JPS6139738B2 - - Google Patents

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
おいて回転素子を被う容器とキヤツプとをシーム
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、回路素子を効
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ヤツプを重ね合わせ
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ヤツプ
を重ね合わせ、テーブルを回転させることにより
前記容器とキヤツ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ヤツプに
接触させ通電することにより、前記容器とキヤツ
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
れて回転するキヤツ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、電極のキヤ
ツプに対する接触移動速度を一定にすることであ
る。これらのことに注目し、一応の解決策を提供
するものとして、例えば特公昭54―41033号公報
に開示された「シームウエルド法」がある。この
発明においては、キヤツプの周縁に電極を確実に
追従させるために、キヤツプの中心からキヤツプ
の長辺、短辺および各コーナまでの距離をキヤツ
プの回転と連動して角度分割により測定し、それ
をマイクロプロセ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つて接近あるい
は後退させる手段をとつている。また、電極のキ
ヤツプに対する接触移動速度に関しては、キヤツ
プの長辺と短辺の長さや電極の形状等を、やはり
マイクロプロセツサ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
異なる容器ごとに上述のごとき各種データを測定
してマイクロプロセツ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
ねば対処できない。また、そのための装置もいき
おい複雑となつて高価になるという欠点があり、
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、簡単な構成によつて、矩形キ
ヤツプのようにテーブル上に載置して回転するこ
とにより座標が変化するキヤツプの周縁に、一対
のローラー電極を常時接触させると共に、ローラ
ー電極のキヤツ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ヤツプ
を重ね合わせ上記キヤツプの異なる２点の周縁部
に一対のロー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ヤツ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ことにより前
記半導体装置用容器と前記矩形のキヤツプとをシ
ーム溶接する装置において、前記矩形のキヤツプ
と同形でモーターによつ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うに前記カム
の両側面に対峙させ張力をかけて当接した一対の
ピンチローラーと、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、前記一対のピンチローラ
ーが前記カムの回転によつ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、各図面において対応する部分に
は同一参照番号を付した。

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―線で示した箇
所の断面図である。第１図ないし第３図、特に第
３図を参照すれば、１は電動モーターであつて、
このモーター１に軸着されたプーリ２とモーター
１に隣設されたクラツチブレーキ３のプーリ４
は、タイミングベルト５によつて連結されてお
り、モーター１の回転運動をクラツチブレーキ３
に軸着されたウオーム６に伝えている。ウオーム
６には、ベース７に垂直で回転自在に支持された
カム軸８の下端に固定したウオームギア９が噛合
されており、ウオームギア９によつてカム軸８に
伝えられた回転運動は、カム軸８の中間近傍に固
定したプーリー１０を介してタイミングベルト１
１により、ベース７に垂直で回転自在に支持され
たテーブル軸１２のプーリ１３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、ロータリ
エンコーダ１７の軸１８に接続されて、テーブル
１４の回転角をロータリエンコーダ１７によつて
検出（本実施例においては１゜毎）し出力するこ
とができる。このロータリエンコーダ１７を設け
たことによつて半導体装置用容器２００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１９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、例えば発光ダイ
オード等の光源部２３，２５と例えばフオトダイ
オード等の受光部２４，２６（第１図）とからな
る第１の検出器２１および第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１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の矩形キヤツプ
２０１と同形のカム２１０が固定されており、ま
たピンチローラー取付軸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。このピンチローラー取付軸２９，
３０の下端にそれぞれピンチローラー３１，３２
が固着されている。カム２１０はこのピンチロー
ラー３１，３２によつてその両側から挾持され
る。ピンチローラー取付軸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
ト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に前記ピンチローラー３１，３２の回
転力を伝えている。プーリ４２，４３は、アーム
４０，４１にそれぞれ回転自在に支持された一対
の中空円筒軸４４（第３図に一方のみ示す）に固
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。従つてスプライ
ン軸４６，４７はプーリ４２，４３と共に回転す
ると共に、垂直方向にも摺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
には逆円錐台状のローラー電極５０，５１が固定
されている。給電軸４８の中間部にはクランプ５
２，５３が緩く嵌合されて、溶接電源（図示せ
ず）に接続された給電板５４，５５および一対の
ジヤンパー５６を介して給電軸４８に溶接電流が
供給される。さらにクランプ５２，５３は、前記
支柱３７，３８から前記テーブル１４上に張出し
た電極昇降機構６０，６１の上下動軸６２，６３
に固定されている。電極昇降機構６０および６１
は、例えば特許第519569号（特公昭42―24819）
に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連動に際して円
滑な動きとともに軸の捩れと回転をなくしたもの
である。上下動軸６２，６３はそれぞれの荷重筒
６４に固定的に連結されて該荷重筒６４の上下動
と共に上下に滑動する。各荷重筒は、電極昇降機
構６０，６１の機枠に下端を係止した圧縮コイル
バネ（図示せず）によつ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６６にピン等によつて連結されている。このレ
バー６６の他端は、リンク機構６８を介してモー
ター７０，７１の軸に固定したピニオン（図示せ
ず）に歯合するラツク７２，７３に連結されてお
り、ラツク７２，７３の上下動によつて荷重筒６
４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
つて圧縮されるが、バネの下端には上下動軸６
２，６３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。従つて、ローラー電極
５０，５１がキヤツプ２０１に当接し、重り７
４，７５による荷重を越える加圧力がモータ７
０，７１によつてローラー電極５０，５１に加わ
ると、上下動軸６２，６３が荷重筒６４内のバネ
の圧力に打ち勝つて上昇し、荷重筒６４の任意の
位置に設けたマイクロスイツチのアクチユエータ
（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なつている。このような加
圧力のかけ方および感知方法は米国特許第
3140381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ツド８０，８１
は、ベース７上の固定ブロツク８２，８３（第１
図、第２図）に横架したガイド軸８４，８５およ
び固定ブロツク８２，８３から適宜離して設けた
固定ブロツク８６，８７（第２図）に横架したガ
イド軸８８，８９にそれぞれ滑動自在に挿入した
移動ブロツク９０，９１および９２，９３（第６
図）上に固定され、これによつてこれらのガイド
軸上をテーブル１４の中心方向に向かつて接近あ
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ツド８０お
よび８１を向かわせるための張力調節機構が設け
られている。この機構について第６図をも用いて
説明する。移動板２８の下面には、ガイド軸８
５，８９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８
５，８９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。１０１，１０
２，１０３，１０４，１０５および１０６は移動
板２８に取付けられて、前記軸９６，９９および
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１０４および１０５と１０
６には、ネジ軸９９および１００に平行してそれ
ぞれガイドロツド１０７と１０８および１０９と
１１０が固定されている。さらにネジ軸９９，１
００にはガイドロツド１０７と１０８および１０
９と１１０に滑動自在に挿入されかつネジ軸９９
および１００にそれぞれ螺合されたナツト部材１
１１，１１２が装着されている。ナツト部材１１
１，１１２の下面にはそれぞれピン１１３，１１
４（第１図）が値設され、他方の移動板２７下面
に値設されたピン１１５，１１６（第３図）との
間に引張りコイルバネ１１７，１１８（第２図）
が張架され、溶接ヘツド８０および８１をテーブ
ル１４の中心方向に向けて引張つている。引張り
コイルバネ１１７，１１８の張力の調節は、ネジ
軸９９に固定したツマミ１１９によつて行われ
る。第６図においてツマミ１１９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１１１
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、ツマミ１１９の回転は連結軸９６を介して他
方のネジ軸１００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１１８も縮退
して張力が低下する。ツマミ１１９による張力の
調節は、カム２１０の回転にピンチローラ３１お
よび３２がすべり等を起こさずに確実に追従して
回転させるために行われる。シーム溶接中はカム
２１０の回転につれてピンチローラ３１，３２が
回転するが、矩形形状のカム２１０が一定の速度
で回転するとピンチローラ３１，３２のカム２１
０に対する接触移動（回転）速度が異なつてく
る。従つて半導体装置用容器２００上のキヤツプ
２０１に対するローラー電極５０，５１の接触移
動速度も異なり、ローラー電極５０，５１とキヤ
ツプ２０１の周縁各部との接触時間が異なつてキ
ヤツプ２０１の周縁各部における単位時間当りの
溶接電流密度が変わることになる。このためキヤ
ツプ２０１の全周において均一な溶接を行うこと
ができない。本発明においては、キヤツプ２０１
を定速で回転させた場合、キヤツプ２０１のコー
ナー部およびその近傍においてローラー電極５
０，５１との接触移動速度が速くなることに着目
し、キヤツプ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ヤツプ２０１のコーナー部お
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にしている。
即ち、キヤツプ２０１と同一形状のカム２１０が
回転し、カム２１０のコーナー部近傍がピンチロ
ーラ３１，３２と接触するようになるとピンチロ
ーラ３１，３２が共に外方に押され、ピンチロー
ラ３１，３２がそれぞれ固定されている移動板２
７，２８も同様に移動する。移動板２７，２８の
カム２１０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ツク９３の適宜の
位置にピン１２１を植設し、ベース７上にピン１
２１に直角に固定した変位検出変換器例えばポテ
ンシヨメータ１２２のスライド軸１２３に結合さ
せてある。ポテンシヨメータ１２２はスライド軸
１２３の挿入量即ち移動板２８の位置の変化に比
例した電圧を出力するので、この電圧によつてモ
ータ１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
キヤツプを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、キヤツプ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、キヤツプ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
ツチを入れると、ローラー電極５０，５１がモー
タ７０，７１の力によつて下降して、キヤツプ２
０１の両端を押えつける。モータ７０，７１によ
る加圧力が予め定めた重り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
マイクロスイツチが切れ、モータ７０，７１の回
転を停止すると共にモータ１を駆動させてカム２
１０とテーブル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ラ３
１，３２が回転し、プーリ３３，３４、タイミン
グベルト３５，３６およびプーリ４２，４３を介
してローラー電極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、ローラー電極５０，５１間に溶接電流を流
し、この位置から180度＋αだけの間通電して半
導体装置用容器２００とキヤツプ２０１の全周を
溶着させる。この溶着工程についてさらに詳説す
ると、カム２１０の回転に伴つてピンチローラ３
１，３２が共に追従して回転しながらカム２１０
の中心方向に向かつて接近あるいは後退するの
で、ローラー電極５０，５１も同様に連動し、ロ
ーラー電極５０，５１のキヤツプ２０１の周縁と
の接触位置を一定にすることができ、ローラー電
極５０，５１からキヤツプ２０１に流れる溶接電
流密度が一定となつて溶け込みの十分なナゲツト
を得ることができる。また、ローラー電極５０，
５１はキヤツプ２０１の周縁との接触位置が一定
であるので、円錐台状のローラー電極５０，５１
の円錐状部（母線部分）を短かくすることがで
き、キヤツプ２０１が半導体装置用容器２００よ
りも小さい場合においてもローラー電極５０，５
１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
かつて接近あるいは後退する動作は、移動板２
８，移動ブロツク９３およびピン１２１を介して
ポテンシヨメータ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
した出力電圧によつて、モータ１に供給されてい
る電圧を制御してモータ１の回転速度を増減さ
せ、ローラー電極５０，５１がキヤツプ２０１の
コーナ部近辺に接しているときはテーブル１およ
びローラー電極５０，５１の回転を遅くし、キヤ
ツプ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
ラー電極５０，５１とキヤツプ２０１の接触移動
速度を常に一定にして、キヤツプ２０１の周縁各
点における単位時間当りの溶接電流量を一定に
し、均一なナゲツト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、キヤツプ２０１の全周の溶接
が終了したならば溶接電流を切ると同時に、モー
ター７０を運転させてキヤツプ２０１からローラ
電極５０，５１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によつて検出されると、第１の検出器
２１から出力される位置信号によつてモーター１
の電圧を低下させるように制御してモーター１を
減速回転させ、つづいて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によつて検
出されると、この第２の検出器２２から出力され
る位置信号によつてモーター１の電流を遮断して
テーブル１４を停止させる。なお、本実施例にお
いては２枚の検出円板１５，１６を使用した場合
を示したが、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１４に連結したエンコーダ１
７によつてテーブル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、テーブル１４が設定角度まで回転した
ときに溶接電流をローラー電極５０，５１に供給
する。これによつて、キヤツプ２０１の溶接開始
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２１０の回転を
ピンチローラ３１，３２を介してローラー電極５
０，５１に伝えることによつてローラー電極５
０，５１をテーブル１４の回転方向と反対方向に
回転させているので、テーブル１４上のキヤツプ
２０１とローラー電極５０，５１とは相対的な回
転運動をすることになり、キヤツプ２０１とロー
ラー電極５０，５１の相対移動速度が速くなつて
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を回転させればキヤ
ツプ２０１の回転に従動してローラー電極５０，
５１も回転し、シーム溶接を行うことができる。

以上本発明を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、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つて、
テーブル上に載置されて回転する矩形のキヤツプ
に一対のローラー電極を常時接触させると共に、
この接触時のローラー電極の動きを用いてローラ
ー電極のキヤツ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、溶接すべきキヤツ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ローラー電
極の動きを倣わせる構成としたので、被溶接物
（キヤツプ）が変わつ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。

さらには、キヤツプとロー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、本装置は丸型の半導体
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】

第１図は本発明になる半導体装置用容器のシー
ム溶接装置の一部裁断正面図、第２図はその平面
図、第３図は第１図に―線で示した部分の断
面図、第４図は第１図に―線で示した部分の
断面図、第５図は第２図に―線で示した部分
の断面図、第６図は第１図に―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…ピンチロー
ラ、５０，５１…ローラー電極、１１７，１１８
…引張りコイルバネ、１２２…ポテンシヨメー
タ、２００…半導体装置用容器、２０１…キヤツ
プ、２１０…カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体装置用容器の上部に矩形のキヤツプを
   重ね合わせ上記キヤツプの異なる２点の周縁部に
   一対のロー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ヤツ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ことにより前記
   半導体装置用容器と前記矩形のキヤツプとをシー
   ム溶接する装置において、前記矩形のキヤツプと
   同形でモーターによつ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うに前記カムの
   両側面に対峙させ張力をかけて当接した一対のピ
   ンチローラーと、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ラーが
   前記カムの回転によつ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 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１項に
   記載した半導体装置用容器のシーム溶接装置。 ３ 前記一対のローラー電極は、前記一対のピン
   チローラー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１項に記載した半
   導体装置用容器のシーム溶接装置。 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ヤツプ
   の高さにほ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。