(57)【要約】      （修正有）【課題】高い気密性と信頼性を有するセラミック容器を提供すること。【解決手段】セラミック基体１と、セラミック基体１に接合される枠状のシールリング２と、シールリング２上に接合される蓋体３とを備えており、シールリング２の蓋体１と接合される側の端部２ａは、外方向に延出され、蓋体とシールリングとの接合領域がセラミック基体とシールリングとの接合領域より外側に位置し、シールリングの蓋体と接合される部位の厚みが、シールリングのセラミック基体と接合される部位の幅より小さく、蓋体がステンレスからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基体と、
セラミック基体に接合される枠状のシールリングと、
前記シールリング上に接合される蓋体とを備え、
前記シールリングの前記蓋体と接合される側の端部が、外方向に延出されていることを特徴とするセラミック容器。
【請求項２】
前記蓋体と前記シールリングとの接合領域が、前記セラミック基体と前記シールリングとの接合領域より外側に位置することを特徴とする請求項１記載のセラミック容器。
【請求項３】
前記シールリングの前記蓋体と接合される部位の厚みが、前記シールリングの前記セラミック基体と接合される部位の幅より小さいことを特徴とする請求項１または請求項２記載のセラミック容器。
【請求項４】
前記蓋体が、ステンレスからなる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セラミック容器。
【請求項５】
前記蓋体を複数備えており、前記シールリングが前記複数の蓋体に対応して複数設けられてい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セラミック容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックを用いた気密性の高いセラミック容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば情報通信分野等で使用される各種半導体素子を収納する半導体素子収納用セラミック容器として、例えば図５で示すようなものが用いられている。同図において、１１はセラミック基体、１２は配線導体、１３はシールリング、１４は蓋体である。
【０００３】
このセラミック容器は、上面に形成された凹部底面に、半導体素子１５を載置するための載置部１６、凹部セラミック内外を導通する配線導体１２が形成された基体１１側が設けられたアルミナ等の絶縁体からなる直方体状の基体１１と、基体１１の上面に銀ろう等のろう材によりろう付けされた例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属からなる四角枠状のシールリング１３を具備している。
【０００４】
シールリング１３はセラミックからなる基体と蓋体との熱膨張差による応力を緩和しつつ、蓋体を強固に接合するための部材であり、載置部１６に半導体素子１５を載置固定するとともに、半導体素子１５の各電極と配線導体１２をボンディングワイヤー等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、シールリング１３の上面に金属からなる蓋体１７を接合することによって半導体素子１６を気密に封止する。そして、基体１１の外側の配線導体１２を外部電気回路基板の外部電気回路に電気的に接続することによって製品として半導体装置となる。
【０００５】
また、例えば、バイオケミカル分野等で使用される反応容器として、例えば図６に示すようなものが用いられている。同図において、２１はセラミック基体、２２は導入出管、２３はシールリング、２４は蓋体である。
【０００６】
このセラミック容器は、基体２１とこの基体２１に接合され、反応原料を容器内へ導入し、また反応生成物を容器外へ導出する導入出管２２と基体２１の上面に銀ろう等のろう材によりろう付けされた例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属からなる四角枠状のシールリング２３を具備している。
【０００７】
シールリング２３はセラミックからなる基体と蓋体との熱膨張差による応力を緩和しつつ、蓋体を強固に接合するための部材であり、シールリング１３の上面に金属からなる蓋体１７を接合することによって気密に封止された反応容器となる。
【０００８】
これらは、気密性の高い容器を得るためや電気導通配線を敷設するためにセラミック材基体を使用しており、また同様に気密性の高い容器を得るため金属材蓋体を使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、電子部品が収容されるセラミック容器の大型化の要求がある。また、反応装置のセラミック容器に関しても、反応生成物を大量に生成したいついう要求からセラミック容器の大型化の要求がある。
【００１０】
しかしながら、このような要求に答えるためにセラミック容器のサイズを大きくするに伴い、セラミック基体やシールリングサイズ、蓋体も同様に大きくなり、シールリングとセラミック基体との接合部に大きな応力が発生し、結果セラミック基体とシールリング部との接合部において気密性が低下する可能性があった。
【００１１】
さらに、従来、アルミナ等のセラミック基体と熱膨張率が近いことから蓋体の材料としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ材が使用されていたが、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ材は、水分等により腐食されやすいことや、腐食防止のため表面にAu等の金属めっきを施すことによるコストアップが問題とされ、それらの対策として腐食に強くかつコスト的もローコスト化が基体できるステンレス材の使用の要求が高まっている。
【００１２】
しかしながら、一般にステンレス材の熱膨張率はアルミナ等のセラミック基体の熱膨張率とことなり高いため、蓋体材として使用するとさらにシールリングとセラミック基体との接合部に大きな応力が集中し、結果セラミック基体とシールリング部との接合部において気密性が低下する可能性があった。
【００１３】
本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、気密の高く信頼性の高いセラミック容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のセラミック容器は、セラミック基体と、セラミック基体に接合される枠状のシールリングと、前記シールリング上に接合される蓋体とを備え、前記シールリングの前記蓋体と接合される側の端部が、外方向に延出されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のセラミック容器は、前記蓋体と前記シールリングとの接合領域が、前記セラミック基体と前記シールリングとの接合領域より外側に位置することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のセラミック容器は、前記シールリングの前記蓋体と接合される部位の厚みが、前記シールリングの前記セラミック基体と接合される部位の幅より小さいことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のセラミック容器は、前記蓋体が、ステンレスからなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のセラミック容器は、前記蓋体を複数備えており、前記シールリングが前記複数の蓋体に対応して複数設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセラミック容器は、シールリングの蓋体と接合される側の端部が、外方向に延出されていることにより、シールリングへ蓋体を接合する際に発生する応力を緩和させ、シールリングと蓋体との接合部やセラミック基体への応力伝播を低減させることができ、結果、セラミック基体の割れや蓋体との接合部におけるクラックをなくし気密信頼性の高い容器を提供できる。
【００２０】
また、本発明のセラミック容器は、シールリングの前記蓋体と接合される部位の厚みが、前記シールリングの前記セラミック基体と接合される部位の幅より小さいことにより、シールリングへ蓋体を接合する際に発生する応力を緩和させ、シールリングと蓋体との接合部やセラミック基体への応力伝播を低減させることができる。
【００２１】
また、蓋体の材質がステンレス材であることから、水分等の影響による腐食に対し強い
容器を得ることができる。
【００２２】
また、本発明のセラミック容器は、蓋体を複数備えており、シールリングが複数の蓋体に対応して複数設けられていることにより、シールリングと蓋体とを接合する際に生じる応力を緩和させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のセラミック容器の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
本実施の形態におけるセラミック容器は、セラミック基体１と、セラミック基体１に接合される枠状のシールリング２と、シールリング２上に接合される蓋体３とを備えている。シールリング２の蓋体３と接合される側の端部２ａは外方向に延出されている。
【００２５】
セラミック基体１は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミック材料で形成されている。
【００２６】
なお、基体１に適用可能なガラスセラミックスは、ガラス成分とフィラー成分とから成る。そのガラス成分としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は前記と同じである），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は前記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００２７】
また、フィラー成分としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。
【００２８】
また、蓋体３に上述のガラスセラミックを適用することも可能である。
【００２９】
セラミック基体１が、例えば相対密度が９５％以上の緻密質の酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合は、例えば、まず酸化アルミニウム粉末に希土類酸化物粉末や酸化アルミニウム粉末等の焼結助剤を添加，混合して、酸化アルミニウム質焼結体の原料粉末を調製する。次いで、この原料粉末に有機バインダおよび分散媒を添加，混合してペースト化し、このペーストをドクターブレード法によって、あるいは原料粉末に有機バインダを加え、プレス成形，圧延成形等によって、所定の厚みのグリーンシートを作製する。
【００３０】
このグリーンシートに配線導体４となる金属ペーストの印刷塗布を行う。その後、所定枚数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、この積層体を、例えば非酸化性雰囲気中、焼成最高温度が１２００〜１５００℃の温度で焼成して、目的とするセラミック基体１を得る。
【００３１】
シールリング２は、枠形状を有しており、セラミック基体１および蓋体３とともに電子部品５が収納される空間を形成する。
【００３２】
シールリング２は、セラミック基体１との熱膨張率のミスマッチから生じるセラミック基体１の割れやセラミック基体１の接合部におけるクラック等の不具合の発生を防止するために、例えばセラミック基体１が酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属からなり、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工、切削加工等を施すことによって得ることができる。
【００３３】
またシールリング２は、図１〜図３に示すように、蓋体３と相対する部（蓋体３と接合される側の端部２ａ）がセラミック容器の外周方向に向けて延出されており、その最外周部は、セラミック基体１との接合部（２ｂ）よりも外側に位置する。
【００３４】
本実施の形成におけるセラミック容器は、蓋体３とシールリング２との接合領域２ｂが、セラミック基体１とシールリング２との接合領域２ａより外側に位置することにより、シールリング２へ蓋体３を溶接する際に発生する応力をシールリング２で緩和でき、発生応力をセラミック基体１やセラミック基体とシールリング２との接合部へ伝播しないため、結果、高い信頼性を有することができる。
【００３５】
蓋体３のセラミック基体１上のシールリング２への溶接は、例えばＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザー溶接、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）溶接、プラズマ溶接、シームウェルド溶接等やろう材による接合が望ましい。例えばＹＡＧレーザー溶接の場合、蓋体３をシールリング２上へ載置した後、蓋体３上部からＹＡＧレーザーを照射し、蓋体３とシールリング２を溶融させながらＹＡＧレーザー光を移動させることによって蓋体３とシールリング２との接合を行う。予め、蓋体３とシールリング２をやはりＹＡＧ溶接等でスポット溶接の仮接合を行った後に、先述の方法によって接合を行ってもかまわない。
【００３６】
図４に示すように、本実施の形態において、シールリング２の蓋体３と接合される部位の厚みＸは、シールリング２のセラミック基体１と接合される部位の幅Ｙより小さい。
【００３７】
電子部品５はボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して配線導体４に電気的に接合されている。
【００３８】
なお、本発明のセラミック容器は、化学反応等を行う反応装置にも適用することができる。
【００３９】
また、本発明のセラミック容器は、図１に示すように、蓋体３を複数備えており、シールリング２が複数の蓋体３に対応して複数設けられている。すなわち、図１に示したセラミック容器において、ひとつの蓋体３に対応してひとつのシールリング２が設けられている。
【００４０】
本発明のセラミック容器は、このような構成により、シールリング２と蓋体３とを接合する際に生じる応力を緩和させることができる。すなわち、図１に示したセラミック容器においては、例えば、複数の蓋体が近い位置に配置されておりその複数の蓋体が同じシールリング上に搭載された構成に比べて、シールリング２と蓋体３とを接合する際に生じる応力を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のセラミック容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のセラミック容器のシールリング２の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明のセラミック容器のシールリング２の構成を示す平面図である。
【図４】本発明のセラミック容器のシールリング２の構成を示す断面図である。
【図５】従来のセラミック容器の構成を示す断面図である。
【図６】従来のセラミック容器の他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・・・セラミック基体
２・・・・・シールリング
３・・・・・蓋体
４・・・・・配線導体
５・・・・・電子部品
【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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