CN101107705A - 密封板以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封板以及其制造方法。该密封板(30)用于封固容纳了电子元器件的容器，并包括：基体，用焊料(31)的浸润性差的材料形成并在表面上形成了焊料(31)的浸润性好的金属层；焊料部，以形成闭合区域的方式形成在上述金属层上；以及在上述闭合区域的至少一部分上上述基体的表面露出的露出部。通过将密封板的至少一部分做成上述露出部，从而可制造质量稳定且低廉的封装用带有焊料的密封板。

Description

密封板以及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于封固在内部容纳电子元器件的容器的密封板以及其制造方法。
背景技术
各种电子元件封装使用陶瓷的表面安装型电子元器件日益增多。其大多数是在形成了凹部的陶瓷封装中容纳电子元件，用金属制平板状盖体(以下，称之为密封板)气密封固陶瓷封装的开放部。
图6是封固在陶瓷封装中的水晶振子的剖视图。标记1表示表面安装型的水晶振子，标记4表示构成表面安装型水晶振子1的封装的结构陶瓷基片。符号3表示平板状的密封板，用于覆盖构成表面安装型水晶振子1的封装的陶瓷基片4，为通常为科瓦铁镍钴(铁、镍、钴合金)制。符号2表示水晶片，并容纳在由陶瓷基片4和密封板3限制的内部空间11中。
在陶瓷基片4的上面以不与密封板3导通的方式形成配线层6，并通过内部配线5与作为端子电极8的配线层取得电导通，该端子电极8形成于陶瓷基片4的下面。水晶片2其一端通过导电糊状物7接合在配线层6上。另外，陶瓷基片4的上面形成有用于接合密封板3的金属导电层9。陶瓷基片4和密封板3的接合通过在该金属导电层9或者密封板3的密封面侧形成作为接合层的焊料10并热粘接陶瓷基片4和密封板3而形成。
图7(a)及图7(b)是从焊料侧所见形成了焊料的密封板的主视图及剖视图。相当于密封板3的与陶瓷封装的接合部的热粘接部热粘接有作为接合层的焊料10，形成带有封装用焊料的密封板。焊料10对应用途使用金-锡合金、铅-锡合金、锡-银合金等。
作为密封板的制造方法，公开了如下方法，即将薄焊料箔冲压成环状(对应于热粘接部的形状)，并与实施了为得到与焊料的粘合性的表面处理(一般为Ni/Au镀层，但也可以是Ag镀层和Sn镀层)的密封板组合，以焊料的熔点以上的温度进行热处理，在密封板的单面上热粘接环状焊料(例如，参照日本特开2002-9186号公报的现有技术部分)。
另外，还公开有用电镀法或印刷法形成焊料的方法(例如，日本特开2003-163298号公报、日本特开2003-163299号公报)。与在上述日本特开2002-9186号公报中公开的方法一样，借助于密封板连接部以多个排列连接的形状成型，以定位固定密封板的状态操作。
图8是在金属制基片上呈矩阵状并排列多个密封板而成型的金属板的俯视图。在金属制基片20上通过冲压或蚀刻形成有定位孔24及多个密封板21。各密封板21通过连接衬片22与外周框23连接。焊料25用电镀法、印刷法等直接形成在密封板21的焊料热粘接部上并热粘接，或者采用冲裁焊料箔并固定在密封板21再热粘接，其后分离成多个带有焊料的密封板的方法。制作密封板之后成形焊料的情况，在夹具中固定密封板和焊料进行热粘接。
这样的密封板在将焊料热粘接在密封板的状态下，伴随有很难管理密封所要求的厚度和宽度的情况。为了要得到密封板和焊料的较高粘接，在使焊料热粘接在密封板上时需要长时间加热或者在高温下加热，焊料浸润到不需要密封的部分，为此焊料厚度也发生波动，形成薄焊料的部分，成为密封差的原因。
另外，在像水晶振子那样，封装内的气密性是特性的重要要素的情况下，在陶瓷封装和密封板的接合时，内在于焊料中的气泡向封装内排出，成为特性劣化的主要原因。想要充分除去焊料中的气泡的情况，需要在将焊料热粘接在密封板时的长时间的加热和高温加热，但还是有焊料的浸润扩展的问题。尤其是在印刷法中使用的焊料糊状物和利用电镀法的焊料热粘接时需要长时间加热。为了回避该问题，必须使用超出需要的高价焊料。
另外，还公开了只在密封板上的焊料热粘接面上实施金镀层，在金镀层上被覆焊料的方法的例子(例如，日本特开2004-186428号公报)，但工序复杂，无法避免成本上升。另外，还考虑通过冲压、珩磨、蚀刻制作粗面并将其作为焊料流动防止带的方法，但实施需要较多技术要素的研发，不为实用。
发明内容
本发明的目的为解决上述问题而提出，提供一种质量稳定且低廉的密封板以及密封板的制造方法。
因此，本发明的密封板具有以下构成。
(1)用焊料的浸润性差的材料形成且在表面上形成有焊料的浸润性好的金属层的基体；
(2)以形成闭合区域的方式形成在上述金属层上的焊料部；以及
(3)在上述闭合区域的至少一部分上上述基体的表面露出的露出部。
本发明的密封板的制造方法的第一方式包括以下工序。
(1)在用焊料的浸润性差的材料形成的基体的表面上形成焊料的浸润性好的金属层的工序；
(2)在上述金属层上以形成闭合区域的方式附着上述焊料的工序；以及
(3)除去上述闭合区域的上述金属层的至少一部分使上述基体的表面露出的工序。
另外，本发明的密封板的制造方法的第二方式包括以下工序。
(1)在用焊料的浸润性差的材料形成并形成有多个密封板的平板状的基体的表面上形成焊料的浸润性好的金属层的工序；
(2)在上述密封板的上述金属层上以形成闭合区域的方式附着上述焊料的工序；
(3)除去上述闭合区域的上述金属层的至少一部分使上述基体的表面露出的工序；以及
(4)将形成有上述焊料的密封板从上述基体分离的工序。
再有，在上述(3)工序中，通过照射射束，除去上述闭合区域的上述金属层的至少一部分，使上述基体的表面露出。
另外，上述射束可以是激光或者电子束。
附图说明
图1(a)是表示本发明的密封板的实施例的俯视图。(b)是沿(a)的A-A线剖视图。(c)是(b)的B部放大图。
图2(a)是在本发明中使用的密封板的材料即科瓦铁镍钴合金材料的带状材料的部分俯视图，(b)是(a)的侧视图。
图3(a)是表示在带状材料上形成了搬运位置定位用孔以及多个密封板、在密封板上形成焊料流动防止部的俯视图。(b)是沿(a)的C-C线的剖视图。(c)是(b)的D部放大图。
图4(a)是通过印刷法在焊料流动防止部所包围的焊料热粘接部涂敷焊料的俯视图。(b)是沿(a)的E-E线的剖视图。(c)是(b)的F部放大图。
图5(a)是表示本发明的密封板的其它实施例的俯视图。(b)是(a)的C部放大图。
图6是封固在陶瓷封装中的水晶振子的剖视图。
图7(a)是从焊料侧所见形成了焊料的密封板的主视图。(b)是(a)的剖视图。
图8是在金属制基片上呈矩阵状连接多个密封板而形成的金属制基片的俯视图。
具体实施方式
为了更为详细地说明本发明，通过附图说明本发明的最佳实施方式。
对第一实施方式进行说明。
参照图1(a)-图1(c)说明本发明的密封板的第一实施方式。
符号30表示科瓦铁镍钴合金制的密封板，在其表面上形成Ni/Au的金属层32。在该金属层32上热粘接焊料31。另外，在热粘接焊料31的周围，如图1(c)所示，不形成金属层32，而形成露出了密封板30的表面的焊料流动防止部32a、32b。
其次，参照图2～图4的工序概要图说明图1(a)-图1(c)所示的密封板30的制造方法。
图2(a)及图2(b)表示密封板30的材料即科瓦铁镍钴合金材料的带状材料部分。首先，准备带状材料40，在其表面实施0.5μm～1.0μm的Ni镀层和0.5μm～1.0μm的Au镀层。所准备的带状材料40的厚度是与密封板30相同的厚度。
图3(a)-图3(c)表示在图2(a)的带状材料40上形成焊料流动防止部的状态。图3(a)表示由带状材料40制作多个密封板30时的制造过程。在该制造过程中，如用现有技术部分中说明的图8所示，在带状材料40上通过连接衬片连接各密封板，这由于与现有技术相同，省略记载图示和说明。
焊料流动防止部32a、32b通过在与使焊料31热粘接的焊料热粘接部32c周围相当的位置上照射激光，并除去在带状材料40的表面上所实施的Ni镀层和Au镀层的金属层而形成。作为密封板30(带状材料40)所使用的材料在封装基片是陶瓷的情况，选择热膨胀系数与陶瓷接近的科瓦铁镍钴合金或42合金等。另一方面，封装基片是金属的情况，可考虑封装基片的热膨胀系数适当选择。
但是，一般地作为密封板30所使用的材料的焊料浸润性不好。为此，通过在密封板30的一部分上制作如焊料流动防止部32a、32b那样的使密封板30的表面露出的部分，从而可防止焊料向该部分的浸润扩展，其结果可使焊料31的厚度为一定。由此，可提供一种便于进行焊料热粘接的温度、时间管理，热粘接后的焊料的厚度一定，且热粘接了充分除泡后的焊料的带有焊料的密封板。
在此利用照射激光除去金属层，但还可以例如利用电子束等的其它射束除去金属层。这样，由于通过照射激光等的射束来除去金属层的一部分，从而不需要通过蚀刻或珩磨除去金属层的一部分或者在形成粗面时所必须的掩膜的形成和剥离的工序，可提供一种更为低廉的带有焊料的密封板。另外，利用射束的加工还具有精度好的优点。
利用图4(a)-图4(c)说明通过印刷法在焊料流动防止部所包围的焊料热粘接部上涂敷焊料的工序。
对于焊料31，例如将金-锡合金粉末与焊剂、溶剂、触变剂等混合并作为印刷用糊状物，用网板印刷法涂敷在焊料热粘接部32c上。焊料31的量用糊状物中的粉末的含量和网板的厚度调整。焊料31还可以是冲裁箔的材料。通过涂敷焊料31之后进行热处理，从而使焊料31热粘接在密封板30上且进行存在于焊料31中的气泡的脱除，将形成在带状材料40上的多个密封板30分别切开成单个。并且，从带状材料40切开的密封板30由于从带状材料40中切开的部分的密封板30的表面露出有可能腐蚀，所以最后实施Au镀层，完成带有焊料的密封板。
对第二实施方式进行说明。
参照图5(a)以及图5(b)说明本发明的密封板的第二实施例。
由于处于熔融状态的焊料31的表面张力大，所以设在密封板上面的焊料流动防止部不一定要不间断地包围焊料热粘接部的周围，例如如图5(b)所示，即便隔开间隔形成焊料流动防止部41，也可以防止焊料的不必要的浸润扩展。可防止焊料的浸润扩展的相邻的焊料流动防止部41的间隔42因焊料的种类及焊料熔融温度条件而不同，但可知，例如对于Au-Sn焊料，最大允许到0.1mm。
以上，说明了本发明的最佳实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在本发明的适用范围内可进行各种变更。

Claims (5)

1.一种密封板，用于封固容纳有电子元器件的容器，其特征在于，具备：
基体，用焊料的浸润性差的材料形成且在表面上形成有焊料的浸润性好的金属层；
焊料部，以形成闭合区域的形式形成在上述金属层上；以及
露出部，在上述闭合区域的至少一部分上上述基体的表面露出。
2.一种密封板的制造方法，该密封板用于封固容纳有电子元器件的容器，其特征在于，具有：
(1)在用焊料的浸润性差的材料形成的基体的表面上形成焊料的浸润性好的金属层的工序；
(2)在上述金属层上以形成闭合区域的方式附着上述焊料的工序；以及
(3)除去上述闭合区域的上述金属层的至少一部分，使上述基体的表面露出的工序。
3.一种密封板的制造方法，该密封板用于封固容纳有电子元器件的容器，其特征在于，具有：
(1)在用焊料的浸润性差的材料形成且在形成多个密封板的平板状的基体的表面上形成焊料的浸润性好的金属层的工序；
(2)在上述密封板的上述金属层上以形成闭合区域的方式附着上述焊料的工序；
(3)除去上述闭合区域的上述金属层的至少一部分，使上述基体的表面露出的工序；以及
(4)将形成有上述焊料的密封板从上述基体分离的工序。
4.根据权利要求2或3所述的密封板的制造方法，其特征在于，
在上述工序(3)中，通过照射射束除去上述闭合区域的上述金属层的至少一部分，使上述基体的表面露出。
5.根据权利要求4所述的密封板的制造方法，其特征在于，
上述射束是激光或者电子束。
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