JP2010087139A

JP2010087139A - 気密端子

Info

Publication number: JP2010087139A
Application number: JP2008253193A
Authority: JP
Inventors: Tomoyo Nanba; 知世難波; Satoshi Nakamura; 中村　　聡; Toru Yoshihara; 徹吉原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US20100078191A1

Abstract

【課題】動作の安定性が要求される光半導体素子においては、外部環境による出力信号の変動などの特性の劣化を抑制するため、気密封止パッケージングされることが多い。従来の気密封止パッケージングにおいては困難であった、大きな電流を流した場合であっても気密を保持できる気密端子を提供する。
【解決手段】パッケージベースと、前記パッケージベースの内側に設けられたガラス材と、前記ガラス材を貫通して設けられた銅タングステン系合金製のリードピンとを備えた気密端子。
【選択図】図１

Description

本発明は、動作の安定性が必要で大電流を流す素子を気密封止する、パッケージの気密端子に関する。

動作の安定性が要求される半導体素子などの素子、特に光半導体素子においては、外部環境による出力信号の変動などの特性の劣化を抑制するため、気密封止パッケージングされることが多い。従来の気密封止パッケージングにおいては鉄・ニッケル系合金が使用されることが多かったが、耐腐食性能を向上させることを目的として、非磁性のニッケル・モリブデン系合金、ニッケル・クロム・モリブデン系合金、ステンレスなどでリードピンを構成した例も知られていた（例えば特許文献１）。

特開２００５−３５３２９１号公報

しかしながら、従来のニッケル・モリブデン系合金、ニッケル・クロム・モリブデン系合金、ステンレスなどの非磁性材料でリードピンを構成した場合、材料の抵抗率が１０×１０^−７Ωｃｍ程度と十分に低くない。そのため、例えば１ｍｍφ程度の径のリードピンに平均５Ａ程度の大電流を流すと、リードピンに流れる電流によりリードピンの発熱に伴う伸縮が生じ、リードピンとガラス材との間に亀裂が発生するなど、気密を十分に保つことができない場合があった。

上記のようなリードピンの発熱に起因する問題を回避するために電流を流すリードピンの径を大きくしてリードピンの線抵抗を下げる方法も考えられるが、リードピンの径を１ｍｍφ程度以上に大きくすると気密封止自体が難しくなるため、最大でも１ｍｍφ程度の径のリードピンに大電流を流す必要があった。

また、磁性材料で構成されるリードピンに交流電流を流した場合に、リードピンの磁歪による振動が発生し、リードピンとガラス材との間に亀裂の発生を加速する場合があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、非磁性で、かつ、低抵抗のリードピンにより、大電流を流すことができる、信頼性の高い気密端子を提供することを目的とする。

本発明の気密端子は、パッケージベースと、前記パッケージベースの内側に設けられたガラス材と、前記ガラス材を貫通して設けられた銅タングステン系合金製のリードピンと
を備えたものである。

本発明の気密端子によれば、リードピンに大きな電流を流した場合であっても、リードピンとガラス材の間に亀裂が生じ難く、信頼性の高い気密端子を得ることができる。

本発明の本実施形態の気密端子について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。

実施の形態１．
図１に、本実施の形態における気密端子１の構成を示す斜視図を示す。図１において、パッケージベース２に形成された円形の貫通孔にガラス材３が埋められており、ガラス材３の中心部を貫通するようにリードピン４が設けられている。パッケージベース２の材料としては、鉄・ニッケル系合金やニッケル・モリブデン系合金などが用いられ、ガラス材３としては、ホウケイ酸ガラスやソーダ系ガラスが用いられる。また、リードピン４は、銅タングステン系合金で構成されている。

ガラス材３の材料であるホウケイ酸ガラスやソーダ系ガラスの熱膨張係数はおおよそ１００×１０^−７／Ｋであるが、パッケージベース２の材料である鉄・ニッケル系合金やニッケル・モリブデン系合金とリードピン４の材料である銅タングステン系合金との熱膨張係数も１００×１０^−７／Ｋに近い値を有する。

ここで、本実施の形態における気密端子１の製造方法を簡単に説明しておく。まず、パッケージベース２に貫通孔を形成する。つづいて、貫通孔の中心にリードピン４を配置する。つづいて、ガラスの融点の１０００℃程度にまで加熱して、ガラス材３を溶着し固定する。

このように、気密端子１製造時のガラス材３溶着に際して１０００℃程度の高温を経るので、パッケージベース２とガラス材３とリードピン４との熱膨張係数が近いほど常温時の応力が少なくなる。
本実施の形態の気密端子は、熱膨張係数の差の小さいパッケージベース２とガラス材３とリードピン４とにより構成されているので、内部応力が小さく、ガラス材３とリードピン４との間およびガラス材３とパッケージベース２との間の亀裂が発生しにくい。

また、本実施形態の気密端子のリードピン４は銅タングステン系合金製であるため、従来のニッケル・モリブデン系合金、ニッケル・クロム・モリブデン系合金などでリードピンを形成した場合よりリードピンの抵抗率を１×１０^−７Ωｃｍ以下と低くすることができる。したがって、リードピン４に大きな電流を流した場合であっても、リードピン４の発熱量を小さくでき、リードピン４の発熱による伸縮量が少なく信頼性の高い気密端子を得ることができる。
本実施形態によれば、例えば１ｍｍφのリードピン４に平均５Ａの大電流を継続して流した場合にも亀裂発生により気密が破られることがほとんどない、高い信頼性を有する気密端子を得ることができた。

さらに、本実施形態の気密端子は、非磁性材料のリードピン４を使用しているため、リードピン４に交流電流を流した場合にもリードピン４が磁歪により振動せず、リードピン４とガラス材との間の亀裂の原因となる振動が発生しない。

なお、リードピン４に使用する銅タングステン系合金の組成は、銅が３０質量％、すなわち、タングステンが７０質量％の時に、特に、抵抗率が小さくまた熱膨張係数がガラス材３と近くなり、より有効に信頼性を高めることができる。銅が３０質量％の場合の銅タングステン系合金の抵抗率は、およそ０．３６×１０^−７Ωｃｍであった。ここで、銅の含有率は厳密に３０質量％である必要はなく、２５質量％以上、３５質量％以下の範囲であればよい。また、銅タングステン系合金は、銅とタングステンとからだけで構成されている必要はなく、銅とタングステンとが主成分であれば、他の材料を含有していてもよい。

図２に、複数の気密端子を備えたパッケージの一例の斜視図を示す。図２のように本発明の気密端子を複数有するパッケージの場合、一つの気密端子でも気密性が損なわれると内部にパッケージングされている素子の信頼性が損なわれる場合があるため、本発明の本実施の形態の気密端子を使用することにより、信頼性を大幅に高めることができる。

この発明の実施の形態１における気密端子の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態２における複数の気密端子を有するパッケージの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１気密端子、２パッケージベース、３ガラス材、４リードピン。

Claims

パッケージベースと、
前記パッケージベースの内側に設けられたガラス材と、
前記ガラス材を貫通して設けられた銅タングステン系合金製のリードピンと
を備えた気密端子。
リードピンは、銅の含有率が２５質量％以上かつ３５質量％以下の銅タングステン系合金で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の気密端子。
リードピンは、銅の含有率が３０質量％の銅タングステン系合金で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の気密端子。