(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製平板からなるキャップ片面外周部にろう材層を形成した電子素子パッケージ用封止キャップにおいて、キャップの片面外周部に、ＡｕとＳｎとを含む層をめっき法により形成した層とした電子素子パッケージ用封止キャップにおいて、ＡｕとＳｎを含む層が、ＡｕまたはＡｕＳｎ合金とＳｎを交互にめっきして形成した層であり、キャップ片面外周部のろう材形成面をキャップ面より下方に凹状に形成し、これにろう材層を設けたことを特徴とする電子素子パッケージ用封止キャップ。
【請求項２】
キャップを連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結した、請求項１に記載された電子素子パッケージ用封止キャップ。
【請求項３】
電子素子パッケージ用封止キャップの製造方法において、金属製平版の片面に写真製版法によりマトリックス状に多数個整列配置されたキャップ外周部のパターンを形成し、該パターン形成したキャップ外周部にＡｕとＳｎとからなるろう材層をめっきした後、写真製版法によりキャップ外形のパターン及びキャップ間をマトリックス状に多数個整列連結する連結部のパターンを形成し、該パターン形成したキャップ及び連結部以外の部分をエッチングにより除去し、Ｓｎの融点以上Ａｕの融点以下の温度で加熱処理してキャップ外周部にＡｕＳｎろう材を融着させ、外周部にＡｕＳｎろう材が融着された、キャップが連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結された状態に形成することを特徴とする電子素子パッケージ用封止キャップの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載されたマトリックス状に多数個整列連結された電子素子パッケージ用封止キャップを用い、封止工程または封止工程直前までマトリックス状に多数個整列連結された状態を維持して封止を行うことを特徴とする電子素子パッケージ用封止キャップを用いた封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子素子パッケージ、特には圧電素子、表面弾性波等のセラミックパッケージに使用する封止用キャップとその製造方法及びそのキャップを使用した封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型軽量化にともない、携帯電話等に使用されるフィルターも小型軽量化した表面弾性波フィルターや圧電素子等が多数使用されている。
この携帯電話等に使用されるフィルターは、一般的に表面弾性波素子や圧電素子等をセラミックパッケージ内に形成されたキャビティに搭載し、セラミックパッケージを金属製キャップで蓋をして封止し製造される。
従来、この金属製キャップは金属板に封止用のＡｕＳｎ合金やＰｂＳｎ半田等のろう材を付与したものが用いられている。ろう材の形状としては全面に付与したものや最近ではキャップの外周部に付与したものがある。
全面に付与したものは、例えば、ろう材を超音波溶接やめっき、圧着によって全面に接着した金属板を、金型を用いて外形を打ち抜き所要のキャップ形状としている。またろう材をキャップの外周部に付与する方法としては、予め金型を用いて所要のキャップ形状に打ち抜いた金属板に、圧延により薄膜とし、金型にて外周形状に打ち抜いたろう材を溶着や接着する方法等がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の金属製キャップで、全面にろう材を付与したものは、ろう材が不要部にも付与されていることからコストが高くなる欠点がある。特に高価なＡｕＳｎ合金を使用する場合は産業的には致命的である。ＰｂＳｎ半田や超音波溶接法を使用すると封止信頼性が低いという難点がある。この他、不要部のろう材が封止時に漏れだし配線を短絡させる等の問題を生じ素子の信頼性を低下させる欠点があった。
この問題を解決するために、最近になってろう材を必要部であるキャップ外周部のみに形成付与する方法が試みられているが、ろう材の加工が極薄の微細加工となるために高度な技術が必要となり、加工後の打ち抜き作業も薄片であるため自動化が困難で、変形や整列ミス等の不良が発生する問題があった。さらに、ろう材をキャップに溶着するためには、例えばキャップの外形に合わせて多数の穴を形成した治具の各穴にキャップとろう材をそれぞれ１枚ずつセットし熱溶着する必要があり、整列治具や設備を必要とし、工程が煩雑で加工コストが嵩む問題がある。
また、パッケージの小型化にともない、より微細なキャップの要求に応ずることが技術的にも困難になってきている。
また、このキャップは、集積、整列した後搬送用の特殊なケースに梱包されるが、微細な薄片であるために、その品質を維持するための衝撃緩衝材を多く使用する必要があり、体積当たりの運搬効率が悪く、使用後のケースや緩衝材の再使用の限界もあって、廃棄物が多く発生する。例えば樹脂製のスティック状ケースを用いた場合、一つのケースにキャップ３００〜４００個を一列に充填するが、このケースは、使用時に一個ずつ取り出せるような形状にしなくてはならないために、特別の送り出し機構や、そのための溝きり等が施されているので空間率が高く、体積はキャップの体積の数倍にもなる問題がある。また、その空隙により搬送時にキャップが移動したり、最悪の場合反転する等のトラブルの原因となっている。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、低コストで製造でき封止信頼性が高く、なおかつ搬送効率や封止時のコストをも低減させることができる封止用キャップとその製造方法及びそのキャップを使用した電子素子パッケージの封止方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
「１．  金属製平板からなるキャップ片面外周部にろう材層を形成した電子素子パッケージ用封止キャップにおいて、キャップの片面外周部に、ＡｕとＳｎとを含む層をめっき法により形成した層とした電子素子パッケージ用封止キャップにおいて、ＡｕとＳｎを含む層が、ＡｕまたはＡｕＳｎ合金とＳｎを交互にめっきして形成した層であり、キャップ片面外周部のろう材形成面をキャップ面より下方に凹状に形成し、これにろう材層を設けたことを特徴とする電子素子パッケージ用封止キャップ。
２．  キャップを連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結した、項１に記載された電子素子パッケージ用封止キャップ。
３．  電子素子パッケージ用封止キャップの製造方法において、金属製平版の片面に写真製版法によりマトリックス状に多数個整列配置されたキャップ外周部のパターンを形成し、該パターン形成したキャップ外周部にＡｕとＳｎとからなるろう材層をめっきした後、写真製版法によりキャップ外形のパターン及びキャップ間をマトリックス状に多数個整列連結する連結部のパターンを形成し、該パターン形成したキャップ及び連結部以外の部分をエッチングにより除去し、Ｓｎの融点以上Ａｕの融点以下の温度で加熱処理してキャップ外周部にＡｕＳｎろう材を融着させ、外周部にＡｕＳｎろう材が融着された、キャップが連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結された状態に形成することを特徴とする電子素子パッケージ用封止キャップの製造方法。
４．  項２に記載されたマトリックス状に多数個整列連結された電子素子パッケージ用封止キャップを用い、封止工程または封止工程直前までマトリックス状に多数個整列連結された状態を維持して封止を行うことを特徴とする電子素子パッケージ用封止キャップを用いた封止方法。」
に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、キャップの片面外周部にめっき法によりＡｕとＳｎとを含むろう材層を形成し、それを熱処理することによってキャップの片面外周部にＡｕＳｎろう材を融着させたことである。
キャップ片面外周部の本来必要である部部にのみろう材を形成し、不要部にろう材を形成しないため、その分ろう材コスト分０低減でき、また、不要部のろう材が封止時に漏れだし配線を短絡させる等して素子の信頼性を低下させるという問題がない。
また、ろう材をめっき法により形成したため、ろう材を極薄に微細加工する必要がなく、それを打ち抜いてキャップ上にそれぞれ１枚ずつセットする必要もないため、さらにコストを低減させることが可能となるのである。
【０００６】
外周部のパターン形成は、写真製版法を用いるのが効率的で好適である。ＡｕＳｎの割合としては、限定されるわけではないが、Ａｕが６０〜８５重量％含まれているのが好適である。６０％以下では封止信頼性が低くなり、８５％以上ではコスト的な問題や融点が高くなる問題がある。
ＡｕとＳｎとを含む層の形成は、ＡｕＳｎ合金をめっきして形成したり、ＡｕまたはＡｕＳｎ合金とＳｎとを少なくとも２層以上交互にめっきして形成すればよい。
ＡｕＳｎ合金をめっきして形成する場合は、後工程の熱処理による熱拡散を省ける利点があり、ＡｕまたはＡｕＳｎ合金とＳｎとを少なくとも２層以上交互にめっきして形成する場合は、組織を安定的に作成できる利点がある。
また、キャップ片面外周部のろう材形成面をキャップ面より下方に凹状に形成すると、封止時にキャップがパッケージ内にはめ込まれるように配置されるため、封止信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【０００７】
キャップ面より下方に凹状に形成するには、ＡｕとＳｎとからなる層をめっきする前にエッチング加工やコイニニグ加工により形成すればよく、外周部を単に一段深く形成してもよいし、溝状に形成してもよい。深さはキャップの大きさ等により一概にはいえないが１０〜１００μｍ程度でよい。
また、キャップを連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結した状態にすると、キャップ製造時に同一平面で一括処理でき、個々のキャップとろう材を単体で扱う必要がないため、製造効率がよく、製造コストが低減できる。
連結部とキャップとの境界部にハーフエッチングやスタンピングによるＶ字状等の溝加工を施すと、封止後キャップを容易に切り離して分離できる。
さらに、封止する際にもパッケージをキャップと同一ピッチに配置し、マトリックス状に多数個整列連結されたキャップをろう材面を介して接触させることにより一度に同時処理でき、自動供給装置を用いて投入する等自動化も容易となり、封止工程が合理化されて封止生産性が格段に向上し、封止コストが低減できるとともに、整列ミス等による不良の発生も防止できるのである。
また、梱包時や搬送時の変形や裏返り、位置ずれ等の心配がなく、特殊な梱包ケースを用いることなくまとめて包装するだけで出荷できる。よって、梱包材の使用量を激減させ、さらに一度に運搬できる部品点数が増大するため、環境負荷も低減できる。
【０００８】
キャップの製造方法としては、キャップ外周部やキャップ外形、連結部の形状は写真製版法により形成し、金属板をキャップ連結部の形状に加工するのは、エッチング加工を用いて製造するのが効率的で好適である。
例えば、金属製平版の片面に写真製版法によりマトリックス状に多数個整列配置されたキャップ外周部のパターンを形成し、パターン形成されたキャップ外周部にＡｕとＳｎとを含む層をめっきした後、写真製版法によりキャップ外形のパターン及びキャップ間をマトリックス状に多数個整列連結する連結部のパターンを形成し、パターン形成したキャップ及び連結部以外の部分をエッチングにより除去し、ついでＳｎの融点以下でＡｕの融点以下の温度で加熱処理して、外周部にＡｕＳｎろう材が融着されたキャップが連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結された状態に形成するのである。
パターン形成や外形加工、加熱処理等の順序は特に限定されず任意であるが、上記の順番が不要部への高価なめっきの形成を防止でき、また取り扱いが容易なため、効率的で好適である。
また、加熱処理を実施する条件としては、窒素ガス還元雰囲気を用いるのがよく、また、加熱処理の前にめっき部をプレスして最密充填化するとより均一なろう材が形成され好適である。特にＡｕまたはＡｕＳｎ合金とＳｎとを少なくとも２層以上交互にめっきして形成する場合に有効である。
また、めっきをする前に下地めっきを実施するとめっきの密着性が向上して良好である。厚さ０．２〜５．０μｍ程度のＮｉめっきの上に０．００３〜０．０１５μｍ程度のＡｕめっきでよい。
キャップの材質は特に限定されるものでないが、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金またはコバールが熱膨張係数がＳｉやセラミックと適合しており好適である。
【０００９】
【実施例】
次に実施例に基づき図面を参照して本発明を具体的に説明する。
図１は、マトリックス状を多数個整列連結した電子素子パッケージ用封止キャップの一部を示す平面図である。
図１において、封止キャップ３の外周部６にろう材４が形成されており、個々の封止キャップ３は連結部２を介してマトリックス状に多数個整列連結されている。
なお、本実施例では、マトリックス状に多数個整列連結したキャップをマザーシート１で保持した状態とし、マザーシート１にパイロットホール１０を形成した。
マザーシートに保持したことでキャップの形状安定性等がさらに向上し、パイロットホールを形成したことで、封止加工時等にこのパイロットホールを基準として同時処理することができ、また、自動供給装置を用いて投入する等自動化も容易となるのである。
なお、本実施例においては、キャップ外形を正方形としたが、勿論これに限定されるわけではなく、長方形、円形等様々な形状が採用できる。
また、キャップを縦横均等に基盤の目状に整列連結したが、これに限定されるわけではなく、規則性をもって整列連結されていればよく、例えばダイヤゴナルに整列連結してもよい。
【００１０】
図２は、図１のＡ−Ａ′線で切断した封止キャップ３及び連結部２の拡大断面図である。
封止キャップ３の素材である金属製平版７の片面外周部６にろう材４が形成されており、外周部６のろう材形成面がキャップの普通面より下方に凹状に形成されていることがわかる。
勿論これに限定されるわけではないが、ろう材形成面をこのように形成することによって、封止時にキャップがパッケージ内にはめ込まれるように配置されるため、封止信頼性を飛躍的に向上させることができるのである。また、ろう材４とろう材形成面との間には下地めっきであるＮｉめっき８と極薄のＡｕめっき９が形成されており、ろう材４の密着性が良好となっている。
また、封止キャップ３と連結部２の境界部５は、Ｖ字状の溝加工が施されており、キャップ３の分離が容易である。特にＶ字状である必要はなく、厚みが薄くなっていて普通部より強度が低下していればよい。
【００１１】
次に製造方法も含めさらに具体的に説明する。
マザーシートとなる板厚０．２mm、幅１５０mm、長さ２５０mmの４２％Ｎｉ−Ｆｅの合金製平版にフォトレジストを塗布し、写真製版法により外形２．７５mm角、コーナーＲ０．２mm、巾０．２５mmのキャップ外周部の形状パターンを４．２mmピッチで巾方向に２５個、長さ方向に４０個露光後現像し得た外周部のレジスト膜のみ除去し、その後、ハーフエッチングにより板厚を薄く加工し、キャップの普通面より一段下方に凹状に形成する。ついで、アルカリクリーナーで４０℃３０秒間浸漬脱脂、水洗い、５％Ｈｃｌで酸洗い、水洗い、１．０μｍのＮｉ及び０．００８μｍのＡｕ下地めっきを行った後、市販の２０％Ｓｎ−Ａｕめっき液を使用してＡｕＳｎ合金層をめっきし、その後フォトレジストを除去した。なお、めっきの厚みは熱処理後に０．０３５mmになるよう調整した。
次に、再度全面にフォトレジストを塗布し、写真製版法により、外形が２．８５mm角の封止キャップが巾０．３mm、長さ１．３５mmの連結部で４．２mmピッチで巾方向に２５個、長さ方向に４０個整列配置された状態にパターニングし、エッチング法により不要部を除去した。また、同時にキャップと連結部の境界部のＶ字溝加工及びパイロットホールの加工を実施した。
その後、窒素雰囲気ピーク温度摂氏３２０℃で熱処理し、ＡｕＳｎろう材層を合金製平版に均一に溶着させて、マトリックス状に多数個整列連結された状態に外周部に融点摂氏２９３℃、厚みが０．０３５mmのＡｕＳｎろう材が形成された封止キャップを得た。
本実施例では、キャップ外形寸法よりめっきを形成する外周部の外形寸法を若干小さくし、また、角にはＲをつけた。勿論これに限定されるわけではないが、このように形成することによって、パターン形成のズレを許容できる効果、及びキャップからろう材が突出するのを防止して封止時にろう材が漏れ出すのを防止できる効果がある。その後、上記実施例と同一ピッチでカーボン治具に配置された表面弾性波フィルターパッケージの上にＡｕＳｎろう材面が接するようにマザーシートを重ねて配置したものを上下反転させ、ピーク温度摂氏３２０℃になるように温度設定された窒素雰囲気熱処理炉を連続して通炉させてＡｕＳｎろう材を表面弾性波フィルターパッケージに均一に融着させた。
上記実施例を本発明の代表例とし、キャップの片面全面に厚さ０．０３０mmのＡｕＳｎ層を圧着させたものを比較例１、キャップ片面の外周部のみに別個に用意した厚さ０．０３５mmのＡｕＳｎ箔をセット後融着させたものを比較例２として、キャップ製造コスト、封止不良率及び封止コストを比較した結果を表１に示す。
コストについては、実施例の原価を１００とした場合の相対評価で示した。
【００１２】
【表１】
0003810000.tif 000002
【００１３】
表１から明らかなように、本実施例は、比較例の１／３〜１／１３の低い封止不良率の優れた封止効果を有しながらキャップ製造コストと封止コストの両コストを著しく削減できたのである。
また、本発明の封止キャップは、マトリックス状に多数個整列連結された状態であるため、積層しての梱包が可能となった。マザーシート１００枚を積層し、上下に補強用のボール紙を充て、中性紙で包装した。この包装一包には、キャップ１０万個が梱包されている。梱包の大きさは、２００×３００×４０mm程度と従来のものと比較し約１／８に小型化できた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、本来必要である部分のみに、めっき法によりろう材を形成したため、不要部のろう材が封止時に漏れ出す問題がない。
また、ろう材形成面をキャップ面より下方に凹状に形成すると、封止時にキャップがパッケージ内にはめ込まれるように配置されるため、封止信頼性を飛躍的に向上させることができる。
さらに、キャップを連結部を介してマトリックス状に多数個整列連結した状態にすると、同一平面で一括処理でき、個々のキャップとろう材を単体で扱う必要がなく、封止する際の自動化も容易となり、不良の発生を防止できる。
また、梱包時や搬送時にも変形や裏返り、位置ずれの心配、特殊な梱包ケースを用いる必要がなく、まとめて包装するだけで出荷でき、梱包材の使用量を激減させ、さらに一度に運搬できる部品点数が増大するため、環境負荷も低減できるという非常に優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】マトリックス状に多数個整列連結した電子素子パッケージ用封止キャップを示す平面図である。
【図２】封止キャップ及び連結部の断面図である。
【符号の説明】
１  マザーシート
２  連結部
３  封止キャップ
４  ろう材
５  境界部
６  外周部
７  金属製平版
８  Ｎｉめっき
９  Ａｕめっき
１０  パイロットホール
【図１】
0003810000.tif 000003
【図２】
0003810000.tif 000004