JPH0864716A - セラミック系パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温度及び高湿度の過酷な環境下においても
充分に耐えうる気密性を有し、しかも内部に収納した電
子素子を劣化させることなく且つ生産性が高く安価に製
造できるセラミック系パッケージを提供すること。 【構成】 ふっ素含有のエポキシ樹脂組成物で封止され
たセラミック系パッケージ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック系パッケー
ジ、詳しくは、電子素子を内部に収納してなるセラミッ
ク製の容器本体とセラミック製又は金属製のキャップと
が特定のエポキシ樹脂組成物により封止されたセラミッ
ク系パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】セラミ
ック系パッケージの封止法としては、容器とキャップと
の封止個所を予めメタライズ化し、ろう材を使用する高
融点金属法、及び４００℃以上で熔融する低融点ガラス
を用いて加熱封止する酸化物ソルダー法がある。これら
の方法により得られるセラミック系パッケージは、いず
れも、高温度及び高湿度の過酷な環境下においても充分
に耐えうる気密性を有している。しかしながら、前者の
方法は、主に気密封止工程の生産性が悪いため、得られ
たセラミック系パッケージの価格が高いとの欠点があ
る。また、後者の方法は、４００℃以上という高温度に
さらされるため、内部に収納した電子素子を劣化させる
という欠点がある。

【０００３】他の封止法として樹脂封止法があり、該樹
脂封止法は、封止用樹脂としては主にエポキシ樹脂が使
用されており、封止するセラミック系パッケージの容器
本体とキャップのいずれか一方の封止面或いは両方の封
止面にエポキシ樹脂を塗布し、次に１００〜２００℃と
いう比較的低い温度下に加熱処理することにより、生産
性高く封止することができる。しかし、この方法により
得られるセラミック系パッケージは、高温度及び高湿度
の環境においた場合、時間の経過とともに封止部分より
湿分（＝水蒸気及び水分）が容器内に浸入して電子素子
を劣化させる現象が起こり、気密性が充分でない。ま
た、公開実用新案公報平２−１１３４３０号には、容器
内に浸入した湿分をセラミック系パッケージ内部に吸収
剤を入れることにより除外することが提案されている
が、この方法には製造工程の煩雑化及び性能的に一定の
寿命があるという欠点がある。

【０００４】このように、セラミック系パッケージの封
止法は、それぞれの欠点を有しており、前記の諸問題を
同時に解決したセラミック系パッケージは、未だ完成さ
れていないのが実情である。

【０００５】従って、本発明の目的は、高温度及び高湿
度の過酷な環境下においても充分に耐えうる気密性を有
し、しかも内部に収納した電子素子を劣化させることな
く且つ生産性が高く安価に製造できるセラミック系パッ
ケージを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々検討
した結果、樹脂封止法において、封止用樹脂として特定
のエポキシ樹脂組成物を用いることにより、上記目的を
達成するセラミック系パッケージが得られることを知見
した。

【０００７】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、ふっ素含有のエポキシ樹脂組成物で封止されたセラ
ミック系パッケージを提供するものである。

【０００８】以下、本発明のセラミック系パッケージを
図面も参照しながら詳細に説明する。本発明のセラミッ
ク系パッケージは、封止用樹脂として特定のエポキシ樹
脂組成物を用いている以外は、樹脂封止法により製造さ
れる通常のセラミック系パッケージと同様に構成されて
いる。即ち、本発明のセラミック系パッケージは、電子
素子を内部に収納する容器本体とキャップとを特定のエ
ポキシ樹脂組成物により接着して一体化（封止）したも
ので、例えば、図１（ａ）に示す如く、セラミックで一
体的に形成した容器本体１とキャップ２とを特定のエポ
キシ樹脂組成物３で封止したもの、及び図１（ｂ）に示
す如く、底部を形成するセラミック平板１１と側部を形
成する筒状体１２とを低融点ガラス４で封止して形成し
た容器本体１と、キャップ２とを特定のエポキシ樹脂組
成物３で封止したものなどである。尚、図１（ａ）及び
図１（ｂ）は、パッケージ内に収納した電子素子よりパ
ッケージ外部へ連絡する電極端子の図示を省略してあ
る。

【０００９】上記容器本体１は、その少なくとも一部が
セラミックで形成されている必要があるが、上記キャッ
プ２は、セラミック製でも金属製でもよい。上記の容器
本体１及びキャップ２を形成するセラミックとしては、
例えば、主成分として、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、コー
ディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃ ・５Ｓｉ
Ｏ₂ ）、窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）及び炭化珪素などを挙
げることができ、またキャップ２を形成する金属として
は、銅、アルミニウム、ＳＵＳ、鉄、亜鉛及び諸金属の
合金などを挙げることができる。

【００１０】而して、本発明のセラミック系パッケージ
において封止用樹脂として用いられるエポキシ樹脂組成
物は、ふっ素含有のエポキシ樹脂組成物、好ましくはふ
っ素含有のエポキシ化合物及び硬化剤を含み且つふっ素
含有量が０．１〜３０重量％、更に好ましくは１．０〜
２５重量％、特に好ましくは５．０〜２５重量％のもの
である。本発明のふっ素含有のエポキシ樹脂組成物で封
止されたセラミック系パッケージの密着性及び気密性
は、上記のふっ素含有量の範囲内においてより良くなる
傾向がある。

【００１１】上記のふっ素含有のエポキシ化合物として
は、下記の〔化２〕及び〔化３〕に示すビスフェノール
ＡＦ系エポキシ化合物などを挙げることができる。

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】上記エポキシ樹脂組成物に配合されるエポ
キシ化合物としては、上記のふっ素含有のエポキシ化合
物の他に、ふっ素原子を含まない非ふっ素系エポキシ化
合物も用いることができる。斯る非ふっ素系エポキシ化
合物としては、ビスフェノールＡ系エポキシ化合物、ビ
スフェノールＦ系エポキシ化合物、ビスフェノールＡＤ
系エポキシ化合物、ナフタレン系エポキシ化合物、フェ
ノールノボラック系エポキシ化合物、クレゾールノボラ
ック系エポキシ化合物などを挙げることができる。

【００１５】上記エポキシ樹脂組成物に配合される好ま
しいエポキシ化合物としては、ビスフェノールＡＦ系化
合物単独使用或いはビスフェノールＡＦ系エポキシ化合
物と非ふっ素系エポキシ化合物との併用である。

【００１６】また、上記エポキシ樹脂組成物に配合され
る硬化剤としては、ふっ素含有の硬化剤及びふっ素原子
を含まない非ふっ素系硬化剤を用いることができる。ふ
っ素含有の硬化剤としては、下記〔化４〕に示す化合物
及び２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェ
ニル〕ヘキサフロロプロパン（下記〔化５〕に示す化合
物）などを挙げることができる。

【００１７】

【化４】

【００１８】

【化５】

【００１９】非ふっ素系硬化剤としては、脂肪族アミ
ン、脂環ポリアミン、芳香族アミン、フェノールノボラ
ック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ユリア樹脂及び
メラミオン樹脂などを挙げることができる。

【００２０】上記エポキシ樹脂組成物に配合される好ま
しい硬化剤としては、２，２−ビス〔４−（４−アミノ
フェノキシ）フェニル〕ヘキサフロロプロパンである。

【００２１】上記エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ
化合物と硬化剤との配合割合は、エポキシ化合物のエポ
キシ当量値と硬化剤の活性水素当量値により変化する
が、エポキシ化合物中のエポキシ当量当り、硬化剤とし
てそれに含まれる活性水素量として０．８〜１．１当量
部が好ましい。

【００２２】また、上記エポキシ樹脂組成物は、ガラス
転移点が１００〜１７０℃であるものが好ましい。ガラ
ス転移点が上記範囲外のものを用いた場合は、気密性が
不十分になり易い。

【００２３】また、上記エポキシ樹脂組成物には、前記
のエポキシ化合物及び硬化剤以外に、充填剤、硬化促進
剤及び変成剤などを必要に応じて使用することができ
る。上記の充填剤としては、例えば、アルミニウム、
銅、黄銅、鉄、鋼、ステンレス鋼、亜鉛、鉛などの金属
粉又はこれら金属ウイスカー；酸化アルミニウム、酸化
チタン、酸化珪素、酸化マグネシウム、クレー、マイ
カ、タルクなどの金属酸化物又はそれらの混合物；水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化
物；炭化珪素、炭化チタン、窒化珪素、窒化アルミニウ
ムなどの金属炭化物又は窒化物；黒鉛、活性炭、炭素繊
維、炭素ウイスカーなどのカーボン類などが挙げられ、
好ましくはエポキシ樹脂と親和性の良い酸化珪素の微粒
子状物である。

【００２４】また、上記の硬化促進剤としては、例え
ば、３−ふっ化ホウ素モノエチルアミン、Ｎ−メチルピ
ペラジン、トリスヒドロキシプロピルホスフィン、トリ
フェニルホスフィン、２−エチル−４メチルイミダゾー
ル、２−フェニル−４メチル−５ヒドロキシメチルイミ
ダゾール、Ｎ−ベンジルジメチルアミン及びテトラメチ
ルブチルグアニジンなどが挙げられる。

【００２５】また、上記の変成剤としては、主に接着力
を高めるために用いられる反応性液状ニトリルゴム、反
応性固形状ニトリルゴム、ポリエーテルスルフォン、ポ
リエーテルイミドなど、及び、主にエポキシ樹脂と充填
剤との親和性を高めるために用いられるシリコン系カッ
プリング剤、チタネート系カップリング剤などが挙げら
れる。

【００２６】本発明のセラミック系パッケージは、上記
エポキシ樹脂組成物を封止用樹脂として用いる以外は通
常の公知の樹脂封止法に従って製造される。即ち、本発
明のセラミック系パッケージは、上記エポキシ樹脂組成
物を溶剤に溶かしてペースト状とし、これを図２に示す
が如くセラミック系パッケージ用のキャップ２の封止面
（及び／又は容器本体１の封止面）に塗布し、乾燥によ
り溶剤を除去した後、キャップ２と容器本体１とを積層
し、次に常圧加熱、真空下に加熱又は加圧処理してエポ
キシ樹脂組成物３を硬化させて気密封止することにより
製造される。上記溶剤としては、特定するものではない
が、メチルセロソルブ、トルエン、メチルエチルケト
ン、酢酸ブチル、ブタノールなどの単独或いは混合物が
挙げられる。本発明のセラミック系パッケージは、種々
の用途があり、例えば水晶振動子、ＳＡＷフィルタ、デ
ィレイライン、コンボルバ、レーザダイオード、フォト
ダイオード、ＩＣ、Ｔｒなどの電子部品素子を収納する
容器として使用される。

【００２７】

【実施例】本発明の上記エポキシ樹脂組成物で封止され
たセラミック系パッケージは、種々な用途があるが、気
密性に関し、短時間且つ精度良く評価し得る電子素子と
して、パッケージ内に水晶振動子片を収納した圧電振動
子を例にとり、本発明のセラミック系パッケージを更に
詳しく説明する。尚、下記の実施例及び比較例において
行った気密試験は、次の通りである。高温度及び高湿度
の過酷な環境試験として、プレッシャークッカー法によ
り１２１℃、２気圧の飽和水蒸気の条件下に保ち、２０
時間、５０時間及び１００時間処理し、プレッシャーク
ッカー法の処理前の発振周波数と処理後の発振周波数と
を測定し、処理による発振周波数の変化率（ｐｐｍ）を
求め、また変化率が１００ｐｐｍ以上の試験片と発振し
ない試験片の個数の合計を異常個数として求め、気密性
の度合いとした。

【００２８】実施例１ エポキシ化合物として、ビスフェノールＡＦ系（１）
〔２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフロ
ロプロパン１mol を、アルカリの存在下に、エピクロル
ヒドリン９mol と反応させて合成したもの、ふっ素含有
量＝２５．４％、エポキシ当量２６１〕１００重量部、
硬化剤として、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノ
キシ）フェニル〕ヘキサフロロプロパン〔２，２−ビス
４−（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフロロプロパン
のアルカリ処理、次にｐ−クロロニトロベンゼンとの反
応により、２，２−ビス〔４−（４−ニトロフェノキ
シ）フェニル〕ヘキサフロロプロパンとし、最後に５％
パラジウム／カーボンを用いて還元処理して合成したも
の、ふっ素含有量２２重量％、活性水素当量＝１２９．
５、以後ＢＰＡという〕４０重量部、フェノールノボラ
ック樹脂〔「スミライトレジン ＰＲ−５３１９４」
（商品名）、住友デュレズ（株）製〕８．０重量部、酸
化珪素〔「アエロジル Ｒ−３８０」（商品名）、日本
アエロジル（株）製〕１．５重量部、及び硬化促進剤
〔「キュアゾール ２ＭＡ−ＯＫ」（商品名）、四国化
成工業（株）製〕０．０７重量部からなるエポキシ樹脂
組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を用いて次
のようにして図３に示すようなパッケージ内に水晶振動
子片を収納した圧電振動子を製造した。上記エポキシ樹
脂組成物をメチルセロソルブとトルエンの等量混合物よ
り成る溶剤に溶かしてペースト状とし、これをキャップ
２にスクリーン印刷により塗布し１００℃にて２０分
間、さらに真空下に１２０℃×６０分間乾燥して溶剤を
完全に除去する。次に、上記キャップ２と、２２．５メ
ガヘルツの発振周波数を有する水晶振動子片６を収納す
る容器本体１とを積層し、真空下において、１８０℃に
て９０分間加熱及び加圧処理することにより、エポキシ
樹脂が硬化して気密封止された図３に示すような圧電振
動子を得た。尚、図３中、１１は容器本体１の底部を形
成するセラミック平板、１２は容器本体１の側部を形成
する筒状体、４はセラミック平板１１と筒状体１２とを
接着する低融点ガラス、５は電極端子、及び７は導電性
ペーストである。上記の如くして得た圧電振動子２０個
について，前記の気密試験を行い、その結果を下記〔表
１〕に示した。また、上記エポキシ樹脂組成物のふっ素
含有量及びガラス転移点を下記〔表１〕に示した。尚、
これらのふっ素含有量及びガラス転移点は、キャップに
スクリーン印刷し、さらに乾燥とそれに続く加熱及び加
圧処理と同一の熱処理を行ったエポキシ樹脂組成物につ
いて、ふっ素含有量はフラスコ燃焼法に続くイオンクロ
マトグラフ法により求め、またガラス転移点は熱分析の
ＤＳＣ法により昇温速度＝１０℃／分にて求めた。

【００２９】実施例２〜６及び比較例１ エポキシ化合物及び硬化剤として下記の〔表１〕及び
〔表２〕に示すものを用いた以外は実施例１と同様にし
てエポキシ樹脂組成物を調製し、該エポキシ樹脂組成物
を用いて実施例１と同様にして圧電振動子を製造した。
尚、下記の〔表１〕及び〔表２〕中のビスフェノールＡ
Ｆ系（２）は２，２−ビス（4 −ヒドロキシフェニル）
ヘキサフロロプロパン１mol をアルカリの存在下にエピ
クロルヒドリン１．２mol と反応させて合成したもの
（ふっ素含有量＝２８．１重量％、エポキシ当量＝９５
５）、ビスフェノールＡ系（１）は「エピコート−８２
８」〔（商品名）、油化シェルエポキシ（株）製〕、ビ
スフェノールＡ系（２）はエピコート−１００４」
〔（商品名）、油化シェルエポキシ（株）製〕、フェノ
ールノボラック系は「ＹＤＰＮ−６３８Ｐ」〔（商品
名）、東都化成（株）製〕、ナフタレン系は「エヌポキ
シＥＳＮ−１８５」〔（商品名）、新日鐵化学（株）
製〕，ジアミノジフェニルスルフォンは「セイカキュア
−Ｓ」〔（商品名）、和歌山精化工業（株）製〕であ
る。上記の如くして得られた圧電振動子について、実施
例１と同様にして前記の気密試験を行った。その結果を
下記の〔表１〕及び〔表２〕に示した。また、各エポキ
シ樹脂組成物のふっ素含有量及びガラス転移点を下記の
〔表１〕及び〔表２〕に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】上記の〔表１〕及び〔表２〕に示す気密試
験結果から明らかなように、本発明のセラミック系パッ
ケージは、樹脂封止品の従来大きな欠点であった高温度
及び高湿度の過酷な環境下における気密性を飛躍的に向
上させたものであり、実施例に示した如く、水晶振動子
片を収納する圧電振動子を用いたプレッシャークッカー
法の１００時間経過後の発振周波数変化率は３０ｐｐｍ
以下且つ経時変化もないものが得られた。このため、圧
電振動子を含め、各種の電子部品用のパッケージとして
幅広い用途に使用し得る。

【００３３】

【発明の効果】本発明のセラミック系パッケージは，高
温度及び高湿度の過酷な環境下においても充分に耐えう
る気密性を有し、しかも内部に収納した電子素子を劣化
させることなく且つ生産性が高く安価に製造できる（請
求項１）。また、本発明のセラミック系パッケージは、
ふっ素含有量が特定範囲内のエポキシ樹脂組成物を用い
ること（請求項２）により、またガラス転移点が特定範
囲内のエポキシ樹脂組成物を用いること（請求項３）に
より、また特定のふっ素含有のエポキシ化合物（請求項
４）若しくは特定のふっ素含有の硬化剤（請求項５）を
用いることにより、上記の気密性を更に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック系パッケージを例示する斜
視図である。

【図２】図１（ａ）に示す本発明のセラミック系パッケ
ージを容器本体とキャップとに分解して示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の実施例で製造した圧電振動子（セラミ
ック系パッケージ）の断面図である。

【符号の説明】

１ 容器本体 ２ キャップ ３ エポキシ樹脂組成物 ４ 低融点ガラス ５ 電極端子 ６ 水晶振動子片 ７ 導電性ペースト １１セラミック平板 １２筒状体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ふっ素含有のエポキシ樹脂組成物で封止
   されたセラミック系パッケージ。
2. 【請求項２】 エポキシ樹脂組成物が、ふっ素含有のエ
   ポキシ化合物及び硬化剤を含み且つふっ素含有量が０．
   １〜３０重量％のものである請求項１記載のセラミック
   系パッケージ。
3. 【請求項３】 エポキシ樹脂組成物のガラス転移点が１
   ００〜１７０℃である請求項１又は２記載のセラミック
   系パッケージ。
4. 【請求項４】 ふっ素含有のエポキシ化合物が、下記
   〔化１〕の一般式で示されるビスフェノールＡＦ系エポ
   キシ化合物である請求項２記載のセラミック系パッケー
   ジ。 【化１】
5. 【請求項５】 硬化剤が、２，２−ビス〔４−（４−ア
   ミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフロロプロパンであ
   る請求項２記載のセラミック系パッケージ。