(57)【要約】【課題】電子部品本体をセラミックパッケージに収容させて、そのセラミックパッケージを蓋体で封止して得られるセラミック電子部品の製造方法において、電子部品本体の特性劣化が起こらないようにする。【解決手段】本発明においては、水晶片２などの電子部品本体をセラミックパッケージ７に収容するとともに、セラミックパッケージ７の開口周縁部７ｂにリッド３をロウ接して水晶発振器１を得る。リッド３には、凹部３ａを有するものを使用し、その凹部３ａが開口周縁部７ｂとキャビティ７ｃとの双方に差し掛かるようにセラミックパッケージ７上に配置し、両者をロウ接する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品本体がセラミックパッケージのキャビティに収容され、そのキャビティの開口周縁部に金属製の蓋体が直接ロウ接されたセラミック電子部品の製造方法において、前記蓋体には、前記開口周縁部と対向する側に凹部を有するものを使用し、その凹部が前記開口周縁部と前記キャビティとの双方に差し掛かるように前記蓋体を配置して、前記ロウ接を行うことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記凹部は、前記蓋体を前記セラミックパッケージとの接合位置に配置したとき、延伸方向が前記キャビティの開口縁に沿う形態の溝状凹部とする請求項１記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記凹部は、前記キャビティの開口縁の全域に沿うものとする請求項２記載のセラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶片やＳＡＷ（ｓｕｒｆａｃｅ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ）デバイスなどの電子部品本体（素子）をセラミックパッケージに収容し、そのセラミックパッケージを金属製の蓋体で封止して得られるセラミック電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば水晶発振器は、表裏に電極を取り付けた水晶片（電子部品本体）をセラミックパッケージに収容し、金属製の蓋体（以下、リッドともいう）でセラミックパッケージを気密封止したものである。従来は、リッドとセラミックパッケージとの間にシールリングを介挿して両者を溶接していたが、近年はコスト低減のために、電子ビーム溶接法、シーム溶接法等の方法によりリッドをセラミックパッケージに直接ロウ接するようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−０９３９２９号公報
【０００４】
リッドをセラミックパッケージに直接ロウ接する場合、コバールなどの低膨張率金属にＡｇロウ材を接合したクラッド材を、リッドの素材として使用するのが一般的である。他方、セラミックパッケージには、電子部品本体収容用のキャビティ（有底凹部）を有するとともに、リッド取付け位置となる開口周縁部がメタライズされたものが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにリッドをセラミックパッケージに直接ロウ接する方法を採用すると、その後の電気的検査において、所期の特性が発揮されない場合がしばしばあり、歩留まり低下の原因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、電子部品本体をセラミックパッケージに収容させて、そのセラミックパッケージを蓋体で封止して得られるセラミック電子部品の製造方法において、特性劣化等の不具合を発生させないようにすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明は、電子部品本体がセラミックパッケージのキャビティに収容され、そのキャビティの開口周縁部に金属製の蓋体が直接ロウ接されたセラミック電子部品の製造方法において、蓋体には、開口周縁部と対向する側に凹部を有するものを使用し、その凹部が開口周縁部とキャビティとの双方に差し掛かるように蓋体を配置して、上記ロウ接を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明者らが、特性劣化の原因について詳細に調べたところ、蓋体（リッド）をロウ接する際にロウ材がキャビティ内に飛散し、電子部品本体に付着していることを突き止めた。さらに詳細に検討した結果、シールリングを介さずにリッドを直接ロウ接する場合に、リッドとセラミックパッケージとの間からロウ材が噴出する現象が顕著に起こる、という知見を得て、上記本発明を完成させるに至ったのである。
【０００９】
上記本発明にかかるリッドは、セラミックパッケージとの接合側において凹部を有する。そして、ロウ接時においては、その凹部がキャビティとその周縁部（開口周縁部）とにまたがるように、リッドをセラミックパッケージに載置する。すると、リッドとキャビティの開口周縁部との間には、凹部に基づく空隙が生じる。そして、この状態を保ちながらロウ材を溶融させた場合、上記空隙にロウ溜まりが形成され、ロウ材がキャビティ内に噴出することが抑止される。そのため、ロウ材が電子部品本体に付着することもなくなり、特性劣化も起こらない。
【００１０】
好適な態様において、上記した凹部は、蓋体（リッド）をセラミックパッケージとの接合位置に配置したとき、延伸方向がキャビティの開口縁に沿う形態の溝状凹部とすることができる。このようにすると、凹部の体積を十分に稼ぐことができ、溶融ロウ材が過剰に存在しても、噴出抑止効果を保つことができる。
【００１１】
さらに、上記のような凹部は、キャビティの開口縁の全域に沿うように形成するのがよい。そうすれば、開口周縁部の全周にわたり、ロウ材の飛散が抑止されるので好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明にかかるセラミック電子部品の一例である水晶発振器の分解斜視図である。水晶発振器１は、セラミックパッケージ７に水晶片２を収容させたものである。水晶片２には、表裏に電極４が取り付けられている。この電極４がセラミックパッケージ７の内部端子５と導通し、外部端子６より所期の発振波が取り出せるようになっている。セラミックパッケージ７は、電子部品本体収容用のキャビティ７ｃを備えている。キャビティ７ｃに水晶片２などの電子部品本体を収容した後は、開口周縁部７ｂに薄板状のリッド３がロウ接される。
【００１３】
図２の部分拡大断面図に示すように、リッド３には、低膨張率金属からなる本体部３２に、ロウ材層３１が接合されたクラッド材を採用することができる。本体部３２をなす低膨張率金属としては、たとえばコバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ―１７Ｃｏ）などのＦｅ基（Ｆｅ含有量４０質量％以上）低膨張率金属を使用できる。他方、ロウ材層３１には、たとえば導電成分としてＡｇを質量換算で最も多く含有するＡｇ−２８Ｃｕロウ材（これは一般的なＡｇロウ材）が使用される。ロウ材層３１は、リッド３の一方の主面全体をなすとともに、その厚さがおよそ１５μｍ程度に調整されている。このようなリッド３は、開口周縁部７ｂに形成されたメタライズ層２７を介して、セラミックパッケージ７に直接ロウ接される。メタライズ層２７は、たとえばＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）を質量部換算で最も多く含有する導電層である。なお、図示しないが通常はこの上にＮｉ−Ａｕめっきが施されるので、メタライズ層２７は、Ｎｉ−Ａｕめっき層を含むと考えてもよい。
【００１４】
リッド３をセラミックパッケージ７にロウ接するには、たとえば図３に示す方法がある。１つは、図３（ａ）に示すように、リッド３を開口周縁部７ｂに載置したのち、リッド３の周縁部にローラ電極１２を当接させる。実際には、対向する他辺にもローラ電極１２を当接させるが、図３（ａ）では省略した形で示している。ローラ電極１２に電流を流すと、ジュール熱によりロウ材層３１が溶融され、開口周縁部７ｂに形成されたメタライズ層２７を介して、リッド３をセラミックパッケージ７に直接シーム溶接することができる。また、図３（ｂ）に示すように、リッド３の本体部３２に電子ビームＥＢを直接照射してロウ材層３１を溶融させる、いわゆる電子ビーム溶接法を採用することも可能である。なお、これらの溶接工程は、大気圧よりも圧力を減じた減圧雰囲気や窒素ガス等を用いた不活性雰囲気で行うとよい。
【００１５】
上記のようにして、セラミックパッケージ７をリッド３で直接封止する場合、リッド３としては、開口周縁部７ｂと対向する側に凹部３ａを有するものを使用するのがよい。その上で、凹部３ａが開口周縁部７ｂとキャビティ７ｃとの双方に差し掛かるようにリッド３をセラミックパッケージ７上に配置して、溶接工程（ロウ接）を行うようにする。
【００１６】
上記のようにする場合、図３（ａ）（ｂ）に示すようにリッド３の下面と、セラミックパッケージ７の開口周縁部７ｂとの間に空隙ＥＨが生じることとなる。この状態を保ちながら溶接（ロウ接）を試みると、溶融したロウ材が空隙ＥＨに緩やかに流れ込む形となり、ロウ溜まり３１ａ（図２参照）が形成される。これにより、ロウ材がキャビティ７ｃ内に噴出することが抑止される。ちなみに、開口周縁部７ｂおよびリッド３が共にフラットな対向面を有して、ローラ電極１２等でリッド３を押さえつけると対向面同士が密着するような場合、すなわち図３に示す空隙ＥＨがほとんど生じていない場合には、ロウ溜まり３１ａは形成されず、溶融したロウ材がキャビティ７ｃ内に勢いよく噴出する恐れがある。なお、図２に示すように、リッド３の側面に隣接するロウ溜まり３１ｂも形成される。
【００１７】
また、リッド３をセラミックパッケージ７との接合位置に配置したとき、延伸方向がキャビティ７ｃの開口縁に沿う溝形態を、凹部３ａに採用することができる。溝状凹部とすると、ロウ溜まり３１ａがこの溝部に沿って形成されるようになる。これにより、凹部３ａの体積を十分に稼ぐことができる。また、溶融したロウ材が凹部３ａに満遍なくスムーズに流れ込むことが期待され、ロウ材の噴出抑止効果を高レベルで達成できる。
【００１８】
さらに具体的には、溝状の凹部３ａは、キャビティ７ｃの開口縁の全域（全周域）に沿うようにするのがよい。図４は、溝状の凹部３ａが形成されたリッドの下面図および断面図である。これらの図に示すように、本実施形態では、キャビティ７ｃの開口形状に概ね一致する周回溝形状に凹部３ａを形成しており、このようにしたとき、空隙ＥＨが水晶片２の全周を取り囲むこととなるので、より高レベルのロウ材の噴出抑止効果を期待できる。
【００１９】
上記のような溝状の凹部３ａは、たとえば冷間圧接などの手法により作製したクラッド板を所定形状に切断した後、プレス加工することによりリッド形成することができる。もちろん、上記の切断とプレス加工の順番は逆でも構わない。また、場合によってはレーザを使用した研削や、フォトエッチングにより、凹部３ａを形成することもできる。
【００２０】
また、凹部３ａの板厚方向への深さは、取り付けられるべきセラミックパッケージ７の種類等にもよるが、リッド３を構成するロウ材層３１の厚さを考慮して種々調整するとよい。そうすれば、ロウ材の量に対して凹部３ａが深すぎたり浅すぎたりして、ロウ材の噴出抑止効果が得られないといった不具合も起こりにくい。また、凹部３ａの形状としては、リッド３の厚さ方向に関する断面において、本実施形態に示すような矩形状、あるいは半円状、さらには三角状などに種々設定することが可能である。
【００２１】
また、リッド３のみならず、セラミックパッケージ７側にロウ溜まり３１ａが形成されるための形状を付与してもよい。すなわち、図５に示すように、キャビティ７ｃ側に向かうにつれて該キャビティ７ｃの底面１８ｐからの高さが連続的または段階的に減少するように調整されたダレ部７ｅを、開口周縁部７ｂが含むように構成することができる。このようなダレ部７ｅは、研削や研磨で開口周縁部７ｂの面取りを行って形成することも可能であるが、本実施形態においてはセラミックパッケージ７となるべきセラミックグリーン積層体を変形させてダレ部７ｅを形成するようにしている。
【００２２】
ダレ部７ｅの断面形状は、ロウ材の流れ込み容易性の観点から、本実施形態のようになだらかな凸曲面状にすることが望ましい。ただし、これに限定されるわけではなく、アール面や、Ｃ面のような一定の角度の傾斜面を示すようにしてもよい。また、開口周縁部７ｂの全周域にわたって形成して、キャビティ７ｃを取り囲むようにすることが好ましい。このようにすると、キャビティ７ｃの全周囲にわたってロウ材の噴出抑止効果を得ることができる。
【００２３】
次に、セラミックパッケージ７を作製する工程を説明する。図６は、その工程を示す説明図である。まず、アルミナ質セラミック粉末等の誘電材料粉末を有機溶媒に加えて混錬し、ドクターブレード法等の方法でセラミックグリーンシートを成形する。これに配線パターンを印刷し、さらにその上にセラミックグリーンシート積層圧着する。これを所定数繰り返すことにより、配線パターンを有する第１セラミックグリーン積層シート１７が作製される（工程▲１▼）。なお、層間の電気的接続を取るためのバイアを形成する場合は、セラミックグリーンシートのバイア形成位置にドリル等を用いて穿孔しておき、そこに金属ペーストを充填するようにする。
【００２４】
次に、第１セラミックグリーン積層シート１７の一方の主面上にメタライズ層２７を形成する（工程▲２▼）。メタライズ層２７は、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などの高融点金属を含有するメタライズインクの印刷により形成することができる。また、本実施形態では、第１セラミックグリーン積層シート１７の一主面の全体にメタライズ層２７を形成している。そして、必要に応じて、メタライズ層２７の上にＮｉ−Ａｕめっき層を形成する。
【００２５】
メタライズ層２７とＮｉ−Ａｕめっき層を形成した後、第１セラミックグリーン積層シート１７の少なくとも１箇所（本実施形態では複数箇所）を、メタライズ層、Ｎｉ−Ａｕめっき層とともにパンチ１３で打ち抜いて通孔を形成する（工程▲３▼）。なお、Ｎｉ−Ａｕめっき層は、打ち抜きの後で行うようにしてもよい。
【００２６】
次に、メタライズ層２７を形成した反対の主面側から、別途準備しておいた第２セラミックグリーン積層シート１８を接近させる。そして、通孔の一方を塞ぐ形で、第１セラミックグリーン積層シート１７に第２セラミックグリーン積層シート１８を積層させる。これにより、上記通孔に由来する電子部品本体収容用のキャビティ７ｃを複数備えたセラミック積層体アセンブリ１９を得る（工程▲４▼）。第２セラミックグリーン積層シート１８は、第１セラミックグリーン積層シート１７と同様の手法にて作製されるものである。
【００２７】
上記のセラミック積層体アセンブリ１９に、メタライズ層２７の形成されている側から押圧部材１１を面接触させて、シート積層方向に押圧し、第１セラミックグリーン積層シート１７と第２セラミックグリーン積層シート１８とを圧着する。なお、図５に例示したようなダレ部７ｅを形成する場合には、押圧部材１１として、可撓性を有する部材、たとえばゴム弾性を有する樹脂（エラストマー）からなるものを使用するとよい。中でも、比較的柔軟性の高いシリコンゴム等のエラストマーからなり、セラミック積層体アセンブリ１９との接触面が平滑である樹脂部材を押圧部材１１として使用すると、押圧部材１１が弾性変形してキャビティ７ｃに若干入り込むような形となる。これにより、セラミック積層体アセンブリ１９の角が変形（塑性変形）されて、ダレ部７ｅが自然に形成される。このようにしてダレ部７ｅを形成すれば、第１セラミックグリーン積層シート１７と第２セラミックグリーン積層シート１８との圧着工程も兼ねるので、実質的に工程数増は無く、非常に経済的である。
【００２８】
また、押圧部材１１は、セラミック積層体アセンブリ１９に直に接触させてもよいし、軟質フィルムなどの他部材を介して間接接触させるようにしてもよいが、本実施形態では前者を採用している。また、押圧部材１１の代わりに、硬質な当て板など使用してダレ部７ｅを形成することも可能である。この場合、形成するべきダレ部７ｅの形状を予め当て板に持たせておき、その当て板の形状をセラミック積層体アセンブリ１９に転写することとなる。
【００２９】
次に、セラミック積層体アセンブリ１９を焼成する工程と、キャビティ７ｃに沿ってセラミック積層体アセンブリ１９を分割する工程とを順不同で行う（工程▲６▼▲７▼）。本実施形態では、図６に示すように焼成工程に先立って、ブレイク刃１４，１４を用いてセラミック積層体アセンブリ１９にブレイク溝を形成しておき、焼成後にブレイク溝に沿って分割し、図１に示したセラミックパッケージ７を複数個得るようにしている。つまり、セラミック積層体アセンブリ１９は、セラミックパッケージ７の多数個取りワーク基板として構成されたものである。
【００３０】
以上のようにして得られたセラミックパッケージ７に、水晶片２を収容させて、前述したようにリッド３を溶接すれば水晶発振器１が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミック電子部品の一例である水晶発振器の分解斜視図。
【図２】図１のセラミック電子部品の部分拡大断面図。
【図３】リッドの溶接方法を説明する断面模式図。
【図４】リッドの下面図および断面図。
【図５】セラミックパッケージにダレ部を形成した例の断面模式図。
【図６】セラミックパッケージの製造工程を説明する図。
【符号の説明】
１  水晶発振器（セラミック電子部品）
２  水晶片（電子部品本体）
３  リッド（蓋体）
３ａ  凹部
７  セラミックパッケージ
７ｂ  開口周縁部
７ｃ  キャビティ
【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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