(57)【要約】【課題】各種の電子素子を収納して実用可能な形態とする容器であって、特に、経済的で、過酷な温度変化に対応することができる容器を提供する。【解決手段】容器１０の一部が誘電体材料で構成され、容器１０内において電子素子３０に接続される内部電極２１と、容器１０外で回路に接続される外部電極２２とが、誘電体材料を介して電気的に接続されている。電子素子３０の収納空間を形成する枠体部１３と、枠体部１３の表裏を閉塞する表面板１１及び裏面板１２により構成される。裏面板１２が誘電体材料で構成され、内部電極２１及び前記外部電極２２が、裏面板１２の内外に対向して設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子を収納する容器であって、少なくともその一部が誘電体材料で構成され、
容器内において前記電子素子に接続される内部電極と、容器外で回路に接続される外部電極とが、前記誘電体材料を介して電気的に接続されていることを特徴とする容器。
【請求項２】
前記電子素子の収納空間を形成する枠体部と、該枠体部の表裏を閉塞する表面板及び裏面板により構成されることを特徴とする請求項１に記載の容器。
【請求項３】
外観形状が直方体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。
【請求項４】
前記表面板及び／又は前記裏面板が前記誘電体材料で構成され、
前記内部電極及び前記外部電極が、前記表面板及び／又は前記裏面板の内外に対向して設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の容器。
【請求項５】
前記誘電体材料が、セラミックであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の容器。
【請求項６】
前記電子素子が、温度測定用の圧電共振子であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子素子を収納して実用可能な形態とする容器に関し、特に、経済的で、過酷な温度変化にも対応することができる容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣを含む各種の電子素子は、非常に小さな密閉容器に収納されて使用されている。例えば、特許文献１には、種々の電子素子を収納し、厳しい環境変化に耐えることができる容器とその製造方法が記載されている。図５はその概略図であり（ａ）は裏面図、（ｂ）は断面図を示している。この容器１１０は、セラミックス材料の矩形板からなる下層板１１６の上にフレーム状の中層板１１７及び上層板１１８を積層した本体部１１１と、金属材料からなる蓋部１１２で構成されている。
【０００３】
蓋部１１２と上層板１１８との間は、ロウ付けによってシールリング１１９が形成されており、容器１１０の内部を気密に封止することができる。そして、下層板１１６には封止穴１４１が設けられ、これを用いて容器１１０の内部を真空状態又は不活性ガスで置換した状態として、気密に封止している。
【０００４】
容器１１０内部には、圧電共振子等の電子素子１３０が収納されている。この電子素子１３０の電極（図示せず）は、容器１１０内の内部電極１２１に接続され、内部電極１２１から配線層１２３を経由して外部電極１２２に接続されている。したがって、実装置における回路では、この外部電極１２２に結線することによって電子素子１３０を使用することができる。
【０００５】
容器本体１１１を製造する方法は、次のように記載されている。（１）原料となるアルミナ粉やガラス粉などを練り上げて複数のグリーンシートを作成する。（２）各層の形状に合わせて型抜きする。（３）各層のグリーンシートに、内部電極、配線層、外部電極、その他のパターンを、タングステン又はモリブデンなどを用いてメタライズ印刷する。（４）所定のグリーンシートを重ね合せて熱プレスなどにより一体化して積層板とする。（５）積層板に上下から楔状のスナップ溝を入れる。（６）積層板を１０００℃以上の温度で焼成する。（７）メタライズ印刷した部分に１回目のＮｉメッキを施す。（８）シールリングをロウ付けし、凹所を形成する。（９）２回目のＮｉメッキを施す。（１０）Ａｕメッキを施す。（１１）楔状のスナップ溝に沿って個片に分割する。
【０００６】
以上のように、電子素子１３０を収納する従来の容器１１０は、気密封止を行うために精密に製造されることが要求される。一方、内部電極１２１と外部電極１２２とを接続するために配線層１２３を形成しているので、その構造は非常に複雑である。このために、製造工程が複雑となり、安価に製造することができないという問題がある。
【０００７】
配線層１２３を形成する代わりに、容器に貫通孔を設けてリード線を通し、リード線の一端を電子素子１３０の電極に接続して、他端を容器外の外部電極とすることも行われている。この場合、容器の構造を簡略化することができる。しかし、容器を気密封止するためには、従来から行われているガラス系のハーメチックシール以外に方法がなく、使用温度に大きな制約を受けることになる。
【０００８】
容器１１０の使用温度について、特許文献１では、車載用機器に用いるので厳しい温度環境に曝されると記載されている。しかしながら、温度範囲としては高々１００℃程度と考えられる。一方、収納する電子素子が圧電共振子であり、これを温度測定用のセンサーとして用いる場合には、測定する温度範囲はなるべく広い方が好ましい。例えば、特許文献２には、ランガサイト構造を有する酸化物結晶からなる圧電共振子を使用して、１０００℃以上の高温でも安定して精度の高い温度測定が可能であると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１８２７０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２５０８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、各種の電子素子を収納して気密に封止するとともに使い易い形態とした容器であって、安価に製造できる容器を提供することである。同時に、厳しい温度環境に対応できる容器を提供することである。例えば、温度範囲としては、−２７０℃の低温から１０００℃の高温までの広範囲であり、温度変化としては、毎分１００℃の急激な熱衝撃に耐えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る容器は、電子素子を収納する容器であって、少なくともその一部が誘電体材料で構成され、容器内において前記電子素子に接続される内部電極と、容器外で回路に接続される外部電極とが、前記誘電体材料を介して電気的に接続されている手段を採用している。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る容器は、請求項１に記載の容器において、前記電子素子の収納空間を形成する枠体部と、該枠体部の表裏を閉塞する表面板及び裏面板により構成される手段を採用している。また、本発明の請求項３に係る容器は、請求項１又は２に記載の容器において、外観形状が直方体である手段を採用している。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の容器は、請求項２又は３に記載の容器において、前記表面板及び／又は前記裏面板が前記誘電体材料で構成され、前記内部電極及び前記外部電極が、前記表面板及び／又は前記裏面板の内外に対向して設けられている手段を採用している。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載の容器は、請求項１乃至４の何れかに記載の容器において、前記誘電体材料が、セラミックである手段を採用している。また、本発明の請求項６に記載の容器は、請求項１乃至５の何れかに記載の容器において、前記電子素子が、温度測定用の圧電共振子である手段を採用している。
【発明の効果】
【００１５】
上記のような構成としたことにより、本発明の容器は、構造が簡単であり、確実に気密封止を行うことができるとともに、安価に製造することができる。そして、−２７０℃〜１０００℃の広範囲な温度で使用できるとともに、１分間に１００℃の急激な熱衝撃にも耐えることができる。したがって、温度測定用のセンサー容器として有効であり、また、非常に広い応用分野を備えていると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の容器の外観を示す概略図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は裏面図を示す。
【図２】図１の容器の、内部を示す概略図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は図２（ａ）に示すＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は図２（ａ）に示すＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）は図２（ａ）に示すＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図３】本発明の容器と従来の容器とを比較して示す説明図であり、（ａ）は本発明の容器の部分図、（ｂ）は本発明の容器内回路図、（ｃ）は従来の容器の部分図、（ｄ）は従来の容器内回路図を示す。
【図４】温度測定における容器の結線と実際の回路構成を示す説明図であり、（ａ）は１個の容器を測定器にリード線で直接接続した例であり、（ｂ）は１個の容器を測定器にアンテナを用いて接続した例であり、（ｃ）は２個の容器を直列に接続するとともに測定器にアンテナを用いて接続した例であり、（ｄ）は２個の容器を並列に接続するとともに測定器にアンテナを用いて接続した例であり、（ｅ）は従来の例である。
【図５】従来の容器を示し、（ａ）裏面図であり、（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の容器１０の外観を示す概略図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は裏面図を示す。容器１０の主な構成は、電子素子を収納するための収納空間を形成する枠体部１３と、枠体部１３の表裏を閉塞する表面板１１及び裏面板１２により構成されている。そして、裏面板１２の外部には、外部電極２２ａ、２２ｂ及びダミー電極２４が設けられている。容器１０の大きさとしては、例えば、縦横が７ｍｍで厚さが１．５ｍｍ程度とすることができる。なお、収納する電子素子３０の種類によって容器１０の態様は多少変化するが、ここでは、代表的な温度測定用の圧電共振子の場合を説明する。
【００１８】
容器１０は、外観形状が直方体であるが、電子素子を収納するのに適当であり外部回路との接続に適した形状であれば、どの様な形状とすることもできる。例えば、枠体部１３は、４角形に限らず、他の多角形や円形、楕円形等とすることができる。また、枠体部１３と裏面板１２とを一体に形成して容器本体部とし、表面板１１が蓋部となるように形成することもできる。
【００１９】
本発明の容器１０は、少なくともその一部を誘電体材料で構成することを必須の要件としている。後述するように、本発明では、容器内部の内部電極と容器外部の外部電極とを誘電体を介して対峙させ、コンデンサーを形成することを特徴としている。さらに、容器１０は厳しい温度変化に対応できることが望ましいことから、全体をセラミックとすることが好ましい。用途によっては、シリコンを使用することもある。本明細書においては、「セラミック」という用語は、は「石英」を含む意味で用いることとする。
【００２０】
図２は、容器１０の内部を示す概略図であり、（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ矢視断面図である。
【００２１】
容器１０の裏面板１２は誘電体材料で構成され、裏面板１２の内側には２つの内部電極２１ａ、２１ｂが設けられており、裏面板１２の外側には２つの外部電極２２ａ２２ｂが設けられている。そして、内部電極２１ａ及び外部電極２２ａが、裏面板１２の内外に対向して設けられている。また、内部電極２１ｂ及び外部電極２２ｂが、裏面板１２の内外に対向して設けられている。図１（ｄ）に示すダミー電極２４に対向して、ダミーの内部電極を設けることもできる。
【００２２】
圧電共振子の場合、その両面において銅、銀、白金等でメタライズ加工することにより電極を形成している。すなわち、電子素子３０の表面に素子電極３１ａが、裏面に素子電極３１ｂが設けられている。素子電極３１ａは、電子素子３０の表面から端部を通って裏面に回りこみ内部電極２１ａに接続されている。素子電極３１ｂは、電子素子３０の裏面において内部電極２１ｂに接続されている。
【００２３】
本発明の容器１０は、裏面板１２の内外に対向して、内部電極２１ａ、２１ｂと外部電極２２ａ、２２ｂを形成しているが、他の部分、例えば表面板１１の内外に対向して内部電極及び外部電極を形成することもできる。さらに、枠体部１３と裏面板１２とを一体に形成して容器本体部とし、表面板１１が蓋部となるように形成した場合には、容器本体部の裏面板１２の内外に対向して内部電極及び外部電極を形成することが好ましい。
【００２４】
図３は、本発明の容器１０と従来の容器１１０とを比較して示す説明図である。従来の容器１１０は、（ｃ）に示すように、内部電極１２１と外部電極１２２が配線層１２３によって結線されている。したがって、容器１１０内の回路図は、（ｄ）に示すように、電子素子１３０の素子電極１３１ａ、１３１ｂが、それぞれ外部電極１２２ａ、１２２ｂに直接結線されていることになる。
【００２５】
本発明の容器１０では、（ａ）に示すように、内部電極２１ａと外部電極２２ａとが、誘電体材料である裏面板１２を介して対向して設けられることにより、内部電極２１ａ、外部電極２２ａ及び裏面板１２が、コンデンサー３２ａを形成することになる。すなわち、（ｂ）に示すように、素子電極３１ａと外部電極２２ａとが、コンデンサー３２ａによって電気的に接続された回路を形成することになる。
【００２６】
同様にして、内部電極２１ｂと外部電極２２ｂとが、誘電体材料である裏面板１２を介して対向して設けられることによって、内部電極２１ｂ、外部電極２２ｂ及び裏面板１２が、コンデンサー３２ｂを形成することになる。そして、素子電極３１ｂと外部電極２２ｂとが、コンデンサー３２ｂによって電気的に接続された回路を形成することになる。
【００２７】
このように、容器１０に収納された電子素子３０は、これを回路に組み込むと、本来の電子素子３０に加えて２つのコンデンサー３２ａ、３２ｂを直列に接続したことになる。したがって、直流回路では使用することができないが、交流回路では有効に使用することが可能であり、また、これを活用することができる。特に、電子素子３０が温度測定用の圧電共振子である場合には、従来の容器１１０に収納された場合と全く同様に、測定温度に対応する特異周波数を測定することができる。
【００２８】
圧電共振子としては、従来から使用されている水晶の他、ランタン、ガリウム、珪素、ニオブ、タンタル、アルミニウム等を含み、ランガサイト構造を有する酸化物結晶材料を使用することができる。ランガサイト構造の結晶材料は、厳しい温度環境に対応することが可能であり、測定する温度範囲が非常に広いとともに、急激な熱衝撃にも耐えることができる。
【００２９】
容器１０内は、特許文献１に記載されているようなロウ付け等の方法によって、内部を気密に封止することができる。そして、容器１０の内部を真空状態又は不活性ガスで置換した状態とすることができる。このような状態とするために、特許文献１では、容器１１０に封止穴１４１を設けているが、このような穴を設けないで封止することもできる。
【００３０】
図４は、温度測定用の圧電共振子を用いた温度測定の説明図であり、（ａ）〜（ｃ）は本発明の容器４０を使用した場合であり、（ｅ）は従来の容器１１０を用いた場合を示している。各図において、左側の図は容器の結線を示す図であり、右側の図は実際の回路構成を示す図である。
【００３１】
温度の測定には、例えばネットワークアナライザのような、測定温度に対応する特異周波数の測定手段を内蔵した測定器５０を用いる。この測定器５０は、圧電共振子を備える回路に周波数の変化する高周波の交流信号を供給することにより、温度に対応する圧電共振子の特異周波数を測定することができる。（ｅ）に示すように、温度測定用の圧電共振子を従来の容器１１０に収納した場合は、容器１１０を測定器５０に接続すると、電子素子１３０は直接測定器５０に接続されたこととなる。これは従来の温度測定方法である。
【００３２】
（ａ）に示すように、温度測定用の圧電共振子を本発明の容器１０に収納した場合は、容器１０を測定器５０に接続すると、電子素子３０とコンデンサー３２ａ、２３ｂが直列に結線された回路となる。（ａ）の回路は、（ｅ）とは総合的なインピーダンスが異なるものの、同様なＬＣ回路を構成することになり、（ｅ）と同様に（ａ）においても温度測定を行うことができる。
【００３３】
（ｂ）に示すように、容器１０と測定器５０とをアンテナ５１、５２によって非接触で接続することもできる。この場合、回路にはコンデンサー３２ａ、３２ｂに加えてコイルを含むことになるが、（ａ）と同様にＬＣ回路を構成することになり、温度測定を行うことができる。アンテナ５１、５２を用いて非接触とすることによって、例えば、動いている物体における温度を測定することができる。
【００３４】
（ｃ）は容器１０を２個直列に接続した例であり、（ｄ）は容器１０を２個並列に接続した例である。このように、複数の容器１０を使用することも可能である。そして、複数点の温度を測定することができる。何れにおいても、コンデンサー３２ａ、３２ｂ等の数が増加するが、（ａ）及び（ｂ）と同様に温度測定を行うことができる。
【００３５】
以上のように、本発明の容器１０は構造が簡単であり、確実に気密封止を行うことができるとともに、安価に製造することができる。また、容器１０全体をセラミックで構成することにより、−２７０℃〜１０００℃の広範囲な温度で使用できるとともに、１分間に１００℃の急激な熱衝撃にも耐えることができる。したがって、温度測定用のセンサー容器として有効であり、また、非常に広い応用分野を備えていると考えられる。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１１０    容器
１１    表面板
１２    裏面板
１３    枠体部
２１、２１ａ、２２ｂ、１２１    内部電極
２２、２２ａ、２２ｂ、１２２    外部電極
２４    ダミー電極
３０、１３０    電子素子
３１ａ、３１ｂ    素子電極
３２ａ、３２ｂ    コンデンサー
５０    測定器
５１、５２    アンテナ
１１１    本体部
１１２    蓋部
１１６    下層板
１１７    中層板
１１８    上層板
１１９    シールリング
１２３    配線層
１４１    封止穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012204672.tif 000006
【図５】
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