(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を収納するセラミックケースと、その外周枠の上面にメタライズ層を介して封着される蓋体とからなり、この蓋体を金属板とこの金属板の少なくとも片面にクラッド化された金属ろう材とで構成し、この金属ろう材側を封着面にして上記メタライズ層の上に蓋体を載せ、両者をビーム溶接によって封着した電子部品用パッケージにおいて、
前記蓋体の封着面には、前記金属ろう材よりも溶融温度が高く、かつ、前記蓋体のビーム溶接時に前記金属ろう材とともに溶融する材料からなる金属薄膜が形成され、前記金属ろう材は、前記金属薄膜とともにビーム溶接によって溶融接合した部分と、この溶融接合部分以外が前記金属薄膜で被覆される部分とからなることを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項２】
前記金属薄膜は、ニッケル、金、白金、クロム、銅、アルミニウム及びこれらの金属を主成分とした合金のいずれかを材料として、メッキ、蒸着、スパッタリングのいずれかの方法によって形成されることを特徴とする請求項１記載の電子部品用パッケージ。
【請求項３】
前記金属薄膜は、ビーム溶接によって溶融接合される部分の厚みが０．０５μｍ以上２μｍ以下に形成される請求項１記載の電子部品用パッケージ。
【請求項４】
前記金属薄膜は、前記メタライズ層に対応する部分が、他の部分より薄く形成される請求項１又は３に記載の電子部品用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子その他各種の電子部品を収納する電子部品用パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本件出願人は、この種の電子部品用パッケージとして図５および図６に示したものを提案している（特願平８−４５７１７号）。この電子部品用パッケージ１は、圧電振動子２などの電子部品を収納する箱形のセラミックケース３と、その外周枠４の上面４ａに形成したメタライズ層５を介して封着される金属製の蓋体６とで構成される。なお、メタライズ層５の表面には金属メッキ７が施されている。蓋体６は、金属板８と、この金属板８の下面全体に形成された金属ろう材９とで構成されるが、金属ろう材９が圧延手段によって金属板８にクラッド化されたものである。
【０００３】
セラミックケース３の上面を蓋体６によって封着する場合には、図６に示したように、金属ろう材９側を封着面１０（パッケージ内露出面）としてメタライズ層５の上に蓋体６を載せ、金属板８の上から外周枠４に沿って電子ビーム１１を照射することにより金属ろう材９を加熱溶融し、メタライズ層５に金属ろう材９をビーム溶接することで蓋体６を封着することができる。本件出願人の提案した電子部品用パッケージ１によれば、従来のような合金リングを用いることなく、直接メタライズ層５に蓋体６を封着することができるので、パッケージの小型化、製作コストの低減化を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の電子部品用パッケージ１にあっては、金属ろう材９のクラッド化の一手段として圧延方法が採用され、金属板８と金属ろう材９を一対の圧延ローラの間を通してはり合わせるが、圧延ローラには金属板８や金属ろう材９が巻付かないように剥離油が塗布されているために、これらの剥離油がクラッド化した後の金属板８や金属ろう材９の表面に付着してしまう。そして、金属板８や金属ろう材９の粒界にまで入り込んだ剥離油は、超音波洗浄によっても除去されずに残ってしまうといった問題があった。
【０００５】
一方、上述した電子部品用パッケージ１は、マザーボード（図示せず）に実装される際に外部電極１２がリフロー半田されるが、その際の加熱によって金属ろう材９のろう成分や金属ろう材９の粒界に残存していた微量の剥離油、その他の有機物が真空気密のパッケージ内で蒸発して圧電振動子２に付着するおそれがあった。その結果、圧電振動子２の質量が変化したり、圧電振動子２の蒸着膜１３ａ，１３ｂに化学変化が生じ、圧電振動子２の発振周波数などの電気特性が変化してしまうことがあった。同様な問題は、パッケージ化された電子部品が、耐熱試験で長時間加熱された状態に置かれることでも発生し、高精度に安定した電気特性を有する電子部品を提供することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明はリフロー等により電子部品用パッケージが長時間加熱されても、パッケージ内に収納された電子部品の電気特性が変化することのない高精度の電子部品用パッケージを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る電子部品用パッケージは、電子部品を収納するセラミックケースと、その外周枠の上面にメタライズ層を介して封着される蓋体とからなり、この蓋体を金属板とこの金属板の少なくとも片面にクラッド化された金属ろう材とで構成し、この金属ろう材側を封着面にして上記メタライズ層の上に蓋体を載せ、両者をビーム溶接によって封着した電子部品用パッケージにおいて、前記蓋体の封着面には、前記金属ろう材よりも溶融温度が高く、かつ、前記蓋体のビーム溶接時に前記金属ろう材とともに溶融する材料からなる金属薄膜が形成され、前記金属ろう材は、前記金属薄膜とともにビーム溶接によって溶融接合した部分と、この溶融接合部分以外が前記金属薄膜で被覆される部分とからなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る電子部品用パッケージは、前記金属薄膜の溶融温度が前記金属ろう材よりも高いことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る電子部品用パッケージは、前記金属薄膜が、ニッケル、金、白金、クロム、銅、アルミニウム及びこれらの金属を主成分とした合金のいずれかを材料として、メッキ、蒸着、スパッタリングのいずれかの方法によって形成されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る電子部品用パッケージの実施の形態を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係る電子部品用パッケージの第１の形態を示したものである。この実施の形態において電子部品用パッケージ１ａは、従来と同様、圧電振動子２などの電子部品を収納する箱形のセラミックケース３と、その外周枠４の上面４ａに形成されたメタライズ層５を介して封着される金属製の蓋体６ａとで構成される。メタライズ層５は、タングステン又はモリブデン等の金属メタライズ層で構成され、セラミックケース３と同時焼成によって形成される。なお、メタライズ層５の表面にはニッケルメッキや金メッキ等の金属メッキ層７が施されている。
【００１１】
メタライズ層５の上に直接封止される金属製の蓋体６ａは、セラミックケース３の平面形状とほぼ同一形状の金属板８と、金属板８の下面全体にクラッド化された金属ろう材９とで構成される。金属板８は、４２アロイやコバールその他の鉄系合金で構成され、一方、金属ろう材９は銀合金やアルミニウム合金等の金属材で構成される。クラッド化は、上述したように金属板８と金属ろう材９とを圧延することによって行われる。
【００１２】
また、この実施の形態では、クラッド化された金属板８と金属ろう材９の表面全体に金属薄膜１５が形成されている。この金属薄膜１５は、金属板８や金属ろう材９とは異なった金属材料が用いられ、例えばニッケル、金、白金、クロム、銅、アルミニウム及びこれらの金属を主成分とした合金等が好ましい。これらの金属は、金属ろう材９よりも溶融温度が高いのは勿論であるが、蓋体６ａのビーム溶接時には金属ろう材９と共に溶融する必要があることから、この点も考慮して選択される。また、金属薄膜１５は、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法によって形成することができる。金属薄膜１５の厚さは２μｍ以下、好ましくは０．０５〜１．０μｍのごく薄いものである。これは、金属ろう材９の表面を金属薄膜１５で被覆することによってリフロー時における金属ろう材９からの悪影響、即ち金属ろう材９のろう成分の蒸発や圧延工程で付着した剥離油などの蒸発を抑え込むようにする一方で、ビーム溶接をする際にはメタライズ層５との溶着部分で金属ろう材９と共に金属薄膜１５を溶融させる必要があるからである。なお、この実施の形態では金属ろう材９の表面に均一の厚さで金属薄膜１５を形成しているが、メタライズ層５に対応する部分をその他の部分より薄く形成することも可能である。
【００１３】
図２は、上記蓋体６ａでセラミックケース３を気密封着した状態を示したものである。封着に際しては、蓋体６ａの金属ろう材９側を封着面１０（パッケージ内露出面）にしてメタライズ層５の上に載せ置き、蓋体６ａの上方から外周枠４に沿って電子ビーム１１を照射する。電子ビーム１１の照射によって金属ろう材９が加熱溶融し、メタライズ層５に溶着する。この時、金属ろう材９はメタライズ層５と接する面が金属薄膜１５によって被覆されているが、金属薄膜１５は非常に薄いことから金属ろう材９が局所的に加熱溶融されると、その個所で金属薄膜１５も一緒に溶融され、金属ろう材９がメタライズ層５に溶着される。このように、金属薄膜１５は金属ろう材９のメタライズ層５への溶着を妨げることがない他、局所的に溶融されるだけなので、ビーム溶接時に蒸発した金属ろう材９のろう成分がパッケージ内に漏れ出るのを有効に阻止することが出来る。なお、蓋体６ａを溶着する際のビーム溶接は、上述した電子ビームに限られることなく、光ビームやレーザビーム、イオンビームを用いたものであってもよい。
【００１４】
一方、金属薄膜１５は、上記ビーム溶接によってメタライズ層５に対応する部分が溶融された以外では金属ろう材９を被覆しているので、図２に示したように、セラミックケース３の内部に露出する金属ろう材９の封着面１０は、蓋体６ａをセラミックケース３に封着した後も金属薄膜１５によって被覆されている。このため、この実施の形態に係る電子部品用パッケージ１ａの外部電極１２をマザーボード（図示せず）に半田付けすべくリフローを通して加熱しても、真空気密のパッケージ１ａ内で、金属ろう材９からろう成分が蒸発すること、及び金属ろう材９に圧延工程で付着した剥離油や有機物等が蒸発することを金属薄膜２４によって抑えることができる。その結果、ろう成分が圧電振動子２に付着して質量変化したり、圧電振動子２の金属蒸着膜１３ａ，１２ｂが化学変化することがなく、圧電振動子２の発振周波数等の電気特性が安定して高精度で得られる。なお、上記の実施の形態では、金属薄膜１５を蓋体６ａの金属板８側にも形成しているため、蓋体６ａの上面の汚れ及び酸化を防止する効果もある。
【００１５】
図３及び図４は、本発明に係る電子部品用パッケージの第２の実施形態を示したものである。この実施形態に係る電子部品用パッケージ１ｂは、蓋体６ｂを構成する金属板８と金属ろう材９の内、金属ろう材９の表面のみに金属膜１５を形成したものである。この実施の形態においても金属ろう材９側がセラミックケース３の封着面１０となるので、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る他、金属薄膜１５を蓋体６ｂの片面だけに形成しているので、製造コストを低く抑えることができる。
【００１６】
【実施例】
上記第１の実施形態において構成された電子部品用パッケージ１ａをリフローに通したときの圧電振動子２の発振周波数変化を調べた。実施の対象としては、蓋体６の表面を金蒸着によって被覆した場合（Ａｕ蒸着）、金メッキによって被覆した場合（Ａｕメッキ）、ニッケルメッキによって被覆した場合（Ｎｉメッキ）と、従来の蓋体６に金属薄膜１５を形成しない場合（処理なし）とに場合分けし、蓋体の表面処理の違いによる発振周波数のリフロー変化をそれぞれ比較した。なお、リフローに通す前の圧電振動子の発振周波数は２０ＭＨｚに設定した。
【００１７】
測定した結果、蓋体６の表面に金属薄膜１５を形成しない場合には、リフローを通過させた時の加熱によって金属ろう材９からろう成分等の有機物が蒸発し、この有機物が圧電振動子２に悪影響を及ぼすためにて発振周波数の低下が見られた。この発振周波数の低下は、リフロー通過回数が増加するに従ってその傾向が大きくなる。これに対して、Ａｕ蒸着、Ａｕメッキ、Ｎｉメッキいずれの場合も、リフロー通過回数を増やしても発振周波数の大幅な低下は認められなかった。また、初期設定周波数からほとんど変化せずに常に安定した発振周波数を得ることができるため、高精度の発振周波数を保持する圧電振動子２が得られることになる。なお、Ａｕ蒸着及びＡｕメッキの場合は、Ｎｉメッキの場合に比べて発振周波数の変化をより小さくすることができる。これは、金がニッケルよりも蒸発が少なく、安定した金属だからである。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係る電子部品用パッケージによれば、セラミックケースに対して封着面を構成する蓋体の金属ろう材側に金属薄膜を形成したので、リフロー半田等の加熱によっても金属ろう材からろう成分が蒸発したり金属ろう材の表面に付着している剥離油等の有機物が蒸発するのを押え込むことができ、パッケージ内に収納された電子部品の電気特性などに悪影響を与えることがなく、経時変化の少ない高精度の電子部品用パッケージが得られる。
【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の第１実施形態を示す封着前の断面図である。
【図２】上記第１実施形態における封着後の状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電子部品用パッケージの第２実施形態を示す封着前の断面図である。
【図４】上記第２実施形態における封着後の状態を示す断面図である。
【図５】従来の電子部品用パッケージの蓋体とケースを示す断面図である。
【図６】上記従来例における電子部品用パッケージの封着後の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  電子部品用パッケージ
２  圧電振動子（電子部品）
３  セラミックケース
４  外周枠
４ａ  上面
５  メタライズ層
６ａ，６ｂ  蓋体
８  金属板
９  金属ろう材
１０  封着面
１５  金属薄膜
【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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【図６】
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