JP2001308214A

JP2001308214A - セラミックパッケージの封止方法と封止構造

Info

Publication number: JP2001308214A
Application number: JP2000126038A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Unno; 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: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックパッケージの外形寸法を現状より
も大きくすることなく、鉛フリーガラスを使用して十分
な封止性能を得るとともに、シールド性を備えること
で、外部からの電磁的悪影響を受けることが防止できる
封止方法を提供すること。【解決手段】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１２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４１に対してキャップ１３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、前記キャップ
１３が金属もしくは金属被覆キャップであり、前記セラ
ミックパッケージ１２と前記キャップ１３との間に硬質
ガラス５１を利用した密着性向上手段と、導通手段６１
とを設け、次いで、前記密着性向上手段を介して、鉛フ
リーガラス１５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、セラミックパッケージの封止方法。

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、蒸着等によって電極膜成分を追加した
り、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、結果として圧電振動子の特性向上を図るこ
とが困難となってしまう。

【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０．５ｍ
ｍ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ない。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。

【００１７】さらに、セラミックパッケージ３とキャッ
プ４を上述の鉛フリーガラスで接合すると、たとえキャ
ップ４を金属で形成しても、キャップ４とセラミックパ
ッケージ３とを接合状態でシールドすることができな
い。このため、外部からの影響で浮遊容量が変化した場
合に、圧電振動片２の振動特性に影響を及ぼし、製品の
性能悪化の原因になるという問題があった。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
を現状よりも大きくすることなく、鉛フリーガラスを使
用して十分な封止性能を得るとともに、シールド性を備
えることで、外部からの電磁的悪影響を受けることが防
止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。

【００１８】

【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、前記キャップが金属もしく
は金属被覆キャップであり、前記セラミックパッケージ
と前記キャップとの間に硬質ガラスを利用した密着性向
上手段と、導通手段とを設け、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、セラミックパッケー
ジの封止方法により、達成される。

【００１９】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硬質ガラスを利用した密着性
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。

【００２０】しかも、セラミックパッケージとキャップ
との間に導通手段を設け、キャップを金属製もしくは金
属被覆キャップとしているので、セラミックパッケージ
側でアースをとることで、パッケージのシールドが可能
となる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１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、前記硬質
ガラスを配置するとともに、前記導通手段として、金属
被覆部を設けることを特徴とする。

【００２２】請求項２の構成によれば、前記硬質ガラス
や導通手段としての金属被覆部をセラミックパッケージ
側の特にその接合端面に設ければ、パッケージ側の製造
プロセスを利用してこれら硬質ガラスや金属被覆部を容
易に形成することができる。

【００２３】請求項３の発明は、請求項２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設けて
前記硬質ガラスを配置し、この溝以外の箇所に金属被覆
を設けることを特徴とする。

【００２４】請求項３の構成によれば、前記硬質ガラス
を設ける箇所を容易に位置決めすることができる。

【００２５】請求項４の発明は、請求項２の構成におい
て、前記セラミックパッケージの接合端面を、外側の領
域と内側の領域に分けて、その一方の領域に前記硬質ガ
ラスを配置し、他方の領域に金属被覆部を設けることを
特徴とする。

【００２６】請求項４の構成によれば、一方の領域に設
けた金属被覆部により、硬化前の硬質ガラスがパッケー
ジの外側もしくは内側に流れ出ることが防止できる。

【００２７】請求項５の発明は、請求項２の構成におい
て、前記セラミックパッケージの接合端面を、外周側の
領域と内周側の領域とこれらの中間領域に分けて、この
外周側の領域と内周側の領域にそれぞれ金属被覆部を設
けて案内手段とし、この案内手段の内側である前記中間
領域に前記硬質ガラスを配置することを特徴とする。請
求項５の構成によれば、前記案内手段は、セラミックパ
ッケージの接合端面において、その外側と内側の領域に
挟まれた中間領域に硬質ガラスを案内して、位置決めす
ることができる。

【００２８】請求項６の発明は、請求項２の構成におい
て、前記セラミックパッケージの接合端面を、外周側の
領域と内周側の領域とこれらの中間領域に分けて、この
外周側の領域と内周側の領域を硬質ガラスによるガラス
リッチ部とし、前記中間領域に金属被覆部を設けること
を特徴とする。

【００２９】請求項６の構成によれば、セラミックパッ
ケージの接合端面の外側領域と内側領域において、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を向
上させることができる。しかも、中間領域の金属被覆部
は、キャップ側とパッケージ側を電気的に接続すること
ができる。

【００３０】請求項７の発明は、請求項１の構成におい
て、前記密着性向上手段と前記導通手段を兼ねるために
導電性硬質ガラスを使用することを特徴とする。

【００３１】請求項７の構成によれば、前記密着性向上
手段と前記導通手段を導電性硬質ガラスという一種類の
材料で兼用させることで、その分工程が単純となり、製
造が容易である。

【００３２】請求項８の発明は、請求項７の構成におい
て、前記キャップの接合部に導電性硬質ガラスを配置
し、この導電性硬質ガラスに重ねて前記鉛フリーガラス
を配置することを特徴とする。

【００３３】請求項８の構成によれば、キャップ側に予
め密着性向上手段と導電手段と封止部材を配置して用意
することにより、このキャップをパッケージの接合端面
に載せて加熱するだけで、接合することが可能となる。

【００３４】また、上記目的は、請求項９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金属製もしくは金属被覆されたキャ
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
られる硬質ガラスを利用した密着性向上手段及び導通手
段と、前記セラミックパッケージとキャップとの間で前
記密着性向上手段に接触される鉛フリーガラスによる封
止ガラスとを備える、セラミックパッケージの封止構造
により、達成される。

【００３５】請求項１０の発明は、請求項９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、前記硬
質ガラスを配置するとともに、前記導通手段として、金
属被覆部を設けたことを特徴とする。

【００３６】請求項１１の発明は、請求項１０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設
けて前記硬質ガラスを配置し、この溝以外の箇所に金属
被覆を設けたことを特徴とする。

【００３７】請求項１２の発明は、請求項１０の構成に
おいて、前記セラミックパッケージの接合端面を、外側
の領域と内側の領域に区分されており、その一方の領域
に前記金属被覆部が配置され、他方の領域に硬質ガラス
が設けられていることを特徴とする。

【００３８】請求項１３の発明は、請求項１０の構成に
おいて、前記セラミックパッケージの接合端面を、外周
側の領域と内周側の領域とこれらの中間領域の３つの領
域に区分し、この外周側の領域と内周側の領域にそれぞ
れ金属被覆部を設けて案内手段とし、この案内手段の内
側である前記中間領域に前記硬質ガラスを配置したこと
を特徴とする。

【００３９】請求項１４の発明は、請求項１０の構成に
おいて、前記セラミックパッケージの接合端面を、外周
側の領域と内周側の領域とこれらの中間領域の３つの領
域に区分し、この外周側の領域と内周側の領域を硬質ガ
ラスによるガラスリッチ部とし、前記中間領域に金属被
覆部を設けたことを特徴とする。

【００４０】請求項１５の発明は、請求項９の構成にお
いて、前記密着性向上手段と前記導通手段を兼ねるため
に導電性硬質ガラスを使用したことを特徴とする。

【００４１】請求項１６の発明は、請求項９の構成にお
いて、前記キャップの接合部に導電性硬質ガラスを配置
し、この導電性硬質ガラスに重ねて前記鉛フリーガラス
を配置したことを特徴とする。

【００４２】

【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。

【００４３】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。

【００４４】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１
２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。

【００４５】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。上記電極１４は、パッケージ１２の下面に露出し
た給電電極端子１４ｂに接続されている。

【００４６】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と、後述する硬質ガ
ラス等により形成した密着性向上手段及び導通手段３２
を介して接合されている。

【００４７】そして、キャップ１３は、この密着性向上
手段及び導通手段３２を介して、パッケージ１２側のア
ース電極３５と導通され、このアース電極３５は、パッ
ケージ１２の下面に露出したアース電極端子３５ａに接
続されている。

【００４８】ここで、上記圧電振動片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の上に長方形のリング状の中間ベース１２ｃと、
これよりも大きな内径を有する長方形のリング状の上ベ
ース１２ｄを積層する。これにより、パッケージ１２内
部に空間１２ａを設けるようにして箱状に成形し、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
係数と近い材料であって、電気を通す導体金属により、
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（ＳＵ
Ｓ）等が好適である。あるいはキャップ１３は、アルミ
ナ等のセラミックにより形成され、後述するように、導
体金属で被覆してもよい。

【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やチップ
コンデンサ２４を実装し、上記収容部２２ａに収容し
て、電極部３４と接続している。この電極３４は、パッ
ケージ１２の下面に露出した給電電極端子３４ｂに接続
されている。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４１
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】このキャップ１３は、この実施形態では、
上述したように、好ましくは、パッケージ１２のセラミ
ックと線膨張係数の近い導体金属，例えばコバールで形
成され、その下面周縁部の接合部４５に、予めリング状
の配置した封止材１５を備えている。

【００６０】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４１とキャップ１３との間に封止材と
して封止ガラス１５を適用して、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。

【００６１】ここで、本発明では、封止材１５として導
電性の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３０
０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１
２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。この鉛フリーガラスには、含有する銀成分により導
電性を有しており、かつ、必要により導電性を高める物
質によるフィラーを分散，含有させるものである。

【００６２】しかしながら、このような導電性鉛フリー
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。

【００６３】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４１の中央よりの領域に垂直な溝
４２を形成する。この溝４２内には、上記封止材である
導電性鉛フリーガラス１５との密着性を向上させる手段
としての硬質ガラス５１を埋め込んでいる。

【００６４】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。

【００６５】また、このセラミックパッケージ１２の上
端面４１の溝４２を挟むように、その外側と内側の各領
域には、それぞれ金属被覆部６１，６１が形成されてい
る。この金属被覆部６１，６１は、導体金属で形成さ
れ、アース電極３５と接続されている。金属被覆部６
１，６１は、好ましくは、表面に酸化膜を形成してい
る。金属被覆部６１，６１の金属被膜を形成するための
金属材料としては、導通性に支障がない程度の自然酸化
膜が形成される材料が使用され、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合
金等が好ましい。

【００６６】この表面に酸化膜を形成した金属被覆部６
１，６１の作用により、封止材である導電性鉛フリーガ
ラス５１との密着性も高められると共に、この金属被覆
部６１，６１が導電性鉛フリーガラス１５と導通する。
このため、金属製のキャップ１３、封止材１５、金属被
覆部６１、アース電極３５が導通されることにより、パ
ッケージ１２にキャップ１３を封止した状態で、全体が
シールドされることになる。

【００６７】本実施形態は以上のように構成されてお
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４１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。このため、パッケージのコ
ストアップを回避できるだけでなく、圧電振動子の特性
向上を目的とした真空熱処理、ウエット洗浄等の工程を
組立工程に導入することが容易となる。

【００６８】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側の上端面４１
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。

【００６９】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
以上に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。

【００７０】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、導電性鉛フリ
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。

【００７１】さらに、パッケージ１２の上端面４１の溝
４２を挟むように、その外側と内側の各領域には、それ
ぞれ金属被覆部６１，６１を設けたことにより、金属製
のキャップ１３側とパッケージ１２側が導通されるの
で、外部からの不要な電磁的影響は、パッケージ１２の
アース電極３５から逃がされることになる。これによ
り、パッケージ製品を電磁ノイズからシールドすること
ができ、その振動特性等などに悪影響を受けることを有
効に防止して、例えば、高い周波数帯域に適合した高精
度製品の高い品質を保持することができる。

【００７２】図５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。

【００７３】図において、第１の実施形態と同一の符号
を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説
明は省略し、相違点を中心に説明する。

【００７４】この封止方法は、セラミックパッケージ１
２の上端面４１に溝を形成していない。

【００７５】すなわち、この実施形態では、セラミック
パッケージ１２の上端面４１を、中間領域と、これを挟
む外側領域及び内側領域の３つの領域に区分し、先ず、
外側領域と内側領域にそれぞれ金属被覆部６１，６１を
形成する。金属被覆部６１，６１は導通手段としての機
能に加えて、案内部６２として、その間に溶融された硬
質ガラス５１を案内して位置決めする機能を発揮する。
すなわち、硬質ガラス５１は、金属被覆部６１，６１に
よりそれぞれ外側及び内側への進路が規制されるように
案内されることで、パッケージ１２の外側や内側に流れ
ることがなく、セラミックパッケージ１２の上端面４１
の中間領域に正しく位置決めされる。

【００７６】したがって、図５に示すように、導電性鉛
フリーガラス１５を備えるキャップ１３をパッケージ１
２の上端面４１に載せて、加熱することにより、溶融し
た導電性鉛フリーガラス１５が硬質ガラス５１と好適に
馴染んでパッケージの外側や内側に過度に流れだすこと
がないので、密着性をより確実なものとすることができ
る。

【００７７】したがって、本実施形態においても、第１
の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。

【００７８】図６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。

【００７９】図において、第１の実施形態と同一の符号
を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説
明は省略し、相違点を中心に説明する。

【００８０】この封止方法は、セラミックパッケージ１
２の上端面４１を内側の領域と外側の領域に区分し、外
側の領域には、硬質ガラス５１を適用する。また、上端
面４１の内側の領域には、金属被覆部６１を適用する。

【００８１】これにより、セラミックパッケージ１２に
キャップ１３を封止する際に、溶融した導電性鉛フリー
ガラス１５が硬質ガラス５１と好適に馴染んでパッケー
ジ１２の内側に向かって流れることを防止することがで
きる。特に、導電性鉛フリーガラス１５が流れて、セラ
ミックパッケージ１２内の圧電振動片１１に触れると、
その性能を損なうことになる。本実施形態はこのような
事態を防止できる点を除いて、本実施形態も第１の実施
形態と同様の作用効果を発揮することができる。

【００８２】図７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。

【００８３】図において、第１の実施形態と同一の符号
を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説
明は省略し、相違点を中心に説明する。

【００８４】この封止方法は、セラミックパッケージ１
２の上端面４１を内側の領域と外側の領域に区分し、内
側の領域には、硬質ガラス５１を適用する。また、上端
面４１の外側の領域には、金属被覆部６１を適用する。
つまり、図７の実施形態では、図６の実施形態と比べる
と、硬質ガラス５１と金属被覆部６１を設ける位置が逆
になっている点だけが異なっている。

【００８５】したがって、セラミックパッケージ１２に
キャップ１３を封止する際に、溶融した硬質ガラス５１
がパッケージ１２の外側に向かって流れることを防止す
ることができる。本実施形態はこのような事態を防止で
きる点を除いて、本実施形態も第１の実施形態と同様の
作用効果を発揮することができる。

【００８６】図８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。

【００８７】図において、第１の実施形態と同一の符号
を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説
明は省略し、相違点を中心に説明する。

【００８８】この封止方法は、セラミックパッケージ１
２の上端面４１の中間の領域に金属被覆部６１を形成す
る。次いで、この中間の領域を挟む外側の領域と内側の
領域に図示するようなガラスリッチ部６３，６３を形成
する。

【００８９】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４１に金属被覆部６１を形成した後
で、上記外側領域と内側領域に、それぞれ溶融状態の硬
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、
ガラスリッチ部６３，６３が形成される。

【００９０】次いで、図８に示すように、接合部４５に
導電性鉛フリーガラス１５を適用したキャップ１３を上
端面４１に載置して加熱する。これにより、溶融した導
電性鉛フリーガラス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４１に形成
したガラスリッチ部６３，６３と好適に馴染んで、その
接合界面は強固に接合される。また、セラミックパッケ
ージ１２の上端面４１の金属被覆部６１は、導電性の鉛
フリーガラス１５及びキャップ１３と導通される。

【００９１】これにより、本実施形態においても、封止
品質が向上し、第１の実施形態と同一の作用効果を発揮
することができる。

【００９２】図９は、上述の各実施形態に適用される封
止材１５をキャップ１３へ配置するための方法の第１の
変形例である。

【００９３】金属製のキャップ１３の接合部４５には、
導電性硬質ガラス６４が焼成により配置され、その上に
導電性鉛フリーガラスによる封止ガラス１５が配置され
ている。

【００９４】導電性硬質ガラス６４は、熱膨張率の比較
的低い、例えば、硼珪酸ガラス（Ｎａ₂ Ｏ，Ｂ₂ Ｏ₃ ，
ＳｉＯ₂ を主成分とするガラス）であって、特に、導電
性を高める物質，例えば、Ａｇフィラー等を加えて、導
電性能を付与させたものである。これにより、導電性硬
質ガラス６４は、導通手段と密着性向上手段との２つの
機能をあわせもつことになる。

【００９５】キャップ１３にこのような導電性硬質ガラ
ス６４を適用して、導電性鉛フリーガラス１５を配置す
れば、キャップ１３と導電性鉛フリーガラス１５との密
着性がより向上される。

【００９６】図１０は、上述の各実施形態に適用される
封止材１５をキャップ１３へ配置するための方法の第２
の変形例である。

【００９７】図１０で示す第２の変形例は、第１の変形
例と比較すると、キャップ１３の構成のみが異なる。つ
まり、キャップ１３は、例えばセラミックにより形成し
たキャップ本体部１３ａと、このキャップ本体部１３ａ
の周囲に被覆した導体金属による金属被覆部１３ｂを備
えている。

【００９８】そして、図示するように、キャップ１３の
接合部４５には、導電性硬質ガラス６４が焼成により配
置され、その上に導電性鉛フリーガラスによる封止ガラ
ス１５が配置されている。

【００９９】これにより、キャップ本体部１３ａを金属
で形成しなくても、シールド効果が得られるとともに、
第１の変形例と同じように、キャップ１３と導電性鉛フ
リーガラス１５との密着性がより向上される。

【０１００】図１１は、上述の各実施形態に適用される
封止材１５をキャップ１３へ配置するための方法の第３
の変形例である。

【０１０１】図示するように、キャップ１３の接合部４
５に密着性向上手段としての凹凸部６５を形成し、封止
材としての導電性鉛フリーガラス１５を予め溶着等によ
り適用しておく。

【０１０２】これにより、導電性鉛フリーガラス１５が
加熱により溶融されると、キャップ１３の接合部４５の
凹凸部６５の凹凸面に入り込むので、導電性鉛フリーガ
ラス１５とキャップ１３の接合部４５との接触面積が増
加する。したがって、キャップ１３の接合部４５の凹凸
部６５の接着面積増加とアンカー効果により、導電性鉛
フリーガラス１５とキャップ１３とが強固に接合され
る。

【０１０３】また、このような凹凸面の代わりに、キャ
ップ１３の接合部４５には、例えばサンドブラスト等に
よる粗面を形成してもよい。これにより、粗面は上記凹
凸面６５と同等の機能を発揮する。そして、このような
粗面は、物理的手法に限らず、各種の薬品等により処理
して、化学的に形成してもよい。

【０１０４】図１２は、上述の各実施形態に適用される
封止材１５をキャップ１３へ配置するための方法の第４
の変形例である。

【０１０５】この封止方法は、キャップ１３の接合部４
５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。

【０１０６】すなわち、図１２において、キャップ１３
の接合部４５には、下方に向かって突出する突起６６が
形成されている。この突起６６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４１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。

【０１０７】これにより、キャップ１３側に適用される
導電性鉛フリーガラス１５は、キャップ１３の接合部４
５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。

【０１０８】図１３は、上述の各実施形態に適用される
封止材１５をキャップ１３へ配置するための方法の第５
の変形例である。

【０１０９】図において、キャップ１３の接合部４５
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７５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。

【０１１０】また、接合部４５には、図１２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６７が形
成されている。

【０１１１】これにより、導電性鉛フリーガラス１５
は、接合部４５がその板厚を薄く形成された分だけ、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１２の構造と同じ接合強度の向上の効果に加え
て、図１３の構造では、導電性鉛フリーガラス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。

【０１１２】図１４は、上述の各実施形態に適用される
封止材１５をキャップ１３へ配置するための方法の第６
の変形例である。

【０１１３】図において、キャップ１３の接合部４５
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７６が形成されている。

【０１１４】すなわち、キャップ１３の接合部４５に
は、図１３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６７が形成されている。また、接合
部４５には、第１の突起もしくは凸条６７より内側にお
いて、上記第２の突起または凸条７６が形成されてい
る。

【０１１５】これにより、封止の際には、キャップ１３
の接合部４５に密着性向上手段としての第１の突起もし
くは凸条６７形成されているので、封止材としての導電
性鉛フリーガラス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、溶融した導電性鉛フリーガラス１５が上記第２の突
起または凸条７６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。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、図示した断面構
造に限らず、より多層で複雑な形態することができる。
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。

【０１１６】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。

【０１１７】

【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大きくする
ことなく、鉛フリーガラスを使用して十分な封止性能を
得るとともに、シールド性を備えることで、外部からの
電磁的悪影響を受けることが防止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】本発明の封止方法の第２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６】本発明の封止方法の第３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７】本発明の封止方法の第４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８】本発明の封止方法の第５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９】本発明の各実施形態に適用される封止材をキャ
ップへ配置するための方法の第１の変形例示す要部拡大
断面図。

【図１０】本発明の各実施形態に適用される封止材をキ
ャップへ配置するための方法の第２の変形例示す要部拡
大断面図。

【図１１】本発明の各実施形態に適用される封止材をキ
ャップへ配置するための方法の第３の変形例示す要部拡
大断面図。

【図１２】本発明の各実施形態に適用される封止材をキ
ャップへ配置するための方法の第４の変形例示す要部拡
大断面図。

【図１３】本発明の各実施形態に適用される封止材をキ
ャップへ配置するための方法の第５の変形例示す要部拡
大断面図。

【図１４】本発明の各実施形態に適用される封止材をキ
ャップへ配置するための方法の第６の変形例示す要部拡
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導電性鉛フリーガラス（封止材）２０圧電発振器４１上端面４５接合部５１硬質ガラス６１金属被覆部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記キャップが金属もしくは金属被覆キャップであり、前記セラミックパッケージと前記キャップとの間に硬質
ガラスを利用した密着性向上手段と、導通手段とを設
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
ることを特徴とする、セラミックパッケージの封止方
法。
【請求項２】前記セラミックパッケージの接合端面
に、前記硬質ガラスを配置するとともに、前記導通手段
として、金属被覆部を設け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の封止方法。
【請求項３】前記セラミックパッケージの接合端面に
溝を設けて前記硬質ガラスを配置し、この溝以外の箇所
に金属被覆を設けることを特徴とする、請求項２に記載
したセラミックパッケージの封止方法。
【請求項４】前記セラミックパッケージの接合端面
を、外側の領域と内側の領域に分けて、その一方の領域
に前記金属被覆部を配置し、他方の領域に硬質ガラスを
設けることを特徴とする、請求項２に記載したセラミッ
クパッケージの封止方法。
【請求項５】前記セラミックパッケージの接合端面
を、外周側の領域と内周側の領域とこれらの中間領域に
分けて、この外周側の領域と内周側の領域にそれぞれ金
属被覆部を設けて案内手段とし、この案内手段の内側で
ある前記中間領域に前記硬質ガラスを配置することを特
徴とする、請求項２に記載したセラミックパッケージの
封止方法。
【請求項６】前記セラミックパッケージの接合端面
を、外周側の領域と内周側の領域とこれらの中間領域に
分けて、この外周側の領域と内周側の領域を硬質ガラス
によるガラスリッチ部とし、前記中間領域に金属被覆部
を設けることを特徴とする、請求項２に記載したセラミ
ックパッケージの封止方法。
【請求項７】前記密着性向上手段と前記導通手段を兼
ねるために導電性硬質ガラスを使用することを特徴とす
る、請求項１に記載したセラミックパッケージの封止方
法。
【請求項８】前記キャップの接合部に導電性硬質ガラ
スを配置し、この導電性硬質ガラスに重ねて前記鉛フリ
ーガラスを配置することを特徴とする、請求項７に記載
したセラミックパッケージの封止方法。
【請求項９】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金属製もしくは金属被覆
された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られ
る硬質ガラスを利用した密着性向上手段及び導通手段
と、前記セラミックパッケージとキャップとの間で前記密着
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
スとを備えることを特徴とする、セラミックパッケージ
の封止構造。
【請求項１０】前記セラミックパッケージの接合端面
に、前記硬質ガラスを配置するとともに、前記導通手段
として、金属被覆部を設けたことを特徴とする、請求項
９に記載の、セラミックパッケージの封止構造。
【請求項１１】前記セラミックパッケージの接合端面
に溝を設けて前記硬質ガラスを配置し、この溝以外の箇
所に金属被覆を設けたことを特徴とする、請求項１０に
記載したセラミックパッケージの封止構造。
【請求項１２】前記セラミックパッケージの接合端面
を、外側の領域と内側の領域に区分されており、その一
方の領域に前記金属被覆部が配置され、他方の領域に硬
質ガラスが設けられていることを特徴とする、請求項１
０に記載したセラミックパッケージの封止構造。
【請求項１３】前記セラミックパッケージの接合端面
を、外周側の領域と内周側の領域とこれらの中間領域の
３つの領域に区分し、この外周側の領域と内周側の領域
にそれぞれ金属被覆部を設けて案内手段とし、この案内
手段の内側である前記中間領域に前記硬質ガラスを配置
したことを特徴とする、請求項１０に記載したセラミッ
クパッケージの封止構造。
【請求項１４】前記セラミックパッケージの接合端面
を、外周側の領域と内周側の領域とこれらの中間領域の
３つの領域に区分し、この外周側の領域と内周側の領域
を硬質ガラスによるガラスリッチ部とし、前記中間領域
に金属被覆部を設けたことを特徴とする、請求項１０に
記載したセラミックパッケージの封止構造。
【請求項１５】前記密着性向上手段と前記導通手段を
兼ねるために導電性硬質ガラスを使用したことを特徴と
する、請求項９に記載したセラミックパッケージの封止
構造。
【請求項１６】前記キャップの接合部に導電性硬質ガ
ラスを配置し、この導電性硬質ガラスに重ねて前記鉛フ
リーガラスを配置したことを特徴とする、請求項１５に
記載したセラミックパッケージの封止構造。