JPH04188653A - 気密封止用ステムの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体デバイスや弾性表面波デバイス等に用
いられる、素子の気密封止（）＼−メチツクシール）用
ステムを製造する方法に関する。

（従来の技術） 従来から、半導体デバイスや弾性表面波デバイスに用い
られる、これらの素子の気密封止用ステムは、第９図に
示すように、ステム基板１の貫通孔２内に絶縁リードピ
ン３を挿通し、絶縁ガラス部材４を介して封着固定する
とともに、ステム基板１の裏面にアースリードピン５を
銀ロウ６により固着した構造を有している。

そしてこのステムは、従来から以下に示すようにして製
造されている。すなわち、まずカーボン製の治具に、プ
レス加工により製作された鋼板の表面に電解ニッケルメ
ッキを４〜８μｍの厚さに施してなるステム基板１を配
置し、この基板の貫通孔２内に、鉄−ニッケル合金かう
なる素線の表面に、電解ニッケルメッキを２〜６μｍの
厚さに施してなる絶縁リードピン３と、ソーダ系軟質ガ
ラスのような絶縁ガラス部材４とを装着する。また、こ
のステム基板１裏面の凹穴に、同じく鉄−ニッケル合金
からなる素線の表面に電解ニッケルメッキを２〜６μｍ
の厚さに施してなるアースリートピン５と、銀ロウ６と
をそれぞれ装着する。

次いて、カーボン製治具に収められたこれら全体を、９
８０〜１０８０℃の温度に保持された窒素ガス還元雰囲
気炉中に通して加熱し、絶縁ガラス部材４を溶融させて
絶縁リードピン３を封着するとともに、アースリードピ
ン５をロウ付けする。

またこうして製造されたステムに、半導体素子や弾性表
面波素子等を搭載してデバイスを製造するには、第１０
図に示すように、ステム基板１の主面上に、接着剤７を
介してデバイス素子８を接着固定した後、ガラス到着さ
れた絶縁リードピン３の頭頂端面およびステム基板１の
主面上の所定の部位と、デバイス素子８の電極とをボン
ディングワイヤー９により接続し、最後にこれらの上側
にシェル１０を被せ、このシェル１０の周縁をステム基
板１上に溶接封止する方法が採られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記したステムを用いて製造された従来
のデバイスにおいては、以下に示す多くの問題があった
。

すなわち、 ■　絶縁リードピン３とアースリートビン５の表面にニ
ッケルメッキが施されているため、これらの外周部（ア
ウターリード部）に予備半田を施す必要かあった。

■　ステム基板１および絶縁リードピン３とアースリー
ドピン５の表面に、それぞれニッケルメッキか施されて
いるため、特に高周波数のデバイスにおいてその特性検
査をする際に、測定治具とステム基板１裏面および測定
治具ピンと各リートピンのアウターリード部との接触抵
抗にバラツキか生し、検査精度および検査作業の能率が
低下していた。

■　ステムの製造においては、ソーダ系軟質ガラスの融
点以上の高い温度（９８０〜１０８０℃）で加熱するこ
とにより、ガラス封着を行っているため、このときり−
ドピンか軟化してリード曲りか発生し易かった。

■　セットメーカーで、デバイスをシールドのために回
路基板上に半田付けする際に、ステム基板１の裏面およ
び外周部側面の最外層かニッケルメッキ層であるため、
半田付性が悪かった。そのため、予備半田等か要求され
ていた。

などの多くの問題があった。

そしてこれらの問題の解決策として、例えばステム全面
（ステム基板１、絶縁リードピン３、およびアースリー
ドピン５の表面全体）に、所望の厚さ（一般的にはｔ−
０，１〜１．０μｍ）の金メッキを施すことか行われて
いるか、これには下記に示すようないくつかの問題点か
あり、量産的な方法としては採用することができなかっ
た。

すなわち、 （１）全自体が高価なしのであるため、材料コストが多
くかかった。

（２）組立て製造されたステムに電解金メッキを施す量
産的な方法としては、バレルメッキ法か考えられるか、
この方法ではり−ドピンに曲りや打痕が発生し易く、修
正と歩留低下によりコストの増大が生していた。

（３）組立て製造されたステムの所望の部位に、電解金
部分メッキを施す方法では、設備に要する費用が高くな
り、これがステムコストの増大につながっていた。

（４）組立て前の部品に予め金メッキを施した場合には
、ステム製造の際のガラス封着温度が、９８０〜１０８
０℃と高温であるため、金メッキ被膜が下層のニッケル
メッキ層やその下側の素材中に熱拡散し、そのため、製
造後のステムには金メッキ被膜か残らなかった。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもの
で、以下に示す諸点を目的とする。

すなわち、 ■　ガラス封着工程で、低温加熱による封着を行い、炉
の電力コストの低減、および昇温降温作業に要する時間
の短縮を図る。

■　予め部品表面に被覆された金メッキ層の、下層への
熱拡散を防止するとともに、リードピンの軟化とこれに
よるリード曲りを防ぐ。

■　デバイスの製造工程で実施している、ステムのアウ
ターリード部への予備半田を廃止する。

■　デバイスの特性検査の際の、測定治具とステム各部
との接触抵抗を少なくしバラツキを防ぐ。

■　ステム基板外周部等の回路基板への半田付性を向上
させ、シールド作業を容易にする。

■　以上■〜■の目的ための表面処理を、大量かつ自動
的に行い、コストの上昇を抑える。また、所望の部分に
のみ低コストの表面処理を施し、しかもリート曲りや打
痕等の不良を生しさせない。

なとの各事項を満足させる、気密封止用ステムの製造方
法を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するだめの手段） すなわち本発明の気密封止用ステムの製造方法は、ステ
ム基板と絶縁リートピン、およびアースリードピンの表
面全体に、それぞれ電解二、ソケルメッキを施す工程と
、前記ニッケルメ・ツキか施されたステム基板の所定の
位置に、前記絶縁リードピンと低融点ガラス部材とをそ
れぞれ装着する工程と、これらを還元性ガス雰囲気中で
４５０〜６００℃の温度に加熱し、前記絶縁リードピン
を前記ステム基板に、前記低融点ガラス層を介して封着
する工程とを備えてなることを特徴としている。

また前記製造方法において、電解二・ンケルメ・ツキ工
程と絶縁リードピン等の装着工程との間に、ニッケルメ
ッキか施されたステム基板と各絶縁リードピンの少なく
とも一方の表面全体あるいは所望の部位に、電解金メッ
キを施す工程を付加してなることを特徴としている。

本発明においては、まず鋼材等で加工製作されたステム
基板と、鉄系材料（鉄、鉄−二・フケ１１合金、あるい
は鉄−チタン合金）で構成された絶縁リードピンおよび
アースリードピンの表面全体１こ、ド層メッキとして電
解ニッケルメ・ツキを施す。このニッケルメッキ層の厚
さは、ステム基板の表面においては２〜４μｍ１各リー
ドピンの表面においては４〜６μｍとすることが望まし
−１゜次いで所望により、ニッケルメ・ツキが施された
ステム基板および各リードピンの全面または所望の部位
（例えば、ステム基板の裏面全体および／または外周部
側面、絶縁リードピンとアースリードピンのアウターリ
ード部）に、電解金メ・ツキを施す。金メッキ層の厚さ
は、経済的な点からできるだけ薄くすることが望ましく
、０．１〜０．３μｍで充分に所定の目的を達成するこ
とかできる。

次に、ステム基板の所定の位置すなわち貫通孔内に、前
記金メッキ等が施された絶縁リードピンと、軟化温度が
４５０〜６００℃以下の低融点ガラス部材とをそれぞれ
装着する。特に低融点ガラス部材としては、軟化温度か
４０５℃、ガラス転移点力１３５３℃で熱膨張係数が８
３Ｘ　ｔｏ−７７’Ｃ程度の鉛ガラスを使用することが
望ましい。

しかる後これら全体を、窒素Ｎ２ガス等の還元性ガス雰
囲気に保たれた封着炉内に通し、４５０〜６００℃の温
度に１５〜２０分間加熱することにより、溶融した前記
低融点ガラスの層を介して、絶縁１ノードピンをステム
基板の貫通孔内に封着する。

本発明においては、予めアースリードピンをステム基板
裏面の凹穴（アースリート取付穴）ζこ銀ロウとともに
装着しておき、前述のガラス封着時に同時にアースリー
ドのロウ付を行なうこと力くてきるが、加熱炉内を通し
て絶縁リードピンのみを封着した後に、アースリードピ
ンを電気溶接により固着することも可能である。

（作用） 本発明の気密封止用ステムの製造方法にお（＼ては、絶
縁ガラス部材として、軟化温度が４５０〜６００℃以下
の低融点ガラスが使用されており、これを還元性ガス雰
囲気中で４５０〜６００℃の低温で加熱することにより
、−旦完全に軟化溶融させる。

そＣて、このように貫通孔内に溶融充填され次いて固化
したガラス部材の層を介して、絶縁リードピンをステム
基板に封着するように構成されているので、封着前のス
テム部品（ステム基板、絶縁リードピンおよびアースリ
ードピン）の表面全体または所望の部位に、予め電解金
メッキを施しておいても、この金メッキ層か消失するこ
とがない。

すなわち、４５０〜６００℃の低い温度で加熱して封着
することができるため、従来から生していた封着の際の
高温による金メッキ層の熱拡散、およびこれによる消失
を防止することができ、表面に充分な厚さの金メッキ層
が残存し、表面接続性や半田付性が良好なステムを製造
することができる。

また、低温での封着により、絶縁リードピンやアースリ
ードピンの軟化、およびこれによるリード曲り等を防止
することができる。そのため、各リードピンを構成する
素線材料を、鉄−ニッケル合金のような軟化しにくい合
金材料から、価格の安い通常の鉄材に変更することがで
き、材料コストの低減を図ることかできる。

さらに本発明の方法は、絶縁リートビンの酸化工程を含
まないＮｏｎ　０ｘｉｄｅ方式であるので、工程数か少
なく低コストであり量産に適している。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示す実施例１においては、ます鋼材を所定形状
に切削加工後、表面全体に２〜６μｍの電解ニッケルメ
ッキを施してなるステム基板１１と、鉄−ニッケル合金
からなる素線を加工後、同じく表面全体に２〜６μＭの
電解ニッケルメッキを施こしてなる絶縁リードピン１２
およびアースリードピン１３のニッケルメッキ層の上に
、それぞれバレル電解メッキにより、０．１〜０．６μ
ｍ厚の金メッキ層１４を形成した後、これらの部品を、
軟化点４０５℃、ガラス転移点３５３℃、熱膨脹係数８
３Ｘ　１０’／　℃の軟質鉛ガラス１５、および銀ロウ
１６と共に、カーボン治具に装着する。次いで窒素雰囲
気に保たれた加熱炉の４５０〜６００℃のゾーンを、１
５〜２０分かけて通過させ、絶縁リードピン１２をステ
ム基板１１の貫通孔内に、軟質鉛ガラス１５の層を介し
て封着するとともに、ステム基板１１の裏面にアースリ
ードピン１３を銀ロウ１６付けする。

このように構成される実施例１においては、４５０〜６
００℃と従来に比べて低い温度でガラス封着とロウ付け
が同時に行われているので、封着前の部品の段階で被覆
された金メッキ層１４が、下地のニッケルメッキ層や素
材中に熱拡散して消失してしまうことがなく、接続安定
性や半田付は性の良好なステムが得られる。また、加熱
封着の際に、絶縁リードピン１２やアースリードピン１
４の軟化が生じることがなく、リード曲りが生じない。

さらに、金メッキ作業はバレルメッキで行われているの
で、大量に均一なメッキが施され、かつこのときリード
曲り等が生じることかない。

次に、本発明の別の実施例について説明する。

第２図ないし第７図に示す実施例２乃至実施例７におい
ては、実施例１と同様にして、加工後表面全体に電解ニ
ッケルメッキか施こされたステム基板１１、絶縁リード
ピン１２、およびアースリードピン１３の少なくとも一
方において、以下に示す所望の部位にそれぞれ電解金部
分メッキを施した後、実施例１と同様に４５０〜６００
℃の温度で加熱することにより、ガラス到着とロウ付け
を同時に行いステムを製造する。

すなわち、第２図に示す実施例２においては、ステム基
板１１の裏面と絶縁リードピン１２およびアースリード
ピン１３のアウターリード部に、それぞれ金部分メッキ
か施され、第３図に示す実施例３においては、ステム基
板１１の裏面と外周側面、絶縁リードピン１２およびア
ースリードピン１３のアウターリード部に、それぞれ金
部分メッキが施されている。また、第４図に示す実施例
４においては、ステム基板１１の外周側面と絶縁リード
ピン１２およびアースリードピン１３のアウターリード
部に、それぞれ金部分メッキが施され、第５図に示す実
施例５においては、絶縁リードピン１２とアースリード
ピン１３のアウターリード部にのみ、金部分メッキが施
されている。さらに、第６図に示す実施例６では、ステ
ム基板１１主面の凸状ポスト面と絶縁リードピン１２の
頭頂面上に、それぞれ金部分メッキが施され、第７図に
示す実施例７ては、絶縁リードピン１２とアースリード
ピン１３のアウターリード部て、回路基板に半田付けさ
れる部位にのみ、それぞれ金部分メッキが施されている
。

これらの実施例においては、実施例１と同様な効果を有
する他に、目的に応じて特に必要な部分にだけ金メッキ
が施されているため、材料コストがかからず、かつ安価
なメッキ装置で均一かつ大量にメッキを行うことかでき
るという利点がある。

さらに第８図に示す別の実施例（実施例８）においては
、実施例１と同様にして加工後表面全体に電解ニッケル
メッキが施こされたステム基板１１と、鉄、鉄−ニッケ
ル合金、あるいは鉄−チタン合金からなる素線を加工後
、実施例１と同様にして表面全体に電解ニッケルメッキ
が施こされた絶縁リードピン１２およびアースリードピ
ン１３を、それぞれ金メッキを施すことなくそのままの
状態で、軟質鉛ガラス１５および銀ロウ１６と共にカー
ボン治具に装着した後、実施例１と同様に４５０〜６０
０℃の温度で加熱封着作業を行ってステムを製造する。

この実施例においても、４５０〜６００℃と従来に比べ
て低い温度でガラス封着およびロウ付けか行われている
ので、封着工程で絶縁リードピン１２とアースリードピ
ン１３の軟化が生じることがなく、リード曲り等がなく
特性の良好なステムが得られる。特に、各々のリードピ
ンの素線として、迂路の安い鉄を使用した場合でも、軟
化およびそれに起因するリード曲りが生じることがない
ので、低コストのステムを製造することができる。

なお、実施例１乃至実施例７において、絶縁リードピン
１２およびアースリードピン１３の素線として、鉄ある
いは鉄−チタン合金からなる線を使用し、その表面全体
または所望の部位に電解金メッキを施した後、低温での
ガラス封着を行うことによっても、同様に優れた特性を
有するステムを製造することかできる。

このように実施例の製造方法においては、絶縁ガラス部
材として従来からのソーダ系軟質ガラスに代えて、軟化
点４０５℃、ガラス転移点３５３℃、熱膨張係数１１３
Ｘ　１０−７／　”Ｃの軟質鉛ガラス１５が使用されて
いるので、絶縁リードピン１２のステム基板１１への封
着温度を、４５０〜６００℃と低くすることができ、銀
ロウ１６材としても融点が４５０〜５５０℃程度のもの
を使用することができる。また、ガラス封着部の気密度
が１Ｏ−８ａｔｏ−・ｃｅ／ｓｅｅと充分に高いステム
が得られる。

さらに、このように低温でガラス封着が行われているの
で、封着前の部品の状態でステム基板１１、絶縁リード
ピン１２、およびアースリードピン１３の表面に金メッ
キを施しても、この金メッキ層１４が下地のニッケルメ
ッキ層中等に熱拡散して消失してしまうことがなく、接
続性や半田付は性の良好なステムが得られる。

またさらに、絶縁リードピン１２やアースリードピン１
３の素線として、飾格の安い鉄線等゛を使用しても、到
着の際に軟化か生じないので、低コストのステムを製造
することかできる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の気密封止用ス
テムの製造方法によれば、次に示す多くの効果が達成さ
れる。

すなわち、 ■絶縁ガラス部材として、低融点ガラスが使用されてお
り、４５０〜６００℃と低い温度でガラス封着がなされ
ているので、封着炉を小型化し電力コストを低（するこ
とができるうえに、炉の昇温、降温に要する時間を短縮
し生産性を向上させることができる。

■封着の際の加熱により、金メッキ層が熱拡散して表面
から消失することかないので、封着前の部品段階でステ
ム基板や各リードピンに所望の小面積、薄肉の金メッキ
を施すことかできる。そのため、従来の金メッキ作業で
生じていたリード曲り等が発生せず、リード修正が不要
である。また、部品の所望の部分に、バラツキの少ない
量産的な全部分メッキを行うことかでき、コストの低減
を図ることができる。

■所望の部位に均一な厚さの金メッキ層が形成されたス
テムが得られるので、例えばアウターリード部に予備半
田か不要なデバイスか得られる。また、ステム基板裏面
への接触抵抗の小さい金メッキ層の形成により、デバイ
スの検査精度を高めることができ、さらにステム基板外
周部および裏面への金メッキ層の形成により、回路基板
へのシールド処理（半田付）が容易なステムが得られる
。

■低温封着が行われ金属材料が軟化しに（いので、リー
ドピンの素線として、鉄線のような低コストの材料を使
用することができ、コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気密封止用ステムの製造方法の一実施
例を説明するための断面図、第２図ないし第８図はそれ
ぞれ本発明の別の実施例を説明するための断面図、第９
図は従来からの気密封止用ステムの構造を示す断面図、
第１０図はその気密封止用ステムを用いた半導体デバイ
ス等の製造方法を説明するための断面図である。 １１・・・・・・・・・ステム基板 １２・・・・・・・・・絶縁リードピン１３・・・・・
・・・・アースリードピン１４・・・・・・・・・金メ
ッキ層 １５・・・・・・・・・軟質鉛ガラス １６・・・・・・・・・銀ロウ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステム基板と絶縁リードピン、およびアースリー
   ドピンの表面全体に、それぞれ電解ニッケルメッキを施
   す工程と、前記ニッケルメッキが施されたステム基板の
   所定の位置に、前記絶縁リードピンと低融点ガラス部材
   とをそれぞれ装着する工程と、これらを還元性ガス雰囲
   気中で４５０〜６００℃の温度に加熱し、前記絶縁リー
   ドピンを前記ステム基板に、前記低融点ガラス層を介し
   て封着する工程とを備えてなることを特徴とする気密封
   止用ステムの製造方法。
2. （２）ステム基板と絶縁リードピン、およびアースリー
   ドピンの表面全体に、それぞれ電解ニッケルメッキを施
   す工程と、前記ニッケルメッキが施されたステム基板と
   各絶縁リードピンの少なくとも一方の表面全体あるいは
   所望の部位に、電解金メッキを施す工程と、前記金メッ
   キが施されたステム基板の所定の位置に、前記絶縁リー
   ドピンと低融点ガラス部材とをそれぞれ装着する工程と
   、これらを還元性ガス雰囲気中で４５０〜６００℃の温
   度に加熱し、前記絶縁リードピンを前記ステム基板に、
   前記低融点ガラス層を介して封着する工程とを備えてな
   ることを特徴とする気密封止用ステムの製造方法。