JPS6325501B2 - - Google Patents
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- JPS6325501B2 JPS6325501B2 JP57106149A JP10614982A JPS6325501B2 JP S6325501 B2 JPS6325501 B2 JP S6325501B2 JP 57106149 A JP57106149 A JP 57106149A JP 10614982 A JP10614982 A JP 10614982A JP S6325501 B2 JPS6325501 B2 JP S6325501B2
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- aluminum
- package
- case
- casting
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W95/00—Packaging processes not covered by the other groups of this subclass
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Casings For Electric Apparatus (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は、例えばマイクロ波用GaAsFETなど
のような半導体回路を搭載可能な、軽量でありか
つ気密封止性にすぐれたアルミニウムパツケージ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to an aluminum package that is lightweight and has excellent hermetic sealing properties, on which a semiconductor circuit such as a microwave GaAsFET can be mounted.
(2) 従来技術と問題点
上記したようなマイクロ波用GaAsFETなどを
搭載すべく、従来のマイクロ波用パツケージは鉄
系材料、主としてステンレス鋼、から製作されて
いる。しかしながら、このようなパツケージを航
空機に搭載するなどする場合、重量及び熱伝導性
の両面から問題が生じてくる。第1に、ステンレ
ス鋼には重量があるので、かかるパツケージに近
年求められている軽量化にこたえることができ
ず、また、熱伝導性が悪いので、高出力アンプの
発熱に原因してパツケージ内の回路素子を損傷す
ることが屡々である。(2) Conventional technology and problems Conventional microwave packages are manufactured from iron-based materials, mainly stainless steel, in order to mount the microwave GaAsFETs and the like mentioned above. However, when such a package is mounted on an aircraft, problems arise in terms of both weight and thermal conductivity. First, stainless steel is heavy, so it cannot meet the recent demands for weight reduction in such packages, and its poor thermal conductivity makes it difficult for high-power amplifiers to generate heat inside the package. often damage circuit elements.
ステンレス鋼に代えてアルミニウムをパツケー
ジに利用することも試みられている。このように
した場合、熱伝導性が良いから熱放散性もよい、
軽量である、加工性にすぐれている、等のアルミ
ニウムの有する特長をそのまゝ生かせるというも
のの、気密封止性の面から新たな問題が生じてく
る。結論を先に述べると、アルミニウムパツケー
ジのケースとカバーの溶接ビード部にクラツクが
生じてパツケージを完全に気密化し得ないという
ことがそれである。 Attempts have also been made to use aluminum instead of stainless steel for package cages. In this case, the thermal conductivity is good, so the heat dissipation is also good.
Although the advantages of aluminum, such as light weight and excellent workability, can be taken advantage of, new problems arise in terms of hermetic sealability. The conclusion is that cracks occur in the weld bead between the case and cover of the aluminum package, making it impossible to make the package completely airtight.
回路基板、素子を搭載したパツケージを封止す
るに際して、素子などの熱的劣化をひきおこさな
いように注意を払いながらそれを行なわなければ
ならないことは周知の通りである。そのために、
アルミニウムパツケージを全体的に高温度にさら
さなければならない、例えばロウ付などの封止法
をここで採用することができない。パツケージを
局部的に加熱する方式の溶接法を採用可能である
というものの、普通の溶接法は使用不可能であ
る。なぜなら熱伝導性が極めて良好であるアルミ
ニウムをパツケージ材料として選択してあるた
め、熱放散が大きくなりすぎて溶接を実施するこ
とができないからである。結局、パルスレーザに
よる溶接法に依存しなければならないのが現状で
ある。しかしながら、この方法によつてパツケー
ジを封止しても、アルミニウムの熱伝導性が良好
であるので、溶接部の冷却速度が極めて速くな
り、溶接ビード部にクラツクが発生し、よつて、
パツケージの気密化を保てなくなる。このような
クラツクは、パツケージ材料として純アルミニウ
ムを使用した場合にとどまらず、耐蝕性にすぐれ
た、例えばAl−Mg系のようなアルミニウム合金
を使用した場合にもまた発生するということが判
明している。 It is well known that when sealing a circuit board or a package on which elements are mounted, care must be taken to avoid thermal deterioration of the elements. for that,
Sealing methods such as brazing, which require exposing the entire aluminum package to high temperatures, cannot be used here. Although it is possible to employ a welding method that locally heats the package, ordinary welding methods cannot be used. This is because aluminum, which has very good thermal conductivity, is selected as the package material, and therefore heat dissipation is too great to carry out welding. In the end, the current situation is that we have to rely on welding methods using pulsed lasers. However, even if the package is sealed by this method, the good thermal conductivity of aluminum causes the weld to cool down extremely quickly, causing cracks to form in the weld bead.
It becomes impossible to keep the package airtight. It has been found that such cracks occur not only when pure aluminum is used as the package material, but also when aluminum alloys with excellent corrosion resistance, such as Al-Mg, are used. There is.
(3) 発明の目的
上記説明から明らかなように、従来のアルミニ
ウムパツケージに固有の欠点として気密封止性の
悪さがある。本発明の目的は、パルスレーザを用
いてアルミニウムパツケージの気密封止溶接を行
なうという基本思想は変更しないで、パツケージ
の気密封止性を飛躍的に改良することにある。(3) Object of the Invention As is clear from the above description, a drawback inherent to the conventional aluminum package is poor airtight sealability. An object of the present invention is to dramatically improve the hermetic sealability of an aluminum package without changing the basic idea of performing hermetic sealing welding of an aluminum package using a pulsed laser.
(4) 発明の構成
本発明者らは、このたび、レーザ溶接によりア
ルミニウムパツケージの気密封止を行う場合、そ
のパツケージのケース及びカバーの少なくとも一
方をSi(珪素)を含む鋳造用アルミニウム合金か
ら構成することによつて溶接ビード部におけるク
ラツクの発生を回避し得るということを見い出し
た。(4) Structure of the Invention The present inventors have recently discovered that when an aluminum package is hermetically sealed by laser welding, at least one of the case and the cover of the package is made of a casting aluminum alloy containing Si (silicon). It has been found that by doing so, it is possible to avoid the occurrence of cracks in the weld bead.
本発明は、その好ましい1態様に従うと、ケー
スのみを鋳造用アルミニウム合金、特にAl−Si
系鋳造用アルミニウム合金(例えばJISに規定さ
れる4047など)から構成するのが有利である。な
ぜなら、例えばダイカスト法などにより鋳造を行
なう場合、カバーよりも複雑な形状を有するケー
スを鋳造により製造したほうが、鋳物、すなわ
ち、鋳造用アルミニウム合金のもつメリツトをさ
らに生かすことができるからである。 According to a preferred embodiment of the present invention, only the case is made of aluminum alloy for casting, particularly Al-Si.
It is advantageous to use a casting aluminum alloy (for example, JIS 4047). This is because, for example, when casting is performed using a die-casting method, the advantages of the casting, that is, the aluminum alloy for casting, can be further utilized by manufacturing the case by casting, which has a more complicated shape than the cover.
ケース及びそのカバーの一方を鋳造用アルミニ
ウム合金から構成する場合、他方の部材を純アル
ミニウム(例えばJISに規定される1100など)又
は耐蝕性アルミニウム合金(例えばJISに規定さ
れる5052など)から構成することができる。この
ような組み合わせは、所望とする気密封止性、パ
ツケージの用途、その他のようないろいろなフア
クターに依存するであろう。 When one of the case and its cover is made of cast aluminum alloy, the other member is made of pure aluminum (e.g. 1100 specified by JIS) or corrosion-resistant aluminum alloy (e.g. 5052 specified by JIS). be able to. Such combinations will depend on various factors such as the desired hermetic seal, the intended use of the package, etc.
本発明において有用な、Siを含む鋳造用アルミ
ニウム合金としては、上記したAl−Si系合金の
ほか、Al−Cu−Si系合金、Al−Si−Mg系合金、
Al−Si−Cu系合金、Al−Si−Mg−Cu系合金、
Al−Si−Cu−Ni−Mg系合金、Al−Si−Cu−Mg
系合金などをあげることができる。これらの合金
ではいずれも、他のSiを含まない鋳造用アルミニ
ウム合金(例えばAl−Cu系合金、Al−Cu−Ni−
Mg系合金、Al−Mg系合金など)ではそのまゝ
でレーザ溶接を行うことができないという欠点が
あるのに反して、Al−Si系の共晶組織を溶接時
の急冷効果によつて晶出させ、溶接部を強化でき
るため、レーザ溶接を行うことが可能である。 Casting aluminum alloys containing Si that are useful in the present invention include, in addition to the above-mentioned Al-Si alloys, Al-Cu-Si alloys, Al-Si-Mg alloys,
Al-Si-Cu alloy, Al-Si-Mg-Cu alloy,
Al-Si-Cu-Ni-Mg alloy, Al-Si-Cu-Mg
Examples include alloys. All of these alloys are compatible with other Si-free casting aluminum alloys (e.g. Al-Cu alloys, Al-Cu-Ni-
On the other hand, the eutectic structure of Al-Si can be crystallized by the rapid cooling effect during welding. It is possible to perform laser welding because the welded part can be strengthened.
(5) 発明の実施例
添付の図面を参照しながら、本発明のアルミニ
ウムパツケージを説明する。(5) Embodiments of the Invention The aluminum package of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
第1図には、気密封止溶接前の、本発明のアル
ミニウムパツケージのケース及びカバーが示され
ている。図示の場合には、純アルミニウム1100か
らカバー1が、そしてAl−Si系鋳造用アルミニ
ウム合金4047からケース2ができている。ケース
2には、さらに、入出力端子3があり、また、図
示されていないけれども、回路基板、素子が搭載
されている。ケース2を図示のように鋳物で製作
すると、耐蝕性アルミニウム合金5052などのブロ
ツクなどから機械加工によつて削り出してそれを
製作する場合に較べて、製作コストを約3分の1
まで抑えることができる。さらに、この4047など
の鋳造用アルミニウム合金は、湯流れが良くかつ
高温度における強度が大であるため、冷却が速く
てもクラツクを発生することが皆無である。 FIG. 1 shows the case and cover of an aluminum package according to the invention before hermetic welding. In the illustrated case, the cover 1 is made of pure aluminum 1100, and the case 2 is made of Al-Si cast aluminum alloy 4047. The case 2 further has input/output terminals 3, and is also equipped with a circuit board and elements, although not shown. If the case 2 is manufactured by casting as shown in the figure, the manufacturing cost will be approximately one-third of that of manufacturing it by machining it from a block of corrosion-resistant aluminum alloy 5052 or the like.
It can be suppressed up to. Furthermore, aluminum alloys for casting such as 4047 have good melt flow and high strength at high temperatures, so they do not cause any cracks even when cooled quickly.
第2図には、本発明のアルミニウムパツケージ
をレーザ溶接により気密封止する状態を示した概
念図が示されている。図示の通り、レーザ発振器
4からのレーザビームをレンズ系5で集束させて
アルミニウムパツケージの封止部6に照射する。
このレーザビームの照射は、例えば窒素又はアル
ゴンのような不活性ガスの雰囲気中で実施するの
が好ましい。ここでは、平均出力200W、パルス
幅4m・sec、パルスレート15pps、溶接速度4
mm/sec、そしてビーム径0.1mmの条件を適用して
レーザ溶接を行なつた。図示のように封止部6に
レーザビームを照射して溶接を行なうと、ケース
2とカバー1とが局部的に加熱溶融するが、ケー
スの材料である鋳造用合金4047の湯流れ及びぬれ
性が良好でありかつ冷却速度の影響を受けにくい
ため、溶接ビード部にクラツクが発生することも
なく、安定に気密封止が可能であつた。本発明に
よる気密封止アルミニウムパツケージをヘリウム
リークデテクタによつて調べたところ、実用上全
く問題のない10-10atm・cc/s以上の高い気密
度を有するということが判明した。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which the aluminum package of the present invention is hermetically sealed by laser welding. As shown in the figure, a laser beam from a laser oscillator 4 is focused by a lens system 5 and irradiated onto a sealing portion 6 of an aluminum package.
This laser beam irradiation is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. Here, the average output is 200W, the pulse width is 4m・sec, the pulse rate is 15pps, and the welding speed is 4.
Laser welding was performed using the conditions of mm/sec and beam diameter of 0.1 mm. When welding is performed by irradiating the sealing part 6 with a laser beam as shown in the figure, the case 2 and the cover 1 are locally heated and melted, but the flow and wettability of the casting alloy 4047, which is the material of the case, is Since the weld bead had a good temperature and was not easily affected by the cooling rate, stable hermetic sealing was possible without any cracks occurring at the weld bead. When the hermetically sealed aluminum package according to the present invention was examined using a helium leak detector, it was found that it had a high airtightness of 10 -10 atm.cc/s or more, which was no problem for practical use.
(6) 発明の効果
本発明に従うと、軽量でありかつ安定かつ高度
に気密封止されたマイクロ波用アルミニウムパツ
ケージを低コストで提供することができる。さら
に、このパツケージには、パツケージを構成する
材料の熱放散がすぐれているために、高出力の素
子を搭載することができる。(6) Effects of the Invention According to the present invention, a lightweight, stable, and highly hermetically sealed microwave aluminum package can be provided at low cost. Furthermore, this package can be equipped with high-power devices because the material that makes up the package has excellent heat dissipation.
第1図は、本発明のアルミニウムパツケージ
の、気密封止溶接前の状態を示した斜視図、そし
て第2図は、本発明によるアルミニウムパツケー
ジをレーザ溶接により気密封止する状態を示した
概念図である。
図中、1はカバーを、2はケースを、3は入出
力端子を、4はレーザ発振器を、5はレンズ系
を、そして6は封止部を表わす。
FIG. 1 is a perspective view showing an aluminum package according to the present invention in a state before hermetic sealing welding, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which the aluminum package according to the present invention is hermetically sealed by laser welding. It is. In the figure, 1 represents a cover, 2 a case, 3 an input/output terminal, 4 a laser oscillator, 5 a lens system, and 6 a sealing part.
Claims (1)
素を含む鋳造用アルミニウム合金からできており
かつそれらの部材がレーザ溶接により気密封止さ
れていることを特徴とするアルミニウムパツケー
ジ。1. An aluminum package characterized in that at least one of the case and its cover is made of a cast aluminum alloy containing silicon, and these members are hermetically sealed by laser welding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57106149A JPS58223349A (en) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | Aluminum package |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57106149A JPS58223349A (en) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | Aluminum package |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223349A JPS58223349A (en) | 1983-12-24 |
| JPS6325501B2 true JPS6325501B2 (en) | 1988-05-25 |
Family
ID=14426284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57106149A Granted JPS58223349A (en) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | Aluminum package |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58223349A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519184A (en) * | 1994-05-20 | 1996-05-21 | Litton Systems, Inc. | Reusable laser welded hermetic enclosure and method |
| JP2010509881A (en) * | 2006-11-13 | 2010-03-25 | ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド | Radio frequency filter |
| JP7086773B2 (en) * | 2018-07-25 | 2022-06-20 | 株式会社東芝 | Welding method, manufacturing method of welded material, and welded material |
| CN111014955B (en) * | 2019-12-26 | 2021-08-17 | 中国科学院电子学研究所 | A method for airtight laser sealing and welding of silicon-aluminum alloy boxes |
-
1982
- 1982-06-22 JP JP57106149A patent/JPS58223349A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223349A (en) | 1983-12-24 |
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