JP4885089B2 - 電子部品パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水晶振動子などの小型の電子部品を気密封止するための電子部品パッケージ及びその製造方法に関するものである。

従来、この種の電子部品パッケージ１としては、例えば図１１に示したように、水晶振動子などの電子部品２を収納する凹部６が設けられたセラミック製のケース３と、該ケース３の側壁の上面に形成された溶接層（メタライズ層）４を介して封止される金属製の蓋体５とで構成されたものが知られている（特許文献１参照）。前記メタライズ層４はタングステン又はモリブデン等の金属の上にニッケルメッキと金メッキを施して層状に形成したものである。一方、蓋体５の片面にはクラッド化された金属ろう材７が形成されている。

前記電子部品パッケージ１の製造において、ケース３に蓋体５を封止する場合には、図１２に示すように、ケース３の上に蓋体５を被せ、メタライズ層４と金属ろう材７を重ね合わせてから蓋体５の外周縁に沿ってビーム８を一様に照射させながら矢印方向に移動する。このように、ビーム８の照射によって金属ろう材７が加熱溶融されメタライズ層４に封着することで、ケース３と蓋体５とを密着させていた。

また、特許文献２，３には、電子部品が収容されたケース内の真空度を維持しながら蓋体を密着させる構造の電子部品パッケージ及びその製造方法が示されている。その方法は、最初に前記ケースの側壁の上面に沿って蓋体をビーム溶接する。その際、前記側壁の上面の一部に完全溶接しない切れ目を残しておき、２回目以降のビーム溶接をする際にケース内のガスを抜きながら全封止するというものである。
特開平９−２４６４１５号公報 特開２０００−２２３６０４号公報 特開２０００−１９６１６２号公報

しかしながら、前記金属ろう材７は凹部６の周縁部に沿って一様に設けられるが、前記周縁部の一部に切れ目を持たせ、再度その切れ目部分をビーム溶接させようとすると、その切れ目部分の金属ろう材７が薄くなってしまう場合がある。このような薄くなった金属ろう材７の上に再度ビームを照射しても溶接が不十分となってしまい、気密封止が十分でない製品が製造されてしまう場合がある。

また、最初のビーム照射によって一度溶融した金属ろう材７を再度溶融させるには、より大きな照射熱を要するため、ガスの発生が増えるとともに、気密封止が十分に行えないおそれがある。

そこで、本発明の目的は、水晶振動子のような高真空度における封止が要求される電子部品を容易且つ確実に気密封止することができる電子部品パッケージ及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電子部品パッケージは、電子部品を収容する凹部が形成されたケースと、このケースの上面に載置され、ケースとの間に設けられた溶融部材を介して前記凹部内を封止する蓋体とを備え、前記溶融部材を前記凹部の周囲に沿って溶融することによって連続する封止ラインが形成された電子部品パッケージにおいて、前記凹部の内周面の一部を凹部内に突出させて凹部の側壁の一部に厚肉部を形成し、前記封止ラインは、前記厚肉部の上面で少なくとも一以上の切れ目を有する第１の封止ラインと、この第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを厚肉部の上面で連結する第２の封止ラインとを備え、前記第２の封止ラインは、前記第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを結ぶ直線上から厚肉部の上面の面方向にずれていることを特徴とする。

また、本発明の電子部品パッケージの製造方法は、電子部品を収容する凹部が形成されたケースと、このケースの上面に載置され、ケースとの間に設けられた溶融部材を介して前記凹部内を封止する蓋体とを備え、前記溶融部材を前記凹部の周囲に沿ってビーム照射することによって封止する電子部品パッケージの製造方法において、前記凹部の内周面の一部を凹部内に突出させて凹部の側壁の一部に厚肉部を形成し、この厚肉部の上面で少なくとも一以上の切れ目を有する第１の封止ラインを形成して前記蓋体をケースに固定する第１の封止ライン形成工程と、この第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを厚肉部の上面上で連結する第２の封止ラインを前記凹部内のガスを外部に排出させながら形成して前記蓋体をケースに気密封止する第２の封止ライン形成工程とを備え、前記第２の封止ライン形成工程において、前記第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを結ぶ直線上から厚肉部の上面の面方向にずれた位置で前記溶融部材にビーム照射することを特徴とする。

本発明の電子部品パッケージによれば、ケースに設けられている凹部の周囲の一部に少なくとも一以上の切れ目を有して形成される第１の封止ラインによって、ある程度の真空度を保持した状態で蓋体が固定される。また、前記第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを結ぶ直線上からずれた位置で前記端部同士を連結する第２の封止ラインによって、凹部内に溜まったガスを排出させながら、さらに真空度を高めた状態で完全に封止することができる。これによって、音叉型水晶振動子のような小型で高真空度が要求される電子部品を収容するのに適した構造の電子部品パッケージを提供することができる。

また、本発明の電子部品パッケージの製造方法によれば、ケースの側壁の一部を厚くして形成された厚肉部の上面に切れ目を有した状態で蓋体との接合を図る第１の封止ラインを形成し、前記切れ目に平行して延びる第２の封止ラインを形成した。このように、前記蓋体とケースとは、第１の封止ライン及び第２の封止ラインからなる二重の封止部を介して溶接接合されるため、第１の封止ラインを形成することによって少なくなった金属ろう材の不足分を第２の封止ラインを形成することで補うことができ、これによって電子部品を高い真空度を維持した状態で完全に気密封止することができる。

以下、本発明の電子部品パッケージ及びその製造方法の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の電子部品パッケージの封止状態における斜視図、図２は前記電子部品パッケージの平面図、図３は前記電子部品パッケージの封止前における断面を示したものである。なお、図１及び図２は、封止状態がわかるように蓋体２５を透過して示してある。

図１及び図２に示すように、本発明の電子部品パッケージ２０は、水晶振動子などの電子部品２１を収容するための側壁２９で囲われた凹部２６を有するセラミック製のケース２２と、前記凹部２６を覆う金属製の蓋体２５とによって構成されている。前記蓋体２５は前記凹部２６の周囲を略１周する第１の封止ライン３３と、この第１の封止ライン３３に一部が重なる第２の封止ライン３４とによって気密封止される。

前記ケース２２と蓋体２５は、図３に示すように、ケース２２の側壁２９の上面に設けられるメタライズ層２４に蓋体２５の裏面に設けられる溶融部材（金属ろう材）２７を溶融させることによって密着される。前記メタライズ層２４はタングステン又はモリブデン等の金属の上にニッケルメッキと金メッキを層状に施したものである。このメタライズ層２４の上に溶接される蓋体２５は、ケース２２の平面形状と略同一形状の金属板と、この金属板の裏面全体にクラッド化された金属ろう材２７とで構成されている。前記金属板は従来の蓋体と同様、４２アロイやコバールその他の鉄系合金で構成され、一方、金属ろう材２７は銀合金やアルミニウム合金等の金属材で構成される。金属ろう材２７の融点は溶融時のケース２２に及ぼす熱の影響を考慮して９００℃以下が望ましい。金属板と金属ろう材２７とのクラッド化は、２枚の金属板を同時に圧延することで容易に製造できる。クラッド化された蓋体２５は、金属的に強固な結合構造となるため熱伝導が極めて良好となり、ビーム等による照射熱によって加熱溶融し、メタライズ層２４に溶接される。前記第１の封止ライン３３及び第２の封止ライン３４は、前記ビームを照射することによってできる前記金属ろう材２７の溶融痕である。

本発明の電子部品パッケージ２０は、図１及び図２に示したように、ケース２２の側壁２９の一部を厚くした厚肉部３１を形成し、この厚肉部３１に前記メタライズ層２４に金属ろう材２７を溶融してできる封止ラインが平行して重なる二重封止部３８を設けた構造となっている。前記厚肉部３１は、前記側壁２９の内周面の一部が凹部２６内に突出するように形成される。また、前記二重封止部３８は、凹部２６側に溶接が完全に行われていない切れ目３２を有した状態の第１の封止ライン３３の一部と、前記切れ目３２からずれた位置に設けられる第２の封止ライン３４とで構成される。

前記第１の封止ライン３３は、図４に示すように、前記凹部２６の外周に沿って連続するようにビーム照射した部分である。このビーム照射は、前記蓋体２５の上から前記厚肉部３１の一端３５を始点とし、前記側壁２９の上面を前記凹部２６の外周に沿って１周し、終点となる他端３６に至るまで連続して行われる。前記ビーム照射した部分は蓋体２５の裏面側の金属ろう材２７が溶融して下側のメタライズ層２４に溶着されるが、前記一端３５と他端３６とを直接結ぶ間の切れ目３２は、金属ろう材２７とメタライズ層２４との間が密着していない微小な空洞部３９となっている。なお、上記実施形態では、第１の封止ライン３３に一箇所の切れ目３２を除いて連続してビーム照射する例を示したが、このように連続でなく複数回に亘って前記凹部２６の外周を一周するようにビーム照射を行ってもよい。

一方、前記第２の封止ライン３４は、図２に示したように、前記切れ目３２を平面方向からカバーするような位置に形成される。この第２の封止ライン３４は、前記切れ目３２の一端３５から他端３６を結ぶ直線ラインをそのまま平面方向に平行移動した位置に形成される。なお、図２には、第２の封止ライン３４が切れ目３２に沿って直線状に形成されているが、このような直線状には限定されず、厚肉部３１の範囲内であれば、円弧状あるいはコ字状のように屈曲しながら前記第１の封止ライン３３の一端３５と他端３６との間が繋がるように形成してもよい。

図５は図１のＢ−Ｂ断面における接合状態を示したものである。このように、前記第２の封止ライン３４に沿ってビームを照射することで、このビームを照射した部分の金属ろう材２７が溶融して、その直下のメタライズ層２４に溶着し、前記第１の封止ライン３３と連続した封止ラインとなる。このように、前記第１の封止ライン３３によって電子部品２１が収容された凹部２６内を完全に密閉せずに蓋体２５を固定し、第２の封止ライン３４によって前記凹部２６内のガスを排出させながら完全に密封することができる。

次に前記メタライズ層２４を介して前記蓋体２５をケース２２に気密封止する製造方法について説明する。以下の作業は、真空引きをした作業室内で行う。先ず、図６に示すように、前記ケース２２の凹部２６内に水晶振動子などの電子部品２１を収納し、次いでケース２２の側壁２９の上面２３に蓋体２５を載せ置く。このとき、蓋体２５の下面に設けられた金属ろう材２７が、前記側壁２９の上面２３に形成されたメタライズ層２４に接触する。次に、図７に示すように、蓋体２５の上から凹部２６の外周に沿って１回目のビーム２８を照射し、金属ろう材２７を加熱溶融してメタライズ層２４に直接溶接する。この１回目のビーム照射は、前記切れ目の一端を始点とし、他端が終点となるように、前記凹部２６の外周に沿って１周させる。この１回目のビーム照射によって、蓋体２５をケース２２の固定することができる。

続いて、図８に示すように、前記蓋体２５の上から前記第２の封止ライン３４に沿って２回目のビーム２８を照射する。この２回目のビームを照射すると同時に、前記切れ目３２から凹部２６内に溜まっているガスを外部に排出させながら行う。この２回目のビーム照射によって、前記蓋体２５の裏面に設けられている金属ろう材２７が溶融し、前記切れ目３２を塞ぐように第１の封止ライン３３に密着する。これによって、前記蓋体２５の外周が隙間なくケース２２の上面に密着し、凹部２６内の真空度が高い状態のまま気密封止することができる。

上記第１の実施形態では、二重封止部を一箇所に設けたが、このような二重封止部を複数設けることも可能である。図９は２箇所に二重封止部４８ａ，４８ｂを設けた第２実施形態の電子部品パッケージ４０の構成例を示したものである。この実施形態の電子部品パッケージ４０では、ケース４５の左右対称位置に第１の厚肉部４１ａ及び第２の厚肉部４１ｂを設けている。第１の封止ライン４３ａ，４３ｂは、それぞれの厚肉部４１ａ，４１ｂの内側に切れ目４２ａ，４２ｂを隔てて形成される。また、第２の封止ライン４４ａ，４４ｂは、前記切れ目４２ａ，４２ｂのそれぞれの外側に沿って形成される。前記第１の封止ライン４３ａ，４３ｂ及び第２の封止ライン４４ａ，４４ｂは、ビームの照射によって金属ろう材が溶融した部分であり、第２の封止ライン４４ａ，４４ｂを形成した段階で、図示しない電子部品が収容される凹部４６が気密封止される。このように二重封止部を２箇所設けることによって、最終封止を２回に分けて行うことができ、ケース２２内の真空度をより高めた状態で封止することができる。なお、前記二重封止部４８ａ，４８ｂは、凹部４６の形状やこの凹部４６内に収容される電子部品の種類や形状等に応じて配設数や配設位置を設定することができる。

図１０は上記第１実施形態の電子部品パッケージ２０に音叉型水晶振動子５１を収容した場合の構成例を示したものである。前記音叉型水晶振動子５１は基部５２と、この基部から延びる２本の振動腕部５３ａ，５３ｂと、前記基部５２からそれぞれ外側に延びる支持腕部５４ａ，５４ｂとを有して形成されている。この電子部品パッケージ２０の凹部２６内には一対の内部電極５５ａ，５５ｂが設けられ、この内部電極５５ａ，５５ｂ上に前記支持腕部５４ａ，５４ｂの各先端部が載置された状態で支持される。この音叉型水晶振動子５１のように、前記内部電極５５ａ，５５ｂが凹部２６の内側面に設けられる構造にあっては、最終封止のために設けられている厚肉部３１（詳細は図１，２参照）が凹部２６内に突出するように形成されたとしても、前記振動腕部５３ａ，５３ｂの振動スペースを狭めたり、パッケージサイズが大型化したりすることがない。また、前記凹部２６が前記厚肉部３１に設けられている二重封止部によって真空度の高い状態で封止できるため、特に前記音叉型水晶振動子５１のような高真空環境下での封止が要求される電子部品パッケージに適している。

本発明の第１実施形態における電子部品パッケージの斜視図である。 上記第１実施形態の電子部品パッケージの平面図である。 上記第１実施形態の電子部品パッケージの断面図である。 図１の電子部品パッケージのＡ−Ａ断面図である。 図１の電子部品パッケージのＢ−Ｂ断面図である。 ケース内に電子部品を収容し、蓋体を被せる工程を示す図である。 第１の封止ラインを形成する工程を示す図である。 第２の封止ラインを形成する工程を示す図である。 本発明の第２実施形態における電子部品パッケージの平面図である。 音叉型水晶振動子を収容した電子部品パッケージの平面図である。 従来の電子部品パッケージの構造を示す斜視図である。 上記従来の電子部品パッケージの封止方法を示す図である。

符号の説明

２０ 電子部品パッケージ
２１ 電子部品
２２ ケース
２３ 上面
２４ メタライズ層
２５ 蓋体
２６ 凹部
２７ 金属ろう材
２８ ビーム
２９ 側壁
３１ 厚肉部
３２ 切れ目
３３ 第１の封止ライン
３４ 第２の封止ライン
３５ 一端
３６ 他端
３８ 二重封止部
３９ 空洞部
４０ 電子部品パッケージ
４１ａ，４１ｂ 厚肉部
４２ａ，４２ｂ 切れ目
４３ａ，４３ｂ 第１の封止ライン
４４ａ，４４ｂ 第２の封止ライン
４５ ケース
４６ 凹部
４８ａ，４８ｂ 二重封止部
５１ 音叉型水晶振動子
５２ 基部
５３ａ，５３ｂ 振動腕部
５４ａ，５４ｂ 支持腕部
５５ａ，５５ｂ 内部電極

Claims (5)

1. 電子部品を収容する凹部が形成されたケースと、このケースの上面に載置され、ケースとの間に設けられた溶融部材を介して前記凹部内を封止する蓋体とを備え、前記溶融部材を前記凹部の周囲に沿って溶融することによって連続する封止ラインが形成された電子部品パッケージにおいて、
   前記凹部の内周面の一部を凹部内に突出させて凹部の側壁の一部に厚肉部を形成し、
   前記封止ラインは、前記厚肉部の上面で少なくとも一以上の切れ目を有する第１の封止ラインと、この第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを厚肉部の上面で連結する第２の封止ラインとを備え、
   前記第２の封止ラインは、前記第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを結ぶ直線上から厚肉部の上面の面方向にずれていることを特徴とする電子部品パッケージ。
2. 前記第１の封止ラインの切れ目は前記厚肉部の上面の面方向内側に、第２の封止ラインは前記厚肉部の上面の面方向外側に設けられる請求項１記載の電子部品パッケージ。
3. 前記第１の封止ラインは、前記厚肉部の上面の一端を始点とし、前記ケースの上面を凹部の外周に沿って一周し、前記厚肉部の上面の他端を終点とするように形成され、前記始点と終点との間に前記切れ目を有する請求項１記載の電子部品パッケージ。
4. 前記第１及び第２の封止ラインは、前記蓋体の上からビームを照射することによって、前記蓋体とケースの上面との間の溶融部材が溶融してできる溶融痕である請求項１記載の電子部品パッケージ。
5. 電子部品を収容する凹部が形成されたケースと、このケースの上面に載置され、ケースとの間に設けられた溶融部材を介して前記凹部内を封止する蓋体とを備え、前記溶融部材を前記凹部の周囲に沿ってビーム照射することによって封止する電子部品パッケージの製造方法において、
   前記凹部の内周面の一部を凹部内に突出させて凹部の側壁の一部に厚肉部を形成し、
   この厚肉部の上面で少なくとも一以上の切れ目を有する第１の封止ラインを形成して前記蓋体をケースに固定する第１の封止ライン形成工程と、
   この第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを厚肉部の上面上で連結する第２の封止ラインを前記凹部内のガスを外部に排出させながら形成して前記蓋体をケースに気密封止する第２の封止ライン形成工程とを備え、
   前記第２の封止ライン形成工程において、前記第１の封止ラインの切れ目の一方の端部と他方の端部とを結ぶ直線上から厚肉部の上面の面方向にずれた位置で前記溶融部材にビーム照射することを特徴とする電子部品パッケージの製造方法。

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