パッケージ本体２のセラミックと金属蓋１８およびメタライズ層１０との熱膨張率の差によって、メタライズ層１０の外周部側がパッケージ本体２の外側面５から剥離する事態を確実に抑制ないし低減できる。
従って、セラミックパッケージ１ａによれば、内部に電子部品を実装したキャビティ６を外部から確実に封止でき、且つ該電子部品の性能を保証し得ると共に、前記シーム溶接時における熱的な溶接条件の範囲を拡げることも可能となる。

図４は、異なる形態の第１のセラミックパッケージ１ｂを示す平面図である。
第１のセラミックパッケージ１ｂも、図４に示すように、前記同様のパッケージ本体２と、その内側に設けたキャビティ６と、上記パッケージ本体２の表面３のほぼ全体に形成した前記同様のメタライズ層１０と、を備えている。
かかるセラミックパッケージ１ｂが前記セラミックパッケージ１ａと相違するのは、図４に示すように、メタライズ層１０の表面１０ａにおいて、前記金属蓋１８の周辺部に覆われる内周側の領域１１を除いた外周側の領域１２の四隅のコーナー部１７ごとに、平面視でほぼＬ事形状を呈する複数（４つ）の部分溝１４を、メタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿って個別に形成したことである。

前述したように、金属蓋１８をメタライズ１０層に溶接するためのシーム溶接は、金属蓋１８およびメタライズ１０において対向する一対の短辺および長辺ごとに沿って、２回行われるため、メタライズ１０の各コーナー部１７は、各辺の中間部分に比べて、冷却過程における前記収縮応力の影響を大きく受ける。
前記のようなセラミックパッケージ１ｂによれば、メタライズ層１０の表面１０ａにおける各コーナー部１７のみに、該メタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿った部分溝１４を個別に形成しているため、前記シーム溶接の直後において、上記メタライズ層１０の外周部側がパッケージ本体２の外側面５から剥離する事態を抑制することが可能となる。
尚、前記部分溝１４の断面は、Ｖ字形状、Ｕ字形状、または凹形状でも良い。
また、前記コーナー部１７ごとの部分溝１４同士の間に、直線状の部分溝を更に単数あるいは複数個形成した形態のセラミックパッケージとしても良い。

また、図５は、更に異なる形態のセラミックパッケージを示す部分平面図である。該パッケージも、図５に示すように、前記同様のパッケージ本体２、キャビティ６、およびメタライズ層１０を備えており、該メタライズ層１０の表面１０ａにおいて、前記金属蓋１８の周辺部に覆われる内周側の領域１１を除いた外周側の領域１２の四隅のコーナー部１７ごとに、平面視で円形を呈する凹部１５を、３つずつ形成している。該凹部１５は、全体がほぼ円錐形状の有底穴であり、各コーナー部１７における内外方向において、対称となる位置に形成されている。
尚、上記凹部１５は、例えば、ペースト状のメタライズ層１０に相似形の凸型を挿入するか、あるいは、レーザー照射を部分的に行うことで形成されている。

更に、図６は、別なる形態のセラミックパッケージを示す部分平面図である。
該パッケージも、図６に示すように、前記同様のパッケージ本体２、キャビティ６、およびメタライズ層１０を備え、該メタライズ層１０の表面１０ａにおいて、前記金属蓋１８の周辺部に覆われる内周側の領域１１を除いた外周側の領域１２の四隅のコーナー部１７ごとに、平面視で楕円形を呈する単一の凹部１６を、その長軸が該コーナー部１７の内外方向と直交する姿勢で形成されている。
尚、上記凹部１６は、例えば、ペースト状のメタライズ層１０に相似形の凸型を挿入することで形成される。また、凹部１６は、複数個をメタライズ層１０の外形にそれらの長軸が沿うようにして配置することも可能である。
以上のような凹部１５，１６をメタライズ層１０の前記領域１２のコーナー部１７ごとに形成した第１のセラミックパッケージによっても、前記セラミックパッケージ１ａ，１ｂと同様な効果を奏することが可能である。

図７は、一形態の第２のセラミックパッケージ１ｃを示す平面図。図８は、図２中のＵ−Ｕ線の矢視に沿った垂直断面図、図９は、図８中の一点鎖線部分Ｖの部分拡大断面図である。
第２のセラミックパッケージ１ｃは、図７〜図９に示すように、キャビティ６を有する前記同様のパッケージ本体２、該本体２の表面３の全面に形成され、且つ該表面３の外周側に沿って断面がＶ字形状の枠状溝１３が形成されたメタライズ層１０、および該メタライズ層１０の上方にロウ材２１を介して接合（ロウ付け）された金属枠体２０を備えている。
上記ロウ材２１は、例えば、Ａｇロウ（Ａｇ−Ｃｕ系合金）からなり、メタライズ層１０と金属枠体２０との間において層状に介在すると共に、外周側に断面が円弧形状の露出面２２を含む円弧状部（フィレット）を有している。また、上記金属枠体２０は、例えば、コバールからなり、断面が矩形で且つ枠状の枠本体２０ａと、追って金属蓋１８の周辺部が内周側の領域に溶接される表面２０ｂと、前記ロウ材２１の露出面２２側が立ち上がる外側面２０ｃとを備えている。

尚、前記メタライズ層１０の枠状溝１３は、ロウ材２１の外周側の露出面２２によって、該溝内の空間が全て埋められておらず、少なくとも溝内の空間の一部が平面視の全周に沿って残っていることが重要である。
キャビティ６内の前記段部９，９の端子に図示しない電子部品の電極を接続した後、図９に示すように、金属枠体２０の表面２０ｂにおける内周側の領域に金属蓋１８の周辺部を載置した状態で、前期同様に該金属蓋１８において対向する一対ずつの辺に沿って前記電極ローラ１９を転動させつつシーム溶接を行ってキャビティ６の封止が成される。この際、溶接熱による膨張後の冷却過程における収縮応力が各構成部品に対して生じる。その際、セラミック製のパッケージ本体２と、金属製の金属蓋１８、金属枠体２０、ロウ材２１、およびメタライズ層１０との熱膨張係数の差が大であるので、パッケージ本体２の外側面５とこれに隣接するメタライズ層１０の外周部側との境界付近に対し、上記冷却過程における金属部品（１８，２０，２１，１０）側の収縮応力が集中的に作用しようとする。

しかし、前記のようなセラミックパッケージ１ｃによれば、前記境界付近と金属枠体１８との間に位置するメタライズ層１０の表面１０ａの外周側に形成された前記枠状溝１３においても、上記収縮応力の一部が吸収および分散されるので、該応力の影響を抑制ないし低減できる。
従って、第２のセラミックパッケージ１ｃによれば、金属蓋１８の溶接時において、メタライズ層１０が剥離し難くなっているので、金属蓋１８によるキャビティ６の封止性が安定している。しかも、金属蓋１８の溶接時における熱的な条件の範囲を拡げることも可能となる。
更に、図１０に示すように、前記枠状溝１３に替えて、メタライズ層１０の表面１０ａにおける四隅のコーナー部１７ごとにのみ、該コーナー部１７の表面における外周側の位置に、平面視でほぼＬ字形状を呈し且つメタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿った部分溝１４を個別に形成した第２のセラミックパッケージ１ｄによっても、前記セラミックパッケージ１ｃと同様な効果を奏することが可能である。
尚、前記枠状溝１３や部分溝１４も前記同様の方法によって形成されると共に、これらの断面は、Ｕ字形状または凹形状であっても良い。また、前記部分溝１４に替えて、前記凹部１５，１６を各コーナー部１７の同様な位置に形成しても良い。

図１１は、異なる形態である第２のセラミックパッケージ１ｅを示す平面図、図１２は、図１１中のＺ−Ｚ線の矢視に沿った部分垂直断面図である。
第２のセラミックパッケージ１ｅは、図１１，図１２に示すように、前記同様のパッケージ本体２、その表面３上の全面に形成された前期同様のメタライズ層１０、および該メタライズ１０の上方にロウ材２１を介して接合された金属枠体２０を備えている。上記ロウ材２１において、メタライズ層１０の表面１０ａと金属枠体２０の外側面２０ｃと間に位置する外周側の露出面２２には、ほぼ上向き乃至斜め外側の上向きに開口する断面Ｖ字形状の枠状溝２３が上記露出面２２の全周に沿って形成されている。該枠状溝２３は、メタライズ層１０と金属枠体２０とを接合するための形成された該ロウ材２１における外周側の露出面２２に対し、例えば、レーザー加工を施すことによって形成される。
尚、上記枠状溝２３の最深部は、図１２に示すロウ材２１の内部に留まっている形態のほか、直下のメタライズ層１０の内部に達する形態であっても良い。

図１２に示すように、金属枠体２０の表面２０ｂにおける内周側の領域に金属蓋１８の周辺部を載置した状態で、前期同様に該金属蓋１８において対向する一対ずつの辺に沿って前記電極ローラ１９を転動させつつシーム溶接を行った際に、溶接熱による膨張後の冷却過程における収縮応力が各構成部品に対して生じるため、前記同様にセラミック製のパッケージ本体２の外側面５と、金属製のメタライズ層１０の外周部側との境界付近に上記応力が集中しようとする。しかし、前記境界付近と金属枠体１８の溶接部との間に位置するロウ材２１における外側の露出部２２に形成された枠状溝２３においても、上記収縮応力の一部が吸収および分散されるので、該応力の影響を抑制ないし低減できる。

従って、第２のセラミックパッケージ１ｅにおいても、金属蓋１８の溶接時において、メタライズ層１０が剥離し難くなっているので、金属蓋１８によるキャビティ６の封止性が安定していると共に、金属蓋１８の溶接時における熱的な条件の範囲を拡げることも可能となる。
更に、図１３に示すように、前記枠状溝２３に替えて、ロウ材２１の外周側の露出面２２における四隅のコーナー部１７ごとにのみ、平面視でほぼＬ字形状を呈し且つ前記メタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿った部分溝２４を個別に形成した第２のセラミックパッケージ１ｆによっても、前記セラミックパッケージ１ｅと同様な効果を奏することが可能である。
尚、前記枠状溝２３や部分溝２４も前記同様の方法によって形成されると共に、これらの断面形状は、Ｕ字形状または凹形状であっても良い。また、前記部分溝２４に替えて、前記凹部１５，１６をロウ材２１の各コーナー部１７における露出面２２に形成しても良い。

図１４は、前記セラミックパッケージ１ｅの応用形態であるセラミックパッケージ１ｇの平面図、図１５（ａ）は、図１４中のＳ−Ｓ線の矢視に沿った部分垂直断面図である。
該セラミックパッケージ１ｇは、前記同様のパッケージ本体２、露出面２２に枠状溝２３が形成されたロウ材２１、および金属枠体２０を備えており、該金属枠体２０の表面２０ｂにおいて、追って金属蓋１８の周辺部に覆われない外周側に領域に断面がＶ字形状の枠状溝２５を平面視の全周に沿って形成している。
即ち、上記セラミックパッケージ１ｇでは、金属蓋１８を金属枠体２０上に溶接した際に、これら両者の溶接部と、メタライズ層１０の外周部側とパッケージ本体２の外側面５との境界付近との間に、２つの枠状溝２３，２５が平行状に形成されている。従って、前記溶接後の冷却過程における収縮応力が、枠状溝２３，２５ごとにおいて吸収および分散されるので、メタライズ層１０の前記剥離を一層確実に防止することが可能となる。且つ上記溶接時の熱的条件も拡大できる。

尚、図１５（ａ）中のカッコ書きおよび図１６（ａ）に示したように、ロウ材２１における外周側の露出面２２のコーナー部１７ごとにのみ前記部分溝２４を形成すると共に、金属枠体２０の表面２０ｂにおけるコーナー部１７ごとにのみ平面視がＬ字形状の部分溝２６を前記同様に形成したセラミックパッケージ１ｉとしても良い。該パッケージ１ｉであっても、前記セラミックパッケージ１ｇと同様な効果を奏することが可能である。
あるいは、ロウ材２１側に枠状溝２３を形成し、且つ金属枠体２０側に部分溝２６を形成した形態としたり、これとは逆に、ロウ材２１側に部分溝２４を形成し、且つ金属枠体２０側に枠状溝２５を形成した形態としも良い。
更に、図１６（ｂ）に示したように、メタライズ層１０のコーナー部１７ごとにのみ部分溝１４を形成し、且つ金属枠体２０の表面２０ｂのコーナー部１７ごとにのみ部分溝２６を形成した形態のセラミックパッケージ１ｊとしても、前記セラミックパッケージ１ｇ，１ｉと同様な効果を奏することが可能である。

また、図１５（ｂ）に示すように、前記同様のパッケージ本体２、表面の外周側の前記同様の枠状溝１３が形成されたメタライズ層１０、露出面２２に前記同様の枠状溝２３が形成されたロウ材２１、および表面２０ｂの外周側の領域に前記同様の枠状溝２５が形成された形態のセラミックパッケージ１ｈとしても良い。
該セラミックパッケージ１ｈによれば、金属蓋１８を金属枠体２０上に溶接した際に、これら両者の溶接部と、メタライズ層１０の外周部側とパッケージ本体２の外側面５との境界付近との間に、３つの枠状溝１３，２３，２５が平行状に形成されている。従って、前記溶接直後の冷却過程において生じる収縮応力が、枠状溝１３，２３，２５ごとで吸収および分散されるので、メタライズ層１０の前記剥離を一層確実に防止できる。且つ、上記溶接時の熱的条件も拡大できる。

尚、図１５（ｂ）中のカッコ書きと図１６（ｃ）とで示したように、メタライズ層１０のコーナー部１７ごとにのみ部分溝１４を形成し、ロウ材２１における外周側の露出面２２のコーナー部１７ごとにのみ前記部分溝２４を形成すると共に、金属枠体２０の表面２０ｂにおけるコーナー部１７ごとにのみ前記部分溝２６を形成したセラミックパッケージ１ｋとしても良い。該パッケージ１ｋであっても、前記セラミックパッケージ１ｈと同様な効果を奏することが可能である。
また、前記メタライズ層１０の枠状溝１３あるいは部分溝１４、ロウ材２１の露出部２２の枠状溝２３あるいは部分溝２４、金属枠体２０の枠状溝２５あるいは部分溝２６を適宜組み合わせて３つの溝を形成した形態のセラミックパッケージとしても、前記パッケージ１ｈ，１ｋと同様な効果を奏することが可能である。

図１７（ａ）は、前記同様のパッケージ本体２、メタライズ層１０、ロウ材２１、および金属枠体２０を備えたセラミックパッケージ１ｍを示す部分平面図である。該パッケージ１ｍでは、メタライズ層１０のコーナー部１７に平面視が円形で且つ全体が円錐形状の有底穴である凹部２８と、その両側に長軸が該メタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿った平面視が楕円形で且つ全体が楕円錐形状の有底穴である一対の凹部２９が形成されていると共に、金属枠体２０の表面２０ｂのコーナー部１７ごとに１つの凹部２８が形成されている。
また、図１７（ｂ）も、前記同様のパッケージ本体２、メタライズ層１０、ロウ材２１、および金属枠体２０を備えたセラミックパッケージ１ｎを示す部分平面図である。該パッケージ１ｎでは、ロウ材２１の外周側の露出面２２のコーナー部１７に長軸がメタライズ層１０の表面１０ａの外形に沿った一対の凹部２９が形成されると共に、金属枠体２０の表面２０ｂのコーナ部１７に長軸が内外方向と直角の１つの凹部２９が形成されている。

更に、図１７（ｃ）も、前記同様のパッケージ本体２、メタライズ層１０、ロウ材２１、および金属枠体２０を備えたセラミックパッケージ１ｐを示す部分平面図である。該パッケージ１ｐでは、メタライズ層１０のコーナー部１７ごとに１つの凹部２８と２つの凹部２９とが前記同様に形成され、ロウ材２１の外周側の露出面２２のコーナー部１７ごとに２つの凹部２９が前記同様に形成されていると共に、金属枠体２０の表面２０ｂのコーナ部１７ごとに１つの凹部２９が前記同様に形成されている。
以上のような凹部２８，２９を、メタライズ層１０，ロウ材２１の露出面２２，および金属枠体２０における２種類以上の部品のコーナー部１７ごとに形成したセラミックパッケージ１ｍ，１ｎ，１ｐにおいても、前記金属蓋１８を金属枠体２０上に溶接した際に、これら両者の溶接部と、メタライズ層１０のコーナー部１７ごとの外周部側とパッケージ本体２のコーナー部ごとにおける外側面５との境界付近との間に、単数または複数の凹部２８，２９が位置しているので、前記冷却過程における収縮応力を抑制し且つ低減することが可能となる。併せて、上記溶接時における熱的条件の範囲を拡げることも可能となる。
尚、前記凹部２８，２９は、コーナー部１７以外のメタライズ層１０の表面、ロウ材２１の外周側の露出面２２、および金属枠体２０の表面２０ｂにも形成しても良い。更に、前記部分溝１４，２４，２６と、凹部２８，２９とを同じメタライズ層１０の表面１０ａ、ロウ材２１の露出面２２、および金属枠体２０の表面２０ｂに併設した形態としても良い。

図１８（ａ）は、前記同様のパッケージ本体２、メタライズ層１０、ロウ材２１、および金属枠体２０を備えたセラミックパッケージ１ｑを示す部分垂直断面図である。該パッケージ１ｑでは、メタライズ層１０の表面１０ａの全周に枠状溝１３あるいはコーナー部１７のみに部分溝１４が形成されると共に、金属枠体２０の枠本体２０ａの外側面２０ｃにおける全周に横向きで且つ断面がＵ字形状の枠状溝２７あるいは外側面２０ｃのコーナー部１７のみに平面視がＬ字形状の部分溝２７が形成されている。
尚、上記枠状溝２７あるいは部分溝２７は、その開口部がロウ材２１の露出面２２に塞がれない位置の高さにおいて、レーザー加工などによって形成される。

また、図１８（ｂ）も、前記同様のパッケージ本体２、メタライズ層１０、ロウ材２１、および金属枠体２０を備えたセラミックパッケージ１ｒを示す部分垂直断面図である。該パッケージ１ｒでは、ロウ材２１の外周側における露出面２２の全周に沿った枠状溝２３あるいは該露出面２２のコーナ部１７ごとのみに部分溝２４が形成されると共に、金属枠体２０の枠本体２０ａの外側面２０ｃにおける全周に横向きの枠状溝２７あるいは外側面２０ｃのコーナー部１７にのみ部分溝２７が形成されている。
更に、図１８（ｃ）も、前記同様のパッケージ本体２、メタライズ層１０、ロウ材２１、および金属枠体２０を備えたセラミックパッケージ１ｓを示す部分垂直断面図である。該パッケージ１ｓでは、メタライズ層１０の表面に枠状溝１３あるいは部分溝１４が形成され、ロウ材２１の外周側における露出面２２に枠状溝２３あるいは部分溝２４が形成されると共に、金属枠体２０の枠本体２０ａの外側面２０ｃに枠状溝２７あるいは部分溝２７が形成されている。

以上のようにセラミックパッケージ１ｑ，１ｒ，１ｓによっても、前記金属蓋１８を金属枠体２０上に溶接した際に、これら両者の溶接部と、メタライズ層１０（のコーナ部ー１７ごと）の外周部側とパッケージ本体２（のコーナー部１７ごと）における外側面５との境界付近との間に、枠状溝１３，２３，２７の何れか２つあるいは全てが位置しているか、あるいは、部分溝１４，２４，２７の何れか２つあるいは全てが位置している。そのため、前記溶接後の冷却過程における収縮応力を抑制し且つ低減することが可能となる。更に、上記溶接時における熱的条件の範囲を拡げることも可能となる。
尚、金属枠体２０の枠本体２０ａにおける表面２０ｂの外周側の領域に枠状溝２５あるいは部分溝２６を形成すると共に、当該枠本体２０ａにおける外側面２０ｃに枠状溝２７あるいは部分溝２７を更に形成した形態としても良い。
また、前記枠状溝２７あるいは部分溝２７は、断面がＶ字形状あるいは凹形状としても良い。
更に、前記枠状溝２７あるいは部分溝２７に替えて、金属枠体２０の枠本体２０ａにおけるコーナー部１７ごとの表面２０ｂや外側面２０ｃに前記凹部２８，２９の何れかを形成した形態しても良い。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記パッケージ本体２のセラミックは、アルミナ以外の窒化アルミニウムやムライトなどの高温焼成セラミックとしたり、低温焼成セラミックの一種であるガラスセラミックとしても良い。後者の場合には、同時に焼成される前記メタライズ層１０には、ＡｇやＣｕなどを主成分とする金属が用いられる。
また、前記パッケージ本体２およびキャビティ６の平面視における外形ないし形状は、ほぼ正方形を呈する形態であっても良い。
更に、前記キャビティは、パッケージ本体の表面に開口するものだけではなく、表面と裏面との双方に開口する物であっても良く、かかる形態では裏面側にもメタライズ層、ロウ材、および金属枠体が対称に配設された形態としても良い。
また、前記枠状溝１３，２３や前記部分溝１４，２４は、メタライズ層１０の同じ表面１０ａやロウ材２１の同じ露出面２２において、２つ以上を平行に配置しても良い。あるいは、枠状溝１３と部分溝１４や枠状溝２３と部分溝２４を平行に配置することも可能である。
加えて、前記キャビティ６内に実装される電子部品は、水晶振動子に限らず、圧電素子や半導体素子も含まれ、更に、ＬＥＤのような発光素子としても良い。

本発明によれば、キャビティが開口するセラミックパッケージの表面に設けたメタライズ層の上に直に金属蓋が溶接され、あるいは該メタライズ層の上にロウ付けされた金属枠体の上に金属蓋が溶接され、かかる溶接時に上記メタライズ層が剥離し難く封止性に優れたセラミックパッケージを提供することができる。

１ａ〜１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐ〜１ｓ…セラミックパッケージ
２……………………………………………パッケージ本体
３……………………………………………パッケージ本体の表面
４……………………………………………パッケージ本体の裏面
６……………………………………………キャビティ
７……………………………………………キャビティの底面
８……………………………………………キャビティの側面
１０…………………………………………メタライズ層
１０ａ………………………………………メタライズ層の表面
１１…………………………………………内周側の領域
１２…………………………………………外周側の領域
１３，２３，２５，２７…………………枠状溝（溝）
１４，２４，２６，２７…………………部分溝（溝）
１５，１６，２８，２９…………………凹部
１７…………………………………………コーナー部
１８…………………………………………金属蓋
２０…………………………………………金属枠体
２０ａ………………………………………枠本体
２０ｂ………………………………………枠本体の表面
２０ｃ………………………………………枠本体の外側面
２１…………………………………………ロウ材
２２…………………………………………ロウ材の外周側の露出面

Claims (7)

1. 平面視の外形が矩形の表面および裏面を有し、該表面に開口し且つ底面および側面からなるキャビティを有するセラミック製のパッケージ本体と、
   平面視が矩形枠状の上記表面において、上記キャビティを囲むように形成されたメタライズ層と、を有するセラミックパッケージであって、
   上記メタライズ層の表面において、金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域のうち、少なくともコーナー部に、平面視で該メタライズ層の表面の外形に沿った溝あるいは凹部が形成されている、
   ことを特徴とするセラミックパッケージ。
2. 平面視の外形が矩形の表面および裏面を有し、該表面に開口し且つ底面および側面からなるキャビティを有するセラミック製のパッケージ本体と、
   平面視が矩形枠状の上記表面において、上記キャビティを囲むように形成されたメタライズ層と、
   上記メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体と、を含むセラミックパッケージであって、
   上記金属枠体の外側面と上記メタライズ層の表面との間に位置する上記ロウ材における外周側の露出面の少なくともコーナー部、あるいは、該ロウ材の露出面よりも外周側に位置する上記メタライズ層の表面における少なくともコーナー部に、上記メタライズ層の表面の外形に沿った溝あるいは凹部が形成されている、
   ことを特徴とするセラミックパッケージ。
3. 前記溝は、平面視で前記メタライズ層の表面の外形と相似形状である単一の枠形溝、あるいは上記メタライズ層の表面の外形に沿った複数の部分溝である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックパッケージ。
4. 前記メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体を更に備え、
   上記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、
   上記枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域、および上記枠本体の外側面の少なくとも何れか一方に形成され、且つ上記枠本体の平面視における外形に沿って平面視が矩形枠状を呈する単一の枠状溝、あるいは、少なくとも上記枠本体のコーナー部における表面および外側面の何れか一方に形成された複数の部分溝と、を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセラミックパッケージ。
5. 前記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、
   上記枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域、および上記枠本体の外側面の少なくとも何れか一方に形成され、且つ上記枠本体の平面視における外形に沿って平面視が矩形枠状を呈する単一の枠状溝、あるいは、上記枠本体の少なくともコーナー部における表面および外側面の何れか一方に形成された複数の部分溝と、を有している、
   ことを特徴とする請求項２に記載のセラミックパッケージ。
6. 前記メタライズ層の上方にロウ材を介して接合された金属枠体を更に備え、
   上記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、
   上記枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域および上記枠本体の外側面の何れか一方の少なくともコーナー部に形成された単数または複数の凹部と、を有している 、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセラミックパッケージ。
7. 前記金属枠体は、平面視が矩形枠状の枠本体と、
   上記枠本体の表面において金属蓋の周辺部に覆われる内周側の領域を除いた外周側の領域および上記枠本体の外側面の何れか一方の少なくともコーナー部に形成された単数または複数の凹部と、を有している 、
   ことを特徴とする請求項２に記載のセラミックパッケージ。

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