JP2017120865A - Hermetic sealing cap - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気密封止用キャップに関し、詳しくは、内部に電子部品が収納される電子部品収納パッケージの気密封止に用いられる気密封止用キャップに関する。 The present invention relates to a hermetic sealing cap, and more particularly to a hermetic sealing cap used for hermetic sealing of an electronic component storage package in which an electronic component is stored.
従来より、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、内部に電子部品が収納された電子部品収納パッケージ（パッケージ）が多用されている。こうしたパッケージは、内部に電子部品が収納された電子部品収納部材（ケース）に対して、封止材を用いて蓋材（キャップ）が接合されることによって内部が気密封止されている。 Conventionally, surface mount devices (SMD: Surface Mount Devices) used for hermetic sealing of electronic components such as surface acoustic wave (SAW) filters and crystal resonators and oscillators used for noise removal of mobile phones and the like. ) Electronic component storage packages (packages) in which electronic components are stored inside are used frequently. The inside of such a package is hermetically sealed by bonding a lid member (cap) using an encapsulant to an electronic component housing member (case) in which electronic components are housed.
例えば特許文献１には、単純な平板形状ではなく、中央に底板および側板で構成された凹状のキャビティ（空間）を有し、そのキャビティの開口側の周囲に環状の接合面を備えたフランジ部を有し、上記の気密封止時にケースと対向する側の全面に、つまり、キャビティの底板によるキャビティ底面の表面上、キャビティの側板によるキャビティ側面の表面上、およびフランジ部の接合面の表面上に、はんだ層を有する、気密封止用キャップが記載される。そして、そのキャップは、側板によるキャビティ側面の傾斜角度が、キャビティの凹み方向に対して５°以上２０°以下、言い換えれば、側板によるキャビティ側面とフランジ部に備わる環状の接合面とがなす角度が９５°以上１１０°以下である。こうした凹状のキャビティを有するキャップは、専ら平板状のケースに対して接合される。 For example, in Patent Document 1, a flange portion having a concave cavity (space) composed of a bottom plate and a side plate in the center and having an annular joint surface around the opening side of the cavity is not a simple flat plate shape. Over the entire surface on the side facing the case at the time of hermetic sealing, that is, on the surface of the cavity bottom surface by the bottom plate of the cavity, on the surface of the cavity side surface by the side plate of the cavity, and on the surface of the joint surface of the flange portion Describes a hermetic sealing cap having a solder layer. The cap has an inclination angle of the side surface of the cavity with respect to the cavity recess direction of 5 ° or more and 20 ° or less, in other words, an angle formed by the side surface of the cavity and the annular joint surface provided in the flange portion. It is 95 degrees or more and 110 degrees or less. A cap having such a concave cavity is exclusively bonded to a flat case.
近年、電子機器の高性能化により、電子機器に使用されるパッケージの数量は増加傾向にある。これに伴い、パッケージの小型化および低背化の要求がさらに強まっている。これに対し、例えば上述した特許文献１に記載のキャップを使用した場合は、ケースとの接合に際してケースに対向する側の全面にあるはんだ層が加熱されて溶融はんだになったとき、その溶融はんだがキャビティの内部に配置された電子部品に付着して汚染するリスクがある。かかるリスクに関して特許文献１には、側板が上記の範囲の傾斜角度を有することによって回避できるとされている。 In recent years, the number of packages used in electronic devices has been increasing due to higher performance of electronic devices. Along with this, there is an increasing demand for smaller packages and lower profiles. On the other hand, for example, when the cap described in Patent Document 1 described above is used, when the solder layer on the entire surface on the side facing the case is heated to become molten solder at the time of joining with the case, the molten solder There is a risk of contamination by adhering to the electronic components placed inside the cavity. Patent Document 1 discloses that such a risk can be avoided when the side plate has an inclination angle in the above range.
しかし、特許文献１に記載のキャップのキャビティは、電子部品を適切に収納するための空間（電子部品収納用空間）を確保し、かつ、キャビティ底面およびキャビティ側面の表面上にあるはんだ層が溶融はんだになって液滴状に盛り上がったとしても電子部品に触れない余裕空間を有する必要がある。したがって、その余裕空間を有する分だけ、キャップの平面視におけるサイズ（外形の平面積）および断面視におけるサイズ（外形の高さ）が大きくなるため、パッケージの小型化および低背化には好ましくない。また、側板の上記の範囲の傾斜角度によってキャビティの開口側のサイズが大きくなり、その分だけキャップの平面視におけるサイズ（外形の平面積）が大きくなるため、パッケージの小型化には好ましくない。 However, the cavity of the cap described in Patent Document 1 secures a space for appropriately storing electronic components (a space for storing electronic components), and the solder layer on the bottom surface of the cavity and the side surface of the cavity is melted. Even if it becomes solder and rises in the form of droplets, it is necessary to have a marginal space that does not touch the electronic components. Accordingly, the size of the cap in a plan view (planar area of the outer shape) and the size in a sectional view (the height of the outer shape) are increased by the amount of the extra space, which is not preferable for reducing the size and height of the package. . Further, the size of the side plate on the opening side of the cavity is increased by the inclination angle in the above range, and the size of the cap in plan view (planar area of the outer shape) is increased accordingly, which is not preferable for downsizing of the package.
本発明の目的は、電子部品が配置された平板状のケースに対する接合に好適で、凹状のキャビティが適切に構成されて外形のサイズ（平面積と高さ）が抑制された気密封止用キャップを提供することである。 An object of the present invention is suitable for joining to a flat case in which electronic components are arranged, and a hermetic sealing cap in which a concave cavity is appropriately configured and the size (planar area and height) of the outer shape is suppressed. Is to provide.
本発明者は、上述したパッケージの小型化および低背化の要求に対応可能な凹状のキャビティの構成を探求し、凹状のキャビティおよび接合用のはんだ層の適切な構成を見出し、本発明に想到した。 The present inventor has searched for a configuration of a concave cavity capable of meeting the above-described demands for reducing the size and height of the package, and has found an appropriate configuration of the concave cavity and a solder layer for joining, and arrived at the present invention. did.
すなわち、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に用いられる気密封止用キャップであって、底板および側板で構成されたキャビティと、前記キャビティの開口側の周辺に環状の接合面を有して設けられたフランジ部とを有し、前記側板のキャビティ側面と前記接合面とがなす角度が９０°以上９５°未満であるとともに前記接合面上に封止材層が設けられている。 That is, the hermetic sealing cap of the present invention is a hermetic sealing cap used for an electronic component storage package, and includes a cavity constituted by a bottom plate and a side plate, and an annular joint surface around the opening side of the cavity. And an angle formed by the cavity side surface of the side plate and the joint surface is not less than 90 ° and less than 95 °, and a sealing material layer is provided on the joint surface. Yes.
本発明において、前記底板の厚さが０．０１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、前記フランジ部の厚さが０．０１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、前記封止材層の厚さが５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
In this invention, it is preferable that the thickness of the said baseplate is 0.010 mm or more and 0.150 mm or less.
Moreover, it is preferable that the thickness of the said flange part is 0.010 mm or more and 0.150 mm or less.
Moreover, it is preferable that the thickness of the sealing material layer is 5 μm or more and 50 μm or less.
また、本発明において、前記キャビティ側面と前記底板によるキャビティ底面とは、０．００５ｍｍ以上０．１００ｍｍ以下の曲げ半径を有する曲げ部によって繋がることが好ましい。 In the present invention, the cavity side surface and the cavity bottom surface of the bottom plate are preferably connected by a bending portion having a bending radius of 0.005 mm or more and 0.100 mm or less.
本発明によれば、凹状のキャビティが適切に構成されて外形のサイズ（平面積と高さ）が抑制された気密封止用キャップが得られる。したがって、本発明の気密封止用キャップを使用すれば、電子部品収納パッケージの小型化および低背化が可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain an airtight sealing cap in which a concave cavity is appropriately configured and the size (planar area and height) of the outer shape is suppressed. Therefore, if the hermetic sealing cap of the present invention is used, the electronic component storage package can be reduced in size and height.
本発明の気密封止用キャップの構成例を挙げて、適宜図面を参照して説明する。
図１は、本発明の気密封止用キャップの実施形態例の断面図である。この気密封止用キャップ１（以下、「キャップ１」という。）は、底板２および側板３で構成されたキャビティ５を備え、そのキャビティの開口側の周辺に環状の接合面４ａを有して設けられたフランジ部４を有する。そして、このキャップ１は、側板３のキャビティ側面３ａと接合面４ａとがなす角度（以下、「傾斜角度」という。）（θ）が９０°に形成されるとともに、封止材層６が環状の接合面４ａ上に設けられている。また、図２は、本発明の気密封止用キャップの別の実施形態例の断面図である。このキャップ１は、側板３のキャビティ側面３ａと接合面４ａとがなす傾斜角度（θ）が９０°を超え９５°未満に形成されており、この点が図１に示す実施形態と異なる。なお、図１と図２では、キャップ１との区別を明確にするために電子部品収納用空間および電子部品を配置する平板状のケースの表面を破線で示すとともに、説明を簡便にするために各部に同じ符号を用いている。
A configuration example of the hermetic sealing cap of the present invention will be given and described with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the hermetic sealing cap of the present invention. The hermetic sealing cap 1 (hereinafter referred to as “cap 1”) includes a cavity 5 constituted by a bottom plate 2 and a side plate 3, and has an annular joint surface 4a around the opening side of the cavity. It has the flange part 4 provided. The cap 1 has an angle formed between the cavity side surface 3a of the side plate 3 and the bonding surface 4a (hereinafter referred to as “inclination angle”) (θ) at 90 °, and the sealing material layer 6 has an annular shape. Are provided on the joint surface 4a. FIG. 2 is a cross-sectional view of another embodiment of the hermetic sealing cap of the present invention. The cap 1 is formed so that an inclination angle (θ) formed between the cavity side surface 3a of the side plate 3 and the bonding surface 4a is more than 90 ° and less than 95 °, and this is different from the embodiment shown in FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, in order to clarify the distinction from the cap 1, the electronic component storage space and the surface of the flat case on which the electronic components are arranged are indicated by broken lines, and the explanation is simplified. The same reference numerals are used for the respective parts.
キャップ１の外形の高さ（Ｚ）を同等に設定した場合は、傾斜角度（θ）が９０°である図１に示す構成が好ましく、図２に示す構成よりもキャビティ５の開口側のサイズ（Ｘ２）がより小さくなるため、キャップ１の外形のサイズ（Ｘ）がより小さく抑制される。つまり、傾斜角度（θ）がより小さい方が、キャップ１の外形のサイズ（平面視における平面積）を小さく抑制することができる。したがって、キャップ１の外形の高さ（Ｚ）が同等である場合は、従来の傾斜角度が９５°以上１１０°以下である特許文献１に記載のキャップよりも、本発明の傾斜角度が９０°以上９５°未満のキャップ１の方が、キャップの外形のサイズ（Ｘ）を小さく抑制することができる。 When the height (Z) of the outer shape of the cap 1 is set to be equal, the configuration shown in FIG. 1 in which the inclination angle (θ) is 90 ° is preferable, and the size of the opening side of the cavity 5 is larger than the configuration shown in FIG. Since (X2) becomes smaller, the size (X) of the outer shape of the cap 1 is suppressed to be smaller. That is, the smaller the inclination angle (θ), the smaller the size of the outer shape of the cap 1 (the planar area in plan view) can be reduced. Therefore, when the height (Z) of the outer shape of the cap 1 is the same, the inclination angle of the present invention is 90 ° compared to the cap described in Patent Document 1 in which the conventional inclination angle is 95 ° to 110 °. The cap 1 of less than 95 ° can suppress the outer size (X) of the cap smaller.
こうした凹状のキャビティ５は、例えば、プレス成形などの絞り加工、切削加工、エッチング加工などにより、形成することができる。その中でもプレス成形は好ましく、高い生産性や廉価な製造コストが期待できるため実用的である。しかし、実用的なプレス成形に際して、上記の傾斜角度が９０°未満であるとキャビティ５の開口側の平面視におけるサイズが底部側よりも小さくなり、プレス用パンチに対してアンダーカットになるため成形が困難になる。一方、かかる傾斜角度が９５°を超えると、キャビティ５の開口側の平面視におけるサイズが上述した従来のキャップと同様になるため、キャップの外形のサイズ（Ｘ）を小さく抑制することができない。 Such a concave cavity 5 can be formed by, for example, drawing processing such as press molding, cutting processing, etching processing, or the like. Among them, press molding is preferable and practical because high productivity and low manufacturing costs can be expected. However, in practical press molding, if the inclination angle is less than 90 °, the size of the cavity 5 in the plan view on the opening side is smaller than that on the bottom side, resulting in undercutting with respect to the press punch. Becomes difficult. On the other hand, if the inclination angle exceeds 95 °, the size of the cavity 5 in the plan view on the opening side is the same as that of the conventional cap described above, and therefore the size (X) of the outer shape of the cap cannot be suppressed small.
以上より、本発明では、上記の傾斜角度（θ）を９０°以上９５°未満とする。なお、上述したプレス成形を適用する場合には、プレス用パンチの円滑な動作を確保するとともにキャビティ５の容積の最小化を考慮し、上記の傾斜角度（θ）の上限を９３°とすることが好ましく、より好ましくはキャビティ５の容積をより小さくできる９２°である。 As described above, in the present invention, the inclination angle (θ) is set to 90 ° or more and less than 95 °. When applying the above-described press molding, the upper limit of the inclination angle (θ) is set to 93 ° in consideration of ensuring the smooth operation of the press punch and minimizing the volume of the cavity 5. Is more preferable, and is more preferably 92 °, which can reduce the volume of the cavity 5.
従来、気密封止に際しての変形防止を目的としてキャップ１の底板２の厚さ（ｔ１）は機械的強さの必要を超えて大きく設定することが一般的であった。そこで、本発明では、キャビティ５を構成する底板２の厚さ（ｔ１）に関して、必要かつ十分な機械的強さを追求した。その結果、かかる底板２の厚さ（ｔ１）を０．０１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下とする。この構成により、気密封止に際してのキャップ１の脱気や熱に起因する底板２の変形が抑制できるとともに、そのキャップ１を用いたパッケージの外形の高さの低減（低背化）に寄与できる。また、底板２の厚さ（ｔ１）の下限を０．０１０ｍｍとすることにより、気密封止に際しての上記の変形の抑制に加え、ハンドリングに際しての衝撃などに起因する底板２の変形が抑制できる。なお、機械的強さおよび低背化の両立の観点からは、かかる底板２の厚さ（ｔ１）の好ましい下限は０．０２０ｍｍであり、より好ましくは０．０３０ｍｍである。また、好ましい上限は０．１２０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１００ｍｍである。 Conventionally, the thickness (t1) of the bottom plate 2 of the cap 1 is generally set larger than necessary for mechanical strength for the purpose of preventing deformation during hermetic sealing. Therefore, in the present invention, necessary and sufficient mechanical strength is pursued with respect to the thickness (t1) of the bottom plate 2 constituting the cavity 5. As a result, the thickness (t1) of the bottom plate 2 is set to 0.010 mm or more and 0.150 mm or less. With this configuration, it is possible to suppress the deformation of the bottom plate 2 due to the deaeration of the cap 1 and heat during hermetic sealing, and it is possible to contribute to the reduction of the height of the outer shape of the package using the cap 1 (low profile). . Further, by setting the lower limit of the thickness (t1) of the bottom plate 2 to 0.010 mm, the deformation of the bottom plate 2 due to the impact at the time of handling can be suppressed in addition to the suppression of the above deformation at the time of hermetic sealing. In addition, from a viewpoint of coexistence of mechanical strength and a low profile, the minimum with preferable thickness (t1) of this baseplate 2 is 0.020 mm, More preferably, it is 0.030 mm. Moreover, a preferable upper limit is 0.120 mm or less, More preferably, it is 0.100 mm.
また、本発明では、フランジ部４の厚さ（ｔ２）を０．０１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下とする。この構成により、上述した底板２の厚さ（ｔ１）の場合と同様に、気密封止に際してのキャップ１の脱気や熱に起因するフランジ部４の変形が抑制できるとともに、そのキャップ１を用いたパッケージの外形の高さの低減（低背化）に寄与できる。また、ブランジ部４の厚さ（ｔ２）の下限を０．０１０ｍｍとすることにより、気密封止に際しての上記の変形の抑制をおこないながらも、キャップ１とケースとの気密封止を確実に行うことができる。なお、機械的強さおよび低背化の両立の観点からは、かかるフランジ部４の厚さ（ｔ２）の好ましい下限は０．０２０ｍｍであり、より好ましくは０．０３０ｍｍである。また、好ましい上限は０．１２０ｍｍであり、より好ましくは０．１００ｍｍである。 Moreover, in this invention, the thickness (t2) of the flange part 4 shall be 0.010 mm or more and 0.150 mm or less. With this configuration, as in the case of the thickness (t1) of the bottom plate 2 described above, it is possible to suppress deformation of the flange portion 4 due to degassing and heat of the cap 1 during hermetic sealing, and the cap 1 is used. This contributes to a reduction in the height of the package (low profile). In addition, by setting the lower limit of the thickness (t2) of the flange portion 4 to 0.010 mm, the cap 1 and the case are reliably hermetically sealed while suppressing the above deformation during the hermetic sealing. be able to. In addition, from the viewpoint of achieving both mechanical strength and a low profile, a preferable lower limit of the thickness (t2) of the flange portion 4 is 0.020 mm, and more preferably 0.030 mm. Moreover, a preferable upper limit is 0.120 mm, More preferably, it is 0.100 mm.
また、本発明では、封止材層６の厚さ（ｔ３）を５μｍ以上５０μｍ以下とする。この構成により、パッケージの外形の高さの低減（低背化）に寄与できるとともに、キャップ１とケースとをリフローなどにより接合する際して封止材層６が溶融して封止材となったときに、割れや亀裂や気泡などのリークの原因となる欠陥の発生を抑制できる。また、かかる封止材層６の厚さ（ｔ３）の下限を５μｍとすることにより、気密封止に際しての上記の欠陥の発生の抑制をおこないながらも、キャップ１とケースとの気密封止を確実に行うことができる。なお、気密封止の信頼性および低背化の両立の観点からは、かかる封止材層６の厚さ（ｔ３）の好ましい下限は８μｍであり、より好ましくは１０μｍである。また、好ましい上限は４５μｍであり、より好ましくは４０μｍである。 Moreover, in this invention, the thickness (t3) of the sealing material layer 6 shall be 5 micrometers or more and 50 micrometers or less. With this configuration, it is possible to contribute to reduction of the height of the outer shape of the package (lowering the height), and when the cap 1 and the case are joined by reflow or the like, the sealing material layer 6 is melted to become a sealing material. Occurrence of defects such as cracks, cracks and bubbles can be suppressed. In addition, by setting the lower limit of the thickness (t3) of the sealing material layer 6 to 5 μm, the hermetic sealing between the cap 1 and the case is achieved while suppressing the occurrence of the above-described defects during the hermetic sealing. It can be done reliably. In addition, from the viewpoint of achieving both the reliability of hermetic sealing and the reduction in height, the preferable lower limit of the thickness (t3) of the sealing material layer 6 is 8 μm, and more preferably 10 μm. Moreover, a preferable upper limit is 45 micrometers, More preferably, it is 40 micrometers.
また、本発明では、底板２のキャビティ５を構成する内面（キャビティ底面２ａ）と側板３の内面（キャビティ側面３ａ）とは、０．００５ｍｍ以上０．１００ｍｍ以下の曲げ半径を有する曲げ部７によって繋がっている。この構成により、例えばハンドリングやリフローに際してキャップ１のキャビティ５の角部に応力が発生したとしても、上記の範囲の曲げ半径を有する曲げ部７によって応力が分散されるため、底板２と側板３と間やその近傍における亀裂や割れの発生を抑制できる。また、上記の範囲の曲げ半径を有する曲げ部７であれば、キャップ１の外形のサイズ（平面視における平面積）の低減（小型化）や外形のサイズ（断面視における高さ）の低減（低背化）に影響を及ぼすことがない。なお、機械的強さや小型化および低背化の三立の観点からは、かかる曲げ部７の曲げ半径の好まし下限は０．０１０ｍｍであり、より好ましくは０．１５ｍｍである。また、好ましい上限は０．０９０ｍｍであり、より好ましくは０．０８０ｍｍである。
また、キャビティ側面３ａと接合面４ａとの間も、テーパ状やアール状で接続されていてもよいし、あるいは面取り状に形成されていてもよい。
In the present invention, the inner surface (cavity bottom surface 2a) constituting the cavity 5 of the bottom plate 2 and the inner surface (cavity side surface 3a) of the side plate 3 are formed by the bending portion 7 having a bending radius of 0.005 mm or more and 0.100 mm or less. It is connected. With this configuration, for example, even when stress is generated at the corner of the cavity 5 of the cap 1 during handling or reflow, the stress is dispersed by the bending portion 7 having the bending radius in the above range. It is possible to suppress the occurrence of cracks and cracks between and in the vicinity thereof. Moreover, if it is the bending part 7 which has the bending radius of said range, reduction (miniaturization) of the external size (plane area in planar view) of the cap 1 and reduction of the external size (height in sectional view) ( There is no effect on low profile). From the standpoint of mechanical strength, miniaturization, and low profile, the preferred lower limit of the bending radius of the bending portion 7 is 0.010 mm, and more preferably 0.15 mm. Moreover, a preferable upper limit is 0.090 mm, More preferably, it is 0.080 mm.
Also, the cavity side surface 3a and the joint surface 4a may be connected in a tapered shape or a round shape, or may be formed in a chamfered shape.
本発明のキャップ１は、上述したように、例えば、プレス成形などの絞り加工、切削加工、エッチング加工などにより、キャップ１の基材となる金属板をキャビティ５に対応する所定の形状に加工して形成することができる。かかる金属板は、構造材に適する機械的強さを有する必要があることは当然であるが、接合の相手となるケースと同等程度の熱膨張係数を有することが好ましい。例えば、ケースが一般的なセラミック製である場合は、４０℃から４００℃における熱膨張係数が１２×１０−６／℃以下であることが一般的である。したがって、キャップ１の基材となる金属板は、ケースと同条件下で１２×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有する、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金などのＦｅ基合金から選定することが好ましい。詳しくは、１０〜４８質量％のＮｉを含むＦｅ−Ｎｉ系合金や、１０〜４５質量％のＮｉおよび１０〜２５質量％のＣｏを含むＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金や、２〜２０質量％のＣｒを含むＦｅ−Ｃｒ系合金などが好適である。また、３５〜５０質量％のＮｉを含む、Ｆｅ−４２質量％Ｎｉ−６質量％Ｃｒ系合金や、Ｆｅ−４２質量％Ｎｉ−４％Ｃｒ系合金や、Ｆｅ−４７質量％Ｎｉ−６質量％Ｃｒ系合金なども適用できる。 As described above, the cap 1 of the present invention is formed by processing a metal plate serving as a base material of the cap 1 into a predetermined shape corresponding to the cavity 5, for example, by drawing processing such as press molding, cutting processing, etching processing, or the like. Can be formed. Of course, such a metal plate needs to have a mechanical strength suitable for a structural material, but preferably has a thermal expansion coefficient equivalent to that of a case to be joined. For example, when the case is made of a general ceramic, the thermal expansion coefficient at 40 ° C. to 400 ° C. is generally 12 × 10 −6 / ° C. or less. Therefore, the metal plate used as the base material of the cap 1 has a thermal expansion coefficient of 12 × 10 −6 / ° C. or less under the same conditions as the case, for example, Fe—Ni alloy, Fe—Ni—Co alloy, It is preferable to select from an Fe-based alloy such as an Fe-Cr alloy or an Fe-Ni-Cr alloy. Specifically, the Fe-Ni-based alloy containing 10 to 48 mass% Ni, the Fe-Ni-Co-based alloy containing 10 to 45 mass% Ni and 10 to 25 mass% Co, or 2 to 20 mass%. An Fe—Cr alloy containing Cr is suitable. Moreover, Fe-42 mass% Ni-6 mass% Cr type alloy containing 35-50 mass% Ni, Fe-42 mass% Ni-4% Cr type alloy, Fe-47 mass% Ni-6 mass % Cr alloy can also be applied.
また、キャップ１の基材となる金属板の表面には、高温高湿環境下においてもパッケージ内の気密封止性を維持できるよう、保護層を設けることが好ましい。特に、かかる金属板の耐食性が不十分である場合には有効である。かかる保護層の材質は、例えば純Ｎｉを含むＮｉ基合金が好適である。Ｎｉ基合金は、耐食性に優れるとともに、金属板が例えばＦｅ基合金である場合、Ｆｅ基合金との熱膨張係数の差が小さいことから、気密封止時の熱負荷や、熱サイクルによる損傷を生じ難く、高温環境下での金属板の劣化を抑制できる。かかる保護層は、例えば金属板が上述したＦｅ基合金である場合、かかる金属板と同条件下で熱膨張係数の差が小さくなる純Ｎｉ、１〜３０質量％のＰを含むＮｉ−Ｐ系合金、Ｎｉ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｎｉ−Ｍｏ系合金など５０質量％以上Ｎｉを含むものが好ましい。 Moreover, it is preferable to provide a protective layer on the surface of the metal plate serving as the base material of the cap 1 so that the hermetic sealing in the package can be maintained even in a high temperature and high humidity environment. This is particularly effective when the corrosion resistance of the metal plate is insufficient. For example, a Ni-based alloy containing pure Ni is suitable for the material of the protective layer. The Ni-based alloy has excellent corrosion resistance, and when the metal plate is, for example, an Fe-based alloy, the difference in thermal expansion coefficient from the Fe-based alloy is small. It is difficult to occur and deterioration of the metal plate under a high temperature environment can be suppressed. For example, when the metal plate is an Fe-based alloy as described above, the protective layer is pure Ni containing a difference in thermal expansion coefficient under the same conditions as the metal plate, and a Ni-P system containing 1 to 30% by mass of P. An alloy, Ni—Cu alloy, Ni—Cr alloy, Ni—Mo alloy, or the like containing 50% by mass or more of Ni is preferable.
また、さらに、フランジ部４の接合面４ａ上には密着層を形成することが好ましく、封止材層６を形成するに際して接合面４ａとの密着性を高めることができる。また、封止材層６に用いる封止材に、例えば、Ａｕ−Ｓｎ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金などのＳｎを含有する金属材料を使用する場合は、かかる密着層の材質は、例えば、Ａｕ層、Ａｕ−Ｃｏ系合金層、Ｐｄ層、Ａｇ層などが好ましい。 Furthermore, it is preferable to form an adhesion layer on the joint surface 4 a of the flange portion 4, so that the adhesion with the joint surface 4 a can be enhanced when the sealing material layer 6 is formed. The sealing material used for the sealing material layer 6 is, for example, an Au—Sn alloy, Sn—Ag alloy, Sn—Cu alloy, Sn—Zn alloy, Sn—In alloy, or Sn—Bi alloy. When a metal material containing Sn such as an alloy is used, the material of the adhesive layer is preferably, for example, an Au layer, an Au—Co alloy layer, a Pd layer, an Ag layer, or the like.
上記の保護層や密着層は、電解や無電解などのめっき処理、物理蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの蒸着処理のほか、クラッド圧延などの圧接処理などにより形成できる。 The protective layer and the adhesion layer are subjected to plating treatment such as electrolysis and electroless, vapor deposition treatment such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD), and pressure contact treatment such as clad rolling. Can be formed.
なお、封止材層６に低融点ガラスを用いる場合は、基材の表面に酸化皮膜層を形成することにより、上記の密着層の機能を持たせることが好ましい。例えば、基材を、Ｆｅ−４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ合金、Ｆｅ−４２％Ｎｉ−４％Ｃｒ合金、Ｆｅ−４７％Ｎｉ−６％Ｃｒ合金などのＦｅ―Ｎｉ―Ｃｒ系合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金などを用いて形成し、その基材の表面を酸化性雰囲気による熱処理などによって酸化させることにより、上記の酸化皮膜層が形成できる。また、上記の低融点ガラスの材質は、例えば、Ｖ２Ｏ５−Ｐ２Ｏ５−ＴｅＯ−Ｆｅ２Ｏ３などのＶ−Ｐ−Ｏ系ガラスなど、軟化点が低いものが好ましい。その中でも軟化点が３００℃〜４５０℃程度と比較的低いＶ−Ｐ−Ｏ系ガラスは、上述した熱負荷を比較的小さくできるとともに優れた耐食性を有するので好ましい。また、Ｖ−Ｐ−Ｏ系ガラス以外の上述した各ガラス材料も、軟化点が３００℃〜５００℃程度と比較的低いので好ましい。 In addition, when using low melting-point glass for the sealing material layer 6, it is preferable to give the function of said contact | adherence layer by forming an oxide film layer in the surface of a base material. For example, the base material is Fe-Ni-Cr alloy such as Fe-42% Ni-6% Cr alloy, Fe-42% Ni-4% Cr alloy, Fe-47% Ni-6% Cr alloy or Fe-- The above oxide film layer can be formed by forming using a Ni—Co alloy or the like and oxidizing the surface of the base material by heat treatment in an oxidizing atmosphere. The material of the low melting point glass described above, for example, V-P-O based glass, such as V 2 O 5 -P 2 O 5 -TeO-Fe 2 O 3, it is preferable that a low softening point. Among them, a VPO glass having a relatively low softening point of about 300 ° C. to 450 ° C. is preferable because it can relatively reduce the above-described heat load and has excellent corrosion resistance. Moreover, each glass material mentioned above other than VPO glass is also preferable because the softening point is relatively low at about 300 ° C to 500 ° C.
また、上述した金属板の表面上に封止材層６を形成する際に、あるいは、上述した金属板の表面上に保護層や密着層を形成する際に、かかる封止材層６を形成する領域の周囲を囲むように濡れ拡がり抑制領域を設けることもできる。かかる濡れ拡がり抑制領域は、金属板あるいは保護相または密着層の表面上に環状の封止材層６を形成するに際して、溶融した封止材の過剰な濡れ拡がりを抑制し、封止材の濡れ拡がりによる封止材層６のはみ出しに起因する不具合の発生を抑制できる。 Further, when the sealing material layer 6 is formed on the surface of the metal plate described above, or when the protective layer or the adhesion layer is formed on the surface of the metal plate described above, the sealing material layer 6 is formed. It is also possible to provide a wet spreading suppression region so as to surround the periphery of the region to be performed. Such a wetting and spreading suppression region suppresses excessive wetting and spreading of the molten sealing material when the annular sealing material layer 6 is formed on the surface of the metal plate or the protective phase or the adhesion layer, and the wetting of the sealing material. Generation | occurrence | production of the malfunction resulting from the protrusion of the sealing material layer 6 by expansion can be suppressed.
上記の濡れ拡がり抑制領域は、酸化雰囲気中でのレーザー光の照射や、濡れ拡がり防止剤の塗布などにより形成できる。例えばＡｕ−Ｓｎ系合金などの低融点の金属材料系の封止材を使用する場合は、酸化雰囲気中で、基材の表面にＹＶＯ４を媒体とするレーザー光を照射し、表面酸化層を形成することが良い。また、金属板がＡｕ層などの密着層とＮｉ層などの中間層を有する場合は、酸化性雰囲気中でレーザー光の照射により密着層を除去し、露出した中間層に濡れ性の低い表面酸化層を形成することができる。その際、レーザー光を照射する出力や時間や範囲や、酸化性雰囲中の酸化濃度などの条件を適切にすることにより、濡れ拡がり抑制領域は所望の表面性状を有することができる。 The wetting and spreading suppression region can be formed by laser light irradiation in an oxidizing atmosphere, application of a wetting and spreading inhibitor, or the like. For example, when using a low-melting-point metal material-based sealing material such as an Au—Sn alloy, the surface of the base material is irradiated with a laser beam using YVO 4 as a medium in an oxidizing atmosphere to form a surface oxide layer. It is good to form. When the metal plate has an adhesion layer such as an Au layer and an intermediate layer such as a Ni layer, the adhesion layer is removed by irradiating a laser beam in an oxidizing atmosphere, and the exposed intermediate layer has low wettability surface oxidation. A layer can be formed. At that time, the wetting and spreading suppression region can have a desired surface property by appropriately adjusting the conditions such as the output, time and range of laser light irradiation and the oxidation concentration in the oxidizing atmosphere.
また、キャップ１が吸着するガス（特に水素ガス）の吸着量の低減が求められる場合は、封止材層６を形成する前に、窒素ガスか、アルゴンガスか、窒素ガスとアルゴンガスからなる混合ガスを用いた雰囲気で、１９０°以上６１０°以下で熱処理を行うことが好ましい。なお、熱処理温度が高すぎるとキャップ１が変形してしまうリスクがあり、低すぎると所望の脱ガス効果が得られないことがある。 Further, when a reduction in the amount of gas (especially hydrogen gas) adsorbed by the cap 1 is required, before the sealing material layer 6 is formed, the gas is composed of nitrogen gas, argon gas, or nitrogen gas and argon gas. Heat treatment is preferably performed at 190 ° to 610 ° in an atmosphere using a mixed gas. If the heat treatment temperature is too high, there is a risk that the cap 1 will be deformed. If it is too low, the desired degassing effect may not be obtained.
本発明の気密封止用キャップの実施例を挙げて、より詳細に説明する。ただし、本発明の範囲を下記の実施例に限定するものではない。 Examples of the hermetic sealing cap of the present invention will be described in more detail. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
図１に示す構成例に近似のキャップを作製した。キャップの基材となる金属板には、材質がＦｅに２９質量％のＮｉと１７質量％のＣｏを含むＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ合金である圧延材を使用した。その圧延材をプレス装置により個片化し、その個片のバリをバレル研磨により除去し、所定の傾斜角度（θ）を備えるキャビティ５を有し、かつ、平面状の接合面４ａを環状に備えるフランジ部４を有するキャップ１（原形）を作製した。続いて、キャップ１（原形）の表面に保護層となるＮｉめっき層を形成した後に窒素雰囲気中で熱処理（脱ガス処理）し、さらにＮｉめっき層の表面に密着層となるＡｕめっき層を形成した。 A cap approximate to the configuration example shown in FIG. 1 was produced. The metal plate used as the base material of the cap was a rolled material made of an Fe-29Ni-17Co alloy containing 29 mass% Ni and 17 mass% Co in Fe. The rolled material is separated into pieces by a press device, the burrs of the pieces are removed by barrel polishing, the cavity 5 having a predetermined inclination angle (θ) is provided, and the planar joining surface 4a is annularly provided. A cap 1 (original shape) having a flange portion 4 was produced. Subsequently, after forming a Ni plating layer as a protective layer on the surface of the cap 1 (original shape), heat treatment (degassing treatment) in a nitrogen atmosphere, and further forming an Au plating layer as an adhesion layer on the surface of the Ni plating layer did.
次いで、大気を導入した酸化雰囲気中で、フランジ部４の接合面４ａに対して環状に封止材層６を設ける領域を囲むようにレーザー光を照射し、溶融はんだの濡れ拡がり抑制領域を形成した。その後、封止材となるＡｕＳｎはんだを環状に形成した部材（ＡｕＳｎワッシャー）をフランジ部４の接合面４ａ上に配置し、そのＡｕＳｎワッシャーを窒素雰囲気中で加熱して溶解させること（リフロー）によって封止材層６を形成し、本発明例１となるキャップ１（製品）を作製した。 Next, a laser beam is irradiated so as to surround a region where the sealing material layer 6 is annularly formed on the joint surface 4a of the flange portion 4 in an oxidizing atmosphere into which air is introduced, thereby forming a molten solder wetting and spreading suppression region. did. Thereafter, a member (AuSn washer) in which an AuSn solder serving as a sealing material is formed in an annular shape is disposed on the joint surface 4a of the flange portion 4, and the AuSn washer is heated and dissolved in a nitrogen atmosphere (reflow). A sealing material layer 6 was formed, and a cap 1 (product) to be Example 1 of the present invention was produced.
上述した方法と同様にして、本発明例２、３のキャップ（製品）についても作製した。
本発明例１〜３のキャップ（製品）から各々任意に１つ選定し、その断面の全体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて撮影した写真を図３に示す。また、図３に示すフランジ部４の近傍を拡大した写真を、図４に示す。本発明例１のキャップ１が、底板２および側板３で構成されたキャビティ５と、そのキャビティの開口側の周辺に環状の接合面４ａを有して設けられたフランジ部４と、接合面４ａ上に封止材層６とを有した構成であることが確認できる。また、キャビティ側面３ａと、底板２によるキャビティ底面２ａとが曲げ部７によって繋がることが確認できる。そして、側板３によるキャビティ側面３ａと、接合面４ａとがなす傾斜角度（θ）が９０°以上９５°未満であることが分る。
In the same manner as described above, caps (products) of Invention Examples 2 and 3 were also produced.
FIG. 3 shows a photograph in which one of each of the caps (products) of Examples 1 to 3 of the present invention is arbitrarily selected, and the entire cross section thereof is photographed using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope). Moreover, the photograph which expanded the vicinity of the flange part 4 shown in FIG. 3 is shown in FIG. The cap 1 of Example 1 of the present invention includes a cavity 5 composed of a bottom plate 2 and a side plate 3, a flange portion 4 provided with an annular joint surface 4a around the opening side of the cavity, and a joint surface 4a. It can be confirmed that the structure has the sealing material layer 6 thereon. Further, it can be confirmed that the cavity side surface 3 a and the cavity bottom surface 2 a by the bottom plate 2 are connected by the bent portion 7. And it turns out that the inclination angle ((theta)) which the cavity side surface 3a by the side plate 3 and the joining surface 4a make is 90 degrees or more and less than 95 degrees.
本発明例１〜３のキャップ１（製品）から各々任意に１つ選定し、ＳＥＭを用いて撮影した断面の写真に基づいて測定した各部の寸法を表１に示す。 Table 1 shows the dimensions of each part measured on the basis of a photograph of a cross-section taken using an SEM, arbitrarily selecting one from the caps 1 (products) of Invention Examples 1 to 3.
表１に示すように、本発明例１〜３のキャップ１（製品）から各々任意に１つ選定し、ＳＥＭを用いて撮影した断面の写真に基づいて測定した各部の寸法を表１に示す。本発明例１〜３のキャップ１（製品）のいずれもが、傾斜角度（θ）が９０°以上９５°未満の範囲で、底板２の厚さ（ｔ１）が０．０１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下の範囲で、フランジ部４の厚さ（ｔ２）が０．０１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下の範囲で、封止材層６の厚さ（ｔ３）が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲であることが確認できる。 As shown in Table 1, each of the caps 1 (products) of Examples 1 to 3 of the present invention is arbitrarily selected, and the dimensions of each part measured based on the photograph of the cross section taken using the SEM are shown in Table 1. . In any of the caps 1 (products) of Invention Examples 1 to 3, the inclination angle (θ) is in the range of 90 ° to less than 95 °, and the thickness (t1) of the bottom plate 2 is 0.010 mm to 0.150 mm. It can be confirmed that the thickness (t2) of the flange portion 4 is in the range of 0.010 mm to 0.150 mm and the thickness (t3) of the sealing material layer 6 is in the range of 5 μm to 50 μm. .
１．キャップ、２．底板、２ａ．キャビティ底面、３．側板、３ａ．キャビティ側面、４．フランジ部、４ａ．接合面、５．キャビティ、６．封止材層、７．曲げ部 1. Cap, 2. Bottom plate, 2a. 2. bottom of cavity; Side plate, 3a. 3. Side of cavity Flange part, 4a. Bonding surface, 5. Cavity, 6; 6. encapsulant layer; Bending part
Claims (5)
前記側板のキャビティ側面と前記接合面とがなす角度が９０°以上９５°未満であるとともに前記接合面上に封止材層が設けられている、気密封止用キャップ。 A cap for hermetic sealing used in an electronic component storage package, comprising a cavity constituted by a bottom plate and a side plate, and a flange portion provided with an annular joint surface around the opening side of the cavity. And
An airtight sealing cap in which an angle formed between a cavity side surface of the side plate and the bonding surface is 90 ° or more and less than 95 °, and a sealing material layer is provided on the bonding surface.
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