JP2006120864A - Cap for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置用キャップに関し、より詳細にはキャップ本体に低融点ガラスを用いて光透過窓が封着された半導体装置用キャップに関する。 The present invention relates to a cap for a semiconductor device, and more particularly to a cap for a semiconductor device in which a light transmission window is sealed using a low melting glass for a cap body.
レーザダイオードを搭載した半導体レーザ装置は、レーザダイオードを支持するステムに図６に示すような半導体装置用キャップ１０を接合して組み立てられる。この半導体装置用キャップ１０は、金属材をプレス加工してキャップ状に形成したキャップ本体１２の光透過孔１２ａの周縁部に、ガラス板からなる光透過窓１４を封着して形成される。 A semiconductor laser device mounted with a laser diode is assembled by joining a cap 10 for a semiconductor device as shown in FIG. 6 to a stem that supports the laser diode. The cap 10 for a semiconductor device is formed by sealing a light transmission window 14 made of a glass plate at the periphery of a light transmission hole 12a of a cap body 12 formed by pressing a metal material into a cap shape.
光透過窓１４をキャップ本体１２に封着する方法には、キャップ本体１２を大気中で加熱して表面に酸化膜を形成し、酸化膜を利用して低融点ガラス１６により光透過窓１４を封着する方法、キャップ本体１２の表面にニッケルめっきを施し、封着時に低融点ガラス１６とニッケルめっきとの界面に、低融点ガラス１６に含まれる鉛（Ｐｂ）成分とニッケルとの共晶反応によるＮｉ−Ｐｂ共晶合金層を形成して封着する方法がある。
図７は、ニッケルと低融点ガラスに含まれるＰｂとの共晶反応を利用してキャップ本体１２に光透過窓１４を封着した場合の封着部の構成（図６のＡ部分）を示す説明図である。キャップ本体１２の表面にニッケルめっき１８が施され、鉛を含有する低融点ガラス１６とニッケルめっき１８との界面にＮｉ−Ｐｂ共晶合金層１６ａが形成されて低融点ガラス１６がキャップ本体１２に密着する。
In order to seal the light transmission window 14 to the cap body 12, the cap body 12 is heated in the atmosphere to form an oxide film on the surface, and the light transmission window 14 is formed by a low melting point glass 16 using the oxide film. Method of sealing, nickel plating is applied to the surface of the cap body 12, and eutectic reaction between lead (Pb) component contained in the low melting glass 16 and nickel at the interface between the low melting glass 16 and nickel plating at the time of sealing. There is a method of forming and sealing a Ni-Pb eutectic alloy layer by the above.
FIG. 7 shows the structure of the sealing portion (the portion A in FIG. 6) when the light transmission window 14 is sealed to the cap body 12 using a eutectic reaction between nickel and Pb contained in the low melting point glass. It is explanatory drawing. Nickel plating 18 is applied to the surface of the cap body 12, a Ni—Pb eutectic alloy layer 16 a is formed at the interface between the lead-containing low melting glass 16 and the nickel plating 18, and the low melting glass 16 is formed on the cap body 12. In close contact.
ところで、近年、鉛が環境に悪影響を及ぼすことから、製品の製造段階における無鉛化が図られている。上記の鉛を含有する低融点ガラスを使用する半導体装置用キャップにおいても同様に無鉛化が求められ、無鉛の低融点ガラスを用いて半導体装置用キャップを製造する方法が提案されている。たとえば、光透過窓１４を封着する封着用ガラスとして、鉛を含有しないＳｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラスを使用するといった方法である（特許文献１参照）。
このように、レーザダイオードを搭載する半導体装置用キャップの製造工程においても、ＳｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラスを使用するといった方法によって製造工程における無鉛化が図られているのであるが、ＳｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラスは、高度の気密性および耐久性が求められる半導体装置用キャップとしては、鉛を含有する低融点ガラスを用いて形成された半導体装置用キャップと比較して耐湿性、信頼性の点で必ずしも満足できるものではないという問題がある。 Thus, even in the manufacturing process of a cap for a semiconductor device on which a laser diode is mounted, lead-free manufacturing is achieved by a method of using SnO—P 2 O 5 glass, but SnO—P As a cap for semiconductor devices that requires high airtightness and durability, 2 O 5 glass is more resistant to moisture and reliability than caps for semiconductor devices formed using low-melting glass containing lead. There is a problem that this is not always satisfactory.
また、レーザダイオードを搭載する半導体装置用キャップでは、レーザ光の迷光対策からキャップ本体１２の内面での光の反射率が低いことが望まれる。キャップ本体１２の光の反射率を低下させる方法としては、キャップ本体１２に施す下地めっきを黒色化する方法と、キャップ本体１２に光透過窓を封着した後に、黒色めっきを施すといったことが考えられる。しかしながら、キャップ本体１２に施す下地めっきを黒色化する方法は、光透過窓を封着する際にキャップ本体１２が加熱されることにより、黒色めっきの色調異常が生じるという問題があり、また、光透過窓を封着した後に黒色めっきを施す方法は、光透過窓を封着した後にさらにめっきしなければならないため、製造工程が長くなるという問題がある。 Moreover, in the semiconductor device cap on which the laser diode is mounted, it is desired that the light reflectance on the inner surface of the cap body 12 is low in order to prevent stray light from the laser light. As a method of reducing the light reflectance of the cap body 12, a method of blackening the base plating applied to the cap body 12 and a method of applying black plating after sealing the light transmission window on the cap body 12 are considered. It is done. However, the method of blackening the base plating applied to the cap main body 12 has a problem that a color tone abnormality of the black plating occurs when the cap main body 12 is heated when sealing the light transmission window. The method of performing black plating after sealing the transmissive window has a problem that the manufacturing process becomes long because plating must be further performed after the light transmissive window is sealed.
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、鉛を含有しない低融点ガラスを用いて光透過窓をキャップ本体に封着することによって、半導体装置用キャップの製造工程における無鉛化を図ることを可能にするとともに、光透過窓をキャップ本体に確実に封着することを可能にして、従来製品と同等以上の信頼性を備えた製品として提供することができ、また、キャップ本体の光の反射率を抑えることによって迷光を防止できる高品質を備えた製品として得ることができる半導体装置用キャップを提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and by using a low-melting glass not containing lead to seal the light transmission window to the cap body, lead-free in the manufacturing process of the cap for a semiconductor device. The light transmission window can be securely sealed to the cap body, and can be provided as a product having reliability equal to or higher than that of the conventional product. It is an object of the present invention to provide a cap for a semiconductor device that can be obtained as a high quality product that can prevent stray light by suppressing the light reflectance of the main body.
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、金属からなるキャップ本体に鉛を含有しない低融点ガラスを封着材として光透過窓が封着された半導体装置用キャップであって、前記キャップ本体の表面に無光沢パラジウムめっきが被着され、前記低融点ガラスと前記キャップ本体との界面に形成される共晶合金層を介して、前記キャップ本体に前記光透過窓が封着されていることを特徴とする。
The present invention has the following configuration in order to achieve the above object.
That is, a cap for a semiconductor device in which a light transmission window is sealed with a low melting point glass not containing lead as a sealing material on a metal cap body, and the surface of the cap body is coated with matte palladium plating. The light transmission window is sealed to the cap body through a eutectic alloy layer formed at the interface between the low-melting glass and the cap body.
また、前記無光沢パラジウムめっきは、めっき表面にパラジウムの針状結晶が形成されたものであることを特徴とする。キャップ本体の表面に形成するパラジウムめっきのめっき表面にパラジウムの針状結晶が形成されていることにより、キャップ本体からの光の反射が抑制され、効果的な迷光防止作用が奏される。
また、前記無光沢パラジウムめっきは、０．３μｍ以上の厚さに形成されていることにより、十分な無光沢性が得られ、キャップ本体が黒色の外観を呈して、キャップ本体の光の反射を抑制する作用がさらに確実になされる。
また、前記鉛を含有しない低融点ガラスとして、Ｂｉを含有するビスマス系の低融点ガラスが用いられ、前記共晶合金層が、前記低融点ガラスに含有されるＢｉとキャップ本体の表面に被着された無光沢パラジウムめっきのＰｄとの共晶反応によって形成されたＰｄ−Ｂｉ共晶合金層であることにより、光透過窓がキャップ本体に気密に封着された信頼性の高い半導体装置用キャップとして提供される。
The matte palladium plating is characterized in that palladium needle crystals are formed on the plating surface. By forming palladium needle-like crystals on the surface of the palladium plating formed on the surface of the cap body, reflection of light from the cap body is suppressed, and an effective stray light prevention function is exhibited.
Further, the matte palladium plating is formed to a thickness of 0.3 μm or more, so that sufficient matteness is obtained, the cap body has a black appearance, and the cap body reflects light. The suppressing effect is further ensured.
Further, as the low-melting glass not containing lead, bismuth-based low-melting glass containing Bi is used, and the eutectic alloy layer is deposited on the surface of Bi and the cap body contained in the low-melting glass. Cap for semiconductor device with high reliability in which light transmitting window is hermetically sealed to cap body by being Pd—Bi eutectic alloy layer formed by eutectic reaction with Pd of matte palladium plated Offered as.
本発明に係る半導体装置用キャップは、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施したことにより、キャップ本体からの光の反射を効果的に抑制することができ、これによって迷光を防止した高品質の半導体装置用キャップとして提供される。また、鉛を含有しない低融点ガラスを用いて光透過窓をキャップ本体に封着してなることから、半導体装置用キャップの製造工程における無鉛化を図ることができ、また、キャップ本体と低融点ガラスとの界面に形成される共晶合金層を介して光透過窓がキャップ本体に封着されることにより、耐湿性、気密性に優れた半導体装置用キャップとして提供される。 The cap for a semiconductor device according to the present invention is capable of effectively suppressing reflection of light from the cap body by performing matte palladium plating on the cap body, thereby preventing a stray light from being produced. Provided as a device cap. In addition, since the light transmission window is sealed to the cap body using low-melting glass not containing lead, lead-free processing can be achieved in the manufacturing process of the cap for the semiconductor device. By sealing the light transmission window to the cap body through a eutectic alloy layer formed at the interface with the glass, it is provided as a cap for a semiconductor device having excellent moisture resistance and airtightness.
本発明に係る半導体装置用キャップ１０は、図１に示すように、キャップ本体１２にガラス板からなる光透過窓１４を、低融点ガラス２０を封着材として封着してなるものである。キャップ本体１２は金属材をプレス加工することによって、上部に光透過孔１２ａが形成されたキャップ状に成形されている。キャップ本体１２の材質としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金等が使用できる。 As shown in FIG. 1, a cap 10 for a semiconductor device according to the present invention is formed by sealing a light transmission window 14 made of a glass plate to a cap body 12 using a low melting point glass 20 as a sealing material. The cap body 12 is formed into a cap shape in which a light transmission hole 12a is formed in the upper portion by pressing a metal material. As the material of the cap body 12, iron, iron-nickel alloy, iron-nickel-cobalt alloy, or the like can be used.
本実施形態の半導体装置用キャップにおいて特徴的な構成の一つは、キャップ本体１２に光透過窓１４を封着する封着材として、従来使用されている鉛を含有する低融点ガラスにかえて、鉛を含有しないビスマス系の低融点ガラス２０を使用すること、およびビスマス系の低融点ガラス２０を使用することから、キャップ本体１２の最表面に、ビスマス系の低融点ガラス２０に含まれているＢｉと光透過窓１４を封着する温度で共晶反応する金属を被着し、Ｂｉとの共晶合金層を形成して光透過窓１４を封着するようにしたことにある。 One of the characteristic configurations of the cap for a semiconductor device according to this embodiment is to replace the conventionally used low-melting glass containing lead as a sealing material for sealing the light transmission window 14 to the cap body 12. Since the bismuth-based low-melting glass 20 containing no lead is used and the bismuth-based low-melting glass 20 is used, it is included in the bismuth-based low-melting glass 20 on the outermost surface of the cap body 12. This is because the eutectic-reacting metal is deposited at a temperature at which Bi and the light transmission window 14 are sealed to form a eutectic alloy layer with Bi to seal the light transmission window 14.
光透過窓１４を封着する封着温度でビスマス系の低融点ガラスとの間で共晶反応をおこす金属としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｄ等がある。本実施形態では、これらの金属のうちキャップ本体１２の表面に被着して形成する金属としてＰｄ（パラジウム）を使用し、とくにキャップ本体１２の表面に無光沢パラジウムめっき２２を施すことを特徴とする。
本実施形態において、キャップ本体１２の表面に無光沢パラジウムめっき２２を施す理由は、パラジウムと、ビスマス系の低融点ガラスに含有されているビスマスとが光透過窓１４を封着する際の封着温度で共晶反応を起こして容易に共晶合金層が形成されること、また、キャップ本体１２の表面に無光沢パラジウムめっき２２を施すことによってキャップ本体１２の表面からの光反射を抑えることができ、効果的に迷光を抑えることが可能になるからである。
Examples of metals that cause a eutectic reaction with the bismuth-based low-melting glass at the sealing temperature for sealing the light transmission window 14 include Au, Ag, Sn, Zn, and Pd. The present embodiment is characterized in that Pd (palladium) is used as a metal formed by being deposited on the surface of the cap body 12 among these metals, and in particular, a matte palladium plating 22 is applied to the surface of the cap body 12. To do.
In the present embodiment, the reason why the matte palladium plating 22 is applied to the surface of the cap body 12 is that the palladium and the bismuth contained in the bismuth-based low melting point glass seal the light transmission window 14. A eutectic alloy layer is easily formed by causing a eutectic reaction at a temperature, and light reflection from the surface of the cap body 12 can be suppressed by applying matte palladium plating 22 to the surface of the cap body 12. This is because the stray light can be effectively suppressed.
なお、無光沢パラジウムめっきとは、めっき面が無光沢に仕上がるパラジウムめっきをいう。キャップ本体１２に通常のパラジウムめっきを施した場合には、キャップ本体１２の外観は銀色の光沢面になるのに対して、無光沢パラジウムめっき２２を施した場合は、キャップ本体１２の外観は黒色に近い、無光沢面になる。
無光沢パラジウムめっきは、光沢剤を含まないパラジウムめっき液（パラジウムめっき液の例としては、特開2001-335986号公報等）を使用し、ハルセル銅板を使用して無光沢めっきがなされる電流密度条件を設定することによってなされる。本実施形態で無光沢パラジウムめっきを施しためっき条件は、電流密度０．２５(A/dm2)、５分間である。
The matte palladium plating refers to palladium plating in which the plating surface is finished matte. When the cap body 12 is subjected to normal palladium plating, the cap body 12 has a silver glossy appearance, whereas when the matte palladium plating 22 is applied, the cap body 12 has a black appearance. The surface becomes dull.
Matte palladium plating uses a palladium plating solution that does not contain a brightener (examples of the palladium plating solution include JP 2001-335986 A), and current density at which matte plating is performed using a Hull Cell copper plate. This is done by setting conditions. The plating conditions in which the matte palladium plating is applied in this embodiment are a current density of 0.25 (A / dm 2 ) and 5 minutes.
無光沢パラジウムめっき２２を施したキャップ本体１２の表面状態を電子顕微鏡で観察したところ、めっき面の表面に針状結晶が形成されていた。無光沢パラジウムめっき２２を施したキャップ本体１２の外観が、黒色に近い無光沢面となるのは、パラジウムめっきの表面が針状結晶によるきわめて微細な凹凸面に形成され、キャップ本体１２の表面で光が乱反射し、散乱されることによると考えられる。すなわち、無光沢パラジウムめっきは、めっき表面に針状結晶が形成されるめっき条件でめっきを施すことにより形成することができる。 When the surface state of the cap body 12 to which the matte palladium plating 22 was applied was observed with an electron microscope, needle-like crystals were formed on the surface of the plated surface. The appearance of the cap body 12 with the matte palladium plating 22 becomes a matte surface close to black. The surface of the palladium plating is formed on the surface of the cap body 12 because the surface of the palladium plating is formed in a very fine uneven surface. It is considered that light is diffusely reflected and scattered. That is, the matte palladium plating can be formed by plating under a plating condition in which needle-like crystals are formed on the plating surface.
なお、無光沢パラジウムめっきは、めっき厚が薄いと十分な無光沢面に仕上がらず、黒色の色調が薄くなる。したがって、キャップ本体１２に無光沢パラジウムめっきを施す場合には、黒色の無光沢面に仕上がる厚さにめっきすること、また同時にビスマス系の低融点ガラスと共晶合金層を形成するに十分な厚さに形成する必要がある。本実施形態では無光沢パラジウムめっき層の厚さを０．３μｍとした。 Note that the matte palladium plating does not finish on a sufficiently matte surface when the plating thickness is thin, and the black color tone becomes thin. Therefore, when matte palladium plating is applied to the cap body 12, the thickness is sufficient to form a black matte surface and to form a eutectic alloy layer with a bismuth-based low melting point glass at the same time. Need to be formed. In this embodiment, the thickness of the matte palladium plating layer is 0.3 μm.
また、本実施形態では、キャップ本体１２の保護を兼ねて無光沢パラジウムめっき２２の下地めっきとしてニッケルめっきを施した。無光沢パラジウムめっき２２の下地めっきとしては、ニッケルめっき以外のめっきによることも可能であり、下地めっきを異種金属による複数層に形成することもできる。下地めっきおよび無光沢パラジウムめっき２２は、バレルを用いた電解めっきによって行った。バレルめっき法によることで、キャップ本体１２の外面の全面にニッケルめっきと無光沢パラジウムめっき２２が施される。 In the present embodiment, nickel plating is applied as a base plating for the matte palladium plating 22 to protect the cap body 12. The base plating of the matte palladium plating 22 may be plating other than nickel plating, and the base plating may be formed in a plurality of layers of different metals. The base plating and the matte palladium plating 22 were performed by electrolytic plating using a barrel. By using the barrel plating method, nickel plating and matte palladium plating 22 are applied to the entire outer surface of the cap body 12.
光透過窓１４の封着に用いるビスマス系の低融点ガラス２０として本実施形態では、少なくともＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ2Ｏ3を含むものを使用した。ここで、Ｂｉ2Ｏ3はこのビスマス系の低融点ガラス２０を構成する主要成分であり、本実施形態では、Ｂｉ2Ｏ3を５０重量％含有する低融点ガラスを使用した。Ｂｉ2Ｏ3はキャップ本体１２の表面に被着された無光沢パラジウムめっき２２のパラジウムと共晶反応して光透過窓１４を気密に封着する共晶合金層を形成するものであるから、低融点ガラス１６中に相当程度（３０重量％以上程度）含有されている必要がある。このビスマス系の低融点ガラス２０は、キャップ本体１２の光透過孔１２ａの寸法に合わせてあらかじめリング状のタブレットに粉末成形したもの、あるいはペースト状に形成して使用される。 In this embodiment, the bismuth-based low-melting glass 20 used for sealing the light transmission window 14 includes at least SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , MgO, ZnO, Bi 2 O 3 . . Here, Bi 2 O 3 is a main component constituting the bismuth-based low-melting glass 20, and in this embodiment, a low-melting glass containing 50% by weight of Bi 2 O 3 was used. Since Bi 2 O 3 forms a eutectic alloy layer that hermetically seals the light transmission window 14 by reacting with the palladium of the matte palladium plating 22 deposited on the surface of the cap body 12. The low melting point glass 16 needs to contain a considerable amount (about 30% by weight or more). This bismuth-based low-melting glass 20 is used by being powder-molded into a ring-shaped tablet in advance in accordance with the size of the light transmission hole 12a of the cap body 12, or formed into a paste.
本発明に係る半導体装置用キャップは、カーボン治具に、表面に無光沢パラジウムめっき２２が施されたキャップ本体１２と、ビスマス系の低融点ガラス２０からなるタブレットと、光透過窓１４とを位置合わせしてセットし、これらの部品をセットしたカーボン治具を加熱炉に入れ、低融点ガラスが溶融される温度まで加熱することによって得られる。本実施形態では、窒素ガス雰囲気中で５００℃まで加熱炉で加熱して、キャップ本体１２に光透過窓１４を封着した。 The cap for a semiconductor device according to the present invention includes a cap body 12 having a matte palladium plating 22 on the surface, a tablet made of bismuth-based low-melting glass 20, and a light transmission window 14 on a carbon jig. It is obtained by putting together and setting a carbon jig in which these parts are set in a heating furnace and heating to a temperature at which the low melting point glass is melted. In the present embodiment, the light transmission window 14 is sealed to the cap body 12 by heating in a heating furnace up to 500 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
図２は、光透過窓１４とキャップ本体１２との封着部の構成（図１のＢの部分）を拡大して説明的に示したものである。
図２(a)は、光透過窓１４を封着する前の状態で、キャップ本体１２の金属表面に下地めっきとしてのニッケルめっき２４が形成され、ニッケルめっき２４の表面に無光沢パラジウムめっき２２が被着されていることを示す。光透過窓１４を封着する低融点ガラス１６は上述したビスマス系の低融点ガラスである。
図２(b)は、光透過窓１４を封着した後の状態で、キャップ本体１２と低融点ガラス２０との界面にＰｄ−Ｂｉ共晶合金層２０ａが形成され、低融点ガラス２０がキャップ本体１２に密着した状態になることを示す。
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of the structure (portion B in FIG. 1) of the sealing portion between the light transmission window 14 and the cap body 12.
2A shows a state before the light transmission window 14 is sealed, a nickel plating 24 as a base plating is formed on the metal surface of the cap body 12, and a matte palladium plating 22 is formed on the surface of the nickel plating 24. FIG. Indicates that it is attached. The low melting point glass 16 for sealing the light transmission window 14 is the bismuth-based low melting point glass described above.
FIG. 2B shows a state after sealing the light transmission window 14, a Pd—Bi eutectic alloy layer 20 a is formed at the interface between the cap body 12 and the low melting point glass 20, and the low melting point glass 20 is capped. It shows that it will be in the state closely_contact | adhered to the main body 12. FIG.
Ｐｄ−Ｂｉ共晶合金層２０ａは、加熱炉中で低融点ガラス２０を溶融した際に、キャップ本体１２の最表面に形成された無光沢パラジウムめっき２２のＰｄと、ビスマス系の低融点ガラス２０に含有されるＢｉとが共晶反応を起こすことによって形成されたものである。ＰｄとＢｉとの共晶反応は２５６℃程度で起きるから、光透過窓１４の封着温度で容易にＰｄ−Ｂｉ共晶合金層２０ａが形成される。キャップ本体１２と低融点ガラス２０との界面にＰｄ−Ｂｉ共晶合金層２０ａが形成されることにより、低融点ガラス２０とキャップ本体１２との密着性が良好になり、光透過窓１４が確実にキャップ本体１２に封着される。 The Pd—Bi eutectic alloy layer 20a is composed of the dull palladium plating 22 Pd formed on the outermost surface of the cap body 12 and the bismuth-based low melting glass 20 when the low melting glass 20 is melted in a heating furnace. It is formed by causing a eutectic reaction with Bi contained in. Since the eutectic reaction between Pd and Bi occurs at about 256 ° C., the Pd—Bi eutectic alloy layer 20 a is easily formed at the sealing temperature of the light transmission window 14. By forming the Pd—Bi eutectic alloy layer 20a at the interface between the cap body 12 and the low-melting glass 20, the adhesion between the low-melting glass 20 and the cap body 12 is improved, and the light transmission window 14 is surely secured. The cap body 12 is sealed.
図３は、キャップ本体１２に下地めっきとしてニッケルめっきを２μｍの厚さに施し、無光沢パラジウムめっきを０．３μｍの厚さに形成して、上記条件で、ビスマス系の低融点ガラス２０を使用して光透過窓１４を封着した半導体装置用キャップの実施例について、光透過窓の溶着強度を測定した結果を示す。光透過窓１４の溶着強度は、キャップ本体１２を両側面から挟むようにして加圧し、光透過窓１４がキャップ本体１２から剥離するときの圧力を測定したものである。サンプル数は２０である。
図中で比較例とあるのは、キャップ本体１２の表面にニッケルめっきを施し、鉛を含有する低融点ガラスを用いて光透過窓１４を封着した従来品について測定したものである。実施例および比較例とも、キャップ本体１２は外径３．５ｍｍ、鉄−ニッケル−コバルト合金製であり、光透過窓１４は外径１．６ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍ、硬質ガラス製である。
3 shows that the cap body 12 is nickel-plated as a base plating to a thickness of 2 μm, matte palladium plating is formed to a thickness of 0.3 μm, and bismuth-based low-melting glass 20 is used under the above conditions. The results of measuring the welding strength of the light transmission window for the example of the cap for a semiconductor device having the light transmission window 14 sealed are shown. The welding strength of the light transmission window 14 is obtained by measuring the pressure when the light transmission window 14 is peeled from the cap body 12 by pressurizing the cap body 12 from both sides. The number of samples is 20.
In the figure, a comparative example is measured for a conventional product in which the surface of the cap body 12 is plated with nickel and the light transmission window 14 is sealed using lead-containing low-melting glass. In both Examples and Comparative Examples, the cap body 12 is 3.5 mm in outer diameter and made of iron-nickel-cobalt alloy, and the light transmission window 14 is 1.6 mm in outer diameter, 0.25 mm in thickness, and made of hard glass.
図３に示す測定結果は、実施例の半導体装置用キャップが、従来の鉛を含有する低融点ガラスを用いて光透過窓を封着して形成した半導体装置用キャップと比較して、光透過窓の密着性、封着性の点で若干優れていることを示す。実施例の半導体装置用キャップは、耐湿性、気密性の点で、レーザダイオードを搭載する半導体装置用として十分に使用することが可能である。 The measurement result shown in FIG. 3 shows that the cap for a semiconductor device of the example is light transmissive compared to a cap for a semiconductor device formed by sealing a light transmissive window using a conventional low-melting glass containing lead. It shows that it is slightly superior in terms of window adhesion and sealing properties. The cap for a semiconductor device of the embodiment can be sufficiently used for a semiconductor device on which a laser diode is mounted in terms of moisture resistance and airtightness.
図４は、半導体装置用キャップの光の反射率を測定した結果を示す。この測定は、キャップ本体１２に光を照射して波長に対する反射率がどのように変化するかを測定したものである。グラフの横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が反射率である。測定は、鉄−ニッケル−コバルト製のキャップ本体１２にめっきを施して、光透過窓を封着していない状態のサンプルについて行った。
グラフでは、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施した実施例品（黒色Ｐｄと表示）、キャップ本体に通常のパラジウムめっきを施した製品（Ｐｄと表示）、キャップ本体にニッケルめっきを施した製品（Ｎｉと表示）の３種についての測定結果を示す。
FIG. 4 shows the result of measuring the light reflectance of the cap for a semiconductor device. This measurement is a measurement of how the reflectance with respect to the wavelength changes when the cap body 12 is irradiated with light. The horizontal axis of the graph is the wavelength (nm), and the vertical axis is the reflectance. The measurement was performed on a sample in which the cap body 12 made of iron-nickel-cobalt was plated and the light transmission window was not sealed.
In the graph, an example product in which the cap body is matte palladium plated (shown as black Pd), a product in which the cap body is plated with ordinary palladium (indicated as Pd), and a product in which the cap body is plated with nickel (displayed as Pd) The measurement results for three types of Ni) are shown.
これらの反射率の測定データを比較すると、無光沢パラジウムめっきを施した実施例品は、通常のパラジウムめっきを施した製品、およびニッケルめっきを施した製品のいずれと比較しても大きく反射率が減少していることがわかる。また、無光沢パラジウムめっきを施した実施例品は、全波長域で反射率が低く抑えられていることが特徴的である。なお、迷光を防止する目的でキャップ本体に黒色めっき（Ｓｎ−Ｎｉめっき）を施した従来品（封着材は鉛含有の低融点ガラス）の波長４００ｎｍ付近での反射率は６〜７％である。この黒色めっきを施した従来品と比較しても、実施例品の反射率は低くなっている。
この測定結果は、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施すことによって、迷光を防止する作用が顕著に向上することを示している。
Comparing the measurement data of these reflectances, the example product with matte palladium plating has a large reflectance compared to both the products with normal palladium plating and the products with nickel plating. It turns out that it is decreasing. In addition, the example product subjected to matte palladium plating is characterized in that the reflectance is kept low in the entire wavelength region. In addition, the reflectance in the vicinity of a wavelength of 400 nm of a conventional product (sealing material is a lead-containing low melting point glass) in which the cap body is black-plated (Sn—Ni plating) for the purpose of preventing stray light is 6 to 7%. is there. Even compared with the conventional product subjected to black plating, the reflectance of the example product is low.
This measurement result shows that the effect | action which prevents a stray light improves notably by giving mat | matte palladium plating to a cap main body.
図５は、加熱処理を施した場合に光の反射率がどのように変化するかを測定した結果を示す。上述したように、キャップ本体１２に低融点ガラス２０を用いて光透過窓１４を封着する際には、封着温度（本実施形態では６００℃）でキャップ本体１２が加熱されることになる。この加熱の際に、キャップ本体１２に施した無光沢パラジウムめっきの２２反射率は若干上がるようになる。図５は、この加熱によってキャップ本体１２の反射率がどのように変化するかを測定したものである。 FIG. 5 shows the results of measuring how the light reflectance changes when heat treatment is performed. As described above, when the light transmission window 14 is sealed using the low melting glass 20 on the cap body 12, the cap body 12 is heated at the sealing temperature (600 ° C. in the present embodiment). . During this heating, the 22 reflectance of the matte palladium plating applied to the cap body 12 slightly increases. FIG. 5 shows how the reflectance of the cap body 12 changes due to this heating.
図５には、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施して加熱処理をしていない製品（黒Ｐｄと表示）、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施して加熱処理した製品（黒Ｐｄ-aniと表示）、キャップ本体に通常のパラジウムめっきを施して加熱処理したもの（電解Ｐｄ-aniと表示）、キャップ本体にニッケルめっきを施して加熱処理したもの（電解Ｎｉ-aniと表示）についての測定結果を示す。
この測定結果は、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施したものは、加熱処理によって若干反射率は上がるがその変動量はさほど大きくないことを示す。また、加熱処理を施した後の反射率を比較すると、無光沢パラジウムめっきを施した実施例品は、通常のパラジウムめっきを施した製品や、従来のニッケルめっきを施した製品と比較して広い波長領域で反射率が大きく下回っており、反射率が低く抑えられていることがわかる。
In FIG. 5, the cap body is not heat-treated with matte palladium plating (shown as black Pd), and the cap body is heat-treated with matte palladium plating (shown as black Pd-ani). ), The measurement results for the cap body heat treated with normal palladium plating (shown as electrolytic Pd-ani) and the cap body heat treated with nickel plating (shown as electrolytic Ni-ani) Show.
This measurement result shows that when the cap body is matte palladium-plated, the reflectance is slightly increased by the heat treatment, but the fluctuation amount is not so large. In addition, when the reflectance after heat treatment is compared, the example product with matte palladium plating is wider than the product with normal palladium plating and the product with conventional nickel plating It can be seen that the reflectance is greatly below in the wavelength region, and the reflectance is kept low.
なお、上述した実施形態は、光透過窓１４をキャップ本体１２に封着する低融点ガラスとしてビスマス系の低融点ガラスを利用した例であるが、キャップ本体１２を封着する低融点ガラスとしては、鉛を含有しないビスマス系の低融点ガラスに限らず、たとえば鉛を含有しないバナジン酸塩系の低融点ガラス（バナジウム（Ｖ）を主要な構成成分とする低融点ガラス）等の他の低融点ガラスを使用することも可能である。バナジン酸塩系の低融点ガラスを使用した場合もキャップ本体１２に無光沢パラジウムめっきを施すことにより、光透過窓１４を封着する際に、低融点ガラスとキャップ本体との界面に、バナジン酸塩系の低融点ガラスに含まれるバナジウムとパラジウム（Ｐｄ）との共晶合金層が形成され、キャップ本体１２に低融点ガラスを密着して光透過窓を気密に封着することができ、また、無光沢パラジウムめっきを施すことによって、キャップ本体からの光の反射を抑え、迷光防止効果を備えた半導体装置用キャップとして提供することができる。 In addition, although embodiment mentioned above is an example using bismuth-type low melting glass as low melting glass which seals the light transmissive window 14 to the cap main body 12, as low melting glass which seals the cap main body 12, Other low melting points such as vanadate-based low melting glass (low melting glass mainly composed of vanadium (V)) not containing lead, for example, not limited to bismuth low melting glass not containing lead It is also possible to use glass. Even when a vanadate-based low-melting glass is used, vanadic acid is applied to the interface between the low-melting glass and the cap body when sealing the light transmission window 14 by applying a matte palladium plating to the cap body 12. A eutectic alloy layer of vanadium and palladium (Pd) contained in the salt-based low melting point glass is formed, and the light melting window can be hermetically sealed by closely attaching the low melting point glass to the cap body 12. By applying matte palladium plating, reflection of light from the cap body can be suppressed, and a cap for a semiconductor device having a stray light prevention effect can be provided.
以上の測定結果は、鉛を含有しない低融点ガラスを用いて製造する本実施形態の半導体装置用キャップが、耐湿性、気密性の点で従来品を超える優れた特性を有するとともに、光の反射率が抑えられることによって迷光を防止することができ、レーザダイオードを搭載する半導体装置に有効に利用できることを示している。
また、本実施形態の半導体装置用キャップは、封着材として鉛を含有しない低融点ガラスを用いて製造できることから、製造工程における無鉛化を図ることが可能となる。
また、キャップ本体に無光沢パラジウムめっきを施すだけで、共晶合金層を形成して光透過窓をキャップ本体に気密に封着する作用と、キャップ本体の迷光防止を図る作用を得ることができ、キャップ本体に別途、黒化処理を施すといった必要がなく、簡易な製造工程でかつ優れた特性を有する製品として得ることが可能になる。
なお、本発明に係る半導体装置用キャップは、レーザダイオードを搭載する半導体装置に限らず、一般の光透過窓を備える光部品にも利用することができる。
The above measurement results show that the cap for the semiconductor device of this embodiment manufactured using low-melting glass not containing lead has superior characteristics over conventional products in terms of moisture resistance and airtightness, and reflects light. It is shown that stray light can be prevented by suppressing the rate and can be effectively used for a semiconductor device equipped with a laser diode.
Moreover, since the cap for a semiconductor device of this embodiment can be manufactured using low-melting glass not containing lead as a sealing material, it becomes possible to achieve lead-free in the manufacturing process.
Also, by simply matte palladium plating on the cap body, an eutectic alloy layer can be formed and the light transmission window can be hermetically sealed to the cap body, and the cap body can be prevented from stray light. The cap body does not need to be separately blackened, and can be obtained as a product having a simple manufacturing process and excellent characteristics.
The cap for a semiconductor device according to the present invention can be used not only for a semiconductor device on which a laser diode is mounted but also for an optical component having a general light transmission window.
１０ 半導体装置用キャップ
１２ キャップ本体
１２ａ 光透過孔
１４ 光透過窓
１６ 低融点ガラス
１６ａ Ｎｉ−Ｐｂ共晶合金層
１８ ニッケルめっき
２０ ビスマス系の低融点ガラス
２０ａ Ｐｄ−Ｂｉ共晶合金層
２２ 無光沢パラジウム
２４ ニッケルめっき
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cap for semiconductor devices 12 Cap body 12a Light transmission hole 14 Light transmission window 16 Low melting glass 16a Ni-Pb eutectic alloy layer 18 Nickel plating 20 Bismuth low melting glass 20a Pd-Bi eutectic alloy layer 22 Matte palladium 24 Nickel plating
Claims (4)
前記キャップ本体の表面に無光沢パラジウムめっきが被着され、
前記低融点ガラスと前記キャップ本体との界面に形成される共晶合金層を介して、前記キャップ本体に前記光透過窓が封着されていることを特徴とする半導体装置用キャップ。 A cap for a semiconductor device in which a light transmissive window is sealed with a low melting point glass containing no lead in a cap body made of metal as a sealing material,
Matte palladium plating is applied to the surface of the cap body,
A cap for a semiconductor device, wherein the light transmission window is sealed to the cap body through a eutectic alloy layer formed at an interface between the low melting point glass and the cap body.
前記共晶合金層が、前記低融点ガラスに含有されるＢｉとキャップ本体の表面に被着された無光沢パラジウムめっきのＰｄとの共晶反応によって形成されたＰｄ−Ｂｉ共晶合金層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置用キャップ。 As the low-melting glass not containing lead, bismuth-based low-melting glass containing Bi is used,
The eutectic alloy layer is a Pd—Bi eutectic alloy layer formed by a eutectic reaction between Bi contained in the low-melting-point glass and matte palladium-plated Pd deposited on the surface of the cap body. The semiconductor device cap according to claim 1, wherein the cap is for a semiconductor device.
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