JP3797061B2

JP3797061B2 - Ceramic package sealing method and sealing structure

Info

Publication number: JP3797061B2
Application number: JP2000126037A
Authority: JP
Inventors: 幸浩海野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: JP2001308213A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック製のパッケージ内に圧電振動片等を収容して、キャップにより封止するための封止方法と封止構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、電子部品をセラミック製のパッケージ内に封止した封止構造として、圧電振動子の封止構造を示す概略断面図である。
【０００３】
この圧電振動子１は、板状の水晶振動片２を収納する収容部３ａが形成された箱状のパッケージ３と、収容部３ａを密封するようにパッケージ３に接合された板状のキャップ４を備えている。
【０００４】
パッケージ３には、外部と接続するための電極５が設けられており、水晶振動片２は、一端部２ａが収容部３ａ内に露出している電極５上に導電性接着剤５ａを介して接続固定されていて、他端部２ｂは自由端とされている。水晶振動片２の表面には励振電極等（図示せず）が設けられて、前記電極５と接続されている。
【０００５】
これにより、電極５から印加される駆動電圧によって、所定の振動数で振動できるようになっている。
【０００６】
このような圧電振動子１は、次のように製造されている。
【０００７】
１．先ずパッケージ３をセラミック材料により、図示の形状になるように成形及び焼成して用意する。
【０００８】
２．次に、予め表面に励振電極（図示せず）をフォトエッチングや蒸着等により形成した圧電振動片２をパッケージ３内にマウントする。つまり、圧電振動片２の電極を、パッケージ３内に外部からの給電電極が露出している箇所であるマウント部に導電性接着剤５ａを介して接続固定する。
【０００９】
３．上記圧電振動片２に対して、外部から駆動電圧をかけて振動させながら、例えば、圧電振動片２の電極部分に、蒸着等により電極膜成分を追加して質量を増加させ、あるいは、電子ビームやイオンビームもしくはレーザ光等を当ててその質量を削減させる等により、圧電振動片２の振動周波数を所望の周波数まで合わせ込む周波数調整を行う。
【００１０】
４．次いで、例えば、窒素雰囲気内で、パッケージ３の上端面と上記キャップ４との間に封止材６を介在させ、加熱することにより、圧電振動片２をパッケージ３内に封止し、検査工程へ送る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような圧電振動子１の上記４で説明した封止工程においては、封止材６として鉛入りの封止ガラスが使用されていた。
【００１２】
しかしながら、鉛入りの封止ガラスを使用すると、その鉛成分により環境を汚染するおそれがあることから、鉛成分を使用しない所謂、鉛フリーガラス，特に、例えば銀リン酸系ガラス等を使用することが検討されている。
【００１３】
ところが、このような鉛フリーガラスを上記封止材６として使用すると、この鉛フリーガラスは、セラミックパッケージ３との接合界面での接合強度が弱く、かつ僅かな隙間からの透水による劣化の問題があった。
【００１４】
このため、接合強度を考慮して、キャップ４とパッケージ３の上端面の両方に封止用の鉛フリーガラスを適用する方法もあるが、パッケージのコストアップになるだけでなく、真空熱処理、ウエット洗浄等の圧電振動子の特性向上を目的とした組立工程の導入が容易でないために、結果として圧電振動子の特性向上を図ることができない。
【００１５】
また、セラミックパッケージ３と鉛フリーガラスとの接合強度を少しでも補うためには、セラミックパッケージ３の上端面に封止材としての鉛フリーガラスを適用するための幅を広くとる必要から、封止代（ふうししろ）を大きくする必要がある。具体的には、セラミックパッケージ３の上端面の全体について、有効封止代０．３ｍｍ程度が必要であることから、これを確実に確保するためには、溶融封止ガラスの塗布幅は０．５ｍｍ程度必要となる。
【００１６】
しかしながら、セラミックパッケージ３の外形寸法は決まっていて大きくできないことから、上述した収容部３ａの空間を狭くせざるを得ないが、そのためには圧電振動片２を小型化しなければならい。このため、圧電振動片２を小型化すると、その振動特性が不十分となるという別の課題が生じてしまう。
本発明は、上記課題を解消して、セラミックパッケージの外形寸法を現状よりも小さくすることなく、鉛フリーガラスを使用して十分な封止性能を得ることができる封止方法と封止構造を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、内部に電子部品を収容するための収容部を有するセラミック製のパッケージ内に前記電子部品を収容した状態において、このセラミックパッケージの端面に対してキャップを接合して封止するセラミックパッケージの封止方法であって、前記セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設け、次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フリーガラスによる封止ガラスで前記パッケージとキャップを接合するようにされ、かつ、前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面を予めガラスリッチに形成するセラミックパッケージの封止方法により、達成される。
【００１８】
請求項１の構成によれば、セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設けているので、セラミックパッケージもしくはキャップと鉛フリーガラスとの接合強度を向上させることができる。これにより、パッケージを大きくして封止代を大きくとらなくても、十分な封止性能を得ることができる。
しかも、前記セラミックパッケージの接合端面に、予めガラス成分を多く含ませてガラスリッチとしておけば、このガラス成分の働きにより封止ガラスとの接合性が向上する。
【００２７】
また、上記目的は、請求項２の発明によれば、内部に電子部品を収容するための収容部を有するセラミック製のパッケージ内に前記電子部品を収容した状態において、このセラミックパッケージの端面に対してキャップを接合して封止するセラミックパッケージの封止方法であって前記セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設け、次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フリーガラスによる封止ガラスで前記パッケージとキャップを接合するようにされ、かつ、前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記キャップの接合部に相当する領域の厚みを薄くして、突起または凸条を形成するとともに、さらに、前記突起または凸条の内側に別の突起または凸条を形成するセラミックパッケージの封止方法により、達成される。
【００２８】
請求項２の構成によれば、セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設けているので、セラミックパッケージもしくはキャップと鉛フリーガラスとの接合強度を向上させることができる。これにより、パッケージを大きくして封止代を大きくとらなくても、十分な封止性能を得ることができる。
しかも、例えば、キャップにセラミックを使用した場合には、特に、このキャップ側の接合部に密着性向上手段を設けることで、キャップ側の接合部との接合強度が向上し、キャップの前記接合部に相当する領域の厚みを薄くした分、形成される隙間に封止ガラスを充填することができ、封止ガラスの厚み方向への突出を抑えて、パッケージ全体の厚みを薄くすることができる。さらに、前記別の突起または凸条により封止ガラスが内側に流れることを防止することができる。
【００３５】
また、上記目的は、請求項３の発明によれば、内部に電子部品を収容するための収容部を有するセラミック製のパッケージ内に前記電子部品を収容した状態において、このセラミックパッケージの端面に対してキャップを接合して封止するセラミックパッケージの封止方法であって前記セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設け、次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フリーガラスによる封止ガラスで前記パッケージとキャップを接合するようにされ、前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面に硬質ガラスを使用するセラミックパッケージの封止方法により、達成される。
【００３６】
請求項３の構成によれば、セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設けているので、セラミックパッケージもしくはキャップと鉛フリーガラスとの接合強度を向上させることができる。これにより、パッケージを大きくして封止代を大きくとらなくても、十分な封止性能を得ることができる。しかも、前記セラミックパッケージの接合端面は硬質ガラスと接合することから、この接合界面は、セラミックが封止ガラスに直接接するよりも接合強度が向上する。さらに、硬質ガラスと鉛フリーガラスによる封止ガラスは、両者ともガラス成分を主体とすることで、接合強度は高い。したがって、パッケージとキャップとの間の接合強度が向上することになる。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面と前記キャップの接合部に硬質ガラスを使用することを特徴とする。
【００３８】
請求項４の構成によれば、キャップ側にも硬質ガラスを適用することで、全体としての接合強度が一層向上することになる。
【００３９】
請求項５の発明は、請求項３または４のいずれかの構成において、前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面に溝を形成して、この溝内に収容される硬質ガラスを使用することを特徴とする。
【００４０】
請求項５の構成によれば、前記セラミックパッケージの接合端面に溝を形成して、この溝内に硬質ガラスを収容すると、硬質ガラスが流れることを防止することができ、狭い溝を形成したとしても、硬質ガラスを確実に保持して、接合力向上の効果を得ることができる。
【００４１】
また、上記目的は、請求項６の発明によれば、内部に電子部品を収容した収容部を有するセラミック製のパッケージと、このセラミックパッケージの端面に対して接合されるキャップとを備えるセラミックパッケージの封止構造であって、前記セラミックパッケージとキャップとの間に設けた密着性向上手段と、前記セラミックパッケージとキャップとの間でこの密着性向上手段に接触される鉛フリーガラスによる封止ガラスとを備え、さらに前記密着性向上手段として、硬質ガラスを有する、セラミックパッケージの封止構造により、達成される。
【００４２】
請求項７の発明は、請求項６の構成において、前記セラミックパッケージの接合端面に溝を形成して、この溝内に収容される硬質ガラスを備えることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４５】
図１は、本実施形態による封止構造の適用例としての圧電振動子を示す概略斜視図であり、図２はその概略断面図である。
【００４６】
これらの図において、圧電振動子１０は、電子部品としての板状の圧電振動片１１を収納する容器として、収容部１２ａが形成された箱状のパッケージ１２と、収容部１２ａを密封するように、パッケージ１２に接合される板状のキャップ１３を備えている。
【００４７】
この圧電振動片１１は、一端部１１ａが収容部１２ａ内に一体に設けた段部に配設されている電極１４上に接続固定され、他端部１１ｂが自由端とされている。パッケージ１２とキャップ１３は、後述する鉛フリーガラスによる封止材１５を介して接合されている。
【００４８】
ここで、圧電振動片１１の材料としては、圧電作用を発揮する材料として、例えば人工水晶が用いられており、その表面に圧電振動片１１の駆動に必要とされる励振電極（後述）等の図示しない電極が形成されている。
【００４９】
パッケージ１２の材料としては、例えば、アルミナ等のセラミックが用いられており、例えば、パッケージ１２は、グリーンシート等を用いて、下ベース１２ｂの上に上ベース１２ｃを内部に空間１２ａを形成するように積層して、図示のように箱状に成形された後、焼成することにより形成される。
【００５０】
キャップ１３は、パッケージ１２の線膨張係数と近い材料が適しており、金属あるいはアルミナ等のセラミックにより、例えば、平板な板状に形成されている。金属の場合には、例えば、コバール，４２アロイ，ステンレス（ＳＵＳ）等が好適である。
【００５１】
図３の断面図は、同様の封止構造を適用した他の例を示しており、この場合、圧電発振器２０の封止構造を示している。
【００５２】
図において、図１及び図２で説明した圧電振動子１０と共通する構成には同一の符号を付して、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００５３】
図において、圧電発振器２０のパッケージ２１では、第１のセラミックベース２１ａの上に内側に空間を有する第２のセラミックベース２１ｂを重ね、さらにその上に内側に空間を有する第３のセラミックベース２１ｃを重ねて形成している。これにより、図２と比べると内部空間としての収容部１２ａの下にさらに段部を設けて、一段低いもうひとつの収容部２２ａを形成している。
【００５４】
そして、第１のセラミックベース２１ａの上面に形成した導電パターン上に集積回路２３を実装し、上記収容部２２ａに収容して、電極部２４と接続している。これにより、圧電振動片１１に所定の駆動電圧を与えて、振動させ、その出力を上記集積回路２３に入力することにより、所定の周波数の信号を取り出すようになっている。
【００５５】
本発明の封止構造及び封止方法はこれらの圧電振動子１０や圧電発振器２０を含む電子部品を利用したあらゆる製品に適用されるものである。
【００５６】
次に、上述の圧電振動子１０や圧電発振器２０に適用される封止方法（封止構造）について、詳細に説明する。
【００５７】
図４は、封止方法の第１の実施形態を説明するため、これを図１の圧電振動子に適用した場合の要部拡大断面図である。
【００５８】
図において、パッケージ１２の上端面３１は、図１で説明したように、例えば直方体の箱状のパッケージ１２の垂直壁の上端であり、図１に示すように、長方形に囲むように設けられ、キャップ１３との接合端面となるものである。
【００５９】
この種の封止方法においては、このパッケージ１２の上端面３１に封止材として封止ガラスを適用してキャップ１３を載せ、真空中もしくは不活性ガス雰囲気下で加熱することにより、この封止ガラスを溶融してパッケージ１２とキャップ１３とを接合して封止を行う。
【００６０】
ここで、本発明では、封止材１５として鉛フリーガラスを用いる。鉛フリーガラスは、鉛成分を含んでおらず、この点で、製造工程や製品による環境への悪影響を回避することができる点に利点がある。この実施形態においては、封止の際の熱が摂氏３００度程度という圧電振動子１０の他の部材等に悪影響のない比較的低い温度を利用できる低融点ガラスが使用され、一般に銀リン酸系（ＡｇＯ，Ｐ₂ Ｏ₅ 系）のガラスが適している。このガラスは、セラミックパッケージ１２と熱膨張率が近い点でも本発明の封止方法に適している。
【００６１】
しかしながら、このような鉛フリーガラス１５は、セラミックパッケージ１２との接合強度が弱い。
【００６２】
そこで、図４に示すように、セラミックパッケージ１２の上端面３１に密着性向上手段として粗面３２を形成し、封止材としての鉛フリーガラス１５を介してキャップ１３を接合する封止構造により、接合強度を向上させることができる。具体的には、先ず、例えば、上述したようにパッケージ１２を成形して焼成する場合に、この成形の際に所定のプレス型等により、セラミックパッケージ１２の材料の上端面１２に相当する箇所に粗面を形成する。その後、キャップ１３側の接合部３５に配置した鉛フリーガラスによる封止ガラス１５を上記粗面３２上に合わせて、このキャップ１３をパッケージ１２上に載置し、加熱して鉛フリーガラス１５を溶融させる。
【００６３】
この場合、鉛フリーガラス１５は、セラミックパッケージ１２の上端面３１が粗面３２としてアンカー効果が高められていることから、上端面３１に付着しやすくなっており、加熱により溶融固化されることによって、鉛フリーガラス１５と上端面３１との接合界面における接合強度が高められる。
【００６４】
本実施形態は以上のように構成されており、以上の構成により、従来の封止構造よりも接合強度が高いことから、従来のように、接合強度を補うために、キャップ１３とパッケージ１２の上端面３１の両方に封止用の鉛フリーガラスを適用する必要がないことから、パッケージのコストアップを回避できるだけでなく、真空熱処理、ウエット洗浄等の圧電振動子の特性向上を目的とした組立工程の導入が容易となる。
【００６５】
また、従来の封止方法における接合強度を補うために、セラミックパッケージ１２の上端面３１に封止材としての鉛フリーガラスを適用するための幅を広くするように、封止代を大きくする必要がない。このため、パッケージ１２の外形寸法の拡大をする必要がなくなる。
【００６６】
しかも、セラミックパッケージ１２の外形寸法を小型に維持しつつ、その収容部１２ａの空間を狭くする必要がないから、収容する圧電振動片１１を必要以上の小型化しなくてすみ、このため、圧電振動片１１を小型化することによる振動特性の悪化も生じないので、厄介な技術的課題を招来することがない。
【００６７】
かくして、セラミックパッケージ１２の外形寸法を現状よりも小さくすることなく、鉛フリーガラス１５を使用して十分な封止性能を得ることができるのである。
【００６８】
ここで、セラミックパッケージ１２の上端面３１に粗面３２を形成する方法としては、上記の他に、サンドブラスト等により物理的に粗面を形成してもよいし、各種の薬品等により処理して、化学的に粗面を形成してもよい。
【００６９】
図５は、図４の実施形態の変形例を示している。
【００７０】
図４においては、セラミックパッケージ１２の上端面３１だけに粗面３２を形成しているが、これに加えて、キャップ１３の接合部３５にも密着性向上手段として粗面３６を上記と同様の方法で形成してもよい。
【００７１】
図６は、封止方法の第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００７２】
図において、この封止方法は、セラミックパッケージ１２の上端面３１に密着性向上手段としてガラスリッチ部３７を形成する方法である。
【００７３】
すなわち、セラミックパッケージ１２の上端面３１に、例えば、硬質ガラス（後述）を塗布してガラスリッチ部３７を形成している。ここで、セラミックは多孔質材料であり、微細な孔を多数有している。そこで、セラミックパッケージ１２の上端面３１に溶融状態の硬質ガラスを塗布することにより、溶融したガラス成分がこの多数の微細な孔に侵入し、固化することによって、上端面３１にガラス成分の多い層としてガラスリッチ部３７を形成する。
【００７４】
次いで、図７に示すように、接合部３５に鉛フリーガラス１５を適用したキャップ１３を上端面３１に載置して加熱する。これにより、溶融した鉛フリーガラス１５は、互いにガラス成分を多く含んでいるセラミックパッケージ１２の上端面３１に形成したガラスリッチ部３７と好適に馴染んで、その接合界面は強固に接合される。
【００７５】
これにより、本実施形態においても、封止性能が向上し、図４の実施形態と同一の作用効果を発揮することができる。
【００７６】
図８は、封止方法の第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００７７】
図において、この封止方法は、セラミックパッケージ１２の上端面３１に密着性向上手段としての凹凸部４２を形成している。そして、好ましくは、キャップ１３の接合部３５にも密着性向上手段としての凹凸部４１を形成し、封止材としての鉛フリーガラス１５を予め溶着等により適用しておく。
【００７８】
そして、図示されているように、セラミックパッケージ１２の上端面３１の凹凸部４２の上に、キャップ１３の接合部３５を対向させて、間に鉛フリーガラス１５を挟むようにして載置し、加熱封止する。
【００７９】
これにより、鉛フリーガラス１５が加熱により溶融されると、セラミックパッケージ１２の上端面３１の凹凸部４２の凹凸面に入り込むので、鉛フリーガラス１５とセラミックパッケージ１２の上端面３１との接触面積が増加する。したがって、セラミックパッケージ１２の上端面３１の凹凸部４２の接着面積増加とアンカー効果により、鉛フリーガラス１５とセラミックパッケージ１２の上端面３１が強固に接合される。
【００８０】
これに加えて、キャップ１３側にも上記した凹凸部４１が形成されていることから、キャップ１３の接合部３５と鉛フリーガラス１５との接合強度も向上するので、セラミックパッケージ１２とキャップ１３とが強固に接合される。
【００８１】
したがって、本実施形態においても、図４の実施形態と同様の作用効果が発揮される。
【００８２】
ここで、セラミックパッケージ１２の上端面３１の凹凸部４２は、セラミックの成形時等に所定のプレス型等により、例えば規則性ある凹凸形態に形成される。また、キャップ１３の接合部３５の凹凸部４１は、キャップ１３がセラミックの場合には、同様に成形時に形成され、また、キャップ１３が金属製であれば、成形後等において所定の金属加工により形成することができる。
【００８３】
図９は、封止方法の第４の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００８４】
図において、この封止方法は、セラミックパッケージ１２側ではなく、キャップ１３の接合部３５に密着性向上手段としての突起もしくは凸条を形成する方法である。
【００８５】
すなわち、図９において、キャップ１３の接合部３５には、下方に向かって突出する突起４３が形成されている。この突起４３は、キャップ１３がセラミックの場合には、例えば、その成形時に所定の型により形成される。
【００８６】
突起４３は、部分的に突出した凸部であっても良く、また、セラミックパッケージ１２の上端面３１に対向するように、連続してつながった凸条としてもよい。
【００８７】
これにより、キャップ１３側に適用される鉛フリーガラス１５は、キャップ１３の接合面３５との接合面積が増加することから、その分接合強度が向上する。これにより、図８の場合と同様の作用効果を発揮する。
【００８８】
図１０は、図９の封止構造の第１の変形例を示す要部拡大断面図である。
【００８９】
図において、キャップ１３の接合面３５は、キャップ１３の周縁部に封止代のの幅だけ周縁部から内側に段部４５を形成することにより、板厚が薄くされた領域となっている。
【００９０】
また、接合面３５には、図９の場合と同様に密着性向上手段として、突起もしくは凸条４７が形成されている。
【００９１】
これにより、鉛フリーガラス１５は、接合面３５がその板厚を薄く形成されたぶんだけ、キャップ１３の板の厚み方向への突出が減る。したがって、図９の構造におけると同じ接合強度の向上の効果に加えて、図１０の構造では、鉛フリーガラス１５の厚み方法への突出を抑えることで、圧電振動子１０の全体の厚みを小さくすることができる。
【００９２】
図１１は、図９の封止構造の第２の変形例を示す要部拡大断面図である。
【００９３】
図において、キャップ１３の接合面３５は、キャップ１３の周縁部に封止代のの幅だけ周縁部から内側に第２の突起または凸条４８が形成されている。
【００９４】
すなわち、キャップ１３の接合面３５には、図９の場合と同様に密着性向上手段としての第１の突起もしくは凸条４７が形成されている。また、接合面３５には、第１の突起もしくは凸条４７より内側において、上記第２の突起または凸条４８が形成されている。
【００９５】
これにより、封止の際には、キャップ１３の接合部３５に密着性向上手段としての第１の突起もしくは凸条４７形成されているので、封止材としての鉛フリーガラス１５との接合強度が高くなるようにされている。しかも、パッケージに載置して加熱した時には、溶融した鉛フリーガラス１５が上記第２の突起または凸条４８にせき止められて、内側に流出することがないので、接合に必要な十分な量の封止材を確保することができ、この点においても封止性能の向上を図ることができる。
【００９６】
図１２は、封止方法の第５の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００９７】
図において、この封止方法は、セラミックパッケージ１２の上端面３１に密着性向上手段としての硬質ガラス５１を適用している。
【００９８】
ここで、硬質ガラスとは、熱膨張率の比較的低い３０〜５０×１０^-7／摂氏程度のガラスをいう。ガラスの熱膨張率が低いと、熱衝撃に強い特性を持つ。このような硬質ガラスは、一般に硼珪酸ガラス（Ｎａ₂ Ｏ，Ｂ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ を主成分とするガラス）のことであり、この実施形態では、このうち、コバールと熱膨張率の近いコバールガラスが好適に使用される。そして、このような硬質ガラスは、セラミックとの密着性が良好である。
【００９９】
図１２の封止方法（封止構造）では、先ず、セラミックパッケージ１２の上端面３１に上記硬質ガラス５１を配置する。
【０１００】
具体的には、例えば、セラミックパッケージ１２の上端面３１に、粉末ガラスペースト状の硬質ガラスをシリンジ等を使用して塗布する。
【０１０１】
あるいは、セラミックパッケージ１２の上端面３１に、タブレット状の硬質ガラスを配置し、加熱して焼き付ける。
【０１０２】
あるいは、セラミックパッケージ１２の上端面３１に、スクリーン印刷により粉末ガラスペースト状の硬質ガラスを印刷する。
【０１０３】
または、セラミックパッケージ１２を焼成する際に、その上端面３１に、硬質ガラスを焼き付ける。
【０１０４】
そして、これらの方法により、セラミックパッケージ１２の上端面３１に硬質ガラス５１を配置したら、キャップ１３の接合面３５に鉛フリーガラス１５を適用した状態で、図１２に示すように、キャップ１３をセラミックパッケージ１２の上端面３１の上に載置して加熱する。
【０１０５】
これにより、溶融した封止材としての鉛フリーガラス１５は、互いにガラス成分を多く含んでいるセラミックパッケージ１２の上端面３１に形成した硬質ガラス５１と好適に馴染んで、その接合界面は強固に接合される。
【０１０６】
これにより、図４の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
【０１０７】
また、図１２の封止構造に加えて、図１３に示すように、キャップ１３の接合部３５に硬質ガラス５１を適用してもよい。これにより、鉛フリーガラス１５は、キャップ１３側の硬質ガラス５１とパッケージ１２側の硬質ガラス５１とに挟まれて、両方の接合界面における接合強度が向上される。
【０１０８】
図１４は、封止方法の第６の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【０１０９】
図１４の封止構造において、図１２の場合と異なっているのは、セラミックパッケージ１２の上端面３１には、溝５２が形成されており、この溝５２内に硬質ガラス５１を充填することで密着性向上手段を構成している点である。
【０１１０】
具体的には、セラミックパッケージ１２の上端面３１には、部分的に、もしくは、全周にわたって連続するように溝５２が形成されている。この溝５２内に硬質ガラス５１に充填させる。例えば、この溝５２の形状に適合するようなリング状のタブレットとなった硬質ガラス５１を溝５２内に挿入する。
【０１１１】
そして、キャップ１３の接合面３５に鉛フリーガラス１５を適用した状態で、図１４に示すように、キャップ１３をセラミックパッケージ１２の上端面３１の上に載置して加熱する。
【０１１２】
これにより、溶融した封止材としての鉛フリーガラス１５は、互いにガラス成分を多く含んでいるセラミックパッケージ１２の上端面３１に形成した溝５２内の硬質ガラス５１と好適に馴染んで、その接合界面は強固に接合される。
【０１１３】
この場合、硬質ガラス５１は、溝５２内に保持されているから、セラミックパッケージ１２の上端面３１に溶融状態で硬質ガラス５１が形成される際に、封止代から流出して必要量が失われることがない。すなわち、予め決めた狭い溝５２内に確実に必要量の硬質ガラス５１を保持することができ、このため、密着性向上効果を確実に期待することができる。したがって、この実施形態においても、図４の実施形態と同一の作用効果が確実に発揮される。
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、セラミックパッケージは、図示した形状に限らず、他の多角形や長円形等種々の形態にすることができる。また、キャップも単なる板状の蓋体だけでなく、所定の深さのあるキャップを使用してもよい。また、上述の各実施形態の各構成は、省略したり、適宜任意に組み合わせることができる。
【０１１４】
また、本発明の封止方法及び封止構造は、圧電振動子や圧電発振器に限らず、電子部品をセラミックパッケージに封止する場合の全ての部品に適用することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、セラミックパッケージの外形寸法を現状よりも小さくすることなく、鉛フリーガラスを使用して十分な封止性能を得ることができる封止方法と封止構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る封止部品としての圧電振動子を示す概略斜視図。
【図２】図１の圧電振動子の概略断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るに封止部品としての圧電発振器の一例を示す概略断面図。
【図４】本発明の封止方法の第１の実施形態に係る圧電振動子の封止部の要部拡大断面図。
【図５】図４の実施形態の変形例を示す要部拡大図。
【図６】本発明の封止方法の第２の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図７】本発明の封止方法の第２の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図８】本発明の封止方法の第３の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図９】本発明の封止方法の第４の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図１０】図９の封止方法の第１の変形例を示す要部拡大断面図。
【図１１】図９の封止方法の第２の変形例を示す要部拡大断面図。
【図１２】本発明の封止方法の第５の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図１３】図１２の封止方法の変形例を示す要部拡大断面図。
【図１４】本発明の封止方法の第６の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図１５】従来の封止部品の一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１０圧電振動子
１１水晶振動片
１２パッケージ
１３キャップ
１５鉛フリーガラス（封止材）
２０圧電発振器
３１上端面
３２粗面
３５接合部
５１硬質ガラス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a sealing method and a sealing structure for accommodating a piezoelectric vibrating piece or the like in a ceramic package and sealing with a cap.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a sealing structure of a piezoelectric vibrator as a sealing structure in which an electronic component is sealed in a ceramic package.
[0003]
The piezoelectric vibrator 1 includes a box-shaped package 3 in which a housing portion 3a for housing a plate-shaped crystal vibrating piece 2 is formed, and a plate-shaped cap 4 joined to the package 3 so as to seal the housing portion 3a. It has.
[0004]
The package 3 is provided with an electrode 5 for connection to the outside, and the crystal vibrating piece 2 is disposed on the electrode 5 whose one end portion 2a is exposed in the housing portion 3a via a conductive adhesive 5a. The other end 2b is a free end. An excitation electrode or the like (not shown) is provided on the surface of the crystal vibrating piece 2 and connected to the electrode 5.
[0005]
Thus, the drive voltage applied from the electrode 5 can vibrate at a predetermined frequency.
[0006]
Such a piezoelectric vibrator 1 is manufactured as follows.
[0007]
1. First, the package 3 is prepared by forming and firing with a ceramic material so as to have the shape shown in the figure.
[0008]
2. Next, the piezoelectric vibrating reed 2 in which an excitation electrode (not shown) is formed on the surface in advance by photoetching or vapor deposition is mounted in the package 3. That is, the electrodes of the piezoelectric vibrating reed 2 are connected and fixed via the conductive adhesive 5 a to the mount portion where the external power supply electrode is exposed in the package 3.
[0009]
3. While the piezoelectric vibrating piece 2 is vibrated by applying a driving voltage from the outside, for example, an electrode film component is added to the electrode portion of the piezoelectric vibrating piece 2 by vapor deposition or the like, or the mass is increased. Then, the frequency is adjusted so that the vibration frequency of the piezoelectric vibrating reed 2 is adjusted to a desired frequency by reducing the mass of the piezoelectric vibrating piece 2 by applying an ion beam or laser beam.
[0010]
4). Next, for example, the sealing member 6 is interposed between the upper end surface of the package 3 and the cap 4 in a nitrogen atmosphere, and the piezoelectric vibrating reed 2 is sealed in the package 3 by heating. Send to.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the sealing process described in the above 4 of the piezoelectric vibrator 1, lead-containing sealing glass has been used as the sealing material 6.
[0012]
However, if lead-containing sealing glass is used, the environment may be contaminated by the lead component. Therefore, so-called lead-free glass that does not use the lead component, particularly silver phosphate glass, for example, should be used. Is being considered.
[0013]
However, when such a lead-free glass is used as the sealing material 6, the lead-free glass has a weak bonding strength at the bonding interface with the ceramic package 3 and has a problem of deterioration due to water permeation from a slight gap. there were.
[0014]
For this reason, there is a method in which lead-free glass for sealing is applied to both the cap 4 and the upper end surface of the package 3 in consideration of the bonding strength, but not only the cost of the package is increased, but also vacuum heat treatment, wet Since it is not easy to introduce an assembly process for improving the characteristics of the piezoelectric vibrator such as cleaning, it is impossible to improve the characteristics of the piezoelectric vibrator as a result.
[0015]
Further, in order to supplement the bonding strength between the ceramic package 3 and the lead-free glass as much as possible, it is necessary to provide a wide width for applying the lead-free glass as a sealing material to the upper end surface of the ceramic package 3. It is necessary to increase the bill. Specifically, since the effective sealing allowance of about 0.3 mm is necessary for the entire upper end surface of the ceramic package 3, in order to ensure this, the application width of the melt-sealed glass is 0.00. About 5 mm is required.
[0016]
However, since the external dimensions of the ceramic package 3 are fixed and cannot be increased, the space of the housing portion 3a described above must be narrowed. For this purpose, the piezoelectric vibrating piece 2 must be downsized. For this reason, when the piezoelectric vibrating piece 2 is reduced in size, another problem that the vibration characteristic becomes insufficient occurs.
The present invention eliminates the above problems and provides a sealing method and a sealing structure capable of obtaining a sufficient sealing performance using lead-free glass without reducing the outer dimensions of the ceramic package from the current level. The purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the state in which the electronic component is accommodated in a ceramic package having an accommodating portion for accommodating the electronic component therein, a cap is provided on the end surface of the ceramic package. A method for sealing a ceramic package for bonding and sealing, wherein an adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap, and then the lead-free glass is sealed via the adhesion improving means This is achieved by a ceramic package sealing method in which the package and the cap are bonded with glass, and the bonding end face of the ceramic package is previously formed in a glass-rich manner as the adhesion improving means.
[0018]
According to the configuration of the first aspect, since the adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap, the bonding strength between the ceramic package or the cap and the lead-free glass can be improved. Thereby, sufficient sealing performance can be obtained without enlarging the package and increasing the sealing allowance.
In addition, if the glass end surface of the ceramic package is preliminarily made to contain a large amount of glass component to make it rich in glass, the bondability with the sealing glass is improved by the action of this glass component.
[0027]
According to the second aspect of the present invention, in the state in which the electronic component is housed in a ceramic package having a housing portion for housing the electronic component therein, the end surface of the ceramic package is accommodated. A ceramic package sealing method in which a cap is joined and sealed, wherein an adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap, and then the lead-free glass sealing is performed via the adhesion improving means. The package and the cap are joined with a stop glass, and as the adhesion improving means between the ceramic package and the cap, the region corresponding to the joining portion of the cap is made thin, and the projection or In addition to forming the protrusions, the ceramic package further forms another protrusion or protrusion on the inside of the protrusion or protrusion. The method for sealing over di-, is achieved.
[0028]
According to the configuration of the second aspect, since the adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap, the bonding strength between the ceramic package or the cap and the lead-free glass can be improved. Thereby, sufficient sealing performance can be obtained without enlarging the package and increasing the sealing allowance.
Moreover, for example, when ceramic is used for the cap, in particular, by providing an adhesion improving means at the cap-side joint, the joint strength with the cap-side joint is improved, and the joint of the cap Since the thickness of the region corresponding to is reduced, the gap formed can be filled with the sealing glass, and the protrusion of the sealing glass in the thickness direction can be suppressed to reduce the thickness of the entire package. Furthermore, it is possible to prevent the sealing glass from flowing inward due to the another protrusion or protrusion.
[0035]
According to a third aspect of the present invention, the electronic component is housed in a ceramic package having a housing portion for housing the electronic component in the interior of the ceramic package. A ceramic package sealing method in which a cap is joined and sealed, wherein an adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap, and then the lead-free glass sealing is performed via the adhesion improving means. The package and the cap are joined with a stop glass, and as the adhesion improving means between the ceramic package and the cap, by the sealing method of the ceramic package using hard glass on the joining end surface of the ceramic package, Achieved.
[0036]
According to the configuration of the third aspect, since the adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap, the bonding strength between the ceramic package or the cap and the lead-free glass can be improved. Thereby, sufficient sealing performance can be obtained without enlarging the package and increasing the sealing allowance. In addition, since the joining end face of the ceramic package is joined to the hard glass, the joining strength of the joining interface is improved as compared with the case where the ceramic is in direct contact with the sealing glass. Furthermore, the sealing glass made of hard glass and lead-free glass is mainly composed of a glass component, so that the bonding strength is high. Therefore, the bonding strength between the package and the cap is improved.
[0037]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, as the means for improving the adhesion between the ceramic package and the cap, hard glass is used for the joint end surface of the ceramic package and the joint portion of the cap. Features.
[0038]
According to the structure of Claim 4, the joint strength as a whole will further improve by applying hard glass also to the cap side.
[0039]
According to a fifth aspect of the present invention, in the structure according to the third or fourth aspect, a groove is formed on a joining end surface of the ceramic package as the adhesion improving means between the ceramic package and the cap. It is characterized by using hard glass contained in the inside.
[0040]
According to the configuration of claim 5, when a groove is formed in the joining end surface of the ceramic package and the hard glass is accommodated in the groove, the hard glass can be prevented from flowing, and a narrow groove is formed. However, it is possible to reliably hold the hard glass and obtain an effect of improving the bonding force.
[0041]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a ceramic package comprising: a ceramic package having an accommodating portion for accommodating an electronic component therein; and a cap joined to an end face of the ceramic package. An adhesion improving means provided between the ceramic package and the cap, and a sealing glass made of lead-free glass that is in contact with the adhesion improving means between the ceramic package and the cap; And, as the adhesion improving means, it is achieved by a sealing structure of a ceramic package having hard glass.
[0042]
A seventh aspect of the invention is characterized in that, in the configuration of the sixth aspect, a groove is formed in a joining end face of the ceramic package, and a hard glass is accommodated in the groove.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0045]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a piezoelectric vibrator as an application example of the sealing structure according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view thereof.
[0046]
In these drawings, the piezoelectric vibrator 10 serves as a container for storing a plate-like piezoelectric vibrating piece 11 as an electronic component, so that the box-shaped package 12 in which the storage portion 12a is formed and the storage portion 12a are sealed. A plate-like cap 13 joined to the package 12 is provided.
[0047]
The piezoelectric vibrating reed 11 is connected and fixed on the electrode 14 disposed on a step portion integrally provided in the housing portion 12a at one end portion 11a, and the other end portion 11b is a free end. The package 12 and the cap 13 are joined via a sealing material 15 made of lead-free glass, which will be described later.
[0048]
Here, as a material of the piezoelectric vibrating piece 11, for example, an artificial crystal is used as a material that exhibits a piezoelectric action, and an excitation electrode (described later) required for driving the piezoelectric vibrating piece 11 on the surface thereof is used. An electrode (not shown) is formed.
[0049]
As the material of the package 12, for example, ceramic such as alumina is used. For example, the package 12 uses a green sheet or the like to form a space 12a in the upper base 12c on the lower base 12b. After being formed into a box shape as shown in the figure, it is formed by firing.
[0050]
A material close to the linear expansion coefficient of the package 12 is suitable for the cap 13, and the cap 13 is made of a metal or ceramic such as alumina, for example, in a flat plate shape. In the case of metal, for example, Kovar, 42 alloy, stainless steel (SUS) and the like are suitable.
[0051]
3 shows another example to which a similar sealing structure is applied. In this case, the sealing structure of the piezoelectric oscillator 20 is shown.
[0052]
In the figure, components common to those of the piezoelectric vibrator 10 described in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, overlapping description is omitted, and differences will be mainly described.
[0053]
In the figure, in the package 21 of the piezoelectric oscillator 20, a second ceramic base 21b having a space on the inside is superimposed on a first ceramic base 21a, and a third ceramic base 21c having a space on the inside is further formed thereon. Overlaid. Thereby, compared with FIG. 2, the step part is further provided under the accommodating part 12a as internal space, and the other accommodating part 22a lower by one step is formed.
[0054]
Then, the integrated circuit 23 is mounted on the conductive pattern formed on the upper surface of the first ceramic base 21a, is accommodated in the accommodating portion 22a, and is connected to the electrode portion 24. As a result, a predetermined drive voltage is applied to the piezoelectric vibrating piece 11 to vibrate, and the output thereof is input to the integrated circuit 23, whereby a signal having a predetermined frequency is taken out.
[0055]
The sealing structure and the sealing method of the present invention are applied to all products using electronic parts including the piezoelectric vibrator 10 and the piezoelectric oscillator 20.
[0056]
Next, a sealing method (sealing structure) applied to the above-described piezoelectric vibrator 10 and piezoelectric oscillator 20 will be described in detail.
[0057]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part when this is applied to the piezoelectric vibrator of FIG. 1 in order to describe the first embodiment of the sealing method.
[0058]
In the figure, the upper end surface 31 of the package 12 is, for example, the upper end of the vertical wall of the rectangular box-like package 12 as described in FIG. 1, and is provided so as to surround a rectangle as shown in FIG. This is a joining end surface with the cap 13.
[0059]
In this type of sealing method, the sealing glass is applied to the upper end surface 31 of the package 12 as a sealing material, the cap 13 is placed, and this sealing is performed by heating in a vacuum or in an inert gas atmosphere. The glass 12 is melted and the package 12 and the cap 13 are joined to perform sealing.
[0060]
Here, in the present invention, lead-free glass is used as the sealing material 15. Lead-free glass does not contain a lead component, and in this respect, there is an advantage that adverse effects on the environment due to the manufacturing process and products can be avoided. In this embodiment, low-melting glass that can use a relatively low temperature that does not adversely affect other members of the piezoelectric vibrator 10 whose heat at the time of sealing is about 300 degrees Celsius is used, and is generally silver phosphate-based. (AgO, P ₂ O _Five Glass) is suitable. This glass is also suitable for the sealing method of the present invention in that it has a thermal expansion coefficient close to that of the ceramic package 12.
[0061]
However, such lead-free glass 15 has low bonding strength with the ceramic package 12.
[0062]
Therefore, as shown in FIG. 4, a rough structure 32 is formed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 as an adhesion improving means, and the cap 13 is joined via a lead-free glass 15 as a sealing material. The bonding strength can be improved. Specifically, first, for example, when the package 12 is molded and fired as described above, a portion corresponding to the upper end surface 12 of the material of the ceramic package 12 is formed by a predetermined press die or the like during the molding. A rough surface is formed. Thereafter, the lead-free glass sealing glass 15 disposed in the joint portion 35 on the cap 13 side is placed on the rough surface 32, the cap 13 is placed on the package 12, and heated to heat the lead-free glass 15. Melt.
[0063]
In this case, the lead-free glass 15 is easy to adhere to the upper end surface 31 because the anchor effect is enhanced with the upper end surface 31 of the ceramic package 12 as the rough surface 32, and is melted and solidified by heating. The bonding strength at the bonding interface between the lead-free glass 15 and the upper end surface 31 is increased.
[0064]
The present embodiment is configured as described above. With the above configuration, the bonding strength is higher than that of the conventional sealing structure. Therefore, in order to supplement the bonding strength as in the conventional case, the cap 13 and the package 12 Since it is not necessary to apply lead-free glass for sealing to both upper end surfaces 31, not only can the cost of the package be avoided, but also assembly aimed at improving the characteristics of the piezoelectric vibrator such as vacuum heat treatment and wet cleaning. Introduction of the process becomes easy.
[0065]
Further, in order to supplement the bonding strength in the conventional sealing method, it is necessary to increase the sealing margin so as to widen the width for applying the lead-free glass as the sealing material to the upper end surface 31 of the ceramic package 12. There is no. For this reason, it is not necessary to enlarge the external dimensions of the package 12.
[0066]
In addition, since it is not necessary to reduce the space of the accommodating portion 12a while maintaining the external dimensions of the ceramic package 12 to be small, the piezoelectric vibrating reed 11 to be accommodated does not need to be reduced more than necessary. Since the vibration characteristics are not deteriorated by reducing the size of the piece 11, a troublesome technical problem is not caused.
[0067]
Thus, a sufficient sealing performance can be obtained by using the lead-free glass 15 without making the outer dimensions of the ceramic package 12 smaller than the current size.
[0068]
Here, as a method of forming the rough surface 32 on the upper end surface 31 of the ceramic package 12, in addition to the above, the rough surface may be physically formed by sandblasting or the like, or may be processed by various chemicals or the like. A chemically rough surface may be formed.
[0069]
FIG. 5 shows a modification of the embodiment of FIG.
[0070]
In FIG. 4, the rough surface 32 is formed only on the upper end surface 31 of the ceramic package 12, but in addition to this, the rough surface 36 is the same as the above in the joint portion 35 of the cap 13 as means for improving adhesion. It may be formed by a method.
[0071]
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the sealing method.
[0072]
In the figure, this sealing method is a method of forming a glass rich portion 37 on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 as an adhesion improving means.
[0073]
That is, for example, hard glass (described later) is applied to the upper end surface 31 of the ceramic package 12 to form the glass rich portion 37. Here, the ceramic is a porous material and has many fine pores. Therefore, by applying a hard glass in a molten state to the upper end surface 31 of the ceramic package 12, the molten glass component penetrates into these many fine holes and solidifies, so that a layer containing a large amount of glass component is formed on the upper end surface 31. As a result, the glass rich portion 37 is formed.
[0074]
Next, as shown in FIG. 7, the cap 13 in which the lead-free glass 15 is applied to the joint portion 35 is placed on the upper end surface 31 and heated. Thereby, the melted lead-free glass 15 is suitably adapted to the glass rich portion 37 formed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 containing a lot of glass components, and the joint interface is firmly joined.
[0075]
Thereby, also in this embodiment, sealing performance improves and it can exhibit the same effect as embodiment of FIG.
[0076]
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the sealing method.
[0077]
In this figure, this sealing method forms an uneven portion 42 as an adhesion improving means on the upper end surface 31 of the ceramic package 12. Preferably, an uneven portion 41 as an adhesion improving means is also formed in the joint portion 35 of the cap 13 and the lead-free glass 15 as a sealing material is applied in advance by welding or the like.
[0078]
Then, as shown in the figure, the joint portion 35 of the cap 13 is placed on the concave and convex portion 42 of the upper end surface 31 of the ceramic package 12 so that the lead-free glass 15 is sandwiched therebetween, and is heated and sealed. Stop.
[0079]
Thereby, when the lead-free glass 15 is melted by heating, the lead-free glass 15 enters the concavo-convex surface of the concavo-convex portion 42 of the upper end surface 31 of the ceramic package 12, so that the contact area between the lead-free glass 15 and the upper end surface 31 of the ceramic package 12 is increased. To increase. Therefore, the lead-free glass 15 and the upper end surface 31 of the ceramic package 12 are firmly bonded to each other due to an increase in the adhesion area of the uneven portion 42 of the upper end surface 31 of the ceramic package 12 and the anchor effect.
[0080]
In addition, since the uneven portion 41 is also formed on the cap 13 side, the bonding strength between the bonding portion 35 of the cap 13 and the lead-free glass 15 is also improved, so that the ceramic package 12 and the cap 13 Are firmly joined.
[0081]
Therefore, also in this embodiment, the same effect as the embodiment of FIG. 4 is exhibited.
[0082]
Here, the concavo-convex portion 42 of the upper end surface 31 of the ceramic package 12 is formed in, for example, a regular concavo-convex shape by a predetermined press die or the like at the time of forming the ceramic. In addition, when the cap 13 is made of ceramic, the uneven portion 41 of the joint portion 35 of the cap 13 is similarly formed at the time of molding, and if the cap 13 is made of metal, it is formed by a predetermined metal processing after molding or the like. Can be formed.
[0083]
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment of the sealing method.
[0084]
In the figure, this sealing method is a method of forming protrusions or ridges as adhesion improving means not at the ceramic package 12 side but at the joint portion 35 of the cap 13.
[0085]
That is, in FIG. 9, a protrusion 43 that protrudes downward is formed at the joint portion 35 of the cap 13. When the cap 13 is made of ceramic, the projection 43 is formed by a predetermined mold at the time of molding, for example.
[0086]
The protrusion 43 may be a partially protruding protrusion, or may be a protrusion continuously connected so as to face the upper end surface 31 of the ceramic package 12.
[0087]
As a result, the lead-free glass 15 applied to the cap 13 side increases the bonding area with the bonding surface 35 of the cap 13, and thus the bonding strength is improved accordingly. Thereby, the same effect as the case of FIG. 8 is exhibited.
[0088]
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a first modification of the sealing structure of FIG.
[0089]
In the figure, the joint surface 35 of the cap 13 is a region where the plate thickness is reduced by forming a step 45 on the periphery of the cap 13 from the periphery to the inside by the width of the sealing margin.
[0090]
In addition, as in the case of FIG. 9, protrusions or ridges 47 are formed on the bonding surface 35 as adhesion improving means.
[0091]
Thereby, as for the lead-free glass 15, the protrusion to the thickness direction of the board | plate of the cap 13 reduces as much as the joint surface 35 was formed thinly. Accordingly, in addition to the same effect of improving the bonding strength as in the structure of FIG. 9, the structure of FIG. 10 reduces the overall thickness of the piezoelectric vibrator 10 by suppressing the lead-free glass 15 from protruding into the thickness method. can do.
[0092]
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second modification of the sealing structure of FIG.
[0093]
In the figure, the bonding surface 35 of the cap 13 has a second protrusion or ridge 48 formed on the inner periphery of the peripheral portion of the cap 13 by the width of the sealing margin.
[0094]
That is, on the joint surface 35 of the cap 13, as in the case of FIG. 9, first protrusions or ridges 47 are formed as adhesion improving means. In addition, the second protrusions or protrusions 48 are formed on the joint surface 35 on the inner side of the first protrusions or protrusions 47.
[0095]
Thereby, at the time of sealing, since the 1st protrusion or the protruding item | line 47 as an adhesive improvement means is formed in the junction part 35 of the cap 13, joining strength with the lead-free glass 15 as a sealing material Is to be higher. Moreover, when the lead-free glass 15 that has been melted is placed on the package and heated, the molten lead-free glass 15 is blocked by the second protrusions or ridges 48 and does not flow inward. The sealing material can be secured, and the sealing performance can be improved also in this respect.
[0096]
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a relevant part showing a fifth embodiment of the sealing method.
[0097]
In this figure, this sealing method applies a hard glass 51 as an adhesion improving means to the upper end surface 31 of the ceramic package 12.
[0098]
Here, hard glass is a relatively low coefficient of thermal expansion of 30-50 × 10. ^-7 / A glass of about Celsius. If the coefficient of thermal expansion of glass is low, it has strong characteristics against thermal shock. Such hard glass is generally borosilicate glass (Na ₂ O, B ₂ O _Three , SiO ₂ In this embodiment, Kovar glass having a thermal expansion coefficient close to that of Kovar is preferably used in this embodiment. And such hard glass has favorable adhesiveness with a ceramic.
[0099]
In the sealing method (sealing structure) of FIG. 12, first, the hard glass 51 is disposed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12.
[0100]
Specifically, for example, powder glass paste-like hard glass is applied to the upper end surface 31 of the ceramic package 12 using a syringe or the like.
[0101]
Alternatively, tablet-shaped hard glass is disposed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 and heated and baked.
[0102]
Alternatively, powder glass paste-like hard glass is printed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 by screen printing.
[0103]
Alternatively, when the ceramic package 12 is fired, hard glass is baked on the upper end surface 31 thereof.
[0104]
Then, when the hard glass 51 is arranged on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 by these methods, the cap 13 is made of ceramic as shown in FIG. 12 with the lead-free glass 15 applied to the joining surface 35 of the cap 13. It is placed on the upper end surface 31 of the package 12 and heated.
[0105]
As a result, the lead-free glass 15 as the molten sealing material is suitably adapted to the hard glass 51 formed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 containing a lot of glass components, and the bonding interface is firmly bonded. Is done.
[0106]
Thereby, the effect similar to embodiment of FIG. 4 can be exhibited.
[0107]
Further, in addition to the sealing structure of FIG. 12, as shown in FIG. 13, hard glass 51 may be applied to the joint portion 35 of the cap 13. As a result, the lead-free glass 15 is sandwiched between the hard glass 51 on the cap 13 side and the hard glass 51 on the package 12 side, and the bonding strength at both bonding interfaces is improved.
[0108]
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a sixth embodiment of the sealing method.
[0109]
14 is different from the case of FIG. 12 in that a groove 52 is formed in the upper end surface 31 of the ceramic package 12, and the hard glass 51 is filled in the groove 52. It is the point which comprises the adhesive improvement means.
[0110]
Specifically, a groove 52 is formed in the upper end surface 31 of the ceramic package 12 so as to be partially or continuous over the entire circumference. The hard glass 51 is filled into the groove 52. For example, a hard glass 51 that is a ring-shaped tablet that matches the shape of the groove 52 is inserted into the groove 52.
[0111]
Then, with the lead-free glass 15 applied to the bonding surface 35 of the cap 13, the cap 13 is placed on the upper end surface 31 of the ceramic package 12 and heated as shown in FIG. 14.
[0112]
As a result, the molten lead-free glass 15 as the sealing material is suitably adapted to the hard glass 51 in the groove 52 formed in the upper end surface 31 of the ceramic package 12 containing a lot of glass components, and the bonding interface thereof. Are firmly joined.
[0113]
In this case, since the hard glass 51 is held in the groove 52, when the hard glass 51 is formed in the molten state on the upper end surface 31 of the ceramic package 12, it flows out of the sealing allowance and the necessary amount is lost. It will never be. That is, the required amount of hard glass 51 can be reliably held in the narrow groove 52 determined in advance, and therefore, an effect of improving the adhesion can be reliably expected. Therefore, also in this embodiment, the same effect as that of the embodiment of FIG.
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the ceramic package is not limited to the illustrated shape, and can be in various forms such as other polygons and oval shapes. Further, the cap is not limited to a simple plate-shaped lid, but a cap having a predetermined depth may be used. Moreover, each structure of each above-mentioned embodiment is abbreviate | omitted or can be combined arbitrarily arbitrarily.
[0114]
The sealing method and the sealing structure of the present invention are not limited to piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators, and can be applied to all components when electronic components are sealed in a ceramic package.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a sealing method and a sealing structure capable of obtaining a sufficient sealing performance using lead-free glass without reducing the external dimensions of the ceramic package from the current level. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a piezoelectric vibrator as a sealing component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric vibrator of FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a piezoelectric oscillator as a sealing component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a sealing portion of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment of the sealing method of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a modification of the embodiment of FIG. 4;
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the sealing method of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the sealing method of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the sealing method of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment of the sealing method of the present invention.
10 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a first modification of the sealing method of FIG. 9;
11 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second modification of the sealing method of FIG. 9. FIG.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a fifth embodiment of the sealing method of the present invention.
13 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a modification of the sealing method of FIG.
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a sixth embodiment of the sealing method of the present invention.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional sealing component.
[Explanation of symbols]
10 Piezoelectric vibrator
11 Crystal vibrating piece
12 packages
13 cap
15 Lead-free glass (encapsulant)
20 Piezoelectric oscillator
31 Upper end surface
32 Rough surface
35 joints
51 Hard glass

Claims

内部に電子部品を収容するための収容部を有するセラミック製のパッケージ内に前記電子部品を収容した状態において、このセラミックパッケージの端面に対してキャップを接合して封止するセラミックパッケージの封止方法であって、
前記セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設け、
次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フリーガラスによる封止ガラスで前記パッケージとキャップを接合するようにされ、
かつ、前記密着性向上手段として、
前記セラミックパッケージの接合端面を予めガラスリッチに形成する
ことを特徴とする、セラミックパッケージの封止方法。A sealing method for a ceramic package in which a cap is bonded to an end face of the ceramic package in a state where the electronic component is housed in a ceramic package having a housing portion for housing the electronic component inside Because
An adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap,
Then, the package and the cap are joined with a sealing glass made of lead-free glass through the adhesion improving means,
And as said adhesion improving means,
The bonding end face of the ceramic package is formed in advance in a glass-rich manner.

内部に電子部品を収容するための収容部を有するセラミック製のパッケージ内に前記電子部品を収容した状態において、このセラミックパッケージの端面に対してキャップを接合して封止するセラミックパッケージの封止方法であって、
前記セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設け、
次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フリーガラスによる封止ガラスで前記パッケージとキャップを接合するようにされ、
かつ、前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記キャップの接合部に相当する領域の厚みを薄くして、突起または凸条を形成するとともに、
さらに、前記突起または凸条の内側に別の突起または凸条を形成する
ことを特徴とする、セラミックパッケージの封止方法。A sealing method for a ceramic package in which a cap is bonded to an end face of the ceramic package in a state where the electronic component is housed in a ceramic package having a housing portion for housing the electronic component inside Because
An adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap,
Then, the package and the cap are joined with a sealing glass made of lead-free glass through the adhesion improving means,
And as the said adhesion improvement means between the said ceramic package and a cap, while reducing the thickness of the area | region equivalent to the junction part of the said cap, forming a protrusion or a protruding item | line,
Furthermore, another processus | protrusion or projecting ridge is formed inside the processus | protrusion or projecting ridge. The sealing method of a ceramic package characterized by the above-mentioned.

内部に電子部品を収容するための収容部を有するセラミック製のパッケージ内に前記電子部品を収容した状態において、このセラミックパッケージの端面に対してキャップを接合して封止するセラミックパッケージの封止方法であって、
前記セラミックパッケージとキャップとの間に密着性向上手段を設け、
次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フリーガラスによる封止ガラスで前記パッケージとキャップを接合するようにされ、
前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面に硬質ガラスを使用する
ことを特徴とする、ラミックパッケージの封止方法。A sealing method for a ceramic package in which a cap is bonded to an end face of the ceramic package in a state where the electronic component is housed in a ceramic package having a housing portion for housing the electronic component inside Because
An adhesion improving means is provided between the ceramic package and the cap,
Then, the package and the cap are joined with a sealing glass made of lead-free glass through the adhesion improving means,
A method for sealing a ceramic package, comprising using hard glass as a bonding end surface of the ceramic package as the means for improving the adhesion between the ceramic package and the cap.

前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面と前記キャップの接合部に硬質ガラスを使用することを特徴とする、請求項３に記載したセラミックパッケージの封止方法。 4. The ceramic package sealing according to claim 3, wherein hard glass is used as a bonding end surface of the ceramic package and a bonding portion of the cap as the means for improving the adhesion between the ceramic package and the cap. Stop method.

前記セラミックパッケージとキャップとの間の前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面に溝を形成して、この溝内に収容される硬質ガラスを使用することを特徴とする、請求項３または４のいずれかに記載したセラミックパッケージの封止方法。 4. The hard glass contained in the groove is formed by forming a groove in the bonding end surface of the ceramic package as the means for improving the adhesion between the ceramic package and the cap. Or the method for sealing a ceramic package according to any one of 4 above.

内部に電子部品を収容した収容部を有するセラミック製のパッケージと、このセラミックパッケージの端面に対して接合されるキャップとを備えるセラミックパッケージの封止構造であって、
前記セラミックパッケージとキャップとの間に設けた密着性向上手段と、
前記セラミックパッケージとキャップとの間でこの密着性向上手段に接触される鉛フリーガラスによる封止ガラスと
を備え、
さらに、前記密着性向上手段として、硬質ガラスを有する
ことを特徴とする、セラミックパッケージの封止構造。A ceramic package sealing structure comprising: a ceramic package having an accommodating portion for accommodating an electronic component therein; and a cap bonded to an end face of the ceramic package,
Adhesion improving means provided between the ceramic package and the cap;
A lead-free glass sealing glass that is in contact with the adhesion improving means between the ceramic package and the cap;
Furthermore, it has a hard glass as said adhesive improvement means. The sealing structure of the ceramic package characterized by the above-mentioned.

前記密着性向上手段として、前記セラミックパッケージの接合端面に溝を形成して、この溝内に収容される硬質ガラスを備えることを特徴とする、請求項６に記載したセラミックパッケージの封止構造。 The ceramic package sealing structure according to claim 6, wherein a groove is formed on a joining end surface of the ceramic package as the adhesion improving means, and a hard glass accommodated in the groove is provided.