JP4044832B2 - Electronic component storage container lid member and electronic component storage container using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収納するための蓋部材およびこれを用いた電子部品収納用容器に関し、特に封止材に低融点合金を用いて封止を行なう蓋部材およびこれを用いた電子部品収納用容器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびその周辺から下面にかけて導出したタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有し、上面の外周部に封止用のメタライズ金属層が被着された絶縁基体と、金属材料から成り、下面の外周部に封止材が被着されている蓋体とから構成されている。そして、絶縁基体の凹部底面に半導体素子等の電子部品を接着剤を介して接着するとともに電子部品の各電極をボンディングワイヤ等を介してメタライズ配線層に接続し、しかる後、絶縁基体のメタライズ金属層に、蓋体をその下面に被着させておいた封止材が相対するように位置合わせを行ない、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中でメタライズ金属層と封止材とを溶融一体化させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器を気密に封止することによって最終製品としての電子装置となる。
なお、このような従来の電子装置においては、絶縁基体と蓋体とを接合する封止材として、鉛を主成分とする半田が使用されていた。
【0003】
しかしながら、封止材に含有される鉛が環境汚染物質に指定され、例えば、鉛を含有する半田を使用した電子装置が屋外に廃棄もしくは放置され風雨に曝された場合、環境中に鉛が溶け出し環境を汚染する危険性があり、近年、地球環境保護運動の高まりの中で鉛を含有しない封止材が要求されるようになってきた。
【0004】
そこで、人体に対して有害である鉛を用いない各種封止材が開発・提案されてきた。このような封止材として、例えば錫やビスマス−銀、亜鉛−アルミニウム等を主成分とする各種半田が採用されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−307228号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら錫や銀・亜鉛を含有した合金から成る半田は、温度が−55〜125℃の温度サイクル条件下での耐熱疲労性には優れた信頼性を示すものの、これらの半田は、その融点がいずれも225℃以下であり、この半田を絶縁基体と蓋体とを気密に封止する封止材として使用した場合、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際の230〜240℃の熱履歴が加わり封止材自体が溶融してしまい、電子装置内部の気密封止が破れてしまうという問題点を有していた。
【0007】
また、ビスマス−銀を主成分とする半田は、−55〜125℃の温度サイクル条件下での耐熱疲労特性に劣り気密信頼性に欠けるため、電子装置の気密封止用に用いるには不適当であるという課題を有していた。
【0008】
さらに、亜鉛−アルミニウムを主成分とする半田は、空気中に放置した場合に、腐食が進行しやすく長期の気密信頼性に欠け、電子装置の気密封止用に用いるには、これもまた不適当であるという課題を有していた。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わっても電子装置の気密性が確保でき、封止材自体の耐食性にも優れ、さらに、鉛を含有しない地球環境に優しい蓋部材およびこれを用いた電子部品収納用容器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品収納用容器用蓋部材は、蓋体と、この蓋体の表面に被着形成された封止材とから成る電子部品収納用容器用蓋部材であって、前記封止材は、前記蓋体側から順に配置された第1層および第2層から成る2層構造を有しており、前記第2層を融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成し、前記第1層を前記第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で形成したことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の電子部品収納用容器用蓋部材によれば、封止材の第2層を融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成し、第1層を第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で形成したことから、この電子部品収納用容器用蓋部材と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材の第2層は、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材の第2層が容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の金属と第2層の半田とから成る、融点が250℃以上の合金を介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0013】
本発明の電子部品収納用容器用蓋部材によれば、上記構成において、封止材の第1層を第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で、第2層を融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成したことから、第1層の銀が第2層の半田の主成分である錫と容易に反応して固相線温度が250℃以上の合金層を良好に形成し、気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。
【0014】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品が搭載される搭載部およびこの搭載部を取り囲む枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体と、上記構成の電子部品収納用容器用蓋部材とから成り、前記枠状のメタライズ金属層に、前記封止材を介して前記蓋体を接合させ、前記絶縁基体と前記蓋体とで構成される容器の内部に電子部品を気密に収容することを特徴とするものである。
【0015】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の銀または銀−銅合金と第2層の融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田とから成る、融点が250℃以上の合金を介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはなく、気密信頼性の高い電子部品収納用容器とすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品収納用容器用蓋部材および電子部品収納用容器を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の電子部品収納用容器用蓋部材の実施の形態の一例を示す断面図、図2はその要部拡大断面図であり、これらの図において2は蓋体、3は封止材、3aは封止材の第1層、3bは封止材の第2層であり、主にこれらで本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1が構成されている。
【0017】
電子部品収納用容器用蓋部材1を構成する蓋体2は、例えば42アロイや鉄・ニッケル・コバルト合金等の金属、あるいは酸化アルミニウムやムライト・窒化アルミニウム・炭化珪素・ガラスセラミックス等を主成分とする焼結体等のセラミックスから成り、蓋体2が金属から成る場合は、蓋体2と成る母材を蓋体2に対応した形状を有する打抜き金型で打抜くことによって製作され、また、蓋体2がセラミックス、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、先ず、アルミナ(Al2O3)やシリカ(SiO2)・カルシア(CaO)・マグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用してシート状に成形しセラミックグリーンシートを得、その後、セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【0018】
なお、封止材3が被着される領域には、各種金属によるメタライズ層やめっき層が形成されている。なお、蓋体2が金属から成る場合においても、封止材3が被着される領域に各種金属によるメタライズ層やめっき層を形成してもよい。
【0019】
そして本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1においては、封止材3は蓋体2側から順に配置された第1層3aおよび第2層3bから成る2層構造を有しており、第2層3bが錫を主成分とする半田で形成され、第1層3aが第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する金属を主成分とする金属で形成されている。また、本発明においてはこのことが重要である。
【0020】
本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1によれば、封止材3の第2層3bを融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成し、第1層3aを第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で形成したことから、この電子部品収納用容器用蓋部材1と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材3の第2層3bは、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体2の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材3の第2層3bが容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体2とが第1層3aの金属と第2層3bの半田とから成る、融点が250℃以上の合金を介して接合されることとなるので、その結果、封止材3に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材3が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0021】
また、このような封止材3の第1層3aを第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で、第2層3bを融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成することが必要である。
本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1によれば、封止材3の第1層3aを第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で、第2層3bを融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成したことから、封止材3の第1層3aの銀が第2層3bの半田の主成分である錫と容易に反応して固相線温度が250℃以上の合金層領域3cを形成し、より気密信頼性の高い電子部品収納用容器4を得ることができる。
【0022】
このような第1層3aに用いる第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金としては、例えば、72質量%の銀と28質量%の銅とから成る共晶銀ろうが用いられる。
【0023】
また、第2層3bに用いられる融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田としては、例えば、96.5質量%の錫と3.5質量%の銀とから成る共晶や、95.75質量%の錫と3.5質量%の銀と0.75質量%の銅とから成る共晶、あるいは共晶に近い組成で鉛を含有しない各種半田が用いられる。なお、このような融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田としては、電子部品の熱的保護や残留応力の観点からは、できる限り低温で溶融可能なものが好ましく、例えば、96.5質量%の錫と3.5質量%の銀とから成る共晶は、その溶融温度が約221℃であり、耐熱性に優れた合金を良好に形成することから、好適に用いられる。
【0024】
また、封止材3の第1層3aの厚みは1〜100μmが好ましく、1μm未満では封止時の熱履歴により第1層3aの金属が第2層3bの半田に食われてしまい耐熱性が劣化する傾向があり、厚みが100μmを超えると、蓋体2との熱膨張差によって、蓋体2に反りが発生しやすくなり、気密封止性が不完全となる傾向がある。従って、第1層3aの厚みは、1〜100μmが好ましい。
【0025】
さらに、封止材3の第2層3bの厚みは10〜100μmが好ましく、10μm未満では気密封止性が不完全と成る傾向があり、100μmを超えると封止時に、半田が外側に溢れ出し、製品の外観を損なう傾向がある。従って、第2層3bの厚みは10〜100μmが好ましい。
【0026】
このような封止材3は次に述べる方法により、蓋体2に被着される。まず、銀もしくは銀−銅合金の粉末に有機溶剤・溶媒を添加混合して得た金属ペーストを蓋体2に、厚みが1〜100μmとなるようにスクリーン印刷する方法、あるいは銀もしくは銀−銅合金から成る、厚みが1〜100μmのフィルムやシートを打ち抜き、還元ガス中、温度850℃で基体1に溶融密着させる方法等の方法により第1層3aを形成する。次に、第1層3aの上に、めっきにより錫を主成分とする半田を生成させる方法により第2層3bを形成する。
【0027】
あるいは他の方法として、蓋体2の材料リボンに、予め適切な厚みにした銀−銅合金リボン、錫主成分の半田リボンを重ねあわせ、全体を加圧圧延することにより得られた3層金属を蓋体2の形状に金型で打ち抜くことにより電子部品収納用容器用蓋部材1が得られ、これにより第1層3aの厚みが1〜100μm、第2層3bの厚みが10〜100μmの封止材3が電子部品収納用容器用蓋部材1表面に形成される。
【0028】
かくして本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1によれば、封止材3の第2層3bを融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成し、第1層3aを第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で形成したことから、この電子部品収納用容器用蓋部材1と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材3の第2層3bは、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材3の第2層3bが容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体2とが第1層3aの金属と第2層3bの半田とから成る、融点が250℃以上の合金を介して接合されることとなるので、その結果、封止材3に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材3が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0029】
次に、本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1を用いた電子部品収納用容器について、図3および図4に基づいて詳細に説明する。
【0030】
図3は、本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図、図4はその要部拡大断面図であり、これらの図において、4は電子部品収納用容器、5は絶縁基体である。なお、図3には、電子部品収納用容器に電子部品6を実装して電子装置とした例を示している。
【0031】
絶縁基体5は、その上面中央部に電子部品6を収容するための凹部が設けられており、この凹部の底面には電子部品6がガラスや樹脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定される。
【0032】
また、絶縁基体5凹部の底面より外周部にかけて、複数のメタライズ配線層(図示せず)が被着形成されており、このメタライズ配線層の凹部の底面に位置する部位には電子部品6の各電極がボンディングワイヤ8を介して電気的に接続され、外部に導出する部位は外部電気回路基板の配線導体(図示せず)に導電性接続部材を介して電気的に接続される。
【0033】
さらに、絶縁基体5の上面の凹部外周部には、本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1との接合用の枠状のメタライズ金属層7が被着されている。
絶縁基体5は、酸化アルミニウムやムライト・窒化アルミニウム・炭化珪素・ガラスセラミックス等を主成分とする焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、先ずアルミナ(Al2O3)やシリカ(SiO2)・カルシア(CaO)・マグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用してシート状に成形しセラミックグリーンシートを得、その後、セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【0034】
また、メタライズ配線層および枠状のメタライズ金属層7は、タングステンやモリブデン・マンガン等の高融点金属から成り、これらの粉末に有機溶剤・溶媒を添加混合した金属ペーストをそれぞれセラミックグリーンシートの所定位置に従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに被着形成させておき、セラミックグリーンシートと同時に焼成することにより形成される。なお、枠状のメタライズ金属層7には、その表面に耐食性に優れ、半田等のろう材との濡れ性の良好な金等の貴金属をめっき法等により、0.1〜1μmの厚さに被着させておくと、フラックスを用いることなく蓋体2と接合することが可能となる。
【0035】
なお、フラックスは電子部品収納用容器4の内部に飛散すると、電子部品6の電極を腐蝕し断線を発生させる原因となることから、枠状のメタライズ金属層7の表面には、金等の貴金属をめっき法等により被着させておき、メタライズ金属層7と電子部品収納用容器用蓋部材1との接合をフラックスを用いず行なうことが好ましい。
【0036】
そして、絶縁基体5の上面の凹部外周部に形成されたメタライズ金属層7に、電子部品収納用容器用蓋部材1がその下面に被着形成された金属から成る封止材3を介して接合される。
また、絶縁基体5と電子部品収納用容器用蓋部材1との接合は、絶縁基体5の枠状のメタライズ金属層7と蓋体2との間に封止材3が挟まるように電子部品収納用容器用蓋部材1を絶縁基体5上に載置し、しかる後、蓋体2を絶縁基体5側に一定圧力で押圧しながらピーク温度が約260〜300℃の温度で窒素雰囲気のシール炉に0.5〜10分間保持して封止材3を溶融させることにより、封止材3の第2層3bの半田が外側に流れ出しフィレットを形成するとともに、第1層3aと第2層3bとの間に合金層3cが絶縁基体5のメタライズ金属層7側に成長し、絶縁基体5の上面に蓋体2が封止材3の第1層3aと第2層3bとを介して気密に接合されることとなる。
【0037】
なお、合金層3cの合金は、電子装置を外部電気回路等に実装する際の230〜240℃の加熱温度を超える固相線温度を有することが必要である。それにより封止材3が電子装置を外部電気回路に実装する際の加熱温度に曝されても、第1層3aの第2層3bの半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金と第2層3bの融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田間に形成された合金層3cで形状を保ち、外周部に融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田の第2層3bが存在することになる。従って、たとえ融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田の第2層3bが溶融したとしても、合金層3cによって、溶融した第2層3bが保持されて容器の気密性が損なわれることはない。
【0038】
かくして本発明の電子部品収納用容器用蓋部材1およびこれを用いた電子部品収納用容器4によれば、絶縁基体5の凹部底面に半導体素子等の電子部品6を接着剤等を介して接着するとともに電子部品6の各電極をボンディングワイヤ8等を介してメタライズ配線層に接続し、しかる後、絶縁基体5と相対向する蓋体2の主面に被着させておいた封止材3を加熱・溶融させ、絶縁基体5と蓋体2とから成る容器を封止することによって最終製品としての電子装置となる。
【0039】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、上述の実施例では電子部品として半導体素子を例に挙げ、これを収容した電子装置について詳述したが、圧電振動子や弾性表面波素子等の電子部品を収容した電子装置にも適用可能である。また、図4では、封止材が第1層、合金層および第2層の3層構造から成る例を示したが、封止材が第1層がすべて合金層となり、合金層および第2層から成る2層構造となってもよい。さらに、上述の実施例では、蓋体を平板状とし、絶縁基体を上面中央部に凹部を有する形状として説明したが、蓋体を、例えば絶縁基体と対向する面に凹部を有する形状とし、絶縁基体を平板状の形状としてもよいことはもちろんである。
【0040】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器用蓋部材によれば、封止材の第2層を融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成し、第1層を第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で形成したことから、この電子部品収納用容器用蓋部材と封止面に枠状のメタライズ金属層を有する絶縁基体とを用いて電子部品収納用容器を製作した場合、封止材の第2層は、その融点が225℃以下と低く封止工程で良好な流動性を示し、封止工程中の温度の上昇による容器内部の圧力増加および一定圧力の封止荷重によって容器の外側に押し出されて蓋体の周囲にフィレットを良好に形成し、その結果、容器の気密封止を良好なものとすることができ、温度サイクル等の耐熱疲労試験においても気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。また、封止工程の熱履歴により封止材の第2層が容器の外側に押し出されるために、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の金属と第2層の半田とから成る、融点が250℃以上の合金を介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはない。
【0041】
また、本発明の電子部品収納用容器用蓋部材によれば、封止材の第1層を第2層の半田と共に融点が250℃以上の合金を形成する銀または銀−銅合金で、第2層を融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田で形成したことから、第1層の銀が第2層の半田の主成分である錫と容易に反応して固相線温度が250℃以上の合金層を良好に形成し、気密信頼性の高い電子部品収納用容器を得ることができる。
【0042】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体のメタライズ金属層と蓋体とが第1層の銀または銀−銅合金と第2層の融点が225℃以下の錫−銀半田または錫−銀−銅半田とから成る、融点が250℃以上の合金を介して接合されることとなるので、その結果、封止材に電子装置を外部電気回路等に実装する際に230〜240℃の熱履歴が加わったとしても、封止材が溶融して容器内部の気密封止が破れてしまうことはなく、気密信頼性の高い電子部品収納用容器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電子部品収納用容器用蓋部材の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】 図1の要部拡大断面図である。
【図3】 本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図4】 図3の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・電子部品収納用容器用蓋部材
2・・・・・・・蓋体
3・・・・・・・封止材
3a・・・・・・第1層
3b・・・・・・第2層
3c・・・・・・合金層
4・・・・・・・電子部品収納用容器
5・・・・・・・絶縁基体
6・・・・・・・電子部品
7・・・・・・・メタライズ金属層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lid member for hermetically sealing and storing electronic components such as semiconductor elements and piezoelectric vibrators, and an electronic component storage container using the lid member, and particularly using a low-melting-point alloy as a sealing material. The present invention relates to a lid member for sealing and an electronic component storage container using the lid member.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic component storage container for storing an electronic component such as a semiconductor element is made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, and a concave portion for storing the electronic component at a substantially central portion on the upper surface thereof. And an insulating substrate having a plurality of metallized wiring layers made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum derived from the periphery to the lower surface, and a metallized metal layer for sealing deposited on the outer periphery of the upper surface, and a metal The cover is made of a material and has a sealing member attached to the outer peripheral portion of the lower surface. Then, an electronic component such as a semiconductor element is bonded to the bottom surface of the concave portion of the insulating substrate through an adhesive, and each electrode of the electronic component is connected to the metallized wiring layer through a bonding wire or the like. The layers are aligned so that the encapsulant with the lid attached to the lower surface faces it, and the metallized metal layer and encapsulant are melted and integrated in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere. Then, an electronic device as a final product is obtained by hermetically sealing a container composed of an insulating base and a lid.
In such a conventional electronic device, solder mainly composed of lead is used as a sealing material for joining the insulating base and the lid.
[0003]
However, when lead contained in the sealing material is designated as an environmental pollutant, for example, when an electronic device using solder containing lead is discarded or left outdoors and exposed to wind and rain, lead is dissolved in the environment. In recent years, there has been a demand for a sealing material that does not contain lead in the growing global environmental protection movement.
[0004]
Accordingly, various sealing materials that do not use lead, which is harmful to the human body, have been developed and proposed. As such a sealing material, for example, various solders mainly composed of tin, bismuth-silver, zinc-aluminum, or the like are employed.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-307228
[Problems to be solved by the invention]
However, solders made of alloys containing tin, silver and zinc show excellent reliability in thermal fatigue resistance under temperature cycle conditions of -55 to 125 ° C, but these solders have a melting point of In any case, the temperature is 225 ° C. or lower, and when this solder is used as a sealing material for hermetically sealing the insulating base and the lid, 230 to 240 when the electronic device is mounted on the external electrical circuit or the like on the sealing material. The sealing material itself melts due to the heat history at 0 ° C., and the hermetic sealing inside the electronic device is broken.
[0007]
Also, solder containing bismuth-silver as the main component is inferior in heat-resistant fatigue properties under temperature cycle conditions of -55 to 125 ° C and lacks hermetic reliability. Had the problem of being.
[0008]
Furthermore, a solder composed mainly of zinc-aluminum is prone to corrosion when left in the air and lacks long-term hermetic reliability, which is also unsuitable for use in hermetic sealing of electronic devices. It had the problem of being appropriate.
[0009]
The present invention has been completed in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to achieve the airtightness of the electronic device even when a heat history of 230 to 240 ° C. is applied when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like. It is an object of the present invention to provide a lid member friendly to the global environment that does not contain lead and that is excellent in corrosion resistance of the sealing material itself and does not contain lead, and an electronic component storage container using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Electronic component storing container closure member of the present invention is a a lid, a lid for the container member for electronic parts housing comprising a sealing material which is deposited and formed on the surface of the lid, the sealing material Has a two-layer structure composed of a first layer and a second layer arranged in order from the lid side, and the second layer is made of tin-silver solder or tin-silver-copper solder having a melting point of 225 ° C. or lower. The first layer is formed of silver or a silver-copper alloy that forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the second layer.
[0011]
According to the lid member for an electronic component storage container of the present invention, the second layer of the sealing material is formed of tin-silver solder or tin-silver-copper solder having a melting point of 225 ° C. or less , and the first layer is the second layer. Insulating substrate having a metallized metal layer having a frame shape on the sealing member and a lid member for a container for storing electronic parts , since it is formed of silver or a silver-copper alloy that forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the layer When the container for storing electronic parts is manufactured using the above, the second layer of the sealing material has a low melting point of 225 ° C. or less and exhibits good fluidity in the sealing process, and the temperature rises during the sealing process. Due to the pressure increase inside the container and the sealing load at a constant pressure, it is pushed out of the container and forms a fillet around the lid, resulting in a good hermetic seal of the container Even in heat cycle tests such as temperature cycles It can be obtained component housing container. Further, since the second layer of the sealing material is pushed out of the container due to the thermal history of the sealing process, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are separated from the metal of the first layer and the solder of the second layer. made, since the melting point is to be joined by via 250 ° C. or more alloys, resulting the application of heat history of 230-240 ° C. when mounting an electronic device in the sealing material to an external electrical circuit and the like However, the sealing material does not melt and the hermetic sealing inside the container is not broken.
[0013]
According to the electronic component storage container lid member of the present invention, in the above configuration, the first layer of the sealing material is made of silver or a silver-copper alloy that forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the second layer. , the second layer having a melting point 225 ° C. or less of tin - silver solder or tin - silver - because it is formed by copper solder, silver of the first layer is readily react with tin solder of the main component of the second layer solidus temperature Te can be an alloy layer over 250 ° C. satisfactorily formed to obtain a high airtight reliable electronic component storing container.
[0014]
An electronic component storage container according to the present invention includes a mounting portion on which an electronic component is mounted on an upper surface, an insulating base having a frame-like metallized metal layer surrounding the mounting portion, and an electronic component storage container lid member having the above-described configuration. The lid is joined to the frame-like metallized metal layer via the sealing material, and an electronic component is hermetically accommodated in a container constituted by the insulating base and the lid. It is characterized by.
[0015]
According to the container for storing electronic parts of the present invention, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are the first layer of silver or silver-copper alloy and the second layer has a melting point of 225 ° C. or lower. - silver - made of copper solder Prefecture, since the melting point is to be joined by via 250 ° C. or more alloys, the result, when mounting the electronic device to an external electric circuit such as a sealing material 230-240 Even if a heat history of 0 ° C. is applied, the sealing material does not melt and the hermetic sealing inside the container is not broken, and a container for storing electronic components with high hermetic reliability can be obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the electronic component storage container lid member and the electronic component storage container of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a lid member for an electronic component storage container according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an essential part thereof, and in these drawings, 2 is a lid and 3 is a sealing member. The stop material, 3a is the first layer of the sealing material, 3b is the second layer of the sealing material, and these mainly constitute the
[0017]
The
[0018]
Note that metallized layers and plated layers of various metals are formed in the region where the sealing
[0019]
In the electronic component storage
[0020]
According to the
[0021]
Further, the
According to the electronic component storage
[0022]
Examples of the silver or silver -copper alloy that forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the
[0023]
In addition, as the tin-silver solder or tin-silver-copper solder having a melting point of 225 ° C. or lower used for the
[0024]
The thickness of the
[0025]
Furthermore, the thickness of the
[0026]
Such a sealing
[0027]
Alternatively, as another method, a three-layer metal obtained by overlaying a material ribbon of the
[0028]
Thus, according to the electronic component storage
[0029]
Next, an electronic component storage container using the electronic component storage
[0030]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic component storage container according to the present invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof. In these drawings, 4 is an electronic component storage container. It is an insulating substrate. FIG. 3 shows an example in which an
[0031]
The insulating
[0032]
In addition, a plurality of metallized wiring layers (not shown) are deposited from the bottom surface of the concave portion of the insulating
[0033]
Furthermore, a frame-like metallized metal layer 7 for bonding to the electronic component storage
The insulating
[0034]
The metallized wiring layer and the frame-shaped metallized metal layer 7 are made of a high melting point metal such as tungsten, molybdenum, or manganese, and a metal paste obtained by adding an organic solvent / solvent to these powders is placed at a predetermined position on the ceramic green sheet. In addition, it is formed by depositing in a predetermined pattern by a conventionally known screen printing method and firing at the same time as the ceramic green sheet. The frame-like metallized metal layer 7 is coated with a noble metal such as gold having excellent corrosion resistance on the surface and good wettability with a soldering material such as solder to a thickness of 0.1 to 1 μm by plating or the like. If it keeps it, it will become possible to join with
[0035]
Note that if the flux scatters inside the electronic component storage container 4, the electrodes of the
[0036]
The electronic component housing
The joining between the insulating
[0037]
Note that the alloy of the alloy layer 3c needs to have a solidus temperature exceeding the heating temperature of 230 to 240 ° C. when the electronic device is mounted on an external electric circuit or the like. As a result, even if the sealing
[0038]
Thus, according to the electronic component storage
[0039]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible as long as they do not depart from the gist of the present invention. In the above-described embodiments, semiconductor elements are exemplified as electronic components, Although the electronic device containing this has been described in detail, it can also be applied to an electronic device containing an electronic component such as a piezoelectric vibrator or a surface acoustic wave element. FIG. 4 shows an example in which the sealing material has a three-layer structure of the first layer, the alloy layer, and the second layer. However, the sealing material has all the first layers as alloy layers, and the alloy layer and the second layer. It may be a two-layer structure composed of layers. Furthermore, in the above-described embodiment, the lid body has a flat plate shape and the insulating base has a shape having a concave portion at the center of the upper surface. However, the lid body has a shape having a concave portion on the surface facing the insulating base, for example. Of course, the substrate may have a flat plate shape.
[0040]
【The invention's effect】
According to the lid member for an electronic component storage container of the present invention, the second layer of the sealing material is formed of tin-silver solder or tin-silver-copper solder having a melting point of 225 ° C. or less , and the first layer is the second layer. Insulating substrate having a metallized metal layer having a frame shape on the sealing member and a lid member for a container for storing electronic parts , since it is formed of silver or a silver-copper alloy that forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the layer When the container for storing electronic parts is manufactured using the above, the second layer of the sealing material has a low melting point of 225 ° C. or less and exhibits good fluidity in the sealing process, and the temperature rises during the sealing process. Due to the pressure increase inside the container and the sealing load at a constant pressure, it is pushed out of the container and forms a fillet around the lid, resulting in a good hermetic seal of the container Even in heat cycle tests such as temperature cycles It can be obtained component housing container. Further, since the second layer of the sealing material is pushed out of the container due to the thermal history of the sealing process, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are separated from the metal of the first layer and the solder of the second layer. made, since the melting point is to be joined by via 250 ° C. or more alloys, resulting the application of heat history of 230-240 ° C. when mounting an electronic device in the sealing material to an external electrical circuit and the like However, the sealing material does not melt and the hermetic sealing inside the container is not broken.
[0041]
According to the lid member for an electronic component storage container of the present invention, the first layer of the sealing material is made of silver or a silver-copper alloy that forms an alloy having a melting point of 250 ° C. or more together with the solder of the second layer . melting point two layers 225 ° C. or less of tin - silver solder or tin - silver - because it is formed by copper solder, solid silver of the first layer is readily react with tin solder of the main component of the second layer it can be phase line temperature of the alloy layer above 250 ° C. with good form, to obtain a highly airtight reliable electronic component storing container.
[0042]
According to the container for storing electronic parts of the present invention, the metallized metal layer and the lid of the insulating base are the first layer of silver or silver-copper alloy and the second layer has a melting point of 225 ° C. or lower. - silver - made of copper solder Prefecture, since the melting point is to be joined by via 250 ° C. or more alloys, the result, when mounting the electronic device to an external electric circuit such as a sealing material 230-240 Even if a heat history of 0 ° C. is applied, the sealing material does not melt and the hermetic sealing inside the container is not broken, and a container for storing electronic components with high hermetic reliability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic component storage container lid member of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic component storage container according to the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1 .... Lid for electronic
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