WO2020004184A1 - 蓋部材の製造方法、蓋部材、及び電子部品パッケージの製造方法 - Google Patents

蓋部材の製造方法、蓋部材、及び電子部品パッケージの製造方法 Download PDF

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    • H01L23/02Containers; Seals

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a lid member, a lid member, and a method for manufacturing an electronic component package.
  • a cover member for sealing the opening of the concave portion is mounted on the substrate having the concave portion in which the electronic component is accommodated.
  • the base and the lid member can be joined using, for example, a metal-based joining material such as an Au—Sn alloy.
  • the step of bonding the lid member and the base is simplified by bonding the metal-based bonding material to the main body of the lid member in advance. be able to.
  • the metal-based bonding material may be separated from the main body due to the residual stress of the metal-based bonding material.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lid member, a lid member, and a method for manufacturing an electronic component package that can suppress the occurrence of peeling of a metal-based bonding material. Is to do.
  • a method of manufacturing a lid member that solves the above-mentioned problem is a method of manufacturing a lid member that is used by being attached to a base having a concave portion in which an electronic component is housed, wherein the lid member includes a main body, and a main body. And a joining portion joined to the base at a position surrounding the opening of the concave portion when the lid member is attached to the base, wherein the manufacturing method comprises: A first step of disposing a metal-based bonding material disposed on the main body, and then cooling the molten metal-based bonding material to form the bonding section. The first step includes forming the main body in the first step.
  • the metal-based bonding material disposed on the portion has a frame shape having at least one of a separated portion partially separated in a circumferential direction and a narrow portion partially narrowed in a circumferential direction. That is, the frame-shaped metal-based joining material includes at least one separated portion that divides the metal-based joining material into a plurality of portions that are separated in the circumferential direction, or at least a part of the metal-based joining material in the circumferential direction. It has a portion that is narrower than the other portions of the metal-based joining material.
  • the stress generated in the metal-based joining material in the second step can be reduced by at least one of the separated portion and the narrow portion.
  • the shape of the metal-based bonding material disposed on the main body in the first step may include changing the shape of the separated portion and the narrow portion to at least one of four corners. It is preferable to have a square frame shape having at least one. That is, the square frame-shaped metal-based joining material is divided into a plurality of portions separated in the circumferential direction of the metal-based joining material by the spacing portion provided at at least one corner, or at least one corner portion. It is preferable to have a portion narrower than other portions of the metal-based joining material.
  • the main body includes a substrate having a light-transmitting property and a metal layer provided on the substrate, and the shape of the metal layer is such that an opening of the concave portion of the base is formed.
  • the metal-based bonding material is a continuous frame shape arranged so as to surround the metal-based bonding material on the metal layer in the first step.
  • the stress generated in the metal-based joining material in the second step is reduced by at least one of the separated portion and the narrow portion, and a lid member having a light transmitting portion can be manufactured.
  • the substrate is a glass substrate
  • the metal layer has an Au layer
  • the metal-based bonding material includes Au
  • the first step includes forming the metal-based bonding material on the Au layer. It is preferable to dispose a metal-based joining material.
  • the bonding strength between the metal layer and the metal-based bonding material can be increased.
  • the bonding strength between the metal layer and the metal-based bonding material is increased, there is a tendency that peeling between the glass substrate and the metal layer tends to occur due to residual stress of the metal-based bonding material.
  • by reducing the stress generated in the metal-based bonding material by at least one of the separated portion and the narrow portion it is possible to appropriately suppress the occurrence of the separation of the metal layer based on the residual stress of the metal-based bonding material. it can.
  • the metal-based bonding material is disposed on the main body using an application method in the first step. According to this method, it is easy to increase the productivity of the lid member.
  • the width of the narrow portion is not more than 2/3 of the width of the metal-based joining material adjacent to the narrow portion. That is, it is preferable that the metal-based joining material has a portion having a width of / or less in at least a part of the metal-based joining material in the circumferential direction as compared with other portions of the metal-based joining material.
  • a lid member that solves the above-mentioned problem is a lid member that is used by being mounted on a base having a concave portion in which an electronic component is housed, and is provided on the main body and the main body, and the lid is mounted on the base. And a joining portion to be joined to the base at a position surrounding the opening of the concave portion when the joining portion is formed from a metal-based joining material, and the shape of the joining portion is partially
  • the frame shape has at least one of a separated portion that is separated from the first portion and a narrow portion that is partially narrow in the circumferential direction.
  • the frame-shaped joint portion includes at least one separation portion that divides the joint portion into a plurality of portions that are separated from each other in the circumferential direction, or the other portion of the joint portion includes at least a portion in the circumferential direction of the joint portion. Has a narrower portion than that of.
  • a width of the narrow portion is not more than 2/3 of a width of a joint portion adjacent to the narrow portion. That is, it is preferable that the joining portion has a portion having a width of 2/3 or less in at least a part of the joining portion in the circumferential direction as compared with other portions of the joining portion.
  • a method of manufacturing an electronic component package that solves the above-mentioned problem is a method of manufacturing an electronic component package including the lid member and the base, including a mounting step of mounting the lid member on the base, wherein the mounting step includes: By heating the base in which the electronic component is accommodated in the recess and the joint of the lid member while pressing the base, the opening of the recess in the base is sealed by the joint.
  • the occurrence of peeling of the metal-based bonding material can be suppressed.
  • FIG. 7A is a flowchart illustrating a method for manufacturing a lid member
  • FIG. 7B is a flowchart illustrating a method for manufacturing an electronic component package. It is a top view which shows the base
  • the lid member 11 has a main body 12 and a joint 13 provided on the main body 12. As shown in FIG. 5, the lid member 11 is used by being attached to a base 14.
  • the base 14 has a recess 16 in which an electronic component 15 is accommodated.
  • the joint 13 of the lid member 11 is arranged so as to be joined to the base 14 at a position surrounding the opening of the concave portion 16 of the base 14 when the lid member 11 is mounted on the base 14.
  • the main body 12 of the lid member 11 has a substrate 12a having a light transmitting property and a metal layer 12b provided on the substrate 12a.
  • the light-transmitting substrate 12a include a glass substrate, a sapphire substrate, and a resin substrate.
  • the substrate 12a may be a substrate with a functional film such as an anti-reflection film.
  • a substrate having ultraviolet transmittance is used.
  • the thickness of the substrate is preferably in the range of 0.1 mm or more and 1 mm or less, and more preferably in the range of 0.2 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the metal layer 12b of the main body 12 is provided to ensure the bonding strength between the substrate 12a and the bonding portion 13.
  • the shape of the metal layer 12b is a continuous frame shape arranged so as to surround the opening of the concave portion 16 of the base 14.
  • the metal layer 12b is composed of three layers of an underlayer, an intermediate layer, and a surface layer in order from the substrate 12a side.
  • Examples of the metal used for the underlayer include Cr, Ta, W, Ti, Mo, Ni, and Pt.
  • Examples of the metal used for the intermediate layer include Ni, Pt, and Pd.
  • Examples of the metal used for the surface layer include Au, Sn, Ag, Ni, and Pt.
  • the metal used for the metal layer 12b may be a simple substance or an alloy.
  • the shape of the joint portion 13 in the lid member 11 of the present embodiment is a square frame shape having a separation portion G partially separated in the circumferential direction. That is, the rectangular frame-shaped joining portion 13 includes at least one separating portion G that divides the joining portion 13 into a plurality of portions that are separated in the circumferential direction. It is preferable that the rectangular frame-shaped joining portion 13 has a separation portion G in at least one of the four corner portions. That is, it is preferable that the rectangular frame-shaped joining portion 13 is divided into a plurality of portions separated in the circumferential direction of the joining portion 13 by the separating portion G provided at at least one corner. Further, it is more preferable that the joining portion 13 has a pair of separated portions G located at a pair of corners forming a diagonal, respectively, and the four separated portions located at the four corners respectively as in the present embodiment. It is more preferred to have G.
  • the joint 13 is formed from a metal-based joining material. More specifically, the joining portion 13 is formed between the extending portion E and the extending portion E which is made of a metal-based joining material and extends along the outer edge of the main body portion 12. And a separation portion G.
  • the metal-based joining material those commercially available as a solder material or a brazing material can be used. Examples of the metal-based joining material include an Au—Sn alloy, a Pb—Sn alloy, and an Au—Ge alloy.
  • the substrate 12a of the main body 12 is a glass substrate
  • the metal layer 12b can have a three-layer structure of, for example, a Cr layer as an underlayer, a Ni layer as an intermediate layer, and an Au layer as a surface layer.
  • step S10 for preparing the main body 12 is performed.
  • the main body 12 prepared in step S10 of the present embodiment is in an integrated state (a so-called mother board state) before the plurality of main bodies 12 are individually separated.
  • an individual main body 12 may be prepared.
  • the main body 12 is obtained by forming a metal film (metal layer 12b) on the main surface of the substrate 12a.
  • the method for forming the metal film include a sputtering method, a vacuum evaporation method, a vacuum evaporation method using ion assist or ion plating, and a CVD method.
  • a first step of arranging the metal-based bonding material on the main body 12 is performed (step S11).
  • the shape of the metal-based bonding material disposed on the main body 12 is a rectangular frame shape having a separation portion G partially separated in the circumferential direction. That is, the square frame-shaped metal-based joining material includes at least one separating portion that divides the metal-based joining material into a plurality of portions that are separated in the circumferential direction.
  • a coating method of applying the metal-based bonding material onto the main body 12 can be used.
  • a commercially available paste-like metal-based bonding material can be used.
  • the coating method include a printing method using a mask (screen printing method), a coating method using a dispenser, and the like.
  • a metal-based joining material formed in a predetermined shape in advance may be arranged on the main body 12.
  • Step S12 a second step of forming the bonding portion 13 by melting and cooling the metal-based bonding material disposed on the main body portion 12 is performed.
  • the metal-based joining material can be melted by heating the main body 12 on which the metal-based joining material is arranged using a well-known reflow furnace.
  • the metal-based joining material is joined (welded) to the main body 12 by being cooled after being melted on the main body 12.
  • cooling after melting the metal-based joining material is performed by gradually cooling the temperature in a temperature range of 150 ° C. or more and 300 ° C. or less, and a temperature of 2 minutes or more and 30 minutes or less. It is preferable to include In this case, the stress of the metal-based joining material can be further reduced, and the productivity of the lid member 11 can be easily maintained.
  • an integrated product in which the plurality of lid members 11 are integrated is obtained.
  • a plurality of lid members 11 can be obtained by cutting the obtained integral product by a known cutting method using a cutting blade, a laser, or the like.
  • the base 14 in which the electronic component 15 is accommodated in the concave portion 16 is prepared (Step S13).
  • the material of the substrate 14 prepared in step S13 include ceramics such as aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, and silicon nitride; glass ceramics obtained by mixing and sintering these ceramics with glass powder; and Fe—Ni—Co alloy , Cu-W alloys, and alloys such as Kovar (registered trademark).
  • a metal layer M1 can be provided in the opening of the base 14 as needed.
  • the base 14 is made of ceramics, the base 14 is provided with the metal layer M1 containing the metal element constituting the bonding part 13 (metal-based bonding material) of the lid member 11, so that the base 14 and the bonding part 13 Adhesion (joining strength) can be improved.
  • Examples of the electronic component 15 housed in the recess 16 of the base 14 include an optical device such as a laser module, an LED light source, an optical sensor, an image sensor, and an optical switch.
  • the electronic component 15 may be a vibration sensor, an acceleration sensor, or the like.
  • Step S14 a mounting step of mounting the lid member 11 on the base 14 is performed (Step S14).
  • the heating is performed in a state where the base 14 in which the electronic component 15 is accommodated in the concave portion 16 and the joint portion 13 of the lid member 11 are pressed.
  • the metal-based bonding material melted by heating is pressed between the main body 12 of the lid member 11 and the base 14, so that the bonding portion 13 flows and separates.
  • the joining portion 13 becomes a continuous frame-shaped, ie, endless annular sealing portion 17 surrounding the opening of the concave portion 16.
  • the lid member 11 is used by being attached to a base 14 having a concave portion 16 in which an electronic component 15 is accommodated.
  • the lid member 11 has a main body 12 and a joint 13 provided on the main body 12.
  • the joining portion 13 is joined to the base 14 at a position surrounding the opening of the recess 16 when the lid member 11 is mounted on the base 14.
  • the method of manufacturing the lid member 11 includes a first step of disposing a metal-based bonding material on the main body 12, and a method of melting the metal-based bonding material disposed on the main body 12 and then cooling the same to cool the bonding part 13. And a second step of forming.
  • the shape of the metal-based joining material disposed on the main body 12 is a frame shape having a separation portion G that is partially separated in the circumferential direction. That is, the frame-shaped metal-based joining material includes at least one separation portion G that divides the metal-based joining material into a plurality of portions that are separated in the circumferential direction.
  • the stress generated in the metal-based joining material in the second step can be reduced by the separation portion G. Thereby, the occurrence of peeling of the metal-based bonding material can be suppressed.
  • the shape of the metal-based bonding material disposed on the main body 12 in the first step is a square frame shape having a separated portion G in at least one of the four corners. It is preferable that That is, it is preferable that the rectangular frame-shaped metal-based bonding material is divided into a plurality of portions separated in the circumferential direction of the metal-based bonding material by the separation portions G provided at at least one corner.
  • the main body 12 has a light-transmitting substrate 12a and a metal layer 12b provided on the substrate 12a.
  • the shape of the metal layer 12b of the main body 12 is a continuous square frame shape that is arranged so as to surround the opening of the concave portion 16 of the base 14.
  • a metal-based bonding material is disposed on the metal layer 12b in the first step.
  • the stress generated in the metal-based joining material in the second step is reduced by the separation portion G, and the lid member 11 having the light transmitting portion can be manufactured. Accordingly, it is possible to obtain the lid member 11 having the light transmitting portion and suppressing the occurrence of peeling of the metal-based bonding material.
  • the substrate 12a is preferably a glass substrate
  • the metal layer 12b has an Au layer
  • the metal-based bonding material preferably contains Au.
  • a metal-based bonding material is disposed on the Au layer in the first step.
  • the bonding strength between the metal layer 12b and the metal-based bonding material can be increased.
  • the bonding strength between the metal layer 12b and the metal-based bonding material is increased, separation between the glass substrate and the metal layer 12b tends to easily occur due to residual stress of the metal-based bonding material.
  • the stress generated in the metal-based joining material is relaxed by the separation portion G, so that the occurrence of peeling of the metal layer 12b due to the residual stress of the metal-based joining material can be suitably suppressed.
  • the productivity of the lid member 11 can be increased.
  • the joining portion 13 of the lid member 11 is formed of a metal-based joining material.
  • the shape of the joining portion 13 of the lid member 11 is a frame shape having a separation portion G partially separated in the circumferential direction. That is, the frame-shaped joining portion 13 includes at least one separation portion G that divides the joining portion 13 into a plurality of portions separated in the circumferential direction.
  • the residual stress of the metal-based joining material is reduced by the separation portion G. Therefore, in the lid member 11, the occurrence of peeling of the metal-based bonding material can be suppressed.
  • the joint portion 13 of the lid member 11 may have a separation portion G located at an intermediate portion of the extension portion E connecting between adjacent corner portions. That is, the rectangular frame-shaped joining portion 13 may be divided into a plurality of portions separated in the circumferential direction of the joining portion 13 by the separating portion G provided at the intermediate portion of at least one extending portion E. More preferably, the joint 13 has a pair of spaced portions G located at a pair of opposed middle portions, and further preferably has four spaced portions G located at the four middle portions. In addition, it can be changed so as to have the separation parts G at both the corners of the joint 13 and the intermediate part of the joint 13.
  • the shape of the joint portion 13 of the lid member 11 may be a rectangular frame shape having a narrow portion 13a having a small width. That is, the joining portion 13 having a rectangular frame shape may have a portion that is narrower at least in a part of the joining portion 13 in the circumferential direction than the other portions of the joining portion 13. In this case, the residual stress of the metal-based joining material is reduced by the narrow portion 13a. Therefore, in the lid member 11, the occurrence of peeling of the metal-based bonding material can be suppressed.
  • the width W1 of the narrow portion 13a is preferably not more than 2/3, more preferably not more than 1/2 of the width W2 of the portion of the joining portion 13 adjacent to the narrow portion 13a.
  • the joining portion 13 has a portion having a width of preferably 2 or less, more preferably ⁇ or less, in at least a part of the joining portion 13 in the circumferential direction, as compared with other portions of the joining portion 13. Is preferred.
  • the width dimension W1 of the narrow portion 13a is preferably 0.1 mm or more and 0.8 mm or less, and more preferably 0.15 mm or more and 0.5 mm or less. It is preferable that the width dimension W2 of the portion of the joining portion 13 adjacent to the narrow portion 13a is 0.2 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the narrow portions 13 a of the joining portion 13 of the lid member 11 can be formed at four corners of the joining portion 13.
  • FIGS. 8 and 9 show an example in which the joining portion 13 is narrow in the narrow portion 13a so as to be continuous inside the rectangular frame shape, the present invention is not limited to this.
  • the joining portion 13 may be narrower in the narrower portion 13a so as to be continuous outside the rectangular frame shape.
  • the joining portion 13 may be narrower in the narrower portion 13a so as to be continuous at the central portion of the square frame shape.
  • the shape of the metal-based bonding material disposed on the main body portion 12 in the first step is partially changed to a frame shape having the narrow portion 13a having a small width, and thereafter, the frame is formed. It can be obtained by performing two steps.
  • the lid member 11 having the narrow portion 13a is provided with a frame-shaped metal-based joining material having a spaced apart portion that is partially separated in the circumferential direction. It can also be obtained by flowing an adjacent metal-based joining material. That is, in the first process, the narrow portion 13a can be formed by using the second process without forming the narrow portion.
  • the joining part 13 of the lid member 11 may have both the narrow part 13a and the separation part G.
  • the outer shape of the lid member 11 is not limited to a square shape, and may be, for example, a polygonal shape such as a triangular shape, a hexagonal shape, or a circular shape.
  • the frame shape of the joint 13 of the lid member 11 is not limited to a square frame shape, and may be, for example, a polygonal frame shape other than the square frame shape, a circular frame shape, or the like.
  • the lid member 11 may have a light-impermeable main body that does not transmit light.
  • the metal layer 12b may be omitted.
  • SYMBOLS 11 Lid member, 12 ... Main body part, 12a ... Substrate, 12b ... Metal layer, 13 ... Joint part, 13a ... Narrow part, 14 ... Substrate, 15 ... Electronic component, 16 ... Concave part, 17 ... Sealing part, G ... Separator.

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Abstract

蓋部材(11)は、電子部品が収容される凹部を有する基体に装着して用いられる。蓋部材(11)は、本体部(12)と、本体部(12)に設けられ、蓋部材(11)を基体に装着する際に凹部の開口を取り囲む位置で基体に接合される接合部(13)とを有する。蓋部材(11)の製造方法は、本体部(12)上に金属系接合材を配置する第1工程と、本体部(12)上に配置された金属系接合材を溶融させた後に冷却することで接合部(13)を形成する第2工程とを備える。第1工程において本体部(12)上に配置する金属系接合材の形状を、周方向において部分的に離間した離間部(G)、及び周方向において部分的に幅の狭い幅狭部の少なくとも一方を有する枠形状とする。

Description

蓋部材の製造方法、蓋部材、及び電子部品パッケージの製造方法
 本発明は、蓋部材の製造方法、蓋部材、及び電子部品パッケージの製造方法に関する。
 電子部品が収容される凹部を有する基体には、その凹部の開口を封止する蓋部材が装着される。特許文献1に開示されるように基体と蓋部材とは、例えば、Au-Sn合金等の金属系接合材を用いて接合することができる。
特開2018-037581号公報
 上記のように金属系接合材を用いて基体に蓋部材を接合する場合、蓋部材の本体部に金属系接合材を予め接合することで、蓋部材と基体とを接合する工程を簡略化することができる。しかしながら、このように予め本体部に接合された金属系接合材を有する蓋部材では、金属系接合材の残留応力により、本体部から金属系接合材が剥離するおそれがある。
 本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属系接合材の剥離の発生を抑えることのできる蓋部材の製造方法、蓋部材、及び電子部品パッケージの製造方法を提供することにある。
 上記課題を解決する蓋部材の製造方法は、電子部品が収容される凹部を有する基体に装着して用いられる蓋部材の製造方法であって、前記蓋部材は、本体部と、前記本体部に設けられ、前記蓋部材を前記基体に装着する際に前記凹部の開口を取り囲む位置で前記基体に接合される接合部と、を有し、前記製造方法は、前記本体部上に金属系接合材を配置する第1工程と、前記本体部上に配置された金属系接合材を溶融させた後に冷却することで前記接合部を形成する第2工程と、を備え、前記第1工程において前記本体部上に配置する前記金属系接合材の形状を、周方向において部分的に離間した離間部、及び周方向において部分的に幅の狭い幅狭部の少なくとも一方を有する枠形状とする。すなわち、枠形状の金属系接合材は、金属系接合材をその周方向において離間した複数の部分に分ける少なくとも一つの離間部を備えるか、あるいは、金属系接合材の周方向の少なくとも一部に金属系接合材のその他の部分に比べて幅の狭い部分を有している。
 この方法によれば、第2工程において金属系接合材に生じる応力を上記離間部及び幅狭部の少なくとも一方によって緩和することができる。
 上記蓋部材の製造方法では、前記第1工程において前記本体部上に配置する前記金属系接合材の形状を、4つの隅部のうち少なくとも一つの隅部に前記離間部及び前記幅狭部の少なくとも一方を有する四角枠形状とすることが好ましい。すなわち、四角枠形状の金属系接合材は、少なくとも一つの隅部に設けられた離間部により金属系接合材の周方向において離間した複数の部分に分けられているか、あるいは、少なくとも一つの隅部に金属系接合材のその他の部分に比べて幅の狭い部分を有していることが好ましい。
 この方法によれば、第2工程の接合部の形成において、残留応力が集中し易い隅部を削減することができる。
 上記蓋部材の製造方法において、前記本体部は、光透過性を有する基板と、前記基板上に設けられる金属層と、を有し、前記金属層の形状は、前記基体の前記凹部の開口を取り囲むように配置される連続の枠形状であり、前記第1工程において前記金属層上に前記金属系接合材を配置することが好ましい。
 この方法によれば、第2工程において金属系接合材に生じる応力を上記離間部及び幅狭部の少なくとも一方によって緩和し、光透過部を有する蓋部材を製造することができる。
 上記蓋部材の製造方法において、前記基板は、ガラス基板であり、前記金属層は、Au層を有し、前記金属系接合材は、Auを含み、前記第1工程において前記Au層上に前記金属系接合材を配置することが好ましい。
 上記のようにAu層上にAuを含む金属系接合材を配置する場合、金属層と金属系接合材との接合強度を高めることができる。ここで、金属層と金属系接合材との接合強度を高めると、金属系接合材の残留応力によってガラス基板と金属層との間の剥離が生じ易くなる傾向にある。上記方法では、金属系接合材に生じる応力を上記の離間部及び幅狭部の少なくとも一方によって緩和することで、金属系接合材の残留応力に基づく金属層の剥離の発生を好適に抑えることができる。
 上記蓋部材の製造方法では、前記第1工程において塗布法を用いて前記本体部上に前記金属系接合材を配置することが好ましい。
 この方法によれば、蓋部材の生産性を高めることが容易となる。
 上記蓋部材の製造方法において、前記幅狭部の幅寸法は、前記幅狭部に隣接する金属系接合材の部分の幅寸法の2/3以下であることが好ましい。すなわち、金属系接合材は、金属系接合材の周方向の少なくとも一部に金属系接合材のその他の部分に比べて幅が2/3以下の部分を有していることが好ましい。
 上記課題を解決する蓋部材は、電子部品が収容される凹部を有する基体に装着して用いられる蓋部材であって、本体部と、前記本体部に設けられ、前記蓋部材を前記基体に装着する際に前記凹部の開口を取り囲む位置で前記基体に接合される接合部と、を有し、前記接合部は、金属系接合材から形成され、前記接合部の形状が、周方向において部分的に離間した離間部、及び周方向において部分的に幅の狭い幅狭部の少なくとも一方を有する枠形状である。すなわち、枠形状の接合部は、接合部をその周方向において離間した複数の部分に分ける少なくとも1つの離間部を備えるか、あるいは、接合部の周方向の少なくとも一部に接合部のその他の部分に比べて幅の狭い部分を有している。
 上記蓋部材において、前記幅狭部の幅寸法は、前記幅狭部に隣接する接合部の部分の幅寸法の2/3以下であることが好ましい。すなわち、接合部は、接合部の周方向の少なくとも一部に接合部のその他の部分に比べて幅が2/3以下の部分を有していることが好ましい。
 上記課題を解決する電子部品パッケージの製造方法は、上記蓋部材と前記基体とを備える電子部品パッケージの製造方法であって、前記蓋部材を前記基体に装着する装着工程を備え、前記装着工程は、前記凹部に前記電子部品が収容された前記基体と前記蓋部材の前記接合部とを圧接させた状態で加熱することで、前記接合部により前記基体の前記凹部の開口を封止する。
 本発明によれば、金属系接合材の剥離の発生を抑えることができる。
(a)は、実施形態における蓋部材を示す平面図であり、(b)は、(a)の1b-1b線に沿った断面図である。 (a)は、蓋部材の製造方法を示すフロー図であり、(b)は、電子部品パッケージの製造方法を示すフロー図である。 蓋部材の製造方法で準備する基体を示す平面図である。 蓋部材の製造方法の第1工程を説明する説明図である。 電子部品パッケージの製造方法を説明する断面図である。 電子部品パッケージを示す断面図である。 蓋部材の変更例を示す平面図である。 蓋部材の変更例を示す平面図である。 蓋部材の変更例を示す平面図である。
 以下、蓋部材の製造方法、蓋部材、及び電子部品パッケージの製造方法について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
 図1(a)及び図1(b)に示すように、蓋部材11は、本体部12と、本体部12に設けられる接合部13とを有している。図5に示すように、蓋部材11は、基体14に装着して用いられる。基体14は、電子部品15が収容される凹部16を有している。蓋部材11の接合部13は、蓋部材11を基体14に装着する際に基体14の凹部16の開口を取り囲む位置で基体14に接合されるように配置されている。
 図1(b)に示すように、蓋部材11の本体部12は、光透過性を有する基板12aと、基板12aに設けられる金属層12bとを有している。
 光透過性を有する基板12aの具体例としては、ガラス基板、サファイア基板、樹脂基板等が挙げられる。基板12aは、反射防止膜等の機能性膜付き基板であってもよい。例えば、図5に示す基体14の凹部16に収容される電子部品15が紫外線を照射する光源、又は紫外線を受光する素子の場合、紫外線透過性を有する基板が用いられる。基板の厚さは、0.1mm以上、1mm以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.2mm以上、0.5mm以下の範囲内である。
 本体部12の金属層12bは、基板12aと接合部13との接合強度を確保するために設けられている。金属層12bの形状は、基体14の凹部16の開口を取り囲むように配置される連続の枠形状である。金属層12bは、基板12a側から順に、下地層、中間層、及び表層の三層から構成される。下地層に用いられる金属としては、例えば、Cr、Ta、W、Ti、Mo、Ni、Pt等が挙げられる。中間層に用いられる金属としては、例えば、Ni、Pt、Pd等が挙げられる。表層に用いられる金属としては、例えば、Au、Sn、Ag、Ni、Pt等が挙げられる。金属層12bに用いられる金属は、単体であってもよいし、合金であってもよい。
 図1(a)及び図1(b)に示すように、本実施形態の蓋部材11における接合部13の形状は、周方向において部分的に離間した離間部Gを有する四角枠形状である。すなわち、四角枠形状の接合部13は、接合部13をその周方向において離間した複数の部分に分ける少なくとも一つの離間部Gを備える。四角枠形状の接合部13は、4つの隅部のうち少なくとも一つの隅部に離間部Gを有することが好ましい。すなわち、四角枠形状の接合部13は、少なくとも一つの隅部に設けられた離間部Gにより接合部13の周方向において離間した複数の部分に分けられていることが好ましい。また、接合部13は、対角を構成する一対の隅部にそれぞれ位置する一対の離間部Gを有することがより好ましく、本実施形態のように4つの隅部にそれぞれ位置する4つの離間部Gを有することがさらに好ましい。
 接合部13は、金属系接合材から形成される。詳述すると、接合部13は、金属系接合材からなるとともに本体部12の外縁に沿うように延在する延在部Eと、延在部Eと延在部Eとの間に形成された離間部Gとを有する。金属系接合材としては、半田材やろう材として市販されるもの用いることができる。金属系接合材としては、例えば、Au-Sn合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金等が挙げられる。
 本体部12の基板12aがガラス基板の場合、ガラス基板上にAu層を有する金属層12bを設けるとともに、Au層上にAuを含む金属系接合材から構成される接合部13を設けることが好適である。金属層12bは、例えば、下地層としてCr層、中間層としてNi層、表層としてAu層の三層構造で構成することができる。
 次に、蓋部材11の製造方法について説明する。
 図2(a)に示すように、蓋部材11の製造方法では、まず、本体部12を準備するステップS10を行う。図3に示すように、本実施形態のステップS10において準備する本体部12は、複数の本体部12が個別に分離される前の一体となった状態(所謂、マザー基板の状態)とされているが、個別の本体部12を準備してもよい。本体部12は、基板12aの主面上に金属膜(金属層12b)を成膜することで得られる。金属膜の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト又はイオンプレーティングを用いた真空蒸着法、及びCVD法が挙げられる。
 次に、図4に示すように、蓋部材11の製造方法では、本体部12上に金属系接合材を配置する第1工程を行う(ステップS11)。ステップS11の第1工程において、本体部12上に配置する金属系接合材の形状を、周方向において部分的に離間した離間部Gを有する四角枠形状とする。すなわち、四角枠形状の金属系接合材は、金属系接合材をその周方向において離間した複数の部分に分ける少なくとも一つの離間部を備える。
 ステップS11の金属系接合材の配置では、金属系接合材を本体部12上に塗布する塗布法を用いることができる。塗布法では、市販のペースト状の金属系接合材を用いることができる。塗布法の例としては、マスクを用いた印刷法(スクリーン印刷法)、ディスペンサを用いた塗布法等が挙げられる。なお、ステップS11の金属系接合材の配置では、予め所定形状に形成した金属系接合材の成形体を本体部12上に配置してもよい。
 次に、蓋部材11の製造方法では、本体部12上に配置された金属系接合材を溶融させた後に冷却することで接合部13を形成する第2工程を行う(ステップS12)。ステップS12の接合部13の形成では、金属系接合材を配置した本体部12を周知のリフロー炉を用いて加熱することで、金属系接合材を溶融させることができる。金属系接合材は、本体部12上で溶融された後に冷却されることで、本体部12に接合(溶着)される。
 ステップS12の第2工程において、金属系接合材を溶融させた後の冷却は、150℃以上、300℃以下の温度範囲、2分間以上、30分間以下の時間の条件で温度を維持する徐冷を含むことが好ましい。この場合、金属系接合材の応力をより緩和することができ、かつ蓋部材11の生産性も維持し易い。
 本実施形態におけるステップS12の第2工程では、複数の蓋部材11が一体となった一体品が得られる。得られた一体品を切断刃や、レーザー等を用いた周知の切断法により切断することで、複数の蓋部材11を得ることができる。
 次に、電子部品パッケージの製造方法について説明する。
 図2(b)に示すように、電子部品パッケージの製造方法では、まず、凹部16に電子部品15が収容された基体14を準備する(ステップS13)。ステップS13で準備する基体14の材質としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、これらセラミックスとガラス粉末が混合焼結されて成るガラスセラミックス、Fe-Ni-Co合金、Cu-W合金、Kovar(登録商標)等の合金等が挙げられる。
 図5に示すように、基体14の開口部には、必要に応じて金属層M1を設けることができる。例えば、基体14がセラミックスから構成される場合、蓋部材11の接合部13(金属系接合材)を構成する金属元素を含む金属層M1を基体14に設けることで、基体14と接合部13との密着性(接合強度)を高めることができる。
 基体14の凹部16内に収容される電子部品15としては、例えば、レーザーモジュール、LED光源、光センサ、撮像素子、光スイッチ等の光学デバイスが挙げられる。電子部品15は、振動センサ、加速度センサ等であってもよい。
 次に、図2(b)に示すように、電子部品パッケージの製造方法では、蓋部材11を基体14に装着する装着工程を行う(ステップS14)。
 図6に示すように、ステップS14の装着工程では、凹部16に電子部品15が収容された基体14と蓋部材11の接合部13とを圧接させた状態で加熱する。詳述すると、ステップS14の装着工程では、蓋部材11の本体部12と、基体14との間において、加熱により溶融された金属系接合材を加圧することで、接合部13が流動して離間部Gを埋め、接合部13は、凹部16の開口を取り囲むように連続した枠状すなわち無端環状の封止部17となる。これにより、基体14の凹部16の気密性が保たれた電子部品パッケージが得られる。
 次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
 (1)蓋部材11は、電子部品15が収容される凹部16を有する基体14に装着して用いられる。蓋部材11は、本体部12と、本体部12に設けられる接合部13とを有している。接合部13は、蓋部材11を基体14に装着する際に凹部16の開口を取り囲む位置で基体14に接合される。
 蓋部材11の製造方法は、本体部12上に金属系接合材を配置する第1工程と、本体部12上に配置された金属系接合材を溶融させた後に冷却することで接合部13を形成する第2工程とを備えている。蓋部材11の製造方法の第1工程において、本体部12上に配置する金属系接合材の形状を、周方向において部分的に離間した離間部Gを有する枠形状とする。すなわち、枠形状の金属系接合材は、金属系接合材をその周方向において離間した複数の部分に分ける少なくとも一つの離間部Gを備える。
 この方法によれば、第2工程において金属系接合材に生じる応力を上記離間部Gによって緩和することができる。これにより、金属系接合材の剥離の発生を抑えることができる。
 (2)蓋部材11の製造方法では、第1工程において本体部12上に配置する金属系接合材の形状を、4つの隅部のうち少なくとも一つの隅部に離間部Gを有する四角枠形状とすることが好ましい。すなわち、四角枠形状の金属系接合材は、少なくとも一つの隅部に設けられた離間部Gにより金属系接合材の周方向において離間した複数の部分に分けられていることが好ましい。
 この場合、第2工程の接合部13の形成において、残留応力が集中し易い隅部を削減することができる。従って、金属系接合材の剥離の発生を好適に抑えることができる。
 (3)蓋部材11の製造方法において、本体部12は、光透過性を有する基板12aと、基板12a上に設けられる金属層12bとを有している。本体部12の金属層12bの形状は、基体14の凹部16の開口を取り囲むように配置される連続の四角枠形状である。蓋部材11の製造方法では、第1工程において金属層12b上に金属系接合材を配置している。
 この場合、第2工程において金属系接合材に生じる応力を離間部Gによって緩和し、光透過部を有する蓋部材11を製造することができる。従って、光透過部を有し、金属系接合材の剥離の発生を抑えた蓋部材11を得ることができる。
 (4)蓋部材11の製造方法において、基板12aは、ガラス基板であり、金属層12bは、Au層を有し、金属系接合材は、Auを含むことが好ましい。この場合、第1工程においてAu層上に金属系接合材を配置する。
 このように、Au層上にAuを含む金属系接合材を配置する場合、金属層12bと金属系接合材との接合強度を高めることができる。ここで、金属層12bと金属系接合材との接合強度を高めると、金属系接合材の残留応力によってガラス基板と金属層12bとの間の剥離が生じ易くなる傾向にある。上記方法では、金属系接合材に生じる応力を上記の離間部Gによって緩和することで、金属系接合材の残留応力に基づく金属層12bの剥離の発生を好適に抑えることができる。
 (5)蓋部材11の製造方法の第1工程では、塗布法を用いて本体部12上に金属系接合材を配置することが好ましい。この場合、蓋部材11の生産性を高めることが可能となる。
 (6)蓋部材11の接合部13は、金属系接合材から形成されている。蓋部材11の接合部13の形状は、周方向において部分的に離間した離間部Gを有する枠形状である。すなわち、枠形状の接合部13は、接合部13をその周方向において離間した複数の部分に分ける少なくとも1つの離間部Gを備える。
 この構成によれば、蓋部材11において、金属系接合材の残留応力は、離間部Gによって緩和される。従って、蓋部材11において、金属系接合材の剥離の発生を抑えることができる。
 (変更例)
 本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
 ・図7に示すように、蓋部材11の接合部13は、隣り合う隅部の間を連結する延在部Eの中間部分に位置する離間部Gを有していてもよい。すなわち、四角枠形状の接合部13は、少なくとも一つの延在部Eの中間部分に設けられた離間部Gにより接合部13の周方向において離間した複数の部分に分けられていてもよい。接合部13は、対向する一対の中間部分にそれぞれ位置する一対の離間部Gを有することがより好ましく、4つの中間部分にそれぞれ位置する4つの離間部Gを有することがさらに好ましい。なお、接合部13の隅部と接合部13の中間部分との両方に離間部Gを有するように変更することもできる。
 ・図8に示すように、蓋部材11の接合部13の形状は、部分的に幅の狭い幅狭部13aを有する四角枠形状であってもよい。すなわち、四角枠形状の接合部13は、接合部13の周方向の少なくとも一部に接合部13のその他の部分に比べて幅の狭い部分を有していてもよい。この場合、金属系接合材の残留応力は、幅狭部13aによって緩和される。従って、蓋部材11において、金属系接合材の剥離の発生を抑えることができる。幅狭部13aの幅寸法W1は、幅狭部13aに隣接する接合部13の部分の幅寸法W2の2/3以下であることが好ましく、より好ましくは1/2以下である。すなわち、接合部13は、接合部13の周方向の少なくとも一部に接合部13のその他の部分に比べて幅が好ましくは2/3以下、より好ましくは1/2以下の部分を有していることが好ましい。幅狭部13aの幅寸法W1は、0.1mm以上0.8mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.15mm以上0.5mm以下である。幅狭部13aに隣接する接合部13の部分の幅寸法W2は、0.2mm以上2.0mm以下であることが好ましい。
 また、図9に示すように、蓋部材11の接合部13における幅狭部13aは、接合部13の四隅に形成することもできる。
 なお、図8及び図9では、接合部13が、幅狭部13aにおいて、四角枠形状の内側で連続するように幅狭となっている例を示したが、これに限られない。例えば、接合部13は、幅狭部13aにおいて、四角枠形状の外側で連続するように幅狭となっていてもよい。あるいは、接合部13は、幅狭部13aにおいて、四角枠形状の中央部分で連続するように幅狭となっていてもよい。
 このように幅狭部13aを有する蓋部材11は、第1工程において本体部12に配置する金属系接合材の形状を部分的に幅の狭い幅狭部13aを有する枠形状とし、その後に第2工程を行うことで得ることができる。なお、幅狭部13aを有する蓋部材11は、第1工程において、周方向において部分的に離間した離間部を有する枠形状の金属系接合材を配置し、その後の第2工程において離間部に隣接する金属系接合材を流動させることで得ることもできる。すなわち、第1工程では、幅狭部を形成せずに、第2工程を利用して幅狭部13aを形成することもできる。なお、蓋部材11の接合部13は、幅狭部13aと離間部Gの両方を有していてもよい。
 ・蓋部材11の外形は、四角形状に限定されず、例えば、三角形状、六角形状等の多角形状であってもよいし、円形状であってもよい。
 ・蓋部材11の接合部13の枠形状は、四角枠状に限定されず、例えば、四角枠状以外の多角枠状や円形枠状等であってもよい。
 ・蓋部材11は、光を透過させない光非透過性を有する本体部を有していてもよい。例えば、蓋部材11として、金属製の本体部を採用する場合、金属層12bを省略することもできる。
 11…蓋部材、12…本体部、12a…基板、12b…金属層、13…接合部、13a…幅狭部、14…基体、15…電子部品、16…凹部、17…封止部、G…離間部。

Claims (9)

  1.  電子部品が収容される凹部を有する基体に装着して用いられる蓋部材の製造方法であって、
     前記蓋部材は、本体部と、前記本体部に設けられ、前記蓋部材を前記基体に装着する際に前記凹部の開口を取り囲む位置で前記基体に接合される接合部と、を有し、
     前記製造方法は、前記本体部上に金属系接合材を配置する第1工程と、前記本体部上に配置された金属系接合材を溶融させた後に冷却することで前記接合部を形成する第2工程と、を備え、
     前記第1工程において前記本体部上に配置する前記金属系接合材の形状を、周方向において部分的に離間した離間部、及び周方向において部分的に幅の狭い幅狭部の少なくとも一方を有する枠形状とすることを特徴とする蓋部材の製造方法。
  2.  前記第1工程において前記本体部上に配置する前記金属系接合材の形状を、4つの隅部のうち少なくとも一つの隅部に前記離間部及び前記幅狭部の少なくとも一方を有する四角枠形状とすることを特徴とする請求項1に記載の蓋部材の製造方法。
  3.  前記本体部は、光透過性を有する基板と、前記基板上に設けられる金属層と、を有し、前記金属層の形状は、前記基体の前記凹部の開口を取り囲むように配置される連続の枠形状であり、前記第1工程において前記金属層上に前記金属系接合材を配置することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蓋部材の製造方法。
  4.  前記基板は、ガラス基板であり、
     前記金属層は、Au層を有し、
     前記金属系接合材は、Auを含み、
     前記第1工程において前記Au層上に前記金属系接合材を配置することを特徴とする請求項3に記載の蓋部材の製造方法。
  5.  前記第1工程において塗布法を用いて前記本体部上に前記金属系接合材を配置することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の蓋部材の製造方法。
  6.  前記幅狭部の幅寸法は、前記幅狭部に隣接する金属系接合材の部分の幅寸法の2/3以下であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の蓋部材の製造方法。
  7.  電子部品が収容される凹部を有する基体に装着して用いられる蓋部材であって、
     本体部と、前記本体部に設けられ、前記蓋部材を前記基体に装着する際に前記凹部の開口を取り囲む位置で前記基体に接合される接合部と、を有し、
     前記接合部は、金属系接合材から形成され、
     前記接合部の形状が、周方向において部分的に離間した離間部、及び周方向において部分的に幅の狭い幅狭部の少なくとも一方を有する枠形状であることを特徴とする蓋部材。
  8.  前記幅狭部の幅寸法は、前記幅狭部に隣接する接合部の部分の幅寸法の2/3以下であることを特徴とする請求項7に記載の蓋部材。
  9.  請求項7又は8に記載の蓋部材と前記基体とを備える電子部品パッケージの製造方法であって、前記蓋部材を前記基体に装着する装着工程を備え、
     前記装着工程は、前記凹部に前記電子部品が収容された前記基体と前記蓋部材の前記接合部とを圧接させた状態で加熱することで、前記接合部により前記基体の前記凹部の開口を封止することを特徴とする電子部品パッケージの製造方法。
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