(57)【要約】      （修正有）【課題】  電子部品パッケージのパッケージベースと蓋体との接合に用いられるろう材層を、接合に適した厚さに形成でき、信頼性の高い電子部品パッケージの蓋体の製造方法、それを用いて製造された電子部品パッケージの蓋体、電子部品パッケージの製造方法およびそれを用いて製造された電子部品パッケージを提供する。【解決手段】  少なくとも、蓋体１０の母材１１に金属層をメッキする工程と、前記金属層上に、粒径が３２〜５２μｍの範囲内の金属パウダーとバインダが混合され粘度が２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内のろう材ペーストをスクリーン印刷する工程と、前記ろう材ペーストを加熱溶融し、前記金属層上に前記ろう材ペーストを定着させたろう材層１２を形成する工程とを有する電子部品パッケージの蓋体の製造方法。【選択図】図１
2007142186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品パッケージの蓋体の製造方法であって、
少なくとも、
蓋体の母材に金属層をメッキする工程と、
前記金属層上に、粒径が３２〜５２μｍの範囲内の金属パウダーとバインダが混合され粘度が２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内のろう材ペーストをスクリーン印刷する工程と前記ろう材ペーストを加熱溶融し、前記金属層上に前記ろう材ペーストを定着させたろう材層を形成する工程と、
を有することを特徴とする電子部品パッケージの蓋体の製造方法。
【請求項２】
前記金属パウダーが金錫合金または金ゲルマニウム合金であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品パッケージの蓋体の製造方法。
【請求項３】
前記ろう材層の厚さが７〜１５μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品パッケージの蓋体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする電子部品パッケージの蓋体。
【請求項５】
蓋体とパッケージベースとがろう材により接合され、前記蓋体と前記パッケージベースとで形成される空間に電子部品を収納してなる電子部品パッケージの製造方法であって、
少なくとも、
蓋体の母材に金属層を形成する工程と、
前記金属層上でありパッケージベースとの接合部に対応した位置に、粒径が３２〜５２μｍの範囲内の金属パウダーとバインダが混合され粘度が２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内のろう材ペーストをスクリーン印刷する工程と、
前記ろう材ペーストを加熱溶融し、前記金属層上に前記ろう材ペーストを定着させたろう材層を形成する工程と、
蓋体との接合部に対応した位置にメタライズ層が形成されたパッケージベース上に前記ろう材層が形成された蓋体を載置する工程と、
前記パッケージベースと前記蓋体をシーム溶接する工程と、
を有することを特徴とする電子部品パッケージの製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする電子部品パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子部品を収納する電子部品パッケージの蓋体の製造方法、それを用いて製造された蓋体、電子部品パッケージの製造方法およびそれを用いて製造された電子部品パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品パッケージは、電子装置の回路基板への高密度実装に適するように、小型チップ化され回路基板の片面だけで半田付けできる表面実装型のものが多数開発されている。また、電子デバイスパッケージを取り巻く環境としては、携帯用通信機器等の普及に伴い、電子デバイスの小型化、軽量化、およびコストダウンの要求がますます強くなっている。
【０００３】
代表的な従来の電子部品パッケージとしては、セラミック製のパッケージベース上に半導体素子等の電子部品素子を搭載し、前記電子部品素子を覆うようにセラミックのパッケージベース上に金属製の蓋体を載置し、シーム溶接等により電子部品を気密に封止する電子部品パッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図４は従来の電子部品用パッケージの断面図である。電子部品パッケージ４０は、セラミックのパッケージベース４１上に電子部品素子４２を搭載し、ボンディングワイヤ４６で外部と電気的に導通状態とした後、パッケージベース４１上面に形成したメタライズ層４３の上面に、Ａｇ−ＣｕろうやＡｕ−Ｓｎろう等からなるろう材層４４を介して、コバール材等からなる蓋体４５が載置される。そして、蓋体４５上をシーム溶接機の一対のローラ電極４７を移動させることで、ろう材層４４とメタライズ層４３を融着させパッケージベース４１と蓋体４５を接合することでなされる。
【０００４】
次に、従来の蓋体の製造方法について説明する。蓋体の製造方法としては、蓋体連結部を介して多数個整列連結した形状で成形し、蓋体の外周部（パッケージベースとの接合部に対応した位置）に、蓋体外周部のパターンを形成しておいたマスクを用いて、Ａｕ−Ｓｎろう等からなるろう材を印刷し、加熱処理することで蓋体外周部にろう材層を融着させ、後に連結部で連結された蓋体を個々に切り離す方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
また、蓋体にろう材を形成する方法としては、薄いろう材の箔をリング状（パッケージベースとの接合部に対応した形状）にプレス抜きし、ろう材との密着性を得るための表面処理が施された蓋体と組み合わせ、ろう材の融点以上の温度で熱処理し、蓋体の片面にリング状のろう材を融着する方法やメッキ法で形成する方法が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７９４２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３２９９号公報
【特許文献３】特開２００２−９１８６号公報
【特許文献４】特開２００３−１６３２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子部品パッケージを構成するパッケージベースと蓋体とをパッケージベース上に形成されたメタライズ層上にろう材層を介してシーム溶接により接合する場合、蓋体に形成するろう材層を接合に最適な厚みに設定することが重要となる。例えば水晶振動子等の電子部品は、品質維持のためにパッケージ内部を気密に封止する必要があるが、ろう材層が必要以上に厚く形成されると、シーム溶接の際にろう材層に溶接熱が一様に掛からず、ろう材層の溶融状態にばらつきが生じ、パッケージを気密に封止することができないという問題が発生する。また、シーム溶接時のローラ電極の圧力によりパッケージベースに対する蓋体の位置が安定せずに蓋体を所望の位置への接合が困難となるという問題や、ろう材がパッケージベースと蓋体の接合部よりはみ出しローラ電極に付着してしまうといった問題も発生する。
【０００８】
したがって、ろう材層の厚みはパッケージベースと蓋体の接合が十分に行え、パッケージベース等へダメージを与えない範囲で薄いことが望ましいが、一般に低融点ろう材として知られるＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ge等のろう材は金属間化合物であり展延性に乏しいため、薄いろう材箔を製造するのが困難である。また、メッキ法や印刷法によりろう材層を形成する技術も十分に確立されていない。そのため、２５μｍより薄いろう材層が形成された蓋体やそれにより接合された製品が市場に出回っていないのが現状である。
【０００９】
本発明の目的は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、電子部品パッケージのパッケージベースと蓋体との接合に用いられるろう材層を、接合に適した厚さに形成でき、信頼性の高い、電子部品パッケージの蓋体の製造方法、それを用いて製造された電子部品パッケージの蓋体、電子部品パッケージの製造方法およびそれを用いて製造された電子部品パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電子部品パッケージの蓋体の製造方法であって、少なくとも、蓋体の母材に金属層をメッキする工程と、前記金属層上に、粒径が３２〜５２μｍの範囲内の金属パウダーとバインダが混合され粘度が２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内のろう材ペーストをスクリーン印刷する工程と、前記ろう材ペーストを加熱溶融し、前記金属層上に前記ろう材ペーストを定着させたろう材層を形成する工程とを有する電子部品パッケージの蓋体の製造方法とする。
【００１１】
さらに、金属パウダーが金錫合金または金ゲルマニウム合金である電子部品パッケージの蓋体の製造方法とする。
【００１２】
さらに、ろう材層の厚さが７〜１５μｍであることを特徴とする電子部品パッケージの蓋体の製造方法とする。
【００１３】
さらに、前記製造方法により製造された電子部品パッケージの蓋体とする。
【００１４】
蓋体とパッケージベースとがろう材により接合され、前記蓋体と前記パッケージベースとで形成される空間に電子部品を収納してなる電子部品パッケージの製造方法であって、少なくとも、蓋体の母材に金属層を形成する工程と、前記金属層上でありパッケージベースとの接合部に対応した位置に、粒径が３２〜５２μmの範囲内の金属パウダーとバインダが混合され粘度が２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内のろう材ペーストをスクリーン印刷する工程と、前記ろう材ペーストを加熱溶融し、前記金属層上に前記ろう材ペーストを定着させたろう材層を形成する工程と、蓋体との接合部に対応した位置にメタライズ層が形成されたパッケージベース上に前記ろう材層が形成された蓋体を載置する工程と、前記パッケージベースと前記蓋体をシーム溶接する工程と、を有する電子部品パッケージの製造方法とする。
【００１５】
さらに、その製造方法により製造された電子部品パッケージとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、電子部品パッケージのパッケージベースと蓋体を接合するのに適した厚さのろう材層を形成でき、信頼性の高い蓋体および電子部品パッケージ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】
【００１７】
電子部品パッケージの蓋体の製造方法であって、少なくとも、蓋体の母材に金属層をメッキする工程と、前記金属層上に、粒径が３２〜５２μｍの範囲内の金属パウダーとバインダが混合され粘度が２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内のろう材ペーストをスクリーン印刷する工程と、前記ろう材ペーストを加熱溶融し、前記金属層上に前記ろう材ペーストを定着させたろう材層を形成する工程とを有する電子部品パッケージの蓋体の製造方法とする。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の電子部品パッケージの蓋体の実施例を示す図で（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図であり、図２ａ〜図２ｆは、本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図を示している。蓋体１０は、例えばコバール材からなる平板状の蓋部材１１からなり、その外周部（電子部品素子が搭載されたパッケージベースとの接合部に対応した位置）には、ろう材層１２が形成されている。本発明の電子部品パッケージの蓋体１０の製造においては、まず、帯状の蓋部材２０が準備され（（図２ａ）蓋部材準備工程）、続いて、蓋部材２０に搬送位置決め用のガイド穴２０ａを連続プレス加工にて穿設する（（図２ｂ）ガイド穴あけ工程）。なお、蓋部材２０の材質は、パッケージベースがセラミックである場合熱膨張係数の近いコバール材や４２合金等が選択される。パッケージベースが金属の場合は、パッケージに合わせて適宜選択できる。また、蓋部材２０の形状も、帯状に限定されるものではなく、例えばシート状であってもよい。
【００１９】
次に、蓋部材２０の両面にＮｉメッキ２１を施し（（図２ｃ）Ｎｉメッキ工程）、続いて、片面のガイド穴２０ａの配設された領域を除いたニッケル（Ｎｉ）下地の上にＡｕメッキ２２を施す（（図２ｄ）Ａｕメッキ工程）。
なお、Ｎｉメッキ２１とＡｕメッキ２２の部分に、理解しやすいように、ハッチングを入れて図示してある。
【００２０】
次に、例えば材質がＡｕ−Ｓｎ合金の金属パウダーとバインダ（フラックス、チクソ材および溶剤）からなるろう材ペースト２３をＡｕメッキ２２上にスクリーン印刷する（（図２ｅ）ろう材ペースト印刷工程）。続いて、これを加熱してＡｕメッキ２２上にろう材を被着させ（（図２ｆ）ろう材加熱工程）、ろう材層２４を形成する。
【００２１】
ろう材ペースト印刷工程においては、ろう材ペースト２３の粘度は、精密なろう材パターンを形成する場合、２３０〜３００Ｐａ・Ｓの範囲内とするのが好ましく、この範囲を外れるとろう材ペーストに滲みや掠れ等が発生し精密な印刷ができなくなる。
【００２２】
また、ろう材ペースト２３に含まれる金属パウダーの粒径については、３２〜５２μｍの範囲内が好ましい。金属ボールの粒径を３２μｍ以上とする理由は、例えば金属ボールを密度１４．５ｇ／ｍｌのＡｕ−Ｓｎ合金とした場合、粒径が３２μｍ以下になると比表面積が０．０３ｍ２／ｇ以上になるためスクリーン印刷に適した粘度（２３０〜３００Ｐａ・Ｓ）を確保するためにろう材ペーストに含有されるフラックスと溶剤の量を３０体積％以上にしなければならないが、フラックスと溶剤の量が増加すると、ろう材ペースト印刷工程後のろう材加熱工程において、ろう材ペーストが印刷パターン形状を保てず周囲に流れ出してしまい、ろう材層表面の平滑性が失われパッケージベースとの接合の際に支障をきたしたり、連続した印刷パターン形状が途切れたりするといった問題を起こすためである。粒径を５２μｍ以下とする理由は、ろう材ペースト印刷工程において、粒径が５２μｍを超えたものに対応したスクリーン印刷マスク（例えば、５２μｍを超えた粒径に対応し、一般に入手できる最小のメッシュ巾６４μｍのスクリーン印刷マスク）を用いると、印刷パターンの輪郭が凹凸形状となり、細密な印刷パターンが形成できないためである。なお、金属ボールの材質としては、Ａｕ−Ｓｎ合金に限定されるものではなく、Ａｕ−Ｇｅ合金等の金属を使用することができる。
【００２３】
ろう材ペースト２３は以上の条件を満足することで、Ａｕ−Ｓｎ合金等の金属間化合物ろう材においても、従来困難であった２５μｍ以下の厚みのろう材層を形成することが可能となる。なお、電子部品素子を搭載したパッケージベースと蓋体１０とを、パッケージベース上に形成されたメタライズ層（実施例１においては、Ａｕメッキ２２）上にろう材層２４を介してシーム溶接により接合する場合、ろう材層２４の厚さを７〜１５μｍの範囲で形成することで、信頼性の高い接合が可能となる。
【００２４】
次に、プレス加工により蓋体１０の外形を打ち抜き（プレス抜き工程：図示せず）、最後に、蓋体１０をアニールしてから、部品の配送に備えて梱包する。また、アニールすることにより、表面に付着した溶剤等を気化させたり、ボイドを除去することができる。
【００２５】
ここで、本発明の電子部品パッケージの蓋体を、平板状の蓋体として説明したが中央に絞り加工で凹部を設けた形状でもよく、電子部品パッケージ内に収納する電子部品素子や用途によりその形状は適宜選択すればよい。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明による電子部品パッケージの製造方法およびそれを用いた電子部品パッケージを説明する。図３は本発明の一実施形態である電子部品パッケージの製造方法および電子部品パッケージを説明するための図である。
同図において、電子部品は、水晶振動子３０としてあり、水晶振動子自体は広く周知であるため詳細な説明は省略する。
【００２７】
３１は水晶片、３２は電子部品パッケージを構成する無収縮ガラスセラミック基板からなるセラミック基板である。３２ａは水晶片３１を収納するキャビティであり、３３は水晶片３１を搭載するための配線層、３４は端子電極となる配線層、３３ａは配線層３３と配線層３４を接続する内部配線である。また、３５は蓋体３６と接合する枠状に形成されたメタライズ層である。蓋体３６については実施例１にて説明した蓋体と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００２８】
水晶振動子３０は、セラミック基板３２のキャビティ３２ａ内に配線層３３を形成し、この配線層３３に導電ペースト３８を介して水晶片３１を設けてある。また、セラミック基板３２の最上面にＮｉ下地上にＡｕメッキを施したメタライズ層３５が形成されている。このメタライズ層３５上に、ろう材層３７を形成した蓋体３６を真空中で載置し、そして、蓋体３６の外周端部コーナー部に、シーム溶接機の一対のローラ電極３９を縦横方向に移動させてシーム溶接することで、セラミック基板３２と蓋体３６を接合し、電子部品パッケージを気密に封止している。
【００２９】
ここで、蓋体３６にはＡｕ−Ｓｎ合金等の金属間化合物ろうよりなる厚さ７〜１５μｍのろう材層３７が形成されており、従来の厚さが２５μｍ以上のろう材層を介しシーム溶接し接合された電子部品パッケージにおいて発生していた、パッケージの気密性が保てないことや、蓋体の位置ずれの発生、シーム溶接機のローラ電極３９にろう材が付着するといった問題が発生せず、信頼性の高い電子部品パッケージを提供することが可能である。ところで、ここでは本発明の実施例として水晶振動子を例にとり説明したが、水晶振動子に限らずその他様々な電子部品素子を搭載する電子部品パッケージに広く適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明により製造された蓋体の実施例を示す図で（a）は上面図、(ｂ)はＡ−Ａ断面図。
【図２ａ】本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図であり、蓋部材準備工程を示す図。
【図２ｂ】本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図であり、ガイド穴あけ工程を示す図。
【図２ｃ】本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図であり、Ｎｉメッキ工程を示す図。
【図２ｄ】本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図であり、Ａｕメッキ工程を示す図。
【図２ｅ】本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図であり、ろう材ペースト印刷工程を示す図。
【図２ｆ】本発明の電子部品パッケージの蓋体の製造方法を説明するための概略工程図であり、ろう材加熱工程を示す図。
【図３】本発明の一実施形態である電子部品パッケージの製造方法および電子部品パッケージを説明するための図。
【図４】従来の電子部品用パッケージの断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０    蓋体
１１    蓋部材
１２    ろう材層
２０    蓋部材
２０ａ  ガイド穴
２１    Ｎｉメッキ
２２    Ａｕメッキ
２３    ろう材ペースト
２４    ろう材層
３０    水晶振動子
３１    水晶片
３２    セラミック基板
３２ａ  キャビティ
３３    配線層
３３ａ  内部配線
３４    配線層
３５    メタライズ層
３６    蓋体
３７    ろう材層
３８    導電ペースト
３９    ローラ電極
４０    電子部品パッケージ
４１    パッケージベース
４２    電子部品素子
４３    メタライズ層
４４    ろう材層
４５    蓋体
４６    ボンディングワイヤ
４７    ローラ電極
【図１】
2007142186.tif 000003
【図２ａ】
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【図２ｂ】
2007142186.tif 000005
【図２ｃ】
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【図２ｄ】
2007142186.tif 000007
【図２ｅ】
2007142186.tif 000008
【図２ｆ】
2007142186.tif 000009
【図３】
2007142186.tif 000010
【図４】
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