JPH0214785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明はキヤン封止型パワートランジスタ等
の密閉ケースの一部として用いられる半導体装置
用ステムの製造方法に関する。

背景技術 パワートランジスタ等の電力用半導体装置のス
テムとして、第１図に示す構造のものがある。図
において、１は鉄または低炭素鋼よりなるステム
基板で、ほぼ菱形状を呈しており、長手方向の両
端近傍にシヤーシ等への取付用透孔２，２を有
し、中央部の近傍２ケ所にリード線封着用の小径
の透孔３，３を有し、さらに中央部に前記透孔
３，３部分を避けてその部分がくびれたひようた
ん形の大径の透孔４とを有する。前記透孔３，３
内には、ソーダバリウムガラスやソーダライムガ
ラス等のソーダ系のガラス５，５を介して、鉄、
ニツケル合金製のリード線６，６が気密かつ絶縁
して封着されている。一方、前記透孔４にはロウ
材７を介して銅製のヒートシンク８が気密に固着
されている。また、このヒートシンク８の上には
ロウ材９を介して表面に金をメツキまたはクラツ
ドしたモリブデン板１０が固着されている。

上記のステムにおいて、モリブデン板１０上に
半導体素子（図示せず）をマウントし、この半導
体素子の上面電極とリード線６，６の頂面との間
を金線またはアルミニウム線等の接続細線（図示
せず）で接続したのち、鉄製のキヤツプ（図示せ
ず）を被冠し、キヤツプのフランジをステム基板
１の上面に抵抗溶接して封止することにより、半
導体装置を完成する。

ところで、上記のステムは、従来第３図に示す
ような工程で製造されていた。すなわち、まず、
ステム基板１にニツケルメツキおよび銅メツキを
施し、このステム基板１を封着治具を用いて、ガ
ラスタブレツト５，５およびリード線６と所定の
関係位置に組み立てたのち、中央または弱還元性
雰囲気中で950〜1020℃程度に加熱して、ガラス
タブレツト５，５を溶融し、ステム基板１の透孔
３，３にガラス５，５を介してリード線６，６を
封着する。次に、全体に仕上げメツキとして例え
ば電解ニツケルメツキを施しのち、ロウ付け治具
を用いてステム基板１の透孔４にヒートシンク８
を嵌合し、必要により機械的にかしめて仮固定し
て、このヒートシンク８の周囲に銀ロウ等のロウ
材７を配置するとともに、このヒートシンク８の
上に板状のロウ材９を介してモリブデン板１０を
配置して組立てる。これを中性または弱還元性雰
囲気中で800〜860℃程度に加熱し、前記ロウ材
７，９を溶融せしめて、透孔４内にヒートシンク
８を気密にロウ付けすると共に、このヒートシン
ク８上にモリブデン板１０をロウ付けする。

上記の方法は、非常に簡便で優れた方法ではあ
るが、仕上げメツキを施したのちにロウ付けを実
施するため、万一仕上げメツキ時にリード線６，
６が曲つたりしていると、ロウ付け治具に組み立
てるために、曲つたリード線６，６を矯正する必
要があり煩雑であるばかりでなく、ロウ付け時の
加熱によつて、ステム基板１、リード線６，６お
よびヒートシンク８の表面が酸化や変色を起し、
キヤツプの溶接性や接続細線のボンデイング性が
劣化し、信頼性が損なわれるという欠点があつ
た。

発明の開示 それゆえ、この発明は上記の欠点を解消した信
頼性の高いステムを提供することを目的とする。

この発明は要約すると、少なくともステムの銅
よりなる素子取付位置にモリブデン板をロウ付け
してなる半導体装置用ステムの製造方法におい
て、(1)少なくともステム基板、ガラスタブレツト
及びリード線の組立が終了したのち、素子取付位
置に、少なくとも上面が金で被覆されたモリブデ
ン板をロウ付けする工程と、(2)ガラス封着された
ステムにおけるモリブデン板の上面にメツキレジ
スト材を被着する工程と、(3)上記ステムの露出し
た金属部分に仕上げメツキを施す工程と、(4)モリ
ブデン板の上面からメツキレジスト材を除去する
工程とを有することを特徴とするものである。

すなわち、上記の構成によれば、ステムのガラ
ス封着やロウ付け等の加熱工程を実施したのちに
仕上げメツキを施すので、加熱に伴う金属部品の
酸化、変色およびこれらに起因する不都合が一掃
される。また、モリブデン板の上面にメツキレジ
スト材を被着しておいて仕上げメツキを施すの
で、モリブデン板への仕上げメツキの付着は防止
され、仕上げメツキ後メツキレジスト材を除去す
ることによつて、モリブデン板への半導体素子の
マウント性が損なわれることもない。

発明を実施するための最良の形態 以下、この発明の実施例方法を図面を参照して
説明する。

まず、第４図はステム基板１へのヒートシンク
８のロウ付けと、ヒートシンク８へのモリブデン
板１０のロウ付けとを同時に行なう第１実施例に
ついての工程図を示す。ステム基板１にニツケル
メツキおよび銅メツキを施し、このステム基板１
をグラフアイト製の封着治具を用いて、ガラスタ
ブレツト５，５およびリード線６，６と共に所定
の関係位置に組み立てたのち、中性または弱還元
性雰囲気中で950〜1020℃程度に加熱して、ガラ
スタブレツト５，５を溶融し、ステム基板１の透
孔３，３にガラス５，５を介してリード線６，６
を封着する。以上の工程は第３図の従来方法と特
に異なるところはない。次に、グラフアイト製の
ロウ付け治具を用いて、前述のようにして得られ
た半完成ステムの透孔４にヒートシンク８を嵌合
し、その周囲に銀ロウ等のロウ材７を配置すると
共に、このヒートシンク８上に板状のロウ材９を
介してモリブデン板１０を組み立て、中性または
弱還元性雰囲気中で800〜860℃程度に加熱して、
前記ロウ材７，９を溶融させて、ステム基板１に
ヒートシンク８を気密にロウ付けするとともに、
このヒートシンク８上にモリブデン板１０を固着
する。次に、モリブデン板１０の上面にワツクス
等のメツキレジスト材を被着する。このメツキレ
ジスト材は、流動状のものを滴下して、モリブデ
ン板１０上に広げるようにしてもよいし、流動状
のものをローラにいつたん被着しておき、前記ス
テムをローラを通過せしめることによつて、モリ
ブデン板１０に転写するようにしてもよい。ある
いはシート状のものをモリブデン板１０の上面に
接着するようにしてもよい。この状態で全体を無
電解ニツケルメツキ液等の仕上げメツキ液に浸漬
して、ステム基板１、リード線６，６およびヒー
トシンク８の露出部分に仕上げメツキを施す。最
後にモリブデン板１０の上面からメツキレジスト
材を除去する。

第３図の従来方法によつて製造したステムで
は、金属部分に酸化、変色が認められ、キヤツプ
の溶接性、半導体素子のマウント性および接続細
線のボンデイング性のいずれか一つでも不良が発
生したものが1000個中数10個もあつたが、上記実
施例によつて製造したステムでは、1000個中数個
しか不良が認められなかつた。また、従来方法に
よつて製造したステムでは、ロウ付けのための加
熱工程でガラス５，５の表面が汚染されるため、
ステム基板１とリード線６，６との間の絶縁抵抗
はDC100Vで50〜5000MΩだつたが、この上記実
施例によつて製造したステムでは、同一条件で
5000MΩ以上あつた。なお、従来方法で製造した
ステムに酸洗いを施すと、絶縁抵抗は上記実施例
によつて製造したステムと同程度に向上したが、
モリブデン板１０の周囲に流れたロウ材９にシ
ミ、変色が発生した。一方、上記実施例によつて
製造したステムでは、モリブデン板１０の周囲に
流れたロウ材９も仕上げメツキで被覆されている
ので、シミ、変色は認められなかつた。

第５図はステム基板１とリード線６，６の封着
と、ステム基板１とヒートシンク８のロウ付け
と、ヒートシンク８上へのモリブデン板１０のロ
ウ付けとを同時に行なう、第２実施例の工程図を
示す。すなわち、この実施例では、ステム基板１
に従来と同様にニツケルメツキおよび銅メツキを
施すと共に、ヒートシンク８の側面およびモリブ
デン板１０の下面に無電解ニツケルメツキを施し
ておいて、これらとガラスタブレツト５，５およ
びリード線６，６とを封着治具を用いて所定の関
係位置に組み立てる。こののち、全体を中性また
は弱還元性雰囲気中において950〜1020℃程度に
加熱することにより、ガラスタブレツト５，５を
溶融させて、ガラス５，５を介してリード線６，
６を封着すると同時に、ヒートシンク８の側面お
よびモリブデン板１０の下面に形成した無電解ニ
ツケル層を溶融させて、ステム基板１にヒートシ
ンク８をロウ付けすると共に、このヒートシンク
８上にモリブデン板１０をロウ付けする。以後は
第４図のワツクス被着工程以降と同様である。こ
の第２実施例によれば、ヒートシンク８およびモ
リブデン板１０の組み立てと、ロウ付けのための
加熱工程が省略できる利点がある。

なお、上記の各実施例は鉄製のステム基板１の
透孔３，３にガラス５，５を介してリード線６，
６を封着するとともに、透孔４に銅製のヒートシ
ンク８をロウ付けした構造のステムについて説明
したが、鉄製のステム基板の中央部の透孔に真円
状の銅製のヒートシンクをロウ付けするととも
に、このヒートシンクの２箇所の透孔にそれぞれ
鉄製のアイレツトをロウ付けし、各アイレツト内
にガラスを介してリード線を封着し、ヒートシン
ク上にモリブデン板をロウ付けした構造のステム
を製造する場合にも適用できる。

あるいは、銅製のステム基板の２箇所の透孔に
鉄製のアイレツトをロウ付けするとともに、各ア
イレツト内にガラスを介してリード線を封着し、
前記ステム基板上にキヤツプ溶接用の鉄製のリン
グとモリブデン板とをロウ付けした構造のステム
を製造する場合にも適用できる。

さらには、鉄製のステム基板の上面に銅製のヒ
ートシンクをロウ付けするとともに、このヒート
シンク上にモリブデン板をロウ付けした構造のス
テムを製造する場合にも適用できる。

さらにまた、上記各実施例はいずれもカンケー
スタイプの半導体装置用ステムに本発明を実施す
る場合について説明したが、樹脂封止型半導体装
置用ステムにおいて実施することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる半導体装置用ス
テムの平面図である。第２図は第１図のステムの
−線に沿う矢印方向からみた断面図である。
第３図は第１図のステムを従来方法によつて製造
する場合の工程図である。第４図は第１図のステ
ムをこの発明の第１実施例によつて製造する場合
の工程図である。第５図は第１図のステムをこの
発明の第２実施例によつて製造する場合の工程図
である。 １……ステム基板、３，４……透孔、５，５…
…ガラス、６，６……リード線、７，９……ロウ
材、８……ヒートシンク、１０……モリブデン
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくともステムの銅よりなる素子取付位置
   にモリブデン板をロウ付けしてなる半導体装置用
   ステムの製造方法において、 (1) 少なくともステム基板、ガラスタブレツトお
   よびリード線の組立が終了したのち、素子取付
   位置に、少なくとも上面が金で被覆されたモリ
   ブデン板をロウ付けする工程と、 (2) ガラス封着されたステムにおけるモリブデン
   板の上面にメツキレジスト材を被着する工程
   と、 (3) 上記ステムの露出した金属部分に仕上げメツ
   キを施す工程と、 (4) モリブデン板の上面からメツキレジスト材を
   除去する工程 とを有することを特徴とする半導体装置用ステム
   の製造方法。