(57)【要約】【課題】電子部品を搭載する容器にリッドを被せて気密封止する電子部品パッケ−ジにおいて、封止に用いる溶接手段であるビ−ムによる容器へのダメ−ジを軽減して、穴あきやクラック等の発生を抑え、電子部品としての信頼性の向上を実現させた電子部品パッケ−ジを提供する。【解決手段】開口頂部にメタライズ層２を形成した容器１と、外周端部３ｂの板厚Ｔ２を主要部分３ａより薄く形成したリッド３を用い、このリッド３を容器開口部に載置後、リッド３の外周端部３ｂ上、あるいはその端部境界に沿ってレ−ザを照射して加熱溶融し、容器１とリッド３とを溶融接合して気密封止した電子部品パッケ−ジを実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一辺を開口して空間を形成した容器内部に圧電振動体や半導体などの電子部品を搭載し、その容器開口部にリッドを被せ、容器とリッドとを溶融接合して電子部品を封止する電子部品パッケ−ジにおいて、
容器の開口頂部に、少なくとも金属メッキ層を積層してメタライズ層を形成し、リッドは、板厚を主要部分より薄くした外周端部を形成し、
上記リッドを容器開口部に載置後、リッドの外周端部と容器開口頂部とを溶接手段により加熱して溶融接合し、気密封止した構造としたことを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記リッドの外形寸法を、容器の開口部に載置して溶接出来るように容器の外形寸法より僅かに小さくするとともに、
主要部分の外形寸法を、容器開口部寸法より大とし、かつ、外周端部の板厚と較べて厚く形成したことを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項３】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記リッドの外周端部の板厚を、主要部分と較べて薄くなるように段差を持たせて形成したことを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項４】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記リッドの外周端部は、容器の開口頂部の幅より狭く形成したことを特徴とする電子部品パッケ−ジ
【請求項５】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記リッドの外周端部の板厚を、リッドの主要部側から外周端部側に向かって薄くなるようにテ−パ−を持たせて形成したことを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項６】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記容器の材質として、絶縁材を使用したものであることを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項７】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記容器とリッドを、熱膨張係数が同じ、あるいは近い材質を組み合わせて形成したことを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項８】
請求項１に記載の電子部品パッケ−ジにおいて、
前記容器をセラミック材で、リッドをコバ−ル材で形成したことを特徴とする電子部品パッケ−ジ。
【請求項９】
一辺を開口して空間を形成した容器内部に圧電振動体や半導体などの電子部品を搭載し、その容器開口部にリッドを被せ、容器とリッドとを溶融接合して電子部品を封止する電子部品パッケ−ジの封止方法において、
開口頂部に、少なくとも金属メッキ層を積層してメタライズ層を形成した容器と、
外周端部の板厚を主要部板厚より薄く形成したリッドを用い、
上記リッドを容器開口部に載置後、リッドの外周端部と容器の開口頂部とをＹＡＧレ−ザを用いて溶融接合し、気密封止した構造としたことを特徴とする電子部品パッケ−ジの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一辺を開口して空間を形成した容器内部に圧電振動体や半導体などの電子部品を搭載し、その容器開口部にリッドを被せ、その後、容器とリッドとを溶融接合して電子部品を気密封止する電子部品パッケ−ジとその封止方法に関する。
特に、気密封止の際にレ−ザビ−ムを使用する構造に最適な電子部品パッケ−ジとその封止方法に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のパッケ−ジ構造では、本出願人が提案した特開平８−４６０７５号（特願平６−１９７５７３号）公報に記載されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここでの電子部品パッケ−ジに用いる技術は、気密封止の際、電子ビ−ム溶接あるいはレ−ザビ−ム溶接を用いることにより行うもので、容器の開口頂部に形成するメタライズ層の厚さをこれまでより厚めに形成した容器を使用し、これに前記溶接技術を用いてビ−ムをリッドの上から照射してリッドを加熱溶融することで、容器の開口頂部の金属メッキ層と溶融接合させ、封止するものである。このように構成したことにより、それまでと比較して、溶融接合の際のビ−ム照射による過熱による容器の損傷を防いだ電子部品パッケ−ジの提供を実現していた。
【０００４】
しかしながら、上述のように構成したとしても、電子ビ−ム溶接あるいはレ−ザビ−ム溶接に必要な照射エネルギ−量に変化はなく、依然として大きく、したがって、時として容器に穴が明いたり、クラックが発生する等、電子部品としての信頼性を損なう損傷の発生が生じていた。
【０００５】
また、図２に示す如き外形寸法が容器３１の外形寸法ａより小さくしたリッド３２を用いる構成もあるが、この場合にも、リッド３２の端部へ照射するレ−ザのエネルギ−の制御が極めて難しいものとなる。レ−ザはその特性からあるサイズのスポット径を有し、その多くはリッド３２の端部に照射されるが、制御の困難さからその一部は図示するように容器１頂部の外周側に直接照射されることになり、結果として容器１の頂部に形成されたメタライズ層３１ａは大きなエネルギ−をそのまま受けることになる。この場合、前出の公報記載の構成と較べ、レ−ザがメタライズ層３１ａを突き抜ける可能性が増し、その場合、メタライズ層３１ａが保護する層下の容器自体が蒙るダメ−ジはさらに大きく、電子部品としての信頼性を大きく損なうものとなることが予想される。
【０００６】
尚、図２において、リッド３２の左端部はレ−ザの照射により容器３１頂部のメタライズ層３１ａと溶融接着した状態を示している。
【０００７】
本発明は上記課題を解消するためになされたものであって、リッドの形状に着目することでリッドの強度を落さず、レ−ザのエネルギ−量を小さくしても充分な封止を実現したものである。これによって、リッド本来の強度を劣化させることなく、溶接の際の容器に対するレ−ザ−ビ−ムや電子ビ−ムによるダメ−ジを軽減させ、容器に対する穴あきやクラックの発生等を抑え、更には、封止後の加熱に対しても容器の歪みの発生を抑えることにも配慮し、信頼性をより高めた電子部品パッケ−ジを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に関わる電子部品パッケ−ジにおいては、容器の開口頂部を塞ぐリッドの外周端部板厚を薄く形成し、このリッドを容器開口頂部に載置後、リッドの板厚が薄い外周端部、あるいは容器の開口頂部との境界周辺にレ−ザを照射して両者を溶融接合し、電子部品搭載後の容器を封止するようにしたものである。
これにより、レ−ザの小さな照射エネルギ−でも充分な溶融接合を実現出来、結果、封止時おける容器に対するダメ−ジを最低限に抑え込むことを実現したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電子部品パッケ−ジの実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に関わる電子部品パッケ−ジ（電子部品は図示せず）の一実施形態を示す断面図である。
尚、図１にあって、メタライズ層は、容器の寸法と較べ非常に薄いものであることから、本発明を理解し易くするためにデフォルメした形で現している。
【００１０】
ここで、溶接時に使用するレ−ザについて説明する。溶接に用いるレ−ザとして、エキシマレ−ザ、炭酸ガスレ−ザ、ＹＡＧレ−ザが知られている。この中で、封止溶接やスポット溶接、シ−ム溶接に適したものとしてはＹＡＧレ−ザが挙げられる。
このＹＡＧレ−ザは、波長が短く、集光性に優れることから、本発明の如き小さな電子部品の溶接に必要とされるφ０．２〜０．３ミリ程度の微小なスポット径を得る事が容易であり、加工材料に対して与える熱影響を比較的少なく抑えることが期待できるレ−ザである。したがって、ＹＡＧレ−ザでは、低い出力で微小なエリアの加工が可能となるので、加工に適した材料として、光の吸収率が高い金属、セラミック等に対して歪みの少ない溶接加工を実現出来るものである。
また、炭酸ガスレ−ザの場合は、加工に適した材料としては金属があり、エキシマレ−ザの場合は、加工に適した材料としては、ガラス、樹脂、セラミックス等を挙げることが出来る。
【００１１】
図１において、１は絶縁材であって、熱膨張係数が小さい材質、例えばセラミック材を用い、一辺を開口して形成した空間に圧電振動体や半導体などの電子部品（図示せず）を搭載出来る一辺を１．５〜数ミリメ−トル程度とした長方形の容器である。２は容器１の開口頂部全周に形成されたメタライズ層であって、タングステン層２ａ、ニッケルメッキ等の金属メッキ層２ｂを順次積層して形成されている。
【００１２】
３は前記容器１の開口頂部に被せるリッドであって、全体の外形寸法Ｘは、容器１の外形寸法Ａより小さく、容器１の開口部寸法Ｂより大きく形成されている。更に、このリッド３に段差を形成して外周端部３ｂとし、主要部分３ａの板厚Ｔ１と較べてその板厚Ｔ２を薄く形成している。
この時のリッド３の主要部分３ａは、上からの押圧に耐え、電子部品を保護出来る強度を維持する必要からこれまでと同程度の厚さを有するとともに、その寸法は容器開口部寸法Ｂを上回って形成されている。この時の、外周端部３ｂを含めたリッド３全体の外形寸法Ｘは、容器１の外形寸法Ａより幾分小さめに形成されている。したがって、リッド３の主要部分３ａより外側に形成される外周端部３ｂは、後工程のレ−ザによる溶融接合に備え、容器１の開口頂部の幅Ｃより狭く形成されることになる。
【００１３】
このようにリッド３の主要部分３ａと外周端部３ｂの板厚、寸法を形成したリッド３は、上からの押力に対しては、板厚部分であるリッド３の主要部分３ａと容器１の開口頂部の内周側で支えることになり、これまでと同様の厚さのリッド主要部分３ａで対応出来るので、その強度は従来形状のリッドと比較しても劣ることはなく、板厚Ｔ１の厚みを増すことなく、従来と同程度の厚さで充分となる。また、リッド３の主要部分３ａと外周端部３ｂとの段差は、プレス、あるいはハ−フエッチングにより容易に形成することが出来、その後、表面保護等を目的として必要により金属メッキ層（図示せず）が形成される。
更に、リッド３に用いる材質としては、後工程になる封止時の加熱工程を考慮して、前記容器１の熱膨張率、この場合はセラミック材の熱膨張率に近いものとしてコバ−ル材が適当である。
【００１４】
以下、以上の構成において、本発明に関わる電子部品パッケ−ジおよびその気密封止方法について、図１を参照しつつ順を追って詳述する。
先ず、容器１の頂部全周にわたってタングステン層２ａを印刷により形成する。
この時のタングステン層２ａの厚みは、この後の気密封止のための加熱溶融時の容器１に対するダメ−ジによる影響を抑え、軽減することを考慮して、１０〜３０μｍ程度とすることが望ましいものである。
【００１５】
この後、前記タングステン層２ａの表面に金属メッキ層２ｂを形成する。具体的には、ニッケルメッキ層を形成するが、必要により更にその上に金メッキ層（図示せず）を形成することも可能である。
【００１６】
以上の如くして開口頂部にメタライズ層２を形成した容器１の内部に、圧電振動体や半導体などの電子部品を搭載した（図示せず）後、図示するようにリッド３を、その主要部分３ａが容器１の開口部を塞ぐ位置となるように位置合わせしつつ容器１に被せる。
この時のリッド３の外形寸法Ｘは、前述の通り容器１のメタライズ層２上に載置可能な寸法、換言すると容器１の外形寸法Ａより僅かに小さな外形寸法で形成され、封止のための容器１開口頂部のメタライズ層２との溶融接合に支障がない寸法を確保している。
【００１７】
ここで、これまでの各部寸法の関係ついてみると、
容器１の外形寸法Ａ  ＞  リッド３の外形寸法Ｘ  ＞  リッド３の主要部分寸法Ｙ  ＞  容器１の開口部寸法Ｂ
の関係が成り立つことが理解出来る。
【００１８】
次に、以上のようにして容器１の開口頂部上に載置されたリッド３の外周端部３ｂ上、あるいは容器１の開口頂部のメタライズ層２との境界付近に、例えばＹＡＧレ−ザを用い、スポット径がφ０．２〜０．３ミリ程度のレ−ザを照射してリッド３の外周端部３ｂを溶融して容器１の開口頂部、この場合、メタライズ層２を介して溶融接合し、電子部品を搭載している容器１を気密封止する。
【００１９】
この時のＹＡＧレ−ザが照射するエネルギ−は、溶融するリッド３の外周端部３ｂの板厚Ｔ２が従来のそれと較べて薄くなった分だけ抑えることが出来るもので、例えば、これまでの板厚と較べて半分の厚さで形成した場合には、目安としてはその照射するレ−ザのエネルギ−の量をほぼ半分に減らすことが期待出来ることになる。
これにより、照射するエネルギ−量の減少とともに容器１の開口頂部へのダメ−ジも減らすことが出来るので、従来あった溶接時のレ−ザによる加熱を原因とする容器１の穴あき、クラックの発生等、最終製品である電子部品の信頼性を損なう影響を減らすことが出来るものである。
【００２０】
以上の実施形態の説明では、リッド３の外周端部３ｂの板厚を薄くした例として段差を持たせたが、他の実施形態として、前記リッド３の外周端部の板厚が、その主要部分３ａから外周端部側に向かって薄くなるようにテ−パ−を持たせて形成（図示せず）しても、本発明の所期の効果を得られることは説明するまでもない。
【００２１】
また、溶接手段として、ＹＡＧレ−ザを用いて説明したが、本発明では特にこれに限定されるものではなく、容器１やリッド３に使用する材質等に応じてその他の溶接手段、例えばエキシマレ−ザや、炭酸ガスレ−ザ、あるいはその他の電子ビ−ムを適宜選択し、使用しても本発明の所期の目的を達成し、効果を得ることが期待出来るものであることは説明するまでもない。
【００２２】
尚、リッド３の溶融個所に対するレ−ザの照射条件は、加熱による容器１へのダメ−ジの影響を少しでも抑えることを考慮して、通常は常温、不活性ガスの雰囲気の環境下で行われるが、必ずしも不活性ガスの雰囲気の環境下である必要はなく、真空の環境下であっても問題はない。
【００２３】
また、容器１の材質の一実施形態として、セラミック材を用いて説明したが、絶縁体であれば他の材質でも問題はなく、例えば樹脂材で形成しても本発明の所期の効果が期待できることは説明するまでもない。
【００２４】
更に、メタライズ層２の一実施形態として、タングステン層と金属メッキ層を積層した構成を用いて説明したが、タングステン層を、モリブデン（元素記号Ｍｏ）層に置き換えても本発明の所期の効果を期待することが出来る。
【００２５】
更に、容器１とリッド３の材質の熱膨張率は、封止時に加えられる熱に対し、互いに影響を与えることを防ぐとともに、気密封止後に加熱された場合でも膨張率の違いによる封止部分での歪みの発生を抑えることから、同じか、その差が少ない組合せとすることがよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述の通り、本発明に関わる電子部品パッケ−ジおよびその気密封止方法によれば、封止時におけるレ−ザビ−ムによる加熱溶融の際での電子部品を搭載する容器１へのダメ−ジを軽減させることが出来るので、信頼性が向上した電子部品パッケ−ジを提供できる効果が期待出来る。
また、容器１とリッド３に使用する材質の組合せを考慮することにより、気密封止後の加熱に対しても、封止部分での歪みの発生を抑えることが出来、封止後のパッケ−ジの信頼性向上に一層の効果が期待出来る。
【００２７】
更に、リッドの外周端部にテ−パを形成した他の実施形態の場合では、封止に用いるレ−ザビ−ムがテ−パの角度によってそのままビ−ムの光源側に反射して戻ることがなくなることから、ビ−ム光源の損傷を防ぐ効果も期待出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる電子部品パッケ−ジの一実施形態を示す断面図である。
【図２】従来の電子部品パッケ−ジ構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    容器
２    メタライズ層
２ａ  タングステン層
２ｂ  金属メッキ層
３    リッド
３ａ  リッドの主要部分
３ｂ  リッドの外周端部
Ａ    容器の外形寸法
Ｂ    容器の開口部寸法
Ｃ    容器頂部の幅
Ｘ    リッドの外形寸法
Ｙ    リッド主要部部分の寸法
Ｔ１  リッド主要部分の板厚
Ｔ２  リッド外周端部の板厚
【図１】
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【図２】
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