JPH08290272A

JPH08290272A - シーム溶接封止用パッケージ

Info

Publication number: JPH08290272A
Application number: JP11928595A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Nagamatsu; 昌一永松
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】一面が開口したセラミックパッケージ本体の
該開口縁に金属製のシールリングを介して金属蓋をシー
ム溶接することにより封止されるセラミックパッケージ
において、金属蓋とシームフレームとの接合部に効率よ
く電流を流して溶接を確実化するとともに、蓋の発熱を
抑えて金属粉のパッケージ本体内への飛散を防止するこ
とができるシーム溶接用パッケージを提供する。【構成】一面が開口した誘電体基部の該開口側周縁部
にろう付けされる枠体状の金属製シールリングの上面に
金属蓋を載置して周囲をシーム溶接することにより該金
属蓋とシールリング間を結合するパッケージの封止構造
において、シーム溶接用電極間の電流の流路となる上記
金属蓋の抵抗値よりも上記シールリング部の抵抗値の方
が小さくなるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電共振子等を気密封止
するためのパッケージに関し、特に、シーム溶接により
封止する形式のセラミックパッケージ等の改良に関す
る。

【０００２】

【従来技術】各種電子機器、通信機器に用いられる電子
部品としての圧電デバイス（振動子、フィルタ）は、水
晶振動子等の圧電共振子をパッケージ内に気密封止した
構成を有している。この種の圧電デバイスとして、例え
ば上面が開口した箱形のセラミックパッケージの内底面
に水晶素板を配置すると共に、該水晶素板等の一面に設
けた電極から導出させた電極リードをパッケージを貫通
する導体に接続させたタイプのものがあり、このタイプ
にあっては該パッケージの開口を約０．１ｍｍ程度の肉
厚の金属蓋により封止することにより製品としての圧電
デバイスを完成させている。セラミックパッケージの開
口に金属蓋を固着する方法としては、シーム溶接による
方法が行われており、この固着工程においてはパッケー
ジの開口縁の形状に整合したリング状の金属製シールリ
ングを該開口縁に予めろう付けしておいた状態で、該シ
ールリング上に金属蓋を溶接する作業が行われる。

【０００３】図６(a) 及び(b) はセラミックパッケージ
に金属蓋をシーム溶接する従来方法を示す図であり、セ
ラミックパッケージ１の開口縁１ａにはろう付け用の金
属材料２により金属製シールリング３が予めろう付けさ
れている。このシールリング３の上に金属蓋４を載置
し、この状態で金属蓋４の対向し合う縁部に沿ってロー
ラ電極５を用いて一定の加圧条件の下で電源６からパル
セーション通電を行うことにより、接合部に発生するジ
ュール熱によりシールリング３と金属蓋４との接合部を
シーム接合する。

【０００４】ローラ電極５から金属蓋４に流れる電流
は、図６(b) に示したように一方のローラ電極から出て
金属蓋４内だけをその面方向に流れて他方のローラ電極
５へ抜ける経路Ａと、金属蓋４とシールリング３との一
端側の接合部を経てシールリング３へ流れ込んでからシ
ールリング内を通って反対側の接合部を経て他方のロー
ラ電極５へ抜ける経路Ｂの２経路に別れ、経路Ｂを通る
電流によって金属蓋４とシールリングとの溶接が行われ
る。

【０００５】金属蓋をシールリングに固定するという本
来の目的からすれば、溶接電流は経路Ｂだけに流れれば
十分なはずであり、経路Ａを流れる電流は少ない方が溶
接効率は高いはずであるが、従来はこの点については特
に配慮することもなく、溶接を行っていた。特に、従来
の金属蓋４は肉厚が０．１ｍｍ程度の平坦な板であり、
断面積が大きい為、シールリング側の電気的抵抗に比べ
た電気的抵抗が小さく、或はほぼ同じ程度であり、従っ
て溶接時には蓋側の経路Ａに大きな電流が流れる。この
結果、溶接時に金属蓋側が発熱してエネルギーを無駄に
浪費する結果を招来していたばかりでなく、蓋の発熱に
より蓋の裏面等に付着していた金属粉が燃焼してパッケ
ージ内底面に配置した圧電共振子等の上に飛散（スプラ
ッシュ）して特性の変動をもたらす等の事態が発生して
いた。このような不具合を解消する為には、金属蓋の肉
厚を更に薄くすれば問題は直ちに解決する如くにも考え
られるが、０．１ｍｍという現状の肉厚を更に薄くすれ
ば、強度が低下して蓋としての機能を発揮し得なくなる
虞が高い。

【０００６】図７(a) (b) 及び(c) は従来の金属蓋の構
成例を示す図であり、(a) は上記従来例で示した平板状
の蓋、(b) は肉厚０．１ｍｍの平板状の基部４ａの上に
更に平板状の突部４ｂを一体的に設けたものであり、
(c) は肉厚０．１ｍｍの平板状の基部４ａの上にリング
状の突部４ｃを一体的に設けたものである。しかし、
(b) 及び(c) の突部４ｂ，４ｃは、いずれもシールリン
グとの位置決め用の突部であり、蓋自体の強度の増大
と、金属蓋４部分の電気抵抗を低下させる為に貢献する
ことはあっても、逆に電気抵抗を増大させて溶接効率を
高める上では不利な要因となっていた。

【０００７】近年の電子機器、通信機器の小型化の要請
により、これらの機器に搭載される圧電デバイスにおい
ても、セラミックパッケージ自体の容積を確保しながら
も外形サイズを小型化することが強く求められており、
その結果シールリング及び金属蓋が可能な限り薄型化さ
れているが、現状では強度を確保する必要からこれ以上
の薄型化は限界に達している。特に、金属蓋に関して
は、０．１ｍｍを下回って薄型化を進めることが不可能
であることから、シーム溶接を効率的に行うための条件
に反する状況（上記経路Ａ側へ流れる電流の低減の困難
化）が生じている。従って、このような金属蓋の発熱
と、発熱によるスプラッシュの発生を防止する為に、溶
接に必要十分な電流を流すことができず、その結果、溶
接による接合の歩留りが低下する事態を招来しているの
が実態である。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、一面が開口したセラミックパッケージ本体の該開口
縁に金属製のシールリングを介して金属蓋をシーム溶接
することにより封止されるセラミックパッケージにおい
て、金属蓋とシームフレームとの接合部に効率よく電流
を流して溶接を確実化するとともに、蓋の発熱を抑えて
金属粉のパッケージ本体内への飛散を防止することがで
きるシーム溶接用パッケージを提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【発明の概要】上記目的を達成するため本発明は、一面
が開口した誘電体基部の該開口側周縁部にろう付けされ
る枠体状の金属製シールリングの上面に金属蓋を載置し
て周囲をシーム溶接することにより該金属蓋とシールリ
ング間を結合するパッケージの封止構造において、シー
ム溶接用電極間の電流の流路となる上記金属蓋の抵抗値
よりも上記シールリング部の抵抗値の方が小さくなるよ
うに構成したことを特徴とする。上記シールリングと上
記誘電体基部との接合部が銀ろう付けされており、シー
ム溶接時の電流の５０％以上が、上記銀ろう付け部分を
含むシールリング部を流れる様に、上記シールリングの
断面寸法と銀ろう付け部の厚み又はその断面寸法を設定
したことを特徴とする。

【００１０】一面が開口した誘電体基部の該開口側周縁
部にろう付けされる枠体状の金属製シールリングの上面
に金属蓋を載置して周囲をシーム溶接することにより該
金属蓋とシールリング間を結合するパッケージの封止構
造において、上記誘電体基部の開口側周縁部内に金属板
又は金属棒を埋設するとともに、該金属板又は金属棒と
上記シールリング部とを導通させることによって、溶接
電流の少なくとも一部が該金属板又は金属棒に流れる様
に構成したことを特徴とする。上記金属蓋の電気抵抗値
が大きくなる様に、該金属蓋の適所に凹部を設けたこと
を特徴とする。

【００１１】

【発明の実施例】以下、添付図面に示した実施例により
本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、上述した様
にシーム溶接により金属蓋とセラミック容器とをシール
リングを介して接合して容器内を封止する場合、金属蓋
の電気抵抗値よりもシールリング部（シールリングとセ
ラミック容器とを一体化した時のシールリングとろう付
け部分とを併せた構造体をシールリング部と称する）の
電気抵抗値が小さい方が溶接効率と溶接状態が向上する
という知見に基づいてなされたものである。本発明者
は、容器全体構造を大型化することなく、シールリング
部の電気抵抗を金属蓋の電気抵抗よりも小さくする為に
有効な構造を以下に提案するものである。

【００１２】図１は本発明の一実施例のパッケージ構成
を示す要部断面図であり、図６と同一部分には同一符号
を付している（以下、全ての実施例に於て同じ）。セラ
ミックパッケージ及びシールリングの全体構造は上記図
６に示したものと同様であるので図示を省略する。この
実施例では、セラミックパッケージ本体（誘電体容器）
１の開口側周縁部１ａとシールリング３との間をろう付
けするために用いる銀ろう２の量を多くして（厚みを増
大させて）、ろう付け完了後の銀ろう部分に多くの電流
が流れ込む様にした構成が特徴的である。

【００１３】シールリング３として、コバール（鉄、ニ
ッケル、コバルトの合金）から成る基材にニッケルメッ
キを施したものを用いる場合、コバールの電気抵抗は銀
よりも大きいが、銀ろう付けに用いる銀の量を大めに用
いることにより、図１に示す様に、電極５→蓋４の厚み
方向→シールリング３→銀ろう層２、の流路Ｃ３を流れ
る電流が，他の流路Ｃ１，Ｃ２よりも大きくなる。その
理由は、電極５、５間の流路における電気抵抗が、蓋４
＞シールリング３＞銀ろう層２、の順序となるからであ
る。

【００１４】このように構成することにより、図６に示
した如きシーム溶接を行う場合に、図１の経路Ｃ１、Ｃ
２を流れる各電流を低減し、溶接に実質的に関与する経
路Ｃ３に対して効率的に電流を流すことができ、その結
果、溶接電流の低減と溶接時間の短縮を図りながら、効
率的な溶接を行うことができる。また、金属蓋の発熱に
起因した金属粉のパッケージ本体内へのスプラッシュを
防止することができる。特に、金属蓋等に格別な改良を
加えることなく、金属蓋の電気抵抗の増大による金属蓋
の発熱を考慮する必要がなくなるので、必要十分な溶接
電流を使用することができ、溶接の歩留を高めることが
可能となる。

【００１５】次に、図２は本発明の第２の実施例の要部
構成説明図であり、この実施例は銀ろう層を構成する銀
の量を一定にした場合には、シールリング３の電気抵抗
値が小さい程溶接に最も寄与する流路Ｃ３を流れる電流
の値を増大させることができることに着目し、シールリ
ング３の断面積（厚み）を大きくすることによりシール
リングの電気抵抗を小さくした。換言すれば、従来に比
べより多くの電流がシールリング側に流れるように、理
想的にはシーム溶接時の電流の５０％以上が上記銀ろう
付け部分を含むシールリング部を流れる様に、上記シー
ルリングの断面寸法と銀ろう付け部の厚み又はその断面
寸法を設定した。また、この実施例では、シールリング
の全体の厚みが大きくなっているので、経路Ｃ２への電
流も流れ易くなり、その結果金属蓋４に流れる電流（経
路Ｃ１）の割合が減少して金属蓋の発熱に起因したスプ
ラッシュの発生を防止できる。

【００１６】また、図３に示した本発明の第３の実施例
は、第２実施例と同様に、銀ろう層を構成する銀の量を
一定にした場合に、シールリング３の厚み方向の電気抵
抗値が小さい程溶接に最も寄与する経路Ｃ３を流れる電
流の割合を増大させることができることに着目し、シー
ルリング３を薄くすることにより、その厚み方向の抵抗
を小さくして、経路Ｃ３を経て銀ろう層２に流れる電流
の割合を増大させた。なお、このときにシールリング３
の肉厚を薄くする程度であるが、経路Ｃ２の電気抵抗が
過大となって、金属蓋４に流れる電流が増大しない程度
に設定することが好ましい。この結果、経路Ｃ３、Ｃ２
に流れる電流の割合が増大して金属蓋１中の経路Ｃ１を
流れる電流が減少し、蓋の発熱を防止できる。

【００１７】経路３に流れる電流を調整する場合には、
銀ろう層２の量を調整することが有効であり、銀ろう層
２の量を増やすことにより経路３に流れる電流の割合を
増大させることができるので、適宜調整すれば良い。な
お、上記各実施例は夫々単独で実施してもよいし、夫々
を組み合わせてもよい。例えば、銀ろう層２の量を増大
させる（厚みを増大させる）と共に、シールリング３の
断面積を増やしたり、或はシールリングを薄くしてシー
ルリングの電気抵抗を小さくすれば、より一層の溶接効
率を高めることが可能となる。

【００１８】次に、図４は本発明の第４実施例のパッケ
ージの断面図であり、この実施例はパッケージ本体１の
開口側周縁１ａの肉厚内部に金属枠体（リング）１０を
予め埋設一体化すると共に、金属枠体１０と周縁１ａ上
の銀ろう層２との間を、周縁１ａを貫通して金属枠体１
０まで達するスルーホール等の接続導体１１により電気
的に接続させた構成が特徴的である。金属枠体１０は図
示の様に扁平な金属板からなるリングであってもよい
し、断面が円形、矩形等々の棒状体から成るリングであ
ってもよい。いずれにしてもこのパッケージ本体は、良
導体金属から成る金属枠体１０を開口側周縁１ａの内部
所定深さ位置に埋設するとともに、接続導体１１を介し
て周縁１ａ上面に金属枠体１０と銀ろう層２との接続端
を露出させるようにしている。金属枠体１０はパッケー
ジ本体の周縁全周に渡って連続して延在していることは
勿論である。接続導体１１は、パッケージ本体の開口側
周縁部に沿って所定のピッチで配置すれば十分である
が、当該ピッチは本実施例の達成しようとする目的であ
る溶接効率の向上を阻害しない程度に密に設定する。第
４実施例によれば、電極５から金属蓋２の外周縁部の肉
厚方向を経てシールリング３へと向かう経路Ｃ３の電気
抵抗がより小さくなり、金属蓋とシールリングとの溶接
効率を大幅に高めることが可能となる。

【００１９】また、図５は図４の変形例であり、金属枠
体１０を複数層埋設し、各金属枠体１０と銀ろう層２と
の間をスルーホール等の接続導体１１にて接続する様に
した構成が特徴的である。この実施例によれば、電極５
から金属蓋２の外周縁部の肉厚方向を経てシールリング
３へと向かう経路Ｃ３の電気抵抗をより一層小さくする
ことができ、属蓋とシールリングとの溶接効率を更に大
幅に高めることができる。

【００２０】なお、シーム溶接に於て溶接に最も寄与す
る電流が流れる部分は、図１に示した経路Ｃ３であり、
この経路Ｃ３に大電流を流すことによって瞬間的に高温
を発生し、金属蓋２とシールリング３とを溶融結合させ
ることができる。なお、上記実施例では金属枠体はパッ
ケージ本体の開口側周縁部１ａの内部に埋設したが、構
造上許される場合には、図５に示すパッケージ本体１の
板状底部１Ａの肉厚内に点線で示す金属板（リング上で
ある必要はない）１０Ａを埋設し、該金属板１０Ａを接
続導体を介して銀ろう層２と接続させるようにしてもよ
い。

【００２１】本発明の上記各実施例では、溶接に関与す
る経路Ｃ３の電気抵抗を小さくすることにより、他の部
分、特に金属蓋１の面方向経路Ｃ１を流れる電流を低減
し、溶接に実質的に関与する経路Ｃ３に対して効率的に
電流を流すことができ、その結果、溶接電流の低減と溶
接時間の短縮を図りながら、効率的な溶接を行うことが
できる。また、金属蓋の発熱に起因した金属粉のパッケ
ージ内へのスプラッシュを防止することができる。特
に、金属蓋の電気抵抗が相対的に増大する結果として、
金属蓋の発熱を考慮する必要がなくなるので、必要十分
な溶接電流を使用することができ、溶接の歩留を高める
ことが可能となる。

【００２２】なお、必要に応じて、金属蓋の電気抵抗を
高める為の措置を講じてもよい。例えば、金属蓋の下面
に凹所を形成してその断面積を減少させることによって
電気抵抗を高めて、図１の経路Ｃ１を流れる電流を積極
的に減少させると共に、経路Ｃ３を流れる電流を増大さ
せるようにしてもよい。なお、この場合、シールリング
と接触する金属蓋外周縁部分（接合部分）には凹所を設
けず、その内側部分の全部又は一部に凹所を形成するこ
とが好ましい。従って、上記各実施例と金属蓋に凹所を
設けた実施例とを任意に組み合わせて使用することが可
能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一面が開
口した誘電体基部の該開口側周縁部にろう付けされる枠
体状の金属製シールリングの上面に金属蓋を載置して周
囲をシーム溶接することにより該金属蓋とシールリング
間を結合するパッケージの封止構造において、シーム溶
接用電極間の電流の流路となる上記金属蓋の抵抗値より
も上記シールリング部の抵抗値の方が小さくなるように
構成したので、金属蓋とシームフレームとの接合部に効
率よく電流を流して溶接を確実化するとともに、蓋の発
熱を抑えて金属粉のパッケージ内への飛散を防止するこ
とができる。

【００２４】また、上記シールリングと上記誘電体基部
との接合部が銀ろう付けされており、シーム溶接時の電
流の５０％以上が、上記銀ろう付け部分を含むシールリ
ング部を流れる様に、上記シールリングの断面寸法と銀
ろう付け部の厚み又はその断面寸法を設定したので、上
記と同様の効果を得ることができる。

【００２５】また、上記誘電体基部の開口側周縁部内に
金属板又は金属棒を埋設するとともに、該金属板又は金
属棒と上記シールリング部とを導通させることによっ
て、溶接電流の少なくとも一部が該金属板又は金属棒に
流れる様に構成したので、パケージを大型化することな
く溶接効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のパッケージの要部構成を
示す断面図。

【図２】本発明の第２実施例のパッケージの要部構成を
示す断面図。

【図３】本発明の第３実施例のパッケージの要部構成を
示す断面図。

【図４】本発明の第４実施例のパッケージの要部構成を
示す断面図。

【図５】本発明の第５実施例のパッケージの要部構成を
示す断面図。

【図６】(a) 及び(b) は従来のシーム溶接方法とその欠
点を示す図である。

【図７】(a) (b) 及び(c) は従来の金属蓋の構成を示す
斜視図。

【符号の説明】

１セラミックパッケージ本体（誘電体容器）、１ａ
開口側周縁部，２銀ろう（層）、３シールリング，
４金属蓋、５電極、６電源、１０金属枠体、１
１接続導体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/10 Ｈ０１Ｌ 23/10 ＢＨ０３Ｈ 9/02 Ｈ０３Ｈ 9/02 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一面が開口した誘電体基部の該開口側周
縁部にろう付けされる枠体状の金属製シールリングの上
面に金属蓋を載置して周囲をシーム溶接することにより
該金属蓋とシールリング間を結合するパッケージの封止
構造において、シーム溶接用電極間の電流の流路となる上記金属蓋の抵
抗値よりも上記シールリング部の抵抗値の方が小さくな
るように構成したことを特徴とするシーム溶接封止用パ
ッケージ。
【請求項２】上記シールリングと上記誘電体基部との
接合部が銀ろう付けされており、シーム溶接時の電流の
５０％以上が、上記銀ろう付け部分を含むシールリング
部を流れる様に、上記シールリングの断面寸法と銀ろう
付け部の厚み又はその断面寸法を設定したことを特徴と
する請求項１記載のシーム溶接封止用パッケージ。
【請求項３】一面が開口した誘電体基部の該開口側周
縁部にろう付けされる枠体状の金属製シールリングの上
面に金属蓋を載置して周囲をシーム溶接することにより
該金属蓋とシールリング間を結合するパッケージの封止
構造において、上記誘電体基部の開口側周縁部内に金属板又は金属棒を
埋設するとともに、該金属板又は金属棒と上記シールリ
ング部とを導通させることによって、溶接電流の少なく
とも一部が該金属板又は金属棒に流れる様に構成したこ
とを特徴とするシーム溶接封止用パッケージ。
【請求項４】上記金属蓋の電気抵抗値が大きくなる様
に、該金属蓋の適所に凹部を設けたことを特徴とする請
求項１、２又は３記載のシーム溶接封止用パッケージ。