JPH01318250A - ハーメチックシール蓋の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ＩＣ等のパッケージに素子を収納した後、こ
のパッケージの開口部を封止するためのハーメチックシ
ール蓋の製造方法に関する。

「従来の技術」 この種のハーメチックシール蓋としては、従来から金属
製のものが多く使用されている。これは、金属製板状の
蓋本体の外周縁に沿って、厚さ数ｌＯ〜１００μｍ程度
のはんだ薄板を予め数箇所スポット溶接したもので、こ
のはんだ薄板側をパッケージの素子収容部の外周に沿っ
て形成された金属製シール固定部に重ねて、オーブン等
で加熱することにより、はんだ薄板を溶かしてパッケー
ジに蓋を接合するようになっている。

このようにはんだ薄板を予め蓋本体に接合しておくのは
、はんだ薄板の変形を防止し、組立作業性を向上するた
めである。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、上記のスポット溶接を用いた製造方法では、
はんだ薄板のスポット電極を押し当てた箇所に凹みが形
成され、同時にこの凹みの周縁部が若干盛り上がること
が避けられず、これら凹部および凸部が以下のような問
題を引き起こすことがあった。

■製造したシール蓋を、素子パッケージのシール固定部
に重ねる際、前記凸部によりシール蓋の座りが悪化し、
シール蓋にずれが生じる。

■凹部と凸部とにより溶融後のはんだ層の厚みが不均一
４こなり、最終製品の寸法精度を低下させる。

■面記凸部がシール固定部の表面に傷を付けるおそれが
あるうえ、はんだ薄板を溶融した際に前記凹みに気泡が
残り、これら傷や気泡のためシールの気密性が低下する
。　一方、最近では、素子の高集積化・大形化や紫外線
透視窓を有するＥＰＲＯＭの普及に伴い、前記の金属製
蓋本体に代わって、パッケージと熱膨張率などの物性が
等しいセラミックス製蓋本体が多用されつつある。この
セラミックス蓋本体は、その裏面の外周縁に金属被覆層
を形成したものであるが、蓋本体が導電性を持たないた
め、前記スポット溶接を用いる方法では蓋本体にはんだ
薄板を固定できなかった。このため、シールを行なう場
合には、蓋本体、はんだ薄板、パッケージを３層に重ね
てピンセット等で位置決めする手間がかかり、生産性が
低いうえ、はんだ薄板の位置誤差が生じてこれらの接合
強度低下を招いたり、はんだ薄板の汚れ等によるシール
性の低下が頻発する欠点があった。

本発明は、これらの課題を共に解決することを目的とし
ている。

１課題を解決するための手段」 以下、本発明に係わるハーメチックシール蓋の製造方法
を、セラミックス製蓋本体を用いた場合を例に挙げて具
体的に説明する。

第１図はハーメチックシール蓋の製造工程の一例を示す
斜視図であり、符号１は片面の外周縁に金属被覆層ＩＡ
が形成されたセラミックス製蓋本体、２は前記金属被覆
層ＩＡに接合される同形状のはんだ薄板である。なお勿
論、図示の形状は一例であって、他に円形等であっても
よい。金属被覆層ＩＡの材質としては、Ｍ　ｏ　−Ｍ　
ｎやＷ等が被覆され、その上にＮｉ、Ａｕ等がめつきさ
れた材質等、はんだ薄板２としてはＡｕ−２０％Ｓｎ合
金はんだ、Ｐｂ−１０％Ｓｎ等が好適である。はんだ薄
板２の厚さは２０〜１００μｍ程度とされ、この範囲を
外れると、はんだが過少または過多となり、シール性が
低下するおそれがある。

はんだ薄板２を金属被覆層ＩＡに接合するにはまず、は
んだ薄板２を金属被覆層ｌＡに隙間なく重ね、このはん
だ薄板２の四隅部分（矢印位置）に非接触状態でレーザ
を照射する。その際、はんだ薄板２と蓋本体１とを被照
射部分を露出させて相対的に固定する治具を用いてもよ
い。

レーザ照射にはＹＡＧまたはＣＯ，レーザ発振装置を用
い、出力を０．２〜ＩＪ／パルス、パルス長を０゜０２
〜ｌｏｍｓｅｃ、に設定し、レーザ焦点をはんだ薄板２
の表面から０．５〜３ｍｍ上方に合わせ、ｌ接合箇所あ
たり１−１０回に互ってレーザをパルス照射する。これ
により、はんだ薄板２をその融点以上、かつ金属被覆層
ＩＡの融点未満に加熱し、はんだ薄板２の照射部のみを
溶融して金属被覆層ＩＡに接合する。なお、レーザを連
続照射すると、金属被覆層ＩＡを溶かさずにはんだ薄板
２だけを溶融させることが困難になる。金属被覆層ＩＡ
までも溶融すると、接合箇所において金属被覆層ＩＡと
はんだ薄板２とが金属間化合物を生じ、次工程において
はんだ付けが不十分となり、パッケージのシール性が悪
化する。

また、前記の各照射条件範囲は、はんだ薄板２のみを溶
解しうる最適範囲を示し、これら範囲内で実現される照
射エネルギー密度を下回ると、いずれの場合もはんだ溶
融が不十分となり、逆の場合は金属被覆層ＩＡまでをも
溶融するおそれが生じる。さらに、レーザ焦点位置が薄
板２の上方０゜５ｍｍ未満では、はんだ溶融が局所的か
つ不安定になり、他方３ｍｍを越えるとエネルギー密度
が低くなりすぎてはんだを溶融できなくなる。

そして、以上の工程を経て得られたハーメチックシール
蓋３は、第２図に示すように、セラミックスパッケージ
４の素子収容部５を囲むシールリング６の上にはんだ薄
板２側を下向きにして載置され、さらにオーブン等の周
知手段によりはんだ薄板２が加熱溶融され、シールリン
グ６に強固に固定される。

なお、上記実施例ではセラミックス製蓋本体を用いてい
たが、本発明は金属製等、他の材質からなる蓋本体を用
いる場合にも適用できる。

「実施例」 次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証する。

１２．５ｍｍＸ　１２．５ｍｍｘ　０．７５ｍｍの正方
形セラミックス板の片面外周縁に沿ってＭＯ−２０％Ｍ
ｎの金属被覆層を１．２ｍｍ［で形成し、その上に厚さ
４μｍのＮｉめっき、および１μｍのＡｎめつきを施し
、多数の蓋本体を作成した。

次に、前記金属被覆層上に、厚さ５０ｐｍで金属被覆層
と同形状のはんだ薄板（Ａｎ−２０％Ｓ＋＋）を載置し
た。このはんだ薄板は、箔状に圧延したものを矩形に打
ち抜き、予め十分に洗浄しておいたものである。

そして、比較例１以外の、レーザ接合を行なうサンプル
については、前記蓋本体に重ねたはんだ薄板の四隅部分
を、２ｍｍ１の孔を空けた押さえ治具で固定し、前記孔
を通し所定の条件でＹＡＧレーザを照射した。なお、比
較例２ではレーザをパルス状ではなく連続発振させた。

さらに、こうして得られたセラミックス製ノ＼−メチッ
クシール蓋を、同一のセラミックスパッケージの金属製
シールリング上に載置し、Ｈｅ＋５％Ｈ２雰囲気中にお
いて３２０℃に加熱し、はんだ薄板を溶融して蓋を固定
した。なお比較例１では、はんだ薄板を蓋本体に接合し
ていないため、従来通りこれらをピンセットで位置決め
して溶融接合を行なった。　次に、完成したバ・ノケー
ジを、各２５個づつ１２５°Ｃに加温した７０ロカーボ
ン中に浸漬し、着接合部からの気泡発生の有無を観察し
た。そして気泡が発生しなかったものについては、さら
に各２５個のパッケージを質量分析型ヘリウムリーク検
出器にかけてリークの有無を調べた。その結果を第１表
（実施例）および第２表（比較例）に示す。

（以下、余白） 第１表 第２表 各表から明らかなように、実施例１〜７のパッケージで
は、各比較例に比して極めて良好な気密性が得られた。

なお、比較例３では、はんだ薄板を蓋本体に接合できず
、比較例５．９では蓋とパッケージとの接合不良が発生
したため、気泡テストおよびリークテストを行なわなか
った。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明のハーメチックシール蓋の
製造方法によれば、レーザー等の光学的熱源を用いて非
接触状態ではんだ薄板を溶融するので、従来のスポット
溶接を用いた圧迫加熱方法と異なり、はんだ薄板の接合
部表面に凹み、および接合部周縁に盛り上がりが生じる
ことがなく、この種の凹凸に起因するシール性の低下、
寸法精度の低下等を防ぐことができる。

また、本発明の方法はセラミックス製蓋本体に対しても
実施可能であり、セラミックス製蓋本体を用いたパッケ
ージ組立の生産性を格段に向上することができ、はんだ
薄板の位置誤差やはんだ薄膜の汚れを防いで、高い接合
強度およびンール性が得られ、素子の歩留まり向上が図
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるノ・−メチツクシール蓋の製造
方法の主要工程を示す斜視図、第２図はハーメチックシ
ール蓋の固定工程を示す斜視図である。 ｌ・・・セラミックス製蓋本体、 ＩＡ・・・金属被覆層（金属面）、 ２・・・はんだ薄板、 ３・・・ハーメチックシール蓋、 ４・・・素子パッケージ、 ５・・・素子収容部、 ６・・・金属被覆層（金属面）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　蓋本体の外周縁を構成する金属面上に、略同形のはん
   だ薄板を重ねた後、このはんだ薄板とは非接触のレーザ
   ー等光学的熱源を用いて、前記はんだ薄板の表面をはん
   だの融点以上かつ前記金属面を構成する金属の融点未満
   の温度に局部的に加熱し、前記はんだ薄板を前記金属面
   に接合することを特徴とするハーメチックシール蓋の製
   造方法。