JP2004179361A - Covering member and container for housing electronic components using the same - Google Patents
Covering member and container for housing electronic components using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004179361A JP2004179361A JP2002343336A JP2002343336A JP2004179361A JP 2004179361 A JP2004179361 A JP 2004179361A JP 2002343336 A JP2002343336 A JP 2002343336A JP 2002343336 A JP2002343336 A JP 2002343336A JP 2004179361 A JP2004179361 A JP 2004179361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- lid
- solder
- sealing material
- silver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収納するための蓋部材およびこれを用いた電子部品収納用容器に関し、特に封止材に低融点合金を用いて封止を行なう蓋部材およびこれを用いた電子部品収納用容器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびその周辺から下面にかけて導出したタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有し、上面の外周部に封止用のメタライズ金属層が被着された絶縁基体と、金属材料から成り、下面の外周部に封止材が被着されている蓋体とから構成されている。そして、絶縁基体の凹部底面に半導体素子等の電子部品を接着剤を介して接着するとともに電子部品の各電極をボンディングワイヤ等を介してメタライズ配線層に接続し、しかる後、絶縁基体のメタライズ金属層に、蓋体をその下面に被着させておいた封止材が相対するように位置合わせを行ない、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中でメタライズ金属層と封止材とを溶融一体化させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器を気密に封止することによって最終製品としての電子装置となる。
なお、このような従来の電子装置においては、絶縁基体と蓋体とを接合する封止材として、鉛を主成分とする半田が使用されていた。
【0003】
しかしながら、封止材に含有される鉛が環境汚染物質に指定され、例えば、鉛を含有する半田を使用した電子装置が屋外に廃棄もしくは放置され風雨に曝された場合、環境中に鉛が溶け出し環境を汚染する危険性があり、近年、地球環境保護運動の高まりの中で鉛を含有しない封止材が要求されるようになってきた。
【0004】
そこで、人体に対して有害である鉛を用いない各種封止材が開発・提案されてきた。このような封止材として、例えば錫やビスマス−銀、亜鉛−アルミニウム等を主成分とする各種半田が採用されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−307228号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら錫や銀・亜鉛を含有した合金から成る半田は、温度が−55〜125℃の温度サイクル条件下での耐熱疲労性には優れた信頼性を示すものの、これらの半田は、その融点がいずれも225℃以下であり、この半田を絶縁基体と蓋体とを気密に封止する封止材として使用した場合、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際の230〜240℃の熱履歴が加わり封止材自体が溶融してしまい、電子装置内部の気密封止が破れてしまうという問題点を有していた。
【0007】
また、ビスマス−銀を主成分とする半田は、−55〜125℃の温度サイクル条件下での耐熱疲労特性に劣り気密信頼性に欠けるため、電子装置の気密封止用に用いるには不適当であるという課題を有していた。
【0008】
さらに、亜鉛−アルミニウムを主成分とする半田は、空気中に放置した場合に、腐食が進行しやすく長期の気密信頼性に欠け、電子装置の気密封止用に用いるには、これもまた不適当であるという課題を有していた。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わっても電子装置の気密性が確保でき、封止材自体の耐食性にも優れ、さらに、鉛を含有しない地球環境に優しい蓋部材およびこれを用いた電子部品収納用容器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓋部材は、蓋体と、この蓋体の表面に被着形成された封止材とから成る蓋部材であって、前記封止材は、前記蓋体側から順に配置された第1層および第2層から成る2層構造を有しており、前記第2層を錫を主成分とする半田で形成し、前記第1層を前記第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成したことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の蓋部材によれば、封止材の第2層を錫を主成分とする半田で形成し、第1層を第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成したことから、この蓋部材と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材の第2層は、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材の第2層が容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の金属と第2層の半田とから成る、融点が250℃以上の合金をを介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0012】
また、本発明の蓋部材は、上記構成において、前記第1層を銀または銀−銅合金で、前記第2層を錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成したことを特徴とするものである。
【0013】
本発明の蓋部材によれば、上記構成において、封止材の第1層を銀または銀−銅合金で、第2層を錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成した場合には、第1層の銀が第2層の半田の主成分である錫と容易に反応して固層線温度が250℃以上の合金層を良好に形成し、より気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。
【0014】
本発明の電子部品収納用容器は、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枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体と、上記構成の蓋部材とから成り、前記枠状のメタライズ金属層に、前記封止材を介して前記蓋体を接合させ、前記絶縁基体と前記蓋体とで構成される容器の内部に電子部品を気密に収容することを特徴とするものである。
【0015】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の金属と第2層の半田とから成る、融点が250℃以上の合金をを介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはなく、気密信頼性の高い電子部品収納用容器とすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の蓋部材および電子部品収納用容器を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の蓋部材の実施の形態の一例を示す断面図、図2はその要部拡大断面図であり、これらの図において2は蓋体、3は封止材、3aは封止材の第1層、3bは封止材の第2層であり、主にこれらで本発明の蓋部材1が構成されている。
【0017】
蓋部材1を構成する蓋体2は、例えば42アロイや鉄・ニッケル・コバルト合金等の金属、あるいは酸化アルミニウムやムライト・窒化アルミニウム・炭化珪素・ガラスセラミックス等を主成分とする焼結体等のセラミックスから成り、蓋体2が金属から成る場合は、蓋体2と成る母材を蓋体2に対応した形状を有する打抜き金型で打抜くことによって製作され、また、蓋体2がセラミックス、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、先ず、アルミナ(Al2O3)やシリカ(SiO2)・カルシア(CaO)・マグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して泥漿状と成し、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等を採用してシート状に成形しセラミックグリーンシートを得、その後、セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【0018】
なお、封止材3が被着される領域には、各種金属によるメタライズ層やめっき層が形成されている。なお、蓋体2が金属から成る場合においても、封止材3が被着される領域に各種金属によるメタライズ層やめっき層を形成してもよい。
【0019】
そして本発明の蓋部材1においては、封止材3は蓋体2側から順に配置された第1層3aおよび第2層3bから成る2層構造を有しており、第2層3bが錫を主成分とする半田で形成され、第1層3aが第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成されている。また、本発明においてはこのことが重要である。
【0020】
本発明の蓋部材1によれば、封止材3の第2層3bを錫を主成分とする半田で形成し、第1層3aを第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成したことから、この蓋部材1と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材3の第2層3bは、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体2の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材3の第2層3bが容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体2とが第1層3aの金属と第2層3bの半田とから成る、融点が250℃以上の合金をを介して接合されることとなるので、その結果、封止材3に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材3が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0021】
また、このような封止材3の第1層3aを銀または銀−銅合金で、第2層3bを錫−銀または錫−銀−銅半田で形成することが好ましい。
本発明の蓋部材1によれば、封止材3の第1層3aを銀または銀−銅合金で、第2層3bを錫−銀または錫−銀−銅半田で形成した場合には、封止材3の第1層3aの銀が第2層3bの半田の主成分である錫と容易に反応して固層線温度が250℃以上の合金層領域3cを形成し、より気密信頼性の高い電子部品収納用容器4を得ることができる。
【0022】
このような第1層3aに用いる銀または銀を主成分とする合金としては、例えば、72質量%の銀と28質量%の銅とから成る共晶銀ろうや、60質量%の銀と30質量%の銅と10質量%の錫とから成る合金、その他各種銀合金が用いられる。
【0023】
また、第2層3bに用いられる錫を主成分とする半田としては、例えば、96.5質量%の錫と3.5質量%の銀とから成る共晶や、95.75質量%の錫と3.5質量%の銀と0.75質量%の銅とから成る共晶、あるいは92質量%の錫と8質量%の亜鉛、99.3質量%の錫と0.7質量%の銅とから成る共晶、あるいは共晶に近い組成で鉛を含有しない各種半田が用いられる。なお、このような錫を主成分とする半田としては、電子部品の熱的保護や残留応力の観点からは、できる限り低温で溶融可能なものが好ましく、例えば、96.5質量%の錫と3.5質量%の銀とから成る共晶は、その溶融温度が約221℃であり、耐熱性に優れた合金を良好に形成することから、好適に用いられる。
【0024】
また、封止材3の第1層3aの厚みは1〜100μmが好ましく、1μm未満では封止時の熱履歴により第1層3aの金属が第2層3bの半田に食われてしまい耐熱性が劣化する傾向があり、厚みが100μmを超えると、蓋体2との熱膨張差によって、蓋体2に反りが発生しやすくなり、気密封止性が不完全となる傾向がある。従って、第1層3aの厚みは、1〜100μmが好ましい。
【0025】
さらに、封止材3の第2層3bの厚みは10〜100μmが好ましく、10μm未満では気密封止性が不完全と成る傾向があり、100μmを超えると封止時に、半田が外側に溢れ出し、製品の外観を損なう傾向がある。従って、第2層3bの厚みは10〜100μmが好ましい。
【0026】
このような封止材3は次に述べる方法により、蓋体2に被着される。まず、銀もしくは銀−銅合金の粉末に有機溶剤・溶媒を添加混合して得た金属ペーストを蓋体2に、厚みが1〜100μmとなるようにスクリーン印刷する方法、あるいは銀もしくは銀−銅合金から成る、厚みが1〜100μmのフィルムやシートを打ち抜き、還元ガス中、温度850℃で基体1に溶融密着させる方法等の方法により第1層3aを形成する。次に、第1層3aの上に、めっきにより錫を主成分とする半田を生成させる方法により第2層3bを形成する。
【0027】
あるいは他の方法として、蓋体2の材料リボンに、予め適切な厚みにした銀−銅合金リボン、錫主成分の半田リボンを重ねあわせ、全体を加圧圧延することにより得られた3層金属を蓋体2の形状に金型で打ち抜くことにより蓋部材1が得られ、これにより第1層3aの厚みが1〜100μm、第2層3bの厚みが10〜100μmの封止材3が蓋部材1表面に形成される。
【0028】
かくして本発明の蓋部材1によれば、封止材3の第2層3bを錫を主成分とする半田で形成し、第1層3aを第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成したことから、この蓋部材1と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材3の第2層3bは、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材3の第2層3bが容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体2とが第1層3aの金属と第2層3bの半田とから成る、融点が250℃以上の合金をを介して接合されることとなるので、その結果、封止材3に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材3が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0029】
次に、本発明の蓋部材1を用いた電子部品収納用容器について、図3および図4に基づいて詳細に説明する。
【0030】
図3は、本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図、図4はその要部拡大断面図であり、これらの図において、4は電子部品収納用容器、5は絶縁基体である。なお、図3には、電子部品収納用容器に電子部品6を実装して電子装置とした例を示している。
【0031】
絶縁基体5は、その上面中央部に電子部品6を収容するための凹部が設けられており、この凹部の底面には電子部品6がガラスや樹脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定される。
【0032】
また、絶縁基体5凹部の底面より外周部にかけて、複数のメタライズ配線層(図示せず)が被着形成されており、このメタライズ配線層の凹部の底面に位置する部位には電子部品6の各電極がボンディングワイヤ8を介して電気的に接続され、外部に導出する部位は外部電気回路基板の配線導体(図示せず)に導電性接続部材を介して電気的に接続される。
【0033】
さらに、絶縁基体5の上面の凹部外周部には、本発明の蓋部材1との接合用の枠状のメタライズ金属層7が被着されている。
絶縁基体5は、酸化アルミニウムやムライト・窒化アルミニウム・炭化珪素・ガラスセラミックス等を主成分とする焼結体等の電気絶縁材料から成り、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、先ずアルミナ(Al2O3)やシリカ(SiO2)・カルシア(CaO)・マグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して泥漿状と成し、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等を採用してシート状に成形しセラミックグリーンシートを得、その後、セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【0034】
また、メタライズ配線層および枠状のメタライズ金属層7は、タングステンやモリブデン・マンガン等の高融点金属から成り、これらの粉末に有機溶剤・溶媒を添加混合した金属ペーストをそれぞれセラミックグリーンシートの所定位置に従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに被着形成させておき、セラミックグリーンシートと同時に焼成することにより形成される。なお、枠状のメタライズ金属層7には、その表面に耐食性に優れ、半田等のろう材との濡れ性の良好な金等の貴金属をめっき法等により、0.1〜1μmの厚さに被着させておくと、フラックスを用いることなく蓋体2と接合することが可能となる。
【0035】
なお、フラックスは電子部品収納用容器4の内部に飛散すると、電子部品6の電極を腐蝕し断線を発生させる原因となることから、枠状のメタライズ金属層7の表面には、金等の貴金属をめっき法等により被着させておき、メタライズ金属層7と蓋部材1との接合をフラックスを用いず行なうことが好ましい。
【0036】
そして、絶縁基体5の上面の凹部外周部に形成されたメタライズ金属層7に、蓋部材1がその下面に被着形成された金属から成る封止材3を介して接合される。
また、絶縁基体5と蓋部材2との接合は、絶縁基体5の枠状のメタライズ金属層7と蓋体2との間に封止材3が挟まるように蓋部材1を絶縁基体5上に載置し、しかる後、蓋体2を絶縁基体5側に一定圧力で押圧しながらピーク温度が約260〜300℃の温度で窒素雰囲気のシール炉に0.5〜10分間保持して封止材3を溶融させることにより、封止材3の第2層3bの半田が外側に流れ出しフィレットを形成するとともに、第1層3aと第2層3bとの間に合金層3cが絶縁基体5のメタライズ金属層7側に成長し、絶縁基体5の上面に蓋体2が封止材3の第1層3aと第2層3bとを介して気密に接合されることとなる。
【0037】
なお、合金層3cの合金は、電子装置を外部電気回路等に実装する際の230〜240℃の加熱温度を超える固相線温度を有することが必要である。それにより封止材3が電子装置を外部電気回路に実装する際の加熱温度に曝されても、第1層3aの金属と錫を主成分とする第2層3bの半田間に形成された合金層3cで形状を保ち、外周部に錫を主成分とする第2層3bが存在することになる。従って、たとえ錫を主成分とした第2層3bが溶融したとしても、合金層3cによって、溶融した第2層3bが保持されて容器の気密性が損なわれることはない。
【0038】
かくして本発明の蓋部材1およびこれを用いた電子部品収納用容器4によれば、絶縁基体5の凹部底面に半導体素子等の電子部品6を接着剤等を介して接着するとともに電子部品6の各電極をボンディングワイヤ8等を介してメタライズ配線層に接続し、しかる後、絶縁基体5と相対向する蓋体2の主面に被着させておいた封止材3を加熱・溶融させ、絶縁基体5と蓋体2とから成る容器を封止することによって最終製品としての電子装置となる。
【0039】
なお、本発明は上記実施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は可能であり、上述の実施例では電子部品として半導体素子を例に挙げ、これを収容した電子装置について詳述したが、圧電振動子や弾性表面波素子等の電子部品を収容した電子装置にも適用可能である。また、図4では、封止材が第1層、合金層および第2層の3層構造から成る例を示したが、封止材が第1層がすべて合金層となり、合金層および第2層から成る2層構造となってもよい。さらに、上述の実施例では、蓋体を平板状とし、絶縁基体を上面中央部に凹部を有する形状として説明したが、蓋体を、例えば絶縁基体と対向する面に凹部を有する形状とし、絶縁基体を平板状の形状としてもよいことはもちろんである。
【0040】
【発明の効果】
本発明の蓋部材によれば、封止材の第2層を錫を主成分とする半田で形成し、第1層を第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成したことから、この蓋部材と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材の第2層は、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材の第2層が容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の金属と第2層の半田とから成る、融点が250℃以上の合金をを介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0041】
また、本発明の蓋部材によれば、封止材の第1層を銀または銀−銅合金で、第2層を錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成した場合には、第1層の銀が第2層の半田の主成分である錫と容易に反応して固層線温度が250℃以上の合金層を良好に形成し、より気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。
【0042】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の金属と第2層の半田とから成る、融点が250℃以上の合金をを介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはなく、気密信頼性の高い電子部品収納用容器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蓋部材の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】図1の要部拡大断面図である。
【図3】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図4】図3の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・蓋部材
2・・・・・・・蓋体
3・・・・・・・封止材
3a・・・・・・第1層
3b・・・・・・第2層
3c・・・・・・合金層
4・・・・・・・電子部品収納用容器
5・・・・・・・絶縁基体
6・・・・・・・電子部品
7・・・・・・・メタライズ金属層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lid member for hermetically sealing and housing electronic components such as a semiconductor element and a piezoelectric vibrator and an electronic component housing container using the same. The present invention relates to a lid member for performing sealing and an electronic component storage container using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic component storage container for storing an electronic component such as a semiconductor element is made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, and a concave portion for storing the electronic component is provided at a substantially central portion of an upper surface thereof. An insulating base having a plurality of metallized wiring layers made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum derived from the periphery to the lower surface, and a metallized metal layer for sealing applied to the outer peripheral portion of the upper surface; And a lid having a sealing material attached to the outer peripheral portion of the lower surface. Then, an electronic component such as a semiconductor element is bonded to the bottom surface of the concave portion of the insulating base via an adhesive, and each electrode of the electronic component is connected to a metallized wiring layer via a bonding wire or the like. The layer is positioned so that the sealing material having the lid attached to the lower surface thereof faces each other, and the metallized metal layer and the sealing material are fused and integrated in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere. An electronic device as a final product is obtained by hermetically sealing a container including an insulating base and a lid.
In such a conventional electronic device, a solder containing lead as a main component has been used as a sealing material for joining the insulating base and the lid.
[0003]
However, lead contained in the encapsulant is designated as an environmental pollutant.For example, when an electronic device using solder containing lead is discarded or left outdoors and exposed to the weather, lead dissolves in the environment. There is a danger of polluting the dispensing environment, and in recent years, with the rise of the global environmental protection movement, a lead-free sealing material has been required.
[0004]
Therefore, various sealing materials that do not use lead, which is harmful to the human body, have been developed and proposed. As such a sealing material, for example, various solders mainly containing tin, bismuth-silver, zinc-aluminum and the like are employed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-307228 A
[Problems to be solved by the invention]
However, although solder made of an alloy containing tin or silver / zinc exhibits excellent reliability in thermal fatigue resistance under a temperature cycle of −55 to 125 ° C., these solders have melting points. Both are 225 ° C. or less, and when this solder is used as a sealing material for hermetically sealing the insulating base and the lid, 230-240 when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like with the sealing material. There has been a problem that the sealing material itself melts due to the heat history of ° C. and the hermetic sealing inside the electronic device is broken.
[0007]
Further, a solder containing bismuth-silver as a main component is inferior in heat-resistant fatigue characteristics under a temperature cycle condition of -55 to 125 [deg.] C. and lacks hermetic reliability. Had the problem of being
[0008]
Furthermore, the solder containing zinc-aluminum as a main component is susceptible to corrosion when left in the air and lacks long-term hermetic reliability, and is not suitable for hermetic sealing of electronic devices. Had the problem of being appropriate.
[0009]
The present invention has been completed in view of such conventional problems, and has as its object the airtightness of an electronic device even when a heat history of 230 to 240 ° C. is applied when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like. An object of the present invention is to provide a cover member which can ensure the sealing property, is excellent in the corrosion resistance of the sealing material itself, and is free of lead and is environmentally friendly, and a container for storing electronic components using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The lid member of the present invention is a lid member comprising a lid and a sealing material adhered to the surface of the lid, wherein the sealing material is a first member arranged in order from the lid side. Having a two-layer structure consisting of a layer and a second layer, wherein the second layer is formed of a solder containing tin as a main component, and the first layer together with the solder of the second layer has a melting point of 250 ° C. or more. It is characterized by being formed of a metal whose main component is a metal forming an alloy.
[0011]
According to the lid member of the present invention, the second layer of the sealing material is formed of solder containing tin as a main component, and the first layer is formed of a metal which forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the second layer. When the electronic component storage container is manufactured using this lid member and the insulating base having a frame-shaped metallized metal layer on the sealing surface, the second layer of the sealing material is formed from the metal as the main component. Has a low melting point of 225 ° C. or less and exhibits good fluidity in the sealing step, and is pushed out of the container by a pressure increase inside the container due to a rise in temperature during the sealing step and a sealing load of a constant pressure. A good fillet is formed around the lid, and as a result, the hermetic sealing of the container can be made good. Obtainable. Further, since the second layer of the sealing material is pushed out of the container by the heat history of the sealing step, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are separated from the first layer metal and the second layer solder. Is joined via an alloy having a melting point of 250 ° C. or higher, as a result, a heat history of 230 to 240 ° C. is added when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like in the sealing material. Even if the sealing material is not melted, the hermetic sealing inside the container is not broken.
[0012]
In the lid member according to the present invention, the first layer is formed of silver or a silver-copper alloy, and the second layer is formed of tin-silver solder or tin-silver-copper solder. Things.
[0013]
According to the lid member of the present invention, in the above configuration, when the first layer of the sealing material is formed of silver or a silver-copper alloy, and the second layer is formed of tin-silver solder or tin-silver-copper solder The silver of the first layer easily reacts with tin, which is a main component of the solder of the second layer, to form an alloy layer having a solidus temperature of 250 ° C. or higher, and to provide a more airtight and reliable electronic component housing. Container can be obtained.
[0014]
The electronic component storage container of the present invention comprises: a mounting portion on which an electronic component is mounted on an upper surface; an insulating base having a frame-shaped metallized metal layer surrounding the mounting portion; and a lid member having the above configuration. The metallized metal layer is bonded to the lid via the sealing material, and the electronic component is hermetically accommodated in a container formed by the insulating base and the lid. is there.
[0015]
According to the electronic component storage container of the present invention, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are joined to each other via an alloy having a melting point of 250 ° C. or more composed of the first layer metal and the second layer solder. As a result, even when a heat history of 230 to 240 ° C. is applied to the mounting of the electronic device on an external electric circuit or the like, the sealing material is melted and the air inside the container is melted. The hermetic seal is not broken, and a highly reliable airtight container for electronic components can be obtained.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the lid member and the electronic component storage container of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a lid member of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof. The
[0017]
The
[0018]
In the region where the sealing
[0019]
In the
[0020]
According to the
[0021]
Further, it is preferable that the
According to the
[0022]
Examples of silver or an alloy containing silver as a main component used for the
[0023]
Examples of the solder containing tin as a main component used for the
[0024]
The thickness of the
[0025]
Furthermore, the thickness of the
[0026]
Such a sealing
[0027]
Alternatively, as another method, a three-layer metal obtained by laminating a silver-copper alloy ribbon and a tin-based solder ribbon each having an appropriate thickness in advance on a material ribbon of the
[0028]
Thus, according to the
[0029]
Next, an electronic component storage container using the
[0030]
3 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic component storage container according to the present invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof. It is an insulating base. FIG. 3 shows an example in which the
[0031]
The insulating
[0032]
A plurality of metallized wiring layers (not shown) are formed on the insulating
[0033]
Further, a frame-shaped metallized metal layer 7 for bonding to the
The insulating
[0034]
The metallized wiring layer and the frame-shaped metallized metal layer 7 are made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum / manganese, and a metal paste obtained by adding an organic solvent / solvent to these powders is applied to a predetermined position of the ceramic green sheet. Is formed in a predetermined pattern by a conventionally well-known screen printing method, and is formed by firing simultaneously with the ceramic green sheet. The frame-shaped metallized metal layer 7 is coated with a noble metal such as gold having excellent corrosion resistance on its surface and good wettability with a brazing material such as solder by a plating method or the like to a thickness of 0.1 to 1 μm. If it is adhered, it can be joined to the
[0035]
When the flux scatters inside the electronic component storage container 4, it causes the electrodes of the
[0036]
Then, the
The joining of the insulating
[0037]
Note that the alloy of the alloy layer 3c needs to have a solidus temperature exceeding a heating temperature of 230 to 240 ° C. when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like. Thereby, even when the sealing
[0038]
Thus, according to the
[0039]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. In the above embodiments, a semiconductor element is taken as an example of an electronic component. Although the electronic device housing this is described in detail, it is also applicable to an electronic device housing electronic components such as a piezoelectric vibrator and a surface acoustic wave element. FIG. 4 shows an example in which the sealing material has a three-layer structure of a first layer, an alloy layer, and a second layer. It may have a two-layer structure composed of layers. Further, in the above-described embodiment, the lid is formed in a flat plate shape, and the insulating base is described as having a concave portion in the center of the upper surface. Needless to say, the substrate may have a flat plate shape.
[0040]
【The invention's effect】
According to the lid member of the present invention, the second layer of the sealing material is formed of solder containing tin as a main component, and the first layer is formed of a metal which forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the second layer. When the electronic component storage container is manufactured using this lid member and the insulating base having a frame-shaped metallized metal layer on the sealing surface, the second layer of the sealing material is formed from the metal as the main component. Has a low melting point of 225 ° C. or less and exhibits good fluidity in the sealing step, and is pushed out of the container by a pressure increase inside the container due to a rise in temperature during the sealing step and a sealing load of a constant pressure. A good fillet is formed around the lid, and as a result, the hermetic sealing of the container can be made good. Obtainable. Further, since the second layer of the sealing material is pushed out of the container by the heat history of the sealing step, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are separated from the first layer metal and the second layer solder. Is joined via an alloy having a melting point of 250 ° C. or higher, as a result, a heat history of 230 to 240 ° C. is added when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like in the sealing material. Even if the sealing material is not melted, the hermetic sealing inside the container is not broken.
[0041]
According to the lid member of the present invention, when the first layer of the sealing material is formed of silver or a silver-copper alloy, and the second layer is formed of tin-silver solder or tin-silver-copper solder, One layer of silver easily reacts with tin, which is a main component of the second layer solder, to form an alloy layer having a solidus temperature of 250 ° C. or more, and a more airtight and reliable electronic component storage container. Can be obtained.
[0042]
According to the electronic component storage container of the present invention, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are joined to each other via an alloy having a melting point of 250 ° C. or more composed of the first layer metal and the second layer solder. As a result, even when a heat history of 230 to 240 ° C. is applied to the mounting of the electronic device on an external electric circuit or the like, the sealing material is melted and the air inside the container is melted. The hermetic seal is not broken, and a highly reliable airtight container for electronic components can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a lid member of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of an electronic component storage container according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002343336A JP4044832B2 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Electronic component storage container lid member and electronic component storage container using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002343336A JP4044832B2 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Electronic component storage container lid member and electronic component storage container using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004179361A true JP2004179361A (en) | 2004-06-24 |
JP4044832B2 JP4044832B2 (en) | 2008-02-06 |
Family
ID=32705133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002343336A Expired - Fee Related JP4044832B2 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Electronic component storage container lid member and electronic component storage container using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4044832B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007324364A (en) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Kyocera Kinseki Corp | Airtight container |
KR101004589B1 (en) | 2006-09-01 | 2010-12-29 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | Lid for functional part and process for producing the same |
WO2023149250A1 (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | 日本電気硝子株式会社 | Composite body and airtight package comprising composite body |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002343336A patent/JP4044832B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007324364A (en) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Kyocera Kinseki Corp | Airtight container |
KR101004589B1 (en) | 2006-09-01 | 2010-12-29 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | Lid for functional part and process for producing the same |
WO2023149250A1 (en) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | 日本電気硝子株式会社 | Composite body and airtight package comprising composite body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4044832B2 (en) | 2008-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5537119B2 (en) | Lid, lid manufacturing method and electronic device manufacturing method | |
JP4044832B2 (en) | Electronic component storage container lid member and electronic component storage container using the same | |
JP2004207539A (en) | Container for housing electronic component, and electronic device | |
JP3752462B2 (en) | Electronic component storage container | |
JP3318453B2 (en) | Electronic component storage package | |
JP4081407B2 (en) | Electronic component storage container and electronic device | |
JP2003142620A (en) | Electronic apparatus | |
JP2003347450A (en) | Cover member and electronic component housing container using the same | |
JP3426741B2 (en) | Package for storing semiconductor elements | |
JP2004356394A (en) | Vessel for housing electronic part | |
JPH0669364A (en) | Package for accommodation of semiconductor element | |
JP2750255B2 (en) | Electronic component storage package | |
JPH08316352A (en) | Package for semiconductor element | |
JP2740605B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device storage package | |
JP2948991B2 (en) | Package for storing semiconductor elements | |
JP2750256B2 (en) | Package for storing semiconductor elements | |
JP3318452B2 (en) | Electronic component storage package | |
JP2005101331A (en) | Electronic component receiving vessel and electronic device | |
JP2851740B2 (en) | Electronic component storage package | |
JP3176246B2 (en) | Package for storing semiconductor elements | |
JPH08115990A (en) | Semiconductor device package | |
JP2003133450A (en) | Container for accommodating electronic component | |
JPH1167950A (en) | Electronic component housing package | |
JPH08204047A (en) | Package for housing of electronic component | |
JPH05144966A (en) | Package for containing semiconductor element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050414 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051004 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070320 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070516 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20070625 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20071023 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071116 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |