JPH03263356A - 半導体装置用パッケージのキャップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置用パッケージのキャップに関する。

（従来の技術） 半導体装置には、半導体素子収納用パッケージに半導体
素子を搭載して金属製キャップにより封止するものがあ
る。その際のキャップ封止には、キャップをパッケージ
の封止面にろう付け、はんだ付け、レーザー溶接等によ
って接合するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 金属製キャップを上記のようにろう付け、はんだ付けに
よりパッケージに接合する場合には、パッケージ、ろう
材あるいははんだ、およびキャップを所定治具に組み込
んで炉中で全体を加熱して行う。したがって、その際の
加熱による熱膨張、および冷却による熱収縮はパッケー
ジ、キャップ共に同時に起きるので、両者の熱膨張係数
がほぼ同じであれば、冷却後熱収縮の差異により応力が
残留するという不具合はそれ程生じない。

しかしながら、キャップをレーザー溶接によってパッケ
ージに接合する場合には、キャップの周縁をレーザーで
なぞりながらパッケージの封止面に溶接するものである
ため、溶接時キャップのみが加熱され、キャップが金属
製で、かつパッケージに比して熱容量が小さいこともあ
ってキャップ側がパッケージ側に比して高温に加熱され
て封止される。したがって冷却によるキャップの熱収縮
によってパッケージ上面に内方への大きな引張り応力が
作用し、特にパッケージがセラ果ツク製の場合には、セ
ラミックが引張り応力に弱いこともあって、パッケージ
にひび割れが生じ、配線が断線したり、封止の気密性が
損なわれるなどの問題点がある。

本発明は上記問題点を解消すべくなされたもので、その
目的とするところは、キャップの封止時にパッケージと
の間に温度差が生じる接合方法により、冷却による熱収
縮が生じてもパッケージ側への応力を軽減することので
きる半導体装置用パッケージのキャップを提供するにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的による本発明に係るキャップでは、金属薄板か
らなるキャップ本体のパッケージ接合面への接合部を除
く部位に、キャップ本体とは熱膨張係数の異なる素材か
らなる薄板を接合して形成されていることを特徴として
いる。

上記薄板は、抵抗溶接、レーザー溶接等によりキャップ
本体上に接合したものであってもよいし、溶射法により
キャップ本体上に形成、接合した溶射皮膜であってもよ
い。

（作用） 本発明に係る半導体装置用パッケージのキャップによれ
ば、金属薄板（キャップ本体）と、該金属薄板とは熱膨
張係数の異なる素材からなる薄板とを接合して形成した
から、パッケージとの封止の際、温度上昇して湾曲し、
そのためパッケージに対する見かけ上の膨張率が減じ、
また冷却して収縮する際にも湾曲部が元に戻るだけなの
で、パッケージへの応力を可及的に軽減できる。

（実施例） 以下では本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図に示すように、キャップ１０は、熱膨張係数の異
なる金属薄板Ａと薄板Ｂを接合して成る。

金属薄板Ａ（キャップ本体）は、その周縁部でパッケー
ジ１２の接合面にレーザー溶接により接３ 合される。

薄板Ｂトま金属薄板へのパッケージ接合面への接合部を
除く部位の上表面または下表面にその周縁部の数個所ま
たは全周に亘って抵抗溶接あるいはレーザー溶接によっ
て接合される。あるいはこれらの溶接の代りに、耐熱性
を有する接着剤で金属薄板Ａと薄板Ｂを接合してもよい
。

金属薄板Ａには鉄−ニッケルーコバルト合金（熱膨張係
数４．５〜５　Ｘｌ０−６／”Ｃ）等が、薄板Ｂには銅
−タングステン合金（同６〜７Ｘ１０−６／°Ｃ）、銅
（同１８Ｘ１０−６／”Ｃ）あるいは鉄（同１４×１０
−ｈ／’Ｃ）等を用いることができる。

例えば厚さ０．１ｍｍの鉄−ニッケルーコバルト合金の
金属薄板Ａと厚さ０．１ｍｍの鉄の薄板Ｂというように
２枚の熱膨張係数の異なる薄板を接合したキャップＩＯ
を用いることによって、パッケージ１２の接合面にキャ
ップＩＯを通常のごとくレーザー溶接すると、レーザー
によって、金属薄板Ａ、薄板Ｂが順次加熱され、従来と
同じようにパッケージ１２との間に温度差が生じる。

４− しかしながら、本実施例では、キャップ１ｏを熱膨張係
数の異なる金属薄板Ａと薄板Ｂを接合して形成したので
、レーザーによって加熱され、温度が上昇すると第２図
（ｂ）のように湾曲し、この湾曲した状態のままレーザ
ー溶接される。そして冷却すると第２図（Ｃ）のように
収縮して元の状態に戻る。

上記のように、本実施例では、溶接時の温度上昇によっ
て金属薄板Ａ、Ｆｆ板Ｂは伸長するのであるが、湾曲す
るため、パッケージＩ２の接合面に対する外方への伸び
は、従来のように単板のキャップがそのまま平板状態で
伸長するのに比して実質的に少なくなる。もちろんキャ
ップは湾曲と同時に外方へも伸長するのであるが、外方
への伸長は湾曲することによってかなり軽減され、一方
パッケージ側もレーザーによる加熱によってやはり膨張
するので、両者のマツチングは従来よりも容易になる。

したがって、冷却して収縮した際にも、従来に比してパ
ッケージ１２への応力を格段に軽減することができるの
である。

パッケージ１２の接合面には、キャップ１０の金属薄板
Ａと同種の金属、例えば鉄−ニッケルコバルト合金から
なる金属板Ｃをメタライズ層１４を介してろう付けなど
により接合しておき、レーザー溶接を行うようにする。

なお上記薄板Ｂは溶射法により金属薄板Ａのパッケージ
接合面への接合部を除く部位に形成、接合した溶射皮膜
であってもよい。溶射法は例えば高速ガス炎溶射法やプ
ラズマ溶射法を採用できる。

溶射材料にはタングステン、モリブデン等の金属を用い
ることができる。

さらに薄板Ｂは、金属粉を溶剤、バインダーで混練した
金属粉ペーストを金属薄板Ａ上に塗布し焼結したメタラ
イズ層であってもよい。

また薄板Ｂは必ずしも金属でなくともよい。上記溶射法
によるときは、アルくす等の酸化物セラミックスや非酸
化物セラミックスを溶射材料にして金属薄板Ａ上にセラ
柔ツクスの薄板を形成することができる。

薄板Ｂを形成する側は金属薄板Ａのどちら側でもよいが
、キャップ加熱時にパッケージ側に突出するよう反りが
発生するとパッケージ内部のデバイス等に接触して不具
合を生じる可能性があるため、上記と逆側に反りが生じ
るように、薄板Ｂが金属薄板Ａよりも熱膨張係数の大き
な素材のものであるときは金属薄板Ａの上面（パッケー
ジの外側となる面）側に、金属薄板Ａよりも熱膨張係数
が小さいものであるときは金属薄板六の下面側に薄板Ｂ
を接合するのが望ましい。

なお、上記では金属薄板Ａに一枚の薄板Ｂを接合してキ
ャップを形成したが、これに限られることはなく、熱膨
張係数の順次異なる２枚以上の薄板を金属薄板Ａに接合
したキャップとしてもよい。

以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発
明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るの
はもちろんのことである。

（発明の効果） 以上のように本発明に係る半導体装置用パッケージのキ
ャップによれば、熱膨張係数の異なる金７− 属薄板と薄板とを接合して形成したから、パッケージと
の接合の際、温度上昇して湾曲し、そのためパッケージ
に対する見かけ上の膨張率が減じ、冷却して収縮する際
にも湾曲部が元に戻るだけなので、パッケージへの応力
を可及的に軽減でき、パッケージにひび割れが生じたり
封止の気密性が損なわれることがないなどの著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第Ｖ図はキャップおよびパッケージの部分断面図を示す
。第２図はキャップをパッケージへレーザー溶接する捺
の説明図である。 １０・・・キャップ、　　１２・・・パッケージ、Ａ・
・・金属薄板、　Ｂ・・・薄板。 第 １図 第 ２図 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属薄板からなるキャップ本体のパッケージ接合面
   への接合部を除く部位に、キャップ本体とは熱膨張係数
   の異なる素材からなる薄板を接合して成る半導体装置用
   パッケージのキャップ。 ２、前記薄板は溶射法によってキャップ本体上に形成、
   接合した溶射皮膜であることを特徴とする請求項１記載
   の半導体装置用パッケージのキャップ。