(57)【要約】【課題】Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金のろう材を構成するＡｕの重量比を少なくしながら融点及びろう付け性を確保する。【解決手段】Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％））が、点１（４２，３３，２５）、点２（３８，３４，２８）、点３（２１，４７，３２）、点４（１０，５９，３１）、点５（９，６３，２８）、点６（２０，５７，２３）、点７（３１，４７，２２）、点８（４２，３５，２３）の８点を結ぶ直線で囲まれた領域内にあり、残部が不可避成分であるろう材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、
組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％））が、
点１（４２，３３，２５）、
点２（３８，３４，２８）、
点３（２１，４７，３２）、
点４（１０，５９，３１）、
点５（９，６３，２８）、
点６（２０，５７，２３）、
点７（３１，４７，２２）、
点８（４２，３５，２３）
の８点を結ぶ直線で囲まれた領域にあり、残部が不可避成分であることを特徴とするろう材。
【請求項２】
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、
組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％））が、
点９（３５，３９，２６）、
点１０（３４，３９，２７）、
点１１（２２，４８，３０）、
点１２（１４，５７，２９）、
点１３（１５，５８，２７）、
点１４（２０，５５，２５）、
点１５（２９，４７，２４）、
点１６（３４，４１，２５）
の８点を結ぶ直線で囲まれた領域にあり、残部が不可避成分であることを特徴とするろう材。
【請求項３】
Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕを単一材料と見なした場合に、Ｓｎを５ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下添加することを特徴とする請求項１又は２に記載のろう材。
【請求項４】
添加剤としてＡｌ及びＳｉの少なくとも一方を含み、Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕ＋Ｓｎを単一材料と見なした場合に、前記添加剤を０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下添加することを特徴とする請求項１又は２に記載のろう材。
【請求項５】
パッケージのキャビティ内に部品を気密に封止してなる電子デバイスであって、
前記キャビティの内部と前記パッケージの外部とを連通する封止孔が、請求項１乃至４の何れか１項に記載のろう材を用いて封止されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
パッケージのキャビティ内に部品を気密に封止してなる電子デバイスの封止方法であって、
前記キャビティの内部と前記パッケージの外部とを連通する封止孔に対して、請求項１乃至４の何れか１項に記載のろう材を配置し、当該ろう材を加熱溶解させて前記封止孔を閉塞することを特徴とする電子デバイスの封止方法。
【請求項７】
パッケージのキャビティ内に部品を気密に封止してなる電子デバイスの封止方法であって、
前記キャビティの内部と前記パッケージの外部とを連通する封止孔に対して、請求項１乃至４の何れか１項に記載のろう材を微粉化してバインダーを添加したペースト状体を塗布し、前記バインダーを蒸発させてから前記ペースト状体を加熱溶解させて前記封止孔を閉塞することを特徴とする電子デバイスの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｕ、Ａｇ及びＣｕを含有するろう材、電子デバイス及び電子デバイスの封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品を内装した電子デバイスのうち、特に圧電振動子、圧電発振器等の圧電デバイスは、例えば特許文献１に記載されているように、パッケージ内に水晶振動片を気密に封止した構造が一般的である。この特許文献１に記載されている圧電デバイスでは、パッケージ外面に形成されて内部と連通する封止孔に、Ａｕ−ＳｎやＡｕ−Ｇｅ等の低融点金属からなる金属ボールを配置し、これにレーザ光を照射して溶融させ、封止孔を閉塞した状態で硬化させて水晶振動片を封止している。
【特許文献１】特開２００５−８６７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載されている従来のろう材にあっては、組成比は記載されていないが、封止用ろう材として適用可能なろう材としては下記表１に示すものがある。しかしながら、以下に詳細に述べるように、現在知られているろう材では、ろう付け性（封止性）、経済性等を同時に満足するろう材は得られていない。
【０００４】
【表１】
2009220147.tif 000003
【０００５】
すなわち、Ｎｏ．１のＡｕ−Ｓｎは、融点が２８０℃であり、使用可能な範囲であるが、Ａｕが重量比で８０％も含まれているため高価となるという未解決の課題がある。
また、Ｎｏ．２のＡｕ−Ｇｅも技術的条件は優れているがＡｕの含有量が重量比で８８％であり、上記Ｎｏ．１と同様に高価となるという未解決の課題がある。
【０００６】
さらに、Ｎｏ．３のＡｕ−Ｓｂは、Ａｕ−ＳｎやＡｕ−Ｇｅに比較して若干Ａｕの含有量を少なくできるが、機械的に極めて脆く、実使用面で大きな制約を受けるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、ろう材を構成するＡｕの重量比を少なくしながら、ろう付け性を確保することができるろう材、電子デバイス及び電子デバイスの封止方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るろう材の第１の形態は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％））が、点１（４２，３３，２５）、点２（３８，３４，２８）、点３（２１，４７，３２）、点４（１０，５９，３１）、点５（９，６３，２８）、点６（２０，５７，２３）、点７（３１，４７，２２）、点８（４２，３５，２３）の８点を結ぶ直線で囲まれた領域にあり、残部が不可避成分であることを特徴としている。
【０００８】
この第１の形態では、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、各成分の組成比を、上記点１〜点８を結ぶ直線で囲まれた領域とし、残部を不可避成分とすることにより、Ａｕの重量比を従来例に比較して大幅に低減してろう材を廉価に製造することが可能となるとともに、ろう回りがよい、内部欠陥がない、耐食性を有する等の必要な品質を維持することができる。
【０００９】
また、本発明に係るろう材の第２の形態は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％））が、点９（３５，３９，２６）、点１０（３４，３９，２７）、点１１（２２，４８，３０）、点１２（１４，５７，２９）、点１３（１５，５８，２７）、点１４（２０，５５，２５）、点１５（２９，４７，２４）、点１６（３４，４１，２５）の８点を結ぶ直線で囲まれた領域にあり、残部が不可避成分であることを特徴としている。
【００１０】
この第２の形態では、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの三元組成図において、各成分の組成比を、上述した第１の形態における点１〜点８で囲まれる領域内の点９〜点１６を結ぶ直線で囲まれた狭い領域とし、残部を不可避成分としたことにより、ろう材の融点（液相線温度）を第１の形態より低下させることができ、ろう回りもより良く、より優れたろう付け性能を得ることができる。
【００１１】
さらに、本発明の第３の形態では、上記第１の形態又は第２の形態において、Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕを単一材料と見なした場合に、Ｓｎを５ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下添加することを特徴としている。
この第３の形態では、Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕを単一材料と見なした場合に、Ｓｎを５ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下添加することにより、融点、特に固相線温度を大きく低下させることができると共に、ろう回りを向上させ、内部欠陥が起こらないようにすることができる。しかしながら、Ｓｎが５ｗｔ％未満であるとすると、ろう回りが悪く、内部欠陥も発生してしまう。また、Ｓｎが１８％を超えると、内部欠陥として微細な割れが発生してしまい、所望のろう付け性を確保することができない。
【００１２】
さらにまた、本発明の第４の形態では、上記第１の形態又は第２の形態において、添加剤としてＡｌ及びＳｉの少なくとも一方を含み、Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕ＋Ｓｎを単一材料と見なした場合に、前記添加剤を０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下添加することを特徴としている。
【００１３】
この第４の形態では、Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕ＋Ｓｎを単一材料と見なした場合に、添加剤としてＡｌ及びＳｉの少なくとも一方を含み、添加剤を０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下添加することにより、ろう材の流動性が上がり、ろう回りが良くなる。これは、ろう材内の酸素が、添加剤の脱酸作用によって脱酸され、溶湯の流動性が上がったためである。また、ろう付け面の酸化物も、添加剤を添加しない場合に比べて少なくなり、ろう付け面の光沢が良好となる。しかしながら、添加剤の総量を０．２ｗｔ％未満とすると、脱酸効果を得ることができるものの、添加剤を添加しない場合と同等のろう付け性しか得られない。また、添加剤の総量が２ｗｔ％を超えると、添加剤の酸化が起こって脱酸作用が発揮されないと共に、引け巣の発生も抑制することができず、外観上好ましくない状態となり、製品化に影響を与える。
【００１４】
なおさらに、本発明の第５の形態は、パッケージのキャビティ内に部品を気密に封止してなる電子デバイスであって、キャビティの内部とパッケージの外部とを連通する封止孔が、請求項１乃至４の何れか１項に記載のろう材を用いて封止されていることを特徴としている。
この第５の形態では、良好な封止性が得られ、且つ安価に提供可能なろう材によって封止孔が封止されるので、良好な気密封止構造が形成された電子デバイスを安価に提供することができる。
【００１５】
また、本発明の第６の形態は、パッケージのキャビティ内に部品を気密に封止してなる電子デバイスの封止方法であって、キャビティの内部とパッケージの外部とを連通する封止孔に対して、第１乃至第４の形態の何れか１つの形態のろう材を配置し、当該ろう材を加熱溶解させて封止孔を閉塞することを特徴としている。
この第６の形態では、第１乃至第４の形態の何れか１つの形態のろう材を電子デバイスのキャビティの内部とパッケージの外部とを連通する封止孔に配置して、そのろう材を加熱溶解させることにより封止孔を閉塞するので、封止孔の閉塞を高品質で確実に行うことができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の第７の形態は、パッケージのキャビティ内に部品を気密に封止してなる電子デバイスの封止方法であって、キャビティの内部とパッケージの外部とを連通する封止孔に対して、第１乃至第４の形態の何れか１つの形態のろう材を微粉化してバインダーを添加したペースト状体を塗布し、バインダーを蒸発させてからペースト状体を加熱溶解させて封止孔を閉塞することを特徴としている。
【００１７】
この第７の形態では、本発明によるろう材を微粉化してバインダーを添加したペースト状体を、電子デバイスのキャビティの内部とパッケージの外部とを連通する封止孔に塗布し、バインダーを蒸発させてからそのペースト状体を加熱溶解させることにより封止孔を閉塞するので、封止孔の閉塞を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るろう材の主要元素であるＡｕ、Ａｇ及びＣｕの三元組成図である。また、下記表２は図１に示す点１〜点２１及び図２に示す点Ａ（三元組成は同一でＳｎのｗｔ％のみを変えたＡ１〜Ａ５）の組成、Ａｕ＋Ａｇ＋Ｃｕを単一材料と見なした場合のＳｎの添加量（ｗｔ％）、融点の固相線温度及び液相線温度（℃）、ろう回り、内部欠陥、耐食性、その他、総合評価を表すものである。
【００１９】
【表２】
2009220147.tif 000004
【００２０】
この第１の実施形態のろう材は、図１に示す三元組成図に●の点で示されている点１〜点８を結ぶ直線に囲まれる領域の組成比を有するものであり、残部は不可避成分である。
具体的には、組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％）が、点１（４２，３３，２５）、点２（３８，３４，２８）、点３（２１，４７，３２）、点４（１０，５９，３１）、点５（９，６３，２８）、点６（２０，５７，２３）、点７（３１，４７，２２）、点８（４２，３５，２３）を結ぶ直線で囲まれた領域内にある。
【００２１】
本発明では、上記のように領域を規定して組成範囲を限定したことで、Ａｕの含有量を従来例に比較して大幅に減少させつつ、封止材としてＡｕの含有量が多い従来例と同等の特性が得られるようにしている。
また、本発明では、図１に示すように、Ａｕの含有量は９％以上４２％以下であり、前述した従来例の表１に示したＡｕ合金のろう材に比較してＡｕの含有量を少なくすることができる。
【００２２】
この表２の実施例では、各組成の合金は純度９９．９９％以上のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎを使用し、各合金１〜２１及び三元組成が同一でＳｎの添加量を変化させた合金Ａ１〜Ａ５を化学天秤で秤量した後、アルゴンガス雰囲気の小型高周波溶解炉によって鋳造した。鋳造サンプルの組成を化学分析で確認した後、再溶解し、液滴法で直径０．３５ｍｍの合金球状ボールを形成した。さらに、合金球状ボールを０．３５ｍｍ±０．０２ｍｍの範囲で分級し、ろう付け用合金ボールとした。ろう付け実験は、ろう付け用合金ボール３０を、図３に示す電子デバイスの一例となる音叉型水晶発振器のパッケージ１３上に形成した封止孔２３に配置して、図３（ｃ）に模式的に示すレーザ溶接を行って、球状小径ボール３０を加熱溶解して図３（ｄ）に示すように封止孔２３を封止した。
【００２３】
ここで、音叉型水晶発振器は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、セラミック材料で形成されたベース１１と蓋部１２とからなるパッケージ１３と、このパッケージ１３の内部に気密に封止された音叉型水晶振動片１４とを備えている。ベース１１は、概略矩形状のセラミック薄板からなる底板部１５と、形状の異なる複数枚のセラミック薄板を積層してなる概略矩形状の枠体部１６とを一体に積層接合して、水晶振動片１４を収容するキャビティ１７を画成する薄い箱型に形成されている。
【００２４】
水晶振動片１４は、その基端部１４ａにおいて導電性接着剤１８により、キャビティ１７の底面に形成された接続電極１９に片持ちで略水平に固定されている。また、水晶振動片１４の振動腕先端部１４ｂに対応する位置のキャビティ１７の底面には、凹部２０が形成されている。この凹部２０は、外部からの衝撃等で水晶振動片１４の振動腕が下向きに振れても振動腕先端部１４ｂがベース１１に衝突しないための逃げとして機能する。
【００２５】
蓋部１２は、ガラス又はセラミック等の絶縁材料からなる矩形薄板で形成され、ベース１１の上端面に低融点ガラス２２で気密に接合されている。音叉型水晶振動片を実装する場合には、蓋部１２の接合後にパッケージ１３の外側からレーザ光を照射して周波数調整できるように、透明なガラス製の蓋とすることが好ましい。
ベース１１には、パッケージ１３の外部とキャビティ１７の内部とを連通する封止孔２３が設けられている。この封止孔２３は、ベース１１の底面に開口する円形の外側孔部２４と、キャビティ１７の底面に開口する円形の内側孔部２５とで構成されている。外側孔部２４及び内側孔部２５は、夫々底板部１５と枠体部１６を構成するセラミック薄板に形成された貫通孔である。外側孔部２４と内側孔部２５とは、図３（ａ）に示すように、平面視で同心位置に形成されており、外側孔部２４は、内側孔部２５よりも大きい径を有して形成されている。
【００２６】
封止孔２３は、外側孔部２４が、本発明に係るＡｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金のろう材からなる封止材２７で閉塞され、パッケージ１３の内部を気密に封止している。外側孔部２４の内周面には、封止材２７の接着性を増すためのメタライズ部２８（図３（ｃ）参照）が形成されている。
上記構成の音叉型水晶発振器において、封止孔２３は、例えば以下の工程により封止される。
【００２７】
封止孔２３を封止材２７により封止する工程では、先ず、水晶振動片１４をベース１１に実装し且つベース１１の上面に蓋部１２を接合した後、パッケージ１３を、底面（底板部１５側）を上向きにして真空雰囲気内に配置する。このとき、外側孔部２４の内部には、図３（ｃ）に示すように、メタライズ部２８が形成されている。
メタライズ部２８は、スクリーン印刷により金属膜を形成し、かかる金属膜上にめっき層を形成する方法や、蒸着又はスパッタリングなどの公知の成膜法により形成することができる。メタライズ部２８は、外側孔部２４と内部通路との接続部分に形成された段差２９の表面にも形成されている。
【００２８】
次に、図３（ｃ）に示すように、上向きにされたパッケージ１３の外側孔部２４に、本発明に係るろう材であるＡｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金を用いて形成された金属ボール３０を入れる。金属ボール３０は、図示のように、外側孔部２４内に位置する内側孔部２５の周囲に形成されている段差２９に載置される粒径のものが用いられ、例えば粒径０．３５ｍｍ程度に成形されたものが用いられる。
【００２９】
次に、段差２９上の金属ボール３０にアルゴンガス雰囲気中でレーザ光を照射すると、溶融した金属材料は外側孔部２４の内部全体に拡がり、これを完全に閉塞して固化する。外側孔部２４の内周面及び段差２９がメタライズされていることにより、それらと封止材２７との良好な接着性が得られるので、パッケージ１３内部を確実に気密封止することができる。
【００３０】
本発明では、ろう付け後の製品は、溶解状況、ろう回り（流動状況）、ろう材内部の欠陥、４０℃５％食塩水中７２時間浸漬条件で、耐食性を確認した。なお、第４の成分として添加するＳｎ（錫）の量は、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）を一つの材料と見なし、その材料と錫との比率が所定値になるように調整した。
評価結果を表２に示す。表中の総合評価欄に記載された記号は特性の評価を示すものでそれぞれ、◎：優れている：○：良好、×：不良である。
【００３１】
なお、表２中の合金番号は図１の三元組成図に記載された●の点の記号と一致させている。
合金番号（点）１〜８は、ろう回り、内部欠陥、耐食性の何れについても問題は無く、水晶振動片を含む電子デバイスの真空封止用ろう材として、問題なく使用可能である。
また、図１で点１〜点８を結ぶ線で囲まれる領域内の点９〜点１６を結ぶ線で囲まれる領域内の組成比を有する合金番号９〜１６は、上記合金番号１〜８に比較して融点（液相線温度）が低いと共に、ろう回りもより良く、より優れたろう付け性能を示す。これらの具体例は、組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％）が、点９（３５，３９，２６）、点１０（３４，３９，２７）、点１１（２２，４８，３０）、点１２（１４，５７，２９）、点１３（１５，５８，２７）、点１４（２０，５５，２５）、点１５（２９，４７，２４）、点１６（３４，４１，２５）の８点を結ぶ直線で囲まれた領域内にある。
【００３２】
一方、図２に示すように、点１〜点８を直線で結ぶ領域内から外れた点１７〜点２１の組成比を有する合金番号１７〜２１について説明する。このうち、合金番号１７、１８、２０及び２１については、融点が固相線温度及び液相線温度とも上昇し、ろう回りが不十分になり、使用条件を満たしていない。また、合金番号１９についてはＡｕの量が激減する影響で、耐食性が劣る傾向にある。
よって、図２において、点１〜点８を結ぶ線の外側の領域の組成比を有する合金は、本実施例のろう材として使用するには、十分な品質を得ることができない。
【００３３】
次に、Ｓｎを添加した影響を合金番号Ａ１〜Ａ５について説明する。これら合金番号Ａ１〜Ａ５は、図２に示すように、点１〜点８を結ぶ線で囲まれた領域内で且つ、点９〜点１６を結ぶ線で囲まれる領域内の点Ａ（２９，４４，２７）の組成比を有する合金のＳｎの添加量を変化させたものである。これら合金Ａ１〜Ａ５はＳｎを添加した影響について図２のＡ点を代表としたものであるが、他の合金番号１〜１６でも同様の特性を確認した。
【００３４】
このＳｎの添加量による固相線温度への影響を図に示すと図４に示すようになる。この図４で、●を結ぶ線Ｌ１が固相線温度の変化を表し、▲を結ぶ線Ｌ２が液相線温度の変化を表している。
合金番号Ａ１では、Ｓｎの添加量が３ｗｔ％であり、その品質はろう回りが悪く、ろう付け部の内部欠陥が発生している。
【００３５】
しかし、合金番号Ａ２のように、Ｓｎの添加量が５ｗｔ％になると、融点も低下し（この場合、固相線温度の低下が顕著である）、ろう回りもよくなり、内部欠陥も発生しないので、本実施例の用途に十分な品質で使用可能である。
また、合金番号Ａ３及びＡ４についても同様に良好な品質が得られるが、Ｓｎの添加量が２０ｗｔ％と多い合金番号Ａ５については内部欠陥として微細な割れが生じている。このことはパッケージ１３の真空を保証できず、本実施例の用途には使用できない。
【００３６】
よって、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの基本合金に添加できるＳｎの範囲は、重量比で概ね５ｗｔ％〜１８ｗｔ％である。
以上から、高価なＡｕを従来例より少なくしながら品質を維持できるろう材の合金組成の範囲は合金番号１〜８を結ぶ直線で囲まれる領域内の合金組成であり、さらに液相線温度を低くして、ろう回りをより良くできるろう材の合金組成の範囲は合金番号９〜１６を結ぶ直線で囲まれる領域内の合金組成である。これらの範囲の合金組成を選択することにより、レーザ溶接を行った場合に高品質で封止を行うことができる安価なろう材を提供することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態を表３について説明する。
この第２の実施形態では、Ａｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤を上記第１の実施形態における合金番号１〜８を結ぶ直線で囲まれる領域の合金組成に少量添加することにより、ろう材の流動性を上げてろう回りを良くするとともにろう付け面の酸化物も、添加剤を添加しない場合に比べて少なくなり、ろう付け面の光沢が良好な球状小径ボールのろう材を形成することができるようにしたものである。
【００３８】
すなわち、第２の実施形態では、下記表３に示すように、前述した第１の実施形態における合金番号１〜８を結ぶ直線で囲まれる領域内の合金番号Ａを代表例として説明する。本実施形態では、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎの混合比率として、図２の点Ａの合金即ち組成比（Ａｕ（ｗｔ％），Ａｇ（ｗｔ％），Ｃｕ（ｗｔ％））が、（２９，４４，２７）にＳｎを適量添加した合金を使用する。ここで、表３では、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎの合計が１００になるように再計算した値を記載している。
【００３９】
点Ａの合金を１つの材料と見なし、それに対してＡｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤を、所要量添加した。なお、ここでは、Ａ点の合金のみについて説明しているが、上記した第１の実施形態における点１〜点８を結ぶ線で囲まれる領域内の合金についても、全く同様の効果が見られた。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
この表３から明らかなように、ベースのＡｕ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ合金に対して、Ａｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤を添加すると、ろう材の流動性が向上し、ろう回りが良好になる。これはろう材内の酸素が、添加剤の脱酸作用によって脱酸され、溶湯の流動性が上がったためである。また、ろう付け面の酸化物も、添加剤を添加しない場合に比べて少なくなり、ろう付け面の光沢が良好となる。
【００４２】
以上の効果を発揮するには、合金番号１０１及び１０２では添加剤を添加しない場合と同等の効果しか認められないので、Ａｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤の添加は概ね０．２ｗｔ％以上必要である。またＡｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤の添加方法は、それぞれ単独でも、混合でも、また任意の混合比で添加可能である。
しかしながら、Ａｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤の添加量が２ｗｔ％を超えると、ろう付け面に引け巣（窪み）が発生し、外観上好ましくない状態になる。製品性能に直接的な影響は無いが、本実施形態ではＡｌ及びＳｉの少なくとも一方を含む添加剤の上限を概ね２ｗｔ％とする。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
この第３の実施形態は、球状小径ボールを形成する場合に代えてペースト状のろう材を適用してパッケージの封止孔を封止するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、前述した第２の実施形態の合金番号１０５の組成を有するろう材を使用して真空封止している。この真空封止方法としては、まず、合金番号１０５の組成の材料をアルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気中で溶解し、組成を分析確認した後、表面の酸化物を除去し、ガスアトマイズ法で微粉化する。得られた粉末は、粒径が１０μｍ以下の粉末に篩い分けし、篩い分けされた粉末に対して体積比１５％の流動パラフィンを添加すると共に、粘度調整用の高級アルコール（例えば、ヘキサノール）を添加し、混練機により所定の粘度となるように混練してペースト状に調整する。ここで、バインダー成分は比較的低温で分解するものであれば、任意に選択することができる。
【００４４】
調整された合金番号１０５のペーストを、固定治具に多数個整列されたパッケージ状の真空封止部に、シルクスクリーン印刷にて、約５０μｍの厚さに印刷する。印刷されたパッケージは、合金番号１０５のペーストのバインダー成分を、ろう付け前に除去するため、真空乾燥炉で加熱しながら蒸発分解させる脱バインダー処理を行なう。その後、真空下でレーザ溶接又はヒーター式真空加熱炉を用い、所定の温度でろう付けを行なう。
【００４５】
このように、第３の実施形態によると、ろう材を所定粒径に微粉化し、バインダーとして流動パラフィン及び高級アルコールを適量添加してから混練してペーストを作成し、作成したペーストをシルクスクリーン印刷でパッケージの真空封止部に所定膜厚で印刷して塗布し、真空乾燥炉でバインダーを蒸発分解させてから、真空下でレーザ溶接又は真空加熱炉でろう材を溶解して封止部を封止することにより、前述したろう材を球状小型ボールとしてレーザ溶接で溶解して真空封止する場合と同様の封止効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記第３の実施形態においては、合金番号１０５のろう材をペースト化した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第２の実施形態における合金番号１０３，１０４，１０６〜１１０のろう材をペースト化したり、前述した第１の実施形態における合金番号１〜８を結ぶ直線で囲まれる領域内の組成比のろう材をペースト化するようにしたりしてもよい。
【００４７】
また、上記第３の実施形態では、ペーストをパッケージの封止部に塗布するために、スクリーン印刷技術を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ペーストを封止部に定量塗布可能な定量供給装置を使用して封止部に塗布するようにしてもよい。
さらに、上記第１〜第３の実施形態においては、電子デバイスとして、音叉型水晶発振器を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、圧電振動子、圧電発振器等の他の電子デバイスの封止部を気密に封止する場合に本発明を適用することができる他、真空封止に限らずＩＣ部品などを内装した電子デバイスや一般機械部品等のろう付けにも本発明のろう材を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のろう材における組成範囲を示す三元組成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるろう材の組成範囲を示す三元組成図である。
【図３】本発明に係る電子デバイスの構成及び封止方法を示す図である。
【図４】Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金へのＳｎの添加量と融点の固相線温度及び液相線温度との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…ベース、１２…蓋部、１３…パッケージ、１４…水晶振動片、１４ａ…基端部、１４ｂ…振動腕先端部、１５…底板部、１６…枠体部、１７…キャビティ、１８…導電性接着剤、１９…接続電極、２０…凹部、２２…低融点ガラス、２３…封止孔、２４…外側孔部、２５…内側孔部、２７…封止材（ろう材）、２８…メタライズ部、２９…段差、３０…球状小径ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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