JPH11176965A - Airtight sealing method for semiconductor package and resistance welder used for the method - Google Patents

Airtight sealing method for semiconductor package and resistance welder used for the method

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JPH11176965A
JPH11176965A JP34089697A JP34089697A JPH11176965A JP H11176965 A JPH11176965 A JP H11176965A JP 34089697 A JP34089697 A JP 34089697A JP 34089697 A JP34089697 A JP 34089697A JP H11176965 A JPH11176965 A JP H11176965A
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stem
contact
stem base
resistance welding
curvature
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知樹 笠原
Yasuo Mitsuma
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resistance welder by which accuracy of airtight sealing is improved through the reduction in stresses onto a stem exerted at resistance welding of the semiconductor package. SOLUTION: The resistance welder is provided with a lower electrode jig 4, having a recessed contact part 4a on which a lower side M1 of a stem base 3 is placed and with an upper electrode jig 6 that clamps a flange 2 of a metal- made cap 1 and supports it, while being in press contact with an upper face M2 of the stem base 3 similarly to those of a conventional welder. However, a contact face of the recessed contact 4a has a curvature smaller than that of a bend of an outer circumferential part of the stem base 3 to press the outer circumferential part of the stem base 3 into contact in the case of pressing for resistance welding. In the pressing contact by the contact face of a recessed contact part 4a, stress is applied to the outer circumferential part of the stem base 3 in a direction inward and perpendicular to the pressing direction, and the contacting face of the recessed contact part 4a is formed to be a tapered curved face the radius of which a curvature R is 200 mm or more and which has a gradient downward toward the center direction of the stem.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として内部に半
導体素子を搭載したステムのステムベース面に金属製の
キャップを抵抗溶接により融着して気密封止するハーメ
チックCANパッケージ等の半導体パッケージの気密封
止方法及びそれを適用した抵抗溶接装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a semiconductor package such as a hermetic CAN package which hermetically seals a metal cap on a stem base surface of a stem having a semiconductor element mounted therein by resistance welding and hermetically seals the cap. The present invention relates to a hermetic sealing method and a resistance welding apparatus to which the method is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体パッケージは、内部に搭
載される半導体素子を外部環境の変化や衝撃から保護す
るためのもので、気密封止を行う場合には図3に示され
るような抵抗溶接装置を用いて金属製の外囲器であるキ
ャップ1の開口側外周に形成されているフランジ2と内
部に半導体素子を搭載したステムのステムベース3とを
抵抗溶接している。
2. Description of the Related Art In general, a semiconductor package is for protecting a semiconductor element mounted therein from a change in an external environment or an impact. When airtight sealing is performed, a resistance welding as shown in FIG. Using a device, a flange 2 formed on the opening side outer periphery of a cap 1, which is a metal envelope, and a stem base 3 of a stem having a semiconductor element mounted therein are resistance-welded.

【0003】この抵抗溶接装置では、下部電極治具4´
の凹状接触部4a´に対してステムベース3をその下面
M1が電極部と接触するように設置すると共に、上部電
極治具6によってキャップ1のフランジ2を挟み込んで
ステムベース3の上面M2に当接させた状態で保持した
上、抵抗溶接時に電流が供給されて接触抵抗によるジュ
ール熱によりフランジ2のステムベース3の上面M2に
対する融着を行って気密封止している。
In this resistance welding apparatus, the lower electrode jig 4 '
The stem base 3 is installed in such a manner that the lower surface M1 of the stem base 3 is in contact with the electrode portion with respect to the concave contact portion 4a 'of the upper surface. While maintaining the contact state, an electric current is supplied at the time of resistance welding, and the flange 2 is fused to the upper surface M2 of the stem base 3 by Joule heat due to the contact resistance to hermetically seal.

【0004】ところで、半導体パッケージに使用するス
テムは、ステムベース3,リード8,及び封着ガラス9
から形成されている。このうち、金属部品であるステム
ベース3を製造する場合には、量産性やコスト面で有利
であるためにプレス加工により製造することが多い。
A stem used for a semiconductor package includes a stem base 3, leads 8, and sealing glass 9.
Is formed from. Of these, when manufacturing the stem base 3 which is a metal part, it is often manufactured by press working because it is advantageous in terms of mass productivity and cost.

【0005】図4は、ステムベース3の製造に要するプ
レス加工を説明するために示した要部の側面図であり、
同図(a)はプレス加工前に関するもの,同図(b)は
プレス加工後に関するものである。即ち、ステムベース
3のプレス加工においては、図4(a)に示されるよう
に金型10に載置された板状の母材12に対して切り出
しを行うものとし、この切り出しは図4(b)に示され
るように金型10によって母材12を押し抜き加工する
ことによって行われ、この結果としてステムベース3が
得られる。こうしたプレス加工で得られるステムベース
3の場合、その外周部には必ず反りが生じるが、この外
周部における反りの凸部の大きさは口径φが5.6mm
のステムの場合で最大20μm程度となる。
[0005] FIG. 4 is a side view of a main portion shown for explaining press working required for manufacturing the stem base 3.
FIG. 2A shows the state before the press working, and FIG. 2B shows the state after the press working. That is, in the press working of the stem base 3, as shown in FIG. 4A, the plate-shaped base material 12 placed on the mold 10 is cut out. This is performed by stamping out the base material 12 with the mold 10 as shown in b), and as a result, the stem base 3 is obtained. In the case of the stem base 3 obtained by such press working, warpage always occurs in the outer peripheral portion. The size of the convex portion of the warp in the outer peripheral portion is 5.6 mm in diameter φ.
In the case of the stem, it is about 20 μm at the maximum.

【0006】抵抗溶接装置において、下部電極治具4´
の凹状接触部4a´は加工が容易であるために平坦面と
して形成されており、抵抗溶接に際しては溶接面積を広
くして均一に行うために通常約80kgf程度の荷重で
加圧を行うが、このときステムベース3の外周部に圧力
が加わるようになっている。
[0006] In the resistance welding apparatus, the lower electrode jig 4 '
The concave contact portion 4a 'is formed as a flat surface for easy processing, and is usually pressed with a load of about 80 kgf in order to make the welding area large and uniform during resistance welding. At this time, pressure is applied to the outer peripheral portion of the stem base 3.

【0007】因みに、このような半導体パッケージの気
密封止に関連する周知技術としては、例えば特開平3−
112152号公報に開示された半導体パッケージの封
入装置および封入方法や、特開平4−32255号公報
に開示された半導体外囲器の気密封止方法等が挙げられ
る。
Incidentally, as a well-known technique relating to the hermetic sealing of such a semiconductor package, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
There are an encapsulating apparatus and an encapsulating method of a semiconductor package disclosed in Japanese Patent Publication No. 112152, and a method of hermetically sealing a semiconductor envelope disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-32255.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した半導体パッケ
ージの抵抗溶接による気密封止の場合、ステムを成すス
テムベースがプレス加工で製造されており、その外周部
に反りを有するものであるため、抵抗溶接時にステムベ
ースの外周部に圧力が加わることにより、ステムにおい
てステムベース及び封着ガラスの界面剥がれや封着ガラ
スのクラック(亀裂)が発生して気密不良を起こし易い
という問題がある。
In the case of hermetic sealing by resistance welding of the semiconductor package described above, the stem base forming the stem is manufactured by press working, and the outer periphery of the stem base is warped. When pressure is applied to the outer peripheral portion of the stem base during welding, there is a problem that interface peeling between the stem base and the sealing glass and cracks (cracks) in the sealing glass are generated in the stem and airtight defects are likely to occur.

【0009】図5は、反りを有するステムベース3を用
いた抵抗溶接装置における抵抗溶接を説明するために示
した要部の側面断面図であり、同図(a)は気密封入時
の融着前状態に関するもの,同図(b)は気密封入時の
融着後状態に関するものである。即ち、気密封入時の融
着前には、図5(a)に示されるように下部電極治具4
´の凹状接触部4a´が平坦面であるため、ステムベー
ス3の外周部は下部電極治具4との間に隙間を生じてい
る。ここで、抵抗溶接時の加圧点となるフランジ部2は
ステムの外周部付近に位置されているため、この隙間に
よって抵抗溶接の加圧時にステムベース3の外周部が下
部電極治具4´の凹状接触部4a´に押しつけられるよ
うに変形し、ステムベース3及び封着ガラス9には図5
(b)中の矢印方向に示されるような加圧方向に垂直な
外側へ向う方向に引っ張り応力が働く。
FIG. 5 is a side sectional view of a main portion for explaining resistance welding in the resistance welding apparatus using the warped stem base 3, and FIG. FIG. 4B relates to a state after fusion at the time of hermetic sealing. That is, before fusion at the time of airtight insertion, as shown in FIG.
Since the concave contact portion 4a ′ of ′ is a flat surface, a gap is formed between the outer peripheral portion of the stem base 3 and the lower electrode jig 4. Here, since the flange portion 2 serving as a pressing point at the time of resistance welding is located near the outer peripheral portion of the stem, the outer peripheral portion of the stem base 3 is pressurized at the time of resistance welding due to this gap. 5 so that the stem base 3 and the sealing glass 9 are pressed against the concave contact portion 4a 'of FIG.
(B) Tensile stress acts in an outward direction perpendicular to the pressing direction as indicated by the arrow direction in FIG.

【0010】これにより、気密封入時の融着後には、図
5(b)に示されるようにステムベース3及び封着ガラ
ス9に界面剥がれを起こして界面剥がれ部5を生じた
り、或いは封着ガラス9にクラックが発生することがあ
り、こうした場合には気密不良を引き起こすことにな
る。
[0010] Thus, after fusion at the time of hermetic sealing, as shown in FIG. 5 (b), the interface peeling occurs between the stem base 3 and the sealing glass 9 to form the interface peeling portion 5, or the sealing is performed. Cracks may occur in the glass 9, and in such a case, poor airtightness is caused.

【0011】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、半導体パッケージ
の抵抗溶接時に加わるステムへの応力を低減化して気密
封止の精度を向上し得る半導体パッケージの気密封止方
法及びそれを適用した抵抗溶接装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and its technical problem is to reduce the stress applied to the stem during resistance welding of a semiconductor package and to improve the accuracy of hermetic sealing. An object of the present invention is to provide a method for hermetically sealing a semiconductor package to be obtained and a resistance welding apparatus to which the method is applied.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部に
半導体素子を搭載したステムのステムベース面に金属製
の外囲器を抵抗溶接により融着して気密封止する半導体
パッケージの気密封止方法において、抵抗溶接時の加圧
に際してステムベースの外周部の反りの曲率よりも小さ
い曲率の接触面で該ステムベースの外周部を加圧接触さ
せる過程を含む半導体パッケージの気密封止方法が得ら
れる。
According to the present invention, a metal package is hermetically sealed by sealing a metal envelope to a stem base surface of a stem having a semiconductor element mounted therein by resistance welding. A method of hermetically sealing a semiconductor package, comprising the step of pressurizing and contacting an outer peripheral portion of a stem base with a contact surface having a curvature smaller than a curvature of warpage of an outer peripheral portion of a stem base during pressurization during resistance welding. Is obtained.

【0013】又、本発明によれば、上記半導体パッケー
ジの気密封止方法において、接触面による加圧接触は、
ステムベースの外周部を加圧方向に垂直な内側へ向う方
向に応力を働かせる半導体パッケージの気密封止方法が
得られる。
According to the present invention, in the above-mentioned method for hermetically sealing a semiconductor package, the pressure contact by the contact surface is
A method of hermetically sealing a semiconductor package in which stress acts on the outer periphery of the stem base in an inward direction perpendicular to the pressing direction is obtained.

【0014】更に、本発明によれば、上記半導体パッケ
ージの気密封止方法において、接触面は、曲率半径が2
00mm以上でステムの中心方向に向かって下り勾配を
持ったテーパの曲面である半導体パッケージの気密封止
方法が得られる。
Further, according to the present invention, in the above method for hermetically sealing a semiconductor package, the contact surface has a radius of curvature of 2.
A method for hermetically sealing a semiconductor package having a tapered curved surface having a downward gradient toward the center of the stem with a length of 00 mm or more can be obtained.

【0015】一方、本発明によれば、内部に半導体素子
を搭載したステムのステムベースの下面を電極部と接触
するように設置可能な凹状接触部を有する下部電極治具
と、金属製の外囲器のフランジを挟み込んでステムベー
スの上面に当接させた状態で保持する上部電極治具とを
備え、抵抗溶接時に電流が供給されて接触抵抗によるジ
ュール熱により該フランジの該ステムベースの上面に対
する融着を行って気密封止する抵抗溶接装置において、
凹状接触部の接触面は、ステムベースの外周部の反りの
曲率よりも小さい曲率を有しており、且つ抵抗溶接時の
加圧に際して該ステムベースの外周部を加圧接触させる
抵抗溶接装置が得られる。
On the other hand, according to the present invention, a lower electrode jig having a concave contact portion which can be installed so that the lower surface of a stem base of a stem having a semiconductor element mounted therein is in contact with the electrode portion, and a metal outer jig. An upper electrode jig for holding the flange of the enclosure in contact with the upper surface of the stem base while holding the flange in contact with the upper surface of the flange. In a resistance welding apparatus for performing hermetic sealing and hermetic sealing,
The contact surface of the concave contact portion has a curvature smaller than the curvature of the warp of the outer peripheral portion of the stem base, and a resistance welding apparatus that presses the outer peripheral portion of the stem base during pressure welding during resistance welding is used. can get.

【0016】又、本発明によれば、上記抵抗溶接装置に
おいて、凹状接触部の接触面による加圧接触は、ステム
ベースの外周部を加圧方向に垂直な内側へ向う方向に応
力を働かせる抵抗溶接装置が得られる。
Further, according to the present invention, in the above-described resistance welding apparatus, the pressure contact by the contact surface of the concave contact portion is such that the outer peripheral portion of the stem base exerts a stress in an inward direction perpendicular to the pressure direction. A welding device is obtained.

【0017】更に、本発明によれば、上記抵抗溶接装置
において、凹状接触部の接触面は、曲率半径が200m
m以上でステムの中心方向に向かって下り勾配を持った
テーパの曲面である抵抗溶接装置が得られる。
Furthermore, according to the present invention, in the resistance welding apparatus, the contact surface of the concave contact portion has a radius of curvature of 200 m.
A resistance welding apparatus having a tapered curved surface having a downward slope toward the center of the stem at m or more can be obtained.

【0018】[0018]

【作用】本発明の半導体パッケージの封止方法では、抵
抗溶接時の加圧に際してステムベースの外周部の反りの
曲率よりも小さい曲率の接触面でステムベースの外周部
を加圧接触させるようにしている。この接触面による加
圧接触は、ステムベースの外周部を加圧方向に垂直な内
側へ向う方向に応力を働かせるもので、接触面を曲率半
径が200mm以上でステムの中心方向に向かって下り
勾配を持ったテーパの曲面としている。抵抗溶接装置で
は、この接触面がステムベースの下面を電極部と接触す
るように設置可能な下部電極治具の凹状接触部に持たさ
れるため、抵抗溶接時にステムベースの外周部に圧力が
加わっても、ステムにおけるステムベース及び封着ガラ
スの界面剥がれや封着ガラスのクラックを発生すること
が無い。因みに、特開平3−112152号公報には、
下部電極治具のステムベース下面が接触する凹状接触部
のコーナを丸くする構成が開示されているが、ここでは
抵抗溶接時の加圧点になるステムベースの外周部が載置
される部分は平坦面であるため、この構成では図5で説
明した従来構造のものと同様に抵抗溶接時にステムベー
スの外周部に圧力が加わると、ステムにおける界面剥が
れやクラックの発生を防止できない。
According to the method of sealing a semiconductor package of the present invention, the outer peripheral portion of the stem base is brought into pressure contact with the contact surface having a curvature smaller than the curvature of the warpage of the outer peripheral portion of the stem base during pressurization during resistance welding. ing. The pressure contact by this contact surface exerts a stress on the outer periphery of the stem base in an inward direction perpendicular to the pressing direction. The contact surface has a radius of curvature of 200 mm or more and is inclined downward toward the center of the stem. And a tapered curved surface. In a resistance welding device, since this contact surface is provided at the concave contact portion of the lower electrode jig which can be installed so that the lower surface of the stem base is in contact with the electrode portion, pressure is applied to the outer peripheral portion of the stem base during resistance welding. However, the peeling of the interface between the stem base and the sealing glass in the stem and the cracking of the sealing glass do not occur. Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-112152 discloses that
Although a configuration is disclosed in which the corner of the concave contact portion where the lower surface of the stem base of the lower electrode jig contacts is rounded, here, the portion on which the outer peripheral portion of the stem base that is a pressure point during resistance welding is placed is placed. Because of the flat surface, in this configuration, if pressure is applied to the outer periphery of the stem base during resistance welding as in the conventional structure described with reference to FIG. 5, it is impossible to prevent interface peeling and cracking in the stem.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の半
導体パッケージの気密封止方法及びそれを適用した抵抗
溶接装置について、図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for hermetically sealing a semiconductor package according to the present invention and a resistance welding apparatus to which the method is applied will be described in detail with reference to the drawings.

【0020】最初に、本発明の半導体パッケージの気密
封止方法の概要を簡単に説明する。この気密封止方法
は、内部に半導体素子を搭載したステムのステムベース
面に金属製の外囲器であるキャップを抵抗溶接により融
着して気密封止する際、抵抗溶接時の加圧に際してステ
ムベースの外周部の反りの曲率よりも小さい曲率の接触
面でステムベースの外周部を加圧接触させる過程を実行
するものである。但し、この接触面による加圧接触は、
ステムベースの外周部を加圧方向に垂直な内側へ向う方
向に応力を働かせるものであり、接触面を曲率半径が2
00mm以上でステムの中心方向に向かって下り勾配を
持ったテーパの曲面とする。
First, the outline of the method for hermetically sealing a semiconductor package according to the present invention will be briefly described. This hermetic sealing method is used to seal the metal enclosure to the stem base surface of the stem with the semiconductor element mounted inside by resistance welding and hermetic sealing, and to apply pressure during resistance welding. The step of bringing the outer peripheral portion of the stem base into pressure contact with the contact surface having a curvature smaller than the curvature of the warp of the outer peripheral portion of the stem base is executed. However, the pressure contact by this contact surface is
The outer peripheral portion of the stem base exerts a stress in an inward direction perpendicular to the pressing direction.
A tapered curved surface having a slope of 00 mm or more and having a downward slope toward the center of the stem.

【0021】図1は、この気密封止方法を適用した抵抗
溶接装置の要部構成を示した側面断面図である。この抵
抗溶接装置においても、基本構成は従来装置と同じであ
り、内部に半導体素子を搭載したステムのステムベース
3の下面M1を電極部と接触するように設置可能な凹状
接触部4aを有する下部電極治具4と、金属製のキャッ
プ1のフランジ2を挟み込んでステムベース3の上面M
2に当接させた状態で保持する上部電極治具6とを備
え、抵抗溶接時に電流が供給されて接触抵抗によるジュ
ール熱によりフランジ2のステムベース3の上面M2に
対する融着を行って気密封止するようになっている。
FIG. 1 is a side sectional view showing the configuration of a main part of a resistance welding apparatus to which the hermetic sealing method is applied. Also in this resistance welding apparatus, the basic configuration is the same as that of the conventional apparatus, and a lower portion having a concave contact portion 4a which can be installed so that the lower surface M1 of the stem base 3 of the stem in which the semiconductor element is mounted is brought into contact with the electrode portion. The electrode jig 4 is sandwiched between the flange 2 of the metal cap 1 and the upper surface M of the stem base 3.
And an upper electrode jig 6 which is held in a state in which the flange 2 is held in contact with the upper surface M2, and a current is supplied at the time of resistance welding, and the flange 2 is fusion-bonded to the upper surface M2 of the stem base 3 by Joule heat due to contact resistance. It is designed to stop.

【0022】但し、この抵抗溶接装置では、凹状接触部
4aの接触面がステムベース3の外周部の反りの曲率よ
りも小さい曲率を有して抵抗溶接時の加圧に際してステ
ムベース3の外周部を加圧接触させる。ここでの凹状接
触部4aの接触面による加圧接触は、ステムベース3の
外周部を加圧方向に垂直な内側へ向う方向に応力を働か
せるもので、凹状接触部4aの接触面は、曲率Rの半径
が200mm以上でステムの中心方向に向かって下り勾
配を持ったテーパの曲面となっている。
However, in this resistance welding apparatus, the contact surface of the concave contact portion 4a has a curvature smaller than the curvature of the warp of the outer peripheral portion of the stem base 3 so that the outer peripheral portion of the stem base 3 is pressurized during resistance welding. Is brought into pressure contact. The press contact by the contact surface of the concave contact portion 4a exerts a stress on the outer peripheral portion of the stem base 3 in an inward direction perpendicular to the pressing direction, and the contact surface of the concave contact portion 4a has a curvature. R has a radius of 200 mm or more and has a tapered curved surface having a downward slope toward the center of the stem.

【0023】尚、ここでのステムも、ステムベース3,
リード8,及び封着ガラス9から形成されている。
The stem here is also the stem base 3,
It is formed from a lead 8 and a sealing glass 9.

【0024】即ち、この抵抗溶接装置の場合、図3に示
した従来装置ではステムベース3及び封着ガラス9の界
面剥がれが封着ガラス9に加圧方向に垂直な外側へ向う
方向に引っ張り方向の応力が加わったときに発生するこ
とを考慮し、封着ガラス9に加圧方向に垂直な内側へ向
う圧縮方向に応力が加わるように凹状接触部4aの接触
面のテーパ(勾配)を決めている。
That is, in the case of this resistance welding apparatus, in the conventional apparatus shown in FIG. 3, the interface peeling between the stem base 3 and the sealing glass 9 causes the sealing glass 9 to be pulled outward in a direction perpendicular to the pressing direction. The taper (gradient) of the contact surface of the concave contact portion 4a is determined so that stress is applied to the sealing glass 9 in an inward direction perpendicular to the pressing direction in consideration of the occurrence of the stress when the stress is applied. ing.

【0025】具体的に云えば、ステムベース3の外周部
における反りの凸部の大きさは口径φが5.6mmのス
テムの場合で最大20μm程度であるので、凹状接触部
4aの接触面のテーパを反りの凸部の勾配よりも大きく
すれば、口径φが5.6mmのステムでは20μm以上
の深さを持つテーパ面が形成され、ステムベース3の外
周部が必ず下部電極治具4(凹状接触部4a)の最外周
で電極部に接触するようになり、封着ガラス9には圧縮
方向の応力が加わる。
More specifically, the size of the convex portion of the warp on the outer peripheral portion of the stem base 3 is about 20 μm at the maximum in the case of a stem having a diameter φ of 5.6 mm. If the taper is made larger than the gradient of the convex portion of the warp, a stem having a diameter φ of 5.6 mm forms a tapered surface having a depth of 20 μm or more. The outermost periphery of the concave contact portion 4a) comes into contact with the electrode portion, and a stress in the compression direction is applied to the sealing glass 9.

【0026】図2は、このような反りを有するステムベ
ース3を用いた場合のここでの抵抗溶接装置における抵
抗溶接を説明するために示した要部の側面断面図であ
り、同図(a)は気密封止時の融着前状態に関するも
の,同図(b)は気密封止時の融着後状態に関するもの
である。即ち、気密封入時の融着前には、図2(a)に
示されるように下部電極治具4の凹状接触部4aがテー
パ面であるため、ステムベース3の外周部は下部電極治
具4との間に僅かな隙間を生じている。ここで、抵抗溶
接時の加圧点となるフランジ部2はステムの外周部付近
に位置されているため、この僅かな隙間によって抵抗溶
接の加圧時にステムベース3の外周部が下部電極治具4
の凹状接触部4aにその最外周部を支点にして押しつけ
られるように変形し、ステムベース3及び封着ガラス9
には図2(b)中の矢印方向に示されるような加圧方向
に垂直な内側へ向う圧縮方向に応力が働く。
FIG. 2 is a side sectional view of an essential part for explaining resistance welding in the resistance welding apparatus in the case where the stem base 3 having such a warp is used. ) Relates to a state before fusion at the time of hermetic sealing, and FIG. 2B relates to a state after fusion at the time of hermetic sealing. That is, before fusion at the time of hermetic sealing, the concave contact portion 4a of the lower electrode jig 4 has a tapered surface as shown in FIG. 4 and a slight gap is formed. Here, since the flange portion 2 serving as a pressing point at the time of resistance welding is located near the outer peripheral portion of the stem, the outer peripheral portion of the stem base 3 is pressurized at the time of resistance welding due to this small gap. 4
Of the stem base 3 and the sealing glass 9 so as to be pressed against the concave contact portion 4a with its outermost periphery as a fulcrum.
, A stress acts in an inward compression direction perpendicular to the pressurization direction as shown by the arrow direction in FIG.

【0027】ここでは、下部電極治具4の凹状接触部4
aの接触面がステムベース3の外相部の反りの凸部の形
状に合わせたテーパの曲面として形成されているため、
ステムベース3及び下部電極治具4の隙間は小さく、加
圧時の変形量が従来装置に比べて大幅に抑えられる。
Here, the concave contact portion 4 of the lower electrode jig 4
Since the contact surface a is formed as a tapered curved surface according to the shape of the warped convex portion of the external phase portion of the stem base 3,
The gap between the stem base 3 and the lower electrode jig 4 is small, and the amount of deformation at the time of pressurization is greatly suppressed as compared with the conventional apparatus.

【0028】従って、この抵抗溶接装置を用いれば、ス
テムにおけるステムベース3及び封着ガラス9の界面剥
がれや封着ガラス9のクラックを防止でき、結果として
気密不良を従来の1/3に減少させることができる。特
に、こうした効果は、浮遊容量の改善のためにリード貫
通孔を大きくしたステムに極めて有効となる。
Therefore, if this resistance welding apparatus is used, the peeling of the interface between the stem base 3 and the sealing glass 9 in the stem and the cracking of the sealing glass 9 can be prevented, and as a result, the poor airtightness can be reduced to one third of the conventional one. be able to. In particular, such an effect is extremely effective for a stem having a large lead through hole for improving the stray capacitance.

【0029】尚、上述した実施例では外囲器としてキャ
ップを用いた場合を説明したが、キャップ以外にも同軸
型光半導体モジュールで使用するホルダ等のステム上に
抵抗溶接する類のものには同様な効果が得られる。
In the above-described embodiment, the case where the cap is used as the envelope has been described. However, in addition to the cap, a type such as a holder used in a coaxial optical semiconductor module which is resistance-welded on a stem or the like may be used. Similar effects can be obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、抵
抗溶接時の加圧に際してステムベースの外周部の反りの
曲率よりも小さい曲率の接触面でステムベースの外周部
を加圧接触させるようにしているので、ステムに加えら
れる応力が引っ張り方向から圧縮方向になって半導体パ
ッケージの抵抗溶接時に加わるステムへの応力が低減化
されるため、ステムにおける界面剥がれやクラックの発
生が防止されて気密封止の精度を向上し得るようにな
る。又、ステムへの応力が低減化されることにより、浮
遊容量の改善のためのリード貫通孔の大径化を気密不良
へのリスク無しに行うことが可能になる。これは、単に
リード貫通孔の大径化を行うと、ステムベース及び封着
ガラスの接触面積が大きくなり、ステムベースの変形に
際して封着ガラスに加わる応力が大きくなってしまう
が、ステムへの応力が低減化されて改善された条件下で
は抵抗溶接時に封着ガラスにかかる応力を従来以上に少
なくできるからである。
As described above, according to the present invention, when pressurizing at the time of resistance welding, the outer peripheral portion of the stem base is brought into pressure contact with the contact surface having a curvature smaller than the curvature of the warpage of the outer peripheral portion of the stem base. Because the stress applied to the stem is changed from the tensile direction to the compressive direction and the stress applied to the stem during resistance welding of the semiconductor package is reduced, interface peeling and cracking in the stem are prevented. Thus, the accuracy of hermetic sealing can be improved. Further, since the stress on the stem is reduced, it is possible to increase the diameter of the lead through-hole for improving the floating capacitance without risk of airtight failure. This is because simply increasing the diameter of the lead through hole increases the contact area between the stem base and the sealing glass and increases the stress applied to the sealing glass when the stem base is deformed. This is because the stress applied to the sealing glass at the time of resistance welding can be reduced more than before under the conditions improved by reducing the temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体パッケージの気密封止方法を適
用した抵抗溶接装置の要部構成を示した側面断面図であ
る。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a main part of a resistance welding apparatus to which a method for hermetically sealing a semiconductor package according to the present invention is applied.

【図2】反りを有するステムベースを用いた図1に示す
抵抗溶接装置における抵抗溶接を説明するために示した
要部の側面断面図であり、(a)は気密封止時の融着前
状態に関するもの,(b)は気密封止時の融着後状態に
関するものである。
FIG. 2 is a side sectional view of a main part for explaining resistance welding in the resistance welding apparatus shown in FIG. 1 using a warped stem base, wherein (a) is a view before fusion at the time of hermetic sealing; (B) relates to the state after fusion at the time of hermetic sealing.

【図3】従来の半導体パッケージを気密封止する場合に
用いられる抵抗溶接装置の要部構成を示した側面断面図
である。
FIG. 3 is a side cross-sectional view showing a main configuration of a resistance welding apparatus used for hermetically sealing a conventional semiconductor package.

【図4】図3に示す抵抗溶接装置に搭載されるステムベ
ースの製造に要するプレス加工を説明するために示した
要部の側面図であり、(a)はプレス加工前に関するも
の,(b)はプレス加工後に関するものである。
4A and 4B are side views of a main portion for explaining press working required for manufacturing a stem base mounted on the resistance welding apparatus shown in FIG. 3, wherein FIG. ) Relates to after press working.

【図5】図5は、図4で説明した反りを有するステムベ
ースを用いた抵抗溶接装置における抵抗溶接を説明する
ために示した要部の側面断面図であり、(a)は気密封
止時の融着前状態に関するもの,(b)は気密封止時の
融着後状態に関するものである。
FIG. 5 is a side sectional view of a main part shown for explaining resistance welding in the resistance welding apparatus using the warped stem base described in FIG. 4, and FIG. (B) relates to a state before fusion at the time of hermetic sealing.

【符号の説明】 1 キャップ 2 フランジ部 3 ステムベース 4,4´ 下部電極治具 4a,4a´ 凹状接触部 5 界面剥がれ部 6 上部電極治具 8 リード 9 封着ガラス 10 プレス金型 12 母材 M1 下面 M2 上面[Description of Signs] 1 Cap 2 Flange 3 Stem base 4, 4 'Lower electrode jig 4a, 4a' Concave contact part 5 Interface peeling part 6 Upper electrode jig 8 Lead 9 Sealing glass 10 Press mold 12 Base material M1 Lower surface M2 Upper surface

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に半導体素子を搭載したステムのス
テムベース面に金属製の外囲器を抵抗溶接により融着し
て気密封止する半導体パッケージの気密封止方法におい
て、前記抵抗溶接時の加圧に際して前記ステムベースの
外周部の反りの曲率よりも小さい曲率の接触面で該ステ
ムベースの外周部を加圧接触させる過程を含むことを特
徴とする半導体パッケージの気密封止方法。
1. A method for hermetically sealing a semiconductor package in which a metal envelope is fused and hermetically sealed by resistance welding to a stem base surface of a stem having a semiconductor element mounted therein. A method for hermetically sealing a semiconductor package, comprising the step of pressing an outer peripheral portion of a stem base with a contact surface having a curvature smaller than a curvature of curvature of an outer peripheral portion of the stem base during pressurization.
【請求項2】 請求項1記載の半導体パッケージの気密
封止方法において、前記接触面による加圧接触は、前記
ステムベースの外周部を加圧方向に垂直な内側へ向う方
向に応力を働かせるものであることを特徴とする半導体
パッケージの気密封止方法。
2. The method for hermetically sealing a semiconductor package according to claim 1, wherein the pressure contact by the contact surface exerts a stress on an outer peripheral portion of the stem base in a direction inward perpendicular to the pressure direction. A method for hermetically sealing a semiconductor package.
【請求項3】 請求項2記載の半導体パッケージの気密
封止方法において、前記接触面は、曲率半径が200m
m以上で前記ステムの中心方向に向かって下り勾配を持
ったテーパの曲面であることを特徴とする半導体パッケ
ージの気密封止方法。
3. The method of claim 2, wherein the contact surface has a radius of curvature of 200 m.
a hermetic sealing method for a semiconductor package, characterized in that it is a tapered curved surface having a downward gradient toward the center of the stem at a distance of at least m.
【請求項4】 内部に半導体素子を搭載したステムのス
テムベースの下面を電極部と接触するように設置可能な
凹状接触部を有する下部電極治具と、金属製の外囲器の
フランジを挟み込んで前記ステムベースの上面に当接さ
せた状態で保持する上部電極治具とを備え、抵抗溶接時
に電流が供給されて接触抵抗によるジュール熱により該
フランジの該ステムベースの上面に対する融着を行って
気密封止する抵抗溶接装置において、前記凹状接触部の
接触面は、前記ステムベースの外周部の反りの曲率より
も小さい曲率を有しており、且つ前記抵抗溶接時の加圧
に際して該ステムベースの外周部を加圧接触させるもの
であることを特徴とする抵抗溶接装置。
4. A lower electrode jig having a concave contact portion which can be installed so that a lower surface of a stem base of a stem having a semiconductor element mounted therein is in contact with an electrode portion, and a flange of a metal envelope is sandwiched. And an upper electrode jig that holds the stem base in contact with the upper surface of the stem base. Current is supplied during resistance welding, and the flange is fused to the upper surface of the stem base by Joule heat due to contact resistance. A contact surface of the concave contact portion has a curvature smaller than a curvature of a warp of an outer peripheral portion of the stem base, and the stem has a curvature at the time of resistance welding. A resistance welding apparatus wherein an outer peripheral portion of a base is brought into pressure contact with the base.
【請求項5】 請求項4記載の抵抗溶接装置において、
前記凹状接触部の接触面による加圧接触は、前記ステム
ベースの外周部を加圧方向に垂直な内側へ向う方向に応
力を働かせるものであることを特徴とする抵抗溶接装
置。
5. The resistance welding apparatus according to claim 4, wherein
The resistance welding apparatus according to claim 1, wherein the pressure contact by the contact surface of the concave contact portion exerts a stress on the outer peripheral portion of the stem base in an inward direction perpendicular to the pressure direction.
【請求項6】 請求項5記載の抵抗溶接装置において、
前記凹状接触部の接触面は、曲率半径が200mm以上
で前記ステムの中心方向に向かって下り勾配を持ったテ
ーパの曲面であることを特徴とする抵抗溶接装置。
6. The resistance welding apparatus according to claim 5, wherein
The contact welding surface of the concave contact portion is a tapered curved surface having a radius of curvature of 200 mm or more and having a downward slope toward the center of the stem.
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JP2021020246A (en) * 2019-07-30 2021-02-18 トヨタ自動車株式会社 Resistance welding device

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