JP2017028255A - 気密封止用キャップおよび電子部品収納パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品収納パッケージに用いる気密封止用キャップを半田により電子部品収納部材に接合するにあたり、溶融半田の接合領域から外側に向かう濡れ拡がりを所定以下に抑制し、パッケージの外観不良や気密不良を抑制できる気密封止用キャップを提供し、それを用いて信頼性の高い電子部品収納パッケージを提供する。
【解決手段】金属板の表面上に形成されたＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層の上に形成されたＡｕめっき層とを有する電子部品収納パッケージに用いる気密封止用キャップにおいて、前記Ａｕめっき層は他の部材との接合領域を有し、前記接合領域の表面元素分析によるＡｕ含有割合を１．０質量％〜１３．０質量％とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、気密封止用キャップおよび電子部品収納パッケージに関する。

例えば、携帯電話の雑音除去などに用いられる表面弾性波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタや、水晶振動子および発振器などの電子部品の気密封止に用いる表面実装型デバイス（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）パッケージなど、内部に電子部品を収納して気密封止した構成の電子部品収納パッケージが多く使用されている。こうした電子部品収納パッケージは、内部に電子部品を収納するセラミック製ケース（電子部品収納部材）に対し、蓋材（気密封止用キャップ）が半田などを用いて接合（気密封止）されている。こうした気密封止用キャップは、基材となる低熱膨張性の金属板の表面上にＮｉ（ニッケル）めっき層が形成され、Ｎｉめっき層の表面上にＡｕ（金）めっき層が形成され、Ａｕめっき層の表面上に気密封止用の接合領域が設定され、かかる接合領域の表面上に半田層が形成されたものがある（特許文献１、２参照）。

かかる気密封止用キャップにおけるＡｕめっき層は、該Ａｕめっき層の表面上に設定された接合領域において、溶融半田が表面張力に抑制されつつも適度に濡れ拡がるようにするには有効である。しかし、Ａｕめっき層の表面上における溶融半田の濡れ拡がりが良すぎる場合、溶融半田が接合領域から逸脱して内側に向かって濡れ拡がり、さらには電子部品収納部材の内部に向かって濡れ拡がることがある。こうなると、接合領域における気密封止に必要な半田量の不足ばかりでなく、半田による電子部品の汚染や、電子部品収納パッケージの気密不良が発生しやすくなる。かかる溶融半田の接合領域から電子部品収納部材の内部に向かう過剰な濡れ拡がりに対し、接合領域の内側に溶融半田に対する濡れ性が劣る酸化領域（酸化層）を形成し、該酸化領域によって溶融半田の濡れ拡がりを阻止する手段が提案されている（特許文献１、２参照）。

特開平９−１９９６２２号公報 国際公開第２００７／０９４２８４号

上述した酸化領域（酸化層）を形成する手段により、接合領域の内側に向かう溶融半田の過剰な濡れ拡がりを阻止できるようになった。しかし、近年、接合領域から電子部品収納部材の外側に向かう溶融半田の過剰な濡れ拡がりにより発生する電子部品収納パッケージの外観不良への対策は求められている。具体的には、溶融半田が接合領域を逸脱して外側（金属板の側面）に濡れ拡がり、さらに金属板の側面を越えて接合領域とは反対側の表面上にまで濡れ拡がる現象である。その結果、電子部品収納パッケージの外表面である気密封止用キャップの外表面に半田が付着し、かかる半田の付着が外観不良となる。こうした溶融半田の接合領域から外側へ向かう過剰な濡れ拡がりは、上述した電子部品収納パッケージの外観不良の他、気密封止に必要な半田量が接合領域において不足し、電子部品収納パッケージの気密不良が発生しやすくなる。

本発明の目的は、電子部品収納パッケージに用いる気密封止用キャップを半田により電子部品収納部材に接合するにあたり、溶融半田の接合領域から外側に向かう濡れ拡がりを所定以下に抑制し、パッケージの外観不良や気密不良を抑制できる気密封止用キャップを提供し、それを用いて信頼性の高い電子部品収納パッケージを提供することである。

本発明者は、従来の気密封止用キャップにおけるＡｕめっき層の機能や特性を特に精査し、Ａｕめっき層におけるＡｕ含有量が溶融半田の濡れ拡がり形態に影響を及ぼすことを突き止め、本発明に想到した。

すなわち本発明の気密封止用キャップは、金属板の表面上に形成されたＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層の上に形成されたＡｕめっき層とを有する電子部品収納パッケージに用いる気密封止用キャップであって、Ａｕめっき層は他の部材との接合領域を有し、その接合領域は表面元素分析によるＡｕ含有割合が１．０質量％〜１３．０質量％であることを特徴とする。

前記接合領域は表面元素分析によるＡｕ含有割合が６．０質量％〜１０．０質量％であることが好ましい。
前記接合領域の表面上にＡｕ−Ｓｎ系合金の半田層を有することが好ましい。
前記接合領域の内側に酸化領域を有することが好ましい。

上述した本発明の気密封止用キャップを用いて、電子部品収納パッケージを得ることができる。
すなわち本発明の電子部品収納パッケージは、本発明のいずれかの気密封止用キャップと、内部に電子部品が収納された電子部品収納部材とが、半田により接合されていることを特徴とする。
前記半田がＡｕ−Ｓｎ系合金であることが好ましい。

本発明の気密封止用キャップは、他の部材との接合領域の外側へ向かう溶融半田の濡れ拡がりを抑制することができる。よって、電子部品収納パッケージの外観不良や気密不良の発生が抑制される。

本発明の気密封止用キャップの構成例であって、接合領域Ｓ１が設定された断面を示す図である。 本発明の気密封止用キャップの構成例であって、接合領域Ｓ１の表面上に半田層５を有する断面を示す図である。 本発明の気密封止用キャップの構成例であって、接合領域Ｓ１の内側に酸化領域Ｓ２を有する断面を示す図である。 本発明の電子部品収納パッケージの構成例であって、図３に示す気密封止用キャップと、セラミック基板２１などを用いて構成された電子部品収納部材とが、半田層５’により接合された断面を示す図である。 図４に示す電子部品収納パッケージの製造方法を示す図である。 接合領域Ｓ１上に半田層５を形成する際に溶融半田が側面に濡れ拡がった具体例を示す断面図である。 Ａｕ含有割合の数値を横軸とし、比率Ｌ／Ｔの数値を縦軸として作成した散布図に、それぞれの数値に基づいて求めた３次多項式近似曲線を併記した図である。

本発明の気密封止用キャップは、電子部品収納パッケージ（以下、「パッケージ」という。）に用いられ、内部に電子部品が収納された電子部品収納部材（以下、「ケース」という。）と接合される気密封止用キャップ（以下、「キャップ」という。）である。

本発明のキャップの構成例を図１に示す。図１に示すキャップ１は、プレス打抜きなどの手段により、例えばＦｅ−４２Ｎｉ系、Ｆｅ−４２Ｎｉ−６Ｃｒ系、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系などの合金板を用いて形成された金属板２を基材とする。また、金属板２の表面上は、金属板２をＮｉまたはＮｉ合金が取り囲むように、Ｎｉめっきにより形成されたＮｉめっき層３を有する。また、Ｎｉめっき層３の表面上は、Ｎｉめっき層３をＡｕまたはＡｕ合金が取り囲むように、Ａｕめっきにより形成されたＡｕめっき層４を有する。また、Ａｕめっき層４の表面上には、ケースと接合される接合領域Ｓ１がある。

接合領域Ｓ１は、パッケージを製造する際に半田を用いてケースに接合するための領域であって、パッケージの気密封止性に影響を及ぼす重要な領域である。また、かかる接合領域Ｓ１は、一般的に環状であるとともに金属板２の外周の形状に対応し、例えば金属板２の外周が角形状であるときは、これに近似する環状の角形状に設定される。

図１に示すキャップ１を半田を用いてケースと接合する場合、キャップ１のＡｕめっき層４の接合領域Ｓ１において、図２に示すように、予め半田層５を形成することが一般に行われている。半田層５は、接合領域Ｓ１の形状に対応して環状に形成され、例えば接合領域Ｓ１に置いた半田ワッシャを溶融させた後に凝固させて固着する方法（以下、「溶融固着法」という。）が簡便である。かかる半田層５は、接合時の加熱により溶融して溶融半田となり、接合領域Ｓ１内に濡れ拡がる。溶融半田は、キャップ１の接合領域Ｓ１とケース側の接合領域とを密着し、その後の溶融半田の凝固により両者を接合し、パッケージを気密封止する。なお、Ａｕめっき層４の表面上に半田層５を融着する際に、半田層５内にＡｕめっき層４中のＡｕが拡散していると接合強度の向上が期待される。そのため、Ａｕの拡散容易性を考慮し、半田層５にはＡｕ−Ｓｎ系合金を用いることが好ましい。

Ａｕめっき層４の接合領域Ｓ１の表面の粗さやうねりの状態あるいは汚染や酸化の性質など（以下、「表面性状」という。）は、上述した溶融凝固法により半田層５を形成する際や、キャップ１とケースとの気密封止の際に、溶融半田の濡れ拡がりに大きな影響を及ぼす。そのため、接合領域Ｓ１の表面性状が適切に形成されていることが重要である。そこで、本発明では、キャップ１の接合領域Ｓ１の表面元素分析によるＡｕ含有割合を１．０質量％〜１３．０質量％とする。かかる接合領域Ｓ１の表面元素分析によるＡｕ含有割合は、上述したＮｉめっき層３の上にＡｕめっき層４を形成する際に調整可能である。かかる調整の具体例については後述する。

本発明において、表面元素分析は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に付属するエネルギー分散型Ｘ線分光分析（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を意図する。かかるＳＥＭ−ＥＤＸにおいて、被検体（接合領域Ｓ１の被測定面）に照射された電子線がＡｕめっき層４を透過し、あるいはさらにＮｉめっき層３をも透過し、特性Ｘ線がＡｕめっき層４、Ｎｉめっき層３、および金属板２から発生する。そのため、特性Ｘ線を分光して求めた元素の種類およびその含有割合は、Ａｕめっき層４およびＮｉめっき層３の厚さの影響を受ける。従って、上述した接合領域Ｓ１のＳＥＭ−ＥＤＸによるＡｕ含有割合（１．０質量％〜１３．０質量％）を除く残部（９９．０質量％〜８７．０質量％）は、Ａｕめっき層４、Ｎｉめっき層３、および金属板２に含まれるＡｕを除く他元素の含有割合の合計値となる。

接合領域Ｓ１の表面元素分析によるＡｕ含有割合が１．０質量％〜１３．０質量％の範囲であるキャップ１は、接合領域Ｓ１内における溶融半田の濡れ拡がりが好適にある。具体的には、溶融半田は、環状の接合領域Ｓ１内において濡れ拡がりながらも、接合領域Ｓ１の内側や外側へ逸脱して過剰に濡れ拡がるような現象が抑制される。よって、溶融凝固法により半田層５を形成する際には、溶融半田が接合領域Ｓ１内に必要かつ十分に濡れ拡がるし、キャップ１とケースとの気密封止の際には、接合領域Ｓ１内に必要かつ十分な半田量を担保することができる。なお、キャップ１の接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合を上述した範囲としたときに、溶融半田の濡れ拡がりのために適切な表面性状になる理由は明らかではない。

キャップ１の接合領域Ｓ１の表面元素分析によるＡｕ含有割合は、好ましくは６．０質量％〜１０．０質量％である。この構成により、接合領域Ｓ１内においては溶融半田の好適な濡れ拡がりが得られやすく、接合領域Ｓ１の内側や外側への溶融半田の逸脱が好適に抑制されやすい。

また、図３に示すように、キャップ１の接合領域Ｓ１の内側に酸化領域Ｓ２を有することは好ましく、この酸化領域Ｓ２により接合領域Ｓ１の内側へ向かう溶融半田の濡れ拡がりを一層確実に抑制することができる。かかる酸化領域Ｓ２は、例えばＹＶＯ４（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｖａｎａｄｉｕｍ ｔｅｒａ Ｏｘｉｄｅ）を媒体とするレーザ光を照射し、Ａｕめっき層４の一部を環状に除去することにより形成することができる。レーザ光は、熱によりＡｕめっき層４を溶融して除去するとともに、Ｎｉめっき層３の表面を酸化させる。よって、酸化領域Ｓ２は、Ｎｉめっき層３の表面が酸化された酸化層である。

上述した本発明のキャップ１を用いて、内部に電子部品が収納された本発明のパッケージを得ることができる。
本発明のパッケージの構成例を図４に示す。図４に示すパッケージ１０は、図５に示すように、キャップ１と、内部に電子部品３０が収納されたケース２０とが、半田層５’を介して接合され、内部が気密封止されている。この構成例では、キャップ１は、図３に示すものと同形態である。また、ケース２０は、アルミナなどの絶縁性材料を用いて形成されたセラミック基板２１と、アルミナなどの絶縁性材料を用いて形成された環状のセラミック枠体２２とを含み、セラミック基板２１の平面と、セラミック枠体２２による外周壁とが、電子部品３０を収納する空間を構成している。また、環状のセラミック枠体２２の上面には、タングステン層２３が設けられている。タングステン層２３の上面には、Ｎｉ−Ｃｏ系合金層２４が設けられている。Ｎｉ−Ｃｏ系合金層２４の上面には、ＡｕまたはＡｕ合金を用いて形成されたＡｕ層２５（図５参照）が設けられている。また、電子部品３０は、例えば水晶振動子であって、ケース２０の前記空間内において、バンプ３１を介してセラミック基板２１の上に配置されている。

上述したキャップ１とケース２０は、半田を用いて接合されている。具体的には、図５に示すように、ケース２０側のＡｕ層２５の表面と、キャップ１側の半田層５の表面とを、矢印で示すように近づけて接触させる。次いで、２８０℃〜３１０℃の温度の可能な限り真空に近い雰囲気中において半田層５を溶融して溶融半田を生成し、その溶融半田が接合領域Ｓ１内において必要かつ十分に濡れ拡がるまで保持する。その後、降温して溶融半田を凝固させることにより、キャップ１とケース２０とを接合することができる。

溶融半田が濡れ拡がるキャップ１の接合領域Ｓ１は、溶融半田の濡れ拡がりに好適な表面性状、すなわち、表面元素分析によるＡｕ含有割合が１．０質量％〜１３．０質量％に形成されている。これにより、溶融半田が接合領域Ｓ１において円滑に濡れ拡がるとともに充足され、接合領域Ｓ１の外側あるいは内側へ逸脱する溶融半田の濡れ拡がりを所定以下に抑制することができる。よって、溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱した外側への濡れ拡がりによるパッケージ１０の外観不良が抑制される。また、溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱した内側への濡れ拡がりによる電子部品３０の特性不良が抑制される。加えて、図４に示すように、表面の酸化により溶融半田の濡れ拡がり性が低減された酸化領域Ｓ２をキャップ１に備えておくことにより、溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱した内側への濡れ拡がりによる電子部品３０の特性不良が一層確実に抑制される。また、溶融半田の過剰な濡れ拡がりが抑制された結果、その抑制分だけ半田層５の厚さや幅を小さくしてよく、半田の使用量を低減することができる。

なお、上述した半田層５が溶融半田となった後に再凝固する過程において、Ａｕめっき層４およびＡｕ層２５が半田層５内に拡散する。かかる拡散は半田による接合強度を高める傾向がある。よって、半田層５にＡｕ−Ｓｎ系合金を用いることは好ましく、半田層５とＡｕめっき層４とを馴染みやすくすることができ、同様に、半田層５とＡｕ層２５とを馴染みやすくすることができる。こうした拡散により、ケース２０と接合した後の半田層５は、Ａｕめっき層４およびＡｕ層２５との区別が困難になる。そのため、接合後の半田層５は、見掛け上、ケース２０側では図４に示すようにＮｉ−Ｃｏ系合金層２４の表面上に半田層５’が形成されたようになる。また、キャップ１側ではＮｉめっき層３の表面上に半田層５’が形成されたようになるが、説明の都合上、図４ではＡｕめっき層４と半田層５’とを明確に区分して示している。

（実施例１）
図１に示す構成を参照し、Ａｕめっき層４の接合領域Ｓ１のＳＥＭ−ＥＤＸ（表面元素分析）によるＡｕ含有割合が種々異なるキャップ１を作製し、接合領域Ｓ１から逸脱して外側あるいは内側へ向かう溶融半田の濡れ拡がり状態の評価を実施した。かかるＳＥＭ−ＥＤＸでは、日立ハイテクノロジーズ社製のＳＥＭ（型式：Ｓ−３４００Ｎ）に付属する堀場製作所製のＥＤＸ（型式：Ｅｍａｘ ｘａｃｔ）を用いて、加速電圧を１５ｋＶ、ワーキングディスタンスを１０ｍｍ、収集係数率を２〜３ｋｐｃｓに設定し、被検体となるキャップ１の接合領域Ｓ１（全表面にＡｕめっき層４を有するキャップ１の場合はその中心部分でもよい）を５００倍に拡大した概ね１８０μｍ×２５０μｍの領域を面分析し、得られた値を検出値とした。なお、簡便のため、実施例１の説明についても各図に示す各部品の呼称や番号を引用する。

キャップ１の基材となる金属板２（縦１．５８ｍｍ、横１．１８ｍｍ、厚さ０．０６ｍｍ）は、Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ合金（質量％）製の板材をプレスで打抜いて作製した。次いで、Ｎｉめっき処理により、金属板２の表面を主成分がＮｉであるＮｉめっき層３（平均厚さ１．９８μｍ）で被覆し、Ｎｉめっき金属板を形成した。続いて、Ａｕめっき処理により、Ｎｉめっき金属板の表面を主成分がＡｕであるＡｕめっき層４で被覆し、Ａｕめっき金属板を形成した。また、最表面にＡｕめっき層４を有し、そのＡｕめっき層４と金属板２の間にＮｉめっき層３を有する前記Ａｕめっき金属板の外周近傍が、環状の接合領域Ｓ１となる。

前記Ａｕめっき処理では、電気めっき法を適用した。具体的には、Ａｕの供給源となるシアン化Ａｕカリウムを含むｐＨが５〜６程度のめっき液を準備し、そのめっき液中のＡｕ濃度を０．５ｇ／Ｌ〜２．０ｇ／Ｌに調整した。また、Ａｕの析出速度を安定させてＡｕの析出量のばらつきを抑制する目的で、めっき液の温度（液温）を３０℃±５℃に制御した。かかるめっき液中に、表面の洗浄処理を行った前記Ｎｉめっき金属板を投入し、通電時の電流密度を０．０１±０．００５Ａ／ｄｍ^２に制御し、接合領域Ｓ１を含むＡｕめっき層４のＡｕ含有割合が所定値となるように通電時間を制御した。かかる通電時間を種々調整し、Ａｕめっき層４の表面のＡｕ含有割合、すなわち、Ａｕめっき層４の接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合を変化させた。こうして、金属板２を基材とし、Ｎｉめっき層３を下地とし、最表面にＡｕめっき層４を備え、接合領域Ｓ１に半田層５を備える前の図１に示すようなキャップ１（以下、他構成のキャップと区別するために「無半田キャップ」という。）を得た。

次に、溶融固着法により、無半田キャップの接合領域Ｓ１上に半田層５を形成した。具体的には、接合領域Ｓ１が鉛直方向の上面になるように無半田キャップを配置し、接合領域Ｓ１に対応するＡｕめっき層４の表面上に環状に形成された半田ワッシャ（幅０．１０ｍｍ、厚さ０．０１５ｍｍ）を置き、その状態で炉内に入れて加熱し、半田ワッシャを溶融させた後に十分に冷却した。なお、半田ワッシャはＡｕ−２２．４質量％Ｓｎ系合金を用いて形成されたものである。これにより、図２に示す構成のキャップ１（以下、他構成のキャップと区別するために「半田付キャップ」という。）を得ることができた。また、半田付キャップの接合領域Ｓ１上に形成された半田層５は、溶融して表面張力が作用した状態で凝固するため、図６に示すように厚さ方向の断面形状が弧状に形成される。なお、図６は、無半田キャップの接合領域Ｓ１上に半田層５を環状に形成した半田付キャップを金属板２の厚さ方向に切断した切断面の拡大観察例である。

上述した製造方法により作製した半田層５を形成する前の無半田キャップの接合領域Ｓ１について、ＥＤＸによりＡｕ含有割合を測定し、膜厚計によりＡｕめっき層４の厚さを測定した。無半田キャップの接合領域Ｓ１上に半田層５を形成して半田付キャップを得る際、半田層５が溶融半田となり、接合領域Ｓ１やＡｕめっき層４の表面性状に応じて、図６に点線で囲んで示す領域Ｓ３のように、接合領域Ｓ１から逸脱して外側（側面）に向かって濡れ拡がることが一般的である。これを参酌し、接合領域Ｓ１から逸脱して外側へ向かう溶融半田の濡れ拡がり長さ（図６中のＬ）を測定し、その長さＬの金属板２の厚さＴ（図６中に示すＴ）に対する比率Ｌ／Ｔを百分率で求めた。なお、厚さＴは０．０６ｍｍである。

これらの結果を、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合に基づいてグループ分けし、いずれも平均値で表１に示す。なお、接合領域Ｓ１に関して表１に示す数値は、無半田キャップを分析した結果である。また、溶融半田の濡れ拡がりに関して表１に示す数値は、半田付キャップの半田層５を溶融凝固させて測定した結果である。なお、金属板２の厚さＴに対する溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱して外側（側面）へ向かう濡れ拡がりに係る比率Ｌ／Ｔが概ね４０％以下である場合、パッケージが外観不良と判定される可能性が小さい。また、かかる比率Ｌ／Ｔが概ね１／３の３５％以下であると、パッケージが外観不良と判定される可能性が特に小さくなるため、実用上の問題がなく好ましいとされている。これを参酌し、本発明の有効性は比率Ｌ／Ｔで評価し、その閾値を４０％とし、好ましい閾値を３５％とし、より好ましい閾値を３０％とした。

表１から、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合が１．０質量％〜１３．０質量％であったグループ１〜４（本発明例）は、比率Ｌ／Ｔの最大値が３１．５％（グループ４）であり、好ましい閾値３５％未満であった。また、Ａｕ含有割合が３．０質量％〜１０．０質量％であったグループ２、３（本発明例）は、比率Ｌ／Ｔが特に小さくなっており、最小値が５．２％（グループ２）でより好ましい閾値３０％未満であった。一方、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合が１３．０質量％を超えていたグループ５〜７（比較例）では、グループ５と７の比率Ｌ／Ｔが閾値４０％を超え、これらよりも小さいグループ６でも好ましい閾値（３５％）を超えてた。なお、グループ６の比率Ｌ／Ｔは閾値４０％以下であるが、後述するような不安定性を有するため推奨しない。

また、グループ３と４のＡｕ含有割合の大小関係からして、Ａｕ含有割合が１０．０％以下であると、比率Ｌ／Ｔがより好ましい閾値３０％以下となる傾向が認められる。なお、グループ１と２のＡｕ含有割合の大小関係からして、Ａｕ含有割合が小さくなると比率Ｌ／Ｔが大きくなる傾向が認められるため、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合の低下による溶融半田の濡れ拡がりの不安定性が推定される。これを参酌し、好ましいＡｕ含有割合は３．０％以上、より好ましくは４．０％以上、より一層好ましくは６．０％以上と解することができる。

別の観点として、表１に示すＡｕ含有割合と比率Ｌ／Ｔに基づいて散布図を作成して評価した。かかる散布図に３次多項式近似曲線を併記した図（グラフ）を、図７に示す。表１の結果に加えて図７に示す傾向を参酌し、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合の好ましい範囲を判定した。例えば、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合が１．０質量％〜１３．０質量％であると、溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱して外側へ向かう濡れ拡がりについて、比率Ｌ／Ｔを閾値４０％以下に容易に抑制できることが分る。また、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合が２．０質量％〜１０質量％であると、より好ましい閾値３０％以下に抑制できる可能性が認められる。

また、比率Ｌ／Ｔを可能な限り小さくしたい場合は、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合が３．０質量％〜８．０質量％であると、比率Ｌ／Ｔをより好ましい閾値３０％以下に抑制することが容易となり、さらに一層好ましい閾値２０％以下に抑制できる可能性が認められる。また、Ａｕめっき層４の厚さが小さくなると、Ｎｉめっき層３が部分的に露出する不具合（めっきむら）の発生リスクが高まるため、比率Ｌ／Ｔをより好ましい閾値３０％以下に抑制しながらも、めっきむらの発生リスクを小さくしたい場合は、接合領域Ｓ１のＡｕ含有割合が６．０質量％〜１０．０質量％であることが好ましい。

次に、グループ１〜４（本発明例）を対象とし、半田付キャップの半田を溶融凝固させた被検体の平面観察や図６に示すような断面観察を行うことにより、溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱して内側に向かう濡れ拡がりの状態を確認した。その結果、接合領域Ｓ１を逸脱した内側のＡｕめっき層４の表面上に、半田が付着していることがあった（図示略）。これは、半田ワッシャの溶融により、溶融半田が接合領域Ｓ１を逸脱して内側へ向かって濡れ拡がったと推測される。しかし、付着していた半田はいずれも微量であったため、かかる微量の半田がパッケージ１０を作製する際にケース２０の内部で再溶融しても、電子部品３０に特性不良が発生するようなことはなく、問題なく使用することができることが分った。

以上述べたことから、グループ１〜４（本発明例）の接合領域Ｓ１は、溶融半田の接合領域Ｓ１の外側あるいは内側へ向かう濡れ拡がりを所定以下に抑制しながら、接合領域Ｓ１内において必要かつ十分に濡れ拡がる表面性状であることが確認できた。また、グループ５〜７（比較例）の接合領域Ｓ１は、溶融半田の接合領域Ｓ１を逸脱して外側へ向かう濡れ拡がりが閾値を超える表面性状であることが確認された。

次いで、グループ１〜４（本発明例）の半田付キャップを用いて、図５を参照して説明した製造方法により、図４に示す構成を有するパッケージ１０を作製した。その結果、半田層５を再溶融してケース２０に接合したときに、溶融半田が接合領域Ｓ１を逸脱して外側（半田付キャップの側面）へ濡れ拡がることに起因して発生するパッケージ１０の外観不良は認められなかった。同様に、グループ５〜７（比較例）の半田付キャップを用いて、図４に示す構成を有するパッケージ１０を作製した。その結果、半田層５を再溶融してケース２０に接合したときに、溶融半田が接合領域Ｓ１を逸脱して外側（半田付キャップの側面）へ濡れ拡がり、外観不良となったパッケージ１０があった。

（実施例２）
実施例１で作製した図１に示す構成を有するグループ１〜４（本発明例）の無半田キャップに対して図３を参照して酸化領域Ｓ２を形成し、接合領域Ｓ１を内側に外れた接合領域Ｓ１の近傍（以下、単に「接合領域Ｓ１の内側」という。）に酸化領域Ｓ２を備える無半田キャップを作製した。なお、簡便のため、実施例２の説明についても各図に示す各部品の呼称や番号を引用する。

具体的には、無半田キャップのＡｕめっき層４の表面上に接合領域Ｓ１を設定し、かかる接合領域Ｓ１の内側にＹＶＯ４を媒体とするレーザ光を環状に照射し、Ａｕめっき層４を除去し、Ｎｉめっき層３を露出させた。ＥＳＣＡ８５０（島津製作所製）を用いて、かかるＮｉめっき層３の最表面を測定したところ、厚さが１ｎｍ〜２ｎｍのＮｉＯ層が形成されていた。かかるＮｉＯ層が酸化領域Ｓ２として機能する。なお、ＥＳＣＡ８５０の測定条件は、Ｘ−Ｒａｙ（Ｍｇ）を８ｋＶ、３０ｍＡとし、イオンエッチング（Ａｒ）を２ｋＶ、２０ｍＡ、３．２ｎｍ／ｍｉｎとした。

次に、実施例１と同様な溶融固着法により、グループ１〜４（本発明例）の無半田キャップの接合領域Ｓ１上に半田層５を形成し、接合領域Ｓ１の内側に酸化領域Ｓ２を備える半田付キャップを作製した。なお、実施例１と同様である半田層５の形成方法に係る説明および図示は略す。

かかる接合領域Ｓ１の内側に酸化領域Ｓ２を備える半田付キャップについて、厚さ方向の断面を観察することにより、接合領域Ｓ１を逸脱して内側へ向かう溶融半田の濡れ拡がり状態を確認した。その結果、いずれの場合においても、接合領域Ｓ１を逸脱して内側へ向かう溶融半田の濡れ拡がりは酸化領域Ｓ２によって阻止されていた。そのため、Ａｕめっき層４の表面上を、酸化領域Ｓ２を超えてさらに内側に向かうような溶融半田の濡れ拡がりは発生しなかった。よって、半田付キャップを作製する場合、Ａｕめっき層４の表面上に環状に設定された接合領域Ｓ１の内側に対し、さらに環状に形成された酸化領域Ｓ２を備えることが好ましいことが分った。

また、かかる結果から、接合領域Ｓ１を逸脱して内側へ向かう溶融半田の濡れ拡がりを阻止する酸化領域Ｓ２を備える本発明の半田付キャップを用いることにより、パッケージの内部に収納された電子部品３０の特性不良を一層抑制できることが分った。

１．キャップ、２．金属板、３．Ｎｉめっき層、４．Ａｕめっき層、５．半田層、５’．半田層、１０．パッケージ、２０．ケース、２１．セラミック基板、２２．セラミック枠体、２３．タングステン層、２４．Ｎｉ−Ｃｏ系合金層、２５．Ａｕ層、３０．電子部品、３１．バンプ、Ｓ１．接合領域、Ｓ２．酸化領域、Ｓ３．濡れ拡がり、Ｌ．長さ、Ｔ．厚さ

Claims (6)

1. 金属板の表面上に形成されたＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層の上に形成されたＡｕめっき層とを有する電子部品収納パッケージに用いる気密封止用キャップであって、
   前記Ａｕめっき層は他の部材との接合領域を有し、前記接合領域は表面元素分析によるＡｕ含有割合が１．０質量％〜１３．０質量％である、気密封止用キャップ。
2. 前記接合領域は表面元素分析によるＡｕ含有割合が６．０質量％〜１０．０質量％である、請求項１に記載の気密封止用キャップ。
3. 前記接合領域の表面上にＡｕ−Ｓｎ系合金の半田層を有する、請求項１または２に記載の気密封止用キャップ。
4. 前記接合領域の内側に酸化領域を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気密封止用キャップ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の気密封止用キャップと、内部に電子部品が収納された電子部品収納部材とが、半田により接合されている、電子部品収納パッケージ。
6. 前記半田がＡｕ−Ｓｎ系合金である、請求項５に記載の電子部品収納パッケージ。