JP2000068424A - 半導体パッケージ用ステムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートシンクの取付精度を高めることができ
るとともに、製造コストを削減することができる半導体
パッケージ用ステムの製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体チップ６を取り付けるためのヒー
トシンク３をアイレット本体２に立設した半導体パッケ
ージ用ステム１の製造方法であって、鉄材から成るアイ
レット本体２を準備し、銅材３ａの下面にこの銅材３ａ
よりも薄い鉄材３ｂを積層・固定したブロック状のヒー
トシンク３を準備し、ヒートシンク３をその鉄材３ｂを
介してアイレット本体２の上面の所定位置に抵抗溶接し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーダイオー
ドなどの半導体チップを収容する半導体パッケージ用ス
テムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のステムとして、例えば図
５に示すものが知られている。このステム５１は、レー
ザーダイオードのパッケージ用のものであり、鉄材から
成る厚い円板状のアイレット本体５２と、その上面の所
定位置に固定された、銅材から成るブロック状のヒート
シンク５３で構成されている。ヒートシンク５３は、銀
ろう５４を介してアイレット本体５２にろう付けされて
いる。

【０００３】レーザーダイオード（図示せず）は、ヒー
トシンク５３の中央側の側面５３ａに取り付けられる。
また、アイレット本体５２には、複数のリード装着孔５
５が上下方向に貫通して形成されていて、これらのリー
ド装着孔５５に、リード（図示せず）がガラス封着され
るとともに、アイレット本体５２の上面には、ヒートシ
ンク５３およびレーザーダイオードを被うように、レン
ズ付きのキャップ（いずれも図示せず）が溶接される。
以上の構成により、リードを介して印加されることによ
り発生したレーザーダイオードからのレーザー光が、レ
ンズを介して外部に出射されるとともに、レーザーダイ
オードで発生した熱は、銅材から成るヒートシンク５３
に吸収され、アイレット本体５２を介して外部へ発散さ
れる。

【０００４】また、従来の他のステムとして、例えば特
開平６−２９１２２４号公報に開示されたものも知られ
ている。図６に示すように、このステム６１は、所定の
厚さの鉄材６２ａ−銅材６２ｂ−鉄材６２ｃから成る３
層のクラッド板６２（同図（ａ））を、所定形状の金型
でプレス成形して打ち抜くことによって、アイレット本
体６３と、その上面に突出するヒートシンク６４とを一
体的に形成したものである（同図（ｂ）（ｃ）参照）。
他の構成および動作は、図５のステム５１と同様であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のステムのうち、図５に示したものは、ヒートシンク５
３をアイレット本体５２に取り付けるのに、銀ろう５４
を用いているため、材料コストが高いという欠点があ
る。また、アイレット本体５２に対する銀ろう５４およ
びヒートシンク５３の位置決め精度に限界があるため、
ヒートシンク５３の取付精度、ひいてはこれに取り付け
られるレーザーダイオードの取付精度を十分に確保する
ことができない。

【０００６】また、図６のステム６１は、ヒートシンク
６４を形成すべく、フラットなクラッド板６２の一方の
面側だけを盛り上げるような特殊なプレス成形が必要に
なるとともに、そのための金型も高価になる。しかも、
矩形のクラッド板６２から円板形のアイレット本体６３
を残すように打ち抜くので、材料の歩留まりも悪く、以
上の結果、製造コストが増大してしまう。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、ヒートシンクの取付精度を高め
ることができるとともに、製造コストを削減することが
できる半導体パッケージ用ステムの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、半導体チップを取り付けるためのヒート
シンクをアイレット本体に立設した半導体パッケージ用
ステムの製造方法であって、鉄材から成るアイレット本
体を準備し、銅材の下面にこの銅材よりも薄い鉄材を積
層・固定したブロック状のヒートシンクを準備し、ヒー
トシンクをその鉄材を介してアイレット本体の上面の所
定位置に抵抗溶接したことを特徴とする。

【０００９】この半導体パッケージ用ステムの製造方法
によれば、ヒートシンクは、銅材および鉄材を上下に積
層・固定したもので構成され、鉄材を介してアイレット
本体に抵抗溶接される。この場合、アイレット本体およ
びヒートシンクの溶接部がともに鉄材で構成されている
ので、抵抗溶接に必要な電気抵抗が確保されることで、
ヒートシンクをアイレット本体に強固に固定することが
できる。したがって、従来のろう付けやプレス成形の場
合と比較して、ヒートシンクを安価に形成することがで
きる。

【００１０】また、ヒートシンクの鉄材以外の主要部分
が、熱伝導性の高い銅材で構成されるので、半導体チッ
プで発生した熱を吸収・発散するというヒートシンク本
来の機能は、十分に保持される。さらに、ヒートシンク
をアイレット本体に直接、位置決めでき、両者の間に従
来のような銀ろうは介在しないので、ヒートシンクの取
付精度を高めることができる。

【００１１】この場合、それぞれ所定厚さの銅材および
鉄材を積層したクラッド板を準備し、このクラッド板を
所定寸法に切断することによって、ブロック状のヒート
シンクを形成することが好ましい。

【００１２】この製造方法によれば、あらかじめ準備し
た所定厚さの銅材および鉄材から成るクラッド板を所定
寸法に切断するだけで、ブロック状のヒートシンクを容
易に形成することができる。また、材料の無駄が生じな
いので、ヒートシンクひいてはステムの製造コストを、
より一層、削減することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１〜図３
は、本発明を適用して製造したレーザーダイオードのパ
ッケージ用ステム（以下、単に「ステム」という）、お
よびその製造方法を示している。図１および図３に示す
ように、このステム１は、アイレット本体２と、その上
面に固定されたヒートシンク３で構成されている。

【００１４】アイレット本体２は、鉄（Ｆｅ）系の材料
（以下「鉄材」という）で構成された厚い円板状のもの
であり、例えば径Ｄｅは５．６ｍｍ、厚さＴｅは１．２
ｍｍである。アイレット本体２の所定位置には、複数の
リード装着孔４が上下方向に貫通して形成されている。
なお、アイレット本体２の外周面の互いに対向する位置
には、ヒートシンク３を位置決めするための一対の切欠
きが形成されているが、図面では省略されている。

【００１５】ヒートシンク３は、銅（Ｃｕ）系の材料
（以下「銅材３ａ」という）の下面に、銅材３ａよりも
薄い鉄材３ｂを積層したブロック状のクラッド材で構成
されている。ヒートシンク３の寸法は例えば、銅材３ａ
および鉄材３ｂの厚さＴｈｃ、Ｔｈｆがそれぞれ１．３
ｍｍ、０．１ｍｍで、全体の厚さＴｈ、縦および横の寸
法Ｄｈ、Ｗｈがそれぞれ１．４ｍｍ、１．５ｍｍおよび
２．０ｍｍである。

【００１６】このヒートシンク３は、図２に示すよう
に、上記厚さＴｈｃ、Ｔｈｆの銅材３ａおよび鉄材３ｂ
を積層したクラッド板５をあらかじめ準備し、このクラ
ッド板５を切断することによって、上記縦および横寸法
Ｄｈ、Ｗｈを有するブロック状に形成されている。以上
の構成のヒートシンク３は、図１に示すように、その鉄
材３ｂを介してアイレット本体２の上面に抵抗溶接する
ことによって、アイレット本体２の所定位置に固定され
ている。

【００１７】図４に示すように、以上のようにして製造
されたステム１には、ヒートシンク３の中央側の側面３
ｃに、赤色レーザーダイオードなどのレーザーダイオー
ド６（半導体チップ）が取り付けられる。また、アイレ
ット本体２の各リード装着孔４に、リード７がガラス８
により封着される。さらに、アイレット本体２の上面に
は、レンズ９を上面中央に取り付けたキャップ１０が、
ヒートシンク３およびレーザーダイオード６を被うよう
に接合される。

【００１８】以上の構成により、リード７を介して印加
されることにより発生したレーザーダイオード６からの
レーザー光が、レンズ９を介して外部に出射されるとと
もに、レーザーダイオード６で発生した熱は、ヒートシ
ンク３に吸収され、アイレット本体２を介して外部へ発
散される。

【００１９】以上のように、本実施形態によれば、ヒー
トシンク３は、銅材３ａおよび鉄材３ｂを積層したクラ
ッド材で構成され、鉄材３ｂを介してアイレット本体２
に抵抗溶接される。この場合、アイレット本体２および
ヒートシンク３の溶接部がともに鉄材で構成されている
ので、抵抗溶接に必要な電気抵抗が確保されることで、
ヒートシンク３をアイレット本体２に強固に固定するこ
とができる。したがって、従来のろう付けの場合の銀ろ
うやプレス成形の場合の金型は不要となり、ヒートシン
ク３を安価に形成することができる。また、あらかじめ
準備したクラッド板５を所定寸法に切断するだけで、ブ
ロック状のヒートシンク３を容易に形成できるととも
に、材料の無駄が生じないので、ヒートシンク３ひいて
はステム１の製造コストをより一層、削減することがで
きる。

【００２０】さらに、ヒートシンク３の鉄材３ｂ以外の
主要部分が、熱伝導性の高い銅材３ａで構成されるの
で、レーザーダイオード６で発生した熱を吸収・発散す
るというヒートシンク３本来の機能は、十分に保持され
る。また、ヒートシンク３をアイレット本体２に直接、
位置決めでき、両者の間に従来のような銀ろうは介在し
ないので、ヒートシンク３の取付精度を高めることがで
きる。

【００２１】なお、本発明は、説明した実施形態に限定
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、実施形態は、レーザーダイオードのパッケージ
用ステムの例であるが、本発明は、これに限らず、アイ
レット本体にヒートシンクを立設した他の半導体パッケ
ージ用ステムに広く適用することができる。また、実施
形態で示したアイレット本体やヒートシンクの寸法など
は、あくまで例示であり、任意に変更することができ
る。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適
宜、変更することが可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半導体パ
ッケージ用ステムの製造方法は、ヒートシンクの取付精
度を高めることができるとともに、製造コストを削減す
ることができるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステムの製造方法を示す斜視図で
ある。

【図２】図１のヒートシンクの素材となるクラッド板を
示す部分斜視図である。

【図３】図１の製造方法により製造されたステムの斜視
図である。

【図４】図３のステムを用いてパッケージした半導体レ
ーザーの断面図である。

【図５】従来のステムおよびその製造方法を示す斜視図
である。

【図６】従来の別のステムおよびその製造方法を示す図
である。

【符号の説明】

１ ステム ２ アイレット本体 ３ ヒートシンク ３ａ 銅材 ３ｂ 鉄材 ５ クラッド板 ６ レーザーダイオード（半導体チップ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを取り付けるためのヒート
   シンクをアイレット本体に立設した半導体パッケージ用
   ステムの製造方法であって、 鉄材から成る前記アイレット本体を準備し、 銅材の下面にこの銅材よりも薄い鉄材を積層・固定した
   ブロック状の前記ヒートシンクを準備し、 当該ヒートシンクをその鉄材を介して前記アイレット本
   体の上面の所定位置に抵抗溶接したことを特徴とする半
   導体パッケージ用ステムの製造方法。
2. 【請求項２】 それぞれ所定厚さの前記銅材および前記
   鉄材を積層したクラッド板を準備し、このクラッド板を
   所定寸法に切断することによって、ブロック状の前記ヒ
   ートシンクを形成することを特徴とする、請求項１に記
   載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。