WO2021066024A1 - 蓋体、電子部品収容用パッケージ及び電子装置 - Google Patents

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WO2021066024A1
WO2021066024A1 PCT/JP2020/037188 JP2020037188W WO2021066024A1 WO 2021066024 A1 WO2021066024 A1 WO 2021066024A1 JP 2020037188 W JP2020037188 W JP 2020037188W WO 2021066024 A1 WO2021066024 A1 WO 2021066024A1
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film
lid
electronic component
substrate
base
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PCT/JP2020/037188
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貴幸 木村
久樹 増田
田中　裕子
隆行 大山
吉弘 上村
三浦　浩之
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京セラ株式会社
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    • H01L2224/83455—Nickel [Ni] as principal constituent

Definitions

  • This disclosure relates to a lid, a package for accommodating electronic components, and an electronic device.
  • Patent Document 1 a lid in which a Ni film, a Kov substrate, a Cu film, and an AgCu film (brazing material) are laminated in this order is disclosed.
  • Patent Document 2 a lid body to which a Cu—Ni alloy film is applied instead of the above Cu film is disclosed.
  • the lid according to the present disclosure includes a substrate containing an alloy of iron and nickel, a first film containing nickel located on the lower surface of the substrate, and copper located on the lower surface of the first film. It also includes a second film.
  • the electronic component accommodating package includes the lid and the lid.
  • a base for mounting electronic components having a base having a mounting portion on which electronic components are mounted on the upper surface, and a frame portion located on the upper surface of the base and surrounding the mounting portion and to which the lower surface of the lid is joined. And have.
  • the electronic device includes the electronic component accommodating package and the electronic component mounted on the mounting portion.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the electronic device which concerns on embodiment of this invention. However, the lid is shown in a separated state. It is a laminated cross-sectional view of an example of the lid body of FIG. It is a laminated cross-sectional view of another example of the lid body of FIG. It is a cross-sectional photograph of the lid body of this Example. It is a cross-sectional photograph of the lid body of the comparative example.
  • the surface facing the inside of the package is referred to as the "lower surface”, and the surface facing the outside, which is the opposite surface thereof, is referred to as the "upper surface”. It does not specify the vertical direction.
  • the "thickness” means a length in a direction perpendicular to the upper surface in a cross section perpendicular to the upper surface of the lid.
  • the cross section is a cross section of a portion excluding the edge of the lid where shape variation is likely to occur.
  • the electronic component accommodating package 1 of the present embodiment includes a lid 2 and an electronic component mounting substrate 3.
  • the lid 2 has a flat plate shape and has an upper surface 21 and a lower surface 22.
  • the lid 2 includes a substrate 20, a first film 22a, and a second film 22b.
  • the first film 22a is located on the lower surface Sb of the substrate 20.
  • the second film 22b is located on the first lower surface S1 of the first film 22a.
  • the third film 22c may be located on the second lower surface S2 of the second film 22b, or the bonding material 29 may be located on the second lower surface S2 of the second film 22b. ..
  • the bonding material 29 may be located on the third lower surface S3 of the third film 22c.
  • the fourth film 21a may be located on the upper surface Sa of the substrate 20.
  • the substrate 20 contains an alloy of iron and nickel.
  • the alloy of iron and nickel is, for example, Kovar (Fe—Ni—Co alloy).
  • the weight ratio of the components of Kovar may be based on the international standard ASMT-F15.
  • the weight ratio of the components of Kovar is 53 to 54% for iron (Fe), 29% for nickel (Ni), and 17% for cobalt (Co).
  • the substrate 20 may be a 42 alloy (FE-Ni42).
  • the weight ratio of the 42 alloy is 42% for Ni and 57% for Fe, and contains trace amounts of other metals such as copper (Cu) and Mn (manganese).
  • the ratio of the above-mentioned components may have some manufacturing error.
  • the thickness of the substrate 20 is, for example, 0.02 to 4 mm.
  • the first film 22a is a metal film containing nickel. At this time, the first film 22a is mainly made of nickel, for example, and may contain a trace amount of impurities.
  • the thickness of the first film 22a is, for example, 0.002 mm to 0.02 mm.
  • the second film 22b is a metal film containing copper (Cu). At this time, the second film 22b is, for example, mainly made of copper and may contain a trace amount of impurities. The thickness of the second film 22b is, for example, 0.01 to 1 mm.
  • the third film 22c is a metal film containing nickel. At this time, the third film 22c is formed mainly of nickel, for example, and may contain a trace amount of impurities. The thickness of the third film 22c is, for example, 0.002 mm to 0.02 mm.
  • the fourth film 21a is a metal film containing nickel.
  • the fourth film 21a is mainly made of nickel, for example, and may contain a trace amount of impurities.
  • the thickness of the fourth film 21a is, for example, 0.002 mm to 0.02 mm.
  • the joining material 29 is for joining the electronic component mounting base 3 and the lid 2, which will be described later.
  • the bonding material 29 contains copper and silver (Ag).
  • the bonding material 29 contains, for example, a silver-copper brazing material.
  • a low melting point brazing material made of Au—Sn, a lead-free solder made of Sn—Ag—Cu, or the like may be used.
  • the thickness of the bonding material 29 is, for example, 0.05 to 0.5 mm.
  • the joining material 29 may be any material capable of joining metal materials to each other.
  • the Kov base 20 as a base containing Kovar, which is one of the alloys of iron and nickel, and the upper surface of the Kov base 20. It includes a Ni film (fourth film) 21a located at Sa.
  • the lid 2 is located on the lower surface Sb of the Kov substrate 20 and the Ni film (first film) 22a and the lower surface of the Ni film 22a, as shown in FIG.
  • the Cu film (second film) 22b is provided.
  • the lid 2 includes an AgCu film 29 as a bonding material located on the lower surface of the Cu film 22b.
  • the electronic component mounting substrate 3 has a base portion 31 and a frame portion 32.
  • the electronic component mounting substrate 3 may have an integrated container shape having a base portion 31 and a frame portion 32, or the base portion 31 and the frame portion 32 may have a separate container shape.
  • the base 31 has an electronic component mounting portion on the upper surface on which the electronic component 4 is mounted. Further, the frame portion 32 is located so as to surround the mounting portion, and the lower surface of the lid body 2 is joined.
  • the base 31 has wiring for pulling out the electrodes of the electronic component 4. More specifically, as shown in FIG. 1, the electronic component 4 is mounted on the mounting portion of the electronic component 4 inside the electronic component mounting substrate 3.
  • the outer peripheral portion 22 of the lower surface 22 of the lid 2 (the surface where the AgCu film 29 is located) is aligned with the outer peripheral portion 3a of the upper surface of the base 3 for mounting electronic components, and the AgCu film 29 is used as a brazing material for seam welding, direct seam welding, or heating by a firing furnace. Welded by etc.
  • the electronic component 4 is hermetically sealed in the electronic component accommodating package 1, and the electronic device 10 is configured.
  • a predetermined metal film is formed on the outer peripheral portion 3a of the upper surface before welding (depending on the type of the base material).
  • the base 3 for mounting electronic components is a plate-shaped member having a rectangular shape when viewed in a plan view, and may be an insulating material.
  • an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, or silicon carbide is made of a ceramic material such as a quality sintered body, an aluminum nitride material sintered body, a silicon nitride material sintered body, or glass ceramics.
  • the electronic component mounting substrate 3 is not limited to those made of these ceramic materials.
  • the material of the substrate 3 for mounting electronic components may include, for example, a resin material such as an epoxy resin, a polyimide resin, and a polyamide resin, and includes a composite material in which a glass cloth or an inorganic filler is added to these resin materials. But it may be.
  • the size of the electronic component mounting substrate 3 is, for example, 5 mm ⁇ 5 mm to 50 mm ⁇ 50 mm and a thickness of 0.3 mm to 3 mm in a plan view. Further, since the base 3 for mounting the electronic component contains the metal material, the structure can efficiently dissipate the heat generated from the electronic component 4 to the outside of the package 1.
  • the frame portion 32 has a rectangular frame shape as an inner edge and an outer edge when viewed in a plan view. Each side of the rectangular frame-shaped frame portion 32 is provided so as to be parallel to each side of the electronic component mounting base 3.
  • the frame portion 32 may be provided with a metal layer on the upper surface which is a surface facing the lid body 2.
  • the frame portion 32 made of a ceramic material may be provided by firing at the same time as the electronic component mounting substrate 3.
  • the frame portion 32 and the base portion 31 are separate bodies, they are located on the upper surface of the electronic component mounting substrate 3 via a bonding material such as a low melting point brazing material made of gold (Au) -tin (Sn).
  • the metal layer and the metal layer located on the lower surface of the frame portion 32 may be joined.
  • a metal material such as iron, copper, nickel, chromium, cobalt or tungsten, or an alloy made of these metals can be used.
  • the size of the frame portion 32 is, for example, 5 mm ⁇ 5 mm to 50 mm ⁇ 50 mm in a plan view, and the thickness is 0.5 mm to 2 mm.
  • the height of the frame portion 32 is, for example, 1 mm to 10 mm.
  • the lid 2 is joined to the upper surface of the frame 32 by a joining material such as a brazing material or solder so as to close the inside of the frame 32.
  • the lid body 2 has a rectangular shape in a plan view, and has a joining region joined to the upper surface of the frame portion 32 which is a surface facing the lid body 2 on the lower surface which is a surface facing the frame portion 32. ..
  • the electronic component accommodating package 1 according to the embodiment of the present invention shown above can maintain a good sealed state of the package by having the above-described configuration.
  • the electronic component 4 is mounted in the mounting region of the electronic component accommodating package 1 described above, and is electrically connected to the first electrode portion of the electronic component accommodating package 1. It is completed by that.
  • the electronic component 4 is mounted on a metal portion provided in a mounting region via a low melting point brazing material made of Au-Sn or a bonding material such as lead-free solder made of Sn-silver (Ag) -copper (Cu).
  • a low melting point brazing material made of Au-Sn or a bonding material such as lead-free solder made of Sn-silver (Ag) -copper (Cu).
  • Examples of the electronic component 4 include semiconductor elements for power devices in addition to ICs and LSIs.
  • the electronic component 4 is sealed by joining and fixing the lid 2 as a lid on the upper surface of the frame portion 32 in a state where the electronic component 4 is mounted (mounted) on the mounting portion.
  • the upper surface of the frame portion 32 and the joining region of the lid 2 are joined by an adhesive or an adhesive containing a joining material 29.
  • the adhesive is, for example, a low melting point brazing material made of Au—Sn, a lead-free solder made of Sn—Ag—Cu, or the like, in addition to the silver-copper described above.
  • the joining material 29 joins the frame portion 32 of the electronic component accommodating package 1 and the lid body 2, it is joined by a seam welding method or the like.
  • the possibility that the material of the second film 22b and the material of the bonding material 29 are bonded due to heat at the time of bonding can be reduced.
  • the possibility that the melting point of the bonding material 29 fluctuates can be reduced, and the bonding variation during welding due to the melting point variation of the bonding material 29 can be reduced.
  • the bonding material 29 contains silver and copper
  • the third film 22c is a metal such as nickel
  • the formation of the second alloy film 22e of silver and copper and nickel becomes easy. Therefore, as described above, the possibility that the material of the second film 22b and the material of the bonding material 29 are bonded by the heat at the time of bonding can be reduced.
  • the first alloy film 22d may be located entirely or partially between the second film 22b and the third film 22c.
  • the material of the second film 22b and the material of the bonding material 29 are bonded by the heat at the time of bonding.
  • the risk can be further reduced.
  • the second alloy film 22e may be located entirely between the third film 22c and the bonding material 29, or may be partially located.
  • the material of the second film 22b and the material of the bonding material 29 may be bonded by the heat at the time of bonding. Can be further reduced.
  • the first film (22a) and the fourth film (21a) may be made of the same material.
  • the material referred to here also includes materials containing different impurities and different amounts of impurities within a range that does not affect thermal expansion.
  • the thickness of the first film 22a and the thickness of the fourth film 21a are the same, the upper and lower layers of the substrate 20 can be further sandwiched by the same thermal expansion, so that the lid 2 is welded.
  • the same as used here may include an error in measuring the thickness, a manufacturing error, and the like.
  • the thickness of the fourth film 21a is within ⁇ 10% of the thickness of the first film 22a, it can be regarded as the same.
  • the thickness of the second film 22b may be larger than the thickness of the first film 22a, the thickness of the third film 22c, and the thickness of the fourth film 21a. Since the second film 22b contains copper, it has a lower elastic modulus than other configurations.
  • the second film 22b thicker, the amount of deformation of the lid 2 due to thermal stress can be further reduced when heat is applied at the time of joining the base 3 for mounting electronic components and the lid 2. Therefore, when welding or the like, the lid 2 can be joined to the electronic component mounting substrate 3 with a smaller pressure. As a result, the load applied to the electronic component mounting substrate 3 can be reduced. As a result, the possibility of mechanical loss such as cracks occurring in the lid 2 and the electronic component mounting substrate 3 can be reduced. Further, the third film 22c may be made of the same material as the first film 22a.
  • the upper and lower layers of the second film 22b can be sandwiched between materials having the same coefficient of thermal expansion, it is possible to reduce deformation and warpage of the second film 22b due to heat generated when the lid 2 is welded. ..
  • the same material referred to here includes those containing different impurities and different amounts of impurities within a range that does not affect thermal expansion.
  • the thickness of the first film 22a and the thickness of the third film 22c are the same, the upper and lower layers of the second film 22b can be further sandwiched by the same thermal expansion, so that the lid 2 can be welded. Deformation and warpage of the second film 22b due to heat generated during welding can be further reduced.
  • the same as used here may include an error in measuring the thickness, a manufacturing error, and the like.
  • the thickness of the third film 22c is within ⁇ 10% of the thickness of the first film 22a, it can be regarded as the same.
  • the third film 22c forms the first alloy film 22d with the second film 22b by the heat generated when the lid 2 is bonded to the electronic component mounting substrate 3. Therefore, the thickness of the third film 22c of the lid 2 joined to the electronic component mounting substrate 3 may be smaller than the thickness of the first film 22a.
  • the base 31 of the electronic component mounting substrate 3 is manufactured as follows, for example, when it is made of an aluminum oxide sintered body. First, the ceramic green sheet is formed into a sheet shape together with raw material powders such as aluminum oxide and silicon oxide, an appropriate organic binder and an organic solvent, and is produced into a rectangular sheet shape. Next, the laminate made of ceramic green sheets is produced by laminating a plurality of ceramic green sheets.
  • the laminated body does not necessarily have to be laminated with a plurality of ceramic green sheets, and only one layer may be used as long as there is no problem in terms of mechanical strength as the base 31 of the electronic component mounting substrate 3. .. Then, these ceramic green sheets are fired at a temperature of 1300 to 1600 ° C. to produce the base 31 of the electronic component mounting substrate 3.
  • the frame portion 32 is manufactured in the same manner as the above-mentioned electronic component mounting substrate 3 if it is made of, for example, an aluminum oxide sintered body.
  • the ceramic green sheet is produced in the form of a rectangular sheet by molding raw material powders such as aluminum oxide and silicon oxide into a sheet shape together with an appropriate organic binder and an organic solvent.
  • the laminate made of ceramic green sheets is produced by laminating a plurality of ceramic green sheets. Then, the laminated body is formed into a frame shape by providing a through hole in the central portion by a punching process.
  • the laminate is provided by printing a metal paste as a metal layer, which is prepared by mixing tungsten powder, an organic solvent and an organic binder, on the upper surface by a method such as a screen printing method. After that, the laminate is fired at a temperature of 1300 to 1600 ° C. to form the frame portion 32.
  • the frame portion 32 does not necessarily have to be formed by laminating a plurality of ceramic green sheets, and only one layer may be used as long as there is no problem in terms of mechanical strength of the frame portion 32 and the like. Then, the frame portion 32 is joined to the upper surface of the electronic component mounting substrate 3 by a joining material such as a glass joining material or a resin joining material.
  • the frame portion 32 is made of an aluminum oxide-like sintered body similar to the electronic component mounting substrate 3
  • the frame-shaped ceramic green sheet is laminated on the upper surface of the ceramic green sheet to be the electronic component mounting substrate 3.
  • These ceramic green sheets may be formed integrally with the base 31 by a method of simultaneous firing.
  • the lid body 2 is formed into a clad material by superimposing a substrate and each film and pressure-welding with a pressure welding machine, and processing the lid body 2 into a predetermined size.
  • the thickness of each configuration to be prepared is determined in advance by considering the compressibility of each material so that the lid 2 has a predetermined thickness.
  • iron-nickel-cobalt alloy and nickel, nickel and copper are pressure-welded to form a clad material, which is processed to a predetermined size, and then nickel plating is applied to the upper and lower surfaces of the clad material.
  • the invasion of Cu of the Cu film 22b and AgCu of the AgCu film 29 into the grain boundaries of the Kov base 20 is reduced by the Ni film 22a. Therefore, the occurrence of cracks in the Kov substrate 20 is reduced, and a highly airtight package can be constructed.
  • the lid 2 has a Ni film 22a located on the lower surface Sb of the Kov substrate 20 and a Cu film 22b located on the lower surface of the Ni film 22a, as shown in FIG. And a Ni film (third film) 22c located on the lower surface of the Cu film 22b may be provided. Further, the lid 2 may be provided with an AgCu film 29 as a bonding material located on the lower surface of the Ni film 22c. In the case of such a laminated structure, in addition to reducing the invasion of Cu and AgCu into the Kov substrate 20 described above, the Ni film 22c is also interposed between the Cu film 22b and the AgCu film 29, so that the Cu film 22b is formed during welding.
  • the AgCu film 29 shown in FIGS. 2 and 3 joins the electronic component mounting substrate 3 and the lid 2 in the electronic device 10.
  • the AgCu film 29 may be located as a part of the lid 2, or may be located on the outer peripheral portion 3a of the upper surface of the base 3 for mounting electronic components. Further, the AgCu film 29 may be separately located between the electronic component mounting substrate 3 and the lid 2.
  • the bonding material may be a low melting point brazing material made of Au—Sn, a lead-free solder made of Sn—Ag—Cu, or the like.
  • FIG. 4A shows a cross-sectional photograph of the lid of this embodiment according to the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4B shows a cross-sectional photograph of the lid of the comparative example.
  • Both the lids of this example and the comparative example were obtained by firing in a firing furnace at 850 ° C. for about 3.6 minutes.
  • the Ni film 22a is interposed between the Kov substrate 20 and the Cu film 22b.
  • the Cu film 22b is in contact with the Kov substrate 20.
  • the same reference numerals as the corresponding laminated elements of the example of the present invention are used.
  • the structure of the lid 2 may be located at least in the joint region with the electronic component accommodating package 1. At this time, the lid 2 may have a flat plate shape or a shape having a recess in the center. As a result, it is possible to efficiently reduce thermal deformation and changes in the melting point of the joining material at the time of joining the electronic component accommodating package 1 and the lid 2.
  • This disclosure can be used for lids, packages for accommodating electronic components, and electronic devices.

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Abstract

蓋体は、鉄およびニッケルの合金が含まれた基体と、基体の下面に位置したニッケルが含まれた第１膜と、第１膜の下面に位置した銅が含まれた第２膜とを備える。蓋体の溶接時において第２膜のＣｕが基体の結晶粒界に侵入することは、第１膜により低減される。そのため、基体にクラックを発生させることが低減され、気密性の高いパッケージを構成することができる。

Description

蓋体、電子部品収容用パッケージ及び電子装置
　本開示は、蓋体、電子部品収容用パッケージ及び電子装置に関する。
　従来、半導体素子、および圧電素子等の電子部品を搭載するための電子部品収容用パッケージとして、Ｎｉ膜、Ｋｏｖ基体、Ｃｕ膜、ＡｇＣｕ膜（ろう材）の順で積層された蓋体が開示されている（特許文献１）。
　また、上記のＣｕ膜の代わりにＣｕ-Ｎｉ合金膜を適用した蓋体が開示されている（特許文献２）。
特許第３８５０７８７号公報 特許第４０７１１９１号公報
　本開示に係る蓋体は、鉄およびニッケルの合金が含まれた基体と、前記基体の下面に位置したニッケルが含まれた第１膜と、前記第１膜の下面に位置した銅が含まれた第２膜と、を備える。
　本開示に係る電子部品収容用パッケージは、前記蓋体と、
　上面に電子部品が搭載される搭載部を有する基部と、前記基部の上面に位置し、前記搭載部を囲むとともに、前記蓋体の下面が接合される枠部と、を有する電子部品搭載用基体と、を有する。
　本開示に係る電子装置は、前記電子部品収容用パッケージと、前記搭載部に搭載されている電子部品と、を備える。
本発明の実施形態に係る電子装置を示す斜視図である。但し、蓋体は分離状態で示す。 図１の蓋体の一例の積層断面図である。 図１の蓋体の他の一例の積層断面図である。 本実施例の蓋体の断面写真である。 比較例の蓋体の断面写真である。
　以下、本開示の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、蓋体について、パッケージの内側に向く面を「下面」とし、その反対面である外側に向く面を「上面」とするが、蓋体、電子部品収容用パッケージ及び電子装置の使用時における上下方向を特定するものではない。また、「厚み」とは、蓋体の上面に垂直な断面において上記上面と垂直な方向の長さを意味する。上記断面は、形状バラツキが生じやすい蓋体の縁を除く部分の断面とする。蓋体が第４膜以外の構造物を上部に含む場合、上記上面とは、構造物を除去した第４膜の上面とする。
　　＜電子部品収容用パッケージおよび電子装置＞
　図１に示すように本実施形態の電子部品収容用パッケージ１は、蓋体２と、電子部品搭載用基体３とを備える。
　蓋体２は平板状であり上面２１及び下面２２を有する。蓋体２は、基体２０と、第１膜２２ａ、第２膜２２ｂを備えている。第１膜２２ａは、基体２０の下面Ｓｂに位置している。また、第２膜２２ｂは、第１膜２２ａの第１下面Ｓ１に位置している。また、蓋体２は、第２膜２２ｂの第２下面Ｓ２に第３膜２２ｃが位置していてもよいし、第２膜２２ｂの第２下面Ｓ２に接合材２９が位置していてもよい。また、第２膜２２ａの第２下面Ｓ２に第３膜２２ｃが位置している場合には、第３膜２２ｃの第３下面Ｓ３に接合材２９が位置していてもよい。基体２０の上面Ｓａに、第４膜２１ａが位置していてもよい。
　基体２０は、鉄およびニッケルの合金が含まれている。このとき、鉄およびニッケルの合金は、例えばコバール（Ｆｅ―Ｎｉ－Ｃｏ系合金）である。コバールの成分の重量比率は、国際規格ＡＳＭＴ－Ｆ１５に基づくものであればよい。例えば、コバールの成分の重量比率は、鉄（Ｆｅ）が５３～５４％、ニッケル（Ｎｉ）が２９％、コバルト（Ｃｏ）が１７％である。このとき、微量のシリコン（Ｓｉ）およびマンガン（Ｍｎ）等を含んでいてもよい。また、基体２０は、４２アロイ（ＦＥ－Ｎｉ４２）であってもよい。この場合には、４２アロイの重量比率は、Ｎｉが４２％、Ｆｅが５７％であり、微量の他の金属、例えば銅（Ｃｕ）およびＭｎ（マンガン）が含まれている。なお、上述した成分の比率は、製造上の多少の誤差があってもよい。なお、基体２０の厚みは、例えば、０．０２～４ｍｍである。
　第１膜２２ａは、ニッケルが含まれた金属の膜である。このとき、第１膜２２ａは、例えば、主にニッケルで形成されており、微量の不純物が含まれていてもよい。第１膜２２ａの厚みは、例えば０．００２ｍｍ～０．０２ｍｍである。
　第２膜２２ｂは、銅（Ｃｕ）が含まれた金属の膜である。このとき、第２膜２２ｂは、例えば、主に銅で形成されており、微量の不純物が含まれていてもよい。第２膜２２ｂの厚みは、例えば０．０１～１ｍｍである。
　第３膜２２ｃは、ニッケルが含まれた金属の膜である。このとき、第３膜２２ｃは、例えば、主にニッケルで形成されており、微量の不純物が含まれていてもよい。第３膜２２ｃの厚みは、例えば０．００２ｍｍ～０．０２ｍｍである。
　第４膜２１ａは、ニッケルが含まれた金属の膜である。このとき、第４膜２１ａは、例えば、主にニッケルで形成されており、微量の不純物が含まれていてもよい。第４膜２１ａの厚みは、例えば０．００２ｍｍ～０．０２ｍｍである。
　接合材２９は、後述する電子部品搭載用基体３と蓋体２とを接合するためのものである。接合材２９は、銅及び銀（Ａｇ）が含まれている。このとき、接合材２９は、例えば、銀－銅ろう材を含んでいる。他にも後述するように、Ａｕ－Ｓｎからなる低融点ろう材や、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕからなる鉛フリーはんだ等であってもよい。また、接合材２９の厚みは、たとえば、０．０５～０．５ｍｍである。接合材２９は、金属材料同士を接合することができるものであればよい。なお、接合材２９の融点は、Ａｇ：Ｃｕ＝７２：２８の場合には、約７８０℃であり、Ａｇ：Ｃｕ＝８５：１５の場合には、約８５０℃である。他の構成および厚みに応じて、適宜選択することができる。なお、図２又は図３に示す例では、蓋体２は、基体２０が、鉄およびニッケルの合金の１つであるコバールが含まれている基体としてのＫｏｖ基体２０と、Ｋｏｖ基体２０の上面Ｓａに位置したＮｉ膜（第４膜）２１ａとを備える。
　さらに蓋体２は、Ｋｏｖ基体２０の下面積層構成の一例として、図２に示すように、Ｋｏｖ基体２０の下面Ｓｂに位置したＮｉ膜（第１膜）２２ａと、Ｎｉ膜２２ａの下面に位置したＣｕ膜（第２膜）２２ｂとを備える。
　さらに蓋体２は、Ｃｕ膜２２ｂの下面に位置した接合材としてのＡｇＣｕ膜２９を備える。
　電子部品搭載用基体３は、基部３１と枠部３２を有している。電子部品搭載用基体３は、基部３１と枠部３２とを有する一体ものの容器状であってもよいし、基部３１と枠部３２が別体の容器状であってもよい。基部３１は上面に、電子部品４が搭載される電子部品の搭載部を有する。また、枠部３２は、搭載部を囲んで位置するとともに、蓋体２の下面が接合される。なお、基部３１は、電子部品４の電極を引き出すための配線を有する。より具体的には、図１に示すように電子部品搭載用基体３の内部の電子部品４の搭載部に電子部品４が搭載される。蓋体２の下面２２外周部（ＡｇＣｕ膜２９がある面）が電子部品搭載用基体３の上面外周部３ａに合され、ＡｇＣｕ膜２９をろう材としてシーム溶接、ダイレクトシーム溶接や焼成炉による加熱等により溶接される。これにより、電子部品収容用パッケージ１内に電子部品４が密閉封止されて電子装置１０が構成される。なお、溶接前に必要により上面外周部３ａに所定の金属膜が成膜される（基材の種類による）。
　電子部品搭載用基体３は、平面視したときの形状が矩形形の板状の部材であり、絶縁材料であってもよく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック材料から成る。電子部品搭載用基体３は、これらのセラミック材料からなるものには限定されない。電子部品搭載用基体３の材料は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびポリアミド樹脂等の樹脂材料を含むものでもよく、これらの樹脂材料にガラスクロスまたは無機物フィラー等が加えられた複合材料を含むものでもよい。電子部品搭載用基体３の大きさは、平面視において、たとえば５ｍｍ×５ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍであって、厚みは０．３ｍｍ～３ｍｍである。また、電子部品搭載用基体３が金属材料を含むことによって、電子部品４から生じる熱をパッケージ１の外部に効率よく放熱する構造とすることができる。
　枠部３２は、平面視したときの内縁および外縁の形状がそれぞれ矩形の枠状である。この矩形枠状の枠部３２の各辺が、電子部品搭載用基体３の各辺と平行になるように設けられる。なお、枠部３２は、蓋体２に対向する面となる上面に金属層が設けられてもよい。また、枠部３２は、電子部品搭載用基体３の上面に一体的に設けられる場合には、セラミック材料からなる枠部３２が電子部品搭載用基体３と同時に焼成されて設けられてもよい。なお、枠部３２と基部３１とは、別体のときには、金（Ａｕ）－錫（Ｓｎ）からなる低融点ろう材等の接合材を介して、電子部品搭載用基体３の上面に位置した金属層および枠部３２の下面に位置した金属層が接合されてもよい。
　また、枠部３２として、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属材料、あるいは、これらの金属からなる合金を用いることができる。枠部３２の大きさは、平面視において、たとえば５ｍｍ×５ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍであって、厚みは０．５ｍｍ～２ｍｍである。また、枠部３２の高さは、たとえば１ｍｍ～１０ｍｍである。
　蓋体２は、枠部３２の上面に枠部３２の内側を塞ぐようにろう材やはんだ等の接合材により接合される。蓋体２は、平面視において矩形状であり、枠部３２に対向する面となる下面に、蓋体２に対向する面となる枠部３２の上面と接合される接合領域を有している。
　以上に示した本発明の一実施形態に係る電子部品収容用パッケージ１は、上記のような構成であることによって、パッケージの封止状態を良好に維持することができる。
　本開示の一実施形態に係る電子装置１０は、上述の電子部品収容用パッケージ１の実装領域に電子部品４が実装され、電子部品収容用パッケージ１の第１電極部と電気的に接続されることによって完成する。電子部品４は、Ａｕ－Ｓｎからなる低融点ろう材や、Ｓｎ－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）からなる鉛フリーはんだ等の接合材を介して実装領域に設けられた金属部に実装される。電子部品４の例としては、ＩＣやＬＳＩの他、パワーデバイス用の半導体素子等が挙げられる。
　また、電子装置１０は、電子部品４を搭載部に、搭載（実装）した状態で、枠部３２の上面に蓋として蓋体２が接合固定されて電子部品４が封止される。このとき、枠部３２の上面と、蓋体２の接合領域は接着剤または接合材２９を含む接着剤によって接合される。この接着剤は、たとえば、上述した銀－銅以外にもＡｕ－Ｓｎからなる低融点ろう材や、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕからなる鉛フリーはんだ等である。
　接合材２９が電子部品収容用パッケージ１の枠部３２と、蓋体２とを接合する場合には、シーム溶接法等で接合される。この場合には、蓋体２に局所的に熱が加わり、熱膨張および熱収縮が起こりやすくなる。図２のように、蓋体２の第２膜２２ｂに接合材２９が接合される場合には、第２膜２２ｂと接合材２９との間に合金膜が形成される。この合金膜は、銅と銀の合金である。このとき、第１膜２２ａが基体２０と、第２膜２２ｂとの間に位置することにより、第２膜２２ｂのＣｕ、接合材２９のＡｇＣｕが基体２０の結晶粒界への侵入が、低減される。また、図３のように蓋体２に第３膜２２ｃが設けられている場合、溶接時等の熱により第２膜２２ｂと第３膜２２ｃとの間に第１合金膜２２ｄが生成される。このことによって、第２膜２２ｂの材料と接合材２９の材料が接合時の熱により結合するおそれを低減できる。これにより、接合材２９の融点が変動するおそれを低減できとともに、接合材２９の融点変動による溶接時の接合ばらつき等を低減させることができる。また、接合材２９が銀および銅を含んでいる場合、第３膜２２ｃがニッケル等の金属である際に、銀および銅とニッケルの第２合金膜２２ｅの生成が容易となる。このため、前述したように第２膜２２ｂの材料と接合材２９の材料が接合時の熱により結合するおそれを低減できる。第１合金膜２２ｄは、第２膜２２ｂと第３膜２２ｃとの間の全部に位置していてもよいし、部分的に位置していてもよい。第１合金膜２２ｄが、第２膜２２ｂと第３膜２２ｃとの間の全部に位置している場合には、第２膜２２ｂの材料と接合材２９の材料が接合時の熱により結合するおそれをより低減できる。また、第２合金膜２２ｅは、第３膜２２ｃと接合材２９との間の全部に位置していてもよいし、部分的に位置していてもよい。第２合金膜２２ｅが、第３膜２２ｃと接合材２９との間の全部に位置している場合には、第２膜２２ｂの材料と接合材２９の材料が接合時の熱により結合するおそれをより低減できる。
　また、第１膜（２２ａ）と第４膜（２１ａ）が同材料であってもよい。この場合、基体２０の上下層を同じ熱膨張係数の材料で挟み込むことができるため、蓋体２を溶接する際に生ずる熱等による基体２０の変形や反りを低減することができる。ここでいう、同材料には、熱膨張に影響の無い範囲での異なる不純物、異なる不純物の量が含まれているものも含む。また、このとき、第１膜２２ａの厚みと、第４膜２１ａの厚みが同じであれば、さらに基体２０の上下層を同等の熱膨張にて挟み込むことができるため、蓋体２を溶接する際に生ずる熱等による基体２０の変形や反りをより低減することができる。ここでいう、同じとは、厚みを計測した際の誤差、製造誤差等を含んでいてもよい。例えば、第４膜２１ａの厚みが第１膜２２ａの厚みの±１０％以内であれば、同じとみなすことができる。
　また、第２膜２２ｂの厚みは、第１膜２２ａの厚み、第３膜２２ｃの厚みおよび第４膜２１ａの厚みよりも大きくてよい。第２膜２２ｂには、銅が含まれているため、他の構成よりも弾性率が低い。このため、第２膜２２ｂを厚くすることにより、電子部品搭載用基体３と蓋体２との接合時に熱を加える場合において、熱応力による蓋体２の変形量をより小さくできる。そのため、溶接などを行なう場合、より小さな圧力で蓋体２を電子部品搭載用基体３に接合することができる。その結果、電子部品搭載用基体３に加わる負荷を低減させることができる。これにより蓋体２および電子部品搭載用基体３にクラック等の機械的損失が発生する可能性を低減できる。
　また、第３膜２２ｃは、第１膜２２ａと同じ材料であってもよい。この場合、第２膜２２ｂの上下層を同じ熱膨張係数の材料で挟み込むことができるため、蓋体２を溶接する際に生ずる熱等による第２膜２２ｂの変形や反りを低減することができる。ここでいう、同じ材料には、熱膨張に影響の無い範囲での異なる不純物、異なる不純物の量が含まれているものも含む。また、このとき、第１膜２２ａの厚みと、第３膜２２ｃの厚みが同じであれば、さらに第２膜２２ｂの上下層を同等の熱膨張にて挟み込むことができるため、蓋体２を溶接する際に生ずる熱等による第２膜２２ｂの変形や反りをより低減することができる。ここでいう、同じとは、厚みを計測した際の誤差、製造誤差等を含んでいてもよい。例えば、第３膜２２ｃの厚みが第１膜２２ａの厚みの±１０％以内であれば、同じとみなすことができる。
また、第３膜２２ｃは、上述したように、蓋体２を電子部品搭載用基体３に接合する際の熱で、第２膜２２ｂとの間に第１合金膜２２ｄを形成する。このため、電子部品搭載用基体３に接合された蓋体２の第３膜２２ｃの厚みは、第１膜２２ａの厚みよりも小さくてもよい。
　　＜製造方法＞
　以下に、本開示の一実施形態に係る電子部品収容用パッケージ１の製造方法について説明する。
　電子部品搭載用基体３の基部３１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして作製される。まず、セラミックグリーンシートは、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末と適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形され、矩形シート状に作製される。次に、セラミックグリーンシートからなる積層体は、複数のセラミックグリーンシートが積層されて作製される。なお、積層体は、必ずしも複数のセラミックグリーンシートが積層される必要はなく、電子部品搭載用基体３の基部３１としての機械的な強度等の点で支障がなければ、１層のみでも構わない。その後、これらのセラミックグリーンシートが１３００～１６００℃の温度で焼成されることによって電子部品搭載用基体３の基部３１が作製される。
　枠部３２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、上記の電子部品搭載用基体３と同様にして作製される。まず、セラミックグリーンシートは、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形され、矩形シート状に作製される。次に、セラミックグリーンシートからなる積層体は、複数のセラミックグリーンシートが積層されて作製される。そして、積層体は、打ち抜き加工法によって貫通孔が中央部に設けられることによって枠状に成形される。さらに、積層体は、上面にタングステンの粉末と有機溶剤および有機バインダとを混合して作製した、金属層となる金属ペーストがスクリーン印刷法等の方法で印刷されて設けられる。その後、積層体は、１３００～１６００℃の温度で焼成されることによって枠部３２となる。なお、枠部３２は、必ずしも複数のセラミックグリーンシートが積層されて形成される必要はなく、枠部３２としての機械的な強度等の点で支障がなければ、１層のみでも構わない。そして、枠部３２は、ガラス接合材や樹脂接合材等の接合材によって電子部品搭載用基体３の上面に接合される。また、枠部３２は、電子部品搭載用基体３と同様の酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、枠状のセラミックグリーンシートが電子部品搭載用基体３となるセラミックグリーンシートの上面に積層され、これらのセラミックグリーンシートが同時焼成される方法で、基部３１と一体的に形成されてもよい。
　蓋体２は、基体およびそれぞれの膜を重ね合わせ、圧接機で圧接してクラッド材とし、所定の大きさに加工する。この場合は、蓋体２が所定の厚みとなるよう、あらかじめ各材料の圧縮率を考慮し、準備する各構成の厚みを決定する。または、鉄－ニッケル－コバルト合金とニッケル、ニッケルと銅を圧接してクラッド材とし、所定の大きさに加工し、その後、このクラッド材の上面および下面にニッケルめっきを施す。
　蓋体２と電子部品搭載用基体３の溶接時において、Ｃｕ膜２２ｂのＣｕ、ＡｇＣｕ膜２９のＡｇＣｕがＫｏｖ基体２０の結晶粒界に侵入することは、Ｎｉ膜２２ａにより低減される。そのため、Ｋｏｖ基体２０にクラックを発生させることが低減され、気密性の高いパッケージを構成することができる。
　蓋体２は、Ｋｏｖ基体２０の下面積層構成の他の一例として、図３に示すように、Ｋｏｖ基体２０の下面Ｓｂに位置したＮｉ膜２２ａと、Ｎｉ膜２２ａの下面に位置したＣｕ膜２２ｂと、Ｃｕ膜２２ｂの下面に位置したＮｉ膜（第３膜）２２ｃを備えてもよい。
　さらに蓋体２は、Ｎｉ膜２２ｃの下面に位置した接合材としてのＡｇＣｕ膜２９を備えてもよい。
　このよう積層構成の場合、上述のＫｏｖ基体２０へのＣｕ、ＡｇＣｕの侵入低減に加え、Ｃｕ膜２２ｂと、ＡｇＣｕ膜２９との間にもＮｉ膜２２ｃが介在するので、溶接時にＣｕ膜２２ｂのＣｕと、ＡｇＣｕ膜２９のＣｕとが熱により結合するおそれを低減できる。これにより、Ｎｉ膜２２ｃが無い場合に比較して、熱が加わった際に、Ｃｕ膜２２ｂとＡｇＣｕ膜２９が結合することで結合材として機能するＡｇＣｕ膜２９の融点が変化するおそれを低減することができる。
　したがって、接合材（２９）の融点を安定させて蓋体２の接合信頼性を安定させるとともに、Ｋｏｖ基体２０にクラックを発生させることが低減され、気密性の高いパッケージを構成することができる。
　図２及び図３に示したＡｇＣｕ膜２９は、電子装置１０において電子部品搭載用基体３と蓋体２を接合するものである。ＡｇＣｕ膜２９は、蓋体２の一部として位置していてもよいし、電子部品搭載用基体３の上面外周部３ａ上に位置していてもよい。また、ＡｇＣｕ膜２９は、電子部品搭載用基体３と蓋体２との間に、別に位置していてもよい。蓋体２にＡｇＣｕ膜２９をあらかじめ配置させることにより、蓋体２を半導体装置のパッケージなどの蓋体として接合する場合に、接合材を別途準備する労力を低減できるため、生産性を向上させることができる。接合材は、ＡｇＣｕ膜２９に代えて、Ａｕ－Ｓｎからなる低融点ろう材や、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕからなる鉛フリーはんだ等であってもよい。
　図４Ａは、図２に示す実施形態に従った本実施例の蓋体の断面写真を示す。図４Ｂに比較例の蓋体の断面写真を示す。本実施例及び比較例の蓋体はともに、焼成炉にて８５０℃、およそ３．６分間焼成して得たものである。
　図４Ａに示す本実施例にあっては、Ｋｏｖ基体２０と、Ｃｕ膜２２ｂの間にＮｉ膜２２ａが介在する。
　一方、図４Ｂに示す比較例にあっては、Ｋｏｖ基体２０にＣｕ膜２２ｂが接している。なお、図４Ｂに示す比較例にあっては、本発明例の対応する積層要素と同符号を使用する。
　このような比較例にあっては、Ｃｕ膜２２ｂのＣｕ、ＡｇＣｕ膜２９のＡｇＣｕがＫｏｖ基体２０の結晶粒界に侵入する。その浸食部Ｅが図４Ｂにおいて確認できた。この浸食部Ｅが入ることによって、Ｋｏｖ基体２０のクラック発生の原因となる。
　これに対し本発明例にあっては、Ｃｕ膜２２ｂのＣｕ、ＡｇＣｕ膜２９のＡｇＣｕがＫｏｖ基体２０の結晶粒界への侵入が、Ｎｉ膜２２ａにより低減される。図４Ａに示すようにＫｏｖ基体２０に対する浸食部Ｅは比較例に対して顕著に減少していることが確認できた。これにより、Ｋｏｖ基体２０にクラックを発生させることが低減され、気密性の高いパッケージを構成することができる。
　なお、上記蓋体２の構成は少なくとも電子部品収容用パッケージ１との接合領域に位置していてもよい。このとき、蓋体２は、平板状であってもよいし、中央部に凹部を有した形状であってもよい。このことによって、電子部品収容用パッケージ１と蓋体２との接合時における熱変形および接合材の融点の変化等を効率よく低減させることができる。
　以上、本開示の実施形態について説明した。しかし、本開示は上記実施形態に限られるものでない。例えば、蓋体又は電子部品搭載用基体の各部の素材、形状、大きさなど、実施形態及び図面に示された細部は、開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　本開示は、蓋体、電子部品収容用パッケージ及び電子装置に利用できる。
１　電子部品収容用パッケージ
２　蓋体
３　電子部品搭載用基体
３ａ　上面外周部
４　電子部品
１０　電子装置
２０　Ｋｏｖ基体（基体）
２１ａ　Ｎｉ膜（第４膜）
２２ａ　Ｎｉ膜（第１膜）
２２ｂ　Ｃｕ膜（第２膜）
２２ｃ　Ｎｉ膜（第３膜）
２９　ＡｇＣｕ膜（接合材）
Ｓａ　Ｋｏｖ基体の上面
Ｓｂ　Ｋｏｖ基体の下面
Ｓ１　第１下面
Ｓ２　第２下面
Ｓ３　第３下面

Claims (13)

  1. 　鉄およびニッケルの合金が含まれた基体と、
    前記基体の下面に位置するとともにニッケルが含まれた第１膜と、
    前記第１膜の第１下面に位置するとともに銅が含まれた第２膜と、
    を備えた蓋体。
  2. 　前記第２膜の第２下面に位置した接合材をさらに備えた請求項１に記載の蓋体。
  3. 　前記第２膜の第２下面に位置するとともにニッケルが含まれた第３膜をさらに備えた請求項１に記載の蓋体。
  4. 　前記第３膜の第３下面に位置した接合材をさらに備えた請求項３に記載の蓋体。
  5. 　前記接合材は、銅及び銀が含まれた請求項２又は請求項４に記載の蓋体。
  6. 　前記基体の上面に位置するとともにニッケルが含まれた第４膜をさらに備えた請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の蓋体。
  7. 　前記第１膜および前記第４膜とは同じ材料である、請求項６に記載の蓋体。
  8. 　前記第２膜と前記第３膜との間には、銅およびニッケルが含まれた第１合金膜が位置した請求項３又は請求項４に記載の蓋体。
  9. 　前記第２膜の厚みは、前記第１膜の厚みよりも大きい、請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の蓋体。
  10. 　前記第１膜の厚みと前記第４膜の厚みは同じである、請求項６又は請求項７に記載の蓋体。
  11. 　前記第１膜および前記第３膜とは同じ材料である、請求項３、請求項４又は請求項８に記載の蓋体。
  12. 　請求項１から請求項１１のいずれか一に記載の蓋体と、
    　上面に電子部品が搭載される搭載部を有する基部と、前記基部の上面に位置し、前記搭載部を囲むとともに、前記蓋体の下面が接合される枠部と、を有する電子部品搭載用基体と、を有する電子部品収容用パッケージ。
  13. 　請求項１２に記載の電子部品収容用パッケージと、前記搭載部に搭載された電子部品と、を備える電子装置。
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