JP2007005439A - Hermetic seal package and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は気密封止パッケージおよびその製造方法に関し、より特定的には内部に収納する電子部品を気密封止するための気密封止パッケージおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a hermetically sealed package and a method for manufacturing the same, and more particularly to a hermetic sealed package for hermetically sealing an electronic component housed therein and a method for manufacturing the same.
従来の気密封止パッケージとして、金属のベースとこのベース上に多段に積層されたセラミック層あるいは多層のセラミックのみで構成された電子部品を搭載するためのキャリア基板と、セラミックス上に電子部品を取り囲むように形成した導体層と、この導体層にろう材を用いてろう付けされた金属製のシールリングと、このシールリングに溶接される金属製の蓋とを備えた気密封止パッケージがある。この気密封止パッケージは、ろう付けによってキャリア基板とシールリングとの気密を保ち、シーム溶接によってシールリングと蓋との気密を保つことで内部に搭載した電子部品と外気とを遮断できることが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1では、シールリングをろう付けするためのろう材にAgを用いている。しかし、Agろうのような高融点のろう材を用いると、シールリング、ろう材、セラミックの線膨張係数が異なるため、ろう付け時にろう材の凝固温度から室温に戻る際に生じる熱応力によって、セラミック上に形成されたろう付け用の導体層に剥離が生じたり、セラミックが割れる問題がある。 In the said patent document 1, Ag is used for the brazing material for brazing a seal ring. However, when a high melting point brazing material such as Ag brazing is used, the linear expansion coefficients of the seal ring, brazing material, and ceramic are different. Therefore, due to the thermal stress that occurs when the brazing material returns to room temperature during brazing, There is a problem that the conductor layer for brazing formed on the ceramic is peeled off or the ceramic is broken.
また、ろう付けするためのろう材にはAg以外に、Au系はんだのように融点の高いものやSn-Pb系はんだやSu−Ag系はんだ等のように融点の低いものが一般的に用いられる。 In addition to Ag, brazing material for brazing generally uses a material having a high melting point such as Au solder, or a material having a low melting point such as Sn—Pb solder or Su—Ag solder. It is done.
Au系はんだのように融点の高いものは、ろう材にAgを用いた場合と同じ問題がある。一方、Sn−Pb系はんだやSu−Ag系はんだ等のように低融点のろう材を用いると前記問題は回避できるが、低融点のろう材を構成する金属とろう付け用の導体層の金属とから脆い化合物が形成されるので、長期信頼性が得られない問題がある。 Those having a high melting point, such as Au solder, have the same problem as when Ag is used for the brazing material. On the other hand, when a low melting point brazing material such as Sn—Pb solder or Su—Ag solder is used, the above problem can be avoided, but the metal constituting the low melting point brazing material and the metal of the conductor layer for brazing Since a brittle compound is formed from the above, there is a problem that long-term reliability cannot be obtained.
一般的に、電子部品とセラミック層に形成された配線とはボンディングワイヤで接続され、ワイヤの接続信頼性を向上させるためにセラミック層の表面が露出した導体の最表面にはたとえばAuめっきが形成されている。このAuめっきが薄い場合には、ボンディングワイヤの接続信頼性が低下するという問題がある。Auめっきが厚い場合には、Auとはんだ中の低融点のSnとが反応してしまう。そのため、脆弱な化合物を形成してはんだの機械的特性が劣化し、長期使用中にはんだにクラックが生じる問題がある。はんだの量を増やすことにより、はんだ中の化合物の相対量を低減してはんだの機械的特性の劣化を防止できる。しかし、シールリングへのはんだの這い上がり量が増加し、蓋を溶接する際にはんだが再溶融して溶接部まで到達し、シールリングと蓋との気密性を損なう問題がある。 In general, electronic components and wiring formed in the ceramic layer are connected by bonding wires, and for example, Au plating is formed on the outermost surface of the conductor where the surface of the ceramic layer is exposed in order to improve the connection reliability of the wires Has been. When the Au plating is thin, there is a problem that the connection reliability of the bonding wire is lowered. When the Au plating is thick, Au reacts with Sn having a low melting point in the solder. Therefore, there is a problem that a brittle compound is formed, the mechanical properties of the solder are deteriorated, and the solder is cracked during long-term use. By increasing the amount of solder, the relative amount of the compound in the solder can be reduced and deterioration of the mechanical properties of the solder can be prevented. However, the amount of solder creeping up on the seal ring is increased, and when the lid is welded, the solder is remelted and reaches the welded portion, thereby causing a problem of impairing the airtightness between the seal ring and the lid.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、気密の信頼性を向上することが可能な気密封止パッケージおよびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hermetic sealed package capable of improving hermetic reliability and a method for manufacturing the same. is there.
この発明にしたがった気密封止パッケージは、内側に電子部品を収納するものである。その気密封止パッケージは、パッケージ本体と、第1の封止部材と、第2の封止部材と、カバー部材とを備える。第1の封止部材は、パッケージ本体と接着される。第2の封止部材は、第1の封止部材の融点よりも低い融点であり、第1の封止部材と接着される。カバー部材は、第2の封止部材により第1の封止部材と接合される。 The hermetically sealed package according to the present invention accommodates electronic components inside. The hermetically sealed package includes a package body, a first sealing member, a second sealing member, and a cover member. The first sealing member is bonded to the package body. The second sealing member has a melting point lower than the melting point of the first sealing member, and is bonded to the first sealing member. The cover member is joined to the first sealing member by the second sealing member.
また、この発明にしたがった気密封止パッケージの製造方法は、内側に電子部品を収納する気密封止パッケージの製造方法である。その気密封止パッケージの製造方法は、パッケージ本体の表面に第1の封止部材を固着する工程と、第1の封止部材の上に配置する工程と、第2の封止部材とカバー部材とを溶着する工程とを備える。第1の封止部材の上に配置する工程は、第1の封止部材の融点よりも低い融点の第2の封止部材を、第1の封止部材の上に配置する。第2の封止部材とカバー部材とを溶着する工程は、第2の封止部材の上にカバー部材を配置して、第1の封止部材の融点より低い温度で第2の封止部材を熱処理することにより第2の封止部材を溶融凝固させることによって、第2の封止部材とカバー部材とを溶着する。 Moreover, the manufacturing method of the airtight sealing package according to this invention is a manufacturing method of the airtight sealing package which accommodates an electronic component inside. The method for manufacturing the hermetically sealed package includes a step of fixing the first sealing member to the surface of the package body, a step of disposing the first sealing member on the first sealing member, a second sealing member, and a cover member. And a step of welding. In the step of disposing on the first sealing member, a second sealing member having a melting point lower than that of the first sealing member is disposed on the first sealing member. In the step of welding the second sealing member and the cover member, the cover member is disposed on the second sealing member, and the second sealing member is at a temperature lower than the melting point of the first sealing member. The second sealing member and the cover member are welded by melting and solidifying the second sealing member by heat-treating.
このように、本発明の気密封止パッケージによれば、融点の高い第1の封止部材と融点の低い第2の封止部材とにより、パッケージ本体とカバー部材とを封止している。そのため、相対的に高融点の第1の封止部材をパッケージ本体の表面に固着するので、封止部材として全て低融点のろう材を用いる場合と比較して封止部材全体としては脆弱な化合物の割合を減らすことができる。また、相対的に低融点の第2の封止部材を用いるので、ろう付け後に発生する熱応力を小さくできることによって、クラックの防止等ができる。よって、気密の信頼性を向上することが可能となる。 Thus, according to the hermetic sealing package of the present invention, the package body and the cover member are sealed by the first sealing member having a high melting point and the second sealing member having a low melting point. Therefore, since the first sealing member having a relatively high melting point is fixed to the surface of the package body, the entire sealing member is fragile as compared to the case where a low melting point brazing material is used as the sealing member. The ratio of can be reduced. In addition, since the second sealing member having a relatively low melting point is used, cracks can be prevented by reducing the thermal stress generated after brazing. Therefore, it is possible to improve airtight reliability.
また、本発明の気密封止パッケージの製造方法によれば、第1の封止部材の融点より低い温度で第2の封止部材を熱処理することにより、第1の封止部材は完全には液化しない。そのため、封止部材の過度な這い上がりが生じないので、パッケージ本体とカバー部材との溶接性を損なわない。よって、気密の信頼性を向上することが可能となる。 In addition, according to the method for manufacturing the hermetic sealing package of the present invention, the first sealing member is completely heated by heat-treating the second sealing member at a temperature lower than the melting point of the first sealing member. Does not liquefy. For this reason, an excessive scooping of the sealing member does not occur, so that the weldability between the package body and the cover member is not impaired. Therefore, it is possible to improve airtight reliability.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態における気密封止パッケージを示す断面図である。図1を参照して、本実施の形態における気密封止パッケージを説明する。本実施の形態における気密封止パッケージ20は、たとえば、図1に示すように、パッケージ本体1と、第1の封止部材7と、第2の封止部材11とカバー部材19とを備える。第1の封止部材7は、パッケージ本体1と接着される。第2の封止部材11は、第1の封止部材7の融点よりも低い融点を有する材料からなり、第1の封止部材7と接着される。カバー部材19は、第2の封止部材11により第1の封止部材7と接合される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a hermetically sealed package in the present embodiment. With reference to FIG. 1, the hermetic sealing package in this Embodiment is demonstrated. The
詳細には、パッケージ本体1は、ベース部1aと、キャビティ部1bとを含んでいる。ベース部1aとキャビティ部1bとにより凹部が形成されている。この凹部には電子部品の一例として半導体素子12および配線基板13が搭載されている。半導体素子12は電極12aを有している。配線基板13は配線13aを有している。配線13a間、配線13aと電極12a間、および電極12a間は、ボンディングワイヤ14により接続されている。
Specifically, the package body 1 includes a
また、ベース部1aの上表面には、信号線路3が設けられている。信号線路3は、ボンディングワイヤ14と電気的に接続されている。ベース部1aと半導体素子12との間には、接地電極2が設けられている。また、ベース部1aの下表面にも、接地電極2が設けられている。ベース部1aの上方の接地電極2と下表面の接地電極2とは、導電性のビアホール4およびランド5を介して電気的に接続されている。
A
カバー部材19は、シールリング8と、蓋15とを含んでいる。パッケージ本体1の凹部の開口は、蓋15により覆われている。
The
キャビティ部1bの上部は、導体層6により構成されている。導体層6の上には、第1の封止部材7が設けられている。第1の封止部材7の上には、シールリング8が設けられている。第1の封止部材7とシールリング8とを第2の封止部材11が機械的に接合している。キャビティ部1bの導体層6とシールリング8との隙間は、第1の封止部材7および第2の封止部材11とによって塞がれている。
The upper part of the
半導体素子12は、ベース部1a、キャビティ部1b、第1の封止部材7、第2の封止部材11、シールリング8、および蓋15によって囲まれた空間内に存在している。そのため、半導体素子12は、外気から隔離されている。
The
次に、気密封止パッケージ20の仕様について説明する。ベース部1aおよびキャビティ部1bのそれぞれは、LTCC(低温焼成セラミックス:Low Temperature Co-fired Ceramics)で形成されている。ベース部1aの寸法は、34mm×17.5mmである。キャビティ部1bの寸法は、外径が28mm×17.5mmであり、かつ、内径が24mm×13.5mmである。なお、キャビティ部1bの平面形状の外形が四角形の環状である。
Next, the specification of the
導体層6の寸法は、外径が28mm×17.5mmであり、かつ、内径が24mm×13.5mmである。また、材質はAgであり、その表面上に厚さ2μm〜5μmのNiめっきとNiめっきの上に厚さ0.6μm〜0.9μmのAuめっきが形成されている。
The
第1の封止部材7は、Auを含まない材料からなる。気密封止パッケージ20における第1の封止部材7は、たとえば、Sn、Pb、およびSbからなり液相線が246℃のペースト状のはんだを用いている。なお、第1の封止部材7の材料は、特にこれに限定されず、たとえば、Sn、Sn−Pb系、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Sb系等の材料を用いることもできる。また、第1の封止部材7は、第2の封止部材11の融点よりも高い融点の材料であれば、特に限定されないが、融点が200℃以上300℃以下の材料を用いることが好ましい。この温度の範囲内であれば、パッケージ本体1との接着性が損なわれないからである。200℃よりも低いと、シールリング8をろう付けする時に溶融する危険が生じるからである。一方、300℃よりも高いと、NiめっきがAuめっき表面まで拡散あるいはAuめっきに溶け込んで、ろう付け性やワイヤボンディング性が劣化する危険が生じるからである。
The
第2の封止部材11は、Sn、またはSnにPb、Ag、Cu、Zn、Bi、およびInのうちの少なくとも1つが添加されている材料からなる。気密封止パッケージ20における第2の封止部材11は、たとえば、SnとPbからなり液相線が183℃のペースト状のはんだを用いている。なお、第2の封止部材11の材料は、特にこれに限定されず、たとえば、Sn、Sn−Pb系、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Sb系等の材料を用いることもできる。また、第2の封止部材11は、第1の封止部材11の融点よりも低い融点の材料であれば、特に限定されないが、融点が180℃以上220℃以下の材料を用いることが好ましい。融点が220℃よりも高いと、応力が発生してクラックが生じる場合があるからである。融点が180℃未満の材料は、低温での機械的特性が劣る、酸化されやすい、または高価である等の問題があるからである。
The
シールリング8の寸法は、外径が27mm×16.5mmであり、かつ、内径が25mm×14.5mmである。また、材料は、FeとNiとCoとからなる合金(コバール)を用いており、コバールからなるシールリング8の表面に、NiめっきとAuめっきを形成している。
The dimensions of the
蓋15の材料は、FeとNiとCoからなる合金(コバール)を用いており、コバールからなる蓋15の表面上にNiめっきとAuめっきを形成している。
The material of the
次に、図1〜図6を用いて、本実施の形態の気密封止パッケージの製造方法について説明する。図2は、本実施の形態の気密封止パッケージ20の製造方法を示すフローチャートである。図3は、パッケージ本体1の表面に第1の封止部材7が固着された後の状態を示す断面図である。図4(A)は、シールリング8のAuめっき8bを一部除去する方法を示す概略断面図であり、図4(B)は、図4(A)における領域Aを示す拡大断面図であり、図4(C)は、Auめっき8bを一部除去した後の状態を示すシールリング8の部分断面図である。図5(A)は、第2の封止部材11を第1の封止部材7の上に配置した後の状態を示す断面図であり、図5(B)は、図5(A)における領域Bを示す拡大断面図である。図6(A)は、第2の封止部材11とシールリング8とを溶着させた後の状態を示す断面図であり、図6(B)は、図6(A)における領域Cを示す拡大断面図である。
Next, the manufacturing method of the hermetic sealing package of this Embodiment is demonstrated using FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the
次に、パッケージ本体1の表面に第1の封止部材7を配置する工程(S20)を実施する。この工程(S20)では、図3に示すように、キャビティ部1bの上面に形成された導体層6上に第1の封止部材7を配置している。具体的には、第1の封止部材7としてSnとPbとSbからなり液相線が246℃のペースト状のはんだを用い、スクリーン印刷によって導体層6の上に配置する。
Next, the process (S20) which arrange | positions the
そして、パッケージ本体1の表面に第1の封止部材7を固着する工程(S30)を実施する。この工程(S30)では、図3に示すように、導体層6の上に配置された第1の封止部材7を260℃まで加熱して溶融させ、導体層6の上で凝固させる。これにより、パッケージ本体1と第1の封止部材7とが固着する。
And the process (S30) which adheres the
次に、第2の封止部材11を第1の封止部材7の上に配置する工程(S40)を実施する。この工程(S40)では、図5(A)に示すように、パッケージ本体1と固着された第1の封止部材7の上に、第2の封止部材11を配置している。具体的には、SnとPbからなり、液相線が183℃のペースト状のはんだを用い、スクリーン印刷によって第1の封止部材7の上に配置する。
Next, the process (S40) which arrange | positions the 2nd sealing
次いで、第2の封止部材11の上にシールリング8を配置する工程(S50)を実施する。本実施の形態では、シールリング8は、上述したように、FeとNiとCoからなる合金(コバール)にNiめっき8aとAuめっき8bとを形成したものを使用している。シールリング8のAuめっき8bは、後でシールリング8と蓋15とを溶接する際の溶接性を向上させるために形成している。しかし、Auめっき8bを形成している状態のシールリング8を低融点の第2の封止部材11でろう付けすると、Auめっき8bと第2の封止部材11中のSnとが反応して脆弱な化合物を形成し、第2の封止部材11の機械的特性が劣化する。
Next, a step (S50) of placing the
そこで、本実施の形態では、図4(A)〜(C)に示すように、シールリング8においてろう付けする箇所のAuめっき8bをあらかじめ除去している。詳細には、図4(A)に示すように、セラミック板10にはんだマスク材9(TC-527:KESTER製)をスクリーン印刷で供給し、シールリング8の一部をはんだマスク材9に埋没させる。その後、はんだマスク材9を80℃に加熱して硬化させる。図4(B)に示すように、マスクされたシールリング8を溶融した第2の封止部材11と同じ組成のはんだ8cに浸漬し、はんだマスク材9でマスクされていない箇所のAuめっき8bを溶融したはんだ中に拡散させて除去する。Auめっき8bにおけるはんだマスク材9で保護されていない部分のAuめっきを除去した後、はんだマスク材9を除去する。すると、図4(C)に示すように、シールリング8は、Niめっき8aの略半分の表面(図4(C)において上側)を覆うようにはんだ8cが形成され、それ以外の表面(図4(C)において下側)を覆うようにAuめっき8bが形成される。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4A to 4C, the Au plating 8b at the location to be brazed in the
この工程(S50)では、図5(B)に示すように、上述のようにして得られるシールリング8におけるAuめっき8bが形成されていない面を、第2の封止部材11の上に配置する。
In this step (S50), as shown in FIG. 5B, the surface of the
次に、熱処理をすることにより第2の封止部材11とシールリング8とを溶着する工程(S60)を実施する。この工程(S60)では、第1の封止部材7の融点よりも低く、かつ第2の封止部材11の融点よりも高い温度で熱処理することにより、第2の封止部材11を溶融凝固させることによって、第2の封止部材11とシールリング8とを溶着する。
Next, the process (S60) of welding the 2nd sealing
詳細には、図6(A)、(B)に示すように、第2の封止部材11を200℃まで加熱して溶融させた後、冷却して凝固させると、シールリング8と第1の封止部材7とが第2の封止部材11によって溶着される。第1の封止部材の融点が246℃であり、第2の封止部材11の融点が183℃であるため、200℃の熱処理を行なうことにより、第1の封止部材7が完全には溶融せずに第2の封止部材11のみが溶融する。そのため、熱処理により第2の封止部材11のみが溶融してシールリング8の表面に適度に這い上がりが生じ、シールリング8と第1の封止部材7とを第2の封止部材11によって溶着することができる。
Specifically, as shown in FIGS. 6A and 6B, when the second sealing
この工程(S60)を実施することにより、第2の封止部材11は183℃と低温で凝固するため、冷却時の熱応力による導体層6の剥離等やキャビティ部1bにクラック等を生じずに、溶着できる。また、あらかじめ第1の封止部材7をパッケージ本体1に供給し、上記工程(S60)では第1の封止部材7は溶融しないので、第2の封止部材11の供給量が少なくても、導体層6の最表面のAuめっきに起因して形成される脆弱な化合物の量は、第1の封止部材7および第2の封止部材11の総量に対して相対的に少なくなる。そのため、封止部材全体の機械的特性の劣化を防止して溶着できる。さらに、シールリング8と第2の封止部材11との溶着時に、第1の封止部材7は完全には液化しないため、シールリング8へのろう材の過度の這い上がりを防止して溶着できる。
By carrying out this step (S60), the second sealing
その後、シールリング8の上に蓋15を接続する工程(S70)を実施する。この工程(S70)は、シールリング8と蓋15とをN2雰囲気下でシーム溶接している。なお、シールリング8のAuめっき8bは、シールリング8と蓋15とを溶接する際の溶接性を向上させるために形成している。
Then, the process (S70) of connecting the lid | cover 15 on the
なお、気密封止パッケージ20は、電子部品を搭載する。詳細には、半導体素子12および配線基板13は、導電性接着剤を用いて接地電極2に固定される。また、半導体素子12および配線基板13は、それぞれ直径φが25μmであるAuワイヤ(ボンディングワイヤ14)を用いて接続される。
The
上記の工程を実施することにより、パッケージ本体1を気密封止し、半導体素子12および配線基板13を外気と遮断することができる。その結果、本実施の形態における気密封止パッケージの製造方法により製造される気密封止パッケージ20は、カバー部材19とパッケージ本体1との溶接性を損なうことなく、初期、長期にわたって気密信頼性を得ることが可能となる。
By performing the above steps, the package body 1 can be hermetically sealed, and the
次に、本実施の形態における気密封止パッケージ20の信頼性を確認するために次のような実験を行なっている。図7は、気密封止パッケージ20の信頼性を確認するための実験装置の概略断面図を示す。
Next, the following experiment is performed in order to confirm the reliability of the
図7を参照して、実験装置は、真空吸着ステージ17の上にゴム板16を設置し、その上に蓋15を溶接していないパッケージを設置して真空吸着し、真空吸着穴18の先にHeディテクタを設けている。シールリング8の近傍にHeガスを吹き付けると、上記パッケージに気密不良がある場合には、パッケージの内部にHeガスが侵入する。そして、真空吸着穴18から当該Heガスが排出され、ディテクタでHeが検出される。
Referring to FIG. 7, in the experimental apparatus, a
まず、本発明の範囲外である、外径が27.8mm×17.3mmであり、かつ、内径が23.8mm×13.3mmであり、かつ、厚さが0.05mmのAuとSuからなり液相線が283℃のはんだのみを用いてシールリングをろう付けしたパッケージと、SnとPbからなる液相線が183℃のペースト状のはんだのみを0.07g〜0.10g印刷してシールリングをろう付けしたパッケージとを作製した。 First, out of the scope of the present invention, from Au and Su having an outer diameter of 27.8 mm × 17.3 mm, an inner diameter of 23.8 mm × 13.3 mm, and a thickness of 0.05 mm A package in which a seal ring is brazed using only solder having a liquidus of 283 ° C. and 0.07 g to 0.10 g of only paste-like solder having a liquid phase of 183 ° C. of Sn and Pb are printed. A package with a seal ring brazed was produced.
一方、本発明の範囲内であるSnとPbとSbからなり液相線が246℃のペースト状のはんだからなる第1の封止部材7を0.15g〜0.18g印刷して溶融凝固させた後で、その上にSnとPbからなり液相線が183℃のペースト状のはんだからなる第2の封止部材11を0.07g〜0.10g印刷してシールリングをろう付けしたパッケージを作製した。
Meanwhile, 0.15 g to 0.18 g of the
次に、上述した実験装置により、それぞれのパッケージについてHeのリークを測定した。その結果、AuとSnからなるはんだのみでろう付けしたパッケージでは、Heを吹き付ける前のディテクタの値が0.4×10-9(atm・cc/s)〜0.8×10-9(atm・cc/s)に対して、Heを吹き付けると1.0×10-8(atm・cc/s)以上に上昇した。また、パッケージの外観を観察すると、導体層の下部にクラックが認められた。 Next, the leakage of He was measured for each package using the experimental apparatus described above. As a result, in the package brazed with only the solder composed of Au and Sn, the detector value before spraying He is 0.4 × 10 −9 (atm · cc / s) to 0.8 × 10 −9 (atm).・ When He was sprayed against (cc / s), the value increased to 1.0 × 10 −8 (atm · cc / s) or more. Moreover, when the external appearance of the package was observed, a crack was recognized at the lower part of the conductor layer.
また、SnとPbからなり液相線が183℃のペースト状のはんだのみでろう付けしたパッケージでは、ろう付け直後はHe吹き付けの前後ともにディテクタの値は0.4×10-9(atm・cc/s)〜0.8×10-9(atm・cc/s)であった。また、−40℃〜85℃の温度サイクルを500サイクル加えた後で測定すると、Heを吹き付ける前のディテクタの値が0.4×10-9(atm・cc/s)〜0.8×10×10-9(atm・cc/s)に対して、Heを吹き付けると6.2×10×10-9(atm・cc/s)以上に上昇した。なお、はんだの印刷量を増やすとシールリングへのろう付け時のはんだの這い上がりも増して、蓋のシーム溶接時にはんだが再溶融して溶接部まで到達する不具合が多発した。 Further, in a package made of Sn and Pb and brazed with only paste solder having a liquidus of 183 ° C., the detector value is 0.4 × 10 −9 (atm · cc) immediately before and after He spraying. / S) to 0.8 × 10 −9 (atm · cc / s). Further, when 500 cycles of a temperature cycle of −40 ° C. to 85 ° C. are measured, the value of the detector before He is sprayed is 0.4 × 10 −9 (atm · cc / s) to 0.8 × 10. respect × 10 -9 (atm · cc / s), it rises above the blow He 6.2 × 10 × 10 -9 ( atm · cc / s). Increasing the amount of solder printed increased the amount of solder creeping when brazed to the seal ring, resulting in frequent problems that the solder remelted and reached the weld during seam welding of the lid.
一方、SnとPbとSbからなり液相線が246℃のペースト状のはんだからなる第一の封止部材とSnとPbからなり液相線が183℃のペースト状のはんだからなる第2の封止部材11でろう付け(封止)したパッケージでは、ろう付け直後においても、−40℃〜85℃の温度サイクルを500サイクル加えた後においても、He吹き付けの前後でディテクタの値は0.4×10-9(atm・cc/s)〜0.8×10-9(atm・cc/s)と変化せず、気密が保たれていることが確認できた。
On the other hand, a first sealing member made of paste solder composed of Sn, Pb, and Sb and having a liquidus of 246 ° C., and a second sealing member made of paste solder consisting of Sn and Pb, and having a liquidus of 183 ° C. In the package brazed (sealed) with the sealing
以上説明したように、本発明の実施の形態による気密封止パッケージは、内側に電子部品を収納する気密封止パッケージ20であって、パッケージ本体1と、パッケージ本体1と接着される第1の封止部材7と、第1の封止部材7の融点よりも低い融点であり、第1の封止部材7と接着される第2の封止部材11と、第2の封止部材11により第1の封止部材7と接合されるカバー部材19とを備えている。そのため、融点の高い第1の封止部材7と融点の低い第2の封止部材11とにより、パッケージ本体とカバー部材とを封止している。その結果、相対的に高融点の第1の封止部材7をパッケージ本体1の表面に固着するので、封止部材として全て低融点のろう材を用いる場合と比較して封止部材全体としては脆弱な化合物の割合を減らすことができる。また、相対的に低融点の第2の封止部材11を用いるので、ろう付け後に発生する熱応力を小さくできることによって、クラックの防止等ができる。よって、気密の信頼性を向上することが可能となる。
As described above, the hermetic sealed package according to the embodiment of the present invention is the hermetic sealed
また、カバー部材19が、シールリング8と蓋15とを含んでいることが好ましい。これにより、パッケージ本体1とシールリング8とを第1の封止部材7および第2の封止部材11とにより接続し、シールリング8と蓋15とを接続する。よって、カバー部材19の構成の自由度を大きくすることが可能となる。
The
また、第1の封止部材7は、Auを含まない材料からなることが好ましい。これにより、第1の封止部材7は、Auが反応することによる脆弱な化合物を形成することがない。よって、気密の長期信頼性の低下を防止できる。
Moreover, it is preferable that the
また、第2の封止部材11がSn、またはSnにPb、Ag、Cu、Zn、Bi、およびInのうちの少なくとも1つが添加されている材料からなることが好ましい。これにより、第2の封止部材11の融点を220℃以下と低くすることができる。よって、シールリング8のろう付け時の導体層6の剥離やパッケージ本体1のクラック等を防止することができる。
The
また、パッケージ本体1がセラミック基板を含み、セラミック基板が低温焼成セラミックス(LTCC)であることが好ましい。これにより、低抵抗の導体を形成でき、電気性能を改善することができる。また、積層数に制限が無いため、多層化により気密封止パッケージの小型化が可能となる。 Moreover, it is preferable that the package body 1 includes a ceramic substrate, and the ceramic substrate is a low-temperature fired ceramic (LTCC). Thereby, a low-resistance conductor can be formed and electrical performance can be improved. Further, since there is no limit on the number of stacked layers, the hermetic sealing package can be reduced in size by multilayering.
さらに、本発明の実施の形態における内側に電子部品を収納する気密封止パッケージ20の製造方法は、パッケージ本体1の表面に第1の封止部材7を固着する工程(S30)と、第1の封止部材7の融点よりも低い融点の第2の封止部材11を、第1の封止部材7の上に配置する工程(S40)と、第2の封止部材11の上にカバー部材19を配置して、第1の封止部材7の融点より低い温度で第2の封止部材11を熱処理することにより第2の封止部材11を溶融凝固させることによって、第2の封止部材11とカバー部材19とを溶着する工程(S50〜S70)とを備えている。第1の封止部材7の融点より低い温度で第2の封止部材11を熱処理することにより、第1の封止部材7は完全には液化しない。そのため、封止部材の過度な這い上がりが生じないので、パッケージ本体1とカバー部材19との溶接性を損なわない。よって、本発明の実施の形態における気密封止パッケージの製造方法によれば、気密の信頼性を向上することが可能となる気密封止パッケージ20を製造することができる。
Furthermore, the manufacturing method of the hermetic sealed
また、カバー部材19は、シールリング8と蓋15とを含み、第2の封止部材11とカバー部材19とを溶着する工程は、第2の封止部材11の上にシールリング8を配置して、熱処理することにより第2の封止部材11を溶融凝固させることによって、第2の封止部材11とシールリング8とを溶着する工程(S50、S60)と、シールリング8の上に蓋15を接続する工程(S70)とを含むことが好ましい。これにより、パッケージ本体1とシールリング8とを第1の封止部材7および第2の封止部材11とにより封止し、シールリング8と蓋15とを接続する。よって、気密の信頼性をより向上することが可能となる気密封止パッケージ20を製造することができる。
Further, the
また、第1の封止部材7は、Auを含まない材料からなることが好ましい。これにより、第1の封止部材7は、脆弱な化合物を形成することがない。よって、第2の封止部材11の長期信頼性の低下を防止できる気密封止パッケージ20を製造することができる。
Moreover, it is preferable that the
また、第2の封止部材11がSn、またはSnにPb、Ag、Cu、Zn、Bi、およびInのうちの少なくとも1つが添加されている材料からなることが好ましい。これにより、第2の封止部材11の融点が232℃以下と低くすることができる。よって、シールリング8のろう付け時の導体層6の剥離やパッケージ本体1のクラックが防止できる気密封止パッケージ20を製造することができる。
The
また、パッケージ本体1がセラミック基板を含み、セラミック基板が低温焼成セラミックス(LTCC)であることが好ましい。これにより、低抵抗の導体が形成でき、電気性能を改善できる気密封止パッケージ20を製造することができる。また、積層数に制限が無いため、多層化により気密封止パッケージの小型化が可能となる気密封止パッケージ20を製造することができる。
Moreover, it is preferable that the package body 1 includes a ceramic substrate, and the ceramic substrate is a low-temperature fired ceramic (LTCC). As a result, a hermetic sealed
また、上述した気密封止パッケージの製造方法により、気密封止パッケージが製造されることが好ましい。この製造方法により製造される気密封止パッケージ20は、気密性の高いものとすることができる。
Further, it is preferable that the hermetic sealed package is manufactured by the above-described manufacturing method of the hermetic sealed package. The
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 パッケージ本体、1a ベース部、1b キャビティ部、2 接地電極、3 信号線路、4 ビアホール、5 ランド、6 導体層、7 封止部材、8 シールリング、9 はんだマスク材、10 セラミック板、11 第2の封止部材、12 半導体素子、12a 電極、13 配線基板、13a 配線、14 ボンディングワイヤ、15 蓋、16 ゴム板、17 真空吸着ステージ、18 真空吸着穴、19 カバー部材、20 気密封止パッケージ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Package main body, 1a base part, 1b Cavity part, 2 Ground electrode, 3 Signal line, 4 Via hole, 5 Land, 6 Conductive layer, 7 Sealing member, 8 Seal ring, 9 Solder mask material, 10 Ceramic board, 11
Claims (11)
パッケージ本体と、
前記パッケージ本体と接着される第1の封止部材と、
前記第1の封止部材の融点よりも低い融点であり、前記第1の封止部材と接着される第2の封止部材と、
前記第2の封止部材により前記第1の封止部材と接合されるカバー部材とを備える、気密封止パッケージ。 A hermetically sealed package that houses electronic components inside,
The package body;
A first sealing member bonded to the package body;
A second sealing member having a melting point lower than the melting point of the first sealing member and bonded to the first sealing member;
An airtight sealed package comprising: a cover member joined to the first sealing member by the second sealing member.
前記セラミック基板が低温焼成セラミックス(LTCC)である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の気密封止パッケージ。 The package body includes a ceramic substrate;
The hermetic sealing package according to any one of claims 1 to 4, wherein the ceramic substrate is a low-temperature fired ceramic (LTCC).
パッケージ本体の表面に第1の封止部材を固着する工程と、
前記第1の封止部材の融点よりも低い融点の第2の封止部材を、前記第1の封止部材の上に配置する工程と、
前記第2の封止部材の上にカバー部材を配置して、前記第1の封止部材の融点より低い温度で前記第2の封止部材を熱処理することにより前記第2の封止部材を溶融凝固させることによって、前記第2の封止部材と前記カバー部材とを溶着する工程とを備える、気密封止パッケージの製造方法。 A manufacturing method of a hermetically sealed package for storing electronic components inside,
Fixing the first sealing member to the surface of the package body;
Disposing a second sealing member having a melting point lower than the melting point of the first sealing member on the first sealing member;
A cover member is disposed on the second sealing member, and the second sealing member is heat-treated at a temperature lower than the melting point of the first sealing member to thereby change the second sealing member. A method of manufacturing an airtight sealed package, comprising: melting and solidifying the second sealing member and the cover member.
前記第2の封止部材と前記カバー部材とを溶着する工程は、前記第2の封止部材の上に前記シールリングを配置して、前記熱処理することにより前記第2の封止部材を溶融凝固させることによって、前記第2の封止部材と前記シールリングとを溶着する工程と、
前記シールリングの上に前記蓋を接続する工程とを含む、請求項6に記載の気密封止パッケージの製造方法。 The cover member includes a seal ring and a lid,
The step of welding the second sealing member and the cover member includes disposing the seal ring on the second sealing member and melting the second sealing member by performing the heat treatment. A step of welding the second sealing member and the seal ring by solidifying;
The method for manufacturing an airtight sealed package according to claim 6, further comprising connecting the lid on the seal ring.
前記セラミック基板が低温焼成セラミックス(LTCC)である、請求項6〜9のいずれか1項に記載の気密封止パッケージの製造方法。 The package body includes a ceramic substrate;
The manufacturing method of the airtight sealing package of any one of Claims 6-9 whose said ceramic substrate is low-temperature baking ceramics (LTCC).
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