TWI837067B - 蓋構件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
蓋構件（11）用於安裝在具有收容電子零件的凹部的基體上。蓋構件（11）具有主體部（12）與接合部（13），接合部（13）設置於主體部（12），當蓋構件（11）安裝至基體時於包圍凹部的開口的位置與基體接合。蓋構件（11）的製造方法具備第1製程與第2製程，第1製程中將金屬系接合材配置於主體部（12）上，第2製程中在使主體部（12）上所配置的金屬系接合材熔融後進行冷卻而形成接合部（13）。第1製程中配置於主體部（12）上的金屬系接合材的形狀設為框形狀，該框形狀於周方向上具有部分離間的離間部（G）及部分寬度較窄的窄幅部之至少一者。
Description
本發明是關於一種蓋構件的製造方法、蓋構件、及電子零件封裝的製造方法。
在具有收容電子零件的凹部的基體上會安裝蓋構件用來密封該凹部的開口。如專利文獻1所揭示，基體和蓋構件能夠使用例如Au-Sn合金等金屬系接合材進行接合。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2018-037581號公報
發明所欲解決之課題
使用如上述般的金屬系接合材將蓋構件與基體進行接合時，藉由在蓋構件的主體部預先接合金屬系接合材，從而能夠簡化蓋構件與基體接合的步驟。然而，像這種具有預先接合在主體部的金屬系接合材的蓋構件，由於金屬系接合材的殘留應力而有金屬系接合材從主體部剝離的疑慮。
本發明是有鑑於上述實情而完成者，其目的在於提供一種能夠抑制金屬系接合材的剝離的產生的蓋構件的製造方法、蓋構件、及電子零件封裝的製造方法。
用以解決課題之手段
解決上述課題的蓋構件的製造方法，是一種用於安裝在具有收容電子零件的凹部的基體上的蓋構件的製造方法，上述蓋構件具有主體部與接合部，接合部設置於上述主體部，當上述蓋構件安裝至上述基體時於包圍上述凹部的開口的位置與上述基體接合；上述製造方法具備第1製程與第2製程，第1製程中將金屬系接合材配置於上述主體部上，第2製程中在使上述主體部上所配置的金屬系接合材熔融後進行冷卻而形成上述接合部；上述第1製程中配置於上述主體部上的上述金屬系接合材的形狀設為框形狀，框形狀於周方向上具有部分離間的離間部及部分寬度較窄的窄幅部之至少一者。也就是說，框形狀的金屬系接合材具備至少一個離間部，離間部將金屬系接合材於該周方向上分成離間的多個部分，或者於金屬系接合材的周方向之至少一部分具有與金屬系接合材的其他部分相比寬度較窄的部分。
根據該方法，能夠將第2製程中金屬系接合材所產生的應力藉由上述離間部及窄幅部之至少一者加以緩和。
上述蓋構件的製造方法中，較佳為：上述第1製程中上述主體部上所配置的上述金屬系接合材的形狀設為四角框形狀，四角框形狀在4個隅部當中之至少一個隅部上具有上述離間部及上述窄幅部之至少一者。也就是說，較佳為：四角框形狀的金屬系接合材藉由設置於至少一個隅部上的離間部而於金屬系接合材的周方向上分成離間的多個部分；或者於至少一個隅部上具有與金屬系接合材的其他部分相比寬度較窄的部分。
根據該方法，能夠削減第2製程的接合部的形成中，容易集中殘留應力的隅部。
上述蓋構件的製造方法中，較佳為：上述主體部具有擁有透光性的基板及設置於上述基板上的金屬層，上述金屬層的形狀為連續的框形狀，連續的框形狀以包圍上述基體的上述凹部的開口的方式配置，在上述第1製程中將上述金屬系接合材配置於上述金屬層上。
根據該方法，能夠將第2製程中金屬系接合材所產生的應力藉由上述離間部及窄幅部之至少一者加以緩和，而製造具有透光部的蓋構件。
上述蓋構件的製造方法中，較佳為：上述基板為玻璃基板，上述金屬層具有Au層，上述金屬系接合材包含Au，在上述第1製程中將上述金屬系接合材配置於上述Au層上。
如上所述，當Au層上配置包含Au的金屬系接合材時，能夠提高金屬層與金屬系接合材之間的接合強度。此處，若提高金屬層與金屬系接合材之間的接合強度，則會因金屬系接合材的殘留應力而有容易在玻璃基板與金屬層之間產生剝離的傾向。上述方法中，藉由上述離間部及窄幅部之至少一者將金屬系接合材所產生的應力加以緩和，而能夠較佳地抑制因金屬系接合材的殘留應力所導致的金屬層的剝離的產生。
上述蓋構件的製造方法中，較佳為：在上述第1製程中使用塗布法將上述金屬系接合材配置於上述主體部上。
根據該方法，能夠輕易提升蓋構件的生產性。
上述蓋構件的製造方法中，較佳為：上述窄幅部的寬度尺寸為鄰接上述窄幅部的金屬系接合材的部分的寬度尺寸的2／3以下。也就是說，較佳為：金屬系接合材在金屬系接合材的周方向的至少一部分上具有與金屬系接合材的其他部分相比寬度為2／3以下的部分。
解決上述課題的蓋構件，是一種用於安裝在具有收容電子零件的凹部的基體上的蓋構件，具有主體部與接合部，接合部設置於上述主體部，當上述蓋構件安裝至上述基體時於包圍上述凹部的開口的位置與上述基體接合；上述接合部由金屬系接合材形成；上述接合部的形狀為框形狀，框形狀於周方向上具有部分離間的離間部及部分寬度較窄的窄幅部之至少一者。也就是說，框形狀的接合部具備至少1個離間部，離間部將接合部於其周方向上分成離間的多個部分；或者於接合部的周方向之至少一部分具有與接合部的其他部分相比寬度較窄的部分。
上述蓋構件中，較佳為：上述窄幅部的寬度尺寸為鄰接上述窄幅部的接合部的部分的寬度尺寸的2／3以下。也就是說，較佳為：接合部在接合部的周方向的至少一部分上具有與接合部的其他部分相比寬度為2／3以下的部分。
解決上述課題的電子零件封裝的製造方法，是一種具備上述蓋構件與上述基體的電子零件封裝的製造方法，具備將上述蓋構件安裝至上述基體的安裝步驟；上述安裝步驟在收容有上述電子零件的上述基體與上述蓋構件的上述接合部壓接於上述凹部的狀態進行加熱，從而藉由上述接合部將上述基體的上述凹部的開口加以密封。
發明功效
根據本發明，能夠抑制金屬系接合材的剝離的產生。
以下，針對蓋構件的製造方法、蓋構件、及電子零件封裝的製造方法參照圖式進行說明。其中，圖式中為了方便說明，有時會將構成的一部分誇張或簡略地表示。此外，各部分的尺寸比例有時也與實際不同。
如圖1（a）及圖1（b）所示，蓋構件11具有主體部12與設置於主體部12的接合部13。如圖5所示，蓋構件11用於安裝至基體14。基體14具有收容著電子零件15的凹部16。蓋構件11的接合部13是以如下方式配置：在將蓋構件11安裝至基體14時於包圍基體14的凹部16的開口的位置與基體14接合。
如圖1（b）所示，蓋構件11的主體部12具有擁有透光性的基板12a與設置於基板12a的金屬層12b。
擁有透光性的基板12a的具體例能夠列舉玻璃基板、藍寶石基板、樹脂基板等。基板12a也能夠是帶有抗反射膜等機能性膜的基板。例如，如圖5所示基體14的凹部16所收容的電子零件15為照射紫外線的光源或接收紫外線的元件時，能夠使用具有紫外線穿透性的基板。基板的厚度較佳為0.1mm以上、1mm以下的範圍内，更佳為0.2mm以上、0.5mm以下的範圍内。
主體部12的金屬層12b是為了確保基板12a與接合部13間的接合強度而設置。金屬層12b的形狀為連續的框形狀，連續的框形狀以包圍基體14的凹部16的開口的方式配置。金屬層12b是由從基板12a側依序的基底層、中間層、及表層之三層所構成。基底層所用的金屬能夠列舉例如Cr、Ta、W、Ti、Mo、Ni、Pt等。中間層所用的金屬能夠列舉例如Ni、Pt、Pd等。表層所用的金屬能夠列舉例如Au、Sn、Ag、Ni、Pt等。金屬層12b所用的金屬能夠是單體，也能夠是合金。
如圖1（a）及圖1（b）所示，本實施形態的蓋構件11中接合部13的形狀為在周方向上具有部分離間的離間部G的四角框形狀。也就是說，四角框形狀的接合部13具備至少一個離間部G，離間部G將接合部13於其周方向上分成離間的多個部分。四角框形狀的接合部13較佳為：在4個隅部當中之至少一個隅部上具有離間部G。也就是說，四角框形狀的接合部13較佳為：藉由設置在至少一個隅部的離間部G而在接合部13的周方向分成離間的多個部分。此外，接合部13較佳為：具有分別位在構成對角的一對隅部上的一對離間部G，更佳為：如本實施形態般具有分別位在4個隅部上的4個離間部G。
接合部13由金屬系接合材形成。詳細而言，接合部13具有延長部E與離間部G，延長部E由金屬系接合材所構成且以沿著主體部12的外緣的方式延長，離間部G形成在延長部E與延長部E之間。金屬系接合材能夠使用市售之焊料或硬焊料。金屬系接合材能夠舉出例如Au-Sn合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金等。
當主體部12的基板12a為玻璃基板時，在玻璃基板上設置具有Au層的金屬層12b，並在Au層上設置由包含Au的金屬系接合材所構成的接合部13為宜。金屬層12b能夠由例如以Cr層作為基底層、Ni層作為中間層、Au層作為表層之三層構造構成。
接著，針對蓋構件11的製造方法進行說明。
如圖2（a）所示，蓋構件11的製造方法中，首先進行準備主體部12的步驟S10。如圖3所示，本實施形態的步驟S10中準備的主體部12為多個主體部12被個別地分離前之一體化的狀態（即母基板的狀態），但也能夠準備個別的主體部12。藉由在基板12a的主面上形成金屬膜（金屬層12b）而獲得主體部12。金屬膜的成膜方法能夠列舉例如濺鍍法、真空蒸鍍法、使用離子助鍍或離子鍍的真空蒸鍍法、及CVD法。
接著，如圖4所示，蓋構件11的製造方法中，進行在主體部12上配置金屬系接合材的第1製程（步驟S11）。步驟S11的第1製程中，將主體部12上配置的金屬系接合材的形狀設為在周方向上具有部分離間的離間部G的四角框形狀。也就是說，四角框形狀的金屬系接合材具備至少一個離間部，離間部將金屬系接合材於其周方向上分成離間的多個部分。
步驟S11的金屬系接合材的配置中，能夠使用將金屬系接合材塗布至主體部12上的塗布法。塗布法中能夠使用市售的糊狀的金屬系接合材。塗布法之例能夠列舉使用遮罩的印刷法（網版印刷法）、使用分注器的塗布法等。其中，步驟S11的金屬系接合材的配置中，也能夠將預先形成為既定形狀的金屬系接合材的成形體配置在主體部12上。
接著，蓋構件11的製造方法中，進行將主體部12上所配置的金屬系接合材熔融然後冷卻從而形成接合部13的第2製程（步驟S12）。步驟S12的接合部13的形成中，使用周知的回焊爐將配置金屬系接合材的主體部12進行加熱，使金屬系接合材熔融。金屬系接合材在主體部12上經過熔融然後冷卻，從而與主體部12接合（熔接）。
步驟S12的第2製程中，金屬系接合材熔融後的冷卻較佳為：包含在150℃以上、300℃以下的溫度範圍，2分鐘以上、30分鐘以下的時間之條件下維持溫度的緩慢冷卻。此時，能夠更緩和金屬系接合材的應力，並且容易維持蓋構件11的生產性。
本實施形態中步驟S12的第2製程中，能夠獲得多個蓋構件11一體化而成的一體化樣品。能夠藉由使用切割刃或雷射等周知的切割法將所得的一體化樣品進行切割，從而得到多個蓋構件11。
接著，針對電子零件封裝的製造方法進行說明。
如圖2（b）所示，電子零件封裝的製造方法中，首先準備在凹部16收容有電子零件15的基體14（步驟S13）。步驟S13中準備的基體14的材質能夠列舉例如氮化鋁、氧化鋁、碳化矽、氮化矽等陶瓷、該等陶瓷與玻璃粉末混合燒結而成的玻璃陶瓷、Fe-Ni-Co合金、Cu-W合金、Kovar（註冊商標）等合金等。
如圖5所示，在基體14的開口部能夠視情況設置金屬層M1。例如當基體14由陶瓷構成時，能夠藉由將包含構成蓋構件11的接合部13（金屬系接合材）的金屬元素的金屬層M1設置在基體14上，從而提高基體14與接合部13之間的密合性（接合強度）。
基體14的凹部16内所收容的電子零件15能夠列舉例如雷射模組、LED光源、光感測器、攝影元件、光轉換器等光學元件。電子零件15也能夠是振動感測器、加速度感測器等。
接著，如圖2（b）所示，電子零件封裝的製造方法中，進行將蓋構件11安裝至基體14的安裝步驟（步驟S14）。
如圖6所示，步驟S14的安裝步驟中，在凹部16收容有電子零件15的基體14與蓋構件11的接合部13壓接的狀態下進行加熱。詳細而言，步驟S14的安裝步驟中，藉由在蓋構件11的主體部12與基體14之間對因加熱而熔融的金屬系接合材進行加壓，使接合部13流動而填入離間部G，從而接合部13成為包圍凹部16的開口般的連續的框狀，亦即無端環狀的密封部17。如此一來，能夠獲得保有基體14的凹部16的氣密性的電子零件封裝。
接著，針對本實施形態的作用及效果進行說明。
（1）蓋構件11用於安裝在具有收容電子零件15的凹部16的基體14上。蓋構件11具有主體部12與接合部13，接合部13設置於主體部12。當蓋構件11安裝至基體14時，接合部13於包圍凹部16的開口的位置與基體14接合。
蓋構件11的製造方法具備第1製程與第2製程，第1製程中將金屬系接合材配置於主體部12上，第2製程中在使主體部12上所配置的金屬系接合材熔融後進行冷卻而形成接合部13。蓋構件11的製造方法的第1製程中，配置於主體部12上的金屬系接合材的形狀設為框形狀，框形狀於周方向具有部分離間的離間部G。也就是說，框形狀的金屬系接合材具備至少一個離間部G，離間部G將金屬系接合材於其周方向上分成離間的多個部分。
根據該方法，能夠將第2製程中金屬系接合材所產生的應力藉由上述離間部G加以緩和。如此一來，能夠抑制金屬系接合材的剝離的產生。
（2）蓋構件11的製造方法中，較佳為：第1製程中主體部12上所配置的金屬系接合材的形狀設為四角框形狀，四角框形狀在4個隅部當中之至少一個隅部上具有離間部G。也就是說，較佳為：四角框形狀的金屬系接合材藉由設置於至少一個隅部上的離間部G而於金屬系接合材的周方向上分成離間的多個部分。
此時，能夠削減第2製程的接合部13的形成中，容易集中殘留應力的隅部。因此，能夠較佳地抑制金屬系接合材的剝離的產生。
（3）蓋構件11的製造方法中，主體部12具有擁有透光性的基板12a及設置於基板12a上的金屬層12b。主體部12的金屬層12b的形狀為連續的四角框形狀，其以包圍基體14的凹部16的開口的方式配置。蓋構件11的製造方法中，在第1製程中將金屬系接合材配置於金屬層12b上。
此時，能夠將第2製程中金屬系接合材所產生的應力藉由離間部G加以緩和，而製造具有透光部的蓋構件11。因此，能夠獲得具有透光部且金屬系接合材的剝離的產生受到抑制的蓋構件11。
（4）蓋構件11的製造方法中，較佳為：基板12a為玻璃基板，金屬層12b具有Au層，金屬系接合材包含Au。此時，第1製程中將金屬系接合材配置於Au層上。
如上所述，當Au層上配置包含Au的金屬系接合材時，能夠提高金屬層12b與金屬系接合材之間的接合強度。此處，若提高金屬層12b與金屬系接合材之間的接合強度，則會因金屬系接合材的殘留應力而有容易在玻璃基板與金屬層12b之間產生剝離的傾向。上述方法中，藉由上述離間部G將金屬系接合材所產生的應力加以緩和，而能夠較佳地抑制因金屬系接合材的殘留應力所導致的金屬層12b的剝離的產生。
（5）蓋構件11的製造方法的第1製程中，較佳為：使用塗布法將金屬系接合材配置於主體部12上。此時，能夠輕易提升蓋構件11的生產性。
（6）蓋構件11的接合部13由金屬系接合材形成。蓋構件11的接合部13的形狀為框形狀，框形狀於周方向上具有部分離間的離間部G。也就是說，框形狀的接合部13具備至少1個離間部G，離間部G將接合部13於其周方向上分成離間的多個部分。
根據該構成，蓋構件11中金屬系接合材的殘留應力藉由離間部G加以緩和。因此，能夠抑制蓋構件11中金屬系接合材的剝離的產生。
（變更例）
本實施形態也能夠以如下方式變更來實施。本實施形態及以下的變更例能夠在技術上沒有矛盾的範圍內互相地組合來實施。
・如圖7所示，蓋構件11的接合部13也能夠在連結鄰接的隅部之間的延長部E的中間部分的位置具有離間部G。也就是說，四角框形狀的接合部13也能夠藉由設置於至少一個延長部E的中間部分的離間部G而於接合部13的周方向上分成離間的多個部分。接合部13較佳為：對向的一對中間部分的位置分別具有一對離間部G，更佳為：4個中間部分的位置分別具有4個離間部G。其中，也能夠變更為在接合部13的隅部與接合部13的中間部分之兩者具有離間部G。
・如圖8所示，蓋構件11的接合部13的形狀也能夠為具有部分寬度較窄的窄幅部13a的四角框形狀。也就是說，四角框形狀的接合部13也能夠在接合部13的周方向的至少一部分上具有與接合部13的其他部分相比寬度較窄的部分。此時，金屬系接合材的殘留應力藉由窄幅部13a加以緩和。因此，能夠抑制蓋構件11中金屬系接合材的剝離的產生。窄幅部13a的寬度尺寸W1較佳為鄰接窄幅部13a的接合部13的部分的寬度尺寸W2的2／3以下，更佳為1／2以下。也就是說，較佳為：接合部13在接合部13的周方向的至少一部分上具有與接合部13的其他部分相比寬度較佳為2／3以下，更佳為1／2以下的部分。窄幅部13a的寬度尺寸W1較佳為0.1mm以上0.8mm以下，更佳為0.15mm以上0.5mm以下。鄰接窄幅部13a的接合部13的部分的寬度尺寸W2較佳為0.2mm以上2.0mm以下。
此外，如圖9所示，蓋構件11的接合部13中的窄幅部13a也能夠形成接合部13的四隅。
其中，雖然在圖8及圖9中例示接合部13的窄幅部13a狹窄地連續形成在四角框形狀的内側，但並無侷限於此。例如，接合部13的窄幅部13a也能夠狹窄地連續形成在四角框形狀的外側。或者，接合部13的窄幅部13a也能夠狹窄地連續形成在四角框形狀的中央部分。
具有如此的窄幅部13a的蓋構件11能夠藉由如下方式構成：在第1製程中，將配置於主體部12的金屬系接合材的形狀設為框形狀，框形狀具有部分寬度較窄的的窄幅部13a，然後進行第2製程。其中，具有窄幅部13a的蓋構件11也能夠藉由如下方式獲得：在第1製程中，配置框形狀的金屬系接合材，框形狀的金屬系接合材在周方向上具有部分離間的離間部，然後在第2製程中使鄰接離間部的金屬系接合材流動。也就是說，也能夠第1製程中不形成窄幅部，而利用第2製程形成窄幅部13a。其中，蓋構件11的接合部13也能夠具有窄幅部13a與離間部G兩者。
・蓋構件11的外形並不侷限於四角形狀，也能夠為例如三角形狀、六角形狀等多角形狀，也能夠為圓形狀。
・蓋構件11的接合部13的框形狀並不侷限於四角框狀，也能夠為例如四角框狀以外的多角框狀或圓形框狀等。
・蓋構件11也能夠具有擁有不透光的非透光性的主體部。例如，當採用金屬製的主體部作為蓋構件11時，也能夠省略金屬層12b。
11 蓋構件
12 主體部
12a 基板
12b 金屬層
13 接合部
13a 窄幅部
14 基體
15 電子零件
16 凹部
17 密封部
G 離間部
圖1（a）是表示實施形態中的蓋構件的俯視圖，圖1（b）是圖1（a）中沿著1b-1b線的剖面圖。
圖2（a）是表示蓋構件的製造方法的流程圖，圖2（b）是表示電子零件封裝的製造方法的流程圖。
圖3是表示蓋構件的製造方法中準備的基體的俯視圖。
圖4是說明蓋構件的製造方法的第1製程的說明圖。
圖5是說明電子零件封裝的製造方法的剖面圖。
圖6是表示電子零件封裝的剖面圖。
圖7是表示蓋構件的變更例的俯視圖。
圖8是表示蓋構件的變更例的俯視圖。
圖9是表示蓋構件的變更例的俯視圖。
11 蓋構件
12 主體部
12a 基板
12b 金屬層
13 接合部
G 離間部
E 延長部
Claims (5)
- 一種蓋構件的製造方法，該蓋構件用於安裝在具有收容電子零件的凹部的基體上，其特徵在於： 上述蓋構件具有主體部與接合部；該接合部設置於上述主體部，當上述蓋構件安裝至上述基體時於包圍上述凹部的開口的位置與上述基體接合； 上述製造方法具備第1製程與第2製程；該第1製程中將金屬系接合材配置於上述主體部上；該第2製程中在使上述主體部上所配置的金屬系接合材熔融後進行冷卻而形成上述接合部； 上述第1製程中配置於上述主體部上的上述金屬系接合材的形狀設為框形狀，該框形狀於周方向上具有部分離間的離間部及部分寬度較窄的窄幅部之至少一者； 上述窄幅部的寬度尺寸為鄰接上述窄幅部的金屬系接合材的部分的寬度尺寸的2／3以下。
- 如請求項1所述的蓋構件的製造方法，其中， 上述第1製程中上述主體部上所配置的上述金屬系接合材的形狀設為四角框形狀，該四角框形狀在4個隅部當中之至少一個隅部上具有上述離間部及上述窄幅部之至少一者。
- 如請求項1或2所述的蓋構件的製造方法，其中， 上述主體部具有擁有透光性的基板及設置於上述基板上的金屬層，上述金屬層的形狀為連續的框形狀，該連續的框形狀以包圍上述基體的上述凹部的開口的方式配置，在上述第1製程中將上述金屬系接合材配置於上述金屬層上。
- 如請求項3所述的蓋構件的製造方法，其中， 上述基板為玻璃基板， 上述金屬層具有Au層， 上述金屬系接合材包含Au， 在上述第1製程中將上述金屬系接合材配置於上述Au層上。
- 如請求項1或2所述的蓋構件的製造方法，其中， 在上述第1製程中使用塗布法將上述金屬系接合材配置於上述主體部上。
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