JPS5875851A - 半導体装置用容器のシ−ム溶接装置 - 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】 この発明は、シーム溶接装置に係り、特に半導体装置、
半導体集積回路装置（ＩＣ）等の製造において回路素子
な被）容器とキャップとをシーム溶接する溶接装置に関
する。

一般に、半導体装置用の容器は、回路素子な効率よく高
密度に収容できる理由から、正方形や長方形の所謂角型
の容器が多用されている。そしてこの角型容器に同じ矩
形のキャップを重ね合わせてシーム溶接する方法として
、半導体装置用容器を回転テーブル上に載置して該容器
上にキャップを重ね合わせ、テーブルを回転させること
により前記容器とキャップを回転させると共に、一対の
円錐状ローラー電極を下降させて前記キャップに接触さ
せ通電することにより、前記容器とキャップとを気密封
止する方法が知られている。

このような溶接方法において、良好な溶接結果を得るた
めに重要なことは、テーブル上に載置されて回転するキ
ャップの周縁の座標の変化にローラー電極を確実に追従
させることと、電極のキャップに対する接触移動速度を
一定にすることである。これらのととに注目し、一応の
解決策を提供するものとして、例えばＩＦ＃金昭５４−
４１０３３号公報に開示された「シームウェルド法」が
ある。

この発明においては、キャップの周縁に電極を確実に追
従させるために、キャップの中心からキャップの長辺、
短辺および各コーナまでの距離をキャップの回転と連動
して角度分割により測定し、それをマイクログ四七ツサ
に入力して自動的に演算処理し、その出力で電極の制御
用モータを駆動して電極をテーブルの中心方向に向かワ
て接近あるいは後退させる手段をとっている。また、電
極ノキャップに対する接触移動速度に関しては、キャッ
プの長辺と短辺の長さや電極の形状等を、やハリマイク
繋プーセッナに入力してテーブルの回転速度を自動的に
演算処理して、その出力でテーブルのモータを制御して
いる。

しかしながら、このような方法では外形寸法の異なる容
器ととに上述のごとき各種データを測定してマイク四プ
ロセッサに入力しなければならず、その取扱いが複雑な
ために専門の要員を置かねば封部できない、また、その
ための装置もいきおい複雑となって高価Ｋｔｋるとい５
欠点があり、いまだ実用化されていないのが現状である
。

本発明の目的は、簡単な構成によって、矩形キャップの
ようにテーブル上に載置して回転するととにより座標が
変化するキャップの周縁に、一対の四−ラー電極を常時
接触させると共に、ローラー電極のキャップに対する接
触移動速度を一定にして通電することにより、品質のよ
い半導体装置用容器のシーム溶接を手軽に行い得るシー
ム溶接装置を提供しようとするものである。

本発明になる半導体装置用容器のシーム溶接装置は、半
導体装置用容器の上部に矩形のキャップな重ね合わせ上
記キャップの異なる２点の周縁部に一対の−−ラー電極
を接触させ前記半導体装置用容器および矩形のキャップ
と前記一対の四−ラー電極を相対的に回転させ通電する
ことにより前記半導体装置用容器と前記矩形のキャップ
とをシーム溶接する装置において、前記矩形のキャップ
と同形でモーターによって回転されるカムと、前記カム
の回転に従属して回転するよさに前記カムの両側面に対
涛させ張力をかけて当接した一対のピンチ四−２−と、
前記カムの回転に同期して回転する前記半導体装置用容
器を載置するためのテーブルと、前記テーブルに対向さ
せて軸支された一対のローラー電極と、前記一対のピン
チａ　−９−が前記カムの回転によりて互いに接近また
は離反する移動量に応じて前記モーターの回転速度を制
御する変位検出変換器とを備えたことを特徴としている
。

以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。なお、各図面ＫＮいて対応する部分には同一参照番号
な付した。

第１図は本発明になる半導体装置用容器のシーム溶接装
置の正面図であり、第２図はその平面図、第３図は第１
図においてＩ一層線で示した箇所の断面図である。第１
図ないし第３図、４Ｉに第３図を参照すれば、１は電動
モーターであうて、このモーター１に軸着されたプーリ
２とモーターｌに隣設されたクラッチブレーキ３０ブー
９４は、タイミングベルト５にようて連結されており、
セーター１の回転運動をクラッチブレーキ３に軸着され
たフオーム６に伝えている。ウォー＾６には、リ、ウオ
ームギア９によりてカム軸８に伝えられた回転運動は、
カム軸８の中間近傍に固定したプーリ１Ｇを介してタイ
叱ングベルト１１により、ベース７ＫＩｉ直で回転自在
に支持されたテーブル軸１２０ブー９１３に伝えられる
。テーブル軸１２の上端にはシーム溶接する半導体装置
用容器２００を載置するためのテーブル１４が固定され
、下端にはテーブル１４の減速用位置検出円板１５およ
び停止用位置検出円板１６が固定されている。

テーブル軸１２の下端は、−一タリエンコーダ１７の軸
１８に接続されて、テーブル１４の回転角を田−タリ千
ンコーダ１７によって検出（本実施例においては１＠毎
）し出力することができる。

この四−タリエン；−ダ１７を設けたことによって半導
体装置用容５２００の任意の周縁からシーム溶接を開始
することが可能である。また、減速用位置検出円板１５
および停止用位置検出円板１６には、第４図に示すごと
くそれぞれ第１の穿孔ｊ　９および第２の穿孔２０が穿
設されており、第１図にも示すようにそれぞれの円板の
回転軌跡上の任意の位置に１例えば発光ダイオード等の
光源部２３％２５と例えばフォトダイオード等の受光部
２４．２６（第１図）とからなる第１の検出器２１ｊｄ
よび第２の検出器２２が位置するように設けられ、前記
減速用位置検出円板１５の第１の穿孔１９および前記停
止用位置検出円板１６の第２の穿孔２０をそれぞれ感知
して、モーター】の制御信号として出力する。一方、第
５図を参照すれば、カム軸８の上端にはシーム溶接すべ
き半導体装置用容器２００の矩形キャップ２０１と同形
のカム２１０が固定されてｇす、またピンチローラ取付
軸２９．３０が第１および第２の移動板２７．２８に垂
直かつ回転自在に軸支されている。

このピンチローラ取付軸２９．３０の下端にそれぞれピ
ンチロー２３１．３２が固着されている。

カム２１Ｇはこのピンチロー２３１．３２によってその
両側から挾持される。ピンチ０−２堆付軸２９．３０の
上端にはプーリ３３．３４が固定されて、タイミングベ
ル）３５．３６（第１図、第３図）を介して、支柱３７
．３８から前記テーブル１４上に水平に張出したアーム
４０％４１に回転自在に設けたプーリ４２，４３に前記
ピンチロー４３１．３２の回転力を伝えている。プーリ
４２．４３４１．７−４４０．４１　Ｋツレぞれ回転自
在に支持された一対の中空円筒軸４４（第３図に一方の
入示す）Ｋ固定されており、この中空円筒軸４４の内周
面にはスプラインが刻設されて、スプライン軸４６．４
７（第１図）が挿入されている。従うでスプライン軸４
６．４７はブー９４２．４Ｂと共に回転すると共に、垂
直方向にも滑動することができる。このように構成され
た各スプライン軸４６．４７の下端にはそれぞれ一対の
給電軸４８が電気的に絶縁されて一体に接続され、各給
電軸４８の下端には逆円錐台状のｍ−う−電極５０．５
１が固定されている。給電軸４８の中間部にはクランプ
５２，５３が緩く嵌合されて、溶接電ｊ［（図示せず）
Ｋ接続された給電板５４、！５５８よび一対のジャンパ
ー５６を介して給電軸４ｇ１Ｃ＄ｌｌ接電流が供給され
る。さらにり２ンプ５２％！ｓ３は、前記支柱３７．３
８から前記テーブル１４上に張出した電極昇降機構６０
゜６１の上下動輪６２．６３に固定されている。

電極昇降機構６０および６１は１例えば特許第５１９５
６９号（特公昭４２−２４８１９）Ｋ開示されたものを
使用することができ、これに使われている上下動軸はそ
の上下運動に際して円滑な動きとともに軸の振れと回転
をなくしたものである。上下動軸６２．６３はそれぞれ
の荷重１６４に固定的に連結されて皺荷重筒６４の上下
動と共に上下に滑動する。各荷重筒６４は、電極昇降機
構６０，６１０機枠に下端を係止した圧縮コイルバネ（
図示せず）Ｋようて昇降自在に支持されており、前記機
枠に一端を係止して支点とするレバー６６Ｋｋ’ン等に
よって連結されている。このレバー６６の他端はｓ　９
ｙり機構６８を介して−Ｅ　−）−７０，７１の軸に固
定したビニオン（図示せず）に歯合するラック７２．７
３に連結されており、ラック７２．７３の上下動によっ
て荷重＠６４も上下に滑動する。荷重筒６４内には圧縮
コイルバネ（図示せず）が内蔵されており、このバネは
上部に載置した重り７４．７５（第２図）によって圧縮
されるが、バネの下端には上下動軸６２．６３と荷重筒
６４を固定的に連結する連結部材の一端が位置している
。従って、ａ−２−電極５０．５１がキャップ２０１に
当接し、重り７４．７５による荷重を越える加圧力が毫
−一７０．７１によってシーツ−電極５０％ＳＩＫ加わ
ると、上下動軸６２．６３が荷重筒６４内のバネの圧力
に打ち勝うて上昇し、荷重筒６４の任意の位置に設けた
マイク−スイッチのアクチ島エータ（図示せず）を作動
させて、モータ７０．７１の電流を遮断する構成とｔｋ
５ている。とのような加圧力のかけ方および感知方法は
米国特許第３，１４０．３８１号に開示されたものを使
用することができる。

以上のごとく構成された溶接ヘッド８０．８１は、ベー
ス１上の固定ツーツク８２．８３（第１１１１、ｊｌＥ
２１１）に横架したガ″イド軸８４．８５および固定ブ
ーツク１＄２．８ｍから適宜離して設けた一定ブーツク
８６．８７（菖２図）に横架したガイド軸ＳＳ、Ｓ＊に
それぞれ滑動自在に挿入した移動ブロック９０．９１お
よび９２．９３（第６図）上に固定され、これ罠よって
これらのガイド軸上をテーブル１４の中心方向に向かっ
て接近あるいは後退することができる。移動板２８の下
面にはテーブル１４の中心方向に溶接ヘッド８ｏおよび
８１を向かわせるための張力１ｌ１１１Ｉ機構が設けら
れ【いる、この機構について第６図をも用いて説明する
。移動板２畠の下ＥＩＫは、ガイド軸８５゜８９をまた
いで両端にベベルギア９４．９５を装着した連結軸９６
が回転自在に取付けられており、この連結軸９６に直角
方向即ちガイド軸８５．８９に平行して、前記ベベルギ
ア９４．９５に歯合するベベルギア９７．９８をそれぞ
れ一端に装着し外周面にネジを刻設したネジ軸９９．１
００が回転自在に取付けられている。本実施例において
は、ネジ軸９９には右ネジを設け、ネジ軸１００には左
ネジを設けている。１０１．１０２．１０３．１０４．
１０５＃よび１０６は移動板２８に取付けられて、前記
軸９６．９９ｊｄよび１００を回転自在に支持するため
の支持部材である。支持部材１０３と１６４および１０
５と１０６には、ネジ軸９９および１００Ｋ平行してそ
れぞれガイドミツド１０７と１０８および１０９と１１
０が固定されている。さらにネジ軸９９．１０Ｇにはガ
イドロッド１０７と１０８＃よび１０９とｉｉｏに滑動
自在に挿入゛されかつネジ軸９Ｓｌｄよび１００にそれ
ぞれ螺合されたナツト部材１１１，１１２が装着されて
いる。ナツト部材１１１，１１２の下面にはそれぞれピ
ン１１３，１１４（第１図）が植設され、他方の移動板
２７下面に植設されたピン１１５．１１６（第３図）と
の間に引張りコイルバネ１１，７．１１８（第２図）が
張架され、＊＊ヘッド８０および８１をテーブル１４の
中心方向に向けて引張っている。引張りフィルバネ１１
７．１１８の張力の調節は、ネジ軸９９に固定したツＹ
？１１９によりて行われる。第６図においてツマ々１１
９を左廻りに回転させるとネジ軸９９に螺合したナツト
部材１１１がテーブル１４方向に移動し、ナツト部材１
１１のピン１１３と移動板２７のピン１１５に張架され
たバネ１１７が縮退して張力は低下する。この時、ツマ
１１１９０回転は゛連結軸９６を介して他方のネジ軸１
００にも伝えられナツト部材１１２がテーブル１４方向
に移動し、バネ１１ｇも縮退して張力が低下する。ツマ
建１１９による張力の調節は、カム２１００回転にピン
チローラ３１およ、び３２がすべり等を起こさすに確実
に追従して回転させるために行われる。シーム溶接中は
カム２１Ｇの回転につれてピンチ四−２３１，３２が回
転するが、矩形形状のカム２１０が一定の速度で回転す
るとピｙチｐ−ラ３１，３２のカム２１０に対する接触
移動（回転）速度が異なってくる。従ワて半導体装置用
容器２００上のキャップ２０１に対するａ　−９−電極
５０％５１の接触移動速度も異なり、ローツー電極５０
．５１とギヤ１１２０１０周縁各部との接触時間が異な
ってギヤ１１２０１０周縁各部Ｋｇける単位時間当りの
Ｉ＃接電流密度が変わるととＫなる。このためキャップ
２０１の全周において均一な溶接な行うことができない
。本発明においては、キャップ２０１＆定速で回転させ
た場金、キャップ２０１のコーナ一部およびその近傍に
おいて四−ツー電極５０．５１との接触移動速度が速く
なるととに着目し、キャップ２０１の中心から各辺まで
の距離の変化を電気抵抗値の変化に変換して、モータ１
の回転速度を変えてキャップ２０１のコーナ一部および
その近傍がローラー電極５０．５１と接触する際の接触
移動速度を遅くするようＫしている。即ち、キャップ２
０１と同一形状のカ＾２１０が回転し、カム２１０のコ
ーナ一部近傍がピンチローラ３１．３２と接触するよう
Ｋなるとピンチロー２３１，３２が共に外方に押され、
￥！ンテ”−２３１，３２がそれぞれ固定されている移
動板２７．２８も同様に移動する。移動板２７％２８の
カム２１Ｇの中心からの移動量は同じであるので、一方
の移動板の移動量を検出すれば目的を達することができ
る。本実施例においては、移動板２８が固定されている
移動ブロック９３の適宜の位置にビン１２１を植設し、
ベース７上にビン１２１に直角に固定した変位検出賓換
器例えばボテンシ箇メータ１２２のスライド軸１２３に
結合させである。ボテンシ舞メータ１２２はスフイド軸
１２３の挿入量即ち移動板２Ｂの位置の変化に比例した
電圧を出力するので、この電圧によりてモータｌの回転
速度を制御することができる。

以上のごとく構成された半導体装置用容器のシーム溶接
装置を用いて、半導体装置用容器と矩形キャップな封止
する際の動作について以下に説明する。

まず、テーブル１４上に、キャップ２０１を重ね合わせ
た半導体装置用容器２００を適宜の治具２０２を用いて
固定し、キャップ２０１と同形状に形成したカム２１０
をカム軸８に固定してスイッチを入れると、−一ツー電
極５０．５１がモータＴｏ、７１の力によりて下降して
、キャップ２０１０両端を押えつける。モータ７０．７
１による加圧力が予め楚めた重り７４．７５による加圧
力に達すると電極昇降機構６０．６１内に設けたマイク
ロスイッチが切れ、モータ７０．７１の回転を停止する
と共に毫−夕ＩＹ駆動させ【カム２１０とテープに１４
を回転させる。カム２１０が回転すると、この回転に追
従してピンチロー２３１．３２が１転し、プーリ３３．
３４．タイ建ングベ＃）３５．３６＃よびブー９４２．
４３４’介してローラー電＠５０．５１も回転する。そ
の後テーブル１４が予め定めた回転位置まで回転したら
、ｐ−ツー電極５０．５１間に溶接電流を流し、この位
置から１８０度十αだけの間通電して半導体装置用容器
２００とキャップ２０１の全周を溶着させる。この溶着
工＠についてさらに詳説すると、カＡ２１０の回転に伴
ってピンチローラ３１．３！が共に追従して回転しなが
らカム２１０の中心方向に向かって接近あるいは後退す
るので。

霧−ツー電極５０．５１も同様に連動し、ローラー電極
５０％５１のキャップ２０１０周縁との接触位置を一定
にすることができ、ロー２−電極５０．５１からキャッ
プ２０１に流れる溶接電流密度が一定となってｌｌけ込
みの十分なナゲツトを得ることができる。また１ｗ−２
−電＠５０．５１はキャップ２０１０周縁との接触位置
が一定であるので、円錐台状のロー２−電極５０．５１
の円錐状部（母線部分）を鯛かくすることができ、キャ
ップ２０１が半導体装置用容器２００よりも小さい場合
においても■−ツー電極５０．５１の先端が容器２００
に接触することがないので、半導体装置用容器２００を
損壊することもない。

ピンチローラ３２がカム２１０の中心方向に向かって接
近あるいは後退する動作は、移動板２８、移動プルツク
９３およびビン１２１を介してボテンシ冒メータ１２２
のスライド軸１２３に伝えられて、ピンチローラ３２の
位置の変化に比例した出力電圧によって、モータ１に供
給されている電圧な制御してモータ１の回転適度を増減
させ、−一う−電極５Ｇ、５１がキャップ２０１１）ツ
ーナ部近辺に接しているときはテーブル１＃よび０−２
−電極５０．５１の回転を遅クシ、キャップ２０１の中
心から最短距離にある辺の近辺に接するときは回転を速
くすることによつて、ロー２−電極５０．５１とキャッ
プ２０１の接触移動速度を常に一定にして、キャップ２
０１０周縁各点における単位時間当りの＊ｍ電流量を一
定にし、杓−なナゲッＦを得て溶接部の信頼性を高める
と共に美麗な溶接外観を得ることができる。

このようにして、キャップ２０１の全周の溶接が終了し
たならばｌ１１１Ｉ！電流を切ると同時に、モーター７
０を運転させて中ヤップ２０１からｐ−ラミ極５０．５
１を離す、テーブル１４の回転を３６０＠回転した位置
で確実に停止させる際は、減速用位置検出円板１５の第
１の穿孔１９が第１の検出器２１によって検出されると
、第１の検出器２１から構成される装置信号によってモ
ーターｌの電圧を低下させるよ’５Ｋｍ御してモーター
１を減速回転させ、つづい【停止用位置検出円板１６の
第２の穿孔２０が第２の検出器２２によって検出される
と、この第２の検出器２２から構成される装置信号によ
ってモーターｌの電流を遮断してテーブル１４を停止さ
せる。なお１本実施例に８いては２枚の検出円板１５，
１６を使用した場合な示したが、検出円板を１枚にして
半径の異なる円周上に第１．第２の穿孔を設けて、それ
を検出するようにしてもよい、溶接電流の通電開始時点
の設定は、テーブル１４ｅＣ連結したエンコーダ１７に
よってテーブル１４の回転角を正確に検出し得るので′
、溶接電流の通電開始時点を予め設定しておいて、テー
プＪ／１４が設定角度まで回転したときに溶接電流をｍ
−ツー電極５０．５１に供給する。これにようて、キャ
ップ２０１Ｆ）＠接開始位置を正確に決めることができ
るので好都合である。

上述の実施例においては、カム２１Ｇの回転をピンチロ
ーラ３１．３２を介してローラー電極５０．５１に伝え
ることｋよってｐ−ラー電極５０．５１をテープＪ／１
４０回転方向と反対方向に回転させているので、テーブ
ル１４上のキャップ２０１とｍ−う−電極５０．５１と
は相対的な回転運動なすることに＆す、キャップ２０１
と四−ラー電極５０．５１の相対移動速度が速（なって
溶接速度を上げることができるが、必ずしも本実施例の
ごとくローラー電極５０．５１を強勢駆動しなくてもシ
ーム溶接を行うことができる。即ち、ローラー電極５０
．５１を回転自在に軸支しておくだけで、テーブル１４
を回転させればキャップ２０１０回転に従動してローラ
ー電極５０Ｓ５１も回転し、シーム溶接を行うことがで
きる。

以上本発明な一実施例について説明したが、勿論本発明
はこのような実施例にだけ局限されるものではなく１本
発明の技術思想を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変
を施しうるものである。

本発明によれば、簡単な構成の装置によって、テーブル
上に載置されて回転する矩形のキャップに一対のｍ−う
−電極を常時接触させると共に、この接触時のｍ−う−
電極の゛動きを用いてローラー電極のキャップに対する
接触移動速度をも一定にすることができるので、均一な
ナゲツトが得られて溶接部の信頼性が高まると共に美麗
な溶接外観を得ることができる。

また、溶接すべきキャップと同一形状のカムを回転させ
て、このカムの各辺の動きにｍ−う−電極の動きを倣わ
せる構成としたので、被ｓｉ物（キャップ）が変わって
もカムの交換だけで新たな溶接作業を行い得るので、未
熟練者にも取扱いが容易であり生産性を向上させること
ができる。

さらＫは、キャップとｐ−ラー電極の回転を強性的に相
対運動させた場合には、溶接速度が速い等の効果を有す
る。なお、本装置は大型の半導体装置用容器のシーム溶
接にも使用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

図、第３図は第１図Ｋ１−１線で示した部分の一面図、
第４図は第１図にｆｆ−ｆｆ線で示した部分の断面図、
第５図は第２図にマーＶ線で示した部分の断面図、第６
図は第１図にＶｌ−Ｖｌ線で示した部分の断面図である
。 １．７０．７１−モーター、１４−・テーブル。 ２７．２８−移動板、３１．３２−ピンチルーラ。 ５０．５１−・・四−ラー電極。 １１７％１１８−・引張りコイルバネ。 １２２・・・ボテンシ曹メータ、 ２００・−半導体装置用容器。 ２０１−キャップ、２１０−・・カム。 代理人　　弁理士　染　川　利　吉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　半導体装置用容器の上部に矩形のキャップな
   重ね合わせ上記キャップの異なる２点の屑緻部に一対の
   四−ツー電極を接触させ前記半導体装置用容Ｓおよび矩
   形のキャップと前記一対のローラー電極を相対的に回転
   させ通電するととＫより前記半導体装置用容器と前記矩
   形のキャップとをシーム溶接する装置において、前記矩
   形のキャップと同形でモーターによりて回転されるカム
   と、前記カムの回転に従属して回転するよ５に前記カム
   の両側面に対端させ張力をかけて当接した一対のピンチ
   ローラ−と、前記カムの回転に同期して回転する前記半
   導体装置用容器を載置するためのテーブルと、前記テー
   ブルに対向させて軸支した一対のローラー電極と、前記
   一対のピンチロー２−が前記カムの回転によりて互いに
   接近または離反する移動量に応じて前記モーターの回転
   速度を制御する変位検出変換器とを備えたことを特徴と
   する半導体装置用容器のシーム溶接装置。
2. （２）前記一対のローラー電極は、回転自在に軸支され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１１ＸＫ記載した
   半導体装置用容器のシーム溶接装置。
3. （３）前記一対のｐ−ツー電極は、前記一対のピンチロ
   ーラ−と連動し同期して回転駆動されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第】項に記載した半導体装置用容器の
   シーム溶接装置。
4. （４）　　前記一対のローラー電極は、円錐台状に形成
   されその円錐台の軸線方向の高さは前記キャップの高さ
   Ｋはぼ等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第３項に記載した半導体装置用容器のシーム溶接装
   置。