[发明专利]功能部件用盖及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将功能部件，特别是有元件被收纳在封装内的功能部件的封装进行气密密封的盖及其制造方法。 

背景技术

晶体振荡器和声表滤波器(SAW Filter)、传感器等功能部件，元件被收纳在封装内，用盖盖住该封装而成为气密状态。为了以盖将该封装密封至气密状态，虽然会使用粘合剂、硬钎料、焊料，但从密封作业的容易性和材料的经济性来讲优选使用焊料。封装由氧化铝、氮化铝、莫来石、玻璃陶瓷等的陶瓷制作，不能直接用焊料接合。为了将这样的封装与盖接合，而对封装的接合部用钨和钼等进行金属化处理后，在其上实施可以钎焊的Ag-Pt、Ni、Au等的镀敷。 

另一方面，盖由可伐(kovar)合金(Fe-29Ni-17Co)、42合金(Fe-42Ni)等的Fe-Ni系合金制作。将使该Fe-Ni系合金成为板状的盖材料板成形为符合封装的形状、尺寸，成为盖。之所以将Fe-Ni系合金作为盖使用，是因为此Fe-Ni系合金热膨胀率接近陶瓷。即，在封装上钎焊盖时和将功能部件钎焊到印刷基板上时，虽然是分别加热，但若封装与盖的热膨胀差大，则两者间发生应变，脆的封装会破坏，或裂纹发生。 

以焊料接合封装和盖所制作的功能部件，装配到印刷基板上。功能部件向印刷基板的装配用焊料进行，但是在该装配时的钎焊时，若先经过钎焊的封装和盖的焊料接合部熔融，则盖从封装剥落，或偏离而出现问题。因此，作为接合封装和盖的焊料，使用在用于功能部件的装配的焊料的钎焊温度下不会熔融的高温焊料。 

历来，用于功能部件的装配的焊料，是Pb-63Sn的Pb系共晶焊料。一般认为钎焊温度以焊料的液相线温度+30～50℃为宜，Pb系共晶焊料因为液相线温度是183℃，所以使用该共晶焊料的钎焊温度为210～230℃。 因此，以Pb系共晶焊料装配功能部件时，上述高温焊料如果固相线温度在240℃以上，则在功能部件的装配时高温不会使焊料熔融，不存在封装和盖剥离这样的情况。因此在装配中使用Pb系共晶焊料这样的功能部件，在封装和盖的钎焊中，Pb主成分的高温焊料例如使用Pb-5Sn(固相线温度300℃，液相线温度314℃)、Pb-2.5Ag(固相线温度304℃，液相线温度304℃)等。 

然而，今天，铅的有害作用成为问题，因此现在全球范围内都在控制Pb的使用。当然，含有Pb的Pb系共晶焊料成为控制的对象，作为装配用的焊料使用不含Pb的所谓无铅焊料。 

所谓无铅焊料，是Sn单体或以Sn为主成分，其中添加Ag、Cu、Sb、Zn、Bi、In、Fe、Ni、Cr、Co、Ge、Ga、P等，若大体区别，则有Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Zn系、Sn-Sb系、Sn-Bi系、Sn-In系等。在此所说的“系”，是指除了二元合金本身以外，还在该二元合金中添加其他金属元素而达到三元系和四元系以上。例如作为Sn-Ag系有Sn-3.5Ag和Sn-3Ag-0.5Cu等。 

如前述Pb系共晶焊料，能够以不会对印刷基板造成热影响的温度进行钎焊，另外钎焊性优异，因此对无铅焊料也要求接近Pb系共晶焊料的钎焊温度和钎焊性。 

作为钎焊温度接近Pb系共晶焊料的无铅焊料，有Sn-Zn系(Sn-9Zn：固、液相线温度199℃)，但该系的无铅焊料钎焊性比Pb系共晶焊料差，另外Zn是贱的金属，钎焊后会发生晶间腐蚀，因此如今多不使用。 

Sn-Bi系固相线温度为139℃，对印刷基板和半导体元件没有热影响，但固相线温度过低。因此，若以该系的焊料进行钎焊的部分处于使用时会发热的功率管(power transistor)和变压器附近，则接合强度变弱，或熔融。同样，Sn-In系固相线温度显现在117℃，因此会发生由于固相线湿度过低而造成的问题。 

Sn-Ag系的Sn-3.5Ag固相线温度为221℃，液相线温度为223℃，钎焊在250℃左右进行。虽然该钎焊温度比Pb系共晶焊料的钎焊温度稍高，但是对印刷基板和功能部件没有热影响的温度。另外Sn-Ag系虽然钎焊性比Pb系共晶焊料差，但可进行实用上没有问题的钎焊。 

Sn-Cu系的Sn-0.7Cu固、液相线温度为227℃，钎焊温度比Sn-Ag系 稍高，但如果适当地进行温度管理则没有問题。 

另外，作为Sn-Ag系有Sn-3Ag-0.5Cu(固相线温度217℃，液相线温220℃)。在该无铅焊料Sn-Ag系之中，不但固相线温度和液相线温度最低，而且钎焊性比Sn-Cu系优异。因此，Sn-3Ag-0.5Cu现在是多被作为替代Pb系共晶焊料而使用的无铅焊料。