专利名称：气密密封用盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气密密封用盖，特别涉及一种在收纳电子部件的电子部件收纳 用封装中使用的气密密封用盖。
背景技术：
以往，已知有在收纳电子部件的电子部件收纳用封装中使用的气密密封用盖。 这样的气密密封用盖例如公开在日本特开平8-264675号公报中。上述日本特开平8-264675号公报中公开了一种在收纳半导体元件(电子部件) 的封装中使用的陶瓷制盖子(气密密封用盖)。该陶瓷制盖子为了确保规定的机械强度， 以超过0.7mm的厚度形成。另外，近年来，随着要求薄型化的手机等中的内置电子部件的薄型化，也希望 使收纳电子部件的电子部件收纳用封装的气密密封用盖也薄型化。然而，在上述日本特开平8-264675号公报中记载的陶瓷制盖子(气密密封用盖) 为了确保规定的机械强度，至少需要0.7mm的厚度，因此就存在不能使盖子充分薄型化 的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述那样的课题而进行的发明，本发明的一个目的是提供 一种可以更薄型化的气密密封用盖。基于本发明的一个方面的气密密封用盖，在收纳电子部件的电子部件封装中使 用，具备以Ti为主要成分的盖本体部。基于该一个方面的气密密封用盖中，如上所述，通过设置以Ti为主要成分的盖 本体部，Ti的机械强度比陶瓷的机械强度大，因此，与设置以陶瓷为主要成分的盖本体 部的情况相比，能够减少盖本体部的厚度。其结果能够使气密密封用盖更加薄型化。此 外，如果使用更加薄型化的气密密封用盖，就能够使电子部件收纳用封装更加薄型化。基于上述一个方面的气密密封用盖中，优选还具备以覆盖盖本体部的方式设置 的非磁性的第1镀层。若采用这样的结构，由于以Ti为主要成分的盖本体部以及以覆盖 盖本体部的方式设置的第1镀层双方均为非磁性的，因此就能够得到作为整体为非磁性 的气密密封用盖。由此，对于磁传感器等电子部件而言，也可以容易地使用本发明的非 磁性气密密封用盖。此时，优选第1镀层是含有P的Ni系镀层，Ni系镀层中的P的含有率为8质 量％以上、20质量以下。若采用这样的结构，能够容易地得到非磁性的第1镀层。在上述第1镀层是含有P的Ni系镀层的结构中，优选Ni系镀层中的P的含有率 为8质量％以上、15质量％以下。若采用这样的结构，则在第1镀层的表面上设有焊接 层的时候，能够确保焊接层良好的润湿性。此时，Ni系镀层中的P的含有率更优选为11 质量％以上、13质量％以下。
在具备上述第1镀层的结构中，优选第1镀层的厚度在Iym以上、2μιη以下。 若这样使用2μιη以下的厚度小的第1镀层，则既可以抑制气密密封用盖的厚度增大，也 可以抑制对盖本体部的腐蚀。在具备上述第1镀层的结构中，优选第1镀层是无电解Ni系镀层。若采用这样 的结构，则通过耐腐蚀性优良的无电解Ni系镀层，能够抑制对盖本体部的腐蚀。在上述第1镀层是无电解Ni系镀层的结构中，优选第1镀层是无电解NHP镀 层。若采用这样的结构，则可以得到耐腐蚀性优良的非磁性的第1镀层，因此，既可以 保持气密密封用盖整体的非磁性，也可以抑制对盖本体部的腐蚀。在具备上述第1镀层的结构中，优选还具有设置在盖本体部和第1镀层之间的、 用于增加密合性的第2镀层。若采用这样的结构，则能够通过第2镀层抑制第1镀层从 盖本体部剥离。在具备上述第2镀层的结构中，优选第2镀层是Ni系触击镀层。若这样使用Ni 系触击镀层作为第2镀层，则可以容易地增加第1镀层和盖本体部的密合性，因此可以容 易地抑制第1镀层从盖本体部剥离。在具备上述第2镀层的结构中，优选第2镀层的厚度比第1镀层的厚度小。若 这样使用厚度小的第2镀层，则既可以抑制气密密封用盖的厚度增大，又可以抑制第1镀 层从盖本体部剥离。在上述第2镀层的厚度比第1镀层的厚度小的结构中，优选第2镀层的厚度为 0.01 μ m以上、0.3 μ m以下。若这样以0.01 μ m以、0.3 μ m以下的小的厚度形成第2镀 层，则即使在第2镀层具有磁性的情况下，气密密封用盖整体也能够实质上不受第2镀层 的磁性的影响，因此，既可以保证气密密封用盖整体的非磁性，也可以通过第2镀层抑 制第1镀层从盖本体部剥离。在具备上述第2镀层的结构中，优选第2镀层是电解Ni系触击镀层。若这样使 用密合性优良的电解Ni系触击镀层作为第2镀层，则可以容易地抑制第1镀层从盖本体 部剥离。上述基于一个方面的气密密封用盖，优选通过以Sn系合金为主要成分的焊接 层，安装在用于收纳电子部件的电子部件收纳构件上。若采用这样的结构，则可以使用 作为简易的接合材料的Sn系合金焊接层容易地把气密密封用盖安装在电子部件收纳构件 上。此时，优选在将气密密封用盖安装在电子部件收纳构件上之前的焊接层的厚度 为65μιη以上。若采用这样的结构，则可以确保电子部件收纳用封装的良好的气密性。 其中，关于该效果，已得到后述的实验结果的验证。在上述焊接层的厚度为65μιη以上的结构中，优选在将气密密封用盖安装在电 子部件收纳构件上之前的焊接层的厚度为65 μ m以上、110 μ m以下。若采用这样的结 构，则既可以确保电子部件收纳用封装的良好的气密性，也可以抑制电子部件收纳用封 装的厚度增加。在设有上述焊接层的结构中，优选以Sn系合金为主要成分的焊接层含有5质 量％以上、10质量以下的Sb。若采用这样的结构，则作为用于将气密密封用盖安装在电 子部件收纳构件上的焊接层，可以得到良好的耐热性。
上述基于一个方面的气密密封用盖优选安装在用于收纳电子部件的由陶瓷构成 的电子部件收纳构件上。若采用这样的结构，则可以使得由例如作为陶瓷的一种的氧化 铝构成的电子部件收纳构件的热膨胀系数(约7X10_6/K)与由Ti构成的气密密封用盖的 热膨胀系数(约9Χ10_6/Κ)近似，因此，在温度变化时，电子部件收纳构件和气密密封 用盖以几乎相同的变化率进行膨胀或收缩。由此，在温度变化时，可以减少电子部件收 纳用封装所产生的应力，因此可以抑制由应力引起的电子部件收纳用封装产生裂缝。
图1是表示本发明的一个实施方式中的气密密封用盖的截面图。图2是表示本发明的一个实施方式中的气密密封用盖的放大截面图。图3是表示从下侧观察本发明的一个实施方式中的气密密封用盖所见的下面 图。图4是表示被本发明的一个实施方式中的气密密封用盖所密封的电子部件收纳 构件的截面图。图5是表示由本发明的一个实施方式中的气密密封用盖和电子部件收纳构件构 成的电子部件收纳用封装的截面图。图6是表示对本发明的一个实施方式中的气密密封用盖的性能进行确认的实验 的实验结果的图。图7是用于说明本发明的一个实施方式中的气密密封用盖的密合性评价方法的 图。
具体实施例方式以下，根据附图对本发明具体的实施方式进行说明。首先，参照图1 图3，说明本发明的一个实施方式中的气密密封用盖10的结 构。本实施方式的气密密封用盖10，如图1所示，包括盖本体部1、以实质上覆盖盖 本体部1整体的方式形成的无电解Ni-P镀层2、和配置在盖本体部1和无电解NHP镀层 2之间的电解Ni触击镀层3。其中，无电解NHP镀层2是本发明的“第1镀层”的一 例，电解Ni触击镀层3是本发明的“第2镀层”的一例。在这里，在本实施方式中，如图2所示，盖本体部1由非磁性的Ti构成，厚度tl 约为0.1mm。另外，如图3所示，盖本体部1从平面角度观察，形成为各边长约为4.3mm 的实质上的正方形形状。此外，由Ti构成的盖本体部1的热膨胀系数(约9X10_6/K)， 与后述的由氧化铝构成的电子部件收纳构件20的热膨胀系数(约7X 10_6/K)近似。无电解NHP镀层2是为了抑制盖本体部1的腐蚀而设置的。另外，无电解NHP 镀层2通过含有约8质量％以上、约20质量％以下的P(磷)而构成为非磁性。其中， 为了确保后述的焊接层4良好的润湿性，优选使无电解NHP镀层2的P的含有率为约15 质量％以下。另外，如图2所示，无电解NHP镀层2的厚度t2为约1.0 μ m以上、约 2.0 μ m以下。这里，为了确保耐腐蚀性，具有约Iym的厚度即可。作为无电解NHP镀层2的基底层的电解Ni触击镀层3，是为了增加盖本体部1
6和无电解NHP镀层2的密合性而设置的。另外，电解Ni触击镀层3的厚度t3小于无电 解Ni-P镀层2的厚度t2(约1.0 μ m以上、约2.0 μ m以下)小，约为0.6 μ m以下。此外，如图1所示，气密密封用盖10的下面上设置有焊接层4。焊接层4，如 图1和图3所示，从平面角度观察，在气密密封用盖10的下面上的外周附近，以约0.9mm 的宽度W和约40 μ m以上的厚度t4形成圈状。具体而言，焊接层4，在密封后述的电 子部件收纳构件20 (参照图4)时，形成与电子部件收纳构件20的Au层25对应的部分。 另外，焊接层4由含有约5质量％以上、约10质量％以下的Sb的Sn系合金构成。接着，参照图4，对由图1所示的气密密封用盖10所密封的电子部件收纳构件 20的结构进行说明。电子部件收纳构件20包括由氧化铝等绝缘性材料构成的陶瓷基板21、和在陶 瓷基板21的表面的规定的区域上构成收纳空间的由氧化铝等绝缘性材料构成的陶瓷框体 22。另外，由陶瓷框体22围成的收纳空间内，电子部件40隔着帆布30安装在陶瓷基板 21上。此外，在陶瓷框体22的上面上形成有钨层23、约5μιη厚的Ni系合金层24以及 约1 μ m厚的Au层25。该Au层25构成为与设置在气密密封用盖10的下面上的焊接层 4接合。接着，参照图1、图4和图5，说明由本实施方式中的气密密封用盖10以及电子 部件收纳构件20构成的电子部件收纳用封装100的结构。电子部件收纳用封装100具有电子部件收纳构件20被气密密封用盖10焊接上而 密封的结构。另外，在气密密封用盖10将电子部件收纳构件20密封的焊接上之后的状 态下，设置在气密密封用盖10上的焊接层4(参照图1)与设置在电子部件收纳构件20上 的Au层25 (参照图1)接合形成接合层4a。在本实施方式中，由非磁性的陶瓷构成的电 子部件收纳构件20、和由Ti构成的盖本体部1上形成有无电解NHP镀层2的非磁性的气 密密封用盖10，构成了整体上非磁性的电子部件收纳用封装100。在本实施方式中，如上所述，通过设置由Ti构成的盖本体部1，由于Ti的机械 强度比陶瓷的机械强度高，所以与设置以陶瓷为主要成分的盖本体部的情况相比，可以 减少盖本体部1的厚度。其结果为，可以将气密密封用盖10更加薄型化。此外，如果 使用更加薄型化的气密密封用盖10，就可以使电子部件收纳用封装100更加薄型化。而 且，由于该气密密封用盖10的盖本体部1是非磁性的Ti，所以适用于收纳磁传感器等易 受磁场影响的电子部件收纳用封装100。此外，在本实施方式中，通过设置以覆盖盖本体部1的方式形成的非磁性的无 电解NHP镀层2，既可以得到作为整体实质上非磁性的气密密封用盖10，也可以抑制盖 本体部1的腐蚀。另外，在本实施方式中，通过在盖本体部1和无电解NHP镀层2之间设置用于 提高密合性的电解Ni触击镀层3，利用密合性优异的电解Ni触击镀层3，可以容易地抑 制无电解Ni-P镀层2从盖本体部1上剥离。另外，在本实施方式中，利用含有由Ti构成的盖本体部1的气密密封用盖10将 由氧化铝构成的电子部件收纳构件20密封而构成电子部件收纳用封装100，由此可以使 得电子部件收纳构件20的热膨胀系数(约7X 10_6/K)与气密密封用盖10的热膨胀系数 (约9Χ10_6/Κ)近似，因此，在温度变化时，电子部件收纳构件20和气密密封用盖10可以以几乎相同的变化率进行膨胀或收缩。由此，在温度变化时，可以减少电子部件收纳
用封装100产生的应力，从而可以抑制因应力而导致的电子部件收纳用封装100发生破 m农。(实施例)接着，参照图6，说明用于对本发明的一个实施方式中的气密密封用盖10的性 能进行确认的实验。该实验中，通过在分别改变气密密封用盖10的电解Ni触击镀层3 的厚度t3、无电解NHP镀层2的厚度t2、焊接层4的组成以及厚度t4的情况下，对盖本 体部1和无电解Ni-P镀层2的密合性、电解Ni触击镀层3对磁性的影响、电子部件收纳 用封装100的气密性以及接合层4a的耐热性进行评价。为了进行这些评价，制备了与本 实施方式对应的实施例1 6的试样。(实施例1 6的试样)实施例1中的试样，在盖本体部1的表面上不设置电解Ni触击镀层3，而直接形 成含有12质量％的？(偏差范围在11质量％以上、13质量％以下)的无电解NHP镀层 2。另外，实施例2 6中的试样，在盖本体部1的表面上，隔着电解Ni触击镀层3而 形成了含有12质量％的？(偏差范围在11质量％以上、13质量％以下)的无电解Ni-P镀 层2。此外，以使电解Ni触击镀层3的厚度t3的目标值为0.1 μ m(偏差范围在0.01 μ m 以上、0.3 μιη以下)的方式制作了实施例2以及4 6中的试样。并且，以使电解Ni触 击镀层3的厚度t3的目标值为0.5 μ m(偏差范围在0.37 μ m以上、0.54 μ m以下)的方式 制作了实施例3中的试样。另外，以使无电解Ni-P镀层2的厚度t2的目标值为1.5 μ m(偏差范围在1.0 μ m 以上、2.0 μ m以下)的方式制作了实施例1 6中的试样。实施例1 5的试样中，形成了由含有10质量％的Sb的Sn-IOSb构成的焊接层 4。此外，实施例6的试样中，形成了由含有5质量％的31 的Sn_5Sb构成的焊接层4。实施例1 3以及6的试样中，焊接层4的厚度t4的目标值设定为75 μ m(偏差 范围在65 μ m以上、85 40!以下)。此外，实施例4的试样中，焊接层4的厚度t4的目 标值设定为50 μ m(偏差范围在40 μ m以上、6(^111以下)。而且，实施例5的试样中， 焊接层4的厚度t4的目标值设定为100 μ m(偏差范围在90 μ m以上、110 μ m以下)。 此外，实施例1 6的试样，除了上述以外的构成全都制作为相同的。(密合性的评价)本实验中，如图7所示，在气密密封用盖10将电子部件收纳构件20密封的状态 下，通过环氧粘合剂50将头部外径为3.8mm、体部外径为1.5mm的不锈钢钉60安装在气 密密封用盖10上面上，并且通过环氧粘合剂50将玻璃环氧基板70 (NEMA记号；FR-4) 安装在电子部件收纳构件20的陶瓷基板21的下面上。接着，通过钉60以及玻璃环氧 基板70对电子部件收纳用封装100作用上下方向的拉力，由此测定盖本体部1和无电解 NHP镀层2之间的密合强度，并进行密合性的评价。在本实验中，用〇、Δ以及X对 密合性进行评价，密合强度在29Ν以上的评价为〇，密合强度在19Ν以上、小于29Ν的 评价为Δ，密合强度小于19Ν的评价为X。如图6所示，实施例2 6的试样的各种密合性评价均为〇，实施例1的试样具 有小于29Ν、但在19Ν以上的密合强度，评价为Δ。考虑这是由于电解Ni触击镀层3的
8有无而造成的差异。另外，从该密合性的评价来看，可以认为即使不设置电解Ni触击镀 层3，也可以确保盖本体部1和无电解NHP镀层2之间的19N以上的密合强度，但为了 确保更好的密合性，优选设置厚度t3在0.01 μ m以上的电解Ni触击镀层3。(磁性影响的评价)本实验中，对于气密密封用盖10磁性，以〇、Δ以及X进行评价，气密密封用 盖10是非磁性的评价为〇，几乎为非磁性的评价为Δ，有磁性的评价为X。实施例1、2以及4 6中的试样，磁性影响的评价均为〇，实施例3的试样评 价为Δ。考虑这是由具有磁性的电解Ni触击镀层3的厚度t3引起的。具体而言，实施 例3的试样中，具有磁性的电解Ni触击镀层3的厚度t3的目标值为0.5 μ m(偏差范围在 0.37 μ m以上、0.5411111以下)，比实施例1、2以及4 6的试样中的电解Ni触击镀层 3的厚度t3的目标值0.1 μ m(偏差范围在0.01 μ m以上、0.3 μ m以下)大，所以电解Ni 触击镀层3的磁性影响变大。因此，例如在用电子部件收纳用封装100收纳磁传感器等 易于受到磁性影响的电子部件40时，优选设置厚度t3在0.3 μ m以下的电解Ni触击镀层 3。(气密性的评价)本实验中，进行了检查被气密密封的小型电子部件等的气密性的泄漏检测(Fine LeakTest)，对电子部件收纳构件20由气密密封用盖10密封的电子部件收纳用封装100的 气密性进行了评价。气密性评价以〇、Δ以及X进行评价，对于数百个试样，次品率为 0%的评价为〇，次品率在2%以下的评价为Δ，次品率大于2%的评价为X。实施例1 3、5以及6中的试样的各自的密封性评价均为〇，实施例4的试样 评价为Δ。考虑这是由焊接层4的厚度t4造成的，可以确认厚度t4在60 μ m以下时， 次品率为2%以下，而厚度t4在65 μ m以上时，次品率为0%。由此，可认为在采用厚 度t4在65 μ m以上的Sn系合金构成的焊接层4时，可以确保良好的气密性。(耐热性评价)本实验中，在用气密密封用盖10将电子部件收纳构件20密封的状态下，以 260°C加热实施例1 6的试样，基于密封后的接合层4a的熔点进行耐热性评价。耐热 性评价以〇、Δ以及X评价，对于数百个试样，次品率为0%的评价为〇，次品率在 以下的评价为Δ，次品率大于的评价为X。实施例1 5的试样的各自的耐热性评价均为〇，实施例6的试样评价为Δ。 考虑这是由焊接层4的组成引起的，可以确认在使用由Sb的含有率为5质量％的Sn_5Sb 构成的焊接层4时，次品率在以下，而使用由Sb的含有率为10质量％的Sn-IOSb构 成的焊接层4时，次品率为0%。由此，可以认为在电子部件收纳用封装100中收纳的电 子部件40的实际温度在260°C以下时，采用含有Sb 10质量％ WSn系合金构成的焊接层 4可以确保良好的耐热性。需要说明的是，此次公开的实施方式，应该认为所有的方面均为例示而不是限 定。本发明的范围不是上述实施方式以及实施例的说明，而是由专利申请的权利要求书 的范围所表明的，而且包含与权利要求书均等意义以及在其范围内的一切变更。例如，上述实施方式中，作为盖本体部的一个例子，列举了由Ti构成的盖本体 部，但本发明并不限定于此，例如，也可以是由6Al-4V_Ti等钛合金
此外，上述实施方式中，作为第2镀层的一个例子，列举了电解Ni触击镀层3， 但本发明并不限定于此，只要能够提高盖本体部和第1镀层之间的密合性，例如，作为 第2镀层，也可以是非磁性的Cu触击镀层等电解Ni触击镀层以外的其他镀层。当使用 Cu触击镀层作为第2镀层时，除第1镀层以外，第2镀层也成为非磁性的，所以可以进 一步抑制气密密封用盖整体的磁性增大。此外，上述实施方式中，列举了将电子部件收纳构件用气密密封用盖通过焊接 而密封的例子，但本发明并不限定于此，除焊接安装以外，例如也可以使用蜡将电子部 件收纳构件以气密密封用盖密封。此外，上述实施方式中，作为焊接层的一个例子，列举了由含有Sb的Sn系合金 构成的焊接层，但本发明并不限定于此，含有Sb以外的成分的Sn系合金也可以。此外，上述实施方式中，列举了本发明的气密密封用盖适用于收纳磁传感器的 电子部件收纳用封装，但本发明并不限定于此，本发明的气密密封用盖还适用于收纳水 晶振子，SAW滤波器以及加速度传感器等磁传感器以外的电子部件收纳用封装。
权利要求
1.一种气密密封用盖(10)，其特征在于在收纳电子部件(40)的电子部件收纳用封装(100)中使用，具备以Ti为主要成分的 盖本体部(1)。
2.如权利要求1所述的气密密封用盖，其特征在于还具备以覆盖所述盖本体部的方式设置的非磁性的第1镀层(2)。
3.如权利要求2所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第1镀层是含有P的Ni系镀层，所述Ni系镀层中的P的含有率为8质量％以上、20质量％以下。
4.如权利要求3所述的气密密封用盖，其特征在于所述Ni系镀层中的P的含有率为8质量％以上、15质量％以下。
5.如权利要求4所述的气密密封用盖，其特征在于所述Ni系镀层中的P的含有率为11质量％以上、13质量％以下。
6.如权利要求2所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第1镀层的厚度为1 μ m以上、2 μ m以下。
7.如权利要求2所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第1镀层是无电解Ni系镀层。
8.如权利要求7所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第1镀层是无电解NHP镀层。
9.如权利要求2所述的气密密封用盖，其特征在于还具备在所述盖本体部和所述第1镀层之间配置的、用于提高密合性的第2镀层⑶。
10.如权利要求9所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第2镀层是Ni系触击镀层。
11.如权利要求9所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第2镀层的厚度比所述第1镀层的厚度小。
12.如权利要求11所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第2镀层的厚度为0.01 μ m以上、0.3 μ m以下。
13.如权利要求9所述的气密密封用盖，其特征在于 所述第2镀层是电解Ni系触击镀层。
14.如权利要求1所述的气密密封用盖，其特征在于其通过以Sn系合金为主要成分的焊接层(4)安装在用于收纳所述电子部件的电子部 件收纳构件(20)上。
15.如权利要求14所述的气密密封用盖，其特征在于在将所述气密密封用盖安装在所述电子部件收纳构件上之前，所述焊接层的厚度为 65 μ m以上。
16.如权利要求15所述的气密密封用盖，其特征在于在将所述气密密封用盖安装在所述电子部件收纳构件上之前，所述焊接层的厚度为 65 μ m以上、ΙΙΟμιη以下。
17.如权利要求14所述的气密密封用盖，其特征在于所述以Sn系合金为主要成分的焊接层含有5质量％以上、10质量％以下的Sb。
18.如权利要求1所述的气密密封用盖，其特征在于 其被安装在用于收纳所述电子部件的由陶瓷构成的电子部件收纳构件上。
全文摘要
本发明提供一种可以更薄型化的气密密封用盖。本气密密封用盖(10)在收纳电子部件(40)的电子部件封装(100)中使用，具备以Ti为主要成分的盖本体部(1)。
文档编号H01L23/02GK102017132SQ20098011568
公开日2011年4月13日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年5月2日
发明者山本雅春, 平纯司 申请人:株式会社新王材料