JP2017045972A - 気密封止用リッドおよびその製造方法、それを用いた電子部品収納パッケージ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平板状の第1金属層2と、第1金属層2の平板状の一方面に備わる第2金属層3と、第1金属層2の平板状の他方面に備わる酸化皮膜層4とを有し、第1金属層2の断面はSEM−EDXによって2〜8質量%のCrが検出され、第2金属層3の表面はSEM−EDXによって10質量%以下のCrが検出され、酸化皮膜層4の表面はSEM−EDXによって10質量%を超えるCrが検出される、リッド1とする。また、かかるリッド1と、電子部品12が収納されているセラミック枠体14とが、ガラス結合層5を介して結合されている電子部品収納パッケージ10とする。
【選択図】図2
Description
すなわち本発明に係る気密封止用リッドは、平板状の第1金属層と、前記第1金属層の平板状の一方面に備わる第2金属層と、前記第1金属層の平板状の他方面に備わる酸化皮膜層とを有し、前記第1金属層の断面はSEM−EDXによって10質量%以下のCrが検出され、前記第2金属層の表面はSEM−EDXによって10質量%以下のCrが検出され、前記酸化皮膜層の表面はSEM−EDXによって10質量%を超えるCrが検出される。なお、本発明に係る「SEM−EDX」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線分光装置(EDX:Energy Dispersive X−ray Spectroscopy)を意図する。
また、前記環状の溝を複数有することが好ましい。
すなわち本発明に係る気密封止用リッドの製造方法は、断面のSEM−EDXによって検出されるCrが2〜8質量%である平板状の第1金属層の一方面に、表面のSEM−EDXによって検出されるCrが1質量%以下である第2金属層を結合した後、保持温度が800℃以上1150℃以下の選択酸化性雰囲気での熱処理を行い、前記第1金属層の平板状の他方面に表面のSEM−EDXによって検出されるCrが10質量%を超える酸化皮膜層を形成する。
また、前記ガラス結合層の熱膨張係数α1(/℃)と前記セラミック枠体の熱膨張係数α3(/℃)とが、30〜250℃の温度範囲において0≦α1−α3≦10×10−7の関係を満たすことが好ましい。
本発明において、第1金属層2は、断面のSEM−EDXによって2〜8質量%のCrが検出されるとともに、リッド1に好適な平板状に形成されている。第1金属層2の断面において2〜8質量%のCrが検出される金属材料を用いることにより、特定条件の熱処理を行うことによって第1金属層2の表面にガラス結合材料との濡れ性が良いCrを含む酸化皮膜層4を容易に形成することができる。このCrを含む酸化皮膜層4は、表面のSEM−EDXによって10質量%を超えるCrが検出される。かかる酸化被膜層4を有することにより、図1に示すガラス結合層5が形成される前の溶融した状態のガラス材料(以下、「溶融ガラス」という。)を、リッド1に容易に付着させることができる。第1金属層2の表面に直接に溶融ガラスを接触させても濡れ拡がりが悪く、気密封止が容易でない。しかし、Crを含む酸化皮膜層4の表面に溶融ガラスを接触させることにより、酸化皮膜層4の表面上に溶融ガラスが好適に濡れ拡がることができるため、好適なガラス結合層5が形成されて気密封止の信頼性が向上する。
本発明において、第2金属層3は、第1金属層2の平板状の一方面に結合され、表面のSEM−EDXによってCrが10質量%以下で検出される。Crを含む酸化皮膜層は上述したように黒色である。従来のリッド1は表面が黒色であるため、上述したようにレーザーマーキングを行ったとしてもその読み取りや識別情報の解析が容易でなかった。従って、リッド1の少なくともレーザーマーキングを行う表面領域は黒化していないことが重要であるため、図に示すように第1金属層2の平板状の一方面に対し、上述したCrが10質量%以下で検出される第2金属層3を形成する。これにより、第2金属層3を不黒化性をもつ第2金属層3とすることができる。かかるCr値は、小さい程好ましく、第2金属層3の表面の黒化がより抑制される。この不黒化性を奏した表面は、例えば、その表面に行ったレーザーマーキング(レーザー照射痕)の読み取りおよび識別情報の解析が可能な程度に、熱処理前の元の色合いが保持されている。換言すれば、第2金属層の表面のSEM−EDXによって検出されるCrが10質量%以下であれば、表面にレーザーマーキングを行い、そのレーザーマーキングされた文字等が画像処理装置等により識別が可能であり、その表面(第2金属層)は不黒化性をもつと言うことができる。
第1金属層2の平板状の一方面に第2金属層3が結合された構成は、例えば、第1金属層2に対応する平板状の第1金属素材の一方面に、第2金属層3に対応する平板状の第2金属素材をクラッド接合するクラッド圧延法や、第1金属層2の平板状の一方面を露出し、他方面をマスキングした状態で、第2金属層3に対応する金属めっきを行う片面めっき法等によって得ることができる。例えば、第2金属層3に純Niを用いる場合、クラッド圧延法および片面めっき法のいずれによっても、第2金属層3と第1金属層2とが好適に結合された構成を得ることができる。また、第2金属層3にNi−Cu合金を用いる場合、合金組成の調整が容易なNi−Cu溶解材を第2金属素材に用いて、第1金属素材とクラッド圧延する方法が適している。また、第2金属層3に延性が低いNi−P合金を用いる場合、塑性変形を伴うクラッド圧延法よりも片面めっき法が適している。
本発明において、ガラス結合層5は、図1に示すように、リッド1とセラミック枠体14とを結合して電子部品収納パッケージ10を気密封止するためのものである。従って、ガラス結合層5には、気密封止時に溶融ガラスとなってリッド1の酸化皮膜層4およびセラミック枠体14のいずれとも良好な濡れ性を示す接着剤としての作用効果を奏するガラス材料を使用する。ガラス材料は、一般的に割れやすいため、リッド1の第1金属層2およびセラミック枠体14のいずれとも熱膨張の差が小さいことが好ましい。
図3に示すリッド1は、酸化皮膜層4の表面上にガラス結合層5に結合される環状のガラス結合領域6を設定し、そのガラス結合領域6を囲むように、その内側および外側(外面6b側)に第1の環状の溝7および第2の環状の溝8を有し、2つの溝7および溝8が並行配置された構成である。第1の環状の溝7は、酸化皮膜層4の少なくとも一部が除去されて形成され、酸化皮膜層4の表面をガラス結合領域6とその内側6aとを不連続に区分することができる連続的な溝(凹みや窪みを含む)を意図する。このような第1の環状の溝7を設けることにより、気密封止の際に、溶融ガラスが、リッド1とセラミック枠体14との結合に寄与しない内側6aに濡れ拡がることを防止し、ガラス結合領域6内に十分に濡れ拡がるようにすることができる。
本発明において、第1金属層2の厚さと第2金属層3の厚さの合計(以下、「金属層の厚さ」という。)は20〜100μmとすることが好ましい。かかる金属層の厚さは、電子部品収納パッケ−ジ10に求められている実用的な水準の低背化に寄与するために好適な範囲である。金属層の厚さが100μmを超える場合、電子部品収納パッケ−ジ10が大型化しやすいため実用的な水準の低背化に寄与できないことがある。金属層の厚さが20μm未満の場合、電子部品収納パッケ−ジ10の低背化の効果は奏するものの剛性が著しく低下するため、気密封止用リッドに求められる機械的強度が得られないことがある。低背化と機械的強度との関係を考慮した場合、より好ましい金属層の厚さは30〜90μmである。
以上述べた本発明の気密封止用リッドのいずれかの実施形態を用いて、図1に示すリッド1を図2に示すリッド1に替えた構成を有する電子部品収納パッケ−ジ10を得ることができる。具体的には、リッド1(図2に示すリッド1)と、電子部品12が収納されているセラミック枠体14とが、ガラス結合層5を介して結合されている電子部品収納パッケージ10である。また、リッド1のガラス結合層5側でない反対面には、不黒化性をもつ第2金属層3が設けられている。従って、不黒化性をもつ第2金属層3の表面にレーザーマーキングを行うことにより、黒色のレーザー照射痕であるレーザーマーキングの読み取りおよび識別を容易かつ高精度に行うことができる。
Claims (13)
- 平板状の第1金属層と、前記第1金属層の平板状の一方面に備わる第2金属層と、前記第1金属層の平板状の他方面に備わる酸化皮膜層とを有し、
前記第1金属層の断面はSEM−EDXによって2〜8質量%のCrが検出され、前記第2金属層の表面はSEM−EDXによって10質量%以下のCrが検出され、前記酸化皮膜層の表面はSEM−EDXによって10質量%を超えるCrが検出される、気密封止用リッド。 - 前記酸化皮膜層が備わる面には環状の溝を有する、請求項1に記載の気密封止用リッド。
- 前記環状の溝を複数有する、請求項2に記載の気密封止用リッド。
- 前記第1金属層の厚さと前記第2金属層の厚さの合計が20〜100μmである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の気密封止用リッド。
- 断面のSEM−EDXによって検出されるCrが2〜8質量%である平板状の第1金属層の一方面に、表面のSEM−EDXによって検出されるCrが1質量%以下である第2金属層を結合した後、保持温度が800℃以上1150℃以下の選択酸化性雰囲気での熱処理を行い、前記第1金属層の平板状の他方面に表面のSEM−EDXによって検出されるCrが10質量%を超える酸化皮膜層を形成するとともに、SEM−EDXによって前記第2金属層の表面で検出されるCrが10質量%以下となるように形成する、気密封止用リッドの製造方法。
- 前記第1金属層に対応する平板状の第1金属素材の一方面に、前記第2金属層に対応する平板状の第2金属素材をクラッド接合することにより、前記第1金属層の一方面に前記第2金属層が結合された構成にする、請求項5に記載の気密封止用リッドの製造方法。
- 前記第1金属層の平板状の一方面を露出し、他方面をマスキングした状態で、前記第2金属層に対応する金属めっきを行うことにより、前記第1金属層の平板状の一方面に前記第2金属層が結合された構成にする、請求項5に記載の気密封止用リッドの製造方法。
- 前記熱処理は、(露点+10)℃〜(露点+40)℃に制御されたウェット水素雰囲気で行われる、請求項5乃至7のいずれか1項に記載の気密封止用リッドの製造方法。
- 前記酸化皮膜層が備わる表面の一部を除去することにより環状の溝を形成する、請求項5乃至8のいずれか1項に記載の気密封止用リッドの製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の気密封止用リッドと、電子部品が収納されたセラミック枠体とが、ガラス結合層を介して結合されている、電子部品収納パッケージ。
- 前記ガラス結合層の熱膨張係数α1(/℃)と前記第1金属層の熱膨張係数α2(/℃)とが、30〜250℃の温度範囲において−15×10−7≦α2−α1≦5×10−7の関係を満たす、請求項10に記載の電子部品収納パッケージ。
- 前記ガラス結合層の熱膨張係数α1(/℃)と前記セラミック枠体の熱膨張係数α3(/℃)とが、30〜250℃の温度範囲において0≦α1−α3≦10×10−7の関係を満たす、請求項10または11に記載の電子部品収納パッケージ。
- 前記ガラス結合層はPbが1000ppm以下であるガラス材料である、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の電子部品収納パッケージ。
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