JPH08274208A - セラミックパッケージの封止蓋の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 一面が開口したセラミックパッケージの開口
縁に金属製のシールフレームを介して金属蓋をシーム溶
接することにより封止されるセラミックパッケージにお
いて、金属蓋の強度を低下させることなく金属蓋の平均
的な電気抵抗を高めることにより、金属蓋とシームフレ
ームとの接合部に効率よく電流を流して溶接を確実化す
るとともに、蓋の発熱を抑えて金属粉のパッケージ内へ
の飛散を防止できるセラミックパッケージの封止蓋の構
造を提供する。 【構成】 一面が開口したセラミックパッケージの開口
側周縁部に金属製シールフレームを介してシーム溶接さ
れる金属蓋１０において、金属蓋の下面に少なくとも一
つの凹所１１を形成して体積を減少させることにより金
属蓋の電気的抵抗を高めるとともに、金属蓋の外周縁部
には厚肉の外側環状部を設けて外側環状部をシールフレ
ームと接合させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電共振子を気密封止す
るためのパッケージの封止構造の改良に関し、特に、セ
ラミックパッケージを封止するために溶接される金属蓋
の構造の改良に関する。

【０００２】

【従来技術】各種電子機器、通信機器に用いられる電子
部品としての圧電デバイス（振動子、フィルタ）は、水
晶振動子等の圧電共振子をパッケージ内に気密封止した
構成を有している。この種の圧電デバイスとして、例え
ば上面が開口した箱形のセラミックパッケージの内底面
に水晶素板を配置すると共に、該水晶素板等の一面に設
けた電極から導出させた電極リードをパッケージを貫通
する導体に接続させたタイプのものがあり、このタイプ
にあっては該パッケージの開口を約０．１ｍｍ程度の肉
厚の金属蓋により封止することにより製品としての圧電
デバイスを完成させている。セラミックパッケージの開
口に金属蓋を固着する方法としては、シーム溶接による
方法が行われており、この固着工程においてはパッケー
ジの開口縁の形状に整合したリング状の金属製シールフ
レームを該開口縁に予めろう付けしておいた状態で、該
シールフレーム上に金属蓋を溶接する作業が行われる。

【０００３】図５(a) 及び(b) はセラミックパッケージ
に金属蓋をシーム溶接する従来方法を示す図であり、セ
ラミックパッケージ１の開口縁１ａにはろう付け用の金
属材料２により金属製シールフレーム３が予めろう付け
されている。このシールフレーム３の上に金属蓋４を載
置し、この状態で金属蓋４の対向し合う縁部に沿ってロ
ーラ電極５を用いて一定の加圧条件の下で電源６からパ
ルセーション通電を行うことにより、接合部に発生する
ジュール熱によりシールフレーム３と金属蓋４との接合
部をシーム接合する。

【０００４】ローラ電極５から金属蓋４に流れる電流
は、図５(b) に示したように一方のローラ電極から出て
金属蓋４内だけをその面方向に流れて他方のローラ電極
５へ抜ける経路Ａと、金属蓋４とシールフレーム３との
一端側の接合部を経てシールフレーム３へ流れ込んでか
らシールフレーム内を通って反対側の接合部を経て他方
のローラ電極５へ抜ける経路Ｂの２経路に別れ、経路Ｂ
を通る電流によって金属蓋４とシールフレームとの溶接
が行われる。

【０００５】金属蓋をシールフレームに固定するという
本来の目的からすれば、溶接電流は経路Ｂだけに流れれ
ば十分なはずであり、経路Ａを流れる電流は少ない方が
溶接効率は高いはずであるが、従来はこの点については
特に配慮することもなく、溶接を行っていた。特に、従
来の金属蓋４は肉厚が０．１ｍｍ程度の平坦な板であ
り、断面積が大きい為、シールフレーム側の電気的抵抗
に比べた電気的抵抗が小さく、従って溶接時には蓋側の
経路Ａに大きな電流が流れる。この結果、溶接時に金属
蓋側が発熱してエネルギーを無駄に浪費する結果を招来
していたばかりでなく、蓋の発熱により蓋の裏面等に付
着していた金属粉が燃焼してパッケージ内底面に配置し
た圧電共振子等の上に飛散（スプラッシュ）して特性の
変動をもたらす等の事態が発生していた。このような不
具合を解消する為には、金属蓋の肉厚を更に薄くすれば
問題は直ちに解決する如くにも考えられるが、０．１ｍ
ｍという現状の肉厚を更に薄くすれば、強度が低下して
蓋としての機能を発揮し得なくなる虞が高い。

【０００６】図６(a) (b) 及び(c) は従来の金属蓋の構
成例を示す図であり、(a) は上記従来例で示した平板状
の蓋、(b) は肉厚０．１ｍｍの平板状の基部４ａの上に
更に平板状の突部４ｂを一体的に設けたものであり、
(c) は肉厚０．１ｍｍの平板状の基部４ａの上にリング
状の突部４ｃを一体的に設けたものである。しかし、
(b) 及び(c) の突部４ｂ，４ｃは、いずれもシールフレ
ームとの位置決め用の突部であり、蓋自体の強度の増大
と、金属蓋４部分の電気抵抗を低下させる為に貢献する
ことはあっても、逆に電気抵抗を増大させて溶接効率を
高める上では不利な要因となっていた。

【０００７】近年の電子機器、通信機器の小型化の要請
により、これらの機器に搭載される圧電デバイスにおい
ても、セラミックパッケージ自体の容積を確保しながら
も外形サイズを小型化することが強く求められており、
その結果シールフレーム及び金属蓋が可能な限り薄型化
されているが、現状では強度を確保する必要からこれ以
上の薄型化は限界に達している。特に、金属蓋に関して
は、０．１ｍｍを下回って薄型化を進めることが不可能
であることから、シーム溶接を効率的に行うための条件
に反する状況（上記経路Ａ側へ流れる電流の低減の困難
化）が生じている。従って、このような金属蓋の発熱
と、発熱によるスプラッシュの発生を防止する為に、溶
接に必要十分な電流を流すことができず、その結果、溶
接による接合の歩留りが低下する事態を招来しているの
が実態である。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、一面が開口したセラミックパッケージの該開口縁に
金属製のシールフレームを介して金属蓋をシーム溶接す
ることにより封止されるセラミックパッケージにおい
て、金属蓋の強度を低下させることなく該金属蓋の平均
的な電気抵抗を高めることにより、金属蓋とシームフレ
ームとの接合部に効率よく電流を流して溶接を確実化す
るとともに、蓋の発熱を抑えて金属粉のパッケージ内へ
の飛散を防止することができるセラミックパッケージの
封止蓋の構造を提供することを目的としている。

【０００９】

【発明の概要】上記目的を達成するため本発明は、一面
が開口したセラミックパッケージの該開口側周縁部に金
属製シールフレームを介してシーム溶接される金属蓋に
おいて、該金属蓋の下面に少なくとも一つの凹所を形成
して体積を減少させることにより該金属蓋の電気的抵抗
を高めるとともに、該金属蓋の外周縁部には厚肉の外側
環状部を設けて該外側環状部を該シールフレームと接合
させたことを特徴とする。上記金属蓋は、平板状の基部
の下面中央部に突部を設けたものであり、該突部の下面
に少なくとも一つの凹所を形成したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施例】以下、添付図面に示した実施例により
本発明を詳細に説明する。図１(a) 及び(b) は本発明の
一実施例の金属蓋の一実施例の構成を示す斜視図及び断
面図であり、この斜視図は下面側を上向きにして示して
いる（以下、全ての実施例に於て同じ）。セラミックパ
ッケージ及びシールフレームの構造は上記図５に示した
ものと同様であるので図示を省略する。この第１実施例
の金属蓋の特徴的な構成は、０．１ｍｍ程度の肉厚の金
属板から成る金属蓋（封止蓋）１０の中央部に矩形（平
面形状及び断面形状ともに矩形）の凹所１１を複数個、
例えば４個、図示のごときリブ状の突条１２を隔てて形
成した点である。凹所１１の深さは、金属蓋１０の肉厚
の１／２前後とする。各凹所１１を囲繞する外側環状部
１３及び突条１２の肉厚は、金属蓋本来の肉厚である
０．１ｍｍに設定してある。外側環状部１３は、シール
フレームとの接合を行う部分である為、機械的強度の低
下を防止する為に厚肉部となっている。また、突条１２
も凹所１１の存在による機械的強度の低下を防止する補
強手段としての機能を有する。

【００１１】なお、金属蓋１０としては、コバール
（鉄、ニッケル、コバルトの合金）から成る基材上にニ
ッケルメッキを施したものを用い、シールフレームとし
てはコバルから成る基材上に金メッキを施したものを用
いる。凹所は、エッチング、或はプレス成形等により形
成する。

【００１２】この実施例により提案した金属蓋の構造に
よれば、凹所１１を形成した分だけ、金属蓋１０の体積
（断面積）を小さくして導通抵抗を高めることができる
ので、図５に示した如きシーム溶接を行う場合に、経路
Ａを流れる電流を低減し、溶接に実質的に関与する経路
Ｂに対して効率的に電流を流すことができ、その結果、
溶接電流の低減と溶接時間の短縮を図りながら、効率的
な溶接を行うことができる。また、金属蓋の発熱に起因
した金属粉のパッケージ内へのスプラッシュを防止する
ことができる。特に、金属蓋の電気抵抗の増大により金
属蓋の発熱を考慮する必要がなくなるので、必要十分な
溶接電流を使用することができ、溶接の歩留を高めるこ
とが可能となる。

【００１３】次に、図２(a) 及び(b) は本発明の第２実
施例の金属蓋の構成を示す底部斜視図及び断面図であ
り、この実施例の金属蓋１０は、互いに平行に配列され
た複数の細幅帯状の溝（凹所）１５を下面に有してお
り、各溝１５間はリブ状の突条１６により隔てられてい
る。凹所１１の深さは、金属蓋１０の肉厚の１／２前後
とする。各凹所１５を囲繞する外側環状部１７及び突条
１６の肉厚は、金属蓋本来の肉厚である０．１ｍｍに設
定してある。外側環状部１７は、シールフレームとの接
合を行う部分である為、機械的強度の低下を防止する為
に厚肉部となっている。また、突条１６も凹所１５の存
在による機械的強度の低下を防止する補強手段としての
機能を有する。

【００１４】この実施例により提案した金属蓋の構造に
おいても、凹所１５を形成した分だけ、金属蓋１０の体
積（断面積）を小さくして導通抵抗を高めることができ
るので、図５に示した如きシーム溶接を行う場合に、経
路Ａを流れる電流を低減し、溶接に実質的に関与する経
路Ｂに対して効率的に電流を流すことができ、その結
果、溶接電流の低減と溶接時間の短縮を図りながら、効
率的な溶接を行うことができる。また、金属蓋の発熱に
起因した金属粉のパッケージ内へのスプラッシュを防止
することができる。特に、金属蓋の電気抵抗の増大によ
り金属蓋の発熱を考慮する必要がなくなるので、必要十
分な溶接電流を使用することができ、溶接の歩留を高め
ることが可能となる。

【００１５】次に、図３(a) 乃至(i) は、いずれも本発
明の金属蓋の他の実施例であり、(a) 及び(b) の実施例
は複数の細幅帯状の溝（凹所）２０を互いに平行、或は
直交する位置関係で配置しており、両実施例に共通する
特徴は、長さの異なる細幅帯状の溝２０を用いている点
と、最外部に位置する複数の溝２０ａを非連続的に環状
（四角い枠状）に配置することにより、その外側に厚肉
の外側環状部２１を確保する一方、複数の溝２０ａによ
り囲まれた中央の領域に他の溝２０ｂを配置することに
より金属蓋１０の体積を減少させるようにした点に存す
る。各溝間の突条２２は金属蓋の機械的強度の補強の為
に役立ち、外側環状部２１はシールフレームとの間の接
合部となる。

【００１６】図３(c) の実施例は、平板状の金属蓋１０
の下面に、４つの二等辺三角形状の凹所２５を、夫々の
頂点が蓋の中心部に指向するように配置しており、各二
等辺三角形状の凹所２５の底辺の外側には厚肉の外側環
状部２６が形成される。各凹所２５間の突条２７は金属
蓋１０の機械的強度を補強する為に機能する。

【００１７】図３(d) の実施例は、平板状の金属蓋１０
の下面の中央部に大きな矩形の凹所３０を形成すること
により、その外側位置に外側環状部３１を形成する様に
した構成が特徴的である。この実施例では、凹所３０の
面積が大きいため、金属蓋１０の体積を大幅に低減で
き、その結果電気的抵抗を高めることができるが、金属
蓋の機械的強度の低下を防止する為に、凹所３０の深さ
を浅めに設定することが好ましい。仮に、凹所３０を浅
く設定したとしても、上記各実施例における突条が存在
しない分だけ全体的な体積を低減できることは間違いな
いので、本実施例の実用性には十分高いものがある。

【００１８】図３(e) の実施例は、平板状の金属蓋１０
の下面に複数の細幅帯状の溝（凹所）３５を平行に配置
し、各溝３５間にはリブ状の突条３６を配置すると共
に、各溝３５の外側には厚肉の外側環状部３７を配置す
る。突状３６と外側環状部３７の肉厚は、上記各実施例
の場合と同様に金属蓋の基材となる平板の肉厚を越える
ものではない。この実施例の特徴は、各溝３５の延びる
方向が矩形の金属蓋１０の対角線方向と平行に設定され
ている点である。また、各溝３５の長さ、形状は、外側
環状部３７を形成し得るように配慮されている。

【００１９】図３(f) の実施例は、平板状の金属蓋１０
の下面に、大きさの異なる矩形の凹所４０を突条４１を
介して隣接配置するとともに凹所４０群の外径方向には
外側環状部４２を設けている。なお、この実施例では各
凹所４０のサイズを異ならせているが、同一形状であっ
てもよい。図３(g) の実施例は平板状の金属蓋１０の下
面に、幅広帯状の複数の凹所５０を突条５１を介して配
置するとともに、凹所の外側に外側環状部５２を設けて
いる。

【００２０】図３(h) の実施例は平板状の金属蓋１０の
下面に、大小２つの三角形状の凹所５５を突条５６を介
して隣接配置すると共に外側に外側環状部５７を形成し
ている。図３(i) の実施例は平板状の金属蓋１０の下面
に、サイズ形状の異なる３つの凹所６０を突条６１を介
して隣接配置すると共に外側に外側環状部６２を形成し
ている。なお、図示した凹所（溝）の形状は、いずれも
一例に過ぎず、これに限定する趣旨ではなく、同一の機
能を有する凹所は全て本発明の範囲に含まれている。

【００２１】上記図３の各実施例はいずれも平板状の金
属蓋に凹所（溝）を形成したが、図４(a)(b)の実施例は
図６(a)(b)に示した従来例に本発明を適用した例であ
り、図４(a) は図６(a) に示した金属蓋（肉厚０．１ｍ
ｍの平板状の基部４ａ）の下面に設けた平板状の突部４
ｂに凹所（溝）６５（突条６６）を設け、凹所６５の深
さは基部４ａの肉厚内部に入り込む程度に深く設定して
ある。また、図４(b) は肉厚０．１ｍｍの平板状の基部
４ａの上にリング状の突部４ｃを一体的に設けたものに
おいて、突部４ｃの内底面に凹所（溝）７０（突条）を
形成している。図４の実施例における凹所（溝）の形状
は、図２、図３において示したいずれの態様のものを適
用してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一面が開
口したセラミックパッケージの該開口縁に金属製のシー
ルフレームを介して金属蓋をシーム溶接することにより
封止されるセラミックパッケージにおいて、金属蓋の強
度を低下させることなく該金属蓋の平均的な電気抵抗を
高めることにより、金属蓋とシームフレームとの接合部
に効率よく電流を流して溶接を確実化するとともに、蓋
の発熱を抑えて金属粉のパッケージ内への飛散を防止す
ることができる。

【００２３】即ち、本発明では、一面が開口したセラミ
ックパッケージの該開口側周縁部に金属製シールフレー
ムを介してシーム溶接される金属蓋において、該金属蓋
の下面に少なくとも一つの凹所を形成して体積を減少さ
せることにより該金属蓋の電気的抵抗を高めるととも
に、該金属蓋の外周縁部には厚肉の外側環状部を設けた
ので、外側環状部と凹所間の突条とによって金属蓋の機
械的強度を十分に維持しながら金属蓋の体積を減少さ
せ、その結果、該外側環状部とシールフレームとの接合
部における溶着を効率よく実現することが可能となっ
た。換言すれば、シールフレーム上に金属蓋を当接した
状態で、金属蓋の上面にローラ電極を圧接させることに
よりシーム溶接する際に、ローラ電極からの溶接電流が
シールフレームと金属蓋との接合部に集中せずに、金属
蓋の面方向へ流れて他方のローラ電極に逃げてしまうこ
とによる溶接効率の低下を防止することができる。ま
た、金属蓋の発熱に起因したスプラッシュ発生を防止で
きる。

【００２４】また、上記金属蓋は平板状であり、該平板
状の金属蓋の下面に上記凹所を少なくとも一つ形成し、
各凹所間の突条が凹所を形成したことによる金属蓋の強
度低下を防いでいる。更に、上記金属蓋は、平板状の基
部の下面中央部に突部を設けたものであり、該突部の下
面に少なくとも一つの凹所を形成したので、金属蓋の強
度を平板状のものよりも強くしながらも、電気的抵抗を
十分に高めて蓋の発熱を防止し、接合効率を高めること
を可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) は本発明の一実施例の金属蓋の構
成を示す斜視図及び断面図。

【図２】(a) 及び(b) は本発明の他の実施例の構成を示
す斜視図及び断面図。

【図３】(a) 乃至(i) は夫々本発明の他の実施例の構成
を示す図。

【図４】(a) 及び(b) は本発明の他の実施例の構成を示
す断面図。

【図５】(a) 及び(b) は従来のシーム溶接方法とその欠
点を示す図である。

【図６】(a) (b) 及び(c) は従来の金属蓋の構成を示す
斜視図。

【符号の説明】

１０ 金属蓋（封止蓋）、１１ 凹所、１２ 突条、１
３ 外側環状部、１５ 溝（凹所）、１６ 突条、１７
外側環状部、２０ 溝、２１ 外側環状部、２５ 凹
所、２６ 外側環状部、２７ 突条、３０ 凹所、３１
外側環状部、３５ 溝（凹所）、３６ 突条、３７
外側環状部、４０ 凹所、４１ 突条、４２ 外側環状
部、５５ 凹所、５６ 突条、５７ 外側環状部、６０
凹所、６１ 突条、６２ 外側環状部、６５ 凹所、
６６ 突条、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面が開口したセラミックパッケージの
   該開口側周縁部に金属製シールフレームを介してシーム
   溶接される金属蓋において、 該金属蓋の下面に少なくとも一つの凹所を形成して体積
   を減少させることにより該金属蓋の電気的抵抗を高める
   とともに、該金属蓋の外周縁部には厚肉の外側環状部を
   設けて該外側環状部を該シールフレームと接合させたこ
   とを特徴とするセラミックパッケージの封止蓋の構造。
2. 【請求項２】 上記金属蓋は平板状であり、該平板状の
   金属蓋の下面に上記凹所を少なくとも一つ形成したこと
   を特徴とする請求項１記載のセラミックパッケージの封
   止蓋の構造。
3. 【請求項３】 上記金属蓋は、平板状の基部の下面中央
   部に突部を設けたものであり、該突部の下面に少なくと
   も一つの凹所を形成したことを特徴とする請求項１記載
   のセラミックパッケージの封止蓋の構造。