JPS6041866B2 - 気密端子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は気密端子の製造方法に関し、特にキヤン封
止型の半導体装置用ステムの製造方法の改良に関する。

パワートランジスタ等のキヤン封止型半導体装置のス
テムとして、比較的小電力用のものはステム基板全体が
鉄で形成されているが、中電力以上用のものは鉄製のフ
ランジに銅製ヒートシンクが固着一体化された構造を有
する。第１図はそのようなシステムの一例の平面図を示
し、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図を示す。図
において、１は鉄製のフランジで、略菱形状を呈しその
中央部にヒートシンク嵌合孔２を有し、中央部近傍に２
個のリード線封着孔３、３を有し、さらに長手方向の両
端にシャーシ等への取付孔４、４を有する。５は前記ヒ
ートシンク嵌合孔２に嵌合しロウ付けされた銅製のヒー
トシンク、６、６は前記リード線封着孔３、３にガラス
７、 ７を介して封着された鉄・ニッケル合金製のリー
ド線である。

上記の構成ステムは、例えば次のようにして製造され
ている。

まず、銅メッキまたはニッケルメッキを施したフランジ
１のヒートシンク嵌合孔２にヒートシンク５を嵌合し、
カルめ加工によつてフランジ１と仮固定したのち、リー
ド線封着孔３、３に円筒状のガラスタブレットを嵌合し
、このガラスタブレットの中心孔にリード線６、６を挿
通した状態で約１０００℃に加熱し、ガラスタブレット
を溶融させてリード線６、６をガラス封着する。次に、
ヒートシンク５の周面に沿つて銀ロウを配置し、約８５
０℃に加熱して銀ロウを溶融し、ヒートシンク５をフラ
ンジ１に気密にロウ付けする。最後に、全面を活性化し
たのち電気ニッケルメッキ等の仕上げメッキを施す。
しかるに、上記の方法では、リード線６、６のガラス封
着と、ヒートシンク５の銀ロウ付けの２回の加熱工程を
必要とするため、煩雑であり原価高騰の一因となつてい
る。

そこで、ヒートシンク５の側面部にあらかじめ化学ニ
ッケルメッキを形成しておいて、このヒートシンク５を
フランジ１のヒートシンク嵌合孔２に嵌合しかしめて仮
固定するとともに、リード線封着孔３，３にガラスタブ
レットを嵌入し、ガラスタブレットにリード線６，６を
挿通せしめて全体を約１００００Ｃに加熱し、ガラスタ
ブレットを溶融してリード線６，６をガラス封着すると
同時に、ガラス封着温度でヒートシンク５の側面の化学
ニッケルメッキを溶融してヒートシンク５をフランジ１
にロウ付けし、最後に電気ニッケルメッキ等の仕上げを
施す方法が提案された。

上記の方法によれば、リード線６，６のガラス封着温度
で同時にヒートシンク５のロウ付けが行なえるので、工
数低減による原価低減が可能になる。

しかしながら、フランジ１にあらかじめ銅メッキまたは
ニッケルメッキを施しておいて、ガラス封着およびロウ
付け後仕上げメッキを施すので、２回のメッキ工程が必
要であり、まだ煩雑であり、原紙低減にも限度があつた
。そこで、次のようなこの発明の背景となる製造方法が
提案された。

以下、その製法を第３図および第４図により説明する。
まず、第３図に示すように、鉄製のフランジ１の全面に
電気ニッケルメッキ８を施し、一方銅製のヒートシンク
５の全面に電気ニッケルメッキ９を施したのち、その側
面にのみ化学ニッケルメッキ１０を施し、このヒートシ
ンク５をフランジ１のヒートシンク嵌合孔２に嵌合し、
かしめ加工によつて仮固定しておく。またフランジ１の
リード線封着孔３，３に円筒状のガラスタブレット７ａ
，７ａを嵌濃し、このガラスタブレット７ａ，７ａに電
気ニッケルメッキを施したリード線６，６を挿通する。
そして全体を約１０００℃に加熱してガラスタブレット
７ａ，７ａを溶融してリード線６，６をガラス７，７で
封着するとともに、化学ニッケルメッキ１０を溶融して
ヒートシンク５をフランジ１にロウ付けすると、第４図
に示すようなステムが得られる。上記の製造によれば、
リード線６，６のガラス封着とヒートシンク５のロウ付
けとが同時に行なえるのみならず、フランジ１、ヒート
シンク５およびリード線６，６の露出部分がすべて電気
ニッケルメッキで被覆されているので仕上げメッキが不
要になり、さらに工数を低減でき原価低減を図れる利点
がある。しかしながら、ヒートシンク５の全面に電気ニ
ッケルメッキ９を施したのち、その側面にのみ化学ニッ
ケルメッキ１０を施すと、ガラスタブレット７ａの軟化
点よりも化学ニッケルメッキ１０の融点が低いので、ガ
ラスタブレット７ａが軟化溶融する前に化学ニッケルメ
ッキ１０が溶融し、しかも溶融した化学ニッケルメッキ
がフランジ１やヒートシンク５の電気ニッケルメッキ８
，９上を流れやすいので、第４図に示すように、フラン
ジ１とガラス７の防止界面に流れて気密性を劣化さ゛せ
たり、ヒートシンク５上に流れて半導体素子の固着性を
劣化させたり、さらにはキャップ溶接個所に流れてキャ
ップの溶接時に湯玉が発生して半導体素子に付着して特
性を劣化させる原因となる。

それゆえ、この発明の主たる目的は、上述の製法の利点
は生かしつつ、前述の問題点を解決し得るステムの製造
方法を提供することである。

この発明は要約すると、フランジ等の鉄系部品とヒート
シンク等の銅系部品との少なくとも一方のロウ付け予定
部分に化学ニッケルメッキを施したのち、これら鉄系部
品と銅系部品とを所定の関係位置にかしめて仮固定し、
この仮固定体の全面に電気ニッケルメッキを施し、この
仮固定体をリード線およびガラスタブレットとともに所
定の関係位置に組み立て、全体を加熱することによつて
前記ガラスタブレットを溶融してリード線をガラス封着
すると同時に、前記化学ニッケルメッキを溶融して鉄系
部品と銅系部品とをロウ付け一体とすることを特徴とす
るものである。この発明の上述の目的およびその他の目
的と特徴は、図面を参照して行なう発明の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

まず、この発明を第１図および第２図に示す構成のステ
ムの製造に実施する場合を、第５図ないし第８図により
説明する。

最初、第５図に示すように、鉄製のフランジ１と銅製の
ヒートシンク５を製作しておき、その少なくとも一方の
ロウ付け予定部分、例えばヒートシンク５の側面のみに
厚さ５〜１５μ程度の化学ニッケルメッキ１０を施す。
このとき、例えば所定厚さの銅板の上下面にメッキレジ
スト層を形成しておいて、この銅板を円形に打ち抜いて
、上下面がメッキレジスト層で被覆され側面のみが露出
したヒートシンク５を製作し、バレルメツキ等で露出し
た側面のみに化学ニッケルメッキ１０を施し、上下面の
メッキレジスト層を除去する方法を採用してもよい。次
に、第６図に示すように、フランジ１のヒートシンク嵌
合孔２に前記ヒートシンク５を嵌合し、機械的にかしめ
て仮固定体１１を製作し、この仮固定体１１を活性化処
理したのち、全面に厚さ２〜８μ程度の電気ニッケルメ
ッキ１１２を施す。続いて、第７図に示すように、仮固
定体１１におけるフランジ１のリード線封着孔３，３に
円筒状のガラスタブレット７ａ，７ａを嵌入し、このガ
ラスタブレット７ａ，７ａの中心孔に、全面に厚さ２〜
８μ程度の電気ニッケルメッキを施したリード線６，６
を挿入して所定の関係位置に組み立てる。最後に、全体
を中性もしくは弱還性雰囲気中で約１０００℃に加熱す
ると、前記ガラスタブレット７ａ，７ａが溶融して、第
８図に示すように、リード線６，６がガラス７，７によ
つて気密に封着されると同時に、前記ヒートシンク５の
側面の化学ニッケルメッキ１０が溶融して、フランジ１
とヒートシンク５とがロウ付け一体化される。上記の製
造方法によれば、ヒートシンク５の側面に化学ニッケル
メッキ１０を施し、このヒートシンク５をフランジ１に
かしめて仮固定して仮固定体１１を製作し、この仮固定
体１１の全面に電気ニッケルメッキ１２を施すので、フ
ランジ１およびヒートシンク５に別々に電気ニッケルメ
ッキ８，９を施す場合に比較して一回のメッキ処理でよ
く簡単である。のみならず、ガラス封着時の加熱温度で
化学ニッケルメッキ１０が溶融した際、その全面が化学
ニッケルメッキ１０よりも高融点．の電気ニッケルメッ
キ１２で覆われているため、従来のように溶融した化学
ニッケルメッキ１０がフランジ１やヒートシンク５の上
面を流れ広がるといつたことはなくなり、ガラス封止界
面に流れ込んで気密劣化を生じたり、ヒートシンク５の
半、導体素子の固着予定部分に流れて半導体素子の固着
性が劣化したり、あるいはフランジ１のキャップ溶接予
定部分に流れてキャップの溶接時に湯玉による半導体素
子の特性劣化といつた諸問題が皆無になる。なお、前記
実施例は、フランジ１にヒートシンク嵌合孔２を穿設し
、ヒートシンク５の側面のみに化学ニッケルメッキ１０
を施す場合について説明したが、フランジにヒートシン
ク嵌合用の凹部を穿設し、一方ヒートシンクの側面およ
び下面に化学ニッケルメッキを施して前記凹部に嵌合し
かしめるようにしてもよい。第９図ないし第１２図はこ
の発明を他の構成のステムの製造に実施する場合の各工
程の断面図を示す。

この実施例は、第９図に示すようにフランジ１３の中央
部に大径のヒートシンク嵌合孔１４を形成し、このヒー
トシンク嵌合孔１４◆こ嵌合される大径のヒートシンク
１５にアイレツト１７，１７の嵌合孔１６，１６を穿設
し、その側面およびアイレツト嵌合孔１６，１６の内面
に化学ニッケルメッキ１０を施す。次に、第１０図に示
すように、フランジ１３のヒートシンク嵌合孔１４にヒ
ートシンク１５を嵌合するとともに、ヒートシンク１５
のアイレツト嵌合孔１６，１６に鉄製のアイレツト１７
，１７を嵌合し、かしめて三者を仮固定した仮固定体１
８を製作し、全面に電気ニッケルメッキ１２を施す。さ
らに、第１１図に示すように、仮固定体１８のアイレツ
ト１７，１７にガラスタブレット７ａ，７ａを嵌入し、
ガラスタブレット７ａ，７ａにリード線６，６を挿通し
て所定の関係位置に組み立てる。最後に全体を加熱する
ことによつて、前記ガラスタブレット７ａ，７ａを溶融
させて、第１２図に示すように、リード線６，６をガラ
ス封着すると同時に、ヒートシンク１５の側面およびア
イレツト嵌合孔１６，１６の内面の化学ニッケルメッキ
１０を溶融させて、フランジ１３、ヒートシンク１５お
よびアイレツト１７，１７をロウ付けする。なお、上記
各実施例は、いずれも鉄製フランジと銅製ヒートシンク
をロウ付けしたステムについて説明したが、この発明は
銅製フランジのアイレツト嵌合孔に鉄製のアイレツトを
嵌合してロウ付けするとともに、アイレツト内にリード
線をガラス封着し、かつフランジの上面にキャップ溶接
用の溶接リングをロウ付けする構成のステムを製造する
場合にも適用てきる。

また、この発明は半導体装置用ステム以外の気密端子の
製造にも適用できる。

さらに、この発明は鉄製部品と銅製部品とをロウ付けす
るものだけてはなく、鉄を主成分とする鉄合金などの鉄
系部品や銅を主成分とする銅合金などの銅系部品をロウ
付けするものにも適用できる。

この発明は以上のように、鉄系部品と銅系部品の少なく
とも一方のロウ付け予定部分に化学ニッケルメッキを施
す工程と、これら鉄系部品と銅系部品とを所定の関係位
置にかしめて仮固定する工程と、この仮固定体の全面に
電気ニッケルメッキを施す工程と、前記仮固定体をリー
ド線およびガラスタブレットとともに所定の関係位置に
組み立てる工程と、全体を加熱することにより前記ガラ
スタブレットを溶融してリード線をガラス封着すると同
時に、前記化学ニッケルメッキを溶融して鉄系部品と銅
系部品とをロウ付け一体とする工程とを含むから、リー
ド線のガラス封着と、鉄系部品および銅系部品のロウ付
けとが同時に行なえ、しかも仕上げメッキが不要になり
、製造容易で原価低減が図れる。

さらに、化学ニッケルメッキの上に化学ニッケルメッキ
よりも高融点の電気ニッケルメッキを施すので、ガラス
封着時に溶融した化学ニッケルメッキが金属部品上を流
れ広がることがなくなり、気密不良や外観不良を一掃で
きる。特に半導体装置用ステムにおいては、半導体素子
の固着性が劣化したり、キャップ溶接時に溶融金属の湯
玉によつて半導体素子の特性が劣化することをなくすこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は半導体装置用ステムの一例で、第
１図はその平面図、第２図は第１図の■一■線に沿う断
面図である。 第３図および第４図はこの発明の背景となるステムの製
造方法を説明するためのものて、第３図はガラス封着前
の分解断面図、第４図はガラス封着後の断面図である。
第５図ないし第８図はこの発明を第１図および第２図に
示すステムに実施する場合について説明するための各工
程の断面図てある。第９図ないし第１２図はこの発明を
他の構成のステムに実施する場合について説明するため
の各工程の断面図である。１，１３・・・・・・鉄系部
品（フランジ）、５，１５・・・・銅系部品（ヒートシ
ンク）、６・・・・・・リード線、７・・・・・・ガラ
ス、７ａ・・・・・・ガラスタブレット、１０・・・・
・・化学ニッケルメッキ、１１，１８・・・・・・仮固
定体、１２・・・・・・電気ニッケルメッキ、１７・・
鉄系部品（アイレツト）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄系部品にガラスを介してリード線を封着するとと
   もに鉄系部品と銅系部品とをロウ付けする気密端子の製
   造方法において、前記鉄系部品と銅系部品の少なくとも
   一方のロウ付け予定部品に化学ニッケルメッキを施す工
   程と、これら鉄系部品と銅系部品とを所定の関係位置に
   かしめて仮固定する工程と、この仮固定体の全面に電気
   ニッケルメッキを施す工程と、前記仮固定体をリード線
   およびガラスタブレットとともに所定の関係位置に組み
   立てる工程と、全体を加熱することにより前記ガラスタ
   ブレットを溶融してリード線をガラス封着すると同時に
   、前記化学ニッケルメッキを溶融して鉄系部品と銅系部
   品とをロウ付け一体とする工程とを含むことを特徴とす
   る気密端子の製造方法。