JP2000277639A - 電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品を収容する容器の内部に不要なガス
が多量に残留して電子部品の正常な作動に悪影響を及ぼ
してしまう。 【解決手段】 絶縁基体２上の枠状のメタライズ金属層
５の内側に電子部品１を搭載した後、メタライズ金属層
５上にろう材６を挟んで金属蓋体３を載置し、次に金属
蓋体３に対しエレクトロンビーム７をメタライズ金属層
５に沿って移動させながら断続的に照射して、メタライ
ズ金属層５と金属蓋体３とを不連続部Ｇを設けてろう材
６で接合し、次に不連続部Ｇから金属蓋体３内側を排気
し、次にエレクトロンビーム７を不連続部Ｇに沿って照
射して、不連続部Ｇをなくしてメタライズ金属層５と金
属蓋体３とをろう材６で接合する電子装置の製造方法で
ある。容器の内部に残留するガスの量を極めて少ないも
のとすることができ、残留ガスによる電子部品１への悪
影響を無視できる程度に軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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封止する電子部品の
封止方法に関するものである。

【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の内部に気密に
封止されることによって製品としての電子装置となる。

【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
搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の上面に搭載
部を取り囲むようにして取着された鉄−ニッケル合金や
鉄−ニッケル−コバルト合金から成る金属枠体と、この
金属枠体にシーム溶接により接合される鉄−ニッケル合
金や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る金属蓋体とか
ら成る容器内部に電子部品を気密に封止したタイプのも
のである。

【０００４】そして、このタイプの電子装置の場合に
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蓋体を載置して、この金
属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蓋体をシー
ム溶接することによって製作される。

【０００５】なお、上述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め
っき層を被着させた後、このニッケルめっき層が被着さ
れたメタライズ金属層に金属枠体を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。

【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蓋体をシーム溶接する際、シ
ーム溶接機のローラー電極の移動速度がせいぜい３ｍｍ
／秒程度と遅く、そのため例えば３ｍｍ角の金属蓋体を
絶縁基体にろう付けされた金属枠体にシーム溶接するの
に数秒程度の長時間を要するため、生産性が低いという
問題点があった。

【０００７】さらに、絶縁基体に金属蓋体をシーム溶接
するための下地金属として金属枠体が必要であり、金属
枠体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問題点も有し
ていた。

【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酸化
アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る絶縁基
体と、鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金
から成る金属蓋体とから成る容器を準備するとともに、
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蓋体を間に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電子
装置が提案されている。

【０００９】この絶縁基体のメタライズ金属層に金属蓋
体を間にろう材を介してエレクトロンビーム溶接により
接合させた容器の内部に電子部品を気密に封止したタイ
プの電子装置は、絶縁基体のメタライズ金属層にニッケ
ルめっきを２〜５μｍの厚みに被着させておくとともに
このニッケルめっきが被着されたメタライズ金属層上に
金属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
に沿って少なくとも一周移動させながら金属蓋体の上面
に連続して照射し、この照射したエレクトロンビームに
よる熱エネルギーで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蓋体
と絶縁基体とが接合される。

【００１０】この絶縁基体のメタライズ金属層に金属蓋
体を間にろう材を介してエレクトロンビーム溶接により
接合した容器内部に電子部品を気密に封止したタイプの
電子装置によれば、エレクトロンビームは磁界によつて
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
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、このため生産性
に極めて優れる。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、高さを低く
することができ、かつ安価である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電子装置によれば、金属蓋体を絶縁基体のメタライ
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
する際に、エレクトロンビームの熱によりろう材の内部
に含まれるガスが容器の内部に多量に放出され、このガ
スが容器の内部に残留して容器の内部に収容された電子
部品の正常な作動に悪影響を及ぼしてしまうという問題
点を有していた。

【００１２】本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出
されたものであり、その目的は、金属蓋体を絶縁基体の
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
ーム溶接する際、容器の内部に不要なガスが多量に残留
することがなく、容器の内部に収容する電子部品を正常
に作動させることができる電子装置の製造方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電子装置の製造
方法は、絶縁基体上に被着された枠状のメタライズ金属
層の内側に電子部品を搭載した後、前記メタライズ金属
層上にろう材を挟んで金属蓋体を載置する工程と、前記
金属蓋体に対しエレクトロンビームを前記メタライズ金
属層に沿って移動させながら断続的に照射して前記ろう
材を溶融させ、前記メタライズ金属層と前記金属蓋体と
を不連続部を設けて前記ろう材で接合する工程と、前記
不連続部から前記金属蓋体内側を排気する工程と、前記
金属蓋体に対しエレクトロンビームを前記不連続部に沿
って照射して前記ろう材を溶融させ、前記不連続部をな
くして前記メタライズ金属層と前記金属蓋体とを前記ろ
う材で接合する工程とを順次行なうことを特徴とするも
のである。

【００１４】本発明の電子装置の製造方法によれば、エ
レクトロンビームの照射によるメタライズ金属層と金属
蓋体との接合が、まず金属蓋体の全周のうちの一部に不
連続部が形成されるようにしてメタライズ金属層に沿っ
てエレクトロンビームを断続的に照射することにより行
なわれ、次にその不連続部から金属蓋体内側のガスを排
気した後、不連続部に沿って金属蓋体にエレクトロンビ
ームを照射して不連続部をなくしてメタライズ金属層と
金属蓋体とをろう材で接合することから、エレクトロン
ビームの熱により溶融したろう材から発生するガスはそ
のほとんどが不連続部から排気されるので、金属蓋体の
内側には最後に封止される不連続部に対応する部位のろ
う材から発生する極めてわずかな量のガスしか残留しな
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を基に
説明する。

【００１６】図２は、本発明の電子装置の製造方法によ
り得られる電子装置の実施の形態の一例を示した断面図
であり、１は電子部品、２は絶縁基体、３は金属蓋体で
ある。そして、絶縁基体２と金属蓋体３とから成る容器
の内部に例えば圧電振動子や半導体素子等の電子部品１
を気密に封止することによって電子装置が構成されてい
る。

【００１７】電子部品１は、例えば圧電振動子や半導体
素子等であり、その下面には図示しない複数の電極を有
している。

【００１８】絶縁基体２は電子部品１を支持するための
支持体であり、例えば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１を収容するための凹部Ａを有し
ている。そして、凹部Ａの底面には電子部品１を搭載す
るための搭載部２ａを形成しており、搭載部２ａには電
子部品１が搭載されている。

【００１９】また、絶縁基体２には、搭載部２ａ上面か
ら絶縁基体２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メタライズから成るメタライズ
配線層４が被着形成されている。

【００２０】メタライズ配線層４は電子部品１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し、
その搭載部２ａ上面の部位には電子部品１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２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。

【００２１】さらに、絶縁基体２の上面外周部には、搭
載部２ａを取り囲むようにして、タングステンやモリブ
デン等の金属粉末メタライズから成り、幅が0.4 ｍｍ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には金属蓋体３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。

【００２２】絶縁基体２のメタライズ金属層５に間にろ
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
ている金属蓋体３は、例えば鉄−ニッケル合金や鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等から成り、絶縁基体２のメタラ
イズ金属層５に間にろう材６を介してエレクトロンビー
ム溶接により接合されることにより、絶縁基体２との間
で容器を構成してその内側に電子部品１を気密に封止し
ている。

【００２３】また、金属蓋体３とメタライズ金属層５と
の間に配されるろう材６は、銀−銅合金や鉛−錫合金・
金−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、金属蓋体３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。

【００２４】次に、上述の電子装置において絶縁基体２
と金属蓋体３とから成る容器の内部に電子部品１を気密
に封止する、本発明の電子装置の製造の実施の形態の一
例について、添付の図１（ａ）〜（ｄ）に示す斜視図を
基に説明する。

【００２５】まず、図１（ａ）に斜視図で示すように、
電子部品１と、絶縁基体２と、金属蓋体３とを準備す
る。

【００２６】電子部品１は、例えば圧電振動子や半導体
素子であり、その下面には図示しない複数の電極を有し
ている。

【００２７】絶縁基体２は、上述したようにその上面に
電子部品１が搭載される搭載部２ａを有しており、また
この搭載部２ａを取り囲むようにして枠状のメタライズ
金属層５が被着されている。

【００２８】この絶縁基体２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
て泥漿状となしたセラミックスラリを従来周知のドクタ
ーブレード法やカレンダロール法を採用してシート状と
なすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを
得るとともに、これらに適当な打ち抜き加工を施し、し
かる後、これらのセラミックグリーンシートにメタライ
ズ配線導体４やメタライズ金属層５となる金属ペースト
を所定のパターンに印刷塗布するとともに上下に積層
し、最後にこれを還元雰囲気中、約1600℃の高温で焼成
することによって製作される。

【００２９】なお、メタライズ配線導体４やメタライズ
金属層５となる金属ペーストは、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および溶剤を添加混合
することによって得られ、従来周知のスクリーン印刷法
を採用することによってセラミックグリーンシートに所
定のパターン印刷塗布される。

【００３０】また、絶縁基体２に被着されたメタライズ
配線層４およびメタライズ金属層５は、その露出する表
面にニッケルや金等の耐食性に優れ、かつ半田との濡れ
性に優れる金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被
着させておくと、メタライズ配線層４およびメタライズ
金属層５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と電子部品１の電極や外部電
気回路基板の配線導体との接続およびメタライズ金属層
５と金属蓋体３とのろう材６を介したエレクトロンビー
ム溶接による接合を強固なものとなすことができる。し
たがって、メタライズ配線層４およびメタライズ金属層
５の表面には、ニッケルや金等の耐食性に優れ、かつ半
田等との濡れ性に優れる金属をめっき法により１〜20μ
ｍの厚みに被着させておくことが好ましい。

【００３１】金属蓋体３は、鉄−ニッケル合金や鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等から成る略平板であり、その下
面全面にろう材６が予め被着されている。

【００３２】金属蓋体３は、鉄−ニッケル合金や鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等から成る広面積の板状の母材の
下面に、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−錫合金等から成るろう材を
従来周知の圧延法やめっき法等により所定の厚みにクラ
ッドさせておくとともに、このろう材がクラッドされた
母材を従来周知の打ち抜き法により所定の形状に打ち抜
くことによって、下面全面にろう材６を有するように製
作される。

【００３３】次に、図１（ｂ）に斜視図で示すように、
絶縁基体２の搭載部２ａに電子部品１を搭載するととも
に、金属蓋体３を絶縁基体２のメタライズ金属層５に間
にろう材６を挟んで載置する。

【００３４】絶縁基体２の搭載部２ａに電子部品１を搭
載するには、例えば、銀−エポキシ樹脂等の導電性接着
剤を介して電子部品１の電極と絶縁基体１の配線導体４
とを接着固定する方法が採用され得る。

【００３５】そして次に、図１（ｃ）に斜視図で示すよ
うに、真空雰囲気中において金属蓋体３の上面にエレク
トロンビーム７を、その照射位置Ｐの例えば一部に間隔
が0.05〜0.5 ｍｍ程度の不連続部Ｇが形成されるように
して枠状のメタライズ金属層５に沿って断続的に照射し
て、照射位置Ｐに対応する部位のろう材６をその商社に
応じて溶融させることにより、金属蓋体３とメタライズ
金属層５とを溶融したろう材６により不連続部Ｇを設け
て接合する。

【００３６】このとき、不連続部Ｇに対応するエレクト
ロンビームを照射しない部位ではろう材６が溶融しない
ので、この部位においてメタライズ金属層５とろう材６
との間に容器の内外を貫通する隙間が形成されている。

【００３７】そして、この状態で例えば0.1 秒〜１分程
度の間しばらく放置し、エレクトロンビーム７の熱によ
りろう材６から発生したガスを容器の外部に排出する。
このようにしばらく放置することにより、金属蓋体内側
のガスは、不連続部Ｇに対応する部位に形成された前記
隙間を通してまわりの真空雰囲気中に排気される。

【００３８】そして最後に、図１（ｄ）に斜視図で示す
ように、金属蓋体３の上面の不連続部Ｇに対応する部位
にエレクトロンビーム７を照射し、この不連続部Ｇのろ
う材６を溶融させて前記隙間を塞ぐことによって、絶縁
基体２と金属蓋体３とから成る容器の内部に電子部品１
を気密に封止する。

【００３９】このとき、ろう材６の他の部位から発生し
たガスはすでに外部に排出されているので、容器の内部
には不連続部Ｇに対応する部位のろう材６から発生する
ガスの一部のみが残留するにすぎず、極めてわずかな量
のガスしか残留しないこととなる。したがって、容器の
内部に残留するガスによる電子部品１への悪影響を無視
できる程度に軽減することができ、その結果、電子部品
１を正常に作動させることが可能な電子装置を提供する
ことができる。

【００４０】なお、この製造方法に従って電子部品を封
止する場合には、多数個の容器を真空雰囲気中に並べて
用意し、これら多数個の容器のそれぞれの金属蓋体３に
対して照射位置Ｐに不連続部Ｇが形成されるようにして
エレクトロンビーム７を順次照射した後、引き続きこれ
らの容器のそれぞれの金属蓋体３の不連続部Ｇに対して
エレクトロンビーム７を同じ順で順次照射するようにす
ると、同一の容器に対するエレクトロンビーム７の１回
目の照射と２回目の照射との間に容器内部のガスを排出
するための時間を効率よく設けることができる。

【００４１】かくして、本発明の電子装置の製造方法に
よれば、絶縁基体２と金属蓋体３とから成る容器の内部
に残留するガスの量が極めて少ないものとなり、ガスに
よる悪影響を極めて軽微として容器の内部に収容する電
子部品１を正常に作動させることが可能な電子装置が得
られる。

【００４２】なお、本発明は、上述の実施の形態の一例
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いうまで
もない。

【００４３】例えば、図３（ａ）に斜視図で示すよう
に、金属蓋体３の上面にエレクトロンビーム７ａを、そ
の照射位置Ｐの例えば一部に不連続部Ｇが形成されるよ
うにして枠状のメタライズ金属層５に沿って断続的に照
射して、その照射位置Ｐに対応する部位のろう材６を溶
融させることにより、金属蓋体３とメタライズ金属層５
とを溶融したろう材６により不連続部Ｇを設けて接合し
た後、金属蓋体３の上面中央部にエレクトロンビーム７
を照射して金属蓋体３の表面に製造者や製品名・製品番
号等を表示するための標識Ｍを形成し、その後、金属蓋
体３内側を排気して容器内部のガスを排出した後、図３
（ｂ）に斜視図で示すように、不連続部Ｇにエレクトロ
ンビーム７を照射して容器を気密に封止するようになし
てもよい。

【００４４】この場合には、エレクトロンビーム７を金
属蓋体３の上面中央部に照射して金属蓋体３の表面に標
識Ｍを形成する際に、金属蓋体３はメタライズ金属層５
にその略全周にわたり接合固定されていることから、標
識Ｍを形成するために照射されるエレクトロンビーム７
の熱によって金属蓋体３に反り等の変形が発生すること
がほとんどない。また、標識Ｍを形成するために照射さ
れるエレクトロンビーム７の熱によってろう材６から発
生するガスは、容器を気密に封止する前に不連続部Ｇか
ら排出されるので、これが容器内部の電子部品１に悪影
響を及ぼすこともない。

【００４５】また、不連続部Ｇを設ける位置は、図１ま
たは図３に示すように１カ所のみに限られず、エレクト
ロンビームを断続的に照射することによって、必要に応
じて数カ所設けてもよいことは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】本発明の電子装置の製造方法によれば、
エレクトロンビームの照射によるメタライズ金属層と金
属蓋体との接合が、まず金属蓋体の全周のうちの所望の
部分に不連続部が形成されるようにしてメタライズ金属
層に沿ってエレクトロンビームを断続的に照射すること
により行なわれ、次にその不連続部から金属蓋体内側の
ガスを排気した後、不連続部に沿って金属蓋体にエレク
トロンビームを照射して不連続部をなくしてメタライズ
金属層と金属蓋体とをろう材で接合することから、エレ
クトロンビームの熱により溶融したろう材から発生する
ガスはそのほとんどが不連続部から排気されるので、金
属蓋体の内側には最後に封止される不連続部に対応する
部位のろう材から発生する極めてわずかな量のガスしか
残留しない。

【００４７】したがって、容器の内部に不要なガスが多
量に残留することがなく、残留ガスによる電子部品への
悪影響を無視できる程度に軽減することができ、その結
果、電子部品を正常に作動させることが可能な電子装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の電子装置
の製造方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎
の斜視図である。

【図２】本発明の製造方法により製造される電子装置の
実施の形態の一例を示す断面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の電子
装置の製造方法の実施の形態の他の例を説明するための
斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・・電子部品 ２・・・・・絶縁基体 ２ａ・・・・搭載部 ３・・・・・金属蓋体 ５・・・・・メタライズ金属層 ６・・・・・ろう材 ７・・・・・エレクトロンビーム Ｐ・・・・・エレクトロンビーム７の照射位置 Ｇ・・・・・照射位置Ｐに形成された不連続部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基体上に被着された枠状のメタライズ
   金属層の内側に電子部品を搭載した後、前記メタライズ
   金属層上にろう材を挟んで金属蓋体を載置する工程と、 前記金属蓋体に対しエレクトロンビームを前記メタライ
   ズ金属層に沿って移動させながら断続的に照射して前記
   ろう材を溶融させ、前記メタライズ金属層と前記金属蓋
   体とを不連続部を設けて前記ろう材で接合する工程と、 前記不連続部から前記金属蓋体内側を排気する工程と、 前記金属蓋体に対しエレクトロンビームを前記不連続部
   に沿って照射して前記ろう材を溶融させ、前記不連続部
   をなくして前記メタライズ金属層と前記金属蓋体とを前
   記ろう材で接合する工程とを順次行なうことを特徴とす
   る電子装置の製造方法。