(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性の良好なロウ材を表面に付けた電子部品用のキャップおよびその製造法を提供する。【解決手段】キャップは、ドーム状の形状をなす芯材１’の表面に、ロウ材２が形成されているものである。ロウ材２は、芯材１’の側から順に錫層３、インジウム層４、金層５が形成されている。すなわちロウ材２は、金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウムの金属層を有するものである。【選択図】図３
2017188552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品用のキャップにおいて、
上記キャップの芯材の表面にロウ材が形成され、
上記ロウ材は、金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属層を有するものであることを特徴とする電子部品用のキャップ。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品用のキャップにおいて、
前記インジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属層は、厚みが０．１μｍ以上であることを特徴とする電子部品用のキャップ。
【請求項３】
電子部品用のキャップにおいて、
上記キャップの芯材の表面にロウ材が形成され、
上記ロウ材は、金と錫の合金にインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属が含まれるものであることを特徴とする電子部品用のキャップ。
【請求項４】
電子部品用のキャップの製造法において、
金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属層を有する低融点金属層を形成し、
上記低融点金属層を上記キャップの芯材とを接触させた状態で溶融し、その後上記溶融した上記低融点金属層を固化させ、
上記固化した上記低融点金属層と上記芯材とを固着させることを特徴とする電子部品用のキャップの製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品用のキャップおよびその製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子の振動特性の劣化を抑制するため、水晶振動子を基板上に配置し、その水晶振動子を覆うようにドーム状のキャップをその基板と接合させると共に、キャップが基板と共に封止空間を形成するような構成を、水晶振動装置（電子部品）は採用している。
【０００３】
ここで、キャップと基板との接合には、ロウ材が用いられるのが一般的である。そのロウ材の多くは、耐久性の良好な、金と錫の合金が使用されている。そこで、キャップの表面に金と錫のそれぞれのメッキ層、または金と錫の合金のメッキ層を形成する技術が提案されている（特許文献１、２および３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６３２９８
【特許文献２】特開２００２−００９１８６
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００８／１０５２５８パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金と錫のそれぞれのメッキ層を接触しつつ配置することは、メッキ技術では困難である。また、金と錫の合金をメッキする技術が存在するが、それは極めてコスト高の技術であり、工業的には利用が困難である。
【０００６】
そこで本発明の目的は、耐久性の良好なロウ材を表面に付けた電子部品用のキャップおよびその製造法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る電子部品用のキャップは、キャップの芯材の表面にロウ材が形成され、ロウ材は、金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属層を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、インジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属層は、厚みが０．１μｍ以上であることとしても良い。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る電子部品用のキャップは、キャップの芯材の表面にロウ材が形成され、ロウ材は、金と錫の合金にインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属が含まれるものであることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る電子部品用のキャップの製造法は、金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上の金属層を有する低融点金属層を形成し、低融点金属層をキャップの芯材と接触させた状態で溶融し、その後溶融した低融点金属層を固化させ、固化した低融点金属層と芯材とを固着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、耐久性の良好なロウ材を表面に付けた電子部品用のキャップおよびその製造法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るキャップの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の領域Ｂの拡大図であって、本発明の第１の実施の形態に係るキャップの表層部の構成を示す図である。
【図４】水晶振動装置（電子部品）を本発明の第１の実施の形態に係るキャップを用いて構成した状態を、図２に示す断面図と同様に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るキャップを図２と同様に示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るキャップの製造フロー図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るキャップの製造過程を示す図であり、第２加熱工程を経る前の図５の領域Ｃの部分の拡大図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るキャップの製造過程を示す図であり、第２加熱工程を経た後の図５の領域Ｃの部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の第１の実施の形態に係る電子部品用のキャップの構成）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る電子部品用のキャップについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るキャップの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図２の領域Ｂの拡大図であって、本発明の第１の実施の形態に係るキャップの表層部の構成を示す図である。
【００１４】
本発明の第１の実施の形態に係るキャップ１は、ドーム状の形状をなす、いわゆる４２アロイ製（ニッケル−鉄系合金で、ニッケルが４２重量％である）の芯材１’の表面に、図３に示すようなロウ材２が形成されているものである。ロウ材２は、芯材１’の側から順に錫層３、インジウム層４、金層５が形成されている。すなわちロウ材２は、金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウムの金属層を有するものである。
【００１５】
このロウ材２は、芯材１’の端部封止面１Ａの部分だけでなく、芯材１’の表面全体に渡って形成されている。そのロウ材２は、芯材１’表面の各所で図３に示す金属層の構成となっている。なお、端部封止面１Ａの部分のロウ材２の錫層３の厚みは平均で４μｍ、インジウム層４の厚みは平均で２．５μｍ、金層５の厚みは平均で１３．５μｍである。
【００１６】
（本発明の第１の実施の形態に係る電子部品用のキャップの製造法）
キャップ１は、いわゆるバレルメッキ法により、芯材１’の表面に錫層３、インジウム層４、金層５をこの順に形成することにより得られる。
【００１７】
（本発明の第１の実施の形態に係る電子部品用のキャップの使用法）
図４は、水晶振動装置（電子部品１０）をキャップ１を用いて構成した状態を、図２に示す断面図と同様に示す断面図である。まず、アルミナ製の絶縁基板６を用意する。次に、絶縁基板６のうちロウ材２と接合される面に塩化第一錫水溶液を接触させる。次いで、その面に塩化パラジウム水溶液を接触させて触媒付与処理を行う。そしてその触媒付与処理を行った面に樹脂製のマスクでマスキングを施し、その面がリング状（芯材１’の端部封止面１Ａの部分とほぼ同じ形状）に露出するようにする。そして、そのリング状の露出面に無電解錫メッキを行う。その後、マスクは、有機溶剤によって溶解除去する。
【００１８】
次に、絶縁基板６の面上に支持部材７および水晶振動子８を配置する。水晶振動子８は、絶縁基板６の面上に固定された支持部材７に片持ち状態で振動が許容されるようにして固定されている。
【００１９】
なお、水晶振動子８が配置されていない側の絶縁基板６の面には、水晶振動子８の外部端子が形成されている。しかし、水晶振動子８から外部端子までの導電経路は図示を省略している。
【００２０】
次に、バネ力によって押圧できるピン部材を用いて、キャップ１（芯材１’の端部封止面１Ａ）を絶縁基板６の無電解錫メッキ層形成部分に押しつけながら、ロウ材２と無電解錫メッキ層を溶融させた後に固化させることにより、芯材１’と絶縁基板６とをロウ材２により接合させ、電子部品１０が製造される。
【００２１】
このロウ材２を溶融させる工程（以下、「加熱工程」という）は、圧力が１０−３Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度の減圧雰囲気下において、２８０℃〜３５０℃程度の温度で、１分〜６０分程度行う。加熱工程によって、図４に示す封止空間９は、ほぼ真空になる。
【００２２】
（本発明の第２の実施の形態に係る電子部品用のキャップの構成）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る電子部品用のキャップについて、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係るキャップを図２と同様に示す断面図である。
【００２３】
本発明の第２の実施の形態に係るキャップ１１も、キャップ１と同じドーム状の形状をなす、いわゆる４２アロイ製の芯材１１’を有する。芯材１１’の端部封止面１１Ａのほぼ全域に渡り、ロウ材１２がリング状に形成されている。このロウ材１２は、金と錫の合金にインジウムが含まれるものである。
【００２４】
（本発明の第２の実施の形態に係る電子部品用のキャップの製造法）
キャップ１１は、金と錫のそれぞれの金属層の間にインジウムの金属層からなるリング状の低融点金属層を芯材１１’の端部封止面１１Ａに接触させた状態で溶融し、その後溶融した低融点金属層を固化させ、固化した低融点金属層であるロウ材１２と端部封止面１１Ａとを固着させて製造する。
【００２５】
この製造法を図面を用いて説明する。図６は、キャップ１１の製造フロー図である。また図７は、キャップ１１の製造過程を示す図であり、第２加熱工程を経る前の図５の領域Ｃの部分の拡大図である。図８は、キャップ１１の製造過程を示す図であり、第２加熱工程を経た後の図５の領域Ｃの部分の拡大図である。
【００２６】
まず、アルミナ製の絶縁基板面に塩化第一錫水溶液を接触させる。次いで、塩化パラジウム水溶液を接触させて触媒付与処理を行う。その上で、その絶縁基板面に無電解ニッケルメッキを行い、ニッケル層１３を形成する（Ｐ１）。次いでニッケル層１３の表面に樹脂製のマスクでマスキングを施し、リング状（芯材１１’の端部封止面１１Ａの部分とほぼ同じ形状）にニッケル層１３が露出するようにする。
【００２７】
次にそのニッケル層１３の露出面に金を電解メッキし、金層１４を形成する（Ｐ２）。次にその金層１４の表面にインジウムを電解メッキし、インジウム層１５を形成する（Ｐ３）。次にそのインジウム層１５の表面に錫を電解メッキし、錫層１６を形成する（Ｐ４）。なお、金層１４の厚みは１３．５μｍ、インジウム層１５の厚みは２．５μｍ、錫層１６の厚みは４μｍである。その後、マスクは、有機溶剤によって溶解除去する。その結果、絶縁基板面上にはニッケル層１３の上に金層１４、インジウム層１５、および錫層１６がこの順にリング状に積層したものが形成される。
【００２８】
このリング状の金層１４、インジウム層１５、および錫層１６（これらの金属層が低融点金属層である）を溶融させる工程（以下、「第２加熱工程」という）を行う（Ｐ５）。この第２加熱工程は、バネ力によって押圧できるピン部材を用いて、芯材１１’の端部封止面１１Ａと低融点金属層とを押圧した状態で２８０℃〜３５０℃程度の温度で、１分〜６０分程度保持するものである。
【００２９】
第２加熱工程によって、低融点金属層を構成する金層１４、インジウム層１５、および錫層１６がそれぞれ溶融して、図８に示すようにロウ材１２となり、ロウ材１２は芯材１１’の端部封止面１１Ａと金属結合によりくっつく。なお第２加熱工程によって、ニッケル層１３は溶融せずにロウ材１２と金属結合でくっついた状態となる。
【００３０】
そして、ニッケル層１３を硝酸水溶液で溶かし、除去する（Ｐ６）。この工程Ｐ６によって、ニッケル層１３と固着していた絶縁基板をキャップ１１から取り外すことができる。ここでロウ材１２は、硝酸水溶液に殆ど溶けない。この工程Ｐ６によって、キャップ１１の製造が完了する。なお、キャップ１１の使用法は、上述のキャップ１の使用法と同じであるため、説明を省略する。
【００３１】
（本発明の実施の形態によって得られる主な効果）
加熱工程または第２加熱工程の後のロウ材２，１２は、金と錫とインジウムの３元合金、もしくは金と錫の２元合金である。これらの合金は、長期間の耐酸化性等の耐久性に優れていることから、電子部品１０（水晶振動装置）の使用期間の長期化によって封止空間４の真空度が低くなることは殆どない。そのため、本発明の実施の形態に係る電子部品用のキャップ１，１１は、そのロウ材２，１２が耐久性の良好なものである。
【００３２】
またロウ材２，１２は、加熱工程または第２加熱工程（Ｐ５）を経てもガス化成分等を発生させることが殆ど無いため、電子部品１０の特性を劣化させ難くすることが可能である。さらにロウ材２，１２は、金属層（メッキ層）の積層によって得られ、特別に困難なメッキ技術等の技術を要せずに容易に製造できる。
【００３３】
なお、加熱工程または第２加熱工程を経たロウ材２，１２は、芯材１’，１１’の端部封止面１Ａ，１１Ａと殆ど隙間なく接合し、且つ絶縁基板６と殆ど隙間なく接合するため、封止空間９の真空度を長期間高く維持できる。
【００３４】
上述のように錫層３と金層５および金層１４と錫層１６とを接触配置させることは、メッキ技術では困難であった。また、金と錫の合金を電解メッキする技術が存在するが、それは極めてコスト高の技術であり、工業的な利用が困難である。しかし、錫層３と金層５および金層１４と錫層１６の間には、インジウム層４，１５をそれぞれメッキ技術により介在させることができる。そのため、錫層３と金層５および金層１４と錫層１６の間の近接した金属層を形成することができる。
【００３５】
すると、加熱工程または第２加熱工程を経ることで錫層３と金層５の合金化、または金層１４と錫層１６の合金化、または錫層３と金層５とインジウム層４との合金化、または金層１４と錫層１６とインジウム層１５との合金化を低コストで実現できる。
【００３６】
仮に錫層３と金層５とインジウム層４との合金化、または金層１４と錫層１６とインジウム層１５との合金化が実現しているなら、その合金は錫層３と金層５の合金、または金層１４と錫層１６の合金と同様に、絶縁基板６とキャップ１，１１との封止を確実にするものである。その理由は、ロウ材２，１２が、現実に絶縁基板６とキャップ１，１１との封止をほぼ確実にしていることが実証されているためである。
【００３７】
なお、ロウ材２の形成には、バレルメッキ法を採用している。ロウ材２は、少なくとも芯材１’の端部封止面１Ａの部分のみに形成できればよく、その他の部分に形成されるロウ材２は、絶縁基板６とキャップ１との接合に利用されにくいと考えられる。端部封止面１Ａの部分は、芯材１’の中では突出した（エッジとなる）部分であり、バレルメッキ法等の電解メッキ法では、被メッキ金属が被着し易いと考えられる。そのため、少なくとも端部封止面１Ａの部分のメッキの効率は高く、短時間で十分な厚みのメッキ層（金属層）を得ることができると考えられる。
【００３８】
（他の形態）
上述した本発明の実施の形態に係る電子部品用のキャップ１、１１およびその製造法は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
【００３９】
たとえば、電子部品１０は水晶振動子８を用いた水晶振動装置であるが、これに限定されない。たとえば、圧電素子を絶縁基板６とキャップ１，１１で封入する、いわゆるＳＡＷ(Surface Acoustic Wave)フィルタ、またはＬＥＤ(light emitting diode)素子を絶縁基板６とキャップ１，１１で封入する発光部品等にも、本発明の実施の形態に係る電子部品用のキャップ１、１１を使用することができる。
【００４０】
またロウ材２，１２は、メッキ技術による金属層を形成する過程を経て製造されるものである。しかし、錫層３，１６とインジウム層４，１５と金層５，１４のうち一つ以上が、金属粉または金属箔の配置、スパッタリング法、蒸着法等で形成等した金属層であることとしても良い。またロウ材２は、バレルメッキ法により各金属層を形成しているが、他のメッキ法を採用しても良い。
【００４１】
特にインジウム層４，１５は、薄くて済むため、スパッタリング法または蒸着法で形成するメリットを得やすい。たとえばキャップ１を製造する際に、芯材１’の端部封止面１Ａのみにインジウム層４を形成すれば、その後のバレルメッキ法による金メッキの際に、端部封止面１Ａのインジウム層４にのみ金層５が形成されるため、金層５を必要な部分のみに形成でき、金層５を無駄に形成しなくても済むメリットを得ることができる。同様のメリットを得るには、バレルメッキ法によるインジウム層４の形成の際に、端部封止面１Ａ以外の部分をマスキングしても良い。
【００４２】
また、錫層３，１６とインジウム層４，１５と金層５，１４の厚みは適宜変更できる。ただし、インジウム層４，１５の厚みは、本発明者の検討により０．１μｍ以上さらには、１μｍ以上であることが好ましいことが判明した。また、金層１４と錫層１６の厚みは、これらが合金化する際に共晶合金となり易い比率としての、金：錫＝Ａ：Ｂ（Ａは８０から８５、Ｂは２０から１５、Ａ＋Ｂ＝１００）の範囲とすることが好ましい。
【００４３】
また、キャップ１１を製造する際にニッケル層１３を用いているが、その素材は適宜変更できる。たとえば銅層等を採用してもよい。ただしニッケル層１３は、銅層に比べて剥離等による除去が容易であるメリットがある。またニッケル層１３は、無電解ニッケルメッキによって形成しているが、その無電解ニッケルメッキの後電解ニッケルメッキ層を重ねて形成し、それらの無電解ニッケルメッキ層と電解ニッケルメッキ層とを合わせてニッケル層１３としても良い。また、セラミックス製の絶縁基板の表面をメタライズ法によってニッケル層１３に代わる金属層を形成することとしても良い。メタライズ法による金属層には、たとえばタングステン、モリブデン、マンガン、ニッケルメッキ層等の金属層を数層形成するもの、またはモリブデン―マンガン法によるもの、融解チタンメタライズ法によるもの等を採用できる。
【００４４】
また、錫層３と金層５の積層位置または金層１４と錫層１６の積層位置は逆にすることができる。さらに、錫層３，１６と芯材１’，１１’との間に別のメッキ層（金属層）を形成してもよい。
【００４５】
また、インジウム層４，１５に代えてインジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀から選ばれる一つ以上のメッキ層（金属層）を採用してもよい。
【００４６】
また、芯材１’，１１’は４２アロイ製のものであるが、他の材質のもの、たとえばコバール製（鉄にニッケル、コバルトを配合した合金）のものを採用してもよい。ただし、４２アロイは絶縁基板６のアルミナとは熱膨張係数が近い。そのため、絶縁基板６とキャップ１，１１の組み合わせにすることにより、電子部品１０の製造過程における温度変化があっても、ロウ材２，１２に与える熱応力を小さくすることができる。また、基板２はアルミナ製であるが、これも窒化アルミニウム等、他の材質のものを採用してもよい。さらに芯材１’，１１’は、ドーム状の形状をなすものであるが、その形状は適宜変更でき、たとえば平板状の形状のものを用いても良い。
【００４７】
また、芯材１’，１１’をロウ材２，１２に押しつけながら、加熱工程と第２加熱工程にてロウ材２，１２を溶融させているが、このような押し付けをせずに、いわゆるリフロー炉等を用い、芯材１’，１１’の自重のみで芯材１’，１１’とロウ材２，１２の密着を実現しても良い。さらに、加熱工程および第２加熱工程は、圧力が１０−３Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度の減圧雰囲気下で行っているが、この条件は適宜変更できる。さらに、第２加熱工程では、低融点金属層のうち錫層１６が芯材１１’の端部封止面１１Ａと当接するようにして行っているが、金層１４が端部封止面１１Ａと当接するようにして行っても良い。
【００４８】
また、キャップ１，１１の使用に際し、絶縁基板６の露出面に無電解錫メッキを行っているが、無電解錫メッキに代えて、金、インジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、銀、銅、ニッケル等の、他の金属の無電解メッキを行っても良い。さらには無電解錫メッキによる金属層の形成に代えて、上述のメタライズ法によって絶縁基板６の露出面に金属層を形成することとしてもよい。
【００４９】
またリング状の低融点金属層（金層１４、インジウム層１５、および錫層１６の積層物）は、第２加熱工程によりロウ材１２となり、芯材１１’とくっついた後にニッケル層１３から剥離（ニッケル層１３の除去）されている。しかしリング状の低融点金属層は、芯材１１’とくっつける前にニッケル層１３から剥離（ニッケル層１３の硝酸水溶液による溶解除去、またはニッケル層１３の機械的剥離等）し、その後芯材１１’の端部封止面１１Ａに接触した状態でロウ材１２とすることができる。その場合は、低融点金属層のうち金層１４（第２加熱工程では錫層１６）が芯材１１’の端部封止面１１Ａと当接するようにして第２加熱工程と同様の工程を行っても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１，１１  キャップ
１’，１１’  芯材
２，１２  ロウ材
３，１６  錫層（金属層の一種）
４，１５  インジウム層（金属層の一種）
５，１４  金層（金属層の一種）
１０  電子部品
【図１】
2017188552.tif 000003
【図２】
2017188552.tif 000004
【図３】
2017188552.tif 000005
【図４】
2017188552.tif 000006
【図５】
2017188552.tif 000007
【図６】
2017188552.tif 000008
【図７】
2017188552.tif 000009
【図８】
2017188552.tif 000010