(57)【要約】【課題】  本発明は、ろう材ペーストを印刷することによって形成するろう材層の膜厚を所望の部位で調整することが可能なパッケージ用蓋体の製造方法を提供する。【解決手段】  蓋体２の一方面にパッケージ１の被ろう付け面に対応する形状の所定の幅を有するろう材層５を、ペースト状のろう材を印刷によって形成し、パッケージ１と蓋体２とをろう付けにより溶着するとき、ろう材層５はパッケージ１の被ろう付け面に対して一部の幅が異なるようにペースト状のろう材を印刷する。ろう材層５の幅を異ならせることにより、ろう材層５の膜厚を調整する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋体の一方面にパッケージの被ろう付け面に対応する形状の所定の幅を有するろう材層をペースト状のろう材を印刷によって形成し、上記パッケージと蓋体とを上記接合層を介してろう付けする製造方法であって、
上記パッケージの被ろう付け面に対して上記ろう材層の一部の幅を異ならせてペースト状のろう材を印刷することを特徴とするパッケージ用蓋体の製造方法。
【請求項２】
上記パッケージの周囲には、所定の幅を有する矩形環状のメタライズ層が形成され、上記ろう材層は、一部の幅を異ならせて上記メタライズ層の凹凸形状に対応させた請求項１に記載のパッケージ用蓋体の製造方法。
【請求項３】
上記ろう材層は、幅を一部異ならせて膜厚を調整させた請求項１乃至２に記載のパッケージ用蓋体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子部品を収納するパッケージ用蓋体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージは、電子装置の回路基板への高密度実装に適するように小型チップ化され、種々の機器の小型化に伴い、ますます小型化、軽量化される一方、コストダウンの要求が強くなっている。
【０００３】
このような従来の一般的なパッケージは、図１０に示すように構成されている。パッケージ１００は略皿状に形成されたセラミック基板によって構成され、内部のキャビティ１０１には、例えば水晶振動子１０２が実装されている。このパッケージ１００の開口端は矩形環状に形成され、この開口端にはメタライズ層１０３が矩形環状に設けられている。パッケージ１００の開口端に形成されたメタライズ層１０３には、蓋体１０４がろう付けによって溶着されている。
【０００４】
蓋体１０４は、平板状のコバール（鉄（Ｆｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／コバルト（Ｃｏ）合金）によって形成され、蓋体１０４に外周縁には、図９に示すように、上記メタライズ層１０３と同一形状及び同一面積にろう材からなる矩形環状のろう材層１０５が形成されている。蓋体１０４は、メタライズ層１０３とろう材層１０５が一致するように接合した後に、例えば封止炉に入れ真空雰囲気内、または、リフローによって加熱することにより、パッケージ１００の開口端と蓋体１０４とをろう付けし、この結果、パッケージ１００のキャビティ１０１が気密封止される。
【０００５】
上記蓋体１０４に形成されるろう材層１０５の形成方法としては、例えば、箔状態のＡｕ／Ｓｎ合金からなる低温金属ろう材をプレスによって小さな矩形環状に打ち抜き、蓋体１０４に付設する方法、特許第３２４８８４２号公報 （特許文献１）に開示されているような、蓋体１０４の素材となる金属板と金属ろう材とを同時に圧延することによってクラッド化された蓋体を形成する方法、或いは、特開２００４−１８６４２８号公報（特許文献２）に開示されているように、ペースト状のろう材をスクリーン印刷によって印刷する方法が知られている。
【０００６】
次に、特許文献２に開示された蓋体１０４の製造方法を説明する。まず、コバール等の帯状の蓋部材の両面にＮｉメッキを施し、続いて、片面にはＮｉ下地の上にＡｕメッキを施す。このＡｕメッキの上には枠形状のレジストを印刷塗布した後に、レジストを塗布した部分を除いてＡｕメッキだけを剥離する。次に、レジストを剥離してＡｕメッキを露出させる。このＡｕメッキは、ろう材に対する濡れ性を高めるためである。次に、バインダを含むろう材ペースト（溶融点が約摂氏２８０度の低温金属ろう材からなるペースト状のろう材）をＡｕメッキ上にスクリーン印刷し、続いて、これをリフローしてＡｕメッキ上にろう材を被着させ、ろう材層１０５を形成する。その後、プレス加工により蓋体１０４の外形が打ち抜かれる。
【０００７】
【特許文献１】特許第３２４８８４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１８６４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１に記載されたパッケージ用蓋体の製造方法では、蓋体の封着側の全面に金属ろう材を設けているために、金属ろう材の使用量を低減できない問題がある。また、蓋体の封着側の全面に金属ろう材を設けているために、蓋体を封着する際、封着面上の金属ろう材以外の金属ろう材をも溶融させてしまい、その分多くの照射熱を必要としセラミック基板に悪影響を及ぼす問題がある。さらに、箔状の金属ろう材を使用しているため、ろう材層の厚さを薄くするのには限界がある。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された蓋体の製造方法では、ろう材ペーストを矩形環状にスクリーン印刷した後、リフローしてろう材層１０５を形成すると、ろう材ペーストが流体であることから、図１１に示すように、膜厚は中央部１０５ａが薄く、端縁部１０５ｂが隆起して厚くなり、膜厚差ＴＲが生ずる。これは表面張力現象によるメニスカスと言われている。メニスカスは、リフローによってろう材ペーストを溶解するとさらに顕著になる。このような膜厚差ＴＲが生じたろう材層１０５をメタライズ層１０３と接合して加熱すると、膜厚が薄く形成された中央部では空隙１０６が形成され、パッケージ１００のキャビティ１０１が気密封止されない重大な問題が生ずる。さらに、上記中央部では空気が入ることからボイド１０７が発生し、封止が不完全になる他、例えば、パッケージ１００が加熱されたときにはボイドが膨張しパッケージ１００の開口端と蓋体１０４が離間する問題があった。他方、膜厚が厚い端縁部は、余剰のろう材がパッケージ１００の外方に流出して流出魂１０５ｃが突出形成する問題もあった。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解決し、ろう材ペーストを印刷することによって形成するろう材層の膜厚を所望の部位で調整することが可能なパッケージ用蓋体の製造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】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明によるパッケージ用蓋体の製造方法は、蓋体の一方面にパッケージの被ろう付け面に対応する形状の所定の幅を有するろう材層をペースト状のろう材を印刷によって形成し、上記パッケージと蓋体とを上記接合層を介してろう付けするとき、上記ろう材層は上記パッケージの被ろう付け面に対して一部の幅が異なるようにペースト状のろう材を印刷することを要旨としている。
【００１２】
上記パッケージの周囲には、所定の幅を有する矩形環状のメタライズ層が形成され、上記ろう材層は、一部の幅を異ならせて上記メタライズ層の凹凸形状に対応させることが望ましい。
【００１３】
膜厚を異ならせる部位の上記ろう材層の幅を一部異ならせて調整することが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載のパッケージ用蓋体の製造方法によれば、蓋体にペースト状のろう材を印刷してろう材層を形成するとき、ろう材層の一部の幅が異なるように印刷すると、幅の大小によってペースト状のろう材の表面張力が変化して膜厚を変化させることができる。ろう材層の膜厚を均一に形成することが可能となり、パッケージの被ろう付け面に蓋体が均一な膜厚で溶着することができる。この結果、ろう材層の空隙やボイドの発生が抑制され、パッケージのキャビティを気密に封止することができる。
【００１５】
本発明の請求項２の発明によれば、パッケージの周囲に所定の幅を有する矩形環状のメタライズ層が形成され、このメタライズ層が凹凸形状になっていても、ろう材層の一部の幅を異ならせることにより、メタライズ層の凹凸に対応させてろう材層の膜厚を調整することが可能となる。つまり、セラミック製のパッケージでは、焼成時の収縮変形や体積変化によって、ひけ変形やそり変形が生じ、開口端の被ろう付け面が部分的に凹凸に変形してメタライズ層が凹凸面に形成される場合がある。このような凹凸面であっても、ろう材層の膜厚を調整することができるので、膜厚の変化でパッケージの被ろう付け面に蓋体が溶着され、パッケージのキャビティを気密に封止することができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の発明によれば、膜厚を異ならせる部位に対応させてろう材層の幅を一部異ならせることにより、ろう材層の膜厚を容易に調整することが可能となる。このため、容易にパッケージのキャビティを気密に溶着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基いて本発明の好適な実施例について説明する。図１及び図４は、は本発明によるパッケージ１及び蓋体２を示している。パッケージ１は、図４に示すように、略皿状に形成されたセラミックによって構成され、内部のキャビティ１ａには、例えば水晶振動子等が実装されている。このパッケージ１の開口端は矩形環状に形成され、この開口端の全面にはメタライズ層３が矩形環状に設けられている。パッケージ１の開口端に形成されたメタライズ層３には、蓋体２がろう付けによって溶着される。
【００１８】
蓋体２は、平板状のコバール（鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）合金）によって形成され、蓋体２に外周縁には、図１に示すように、上記メタライズ層３と同様にろう材からなる矩形環状のろう材層５が形成されている。蓋体２は、メタライズ層３とろう材層５が一致するように接合した後に、例えば封止炉に入れ真空雰囲気内、または、リフローによって加熱することにより、パッケージ１の開口端のメタライズ層３と蓋体２とをろう付けし、この結果、パッケージ１のキャビティ１ａが気密封止される。
【００１９】
本発明においては、上述のように構成した蓋体２のろう材層５の一部の幅を他の部分の幅と異ならせている。すなわち、図２に示すように、蓋体２の外周縁に形成された矩形環状のろう材層５は、長辺側５ａの中央部の幅が短辺側５ｂから漸次幅広になるように形成されている。この結果、短辺側近傍の幅Ｗ１よりも中央部の幅Ｗ２を大きくしている。なお、短辺側５ｂの幅は、幅Ｗ１に形成している。なお、中央部の幅Ｗ２は上記メタライズ層３の幅よりも小さくしている。
【００２０】
ろう材層５における長辺側の中央部の幅Ｗ２を短辺側近傍の幅Ｗ１よりも大きく形成すると、ペースト状のろう材を印刷してろう材層５を形成するとき、通常幅の短辺側における表面張力が弱められることから、短辺側のペースト状のろう材が中央部の膜厚とほぼ同じになり、図４に示すようにほぼ均一に形成される。
【００２１】
このように、ペースト状のろう材を印刷することにより形成されるろう材層５の膜厚を全周にわたり均一にすると、パッケージ１の開口端のメタライズ層３に対して蓋体が均一な膜厚で溶着されるので、ろう材層５における空隙やボイドの発生が抑制され、パッケージ１のキャビティ１ａを気密に封止することができる。
【００２２】
上述した蓋体２は、線膨張係数がセラミック製のパッケージ１の線膨張係数とほぼ等しく、かつ、ろう付け温度に耐えられる材質であれば良く、上述したコバールの他、鉄（Ｆｅ）系合金やセラミック等、ろう付け温度に耐えられる材料を使用することができる。
【００２３】
また、ろう材層５は、Ａｕ／Ｓｎ合金（溶融点が約摂氏２８０度）等の低い溶融温度を有する金属からなっているが、その他、ろう材層５の材料としては、高温半田や、銀（Ａｇ）系ろう材、アルミニウム（Ａｌ）系ろう材などを使用してもよい。
【００２４】
次に、パッケージ１の蓋体２の製造方法について概要を説明する。蓋体２は、図５に示すような、コバール等の帯状の蓋部材１０から製造される。続いて、蓋部材１０に搬送位置決め用のガイド穴１０ａを連続プレス加工にて穿設する。
【００２５】
次に、蓋部材１０にＮｉメッキ、Ａｕメッキを施し、その後、ガイド穴１０ａを基準にしてレジストを印刷塗布した後に、レジストを塗布した部分を除いてＡｕメッキを剥離した後、レジストを剥離し、Ａｕメッキを露出させる。このようにＡｕメッキを施すことにより、ろう材に対する濡れ性を向上させると共に、ろう材層５の成形精度を向上させるためである。
【００２６】
次に、バインダを含むろう材ペーストをＡｕメッキ上にスクリーン印刷し、続いて、これをリフローしてＡｕメッキ上にろう材を被着させ、図５に示すように、ろう材層５形成する。なお、ろう材ペーストの塗布は、スクリーン印刷の他に、例えば、ディスペンサなどを利用してもよい。
【００２７】
その後、プレス加工により蓋体２の外形を打ち抜き、前述した図１に示す蓋体２が完成する。このように、ろう材層を形成する工程までを蓋部材を一単位として取り扱うことができるので、生産性を向上させることができる。また、ろう材層５を所望の厚さに形成することができるので、ろう材の使用量を低減することができる。
【００２８】
図６は、本発明により、ろう材層の膜厚を調整するための第２の実施例を示している。図６において、蓋体２０の外周縁に形成された矩形環状のろう材層２１は、長辺側２１ａと短辺側２１ｂが交わる内側角部に膨出部２２が形成されている。この結果、角部におけるろう材層２１の面積が従来よりも大きくなり、表面張力が弱められることから、ペースト状のろう材が中央部の膜厚とほぼ同じになり、ほぼ均一に形成される。
【００２９】
図７は、本発明により、蓋体に形成されるろう材層の膜厚を調整するための第３の実施例を示している。セラミックによって略皿状に形成されたパッケージ１は、焼成時の収縮変形や体積変化によって、ひけ変形やそり変形が生じ、図８に示すように、開口端の中央が他の部分より寸法Ｄだけ凹面状に形成される場合がある。このため、開口端の全面に設けられる被ろう付け面となるメタライズ層３も凹面状に形成される。このような凹面状のメタライズ層３に平坦な蓋体を溶着すると、溶着されたろう材層５に空隙やボイドが発生し、キャビティを気密に封止することができなくなる問題が生ずる。
【００３０】
このため、図７に示すように、蓋体３０の外周縁に形成される矩形環状のろう材層３１を、長辺側３１ａの中央部の幅が短辺側３１ｂから漸次幅狭になるように形成されている。この結果、短辺側近傍の幅Ｗ３よりも中央部の幅Ｗ４を小さくしている。このろう材層３１の幅は、パッケージ１の開口端に形成される凹面の深さによって適宜設定される。なお、短辺側３１ｂにおいても、長辺側３１ａと同様に幅を変化させることができる。
【００３１】
以上のように、ろう材層３１の幅を変化させることによって、ろう材層３１の中央部における表面張力が変化し、中央部の膜厚が大きくなる。従って、この蓋体３０をパッケージ１の開口端に形成された凹面状のメタライズ層３に溶着しても、凹面部分にもろう材が満たされるので、空隙やボイドの発生が防止され、パッケージ１のキャビティ１ａを気密に封止することができる。
【００３２】
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。前述した実施例においては、セラミックによって略皿状に形成されたパッケージの開口端に、平板状の蓋体を溶着したが、逆に、蓋体を略皿状に形成し、その開口端にろう材層を形成して平板状に形成したパッケージに溶着するようにしても良い。また、パッケージはセラミックの他、蓋体と線膨張係数とほぼ等しく、かつ、ろう付け温度に耐えられる金属等の材質に変更しても良い。さらに、パッケージと蓋体によって形成されるキャビティには、水晶振動子以外の電子部品を収納しても良く、パッケージ及び蓋体は、収納される電子部品の形状に応じて適宜変形させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によるパッケージ用蓋体の製造方法は、パッケージに収納する水晶振動子等の電子部品を気密に封止する蓋体に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるパッケージ用の蓋体を示す斜視図である。
【図２】図１に示した蓋体の平面図である。
【図３】本発明によるパッケージと蓋体を示す斜視図である。
【図４】本発明による蓋体のろう材層を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明による蓋体の印刷工程を示す説明図である。
【図６】本発明によるパッケージ用の蓋体の第２の実施例を示す平面図である。
【図７】本発明によるパッケージ用の蓋体の第３の実施例を示す平面図である。
【図８】図７に示す第３の実施例による蓋体とパッケージとの関係を示す説明図である。
【図９】従来のパッケージ用の蓋体を示す平面図である。
【図１０】従来のパッケージに蓋体を溶着して状態を示す断面図である。
【図１１】従来の蓋体のろう材層を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      パッケージ
１ａ    キャビティ
２      蓋体
３      メタライズ層
５      ろう材層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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