JP2000200857A - 気密封着用端子およびその製造方法 - Google Patents

気密封着用端子およびその製造方法

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JP2000200857A
JP2000200857A JP11001676A JP167699A JP2000200857A JP 2000200857 A JP2000200857 A JP 2000200857A JP 11001676 A JP11001676 A JP 11001676A JP 167699 A JP167699 A JP 167699A JP 2000200857 A JP2000200857 A JP 2000200857A
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Kenichi Ando
健一 安藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工数を低減し、コスト低減が図られ、設
計自由度の高い気密封着用端子およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 内外に貫通する導電線路用穴12が形成
された所定形状のコアメタル1表面に絶縁膜2を設ける
とともに、前記コアメタルの内面の絶縁膜上に内部導体
膜3、前記導電線路用穴に形成された導電線路4、前記
コアメタルの外面の絶縁膜に外部導体膜5を形成すると
ともに、前記内部導体膜、導電線路及び外部導体膜は相
互に接続していることを特徴とする。 【効果】 気密封着用端子の基体となるコアメタルに直
接絶縁膜、更に導体膜を形成し、一括焼成による製造方
式としたため、製造工数の低減、製造設備・治工具等の
削減により、畳座時において大幅なコスト低減が可能で
ある。更にメタルパッケージと同等の特性を有し、設計
自由度の高い高密度実装用パッケージを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気密封着用端子およびそ
の製造方法、さらに詳細には、表面弾性波、圧電振動
子、半導体素子、光素子、集積回路等が搭載される回路
部品の気密封着用端子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】気密封着用端子は気密封着用端子の基体に
内部導体膜と外部導体膜及びこの内部導体膜と外部導体
膜を接続する導電線路を形成したものであり、気密封着
用端子内部に回路部品を搭載するとともに前記内部導体
膜に接続し、カバーを被せて前記回路部品を気密に封止
する気密封着用パッケージとするものである。
【0003】従来の気密封着用パッケージは、気密封着
用端子の基体がセラミックスで構成されたセラミックス
パッケージと金属で構成したメタルパッケージに大別さ
れる(プラスチックパッケージは気密封着パッケージと
しての信頼性が薄いため除外した)。
【0004】前記セラミックスパッケージの気密封着用
端子の場合の製造法は、通常複数枚のグリーンシートか
ら構成されており、大略、(イ)グリーンシート成形→
(ロ)シート打ち抜き→(ハ)導体印刷→(ニ)積層・
圧着→(ホ)焼成→(ヘ)メッキ→(ト)シールリング
およびリード端子のロウ付け→(チ)仕上げメッキの工
程を経て作成される。
【0005】使用する材料は、主にセラミックスはアル
ミナ、導体膜はタングステン、モリブデン/マンガンが
用いられ、焼成温度域は1400〜1600℃と高温か
つ炉内雰囲気(露点、N2/H2ガス量の配分)の厳密な
制御が必要である。
【0006】もう一方のメタルパッケージは2タイプに
大別され、セラミックで導電線路(リード端子)を封着
したセラミック気密端子とガラスで導電線路を封着した
ガラス気密端子がある。
【0007】セラミック気密端子を用いたメタルパッケ
ージの製造法は、前記セラミックスパッケージの気密封
着用端子の製造と全く同じ工程であり、(ト)のロウ付
け工程において、基体の金属に気密接合される。
【0008】ガラス気密端子を用いたメタルパッケージ
の製造法は、基体である金属と導体膜に対応する導入線
金属端子(リード端子)がガラスハーメチックシールと
呼ばれる技術で直接封着される。ガラスと金属が真空気
密封止されるにはそれぞれの材料組み合わせが必須条件
であり、例えぱ、コバールや42合金などの金属にはホ
ウケイ酸系ガラスを用い、ステンレス鋼、Fe系材料な
どにはソーダ系ガラスが用いられる。これはガラスと金
属の熱膨張係数の整合性を取り、残留応力を軽減させる
ことと、ガラスが強固に金属へ気密封着させるためであ
る。
【0009】製造工程としては、大略、(イ)ガラスタ
ブレット成形・金属部品前処理→(ロ)組立→(ハ)ガ
ラス焼成→(ニ)仕上げメッキと比較的単純工程である
ことと、焼成温度も900〜1100℃とセラミックス
の焼成よりも低温である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のオールセラミッ
クスパッケージの場合、グリーンシート成形から完成ま
での工程が煩雑であること、製造設備が高額であるこ
と、高温焼成によるランニングコストアップになること
など、コスト低減の支障になっている。
【0011】またオールセラミックスパッケージでは、
電気的シールド特性から、マイクロ波レベルの高周波帯
には不向きといえる。セラミック端子を用いたメタルパ
ッケージは前記特性は良好であるが、ロウ付け部の気密
を確保するためにパッケージ基体並びにセラミック端子
の嵌合精度が高度に要求されることから部品コスト及び
加工歩留まりの問題を有している。
【0012】ガラスで直接パッケージ金属に封着するガ
ラスハーメチックシールタイプのメタルパッケージは、
工程的に単純で低温域で焼成できることから製造コスト
の低減が可能である。
【0013】しかしながら、導体膜に対応する導入線は
丸線、角線などの金属を用いるため、セラミックスパッ
ケージのような導体印刷法による電極配線回路の形成が
困難であることや、高密度実装用パッケージに対応する
設計自由度がない欠点を有している。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を抱え
た気密封着用端子を製造するに際し、製造工数を低減
し、コスト低減が図られ、設計自由度の高い気密封着用
端子およびその製造方法を提供することにある。
【0015】本発明者は前記目的を達成するため、本発
明による気密封着用端子は、内外に貫通する導電線路用
穴が形成された所定形状のコアメタル表面に絶縁膜を設
けるとともに、前記コアメタルの内面の絶縁膜上に内部
導体膜、前記導電線路用穴に形成された導電線路、前記
コアメタルの外面の絶縁膜に外部導体膜を形成するとと
もに、前記内部導体膜、導電線路及び外部導体膜は相互
に接続していることを特徴とする。
【0016】また本発明による気密封着用端子の製造方
法によれば、パッケージ基体のコア部を金属で構成し、
そのコア部金属(コアメタル)の外表面全体にもしくは
一部を残して、ガラス及び/またはガラスセラミックス
をコートし絶縁膜を形成するとともに、絶縁膜上に気密
封止用導体膜、内部電極配線膜、外部電極配線膜及びパ
ッケージ基体を貫通する導電線路を形成した構造を有す
る気密封着用パッケージの製造方法において、ガラス及
び/またはガラスセラミックスと導体膜、電極配線膜及
び導電線路を800〜1000℃の温度域で一括焼成す
ることを特徴とする。
【0017】本発明者は、金属と絶縁膜及び導体膜を一
括焼成することが有効ではないかと考えて検討した結
果、本発明に到達した。
【0018】
【実施例】本発明をさらに詳しく説明すると、図1は本
発明による気密封着用端子の断面図、図2は上記気密封
着用端子の斜視図、図3は気密封着用端子の底部方向よ
りの斜視図であるが、これらの図より明らかなように、
本発明による気密封着用端子は金属製で箱状のコアメタ
ル1を有しており、このコアメタル1の内外表面に、箱
状コアメタル1の上端面(カバー封止面)11を除いて
絶縁膜2が形成されている。このコアメタル1は底面1
2に箱状コアメタル1の内外に貫通する導電線路用穴1
3が穿設されている。
【0019】このコアメタル1の内部には絶縁膜2を介
してその内側表面に内部電極3が形成されており、この
内部電極3は前記導電線路用穴13を通過する導電線路
4に接続しており、この導電線路4は前記コアメタル1
の外表面に絶縁膜2を介して形成された外部電極5に連
結した構造になっている。
【0020】この気密封着用端子においては、前記コア
メタル内部表面に絶縁膜2を介して台座6が設けられて
おり、回路部品(図示せず)などは、少なくとも一部が
この台座6に支持されるようになっており、前記内部電
極4に配線されるようになっている。このように回路部
品などを配線、装着した後、カバー(図示せず)を被せ
て上述の回路部品などを気密にパッケージし、気密封着
パッケージとする。このような気密封着用端子を製造す
る場合、本発明においては、図4に示すような工程で行
うことを特徴とする。
【0021】図4は、本発明の気密封着用端子の製造プ
ロセスを説明するための工程をフロー化したもので、そ
れぞれの工程内容は以下のとおりである。
【0022】(1)コアメタル作製 パッケージ基体の寸法・形状び構造に応じたコアメタル
をプレス法(打ち抜き、曲げ、絞り、コイニング等)、
切削法、フォトエッチング法などによって形成する。上
記図1から図3に示す気密封着用端子では箱状でかつ導
電線路用穴を穿設したコアメタルを製造する。
【0023】(2)前処理 後述の工程で作製する絶縁膜との接合界面部の欠陥(膨
れ、はがれ、亀裂等)を防止するために、また密着性を
向上させるために、コアメタルは、脱脂、酸洗、必要に
応じてメッキ(Ni、Cuメッキなど)または水素アニ
ール、予備酸化などの前処理を行う。
【0024】(3)絶縁膜コーティング コアメタル上に直接絶縁膜をコートする工程であリ、手
法として以下のような方法が有効である。
【0025】a.泳動電着法 ガラスやセラミックスの粉体を分散させた電解液中にコ
アメタルと電極を対向させ、数百ボルトの直流電圧を印
加する。すると電気泳動が生じ粉体粒子は電場に沿って
コアメタルの方に引きつけられて付着し成膜する。
【0026】本法は、膜厚が均一、平滑になる上、端部
や穴回りの被覆に優れた特徴を有している。
【0027】b.ディッピング法 浸漬法ともいい、ガラスやセラミックス粉体をスリップ
状にした中へコアメタルを直接浸してコートする方法で
ある。
【0028】本法は、比較的簡易な設備で作業でき、材
料損失も少なく経済性に優れているが、複雑な形状や微
細な穴、凹凸のあるものは、たまりが発生しやすいので
膜厚の均一性に劣る。
【0029】c.スプレー法 ガラスやセラミックス粉体をスリップ状にして、スプレ
ーガン先端のノズルで圧搾空気によって霧化させ吹き付
ける方法。
【0030】比較的均一な膜厚が形成され、直接スリッ
プに負の電圧をかけ、負に帯電したスリップ微粒子が効
率よくコアメタルに付着する静電スプレー法がある。
【0031】d.粉体静電法 スプレーガンの尖状電極(−)と対向するコアメタル
(+)との間に高い静電圧を印加すると電界が生じ、ガ
ラス微粒子はイオン化された空気分子と結合し、静電気
力によってコアメタルに誘引沈積する方法。
【0032】e.スクりーン印刷法 ガラスまたはガラスセラミックス粉体をぺースト状に
し、パターン形成されたスクリーンマスクを通じてペー
ストをコアメタル上に転移する方法である。
【0033】f.グリーンシート圧着法 ガラスまたはガラスセラミックス粉体をスリップ状に
し、ドクターブレード装置などでグリーンシート成形し
たものを、コアメタル上に積層・圧着する方法。
【0034】(4)導体膜形成 コアメタル上に成膜した絶縁膜に直接スクリーン印刷法
などにより、導体ぺーストを印刷する。
【0035】導体膜には、気密封止用導体膜、内部電極
配線膜、外部電極配線膜及びパッケージ基体を貫通する
導電線路などの形成がある。
【0036】導体ぺーストの主材料は、Ag、Ag/P
d、Ag/Pt、Ni、Au、Fe−Ni、及びFe−
Ni−Co系のペーストを使用し、800〜1000℃
の温度域焼結可能な材料選定としている。
【0037】(5)焼成 コアメタル上に形成された絶縁膜と導体膜は強固な密着
並びに真空気密容器としての特性を保持するために、最
高温度800〜1000℃で焼成する。
【0038】焼成することにより、絶縁膜はガラスハー
メチックシール理論に基づきコアメタルと気密接合さ
れ、導体膜も金属粒子が焼結し、完全導体となる。
【0039】焼成雰囲気は、絶縁膜と導体膜に含有する
有機パインダーを効率よく完全燃焼・分解させるため
に、基本的には大気雰囲気を採用する(脱パインダー後
はその限りではない)。
【0040】(6)完成 前記(5)焼成にて完成されるが、パッケージの要求性
能(ex、ボンダビリティ、はんだ付け性、ロウ付け
性、耐はんだ食われ性、耐食性、溶接性、接触抵抗性な
ど)に応じて、表層導体膜上にメッキ仕上げを行う場合
がある。(例:(無)電解Niメッキ、(無)電解Au
メッキ) 本発明に使用するコアメタル材料はコバール(Fe−N
i−Co合金)、42合金(42Ni)、ステンレス
鋼、及びFe系材料を用いることができる。また絶縁膜
としては、ホウケイ酸系ガラスまたはソーダ系ガラスな
どのガラス材料、前記ガラスにAl23、MgO、Zr
2、TiO2、ZnO、及びCaOを少なくとも一成分
以上添加したガラスセラミックスの材料を使用すること
ができる。前記導体膜としては、Ag、Ag/Pd、A
g/Pt、Ni、Au、Fe−Ni、及びFe−Ni−
Co系などの導体ペーストを使用することができる。
【0041】本発明の製造によると、所定の形状に加工
されたコアメタル上に絶縁膜をコートし、更に導体膜を
形成した後、800〜1000℃の温度域で焼成する単
純な作業で完成するため、製造工数的にも、製造設備的
にも、セラミックスを用いたパッケージを製造するより
も大幅なコスト低減が図れる。
【0042】また、本発明の絶縁膜形成は、泳動電着
法、ディッピング法、スプレー法、粉体静電法、スクリ
ーン印刷法、グリーンシート圧着法などの手法でコアメ
タルに直接成膜し、更にその上に導体膜を形成すること
を特徴としているので、別個に各材料をパーツとして用
意し、かつ組立に必要な治工具類を用いて製造するよう
な従来のパッケージ工程が不要となり、生産効率の大幅
な向上が図れる。
【0043】また気密封着用パッケージは、パッケージ
基体のコア部に延性体である金属を使用しているので、
オールセラミックスパッケージの粉体焼結の脆性体と比
較して、パッケージ基体の厚みに左右されることなく気
密性を確保することができ、かつ、セラミックスのよう
に亀裂・クラックを経て破壊するという致命的な欠陥を
生じることがない。
【0044】更に、本発明の気密封着用パッケージは、
パッケージ基体全体がコアメタルで構成されているた
め、オールメタルパッケージと類似した特徴を有し、特
に高周波帯におけるノイズ、輻射問題の電気的シールド
効果対策にも最適である。
【0045】ガラス端子を用いるメタルパッケージとの
大きな違いは、外観的に本発明のパッケージは、ガラス
または/及びガラスセラミックスが基体表面を被覆して
いることと(ガラス端子を用いるメタルパッケージは、
導入線部分のみ)、導入線に対応する導体膜が縦横無尽
に形成可能であることから、設計自由度の高い高密度実
装用パッケージに対応することができる。
【0046】また、コアメタルと絶縁膜の接合に関して
は、両者の材料の熱膨張係数を整合させる必要がある。
熱膨張係数が未整合であると、絶縁膜に残留歪みが生じ
るとともにクラックや密着不良の原因となる。
【0047】このようなことから、本発明のパッケージ
組み合わせは、コバールや42合金に対しては、低膨張
タイプのホウケイ酸系ガラス、またはそのガラスにAl
23、MgO、ZrO2、TiO2、ZnO、及びCaO
を少なくとも一成分以上添加したガラスセラミックスを
組み合わせる。ステンレス鋼やFe系金属にはソーダ系
ガラス、またはそのガラスにAl23、MgO、ZrO
2、TiO2、ZnO、及びCaOを少なくとも一成分以
上添加したガラスセラミックスを組み合わせる。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、気密封着用端子の基体
となるコアメタルに直接絶縁膜、更に導体膜を形成し、
一括焼成による製造方式としたため、製造工数の低減、
製造設備・治工具等の削減により、畳座時において大幅
なコスト低減が可能である。更にメタルパッケージと同
等の特性を有し、設計自由度の高い高密度実装用パッケ
ージを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気密封着用端子の断面図。
【図2】本発明の気密封着用端子の上方よりの斜視図。
【図3】本発明の気密封着用端子の下方よりの斜視図。
【図4】本発明の気密封着用パッケージの製造方法を説
明するための製造フロー図。
【符号の説明】
1 コアメタル 12 導電線路用穴 2 絶縁膜 3 内部電極 4 導電線路 5 外部電極 6 台座

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内外に貫通する導電線路用穴が形成され
    た所定形状のコアメタル表面に絶縁膜を設けるととも
    に、前記コアメタルの内面の絶縁膜上に内部導体膜、前
    記導電線路用穴に形成された導電線路、前記コアメタル
    の外面の絶縁膜に外部導体膜を形成するとともに、前記
    内部導体膜、導電線路及び外部導体膜は相互に接続して
    いることを特徴とする気密封着用端子。
  2. 【請求項2】 底部に内外に貫通する導電線路用穴が形
    成された箱状のコアメタルを有し、前記箱状の内部に絶
    縁膜を介して内部電極となる内部導体膜が、箱状の外側
    底部に絶縁膜を介して外部電極となる内部導体膜が形成
    されているとともに、前記内部電極と外部電極は導電線
    路用穴に形成された導電線路により接続されており、前
    記コアメタルの箱状の上端部は絶縁膜で覆われていない
    ことを特徴とする請求項1記載の気密封着用端子。
  3. 【請求項3】 導電線路用穴を設けた所定形状のコアメ
    タルを形成する工程、前記コアメタル表面にガラスおよ
    び/またはガラスセラミックをコーティングし絶縁膜を
    形成する工程、前記形成された絶縁膜上に内部導体膜、
    外部導体膜および前記導電線路用穴に導電線路を相互に
    接続するように形成する工程、800〜1000℃の温
    度で焼成することを特徴とする気密封着用端子の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記コアメタルはコバール(Fe−Ni
    −Co合金)、42合金(42Ni)、ステンレス鋼、
    及びFe系材料を用いてなることを特徴とする請求項3
    記載の気密封着用端子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記絶縁膜はホウケイ酸系ガラスまたは
    ソーダ系ガラス、、前記ガラスにAl23、MgO、Z
    rO2、TiO2、ZnO、及びCaOを少なくとも一成
    分以上添加しガラスセラミックスの群より選択された一
    種以上であり、800〜1000℃の範囲で焼成可能と
    したことを特徴を有する請求項3または4記載の気密封
    着用端子の製造方法。
  6. 【請求項6】 絶緑膜形成法として、泳動電着法、ディ
    ッピング法、スプレー法、粉体静電法、スクリーン印刷
    法あるいはグリーンシート圧着法でコアメタル上に成膜
    後、焼成することを特徴とする請求項3から5記載のい
    ずれかの気密封着用端子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011530005A (ja) * 2008-07-31 2011-12-15 ピーピージー インダストリーズ オハイオ,インコーポレイテッド 不動態化金属コア基板およびその調製方法
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