JP6406646B2 - セラミックパッケージ及び電子部品 - Google Patents
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Description
先ず、以下に示す第1実施例〜第3実施例を実施するにあたって、容器12を構成する複数種のセラミック素地(素地1〜17)を準備した。
原料粉末は、平均粒径1.5μmのAl2O3粉末、平均粒径0.5μmのMgO粉末、平均粒径4.0μmのSiO2粉末、平均粒径3.0μmのMnCO3粉末及び平均粒径0.25μmのTiO2粉末である。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を92.7質量%、SiO2粉末を3.0質量%、MnCO3粉末を3.5質量%、TiO2粉末を0.8質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で1.39とし、焼成温度を1350℃とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地2を作製した。
原料粉末のうち、MnCO3粉末の平均粒径を1.0μmとした点以外は、上述した素地1と同様にして素地3を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を94.5質量%、SiO2粉末を2.0質量%、MnCO3粉末を2.4質量%、TiO2粉末を0.5質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で1.35とし、焼成温度を1380℃とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地4を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を90.2質量%、MgO粉末を0.10質量%とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地5を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を90.9質量%、TiO2粉末を0.1質量%とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地6を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を87.6質量%、SiO2粉末を5.0質量%、MnCO3粉末を5.9質量%、TiO2粉末を1.2質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で1.37とし、焼成温度を1280℃とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地7を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を85.1質量%、SiO2粉末を6.0質量%、MnCO3粉末を7.1質量%、TiO2粉末を1.5質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で1.37とし、焼成温度を1250℃とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地8を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を89.3質量%、TiO2粉末を2.0質量%とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地9を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を89.7質量%、MgO粉末を0.60質量%とし、焼成温度を1310℃とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地10を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を94.0質量%、MgO粉末を3.00質量%、SiO2粉末を3.0質量%、MnCO3粉末を0.0質量%、TiO2粉末を0.0質量%とし、焼成温度を1350℃とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地11を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を92.0質量%、MgO粉末を0.34質量%、SiO2粉末を3.4質量%、MnCO3粉末を6.4質量%、TiO2粉末を0.0質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で0.87とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地12を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を90.2質量%、MgO粉末を0.34質量%、SiO2粉末を4.4質量%、MnCO3粉末を5.0質量%、TiO2粉末を0.0質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で1.43とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地13を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を88.4質量%、SiO2粉末を2.9質量%、MnCO3粉末を8.5質量%、TiO2粉末を0.0質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で0.55とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地14を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を88.4質量%、SiO2粉末を2.9質量%、MnCO3粉末を8.5質量%とし、SiO2/MnCO3を、SiO2/MnO換算で0.55とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地15を作製した。
原料粉末のうち、TiO2粉末を0.0質量%とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地16を作製した。
原料粉末のうち、Al2O3粉末を91.3質量%、MgO粉末を0.00質量%、とした点以外は、上述した素地1と同様にして素地17を作製した。
(結晶相の確認)
素地1〜17をX線回折により同定した。
素地1〜17を、媒体を水とするアルキメデス法にて測定した。
素地1〜17を、JISR1601の4点曲げ強度試験に基づいて室温にて測定した。
以下に示す第1実施例〜第3実施例を実施するにあたって、メタライズ層を形成するための複数種の導体ペースト(ペースト1〜6)を準備した。金属粉末及び添加物の混合割合を下記表3に示す。なお、共素地粉末は、上述した素地1〜17のうち、使用するセラミック素地と同等の粉末をいう。
実施例1〜8、参考例1〜4、比較例1〜3について、同種のセラミック素地を使用し、応力緩和層の主成分(Ni)に対する添加物(B又はP)の割合を変えたときの膜硬度の変化並びに気密封止後のクラック発生率を確認した。
セラミック素地として素地1を使用し、導体ペーストとしてペースト1を使用し、応力緩和層28の組成をNi−B(Bを0.9質量%)として、図2に示す製造方法に準拠して625個のサンプル1を作製した。高温封止材16として、上述した表1のろう材3を使用した。また、応力緩和層28の膜厚を3μmとした。同様にして、導体ペーストとしてペースト2〜6を使用して、それぞれ625個のサンプル2〜6を作製した。これを実施例1とした。
実施例1と同様にして、応力緩和層28の組成Ni−BのBの添加量を変えて、実施例2(サンプル7〜12)、実施例3(サンプル13〜18)、実施例4(サンプル19〜24)、参考例1(サンプル25〜30)、参考例2(サンプル31〜36)を作製した。ここで、Bの添加量は、実施例2が0.5質量%、実施例3が0.3質量%、実施例4が0.1質量%、参考例1が0.05質量%、参考例2が0.01質量%である。
応力緩和層28の組成をNi−P(Pを7.0質量%)とした点以外は、実施例1と同様にしてサンプル37〜42を作製した。
実施例5と同様にして、応力緩和層28の組成Ni−PのPの添加量を変えて、実施例6(サンプル43〜48)、実施例7(サンプル49〜54)、実施例8(サンプル55〜60)、参考例3(サンプル61〜66)、参考例4(サンプル67〜72)を作製した。ここで、Pの添加量は、実施例6が5.0質量%、実施例7が3.0質量%、実施例8が1.5質量%、参考例3が1.0質量%、参考例4が0.01質量%である。
応力緩和層28の組成をNi−B(Bを3.0質量%)とした点以外は、実施例1と同様にしてサンプル73〜78を作製した。
応力緩和層28の組成をNi−B(Bを1.0質量%)とした点以外は、実施例1と同様にしてサンプル79〜84を作製した。
応力緩和層28の組成をNi−P(Pを8.0質量%)とした点以外は、実施例10と同様にしてサンプル85〜90を作製した。
(膜硬度)
実施例1〜12、比較例1〜3の各サンプルにおける応力緩和層28の膜硬度(ビッカース硬さ)を、JISZ2252の超微小負荷硬さ試験方法に基づいて室温にて測定した。
実施例1〜8、参考例3、4、比較例1〜3の各サンプルにつき、625個のセラミックパッケージをHe(ヘリウム)ガスでのリーク検査を行い、さらに、接合部の断面検査での、めっき部及びセラミック部分のクラックの有無を検査した。場合によっては、接合部を平面方向から研磨し、めっき部分及びメタライズ層直下のセラミック部分のクラックの有無を検査した。例えば実施例1についてみると、サンプル1〜6における全セラミックパッケージ、すなわち、625×6=3750個のセラミックパッケージについて、クラックの発生の有無を検査した。
実施例21〜37について、応力緩和層28の主成分(Ni)に対する添加物(B)の割合を同じにし、使用するセラミック素地を変えたときの気密封止後のクラック発生率を確認した。
セラミック素地として素地1を使用し、導体ペーストとしてペースト1を使用し、応力緩和層28の組成をNi−B(Bを0.3質量%)として、図2に示す製造方法に準拠して625個のサンプル101を作製した。応力緩和層28の膜厚を3μmとした。同様にして、導体ペーストとしてペースト2〜6を使用して、それぞれ625個のサンプル102〜106を作製した。これを実施例21とした。この実施例21は、第1実施例における実施例3と同じである。
使用するセラミック素地を変えたこと以外は、実施例21と同様にして、実施例22〜37を作製した。ここで、使用するセラミック素地は、実施例22〜37について、素地2〜17とした。
参考例11〜27について、応力緩和層28の主成分(Ni)に対する添加物(P)の割合を同じにし、使用するセラミック素地を変えたときの気密封止後のクラック発生率を確認した。
セラミック素地として素地1を使用し、導体ペーストとしてペースト1を使用し、応力緩和層28の組成をNi−P(Pを1.0質量%)として、図2に示す製造方法に準拠して625個のサンプル211を作製した。応力緩和層28の膜厚を3μmとした。同様にして、導体ペーストとしてペースト2〜6を使用して、それぞれ625個のサンプル212〜216を作製した。これを参考例11とした。この参考例11は、第1実施例における参考例3と同じである。
使用するセラミック素地を変えたこと以外は、参考例11と同様にして、参考例12〜27を作製した。ここで、使用するセラミック素地は、参考例12〜27について、素地2〜17とした。
Claims (9)
- 底部(12a)と側壁(12b)とを有する上面開口のセラミック製の容器(12)と、該容器(12)の前記開口を閉塞する蓋(14)とが高温封止材(16)を用いて封止されたセラミックパッケージにおいて、
前記容器(12)における前記側壁(12b)の上端面と前記高温封止材(16)との間に接合層(24)を有し、
前記接合層(24)は、
前記側壁(12b)の上端面に形成されたメタライズ層(26)と、
前記メタライズ層(26)上に形成された応力緩和層(28)とを有し、
前記応力緩和層(28)は、
膜硬度(ビッカース硬さ)が100より大きく500未満で、
ニッケルを主成分とし、
前記ニッケルに、ボロンが0.01質量%以上1.0質量%未満含有された無電解めっき層であることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項1記載のセラミックパッケージにおいて、
前記応力緩和層(28)は、
前記ニッケルに、ボロンが0.01質量%以上0.3質量%以下含有された無電解めっき層であることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 底部(12a)と側壁(12b)とを有する上面開口のセラミック製の容器(12)と、該容器(12)の前記開口を閉塞する蓋(14)とが高温封止材(16)を用いて封止されたセラミックパッケージにおいて、
前記容器(12)における前記側壁(12b)の上端面と前記高温封止材(16)との間に接合層(24)を有し、
前記接合層(24)は、
前記側壁(12b)の上端面に形成されたメタライズ層(26)と、
前記メタライズ層(26)上に形成された応力緩和層(28)とを有し、
前記応力緩和層(28)は、
膜硬度(ビッカース硬さ)が100より大きく500未満で、
ニッケルを主成分とし、
前記ニッケルに、リンが0.01質量%以上8質量%未満含有された無電解めっき層であることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項3記載のセラミックパッケージにおいて、
前記応力緩和層(28)は、
前記ニッケルに、リンが0.01質量%以上1.5質量%以下含有された無電解めっき層であることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミックパッケージにおいて、
前記容器(12)は、曲げ強度が500MPa以上のセラミック素地にて形成されていることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項5記載のセラミックパッケージにおいて、
前記セラミック素地は、Al2O3を主結晶相とし、その他、MnTiO3結晶相とMnAl2O3結晶相の少なくとも一方を含み、比重が3.6よりも大きいことを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のセラミックパッケージにおいて、
前記接合層(24)は、さらに、前記応力緩和層(28)と前記高温封止材(16)との間に少なくとも貴金属の無電解めっき層(30)が介在されていることを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項7記載のセラミックパッケージにおいて、
前記応力緩和層(28)は、前記貴金属の無電解めっき層(30)と共に、前記高温封止材(16)の濡れ性を向上させる層として機能することを特徴とするセラミックパッケージ。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のセラミックパッケージと、
前記セラミックパッケージの前記容器(12)内に封止された素子(20)とを有することを特徴とする電子部品。
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