WO2006048982A1

WO2006048982A1 - 気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法および電子部品収納用パッケージ

Info

Publication number: WO2006048982A1
Application number: PCT/JP2005/017599
Authority: WO
Inventors: Masaharu Yamamoto; Kenji Takano; Junji Hira
Original assignee: Neomax Materials Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2006-05-11
Also published as: KR20070083245A; JP4722859B2; JPWO2006048982A1; CN1842912A; US20080271908A1; CN100452365C; KR101133339B1; DE112005000051T5

Abstract

　電子部品（２０）の特性が劣化するのを抑制し、材料コストを低減するとともに、Ｐｂを含まない半田を使用することができ、かつ、気密性が低下するのを抑制することが可能な気密封止用キャップ（１）が得られる。この気密封止用キャップは、低熱膨張層（２）と、低熱膨張層の表面上に形成され、拡散促進材を含むＮｉを主成分とするＮｉ－Ｃｏ合金層（３）と、Ｎｉ－Ｃｏ合金層の表面上に形成されるＮｉ層（４）と、Ｎｉ層の表面上の電子部品収納部材（１０）が接合される領域に形成されるＳｎを主成分とする半田層（５）とを備えている。Ｎｉ層は、Ｎｉ－Ｃｏ合金層が約２３５°C（第１の温度）で半田層に拡散するのを抑制するとともに、半田層が約３００°C～約３２０°C（第２の温度）で電子部品収納部材と接合する際に、Ｎｉ－Ｃｏ合金層をＮｉ層を介して半田層に拡散させる機能を有する。

Description

気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法および電子部品収納用パッケージ

技術分野

[0001] この発明は、気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法および電子部品収納用パッケージに関し、特に、電子部品を収納するために用いられる気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法および電子部品収納用パッケージに関する。

背景技術

[0002] 従来、携帯電話の雑音除去などに用いられる SAWフィルタ (表面弾性波フィルタ）や水晶振動子などの電子部品の気密封止に用いる SMD (Surface Mount Devi ce)パッケージ (表面実装型デバイスパッケージ)などの電子部品収納用パッケージが知られている。そして、このような電子部品収納用パッケージは、電子部品が搭載される電子部品収納部材 (ケース）と、電子部品収納部材を気密封止する気密封止用キャップとから構成される。この気密封止用キャップは、加熱されることにより半田層を介して電子部品収納部材に接合される。その後、電子部品用パッケージは、再度加熱されることにより電子機器などのプリント配線基板に取り付けられる。従来では、電子部品収納用パッケージが電子機器などのプリント配線基板に取り付けられる際に、気密封止用キャップの封止部分が溶融しないように、 Au— Sn系合金（Sn:約 20 質量％)などの貴金属を主成分とした高融点半田や Sn—Pb系合金力もなる高融点半田が用いられている。し力しながら、 Au—Sn系合金力もなる高融点半田は、非常に高価であるとともに、 Sn— Pb系合金力もなる高融点半田は、 Pbを含むため、環境面などから使用しな、方が好ま U、。

[0003] そこで、従来、気密封止用キャップの封止部分に低融点半田を用いた場合にも、電子部品収納用パッケージが電子機器などのプリント配線基板に取り付けられる際に、気密封止用キャップの封止部分が溶融しな、ようにした電子部品収納用パッケージが提案されている。このような電子部品収納用パッケージは、たとえば、国際公開 W O02Z078085号公報に開示されて、る。上記国際公開 WO02Z078085号公報には、芯部 (基材)の上面上に Ni基金属層を配置するとともに、下面上に、気密封止時にろう材層に拡散する Ni合金層およびろう材層（半田層）をこの順番で重ね合わせた後、この 4層材を圧接接合することによって一体的に形成した蓋体 (気密封止用キャップ)を用いた電子部品用パッケージが開示されている。このような電子部品用ノッケージでは、気密封止時に Ni合金層がろう材層に拡散するので、ろう材層中に金属間化合物が形成される。これにより、半田層の融点を高くすることができるので、電子部品用パッケージが電子機器などのプリント配線基板に取り付けられる際に、蓋体の封止部分が溶融するのを抑制することができる。し力しながら上記国際公開 WO 02Z078085号公報に開示された構造では、ろう材層を含む 4層材を圧接接合することによって一体的に蓋体を形成するので、ろう材層が電子部品用パッケージの内部に配置される電子部品の上面を覆うように配置される。このため、蓋体を用いて気密封止する際に、ろう材層が電子部品に飛散することにより電子部品の特性が劣化する場合があると、う不都合がある。

[0004] このような不都合を解消するため、上記国際公開 WO02Z078085号公報の構造において、基材の下面上に Ni合金層を形成し、 Ni合金層の下面上の封止部分のみに半田層を形成することが考えられる。このように部分的に半田層を形成する場合には、 Ni合金層の下面上の封止部分に半田ペーストを配置した後、半田ペーストを溶融することによって、 Ni合金層が拡散する半田層を形成するのが一般的である。

[0005] し力しながら、上記国際公開 WO02Z078085号公報の構造において、 Ni合金層の下面上の封止部分に半田ペーストを配置した後半田ペーストを溶融することによつて半田層を形成すると、半田ペーストを溶融して半田層を形成する際に、半田層に金属間化合物が形成されるとともに半田層の融点が高くなるという不都合が生じる。このため、半田層の形成後に、半田層を溶融して気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、半田層が溶融しに《なるという不都合がある。その結果、電子部品収納部材に対する半田層のぬれ性が低下するので、電子部品収納用パッケージの気密性が低下する場合があるという問題点がある。

発明の開示 [0006] この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の 1 つの目的は、電子部品の特性が劣化するのを抑制し、材料コストを低減するとともに、 Pbを含まない半田を使用することができ、かつ、気密性が低下するのを抑制することが可能な気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法、電子部品収納用ノッケージおよび電子部品収納用パッケージの製造方法を提供することである。

[0007] 上記目的を達成するために、この発明の第 1の局面による気密封止用キャップは、電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップであって、基材と、基材の表面上に形成され、拡散促進材を含む Niを主成分とする第 1の層と、第 1の層の表面上に形成される第 2の層と、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に形成される Snを主成分とする半田層とを備え、第 2の層は、第 1の層が第 1の温度で半田層に拡散するのを抑制するとともに、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させる機能を有する。

[0008] この発明の第 1の局面による気密封止用キャップでは、上記のように、第 2の層を、第 1の層が第 1の温度で半田層に拡散するのを抑制するように機能させることによつて、第 1の温度では、半田層に金属間化合物が形成されるのを抑制することができるので、半田層の融点が高くなるのを抑制することができる。これにより、気密封止用キヤップを第 1の温度よりも高い第 2の温度に加熱することにより半田層を介して電子部品収納部材に接合する際に、電子部品収納部材に対する半田層のぬれ性が低下するのを抑制することができるので、電子部品収納用パッケージの気密性が低下するのを抑制することができる。また、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に、 Snを主成分とする半田層を形成することによって、半田層が電子部品収納用パッケージの内部に配置される電子部品の上面を覆うのを抑制することができるので、気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、半田層が電子部品に飛散するのを抑制することができる。これにより、電子部品の特性が劣化するのを抑制することができる。また、第 2の層を、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させるように機能させることによって、半田層に金属間化合物を形成することができるので、半田層の融点を高くすることができる。これにより、電子部品収納用パッケージを電子機器のプリント配線基板に取り付ける際に、電子部品収納用パッケージが高温になるとともに半田層も高温になることに起因して、半田層が溶融するのを抑制することができる。この場合、高価な Au— Sn系合金や Sn— Pb系合金カゝらなる高融点半田を用いる必要がないので、材料コストを低減することができるとともに、 Pbを含まない半田を使用することができる。

[0009] 上記第 1の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第 1の温度は、半田ペーストを溶融させることにより半田層を形成する際の温度であり、第 2の温度は、半田層を溶融させることにより気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際の温度である。このように構成すれば、半田ペーストを溶融することにより半田層を形成する際の第 1の温度では、第 2の層の機能により、半田層に金属間化合物が形成されるのを抑制することができるので、容易に、半田層の形成時に半田層の融点が高くなるのを抑制することができる。これにより、気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、半田層が溶融しやすくなるので、気密封止用キャップを、電子部品収納部材に容易に接合することができる。

[0010] 上記第 1の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第 2の層は、 Niにより形成されている。このように構成すれば、 N なる第 2の層により、第 1の層が半田層に拡散するのを容易に抑制することができる。

[0011] 上記第 2の層が Niにより形成されている気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第 2の層は、 0. 03 111以上0. 075 m以下の厚みを有する。このように構成すれば、容易に、 N なる第 2の層を、第 1の層が第 1の温度で半田層に拡散するのを抑制するとともに、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させる機能を有するように形成することができる。

[0012] 上記第 1の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第 1の層は、拡散促進材として、 Coを 7. 5質量％〜20質量％含有する。このように構成すれば、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合される際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に十分に拡散させることができるので、半田層に十分な量の金属間化合物を形成することができる。

[0013] 上記第 1の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、基材は、 Fe-Ni — Co系合金により形成されている。このように構成すれば、基材の熱膨張係数を小さくすることができるので、気密封止用キャップの熱膨張係数を小さくすることができる。これにより、電子部品収納部材がセラミックなどの熱膨張係数力、さい材料により形成される場合に、気密封止用キャップと電子部品収納部材との熱膨張係数差を小さくすることができるので、高温時に気密封止用キャップと電子部品収納部材との接合部に割れやひびが発生するのを抑制することができる。

[0014] 上記第 1の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第 1の層および第 2の層は、メツキにより形成されている。このように構成すれば、第 1の層および第 2の層を容易に形成することができる。

[0015] 上記第 1の層および第 2の層がメツキにより形成されている気密封止用キャップにおいて、好ましくは、第 1の層は、基材の表面の全面上に形成されているとともに、第 2 の層は、第 1の層の表面の全面上に形成されている。このように構成すれば、第 1の層および第 2の層をメツキにより、より容易に形成することができる。

[0016] 上記第 1の局面による気密封止用キャップにおいて、好ましくは、半田層は、 Pbを含有しないとともに、 Agを含有する。このように Pbを含まない Sn— Ag力もなる低融点半田を用いる場合にも、上記した発明の構成により、気密封止用キャップと電子部品収納部材との接合時に半田層の融点が高くなる金属間化合物が形成されるので、電子部品収納用パッケージを電子機器などのプリント配線基板に取り付ける場合に、半田層が溶融するのを抑制することができる。

[0017] この発明の第 2の局面による電子部品収納用パッケージは、電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージであって、基材と、基材の表面上に形成され、拡散促進材を含む Niを主成分とする第 1の層と、第 1の層の表面上に形成される第 2の層と、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に形成される Snを主成分とする半田層とを含み、第 2の層は、第 1の層が第 1 の温度で半田層に拡散するのを抑制するとともに、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させる機能を有する、気密封止用キャップを備え、半田層に対応する電子部品収納部材の部分には、第 3の層が形成され、半田層と第 3の層とが接合されているとともに、気密封止用キャップと電子部品収納部材との接合部には、半田層の Snを含む金属間化合物が形成されている。

[0018] この発明の第 2の局面による電子部品収納用パッケージでは、上記のように、第 2 の層を、第 1の層が第 1の温度で半田層に拡散するのを抑制するように機能させることによって、第 1の温度では、半田層に金属間化合物が形成されるのを抑制することができるので、半田層の融点が高くなるのを抑制することができる。これにより、気密封止用キャップを第 1の温度よりも高い第 2の温度に加熱することにより半田層を介して電子部品収納部材に接合する際に、電子部品収納部材に対する半田層のぬれ性が低下するのを抑制することができるので、電子部品収納用パッケージの気密性が低下するのを抑制することができる。また、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に、 Snを主成分とする半田層を形成することによって、半田層が電子部品収納用パッケージの内部に配置される電子部品の上面を覆うのを抑制することができるので、気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、半田層が電子部品に飛散するのを抑制することができる。これにより、電子部品の特性が劣化するのを抑制することができる。また、第 2の層を、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させるように機能させることによって、半田層に金属間化合物を形成することができるので、半田層の融点を高くすることができる。これにより、電子部品収納用ノッケージを電子機器のプリント配線基板に取り付ける際に、電子部品収納用パッケージが高温になるとともに半田層も高温になることに起因して、半田層が溶融するのを抑制することができる。この場合、高価な Au— Sn系合金や Sn— Pb系合金力ゝらなる高融点半田を用いる必要がないので、材料コストを低減することができるとともに、 Pbを含まな、半田を使用することができる。

[0019] 上記第 2の局面による電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、気密封止用キャップと電子部品収納部材との接合部は、 Ni— Sn系合金力もなる金属間化合物を含み、気密封止用キャップと電子部品収納部材との接合部に対応する第 2の層の部分は、金属間化合物中に拡散している。このように構成すれば、第 1の層を、第 2の層を介して半田層に容易〖こ拡散させることができる。

[0020] この発明の第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法は、電子部品を収納するための電子部品収納部材を含む電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップの製造方法であって、基材を準備する工程と、基材の表面上に拡散促進材を含む Niを主成分とする第 1の層を形成する工程と、第 1の層の表面上に第 2の層を形成する工程と、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に Snを主成分とする半田層を形成する工程とを備え、第 2の層を形成する工程は、第 1の温度で半田層を形成する際に、第 1の層が半田層に拡散するのを抑制するとともに、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させる機能を有する第 2の層を形成する工程を含む。

[0021] この発明の第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法では、上記のように、第 2の層を形成する工程は、第 1の温度で半田層を形成する際に、第 1の層が半田層に拡散するのを抑制する機能を有する第 2の層を形成する工程を含むことによつて、第 1の温度では、半田層に金属間化合物が形成されるのを抑制することができるので、半田層の融点が高くなるのを抑制することができる。これにより、気密封止用キヤップを第 1の温度よりも高い第 2の温度に加熱することにより半田層を介して電子部品収納部材に接合する際に、電子部品収納部材に対する半田層のぬれ性が低下するのを抑制することができるので、電子部品収納用パッケージの気密性が低下するのを抑制することができる。また、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に Snを主成分とする半田層を形成することによって、半田層が電子部品収納用パッケージの内部に配置される電子部品の上面を覆うのを抑制することができるので、気密封止用キャップを電子部品収納部材に接合する際に、半田層が電子部品に飛散するのを抑制することができる。これにより、電子部品の特性が劣化するのを抑制することができる。また、第 2の層を、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させるように機能させることによって、半田層に金属間化合物を形成することができるので、半田層の融点を高くすることができる。これにより、電子部品収納用パッケージを電子機器のプリント配線基板に取り付ける際に、電子部品収納用パッケージが高温になるとともに半田層も高温になることに起因して、半田層が溶融するのを抑制することができる。この場合、高価な Au— Sn系合金や Sn— Pb系合金カゝらなる高融点半田を用いる必要がないので、材料コストを低減することができるとともに、 Pbを含まない半田を使用することができる。

[0022] 上記第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、半田層を形成する工程は、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域に S nを主成分とする半田ペーストを配置する工程と、第 1の温度で半田ペーストを溶融することにより Snを主成分とする半田層を形成する工程とを含む。このように構成すれば、第 2の層の表面上の電子部品収納部材が接合される領域のみに、 Snを主成分とする半田層を容易に形成することができる。

[0023] 上記第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、第 2 の層は、 Niにより形成されている。このように構成すれば、 N もなる第 2の層により、第 1の層が半田層に拡散するのを容易に抑制することができる。

[0024] 上記第 2の層が Niにより形成されている気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、第 2の層は、 0. 03 μ m以上 0. 075 μ m以下の厚みを有する。このように構成すれば、容易に、 N もなる第 2の層を、第 1の層が第 1の温度で半田層に拡散するのを抑制するとともに、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合する際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に拡散させる機能を有するよう〖こ形成することがでさる。

[0025] 上記第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、第 1 の層は、拡散促進材として、 Coを 7. 5質量％〜20質量％含有する。このように構成すれば、半田層が第 1の温度よりも高い第 2の温度で電子部品収納部材と接合される際に、第 1の層を第 2の層を介して半田層に十分に拡散させることができるので、半田層に十分な量の金属間化合物を形成することができる。

[0026] 上記第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、基材は、 Fe—Ni— Co系合金により形成されている。このように構成すれば、基材の熱膨張係数を小さくすることができるので、気密封止用キャップの熱膨張係数を小さくすることができる。これにより、電子部品収納部材がセラミックなどの熱膨張係数力、さい材料により形成される場合に、気密封止用キャップと電子部品収納部材との熱膨張係数差を小さくすることができるので、高温時に気密封止用キャップと電子部品収納部材との接合部に割れやひびが発生するのを抑制することができる。

[0027] 上記第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、第 1 の層を形成する工程は、第 1の層をメツキにより形成する工程を含み、第 2の層を形成する工程は、第 2の層をメツキにより形成する工程を含む。このように構成すれば、第 1の層および第 2の層を容易に形成することができる。

[0028] 上記第 1の層を形成する工程が第 1の層をメツキにより形成する工程を含み、第 2の層を形成する工程が第 2の層をメツキにより形成する工程を含む気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、第 1の層をメツキにより形成する工程は、第 1の層を基材の表面の全面上に形成する工程を含み、第 2の層をメツキにより形成する工程は、第 2の層を第 1の層の表面の全面上に形成する工程を含む。このように構成すれば、第 1の層および第 2の層をメツキにより、より容易に形成することができる。

[0029] 上記第 3の局面による気密封止用キャップの製造方法において、好ましくは、半田層は、 Pbを含有しないとともに、 Agを含有する。このように Pbを含まない Sn— Agからなる低融点半田を用いる場合にも、上記した発明の構成により、気密封止用キヤップと電子部品収納部材との接合時に半田層の融点が高くなる金属間化合物が形成されるので、電子部品収納用パッケージを電子機器などのプリント配線基板に取り付ける場合に、半田層が溶融するのを抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本発明の一実施形態による電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップを示した断面図である。

[図 2]本発明の一実施形態による気密封止用キャップを示した下面図である。

[図 3]図 1に示した本発明の一実施形態による気密封止用キャップの製造方法を説明するための断面図である。

[図 4]図 1に示した本発明の一実施形態による気密封止用キャップの製造方法を説明するための断面図である。

[図 5]図 1に示した本発明の一実施形態による気密封止用キャップの製造方法を説明するための断面図である。

[図 6]図 1に示した本発明の一実施形態による気密封止用キャップの製造方法を説明するための断面図である。

[図 7]図 1に示した気密封止用キャップを用いる電子部品収納用パッケージの製造方法を説明するための断面図である。

[図 8]図 1に示した気密封止用キャップを用いる電子部品収納用パッケージの製造方法を説明するための断面図である。

[図 9]図 1に示した気密封止用キャップを用いる電子部品収納用パッケージの製造方法を説明するための断面図である。

[図 10]本発明の一実施形態の第 1変形例による電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップを示した断面図である。

[図 11]本発明の一実施形態の第 2変形例による電子部品収納用パッケージに用いられる気密封止用キャップを示した断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0031] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

[0032] まず、図 1および図 2を参照して、本発明の一実施形態による気密封止用キャップの構造について説明する。

[0033] 本発明の一実施形態による気密封止用キャップ 1は、図 1に示すように、 Fe-Ni- Co合金からなる低熱膨張層 2と、低熱膨張層 2の表面を取り囲むように形成された拡散促進材としての Coを含有する Ni— Co合金 (Co :約 7. 5質量％〜約 20質量％)層 3と、 Ni— Co合金層 3の表面を取り囲むように形成された Ni層 4と、 Ni層 4の下面の所定の領域上に形成され Sn— Ag合金 (Ag :約 3. 5質量％)からなる半田層 5とを含んでいる。なお、低熱膨張層 2は、本発明の「基材」の一例であり、 Ni— Co合金層 3 は、本発明の「第 1の層」の一例である。また、 Ni層 4は、本発明の「第 2の層」の一例である。

[0034] 低熱膨張層 2は、約 3. 5mm角で約 0. 15mmの厚みに形成されている。また、 Ni — Co合金層 3は、約 2 mの厚みでメツキにより形成されている。また、 Ni層 4は、約 0. 03 111〜約0. 075 /z mの厚みでメツキにより形成されている。また、半田層 5は、図 2に示すように、 Ni層 4の下面上の後述する電子部品収納部材 10が接合される領域に、約 0. 45mmの幅で約 0. 05mmの厚みを有するように形成されている。

[0035] 図 3〜図 6は、図 1に示した本発明の一実施形態による気密封止用キャップの製造方法を説明するための断面図である。次に、図 1および図 3〜図 6を参照して、本発明の一実施形態による気密封止用キャップの製造方法について説明する。

[0036] まず、図 3に示すように、 Fe— Ni— Co合金からなる板状コイルをプレス加工によつて打ち抜くことにより、約 3. 5mm角で約 0. 15mmの厚みを有する Fe— Ni— Co合金からなる低熱膨張層 2を形成する。この低熱膨張層 2の表面の全面上に、図 4に示すように、 Ni— Co合金層 3を約 2 mの厚みでメツキにより形成する。そして、 Ni— C o合金層 3の表面の全面上に、図 5に示すように、 Ni層 4を約 0. 03 m〜約 0. 075 μ mの厚みでメツキにより形成する。

[0037] 次に、 Ni層 4の下面上の後述する電子部品収納部材 10が接合される領域に、図 6 に示すように、半田ペースト 6をスクリーン印刷法により約 0. 45mmの幅で約 0. 08m mの厚みを有するように形成する。そして、約 235°Cの温度 (第 1の温度)で半田ぺースト 6 (図 6参照）を加熱することにより、図 1および図 2に示すように、半田層 5を約 0. 05mmの厚みを有するように形成する。このようにして、本発明の一実施形態による気密封止用キャップ 1が形成される。

[0038] 次に、図 7〜図 9を参照して、本発明の一実施形態による電子部品収納用パッケ一ジの製造方法にっ、て説明する。

[0039] まず、図 7に示すように、セラミック基板 11上に配置したセラミック枠体 12の上面上に、タングステン層 13、 Ni— Co合金層 14および Au層 15をこの順番で形成した電子部品収納部材 10を準備する。なお、 Ni— Co合金層 14は、本発明の「第 3の層」の一例である。その後、セラミック基板 11の上面上にバンプ 21を有する電子部品 20を取り付ける。そして、前述の方法で形成した気密封止用キャップ 1の半田層 5をセラミック枠体 12の上面に接触するように配置する。その後、約 300°C〜約 320°Cの温度（第 2の温度)で半田層 5を溶融させることにより、気密封止用キャップ 1をセラミック枠体 12の上面に接合する。なお、この約 300°C〜約 320°Cの温度（第 2の温度）では、 Ni層 4は、 Sn—Ag合金力なる半田層 5中に拡散するので、その Ni層 4が拡散した部分を介して Ni— Co合金層 3が半田層 5に接合する。また、 Ni— Co合金層 3は、 S n—Ag合金力なる半田層 5中に拡散するので、半田層 5には、図 9に示すような Ni —Sn合金を含む金属間化合物 7が形成される。また、 Au層 15は、半田層 5中に拡散する。このようにして、本発明の一実施形態による電子部品収納用パッケージが形成される。

[0040] 本発明の一実施形態による電子部品収納用パッケージは、図 8に示すように、気密封止用キャップ 1と、 SAWフィルタや水晶振動子などの電子部品 20と、電子部品 20 を収納するための電子部品収納部材 10とによって構成されている。この電子部品収納部材 10は、アルミナなどの絶縁性材料力もなるセラミック基板 11と、セラミック基板 11の表面の所定の領域上に収納空間を構成するアルミナなどの絶縁性材料力なるセラミック枠体 12とを含んでいる。また、セラミック枠体 12によって囲まれた収納空間内に位置するセラミック基板 11上には、バンプ 21を介して電子部品 20が取り付けられている。また、金属間化合物 7は、針状を有するとともに、半田層 5の全体に拡散するように形成されている。また、半田層 5が形成された Ni層 4の部分は、金属間化合物 7中に拡散しているとともに、その Ni層 4が拡散した部分を介して、 Ni— Co合金層 3は、半田層 5に接合している。

[0041] 本実施形態では、上記のように、 Ni層 4を、 Ni— Co合金層 3が半田層 5を形成する際の温度 (約 235°C)で半田層 5に拡散するのを抑制するように機能させることによつて、半田層 5を形成する際の温度 (約 235°C)では、半田層 5に金属間化合物 7が形成されるのを抑制することができるので、気密封止用キャップ 1の単体での半田層 5 の融点が高くなるのを抑制することができる。これにより、気密封止用キャップ 1を半田層 5を形成する際の温度 (約 235°C)よりも高、温度 (約 300°C〜約 320°C)に加熱することにより半田層 5を介して電子部品収納部材 10に接合する際に、電子部品収納部材 10に対する半田層 5のぬれ性が低下するのを抑制することができるので、電子部品収納用パッケージの気密性が低下するのを抑制することができる。また、 Ni層 4の表面上の電子部品収納部材 10が接合される領域に、半田層 5を形成することによって、半田層 5が電子部品収納用パッケージの内部に配置される電子部品 20の上面を覆うのを抑制することができるので、気密封止用キャップ 1を電子部品収納部材 10に接合する際に、半田層 5が電子部品 20に飛散するのを抑制することができる。これにより、電子部品 20の特性が劣化するのを抑制することができる。また、 Ni層 4を、半田層 5が半田層 5を形成する際の温度 (約 235°C)よりも高い温度 (約 300°C〜約 320°C)で電子部品収納部材 10と接合する際に、 Ni— Co合金層 3を半田層 5に拡散させるように機能させることによって、半田層 5に金属間化合物 7を形成することができるので、電子部品収納用パッケージ形成後の半田層 5の融点を高くすることができる。これにより、電子部品収納用パッケージを電子機器のプリント配線基板に取り付ける際に、電子部品収納用パッケージが高温になるとともに半田層 5も高温になることに起因して、半田層 5が溶融するのを抑制することができる。この場合、高価な Au —Sn系合金や Sn—Pb系合金力なる高融点半田を用いる必要がないので、材料コストを低減することができるとともに、 Pbを含まない半田を使用することができる。

[0042] また、本実施形態では、 Ni— Co合金層 3と半田層 5との間に Ni層 4を配置することによって、 Ni層 4により、 Ni— Co合金層 3が半田層 5に拡散するのを容易に抑制することができる。

[0043] また、本実施形態では、 Ni層 4を、 0. 03 μ m以上の厚みに形成することによって、容易に、 Ni層 4を、 Ni— Co合金層 3が半田層 5を形成する際の温度 (約 235°C)で半田層 5に拡散するのを抑制するとともに、半田層 5が半田層 5を形成する際の温度（約 235°C)よりも高、温度 (約 300°C〜約 320°C)で電子部品収納部材 10と接合する際に、 Ni— Co合金層 3を Ni層 4を介して半田層 5に拡散させる機能を有するように形成することができる。

[0044] また、本実施形態では、 Ni— Co合金層 3に、拡散促進材として、 Coを 7. 5質量％〜20質量％含有させることによって、半田層 5が半田層 5を形成する際の温度 (約 23 5°C)よりも高、温度 (約 300°C〜約 320°C)で電子部品収納部材 10と接合される際に、 Ni— Co合金層 3を Ni層 4を介して半田層 5に十分に拡散させることができるので、半田層 5に十分な量の金属間化合物 7を形成することができる。

[0045] また、本実施形態では、低熱膨張層 2を、 Fe— Ni— Co系合金により形成することによって、低熱膨張層 2の熱膨張係数を小さくすることができるので、気密封止用キヤップ 1の熱膨張係数を小さくすることができる。これにより、電子部品収納部材 10がセラミックなどの熱膨張係数力 S小さい材料により形成される場合に、気密封止用キヤップ 1と電子部品収納部材 10との熱膨張係数差を小さくすることができるので、高温時に気密封止用キャップ 1と電子部品収納部材 10との接合部に割れやひびが発生するのを抑 ff¾することができる。

[0046] また、本実施形態では、 Ni— Co合金層 3および Ni層 4を、メツキにより形成することによって、 Ni— Co合金層 3および Ni層 4を容易に形成することができる。

[0047] また、本実施形態では、半田層 5に Pbを含まない Sn—Ag力もなる低融点半田を用いる場合にも、気密封止用キャップ 1と電子部品収納部材 10との接合時に半田層 5 の融点が高くなる金属間化合物 7が形成されるので、電子部品収納用パッケージを電子機器などのプリント配線基板に取り付ける場合に、半田層 5が溶融するのを抑制することができる。

[0048] また、本実施形態では、 Ni層 4の表面上の電子部品収納部材 10が接合される領域に Sn— Ag合金力もなる半田ペースト 6を配置した後、約 235°Cの温度で半田べ一スト 6を溶融することにより Sn—Ag合金力もなる半田層 5を形成することによって、 Ni層 4の表面上の電子部品収納部材 10が接合される領域のみに、 Sn— Ag合金からなる半田層 5を容易に形成することができる。

(実施例）

次に、上記した一実施形態による気密封止用キャップ 1の効果を確認するために行つた比較実験について説明する。まず、 Ni— Co合金層 3が Sn— Ag合金力もなる半田層 5に拡散することによる Ni— Sn合金 (金属間化合物 7)の成長性（半田層 5の耐熱性)を調べた比較実験について説明する。この比較実験では、本実施形態に対応する実施例 1〜3による試料と、比較例 1〜3による試料とを作製した。

[0049] まず、 Fe— Ni— Co合金力もなる板状コイルをプレス加工によって打ち抜くことにより、約 3. 5mm角で約 0. 15mmの厚みを有する Fe— Ni— Co合金からなる低熱膨張層 2を形成した。この低熱膨張層 2の表面の全面上に、 Coの質量比率を、それぞれ、 7. 5質量％(実施例 1)、 10質量％(実施例 2)、 20質量％(実施例 3)、 0質量％( 比較例 1)、 3質量％ (比較例 2)および 5質量％ (比較例 3)にした Ni— Co合金層 3を約 2 /z mの厚みでメツキにより形成した。次に、 Ni— Co合金層 3の下面上の電子部品収納部材 10が接合される領域に、 Sn—Ag合金力もなる半田ペースト 6をスクリーン印刷法により約 0. 45mmの幅で約 0. 08mmの厚みに形成した。そして、約 235 °Cの温度（第 1の温度）で半田ペースト 6を加熱した。これらの試料について、 Ni— S n合金 (金属間化合物 7)の成長状態を確認した。その結果を表 1に示す。

[0050] [表 1]

[0051] 上記表 1を参照して、 Coを 7. 5質量％〜20質量％含有する Ni— Co合金層 3を用いた気密封止用キャップ 1 (実施例 1〜3)では、 Sn— Ag合金力なる半田層 5中で Ni— Sn合金力もなる金属間化合物 7が十分成長することが判明した。一方、 Coを 0 質量％〜5質量％含有する Ni— Co合金層 3を用いた気密封止用キャップ 1 (比較例 1〜3)では、 Sn— Ag合金力もなる半田層 5中で Ni— Sn合金力もなる金属間化合物 7が十分成長しないことが判明した。これは、 Ni— Co合金層 3の拡散促進材としての Coの含有率が小さくなるにしたがって、 Ni— Co合金層 3が Sn— Ag合金力もなる半田層 5に拡散しにくくなるためであると考えられる。

[0052] 次に、 Ni層 4の厚みによる半田層 5の形成後における Ni— Co合金層 3の半田層 5 への拡散状態を調べた比較実験について説明する。この比較実験では、本実施形態に対応する実施例 4〜6による試料と、比較例 4〜7による試料とを作製した。

[0053] まず、 Fe— Ni— Co合金力もなる板状コイルをプレスカ卩ェによって打ち抜くことにより、約 3. 5mm角で約 0. 15mmの厚みを有する Fe— Ni— Co合金からなる低熱膨張層 2を形成した。この低熱膨張層 2の表面の全面上に、 Ni— Co合金 (Co :約 10質量 %)層 3を約 2 mの厚みでメツキにより形成した。そして、 Ni— Co合金層 3の表面の全面上に、それぞれ、 0. 03 m (実施例 4)、 0. 05 m (実施例 5)、 0. 075 m ( 実施例 6)、 0 m (比較例 4)、 0. 01 m (比較例 5)、 0. 1 m (比較例 6)および 0. 2 m (比較例 7)の厚みを有する Ni層 4をメツキにより形成した。

[0054] 次に、 Ni層 4の下面上の電子部品収納部材 10が接合される領域に、 Sn— Ag合金力なる半田ペースト 6をスクリーン印刷法により約 0. 45mmの幅で約 0. 08mmの厚みに形成した。そして、約 235°Cの温度 (第 1の温度)で半田ペースト 6を加熱した。これらの試料について、 Ni— Co合金層 3の Sn— Ag合金からなる半田層 5への拡散状態を確認した。その結果を表 2に示す。

[0055] [表 2]

[0056] 上記表 2を参照して、 0. 03 μ m〜0. 2 μ mの厚みを有する Ni層 4を用いた気密封止用キャップ 1 (実施例 4〜6、比較例 6および 7)では、 Ni層 4力 Ni— Co合金層 3が Sn— Ag合金力なる半田層 5中に拡散するのを抑制する機能を有することが判明した。

[0057] 次に、 Ni層 4の厚みによる気密封止後における Ni—Sn合金 (金属間化合物 7)の成長性 (Ni層 4の半田層 5への拡散性)を調べた比較実験について説明する。この比較実験では、上記した実施例 4〜6および比較例 4〜7にそれぞれ対応する試料を用いて実施例 7〜9および比較例 8〜： L 1による試料を作製した。なお、この比較実験では、電子部品収納部材 10の Ni— Co合金層 14が Sn—Ag合金力もなる半田層 5に拡散すると、気密封止用キャップ 1の Ni— Co合金層 3の半田層 5への拡散に起因する Ni—Sn合金 (金属間化合物 7)の成長性 (Ni層 4の半田層 5への拡散性）が不明確になるので、気密封止用キャップ 1単体での実験を行った。 [0058] まず、セラミック基板 11上に配置したセラミック枠体 12の上面上に、タングステン層 13、 Ni—Co合金層 14および Au層 15をこの順番で形成した電子部品収納部材 10 を準備した。そして、実施例 4〜6および比較例 4〜7に対応する試料を、約 300°C〜約 320°Cの温度 (第 2の温度)で溶融させることにより、実施例 7〜9および比較例 8 〜： L 1による試料を作製した。これらの試料について、 Ni— Sn合金 (金属間化合物 7) の成長状態を確認した。その結果を表 3に示す。

[0059] [表 3]

[0060] 上記表 3を参照して、 0 μ m〜0. 075 μ mの厚みを有する Ni層 4を用いた気密封止用キャップ 1 (実施例 7〜9、比較例 8および 9)では、 Ni層 4は、 Sn—Ag合金からなる半田層 5中に拡散するとともに、その Ni層 4が拡散した部分を介して Ni—Co合金層 3が Sn—Ag合金力もなる半田層 5に拡散することにより金属間化合物 7が形成されることが判明した。

[0061] なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等などの意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

[0062] たとえば、上記実施形態では、 Ni— Co合金層 3を低熱膨張層 2の表面の全面上にメツキにより形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、図 10に示した本発明の一実施形態による第 1変形例のように、 Ni— Co合金層 3aを低熱膨張層 2の上面および下面に圧接接合することにより形成してもよいし、図 11に示した本発明の一実施形態による第 2変形例のように、 Ni— Co合金層 3bを低熱膨張層 2の下面のみに圧接接合することにより形成してもよい。

[0063] また、上記実施形態では、気密封止用キャップの Ni— Co合金層 3の Coの含有率を約 7. 5質量％〜約 20質量％にした例を示したが、本発明はこれに限らず、気密封止用キャップの Ni— Co合金層 3の Coの含有率を 5質量％未満にしてもよい。この場合、電子部品収納部材の Ni— Co合金層 14の Coの含有率を大きくする必要がある。これにより、気密封止用キャップの Ni— Co合金層 3の Coの含有率を 5質量％未満にした場合にも、電子部品収納部材の Ni— Co合金層 14の Coの含有率を大きくすることにより、半田層中の Ni— Sn合金 (金属間化合物）を成長しやすくすることができるので、半田層の融点を高くすることができる。これにより、電子部品収納用パッケージを電子機器のプリント配線基板に取り付ける際に十分な耐熱性を得ることができる。

[0064] また、上記実施形態では、半田層に Sn— Ag合金 (Ag :約 3. 5質量％)を用いた例を示した力本発明はこれに限らず、半田層の Agの含有率を 3. 5質量％以外の含有率にしてもょ、し、 Snを主成分とする他の組成からなる半田を用いてもょ、。

Claims

請求の範囲

[1] 電子部品（20)を収納するための電子部品収納部材（10)を含む電子部品収納用ノッケージに用いられる気密封止用キャップ（1)であって、

基材 (2)と、

前記基材の表面上に形成され、拡散促進材を含む Niを主成分とする第 1の層（3) と、

前記第 1の層の表面上に形成される第 2の層（4)と、

前記第 2の層の表面上の前記電子部品収納部材が接合される領域に形成される S nを主成分とする半田層（5)とを備え、

前記第 2の層は、前記第 1の層が第 1の温度で前記半田層に拡散するのを抑制するとともに、前記半田層が前記第 1の温度よりも高い第 2の温度で前記電子部品収納部材と接合する際に、前記第 1の層を前記第 2の層を介して前記半田層に拡散させる機能を有する、気密封止用キャップ。

[2] 前記第 1の温度は、半田ペースト（6)を溶融させることにより前記半田層を形成する際の温度であり、

前記第 2の温度は、前記半田層を溶融させることにより前記気密封止用キャップを前記電子部品収納部材に接合する際の温度である、請求項 1に記載の気密封止用キャップ。

[3] 前記第 2の層は、 Niにより形成されている、請求項 1または 2に記載の気密封止用キャップ。

[4] 前記第 2の層は、 0. m以上 0. 075 m以下の厚みを有する、請求項 3に記載の気密封止用キャップ。

[5] 前記第 1の層は、前記拡散促進材として、 Coを 7. 5質量％〜20質量％含有する、請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の気密封止用キャップ。

[6] 前記基材は、 Fe— Ni— Co系合金により形成されている、請求項 1〜5のいずれか

1項に記載の気密封止用キャップ。

[7] 前記第 1の層および前記第 2の層は、メツキにより形成されている、請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の気密封止用キャップ。

[8] 前記第 1の層は、前記基材の表面の全面上に形成されているとともに、

前記第 2の層は、前記第 1の層の表面の全面上に形成されている、請求項 7に記載の気密封止用キャップ。

[9] 前記半田層は、 Pbを含有しないとともに、 Agを含有する、請求項 1〜8のいずれか

1項に記載の気密封止用キャップ。

[10] 電子部品（20)を収納するための電子部品収納部材（10)を含む電子部品収納用パッケージであって、基材 (2)と、前記基材の表面上に形成され、拡散促進材を含む Niを主成分とする第 1の層（3)と、前記第 1の層の表面上に形成される第 2の層 (4)と、前記第 2の層の表面上の前記電子部品収納部材が接合される領域に形成される Snを主成分とする半田層（5)とを含み、前記第 2の層は、前記第 1の層が第 1の温度で前記半田層に拡散するのを抑制するとともに、前記半田層が前記第 1の温度よりも高い第 2の温度で前記電子部品収納部材と接合する際に、前記第 1の層を前記第 2の層を介して前記半田層に拡散させる機能を有する、気密封止用キャップ（1)を備え、

前記半田層に対応する前記電子部品収納部材の部分には、第 3の層（14)が形成され、

前記半田層と前記第 3の層とが接合されているとともに、

前記気密封止用キャップと前記電子部品収納部材との接合部には、前記半田層の Snを含む金属間化合物（7)が形成されている、電子部品収納用パッケージ。

[11] 前記気密封止用キャップと前記電子部品収納部材との接合部は、 Ni— Sn系合金からなる金属間化合物を含み、

前記気密封止用キャップと前記電子部品収納部材との接合部に対応する前記第 2 の層の部分は、前記金属間化合物中に拡散している、請求項 10に記載の電子部品収納用パッケージ。

[12] 電子部品（20)を収納するための電子部品収納部材（10)を含む電子部品収納用ノッケージに用いられる気密封止用キャップ（1)の製造方法であって、

基材 (2)を準備する工程と、

前記基材の表面上に拡散促進材を含む Niを主成分とする第 1の層（3)を形成する工程と、

前記第 1の層の表面上に第 2の層 (4)を形成する工程と、

前記第 2の層の表面上の前記電子部品収納部材が接合される領域に Snを主成分とする半田層（5)を形成する工程とを備え、

前記第 2の層を形成する工程は、第 1の温度で前記半田層を形成する際に、前記第 1の層が前記半田層に拡散するのを抑制するとともに、前記半田層が前記第 1の温度よりも高い第 2の温度で前記電子部品収納部材と接合する際に、前記第 1の層を前記第 2の層を介して前記半田層に拡散させる機能を有する第 2の層を形成する工程を含む、気密封止用キャップの製造方法。

[13] 前記半田層を形成する工程は、前記第 2の層の表面上の前記電子部品収納部材が接合される領域に Snを主成分とする半田ペースト (6)を配置する工程と、前記第 1 の温度で前記半田ペーストを溶融することにより前記 Snを主成分とする前記半田層を形成する工程とを含む、請求項 12に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[14] 前記第 2の層は、 Niにより形成されている、請求項 12または 13に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[15] 前記第 2の層は、 0. 03 111以上0. 075 m以下の厚みを有する、請求項 14に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[16] 前記第 1の層は、前記拡散促進材として、 Coを 7. 5質量％〜20質量％含有する、請求項 12〜15のいずれか 1項に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[17] 前記基材は、 Fe— Ni— Co系合金により形成されている、請求項 12〜16のいずれ力 1項に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[18] 前記第 1の層を形成する工程は、前記第 1の層をメツキにより形成する工程を含み、前記第 2の層を形成する工程は、前記第 2の層をメツキにより形成する工程を含む、請求項 12〜17のいずれか 1項に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[19] 前記第 1の層をメツキにより形成する工程は、前記第 1の層を前記基材の表面の全面上に形成する工程を含み、

前記第 2の層をメツキにより形成する工程は、前記第 2の層を前記第 1の層の表面の全面上に形成する工程を含む、請求項 18に記載の気密封止用キャップの製造方法。

[20] 前記半田層は、 Pbを含有しないとともに、 Agを含有する、請求項 12〜19のいずれ力 1項に記載の気密封止用キャップの製造方法。