JPH03189073A - 電子装置筐体の封止方法 - Google Patents
電子装置筐体の封止方法Info
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- JPH03189073A JPH03189073A JP1330011A JP33001189A JPH03189073A JP H03189073 A JPH03189073 A JP H03189073A JP 1330011 A JP1330011 A JP 1330011A JP 33001189 A JP33001189 A JP 33001189A JP H03189073 A JPH03189073 A JP H03189073A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要］
電子装置を内蔵する筐体の封止方法に関し、筐体に変形
を起こすことなくレーザ溶接することを目的とし、 鉄系合金よりなる容器に同じ鉄系合金よりなる蓋を当接
して密封する際に、両者の接合部に鉛を主成分とする非
共晶半田シートを挿入し、該接合部にレーザ照射を行っ
て溶接することを特徴とし〔産業上の利用分野］ 本発明は電子装置筐体の封止方法に関する。
を起こすことなくレーザ溶接することを目的とし、 鉄系合金よりなる容器に同じ鉄系合金よりなる蓋を当接
して密封する際に、両者の接合部に鉛を主成分とする非
共晶半田シートを挿入し、該接合部にレーザ照射を行っ
て溶接することを特徴とし〔産業上の利用分野］ 本発明は電子装置筐体の封止方法に関する。
光伝送システムなど高度の信頼性を必要とするのに拘ら
ず、戸外など温度や湿度が変化する環境に設置される電
子装置については、ハーメチックシール構造がとられて
いる。
ず、戸外など温度や湿度が変化する環境に設置される電
子装置については、ハーメチックシール構造がとられて
いる。
こ＼で、筐体（以後パッケージ）には入出力用のガラス
端子を設けることが必要なことから、パッケージの構成
材としてはガラスに熱膨張係数を合わせた鉄系合金が使
用されている。
端子を設けることが必要なことから、パッケージの構成
材としてはガラスに熱膨張係数を合わせた鉄系合金が使
用されている。
例えば鉄−４２％ニッケル（Ｆｅ−４２％Ｎｉ） 、
Ｆｅ−５２％Ｎｔ、鉄−２８％クローム（Ｆｅ−２８％
Ｃｒ） 、鉄２９％ニッケルー１７％コバルト（Ｐｅ−
２９％−１７％Ｃｏ、通称コバール）、Ｆｅ−４２％Ｎ
ｉ−６％Ｃｒ、通称シルバニア）などがこれである。
Ｆｅ−５２％Ｎｔ、鉄−２８％クローム（Ｆｅ−２８％
Ｃｒ） 、鉄２９％ニッケルー１７％コバルト（Ｐｅ−
２９％−１７％Ｃｏ、通称コバール）、Ｆｅ−４２％Ｎ
ｉ−６％Ｃｒ、通称シルバニア）などがこれである。
そして、パッケージを構成する容器の中に電子装置を装
着し、入出力端子を容器に設けであるガラス端子に回路
接続した後に、蓋を位置合わせして溶接することにより
ハーメチックシールパッケージが形成されている。
着し、入出力端子を容器に設けであるガラス端子に回路
接続した後に、蓋を位置合わせして溶接することにより
ハーメチックシールパッケージが形成されている。
〔従来の技術］
パッケージのハーメチックシール方法としてはレーザ溶
接が行われている。
接が行われている。
こ＼で、小形軽量の必要性からパッケージの板厚は薄く
なり、板厚としては５００ μｍ程度のものが使用され
ているが、薄い材料同士の溶接では材料に剛性が小さい
ことから、レーザ溶接後に反りなどの変形が発生し易い
。
なり、板厚としては５００ μｍ程度のものが使用され
ているが、薄い材料同士の溶接では材料に剛性が小さい
ことから、レーザ溶接後に反りなどの変形が発生し易い
。
すなわち、熱収縮による応力を緩和できず、また材料自
身が薄くなるに従って弾性変形が生じやすいことから反
りが起こるのである。
身が薄くなるに従って弾性変形が生じやすいことから反
りが起こるのである。
第３図はこの状態を示すもので、パッケージ１を構成す
る容器２と蓋３とが接合している端面にレーザ光を照射
することにより溶接部４が作られているが、溶接後にＭ
３に反りが発生する。
る容器２と蓋３とが接合している端面にレーザ光を照射
することにより溶接部４が作られているが、溶接後にＭ
３に反りが発生する。
そこで、従来は変形の生じ易い部材（この場合は蓋）を
厚くする方法で対処していた。
厚くする方法で対処していた。
然し、この方法では良好な溶は込み深さを得るには大き
な溶接エネルギーを必要とし、また溶接部４は１０００
″Ｃ以上に加熱されるために、パッケージｌに格納され
ている電子装置への熱の影響が懸念される。
な溶接エネルギーを必要とし、また溶接部４は１０００
″Ｃ以上に加熱されるために、パッケージｌに格納され
ている電子装置への熱の影響が懸念される。
そこで、この対策として半田づけ接合が考えられた。
然し、半田づけする場合にはパッケージ全体を半田づけ
温度にまで加熱する必要があり、この場合は先と同様に
加熱による電子装置の劣化が懸念される。
温度にまで加熱する必要があり、この場合は先と同様に
加熱による電子装置の劣化が懸念される。
また、半田づけにはフラックスの使用が必要であるが、
パッケージ内部に付着するフラックスによる腐蝕の問題
がある。
パッケージ内部に付着するフラックスによる腐蝕の問題
がある。
また半田の濡れ性を高めるために接合面には金（Ａｕ）
メツキなどの表面処理が必要である。
メツキなどの表面処理が必要である。
そこで、この問題を解決する方法として、発明者は第２
図に示すように容器２と蓋３との接合部に鉛系の共晶半
田からなる半田シート５を挿入し、レーザ光を照射して
溶接する方法を提案している。
図に示すように容器２と蓋３との接合部に鉛系の共晶半
田からなる半田シート５を挿入し、レーザ光を照射して
溶接する方法を提案している。
この方法をとると、レーザ照射は半田が溶融する程度の
パワーで足りるため溶接部の温度上昇は少なくて済み、
従って応力の発生量は少ない。
パワーで足りるため溶接部の温度上昇は少なくて済み、
従って応力の発生量は少ない。
また、使用する半田としては鉛（Ｐｂ）系の高融点半田
（例えばＰｂ−１，０％５ｎ−１，５％Ａｇ、融点３０
９°Ｃ）などが適当であるが、ｐｂ系の半田は伸びの大
きな材料であるために熱収縮に伴う応力も半田自体の塑
性変形によって吸収されると云う利点がある。
（例えばＰｂ−１，０％５ｎ−１，５％Ａｇ、融点３０
９°Ｃ）などが適当であるが、ｐｂ系の半田は伸びの大
きな材料であるために熱収縮に伴う応力も半田自体の塑
性変形によって吸収されると云う利点がある。
そのために、容器２と蓋３を同じ厚さの材料を用いても
反りなどの変形が生ずることはない。
反りなどの変形が生ずることはない。
また、接合面にＡｕメツキが施されている場合もあるが
、従来の溶接においてはＡｕからなる溶接部にＦｅが混
入して凝固割れを生じ、不良となると云う問題があるが
、半田シートを挿入する場合にはこのような問題はなく
信鯨性の高い溶接を行うことが可能となった。
、従来の溶接においてはＡｕからなる溶接部にＦｅが混
入して凝固割れを生じ、不良となると云う問題があるが
、半田シートを挿入する場合にはこのような問題はなく
信鯨性の高い溶接を行うことが可能となった。
然し、パッケージングの小型軽量化が更に進んで板厚が
５００ｕｍより２００μｍ程度にまで減少してくると、
板材の剛性がより小さくなり、共晶半田からなる半田シ
ートを用いても熱収縮に伴う応力を吸収しきれずに蓋３
に変形が生じて（る。
５００ｕｍより２００μｍ程度にまで減少してくると、
板材の剛性がより小さくなり、共晶半田からなる半田シ
ートを用いても熱収縮に伴う応力を吸収しきれずに蓋３
に変形が生じて（る。
そこで、このように薄い板厚のパッケージにおいても変
形を生ずることのない接合法を開発する必要があった。
形を生ずることのない接合法を開発する必要があった。
電子機器をハーメチックシールするパッケージにはレー
ザ封止が行われており、ガラス端子を使用することから
、材料としては、これと膨張係数を合わせた鉄系合金が
使用されている。
ザ封止が行われており、ガラス端子を使用することから
、材料としては、これと膨張係数を合わせた鉄系合金が
使用されている。
そして、軽量化を実現するためにパッケージの板厚は従
来の約５００μｍより更に減少して２００ μｍ程度に
することが要望されている。
来の約５００μｍより更に減少して２００ μｍ程度に
することが要望されている。
然し、その場合は発明者が提案している共晶半田シート
を用いレーザ溶接する方法でも、レーザ溶接後の熱収縮
に伴う応力を吸収することができず、また材料が薄くな
るに従って弾性変形が生じ易くなっていることから、変
形を生じる。
を用いレーザ溶接する方法でも、レーザ溶接後の熱収縮
に伴う応力を吸収することができず、また材料が薄くな
るに従って弾性変形が生じ易くなっていることから、変
形を生じる。
そこで、このように板厚の薄いパッケージについても変
形の生じないレーザ溶接法を実用化することが課題であ
る。
形の生じないレーザ溶接法を実用化することが課題であ
る。
上記の課題は鉄系合金よりなる容器に同じ鉄系合金より
なる蓋を当接して密封する際に、両者の接合部に鉛を主
成分とする非共晶半田シートを挿入し、この接合部にレ
ーザ照射を行って溶接することを特徴として電子装置筐
体の封止方法を構成することにより解決することができ
る。
なる蓋を当接して密封する際に、両者の接合部に鉛を主
成分とする非共晶半田シートを挿入し、この接合部にレ
ーザ照射を行って溶接することを特徴として電子装置筐
体の封止方法を構成することにより解決することができ
る。
〔作用］
本発明は接合部に挿入してレーザ溶接を行う半田シート
の構成材として従来の共晶半田よりも更に伸びを大きく
する方法として、従来よりもｐｂ酸成分構成比率を大き
くした非共晶合金を用いて半田シートを構成するもので
ある。
の構成材として従来の共晶半田よりも更に伸びを大きく
する方法として、従来よりもｐｂ酸成分構成比率を大き
くした非共晶合金を用いて半田シートを構成するもので
ある。
第１図はこの状態を示すもので、伸びの大きな半田シー
ト６の使用により、パッケージ１の板厚が２００μｍ程
度と薄く、弾性変形が生じ易い状態であっても蓋３の変
形を生ずることなく、熱収縮により生ずる応力を吸収す
ることができる。
ト６の使用により、パッケージ１の板厚が２００μｍ程
度と薄く、弾性変形が生じ易い状態であっても蓋３の変
形を生ずることなく、熱収縮により生ずる応力を吸収す
ることができる。
以下、ｐｂ組成比の多い非共晶半田の例としてｐｂＳｎ
合金をとり、本発明を説明する。
合金をとり、本発明を説明する。
第４図はＰｂ−Ｓｎ合金の状態図であり、また第５図は
この部分拡大図である。
この部分拡大図である。
ｐｂを主成分とする非共晶半田の例として例えばＰｂ−
５％Ｓｎの組成（ＰｂｑｓＳｎｓ）をとる。
５％Ｓｎの組成（ＰｂｑｓＳｎｓ）をとる。
さて、従来より半田としてＰｂ３７Ｓｎ６３の共晶組成
が使用されており、その他の非共晶組成のものはハーメ
チックシール材としては使用されていない。
が使用されており、その他の非共晶組成のものはハーメ
チックシール材としては使用されていない。
その理由は半田接合後にクランクなどが生じるからであ
る。
る。
すなわち、第４図および第５図に示す状態図においてＰ
ｂ、５Ｓｎ５の組成の融液を冷却して約３１３°Ｃ（図
でａ点）に達すると融液から第５図のＳの組成の固溶体
（ＰｂｑｔＳｎ：＋）が析出する。
ｂ、５Ｓｎ５の組成の融液を冷却して約３１３°Ｃ（図
でａ点）に達すると融液から第５図のＳの組成の固溶体
（ＰｂｑｔＳｎ：＋）が析出する。
そして、温度が次第に降下するに従って析出物を核とし
て析出してくる固溶体の組成は固相線に従って徐々にＳ
ｎの組成比が増加してゆき、一方、融液の組成は液相線
に沿ってｐｂの組成比が減少する方向に変化する。
て析出してくる固溶体の組成は固相線に従って徐々にＳ
ｎの組成比が増加してゆき、一方、融液の組成は液相線
に沿ってｐｂの組成比が減少する方向に変化する。
そして、温度が約３０２°Ｃのｂ点にまで下がると、Ｐ
ｂｑ５Ｓｎｓの組成で全融液が凝固する。
ｂｑ５Ｓｎｓの組成で全融液が凝固する。
然し、現実には非平衡状態で凝固が行われるために、固
溶体からなる粒体が非晶質中に分布した状態となり、こ
れが原因でクラックが発生し易い状態となる。
溶体からなる粒体が非晶質中に分布した状態となり、こ
れが原因でクラックが発生し易い状態となる。
然し、レーザ照射により加熱する場合は、急熱急冷が行
われるために非共晶組成の半田を利用する場合でも組織
は微細化しており、共晶組成と同様の緻密組織な固溶体
を得ることができる。
われるために非共晶組成の半田を利用する場合でも組織
は微細化しており、共晶組成と同様の緻密組織な固溶体
を得ることができる。
本発明はこの点に着目し、伸びが大きく柔軟な非共晶半
田を用いることにより、溶接に伴う応力を吸収し、変形
を防ぐものである。
田を用いることにより、溶接に伴う応力を吸収し、変形
を防ぐものである。
パッケージ材料として厚さが２００ μｍのＦｅ−４２
％Ｎ１（４２アロイ）を用い、これを用いて第１図に示
すような容器２と蓋３を形成した。
％Ｎ１（４２アロイ）を用い、これを用いて第１図に示
すような容器２と蓋３を形成した。
次に、半田シートとして組成がＰｂ−５％Ｓｎで厚さが
３００μｍのものを準備し、これを容器２と蓋３との間
に挟んで従来のようにしてレーザ溶接を行った。
３００μｍのものを準備し、これを容器２と蓋３との間
に挟んで従来のようにしてレーザ溶接を行った。
すなわち、レーザとしてはネオジウム−イツトリウム・
アルミニウム・ガーネ・ント（Ｎｄ−ＹＡＧ） レー
ザを用い、条件は、 パルス幅：３〜６ｍｓ、 焦点外し量：Ｏｍｍ。
アルミニウム・ガーネ・ント（Ｎｄ−ＹＡＧ） レー
ザを用い、条件は、 パルス幅：３〜６ｍｓ、 焦点外し量：Ｏｍｍ。
平均比カニ５０〜１５０Ｗ、 パルスレート： ６０
ｐｐｓ。
ｐｐｓ。
溶接速度：５００ｍｍ／分。
レンズ焦点距離： １００ ｍｍ、 シールドガス：
Ａｒガス圧カニ １．５ ｋｇ／ ｃｒｎｚ ガス流
Ｍ：３０１／分である。
Ａｒガス圧カニ １．５ ｋｇ／ ｃｒｎｚ ガス流
Ｍ：３０１／分である。
この結果、蓋３に反りのないハーメチックシールパッケ
ージを得ることができた。
ージを得ることができた。
また、気密性については、Ｉ Ｘｌ０−” ａｔｍ −
ｃｃ／Ｓ以下の高い気密性を有していることを確認でき
た。
ｃｃ／Ｓ以下の高い気密性を有していることを確認でき
た。
以上記したように本発明の実施により、板厚が２００μ
ｍ程度の薄いパッケージについても、表面処理を施すこ
となく半田溶接することができ密性の良好なパッケージ
を得ることができる
ｍ程度の薄いパッケージについても、表面処理を施すこ
となく半田溶接することができ密性の良好なパッケージ
を得ることができる
第１図は本発明を実施したパッケージの溶接後の断面図
、 第２図は従来の溶接後の状態を示す別の断第３図は従来
の溶接後の状態を示す断面図第４図はＰｂ−３ｎ合金の
状態図、 第５図はＰｂ−５ｎ合金の状態図の部分拡大図、である
。 図において、 ■はパッケージ、 ２は容器、３は蓋、
４は溶接部、５．６は半田シート、 である。
、 第２図は従来の溶接後の状態を示す別の断第３図は従来
の溶接後の状態を示す断面図第４図はＰｂ−３ｎ合金の
状態図、 第５図はＰｂ−５ｎ合金の状態図の部分拡大図、である
。 図において、 ■はパッケージ、 ２は容器、３は蓋、
４は溶接部、５．６は半田シート、 である。
Claims (1)
- 鉄系合金よりなる容器に同じ鉄系合金よりなる蓋を当
接して密封する際に、両者の接合部に鉛を主成分とする
非共晶半田シートを挿入し、該接合部にレーザ照射を行
って溶接することを特徴とする電子装置筐体の封止方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1330011A JPH03189073A (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 電子装置筐体の封止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1330011A JPH03189073A (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 電子装置筐体の封止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03189073A true JPH03189073A (ja) | 1991-08-19 |
Family
ID=18227773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1330011A Pending JPH03189073A (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 電子装置筐体の封止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03189073A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406448A (en) * | 1992-06-17 | 1995-04-11 | Cooper Power Systems, Inc. | Capacitor hanger and attachment method |
| WO2007123300A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-01 | Bse Co., Ltd | Packaging structure of mems microphone |
| CN110961783A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 超薄不锈钢壳体的密封方法 |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP1330011A patent/JPH03189073A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5406448A (en) * | 1992-06-17 | 1995-04-11 | Cooper Power Systems, Inc. | Capacitor hanger and attachment method |
| WO2007123300A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-01 | Bse Co., Ltd | Packaging structure of mems microphone |
| CN110961783A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 超薄不锈钢壳体的密封方法 |
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