JP2007142054A - Seal cover and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールカバーおよびその製造方法に関する。該シールカバーは、ハーメチックシール工程において、半導体装置の気密封止に好適に用いることができる。 The present invention relates to a seal cover and a manufacturing method thereof. The seal cover can be suitably used for hermetic sealing of the semiconductor device in the hermetic sealing step.
半導体素子のパッケージングの一種に図１および図２に示すようなセラミックパッケージがある。図１および図２のセラミックパッケージにおいて、セラミック基板１は、下層板と中間板と上層板の３つの板が一体化された構造となっている。下層板は中央部に半導体素子接合用のメタライズ層を有し、中間板はその表面にリードパターンが形成されているとともに中央部に開口を有し、上層板は中間板の表面のリードパターンのリードの内側先端部が露出する大きさの開口を有する。セラミック基板１の長辺側部には前記リードパターンの各リード外側先端と導通するように接合された金属リード２が設けられている。そして、セラミック基板１の上層部表面の開口周囲部にはシールカバー接着用のメタライズ層３が形成されている。メタライズ層３および前記リードパターンは通常Ｍｏ−Ｍｎ系の導電ペーストで形成され、これらとリード２には金メッキが施されている。
One type of semiconductor element packaging is a ceramic package as shown in FIGS. 1 and 2, the
図１および図２に示すセラミックパッケージを用いる半導体素子は、次のようにして作製することができる。まず半導体素子４をセラミック基板１の中央部のくぼみに接合し、半導体素子４上の電極とリードパターンの内側先端リード部とを細いコネクター線で結合する。その後、メタライズ層３の上にロウ材５とシールカバー材６とを一体化したシールカバー７を載せ、ロウ材５の融点以上に加熱した後、冷却して、シールカバー７をメタライズ層３に融着させる。シールカバー７はメタライズ層３と隙間なく接合され、半導体素子４が基板１内に封止される。このようにして、図１および図２に示すセラミックパッケージを用いる半導体素子を作製することができる。なお、このような組立工程は、ハーメチックシール工程と言われる。
The semiconductor element using the ceramic package shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured as follows. First, the
シールカバー７のロウ材５には一般的に金スズ合金からなるロウ材、金ゲルマニウム合金からなるロウ材などが用いられ、シールカバー材６には一般的に鉄ニッケル合金、コバール系合金、銅あるいは銅合金、セラミック等が用いられている。
The
前記したハーメチックシール工程においては、あらかじめロウ材５とシールカバー材６を一体化したシールカバー７を用いることが一般的に採用されている。セラミック基板１とロウ材５とシールカバー材６の３点を封止時に積層する方法は組み付けに手間がかかるからである。あらかじめロウ材５とシールカバー材６を接合する方法としては、熱圧着法、溶融法、圧接法、スポット溶接法等がある。
In the above-described hermetic sealing step, it is generally employed to use a seal cover 7 in which the
ロウ材５とシールカバー材６とを一体化したシールカバー７に関する技術は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
Techniques relating to the seal cover 7 in which the
特許文献１では、特にハーメチックシール工程において基板のメタライズ層とロウ材との間に発生するボイドに起因するリーク不良を防止するための技術が開示されている。具体的には、ボイド発生の原因となるロウ材上の酸化皮膜の発生を避けるべく、ロウ材の表面に厚さ０．０１〜１．０μｍの金、白金等の酸化し難い金属層を設ける発明が開示されている。
特許文献２では、コイル状またはシート状のシールカバー材の片面に厚さ０．０５〜１．０μｍの金メッキを施した後、シールカバーの形状に打ち抜き、該金メッキ上にロウ材を接合する発明が開示されている。該発明は、シールカバー材を打ち抜いた後に全面を金メッキする従来方法よりもコストの低減を図ることができる。
特許文献３では、鉄ニッケル合金およびコバール合金のいずれかからなるフォイル状のシールカバー材にＮｉを被覆し、融点が２６０℃以上でＡｕを主成分とするフォイル状のロウ材にＡｕを被覆し、前記被覆後のシールカバー材とロウ材を重ね合わせ、ロウ材をシールカバー材に溶融接合した後、プレス機を用いて打ち抜くか、または所定寸法に切断することを特徴とするハーメチックシールカバーの製造方法が開示されている。該発明は、コストを大幅に削減でき、量産性、経済性において有利である。
In
しかし、これらのシールカバーにおいては、カバー材と基板との間ではがれが生じるなど、気密封止に問題が生じる場合があった。 However, in these seal covers, there are cases where problems arise in hermetic sealing, such as peeling between the cover material and the substrate.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ハーメチックシール工程で確実に気密封止をすることができるシールカバーおよびその製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this problem, Comprising: It aims at providing the sealing cover which can perform airtight sealing reliably at a hermetic sealing process, and its manufacturing method.
本発明に係るシールカバーの第一の態様は、鉄およびニッケルを含む合金からなるシールカバー材と、該シールカバー材の少なくとも片面に設けられた金メッキ層と、該金メッキ層の上に設けられた金スズ合金からなるロウ材とからなり、シールカバー材中のニッケルがロウ材中に拡散していないことを特徴とする。 A first aspect of the seal cover according to the present invention is a seal cover material made of an alloy containing iron and nickel, a gold plating layer provided on at least one surface of the seal cover material, and provided on the gold plating layer. It is made of a brazing material made of a gold-tin alloy, and nickel in the seal cover material is not diffused in the brazing material.
本発明に係るシールカバーの第二の態様は、鉄およびニッケルを含む合金からなり、少なくとも片面に金メッキ層が設けられ、熱処理が施されたシールカバー材と、該金メッキ層の上に接合された金スズ合金からなるロウ材とからなることを特徴とする。 A second aspect of the seal cover according to the present invention is made of an alloy containing iron and nickel, and is provided with a gold plating layer on at least one surface, and is subjected to heat treatment and bonded onto the gold plating layer. It is characterized by comprising a brazing material made of a gold-tin alloy.
本発明に係るシールカバーの第三の態様は、鉄およびニッケルを含む合金からなるシールカバー材の少なくとも片面に、ニッケルを被覆せずに金メッキを施した後、該シールカバー材を熱処理し、その後、金メッキを施した前記片面に、金スズ合金からなるロウ材を接合することにより得られたことを特徴とする。 In a third aspect of the seal cover according to the present invention, at least one surface of a seal cover material made of an alloy containing iron and nickel is plated with gold without covering nickel, and then the heat treatment is performed on the seal cover material. It is obtained by bonding a brazing material made of a gold-tin alloy to the one surface subjected to gold plating.
前記熱処理として、３５０℃以上の温度で、２〜４分間の熱処理が施されていることが好ましい。また、前記接合として、溶融接合や熱圧着接合が用いられていることが好ましい。 The heat treatment is preferably performed at a temperature of 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes. Moreover, it is preferable that fusion bonding or thermocompression bonding is used as the bonding.
前記鉄およびニッケルを含む合金は、鉄−ニッケル合金またはコバール合金であることが好ましい。ここで、鉄−ニッケル合金とは、主成分が鉄とニッケルからなる二元系合金のことであり、コバール合金とは、主成分の組成がＦｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏである３元系合金のことである。 The alloy containing iron and nickel is preferably an iron-nickel alloy or a kovar alloy. Here, the iron-nickel alloy is a binary alloy whose main components are iron and nickel, and the Kovar alloy is a ternary whose main component composition is Fe-29% Ni-17% Co. It is a system alloy.
本発明に係るシールカバーの製造方法は、鉄およびニッケルを含む合金からなるシールカバー材の少なくとも片面に、ニッケルを被覆せずに金メッキを施した後、該シールカバー材を熱処理し、その後、金メッキを施した前記片面に金スズ合金からなるロウ材を接合することを特徴とする。前記熱処理は、３５０℃以上の温度で、２〜４分間行うことが好ましい。また、前記ロウ材として、金メッキが施されたロウ材を用いることが好ましい。 The method for producing a seal cover according to the present invention includes performing gold plating without coating nickel on at least one surface of a seal cover material made of an alloy containing iron and nickel, then heat-treating the seal cover material, and then gold plating The brazing material which consists of a gold tin alloy is joined to the said single side | surface which gave. The heat treatment is preferably performed at a temperature of 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes. The brazing material is preferably a brazing material plated with gold.
前記接合として、溶融接合または熱圧着接合を用いることができる。ここで、溶融接合とは、ロウ材の融点以上に加熱して行う接合のことであり、熱圧着接合とは、接合物同士を加圧しつつ、ロウ材の融点を超えないように加熱して行う接合のことである。 As the bonding, fusion bonding or thermocompression bonding can be used. Here, fusion bonding refers to bonding performed by heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the brazing material, and thermocompression bonding is performed so as not to exceed the melting point of the brazing material while applying pressure to each other. It is joining to be performed.
本発明では、ニッケルを被覆せずに金メッキしたシールカバー材を熱処理しているので、シールカバー材から金スズ合金からなるロウ材へのニッケルの拡散が起きにくい。 In the present invention, since the gold-sealed seal cover material without being coated with nickel is heat-treated, the diffusion of nickel from the seal cover material to the brazing material made of a gold-tin alloy hardly occurs.
このため、本発明に係るシールカバーを基板上に載せてロウ材を加熱し、溶融させた場合、ロウ材中へのニッケルの拡散や、該拡散によって生じるロウ材中におけるＳｎＮｉ化合物の析出および難溶融化合物の生成がなく、信頼性の高い気密封止をすることができる。 For this reason, when the brazing material is heated and melted by placing the seal cover according to the present invention on the substrate, the nickel diffusion into the brazing material and the precipitation and difficulty of the SnNi compound in the brazing material caused by the diffusion. There is no generation of a molten compound, and highly reliable hermetic sealing can be achieved.
シールカバー材として、鉄ニッケル合金およびコバール合金は、セラミックス基板との熱膨張係数の差が小さいという点で優れる。また、ロウ材として、金スズ合金は、環境に悪影響のある鉛を含まず、比較的融点が低くて扱い易いという点で優れる。 As the seal cover material, iron-nickel alloy and Kovar alloy are excellent in that the difference in thermal expansion coefficient from the ceramic substrate is small. Further, as a brazing material, a gold-tin alloy is excellent in that it does not contain lead that has an adverse effect on the environment, and has a relatively low melting point and is easy to handle.
しかし、シールカバー材として鉄ニッケル合金またはコバール合金を用い、ロウ材として金スズ合金を用いた場合、シールカバー材６とセラミック基板１との良好な気密封止ができなくなる場合があった。
However, when an iron-nickel alloy or a kovar alloy is used as the seal cover material and a gold-tin alloy is used as the brazing material, there is a case where the hermetic sealing between the seal cover material 6 and the
本発明者は、この問題に取り組み、その原因究明に努めた。その結果、鉄ニッケル合金、コバール合金中のニッケルが、ハーメチックシール工程において金スズ合金からなるロウ材中に拡散し、ＮｉＳｎ化合物が金スズ合金中に析出し、このためシールカバー材６とセラミック基板１との気密封止ができなくなることを見出した。 The present inventor tackled this problem and tried to investigate the cause. As a result, nickel in the iron-nickel alloy and Kovar alloy diffuses in the brazing material made of the gold-tin alloy in the hermetic sealing process, and the NiSn compound precipitates in the gold-tin alloy. Therefore, the seal cover material 6 and the ceramic substrate It was found that hermetic sealing with 1 could not be performed.
また、従来から、シールカバー材６の表面には金メッキが施されていたが、単にシールカバー材６の表面に金メッキを施すだけでは、シールカバー材中のニッケルがロウ材中へ拡散することは防止できないことも見出した。具体的には、シールカバー材６とロウ材５を、シールカバー材６の表面の金メッキ層を挟んで基板の気密封止時にロウ材５の溶融温度まで加熱するので、金メッキ層はロウ材と共に溶けてしまって溶融物を形成し、この溶融物中にＮｉが拡散することを見出した。
Conventionally, the surface of the seal cover material 6 has been gold-plated. However, by simply gold-plating the surface of the seal cover material 6, nickel in the seal cover material will not diffuse into the brazing material. I also found that I can't prevent it. Specifically, since the seal cover material 6 and the
そこで、発明者は、金メッキ層を有するシールカバー材をロウ材とは別に単体で一度加熱し、その後、該シールカバー材にロウ材を積層して接合し、シールカバーを作製した。このシールカバーを基板に載せて、ロウ材を加熱し、溶融させて接合させると、シールカバー材からロウ材中へのニッケルの拡散がなく、高い気密封止性が得られることを見出した。金メッキ層を有するシールカバー材をロウ材とは別に単体で一度加熱することで、シールカバー材中のニッケルが金メッキ層中にある程度拡散し、ニッケルの拡散を防止するバリアとなると考えられるため、ハーメチックシール工程においてもニッケルがロウ材中に拡散しなかったためと思われる。 Therefore, the inventor once heated the seal cover material having the gold plating layer separately from the brazing material, and then laminated and joined the brazing material to the seal cover material to produce a seal cover. It was found that when this seal cover is placed on a substrate and the brazing material is heated, melted and bonded, there is no diffusion of nickel from the seal cover material into the brazing material, and high hermetic sealing performance is obtained. It is considered that the seal cover material having a gold plating layer is heated once separately from the brazing material, so that nickel in the seal cover material diffuses to some extent in the gold plating layer and becomes a barrier to prevent nickel diffusion. This is probably because nickel did not diffuse into the brazing material in the sealing process.
以上の知見に基づき、本発明者は本発明を完成するに至った。 Based on the above findings, the present inventor has completed the present invention.
本発明に係るシールカバーは、鉄およびニッケルを含む合金からなるシールカバー材に、ニッケルを被覆せず金を被覆した後、熱処理をし、さらに、熱処理後のシールカバー材に、ロウ材としてのＡｕＳｎ合金を接合したものである。前記熱処理は、３５０℃以上の温度での２〜４分間の加熱であることが好ましい。 The seal cover according to the present invention is a seal cover material made of an alloy containing iron and nickel, coated with gold without coating nickel, and then heat-treated, and further, the seal cover material after heat treatment was used as a brazing material. An AuSn alloy is joined. The heat treatment is preferably heating at a temperature of 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes.
シールカバー材としては、鉄ニッケル合金またはコバール合金を好適に用いることができる。前述のように、鉄ニッケル合金およびコバール合金は、セラミックス基板との熱膨張係数の差が小さいという点でシールカバー材として優れる。 As the seal cover material, an iron nickel alloy or a kovar alloy can be suitably used. As described above, the iron-nickel alloy and the Kovar alloy are excellent as a seal cover material in that the difference in thermal expansion coefficient from the ceramic substrate is small.
本発明に係るシールカバーにおいては、ニッケルを被覆せず金を被覆する。これにより、高濃度のニッケルが金被覆に隣接して存在することを避け、金被覆によるニッケルの拡散防止効果を確実とするという利点がある。また、ニッケルを被覆する工程を経ないため経済性に優れる。ニッケルを被覆してから金を被覆しても、被覆された高濃度のニッケルの拡散を防止し切れず、金スズ合金からなるロウ材中にニッケルが拡散してしまい、シールカバー材６とセラミック基板１との気密封止ができなくなる場合がある。
In the seal cover according to the present invention, gold is coated without coating nickel. This avoids the presence of a high concentration of nickel adjacent to the gold coating and has the advantage of ensuring the nickel diffusion preventing effect of the gold coating. Moreover, since it does not go through the step of coating nickel, it is excellent in economic efficiency. Even if the gold is coated after the nickel is coated, the diffusion of the coated high concentration of nickel cannot be prevented, and the nickel diffuses into the brazing material made of the gold-tin alloy. In some cases, hermetic sealing with the
ニッケルを被覆せずに金を被覆したシールカバー材を３５０℃以上の温度で２〜４分間熱処理することで、シールカバー材中のニッケルが金メッキ層中にある程度拡散し、ニッケルの拡散を防止するバリアとなると考えられる。 The seal cover material coated with gold without being coated with nickel is heat-treated at a temperature of 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes, so that nickel in the seal cover material diffuses to some extent in the gold plating layer and prevents nickel diffusion. It is considered to be a barrier.
ロウ材としては金スズ合金を用いるが、金スズ合金は環境に悪影響のある鉛を含まず、比較的融点が低くて扱い易いという点で優れる。金スズ合金としては、ＡｕとＳｎの比率が８０：２０〜７８：２２の範囲のものを用いることが、低溶融温度のロウ材となる点で好ましい。 A gold-tin alloy is used as the brazing material, but the gold-tin alloy is excellent in that it does not contain lead that has an adverse effect on the environment, and has a relatively low melting point and is easy to handle. As the gold-tin alloy, it is preferable to use an Au / Sn ratio in the range of 80:20 to 78:22 from the viewpoint of a low melting temperature brazing material.
本発明に係るシールカバーは、例えば、以下のようにして製造することができる。 The seal cover according to the present invention can be manufactured, for example, as follows.
シールカバー材として、例えばフープ状の４２合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）を用いる。フープ状の４２合金（以下、４２合金材と記す。）の片面に金メッキを連続的に施す。金メッキの方法としては、電解メッキ法、無電解メッキ法等の一般的な方法を用いることができるが、メッキ効率の点で、電解メッキ法を用いることが好ましい。 For example, a hoop-shaped 42 alloy (Fe-42% Ni) is used as the seal cover material. Gold plating is continuously applied to one side of a hoop-shaped 42 alloy (hereinafter referred to as 42 alloy material). As a gold plating method, a general method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method can be used, but it is preferable to use an electrolytic plating method from the viewpoint of plating efficiency.
次に、金メッキされた４２合金材を加熱炉に通し、４２合金材の各部の温度が３５０℃以上となるように熱処理をする。具体的な熱処理条件は、熱処理温度を３５０℃以上とし、熱処理時間を２〜４分間とする。熱処理雰囲気は不活性雰囲気とする。加熱炉内の温度を３５０℃以上とするのは、４２合金材中のニッケルを、金メッキ中に所要量拡散させるためである。熱処理時間を２分以上とするのは、２分未満では、ニッケルの金メッキ中への拡散が不十分となるからである。熱処理時間を４分以下とするのは、熱処理時間が４分を超えると４２合金材への熱的悪影響が懸念されるからである。熱処理後は４２合金材を炉外で放置し、除冷する。 Next, the gold-plated 42 alloy material is passed through a heating furnace and heat treated so that the temperature of each part of the 42 alloy material is 350 ° C. or higher. Specific heat treatment conditions are a heat treatment temperature of 350 ° C. or higher and a heat treatment time of 2 to 4 minutes. The heat treatment atmosphere is an inert atmosphere. The reason why the temperature in the heating furnace is set to 350 ° C. or more is to diffuse a required amount of nickel in the 42 alloy material during gold plating. The reason for setting the heat treatment time to 2 minutes or more is that if the heat treatment time is less than 2 minutes, the diffusion of nickel into the gold plating becomes insufficient. The reason for setting the heat treatment time to 4 minutes or less is that if the heat treatment time exceeds 4 minutes, there is a concern about thermal adverse effects on the 42 alloy material. After the heat treatment, the 42 alloy material is left outside the furnace and cooled.
一方、ロウ材としては、連続鋳造等で製作した金スズ合金の帯状材を、温間でさらに厚さ１０〜１００μｍ程度まで薄く圧延してフォイル状にし、所定幅に仕上げたものを用いる。そして、酸処理等により、両表面の酸化膜を除去する。両表面の酸化膜を除去した後、表面酸化を防止するため、両表面に金メッキをする。金メッキの方法としては、電解メッキ法、無電解メッキ法等の一般的な方法を用いることができるが、メッキ効率の点で、電解メッキ法を用いることが好ましい。 On the other hand, as the brazing material, a gold-tin alloy belt-shaped material manufactured by continuous casting or the like is further thinly rolled to a thickness of about 10 to 100 μm to form a foil and finished to a predetermined width. Then, the oxide films on both surfaces are removed by acid treatment or the like. After removing the oxide films on both surfaces, gold plating is applied to both surfaces in order to prevent surface oxidation. As a gold plating method, a general method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method can be used, but it is preferable to use an electrolytic plating method from the viewpoint of plating efficiency.
次に、熱処理後の４２合金材の金メッキ面に、金メッキの施されたロウ材を重ね、加熱炉内でロウ材の融点以上の温度で熱処理を行い、ロウ材を４２合金材に溶融接合する。加熱炉の雰囲気は不活性雰囲気とする。 Next, the gold-plated brazing material is superposed on the gold-plated surface of the 42 alloy material after the heat treatment, and the heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the brazing material in a heating furnace to melt-bond the brazing material to the 42 alloy material. . The atmosphere of the heating furnace is an inert atmosphere.
ロウ材が溶融接合された４２合金材を、所定の形状に成形して、本発明に係るシールカバーを得ることができる。図３に、この場合の製造工程フロー図を示す。 The 42 alloy material melt-bonded with the brazing material is molded into a predetermined shape, and the seal cover according to the present invention can be obtained. FIG. 3 shows a manufacturing process flow chart in this case.
また、本発明に係るシールカバーは、前述のように、４２合金材とロウ材を接合してから所定の形状に成形して製造するのではなく、４２合金材を所定の形状にプレス機等を用いて打ち抜いてから、ロウ材を接合して製造することもできる。 Further, as described above, the seal cover according to the present invention is not manufactured by joining the 42 alloy material and the brazing material and then molding the 42 alloy material into a predetermined shape. It is also possible to manufacture by joining a brazing material after punching out using.
具体的には、前述のように金メッキをし、熱処理をされた４２合金材を、所定の形状にプレス機等を用いて成形するとともに、前述のようにして鋳造、圧延され、金メッキを施されたロウ材を同一寸法の形状にプレス機等を用いて成形する。得られた所定形状の４２合金材の金メッキ面に、金メッキの施されたロウ材を積層する。この積層体に一定の荷重を加えつつ、ロウ材の融点以上の温度とならないように加熱して、ロウ材を４２合金材に熱圧着し、本発明に係るシールカバーを得ることもできる。図４に、この場合の製造工程フロー図を示す。 Specifically, the 42 alloy material that has been gold-plated and heat-treated as described above is formed into a predetermined shape using a press or the like, and is cast, rolled, and gold-plated as described above. The brazing material is formed into a shape with the same dimensions using a press or the like. A gold-plated brazing material is laminated on the gold-plated surface of the obtained 42 alloy material having a predetermined shape. It is also possible to obtain a seal cover according to the present invention by heating the laminated body so as not to reach a temperature equal to or higher than the melting point of the brazing material while applying a certain load, and thermocompression bonding the brazing material to the 42 alloy material. FIG. 4 shows a manufacturing process flow chart in this case.
（実施例１）
シールカバー材としては、厚さ０．１ｍｍの４２合金のフォイル材の片面に、０．０１μｍ厚の金メッキを電解メッキ法により連続的に被覆した後、連続炉で、３５０℃以上で２〜４分間の熱処理を行ったものを用いた。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。加熱後は、大気中に放置し、除冷した後、フォイル材の幅を２．３５ｍｍに切断した。なお、実施例１および２、比較例１〜６で行う金メッキはいずれも電解メッキ法により行った。
Example 1
As a seal cover material, 0.01 μm-thick gold plating is continuously coated on one side of a 42-alloy foil material having a thickness of 0.1 mm by electrolytic plating, and then 2-4 at 350 ° C. or higher in a continuous furnace. What was heat-processed for minutes was used. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. After heating, the film was left in the atmosphere, and after cooling, the width of the foil material was cut to 2.35 mm. In addition, all the gold plating performed in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6 was performed by an electrolytic plating method.
一方、ロウ材としては、Ｓｎを２０質量％含有するＡｕＳｎ共晶合金を連続鋳造した後、温間加工にて厚さ０．０１ｍｍに圧延仕上げしたものを用いた。幅は２．３５ｍｍに切断した。その後、フォイル状のロウ材の両表面を脱脂し、塩酸でエッチングした後、両表面に厚さ０．１μｍの金メッキを施した。 On the other hand, as the brazing material, an AuSn eutectic alloy containing 20% by mass of Sn was continuously cast and then rolled to a thickness of 0.01 mm by warm working. The width was cut to 2.35 mm. Thereafter, both surfaces of the foil-like brazing material were degreased and etched with hydrochloric acid, and then gold plating with a thickness of 0.1 μm was applied to both surfaces.
得られた２．３５ｍｍ幅のシールカバー材の金メッキ面に２．３５ｍｍ幅のロウ材を重ね合わせたものを、連続炉により３６０℃に加熱し、溶融接合した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。ロウ材が接合した２．３５ｍｍ幅のシールカバー材を２．３５ｍｍの長さにプレス機で切断し、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 A 2.35 mm wide seal cover material obtained by superimposing a 2.35 mm wide brazing material on the gold-plated surface was heated to 360 ° C. in a continuous furnace and melt bonded. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. The 2.35 mm wide seal cover material joined with the brazing material was cut to a length of 2.35 mm with a press machine to produce 100 2.35 mm □ seal covers.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視し、はがれのないことを確認した。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. The joints were visually observed for all 100 seal covers, and it was confirmed that there was no peeling. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（実施例２）
シールカバー材としては、厚さ０．１ｍｍの４２合金のフォイル材の片面に、０．０１μｍ厚の金メッキを連続的に被覆した後、連続炉で、３５０℃以上で２〜４分間の熱処理を行ったものを用いた。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。加熱後は、大気中に放置し、除冷した後、フォイル材を２．３５ｍｍ□にプレス打ち抜きをした。
(Example 2)
As a seal cover material, a gold alloy plating with a thickness of 0.01 μm is continuously coated on one side of a foil material of 42 mm alloy with a thickness of 0.1 mm, followed by heat treatment at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes. What was done was used. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. After heating, the film was left in the atmosphere, and after cooling, the foil material was press-punched to 2.35 mm □.
一方、ロウ材としては、Ｓｎを２０質量％含有する金スズ共晶合金を連続鋳造した後、温間加工にて厚さ０．０１ｍｍに圧延仕上げしたものを用いた。形状は、２．３５ｍｍ□となるようにプレス打ち抜きをした。その後、フォイル状のロウ材の両表面を脱脂し、塩酸でエッチングした後、両表面に厚さ０．１μｍの金メッキを施した。 On the other hand, as a brazing material, a gold-tin eutectic alloy containing 20% by mass of Sn was continuously cast, and then rolled to a thickness of 0.01 mm by warm working. The punching was performed so that the shape was 2.35 mm □. Thereafter, both surfaces of the foil-like brazing material were degreased and etched with hydrochloric acid, and then gold plating with a thickness of 0.1 μm was applied to both surfaces.
このようにして得られたカバー材の金メッキ面にロウ材を重ね合わせたものを、ダミー材を介して加圧冶具で一定荷重を加えながら、連続炉で加熱し、熱圧着した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。このようにして、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 The cover material obtained by superimposing the brazing material on the gold-plated surface was heated in a continuous furnace and thermocompression-bonded while applying a constant load with a pressure jig through a dummy material. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. In this manner, 100 2.35 mm square seal covers were produced.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視し、はがれのないことを確認した。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. The joints were visually observed for all 100 seal covers, and it was confirmed that there was no peeling. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（比較例１）
比較例１は、シールカバー材の金メッキの下地処理として２．０μｍ厚のニッケルメッキを電解メッキ法により施したこと以外は、実施例１と同じ条件で製作、評価を行った。ニッケルメッキの上に０．０１μｍ厚の金メッキを施した後、３５０℃以上で時間２〜４分間の熱処理を行った。このようにして得られたシールカバー材に、ロウ材を、実施例１と同様にして溶融接合して、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。なお、比較例１〜４で行うニッケルメッキはいずれも電解メッキ法により行った。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was manufactured and evaluated under the same conditions as in Example 1 except that 2.0 μm-thick nickel plating was applied by electrolytic plating as a base treatment for gold plating of the seal cover material. After gold plating with a thickness of 0.01 μm was applied on the nickel plating, heat treatment was performed at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes. The brazing material was melt-bonded to the seal cover material thus obtained in the same manner as in Example 1 to produce 100 2.35 mm □ seal covers. In addition, all the nickel plating performed in Comparative Examples 1 to 4 was performed by an electrolytic plating method.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視したところ、２個のシールカバーにはがれが生じていた。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. When all the 100 seal covers were visually inspected, the two seal covers were peeled off. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（比較例２）
比較例２は、シールカバー材の金メッキの下地処理として２．０μｍ厚のニッケルメッキを施したこと以外は、実施例２と同じ条件で製作、評価を行った。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 was manufactured and evaluated under the same conditions as Example 2 except that nickel plating with a thickness of 2.0 μm was applied as a base treatment for gold plating of the seal cover material.
ニッケルメッキの上に０．０１μｍ厚の金メッキを施した後、３５０℃以上で２〜４分間の熱処理を行った。このようにして得られたシールカバー材に、実施例２と同様にしてロウ材を熱圧着して、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 After gold plating with a thickness of 0.01 μm was applied on the nickel plating, heat treatment was performed at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes. A brazing material was thermocompression bonded to the seal cover material thus obtained in the same manner as in Example 2 to produce 100 2.35 mm □ seal covers.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視したところ、１個のシールカバーにはがれが生じていた。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. When all of the 100 seal covers were visually inspected at the joints, one seal cover was peeled off. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（比較例３）
比較例３は、シールカバー材に０．０１μｍ厚の金メッキを施した後、熱処理（３５０℃以上で２〜４分間）を行っていない以外は、実施例１と同じ条件で製作、評価を行った。
(Comparative Example 3)
Comparative Example 3 was manufactured and evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the seal cover material was gold-plated to a thickness of 0.01 μm and then was not subjected to heat treatment (at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes). It was.
得られたシールカバー材に、ロウ材を、実施例１と同様にして溶融接合して、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 The resulting seal cover material was melt bonded to the brazing material in the same manner as in Example 1 to produce 100 2.35 mm □ seal covers.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視したところ、１１個のシールカバーにはがれが生じていた。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. When all of the 100 seal covers were visually inspected, the 11 seal covers were peeled off. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（比較例４）
比較例４は、２．０μｍ厚のニッケルメッキの上に０．０１μｍ厚の金メッキを施した後、熱処理（３５０℃以上で２〜４分間）を行っていない以外は、比較例２と同じ条件で製作、評価を行った。
(Comparative Example 4)
Comparative Example 4 has the same conditions as Comparative Example 2 except that a 0.01 μm thick gold plating is applied on a 2.0 μm thick nickel plating and no heat treatment (350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes) is performed. The production and evaluation were performed.
得られたシールカバー材に、実施例２と同様にしてロウ材を熱圧着して、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 In the same manner as in Example 2, a brazing material was thermocompression bonded to the obtained seal cover material to produce 100 2.35 mm □ seal covers.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視したところ、７個のシールカバーにはがれが生じていた。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. When all of the 100 seal covers were visually inspected, the 7 seal covers were peeled off. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（比較例５）
比較例５は、シールカバー材に０．０１μｍ厚の金メッキを施した後、熱処理（３５０℃以上で２〜４分）を行っていない以外は、実施例１と同じ条件で製作、評価を行った。
(Comparative Example 5)
Comparative Example 5 was manufactured and evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the seal cover material was gold-plated with a thickness of 0.01 μm, and then heat treatment (2 to 4 minutes at 350 ° C. or higher) was not performed. It was.
得られたシールカバー材に、ロウ材を、実施例１と同様にして溶融接合して、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 The resulting seal cover material was melt bonded to the brazing material in the same manner as in Example 1 to produce 100 2.35 mm □ seal covers.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視したところ、９個のシールカバーにはがれが生じていた。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. When all the 100 seal covers were visually inspected at the joints, the 9 seal covers were peeled off. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
（比較例６）
比較例６は、シールカバー材に０．０１μｍ厚の金メッキを施した後、熱処理（３５０℃以上で２〜４分）を行っていない以外は、実施例２と同じ条件で製作、評価を行った。
(Comparative Example 6)
Comparative Example 6 was manufactured and evaluated under the same conditions as in Example 2 except that the seal cover material was gold-plated to a thickness of 0.01 μm and then not subjected to heat treatment (at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes). It was.
得られたシールカバー材に、実施例２と同様にしてロウ材を熱圧着して、２．３５ｍｍ□のシールカバーを１００個製作した。 In the same manner as in Example 2, a brazing material was thermocompression bonded to the obtained seal cover material to produce 100 2.35 mm □ seal covers.
次に、得られた１００個のシールカバーを用いて、連続炉で３２０℃まで加熱することにより、パッケージを封止した。連続炉の雰囲気は窒素雰囲気とした。１００個のシールカバーの全てについて接合部を目視したところ、８個のシールカバーにはがれが生じていた。表１に実験条件およびはがれの発生結果を示す。 Next, using the 100 seal covers obtained, the package was sealed by heating to 320 ° C. in a continuous furnace. The atmosphere of the continuous furnace was a nitrogen atmosphere. When all of the 100 seal covers were visually inspected at the joints, the 8 seal covers were peeled off. Table 1 shows the experimental conditions and the results of peeling.
表１からわかるように、本発明の範囲内の実施例１および２は、シールカバー材にニッケルを被覆せずに金を被覆しており、かつ、金を被覆した後にシールカバー材を３５０℃以上で２〜４分間の熱処理を行っているので、パッケージを封止した後のはがれは生じていない。 As can be seen from Table 1, in Examples 1 and 2 within the scope of the present invention, the seal cover material was coated with gold without coating with nickel, and the seal cover material was coated at 350 ° C. after coating with gold. Since the heat treatment is performed for 2 to 4 minutes as described above, no peeling occurs after the package is sealed.
比較例１および２は、金を被覆した後にシールカバー材に３５０℃以上で２〜４分間の熱処理を行っているが、金を被覆する前にニッケルをシールカバー材に被覆している。このため、パッケージを封止した後、１００個中２個および１個のはがれが発生した。 In Comparative Examples 1 and 2, the seal cover material was heat-treated at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes after being coated with gold, but before the gold was coated, nickel was coated on the seal cover material. For this reason, after the package was sealed, two of 100 pieces and one piece of peeling occurred.
比較例３および４は、金を被覆する前にニッケルをシールカバー材に被覆しているだけでなく、金を被覆した後にシールカバー材を熱処理していない。このため、パッケージを封止した後、１００個中１１個および７個のはがれが発生した。 In Comparative Examples 3 and 4, not only the seal cover material was coated with nickel before the gold coating but also the seal cover material was not heat-treated after the gold coating. For this reason, after sealing the package, 11 out of 100 pieces and 7 pieces of peeling occurred.
比較例５および６は、金を被覆する前にニッケルをシールカバー材に被覆していないが、金を被覆した後にシールカバー材を熱処理していない。このため、パッケージを封止した後、１００個中９個および８個のはがれが発生した。 In Comparative Examples 5 and 6, nickel is not coated on the seal cover material before the gold is coated, but the seal cover material is not heat-treated after the gold is coated. For this reason, after sealing the package, 9 out of 100 pieces and 8 pieces of peeling occurred.
また、パッケージを封止した後のはがれの発生には、シールカバー材にニッケルを被覆しているか否か、３５０℃以上で２〜４分間の熱処理を行っているか否かが影響を与えるが、前者よりも後者のほうが、影響が大きいことがわかる。 In addition, the occurrence of peeling after sealing the package affects whether or not the seal cover material is coated with nickel and whether or not heat treatment is performed at 350 ° C. or higher for 2 to 4 minutes. It can be seen that the latter has more influence than the former.
１ セラミック基板
２ 金属リード
３ カバー接着用メタライズ層
４ 半導体素子
５ ロウ材
６ シールカバー材
７ シールカバー
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|---|---|---|---|---|
| JP2011082522A (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | Cavity structure having adhesive interface composed of getter material |
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| JP2006147838A (en) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Tokuriki Honten Co Ltd | Sealing material and its manufacturing method |
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2005
- 2005-11-16 JP JP2005332136A patent/JP2007142054A/en active Pending
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| JP2011082522A (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | Cavity structure having adhesive interface composed of getter material |
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