JPS613694A - アルミニウムパツケ−ジの製法 - Google Patents
アルミニウムパツケ−ジの製法Info
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- JPS613694A JPS613694A JP59123162A JP12316284A JPS613694A JP S613694 A JPS613694 A JP S613694A JP 59123162 A JP59123162 A JP 59123162A JP 12316284 A JP12316284 A JP 12316284A JP S613694 A JPS613694 A JP S613694A
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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。
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、アルミニウムパッケージに関し、さらに詳し
く述べると、ＧａＡｓＦＥＴなどのような半導体を利用
したマイクロ波用アンプのアルミニウムパッケージに関
する。
く述べると、ＧａＡｓＦＥＴなどのような半導体を利用
したマイクロ波用アンプのアルミニウムパッケージに関
する。
従来のマイクロ波用アンプパッケージは、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。
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、このようなパンケージは、熱放散性に乏
しいばかりでなく非常に重いため、かかるパッケージに
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。
しいばかりでなく非常に重いため、かかるパッケージに
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
高まっており、熱放散性が良く、軽量なアルミニウムパ
ッケージが強く要望されている。
高まっており、熱放散性が良く、軽量なアルミニウムパ
ッケージが強く要望されている。
ところが、アルミニウムパッケージを製造する際、最も
問題となる点は気密封止方法である。つまり、アルミニ
ウムは該熱放散性が極めて良いためにパルスレーザによ
りシーム溶接する際、急冷によるクランクが生じて、気
密が保てないのが現状である。
問題となる点は気密封止方法である。つまり、アルミニ
ウムは該熱放散性が極めて良いためにパルスレーザによ
りシーム溶接する際、急冷によるクランクが生じて、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できているケースと
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
ルミニウムパッケージを既に特願昭５７−’１０６１５
０に出願している。
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
カバーとの間に中間金属層を介在させレーザ溶接したア
ルミニウムパッケージを既に特願昭５７−’１０６１５
０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
ニウムパッケージの製法を提供せんとするものである。
ニウムパッ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には中間
金属層としてＣｕ＋Ｎｔ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メッキ層を形成することはめっき前のＡβ
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メッ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Ａβとは大きな電位差があるので
、耐食性が悪い。
金属層としてＣｕ＋Ｎｔ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メッキ層を形成することはめっき前のＡβ
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メッ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Ａβとは大きな電位差があるので
、耐食性が悪い。
そこで、この問題を教法する方法としてＡＮに直接Ｎｉ
めっきを施すことが考えられるが、ＡβとＮｉ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
あった。
めっきを施すことが考えられるが、ＡβとＮｉ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
あった。
本発明はそれぞれがアルミニう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中間金属層を介
在させレーザ溶接するアルミニウムパッケージの製法に
おいて上記中間金属層として溶接部のＮｉ量が３〜ｌ’
Ｑｗｔ％となる厚さのＮ１層を用いることを特徴とする
アルミニウムパッケージの製法により達成される。
からできているケースとカバーとの間に中間金属層を介
在させレーザ溶接するアルミニウムパッケージの製法に
おいて上記中間金属層として溶接部のＮｉ量が３〜ｌ’
Ｑｗｔ％となる厚さのＮ１層を用いることを特徴とする
アルミニウムパッケージの製法により達成される。
本発明は、耐食性を向上させた、工程数を減した信頼性
の高いアルミニウムパッケージを提供できる。
の高いアルミニウムパッケージを提供できる。
以下に本発明の詳細な説明する。
第１図に示すアルミニウムからなるふた■とケース■の
全面にぞれぞれ電気めっきあるいは無電解めっきにより
、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。
全面にぞれぞれ電気めっきあるいは無電解めっきにより
、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。
アクミニラムのふた１とケース２の全面にＮｉメッキ層
を形成するのは次の如き利点を有する。
を形成するのは次の如き利点を有する。
（１）Ａβ−３ｉ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■とケース■を第２図に示すように配置し
、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
溶接した。ここで、パルス。
、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
溶接した。ここで、パルス。
レーザビームはパルス幅４ｍ５ｅｃ、パルスレート２０
ｐｐｓ、平均出力３１０Ｗ、ビーム速度５゜４ｍｍ／ｓ
ｅｃの条件で０．ＩＮに集光して照射した。
ｐｐｓ、平均出力３１０Ｗ、ビーム速度５゜４ｍｍ／ｓ
ｅｃの条件で０．ＩＮに集光して照射した。
このような条件で気密封止したアルミニウムパッケージ
の気密性をヘリウムリークディテクターにより１周べた
ところ、ｌＸｌ０ ａｔｍ−ｃｃ／Ｓ以下の高い気密
性を有することを確認した。
の気密性をヘリウムリークディテクターにより１周べた
ところ、ｌＸｌ０ ａｔｍ−ｃｃ／Ｓ以下の高い気密
性を有することを確認した。
なお、封止後の溶接部のＮｉｉ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。一
方Ｎｉ量がｌ Ｑｗｔ％より多い場合ニッケルアルミニ
ウム金属間化合物ＡＡ３Ｎｉ等が形成されもろくなり、
接合部での強度が低下する。
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。一
方Ｎｉ量がｌ Ｑｗｔ％より多い場合ニッケルアルミニ
ウム金属間化合物ＡＡ３Ｎｉ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。
為の実験データを示す。
第３図（ａｌの如く一方が、純アルミニウム（１１００
）１’、他方がアルミニウム合金（５０５２）２′であ
るアルミパッケージ材料の各々にＮｉメッキ層すを形成
した後に、レーザ溶接した溶接部の拡大図である。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
ニッケル合金となニウムパッケージの接合部の信頼性を
調べるために、Ｎｉメン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Ｔｂ）に示す。
）１’、他方がアルミニウム合金（５０５２）２′であ
るアルミパッケージ材料の各々にＮｉメッキ層すを形成
した後に、レーザ溶接した溶接部の拡大図である。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
ニッケル合金となニウムパッケージの接合部の信頼性を
調べるために、Ｎｉメン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Ｔｂ）に示す。
第３図（ｂ）は、縦軸に引張強度（ｋｇｆ／重♂）で、
横軸にＮｉメッキ層厚さくμｍ）でプロットしたもので
ある。
横軸にＮｉメッキ層厚さくμｍ）でプロットしたもので
ある。
純アルミニウム１１００の引張強度は９ ｋｇ ｆ ／
−であり、又、アルミニウム合金５０５２の引張強度は
１９．５ ｋｇ ｆ ／ ｔ＊”であるが、純アルミニ
ウム１１００とアルミニウム合金５０５２をＮｉＮを介
して接合された接合部の引張強度はＮｉ層厚さが約１５
μｍ程度の時最大強度を示し、厚さ９〜１８μｍのＮｉ
５厚さでクランクを生ずることなく接合することができ
る。
−であり、又、アルミニウム合金５０５２の引張強度は
１９．５ ｋｇ ｆ ／ ｔ＊”であるが、純アルミニ
ウム１１００とアルミニウム合金５０５２をＮｉＮを介
して接合された接合部の引張強度はＮｉ層厚さが約１５
μｍ程度の時最大強度を示し、厚さ９〜１８μｍのＮｉ
５厚さでクラン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り薄い場合、純アルミニウ −ム１
１００の接合部近傍の熱影響部で切断が生じ、強度が低
下する。
１００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ＮｉＮ厚さが１８μｍよりも厚い場合、Ａ Ｉ！
Ｂ Ｎ ｉ等の金属間化合物が生じ、もろくなり、クラ
ックが生じ、強度が低下する。
Ｂ Ｎ ｉ等の金属間化合物が生じ、もろくなり、クラ
ックが生じ、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、ｂＯＸ線回折を示し、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ｌ
５ｗｔ％のＸ線回折を示す。
合金層ａ、ｂＯＸ線回折を示し、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ｌ
５ｗｔ％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Ａ匂 Ｎｆのピークが多く検出される。
ークの他にＡ匂 Ｎｆのピークが多く検出される。
クランクが生じない接合部でのＮｉ含有量は３〜１０ｗ
ｔ％であることが判った。
ｔ％であることが判った。
本発明はケースとふたからなるアルミニウムパッケージ
において該ケースとふたに直接、封止後の溶接部のＮｆ
量が３〜１０ｗｔ％になるように電気めっきあるいは無
電解めっきによりＮｉＮを形成し、この封止部のＮｉ層
に垂直方向からパルスレーザ溶接することにより溶接部
にクランクの生じない安定な気密封止を可能とし、熱放
散性が良いため、高出力素子を搭載できる軽量なパッケ
ージが安定に容易な工程で得られる。
において該ケースとふたに直接、封止後の溶接部のＮｆ
量が３〜１０ｗｔ％になるように電気めっきあるいは無
電解めっきによりＮｉＮを形成し、この封止部のＮｉ層
に垂直方向からパルスレーザ溶接することにより溶接部
にクランクの生じない安定な気密封止を可能とし、熱放
散性が良いため、高出力素子を搭載できる軽量なパッケ
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ッケージの、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
ルミニウムパッケージをレーザ溶接により気密封止する
方法を示した概念図、第３図。 第４図は本発明効果を説明する図である。 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メッキ層である
。 手続補正書（５斂） １１１）和ＧＯＩＩ°？ 月ノ１１［（２、’；ｂ
１１１１ ’） ７ ”′ ア）い ビ引ラム
ノぐ、イー！ν゛・〉販ｃ１女明 細 書 １、発明の名称 アルミニウムパッケージの製法 ２、特許請求の範囲 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／ｉｌｉを用いることを特徴とする％にレーザ
溶接により密封結合されたアルミニウムパッケージの製
法。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウムパッケージに関し、例えばＧａ
ＡａＦＥＴ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ッケージの製法に
関する。 従来のこの種マイクロ波用アンプパッケージは、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。 このようなパッケージは、慕放散性は乏しいばかりでな
く非常に重いため、かかるパッ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（％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
高まっており、熱放散性が良く、軽針なアルミニウムパ
ッ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へ −ザによりシール溶接による密封封止する際、急冷によ
るクラックが生じて、要求される気密が保てな・いのが
現状である。 〔従来技術と問題点〕 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
との間に中間全籾層を介在させレーザ溶接したアルミニ
ウムパッケージを既に特願昭５７−１０６１４５．ＯＶ
′ｃ出願している。、〔発明が解決しようとする問題点
〕 本発明は工程数を少なくし、耐食性を向上させたアルミ
ニウムパッ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［は中間
金属層としてＣｕ＋Ｎｉ複合メッ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メッキ層を形成することはめつぎ前のｋｌ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きニウム合金とＮｉ層との
間にＣｕメヴ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、この問題を教法する方法としてＡＪ［直接Ｎｉ
めっぎを施すことが考えられるが、ＡＩ！とＮｉの金屑
間化合物の発生などにより溶接が困屹であるという問題
があった。 〔問題を解決するための手段〕 Ｆ記問題点（まシれぞれがアルミニウム又はアルミニラ
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Ｎ１層を用いてレーザ溶接により密封結合さ
れ不本発明によるアルミニウムパ・ンケージの製法によ
り達成される。 〔作用〕 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Ｎｌ量が１．５〜１０ｗｔ％の範囲
にあるとき溶接部におけるクラックの生じる危険が殆ん
だなキ、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Ｎ１層はＣｕの如＜ＡＪとの間に大きい電位差はなく
耐穴性も向上し信頼性の高いこの株パッケージが得られ
る。 以下に本発明の詳細な説明する。 〔実施例」〕 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っきにより、封止後の溶
接部のＮ１量が３〜１０ｖｒｔ％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［Ｎｉ五 メッキ層を形成するのは次の如ぎ別毎を有する。 ＋１１ ＡＡ！−８ｉなどのろう材なしで溶接ができ
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、窒素ガス零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エ
ハハルスｌ［４ｍ５ｅｃ。 パルスレー）２０ｐｐｓ 、平均出力３１０Ｗ、ビーム
速度５．４ｍｍ／ｓｅｅの条件で０．１ ｍｍ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ッケージ
の気密性をヘリウムリークディテクターζより調べたと
ころ、ｌＸｌ０ ａｔｍ−ｃｃ／＠以下り高い気密性
を有するととｔ確認した。 とするのは次の理由による。 Ｎ ｉ ｆｔ５８４ｗｔ％より少い場合、アルミニウム
もしくはアルミニウム合金１ｃＮｉ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％より多い場合ニッケルアルミニ
ウム金属間化合物Ａ１ｇＮｉ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。 第３図（ａｌは、純アルミニウム（１１００月′、他方
がアルミニウム合金（５０５２）２’であるアルミパッ
ケージ材料の各々にＮ１メッキ層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ｓ７で
はレーザビーム照射により溶融したアルミニウムニ・Ｉ
ケル合金となっている。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。アルミウニラムパッケージの接
合部の信頼性を調べるために、電解Ｎｉメッキ層の膜厚
を変えた場合の接合部の引張強度の変化を第３図（ｂｌ
に示す。 図は、縦軸に引張強度（＃ｆ／１４）で、横軸に電解Ｎ
ｉメッキ層厚さくμｍＪでプロットしたものである。 純アルミニウム１１００の引張強度は９ ｋｇ ｆ ７
ｍｍであり、又、アルミニウム合金５０５２の引張強度
は１９．５＃ｆ ／−であるが、純アルミニウム１１０
０とアルミニウム合金５０５２をＮ１層を介して接合部
１ された接合部の印張強度は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
クラックを生ずることなく接合することができる。 Ｎ１層厚さが９μｍより薄い場合、純アルミニウム１１
００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Ｎ１層厚さが１８μｍよりも厚い場合、１ａＮｉ
等の金属間化合物が生じ、もろくなり。 クラックが生じ、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ａａｐのＸｌｓ”回折の状態を縦軸にＸ線強度を
、横軸ｒｃｘｍ回折角で示し、ａは合金層中のＮ１含有
量が７ｗｔ％のもの、ｂは合金層中のＮ１含有量が１５
ｗｔ％のＸ線回折を示す。ａではＡ／の回折ピークが主
であるが、ｂではＡｌのピークの他１ｃ Ａｌａ Ｎ
ｉのピークが多く検出される。 電解Ｎｉメッキによるクラックが生じない接合。 部でのＮ１含有量は３〜１０ｗｔ％であることが判った
０ 上記実施例については、電気めっきによるものである。 〔実施例２〕 電気めっぎでは、めっき厚さは被めっき材の周縁部に厚
く着きやすく、平担な部分でも膜厚のバラツキが大ぎい
。 これに対し、無電解めっきでは、めっき厚さの均一性は
電気めっきに比べ優れており、めっぎ膜厚のバラツキも
小さい。 これを明らかにする為嬉５図の如＜Ｎｉめっき５３がほ
ぼ全面均一に行われ、めっき厚にバラツキが生じない無
電解めっぎをケース９Ａ５１及びフタ＠５２の両方に行
った試料を用いレーザ溶接を行ったＯ 結果な第６図、第７図、第８図に示す。 クラックの生じないアルミニワームニッケル合金中のＮ
ｉ含有量は纒７図に示されるように、１５〜１０ｗｔ％
であった。又この値はトータルのＮｉめっと厚が２．４
〜１８μｍであり、ケース側、フタ側各々の無電解Ｎｉ
めっき厚は１．２〜９μｍである。 電解めっ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。 第６図はケース側、フタ側各々のＮｉ無璽解めっき膜厚
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Ｎ１無電解めっき膜厚ｔ！とレーザ溶融溶接部のＮｉ
含有量（ｗ ｔ％）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ｔ（ｗｔ％］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Ｍ１１９５型万能引張試
験機を用いて、引張速度０．５ ｍｍ／ｍ ｉ ｒ＋で
行なった。溶接部の組織観察は、２％ＨＦ溶液で１０秒
エッチ／グした後、光学顕微鏡を用いて行なった。その
後、ＸＭＡ分析によって、溶接部のＮｉｋを求めた。硬
さ試験はマイ、〃ロビツカース硬ｆ計を用いて荷ｆｉ５
０Ｉ！で行なりた。 クラリフ発生の有無とＮｉめりき岸の関係につ゛いて考
えると、ＮｉとＡｌは、ＮｌＡｌ５．ＮｉＡｌ。 Ｎｉ３ＡＪなどの金属間化合物を形成する。また、Ａｌ
とＮｉＡｌ５は、Ｎｉ量が５．７％ で共晶組織となる
。クラックのない良好な溶接ができるのはＮｉ量が６チ
前後のときなので、この部分では共晶組織となっており
、その結果、強度が上がりクラックが発生しなかったも
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
Ｎ１ＡＡ、＋７）初晶が晶出するためである。 高Ｎｉ＃でクラックが発生するのは、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ｌｃ４人され
る内部応力が吸収できずに起こると考える。また、低Ｎ
１側でクラックが発生するのは、Ｎｉｆ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。 〔発明の効果〕 本発明はケースとふたからなるアルミニウムパッケージ
において該ケースとふたに直接、封止後／ｊ の溶接部のＮｉ量が３〜１０ｗｔ％になるように電気め
っきあるいは無電解めっきにより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
ッ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＠驚
なパッケージが安定に容易な工程で得られる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、本発明のアルミニウムパッケージの、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
ルミニウムパッ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メッキを行った試料
のレーザ溶接を説明する図、第６図はＮｉ無に解めりき
膜厚と９１張強度、応力の関係を示す図、第７図はＮ
ｉ無電解めりな膜Ｊ！；’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。 、ｖ、１ 図 竿２ｍ 坪５ｎ ７＃ｃｋ−ｎｅｓｓ （）ｔｍン 濤６ ｍｌ 、４Ｑ１− ＴｋｊＣｋ７７ｅＳＳ（１！２） （ｐｍ）弊７図
止溶接前の状態を示した斜視図、第２図は、本発明のア
ルミニウムパッケージをレーザ溶接により気密封止する
方法を示した概念図、第３図。 第４図は本発明効果を説明する図である。 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メッキ層である
。 手続補正書（５斂） １１１）和ＧＯＩＩ°？ 月ノ１１［（２、’；ｂ
１１１１ ’） ７ ”′ ア）い ビ引ラム
ノぐ、イー！ν゛・〉販ｃ１女明 細 書 １、発明の名称 アルミニウムパッケージの製法 ２、特許請求の範囲 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／ｉｌｉを用いることを特徴とする％にレーザ
溶接により密封結合されたアルミニウムパッケージの製
法。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウムパッケージに関し、例えばＧａ
ＡａＦＥＴ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ッケージの製法に
関する。 従来のこの種マイクロ波用アンプパッケージは、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。 このようなパッケージは、慕放散性は乏しいばかりでな
く非常に重いため、かかるパッ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（％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
高まっており、熱放散性が良く、軽針なアルミニウムパ
ッ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へ −ザによりシール溶接による密封封止する際、急冷によ
るクラックが生じて、要求される気密が保てな・いのが
現状である。 〔従来技術と問題点〕 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
との間に中間全籾層を介在させレーザ溶接したアルミニ
ウムパッケージを既に特願昭５７−１０６１４５．ＯＶ
′ｃ出願している。、〔発明が解決しようとする問題点
〕 本発明は工程数を少なくし、耐食性を向上させたアルミ
ニウムパッ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［は中間
金属層としてＣｕ＋Ｎｉ複合メッ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メッキ層を形成することはめつぎ前のｋｌ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きニウム合金とＮｉ層との
間にＣｕメヴ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、この問題を教法する方法としてＡＪ［直接Ｎｉ
めっぎを施すことが考えられるが、ＡＩ！とＮｉの金屑
間化合物の発生などにより溶接が困屹であるという問題
があった。 〔問題を解決するための手段〕 Ｆ記問題点（まシれぞれがアルミニウム又はアルミニラ
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Ｎ１層を用いてレーザ溶接により密封結合さ
れ不本発明によるアルミニウムパ・ンケージの製法によ
り達成される。 〔作用〕 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Ｎｌ量が１．５〜１０ｗｔ％の範囲
にあるとき溶接部におけるクラックの生じる危険が殆ん
だなキ、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Ｎ１層はＣｕの如＜ＡＪとの間に大きい電位差はなく
耐穴性も向上し信頼性の高いこの株パッケージが得られ
る。 以下に本発明の詳細な説明する。 〔実施例」〕 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っきにより、封止後の溶
接部のＮ１量が３〜１０ｖｒｔ％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［Ｎｉ五 メッキ層を形成するのは次の如ぎ別毎を有する。 ＋１１ ＡＡ！−８ｉなどのろう材なしで溶接ができ
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、窒素ガス零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エ
ハハルスｌ［４ｍ５ｅｃ。 パルスレー）２０ｐｐｓ 、平均出力３１０Ｗ、ビーム
速度５．４ｍｍ／ｓｅｅの条件で０．１ ｍｍ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ッケージ
の気密性をヘリウムリークディテクターζより調べたと
ころ、ｌＸｌ０ ａｔｍ−ｃｃ／＠以下り高い気密性
を有するととｔ確認した。 とするのは次の理由による。 Ｎ ｉ ｆｔ５８４ｗｔ％より少い場合、アルミニウム
もしくはアルミニウム合金１ｃＮｉ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％より多い場合ニッケルアルミニ
ウム金属間化合物Ａ１ｇＮｉ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。 第３図（ａｌは、純アルミニウム（１１００月′、他方
がアルミニウム合金（５０５２）２’であるアルミパッ
ケージ材料の各々にＮ１メッキ層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ｓ７で
はレーザビーム照射により溶融したアルミニウムニ・Ｉ
ケル合金となっている。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。アルミウニラムパッケージの接
合部の信頼性を調べるために、電解Ｎｉメッキ層の膜厚
を変えた場合の接合部の引張強度の変化を第３図（ｂｌ
に示す。 図は、縦軸に引張強度（＃ｆ／１４）で、横軸に電解Ｎ
ｉメッキ層厚さくμｍＪでプロットしたものである。 純アルミニウム１１００の引張強度は９ ｋｇ ｆ ７
ｍｍであり、又、アルミニウム合金５０５２の引張強度
は１９．５＃ｆ ／−であるが、純アルミニウム１１０
０とアルミニウム合金５０５２をＮ１層を介して接合部
１ された接合部の印張強度は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
クラックを生ずることなく接合することができる。 Ｎ１層厚さが９μｍより薄い場合、純アルミニウム１１
００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Ｎ１層厚さが１８μｍよりも厚い場合、１ａＮｉ
等の金属間化合物が生じ、もろくなり。 クラックが生じ、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ａａｐのＸｌｓ”回折の状態を縦軸にＸ線強度を
、横軸ｒｃｘｍ回折角で示し、ａは合金層中のＮ１含有
量が７ｗｔ％のもの、ｂは合金層中のＮ１含有量が１５
ｗｔ％のＸ線回折を示す。ａではＡ／の回折ピークが主
であるが、ｂではＡｌのピークの他１ｃ Ａｌａ Ｎ
ｉのピークが多く検出される。 電解Ｎｉメッキによるクラックが生じない接合。 部でのＮ１含有量は３〜１０ｗｔ％であることが判った
０ 上記実施例については、電気めっきによるものである。 〔実施例２〕 電気めっぎでは、めっき厚さは被めっき材の周縁部に厚
く着きやすく、平担な部分でも膜厚のバラツキが大ぎい
。 これに対し、無電解めっきでは、めっき厚さの均一性は
電気めっきに比べ優れており、めっぎ膜厚のバラツキも
小さい。 これを明らかにする為嬉５図の如＜Ｎｉめっき５３がほ
ぼ全面均一に行われ、めっき厚にバラツキが生じない無
電解めっぎをケース９Ａ５１及びフタ＠５２の両方に行
った試料を用いレーザ溶接を行ったＯ 結果な第６図、第７図、第８図に示す。 クラックの生じないアルミニワームニッケル合金中のＮ
ｉ含有量は纒７図に示されるように、１５〜１０ｗｔ％
であった。又この値はトータルのＮｉめっと厚が２．４
〜１８μｍであり、ケース側、フタ側各々の無電解Ｎｉ
めっき厚は１．２〜９μｍである。 電解めっ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。 第６図はケース側、フタ側各々のＮｉ無璽解めっき膜厚
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Ｎ１無電解めっき膜厚ｔ！とレーザ溶融溶接部のＮｉ
含有量（ｗ ｔ％）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ｔ（ｗｔ％］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Ｍ１１９５型万能引張試
験機を用いて、引張速度０．５ ｍｍ／ｍ ｉ ｒ＋で
行なった。溶接部の組織観察は、２％ＨＦ溶液で１０秒
エッチ／グした後、光学顕微鏡を用いて行なった。その
後、ＸＭＡ分析によって、溶接部のＮｉｋを求めた。硬
さ試験はマイ、〃ロビツカース硬ｆ計を用いて荷ｆｉ５
０Ｉ！で行なりた。 クラリフ発生の有無とＮｉめりき岸の関係につ゛いて考
えると、ＮｉとＡｌは、ＮｌＡｌ５．ＮｉＡｌ。 Ｎｉ３ＡＪなどの金属間化合物を形成する。また、Ａｌ
とＮｉＡｌ５は、Ｎｉ量が５．７％ で共晶組織となる
。クラックのない良好な溶接ができるのはＮｉ量が６チ
前後のときなので、この部分では共晶組織となっており
、その結果、強度が上がりクラックが発生しなかったも
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
Ｎ１ＡＡ、＋７）初晶が晶出するためである。 高Ｎｉ＃でクラックが発生するのは、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ｌｃ４人され
る内部応力が吸収できずに起こると考える。また、低Ｎ
１側でクラックが発生するのは、Ｎｉｆ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。 〔発明の効果〕 本発明はケースとふたからなるアルミニウムパッケージ
において該ケースとふたに直接、封止後／ｊ の溶接部のＮｉ量が３〜１０ｗｔ％になるように電気め
っきあるいは無電解めっきにより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
ッ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＠驚
なパッケージが安定に容易な工程で得られる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、本発明のアルミニウムパッケージの、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
ルミニウムパッ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メッキを行った試料
のレーザ溶接を説明する図、第６図はＮｉ無に解めりき
膜厚と９１張強度、応力の関係を示す図、第７図はＮ
ｉ無電解めりな膜Ｊ！；’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。 、ｖ、１ 図 竿２ｍ 坪５ｎ ７＃ｃｋ−ｎｅｓｓ （）ｔｍン 濤６ ｍｌ 、４Ｑ１− ＴｋｊＣｋ７７ｅＳＳ（１！２） （ｐｍ）弊７図
Claims (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中間金属層を介在させレ
ーザ溶接するアルミニウムパッケージの製法において、
上記中間金属層として溶接部のＮｉ量が３〜１０ｗｔ％
になる厚さのＮｉ層を用いることを特徴とするアルミニ
ウムパッケージの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123162A JPS613694A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | アルミニウムパツケ−ジの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123162A JPS613694A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | アルミニウムパツケ−ジの製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613694A true JPS613694A (ja) | 1986-01-09 |
Family
ID=14853713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59123162A Pending JPS613694A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | アルミニウムパツケ−ジの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613694A (ja) |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP59123162A patent/JPS613694A/ja active Pending
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