JPH04321255A - 半導体外囲器の気密封止方法 - Google Patents
半導体外囲器の気密封止方法Info
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- JPH04321255A JPH04321255A JP3090223A JP9022391A JPH04321255A JP H04321255 A JPH04321255 A JP H04321255A JP 3090223 A JP3090223 A JP 3090223A JP 9022391 A JP9022391 A JP 9022391A JP H04321255 A JPH04321255 A JP H04321255A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
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- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体外囲器の気密封
止方法に係り、特に大型の金属キャップを抵抗溶接によ
りステム面に気密に封止する方法に関する。
止方法に係り、特に大型の金属キャップを抵抗溶接によ
りステム面に気密に封止する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】一般に、放熱を促進する一方、外部環境
の変化や衝撃から保護するために、半導体素子などを回
路基板上に実装して成るハイブリッドＩＣを、金属製の
外囲器（キャップ）で被包（封止）した構成の半導体装
置が知られている。
の変化や衝撃から保護するために、半導体素子などを回
路基板上に実装して成るハイブリッドＩＣを、金属製の
外囲器（キャップ）で被包（封止）した構成の半導体装
置が知られている。
【０００４】しかして、このような気密封止型半導体装
置は、図３に断面的に示すように、半導体素子１などを
搭載したステム２面上に、前記半導体素子１などを内装
封止するため端縁が抵抗溶接された金属キャップ３とか
ら構成されており、一般に次のような抵抗溶接により溶
着・気密封止されている。すなわち、金属キャップ３の
開口端縁部上に配置された上部電極４と半導体素子１な
ど搭載・実装したステム板２の下面側にに配置された下
部電極５との間に所要の電流を流し、金属キャップ３の
開口端縁部とステム板２とが当接する面間の接触抵抗に
起因する発熱により、ステム板２と金属キャップ３の開
口端縁部とを溶接する方法が採られている。ここで、こ
のような抵抗溶接を行う場合、ステム板２または金属キ
ャップ３のどちらか一方の当接面（溶接面）に、ビード
（小突起）６を一体に形成し、接触抵抗をより大きくす
ることが行われている。また、このようなビード６の形
成において、特にステム板２が銅など電気伝導性の高い
金属材料で構成されている場合には、図４に要部を拡大
して示すように、銅などより電導性の低い（もしくは鉄
などの電導性の高い）金属製のビード６を、ステム２の
当接面に銀ろう７などで取着する方法が採られている。
置は、図３に断面的に示すように、半導体素子１などを
搭載したステム２面上に、前記半導体素子１などを内装
封止するため端縁が抵抗溶接された金属キャップ３とか
ら構成されており、一般に次のような抵抗溶接により溶
着・気密封止されている。すなわち、金属キャップ３の
開口端縁部上に配置された上部電極４と半導体素子１な
ど搭載・実装したステム板２の下面側にに配置された下
部電極５との間に所要の電流を流し、金属キャップ３の
開口端縁部とステム板２とが当接する面間の接触抵抗に
起因する発熱により、ステム板２と金属キャップ３の開
口端縁部とを溶接する方法が採られている。ここで、こ
のような抵抗溶接を行う場合、ステム板２または金属キ
ャップ３のどちらか一方の当接面（溶接面）に、ビード
（小突起）６を一体に形成し、接触抵抗をより大きくす
ることが行われている。また、このようなビード６の形
成において、特にステム板２が銅など電気伝導性の高い
金属材料で構成されている場合には、図４に要部を拡大
して示すように、銅などより電導性の低い（もしくは鉄
などの電導性の高い）金属製のビード６を、ステム２の
当接面に銀ろう７などで取着する方法が採られている。
【０００５】なお、図３において、８はアウターリード
、９はボンディングワイヤ、１０は、アウターリード８
のステム板２貫通部を絶縁封止する絶縁ガラス部を示す
。
、９はボンディングワイヤ、１０は、アウターリード８
のステム板２貫通部を絶縁封止する絶縁ガラス部を示す
。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した方法で小型、
たとえば１０〜２０ｍｍφの金属キャップ３を封止する
場合には、電極間に通す溶接電流も小さく、またステム
板２もしくは金属キャップ３の当接面にビード６を形成
することも容易であるが、特にステム板２の厚さも厚い
大口径の大型金属キャップ３を封止する場合は、次のよ
うな問題がある。すなわち、気密封止外囲器が大型にな
るほど放熱が多くなり、溶着に必要かつ充分な発熱を生
じるビード６を、金属キャップ３側に形成することは困
難であり、ステム板２側に形成する方が効果的であると
考えられる。しかし、このように充分な発熱を生じるビ
ード６を、金属キャップ３が当接するステム板２面に直
接形成するには、１５０ 〜２００ ｔｏｎ の加工用
プレスが必要であり、コストが高くなる。また、このよ
うなビード６を切削のような機械的加工により形成する
ことも可能であるが、量産性が悪くコスト高になる。さ
らに、前記したように、ビード６のみを別途、機械加工
により製作してステム板２の当接面に銀ろう７付けする
方法では、量産性が悪く大幅なコストアップにつながる
。
たとえば１０〜２０ｍｍφの金属キャップ３を封止する
場合には、電極間に通す溶接電流も小さく、またステム
板２もしくは金属キャップ３の当接面にビード６を形成
することも容易であるが、特にステム板２の厚さも厚い
大口径の大型金属キャップ３を封止する場合は、次のよ
うな問題がある。すなわち、気密封止外囲器が大型にな
るほど放熱が多くなり、溶着に必要かつ充分な発熱を生
じるビード６を、金属キャップ３側に形成することは困
難であり、ステム板２側に形成する方が効果的であると
考えられる。しかし、このように充分な発熱を生じるビ
ード６を、金属キャップ３が当接するステム板２面に直
接形成するには、１５０ 〜２００ ｔｏｎ の加工用
プレスが必要であり、コストが高くなる。また、このよ
うなビード６を切削のような機械的加工により形成する
ことも可能であるが、量産性が悪くコスト高になる。さ
らに、前記したように、ビード６のみを別途、機械加工
により製作してステム板２の当接面に銀ろう７付けする
方法では、量産性が悪く大幅なコストアップにつながる
。
【０００７】一方、前記のように比較的大きなビード６
を介在させずに、小さなビード６を介在させて抵抗溶接
を行おうとすると、溶接電流を大きくしなければならな
い、このため、溶接電流で生じる磁場による悪影響が大
きくなるばかりでなく、溶接機械としても大型のものが
必要になるという問題があった。
を介在させずに、小さなビード６を介在させて抵抗溶接
を行おうとすると、溶接電流を大きくしなければならな
い、このため、溶接電流で生じる磁場による悪影響が大
きくなるばかりでなく、溶接機械としても大型のものが
必要になるという問題があった。
【０００８】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、特に大型の金属キャップ（外囲器）を、
ステム板との当接面にビードを形成することなく気密封
止し得る方法の提供を目的とする。
されたもので、特に大型の金属キャップ（外囲器）を、
ステム板との当接面にビードを形成することなく気密封
止し得る方法の提供を目的とする。
【０００９】［発明の構成］
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体外囲器の
気密封止方法は、半導体素子を搭載したステム面上に、
前記半導体素子を被包封止する金属キャップを抵抗溶接
により気密に封止するにあたり、前記ステム面と金属キ
ャップとの溶接面間に発熱源となる溶着性金属の層を介
在させることを特徴とする。
気密封止方法は、半導体素子を搭載したステム面上に、
前記半導体素子を被包封止する金属キャップを抵抗溶接
により気密に封止するにあたり、前記ステム面と金属キ
ャップとの溶接面間に発熱源となる溶着性金属の層を介
在させることを特徴とする。
【００１１】本発明において、ステム板およびキャップ
を構成する金属材料としては、鉄または銅などがあり、
これらの金属材料の表面にはめっきを施すこともできる
。また、これらステム板およびキャップの厚さ、形状な
どは、目的に合わせて任意に設定することができる。
を構成する金属材料としては、鉄または銅などがあり、
これらの金属材料の表面にはめっきを施すこともできる
。また、これらステム板およびキャップの厚さ、形状な
どは、目的に合わせて任意に設定することができる。
【００１２】また本発明において、前記ステム板および
金属キャップの溶接面（当接面）間に介在させる発熱・
溶着性金属としては、鉄、ニッケルなどの電気抵抗が比
較的大きい金属を使用することが望ましく、このような
金属の使用は、ステム板が電気伝導性の良好な銅で構成
されている場合に特に有効である。
金属キャップの溶接面（当接面）間に介在させる発熱・
溶着性金属としては、鉄、ニッケルなどの電気抵抗が比
較的大きい金属を使用することが望ましく、このような
金属の使用は、ステム板が電気伝導性の良好な銅で構成
されている場合に特に有効である。
【００１３】
【作用】本発明の方法においては、半導体素子を搭載し
たステム板と金属キャップとの当接面間に、電気抵抗が
大きく発熱源となる第三の溶着性金属の層が挟み込まれ
ているので、これらの間に大電流を流すことにより、ス
テム板と溶着性金属層との間の抵抗による発熱、および
溶着性金属層と金属キャップとの間の抵抗による発熱に
よって、これらは完全に溶融接着し、ステム板と金属キ
ャップとの当接面は容易にかつ確実な気密封止が達成さ
れる。
たステム板と金属キャップとの当接面間に、電気抵抗が
大きく発熱源となる第三の溶着性金属の層が挟み込まれ
ているので、これらの間に大電流を流すことにより、ス
テム板と溶着性金属層との間の抵抗による発熱、および
溶着性金属層と金属キャップとの間の抵抗による発熱に
よって、これらは完全に溶融接着し、ステム板と金属キ
ャップとの当接面は容易にかつ確実な気密封止が達成さ
れる。
【００１４】
【実施例】以下、図１および図２を参照して本発明の実
施例を説明する。
施例を説明する。
【００１５】図１は本発明に係る半導体外囲器の気密封
止方法の一実施態様例を模式的に示す断面図であり、次
のような手順で行われる。先ず、所定のステム板（金属
ベース板）２面上に半導体素子１などをを搭載する一方
、予めステム板２のガラス絶縁部１０を貫通して立設さ
れたアウターリード８とボンディングワイヤ９により接
続する。次いで、前記半導体素子１など搭載したステム
板２を、銅などの電気抵抗の小さい金属で構成された下
部電極５上に設置する。その後、ステム板２の半導体素
子１などの搭載面（溶接面）の周端部に、発熱源となる
溶着性金属からなる線材１１、たとえば鉄線、ニッケル
線などを切断しリング状に成形して端部をスポット溶接
したものを載せる。しかる後、前記載置したリング状線
材１１上に、所要の金属キャップ３の開口端縁部３ａを
位置合わせして配置し、この金属キャップ３の開口端縁
部３ａ上に、前記下部電極５と同様に銅などからなる上
部電極４を載せる。次に、前記下部電極５と上部電極４
との間に適正な圧力を加えながら通電し、ステム２と金
属キャップ３の開口端縁部３ａとの当接面を抵抗溶接に
よって溶着し、所要の気密封止を行う。
止方法の一実施態様例を模式的に示す断面図であり、次
のような手順で行われる。先ず、所定のステム板（金属
ベース板）２面上に半導体素子１などをを搭載する一方
、予めステム板２のガラス絶縁部１０を貫通して立設さ
れたアウターリード８とボンディングワイヤ９により接
続する。次いで、前記半導体素子１など搭載したステム
板２を、銅などの電気抵抗の小さい金属で構成された下
部電極５上に設置する。その後、ステム板２の半導体素
子１などの搭載面（溶接面）の周端部に、発熱源となる
溶着性金属からなる線材１１、たとえば鉄線、ニッケル
線などを切断しリング状に成形して端部をスポット溶接
したものを載せる。しかる後、前記載置したリング状線
材１１上に、所要の金属キャップ３の開口端縁部３ａを
位置合わせして配置し、この金属キャップ３の開口端縁
部３ａ上に、前記下部電極５と同様に銅などからなる上
部電極４を載せる。次に、前記下部電極５と上部電極４
との間に適正な圧力を加えながら通電し、ステム２と金
属キャップ３の開口端縁部３ａとの当接面を抵抗溶接に
よって溶着し、所要の気密封止を行う。
【００１６】このように実施される本発明に係る半導体
外囲器の気密封止方法によれば、ステム板（金属ベース
板）２および金属キャップ３のそれぞれの当接封止地面
に、ビードを形成することなく平面のままとしても、第
三の溶着性金属線材１１の電気抵抗（あるいはこの溶着
性金属線材１１とステム板２および金属キャップ３との
接触部の電気抵抗）により、大きな熱量が容易にまた確
実に発生し、この発熱によりステム板２と金属キャップ
３との当接面は気密に溶融接着される。つまり、外囲器
の気密封止が、抵抗溶接によりコストアップを招来する
ことなく容易に達成し得る。
外囲器の気密封止方法によれば、ステム板（金属ベース
板）２および金属キャップ３のそれぞれの当接封止地面
に、ビードを形成することなく平面のままとしても、第
三の溶着性金属線材１１の電気抵抗（あるいはこの溶着
性金属線材１１とステム板２および金属キャップ３との
接触部の電気抵抗）により、大きな熱量が容易にまた確
実に発生し、この発熱によりステム板２と金属キャップ
３との当接面は気密に溶融接着される。つまり、外囲器
の気密封止が、抵抗溶接によりコストアップを招来する
ことなく容易に達成し得る。
【００１７】図２は本発明の他の実施例の実施態様例を
模式的に示す断面図であり、この実施例では、ステム板
（金属ベース板）２の当接面の所定の位置に、プレスに
より凹溝１２を予め形成しておき、この凹溝１２内に第
三の溶着性金属線材１１を位置決め配置され、その後は
、前記実施例の場合と同様に、コストをかけることなく
外囲器の気密封止を行うことができる。なお、この実施
例の場合は、ステム板（金属ベース板）２と金属キャッ
プ３の開口端縁部３ａを下部電極５と上部電極４とで挟
んで圧接する際に、第三の金属線材１１の位置ずれが生
じにくく、作業性がよいという利点がある。
模式的に示す断面図であり、この実施例では、ステム板
（金属ベース板）２の当接面の所定の位置に、プレスに
より凹溝１２を予め形成しておき、この凹溝１２内に第
三の溶着性金属線材１１を位置決め配置され、その後は
、前記実施例の場合と同様に、コストをかけることなく
外囲器の気密封止を行うことができる。なお、この実施
例の場合は、ステム板（金属ベース板）２と金属キャッ
プ３の開口端縁部３ａを下部電極５と上部電極４とで挟
んで圧接する際に、第三の金属線材１１の位置ずれが生
じにくく、作業性がよいという利点がある。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、ステム板（金属ベース板）や金属キャップにビート
を形成しなくとも、これらの当接部を抵抗溶接により気
密に封止し、安価な半導体外囲器を量産することができ
る。また、被溶接部間に介在させる発熱源となる溶着性
金属の種類や形状を選択することにより、少ないエネル
ギーで抵抗溶接を行うことができる。そのため、溶接装
置や電気回路を小型化し消費エネルギーを節減すること
ができる。このように、大電流を流す必要がないので、
発生する磁界による半導体素子などへの悪影響を防止す
ることができるばかりでなく、リード取り出し部（絶縁
ガラス部）への熱的、磁気的ストレスも少なくなり、リ
ークなどの不具合も生じない。
ば、ステム板（金属ベース板）や金属キャップにビート
を形成しなくとも、これらの当接部を抵抗溶接により気
密に封止し、安価な半導体外囲器を量産することができ
る。また、被溶接部間に介在させる発熱源となる溶着性
金属の種類や形状を選択することにより、少ないエネル
ギーで抵抗溶接を行うことができる。そのため、溶接装
置や電気回路を小型化し消費エネルギーを節減すること
ができる。このように、大電流を流す必要がないので、
発生する磁界による半導体素子などへの悪影響を防止す
ることができるばかりでなく、リード取り出し部（絶縁
ガラス部）への熱的、磁気的ストレスも少なくなり、リ
ークなどの不具合も生じない。
【図１】本発明に係る半導体外囲器の気密封止方法の一
実施態様例を模式的に示す断面図。
実施態様例を模式的に示す断面図。
【図２】本発明に係る半導体外囲器の気密封止方法の他
の実施態様例を模式的に示す断面図
の実施態様例を模式的に示す断面図
【図３】従来の半導体外囲器の気密封止方法の実施態様
を模式的に示す断面図。
を模式的に示す断面図。
【図４】従来の半導体外囲器の気密封止方法の実施態様
においてビードを形成した状態を示す拡大断面図。
においてビードを形成した状態を示す拡大断面図。
１…半導体素子 ２…ステム板（金属ベース板）
３…金属キャップ ３ａ…金属キャップの開口端縁部 ４…上部電極
５…下部電極 ６…ビード ７…
銀ろう ８…アウターリード ９…ボンデ
ィングワイヤ １０…絶縁ガラス部 １１…発熱・
溶着性金属 １２…凹溝出願人
株式会社 東芝代理人 弁理士
須 山 佐 一（ほか１名）
３…金属キャップ ３ａ…金属キャップの開口端縁部 ４…上部電極
５…下部電極 ６…ビード ７…
銀ろう ８…アウターリード ９…ボンデ
ィングワイヤ １０…絶縁ガラス部 １１…発熱・
溶着性金属 １２…凹溝出願人
株式会社 東芝代理人 弁理士
須 山 佐 一（ほか１名）
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体素子を搭載したステム面上に、
前記半導体素子を被包封止する金属キャップを抵抗溶接
により気密に封止するにあたり、前記ステム面と金属キ
ャップとの溶接面間に発熱源となる溶着性金属を介在さ
せることを特徴とする半導体外囲器の気密封止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3090223A JPH04321255A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 半導体外囲器の気密封止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3090223A JPH04321255A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 半導体外囲器の気密封止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04321255A true JPH04321255A (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=13992489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3090223A Withdrawn JPH04321255A (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 半導体外囲器の気密封止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04321255A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008311456A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2010232436A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Origin Electric Co Ltd | リード矯正装置およびそれを備えた電子部品の製造装置、電子部品の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3090223A patent/JPH04321255A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008311456A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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