TW201521157A - 氣密密封用蓋、電子零件收納用封裝及氣密密封用蓋之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之氣密密封用蓋具備基材、基材上之第1鍍敷層、及第1鍍敷層上之第2鍍敷層。基材之表面被區分為第1區域、位於第1區域內側且不與第1區域鄰接之第2區域、位於第1區域內側且與第1區域鄰接之第3區域、及位於第1區域外側且與第1區域鄰接之第4區域。於第3區域及第4區域內,第1鍍敷層露出而被氧化。
Description
本發明係關於一種氣密密封用蓋、電子零件收納用封裝及氣密密封用蓋之製造方法,尤其是關於一種經由焊料接合有電子零件收納構件之氣密密封用蓋、使用有該氣密密封用蓋之電子零件收納用封裝及該氣密密封用蓋之製造方法。
先前,已知有經由焊料接合有電子零件收納構件之氣密密封用蓋。此種氣密密封用蓋例如於日本專利特開平4-96256號公報所揭示。
於上述日本專利特開平4-96256號公報之圖5中,揭示有一種包含包覆有42合金(42Ni-Fe合金)與鎳之材料且與封裝接合之金屬製氣密密封蓋。於該金屬製氣密密封蓋中,於蓋本體之密封面中的形成於外端部及其周邊之環狀密封區域內側之整個區域內,藉由雷射而使鎳被氧化。藉此形成為,於環狀密封區域內側之整個區域內焊料之潤濕性變低。
然而,於上述日本專利特開平4-96256號公報中記載之金屬製氣密密封蓋中,環狀密封區域內側之整個區域之鎳被氧化,另一方面,密封區域之鎳未被氧化,藉此,焊料之潤濕性為較
高之狀態。因此,於將金屬製氣密密封蓋與封裝接合時,有已熔融之焊料一部分自外端部向外側溢出,而緩緩移至金屬製氣密密封蓋之外側面的情形。該情形時,密封區域之焊料之量減少,其結果為,存在未充分確保密封性之問題。
本發明係為了解決如上述之課題而完成者,本發明之1個目的在於提供一種氣密密封用蓋、使用有該氣密密封用蓋之電子零件收納用封裝及該氣密密封用蓋之製造方法,該氣密密封用蓋可藉由抑制已熔融之焊料一部分向氣密密封用蓋之外側面擴散(潤濕擴散),而抑制接合有電子零件收納構件之區域中之焊料之量減少。
本發明之第1態樣之氣密密封用蓋用於包含用以收納電子零件之電子零件收納構件之電子零件收納用封裝者,該氣密密封用蓋具備有:基材、形成於基材之表面上之第1鍍敷層、及形成於第1鍍敷層之表面上之第2鍍敷層;於俯視時,基材之表面被區分為經由焊料接合有電子零件收納構件之第1區域、位於第1區域內側且不與第1區域鄰接之第2區域、位於第1區域內側且與第1區域鄰接之第3區域、及位於第1區域外側且與第1區域鄰接之第4區域,且於第3區域及第4區域內,第1鍍敷層露出而被氧化。再者,所謂「外側」係指於俯視時氣密密封用蓋之外端部側,所謂「內側」係指於俯視時氣密密封用蓋之中心側。
於上述第1態樣之氣密密封用蓋中,較佳為,第1區域及第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀第1區域中之外周緣與內周緣之隔
開距離。
於上述第1態樣之氣密密封用蓋中,較佳為,第3區域及第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀第3區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
於上述第1態樣之氣密密封用蓋中,較佳為,第1區域及第3區域於俯視時形成為環狀,且環狀第3區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,大於環狀第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
於上述第1態樣之氣密密封用蓋中,較佳為,第1區域內側之區域中,第2區域佔有之平面面積大於第3區域佔有之平面面積。
於上述第1態樣之氣密密封用蓋中,較佳為,於俯視時,基材具有四角形狀,第3區域形成為環狀,且於第3區域之與基材之角部對應之區域,形成有朝向氣密密封用蓋之角部側突出之突出區域。
於上述第1態樣之氣密密封用蓋中,較佳為,第1鍍敷層為鍍Ni層,且第2鍍敷層為鍍Au層。該情形時較佳為,於第1區域之第2鍍敷層之表面上,配置有包含Au-Sn合金之焊料。
本發明之第2態樣之電子零件收納用封裝具備:氣密密封用蓋;及電子零件收納構件,其藉由氣密密封用蓋所密封,用以收納電子零件;其中,該氣密密封用蓋,包含基材、形成於基材表面上之第1鍍敷層、及形成於第1鍍敷層表面上之第2鍍敷層;於俯視時,基材表面被區分為經由焊料接合有電子零件收納構件之
第1區域、位於第1區域內側且不與第1區域鄰接之第2區域、位於第1區域內側且與第1區域鄰接之第3區域、及位於第1區域外側且與第1區域鄰接之第4區域,且於第3區域及第4區域內,第1鍍敷層露出而被氧化。
於上述第2態樣之電子零件收納用封裝中,較佳為,第1區域及第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
於上述第2態樣之電子零件收納用封裝中,較佳為,第3區域及第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀第3區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
於上述第2態樣之電子零件收納用封裝中,較佳為,第1區域及第3區域於俯視時形成為環狀,且環狀第3區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係大於環狀第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
於上述第2態樣之電子零件收納用封裝中,較佳為,第1區域內側之區域中,第2區域佔有之平面面積大於第3區域佔有之平面面積。
於上述第2態樣之電子零件收納用封裝中,較佳為,於俯視時,基材具有四角形狀,第3區域形成為環狀,且於第3區域之與基材之角部對應之區域,形成有朝向電子零件收納用封裝之角部側突出之突出區域。
於上述第2態樣之電子零件收納用封裝中,較佳為,
第1鍍敷層為鍍Ni層,且第2鍍敷層為鍍Au層。該情形時較佳為,於第1區域之第2鍍敷層之表面上,配置有包含Au-Sn合金之焊料。
本發明之第3態樣之氣密密封用蓋之製造方法,係用於包含用以收納電子零件之電子零件收納構件之電子零件收納用封裝的氣密密封用蓋之製造方法,且該製造方法具備如下步驟:準備基材;於基材表面上形成第1鍍敷層;於第1鍍敷層表面上形成第2鍍敷層;及一面殘留經由焊料接合有電子零件收納構件之第1區域內側之區域中,不與第1區域鄰接之第2區域之第2鍍敷層,一面使用雷射去除與第1區域鄰接之第3區域之第2鍍敷層,並使用雷射去除第1區域外側之第4區域之第2鍍敷層,藉此,使第3區域及第4區域之第1鍍敷層之表面露出,並且使露出之第1鍍敷層之表面氧化。
於上述第3態樣之氣密密封用蓋之製造方法中,較佳為,使第1鍍敷層之表面露出並且使露出之第1鍍敷層之表面氧化的步驟包含如下步驟:利用雷射照射所產生之熱而使露出之第1鍍敷層之表面氧化。
於上述第3態樣之氣密密封用蓋之製造方法中,較佳為,形成第2鍍敷層之步驟包含如下步驟:以第2鍍敷層之厚度小於第1鍍敷層之厚度的方式形成第2鍍敷層。
於上述第3態樣之氣密密封用蓋之製造方法中,較佳為,使第1鍍敷層之表面露出並且使露出之第1鍍敷層表面氧化的步驟包含如下步驟:藉由使用雷射將與第1區域內側鄰接之第3區域之第2鍍敷層、及第1區域外側之第4區域之第2鍍敷層去除,而以第4區域中之外周緣與內周緣之隔開距離小於第1區域中之外
周緣與內周緣之隔開距離的方式,將第1區域及第4區域形成為俯視時為環狀。
根據本發明,如上所述,藉由於位於第1區域之外側且與第1區域鄰接之第4區域內使第1鍍敷層露出並氧化,而可於第1區域外側之第4區域內降低對焊料之潤濕性,因此可抑制焊料潤濕擴散。藉此,可抑制已熔融之焊料一部分到達氣密密封用蓋之外側面。其結果為,於將氣密密封用蓋與電子零件收納構件接合時,可抑制已熔融之焊料一部分向氣密密封用蓋之外側面擴散(潤濕擴散),因此可抑制接合有電子零件收納構件之區域之焊料量減少,其結果為,可充分確保電子零件收納用封裝之密封性。
又,對位於第1區域內側且不與第1區域鄰接之第2區域、及位於第1區域內側且與第1區域鄰接之第3區域進行區分,並且於第3區域內使第1鍍敷層露出並氧化。藉此,於第1區域內側之第3區域內亦可降低對焊料之潤濕性,因此可抑制焊料潤濕擴散。藉此亦可抑制接合有電子零件收納構件之區域之焊料量減少。又,藉由殘留不與第1區域鄰接之第2區域之第2鍍敷層,而即便於在第2區域之第1鍍敷層存在針孔等缺陷之情形時,亦可於不與第1區域鄰接之第2區域內,藉由利用第2鍍敷層覆蓋第1鍍敷層而抑制缺陷出現於氣密密封用蓋之表面。藉此,於經由焊料接合有電子零件收納構件之第1區域內側之區域中的與第1區域鄰接之第3區域內,可一面抑制焊料潤濕擴散一面提高不與第1區域鄰接之(第3區域內側之)第2區域中之耐蝕性。
進而,於上述第3態樣之氣密密封用蓋之製造方法中,藉由使用雷射將與第1區域鄰接之第3區域之第2鍍敷層、及
第1區域外側之第4區域之第2鍍敷層去除,即便不於未去除第2鍍敷層之部分形成掩膜等,亦可容易地去除第3區域之第2鍍敷層與第4區域之第2鍍敷層,並且可抑制因去除掩膜時所使用之試劑而腐蝕第1鍍敷層及第2鍍敷層。又,藉由使用雷射使第3區域及第4區域之第1鍍敷層之表面露出,並且使露出之第1鍍敷層之表面氧化,而無需用以另外使露出之第1鍍敷層之表面氧化之步驟,故而可簡化製造步驟。
1、201‧‧‧氣密密封用蓋
1a‧‧‧角部
1b‧‧‧密封面
1c‧‧‧外端部
2‧‧‧基材
2a‧‧‧基材之表面
3‧‧‧鍍Ni層
3a‧‧‧鍍Ni層之表面
3b‧‧‧氧化膜層
4‧‧‧鍍Au層
10‧‧‧電子零件
11‧‧‧凸塊
20‧‧‧電子零件收納構件
21‧‧‧陶瓷基板
22‧‧‧陶瓷殼體
23‧‧‧鎢層
24‧‧‧Ni-Co合金層
30‧‧‧焊料層
30a‧‧‧焊料環
100‧‧‧電子零件收納用封裝
L1、L2‧‧‧長度
S1、S2、S2a‧‧‧氧化區域
S2b‧‧‧突出區域
S3、S3a‧‧‧焊料區域
S4‧‧‧鍍敷區域
t1、t2、t3‧‧‧厚度
W1、W2、W3、W4、W5、W7、W8‧‧‧寬度
圖1係表示本發明之第1實施形態之電子零件收納用封裝之整體構成的剖面圖。
圖2係表示本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋之俯視圖。
圖3係沿圖2之300-300線之剖面圖。
圖4係表示本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋之氧化區域周邊的放大剖面圖。
圖5係用以說明本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋之製造方法的剖面圖。
圖6係用以說明對本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋之雷射修整的剖面圖。
圖7係用以說明於本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋形成焊料層之步驟的剖面圖。
圖8係表示本發明之第2實施形態之氣密密封用蓋之俯視圖。
圖9係表示本發明之第2實施形態之氣密密封用蓋之突出區域的放大俯視圖。
以下,基於圖式對本發明之實施形態進行說明。
首先,參照圖1~圖4,對本發明之第1實施形態之電子零件收納用封裝100之構造進行說明。
如圖1所示,本發明之第1實施形態之電子零件收納用封裝100具備:氣密密封用蓋1、晶體振盪器等電子零件10、及用以收納電子零件10之電子零件收納構件20。
電子零件收納構件20包含由氧化鋁等絕緣性材料構成之陶瓷基板21及陶瓷殼體22。陶瓷基板21為板狀之構件,陶瓷殼體22於陶瓷基板21之上表面沿外周配置,並且以既定之高度向上方(Z1側)延伸。又,於由陶瓷殼體22所包圍之收納空間內之陶瓷基板21上,隔著凸塊11安裝有電子零件10。又,於陶瓷殼體22之上表面上,形成有鎢層23及Ni-Co合金層24。而且,陶瓷殼體22之上表面上之Ni-Co合金層24,係經由包含含有約80質量%之Au之Au-Sn合金的焊料層30而與氣密密封用蓋1接合。
如圖2所示,氣密密封用蓋1由矩形狀(四角形狀)之平板構成,且4個角部1a經R倒角。又,如圖3所示,氣密密封用蓋1包含:基材2,其包含Fe-Ni-Co合金;鍍Ni層3,其形成於基材2之表面2a上,於氧化區域S1及S2內露出表面3a;及鍍Au層4,其於焊料區域S3及鍍敷區域S4內形成於鍍Ni層3之表面3a上。再者,鍍Au層4係以對焊料層30之焊料(Au-Sn合金)之潤濕性較鍍Ni層3變高之方式構成。再者,鍍Ni層3及鍍Au
層4分別為本發明之「第1鍍敷層」及「第2鍍敷層」之一例。
又,如圖2所示,基材2之表面2a被區分為氧化區域S1、氧化區域S2、焊料區域S3及鍍敷區域S4之4個區域。具體而言,氧化區域S1係以與形成為環狀焊料區域S3外側鄰接之方式形成為環狀,並且氧化區域S2係以與環狀焊料區域S3內側鄰接之方式形成為環狀。又,鍍敷區域S4形成於焊料區域S3之內側,另一方面,以與氧化區域S2內側鄰接之方式形成為矩形狀,且以不與焊料區域S3鄰接之方式形成。即,於氣密密封用蓋1中,自外端部1c側(外側)朝向內側依序形成有氧化區域S1、焊料區域S3、氧化區域S2及鍍敷區域S4。再者,所謂「外側」係指俯視觀察時氣密密封用蓋1之外端部1c側,所謂「內側」係指俯視觀察時氣密密封用蓋1之中心側。
基材2為平板狀,且以於短邊方向(X方向)成為約1.9mm之寬度W1、於長邊方向(Y方向)成為約2.4mm之長度L1、及於厚度方向(Z方向)成為約0.1mm之厚度t1(參照圖3)的方式形成。又,如圖1所示,基材2形成為稍小於氣密電子零件收納構件20。藉此,於使氣密密封用蓋1與電子零件收納構件20接合時,可抑制氣密密封用蓋1自電子零件收納構件20之長邊方向及短邊方向突出。
如圖3所示,鍍Ni層3係以不僅包圍基材2之密封面1b側之面、而且包圍與密封面1b呈對向之外側之面(Z1側之面)、及4個外側面之表面2a之整個表面的方式形成。即,基材2完全由鍍Ni層3所覆蓋。
又,如圖4所示,鍍Ni層3以約2μm以上且約3μm
以下之厚度t2形成,並且鍍Au層4以約0.02μm之厚度t3形成。又,與基材2之大小相比,鍍Ni層3及鍍Au層4之大小(厚度t2及t3)小至可忽略之程度,因此,氣密密封用蓋1之大小係與基材2之大小大致相同。再者,於圖1、圖3及圖5~圖7中,為了容易理解而誇張地圖示鍍Ni層3之厚度及鍍Au層4之厚度。
此處,於第1實施形態中,如圖2所示,於位於焊料區域S3外側之環狀氧化區域S1,藉由將焊料區域S3外側之鍍Au層4環狀地去除而露出鍍Ni層3之表面3a,並且將露出之鍍Ni層3之表面3a氧化而形成氧化膜層3b。同樣地,於位於焊料區域S3內側之環狀氧化區域S2,藉由將焊料區域S3內側之鍍Au層4環狀地去除而露出鍍Ni層3之表面3a,並且將露出之鍍Ni層3之表面3a氧化而形成氧化膜層3b。此時,一面殘留位於焊料區域S3內側且不與焊料區域S3鄰接之鍍敷區域S4之鍍Au層4,一面將焊料區域S3外側及內側之鍍Au層4環狀地去除。又,露出之鍍Ni層3之氧化膜層3b被氧化,故而較未被氧化之鍍Ni層3之表面3a,對焊料(Au-Sn合金)之潤濕性進一步降低。又,氧化膜層3b對焊料之潤濕性低於Au層4。再者,氧化區域S1及S2分別為本發明之「第4區域」及「第3區域」之一例。
又,環狀氧化區域S1之寬度W2係形成為約30μm以上且約60μm以下,環狀氧化區域S2之寬度W3係形成為約100μm。即,環狀氧化區域S2之寬度W3大於環狀氧化區域S1之寬度W2。再者,於本實施形態中,所謂環狀區域之寬度係表示環狀區域中之外周緣(外端部1c側之周緣)與內周緣(與外端部1c相反側之周緣)的隔開距離。
又,如圖4所示,於與氧化區域S1內側鄰接並且與氧化區域S2外側鄰接之焊料區域S3,於鍍Ni層3之表面3a上形成有鍍Au層4,並且於鍍Au層4之表面上配置有包含Au-Sn合金焊料之焊料層30。藉此,如圖1所示,於焊料區域S3內,構成為經由焊料層30之鍍Au層4將電子零件收納構件20與氣密密封用蓋1接合。再者,焊料區域S3為本發明之「第1區域」之一例。
又,如圖2所示,環狀焊料區域S3之寬度W4係除與角部1a對應之區域以外,以約80μm之長度形成為大致固定。又,環狀氧化區域S1之寬度W2小於環狀焊料區域S3之寬度W4。又,環狀氧化區域S2之寬度W3大於環狀之焊料區域S3之寬度W4。再者,與角部1a對應之區域中之焊料區域S3之寬度稍大於寬度W4。
又,如圖4所示,於焊料區域S3內側,於不與焊料區域S3鄰接而與氧化區域S2內側鄰接之鍍敷區域S4,於鍍Ni層3之表面3a上形成有鍍Au層4。又,與焊料區域S3不同,於鍍敷區域S4,於鍍Au層4之表面上未配置焊料層30。又,如圖2所示,鍍敷區域S4於俯視時(俯視觀察時)形成為大致矩形狀,並且形成為短邊方向(X方向)之寬度W5與長邊方向(Y方向)之長度L2均大於氧化區域S1之寬度W2、氧化區域S2之寬度W3、及焊料區域S3之寬度W4。進而,形成為鍍敷區域S4佔有之平面面積大於氧化區域S2佔有之平面面積。再者,鍍敷區域S4為本發明之「第2區域」之一例。
又,於與經R倒角之角部1a對應之區域內,氧化區域S1、氧化區域S2、焊料區域S3及鍍敷區域S4之彼此之邊界線,
係以與經R倒角之角部1a對應的方式形成為曲線狀。
於第1實施形態中,如上所述,於焊料區域S3外側之氧化區域S1內,藉由將鍍Au層4環狀地去除而使鍍Ni層3之表面3a露出,並且將露出之鍍Ni層3之表面3a氧化而形成對焊料之潤濕性低於鍍Au層4之氧化膜層3b。藉此,於位於焊料區域S3外側之氧化區域S1內,可降低對焊料之潤濕性,因此可抑制焊料層30之焊料潤濕擴散,因此可抑制已熔融之焊料一部分到達氣密密封用蓋1之外側面。其結果為,於將氣密密封用蓋1與電子零件收納構件20接合時,可抑制已熔融之焊料一部分向氣密密封用蓋1之外側面擴散(潤濕擴散),因此可抑制焊料區域S3之焊料量減少,其結果為,可充分確保電子零件收納用封裝100之密封性。
又,於第1實施形態中,對位於焊料區域S3內側且不與焊料區域S3鄰接之鍍敷區域S4、及位於焊料區域S3內側且與焊料區域S3鄰接之氧化區域S2進行區分,並且於焊料區域S3內側,一面殘留不與焊料區域S3鄰接之鍍敷區域S4之鍍Au層4,一面將焊料區域S3內側之鍍Au層4環狀地去除,藉此,於氧化區域S2內,使鍍Ni層3之表面3a露出並且將露出之鍍Ni層3之表面3a氧化,從而形成對焊料之潤濕性低於鍍Au層4之氧化膜層3b。藉此,於焊料區域S3內側之氧化區域S2內,亦可降低對焊料之潤濕性,因此可抑制焊料層30之焊料潤濕擴散。藉此亦可抑制焊料區域S3之焊料量減少。又,藉由殘留不與焊料區域S3鄰接之鍍敷區域S4之鍍Au層4,而即便於鍍敷區域S4之鍍Ni層3存在針孔等缺陷之情形,亦可於不與焊料區域S3鄰接之鍍敷區域S4內,藉由利用鍍Au層4覆蓋鍍Ni層3而抑制缺陷出現於密封面
1b。藉此,於焊料區域S3內側之區域中的與焊料區域S3鄰接之氧化區域S2內,可一面抑制焊料潤濕擴散,一面提高不與焊料區域S3鄰接之(氧化區域S2內側)鍍敷區域S4中之耐蝕性。
又,於第1實施形態中,藉由使焊料區域S3外側之環狀氧化區域S1的寬度W2(約30μm以上且約60μm以下)小於環狀焊料區域S3之寬度W4(約80μm),而可將焊料區域S3設置於更靠近外側(外端部1c側)之位置,因此,可一面較大地確保較焊料區域S3更內側之區域(氧化區域S2及鍍敷區域S4),一面抑制氣密密封用蓋1大型化。又,由於可充分確保焊料區域S3,故而可將氣密密封用蓋1與電子零件收納構件20於廣泛之範圍內接合,其結果為,可確實地確保電子零件收納用封裝100之密封性。
又,於第1實施形態中,藉由使焊料區域S3內側之環狀氧化區域S2的寬度W3(約100μm)大於焊料區域S3外側之環狀氧化區域S1之寬度W2(約30μm以上且約60μm以下),而可縮小焊料區域S3外側之氧化區域S1,因此,可相應地抑制氣密密封用蓋1大型化。又,由於可充分確保與焊料區域S3內側鄰接之氧化區域S2之寬度W3,故而可抑制焊料層30之焊料超過氧化區域S2而向鍍敷區域S4潤濕擴散。藉此,可進一步抑制焊料區域S3之焊料量減少,並且可抑制潤濕擴散至氣密密封用蓋1內側之焊料覆蓋於電子零件10等相關情況。
又,於第1實施形態中,藉由使焊料區域S3內側之環狀氧化區域S2的寬度W3(約100μm)大於環狀焊料區域S3之寬度W4(約80μm),而可充分確保氧化區域S2之寬度W3,因此,可有效地抑制焊料層30之焊料超過氧化區域S2而向鍍敷區域S4
潤濕擴散。
又,於第1實施形態中,藉由於焊料區域S3之內側,使氧化區域S2內側之鍍敷區域S4佔有之平面面積大於氧化區域S2佔有之平面面積,而可增大在焊料區域S3之內側鍍敷區域S4佔有之範圍,因此,可增大鍍Ni層3由鍍Au層4所覆蓋之範圍。藉此,可於焊料區域S3內側之廣泛之範圍內提高耐蝕性。
又,於第1實施形態中,氣密密封用蓋1係以包含形成於基材2之表面2a上且於氧化區域S1及S2內露出表面3a之鍍Ni層3、及於焊料區域S3及鍍敷區域S4內形成於鍍Ni層3之表面3a上之鍍Au層4的方式構成。藉此,可容易將鍍Ni層3之表面3a氧化,於氧化區域S1及S2內降低對焊料之潤濕性。
又,於第1實施形態中,於焊料區域S3內,於鍍Ni層3之表面3a上形成鍍Au層4,並且於鍍Au層4之表面上配置包含Au-Sn合金焊料之焊料層30。藉此,於焊料區域S3之鍍Au層4之表面上配置包含含有與鍍Au層4同種之Au之Au-Sn合金焊料的焊料層30,因此可進一步提高鍍Au層4中之對焊料之潤濕性及密接性。
其次,參照圖1、圖2及圖4~圖7,對本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋1及電子零件收納用封裝100之製造方法進行說明。
首先,如圖5所示,藉由利用壓製加工對包含Fe-Ni-Co合金之板狀鋼卷進行沖裁,製成於短邊方向(X方向)具有約1.9mm之寬度W1(參照圖2)、於長邊方向(Y方向)具有約2.4mm之長度L1(參照圖2)、及於厚度方向(Z方向)具有約0.1mm之厚度
t1(參照圖3)的包含Fe-Ni-Co合金之基材2。於該基材2之表面2a之整個表面,以約2μm以上且約3μm以下之厚度t2(參照圖4)形成鍍Ni層3,並且於鍍Ni層3之表面3a之整個表面,以約0.02μm之厚度t3(參照圖4)形成鍍Au層4。
此處,於第1實施形態之製造方法中,如圖6所示,藉由雷射修整而於密封面1b側之氧化區域S1及S2內使鍍Ni層3之表面3a露出。具體而言,使用以YVO4(Yttrium Vanadium tera Oxide)為介質之雷射,將位於外端部1c及其周邊且與焊料區域S3外側鄰接之氧化區域S1之鍍Au層4環狀地去除。此時,以氧化區域S1之寬度W2(參照圖4)成為約30μm以上且約60μm以下的方式,將鍍Au層4環狀地去除。同時將與焊料區域S3內側鄰接之氧化區域S2之鍍Au層4環狀地去除。此時,以氧化區域S2之寬度W3(參照圖4)成為約100μm的方式,將鍍Au層4環狀地去除。再者,藉由鍍Au層4之去除而露出之鍍Ni層3之表面3a因雷射照射產生之熱而於短時間內被氧化。藉此,於氧化區域S1及S2內,鍍Ni層3之表面3a被氧化而形成氧化膜層3b。以此種方式,形成本發明之第1實施形態之氣密密封用蓋1。
如此,使用雷射將位於外端部1c及其周邊且與焊料區域S3外側鄰接之氧化區域S1之鍍Au層4環狀地去除,將與焊料區域S3內側鄰接之氧化區域S2之鍍Au層4環狀地去除。此時,構成為於藉由鍍Au層4之去除而露出之鍍Ni層3之表面3a形成經氧化之氧化膜層3b。藉此,即便不於未去除鍍Au層4之部分形成掩膜等,亦可容易地將氧化區域S1之鍍Au層4與氧化區域S2之鍍Au層4去除,並且可抑制因去除掩膜時所使用之試劑而腐蝕
鍍Ni層3及鍍Au層4。進而,無需另外用以使露出之鍍Ni層3之表面3a氧化之步驟,故而可簡化製造步驟。
又,構成為藉由利用雷射照射產生之熱而於鍍Ni層3之表面3a形成經氧化之氧化膜層3b,藉此,利用因雷射照射產生之熱而可容易地形成氧化膜層3b。
進而,藉由使鍍Au層4之厚度t3(約0.02μm)形成較小於鍍Ni層3之厚度t2(約2μm以上且約3μm以下),可使用雷射容易去除鍍Au層4而使鍍Ni層3露出,並且可將因雷射照射產生之熱有效地用於鍍Ni層3之表面3a之氧化反應。
其次,如圖7所示,於與氧化區域S1內側鄰接之環狀焊料區域S3內,於鍍Au層4之上表面配置包含含有約80質量%Au之Au-Sn合金的焊料環30a。該焊料環30a具有大於焊料區域S3之寬度W4(約80μm)之約100μm之寬度W7,並且於俯視觀察時以覆蓋焊料區域S3之方式配置。
然後,於N2氣體及H2氣體環境中,以約280℃以上且約320℃以下之溫度使焊料環30a熔融,藉此如圖3及圖4所示,於焊料區域S3上形成具有既定厚度之焊料層30。再者,雖未圖示,但焊料區域S3上之鍍Au層4於包含Au-Sn合金之焊料層30中擴散,故而實際之焊料層30成為形成於鍍Ni層3之表面3a上般的構造。
其後,如圖1所示,準備於配置於陶瓷基板21上之陶瓷殼體22之上表面上依序形成有鎢層23、Ni-Co合金層24及Au層(未圖示)的電子零件收納構件20。其後,於陶瓷基板21之上表面上安裝具有凸塊11之電子零件10。然後,將以上述方法形成
之氣密密封用蓋1之焊料層30,以與陶瓷殼體22之上表面接觸的方式配置。其後,於真空中,以約280℃以上且約310℃以下之溫度使焊料層30再次熔融,藉此將氣密密封用蓋1與陶瓷殼體22之上表面接合。此時,未圖示之Au層於包含Au-Sn合金之焊料層30中擴散。以此種方式,形成本發明之第1實施形態之電子零件收納用封裝100。
其次,參照圖8及圖9對第2實施形態進行說明。於該第2實施形態中,對除上述第1實施形態以外,於氣密密封用蓋201之氧化區域S2a內,於與角部1a對應之區域設置有突出區域S2b的例進行說明。
如圖8所示,本發明之第2實施形態之氣密密封用蓋201被區分為氧化區域S1、氧化區域S2a、焊料區域S3a及鍍敷區域S4該4個區域,並且於氧化區域S2a,去除鍍Au層4而使鍍Ni層3之表面3a露出,並且將該露出之鍍Ni層3之表面3a氧化而形成氧化膜層3b。再者,氧化區域S2a及焊料區域S3a分別為本發明之「第3區域」及「第1區域」之一例。
此處,於第2實施形態中,分別於與基材2之4個角部1a對應的環狀氧化區域S2a之4個區域,形成有突出區域S2b。如圖9所示,該突出區域S2b係以較上述第1實施形態之氧化區域S2(虛線部分)朝向角部1a更向外側(外端部1c側)突出的方式形成。藉此,於與4個角部1a對應之區域內,氧化區域S2a向外側擴散,相應地於與氧化區域S2a外側鄰接之焊料區域S3a,於與4
個角部1a對應之區域內,以寬度變小之方式形成。此時,形成為對應於角部1a之區域中之焊料區域S3a的寬度W8與對應於角部1a之區域以外之焊料區域S3a中之寬度W4之長度(約80μm)大致相同。
再者,第2實施形態之氣密密封用蓋201之其他構成及製造方法與上述第1實施形態相同,故而省略其說明。
於第2實施形態中,如上所述,藉由於焊料區域S3a外側之氧化區域S1內去除鍍Au層4,而使鍍Ni層3之表面3a露出,並且將露出之鍍Ni層3之表面3a氧化,從而形成對焊料之潤濕性低於鍍Au層4之氧化膜層3b。藉此,可抑制已熔融之焊料一部分向氣密密封用蓋201之外側面擴散(潤濕擴散),因此可抑制焊料區域S3a之焊料量減少。又,對位於焊料區域S3a內側且不與焊料區域S3a鄰接之鍍敷區域S4、及位於焊料區域S3a內側且與焊料區域S3a鄰接之氧化區域S2a進行區分,並且一面殘留焊料區域S3a內側中,不與焊料區域S3a鄰接之鍍敷區域S4之鍍Au層4,一面去除焊料區域S3a內側之鍍Au層4,藉此,於氧化區域S2a內使鍍Ni層3之表面3a露出,並且將露出之鍍Ni層3之表面3a氧化,而形成對焊料之潤濕性低於鍍Au層4之氧化膜層3b。藉此亦可抑制焊料區域S3a之焊料量減少。又,藉由殘留不與焊料區域S3a鄰接之鍍敷區域S4之鍍Au層4,而於焊料區域S3a內側之區域中與焊料區域S3a鄰接之氧化區域S2a內,可一面抑制焊料潤濕擴散一面提高不與焊料區域S3a鄰接之(氧化區域S2a內側)鍍敷區域S4中之耐蝕性。
又,於第2實施形態中,分別於與基材2之4個角部
1a對應的環狀氧化區域S2a之4個區域,形成朝向角部1a向外側(外端部1c側)突出之突出區域S2b。藉此,可增大與氣密密封用蓋201之角部1a對應之區域中之氧化區域S2a,因此可相應地縮小與氧化區域S2a外側鄰接之焊料區域S3a。藉此,於焊料區域S3a與角部1a對應之區域,可抑制大量地配置焊料層30之焊料,因此,可抑制與角部1a對應區域中之焊料厚度大於角部1a以外區域中之焊料厚度。
再者,第2實施形態之其他效果與上述第1實施形態相同。
再者,應認為此次所揭示之實施形態之全部內容均為例示,而非對本發明之限制。本發明之範圍並非由上述實施形態之說明表示而是由申請專利範圍所表示,且進而包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之全部變更。
例如,於上述第1及第2實施形態中,示出有為了與電子零件收納構件接合而於氣密密封用蓋形成焊料層之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,為了與電子零件收納構件接合,亦可不於氣密密封用蓋形成焊料層。該情形下,於將氣密密封用蓋與電子零件收納構件接合時,於焊料區域與電子零件收納構件之上表面之間配置環狀焊料並且將焊料熔融即可。
又,於上述第1實施形態中,示出有使焊料區域S3外側之環狀氧化區域S1的寬度W2(約30μm以上且約60μm以下)小於環狀焊料區域S3之寬度W4(約80μm)之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可使氧化區域S1之寬度W2為焊料區域S3之寬度W4以上之大小。該情形下,可較大地確保氧化區域S1,
故而可更確實地抑制焊料於氧化區域S1內潤濕擴散,其結果為,可進一步抑制已熔融之焊料之一部分到達氣密密封用蓋之外側面。
又,於上述第1實施形態中,示出有使焊料區域S3內側之環狀氧化區域S2的寬度W3(約100μm)大於焊料區域S3外側之環狀氧化區域S1之寬度W2(約30μm以上且約60μm以下)之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可使氧化區域S2之寬度W3為氧化區域S1之寬度W2以下之大小。該情形下,可較大地確保鍍敷區域S4,故而可於焊料區域S3內側之廣泛範圍內提高耐蝕性。
又,於上述第1實施形態中,示出有使焊料區域S3內側之環狀氧化區域S2的寬度W3(約100μm)大於環狀焊料區域S3之寬度W4(約80μm)之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可使氧化區域S2之寬度W3為焊料區域S3之寬度W4以下之大小。該情形下,可較大地確保鍍敷區域S4,故而可於焊料區域S3內側之廣泛範圍內提高耐蝕性。
又,於上述第1實施形態中,示出有於焊料區域S3內側,使氧化區域S2內側之鍍敷區域S4佔有之平面面積大於氧化區域S2佔有之平面面積之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可使鍍敷區域S4佔有之平面面積為氧化區域S2佔有之平面面積以下。該情形下,可增大氧化區域S2佔有之平面面積,故而可進一步抑制焊料於氧化區域S2內潤濕擴散。
又,於上述第1及第2實施形態中,示出有於鍍Ni層之表面形成有較鍍Ni層不易被氧化之鍍Au層之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可於鍍Ni層之表面形成對焊料之潤
濕性較高之包含其他金屬之鍍敷層。
又,於上述第1及第2實施形態中,示出有焊料層30使用包含約80質量%Au之Au-Sn合金之焊料之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,作為焊料層之焊料,可使用Au之含有率為約80質量%以外之Au-Sn合金,亦可使用包含Au-Sn合金以外組成之焊料。
又,於上述第1及第2實施形態中,示出有使用有包含Fe-Ni-Co合金之基材2之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可使用例如包含Fe-Ni合金等Fe-Ni-Co合金以外構件的基材。此時,就可抑制因熱膨脹之差而引起密封性降低之方面而言,基材較佳為包含具有接近包含氧化鋁等絕緣性材料之電子零件收納構件之熱膨脹係數的熱膨脹係數之材料者。
又,於上述第1及第2實施形態中,示出有氣密密封用蓋1包含矩形狀(四角形狀)之平板之例,但本發明並不限定於此。於本發明中,亦可以包含圓狀或橢圓狀、多角形狀等矩形狀以外之平板的方式構成氣密密封用蓋。
1‧‧‧氣密密封用蓋
1b‧‧‧密封面
1c‧‧‧外端部
2‧‧‧基材
2a‧‧‧基材之表面
3‧‧‧鍍鎳層
3a‧‧‧鍍鎳層之表面
3b‧‧‧氧化膜層
4‧‧‧鍍鋁層
30‧‧‧焊料層
S1、S2‧‧‧氧化區域
S3‧‧‧焊料區域
S4‧‧‧鍍敷區域
t2、t3‧‧‧厚度
W2、W3、W4‧‧‧寬度
Z‧‧‧厚度方向
Y‧‧‧長邊方向
Claims (20)
- 一種氣密密封用蓋,其用於包含用以收納電子零件之電子零件收納構件之電子零件收納用封裝者,且該氣密密封用蓋具備有:基材、形成於上述基材之表面上之第1鍍敷層、及形成於上述第1鍍敷層之表面上之第2鍍敷層,於俯視時,上述基材之表面被區分為經由焊料接合有上述電子零件收納構件之第1區域、位於上述第1區域內側且不與上述第1區域鄰接之第2區域、位於上述第1區域內側且與上述第1區域鄰接之第3區域、及位於上述第1區域外側且與上述第1區域鄰接之第4區域,且於上述第3區域及上述第4區域內,上述第1鍍敷層露出而被氧化。
- 如申請專利範圍第1項之氣密密封用蓋,其中,上述第1區域及上述第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀上述第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀上述第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
- 如申請專利範圍第1項之氣密密封用蓋,其中,上述第3區域及上述第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀上述第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀上述第3區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
- 如申請專利範圍第1項之氣密密封用蓋,其中,上述第1區域及上述第3區域於俯視時形成為環狀,且環狀上述第3區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係大於環狀上述第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
- 如申請專利範圍第1項之氣密密封用蓋,其中,上述第1區域內側之區域中,上述第2區域佔有之平面面積大於上述第3區域佔有之平面面積。
- 如申請專利範圍第1項之氣密密封用蓋,其中,於俯視時,上述基材具有四角形狀,上述第3區域形成為環狀,且於上述第3區域之與上述基材之角部對應之區域,形成有朝向上述角部突出之突出區域。
- 如申請專利範圍第1項之氣密密封用蓋,其中,上述第1鍍敷層為鍍Ni層,且上述第2鍍敷層為鍍Au層。
- 如申請專利範圍第7項之氣密密封用蓋,其中,於上述第1區域之上述第2鍍敷層之表面上,配置有包含Au-Sn合金之上述焊料。
- 一種電子零件收納用封裝,其具備:氣密密封用蓋,其包含基材、形成於上述基材表面上之第1鍍敷層、及形成於上述第1鍍敷層表面上之第2鍍敷層,於俯視時,上述基材表面被區分為經由焊料接合有電子零件收納構件之第1區域、位於上述第1區域內側且不與上述第1區域鄰接之第2區域、位於上述第1區域內側且與上述第1區域鄰接之第3區域、及位於上述第1區域外側且與上述第1區域鄰接之第4區域,且於上述第3區域及上述第4區域內,上述第1鍍敷層露出而被氧化;及 上述電子零件收納構件,其藉由上述氣密密封用蓋所密封,且收納電子零件。
- 如申請專利範圍第9項之電子零件收納用封裝,其中,上述第1區域及上述第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀上述第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀上述第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
- 如申請專利範圍第9項之電子零件收納用封裝,其中,上述第3區域及上述第4區域於俯視時形成為環狀,且環狀上述第4區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係小於環狀上述第3區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
- 如申請專利範圍第9項之電子零件收納用封裝,其中,上述第1區域及上述第3區域於俯視時形成為環狀,且環狀上述第3區域中之外周緣與內周緣的隔開距離,係大於環狀上述第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離。
- 如申請專利範圍第9項之電子零件收納用封裝,其中,上述第1區域內側之區域中,上述第2區域佔有之平面面積大於上述第3區域佔有之平面面積。
- 如申請專利範圍第9項之電子零件收納用封裝,其中,於俯視時,上述基材具有四角形狀,上述第3區域形成為環狀,且於上述第3區域與上述基材角部對應之區域,形成有朝向上述角部突出之突出區域。
- 如申請專利範圍第9項之電子零件收納用封裝,其中,上述第1鍍敷層為鍍Ni層,且 上述第2鍍敷層為鍍Au層。
- 如申請專利範圍第15項之電子零件收納用封裝,其中,於上述第1區域之上述第2鍍敷層之表面上,配置有包含Au-Sn合金之上述焊料。
- 一種氣密密封用蓋之製造方法,該氣密密封用蓋用於包含用以收納電子零件之電子零件收納構件之電子零件收納用封裝,且該氣密密封用蓋之製造方法具備如下步驟:準備基材;於上述基材之表面上形成第1鍍敷層;於上述第1鍍敷層之表面上形成第2鍍敷層;及一面殘留經由焊料接合有上述電子零件收納構件之第1區域內側之區域中,不與上述第1區域鄰接之第2區域之上述第2鍍敷層,一面使用雷射去除與上述第1區域鄰接之第3區域之上述第2鍍敷層,並且使用雷射去除上述第1區域外側之第4區域之上述第2鍍敷層,藉此,使上述第3區域及上述第4區域之上述第1鍍敷層之表面露出,並且使露出之上述第1鍍敷層之表面氧化。
- 如申請專利範圍第17項之氣密密封用蓋之製造方法,其中,使上述第1鍍敷層之表面露出並且使露出之上述第1鍍敷層之表面氧化的步驟包含如下步驟:藉由利用雷射照射產生之熱而使露出之上述第1鍍敷層之表面氧化。
- 如申請專利範圍第17項之氣密密封用蓋之製造方法,其中,形成上述第2鍍敷層之步驟包含如下步驟:以上述第2鍍敷層之厚度小於上述第1鍍敷層之厚度的方式形成上述第2鍍敷層。
- 如申請專利範圍第17項之氣密密封用蓋之製造方法,其中, 使上述第1鍍敷層之表面露出並且使露出之上述第1鍍敷層之表面氧化的步驟包含如下步驟:藉由使用雷射將與上述第1區域內側鄰接之上述第3區域之上述第2鍍敷層、及上述第1區域外側之上述第4區域之上述第2鍍敷層去除,而以上述第4區域中之外周緣與內周緣之隔開距離小於上述第1區域中之外周緣與內周緣之隔開距離的方式,將上述第1區域及上述第4區域形成為俯視時為環狀。
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