JP3236836B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス等の
絶縁基体と金属蓋体とから成る容器の内部に圧電振動子
や半導体素子等の電子部品を気密に収容した電子装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動子や半導体素子等の電子部品
は、この電子部品を収容するための容器内に気密に収容
されることによって製品としての電子装置となる。

【０００３】かかる電子装置において最も信頼性の高い
とされるものは、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミ
ックスから成り、上面中央部に電子部品が搭載される搭
載部およびこの搭載部を取り囲むように被着された枠状
のメタライズ金属層を有する絶縁基体と、この絶縁基体
のメタライズ金属層に搭載部を取り囲むようにして取着
された鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金
から成る金属枠体と、この金属枠体にシーム溶接により
接合される鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト
合金から成る金属蓋体とから構成される容器内部に電子
部品を気密に封止したタイプのものである。

【０００４】このタイプの電子装置は、絶縁基体の搭載
部に電子部品を搭載した後、絶縁基体に取着された金属
枠体に金属蓋体を載置して、この金属蓋体の外周縁にシ
ーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動
させるとともに、このローラー電極間に溶接のための大
電流を流すことによりローラー電極と金属蓋体との接触
部を高温とし、この熱によって金属枠体に金属蓋体をシ
ーム溶接することによって製作される。

【０００５】しかしながら、このタイプの電子装置は、
絶縁基体に金属蓋体をシーム溶接するための下地金属と
して金属枠体が必要であり、このため金属枠体の分だけ
電子装置の高さが高いものとなってしまい、近時の電子
装置に要求される薄型化が困難であるという問題点を有
していた。また、金属枠体の価格分だけ高価なものとな
ってしまうという問題点も有していた。

【０００６】そこで、上面中央部に電子部品を搭載する
搭載部を、および上面外周部に搭載部を取り囲む枠状で
厚みが10〜50μｍ、幅が0.3 〜0.5 ｍｍ程度のメタライ
ズ金属層を有する酸化アルミニウム質焼結体等のセラミ
ックスから成る絶縁基体と、鉄−ニッケル合金や鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等から成る金属蓋体とから成る容
器を準備するとともに、絶縁基体の搭載部に電子部品を
搭載した後、絶縁基体のメタライズ金属層に金属蓋体を
間にろう材を挟んで載置し、この金属蓋体の外周縁にシ
ーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動
させて、このローラー電極間に溶接のための大電流を流
すことによりローラー電極と金属蓋体との接触部を高温
とし、この熱によってろう材を溶融させ、金属蓋体をろ
う材を介してメタライズ金属層にシーム溶接することに
よって絶縁基体と金属蓋体とから成る容器の内部に電子
部品を気密に封止した電子装置が提案されている。

【０００７】この電子装置によれば、メタライズ金属層
と金属蓋体とは両者の間に介在させたろう材を介して接
合することから、金属蓋体をシーム溶接するための下地
金属としての鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバル
ト合金等から成る金属枠体を必要としない。したがっ
て、その分、高さを低くすることができ、かつ安価であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように金属蓋体とメタライズ金属層とを両者の間にろう
材を介在させてシーム溶接により接合した容器の内部に
電子部品を気密に収容したタイプの電子装置では、一般
的に、金属蓋体の大きさがメタライズ金属層の外周の大
きさと略同一である。そして、金属蓋体をメタライズ金
属層にシーム溶接する際にシーム溶接機の一対のローラ
ー電極が接触する金属蓋体の外周縁が局所的に極めて高
温となることから、この金属蓋体の外周縁に対応するメ
タライズ金属層の外周縁に大きな熱負荷が印加され、こ
のため、メタライズ金属層の外周縁が絶縁基体から剥離
してしまい、容器の気密信頼性を著しく低下させてしま
うことがあるという問題点を有していた。

【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑み案出された
ものであり、その目的は金属蓋体をメタライズ金属層に
シーム溶接する際に、メタライズ金属層の外周縁に印加
される熱負荷を小さなものとして、メタライズ金属層の
外周縁が絶縁基体から剥離することがなく、容器の気密
封止を完全とし、内部に収容する電子部品を長期間にわ
たり正常かつ安定に作動させるのを可能とした気密信頼
性の高い電子装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子装置は、絶
縁基体の上面に被着された厚みが10〜50μｍであり幅が
0.3〜0.5ｍｍであるとともに断面形状が平坦面の下面と
この下面より幅が小さい平坦面の上面と曲面の側面とで
構成される形状となっている枠状のメタライズ金属層の
内側に電子部品を搭載するとともに、前記メタライズ金
属層の上面に、下面にろう材が被着された金属蓋体を、
この金属蓋体の外周縁を前記メタライズ金属層の外周縁
より0.05ｍｍ以上内側に、かつ内周縁より0.1ｍｍ以上
外側に位置させて、間にろう材を介してシーム溶接によ
り接合して成ることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の電子装置によれば、下面にろう材
が被着された金属蓋体の外周縁を絶縁基体の上面に被着
されている厚みが10〜50μｍであり幅が0.3〜0.5ｍｍで
あるとともに断面形状が平坦面の下面とこの下面より幅
が小さい平坦面の上面と曲面の側面とで構成される形状
となっている枠状のメタライズ金属層の外周縁より0.05
ｍｍ以上内側に、かつ内周縁より0.1ｍｍ以上外側に位
置させて、間にろう材を介してシーム溶接により接合す
ることから、金属蓋体をメタライズ金属層にシーム溶接
する際に金属蓋体の外周縁が局所的に高温となったとし
ても、その熱による熱負荷はメタライズ金属層の外周縁
より0.05ｍｍ以上内側に大きく印加されることとなり、
メタライズ金属層の外周縁には大きく印加されないの
で、メタライズ金属層の外周縁が絶縁基体から剥離する
ことを有効に防止することができる。また、金属蓋体の
外周縁をメタライズ金属層の内周縁より0.1ｍｍ以上外
側に位置させて、間にろう材を介してシーム溶接により
接合することから、ろう材による封止幅が狭いものとな
ることはなく、金属蓋体とメタライズ金属層とを気密信
頼性高くかつ強固に接合することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電子装置を添付の
図面を基に説明する。

【００１３】図１は本発明の電子装置の実施の形態の一
例を示した断面図であり、同図において１は絶縁基体、
２は金属蓋体、３は電子部品である。そして、絶縁基体
１と金属蓋体２とから成る容器の内部に例えば圧電振動
子や半導体素子等の電子部品３を気密に収容することに
よって電子装置が構成されている。

【００１４】絶縁基体１は、電子部品３を支持するため
の支持体であり、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アル
ミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、その上面
中央部に電子部品３を収容するための凹部Ａを有してい
る。そして凹部Ａの底面には電子部品３を搭載するため
の搭載部１ａが形成されており、この搭載部１ａに電子
部品３が搭載されている。

【００１５】絶縁基体１は、例えばこれが酸化アルミニ
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・溶剤を添加混合して泥漿
状となすとともに、これ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を採用することによってセラミ
ックグリーンシートとなし、しかる後、このセラミック
グリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複
数枚積層し、高温で焼成することによって製作される。

【００１６】また、絶縁基体１には、搭載部１ａの上面
から絶縁基体１の下面にかけて導出するタングステンや
モリブデン等の金属粉末メタライズから成るメタライズ
配線層４が被着形成されている。

【００１７】メタライズ配線層４は、電子部品３の各電
極を外部に電気的に導出するための導電路として機能
し、その搭載部１ａに位置する部位には電子部品３の電
極が例えば導電性接着剤を介して電気的に接続されてい
る。そして、メタライズ配線層４の絶縁基体１の下面に
導出した部位は、外部電気回路基板（図示せず）の配線
導体に例えば半田を介して電気的に接続される。

【００１８】メタライズ配線層４は、例えばこれがタン
グステン粉末メタライズから成る場合であれば、タング
ステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添加混合して
得たタングステンペーストを絶縁基体１となるセラミッ
クグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法により
所定パターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１となるセ
ラミックグリーンシートとともに焼成することによっ
て、絶縁基体１の搭載部１ａから下面にかけて所定パタ
ーンに被着導出される。

【００１９】なお、メタライズ配線層４は、その露出す
る表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との
濡れ性に優れる金属をメッキ法により１〜20μｍの厚み
に被着させておくと、メタライズ配線層４の酸化腐食を
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４と外部電気回路基板の配線導体との接続を強固なも
のとなすことができる。従って通常は、メタライズ配線
層４の表面にはニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半
田との濡れ性に優れる金属がメッキ法により１〜20μｍ
の厚みに被着されている。

【００２０】さらに、絶縁基体１の上面外周部には、幅
が0.3〜0.5ｍｍ程度で、厚みが10〜50μｍ程度の断面形
状が平坦面の下面とこの下面より幅が小さい平坦面の上
面と曲面の側面とで構成される形状となっている枠状の
メタライズ金属層５が搭載部１ａを取り囲むようにして
被着形成されている。

【００２１】メタライズ金属層５は、絶縁基体１に金属
蓋体２を間にろう材６を介してシーム溶接するための下
地金属として機能し、メタライズ配線層４と同様にタン
グステンやモリブデン等の金属粉末メタライズから成
る。

【００２２】そして、メタライズ金属層５は、例えばこ
れがタングステン粉末メタライズから成る場合であれ
ば、タングステン粉末に適当な有機バインダ・溶剤を添
加混合して得たタングステンペーストを絶縁基体１とな
るセラミックグリーンシート上に従来周知のスクリーン
印刷法を採用して所定厚み・所定パターンに印刷塗布
し、これを絶縁基体１となるセラミックグリーンシート
とともに焼成することによって絶縁基体１の上面に搭載
部１ａを取り囲むようにして枠状に被着形成される。

【００２３】なお、メタライズ金属層５はその表面にニ
ッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材６との濡れ性
に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着
させておくと、メタライズ金属層５が酸化腐食するのを
有効に防止することができるとともに、メタライズ金属
層５へのろう材６を介した金属蓋体２の接合を強固なも
のとなすことができる。従って通常は、メタライズ金属
層５の表面にはニッケルや金等の耐食性に優れ、かつろ
う材６との濡れ性に優れる金属がめっき法により１〜20
μｍの厚みに被着されている。

【００２４】また、メタライズ金属層５に溶接された金
属蓋体２は、厚みが0.1 ｍｍ程度の鉄−ニッケル合金板
あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金板から成り、絶縁
基体１に被着されたメタライズ金属層５に間にろう材６
を介してシーム溶接により接合されることにより絶縁基
体１との間で電子部品３を気密に封止している。

【００２５】金属蓋体２とメタライズ金属層５とのシー
ム溶接による接合は、平板状の金属蓋体２を絶縁基体１
に被着されたメタライズ金属層５に間にろう材６を配置
して載置し、この金属蓋体２の外周縁にシーム溶接機の
一対のローラー電極を接触させながら転動させるととも
にこのローラー電極間に溶接のための大電流を流し、ロ
ーラー電極と金属蓋体との接触部をジュール発熱させ、
この熱を金属蓋体２の下面に伝達させてろう材６の一部
を溶融させることによって行なわれている。

【００２６】また、金属蓋体２とメタライズ金属層５と
の間に配されるろう材６は、銀−銅合金や金−錫合金・
鉛−錫合金・アルミニウム−シリコン合金・銅−亜鉛合
金・銀−銅−リン合金あるいは銀−インジウム−錫合金
等から成り、金属蓋体２をメタライズ金属層５に接合す
るための接合材として機能し、金属蓋体２の外周縁とロ
ーラー電極との接触部に発生するジュール発熱による熱
が金属蓋体２の下面外周部に伝達されることによってこ
の熱に応じた溶融幅をもってその一部が溶融する。

【００２７】なお、ろう材６は、金属蓋体２とメタライ
ズ金属層５との間に配置させる際にその配置の作業性を
良好とするために、予め金属蓋体２の下面にクラッド法
やめっき法等により厚みが10〜50μｍ程度に被着されて
いる。

【００２８】そして、本発明の電子装置においては、金
属蓋体２の外周縁をメタライズ金属層５の外周縁から0.
05ｍｍ以上内側に位置させていることが重要である。

【００２９】金属蓋体２の外周縁をメタライズ金属層５
の外周縁から0.05ｍｍ以上内側に位置させていること
で、メタライズ金属層５の上に金属蓋体２を間にろう材
６を挟んで載置し、金属蓋体２の外周縁にシーム溶接機
の一対のローラー電極を接触させながら転動させるとと
もにこのローラー電極間に溶接のための大電流を流し、
ローラー電極と金属蓋体２との接触部を発熱させて金属
蓋体２をメタライズ金属層５にろう材６を介してシーム
溶接する際に、金属蓋体２の外周縁が局部的に極めて高
温となったとしても、その熱による熱負荷は、メタライ
ズ金属層５の外周縁から0.05ｍｍ以上内側に大きく印加
されることとなり、メタライズ金属層５の外周縁には大
きく印加されないことから、メタライズ金属層５の外周
縁が絶縁基体１から剥離するようなことはなく、これに
よって容器の気密封止を完全とし、容器内部に収容する
電子部品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。

【００３０】なお、金属蓋体２の外周縁の位置がメタラ
イズ金属層５の外周縁から内側に0.05ｍｍ未満の位置で
ある場合には、金属蓋体２をメタライズ金属層５に間に
ろう材６を介してシーム溶接する際に、局部的に極めて
高温となった金属蓋体２の外周縁からの熱による熱負荷
がメタライズ金属層５の外周縁に大きく作用して、メタ
ライズ金属層５の外周縁に絶縁基体１からの剥離を発生
させる危険性が大きなものとなってしまうこととなる。
したがって、金属蓋体２の外周縁の位置は、メタライズ
金属層５の外周縁から0.05ｍｍ以上内側の位置に特定さ
れる。

【００３１】さらに、金属蓋体２の外周縁の位置がメタ
ライズ金属層５の内周縁から外側に0.1 ｍｍ未満の位置
である場合には、金属蓋体２をメタライズ金属層５に間
にろう材６を介してシーム溶接した後に、ろう材６によ
る封止幅が狭いものとなることから、金属蓋体２とメタ
ライズ金属層５とを気密信頼性高くかつ強固に接合する
ことが困難となる傾向にある。したがって、金属蓋体２
の外周縁の位置は、メタライズ金属層５の内周縁から0.
1 ｍｍ以上外側の位置であることが好ましい。

【００３２】かくして、本発明の電子装置によれば、絶
縁基体１と金属蓋体２とから成る容器の内部に電子部品
３が気密信頼性高く収容された電子装置が得られる。

【００３３】なお、本発明は上述の実施の形態の一例に
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が可能であることはいうまでもな
い。

【００３４】

【発明の効果】本発明の電子装置によれば、下面にろう
材が被着された金属蓋体の外周縁を絶縁基体の上面に被
着されている厚みが10〜50μｍであり幅が0.3〜0.5ｍｍ
であるとともに断面形状が平坦面の下面とこの下面より
幅が小さい平坦面の上面と曲面の側面とで構成される形
状となっている枠状のメタライズ金属層の外周縁より0.
05ｍｍ以上内側に、かつ内周縁より0.1ｍｍ以上外側に
位置させて、間にろう材を介してシーム溶接により接合
したことから、金属蓋体をメタライズ金属層にシーム溶
接する際に、金属蓋体の外周縁が局所的に高温となった
としても、その熱による熱負荷はメタライズ金属層の外
周縁より0.05ｍｍ以上内側に大きく印加されることとな
り、メタライズ金属層の外周縁には大きく印加されない
ので、メタライズ金属層の外周縁が絶縁基体から剥離す
ることを有効に防止することができ、その結果、容器の
気密封止を完全とし、内部に収容する電子部品を長期間
にわたり正常かつ安定に作動させるのを可能とした気密
信頼性の高い電子装置を提供することができる。また、
金属蓋体の外周縁をメタライズ金属層の内周縁より0.1
ｍｍ以上外側に位置させて、間にろう材を介してシーム
溶接により接合することから、ろう材による封止幅が狭
いものとなることはなく、金属蓋体とメタライズ金属層
とを気密信頼性高くかつ強固に接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子装置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・・・・・金属蓋体 ３・・・・・電子部品 ５・・・・・メタライズ金属層 ６・・・・・ろう材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基体の上面に被着された厚みが10〜
   50μｍであり幅が0.3〜0.5ｍｍであるとともに断面形状
   が平坦面の下面と該下面より幅が小さい平坦面の上面と
   曲面の側面とで構成される形状となっている枠状のメタ
   ライズ金属層の内側に電子部品を搭載するとともに、前
   記メタライズ金属層の上面に、下面にろう材が被着され
   た金属蓋体を、該金属蓋体の外周縁を前記メタライズ金
   属層の外周縁より0.05ｍｍ以上内側に、かつ内周縁より
   0.1ｍｍ以上外側に位置させて、間にろう材を介してシ
   ーム溶接により接合して成ることを特徴とする電子装
   置。