(57)【要約】      （修正有）【課題】実装配置や組立工程を容易にすると共に全長短化、低背化および低面積化を図るために金属パッケージと絶縁支持部材とを一体化した電子デバイスを提供する。【解決手段】金属パッケージ１０と絶縁支持部材２０を一体的に構成した電子デバイスで、金属パッケージ１０はリード部材１２を金属外環にガラス材により気密封着した気密端子の金属ベース１４および内部リードに電子素子を組み込んだ金属ベースの金属外環に圧入封止する円筒状金属キャップ１５からなり、金属パッケージ１０が絶縁支持部材２０により所定位置に搭載配置して一体化した電子デバイスである。リード部材１２の外部リード１６の先端部分が絶縁支持部材２０に形成される表面実装用外部電極２２に接続結合している。【選択図】図１
2008198680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード部材をガラス材の介在により金属外環に気密封着した金属ベースおよびこの金属ベースの前記金属外環に圧入封止した金属キャップを含む金属パッケージと、表面実装用の外部電極を備え前記金属パッケージが所定位置で保持される絶縁支持部材とを具備し、前記リード部材の内部リードには電子素子を搭載し、前記リード部材の外部リードは直接先端部分により、または間接的に介在導体や導電パターンとの接続により前記外部電極を形成し、前記金属パッケージを前記絶縁支持部材の所定位置に実装配置して一体化した電子デバイス。
【請求項２】
前記絶縁支持部材が絶縁材からなる絶縁基板または絶縁薄膜であり、少なくとも前記金属パッケージの実装位置決め部分が前記絶縁材によりカバーされることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記絶縁基板は表面に前記金属パッケージの収容部分、裏面に前記外部電極のメタライズパターンを設け、このメタライズパターンは前記絶縁基板に使用する絶縁材の処理温度に応じて選択され、高温用絶縁材に対してタングステンおよびモリブデンのいずれか一方を含む材料、また低温用絶縁材に対して銀および銅のいずれか一方を含む材料で形成したことを特徴とする請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記絶縁基板が前記金属パッケージの収容部分を造形した絶縁セラミクス基板であることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。  
【請求項５】
前記絶縁基板は前記リード部材の外部リードの挿通手段を備え、この挿通手段の対応位置に前記外部電極を形成したことを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記外部電極が前記リード部材の外部リード先端部分であり、前記絶縁基板を貫通延在させて形成したことを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記絶縁薄膜は浸漬または塗布により形成され、前記外部リードを先端折り返しの曲げ加工、または前記外部リードに接続した介在導体の内方折り曲げ加工で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記絶縁支持部材は互いに連結部で結合した複数個の絶縁支持体を有するフレーム体に形成し、前記絶縁支持体の集合するフレーム体に設けられる外部電極が、実装される複数個の金属パッケージが有する各リード部材の外部リードと電気的接続した組立後、前記フレーム体の集合する絶縁支持体を連結部で切断して金属パッケージと絶縁支持部材の一体化部品に分離個別化することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ベースに金属キャップを圧入等により気密封止する金属パッケージで表面実装に適応できる電子デバイス、たとえば、水晶片を搭載した水晶振動子用パッケージの全長短縮化および低背化を実現したり、量産化処理を容易にしたりする表面実装用電子デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子・フィルタ・発振器などの表面実装型電子デバイスは、金属パッケージに水晶片・圧電デバイス片を収容し、外部電極となるリード部にリードフレームを接続し、パッケージとリードフレームを樹脂材料でモールドして構成される。たとえば、水晶振動子等の電子部品素子を搭載するパッケージはシールド効果が有利な金属ベースに金属リードを絶縁材の介在で封着する金属パッケージが主流であり、電子機器の小型化の要請から実装方式でも表面実装が増加しつつある。特に、水晶振動子などの多数の電子デバイスを量産する場合には複数個の金属リードを有する金属パッケージが製造される。こうした金属パッケージを使用するタイプの電子デバイスは、これらを表面実装構造にするためにパッケージ全体に樹脂モールドが施こされたり、パッケージを位置決めできる絶縁基板に保持されたりしている。なお、特許文献１および２にはこうした電子部品の量産化に適する製造方法を記載している。
【特許文献１】特開平０５−０１４１０７
【特許文献２】特開平０９−２４６４４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来のモールド方式で用いられる電子デバイスは、表面実装に適合させるために、金属パッケージから突出するリードを実装電極部となるリードフレームに接合し、全体を絶縁樹脂材料にてモールドした後に、個片に分割する方式を採用している。そのため、デバイスとしての全長の短縮化や低背化・低面積化に限界があり、搭載面積も大きくなって、小型薄型化のニーズに対応することが難しい。一方、外観形状によっては搭載面に配置する際の長大化や配置の安定化および所定位置への位置決め等に問題があった。
【０００４】
したがって、本発明は上記の欠陥に鑑みて提案されたものであり、基本的な実装構造として金属パッケージを絶縁支持部材と一体化した電子デバイスを提供する。すなわち、実装工程でのハンドリングを容易にすると共に全長短化、低背化および低面積化を図った電子デバイスを提供するものである。特に、金属パッケージの支持基板に対しリード部材を真下に曲げ下ろして折り曲げたり折り返したりして全長短化し、支持基板にスルーホールや切欠きを形成してここに外部リードを挿入し絶縁支持基板に設ける外部電極とするものである。さらに、リード部材のフォーミング加工を含めて電子デバイスの全長短縮を図り、搭載面積を小さくして低背化も可能とする電子デバイスの提供を目的としている。
【０００５】
また、気密端子を金属ベースにしてこれに電子素子を組み込んで金属キャップを圧入封着した金属パッケージを表面実装する際、所定位置への容易な実装と同時に搭載面積を小さくして低背化を図るような絶縁支持部材を介在して実装時の搭載を容易にする電子デバイスを提供すると同時にその製造において量産化対応のフレーム体を利用した製造方法の提案を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、リード部材をガラス材の介在により金属外環に気密封着した金属ベースおよびこの金属ベースの前記金属外環に圧入封止した金属キャップを含む金属パッケージと、表面実装用の外部電極を備え前記金属パッケージが所定位置で自立保持できるような絶縁支持部材とを具備し、前記リード部材の内部リードには電子素子を搭載し、前記リード部材の外部リードは直接先端部分により、または間接的に介在導体や導電パターンとの接続により前記外部電極を形成し、前記金属パッケージを前記絶縁支持部材の所定位置に実装配置して一体化した電子デバイスが提供される。この場合、前記絶縁支持部材が絶縁材からなる絶縁基板または絶縁薄膜であり、少なくとも前記金属パッケージの実装位置決め部分が前記絶縁材によりカバーされることを特徴とする。ここで、前記絶縁基板は表面に前記金属パッケージの収容部分、裏面に前記外部電極のメタライズパターンを設け、このメタライズパターンは前記絶縁基板に使用する絶縁材の処理温度に応じて選択され、高温用絶縁材に対してタングステンおよびモリブデンのいずれか一方を含む材料、また低温用絶縁材に対して銀および銅のいずれか一方を含む材料で形成したことを特徴とする。なお、前記絶縁基板は前記リード部材の外部リードの挿通手段、たとえば、切欠きまたはスルーホールを備え、この挿通手段の対応位置に前記外部電極を形成したことを特徴とする。たとえば、前記外部電極を絶縁支持部材であるセラミクス基板の裏面側に延在したリード部材の外部リード先端部分で形成する。さらに、前記絶縁薄膜は浸漬または塗布により形成され、前記外部リードを先端折り返しの曲げ加工で形成し、あるいは前記外部リードに接続した介在導体の内方折り曲げ加工で形成する。すなわち、擬似的に内側方向に折り曲げ構造の継導体で形成することを特徴とする。たとえば、金属キャップ側へ曲げたり、あるいは、突出した外部リードにリードフレームを溶接して擬似的に内側へ曲げた構造の電子デバイスを提供する。
【０００７】
本発明の別の観点において、リード部材を金属外環にガラス材により気密封着した金属ベースおよび前記リード部材に電子素子を組み込んで前記金属外環に圧入封着して封止する金属キャップを具備する円筒あるいは楕円形状の金属パッケージと、前記リード部材の先端部が接続され前記金属パッケージの外部リードである外部電極を有する絶縁支持部材とにより構成する電子デバイスの製造方法において、絶縁支持部材は互いに連結部で結合した複数個の絶縁支持部材を有するフレーム体に形成し、外部電極が前記絶縁支持部材の集合するフレーム体に設けられ、実装される複数個の金属パッケージが有する各リード部材の外部リードと電気的接続した組立完了後、前記フレーム体の集合する絶縁支持部材を連結部で切り離して金属パッケージと絶縁支持部材の一体化製品に分離・個別化することを特徴とする電子デバイスの製造方法を提案する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電子デバイスの構造は、たとえば、気密端子構造のリード部材に電子素子を搭載して金属キャップ内に収容した金属パッケージを絶縁支持部材と一体化した表面実装構造であり、金属パッケージを位置決めできる絶縁支持部材を利用して外部リードを外部電極に接続し、金属キャップとの絶縁を図るものである。また、デバイス搭載面積の縮小化が難しかった従来構造に対して、薄膜の絶縁材を金属ケースに塗布した絶縁被膜を形成して絶縁支持部材とする場合、外部リードの先端部分を折り曲げたり、金属パッケージの位置決めを容易にする絶縁基板を利用してスルーホールに挿通したりして、それ自体を外部電極にして全長短縮を図ることができる。また、樹脂薄膜構造においては、絶縁効果に不要な上面への樹脂層形成を廃し、表面実装用外部電極をもつ絶縁支持部材を利用して全長短化・低背化と製造工程の低減化が図られ、寸法上で１．０ｍｍ以下の表面実装可能な電子デバイスが提供される。
【０００９】
絶縁支持部材として絶縁基板を利用する際には、組立冶具を用いて外側に突出するリード部材を絶縁基板に形成したスルーホールや切り込みに配線することで突出をなくして、表面実装を容易にする。特に、絶縁薄膜を塗布形成した絶縁支持部材では外側に突出したリード部材を潰して平坦化して、側面あるいは下面に延在配置することができる。前者の方法では、あらかじめスルーホールに入る部分にはんだやろう材のめっきを施して接合を容易にできる。このようにして、水晶振動子などの電子部品素子を搭載したパッケージの表面実装を容易にするなどの実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の実施態様において、リード部材を金属外環にガラス材により気密封着した金属ベースおよびこの金属ベースの金属外環に圧入封止した金属キャップからなる円筒あるいは楕円形状の金属パッケージと、表面実装用の外部電極が形成され、金属パッケージが所定位置に自立して容易に位置決め配置して保持される絶縁支持部材とを一体化した電子デバイスが提供される。ここで、表面実装用の外部電極はリード部材の外部リード自体の先端部分で形成するか、あるいは絶縁支持体に設けられ、外部リードに接続される導電性メタライジングパターンで形成する。また、表面実装搭載時の取り扱いに関しては、絶縁支持部材を位置決め対象として、金属パッケージを確実かつ容易に所定位置へ実装配置できるパッケージタイプ電子デバイスである。すなわち、絶縁支持部材は絶縁樹脂材または絶縁セラミクスからなる絶縁基板であり、絶縁樹脂材を塗布して形成した絶縁薄膜であり、少なくとも金属パッケージの位置決め部分が絶縁材により支承またはカバーされる。例えば、絶縁支持部材は金属パッケージを収容する窪みまたは凹部を表面側に形成し、外部電極を裏面側に形成した絶縁基板である。この絶縁基板の裏面にメタライズパターンの外部電極や配線電極を形成する場合、絶縁基板が高温用セラミクス基板である場合にはタングステンまたはモリブデンを含む材料、また低温用絶縁基板に対しては銀または銅を含む材料でパターン形成する。さらに、絶縁基板にはリード部材の外部リードを挿通する溝・切欠きまたは孔・スルーホールを有し、この切欠きまたはスルーホールの対応位置に外部電極を形成する。この場合に、外部電極はリード部材の外部リードを絶縁支持部材の裏面側に延在した先端部分を使用することもできる。なお、絶縁支持部材に使用する絶縁材は、アルミナやガラスセラミクスのようなセラミクス材、あるいはポリイミド系樹脂等のプラスチック材から選択され、低背化、全長短化と量産化に適する製造方法が適用される。  
【００１１】
本発明の別の実施態様は、互いに連結部で結合した複数個の絶縁支持部材の集合体をフレーム体として形成し、その所定位置に金属パッケージを位置決め搭載し、次いで、外部電極をリード部材の外部リードと電気的接続状態とし、最後に、複数個の絶縁支持部材をフレーム体から連結部で切り離して分離・個別化して金属パッケージと絶縁支持部材とを一体化した電子デバイスの製造方法である。すなわち、製造過程においては、絶縁支持部材は互いに連結部で結合した絶縁支持部材の集合体を有するフレーム体にして処理され、このフレーム体の状態で絶縁支持部材に外部電極が設けられ、金属パッケージが所定位置に実装配置されてそのリード部材が外部電極と電気的接続状態を得た後、フレーム体の複数個の絶縁支持部材を連結部で切り離して金属パッケージと絶縁支持部材との一体化製品とする電子デバイスの製造方法である。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る実施例について、水晶振動子を用いた金属パッケージタイプ電子デバイスについて詳述する。図１は本発明の表面実装に好適な電子デバイスであり、金属パッケージ１０と絶縁支持部材２０により構成される。金属パッケージ１０はリード部材１２を金属外環にガラス材により気密封着した気密端子構造の金属ベース１４およびリード部材の内部リードに電子素子の水晶片（図示せず）を搭載後に金属外環に圧入封着により封止する円筒状金属キャップ１５から構成される。円筒状金属パッケージ１０は、絶縁支持部材２０により所定位置に一体的に実装配置して電子デバイスを構成する。一対のリード部材１２は、その外部導出部分が外部リード１６として絶縁支持部材２０に形成される表面実装用外部電極２２に接続結合している。絶縁支持部材２０は絶縁樹脂材による絶縁基板２１に外部電極２２および配線電極２３がＡｇまたはＣｕのメタライズパターンにより形成されており、絶縁基板２１の一端側で外部電極２２に対応してスルーホール２６が形成されている。このようにして、金属パッケージ１０が絶縁支持部材２０の所定位置に配置されて一体化された表面実装型の電子デバイスが完成される。ここで、絶縁支持部材２０は、図２に示す変形例のように絶縁基板２１が絶縁樹脂材料または絶縁セラミクス材料により成形加工される。この絶縁基板２１はその一方の面に金属パッケージを位置決めして配置するのに適した突起部分２４と窪み部分２５からなる収容部を形成し、他方の面に導出用外部電極２２と配線用接続電極２３がメタライズパターン等の手法により形成される。ここで、窪み部分２５は金属パッケージの外郭輪郭に合致する凹凸状に形成され、合体配置作業を容易にしている。また、絶縁基板２１の一端側には図２（ａ）に示すような斜め切り込み溝２７、あるいは、図２（ｂ）に示すような端面直角な切り込み溝２８を形成する。このような切り込み溝はリード部材の外部リードをこの切り込み溝に延在させるのに好都合であり、必要に応じてはそれ自体を外部電極とすることができる。図１においては、絶縁基板２１の裏面側にメタライズパターンで形成した外部電極２２の対応位置にスルーホール２６が形成され、このスルーホール２６に挿通した外部リード１６が外部電極２２とはんだ接続され、金属パッケージ１０と絶縁支持部材２０とが一体化された表面実装型電子デバイスとなる。メタライズパターンは樹脂材の絶縁基板にはＣｕ材料のメタライズ加工により配線パターン２３と同様に形成される。
【００１３】
次に本発明の電子デバイスの製造方法について簡単に説明する。例えば図１の電子デバイスは、リード部材１２を金属外環にガラス材により気密封着した金属ベース１４およびこの金属ベースの内部リードに電子素子を組み込んで金属外環に圧入封着して封止する金属キャップからなる円筒状金属パッケージと、リード部材１２の外部リード先端部が接続される外部電極を有する絶縁支持部材の絶縁基板とにより構成される。この場合、互いに連結部で結合した複数個の絶縁基板がフレーム体として用意され、それぞれの所定位置に気密端子の金属ベースと金属キャップからなる金属パッケージを配置する。そして、金属パッケージの外部リードを外部電極に接続して複数個の電子デバイスがフレーム体上に完成される。次いで、このフレーム体の複数個の絶縁基板を連結部で切り離され製品である金属ベースと絶縁基板とが一体の電子デバイスが完成する。このような方法で作製された電子デバイスは量産化に有利な製造方法を提供する。具体的には、金属パッケージの内部電極となるリードに電子素子の水晶板が接続される。電子素子の搭載後、金属ベースに金属キャップをかぶせて、内部を気密に保つように真空あるいは窒素ガスを封入する。その後、外部電極に接続する外部リードを、絶縁基板に形成されたスルーホールを通して基板裏面に引き出し、またはその位置に合うように折り曲げる。次に、外部電極と外部リードとがろう材あるいははんだ材を用いて接続される。このようにして表面実装に好適な電子デバイスが作製される。
【実施例２】
【００１４】
次に本発明に係る別の実施例について、図３を参照して詳述する。この場合、電子デバイスの構造は基本的に図１と同様な構造であり、同一部分については同じ符号を用い詳細な説明を省略する。この実施例は金属ベースから外部に延びリード部材が絶縁支持部材２０であるセラミクス製絶縁基板に対し外部リード１６が、基板端部を挟み込むように折り曲げられ、その先端部を外部電極２２として構成する。このとき、リード折り曲げ加工の前に、曲げ部潰し工程を経てフラットにする。それにより、曲げ加工はより容易になり、このフラット面を外部電極として利用する。なお、絶縁基板が高温焼結用セラミクス材料の場合には、タングステンまたはモリブデンを含む材料で形成し、低温焼結用セラミクス材料やプラスチック材料の場合には銀または銅を含む材料で形成するのが好ましい。この実施例では、金属パッケージがリード曲げ部により絶縁基板に固定できるため、金属パッケージを所定位置に搭載する前に、絶縁基板上の外部リードの反対側に保持用絶縁接着材３０を塗布し、パッケージキャップを固定することでより安定した表面実装型電子デバイスの実装が得られる。
【実施例３】
【００１５】
図４は本発明に係るさらに別の実施例について詳述する。この場合、電子デバイスは基本的に図３と同様な構造であり、同一部分については同じ符号を用い詳細な説明を省略する。ここでは金属ベース１４のリード部材１２の導出部に補助リード１７を設け、これを外部電極２２と接続する。これにより、外部リードを省き、その曲げ加工を省略することができる。この構造では、リード部材を短くしてリード部材の材料費を低減できる。好ましくは、リード部材の導出部をあらかじめろう材付けしておくことで組立性を容易にする。また、図３と同様に、金属パッケージのキャップを固定する保持用絶縁接着材を塗布して固定すれば、より安定した表面実装型電子デバイスが得られる。
【実施例４】
【００１６】
以下、本発明に係るさらに別の実施例について図５を参照して詳述する。この電子デバイスは、前述同様の水晶振動子としての電子デバイスであり、金属パッケージは実施例１と同様であり、同一部分には同じ符号を用い説明を省略する。ここでは、リード部材１２の外部リードが絶縁樹脂薄膜３２を介してパッケージ側に折り曲げられる。このとき折り返されたリード部分と金属パッケージ１０の外面とは金属パッケージ表面に塗布形成された絶縁薄膜３２により絶縁保護されて短絡防止する。図示するように、絶縁支持部材２０は絶縁薄膜３２で構成され、金属パッケージの外部リードの先端部分が絶縁薄膜３２上に折り曲げられ、その先端部分で外部電極２２を構成する。なお、金属パッケージ１０は、気密端子構造の金属ベース１４に金属キャップ１５をかぶせて、内部を気密に保つように真空あるいは窒素ガスを封入される。その後、金属パッケージ表面に、絶縁薄膜３２をＣＶＤなどの方法で塗布し、外部リード１６のリードの先端部分を絶縁薄膜３２上に金属パッケージ側へ折り返して表面実装用電子デバイスを完成する。実施例２と同様に、リード折り曲げ加工に先立って曲げ部分の潰し処理をすることで曲げ加工を容易にし、実装用電極としてより安定したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１の実施例の電子デバイスであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、および（ｃ）は背面図である。
【図２】本発明に係る電子デバイスの絶縁支持部材として用いる絶縁基板の異なる変形例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施例の電子デバイスであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、および（ｃ）は裏面図である。
【図４】本発明に係る第３の実施例の電子デバイスであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、および（ｃ）は裏面図である。
【図５】本発明に係る電子デバイスに用いる絶縁支持部材の別の実施例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分断面を示す正面図、および（ｃ）は裏面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０…金属パッケージ、    １２…リード部材、    １４…金属ベース、    
１５…金属キャップ、    １６…外部リード、    １７…補助リード、    
２０…絶縁支持部材、    ２１…絶縁基板、    ２２…外部電極、    
２３…配線電極、    ２４…突起部分、  ２５…窪み部分、    
２６…スルーホール（挿通孔）、    ２７…斜め切り込み（溝）、    
２８…直角切り込み（溝）、    ３０…樹脂接着材、    ３２…絶縁薄膜。
【図１】
2008198680.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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