(57)【要約】  【課題】量産化可能であり、高精度めっき処理ができ、必要に応じて高透明度のガラス窓が得られるような新規かつ改良された金属リッドの製造方法を提案する。  【解決手段】金属リッドの製造方法は金属板材から穴明き所定形状の金属平板を枠体部に連結したフレーム体を調製する金属処理工程ａ、透明ガラス材からガラスボタンを調製する透明ガラス処理工程ｂ、フレーム体とガラスボタンを所定位置に配置するカーボン治具への組立工程ｃ、ガラスボタンを加熱溶融し金属平板の窓穴に融着合体して融着ガラス体にする封着工程ｄ、融着ガラス体を研磨および加熱通炉するポリッシング工程ｅ、金属平板に下地めっき層と部分めっき層を形成するめっき処理工程ｆ、接合材を設けるろう形成工程ｇおよびフレーム体の枠体部から切断して金属リッド部材として個別化する分割工程ｈを含み、フレーム体を利用して量産化処理を容易にする。【選択図】図１
2007194512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を収容するセラミックベース部材を接合材の介在により金属リッド部材で気密封着するパッケージに関する前記金属リッド部材の製造方法であって、金属板材の成形加工により複数個の金属平板が枠体部に連結したフレーム体を調製する金属処理工程、前記フレーム体に所定のめっき層を形成するめっき処理工程、前記接合材を前記金属平板の所定部分に設けるろう形成工程、および前記フレーム体の枠体部から前記金属平板を個別に分離する分割工程を含む量産的製作手法を適用した金属リッドの製造方法。
【請求項２】
前記めっき処理工程は、前記所定のめっき層として、下地めっき層を形成する第１めっき工程およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程を含み、前記ろう形成工程はろう材めっき層またはろう材溶着層を前記部分めっき層上に設けることを特徴とする請求項１に記載の金属リッドの製造方法。
【請求項３】
前記第２めっき工程はめっき不要部分にガラス材を印刷するコーティング工程および印刷したガラス材を溶融してガラス被膜にする加熱工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の金属リッドの製造方法。
【請求項４】
前記金属処理工程で使用する金属板材はコバールまたは４２Ｎｉ合金材であり、前記下地めっき層は前記金属平板の全面に施すＮｉめっき層であり、前記コーティング工程で使用するガラス材はほう珪酸ガラスであり、前記部分めっき層は前記金属平板の周辺部分に施すＡｕめっき層であり、前記ろう形成工程のろう材めっき層またはろう材溶着層はＡｕＳｎ合金めっき層またはＡｕＳｎろう材箔であることを特徴とする請求項３に記載の金属リッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の金属リッドの製造方法において、前記金属平板が窓穴を有する穴明き金属平板であり、その窓穴形状のガラスボタンを透明ガラス材の切断加工により調製するガラス処理工程、前記フレーム体と前記ガラスボタンを焼成用カーボン治具の所定位置に配置する組立工程、前記フレーム体と前記ガラスボタンを配置した前記焼成用カーボン治具を加熱し、前記穴明き金属平板に前記ガラスボタンを融着合体する封着工程、およびこのガラスボタンの融着合体した融着ガラス体を整形加工するポリッシング工程を含むことを特徴とする金属リッドの製造方法。
【請求項６】
前記ガラスボタンは前記穴明き金属平板の窓穴形状にほぼ同一または少し大きい寸法に成形され、前記封着工程で前記ガラスボタンを前記穴明き金属平板から突出する状態で融着合体させ、前記ポリッシング工程で前記融着ガラス体を研磨する研磨工程と前記融着ガラス体の研磨した表面を加熱通炉により滑らかにするファイア工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の金属リッドの製造方法。
【請求項７】
前記めっき処理工程は前記穴明き金属平板に下地めっき層を形成する第１めっき工程およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程を含み、前記第２めっき工程はめっき不要部分にガラス材を印刷するコーティング工程および印刷したガラス材を溶融してガラス被膜にする加熱工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の金属リッドの製造方法。
【請求項８】
前記コーティング工程は前記第１めっき工程後に行い、前記加熱工程を前記ファイア工程で同時処理することを特徴とする請求項７に記載の金属リッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の金属リッドの製造方法における前記金属処理工程で調達するフレーム体は、前記金属平板を連結部により枠体部にブリッジ結合して構成され、前記連結部は薄厚または幅狭にしたことを特徴とする金属リッドの製造方法に用いるフレーム構造。
【請求項１０】
前記金属平板は短冊状平板に形成され、前記連結部を前記短冊状平板の対角頂部に設けたことを特徴とする請求項９に記載の金属リッドの製造方法に用いるフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を収容するセラミックベースに対して金属リッドを接合材の介在により気密封着したパッケージにおける金属リッドの製造方法およびこの製造方法に用いるフレーム構造に関し、金属リッド部材をセラミックベース部材に接合材を溶着封止するパッケージ、好ましくは、パッケージ内に収容した電子部品の半導体発光素子や水晶振動子などをパッケージ外部から監視したりトリミングしたりできる窓付き金属リッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に金属部材と気密封着して構成するセラミックパッケージは、水晶振動子、ＬＥＤ素子、圧力検知素子などの電子部品を収納して利用される。たとえば、パッケージは電子部品を収容できる容器からなるアルミナセラミックベースと容器開口のキャップまたは蓋としての金属リッドとの封止構造で構成され、必要に応じて、金属リッドに透明ガラス窓が備えられる。封止構造は金属リッドに設けたＡｕＳｎろう材が下地めっきのＮｉ層と部分めっきのＡｕ層の表面に設けられる。このような金属リッドの製造方法として、Ａｕ部分めっきを施すには予め有機コート材の塗布膜をめっき不要部分に形成し、Ａｕめっき後に塗布膜を剥離する方法が採用されている。一方、金属リッドに透明ガラス窓を設けるパッケージとしては、セラミックベースに水晶片を収容した水晶振動子用パッケージがあり、その中に組み込まれた水晶振動子に関して、透明ガラス窓を通して振動子の周波数を測定したり、周波数調整をするためにその励振電極を部分的にトリミングしたりする。特許文献１および２には、透明ガラスリッドを使わずにパッケージの一部分に予め設けられた光透過窓を通して光照射を行い、周波数を測定しながら貫通孔を介して励振電極をイオンビームエッチングで微調整するパッケージが知られている。また、パッケージのベース材を透過率の高いガラスで製造し、水晶振動子を銀ペーストで接着し片持ち支持状態で装着して密閉した水晶振動子用パッケージでは、周波数微調整に対して、パッケージ外部からのレーザビーム照射でパッケージ内部の水晶振動子の周波数調整をすることが提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６１３６０号公報
【特許文献２】特開２００２−７６８１５号公報
【特許文献３】特開２００２−１２４８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、セラミックベースと金属リッドとを接合材のろう材溶着により気密封止するパッケージは、小型化や薄型化と同時に低価格化を図るための量産化手法による製造方法が望まれる。同時に、気密封着には鉛等の有害物質を回避する鉛フリーの接合材を用いて耐衝撃性や耐気密性を実現することも要請されている。こうした対策には透明ガラスリッドに代るものとして透明ガラス窓付き金属リッドが採用され、セラミックベースとの接合材に鉛フリーのろう材で高真空度に耐えるＡｕの部分めっき上にろう材を設けた金属リッドが知られている。しかし、従来Ａｕ部分めっきは、上述のように有機コート材を塗布するので剥離に伴なう不具合が発生し、作業性を悪化させ、ろう材としての密着強度の低下を招くことがあった。また、窓付き金属リッドとしても小型化や薄型化に対応しつつ作業性の改良と共に量産化によってローコスト化を図る必要があった。さらには、ＬＥＤ用レンズキャップの出力窓やカーエアコンの冷媒覗き窓では高真空度に耐える窓付き金属リッドを得るために、高機能めっきが可能な部分めっき方法の要望があり、窓機能が満足に得られるために、ガラス窓の透明度を高める金属リッドの量産化可能な製造方法が望まれ、めっき処理の不具合によるろう材の機能低下を回避する提案が求められていた。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、上述する課題を解決するために提案されたものであり、量産化が容易であり、高精度めっき処理ができ、必要に応じて高透明度のガラス窓が得られるような新規かつ改良された金属リッドの製造方法を提案することにある。具体的には作業が容易であり、透明度の高いガラス窓付き金属リッドであって、金属リッドに設けた接合材は溶着によりセラミックベースと確実に気密封着させるパッケージを提供する新規かつ改良された金属リッドの製造方法を提案することを目的とする。
【０００５】
本発明の金属リッド製造方法は、たとえば、パッケージサイズが３．２×１．５ｍｍで厚さ０．８ｍｍ以下の小型・薄型化したパッケージの製造に適用できるように、金属リッド部材が複数個の短冊状の金属平板として枠体部に連結したフレーム体を使用する量産化手法を採用するとともに金属板材から調製するフレーム体の改良構造を提供する。また、所定形状の金属平板の所定部分に設ける接合材にＰｂフリー接合材を用いると共に部分めっきにおける不要部分に有機コート材を使用しない改良方法を提案する。さらに、窓付き金属リッドに対してはガラス窓の透明化を高める金属リッドの製造方法を提案することを目的とする。具体的には、サイズが３．１×１．４×ｔ０．２ｍｍの低背化と小型化に有利な窓付き金属リッドの製造方法が開示され、金属リッドを用いたセラミックパッケージの量産化と高機能化の実現を図る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、電子部品を収容するセラミックベース部材を接合材の介在により金属リッド部材で気密封着するパッケージに関する前記金属リッド部材の製造方法であって、金属板材のエッチングまたは板金等の成形加工により複数個の金属平板が枠体部に連結したフレーム体を調製する金属処理工程、前記フレーム体の金属平板に下地めっきや部分めっきの所定のめっき層を形成するめっき処理工程、前記接合材を前記金属平板の所定部分に設けるろう形成工程、および前記フレーム体の枠体部から前記金属平板を個別に分離する分割工程を含む量産的製作手法を適用した金属リッドの製造方法が開示される。ここで、前記めっき処理工程は、第１めっき工程でフレーム体の金属平板の全面に施す下地めっきおよび第２めっき工程でこの下地めっき層上に施す部分めっきの２つの工程を含み、前記ろう形成工程はろう材めっき層またはろう材溶着層を部分めっき層上に設ける工程である。すなわち、電子部品を収容するセラミックベース部材に対して、金属リッド部材を接合材の介在により気密封着したパッケージにおける金属リッド部材の製造方法として、金属板材のエッチングまたは板金加工により、複数個の所定形状の金属平板が枠体部に連結したフレーム体を用意する金属処理工程、このフレーム体に対して下地および部分めっき層を設けるめっき処理工程、接合材を金属平板の周辺部分に設けるろう形成工程および金属平板をフレーム体の枠体部から個別に分離する分割工程を含む量産的製作手法を適用した金属リッドの製造方法が提示される。この場合、金属処理工程におけるフレーム体は金属平板を短冊状平板とし、枠体部との連結部は厚みを薄くしたり幅を狭くしたりしたフレーム構造、さらには、短冊状平板の対角部分に連結部を設けて枠体部にブリッジ結合するフレーム構造が提供され、金属処理や分離の作業容易化を図ることができる。
【０００７】
また、金属処理工程におけるフレーム体に複数個の穴明き金属平板を設ける場合、この穴明き金属平板の窓穴形状に対応する形状のガラスボタンを透明ガラス材の切断加工により調製するガラス処理工程、フレーム体とガラスボタンをカーボン治具の所定位置に配置する組立工程、フレーム体とガラスボタンが配置されたカーボン治具を加熱し、穴明き金属平板にガラスボタンを融着合体する封着工程、およびガラスボタンが融着合体した融着ガラス体を整形するポリッシング工程を含む金属リッドの製造方法を提案する。この場合に、ガラス処理工程で調製されるガラスボタンは穴明き金属平板の窓穴形状にほぼ同一または少し大きい寸法で肉厚に成形され、封着工程で融着ガラス体を穴明き金属平板より厚く融着合体して突出させ、ポリッシング工程は融着ガラス体の突出部分を研磨する研磨工程と融着ガラス体の研磨面を加熱通炉して滑らかにするファイア工程を含むことを開示する。さらに、めっき処理工程はフレーム体の穴明き金属平板の全面に下地めっき層を形成する第１めっき工程およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程を含み、ろう形成工程は部分めっき層上に、たとえば、ＡｕＳｎの合金めっき層またはろう箔材溶着層を形成し、それにより、パッケージにおける高真空に対応し耐衝撃性を向上する窓付き金属リッドを提供する。
【０００８】
換言すると、本発明の第１の観点によれば、電子部品を収容するセラミックベース部材を接合材の介在により金属リッド部材で気密封着するパッケージに関する前記金属リッド部材の製造方法であって、金属板材のエッチングまたは板金加工により複数個の金属平板が枠体部に連結したフレーム体を調製する金属処理工程、フレーム体の金属平板に対する下地めっき層を形成する第１めっき工程およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程からなるめっき処理工程、部分めっき層上に設けるろう材めっき層またはろう材溶着層を形成する接合材を金属平板の所定部分に設けるろう形成工程、およびフレーム体の枠体部から金属平板を個別に分離する分割工程を含む量産的製作手法を適用した金属リッドの製造方法を開示する。ここで、部分めっきの第２めっき工程に先立ち部分めっきしない部分にガラス材を印刷するコーティングと印刷したガラス材を溶融してガラス被膜を形成する加熱の２つの工程を入れて部分めっきを確実かつ正確な部分めっきを施すことを提案する。なお、金属処理工程で使用する金属板材はコバールまたは４２Ｎｉ合金材であり、下地めっき層はＮｉめっき層であり、コーティングで使用するガラス材はほう珪酸ガラスであり、金属平板の周辺部分に施す部分めっき層はＡｕめっき層であり、ろう形成工程のろう材めっき層またはろう材溶着層はＡｕＳｎ合金めっき層またはＡｕＳｎろう材箔である。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、電子部品を収容するセラミックベース部材を接合材の介在により金属リッド部材で気密封着するパッケージに関し、ａ〜ｈの８つの工程を含む金属リッド部材の製造方法が提案される。すなわち、金属板材から穴明き付き金属平板の複数個を枠体部に連結したフレーム体を調製する金属処理工程ａ、透明ガラス材から金属平板の窓穴形状に対応するガラスボタンを調製するガラス処理工程ｂ、フレーム体とガラスボタンを焼成用カーボン治具の所定位置に配置する組立工程ｃ、焼成用カーボン治具に配置したガラスボタンをフレーム体と共に加熱して穴明き付き金属平板に融着合体する封着工程ｄ、ガラスボタンの融着合体した融着ガラス体を研磨または／および加熱通炉の加熱により透明化するポリッシング工程ｅ、金属平板に下地および部分めっき層を形成するめっき処理工程ｆ、部分めっき層上に接合材を設けるろう形成工程ｇ、および接合材を設けた金属平板をフレーム体の枠体部から切断して個別の金属リッド部材とする分割工程ｈを含むことを特徴とする金属リッドの製造方法であり、フレーム体を使用して多数の短冊状金属平板を同時処理することから作業効率が向上され、金属リッド製品の品質向上に役立つ。ここで、ポリッシング工程ｅは融着ガラス体を研磨する研磨工程ｅ１と面一ガラス体の研磨面を加熱通炉するファイア工程ｅ２の一方または両方の工程を実施し、それにより面一で透明なガラス体としてその透明性を高めることができる。なお、前述するように、めっき処理工程ｆは、フレーム体に下地めっき層を形成する第１めっき工程ｆ１およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程ｆ２を含み、下地めっき層はフレーム体に施すＮｉめっき層であり、部分めっき層は金属平板の周辺部分に施すＡｕめっき層である。また、第２めっき工程ｆ２は部分めっきしない部分にガラス材を印刷するコーティング工程ｆ２１および印刷したガラス材を溶融してガラス被膜を形成する加熱工程ｆ２２を含み、この加熱工程はポリッシング工程ｅの加熱通炉によるファイア工程ｅ２で同時処理することができ、それにより金の部分めっき層を効果的に形成すると同時にその上の接合材であるＡｕＳｎ合金めっき層またはＡｕＳｎろう箔材の溶融により融着を確実かつ高密着性で実現できる。これらの工程は一貫してフレーム体としてそのまま取り扱えるので作業が容易となり、金属リッドの量産的製造方法として工業的価値が大である。
【００１０】
本発明の第３の観点によれば、電子部品を収容するパッケージであって、セラミックベース部材に対して接合材を溶着して気密封着する金属リッド部材の製造方法における金属リッド部材は複数個の所定形状の金属平板または穴明き金属平板を枠体部に連結したフレーム体を金属板材のエッチングや板金により成形加工して調達する金属処理工程において、前記フレーム体は金属平板または穴明き金属平板を連結部により枠体部にブリッジ結合して構成され、連結部を薄厚または幅狭にしたことを特徴とする金属リッドの製造方法に用いるフレーム構造を提供する。さらに、前記金属平板または穴明き金属平板は短冊状平板に形成され、連結部を短冊状平板の対角頂部に設けたことを特徴とする金属リッドの製造方法に用いるフレーム構造を提供する。すなわち、フレーム体の短冊平板を枠体部にブリッジ結合する際、連結部を短冊平板の対角頂部とすることは、それにより金属処理工程での成形加工を容易にすると同時に切離しの分割工程の作業性を向上させるほか、金属平板形状の輪郭精度を高める。また、フレーム体の金属平板または穴明き付き金属平板は枠体部との連結部の厚さを薄くしたり幅を狭くしたりすることで分割工程での切断分離作業を容易にする。このようにして、金属リッド製造の各処理工程の取扱を容易にし作業性を向上させて量産化に有利となり、製造コストの低減化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金属リッドの製造方法は、フレーム体を利用して複数個の金属リッド部材を同時処理して製作するので量産化に極めて効果的であり、作業上の取扱の容易化を図る。特に、金属処理工程では金属平板または穴明き金属平板を短冊形状としてそれぞれの対角部分で枠体部にブリッジ連結させることは、ブリッジ幅を狭くして高い寸法精度の実現を可能にする。また、最終工程での個別分離に際し連結部分の切断位置がコーナー部分となるので切断バリなどによる不具合の発生が抑止され、たとえば、セラミックベース部材とシーム溶接してパッケージを製造する際に、シーム溶接を円滑に実施可能とするなど実用的効果を奏する。
【００１２】
一方、窓付き金属リッドの製造方法としては、上述するフレーム体を利用した量産処理の実用的効果に加えて、透明ガラス窓を利用してパッケージ内部が外部から観察監視でき、レーザ光を透過させて内部収容部品のトリミングを可能とする。具体的には、水晶片を使用した水晶振動子の周波数微調整に利用できる。また、透明ガラス窓が金属リッド部材と確実に封着されて補強されるので機械的強度が高く、ガラスのクラックや損傷破損による不具合を防ぎ、信頼性の向上に役立つ。さらに、本発明の金属リッドの製造方法においては、金属リッド部材にめっき処理工程およびろう形成工程で設ける接合材はＡｕＳｎ合金を使用することで環境に有害なＰｂの使用を回避でき、ＡｕＳｎ合金の下地めっきにＮｉ＋Ａｕを使用するが、Ａｕの部分めっきに際してめっき不要部位にガラス被膜を設ける場合には、従来の有機コート材を使用する場合に比べてコート材の剥離や剥離残りによる後工程での不具合が確実に解消できる。加えて、本発明の窓付き金属リッドの製造方法は、ガラス窓の透明化を図りガラス割れを回避すると共に小型・薄型化や低背化を可能にし、量産化によるコスト低減に役立つ製造方法として実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による第１の実施形態は、電子部品を収容するセラミックベース部材に対して、金属リッド部材を接合材の介在により気密封着したパッケージにおける金属リッド部材の製造方法であり、金属板材のエッチングまたは板金による成形加工により複数個の所定形状の金属平板が枠体部に連結したフレーム体として調製する金属処理工程にある。フレーム体による取扱は、接合材を金属平板の所定部分に設けるろう形成工程までの各工程プロセスを一括処理して量産化を有利に実行でき、最終的に分割工程で金属リッドとしての金属平板をフレーム体の枠体部から個別に分離するので量産的製作手法を適用した金属リッドの製造方法である。この金属処理工程で調達されたフレーム体に対する下地めっき層を全面に施す第１めっき工程およびこの下地めっき層の形成された金属平板の周辺部分上に部分めっき層を形成する第２めっき工程からなるめっき処理工程、および第２めっき工程で施された部分めっき層上に接合材を設けるろう材めっき層またはろう材溶着層のろう形成工程が含まれる。部分めっきを施す第２めっき工程に先立ち部分めっきしない部分、めっき不要部分には、通常、絶縁性レジスト膜を形成するコーティング工程があるが、この工程をレジスト膜としてガラス材を使用し、ガラス材を加熱溶融してガラス被膜にするコーティングおよび加熱の２つの工程を実施することが提案される。その結果、部分めっき層を確実かつ正確な位置に施してその上に設ける接合材の形成を安定化できる。なお、好ましくは、金属処理工程で使用する金属板材はコバールまたは４２Ｎｉ合金材が使用され、下地めっきはＮｉめっき層とし、コーティングの絶縁膜として使用するガラス材はほう珪酸ガラスが使用され、金属平板の周辺部分に施す部分めっきはＡｕめっき層であり、接合材にはＡｕＳｎ合金のろう材めっき層またはＡｕＳｎ箔のろう材溶着層とする。
【００１４】
本発明の第２の実施形態は、窓付き金属リッド部材を作製する製造方法に関するもので、透明ガラス窓を設けた金属リッド部材を使用する電子部品を収容するパッケージにおける金属リッドの製造方法である。すなわち、セラミックベース部材の開口を閉止するに適当な形状、たとえば、図３に示すように、短冊状の穴明き金属平板の複数個を枠体部に連結したフレーム体を金属板材からエッチングまたはカッテングして作製し調製する金属処理工程ａ、透明ガラス材、たとえば、ガラス板またはガラスロッドやファイバの切断加工により穴明き金属平板の窓穴に対応する形状のガラスボタンを調製する透明ガラス処理工程ｂ、金属フレーム体と透明ガラスボタンを所定位置に配置する焼成用カーボン治具への組立工程ｃ、焼成用カーボン治具に組み込まれたガラスボタンを加熱溶融し穴明き金属平板の窓穴部分に融着合体させ融着ガラス体を形成する封着工程ｄ、形成された融着ガラス体を研磨または／および加熱通炉により透明にするポリッシング工程ｅ、窓穴部分に融着ガラス体が形成された窓付き金属平板に下地めっき層および部分めっき層を施すめっき処理工程ｆ、窓付き金属平板の周辺部分の部分めっき層上に接合材を設けるろう形成工程ｇ、および窓付き金属平板をフレーム体の枠体部から切断してガラス窓付き金属リッド部材を切断分離する分割工程ｈを含む金属リッドの製造方法である。ここで、ポリッシング工程ｅは研磨工程ｅ１およびファイア工程ｅ２があるが、所望する透明度が得られれば、そのいずれか一方の工程でもよく、また両方の工程を含めてもよい。さらに、めっき処理工程ｆは、フレーム体に下地めっき層を形成する第１めっき工程ｆ１およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程ｆ２を含み、たとえば、下地めっき層はフレーム体に施すＮｉめっき層であり、部分めっき層は窓付き金属平板の周辺部分に施すＡｕめっき層である。通常、第２めっき工程ｆ２は部分めっきに先立ちめっきしない部分（めっき不要部分）に有機材のコーティングにより絶縁レジスト膜を形成しておき、部分めっきを施した後絶縁レジスト膜を剥離除去される。しかしながら、本発明における注目すべきは、ガラス材を印刷するコーティング工程ｆ２１および印刷したガラス材を溶融してガラス被膜にする加熱工程ｆ２２を含むことを開示し、それにより部分めっき層を所定位置に正確確実に形成することができる。さらに、処理工程の変形例として、ガラス被膜にする際の加熱工程を前述するポリッシング工程のファイア工程で実施することも可能であり、それにより処理工程の簡素化を図ることができることを提案する。この場合、めっき処理工程ｆはポリッシング工程ｅの研磨工程ｅ１とファイア工程ｅ２の工程間で実施する。このようにして、フレーム体を各工程共通して使用することは多数の短冊状金属平板を同時処理するもので作業の効率性の向上と品質均一化に役立ち、安定した金属リッドを提供する。
【００１５】
本発明の第３の実施態様は、本発明の金属リッドの製造方法において使用する改良されたフレーム構造が提供される。すなわち、上述する本発明の各工程のうち、金属平板を用意する金属処理工程におけるフレーム体としての改良構造である、電子部品の素子等を収容するパッケージは、開放容器のセラミックベース部材とこの容器の蓋として接合材を設けた金属リッド部材とを調達し、接合材を溶着して構成するが、金属リッド部材は複数個の短冊状金属平板を枠体部に連結したフレーム体をコバールや４２Ｎｉ合金等の金属板材からエッチングまたは板金により所定形状に処理して作製・調製される。この場合に短冊状金属平板または穴明き短冊状金属平板は、好ましくは、フレーム体の枠体部に対して、４辺を有する金属平板が短辺側の一部分が枠体部と連結部でブリッジ状に結合保持される。そして、連結部は幅を狭くしかつ厚さを薄くしたり、Ｖ字溝やミシン目を入れたりして分離時の切断を容易な構造にする。特に、本発明の改良構造として、四辺形の対角部分である二つのコーナーに連結部を設けて枠体部とブリッジ結合させる改良構造を提供する。この改良構造は短冊形状の金属平板の対向する短辺側の２辺で連結ブリッジする場合に比べて、成形加工や切断分離作業を容易にし、切断分離後のバリ等による不具合の発生を軽減することができる。完成後の金属リッド部材はフレーム体の枠体部から連結部を切り離して個別に分離分割するが、この分割工程はセラミックベース部材に気密封着した後に行うこともできる。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明に係る実施例について図面を参照しつつ詳述する。本発明は電子部品を収容するパッケージを構成するセラミックベース部材に対して、接合材の介在により気密封着する金属リッド部材の製造方法であり、図３に示す製造工程のうち基本的工程としてはａ、ｆ、ｇおよびｈを含む４つの工程により金属リッド部材が製作される。先ず、金属処理工程ａでは金属板材のエッチングまたは板金加工により、複数個の所定形状の金属平板が枠体部に連結したフレーム体が製作され調製される。次に、めっき処理工程ｆはフレーム体を利用して全面に下地めっきを施しその下地めっき層上に部分めっきを施して部分めっき層を形成する。ろう形成工程ｇは金属平板の所定部分に施した部分めっき層上に接合材を設ける。分割工程ｈは完成した金属リッド部材をフレーム体の枠体部から個別に分離する。このような工程を経て金属リッド部材は量産的製作手法を適用して完成される。
【００１７】
一方、窓付き金属リッド部材を製作する場合には上述の工程に加えて、さらに、図３に示すように、透明ガラス窓付けの工程ｂ、ｃ、ｄ、およびｅの４工程が含まれる。以下、窓付き金属リッド部材の製作を中心にして説明する。金属処理工程ａではコバール金属板材を所定形状にエッチングによる成形加工で穴明き金属平板が複数個連接する状態のフレーム体が用意される。図１はフレーム体１０の平面図であり、窓穴１２を有する複数個の短冊状金属平板１４が枠体部１６に連結部１８を介してブリッジされている。連結部１８は短冊状金属平板１４の短辺側の一部分で幅狭くしてあり、切断が容易なようにハーフエッチングまたはＶ字溝で切断位置の厚みを薄く形成されている。このフレーム体１０は自動化のための送り穴が枠体部１６に形成されるほか、テーピングとして使用することもできる。ガラス処理工程ｂでは窓穴形状のガラスボタンがロッド状透明ガラス材の切断加工により作製し調製される。図４に示すように、用意された穴明き短冊状金属平板１４を有するフレーム体とガラスボタン２０をカーボン治具の所定位置に配置する組立工程ｃを経て、焼成炉でカーボン治具と共にフレーム体とガラスボタンが加熱され、穴明き短冊状金属平板１４にガラスボタン２０を融着合体する封着工程ｄが行われる。ガラスボタン２０が融着合体した融着ガラス体２２は金属平板１４の窓穴１２に封着されるが金属平面より突出状態であるのでこれを整形するために研磨して面一にするポリッシング工程ｅを経る。ポリッシング工程ｅでは、好ましくは、融着ガラス体２２を平坦化した面一ガラス体２４に研磨する研磨工程ｅ１に加えて透明度を高めるため面一ガラス体２４を加熱軟化して表面を滑らかな鏡面状透明ガラス体２６にするファイア工程ｅ２を実施する。これらの工程別断面を示す図４では、ガラス処理工程ｂで作製されたガラスボタン２０は穴明き金属平板１４の窓穴形状にほぼ同一であるが、碁石状のガラスボタンとして窓穴形状より少し大きい寸法で肉厚に調製して組み込みを容易にすることもできる。このようにしてポリッシング工程ｅは融着ガラス体２２の突出を研磨して面一ガラス体２４とする研磨工程ｅ１と研磨面を加熱通炉して滑らかな透明ガラス体２６とするファイア工程ｅ２を含む。
【００１８】
次のめっき処理工程ｆは、窓付き金属リッド部材および窓なしの金属リッド部材の両方に共通する工程である。この工程は図３（ａ）および（ｃ）に示すように、フレーム体の複数個の金属平板に下地めっき層を形成する第１めっき工程ｆ１およびこの下地めっき層上に部分めっき層を形成する第２めっき工程ｆ２を含み、次のろう形成工程ｇでろう材めっき層またはろう箔融着層の接合材を設けて金属リッド部材の密着度を高めてセラミックベース部材との確実強固な気密封着を確立して、パッケージにおける高真空に対応し耐衝撃性を向上させる。この場合のめっき処理工程ｆは、図５に示すように、第１めっき工程ｆ１で金属平板の全面のＮｉの下地めっき層４１を形成し、この下地めっき層４１の上に部分めっき不要部分にレジスト塗布してレジスト膜４２を設ける有機材のコーティングがなされ、次いでこのレジスト膜４２以外の下地めっき層４１上に第２めっき工程ｆ２でＡｕの部分めっき層４３が形成され、次いで、レジスト膜４２が剥離される。なお、窓付き金属リッド部材のプロセスではガラスボタンを融着合体したガラス体のポリッシング工程ｅがあるが、めっき処理工程ｆはこのポリッシング工程の前後に含めて行われ、それぞれに各工程は一貫してフレーム体を利用して実施され、製品化までの部品が連結したフレームの取扱状態として作業が容易となり、量産化に有効な製造方法となる。最後の分割工程ｈは製品として完成した金属リッド部材をフレーム体から切断分離するもので窓付き窓なしに拘らず金属リッド共通の工程である。なお、金属板材はコバールのほかに４２Ｎｉ合金の薄板材を使用することができるほかエッチングに代えてプレス打ち抜き加工により作製することもできる。
【実施例２】
【００１９】
次に、本発明に係る第２実施例は改良された部分めっきを採用する製造方法に関するものである。この方法により製造された金属リッド部材は、電子部品を収容するセラミックベース部材と接合材の溶着により気密封着したパッケージに利用される。特に、ガラス窓付き金属リッド部材に好適するものであり、図３（ａ）〜（ｄ）および図４に示す工程図を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、金属板材から穴明き付き金属平板の複数個を枠体部に連結したフレーム体を調製する金属処理工程ａ、透明ガラス材から所定形状の金属平板の窓穴形状のガラスボタンを調製する透明ガラス処理工程ｂ、金属板材のフレーム体と透明ガラス材のガラスボタンを所定位置に配置する焼成用カーボン治具への組立工程ｃ、焼成用カーボン治具に組み込まれたガラスボタンを加熱溶融し所定形状の金属平板に融着合体して融着ガラス体を形成する封着工程ｄ、融着ガラス体を研磨または／および加熱通炉により透明にするポリッシング工程ｅ、透明ガラス体を有する金属平板の所定部分に接合材を形成するめっき処理工程ｆ、およびフレーム体の枠体部から切断して金属リッド部材を個別化する分割工程ｈを含むプロセスを経て金属リッド部材が作製される。調達材料の準備として、複数個の短冊状金属平板を設けたフレーム体とガラス窓となる透明ガラス材のガラスボタンが用意され、図４に示されるように、組立工程ｃでは短冊上金属平板１４の窓穴１２にガラスボタン２０を配置する焼成用カーボン治具が準備される。組立られた焼成用カーボン治具は加熱されてガラスボタン２０が溶融して短冊状金属平板の窓穴に融着合体して封着される。封着工程ｄで金属平板の窓穴に合体封着した融着ガラス体２２は金属平板上に突出する部分が研磨工程ｅ１で除去され、必要に応じて加熱溶融するファイア工程ｅ２により透明ガラス体２６が得られる。ポリッシング工程ｅは、図３（ｂ）に示されるように、研磨工程ｅ１で所定形状の金属平板と略面一ガラス体２４に表面研磨した後、本発明の特徴とするめっき処理工程ｆが実施される。図３（ｃ）に示すように、先ず、第１めっき工程ｆ１でフレーム体の全面にＮｉの下地めっきを施し、前述のレジスト塗布のためにレジスト膜と同様なコーティングが行われる。しかし、本発明の改良方法は、図３（ｄ）に示すように、部分めっきしない部分（めっき不要部分）にガラス材の印刷によるコーティング工程ｆ２１と印刷したガラス材をガラス被膜にする加熱工程ｆ２２が実施され、次いで第２めっき工程ｆ２で金属平板の周辺部分にＡｕの部分めっき層が形成される。この改良方法の注目すべきことは、前述するレジスト膜の剥離を必要とせず次の工程が実施できることである。すなわち、この部分めっき層の上に、次のろう形成工程ｇが実施され、ＡｕＳｎ合金めっき層またはＡｕＳｎ箔溶着層を形成して接合材が設けられる。
【００２０】
上述する製造工程の内、金属処理工程ａは化学的エッチングと後述するコーナー部での連結方式を採用することで切断幅が短縮され、切断時の傷跡が最小限にされ、後工程のシーム溶接等での不具合を解消する。透明ガラス処理工程ｂでのガラスボタンは金属平板より厚くその窓穴よりやや大きめに成形し、封着後の融着ガラス体２２を研磨および加熱のポリッシング工程ｅで図４に示すようにして透明ガラス体２６を得る。すなわち、封着後の山盛状融着ガラス体２２を研磨して面一ガラス体２４にするに際し、研磨面の粗度を順次小さくすることが重要点である。透明化には研磨を９μｍ砥粒で表面を面一にした後、３μｍ砥粒で両面を研磨して透明度を高められる。研磨面の粗度を小さくして研磨することは透明化に有効であり、ファイア工程ｅ２を経ずして満足する透明化ガラスを得ることができる。なお、ファイア工程ｅ２を実施する場合には、ガラス軟化点を越え、作業点未満のガラス変形がほとんど起らない温度で加熱することが平面度と透明性を効率よく確保する上で重要であることが判明した。要約すると、金属板材からのフレーム体と透明ガラス材からのガラスボタンをそれぞれ用意した後、両者を合体するためカーボン治具の所定位置に配置する組立作業を行い、カーボン治具を焼成加熱して穴明き金属平板にガラスボタンを融着合体する。ガラスボタンが穴明き金属平板と融着合体した融着ガラス体はその突出部を研磨され金属平板と同一面となるよう整形する。この研磨工程での研磨材による整形は粗粒子状から微粒子状の研磨材に移し変えて行い、表面を平坦化し透明にするポリッシング工程である。この場合透明度の向上のために加熱して表面ガラスを溶融状態にするファイア工程を含めて滑らかな透明ガラス体を得る。
【００２１】
本発明の特徴とするめっき処理工程ｆは接合材を所定形状の金属平板の周辺部分に設けるもので、フレーム体の金属平板に第１めっき工程で下地Ｎｉめっき層を全面に形成され、その下地めっき層の一部分に金めっきを施し、その上にＡｕＳｎろう材を接合材として設ける。図５に示すように、コバールの金属平板に第１めっき工程で下地Ｎｉめっき層４１が全面に施され、通常、部分めっきのために、先ず、めっき不要部分には有機コート材を塗布したレジスト膜４２を形成したり、レジストインクを印刷したりしてＵＶ硬化させ、その後にＮｉめっきした金属平板の周辺部分にＡｕ部分めっき層４３を形成する。ろう形成工程ｇはこのＡｕ部分めっき層上にＡｕＳｎペーストを印刷塗布してリフロー加熱して接合材を設ける。この場合、有機コート材は部分めっき後に剥離するが、剥離作業が必要となるほか剥離不十分による弊害が生ずることがある。こうした欠点を改善する方法として、有機コート材に替えてガラスペーストの印刷とその加熱処理による融着したガラス被膜を形成することが提案された。すなわち、改良された部分めっきではめっき不要部分に予め透明ガラス材と同じ組成のガラスペーストを印刷するコーティング工程ｆ２１と、印刷したガラス材コーティングを加熱溶融してガラス被膜を形成する加熱工程ｆ２２を実施する。その後、Ａｕのめっき層を形成するもので、ガラス被膜のある部分にはＡｕのめっき層が形成されない。この方法によれば、従来の有機コート材使用に伴う欠点を解消することができる。なお、ガラス被膜の印刷形成は面一ガラス体のポリッシング工程におけるファイア工程で同時に加熱するのが望ましく、その場合にはポリッシング工程ｅにおける研磨工程ｅ１に次いでめっき処理工程ｆの第１めっき工程ｆ１を実施し、次いでガラスコーティングｆ２１を実施し、第２めっき工程ｆ２に先行してファイア工程ｅ２を実施する。それにより加熱処理工程を共用して簡素化ができる。この方法によれば、従来のレジスト膜利用方法に比べ部分めっき後のレジスト膜の剥離作業を必要とせず、また、Ａｕ部分めっき層を効果的に形成すると共にＡｕＳｎ合金めっき層またはろう材箔の溶着層によるろう形成工程ｇでの不具合を伴なわずに接合材を確実かつ高密着性で設けることができる。
【００２２】
本発明の具体的実施例によれば、金属板材からのフレーム体と透明ガラス材からのガラスボタンをそれぞれ用意した後、両者を合体するためカーボン治具の所定位置に配置する組立作業を行い、カーボン治具を焼成加熱して穴明き金属平板にガラスボタンを融着合体する。ガラスボタンが穴明き金属平板と融着合体した融着ガラス体はその突出部を研磨され金属平板と同一面となるよう整形するが、研磨材による整形は粗粒子状から微粒子状の研磨材に移し変えて行い、表面を平坦化し透明にするために加熱して表面ガラスを溶融状態にするファイア工程を含むポリッシング工程を経る。フレーム体の金属板材にはコバールまたは４２Ｎｉ合金が、透明ガラス処理工程および部分めっき工程ｆ２に先立つレジスト膜のコーティング工程ｆ２１で使用するガラス材はほう珪酸ガラスが使用される。さらに、ろう形成工程の接合材は、Ｎｉ＋Ａｕめっき層の上に設ける接合材にはＡｕＳｎ合金めっき層またはＡｕＳｎろう箔溶着層である。好ましくは、ポリッシング工程でのファイア工程を利用して、部分めっき不要部分のガラス材被膜の加熱を同時処理する。これらの工程は一貫してフレーム体としてそのまま取り扱えるので作業性が容易となり、量産化に有効な製造方法となる。
【００２３】
本発明の第３の実施例は、フレーム体における複数個の短冊状金属平板のブリッジ構造に関するもので本発明の製造方法に用いる改良されたフレーム構造である。上述する短冊形状金属平板の短辺側で連結する場合、図１に示すように、連結部の幅はブリッジを辺の中央に設けると切断部の逃げが必要となり直線的辺部の形成が難しくなる。また、完成後の金属リッド部材を分割して切離した場合にバリ等が生じたりしてベース部材にシーム溶接する際ローラーが円滑に作動せず溶接不良となる心配がある。こうした問題点を解消するため、図２に示すように、フレーム体３０は窓穴３２と四辺を有する穴明き短冊状金属平板３４を枠体部３６に対して、短冊状金属平板３４の対角部分、すなわち、対向する二つのコーナーを連結部３８として設けブリッジ結合で保持する。また、このフレーム体３０はコバールまたは４２Ｎｉ合金等の薄板材を所定形状に化学的エッチング処理して調製するが、その際に連結部３８はハーフエッチングしておくことで切断による個別分離を容易にすることができる。加えて、連結部３８の枠体側に窪みを形成することもできる。この改良された短冊状金属平板３４は四辺が直線となるので封止幅が均等にでき、シーム溶接でのローラー作動を円滑にして溶着信頼性を高める。また、機械的打抜き成型においては、金属リッド部材の辺をフレーム体３０に対して４５°で形成するので先端角度が比較的ゆるい型で連結部を作製でき、十分な強度を有する打抜き型で型寿命を長くしかつ寸法精度を高められるなどの効果もある。さらに、ブリッジ連結部３８での切り落としが容易になり短辺部分でブリッジ結合する場合に比べてブリッジ幅を狭くでき、切断時や溶着時の不具合の発生を軽減することができる。このようにして調製されたフレーム体３０は短冊状金属平板３４の周辺部分に接合材を設けて、フレーム体３０の枠体部３６との連結部３８を切り離して個別化し金属リッド部材を完成する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施例の金属リッド部材の製造に使用するフレーム体を示し、（ａ）はその全体平面図および（ｂ）はその連結状態の部分拡大平面図である。
【図２】同じく図１の実施例に示すフレーム体の改良例を示し、（ａ）はその全体平面図および（ｂ）はその連結状態の部分拡大平面図である。
【図３】本発明に係る金属リッドの製造方法による主要工程を示し、（ａ）は窓付き金属リッド部材の全体プロセスのダイヤグラム、（ｂ）はポリッシングのサブ工程のダイヤグラム、（ｃ）はめっき処理のサブ工程のダイヤグラムおよび（ｄ）は別の実施例の第２めっき工程のダイヤグラムである。
【図４】同じく図３に示す窓付き金属リッド部材の製造における組立・封着およびポリッシングの各工程での透明ガラス材と金属平板との変化状態を説明する断面状態図である。
【図５】同じく図３に示すめっき処理工程における金属平板のめっき状態を説明する断面状態図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０、３０…金属リッド部材、    １２、３２…窓穴、    １４、３４…金属平板、    
１６、３６…枠体部、    １８、３８…連結部、    ２０…ガラスボタン、    
２２…融着ガラス体、    ２４…面一ガラス体、    ２６…透明ガラス体、    
４１…下地めっき層、    ４２…レジスト膜、    ４３…部分めっき層、    
ａ…金属処理工程、    ｂ…ガラス処理工程、    ｃ…組立工程、    ｄ…封着工程、    
ｅ…ポリッシング工程、    ｅ１…研磨工程、    ｅ２…ファイア工程、    
ｆ…めっき処理工程、    ｆ１…第１めっき工程、    ｆ２…第２めっき工程、    
ｇ…ろう形成工程、    ｈ…分割工程。
【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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