(57)【要約】      （修正有）【課題】気密端子をベース部材に用いて機械的強度の向上と、低コスト化を図る小型・低背化の電子素子用フラットパッケージを提供する。【解決手段】円形状気密端子のベース部材１０は貫通するリード部材１６が偏心した位置にあり、電子素子の水晶片１３の水平マウント化を容易にしている。垂直に延びたインナーリード１７と直交して電子素子の水晶片１３をリード部材１６にはんだにより接合させマウント体１２を構成する。マウント体１２は、金属キャップ１１を金属外環１４に圧入封着して気密封止するパッケージに収められる。それにより、気密端子自体の有する高信頼性と低コストを維持して、小型・低背化を図るものである。また、そのようなパッケージの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属外環にガラスを介在して貫通リード部材を封着した円形状気密端子ベースと、電子素子を前記リード部材のインナーリードに搭載したマウント体と、前記金属外環に圧入封着し、前記マウント体をカバーした金属キャップとを具備したパッケージにおいて、前記マウント体は前記電子素子を前記インナーリードの先端部に水平方向でフラット状に搭載したことを特徴とする電子素子用フラットパッケージ。
【請求項２】
前記リード部材が前記金属外環を貫通する位置は、前記金属外環の中心から離間する外縁に配置し、前記電子素子の水平配置を容易にすることを特徴とする請求項１に記載の電子素子用パッケージ。
【請求項３】
前記電子素子が振動腕部と支持腕部を有する水晶片であり、前記水晶片の水平配置を容易にすることを特徴とする請求項１に記載の電子素子用パッケージ。
【請求項４】
ガラス絶縁材の介在で金属外環から絶縁して貫通配置した一対のリード部材を備えた円形状気密端子をベース部材に用いる電子素子用フラットパッケージの製造方法であって、多数のスルーホールと電極を形成した絶縁基板に、複数個のベース部材を、リード部材のアウターリードをスルーホールに挿通して所定位置に並べるベース配列工程、配列されたリード部材のインナーリードの先端部分が開口する熱遮蔽板を前記ベース部材上に配置する配置工程、開口部に電子素子の水晶片を配置して、インナーリードと前記水晶片とを熱風により接合してマウント体を形成する組立工程、前記ベース部材のマウント体位置に対応する窪みを形成した金属板をマウント体の上方から金属外環に圧入圧着して金属キャップを形成する圧着工程、リード部材のアウターリードを絶縁基板の電極にろう付けするはんだ付け工程、および絶縁基板上で互いに連結状態のパッケージを分離分割して個別チップ化するダイシング工程を含むフラットパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気密端子をベースに用いたフラットパッケージとその製造方法、特に圧電素子用小型・低背化パッケージとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水晶振動子用パッケージには、特許文献１に開示されるように、金属外環にガラス封着してリードを貫通植設する円筒型気密端子を用いたシリンダタイプパッケージが強度面のメリットから利用されている。この円筒型パッケージでは水晶振動子用水晶片をインナーリードにはんだ付けして組み込まれ、筒型金属キャップをベースとなる気密端子に圧入して水晶振動子を構成している。また、円筒型パッケージの小型化を試みた例としては、特許文献２に開示される短小化パッケージなどが提案されている。
さらに、表面実装による小型・低背化のフラットパッケージも広く利用されており、セラミックや金属などを用いた蓋体や筐体によるフラットパッケージに電子素子を収容する水晶振動子がある。例えば、ガラス製の一対の蓋体を用いる圧電振動子が特許文献３に開示される。このパッケージは、一対の蓋体の凹部の構成を曲面形状としている。すなわち、一対の蓋体間に振動片と枠状の支持部とからなる圧電振動板を気密封止するもので、圧電振動片を枠状部間に挟持している。また、この技術分野においては、近年、圧電振動子を小さくする要望があり、フラットパッケージの小型・低背化と共に圧電振動子の改良も進められている。特許文献４は、屈曲振動を電気信号に変換するため、振動腕部と支持腕部を有する圧電片を用いて小型化を図る圧電振動子を提示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６００８９号公報
【特許文献２】特開２００９−１８２９３２号公報
【特許文献３】特開２０００−２２３９９５号公報
【特許文献４】特開２００４−３５７１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水晶振動子においては、電子素子である圧電素子としての水晶片を収容するパッケージの高真空・高気密性と同時に小型・薄型化が要求される。セラミック製フラットタイプパッケージは、小型・薄型化が容易ではあるが、外郭形状が矩形であるために、外力がかかるとコーナーなどに応力が集中し、その部分からクラックが生じて破壊されやすいという欠点がある。また、セラミック材料が金属材料に比べて脆性が大きく機械的また熱的衝撃を受けた際にクラックや破損となることがある。この欠点は部品サイズの小型・低背化の進展に伴い一層顕著になりつつある。一方、円筒型気密端子を利用するパッケージの場合は、フラット状の水晶片をリード方向に合わせて収容するために、全長が長くなり無駄な空間が生じ、パッケージ容積を小さくするのに非効率的である。さらに、セラミック製フラットパッケージは、構造上の複雑さからパッケージ自体のコストが高くなる。加えて、水晶振動子デバイスに仕上げる過程の作業工程で、導電性ペーストで圧電素子をマウントしたり、リッドを溶接機により溶接したりするなどの作業が伴いコスト上昇を招いている。
【０００５】
従って、本発明は上述する欠点を排除するために、小型・低背化が可能な電子素子用フラットパッケージを提案するもので、高真空・高気密性を有する円筒型気密端子を用いると同時に電子素子の水晶片の配置に工夫を凝らした新規かつ改良された水晶振動子用フラットパッケージおよびその製造方法の提示を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、金属外環にガラスを介在して貫通リード部材を封着した円形状気密端子ベースと、電子素子をリード部材のインナーリード部分に搭載したマウント体と、金属外環に圧入封着し、マウント体をカバーした金属キャップとを具備したパッケージにおいて、マウント体は電子素子をインナーリードの先端部に水平方向でフラット状に搭載することを特徴とするパッケージが提供される。すなわち、垂直に延びたインナーリードと直交して電子素子をリード部材にマウント接合させ、それにより、気密端子自体の有する高信頼性と低コストを維持して、小型・低背化を図るものである。ここで、リード部材が金属外環を貫通する位置は、金属外環の中心位置から離間させて電子素子の水平配置を容易にすることが望ましい。また、電子素子に振動腕部と支持腕部を有する水晶片を用い、この水晶片の水平配置を狭い面積内に容易にすることが好ましい。
【０００７】
本発明の別の観点によれば、ガラス絶縁材の介在で金属外環から絶縁して貫通配置した一対のリード部材を備えた円形状気密端子をパッケージのベース部材として用意する。このベース部材を複数個連結状態で準備すると同時にリッド部材として複数個のキャップを成型できる金属板を準備して電子素子用フラットパッケージを一括して量産可能にするフラットパッケージの製造方法が提示される。換言すると、ベース部材となる複数個の円形状気密端子を、多数のスルーホールと所定の裏面電極を形成した絶縁基板の所定位置に、端子外側リード（アウターリード）を絶縁基板のスルーホールに挿通して並べる配列工程、開口部を有する熱遮蔽用保護カバーをその開口部が配列された端子内側リード（インナーリード）の先端対応位置に合致するようにベース部材の上側に配置し、開口部を介して電子素子である水晶片を端子内側リードに熱風等により加熱してはんだ接合するマウント体の組立工程、このマウント体の対応する所定位置に窪みのある金属板を窪み部分にマウント体を収容するよう上方から覆って、気密端子金属外環に圧入圧着してパッケージを形成する金属キャップの装着工程、端子外側リード（アウターリード）を絶縁基板の裏面電極にろう付けするはんだ付け工程、および絶縁基板上で互いに連結状態にあるベース部材を分離分割してパッケージを個別チップ化するダイシング工程を含むフラットパッケージの製造方法が開示される。ここで、パッケージの用途によっては、端子外側リード（アウターリード）を絶縁基板の裏面電極にろう付けするはんだ付け工程は省略できる。要約すると、電極付絶縁基板にベース部材を載置し、必要に応じて、開口部のある遮蔽板で全体を覆い、その開口部を利用して電子素子を水平にしてベース部材のインナーリードに熱風吹付け等により接合してマウント体を組み立てる。次いで、マウント体を金属キャップでカバーするため、窪み付き金属板をベース部材金属外環に圧入圧着して金属キャップを被せ、必要に応じ、リード部材のアウターリードを折り曲げて絶縁基板の電極にろう付けする。はんだ付け後、ダイシングにより分離分割してチップ化したパッケージ製品が完成される。このようにして、高信頼・低コストで高真空・高気密性の小型・低背化された電子素子用パッケージが得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のフラットパッケージは、ベース部材に円形状気密端子を利用するので端子自体が保有する高信頼性で低コストのメリットを発揮し、電子素子の水平配置化と組合せて小型・低背化のフラットパッケージを得る。これは、気密端子が安定した円形であることに加え、ガラスを金属外環と金属キャップで締めつける、いわゆるコンプレッション・シール構造であることから機械的強度の向上が図られる。特に、ベース部材が金属やガラスなどの靭性に富んだ材料によって強化され、外力を受けても破壊され難く、気密性が高く信頼性の高いフラットパッケージが提供できる。一方、製造方法として、気密端子を使用することで端子の金属部分に施されたはんだめっき層により、金属キャップの封止、電子素子のマウント、アウターリードの絶縁基板へのろう付けなど、製造過程の多くの工程を一括処理で対応できると共に、接合に導電ペースト等の材料を必要とせず、溶接機によるリッド溶接などの工程も省かれることから、コスト的に有利な製造方法が適用できる。さらに、圧入封止も冷間もしくは低温の作業温度で実施できるため、工程のランニングコストを低く抑えることができる。
【０００９】
小型・低背化のために金属キャップの深さを非常に浅くして、キャップの金属部材の利用率を向上させ、材料費の低減が図れる。特に、窪み付き金属板による圧入圧着工程は、一括した同時処理が可能である。また、金属キャップの内面にめっきを施す場合に、そのバラツキを小さくでき、製品の品質を向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施例の円形状気密端子をベース部材に用いて円形状金属キャップを使用したフラットパッケージを示し、図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図２】本発明の別の実施例で円形気密端子ベース部材に角型金属キャップを使用した表面実装型フラットパッケージを示し、図２（ａ）は正面断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）の背面図である。
【図３】同じく図２のフラットパッケージの製造プロセスを示し、図３（ａ）は配列工程の平面図、図３（ｂ）はマウント体の組立工程の正面断面図、図３（ｃ）は金属キャップの装着工程の正面断面図、図３（ｄ）は金属キャップ装着後のリードはんだ付け工程の正面断面図、および図３（ｅ）はパッケージを個別に分割してチップ化するダイシング工程の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明によると、圧電振動子をマウントするベース部材に円筒型気密端子を用い、電子素子である水晶振動子用水晶片の搭載を水平方向にした電子素子用フラットパッケージが提供される。従来の水晶片の配置は垂直方向であったが、図１に示すように、気密端子を用いかつ屈曲型水晶片を用いることでパッケージの水晶片収容容積を効率的に使って小型化・薄型化を図った。さらに、図２に示すように、ベース部材をスルーホールと裏面電極を設けた絶縁基板に配置し、ベース部材の導出リードを裏面電極に接合した表面実装用フラットパッケージが提供される。本発明は、パッケージに収容される電子素子として、屈曲型の振動素子を用いて搭載方向を水平にすることで、サイズをより短小化したフラットパッケージが提供される。また、図１に示すように、リード部材を金属外環の中央部から片側に寄せて封着し、そのインナーリード先端部に電子素子である水晶片の長辺とリード軸が直交するように接合させることで小型・低背型のフラットパッケージができる。
【００１２】
本発明の別の観点によれば、円形状気密端子をベース部材として用いる電子素子用フラットパッケージの製造方法として、複数個のベース部材を単一の絶縁基板上に配置して一括処理することで作業が大幅に簡易化され、作業効率の向上が図られる新規かつ改良された方法が提示される。具体的に、図３に示されるように、アウターリードを挿入するスルーホールと裏面電極とを有する絶縁基板に、複数個のベース部材を並べ、電子素子をベース部材のインナーリードに一括はんだ付けし、ベース部材の金属外環に金属キャップを、窪み付き金属板により、一括して圧入封着し、最終工程のダイシング工程で、個別のパッケージとして分離分割する方法が提示される。たとえば、ベース部材が絶縁基板と水平になるように搭載され、電子素子の取付け部以外の箇所を熱遮蔽する遮蔽板を配置し、遮蔽板の開口部から電子素子をマウントした後、この上から熱風を吹き出させ、熱風を当てて電子素子のマウント部の周囲を加熱して、ベース部材のインナーリードにマウントする。マウント後、気密端子の金属外環には、図３（ｃ）に示すように、複数個のベース部材の気密端子金属外環と嵌合できるように、複数個の凹状の窪みを設けた金属板を用い、一括して圧入圧着してパッケージングを行う。次いで図３（ｄ）に示すように、アウターリードを絶縁基板の電極に沿って折り曲げ、はんだ付きリードのはんだ材を溶かして基板電極にろう付けする。最終工程は、図３（ｅ）に示すように、連結状態のキャップ用金属板および絶縁基板をダイシングにより、所定サイズのチップ部品に切り離して、チップ化したフラットパッケージが製作される。
【実施例１】
【００１３】
本発明に係る第１の実施例であるフラットパッケージが、図１（ａ）〜（ｃ）に示される。この実施例は円形状気密端子のベース部材１０と円形状金属キャップ１１とでマウント体１２の水晶振動子用水晶片１３を気密封着した。図１（ａ）に示すように、ベース部材１０である円形状気密端子は、金属外環１４にガラス絶縁体１５の介在により貫通するリード部材１６から成る。一対のリード部材１６はコバールから成るが、金属外環１４の中心から偏心した位置にある。このリード部材１６の偏った配置は、電子素子の水晶片１３の水平マウント化を容易にしている。すなわち、垂直に延びたインナーリード１７と直交して電子素子の水晶片１３をリード部材１６にＰｂフリーはんだにより接合させマウント体１２を構成する。それにより、気密端子自体の有する高信頼性と低コストを維持して、小型・低背化を図ることができる。気密端子のベース部材１０は、Ｆｅ−Ｎｉの金属外環１４にガラス絶縁体１５の介在により一対のリード部材１６を貫通植設して構成され、一対のリード部材のインナーリード１６の先端部に電子素子水晶片１３を水平方向に搭載したマウント体１２を形成する。このマウント体１２は、金属キャップ１１を金属外環１５に圧入封着して気密封止するパッケージに収められている。
【実施例２】
【００１４】
図２（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る第２の実施例で、表面実装に好適の電子素子用フラットパッケージである。この実施例は円形状気密端子のベース部材２０に角形状金属キャップ２１で気密封着すると同時に絶縁基板３０上に配置されたチップ化したフラットパッケージである。パッケージ内に収納されるマウント体２２は水晶振動子用水晶片２３がインナーリード１６にマウントされている。この場合、気密端子の一対のリード部材１６は金属外環の中心に沿って植設される、また、図２（ａ）に示すように、水晶片２３は振動腕部４と支持腕部５を有し、いわゆる折り曲げ構成により占有面積を小さくして小型化を図る。従って、電子素子の水平マウントに関して、マウント部の水平面積を有効に利用し、組立の容易化に寄与している。一方、絶縁基板３０はスルーホール３１を有し、その裏面側に電極３２が形成されており、リード部材１６のアウターリード１８が折り曲げられて電極３２にＰｂフリーはんだ３３によりろう付けされている。なお、図に示す符号は、図１と同一部分には同じ符号を用いて詳細な説明を省略している。
【実施例３】
【００１５】
本発明の電子素子用フラットパッケージは、チップ化による量産可能な一括処理による方式で製造するために、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、ガラス絶縁体１５の介在で金属外環１４から絶縁して貫通配置した一対のリード部材１６を備えた円形状気密端子からなる複数個のベース部材２０、および多数のスルーホール３１と裏面電極３２を形成した絶縁基板３０が用意される。先ず、図３（ａ）に示すように、ベース部材配列工程として、エポキシ樹脂からなる絶縁基板３０の所定位置に複数個のベース部材２０を、そのリード部材１６のアウターリード１８を絶縁基板３０のスルーホール３１に挿通して並べる。次の組立工程においては、ベース部材２０のリード部材１６のインナーリード１７の対応位置が開口部３６を有するステンレス製熱遮蔽板３５を配列後のベース部材２０上に載置し、開口部に電子素子の水晶片を搭載し、インナーリード１７と水晶片２３とを熱風により接合してマウント体２２を形成する。マウント体２２を金属キャップ２１でカバーするため、ベース部材２０のマウント体対応位置に予め窪みを形成した洋白の金属板４０を用意し、これをマウント体２２の上方からベース部材２０の金属外環２４に圧入して圧着固定する。すなわち、金属キャップの圧着工程である。リード部材１６のアウターリード１８は絶縁基板３０の電極３２にＰｂフリーはんだ３３によりろう付け処理がされる。このはんだ工程でリードが導出電極と接続した後、絶縁基板３０上で互いに連結状態のフラットパッケージはダイシングにより分離分割して個別チップ化する。その結果、チップタイプのフラットパッケージが一括処理的に製造される。要約すると、電極付絶縁基板にベース部材を載置し、開口部のある遮蔽板で全体を覆い、その開口を利用して、電子素子を水平にしてベース部材のインナーリードに熱風吹付けにより接合してマウント体に組み立てる。次いで、マウント体をカバーするため、窪み付き金属板を気密端子ベース部材の金属外環に圧着して金属キャップを被せ、必要に応じ、リード部材のアウターリードを折り曲げて絶縁基板の電極とろう付けする。はんだ付け後、ダイシングにより分離分割してチップ化して製品としての電子素子用パッケージが完成される。このようにして、小型・低背化で高信頼・低コストの電子素子用パッケージが完成される。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明のフラットパッケージは、小型・低背化と高真空・高気密性を確保し、高い信頼性を要求される低コストの表面実装型パッケージに有効である。
【符号の説明】
【００１７】
１０、２０・・・ベース部材（円形状気密端子）、  １１、２１・・・金属キャップ、１２、２２・・・マウント体、  １３、２３・・・電子素子（水晶片）、
１４、２４・・・金属外環、  １５・・・ガラス絶縁体、  １６・・・リード部材、
１７・・・インナーリード、  １８・・・アウターリード
３０・・・絶縁基板、  ３１・・・スルーホール、  ３２・・・裏面側電極、
３３・・・Ｐｂフリーはんだ、  ３５・・・熱遮蔽板、  ３６・・・開口部、
４０・・・金属板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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