JP2002246491A - 電子部品用パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

電子部品用パッケージ及びその製造方法

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JP2002246491A
JP2002246491A JP2001045182A JP2001045182A JP2002246491A JP 2002246491 A JP2002246491 A JP 2002246491A JP 2001045182 A JP2001045182 A JP 2001045182A JP 2001045182 A JP2001045182 A JP 2001045182A JP 2002246491 A JP2002246491 A JP 2002246491A
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electronic component
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ceramic
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Shigehiro Kawaura
茂裕 河浦
Hisanobu Murata
寿伸 村田
Takehiro Nakaseki
武浩 中関
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Nippon Carbide Industries Co Inc
Original Assignee
Nippon Carbide Industries Co Inc
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】セラミックにクラックの発生がなく、メタライ
ズ層及びメッキ層での剥離の発生がなく、気密封止性に
優れた電子部品用パッケージ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】セラミック製の開口周縁部にメタライズ層
及び封着材層を形成し、金属製の蓋体及び該封着材層を
電子ビーム又はレーザの照射により溶着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、電子部品を気密封
止する電子部品用パッケージ及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器
等の水晶応用製品、半導体製品、等の電子部品はパッケ
ージに気密封止されている。電子部品をセラミック、ガ
ラス、金属、樹脂、等の容器に収納し、セラミック、ガ
ラス、金属、樹脂、等の蓋を樹脂による封止、半田によ
る封止、低融点ガラスによる封止、抵抗溶接による封
止、レーザまたは電子ビームによる封止、等の封止方法
が提案されて実施されている。レーザまたは電子ビーム
による封止方法は、メタライズ層を形成して該メタライ
ズ層にNiメッキを施したセラミック基体及びコバール
等の金属に金属ロー材を貼り付けた金属蓋体を重ね合わ
せ、金属蓋体の上部からレーザまたは電子ビームを照射
してメッキ層と金属蓋体を溶融接合する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子ビームまたはレーザによる封止方法は、表面にタン
グステン、モリブデン・マンガン、等のメタライズ層が
5〜40μm程の厚みで形成されていて、更に該メタラ
イズ層にはニッケルなどのメッキが0.5〜6μm程の
厚みで施されたセラミック基材、コバール等の金属板に
接合金属層(15μm厚の銀等)を圧延手法等で形成し
た金属蓋体(一般には、クラッド材と称される。)、メ
タライズ層が形成されたセラミック基体及び金属蓋体を
メタライズ層及び接合金属層が接合するように配置し、
金属蓋体側から電子ビームまたはレーザを照射して金属
板、接合金属層、メッキ層を高エネルギーで溶融して溶
融接合する方法である。このようなクラッド材を用いた
金属蓋体の溶融接合では、高エネルギーの集中による発
熱によりセラミック部分にクラックが発生すること、メ
タライズ層、メッキ層、等での剥離が発生すること、で
気密封止性に問題が生ずることがある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、開口部が形成
されたパッケージに電子部品を収納し、該パッケージの
開口周縁部及び蓋体とを溶着してなる電子部品用パッケ
ージにおいて、セラミック製の開口周縁部にメタライズ
層及び封着材層を形成した電子部品用パッケージ及びそ
の製造方法である。更に、金属製の蓋体及び封着材層を
電子ビーム又はレーザの照射により溶着する電子部品用
パッケージである。このように封着材層をセラミック側
に形成して蓋体及び封着材層を電子ビーム又はレーザの
照射により溶着すると該封着材層が高エネルギーの集中
による発熱し、この集中発熱によるサーマルショックを
該封着材層が溶融することによって緩和し、セラミック
部分のクラックの発生を防ぎ、並びに/又はメタライズ
層、メッキ層、等での剥離の発生を防ぐ、などの問題解
決作用により気密封止性に優れた電子部品用パッケージ
及びその製造方法を提供することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明に係る電子部品用パッケー
ジ及びその製造方法は、電子部品収納用の凹状の開口部
3が形成され、該開口部の周囲をセラミックによる開口
周縁部4が取り囲み、該開口周縁部の上面部ぐるりにメ
タライズ層5が形成され、該メタライズ層の上に封着材
層6が形成されたセラミック製基体1である。更に、封
着材層及び金属製の蓋体2を相対配置して電子ビーム8
又はレーザ8の照射で封着材層及び蓋体を溶着して気密
封止したものである。以下において図1、図2、図3に
より更に詳述する。
【0006】セラミック製基体1は、一般の方法で製作
されたセラミック製の開口部を形成した箱状の容器であ
り、開口周縁部4の上面ぐるりにメタライズ層5及び封
着材層6を形成したものである。セラミック製作の一般
の方法とは、粉末プレスによる方法、積層による方法な
どであり特に限定するものではない。例えば、積層によ
る方法は、アルミナによるグリーンシート(ドクターブ
レード方法などで製作したシート)を複数枚用いて各々
のシートに必要に応じて孔を明け、導体層を形成し、開
口部を形成し、所望の複数枚のセラミックグリーンシー
トを積み重ねて加熱プレス積層し、開口周縁部4の上面
部にタングステンペーストを塗布してメタライズ層5を
形成し、セラミック製基体を後で個別のパッケージに分
割するためのブレイク溝10をセラミックグリーンシー
ト表面に形成し、水素混合の不活性ガス雰囲気で焼結し
て製作する方法である。
【0007】メタライズ層5は、メタライズの材料を特
に限定するものでなく、同時焼成、後焼成で形成しても
よく、1〜40μmの厚みであることが好ましく、更に
好ましくは10〜25μmの厚みである。上記説明は、
セラミック焼成と同時にタングステンのメタライズ層を
形成する同時焼成方法である。後焼成方法は、焼結した
セラミック体にモリブデン・マンガン、銀系の導体、等
のメタライズ層を形成して焼成する方法である。
【0008】メタライズ層5にメッキを施す。例えば
0.1〜10μmのNiメッキを施して不活性ガス雰囲
気で加熱してシンタリングを行いメタライズ層とメッキ
層の密着性を高める。更に金メッキを施してNiの酸化
を防止することが好ましい。以後、メッキ層も含めてメ
タライズ層5と言うもある。
【0009】メタライズ層5の上に封着材層6を形成す
る。封着材層は、ろう材(軟ろう、硬ろうと言われるソ
ルダ、銀ろう、隣銅ろう、等)より成る。ろう材の粉末
をペースト状態にして印刷方法などで開口周縁部の上面
に形成されたメタライズ層の上に塗布し、加熱・溶融し
てメタライズ層5と密着した封着材層6を形成する。箔
状態のろう材を格子状に金型で打ち抜いて(エッチング
で形成することもできる。)メタライズ層の上に配置
し、加熱・溶融してメタライズ層と密着した封止材層を
形成することもできる。封着材層は、単層形成でなく複
数層形成してもよい。複数層形成の場合には階段状に上
層ほど狭くするのが好ましい。これらの封着材層は電子
ビーム又はレーザで溶着したとき高エネルギーで部分溶
融してサーマルショックが発生しても封着材層が緩衝材
となりクラックの発生を防ぐ、またメタライズ層、メッ
キ層、等での剥離の発生を防ぐ、また封着材層及び蓋体
との溶着性もよく、気密封止性により優れる。更に、封
着材層6の上に金属メッキを施すことにより封着材層の
酸化を防止することができる。金属メッキを特に限定す
るものではないが、0.005μm〜1μmの金メッキを
施すことが好ましい。金メッキは、酸化を防止するのみ
でなく溶着したときにろう材と合金を作り易い。また、
電子部品の搭載部分の酸化防止、ワイヤボンディング部
分の形成にもなる。
【0010】金属製の蓋体2は板材である。蓋体の板状
の母材は、コバール、隣青銅、等の金属であり特に限定
するものではない。厚さは、0.05mm〜0.5mm
であることが好ましい。コストの面からは常用されてい
るコバールが好ましい。母材が腐食して後々に電子部品
の上に付着して特性が劣化することを防ぐためにまたは
溶着するときに封着材層との密着性向上のために、蓋材
にNiメッキを施すことが好ましい。
【0011】セラミック製基材1の開口部3に電子部品
(半導体製品、水晶応用製品、個別部品、等)を搭載す
る。搭載の詳細は省略する。
【0012】封着装置内でセラミック製基体1の封着材
層6が形成されている側に金属製の蓋体2を配置して蓋
体側から電子ビーム8又はレーザ8を照射し蓋体及び封
着材層を溶着して溶着接合部9で気密封止する。レーザ
封着装置を使用する場合は、装置内を不活性ガス雰囲気
または真空雰囲気状態にして蓋体側から封着材層が形成
された部分にプログラムに従ってレーザを照射して蓋体
及び封着材を溶着する。レーザは、CO、YAG、等
が好ましい。電子ビーム封着装置を使用する場合は、真
空雰囲気状態または不活性ガス雰囲気にして蓋体側から
封着材層が形成された部分にプログラムに従って電子ビ
ームを照射して蓋体及び封着材を溶着する。電子ビーム
がガス雰囲気中に照射されるとガス分子の影響を受けて
散乱するためビーム径が広がりエネルギー密度が低下す
ることにより溶込みが減少する現象が起きるためエネル
ギーめんから真空雰囲気が好ましいが、反面、ガス雰囲
気の場合には溶着金属の幅が広がるので組み立て許容が
大きくなり溶着封止が容易となり作業面からすると好ま
しい。電子ビーム装置とレーザ装置を比較した場合、エ
ネルギー効率がよい電子ビーム装置を使用することが好
ましい。
【0013】セラミック製基体及び蓋体を溶着封止する
ために装置内に配置する方法は、特に限定するものでは
ない。例えば、焼結したセラミック製基体1のメタライ
ズ層5に封着材層6を形成した後にブレイク溝に従って
個別のパッケージに分割し、分割した個別のパッケージ
及び個別の蓋体を配置して溶着封止する方法である。他
の例として、封着材層6が形成された多数個のパッケー
ジの集団であるシート状のセラミック製基体1及び蓋体
となる金属板を配置して各々のパッケージの封着材層の
部分に電子ビーム又はレーザを照射して溶着封止し、不
要となる部分の金属板をエッチング除去し、保護用のメ
ッキを施し、セラミック製基体のブレイク溝に沿って分
割し、電子部品用パッケージを製作する方法である。
【0014】
【実施例】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその
製造方法の実施例を示す。尚、本発明に係る電子部品用
パッケージ及びその製造方法は、以下の実施例に限定さ
れるものでない。
【0015】(実施例1)94%アルミナによる各種厚
さのセラミックグリーンシートをドクターブレード方法
で作成した。厚さ0.3mmのグリーンシートAに電極
取り出し用の孔を明け、導電性ペースト(タングステ
ン)を印刷してスルホール電極、配線電極を形成した。
このスルホール電極は、後に形成されるブレイク溝によ
り分割される位置にある。厚さ0.2mmのグリーンシ
ートBに部品搭載部の角穴を明け、電極用の孔を明け、
導電性ペーストを印刷してスルホール電極、配線電極を
形成した。厚さ0.4mmのグリーンシートCに部品搭
載用の開口部3となる角穴を明けた。グリーンシート
A、グリーンシートBおよびグリーンシートCを位置合
わせ配置し、加熱・加圧して3層構造の積層体を形成し
た。該積層体の開口部周辺の開口周縁部4の上面ぐるり
にメタライズ層5となるタングステンによるペーストを
印刷塗布した。該積層体は、多くの個別パッケージが形
成されているので分割のためのブレイク溝10を形成し
た。この積層体を水素付加の窒素雰囲気炉で1650度
の温度で焼結してセラミック製基体1を作製した。更
に、厚みがほぼ3μmの無電解Niメッキ・電解Niメッ
キをメタライズ層5および配線電極に施した。(以上の
製造工程は、通常に行われている工程のため簡略の説明
とした。)
【0016】作製されたセラミック製基体1を印刷用ス
テージに配置・固定し、銀ろう系のペーストをメタライ
ズ層5上の部分にスクリーン印刷し、乾燥し、窒素雰囲
気炉で加熱して銀ろうおよびメタライズ層を溶融固着し
た。更に、厚みが約0.2μmの無電解Auメッキを配
線電極、銀ろうおよび露出メタライズ層の表面に施し
た。
【0017】図2のセラミック製基体の開口部3に導電
性接着剤を用いて水晶振動子7を搭載固定した。
【0018】電子ビーム封着装置に水晶振動子が搭載さ
れたセラミック製基体1を配置固定し、該セラミック製
基体の封着材層6の側に表面にNiメッキが施された厚
さ0.1mmのコバールの板を配置(図2)・接触さ
せ、該コバールの板を上から押さえて、真空雰囲気で電
子ビームを照射し、セラミック製基体の各々開口周縁部
のぐるりにある封着材層の銀ろうとコバールの板を溶着
した。(図1)
【0019】コバールを溶着したセラミック製基体のコ
バールの表面にフォトレジストフィルムを貼付、パター
ンフィルムで露光し、ブレイク溝に相当する部分を除去
するように現像を施し、更に、フォトレジストから露出
したコバール部分をエッチングし、ブレイク溝が目視で
きるようにコバールを除去した。セラミック製基体にあ
らかじめ形成されているブレイク溝に沿って分割して各
々個別の電子部品パッケージを製作した。(図1の電子
ビーム8がない状態)
【0020】このように製作された電子部品用パッケー
ジは、コバールおよび銀ろうが電子ビームの照射により
溶着されているため水晶振動子の温度を上昇させること
なく、銀ろうがサーマルショックを吸収してクラックの
発生がなく、メタライズ層、メッキ層、銀ろう層および
コバールでの剥離が発生しない気密封止性に優れたもの
である。
【0021】(実施例2)電子ビームの代わりにレーザ
を照射して溶着封止する以外は実施例1と略同様にし
た。レーザ封着装置にセラミック製基体および蓋体を配
置・接触させ、窒素置換雰囲気でレーザ照射して蓋体の
コバールと封着材層の銀ろうを溶着して気密封止した。
【0022】このように製作された電子部品用パッケー
ジは、コバールおよび銀ろうがレーザの照射により封着
されているため水晶振動子の温度を上昇させることな
く、銀ろうがサーマルショックを吸収したクラックの発
生がなく、メタライズ層、メッキ層、銀ろう層及びコバ
ールでの剥離が発生しない気密封止性に優れたものであ
る。
【0023】(実施例3)実施例1において、封着材層
に金メッキを施すことなくセラミック製基体に水晶振動
子を搭載し、電子ビーム封着装置で気密封止して電子部
品用パッケージを製作した。実施例1と同様に気密性に
優れたものであった。
【0024】
【発明の効果】セラミック製の開口周縁部にメタライズ
層及び封着材層を形成したセラミック製基体並びに金属
製の蓋体を接触配置し電子ビーム又はレーザの照射によ
り蓋体及び封着材層を溶着することにより内部に搭載さ
れた電子部品の温度を上昇させることなく、セラミック
製基体に形成された封着材層がサーマルショックの緩衝
材として作用するためクラックの発生がなく、メタライ
ズ層、メッキ層、等での剥離の発生がない気密封止性に
優れた電子部品用パッケージ及びその製造方法を提供す
ることができる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製
造方法による電子部品を搭載し、セラミック製基体及び
金属製の蓋体を電子ビームまたはレーザにより溶着して
気密封止した電子部品用パッケージの一実施態様を示す
断面視図である。
【図2】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製
造方法による溶着前の電子部品を搭載したセラミック製
基体(多数個取りの2個部分のみを記載した)、金属製
の蓋体を相対配置したイメージ断面視図である。
【図3】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製
造方法によるセラミック製基体の開口部側よりの図であ
る。
【0026】
【符号の説明】
1 セラミック製基体 2 蓋体 3 開口部 4 開口周縁部 5 メタライズ層 6 封着材層 7 電子部品 8 電子ビーム 8 レーザ 9 溶着接合部 10ブレイク溝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開口部が形成されたパッケージに電子部
    品を収納し、該パッケージの開口周縁部及び蓋体とを溶
    着してなる電子部品用パッケージにおいて、セラミック
    製の開口周縁部にメタライズ層及び封着材層を形成した
    ことを特徴とする電子部品用パッケージ及びその製造方
    法。
  2. 【請求項2】 金属製の蓋体及び封着材層を電子ビーム
    又はレーザの照射により溶着することを特徴とする請求
    項1に記載の電子部品用パッケージ。
JP2001045182A 2001-02-21 2001-02-21 電子部品用パッケージ及びその製造方法 Pending JP2002246491A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007096777A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Kyocera Kinseki Corp 圧電振動子の製造方法
JP2012015779A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Kyocera Kinseki Corp 圧電振動子の製造方法及び圧電振動子
US8921162B2 (en) 2012-05-18 2014-12-30 Seiko Epson Corporation Method for manufacturing electronic component, and electronic apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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