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WO2006112105A1 - ハーメチックシールカバー及びその製造方法 - Google Patents

ハーメチックシールカバー及びその製造方法 Download PDF

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WO2006112105A1
WO2006112105A1 PCT/JP2006/301623 JP2006301623W WO2006112105A1 WO 2006112105 A1 WO2006112105 A1 WO 2006112105A1 JP 2006301623 W JP2006301623 W JP 2006301623W WO 2006112105 A1 WO2006112105 A1 WO 2006112105A1
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WO
WIPO (PCT)
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seal cover
brazing material
plating
cover body
fused
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/301623
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kenichi Miyazaki
Shinsuke Mano
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. filed Critical Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.
Priority to DE602006019390T priority Critical patent/DE602006019390D1/de
Priority to US11/908,634 priority patent/US20090068489A1/en
Priority to EP06712766A priority patent/EP1863084B1/en
Publication of WO2006112105A1 publication Critical patent/WO2006112105A1/ja

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    • Y10T428/12222—Shaped configuration for melting [e.g., package, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a hermetic seal cover in which a brazing material used for hermetic sealing of various electronic component packages is fused. Specifically, the present invention relates to a hermetic seal cover in which the shape of the brazing material after installation is controlled and the brazing flow at the time of sealing is stable.
  • Semiconductor devices such as SAW filters and crystal resonators used in various electronic devices such as mobile phones are ceramic bodies that prevent oxidation and deterioration due to moisture and oxygen in the air ( It is used in a state enclosed in a package.
  • This semiconductor package includes a container (base) having an opening and a seal cover serving as a lid. In the hermetic sealing process of the semiconductor package, the semiconductor element is placed in the base and the seal cover is put on the semiconductor element. This is done by joining the base and the seal cover.
  • a common method is brazing using a brazing material.
  • the seal cover used in the brazing method is obtained by fusing a brazing material to the joint surface, and in the case of hermetic sealing, the seal cover is put on the base and heated with an electric furnace or the like. The material is melted and solidified to form a package.
  • the seal cover body As a constituent material of the seal cover body, Kovar (Fe—Ni—Co alloy) and 42 alloy (Fe—M alloy) are generally used.
  • Au-Sn brazing material As a brazing material, Au-Sn brazing material is also used for reasons such as excellent reliability and corrosion resistance. In particular, Au80wt% -Sn20wt% brazing material having a eutectic composition is usually used.
  • the seal cover is generally manufactured by fusing an Au-Sn brazing material formed into a window frame shape in consideration of the shape of the base by punching or the like to the seal cover body. is there.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-224223
  • a defect that is a concern in semiconductor packages manufactured by sealing with a brazing method is that the bonding failure between the base and the seal cover can be considered first. Flowing into the base. Flow of such brazing material If there is intrusion, the semiconductor element will be affected, and in particular, the crystal resonator may cause significant damage to its performance such as frequency fluctuation.
  • the problem of brazing material flow is considered to depend on the amount of brazing material fused to the seal cover and the stability of the brazing material flow. That is, if the amount of brazing material is large and the brazing flow is unstable, the molten brazing material irregularly penetrates the seal cover surface into the flow base.
  • the present invention provides a sealing cover for sealing a package in which a brazing material is fused so that the brazing material does not flow into the base, which causes a package defect. With the goal. In this case, it is assumed that there is no bonding failure between the base and the seal cover.
  • the present inventors have studied to solve the above problems, and decided to control the shape of the brazing material fused to the seal cover body.
  • the conventional seal cover even if the brazing material is molded into a window frame before fusion, it has an indefinite shape as shown in Fig. 1 (a) after fusion. If the shape of the brazing material becomes irregular, the brazing flow when joining to the base becomes irregular depending on the part, and the risk of flowing into the base increases. Therefore, the irregular shape of the brazing filler metal can be suppressed by making the brazing filler metal shape after fusion almost equal to the shape before fusion, as shown in Fig. 1 (b). It is thought that you can.
  • the present inventors have studied the control of the brazing flow of the brazing material on the cover body surface. Then, the present inventors examined factors that affect the stability of the brazing flow of the Au—Sn brazing material. First, focusing on the surface roughness of the cover body surface, the predetermined surface roughness The present inventors have found that the flow stability of the brazing material is good in the cover body and have arrived at the present invention.
  • the present invention relates to a seal cover body and Au fused to the surface of the seal cover body.
  • the surface roughness defined by JIS B0601 of the surface of the seal cover body to which the Au—Sn brazing material is fused is 0.005 to 0.25 ⁇ m. This is a hermetic seal cover.
  • the surface roughness of the surface to which the brazing filler metal of the seal cover body is fused is set to 0.005 to 0.25 ⁇ m from the study by the present inventors.
  • the surface roughness exceeds m, the flow (spreading) of the brazing material becomes irregular at the time of fusing, and it is also a force that makes the shape of the brazing material after fusing irregular.
  • the lower limit of 0.005 m it is difficult to cover the surface of the cover body to a surface roughness below this, and it is not suitable for mass production.
  • the reason for the surface roughness according to JIS B0601 is to clarify the standard.
  • a particularly preferred range of surface roughness is 0.005-0.
  • the surface roughness of the surface to which the brazing material is fused may be in the above range.
  • the surface roughness of the seal cover body should be in the above range.
  • the material of the seal cover body in the present invention can be the same as that of the conventional one, and Kovar or 42 alloy is preferable.
  • Ni plating and other materials such as Kovar are used for the purpose of ensuring the corrosion resistance of the seal cover and ensuring wettability when the Au—Sn brazing material is melted.
  • the one with Au plating is used as the main body of the seal cover, and the brazing material is fused to this to form the seal cover.
  • the Au plating surface is the surface to which the brazing material is fused, and the surface roughness is required to be within the above range.
  • the present inventors have found that when Au seal is applied to the seal cover body, the thickness and the stability of the brazing material at the time of fusion are related. According to the present inventors, when the Au plating thickness is measured within the range of 0.003 to 0.05 m, the wax flow is stabilized in combination with the surface roughness being within the appropriate range. Thus, the brazing material after fusion can be formed into a suitable shape. Also, if the Au plating thickness is less than 0.003 m, the wettability becomes extremely poor and the sheet The production yield of rucover is reduced.
  • the thickness of the Au plating layer is particularly preferably 0.005 to 0.025 m.
  • the Ni plating thickness is preferably 0.01 to 5 / ⁇ ⁇ . Ni plating does not affect the flow of brazing material, but this thickness is sufficient for the above purpose of the plating (to ensure corrosion resistance and wettability).
  • This brazing material has a window frame shape, and a shape index S obtained by the following formula is preferably 2.5 or more and 6 or less.
  • w represents the sun width (mm) of the brazing material
  • a represents the long side length of the brazing material
  • T represents the thickness ( mm ) of the brazing material (Fig. 2). reference).
  • shape index S is less than 2.5, the brazing material at the time of fusion accumulates in the corner and causes defective shape. This is because if it exceeds 6, waste of brazing material is generated.
  • the composition of the Au-Sn brazing material used as the brazing material is not particularly limited, and a Sn concentration of 10 to 90% by weight can be applied.
  • the preferable brazing filler metal composition has a Sn concentration of 20 to 25% by weight, more preferably 20 to 22% by weight, from the viewpoint of ensuring reliability at the time of sealing.
  • the thickness of the brazing material is preferably 10 to 40 m in order to ensure sealing.
  • the manufacturing of the seal cover according to the present invention is the same as the manufacturing process of the conventional seal cover, except that the surface roughness of the surface of the seal cover body, the Au plating thickness, and the brazing material dimensions are adjusted. is there.
  • the material that forms the seal cover body Kovar, 42 alloy
  • Ni plating and Au plating as appropriate, and then the brazing material is joined.
  • a suitable manufacturing process for the seal cover according to the present invention is to roll a plate material made of Kovar or 42 alloy, adjusting the surface roughness, and then stamping it.
  • a brazing material is joined after processing into a desired size and shape as a cover.
  • the surface roughness due to this rolling process can be adjusted by adjusting the surface roughness of the processed surface of the rolling roll, and the surface roughness of the processed surface of the rolling roll can be adjusted by adjusting the polishing conditions.
  • the seal cover main body when Ni plating or Au plating is performed on the seal cover main body, the plating treatment is performed on the substrate whose surface roughness is adjusted and molded as described above. At this time, since the surface roughness of the surface after the plating follows the surface roughness of the base material, it is not necessary to adjust the surface roughness with respect to the plating surface. By joining the brazing material as it is, the seal cover can be made.
  • the brazing material is formed into a window frame shape by stamping or the like before being joined to the seal cover body. It is preferable to join the brazing material by fusion.
  • the conditions at this time are preferably a force depending on the composition of the brazing material, a heating temperature of 310 to 350 ° C., and a heating time of 0.1 to 10 minutes.
  • the brazing material is placed on the seal cover body and fused, and the paste brazing material is printed on the seal cover body. And may be fused.
  • the brazing flow when being fused to the seal cover body is controlled.
  • the hermetic seal cover according to the present invention has an improved brazing flow, the brazing flow at the time of sealing and joining to the base is good, and the irregular flow of brazing material can be suppressed. . Therefore, it is possible to prevent the brazing material from flowing into the base, which causes a package defect, in addition to making the brazing material suitable. In addition, since the brazing flow is improved, it is not necessary to use a large amount of brazing material that does not cause a bonding failure. The use of the minimum amount of brazing material also contributes to the effective use of resources.
  • the preferred shape of the brazing filler metal after fusion is a substantially window frame shape, and when the sun width of the brazing filler metal after fusion is W, It is preferable to satisfy the condition of 0.8w ⁇ W ⁇ l.6w with respect to the sun width w of the brazing material.
  • the seal cover having a strong relationship is joined to the base, defects such as penetration of the brazing material into the knocker are unlikely to occur.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the appearance of a seal cover after fusion of a brazing material.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating dimensions of each part of the brazing material.
  • the seal cover was manufactured as follows. A commercially available Kovar plate material (dimensions: width 30 mm X thickness 0.2 mm, surface roughness 0.8 m) was applied, and the surface roughness was adjusted by rolling. In this embodiment, # 1000 polishing + lapping, # 1000 polishing, # 500 polishing, # 180 polishing, # 80 polishing, rolling with a rolling roll whose surface roughness was adjusted under each condition, 0 Plates with surface roughness of 01 ⁇ m, 0.05 ⁇ m, 0.10 ⁇ m, 0.25 ⁇ m, and 0.51 ⁇ m were used. Then, the base material is cured from these plate materials by press punching force (dimensions: 3.5 m, thickness 0.1 mm), and Ni is 2.18 ⁇ ⁇ , Au ⁇ O. 01-0.1 ⁇ m was used to make the seal cover body.
  • a window frame-shaped Au-Sn brazing material (outside method: 3.5 mm X 3.5 mm, inner dimensions: 3. Omm X 3. Omm, sun width 0.25 mm) is attached to the seal cover body.
  • the seal cover was manufactured by fusing. In this case, the shape index S is 3.33.
  • the brazing material was fused by positioning the brazing material on the sealing force bar body, placing it, and then inserting it into an electric furnace and heating at 300 to 320 ° C. for 2 minutes in a nitrogen atmosphere.
  • a plurality of Au—Sn brazing materials having Sn concentrations of 20, 21, and 22% by weight were used as the brazing material to be fused.
  • 1000 seal covers were manufactured based on the brazing material composition and the like, and the yield and the like were evaluated.
  • the width of the brazing material after fusion was measured while checking the shape of the brazing material, and the average was obtained.
  • brazing material with a width of 400 m or less was judged acceptable and the yield of the acceptable product was calculated.
  • the base used is made of alumina (dimensions: 3.8 mm x 3.8 mm, height 2. Omm). Also, as a pretreatment, the top surface of the base was metallized with tungsten, and then a 3 ⁇ m Ni plating was added. Make a 5 ⁇ m Au plating.
  • junction with the base surface obtained by fusing the brazing material of the seal cover to the base and location mounting facing down, in 10 _5 atm vacuum, sealed and heated for 3 minutes at a temperature of 300 to 330 ° C It was joined.
  • the fillet width (the width of the brazing material protruding from the seal cover when the package was viewed from above) was measured. After that, the seal cover was peeled off from the base, and the presence or absence of brazing material flowing into the base was examined. The presence or absence of inflow was determined by using the average value of the difference in fusion width before and after sealing as the penetration average value. The above evaluation results are shown in Table 1.
  • a seal cover with a surface roughness of more than 0.25 ⁇ m and 0.51 ⁇ m has an average fusion width. Although it was less than 400 / zm, the yield dropped significantly. This is because there are many cases where the brazing filler metal becomes indefinite as shown in Fig. 1 (a) when the brazing filler metal is fused to the main body of such a rough surface sealing force. In addition, regarding the evaluation when it was knocked, both the fillet width and the average penetration value deteriorated rapidly.
  • brazing material When such a brazing material flows in at the time of sealing, the brazing material reacts with the Ni plating of the seal cover, and the gas intervening in the Ni plating is released to adversely affect the semiconductor elements inside the package (for example, This may cause fluctuations in the frequency of the crystal unit).
  • the method according to the present invention it is possible to efficiently manufacture a bar-shaped sealing force bar in which a window frame-shaped brazing material is fused, and the hermetic seal cover according to the present invention has improved brazing flow. Therefore, in addition to making the shape of the brazing material suitable, it is possible to prevent the brazing material from flowing into the base, which causes a package defect. It is not necessary to use a large amount of brazing material that does not cause a bonding failure. The use of the minimum amount of brazing filler metal also contributes to the effective use of resources.

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Abstract

　本発明は、シールカバー本体と、該シールカバー本体表面に融着されたＡｕ－Ｓｎろう材とを備えるハーメチックシールカバーにおいて、前記シールカバー本体のＡｕ－Ｓｎ系ろう材が融着される面のＪＩＳ　Ｂ０６０１で規定される表面粗さが０．００５～０．２５μｍであることを特徴とするハーメチックシールカバーである。ここで、Ａｕ－Ｓｎろう材は、シールカバー本体にＡｕメッキをした後に融着されたものが好ましく、Ａｕメッキの厚さは０．００３～０．０５μｍとすることで、封止時にパッケージ内部へろう材の流れ込みのないシールカバーとすることができる。

Description

明 細 書
ハーメチックシールカバー及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、各種電子部品パッケージの気密封止で使用されるろう材が融着された ハーメチックシールカバーに関する。詳しくは、取付後のろう材の形状が制御され、 封止時のろう流れが安定的なハーメチックシールカバーに関する。
背景技術
[0002] 携帯電話等の各種電子機器で使用される SAWフィルタ、水晶振動子のような半導 体素子は、空気中の湿気、酸素により酸化、劣化するのを防止するセラミック製の容 体 (パッケージ）に封入された状態で使用されている。この半導体パッケージは、開口 を有する容体 (ベース）と、蓋となるシールカバーとからなり、半導体パッケージの気 密封止工程は、半導体素子をベース内に載置し、これにシールカバーを被せた後、 ベースとシールカバーとを接合することにより行われる。
[0003] ベースとシールカバーとの接合方法には各種ある力 一般的なのはろう材により接 合を行うろう付け法である。ろう付け法で使用されるシールカバーは、ろう材をその接 合面に融着したものであり、気密封止の際にはシールカバーをベースに被せ、これら を電気炉等で加熱してろう材を溶解'凝固させてパッケージとするものである。
[0004] シールカバー本体の構成材料としては、コバール（Fe— Ni— Co系合金）、 42ァロ ィ (Fe— M系合金）が一般的に用いられている。また、ろう材としては、信頼性、耐食 性に優れる等の理由力も Au—Sn系ろう材が用いられており、特に、共晶組成である Au80wt%— Sn20wt%ろう材が通常使用されている。そして、シールカバーは、打 ち抜き加工等によりベースの形状を考慮して窓枠形状に成形された Au— Sn系ろう 材をシールカバー本体に融着することにより製造されるのが一般的である。
特許文献 1：特開 2003 - 224223号公報
[0005] ろう付け法による封止で製造される半導体パッケージで懸念される欠陥としては、 ベースとシールカバーとの接合不良がまず考えられる力 これに加えて、パッケージ 封止時に溶融するろう材がベース内に流れ込むことが挙げられる。かかるろう材の流 れ込みがあると、半導体素子に影響が生じ、特に、水晶振動子では周波数の変動等 、その性能に著しいダメージを与えることがある。
[0006] ろう材の流れ込みの問題は、シールカバーに融着されたろう材の量及びろう材の流 れの安定性に左右されると考えられる。即ち、ろう材の量が多ぐろう流れが不安定で あると、溶融したろう材が不規則にシールカバー表面を流れベース内に侵入すること となる。
[0007] かかる場合、ろう材の量を少なくし、過剰のろう材がベース内に侵入しないようにす ることも考えられる。しかし、それではベースとシールカバーとの隙間にろう材の不足 が生じ、隙間を完全に封止できず接合不良が発生する問題が残る。
[0008] そこで、本発明は、ろう材が融着されたパッケージ封止用のシールカバーにおいて 、パッケージの欠陥の要因となる、ろう材のベース内への流れ込みがないようなもの を提供することを目的とする。尚、この場合において、ベースとシールカバーとの接合 不良が生じることがな 、ことを前提とする。
発明の開示
[0009] 本発明者等は、上記課題を解決すべく検討を行!ヽ、シールカバー本体へ融着され たろう材の形状制御を図ることとした。従来のシールカバーでは、ろう材を融着前に 窓枠形状に成形していても、融着後には図 1 (a)で示されるような不定形となっている 。ろう材形状が不定形となると、ベースへ接合する際のろう流れが部位により不規則と なり、ベース内への流れ込みのおそれが高くなる。そこで、融着後のろう材形状が、 融着前の形状にほぼ等し 、状態（図 1 (b)参照）となるようにすることで、ろう材の不規 則な流れを抑制することができると考えられる。
[0010] 融着後（凝固後）のろう材の形状を制御するためには、ろう材融着時のカバー本体 表面におけるろう流れを制御する必要がある。また、カバー本体表面におけるろう流 れを制御することは、ベースと接合時におけるろう材の不規則な流れを抑制し、ベー ス内へのろう材の流れ込みも防止することができる。
[0011] 以上を背景に本発明者等は、カバー本体表面のろう材のろう流れの制御について 検討を行った。そして、本発明者等は Au—Snろう材のろう流れの安定性に影響を及 ぼす因子について検討し、まず、カバー本体表面の面粗さに着目し、所定の面粗さ カバー本体において、ろう材の流れ安定性が良好となることを見出し、本発明に想到 した。
[0012] 即ち、本発明は、シールカバー本体と、該シールカバー本体表面に融着された Au
Snろう材とを備えるハーメチックシールカバーにおいて、前記シールカバー本体 の Au— Sn系ろう材が融着される面の JIS B0601で規定される表面粗さが 0. 005 〜0. 25 μ mであることを特徴とするハーメチックシールカバーである。
[0013] 本発明において、シールカバー本体のろう材が融着される表面の面粗さを 0. 005 〜0. 25 μ mとするのは、本発明者等の検討から、 0. 25 μ mを超える面粗さでは、 融着時にろう材の流れ (広がり）が不規則となり、融着後のろう材の形状が不定形なも のとなる力もである。一方、 0. 005 mの下限値については、カバー本体の表面をこ れ以下の面粗さにカ卩ェすることが困難であり、量産に適さなくなるからである。面粗さ を JIS B0601によるものとしたのは、その基準を明確にするためである。そして、面 粗さの特に好ましい範囲は、 0. 005-0. である。
[0014] 本発明においては、ろう材が融着される面の面粗さが上記範囲内にあれば良い。
従って、シールカバー本体にろう材を直接融着する場合には、シールカバー本体の 面粗さが上記範囲にあれば良い。ここで、本発明におけるシールカバー本体の材質 は、従来と同様のものが適用可能であり、コバール又は 42ァロイが好ましい
[0015] 一方、一般的なシールカバーにおいては、シールカバーの耐食性確保及び Au— Sn系ろう材を溶融させたときの濡れ性確保を目的として、コバール等カゝらなる基材に Niメツキ及び Auメツキを施したものをシールカバー本体とし、これにろう材を融着して シールカバーとしている。このようなメツキを有するシールカバーにおいては、 Auメッ キ面がろう材が融着される面となり、その面粗さが上記範囲内にあることが求められる
[0016] ここで、本発明者等は、シールカバー本体に Auメツキを施した場合、その厚さと融 着時のろう材の安定性に関連があることを見出している。本発明者等によれば、 Auメ ツキ厚を 0. 003〜0. 05 mの範囲内でメツキすることで、表面粗さを適正範囲内に したことと相俟ってろう流れが安定し、融着後のろう材を好適な形状とすることができ る。また、 Auメツキ厚が 0. 003 m未満となる場合、濡れ性が極端に悪くなり、シー ルカバーの製造歩留が低下する。そして、 Auメツキ層の厚さは 0. 005〜0. 025mと することが特に好ましい。
[0017] また、シールカバーに Auメツキをする場合、まず Niメツキを行!、、その上に Auメッ キを行なうことが一般的となっている。この場合、 Niメツキ厚は 0. 01〜5 /ζ πιとするの が好ましい。 Niメツキはろう材の流れに影響は及ぼさないが、メツキの上記目的（耐食 性、濡れ性確保)のためには、この程度の厚さで十分だ力もである。
[0018] 一方、融着されるろう材に関して、本発明者等の検討によれば、融着後のろう材の 形状を好適なものとするためには、融着前に成形されたろう材の形状、寸法を適当な ものとすることでより容易になる。このろう材は、窓枠形状を有し、下記式によりより求 められる形状指数 Sが 2. 5以上 6以下のものが好まし 、。
[0019] [数 1]
S = w Z ( ( a— 2 w ) ■ T )
[0020] この式にぉ 、て、 wはろう材のサン幅（mm)を示し、 aはろう材の長辺長さを示し、 T はろう材の厚さ（mm)を示す（図 2参照)。融着前のろう材につ!、てその寸法を上記の ように規定するのは、形状指数 Sが 2. 5未満であると、融着時のろう材が隅にたまり形 状不良を生じさせるからであり、 6を超えると、ろう材の無駄が生じるからである。
[0021] ろう材となる Au—Sn系ろう材の組成は、特に限定されるものではなぐ Sn濃度 10 〜90重量％のものが適用できる。但し、好ましいろう材組成は、封止時の信頼性確 保の観点から、 Sn濃度 20〜25重量％、より好ましくは 20〜22重量％である。また、 ろう材の厚さは、封止を確実に行なうために、 10〜40 mとするのが好ましい。
[0022] 本発明に係るシールカバーの製造においては、シールカバー本体の面の面粗さ、 Auメツキ厚、ろう材寸法を調整することを除いては、従来のシールカバーの製造工程 と同様である。即ち、シールカバー本体を構成する材料 (コバール、 42ァロイ）力もな る板材を成型加工し、適宜に Niメツキ、 Auメツキを施した後にろう材を接合するもの である。
[0023] 本発明に係るシールカバーの製造工程として好適なものは、コバール、 42ァロイか らなる板材を圧延加工し、この際、面粗さを調整し、これを打ち抜き加工等によりシー ルカバーとして所望の寸法、形状に加工した後にろう材を接合するものである。この 圧延加工による面粗さは、圧延ロールの加工面の面粗さを調整することで調整可能 であり、圧延ロール加工面の面粗さは、研摩条件の調整等で調整可能である。
[0024] また、シールカバー本体に Niメツキ、 Auメツキを行う場合、上記のように面粗さの調 整及び成形加工された基材にメツキ処理を行う。このとき、メツキ後の表面の面粗さは 、基材の面粗さに追従することから、メツキ面に対して表面粗さの調整を行う必要はな ぐメツキ処理後のシールカバー本体に、そのままろう材を接合することでシールカバ 一とすることができる。
[0025] ろう材は、シールカバー本体へ接合する前に打ち抜き加工等により窓枠形状に成 型加工される。ろう材の接合は、融着により接合するのが好ましぐこの際の条件は、 ろう材の組成による力 加熱温度 310〜350°C、加熱時間 0. 1〜10分間とするのが 好ましい。また、ろう材の融着は、成型加工された箔状（固体状態)のろう材をシール カバー本体へ載置して融着させる方法の他、ペースト状のろう材をシールカバー本 体に印刷して融着させても良い。
[0026] 以上説明したように、本発明に係るハーメチックシールカバーにおいては、シール カバー本体に融着されるときのろう流れが制御されている。その結果、形状をほぼ維 持させてろう材を融着することができ、窓枠形状のろう材が融着されたシールカバー を効率的に製造することができる。
[0027] また、本発明に係るハーメチックシールカバーは、ろう流れが改善されていることか ら、ベースへ封止接合する際のろう流れも良好であり、ろう材の不規則な流れを抑制 できる。従って、ろう材の形状を好適なものとしたことと併せて、パッケージの欠陥の 要因となるベース内へのろう材の流れ込みを防止することができる。また、ろう流れが 改善されていることから、接合不良を生じさせるおそれもなぐ多量のろう材を使用す る必要もない。必要最小限のろう材の使用は、資源の有効利用にも資する。
[0028] 尚、本発明において、融着後のろう材の好ましい形状とは、略窓枠形状を有するも のであり、融着後のろう材のサン幅を Wとしたとき、融着前のろう材のサン幅 wに対し 、 0. 8w<W< l. 6wとなるようなものが好ましい。力かる関係を具備するシールカバ 一は、ベースに接合した際、ノ ッケージへのろう材の侵入等の欠陥が生じ難い。 図面の簡単な説明
[0029] [図 1]ろう材融着後のシールカバーの外観を模式的に示す図。
[図 2]ろう材の各部寸法を説明する図。
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、市販のコバール板 材について面粗さを種々調整して加工し、これに Au—Sn系ろう材を融着してシール カバーとし、そのろう材の形状、ノ ッケージ封止時の品質を評価した。
[0031] シールカバーの製造は、次のようにして行った。市販のコバール製の板材 (寸法： 幅 30mm X厚さ 0. 2mm、面粗さ 0. 8 m)〖こついて、圧延加工により面粗さを調整 した。本実施形態では、 # 1000研摩 +ラップ仕上げ、 # 1000研摩、 # 500研摩、 # 180研摩、 # 80研摩の各条件にて加工面粗度が調整された圧延ロールにて圧延 カロ工し、 0. 01 μ m、 0. 05 μ m、 0. 10 μ m、 0. 25 μ m、 0. 51 μ mの面粗さの板材 とした。そして、これらの板材から、プレス打ち抜き力卩ェで基材をカ卩ェし (寸法： 3. 5m 、厚さ 0. 1mm)、電解ノ レノレめつきにより Niを 2. 18 ^ πι, Au^O. 01〜0. 1 μ mメツキしてシールカバー本体とした。
[0032] 次に、このシールカバー本体に窓枠形状の Au— Snろう材（外法： 3. 5mm X 3. 5 mm、内寸： 3. Omm X 3. Omm、サン幅 0. 25mm)を融着してシールカバーを製造 した。尚、この場合の形状指数 Sは 3. 33である。ろう材の融着は、ろう材をシール力 バー本体上に位置決めして載置した後、電気炉に挿入し、窒素雰囲気で 300〜32 0°Cで 2分間加熱することにより行った。尚、融着するろう材としては、 Sn濃度 20、 21 、 22重量％の複数の Au—Snろう材を用いた。また、本実施形態では、ろう材組成等 によりそれぞれ 1000個のシールカバーを製造し、その歩留等を評価した。
[0033] 製造したシールカバーについては、まず、ろう材の形状を確認しつつ、融着後のろ う材の幅を測定しその平均を求めた。また、ろう材の幅が 400 m以下のものを合格 と判定し、合格品の歩留を算定した。
[0034] 次に、製造したシールカバーを用いてベースとの接合を行 、、評価を行った。使用 したベースは、アルミナ製である（寸法： 3. 8mm X 3. 8mm、高さ 2. Omm)。また、 前処理として、ベースの上面をタングステンでメタライズし、更に 3 μ mの Niメツキ、 0. 5 μ mの Auメツキをして 、る。
[0035] ベースとの接合は、上記ベースにシールカバーのろう材を融着した面を下にして載 置し、 10_5atmの真空中、温度 300〜330°Cで 3分間加熱して封止接合した。
[0036] 封止後、まず、フィレット幅 (パッケージを上方より見て、シールカバーよりはみ出た ろう材の幅）を測定した。その後、シールカバーをベース力 剥離し、ベース内部へ のろう材の流れ込みの有無を検討した。流れ込みの有無は、封止前後の融着幅の 差の平均値を侵入平均値として判定した。以上の評価結果を表 1に示す。
[0037] [表 1]
Figure imgf000009_0001
歩留： »着幅400 m以下のものを合格とする
総合判定:歩留、フィレット幅、 S入平均値の各結果から判定
[0038] 表 1から、シールカバー本体の面粗さを 0. 25 μ m以下とすることで、歩留、フィレツ ト幅、ろう材の流れ込みの総合的な判定が良好なものが得られることがわ力 た。特 に、面粗さに加え、 Auメツキ厚さを 0. 05 m以下とすることで、歩留が 95%以上とな り、ろう材の侵入のおそれも少ない極めて優れたシールカバーが得られることが確認 された。
[0039] 一方、面粗さが 0. 25 μ mを超える 0. 51 μ mのシールカバーは、融着幅の平均こ そ 400 /z mを下回るものの、歩留が大きく低下した。これは、かかる面粗さのシール力 バー本体にろう材を融着すると、ろう材が、図 1 (a)のような不定形となるものが多いか らである。そして、ノ ッケージとしたときの評価についても、フィレット幅、侵入平均値 が共に急激に悪ィ匕した。封止時において、このようなろう材の流れ込みが生じる場合 、ろう材がシールカバーの Niメツキと反応し、 Niメツキ中に介在するガスが放出され、 パッケージ内部の半導体素子に悪影響を及ぼす (例えば、水晶振動子の周波数の 変動が生じる）おそれがある。
産業上の利用可能性
本発明に係る方法によれば、窓枠形状のろう材が融着されたノ、ーメチックシール力 バーを効率的に製造することができ、本発明に係るハーメチックシールカバーは、ろ う流れが改善されていることから、ろう材の形状を好適なものとしたことと併せて、パッ ケージの欠陥の要因となるベース内へのろう材の流れ込みを防止することができる。 接合不良を生じさせるおそれもなぐ多量のろう材を使用する必要もない。必要最小 限のろう材の使用は、資源の有効利用にも資する。

Claims

請求の範囲
[1] シールカバー本体と、該シールカバー本体表面に融着された Au— Snろう材とを備 えるハーメチックシールカバーにぉ ヽて、
前記シールカバー本体の Au— Sn系ろう材が融着される面の JIS B0601で規定さ れる表面粗さが 0. 005-0. 25 mであることを特徴とするハーメチックシールカバ
[2] Au—Snろう材は、シールカバー本体に Auメツキをした後に融着されるものであり、 前記 Auメツキの厚さは 0. 003〜0. 05 mである請求項 1記載のハーメチックシー ノレカノく一。
[3] シールカバー本体に融着される Au— Snろう材は、窓枠形状を有し、下記式により求 められる形状指数 Sが 2. 5以上 6以下であるものが融着された請求項 1又は請求項 2 に記載のハーメチックシールカバー。
[数 1]
S二 w Z ( ( a— 2 w ) ■ T ) ここで、 wはろう材のサン幅（mm)を示し、 aはろう材の長辺長さを示し、 Tはろう材の 厚さ（mm)を示す。
[4] シールカバー本体は、コバール又は 42ァロイからなる請求項 1〜請求項 3のいずれ 力 1項に記載のハーメチックシールカバー。
[5] シールカバー本体に Niメツキが施され、 Niメツキ及び Auメツキの上に Au—Sn系ろう 材が融着されている請求項 1〜請求項 4のいずれ力 1項に記載のハーメチックシール カバー。
[6] Niメツキの厚さは、 0. 01〜5 μ mである請求項 5記載のハーメチックシールカバー。
[7] Au— Sn系ろう材の Sn濃度は、 10〜90重量％である請求項 1〜請求項 6のいずれ 力 1項に記載のハーメチックシールカバー。
[8] 融着後のろう材のサン幅を Wとしたとき、融着前のろう材のサン幅 wに対し、 0. 8w<
W< 1. 6wとなっている請求項 1〜請求項 7のいずれ力 1項に記載のハーメチックシ 一ノレカノ 一。
[9] コバール又は 42ァロイからなる板材を成型してシールカバー本体に Au— Sn系ろう 材を融着するハーメチックシールカバーの製造方法において、
前記 Au— Sn系ろう材を融着する前に、前記板材を圧延加工することにより、 JIS B0601で規定される表面粗さが 0. 005-0. 25 mとすることを特徴とする方法。
[10] 圧延加工後に Niメツキ及び Auメツキをする請求項 9記載のハーメチックシールカバ 一の製造方法。
[11] Auメツキの厚さは、 0. 003〜0. 05 μ mである請求項 10記載のハーメチックシール カバーの製造方法。
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