CN112368824A - 封装体、封装体制造方法、附带接合材的盖体及附带接合材的盖体的制造方法 - Google Patents

Abstract

封装体具备基材、盖体以及将盖体接合于基材的接合层，所述封装体的特征在于，所述接合层具备：第一金属化层，其在盖体的主表面形成为具有规定带宽的框状；以及焊料层，其在与盖体相反的一侧层积于所述第一金属化层，与盖体接合的接合面中的第一金属化层的带宽大于焊料层的带宽。

Description

封装体、封装体制造方法、附带接合材的盖体及附带接合材的 盖体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种封装体、封装体制造方法、附带接合材的盖体及附带接合材的盖体的制造方法。

背景技术

以往，开发有一种用于保护半导体等元件而将元件密封的封装体。具体而言，将元件配置于由陶瓷等组成的基材，使用金属焊料或玻璃糊料等接合材将盖体粘接于基材，从而构成封装体。

根据用途来选择用于封装体的基材、盖体和接合材的材料。在此，在基材或盖体的膨胀系数与接合材的膨胀系数之差大的情况下，存在过度的应力作用于盖体，在各构件发生破损、破裂及剥离等的情况。

为了解决上述技术问题，开发有一种将多层材料层层积并粘接于封装体基材与盖体之间的技术。例如，在专利文献1中，在封装体基材与盖体之间设置高温密封材料和接合层，且接合层包括金属化层及应力缓和层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/148457号

发明内容

发明要解决的技术课题

在专利文献1中，将金属盖作为盖体，但在将LED元件等光学用途的元件密封为封装体时，例如使用玻璃等具有透光性的基板作为盖体。

然而，由于玻璃是脆性材料，因此容易因应力而破损，存在仅采用现有技术那样的多层结构而无法充分地抑制破损的情况。此外，即使未破损，也可能发生接合层与盖体剥离，或密封的气密性被破坏等问题。即，现有技术存在改进的空间。

本发明鉴于上述情况而做，其目的在于提供一种在使用了玻璃的封装体中抑制了破损等的封装体、封装体制造方法、附带接合材的盖体、以及附带接合材的盖体的制造方法。

解决技术课题所采用的技术方案

本发明的封装体具备基材、盖体以及将盖体与基材接合的接合层，所述封装体的特征在于，接合层具备：第一金属化层，其在盖体的主表面形成为具有规定带宽的框状；以及焊料层，其在与盖体相反的一侧、层积于上述第一金属化层，第一金属化层的与盖体接合的接合面的带宽大于焊料层的带宽。

根据上述结构，能够缓和作用于盖体的应力并能够抑制破损等的发生。

在本发明的封装体中，较为理想的是，第一金属化层的与盖体接合的接合面的带宽为焊料层的带宽的1.025～2.0倍。

较为理想的是，在本发明的封装体中，第一金属化层也可以具备层积的、具有不同的线性热膨胀系数的多层金属层，多层金属层分别为，层积位置越靠近盖体，则在20～400℃下的线性热膨胀系与盖体的在20～400℃下的线性热膨胀系数之差越小。

较为理想的是，在本发明的封装体中，在第一金属化层中，作为多层金属层，具备与盖体接合的第一金属层以及设于比第一金属层靠近焊料层侧的第二金属层，第一金属层的带宽大于第二金属层的带宽。

可以在第一金属层的表面中的、超出第二金属层的部分设置防湿层。防湿层也可以是构成为第一金属层的金属的氧化物。

较为理想的是，在本发明的封装体中，在第一金属化层中，作为多层金属层，从盖体侧依次具备Cr层、Ni层、Au层。

较为理想的是，在本发明的封装体中，接合层进一步具备在基材形成为具有规定带宽的框状的第二金属化层，焊料层介于第一金属化层与第二金属化层之间。

较为理想的是，在本发明的封装体中，第二金属化层的与基材接合的接合面的带宽大于焊料层的带宽。

较为理想的是，在本发明的封装体中，第二金属化层的与基材接合的接合面的带宽为第一金属化层的与盖体接合的接合面的带宽的0.9～1.1倍。

较为理想的是，在本发明的封装体中，盖体的层积有第一金属化层的主表面的最大拉伸应力为1000MPa以下。

较为理想的是，在本发明的封装体中，第一金属化层的厚度为1～4μm，焊料层的厚度为5～50μm。

较为理想的是，在本发明的封装体中，盖体由含有55～75质量％的SiO₂、1～10质量％的Al₂O₃、10～30质量％的B₂O₃、0～5质量％的CaO、0～5质量％的BaO、1.0～15质量％的Li₂O+Na₂O+K₂O的玻璃组成，且厚度为30～500μm的平板状。

较为理想的是，在本发明的封装体中，焊料层为含有10～80质量％的Au以及90～20质量％的Sn的金属焊料。

较为理想的是，在本发明的封装体中，基材形成为，具有构成开口的壁部的容器状，盖体将开口封锁，接合层设于壁部的顶端部与盖体之间，封装体进一步具备收容于基材内的电子元件。

本发明的封装体制造方法，具备将玻璃制的盖体与基材接合的接合工序，其特征在于，接合工序具备：在盖体的主表面层积具有规定带宽的框状的第一金属化层的工序；以及在与盖体相反的一侧，在第一金属化层层积焊料层的工序，以第一金属化层的带宽大于焊料层的带宽的方式，形成第一金属化层及焊料层。

换言之，本发明的封装体为具备基材、盖体以及焊料层的封装体，所述封装体的其特征在于，具备在盖体与焊料层之间或焊料层与基材之间的至少一方形成为具有规定带宽的框状的金属化层，金属化层的与盖体或与基材接合的接合面的带宽大于焊料层的带宽。

本发明的附带接合材的盖体，具备盖体以及用于将盖体与其他构件接合的接合层，所述附带接合材的盖体的特征在于，接合层具备：第一金属化层，其在盖体的主表面形成为具有规定带宽的框状；以及焊料层，其在与盖体相反的一侧层积于第一金属化层，第一金属化层的与盖体接合的接合面的带宽大于焊料层的带宽。

本发明的附带接合材的盖体的制造方法，其特征在于，具备：在盖体的主表面层积具有规定带宽的框状的第一金属化层的工序；以及在与盖体相反的一侧，在第一金属化层层积焊料层的工序，以第一金属化层的带宽大于焊料层的带宽的方式，形成第一金属化层及焊料层。

发明效果

根据本发明，能够获得具有高气密性并且不易破损的封装体、封装体制造方法、附带接合材的盖体以及附带接合材的盖体的制造方法。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式的封装体的构成概要的剖视图。

图2为图1的接合层附近的局部放大图。

图3为图2的金属化层附近的局部放大图。

图4为表示本发明的实施方式的封装体制造方法的概要的剖视图。

图5为表示本发明的实施方式的封装体制造过程中的基材的概要的俯视图。

图6为表示本发明的实施方式的封装体制造过程中的盖体的概要的俯视图。

图7为第一变形例的金属化层附近的局部放大图。

图8为第二变形例的金属化层附近的局部放大图。

图9为第三变形例的金属化层附近的局部放大图。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式的封装体进行说明。

如图1所示，本发明的实施方式的封装体1具备基材2、盖体3以及接合层4。盖体3经由接合层4而与基材2接合。

基材2是能够设置电子元件5的构件。在本实施方式中，基材2形成为能够收容电子元件5的容器状。基材2具备底部2B和壁部2S。壁部2S为从板状的底部2B竖立设置的壁体。在壁部2S的顶端部2E设有接合层4，将基材2与盖体3接合。顶端部2E构成为具有规定宽度(图2所示的宽度Ws)的平面。顶端部2E的宽度Ws例如为300～1000μm。壁部2S在俯视时(在图1的Z方向观察)构成为框状。基板2例如由氮化铝形成。另外，作为基材2的材质，例如可以选择或组合使用氮化硅、多层陶瓷烧结体等被用于封装体密封用途的任意材料。此外，也可以在基材2形成与电子元件5连接的配线或电路。

作为电子元件5，可以使用例如LED等发光元件、CCD或CMOS等受光元件、振动器等任意的元件。

盖体3是与基材2接合的玻璃制的构件。在本实施方式中，盖体3是将基材2的开口密封的平板状玻璃板。盖体3的厚度Tg优选为30～500μm，更优选为200～500μm。当盖体3的厚度为500μm以下时，容易缓和从接合层4承受的应力，容易抑制破损。此外，当盖体3的厚度为200μm以上时，能够确保封装体用途所需的机械强度。较为理想的是，将盖体3的形状设为与基材2的开口对应的形状。在本实施例中，由于基材2的开口为矩形，因此盖体3也是矩形板状。另外，在基材2的开口例如为圆形的情况下，较为理想的是将盖体3的形状设为圆盘状。

虽然盖体3的玻璃组成可以任意设定，但较为理想的是，例如在电子元件5为发出或接收紫外光的元件的情况下，盖体3为含有55～75质量％的SiO₂、1～10质量％的Al₂O₃、10～30质量％的B₂O₃、0～5质量％的CaO、0～5质量％的BaO、1.0～15质量％的Li₂O+Na₂O+K₂O的玻璃。根据这种玻璃组成，能够获得高的紫外线透射性。

接合层4是将基材2与盖体3接合的材料层。接合层4在顶端部2E与盖体3之间，以包围基材2的开口的方式形成为规定宽度的带框状。在本实施方式中，接合层4具备金属化层6以及焊料层7。作为金属化层6，包括第一金属化层6a及第二金属化层6b。第一金属化层6a和第二金属化层6b分别为金属薄膜层。焊料层7例如为将AuSn合金糊料等焊料(接合材)熔融及固化而成的层。

接合层4是从盖体3侧依次将第一金属化层6a、焊料层7、第二金属化层6b层积而构成的。换言之，焊料层7在与盖体3相反的一侧、层积在第一金属化层6b上。即，焊料层7形成在与盖体3相反的一侧的第一金属化层6b上。此外，焊料层7被夹持、形成在第一金属化层6a与第二金属化层6b之间。此外，第二金属化层6b形成在焊料层7和顶端部2E之间。

如图2所示，在盖体3的主表面中的、与接合层4接合的一侧的面，即层积有第一金属化层6a的主表面附近，形成具有压缩应力的压缩应力区域3C以及具有拉伸应力的拉伸应力区域3T。更详细而言，形成焊料层7时，通过对焊料进行加热及冷却，焊料收缩，压缩应力作用在邻接的第一金属化层6a和盖体3上。此时，在盖体3的主表面附近形成压缩应力区域3C，且在压缩应力区域3C的两端(周围)形成拉伸应力区域3T以与上述压缩应力取得应力平衡。另外，拉伸应力区域3T的形成位置与第一金属化层6a的带宽度方向端部的附近一致。由于拉伸应力区域3T的拉伸应力会导致盖体3的破损、接合层4的剥离，因此，较为理想的是使其形成得小。具体而言，拉伸应力区域3T的最大拉伸应力较为理想的是为1000MPa以下，更为理想的是为800MPa以下，进而较为理想的是为500MPa以下。

第一金属化层6a的与盖体3接合的接合面的带宽Wma大于焊料层7的带宽Wp。即，第一金属化层6a的带宽的两端分别形成为比焊料层7的带宽的两端向外侧超出。第一金属化层6a的与盖体3接合的接合面的带宽Wma较为理想的是为焊料层7的带宽Wp的1.025～2.0倍。通过设置为上述结构，能够缓和从接合层4向盖体3作用的应力。另外，第一金属化层6a的与盖体3接合的接合面的带宽Wma例如大于100μm且小于500μm。此外，焊料层7的带宽Wp例如为100～500μm。此外，第一金属化层6a的厚度Tma较为理想的是为1～4μm。另外，在焊料层7的带宽在厚度方向上不是恒定的情况下，将厚度方向的最大带宽设为本发明的焊料层7的带宽。

较为理想的是，第二金属化层6b的与基材2(顶端部2E)接合的接合面的带宽Wmb也大于焊料层7的带宽Wp。即，较为理想的是，第二金属化层6b的带宽的两端分别形成为比焊料层7的带宽的两端向外侧超出。更具体而言，第二金属化层6b的带宽Wmb较为理想的是为焊料层7的带宽Wp的1.025～2.0倍。通过设为上述结构，能够缓和产生于接合层4及基材2的应力，且能够抑制在接合层4发生破裂或剥离等缺陷。另外，第二金属化层6b的带宽Wmb较为理想的是与第一金属化层6a的带宽Wma为相同尺寸。具体而言，较为理想的是，与基材2(顶端部2E)接合的接合面的、第二金属化层6b的带宽Wmb为与盖体3接合的接合面的、第一金属化层6a的带宽Wma的0.9～1.1倍，更为理想的是为0.98～1.02倍，最为理想的是为Wmb＝Wma。

较为理想的是，焊料层7由对第一金属化层6a及第二金属化层6b具有高润湿性的材料组成。例如，较为理想的是，焊料层7为含有10～80质量％的Au及90～20质量％的Sn的金属焊料。另外，构成焊料层7的金属焊料不限于上述组成，可以含有任意的添加物、粘合剂等，或者，也可以使用公知的膏状焊料或合金焊糊。焊料层7的厚度Tp例如为5～50μm，较为理想的是为10～40μm，更为理想的是为15～25μm。通过上述那样来设定焊料层7的厚度Tp，从而能够确保适当的密封作业性，并且能够降低作用于邻接的第一金属化层6a、第二金属化层6b、盖体3及壁部2S的应力。

如图3所示，较为理想的是，第一金属化层6a和第二金属化层6b分别具备层积的、不同的线性热膨胀系数的多层金属层。

第一金属化层6a例如从靠近盖体3的一侧依次具备金属层6aα、金属层6aβ、金属层6aγ而作为多层金属层。较为理想的是，金属层6aα的线性热膨胀系数小于金属层6aβ的线性热膨胀系数，金属层6aβ的线性热膨胀系数小于金属层6aγ的线性热膨胀系数。根据上述结构，能够适当地缓和向盖体3作用的应力。金属层6aα例如是Cr层或Ti层。金属层6aβ例如是Ni层或Pt层。金属层6aγ例如是Au层或AuSn合金层。另外，金属层6aα的厚度较为理想的是为0.01～0.3μm。此外，金属层6aβ的厚度较为理想的是为0.3～3μm。此外，金属层6aγ的厚度较为理想的是为0.1～1μm。

较为理想的是，第二金属化层6b以焊料层7的厚度方向的中央部分为基准而与第一金属化层6a对称地构成。具体而言，在第二金属化层6b中，作为多层金属层，从靠近基材2的一侧依次具备金属层6bα、金属层6bβ及金属层6bγ。较为理想的是，金属层6bα的线性热膨胀系数小于金属层6bβ的线性热膨胀系数，金属层6bβ的线性热膨胀系数小于金属层6bγ的线性热膨胀系数。根据上述结构，能够适当地缓和向基材2或接合层4作用的应力。金属层6b例如是Cr层或Ti层。金属层6bβ例如是Ni层或Pt层。金属层6bγ例如是Au层或AuSn合金层。另外，金属层6bα的厚度较为理想的是为0.01～0.3μm。此外，金属层6bβ的厚度较为理想的是为0.3～3μm。此外，金属层6bγ的厚度较为理想是为0.1～1μm。

基板2的20～400℃下的线性热膨胀系数较为理想的是为5～70×10^-7/℃。盖体3的20～400℃下的线性热膨胀系数较为理想的是为5～70×10^-7/℃。焊料层7的20～400℃下的线性热膨胀系数较为理想的是为100～200×10^-7/℃。金属层6aα、金属层6aβ、金属层6aγ的20～400℃下的线性热膨胀系数各自较为理想的是大于盖体3的线性热膨胀系数，且小于焊料层7的线性热膨胀系数。此外，金属层6bα、金属层6bβ和金属层6bγ的20～400℃下的线性热膨胀系数各自较为理想的是大于基材2的线性热膨胀系数，且小于焊料层7的线性热膨胀系数。

较为理想的是，构成第一金属化层6a的多层金属层(6aα、6aβ、6aγ)各自为层积位置越靠近盖体3，则20～400℃下的线性热膨胀系数与盖体3的20～400℃下的线性热膨胀系数之差越小。例如，将盖体3的20～400℃下的线性热膨胀系数与金属层6aα的20～400℃下的线性热膨胀系数之差设为Δaα，将盖体3的20～400℃下的线性热膨胀系数与金属层6aβ的20～400℃下的线性热膨胀系数之差设为Δaβ，将盖体3的20～400℃下的线性热膨胀系数与金属层6aγ的20℃～400℃下的线性热膨胀系数之差设为Δaγ，较为理想的是，满足Δaα＜Δaβ＜Δaγ。根据上述结构，也能够抑制各金属层之间的分离(剥离)，能够在封装体1中获得高气密性。

较为理想的是，构成第二金属化层6b的多层金属层(6bα、6bβ、6bγ)各自为层积位置越靠近顶端部2E，它们的20～400℃下的线性热膨胀系数与基材2的20～400℃下的线性热膨胀系数之差越小。例如，将基材2的20℃～400℃下的线性热膨胀系数与金属层6bα的20℃～400℃下的线性热膨胀系数之差设为Δbα，将基板2的20℃～400℃下的线性热膨胀系数与金属层6bβ的20℃～400℃下的线性热膨胀系数之差设为Δbβ，将基板2的20℃～400℃下的线性热膨胀系数与金属层6bγ的20℃～400℃下的线性热膨胀系数之差设为Δbγ，较为理想的是，满足Δbα＜Δbβ＜Δbγ。根据上述结构，也抑制各金属层之间的分离(剥离)，能够在封装体1中获得高气密性。

以下，使用图4～图6，对既述的本发明的封装体1的制造方法进行说明。首先，准备基材2及盖体3。

如图4及图5所示，相对于基材2，首先，使用溅射法等在基材2的顶端部2E上形成第二金属化层6b。接着，将电子元件5设置在基材2内部。

如图4、图6所示，相对于盖体3，首先，使用溅射法等在一方的主表面形成第一金属化层6a。接着，通过丝网印刷法在第一金属化层6a上印刷(涂布)焊料(接合材)，从而形成焊料层7。由此，获得附带接合材的盖体。此时，如上所述，第一金属化层6a和焊料层7形成为，第一金属化层6a的与盖体3接合的接合面的带宽Wma大于焊料层7的带宽Wp。另外，在涂布焊料后，能够通过热处理来实施使焊料流动或使溶剂挥发的处理等。

对焊料进行丝网印刷时的条件可以根据作为目标的焊料层7的厚度Tp及带宽Wp适当地进行设定。例如，可以使用线径为25～45μm，180～270网眼的网眼掩模，也可以使硬度70～100度的刮板以迎角50°～75°、速度10～20mm/sec移动。

在上述工序后，如图4所示，在使基材2与盖体3抵接成焊料层7与第二金属化层6b抵接的状态下，对焊料层7进行加热及冷却，将基材2与盖体3接合。作为焊料的加热方法，可以使用加热器加热、激光器加热等。

另外，形成金属化层6的方法不限于上述。例如，也可以使用真空蒸镀法等公知的成膜方法来形成。

此外，对构成焊料层7的焊料进行涂布的方法不限于上述。例如，也可以使用分配器等公知的涂布装置进行涂布。

此外，在上述实施方式中，例示了基材2为在一个面开口的长方体状的基材的情况，但基材2的形状也可以例如设为有底圆筒状的容器形状。此外，只要能够与盖体3接合，基材2可以为容器形状以外的形状。例如，基板2可以为板状。

此外，在上述实施方式中，例示了盖体3为平板状的情况，但只要能够与基材2接合，可以将盖体3设为任意形状。例如，盖体3可以为容器形状，也可以为圆顶状。

(变形例)

在上述实施方式中，作为一例，对构成金属化层6的各金属层的带宽相同的情况进行了说明，但也可以设为，构成金属化层6的多层金属层的各自的带宽的至少一部分或全部不同的结构。

在焊料层7的流动性高的情况下，存在以下问题：焊料层7超过金属化层6的带宽方向端部而过度地湿润扩散，从而过多的应力作用于盖体3或基材2而发生破损，或者封装体1的尺寸精度或气密性受损。为了抑制上述焊料层7的过度的润湿扩散，例如，如图7～图9所示，较为理想的是构成为以下结构，即在第一金属化层6a中，使与盖体3接合的金属层6aα的带宽大于比金属层6aα靠近焊料层7侧而设置的金属层6aβ及6aγ的至少一方的带宽。特别地，较为理想的是，构成为金属层6aα的带宽大于与焊料层7接合的金属层6aγ的带宽。在上述情况下，更为理想的是，使金属层6aα的宽度方向的两端比金属层6aγ的宽度方向的两端向外侧超出。根据上述结构，能够起到以下效果，即容易抑制焊料层7的过度润湿扩散，防止应力破损以及提升尺寸精度和气密性。

在此，构成第一金属化层6a的多层金属层中的、没有与盖体3及焊料层7接合的中央部的金属层的带宽可以构成为，与邻接而层积的一方的金属层的带宽相同。具体而言，如图7所示，可以将金属层6aα的带宽和金属层6aβ的带宽设为相同，且可以将该两者的带宽设为大于金属层6aγ的带宽。在上述情况下，较为理想的是，金属层6aα和金属层6aβ的带宽为金属层6aγ的带宽的1.05～2倍。或者，如图8所示，也可以将金属层6aβ的带宽及金属层6aγ的带宽设为相同，且将金属层6aα的带宽设为大于该两者的带宽。在上述情况下，较为理想的是，金属层6aα的带宽为金属层6aβ的带宽及金属层6aγ的带宽的1.05～2倍。这样，通过将一部分金属层的带宽设为相同，从而可以使用用于各金属层的成膜的掩模等构件，能够提高封装体1的生产性。

此外，在图7所示的实施方式中，较为理想的是，在比金属层6aγ带宽大的金属层6aβ的表面形成防湿层Haβ，该防湿层Haβ相对于构成焊料层7的焊料的润湿性低。一般而言，防湿层Haβ是由金属层6aβ的表面中的、超出金属层6aγ的部分的至少一部分被改质而成的改质层构成的。更详细而言，防湿层Haβ是由金属层6aβ的表面中的、超出金属层6aγ的部分的至少一部分被氧化而成的金属氧化物构成的。防湿层Haβ不限于均匀的层状，也可以是残留在金属层6aβ的表面各处的、未氧化的部分。通过设置防湿层Haβ，从而能够进一步抑制焊料层7的润湿扩散。

同样地，较为理想的是，在金属层6bβ的表面形成防湿层Hbβ，该防湿层Hbβ形成相对于构成焊料层7的焊料的润湿性低。一般而言，防湿层Hbβ是由金属层6bβ的表面中的、超出金属层6bγ的部分的至少一部分被改质而成的改质层构成的。更详细而言，防湿层Hbβ是由金属层6bβ的表面中的、超出金属层6bγ的部分的至少一部分被氧化而成的金属氧化物构成的。防湿层Hbβ不限于均匀的层状，也可以是残留在金属层6bβ的表面各处的、未氧化的部分。通过设置防湿层Hbβ，从而能够进一步抑制焊料层7的润湿扩散。

防湿层Haβ例如可以是，在将第一金属化层6a形成于盖体3的工序之后且在形成焊料层7的工序之前，在大气中对第一金属化层6a进行加热而形成的。例如，在金属层6aγ由Au构成且金属层6aβ由Ni构成的情况下，通过在330～370℃的大气中加热15～45分钟，从而形成由氧化镍构成的改质层，以此作为防湿层Haβ。同样地，防湿层Hbβ例如可以是，在将第二金属化层6b形成于基材2的工序之后且在与焊料层7接合的工序之前，在大气中对第二金属化层6b进行加热而形成的。

另外，防湿层Haβ、Hbβ可以是由比金属层6aβ、6bβ更不易润湿焊料层7的膜材料在金属层6aβ、6bβ的表面上层积而构成的。例如，可以在金属层6aβ、6bβ的表面中的、超出金属层6aγ、6bγ的部分，分别成膜Fe等金属膜，从而构成为防湿层Haβ、Hbβ。

同样地，在图8所示的实施方式中，较为理想的是，在金属层6aα及6bα的表面中的、超出金属层6aβ、6bβ的部分，分别形成防湿层Haα、Hbα。防湿层Haα、Hbα的详情与上述防湿层Haβ和Hbβ相同。

此外，如图9所示，构成第一金属化层6a的多层金属层各自设定为，越靠近盖体3，带宽越大，越靠近焊料层7带宽越小。根据上述结构，能够进一步适当地抑制焊料层7的过度润湿扩散。

另外，在与盖体3接合的金属层6aα以及与焊料层7接合的金属层6aγ之间，除了金属层6aβ以外，还可以设置一层以上的金属层。较为理想的是，设置在金属层6aα与金属层6aγ之间的金属层的宽度为金属层6aγ的带宽以上且为金属层6aα的带宽以下。

同样地，较为理想的是，在第二金属化层6b中，与基材2(顶端部2E)接合的金属层6bα的带宽构成为，大于比金属层6bα靠近焊料层7侧设置的金属层6bβ及6bγ的至少一方的带宽。特别地，较为理想的是，构成为金属层6bα的带宽大于与焊料层7接合的金属层6bγ的带宽。根据上述结构，能够起到以下效果，容易抑制焊料层7的过度润湿扩散，防止应力破损及提升尺寸精度及气密性。

此外，构成第二金属化层6b的多层金属层中的、没有与基板2及焊料层7接合的中央部的金属层的带宽可以构成为，与邻接而层积的一方的金属层的带宽相同。具体而言，如图7所示，可以将金属层6bα的带宽和金属层6bβ的带宽设为相同，且可以将该两者的带宽设为大于金属层6bγ的带宽。在上述情况下，较为理想的是，金属层6bα及金属层6bβ的带宽为金属层6bγ的带宽的1.05～2倍。或者，如图8所示，可以将金属层6bβ的带宽和金属层6bγ的带宽设为相同，且可以将金属层6bα的带宽设为大于该两者的带宽。在上述情况下，较为理想的是，金属层6bα的带宽为金属层6bβ的带宽及金属层6bγ的带宽的1.05～2倍。这样，通过将一部分金属层的尺寸设为相同，从而可以使用用于成膜的掩模等构件，能够提高封装体1的生产性。

此外，如图9所示，构成第二金属化层6b的多层金属层的各自可以设定为，越靠近基材2(顶端部2E)，带宽越大，越靠近焊料层7，带宽越小。根据上述结构，能够进一步适当地抑制焊料层7的过度润湿扩散。

另外，较为理想的是，设置于与基材2(顶端部2E)接合的金属层6bα以及与焊料层7接合的金属层6bγ之间的金属层的宽度为，金属层6bγ的带宽以上且金属层6bα的带宽以下。

较为理想的是，金属层6aγ和6bγ的带宽分别为焊料层7的带宽Wp以上。根据上述结构，能够进一步适当地抑制焊料层7的过度润湿扩散。

另外，在图9所示的实施方式中，在金属层6aβ、6bβ的表面中的、超出金属层6aγ、6bγ的部分和/或金属层6aα、6bα的表面中的、超出金属层6aβ、6bβ的部分可以分别形成为，与上述防湿层Haβ、Hbβ、Haα、Hbα相同的防湿层。

如图3、图7～图9所示，较为理想的是，能够将构成第一金属化层6a及第二金属化层6b的多层金属层各自设定为，尺寸和/或材质以焊料层7为中心而对称。根据上述结构，能够使基于焊料层7的应力分别良好地平衡地分散于第一金属化层6a及第二金属化层6b。

另外，能够将构成第一金属化层6a及第二金属化层6b的多层金属层分别设定成，尺寸和/或材料形成为非对称。例如，可以采用图7所记载的构成作为第一金属化层6a，且采用图3的构成作为第二金属化层6b。即，可以仅将金属层6aγ的带宽设为与焊料层7相同，可以将其他金属层的带宽设为大于金属层6aγ且彼此相同。

此外，较为理想的是，构成金属化层6的金属层6aα、6aβ、6aγ、6bα、6bβ、6bγ分别具有以下特性，即层积位置离焊料层7越远的金属层具有相对于构成焊料层7的焊料越低的润湿性。例如，较为理想的是，使金属层6aβ的相对于焊料的润湿性低于金属层6aγ的相对于焊料的润湿性。根据上述结构，能够进一步抑制焊料层7的过度润湿扩散。

在上述各个实施方式中例示了盖体3为玻璃制的情况，但是盖体3也可以由例如陶瓷(特别是单晶陶瓷)或树脂(特别是耐热树脂)等其他任意的材质构成。

(实施例)

以下，将本发明的封装体的模拟结果作为实施例进行说明。另外，以下实施例仅为例示，本发明不限于以下实施例。

如以下所述，进行建模及模拟。另外，使用ANSYS公司制造的ANSYS Mechanical进行建模及模拟。首先，准备含有64质量％的SiO₂、6.4质量％的Al₂O₃、21.5质量％的B₂O₃、6.2质量％的Na₂O、1.9质量％的K₂O，且应变点为427℃的玻璃作为盖体3的弹性模型，使用其制作了表1所示的实施例1～6及比较例1的7个样品(附带接合材的盖体)。具体而言，首先将金属化层6建模为成为表1中所记载的各尺寸条件(在玻璃制的盖体上形成有金属化层)。另外，将金属化层6建模成，将金属层6aα设为Cr层，将金属层6aβ设为Ni层，将金属层6aγ设为Au层。接着，在温度从30℃升高至300℃的状态下，将包含80质量％的Au、20质量％的Sn的焊料涂布于金属化层6上，然后降温至30℃，从而形成了焊料层7，对上述方式进行建模并进行模拟。即，计算以上述方式获得的模型中的盖体3的最大拉伸应力值。另外，盖体3的20～400℃下的线性热膨胀系数为4.2×10^-6/℃，焊料层7的20～400℃下的线性热膨胀系数为17.5×10^-6/℃，Cr层的20～400℃下的线性热膨胀系数为6.2×10^-6/℃，Ni层的20～400℃下的线性热膨胀系数为13.3×10^-6/℃，Au层的20～400℃下的线性热膨胀系数为14.2×10^-6/℃。

[表1]

实施例1～6的模拟结果相较于比较例1的模拟结果，实施例1～6的拉伸应力均小于比较例1的拉伸应力，推测其能够抑制盖体的破损等。

本发明的封装体及封装体制造方法是能够用作例如密封各种元件的封装体及其制造方法等。

符号说明

1 封装体

2 基材

2S 壁部

2E 顶端部

3 盖体

4 接合层

5 电子元件

6 金属化层

6a 第一金属化层

6b 第二金属化层

7 焊料层

Claims (19)

1.一种封装体，具备基材、盖体以及将所述盖体接合于所述基材的接合层，所述封装体的特征在于，

所述接合层具备：

第一金属化层，其在所述盖体的主表面形成为具有规定带宽的框状；以及

焊料层，其在与所述盖体相反的一侧层积于所述第一金属化层，

所述第一金属化层的与所述盖体接合的接合面的带宽大于所述焊料层的带宽。

2.如权利要求1所述的封装体，其中，所述盖体为玻璃制，

所述第一金属化层的与所述盖体接合的接合面的带宽为所述焊料层的带宽的1.025～2.0倍。

3.如权利要求1或2所述的封装体，其中，所述第一金属化层具备层积的、线性热膨胀系数不同的多层金属层。

4.如权利要求3所述的封装体，其中，所述多层金属层分别为，层积位置越靠近所述盖体，则在20～400℃下的线性热膨胀系与所述盖体的在20～400℃下的线性热膨胀系数之差越小。

5.如权利要求3或4所述的封装体，其中，所述第一金属化层中，作为所述多层金属层，具备与所述盖体接合的第一金属层以及设于比所述第一金属层靠近焊料层侧的第二金属层，

所述第一金属层的带宽大于所述第二金属层的带宽。

6.如权利要求5所述的封装体，其中，在所述第一金属层的表面中的、超出所述第二金属层的部分设有防湿层。

7.如权利要求6所述的封装体，其中，所述防湿层由构成所述第一金属层的金属的氧化物构成。

8.如权利要求3～7中任一项所述的封装体，其中，在所述第一金属化层中，作为所述多层金属层，从所述盖体侧依次具备Cr层、Ni层及Au层。

9.如权利要求1～8中任一项所述的封装体，其中，所述接合层进一步具备在所述基材形成为具有规定带宽的框状的第二金属化层，

所述焊料层介于所述第一金属化层与所述第二金属化层之间。

10.如权利要求9所述的封装体，其中，所述第二金属化层的与所述基材接合的接合面的带宽大于所述焊料层的带宽。

11.如权利要求9或10所述的封装体，其中，所述第二金属化层的与所述基材接合的接合面的带宽为所述第一金属化层的与所述盖体接合的接合面的带宽的0.9～1.1倍。

12.如权利要求1～11中任一项所述的封装体，其中，所述盖体的层积有所述第一金属化层的主表面的最大拉伸应力为1000MPa以下。

13.如权利要求1～12中任一项所述的封装体，其中，所述第一金属化层的厚度为1～4μm，所述焊料层的厚度为5～50μm。

14.如权利要求1～13中任一项所述的封装体，其中，所述盖体由含有55～75质量％的SiO₂、1～10质量％的Al₂O₃、10～30质量％的B₂O₃、0～5质量％的CaO、0～5质量％的BaO、1.0～15质量％的Li₂O+Na₂O+K₂O的玻璃组成，且为厚度30～500μm的平板状。

15.如权利要求1～14中任一项所述的封装体，其中，所述焊料层为含有10～80质量％的Au、90～20质量％的Sn的金属焊料。

16.如权利要求1～15中任一项所述的封装体，其中，所述基材形成具有构成开口的壁部的容器状，

所述盖体将所述开口封锁，

所述接合层设于所述壁部的顶端部与所述盖体之间，

所述封装体进一步具备收容于所述基材内的电子元件。

17.一种封装体制造方法，具备将玻璃制的盖体与基材进行接合的接合工序，所述封装体制造方法的特征在于，

所述接合工序具备：

在所述盖体的主表面层积具有规定带宽的框状的第一金属化层工序；以及

在与所述盖体相反的一侧，在所述第一金属化层层积焊料层的工序，

以与所述盖体接合的接合面中的所述第一金属化层的带宽大于所述焊料层的带宽的方式，形成所述第一金属化层及所述焊料层。

18.一种附带接合材的盖体，具备盖体以及用于将所述盖体接合于其他构件的接合层，所述附带接合材的盖体的特征在于，

所述接合层具备：

第一金属化层，其在所述盖体的主表面形成为具有规定带宽的框状；以及

焊料层，其在与所述盖体相反的一侧被层积于所述第一金属化层，

所述第一金属化层的与所述盖体接合的接合面的带宽大于所述焊料层的带宽。

19.一种附带接合材的盖体的制造方法，具备玻璃制的盖体以及用于将所述盖体接合于其他构件的接合层，所述附带接合材的盖体的制造方法的特征在于，具备：

在所述盖体的主表面层积具有规定带宽的框状的第一金属化层的工序；以及

在与所述盖体相反的一侧，在所述第一金属化层层积焊料层的工序，

以与所述盖体接合的接合面中的所述第一金属化层的带宽大于所述焊料层的带宽的方式，形成所述第一金属化层及所述焊料层。

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