JP2000294665A - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属の蓋材を金属容器本体にプロジェクショ
ン溶接することにより封入してなる小型、薄型の電子部
品において、溶接の際の封止ガラスのクラックの発生お
よびスパークによる溶接屑の素子への付着を防止するこ
とを課題とする。 【解決手段】 ガラス７で封止されたリード線６を備
え、水晶片２を収納した箱型の金属容器本体３へ金属製
蓋材８をプロジェクション溶接することにより封入して
なる電子部品１において、前記金属製蓋材８の周縁部に
金属薄板を絞り加工することにより形成した連なったプ
ロジェクション８ａを形成すると共に、該プロジェクシ
ョン８ａの内側に立ち下がり部８ｂ１をも形成し、溶接
の際発生するスパークによる溶接屑の進入を阻止するよ
う構成し、且つ交流溶接電源を用いて溶接することとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この本発明は薄型のＩＣカー
ド等に内蔵するための電子部品に関し、特に、箱形の金
属製容器に水晶片等の素子が封入されてなる小型薄型の
電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣカード等の小型化、薄型化が
要求される製品の需要が高まり、それに対し内蔵される
電子部品の小型化、薄型化が要望されている。このよう
な電子部品として、ＩＣカード内に内蔵される電子回路
に対する基準周波数を取り出すための水晶振動子があ
る。

【０００３】図１０はかかる従来のＩＣカード用の水晶
振動子である電子部品の構造を示す図であり、電子部品
１０１は、金属製の容器本体１０３内に水晶片１０２を
位置決め支持し、外部と導通する一対のリード１０６を
容器本体１０３のリード導出孔１０５に挿通してからガ
ラス１０７で封止して容器本体１０３から導出させ、リ
ード１０６に水晶振動片１０２を図示しない導電性接着
剤で固着後、容器本体１０３の蓋受部１０３ａに金属製
の金属製蓋材１０８を嵌合し、真空中でその周縁をプロ
ジェクション溶接（突き合わせ抵抗溶接）して密閉状態
としたものである。

【０００４】このような従来の電子部品においては、金
属製蓋材１０８の周縁を加圧しながら通電して金属製蓋
材１０８および容器本体１０３の金属を溶融させて蓋受
部１０３ａに接合させるとき、この機械的加圧と加熱に
よるショックが蓋受部１０３ａ直下の封止用のガラス１
０７に直接伝わり、ガラス１０７にクラックを生じさせ
易かった。特に薄型になると一層クラックが生じ易くな
る。

【０００５】そこで、このような問題を回避するべく、
改良された電子部品が特開平３ー１７２００９号公報に
開示されている。図１１はこの改良された電子部品の構
造を示す図である。この電子部品１０１においては、容
器本体１０３の蓋受部１０３ａ直下にリード挿通孔１１
５を設け、容器本体１０３の蓋受部１０３ａの直下から
外側にずれたところに、前記リード挿通孔１１５に接続
して外部に開口するリード導出孔１０５がリード挿通孔
１１５と同軸に設けられている。リード挿通孔１１５の
内径はリード導出孔１０５よりも径小となっている。リ
ード１０６を封止するガラス１０７はリード挿通孔１１
５を除くリード導出孔１０５にだけ充填されリード１０
６を封止している。他の構造については図１０に示した
電子部品と同様である。

【０００６】又、図１１に示す改良された電子部品にお
いては、蓋材１０８と蓋受部１０３ａとを接合一体化す
るプロジェクション溶接が行われることも同様である。
このとき、前記加圧による機械的衝撃や、発熱によるシ
ョックが蓋受部１０３ａ直下のリード挿通孔１１５には
伝わるが、蓋受部１０３ａ直下から外側に離れたリード
導出孔１０５の部分には伝わり難くなる。一方、リード
１０６を封止するガラス１０７は前記のようにリード導
出孔１０５にのみ充填され、リード挿通孔１１５には充
填されていないので、ガラス１０７にクラックが生じる
という不具合の心配がなくなるという旨が同号公報に記
載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
開示された、改良型の電子部品においても、次に述べる
問題点あった。すなわち、容器の薄型化が進んでくる
と、実際には上記のリード導出孔１０５とリード挿入孔
１１５を十分な段差をもって形成することが加工上困難
となり、また形成できたとしても、段差を大きくとるこ
とができないので、ガラス１０７をリード導出孔の範囲
のみに封着することは困難となり、リード挿入孔１１５
の範囲にもはみだして形成され、このためにクラックを
生じやすくなる。また、容器の平面寸法の小型化が進ん
でくると、リード挿入孔１１５の長さは長くとれず、リ
ード導出孔１０５が蓋受部１０３ａに接近し、リード導
出孔１０５に封着されたガラス１０７には溶接の際の機
械的衝撃や、発熱によるショックが伝わり易くなり、こ
のためにクラックが生じ易くなる。

【０００８】次に、一般に図１１に示すような構造の電
子部品においては、溶接時の加圧力及び電流値は封着さ
れたガラスへの影響が大であり、これらの加圧力や電流
値が適切に低減されていない状態では、封止部分の構造
に上記の改良がなされていても、溶接の際のガラスのク
ラックを避けることは実際上困難である。これは、加圧
力も熱も、本来、局在性に乏しく、当初限られた部分に
加えられても、その応力等は全体に拡散する傾向があ
り、封着されたガラス１０７が蓋受部１０３ａからある
程度離れていても加圧力および熱による応力はかなりガ
ラス１０７に伝わる。従って、加圧力や熱を低減する何
等かの手段が必要となる。ところが、前記公報には前記
加圧力や電流値の低減のための記述がなく、このままで
は、改良の目的が達成されにくい傾向にある。

【０００９】また、溶接時には必ずスパークによる溶接
屑が発生し、それが水晶片１０２に付着することによ
り、周波数が低下する等、特性上問題となるが、前記公
報にはその対策が記載されていない。

【００１０】本発明は特にＩＣカード等に搭載される水
晶振動子等の電子部品であって、ガラス封止されたリー
ド線を備えた箱型の金属容器内に収納された素子を、金
属の蓋材を金属容器本体にプロジェクション溶接するこ
とにより封入してなる小型、薄型の電子部品において、
上記したような溶接の際の封止ガラスのクラックの発生
およびスパークによる溶接屑の素子への付着を防止する
ことを解決しようとすることを課題とするものである。

【００１１】そして、本発明はかかる課題を解決し、極
めて小型、薄型の形状においても信頼性の高い前記電子
部品を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにその第１の手段として本発明は、箱型の金属製容器
本体内に収納された素子を金属製蓋体にて封入して成る
電子部品において、前記金属製蓋体にはその周縁部に連
なって形成されるプロジェクションを有し、該プロジェ
クションの内側に溶接屑の進入を阻止する屈曲したよう
な立ち下がり部を備えていることを特徴とする。

【００１３】上記の課題を解決するためにその第２の手
段として本発明は、前記第１の手段において、前記金属
製蓋体は、厚さが０．１ｍｍ〜０．０５ｍｍの薄板で形
成されており、前記プロジェクションは絞り加工にて形
成されていることを特徴とする。

【００１４】上記の課題を解決するためにその第３の手
段として本発明は、箱型の金属製容器本体内に収納され
た素子を金属製蓋体にて封入して成る電子部品におい
て、前記金属製容器本体内にはその周縁部に連なって形
成されるプロジェクションを有し、該プロジェクション
の少なくとも内側に逃げ溝を備えていることを特徴とす
る。

【００１５】上記の課題を解決するためにその第４の手
段として本発明は、前記第３の手段において、前記プロ
ジェクションの断面は逆Ｖ字形であって、その頂角は６
０〜９０度であり、前記逃げ溝の断面はＶ又はＵ字形で
あって、前記逃げ溝の深さは前記プロジェクションの高
さの０．４〜０．５倍であることを特徴とする。

【００１６】上記の課題を解決するためにその第５の手
段として本発明は、前記第１乃至第４の手段のいずれか
において、前記箱型の金属製容器本体内にはガラス封止
されたリード線を備えていることを特徴とする。

【００１７】上記の課題を解決するためにその第６の手
段として本発明は、箱型の金属製容器本体内に収納され
た素子を金属製蓋体にて封入して成る電子部品の製造方
法において、前記金属製蓋体又は金属製容器本体の周縁
部に連なって形成されるプロジェクションを形成すると
共に、該プロジェクションの内側に溶接屑の進入を阻止
する屈曲状の立ち下げ部又は逃げ溝を形成し、溶接電源
として交流溶接電源を用いることを特徴とする。

【００１８】上記の課題を解決するためにその第７の手
段として本発明は、前記第６の手段による製造方法にお
いて、前記金属製容器本体は、コバール又は４２ニッケ
ルアロイ等の金属粉末を射出成形して形成することを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
第１の実施の形態について説明する。図１は本実施の形
態に係る電子部品の構造を示す分解斜視図である。図１
に示すように、電子部品１は素子として矩形ＡＴ板の水
晶片２が用いられている。３は上部が開口した金属より
なる箱型の容器本体であり、４はその内部の底部の隅の
うち、長手方向の一方の壁部に接する部分に設けられた
水晶片２の位置決め用の段部である。水晶片２は段部４
上に図示しない非導電性接着剤により固定され、位置決
めされる。

【００２０】５は段部４と反対側の壁部に設けられたリ
ード導出孔である。６は図示しない導電性接着剤により
水晶片２の図示しない電極に接続され、リード導出孔５
を通って容器外部へ突出するリードである。リード６は
容器外において曲げられ、電子部品１の表面実装を容易
としている。７はリード６とリード導出孔５の間を絶縁
し封止する封止ガラスである。３ｂは容器本体の内側の
底部に設けられたリード６の逃げ部である。８は金属製
の蓋材であり、水晶片２を容器本体３内に収納、支持し
た後、後述するプロジェクション溶接により容器本体３
の上端面３ａに接合されるものである。

【００２１】図２は図１に示す電子部品において蓋材の
プロジェクション溶接の方法を示す断面図であり、図３
は図２のＡ部の拡大図である。図２および図３に示すよ
うに、蓋材８は金属の薄板がその周縁部において連なっ
た凹凸をなすように絞り加工により成形され、外側には
断面が略Ｖの字状の連なったプロジェクション８ａが、
その内側には立ち下がり部８ｂ１が形成されこの立ち下
がり部８ｂ１に連なる容器本体３の上端面３ａから若干
内部に入り込む沈み部８ｂがそれぞれ形成されている。

【００２２】図３に示すように、蓋材８は沈み部８ｂが
若干の隙間をもって容器本体３と嵌合することにより位
置出しがされ、プロジェクション８ａの先端は、不可避
な加工誤差により部分的には接触しない部分が出るもの
の、容器本体３の上端面３ａに接触しており、沈み部８
ｂの外周部の立ち下がり部８ｂ１は上端面３ａの内側の
コーナー部と僅かの隙間をおいて近接するか、または軽
く接触している。

【００２３】この状態において、真空状態の下で図示し
ない交流溶接電源を用い、下電極１２を容器本体３の下
面に当て、上電極である溶接ヘッド９を蓋材８の周縁部
の上面に当てて、矢印のように加圧すると共に、蓋材８
と容器本体３に溶接電流を流し、プロジェクション８ａ
の先端を容器本体３の上端面３ａにプロジェクション溶
接することにより、容器本体３に蓋材を接合、被着し、
容器本体３の封止を行う。ここで、溶接ヘッド９により
蓋材８の周縁部を加圧する際には、小さな加圧力によ
り、プロジェクション８ａの先端の連なりのすべての部
分において容器本体３の上端面３ａに実質的に接触する
ことができる。

【００２４】小さな加圧力とすることができるのは、図
１０又は図１１に示した蓋材のような平板状のものと異
なり、本例の場合は、蓋材８が厚さが略０．１ｍｍ〜
０．０５ｍｍの金属の薄板の絞り加工により形成され
て、全体に変型しやすい構造となっているので、プロジ
ェクション８ａ部の高さに多少の誤差があっても、小さ
な加圧力（従来の２０％程度の加圧力）により、容易に
容器本体３の上端面３ａになじませ、密着させることが
できるからである。このように、溶接の際、密着のため
に必要な加圧力を、従来よりも効果的に低減することが
できる。

【００２５】次に、このように密着した状態で溶接電流
を流す。図４は本発明および従来例における溶接電流の
時間的変化の状態を示すタイムチャートである。図４に
おいて、横軸は時間ｔを、縦軸は電流値Ｉを示し、曲線
ＩＡは本発明に使用するコンデンサータイプではない交
流溶接電源により厳密に波形制御された溶接電流の波形
を示すグラフであり、曲線ＩＢは図１０又は図１１に示
すような従来の電子部品の溶接に使用されてきたコンデ
ンサータイプの直流電源による溶接電流の波形を示すグ
ラフである。

【００２６】図４に示すようにＩＡはＩＢに比較しピー
ク電流値が低いが、立ち上がり時間および通電時間が長
くなっている。本実施例の場合の溶接電流ＩＡの立ち上
がり時間は略０．１秒以上になるように制御され、従来
の溶接電流ＩＢの立ち上がり時間よりも大幅に長くなっ
ている。このような平坦化された溶接電流ＩＡの特性に
より、溶接電流ＩＡに伴う発熱は時間的に平坦化され、
発熱が周囲に熱伝導により伝達される場合の熱勾配が従
来よりも低減され、これに伴う熱応力も従来よりも効果
的に低減される。

【００２７】本実施例の電子部品の容器の寸法は封止ガ
ラス７を含む封止部の構造が単純であるので、例えば、
略６ｍｍ×３．５ｍｍ×０．８ｍｍと極めて小型、薄型
に形成することができる。そしてこの場合、従来の電子
部品と同様に溶接の際の、機械的な加圧力に基づく応力
および、溶接電流による発熱に基づく熱応力がリード導
通孔５に設けた封止ガラス７に伝わるが、上記のように
機械的な加圧力自体が従来よりも効果的に低減されてい
るので、封止ガラスに伝わる機械的応力も従来よりも低
減され、溶接電流の発熱に起因する熱応力自体も上記の
理由により従来よりも効果的に低減されて封止ガラス７
に伝わるので、封止ガラス７にクラックが発生すること
は防止される。

【００２８】次に、本実施例の電子部品においても、プ
ロジェクション８ａの先端を容器本体３の上端面３ａに
プロジェクション溶接する際には、従来と同様にスパー
クによる溶接屑１０が発生し飛び散るが、図３に示すよ
うに、蓋材８の沈み部８ｂの外周部の立ち下がり部８ｂ
１が上端面３ａの内側のコーナー部と僅かの隙間をおい
て近接するか、または軽く接触しているので、溶接屑１
０は沈み部８ｂの立ち下がり部８ｂ１により効果的に阻
止されて、容器本体３の内部に入りこむことはできず、
従来のように溶接屑１０が水晶片２に付着することを回
避することができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図５は本実施の形態に係る電子部品
２１の構造を示す分解斜視図である。図５において、図
１の場合と対応する構成部材には同一の符号を付してあ
る。図６は容器本体２３に設けられた後述するプロジェ
クションの近傍の断面図であり、図６（ａ）は図５のＡ
ーＡ断面図、図６（ｂ）は図５のＢーＢ断面図である。
図５及び図６において、２３ｄは容器本体２３の上端面
２３ａに設けられた断面が逆Ｖ字形の凸壁をなす連なっ
たプロジェクションであり、２３ｆ、２３ｇはそれぞれ
プロジェクション２３ｄの外側および内側に隣接して上
端面２３ａに設けられた断面Ｖ字形の連なった逃げ溝で
ある。

【００３０】ここで、本実施の形態においては封止用の
ガラス７を有する壁部においては図６（ａ）に示すよう
に、プロジェクション２３ｄの断面の頂角は略６０度〜
９０度に設定され、逃げ溝２３ｆ、２３ｇの底部におい
て側面のなす角は略１２０度に設定され、逃げ溝２３
ｆ、２３ｇの深さはプロジェクション２３ｄの高さの略
０．４倍に設定されているいる。

【００３１】そして封止用のガラス７を有しない壁部に
おいては図６（ｂ）に示すように、プロジェクション２
３ｄの断面の頂角は同様に略６０度〜９０度に設定され
ているが、逃げ溝２３ｆ、２３ｇの底部において側面の
なす角は略９０度に設定され、逃げ溝２３ｆ、２３ｇの
深さはプロジェクション３ｄの高さの略０．５倍に設定
されている。

【００３２】本実施の形態における容器本体２３はプロ
ジェクション２３ｄ、逃げ溝２３ｆ、２３ｇも含めて一
体として、コバールまたは４２ニッケルアロイ等の金属
粉末とバインダーからなる素材を射出成型して製作され
る。２８は蓋材であり、従来と同様の金属の平板よりな
る。他の部分については図１に示した電子部品と同様で
ある。

【００３３】図７は前記のプロジェクション２３ｄ上に
蓋材２８が載置されてプロジェクション溶接がなされる
状態を示す断面図であり、図８は図７のＣ部の拡大図で
ある。図９は図８に対応する部分の最終形状を示す断面
図である。図７に示すように、本実施の形態に係る電子
部品２１においては、図１に示した電子部品の場合と同
様にして、水晶片２を容器本体２３内に取り付けた後、
平板状の蓋材２８を容器本体２３のプロジェクション２
３ｄの上に載置して加圧し、プロジェクション溶接を行
う。溶接電流を流す前にプロジェクション２３ｄの全周
が蓋材２８と当たらなければならないが、このために必
要な加圧力については、射出成型したプロジェクション
２３ｄは精度がよく、軟らかいのに加え、逃げ溝２３
ｆ、２３ｇの存在により、プロジェクションの剛性が更
に低減するので、必要な加圧力は大幅に低減し、従来の
２０％程度になる。

【００３４】次に、図１の電子部品の場合と同様にし
て、電流を流してプロジェクションと蓋材との溶接を行
う。この際、プロジェクション２３ｄ及び逃げ溝２３
ｆ、２３ｇの効果によりプロジェクション２３ｄと蓋材
２８の密着性が良い状態で溶接が行われるので、溶接電
流のピーク電流値を従来より大幅に低減しても良好な接
合をすることができる。従って、図１に示した電子部品
の場合と同様に、交流式の溶接電源を用いて図４のＩＡ
に示したのと同様の波形の溶接電流を流すことによりプ
ロジェクション溶接を行うことができる。

【００３５】本実施の形態に係る電子部品の容器の寸法
は封止ガラス７を含む封止部の構造が単純化できるの
で、図１に示した電子部品の場合と同様に極めて小型、
薄型に形成することができるが、この場合においても、
上記のように、加圧力および溶接電流を大幅に低減した
状態で溶接ができるので、封止ガラスに伝わる機械的応
力および熱応力自体が従来よりも効果的に低減されて封
止ガラス７に伝わるので、封止ガラス７にクラックが発
生することは防止される。

【００３６】本例においては、上記の溶接の際、接合部
から溢れ出た溶融金属１１は、図８に示すように前記逃
げ溝２３ｆ、２３ｇに流れ込み、ここで安定して保持さ
れる。そして最終的には図９に示すように、プロジェク
ション２３ｄの部分は容器本体２３の上端面２３ａと略
同じ面位置となるまで押しつぶされて逃げ溝２３ｆ、２
３ｇの部分に広がった状態となり、金属よりなる蓋材２
８は容器本体２３に広い溶接面積をもって、確実に接続
される。そして、図８および図９に示すように、プロジ
ェクション２３ｄが押しつぶされるのに従って、溶接す
る際発生するスパークによる溶接屑１０も大部分が逃げ
溝２３ｆ、２３ｇに入り込み、前記溶融金属１１と同体
となる。よって、容器本体２３内部に飛び散る溶接屑は
従来よりも大幅に低減し、水晶片２への溶接屑の付着は
実質的に防止される。

【００３７】以上に説明した本発明の実施の形態に係る
電子部品においては、容器内に収納支持されて封入され
る素子がＡＴ板水晶片である場合について説明したが、
本発明はこれに限らず、封入される素子が音叉型やその
他の水晶片であっても同様の効果を有し、又はメカフィ
ルタその他の種類の受動素子、能動素子であっても、気
密封止が必要とされる素子に対し同様の効果を有する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｉ
Ｃカード等に搭載される水晶振動子等の電子部品であっ
て、ガラス封止されたリード線を備えた箱型の金属容器
内に収納された素子を金属製蓋材を金属容器本体に電気
溶接することにより封入してなる小型、薄型の電子部品
において、溶接の際の封止ガラスのクラックの発生およ
びスパークによる溶接屑の素子への付着を防止し、製品
の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一つである水晶片を封入
してなる電子部品の構造を示す分解斜視図である。

【図２】図１に示す電子部品の蓋材をプロジェクション
溶接により接合する方法を示す断面図である。

【図３】図２におけるＡ部の拡大図である。

【図４】電子部品の蓋材のプロジェクション溶接の溶接
電流の波形を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の他の一つである水晶片を
封入してなる電子部品の構造を示す分解斜視図である。

【図６】図５に示す電子部品の容器本体のプロジェクシ
ョンの近傍の構造を示す断面図である。

【図７】図５に示す電子部品の蓋材をプロジェクション
溶接により接合する方法を示す断面図である。

【図８】図７におけるＣ部の拡大図である。

【図９】図８に相当する部分の最終形状を示す断面図で
ある。

【図１０】水晶片を封入してなる従来の電子部品の構造
を示す断面図である。

【図１１】水晶片を封入してなる従来の電子部品の構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１、２１ 電子部品 ２ 水晶片 ３、２３ 容器本体 ３ａ、２３ａ 上端面 ８ａ、２３ｄプロジェクション ２３ｆ、２３ｇ 逃げ溝 ５ リード導出孔 ６ リード線 ７ 封止ガラス ８、２８ 蓋材 １０ 溶接屑 １１ 溶融金属

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箱型の金属製容器本体内に収納された素
   子を金属製蓋体にて封入して成る電子部品において、前
   記金属製蓋体にはその周縁部に連なって形成されるプロ
   ジェクションを有し、該プロジェクションの内側に溶接
   屑の進入を阻止する立ち下がり部を備えていることを特
   徴とする電子部品。
2. 【請求項２】 前記金属製蓋体は、厚さが０．１ｍｍ〜
   ０．０５ｍｍの薄板で形成されており、前記プロジェク
   ションは絞り加工にて形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の電子部品。
3. 【請求項３】 箱型の金属製容器本体内に収納された素
   子を金属製蓋体にて封入して成る電子部品において、前
   記金属製容器本体内にはその周縁部に連なって形成され
   るプロジェクションを有し、該プロジェクションの少な
   くとも内側に逃げ溝を備えていることを特徴とする電子
   部品。
4. 【請求項４】 前記プロジェクションの断面は逆Ｖ字形
   であって、その頂角は６０〜９０度であり、前記逃げ溝
   の断面はＶ又はＵ字形であって、前記逃げ溝の深さは前
   記プロジェクションの高さの０．４〜０．５倍であるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の電子部品。
5. 【請求項５】 前記箱型の金属製容器本体内にはガラス
   封止されたリード線を備えていることを特徴とする請求
   項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子部品。
6. 【請求項６】 箱型の金属製容器本体内に収納された素
   子を金属製蓋体にて封入して成る電子部品の製造方法に
   おいて、前記金属製蓋体又は金属製容器本体の周縁部に
   連なってプロジェクションを形成すると共に、該プロジ
   ェクションの内側に溶接屑の進入を阻止する立ち下げ部
   又は逃げ溝を形成し、溶接電源として交流溶接電源を用
   いることを特徴とする電子部品の製造方法。
7. 【請求項７】 前記金属製容器本体は、コバール又は４
   ２ニッケルアロイ等の金属粉末を射出成形して形成する
   ことを特徴とする請求項６に記載の電子部品の製造方
   法。