(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成されたセラミック製基体に電子部品を収納し、該セラミック製基体の開口周縁部に形成されたメタライズ・メッキ層及び金属製の蓋体とを溶着してなる電子部品用パッケージにおいて、前記セラミック製基体の開口周縁部に階段状に複数段のメタライズ層を形成し、該メタライズ層に金属メッキを施してメタライズ・メッキ層とし、該メタライズ・メッキ層及び前記金属製の該蓋を電子ビーム又はレーザの照射により溶着することを特徴とする電子部品用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電子部品を気密封止する電子部品用パッケージ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の水晶応用製品、半導体製品、等の電子部品はパッケージに気密封止されている。電子部品をセラミック、ガラス、金属、樹脂、等の容器に収納し、セラミック、ガラス、金属、樹脂、等の蓋を樹脂による封止、半田による封止、低融点ガラスによる封止、抵抗溶接による封止、レーザまたは電子ビームによる封止、等の封止方法が提案されて実施されている。レーザまたは電子ビームによる封止方法は、単層のメタライズ層を形成して該メタライズ層にＮｉメッキを施したセラミック基体及びコバール等の金属に金属ロー材を貼り付けた金属蓋体を重ね合わせ、金属蓋体の上部からレーザまたは電子ビームを照射してメッキ層と金属蓋体を溶融接合する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子ビームまたはレーザによる封止方法は、表面にタングステン、モリブデン・マンガン、等のメタライズ層が５〜４０μｍ程の厚みで形成されていて、更に該メタライズ層にはニッケルなどのメッキが０．５〜１５μm程の厚みで施されたセラミック基材、コバール等の金属板に接合金属層（１５μm厚の銀ろう等）を圧延手法等で形成した金属蓋体（一般には、クラッド材と称される。）、メタライズ層が形成されたセラミック基体及び金属蓋体をメタライズ層及び接合金属層が接合するように配置し、金属蓋体側から電子ビームまたはレーザを照射して金属板、接合金属層、メッキ層を高エネルギーで溶融して溶融接合する方法である。このようなクラッド材を用いた金属蓋体の溶融接合では、高エネルギーの集中による発熱によりセラミック部分にクラックが発生すること、メタライズ層、メッキ層、等での剥離が発生すること、で気密封止性に問題が生ずることがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開口部が形成されたセラミック製基体に電子部品を収納し、該セラミック製基体の開口周縁部に形成されたメタライズ・メッキ層及び金属製の蓋体とを溶着してなる電子部品用パッケージにおいて、前記セラミック製基体の開口周縁部に階段状に複数段のメタライズ層を形成し、該メタライズ層に金属メッキを施してメタライズ・メッキ層とし、該メタライズ・メッキ層及び前記金属製の該蓋を電子ビーム又はレーザの照射により溶着することを特徴とする電子部品用パッケージの製造方法である。
蓋体及びメタライズ・メッキ層を電子ビーム又はレーザの照射により発熱して溶着するときこの集中発熱によるサーマルショックを複数段の該メタライズ・メッキ層が緩和し、セラミック部分のクラックの発生を防ぎ、並びに／又はメタライズ層、メッキ層、等での剥離の発生を防ぐ、などの問題解決作用により気密封止性に優れた電子部品用パッケージ及びその製造方法を提供することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製造方法は、電子部品収納用の凹状の開口部３が形成され、該開口部の周囲をセラミックによる開口周縁部４が取り囲み、該開口周縁部の上面部ぐるりに階段状に複数段のメタライズ層５が形成され更にメッキ処理が施されたメタライズ・メッキ層６を形成したセラミック製基体１である。更に、メタライズ・メッキ層６及び金属製の蓋体２を相対配置して電子ビーム８又はレーザ８の照射でメタライズ・メッキ層６及び蓋体２を溶着して気密封止したものである。以下において図１、図２、図３により更に詳述する。
【０００６】
セラミック製基体１は、一般の方法で製作されたセラミック製の開口部を形成した箱状の容器であり、開口周縁部４の上面ぐるりにメタライズ層５を形成したものである。セラミック製作の一般の方法とは、粉末プレスによる方法、積層による方法などであり特に限定するものではない。例えば、積層による方法は、アルミナによるグリーンシート（ドクターブレード方法などで製作したシート）を複数枚用いて各々のシートに必要に応じて孔を明け、導体層を形成し、開口部を形成し、所望の複数枚のセラミックグリーンシートを積み重ねて加熱プレス積層し、開口周縁部４の上面部にタングステンペーストを複数回塗布して階段状に複数段のメタライズ層５を形成し、セラミック製基体を後で個別のパッケージに分割するためのブレイク溝１０をセラミックグリーンシート表面（片面または両面）に形成し、水素混合の不活性ガス雰囲気で焼結し、金属メッキを施して製作する方法である。
【０００７】
メタライズ層５は、メタライズの材料を特に限定するものでなく、同時焼成、後焼成で形成してもよく、５〜４０μmの厚みであることが好ましく、更に好ましくは１０〜２５μmの厚みである。前記の説明は、セラミック焼成と同時にタングステンのメタライズ層を形成する同時焼成方法である。後焼成方法は、焼結したセラミック体にモリブデン・マンガン、銀系の導体、等のメタライズ層を形成して焼成する方法である。
【０００８】
メタライズ層５にメッキを施す。例えば０．１〜１０μmのＮｉメッキを施して不活性ガス雰囲気で加熱してシンタリングを行いメタライズ層とメッキ層の密着性を高める。更に金メッキを施してＮｉの酸化を防止することが好ましい。以後、メッキ層も含めてメタライズ・メッキ層６と言う。
【０００９】
階段状に形成された複数段のメタライズ・メッキ層６は電子ビーム又はレーザで溶着したとき高エネルギーで部分溶融してサーマルショックが発生してもメタライズ・メッキ層が緩衝材となりクラックの発生を防ぐ、またメタライズ層、メッキ層、等での剥離の発生を防ぐ、またメタライズ・メッキ層及び蓋体との溶着性もよく、気密封止性により優れる。
【００１０】
金属製の蓋体２は板材である。蓋体の板状の母材は、コバール、隣青銅、等の金属であり特に限定するものではない。厚さは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。コストの面からは常用されているコバールが好ましい。母材が腐食して後々に電子部品の上に付着して特性が劣化することを防ぐためにまたは溶着するときにメタライズ・メッキ層との密着性向上のために、蓋材にＮｉなどのメッキを施すことが好ましい。
【００１１】
セラミック製基材１の開口部３に電子部品（半導体製品、水晶応用製品、個別部品、等）を搭載する。搭載の詳細は省略する。
【００１２】
封着装置内でセラミック製基体１のメタライズ・メッキ層６が形成されている側に金属製の蓋体２を配置して蓋体側から電子ビーム８又はレーザ８を照射し蓋体及びメタライズ・メッキ層を溶着して溶着接合部９で気密封止する。レーザ封着装置を使用する場合は、装置内を不活性ガス雰囲気または真空雰囲気状態にして蓋体側からプログラムに従ってレーザを照射して蓋体及びメタライズ・メッキ層を溶着する。レーザは、ＣＯ２、ＹＡＧ、等が好ましい。電子ビーム封着装置を使用する場合は、真空雰囲気状態または不活性ガス雰囲気にして蓋体側からプログラムに従って電子ビームを照射して蓋体及びメタライズ・メッキ層を溶着する。電子ビームがガス雰囲気中に照射されるとガス分子の影響を受けて散乱するためビーム径が広がりエネルギー密度が低下することにより溶込みが減少する現象が起きるためエネルギーめんから真空雰囲気が好ましいが、反面、ガス雰囲気の場合には溶着金属の幅が広がるので組み立て許容が大きくなり溶着封止が容易となり作業面からすると好ましい。電子ビーム装置とレーザ装置を比較した場合、エネルギー効率がよい電子ビーム装置を使用することが好ましい。
【００１３】
セラミック製基体１及び蓋体２を溶着封止するために装置内に配置する方法は、特に限定するものではない。例えば、焼結したセラミック製基体１にメタライズ・メッキ層６を形成した後にブレイク溝に従って個別のパッケージに分割し、分割した個別のパッケージ及び個別の蓋体を配置して溶着封止する方法である。他の例として、メタライズ・メッキ層６が形成された多数個のパッケージの集団であるシート状のセラミック製基体１及び蓋体となる金属板を配置して各々のパッケージの封着部分に電子ビーム又はレーザを照射して溶着封止し、不要となる部分の金属板をエッチング除去し、保護用のメッキを施し、セラミック製基体のブレイク溝に沿って分割する方法である。
【００１４】
【実施例】
本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製造方法の実施例を示す。尚、本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製造方法は、以下の実施例に限定されるものでない。
【００１５】
（実施例１）
９４％アルミナによる各種厚さのセラミックグリーンシートをドクターブレード方法で作成した。厚さ０．３ｍｍのグリーンシートＡに電極取り出し用の孔を明け、導電性ペースト（タングステン）を印刷してスルホール電極、配線電極を形成した。このスルホール電極は、後に形成されるブレイク溝により分割される位置にある。厚さ０．２ｍｍのグリーンシートＢに部品搭載部の角穴を明け、電極用の孔を明け、導電性ペーストを印刷してスルホール電極、配線電極を形成した。厚さ０．４ｍｍのグリーンシートＣに部品搭載用の開口部３となる角穴を明けた。グリーンシートＡ、グリーンシートＢおよびグリーンシートＣを位置合わせ配置し、加熱・加圧して３層構造の積層体を形成した。該積層体の開口部周辺の開口周縁部４の上面ぐるりに帯状のメタライズ層となるタングステンによるペーストを印刷塗布して乾燥し、更に、狭幅の帯状にタングステンペーストをメタライズ層の上部に印刷塗布して乾燥し、更に、より狭幅の帯状にタングステンペーストをメタライズ層の上部に印刷塗布して乾燥し、階段状である三段のメタライズ層を形成した。メタライズ層を形成した該積層体は、多くの個別パッケージが形成されているのでメタライズ層側の片面から０．３ｍｍの深さに分割のためのブレイク溝１０を縦横複数本形成した。この積層体を水素付加の窒素雰囲気炉で１６５０度Ｃの温度で焼結してメタライズ層の厚みが約２０μmであるセラミック製基体１を作製した。更に、厚みがほぼ８μmの（無電解Ｎｉメッキ）電解Ｎｉメッキをメタライズ層および配線電極に施した。開口周縁部に形成されたメタライズ層５にメッキ処理したメタライズ層をメタライズ・メッキ層６という。
【００１６】
図２のセラミック製基体の開口部３に導電性接着剤を用いて水晶振動子７を搭載固定した。
【００１７】
電子ビーム封着装置に水晶振動子が搭載されたセラミック製基体１を配置固定し、該セラミック製基体のメタライズ・メッキ層６の側に蓋体として表面にＮｉメッキが施された厚さ０．１ｍｍのコバールの板２を配置（図２）・接触させ、該コバールの板を上から押さえて、真空雰囲気で電子ビームを照射し、セラミック製基体の各々開口周縁部のぐるりにある階段状で複数段のメタライズ・メッキ層６とコバールの板２を溶着した。（図１）
【００１８】
コバールを溶着したセラミック製基体のコバールの表面にフォトレジストフィルムを貼付、パターンフィルムで露光し、ブレイク溝に相当する部分を除去するように現像を施し、更に、フォトレジストから露出したコバール部分をエッチングし、ブレイク溝が目視できるようにコバールを除去した。セラミック製基体にあらかじめ形成されているブレイク溝に沿って分割して部品搭載の電子部品パッケージによる水晶振動子を製作した。（図１の電子ビーム８がない状態）
【００１９】
このように製作された電子部品用パッケージは、コバール２およびメタライズ・メッキ層６が電子ビームの照射により溶着されているため水晶振動子の温度を上昇させることなく、階段状に形成された複数段のメタライズ・メッキ層がサーマルショックを吸収してクラックの発生がなく、メタライズ層、メッキ層、およびコバールでの剥離が発生しない気密封止性に優れたものである。
【００２０】
（実施例２）
電子ビームの代わりにレーザを照射して溶着封止する以外は実施例１と略同様にした。レーザ封着装置にセラミック製基体および蓋体を配置・接触させ、窒素置換雰囲気でレーザ照射して蓋体のコバールとメタライズ・メッキ層を溶着して気密封止した。
【００２１】
このように製作された電子部品用パッケージは、コバールおよびメタライズ・メッキ層がレーザの照射により封着されているため水晶振動子の温度を上昇させることなく、複数段のメタライズ・メッキ層がサーマルショックを吸収したクラックの発生がなく、メタライズ層、メッキ層、及びコバールでの剥離が発生しない気密封止性に優れたものである。
【００２２】
【発明の効果】
セラミック製の開口周縁部に階段状に複数段のメタライズ層を形成し、該メタライズ層に金属メッキを施してメタライズ・メッキ層としたセラミック製基体の電子部品用パッケージ及びその製造方法であり、並びに金属製の蓋体を接触配置し電子ビーム又はレーザの照射により蓋体及びメタライズ・メッキ層を溶着する電子部品用パッケージであり、内部に搭載された電子部品の温度を上昇させることなく、セラミック製基体に形成された複数段のメタライズ・メッキ層がサーマルショックの緩衝材として作用するためクラックの発生がなく、メタライズ層、メッキ層、等での剥離の発生がない気密封止性に優れた電子部品用パッケージ及びその製造方法を提供することができる。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製造方法による電子部品を搭載し、セラミック製基体及び金属製の蓋体を電子ビームまたはレーザにより溶着して気密封止した電子部品用パッケージの一実施態様を示す断面視図である。
【図２】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製造方法による溶着前の電子部品を搭載したセラミック製基体（多数個取りの２個部分のみを記載した）、金属製の蓋体を相対配置したイメージ断面視図である。
【図３】本発明に係る電子部品用パッケージ及びその製造方法によるセラミック製基体の開口部側よりの図である。
【００２４】
【符号の説明】
１  セラミック製基体
２  蓋体
３  開口部
４  開口周縁部
５  メタライズ層
６  メタライズ・メッキ層
７  電子部品
８  電子ビーム
８  レーザ
９  溶着接合部
１０ブレイク溝
【図１】
0003765729.tif 000002
【図２】
0003765729.tif 000003
【図３】
0003765729.tif 000004