JPS6038289Y2 - airtight terminal - Google Patents

airtight terminal

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JPS6038289Y2
JPS6038289Y2 JP8848180U JP8848180U JPS6038289Y2 JP S6038289 Y2 JPS6038289 Y2 JP S6038289Y2 JP 8848180 U JP8848180 U JP 8848180U JP 8848180 U JP8848180 U JP 8848180U JP S6038289 Y2 JPS6038289 Y2 JP S6038289Y2
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JP
Japan
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stem
glass
plating layer
iron
eyelet
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JP8848180U
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Japanese (ja)
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JPS5712755U (en
Inventor
孝一 薦田
Original Assignee
日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は金属外環の透孔内にガラスを介してリード線
を封着してなる気密端子に関し、特に半導体装置用ステ
ムの改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an airtight terminal in which a lead wire is sealed in a through hole of a metal outer ring through a glass, and particularly relates to an improvement of a stem for a semiconductor device.

キャン封止型の電力用半導体装置は、第1図および第2
図に示す構造を有する。
The can-sealed power semiconductor device is shown in Figures 1 and 2.
It has the structure shown in the figure.

図において、aは気密端子よりなるステムであり、1は
鉄よりなる菱形状のステム基板で、長手方向の両端部に
シャーシ等への取付孔2,2を有し、中央部の近傍にリ
ード封着孔3,3を有する。
In the figure, a is a stem made of an airtight terminal, and 1 is a rhombus-shaped stem board made of iron, which has mounting holes 2, 2 at both ends in the longitudinal direction for attaching to the chassis, etc., and has a lead near the center. It has sealing holes 3,3.

4,4は鉄・ニッケル合金製のリード線で、前記リード
封着孔3.3にガラス5,5を介して気密に封着されて
いる。
Reference numerals 4 and 4 denote lead wires made of iron-nickel alloy, which are hermetically sealed in the lead sealing holes 3.3 through glasses 5, 5.

6はステム基板1の表面に固着された半導体素子7,7
は半導体素子6の表面電極とリード線4,4を接続する
金属細線、8はステム基板1に抵抗溶接された鉄製キャ
ップである。
Reference numeral 6 denotes semiconductor elements 7, 7 fixed to the surface of the stem substrate 1.
8 is a thin metal wire connecting the surface electrode of the semiconductor element 6 and the lead wires 4, 4, and 8 is an iron cap resistance welded to the stem substrate 1.

上記ステムaは次のようにして製造される。The stem a is manufactured as follows.

すなわち、ガラス封着までの耐食のため、およびガラス
封着時にグラファイト製封着治具の遊離炭素がステム基
板1の鉄の結晶粒界へ浸入する、いわゆる浸炭現象防止
のために、一般に第3図に示すように、予めステム基板
1の全面に銅メッキ層9を形成しておき、リード線4,
4のガラス封着後、ステム基板1およびリード線4,4
の露出表面に仕上げ電気ニッケルメッキ層10を形成し
ている。
That is, in order to resist corrosion up to glass sealing, and to prevent the so-called carburization phenomenon in which free carbon in the graphite sealing jig intrudes into the iron grain boundaries of the stem substrate 1 during glass sealing, the third As shown in the figure, a copper plating layer 9 is formed on the entire surface of the stem board 1 in advance, and the lead wires 4,
After glass sealing in step 4, stem substrate 1 and lead wires 4, 4
A finishing electrolytic nickel plating layer 10 is formed on the exposed surface.

しかしながら、ステム基板1に銅メッキ層9が形成され
ていると、キャップ8の抵抗溶接時に、前記銅メッキ層
9が溶融した金属粒が半導体素子6に付着して半導体素
子6の特性を劣化せしめるという問題があった。
However, if the copper plating layer 9 is formed on the stem substrate 1, during resistance welding of the cap 8, metal grains from the melted copper plating layer 9 will adhere to the semiconductor element 6, deteriorating the characteristics of the semiconductor element 6. There was a problem.

このため、半導体素子6の表面にプリコート樹脂やシリ
コンゴム等を被着することも考えられているが満足すべ
き結果は得られていない。
For this reason, it has been considered to coat the surface of the semiconductor element 6 with a precoat resin, silicone rubber, etc., but no satisfactory results have been obtained.

この考案はこのような点にかんがみ提案されたもので、
キャップの抵抗溶接時に溶融金属粒による悪影響のない
気密端子を提供することを目的とする。
This idea was proposed in consideration of these points,
It is an object of the present invention to provide an airtight terminal that is not adversely affected by molten metal particles during resistance welding of a cap.

以下、この考案の実施例を図面により説明する。Examples of this invention will be described below with reference to the drawings.

第4図は第1の実施例のステムbの断面図を示し、図に
おいて、第2図と同一部分または対応部分には同一参照
符号を付してその説明を省略する。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the stem b of the first embodiment, and in the figure, the same or corresponding parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted.

第2図との相違点は、第2図ではリード封着孔3,3に
直接リード線4,4がガラス5,5で封着されているの
に対して、第4図では鉄製のハトメ11を介してリード
線4,4がガラス封着されていることである。
The difference from Fig. 2 is that in Fig. 2, the lead wires 4, 4 are sealed directly to the lead sealing holes 3, 3 with glasses 5, 5, whereas in Fig. 4, iron eyelets are used. The lead wires 4, 4 are sealed with glass via 11.

また、ステム基板1の全面にはガラス封着までの耐食の
ため、およびガラス封着時の浸炭現象防止のために、予
め第5図に示すように厚さ1〜7μ程度の電気ニッケル
メッキ層12が形成されており、かつステム基板1およ
びリード線4,4の露出表面に厚さ2〜10μ程度の仕
上げ電気ニッケルメッキ層13が形成されている。
In addition, an electrolytic nickel plating layer with a thickness of about 1 to 7 μm is applied in advance to the entire surface of the stem substrate 1, as shown in FIG. 12 is formed, and a finishing electrolytic nickel plating layer 13 having a thickness of about 2 to 10 μm is formed on the exposed surfaces of the stem substrate 1 and the lead wires 4, 4.

上記ステム基板1とハトメ11との固着は次の任意の方
法および工程で行なわれる。
The stem substrate 1 and the eyelet 11 are fixed together by the following arbitrary method and process.

まず、固着方法としては、抵抗溶接による方法と、銅ロ
ウあるいはニッケルリンロウ等のロウ付けによる方法と
がある。
First, as a fixing method, there are a method using resistance welding and a method using brazing such as copper brazing or nickel phosphorous brazing.

また、固着工程としては、リード線4.4のガラス封着
前に行なう方法と、ガラス封着時に同時に行なう方法と
、ガラス封着後に行なう方法とがある。
Further, the fixing process can be carried out before the glass sealing of the lead wires 4.4, at the same time as the glass sealing, or after the glass sealing.

特に、ガラス封着後にステム基板1とハトメ11とを封
着する場合は、固着に先立ってガラス封着したハトメ1
1およびリード線4.4の表面に仕上げメッキを施して
おけば、ステム基板1上の仕上げメッキを省略すること
もできる。
In particular, when sealing the stem substrate 1 and the eyelet 11 after glass sealing, the eyelet 1
If finish plating is applied to the surfaces of stem board 1 and lead wires 4 and 4, finish plating on stem board 1 can be omitted.

さらに、上記ハトメは鉄素地の表面に直接酸化膜を形成
してガラス封着する方法、あるいは全面に銅メッキ層を
形成してから酸化膜を形成してガラス封着する方法が採
用できる。
Furthermore, the eyelet can be formed by directly forming an oxide film on the surface of the iron base and sealing it with glass, or by forming a copper plating layer on the entire surface and then forming an oxide film and sealing it with glass.

銅メッキ層を介してガラス封着した場合は、直接ガラス
封着した場合に比較して、耐熱温度が30〜50℃程度
向上する。
In the case of glass sealing through a copper plating layer, the heat resistance temperature is improved by about 30 to 50°C compared to the case of direct glass sealing.

以上の構成によれば、ハトメ11とガラス6とは直接ま
たは銅メッキ層を介して強固かつ気密に封着されており
、しかもステム基板1の表面には銅メッキ層が形成され
ていないから、キャップ8の抵抗溶接時の溶融金属粒が
半導体素子に付着するおそれが少なくなり、特性のよい
半導体装置が得られる。
According to the above configuration, the eyelet 11 and the glass 6 are tightly and airtightly sealed together directly or via the copper plating layer, and since no copper plating layer is formed on the surface of the stem substrate 1, There is less possibility that molten metal particles during resistance welding of the cap 8 will adhere to the semiconductor element, and a semiconductor device with good characteristics can be obtained.

第6図はこの考案の他の実施例のステムCの断面図を示
す。
FIG. 6 shows a sectional view of the stem C of another embodiment of this invention.

この実施例の特徴は、ステム基板1の略中央部にヒート
シンク嵌合孔14を穿設し、このヒートシンク嵌合孔1
4に銅製のヒートシンク15を嵌合し、機械的にかしめ
た上でロウ付けしたものである。
The feature of this embodiment is that a heat sink fitting hole 14 is formed approximately in the center of the stem board 1.
4, a copper heat sink 15 is fitted onto it, mechanically caulked, and then brazed.

第7図はこの考案のさらに他の実施例のステムdの断面
図を示す。
FIG. 7 shows a sectional view of the stem d of still another embodiment of this invention.

この実施例の特徴は、ステム基板1の略中央部にヒート
シンク嵌合用の凹部16を形成腰この凹部16に銅製の
ヒートシンク17を嵌合し、機械的にかしめた上でロウ
付けしたものである。
The feature of this embodiment is that a recess 16 for fitting a heat sink is formed approximately in the center of the stem board 1, and a copper heat sink 17 is fitted into this recess 16, mechanically caulked, and then brazed. .

なお、この考案の別の実施例として、平坦なステム基板
1上に銅製のヒートシンクをロウ付けしたり、モリブデ
ンやタングステン等の中間金属板をロウ付けしたり、さ
らにはセラミック板をロウ付けするようにしてもよい。
In addition, as another embodiment of this invention, a copper heat sink may be brazed on the flat stem substrate 1, an intermediate metal plate such as molybdenum or tungsten may be brazed, or a ceramic plate may be brazed. You may also do so.

また、この考案は図示例に示した電力用半導体装置用ス
テムのみならず、キャップを抵抗溶接して素子を封止す
るための気密端子にはすべて適用できるものである。
Further, this invention can be applied not only to the power semiconductor device stem shown in the illustrated example, but also to any airtight terminal for sealing an element by resistance welding a cap.

さらに、金属外環およびハトメの材質としては、鉄製の
みならず鉄を主成分とする合金でもよい。
Furthermore, the material of the metal outer ring and the eyelet may be not only iron but also an alloy whose main component is iron.

この考案は以上のように、鉄系の金属外環には電気ニッ
ケルメッキ層が形成され、金属外環の透孔に鉄系のハト
メが固着され、このハトメ内にガラスを介してリード線
が封着された気密端子であるから、金属外環に融点の低
い銅メッキ層がなく、金属外環に金属キャップを抵抗溶
接する際に銅メッキ層が溶融した金属粒が半導体素子等
の素子に付着して素子の特性を劣化せしめることがなく
、しかもリード線はステム基板の透孔に封着強度が小さ
くなる電気ニッケルメッキ層を介してガラス封着されて
いないから、気密性および封着強度が高い気密端子が得
られるという効果を奏する。
As described above, this idea consists of an electrolytic nickel plating layer formed on the iron-based metal outer ring, an iron-based eyelet fixed to the through hole of the metal outer ring, and a lead wire inserted into the eyelet through the glass. Because it is a sealed airtight terminal, there is no copper plating layer with a low melting point on the metal outer ring, and when the metal cap is resistance welded to the metal outer ring, the metal grains from the molten copper plating layer will not reach the elements such as semiconductor devices. The lead wires do not adhere to the glass and deteriorate the characteristics of the device, and the lead wires are not sealed to the glass via the electrolytic nickel plating layer that reduces the sealing strength to the through hole of the stem board, resulting in improved airtightness and sealing strength. This has the effect that an airtight terminal with a high level of resistance can be obtained.

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

第1図はこの考案の背景となる半導体装置の一部を切開
した平面図、第2図は第1図の■−■線に沿う断面図、
第3図は第2図の要部拡大断面図、第4図はこの考案の
一実施例の半導体装置用ステムの断面図、第5図は第4
図の要部拡大断面図、第6図および第7図はこの考案の
異なる実施例の半導体装置用ステムの断面図である。 b、 c、 d・・・・・・気密端子(ステム)、1・
・・・・・金属外環(ステム基板)、3・・・・・・透
孔、4,4・・・・・・リード線、5,5・・・・・・
ガラス、8・・・・・・金属キャップ、11・・・・・
・ハトメ、12.13・・・・・・電気ニッケルメッキ
層、15. 17−・−−−−ヒートシンク。
Fig. 1 is a partially cutaway plan view of a semiconductor device that is the background of this invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1,
3 is an enlarged sectional view of the main part of FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view of a stem for a semiconductor device according to an embodiment of this invention, and FIG.
6 and 7 are enlarged sectional views of main parts in the figure, and sectional views of stems for semiconductor devices according to different embodiments of this invention. b, c, d... Airtight terminal (stem), 1.
...Metal outer ring (stem board), 3...Through hole, 4,4...Lead wire, 5,5...
Glass, 8...Metal cap, 11...
- Eyelet, 12.13...Electro nickel plating layer, 15. 17-----Heat sink.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 鉄系の金属外環の透孔にガラスを介してリード線が封着
され金属キャップが抵抗溶接される気密端子において、
前記金属外環には電気ニッケルメッキ層が形成され、前
記透孔に鉄系のハトメが固着され、このハトメ内にガラ
スを介してリード線が封着されていることを特徴とする
気密端子。
In airtight terminals, a lead wire is sealed to a through hole in an iron-based metal outer ring via glass, and a metal cap is resistance welded.
An airtight terminal characterized in that an electrolytic nickel plating layer is formed on the metal outer ring, an iron-based eyelet is fixed to the through hole, and a lead wire is sealed inside the eyelet through a glass.
JP8848180U 1980-06-23 1980-06-23 airtight terminal Expired JPS6038289Y2 (en)

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Publication Number Publication Date
JPS5712755U JPS5712755U (en) 1982-01-22
JPS6038289Y2 true JPS6038289Y2 (en) 1985-11-15

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