(57)【要約】  【課題】  封止用メタライズ層上に蓋体をろう材層を介して接合する際に、絶縁基体の凹部にろう材が飛散して電気的短結等の不具合を発生することのない、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供すること。  【解決手段】  電子部品収納用パッケージは、電子部品６を収容するための凹部２を有する絶縁基体１と、配線導体３と、絶縁基体１の上面の凹部２の周囲に形成された枠状の封止用メタライズ層４と、封止用メタライズ層４の上面に下面の外周部が取着される蓋体５とを具備しており、蓋体５は、下側主面の外周部に全周にわたってろう材層７が形成されており、ろう材層７は、下面の外周部に枠状の第１のニッケル合金層８が形成されているとともに、下面の第１のニッケル合金層８の内側の部位に第１のニッケル合金層８よりも融点の高い第２のニッケル合金層９が形成されている。【選択図】  図１
2005191105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品を収容し搭載するための凹部を有する絶縁基体と、前記凹部の内側から前記絶縁基体の外表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の上面の前記凹部の周囲に形成された枠状の封止用メタライズ層と、該封止用メタライズ層の上面に下面の外周部が取着される蓋体とを具備しており、該蓋体は、下側主面の外周部に全周にわたってろう材層が形成されており、該ろう材層は、下面の外周部に枠状の第１のニッケル合金層が形成されているとともに、前記下面の前記第１のニッケル合金層の内側の部位に前記第１のニッケル合金層よりも融点の高い第２のニッケル合金層が形成されていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
【請求項２】
前記第１のニッケル合金層は、前記封止用メタライズ層に相似の枠状に形成されており、前記蓋体は、前記第１のニッケル合金層と前記封止用メタライズ層とを溶接することによって前記絶縁基体に取着されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項３】
前記第１のニッケル合金層と前記第２のニッケル合金層との融点の差が２００℃以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項４】
前記第１のニッケル合金層は、前記第２のニッケル合金層よりも薄いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項５】
前記第１のニッケル合金層はニッケル−リン合金から成り、前記第２のニッケル合金層はニッケル−ボロン合金から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージと、前記凹部内に収容され搭載されるとともに電極が前記配線導体と電気的に接続された電子部品とを具備しており、前記蓋体は、前記第１のニッケル合金層を介して前記絶縁基体の上面に取着されていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を搭載し収容するための電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子や半導体素子等の電子部品は、これらの電子部品を気密に収容するための電子部品収納用パッケージ内に収容されて使用される。
【０００３】
このような電子部品を気密に収容する電子部品収納用パッケージにおいて、最も信頼性の高いとされるものは、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、絶縁基体の上面に凹部を取り囲むように被着された枠状の封止用メタライズ層と、この封止用メタライズ層にろう付けされた鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る封止用の金属製の枠体と、この封止用の枠体にシーム溶接により直接、接合される鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金から成る蓋体とから構成されるタイプのものである。
【０００４】
このタイプの電子部品収納用パッケージの場合には、絶縁基体の凹部に電子部品を搭載し収容するとともに電子部品の電極と配線導体とを電気的に接続した後、枠体に蓋体を載置し、この蓋体の外周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動させるとともに、このローラー電極間に溶接のための大電流を流し枠体と蓋体とを直接、シーム溶接することによって内部に電子部品が気密に収容されて製品としての電子装置となる。
【０００５】
しかしながら、このタイプの電子部品収納用パッケージでは、絶縁基体に蓋体をシーム溶接するための下地金属として封止用の枠体を封止用メタライズ層にろう付けしておく必要があり、そのため枠体の分だけ電子装置の高さが高いものとなってしまい、近時の電子装置に要求される薄型化が困難であった。また、枠体の分だけ高価なものとなるという問題点を有していた。
そこで、上述のような問題点を解消するために、上面に電子部品を収容する凹部を有するセラミック製の絶縁基体の上面に凹部を取り囲む枠状の封止用メタライズ層を形成し、この封止用メタライズ層に、下面に銀−銅共晶合金等のろう材層が被着された蓋体をその下面に被着させたろう材層を介してシーム溶接により接合させることによって、内部に電子部品を気密に封止するようになした電子部品収納用パッケージが提案されている（以下の特許文献１参照）。
【０００６】
この電子部品収納用パッケージは、封止用メタライズ層と蓋体とをろう材層を介してシーム溶接により接合させることから溶接のための下地金属としての枠体を必要とせず、その分、高さを低くすることができ、かつ安価である。
【０００７】
なお、このような蓋体は、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の下面に銀−銅ろう等のろう材箔を重ねて圧延することによって鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の下面に厚みが20〜50μｍのろう材層が圧着された複合金属板を得るとともに、この複合金属板を打ち抜き金型により打ち抜くことによって下面の全面に厚みが20〜50μｍのろう材層が被着された所定の形状に製作される。
【特許文献１】特開２００２−３３６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の電子部品収納用パッケージにおいては、封止用メタライズ層と蓋体とをろう材層を介してシーム溶接により接合させる際に、蓋体の裏面に形成されたニッケルめっき層、およびろう材層は、シーム溶接時の熱により絶縁基体の上面に凹部を取り囲むように形成された枠状の封止用メタライズ層よりも内側の領域においても溶融するため、絶縁基体の凹部内にろう材が飛散して電気的短結等の不具合を生じるという問題点があった。
【０００９】
特に、近年、電子部品の小型化にともない、電子部品収納用パッケージも小型化が著しく、これに応じて、絶縁基体の凹部を取り囲む封止用メタライズ層の幅は狭いものとなってきているため、上記のような問題点が顕著なものとなってきている。
本発明は、かかる従来の問題に鑑み完成されたものであり、その目的は、封止用メタライズ層上に蓋体をろう材層を介して接合する際に、絶縁基体の凹部にろう材が飛散して電気的短結等の不具合を発生することのない、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品を収容し搭載するための凹部を有する絶縁基体と、前記凹部の内側から前記絶縁基体の外表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の上面の前記凹部の周囲に形成された枠状の封止用メタライズ層と、該封止用メタライズ層の上面に下面の外周部が取着される蓋体とを具備しており、該蓋体は、下側主面の外周部に全周にわたってろう材層が形成されており、該ろう材層は、下面の外周部に枠状の第１のニッケル合金層が形成されているとともに、前記下面の前記第１のニッケル合金層の内側の部位に前記第１のニッケル合金層よりも融点の高い第２のニッケル合金層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記第１のニッケル合金層は、前記封止用メタライズ層に相似の枠状に形成されており、前記蓋体は、前記第１のニッケル合金層と前記封止用メタライズ層とを溶接することによって前記絶縁基体に取着されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記第１のニッケル合金層と前記第２のニッケル合金層との融点の差が２００℃以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記第１のニッケル合金層は、前記第２のニッケル合金層よりも薄いことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記第１のニッケル合金層はニッケル−リン合金から成り、前記第２のニッケル合金層はニッケル−ボロン合金から成ることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、前記凹部内に収容され搭載されるとともに電極が前記配線導体と電気的に接続された電子部品とを具備しており、前記蓋体は、前記第１のニッケル合金層を介して前記絶縁基体の上面に取着されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、蓋体は、下側主面の外周部に全周にわたってろう材層が形成されており、ろう材層は、下面の外周部に枠状の第１のニッケル合金層が形成されているとともに、下面の第１のニッケル合金層の内側の部位に第１のニッケル合金層よりも融点の高い第２のニッケル合金層が形成されていることから、封止用メタライズ層と蓋体とをろう材層を介して溶接により接合させる際、融点の高い第２のニッケル合金層を溶融させずに融点の低い第１のニッケル合金層とろう材層とを溶融させることができる。よって、第１のニッケル合金層とろう材層とにより、蓋体と絶縁基体とをきわめて強固に接合させることができるともに、ろう材層が溶融する温度でも第２のニッケル合金層がしっかりとろう材層を被覆することによってろう材が絶縁基体の凹部内に飛散するのを有効に防止することができる。その結果、電気的短絡等の不具合を有効に防止して、気密封止性の高い、実装信頼性に優れたものとすることができる。
【００１７】
また、第２のニッケル合金層は、溶融しないために蓋体の下面と封止用メタライズ層の上面との間隔を一定に維持することができ、蓋体と封止用メタライズ層との間にろう材の溜まりを良好に形成することができる。その結果、封止用メタライズ層上に蓋体を溶接する際の熱により生じる熱応力をこのろう材の溜りで緩和することができ、絶縁基体の上面から封止用メタライズ層が剥離する等の不具合を有効に防止することができる。
【００１８】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、第１のニッケル合金層は、封止用メタライズ層に相似の枠状に形成されており、蓋体は、第１のニッケル合金層と封止用メタライズ層とを溶接することによって絶縁基体に取着されていることから、蓋体を絶縁基体に溶接する際、第１のニッケル合金層およびろう材層が溶融して封止用メタライズ層上をきわめて良好に濡れ広がって覆うことができ、蓋体と絶縁基体との接合強度をきわめて高くすることができる。
【００１９】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、第１のニッケル合金層と第２のニッケル合金層との融点の差が200℃以上であることから、第２ニッケル合金層による凹部内へのろう材の飛散を防止する効果を良好に維持しながら、第１のニッケル合金層およびろう材層の溶融をより促進して第１のニッケル合金層およびろう材層を封止用メタライズ層へより良好に密着させることができ、実装信頼性を維持しながら接合強度をより向上させることができる。
【００２０】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、第１のニッケル合金層は、第２のニッケル合金層よりも薄いことから、第２のニッケル合金層が封止用メタライズ層に押し付けられた状態で溶接されることとなるため、第２のニッケル合金層のダム効果により凹部内へのろう材の飛散をより効果的に防止することができる。その結果、気密封止性を向上し、実装信頼性に優れた電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００２１】
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、第１のニッケル合金層はニッケル−リン合金から成り、第２のニッケル合金層はニッケル−ボロン合金から成ることから、第２のニッケル合金層でろう材の飛散防止をしながら第１のニッケル合金層と封止用メタライズ層との密着性をきわめて良好にできるとともに、封止用メタライズ層と蓋体との電気的接続も良好となってこれらの接合部の電気抵抗が小さくなり、封止用メタライズ層を接地した場合に蓋体による接地電位の強化やシールド効果を非常に良好なものとすることができ、電気特性に優れた電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００２２】
本発明の電子装置によれば、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、凹部内に収容され搭載されるとともに電極が配線導体と電気的に接続された電子部品とを具備しており、蓋体は、第１のニッケル合金層を介して絶縁基体の上面に取着されていることから、上記本発明の電子部品収納用パッケージの特徴を有する、気密封止性の高い、実装信頼性に優れた電子装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置を添付の図面を基に説明する。
図１は、本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の一例を示した断面図であり、図２は本発明の電子装置の断面図である。これらの図において１は絶縁基体、２は電子部品６を収容するための凹部、３は絶縁基体１の凹部２内から外表面にかけて導出された配線導体、４は封止用メタライズ層、５は蓋体である。そして、主として絶縁基体１、メタライズ配線導体３および封止用メタライズ層４で電子部品収納用パッケージが構成されており、絶縁基体１の凹部２の底面に例えば圧電振動子や半導体素子等の電子部品６を搭載し、封止用メタライズ層４に蓋体５を取着して電子部品６を気密に封止することによって電子装置となる。
【００２４】
絶縁基体１は、電子部品６を支持するための支持体であり、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る。このような絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレード法によりシート状とすることによって絶縁基体１用のセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温で焼成することによって製作される。
【００２５】
また、絶縁基体１の凹部２内から外表面にかけて導出するように被着された配線導体３は、電子部品６の各電極を外部に電気的に導出するための導電路として機能し、タングステンやモリブデン等の金属粉末焼結体から成り、通常であれば、その露出する表面に１〜20μｍ程度の厚みのニッケルめっきと0.1〜３μｍ程度の厚みの金めっきとが施されている。そして、配線導体３の凹部２内の部位には、電子部品６の電極がボンディングワイヤ等を介して電気的に接続され、一方、配線導体３の絶縁基体１の外表面の部位は、外部電気回路基板（図示せず）の配線導体に例えば半田を介して電気的に接続される。
【００２６】
このような配線導体３は、例えばタングステン粉末焼結体から成る場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤を添加混合して得たタングステンペーストを絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって、所定のパターンに被着形成される。
【００２７】
さらに、絶縁基体１の上面に凹部２を取り囲むように被着された封止用メタライズ層４は、タングステンやモリブデン等の金属粉末焼結体から成り、例えば、幅が0.2〜0.4ｍｍ程度で厚みが10〜30μｍ程度の枠状である。
【００２８】
封止用メタライズ層４は、絶縁基体１に蓋体５を接合させるための下地金属層として機能し、接合強度を向上させるという観点からは、その露出する表面に１〜20μｍ程度の厚みのニッケルめっきと0.1〜３μｍ程度の厚みの金めっきとが施されているのがよい。
【００２９】
そして、封止用メタライズ層４の上には蓋体５が接合される。このような蓋体は、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の厚みが0.1ｍｍ程度の平板状金属であり、下面に銀−銅ろう等のろう材箔を重ねて圧延することによって鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等の下面に厚みが10〜50μｍ程度の銀−銅共晶ろう等のろう材層７が圧着された複合金属板を得るとともに、この複合金属板を打ち抜き金型により打ち抜くことによって所定の形状に製作される。なお、蓋体５の裏面に形成されるろう材層７の厚みは、蓋体４を絶縁基体１に良好に接合させるとともにろう材が凹部２に飛散するのを有効に抑制するという観点からは20〜40μｍがよい。
【００３０】
さらに、所定の形状に打ち抜いた個片にニッケル合金をめっきにて被着させることにより封止用の蓋体５となる。このとき、まず第１のニッケル合金層８を被着形成した後、上記個片のろう材層７が被着されている側の封止用メタライズ層４に対応する部分に、耐めっき液の樹脂ペーストを印刷することによりマスキングを施し、さらに第２のニッケル合金層９を被着形成して、最後にマスキングした耐めっき液の樹脂ペーストを剥離することで形成することができる。
【００３１】
蓋体５を封止用メタライズ層４に接合する方法としては、蓋体５を、ろう材層７および第１のニッケル合金層８が被着された面絶縁基体１の封止用メタライズ層４上に載置し、この蓋体５の外周縁にシーム溶接機の一対のローラー電極を接触させながら転動させるとともに、このローラー電極間に溶接のための大電流を流し、ローラー電極と蓋体５との接触部をジュール発熱させ、この熱を蓋体５の下面側に伝達させてろう材層７を溶融させることにより行なわれる。
【００３２】
本発明の電子部品収納用パッケージにおいては、図３（ａ）の蓋体５の下面図および図３（ｂ）の蓋体５の断面図に示すように、蓋体５は、下側主面の外周部に全周にわたってろう材層７が形成されており、ろう材層７は、下面の外周部に枠状の第１のニッケル合金層８が形成されているとともに、下面の第１のニッケル合金層８の内側の部位に第１のニッケル合金層８よりも融点の高い第２のニッケル合金層９が形成されている。
【００３３】
これにより、封止用メタライズ層４と蓋体５とをろう材層７を介して溶接により接合させる際、融点の高い第２のニッケル合金層９を溶融させずに融点の低い第１のニッケル合金層８とろう材層７とを溶融させることができる。よって、第１のニッケル合金層８とろう材層７とにより、蓋体５と絶縁基体１とをきわめて強固に接合させることができるともに、ろう材層７が溶融する温度でも第２のニッケル合金層９がしっかりとろう材層７を被覆することによってろう材が絶縁基体１の凹部２内に飛散するのを有効に防止することができる。その結果、電気的短絡等の不具合を有効に防止して、気密封止性の高い、実装信頼性に優れたものとすることができる。
【００３４】
また、第２のニッケル合金層９は、溶融しないために蓋体５の下面と封止用メタライズ層４の上面との間隔を一定に維持することができ、蓋体５と封止用メタライズ層４との間にろう材の溜まりを良好に形成することができる。その結果、封止用メタライズ層４上に蓋体５を溶接する際の熱により生じる熱応力をこのろう材の溜りで緩和することができ、絶縁基体１の上面から封止用メタライズ層４が剥離する等の不具合を有効に防止することができる。
【００３５】
なお、本例では、ろう材層７は蓋体５の下面全面に形成されており、第２のニッケル合金層９は蓋体５の下面の第１のニッケル合金層８の内側全面に形成されている例を示しているが、ろう材層７および第２のニッケル合金層９は枠状に形成されていてもよい。
【００３６】
また、第１のニッケル合金層８は、封止用メタライズ層４に相似の枠状に形成されており、蓋体５は、第１のニッケル合金層８と封止用メタライズ層４とを溶接することによって絶縁基体１に取着されているのがよい。これにより、蓋体５を絶縁基体１に溶接する際、第１のニッケル合金層８およびろう材層７が溶融して封止用メタライズ層４上をきわめて良好に濡れ広がって覆うことができ、蓋体５と絶縁基体１との接合強度をきわめて高くすることができる。
【００３７】
さらに、第１のニッケル合金層８と第２のニッケル合金層９との融点の差が200℃以上であるのがよい。これにより、第２ニッケル合金層８による凹部２内へのろう材の飛散を防止する効果を良好に維持しながら、第１のニッケル合金層８およびろう材層７の溶融をより促進して第１のニッケル合金層８およびろう材層７を封止用メタライズ層４へより良好に密着させることができ、実装信頼性を維持しながら接合強度をより向上させることができる。
【００３８】
このような第１および第２のニッケル合金層８，９の厚さは１〜10μｍ程度であり、好ましくは、第１のニッケル合金層８は、第２のニッケル合金層９よりも薄いことがよい。より好ましくは、第１のニッケル合金層８の厚みは１〜５μｍ程度、また第２のニッケル合金層９の厚みは10〜20μｍ程度で形成することが望ましい。これにより、第２のニッケル合金層９が封止用メタライズ層４に押し付けられた状態で溶接されることとなるため、第２のニッケル合金層９のダム効果により凹部２内へのろう材の飛散をより効果的に防止することができる。その結果、気密封止性を向上し、実装信頼性に優れた電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００３９】
第１および第２のニッケル合金層８，９は、ニッケルと種々の金属との合金により種々の融点とすることができる。好ましくは、第１のニッケル合金層８はニッケル−リン合金から成り、第２のニッケル合金層９はニッケル−ボロン合金から成るのがよい。ニッケル−リン合金の融点は700〜800℃程度、ニッケル−ボロン合金は950〜1050℃程度であり、第１のニッケル合金層８と第２のニッケル合金層９との融点の差が200℃以上となって、第２のニッケル合金層９でろう材の飛散防止をしながら第１のニッケル合金層８と封止用メタライズ層４との密着性をきわめて良好にできるとともに、封止用メタライズ層４と蓋体５との電気的接続も良好となってこれらの接合部の電気抵抗が小さくなり、封止用メタライズ層４を接地した場合に蓋体５による接地電位の強化やシールド効果を非常に良好なものとすることができ、電気特性に優れた電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００４０】
一般的な絶縁基体１のうち凹部２を取り囲む側壁の幅が0.2〜0.4ｍｍ程度で１辺の長さが３ｍｍ〜10ｍｍ程度の電子部品収納用パッケージにおいて、絶縁基体１の上面に形成した封止用メタライズ層４は、その厚みが10μｍ〜30μｍで形成しておくことが望ましい。これにより、封止用メタライズ層４の熱膨張をある程度絶縁基体１で拘束することができ、封止用メタライズ層４と絶縁基体１との熱膨張差による応力によって絶縁基体１にクラックが生じるのを有効に防止できる。
【００４１】
かくして、本発明の電子部品収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部２に電子部品６を搭載するとともに封止用メタライズ層４に、下面にろう材層７が被着された蓋体５をろう材層７を介してシーム溶接により接合することによって本発明の電子装置となる。
【００４２】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の電子部品収納用パッケージについて実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の電子部品収納用パッケージに接合される蓋体の下面図および断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・凹部
３・・・・・配線導体
４・・・・・封止用メタライズ層
５・・・・・蓋体
６・・・・・電子部品
７・・・・・ろう材層
８・・・・・第１のニッケル合金層
９・・・・・第２のニッケル合金層
【図１】
2005191105.tif 000003
【図２】
2005191105.tif 000004
【図３】
2005191105.tif 000005