JPWO2011058834A1 - 電子部品および素子用パッケージ並びにこれらの製造方法 - Google Patents

電子部品および素子用パッケージ並びにこれらの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2011058834A1
JPWO2011058834A1 JP2011540447A JP2011540447A JPWO2011058834A1 JP WO2011058834 A1 JPWO2011058834 A1 JP WO2011058834A1 JP 2011540447 A JP2011540447 A JP 2011540447A JP 2011540447 A JP2011540447 A JP 2011540447A JP WO2011058834 A1 JPWO2011058834 A1 JP WO2011058834A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lid
metal
electronic component
aluminum
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011540447A
Other languages
English (en)
Inventor
景司 堀川
景司 堀川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of JPWO2011058834A1 publication Critical patent/JPWO2011058834A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/80Gaskets; Sealings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16151Cap comprising an aperture, e.g. for pressure control, encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16152Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material having a layered structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.

Abstract

高い気密性を有する電子部品および素子用パッケージを提供し、これらの製造方法において、工程を簡略化し、生産性を向上させる。本発明の、素子と該素子を収納したパッケージとを有する電子部品は、該パッケージが、セラミック基体と蓋体と前記セラミック基体と前記蓋体を接続する接続部材とを具備し、前記蓋体の前記接続部材との接合部は金属からなり、前記接続部材はアルミニウムを主成分とする金属からなり、かつ、前記セラミック基体と直接接合しており、前記素子は前記セラミック基体または前記蓋体に固定されている。

Description

本発明は、高い気密性を有する電子部品および素子用パッケージ、並びにこれらの製造方法に関する。
従来より電子機器の小型化・薄型化に伴い、電気二重層コンデンサや電池、圧電デバイスなどの電子部品はより一層の小型化・薄型化が要求されている。このような電子部品としては、回路基板等への実装に適した表面実装型のものが多用されている。表面実装型の電子部品は、セラミックなどの絶縁材料で形成された基体に、金属製の蓋体を接続部材で接合することで構成されたパッケージ内に、素子が収納された構造が採用される場合がある。特許文献1には、図7に示すような、電池の構造が開示されている。
図7に記載の電池180は、素子と、該素子が収納される素子用パッケージと、電解液からなっている。
以下に、素子用パッケージの構造について説明する。酸化アルミニウムからなるセラミック基体110は上面の中央部に凹部を有し、この凹部の内側面と底面との間に段差110aが形成されている。前記凹部の底面には内部電極122aが形成されており、段差110aの上面には内部電極122bが形成されている。さらに、セラミック基体110の外部底面には、外部電極124a,124bが設けられている。内部電極122aから外部電極124aにかけては接続電極123aが、内部電極122bから外部電極124bにかけては接続電極123bが、それぞれ形成されている。これらの電極は、タングステンにて構成されている。
また、セラミック基体110の上面には、前記凹部を取り囲むようにして、タングステンからなる金属下地層128aが接合されている。金属下地層128aはニッケルめっき128bで覆われており、下地層128を形成している。
そして、セラミック基体110の前記凹部を取り囲むようにして、鉄−ニッケル−コバルト合金の表面にアルミニウム層が形成された枠状部材126が、アルミニウムロウ127にて下地層128にロウ付けされている。アルミニウムロウ127は下地層128の表面を覆うように形成されている。
この下地層128によって、セラミック基体110上面のアルミニウムロウ127との濡れ性が良くなり、セラミック基体110と枠状部材126との接合強度がより強固なものとなる。
そして、枠状部材126上に、アルミニウムからなる蓋体150がアルミニウムロウ125にてロウ付けされている。
この素子用パッケージ内には、素子140が収納されている。素子140は、LiCoO2およびアセチレンブラックを含有する板状の正極141と、コークスを含有する板状の負極142が、ポリオレフィン繊維製の不織布からなるセパレータ143を介して積層されることで形成されている。正極141が内部電極122aに、負極142が内部電極122bにそれぞれ接続されることで、セラミック基体110の凹部内に素子140が固定されている。
また、この素子用パッケージ内には、四フッ化ホウ酸リチウムが有機溶媒としてのジメトキシエタンに溶解された電解液170が注入されている。
このようにして、気密に封止された電池180が構成されている。
特開2005−63942号公報
しかしながら、上述した従来技術は、電池180の使用時や製造過程において、アルミニウムロウ127からなるアルミニウム層に微小なクラックが生じた場合、電解液170が下地層128と接触してしまうという問題があった。電解液170が下地層128と接触すると、下地層128が腐食してしまい、電池180の気密性が低下する。このような接触は、アルミニウムロウ127で下地層128の表面が十分に覆われていない場合や、ロウ付けの際にアルミニウムロウ127と下地層128の金属が合金化してしまい、下地層128の金属が表面に露出したりした場合にも発生する。
また、このような合金化が起こると、接合部の強度が著しく低下する危険性がある。
さらに、セラミック基体110と蓋体150の接合のために、アルミニウムロウ125,127、枠状部材126、下地層128を必要とし、製造工程が煩雑となり、多大な手間及び労力を要するため、生産性が低いという問題もあった。
そこで、本発明では、高い気密性を有する電子部品および素子用パッケージを提供し、これらの製造方法において、工程を簡略化し、生産性を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の電子部品は、素子と該素子を収納したパッケージとを有する電子部品において、該パッケージは、セラミック基体と、蓋体と、前記セラミック基体と前記蓋体を接続する接続部材とを具備し、前記蓋体の前記接続部材との接合部は金属からなり、前記接続部材はアルミニウムを主成分とする金属からなり、かつ、前記セラミック基体と直接接合しており、前記素子は前記セラミック基体または前記蓋体に固定されていること、を特徴としている。
また、本発明の電子部品は、前記接続部材が、アルミニウムを86wt%以上含有する金属からなることが好ましい。
また、本発明の電子部品は、前記蓋体の前記接続部材との接合部がアルミニウムを主成分とする金属からなることが好ましい。
また、本発明の電子部品は、前記蓋体が前記素子を収納可能な凹部を有していることが好ましい。
また、本発明の電子部品は、前記パッケージ内に電解液が注入されていることが好ましい。
また、本発明の素子用パッケージは、素子を収納するためのパッケージであって、該パッケージは、セラミック基体と、蓋体と、前記セラミック基体と前記蓋体を接続する接続部材とを具備し、前記蓋体の前記接続部材との接合部は金属からなり、前記接続部材はアルミニウムを主成分とする金属からなり、かつ、前記セラミック基体と直接接合していること、を特徴としている。
また、本発明によれば、素子と、セラミック基体と、金属からなる接合部を有する蓋体と、を準備する工程と、前記セラミック基体の表面にアルミニウムを主成分とする金属からなる接続部材を形成する工程と、前記セラミック基体または前記蓋体に前記素子を固定する工程と、前記接続部材に前記蓋体の接合部を接合することでパッケージを形成する工程と、を有することを特徴とする、素子と該素子を収納するための、セラミック基体と蓋体からなるパッケージとを有する電子部品の製造方法が提供される。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記接続部材を形成する工程が、アルミニウムを主成分とする金属からなる溶湯を準備する工程と、前記セラミック基体に前記溶湯を付着させた後、該溶湯を凝固させることで、前記セラミック基体の表面に金属層を形成する工程と、前記金属層をパターニングすることで接続部材を形成する工程とを有することが好ましい。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記金属層を形成する工程の後に、該金属層をパターニングすることで前記素子を固定するための内部電極を形成する工程を更に備えることが好ましい。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記接続部材が、アルミニウムを86wt%以上含有する金属からなることが好ましい。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記蓋体の接合部がアルミニウムを主成分とする金属からなることが好ましい。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記蓋体が前記素子を収納可能な凹部を有していることが好ましい。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記接続部材に前記蓋体を接合する工程が、レーザ溶接にて行われることが好ましい。
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記パッケージ内に電解液を注入する工程を更に備えていることが好ましい。
また、本発明によれば、セラミック基体と金属からなる接合部を有する蓋体とを準備する工程と、前記セラミック基体の表面にアルミニウムを主成分とする金属からなる接続部材を形成する工程と、前記接続部材に前記蓋体の接合部を接合する工程と、を有することを特徴とする、素子を収納するための素子用パッケージの製造方法が提供される。
以上のように、本発明に係る電子部品および素子用パッケージは、セラミック基体と蓋体とを接続する接続部材がアルミニウムを主成分とする金属からなるため、高い強度を有し、電解質に対しても耐食性が高い。このため、高い気密性を有する。
また、接続部材として下地層などを必要としないため、工程が簡略化され、生産性が向上する。
本発明の実施の形態による、セラミック基体の表面に金属層を形成する工程を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態による、基板の構成を示すための模式図である。 本発明の実施の形態による、セラミック基体に素子を固定する工程を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態による、電子部品の製造方法および構成を説明するための模式図である。 本発明の変形例による、電子部品の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の他の変形例による、電子部品の製造方法を説明するための模式図である。 従来の電子部品の構成を説明するための模式図である。
以下において、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態による、セラミック基体の表面に金属層を形成する工程を説明するための図である。
まず、基体として、図1(A)に示すような、スルーホール11a,11bを有するアルミナからなるセラミック基体10を準備する。
また、所望の組成の、アルミニウムを主成分とする金属をるつぼの中にセットし、その後、窒素ガス雰囲気中において前記るつぼをヒーターで加熱することにより、前記金属を溶解することで、溶湯を準備する。本実施の形態においては、前記アルミニウムを主成分とする金属として、アルミニウムを99wt%含有する金属を用いた。
次いで、セラミック基体10を前記溶湯中に浸漬する。これにより、セラミック基体10の表面に前記溶湯が付着される。この時、スルーホール11a,11b内にも前記溶湯が流れ込み、充填される。その後、セラミック基体10は前記溶湯中から窒素雰囲気中に取り出され、表面に付着された溶湯が徐々に冷却,凝固され、セラミック基体10の表面に接合される。これにより、図1(B)および(C)に示すように、セラミック基体10の表面およびスルーホール11a,11b内にアルミニウムの金属層20が形成された複合部材30が得られる。このような溶湯を用いたセラミックと金属の接合では、溶湯状態から徐々に金属を冷却するプロセスを経るため、金属とセラミックとの高い格子整合性が得られ、接合強度が強固なものとなる。
その後、複合部材30の表面が研磨機で研磨され、金属層20の表面が均質化される。
次に、前記金属層をパターニングすることで、接続部材や内部電極等を形成する工程について説明する。
まず、金属層20の表面に感光レジスト膜を形成し、遮光パターンマスクを当てて露光し、さらに現像処理を行い、遮光した部分のレジスト膜を除去した。次いで、金属層20のレジスト膜が被着したマスキング部分を残して、その他の部分を塩化第二鉄−塩酸混合エッチング溶液で溶解することでパターニングを行った。これにより、図2に示すように、セラミック基体10の表面に内部電極22a,22b、外部電極24a,24b、接続部材21が形成された、基板31が得られた。
接続部材21は、内部電極22a,22bを取り囲むようにして枠状に形成される。
また、内部電極22aと外部電極24aは、スルーホール11a内に形成された金属層20からなる接続電極23aで電気的に接続されている。
また、内部電極22bと外部電極24bは、スルーホール11b内に形成された金属層20からなる接続電極23bで電気的に接続されている。
なお、外部電極24a,24bの表面には、はんだとの濡れ性を良くするためにめっきが施される。本実施の形態においては、外部電極24a,24bの表面に、ニッケルめっきおよび金めっきにより、金属層を順次被着した。
このように、内部電極や外部電極、接続電極が、溶湯により形成された金属層のパターニングによって接続部材と同時に形成されるため、それぞれを別々の工程で形成する場合と比較して、工程が簡略化され、生産性が向上する。
次に、図3を参照しながら、セラミック基体に素子を固定する工程について説明する。
素子40は、正極41と負極42が、その間に絶縁性のセパレータ43を介在させて巻回されることで形成されている。正極41や負極42としては、アルミニウムからなるシート状集電体の表面に、活性炭を含む分極性電極層が担持されたものを用いた。
正極41の一方の端部は、超音波溶接により、セラミック基体10の表面に形成された内部電極22aに接続され、固定される。負極42の一方の端部は、超音波溶接により、セラミック基体10の表面に形成された内部電極22bに接続され、固定される。なお、これらの接続は超音波溶接に限るものではなく、レーザ溶接やTIG溶接などを用いてもよい。
次に、接続部材に蓋体の接合部を接合することで、素子用パッケージを形成する工程について説明する。
まず、図4(A)に示すような、素子40を収納可能な凹部51aおよび貫通孔52aを有する、アルミニウムを99wt%含有する金属からなる蓋体50aを準備する。蓋体50aの縁に位置する端部50a’は、凹部51aとは反対側に、つまり外側に、折り曲げられている。
セラミック基体10の表面に形成された接続部材21に、蓋体50aの端部50a’がレーザ溶接接合されることで、素子40を収納するための素子用パッケージが得られる。
溶接は抵抗溶接や超音波溶接などの接合方法を用いてもよいが、レーザ溶接が好ましい。レーザ溶接は、端部50a’の接続部材21との接触面とは反対側の表面53’上にレーザビーム60が照射されることで行われる。レーザ溶接を用いることで、他の接合方法と比較して微小な領域の部分的な溶接が可能であるため、溶接むらがなく、封止不良が低減されることに加え、セラミック基体10の接合部周辺などを熱により損傷させる危険性が低い。また、抵抗溶接のように溶接部分を強く押圧する必要がないため、セラミック基体や蓋体、接続部材の損傷や変形が抑えられる。また、接合幅の設定が容易であるため、電子部品の様々なサイズに適用でき、電子部品の小型化にも対応可能である。接合幅を変えることによる接合強度の設計も容易に行える。また、超音波溶接などと比べて、溶接の際のスパッタの飛散を少なくできるため、これに起因するショートの発生が抑制できる。
なお、レーザ溶接を行う場合、接続部材21の厚さT2は端部50a’の厚さT1よりも厚くすることが好ましい。このようにすることで、より小さなレーザのエネルギーで、強固に溶接接合を行うことができる。
接続部材21はアルミニウムを86wt%以上含有していることが好ましく、99wt%以上含有しているとより好ましい。アルミニウム以外の金属の含有量が多いと、溶接時などにおいて合金化が進み、接続部材の強度が著しく低下する危険性がある。また、金属間の融点の違いによって溶接むらなどの接続むらが生じ、封止不良が発生する危険性もある。
次に、素子用パッケージ内に電解液を注入し、該パッケージを封止する工程について説明する。
図4(B)に示すように、孔52aより電解液70を前記素子用パッケージ内に注入する。電解液70は、電解質としてTEMA−BF4(テトラフルオロホウ酸トリエチルメチルアンモニウム)、有機溶媒としてPC(プロピレンカーボネート)を用いた。
その後、アルミニウム製の金属球54が孔52aを塞ぐように設置され、レーザ溶接により蓋体50aに溶接されることにより、前記素子用パッケージが気密に封止される。
以上により、電気二重層コンデンサ80が得られる。
このように、本実施の形態によれば、接続部材として、電解液に対して耐食性の低い金属による下地層を形成する必要がなく、耐食性の高いアルミニウムを主成分とする金属を用いているため、接続部材が電解液との接触により腐食されることがなく、素子用パッケージの高い気密性が確保される。また、下地層に使用している金属等と合金化して、強度が劣化することもない。
また、一般的に前記下地層としてはタングステンやニッケルなどが使用されるが、本実施の形態では下地層を必要としないため、原料コストが低減されることに加えて、工程が簡略化され、生産性が向上する。
また、内部電極も前記接続部材と同じ材料で形成されているため、電解液に対する高い耐食性が得られる。
また、蓋体や該蓋体の接続部材との接合部もアルミニウムを主成分とする金属を用いているため、電解液に対する高い耐食性が得られる。
また、本実施の形態では、電子部品として電気二重層コンデンサについて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、電池や圧電デバイスなどの素子用パッケージ内に素子を有する電子部品に適用が可能である。
なお、本実施の形態では、セラミック基体10としてアルミナを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば窒化アルミニウムなどを用いてもよい。窒化アルミニウムは、アルミナと比較して材料としてのコストが高いものの、熱伝導率が高く、放熱性に優れる。
また、本実施の形態において、蓋体50aの外側の表面53には、外観良好性の向上、強度強化、熱膨張抑制などのためにSUS,コバール,42%Ni−Fe合金など、蓋体50aとは異なる材料からなる金属がクラッドされることで、クラッド層が形成されていてもよい。この場合、セラミック基体10の表面に形成された接続部材21に、蓋体50aの端部50a’をレーザ溶接する際、溶接で発生する熱により接続部材21と前記クラッド層が合金化することを防止するため、端部50a’のアルミニウムを主成分とする層の厚さT1は10μm以上であることが好ましい。
また、本実施の形態においては、接続部材21として、ケイ素を4.5〜14wt%の範囲で含有したアルミニウム−ケイ素系の合金が用いられてもよい。該合金は、熱膨張係数がセラミック基体と近い。このため、該合金を接続部材として用いた場合、セラミック基体と接続部材の熱膨張率の差に起因する熱応力が小さくなり、ひび等の発生が抑制され、素子用パッケージの気密性が向上する。このような合金としては、例えば、JIS規格に規定されているA4043(ケイ素含有量4.5〜6.0wt%)やA4032(ケイ素含有量11.0〜13.5wt%)が用いられる。
また、本実施の形態では、アルミニウムを99wt%含有する金属からなる蓋体50aを用いたが、該蓋体は前記接続部材との接合部がアルミニウムを主成分とする金属からなるものであればよい。該接合部が、アルミニウムを86wt%以上含有しているとより好ましい。
また、凹部を有する蓋体は、接合部のみがアルミニウムを主成分とする金属からなり、他の部分はセラミックで形成されていてもよい。また、セラミック基体の方が、凹部を有していてもよい。しかし、セラミック基体と蓋体にて形成される素子用パッケージの側壁は金属からなることが好ましい。この場合、セラミック基体と蓋体の熱膨張率の差に起因する熱応力を側壁が吸収、緩和しやすくなる。このため、側壁にひび等が発生し、素子用パッケージの気密性が劣化する危険性が少ない。
また、本実施の形態では、蓋体の表面にレーザビームが照射されることで蓋体の溶接が行われたが、図5に示す変形例のように、蓋体50bと接続部材21との界面にレーザビーム61が照射されることで溶接が行われてもよい。蓋体50bは素子40を収納可能な凹部51bを有しており、縁に位置する端部50b’は折り曲げられていない。
この場合、レーザビーム61が誤ってセラミック基体10に照射されることを防ぐため、接続部材21の厚さを厚くすることが好ましい。また、本変形例によれば、端部50b’が凹部51bとは反対側に、つまり外側に、折り曲げられていてもよいが、折り曲げられていない方が、素子用パッケージの内容積を大きくすることができる。
また、本実施の形態では、蓋体の孔を塞ぐために金属球を用いたが、図6に示す他の変形例のように、孔52cの周囲から外部に突出した突出部50c’を有する蓋体50cを用いてもよい。この場合、図6(A)に示すように、孔52cより電解液70が素子用パッケージ内に注入された後、突出部50c’にレーザビーム62が照射される。これにより突出部50c’が溶融され、その後、冷却されることで、図6(B)に示すように、孔52cを塞ぐ栓50c”が形成され、素子用パッケージが気密に封止される。このようにして、電気二重層コンデンサ81が得られる。
なお、図5および図6においては、図1乃至4と同一の要素に関しては、同一の符号を付している。
10,110 セラミック基体

11a,11b スルーホール
20 金属層
21 接続部材
22a,22b,122a,122b 内部電極
23a,23b,123a,123b 接続電極
24a,24b,124a,124b 外部電極
30 複合部材
31 基板
40,140 素子
41,141 正極
42,142 負極
43,143 セパレータ
50a,50b,50c,150 蓋体
50a’,50b’ 端部
50c’ 突出部
50c” 栓
51a,51b 凹部
52a,52c 孔
53,53’ 表面
54 金属球
60,61,62 レーザビーム
70,170 電解液
80,81 電気二重層コンデンサ
110a 段差
125,127 アルミニウムロウ
126 枠状部材
128 下地層
128a 金属下地層
128b めっき
180 電池
T1,T2 厚さ

Claims (15)

  1. 素子と該素子を収納したパッケージとを有する電子部品において、
    該パッケージは、セラミック基体と、蓋体と、該セラミック基体と該蓋体を接続する接続部材とを具備し、
    前記蓋体の前記接続部材との接合部は金属からなり、
    前記接続部材はアルミニウムを主成分とする金属からなり、かつ、前記セラミック基体と直接接合しており、
    前記素子は前記セラミック基体または前記蓋体に固定されていること、
    を特徴とする電子部品。
  2. 前記接続部材は、アルミニウムを86wt%以上含有する金属からなること、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記蓋体の前記接続部材との接合部はアルミニウムを主成分とする金属からなること、
    を特徴とする請求項1または2に記載の電子部品。
  4. 前記蓋体が前記素子を収納可能な凹部を有していること、
    を特徴とする請求項1乃至3の内いずれか1項に記載の電子部品
  5. 前記パッケージ内に電解液が注入されていること、
    を特徴とする請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の電子部品
  6. 素子を収納するためのパッケージにおいて、
    該パッケージは、セラミック基体と、蓋体と、該セラミック基体と該蓋体を接続する接続部材とを具備し、
    前記蓋体の前記接続部材との接合部は金属からなり、
    前記接続部材はアルミニウムを主成分とする金属からなり、かつ、前記セラミック基体と直接接合していること、
    を特徴とする素子用パッケージ。
  7. 素子と、該素子を収納するための、セラミック基体と蓋体からなるパッケージとを有する電子部品の製造方法において、
    素子と、セラミック基体と、金属からなる接合部を有する蓋体と、を準備する工程と、
    前記セラミック基体の表面にアルミニウムを主成分とする金属からなる接続部材を形成する工程と、
    前記セラミック基体または前記蓋体に前記素子を固定する工程と、
    前記接続部材に前記蓋体の接合部を接合することでパッケージを形成する工程と、
    を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
  8. 前記接続部材を形成する工程は、
    アルミニウムを主成分とする金属からなる溶湯を準備する工程と、
    前記セラミック基体に前記溶湯を付着させた後、該溶湯を凝固させることで、前記セラミック基体の表面に金属層を形成する工程と、
    前記金属層をパターニングすることで接続部材を形成する工程とを有すること、
    を特徴とする請求項7に記載の電子部品の製造方法。
  9. 前記金属層を形成する工程の後に、
    該金属層をパターニングすることで前記素子を固定するための内部電極を形成する工程を更に備えること、

    を特徴とする請求項8に記載の電子部品の製造方法。
  10. 前記接続部材は、アルミニウムを86wt%以上含有する金属からなること、
    を特徴とする請求項7乃至9の内いずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
  11. 前記蓋体の接合部はアルミニウムを主成分とする金属からなること、
    を特徴とする請求項7乃至11の内いずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
  12. 前記蓋体が前記素子を収納可能な凹部を有していること、
    を特徴とする請求項7乃至11の内いずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
  13. 前記接続部材に前記蓋体を接合する工程は、
    レーザ溶接にて行われることを特徴とする請求項7乃至12の内いずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
  14. 前記パッケージ内に電解液を注入する工程を更に備えること、
    を特徴とする請求項7乃至13の内いずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
  15. 素子を収納するためのパッケージの製造方法であって、
    セラミック基体と金属からなる接合部を有する蓋体とを準備する工程と、
    前記セラミック基体の表面にアルミニウムを主成分とする金属からなる接続部材を形成する工程と、
    前記接続部材に前記蓋体の接合部を接合する工程と、
    を有することを特徴とする素子用パッケージの製造方法。
JP2011540447A 2009-11-11 2010-10-04 電子部品および素子用パッケージ並びにこれらの製造方法 Pending JPWO2011058834A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009257901 2009-11-11
JP2009257901 2009-11-11
PCT/JP2010/067366 WO2011058834A1 (ja) 2009-11-11 2010-10-04 電子部品および素子用パッケージ並びにこれらの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2011058834A1 true JPWO2011058834A1 (ja) 2013-03-28

Family

ID=43991494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011540447A Pending JPWO2011058834A1 (ja) 2009-11-11 2010-10-04 電子部品および素子用パッケージ並びにこれらの製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120217056A1 (ja)
JP (1) JPWO2011058834A1 (ja)
CN (1) CN102687218A (ja)
WO (1) WO2011058834A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6058909B2 (ja) * 2011-06-24 2017-01-11 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル及びその製造方法
JP2017037968A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
JP2017037969A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
US11830672B2 (en) 2016-11-23 2023-11-28 KYOCERA AVX Components Corporation Ultracapacitor for use in a solder reflow process

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10125824A (ja) * 1996-10-15 1998-05-15 Dowa Mining Co Ltd バイアホールを有する回路基板及びその製造方法
JP2005123154A (ja) * 2003-02-26 2005-05-12 Kyocera Corp 電池用ケースおよび電池
JP2006028018A (ja) * 2005-08-01 2006-02-02 Dowa Mining Co Ltd Al−セラミックス複合基板
JP2008098462A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Fujitsu Media Device Kk 固体電解コンデンサ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446316A (en) * 1994-01-06 1995-08-29 Harris Corporation Hermetic package for a high power semiconductor device
JP4550519B2 (ja) * 2004-08-10 2010-09-22 セイコーインスツル株式会社 電気化学セルおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10125824A (ja) * 1996-10-15 1998-05-15 Dowa Mining Co Ltd バイアホールを有する回路基板及びその製造方法
JP2005123154A (ja) * 2003-02-26 2005-05-12 Kyocera Corp 電池用ケースおよび電池
JP2006028018A (ja) * 2005-08-01 2006-02-02 Dowa Mining Co Ltd Al−セラミックス複合基板
JP2008098462A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Fujitsu Media Device Kk 固体電解コンデンサ

Also Published As

Publication number Publication date
US20120217056A1 (en) 2012-08-30
CN102687218A (zh) 2012-09-19
WO2011058834A1 (ja) 2011-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015128276A (ja) 表面実装水晶振動子及びその製造方法
JP3432988B2 (ja) 電子部品パッケージ用金属製リッド基板、及び金属製リッドの製造方法
JP2012028491A (ja) 電気化学デバイス
WO2011058834A1 (ja) 電子部品および素子用パッケージ並びにこれらの製造方法
JP2012028490A (ja) 電気化学デバイス
US20090084589A1 (en) Lead terminal bonding method and printed circuit board
JP6429266B2 (ja) 電子部品装置
JP4606066B2 (ja) 電池用ケースおよび電池
JP5003039B2 (ja) 水晶振動子パッケージ、発振器、及び電子機器
JP4411123B2 (ja) 放熱板の製造方法
JP2010161100A (ja) 電子部品収納用セラミックパッケージ
JP2006332599A (ja) 電子装置
JP2014165341A (ja) 電子デバイス
JP2012010113A (ja) 表面実装型の圧電デバイス
JP2002084159A (ja) 表面実装型圧電振動子
JP5371387B2 (ja) 水晶振動デバイス
JP2012015779A (ja) 圧電振動子の製造方法及び圧電振動子
JP2008186917A (ja) 電子部品収納用パッケージ、電子装置、およびその製造方法
JP2004165181A (ja) 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置
JP3800998B2 (ja) 電子部品用パッケージと、それを用いた電子パッケージ部品及び電子機器
JP4992686B2 (ja) 圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法
JP2013140876A (ja) 電子デバイスの製造方法、電子デバイス、圧電発振器、及び電子機器
TW201234544A (en) Sealing member for electronic component package, electronic component package, and method for manufacturing the sealing member for electronic component package
JP5326625B2 (ja) 電子部品の実装構造、及び電子部品の実装方法
JP2013140874A (ja) 電子デバイス、セラミック基板、製造方法、及び圧電発振器

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131002

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140408