(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を収納するケースと金属製の蓋体とをメタライズ層を介して溶接封止する際に、前記蓋体の外周に沿ってビーム照射を行う電子部品用パッケージの封止方法において、
前記ビーム照射を複数回に分けて前記蓋体の外周を一周させ、その際に次回のビーム照射の開始点を前回のビーム照射の終点より戻った位置から開始することで、前回のビーム照射の終点と次回のビーム照射の開始点との封止端部が互いに重なることを特徴とする電子部品用パッケージの封止方法。
【請求項２】
前記封止する蓋体が四角形状を有する場合に、前記ビーム照射を蓋体の各辺ごとに分けて行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品用パッケージの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の電子部品を収納して気密封止する電子部品用パッケージの封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子部品用パッケージ１としては、例えば図６に示したように、圧電振動子などの電子部品２を収納するセラミック製のケース３と、該ケース３の外周枠の上面に形成されたメタライズ層４を介して封止される金属製の蓋体５とで構成されたものが知られている（特開平９−２４６４１５号参照）。前記メタライズ層４はタングステン又はモリブデン等の金属の上にニッケルメッキと金メッキを施して層状に形成したものである。一方、蓋体５の片面にはクラッド化された金属ろう材７が形成されている。
【０００３】
上記電子部品用パッケージ１の製造において、ケース３に蓋体５を封止する場合には、図７に示すように、ケース３の上に蓋体５を被せ、メタライズ層４と金属ろう材７を重ね合わせてから蓋体５の外周縁に沿ってビーム８を一様に照射させながら移動する。符号９は前記ビーム８の軌跡を示す。このように、ビーム８の照射によって金属ろう材７が加熱溶融されメタライズ層４に封着することで、ケース３と蓋体５とが密着してケース３内の気密性が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記蓋体５の上からビーム８を照射した時に、加熱溶融された金属ろう材７を介して蓋体５が熱膨張によって伸びる。特にビーム８の照射の基点１０から一気に蓋体５の外周部に沿って溶接するとき、前記ビーム８の移動と共に発生するビーム熱が、照射の終了点でもある基点１０に近づくにしたがって拡大していく。このため、前記基点１０においては、蓋体５に加わるビーム熱が最大となり、その後、照射の終了と共に蓋体５が冷え、熱膨張した箇所が急速に収縮する。特に、蓋体５が熱伝導率の高い金属製で、ケース３が熱伝導率の低いセラミック製である場合に、その温度差によってケース３に非常に大きな応力が掛かり、ケース３にクラック１１が発生するおそれがあった。
【０００５】
ケース３にこのようなクラック１１が発生すると、ケース３内部に収納してある電子部品２が破損するおそれがあり、またケース３内の気密性も損なわれて、電子部品２やその電極部分が化学変化を起こし易くなる。
【０００６】
特に、前記電子部品２が水晶振動子にあっては、パッケージ内の気密性の低下により等価直列抵抗値が増大するため、周波数特性が悪くなり安定した振動が得られなくなってしまうといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ビーム照射時に発生する熱の拡散を最小限に抑えることで封止する際のケースのクラックを防止すると共に、気密性を維持し品質性能の劣化を抑えることのできる電子部品用パッケージの封止方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の電子部品用パッケージの封止方法は、電子部品を収納するケースと金属製の蓋体とをメタライズ層を介して溶接封止する際に、前記蓋体の外周に沿ってビーム照射を行う電子部品用パッケージの封止方法において、
前記ビーム照射を複数回に分けて前記蓋体の外周を一周させ、その際に次回のビーム照射の開始点を前回のビーム照射の終点より戻った位置から開始することで、前回のビーム照射の終点と次回のビーム照射の開始点との封止端部が互いに重なることを特徴とする。

【０００９】
熱伝導率が高い金属製の蓋体と、逆に熱伝導率の低いセラミック製のケースとをビーム照射によって溶接する場合、ビーム照射熱により膨張した蓋体がビーム照射の終了と共に収縮することでケースに対する応力が大きく働くため、クラックの発生率が高いものとなっていた。この発明によれば、ビーム照射を蓋体の外周に沿って複数回に分けて行うことで、１回の照射時間が短くなることで蓋体の発熱を抑えると共に、発生した熱を時間の経過と共に放熱することができる。そのため、ビーム照射の終了地点の蓋体及びケースに高いビーム照射熱が集中せず、また、溶接時における蓋体とケースとの温度差が小さく抑えられることでケースのクラック発生率が格段に低くなる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の電子部品用パッケージの封止方法において、前記封止する蓋体が四角形状を有する場合に、前記ビーム照射を蓋体の各辺ごとに分けて行うことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ケースの外周部の各辺ごとにビームの照射と移動の停止を繰り返しながら行うので、各辺ごとにビーム照射熱を放熱させることができる。特に、ビームの停止回数が増えることで、前回ビーム照射した箇所を冷却するための時間が有効にとれる。このため、より確実にケースのクラックを抑えた封止が可能となる。また、内部の気密性も高まることで、製造時における電子部品の性能劣化を低減化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る電子部品用パッケージの封止方法について、その実施形態を詳細に説明する。図１乃至図５は本発明の電子部品用パッケージ及びその封止方法を示したものである。ここで、図１は電子部品用パッケージの断面図、図２は第１の封止方法、図３は前記第１の封止方法における温度変化を従来の封止方法と比較したグラフ、図４は第２の封止方法、図５は第３の封止方法を示した説明図である。
【００１３】
図１に示した電子部品用パッケージ２０は、従来と同様、圧電振動子などの電子部品２１を収納するセラミック製のケース２２と、その外周枠の上面２３に形成されたメタライズ層２４を介してケース２２の内部を気密封止する金属製の蓋体２５とで構成される。メタライズ層２４はタングステン又はモリブデン等の金属の上にニッケルメッキと金メッキを層状に施したものである。
【００１４】
一方、メタライズ層２４の上に溶接される金属製の蓋体２５は、ケース２２の平面形状と略同一形状の金属板２６と、この金属板２６の裏面全体にクラッド化された金属ろう材２７とで構成されている。前記金属板２６は従来の蓋体と同様、４２アロイやコバールその他の鉄系合金で構成され、一方、金属ろう材２７は銀合金やアルミニウム合金等の金属材で構成される。金属ろう材２７の融点は溶融時のケース２２に及ぼす熱の影響を考慮して９００℃以下が望ましい。金属板２６と金属ろう材２７とのクラッド化は、２枚の金属板を同時に圧延することで容易に製造できる。クラッド化された蓋体２５は、金属的に強固な結合構造となるため熱伝導が極めて良好となり、ビーム２８の照射によって加熱溶融し、メタライズ層２４に直接溶接される。
【００１５】
次に上記構成からなる蓋体２５をケース２２に気密封止する封止方法を説明する。先ず、メタライズ層２４が形成されているケース２２の中に圧電振動子などの電子部品２１を収納し、次いでケース２２の外周枠の上面２３に蓋体２５を載せ置く。この時、蓋体２５の下面に設けられた金属ろう材２７が、前記外周枠の上面２３に形成されたメタライズ層２４に接触する。次に、蓋体２５の上から外周縁に沿ってビーム２８を照射し、金属ろう材２７を加熱溶融してメタライズ層２４に直接溶接する。このように、ビーム２８を蓋体２５の外周に沿って１周させることで蓋体２５の外周部が溶接されるが、この発明では蓋体２５の外周にビーム２８を照射させる際、途中でビーム２８の照射及び移動を停止させながら、複数回に分けて溶接封止する。なお、ケース２２に収納する電子部品２１が水晶振動子のような気密性を有する素子の場合は、この封止作業を一定の減圧下で行う。
【００１６】
図２は上記ビーム２８による溶接封止を２回に分けて行う場合の作業手順を示したものである。図２（ａ）は１回目の照射で全体の約５０％を封止した状態を示し、（ｂ）は２回目の照射で残りの５０％を封止した状態を示す。符号３１は１回目の照射におけるビーム２８の軌跡であり、符号３２は２回目の照射におけるビーム２８の軌跡である。
【００１７】
水晶振動子等の電子部品を封止する場合は、ある一定の圧力（例えば、１５Ｐａ）以下の真空に達した作業環境下において、先ず任意の溶接開始点２９にビーム２８の照準を合わせ、その位置から蓋体２５の外周縁に沿ってビーム２８を照射しながら移動させ、全体の約５０％を封止した第１溶接の終点３０でビーム２８の照射と移動を一旦停止する。このとき、ケース２２内の真空引きも併せて行うと作業効率がよい。
【００１８】
次に、前記第１溶接の終点３０から僅かに戻った位置となる第２溶接の始点３３に再びビーム２８の照準を合わせる。そして、前記同様に蓋体２５の外周縁に沿って残りの部分にビーム２８を照射しながら移動させ、前記溶接開始点２９を僅かに超えた位置となる第２溶接の終点３４でビーム２８の照射と移動を停止して終了する。このように、１回目の溶接端部と２回目の溶接端部とをダブらせることで、封止漏れを確実に防止することができる。
【００１９】
前記図２に示した封止方法による蓋体２５とケース２２の温度変化を図３に基づいて説明する。なお、封止過程における蓋体２５とケース２２の温度の実測が難しく正確な数値で表せないため、図３は経験に基づいて作成した模式的なグラフとなっている。図３（ａ）は従来の１回のビーム照射で完全封止した場合の温度変化であり、図３（ｂ）は本実施形態の封止方法のビーム照射を２回に分けた場合の温度変化を示したグラフである。前記蓋体２５は、図２及び図３（ｂ）の実線で示したように、▲１▼の区間では溶接開始点２９から徐々にビーム照射箇所の温度が上昇していき、第１溶接の終点３０で最高温度となり、一旦温度上昇がストップする。その後、最初の溶接開始点２９の温度近辺に下がる。▲２▼の区間はビーム照射と移動が停止した封止待ち時間で、温度が最初の溶接開始時と同じ状態が維持される。▲３▼の区間は２回目の溶接時における温度変化で、前記▲２▼の区間で維持された温度から▲１▼の区間と略同様の温度曲線を描く。▲４▼の区間は蓋体２５の外周を一周して封止が完了した時の温度曲線である。この封止方法では、蓋体２５及びケース２２共に、第１溶接の終点３０及び第２溶接の終点３４で最も高い温度になるが、途中で▲２▼のビーム２８の照射と停止を行う封止待ち時間を設けてあるので、図３（ａ）に示した従来の１回の溶接で完全封止した場合に比べ、蓋体２５とケース２２との封止完了時点の温度差Ｔ２がＴ１より低く抑えられる。このため、封止完了時における蓋体２５の熱膨張率が低くなることで、ケース２２に掛かる応力が減少し、クラックの発生率が低下する。また、２回に分けることで、前記ビーム照射熱の放熱効果の他、溶接時に発生するガスの成分がケース２２内に残留したり蓋体２５に付着する量が少なく、その分気密性も高められる。
【００２０】
なお、上記実施形態における封止方法では１回目と２回目の照射距離を同じにしたが、同じ２回に分ける場合に、１回目のビーム照射及び移動距離を２回目の照射移動距離より多くして、２回目の照射量を少なくするようにすることも可能である。このように、２回目の溶接領域が狭いほど最終封止における蓋体２５の熱膨張が少なくなるが、逆にあまり狭すぎると１回目の溶接時におけるビーム照射熱の放熱及び冷却時間が掛かるため、極端に差を設けないほうが望ましい。
【００２１】
上記実施形態では、ビーム照射を２回に分けることによって、途中で１回ビームの照射及び移動を停止する時間を設けた場合について説明したが、必ずしもビームの照射を２回に限定して行う必要はなく、３回、４回あるいはそれ以上に分けて溶接した場合にも同様の効果が得られる。図４は、ビーム溶接作業を（ａ）−（ｂ）−（ｃ）−（ｄ）の順に４回に分けて行った場合の封止方法を示したものである。ここで、符号３５ａ〜３５ｄは、各回におけるビーム２８の軌跡を示したものである。このように、ビーム照射を４回に分けて行う場合は、四角形状の蓋体２５の１辺ごとに行うとよい。このような封止方法によると、ビーム照射熱が移動方向のみに沿っていくため、ビーム照射熱の伝導範囲を抑えることができる。また、ビーム照射の停止回数が増えることで、蓋体２５に掛かる照射熱の上昇をこまめに抑えることができ、ケース２２のクラック発生率がさらに低くなる。
【００２２】
図５は、上記図４に示した封止方法の一部の順番を変えたものである。この実施例では、ビーム２８の照射方向を上記第１及び第２の実施形態に示したような一方向に連続するのではなく、対向する辺同士を（ａ）−（ｂ）−（ｃ）−（ｄ）の順に交互に照射、移動していくものである。このようにして照射することで、直前にビーム照射した辺から離れた辺をとびとびに溶接するため、放熱効率が高まる。したがって、ビーム照射の停止時間の間隔を詰めて行うことができ、溶接作業時間の短縮化が図られる。また、蓋体２５にかかるビーム照射熱の偏りが少なくなり、照射熱の集中によるケース２２のクラックを効果的に防止することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電子部品用パッケージの封止方法によれば、ビーム溶接時に発生する照射熱を蓋体から効率よく放熱することで、封止完了時おけるケースのクラックを防止すると共に、ケース内の気密性を高め、品質性能の劣化を防ぐことができるといった効果がある。
【００２４】
また、ビーム照射の移動・停止を数回に分けるだけであるので、既存のビーム溶接設備をそのまま使用し、ビームの移動制御の変更のみで対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品用パッケージの断面図である。
【図２】本発明に係る電子部品用パッケージの封止方法の第１実施形態を示す説明図である。
【図３】上記第１実施形態の封止方法による温度変化を従来の封止方法によるものと比較したグラフである。
【図４】本発明に係る電子部品用パッケージの封止方法の第２実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る電子部品用パッケージの封止方法の第３実施形態を示す説明図である。
【図６】従来の電子部品用パッケージの分解斜視図である。
【図７】従来の電子部品用パッケージの封止方法を示す説明図である。
【符号の説明】
２０  電子部品用パッケージ
２２  ケース
２５  蓋体
２８  ビーム
２９  溶接開始点
３０  第１溶接の終点
３３  第２溶接の始点
３４  第２溶接の終点
【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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