(57)【要約】【課題】電子部品保護パッケージと封止材料との封着の技術において、ペースト溶融・凝固後のバインダー残査の揮発成分やメッキ被膜への添加剤等の取り込み成分が、封着時の加熱溶融の際に放出され、水晶発振素子の場合はその放出された物質の付着等により、素子特性に悪影響をおよぼす問題がある。【解決手段】コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する基板の両面もしくは封着面となる片面に、０．０５μｍ厚さのＣｕ層またはＣｕ合金層もしくはＡｕ層による接合層を形成し、その接合層面にＡｕ板およびＳｎ板を交互に多段に積層した封着層をクラッド加工により形成し、さらに、非酸化性雰囲気中２８０〜３４０°Ｃの温度にて熱処理を施し、そのＡｕ−Ｓｎ封着層を調整することを特徴とする。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する封止材料によって電子部品保護パッケージを封着材を介して封着する封止材料において、
コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する基板の両面もしくは封着面となる片面に、０．０５μｍ厚さのＣｕ層またはＣｕ合金層もしくはＡｕ層による接合層を設け、その接合面にＡｕ板およびＳｎ板を交互に多段に積層した封着層を形成し、このＡｕ−Ｓｎからなる封着層が非酸化性雰囲気中で熱処理して調整してあることを特徴とする封止材料。
【請求項２】
コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する封止材料によって電子部品保護パッケージを封着材を介して封着する封止材料の製造方法において、
コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する基板の両面もしくは封着面となる片面に、０．０５μｍ厚さのＣｕ層またはＣｕ合金層もしくはＡｕ層による接合層を形成し、その接合層面にＡｕ板およびＳｎ板を交互に多段に積層した封着層をクラッド加工により形成し、さらに、非酸化性雰囲気中２８０〜３４０°Ｃの温度にて熱処理を施し、そのＡｕ−Ｓｎ封着層を調整することを特徴とする封止材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品保護パッケージ等のシール用封止材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に使用される水晶発振素子やＳＡＷフィルタ素子は、図４および図５に示す如く、電子部品保護パッケージであるセラミックスパッケージ１０１内に封入されており、その封入に際して封止板１０２は低膨張係数を有したコバール材、４２アロイ材等の合金板が封止材料１０４として使用され、封着材１０３としてＡｕ−Ｓｎ合金が多用されている。
【０００３】
封止材料であるコバール材、４２アロイ材等の基板は、所定の形状片に加工後、Ｎｉメッキ加工を施し、さらにＡｕメッキを施して封止材料として構成し、封着材としてＡｕ−Ｓｎ合金板片を電子部品保護パッケージのシール用の封止材料との間に挿入し、加熱溶融して封着させている（例えば、特許文献１参照）。
また、前記封着材としてＡｕ−Ｓｎ部に前記Ｎｉメッキ、Ａｕメッキ加工を施し、封止材料の封着面に所定のＡｕ−Ｓｎ組成になるようにＡｕメッキ、Ｓｎメッキからなる多層メッキ加工により構成した封止材料を電子部品保護パッケージ上に加熱溶融して封着させる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１３１３号公報
【特許文献２】特開２００２−９１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のセラミックスパッケージと封止材料との封着の技術において、ペースト溶融・凝固後のバインダー残査の揮発成分やメッキ被膜への添加剤等の取り込み成分が、封着時の加熱溶融の際に放出され、水晶発振素子の場合はその放出された物質の付着等により、素子特性に悪影響をおよぼす問題がある。
そこで、上記揮発成分の封着時の影響を軽減するために、コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有した基板にＮｉメッキ加工、さらにＡｕメッキ加工を施した面上にＡｕ−Ｓｎ合金ペーストを塗布した後、必要以上の高温にて溶融し、その揮発成分を揮発させなくてはならず、延いては過多拡散を生じ、十分な封止強度が得られないという問題がある。
【０００５】
また、上記メッキ被膜中への添加剤等の取り込み成分量を減じるために、無添加にしたり添加剤の量を減じると、所定のメッキ被膜が形成できないという欠点があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、このようなコバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する封止材料によってセラミックスパッケージ等の電子部品保護パッケージを封着材を介して封着する封止材料において、水晶発振素子のように封着雰囲気にその素子特性が影響されやすい場合に、その影響を回避することができる封止材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する封止材料によってセラミックスパッケージ等の電子部品保護パッケージを封着材を介して封着する封止材料において、コバール材、４２アロイ材等の低膨張係数を有する基板の両面もしくは封着面となる片面に、封着材であるＡｕ板およびＳｎ板に対して濡れ性があり、しかも、十分な接合強度が得られる厚さ０．０２〜２０μｍのＣｕ層またはＣｕ合金層もしくはＡｕ層を形成し、封着材としてＡｕ板およびＳｎ板を交互に多段に積層した封着層をクラッド加工によって構成し、さらに非酸化性雰囲気中２８０〜３４０°Ｃの温度で熱処理を施して７５〜８５ｗｔ％Ａｕ−Ｓｎ層を調整した封止材料とすることにより、水晶発振素子のように封着雰囲気にその素子特性が影響されやすい場合に、その影響を回避することができる封止材料とした。なお、熱処理は、真空中の処理でもよい。
【０００７】
７５〜８５ｗｔ％Ａｕ−Ｓｎ合金組成になるようにＡｕ層およびＳｎ層を多段に積層させた層は、Ａｕ−Ｓｎ組成の多層メッキによるものでもよい。
上記構成において、Ａｕ−Ｓｎ組成を７５〜８５ｗｔ％としたのは、７５ｗｔ％未満だと脆くなり、封止加工に支障をきたし、８５ｗｔ％を超えると封着温度が上昇し、内部の素子に悪影響をおよぼすからである。
【０００８】
また、Ｃｕ層またはＣｕ合金層もしくはＡｕ層の厚さを０．０２〜２０μｍとした理由は、０．０２μｍ未満だとその効果がなく、２０μｍを超えると封止加工に悪影響をおよぼすからである。なお、理想的には２μｍ程度がよい。
また、Ｃｕ層またはＣｕ合金層もしくはＡｕ層を形成する場合、クラッド加工でもメッキ加工でもよい。
【０００９】
さらに、Ｃｕ合金からなる層を形成する場合、Ｃｕ成分組成は７０ｗｔ％以上が好ましい。７０ｗｔ％未満になると、Ｎｉ層の場合と同様な脆い層が生成され易いためである。
さらに、さらなるＡｕ−Ｓｎ部の溶融、拡がりを得たい場合は、Ｃｕ層もしくはＣｕ合金層上にＡｕ層を形成してもよい。
Ａｕ−Ｓｎ層を調整するための熱処理温度を２８０〜３４０°Ｃとしたのは、２８０°Ｃ未満ではその効果は得られず、３４０°Ｃを超えると封着時の封着強度を低下させるためである。
【００１０】
さらに、非酸化性雰囲気中の熱処理によるＡｕ−Ｓｎ層の調整は、本発明による複合条材を熱処理してもよく、その後プレス抜き加工により、複合封止材料片としてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
このように、封着材としての７５〜８５ｗｔ％Ａｕ−Ｓｎ層からなる封着層を封着面となる片面にクラッド加工によって構成し、さらに非酸化性雰囲気中２８０〜３４０°Ｃの温度で熱処理を施し、Ａｕ−Ｓｎ層を調整した封止材料とすることにより、水晶発振素子のように封着雰囲気にその素子特性が影響されやすい場合に、その影響を回避することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１実施例
Ａｕからなる幅方向断面形状が板厚１ｍｍ、幅２０ｍｍの条材６と、Ｓｎからなる幅方向断面形状が板厚１ｍｍ、幅２０ｍｍの条材７を用い、板厚方向においてＡｕ／Ｓｎ／Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕの順になるようにクラッド加工により複合し、溶融後の組成が８０ｗｔ％Ａｕ−Ｓｎ合金からなる幅方向断面形状が板厚０．０１２ｍｍ、幅２０ｍｍの封着材４（図１）とする。
【００１３】
コバール材からなる幅方向断面形状が板厚０．１２ｍｍ、幅２０ｍｍの基板１にＡｕメッキ加工によりメッキ層厚０．０５μｍのＡｕによる接合層２を形成（両面の場合を示す。）して第１複合材３とし（図２）、これに２００°Ｃの熱処理を施し、その接合層２面上に上記封着材４を２ｍ／分の加工速度、２３０°Ｃの温度にてクラッド加工により複合し、幅方向断面形状が板厚０．１ｍｍ、幅２０ｍｍの第２複合材５をつくり（図３）、プレス抜き加工により、板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料ｅを得た。
上記複合封止部材ｅを非酸化性雰囲気中２９０°Ｃの温度で熱処理を施し、Ａｕ−Ｓｎ層を調整した複合封止材料片Ｅを得た。
【００１４】
第２実施例
上記第１実施例の基板１のコバール材を４２アロイ材にし、上記と同様の方法で板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料ｆを得た。
上記複合封止部材ｆを非酸化性雰囲気中２９０°Ｃの温度で熱処理を施し、Ａｕ−Ｓｎ層を調整した複合封止材料片Ｆを得た。
【００１５】
第３実施例
上記第１実施例の接合層２のＡｕ層をＣｕ層に換え、上記と同様の方法で板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料ｇを得た。
上記複合封止部材ｇを非酸化性雰囲気中２９０°Ｃの温度で熱処理を施し、Ａｕ−Ｓｎ層を調整した複合封止材料片Ｇを得た。
【００１６】
第４実施例
上記第１実施例の接合層２のＡｕ層を７０ｗｔ％Ｃｕ−Ｎｉ合金層に換え、上記と同様の方法で板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料ｈを得た。
上記複合封止部材ｈを非酸化性雰囲気中２９０°Ｃの温度で熱処理を施し、Ａｕ−Ｓｎ層を調整した複合封止材料片Ｈを得た。
【００１７】
比較例１
コバール材からなる幅方向断面形状が板厚０．０７ｍｍ、幅２０ｍｍからなる条材をプレス抜き加工により、３ｍｍ角の基板片を得、Ｎｉからなる厚さ０．０１ｍｍのＮｉ層をメッキ加工により全面に設け、さらにそのＮｉ層上にＡｕからなる厚さ０．００１ｍｍのＡｕ層をメッキ加工により全面に設け、板厚０．０９２ｍｍからなる３ｍｍ角の複合片を得た。
つぎに、８０ｗｔ％Ａｕ−Ｓｎ合金からなるペースト材を上記複合片上に塗布後、融着させ、板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料Ｉを得た。
【００１８】
比較例２
基板のコバール材を４２アロイ材にし、上記と同様の方法で板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料Ｊを得た。
【００１９】
比較例３
比較例１の複合片の片面へ板厚方向において、Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕの順で多層を構成し、その各Ｓｎ層部は厚さ０．００２ｍｍからなる層をＳｎメッキ加工により設け、Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕ部厚さを０．０１ｍｍとし、板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料Ｋを得た。
【００２０】
比較例４
上記基板のコバール材を４２アロイ材にし、上記と同様の方法で板厚０．１ｍｍからなる３ｍｍ角の複合封止材料Ｌを得た。
上記Ｅ〜ＨおよびＩ〜Ｌまでの複合封止材料を水晶発振素子のセラミックパッケージ上に封着し、水晶発振素子への悪影響について比較した結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の説明図
【図２】実施例を示す説明図
【図３】実施例を示す説明図
【図４】電子部品パッケージの斜視説明図
【図５】電子部品パッケージの断面説明図
【符号の説明】
【００２３】
１ 基板
２ 接合層
３ 第１複合材
４ 封着材
５ 第２複合材
６ 条材
７ 条材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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