功能部件用盖及其制造方法技术

一种焊料层，用以替代接合功能部件的封装与盖的固相线温度为２５０℃以上的高温焊料，其是将混合固相线温度４００℃以上的Ｃｕ系金属粉末和Ｓｎ系焊料粉末而得到焊膏，涂布于预先被实施了钎焊性优异的镀敷的、难以钎焊的材料的盖，通过加热而得到的、在该镀敷面由Ｃｕ系金属粉末和Ｃｕ↓［６］Ｓｎ↓［５］的金属间化合物和无铅焊料构成的焊料层。因为金属间化合物与难以钎焊的材料接合，并且金属间化合物彼此连结，所以这一焊料层作为高温焊料发挥功能，虽然高温焊料钎焊性不良，但根据本发明专利技术能够避免这一问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将功能部件，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。
技术介绍
晶体振荡器和声表滤波器(SAWFilter)、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 5(TC为宜，Pb系共晶焊料因为液相线温度是183°C，所以使用该共晶焊料的钎焊温度为210 23(TC。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24(TC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。C，液相线温度314t:)、 Pb-2.5Ag (固相线温度304。C，液相线温度304。C)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匿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。C)，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°C，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U7。C，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°C，液相线温度为223°C，钎焊在250。C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°C，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題。另外，作为Sn-Ag系有Sn-3Ag-0.5Cu (固相线温度217°C，液相线温220°C)。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。可是如前述，功能部件的封装和盖的钎焊，需要在装配功能部件时的钎焊温度下不会熔融这样的高温焊料。S卩，由于作为功能部件的装配用不能使用Pb系共晶焊料，因此Sn-3Ag-0.5Cu作为装配被广泛使用，但使用无铅焊料时，钎焊温度成为240 25(TC。因此，钎焊封装和盖的无铅焊料的高温焊料，必须具有至少250。C以上的固相线温度。然而，固相线温度为25(TC以上，而且液相线温度为功能部件的耐热温度的30(TC以下的Sn主成分的高温焊料并不存在。g卩，即使在Sn主成分中大量添加Cu、 Ag、 Sb等高熔点金属而使之成为高温焊料，尽管液相线温度上升，固相线温度仍在250。C以下。例如大量添加了Cu的Sn-5Cu固相线温度为227。C，液相线温度为375。C，大量添加了 Ag的Sn-5Ag固相线温度为221。C，液相线温度为245。C，另外大量添加了Sb的Sn-10Sb固相线温度为245°C，液相线温度为266°C。因此，若将这些焊料用于功能部件的盖和封装的钎焊，接着，使用Sn-3Ag-0.5Cu的焊料以250。C将这样的功能部件钎焊到印刷基板上，则先前的钎焊部成熔融或半熔融状态，封装和盖的接合强度变弱，甚至完全地剥离。一直以来提出有混合有Sn球和Cu球的高温焊料用的焊膏(专利文献1、 2)。其指的是作为焊膏被用于电子设备的钎焊，所得到的Cu混合高温焊料构成焊料接合部，并具有耐高温特性。专利文献1特开2002-254194号公报专利文献2特开2002-261105号公报然而，Cu混合高温焊料其钎焊性比现有的Pb主成分的高温焊料差。另外，Cu混合高温焊料的焊膏在功能部件的封装和盖的钎焊中有问题。因此，即使将Cu混合高温焊料用于功能部件的封装和盖的钎焊，前述的Cu混合高温焊料用焊膏也不能接合钎焊性差的盖，含有助焊剂的焊膏在盖和封装、特别是在与功能部件的封装的钎焊中存在问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种尽管使用Cu混合高温焊料，在盖和封装的钎焊时焊料也容易润湿的功能部件用的盖和该盖的制造方法。本专利技术者们着眼于以下几点而完成本专利技术。(i) 混合有焊料和液态助焊剂的焊膏涂布于钎焊部全域，若在涂布后加热而使焊膏熔融，则会在钎焊部全域附着焊料；(ii) 为了在钎焊性差的材料上附着焊料，如果在该材料上镀敷钎焊性优异的金属，则焊料容易在该材料上润湿；(iii) 通过将焊料中分散有金属Cu粒子的焊料层预先设置在盖上，不使用助焊剂，也能够确保对封装的接合面的润湿性，另外高温下的接合强度也得到改善；(iv) 如果预先设置高温焊料相，则不需要使用助焊剂，可以进行气氛钎焊，不会给功能性部件所收容的元件带来不良影响。本专利技术是一种功能部件用盖，其使用焊料与封装相接合，其中，盖的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能部件用盖，其使用焊料与封装接合，其特征在于，由盖、设于该盖的单面上的钎焊性优异的金属的镀层和厚度为５～４０μｍ的在该镀层的表面上形成的由固相线温度为４００℃以上的Ｃｕ系金属粉末和Ｃｕ↓［６］Ｓｎ↓［５］的金属间化合物和含Ｓｎ无铅焊料构成的焊料层构成，该焊料层中，在无铅焊料的基体中分散有Ｃｕ系金属粉末，而且在该Ｃｕ系金属粉末的周围存在Ｃｕ↓［６］Ｓｎ↓［５］的金属间化合物，并且，该金属间化合物与所述镀层表面接合，且金属间化合物之间至少有一部分连结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤力弥，禅三津夫，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]