(57)【要約】【課題】パッケージの気密封止においてパッケージ内部にアウトガスが閉じ込められるのを確実に防ぐセラミック・パッケージを提供する。【解決手段】セラミック・パッケージは上部開口１ａを有するパッケージ本体１とパッケージ本体１の上部開口１ａを覆って気密封止するリッド２とを備える。リッド２は上部開口１ａを取り囲み配置される金属表層３にろう材を用いて接合される。パッケージ本体１は側面にキャスタレーション５を備える。このキャスタレーション５はろう材による接合前に金属表層３のない空域となる非成膜部６に合わせて形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部開口を有するパッケージ本体と、前記パッケージ本体の上部開口を覆って気密封止するリッドとを備え、前記リッドが前記パッケージ本体の上部開口を取り囲み配置される金属表層上にろう材を用いて接合されるようにしたセラミック・パッケージにおいて、前記パッケージ本体が金属表層の空域に合わせて形成されるキャスタレーションを備えることを特徴とするセラミック・パッケージ。
【請求項２】
前記キャスタレーションが前記パッケージ本体の各長辺に備えられる前記非成膜部に合わせて形成されることを特徴とする請求項１記載のセラミック・パッケージ。
【請求項３】
矩形を形づくる４つの周壁で構成されるパッケージ気密封止用ポケットであって、前記ポケットは対向する２つの周壁からポケット中心に向かって延び、加工される容器の切り欠きを介して加工される蓋体の側面と当接する第１および第２の位置決め部と、対向する他の２つの周壁からポケット中心に向かって延在し、加工される容器の切り欠きを介して加工される蓋体の側面と当接する第３および第４の位置決め部とを備えるパッケージ気密封止用ポケット。
【請求項４】
請求項３記載のポケットをプレートの平面上に複数配置して構成されるパッケージ気密封止用パレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動板などの振動体を内部に収容して構成されるセラミック・パッケージ、パッケージ気密封止用ポケットおよびそれを用いたパレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動板は水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発信器などの圧電振動デバイスの最も重要な要素として不可欠な手段であり、この水晶振動板の表面には金属薄膜による電極が形成されている。水晶振動板を収容する容器はこの金属薄膜を外気から保護するために容器の開口部分を覆うリッドによって気密封止される。現在、この目的に使用される容器として好ましいのは絶縁材料であるセラミック・パッケージであり、これはセラミック・グリーン・シートを成形して作られる複数の基体を積層した後、焼結して形成される。
【０００３】
通常、セラミック・パッケージは水晶振動板を収容した後にリッドを用いて気密封止されるが、このリッドの接合ではパッケージに形成される金属膜（メタライズ層）に倣い適用するろう材が使用される。このろう材は、たとえばＡｕ−Ｓｎなどの金属ろうが用いられ、真空雰囲気のもとでろう材が溶融する温度まで高温に加熱され、その後材料の硬化を経て金属同士が接合されてパッケージが気密封止される。
【０００４】
このようなセラミック・パッケージの一例は、たとえば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開2005-333037、第５−７頁、図１および図２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ろう材を用いて行うパッケージの封止ではろう材が融点まで加熱される過程で溶融したろう材が接合面に回り込むとき、パッケージおよびリッドから生じたアウトガスがパッケージ内部に閉じ込められることがある。閉じ込められたアウトガスは水晶振動板などの表面に付着するために可能な限り避けなければならない。この対策として双方の部材の表面に細かな凹凸を形成し、凹凸の間の隙間を通してアウトガスを逃がす方法がある。しかしながら、この方法はデバイスの薄型化が進む中で凹凸を形成するだけの余裕がなくなり、採用することが難しくなっている。
【０００６】
一方、パッケージの側面に振動板加工用光ビームを通すための貫通孔を穿つものが知られている。これは貫通孔を設けることで、たとえばパッケージの封止ではパッケージ内に生じるアウトガスを外に逃し、また周波数調整においては光ビームを照射中に振動板の金属膜から発生するアウトガスを逃がすことが可能で、有効な対策とみることができる。しかしながら、この貫通孔は周波数調整を実施した後に気密封止が必要となり、リッド封止工程と別に行う追加の封止工程によって製造コストが増加する要因となる。
【０００７】
本発明の目的はパッケージの気密封止においてパッケージ内部にアウトガスが閉じ込められるのを確実に防ぐようにしたセラミック・パッケージ、パッケージ気密封止用ポケットおよびそれを用いたパレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上部開口を有するパッケージ本体と、パッケージ本体の上部開口を覆って気密封止するリッドとを備え、リッドがパッケージ本体の上部開口を取り囲み配置される金属表層上にろう材を用いて接合されるようにしたセラミック・パッケージにおいて、パッケージ本体が金属表層の空域に合わせて形成されるキャスタレーションを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明においてはポケット本体に金属表層のない空域として非成膜部を設けておき、非成膜部に合わせてキャスタレーションを配置する。このような配置によりパッケージ内部と外の空間とを連通することが可能になり、リッドの接合において高温に加熱されてパッケージ内にアウトガスが発生するときも、アウトガスをパッケージ内部から外に逃がすことができる。これにより、パッケージ内にアウトガスが閉じ込められるのを防ぐことが可能になる。
【００１０】
本発明に係るパッケージ気密封止用ポケットは矩形を形づくる４つの周壁で構成されるパッケージ気密封止用ポケットであって、ポケットは対向する２つの周壁からポケット中心に向かって延び、加工される容器の切り欠きを介して加工される蓋体の側面と当接する第１および第２の位置決め部と、対向する他の２つの周壁からポケット中心に向かって延在し、加工される容器の切り欠きを介して加工される蓋体の側面と当接する第３および第４の位置決め部とを備えるものである。
【００１１】
このようなポケットにおいては容器と組み合う蓋体は金属ろうによる接合前であり、容器上で動くことが可能で、ポケットに容器を置くとき、接合前の蓋体がそれぞれの周壁から延びる位置決め部に案内されて微量変位する。これにより、容器中心に蓋体中心を正確に心出しすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のセラミック・パッケージの一実施の形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）において、本実施の形態のセラミック・パッケージは上部開口１ａを有するパッケージ本体１と、パッケージ本体１の上部開口１ａを覆って配置されるリッド２とを備える。パッケージ本体１はセラミック・グリーン・シートを成形して製作される基板を積層した後、これを焼結して形成される。パッケージ本体１は内部に水晶振動板などの振動体を収容する空間を有し、空間内で振動体が電極に接続され、交番電界のもとで振動するようになっている。パッケージ本体１の上面には後に詳述される金属表層３が形成される。
【００１３】
一方、パッケージ本体１の上部開口１ａを覆うリッド２は、本実施の形態では、コバール合金から製作され、Ａｕ−Ｓｎなどのろう層４によってパッケージ本体１に気密に接合されている。より詳しく述べると、図１（ａ）に示すように、ろう層４はリッド２の周縁に沿って配置されており、パッケージ本体１の金属表層３に気密に接合される。パッケージ本体１はその側面に後に詳述されるキャスタレーション５を有する。
【００１４】
本実施の形態のセラミック・パッケージは平面でみたとき、矩形に形成され、２つの長辺と２つの短辺とを有する。図２に示すように、パッケージ本体１は各長辺にキャスタレーション５を備える。このキャスタレーション５はリッド２が接合される前には金属表層３の存在しない区域、すなわち空域である、後記の非成膜部に合わせて切り欠いて形成したものである。キャスタレーション５の内面には導電膜（図示せず）が形成されており、パッケージ本体１の下面にある外部接続電極（図示せず）に電気的に接続することができる。
【００１５】
パッケージ本体１は、図２に示すように、上部開口１ａを取り囲み配置される金属表層３を備える。この金属表層３はセラミック焼結時にメタライズ法で一体に形成されるＷ層と、Ｗ層の上にメッキによって形成されるＮｉ層およびＡｕ層とからなる。金属表層３はパッケージ本体１の２つの長辺にリッド２が接合される前に空域となる非成膜部６を有する。
【００１６】
この非成膜部６はろう材の加熱で溶融したろう材が接合面に回り込むとき、ろう材で当該空域を完全に封止できる程度の小さい空間である。図に示すように、上記のキャスタレーション５は非成膜部６に合わせて配置される。すなわち、リッド２の接合ではアウトガスを導く独立した通路として働くように非成膜部６とキャスタレーション５とが連通される。なお、図において、符号７は電極を示している。
【００１７】
一方、パッケージ本体１の上部開口１ａを覆うリッド２はパッケージの縁端からオーバハングしない規定寸法で形成される。望ましくは、図３に示すリッド２の短辺長さａはパッケージ本体１の短辺長さａ´（図２参照）よりも小さく、かつキャスタレーション５の最短距離ｃ´よりも大きく成形される。また、リッド２の長辺長さｂはパッケージ本体１の長辺長さｂ´（図２参照）よりも小さく成形される。
【００１８】
上記構成において、真空雰囲気でのリッド２の接合でろう材が加熱されたとき、ろう材が融点に近い温度に上昇する。パッケージ内部では高温で、たとえばパッケージ本体１を構成するセラミック基体からアウトガスが発生し、これがパッケージ内に留まろうとする。このとき、パッケージ内部と外の真空雰囲気とは非成膜部６によって連通した状態にあり、パッケージ内部で生じたアウトガスが非成膜部６を通ってキャスタレーション５に流れ、真空炉内に拡散する。これにより、パッケージ内のアウトガスを逃がすことが可能になり、リッド２の接合中、パッケージ内部にアウトガスが閉じ込まれるのを防ぐことができる。この結果、パッケージ内に収容した水晶振動板などの振動体にアウトガスが付着するのを防止することができる。
【００１９】
ろう材を用いた接合ではパッケージの四隅からろう材の溶融が始まり、そこから気密封止される。四隅から遠い位置にある非成膜部付近のろう材は幾分遅れて溶融するので、セラミック基体などから生じたアウトガスの放出後に、図４に示すように、非成膜部６が溶融したろう材によって満たされる。この後、のろう材の硬化によってパッケージが最終的に全域で気密封止される。
【００２０】
非成膜部６およびキャスタレーション５によって連通した状態を保持することで、たとえばパッケージ本体１およびリッド２の接合面に凹凸を形成することなく、アウトガスを放出することが可能になり、パッケージの薄型化の要求に容易に応えることができる。
【００２１】
このように本実施の形態においてはリッドの接合においてパッケージ内部にアウトガスが閉じ込められるの確実に防止することができる。
【００２２】
本発明によるパッケージ気密封止用ポケットの一実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態はパッケージ気密封止用パレットに対する適用例である。図５（ａ）（ｂ）において、パレットは上面および下面を備えたプレート１０を有する。このプレート１０の上面には数列にわたって長手方向に同じピッチで並ぶ複数のポケット１１が形成されている。各ポケット１１は矩形で、同一形状からなる。
【００２３】
図６において、ポケット１１はポケット開口を取り囲む周壁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと、底面１３とで構成される。パッケージを挿入するために対面する周壁１２ａ、１２ｂの間の寸法はパッケージの長辺の長さよりも大きく形成され、一方、対面する周壁１２ｃ、１２ｄの間の寸法はパッケージの短辺の長さよりも大きく形成されている。底面１３はパッケージの平坦な下面またはリッドの平坦な下面に当接するために同様に平坦に形成されている。
【００２４】
本実施の形態のポケット１１は周壁１２ａから突出してポケット中心に向けて延びる第１の位置決め部１４ａを有する。また、周壁１２ｂから突出してポケット中心に延びる第２の位置決め部１４ｂを備える。それぞれ位置決め部１４ａ、１４ｂはパッケージと組み合うリッドの側面に当接可能な決められた長さを有する。さらに、ポケット１１は周壁１２ｃから突出してポケット中心に向けて延びる第３の位置決め部１４ｃを有する。また、周壁１２ｄから突出してポケット中心に延びる第４の位置決め部１４ｄを備える。それぞれ位置決め部１４ｃ、１４ｄはパッケージと組み合うリッドの側面に当接できる決められた長さを有する。
【００２５】
リッド気密封止工程を一例としてパッケージ気密封止用パレットの使用方法を説明する。リッド気密封止工程ではリッドの外形がパッケージの外形よりも小さい、たとえば図３に示すようなリッドを使用する。
【００２６】
パッケージ内にはリッド気密封止に先立って水晶振動板などの振動体が収容されており、これは内部の電極と接合される。パッケージの上面に上部開口を取り囲み金属ろうを塗布する。図７（ａ）（ｂ）に示すように、パッケージＰに開口を覆ってリッドＬを取り付ける。金属ろうによって固定される前のリッドＬはパッケージＰ上で動くことができる。ポケット１１の底面１３にリッドＬを上に向けてパッケージＰを載置する。
【００２７】
パッケージＰには４つの辺に各々キャスタレーションＣが形成されており、長辺にあるキャスタレーションＣに第１および第２の位置決め部１４ａ、１４ｂを合わせ、また短辺にあるキャスタレーションＣに第３および第４の位置決め部１４ｃ、１４ｄを合わせながら挿入する。このとき、リッドＬの各辺は各位置決め部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで案内されてパッケージＰ上で微量変位し、パッケージ中心にリッド中心を正確に心出しすることができる。すなわち、パッケージ中心に対してリッド中心が僅かにずれていても、予めリッド模範に倣い高精度に加工された各位置決め部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで正確にリッドＬを位置決めすることができる。
【００２８】
パレット上の全てのポケット１１において同様にリッドＬを位置決めし、たとえば真空炉に搬入して真空雰囲気のもとで金属ろうが溶融する融点まで真空炉温度を上昇させる。
【００２９】
このようにパッケージに形成したキャスタレーションを利用するリッドの位置決めにより正確にパッケージ中心にリッド中心を心出しすることが可能になり、外形差の少ないパッケージにおいてリッドのオーバハングを起こさないで所望の精度で気密封止を果たすことができる。
【００３０】
なお、本実施の形態ではリッドの位置決めでパッケージの底面を下に向けてポケットに置く方法を説明したが、図８に示すように、パッケージの底面を上に向け、リッドの上面をポケット１１の底面１３に当ててリッドを位置決めすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるセラミック・パッケージを示すもので、（ａ）はパッケージの平面図、（ｂ）はパッケージの正面図である。
【図２】本発明によるパッケージ本体の平面図である。
【図３】本発明によるリッドの平面図である。
【図４】本発明によるパッケージ本体の非成膜部がろう材で満たされた様子を示す説明図である。
【図５】本発明によるパッケージ気密封止用パレット示すもので、（ａ）はパレットの平面図、（ｂ）はパレットの正面図である。
【図６】本発明によるパッケージ気密封止用ポケットを示すもので、（ａ）はポケットの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図７】本発明のリッドの位置決め方法を示すもので、（ａ）は位置決め部に当接しているリッドを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図８】本発明のリッドの別の位置決め方法を示すもので、（ａ）は位置決め部に当接しているリッドを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…  パッケージ本体
２…  リッド
３…  金属表層
４…  ろう層
５…  キャスタレーション
６…  非成膜部
１１…  ポケット
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…  周壁
１４ａ…  第１位置決め部
１４ｂ…  第２位置決め部
１４ｃ…  第３位置決め部
１４ｄ…  第４位置決め部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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