JPH0631458A - マイクロパラレルシーム接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子を収容する容器本体にキャップを
載せ、一対のテーパローラ電極を前記キャップの周縁に
転接させつつ両電極間に通電するマイクロパラレルシー
ム接合装置において、縦横の長さが大きく異なる長方形
のキャップをシーム接合する場合や、寸法が大きく異な
る複数の矩形あるいは円形のキャップをシーム接合する
場合に、電極保持アームの移動距離を短くして処理速度
を上げ、装置の小型化を可能にし、また１台の装置で対
応可能な電極間隔を大幅に拡大することができるマイク
ロパラレルシーム接合装置を提供する。 【構成】 キャップの周縁に沿って相対移動可能な一対
の電極保持アームと、各電極保持アームに回転自在に保
持されキャップの周縁に直交する方向に偏位した一対の
テーパローラ電極とを備え、各電極保持アームのいずれ
か一方のテーパローラ電極を用いてシーム接合可能にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を収容した
容器本体にキャップをシーム接合し半導体素子を気密封
止するために用いるマイクロパラレルシーム接合装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路（ＩＣ）やトランジス
タ、ダイオードなどの半導体回路素子（以下半導体素
子）をパッケージに気密に封止する方法としてマイクロ
パラレルシーム接合法が知られている。

【０００３】図４はこの接合法を説明するためのパッケ
ージの断面図である。この図において符号１は容器本体
であり、セラミック基板２の一方の面（上面）に突設し
た四角形の環状部３と、この環状部３の上面にろう付け
されたシールフレーム４とを持つ。この容器本体１はこ
のシールフレーム４の内側に半導体素子５を固定した後
テーブル（図示せず）に保持され、さらに薄い金属板か
らなるキャップ６が被せられる。そしてこのキャップ６
の周縁に一対のテーパローラ電極７、７を不活性ガス中
で所定圧力下で転接させつつ通電することにより、キャ
ップ６をシールフレーム４にシーム接合するものであ
る。

【０００４】ここに矩形のキャップ６の場合にはテーブ
ルを直線移動させて２辺を接合したのち、容器本体１を
９０°回転させて残りの２辺を接合する。また、円形の
キャップの場合にはテーブルを回転させて接合する方法
がとられている。

【０００５】ここにシールフレーム４の上面には、シー
ルフレーム４より低融点の金などのメッキ層が予め形成
され、またキャップ６にも同様に金などのメッキ層が形
成されている。従ってテーパローラ電極７、７に通電す
るとシールフレーム４とキャップ６の間に介在するメッ
キ層が溶けて接合される。この時シールフレーム４やキ
ャップ６の母材自身は溶融せず、通常のスポット溶接に
見られるような母材同志の溶融部、すなわちナゲットは
形成されない。

【０００６】従来のテーパローラ電極７、７は、図に示
すように上方から下降する一対の電極保持アーム８、８
の下端に、互いに対向するように取付けられていた。す
なわちテーパローラ電極７、７には支軸９、９が一体に
形成され、両電極保持アーム８、８の互いに接近する面
にこれらの支軸９、９を挿入しここに回転自在に保持し
ていた。

【０００７】

【従来技術の問題点】この従来装置においては、縦横方
向の長さが大幅に変化する長方形のキャップ６をシーム
接合する場合に、両電極保持アーム８、８はその間隙を
大きく変化させる必要が生じる。すなわち長い２辺をシ
ーム接合する時には両電極保持アーム８、８を接近さ
せ、短い２辺をシーム接合する時には大きく離隔しなけ
ればならない。

【０００８】しかし両電極保持アーム８、８の横方向の
可動範囲を大きくすると、この電極保持アーム８、８の
移動時間が長くなり処理速度が遅くなるばかりでなく、
装置が大型化するという問題が生じる。

【０００９】また寸法が大きく変化する複数の矩形ある
いは円形のキャップをシーム接合する際には、電極保持
アームの可動範囲が不足する装置では対応できないか
ら、電極保持アーム間隔が異なる複数の装置を用いなけ
ればならないという問題も生じる。

【００１０】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、縦横の長さが大きく異なる長方形のキャッ
プをシーム接合する場合や、寸法が大きく異なる複数の
矩形あるいは円形のキャップをシーム接合する場合に、
電極保持アームの移動距離を短くして処理速度を上げ、
装置の小型化を可能にし、また１台の装置で対応可能な
電極間隔を大幅に拡大することができるマイクロパラレ
ルシーム接合装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【発明の構成】本発明によれば、半導体素子を収容する
容器本体にキャップを載せ、一対のテーパローラ電極を
前記キャップの周縁に転接させつつ両電極間に通電する
マイクロパラレルシーム接合装置において、前記キャッ
プの周縁に沿って相対移動可能な一対の電極保持アーム
と、各電極保持アームに回転自在に保持され前記キャッ
プの周縁に直交する方向に偏位した一対のテーパローラ
電極とを備え、各電極保持アームのいずれか一方のテー
パローラ電極を用いてシーム接合可能にすることを特徴
とするマイクロパラレルシーム接合装置により達成され
る。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるマイクロパラ
レルシーム接合装置の側面図、図２はその電極付近を拡
大して示す動作説明図である。

【００１３】図１において符号２０、２０はそれぞれ門
形の静荷重式接合ヘッドであり、図では省略したが同一
機枠上に図示のごとく対向させて配置されている。従っ
て接合ヘッド２０、２０の説明は必要な場合を除き、一
方の接合ヘッド２０のみの説明に止める。２２はフレー
ムであり、このフレーム２２には直線運動用ベアリング
２４によって上下動可能にシャフト２６が保持されてい
る。

【００１４】このシャフト２６の上端部位には重錘２８
が装荷されて、シャフト２６に下向きの荷重を付与す
る。シャフト２６の下端部には電極保持アーム３０が固
定され、この保持アーム３０には一対のテーパローラ電
極３２、３４がシャフト２６の軸線に対して直角かつ回
転自在に装着されている。電極保持アーム３０には給電
帯３６が接続されて、テーパローラ電極３２、３４に電
流が供給される。

【００１５】ここに両電極保持アーム３０、３０は、互
いに接近する方向に水平に突出し、これらの電極保持ア
ーム３０、３０には水平な同一軸線上に載るように支軸
３８、３８がそれぞれ回転自在に貫挿されている。前記
テーパローラ電極３２、３４はこれら支軸３８、３８の
両端にそれぞれ固定されている。すなわち各支軸３８、
３８の内側の端部、すなわち両支軸３８、３８が互いに
接近する端部には小径のテーパローラ電極３２が、外側
の端部には大径のテーパローラ電極３４がそれぞれ固定
されている。

【００１６】なお大径のテーパローラ電極３４の下縁は
電極保持アーム３０の下端よりも下方へ僅かに突出して
いる。また小径のテーパローラ電極３２は電極保持アー
ム３０に近い方向に拡径するテーパ面（円錐面）を持
ち、大径のテーパローラ電極３４は電極保持アーム３０
から遠い方向に拡径するテーパ面を持つ。

【００１７】４０はテーブルであり、この上に容器本体
１が保持されている。この容器本体１にはキャップ６が
スポット接合などによって仮止めされている。この容器
本体１およびキャップ６は図２に示すように細長い長方
形であり、その短辺６ａ、６ａをシーム接合する時に
は、これらの短辺６ａ、６ｂが外側のテーパローラ電極
３４、３４の下になるように電極保持アーム３０、３０
の間隙が設定される。

【００１８】従ってこの時には外側のテーパローラ電極
３４、３４が重錐２８、２８の荷重によってキャップ６
の短辺６ａ、６ａの縁に押圧される。この状態でテーブ
ル４０をテーパローラ電極３４の支軸３８に直交する方
向に移動させながら、両テーパローラ電極３４、３４に
電流を流せば、テーパローラ電極３２、３２に押圧され
た部分が発熱し、容器本体１のシールフレーム４のメッ
キ層およびキャップ６のメッキ層が溶融し、シーム接合
される。

【００１９】またキャップ６の長辺６ｂ、６ｂをシーム
接合する時には、これら長辺６ｂ、６ｂが内側のテーパ
ローラ電極３２、３２の下になるように電極保持アーム
３０、３０の間隔が設定される。そして各テーパローラ
電極３２、３２を長編６ｂ、６ｂの縁に押圧させてテー
ブル４０を支軸３８に直交する方向に移動させながらシ
ーム接合を行う。

【００２０】なお図２ではキャップ６の長辺６ｂの長さ
Ｂと短辺６ａの長さＡとの差（Ｂ−Ａ）の半分（Ｂ−
Ａ）／２が、各電極保持アーム３０、３０の内外電極間
隔に一致するように描かれているが、実際には必ずしも
こうならないから、各電極保持アーム３０、３０はその
間隔を適宜変更する必要がある。

【００２１】またこの図２では外側のテーパローラ電極
３４、３４に接触するキャップ６の高さ（実線で示す）
に対し、内側のテーパローラ電極３２、３２に接触する
キャップ６（仮想線で示す）が高い位置に移動している
が、実際にはキャップ６の高さは変化せずにテーパロー
ラ電極３２、３２がシャフト２６、２６、重錐２８、２
８と共に下降する。

【００２２】小径の円形のキャップをシーム接合する時
には、内側のテーパローラ電極３２、３２を用いてテー
ブル４０を回転させる。大径の円形のキャップに対して
は、外側のテーパローラ電極３４、３４を用いてテーブ
ル４０を回転させればよい。

【００２３】また本発明は内側と外側の電極３２、３４
を組合わせて使うこともできる。すなわち一方の電極保
持アーム３０に対しては内側の電極３２を、他方の電極
保持アーム３０に対しては外側の電極３４を用いるもの
である。この場合には円形のキャップ６に対しては使用
する内側と外側の電極３２、３４の中心が、テーブル４
０の回転中心に一致するように各電極保持アーム３０、
３０をそれぞれ移動させる必要があるのは勿論である。

【００２４】図３は本発明の他の実施例における一方の
電極付近を一部断面した斜視図である。この実施例は電
極保持アーム３０Ａの下端に、テーパローラ電極３２
Ａ、３４Ａを取付けたものである。すなわち電極保持ア
ーム３０Ａにはキャップ６の周縁に直交するように２本
の支軸３８Ａ、３８Ｂが異なる高さに回転自在に貫挿さ
れている。そして高い位置の支軸３８Ａには、内側のテ
ーパローラ電極３２Ａが固定され、低い位置の支軸３８
Ａには外側のテーパローラ電極３４Ａが固定されてい
る。この実施例によれば、テーパローラ電極３２Ａ、３
４Ａの径を同一にして部品の共通化を図ることが可能に
なる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、キャッ
プの周縁に直交する方向に偏位した一対のテーパローラ
電極を電極保持アームに回転自在に設け、各電極保持ア
ームのいずれか一方の電極を選択して用いることができ
るようにしたものであるから、電極保持アームの移動距
離を小さくしつつキャップ形状に対応して使用可能な電
極間隔を大幅に拡大することができる。

【００２６】このため電極保持アームの移動量が少なく
なり、１つのキャップの処理時間を短縮でき、また装置
の小型化が可能になる。さらに１台の装置で対応可能な
キャップ寸法の範囲が広がるから、少ない装置台数で種
々のキャップの処理に対応可能になる。

【００２７】ここで各電極保持アームに設ける一対のテ
ーパローラ電極は、電極保持アームを貫通する支軸の両
端に設けることができる（請求項２）。この場合には支
軸を両テーパローラ電極に対して共通化できるので、電
極保持アームの小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の側面図

【図２】その電極付近を一部断面した動作説明図

【図３】他の実施例の電極付近を一部断面した斜視図

【図４】従来のシーム接合装置を示す側断面図

【符号の説明】

１ 容器本体 ５ 半導体素子 ６ キャップ ３０、３０Ａ 電極保持アーム ３２、３２Ａ、３４、３４Ａ テーパローラ電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を収容する容器本体にキャッ
   プを載せ、一対のテーパローラ電極を前記キャップの周
   縁に転接させつつ両電極間に通電するマイクロパラレル
   シーム接合装置において、前記キャップの周縁に沿って
   相対移動可能な一対の電極保持アームと、各電極保持ア
   ームに回転自在に保持され前記キャップの周縁に直交す
   る方向に偏位した一対のテーパローラ電極とを備え、各
   電極保持アームのいずれか一方のテーパローラ電極を用
   いてシーム接合可能にすることを特徴とするマイクロパ
   ラレルシーム接合装置。
2. 【請求項２】 各電極保持アームには前記キャップの周
   縁に直交する方向に支軸がそれぞれ貫挿され、各支軸の
   互いに接近する端部に小径のテーパローラ電極が他端に
   大径のテーパローラ電極がそれぞれ取り付けられている
   請求項１のマイクロパラレルシーム接合装置。