JP3715836B2 - 電子部品収納用容器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収納するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子をはじめとする半導体素子あるいは水晶振動子、弾性表面波素子といった圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは下面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびその凹部周辺から下面にかけて導出されたタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、電子部品を外部電気回路に電気的に接続するためにメタライズ配線層に銀ロウ等のロウ材を介して取着された外部リード端子と、蓋体とから構成されている。
【０００３】
そして、電子部品が例えば半導体素子の場合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定するとともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体素子を気密に収容することによって最終製品としての半導体装置と成る。
【０００４】
また、電子部品が例えば圧電振動子の場合には、絶縁基体の凹部の底面に形成された段差部に圧電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る接着材を介して接着固定するとともに圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に圧電振動子を気密に収容することによって最終製品としての電子部品装置と成る。
【０００５】
なお、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材としては、例えば酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％を含むガラス成分に、フィラーとしてチタン酸鉛系化合物を26〜45重量％添加した低融点ガラスが使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子部品収納用容器において絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材である低融点ガラスは、内部に微細な気孔を多数有しておりその気孔率が約６％であることから、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に収容される電子部品が例えば周波数特性上10-4Ｔｏｒｒ程度の真空封止を必要とする圧電振動子の場合、真空封止の際に封止材内部の気孔中のガスが膨張し気孔が大きくなり気孔同士が結合して大きな気孔を形成し、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止の信頼性を低下させてしまい、その結果、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができなくなるという問題点を有していた。
【０００７】
また、真空封止の際にこのガスが容器内部に侵入し容器内部の真空度を低下させ、電子部品にそのＱ値を低下させたりその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与え、その結果、電子部品を常に安定に作動させることができなくなるという問題点も有していた。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に封止し、その特性に劣化を招来することがなく、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる電子部品収納用容器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して真空封止により接合させ、前記絶縁基体と前記蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、前記封止材は、ガラスから成り、かつ気孔率が１％未満であるとともに、前記絶縁基体と前記蓋体との前記真空封止条件よりも高い真空度で真空脱泡処理されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、前記封止材が酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止するガラスから成る封止材の気孔率を１％未満と低くしたことより、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を真空中で行う際に封止材内部の気孔中のガスが膨張したとしても、封止材内部で気孔同士が結合して大きな気孔を形成したりすることはなく、より信頼性のある気密封止が可能となり、容器内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１２】
また同時に、封止材の気孔率を１％未満と低くしたことから、封止材内部の気孔中のガスが容器内部に侵入したとしても、容器内部の電子部品にそのＱ値を低下させたりその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与えるような容器内部の真空度の低下を抑えることが可能となり、、その結果、電子部品をその特性に劣化を招来することなく気密に封止し、常に安定に作動させることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止する封止材は、酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることより、封止材の熱膨張係数を絶縁基体と蓋体の熱膨張係数に近似させることができ、これによって封止材と絶縁基体および蓋体とは強固に接合して容器の気密封止がより良好となり、容器内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１４】
また、封止材の軟化溶融温度は３２０℃以下でありガラスから成る封止材としては低温であることから、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図、図２はその要部拡大断面図である。これらの図においては電子部品が半導体素子であり、電子部品収納用容器が半導体素子収納用パッケージである場合の例を示している。
【００１７】
これらの図において、１は絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁基体１と蓋体２とで半導体素子３を収容するための容器４が構成される。
【００１８】
絶縁基体１はその上面あるいはその下面の略中央部に半導体素子３を収容する空所を形成するための凹部１ａが設けてあり、この凹部１ａの底面には半導体素子３がガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定される。
【００１９】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２０】
また絶縁基体１は凹部１ａ周辺から上面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成されており、このメタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には半導体素子３の各電極がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の上面に導出された部位には外部電気回路と接続される外部リード端子７が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。
【００２１】
メタライズ配線層５は半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として作用し、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属により形成されている。
【００２２】
メタライズ配線層５はタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに予め印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から上面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００２３】
なお、メタライズ配線層５はその表面にニッケル、金等の良導電性で耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ配線層５の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライズ配線層５とボンディングワイヤ６との接続およびメタライズ配線層５と外部リード端子７とのロウ付けを極めて強固となすことができる。従って、メタライズ配線層５の酸化腐蝕を防止し、メタライズ配線層５とボンディングワイヤ６との接続およびメタライズ配線層５と外部リード端子７とのロウ付けを強固となすには、メタライズ配線層５の表面にニッケル、金等をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２４】
また一方、メタライズ配線層５にロウ付けされる外部リード端子７は容器４の内部に収容する半導体素子３を外部電気回路に接続する作用をなし、外部リード端子７を外部電気回路に接続することによって内部に収容される半導体素子３はボンディングワイヤ６、メタライズ配線層５および外部リード端子７を介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２５】
外部リード端子７は鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、これらのインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に形成される。
【００２６】
外部リード端子７はまたその表面にニッケル、金等の良導電性で、かつ耐蝕性に優れた金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、外部リード端子７の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに外部リード端子７と外部電気回路との電気的接続を良好となすことができる。従って、外部リード端子７はその表面にニッケル、金等をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２７】
さらに外部リード端子７が取着された絶縁基体１はその上面あるいは下面に蓋体２が封止材８を介して接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３が気密に収容される。
【００２８】
蓋体２は絶縁基体１に設けた凹部１ａを塞ぐ作用をなし、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁材料や鉄−ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末を所定のプレス金型内に充填するとともに一定圧力で押圧して成形し、しかる後、この成形品を約1500℃の温度で焼成することによって製作される。また、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合、そのインゴット（塊）に圧延加工法や打抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に形成される。
【００２９】
本発明においては、封止材８の気孔率を１％未満とすることが重要である。ここで気孔率は、封止材８のある断面を観察したときにその断面積に占める気孔９の面積の比率である。
【００３０】
封止材８の気孔率が１％以上であると、絶縁基体１と蓋体２との真空封止の際に封止材８内部で気孔９中のガスが膨張して大きくなり気孔９同士が結合して大きな気孔を形成し、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の気密封止の信頼性を低下させてしまい、その結果、半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができなくなる。また、真空封止の際に気孔９中のガスが容器４内部に侵入し容器４内部の真空度を低下させ、半導体素子３にその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与え、その結果、半導体素子３を常に安定に作動させることができなくなる。従って、封止材８の気孔率を１％未満とすることが重要である。
【００３１】
絶縁基体１と蓋体２との接合封止は、まず絶縁基体１と蓋体２の接合領域に封止材８を従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、次に絶縁基体１と蓋体２との接合封止条件よりも高い温度かつ真空度で封止材８の真空脱泡処理を行ない封止材８中の気孔率を１％未満とする。次に、絶縁基体１内部の凹部１ａに半導体素子３を接着材を介して接着固定する。その後、絶縁基体１と蓋体２の接合面を貼り合わせて封止材８の軟化溶融温度で真空封止することにより、絶縁基体１と蓋体２とを気密に接合封止するとともに封止材８中の気孔率を１％未満とすることができる。
【００３２】
封止材８の真空脱泡処理の温度は封止材８の軟化溶融温度より10〜50℃高い温度が好ましく、また真空度は絶縁基体１と蓋体２の真空封止条件より高い真空度であればよい。
【００３３】
真空脱泡処理の温度は、封止材８の軟化溶融温度より10℃高い温度よりも低い温度であると、ガラスの流動性が低下し封止材８の脱泡に時間を要するとともに気孔率を１％未満とすることが困難となる傾向がある。他方、封止材８の軟化溶融温度より50℃高い温度を超えると、封止材８中のガラスとフィラーとが反応し結合してその軟化溶融温度を高いものとしてしまい、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。従って、真空脱泡処理の温度は封止材８の軟化溶融温度より10〜50℃高い温度が好ましい。
【００３４】
また、真空脱泡処理の真空度は、絶縁基体１と蓋体２との真空封止条件以下の真空度であると、封止材８の気孔率を真空脱泡処理で１％未満としたとしても、気孔９中のガスが真空封止時のより高い真空条件により膨張してその気孔率を１％以上にしてしまう傾向がある。他方、真空脱泡処理の真空度は絶縁基体１と蓋体２との真空封止条件より高い真空度であればよいが、真空封止条件よりも２桁以上高い真空度であると所定の真空度を得るのに長時間を要してしまう傾向がある。従って、真空脱泡処理の真空度は、絶縁基体１と蓋体２との真空封止条件より高い真空度から２桁高い真空度の間の条件が好ましい。具体的には、絶縁基体１と蓋体２との真空封止での要求される真空度が10-4Ｔｏｒｒであれば、真空脱泡処理を10-4Ｔｏｒｒより高い真空度から10-6Ｔｏｒｒ以下の真空度の範囲で行なえばよい。
【００３５】
封止材８は酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成っている。
【００３６】
この封止材８の熱膨張係数は絶縁基体１と蓋体２の熱膨張係数に近似させることができ、これによって封止材８と絶縁基体１および蓋体２とを強固に接合して容器４の気密封止をほぼ完全とすることができるので、容器４内部に収容する半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３７】
また、封止材８の軟化溶融温度は３２０℃以下でありガラスから成る封止材としては低温であることから、絶縁基体１と蓋体２とを封止材８を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する半導体素子３に作用しても半導体素子３の特性に劣化を招来することはなく、その結果、半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３８】
なお、封止材８のガラス成分は、酸化鉛の量が50重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。他方、65重量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、酸化鉛の量は50〜65重量％の範囲に特定される。
【００３９】
また酸化ホウ素の量は２重量％未満であるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。他方、10重量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密に封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化ホウ素の量は２〜10重量％の範囲に特定される。
【００４０】
フッ化鉛の量は10重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。他方、30重量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、フッ化鉛の量は10〜30重量％の範囲に特定される。
【００４１】
酸化亜鉛の量は１重量％未満であるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。他方、６重量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。従って、酸化亜鉛の量は１〜６重量％の範囲に特定される。
【００４２】
酸化ビスマスの量は10重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。他方、20重量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。従って、酸化ビスマスの量は10〜20重量％の範囲に特定される。
【００４３】
チタン酸鉛系化合物から成るフィラーは封止材８の熱膨張係数を調整し、絶縁基体１及び蓋体２に封止材８を強固に接合させ、容器４の気密封止の信頼性を大きく向上させるとともに封止材８の機械的強度を向上させる作用をなす。このフィラーの含有量が26重量％未満であると封止材８の機械的強度が低下するとともに封止材８の熱膨張係数が絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数に対し大きく相違して封止材８を絶縁基体１および蓋体２に強固に接合させることができなくなる傾向がある。他方、45重量％を超えると封止材８の軟化溶融温度が高くなって流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。従って、封止材８に含有されるフィラーの量は26〜45重量％の範囲に特定される。
【００４４】
かくして上述の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定するとともに半導体素子３の各電極をメタライズ配線層５にボンディングワイヤ６を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体２を封止材８を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３を気密に収容することによって最終製品としての半導体装置が完成する。
【００４５】
次に、図３は本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他の例を示す断面図、図４はその要部拡大断面図である。これらの図においては電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を示している。
【００４６】
これらの図において11は絶縁基体、12は蓋体である。この絶縁基体11と蓋体12とで圧電振動子13を収容するための容器14が構成される。
【００４７】
絶縁基体11はその上面に圧電振動子13を収容する空所を形成するための段差部を有する凹部11ａが設けてある。この凹部11ａの段差部には圧電振動子13が樹脂から成る接着材15を介して接着固定される。
【００４８】
樹脂性接着材15は、例えば導電性エポキシ樹脂等から成り、絶縁基体11の凹部11ａの段差部に接着材15を介して圧電振動子13を載置させ、しかる後、接着材15に熱硬化処理を施し、熱硬化させることによって圧電振動子13を絶縁基体11に接着固定させる。
【００４９】
なお、絶縁基体11は前述の絶縁基体１と同様の方法によって製作される。
【００５０】
また絶縁基体11には凹部11ａの段差部より底面にかけて複数個のメタライズ配線層16が被着形成されている。このメタライズ配線層16の凹部11ａの段差部に位置する部位には圧電振動子13の各電極が導電性エポキシ樹脂等から成る接着材15を介して電気的に接続され、また絶縁基体11の底面に導出された部位には外部電気回路の配線導体が半田等のロウ材を介して取着される。
【００５１】
なお、メタライズ配線層16は前述のメタライズ配線層５と同様の材料により同様の方法によって形成される。またメタライズ配線層16の露出表面にニッケル、金等の良導電性で耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ配線層16の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライズ配線層16を外部電気回路の配線導体に半田等を介して極めて強固に接続させることができる。従って、メタライズ配線層16の酸化腐蝕を防止し、メタライズ配線層16と外部電気回路との接続を強固となすには、メタライズ配線層16の表面にニッケル、金等をメッキ法により１〜20μｍの厚みに付着させておくことが好ましい。
【００５２】
また圧電振動子13が接着固定されている絶縁基体11の上面には蓋体12が封止材17を介して接合され、これによって絶縁基体11と蓋体12とから成る容器14の内部に圧電振動子13が気密に収容される。
【００５３】
なお蓋体12は前述の蓋体２と同様の方法によって製作される。
【００５４】
この場合においても、封止材17の気孔率を１％未満とすることが重要であり、図１および図２に示した例と同様に、まず絶縁基体11と蓋体12の接合領域に封止材17を従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、次に絶縁基体11と蓋体12との接合封止条件よりも高い温度かつ真空度で封止材17の真空脱泡処理を行い封止材17中の気孔率を１％未満とし、その後、絶縁基体11内部の段差部を有する凹部11ａに圧電振動子13を接着材を介して接着固定し、更に絶縁基体11と蓋体12との接合面を貼り合わせて封止材17の軟化溶融温度で真空脱泡することにより、絶縁基体11と蓋体12とを気密に接合封止するとともに封止材17中の気孔率を１％未満することができる。
【００５５】
封止材17の真空脱泡処理条件も、封止材17の軟化溶融温度より10〜50℃高い温度および絶縁基体11と蓋体12との真空封止条件より高い真空度であればよい。例えば、封止材17の軟化溶融温度が３２０℃、容器14内部の要求される真空度が圧電振動子13のように10-4Ｔｏｒｒであれば、温度は封止材17の軟化溶融温度より30℃高い３５０℃、真空脱泡は真空度10-3Ｔｏｒｒで30分、さらに続けて真空度10-6Ｔｏｒｒで30分脱泡という設定にすればよい。これにより封止材17中の気孔率を１％未満とすることができ、絶縁基体11と蓋体12とから成る容器14のより信頼性のある気密封止が可能となり、容器14内部の圧電振動子13を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５６】
なお、封止材17はガラス成分とフィラーとから成り、耐湿性に優れていることから大気中に含まれる水分が封止材17を介して容器14の内部に侵入しようとしてもその水分の侵入は有効に阻止され、その結果、容器14の内部に収容する圧電振動子13の表面電極が酸化腐蝕されることは殆どなく、圧電振動子13を正常に作動させることも可能となる。
【００５７】
かくして本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体11の凹部11ａに設けた段差部に圧電振動子13の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る接着材15を介して接着固定するとともに圧電振動子13の各電極をメタライズ配線層16に電気的に接続させ、しかる後、絶縁基体11の上面に凹部11ａを覆うように蓋体12を封止材17を介して接合させ、絶縁基体11と蓋体12とからなる容器14の内部に圧電振動子13を気密に収容することによって最終製品としての圧電振動装置が完成する。
【００５８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の例では半導体素子や圧電振動子を収容するための電子部品収納用容器を示したが、本発明は圧電磁器振動子や弾性表面波素子等を収容するための電子部品収納用容器にも適用し得るものでる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止するガラスから成る封止材の気孔率を１％未満と低くしたことより、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を真空中で行う際に封止材内部の気孔中のガスが膨張したとしても、封止材内部で気孔同士が結合して大きな気孔を形成したりすることはなく、より信頼性のある気密封止が可能となり、容器内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ正常に作動させることが可能となる。
【００６０】
また同時に、封止材の気孔率を１％未満と低くしたことから、封止材内部の気孔中のガスが容器内部に侵入したとしても、容器内部の電子部品にそのＱ値を低下させたりその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与えるような容器内部の真空度の低下を抑えることが可能となり、、その結果、電子部品をその特性に劣化を招来することなく気密に封止し、常に安定に作動させることが可能となる。
【００６１】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止する封止材は、酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることより、封止材の熱膨張係数を絶縁基体と蓋体の熱膨張係数に近似させることができ、これによって封止材と絶縁基体および蓋体とは強固に接合して容器の気密封止が完全となり、容器内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００６２】
また、封止材の軟化溶融温度は３２０℃以下でありガラスから成る封止材としては低温であることから、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子部品収納用容器の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】図３に示す電子部品収納用容器の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・・・・絶縁基体
２、１２・・・・・・蓋体
３、 ・・・・・・半導体素子（電子部品）
１３、 ・・・・・・圧電振動子（電子部品）
４、１４・・・・・・容器
８、１７・・・・・・封止材
９、１８・・・・・・気孔
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収納するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行う電子部品収納用容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子をはじめとする半導体素子あるいは水晶振動子、弾性表面波素子といった圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは下面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびその凹部周辺から下面にかけて導出されたタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、電子部品を外部電気回路に電気的に接続するためにメタライズ配線層に銀ロウ等のロウ材を介して取着された外部リード端子と、蓋体とから構成されている。
【０００３】
そして、電子部品が例えば半導体素子の場合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定するとともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体素子を気密に収容することによって最終製品としての半導体装置と成る。
【０００４】
また、電子部品が例えば圧電振動子の場合には、絶縁基体の凹部の底面に形成された段差部に圧電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る接着材を介して接着固定するとともに圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に圧電振動子を気密に収容することによって最終製品としての電子部品装置と成る。
【０００５】
なお、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材としては、例えば酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％を含むガラス成分に、フィラーとしてチタン酸鉛系化合物を26〜45重量％添加した低融点ガラスが使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子部品収納用容器において絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材である低融点ガラスは、内部に微細な気孔を多数有しておりその気孔率が約６％であることから、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に収容される電子部品が例えば周波数特性上10-4Ｔｏｒｒ程度の真空封止を必要とする圧電振動子の場合、真空封止の際に封止材内部の気孔中のガスが膨張し気孔が大きくなり気孔同士が結合して大きな気孔を形成し、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止の信頼性を低下させてしまい、その結果、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができなくなるという問題点を有していた。
【０００７】
また、真空封止の際にこのガスが容器内部に侵入し容器内部の真空度を低下させ、電子部品にそのＱ値を低下させたりその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与え、その結果、電子部品を常に安定に作動させることができなくなるという問題点も有していた。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に封止し、その特性に劣化を招来することがなく、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる電子部品収納用容器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して真空封止により接合させ、前記絶縁基体と前記蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、前記封止材は、ガラスから成り、かつ気孔率が１％未満であるとともに、前記絶縁基体と前記蓋体との前記真空封止条件よりも高い真空度で真空脱泡処理されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、前記封止材が酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止するガラスから成る封止材の気孔率を１％未満と低くしたことより、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を真空中で行う際に封止材内部の気孔中のガスが膨張したとしても、封止材内部で気孔同士が結合して大きな気孔を形成したりすることはなく、より信頼性のある気密封止が可能となり、容器内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１２】
また同時に、封止材の気孔率を１％未満と低くしたことから、封止材内部の気孔中のガスが容器内部に侵入したとしても、容器内部の電子部品にそのＱ値を低下させたりその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与えるような容器内部の真空度の低下を抑えることが可能となり、、その結果、電子部品をその特性に劣化を招来することなく気密に封止し、常に安定に作動させることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止する封止材は、酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることより、封止材の熱膨張係数を絶縁基体と蓋体の熱膨張係数に近似させることができ、これによって封止材と絶縁基体および蓋体とは強固に接合して容器の気密封止がより良好となり、容器内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１４】
また、封止材の軟化溶融温度は３２０℃以下でありガラスから成る封止材としては低温であることから、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図、図２はその要部拡大断面図である。これらの図においては電子部品が半導体素子であり、電子部品収納用容器が半導体素子収納用パッケージである場合の例を示している。
【００１７】
これらの図において、１は絶縁基体、２は蓋体である。この絶縁基体１と蓋体２とで半導体素子３を収容するための容器４が構成される。
【００１８】
絶縁基体１はその上面あるいはその下面の略中央部に半導体素子３を収容する空所を形成するための凹部１ａが設けてあり、この凹部１ａの底面には半導体素子３がガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定される。
【００１９】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２０】
また絶縁基体１は凹部１ａ周辺から上面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成されており、このメタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には半導体素子３の各電極がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の上面に導出された部位には外部電気回路と接続される外部リード端子７が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。
【００２１】
メタライズ配線層５は半導体素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として作用し、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属により形成されている。
【００２２】
メタライズ配線層５はタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに予め印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から上面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００２３】
なお、メタライズ配線層５はその表面にニッケル、金等の良導電性で耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ配線層５の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライズ配線層５とボンディングワイヤ６との接続およびメタライズ配線層５と外部リード端子７とのロウ付けを極めて強固となすことができる。従って、メタライズ配線層５の酸化腐蝕を防止し、メタライズ配線層５とボンディングワイヤ６との接続およびメタライズ配線層５と外部リード端子７とのロウ付けを強固となすには、メタライズ配線層５の表面にニッケル、金等をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２４】
また一方、メタライズ配線層５にロウ付けされる外部リード端子７は容器４の内部に収容する半導体素子３を外部電気回路に接続する作用をなし、外部リード端子７を外部電気回路に接続することによって内部に収容される半導体素子３はボンディングワイヤ６、メタライズ配線層５および外部リード端子７を介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２５】
外部リード端子７は鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、これらのインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に形成される。
【００２６】
外部リード端子７はまたその表面にニッケル、金等の良導電性で、かつ耐蝕性に優れた金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、外部リード端子７の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに外部リード端子７と外部電気回路との電気的接続を良好となすことができる。従って、外部リード端子７はその表面にニッケル、金等をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２７】
さらに外部リード端子７が取着された絶縁基体１はその上面あるいは下面に蓋体２が封止材８を介して接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３が気密に収容される。
【００２８】
蓋体２は絶縁基体１に設けた凹部１ａを塞ぐ作用をなし、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁材料や鉄−ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末を所定のプレス金型内に充填するとともに一定圧力で押圧して成形し、しかる後、この成形品を約1500℃の温度で焼成することによって製作される。また、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合、そのインゴット（塊）に圧延加工法や打抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に形成される。
【００２９】
本発明においては、封止材８の気孔率を１％未満とすることが重要である。ここで気孔率は、封止材８のある断面を観察したときにその断面積に占める気孔９の面積の比率である。
【００３０】
封止材８の気孔率が１％以上であると、絶縁基体１と蓋体２との真空封止の際に封止材８内部で気孔９中のガスが膨張して大きくなり気孔９同士が結合して大きな気孔を形成し、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の気密封止の信頼性を低下させてしまい、その結果、半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができなくなる。また、真空封止の際に気孔９中のガスが容器４内部に侵入し容器４内部の真空度を低下させ、半導体素子３にその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与え、その結果、半導体素子３を常に安定に作動させることができなくなる。従って、封止材８の気孔率を１％未満とすることが重要である。
【００３１】
絶縁基体１と蓋体２との接合封止は、まず絶縁基体１と蓋体２の接合領域に封止材８を従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、次に絶縁基体１と蓋体２との接合封止条件よりも高い温度かつ真空度で封止材８の真空脱泡処理を行ない封止材８中の気孔率を１％未満とする。次に、絶縁基体１内部の凹部１ａに半導体素子３を接着材を介して接着固定する。その後、絶縁基体１と蓋体２の接合面を貼り合わせて封止材８の軟化溶融温度で真空封止することにより、絶縁基体１と蓋体２とを気密に接合封止するとともに封止材８中の気孔率を１％未満とすることができる。
【００３２】
封止材８の真空脱泡処理の温度は封止材８の軟化溶融温度より10〜50℃高い温度が好ましく、また真空度は絶縁基体１と蓋体２の真空封止条件より高い真空度であればよい。
【００３３】
真空脱泡処理の温度は、封止材８の軟化溶融温度より10℃高い温度よりも低い温度であると、ガラスの流動性が低下し封止材８の脱泡に時間を要するとともに気孔率を１％未満とすることが困難となる傾向がある。他方、封止材８の軟化溶融温度より50℃高い温度を超えると、封止材８中のガラスとフィラーとが反応し結合してその軟化溶融温度を高いものとしてしまい、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。従って、真空脱泡処理の温度は封止材８の軟化溶融温度より10〜50℃高い温度が好ましい。
【００３４】
また、真空脱泡処理の真空度は、絶縁基体１と蓋体２との真空封止条件以下の真空度であると、封止材８の気孔率を真空脱泡処理で１％未満としたとしても、気孔９中のガスが真空封止時のより高い真空条件により膨張してその気孔率を１％以上にしてしまう傾向がある。他方、真空脱泡処理の真空度は絶縁基体１と蓋体２との真空封止条件より高い真空度であればよいが、真空封止条件よりも２桁以上高い真空度であると所定の真空度を得るのに長時間を要してしまう傾向がある。従って、真空脱泡処理の真空度は、絶縁基体１と蓋体２との真空封止条件より高い真空度から２桁高い真空度の間の条件が好ましい。具体的には、絶縁基体１と蓋体２との真空封止での要求される真空度が10-4Ｔｏｒｒであれば、真空脱泡処理を10-4Ｔｏｒｒより高い真空度から10-6Ｔｏｒｒ以下の真空度の範囲で行なえばよい。
【００３５】
封止材８は酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成っている。
【００３６】
この封止材８の熱膨張係数は絶縁基体１と蓋体２の熱膨張係数に近似させることができ、これによって封止材８と絶縁基体１および蓋体２とを強固に接合して容器４の気密封止をほぼ完全とすることができるので、容器４内部に収容する半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３７】
また、封止材８の軟化溶融温度は３２０℃以下でありガラスから成る封止材としては低温であることから、絶縁基体１と蓋体２とを封止材８を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する半導体素子３に作用しても半導体素子３の特性に劣化を招来することはなく、その結果、半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３８】
なお、封止材８のガラス成分は、酸化鉛の量が50重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。他方、65重量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、酸化鉛の量は50〜65重量％の範囲に特定される。
【００３９】
また酸化ホウ素の量は２重量％未満であるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。他方、10重量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密に封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化ホウ素の量は２〜10重量％の範囲に特定される。
【００４０】
フッ化鉛の量は10重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。他方、30重量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、フッ化鉛の量は10〜30重量％の範囲に特定される。
【００４１】
酸化亜鉛の量は１重量％未満であるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。他方、６重量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。従って、酸化亜鉛の量は１〜６重量％の範囲に特定される。
【００４２】
酸化ビスマスの量は10重量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなって、容器４を気密封止する際の熱によって半導体素子３の特性に劣化を招来してしまう傾向がある。他方、20重量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。従って、酸化ビスマスの量は10〜20重量％の範囲に特定される。
【００４３】
チタン酸鉛系化合物から成るフィラーは封止材８の熱膨張係数を調整し、絶縁基体１及び蓋体２に封止材８を強固に接合させ、容器４の気密封止の信頼性を大きく向上させるとともに封止材８の機械的強度を向上させる作用をなす。このフィラーの含有量が26重量％未満であると封止材８の機械的強度が低下するとともに封止材８の熱膨張係数が絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数に対し大きく相違して封止材８を絶縁基体１および蓋体２に強固に接合させることができなくなる傾向がある。他方、45重量％を超えると封止材８の軟化溶融温度が高くなって流動性が大きく低下し、容器４の気密封止が困難となってしまう傾向がある。従って、封止材８に含有されるフィラーの量は26〜45重量％の範囲に特定される。
【００４４】
かくして上述の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着材を介して接着固定するとともに半導体素子３の各電極をメタライズ配線層５にボンディングワイヤ６を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体２を封止材８を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体素子３を気密に収容することによって最終製品としての半導体装置が完成する。
【００４５】
次に、図３は本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他の例を示す断面図、図４はその要部拡大断面図である。これらの図においては電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を示している。
【００４６】
これらの図において11は絶縁基体、12は蓋体である。この絶縁基体11と蓋体12とで圧電振動子13を収容するための容器14が構成される。
【００４７】
絶縁基体11はその上面に圧電振動子13を収容する空所を形成するための段差部を有する凹部11ａが設けてある。この凹部11ａの段差部には圧電振動子13が樹脂から成る接着材15を介して接着固定される。
【００４８】
樹脂性接着材15は、例えば導電性エポキシ樹脂等から成り、絶縁基体11の凹部11ａの段差部に接着材15を介して圧電振動子13を載置させ、しかる後、接着材15に熱硬化処理を施し、熱硬化させることによって圧電振動子13を絶縁基体11に接着固定させる。
【００４９】
なお、絶縁基体11は前述の絶縁基体１と同様の方法によって製作される。
【００５０】
また絶縁基体11には凹部11ａの段差部より底面にかけて複数個のメタライズ配線層16が被着形成されている。このメタライズ配線層16の凹部11ａの段差部に位置する部位には圧電振動子13の各電極が導電性エポキシ樹脂等から成る接着材15を介して電気的に接続され、また絶縁基体11の底面に導出された部位には外部電気回路の配線導体が半田等のロウ材を介して取着される。
【００５１】
なお、メタライズ配線層16は前述のメタライズ配線層５と同様の材料により同様の方法によって形成される。またメタライズ配線層16の露出表面にニッケル、金等の良導電性で耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ配線層16の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライズ配線層16を外部電気回路の配線導体に半田等を介して極めて強固に接続させることができる。従って、メタライズ配線層16の酸化腐蝕を防止し、メタライズ配線層16と外部電気回路との接続を強固となすには、メタライズ配線層16の表面にニッケル、金等をメッキ法により１〜20μｍの厚みに付着させておくことが好ましい。
【００５２】
また圧電振動子13が接着固定されている絶縁基体11の上面には蓋体12が封止材17を介して接合され、これによって絶縁基体11と蓋体12とから成る容器14の内部に圧電振動子13が気密に収容される。
【００５３】
なお蓋体12は前述の蓋体２と同様の方法によって製作される。
【００５４】
この場合においても、封止材17の気孔率を１％未満とすることが重要であり、図１および図２に示した例と同様に、まず絶縁基体11と蓋体12の接合領域に封止材17を従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、次に絶縁基体11と蓋体12との接合封止条件よりも高い温度かつ真空度で封止材17の真空脱泡処理を行い封止材17中の気孔率を１％未満とし、その後、絶縁基体11内部の段差部を有する凹部11ａに圧電振動子13を接着材を介して接着固定し、更に絶縁基体11と蓋体12との接合面を貼り合わせて封止材17の軟化溶融温度で真空脱泡することにより、絶縁基体11と蓋体12とを気密に接合封止するとともに封止材17中の気孔率を１％未満することができる。
【００５５】
封止材17の真空脱泡処理条件も、封止材17の軟化溶融温度より10〜50℃高い温度および絶縁基体11と蓋体12との真空封止条件より高い真空度であればよい。例えば、封止材17の軟化溶融温度が３２０℃、容器14内部の要求される真空度が圧電振動子13のように10-4Ｔｏｒｒであれば、温度は封止材17の軟化溶融温度より30℃高い３５０℃、真空脱泡は真空度10-3Ｔｏｒｒで30分、さらに続けて真空度10-6Ｔｏｒｒで30分脱泡という設定にすればよい。これにより封止材17中の気孔率を１％未満とすることができ、絶縁基体11と蓋体12とから成る容器14のより信頼性のある気密封止が可能となり、容器14内部の圧電振動子13を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５６】
なお、封止材17はガラス成分とフィラーとから成り、耐湿性に優れていることから大気中に含まれる水分が封止材17を介して容器14の内部に侵入しようとしてもその水分の侵入は有効に阻止され、その結果、容器14の内部に収容する圧電振動子13の表面電極が酸化腐蝕されることは殆どなく、圧電振動子13を正常に作動させることも可能となる。
【００５７】
かくして本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体11の凹部11ａに設けた段差部に圧電振動子13の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る接着材15を介して接着固定するとともに圧電振動子13の各電極をメタライズ配線層16に電気的に接続させ、しかる後、絶縁基体11の上面に凹部11ａを覆うように蓋体12を封止材17を介して接合させ、絶縁基体11と蓋体12とからなる容器14の内部に圧電振動子13を気密に収容することによって最終製品としての圧電振動装置が完成する。
【００５８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の例では半導体素子や圧電振動子を収容するための電子部品収納用容器を示したが、本発明は圧電磁器振動子や弾性表面波素子等を収容するための電子部品収納用容器にも適用し得るものでる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止するガラスから成る封止材の気孔率を１％未満と低くしたことより、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を真空中で行う際に封止材内部の気孔中のガスが膨張したとしても、封止材内部で気孔同士が結合して大きな気孔を形成したりすることはなく、より信頼性のある気密封止が可能となり、容器内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ正常に作動させることが可能となる。
【００６０】
また同時に、封止材の気孔率を１％未満と低くしたことから、封止材内部の気孔中のガスが容器内部に侵入したとしても、容器内部の電子部品にそのＱ値を低下させたりその表面電極を酸化腐蝕させてしまうという悪影響を与えるような容器内部の真空度の低下を抑えることが可能となり、、その結果、電子部品をその特性に劣化を招来することなく気密に封止し、常に安定に作動させることが可能となる。
【００６１】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを封止する封止材は、酸化鉛が50〜65重量％、酸化ホウ素が２〜10重量％、フッ化鉛が10〜30重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが10〜20重量％のガラス成分と含有量が26〜45重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることより、封止材の熱膨張係数を絶縁基体と蓋体の熱膨張係数に近似させることができ、これによって封止材と絶縁基体および蓋体とは強固に接合して容器の気密封止が完全となり、容器内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００６２】
また、封止材の軟化溶融温度は３２０℃以下でありガラスから成る封止材としては低温であることから、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器の内部に電子部品を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部品に作用しても電子部品の特性に劣化を招来することはなく、その結果、電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子部品収納用容器の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】図３に示す電子部品収納用容器の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・・・・絶縁基体
２、１２・・・・・・蓋体
３、 ・・・・・・半導体素子（電子部品）
１３、 ・・・・・・圧電振動子（電子部品）
４、１４・・・・・・容器
８、１７・・・・・・封止材
９、１８・・・・・・気孔
Claims (4)
- 絶縁基体と蓋体とを封止材を介して真空封止により接合させ、前記絶縁基体と前記蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、前記封止材は、ガラスから成り、かつ気孔率が１％未満であるとともに、前記絶縁基体と前記蓋体との前記真空封止条件よりも高い真空度で真空脱泡処理されていることを特徴とする電子部品収納用容器。
- 前記封止材は酸化鉛が５０〜６５重量％、酸化ホウ素が２〜１０重量％、フッ化鉛が１０〜３０重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが１０〜２０重量％のガラス成分と含有量が２６〜４５重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用容器。
- 絶縁基体と蓋体とをガラスから成る封止材を介して真空封止により接合させ、前記絶縁基体と前記蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器の製造方法であって、前記封止材を、前記絶縁基体と前記蓋体との前記真空封止条件よりも高い真空度で真空脱泡処理することによって気孔率を１％未満とすることを特徴とする電子部品収納用容器の製造方法。
- 前記封止材は酸化鉛が５０〜６５重量％、酸化ホウ素が２〜１０重量％、フッ化鉛が１０〜３０重量％、酸化亜鉛が１〜６重量％、酸化ビスマスが１０〜２０重量％のガラス成分と含有量が２６〜４５重量％のチタン酸鉛系化合物のフィラーとから成ることを特徴とする請求項３記載の電子部品収納用容器の製造方法。
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