JPH10284155A - 気密端子およびその製造方法 - Google Patents
気密端子およびその製造方法Info
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- JPH10284155A JPH10284155A JP8499297A JP8499297A JPH10284155A JP H10284155 A JPH10284155 A JP H10284155A JP 8499297 A JP8499297 A JP 8499297A JP 8499297 A JP8499297 A JP 8499297A JP H10284155 A JPH10284155 A JP H10284155A
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Landscapes
- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
- Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リード強度に優れているとともに、ガラスに
クラックが発生することなく、かつ４００℃以上の温度
に加熱してもリークが発生することのない耐熱性に優れ
た気密端子およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ベースに形成された貫通孔にリードを挿
通し、ガラスによって前記リードを気密絶縁的に封着し
た気密端子において、前記ベースには常温から５００℃
までの熱膨張係数が１３０×１０-7／℃の冷間圧延鋼を
用い、前記リードには同熱膨張係数が４５×１０-7／℃
の鉄−ニッケル−コバルト合金を用い、前記ガラスには
同熱膨張係数が９４×１０-7／℃のアルミナフィラーを
含有したソーダ系ガラスを用いた。ガラスに封着された
領域を含むリードの全面には、ニッケルめっき層が３〜
６μｍ形成されている。
クラックが発生することなく、かつ４００℃以上の温度
に加熱してもリークが発生することのない耐熱性に優れ
た気密端子およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ベースに形成された貫通孔にリードを挿
通し、ガラスによって前記リードを気密絶縁的に封着し
た気密端子において、前記ベースには常温から５００℃
までの熱膨張係数が１３０×１０-7／℃の冷間圧延鋼を
用い、前記リードには同熱膨張係数が４５×１０-7／℃
の鉄−ニッケル−コバルト合金を用い、前記ガラスには
同熱膨張係数が９４×１０-7／℃のアルミナフィラーを
含有したソーダ系ガラスを用いた。ガラスに封着された
領域を含むリードの全面には、ニッケルめっき層が３〜
６μｍ形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などを
保持する気密パッケージに用いる気密端子およびその製
造方法に関する。
保持する気密パッケージに用いる気密端子およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、気密端子は金属製のベースにリ
ードを挿通するための貫通孔を設けるとともに、この貫
通孔にリードを挿通し、ガラスによってリードを気密絶
縁的に封着した構造となっている。気密端子はその封着
方法によって整合封着タイプと圧縮封着タイプとに大別
される。
ードを挿通するための貫通孔を設けるとともに、この貫
通孔にリードを挿通し、ガラスによってリードを気密絶
縁的に封着した構造となっている。気密端子はその封着
方法によって整合封着タイプと圧縮封着タイプとに大別
される。
【０００３】前者の整合封着タイプは、金属とガラスの
収縮差が最も小さくなるように両者の熱膨張係数がほぼ
同じものを選択し、金属とガラスの界面に形成された酸
化膜を介して化学的にリードを封着するものである。各
材料の組み合わせ代表例とその熱膨張係数を以下に示
す。
収縮差が最も小さくなるように両者の熱膨張係数がほぼ
同じものを選択し、金属とガラスの界面に形成された酸
化膜を介して化学的にリードを封着するものである。各
材料の組み合わせ代表例とその熱膨張係数を以下に示
す。
【０００４】 ベース：鉄−ニッケル−コバルト合金（４５〜５０×１０-7／℃） ガラス：硬質ガラス （４６×１０-7／℃） リード：鉄−ニッケル−コバルト合金（４５〜５０×１０-7／℃） ベースおよびリードには鉄−ニッケル−コバルト合金
（以下、コバールと称する）、ガラスには硼珪酸ガラス
などの硬質ガラスを用い、ベースの貫通孔にガラスによ
ってリードを封着している。この整合封着タイプにおい
ては、リードにコバールを用いるためリード強度に優れ
ている反面、コバールの価格は鉄材の約２０倍するた
め、コストが非常に高くなるという短所がある。
（以下、コバールと称する）、ガラスには硼珪酸ガラス
などの硬質ガラスを用い、ベースの貫通孔にガラスによ
ってリードを封着している。この整合封着タイプにおい
ては、リードにコバールを用いるためリード強度に優れ
ている反面、コバールの価格は鉄材の約２０倍するた
め、コストが非常に高くなるという短所がある。
【０００５】一方、後者の圧縮封着タイプは、金属とガ
ラスの熱膨張係数の差を利用してガラスに同心円状の圧
縮応力を与えリードを封着するものである。各材料の組
み合わせとその熱膨張係数を以下に示す。
ラスの熱膨張係数の差を利用してガラスに同心円状の圧
縮応力を与えリードを封着するものである。各材料の組
み合わせとその熱膨張係数を以下に示す。
【０００６】 ベース：冷間圧延鋼 （１３０×１０-7／℃） リード：鉄−ニッケル合金（ ９５×１０-7／℃） ガラス：軟質ガラス （ ９５×１０-7／℃） ベースにはＳＰＣなどの冷間圧延鋼、ガラスにはソーダ
系ガラスなどの軟質ガラスを用い、ベースの貫通孔にガ
ラスとリードを装填し、ガラスを加熱溶融した後、冷却
固化すると両者の収縮力の差によりベースがガラスとリ
ードを圧縮し、機械的にリードを封着するものである。
系ガラスなどの軟質ガラスを用い、ベースの貫通孔にガ
ラスとリードを装填し、ガラスを加熱溶融した後、冷却
固化すると両者の収縮力の差によりベースがガラスとリ
ードを圧縮し、機械的にリードを封着するものである。
【０００７】ところで、この圧縮封着タイプにおいては
ベースに鉄材を用いているため、低コストであるという
長所があるが、リードに用いる鉄−ニッケル合金は整合
封着で用いるコバールに比べ強度的に劣るため、例えば
気密端子のリードを挟持して封着治具に自動挿入する工
程や、バレルめっき工程などでリードが折曲したり損傷
したりするという不都合が起こる。こうした不都合を取
り除く方法として、例えば特開昭５９−１８６３４９号
公報に開示されているように、リードに鉄−ニッケル合
金に代えてコバールを採用した圧縮封着タイプの気密端
子が提案されている。各材料の組み合わせとその熱膨張
係数を以下に示す。
ベースに鉄材を用いているため、低コストであるという
長所があるが、リードに用いる鉄−ニッケル合金は整合
封着で用いるコバールに比べ強度的に劣るため、例えば
気密端子のリードを挟持して封着治具に自動挿入する工
程や、バレルめっき工程などでリードが折曲したり損傷
したりするという不都合が起こる。こうした不都合を取
り除く方法として、例えば特開昭５９−１８６３４９号
公報に開示されているように、リードに鉄−ニッケル合
金に代えてコバールを採用した圧縮封着タイプの気密端
子が提案されている。各材料の組み合わせとその熱膨張
係数を以下に示す。
【０００８】 ベース：冷間圧延鋼 （１３０×１０-7／℃） リード：コバール （ ４５×１０-7／℃） ガラス：中間ガラス （ ７５×１０-7／℃） このタイプにおいては、リードに用いたコバールの熱膨
張係数が約４５〜５０×１０-7／℃であり、前述したよ
うに熱膨張係数が約９５×１０-7／℃の軟質ガラスを用
いると、ガラスとリードの熱膨張係数の差が大きすぎる
ため、リードの根元から圧縮歪みが生じ、ガラスにクラ
ックが発生することがある。このため、ガラスには例え
ば熱膨張係数が約７５×１０-7／℃である硬質ガラスと
軟質ガラスの中間ガラスを用いている。これによれば、
低コストであるという圧縮封着タイプの長所を生かしつ
つ、リード強度にも優れた気密端子を得ることができ
る。
張係数が約４５〜５０×１０-7／℃であり、前述したよ
うに熱膨張係数が約９５×１０-7／℃の軟質ガラスを用
いると、ガラスとリードの熱膨張係数の差が大きすぎる
ため、リードの根元から圧縮歪みが生じ、ガラスにクラ
ックが発生することがある。このため、ガラスには例え
ば熱膨張係数が約７５×１０-7／℃である硬質ガラスと
軟質ガラスの中間ガラスを用いている。これによれば、
低コストであるという圧縮封着タイプの長所を生かしつ
つ、リード強度にも優れた気密端子を得ることができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このようにして得られ
た気密端子に半導体素子を金−シリコン共晶合金（共晶
温度３５０℃）によって搭載する際、例えばレーザダイ
オードなどではダイボンディング温度が４００℃を越え
るものがある。上記説明したようにコバールリードを採
用した圧縮封着タイプの気密端子においては、熱膨張係
数が約７５×１０ -7／℃の中間ガラスを用いているが、
ベース素材であるＳＰＣのそれと大きな差があるため、
封着後にダイボンディング工程で４００℃を越える温度
まで加熱した場合、ベースとガラスの界面からリークが
発生し、気密性が劣化するという問題がある。図２はこ
れを図示したものであり、矢印Ｐ１はベース１の収縮力
および収縮方向、矢印Ｐ２はガラス２の収縮力および収
縮方向を示し、この収縮力の差により両者の圧縮バラン
スが崩れ、ダイボンディング工程で４００℃以上に加熱
することによりベース１とガラス２の界面Ａからリーク
が発生する。
た気密端子に半導体素子を金−シリコン共晶合金（共晶
温度３５０℃）によって搭載する際、例えばレーザダイ
オードなどではダイボンディング温度が４００℃を越え
るものがある。上記説明したようにコバールリードを採
用した圧縮封着タイプの気密端子においては、熱膨張係
数が約７５×１０ -7／℃の中間ガラスを用いているが、
ベース素材であるＳＰＣのそれと大きな差があるため、
封着後にダイボンディング工程で４００℃を越える温度
まで加熱した場合、ベースとガラスの界面からリークが
発生し、気密性が劣化するという問題がある。図２はこ
れを図示したものであり、矢印Ｐ１はベース１の収縮力
および収縮方向、矢印Ｐ２はガラス２の収縮力および収
縮方向を示し、この収縮力の差により両者の圧縮バラン
スが崩れ、ダイボンディング工程で４００℃以上に加熱
することによりベース１とガラス２の界面Ａからリーク
が発生する。
【００１０】また、熱膨張係数が約９５×１０-7／℃の
軟質ガラスを用いた場合、４００℃以上の温度において
もリークは発生しないが、ガラスとリードとの熱膨張係
数の差によりリード根元の部分からガラスに圧縮歪みが
生じ、ガラスにクラックが発生するという問題がある。
図３はこれを図示したものであり、矢印Ｐ２′はガラス
の収縮力および収縮方向、矢印Ｐ３はリードの収縮力お
よび収縮方向を示し、この収縮力の差により圧縮歪みが
生じ、ガラス２にクラック２ａが発生する。
軟質ガラスを用いた場合、４００℃以上の温度において
もリークは発生しないが、ガラスとリードとの熱膨張係
数の差によりリード根元の部分からガラスに圧縮歪みが
生じ、ガラスにクラックが発生するという問題がある。
図３はこれを図示したものであり、矢印Ｐ２′はガラス
の収縮力および収縮方向、矢印Ｐ３はリードの収縮力お
よび収縮方向を示し、この収縮力の差により圧縮歪みが
生じ、ガラス２にクラック２ａが発生する。
【００１１】すなわち、ガラスに中間ガラスを用いると
ベースとガラスの熱膨張係数の差が大きすぎ、ベースと
ガラスの界面からリークが発生し、ガラスに軟質ガラス
を用いるとガラスとリードとの熱膨張係数の差が大きす
ぎ、ガラスにクラックが発生するという問題が起こる。
ベースとガラスの熱膨張係数の差が大きすぎ、ベースと
ガラスの界面からリークが発生し、ガラスに軟質ガラス
を用いるとガラスとリードとの熱膨張係数の差が大きす
ぎ、ガラスにクラックが発生するという問題が起こる。
【００１２】本発明は、上記２つの問題点を一挙に解決
するためのものであり、リードにコバールを採用するこ
とによりリード強度を向上させるとともに、ガラスにク
ラックが発生することなく、かつ４００℃以上の温度に
加熱してもベースとガラスの界面からリークが発生する
ことのない耐熱性に優れた気密端子およびその製造方法
を提供することを目的とする。
するためのものであり、リードにコバールを採用するこ
とによりリード強度を向上させるとともに、ガラスにク
ラックが発生することなく、かつ４００℃以上の温度に
加熱してもベースとガラスの界面からリークが発生する
ことのない耐熱性に優れた気密端子およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ベースに形成された貫通孔にリードを挿通
し、ガラスによって前記リードを気密絶縁的に封着した
気密端子において、ベースには鉄または鉄を主成分とす
る素材を用い、リードには鉄−ニッケル−コバルト合金
を用い、ガラスにはアルミナフィラーを含有した軟質ガ
ラスを用いたものである。
に本発明は、ベースに形成された貫通孔にリードを挿通
し、ガラスによって前記リードを気密絶縁的に封着した
気密端子において、ベースには鉄または鉄を主成分とす
る素材を用い、リードには鉄−ニッケル−コバルト合金
を用い、ガラスにはアルミナフィラーを含有した軟質ガ
ラスを用いたものである。
【００１４】また本発明は、ベースに形成された貫通孔
にリードを挿通し、ガラスによって前記リードを気密絶
縁的に封着する気密端子の製造方法であって、鉄−ニッ
ケル−コバルト合金からなるリードの全面に、あらかじ
め電解めっき法によりニッケルまたはニッケル合金めっ
き層を形成し、次いで鉄または鉄を主成分とする素材か
らなるベースに形成された貫通孔に前記リードおよびア
ルミナフィラーを含有した軟質ガラスを装填し、ガラス
を加熱溶融した後、冷却固化することにより前記ベース
に前記リードを気密絶縁的に封着するものである。
にリードを挿通し、ガラスによって前記リードを気密絶
縁的に封着する気密端子の製造方法であって、鉄−ニッ
ケル−コバルト合金からなるリードの全面に、あらかじ
め電解めっき法によりニッケルまたはニッケル合金めっ
き層を形成し、次いで鉄または鉄を主成分とする素材か
らなるベースに形成された貫通孔に前記リードおよびア
ルミナフィラーを含有した軟質ガラスを装填し、ガラス
を加熱溶融した後、冷却固化することにより前記ベース
に前記リードを気密絶縁的に封着するものである。
【００１５】この本発明によれば、圧縮封着タイプの気
密端子にコバールリードを採用することによりリード強
度を向上させるとともに、ガラスにクラックが発生する
ことがなく、かつ４００℃以上の温度に加熱しても、気
密性が劣化することのない耐熱性に優れた気密端子およ
びその製造方法を提供することができる。
密端子にコバールリードを採用することによりリード強
度を向上させるとともに、ガラスにクラックが発生する
ことがなく、かつ４００℃以上の温度に加熱しても、気
密性が劣化することのない耐熱性に優れた気密端子およ
びその製造方法を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ベースに形成された貫通孔にリードを挿通し、ガラ
スによってリードを気密絶縁的に封着した気密端子にお
いて、ベースには鉄または鉄を主成分とする素材を用
い、リードには鉄−ニッケル−コバルト合金を用い、ガ
ラスにはアルミナフィラーを含有した軟質ガラスを用い
たものである。
は、ベースに形成された貫通孔にリードを挿通し、ガラ
スによってリードを気密絶縁的に封着した気密端子にお
いて、ベースには鉄または鉄を主成分とする素材を用
い、リードには鉄−ニッケル−コバルト合金を用い、ガ
ラスにはアルミナフィラーを含有した軟質ガラスを用い
たものである。
【００１７】本発明の請求項２に記載の発明は、アルミ
ナフィラーの含有量は、前記軟質ガラスの４〜６重量％
であるものである。
ナフィラーの含有量は、前記軟質ガラスの４〜６重量％
であるものである。
【００１８】本発明の請求項３に記載の発明は、前記軟
質ガラスの常温から５００℃までの熱膨張係数が９０〜
１００×１０-7／℃であるものである。
質ガラスの常温から５００℃までの熱膨張係数が９０〜
１００×１０-7／℃であるものである。
【００１９】圧縮封着タイプの気密端子は、ベースとガ
ラスの熱膨張係数の差による収縮差を利用してリードを
封着するものであり、ベース、ガラスおよびリードの熱
膨張係数のバランスが設計上、大きなポイントとなる。
すなわち、ベースに熱膨張係数が１３０×１０-7／℃の
冷間圧延鋼、リードに熱膨張係数が４５〜５０×１０ -7
／℃のコバールを採用した場合、ガラスに熱膨張係数が
９５×１０-7／℃の軟質ガラスを用いると、ガラスとリ
ードとの収縮差が大きすぎるため、リード根元から圧縮
歪みが生じ、ガラスにクラックが発生する。また、ガラ
スに熱膨張係数が７５×１０-7／℃の中間ガラスを用い
ると、ベースとガラスとの収縮差が大きすぎるため圧縮
バランスが崩れ、封着後に再度４００℃以上の温度に加
熱するとベースとガラスの界面からリークが発生する。
本発明においては、ガラスに熱膨張係数が９０〜１００
×１０-7／℃の軟質ガラスを用いているため、ベースか
らガラスに適度の収縮力を与えることができるため圧縮
バランスが崩れることがなく、封着後に再度４００℃以
上の温度に加熱してもベースとガラスの界面からリーク
が発生することがない。また、ガラスとリードの収縮差
によりリード根元にから圧縮歪みが生じ、ガラス内部に
クラックが発生しても、軟質ガラスに含有したアルミナ
フィラーによりクラックはガラス内部でせき止められ局
部的にとどまるため、ガラス外部にクラックが発生する
まで至ることがない。
ラスの熱膨張係数の差による収縮差を利用してリードを
封着するものであり、ベース、ガラスおよびリードの熱
膨張係数のバランスが設計上、大きなポイントとなる。
すなわち、ベースに熱膨張係数が１３０×１０-7／℃の
冷間圧延鋼、リードに熱膨張係数が４５〜５０×１０ -7
／℃のコバールを採用した場合、ガラスに熱膨張係数が
９５×１０-7／℃の軟質ガラスを用いると、ガラスとリ
ードとの収縮差が大きすぎるため、リード根元から圧縮
歪みが生じ、ガラスにクラックが発生する。また、ガラ
スに熱膨張係数が７５×１０-7／℃の中間ガラスを用い
ると、ベースとガラスとの収縮差が大きすぎるため圧縮
バランスが崩れ、封着後に再度４００℃以上の温度に加
熱するとベースとガラスの界面からリークが発生する。
本発明においては、ガラスに熱膨張係数が９０〜１００
×１０-7／℃の軟質ガラスを用いているため、ベースか
らガラスに適度の収縮力を与えることができるため圧縮
バランスが崩れることがなく、封着後に再度４００℃以
上の温度に加熱してもベースとガラスの界面からリーク
が発生することがない。また、ガラスとリードの収縮差
によりリード根元にから圧縮歪みが生じ、ガラス内部に
クラックが発生しても、軟質ガラスに含有したアルミナ
フィラーによりクラックはガラス内部でせき止められ局
部的にとどまるため、ガラス外部にクラックが発生する
まで至ることがない。
【００２０】軟質ガラスには熱膨張係数が９０〜１００
℃×１０-7／℃のソーダ系ガラスを採用したが、熱膨張
係数が９０×１０-7／℃以下では、ベースとガラスの熱
膨張係数の差が大きくなるためリークが発生し、逆に１
００×１０-7／℃を越えるとガラスとリードとの熱膨張
係数の差が大きくなるためガラスにクラックが発生して
しまう。なお、発明者らの実験によると、熱膨張係数が
９５±１．５×１０-7／℃のソーダバリウムガラスを用
いることが望ましかった。
℃×１０-7／℃のソーダ系ガラスを採用したが、熱膨張
係数が９０×１０-7／℃以下では、ベースとガラスの熱
膨張係数の差が大きくなるためリークが発生し、逆に１
００×１０-7／℃を越えるとガラスとリードとの熱膨張
係数の差が大きくなるためガラスにクラックが発生して
しまう。なお、発明者らの実験によると、熱膨張係数が
９５±１．５×１０-7／℃のソーダバリウムガラスを用
いることが望ましかった。
【００２１】本発明の請求項３に記載の発明は、軟質ガ
ラスに封着された領域を含むリードの全面にニッケルま
たはニッケル合金めっき層が形成されたものである。
ラスに封着された領域を含むリードの全面にニッケルま
たはニッケル合金めっき層が形成されたものである。
【００２２】本発明の請求項５に記載の発明は、前記ニ
ッケルまたはニッケル合金めっき層の厚みは３〜６μｍ
であるものである。
ッケルまたはニッケル合金めっき層の厚みは３〜６μｍ
であるものである。
【００２３】これによれば、ニッケルめっき層がガラス
内部に発生した圧縮歪みを吸収し、クッションの役割を
果たすことにより、ガラスにクラックが発生することを
防止することができる。
内部に発生した圧縮歪みを吸収し、クッションの役割を
果たすことにより、ガラスにクラックが発生することを
防止することができる。
【００２４】本発明の請求項６に記載の発明は、上述し
た気密端子を半導体装置用ステムに採用するものであ
る。半導体装置用ステムにおいては、ベースに半導体素
子をボンディングする際、４００℃を越える温度まで加
熱するものがあるが、アルミナフィラーを含有した熱膨
張係数が９０〜１００×１０-7／℃の軟質ガラスを用い
ると上述した作用により、ガラスにクラックが発生する
ことなく、かつ４００度を超える温度においても、ベー
スとガラスの界面からリークが発生することがない。
た気密端子を半導体装置用ステムに採用するものであ
る。半導体装置用ステムにおいては、ベースに半導体素
子をボンディングする際、４００℃を越える温度まで加
熱するものがあるが、アルミナフィラーを含有した熱膨
張係数が９０〜１００×１０-7／℃の軟質ガラスを用い
ると上述した作用により、ガラスにクラックが発生する
ことなく、かつ４００度を超える温度においても、ベー
スとガラスの界面からリークが発生することがない。
【００２５】本発明の請求項７に記載の発明は、鉄−ニ
ッケル−コバルト合金からなるリードの全面に、あらか
じめ電解めっき法によりニッケルまたはニッケル合金め
っき層を形成し、次いで鉄または鉄を主成分とする素材
からなるベースに形成された貫通孔に前記リードおよび
アルミナフィラーを含有した軟質ガラスを装填し、ガラ
スを加熱溶融した後、冷却固化することによりベースに
リードを気密絶縁的に封着するものである。この方法に
よれば、上述したようにリードに形成されたニッケルめ
っき層および軟質ガラスに含有したアルミナフィラーの
働きにより、ガラスにクラックが発生することがなく、
かつ４００℃以上の高温においても、べースとガラスの
界面からリークが発生することがない。ニッケルまたは
ニッケル合金めっき層を電解めっき法により形成する理
由としては、無電解めっき法によるとめっき層が時系硬
化し、クッションとしての役割を果たさなくなるためで
ある。
ッケル−コバルト合金からなるリードの全面に、あらか
じめ電解めっき法によりニッケルまたはニッケル合金め
っき層を形成し、次いで鉄または鉄を主成分とする素材
からなるベースに形成された貫通孔に前記リードおよび
アルミナフィラーを含有した軟質ガラスを装填し、ガラ
スを加熱溶融した後、冷却固化することによりベースに
リードを気密絶縁的に封着するものである。この方法に
よれば、上述したようにリードに形成されたニッケルめ
っき層および軟質ガラスに含有したアルミナフィラーの
働きにより、ガラスにクラックが発生することがなく、
かつ４００℃以上の高温においても、べースとガラスの
界面からリークが発生することがない。ニッケルまたは
ニッケル合金めっき層を電解めっき法により形成する理
由としては、無電解めっき法によるとめっき層が時系硬
化し、クッションとしての役割を果たさなくなるためで
ある。
【００２６】以下、本発明の一実施の形態を図面を参照
しながら説明する。 （実施の形態１）図１（ａ）は本実施の形態によるレー
ザダイオード用ステムの断面図、（ｂ）は同要部断面図
である。図１（ａ）に示すように、ベース１に形成され
た貫通孔（図示せず）にリード３を挿通し、ガラス２に
よってリード３を気密絶縁的に封着した構造となってい
る。図１（ｂ）に示すように、ガラス２に封着された領
域を含むリード３の全面には、ニッケルめっき層６が３
〜６μｍ形成されている。これを使用するには、ベース
１上面に形成されたヒートシンク５にレーザダイオード
素子（図示せず）を接合し、リード３のベース１上面に
突出した領域とボンディングワイヤ（図示せず）で接続
する。なお、４はベース１下面に溶接されたアースリー
ドである。
しながら説明する。 （実施の形態１）図１（ａ）は本実施の形態によるレー
ザダイオード用ステムの断面図、（ｂ）は同要部断面図
である。図１（ａ）に示すように、ベース１に形成され
た貫通孔（図示せず）にリード３を挿通し、ガラス２に
よってリード３を気密絶縁的に封着した構造となってい
る。図１（ｂ）に示すように、ガラス２に封着された領
域を含むリード３の全面には、ニッケルめっき層６が３
〜６μｍ形成されている。これを使用するには、ベース
１上面に形成されたヒートシンク５にレーザダイオード
素子（図示せず）を接合し、リード３のベース１上面に
突出した領域とボンディングワイヤ（図示せず）で接続
する。なお、４はベース１下面に溶接されたアースリー
ドである。
【００２７】次に、これらに用いた材料について説明す
る。ベースには常温〜５００℃までの熱膨張係数が１３
０×１０-7／℃のＳＰＣと呼ばれる冷間圧延鋼を用い
た。リードには同熱膨張係数が４５×１０-7／℃のコバ
ール（Ｆｅ：５４％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ：１８％）を
用いた。ガラスには同熱膨張係数が９４×１０-7／℃の
アルミナフィラーを５±０．５重量％含有したソーダバ
リウムガラスを用いた。以下にガラスの組成例を示す。
なお、組成中のＡｌ2Ｏ3はガラス顆粒を成形する前の原
材料として用いたものであり、顆粒成形後にフィラーと
して用いるアルミナとは異なる。
る。ベースには常温〜５００℃までの熱膨張係数が１３
０×１０-7／℃のＳＰＣと呼ばれる冷間圧延鋼を用い
た。リードには同熱膨張係数が４５×１０-7／℃のコバ
ール（Ｆｅ：５４％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ：１８％）を
用いた。ガラスには同熱膨張係数が９４×１０-7／℃の
アルミナフィラーを５±０．５重量％含有したソーダバ
リウムガラスを用いた。以下にガラスの組成例を示す。
なお、組成中のＡｌ2Ｏ3はガラス顆粒を成形する前の原
材料として用いたものであり、顆粒成形後にフィラーと
して用いるアルミナとは異なる。
【００２８】 ＳｉＯ2 ６６重量％ ＢａＯ １２重量％ Ａｌ2Ｏ3 ４重量％ Ｎａ2Ｏ ７重量％ Ｋ2Ｏ ６重量％ Ｌｉ2Ｏ ３重量％ 次に、このレーザダイオード用ステムの製造方法につい
て説明する。
て説明する。
【００２９】まず、コバール材からなるリードをバレル
内に収納し、電解めっき法によりニッケルめっき層を３
〜６μｍ形成する。次いでカーボン製の封着治具を用い
ベースの貫通孔にリードとガラスタブレットを組み立て
る。このガラスタブレットの製造方法を以下に説明す
る。上述した組成例の原材料を混合溶融した後、成形、
粉砕しガラス粉を形成する。次いでバインダー、顔料を
混合し、噴霧乾燥を経て分級することによりガラス顆粒
を形成する。そしてこのガラス顆粒にアルミナフィラー
を４〜６重量％混合した後、打錠成形してガラスタブレ
ットを形成し、酸化性雰囲気内で６００〜７００℃の温
度で仮焼成してバインダー除去しガラスタブレットを製
造する。封着治具内に組み立てたベース、リードおよび
ガラスは、封着炉内でピーク温度が約９８０℃に加熱し
てガラスを溶融した後、冷却固化してベースの貫通孔内
にガラスによってリードを封着する。アルミナフィラー
を含有したガラスは流動性が悪いため、封着炉内は、窒
素ガスなどの弱酸化性雰囲気とした。
内に収納し、電解めっき法によりニッケルめっき層を３
〜６μｍ形成する。次いでカーボン製の封着治具を用い
ベースの貫通孔にリードとガラスタブレットを組み立て
る。このガラスタブレットの製造方法を以下に説明す
る。上述した組成例の原材料を混合溶融した後、成形、
粉砕しガラス粉を形成する。次いでバインダー、顔料を
混合し、噴霧乾燥を経て分級することによりガラス顆粒
を形成する。そしてこのガラス顆粒にアルミナフィラー
を４〜６重量％混合した後、打錠成形してガラスタブレ
ットを形成し、酸化性雰囲気内で６００〜７００℃の温
度で仮焼成してバインダー除去しガラスタブレットを製
造する。封着治具内に組み立てたベース、リードおよび
ガラスは、封着炉内でピーク温度が約９８０℃に加熱し
てガラスを溶融した後、冷却固化してベースの貫通孔内
にガラスによってリードを封着する。アルミナフィラー
を含有したガラスは流動性が悪いため、封着炉内は、窒
素ガスなどの弱酸化性雰囲気とした。
【００３０】このようにして得られたレーザダイオード
と他の組み合わせで封着した場合のクラックおよびリー
クの発生状況を比較した結果を（表１）に示す。
と他の組み合わせで封着した場合のクラックおよびリー
クの発生状況を比較した結果を（表１）に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】この結果から明らかなように、熱膨張係数
が７５×１０-7／℃の中間ガラスを用い、リードにニッ
ケルめっき層を形成した実施例１については、ガラスに
クラックは発生しないものの、３５０℃でリークが現れ
始め、半導体素子の接合温度である４００℃を越えると
全てにリークが発生し使用に耐えない。また、熱膨張係
数が９５×１０-7／℃の軟質ガラスを用い、ニッケルめ
っき層が形成されたリードを用いた実施例２について
は、４５０℃の温度でもリークは発生しないが、ガラス
にクラックが発生する。このように、軟質ガラスのよう
に熱膨張係数が大きいとリークは発生しないが、ガラス
にクラックが発生し、逆に中間ガラスのように熱膨張係
数が小さいとガラスにクラックは発生しないが、リーク
が発生してしまう。この点、アルミナフィラーを５重量
％を含有した軟質ガラスを用いた実施例３については、
若干のものについてはガラスにクラックが認められたも
のの、４５０℃の温度でもリークの発生は完全に防ぐこ
とができた。さらに、同ガラスを用い、ニッケルめっき
層を形成したリードを用いた実施例４については、４５
０℃の温度でもリークの発生は完全に防止することがで
き、ガラスのクラックも皆無であった。
が７５×１０-7／℃の中間ガラスを用い、リードにニッ
ケルめっき層を形成した実施例１については、ガラスに
クラックは発生しないものの、３５０℃でリークが現れ
始め、半導体素子の接合温度である４００℃を越えると
全てにリークが発生し使用に耐えない。また、熱膨張係
数が９５×１０-7／℃の軟質ガラスを用い、ニッケルめ
っき層が形成されたリードを用いた実施例２について
は、４５０℃の温度でもリークは発生しないが、ガラス
にクラックが発生する。このように、軟質ガラスのよう
に熱膨張係数が大きいとリークは発生しないが、ガラス
にクラックが発生し、逆に中間ガラスのように熱膨張係
数が小さいとガラスにクラックは発生しないが、リーク
が発生してしまう。この点、アルミナフィラーを５重量
％を含有した軟質ガラスを用いた実施例３については、
若干のものについてはガラスにクラックが認められたも
のの、４５０℃の温度でもリークの発生は完全に防ぐこ
とができた。さらに、同ガラスを用い、ニッケルめっき
層を形成したリードを用いた実施例４については、４５
０℃の温度でもリークの発生は完全に防止することがで
き、ガラスのクラックも皆無であった。
【００３３】本実施の形態で説明した各材料の素材およ
び組成については、これに限ることなく発明の思想を逸
脱しない限りで適宜変更すればよい。
び組成については、これに限ることなく発明の思想を逸
脱しない限りで適宜変更すればよい。
【００３４】また、本実施の形態ではレーザダイオード
用ステムを例に挙げて説明したが、これに限ることなく
他の半導体装置用ステムおよび水晶振動子用気密端子な
ど種々の気密端子に適用できることは言うまでもない。
用ステムを例に挙げて説明したが、これに限ることなく
他の半導体装置用ステムおよび水晶振動子用気密端子な
ど種々の気密端子に適用できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を得ることができる。
下の効果を得ることができる。
【００３６】（１）圧縮封着タイプの気密端子のリード
にコバールを採用することにより、低コストながらリー
ド強度に優れた気密端子を得ることができる。
にコバールを採用することにより、低コストながらリー
ド強度に優れた気密端子を得ることができる。
【００３７】（２）リードに形成したニッケルめっき層
およびソーダ系ガラスに含有したアルミナフィラーの働
きにより、クラックおよびリークが発生することのない
耐熱性に優れた気密端子を得ることができる。
およびソーダ系ガラスに含有したアルミナフィラーの働
きにより、クラックおよびリークが発生することのない
耐熱性に優れた気密端子を得ることができる。
【００３８】（３）これらの結果、気密端子または半導
体装置用ステムの気密性を損なうことなく、信頼性を大
幅に向上することができる。
体装置用ステムの気密性を損なうことなく、信頼性を大
幅に向上することができる。
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態による気密端子の
断面図 （ｂ）同要部断面図
断面図 （ｂ）同要部断面図
【図２】中間ガラスを用いた際に、リークが発生する理
由を示す説明図
由を示す説明図
【図３】軟質ガラスを用いた際に、クラックが発生する
理由を示す説明図
理由を示す説明図
１ ベース ２ ガラス ３ リード ４ アースリード ５ ヒートシンク ６ ニッケルめっき皮膜 Ａ ベースとガラスの界面 ２ａ クラック
Claims (7)
- 【請求項１】 ベースに形成された貫通孔にリードを挿
通し、ガラスによって前記リードを気密絶縁的に封着し
た気密端子において、前記ベースには鉄または鉄を主成
分とする素材を用い、前記リードには鉄−ニッケル−コ
バルト合金を用い、前記ガラスにはアルミナフィラーを
含有した軟質ガラスを用いたことを特徴とする気密端
子。 - 【請求項２】 前記アルミナフィラーの含有量は、前記
軟質ガラスの４〜６重量％である請求項１記載の気密端
子。 - 【請求項３】 前記軟質ガラスの常温から５００℃まで
の熱膨張係数が９０〜１００×１０-7／℃である請求項
１記載の気密端子。 - 【請求項４】 前記軟質ガラスに封着された領域を含む
前記リードの全面にニッケルまたはニッケル合金めっき
層が形成された請求項１記載の気密端子。 - 【請求項５】 前記ニッケルまたはニッケル合金めっき
層の厚みは３〜６μｍである請求項４記載の気密端子。 - 【請求項６】 前記気密端子は半導体装置用ステムであ
る請求項１から請求項５のいずれかに記載の気密端子。 - 【請求項７】 ベースに形成された貫通孔にリードを挿
通し、ガラスによって前記リードを気密絶縁的に封着す
る気密端子の製造方法であって、鉄−ニッケル−コバル
ト合金からなるリードの全面に、あらかじめ電解めっき
法によりニッケルまたはニッケル合金めっき層を形成
し、次いで鉄または鉄を主成分とする素材からなるベー
スに形成された貫通孔に前記リードおよびアルミナフィ
ラーを含有した軟質ガラスを装填し、前記軟質ガラスを
加熱溶融した後、冷却固化することにより前記ベースに
前記リードを気密絶縁的に封着することを特徴とする気
密端子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08499297A JP3269420B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 気密端子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08499297A JP3269420B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 気密端子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284155A true JPH10284155A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3269420B2 JP3269420B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=13846136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08499297A Expired - Lifetime JP3269420B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 気密端子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269420B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242379A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Nec Schott Components Corp | 金属パッケージおよびその製造方法 |
| CN114696209A (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-01 | 新光电气工业株式会社 | 半导体封装用管座 |
| JP2022099295A (ja) * | 2020-12-22 | 2022-07-04 | イイダ産業株式会社 | 板体補強用積層体 |
-
1997
- 1997-04-03 JP JP08499297A patent/JP3269420B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242379A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Nec Schott Components Corp | 金属パッケージおよびその製造方法 |
| JP2022099295A (ja) * | 2020-12-22 | 2022-07-04 | イイダ産業株式会社 | 板体補強用積層体 |
| CN114696209A (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-01 | 新光电气工业株式会社 | 半导体封装用管座 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3269420B2 (ja) | 2002-03-25 |
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