(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面にニッケル層を有し、前記第１面の反対側の第２面に金属ろう材層を有してなる、環状のシールリングであって、前記ニッケル層の厚さが、０．１μｍ〜２μｍであり、前記第１面の前記ニッケル層の厚さが前記ベース材の厚さに対して０．１％〜１％であるシールリング。
【請求項２】
前記第２面と前記金属ろう材層との間にニッケル層を有する請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記ベース材が、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび硫化マンガンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する請求項１または２に記載のシールリング。
【請求項４】
以下の工程（１）〜（３）を含むシールリングの製造方法。
（１）コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面に、ニッケル層を設ける工程。
（２）前記第１面の反対側の第２面に、金属ろう材層を設ける工程。
（３）前記ニッケル層および前記金属ろう材層が設けられた前記ベース材を圧延する工程。
【請求項５】
前記圧延する工程後の前記ニッケル層の厚さが、０．１μｍ〜２μｍである請求項４に記載のシールリングの製造方法。
【請求項６】
圧下率３０％以上で前記ベース材を圧延する、請求項４または５に記載のシールリングの製造方法。
【請求項７】
前記圧延する工程前に５００℃以上の熱処理を行う、請求項４〜６のいずれか１項に記載のシールリングの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールリングと、
前記金属ろう材層を介して前記第２面に設けられた電子部品収納用ケースと
を有し、
前記第１面に設けられた前記ニッケル層の上面に金属層を有する電子部品収納用パッケージ。
【請求項９】
前記金属層が、ニッケル層からなる請求項８に記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項１０】
前記金属層は、前記ニッケル層の上面に、上部ニッケル層および金層がこの順で設けられたものである請求項８に記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項１１】
コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面にニッケル層を有し、前記第１面の反対側の第２面に金属ろう材層を有してなる、環状のシールリングであって、前記ニッケル層の厚さが、０．１μｍ〜２μｍであるシールリングと、
前記金属ろう材層を介して前記第２面に設けられた電子部品収納用ケースと
を有し、
前記第１面に設けられた前記ニッケル層の上面にニッケル層を有する、電子部品収納用パッケージ。
【請求項１２】
コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面にニッケル層を有し、前記第１面の反対側の第２面に金属ろう材層を有してなる、環状のシールリングであって、前記ニッケル層の厚さが、０．１μｍ〜２μｍであるシールリングと、
前記金属ろう材層を介して前記第２面に設けられた電子部品収納用ケースと
を有し、
前記第１面に設けられた前記ニッケル層の上面に、上部ニッケル層および金層がこの順で設けられたものである、電子部品収納用パッケージ。
【請求項１３】
前記第２面と前記金属ろう材層との間にニッケル層を有する、請求項１１または１２に記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項１４】
前記ベース材が、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび硫化マンガンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項１５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールリングと、電子部品収納用ケースとを、前記金属ろう材層を介して接合する工程と
前記第１面のニッケル層上に金属層を設ける工程と
を含む電子部品収納用パッケージを製造する方法。
【請求項１６】
請求項８〜１４のいずれか１項に記載の電子部品収納用パッケージと、
前記電子部品収納用ケース内に収容された電子部品と、
前記金属層上に接合された蓋体と
を有する電子デバイス。
【請求項１７】
請求項８〜１４のいずれか１項に記載の電子部品収納用パッケージ、蓋体および電子部品を準備する工程と、
前記電子部品収納用ケース内に前記電子部品を収容する工程と、
前記金属層上に前記蓋体を接合する工程と
を含む電子デバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールリング、電子部品収納用パッケージ、電子デバイスおよびこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器で使用されるＳＡＷフィルタ、水晶振動子のような電子部品は、そのような電子部品を、開口を有するケースに収容し、これに蓋体を被せて封止したパッケージとして用いられている。パッケージを封止するのは、電子部品が空気中の湿気、酸素により特性が不安定となるのを防止するためである。
【０００３】
この電子部品のパッケージにおいて、ケースはアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック製のものが一般的であり、蓋体はコバール（鉄−ニッケル−コバルト合金（ＫＯＶＡＲ：米国登録商標シリアルＮｏ．７１３６７３８１））、鉄−ニッケル合金等の低熱膨張金属よりなる。
【０００４】
蓋体のケースへの接合方法としては、蓋体となる基材に予め、ろう材を接合したクラッド材の状態のものを利用して、接合を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。これとは別に、前記のセラミック製のケースの上に、ろう材をクラッドしたコバール等の金属からなる枠状のシールリングを設け、このシールリングの上面に蓋体を接合するという方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図４は、シールリングを用いて電子部品を収容したケースに蓋体を接合する方法を説明するための図である。
【０００６】
図４において、まず（１）コバール４０２および金属ろう材４０４を準備し、（２）これらをはり合わせ、クラッド材４０にし、（３）圧延加工する。（４）圧延加工されたクラッド材４０をリング状にプレス加工する。続いて、（５）電子部品を収容したセラミック製のケース４６を準備し、（６）金属ろう材４０４とケース４６とが接するように、シーム溶接する。その後、（７）シールリングのコバール４０２の上面にニッケルや金のような金属層４８を設け、（８）金属層４８上に蓋体４９を接合する。
【０００７】
しかしながら、従来のシールリングを用いると、金属層４８の上面にシミが発生するという現象が見られる。図５は、従来の金属層４８上に発生した２箇所のシミを示す平面の図（ａ）およびその拡大写真（ｂ）である。図５に示すようなシミは金属層４８のボイドに相当し、シールリングと蓋体４９との気密性を悪化させてしまうという大きな問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５８２１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって本発明の目的は、シールリング上に設けられる金属層表面へのシミの発生を防止し、電子部品収納用パッケージの優れた気密性を達成できるシールリング、これを用いた電子部品収納用パッケージ、電子デバイスおよびこれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、圧延処理を施す前のベース材の一方の面（金属ろう材層が設けられる面とは反対の面）にニッケル層を設け、圧延処理後の該ニッケル層の厚さを所定の範囲に規定することにより、上記のような従来の課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
【００１１】
したがって本発明は、以下の通りである。
１．コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面にニッケル層を有し、前記第１面の反対側の第２面に金属ろう材層を有してなる、環状のシールリングであって、前記ニッケル層の厚さが、０．１μｍ〜２０μｍであるシールリング。
２．前記第２面と前記金属ろう材層との間にニッケル層を有する前項１に記載のシールリング。
３．前記ベース材が、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび硫化マンガンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する前項１または２に記載のシールリング。
４．前記圧延処理後において、前記第１面の前記ニッケル層の厚さが前記ベース材の厚さに対して０．１％〜１％である前項１〜３のいずれか１項に記載のシールリング。
５．コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面にニッケル層が設けられるとともに、前記第１面の反対側の第２面に金属ろう材層が設けられ、前記ベース材に対して、圧延処理が施されて、環状に形成されたシールリングであって、前記圧延処理後の前記ニッケル層の厚さが、０．１μｍ〜２０μｍであるシールリング。
６．圧下率が３０％以上の前記圧延処理を行うことで得られる前項５に記載のシールリング。
７．前記圧延処理前に５００℃以上の熱処理を行うことで得られる前項５または６に記載のシールリング。
８．以下の工程（１）〜（３）を含むシールリングの製造方法。
（１）コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材の第１面に、ニッケル層を設ける工程。
（２）前記第１面の反対側の第２面に、金属ろう材層を設ける工程。
（３）前記ニッケル層および前記金属ろう材層が設けられた前記ベース材を圧延する工程。
９．前項１〜７のいずれか１項に記載のシールリングと、
前記金属ろう材層を介して前記第２面に設けられた電子部品収納用ケースと
を有し、
前記第１面に設けられた前記ニッケル層の上面に金属層を有する電子部品収納用パッケージ。
１０．前記金属層が、ニッケル層からなる前項９に記載の電子部品収納用パッケージ。
１１．前記金属層は、前記ニッケル層の上面に、上部ニッケル層および金層がこの順で設けられたものである前項９に記載の電子部品収納用パッケージ。
１２．前項１〜７のいずれか１項に記載のシールリングと、電子部品収納用ケースとを、前記金属ろう材層を介して接合する工程と
前記第１面のニッケル層上に金属層を設ける工程と
を含む電子部品収納用パッケージを製造する方法。
１３．前項９〜１１のいずれか１項に記載の電子部品収納用パッケージと、
前記電子部品収納用ケース内に収容された電子部品と、
前記金属層上に接合された蓋体と
を有する電子デバイス。
１４．前項９〜１１のいずれか１項に記載の電子部品収納用パッケージ、蓋体および電子部品を準備する工程と、
前記電子部品収納用ケース内に前記電子部品を収容する工程と、
前記金属層上に前記蓋体を接合する工程と
を含む電子デバイスを製造する方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者らは、シールリング上の金属層の上面に発生するシミは、コバールの製造工程で不可避不純物として混入される酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび／または硫化マンガンが原因であることを突き止めた。これらの不純物は、圧延工程で引き伸ばされ、ベース材の表面、さらには金属層の表面にシミとなって浮き出てしまい、ボイドとなってシールリングと蓋体との気密性を悪化させてしまう。
【００１３】
そこで本発明では、圧延処理を施す前のベース材の一方の面（金属ろう材層が設けられる面とは反対の面）にニッケル層を設け、圧延処理後の該ニッケル層の厚さを所定の範囲に規定することにより、圧延工程で引き伸ばされた不純物が該ニッケル層に遮られ、金属層の表面に浮き出ることを抑制し、これによりシミの発生を防止することができ、結果としてシールリングと蓋体との優れた気密性を提供することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のシールリングの一実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子デバイスの一実施形態の断面図である。
【図３】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子デバイスの別の実施形態の断面図である。
【図４】シールリングを用いて電子部品を収容したケースに蓋体を接合する方法を説明するための図である。
【図５】従来の金属層上に発生した２箇所のシミを示す平面の図（ａ）およびシミの拡大写真（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、さらに詳細に説明する。
図１は、本発明のシールリングの一実施形態を説明するための断面図である。
図１（ａ）において、本発明のシールリング１は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材１２の一方の面にニッケル層１４を有し、他方の面に金属ろう材層１６を有し、環状に形成されている。本明細書では、ベース材１２のニッケル層１４を有する面を第１面と呼び、金属ろう材層１６を有する面を第２面と呼ぶ。また、下記で説明するように、電子部品収納用パッケージを製造する際には、シールリング１の第１面におけるニッケル層１４の上面に、金属層を有し、この金属層はニッケルからなる形態が含まれるため、これとニッケル層１４とを区別することを目的として、金属層がニッケルからなる場合は、これを上部ニッケル層と呼ぶこともある。
【００１６】
以下、シールリングの各層について説明する。
本発明のシールリング１は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材１２の第１面にニッケル層１４を有する。
【００１７】
上述のようにコバールには、その製造工程における不可避不純物として、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび／または硫化マンガンが混入され、通常、コバール中の該不可避不純物の合計は１．５％以下、典型的には０．３％〜０．８％である。
【００１８】
ベース材１２の厚さは、最終製品である電子部品収納用パッケージのサイズや用途により適宜設定すればよいが、圧延処理を施した後の厚さとして、例えば、０．１ｍｍ〜２０ｍｍであり、０．３ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。
また、ベース材１２に用いられるコバールの鉄、ニッケル、コバルトおよび不可避不純物の成分比は、特に限定するものではなく、コバールの熱膨張係数が、電子部品収納用のパッケージのセラミック等のケースの熱膨張係数に揃うように適宜成分比のものを採用すればよい。
【００１９】
また、ニッケル層１４の厚さは、圧延処理を施した後の厚さとして、０．１μｍ〜２０μｍであることが必要である。０．１μｍ未満であると、層が薄すぎて金属層表面のシミの発生を防止することができない。逆に２０μｍを超えると、熱膨張が大きくなり好ましくない。圧延処理を施した後のニッケル層１４の厚さは、０．１μｍ〜５μｍが好ましく、０．２μｍ〜２μｍがさらに好ましい。
【００２０】
なお、圧延処理を施した後のニッケル層１４の厚さは、表面の被覆効果と熱膨張率の差という観点から、ベース材１２の厚さに対して０．１％〜１％であるのが好ましく、０．２％〜０．５％であるのがさらに好ましい。０．１％以上であれば、金属層表面のシミの発生の防止の効果が十分得られ、１％未満であれば、熱応力による不具合が生じにくいため好ましい。
【００２１】
また、本発明のシールリング１は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材１２の第２面に金属ろう材層１６を有する。
金属ろう材層１６としては、金合金として、例えば、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−ＣｕおよびＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ等が挙げられ、銀合金として、例えば、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−ＩｎおよびＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ等が挙げられ、中でも銀合金が好ましく、Ａｇ−Ｃｕがより好ましい。
金属ろう材層１６の厚さは、圧延処理を施した後の厚さとして、例えば５μｍ〜１００μｍであり、１０μｍ〜４０μｍが好ましい。
【００２２】
次に、本発明のシールリングの製造方法について説明する。該製造方法は、以下の工程（１）〜（３）を含む。
（１）コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）を含むベース材１２の第１面に、ニッケル層１４を設ける工程。
（２）前記第１面の反対側の第２面に、金属ろう材層１６を設ける工程。
（３）前記ニッケル層１４および金属ろう材層１６が設けられた前記ベース材１２を圧延する工程。
【００２３】
前記（１）工程において、ベース材１２の第１面にニッケル層１４を設ける方法としては、とくに制限されず、例えば電気鍍金法により形成する方法、ニッケル製の板材を圧接してクラッド材を形成する方法、ニッケル製の箔をはり付ける方法等が挙げられる。
【００２４】
また前記（２）工程において、ベース材１２の第２面に金属ろう材層１６を設ける方法としては、とくに制限されないが、金属ろう材からなる板材を圧接してクラッド材を形成する方法が、接合性向上という理由から好ましい。
【００２５】
なお、ベース材１２の第１面へのニッケル層１４の形成方法として電気鍍金法が採用された場合は、図１（ｂ）に示すように、ベース材１２の第２面にもニッケル層１４が設けられることになる。すなわち、ベース材１２の第２面と金属ろう材層１６との間には、ニッケル層１４が形成される。この形態によれば、ろう材とベース材との接合性が高くなるという効果が奏される。
【００２６】
続いて前記（３）工程において、ニッケル層１４および金属ろう材層１６が設けられたベース材１２を圧延する。圧延処理としては、例えばロールを用いた公知の冷間圧延処理が挙げられ、圧下率は例えば３０％以上であり、４０〜８０％が好ましい。
【００２７】
圧延処理後のベース材１２は、ニッケル層１４の密着性および圧延加工性向上という理由から、５００℃以上、好ましくは６００℃〜８００℃の熱処理を施すことが好ましい。
【００２８】
続いて、圧延処理後のベース材１２に対し、プレス処理等の公知の手段を施すことにより、所望のサイズの環状のシールリング１を得ることができる。
【００２９】
次に本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子デバイスについて説明する。
図２は、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子デバイスの一実施形態の断面図である。
本発明の電子部品収納用パッケージ２は、上記のようにして得られた、ベース材１２、ニッケル層１４および金属ろう材層１６からなるシールリング１と、内部に電子部品Ｃを収容した電子部品収納用ケース２２とが、金属ろう材層１６を介して接合され、ニッケル層１４の上面には金属層２４が設けられ、金属層２４上に蓋体２６が接合され、構成されている。電子部品Ｃとしては、例えばＳＡＷフィルタおよび水晶振動子等の圧電部品、半導体集積回路素子および光半導体素子等の半導体部品、ならびにセンサ部品等が挙げられる。また、電子部品収納用ケース２２内に収容された電子部品Ｃが、互いに接合された電子部品収納用ケース２２および蓋体２６によって形成される容器（符号なし）内に気密封止されて、水晶デバイス等の電子デバイス３が構成されている。
【００３０】
電子部品収納用ケース２２としては、特に制限されず、従来公知の酸化アルミニウムや、窒化アルミニウム等のセラミック製のものを使用することができる。
【００３１】
金属層２４としては、例えばニッケル層（上部ニッケル層）、金層等が挙げられる。
金属層２４の形成方法としては、例えば電気鍍金法により形成する方法、金属層２４を構成する金属の箔をニッケル層１４上にはり付ける方法等が挙げられる。
金属層２４の厚さは、１μｍ〜１０μｍが好ましく、２μｍ〜５μｍがより好ましい。
【００３２】
また、図３に示すように、金属層２４として、上部ニッケル層２４２上に、金層２４４をさらに設けてもよい。この形態によれば、蓋体２６との気密性がさらに向上し、好ましい。
【００３３】
蓋体２６は、コバールや鉄−ニッケル合金等の低熱膨張金属を使用することができる。なお、電子デバイス３について、この蓋体２６および電子部品収納用ケース２２との間の容器に気密封止されている電子部品Ｃは、例えば、電子部品収納用ケース２２の表面および内部に設けられた配線導体（図示せず）によって、外部電気回路に電気的に接続される。この場合の配線導体は、容器内における電子部品収納用ケース２２の表面（凹部分の底面等）から電子部品収納用ケース２２の下面または外側面等の外表面にかけて設けられる。配線導体のうち容器内に設けられた部分に電子部品Ｃがボンディングワイヤ等の導電性接続材（図示せず）によって電気的に接続されるとともに、配線導体のうち電子部品収納用ケースの外表面に設けられた部分が外部電気回路に低融点ろう材等の導電性接続材（図示せず）によって電気的に接続されて、気密封止された電子部品Ｃと外部電気回路とが互いに電気的に接続される。外部電気回路は、例えば、携帯電話（いわゆるスマートフォン等）、コンピュータ、撮像等の画像処理用の機器および加速度等の各種の物理量のセンサ機器等の電子機器が備える回路基板である。
【００３４】
次に本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子デバイスの製造方法について説明する。
上記のように本発明の電子部品収納用パッケージ２は、ベース材１２、ニッケル層１４および金属ろう材層１６からなるシールリング１と、内部に電子部品Ｃを収容した電子部品収納用ケース２２とを、金属ろう材層１６を介して接合し、ニッケル層１４の上面に金属層２４を設けることによって電子部品収納用パッケージ２を製造することができる。また、最後に金属層２４上に蓋体２６を接合することにより電子デバイス３を製造することができる。電子部品Ｃの収容は、ニッケル層１４の上面に金属層２４を設けた後で行ってもよい。
【００３５】
シールリング１と電子部品収納用ケース２２との接合方法としては、例えば、銀ろう等のろう材によるろう付け法が挙げられ、金属層２４と蓋体２６との接合方法としては、例えば、パラレルシーム溶接する方法が挙げられる。なお、電子部品収納用ケース２２の上面には、図示していないが、ろう付け用の下地金属となるタングステンやモリブデン等のメタライズ層およびその上のニッケル鍍金層等のろう付け用金属層が設けられている。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００３７】
実施例１
コバール製の板材（合金中にケイ素量で０．０９％の酸化ケイ素、アルミニウム量で０．０１％の酸化アルミニウム、マンガン量で０．３４％の硫化マンガンを含む、鉄−２９質量％ニッケル−１７質量％コバルト、幅２０ｍｍ、長さ１００ｍ）からなるベース材１２の第１面および第２面に電気鍍金法によりニッケル鍍金を行い、ニッケル層１４をそれぞれ設けた。ついで、金属ろう材として銀−２８質量％銅合金からなる板材（幅２０ｍｍ、長さ１００ｍ）を第２面に圧接し、金属ろう材層１６を設け、６００℃で３分間焼成して圧下率６０％で圧延し、シールリング材を製造した。
【００３８】
シールリング材の金属ろう材を設けた第２面から打ち抜き加工しシールリング１を製造した。得られたシールリング１の各層の厚さを表１に示す。
【００３９】
得られたシールリング１のニッケル層１４上に、厚さ３μｍとなるように電気ニッケル鍍金を施し、金属層２４としての上部ニッケル層２４２を設けた。さらに、上部ニッケル層２４２上に金鍍金を施して金層２４４を設け、その金層２４４の上面シミの発生個数（個数／ｍｍ２）を、２００倍率の光学顕微鏡で観察した。該シミの発生率は、製造品１００００個を観察し、シミの発生した製造品の個数から算出した値である。
結果を表１に示す。
【００４０】
実施例２
各層の厚さを表１に示すように変更したこと以外は、実施例１を繰り返した。
結果を表１に示す。
【００４１】
比較例１〜３
ニッケル層１４を設けずに、かつ、各層の厚さを表１に示すように変更したこと以外は、実施例１を繰り返した。
結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
0006787662.tif 000002
【００４３】
表１の結果から、各実施例のシールリングは、ベース材の第１面にニッケル層１４が所定の厚さで設けられているので、金属層２４上のシミの発生が抑制され、電子部品収納用パッケージの優れた気密性を提供できることが判明した。
【００４４】
これに対し各比較例のシールリングは、ベース材の第１面にニッケル層１４を設けていないので、金属層２４上にシミが発生し、電子部品収納用パッケージの気密性に対し悪影響を及ぼすことが分かった。
【符号の説明】
【００４５】
１  シールリング
１２  ベース材
１４  ニッケル層
１６  金属ろう材層
２  電子部品収納用パッケージ
２２  電子部品収納用ケース
２４  金属層
２４２  上部ニッケル層
２４４  金層
２６  蓋体
３  電子デバイス
４０  クラッド材
４０２  コバール
４０４  金属ろう材
４６  ケース
４８  金属層
４９  蓋体
Ｃ  電子部品
【図１】
0006787662.tif 000003
【図２】
0006787662.tif 000004
【図３】
0006787662.tif 000005
【図４】
0006787662.tif 000006
【図５】
0006787662.tif 000007