JPH0445276B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0445276B2 JPH0445276B2 JP2042027A JP4202790A JPH0445276B2 JP H0445276 B2 JPH0445276 B2 JP H0445276B2 JP 2042027 A JP2042027 A JP 2042027A JP 4202790 A JP4202790 A JP 4202790A JP H0445276 B2 JPH0445276 B2 JP H0445276B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- plating
- layer
- thickness
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アルミニウムパツケージに関し、例
えばGaAsFETなどのような半導体を利用したマ
イクロ波用アンプを密封収容するアルミニウムパ
ツケージの製法に関する。
えばGaAsFETなどのような半導体を利用したマ
イクロ波用アンプを密封収容するアルミニウムパ
ツケージの製法に関する。
従来のこの種マイクロ波用アンプパツケージ
は、周知の通り、鉄系材料、主としてステンレス
鋼から製作されている。
は、周知の通り、鉄系材料、主としてステンレス
鋼から製作されている。
このようなパツケージは、熱放散性は乏しいば
かりでなく非常に重いため、かかるパツケージに
近年求められている２つの課題、すなわち、軽量
化（特に航空機に搭載する場合などに必要であ
る）と良熱伝導性（これが悪いと、高出力アンプ
の場合、その発熱に原因して回路素子の損傷がひ
きおこされる）を満たすことができない。
かりでなく非常に重いため、かかるパツケージに
近年求められている２つの課題、すなわち、軽量
化（特に航空機に搭載する場合などに必要であ
る）と良熱伝導性（これが悪いと、高出力アンプ
の場合、その発熱に原因して回路素子の損傷がひ
きおこされる）を満たすことができない。
近年、アンプに対する高出力化と小型軽量化へ
の要求が高まつており、熱放散性が良く、軽量な
アルミニウムパツケージが着目されているがアル
ミニウムは熱放散性が極めて良いためにパルスレ
ーザによりシーム溶接による密封封止する際、急
冷によるクラツクが生じて、要求される気密が保
てないのが現状である。
の要求が高まつており、熱放散性が良く、軽量な
アルミニウムパツケージが着目されているがアル
ミニウムは熱放散性が極めて良いためにパルスレ
ーザによりシーム溶接による密封封止する際、急
冷によるクラツクが生じて、要求される気密が保
てないのが現状である。
本発明者はかかる問題を解決する為に、それぞ
れがアルミニウム又はアルミニウム合金からなる
ケースとカバーとの間に中間金属層を介在させレ
ーザ溶接したアルミニウムパツケージを既に特願
昭57−106150特開昭58−223350号公報に出願して
いる。
れがアルミニウム又はアルミニウム合金からなる
ケースとカバーとの間に中間金属層を介在させレ
ーザ溶接したアルミニウムパツケージを既に特願
昭57−106150特開昭58−223350号公報に出願して
いる。
本発明は工程数を少なくし、耐食性を向上させ
たアルミニウムパツケージの製法を提供せんとす
るものである。本発明者出願の上記特願昭57−
106150（特開昭58−223350号公報）には中間金属
層としてCu＋Ni複合メツキ層を用いる実施例も
示した。即ちアルミニウムもしくはアルミニウム
合金上に直接Niメツキ層を形成することはめつ
き前のAlの表面が清浄化されていない場合剥離
しやすいという理由でアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金とNi層との間にCuメツキ層を設け
たものであり、工程数が多いと云うことの他Cu
とAlとは大きな電位差があるので、耐食性が悪
い。
たアルミニウムパツケージの製法を提供せんとす
るものである。本発明者出願の上記特願昭57−
106150（特開昭58−223350号公報）には中間金属
層としてCu＋Ni複合メツキ層を用いる実施例も
示した。即ちアルミニウムもしくはアルミニウム
合金上に直接Niメツキ層を形成することはめつ
き前のAlの表面が清浄化されていない場合剥離
しやすいという理由でアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金とNi層との間にCuメツキ層を設け
たものであり、工程数が多いと云うことの他Cu
とAlとは大きな電位差があるので、耐食性が悪
い。
そこで、この問題を改決する方法としてAlに
直接Niとめつきを施すことが考えられるが、Al
とNiとの金属間化合物の発生などにより溶接が
困難であるという問題があつた。
直接Niとめつきを施すことが考えられるが、Al
とNiとの金属間化合物の発生などにより溶接が
困難であるという問題があつた。
上記問題点はそれぞれがアルミニウム又はアル
ミニウム合金からなるケースとカバーとの間に介
在させる中間金属層として、溶接部のNi量が1.5
〜10wt％となる厚さのNi層を用いてレーザ溶接
により密封結合される本発明によるアルミニウム
パツケージの製法により達成される。
ミニウム合金からなるケースとカバーとの間に介
在させる中間金属層として、溶接部のNi量が1.5
〜10wt％となる厚さのNi層を用いてレーザ溶接
により密封結合される本発明によるアルミニウム
パツケージの製法により達成される。
アルミニウム、又はアルミニウム合金からなる
ケース、カバー間の溶接部のNi量が1.5〜10wt％
の範囲にあるとき溶接部におけるクラツクの生じ
る危険が殆んどない、これ以下、あるいはこれ以
上の場合は後述のように共に溶接による接合強度
が低下する。
ケース、カバー間の溶接部のNi量が1.5〜10wt％
の範囲にあるとき溶接部におけるクラツクの生じ
る危険が殆んどない、これ以下、あるいはこれ以
上の場合は後述のように共に溶接による接合強度
が低下する。
又Ni層はCuの如くAlとの間に大きい電位差は
なく耐食性も向上し信頼性の高いこの種パツケー
ジが得られる。
なく耐食性も向上し信頼性の高いこの種パツケー
ジが得られる。
以下に本発明の実施例を説明する。
実施例 １
第１図に斜視図で示すアルミニウムからなるふ
た１とケース２の全面にそれぞれ電気めつきによ
り、封止後の溶接部のNi量が３〜10wt％となる
ようにNi層を形成した。
た１とケース２の全面にそれぞれ電気めつきによ
り、封止後の溶接部のNi量が３〜10wt％となる
ようにNi層を形成した。
アルミニウムのふた１とケース２の全面にNi
メツキ層を形成するのは次の如き利点を有する。
メツキ層を形成するのは次の如き利点を有する。
(1) Al−Siなどのろう材なしで溶接ができる。
(2) 耐食性を向上することができる。
(3) 直接、端子などをはんだ付けできる。
その後、ふた１とケース２を第２図に側面図で
示すように配置し、窒素ガス雰囲気中にてレーザ
発振器４からレンズ系５を介して接合部にパルス
レーザビームを照射してシーム溶接する。ここ
で、パルスレーザビームは例えばパルス幅４ｍ
sec、パルスレート20pps、平均出力310W、ビー
ム速度5.4mm／secの条件で0.1mm中に集光して照射
する。
示すように配置し、窒素ガス雰囲気中にてレーザ
発振器４からレンズ系５を介して接合部にパルス
レーザビームを照射してシーム溶接する。ここ
で、パルスレーザビームは例えばパルス幅４ｍ
sec、パルスレート20pps、平均出力310W、ビー
ム速度5.4mm／secの条件で0.1mm中に集光して照射
する。
このような条件で気密封止したアルミニウムパ
ツケージの気密性をヘリウムリークデイテクター
により調べたところ、１×10-10atm・c.c.／ｓ以
下の高い気密性を有することを確認した。
ツケージの気密性をヘリウムリークデイテクター
により調べたところ、１×10-10atm・c.c.／ｓ以
下の高い気密性を有することを確認した。
なお、電解ニツケルメツキによる場合封止後の
溶接部のNi層を３〜10wt％とするのは次の理由
による。
溶接部のNi層を３〜10wt％とするのは次の理由
による。
Ni量が3wt％より少い場合、アルミニウムもし
くはアルミニウム合金にNiを加えることにより
接合部での強度を高める効果が低下する。
くはアルミニウム合金にNiを加えることにより
接合部での強度を高める効果が低下する。
一方Ni量が10wt％より多い場合ニツケルアル
ミニウム金属間化合物Al3Ni等が形成されもろく
なり、接合部での強度が低下する。
ミニウム金属間化合物Al3Ni等が形成されもろく
なり、接合部での強度が低下する。
第３図は中間金属層としての最適Ni層厚さを
規定する為の実験データを示す。
規定する為の実験データを示す。
第３図ａは、純アルミニウム（1100）1′、他方
がアルミニウム合金（5052）2′であるアルミパツ
ケージ材料の各々にNiメツキ層６を形成した後
に、レーザ溶接した溶接部の側断面拡大図であ
る。接合部７ではレーザビーム照射により溶融し
たアルミニウムニツケル合金となつている。1′，
2′は厚さ３mmであるのに溶融部は約１mm程度の深
さまで達している。アルミニウムパツケージの接
合部の信頼性を調べるために、電解Niメツキ層
の膜厚を変えた場合の接合部の引張強度の変化を
第３図ｂに示す。
がアルミニウム合金（5052）2′であるアルミパツ
ケージ材料の各々にNiメツキ層６を形成した後
に、レーザ溶接した溶接部の側断面拡大図であ
る。接合部７ではレーザビーム照射により溶融し
たアルミニウムニツケル合金となつている。1′，
2′は厚さ３mmであるのに溶融部は約１mm程度の深
さまで達している。アルミニウムパツケージの接
合部の信頼性を調べるために、電解Niメツキ層
の膜厚を変えた場合の接合部の引張強度の変化を
第３図ｂに示す。
図は、縦軸に引張強度（Kgｆ／mm2）で、横軸に
電解Niメツキ層厚さ（μｍ）でプロツトしたも
のである。
電解Niメツキ層厚さ（μｍ）でプロツトしたも
のである。
純アルミニウム1100の引張強度は９Kgｆ／mm2で
あり、又、アルミニウム合金5052の引張強度は
19.5Kgｆ／mm2であるが、純アルミニウム1100とア
ルミニウム合金5052をNi層を介して接合された
接合部の引張強度はNi層厚さが約15μｍ程度の時
最大強度を示し、厚さ９〜18μｍのNi層厚さでク
ラツクを生ずることなく接合することができる。
あり、又、アルミニウム合金5052の引張強度は
19.5Kgｆ／mm2であるが、純アルミニウム1100とア
ルミニウム合金5052をNi層を介して接合された
接合部の引張強度はNi層厚さが約15μｍ程度の時
最大強度を示し、厚さ９〜18μｍのNi層厚さでク
ラツクを生ずることなく接合することができる。
Ni層厚さが9μｍより薄い場合、純アルミニウ
ム1100の接合部近傍の熱影響部で切断が生じ、強
度が低下する。
ム1100の接合部近傍の熱影響部で切断が生じ、強
度が低下する。
又一方Ni層厚さが18μｍよりも厚い場合、
Al3Ni等の金属間化合物が生じ、もろくなり、ク
ラツクが生じ、強度が低下する。
Al3Ni等の金属間化合物が生じ、もろくなり、ク
ラツクが生じ、強度が低下する。
第４図は接合部の合金層中のNi含有量が異な
る２つの合金層ａ，ｂのＸ線回折の状態を縦軸に
Ｘ線強度を、横軸にＸ線回折角で示し、ａは合金
層中のNi含有量が7wt％のもの、ｂは合金層中の
Ni含有量が15wt％のＸ線回折を示す。ａではAl
の回折ピークが主であるが、ｂではAlのピーク
の他にAl3Niのピークが多く検出される。
る２つの合金層ａ，ｂのＸ線回折の状態を縦軸に
Ｘ線強度を、横軸にＸ線回折角で示し、ａは合金
層中のNi含有量が7wt％のもの、ｂは合金層中の
Ni含有量が15wt％のＸ線回折を示す。ａではAl
の回折ピークが主であるが、ｂではAlのピーク
の他にAl3Niのピークが多く検出される。
電解Niメツキによるクラツクが生じない接合
部でのNi含有量は３〜10wt％であることが判つ
た。
部でのNi含有量は３〜10wt％であることが判つ
た。
上記実施例については、電気めつきによるもの
である。
である。
実施例 ２
電気めつきでは、めつき厚さは被めつき材の周
縁部に厚く着きやすく、平坦な部分でも膜厚のバ
ラツキが大きい。
縁部に厚く着きやすく、平坦な部分でも膜厚のバ
ラツキが大きい。
これに対し、無電解めつきでは、めつき厚さの
均一性は電気めつきに比べ優れており、めつき膜
厚のバラツキも小さい。
均一性は電気めつきに比べ優れており、めつき膜
厚のバラツキも小さい。
これを明らかにする為第５図の如くNiめつき
５３がほぼ全面均一に行われ、めつき厚にバラツ
キが生じない無電解めつきをケース側５１及びフ
タ側５２の両方に行つた試料を用いレーザ溶接を
行つた。
５３がほぼ全面均一に行われ、めつき厚にバラツ
キが生じない無電解めつきをケース側５１及びフ
タ側５２の両方に行つた試料を用いレーザ溶接を
行つた。
結果を第６図、第７図、第８図に示す。
クラツクの生じないアルミニウムニツケル合金
中のNi含有量は第７図に示されるように、1.5〜
10wt％であつた。又この値はトータルのNiめつ
き厚が2.4〜18μｍであり、ケース側、フタ側各々
の無電解Niめつき厚は1.2〜9μｍである。
中のNi含有量は第７図に示されるように、1.5〜
10wt％であつた。又この値はトータルのNiめつ
き厚が2.4〜18μｍであり、ケース側、フタ側各々
の無電解Niめつき厚は1.2〜9μｍである。
電解めつきによる場合とほぼ同じ結果をより精
度よく得ることができた。
度よく得ることができた。
第６図はケース側、フタ側各々のNi無電解め
つき膜厚と引張強度及び引張応力の関係を示す図
である。第７図はNi無電解めつき膜厚t2とレーザ
溶融溶接部のNi含有量（wt％）の関係を示す図
である。
つき膜厚と引張強度及び引張応力の関係を示す図
である。第７図はNi無電解めつき膜厚t2とレーザ
溶融溶接部のNi含有量（wt％）の関係を示す図
である。
第８図はレーザ溶融溶接部のNi含有量（wt％）
と引張強度（MPa）の関係を示す図である。
と引張強度（MPa）の関係を示す図である。
引張試験は英国インストロン社製1195型万能引
張試験機を用いて、引張速度0.5mm／minで行な
つた。溶接部の組織観察は、２％HF溶液で10秒
エチチングした後、光学顕微鏡を用いて行なつ
た。その後、XMA分析によつて、溶接部のNi量
を求めた。硬さ試験はマイクロビツカース硬度計
を用いて荷重50ｇで行なつた。
張試験機を用いて、引張速度0.5mm／minで行な
つた。溶接部の組織観察は、２％HF溶液で10秒
エチチングした後、光学顕微鏡を用いて行なつ
た。その後、XMA分析によつて、溶接部のNi量
を求めた。硬さ試験はマイクロビツカース硬度計
を用いて荷重50ｇで行なつた。
クラツク発生の有無とNiめつき厚の関係につ
いて考えると、NiとAlは、NiAl3，NiAl，
Ni3Alなどの金属間化合物を形成する。また、Al
とNiAl3は、Ni量が5.7％で共晶組織となる。ク
ラツクのない良好な溶接ができるのはNi量が６
％前後のときなので、この部分では共晶組織とな
つており、その結果、強度が上がりクラツクが発
生しなかつたものと考えられる。
いて考えると、NiとAlは、NiAl3，NiAl，
Ni3Alなどの金属間化合物を形成する。また、Al
とNiAl3は、Ni量が5.7％で共晶組織となる。ク
ラツクのない良好な溶接ができるのはNi量が６
％前後のときなので、この部分では共晶組織とな
つており、その結果、強度が上がりクラツクが発
生しなかつたものと考えられる。
Ni量の増加に伴い硬さが大きくなるのは、硬
くて脆いNiAl3の初晶が晶出するためである。高
Ni側でクラツクが発生するのは、この金属間化
合物の塑性変形能が極めて低いために、急冷時に
導入される内部応力が吸収できずに起こると考え
る。また、低Ni側でクラツクが発生するのは、
Ni量が少ないために、溶接部に熱間強度の低い
Alが晶出するためである。
くて脆いNiAl3の初晶が晶出するためである。高
Ni側でクラツクが発生するのは、この金属間化
合物の塑性変形能が極めて低いために、急冷時に
導入される内部応力が吸収できずに起こると考え
る。また、低Ni側でクラツクが発生するのは、
Ni量が少ないために、溶接部に熱間強度の低い
Alが晶出するためである。
本発明はケースとふたからなるアルミニウムパ
ツケージにおいて該ケースとふたに直接、封止後
の溶接部のNi量が1.5〜10wt％になるように電気
めつきあるいは無電解めつきによりNi層を形成
し、この封止部をパルスレーザ溶接することによ
り溶接部にクラツクの生じない安定な気密封止を
可能とし、熱放散性が良く、電蝕の危険もなく、
高出力素子を搭載できる軽量なパツケージが安定
に容易な工程で得られる。
ツケージにおいて該ケースとふたに直接、封止後
の溶接部のNi量が1.5〜10wt％になるように電気
めつきあるいは無電解めつきによりNi層を形成
し、この封止部をパルスレーザ溶接することによ
り溶接部にクラツクの生じない安定な気密封止を
可能とし、熱放散性が良く、電蝕の危険もなく、
高出力素子を搭載できる軽量なパツケージが安定
に容易な工程で得られる。
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、第２
図は、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方法を示した側面図、第
３図、第４図は本発明効果を説明する特性図、第
５図は無電解Niメツキを行つた試料のレーザ溶
接を説明する図、第６図はNiめつき膜厚と引張
強度、応力の関係を示す図、第７図はNi無電解
めつき膜厚とレーザ溶融溶接部のNi含有量の関
係を示す図、第８図はレーザ溶融溶接部のNi含
有量と、引張強度との関係を示す図である。 図中、１はカバー、２はケース、３は入出力端
子、４はレーザ発振器、５はレンズ系、６はNi
メツキ層である。
の、気密封止溶接前の状態を示した斜視図、第２
図は、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方法を示した側面図、第
３図、第４図は本発明効果を説明する特性図、第
５図は無電解Niメツキを行つた試料のレーザ溶
接を説明する図、第６図はNiめつき膜厚と引張
強度、応力の関係を示す図、第７図はNi無電解
めつき膜厚とレーザ溶融溶接部のNi含有量の関
係を示す図、第８図はレーザ溶融溶接部のNi含
有量と、引張強度との関係を示す図である。 図中、１はカバー、２はケース、３は入出力端
子、４はレーザ発振器、５はレンズ系、６はNi
メツキ層である。
Claims (1)
- １ それぞれがアルミニウム又はアルミニウム合
金からできているケースとカバーとの間に介在さ
せる中間金属層として、溶接部のNi量が1.5〜
10wt％になる厚さのNi層を用いることを特徴と
する特にレーザ溶接により密封結合されたアルミ
ニウムパツケージの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2042027A JPH02247094A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | アルミニウムパッケージの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2042027A JPH02247094A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | アルミニウムパッケージの製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02247094A JPH02247094A (ja) | 1990-10-02 |
| JPH0445276B2 true JPH0445276B2 (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=12624685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2042027A Granted JPH02247094A (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | アルミニウムパッケージの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02247094A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111992914B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-08-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 焊接设备 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP2042027A patent/JPH02247094A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02247094A (ja) | 1990-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4929516A (en) | Semiconductor die attach system | |
| US4760240A (en) | Process for laser welding of aluminum based elements | |
| JPWO2002078085A1 (ja) | 電子部品用パッケージおよびその製造方法 | |
| US11173570B2 (en) | Metal-joining structure and method for manufacturing metal-joining structure | |
| JPH0445276B2 (ja) | ||
| JPH08218137A (ja) | レーザー溶接性に優れた銅または銅合金部材 | |
| US20050091820A1 (en) | Using infrared rays for quick joining a golf club head | |
| Sakai et al. | A new laser hermetic sealing technique for aluminum package | |
| JPS58223350A (ja) | アルミニウムパツケ−ジ | |
| KR101941805B1 (ko) | 기밀 밀봉용 덮개재 및 전자 부품 수납 패키지 | |
| EP1610380B1 (en) | Hermetic seal cover and manufacturing method thereof | |
| JPS613694A (ja) | アルミニウムパツケ−ジの製法 | |
| EP0287722A1 (en) | Process for laser welding of aluminium based elements | |
| US6789723B2 (en) | Welding process for Ti material and Cu material, and a backing plate for a sputtering target | |
| JP4331370B2 (ja) | ベリリウムと銅合金のｈｉｐ接合体の製造方法およびｈｉｐ接合体 | |
| Iikawa et al. | Aluminum alloy package for microwave amplifier | |
| Mai et al. | Laser vacuum welding of aluminium, kovar and Ni-Fe alloys for hermetic incapsulation of electronic components | |
| JPH1197618A (ja) | シリコンウェハーの接合方法 | |
| JPH0133943B2 (ja) | ||
| JPS6325501B2 (ja) | ||
| JPH07297568A (ja) | アルミニウム合金パッケージ | |
| CN121994058A (zh) | 一种6系铝合金水冷盘及其制作方法 | |
| JPH07106458A (ja) | 気密封止形半導体装置 | |
| Lee et al. | Wafer bonding using fluxless process with Sn-rich Sn-Au dual-layer structure | |
| JPH02299790A (ja) | 溶接方法 |