(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の表面を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の前記表面上における所定の領域の外周に沿って配置されているメタライズ層と、
前記メタライズ層の上に配置されているめっき層と、
前記めっき層を挟んで、前記メタライズ層の上に配置されているろう材層と、
前記ろう材層を介して、前記メタライズ層の上に接合されているシール部材と、
を備えるセラミックパッケージにおいて、
前記ろう材層の外周縁部および内周縁部において、前記ろう材層の端部は、前記シール部材の下方領域の外側の位置であって、前記メタライズ層の端部から、０．０２ｍｍ以上、前記シール部材側の位置にある、セラミックパッケージ。
【請求項２】
請求項１記載のセラミックパッケージにおいて、
前記めっき層の厚みは、少なくとも、前記メタライズ層と前記ろう材層とに挟まれた部位において、１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下である、セラミックパッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のセラミックパッケージにおいて、
前記めっき層は、第１めっき層であり、
前記ろう材層の上には、さらに、第２めっき層が形成されており、
前記第２めっき層の外周側端部または内周側端部の少なくとも一方は、前記第１めっき層と接しており、
前記第２めっき層の厚みは、少なくとも、前記ろう材層の上に位置している部位において、１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下である、セラミックパッケージ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセラミックパッケージにおいて、
前記セラミック基板の前記表面には、前記領域を囲む壁部によって、一方向に開口するキャビティが形成されており、
前記メタライズ層は、前記キャビティを囲む前記壁部の上端面に形成されている、セラミックパッケージ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセラミックパッケージにおいて、
前記ろう材層の前記外周縁部および前記内周縁部において、前記ろう材層は、前記シール部材の底面と、前記シール部材の側面の下端と、に接している、セラミックパッケージ。
【請求項６】
請求項５記載のセラミックパッケージにおいて、
前記ろう材層と前記メタライズ層の積層方向に沿った断面に現れている前記ろう材層の前記外周縁部および前記内周縁部の輪郭線は、前記シール部材の前記側面から下方に向かって延びる下に凸の曲線を構成する端部部位を有している、セラミックパッケージ。
【請求項７】
一対の表面を有するセラミック基板を備えるセラミックパッケージの製造方法において、
前記セラミック基板の前記表面上における所定の領域の外周に沿ってメタライズ層を形成するメタライズ層形成工程と、
前記メタライズ層の上に第１めっき層を形成する第１めっき工程と、
前記第１めっき層を介して、前記メタライズ層の上にろう材層を形成するろう材層形成工程と、
シール部材を、前記ろう材層を介して、前記メタライズ層にろう付け接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、前記ろう材層の上に、さらに、第２めっき層を形成する第２めっき工程と、
前記第２めっき工程の後に、前記セラミック基板を５００℃以上の温度で加熱する加熱工程と、
を備え、さらに、
前記第２めっき工程の前に、前記ろう材層の外周端部および内周端部が、前記メタライズ層の外周端部または内周端部から、０．０２ｍｍ以上、内側の位置になるように、前記ろう材層の端部を加工する端部調整工程を備える、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックパッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックパッケージには、金属材料同士を接合するために、ろう付け接合がおこなわれるものがある。例えば、下記の特許文献１では、セラミック基板上に形成されているリード接続部に、端子が銀ろうによってろう付け接合されている。その他にも、セラミックパッケージには、金属製のシールリングがセラミック基板にろう付け接合されるものもある。シールリングは、セラミック基板上に搭載される素子を覆う金属製の蓋部材であるメタルリッドを気密に接合するためのシール部材であり、セラミック基板上に予め形成されたメタライズ層に対してろう付け接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６３０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の発明者は、セラミックパッケージの研究を重ねるうちに、高温多湿の環境下では、ろう付け接合されたシール部材の接合部位において、金属成分の一部が溶出してしまう場合があることを見出した。このように、セラミックパッケージにおいて、ろう付け接合された接合部位の劣化を抑制する技術については、依然として改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
［１］本発明の第１形態によれば、セラミックパッケージが提供される。このセラミックパッケージは、セラミック基板と、メタライズ層と、めっき層と、ろう材層と、シール部材と、を備えてよい。前記セラミック基板は、一対の表面を有してよい。前記メタライズ層は、前記セラミック基板の前記表面上における所定の領域の外周に沿って配置されてよい。前記めっき層は、前記メタライズ層の上に配置されていてよい。前記ろう材層は、前記めっき層を挟んで、前記メタライズ層の上に配置されていてよい。前記シール部材は、前記ろう材層を介して、前記メタライズ層の上に接合されていてよい。前記ろう材層の外周縁部または内周縁部の少なくとも一方において、前記ろう材層の端部は、前記シール部材の下方領域の外側の位置であって、前記メタライズ層の端部から、０．０２ｍｍ以上、前記シール部材側に寄った位置にあってよい。この形態のセラミックパッケージによれば、シール部材の接合部位における金属成分の溶出が抑制される。従って、セラミックパッケージにおける絶縁性の低下など、電気的特性の劣化や、外観上の劣化などが抑制される。
【０００７】
［２］上記形態のセラミックパッケージにおいて、前記めっき層の厚みは、少なくとも、前記メタライズ層と前記ろう材層とに挟まれた部位において、１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下であってよい。この形態のセラミックパッケージによれば、シール部材の接合部位からの金属成分の溶出が、さらに抑制される。
【０００８】
［３］上記形態のセラミックパッケージにおいて、前記めっき層は、第１めっき層であり、前記ろう材層の上には、さらに、第２めっき層が形成されており、前記第２めっき層の外周側端部または内周側端部の少なくとも一方は、前記第１めっき層と接しており、前記第２めっき層の厚みは、少なくとも、前記ろう材層の上に位置している部位において、１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下であってよい。この形態のセラミックパッケージによれば、シール部材の接合部位からの金属成分の溶出が、さらに抑制される。
【０００９】
［４］上記形態のセラミックパッケージにおいて、前記セラミック基板の前記表面には、前記領域を囲む壁部によって、一方向に開口するキャビティが形成されており、前記メタライズ層は、前記キャビティを囲む前記壁部の上端面に形成されてよい。この形態のセラミックパッケージによれば、キャビティの開口部周縁に設けられているシール部材の接合部位からの金属成分の溶出が抑制される。
【００１０】
［５］上記形態のセラミックパッケージにおいて、前記ろう材層の前記外周縁部および前記内周縁部の少なくとも一方において、前記ろう材層は、前記シール部材の底面と、前記シール部材の側面の下端と、に接していてよい。この形態のセラミックパッケージによれば、ろう材層によるシール部材の接合強度が高められる。
【００１１】
［６］上記形態のセラミックパッケージにおいて、前記ろう材層と前記メタライズ層の積層方向に沿った断面に現れている前記ろう材層の前記外周縁部または前記内周縁部の少なくとも一方の輪郭線は、前記シール部材の側面から下方に向かって延びる下に凸の曲線を構成する端部部位を有してよい。この形態のセラミックパッケージによれば、ろう材層によるシール部材の接合強度が、さらに高められる。
【００１２】
［７］本発明の第２形態によれば、セラミックパッケージの製造方法が提供される。この形態の製造方法は、メタライズ層形成工程と、第１めっき工程と、ろう材層形成工程と、接合工程と、第２めっき工程と、加熱工程と、を備えてよい。前記メタライズ層形成工程は、一対の表面を有するセラミック基板の前記表面上における所定の領域の外周に沿ってメタライズ層が形成される工程であってよい。前記第１めっき工程は、前記メタライズ層の上に第１めっき層が形成される工程であってよい。前記接合工程は、シール部材が、前記ろう材層を介して、前記メタライズ層にろう付け接合される工程であってよい。前記第２めっき工程は、前記接合工程の後に、前記ろう材層の上に、さらに、第２めっき層が形成される工程であってよい。前記加熱工程は、前記第２めっき工程の後に、前記セラミック基板が５００℃以上の温度で加熱される工程であってよい。この形態の製造方法によって製造されたセラミックパッケージによれば、シール部材の接合部位からの金属成分の溶出が抑制される。
【００１３】
［８］上記形態の製造方法は、さらに、前記第２めっき工程の前に、前記ろう材層の外周端部または内周端部の少なくとも一方が、前記メタライズ層の外周端部または内周端部から、０．０２ｍｍ以上、内側の位置になるように、前記ろう材層の端部が加工される端部調整工程を備えてよい。この形態の製造方法によって製造されたセラミックパッケージによれば、シール部材の接合部位からの金属成分の溶出が、さらに抑制される。
【００１４】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１５】
本発明は、セラミックパッケージおよびその製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、シール部材にメタルリッドが接合されたセラミックパッケージや、セラミックパッケージの製造に用いられる装置、セラミック基板への金属部材のろう付け接合の方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態におけるセラミックパッケージの構成を示す概略斜視図。
【図２】シールリングの接合部位の構成を示す概略断面図。
【図３】メタライズ層およびろう材層の端部近傍の構成を示す概略断面図。
【図４】第１実施形態におけるセラミックパッケージの製造工程を示す工程フロー図。
【図５】第２実施形態におけるシールリングの接合部位の構成を示す概略断面図。
【図６】第２実施形態におけるセラミックパッケージの製造工程を示す工程フロー図。
【図７】第３実施形態におけるセラミックパッケージの構成を示す概略斜視図。
【図８】実験例１における環境試験の試験結果を示す説明図。
【図９】実験例２における環境試験の試験結果を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．第１実施形態
B．第２実施形態
C．第３実施形態
D．実験例
E．変形例
【００１８】
A．第１実施形態：
［セラミックパッケージの構成］
図１は、本発明の第１実施形態におけるセラミックパッケージ１０Ａの構成を示す概略斜視図である。図１には、便宜上、セラミックパッケージ１０Ａに取り付けられるメタルリッド２０が図示されている。また、図１には、互いに直交する三方向を示す矢印Ｘ，Ｙ，Ｚが、セラミックパッケージ１０Ａを基準として図示されている。矢印Ｘは、セラミックパッケージ１０Ａの短辺に沿った方向を示し、矢印Ｙは長辺に沿った方向を示し、矢印Ｚは、厚み方向に沿った方向を示している。矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは、本明細書において参照される各図においても、適宜、図示されている。
【００１９】
セラミックパッケージ１０Ａは、水晶振動子や、半導体素子、圧電素子などの電子部品を内部に搭載可能である。セラミックパッケージ１０Ａは、基板部１１と、シールリング１５と、を備える。基板部１１は、本発明におけるセラミック基板の下位概念に相当する。本実施形態では、基板部１１は、一対の表面１１ａ，１１ｂを有する略長方形形状のセラミック板によって構成される。基板部１１を構成するセラミックとしては、例えば、アルミナを主成分とする高温焼成セラミックや、ガラスを含む低温焼成セラミックを用いることができる。なお、本明細書において、「主成分」とは、全成分中において５０％以上の質量割合を有するものを意味する。
【００２０】
基板部１１の第１の表面１１ａには、セラミックパッケージ１０Ａに搭載される電子部品（図示は省略）の収容空間を構成するキャビティ１２が、矢印Ｚの方向に開口する有底の凹部として形成されている。本実施形態では、キャビティ１２は、基板部１１の外周に沿って形成されたセラミックの側壁部１４に囲まれており、略長方形形状の開口断面を有している。キャビティ１２の底面１２ｂには、電子部品が接続される電極パッド１３が設けられている。電極パッド１３は、例えば、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする導体材料によって構成される。
【００２１】
基板部１１の第２の表面１１ｂには、セラミックパッケージ１０Ａが実装される回路基板の配線に電気的に接続するための端子部が形成されている（図示は省略）。また、基板部１１の内部には、電極パッド１３と当該端子部とを接続する配線パターンやビア電極が形成されている（図示は省略）。前記の端子部や、配線パターン、ビア電極は、例えば、電極パッド１３と同様に、ＷやＭｏを主成分とする導体材料によって構成される。
【００２２】
シールリング１５は、キャビティ１２の開口部周縁に配置される金属製のシール部材である。本実施形態では、シールリング１５は、略長方形形状の板部材の中央に略長方形形状の貫通孔が設けられた四角枠形状を有している。シールリング１５は、例えば、４２アロイ（４２Ａｌｌｏｙ）や、コバール（Ｋｏｖａｒ）などの合金によって構成され、プレス加工や鋳造によって作製される。シールリング１５の長辺および短辺の長さは、基板部１１の長辺および短辺の長さに対応しており、シールリング１５は、キャビティ１２を囲む側壁部１４の上端面１４ｔにろう付け接合されており、シールリング１５の周縁部には接合部位１６Ａが形成されている。シールリング１５の接合方法および接合部位１６Ａの構成については後述する。
【００２３】
セラミックパッケージ１０Ａが回路基板に実装される前に、キャビティ１２内には電子部品が収容・配置される。そして、金属製の蓋部材であるメタルリッド２０が、キャビティ１２の開口部全体を覆うように配置され、シールリング１５に対してシーム溶接される。メタルリッド２０は、例えば、コバールやステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成される。セラミックパッケージ１０Ａでは、キャビティ１２がメタルリッド２０によって気密に封止され、搭載される電子部品が保護される。
【００２４】
図２および図３を参照して、セラミックパッケージ１０Ａにおけるシールリング１５の接合部位１６Ａの構成を説明する。図２は、シールリング１５の接合部位１６Ａの構成を示す概略断面図である。図２には、図１に示されているＡ−Ａ切断におけるセラミックパッケージ１０Ａの概略断面が図示されている。図３は、メタライズ層３１およびろう材層３３の端部３１ｔ，３３ｔ近傍の構成を示す概略断面図である。図３には、図２に示されている領域Ｂが図示されている。領域Ｂは、ろう材層３３の外周縁部１８ａを含む領域である。なお、本実施形態では、ろう材層３３の外周縁部１８ａと内周縁部１８ｂとは同様な構成を有しており、以下の外周縁部１８ａについての説明は内周縁部１８ｂの構成にも同様に当てはまる。図２および図３に図示されている断面は、メタライズ層３１とろう材層３３の積層方向に沿った断面に相当する。
【００２５】
セラミックパッケージ１０Ａでは、基板部１１における側壁部１４の上端面１４ｔに、メタライズ層３１が形成されている。シールリング１５は、ろう材層３３を介して、メタライズ層３１に接合される。より詳細には、以下の通りである。
【００２６】
メタライズ層３１は、金属薄膜層であり、例えば、ＷやＭｏを主成分とする。メタライズ層３１は、セラミックパッケージ１０Ａを平面視したとき、つまり、矢印Ｚの方向に沿って見たときに、電子素子の搭載領域であるキャビティ１２の周囲を囲むように形成されている。メタライズ層３１の表面は、第１めっき層３２によって被覆されている。第１めっき層３２は、ろう材層３３を構成するろう材の濡れ性を高める機能を有しており、例えば、ニッケル（Ｎｉ）めっき層によって構成される。
【００２７】
ろう材層３３は、ろう材の薄膜層であり、第１めっき層３２を介して、メタライズ層３１の上に形成されている。ろう材層３３は、メタライズ層３１の主成分である金属よりも電気化学的に貴である金属を主成分とするろう材によって形成される。本実施形態では、ろう材層３３は、ＷやＭｏよりも貴である銀（Ａｇ）を主成分とする銀ろうによって形成される。ろう材層３３は、メタライズ層３１と同様に、キャビティ１２の周囲を囲むように形成されている。
【００２８】
セラミックパッケージ１０Ａでは、さらに、シールリング１５と、ろう材層３３と、第１めっき層３２と、を被覆するように第２めっき層３４が形成され、第２めっき層３４を被覆するように、第３めっき層３５が形成されている。第２めっき層３４は、例えば、第１めっき層３２と同様に、Ｎｉめっき層によって構成される。第３めっき層３５は、例えば、金（Ａｕ）めっき層によって構成される。
【００２９】
本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、ろう材層３３の内周側（キャビティ１２側）の縁部である内周縁部１８ｂおよびその反対側の外周側の縁部である外周縁部１８ａの両方において、ろう材層３３の端部３３ｔは、シールリング１５の下方領域より外側に位置している。図３には、シールリング１５の下方領域の内側と外側の境界線が一点鎖線Ｌａによって図示されている。ろう材層３３の端部３３ｔがシールリング１５の下方領域に位置するような状態でろう付け接合がなされると、第１めっき層３２とシールリング１５の底面１５ｔとの間に、破線で図示されているようなろう材層３３のメニスカスの曲面ＭＳが形成される可能性がある。このようなメニスカスの曲面ＭＳが形成されると、当該曲面ＭＳを起点とする応力集中が生じやすく、ろう材層３３によるシールリング１５の接合強度が低下してしまう。これに対して、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａであれば、上述したように、ろう材層３３の端部３３ｔがシールリング１５の下方領域の外側に位置しており、前述したようなろう材層３３の端部３３ｔがメニスカスを形成してしまうことが抑制されている。従って、ろう材層３３によるシールリング１５の接合強度の低下が抑制されている。
【００３０】
本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、ろう材層３３は、外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂのそれぞれにおいて、シールリング１５の底面１５ｔと側面１５ｓの下端とに接している。これによって、ろう材層３３とシールリング１５との間の接合面積が増加しており、ろう材層３３によるシールリング１５の接合強度が高められている。また、ろう材層３３の外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂのそれぞれの輪郭線ＯＬは、シールリング１５の側面１５ｓから下方に向かって延びる下に凸の曲線を構成している端部部位ＯＬｆを有している。このような端部部位ＯＬｆを有していることによって、ろう材層３３に生じる応力を外側に向かって逃がしやすくすることができ、ろう材層３３によるシールリング１５の高い接合強度を得ることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、ろう材層３３の外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂにおける端部３３ｔはいずれも、シールリング１５に対して同じ側にあるメタライズ層３１の端部３１ｔよりも内側（シールリング１５側）に位置している。このように、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、メタライズ層３１の端部３１ｔと、ろう材層３３の端部３３ｔと、が互いに離間した位置に形成されている。この理由については後述する。
【００３２】
なお、メタライズ層３１の端部３１ｔと、ろう材層３３の端部３３ｔと、の間の距離である端部間距離ＥＤは、０．０２０ｍｍ以上であることが望ましい。端部間距離ＥＤは、メタライズ層３１の端部３１ｔに接し、上端面１４ｔに対して垂直に交わる第１仮想垂線Ｌ１と、ろう材層３３の端部３３ｔに接し、上端面１４ｔに対して垂直に交わる第２仮想垂線Ｌ２と、の間の距離に相当する。端部間距離ＥＤは、第２仮想垂線Ｌ２が第１仮想垂線Ｌ１よりシールリング１５に近い側にあるときが正であり、第２仮想垂線Ｌ２が第１仮想垂線Ｌ１よりシールリング１５から遠い側にあるときが負である。
【００３３】
さらに、本実施形態では、第１めっき層３２は、１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下の厚みを有している。また、第２めっき層３４は、１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下の厚みを有している。本明細書では、第１めっき層３２の厚みは、メタライズ層３１とろう材層３３とに挟まれている部位における厚みを意味し、第２めっき層３４の厚みは、ろう材層３３の上に位置している部位の厚みを意味している。第１めっき層３２や、第２めっき層３４が前述のような厚みを有している理由については後述する。
【００３４】
［セラミックパッケージの製造工程］
図４は、セラミックパッケージ１０Ａの製造工程を示す工程フロー図である。工程１では、メタライズ層３１が形成された基板部１１が準備される。具体的には、まず、アルミナ粉末や、バインダ樹脂、溶剤などを配合したセラミックスラリーを、ドクターブレード法によってシート状に成形することによって、略長方形形状を有する同一サイズの複数枚のグリーンシートが作製される。
【００３５】
そして、一部のグリーンシートに対しては、ＭｏやＷを主成分とする未焼成の導体ペーストを用いて、焼成後に電極パッド１３や、端子部、配線パターン、ビア電極などを構成する未焼成の配線部が形成される。残りのグリーンシートに対しては、打ち抜き加工によって、中央に、キャビティ１２を構成する略長方形形状の貫通孔が形成される。
【００３６】
次に、未焼成の配線部が形成された平板状のグリーンシートに、貫通孔が形成された枠状のグリーンシートが積層され、所定の荷重で圧着され、基板部１１を構成するグリーンシート積層体が作製される。グリーンシート積層体は、キャビティ１２を構成する凹部の開口部周縁に、ＭｏやＷを主成分とする導体ペーストがスクリーン印刷などによって塗布された後に、所定の焼成温度で焼成される。これによって、キャビティ１２の周囲にメタライズ層３１が形成された基板部１１が得られる。工程１は、本発明におけるメタライズ層形成工程の下位概念に相当する。
【００３７】
工程２では、第１めっき処理によって、メタライズ層３１の表面を被覆するように第１めっき層３２が形成される。本実施形態では、第１めっき処理として電解ニッケルめっきがおこなわれる。第１めっき処理では、第１めっき層３２が、上述した１．５μｍ以上、かつ、５μｍ以下の厚みを有するように電流値が調整される。工程２は、本発明における第１めっき工程の下位概念に相当する。
【００３８】
工程３では、溶融した状態のろう材が、第１めっき層３２の表面全体に濡れ広がるように供給されることによって、ろう材層３３が形成される。工程３は、本発明におけるろう材層形成工程の下位概念に相当する。工程４では、ろう材層３３の上の所定の位置にシールリング１５を配置し、ろう材層３３を凝固させる。これによって、基板部１１にシールリング１５がろう付けされる。工程４は、本発明における接合工程の下位概念に相当する。工程５では、エッチング処理によって、ろう材層３３の端部３３ｔがメタライズ層３１の端部３１ｔよりも内側に位置するように調整される。工程５は本発明における端部調整工程の下位概念に相当する。
【００３９】
工程６では、第２めっき処理によって、第２めっき層３４が形成される。本実施形態では、第２めっき処理として電解ニッケルめっきがおこなわれる。工程６は、本発明における第２めっき工程の下位概念に相当する。工程７では、第２めっき層３４までが形成された基板部１１全体を、還元雰囲気において、約５００〜１００℃の温度で加熱する加熱処理がおこなわれる。この加熱処理によって、第１めっき層３２および第２めっき層３４のそれぞれの下地に対する密着性が高められる。工程７は、本発明における加熱工程の下位概念に相当する。さらに、工程８では、第３めっき処理によって、第３めっき層３５が形成される。以上の工程によって、セラミックパッケージ１０Ａが完成する。
【００４０】
［シールリングの接合部位における劣化の抑制効果について］
本発明の発明者は、ろう付け接合された接合部位について研究を重ねるうちに、以下のような知見を得た。ろう付け接合された接合部位が、高温多湿な環境下（例えば、気温６０℃以上、かつ、相対湿度９０％以上）に長時間曝された場合には、メタライズ層の金属成分の一部が外部に溶出してしまう場合がある。これは、ろう材層の主成分がメタライズ層の主成分よりも電気化学的に貴であるために、メタライズ層とろう材層とを電極とする局部電池が形成され、その電気的駆動力によって、メタライズ層の主成分の溶出が促進されてしまうためであると推察される。セラミックパッケージにおけるそのような金属成分の溶出は、電流の短絡や漏洩など、電気的絶縁性の低下を引き起こし、パッケージされている電子部品の電気的特性が劣化する原因となる。
【００４１】
上述したように、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、ろう材層３３の端部３３ｔはメタライズ層３１の端部３１ｔよりも内側に位置しており、メタライズ層３１の端部３１ｔとろう材層３３の端部３３ｔとが離間するように形成されている（図３）。そのため、メタライズ層３１とろう材層３３との間に上述したような局部電池が形成されてしまうことが抑制され、メタライズ層３１からの金属成分の溶出が抑制される。特に、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、端部間距離ＥＤが、０．０２０ｍｍ以上であるため、メタライズ層３１からの金属成分の溶出がより高いレベルで抑制される。
【００４２】
加えて、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、第１めっき層３２が、少なくともメタライズ層３１とろう材層３３との間の部位において、１．５μｍ以上の厚みを有している。これによって、第１めっき層３２の厚みの分だけ、メタライズ層３１とろう材層３３とが離間されるため、上述した局部電池の形成がさらに抑制され、メタライズ層３１からの金属成分の溶出が抑制される。また、メタライズ層３１とろう材層３３との間の部位における第１めっき層３２の厚みが５μｍ以下であることによって、第１めっき層３２が厚すぎることによるシールリング１５の接合性の低下が抑制される。
【００４３】
本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、第２めっき層３４は、少なくとも、ろう材層３３の上にある部位おいて、１．５μｍ以上の厚みを有している。これによって、ろう材層３３の密封性が高められており、ろう材層３３からの金属成分の溶出が抑制される。また、第２めっき層３４の厚みの分だけ、メタライズ層３１と第３めっき層３５とを離間されるため、メタライズ層３１と第３めっき層３５とを電極とする局部電池の形成が抑制され、メタライズ層３１からの金属成分の溶出が抑制される。また、第２めっき層３４の厚みが５μｍ以下であることによって、接合部位１６Ａの肥大化が抑制される。
【００４４】
その他に、本実施形態のセラミックパッケージ１０Ａでは、第２めっき層３４が形成された後に加熱処理が施されており、第１めっき層３２や第２めっき層３４の下地に対する密着性や密封性が高められている。従って、メタライズ層３１や、ろう材層３３の金属成分の溶出が、さらに抑制されている。
【００４５】
以上のように、第１実施形態におけるセラミックパッケージ１０Ａによれば、高温多湿な環境下に、長時間曝された場合であっても、シールリング１５の接合部位１６Ａにおける劣化の発生が抑制される。
【００４６】
B．第２実施形態：
図５は、本発明の第２実施形態におけるシールリング１５周縁の接合部位１６Ｂの構成を示す概略断面図である。第２実施形態のセラミックパッケージ１０Ｂの構成は、シールリング１５の接合部位１６Ｂの構成が異なっている点以外は、第１実施形態のセラミックパッケージ１０Ａの構成とほぼ同じである。第２実施形態におけるシールリング１５の接合部位１６Ｂでは、ろう材層３３の端部３３ｔが、メタライズ層３１の端部３１ｔよりもシールリング１５から離れた位置にあり、側壁部１４の上端面１４ｔに接している。また、第２めっき層３４の端部は、第１めっき層３２に接していない。また、ろう材層３３の外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの両方の輪郭線ＯＬは、第１実施形態で説明したのと同様な端部部位ＯＬｆを有している。
【００４７】
図６は、第２実施形態におけるセラミックパッケージ１０Ｂの製造工程を示す工程フロー図である。第２実施形態におけるセラミックパッケージ１０Ｂの製造工程は、工程５が省略されている点以外は、第１実施形態におけるセラミックパッケージ１０Ａの製造工程とほぼ同じである。つまり、第２実施形態では、工程３において形成されたろう材層３３の端部の位置が調整されることなく、第２めっき層３４が形成される（工程６）。ただし、第２めっき層３４が形成された後には、第１実施形態と同様に、加熱処理が実行される（工程７）。
【００４８】
以上のように、第２実施形態のセラミックパッケージ１０Ｂでは、シールリング１５の接合部位１６Ｂにおいて、ろう材層３３が、メタライズ層３１の外側の領域まで延出して、その端部３１ｔが側壁部１４の上端面１４ｔに接している。このような構成であっても、その製造工程において加熱処理（図６の工程７）が実行されているため、第１めっき層３２および第２めっき層３４の下地に対する密着性や密封性が高められている。従って、メタライズ層３１やろう材層３３からの金属成分の溶出が抑制され、高温多湿な環境下における接合部位１６Ｂの劣化が抑制される。
【００４９】
C．第３実施形態：
図７は、第３実施形態におけるセラミックパッケージ１０Ｃの構成を示す概略斜視図である。第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ｃの構成は、基板部１１Ｃに側壁部１４が設けられていない点以外は、第１実施形態のセラミックパッケージ１０Ａとほぼ同じである。第３実施形態の基板部１１Ｃは、略長方形形状の平板なセラミック板によって構成されており、凹部を有していない。第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ｃでは、シールリング１５の枠内にキャビティ１２が構成されており、シールリング１５がキャビティ１２の周囲を囲む側壁部を構成している。
【００５０】
第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ｃでは、基板部１１Ｃの第１の表面１１ａ上において、電子部品が搭載される領域の周囲を囲むように、第１実施形態で説明したのと同様な、シールリング１５の接合部位１６Ａが形成されている。第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ｃであっても、第１実施形態のセラミックパッケージ１０Ａと同様に、シールリング１５の接合部位１６Ａにおける劣化の発生が抑制される。その他に、第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ｃであれば、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００５１】
D．実験例：
D1．実験例１
図８は、実験例１における環境試験の試験結果を示す説明図である。実験例１では、第１実施形態のセラミックパッケージ１０Ａの各サンプルＳ１０〜Ｓ１７に対して、恒温恒湿試験（ＨＨＴ）をおこなった。各サンプルＳ１０〜Ｓ１７は、端部間距離ＥＤ（図３）をそれぞれ異ならせてある点以外はほぼ同様な構成を有するように作製した。各サンプルＳ１０〜Ｓ１７の主な構成材料は以下の通りである。
＜各サンプルＳ１０〜Ｓ１７の主な構成材料＞
・メタライズ層の主成分：Ｗ
・ろう材層の主成分：Ａｇ
・第１めっき層および第２めっき層の主成分：Ｎｉ
・第３めっき層の主成分：Ａｕ
【００５２】
各サンプルＳ１０〜Ｓ１７をそれぞれ２０個ずつ作製し、それぞれに対して、恒温恒湿試験を下記の条件でおこなった。
＜恒温恒湿試験の試験条件＞
温度６０℃、相対湿度９０％ＲＨ
【００５３】
図８の表には、各サンプルＳ１０〜Ｓ１７ごとに、試験開始から各規定の時間（７０時間、２１６時間、３１２時間、４８０時間、１０５６時間）経過後に、外観上にわずかでもＷの溶出が観察されたものの個数が示されている。端部間距離ＥＤが０．０２０ｍｍより小さいサンプルＳ１０〜Ｓ１３では、試験開始から３１２時間、あるいは、４８０時間経過した後に、Ｗの溶出が観察された。一方、端部間距離ＥＤが０．０２０ｍｍ以上であるサンプルＳ１４〜Ｓ１７ではいずれも試験中にＷの溶出は観察されなかった。このことから、メタライズ層からのＷの溶出を抑制するためには、端部間距離ＥＤが０．０２０ｍｍ以上であることが望ましいことがわかる。なお、サンプルＳ１４の端部間距離ＥＤが０．０２４ｍｍであることから、端部間距離ＥＤは、０．０２４ｍｍ以上であることがより望ましい。
【００５４】
D2．実験例２
図９は、実験例２における環境試験の試験結果を示す説明図である。実験例２では、以下に説明する種々のサンプルＳ２０〜Ｓ２５に対して、恒温恒湿試験をおこなった。各サンプルＳ２０〜Ｓ２５の概要は以下の通りである。
・サンプルＳ２０：第２実施形態で説明したセラミックパッケージ１０Ｂと同様な構成を有しており、第１めっき層３２の厚みが１．２μｍであり、第２めっき層３４の厚みが２．５μｍである。ただし、その製造工程において、工程７の加熱処理は実施されていない。
・サンプルＳ２１：第１めっき層３２の厚みが１．７μｍである点以外は、サンプルＳ２０と同様の構成を有している。
・サンプルＳ２２：第２めっき層３４の厚みが４．０μｍである点以外は、サンプルＳ２０と同様の構成を有している。
・サンプルＳ２３：製造工程において、工程７の加熱処理が実施された点以外は、サンプルＳ２１と同様の構成を有している。
・サンプルＳ２４：第１実施形態で説明したセラミックパッケージ１０Ａと同様な構成を有しており、第１めっき層３２の厚みが１．２μｍであり、第２めっき層３４の厚みが２．５μｍである。また、端部間距離ＥＤは０．０２４ｍｍである。ただし、その製造工程において、工程７の加熱処理は実施されていない。
・サンプルＳ２５：製造工程において、工程７の加熱処理が実施された点以外は、サンプルＳ２４と同様の構成を有している。
【００５５】
各サンプルＳ２０〜Ｓ２５の主な構成材料は以下の通りである。
＜各サンプルＳ２０〜Ｓ２５の主な構成材料＞
・メタライズ層の主成分：Ｗ
・ろう材層の主成分：Ａｇ
・第１めっき層および第２めっき層の主成分：Ｎｉ
・第３めっき層の主成分：Ａｕ
【００５６】
各サンプルＳ２０〜Ｓ２５をそれぞれ２０個ずつ作製し、それぞれに対して、下記条件での恒温恒湿試験をおこなった。なお、実験例２では、図８で説明した恒温恒湿試験よりも環境湿度が高く、その分だけ試験時間が短縮されている。
＜恒温恒湿試験の試験条件＞
温度６０℃、相対湿度９３％ＲＨ
【００５７】
図９の表における右側の欄には、各サンプルＳ２０〜Ｓ２５ごとに、試験開始から各規定の時間（７５時間、４８０時間、１０００時間）経過後に、Ｗが黒色の異物形状の塊にまで成長するほどの著しいＷの溶出が観察されたものの個数が示されている。図９の表から、以下のことがわかる。
【００５８】
サンプルＳ２０とサンプルＳ２１を比較すると、第１めっき層３２の厚みが大きいサンプルＳ２０の方が、Ｗの溶出が抑制されていることがわかる。また、サンプルＳ２０とサンプルＳ２２を比較すると、第２めっき層３４の厚みが大きいサンプルＳ２２の方が、Ｗの溶出が抑制されていることがわかる。このように、第１めっき層３２および第２めっき層３４は、その厚みが大きいほどメタライズ層からの金属成分の溶出を抑制できる。また、第１めっき層３２および第２めっき層３４の厚みは、少なくとも、１．２μｍ以上であることが望ましく、特に、第２めっき層３４の厚みは、２．５μｍ以上であることが、より望ましい。
【００５９】
サンプルＳ２０とサンプルＳ２３とを比較すると、工程７の加熱処理が実施されたサンプルＳ２３の方が、Ｗの溶出が抑制されている。また、サンプルＳ２４とサンプルＳ２５とはいずれも、工程７の加熱処理が実施されており、Ｗの溶出が抑制されている。これらの結果から、第２めっき処理の後の加熱処理によって、メタライズ層からの金属成分の溶出が抑制されることがわかる。
【００６０】
サンプルＳ２４とサンプルＳ２５のいずれも、第１実施形態のセラミックパッケージ１０Ａと同様な構成を有しており、端部間距離ＥＤが０．０２４ｍｍである。このように、ろう材層３３の端部３３ｔを、メタライズ層３１の端部３１ｔよりも内側に位置させ、端部間距離ＥＤを０．０２４ｍｍとすれば、メタライズ層からの金属成分の溶出を高いレベルで抑制することができることがわかる。
【００６１】
以上のように、実験例１，２の結果から、上記の各実施形態で説明した接合部位１６Ａ，１６Ｂであれば、高温多湿の環境下に長時間曝された場合であっても、その劣化が抑制されることがわかる。
【００６２】
E．変形例：
E1．変形例１：
上記第１実施形態では、ろう材層３３の外周縁部１８ａと内周縁部１８ｂの両方において、端部３３ｔは、メタライズ層３１の端部３１ｔより内側に位置している。これに対して、ろう材層３３の端部３３ｔは、外周縁部１８ａと内周縁部１８ｂの少なくとも一方において、メタライズ層３１の端部３１ｔより内側に位置していればよい。このような構成であっても、ろう材層３３の端部３３ｔがメタライズ層３１の端部３１ｔより内側に位置している側において、接合強度を高めることができる。
【００６３】
E2．変形例２：
上記第１実施形態の製造工程では、工程６において第２めっき層３４が形成された後に、工程７において加熱処理が実施されている（図４）。これに対して、第１実施形態の製造工程においては、工程７の加熱処理は省略されてもよい。この場合であっても、工程５において、ろう材層３３の端部３３ｔの位置が調整されているため、メタライズ層３１からの金属成分の溶出が、少なからず抑制される。
【００６４】
E3．変形例３：
上記各実施形態のセラミックパッケージ１０Ａ〜１０Ｃでは、第１めっき層３２に加えて、第２めっき層３４および第３めっき層３５が形成されている。これに対して、接合部位１６Ａを有する第１実施形態や第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ａ，１０Ｃでは、第２めっき層３４および第３めっき層３５の両方が省略されてもよいし、第３めっき層３５のみが省略されてもよい。また、接合部位１６Ｂを有する上記第２実施形態のセラミックパッケージ１０Ｂでは、第３めっき層３５が省略されてもよい。
【００６５】
E4．変形例４：
上記の各実施形態の工程５では、エッチング処理によって、ろう材層３３の端部３３ｔの位置が調整されている。これに対して、工程５では、エッチング処理以外の処理によって、ろう材層３３の端部３３ｔの位置が調整されてもよい。例えば、切削加工や、研磨加工によって、ろう材層３３の端部３３ｔの位置が調整されてもよい。
【００６６】
E5．変形例５：
上記第３実施形態のセラミックパッケージ１０Ｃは、第１実施形態で説明したのと同様な接合部位１６Ａを有している。これに対して、セラミックパッケージ１０Ｃは、第１実施形態の接合部位１６Ａの代わりに、第２実施形態で説明したのと同様な製造工程によって形成された接合部位１６Ｂを有していてもよい。
【００６７】
E6．変形例６：
上記の第１実施形態および第３実施形態においては、ろう材層３３の端部３３ｔは、外周縁部１８ａと内周縁部１８ｂの両方において、シールリング１５の下方領域の外側に位置している。これに対して、ろう材層３３の端部３３ｔは、外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの少なくとも一方において、シールリング１５の下方領域の外側に位置していればよい。このような構成であっても、ろう材層３３の端部３３ｔがシールリング１５の下方領域の外側に位置している領域において、ろう材層３３によるシールリング１５の接合強度を少なからず高めることができる。
【００６８】
E7．変形例７：
上記各実施形態では、ろう材層３３は、その外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの両方において、シールリング１５の底面１５ｔとその側面１５ｓの下端とに接している。これに対して、ろう材層３３が、その外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの両方において、シールリング１５の底面１５ｔとその側面１５ｓの下端とに接していなくてもよい。ろう材層３３は、外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの少なくとも一方において、シールリング１５の底面１５ｔとその側面１５ｓの下端とに接している構成であればよい。このような構成であっても、シールリング１５の接合強度を高めることができる。また、上記各実施形態では、ろう材層３３とメタライズ層３１の積層方向に沿った断面に現れるろう材層３３の外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの両方の輪郭線ＯＬは、端部部位ＯＬｆを有している。これに対して、ろう材層３３の外周縁部１８ａおよび内周縁部１８ｂの少なくとも一方の輪郭線ＯＬのみが端部部位ＯＬｆを有していてもよい。このような構成であっても、シールリング１５の接合強度をさらに高めることができる。
【００６９】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０Ａ〜１０Ｃ…セラミックパッケージ
１１，１１Ｃ…基板部
１１ａ…第１の表面
１１ｂ…第２の表面
１２…キャビティ
１２ｂ…底面
１３…電極パッド
１４…側壁部
１４ｔ…上端面
１５…シールリング
１６Ａ，１６Ｂ…接合部位
１８ａ…外周縁部
１８ｂ…内周縁部
２０…メタルリッド
３１…メタライズ層
３１ｔ…端部
３２…第１めっき層
３３…ろう材層
３３ｔ…端部
３４…第２めっき層
３５…第３めっき層
【図１】
0006629660.tif 000002
【図２】
0006629660.tif 000003
【図３】
0006629660.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006629660.tif 000007
【図７】
0006629660.tif 000008
【図８】
0006629660.tif 000009
【図９】
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