KR830000962B1 - 기밀단자(氣密端子) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

기밀단자(氣密端子)

제 1 도는 종래의 트랜지스터 스템의 평면도.

제 2 도는 제 1 도의 (II)-(II)선에 따르는 종단면도.

제 3 도는 본 발명의 1실시예의 트랜지스터 스템의 평면도.

제 4 도는 제 3 도의 (Ⅳ)-(Ⅵ)선에 따르는 종단면도.

제 5 도는 본 발명의 다른 실시예의 기밀단자의 평면도.

제 6 도는 제 5 도의 (Ⅵ)-(Ⅵ)선에 따르는 종단면도.

본 발명은 금속 외환(外環)내에 유리를 개재하여 리이드를 기밀절연적으로 봉착하여서 이루어진 기밀단자에 관한 것이다.

트랜지스터용 스템으로서 제 1 도 및 제 2 도에 표시하는 구조의 압축봉지형 스템은 공지이다.

도면에 있어서

(1)은 철 또는 낮은 탄소강으로 이루어진 스템 기판으로서 2개의 투공(秀孔)(1)(3)에는 나트륨 바륨유리, 나트륨 라임유리 등의 나트륨 유리(4)(5)를 개재하여 니켈 50%를 함유하는 철, 니켈 합금제의 리이드선(6)(7)이 기밀절연적으로 봉착되여 있다.

(8)은 스템기판(1)의 아랫면에 용접 또는 납땜 접합에 의하여 고착된 철, 니켈 합금제의 리이드선이다.

상기한 스템 구조에 있어서 스템기판(1)의 윗면에 반도체소자(9)의 이면의 코렉터 전극을 납땜 접합하고 표면의 에밋터 전극 및 베이스전극을 각각 알미늄, 금 등의 접속세선(10)(11)으로서 리이드선(6)(7)에 접속하고 철제캡(도면 표시하지 아니하였음)을 씌워서 스템기판(1)에 저항 용접하고 있다. 그런데 철 또는 낮은 탄소강은 30-450℃의 열 팽창계수가 125-140×10^-7cm/cm/℃로서 큰 것에 대하여 반도체소자의 재료인 실리콘의 열팽창계수는 20-30×10^-7/cm/cm/℃ 정도에 지나지 않아 양자의 열팽창계수의 차이가 크기 때문에 스템기판(1)의 중앙부에 반도체소자(9)를 납땜 접합하지 않으면 반도체소자(9)가 파손되기 쉽다.

한편 고주파용 트랜지스터로서는 반도체소자(9)와 리이드선(6)(7)과의 사이에 장가(張架)하는 접속세선(10)(11)의 인덕턴스를 적게하기 위하여 접속세선(10)(11)의 길이를 극력 짧게할 필요가 있다. 그렇게 하기 위해서는 반도체소자(9)를 리이드선(6)(7)의 중간 위치에 납땜 접합할 필요가 있기 때문에 전술한 압축봉지형의 스템은 사용할 수 없다. 또 스템기판(1)을 철 또는 남은 탄소강으로 형성한 압축봉지형의 스템으로서는 녹의 발생을 방지하기 위하여 니켈 등의 바탕 도금을 행한 다음이 아니면 금도금을 실시할 수 없다고 하는 문제점을 가지고 있다.

그래서 전기한 제 1 도 및 제 2 도와 외관상으로는 전연 동일한 그대로로 스템기관(1) 및 리이드선(6)(7)에 니켈 28.8-29%, 코발트 15.8-16.8%, 나머지 부분은 철로부터 이루어진 철, 니켈, 코발트 합금을 사용하며, 유리 (4)(5)에 열팽창계수가 철, 니켈, 코발트 합금과 일치하는 붕규산유리(Borosilicate glass)를 사용하며 정합(matching)봉지형 스템도 제안되여 있다.

이와같은 스템에 의하면 전기한 문제점은 해소되나 철, 니켈, 코발트 합금은 대단히 값이 비싸며 현재 세계적으로 코발트가 부폭 상태에 있고 장래에는 더욱더 높은 값으로 될 것이 예상되며, 스템이 높게 되고 또한 반도체장치가 높게 된다고 하는 문제점을 내포하는 것이다. 그 때문에 본 발명의 주된 목적은 반도체 소자를 스템기관의 중앙부에 납땜 접합하지 않아도 반도체 소자가 파손되는 일이없고 또한 값이 싼 스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 요약하면 스템기판 등의 금속외환을 니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈, 합금으로서 형성함과 아울러 유리에 붕규산 유리를 사용하고 리이드에 철, 니켈, 코발트 합금을 사용한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상술한 목적 및 기타의 목적과 특징은 도면을 참조하여 행하는 이하의 상세한 설명에서 한층 더 명백하게 될 것이다.

제 3 도는 본 발명을 제 1 도 및 제 2 도와 동일 형상의 트랜지스터 스템에 실시한 경우의 평면도를 표시하며, 제 4 도는 제 3 도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따르는 종단면도를 표시한다.

도면에 있어서 (20)은 니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈 합금제의 금속 외환의 스템기관으로서 2개의 투공(21)(22)를 가지고 있으며, 각투공(21)(22)에는 붕규산유리(23)(24)를 개재하여 니켈 28.8-29.8% 코발트 15.8-16.8%를 함유하는 철, 니켈, 코발트 합금제의 리이드선(25)(26)이 기밀절연적으로 봉착되여 있다. (27)은 스템기판(20)의 아랫면에 용접 또는 납땜접합된 철, 니켈, 코발트 합금제의 리이드선이다.

상기한 구성에 있어서 철, 니켈 합금의 30-450℃의 열팽창계수 a₁은 67-74×10^-7cm/cm/℃이며, 붕규산유리(23)(24)의 그것(a₂)은 30-380℃에서 44.5-46.5×10^-7cm/cm/℃ 철, 니켈, 코발트 합금의 그것(a₃)은 30-450℃에서 50.3-53.7×10^-7cm/cm/℃이며, a₁＞a₂≒a₃의 관계로 되여 있으므로 일단 압축봉지형 구조를 갖는다.

그런데 철, 니켈 합금의 열 팽창계수 a₁는 철 또는 낮은 탄소강의 열 팽창계수(125-140×10^-7cm/cm/℃에 비하이 현저하게 적으므로 전술한 반도체소자(9)를 구성하는 실리콘의 열팽창계수와의 차이도 적으며 반도체 소자를 스템기판(20)의 중앙부에 납땜 접속하지 않아도 파손된다고 하는 사고도 없게 되며, 투공(21)(22)의 중간 위치에 납땜 접합이 가능하게 되므로 접속세선의 길이를 짧게할 수가 있어서 인덕턴스를 감소할 수가 있다.

또한 철, 니켈 합금은 철, 니켈, 코발트 합금에 비교하여 재료비가 1/2 이하로 되므로 스템기판에 철, 니켈, 코발트 합금을 사용하는 경우에 비하여 스템의 원가를 현저하게 싼값으로 할 수 있다고 하는 잇점이 있다.

또 제조방법에 대해서는 철, 니켈 합금은 철, 니켈, 코발트 합금을 사용하는 경우와 동일한 제조공정의 채용이 가능하기 때문에 철, 니켈 합금을 사용하는 것에 의한 제조원가의 상승은 없다.

예컨대 스템기판을 철 또는 낮은 탄소강으로서 형성한 경우와 같이 바탕에 니켈 도금을 실시하는 일 없이 직접 금 도금을 실시할 수가 있다.

[실시예]

니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈 합금판을 프레스 가공하여 두께가 1.5mm 후랜지부 바깥지름이 9.1mmø, 메사(mesa)부 바깥 지름이 7.6mmø, 투공(21)(22)의 지름이 1.6mmø의 스템기판(20)을 제작하고, 이것을 트리크렌 등의 유기용제로서 세정하여 표면의 녹, 유지 등에 의하여 더러워진 것을 제거하여 청정화한 후, 수소기류 중에서 열처리를 실시하여 표면층의 탈탄을 행한다.

이렇게 한 후 필요에 따라서 산화 분위기로(雰圍氣瀘)에서 500-800℃로 가열하여 예비산화하고 그 표면에 0.05-0.7mg/cm²정도의 산화막을 형성한다. 철, 니켈, 코발트 합금제의 리이드선(25)(26)도 동일하게 하여 그 표면에 산화막을 형성하여 놓는다.

한편 붕규산유리를 100-200메쉬 정도로 분쇄하여 체로쳐서 구분한 유리 미립자를 유기 바인더와 함께 혼련하고 프레스 성형한 후 500℃의 온도로서 1차 소성하여 유기바인더를 소실시킨 유리타부렐을 준비한다. 이와같이 하여 준비한 스템기판(20)과 리이드선(25)(26)와 유리 타부렐을 그래파이트제의 봉착 지그를 사용하여 소정의 관계 위치로 조립하고 중성 또는 약한 환원성 분위기로에서 약 1,000℃로 가열하여 유리 타부렐을 용융한 붕규산유리(23)(24)를 개재하여 스템기판(20)에 리이드선(25)(26)을 기밀하게 봉착한다.

이렇게 한 다음 농염산 중에 10-20분간 침지한 후 질황산 혼합액 중에 수초동안 담그는 것에 의하여 스템기판(20) 및 리이드선(25)(26)의 표면의 산화막을 제거하고 또한 스템기판(20)의 아랫면에 철, 니켈, 코발트 합금제의 리이드선(27)을 용접하였다.

다음에 전처리에 의하여 금속표면을 청정화한 후 시안 금 칼륨 및 시안화 칼륨을 함유하는 산성 또는 중성의 도금 욕(浴)에 의하여 스템기판(20) 및 리이드선(25)(26)(27)의 표면에 두께 0.3μ의 금 도금층을 형성하였다.

이와같이 하여서 얻어진 트랜지스터 스램의 기밀성을 시험하였든바 정합봉지형 스템과 비교하여 하등손색이 확인되지 않았다. 또 반도체 소자를 스템기판(20)의 투공(21)(22)의 중간 위치에 납땜접합 하여도 반도체 소자가 파손한다고 하는 현상을 확인되지 않았다. 또한 스템의 단가는 정합봉지형의 스템에 비하여 약 87%로 저감하였다. 또한 상기한 실시예에 있어서는 스템기판(1)의 예비산화를 행하는 경우에 대하여 설명하였으나 42합금의 경우는 철, 니켈, 코발트 합금과는 달라서 반드시 예비산화를 행하지 않아도 좋다.

제 5 도는 본 발명의 다른 실시예의 릴레이용 베이스로서 사용되는 기밀단자의 평면도를 표시하고, 제 6 도는 제 5 도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따르는 종단면도를 표시한다.

도면에 있어서 (30)은 니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈 합금제의 금속 외환으로서의 스템기판으로서 다수의 투공(31)이 정렬하여 형성되여 있다.

각 투공(31)에는 붕규산유리(32)를 개재하여 니켈 28.8-29.8%, 코발트 15.8-16.8%를 함유하는 철, 니켈, 코발트 합금제의 길고 짧은 2종종류의 리이드선(33)(34)가 기밀절연적으로 봉착되여 있다. 여기에서 특정위치의 붕규산유리(32a)만은 극성 표시 때문에 절당한 색조의 안료를 혼입한 착색 유리가 사용되고 있다.

이와같은 기밀단자에 있어서도 철, 니켈, 코발트 합금을 사용한 정합봉지형 기밀단자와 동일한 제조공정으로서 제조할 수 있어서 특성상 하등 손색이 없을뿐만 아니라 현저하게 싼 값이다. 본 발명은 상기한 실시예 뿐만 아니라 다른 각종 구조의 기밀단자에도 적용할 수 있는 것이다.

또한 본 발명에서 말하는 니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈 합금과 니켈 28.8-29.8%, 코발트 15.8-16.8%를 함유하는 철, 니켈, 코발트 합금이라 함은 각각 통칭 42합금 및 코바알(KOVAR)이라고 말하여지고 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 금속 외환을 니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈 합금으로서 형성하고 유리에는 붕규산 유리를 사용하며 리이드에 니켈 28.8-29.8%, 코발트 15.8-16.8%를 함유하는 철, 니켈, 코발트 합금을 사용하였으므로 특성이 우수하고도 또한 가격이 싼 기밀단자를 제공할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

Claims (1)

1. 금속 외환내에 유리를 개재하여 리이드를 기밀절연적으로 봉착하여서 이루어진 기밀단자에 있어서 전기한 금속 외환을 니켈 41-43%를 함유하는 철, 니켈 합금으로서 형성하고, 유리에 붕규산유리를 사용하며, 리이드에 철, 니켈, 코발트 합금을 사용한 것을 특징으로 하는 기밀단자.

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