CN107112287A - 气密密封用盖材、气密密封用盖材的制造方法和电子部件收纳封装体 - Google Patents

气密密封用盖材、气密密封用盖材的制造方法和电子部件收纳封装体 Download PDF

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Abstract

本发明的气密密封用盖材(10)由包层材(20)构成，该包层材(20)包括含有Ag和Cu的银焊料层(21)和接合在银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层(22)。气密密封用盖材通过包层材被弯曲而形成为包含凹部(13)的箱型形状。

Description

气密密封用盖材、气密密封用盖材的制造方法和电子部件收 纳封装体
技术领域
本发明涉及气密密封用盖材、气密密封用盖材的制造方法和电子部件收纳封装体。
背景技术
一直以来已知包括包含焊料层的气密密封用盖材的电子部件收纳封装体。这样的电子部件收纳封装体例如在日本特开2003－158211号公报和日本特开2001－156193号公报中有公开。
在日本特开2003－158211号公报中公开了一种电子部件封装体，其包括：利用将Ag焊料层、Cu层、由Kovar(注册商标，科伐合金)构成的金属母材和Ni层以叠层的状态接合而成的包层材所构成的金属盖、和收纳水晶振动板的陶瓷封装体。其中，Cu层是为了缓和焊接后的热应力和缓和焊接时的热应变而设置的。在该电子部件封装体中，金属盖(包层材)形成为平板状，而陶瓷封装体为了收纳水晶振动板而形成为包含凹部的箱型形状。
另外，在日本特开2001－156193号公报中公开了一种电子部件封装体，其包括：形成为具有凹部的箱型形状的金属制盖材；和收纳水晶振子的陶瓷基板(电子部件配置构件)，该金属制盖材由使用Kovar而构成的金属板、接合于金属板的下侧的面的由低熔点焊料构成的焊料层、和包覆在金属板的上侧的面的由镀Ni等构成的镀层构成。此外，在日本特开2001－156193号公报中，作为低熔点焊料，公开了Au合金、Sn、焊锡和铝合金。
此处可以认为通过将日本特开2003－158211号公报所记载的包括Ag焊料层的平板状的金属盖，如日本特开2001－156193号公报所记载的包括由低熔点焊料构成的焊料层的金属制盖材那样，形成为包含凹部的箱型形状，能够抑制由比金属材料加工困难的陶瓷构成的陶瓷封装体的形状复杂化，而使陶瓷封装体的生产率提高，并且实现陶瓷封装体的小型化。另外，金属盖构成电子部件封装体的侧壁部，由此能够使侧壁部的刚性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－158211号公报
专利文献2：日本特开2001－156193号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，本申请的发明人发现，在将日本特开2003－158211号公报所记载的具有Ag焊料层的平板状的包层材，如日本特开2001－156193号公报的具有由低熔点焊料构成的焊料层的金属制盖材那样，弯曲加工成包含凹部的箱型形状而形成金属盖的情况下，因为由Kovar构成的金属母材为硬质，所以在弯折的部分容易产生裂纹。另外发现，为了抑制该裂纹的产生，在对具有Ag焊料层的包层材进行用于软质化的热处理(软质化热处理)的情况下，尽管能够不使Ag焊料层熔融来进行包层材的软质化处理，但存在在Ag焊料层与Cu层的界面会产生空洞(void)的问题。此外，“空洞”是指由于2个层在彼此的界面剥离而产生的间隙。
另外，即使在日本特开2001－156193号公报所记载的金属制盖材中，虽然没有明确记载，但可以认为因为由Kovar构成的金属板为硬质，所以在弯曲加工成具有凹部的箱型形状时，在弯折的部分容易产生裂纹。另外，在为了抑制该裂纹的产生对具有由低熔点焊料构成的焊料层的金属制盖材进行用于软质化的热处理(软质化热处理)的情况下，可以认为低熔点焊料在Kovar软质化前熔融，无法进行充分的软质化处理。
如上所述，在盖材产生裂纹的情况下，容易从裂纹发展成破裂，其结果，在使用盖材的电子部件封装体中，有可能无法充分进行气密密封。另外，在具有Ag焊料层的金属盖产生空洞的情况下，空洞周边的Ag焊料层有可能容易剥离。此外，在金属盖的空洞流入气氛气体、残留气体等的情况下，有可能在钎焊接合时或钎焊接合后被放出。这种情况下，在钎焊接合时，银焊料与所放出的气体一起飞散，有可能钎焊接合不充分，或水晶振动板上附着银焊料。另外，在钎焊接合后，有可能由于流入到空洞的气体被放出到电子部件封装体所密封的密封空间中，而电子部件封装体的电子部件产生不良情况。
该发明是为了解决如上所述的课题而做出的，该发明的1个目的在于提供即使将具有银焊料层的包层材形成为包含凹部的箱型形状，裂纹和空洞的产生也均被抑制的气密密封用盖材、该气密密封用盖材的制造方法以及具有该气密密封用盖材的电子部件收纳封装体。
用于解决课题的方法
本申请的发明人，对于上述发现的课题(问题点)进一步研究，结果得到如下见解：由于软质化热处理，银焊料层所含的Ag、Cu扩散到Cu层中，由此界面附近的银焊料层的银焊料成分减少，其结果，与银焊料层直接接合的Cu层的界面产生空洞。这样的现象除了Cu以外，Ni或Ni－Cu合金也会发生。并且，根据该见解，本申请的发明人进行深入研究，其结果，发现通过以下的构成能够解决上述课题。即，该发明的第一方面的气密密封用盖材为包含配置电子部件的电子部件配置构件的电子部件收纳封装体所使用的气密密封用盖材，其由包层材构成，该包层材包括含有Ag和Cu的银焊料层、和接合在银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层，该气密密封用盖材通过包层材被弯曲而形成为包含凹部的箱型形状。
该发明的第一方面的气密密封用盖材，如上所述，由包层材构成，在包层材中包括接合在银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层。这里，即使进行软质化热处理，银焊料层所含有的Ag、Cu也几乎不在使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层中固溶，因此几乎不产生固溶扩散。由此，能够抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到第一Fe层。另外，例如，在银焊料层与使用Ni等而构成的其他金属层之间配置第一Fe层的情况下，能够由第一Fe层抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到其他金属层。由此，即使进行软质化热处理，也能够抑制位于银焊料层与直接接合于银焊料层的第一Fe层或其他金属层的界面附近的银焊料成分因扩散而减少，因此能够抑制在界面产生空洞。能够由该第一Fe层抑制空洞的产生，在后述的实验中已经得到确认。由此，由于能够对软质化后的包层材进行弯曲加工，所以能够抑制在弯折的部分产生裂纹。其结果，在将具有银焊料层的包层材形成为包含凹部的箱型形状时，能够抑制裂纹的产生。
在上述第一方面的气密密封用盖材中，优选第一Fe层使用至少包含Co和Cr的一者的Fe合金而构成，含有Fe、Co和Cr合计50质量％以上。如果这样构成，即使进行软质化热处理，也几乎银焊料层所含有的Ag、Cu不会固溶于使用至少包含Co和Cr的一者的Fe合金而构成的第一Fe层，由此能够抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到第一Fe层。另外，通过第一Fe层的Fe、Co和Cr合计含有50质量％以上，能够充分抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到第一Fe层。这在后述实验中已经确认。
在上述第一方面的气密密封用盖材中，优选包层材还包括：接合在第一Fe层上且至少包含Cu和Ni的一者的中间层；和接合在中间层上且使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层。其中，在中间层由Ag和Cu固溶的含有Cu和Ni的一者的层构成，其结果，在银焊料层与中间层直接接触的情况下，银焊料层的Ag和Cu容易扩散到中间层。因此，如上所述，通过在中间层与银焊料层之间配置第一Fe层，即使进行软质化热处理，也能够由第一Fe层抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到中间层。此外，在中间层使用Cu构成的情况下，能够使中间层一定程度柔软，因此能够在中间层中缓和将第二Fe层与电子部件配置构件钎焊接合时的热应变、由钎焊接合后的热膨胀差引起的热应力。另外，通过调整使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层的组成、厚度，能够容易调整气密密封用盖材的机械强度。
此时，优选第一Fe层具有1μm以上且中间层的厚度以下的厚度。如果第一Fe层的厚度为1μm以上，则能够充分确保第一Fe层的厚度，因此能够通过第一Fe层，充分抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到中间层。另外，通过第一Fe层具有中间层的厚度以下的厚度，能够抑制第一Fe层的厚度变得过大，因此，能够抑制在使用Cu构成的中间层中无法充分缓和将气密密封用盖材与电子部件配置构件钎焊接合时的热应变和由钎焊接合后的热膨胀差引起的热应力。
在上述包层材包括中间层和第二Fe层的构成中，优选包层材的第二Fe层具有110HV以上200HV以下的维氏硬度。如果第二Fe层的维氏硬度在200HV以下，由于第二Fe层充分软质化，所以能够对于具有第二Fe层的包层材容易地进行弯曲加工。由此，能够将包层材容易弯曲成包含凹部的箱型形状。另外，如果第二Fe层的维氏硬度在110HV以上，则由于第二Fe层的硬度不过度小，所以能够抑制气密密封用盖材因外力等而容易变形。
在上述包层材包括中间层和第二Fe层的构成中，优选包层材的第二Fe层具有包层材的厚度的50％以上的厚度。如果第二Fe层的厚度为包层材的厚度的50％以上，则由于能够通过第二Fe层主要决定包层材的机械强度、热膨胀系数等参数，所以能够适当选择第二Fe层的材质(Fe以外所添加的各种元素)，由此能够制作气密性等优异的气密密封用盖材。
在上述第一方面的气密密封用盖材中，优选第一Fe层使用含有大于0质量％且50质量％以下的Ni的Fe合金构成。如果由含有Ni的Fe合金构成第一Fe层，则能够减小第一Fe层的热膨胀系数。由此，由于能够减小包层材的热膨胀系数，所以能够抑制由热膨胀系数小的陶瓷构成的电子部件配置构件和气密密封用盖材产生大的热膨胀差。另外，如果由含有50质量％以下的Ni的Fe合金构成第一Fe层，则能够抑制银焊料层所含有的Ag、Cu容易扩散到第一Fe层。
在上述第一方面的气密密封用盖材中，优选包层材具有10％以上的伸长率。如果包层材的伸长率为10％以上，则由于包层材充分软质化，所以能够容易弯曲包层材。由此，能够容易将包层材弯曲成包含凹部的箱型形状。
在上述第一方面的气密密封用盖材中，优选包层材还包括在银焊料层的相反侧构成最外层且含有Ni的Ni层。如果在包层材的外部露出的最外层设置Ni层，能够通过Ni层，使包层材的露出的表面的耐蚀性提高。由此，能够有效抑制由气密密封用盖材的腐蚀造成的使用了气密密封用盖材的电子部件收纳封装体的气密性降低。
该发明的第二方面的气密密封用盖材的制造方法是包括配置电子部件的电子部件配置构件的电子部件收纳封装体所使用的气密密封用盖材的制造方法，其包括：通过将含有Ag和Cu的银焊料板与使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe板轧制接合，并进行用于扩散退火的第一热处理，将含有Ag和Cu的银焊料层与配置在银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层接合，形成包层材的工序；通过进行第二热处理，将包层材软质化的工序；和通过将软质化后的包层材弯曲加工，形成包含凹部的箱型形状的气密密封用盖材的工序。
在该发明的第二方面的气密密封用盖材的制造方法中，如上所述，包括：对于设置有接合在银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层的包层材，进行第二热处理，将包层材软质化的工序。上述的具有第一Fe层且被软质化的包层材，没有来自银焊料层的Ag、Cu的固溶扩散，空洞的产生被抑制，而且，即使形成为包含凹部的箱型形状，也能够抑制裂纹的产生。
在上述第二方面的气密密封用盖材的制造方法中，优选将包层材软质化的工序包括：在700℃以上且低于银焊料层的熔点的温度进行第二热处理，或者在650℃以上且低于700℃的温度以比第一热处理的时间长的时间进行第二热处理的工序。规定为700℃以上且低于银焊料层的熔点的温度是因为在焊料中即使为高熔点的银焊料也优选设定为不熔化的温度。如果这样构成，则通过在700℃以上且低于银焊料层的熔点的温度进行第二热处理，能够在银焊料层不熔化程度的充分高的温度进行第二热处理，因此能够将包层材充分软质化。另外，即使是在650℃以上且低于700℃的温度区域，通过以比制作包层材的工序中的第一热处理的时间长的时间进行第二热处理，也能够将包层材软质化成能够形成包含凹部的箱型形状的程度。由此，能够有效抑制弯曲加工中包层材产生裂纹。
在上述第二方面的气密密封用盖材的制造方法中，优选包括：通过将银焊料板、第一Fe板、至少包含Cu和Ni的一者的中间层用板和使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe板轧制接合，并进行第一热处理，将银焊料层、第一Fe层、配置在第一Fe层上且至少包含Cu和Ni的一者的中间层、和配置在中间层上且使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层接合，形成包层材的工序。如果利用这样的构成，通过在中间层与银焊料层之间配置第一Fe层，能够利用第一Fe层抑制第二热处理中银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到中间层。另外，通过调整使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层的组成、厚度，能够容易调整气密密封用盖材的机械强度。
在上述第二方面的气密密封用盖材的制造方法中，优选将包层材软质化的工序包括：通过进行第二热处理，使包层材的第二Fe层的维氏硬度为110HV以上200HV以下的工序。如果第二Fe层的维氏硬度为200HV以下，则能够容易对包层材进行弯曲加工，成为包含凹部的箱型形状。如果第二Fe层的维氏硬度为110HV以上，则能够抑制气密密封用盖材因外力等而容易变形。
在上述第二方面的气密密封用盖材的制造方法中，优选将包层材软质化的工序包括：通过进行第二热处理，将包层材软质化，使得包层材具有10％以上的伸长率的工序。如果包层材的伸长率为10％以上，则由于包层材充分软质化，所以能够容易弯曲包层材。由此，能够容易将包层材弯曲成包含凹部的箱型形状。
在上述第二方面的气密密封用盖材的制造方法中，优选形成包层材的工序包括：通过将银焊料板、第一Fe板和含有Ni的Ni板轧制接合，并进行第一热处理，将银焊料层、第一Fe层和在银焊料层的相反侧构成最外层且含有Ni的Ni层接合，形成包层材的工序。如果在露出的最外层设置Ni层，则能够有效抑制使用了气密密封用盖材的电子部件收纳封装体的气密性降低。另外，在将银焊料板与第一Fe板轧制接合时，能够同时也使Ni板接合，因此，与另外由镀敷处理等形成Ni层的情况相比，能够简化制造工序。
该发明的第三方面的电子部件收纳封装体包括：配置电子部件的平板状的电子部件配置构件；和由包层材构成、通过将包层材弯曲而形成为包含凹部的箱型形状的气密密封用盖材，上述包层材包含含有Ag和Cu的银焊料层和接合在银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层，气密密封用盖材以配置于电子部件配置构件的电子部件收纳在凹部的内部的状态，通过银焊料层钎焊接合于电子部件配置构件。
在该发明的第三方面的电子部件收纳封装体中，如上所述，通过使用形成为包含凹部的箱型形状、裂纹和空洞的产生均被抑制的第一方面的气密密封用盖材，能够抑制由于裂纹而在电子部件收纳封装体中无法充分进行气密密封。此外，由于抑制了空洞的产生，所以能够抑制由流入气密密封用盖材的空洞所引起的、气氛气体、残留气体等在气密密封用盖材与电子部件配置构件的钎焊接合时或钎焊接合后放出而造成的不良情况。由此，在钎焊接合时，能够抑制银焊料层的银焊料飞散，因此能够抑制钎焊接合不充分、或银焊料附着于电子部件。此外，由于能够抑制钎焊接合后、流入空洞的气体放出到由气密密封用盖材的凹部和平板状的电子部件配置构件所形成的密封空间所引起的不良情况，所以能够抑制收纳在电子部件收纳封装体中的电子部件产生不良情况。
在上述第三方面的电子部件收纳封装体中，优选第一Fe层使用至少包含Co和Cr的一者的Fe合金构成，上述第一Fe层含有Fe、Co和Cr合计50质量％以上。如果这样构成，则即使进行了软质化热处理，也能够抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到第一Fe层。另外，通过第一Fe层的Fe、Co和Cr合计含有50质量％以上，能够充分抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到第一Fe层。
在上述第三方面的电子部件收纳封装体中，优选包层材还包括：接合在第一Fe层上且至少包含Cu和Ni的一者的中间层；和接合在中间层上且使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层。如果在中间层与银焊料层之间配置第一Fe层，则即使进行了软质化热处理，也能够通过第一Fe层抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到中间层。另外，通过调整使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层的组成、厚度，能够容易调整气密密封用盖材的机械强度。
这种情况下，优选第一Fe层具有1μm以上且中间层的厚度以下的厚度。如果第一Fe层的厚度为1μm以上，则能够通过第一Fe层充分抑制银焊料层所含有的Ag、Cu扩散到中间层。另外，通过第一Fe层具有中间层的厚度以下的厚度，能够抑制在使用Cu而构成的中间层中无法充分缓和将气密密封用盖材与电子部件配置构件钎焊接合时的热应变、由钎焊接合后的热膨胀差引起的热应力。
在上述包层材包括中间层和第二Fe层的构成中，优选包层材的第二Fe层具有110HV以上200HV以下的维氏硬度。如果第二Fe层的维氏硬度为110HV以上，则能够抑制气密密封用盖材因外力等而容易变形。另外，如果第二Fe层的维氏硬度为200HV以下，则能够以成为包含能够收纳电子部件的凹部的箱型形状的方式，对包层材容易地进行弯曲加工。
发明的效果
根据本发明，如上所述，能够提供即使将包括银焊料层的包层材形成为包含凹部的箱型形状、裂纹和空洞的产生也均被抑制的气密密封用盖材、其气密密封用盖材的制造方法以及具有其气密密封用盖材的电子部件收纳封装体。
附图说明
图1是表示本发明的第一和第二实施方式的盖材的俯视图。
图2是表示沿图1的300－300线的盖材的截面图。
图3是表示本发明的第一实施方式的盖材的层结构的放大截面图。
图4是表示使用本发明的第一和第二实施方式的盖材的电子部件收纳封装体的截面图。
图5是用于说明本发明的第一实施方式的包层材的软质化热处理的图。
图6是表示本发明的第二实施方式的盖材的层结构的放大截面图。
图7是对应于本发明的第一实施方式的实施例1的包层材的截面照片。
图8是对应于本发明的第二实施方式的实施例2的包层材的截面照片。
图9是比较例1的包层材的截面照片。
图10是比较例2的包层材的截面照片。
图11是比较例1的包层材的表面照片。
图12是用于说明空洞和鼓起部的产生的图。
图13是表示为了确认本发明的效果而进行的实施例1和2的包层材的机械强度的测定结果的表。
图14是对应于本发明的第一实施方式的实施例1的包层材的90度弯曲试验后的截面照片。
图15是对应于本发明的第二实施方式的实施例2的包层材的90度弯曲试验后的截面照片。
图16是本发明的实施例11的包层材的截面照片。
图17是本发明的实施例12的包层材的截面照片。
图18是本发明的实施例13的包层材的截面照片。
图19是本发明的实施例14的包层材的截面照片。
图20是本发明的实施例15的包层材的截面照片。
图21是本发明的实施例16的包层材的截面照片。
图22是比较例11的包层材的截面照片。
图23是比较例12的包层材的截面照片。
图24是比较例13的包层材的截面照片。
图25是本发明的实施例11的包层材的表面照片。
图26是比较例11的包层材的表面照片。
图27是比较例12的包层材的表面照片。
图28是本发明的实施例21的包层材的截面照片。
图29是比较例21的包层材的截面照片。
具体实施方式
以下，根据附图说明将本发明具体化的实施方式。
(第一实施方式)
首先，参照图1～图3，对本发明的第一实施方式的盖材10的结构进行说明。其中，盖材10是本发明的“气密密封用盖材”的一例。
本发明的第一实施方式的盖材10，如图1所示，从上方(Z1侧、参照图2)俯视时，形成为矩形。另外，盖材10，如图2所示，包括：以在与上下方向(Z方向)正交的XY平面上延伸的方式形成的平板状的上部11、和以从上部11的周缘部的全体向下方(Z2侧)延伸的方式形成的壁部12。其结果，在盖材10形成有由上部11和壁部12所包围的凹部13。该凹部13在下方具有开口13a。即，盖材10形成为包含凹部13的箱型形状。
另外，盖材10形成有从壁部12的上部11的相反侧(Z2侧)向远离上部11的方向在XY平面上延伸的凸缘部14。该凸缘部14遍及壁部12的全周形成。
其中，在第一实施方式中，盖材10通过对包层材20进行弯曲(弯曲加工)，形成为包含凹部13的箱型形状。该包层材20在上下方向具有厚度t1。另外，如图3所示，包层材20由从下侧向上侧依次为银焊料层21、Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25以叠层的状态接合而成的具有5层结构的叠加(overlay)型的包层材构成。此外，构成为在盖材10的下侧配置使用后述陶瓷而构成的基台30(参照图4)。另外，在图2中，图示了银焊料层21，而将其他的Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25一体地进行了图示。此外，Fe层22是本发明的“第一Fe层”的一例。另外，基材层24是本发明的“第二Fe层”的一例。
构成包层材20的Z2侧(基台30侧)的最外层的银焊料层21使用含有Ag和Cu的银焊料而构成。具体而言，银焊料层21使用例如由约72质量％的Ag、不可避免的杂质和剩余部分Cu所构成的72Ag－Cu合金、由约85质量％的Ag、不可避免的杂质和剩余部分Cu所构成的85Ag－Cu合金等构成。此外，银焊料的熔点约为780℃以上，比日本特开2001－156193号公报所记载的之中的作为最高温的低熔点焊料的铝合金(约600℃)还高，且低于纯Ag的熔点(约960℃)。另外，银焊料层21在上下方向具有厚度t2。
此外，银焊料层21通过构成包层材20的基台30侧的最外层，以在包含凸缘部14的盖材10的Z2侧的整面露出的方式形成。
接合于银焊料层21和中间层23(银焊料层21上)的Fe层22使用SPCC(JIS G 3141所规定的冷轧钢板)等的纯Fe或含有Fe的Fe合金构成。此外，在使用Fe合金构成Fe层22的情况下，优选使用至少含有Co和Cr的一者、并且含有Fe、Co和Cr合计约50质量％以上的Fe合金。另外，也可以使用含有大于0质量％且约50质量％以下的Ni的Fe合金构成Fe层22。
其中，Fe、Co和Cr具有在约650℃以上且纯Ag的熔点(约960℃)以下的温度环境下，不与Ag和Cu形成固溶体的性质。即，抑制Ag和Cu扩散到使用纯Fe而构成的Fe层22、使用含有Fe与Co和Cr的至少一者的Fe合金而构成的Fe层22中。另外，Fe层22在上下方向具有厚度t3。该厚度t3优选为1μm以上。
接合于Fe层22和基材层24(Fe层22上)的中间层23使用无氧铜等所谓的纯Cu构成。由此，能够使用比使用Fe或Fe合金而构成的基材层24柔软的金属构成中间层23。另外，中间层23在上下方向具有厚度t4。此外，厚度t4优选为Fe层22的厚度t3以上。即，Fe层22的厚度t3优选为1μm以上且厚度t4以下。
其中，在使用Cu构成中间层23的情况下，在约650℃以上的温度条件下，容易与银焊料层21所含有的Ag形成固溶体。然而，通过与银焊料层21和中间层23接合的Fe层22，银焊料层21所含有的Ag、Cu向中间层23的扩散被抑制。其结果，在银焊料层21和与银焊料层21直接接合的Fe层22的界面Ia，空洞的形成被抑制。
接合于中间层23和Ni层25(中间层23上)的基材层24是主要决定包层材20的机械强度、热膨胀系数等参数的层。基材层24使用纯Fe或含有Fe的Fe合金构成。其中，作为构成基材层24的Fe合金，优选使用例如由约29质量％的Ni、约17质量％的Co、不可避免的杂质和剩余部分Fe构成的29Ni－17Co－Fe合金(所谓的Kovar(注册商标))、由约42质量％的Ni、约6质量％的Cr、不可避免的杂质和剩余部分Fe构成的42Ni－6Cr－Fe合金等的热膨胀系数小的Fe合金构成。由此，在基台30钎焊接合盖材10时，能够减小使用热膨胀系数小的陶瓷而构成的基台30与盖材10的基材层24的热膨胀差。其结果，能够抑制由基台30与基材层24(盖材10)的热膨胀差所引起的钎焊接合剥离等。此外，作为热膨胀系数小的Fe合金，可以列举例如包含约29质量％以上的Ni的Fe合金。
另外，Fe层22和基材层24优选使用Fe或Fe合金中的相同组成的材料构成。由此，能够匹配Fe层22与基材层24的机械特性，因此能够容易调整包层材20的机械特性。
另外，基材层24在上下方向具有厚度t5。此外，厚度t5优选比Fe层22的厚度t3大，更优选比银焊料层21、Fe层22、中间层23和Ni层25各自的厚度大。另外，厚度t5更加优选为包层材20的厚度t1的约50％以上。
另外，基材层24具有约110HV以上约200HV以下的维氏硬度。此外，基材层24优选具有约150HV以上约170HV以下的维氏硬度。
构成包层材20的Z1侧(基台30的相反侧)的最外层的Ni层25使用难以电位腐蚀的纯Ni构成。另外，Ni层25在上下方向具有厚度t6。此外，厚度t6例如为约2μm，优选充分小。
另外，包层材20在JIS标准所规定的拉伸试验中，具有约10％以上的伸长率(断裂伸长的比率)。其中，伸长率(％)由((断裂时的试验材料的长度－试验前(拉伸前)的试验材料的长度)/试验前的试验材料的长度)×100求出。
接下来，参照图4，对于使用本发明的第一实施方式的盖材10的封装体100的结构进行说明。其中，封装体100是本发明的“电子部件收纳封装体”的一例。
本发明的第一实施方式中的封装体100包括盖材10、和在盖材10的下方(Z2侧)钎焊接合盖材10的平板状的基台30。另外，在图4中，图示了盖材10的银焊料层21，而关于其他的Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25(参照图3)并没有分别图示，而是一体地进行了图示。
基台30使用氧化铝等的陶瓷形成，并且在XY平面上形成为平板状。水晶振子等的电子部件40经由凸块50安装于基台30的上表面30a。另外，在基台30的上表面30a，以电子部件40收纳在凹部13内的方式配置有盖材10。此外，盖材10以银焊料层21侧成为基台30侧(下侧)的方式配置。其结果，盖材10的凸缘部14所设置的银焊料层21的下侧的表面与基台30的上表面30a接触。此外，基台30是本发明的“电子部件配置构件”的一例。
而且，设置于盖材10的凸缘部14的银焊料层21在大致整个面熔融，由此盖材10和基台30被钎焊接合。由此，在由盖材10的凹部13和基台30所形成的密封空间S收纳了电子部件40的状态下，以密封空间S成为气密状态的方式密封。其中，基台30的上表面30a中，在配置凸缘部14的框状的区域，也可以设置依次叠层有W层、Ni层和Au层的金属化层。通过该金属化层，能够使熔融的银焊料层21与基台30的密合性提高。
接着，参照图2～图5，说明本发明的第一实施方式的盖材10的制造工艺和使用了盖材10的封装体100的制造工艺。
首先，准备含有Ag和Cu的银焊料的板材(银焊料板)、使用纯Fe或含有Fe的Fe合金而构成的板材(第一Fe板)、纯Cu板材(中间层用板)、使用纯Fe或含有Fe的Fe合金而构成的板(第二Fe板)以及纯Ni的板材(Ni板)，并且将它们依次叠层。此时，以各个板材的厚度的比率对应于包层材20中的各个层(银焊料层21、Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25)的厚度的比率的方式，准备各个板材。
然后，在使5个板材在厚度方向上叠层的状态下，交替重复用于扩散退火的轧制时热处理和用于轧制接合的轧制，直到包层材20的厚度达到t1(参照图3)。该轧制时热处理是为了使金属层的由轧制产生的硬化缓和，并且包层结合金属层间而进行的热处理。具体而言，轧制时热处理在约600℃以上约700℃的温度环境下以数10秒以上约10分钟以下之间的时间进行。此外，轧制时热处理是本发明的“第一热处理”的一例。另外，用于轧制接合的轧制以规定的压下率进行。
由此，构成以银焊料层21、Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25叠层的状态邻接的层的金属彼此被包层接合，以厚度t1制作连续体的包层材20。
然后，通过将连续体的包层材20利用压制加工冲裁成规定的大小的矩形，由此制作平板状的包层材20。然后，为了使平板状的包层材20软质化至能够容易加工成箱型形状的程度而进行热处理(软质化热处理)。该软质化热处理在能够使基材层24软质化的温度以上且低于构成银焊料层21的银焊料的熔点的温度环境下进行。具体而言，软质化热处理在约700℃以上且低于银焊料的熔点的温度环境下进行约3分钟左右。此外，在约700℃以上且低于银焊料的熔点的温度环境下进行的热处理的时间可以根据包层材20的材料构成等适当调整。此外，软质化热处理是本发明的“第二热处理”的一例。
这里，软质化热处理即使在低于约700℃的温度环境下的约650℃以上且低于约700℃的温度环境下，通过进行比轧制时热处理的处理时间(约10分钟以下)长的时间，也能够使基材层24软化。具体而言，软质化热处理可以在约650℃以上且低于约700℃的温度环境下进行约30分钟以上。此外，在约650℃以上且低于约700℃的温度环境下进行的热处理的时间只要是比约10分钟长的时间，就可以根据包层材20的材料构成等适当调整。
另外，软质化热处理，如图5所示，在规定的加热炉101内配置平板状的包层材20的状态下，将加热炉101内设为氢(H2)气氛、氮(N2)气氛等不活泼气体气氛。然后，使用电阻发热体等热源102将加热炉101内加热。此外，在图5中，虽然图示了包层材20的银焊料层21，但关于其他的Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25(参照图3)没有分别图示，而是一体地进行了图示。
这里，通过软质化热处理而进行加热，银焊料层21所含有的Ag和Cu变得容易扩散，但通过形成Fe层22，能够抑制Ag和Cu向中间层23等其他的层扩散。其结果，通过抑制银焊料层21所含有的Ag和Cu的减少，能够抑制在银焊料层21和与银焊料层21直接接合的Fe层22的界面Ia(参照图3)产生空洞。另外，通过软质化热处理，包层材20被改性为容易塑性变形。具体而言，通过软质化热处理，被改性为基材层24的维氏硬度变小为约110HV以上约200HV以下，并且包层材20的伸长率成为约10％以上。
然后，使用没有图示的压制机，对平板状的包层材20进行弯曲加工。此时，通过进行软质化热处理，包层材20被改性为容易塑性变形，因此能够抑制在弯折的部分等产生裂纹。由此，制作图2所示的具有包含凹部13的箱型形状的盖材10。
另外，如图4所示，准备电子部件40经由凸块50接合在上表面30a上的平板状的基台30。然后，以包围电子部件40的方式将盖材10的凸缘部14配置在基台30的上表面30a上，在该状态下，在约780℃以上的温度使银焊料层21的银焊料熔融。此时，通过缝焊、激光焊接等，使银焊料熔融。由此，箱型形状的盖材10与平板状的基台30被钎焊接合，制造封装体100。
此外，在进行缝焊的情况下，在没有图示的滚盘式电极接触Ni层25(参照图2)的状态下，将盖材10与基台30焊接。此时，通过电阻低的Ni层25，能够抑制缝焊时在滚盘式电极与盖材10之间产生火花。
另外，由于能够抑制在盖材10中产生空洞，所以几乎不产生由气体流入空洞所造成的不良情况。例如在钎焊接合时，银焊料层21的银焊料飞散被抑制，在钎焊接合后，进入鼓起部的气体放出到封装体100所密封的密封空间S被抑制。由此，在密封空间S内的电子部件40为水晶振子的情况下，水晶振子的频率特性变动(劣化)被抑制。
在第一实施方式中，能够得到如下效果。
在第一实施方式中，如上所述，通过在包层材20设置接合在银焊料层21上且使用Fe或Fe合金而构成的Fe层22，即使进行软质化热处理，也能够抑制银焊料层21所含有的Ag、Cu扩散到Fe层22、中间层23。由此，即使进行软质化热处理，也能够抑制位于银焊料层21和与银焊料层21直接接合的Fe层22的界面Ia附近的银焊料因扩散而减少，因此，能够抑制在界面Ia产生空洞。由此，由于能够对软质化后的包层材20进行弯曲加工，所以能够抑制在弯折的部分产生裂纹。这些的结果，在将包括银焊料层21的包层材20形成为包含凹部13的箱型形状时，能够抑制裂纹的产生。
由此，能够抑制因裂纹而在封装体100中无法充分进行气密密封。此外，由于能够抑制空洞的产生，所以能够抑制流入到盖材10的空洞的气氛气体、残留气体等在盖材10与基台30的钎焊接合时或钎焊接合后放出所引起的不良情况。由此，能够抑制在钎焊接合时，银焊料层21的银焊料飞散。其结果，能够抑制钎焊接合不充分或者附着于电子部件40。此外，能够抑制在钎焊接合后，由流入到空洞的气体放出到由盖材10的凹部13和平板状的基台30所形成的密封空间S所引起的不良情况，因此能够抑制收纳在封装体100中的电子部件40产生不良情况。
另外，在第一实施方式中，使用至少包含Co和Cr的一者并且含有Fe、Co和Cr合计约50质量％以上的Fe合金构成Fe层22。如果这样构成，即使进行软质化热处理，银焊料层21所含有的Ag、Cu也几乎不在使用至少包含Co和Cr的一者的Fe合金而构成的Fe层22中固溶，由此能够抑制银焊料层21所含有的Ag、Cu扩散到Fe层22、中间层23。另外，通过Fe层22的Fe、Co和Cr合计含有约50质量％以上，能够充分抑制银焊料层21所含有的Ag、Cu扩散到Fe层22、中间层23。
另外，在第一实施方式中，在包层材20还形成接合在Fe层22上且使用纯Cu而构成的中间层23、和接合在中间层23上且使用Fe或Fe合金而构成的基材层24。由此，通过在中间层23与银焊料层21之间配置Fe层22，即使进行软质化热处理，也能够通过Fe层22抑制银焊料层21所含有的Ag、Cu扩散到中间层23。此外，通过使用纯Cu构成中间层23，能够使中间层23一定程度柔软，因此能够在中间层23中缓和将基材层24与基台30钎焊接合时的热应变、由钎焊接合后的热膨胀差引起的热应力。另外，通过调整使用Fe或Fe合金而构成的基材层24的组成、厚度，能够容易调整盖材10的机械强度。
另外，在第一实施方式中，通过使Fe层22的厚度t3为约1μm以上，能够充分确保Fe层22的厚度t3，因此，能够通过Fe层22充分抑制银焊料层21所含有的Ag、Cu扩散到中间层23。另外，通过使Fe层22的厚度t3为中间层23的厚度t4以下，能够抑制Fe层22的厚度t3变得过大，因此，能够抑制在使用纯Cu而构成的中间层23中无法充分缓和将盖材10与基台30钎焊接合时的热应变、由钎焊接合后的热膨胀差引起的热应力。
另外，在第一实施方式中，通过包层材20的基材层24具有约200HV以下的维氏硬度，基材层24充分软质化，因此能够以成为包含能够收纳电子部件40的凹部13的箱型形状的方式，对具有基材层24的包层材20容易地进行弯曲加工。另外，通过基材层24具有110HV以上的维氏硬度，由于基材层24的硬度不过度变小，所以能够抑制盖材10因外力等而容易变形。
另外，在第一实施方式中，使包层材20的基材层24的厚度t5为包层材20的厚度t1的约50％以上。由此，由于能够由基材层24主要决定包层材20的机械强度、热膨胀系数等参数，所以通过适当选择基材层24的材质(Fe以外所添加的各种元素)，能够制作气密性等优异的盖材10。
另外，在第一实施方式中，通过由包含Ni的Fe合金构成Fe层22，能够减小Fe层22的热膨胀系数。由此，由于能够减小包层材20的热膨胀系数，所以能够抑制由热膨胀系数小的陶瓷构成的基台30与盖材10产生大的热膨胀差。另外，通过由包含约50质量％以下的Ni的Fe合金构成Fe层22，能够抑制银焊料层21所含有的Ag、Cu容易扩散到Fe层22。
另外，在第一实施方式中，通过包层材20具有约10％以上的伸长率，由于包层材20充分软质化，所以能够对包层材20容易地进行弯曲加工。由此，能够将包层材20容易地弯曲成包含凹部13的箱型形状。
另外，在第一实施方式中，通过在包层材20的露出的最外层设置Ni层25，能够由Ni层25提高包层材20的露出的表面的耐蚀性。由此，能够有效抑制因盖材10的腐蚀所引起的使用了盖材10的封装体100的气密性降低。
另外，在第一实施方式的制造方法中，作为用于使包层材20软质化的软质化热处理，以约700℃以上且低于银焊料层21的熔点的温度进行软质化热处理。如果这样构成，则由于能够以银焊料层21不熔化程度的充分高的温度进行软质化热处理，所以能够将包层材20充分软质化。另一方面，作为软质化热处理，即使为约650℃以上且低于约700℃的温度，也以比轧制时热处理的时间长的时间进行软质化热处理。即使这样构成，也能够将包层材20软质化为能够形成包含凹部13的箱型形状的程度。由此，能够有效抑制弯曲加工中包层材20产生裂纹。
另外，第一实施方式的制造方法中，在将银焊料板、第一Fe板、中间层用板和第二Fe板轧制接合时，能够同时也使Ni板接合，因此与另外由镀敷处理等形成Ni层25的情况相比，能够简化制造工序。
(第二实施方式)
接着，参照图1、图2、图4和图6，对本发明的第二实施方式的盖材110的结构进行说明。
本发明的第二实施方式的盖材110，如图1和图2所示，具有与上述第一实施方式的盖材10相同的外观形状。
这里，在第二实施方式中，盖材110，如图2所示，通过将包层材120弯曲(弯曲加工)，形成为包含凹部13的箱型形状。该包层材120在上下方向具有厚度t11。另外，如图6所示，包层材120由从下侧(基台30(参照图4)侧)向上侧依次为银焊料层121、Fe层122和Ni层125以叠层的状态接合而成的具有3层结构的叠加型的包层材构成。此外，在图2、图4和图5中，图示了包层材120的银焊料层121，但关于其他的Fe层122和Ni层125(参照图6)并没有分别图示，而是一体地进行了图示。其中，Fe层122是本发明的“第一Fe层”的一例。
构成包层材120的基台30侧(Z2侧)的最外层的银焊料层121具有与上述第一实施方式的银焊料层21同样的组成和构成。另外，银焊料层121在上下方向具有厚度t12。
接合于银焊料层121和Ni层125(银焊料层121上)的Fe层122与上述第一实施方式的Fe层22和基材层24同样，使用纯Fe或Fe合金构成。另外，Fe层122在上下方向具有厚度t13。此外，厚度t13优选大于银焊料层21的厚度t12。另外，厚度t13更优选为包层材120的厚度t11的约50％以上，更加优选为厚度t11的约80％以上。此外，此时，优选由包含Ni的热膨胀系数小的Fe合金构成Fe层122。由此，能够减小基台30(参照图4)与盖材110的Fe层122的热膨胀差。另外，能够抑制在银焊料层121和与银焊料层121直接接合的Fe层122的界面Ib(参照图6)中形成空洞。
构成包层材120的与基台30侧为相反侧(Z1侧)的最外层的Ni层125具有与上述第一实施方式的Ni层25同样的组成和构成。另外，Ni层125在上下方向具有厚度t16。
另外，包层材120在JIS标准所规定的拉伸试验中，具有约10％以上的伸长率(断裂伸长的比率)。
此外，使用了盖材110的封装体100的结构，如图4所示，与上述第一实施方式基本相同。另外，盖材110的制造工艺中，准备含有Ag和Cu的银焊料的板材、使用纯Fe或含有Fe的Fe合金而构成的板材、以及纯Ni板材，依次使它们叠层，进行轧制接合，除此以外，与上述第一实施方式基本相同。
在第二实施方式中，能够获得如下效果。
在第二实施方式中，如上所述，通过在包层材120设置接合在银焊料层121上且使用Fe或Fe合金而构成的Fe层122，与第一实施方式同样，能够抑制在包括银焊料层121的包层材120产生空洞，并且在将包层材120形成为包含凹部13的箱型形状中，能够抑制裂纹的产生。
另外，在第二实施方式中，通过由银焊料层121、Fe层122和Ni层125以叠层的状态接合而成的3层结构的包层材120构成盖材110，与第一实施方式的具有中间层23、基材层24的5层结构的包层材20相比，包层材120的层结构简化，因此在制作包层材120时，可以实现因减少金属板的种类带来的低成本化，并且由于层结构少，所以能够容易制作包层材120。此外，第二实施方式的其他效果除了由中间层23和基材层24带来的效果以外，与第一实施方式相同。
[实施例]
接着，参照图3和图6～图29，对于用于确认本发明的效果而进行的对应于第一实施方式和第二实施方式的包层材的观察和机械强度的测定、以及银焊料层与规定的金属层的2层结构的包层材的观察进行说明。
(对应于第一实施方式和第二实施方式的包层材的观察)
首先，作为对应于上述第一实施方式的实施例1，制作以图3所示的银焊料层21、Fe层22、中间层23、基材层24和Ni层25叠层的状态邻接的层彼此被包层接合而成的平板状的5层结构的包层材20。此时，使用72Ag－Cu合金构成银焊料层21。Fe层22和基材层24均使用29Ni－17Co－Fe合金构成。中间层23使用纯Cu构成。Ni层25使用纯Ni构成。
此外，在实施例1中，将包层材20的厚度t1设为90μm。其中，将银焊料层21的厚度t2设为13μm。将Fe层22的厚度t3设为4μm。将中间层23的厚度t4设为24μm。将基材层24的厚度t5设为45μm。将Ni层25的厚度t6设为4μm。
然后，对实施例1的包层材20进行用于使其软质化的热处理(软质化热处理)。具体而言，在氮气氛下且700℃的温度环境下进行3分钟软质化热处理。
另外，作为对应于上述第二实施方式的实施例2，制作以图6所示的银焊料层121、Fe层122和Ni层125叠层的状态邻接的层彼此被包层接合而成的平板状的3层结构的包层材120。此时，银焊料层121使用72Ag－Cu合金构成。Fe层122使用29Ni－17Co－Fe合金构成。Ni层125使用纯Ni构成。
另外，在实施例2中，将包层材120的厚度t11设为84μm。其中，将银焊料层121的厚度t12设为10μm。将Fe层122的厚度t13设为70μm。将Ni层125的厚度t16设为4μm。然后，对实施例2的包层材120以与上述实施例1相同的条件进行软质化热处理。
另一方面，作为比较例，制作在银焊料层与中间层之间不设置Fe层的包层材。具体而言，作为比较例1，制作银焊料层、中间层、基材层和Ni层依次叠层而成的平板状的4层结构的包层材。此外，比较例1的包层材，除了不设置Fe层的方面以外，与实施例1的包层材20相同。
另外，作为比较例2，代替比较例1的使用纯Cu而构成的中间层，使用纯Ni构成中间层，制作平板状的4层结构的包层材。此外，比较例2的包层材除了不设置Fe层的方面以及使用纯Ni构成中间层的方面以外，与实施例1的包层材20相同。
另外，在比较例1和2中，由于不设置Fe层，相应地将包层材的厚度设为86μm，将其他的金属层的厚度设为与实施例1相同的厚度。然后，对比较例1和2的包层材，以与上述实施例1相同的条件进行软质化热处理。
然后，通过利用扫描电子显微镜观察软质化热处理后的实施例和比较例的平板状的包层材的截面，调查空洞的有无。
另外，通过利用扫描电子显微镜观察在氢气氛下且700℃的温度环境下进行了3分钟软质化热处理的比较例1的包层材的表面，观察到了由空洞的粗大化产生的鼓起部。
在图7和图8所示的实施例1和2的包层材的截面照片中，在银焊料层和与银焊料层直接接合的Fe层的界面中，没有观察到空洞。另外，在实施例1和2中，在包层材的银焊料层侧的表面没有观察到鼓起部。另一方面，在图9和图10所示的比较例1和2的包层材的截面照片中，在银焊料层和与银焊料层直接接合的中间层的界面观察到了空洞。另外，在图13所示的比较例1的包层材的表面照片中，在包层材的银焊料层侧的表面观察到了多个鼓起部。另外，在比较例2中，也在包层材的银焊料层侧的表面观察到了鼓起部。
考虑该比较例1和2中形成的空洞和鼓起部可以由图12所示的机理来说明。即，在比较例1中，在软质化热处理中，由于银焊料层的Ag向中间层(Cu)的扩散速度比中间层的Cu向银焊料层的扩散速度大，所以界面附近的银焊料层的Ag大量扩散(固溶扩散)到中间层侧。其结果，可以认为银焊料层的界面的成分减少，在界面的银焊料层侧形成了空洞(柯肯达尔空洞)。另外，在比较例2中，在软质化热处理中，银焊料层的Cu向中间层(Ni)的扩散速度比中间层的Ni向银焊料层的扩散速度大，因此界面附近的银焊料层的Cu大量扩散(固溶扩散)到中间层侧。其结果，可以认为银焊料层的界面的成分减少，在界面的银焊料层侧形成了空洞。而且，由于透过银焊料层的气氛气体(氮或氢)、或者银焊料层、中间层所含的气体进入空洞，空洞粗大化而将银焊料层顶起。可以认为由此鼓起部浮现在包层材的表面。
另一方面可以认为，如实施例1和2那样，在设置有Fe层的情况下，由于银焊料层的Ag和Cu的扩散被Ag和Cu几乎不固溶的包含Fe、Co的Fe层抑制，所以没有观察到空洞。
(对应于第一实施方式和第二实施方式的包层材的机械强度的测定)
接着，对软质化热处理后的实施例1和2的平板状的包层材分别测定机械强度。具体而言，通过进行根据JIS标准的拉伸试验，测定实施例1和2的伸长率(断裂伸长率)。另外，通过进行根据JIS标准的维氏硬度试验，测定均使用29Ni－17Co－Fe合金而构成的基材层24和Fe层122的维氏硬度。
另外，对实施例1和2的包层材进行90度弯曲试验。此时，在将实施例1和2的包层材以银焊料层21(121)侧为凸(Ni层25(125)侧为凹)的方式折弯的情况、和将实施例1和2的包层材以Ni层25(125)侧为凸(银焊料层21(121)侧为凹)的方式折弯的情况的各个情况下，使用扫描电子显微镜观察包层材的截面。
从图13所示的试验结果可知，实施例1和2的包层材的伸长率均大至10％以上，使用29Ni－17Co－Fe合金而构成的基材层24和Fe层122的维氏硬度也小至200HV以下。此外，进行软质化热处理之前的包层材的伸长率为5％左右，29Ni－17Co－Fe合金的维氏硬度为220HV左右。由此确认了，实施例1和2的包层材充分软质化为至少具有对应于硬质材至半硬质材的伸长率和维氏硬度的程度。此外，在实施例1和2的包层材中，伸长率大至20％以上，29Ni－17Co－Fe合金的维氏硬度也小至160HV以下，由此成为比半硬质材更为软质化的软质材，其结果，可以认为实施例1和2的包层材能够抑制裂纹的产生，并且能够容易进行弯曲加工。
另外，由图14和图15所示的90度弯曲试验的结果可知，在实施例1和2的包层材中，以在银焊料层21(121)侧为凸的方式折弯的情况和以Ni层25(125)侧为凸的方式折弯的情况的两者中，均没有观察到裂纹。由此能够确认，即使实际对实施例1和2的包层材进行了弯曲加工，也能够抑制实施例1和2的包层材产生裂纹。
(2层结构的包层材的截面观察)
接着，作为实施例制作由组成不同的Fe层和使用72Ag－Cu合金或85Ag－Cu合金而构成的银焊料层构成的2层结构的包层材。另外，作为比较例，制作由不含Fe而包含Cu和Ni的至少一者的金属层和使用72Ag－Cu合金或85Ag－Cu合金而构成的银焊料层构成的2层结构的包层材。其中，将银焊料层的厚度设为10μm，并且将Fe层(金属层)的厚度设为75μm。
具体而言，作为实施例11，制作72Ag－Cu合金(银焊料层)与使用SPCC而构成的纯Fe(Fe层)的包层材。作为实施例12，制作72Ag－Cu合金与29Ni－17Co－Fe合金的包层材。作为实施例13，制作72Ag－Cu合金与由36质量％的Ni、剩余部分Fe和不可避免的杂质所构成的36Ni－Fe合金(所谓的Invar(注册商标))的包层材。作为实施例14，制作72Ag－Cu合金与由50质量％的Ni、剩余部分Fe和不可避免的杂质所构成的50Ni－Fe合金的包层材。作为实施例15，制作72Ag－Cu合金与由42质量％的Ni、6质量％的Cr、剩余部分Fe和不可避免的杂质所构成的42Ni－6Cr－Fe合金的包层材。作为实施例16，制作72Ag－Cu合金与由18质量％的Cr、剩余部分Fe和不可避免的杂质所构成的18Cr－Fe合金的包层材。另外，作为实施例21，制作85g－Cu合金与29Ni－17Co－Fe合金的包层材。
另一方面，作为比较例11，制作72Ag－Cu合金与纯Cu的包层材。作为比较例12，制作72Ag－Cu合金与纯Ni的包层材。作为比较例13，制作72Ag－Cu合金与30Ni－Cu合金的包层材。另外，作为比较例21，制作85g－Cu合金与纯Cu的包层材。
然后，对实施例和比较例的包层材进行软质化热处理。具体而言，在氮气氛下且700℃的温度环境下进行3分钟热处理。然后，利用扫描电子显微镜观察实施例和比较例的包层材的截面，由此调查空洞的有无。另外，利用扫描电子显微镜观察软质化热处理后的实施例11、比较例11和12的包层材的表面，由此调查由空洞的粗大化产生的鼓起部的有无。
在图16～图21和图28所示的实施例11～16和21的包层材的截面照片中，在银焊料层与Fe层的界面没有观察到空洞。另外，在图25所示的实施例11的包层材的表面照片中，也没有观察到包层材的表面的鼓起部。另一方面，在图22～图24和图29所示的比较例11～13和21的包层材的截面照片中，在银焊料层与不含Fe而至少包含Cu和Ni的任意一者的金属层的界面观察到了空洞。另外，在图26和图27中分别表示的比较例11和12的包层材的表面照片中，在包层材的表面观察到了鼓起部。其结果，确认到在不含Fe而至少包含Cu和Ni的任意一者的金属层中，通过软质化热处理，产生了空洞和鼓起部。
其中，从图17～图20所示的实施例12～15(特别是实施例14(Fe层为50Ni－Fe合金))的结果确认到，即使Fe合金包含与Cu形成固溶体的Ni，只要Fe合金含有Fe，就能够抑制空洞的产生。此外可以认为，通过在含有Ni的Fe合金中含有50质量％以上的Fe，能够更可靠地抑制空洞的产生。另外可以认为，Cr、Co也对构成银焊料层的Ag、Cu不固溶，因此即使在使用含有Fe、Cr和Co合计50质量％以上的Fe合金作为Fe层的情况下，也与实施例12～15的包层材同样，能够可靠地抑制空洞的产生。
另外，从图28和图29所示的实施例21和比较例21的结果可知，即使使用85Ag－Cu合金作为银焊料层，在包含Fe层的实施例21中也能够抑制空洞的产生，在包含不含Fe而至少包含Cu和Ni的任意一者的金属层的比较例21中产生了空洞。由此确认到通过Fe层，不论银焊料层的Ag和Cu的含有率多少，都能够抑制空洞的产生。
另外，从图26和图27中分别表示的比较例11和12的包层材的表面照片可知，比较例11的鼓起部的产生量比比较例12的鼓起部的产生量多，比较例11的鼓起部的大小比比较例12的鼓起部的大小大。由此判明，在构成气密密封用盖材的包层材设置使用Cu所构成的中间层的情况下，可以更有效发挥由Fe层带来的扩散抑制效果。
此外，应当认为本次公开的实施方式和实施例在所有方面均为例示，并不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述实施方式和实施例的说明表示，而是由请求保护的范围所表示，此外，还包括与请求保护的范围等同的意思以及范围内的所有变更(变形例)。
例如上述第一和第二实施方式中，表示了在分别构成盖材10和110的包层材20和120分别设置有Ni层25和125的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以不在构成气密密封用盖材的包层材设置Ni层。即，包层材可以为2层结构、4层结构。例如可以直接将实施例11～16和21的2层结构的包层材用于气密密封用盖材。此时，盖材与基台的钎焊接合，相比于缝焊，更优选激光焊接。此外，构成气密密封用盖材的包层材也可以具有6层以上的层结构。
另外，在上述第一实施方式中，表示了使用纯Cu构成中间层23的例子，但本发明不限于此。在本发明中，中间层将至少包含Cu和Ni的一者的层作为对象。即，也可以使用NW2201(JIS标准)等的纯Ni、Ni－Cu系合金等构成中间层。此外，作为Ni－Cu系合金，可以列举例如由约30质量％的Ni、不可避免的杂质和剩余部分Cu所构成的30Ni－Cu合金。
这里，在由Ni构成中间层的情况下，在约650℃以上的温度条件下，与银焊料层所含有的Ag几乎不形成固溶体，而容易与银焊料层所含有的Cu形成固溶体。因此，在银焊料层与使用Ni所构成的中间层直接接触的情况下，如上述比较例2和12所示，会因软质化热处理而产生空洞。另外，在由Ni－Cu系合金构成中间层的情况下，在约650℃以上的温度条件下，银焊料层所含有的Ag和Cu的两者都容易形成固溶体。因此，在银焊料层与使用Ni－Cu系合金而构成的中间层直接接触的情况下，如上述比较例13所示，会因软质化热处理而产生空洞。然而，可以认为如本发明那样，通过在银焊料层与中间层之间设置Fe层，银焊料层所含有的Ag、Cu向中间层的扩散被抑制。
另外，上述第一和第二实施方式中，表示在盖材10(110)形成有凹部13和凸缘部14的例子，但本发明不限定于此。在本发明中，也可以不在盖材形成凸缘部，而仅形成凹部。
另外，在上述第一实施方式中，表示了基材层24(第二Fe层)具有约110HV以上约200HV以下的维氏硬度的例子，但本发明不限于此。在本发明中，第二Fe层的维氏硬度既可以低于约110HV，也可以大于约200HV。特别在第二Fe层的厚度相对于包层材的厚度不占大比例的情况下，可以认为在弯曲加工时第二Fe层的维氏硬度的影响小，因此即使使第二Fe层的维氏硬度构成为低于约110HV或大于约200HV，也能够抑制因外力等造成的气密密封用盖材的变形，并且能够充分抑制弯曲加工中产生裂纹。
另外，在上述第二实施方式中，表示了Fe层122(第一Fe层)具有约110HV以上约200HV以下的维氏硬度的例子，但本发明不限于此。在本发明中，第一Fe层的维氏硬度既可以低于约110HV，也可以大于约200HV。
另外，上述第一和第二实施方式中，表示了包层材20和120具有约10％以上的伸长率(断裂伸长的比率)的例子，但本发明不限于此。在本发明中，包层材也可以具有低于约10％的伸长率。
另外，上述第一和第二实施方式中，表示了使用纯Ni构成Ni层25和125的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以使用Ni合金构成Ni层。另外，Ni层也可以不通过与其他层轧制接合来制作，而是将Ni层以外的金属层先压接接合后，进行镀Ni来制作具有Ni镀层(Ni层)的盖材。
另外，上述第一和第二实施方式中，表示了包层材20和120为叠加型的例子，但本发明不限于此。在本发明中，包层材也可以为镶嵌(Inlay)型等的包层材。此时，在包层材中，需要在包层材与电池部件配置构件的接合部(例如图1的凸缘部)至少形成银焊料层和第一Fe层。
符号说明
10、110 盖材(气密密封用盖材)
13 凹部
20、120 包层材
21、121 银焊料层
22、122 Fe层(第一Fe层)
23 中间层
24 基材层(第二Fe层)
25 Ni层
30 基台(电子部件配置构件)
40 电子部件
100 封装体(电子部件收纳封装体)

Claims (20)

1.一种气密密封用盖材，其特征在于：
其为包括配置电子部件(40)的电子部件配置构件(30)的电子部件收纳封装体(100)所使用的气密密封用盖材(10)，
所述气密密封用盖材由包层材(20)构成，
所述包层材(20)包括：
含有Ag和Cu的银焊料层(21)；和
接合在所述银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层(22)，
所述气密密封用盖材通过所述包层材被弯曲而形成为包含凹部(13)的箱型形状。
2.如权利要求1所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述第一Fe层使用至少包含Co和Cr的一者的Fe合金而构成，所述第一Fe层含有Fe、Co和Cr合计50质量％以上。
3.如权利要求1或2所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述包层材还包括：
接合在所述第一Fe层上且至少包含Cu和Ni的一者的中间层(23)；和
接合在所述中间层上且使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层(24)。
4.如权利要求3所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述第一Fe层具有1μm以上且所述中间层的厚度以下的厚度。
5.如权利要求3所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述包层材的所述第二Fe层具有110HV以上200HV以下的维氏硬度。
6.如权利要求3所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述包层材的所述第二Fe层具有所述包层材的厚度的50％以上的厚度。
7.如权利要求1所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述第一Fe层使用含有大于0质量％且50质量％以下的Ni的Fe合金而构成。
8.如权利要求1或2所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述包层材具有10％以上的伸长率。
9.如权利要求1或2所述的气密密封用盖材，其特征在于：
所述包层材还包括在所述银焊料层的相反侧构成最外层且含有Ni的Ni层(25)。
10.一种气密密封用盖材的制造方法，其用于制造包括配置电子部件(40)的电子部件配置构件(30)的电子部件收纳封装体(100)所使用的气密密封用盖材(10)，该制造方法的特征在于，包括：
通过将含有Ag和Cu的银焊料板与使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe板轧制接合，并进行用于扩散退火的第一热处理，将含有Ag和Cu的银焊料层(21)与配置在所述银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层(22)接合，形成包层材(20)的工序；
通过进行第二热处理，将所述包层材软质化的工序；和
通过对软质化后的所述包层材进行弯曲加工，形成包含凹部(13)的箱型形状的所述气密密封用盖材的工序。
11.如权利要求10所述的气密密封用盖材的制造方法，其特征在于：
将所述包层材软质化的工序包括：在700℃以上且低于所述银焊料层的熔点的温度进行所述第二热处理，或者在650℃以上且低于700℃的温度以比所述第一热处理的时间长的时间进行所述第二热处理的工序。
12.如权利要求10或11所述的气密密封用盖材的制造方法，其特征在于：
形成所述包层材的工序包括：通过将所述银焊料板、所述第一Fe板、至少包含Cu和Ni的一者的中间层用板和使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe板轧制接合，并进行所述第一热处理，将所述银焊料层、所述第一Fe层、形成在所述第一Fe层上且至少包含Cu和Ni的一者的中间层(23)和配置在所述中间层上且使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层(24)接合，形成所述包层材的工序。
13.如权利要求12所述的气密密封用盖材的制造方法，其特征在于：
将所述包层材软质化的工序包括：通过进行所述第二热处理，使所述包层材的所述第二Fe层的维氏硬度为110HV以上200HV以下的工序。
14.如权利要求10或11所述的气密密封用盖材的制造方法，其特征在于：
将所述包层材软质化的工序包括：通过进行所述第二热处理，将所述包层材软质化，使得所述包层材具有10％以上的伸长率的工序。
15.如权利要求10或11所述的气密密封用盖材的制造方法，其特征在于：
形成所述包层材的工序包括：通过将所述银焊料板、所述第一Fe板和含有Ni的Ni板轧制接合，并进行所述第一热处理，将所述银焊料层、所述第一Fe层和在所述银焊料层的相反侧构成最外层且含有Ni的Ni层(25)接合，形成所述包层材的工序。
16.一种电子部件收纳封装体(100)，其特征在于，包括：
配置电子部件(40)的平板状的电子部件配置构件(30)；和
由包层材(20)构成、通过将所述包层材弯曲而形成为包含凹部(13)的箱型形状的气密密封用盖材，所述包层材(20)包含含有Ag和Cu的银焊料层(21)和接合在所述银焊料层上且使用Fe或Fe合金而构成的第一Fe层(22)；
所述气密密封用盖材以配置于所述电子部件配置构件的所述电子部件被收纳在所述凹部的内部的状态，通过所述银焊料层被钎焊接合于所述电子部件配置构件。
17.如权利要求16所述的电子部件收纳封装体，其特征在于：
所述第一Fe层使用至少包含Co和Cr的一者的Fe合金而构成，所述第一Fe层含有Fe、Co和Cr合计50质量％以上。
18.如权利要求16或17所述的电子部件收纳封装体，其特征在于：
所述包层材还包括：接合在所述第一Fe层上且至少包含Cu和Ni的一者的中间层(23)；和接合在所述中间层上且使用Fe或Fe合金而构成的第二Fe层(24)。
19.如权利要求18所述的电子部件收纳封装体，其特征在于：
所述第一Fe层具有1μm以上且所述中间层的厚度以下的厚度。
20.如权利要求18所述的电子部件收纳封装体，其特征在于：
所述包层材的所述第二Fe层具有110HV以上200HV以下的维氏硬度。
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