(57)【要約】  小型化された電子部品収納用パッケージを封止するためのろう材におけるＡｕの使用量を削減することが可能な気密封止用キャップが得られる。この気密封止用キャップ（１０）は、電子部品（４０）を収納するための電子部品収納部材（２０）を含む電子部品収納用パッケージ（１００）に用いられる気密封止用キャップであって、基材（１）と、基材の表面上に形成されたＮｉを含む下地層（２）と、下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層（６）とを備え、ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である。
2008105258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（４０）を収納するための電子部品収納部材（２０）を含む電子部品収納用パッケージ（１００）に用いられる気密封止用キャップ（１０）であって、
基材（１）と、
前記基材の表面上に形成されたＮｉを含む下地層（２）と、
前記下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層（６）とを備え、
前記ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である、気密封止用キャップ。
【請求項２】
前記ろう材層の厚みは、７．６μｍ以下である、請求項１に記載の気密封止用キャップ。
【請求項３】
前記ろう材層におけるＡｕの含有率は、４９質量％以上５７質量％以下である、請求項１に記載の気密封止用キャップ。
【請求項４】
前記ろう材層におけるＡｕの含有率の平均値は、４４質量％以上６３質量％以下である、請求項１に記載の気密封止用キャップ。
【請求項５】
前記ろう材層は、Ａｕ層およびＳｎ層からなる、請求項１に記載の気密封止用キャップ。
【請求項６】
前記Ｓｎ層に対する前記Ａｕ層の膜厚比は、０．３０以上０．６３以下である、請求項５に記載の気密封止用キャップ。
【請求項７】
前記Ａｕ層および前記Ｓｎ層は、それぞれ、Ａｕメッキ層（４）およびＳｎメッキ層（５）を含む、請求項５に記載の気密封止用キャップ。
【請求項８】
前記ろう材層は、前記下地層上に形成された１つの前記Ａｕ層および１つの前記Ｓｎ層からなる、請求項５に記載の気密封止用キャップ。
【請求項９】
前記Ａｕ層は、前記下地層の表面上に形成され、
前記Ｓｎ層は、前記Ａｕ層の表面上に形成されている、請求項８に記載の気密封止用キャップ。
【請求項１０】
基材（１）と、前記基材の表面上に形成されたＮｉを含む下地層（２）と、前記下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層（６）とを含み、前記ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である、気密封止用キャップ（１０）と、
前記気密封止用キャップを用いてろう付けにより封止され、電子部品（４０）を収納する電子部品収納部材（２０）とを備える、電子部品収納用パッケージ（１００）。
【請求項１１】
前記電子部品収納部材を封止した前記気密封止用キャップは、
前記ろう材層のＳｎ中に前記下地層のＮｉが拡散されることにより形成された拡散層（２ｂ）と、
前記拡散層の表面上に形成され、Ａｕ−Ｓｎ合金からなるろう材合金層（６ａ）とを含む、請求項１０に記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項１２】
前記ろう材合金層に含まれるＡｕの含有率は、６３質量％以上８０質量％以下である、請求項１１に記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項１３】
基材（１）と、前記基材の表面上に形成されたＮｉを含む下地層（２）と、前記下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層（６）とを含み、前記ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である、気密封止用キャップ（１０）を準備する工程と、
前記気密封止用キャップと、電子部品（４０）を収納する電子部品収納部材（２０）とを加熱することにより、前記気密封止用キャップを用いてろう付けにより前記電子部品収納部材を封止する工程とを備える、電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記電子部品収納部材を封止した前記気密封止用キャップは、
前記ろう材層のＳｎ中に前記下地層のＮｉが拡散されることにより形成された拡散層（２ｂ）と、
前記拡散層の表面上に形成され、Ａｕ−Ｓｎ合金からなるろう材合金層（６ａ）とを含む、請求項１３に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記ろう材合金層に含まれるＡｕの含有率は、６３質量％以上８０質量％以下である、請求項１４に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記ろう材層におけるＡｕの含有率は、４９質量％以上５７質量％以下である、請求項１３に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項１７】
前記ろう材層におけるＡｕの含有率の平均値は、４４質量％以上６３質量％以下である、請求項１３に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項１８】
前記ろう材層は、Ａｕ層およびＳｎ層からなる、請求項１３に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項１９】
前記Ｓｎ層に対する前記Ａｕ層の膜厚比は、０．３０以上０．６３以下である、請求項１８に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【請求項２０】
前記Ａｕ層および前記Ｓｎ層は、それぞれ、Ａｕメッキ層およびＳｎメッキ層を含む、請求項１８に記載の電子部品収納用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気密封止用キャップ、電子部品収納用パッケージおよび電子部品収納用パッケージの製造方法に関し、特に、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層を備えた気密封止用キャップ、その気密封止用キャップにより封止された電子部品収納用パッケージおよび電子部品収納用パッケージの製造方法に関する。
【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）および水晶振動子などの電子部品の気密封止に用いるＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）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を封止するための気密封止用キャップが知られている。そして、気密封止用キャップとして、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層を備えた気密封止用キャップが知られている。このような気密封止用キャップは、たとえば、特開２００２−９１８６号公報および特開２０００−６８３９６号公報に開示されている。【０００３】
上記特開２００２−９１８６号公報に記載のろう材では、Ｓｎメッキ層とＡｕメッキ層またはＡｕ−Ｓｎ合金メッキ層とが交互に積層されたろう材層において、Ａｕの含有率が６０質量％〜８５質量％となるように形成されている。この特開２００２−９１８６号公報に記載のろう材は、８μｍのＡｕメッキ層と８μｍのＳｎメッキ層とを交互に積層されていることから、少なくとも１６μｍの厚みを有すると考えられる。【０００４】
また、上記特開２０００−６８３９６号公報に記載のろう材では、熱処理後のろう材においてＡｕの含有率が６３％〜８１％となるようにＡｕ層とＳｎ層またはＳｎ−１０％Ａｕ層とが積層されたろう材が開示されている。【０００５】
また、近年、デバイス（電子部品）の小型化に伴い、デバイスを収納する電子部品収納用パッケージおよび電子部品収納用パッケージを封止するための気密封止用キャップも小型になっているため、電子部品収納用パッケージと気密封止用キャップとを十分に接着するために必要なろう材の量（厚み）は少なく（小さく）なっている。【０００６】
上記特開２００２−９１８６号公報および特開２０００−６８３９６号公報に記載のろう材のように、Ａｕが用いられるろう材においては、Ａｕが非常に高価であるため、Ａｕの使用量を削減することが求められている。【０００７】
しかしながら、上記特開２００２−９１８６号公報に記載のろう材は、少なくとも１６μｍの厚みを有するため、小型化された電子部品収納用パッケージを封止するためのろう材としてはＡｕの使用量が多くなるという問題点がある。【０００８】
また、上記特開２０００−６８３９６号公報では、加熱処理前（封止前）のろう材の組成などの具体的な構成は開示されておらず、かつ、小型化された電子部品収納用パッケージを封止するためのろう材におけるＡｕの使用量を削減する技術的思想は開示も示唆もされていない。
【発明の開示】
【０００９】
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、小型化された電子部品収納用パッケージを封止するためのろう材におけるＡｕの使用量を削減することが可能な気密封止用キャップ、その気密封止用キャップにより封止された電子部品収納用パ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。
【００１０】
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たＮｉを含む下地層と、下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層とを備え、ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である。
【００１１】
この第１の局面による気密封止用キャップでは、上記のように、Ｎｉを含む下地層上に、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層を形成することによって、封止時（加熱後）のろう材層（接着機能を有するＡｕ−Ｓｎ合金層）におけるＡｕの含有率を、加熱前のろう材層におけるＡｕの含有率に対して大幅に上昇させることができる。すなわち、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層を加熱すると、Ａｕ−Ｓｎ合金が形成されるとともに、その合金層に下地層からＮｉが拡散する。この際、ＮｉおよびＳｎはＮｉおよびＡｕよりも結びつき易いので、Ａｕ−Ｓｎ合金層におけるＳｎの一部は、Ｎｉを含む下地層側に移動して、下地層の上面にＮｉ−Ｓｎを主に含む拡散層が形成される。したがって、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層中のＳｎが拡散層に移動する分、ろう材層中のＡｕおよびＳｎから形成されるＡｕ−Ｓｎ合金層におけるＳｎは少なくなるので、Ａｕ−Ｓｎ合金層におけるＡｕの含有率を上昇させることができる。また、本発明においては加熱前のＡｕおよびＳｎからなるろう材層の厚みを１０μｍ以下と薄く形成することによって、ろう材層の厚みが大きい（１０μｍより大きい）場合と比較して、封止時（加熱後）のろう材層（接着機能を有するＡｕ−Ｓｎ合金層）におけるＡｕの含有率を、加熱前のろう材層におけるＡｕの含有率に対して大幅に上昇させることができる。すなわち、ろう材層の厚みが小さい場合、ろう材層の厚みが大きい場合と比較して、ろう材層に含まれるＡｕおよびＳｎの量も少なくなるが、拡散層を形成するＳｎの量は変化しない。したがって、ろう材層の厚みが小さい場合には、加熱前（封止前）のろう材層に含まれるＳｎのうちの加熱後に拡散層を形成するＳｎの量の割合が、ろう材層の厚みが大きい場合と比較して大幅に増加するとともに、加熱後（封止後）のＡｕ−Ｓｎ合金層に含まれるＳｎの割合（含有率）は大幅に減少する。このため、Ａｕ−Ｓｎ合金層におけるＡｕの含有率を、加熱前のろう材層におけるＡｕの含有率に対して大幅に上昇させることができる。これにより、封止後のＡｕ−Ｓｎからなる合金層としてＡｕの含有率が所定の値である合金層を得たい場合に、封止前のろう材層におけるＡｕの含有率を上記所定の値よりも大幅に小さい値に設定することができる。したがって、第１の局面による気密封止用キャップでは、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層の封止性（濡れ性および耐熱性）を保持しながら、ろう材層におけるＡｕの使用量を削減することができる。
【００１２】
また、第１の局面による気密封止用キャップでは、ろう材層におけるＡｕの含有率を４３質量％以上６４質量％以下とすることによって、加熱後のＡｕ−Ｓｎからなる合金層におけるＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。このようなＡｕの含有率を有する合金層は、濡れ性、耐熱性などのろう材としての性能が良好となる。なお、この効果については、後述する実験結果により検証済みである。
【００１３】
上記第１の局面による気密封止用キャップにおいて、ろう材層の厚みは、７．６μｍ以下であってもよい。
【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、ろう材層におけるＡｕの含有率は、４９質量％以上５７質量％以下である。このように構成されたろう材を加熱することにより得られるＡｕ−Ｓｎ合金層は、上記ろう材層におけるＡｕの含有率の範囲（４３質量％以上６４質量％以下）において得られたＡｕ−Ｓｎ合金層の中でも、より濡れ性が向上した封止性の良いものとなる。
【００１５】
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、ろう材層におけるＡｕの含有率の平均値は、４４質量％以上６３質量％以下である。このように構成すれば、封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎからなる合金層のＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。
【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、ろう材層は、Ａｕ層およびＳｎ層からなる。このように構成すれば、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる合金層からろう材層を形成する場合と比較して、下地層中のＮｉのろう材層中のＳｎへの拡散速度を大きくすることができるので、拡散層中のＳｎの量を多くすることができる。これにより、拡散層中のＳｎの量がより多くなった分、封止後（加熱後）の合金層において、加熱前のろう材層に対してＡｕの含有率をより上昇させることができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、Ｓｎ層に対するＡｕ層の膜厚比は、０．３０以上０．６３以下である。このように構成すれば、封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎからなる合金層のＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。
【００１８】
上記ろう材層がＡｕ層およびＳｎ層からなる構成において、Ａｕ層およびＳｎ層は、それぞれ、Ａｕメッキ層およびＳｎメッキ層を含んでいてもよい。
【００１９】
上記ろう材層がＡｕ層およびＳｎ層からなる構成において、ろう材層は、下地層上に形成された１つのＡｕ層および１つのＳｎ層からなっていてもよい。
【００２０】
この場合、好ましくは、Ａｕ層は、下地層の表面上に形成され、Ｓｎ層は、Ａｕ層の表面上に形成されている。このように構成すれば、Ａｕ層をＳｎ層の表面上に形成する場合と比較して、容易にろう材層を形成することができる。
【００２１】
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、基材と、基材の表面上に形成されたＮｉを含む下地層と、下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層とを含み、ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である、気密封止用キャップと、気密封止用キャップを用いてろう付けにより封止され、電子部品を収納する電子部品収納部材とを備える。このように構成すれば、電子部品および電子部品収納部材が小型化された場合に、第１の局面による気密封止用キャップを用いて封止することにより、Ａｕの使用量を削減した電子部品収納用パッケージを得ることができる。
【００２２】
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、電子部品収納部材を封止した気密封止用キャップは、ろう材層のＳｎ中に下地層のＮｉが拡散されることにより形成された拡散層と、拡散層の表面上に形成され、Ａｕ−Ｓｎ合金からなるろう材合金層とを含む。このように構成すれば、ろう材合金層中のＳｎが拡散層に移動することによって、ろう材合金層におけるＡｕの含有率を上昇させることができる。これにより、封止後のＡｕ−Ｓｎからなる合金層としてＡｕの含有率が所定の値である合金層を得たい場合に、封止前のろう材層におけるＡｕの含有率を上記所定の値よりも大幅に小さい値に設定することができる。したがって、第２の局面による電子部品収納用パッケージでは、上記いずれかの構成による気密封止用キャップを用いて、ＡｕおよびＳｎからなるろう材の封止性（濡れ性および耐熱性）を保持しながら、Ａｕの使用量を削減した電子部品収納用パッケージを得ることができる。
【００２３】
この場合、好ましくは、ろう材合金層に含まれるＡｕの含有率は、６３質量％以上８０質量％以下である。このようなＡｕの含有率を有するろう材合金層により、電子部品収納部材と気密封止用キャップとを良好に封止することができる。
【００２４】
この発明の第３の局面による電子部品収納用パッケージの製造方法は、基材と、基材の表面上に形成されたＮｉを含む下地層と、下地層上に形成され、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、ＡｕおよびＳｎからなるろう材層とを含み、ろう材層におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下である、気密封止用キャップを準備する工程と、気密封止用キャップと、電子部品を収納する電子部品収納部材とを加熱することにより、気密封止用キャップを用いてろう付けにより電子部品収納部材を封止する工程とを備える。
【００２５】
この第３の局面による電子部品収納用パッケージの製造方法では、第１の局面による気密封止用キャップと電子部品収納部材とを加熱することにより、気密封止用キャップを用いてろう付けにより電子部品収納部材を封止することができる。これにより、電子部品および電子部品収納部材が小型化された場合に、Ａｕの使用量を削減した電子部品収納用パッケージを得ることができる。
【００２６】
上記第３の局面による電子部品収納用パッケージの製造方法において、好ましくは、電子部品収納部材を封止した気密封止用キャップは、ろう材層のＳｎ中に下地層のＮｉが拡散されることにより形成された拡散層と、拡散層の表面上に形成され、Ａｕ−Ｓｎ合金からなるろう材合金層とを含む。このように構成すれば、ろう材合金層中のＳｎが拡散層に移動することによって、ろう材合金層におけるＡｕの含有率を上昇させることができる。これにより、封止後のＡｕ−Ｓｎからなる合金層としてＡｕの含有率が所定の値である合金層を得たい場合に、封止前のろう材層におけるＡｕの含有率を上記所定の値よりも大幅に小さい値に設定することができる。したがって、第２の局面による電子部品収納用パッケージでは、上記いずれかの構成による気密封止用キャップを用いて、ＡｕおよびＳｎからなるろう材の封止性（濡れ性および耐熱性）を保持しながら、Ａｕの使用量を削減した電子部品収納用パッケージを得ることができる。
【００２７】
この場合、好ましくは、ろう材合金層に含まれるＡｕの含有率は、６３質量％以上８０質量％以下である。このようなＡｕの含有率を有するろう材合金層により、電子部品収納部材と気密封止用キャップとを良好に封止することができる。
【００２８】
上記第３の局面による電子部品収納用パッケージの製造方法において、好ましくは、ろう材層におけるＡｕの含有率は、４９質量％以上５７質量％以下である。このように構成されたろう材を加熱することにより得られるＡｕ−Ｓｎ合金層は、上記ろう材層におけるＡｕの含有率の範囲（４３質量％以上６４質量％以下）において得られたＡｕ−Ｓｎ合金層の中でも、より濡れ性が向上した封止性の良いものとなる。
【００２９】
上記第３の局面による電子部品収納用パッケージの製造方法において、好ましくは、ろう材層におけるＡｕの含有率の平均値は、４４質量％以上６３質量％以下である。このように構成すれば、封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎからなる合金層のＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。
【００３０】
上記第３の局面による電子部品収納用パッケージの製造方法において、好ましくは、ろう材層は、Ａｕ層およびＳｎ層からなる。このように構成すれば、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる合金層からろう材層を形成する場合と比較して、下地層中のＮｉのろう材層中のＳｎへの拡散速度を大きくすることができるので、拡散層中のＳｎの量を多くすることができる。これにより、拡散層中のＳｎの量がより多くなった分、封止後（加熱後）の合金層において、加熱前のろう材層に対してＡｕの含有率をより上昇させることができる。
【００３１】
この場合、好ましくは、Ｓｎ層に対するＡｕ層の膜厚比は、０．３０以上０．６３以下である。このように構成すれば、封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎからなる合金層のＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。
【００３２】
上記ろう材層がＡｕ層およびＳｎ層からなる構成において、Ａｕ層およびＳｎ層は、それぞれ、Ａｕメッキ層およびＳｎメッキ層を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による気密封止用キャップを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による気密封止用キャップに封止される電子部品収納部材を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子部品収納用パッケージを示す断面図である。
【図４】図３に示した電子部品収納用パッケージの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】本発明の効果を検証するために行った実験結果を説明するための図である。
【図６】本発明の効果を検証するために行った実験結果を説明するための図である。
【図７】本発明の効果を検証するために行った実験結果を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。【００３５】
まず、図１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１０の構造を説明する。【００３６】
本実施形態による気密封止用キャップ１０は、図１に示すように、基材１と、基材１の表面上および裏面上にそれぞれ形成されたＮｉメッキ層２および３と、Ｎｉメッキ層２の表面上の実質的に全面に形成されたＡｕメッキ層４およびＡｕメッキ層４上の実質的に全面に形成されたＳｎメッキ層５とを含んでいる。このＡｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５によりろう材層６が構成されている。なお、Ｎｉメッキ層２、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５は、それぞれ、本発明の「下地層」、「Ａｕ層」および「Ｓｎ層」の一例である。【００３７】
基材１は、コバール（Ｋｏｖａｒ）からなり、約５０μｍの厚みを有する。また、Ｎｉメッキ層２および３は、約１μｍの厚みを有する。Ｎｉメッキ層３の表面上には、酸化を防止するためのＡｕメッキ層（図示せず）が薄く形成されている。【００３８】
ここで、本実施形態では、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５からなるろう材層６の厚みは、約１０μｍ以下に構成されている。また、ろう材層６のうち、Ａｕメッキ層４のＳｎメッキ層５に対する膜厚比は、約０．３０以上約０．６３以下である。また、ろう材層６において、Ａｕの含有率は、約４３質量％以上約６４質量％以下である。【００３９】
次に、図２を参照して、図１に示した気密封止用キャップ１０に封止される電子部品収納部材２０の構造を説明する。【００４０】
この電子部品収納部材２０は、アルミナなどの絶縁性材料からなるセラミック基板２１と、セラミック基板２１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からなる複数のセラミック枠体２２とを含んでいる。また、セラミック枠体２２は、セラミック基板２１を平面的に見てアレイ状に区切るように配置されており、セラミック枠体２２によって囲まれた複数の収納空間内において、それぞれ、複数の電子部品４０がバンプ３０を介してセラミック基板２１上に取り付けられている。電子部品４０は、たとえば、水晶振動子やＳＡＷフィルタ（表面弾性波フィルタ）などが該当する。また、セラミック枠体２２の上面上には、タングステン層２３、Ｎｉ−Ｃｏ合金層２４およびＡｕ層２５が形成されている。このＡｕ層２５は、気密封止用キャップ１０のろう材層６と接合される。【００４１】
次に、図３を参照して、本実施形態による電子部品収納用パッケージ１００の構造を説明する。【００４２】
本実施形態による電子部品収納用パッケージ１００は、上記電子部品４０を収納した電子部品収納部材２０が上記気密封止用キャップ１０によるろう付けにより封止された構造を有する。電子部品収納用パッケージ１００は比較的小型であり、たとえば、平面的に見て、１．２ｍｍ×１．４ｍｍの大きさを有する。気密封止用キャップ１０は、電子部品収納部材２０を封止したろう付け後の状態で、図１に示した封止前（ろう付け前）の気密封止用キャップ１０と異なる構造を有する気密封止用キャップ１０ａとなっている。以下、詳細に説明する。【００４３】
この電子部品収納用パッケージ１００における気密封止用キャップ１０ａは、基材１と、基材１の表面上に形成されたＮｉメッキ層２ａおよび３と、Ｎｉメッキ層２ａの表面上に形成されたＮｉ拡散層２ｂと、Ｎｉ拡散層２ｂの表面上に形成されたＡｕ−Ｓｎ合金からなる合金層６ａとを含んでいる。なお、Ｎｉ拡散層２ｂは、本発明の「拡散層」の一例である。【００４４】
Ｎｉメッキ層２ａは、気密封止用キャップ１０のＮｉメッキ層２中のＮｉが加熱によりＡｕ−Ｓｎ合金層６ａ側に拡散された後に残ったＮｉメッキ層である。また、Ｎｉ拡散層２ｂは、主にＳｎ−Ｎｉからなり、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａに含まれるＳｎのうち、Ｎｉメッキ層２ａ側に移動したＳｎ中にＮｉメッキ層２のＮｉが拡散されることにより形成される。また、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａは、主にＡｕ−Ｓｎの共晶組織からなり、電子部品４０の実装温度である２６０℃より高い融点を有する。このＡｕ−Ｓｎ合金層６ａのＡｕの含有率は、６３質量％以上８０質量％以下である。このようなＡｕの含有率を有するＡｕ−Ｓｎ合金は、共晶組織を有するとともに、良好な濡れ性を有する。また、このＡｕ−Ｓｎ合金層６ａは、電子部品収納部材２０のＮｉ−Ｃｏ合金層２４と接合されている。また、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａは、中央部分６ｂ（電子部品収納部材２０のＮｉ−Ｃｏ合金層２４と接合されていない部分）において凹形状を有している。また、電子部品収納用パッケージ１００における電子部品収納部材２０ａは、上記電子部品収納部材２０と同様の構造であるので、詳細な説明を省略する。【００４５】
次に、図１〜図４を参照して、本実施形態による電子部品収納用パッケージの製造プロセスを説明する。【００４６】
まず、図１に示した気密封止用キャップ１０のＳｎメッキ層５側を図２に示した電子部品収納部材２０のＡｕ層２５上に配置する。そして、図４に示すように、この状態で加熱することにより、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５からなるろう材層６を溶融させてＡｕ−Ｓｎ合金層６ａを形成するとともに、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａとＮｉ−Ｃｏ合金層２４とを融着させる。これにより、アレイ状の複数の収納空間内の電子部品４０が一度に封止される。この時、Ｎｉメッキ層２からＡｕ−Ｓｎ合金層６ａにＮｉが拡散して、Ｎｉメッキ層２ｂおよびＳｎ−ＮｉからなるＮｉ拡散層２ｂが形成される。これにより、封止前のろう材層６のＡｕの含有率と比較してＡｕ−Ｓｎ合金層６ａのＡｕの含有率が上昇する。また、凹形状の中央部分６ｂは、封止時に溶融したＡｕ−Ｓｎ合金が中央部分から接合部分に移動することにより形成される。この後、ダイヤモンドブレードなどによりダイシングすることによって、個々の電子部品収納用パッケージ１００に分割される。このようにして本実施形態による電子部品収納用パッケージ１００が形成される。【００４７】
本実施形態では、上記のように、Ｎｉメッキ層２上に、１０μｍ以下の厚みを有するとともに、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５からなるろう材層６を形成することによって、封止時（加熱後）のろう材層（接着機能を有するＡｕ−Ｓｎ合金層）におけるＡｕの含有率を、加熱前のろう材層におけるＡｕの含有率に対して大幅に上昇させることができる。これにより、封止後のＡｕ−Ｓｎ合金層６ａとしてＡｕの含有率が所定の値（８０質量％近傍）である合金層を得たい場合に、封止前のろう材層６におけるＡｕの含有率を上記所定の値よりも大幅に小さい値に設定することができる。したがって、本実施形態では、ろう材層６におけるＡｕの使用量を削減することができる。具体的には、Ａｕの使用量を２６〜５０％削減することができる。【００４８】
また、本実施形態では、上記のように、ろう材層６におけるＡｕの含有率を、４３質量％以上６４質量％以下とすることによって、加熱後のＡｕ−ＳｎからなるＡｕ−Ｓｎ合金層６ａにおけるＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。このようなＡｕの含有率を有するＡｕ−Ｓｎ合金層６ａは、濡れ性、耐熱性などのろう材としての性能が良好となる。なお、この効果については、後述する実験結果により検証済みである。【００４９】
また、本実施形態では、上記のように、Ｓｎ層に対するＡｕ層の膜厚比は、０．３０以上０．６３以下とすることによって、封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎ合金層６ａのＡｕの含有率を６３質量％以上８０質量％以下とすることができる。【００５０】
（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１０の効果を確認するために行った比較実験について説明する。まず、気密封止用キャップ１０のろう材層６におけるＡｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５の膜厚比を変えることによりＡｕの含有率を変更し、それらの気密封止用キャップ１０の封止性を検証し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１〜４による試料と、比較例１〜６による試料とを作製した。【００５１】
実施例１〜４による試料は、それぞれ、設定値としてＡｕの含有率が４５質量％、５０質量％、５５質量％および６０質量％となるように作製した。また、比較例１〜６による試料は、それぞれ、設定値としてＡｕの含有率が２０質量％、３０質量％、４０質量％、７０質量％、８０質量％および９０質量％となるように作製した。また、これらの試料（実施例１〜４および比較例１〜６）は、設定値としてろう材層６の膜厚が約７μｍとなるように作製した。なお、実施例１〜４による試料および比較例１〜６による試料は、Ａｕの含有率が異なるように作製した点以外の作製条件は同じである。【００５２】
これらの試料について、加熱前の評価として、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５の膜厚を複数の測定点において測定した。また、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５からなるろう材層６の膜厚（総厚）を測定した。また、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５の膜厚の測定値からろう材層６におけるＡｕの含有率を算出した。また、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５の膜厚の測定値から、ろう材層６におけるＳｎメッキ層４に対するＡｕメッキ層５の膜厚比を算出した。それらの結果を図５に示す。【００５３】
また、これらの試料について、加熱後の評価として、気密封止用キャップ１０を電子部品収納部材２０に３００℃で封止することを想定して、ろう材層６の溶融温度（１次溶融温度）を測定した。また、この封止後の試料について、封止後に２６０℃で電子部品４０を実装することを想定して、合金層６ａの溶融温度（２次溶融温度）を測定した。また、１次溶融後の気密封止用キャップ１０におけるＡｕの含有率をＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）により測定した。それらの結果を加熱後評価として図５に示す。【００５４】
また、これらの試料について、上記実施形態と同様に、各試料を５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさにプレス抜きしたものを用いてアレイ状の電子部品収納部材２０を封止した後、１．４ｍｍ×１．２ｍｍの大きさにダイシングした。これらの封止後の試料について、パッケージ（ＰＫＧ）の封止性評価として、濡れ性を観察した。また、これらの封止後の試料について、電子部品４０の実装温度である２６０℃に加熱し、耐熱性を評価した。それらの結果をＰＫＧ封止性評価として図５に示す。【００５５】
ここで、濡れ性は、ＰＫＧと気密封止用キャップ１０とを３００℃の窒素雰囲気中で１５分間加熱することにより封止した場合の濡れ性を、〇、×および△で評価した。〇は、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａにより電子部品収納部材２０のＮｉ−Ｃｏ合金層２４が完全に覆われており、かつ、断面のフィレット形状が滑らかなＲ形状で大きな凹部がないものを示す。また、×は、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａが電子部品収納部材２０のＮｉ−Ｃｏ合金層２４の一部しか覆っておらず、かつ、断面のフィレット形状の全面に凹凸が形成されているものを示す。また、△は、Ａｕ−Ｓｎ合金層６ａにより電子部品収納部材２０のＮｉ−Ｃｏ合金層２４がほぼ完全に覆われているが、覆われていない箇所が一部あり、かつ、断面のフィレット形状の大部分は滑らかなＲ形状であるが、一部に凹部が形成されているものを示す。【００５６】
また、耐熱性は、上記封止後のＰＫＧをＤＴＡ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ）で融点（２次溶融温度）の測定を行い、融点が２６０℃以上であれば〇とし、融点が２６０℃未満であれば×と評価した。【００５７】
図５に示すように、実際に作製された試料は、ろう材層６の膜厚が５．０μｍ以上７．６μｍ以下（平均５．６μｍ以上７．０μｍ以下）であり、特に、実施例１〜４の試料のろう材層６の膜厚は、７．６μｍ以下（平均７．０μｍ以下）であった。【００５８】
また、実施例１〜４のＳｎメッキ層５に対するＡｕメッキ層４の膜厚比は、０．３０以上０．６３以下であり、比較例１〜３の膜厚比は、０．２７以下であり、比較例４〜６の膜厚比は、０．９７以上であった。【００５９】
また、実施例１〜４のろう材層６（加熱前）におけるＡｕの含有率は、４３質量％以上６４質量％以下（平均４４質量％以上６３質量％以下）であった。また、比較例１〜３のろう材層６（加熱前）におけるＡｕの含有率は、１６質量％以上４３質量％以下（平均１８質量％以上４１質量％以下）であった。また、比較例４〜６のろう材層６（加熱前）におけるＡｕの含有率は、７０質量％以上８９質量％以下（平均７２質量％以上８７質量％以下）であった。【００６０】
また、実施例１〜４および比較例１〜５の１次溶融温度は、約２００℃〜２２０℃であり、比較例６の１次溶融温度は、２８０℃であった。また、実施例１〜４および比較例１〜６の２次溶融温度は、２８０℃以上であった。【００６１】
また、実施例１〜４の加熱後の合金層６ａのＡｕの含有率は、６３質量％以上８０質量％以下であり、比較例１〜３のＡｕの含有率は、６０質量％以下であり、比較例４〜６のＡｕの含有率は、８７質量％以上であった。また、加熱前のろう材層６におけるＡｕの含有率と加熱後の合金層６ａにおけるＡｕの含有率との関係を図６に示す。また、ろう材層６におけるＡｕの含有率に対する、合金層６ａにおけるＡｕの含有率の上昇率を図７に示す。【００６２】
まず、図５および図７に示すように、加熱後（１次溶融後）の合金層６ａのＡｕの含有率は、加熱前のろう材層６のＡｕの含有率に対して大きく上昇（実施例１〜４では、２７％〜４３％）することが判明した。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、Ａｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５からなるろう材層６を加熱すると、Ａｕ−Ｓｎからなる合金層６ａが形成されるとともに、その合金層６ａにＮｉメッキ層２ａからＮｉが拡散する。この際、ＮｉおよびＳｎはＮｉおよびＡｕよりも結びつき易いので、合金層６ａにおけるＳｎは、Ｎｉを含むＮｉメッキ層２ａ側に移動して、Ｎｉメッキ層２ａの上面にＮｉ−Ｓｎを主に含む拡散層２ｂが形成される。したがって、Ｓｎが拡散層２ｂに移動する分、合金層６ａにおけるＳｎは少なくなるので、合金層６ａにおけるＡｕの含有率は上昇する。また、本実施例においては加熱前のＡｕメッキ層４およびＳｎメッキ層５からなるろう材層６の厚みが約５μｍ〜約７．６μｍと薄く形成されているので、ろう材層６の厚みが大きい場合と比較して、ろう材層６に含まれるＡｕおよびＳｎの量も小さくなるが、拡散層２ｂを形成するＳｎの量は変化しない。したがって、本実施例のようにろう材層６の厚みが小さい（約５μｍ〜約７．６μｍ）場合には、ろう材層の厚みが大きい（１０μｍより大きい）場合と比較して、封止前（加熱前）のろう材層６に含まれるＳｎのうちの封止後（加熱後）に拡散層２ｂを形成するＳｎの量の割合が大幅に増加するとともに、加熱後のＡｕ−Ｓｎ合金層６ａに含まれるＳｎの割合（含有率）は大幅に減少する。したがって、封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎ合金層６ａにおけるＡｕの含有率が、加熱前のろう材層６におけるＡｕの含有率に対して大幅に上昇したと考えられる。【００６３】
また、図５および図７に示すように、ろう材層６のＡｕの含有率が小さい（Ｓｎの含有率が大きい）ほど、Ａｕの含有率の上昇率が大きくなっているのが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、ろう材層６におけるＳｎの量が大きいほど、Ｎｉ拡散層２ｂが成長しやすくなるので、その分合金層６ａのＳｎが少なくなることにより、合金層６ａのＡｕの含有率の上昇率が大きくなると考えられる。なお、ろう材層６の厚みが１０μｍより大きい場合には、ろう材層６に含まれるＳｎのうち、Ｎｉ拡散層２ｂを形成するＳｎの割合が小さくなるので、封止前（加熱前）のろう材層６におけるＳｎの含有率に対する封止後（加熱後）のＡｕ−Ｓｎ合金層６ａにおけるＳｎの含有率の変化幅（減少幅）が小さくなるとともに、Ａｕの含有率の上昇効果が小さくなる。【００６４】
また、ろう材層６の厚みは３μｍ以上必要である。本発明では、加熱後にＮｉメッキ層２ａのＮｉとろう材層６のＳｎとにより１μｍ以上の拡散層２ｂが成長する。したがって、ろう材層６の厚みが３μｍ未満の場合には正常な接合ができない。【００６５】
また、図５に示すように、実施例１〜４においては、封止後（加熱後）における気密性が良く、濡れ性がよいことが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、共晶点（Ａｕの含有率が８０質量％）にある組成のＡｕ−Ｓｎ合金が良い濡れ性を有することは従来から知られているところ、実施例１〜４においては、封止後（加熱後）の組成が共晶点に近い組成を有するため、良い濡れ性を有すると考えられる。【００６６】
また、実施例１〜４の中でも、特に実施例２および３は、実施例１および４と比較して濡れ性がよいことも判明した。また、図５に示すように、封止後（加熱後）の組成が共晶点から離れた比較例１〜３、および、封止後（加熱後）の組成（Ａｕの含有率）が８０質量％を超えた比較例４〜６は濡れ性が悪いことが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、比較例１および２については、Ｓｎの含有量が多いために、封止時（加熱時）において拡散層２ｂがＡｕ−Ｓｎ合金層６ａの全面に進行したためと考えられる。また、比較例３については、図６に示すように、融点が３０９℃となるため、封止温度（３００℃）では十分に溶融しないためと考えられる。また、比較例４〜６については、図６に示すように、Ａｕの含有率が８０質量％を超えると液相線の勾配が急激に大きくなり、融点が高くなるとともに、化合物Ａｕ５Ｓｎが生成することに起因して、濡れ性が悪くなると考えられる。また、実施例２および３と比較して実施例４の試料の濡れ性が良くないのは、実施例４の封止後（加熱後）Ａｕの含有率が８０質量％であるところ、この値は複数点の測定値の平均値であるため、８０質量％を超えている箇所が存在するためであると考えられる。【００６７】
また、実施例１〜４および比較例１〜６の封止後の融点である２次溶融開始温度は、いずれも２８０℃より大きいため、電子部品を実装する際の加熱時（２６０℃）において再溶融することなく気密性を保持することができると考えられる。【００６８】
また、アレイ状の電子部品収納部材を一括封止した後、ダイシングした上記実施例と異なり、実施例１〜４および比較例１〜６の試料（気密封止用キャップ）を２．５ｍｍ×２．０ｍｍの大きさにプレス抜きし、その気密封止用キャップにより同じく２．５ｍｍ×２．０ｍｍの大きさを有する電子部品収納部材を封止した例においても、上記実施例と同様の結果が得られた。【００６９】
なお、上記結果は、ろう材層６におけるＡｕの含有率（Ｓｎメッキ層５に対するＡｕメッキ層４の膜厚比）のみならず、ろう材層６の膜厚にも影響されると考えられるので、ろう材層６の膜厚に応じたＡｕの含有率（Ｓｎメッキ層５に対するＡｕメッキ層４の膜厚比）の検討が必要である。【００７０】
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特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。【００７１】
たとえば、上記実施形態では、Ａｕ層およびＳｎ層としてＡｕメッキ層およびＳｎメッキ層を積層した例を示したが、本発明はこれに限らず、Ａｕ層およびＳｎ層がメッキ層でなくともよい。【００７２】
また、上記実施形態では、Ａｕメッキ層およびＳｎメッキ層を一層ずつ積層した例を示したが、本発明はこれに限らず、Ａｕメッキ層およびＳｎメッキ層を多層積層することにより、１０μｍ以下の厚みを有するろう材層を形成してもよい。【００７３】
また、上記実施形態では、Ａｕメッキ層およびＳｎメッキ層からろう材層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、Ａｕ−Ｓｎ合金層からろう材層を形成してもよい。【００７４】
また、電子部品収納部材のタングステン層の上面上にＡｕ層を形成した場合、または、タングステン層およびＮｉ−Ｃｏ層の上面上にＡｕ層を形成した場合には、そのＡｕ層のＡｕの量を考慮した上で気密封止用キャップのろう材層におけるＡｕの含有率を決定してもよい。その場合、電子部品収納部材上のＡｕ層は、Ａｕ−Ｓｎ合金層へ拡散するだけではなく、タングステン層またはＮｉ−Ｃｏ合金層とによりメタライズ層を形成するので、その点も考慮する必要がある。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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