JP2009170782A - 封止用蓋体及びパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】気密封止機構を形成する工程の短縮化及び簡単化を図ることが可能な封止用蓋体及びパッケージを提供する。
【解決手段】電子部品１００を収容するパッケージ本体１０が封止用蓋体２０により封止されたパッケージＰであって、封止用蓋体２０が、シート状の金属板２１と、該金属板２１の一方の面にロウ材組成を有するロウ材粉末を固着または溶着させて成るクラッド層２２とを有するクラッドシートからなるという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、部材を収容する容器を封止するための封止用蓋体及びパッケージであって、特に電子部品を封止する封止用蓋体及びパッケージに関するものである。

従来、塵埃や外光等から発光素子、圧電振動子、半導体素子等の電子部品や所定の部材を保護するため、該電子部品や所定の部材を気密封止することが行われている。

上記気密封止は、開口部を有する箱状の容器に上記電子部品や所定の部材を収容した後、該開口部を覆うように封止用蓋体を容器に接合することによって行われる。気密封止機構（パッケージ）は、例えば、セラミックス等の絶縁部材で構成されると共に上面に開口部を有する箱状の絶縁基体と、絶縁基体の上面の開口部を取り囲むように形成された枠状金属層と、該枠状金属層にロウ材を介して接合される金属枠体と、該金属枠体にシーム溶接等により接合される鉄−ニッケル合金等で形成された蓋体とで構成される（例えば、特許文献１参照）。
特開平２００５−２０３６６９号公報

枠上金属層と、金属枠体との接合部へのロウ付けとしては、例えば、ペースト状のロウ材を接合部へ塗りつけるものと、特殊なバインダーでロウ材をシート状にしたものや、箔状にしたアモルファスロウ材を接合部へ使用するものとがある。

しかしながら、ロウ材をペースト状にして使用する場合は、ロウ材をペースト状樹脂バインダーで練り上げ、ペースト状になったロウ材を塗り付けるという工程や、ロウ材をシート状または箔状にして使用する場合は、接合部の形状にあわせて裁断するという工程を経なければならず、上記気密封止機構を形成する手間がかかる問題がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電子部品や所定の部材を気密封止する工程の短縮化及び簡単化を図ることが可能な封止用蓋体及びパッケージを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、部材を収容する容器を封止するための封止用蓋体であって、シート状の基材と、該基材の少なくとも一方の面にロウ材組成を有する粉末を固着または溶着させて成るクラッド層とを有するクラッドシートからなることを特徴とする。

本発明によれば、ロウ付け性を有するクラッドシートから封止用蓋体が構成されている。

上記クラッド層は、上記基材の少なくとも一方の面に全面に亘って設けられるという構成を採用する。

電子部品を収容するパッケージ本体が封止用蓋体により封止されたパッケージであって、上記パッケージ本体及び上記蓋体の少なくとも一方が、シート状の基材と、該基材の少なくとも一方の面にロウ材組成を有する粉末を固着または溶着させて成るクラッド層とを有するクラッドシートからなることを特徴とする。

本発明によれば、ロウ付け性を有するクラッドシートから上記封止用蓋体及び上記パッケージ本体の少なくとも一方が構成されている。

上記クラッド層は、上記基材の少なくとも一方の面に全面に亘って設けられるという構成を採用する。

上記クラッドシートからなる上記封止用蓋体及び上記パッケージ本体の少なくとも一方は、上記クラッドシートを押圧して形状変化させることによって形成されているという構成を採用する。

本発明によれば、部材を収容する容器を封止するための封止用蓋体は、シート状の基材と、該基材の少なくとも一方の面にロウ材組成を有する粉末を固着または溶着させて成るクラッド層とを有するクラッドシートからなる。このため、本発明の封止用蓋体は、ロウ付け性を有する。つまり、本発明は、上記封止用蓋体と、上記容器とを別途ロウ材を用いずに直接、接合することが可能となる。
したがって、本発明によれば、電子部品や所定の部材を気密封止する工程の短縮化及び簡単化を図ることができる効果がある。

また、本発明によれば、電子部品を収容するパッケージ本体が封止用蓋体により封止されたパッケージであって、上記パッケージ本体及び上記封止用蓋体の少なくとも一方が、シート状の基材と、該基材の少なくとも一方の面にロウ材組成を有する粉末を固着または溶着させて成るクラッド層とを有するクラッドシートからなる。そのため、本発明の上記封止用蓋体及び上記パッケージ本体の少なくとも一方は、ロウ付け性を有する。つまり、本発明は、上記封止用蓋体と、上記パッケージ本体とを別途ロウ材を用いずに直接、接合することが可能となる。
したがって、本発明によれば、パッケージを形成する工程の短縮化及び簡単化を図ることができる効果がある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、本発明をパッケージに適応した場合の実施例について説明する。また、以下の図面において、同一の部材には同一の参照符号が付されている。また、理解を容易にするために、これらの図面は、縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態のパッケージＰの構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態のパッケージＰは、電子部品１００を収容するパッケージ本体１０と、パッケージ本体１０を封止する封止用蓋体２０とを有する。

パッケージ本体１０は、電子部品１００を収容する絶縁基体１１と、電子部品１００とパッケージ本体１０の外部に設けられる外部配線（不図示）とを電気的に接続する配線導体１２と、封止用蓋体２０にロウ付けにより接合される枠状金属層１３とを有する。

絶縁基板１１は、パッケージ本体１０の骨格を成すものであり、上面が開口する方形の箱状に形成されている。したがって、箱状の絶縁基板１１内部に形成される収容部１１ａは、電子部品１００を収容可能な構成となっている。
絶縁基板１１は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等から成るセラミックから成り、所望の成分のセラミックシートに所望の加工を施し、それらを積層した後、高温で焼成することで製作される。

配線導体１２は、絶縁基板１１の収容部１１ａから、絶縁基板１１を貫通して外部表面にかけて複数設けられる。そして、配線導体１２は、一端で、電子部品１００とボンディングワイヤまたは半田等を介して接続され、他端で、外部配線と半田等を介して接続される。したがって、配線導体１２は、電子部品１００と、外部配線とを電気的に中継する構成となっている。
配線導体１２は、電導性を有する銅や、金等の金属材料から製作される。

枠状金属層１３は、平面視で絶縁基体１１の開口を囲うように設けられた面の上に、層状に形成される。枠状金属層１３は、封止用蓋体２０をロウ付けさせる下地金属層としての役割を有している。
枠状金属層１３は、銅や、金等のロウ付けさせる下地の金属材料から製作される。

したがって、上記構成により、パッケージ本体１０は、電子部品１００を収容すると共に、電子部品１００と外部配線とを接続させ、封止用蓋体２０とロウ付けにより接合可能な構成となる。

封止用蓋体２０は、シート状の金属板２１（基材）と、金属板２１の枠状金属層１３に臨む面（一方の面）に形成されると共にロウ材組成を有する粉末が固着または溶着されることにより成るクラッド層２２とを有する。したがって、封止用蓋体２０は、封止する蓋の役割と、ロウ付け性とを有する構成となる。

次に、図２を参照して、封止用蓋体２０について、封止用蓋体２０の製作工程に沿って詳しく説明する。
図２は、封止用蓋体２０の製作に用いる、金属板２１とクラッド層２２とから成るクラッドシート１の製造装置Ｄの概略構成図である。

製造装置Ｄは、ロウ材組成を有するロウ材粉末２を貯蓄するホッパ３Ａと、ホッパ３Ａからロウ材粉末２を後述する圧延ローラ４Ａの周面に供給するベルトフィーダ５Ａと、供給されたロウ材粉末２と金属板２１とを圧延する圧延ローラ４Ａ、４Ｂと、圧延加工されたロウ材粉末２と金属板２１とを加熱処理する加熱炉６と、加熱処理の後に形成されるクラッドシート１を巻き取る回収ローラ８とを有する。

ロウ材粉末２は、ロウ材組成を有する粉末から構成される。ロウ材粉末２の構成粉末は、金属板２１の構成成分により選択される。ロウ材粉末２は、例えば、金属板２１がステンレスで構成されるならば、基材となる金属板２１より融点の低いニッケルロウ等の粉末を選択するのが好ましい。

ホッパ３Ａは、ロウ材粉末２を貯蓄する中空構造を有し、ベルトフィーダ５Ａを介して圧延ローラ４Ａの周面にロウ材粉末２を供給する構成となっている。

ベルトフィーダ５Ａは、ホッパ３Ａの下方に設けられ、不図示の回転駆動機構と接続されて回転駆動することで、ホッパ３Ａの下部から供給されるロウ材粉末２を搬送する構成となっている。また、ベルトフィーダ５Ａは、搬送先が、圧延ローラ４Ａの上方に位置しており、ロウ材粉末２を圧延ローラ４Ａの周面上に供給する構成となっている。
なお、ベルトフィーダ５Ａは、圧延ローラ４Ａの幅と略同一の幅を有しており、圧延ローラ４Ａの幅方向に亘って均一に、ロウ材粉末２を供給可能な構成となっている。

圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、ベルトフィーダ５Ａの下方に一対となって設けられる。また、圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、互いの周面が所定の間隔で平行対峙するように配置される。そして、圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、不図示の回転駆動機構により回転駆動することによって、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの間に挿入される部材を圧延する構成となっている。

加熱炉６は、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの下方に設置される。そして、加熱炉６は、圧延ローラ４Ａ、４Ｂにより圧延され、送出されたロウ材粉末２及び金属板２１を加熱炉６内へプーリ９を介して挿入することによって加熱処理する構成となっている。

回収ローラ８は、不図示の回転駆動機構により回転駆動可能に担持される。そして、回収ローラ８は、加熱炉６による加熱処理の工程を経て得たクラッドシート１を巻き取る構成となっている。

続いて、製造装置Ｄの動作について説明する。
製造装置Ｄは、ホッパ３Ａに貯蓄されたロウ材粉末２をホッパ３Ａ下部に接続されたベルトフィーダ５Ａを介して圧延ローラ４Ａの周面に向けて、圧延ローラ４Ａの幅方向に亘り連続的に供給する。
そして、圧延ローラ４Ａ，４Ｂ間に供給されたロウ材粉末２は、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの回転駆動によって、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送されるシート状の金属板２１と圧延される。当該圧延によって、ロウ材粉末２は、金属板２１に固着されることとなる。
ロウ材粉末２が固着した金属板２１は、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの下方に位置する加熱炉６にプーリ９を介して挿入され、ロウ材粉末２の融点以下の温度まで加熱される。この結果、ロウ材粉末２が焼結して層となり、金属版２１の表面にしっかりと固着されることによって、クラッド層２２が形成される。
なお、加熱炉６において、ロウ材粉末２の融点付近の温度まで加熱してロウ材粉末２の一部を溶融させ、加熱炉６から搬出された後冷却することで、ロウ材粉末２を金属板２１の表面に溶着させてクラッド層２２を形成しても良い。
上記工程により製造された、金属板２１及びクラッド層２２から成るクラッドシート１は、回収ローラ８の回転駆動により巻き取られることによって回収されることとなる。

このように回収されたクラッドシート１は、金属板２１の片面に全面に亘ってクラッド層２２が形成される（図３参照）。
なお、加熱炉６によって焼成されたクラッドシート１は、必要に応じて冷却されてから回収ローラ８によって回収されても良い。

封止用蓋体２０は、製造装置Ｄにより製造されたクラッドシート１から製作される。まず、クラッドシート１を所定の形状に裁断する。そして、裁断されたクラッドシート１をプレス機にかけて、クラッド層２２側からクラッドシート１の中心部を四角柱形状の器具等でプレス加工することによって、図１に示す突部２３を形成させる。突部２３は、パッケージＰに封止される電子部品１００の形状に合わせて大きさを変化させることによって、パッケージＰ内に電子部品１００を収容可能な空間を形成する構成となっている。最後に、突部２３を有するクラッドシート１をパッケージ本体１０の形状に合わせる裁断等の加工を施すことによって封止用蓋体２０は製作される。

ところで、一般に、ロウ材は、脆いためにプレス加工や延圧加工等に適していないという問題が知られている。しかしながら、上記工程を経て形成されたロウ付け性を有するクラッド層２２は、プレス加工時、金属板２１に追従し、ヒビ割れや、脱落等を発生させることは少なく、形状変化が可能である。

次に、パッケージ本体１０と、封止用蓋体２０との接合工程について説明する。
まず、パッケージ本体１０の上に、突部２３を上に向ける形で封止用蓋体２０を載置する。このとき、パッケージ本体１０に設けられた枠状金属層１３と、封止用蓋体２０に設けられたクラッド層２２が対面する形で接触することとなる。この状態で、クラッド層２２を形成するロウ材粉末２の融点まで加熱することにより、枠状金属層１３が、融解したクラッド層２２を介し金属板２１と接合される。したがって、上記接合工程により、パッケージ本体１０と、封止用蓋体２０とが接合され、電子部品１００を気密封止するパッケージＰを形成させることができる。

したがって、上述の本実施形態によれば、電子部品１００を収容するパッケージ本体１０が封止用蓋体２０により封止されたパッケージＰであって、封止用蓋体２０が、シート状の金属板２１と、該金属板２１の一方の面にロウ材組成を有するロウ材粉末２を固着または溶着させて成るクラッド層２２とを有するクラッドシート１からなるという構成を採用することで、封止用蓋体２０は、ロウ付け性を有する。つまり、本実施形態によれば、パッケージ本体１０と、封止用蓋体２０とを別途ロウ材を用いずに直接、接合することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、パッケージＰを形成する工程の短縮化及び簡単化を図ることができる効果がある。

また、本実施形態によれば、クラッド層２２は、金属板２１の一方の面の全面に亘って設けられるという構成を採用することで、クラッドシート１のいかなる部分を裁断して封止用蓋体２０を製作したとしても、パッケージ本体１０との接合する面にはクラッド層２２が常に形成される。したがって、本実施形態では、パッケージ本体１０と、封止用蓋体２０とを容易に接合させることができる効果がある。

また、本実施形態によれば、クラッドシート１からなる封止用蓋体２０は、クラッドシート１を押圧して形状変化させることによって形成されているという構成を採用することで、金属板２１及びクラッド層２２を押圧して封止用蓋体２０に突部２３を形成させる。したがって、本実施形態では、電子部品１００の形状に合わせて突部２３の大きさを変化させることによって、パッケージＰ内に電子部品１００を収容可能な空間を形成することができる効果がある。また、本実施形態のクラッド層２２は、プレス加工時、金属板２１に追従し、ヒビ割れや、脱落等を発生させることは少ない。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、部材を収容する容器は、パッケージと説明した。しかしながら、本発明は、パッケージに限定されず、他の封止する容器にも適用可能である。

また、上記実施形態において、封止用蓋体２０のクラッド層２２は、金属板２１の片面の全面に亘って設けられていると説明した。しかしながら、本発明は、金属板２１の両面の全面に亘って設けられていても適用可能である。この場合、クラッドシート１の製造工程にあたり、図２に示すホッパ３Ｂ及びベルトフィーダ５Ｂを稼動させ、圧延ローラ４Ｂにロウ材粉末２を供給することで、金属板２１の両面にクラッド層２２を形成させることとなる。

また、上記実施形態において、封止用蓋体２０のクラッド層２２は、金属板２１の片面の全面に亘って設けられていると説明した。しかしながら、本発明は、金属板２１の少なくとも一方の面の一部にクラッド層２２が設けられていても適用可能である。本発明は、例えば、パッケージ本体１０の枠上金属層１３の形状に合った格子状にクラッド層２２が形成されていても良い。

また、上記実施形態において、封止用蓋体２０がクラッドシート１からなると説明した。しかしながら、本発明では、パッケージ本体１０または、パッケージ本体１０及び封止用蓋体２０がクラッドシート１からなっても適用可能である。パッケージ本体１０がクラッドシート１からなる場合、ロウ付けの下地と成る枠状金属層１３は不要となる。封止用蓋体２０は、金属板２１のみから構成され、パッケージ本体１０に設けられたクラッド層２２によって接合される。
また、パッケージ本体１０及び封止用蓋体２０が、クラッドシート１からなる場合、同じく枠状金属層１３は不要となる。封止用蓋体２０及びパッケージ本体１０は、互いのクラッド層２２を加熱溶解させることで接合することとなる。
パッケージ本体１０をクラッドシート１から形成する場合、クラッドシート１をプレス成型により方形の箱状にし、パッケージ本体１０に設けられる配線導体１２は、周囲に所望の絶縁処理等を施すこととなる。

また、上記実施形態において、封止用蓋体２０は、突部２３を形成させると説明した。しかしながら、本発明では、必ずしも封止用蓋体２０は、突部２３を形成させる必要はなく、例えば平面状であっても良い。収容する電子部品１００によって、封止用蓋体２０の形状を変化させ、電子部品１００を収容可能な空間を形成させる形状であればよい。

また、上記実施形態においては、金属板２１がステンレスから成る構成について説明した。しかしながら、本発明では、必ずしも金属板２１はステンレスから成る必要はない。本発明の金属板２１は、例えば、ニッケル基合金や銅等から形成されても良い。

また、上記実施形態において、ロウ材粉末２は、ロウ材組成を有する粉末であるが、単一種類に限定されるものではなく、複数種類の粉末を混合した混合粉末が、ロウ材組成を有する粉末となるものでもあっても良い。

本発明の一実施形態であるパッケージの断面図である。 本発明の一実施形態であるパッケージが備える封止用蓋体を形成するクラッドシートを製造する製造装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態であるパッケージが備える封止用蓋体を形成するクラッドシートの斜視図である。

符号の説明

Ｐ…パッケージ、１…クラッドシート、２…ロウ材粉末（粉末）、１０…パッケージ本体、２０…封止用蓋体、２１…金属板（基材）、２２…クラッド層

Claims (5)

1. 部材を収容する容器を封止するための封止用蓋体であって、
   シート状の基材と、該基材の少なくとも一方の面にロウ材組成を有する粉末を固着または溶着させて成るクラッド層とを有するクラッドシートからなることを特徴とする封止用蓋体。
2. 前記クラッド層は、前記基材の少なくとも一方の面の全面に亘って設けられることを特徴とする請求項１に記載の封止用蓋体。
3. 電子部品を収容するパッケージ本体が封止用蓋体により封止されたパッケージであって、
   前記パッケージ本体及び前記封止用蓋体の少なくとも一方が、
   シート状の基材と、該基材の少なくとも一方の面にロウ材組成を有する粉末を固着または溶着させて成るクラッド層とを有するクラッドシートからなることを特徴とするパッケージ。
4. 前記クラッド層は、前記基材の少なくとも一方の面の全面に亘って設けられることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
5. 前記クラッドシートからなる前記封止用蓋体及び前記パッケージ本体の少なくとも一方は、前記クラッドシートを押圧して形状変化させることによって形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のパッケージ。

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