JP2007173427A - セラミックパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックからなりキャビティを内設する箱形のパッケージ本体、あるいはかかるパッケージ本体およびそのキャビティを閉塞する蓋板を備え、電子部品が搭載される上記キャビティを外部から確実に封止できるセラミックパッケージを提供する。
【解決手段】セラミックからなり底壁５および側壁３，４を有し且つこれらに囲まれたキャビティ６を内設するパッケージ本体２と、かかるパッケージ本体２のキャビティ６を囲む側壁３，４の上面７に形成され、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層８と、を含む、セラミックパッケージ１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セラミックからなりキャビティを内設する箱形のパッケージ本体、あるいは、当該パッケージ本体およびそのキャビティの開口部を閉塞する蓋板を備え、電子部品が搭載される上記キャビティを外部から確実に封止できるセラミックパッケージに関する。

例えば、金属容器の底部または側壁に複数のリード端子封着穴を設け、かかる封着穴にガラス材を介してリード端子を気密封着した上記金属容器の開口部に、Ａｇ−Ｓｎ系やＡｕ−Ｇｅ系合金などの低融点金属を蓋との間に挟み込みシーム溶接する気密パッケージの封止方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、圧電素子を搭載し且つ流通孔が貫通する回路基板の両面に、一対のキャップ部材を熱硬化型接着剤により接着し、一方のキャップ部材を内外に貫通する流通孔を介して、パッケージ内部のガスを流出させた後、当該キャップ部材の流通孔を上記同様の接着剤で穴埋めするセラミックスパッケージの接着封止方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１６３３００号公報（第１〜５頁、図１〜３） 特開２００２−２６１６２号公報（第１〜１０頁、図１〜８）

しかしながら、前記特許文献１における気密パッケージの封止方法では、前記金属容器や蓋の金属または合金を構成する金属元素によっては、前記Ａｇ−Ｓｎ系などからなる低融点合金の組成が拡散などにより変化する場合がある。このため、加熱時における上記低融点合金の濡れ性が低下すると、金属容器と蓋との間における接着面積が過少となり、気密性が不安定になる、という問題があった。
また、前記特許文献２におけるセラミックスパッケージの接着封止方法では、キャップ部材の流通孔を穴埋めした熱硬化型接着剤は、加熱された際に内部のガスが膨張して内圧が上昇し、その粘性が低下した際にピンホールを形成するため、封止性が不安定になる場合がある、という問題があった。

一方、セラミックパッケージにおけるパッケージ本体の側壁と蓋板との間に、プリフォームされた低融点合金からなる封止材を挟んで加熱することで、上記パッケージ本体に内設したキャビティの開口部を蓋板で封止する封止方法も行われている。しかしながら、かかる封止方法においても、上記パッケージ本体の側壁と蓋板との封止面に予め形成する金属層の種類や厚みによっては、封止材を形成する低融点合金の組成が拡散などにより変化するため、加熱時における封止材の濡れ性が低下する場合がある。この結果、封止材がパッケージ本体の側壁と蓋板との封止面全体に濡れ広がる前に凝固することにより、封止性が不安定になる場合がある、という問題があった。

本発明は、前記背景技術で説明した問題点を解決し、セラミックからなりキャビティを内設する箱形のパッケージ本体、あるいは当該パッケージ本体およびそのキャビティを閉塞する蓋板を備え、電子部品が搭載される上記キャビティを外部から確実に封止できるセラミックパッケージを提供する、ことを課題とする。
尚、本発明において、セラミックパッケージとは、キャビティを内設するパッケージ本体のみからなる形態と、かかるパッケージ本体およびそのキャビティの開口部を閉塞する蓋板の組み合わせからなる形態と、の双方を含むものである。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、キャビティを内設するパッケージ本体の側壁の上面、あるいは、かかるパッケージ本体の底壁、側壁、または上記キャビティの開口部を閉塞する蓋板を貫通する貫通穴の内面に、封止材の低融点合金を構成するＡｕ含有量などの組成を変化させにくい金属層を形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明における第１のセラミックパッケージ（請求項１）は、セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを内設するパッケージ本体と、かかるパッケージ本体のキャビティを囲む側壁の上面に形成され、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層と、を含む、ことを特徴とする。

これによれば、追って前記金属層の上に載置されるプリフォームされた封止材は、その上面にパッケージ本体の前記キャビティの開口部を閉塞する蓋板が載置された状態で加熱された際に、上記金属層の幅方向の全体に沿って濡れ拡がって凝固する。同時に、かかる封止材は、蓋板の下面における周辺部においても、かかる下面の内外方向に沿って濡れ拡がって凝固する。この結果、電子部品を搭載したキャビティを確実に封止することが可能となる。
前記金属層の厚みが０．９μｍ未満になると、封止材の接合界面におけるＡｕ濃度が過少となり、一方、前記金属層の厚みが１．３μｍを越えると、上記封止材の接合界面におけるＧｅ濃度が過少となるため、封止材の融点が変化する。従って、かかる封止材を加熱した際の濡れ性（溶け拡がり性）が何れでも低下する。特に、封止材が濡れ広がっていく場合の端の部分（先端部分）は、合金組成の変化が顕著となり易く、融点の変化が大きくなる。この結果、封止材の先端部分の融点が高くなることで、濡れ広がりの先端部分で凝固が急速に生じ、接合面積の全体にわたり濡れ広がらずに、封止性が不安定になる部位を生じるおそれがある。これを防ぐため、前記金属層の厚みを０．９〜１．３μｍの範囲としたものである。

尚、前記金属層は、パッケージ本体の側壁における上面の全周にわたって形成され、その幅は、かかる側壁の上面における幅方向の約半分以上が望ましい。
また、前記封止材は、Ａｕを含む封止材であれば良く、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系、またはＡｕ−Ｇｅ系合金からなり、特に、共晶点付近の合金組成であるＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ、Ａｕ−３．１ｗｔ％Ｓｉ、またはＡｕ−１２ｗｔ％Ｇｅの各低融点合金が推奨される。
更に、前記Ａｕからなる金属層には、例えば、下地メッキ層の金属が拡散して含まれているものも含まれ、具体的には、Ｎｉを含有しているケースもある。
また、前記セラミックには、アルミナなどを主成分とするもののほか、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックも含まれる。
更に、前記パッケージ本体のキャビティの開口部を閉塞する蓋板は、Ｆｅ−４２ｗｔ％Ｎｉ（いわゆる４２アロイ）、Ｃｕ−２．３ｗｔ％Ｆｅ−０．０３ｗｔ％Ｐ（いわゆる１９４合金）、あるいはＦｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ（いわゆるコバール）などの金属製のほか、上記セラミック製のものも含まれる。かかるセラミック製の蓋板を用いる場合には、その下面に周辺に沿っても、前記と同じＡｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層を形成することが望ましい。
加えて、前記パッケージ本体のキャビティの底面には、例えば、半導体素子、ＳＡＷフィルタ、圧電素子などの電子部品が搭載される。

また、本発明における第２のセラミックパッケージ（請求項２）は、セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを有するパッケージ本体と、かかるパッケージ本体のキャビティを囲む側壁または底壁を貫通して形成された貫通穴と、を備え、かかる貫通穴の内面には、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層が形成されている、ことを特徴とする。
これによれば、追って上記側壁または底壁を貫通する貫通穴の内面に形成された金属層の上に載置される例えばボール形の封止材を加熱した際に、かかる封止材は、金属層の表面全体および上記貫通穴を穴埋めするように濡れ拡がって凝固する。この結果、圧電素子などの電子部品を搭載した前記パッケージ本体のキャビティの開口部を蓋板で封止した後、キャビティ内のガスを貫通穴から外部に流出させた状態で、パッケージのキャビティを確実に封止することが可能となる。

尚、前記貫通穴は、パッケージ本体の側壁または底壁を前記キャビティと外部との間を内外方向に沿って貫通し、円柱形、円錐形、あるいはこれらを組み合わせた形状などを呈する。
また、前記封止材は、Ａｕを含む封止材であれば良く、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系、またはＡｕ−Ｇｅ系合金からなり、特に、共晶点付近の合金組成であるＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ、Ａｕ−３．１ｗｔ％Ｓｉ、またはＡｕ−１２ｗｔ％Ｇｅの各合金が推奨される。
更に、前記Ａｕからなる金属層には、例えば、下地メッキ層の金属が拡散して含まれているものも含まれ、具体的には、Ｎｉを含有しているケースもある。
加えて、前記セラミックには、アルミナなどを主成分とするもののほか、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックも含まれる。

更に、本発明における第３のセラミックパッケージ（請求項３）は、セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを有するパッケージ本体と、かかるパッケージ本体におけるキャビティの開口部を閉塞する蓋板と、かかる蓋板を貫通して形成された貫通穴と、を備え、前記貫通穴の内面には、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層が形成されている、ことを特徴とする。
これによれば、追って上記蓋板を貫通する貫通穴の内面に形成された金属層の上に載置される例えばボール形の封止材を加熱した際に、かかる封止材は、金属層の表面全体および上記貫通穴を穴埋めするように濡れ拡がって凝固する。この結果、圧電素子などの電子部品を搭載した前記パッケージ本体のキャビティの開口部を蓋板で封止した後、キャビティ内のガスを蓋板の上記貫通穴から外部に流出させた状態で、パッケージのキャビティを確実に封止することが可能となる。

尚、前記貫通穴は、蓋板の上面と下面の間を内外方向に沿って貫通し、円柱形、円錐形、あるいはこれらを組み合わせた形状などを呈する。
また、前記封止材は、Ａｕを含む封止材であれば良く、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系、またはＡｕ−Ｇｅ系合金からなり、特に、共晶点付近の合金組成であるＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ、Ａｕ−３．１ｗｔ％Ｓｉ、またはＡｕ−１２ｗｔ％Ｇｅの各合金が推奨される。
更に、前記Ａｕからなる金属層には、例えば、下地メッキ層の金属が拡散して含まれているものも含まれ、具体的には、Ｎｉを含有しているケースもある。
加えて、前記セラミックには、アルミナなどを主成分とするもののほか、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックも含まれる。

付言すれば、本発明には、セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを内設するパッケージ本体と、かかるパッケージ本体のキャビティを囲む側壁の上面に形成され、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層と、上記パッケージ本体のキャビティを囲む側壁または底壁を貫通して形成された貫通穴と、を備え、かかる貫通穴の内面には、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層が形成されている、セラミックパッケージも含まれ得る。
また、本発明には、セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを内設するパッケージ本体と、パッケージ本体のキャビティを囲む側壁の上面に形成され、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層と、パッケージ本体におけるキャビティの開口部を閉塞する蓋板と、かかる蓋板を貫通して形成された貫通穴と、を備え、該貫通穴の内面には、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層が形成されている、セラミックパッケージも含まれ得る。

これらによる場合、予めキャビティに電子部品を搭載したパッケージ本体と蓋板とを金属層および封止材とにより接合した後、パッケージ本体の側壁などや、あるいは蓋板を貫通する貫通穴を介してキャビティ内のガスを外部に流出させ、かかる貫通穴をその内面に形成した金属層とこれに接合し且つ当該貫通穴を穴埋めする封止材により、キャビティを外部から確実に封止することが可能となる。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における第１のセラミックパッケージ１を示す斜視図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図およびその一部拡大図である。
セラミックパッケージ１は、アルミナを主成分とするセラミックからなり、図１，図２に示すように、平面視が長方形の底壁５、かかる底壁５の四辺から垂直に立設する側壁３，４、およびこれらに囲まれ且つ直方体を呈するキャビティ６を内設するパッケージ本体２と、側壁３，４の上面７の全長に沿って形成された金属層８と、を備えている。かかる金属層８は、厚みが１．１μｍのＡｕのメッキ層からなる。

図２中の一点鎖線部分Ｙ部分の拡大断面図で示すように、金属層８は、各側壁３，４の上面７に形成されたＷまたはＭｏからなり且つ厚みが数１０μｍのメタライズ層ｍ、およびその上に形成され且つ厚みが２〜８μｍのＮｉメッキ層ｎの上で、且つ各側壁３，４の上面７の全長に沿って形成されている。
尚、上記金属層８のＡｕメッキ層には、例えば、下地のＮｉメッキ層ｎから拡散したＮｉが含まれているケースもある。

前記第１のセラミックパッケージ１は、次のようにして製造した。
予め、アルミナ粒子、樹脂バインダ、可塑剤、および溶剤などからなる原料を混合してセラミックスラリを製作した。かかるセラミックスラリをドクターブレード法によって、シート状にした大版のグリーンシートを形成した。
次に、上記大版のグリーンシートを打ち抜き加工して、平面視が前記パッケージ本体２の底壁５と同じ長方形を呈する複数のグリーンシートを形成し、そのうちの１枚を底壁５用とした。その他のグリーンシートは、外形と相似形の小さな長方形の貫通穴を打ち抜き加工して、長方形の貫通孔を有する四角枠形のグリーンシートとした。当該その他のグリーンシートのうち、１枚については、四辺に沿ってＷまたはＭｏ粒子を含む導電性ペーストを四角形にして印刷した。

次いで、前記底壁５用の平坦なグリーンシートの上に、四角枠形を呈する複数のその他のグリーンシートをそれらの貫通孔が相互に連通するようにして積層した。この際、最上層のグリーンシートは、前記導電性ペーストが形成されたものとした。この結果、前記底壁５、四辺の側壁３，４、およびこれらに囲まれたキャビティ６を有する箱形のグリーンシート積層体を形成できた。
更に、上記グリーンシート積層体を所定の温度帯で焼成した後、側壁３，４の上面７の全長に沿って前記導電性ペーストが焼成された厚さが約数１０μｍのメタライズ層ｍの上に、Ｎｉメッキ層ｎを電解Ｎｉメッキにより形成した。かかるＮｉメッキ層ｎの上に電解Ａｕメッキを施して、前記Ａｕの金属層８を形成した。
以上の各工程を経ることにより、第１のセラミックパッケージ１が得られた。

ここで、第１のセラミックパッケージ１の使用方法について以下に説明する。
予め、セラミックパッケージ１のパッケージ本体２におけるキャビティ６の底面には、図示しないＳＡＷフィルタ（電子部品）を搭載した。
図３に示すように、平面視がパッケージ本体２と同じ長方形を呈する蓋板９を前記底壁５用と同じグリーンシートを焼成して製作した。かかる蓋板９の下面９ａの周辺に沿って、前記と同じ導電性ペーストを焼成したメタライズ層ｍ（図示せず）、Ｎｉメッキ層ｎ（図示せず）、および厚みが１．０μｍのＡｕメッキ層からなる金属層８ａを形成した。

次いで、図３に示すように、パッケージ本体２における各側壁３，４の上面７上の金属層８の上に、平面視が四角枠を呈し且つ断面がほぼ長方形にプリフォームされた封止材ｆを載置した。かかる封止材ｆは、Ａｕ−Ｇｅ系合金からなり、かかる２元系合金において共晶点付近であるＡｕ−１２ｗｔ％Ｇｅの合金組成を有する。尚、封止材ｆには、共晶点付近の合金組成であるＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎや、Ａｕ−３．１ｗｔ％Ｓｉなどの低融点合金かるなるものを用いても良い。
次に、図４に示すように、前記封止材ｆに蓋板９の下面９ａに形成した金属層８ａが接触するように、かかる蓋板９を封止材ｆ上に載置した。かかる状態で、パッケージ本体２および蓋板９を拘束し、これらを図示しない加熱炉に挿入した後、約３６０〜３９０℃の温度で約１０分間加熱した。

その結果、図４中のＺ部分を拡大した図５で例示するように、封止材ｆが溶解して凝固した封止材Ｆは、パッケージ本体２側の金属層８および蓋板９側の金属層８ａの幅方向の全体にわたり溶け拡がって凝固していた。これは、前記金属層８および金属層８ａと接合した封止材Ｆの濡れ広がつた先端部分ｐにおけるＡｕ濃度とＧｅ濃度との双方が過少とならず、ほぼ共晶点付近の合金組成に保たれたため、融点の大きな上昇が生じなかったもの、と推定される。
これにより、第１のセラミックパッケージ１のキャビティ６を蓋板９によって外部から確実に封止したセラミックパッケージ１ａが得られた。

図６は、本発明における第２のセラミックパッケージ１０を示す垂直断面図である。かかるパッケージ１０は、アルミナを主成分とするセラミックからなり、図６に示すように、平面視が長方形の底壁１５、かかる底壁５の四辺から垂直に立設する短辺および長辺の側壁１３，１４、およびこれらに囲まれ且つ直方体を呈するキャビティ１６を内設するパッケージ本体１２と、短辺の側壁１３を内外に貫通する貫通穴１７の内面に形成された金属層１８と、を備えている。
金属層１８は、厚みが１．０μｍのＡｕメッキ層からなり、貫通穴１７の内面に形成されたＷまたはＭｏからなり且つ厚みが数１０μｍのメタライズ層ｍ、およびその上に形成され厚みが２〜８μｍのＮｉメッキ層ｎ上に形成されている。

パッケージ本体１２は、底壁１５を形成するグリーンシートｓ１と、側壁１３，１４を形成する平面視で長方形の貫通孔を有するグリーンシートｓ２〜ｓ７と、を一体に積層し且つ焼成したものである。このうち、グリーンシートｓ４における一方の側壁１３となる部分には、図６中の一点鎖線部分Ｕを拡大した図７の左側に示すように、貫通穴１７のうち、断面円形の直線部１７ｂが形成され、かかる直線部１７ｂの外側部分および直線部１７ｂの上下に隣接するグリーンシートｓ３，ｓ５にまたがって、円錐形部１７ａが形成されている。

前記第２のセラミックパッケージ１０は、次のようにして製造した。
前記同様にして形成した大版のグリーンシートを長方形に打ち抜き加工して、グリーンシートｓ１〜ｓ７を形成した。このうち、グリーンシートｓ２〜ｓ７に対しては、更に外形の長方形と相似形断面の貫通穴を打ち抜いて四角枠形とした。次に、グリーンシートｓ４における一方の側壁１３となる部分に、打ち抜き加工で断面円形の直線部１７ｂを形成し、グリーンシートｓ１〜ｓ７を積層して、側壁１３，１４および底壁１５からなるグリーンシート積層体を得た。尚、最上層のグリーンシートｓ７の上面７には、予め、導電性ペーストを全長に沿って印刷した。
更に、かかるグリーンシート積層体のうち、グリーンシートｓ４における直線部１７ｂの外側部分およびグリーンシートｓ３，ｓ５にまたがって、円錐形の切り欠き加工を施して円錐形部１７ａを形成することで、貫通穴１７を得た。

上記貫通穴１７の円錐形部１７ａの内面にＷまたはＭｏ粒子を含む導電性ペーストを数１０μｍの厚みで印刷した後、当該グリーンシート積層体を所定温度帯で焼成した。そして、焼成されたセラミックパッケージ１０において、図１７の左側に示すように、上記導電性ペーストが焼成されたメタライズ層ｍの上に、Ｎｉメッキ層ｎを電解Ｎｉメッキにより形成した。かかるＮｉメッキ層ｎの上に、電解ＡｕメッキしてＡｕメッキ層の金属層１８を形成した。前記同様に、側壁１３，１４の上面７で焼成されたメタライズ層ｍ上にも、Ｎｉメッキ層ｎとＡｕメッキ層の金属層８とを形成した。
この結果、第２のセラミックパッケージ１０を得ることができた。

ここで、第２のセラミックパッケージ１０の使用方法について以下に説明する。
予め、パッケージ本体１２におけるキャビティ１６の底面に図示しない圧電素子（電子部品）を搭載した。次に、図６に示すように、パッケージ本体１２の各側壁１３，１４の上面７に、キャビティ１６に沿って形成された金属層８の上に封止材ｆを載置し、その上に前記金属層８ａを下面９ａの周辺に形成した蓋板９を載せた後、前記同様に加熱炉内で加熱した。
この結果、封止材ｆは、前記金属層８，８ａの表面全体に濡れ広がって凝固した前記封止材Ｆとなり、電子部品が搭載されたキャビティ１６は、セラミックパッケージ１０および蓋板９によって外部から遮断された。かかる状態で、貫通穴１７からキャビティ１６内のガスを外部に吸引して流出させた。
次いで、図７の中央に示すように、封止穴１７における円錐形部１７ａの内面に形成された金属層１８の上に、球形にプリフォームされた封止材Ｆａを載置して貫通穴１７の直線部１７ｂを遮蔽した。かかる封止材Ｆａも、共晶点付近のＡｕ−１２ｗｔ％Ｇｅ合金組成であるＡｕ−Ｇｅ系合金からなる。

次に、封止材Ｆａを載置したセラミックパッケージ１０を、前記同様に加熱炉内で加熱した。この結果、図７の右側に示すように、貫通穴１７内に配置された封止材Ｆａは、金属層１８の表面全体に濡れ拡がった後に凝固すると共に、貫通穴１７の直線部１７ｂ側にも一部が張り出して、封止材Ｆｂとなった。これは、前記金属層１８と接合した封止材Ｆｂの濡れ広がつた先端部分ｐにおけるＡｕ濃度とＧｅ濃度との双方が過少とならず、ほぼ共晶点付近の合金組成に保たれたため、融点の大きな上昇が生じなかったもの、と推定される。
この結果、貫通穴１７が封止材Ｆｂで確実に封止された前記パッケージ１０および蓋板９からなるセラミックパッケージが得られた。

図８は、本発明における第３のセラミックパッケージ３０を示す垂直断面図であり、前記第１のセラミックパッケージ１と、蓋板２０とから構成されている。
蓋板２０は、アルミナを主成分とするセラミックからなり、図８に示すように、グリーンシートｓ８，ｓ９を一体に積層して焼成したものである。かかる蓋板２０の中央には、内面が円錐形部２６および円柱貫通形部２７からなる貫通穴２５が上面２２と下面２４との間を貫通し、円錐形部２６の表面には、前記同様のメタライズ層ｍおよびＮｉメッキ層（何れも図示せず）を介して、厚みが１．２μｍのＡｕメッキ層からなる金属層２８が形成されている。尚、蓋板２０の下面２４の周辺に沿って、前記金属層８ａと同様な金属層２９が、前記同様のメタライズ層ｍおよびＮｉメッキ層（何れも図示せず）を介して形成されている。

前記蓋板２０は、次のようにして製造した。
予め、前記同様にして製造した大版のグリーンシートを長方形に打ち抜き加工して、グリーンシートｓ８，ｓ９を得た。次に、下層のグリーンシートｓ８に、断面円形の貫通穴２７を打ち抜き、上層のグリーンシートｓ９には、ポンチとダイの受入穴との間に所要の隙間があるものを用いて打ち抜き加工することで、円錐形の貫通穴２６を形成した。かかる貫通穴２６の内面に、前記同様の導電性ペーストを印刷した。また、下層のグリーンシートｓ８の下面２４における周辺部にも、前記同様の導電性ペーストを四角枠形に印刷した。
次いで、上記貫通穴２６，２７を同心で連通させて貫通穴２５を形成するように、グリーンシートｓ８，ｓ９を積層してグリーンシート積層体を得た。かかるグリーンシート積層体を所定の温度帯で焼成して、蓋板２０を得た。

前記蓋板２０における封止穴２５の円錐形部２６の表面で前記導電性ペーストが焼成されたメタライズ層ｍの上に、厚みが２〜８μｍのＮｉメッキ層ｎを電解Ｎｉメッキで形成した。このＮｉメッキ層ｎの上に、電解Ａｕメッキを施してＡｕメッキ層からなる金属層２８を形成した。前記同様に、蓋板２０の下面２４の周辺部で焼成された図示しないメタライズ層ｍ上にも、Ｎｉメッキ層ｎ（図示せず）および金属層２９を形成した。
更に、図８に示すように、前記第１のセラミックパッケージ１の各側壁３，４の上面７に形成された金属層８の上に前記封止材ｆを載置し、かかる封止材ｆに金属層２９が接触するように、前記蓋板２０を当該封止材ｆの上に配置した。更に、かかる蓋板２０における貫通穴２５内の金属層２８の表面上に、前記球形の封止材Ｆａを載置した。

かかる状態で、パッケージ１および封止材Ｆａを有する蓋板２０を拘束し、これらを前記同様の加熱炉で加熱した。この結果、封止材ｆは、金属層８，２９間で濡れ拡がって凝固した前記封止材Ｆとなり、電子部品が搭載されたキャビティ６は、セラミックパッケージ１および蓋板２０により外部から遮蔽された。
同時に、図８中の一点鎖線部分Ｖについて、同図中の白抜きの矢印の下方に示すように、貫通穴２５内に配置された封止材Ｆａは、金属層２８の表面全体に濡れ拡がった後に凝固して、封止材Ｆｂとなった。これは、金属層２８に接合した封止材Ｆｂの濡れ広がった先端部分ｐでのＡｕ濃度とＧｅ濃度との双方が過少とならず、ほぼ共晶点付近の合金組成に保たれたため、融点の大きな上昇が生じなかったもの、と推定される。
この結果、貫通穴２５が封止材Ｆｂで確実に封止された前記パッケージ１および蓋板２０からなる第３のセラミックパッケージ３０が得られた。

ここで、前記第１および第２のセラミックパッケージ１，１０の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
前記図１，図２に示すセラミックパッケージ１であって、同じアルミナのセラミックからなり、同じ形状と寸法のパッケージ本体２およびキャビティ６を有すると共に、各側壁３，４の上面７に形成した同じ厚みのメタライズ層ｍおよび厚みが５μｍの前記Ｎｉメッキ層ｎの上に、表１の左側に示すように、厚みを０．６〜１．６μｍに変化させたＡｕからなる金属層８を形成したものを、実施例１〜５および比較例１〜６ごとに５０個ずつ製造した。
各例共に、平面視における金属層８の外形寸法は、４．８×１．６ｍｍで且つ幅は３５０μｍとした。また、各例ごとの金属層８の上に、断面４００×２０μｍでＡｕ−１２ｗｔ％Ｇｅ合金の封止材ｆを載置した。

更に、各例ごとに、同じアルミナのセラミックからなり、パッケージ本体２と平面視が同じ長方形で且つ同じ厚みの蓋板９を用意し、それらの下面９ａの周辺部に形成した同じ厚みのメタライズ層ｍおよび厚みが５μｍの前記Ｎｉメッキ層ｎの上に、上記金属層８と同じＡｕ−Ｇｅ合金からなり且つ各例ごとに同じ厚み金属層８ａを形成した。
各例ごとに５０個ずつの上記パッケージ本体２の金属層８に、封止材ｆを介して、上記蓋板９の金属層８ａを載置し、これらを拘束した後、加熱炉内で３８０℃の温度で１０分間加熱し、封止材ｆを一旦溶解し更に凝固させた。

各例のセラミックパッケージ１ａのうち、２５個には温度サイクル試験（条件：ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３ １０１０．６，Ｃで１００サイクル）を、残りの２５個には熱衝撃試験（条件：ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３ １０１０．６，Ｃで１５サイクル）を行った。その後、全例のセラミックパッケージ１ａについて、ヘリウムリークディテクタによるヘリウムガス試験（封止性試験）を行い、かかる試験により、封止不良の有無を確認した。
先ず、封止された各例のセラミックパッケージ１ａを所定の容器（チャンバ）に収容して密封し、かかる容器内にヘリウムガスを圧入した。次に、このようにガス処理されたセラミックパッケージ１ａを上記容器から取り出し、別の検査容器に移して密封した。そして、かかる検査容器内を真空引きして、ヘリウムの検出の有無により、例えば蓋板９の封止（接合）不良などを判定した。
各例で、５０個のうち１個でもヘリウムが検出された例を×とし、５０個全てでヘリウムが検出されなかった例を○として、表１中の左側に示した。

表１に示すように、実施例１〜５では、各例の５０個の全てでヘリウム漏れが生じなかった。これに対し、比較例１〜６では、各例で少なくとも１個にヘリウム漏れの発生が確認された。かかる結果は、図９の模式的グラフに示すように、実施例１〜５のように金属層８（８ａ）の厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にあると、接合界面（先端部分）における封止材ｆのＡｕ濃度およびＧｅ濃度の双方が過少とならず、封止材Ｆの合金組成が共晶点付近に保たれため、金属層８（８ａ）の表面（幅）全体に濡れ広がった封止材Ｆとなった、と推定される。
一方、金属層８の厚みが０．９μｍ未満の比較例１〜３は、封止材ｆの接合界面におけるＡｕ濃度が過少となり、金属層の厚みが１．３μｍを越える比較例４〜６は、封止材ｆの接合界面におけるＧｅ濃度が過少となったため、何れも封止材ｆを加熱した際の濡れ性が低下した、と推定される。

また、前記図６に示すセラミックパッケージ１０であって、同じアルミナのセラミックからなり、同じ形状と寸法のパッケージ本体１２およびキャビティ１６を有すると共に、同じ形状および寸法からなる貫通穴１７を形成した。かかる貫通穴１７の内面の円錐形部１７ａに形成した同じ厚みのメタライズ層ｍおよび厚みが５μｍの前記Ｎｉメッキ層ｎの上に、表１の右側に示すように、厚みを０．６〜１．６μｍに変化させたＡｕからなる金属層１８を形成したものを、実施例６〜１０および比較例７〜１２ごとに５０個ずつ製造した。各例ごとに５０個ずつのパッケージ本体１２における貫通穴１７内の金属層１８上に、同じ封止材Ｆａを配置した。

更に、貫通穴１７の内面１７ａに封止材Ｆａを配置した各例ごとのセラミックパッケージ１０を拘束した後、前記と同じ条件で加熱して、封止材Ｆａを溶解・凝固させて封止材Ｆｂとした。各例５０の全てについて、目視により溶解および凝固した封止材Ｆｂが円錐形の金属層１８の全面を覆っている例を○とし、５０個のうち１個でも濡れ拡がりが不足し、封止材Ｆｂの周辺に金属層１８が露出した例を×として、表１中の右側に示した。

表１に示すように、実施例６〜１０では、各例の５０個全てで封止材Ｆｂによって金属層１８の全面が覆われていた。これに対し、比較例７〜１２では、各例で少なくとも１個に金属層１８の露出が確認された。かかる結果も、図９の模式的グラフに示すように、実施例６〜１０のように金属層１８の厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にあると、接合界面における封止材ＦｂのＡｕ濃度およびＧｅ濃度の双方が過少とならず、封止材Ｆｂの合金組成が共晶点付近に保たれため、金属層１８の全表面に濡れ広がった封止材Ｆｂとなった、と推定される。
一方、金属層１８の厚みが０．９μｍ未満の比較例７〜９は、封止材Ｆｂの接合界面におけるＡｕ濃度が過少となり、金属層の厚みが１．３μｍを越える比較例１０〜１２は、封止材Ｆｂの接合界面におけるＧｅ濃度が過少となったため、何れも封止材Ｆｂの加熱時における濡れ性が低下したもの、と推定される。
以上の実施例１〜１０によって、本発明の効果が裏付けられた。

本発明は、以上において説明した各実施の形態や実施例に限定されない。
前記セラミックパッケージのパッケージ本体あるいは蓋板を形成するセラミックは、低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックとしても良い。
また、前記金属層は、メタライズ層やＮｉメッキ層を介することなく、パッケージ本体の各側壁の上面、あるいは貫通穴の内面に対し、蒸着やスパッタリングなどの物理的方法によって、直に形成することも可能である。
更に、前記金属層の下地金属メッキ層として、Ｃｕメッキ層やＡｇメッキ層などの前記Ｎｉ以外の金属からなるメッキ層を形成しても良い。
加えて、蓋板が４２アロイなどの金属板からなる場合には、前記貫通穴は円錐形部のみの形態とすると共に、かかる貫通穴の内面に、直に電解Ａｕメッキを施して、前記範囲の厚みである金属層２８を形成しても良い。

本発明による第１のセラミックパッケージを示す斜視図。 図１中のＸ−Ｘ線に沿った矢視の垂直断面図およびその一部拡大図。 第１のセラミックパッケージの使用方法を示す概略図。 図３に続く第１のセラミックパッケージの使用方法を示す概略図。 図４中の一点鎖線部分Ｚの拡大図。 本発明による第２のセラミックパッケージを示す垂直断面図。 上記セラミックパッケージの封止穴の封止方法を示す概略図。 本発明による第３のセラミックパッケージを示す概略垂直断面図。 本発明による金属層の厚みと封止材の濡れ性との関係を示す模式的グラフ。

符号の説明

１，１０，３０………セラミックパッケージ
２，１２………………パッケージ本体
３，４，１３，１４…側壁
５，１５………………底壁
６，１６………………キャビティ
７………………………上面
８，１８，２８………金属層
９，２０………………蓋板
１７，２５……………貫通穴

Claims (3)

1. セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを内設するパッケージ本体と、
   上記パッケージ本体のキャビティを囲む側壁の上面に形成され、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層と、を含む、
   ことを特徴とするセラミックパッケージ。
2. セラミックからなり側壁および底壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを有するパッケージ本体と、
   上記パッケージ本体のキャビティを囲む側壁または底壁を貫通して形成された貫通穴と、を備え、
   上記貫通穴の内面には、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層が形成されている、
   ことを特徴とするセラミックパッケージ。
3. セラミックからなり底壁および側壁を有し且つこれらに囲まれたキャビティを有するパッケージ本体と、
   上記パッケージ本体におけるキャビティの開口部を閉塞する蓋板と、
   上記蓋板を貫通して形成された貫通穴と、を備え、
   上記貫通穴の内面には、Ａｕからなり且つ厚みが０．９〜１．３μｍの範囲にある金属層が形成されている、
   ことを特徴とするセラミックパッケージ。
   

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