JPS5846658A - 半導体パツケ−ジのキヤツプ溶接方法 - Google Patents
半導体パツケ−ジのキヤツプ溶接方法Info
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- JPS5846658A JPS5846658A JP56143164A JP14316481A JPS5846658A JP S5846658 A JPS5846658 A JP S5846658A JP 56143164 A JP56143164 A JP 56143164A JP 14316481 A JP14316481 A JP 14316481A JP S5846658 A JPS5846658 A JP S5846658A
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Classifications
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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】
本発明は半導体パッケージに関し、特に半導体素子を搭
載したステム上の周縁にリングを密着固定し、＃りンダ
上にキャップを搭載し、該キャップおよびリング間をレ
ーデ溶接してキャップをステム↓に密封固定する半導体
／ｌパッケージ溶接方法に関するものである。
載したステム上の周縁にリングを密着固定し、＃りンダ
上にキャップを搭載し、該キャップおよびリング間をレ
ーデ溶接してキャップをステム↓に密封固定する半導体
／ｌパッケージ溶接方法に関するものである。
ＬＳＩ−？個別半導体のバクケージング材料は大別して
樹脂、セラミックス、全島に分けられる。
樹脂、セラミックス、全島に分けられる。
これらはそれぞれ一長一短があるが、なかでも金属は機
緘的強度が大きいこと、熱抵抗が小さいこと、外気から
の保睦性能が高いこと、価格が安いことなどの特長を生
かして広く使用されている。
緘的強度が大きいこと、熱抵抗が小さいこと、外気から
の保睦性能が高いこと、価格が安いことなどの特長を生
かして広く使用されている。
使用される金属材料はコバール、銅、鉄−ニッケル、鉄
などである。これらのうち鉄は価格が安いという理由か
ら最も多く使わｒしている。しかしながら、鉄は錆易く
またハンダ接合が容易でないため通常ニッケルめっき処
理を施したものがバクケージング材料−とじて使用され
る。
などである。これらのうち鉄は価格が安いという理由か
ら最も多く使わｒしている。しかしながら、鉄は錆易く
またハンダ接合が容易でないため通常ニッケルめっき処
理を施したものがバクケージング材料−とじて使用され
る。
本発明の対象とする個別半導体モジエールのノ４ッケー
ソングはニッケル（Ｎ１）めっきを施し丸鉄からなるキ
ャップとステムにろう付接合されたＮｉめつきを施した
鉄リングとをレーデ溶接−することによって行われる。
ソングはニッケル（Ｎ１）めっきを施し丸鉄からなるキ
ャップとステムにろう付接合されたＮｉめつきを施した
鉄リングとをレーデ溶接−することによって行われる。
このよりなＮｉ めつきを施した鉄同士をレーデ溶接に
よって接合すると、溶接部にしばしば割れを生ずる。こ
の溶接部の割れによってノ臂ツケージの気密劣化を招き
、内部の半導体素子の特性劣化あるいは動作不良などの
大きな問題をひきおこす。本願発明の発明者らは溶接部
のこのような割れの原因を金属学的に調査した結果、レ
ーデ溶接後、溶融凝固部の組成はＦ・−Ｎ１２元素の中
で最も脆い合金として知られている。
よって接合すると、溶接部にしばしば割れを生ずる。こ
の溶接部の割れによってノ臂ツケージの気密劣化を招き
、内部の半導体素子の特性劣化あるいは動作不良などの
大きな問題をひきおこす。本願発明の発明者らは溶接部
のこのような割れの原因を金属学的に調査した結果、レ
ーデ溶接後、溶融凝固部の組成はＦ・−Ｎ１２元素の中
で最も脆い合金として知られている。
Ｆ・−２０％Ｎｉに非常に近いこと、またその熱膨張係
数は２００℃以上の温度領域で鉄の約２倍であシ、母材
とオスマツチしていることなどの理由により割れること
が明らかとなった。そこで発明者らは、レーデ溶接後の
溶融凝固部の合金が母材と同等の靭性を有し、かつ熱膨
張係数のミスマツチが小さくなるように、予めその組成
調整を溶接部のＮ１ 量の調整によって行った後、レー
デ溶接することにより溶接部の割れを防止できるという
結論を得たものである。
数は２００℃以上の温度領域で鉄の約２倍であシ、母材
とオスマツチしていることなどの理由により割れること
が明らかとなった。そこで発明者らは、レーデ溶接後の
溶融凝固部の合金が母材と同等の靭性を有し、かつ熱膨
張係数のミスマツチが小さくなるように、予めその組成
調整を溶接部のＮ１ 量の調整によって行った後、レー
デ溶接することにより溶接部の割れを防止できるという
結論を得たものである。
第１図紘本発明方法の一例を示すための半導体ノ譬ツケ
ージの断面図である。無酸素鋼からなるステム１上に銅
キャリア４が設けられこの上に回路基板５を介して半導
体素子６が搭載される。半導体素子６は金線等によシリ
ード端子７と接続される。ステムｌ上の周縁にはニッケ
ルめっきを施した鉄からなるリング２がろう付は接合さ
れる。このリング２上にニッケルめっきを施した厚さ０
．４−の鉄のキャップ３が搭載される。続いて、Ｎ、ガ
ス雰囲気中でリング２およびキャップ３の接合部にレー
ザ発生装置８よりレーザビームを照射して両者を溶接す
る。このときレーザビームハ例、ｔ ハピーク出力３５
０ＷのＣＷであり、これを０．１■に集光して照射する
とともに走査速度を５■／就とする。とのようなレーザ
照射条件においてキャップとリングのＮｉ めつき層の
厚さを種々変化させて調べたところ、めっき層の厚さが
７μｍ以下又は１７μｍ以上のときにノ譬ツケージの気
密性が大幅に向上することがわかった。この結果につい
て発明者らは次のように考えている。即ち、Ｆｅ−Ｎｉ
２元素合金においてその硬さが母材の鉄に比べては
るかｒ高い値を示す合金組成はＮｉ量が１５〜２５チの
範囲である。従って、溶接後Ｎ１とＦｅが溶融凝固して
Ｎｌ含有量がこの範囲以外の組成となれば母材との硬さ
等の特性の差が小さくなシ割れが生じなくなる。このよ
うな組成となるＮｉめりき厚が前例の場合では７μｍ以
下又は１７μ鋼以上であると考えられる。
ージの断面図である。無酸素鋼からなるステム１上に銅
キャリア４が設けられこの上に回路基板５を介して半導
体素子６が搭載される。半導体素子６は金線等によシリ
ード端子７と接続される。ステムｌ上の周縁にはニッケ
ルめっきを施した鉄からなるリング２がろう付は接合さ
れる。このリング２上にニッケルめっきを施した厚さ０
．４−の鉄のキャップ３が搭載される。続いて、Ｎ、ガ
ス雰囲気中でリング２およびキャップ３の接合部にレー
ザ発生装置８よりレーザビームを照射して両者を溶接す
る。このときレーザビームハ例、ｔ ハピーク出力３５
０ＷのＣＷであり、これを０．１■に集光して照射する
とともに走査速度を５■／就とする。とのようなレーザ
照射条件においてキャップとリングのＮｉ めつき層の
厚さを種々変化させて調べたところ、めっき層の厚さが
７μｍ以下又は１７μｍ以上のときにノ譬ツケージの気
密性が大幅に向上することがわかった。この結果につい
て発明者らは次のように考えている。即ち、Ｆｅ−Ｎｉ
２元素合金においてその硬さが母材の鉄に比べては
るかｒ高い値を示す合金組成はＮｉ量が１５〜２５チの
範囲である。従って、溶接後Ｎ１とＦｅが溶融凝固して
Ｎｌ含有量がこの範囲以外の組成となれば母材との硬さ
等の特性の差が小さくなシ割れが生じなくなる。このよ
うな組成となるＮｉめりき厚が前例の場合では７μｍ以
下又は１７μ鋼以上であると考えられる。
第２図は第１図に示す方法によるキャップとリングとの
レーデ溶接部の拡大図である。リング２は鉄材１１上に
Ｎ１めつき層１２を設けたものであプ、キャップ３は鉄
材９上にＮｌめつき層１０を設けたものである。両めっ
き層１０．１２のいずれか一方又は両方の厚さを適当に
調整しておくことによ〉溶融凝固部１３のＮｉ含有鷺は
１５％以下又は２５９６以上とされる。
レーデ溶接部の拡大図である。リング２は鉄材１１上に
Ｎ１めつき層１２を設けたものであプ、キャップ３は鉄
材９上にＮｌめつき層１０を設けたものである。両めっ
き層１０．１２のいずれか一方又は両方の厚さを適当に
調整しておくことによ〉溶融凝固部１３のＮｉ含有鷺は
１５％以下又は２５９６以上とされる。
第３図は本発明方法の別の例を示す半導体ノ奢ツケージ
の断面図である。この例においてはリング２およびキャ
ップ３間にニッケルを含む金属からなるリングと同形状
のフィラーメタル１４を介装してレーデ溶接を行ってい
る。このフィラーメタル１４は例えばニッケル箔あるい
は７９Ｎ１ノ母−マ四イ箔からなりその厚さは溶接後の
溶融凝固部・１５（第４図）のニッケル含有量が前述の
ように１５〜２５−の範囲外となるように予め調整され
ている。パッケージの形状およびレーザ照射条件を前記
実施例と同じとすれば、フィラーメタル１４がパーＶロ
イ箔の場合にはパーマ四イ箔の厚さがｌθμ輌以上のと
き、またフィラーメタルがニッケル箔の場合にはニッケ
ル箔の厚さが５μｍ以上のときに溶融凝固部１５のニッ
ケル含有量が２５−以上となり溶接部に割れが生じなく
てノ臂ツケージの気密性が大幅に向上する。
の断面図である。この例においてはリング２およびキャ
ップ３間にニッケルを含む金属からなるリングと同形状
のフィラーメタル１４を介装してレーデ溶接を行ってい
る。このフィラーメタル１４は例えばニッケル箔あるい
は７９Ｎ１ノ母−マ四イ箔からなりその厚さは溶接後の
溶融凝固部・１５（第４図）のニッケル含有量が前述の
ように１５〜２５−の範囲外となるように予め調整され
ている。パッケージの形状およびレーザ照射条件を前記
実施例と同じとすれば、フィラーメタル１４がパーＶロ
イ箔の場合にはパーマ四イ箔の厚さがｌθμ輌以上のと
き、またフィラーメタルがニッケル箔の場合にはニッケ
ル箔の厚さが５μｍ以上のときに溶融凝固部１５のニッ
ケル含有量が２５−以上となり溶接部に割れが生じなく
てノ臂ツケージの気密性が大幅に向上する。
以上説明し喪ように、本発明においては、溶接部のニッ
ケルめっき厚の調整あるいは溶接部にフィラーメタルを
挿入することによシ溶接後の溶融凝固部のニッケル含有
量が１５〜２５％の範囲外となるようにニッケル蓋を調
整し溶接部金属の特性を割れが生じにくい特性とするこ
とができる。
ケルめっき厚の調整あるいは溶接部にフィラーメタルを
挿入することによシ溶接後の溶融凝固部のニッケル含有
量が１５〜２５％の範囲外となるようにニッケル蓋を調
整し溶接部金属の特性を割れが生じにくい特性とするこ
とができる。
従って、溶接部の割れによるパッケージの気密低下の問
題が解消され半導体パッケージの信頼性が向上する。
題が解消され半導体パッケージの信頼性が向上する。
第１図は本発明方法の一実施例を示す半導体ノｌッケー
ジの断面図、第２図は第１図に示す方法での溶接部の拡
大図、第３図は本発明方法の別の実施例を示す半導体パ
ッケージの断面図、第４図は第３図に示す方法での溶接
部の拡大図である。 ｌ・・・ステム、２・・・リング、３・・・キャップ、
６・・・半導体素子、８・・・レーザ発生装置、９．１
１・・・鉄材、１０．１２・・・ニッケルめっき層、１
３．１５・・・溶融凝固部、１４・・・フィラーメタル
。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 １） 幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第 １図 第２図 鳩３図 第４図
ジの断面図、第２図は第１図に示す方法での溶接部の拡
大図、第３図は本発明方法の別の実施例を示す半導体パ
ッケージの断面図、第４図は第３図に示す方法での溶接
部の拡大図である。 ｌ・・・ステム、２・・・リング、３・・・キャップ、
６・・・半導体素子、８・・・レーザ発生装置、９．１
１・・・鉄材、１０．１２・・・ニッケルめっき層、１
３．１５・・・溶融凝固部、１４・・・フィラーメタル
。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 １） 幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第 １図 第２図 鳩３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体素子を搭載したステム上の周縁に鉄にニッケ
ルめっきを施したリングを密着固定し、該リング上に鉄
にニッケルめっきを施したキャップを搭載し、該キャッ
プおよびりンダ間をレーデ溶接してキャップをステム上
に密封固定する半導体ノ母ツケージのキャップ溶接方法
において、レーデ溶接部の溶融凝固部のニッケル含有量
が２５チ以上又は１５−以下となるように予め溶接部の
ニッケル量を調整してレーザ溶接を行うことを特徴とす
る半導体パッケージのキャップ溶接方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体パッケージのキ
ャップ溶接方法において、キャップおよび／又はリング
のニッケルめっき厚の調整により溶接部のニッケル量を
調整したことを特徴とする半導体パッケージのキャップ
溶接方法。 ３、 ４Ｉ許饋求の範囲第１項記載の半導体パック−ジ
ノキャップ溶接方法において、キャップおよびリング間
にニッケルを含むフィラーメタルを挿入することによシ
溶接部のニッケル量を調整したことを特徴とする半導体
パッケージのキャップ溶接方法。 ４、特許請求の範囲第３項記載の半導体・臂ツヶージの
キャップ溶接方法において、フィラーメタルとしてニッ
ケル箔を用い九ことを特徴とする半導体パッケージのキ
ャップ溶接方法。 １ 特許請求の範囲第３項記載の半導体パッケージのキ
ャップ溶接方法において、フィラーメタルとして７９Ｎ
ｉ ／ｆ−ｗａイ箔を用いたことを特徴とする半導体／
４ツケージのキャップ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56143164A JPS5846658A (ja) | 1981-09-12 | 1981-09-12 | 半導体パツケ−ジのキヤツプ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56143164A JPS5846658A (ja) | 1981-09-12 | 1981-09-12 | 半導体パツケ−ジのキヤツプ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5846658A true JPS5846658A (ja) | 1983-03-18 |
Family
ID=15332397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56143164A Pending JPS5846658A (ja) | 1981-09-12 | 1981-09-12 | 半導体パツケ−ジのキヤツプ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846658A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60158994A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-20 | Toshiba Corp | レ−ザ溶接方法 |
| JPH0437488A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-02-07 | Fujitsu Ltd | パッケージの溶接方法と溶接治具 |
-
1981
- 1981-09-12 JP JP56143164A patent/JPS5846658A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60158994A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-20 | Toshiba Corp | レ−ザ溶接方法 |
| JPH0437488A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-02-07 | Fujitsu Ltd | パッケージの溶接方法と溶接治具 |
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