JP2000077551A - Electronic device - Google Patents

Electronic device

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JP2000077551A
JP2000077551A JP10244208A JP24420898A JP2000077551A JP 2000077551 A JP2000077551 A JP 2000077551A JP 10244208 A JP10244208 A JP 10244208A JP 24420898 A JP24420898 A JP 24420898A JP 2000077551 A JP2000077551 A JP 2000077551A
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metal
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electron beam
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真樹 鈴木
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic device having an insulating substrate which will produce no cracks, when a metal cover is welded to the metallized metal layer of the insulating substrate by an electron beam to extremely improve the hermeticity of a box containing an electronic component to extremely satisfactory state and hence capable of operating the electronic component normally stable for a long time. SOLUTION: An electronic device has an insulating substrate 1, having a mounting portion 1a on which an electronic component 3 is mounted and a frame-like metallized metal layer 5 attached thereto, so that it surrounds the mounting portion 1a, an electronic component 3 mounted on the mounting portion 1a of the insulating substrate 1, and a metal cover 2 welded to the metallized metal layer 5 of the insulating substrate 1 via a brazing material therebetween by a beam welding to hermetically seal the electronic component 3 with the insulating substrate 1. The insulating substrate 1 has thermal conductivity of 15 W/m.K or less at 100 deg.C and is not heated to a high temperature which will produce cracks, to effectively prevent cracks from being produced due to thermal shocks.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス等の絶
縁基体と金属製蓋体とから成る容器の内部に圧電振動子
や半導体素子等の電子部品を気密に収容した電子装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic device in which electronic components such as a piezoelectric vibrator and a semiconductor element are hermetically housed in a container formed of an insulating base such as ceramics and a metal lid.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電振動子や半導体素子等の電子部品
は、この電子部品を収容するための容器内に気密に収容
されることによって製品としての電子装置となる。
2. Description of the Related Art Electronic components such as a piezoelectric vibrator and a semiconductor element are air-tightly accommodated in a container for accommodating the electronic components to become an electronic device as a product.

【0003】かかる電子装置において最も信頼性が高い
とされるものは、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミ
ックスから成り、上面中央部に電子部品が搭載される搭
載部および上面外周部に搭載部を取り囲むように取着さ
れた金属枠体を有する絶縁基体と、この絶縁基体に取着
された金属枠体にシーム溶接により接合される金属製蓋
体とから成る容器の内部に電子部品を気密に封止したタ
イプのものである。このタイプの電子装置は、絶縁基体
の搭載部に電子部品を搭載した後、絶縁基体に取着され
た金属枠体に金属製蓋体を載置して、この金属製蓋体の
外周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極を接触させ
ながら転動させるとともにこのローラー電極間に溶接の
ための大電流を流し、金属枠体に金属製蓋体をシーム溶
接することによって製作される。
[0003] Among these electronic devices, the one with the highest reliability is made of ceramics such as an aluminum oxide sintered body, and has a mounting portion in which electronic components are mounted in the center of the upper surface and a mounting portion in the outer peripheral portion of the upper surface. Electronic components are hermetically sealed inside a container comprising an insulating base having a metal frame attached so as to surround it, and a metal lid joined by seam welding to the metal frame attached to the insulating base. It is a sealed type. In this type of electronic device, an electronic component is mounted on a mounting portion of an insulating base, and then a metal lid is mounted on a metal frame attached to the insulating base. It is manufactured by rolling while a pair of roller electrodes of a seam welding machine are in contact with each other, flowing a large current for welding between the roller electrodes, and seam-welding a metal lid to a metal frame.

【0004】なお、このタイプの電子装置において、絶
縁基体に取着された金属枠体は、絶縁基体の上面外周部
に搭載部を取り囲むようにして枠状のメタライズ金属層
を被着させておくとともにこのメタライズ金属層にニッ
ケルメッキ層を鍍着させた後、これに銀ろう等のろう材
を介してろう付けすることによって取着されている。
In this type of electronic device, the metal frame attached to the insulating base has a frame-shaped metallized metal layer applied to the outer periphery of the upper surface of the insulating base so as to surround the mounting portion. At the same time, the metallized metal layer is plated with a nickel plating layer, and then brazed to the metallized metal layer via a brazing material such as silver brazing.

【0005】このタイプの電子装置には、電子部品が搭
載される絶縁基体を構成するセラミックスが電気絶縁性
や耐熱性・耐環境性に優れる点や、絶縁基体にろう付け
された金属枠体に金属製蓋体を溶接することから容器の
気密信頼性が極めて高い点、また金属枠体に金属製蓋体
をシーム溶接する際にシーム溶接の熱が金属製蓋体と金
属枠体との外周部に局部的に印加され、絶縁基体の搭載
部には多く伝わらないことから内部に収容された電子部
品が絶縁基体に金属製蓋体を接合する際の熱によるダメ
ージを受けにくい点など多くの優れた長所がある。
[0005] In this type of electronic device, ceramics constituting an insulating base on which electronic components are mounted are excellent in electrical insulation, heat resistance, and environmental resistance. Since the metal lid is welded, the airtight reliability of the container is extremely high.In addition, when the metal lid is seam-welded to the metal frame, the heat of seam welding causes the outer periphery of the metal lid and the metal frame The parts are applied locally and are not transmitted to the mounting part of the insulating base much, so that the electronic components housed inside are not easily damaged by heat when joining the metal lid to the insulating base. There are good advantages.

【0006】しかしながら、このタイプの電子装置は、
絶縁基体の搭載部に電子部品を搭載した後、絶縁基体に
取着された金属枠体に金属製蓋体をシーム溶接する際
に、シーム溶接装置のローラー電極を機械的に転動させ
ることからローラー電極の移動速度が精々3mm/秒程
度と遅いため、例えば3mm角の金属製蓋体を金属枠体
にシーム溶接するのに数秒程度の長時間を要し、生産性
が低いという欠点があった。
However, this type of electronic device is
After the electronic components are mounted on the mounting part of the insulating base, when the metal lid is seam-welded to the metal frame attached to the insulating base, the roller electrode of the seam welding device is mechanically rolled. Since the moving speed of the roller electrode is as slow as at most 3 mm / sec, it takes a long time of about several seconds to seam-weld a metal cover of 3 mm square to the metal frame, for example, resulting in low productivity. Was.

【0007】さらに、絶縁基体に金属製蓋体をシーム溶
接するための下地金属として金属枠体が必要であるた
め、その分だけ電子装置の高さが高いものとなってしま
うとともに高価なものとなってしまうという欠点も有し
ていた。
Furthermore, since a metal frame is required as a base metal for seam welding a metal lid to an insulating base, the height of the electronic device is increased by that much and the cost is increased. It also had the disadvantage that it would be.

【0008】そこで、上面中央部に電子部品を搭載する
搭載部を、および上面外周部に搭載部を取り囲む枠状で
厚みが10〜20μm程度のメタライズ金属層を有するセラ
ミックス製の絶縁基体と、金属製蓋体とから成る容器を
準備して、絶縁基体の搭載部に電子部品を搭載した後、
絶縁基体のメタライズ金属層に金属製蓋体をろう材を介
してエレクトロンビーム溶接することにより絶縁基体と
金属製蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に封
止したタイプの電子装置が提案されている。
In view of the above, a ceramic insulating base having a mounting portion for mounting an electronic component at the center of the upper surface and a metallized metal layer having a thickness of about 10 to 20 μm surrounding the mounting portion at the outer peripheral portion of the upper surface is provided. After preparing a container comprising a lid body and mounting electronic components on the mounting portion of the insulating base,
An electronic device in which electronic components are hermetically sealed inside a container made of an insulating substrate and a metal lid by electron beam welding a metal lid to a metallized metal layer of the insulating substrate via a brazing material. Proposed.

【0009】このタイプの電子装置では、絶縁基体のメ
タライズ金属層にニッケルメッキを2〜5μmの厚みに
被着させておくとともに、このニッケルメッキが被着さ
れたメタライズ金属層上に金属製蓋体を間にろう材を挟
んで載置し、しかる後、エレクトロンビームを磁界によ
って枠状のメタライズ金属層に沿って移動させながら金
属製蓋体の上面に照射し、この照射したエレクトロンビ
ームの熱エネルギーによりエレクトロンビームが照射さ
れた部分に対応するろう材を溶融させることによって、
金属製蓋体と絶縁基体とが接合される。
In this type of electronic device, the metallized metal layer of the insulating substrate is coated with nickel plating to a thickness of 2 to 5 μm, and a metal lid is formed on the nickel-plated metallized metal layer. After that, the electron beam is irradiated on the upper surface of the metal lid while moving the electron beam along the frame-shaped metallized metal layer by a magnetic field, and the thermal energy of the irradiated electron beam By melting the brazing material corresponding to the portion irradiated by the electron beam,
The metal lid and the insulating base are joined.

【0010】このような電子装置によれば、エレクトロ
ンビームは磁界によって移動させながら照射されること
から約300 mm/秒以上の高速で移動させることがで
き、例えば3mm角の金属製蓋体を0.1 秒以下の極めて
短時間のうちに絶縁基体のメタライズ金属層に溶接する
ことができるため、生産性に極めて優れる。
According to such an electronic device, since the electron beam is irradiated while being moved by the magnetic field, the electron beam can be moved at a high speed of about 300 mm / sec or more. Since it can be welded to the metallized metal layer of the insulating base in a very short time of less than seconds, the productivity is extremely excellent.

【0011】さらに、溶接のための下地金属として金属
枠体を必要としないことから、その分、電子装置の高さ
を低くすることができ、かつ安価である。
Furthermore, since a metal frame is not required as a base metal for welding, the height of the electronic device can be reduced accordingly, and the cost is low.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イプの金属製蓋体をエレクトロンビーム溶接により接合
した容器の内部に電子部品を気密に収容した電子装置で
は、金属製蓋体を絶縁基体のメタライズ金属層にエレク
トロンビーム溶接する際に絶縁基体のエレクトロンビー
ムが照射された部分に対応する部位にエレクトロンビー
ムによる熱が伝わり、この部位が極めて短時間のうちに
局部的に高温となる熱衝撃を受け、このため絶縁基体の
エレクトロンビームが照射された部分に対応する部位に
クラックが入ることがあった。そして、そのようにクラ
ックが入るとこれが外部環境の温度変化を長期間にわた
って繰り返し受けることにより絶縁基体の外部にまで進
行し、その結果、容器の気密性が破れて内部に収容する
電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させるこ
とができなくなってしまうという問題点を有していた。
However, in an electronic device in which electronic components are hermetically accommodated in a container in which this type of metal lid is joined by electron beam welding, the metal lid is formed of a metallized metal of an insulating base. When an electron beam is welded to a layer, heat generated by the electron beam is transmitted to a portion of the insulating substrate corresponding to the portion irradiated with the electron beam, and this portion receives a thermal shock that locally becomes high in a very short time, For this reason, a crack may be formed in a portion of the insulating substrate corresponding to the portion irradiated with the electron beam. When such cracks are formed, the cracks are repeatedly subjected to temperature changes in the external environment for a long period of time, and thus progress to the outside of the insulating base. There has been a problem that normal and stable operation cannot be performed over a period.

【0013】本発明は、かかる問題点に鑑み案出された
ものであり、その目的は、金属製蓋体を絶縁基体のメタ
ライズ金属層にエレクトロンビーム溶接する際に絶縁基
体にクラックが入ることがなく、電子部品を収容する容
器を気密性が極めて優れたものとして、内部に収容する
電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させるこ
とができる電子装置を提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above problems, and has as its object to prevent cracks in the insulating substrate when the metal lid is electron-beam welded to the metallized metal layer of the insulating substrate. Another object of the present invention is to provide an electronic device that can operate the electronic components housed therein in a normal and stable manner for a long period of time by making the container housing the electronic components extremely airtight.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の電子装置は、上
面に電子部品が搭載される搭載部およびこの搭載部を取
り囲むように被着された枠状のメタライズ金属層を有す
る絶縁基体と、この絶縁基体の前記搭載部に搭載された
前記電子部品と、前記絶縁基体の前記メタライズ金属層
に間にろう材を介してエレクトロンビーム溶接により接
合され、前記絶縁基体との間で前記電子部品を気密に封
止する金属製蓋体とから成る電子装置であって、前記絶
縁基体は100 ℃における熱伝導率が15W/m・K以下で
あることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided an electronic device comprising: a mounting portion on which an electronic component is mounted on an upper surface; and an insulating base having a frame-shaped metallized metal layer attached to surround the mounting portion; The electronic component mounted on the mounting portion of the insulating base is joined to the metallized metal layer of the insulating base by electron beam welding via a brazing material, and the electronic component is bonded to the insulating base. An electronic device comprising a metal lid hermetically sealed, wherein the insulating substrate has a thermal conductivity at 100 ° C. of 15 W / m · K or less.

【0015】本発明の電子装置によれば、絶縁基体の10
0 ℃における熱伝導率が15W/m・K以下と低いことか
ら、金属製蓋体を絶縁基体のメタライズ金属層にエレク
トロンビーム溶接する際にエレクトロンビームによる熱
が絶縁基体に伝わりにくい。
According to the electronic device of the present invention, the insulating base material
Since the thermal conductivity at 0 ° C. is as low as 15 W / m · K or less, when the metal lid is electron-beam-welded to the metallized metal layer of the insulating substrate, heat from the electron beam is not easily transmitted to the insulating substrate.

【0016】このため絶縁基体がクラックが発生するよ
うな高温となることがなく、その結果、エレクトロンビ
ームの熱衝撃により絶縁基体にクラックが発生すること
が有効に防止される。
As a result, the insulating substrate does not reach such a high temperature that cracks are generated, and as a result, cracks are effectively prevented from being generated in the insulating substrate due to the thermal shock of the electron beam.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の電子装置を添付の
図面を基に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an electronic device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1は本発明の電子装置の実施の形態の一
例を示した断面図であり、同図において1は絶縁基体、
2は金属製蓋体、3は電子部品である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic device according to the present invention. In FIG.
2 is a metal lid, and 3 is an electronic component.

【0019】絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体
や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成
り、その上面中央部に電子部品3を収容するための凹部
Aを有している。そして、凹部Aの底面は電子部品3を
搭載するための搭載部1aを形成しており、搭載部1a
には電子部品3が搭載されている。
The insulating base 1 is made of a ceramic such as an aluminum oxide sintered body or an aluminum nitride sintered body, and has a recess A for accommodating the electronic component 3 in the center of the upper surface thereof. The bottom surface of the concave portion A forms a mounting portion 1a for mounting the electronic component 3, and the mounting portion 1a
Has an electronic component 3 mounted thereon.

【0020】絶縁基体1は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウムおよび
酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料
粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して泥
漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレー
ド法やカレンダーロール法を採用することによってセラ
ミックグリーンシートとなし、しかる後、このセラミッ
クグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに
複数枚積層し、高温で焼成することによって製作され
る。
If the insulating substrate 1 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, an appropriate organic binder and a solvent are added to aluminum oxide and raw material powders of silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide, etc. The ceramic green sheet is formed by adopting a doctor blade method or a calender roll method, which is well known in the art, and thereafter, a plurality of ceramic green sheets are subjected to appropriate punching and laminated at a high temperature. It is manufactured by firing.

【0021】また絶縁基体1には、搭載部1aの上面か
ら絶縁基体1の下面にかけて導出する、タングステンや
モリブデン等の金属粉末焼結体から成るメタライズ配線
層4が被着形成されている。
Further, a metallized wiring layer 4 made of a sintered metal powder such as tungsten or molybdenum, which extends from the upper surface of the mounting portion 1a to the lower surface of the insulating substrate 1, is formed on the insulating substrate 1.

【0022】メタライズ配線層4は、電子部品3の各電
極を外部に電気的に導出するための導電路として機能す
る。その搭載部1aの上面の部位には電子部品3の電極
が例えば導電性接着剤を介して電気的に接続されてい
る。そして、メタライズ配線層4の絶縁基体1の下面に
導出した部位は、外部電気回路基板(図示せず)の配線
導体に例えば半田を介して電気的に接続される。
The metallized wiring layer 4 functions as a conductive path for electrically leading each electrode of the electronic component 3 to the outside. Electrodes of the electronic component 3 are electrically connected to the upper surface of the mounting portion 1a via, for example, a conductive adhesive. The portion of the metallized wiring layer 4 extending to the lower surface of the insulating base 1 is electrically connected to a wiring conductor of an external electric circuit board (not shown) via, for example, solder.

【0023】メタライズ配線層4は、タングステン等の
金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得
た金属ペーストを絶縁基体1となるセラミックグリーン
シートに従来周知のスクリーン印刷法により所定パター
ンに印刷塗布し、これを絶縁基体1となるセラミックグ
リーンシートとともに焼成することによって、絶縁基体
1の搭載部1aの上面から下面にかけて所定パターンに
被着され導出される。
The metallized wiring layer 4 is formed by applying a metal paste obtained by adding a suitable organic binder or solvent to a metal powder such as tungsten to a ceramic green sheet serving as the insulating substrate 1 in a predetermined pattern by a conventionally known screen printing method. By printing and applying this and baking it together with the ceramic green sheet to be the insulating substrate 1, the insulating substrate 1 is attached and led out in a predetermined pattern from the upper surface to the lower surface of the mounting portion 1a.

【0024】なお、メタライズ配線層4は、その露出す
る表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との
濡れ性に優れる金属をメッキ法により1〜20μmの厚み
に被着させておくと、メタライズ配線層4の酸化腐食を
有効に防止することができるとともにメタライズ配線層
4と外部電気回路基板の配線導体との接続を強固なもの
となすことができる。従って、メタライズ配線層4の表
面には、ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつ半田との
濡れ性に優れる金属をメッキ法により1〜20μmの厚み
に被着させておくことが好ましい。
The metallized wiring layer 4 is preferably provided with a metal having excellent corrosion resistance such as nickel and gold and excellent wettability with solder to a thickness of 1 to 20 μm by plating on the exposed surface. In addition, oxidation corrosion of the metallized wiring layer 4 can be effectively prevented, and the connection between the metallized wiring layer 4 and the wiring conductor of the external electric circuit board can be strengthened. Therefore, it is preferable that a metal having excellent corrosion resistance and excellent wettability with solder, such as nickel and gold, be applied to the surface of the metallized wiring layer 4 to a thickness of 1 to 20 μm by plating.

【0025】また、絶縁基体1の上面外周部には搭載部
1aを取り囲むようにして幅が0.4mm程度の枠状のメ
タライズ金属層5が被着形成されている。このメタライ
ズ金属層5には金属製蓋体2が間にろう材6を介してエ
レクトロンビーム溶接により接合されている。
A frame-shaped metallized metal layer 5 having a width of about 0.4 mm is formed on the outer peripheral portion of the upper surface of the insulating base 1 so as to surround the mounting portion 1a. The metal cover 2 is joined to the metallized metal layer 5 by electron beam welding with a brazing material 6 interposed therebetween.

【0026】メタライズ金属層5は、絶縁基体1に金属
製蓋体2を接合させるための下地金属として機能し、タ
ングステンやモリブデン等の金属粉末焼結体から成る。
このメタライズ金属層5は、例えばタングステン等の金
属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得た
金属ペーストを絶縁基体1となるセラミックグリーンシ
ート上に従来周知のスクリーン印刷法を採用して予め所
定厚み・所定パターンに印刷塗布し、これを絶縁基体1
となるセラミックグリーンシートとともに焼成すること
によって、絶縁基体1の上面に搭載部1aを取り囲むよ
うにして枠状に被着形成される。
The metallized metal layer 5 functions as a base metal for joining the metal cover 2 to the insulating base 1 and is made of a sintered metal powder such as tungsten or molybdenum.
The metallized metal layer 5 is formed by adding a metal paste such as tungsten to a suitable organic binder or a solvent and mixing the resulting metal paste on a ceramic green sheet serving as the insulating substrate 1 by a conventionally known screen printing method. A predetermined thickness and a predetermined pattern are printed and applied in advance, and this is
By firing together with the ceramic green sheet to be formed, a frame shape is formed on the upper surface of the insulating substrate 1 so as to surround the mounting portion 1a.

【0027】なお、メタライズ金属層5は、その表面に
ニッケル・金等の耐食性に優れ、かつろう材6との濡れ
性に優れる金属をメッキ法により1〜20μmの厚みに被
着させておくと、メタライズ金属層5が酸化腐食するの
を有効に防止することができるとともにメタライズ金属
層5と金属製蓋体2とのろう材6を介した溶接を強固な
ものとなすことができる。従って、メタライズ金属層5
の表面には、ニッケルや金等の耐食性に優れ、かつろう
材6との濡れ性に優れる金属をメッキ法により1〜20μ
mの厚みに被着させておくことが好ましい。
The metallized metal layer 5 is preferably provided with a metal having excellent corrosion resistance, such as nickel or gold, and excellent wettability with the brazing material 6 in a thickness of 1 to 20 μm by plating on the surface thereof. In addition, the metallized metal layer 5 can be effectively prevented from being oxidized and corroded, and the metallized metal layer 5 and the metal lid 2 can be strongly welded to each other through the brazing material 6. Therefore, the metallized metal layer 5
The surface of is coated with a metal having excellent corrosion resistance, such as nickel or gold, and excellent wettability with the brazing material 6 by a plating method of 1 to 20 μm.
m.

【0028】また、このメタライズ金属層5に接合され
ている金属製蓋体2は、例えば鉄−ニッケル合金や鉄−
ニッケル−コバルト合金等の金属、あるいはチタンや銅
・アルミニウム等の非磁性金属から成り、絶縁基体1の
メタライズ金属層5に接合されることにより絶縁基体1
との間で電子部品3を気密に封止している。
The metal lid 2 bonded to the metallized metal layer 5 is made of, for example, an iron-nickel alloy or an iron-nickel alloy.
The insulating base 1 is made of a metal such as a nickel-cobalt alloy or a non-magnetic metal such as titanium or copper / aluminum, and is joined to the metallized metal layer 5 of the insulating base 1.
And the electronic component 3 is hermetically sealed.

【0029】そして、金属製蓋体2と絶縁基体1のメタ
ライズ金属層5とのエレクトロンビーム溶接による接合
は、例えば平板状の金属製蓋体2をメタライズ金属層5
の上に間にろう材6を配置して載置するとともに、これ
らを約100 ℃の温度に予備加熱した後、金属製蓋体2の
上面に直径が0.1 〜0.2 mm程度のエレクトロンビーム
を磁界によってメタライズ金属層5に沿って移動させな
がら照射し、このエレクトロンビームによる熱を金属製
蓋体2の下面に伝達させてろう材6を溶融させることに
よって行なわれている。
The metal lid 2 and the metallized metal layer 5 of the insulating substrate 1 are joined by electron beam welding, for example, by attaching the flat metal lid 2 to the metallized metal layer 5.
After the brazing material 6 is placed and placed on the metal cover 2 and preheated to a temperature of about 100 ° C., an electron beam having a diameter of about 0.1 to 0.2 mm is applied to the upper surface of the metal lid 2 by a magnetic field. Irradiation is performed while moving along the metallized metal layer 5, and the heat by the electron beam is transmitted to the lower surface of the metal lid 2 to melt the brazing material 6.

【0030】なお、金属製蓋体2と絶縁基体1とのメタ
ライズ金属層5とをエレクトロンビーム溶接により接合
する際に予め約100 ℃の温度に予備加熱するのは、エレ
クトロンビームによる熱衝撃を若干なりとも和らげるた
めである。
When the metal cover 2 and the metallized metal layer 5 of the insulating substrate 1 are joined by electron beam welding, preheating to a temperature of about 100 ° C. in advance causes slight thermal shock due to the electron beam. In order to soften it.

【0031】また、金属製蓋体2が非磁性金属から成る
場合は、金属製蓋体2が外部の磁場の影響を受けたり外
部部材と擦れたりすることによって磁化されることがな
いため、エレクトロンビーム溶接により接合する際に金
属製蓋体2の有する磁力によりエレクトロンビームの照
射位置がずれるようなことがなく、金属製蓋体2の上面
にエレクトロンビームを正確に照射して強固に接合させ
ることができる。
When the metal cover 2 is made of a non-magnetic metal, the metal cover 2 is not magnetized by being affected by an external magnetic field or rubbing against an external member. When welding by beam welding, the irradiation position of the electron beam does not shift due to the magnetic force of the metal lid 2, and the upper surface of the metal lid 2 is accurately irradiated with the electron beam and firmly joined. Can be.

【0032】そして、本発明においては、絶縁基体1の
100 ℃における熱伝導率が15W/m・K以下であること
が重要である。
In the present invention, the insulating substrate 1
It is important that the thermal conductivity at 100 ° C. is 15 W / m · K or less.

【0033】絶縁基体1は、100 ℃における熱伝導率が
15W/m・K以下と熱を伝えにくいことから、金属製蓋
体2を約100 ℃に予備加熱された絶縁基体1のメタライ
ズ金属層5にエレクトロンビーム溶接により接合する際
に、金属製蓋体2の上面にエレクトロンビームを照射し
てもこのエレクトロンビームによる熱が絶縁基体1に伝
わりにくいため、絶縁基体1がクラックが発生するよう
な高温となることはない。その結果、エレクトロンビー
ムの熱衝撃による絶縁基体1のクラックが発生すること
を有効に防止することができ、絶縁基体1と金属製蓋体
2とから成る容器を気密性が極めて優れたものとして、
内部に収容する電子部品3を長期間にわたり正常かつ安
定に作動させることが可能となる。
The insulating substrate 1 has a thermal conductivity at 100 ° C.
When the metal lid 2 is joined to the metallized metal layer 5 of the insulating base 1 preheated to about 100 ° C. by electron beam welding, the metal lid 2 is difficult to conduct heat at 15 W / m · K or less. Even when the electron beam is irradiated on the upper surface of the substrate 2, the heat generated by the electron beam is hardly transmitted to the insulating base 1, so that the insulating base 1 does not reach a high temperature at which cracks occur. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks in the insulating substrate 1 due to the thermal shock of the electron beam, and to make the container including the insulating substrate 1 and the metal lid 2 extremely airtight.
The electronic components 3 housed therein can be operated normally and stably for a long period of time.

【0034】また、絶縁基体1に熱が伝わりにくいため
エレクトロンビームによる熱エネルギーが絶縁基体1側
に多量に逃げないことから、ろう材6を溶融させるため
のエレクトロンビームのエネルギーを少なくして溶接す
ることができる。
Further, since heat is hardly transmitted to the insulating substrate 1 and a large amount of heat energy by the electron beam does not escape to the insulating substrate 1 side, welding is performed by reducing the energy of the electron beam for melting the brazing material 6. be able to.

【0035】このように絶縁基体1の100 ℃における熱
伝導率を15W/m・K以下と低くするには、例えば以下
のような方法によればよい。 セラミックスの純度が高いほど熱伝導率が高くなる
ので、純度を下げることにより熱伝導率を低くすること
ができる。 セラミックスの結晶粒径が大きいほど熱伝導率が高
くなるので、原料粒子を小さくし、焼成温度を低く抑え
て粒成長を抑制させるようにすると熱伝導率を低くする
ことができる。 セラミックスに固溶するような添加物、例えばアル
ミナセラミックスに対してであれば酸化鉄や酸化クロム
等を加えることによって、熱伝導率を低くすることがで
きる。 セラミックス中のボイド(空孔)が多いほど熱伝導
率を低くすることができる。
In order to reduce the thermal conductivity of the insulating substrate 1 at 100 ° C. to 15 W / m · K or less, for example, the following method may be used. Since the higher the purity of the ceramic, the higher the thermal conductivity, the lower the purity, the lower the thermal conductivity. Since the thermal conductivity increases as the crystal grain size of the ceramics increases, the thermal conductivity can be reduced by reducing the size of the raw material particles and suppressing the grain growth by keeping the firing temperature low. The thermal conductivity can be reduced by adding an additive that forms a solid solution in the ceramics, for example, iron oxide or chromium oxide for alumina ceramics. The more voids (voids) in the ceramic, the lower the thermal conductivity.

【0036】なお、絶縁基体1は、100 ℃における熱伝
導率が15W/m・Kを超えると、金属製蓋体2を約100
℃に予備加熱された絶縁基体1のメタライズ金属層5に
エレクトロンビーム溶接により接合する際に、金属製蓋
体2の上面にエレクトロンビームを照射するとエレクト
ロンビームによる熱が絶縁基体1に多量に伝わって、そ
の結果、絶縁基体1でエレクトロンビームが照射された
位置と対応する部位が極めて高温となって絶縁基体1に
クラックが発生してしまい易いものとなる。従って、絶
縁基体1は、100 ℃における熱伝導率が15W/m・K以
下に特定される。
When the thermal conductivity at 100.degree. C. exceeds 15 W / m.K, the insulating base 1 is placed on the
When the upper surface of the metal lid 2 is irradiated with an electron beam when joining the metallized metal layer 5 of the insulating substrate 1 preheated to a temperature of about 5 ° C. by electron beam welding, a large amount of heat due to the electron beam is transmitted to the insulating substrate 1. As a result, the portion of the insulating substrate 1 corresponding to the position where the electron beam is irradiated becomes extremely hot, and the insulating substrate 1 is liable to crack. Therefore, the thermal conductivity of the insulating substrate 1 at 100 ° C. is specified to be 15 W / m · K or less.

【0037】金属製蓋体2とメタライズ金属層5との間
に配されるろう材6は、銀−銅合金や金−錫合金・鉛−
錫合金・アルミニウム−シリコン合金・銅−亜鉛合金・
銀−銅−リン合金あるいは銀−インジウム−錫合金等か
ら成り、金属製蓋体2をメタライズ金属層5に接合させ
る接合材として機能する。すなわち、エレクトロンビー
ム溶接による接合に際して金属製蓋体2の上面に照射さ
れるエレクトロンビームによる熱が金属製蓋体2の下面
に伝達され、この熱を受けることによってろう材6が溶
融し、金属製蓋体2を絶縁基体1のメタライズ金属層5
に接合する。
The brazing material 6 disposed between the metal lid 2 and the metallized metal layer 5 is made of a silver-copper alloy or a gold-tin alloy / lead-
Tin alloy, aluminum-silicon alloy, copper-zinc alloy,
It is made of a silver-copper-phosphorus alloy, a silver-indium-tin alloy, or the like, and functions as a bonding material for bonding the metal lid 2 to the metallized metal layer 5. That is, the heat generated by the electron beam applied to the upper surface of the metal lid 2 at the time of joining by the electron beam welding is transmitted to the lower surface of the metal lid 2, and the brazing material 6 is melted by receiving this heat, and The cover 2 is made of the metallized metal layer 5 of the insulating base 1.
To join.

【0038】なお、ろう材6は、金属製蓋体2とメタラ
イズ金属層5との間に配置させる際にその配置の作業性
を良好とするために、予め金属製蓋体2の下面に被着さ
せておくことが好ましい。
When the brazing material 6 is disposed between the metal lid 2 and the metallized metal layer 5, the brazing material 6 is coated on the lower surface of the metal lid 2 in advance in order to improve the workability of the arrangement. It is preferable to keep it on.

【0039】かくして本発明の電子装置によれば、絶縁
基体1と金属製蓋体2とから成る容器の内部に電子部品
3が高い気密信頼性で収容された電子装置が得られる。
Thus, according to the electronic device of the present invention, an electronic device in which the electronic component 3 is housed with high hermetic reliability inside the container including the insulating base 1 and the metal lid 2 can be obtained.

【0040】[0040]

【実施例】絶縁基体として、平均粒径が2μmのアルミ
ナ原料粉末および酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カ
ルシウムから成る焼結助材を用い、表1に示すようにア
ルミナの純度を91〜93%の範囲で変化させるとともにこ
れに酸化クロムを0.5 〜3重量%の範囲で含有させ、こ
れらを1600℃の温度で焼成することにより、100 ℃にお
ける熱伝導率を異ならせた、長さ3mm×幅2mm×厚
み0.5 mmの酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基
体を作製した。これら絶縁基体の上面外周部に外周が絶
縁基体の外周と一致する幅0.4 mmの枠状のタングステ
ンメタライズ金属層を厚さ10μmで被着形成するととも
に、このメタライズ金属層にニッケルメッキ層を電解メ
ッキにより被着させた試料をそれぞれ25個ずつ用意し
た。
EXAMPLE As an insulating substrate, an alumina raw material powder having an average particle size of 2 μm and a sintering aid composed of silicon oxide, magnesium oxide and calcium oxide were used. As shown in Table 1, the purity of alumina was 91 to 93%. Chromium oxide was added in the range of 0.5 to 3% by weight and calcined at a temperature of 1600 ° C. to make the thermal conductivity at 100 ° C. different, 3 mm long × 2 mm wide. × An insulating substrate made of an aluminum oxide sintered body having a thickness of 0.5 mm was prepared. A frame-shaped tungsten metallized metal layer having a width of 0.4 mm and a thickness of 10 μm whose outer periphery coincides with the outer periphery of the insulating substrate is formed on the outer peripheral portion of the upper surface of the insulating substrate, and a nickel plating layer is electrolytically plated on the metallized metal layer. 25 samples were prepared for each sample.

【0041】次に、真空中においてこれらの試料上に下
面に厚みが10μmの銀ろうがクラッドされた長さ3mm
×幅2mm×厚み0.1 mmの鉄−ニッケル−コバルト合
金から成る金属製蓋体を載置させるとともに、これらを
約100 ℃の温度に予備加熱した後、金属製蓋体の上面に
4mA・120 Wの出力で直径0.2 mmのエレクトロンビ
ームを250 mm/秒の速度でメタライズ金属層に沿って
移動させながら照射し、金属製蓋体をメタライズ金属層
に銀ろうを介してエレクトロンビーム溶接した。
Next, a silver solder having a thickness of 10 μm was clad on the lower surface of each of these samples in a vacuum to a length of 3 mm.
A metal lid made of an iron-nickel-cobalt alloy having a width of 2 mm and a thickness of 0.1 mm is placed and preheated to a temperature of about 100 ° C., and then 4 mA · 120 W is applied to the upper surface of the metal lid. An electron beam having a diameter of 0.2 mm was irradiated at a speed of 250 mm / sec while moving along the metallized metal layer at an output of, and the metal lid was electron-beam welded to the metallized metal layer via a silver solder.

【0042】その後、これら試料に接合された金属製蓋
体を硝酸で溶解除去し、絶縁基体におけるクラックの有
無を目視により調べた。
Thereafter, the metal lids bonded to these samples were dissolved and removed with nitric acid, and the presence or absence of cracks in the insulating substrate was visually inspected.

【0043】その結果を表1に示す。なお、表1におい
て、試料番号1は本発明と比較するための比較例であ
り、本発明の範囲外の試料である。
Table 1 shows the results. In Table 1, Sample No. 1 is a comparative example for comparison with the present invention, and is a sample outside the scope of the present invention.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】表1に示すように、100 ℃における熱伝導
率が15W/m・K以下である本発明の範囲内の試料番号
2〜6の試料については、絶縁基体にクラックの発生が
全く見られなかった。これらに対し、本発明の範囲外の
比較例である試料番号1の試料では全数にクラックの発
生が認められた。
As shown in Table 1, for samples Nos. 2 to 6 having a thermal conductivity at 100 ° C. of 15 W / m · K or less within the range of the present invention, no cracks were found on the insulating substrate. I couldn't. On the other hand, cracks were observed in all of the samples of Sample No. 1 which is a comparative example outside the scope of the present invention.

【0046】なお、本発明は上述の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
であれば種々の変更が可能であることは言うまでもな
い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の電子装置によれば、絶縁基体の
100 ℃における熱伝導率が15W/m・K以下と低いこと
から、金属製蓋体を絶縁基体のメタライズ金属層にエレ
クトロンビーム溶接により接合する際に、エレクトロン
ビームによる熱が絶縁基体に伝わりにくい。このため絶
縁基体がクラックが発生するような高温となることがな
く、その結果、エレクトロンビームの熱衝撃により絶縁
基体にクラックが発生することが有効に防止され、絶縁
基体と金属製蓋体とから成る容器の内部に気密に収容さ
れた電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ
ることができる。
According to the electronic device of the present invention, the insulating substrate
Since the thermal conductivity at 100 ° C. is as low as 15 W / m · K or less, when the metal lid is joined to the metallized metal layer of the insulating substrate by electron beam welding, heat from the electron beam is not easily transmitted to the insulating substrate. As a result, the insulating substrate is not heated to such a high temperature as to cause cracks, and as a result, cracks are effectively prevented from being generated in the insulating substrate due to the thermal shock of the electron beam. The electronic components hermetically housed inside the container can be normally and stably operated for a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of an electronic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・絶縁基体 1a・・・・搭載部 2・・・・・金属製蓋体 3・・・・・電子部品 5・・・・・メタライズ金属層 6・・・・・ろう材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating base 1a ... Mounting part 2 ... Metal lid 3 ... Electronic parts 5 Metallized metal layer 6 ... Brazing material

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上面に電子部品が搭載される搭載部およ
び該搭載部を取り囲むように被着された枠状のメタライ
ズ金属層を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記搭載部
に搭載された前記電子部品と、前記絶縁基体の前記メタ
ライズ金属層に間にろう材を介してエレクトロンビーム
溶接により接合され、前記絶縁基体との間で前記電子部
品を気密に封止する金属製蓋体とから成る電子装置であ
って、前記絶縁基体は100℃における熱伝導率が15
W/m・K以下であることを特徴とする電子装置。
An insulating substrate having a mounting portion on which an electronic component is mounted on an upper surface, a frame-shaped metallized metal layer attached so as to surround the mounting portion, and mounted on the mounting portion of the insulating substrate. The electronic component and a metal lid that is joined to the metallized metal layer of the insulating base by electron beam welding via a brazing material and hermetically seals the electronic component with the insulating base. An electronic device comprising: an insulating substrate having a thermal conductivity of 15 at 100 ° C.
An electronic device having a W / m · K or less.
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