JP2015073027A - 気密封止用キャップ、電子部品収納用パッケージおよび気密封止用キャップの製造方法 - Google Patents
気密封止用キャップ、電子部品収納用パッケージおよび気密封止用キャップの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】溶融した半田の一部が気密封止用キャップの外側面に広がる（濡れ広がる）のを抑制することによって、電子部品収納部材が接合される領域における半田の量が減少するのを抑制することが可能な気密封止用キャップを提供する。
【解決手段】この気密封止用キャップ１は、基材２と、基材２の表面２ａ上に形成されたＮｉメッキ層３と、Ｎｉメッキ層３の表面３ａ上に形成されたＡｕメッキ層４とを備える。基材２の表面２ａは、半田を介して電子部品収納部材２０が接合される半田領域Ｓ３と、半田領域Ｓ３の内側にあり半田領域Ｓ３に隣接しないメッキ領域Ｓ４と、半田領域Ｓ３の内側にあり半田領域Ｓ３に隣接する酸化領域Ｓ２と、半田領域Ｓ３の外側にあり半田領域Ｓ３に隣接する酸化領域Ｓ１とに区分され、酸化領域Ｓ１およびＳ２ではＮｉメッキ層３が露出して酸化されている。
【選択図】図２
【解決手段】この気密封止用キャップ１は、基材２と、基材２の表面２ａ上に形成されたＮｉメッキ層３と、Ｎｉメッキ層３の表面３ａ上に形成されたＡｕメッキ層４とを備える。基材２の表面２ａは、半田を介して電子部品収納部材２０が接合される半田領域Ｓ３と、半田領域Ｓ３の内側にあり半田領域Ｓ３に隣接しないメッキ領域Ｓ４と、半田領域Ｓ３の内側にあり半田領域Ｓ３に隣接する酸化領域Ｓ２と、半田領域Ｓ３の外側にあり半田領域Ｓ３に隣接する酸化領域Ｓ１とに区分され、酸化領域Ｓ１およびＳ２ではＮｉメッキ層３が露出して酸化されている。
【選択図】図２
Description
この発明は、気密封止用キャップ、電子部品収納用パッケージおよび気密封止用キャップの製造方法に関し、特に、半田を介して電子部品収納部材が接合される気密封止用キャップ、その気密封止用キャップを用いた電子部品収納用パッケージおよびその気密封止用キャップの製造方法に関する。
従来、半田を介して電子部品収納部材が接合される気密封止用キャップが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１の図５には、４２アロイ（４２Ｎｉ−Ｆｅ合金）とニッケルとをクラッドした材料からなり、パッケージに接合される金属製ハーメチックシール蓋が開示されている。この金属製ハーメチックシール蓋では、蓋本体の封止面のうち、外端部およびその周辺に形成されたリング状の封止領域の内側の全領域において、ニッケルがレーザにより酸化されている。これにより、リング状の封止領域の内側の全領域において半田の濡れ性が低くなるように形成されている。
しかしながら、上記特許文献１に記載の金属製ハーメチックシール蓋では、リング状の封止領域の内側の全領域のニッケルが酸化されている一方、封止領域のニッケルは酸化されていないことにより半田の濡れ性が高いままである。このため、金属製ハーメチックシール蓋をパッケージに接合する際に、溶融した半田の一部が外端部から外側にはみ出して、金属製ハーメチックシール蓋の外側面を這い上がる場合がある。この場合、封止領域の半田の量が減少し、その結果、封止性が十分に確保されないという問題点がある。
本発明は、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１つの目的は、溶融した半田の一部が気密封止用キャップの外側面に広がる（濡れ広がる）のを抑制することによって、電子部品収納部材が接合される領域における半田の量が減少するのを抑制することが可能な気密封止用キャップ、その気密封止用キャップを用いた電子部品収納用パッケージおよびその気密封止用キャップの製造方法を提供することである。
本発明の第１の局面による気密封止用キャップは、電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップであって、基材と、基材の表面上に形成された第１メッキ層と、第１メッキ層の表面上に形成された第２メッキ層とを備え、平面視において、基材の表面は、半田を介して電子部品収納部材が接合される第１領域と、第１領域の内側にあり第１領域に隣接しない第２領域と、第１領域の内側にあり第１領域に隣接する第３領域と、第１領域の外側にあり第１領域に隣接する第４領域とに区分され、第３領域および第４領域では第１メッキ層が露出して酸化されている。なお、「外側」とは、平面視において、気密封止用キャップの外端部側を意味し、「内側」とは、平面視において、気密封止用キャップの中心側を意味する。
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第１領域および第４領域は、平面視において、リング状に形成されており、リング状の第４領域における外周縁と内周縁との離間距離は、リング状の第１領域における外周縁と内周縁との離間距離よりも小さい。
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第３領域および第４領域は、平面視において、リング状に形成されており、リング状の第４領域における外周縁と内周縁との離間距離は、リング状の第３領域における外周縁と内周縁との離間距離よりも小さい。
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第１領域および第３領域は、平面視において、リング状に形成されており、リング状の第３領域における外周縁と内周縁との離間距離は、リング状の第１領域における外周縁と内周縁との離間距離よりも大きい。
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第１領域の内側の領域のうち、第２領域が占める平面積は、第３領域が占める平面積よりも大きい。
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、平面視において、基材は四角形状を有し、第３領域はリング状に形成されており、第３領域の基材の角部に対応する領域には、気密封止用キャップの角部側に向かって突出する突出領域が形成されている。
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第１メッキ層は、Ｎｉメッキ層であり、第２メッキ層は、Ａｕメッキ層である。この場合、好ましくは、第１領域の第２メッキ層の表面上に、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田が配置される。
本発明の第２の局面による電子部品収納用パッケージは、上記第１の局面による気密封止用キャップと、気密封止用キャップにより封止され、電子部品を収納する電子部品収納部材とを備える。
本発明の第３の局面による気密封止用キャップの製造方法は、電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップの製造方法であって、基材を準備する工程と、基材の表面上に第１メッキ層を形成する工程と、第１メッキ層の表面上に第２メッキ層を形成する工程と、半田を介して電子部品収納部材が接合される第１領域の内側の領域のうち、第１領域とは隣接しない第２領域の第２メッキ層を残しながら、第１領域に隣接する第３領域の第２メッキ層をレーザを用いて除去し、第１領域の外側の第４領域の第２メッキ層をレーザを用いて除去することによって、第３領域および第４領域の第１メッキ層の表面を露出させるとともに、露出した第１メッキ層の表面を酸化させる工程とを備える。
本発明によれば、上記のように、第１領域の外側にあり第１領域に隣接する第４領域では第１メッキ層を露出させて酸化することによって、第１領域の外側の第４領域において、半田に対する濡れ性を低くすることができるので、半田が濡れ拡がるのを抑制することができる。これにより、溶融した半田の一部が気密封止用キャップの外側面に到達するのを抑制することができる。この結果、気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、溶融した半田の一部が気密封止用キャップの外側面に広がる（濡れ広がる）のを抑制することができるので、電子部品収納部材が接合される領域の半田の量が減少するのを抑制することができ、その結果、電子部品収納用パッケージの封止性を十分に確保することができる。
また、第１領域の内側にあり第１領域に隣接しない第２領域と、第１領域の内側にあり第１領域に隣接する第３領域とを区分するとともに、第３領域では第１メッキ層を露出させて酸化する。これにより、第１領域の内側の第３領域においても、半田に対する濡れ性を低くすることができるので、半田が濡れ拡がるのを抑制することができる。これによっても、電子部品収納部材が接合される領域の半田の量が減少するのを抑制することができる。また、第１領域とは隣接しない第２領域の第２メッキ層を残すことによって、第２領域の第１メッキ層にピンホールなどの欠陥がある場合であっても、第１領域に隣接しない第２領域においては、第２メッキ層により第１メッキ層を覆うことにより欠陥が気密封止用キャップの表面に現れるのを抑制することができる。これにより、半田を介して電子部品収納部材が接合される第１領域の内側の領域のうちの第１領域に隣接する第３領域において、半田が濡れ拡がるのを抑制しながら、第１領域に隣接しない（第３領域の内側の）第２領域における耐食性を向上させることができる。
さらに、上記第３の局面による気密封止用キャップの製造方法では、第１領域に隣接する第３領域の第２メッキ層と、第１領域の外側の第４領域の第２メッキ層とをレーザを用いて除去することによって、第２メッキ層を除去しない部分にマスクなどを形成しなくとも、容易に、第３領域の第２メッキ層と第４領域の第２メッキ層とを除去することができるとともに、マスクを除去する際に用いられる試薬により、第１メッキ層および第２メッキ層が腐食するのを抑制することができる。また、レーザを用いて、第３領域および第４領域の第１メッキ層の表面を露出させるとともに、露出する第１メッキ層の表面を酸化させることによって、別途露出する第１メッキ層の表面を酸化させるための工程を必要としないので、製造工程を簡略化することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による電子部品収納用パッケージ１００の構造について説明する。
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による電子部品収納用パッケージ１００の構造について説明する。
本発明の第１実施形態による電子部品収納用パッケージ１００は、図１に示すように、気密封止用キャップ１と、水晶振動子などの電子部品１０と、電子部品１０を収納するための電子部品収納部材２０とを備えている。
電子部品収納部材２０は、アルミナなどの絶縁性材料からなるセラミック基板２１およびセラミック枠体２２を含んでいる。セラミック基板２１は板状の部材であり、セラミック枠体２２は、セラミック基板２１の上面に外周に沿って配置されているとともに、所定の高さで上方（Ｚ１側）に延びている。また、セラミック枠体２２によって囲まれた収納空間内のセラミック基板２１上には、バンプ１１を介して電子部品１０が取り付けられている。また、セラミック枠体２２の上面上には、タングステン層２３およびＮｉ−Ｃｏ合金層２４が形成されている。そして、セラミック枠体２２の上面上のＮｉ−Ｃｏ合金層２４は、約８０質量％のＡｕを含むＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田層３０を介して、気密封止用キャップ１と接合されている。
気密封止用キャップ１は、図２に示すように、矩形状（四角形状）の平板からなり、４つの角部１ａがＲ面取りされている。また、気密封止用キャップ１は、図３に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる基材２と、基材２の表面２ａ上に形成され、酸化領域Ｓ１およびＳ２において表面３ａが露出するＮｉメッキ層３と、半田領域Ｓ３およびメッキ領域Ｓ４においてＮｉメッキ層３の表面３ａ上に形成されるＡｕメッキ層４とを含んでいる。なお、Ａｕメッキ層４は、Ｎｉメッキ層３よりも半田層３０の半田（Ａｕ−Ｓｎ合金）に対する濡れ性が高くなるように構成されている。なお、Ｎｉメッキ層３およびＡｕメッキ層４は、それぞれ、本発明の「第１メッキ層」および「第２メッキ層」の一例である。
また、図２に示すように、基材２の表面２ａは、酸化領域Ｓ１、酸化領域Ｓ２、半田領域Ｓ３およびメッキ領域Ｓ４の４つの領域に区分されている。具体的には、酸化領域Ｓ１は、リング状に形成された半田領域Ｓ３の外側に隣接するようにリング状に形成されているとともに、酸化領域Ｓ２は、リング状の半田領域Ｓ３の内側に隣接するようにリング状に形成されている。また、メッキ領域Ｓ４は、半田領域Ｓ３の内側に形成されている一方、酸化領域Ｓ２の内側に隣接するように矩形状に形成されており、半田領域Ｓ３とは隣接しないように形成されている。つまり、気密封止用キャップ１では、外端部１ｃ側（外側）から内側に向かって、酸化領域Ｓ１、半田領域Ｓ３、酸化領域Ｓ２およびメッキ領域Ｓ４が順に形成されている。なお、「外側」とは、平面的に見て、気密封止用キャップ１の外端部１ｃ側を意味し、「内側」とは、平面的に見て、気密封止用キャップ１の中心側を意味する。
基材２は、平板状であり、短手方向（Ｘ方向）に約１．９ｍｍの幅Ｗ１、長手方向（Ｙ方向）に約２．４ｍｍの長さＬ１、および、厚み方向（Ｚ方向）に約０．１ｍｍの厚みｔ１（図３参照）になるように形成されている。また、図１に示すように、基材２は、気密電子部品収納部材２０よりも若干小さく形成されている。これにより、気密封止用キャップ１と電子部品収納部材２０とが接合された際に、気密封止用キャップ１が電子部品収納部材２０の長手方向および短手方向からはみ出るのを抑制することが可能である。
Ｎｉメッキ層３は、図３に示すように、基材２の封止面１ｂ側の面だけでなく、封止面１ｂに対向する外側の面（Ｚ１側の面）、および、４つの外側面の表面２ａの全面を取り囲むように形成されている。つまり、基材２は、Ｎｉメッキ層３に完全に覆われている。
また、図４に示すように、Ｎｉメッキ層３は、約２μｍ以上約３μｍ以下の厚みｔ２で形成されているとともに、Ａｕメッキ層４は、約０．０２μｍの厚みｔ３で形成されている。また、基材２の大きさに比べて、Ｎｉメッキ層３およびＡｕメッキ層４の大きさ（厚みｔ２およびｔ３）は無視できるほどに小さいので、気密封止用キャップ１の大きさは、基材２の大きさと略変わらない。なお、図１、図３および図５〜図７では、理解容易のため、Ｎｉメッキ層３の厚みおよびＡｕメッキ層４の厚みを誇張して図示している。
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、半田領域Ｓ３の外側に位置するリング状の酸化領域Ｓ１では、半田領域Ｓ３の外側のＡｕメッキ層４がリング状に除去されることによって、Ｎｉメッキ層３の表面３ａが露出しているとともに、露出したＮｉメッキ層３の表面３ａが酸化されて酸化膜層３ｂが形成されている。同様に、半田領域Ｓ３の内側に位置するリング状の酸化領域Ｓ２では、半田領域Ｓ３の内側のＡｕメッキ層４がリング状に除去されることによって、Ｎｉメッキ層３の表面３ａが露出しているとともに、露出したＮｉメッキ層３の表面３ａが酸化されて酸化膜層３ｂが形成されている。この際、半田領域Ｓ３の内側に位置し、半田領域Ｓ３とは隣接しないメッキ領域Ｓ４のＡｕメッキ層４を残しながら、半田領域Ｓ３の外側および内側のＡｕメッキ層４がリング状に除去されている。また、露出したＮｉメッキ層３の酸化膜層３ｂは酸化されているため、酸化されていないＮｉメッキ層３の表面３ａよりも、半田（Ａｕ−Ｓｎ合金）に対する濡れ性がさらに低下している。また、酸化膜層３ｂは、Ａｕメッキ層４よりも半田に対する濡れ性が低い。なお、酸化領域Ｓ１およびＳ２は、それぞれ、本発明の「第４領域」および「第３領域」の一例である。
また、リング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２は、約３０μｍ以上約６０μｍ以下になるように形成されており、リング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３は、約１００μｍになるように形成されている。つまり、リング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３は、リング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２よりも大きい。なお、本実施形態において、リング状の領域の幅とは、リング状の領域における外周縁（外端部１ｃ側の周縁）と内周縁（外端部１ｃと反対側の周縁）との離間距離のことを示す。
また、図４に示すように、酸化領域Ｓ１の内側に隣接するとともに、酸化領域Ｓ２の外側に隣接する半田領域Ｓ３では、Ｎｉメッキ層３の表面３ａ上にＡｕメッキ層４が形成されているとともに、Ａｕメッキ層４の表面上に、Ａｕ−Ｓｎ合金の半田からなる半田層３０が配置されている。これにより、図１に示すように、半田領域Ｓ３において、半田層３０のＡｕメッキ層４を介して、電子部品収納部材２０が気密封止用キャップ１に接合されるように構成されている。なお、半田領域Ｓ３は、本発明の「第１領域」の一例である。
また、図２に示すように、リング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４は、角部１ａに対応する領域を除いて、約８０μｍの長さで略一定になるように形成されている。また、リング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２は、リング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４よりも小さい。また、リング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３は、リング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４よりも大きい。なお、角部１ａに対応する領域における半田領域Ｓ３の幅は、幅Ｗ４よりも若干大きい。
また、図４に示すように、半田領域Ｓ３の内側において、半田領域Ｓ３とは隣接せずに酸化領域Ｓ２の内側に隣接するメッキ領域Ｓ４では、Ｎｉメッキ層３の表面３ａ上にＡｕメッキ層４が形成されている。また、半田領域Ｓ３とは異なり、メッキ領域Ｓ４では、Ａｕメッキ層４の表面上に、半田層３０は配置されていない。また、メッキ領域Ｓ４は、図２に示すように、平面視において（平面的に見て）、略矩形状に形成されているとともに、短手方向（Ｘ方向）の幅Ｗ５と長手方向（Ｙ方向）の長さＬ２とは、共に、酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２、酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３、および、半田領域Ｓ３の幅Ｗ４よりも大きくなるように形成されている。さらに、メッキ領域Ｓ４の占める平面積は、酸化領域Ｓ２の占める平面積よりも大きくなるように形成されている。なお、メッキ領域Ｓ４は、本発明の「第２領域」の一例である。
また、Ｒ面取りされた角部１ａに対応する領域において、酸化領域Ｓ１、酸化領域Ｓ２、半田領域Ｓ３およびメッキ領域Ｓ４の互いの境界線は、Ｒ面取りされた角部１ａに対応するように曲線状に形成されている。
第１実施形態では、上記のように、半田領域Ｓ３の外側の酸化領域Ｓ１において、Ａｕメッキ層４をリング状に除去することによって、Ｎｉメッキ層３の表面３ａを露出させるとともに、露出したＮｉメッキ層３の表面３ａを酸化して、Ａｕメッキ層４よりも半田に対する濡れ性が低い酸化膜層３ｂを形成する。これにより、半田領域Ｓ３の外側に位置する酸化領域Ｓ１において、半田に対する濡れ性を低くすることができるので、半田層３０の半田が濡れ拡がるのを抑制することができるので、溶融した半田の一部が気密封止用キャップ１の外側面に到達するのを抑制することができる。この結果、気密封止用キャップ１を電子部品収納部材２０に接合する際に、溶融した半田の一部が気密封止用キャップ１の外側面に広がる（濡れ広がる）のを抑制することができるので、半田領域Ｓ３の半田の量が減少するのを抑制することができ、その結果、電子部品収納用パッケージ１００の封止性を十分に確保することができる。
また、第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側にあり半田領域Ｓ３に隣接しないメッキ領域Ｓ４と、半田領域Ｓ３の内側にあり半田領域Ｓ３に隣接する酸化領域Ｓ２とを区分するとともに、半田領域Ｓ３の内側において、半田領域Ｓ３とは隣接しないメッキ領域Ｓ４のＡｕメッキ層４を残しながら、半田領域Ｓ３の内側のＡｕメッキ層４をリング状に除去することによって、酸化領域Ｓ２において、Ｎｉメッキ層３の表面３ａを露出させるとともに、露出したＮｉメッキ層３の表面３ａを酸化して、Ａｕメッキ層４よりも半田に対する濡れ性が低い酸化膜層３ｂを形成する。これにより、半田領域Ｓ３の内側の酸化領域Ｓ２においても、半田に対する濡れ性を低くすることができるので、半田層３０の半田が濡れ拡がるのを抑制することができる。これによっても、半田領域Ｓ３の半田の量が減少するのを抑制することができる。また、半田領域Ｓ３とは隣接しないメッキ領域Ｓ４のＡｕメッキ層４を残すことによって、メッキ領域Ｓ４のＮｉメッキ層３にピンホールなどの欠陥がある場合であっても、半田領域Ｓ３に隣接しないメッキ領域Ｓ４においては、Ａｕメッキ層４によりＮｉメッキ層３を覆うことにより欠陥が封止面１ｂに現れるのを抑制することができる。これにより、半田領域Ｓ３の内側の領域のうちの半田領域Ｓ３に隣接する酸化領域Ｓ２において、半田が濡れ拡がるのを抑制しながら、半田領域Ｓ３に隣接しない（酸化領域Ｓ２の内側の）メッキ領域Ｓ４における耐食性を向上させることができる。
また、第１実施形態では、半田領域Ｓ３の外側のリング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２（約３０μｍ以上約６０μｍ以下）をリング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４（約８０μｍ）よりも小さくすることによって、半田領域Ｓ３をより外側（外端部１ｃ側）に近い位置に設けることができるので、半田領域Ｓ３よりも内側の領域（酸化領域Ｓ２およびメッキ領域Ｓ４）を大きく確保しつつ、気密封止用キャップ１が大型化するのを抑制することができる。また、半田領域Ｓ３を十分に確保することができるので、気密封止用キャップ１と電子部品収納部材２０とを広い範囲で接合することができ、その結果、電子部品収納用パッケージ１００の封止性を確実に確保することができる。
また、第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側のリング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３（約１００μｍ）を半田領域Ｓ３の外側のリング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２（約３０μｍ以上約６０μｍ以下）よりも大きくすることによって、半田領域Ｓ３の外側の酸化領域Ｓ１を小さくすることができるので、その分、気密封止用キャップ１が大型化するのを抑制することができる。また、半田領域Ｓ３の内側に隣接する酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３を十分に確保することができるので、半田層３０の半田が酸化領域Ｓ２を超えてメッキ領域Ｓ４に濡れ拡がるのを抑制することができる。これにより、半田領域Ｓ３の半田の量が減少するのをさらに抑制することができるとともに、気密封止用キャップ１の内側に濡れ拡がった半田が電子部品１０などにかかるのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側のリング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３（約１００μｍ）をリング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４（約８０μｍ）よりも大きくすることによって、酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３を十分に確保することができるので、半田層３０の半田が酸化領域Ｓ２を超えてメッキ領域Ｓ４に濡れ拡がるのを効果的に抑制することができる。
また、第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側において、酸化領域Ｓ２の内側のメッキ領域Ｓ４の占める平面積を酸化領域Ｓ２の占める平面積よりも大きくすることによって、半田領域Ｓ３の内側においてメッキ領域Ｓ４の占める範囲を大きくすることができるので、Ｎｉメッキ層３がＡｕメッキ層４により覆われている範囲を大きくすることができる。これにより、半田領域Ｓ３の内側の広い範囲において耐食性を向上させることができる。
また、第１実施形態では、気密封止用キャップ１が、基材２の表面２ａ上に形成され、酸化領域Ｓ１およびＳ２において表面３ａが露出するＮｉメッキ層３と、半田領域Ｓ３およびメッキ領域Ｓ４においてＮｉメッキ層３の表面３ａ上に形成されるＡｕメッキ層４とを含むように構成する。これにより、容易に、Ｎｉメッキ層３の表面３ａを酸化して、酸化領域Ｓ１およびＳ２において半田に対する濡れ性を低くすることができる。
また、第１実施形態では、半田領域Ｓ３において、Ｎｉメッキ層３の表面３ａ上にＡｕメッキ層４を形成するとともに、Ａｕメッキ層４の表面上に、Ａｕ−Ｓｎ合金の半田からなる半田層３０を配置する。これにより、半田領域Ｓ３のＡｕメッキ層４の表面上に、Ａｕメッキ層４と同種のＡｕを含むＡｕ−Ｓｎ合金の半田からなる半田層３０が配置されるので、Ａｕメッキ層４における半田に対する濡れ性および密着性をより向上させることができる。
次に、図１、図２および図４〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による気密封止用キャップ１および電子部品収納用パッケージ１００の製造方法について説明する。
まず、図５に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる板状コイルをプレス加工によって打ち抜くことにより、短手方向（Ｘ方向）に約１．９ｍｍの幅Ｗ１（図２参照）、長手方向（Ｙ方向）に約２．４ｍｍの長さＬ１（図２参照）、および、厚み方向（Ｚ方向）に約０．１ｍｍの厚みｔ１（図３参照）を有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる基材２を作成する。この基材２の表面２ａの全面に、Ｎｉメッキ層３を約２μｍ以上約３μｍ以下の厚みｔ２（図４参照）で形成するとともに、Ｎｉメッキ層３の表面３ａの全面に、Ａｕメッキ層４を約０．０２μｍの厚みｔ３（図４参照）で形成する。
ここで、第１実施形態の製造方法では、図６に示すように、レーザトリミングにより、封止面１ｂ側の酸化領域Ｓ１およびＳ２において、Ｎｉメッキ層３の表面３ａを露出させる。具体的には、ＹＶＯ４（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｖａｎａｄｉｕｍ ｔｅｒａ Ｏｘｉｄｅ）を媒体とするレーザを用いて、外端部１ｃおよびその周辺に位置し、半田領域Ｓ３の外側に隣接する酸化領域Ｓ１のＡｕメッキ層４をリング状に除去する。この際、酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２（図４参照）が約３０μｍ以上約６０μｍ以下になるように、Ａｕメッキ層４をリング状に除去する。同時に、半田領域Ｓ３の内側に隣接する酸化領域Ｓ２のＡｕメッキ層４をリング状に除去する。この際、酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３（図４参照）が約１００μｍになるように、Ａｕメッキ層４をリング状に除去する。なお、Ａｕメッキ層４の除去により露出されたＮｉメッキ層３の表面３ａは、レーザ照射による熱によって短時間で酸化される。これにより、酸化領域Ｓ１およびＳ２において、Ｎｉメッキ層３の表面３ａが酸化されて、酸化膜層３ｂが形成される。このようにして、本発明の第１実施形態による気密封止用キャップ１が形成される。
このように、レーザを用いて、外端部１ｃおよびその周辺に位置し、半田領域Ｓ３の外側に隣接する酸化領域Ｓ１のＡｕメッキ層４をリング状に除去し、半田領域Ｓ３の内側に隣接する酸化領域Ｓ２のＡｕメッキ層４をリング状に除去する。この際、Ａｕメッキ層４の除去により露出されたＮｉメッキ層３の表面３ａには、レーザ照射による熱によって酸化された酸化膜層３ｂが形成されるように構成する。これにより、Ａｕメッキ層４を除去しない部分にマスクなどを形成しなくとも、容易に、酸化領域Ｓ１のＡｕメッキ層４と酸化領域Ｓ２のＡｕメッキ層４とを除去することが可能であるとともに、マスクを除去する際に用いられる試薬により、Ｎｉメッキ層３および第Ａｕメッキ層４が腐食するのを抑制することが可能である。さらに、別途露出するＮｉメッキ層３の表面３ａを酸化させるための工程を必要としないので、製造工程を簡略化することが可能である。
次に、図７に示すように、酸化領域Ｓ１の内側に隣接するリング状の半田領域Ｓ３において、Ａｕメッキ層４の上面に、約８０質量％のＡｕを含むＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田リング３０ａを配置する。この半田リング３０ａは、半田領域Ｓ３の幅Ｗ４（約８０μｍ）よりも大きな約１００μｍの幅Ｗ７を有するとともに、平面的に見て、半田領域Ｓ３を覆うように配置される。
そして、Ｎ２ガスおよびＨ２ガス雰囲気中において、約２８０℃以上約３２０℃以下の温度で半田リング３０ａを溶融させることにより、図３および図４に示すように、半田領域Ｓ３上に、所定の厚みを有する半田層３０を形成する。なお、図示していないものの、半田領域Ｓ３上のＡｕメッキ層４は、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田層３０中に拡散するため、実際の半田層３０は、Ｎｉメッキ層３の表面３ａ上に形成されたような構造になる。
その後、図１に示すように、セラミック基板２１上に配置したセラミック枠体２２の上面上に、タングステン層２３、Ｎｉ−Ｃｏ合金層２４およびＡｕ層（図示せず）をこの順番で形成した電子部品収納部材２０を準備する。その後、セラミック基板２１の上面上にバンプ１１を有する電子部品１０を取り付ける。そして、前述の方法で形成した気密封止用キャップ１の半田層３０をセラミック枠体２２の上面に接触するように配置する。その後、真空中において、約２８０℃以上約３１０℃以下の温度で半田層３０を再度溶融させることにより、気密封止用キャップ１をセラミック枠体２２の上面に接合する。この際、図示しないＡｕ層は、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田層３０中に拡散する。このようにして、本発明の第１実施形態による電子部品収納用パッケージ１００が形成される。
（第２実施形態）
次に、図８および図９を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態に加えて、気密封止用キャップ２０１の酸化領域Ｓ２ａにおいて、角部１ａに対応する領域に突出領域Ｓ２ｂを設けた例について説明する。
次に、図８および図９を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態に加えて、気密封止用キャップ２０１の酸化領域Ｓ２ａにおいて、角部１ａに対応する領域に突出領域Ｓ２ｂを設けた例について説明する。
本発明の第２実施形態による気密封止用キャップ２０１は、図８に示すように、酸化領域Ｓ１、酸化領域Ｓ２ａ、半田領域Ｓ３ａおよびメッキ領域Ｓ４の４つの領域に区分されているとともに、酸化領域Ｓ２ａでは、Ａｕメッキ層４が除去されてＮｉメッキ層３の表面３ａが露出されているとともに、その露出されたＮｉメッキ層３の表面３ａが酸化されて酸化膜層３ｂが形成されている。なお、酸化領域Ｓ２ａおよび半田領域Ｓ３ａは、それぞれ、本発明の「第３領域」および「第１領域」の一例である。
ここで、第２実施形態では、基材２の４つの角部１ａに対応する、リング状の酸化領域Ｓ２ａの４つの領域の各々には、突出領域Ｓ２ｂが形成されている。この突出領域Ｓ２ｂは、図９に示すように、上記第１実施形態の酸化領域Ｓ２（破線部分）よりも角部１ａに向かって外側（外端部１ｃ側）に突出するように形成されている。これにより、４つの角部１ａに対応する領域において、酸化領域Ｓ２ａが外側に拡がる分、酸化領域Ｓ２の外側に隣接する半田領域Ｓ３ａでは、４つの角部１ａに対応する領域において、幅が小さくなるように形成されている。この際、角部１ａに対応する領域における半田領域Ｓ３ａの幅Ｗ８が、角部１ａに対応する領域以外の半田領域Ｓ３ａにおける幅Ｗ４の長さ（約８０μｍ）と略同一になるように形成されている。
なお、第２実施形態による気密封止用キャップ２０１のその他の構成および製造方法は、上記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
第２実施形態では、上記のように、半田領域Ｓ３ａの外側の酸化領域Ｓ１において、Ａｕメッキ層４を除去することによって、Ｎｉメッキ層３の表面３ａを露出させるとともに、露出したＮｉメッキ層３の表面３ａを酸化して、Ａｕメッキ層４よりも半田に対する濡れ性が低い酸化膜層３ｂを形成する。これにより、溶融した半田の一部が気密封止用キャップ２０１の外側面に広がる（濡れ広がる）のを抑制することができるので、半田領域Ｓ３ａの半田の量が減少するのを抑制することができる。また、半田領域Ｓ３ａの内側にあり半田領域Ｓ３ａに隣接しないメッキ領域Ｓ４と、半田領域Ｓ３ａの内側にあり半田領域Ｓ３ａに隣接する酸化領域Ｓ２ａとを区分するとともに、半田領域Ｓ３ａの内側のうち、半田領域Ｓ３ａとは隣接しないメッキ領域Ｓ４のＡｕメッキ層４を残しながら、半田領域Ｓ３ａの内側のＡｕメッキ層４を除去することによって、酸化領域Ｓ２ａにおいて、Ｎｉメッキ層３の表面３ａを露出させるとともに、露出したＮｉメッキ層３の表面３ａを酸化して、Ａｕメッキ層４よりも半田に対する濡れ性が低い酸化膜層３ｂを形成する。これによっても、半田領域Ｓ３ａの半田の量が減少するのを抑制することができる。また、半田領域Ｓ３ａとは隣接しないメッキ領域Ｓ４のＡｕメッキ層４を残すことによって、半田領域Ｓ３ａの内側の領域のうちの半田領域Ｓ３ａに隣接する酸化領域Ｓ２ａにおいて、半田が濡れ拡がるのを抑制しながら、半田領域Ｓ３ａに隣接しない（酸化領域Ｓ２ａの内側の）メッキ領域Ｓ４における耐食性を向上させることができる。
また、第２実施形態では、基材２の４つの角部１ａに対応する、リング状の酸化領域Ｓ２ａの４つの領域の各々に、角部１ａに向かって外側（外端部１ｃ側）に突出する突出領域Ｓ２ｂを形成する。これにより、気密封止用キャップ２０１の角部１ａに対応する領域における酸化領域Ｓ２ａを大きくすることができるので、その分、酸化領域Ｓ２ａの外側に隣接する半田領域Ｓ３ａを小さくすることができる。これにより、半田領域Ｓ３ａの角部１ａに対応する領域に、半田層３０の半田が多く配置されるのを抑制することができるので、角部１ａに対応する領域における半田の厚みが、角部１ａ以外の領域における半田の厚みよりも大きくなるのを抑制することができる。
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等などの意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１および第２実施形態では、電子部品収納部材に接合するために、半田層を気密封止用キャップに形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電子部品収納部材に接合するために、半田層を気密封止用キャップに形成しなくてもよい。この場合、気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、半田領域と電子部品収納部材の上面との間にリング状の半田を配置するとともに、半田を溶融すればよい。
また、上記第１実施形態では、半田領域Ｓ３の外側のリング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２（約３０μｍ以上約６０μｍ以下）をリング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４（約８０μｍ）よりも小さくした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２を半田領域Ｓ３の幅Ｗ４以上の大きさにしてもよい。この場合、酸化領域Ｓ１を大きく確保することができるので、より確実に、酸化領域Ｓ１において半田が濡れ拡がるのを抑制することが可能になり、その結果、溶融した半田の一部が気密封止用キャップの外側面に到達するのをより抑制することが可能である。
また、上記第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側のリング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３（約１００μｍ）を半田領域Ｓ３の外側のリング状の酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２（約３０μｍ以上約６０μｍ以下）よりも大きくした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３を酸化領域Ｓ１の幅Ｗ２以下の大きさにしてもよい。この場合、メッキ領域Ｓ４を大きく確保することができるので、半田領域Ｓ３の内側の広い範囲において耐食性を向上させることが可能である。
また、上記第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側のリング状の酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３（約１００μｍ）をリング状の半田領域Ｓ３の幅Ｗ４（約８０μｍ）よりも大きくした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、酸化領域Ｓ２の幅Ｗ３を半田領域Ｓ３の幅Ｗ４以下の大きさにしてもよい。この場合、メッキ領域Ｓ４を大きく確保することができるので、半田領域Ｓ３の内側の広い範囲において耐食性を向上させることが可能である。
また、上記第１実施形態では、半田領域Ｓ３の内側において、酸化領域Ｓ２の内側のメッキ領域Ｓ４の占める平面積を酸化領域Ｓ２の占める平面積よりも大きくした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、メッキ領域Ｓ４の占める平面積を酸化領域Ｓ２の占める平面積以下にしてもよい。この場合、酸化領域Ｓ２の占める平面積を大きくすることができるので、酸化領域Ｓ２において半田が濡れ拡がるのをより抑制することが可能である。
また、上記第１および第２実施形態では、Ｎｉメッキ層の表面に、Ｎｉメッキ層よりも酸化されにくいＡｕメッキ層を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｎｉメッキ層の表面に、半田に対する濡れ性が高いその他の金属からなるメッキ層を形成してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、半田層３０に約８０質量％のＡｕを含むＡｕ−Ｓｎ合金の半田を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半田層の半田として、Ａｕの含有率が約８０質量％以外のＡｕ−Ｓｎ合金を用いてもよいし、Ａｕ−Ｓｎ合金以外の組成からなる半田を用いてもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる基材２を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえばＦｅ−Ｎｉ合金などの、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金以外の部材からなる基材を用いてもよい。この際、基材は、アルミナなどの絶縁性材料からなる電子部品収納部材の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する材料からなる方が、熱膨張の差に起因して封止性が低下するのを抑制することが可能な点から好ましい。
また、上記第１および第２実施形態では、気密封止用キャップ１が矩形状（四角形状）の平板からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、気密封止用キャップを円状や楕円状、多角形状などの矩形状以外の平板からなるように構成してもよい。
１、２０１ 気密封止用キャップ
２ 基材
３ Ｎｉメッキ層（第１メッキ層）
４ Ａｕメッキ層（第２メッキ層）
１０ 電子部品
２０ 電子部品収納部材
１００ 電子部品収納用パッケージ
Ｓ１ 酸化領域（第４領域）
Ｓ２、Ｓ２ａ 酸化領域（第３領域）
Ｓ２ｂ 突出領域
Ｓ３、Ｓ３ａ 半田領域（第１領域）
Ｓ４ メッキ領域（第２領域）
２ 基材
３ Ｎｉメッキ層（第１メッキ層）
４ Ａｕメッキ層（第２メッキ層）
１０ 電子部品
２０ 電子部品収納部材
１００ 電子部品収納用パッケージ
Ｓ１ 酸化領域（第４領域）
Ｓ２、Ｓ２ａ 酸化領域（第３領域）
Ｓ２ｂ 突出領域
Ｓ３、Ｓ３ａ 半田領域（第１領域）
Ｓ４ メッキ領域（第２領域）
Claims (10)
- 電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップであって、
基材と、前記基材の表面上に形成された第１メッキ層と、前記第１メッキ層の表面上に形成された第２メッキ層とを備え、
平面視において、前記基材の表面は、半田を介して前記電子部品収納部材が接合される第１領域と、前記第１領域の内側にあり前記第１領域に隣接しない第２領域と、前記第１領域の内側にあり前記第１領域に隣接する第３領域と、前記第１領域の外側にあり前記第１領域に隣接する第４領域とに区分され、
前記第３領域および前記第４領域では前記第１メッキ層が露出して酸化されている、気密封止用キャップ。 - 前記第１領域および前記第４領域は、平面視において、リング状に形成されており、
リング状の前記第４領域における外周縁と内周縁との離間距離は、リング状の前記第１領域における外周縁と内周縁との離間距離よりも小さい、請求項１に記載の気密封止用キャップ。 - 前記第３領域および前記第４領域は、平面視において、リング状に形成されており、
リング状の前記第４領域における外周縁と内周縁との離間距離は、リング状の前記第３領域における外周縁と内周縁との離間距離よりも小さい、請求項１または２に記載の気密封止用キャップ。 - 前記第１領域および前記第３領域は、平面視において、リング状に形成されており、
リング状の前記第３領域における外周縁と内周縁との離間距離は、リング状の前記第１領域における外周縁と内周縁との離間距離よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の気密封止用キャップ。 - 前記第１領域の内側の領域のうち、前記第２領域が占める平面積は、前記第３領域が占める平面積よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の気密封止用キャップ。
- 平面視において、前記基材は四角形状を有し、前記第３領域はリング状に形成されており、
前記第３領域の前記基材の角部に対応する領域には、前記角部に向かって突出する突出領域が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の気密封止用キャップ。 - 前記第１メッキ層は、Ｎｉメッキ層であり、
前記第２メッキ層は、Ａｕメッキ層である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の気密封止用キャップ。 - 前記第１領域の前記第２メッキ層の表面上に、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる前記半田が配置される、請求項７に記載の気密封止用キャップ。
- 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気密封止用キャップと、前記気密封止用キャップにより封止され、電子部品を収納する電子部品収納部材とを備える、電子部品収納用パッケージ。
- 電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップの製造方法であって、
基材を準備する工程と、
前記基材の表面上に第１メッキ層を形成する工程と、
前記第１メッキ層の表面上に第２メッキ層を形成する工程と、
半田を介して前記電子部品収納部材が接合される第１領域の内側の領域のうち、前記第１領域とは隣接しない第２領域の前記第２メッキ層を残しながら、前記第１領域に隣接する第３領域の前記第２メッキ層をレーザを用いて除去し、前記第１領域の外側の第４領域の前記第２メッキ層をレーザを用いて除去することによって、前記第３領域および前記第４領域の前記第１メッキ層の表面を露出させるとともに、露出した前記第１メッキ層の表面を酸化させる工程とを備える、気密封止用キャップの製造方法。
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