(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径０．５μｍ以上２０．０μｍ以下で融点又は液相線温度が２４０℃未満の低融点金属粉末を５質量％以上４０質量％以下、平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＡｇ粉末を４０質量％以上９０質量％以下、および平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＣｕ粉末を５質量％以上５０質量％以下含有する原料粉末と、
バインダーとを含むことを特徴とする封止用ペースト。
【請求項２】
前記低融点金属粉末の平均粒径は、前記Ａｇ粉末の平均粒径の１倍以上１０倍以下かつ前記Ｃｕ粉末の平均粒径の１倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項１記載の封止用ペースト。
【請求項３】
前記低融点金属粉末の平均粒径は、前記Ａｇ粉末の平均粒径及び前記Ｃｕ粉末の平均粒径より大きいことを特徴とする請求項１記載の封止用ペースト。
【請求項４】
前記バインダーの混合割合は２質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の封止用ペースト。
【請求項５】
前記低融点金属粉末は、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｂｉはんだ合金、Ｓｎ‐Ｉｎはんだ合金から選択される一種以上とされる請求項１に記載の封止用ペースト。
【請求項６】
請求項１に記載の前記封止用ペーストをキャリア上に塗布するペースト塗布工程と、
前記キャリアに塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末及び前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程と
を有するろう接合材の製造方法。
【請求項７】
平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＡｇ粉末と、
平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＣｕ粉末と、
融点又は液相線温度が２４０℃未満の低融点金属からなり、前記Ａｇ粉末および前記Ｃｕ粉末を連結する結合層と
を有し、気孔率１０％以上であって、質量割合が
前記Ａｇ粉末が４０質量％以上９０質量％以下、
前記Ｃｕ粉末が５質量％以上５０質量％以下、
前記結合層が５質量％以上４０質量％以下
であることを特徴とするろう接合材。
【請求項８】
請求項１に記載の前記封止用ペーストを蓋体の表面に塗布するペースト塗布工程と、
前記蓋体に塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末及び前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程と
を有する封止用蓋材の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理工程後に、前記ろう接合材中に残存するバインダーを除去するバインダー除去工程を有することを特徴とする請求項８に記載の封止用蓋材の製造方法。
【請求項１０】
前記バインダー除去工程は、前記ろう接合材を洗浄液にて洗浄する洗浄処理と、該洗浄処理後の前記ろう接合材を熱処理するベーキング処理とを有することを特徴とする請求項９に記載の封止用蓋材の製造方法。
【請求項１１】
前記ペースト塗布工程において複数個の前記蓋体を形成可能な大きさの板材の表面に前記封止用ペーストを塗布するとともに、
前記熱処理工程の後に、前記板材を前記蓋体に分割する個片化工程を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の封止用蓋材の製造方法。
【請求項１２】
蓋体と、
前記蓋体の表面に設けられた請求項７記載のろう接合材と
を有することを特徴とする封止用蓋材。
【請求項１３】
パッケージと蓋体とをろう合金によって接合するパッケージ封止方法であって、
請求項１に記載の前記封止用ペーストを前記蓋体の表面に塗布するペースト塗布工程と、
前記蓋体に塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程と、
前記蓋体を前記パッケージに重ねた状態で前記ろう接合材を加熱溶融して合金化し、前記ろう合金とする合金化工程と
を有するパッケージ封止方法。
【請求項１４】
前記熱処理工程と前記合金化工程との間に、前記ろう接合材中に残存するバインダーを除去するバインダー除去工程を有することを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ封止方法。
【請求項１５】
前記バインダー除去工程は、前記ろう接合材を洗浄液にて洗浄する洗浄処理と、該洗浄処理後の前記ろう接合材を熱処理するベーキング処理とを有することを特徴とする請求項１４に記載のパッケージ封止方法。
【請求項１６】
前記ペースト塗布工程において複数個の前記蓋体を形成可能な大きさの板材の表面に前記封止用ペーストを塗布するとともに、
前記熱処理工程の後に、前記板材を前記蓋体に分割する個片化工程を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ封止方法。
【請求項１７】
前記個片化工程の後に、前記蓋体の表面に金属めっきを施すめっき処理工程を有することを特徴とする請求項１６に記載のパッケージ封止方法。
【請求項１８】
パッケージに蓋体を重ねてろう合金によって接合するパッケージ封止方法であって、
請求項１に記載の前記封止用ペーストをキャリア上に塗布するペースト塗布工程と、
前記キャリアに塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末及び前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程と、
前記ろう接合材を前記パッケージと前記蓋体との間に積層した後、前記ろう接合材を加熱溶融して合金化し、前記ろう合金とする合金化工程と
を行うことを特徴とするパッケージ封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給の自由度が高く、組成コントロールが容易な混合粉ペーストを用いた封止用ペースト、ろう接合材とその製造方法、封止用蓋材とその製造方法、及びパッケージ封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、封止用材料としては、４５０℃未満の融点を有するはんだを用いたり、４５０℃以上に融点を有するろう材を用いたりする。更には、蓋材でパッケージを封止するために、特許文献１に記載されるようなシールリングと呼ばれるものを封止材として挟み込み、蓋材もしくはパッケージの封止部にＮｉ（ニッケル）めっき処理を施したもの、あるいは、シールリング自身の封止部にＮｉめっきを施したものを用いることもある。その他、ガラスや樹脂を封止材として用いることもある。
【０００３】
はんだ材ではＰｂ（鉛）−６３質量％Ｓｎ（錫）やＳｎ−３質量％Ａｇ（銀）−０．５質量％Ｃｕ（銅）などの鉛フリーはんだ材、Ｐｂ−１０質量％ＳｎやＡｕ（金）−２０質量％Ｓｎのような高温はんだが用いられる。ろう材としては、主にＡｇろう、例えばＡｇ−２８質量％Ｃｕを筆頭に、Ａｇ−２２質量％Ｃｕ−１７質量％Ｚｎ（亜鉛）−５質量％Ｓｎや、Ｃｄ（カドミウム）やＮｉを含んだＡｇろう合金が用いられる。シールリングや蓋材としては、コバールや４２アロイなどがあり、これらにＮｉめっき処理が施される。
【０００４】
シールリングを用いる封止法としては、はんだ材を用いる場合は、リング状に加工したはんだ板を、シールリングとともに蓋材とパッケージ間に挟み込んで炉やオーブンを用いて溶融・封止したり、はんだペースト等を用いて蓋材にリング状のはんだ枠を形成し、その後、パッケージと封止する場合がある。一方、Ａｇろうを用いる場合は、リング状に打ち抜いたＡｇろう板を、シールリングとともに蓋材とパッケージ間に挟み込んで、シーム溶接機やレーザ溶接機などを用いて封止部のみを局所的に高温状態にして、Ａｇろうやシールリングに形成したＮｉめっきを溶融させ、封止している。
【０００５】
シールリングを用いる封止法では、シールリングが緩衝材となることから、シーム溶接法などを用いて封止する際の熱衝撃や機械的な応力を緩和することができる。
【０００６】
しかし、ＡｇろうとＮｉめっき付きシールリングを用いて溶接法で封止する場合、蓋材とパッケージ間に挟み込んで封止する必要があり、位置合わせなど効率が悪く非常に手間であった。
【０００７】
そこで、Ａｇろう合金を粉末状にしてペースト化し、蓋材に印刷し、熱処理をして封止枠を形成する手法が提案されている。
【０００８】
特許文献２には、金属粉末と有機溶剤とを含んでなる封止用の金属ペーストにおいて、金属粉末として、純度が９９．９重量％以上、平均粒径が０．１μｍ〜１．０μｍである金粉、銀粉、白金粉、又はパラジウム粉からなる金属粉末を８５〜９３重量％、有機溶剤を５〜１５重量％の割合で配合した封止用の金属ペーストが開示されている。この金属ペーストを用いた封止方法としては、ベース部材またはキャップ部材に塗布し乾燥させた金属ペーストを、８０〜３００℃で焼結させて金属粉末焼結体とした後、金属粉末焼結体を加熱しながらベース部材とキャップ部材とを加圧する方法が記載されている。
【０００９】
特許文献２記載の金属ペーストは、金粉、銀粉、白金粉、又はパラジウム粉の単独金属粉を用いるものであり、これらの金属を合金化するものではない。
【００１０】
特許文献３には、低熱膨張金属からなる基材と、該基材の少なくとも一の面に接合される低温型の銀系ろう材層とを含んでなる銀ろうクラッド材が開示されている。この銀系ろう材層は、低温型の銀系ろう材よりなる金属粉に溶剤とバインダーとからなるメディアを混合してなるペーストを塗布した後、加熱して金属粉を溶融させた後急冷凝固し、更に圧延加工することで形成される。具体的な銀系ろう材としては、銀−銅−錫合金、銀−銅−インジウム合金、銀−銅−亜鉛合金が挙げられている。この銀ろうクラッド材を打抜き加工等して所定寸法に加工することにより、パッケージ封止用蓋材を形成している。
【００１１】
特許文献４には、銀系ろう材ではなく、ＡｕとＳｎとを含むペースト状ろう材組成物をキャップの片面に印刷し、次いでＳｎの融点以上Ａｕの融点以下の温度で加熱処理することにより、ＡｕＳｎろう材が融着されたキャップを形成し、そのキャップをパッケージに重ねて融着する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９‐２９３７９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−４９５９５号公報
【特許文献４】特開２００３−１６３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、Ａｇろうペーストの場合は、封止枠形成時にＡｇろうの融点以上の高温で熱処理し、その後、封止時に再度、溶接処理をする必要があった。また、Ａｇろう合金の粉末を造粉しているため、異なる合金組成を所望された場合は、再度、合金製造、造粉処理が必要になり、非常に手間が生じていた。
【００１４】
また、シールリングを用いない所謂ダイレクトシーム法によるシーム溶接法や、レーザ溶接法、電子ビーム溶接法などを用いて封止する場合は、封止部のみを局所的に高温状態にして封止することから、熱衝撃や機械的な応力に伴って接合層やパッケージにクラックが生じやすい。
【００１５】
本発明では、容易にろう接合材の形成が可能で、かつ、そのろう接合材の合金組成を容易に変更することができるとともに、クラックを生じることなくパッケージを確実に気密封止することが可能な封止用ペースト、ろう接合材の製造方法、封止用蓋材の製造方法、及びパッケージ封止方法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】
【００１６】
本発明の封止用ペーストは、平均粒径０．５μｍ以上２０．０μｍ以下で融点又は液相線温度が２４０℃未満の低融点金属粉末を５質量％以上４０質量％以下、平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＡｇ粉末を４０質量％以上９０質量％以下、平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＣｕ粉末を５質量％以上５０質量％以下含有する原料粉末と、バインダーとを含む。
【００１７】
本発明の封止用ペーストにおいて、前記低融点金属粉末の平均粒径は、前記Ａｇ粉末の平均粒径の１倍以上１０倍以下かつ前記Ｃｕ粉末の平均粒径の１倍以上１０倍以下であると好ましい。
【００１８】
この封止用ペーストにおいて、前記低融点金属粉末の平均粒径は、前記Ａｇ粉末の平均粒径及び前記Ｃｕ粉末の平均粒径より大きいと好ましい。
【００１９】
また、本発明の封止用ペーストにおいて、前記バインダーの混合割合は２質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の封止用ペーストにおいて、前記低融点金属粉末は、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｂｉはんだ合金、Ｓｎ‐Ｉｎはんだ合金から選択される一種以上が用いられる。
【００２１】
本発明のろう接合材の製造方法は、前記封止用ペーストをキャリア上に塗布するペースト塗布工程と、前記キャリアに塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末及び前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程とを有する。なお、このろう接合材は、強度および封止性の確保等のため、気孔率３５％以下に形成することが好ましい。
【００２２】
本発明のろう接合材は、平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＡｇ粉末と、平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下のＣｕ粉末と、融点又は液相線温度が２４０℃未満の低融点金属からなり前記Ａｇ粉末および前記Ｃｕ粉末を連結する結合層とを有し、気孔率１０％以上であって、質量割合が前記Ａｇ粉末が４０質量％以上９０質量％以下、前記Ｃｕ粉末が５質量％以上５０質量％以下、前記結合層が５質量％以上４０質量％以下である。
【００２３】
本発明の封止用蓋材の製造方法は、前記封止用ペーストを蓋体の表面に塗布するペースト塗布工程と、前記蓋体に塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末及び前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程とを有する。なお、このろう接合材は気孔率３５％以下に形成することが好ましい。
【００２４】
本発明の封止用蓋材の製造方法において、前記熱処理工程後に、前記ろう接合材中に残存するバインダーを除去するバインダー除去工程を有するとよく、また、そのバインダー除去工程は、ろう接合材を洗浄液にて洗浄する洗浄処理と、該洗浄処理後の前記ろう接合材を熱処理するベーキング処理とを有するとよい。
【００２５】
この封止用蓋材の製造方法において、前記ペースト塗布工程では複数個の前記蓋体を形成可能な大きさの板材の表面に前記封止用ペーストを塗布するとともに、前記熱処理工程の後に、前記板材を前記蓋体に分割する個片化工程を有してもよい。
【００２６】
本発明の封止用蓋材は、蓋体と、前記蓋体の表面に設けられた前記ろう接合材とを有する。
【００２７】
本発明のパッケージ封止方法は、パッケージと蓋体とをろう合金によって接合するパッケージ封止方法であって、前記封止用ペーストを前記蓋体の表面に塗布するペースト塗布工程と、前記蓋体に塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程と、前記蓋体を前記パッケージに重ねた状態で前記ろう接合材を加熱溶融して合金化し、前記ろう合金とする合金化工程とを有する。なお、前記ろう接合材は、強度および封止性の確保等のため、気孔率３５％以下に形成することが好ましい。
【００２８】
本発明のパッケージ封止方法において、前記熱処理工程と前記合金化工程との間に、前記ろう接合材中に残存するバインダーを除去するバインダー除去工程を有するとよく、また、そのバインダー除去工程は、前記ろう接合材を洗浄液にて洗浄する洗浄処理と、該洗浄処理後の前記ろう接合材を熱処理するベーキング処理とを有するとよい。
【００２９】
本発明のパッケージ封止方法において、前記ペースト塗布工程で複数個の前記蓋体を形成可能な大きさの板材の表面に前記封止用ペーストを塗布するとともに、前記熱処理工程の後に、前記板材を前記蓋体に分割する個片化工程を有するとよい。
【００３０】
本発明のパッケージ封止方法において、前記個片化工程の後に、前記蓋体の表面に、金属めっきを施すめっき処理工程を有してもよい。金属めっき処理は、蓋体のメタライズとして施され、蓋体に分割してから金属めっき処理を行うことで、蓋体の側壁に金属めっきを施すことができ、側壁の腐食や錆を有効に防止することができる。
【００３１】
本発明のパッケージ封止方法は、パッケージに蓋体を重ねてろう合金によって接合するパッケージ封止方法であって、前記封止用ペーストをキャリア上に塗布するペースト塗布工程と、前記キャリアに塗布した前記封止用ペーストを前記低融点金属の溶融温度で加熱して前記Ａｇ粉末及び前記Ｃｕ粉末との間に前記低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、前記Ａｇ粉末と前記Ｃｕ粉末とが前記低融点金属からなる結合層により連結された気孔率１０％以上のろう接合材を形成する熱処理工程と、前記ろう接合材を前記パッケージと前記蓋体との間に積層した後、前記ろう接合材を加熱溶融して合金化し、前記ろう合金とする合金化工程とを行う。なお、前記ろう接合材は気孔率３５％以下に形成することが好ましい。
【００３２】
本発明の封止用ペーストに混合される原料粉末は、融点又は液相線温度が２４０℃未満の低融点金属粉末と、この低融点金属粉末よりも融点が高いＡｇ粉末及びＣｕ粉末とを含有させたものである。そして、上記のように各金属粉末の平均粒径や配分、バインダーの配分が管理された封止用ペーストを低融点金属の溶融温度で加熱することにより得られるろう接合材、すなわち熱処理工程において得られるろう接合材は、低融点金属粉末を溶融させた際に、低融点金属よりも高い融点のＡｇ粉末とＣｕ粉末の大部分が固体のまま残存し、これら固体のＡｇ粉末とＣｕ粉末との間にその低融点金属の液相が浸透して冷却固化することにより、Ａｇ粉末とＣｕ粉末とが低融点金属からなる結合層により相互に結着した状態となる。この際、熱処理工程による加熱前に低融点金属粉末があった箇所に空隙が多数形成されることにより、ろう接合材は、気孔率１０％以上のポーラス構造に形成される。
【００３３】
もし封止用ペーストに混合される原料粉末を銀ろう合金粉末とした場合には、ろう接合材を形成するにあたって、銀ろう合金の溶融温度（液相線温度）以上に加熱する必要がある。本発明のろう接合材は、低融点金属の液相焼結を利用して、低融点金属の溶融温度（２４０°未満）で加熱することにより形成できるので、炉などは高温用のものを用いる必要がなく、省エネルギーに繋がる。
【００３４】
そして、本発明のろう接合材を用いてパッケージと蓋体とを封止するにあたっては、シーム溶接法やレーザ溶接法、電子ビーム溶接法などを用いた封止部のみを局所的に高温状態にする封止方法においても、ろう接合材のポーラス構造が熱衝撃や機械的な応力を緩和することから、接合層やパッケージにクラックが生じることを防止できる。また、ろう接合材は、Ａｇ粉末及びＣｕ粉末の溶融温度まで加熱してＡｇ及びＣｕと低融点金属とを合金化することにより、パッケージと蓋体とを確実に気密封止することができる。
【００３５】
さらに、本発明の封止用ペーストは、印刷等の方法によりキャリアや蓋体の表面に塗布することができるので、所望の形状のろう接合材（封止枠）を容易に形成することができる。本発明のろう接合材を蓋体の表面に形成した場合には、溶融した低融点金属により蓋体の表面にろう接合材が固定されるので、蓋体の表面に安定したろう接合材を容易に形成することができ、蓋体の取扱い時にろう接合材が脱落することがない。また、封止用蓋材を接合されたろう接合材を挟んでパッケージに重ねた状態で合金化工程を実施することで、ろう接合材の合金化と封止とを同時に行うことができるので、効率的である。
【００３６】
本発明の封止用ペーストに混合される原料粉末は、複数の金属粉末を組み合わせていることから、各金属粉末の配分や組み合わせを容易に変更することができ、合金組成を容易に変更することができる。
【００３７】
封止用ペーストに混合されるＡｇ粉末及びＣｕ粉末の平均粒径が０．１μｍ未満では、形成されるろう接合材の気孔率が１０％未満となり、熱衝撃や機械的な応力を緩和する効果を得ることが難しくなる。一方、Ａｇ粉末及びＣｕ粉末の平均粒径が１０μｍを超える場合には、形成されるろう接合材の気孔率が大きくなり、封止性が悪くなる。本発明に係るろう接合材の気孔率は１０％以上であり、３５％以下であることが好ましい。ろう接合材の気孔率が３５％を超えると、封止性が低下するおそれがある。
【００３８】
低融点金属粉末の平均粒径が０．５μｍ未満においても、形成されるろう接合材の気孔率が１０％未満となり、熱衝撃や機械的な応力を緩和する効果を得ることが難しくなり、低融点金属粉末の平均粒径が２０μｍを超える場合には、形成されるろう接合材の気孔率が大きくなり、封止性が悪くなる。
【００３９】
原料粉末全体におけるＡｇ粉末の含有割合は、４０質量％未満ではＡｇ，Ｃｕおよび低融点金属の共晶組成から大きく外れてしまうため封止性が低下し、９０質量％を超える場合ではバインダー残渣を除去するための洗浄時にろう接合材が接合された蓋体等から剥離するおそれがあり、さらに高価なＡｇが多いためコスト高になる。
【００４０】
原料粉末全体におけるＣｕ粉末の含有割合が５質量％以上５０質量％以下の範囲外である場合、すなわち５質量％未満、若しくは５０質量％を超える場合には、Ａｇ，Ｃｕおよび低融点金属の共晶組成から大きく外れてしまうため封止性が低下する。
【００４１】
原料粉末全体における低融点金属粉末の含有割合が５質量％未満では結合層の形成が不十分となって洗浄時にろう接合材が接合された蓋体等から剥離するおそれがあり、４０質量％を超える場合には過剰な低融点金属が封止後（合金化後）にも残り、Ａｇ，Ｃｕおよび低融点金属の共晶温度（例えばＡｇ−Ｃｕ−Ｓｎの共晶温度）よりも低い融点を持つ低融点温度域が封止部に生じてしまうため、少なくとも４５０℃以上の融点を期待しているのに反して、低融点金属の融点（ろう接合材の溶融温度未満）で封止部の一部が溶融するおそれがある。また、この低融点金属粉末の含有割合が４０質量％を超える場合には、Ａｇ，Ｃｕおよび低融点金属の共晶組成から大きく外れ、封止性も低下する。
【００４２】
バインダーが２質量％未満、又はバインダーが５０質量％を超える場合には、原料粉末と混練しても印刷工法に好適なペースト状に形成することが難しくなる。また、特にバインダーが５０質量％を超える場合にあっては、Ａｇ粉末及びＣｕ粉末を保持するバインダーが熱により軟化して形状を保てなくなり、ろう接合材を所望の形状に形成することが難しくなる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、ろう合金組成を容易に変更でき、ポーラスな構造を有するろう接合材によりクラックを生じることなく、パッケージを確実に気密封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る封止用ペーストの構成を説明する模式図（ａ）およびろう接合材の構成を説明する模式図（ｂ）である。
【図２】本発明に係り、キャリアの表面に封止用ペーストが塗布された状態を示す平面図である。
【図３】本発明に係り、蓋材の表面にろう接合材が形成されてなる封止用蓋材を示す平面図である。
【図４】本発明に係り、封止用ペーストを印刷塗布された状態の板材を示す要部の斜視図である。
【図５】本発明に係り、封止用蓋材をパッケージに接合する工程を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜封止用ペーストの構成＞
まず、本発明のろう接合材の製造方法や封止方法に用いられる、本発明に係る封止用ペースト２０について説明する。
封止用ペースト２０は、図１（ａ）に示すように、融点又は液相線温度が２４０℃未満の低融点金属粉末２３と、低融点金属粉末２３よりも融点が高いＡｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２とを含有する原料粉末に、バインダー２５が混合されたものである。
【００４６】
原料粉末は、Ａｇ粉末２１が平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下で４０質量％以上９０質量％以下含有され、Ｃｕ粉末２２が平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下で５質量％以上５０質量％以下含有され、低融点金属粉末２３が平均粒径０．５μｍ以上２０．０μｍ以下で５質量％以上４０質量％以下含有されるものであり、これらＡｇ粉末２１、Ｃｕ粉末２２、および低融点金属粉末２３が、上記の数値範囲で適宜混合されたものである。なお、これらＡｇ粉末２１、Ｃｕ粉末２２および低融点金属粉末２３の各含有割合）は、原料粉末に対する割合である。
【００４７】
低融点金属粉末２３としては、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｂｉはんだ合金、Ｓｎ‐Ｉｎはんだ合金から選択される一種以上を用いることができる。なお、低融点金属粉末２３として用いられるＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ‐Ｂｉはんだ合金、Ｓｎ‐Ｉｎはんだ合金は、いずれもＳｎを含有するものであり、例えば９６．５質量％Ｓｎ‐３．０質量％Ａｇ‐０．５質量％Ｃｕ、９９．３質量％Ｓｎ‐０．７質量Ｃｕ等の組成比とされる。
【００４８】
バインダー２５は、ロジン、活性剤、溶剤、チクソ剤、その他添加物の少なくとも一種以上から構成される。
【００４９】
封止用ペースト２０は、バインダー２５を２質量％以上５０質量％以下の割合（ペースト中の割合）で原料粉末と混合して構成される。
【００５０】
なお、Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２の平均粒径が０．１μｍ未満では、封止用ペースト２０を用いて形成されるろう接合材の気孔率が１０％未満となり、熱衝撃や機械的な応力を緩和する効果を得ることが難しくなる。一方、Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２の平均粒径が１０μｍを超える場合には、形成されるろう接合材の気孔率が大きくなり、封止性が悪くなる。
【００５１】
また、低融点金属粉末２３の平均粒径が０．５μｍ未満においても、形成されるろう接合材の気孔率が１０％未満となり、熱衝撃や機械的な応力を緩和する効果を得ることが難しくなる。低融点金属粉末２３の平均粒径が２０μｍを超える場合には、形成されるろう接合材の気孔率が大きくなり、封止性が悪くなる。
【００５２】
低融点金属粉末２３の平均粒径は、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下の範囲内で、Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２の平均粒径と同じかそれ以上であるのが良い。具体的には、低融点金属粉末２３の平均粒径は、Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２の平均粒径の１倍以上１０倍以下が好ましく、１倍以上５倍以下がより好ましく、１．２５倍以上５倍以下がさらに好ましい。
【００５３】
原料粉末全体におけるＡｇ粉末２１の含有割合は、４０質量％未満では封止性が低下し、９０質量％を超える場合ではバインダー残渣を除去するための洗浄時に剥離を生じ、さらにコスト高になる。また、Ｃｕ粉末２２の含有割合が５質量％以上５０質量％以下の範囲外である場合、すなわち５質量％未満、若しくは５０質量％を超える場合には、封止性が低下する。さらに、低融点金属粉末２３の含有割合が５質量％未満では洗浄時に剥離を生じ、４０質量％を超える場合には低融点温度域が生じてろう合金の溶融温度未満で一部が溶融するおそれがある。また、低融点金属粉末２３の含有割合が４０質量％を超える場合には、封止性も低下する。
【００５４】
封止用ペースト２０に対するバインダーの含有割合が２質量％未満、又は５０質量％を超える場合には、原料粉末と混練しても印刷工法に好適なペースト状に形成することが難しくなる。特にバインダーが５０質量％を超える場合にあっては、ろう接合材の形成時にバインダーがＡｇ粉末及びＣｕ粉末を押し退かせてしまい、ろう接合材を所望の形状に形成することが難しくなる。
【００５５】
＜ろう接合材の構成及び製造方法＞
以上の封止用ペースト２０を用いて、ろう接合材４を製造する方法について、図２を参照して説明する。
ろう接合材４の製造方法は、前述した封止用ペースト２０をキャリア３上に印刷して塗布するペースト塗布工程と、キャリア３に塗布した封止用ペースト２０を低融点金属粉末２３の溶融温度で加熱する熱処理工程と、この熱処理工程後にバインダーを除去するバインダー除去工程とを有する。
【００５６】
［ペースト塗布工程］
ろう材が馴染まないセラミックス基板等のキャリア３を用意し、そのキャリア３の表面に、前述した封止用ペースト２０を、所望の形状、例えば、蓋体の表面のパッケージと重ねられる周縁部の形状に合わせた枠状やシート状に印刷塗布する（図２）。封止用ペースト２０は、ディスペンサなどによってキャリア３上に吐出供給してもよい。
【００５７】
［熱処理工程］
封止用ペースト２０を塗布したキャリア３で低温リフロー処理を施して、ろう接合材４を形成する。具体的には、キャリア３に塗布した封止用ペースト２０を、窒素雰囲気下において封止用ペースト２０中に含まれる低融点金属粉末２３の溶融温度以上すなわち低融点金属粉末２３の融点又は液相線温度以上で、かつ、Ａｇ及びＣｕの融点未満でＡｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２が溶融しない温度に加熱し、低融点金属粉末２３を溶融する。この熱処理は、低融点金属粉末２３を溶融すれば足りるので、通常のはんだ材に用いられる炉やオーブンでリフロー（熱処理）することにより実施可能である。より具体的には、低融点金属粉末２３がＳｎ粉末である場合、Ｓｎの融点（２３２℃）以上で、Ａｇの融点（９６１℃）及びＣｕの融点（１０８３℃）未満の温度範囲内のうち、低融点金属の融点プラス１０℃〜３０℃の温度で熱処理する。
【００５８】
低融点金属粉末２３が溶融すると、この熱処理の温度では溶融しない高融点金属のＡｇ粉末２１とＣｕ粉末２２との間に低融点金属の液相が行き渡る。そして、Ａｇ粉末２１とＣｕ粉末２２との間に低融点金属の液相を浸透させた後に冷却して低融点金属を固化することにより、図１（ｂ）に示すように、低融点金属の結合層２４が高融点金属粉末（Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２）相互を連結した状態のろう接合材４が形成される。このとき、低融点金属と高融点金属とが一部合金化する場合もあるが、高融点金属の大部分は元の粉末のまま残存していることから、熱処理により加熱前に低融点金属粉末２３があった箇所に空隙４１が多数形成され、ろう接合材４は、気孔率１０％以上のポーラスな構造に形成される。
【００５９】
このように、熱処理工程では、封止用ペースト２０中の高融点金属からなるＡｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２に対して、低融点金属が溶融し、液体状態になることで高融点金属粉末２１,２２間に侵入し、液相焼結が進む。これにより、低い熱処理温度で、ろう接合材４を形成することができる。この時点では、低融点金属と高融点金属とのろう合金にはなっていない。
【００６０】
［バインダー除去工程］
前述したように、封止用ペースト２０にはバインダー２５が混合されている。このため、熱処理工程の後にろう接合材４に残ったバインダー２５の残渣を洗浄液により除去する（洗浄処理）。この際、ろう接合材４をキャリアから剥がした後で、ろう接合材４単独を洗浄する。洗浄液としては、荒川化学工業株式会社製精密部品洗浄剤（パインアルファシリーズ）等を用いることができる。
【００６１】
バインダー２５の残渣を洗浄液により除去した（洗浄処理）後に、必要に応じて、ろう接合材４の内部に残留する有機物成分を低減するための処理を実施することもできる。この処理は、例えば、ろう接合材４に３００℃以上１２００℃以下で０．１時間以上２４時間以下の熱処理、好ましくは６００℃で９時間の熱処理を施して、有機物成分をガス化して除去するベーキング処理とされる。
【００６２】
＜封止用蓋材の構成及び製造方法＞
前述したろう接合材４の製造方法では、キャリア３上に封止用ペースト２０を塗布して、ろう接合材４を単独で製造する場合について説明を行ったが、パッケージ５と蓋体１との封止（図５参照）に用いるろう接合材４を予め蓋体１の表面に形成しておき、蓋体１とろう接合材４とを一体とした封止用蓋材６を構成することもできる。
【００６３】
この封止用蓋材６を製造する方法について図３を参照して説明する。
封止用蓋材６の製造方法は、前述したろう接合材４の製造方法（図２）におけるキャリア３を蓋体１に代えること以外は、前述のろう接合材４の製造方法と同様であり、封止用ペースト２０を蓋体１の表面に印刷して塗布するペースト塗布工程と、蓋体１に塗布した封止用ペースト２０を低融点金属粉末２３の溶融温度で加熱する熱処理工程と、蓋体１の表面にろう接合材４を形成した後にバインダー２５を除去するバインダー除去工程とを有する。
【００６４】
［ペースト塗布工程］
蓋体１の材料としては、コバール、４２アロイ等が用いられ、表面にＮｉめっき（金属めっき）が施されている。この蓋体１の表面に、前述した封止用ペースト２０を、例えばパッケージと重ねられる周縁部の形状に合わせた枠状に印刷塗布する。なお、この場合も、ディスペンサ等による吐出供給により、蓋体１に封止用ペースト２０を塗布することができる。
【００６５】
［熱処理工程］
次に、封止用ペースト２０を塗布した蓋体１に、低温リフロー処理を施す。具体的には、封止用ペースト２０を塗布した蓋体１を、窒素雰囲気下において、封止用ペースト２０中に含まれる低融点金属粉末２３の溶融温度以上すなわち低融点金属粉末２３の融点又は液相線温度以上で、かつ、Ａｇ及びＣｕの融点未満でＡｇ粉末２１およびＣｕ粉末２２が溶融しない温度に加熱し、低融点金属粉末２３を溶融する。そして、Ａｇ粉末２１とＣｕ粉末２２との間に低融点金属の液相を浸透させた後に冷却することにより、低融点金属を固化する。これにより、蓋体１の表面に、Ａｇ粉末２１とＣｕ粉末２２とが低融点金属からなる結合層２４により連結された気孔率１０％以上のポーラスな構造を有するろう接合材４が設けられた封止用蓋材６を構成することができる。このようにして形成されるろう接合材４は、蓋体１の表面に固定された状態であるので、封止用蓋材６の取り扱いに際して蓋体１から脱落することはない。
【００６６】
［バインダー除去工程］
前述したように、封止用ペースト２０にはバインダー２５が混合されている。このため、熱処理工程後に残ったバインダー２５の残渣を洗浄液により除去する。
【００６７】
この場合においても、必要に応じて、バインダーの洗浄処理後に、ろう接合材４の内部に残留する有機物成分を低減するための工程（例えば、ろう接合材に３００℃以上１２００℃以下で０．１時間以上２４時間以下の熱処理、好ましくは６００℃で９時間の熱処理を施して、有機物成分をガス化して除去するベーキング処理）を実施することもできる。
【００６８】
＜複数個の封止用蓋材の製造方法＞
この封止用蓋材６の製造方法において、個々の蓋体１に封止用ペースト２０を塗布して熱処理を施す以外にも、図４に示すように、複数個の蓋体１を形成可能な大きさの板材２を用意しておき、板材２の表面に複数のろう接合材４を形成した後で、この板材２を分割して複数の蓋体１に個片化することにより、一度に複数の封止用蓋材６を製造することもできる。
【００６９】
この場合、封止用蓋材の製造方法は、封止用ペースト２０を板材２の表面に印刷して塗布するペースト塗布工程と、板材２に塗布した封止用ペースト２０を低融点金属粉末の溶融温度で加熱してろう接合材４を形成する熱処理工程と、板材２の表面にろう接合材４を形成した後にバインダー２５を除去するバインダー除去工程と、板材２を切断して封止用蓋材６に分割する個片化工程とを有する。また、必要に応じて、個片化工程の後に、封止用蓋材６の表面に金属めっきを施すめっき処理工程を有してもよい。
【００７０】
［ペースト塗布工程］
複数個の蓋体１を整列して形成し得る大きさの板材２を用意し、その板材２の表面に、前述した封止用ペースト２０を、封止用蓋材６の表面のパッケージ５に重ねられる周縁部となる位置に合わせて、枠状に印刷塗布する（図示略）。この場合も、ディスペンサ等による吐出供給により、板材２に封止用ペースト２０を塗布することができる。板材２の材料としては、コバール、４２アロイ等が用いられ、表面の両面又は片面にＮｉめっき（金属めっき）が施されている。
【００７１】
［熱処理工程］
封止用ペースト２０を塗布した板材２（蓋体１）に、低温リフロー処理を施す。具体的には、封止用ペースト２０を塗布した板材２を、窒素雰囲気下において、封止用ペースト２０中に含まれる低融点金属粉末２３の溶融温度以上すなわち低融点金属粉末２３の融点又は液相線温度以上で、かつ、Ａｇ及びＣｕの融点未満でＡｇ粉末２１およびＣｕ粉末２２が溶融しない温度に加熱し、低融点金属粉末２３を溶融する。そして、Ａｇ粉末２１とＣｕ粉末２２との間に低融点金属の液相を浸透させた後に、冷却することにより低融点金属を固化する。これにより、板材２（蓋体１）の表面に、Ａｇ粉末２１とＣｕ粉末２２とが低融点金属からなる結合層２４により連結された気孔率１０％以上のポーラスな構造を有するろう接合材４が形成される（図４）。このようにして形成されるろう接合材４は、板材２（蓋体１）の表面に固定された状態であるので、板材２（蓋体１）の取り扱いに際して蓋体から脱落することはない。
【００７２】
［バインダー除去工程］
前述したように、封止用ペースト２０にはバインダー２５が混合されている。このため、熱処理工程後に残ったバインダー２５の残渣を洗浄液により除去する（洗浄処理）。洗浄液としては、荒川化学工業株式会社製精密部品洗浄剤（パインアルファシリーズ）等を用いることができる。
【００７３】
この場合においても、バインダー２５の残渣を洗浄液により除去した（洗浄処理）後に、必要に応じて、ろう接合材４の内部に残留する有機物成分を低減するための処理を実施することもできる。この処理は、例えば、ろう接合材４に３００℃以上１２００℃以下で０．１時間以上２４時間以下の熱処理、好ましくは６００℃で９時間の熱処理を施し、有機物成分をガス化して除去するベーキング処理とされる。
【００７４】
［個片化工程］
次に、ろう接合材４を形成した板材２を切断して、各蓋体１（封止用蓋材６）に個片化する。
【００７５】
［めっき処理工程］
前述したように、板材２の表面にはＮｉめっきが施されているが、ろう接合材４を形成した板材２を切断して、各蓋体１(封止用蓋材６)に個片化した後、その全体にＮｉめっき（金属めっき）を施してもよい。これにより、蓋体１(封止用蓋材６)の切断面（側面）にもＮｉめっきが施され、蓋体１(封止用蓋材６)の側壁に腐食や錆などが進行するのを防止することができる。Ｎｉめっきについては無電解めっき、電解めっきにより形成でき、膜厚として数μｍでよい。また、Ｎｉめっき以外にも、他の金属めっきを施してもよい。
【００７６】
＜パッケージ封止方法＞
次に、パッケージに蓋体を接合するパッケージ封止方法について図５を参照して説明する。
この封止方法は、前述した封止用ペースト２０を蓋体１の表面に印刷して塗布するペースト塗布工程と、蓋体１に塗布した封止用ペースト２０を低融点金属粉末２３の溶融温度で加熱する熱処理工程と、蓋体１の表面にろう接合材４を形成した後にバインダー２５を除去するバインダー除去工程と、バインダー２５を除去した後の蓋体１をパッケージ５に重ねて、ろう接合材４を加熱溶融して合金化し、ろう合金とすることにより蓋体１をパッケージ５に接合する合金化工程とを有し、前述した封止用蓋材６の製造方法に合金化工程を追加した構成とされる。パッケージ封止方法は、必要に応じて、個片化工程及びめっき処理工程を有する。このため、このパッケージ封止方法の説明においては、ペースト塗布工程、熱処理工程、バインダー除去工程、個片化工程及びめっき処理工程の説明を省略し、蓋体１の表面にろう接合材４が設けられた封止用蓋材６を用いてパッケージ５と蓋体１との接合を行う合金化工程についてのみ説明を行う。
【００７７】
［合金化工程］
図５（ａ）に矢印で示すように、封止用蓋材６を、ろう接合材４をパッケージ５に接触させるようにして重ね、図５（ｂ）に示すように所定の圧力を付加した状態で加熱することにより、ろう接合材４を溶融し、冷却固化して蓋体１をパッケージ５に接合する。パッケージ５は、セラミックス等からなり、蓋体１との接合面に導電金属層として、例えば金めっき層が形成されている。
【００７８】
ろう接合材４の加熱方法としては、オーブンやベルト炉などを用いてろう材の融点以上の温度で処理する融着法（加熱封止法）、シーム溶接法（抵抗溶接法）、レーザ溶接法、電気ビーム溶接法、超音波溶接法等がある。
【００７９】
例えば、シーム溶接法では、図５（ｂ）に示すように、パッケージ５にろう接合材４を接触させるようにして封止用蓋材６を重ね、封止用蓋材６の蓋体１の上からローラ電極１１を当接させ、所定の圧力を付加した状態で電流を流しながら、蓋体１の周縁部に沿ってローラ電極１１を移動させる。ローラ電極１１の電流値に対応するジュール熱によって局所的にろう接合材４を溶融させるのであり、電流値を適切に設定することにより、瞬時に高融点金属粉末（Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２）の融点以上の温度に加熱してこれを溶融させることができる。
【００８０】
レーザ溶接法や電子ビーム溶接法では、図示は省略するが、パッケージ５に封止用蓋材６を重ねた状態で、接合面に対してレーザ又は電子ビームを照射することにより、ろう接合材４を瞬時に加熱することができる。
【００８１】
このようにして、高融点金属粉末２１,２２を溶融することにより、低融点金属も含めてろう接合材４全体が溶融状態となり、含有されていた各金属によるろう合金が形成され、封止が終了する。例えば、Ａｇ、Ｃｕ、低融点金属としてＳｎを含有するろう接合材４においては、Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｓｎ系ろう合金となり、蓋体１とパッケージ５とを接合することができる。
【００８２】
この合金化工程において、シーム溶接法やレーザ溶接法、電子ビーム溶接法などの、封止部のみを局所的に高温状態にする加熱方法を用いる場合には、シール部の一部が順次局所的に加熱されていくことから、その加熱部分と加熱されていない部分とで熱衝撃や機械的な応力が発生する。この点、ろう接合材４は、内部に空隙を有する気孔率１０％以上のポーラスな構造により、溶接時の熱衝撃や機械的な応力を緩和することができる。このため、パッケージ５と蓋体１との間の接合層やパッケージ５にクラックが生じることを防止でき、パッケージ５と蓋体１とを気密封止することができる。なお、ろう接合材４の気孔率が大きくなると封止性が低下することから、気孔率は３５％以下とすることが望ましい。
【００８３】
ろう接合材４は、内部に空隙を有するポーラスな構造とされているが、ろう接合材４を、Ａｇ粉末２１及びＣｕ粉末２２の溶融温度まで加熱してＡｇ及びＣｕと低融点金属とを溶融させて合金化される際に、すなわち、各種溶接法により蓋体１の周縁部に沿ってろう接合材４を加熱する際に、ろう接合材４の溶融部分が順次移動するので、その溶融部分の移動に伴ってろう接合材４内部の空隙が外部に押し出され、パッケージ５と蓋体１とを確実に気密封止することができる。
【００８４】
このろう接合材４を、例えば基板と被搭載物との接合等に用いる場合、すなわちパッケージ５の封止用途とは異なり気密封止を必要としない場合には、合金化工程は必須ではない。ろう接合材４においてＡｇ及びＣｕと低融点金属とを合金化することなく、あるいは一部を合金化し、またポーラス構造を残して基板と被搭載物とを接合することも可能である。
【００８５】
そして、このようにして蓋体１とパッケージ５とを接合して封止する方法においては、蓋体１にろう接合材４を事前に形成するので、安定したろう接合材４を蓋体１の表面に容易に形成することができ、封止用蓋材６の取扱い時にろう接合材４が蓋体１から脱落することがなく、取扱いが容易である。また、前述したように、封止用ペースト２０は、印刷等の方法によりキャリア３や蓋体１の表面に塗布することができ、所望の形状のろう接合材４（封止枠）を容易に形成することができる。そして、この蓋体１へのろう接合材４の形成作業は、低温での熱処理によって行うことができ、効率的である。
【００８６】
また、熱処理工程後の封止用蓋材６を、ろう接合材４を挟んでパッケージ５に重ねた状態で合金化工程を実施することで、ろう接合材４の合金化と封止とを同時に行うことができるので、効率的である。
【００８７】
さらに、封止用ペースト２０に混合される原料粉末は、複数の金属粉末を組み合わせて含有していることから、各金属粉末の配分や種類を容易に変更することができ、合金組成を容易に変更することができる。
【００８８】
なお、封止用ペーストに混合される原料粉末を銀ろう合金粉末とした場合には、ろう接合材を形成するにあたって、銀ろう合金の溶融温度（液相線温度）以上に加熱する必要があるが、本実施形態のろう接合材４は、低融点金属の液相焼結を利用して、低融点金属の溶融温度（２４０°未満）で加熱することにより形成することができるので、炉などは高温仕様のものを用いる必要がなく、加工エネルギーの低減が可能である。
【００８９】
さらに、パッケージ封止方法としては、予め作成したろう接合材４をパッケージ５と蓋体１との間に積層した後、ろう接合材４を加熱溶融して合金化する方法を採用することもできる（図示略）。すなわち、このパッケージ封止方法では、封止用ペースト２０をキャリア３上に塗布するペースト塗布工程と、キャリア３に塗布した封止用ペースト２０を低融点金属の溶融温度で加熱してＡｇ粉末２１およびＣｕ粉末２２間に低融点金属の液相を浸透させた後に冷却固化することにより、Ａｇ粉末２１とＣｕ粉末２２とが低融点金属からなる結合層２４により連結された気孔率１０％以上のろう接合材４を形成する熱処理工程と、ろう接合材４をパッケージ５と蓋体１との間に積層した後、ろう接合材４を加熱溶融して合金化し、ろう合金とする合金化工程とを行う。
【実施例】
【００９０】
実施例１〜９、比較例１〜１１について、実験に用いたパッケージおよび蓋体（封止用蓋材）のサンプルは各１００個である。パッケージは、平面サイズが３．２ｍｍ×２．５ｍｍ、厚み０．５ｍｍのセラミックス（アルミナ製）のものを用い、金属めっき（メタライズ層）として、５μｍのＮｉめっき層の上に０．５μｍのＡｕめっき層を形成した。蓋体は、平面サイズが３．１ｍｍ×２．４ｍｍ、厚み０．１ｍｍのコバール製板材を用い、金属めっき（メタライズ層）として、５μｍのＮｉめっき層の上に０．１μｍのＡｕめっき層を形成した。
【００９１】
実施例１〜９と比較例１〜１０の各封止用蓋材を形成する封止用ペーストは、表１に示す混合比率、平均粒径の各金属粉末を混合した原料粉末と、バインダーとを混合して作製した。表１中のＳＡＣ３０５は、Ｓｎ‐３質量％Ａｇ‐０．５質量％ＣｕのＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕはんだ合金である。そして、これらの封止用ペーストを各蓋体に塗布した後、最高温度２４０℃の熱処理を施してろう接合材を形成して封止用蓋材を形成し、バインダー除去のために封止用蓋材を洗浄した。
【００９２】
各金属粉末については、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した粒径のメジアン径（Ｄ５０）を平均粒径とした。
【００９３】
比較例１１のろう接合材には、ポーラスな構造を有しない銀ろう合金の圧延材（ＢＡｇ‐８：７２質量％Ａｇ‐２８質量％Ｃｕ）を用いた。
【００９４】
これらの実施例１〜９と比較例１〜１１の封止用蓋材に形成したろう接合材について、その組成の混合粉（原料粉末）の理論密度をρ１とし、洗浄後のろう接合材の密度をアルキメデス法により測定したものをρ２とした場合に、気孔率（％）＝（ρ１−ρ２）／ρ１の計算式を用いて気孔率を算出した。
【００９５】
なお、比較例７と比較例１０のろう接合材については、バインダー除去工程において剥離が生じた。また、比較例８のろう接合材については、熱処理工程において形状が崩れ、その形状を保持することができなかった。このため、これら比較例７，８，１０のろう接合材については、気孔率の測定を行うことができず、気孔率を「―」で記載した。
【００９６】
次に、各蓋体（封止用蓋材）をパッケージに重ねてシーム溶接を施し、気密封止を行った。
その後、パッケージと蓋体との接合部付近を実体顕微鏡（×５０倍）で観察し、クラックの有無を調べた。そして、接合部付近のセラミックスパッケージにクラックがなかったものを合格（ＯＫ）、クラックが生じたものを不合格（ＮＧ）とした（表２）。
【００９７】
また、Ｈｅリークテストと液中バブルテストとによる気密封止試験を各１００個のサンプルについて実施し、漏れが生じた個数により気密不良率を調べた。封止性の評価は、Ｈｅリークテストと液中バブルテストの双方において気密不良率が２％未満であれば合格（ＯＫ）とし、少なくとも一方のテストにおいて気密不良率が２％以上のものは不合格（ＮＧ）とした（表２）。
これらの結果を表２に示す。
【００９８】
【表１】
0006575301.tif 000002
【００９９】
【表２】
0006575301.tif 000003
【０１００】
表１および表２から明らかなように、原料粉末として、Ａｇ粉末が平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下で４０質量％以上９０質量％以下含有され、Ｃｕ粉末が平均粒径０．１μｍ以上１０．０μｍ以下で５質量％以上５０質量％以下含有され、低融点金属粉末が平均粒径０．５μｍ以上２０．０μｍ以下で５質量％以上４０質量％以下含有される封止用ペーストを用いて設けられた気孔率１０％以上のポーラスな構造を有するろう接合材を有する実施例１〜９の封止用蓋材においては、いずれもクラックが生じることがなく、また、パッケージの気密性が高く、封止を良好に行うことができた。
【０１０１】
封止用ペーストに混合されるＡｇ粉末及びＣｕ粉末の平均粒径が０．１μｍ未満であり、低融点金属粉末の平均粒径が０．５μｍ未満の場合（比較例９）では、この封止用ペーストを用いて形成されるろう接合材の気孔率が１０％未満となり、パッケージと蓋体との接合層やパッケージ自体にクラックが生じた。一方、Ａｇ粉末及びＣｕ粉末の平均粒径が１０μｍを超える場合（比較例１）では、形成されるろう接合材の気孔率が大きくなり、封止性が悪くなった。また、低融点金属粉末の平均粒径が２０μｍを超える場合（比較例２）にも、形成されるろう接合材の気孔率が大きくなり、封止性が悪くなった。
【０１０２】
Ａｇ粉末の含有割合が４０質量％未満の場合（比較例３）では、封止性が低下し、９０質量％を超える場合（比較例１０）ではバインダー除去工程で剥離を生じた。Ｃｕ粉末の含有割合が５質量％以上５０質量％以下の範囲外である場合、すなわち５質量％未満の場合（比較例４，１０）、若しくは５０質量％を超える場合（比較例５，７）には、封止性が低下した。低融点金属粉末の含有割合が５質量％未満の場合（比較例７，１０）では、バインダー除去工程において剥離を生じ、４０質量％を超える場合（比較例６）には、封止性が低下した。
【０１０３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
ろう接合材の合金組成を容易に変更することができ、ポーラスな構造を有するろう接合材により、クラックを生じることなくパッケージを確実に気密封止することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  蓋体
２  板材
３  キャリア
４  ろう接合材
５  パッケージ
６  封止用蓋材
１１  ローラ電極
２０  封止用ペースト
２１  Ａｇ粉末
２２  Ｃｕ粉末
２３  低融点金属粉末
２４  結合層
２５  バインダー
４１  空隙
【図１】
0006575301.tif 000004
【図２】
0006575301.tif 000005
【図３】
0006575301.tif 000006
【図４】
0006575301.tif 000007
【図５】
0006575301.tif 000008