气密密封用盖材和电子部件收纳封装体的制作方法

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气密密封用盖材和电子部件收纳封装体的制造方法与工艺

本发明涉及气密密封用盖材和使用其的电子部件收纳封装体。



背景技术:

目前,已知有电子部件收纳封装体所使用的气密密封用盖材。这样的气密密封用盖材例如在日本专利第3850787号公报中有公开。

在日本专利第3850787号公报中公开了,不使用密封环而直接与由陶瓷形成的盒子钎焊接合的盖材。该盖材由包层材形成,该包层材是通过将基材层、中间金属层和焊料层接合而成,上述基材层由kovar(注册商标,科伐合金)形成,上述中间金属层由cu形成且直接接合在基材层表面,上述焊料层由银焊料合金形成且直接接合在中间金属层的与基材层为相反侧的表面。另外,在盖材中,中间金属层、基材层的侧面和银焊料层露在外部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3850787号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

然而,在日本专利第3850787号公报中公开的盖材中,由cu构成的中间金属层和由银焊料合金构成的焊料层没有特别的问题,但因为基材层由耐腐蚀性低的科伐合金(kovar)形成,并且盖材的侧面露在外部,因此例如在接触盐水(海水)的地方等严酷的环境下,存在有时基材层被腐蚀这样的问题。这种情况下,使用了盒子和盖材的电子部件收纳封装体的气密密封性有降低的担忧。

本发明是为了解决上述的课题而完成的发明,本发明的一个目的在于提供能够不使用密封环而直接钎焊接合于电子部件收纳构件、并能够抑制基材层的腐蚀的气密密封用盖材、和使用了该气密密封用盖材的电子部件收纳封装体。

用于解决课题的方法

本发明的第一方面的气密密封用盖材是包含用于收纳电子部件的电子部件收纳构件的电子部件收纳封装体所使用的气密密封用盖材,该盖材由包层材形成,该包层材具有:基材层,其由含有4质量%以上的cr的fe合金形成;和银焊料层,其隔着由cu形成的中间层接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上,或者以直接接触的状态接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上。

本发明的第一方面的气密密封用盖材中,如上所述,基材层由含有4质量%以上的cr的fe合金形成,由此能够可靠地提高基材层的耐腐蚀性,因此即使在严酷的环境下,也能够抑制基材层被腐蚀。此事实已经通过试验确认。由此,能够抑制因腐蚀导致的气密密封用盖材的劣化,因此能够抑制使用了气密密封用盖材的电子部件收纳封装体的气密密封性降低。另外,通过隔着由cu形成的中间层接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上或者以直接接触的状态接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上的银焊料层,能够不使用密封环而直接将气密密封用盖材钎焊接合于电子部件收纳构件。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:基材层由含有4质量%以上20质量%以下的cr的fe合金形成。根据这样的构成,能够抑制由于cr的含有率变大并超过20质量%导致的基材层的热膨胀系数变大。由此,能够抑制由例如陶瓷等低热膨胀材料形成的电子部件收纳构件与气密密封用盖材的热膨胀差变大。其结果是,能够减小在气密密封用盖材与电子部件收纳构件之间产生的热应力,因此能够抑制因热应力导致的电子部件收纳封装体的气密密封性降低。

这种情况下,优选:基材层由含有6质量%以上10质量%以下的cr的fe合金形成。根据这样的构成,通过使基材层的cr的含有率为6质量%以上,能够可靠地提高基材层的耐腐蚀性。另外,通过使基材层的cr的含有率为10质量%以下,能够有效地抑制基材层的热膨胀系数变大。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr以外、还含有ni的fe合金形成。根据这样的构成,通过使基材层的cr的含有率为4质量%以上,能够确保基材层的充分的耐腐蚀性,并且通过使基材层的fe合金含有ni,能够抑制基材层的热膨胀系数变大。

这种情况下,优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr以外、还含有36质量%以上48质量%以下的ni的fe合金形成。进一步优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr以外、还含有40质量%以上48质量%以下的ni的fe合金形成。根据这样的构成,通过使基材层的cr的含有率为4质量%以上,能够确保基材层的充分的耐腐蚀性,并且通过使基材层的ni的含有率为36质量%以上48质量%以下(较优选为40质量%以上48质量%以下),能够有效地抑制基材层的热膨胀系数变大。

在上述基材层由除了含有cr以外、还含有ni的fe合金形成的构成中,优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr和ni以外、还含有co的fe合金形成。根据这样的构成,通过使构成基材层的fe合金不仅含有ni还含有co,能够有效地抑制基材层的热膨胀系数变大。

这种情况下,优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr和36质量%以上48质量%以下的ni以外、还含有6质量%以上18质量%以下的co的fe合金形成。根据这样的构成,能够更有效地抑制基材层的热膨胀系数变大。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:基材层由不含ni和co、至少含有16质量%以上20质量%以下的cr的cr-fe合金形成。根据这样的构成,能够更可靠地确保基材层的耐腐蚀性,并且在例如400℃以上的高温环境下配置的情况下,能够有效地抑制基材层的热膨胀。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:银焊料层隔着含有99.95质量%以上的cu的纯cu形成的中间层接合在基材层。根据这样的构成,能够使中间层充分柔软,因此利用柔软的中间层,能够充分地缓和因气密密封用盖材与电子部件收纳构件的热膨胀差导致的热应力。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:中间层的厚度为5μm以上50μm以下。较优选中间层的厚度为10μm以上30μm以下。根据这样的构成,通过使中间层的厚度为5μm以上(较优选为10μm以上),能够充分地确保中间层的厚度,因此能够充分地缓和因气密密封用盖材与电子部件收纳构件的热膨胀差导致的热应力。另外,通过使中间层的厚度为50μm以下(较优选为30μm以下),能够抑制形成必要以上的中间层,因此能够抑制气密密封用盖材在厚度方向上变得大型化。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:银焊料层含有ag和cu。根据这样的构成,能够降低银焊料层的熔点,因此在将气密密封用盖材与电子部件收纳构件钎焊接合时,能够在抑制了气密密封用盖材的升温和电子部件收纳构件的升温的状态下,利用熔融的银焊料层将气密密封用盖材与电子部件收纳构件钎焊接合。由此,能够使因气密密封用盖材与电子部件收纳构件的热膨胀差导致的热应力变得充分小。

这种情况下,优选:银焊料层除了含有ag、cu以外、还含有sn。根据这样的构成,能够进一步降低银焊料层的熔点,因此能够进一步使因气密密封用盖材与电子部件收纳构件的热膨胀差导致的热应力变小。

上述第一方面的气密密封用盖材中,优选:包层材还具有表面层,上述表面层接合在基材层的与电子部件收纳构件为相反侧的表面且由ni或ni合金构成。根据这样的构成,通过由ni或ni合金构成的表面层,能够更可靠地抑制基材层的与电子部件收纳构件为相反侧的表面的腐蚀。另外,通过缝焊将气密密封用盖材与电子部件收纳构件钎焊接合的情况下,通过由ni或ni合金构成的表面层,能够减小气密密封用盖材与滚盘式电极的接触电阻,因此能够抑制在气密密封用盖材与滚盘式电极之间产生火花等。

本发明的第二方面的电子部件收纳封装体具有:用于收纳电子部件的电子部件收纳构件;和气密密封用盖材,其由包层材形成,上述包层材具有:由含有4质量%以上的cr的fe合金形成的基材层;和银焊料层,其隔着由cu形成的中间层接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上,或者以直接接触的状态接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上,上述气密密封用盖材利用银焊料层与电子部件收纳构件接合。

本发明的第二方面的电子部件收纳封装体中,通过使用上述第一方面的抑制了基材层被腐蚀的气密密封用盖材,能够抑制因腐蚀导致的气密密封用盖材的劣化,因此能够抑制使用气密密封用盖材的电子部件收纳封装体的气密密封性的降低。另外,通过在气密密封用盖材中设置隔着由cu形成的中间层接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上或者以直接接触的状态接合在基材层的电子部件收纳构件侧的一个表面上的银焊料层,能够得到不使用密封环而直接将气密密封用盖材钎焊接合于电子部件收纳构件的电子部件收纳封装体。

上述第二方面的电子部件收纳封装体中,优选:基材层由含有4质量%以上20质量%以下的cr的fe合金形成。根据这样的构成,能够抑制由于cr的含有率变大并超过20质量%导致的基材层的热膨胀系数变大。由此,能够抑制由例如陶瓷等低热膨胀材料形成的电子部件收纳构件与气密密封用盖材的热膨胀差变大。其结果是,能够减小在气密密封用盖材与电子部件收纳构件之间产生的热应力,因此能够抑制因热应力导致的电子部件收纳封装体的气密密封性降低。

上述第二方面的电子部件收纳封装体中,优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr以外、还含有ni的fe合金形成。根据这样的构成,通过使基材层的cr的含有率为4质量%以上,能够确保基材层的充分的耐腐蚀性,并且通过使基材层的fe合金含有ni,能够抑制基材层的热膨胀系数变大。

这种情况下,优选:基材层由除了含有4质量%以上的cr和ni以外、还含有co的fe合金形成。根据这样的构成,通过使构成基材层的fe合金不仅含有ni还含有co,能够有效地抑制基材层的热膨胀系数变大。

上述第二方面的电子部件收纳封装体中,优选:包层材还具有表面层,上述表面层接合在基材层的与电子部件收纳构件为相反侧的表面且由ni或ni合金构成。根据这样的构成,通过由ni或ni合金构成的表面层,能够更可靠地抑制基材层的与电子部件收纳构件为相反侧的表面的腐蚀。另外,在通过缝焊将气密密封用盖材与电子部件收纳构件钎焊接合、由此制造电子部件收纳封装体的情况下,通过由ni或ni合金构成的表面层,能够减少气密密封用盖材与滚盘式电极的接触电阻,因此能够抑制在气密密封用盖材与滚盘式电极之间产生火花等。

发明效果

根据本发明,如上所述,能够提供能够不使用密封环而直接钎焊接合于电子部件收纳构件、并能够抑制基材层的腐蚀的气密密封用盖材、和使用了该气密密封用盖材的电子部件收纳封装体。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式的气密密封用盖材的构成的俯视图。

图2为沿图1的300-300线的截面图。

图3为表示本发明的第一实施方式的电子部件收纳封装体的构成的截面图。

图4为表示本发明的第一实施方式的变形例的气密密封用盖材的层结构的截面图。

图5为表示本发明的第二实施方式的气密密封用盖材的层结构的截面图。

图6为表示为了确认本发明的效果而进行的气密密封用盖材的基材层的耐腐蚀性试验的结果的表。

图7为表示为了确认本发明的效果而进行的气密密封用盖材的基材层的平均热膨胀系数的表。

具体实施方式

以下,基于附图,对将本发明具体化的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

(气密密封用盖材的结构)

首先,参照图1和图2,说明本发明的第一实施方式的气密密封用盖材1的结构。

本发明的第一实施方式的气密密封用盖材1在包含用于收纳后述的电子部件20的电子部件收纳构件30的电子部件收纳封装体100(参照图3)中使用。

气密密封用盖材1,如图1和图2所示,由平板状的包层材10构成。具体地说,气密密封用盖材1由4层结构的包层材形成,该4层结构的包层材由基材层11、以直接接触的方式接合在基材层11的下表面11a(z2侧的面、电子部件收纳构件30侧的面)的中间层12、以直接接触的方式接合在中间层12的下表面12a的银焊料层13、以直接接触的方式接合在基材层11的上表面11b(z1侧的面、与电子部件收纳构件30为相反侧的面)的表面层14构成。这里,包层材10的侧面未设置镀ni层等,其结果是,在包层材10中,基材层11的侧面11c、中间层12的侧面12b、银焊料层13和表面层14露在外部。需要说明的是,下表面11a是本发明的“表面”的一例。

基材层11是主要决定包层材10的机械强度和热膨胀率等参数的层。

这里,在第一实施方式中,基材层11为了充分确保耐腐蚀性,由至少含有4质量%以上的cr的fe合金形成。这里,通过基材层11含有4质量%以上的cr,露出的侧面11c形成主要由cr2o3构成的钝化膜,由此能够提高基材层11的侧面11c的耐腐蚀性。需要说明的是,为了进一步提高耐腐蚀性,构成基材层11的fe合金的cr含有率优选为4质量%以上约20质量%以下,较优选为约6质量%以上约10质量%以下。另外,在构成基材层11的fe合金不含后述的ni和co的情况下,fe合金的cr的含有率优选为约16质量%以上约20质量%以下。

另外,优选基材层11由除了含有4质量%以上的cr以外、为了提高耐腐蚀性且减小热膨胀系数还含有ni的fe合金形成。此时,基材层11的fe合金中的ni的含有率较优选为约36质量%以上约48质量%以下,进一步优选为约40质量%以上约48质量%以下。进而,基材层11较优选由为了更加减小热膨胀系数除了含有4质量%以上的cr和ni以外、还含有co的fe合金形成。此时,基材层11的fe合金中的co的含有率进一步优选为约6质量%以上约18质量%以下。

中间层12利用由约99.90%以上的cu构成的韧铜、磷脱酸铜、由约99.95%以上的cu构成的无氧铜等的纯cu形成。需要说明的是,中间层12优选由更高纯度的无氧铜形成。由此,与由ni或ni合金构成中间层的情况相比,能够使中间层12充分柔软(低屈服强度)。另外,通过中间层12由纯cu构成,中间层12的露出的侧面12b具有充分的耐腐蚀性。需要说明的是,为了缓和后述的热应力,中间层12的z方向的厚度优选为大约5μm以上50μm以下的厚度,较优选为大约10μm以上30μm以下的厚度。另外,中间层12的厚度优选为包层材10的z方向的厚度的30%左右。

银焊料层13由银焊料形成,该银焊料包含由ag、不可避免的杂质和剩余部分cu构成的ag-cu合金、或者由ag、sn、不可避免的杂质和剩余部分cu构成的ag-sn-cu合金。例如,银焊料利用由约72质量%的ag、不可避免的杂质和剩余部分cu构成的72ag-cu合金、由约85质量%的ag、不可避免的杂质和剩余部分cu构成的85ag-cu合金等形成。另外,例如,银焊料利用由约67质量%的ag、约4质量%的sn、不可避免的杂质和剩余部分cu构成、且加工性良好的67ag-4sn-cu合金形成。另外,通过银焊料层13由ag-cu合金或ag-sn-cu合金构成,露出的银焊料层13具有充分的耐腐蚀性。需要说明的是,银焊料的熔点为约780℃以下。这里,由ag-sn-cu合金形成的银焊料的熔点低于由ag-cu合金形成的银焊料的熔点。

表面层14由纯ni或ni合金形成。需要说明的是,通过表面层14由纯ni或ni合金构成,露出的表面层14具有充分的耐腐蚀性。该表面层14在后述的直缝焊时,通过减少气密密封用盖材1与滚盘式电极(未图示)的接触电阻,具有能够抑制在气密密封用盖材1与滚盘式电极之间产生火花等的功能。

其结果是,包层材10中露在外部的基材层11的侧面11c、中间层12的侧面12b、银焊料层13和表面层14均具有充分的耐腐蚀性,因此抑制了气密密封用盖材1的腐蚀。

(电子部件收纳封装体的结构)

接着,参照图3,对使用了本发明的第一实施方式的气密密封用盖材1的电子部件收纳封装体100的结构进行说明。

第一实施方式的电子部件收纳封装体100具有:上述的气密密封用盖材1;和用于收纳晶体振子、saw滤波器(表面弹性波滤波器)等的电子部件20的电子部件收纳构件30。电子部件收纳封装体100中,气密密封用盖材1以使气密密封用盖材1的银焊料层13位于电子部件收纳构件30侧(下侧、z2侧)的方式配置于电子部件收纳构件30上。

电子部件收纳构件30由陶瓷(al2o3)形成。另外,电子部件收纳构件30具有形成有在上侧(z1侧)具有开口的凹部30a的箱形状。在凹部30a内,电子部件20通过凸块40固定。

另外,气密密封用盖材1以配置在电子部件收纳构件30的框状的上表面30b上的状态,通过作为电阻焊的一种的缝焊进行焊接(直缝焊),由此钎焊接合于电子部件收纳构件30。也就是说,通过缝焊,气密密封用盖材1的银焊料层13的银焊料被熔融,接合在电子部件收纳构件30的上表面30b上。需要说明的是,缝焊时,在由ni或ni合金构成的表面层14与滚盘式电极(未图示)之间流通电流,由此银焊料层13的银焊料被熔融。另外,气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30不经由密封环而直接接合。

另外,在电子部件收纳构件30的上表面30b上,为了使气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30的钎焊接合良好,可以形成金属化层。需要说明的是,金属化层具有从电子部件收纳构件30的上表面30b侧起依次叠层有w层、ni层和au层(未图示)的结构。

需要说明的是,气密密封用盖材1的银焊料层13发生熔融时的热量被施加到气密密封用盖材1和电子部件收纳构件30,气密密封用盖材1和电子部件收纳构件30一起发生热膨胀。此时,因气密密封用盖材1(基材层11)与电子部件收纳构件30的热膨胀差而产生热应力。这里,在第一实施方式中,如上所述,通过设置由充分柔软的纯cu构成的中间层12,中间层12追随着基材层11的变形而容易地发生塑性变形,其结果是,缓和产生于气密密封用盖材1的热应力。因此,在上述第一实施方式中,即使气密密封用盖材1(基材层11)与电子部件收纳构件30之间多少存在热膨胀差,也能够充分抑制电子部件收纳封装体100的气密密封性降低。

第一实施方式中能够得到以下的效果。

第一实施方式中,如上所述,基材层11由至少含有4质量%以上的cr的fe合金形成。由此,能够可靠地提高基材层11的耐腐蚀性,因此即使在严酷的环境下,也能够抑制基材层11腐蚀。由此,能够抑制因腐蚀导致的气密密封用盖材1的劣化,因此能够抑制使用了气密密封用盖材1的电子部件收纳封装体100的气密密封性降低。另外,通过隔着由cu形成的中间层12接合在基材层11的电子部件收纳构件30侧的下表面11a上的银焊料层13,能够不使用密封环而直接将气密密封用盖材1钎焊接合于电子部件收纳构件30。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由含有4质量%以上约20质量%以下的cr的fe合金形成,则能够抑制因cr的含有率变大并超过约20质量%导致的基材层11的热膨胀系数变大。由此,能够抑制由陶瓷形成的电子部件收纳构件30与气密密封用盖材1的热膨胀差变大。其结果是,能够减小在气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30之间产生的热应力,因此能够抑制因热应力导致的电子部件收纳封装体100的气密密封性降低。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由含有约6质量%以上约10质量%以下的cr的fe合金形成,则能够可靠地提高基材层11的耐腐蚀性,并能够有效地抑制基材层11的热膨胀系数变大。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由除了含有4质量%以上的cr、还含有ni的fe合金形成,则通过使基材层11的cr的含有率为4质量%以上,能够确保基材层11的充分的耐腐蚀性,并且通过使基材层11的fe合金含有ni,能够抑制基材层11的热膨胀系数变大。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由除了含有4质量%以上的cr、还含有约36质量%以上约48质量%以下(较优选为约40质量%以上约48质量%以下)的ni的fe合金形成,则通过使基材层11的cr的含有率为4质量%以上,能够确保基材层11的充分的耐腐蚀性,并通过使基材层11的ni的含有率为约36质量%以上约48质量%以下(较优选为约40质量%以上约48质量%以下),能够有效地抑制基材层11的热膨胀系数变大。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由除了含有4质量%以上的cr和ni以外、还含有co的fe合金形成,则通过使构成基材层11的fe合金不仅含有ni还含有co,能够有效地抑制基材层11的热膨胀系数变大。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由除了含有4质量%以上的cr和约36质量%以上约48质量%以下的ni以外、还含有约6质量%以上约18质量%以下的co的fe合金形成,则能够更有效地抑制基材层11的热膨胀系数变大。

另外,第一实施方式中,如果基材层11由不含ni和co、至少含有约16质量%以上约20质量%以下的cr的cr-fe合金形成,则能够更可靠地确保基材层11的耐腐蚀性,并且在约400℃以上的高温环境下配置的情况下,能够有效地抑制基材层11的热膨胀。

另外,第一实施方式中,如果隔着由含有约99.95质量%以上的cu的纯cu形成的中间层12使银焊料层13接合在基材层11,则能够使中间层12充分柔软,因此利用柔软的中间层12,能够充分地缓和因气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30的热膨胀差导致的热应力。

另外,第一实施方式中,如果使中间层12的z方向的厚度为约5μm以上(较优选为约10μm以上),则能够充分确保中间层12的厚度,因此能够充分缓和因气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30的热膨胀差导致的热应力。另外,如果使中间层12的z方向的厚度为约50μm以下(较优选为约30μm以下),则能够抑制形成必要以上的中间层12,因此能够抑制气密密封用盖材1在厚度方向(z方向)上变得大型化。

另外,第一实施方式中,通过银焊料层13含有ag和cu,能够降低银焊料层13的熔点,因此在将气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30钎焊接合时,能够在抑制了气密密封用盖材1的升温和电子部件收纳构件30的升温的状态下,通过熔融的银焊料层13,将气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30钎焊接合。由此,能够充分地减小因气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30的热膨胀差导致的热应力。

另外,第一实施方式中,如果银焊料层13除了含有ag、cu以外还含有sn,则能够进一步降低银焊料层13的熔点,因此能够进一步减小因气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30的热膨胀差导致的热应力。

另外,第一实施方式中,包层材10设有接合在基材层11的与电子部件收纳构件30为相反侧(z1侧)的上表面11b且由ni或ni合金构成的表面层14。由此,通过由ni或ni合金构成的表面层14,能够更可靠地抑制基材层11的上表面11b的腐蚀。另外,通过缝焊将气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30钎焊接合时,通过由ni或ni合金构成的表面层14,能够减小气密密封用盖材1与滚盘式电极的接触电阻,因此能够抑制在气密密封用盖材1与滚盘式电极之间产生火花等。

[第一实施方式的变形例]

接着,参照图4,对本发明的第一实施方式的变形例的气密密封用盖材101进行说明。需要说明的是,对与第一实施方式相同的构成,标注相同符号,并省略其说明。

该第一实施方式的变形例的气密密封用盖材101由3层结构的包层材110形成,该3层结构的包层材110由利用至少含有4质量%以上的cr的fe合金形成的基材层11、以直接接触的方式接合在基材层11的下表面11a的中间层12、和以直接接触的方式接合在中间层12的下表面12a的银焊料层13构成。即,与上述第一实施方式的气密密封用盖材1不同,第一实施方式的变形例的气密密封用盖材101没有形成表面层。

需要说明的是,构成银焊料层13的银焊料的熔点为约780℃以下,其结果是,为了使银焊料层13熔融,不需要例如约1000℃以上这样过度的高温。因此,缝焊时,即使在滚盘式电极流通的电流值比较小,也能够使银焊料层13熔融。即,即使不经由由ni或ni合金形成的表面层,使气密密封用盖材101的基材层11与滚盘式电极(未图示)直接接触,也能够通过减小流过气密密封用盖材101的电流值,使因接触电阻大而导致的火花难以产生。这里,作为银焊料,通过使用熔点更低的ag-sn-cu合金,能够进一步抑制火花的产生。

需要说明的是,包层材110中露在外部的基材层11的侧面11c、中间层12的侧面12b和银焊料层13都具有充分的耐腐蚀性,由此能够抑制气密密封用盖材101的腐蚀。

另外,上述第一实施方式的变形例的气密密封用盖材101的其他的构成和使用了气密密封用盖材101的电子部件收纳封装体的结构与上述第一实施方式大致相同。

第一实施方式的变形例能够得到以下的效果。

在第一实施方式的变形例中,如上所述,基材层11由至少含有4质量%以上的cr的fe合金形成,与上述第一实施方式同样,能够抑制基材层11的腐蚀。

另外,在第一实施方式的变形例中,气密密封用盖材101没有形成表面层,由此能够将包层材110的构成简单化,并且由于不设置表面层,能够削减为了制作包层材110的相应部分的成本。需要说明的是,第一实施方式的变形例的效果与上述第一实施方式大致相同。

[第二实施方式]

接着,参照图5,对本发明的第二实施方式的气密密封用盖材201进行说明。需要说明的是,对与第一实施方式相同的构成,标注相同符号,并省略其说明。

该第二实施方式的气密密封用盖材201由2层结构的包层材210形成,该2层结构的包层材210由利用至少含有4质量%以上的cr的fe合金形成的基材层11、和以直接接触的方式接合在基材层11的电子部件收纳构件30侧的下表面11a的银焊料层13构成。即,与上述第一实施方式的气密密封用盖材1不同,第二实施方式的气密密封用盖材201没有形成中间层和表面层。这里,第二实施方式的气密密封用盖材201没有设置用于缓和热应力的中间层,因此优选使用热膨胀系数小的基材层11,使得气密密封用盖材201(基材层11)与电子部件收纳构件(参照图3)之间的热膨胀差变小。

需要说明的是,通过使包层材210中露在外部的基材层11的侧面11c和银焊料层13都具有充分的耐腐蚀性,能够抑制气密密封用盖材201的腐蚀。

需要说明的是,上述第二实施方式的气密密封用盖材201的其他的构成和使用了气密密封用盖材201的电子部件收纳封装体的结构与上述第一实施方式大致相同。

第二实施方式中能够得到以下的效果。

第二实施方式中,如上所述,通过基材层11由至少含有4质量%以上的cr的fe合金形成,与上述第一实施方式同样,能够抑制基材层11的腐蚀。另外,通过直接接合在基材层11的电子部件收纳构件侧的下表面11a上的银焊料层13,能够不经由密封环而直接将气密密封用盖材201钎焊接合于电子部件收纳构件。

另外,第二实施方式中,由于气密密封用盖材201没有形成中间层和表面层,能够使包层材210的构成进一步简单化。需要说明的是,第二实施方式的其他的效果与上述第一实施方式大致相同。

实施例

接着,参照图2和图4~图7,对为了确认上述实施方式的效果而进行的气密密封用盖材所使用的基材层的研究进行说明。

(实施例和比较例的组成)

这里,作为构成气密密封用盖材1(101、201)的基材层11(参照图2、图4和图5)的具有耐腐蚀性的试验材料(金属板),使用了6种ni-cr-fe合金、1种ni-co-cr-fe合金和1种cr-fe合金。

这里,作为ni-cr-fe合金,使用了含有ni、6质量%的cr、不可避免的杂质和剩余部分fe、并使ni的含有率不同的5种ni-cr-fe合金。具体地说,使用了含有36质量%的ni的36ni-6cr-fe合金、含有38质量%的ni的38ni-6cr-fe合金、含有40质量%的ni的40ni-6cr-fe合金、含有42质量%的ni的42ni-6cr-fe合金和含有47质量%的ni的47ni-6cr-fe合金。另外,作为ni-cr-fe合金,进一步使用了由42质量%的ni、4质量%的cr、不可避免的杂质和剩余部分fe构成的42ni-4cr-fe合金。

另外,作为ni-co-cr-fe合金,使用了由29质量%的ni、17质量%的co、6质量%的cr、不可避免的杂质和剩余部分fe构成的29ni-17co-6cr-fe合金。另外,作为cr-fe合金,使用了由18质量%的cr、不可避免的杂质和剩余部分fe构成的18cr-fe合金(所谓sus430)。

另一方面,作为比较例的试验材料(金属板),使用了不含cr的ni-co-fe合金。具体地说,使用了由29质量%的ni、17质量%的co、不可避免的杂质和剩余部分fe构成的29ni-17co-fe合金(所谓科伐合金(kovar))。

(基于耐腐蚀性的基材层的研究)

首先,作为耐腐蚀性试验,对各个试验材料,依照jisc60068-2-11,在35±2℃的温度、5±1质量%的盐浓度和6.5以上7.2以下的ph的条件下,进行了48小时以上的盐水喷雾试验。之后,对各个试验材料的腐蚀状况进行观察。这里,在经过24小时后和经过48小时后进行了耐腐蚀性评价。另外,关于42ni-4cr-fe合金的试验材料,也对经过72小时后的耐腐蚀性进行了评价。另外,关于42ni-6cr-fe合金的试验材料,也对经过72小时后、经过144小时后的耐腐蚀性进行了评价。

之后,作为耐腐蚀性的评价,对于确认有多处腐蚀的试验材料标为×标记(叉标记)。另一方面,对于虽然确认有若干腐蚀,但在实用上是没有问题的程度的情况标为△标记(三角标记),对于没有确认到有腐蚀的情况标为○标记(圆标记)。参照其结果,分别进行如下标记:对于评价为特别适于实用的基材层的材质标为☆标记(星标记),对于评价为实用上优选的基材层的材质标为◎标记(双圆标记),对于评价为实用上能够使用的基材层的材质标为○标记(圆标记),对于评价为不适合实用的基材层的材质标为×标记(叉标记)。

作为盐水喷雾试验的结果,如图6所示,无论是否含有ni,在含有4质量%以上的cr的fe合金的任意种中,在经过24小时后几乎未确认有腐蚀。另一方面,不含cr的比较例的fe合金(29ni-17co-fe合金)中,经过24小时后可以确认到有多处的腐蚀。由此可以确认,含有4质量%以上的cr的fe合金具有充分的耐腐蚀性。其结果是,确认了使用由含有4质量%以上的cr的fe合金构成的基材层、具有充分的耐腐蚀性的中间层、表面层和银焊料层制作包层材,由此能够抑制由包层材形成的气密密封用盖材的腐蚀。

另外,在36ni-6cr-fe合金和38ni-6cr-fe合金中,经过48小时后确认到有若干腐蚀。由此明确了,构成基材层的fe合金的fe和ni的含有率之中,通过增加ni的含有率,能够更可靠地抑制fe合金的腐蚀,提高耐腐蚀性。

另外,在42ni-4cr-fe合金中,经过72小时后确认到有若干腐蚀。另一方面,在42ni-6cr-fe合金中,即使经过144小时后也几乎观察不到腐蚀。由此明确了通过使构成基材层的fe合金的cr的含量为6质量%以上,能够进一步可靠地抑制腐蚀,提高耐腐蚀性。

因此可以认为,从耐腐蚀性的观点出发,cr的含量为6质量%以上、进一步而言ni的含量为40质量%以上的fe合金特别适于作为构成基材层的fe合金。需要说明的是,关于40ni-6cr-fe合金和47ni-6cr-fe合金,虽然未进行48小时以上的盐水喷雾试验,但被认为其在超过48小时的长期中具有能够充分抑制腐蚀的耐腐蚀性。

另外,对于不含ni的18cr-fe合金,即使经过48小时后也几乎观察不到腐蚀。由此可以明确,即使将不含ni的cr-fe合金作为基材层使用的情况下,通过使构成基材层的fe合金的cr的含量变大,能够更可靠地抑制腐蚀,提高耐腐蚀性。需要说明的是,含有约16质量%以上约20质量%以下的cr和微量的cu、nb等的cr-fe合金(sus430j1l)也被认为能够得到与18cr-fe合金(sus430)同样的耐腐蚀性的结果。

(基于热膨胀性的基材层的研究)

接着,基于上述试验材料的平均热膨胀系数,对适合本发明的基材层的金属进行研究。需要说明的是,具有接近构成钎焊接合对象(图3的电子部件收纳构件30)的氧化铝(al2o3)的热膨胀系数的热膨胀系数的fe合金被认为更合适作为基材层。

具体地说,对于各个试验材料,求得了在30℃~300℃的温度范围的平均热膨胀系数、在30℃~400℃的温度范围的平均热膨胀系数和在30℃~500℃的温度范围的平均热膨胀系数。需要说明的是,对于参考例的氧化铝,仅求得了在30℃~400℃的温度范围的平均热膨胀系数。

从图7所示的表可知,在30℃~300℃、30℃~400℃和30℃~500℃的任意的温度范围内,关于含有4%质量以上的cr的fe合金,热膨胀系数为14×10-6/k以下,可以确认能够充分地减小热膨胀系数。

另外明确了,含有co的ni-co-cr-fe合金(29ni-17co-6cr-fe合金)的热膨胀系数虽然大于不含cr的29ni-17co-fe合金的热膨胀系数,但在全部的温度范围内的热膨胀系数为8.5×10-6/k以下,小于ni-cr-fe合金、cr-fe合金的热膨胀系数。另外,ni-co-cr-fe合金的热膨胀系数最接近于氧化铝的热膨胀系数。由此可以明确,ni-co-cr-fe合金从热膨胀性的观点出发,最优选作为构成气密密封用盖材的基材层的低热膨胀金属。这样的ni-co-cr-fe合金被认为特别适合未设置用于缓和热应力的中间层的上述第二实施方式的包层材210中的基材层11。

另外,在ni-cr-fe合金中,在30℃~500℃的温度范围内,热膨胀系数比较大,但在30℃~300℃的温度范围内,热膨胀系数为11×10-6/k以下这样小。其结果可以明确,作为主要配置在约300℃以下的低温环境下的气密密封用盖材的基材层,也优选ni-cr-fe合金。另外明确了,ni-cr-fe合金之中,在ni的含有率为40质量%以上47质量%以下的情况下,能够在全部的温度范围内进一步减小热膨胀系数,因此为较优选,ni的含有率为42质量%左右的情况下,能够在全部的温度范围内更加减小热膨胀系数,因此进一步优选。另外明确了,ni-cr-fe合金之中,cr的含有率小于6质量%的情况下,能够进一步减小热膨胀系数,因此为较优选。

另外,cr-fe合金(18cr-fe合金)中,虽然在全部的温度范围内,热膨胀系数都有一定程度变大,但因温度变化所产生的热膨胀系数的变动小。特别是,在30℃~500℃的温度范围内,热膨胀系数为11.3×10-6/k,小于(36~40、47)ni-6cr-fe合金的热膨胀系数。由此可以明确,特别是作为配置在约400℃以上的高温环境下的气密密封用盖材的基材层,也优选cr-fe合金。需要说明的是,由于sus430j1l的热膨胀系数与18cr-fe合金(sus430)同样,因此sus430j1l也优选作为特别是配置在约400℃以上的高温环境下的气密密封用盖材的基材层。

[变形例]

需要说明的是,这里公开的实施方式和实施例其所有的方面都是例示,应该被认为是非限制性的内容。本发明的范围由请求保护的范围表示,而非上述的实施方式和实施例的说明,而且包含在与请求保护的范围等同的含义和范围内的所有变更(变形例)。

例如,在上述第一实施方式、第一实施方式的变形例和第二实施方式中,表示了分别使用4层结构的包层材10、3层结构的包层材110和2层结构的包层材210形成气密密封用盖材1、101和201的例子,但本发明不限定于此。本发明中,例如可以通过设置2层以上的中间层等,由5层结构以上的包层材形成气密密封用盖材。

另外,上述第一实施方式中,例示了使用作为电阻焊的一种的缝焊将气密密封用盖材1与电子部件收纳构件30接合,但本发明不限于此。例如,可以通过作为电阻焊的一种的电阻点焊将气密密封用盖材与电子部件收纳构件接合。另外,也可以使用电阻焊以外的接合方法,将气密密封用盖材与电子部件收纳构件接合。例如,通过使用了电子束的电子束焊接,将气密密封用盖材与电子部件收纳构件接合。

符号说明

1、101、201气密密封用盖材

10、110、210包层材

11基材层

11a下表面(表面)

12中间层

13银焊料层

14表面层

20电子部件

30电子部件收纳构件

100电子部件收纳封装体

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