專利名稱：電子元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及封裝的聲表面波裝置等的電子元件，特別涉及在陶瓷制的芯片載體內(nèi)存有元件芯片，通過縫焊把蓋板焊接到密封圈上以實現(xiàn)氣密封止的電子元件。
背景技術：
把聲表面波單元封裝而成的聲表面波裝置，廣泛應用于移動通信機的RF段用濾波器及IF段用濾波器等的各領域。作為此種用途的聲表面波裝置的封裝構造的一例，見圖1的剖視圖，以下對這種構造加以說明。
這種聲表面波裝置1，由芯片載體2，聲表面波元件芯片3，密封圈4，及金屬蓋板5構成。在芯片載體2、密封圈4及蓋板5構成的封裝體內(nèi)，聲表面波元件芯片3被氣密封止。在構造上，芯片載體2在實質上矩形板狀的陶瓷構成的基極6上，由多層陶瓷層7，8堆壓而成。密封圈4，由可伐鐵鎳鈷合金(Fe-Co-Ni合金)形成環(huán)狀。在最上層的陶瓷層8上重合著密封圈4，通過Ag焊料等把密封圈4帶焊料放在陶瓷層8的上面。此外，密封圈4的表面，通常進行襯底用Ni縫焊，結束用Au縫焊。
下層的陶瓷層7內(nèi)側有實質上矩形的開口9，這陶瓷層7的上面形成有多個電極部分10。從各電極部分10的端部，經(jīng)陶瓷層7及基極6的側面到基極6的下面形成外部電極11。電極部分10及外部電極11，通常在W(鎢)金屬化電極上進行襯底用Ni縫焊，結束用Au縫焊來形成的。上層的陶瓷層8上形成有同樣實質上矩形的開口12，這樣芯片載體2上，通過陶瓷層7，8的開口9，12形成存儲空間14。另外，密封圈4上也開有實質上矩形的開口13。
聲表面波元件芯片3被存入芯片載體2的存儲空間14內(nèi)，在存儲空間14的基極6的上面用粘接劑固定。聲表面波元件芯片3用焊接線15把相應電極與各電極部分10作電氣連接，通過外部電極11，可將聲表面波元件芯片3的各電極與外部進行電氣連接。
把聲表面波元件芯片3實裝入芯片載體2內(nèi)后，密封圈4上將封止用的金屬蓋板5重疊作縫焊，用金屬蓋板5對密封圈4的開口13作氣密封止。封止用的金屬蓋板5是與密封圈4同樣以可伐鐵鎳鈷合金作為母材的，金屬蓋板5的表面進行鎳鍍。作為這種鎳鍍，過去用的是有3μm以上的較厚鍍層的大鍍件。另外，可伐鐵鎳鈷合金是一種熱膨脹系數(shù)接近于陶瓷的金屬，作為密封圈4及金屬蓋板5的母材，由于應用可伐鐵鎳鈷合金，應當防止在焊接時及焊接后冷卻時因密封圈4及金屬蓋板5與陶瓷的芯片載體2之間的膨脹率差異導致芯片載體2上產(chǎn)生偏歪，以及應力導致裂縫的產(chǎn)生。
在這樣構造的聲表面波裝置1中，通過同時燒成基極6，陶瓷層7、8，及電極部分10，將芯片載體2形成為一體。在芯片載體2的上面，采用Ag焊料使密封圈4帶上焊料，以保證芯片載體2與密封圈4之間的氣密性。還有，密封圈4上重疊有金屬蓋板5，將表面的鎳鍍層作為焊材進行縫焊，使金屬蓋板5焊接于密封圈4，以保持密封圈4與金屬蓋板5之間的氣密性。這樣，聲表面波元件芯片3在由芯片載體2、密封圈4、及金屬蓋板5構成的封裝構造中可被氣密封止，確保了聲表面波裝置1的防水性及防濕性。此外，不使用其他焊料，以金屬蓋板5的鎳鍍層使金屬蓋板5焊接于密封圈4，焊接成本可降低，同時，可避免焊料涂布離散導致的焊接參數(shù)的離散。
此外，作為另外的封裝構造的聲表面波裝置，也有如圖2所示那樣構造的。這是將聲表面波元件芯片3面朝下實裝的。聲表面波元件芯片3的凸頭16與基極6上面的電極部分17電氣連接。
例如，在圖1那樣的聲表面波裝置1中，金屬蓋板5焊接于密封圈4，作為氣密封止手段，采用縫焊。圖3展示金屬蓋板5與密封圈4焊接的情況。在縫焊場合，如圖3所示，實裝著聲表面波元件芯片3的芯片載體2上的密封圈4上，放置金屬蓋板5后，使一對筒形電極18a、18b與金屬蓋板5的角部接觸，用交流電源19使焊接電流I1+I2流過兩筒形電極18a、18b之間，使兩筒形電極18a、18b轉動，并沿金屬蓋板5的外周移動?？看藭r發(fā)生的焦耳熱量使密封圈4與金屬蓋板5的鎳鍍層融化，使金屬蓋板5焊接于密封圈4。由于兩筒形電極18a、18b沿著金屬蓋板5全周移動，可使金屬蓋板5全周焊接于密封圈4上。即，金屬蓋板5的鎳鍍層與密封圈4的鍍層作為焊材，將密封圈4與金屬蓋板5實現(xiàn)焊接。這樣的縫焊能實現(xiàn)封裝構造的高氣密性。
但是，即使用這樣的縫焊，由于用來進行縫焊的焊機的細小的條件變化及芯片載體的個體差異，有時也發(fā)生氣密性不很好。從而成為聲表面波裝置的合格率及可靠性下降的原因。
本發(fā)明針對上述以往例中存在的問題，目的在于將元件芯片存于陶瓷制的芯片載體內(nèi)，在芯片載體上面的密封圈上焊接蓋板，將元件芯片氣密封止的電子元件中，鍍鎳的蓋板與密封圈之間確保充分的氣密封性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電子元件，在包括具有凹部的陶瓷制的芯片載體，收容在上述芯片載體的凹部開內(nèi)的元件芯片，把上述芯片載體的凹部開口圍住并與芯片載體焊接的金屬密封圈，以及用來堵塞上述密封圈的開口、對上述凹部氣密封止的金屬蓋板的聲表面波裝置中，上述蓋板的表面施加厚度為1～2μm的鎳鍍層，用于與上述密封圈連接。因此，作為將上述蓋板焊到密封圈上的方法，最好是以表面的鎳鍍層作為焊材，把蓋板縫焊在密封圈上。
本發(fā)明的電子元件，用在密封圈上焊接蓋板的鎳鍍層的厚度薄得只有1～2μm。使制造蓋板與密封圈的焊接性良好，蓋板與密封圈之間的氣密性，防水性，防濕性都能得到改善，可靠性高的聲表面波裝置成為可能。特別是，作為鎳鍍層，由于采用無電解鎳鍍層，使高氣密性進一步得到實現(xiàn)。


圖1表示聲表面波裝置的構造剖視圖。
圖2表示另一種封裝構造的聲表面波裝置的構造剖視圖。
圖3表示用焊機將聲表面波裝置的金屬蓋板縫焊到密封圈的情況的概略圖。
圖4表示金屬蓋板表面的鎳鍍層厚度為1～2μm的聲表面波裝置中的精密泄漏率的分布情況的測量結果圖。
圖5表示金屬蓋板表面的鎳鍍層厚度為3～4μm的聲表面波裝置中的精密泄漏率的分布情況的測量結果圖。
圖6表示金屬蓋板表面的鎳鍍層厚度為5～6μm的聲表面波裝置中的精密泄漏率的分布情況的測量結果圖。
圖7表示對于金屬蓋板的鎳鍍層厚度為5～6μm的聲表面波裝置，在濕中放置試驗中隨著時間經(jīng)過測量頻率變化量的結果圖。
圖8表示對于金屬蓋板的鎳鍍層厚度為1～2μm的組的聲表面波裝置，在濕中放置試驗中隨著時間經(jīng)過測量頻率變化量的結果圖。
符號說明1聲表面波裝置2芯片載體3聲表面波元件芯片4密封圈5金屬蓋板6基極7陶瓷層8陶瓷層9開口10電極部分11外部電極18a，18b筒形電極19交流電源具體實施形態(tài)下面說明本發(fā)明的實施形態(tài)。本發(fā)明的聲表面波裝置的實施形態(tài)，具有與圖1所示的以往例相同的構造，因此，為節(jié)省篇幅，省略了圖示，舉與圖1構造相同的例進行說明。另外說明中以與以往例的不同點作為中心，關于同一構造的部材引用圖1中的符號進行說明。又，對于涉及本申請的聲表面波裝置，可使用于圖2所示的面朝下的實裝聲表面波元件芯片3的裝置。還有，在本發(fā)明的聲表面波裝置中，金屬蓋板5縫焊到密封圈4的方法也與圖3所示的一樣，關于縫焊的方法，引用圖3及其符號進行說明。
如在以往例中說明的那樣，在以往的聲表面波裝置中，把金屬蓋板5縫焊到密封圈4上時，由于用來進行縫焊的焊機的細小的條件變化及芯片載體2的個體差異，有時也發(fā)生氣密性不很好。從而成為合格率及可靠性下降的原因。對于這樣的問題，在本發(fā)明中，對可伐鐵鎳鈷合金制的金屬蓋板5的鎳鍍層的厚度加以關注。
利用如圖3所示的縫焊的焊機，研究一下聲表面波裝置中流動的電流。兩筒形電極18a、18b中電流流過的路徑中，一方的電流路徑，如圖3中用箭頭I1示出的電流那樣，從一方的筒形電極18a(或，筒形電極18b)流向金屬蓋板5，通過金屬蓋板5中流出到另一方的筒形電極18b(或，筒形電極18a)。另外，另一方的電流路徑，如圖3中用箭頭I2示出的電流那樣，從一方的筒形電極18a(或，筒形電極18b)通過金屬蓋板5流向密封圈4，通過密封圈4中流出到另一方的筒形電極18b(或，筒形電極18a)側，通過金屬蓋板5從另一方的筒形電極18b(或，筒形電極18a)流出。對于密封圈4與金屬蓋板5的氣密性或者對焊接性來說，它們的焊接電流I1，I2中認為從I2給予的大，即，通過更增大焊接電流I2，金屬蓋板5與密封圈4之間界面的焦耳熱量產(chǎn)生得更大，其結果可促進鎳鍍層的融化，提高了焊接性，改善了氣密性。
不過，焊接電流I1，I2，對于焊機的某一焊接條件是一定的，增大I2時，相對I1就應減小。此時，金屬蓋板5的表面的鎳鍍層的厚度變薄，可通過增大I1流過部分的電阻來實現(xiàn)。從這方面考察，使封止用的金屬蓋板5的表面所加的鎳鍍層的厚度減薄，可推測能使氣密性提高。
這里，為證明這一點，在加于表面的鎳鍍層的厚度1～2μm，3～4μm，5～6μm各范圍內(nèi)取3組的可伐鐵鎳鈷合金制的金屬蓋板5作準備，然后，分別對各組的金屬蓋板5適用4種焊接條件，把金屬蓋板5焊接到密封圈4上，組裝成聲表面波裝置。然后，檢查各聲表面波裝置的精密泄漏率，在金屬蓋板5表面的鎳鍍層厚度為1～2μm的組，它的精密泄漏率的分布如圖4所示。另外，在金屬蓋板5表面的鎳鍍層厚度為3～4μm的組，它的精密泄漏率的分布如圖5所示。又，在金屬蓋板5表面的鎳鍍層厚度為5～6μm的組，它的精密泄漏率的分布如圖6所示。還有，在圖4～圖6中的「E」是表示指數(shù)部的標志，例如，3.8E-11表示3.8×10-11。
這里，所謂精密泄漏率，是按JIS等通用標準規(guī)定的表示氣密封性程度的指標。高壓的He氣體中關閉一定時間時抽樣，如抽樣結果為完全氣密封狀態(tài)，則He氣不能侵入樣品內(nèi)部。如氣密性受損，樣品內(nèi)充滿He氣。另外，把它放入有He檢出器的容器內(nèi)，容器內(nèi)部如呈真空狀態(tài)，則樣品內(nèi)的He氣體從樣品內(nèi)向容器內(nèi)泄漏，此時通過測量He的流量，可測得定量的泄漏程度，這就稱為精密泄漏率。
如果對圖4～6所示的精密泄漏率的分布作比較，可看到，隨著金屬蓋板5的鎳鍍層厚度的變厚，精密泄漏率的參數(shù)離散也隨之加大。在鎳鍍層厚度為1～2μm的組，作為測量對象的全部取樣中，1×10-9Pa·m3/sec以下的高氣密性是可實現(xiàn)的。對此，在鎳鍍層厚度為3～4μm的組，存在著1×10-8Pa·m3/sec的數(shù)量級，還有，在鎳鍍層厚度為5～6μm的組，存在著1×10-7Pa·m3/sec的數(shù)量級。由此，從圖5及圖6看出，如鎳鍍層的厚度變厚，使以鎳鍍層作為焊材，將金屬蓋板5焊到密封圈4的聲表面波裝置的氣密性惡化。
其次，對鎳鍍層厚度為1～2μm的組的聲表面波裝置與鎳鍍層厚度為5～6μm的組的聲表面波裝置進行濕中放置試驗(溫度60℃，濕度95％)。這種試驗的結果分別在圖7及圖8中示出。
圖7是對于金屬蓋板5的鎳鍍層厚度為5～6μm組的聲表面波裝置，在濕中放置試驗中隨著時間經(jīng)過，測量頻率變化量的結果。同樣，圖8是對于金屬蓋板5的鎳鍍層厚度為1～2μm組的聲表面波裝置，在濕中放置試驗中隨著時間經(jīng)過，測量頻率變化量的結果。
對于金屬蓋板5的鎳鍍層厚度為5～6μm的組，如圖7所示，經(jīng)過1000小時后，出現(xiàn)頻率急劇下降。這對于鎳鍍層厚度為5～6μm的聲表面波裝置，金屬蓋板5與密封圈4之間的氣密性不充分，所以水分侵入聲表面波裝置內(nèi)部，成為電極被腐蝕的原因。對此，對于金屬蓋板5的鎳鍍層厚度為1～2μm的聲表面波裝置，即使經(jīng)過2000小時，頻率降低量仍保持在-20p·p·m以下。通過將金屬蓋板5的鎳鍍層厚度減薄到1～2μm，使金屬蓋板5與密封圈4之間的氣密性提高。這種點通過測量結果可以得到確認。
這樣，從上述測量得知，在由(I)作成平板狀的第1陶瓷層與堆迭在第1陶瓷層上并有開口的至少1層的第2陶瓷層構成的芯片載體、(II)位于第2陶瓷層中最上層且堆迭在第2陶瓷層上的可伐鐵鎳鈷合金制的密封圈、(III)上述芯片載體的、實裝在以上述開口構成的存放空間內(nèi)的聲表面波元件芯片、及(IV)為封止上述密封圈的開口的可伐鐵鎳鈷合金制的蓋板組成的聲表面波裝置中，通過在上述蓋板加上厚度為1～2μm的鎳鍍層，可使蓋板與密封圈之間的氣密性保持良好。
此外，金屬蓋板5的鎳鍍層好在是用無電解電鍍形成的。無電解電鍍是由于含在還元劑中的磷(P)的融點低于電解鍍層，所以可通過相對較小的焊接電流即可使鍍層融化，使焊接條件緩和。這關系到抑制焊接過程中產(chǎn)生的熱應力與由它引起的封裝裂縫的發(fā)生。采用無電解電鍍還有一個優(yōu)點，用無電解電鍍得到的鎳鍍層的厚度的面內(nèi)參數(shù)離散比電解電鍍要小，這就意味著焊接時的電流分布，即焊接狀態(tài)的參數(shù)離散也比電解電鍍時小。氣密性不良引起的不適當就更難以發(fā)生了。
對于本發(fā)明的電子元件，將元件芯片存放在陶瓷制的芯片載體內(nèi)，芯片載體上面的密封圈上焊有蓋板，以使元件芯片氣密封止?？墒贡诲冩嚨纳w板與密封圈間的焊接性良好，使蓋板與密封圈之間的氣密性，防水性，防濕性良好，從而能制成高可靠性的聲表面波裝置，特別是，作為鎳鍍層是采用無電解鎳鍍層，能進一步實現(xiàn)高氣密性。
權利要求
1.一種電子元件，包括具有凹部的陶瓷制的芯片載體，收容在所述芯片載體的凹部開內(nèi)的元件芯片，把所述芯片載體的凹部開口圍住并與芯片載體焊接的金屬密封圈，和用來堵塞所述密封圈的開口并氣密地封止所述凹部的金屬蓋板，其特征在于，所述蓋板的表面施加用于與所述密封圈焊接的厚度為1～2μm的鎳鍍層。
2.如權利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述蓋板通過表面的鎳鍍層與所述密封圈縫焊。
3.如權利要求1或2所述的電子元件，其特征在于，用無電解電鍍形成施加在所述蓋板上的鎳鍍層。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電子元件，包括在具有凹部的陶瓷制的芯片載體2的該凹部內(nèi)，存放入聲表面波元件芯片3。圍住芯片載體2的凹部開口，將可閥鐵鎳鈷合金制的密封圈4用Ag焊料焊接在芯片載體2的上面。放置在密封圈4上的可閥鐵鎳鈷合金制的金屬蓋板5的表面上施加鎳鍍層，以該鎳鍍層作為焊材，將金屬蓋板5縫焊在密封圈4上。該鎳鍍層的厚度取1～2μm，可保證金屬蓋板5與密封圈4之間良好的氣密性。在將元件芯片存放在陶瓷制的芯片載體內(nèi)，芯片載體上面的密封圈上焊有蓋板，使元件芯片氣密封止的電子元件中，能確保被鍍鎳的蓋板與密封圈間的充分的氣密性。
文檔編號H01L23/02GK1404144SQ0213197
公開日2003年3月19日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權日2001年8月30日
發(fā)明者松田英樹 申請人:株式會社村田制作所