JPS6031263Y2 - 金属キヤツプ封止形半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はベース板の主面上にろう付けされた半導体素
子を上記ベース板にプロジェクション溶接された金属キ
ャップで封止してなる金属キャップ封止形半導体装置に
関するものである。

以下、金属キャップ封止形ダイオードを例にとり説明す
る。

第１図は使用の金属キャップ封止形ダイオードの一例を
示す断面図である。

図において、１はｐｎ接合を有するシリコン（Ｓｉ）基
板１ａと、ソフトソルダによるろう付けの容易なニッケ
ル（Ｎｉ）層からなりＳｉ基板１ａの一方の主面上に形
成された陰極１ｂと、ソフトソルダによるろう付けの容
易なＮｉ層からなりＳｉ基板１ａの他方の主面上に形成
された陽極１ｃとを備えたダイオード素子、２はＳｉ基
板１ａと近似した熱膨張係数を有するタングステン（Ｗ
）、モリブデン（Ｍｏ）などの高硬度・高融点金属材料
からなり一方の主面上にソフトソルダによるろう付けの
容易なＮｉメッキ層２ａが形成されたベース板で、この
ベース板２のＮｉメッキ層２ａの表面上の中央部にダイ
オード素子１の陽極１ｃが後述のソフトソルダでろう付
けされている。

３は鉛（ｐｂ）・スズ（Ｓｎ）・銀（Ａｇ）合金からな
りダイオード素子１の陽極１をベース板１のＮｉメッキ
層２ａとをろう付けするソフトソルダ、４は銅線からな
りダイオード素子１の陰極１ｂに第１の端部がろう付け
された陰極リード線、５はｐｂ・ＳＳｎ５Ａ合金からな
りダイオード素子１の陰極１ｂと陰極リード線４の第１
の端部とをろう付けするソフトソルダ、６は金属キャッ
プである。

この金属キャップ６は、鉄パイプからなり陰極リード線
４の第２の端部側が図示のような状態に挿入圧着される
陰極端子６ａと、ダイオード素子１および陰極端子６ａ
の所要部分を取り巻くように設けられ一方の端部につば
状部６ｂ、を有する鉄筒体６ｂと、鉄筒体６ｂの他方の
端部に外周部が封着され陰極端子６ａに内周部が封着さ
れた圧縮ガラス６ｃとからなる。

なお、鉄筒体６ｂのつば状部６ｈはベース板２の外周縁
部へプロジェクション溶接され、そのために、このつば
状部６ｂ１の、ベース板２の外周縁部に溶接される側の
表面部には、プロジェクション溶接用の突起部６ｂ２が
全周にわたって設けられている。

この金属キャップ６の鉄筒体６ｂのつば状部６飄をベー
ス板２の外周縁部へプロジェクション溶接する場合には
、溶接治具（図示せず）を用いて、鉄筒体６ｂの突起部
６ｂ２をベース板２のＮｉメッキ層２ａの外周縁部へ加
圧接触させながらつば状部６ｂ、とベース板２との間に
電流を流すと、この電流が突起部６ｂ２に集中して流れ
るので、突起部６ｂ２に多量の熱が発生し、この熱によ
って突起部６ｂ２これに接するＮｉメッキ層２ａとが溶
けて、鉄筒体６ｂのっぽ状部６ｂ、がベース板２の外周
縁部に気密に溶接される。

このようにして、金属キャップ６はベース板２のＮｉメ
ッキ層２ａの表面上の中央部にろう付けされたダイオー
ド素子１の気密性を確保することができる。

ところで、このような従来例の構成では、ベース板２の
Ｎｉメッキ層２ａが、その厚さが鉄筒体６ｂの突起部６
ｂ２の高さより薄いので、ソフトソルダによるろう付け
には役立つが、プロジェクション溶接にはほとんど役立
たない。

一方、ベース板２が高硬度・高融点金属材料（ｗｔ Ｍ
Ｏ）からなっているので、鉄筒体６ｂのつば状部６ｂ、
とベース板２の外周縁部とのプロジェクション溶接時に
、□突起部６ｂ２のベース板２の外周縁部への加圧でも
、突起部６ｂ２の溶ける温度でもベース板２が容易に変
形せず、突起部６ｂ２がベース板２の表面部に食い込ま
ないため、つば状部６へとベース板２とのプロジェクシ
ョン溶接部の機械的強度が小さいという問題があった。

ま゛た、上記プロジェクション溶接時に突起部６ｂ２の
ベース板２の外周縁部への加圧による衝撃によって生ず
る機械的応力がベース板２のＮｉメッキ層２ａの表面上
の中央部にろう付けされたダイオード素子１に伝達され
て、この機械的応力によってダイオード素子１が破損し
、そ電気的特性が劣化することがあり、信頼度を低下さ
せるという問題もあった。

この考案は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、高
硬度・高融点金属材料からなり半導体素子がろう付けさ
れるベース板の、金属キャップがプロジェクション溶接
される側の主面上の全面に、上記半導体素子を構成する
半導体基板と近似した熱膨張係数を有する鉄系合金から
なり少なくともプロジェクション溶接用の突起部の高さ
と同一程度の厚さを有するベース被覆層を設けることに
よって、プロジェクション溶接部の機械的強度が大きく
、かつ信頼度のよい金属キャップ封止形半導体装置を提
供することを目的とする。

第２図はこの考案の一実施例を示す断面図である。

図において、第１図に示した従来例の符号と同一符号は
同様のものである。

１２はＳｉ基板１ａと近似した熱膨張係数を有するＷ、
〜１ｏなどの高硬度・高融点金属材料からなり金属キャ
ップ６がプロジェクション溶接される側の主面上に、Ｓ
ｉ基板１ａと近似した熱膨張係数を有する鉄（Ｆｅ）Ｎ
ｉ合金、Ｆｅ・Ｎｉ・コバルト（Ｃｏ）合金などの鉄系
合金からなるベース被覆層１２ａが形成され、第１図に
示した従来例のベース板２と同様の役目をするベース板
で、このベース板１２のベース被覆層１２ａの表面上の
中央部にダイオード素子１の陽極１ｃがソフトソルダ３
でろう付けされている。

このベース被覆層１２ａはクラッド法、溶射法などでベ
ース板１２の主面上の全面に形成される。

このベース板１２のベース被覆層１２ａの外周縁部へ金
属キャップ６の鉄筒体６ｂのつば状部６玩をプロジェク
ション溶接する場合には、第・１図に示した従来例の場
合と同様に、まず、鉄筒体６ｂの突起部６ｈ２をベース
板１２のベース被覆層１２ａの外周縁部へ加圧接触させ
ると、突起部６ｂ２がベース被覆層１２ａに食い込むよ
うにベース被覆層１２ａが変形する。

次に、つば状部６ｂ□とベース板１２との間に電流を流
すと、この電流がつば状部６ｂ、から突起部６ｂ２とこ
れに接触するベース被覆層１２ａの部分とを通って流れ
るので、この電流によって突起部６ｂ２に発生する熱と
この突起部６ｂに接触するベース被覆層１２ａの部分に
発生する熱とで、突起部６ｂがベース被覆層１２ａに食
い込んだ状態で溶けるから、つば状部６ｂ１がベース被
覆層１２ａに気密に溶接される。

これは、ベース被覆層１２ａが、その比抵抗および硬度
がベース板１２のそれに比べて劣るので、電流によって
発熱しやすく、また外力によって変形しやすいからであ
る。

このように、突起部６ｂ２がべ−ス被覆層１２ａに食い
込んだ状態で溶けるので、プロジェクション溶接部の機
械的強度を、第１図に示した従来例のそれより大きくす
ることができる。

また、プロジェクション溶接時に、突起部６ｂ２のベー
ス被覆層１２ａの外周縁部への加圧によって衝撃によっ
て生ずる機械的応力がベース被覆層１２ａ自身の弾性変
形で吸収されるので、この機械的応力がベース被覆層１
２ａの表面上の中央部にろう付けされているダイオード
素子１に伝達されず、この機械的応力によってダイオー
ド素子１が破損することがない。

更に、Ｓｉ基板１ａが、これと近似した熱膨張係数を有
するベース被覆層１２ａ上にろう付けされているので、
上記従来例の場合と同様の効果がある。

よって、ダイオード素子１の信頼度をよくすることがで
きる。

なお、ベース被覆層１２ａの厚さは、鉄系合金の熱伝導
があまりよくないので、できるだけ薄く設定する必要が
あり、少なくとも突起部６ｂ２の高さと同一程度にする
ことがのぞましい。

上記実施例では、金属キャップ封止形ダイオードを例に
とり述べたが、この考案はこれに限らず、その他の金属
キャップ封止形半導体装置にも適用することができる。

以上、説明したように、この考案の金属キャップ封止形
半導体装置では、金属キャップを構成する金属より高硬
度・高融点の金属材料からなり半導体素子がろう付けさ
れるベース板に、開口端面部にプロジェクション用の突
起部を有する金属キャップが上記半導体素子を覆うよう
に溶接されるもろにおいて、上記金属キャップが溶接さ
れる側に上記ベース板に主面上に、上記半導体素子を構
成する半導体基板と近似した熱膨張係数を有する鉄合金
からなり少なくとも上記突起部の高さと同一程度の厚さ
を有するベース被覆層を設けたので、上記金属キャップ
の上記突起部を上記ベース被覆層へ加圧接触させてプロ
ジェクション溶接するときに、上記突起部が上記ベース
被覆層に食い込んだ状態で溶けるから、プロジェクショ
ン溶接部の機械的強度を、従来例のそれより大きくする
ことができる。

また、このプロジェクション溶接時に、上記突起部の上
記ベース被覆層への加圧による衝撃によって生ずる機械
的応力が、上記ベース被覆層自身の弾性変形で吸収され
るので、上記ベース被覆層にろう付けされた上記半導体
素子に伝達されず、この機械的応力によって上記半導体
素子が破損することがない。

更に、上記半導体素子がこれを構成する半導体基板と近
似した熱膨張係数を有する上記ベース被覆層上にろう付
けされているので従来例と同様の効果がある。

よって、上記半導体素子の信頼度をよくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属キャップ封止形ダイオードの一例を
示す断面図、第２図はこの考案の一実施例を示す断面図
である。 図において、１はダイオード素子（半導体素子）、１ａ
はＳｉ基板（半導体基板）、６は金属キャップ、６ｂ２
は突起部、１２はベース板、１２ａはベース被覆層であ
る。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を
示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の金属からなるとともに開口端面部にプロジェクシ
   ョン溶接用の突起部を有する金属キャップを、上記第１
   の金属より高硬度・高融点の第２の金属からなり半導体
   素子がろう付けされたベース板の上に上記半導体素子を
   覆うように配設し、上記金属キャップの上記突起部と上
   記ベース板の主面に加圧接触させて溶接し、上記半導体
   素子を上記金属キャップと上記ベース板とで封止してな
   るものにおいて、上記ベース板の上記金属キャップの上
   記突起部が加圧接触させられる側の主面上の全面に、上
   記半導体素子を構成する半導体基板と近似した熱膨張係
   数を有する鉄系合金からなり少なくとも上記突起部の高
   さと同一程度の厚さを有するベース被覆層が設けられた
   ことを特徴とする金属キャップ封止形半導体装置。