KR20060050635A - 반도체 장치용 덮개 - Google Patents
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Abstract
광 투과 창이 광 투과 구멍을 피복 하도록 저 융점 유리를 고착 재료로 사용하여 광 투과 창이 광 투과 구멍이 설치된 덮개 본체에 고착되는 반도체 장치용 덮개에 있어서, 저 융점 유리는 무연(無鉛) 바나듐산염 계 저 융점 유리이고, 광 투과 창은 저 융점 유리에 함유된 바나듐과 덮개 본체의 표면에 피복된 금속과의 공정(共晶) 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 덮개 본체에 고착된다.
광 투과, 저 융점, 덮개, 유리, 합금
Description
도 1은 반도체 장치용 덮개의 구성을 나타내는 단면도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 광 투과 창(window)의 고착부(fixing portion)의 구성을 나타내는 설명도.
도 3(a) 및 도 3(b)는 광 투과 창의 고착부의 다른 구성을 나타내는 설명도.
도 4는 광 투과 창의 고착부의 종래 기술의 구성을 나타내는 설명도.
도 5는 반도체 레이저 장치의 종래 기술의 구성을 나타내는 설명도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10…반도체 장치용 덮개
12…덮개 본체
12a…광 투과 구멍
14…광 투과 창
16…저 융점 유리
16a…바나듐산염 계의 저 융점 유리
18…니켈 도금
22…팔라듐 도금
24…Pb-V 공정(共晶) 합금 층
25…금 도금
26…Au-V 공정 합금 층
본 발명은 광 디스크 기록/재생 장치 등에 사용되는 반도체 레이저 장치를 조립하는데 채용되는 반도체 장치용 덮개에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광 투과 부재를 무연 저 융점 유리를 사용하여 덮개 본체에 고착하는 반도체 장치용 덮개에 관한 것이다.
반도체 레이저 장치로서, 도 5에 나타낸 바와 같은 구성이 알려져 있다. 이 반도체 레이저 장치는 디스크 형상의 금속 스템(stem)(1), 광원으로 되는 반도체 레이저 소자(2), 및 PIN 광 다이오드 등과 같은 감시 소자를 포함한다. 반도체 레이저 소자(2)는 디스크 형상의 금속 스템(1) 상에 기립 설치된 금속 블록(방열판, heat sink)의 측벽에 탑재된다. 감시 소자(4)는 반도체 레이저 소자(2)로부터 출력을 감시하기 위해 반도체 레이저 소자(2) 아래에 탑재된다. 리드 핀(lead pin)(6)은 금속 스템(1)을 관통하는 관통 구멍(5)을 통과하고 그 안은 유리 밀봉된다. 리드 핀(6)은 본딩 배선(8)을 통하여 반도체 레이저 소자(2)와 감시 소자(4)에 각각 전기적으로 접속된다. 또한, 리드 핀(6) 중 하나는 접지용 리드 핀으로서 금속 스템(1)의 저면에 용접된다.
반도체 레이저 장치는 반도체 레이저 소자(2)와 그 위에 탑재된 다른 소자들 을 갖는 금속 스템(1)의 소자 탑재면에 반도체 장치(10)용 덮개(이후로는 간단히 반도체 장치용 덮개로 언급한다)를 기밀히 고착하여 제조된다. 덮개 본체(12)는 단면(端面)에 광 투과 구멍(12a)을 갖도록 금속 부재를 프레스 가공에 의해 덮개 형상으로 형성된다. 그리고 반도체 장치용 덮개(10)는 광 투과 구멍(12a)을 덮개 본체(12)의 내부로부터 밀봉 또는 피복하기 위해 유리판으로 된 광 투과 창(14)을 고착시켜서 형성된다. 덮개 본체(12)는 그 가장자리를 금속 스템(1)의 모서리에 용접하여 금속 스템(1)에 고착된다(JP-A-6-5990 참조).
광 투과 창(14)을 덮개 본체(14)에 고착시키는 몇 가지 방법이 있다. 그 중 하나는 그 표면에 산화막을 형성하기 위해 대기 중에서 덮개 본체(12)를 가열하고, 이 산화막을 사용하여 저 융점 유리를 통하여 광 투과 창(14)에 고착시키고, 덮개 본체(12)의 표면의 불필요한 산화막을 제거한 후 덮개 본체(12)를 니켈 도금 등과 같은 내부식(corrosion-resistant) 도금으로 도금하여 제품을 완성한다. 다른 방법으로는 덮개 본체(12)의 표면을 니켈로 도금하고, 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착시키기 위하여 고착시에 저 융점 유리와 니켈 도금 사이의 계면에서 저 융점 유리에 함유된 납 성분(Pb)과 니켈 도금에 함유된 니켈의 공정 반응에 의해 Ni-Pb 공정 합금 층을 형성한다.
후자의 방법에 따르면, 광 투과 창(14)이 덮개 본체(12)에 고착된 후의 도금 공정는 필요하지 않다. 저 융점 유리는 도금 용액에 의해 부식되지 않는다. 산화막을 제거하는 공정도 필요하지 않다. 그러므로, 이 방법은 제조 공정을 간략화하는 이점을 제공한다.
도 4는 니켈과 저 융점 유리에 함유된 납 성분(Pb) 사이의 공정 반응을 이용하여 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하는 구성의 확대도이다. 덮개 본체(12)(금속)의 표면에 형성된 니켈 도금(18)과 저 융점 유리(16) 사이의 계면에서, 저 융점 유리에 함유된 납 성분(Pb)과 니켈 도금에 함유된 니켈 사이의 공정 반응으로 인한 Ni-Pb 공정 합금 층(20)이 형성된다.
그런데, 최근에는 납 성분이 함유되지 않은 저 융점 유리를 사용하여 광학 장치를 제조하는 방법이 환경 보호의 관점에서 제안되었다. 예를 들어, 납을 함유하지 않는 SnO-P2O5계 유리를 광 투과 창을 고착하는 고착 유리로써 사용하여 반도체 장치용 덮개를 제조하는 방법이 있다(JP-A-2003-34549 참조).
상술한 바와 같이, 반도체 장치용 덮개를 제조하는 공정에서, SnO-P2O5계 유리를 사용하는 방법에 의해 무연화(無鉛化)가 실현되었다. 그러나, SnO-P2O5계 유리가 저 융점 유리로 사용되면, 종래의 기술에서 채용된 Pb 계를 저 융점 유리로 사용하는 경우에 비해, SnO-P2O5계 유리는 기밀성과 내구성에 문제가 있다. 이는 높은 기밀성과 내구성을 필요로 하는 반도체 장치용 덮개에 충분한 신뢰성이 얻어질 수 없다는 문제가 있게 된다.
본 발명의 목적은 납을 함유하지 않은 저 융점 유리를 광 투과 부재를 덮개 본체에 고착시키기 위한 고착 재료로써 사용하는 제조 공정에서 무연화를 실현하고, 반도체 레이저 장치 또는 광학 장치에 필요한 높은 기밀성과 내습성을 얻을 수 있는, 신뢰성 있는 반도체 장치용 덮개를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성할 뿐만 아니라, 여기에 설명되지 않은 다른 목적들도 달성될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 개시되지 않은 목적이 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 반도체 장치용 덮개는 다음의 구성을 갖는다.
광 투과 부재가 광 투과 구멍을 피복 하도록 저 융점 유리를 고착 재료로 사용하여 광 투과 부재가 광 투과 구멍이 설치된 덮개 본체에 고착되는 반도체 장치용 덮개는 저 융점 유리는 무연(無鉛) 바나듐산염 계 저 융점 유리이고, 광 투과 부재는 저 융점 유리에 함유된 바나듐과 덮개 본체의 표면에 피복된 금속과의 공정(共晶) 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 덮개 본체에 고착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바나늄산염 계 저 융점 유리는 바나늄(V)을 주요 성분(산화물(바나늄 산화물)을 기준으로 20 중량% 또는 이상의 바나늄을 함유)으로 함유하는 저 융점 유리를 말하고, 본 발명에서는 이를 납 성분을 함유하고 있지 않은 무연 유리로 언급한다. 또한, 저 융점 유리는 광 투과 부재보다 낮은 용융점, 및 광 투과 부재를 고착시키는 가열 온도에서 광 투과 부재가 용융되지 않는 특성을 갖는 유리를 말한다. 광 투과 부재를 고착하기 위해, 500℃ 정도로 용융되는 저 융점 유리가 사용된다. 이러한 이유에서, 도금 등과 같은 공지의 성막 기술을 이용하여 덮개 본체 의 표면에 피복되는 금속으로는 광 투과 부재를 고착시킬 때 고착 온도 이하에서 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)과 공정 합금을 생성하는 금속이 사용된다.
덮개 본체의 표면에 피복된 금속이 팔라듐(Pd)으로 되고, 광 투과 부재가 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)과 덮개 본체의 표면에 피복된 팔라듐(Pd)의 공정 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 덮개 본체에 고착되는 제품이 바람직하게 사용되고 있다.
덮개 본체의 표면에 피복된 금속이 금(Au)으로 되고, 광 투과 부재가 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)과 덮개 본체의 표면에 피복된 금(Au)과 공정 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 덮개 본체에 고착되는 다른 제품이 바람직하게 사용되고 있다.
본 발명에 따른 반도체 장치용 덮개는 광 투과 부재를 무연 바나늄산염 계 저 융점 유리를 고착 재료로 사용하여 덮개 본체에 고착시킴으로써 반도체 장치용 덮개의 제조 공정에서 무연화를 실현한다. 그러므로, 환경에 악영향을 미치지 않는 반도체 장치용 덮개로서 제공된다. 저 융점 유리를 광 투과 부재를 덮개 본체에 고착시키기 위해 용융할 경우, 광 투과 부재는 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)과 덮개 본체의 표면에 피복된 금속과의 공정 반응에 의해 생성된 공정 합금 층을 통하여 덮개 본체에 고착되기 때문에, 광 투과 부재가 덮개 본체에 강고하게 고착된 반도체 장치용 덮개를 제공하여, 충분한 접착 강도와 우수한 기밀성 및 내습성이 얻어진다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치용 덮개(10)의 구성을 나타내는 단면도이다. 이 반도체 장치용 덮개(10)에서는, 광 투과 창(광 투과 부재)(14)은 무연 저 융점 유리(16)를 고착 재료로 사용하여 덮개 본체(12)에 고착된다. 덮개 본체(12)는 금속 재료를 프레스 가공에 의해 구멍 가장자리에서 테두리를 갖는 덮개 형상으로 형성된다. 상부에는, 광 투과 구멍(12a)이 형성된다. 연질 유리로 이루어지고 디스크 형상을 갖는 광 투과 창(14)은 광 투과 구멍(12a)을 덮개 본체(12)의 내부로부터 저 융점 유리(16)에 의해 피복되도록 광 투과 구멍(12a)의 가장자리에 고착된다. 또한, 덮개 본체(12)의 재료는 특히 제한되지 않으며, 예를 들어, 철, 철-니켈 합금, 철-코발트-니켈 합금 또는 구리 또는 니켈을 주요 성분으로 함유하는 합금을 들 수 있다.
본 실시예에 따른 반도체 장치용 덮개(10)의 특징은 다음과 같다. 먼저, 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하기 위한 고착 재료로서는, 종래 기술에서 채택되었던 납 계의 저 융점 유리 대신에, 무연 바나늄산염 계 저 융점 유리를 채택한다.
다음으로, 고착 재료로 채택된 바나늄산염 계 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)과 광 투과 창(14)의 고착 온도에서 공정 반응을 야기하고, 덮개 본체(12)의 표면에 피복되는 팔라듐이나 금 등과 같은 금속으로, 저 융점 유리를 용융시켜서 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착할 때에, 덮개 본체(12)의 표면에 피복된 금속의 공정 합금층과 저 융점 유리에 함유된 바나늄이 덮개 본체(12)와 저 융점 유리 (16) 사이의 계면에서 형성되므로, 이로 인해 광 투과 창(14)을 고착한다.
바나늄으로 공정 합금층을 형성하기 위해 덮개 본체의 표면에 피복된 금속, 예를 들어, 팔라듐이나 금은 공정 반응을 일으키기에 필요한 두께를 가질 수 있다. 덮개 본체(12)의 표면에 도금함으로써 공정 반응을 일으키는 금속을 바나늄으로 피복함에 있어서, 니켈 도금 등과 같이 덮개 본체(12)를 보호하기 위한 하지(underlying) 도금을 실시한 후에, 팔라듐 도금 등과 같은 필요한 도금을 실시할 수 있다.
바나늄산염 계 저 융점 유리를 고착 재료로 사용함으로 반도체 장치용 덮개를 제조하고 팔라듐을 덮개 본체(12)의 표면에 바나늄과 공정 반응을 일으키는 금속으로 피복하는 일례를 설명한다.
바나늄산염 계 저 융점 유리는 다양한 구성 성분을 가질 수 있다. 본 실시예에서는, 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 하프늄(HfO2) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 함유하며, 산화 바나늄(V2O5)을 주요 성분으로서 함유하고 있는 바나늄산염 계 저 융점 유리가 채택되었다. 또한, 본 실시예에서 채택된 저 융점 유리는 22 중량%의 산화 바나늄을 함유한다.
저 융점 유리에 함유된 바나늄은 덮개 본체(12)의 표면에 피복된 팔라듐과 공정 합금층을 생성하여 광 투과 창(14)을 기밀하게 고착하는 기능을 갖는다. 그러므로, 광 투과 창(14)에 대한 고착 재료로 채택된 저 융점 유리는 상당한 양의 바나늄(산화물을 기준으로 20 중량%)을 함유해야 한다.
바나늄산염 계 저 융점 유리는 다음과 같은 방식으로 광 투과 창(14)의 고착 재료로서 채택된다. 즉, 덮개 본체(12)의 광 투과 구멍(12a)의 크기에 따른 링 형상 태블릿(tablet)의 분말 성형(powder molded)이다. 분말 성형은 덮개 본체(12)와 광 투과 창(14)과 함께 지그(jig)에 설치된다. 또는, 바나늄산염 계 저 융점 유리는 페이스트 상태로 실시되고, 이 페이스트를 광 투과 창(14)에 피복한다.
본 실시예에서, 니켈 도금은 하지 도금으로서 덮개 본체(12)에 실시된다. 팔라듐 도금은 니켈 도금의 표면에 실시된다. 니켈 도금과 팔라듐 도금은 배럴(barrel) 도금에 의해 전해 도금을 통하여 덮개 본체(12)에 실시된다. 그러므로, 팔라듐은 덮개 본체(12)의 전체 표면에 피복된다. 또한, 니켈 도금은 4㎛ 내지 9㎛의 두께를 갖고, 팔라듐 도금은 0.1㎛ 내지 0.5㎛의 두께를 갖는다. 광 투과 창(14)을 고착하기에 필요한 공정 합금층을 형성하기 위해서, 팔라듐 도금은 0.1㎛ 정도의 두께만으로도 된다.
다음으로, 덮개 수납 오목부를 갖는 지그에 덮개 본체(12)의 구멍을 상향시켜 덮개 본체(12)를 수납한다. 저 융점 유리의 태블릿과 광 투과 창(14)은 덮개 본체(12) 내에 이러한 순서로 이어서 적재된다. 다음으로, 덮개 본체(12), 태블릿 및 광 투과 창(14)이 조립되어 수납된 지그를 가열로에 넣고, 질소 가스 분위기에서 광 투과 창(14)이 덮개 본체(12)에 고착되도록 500℃로 가열하여 저 융점 유리를 용융시킨다. 저 융점 유리가 가열로 내에서 용융될 때, 덮개 본체(12)의 표면에 실시된 팔라듐 도금의 납(Pd)과 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)은 공정 반응을 일으킨다. 그러므로, 광 투과 창(14)이 덮개 본체(12)에 고착되도록 Pd-V의 공 정 합금이 형성된다.
도 2는 광 투과 창(14)과 덮개 본체(12) 사이의 고착 영역의 계면 주변에서의 구성(도 1에서 영역 A)을 확대한 개략도이다.
도 2(a)는 광 투과 창(14)이 고착되기 전의 상태를 나타낸다. 도 2(a)에서 나타낸 바와 같이, 덮개 본체(12)의 측에 니켈 도금(18)과 팔라듐 도금(22)이 형성되고, 바나늄산염 계 저 융점 유리(16a)가 이 팔라듐 도금(22)과 접촉되어 배열된다.
도 2(b)는 광 투과 창(14)이 고착되어진 후의 상태를 나타낸다. 광 투과 창(14)이 고착된 상태에서, 바나늄산염 계 저 융점 유리에 함유된 바나늄과 팔라듐 도금(22)의 납(Pd)이 확산되어 공정 반응을 일으킨다. Pd-V의 공정 합금층(24)은 광 투과 창(14)가 Pd-V의 공정 합금층(24)을 통하여 기밀하게 고착되도록 덮개 본체(12)와 저 융점 유리(16a) 사이의 계면에 형성된다.
상술한 바와 같이 제조된 반도체 장치용 덮개(10)에 대한 평가 시험이 광 투과 창(14)과 덮개 본체(12) 사이에서의 고착 강도, 기밀성 및 내습성에 대하여 실행되었다. 이 시험 결과를 다음의 A 내지 C에 나타낸다.
A. 고착 강도 평가 시험
표 1은 (a)덮개 본체의 외벽(몸통 부분)을 양측에서 사이에 끼우도록 가압하여 광 투과 창을 덮개 본체에서 제거할 때의 하중 값과, (b)덮개 본체에 고착된 광 투과 창을 상방에서 가압하여 광 투과 창을 덮개 본체에서 제거할 때의 하중 값의 측정 결과를 나타낸다. 비교예로서, 광 투과 창을 덮개 본체에 고착하기 위해 Ni- Pb 공정 합금층을 형성하는 종래의 기술에 의해 제조된 반도체 장치용 덮개에 대한 시험 결과를 나타낸다. 평가 시험에서, 20개의 표본을 채택하였다.
| 하중 값 | 실시예 | 비교예 | ||
| 바나늄산염 계 저 융점 유리 | Pb 계 저 융점 유리 | |||
| 가압부 | (a)측 | (b)창 | (a)측 | (b)창 |
| 최대값(kgf) | 7.43 | 0.93 | 7.78 | 1.24 |
| 최소값(kgf) | 5.72 | 0.71 | 5.70 | 1.09 |
| 평균값(kgf) | 6.84 | 0.89 | 7.03 | 1.16 |
광 투과 창(14)은 덮개 본체(12)에 강하게 고착되어 있는 경우에, 하중 값이 큰 값을 나타낸다. 표 1에서의 시험 결과는 바나늄산염 계 저 융점 유리가 고착 재료로 사용된 본 실시예에 따른 반도체 장치용 덮개는 Pb 계 저 융점 유리가 채택된 종래 기술의 반도체 장치용 덮개와 거의 동일한 고착 강도를 갖고, 그러므로 본 실시예에 따른 반도체 장치용 덮개는 실용화될 수 있다.
또한, 상기의 조성을 갖는 바나늄산염 계 저 융점 유리를 고착 재료로 사용하여 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하는 경우에, 덮개 본체(12)의 표면의 바나늄과 공정 반응을 일으키는 팔라듐과 같은 금속을 피복하지 않고, 예를 들어, 덮개 본체(12)의 표면에 실시된 니켈 도금만으로 광 투과 창(14)이 고착되면, 덮개 본체(12)와 저 융점 유리 사이의 계면에 공정 합금층은 생성되지 않는다. 그러므로, 고착 상태에서 외부 힘이 광 투과 창(14)에 작용하게 되면 간단히 광 투과 창(14)이 제거되어 버리고, 반도체 장치용 덮개로서 사용할 수 없게 된다.
B. 기밀성 평가
상기 반도체 장치용 덮개의 표본에 대해 열 충격(thermal shock) 조작 및 온도 주기 조작을 실시함으로써 헬륨 검출기를 사용하는 누설 시험을 시행하였다. 표 2는 이 시험 결과를 나타낸다. 20개의 표본이 채택되었다. 표 2의 시험 결과는 반도체 장치용 덮개의 광 투과 창과 덮개 본체 사이의 고착 부분에서 누설이 발생하지 않는 것을 나타내고, 실제 사용에서 만족할 만한 기밀성도 얻어진다.
| 시험 내용 | 열 충격 시험 | 온도 주기 시험 |
| 시험 조건 | -65℃/150℃ 100주기 | -65℃~ 150℃ 300주기 |
| 시험 결과 | No NG | No NG |
C. 내습성 평가
온도 120℃, 2기압, 습도 100%의 조건 하에서 표본은 48시간 동안 노출시키는 PCT 시험(pressure cooker test)을 실행하였다. 20개의 표본에 대한 결로 불량의 유무를 시험하였다. 결로가 검출되지 않았다.
또한, 반도체 장치용 덮개가 금속 스템에 용융된 후, 결로 불량의 유무의 검출 시험을 실시하기 위해 항온 항습기(85℃, 85%의 습도)에서 1000시간 동안 노출되었다. 결과적으로, 결로 불량은 20개 표본 모두에서 검출되지 않았다.
이 내습성 시험 결과는 본 실시예에 따른 반도체 장치용 덮개가 충분히 실용화될 수 있음을 나타낸다.
또한, 상기 평가 시험은 22 중량%의 산화 바나늄을 함유하는 저 융점 유리를 고착 재료로 사용하는 반도체 장치용 덮개에 대해 실행되었다. 그러나, 26 중량%의 산화 바나늄을 함유하는 저 융점 유리를 사용하는 반도체 장치용 덮개에서도 마찬가지의 만족할 만한 결과를 얻었다.
(제 2 실시예)
상술한 바와 같이, 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하는 고착 재료로 바나늄산염 계 저 융점 유리가 채택되는 경우, 덮개 본체(12)의 표면에 팔라듐 도금 대신에 금 도금을 실시하여, 금과 저 융점 유리에 함유된 바나늄의 공정 합금층을 통하여 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하도록 할 수 있다. 본 실시예에 따른 반도체 장치용 덮개는 덮개 본체(12)의 표면에 실시된 금 도금을 통하여 제조된 반도체 장치용 덮개이다.
도 3은 바나늄산염 계 저 융점 유리(16a)를 사용하여 덮개 본체(12)의 표면에 금 도금(25)을 실시하여 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착한 경우의 고착 부분의 계면 주변 부분의 구성을 확대하여 나타낸다. 도 3(a)는 고착 전의 상태, 도 3(b)는 고착 후의 상태를 나타낸다.
덮개 본체(12)에 있어서는, 하지 도금으로서 니켈 도금을 두께 4㎛ 내지 9㎛로 실시하고, 다음으로, 금 도금(25)을 실시한다. 금 도금의 두께는 0.1 ~ 0.5㎛이다.
도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 금 도금을 실시한 덮개 본체(12)에 바나늄산염 계 저 융점 유리의 태블릿과 광 투과 창(14)을 설치하고, 500℃의 가열로 내에서 가열함으로써, 저 융점 유리(16a)와 덮개 본체(12) 사이의 계면에 Au-V 공정 합금층(26)이 형성된다. 광 투과 창(14)이 Au-V 공정 합금층(26)을 통하여 덮개 본체(12)에 기밀하게 고착된다.
덮개 본체(12)의 표면에 금 도금(25)을 실시하고, 바나늄산염 계 저 융점 유리를 고착 재료로서 사용하여 제작한 반도체 장치용 덮개에 대해서 상술한 덮개 본체(12)의 표면에 팔라듐 도금을 실시한 제품과 마찬가지의 평가 시험을 행하였다. 결과적으로, 마찬가지의 기밀성과 내습성이 고착 재료가 22 중량%와 26 중량%의 바나늄을 함유하는 경우에 대해서 얻어질 수 있는 것으로 확인되었다. 즉, 본 실시예에 따른 반도체 장치용 덮개는 충분히 실용화될 수 있는 제품으로 제공될 수도 있다.
덮개 본체(12)의 표면에 팔라듐 도금(22)이 실시된 상기 반도체 장치용 덮개에서, 팔라듐 도금(22)을 실시함으로써, 덮개 본체(12)의 표면은 거칠게 되고 광택이 없는 어두운 색으로 되기 때문에, 덮개 내부에 광의 반사를 억제하는 기능이 얻어지게 된다. 한편, 덮개 본체(12)의 표면에 금 도금(25)이 실시된 반도체 장치용 덮개의 경우에 있어서, 덮개 본체(12)의 표면의 광택은 팔라듐 도금(22)의 경우에 비해 높게 된다.
또한, 팔라듐 도금(22) 또는 금 도금(25)에 대한 하지 도금으로써 실시된 니켈 도금(18)의 표면을 거칠게 함으로써, 광 투과 창(14)은 덮개 본체에 더욱 강하게 고착될 수 있다. 이는 강화된 고정 기능(anchoring function)을 통하여 광 투과 창(14)은 덮개 본체(12)에 고착되도록 니켈 도금(18)의 표면이 거칠게 되는 사실에 기인될 수 있다. 도금의 표면을 거칠어지게 하기 위해서, 도금 후에 도금 표면을 화학적으로 에칭하고, 도금 표면에 모래 분사 등과 같은 물리적 조작을 실시하는 기술이 채택될 수 있다. 하지 도금은 4㎛ 내지 9㎛의 두께를 갖는다. 하지 도금의 표면이 거칠어질 때의 도금의 외부 표면은 0.5㎛ 내지 1.0㎛의 조경을 갖는다.
상술한 실시예에서, 광 투과 창(14)이 덮개 본체(12)의 내부에 고착된 구조를 갖는 반도체 장치용 덮개에 대해 설명하였다. 그러나, 광 투과 창(14)은 광 투과 구멍(12a)을 피복하도록 덮개 본체(12)의 외부(상면)에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 장치용 덮개는 반도체 레이저 소자가 탑재된 반도체 레이저 장치뿐만 아니라 광 투과 창이 설치된 일반적인 반도체 장치에 적용될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 장치용 덮개는 반도체 장치용 덮개의 제조 공정에서 무연화를 실현하기 위해서, 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하기 위한 고착 재료로써 무연 바나늄산염 계 저 융점 유리가 사용된다. 또한, 저 융점 유리에 함유된 바나늄과 덮개 본체의 표면에 도금에 의해 피복된 팔라듐 또는 금이 공정 합금층을 형성하고, 공정 합금층을 통하여 광 투과 창(14)을 덮개 본체(12)에 고착하므로써, 광 투광 창(14)은 덮개 본체(12)에 기밀히 고착된다. 따라서, 종래의 SnO-P2O5 계 유리 등의 무연 유리를 간단히 채택한 반도체 장치용 덮개와 비교하여 내습성, 기밀성이 우수한 반도체 장치용 덮개를 제공할 수 있다.
발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않는 한, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에서 다양하게 변형 및 변화될 수 있음이 해당 기술의 당업자에게는 분명할 것이다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위와 일치하는 이 발명의 모든 변형 및 변화 그리고 그의 균등물을 포함한다고 보아야 할 것이다.
본 발명에 따르면 반도체 장치용 덮개는 광 투과 부재를 무연 바나늄산염 계 저 융점 유리를 고착 재료로 사용하여 덮개 본체에 고착시킴으로써 반도체 장치용 덮개의 제조 공정에서 무연화를 실현할 수 있다.
또한, 저 융점 유리를 광 투과 부재를 덮개 본체에 고착시키기 위해 용융할 경우, 광 투과 부재는 저 융점 유리에 함유된 바나늄(V)과 덮개 본체의 표면에 피복된 금속과의 공정 반응에 의해 생성된 공정 합금 층을 통하여 덮개 본체에 고착되고, 충분한 접착 강도와 내습성, 기밀성이 우수한 반도체 장치용 덮개를 제공할 수 있다.
Claims (3)
- 광 투과 구멍이 형성된 덮개 본체와,저 융점 유리를 고착 재료로 사용하여 상기 덮개 본체에 고착되어 상기 광 투과 구멍을 피복하는 광 투과 부재를 포함하고,상기 광 투과 부재는 상기 저 융점 유리에 함유된 바나듐(V)과 상기 덮개 본체의 표면에 피복된 금속과의 공정(共晶) 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 상기 덮개 본체에 고착되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 덮개.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개 본체의 상기 표면에 피복된 상기 금속은 팔라듐(Pd)이고,상기 광 투과 부재는 상기 저 융점 유리에 함유된 바나듐(V)과 상기 덮개 본체의 상기 표면에 피복된 팔라듐(Pd)과의 상기 공정 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 상기 덮개 본체에 고착되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 덮개.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개 본체의 상기 표면에 피복된 상기 금속은 금(Au)이고,상기 광 투과 부재는 상기 저 융점 유리에 함유된 바나듐(V)과 상기 덮개 본체의 상기 표면에 피복된 금(Au)과의 상기 공정 반응에 의해 형성된 공정 합금 층을 통하여 상기 덮개 본체에 고착되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 덮개.
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