JP2005347564A - 気密封止パッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】
高気密性を確保することができる気密封止パッケージを提供すること。
【解決手段】
気密封止パッケージにおいて、キャップ部材3と、貫通孔を有するとともに、封着用ガラス7によって前記貫通孔に挿通されたリード6が封止されたベース部材5と、前記キャップ部材と前記ベース部材の間に介在するとともに、前記キャップ部材と抵抗溶接にて接合され、前記ベース部材に固着され、かつ、前記抵抗溶接によって発生した熱を拡散する熱拡散部材4と、前記ベース部材の表面に実装される電子素子10と、を備えることを特徴とする。
【選択図】
図1
高気密性を確保することができる気密封止パッケージを提供すること。
【解決手段】
気密封止パッケージにおいて、キャップ部材3と、貫通孔を有するとともに、封着用ガラス7によって前記貫通孔に挿通されたリード6が封止されたベース部材5と、前記キャップ部材と前記ベース部材の間に介在するとともに、前記キャップ部材と抵抗溶接にて接合され、前記ベース部材に固着され、かつ、前記抵抗溶接によって発生した熱を拡散する熱拡散部材4と、前記ベース部材の表面に実装される電子素子10と、を備えることを特徴とする。
【選択図】
図1
Description
本発明は、半導体素子を気密封止するための気密封止パッケージに関し、特に、高気密性を確保することができる気密封止パッケージに関する。
光半導体、高信頼性半導体などの半導体素子を気密封止するための気密封止パッケージの従来例について図面を用いて説明する。図4は、従来例1に係る気密封止パッケージの構成を模式的に示した断面図である。図5は、従来例2に係る気密封止パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
図4の気密封止パッケージでは、レンズ101、封着用ガラス102、キャップ部材103、ベース部材105、リード106、封着用ガラス107、半導体素子110、ワイヤ111、を有する。レンズ101は、封着用ガラス102によってキャップ部材103に封着されている。キャップ部材103は、ベース部材105の半導体素子110側の面を覆う金属製の円筒状部材であり、ベース部材105側の端部にベース部材105と溶接するための鍔部103aを有する。ベース部材105は、半導体素子110を実装するための金属製の円盤状の部材である。リード106は、パッケージ内部から外部に引き出された配線部材であり、封着用ガラス107によってベース部材105との電気的絶縁をとりつつベース部材105に密着封止されている。半導体素子110は、LED、LD等の光半導体素子であり、ベース部材105のキャップ部材103側の表面に実装される。ワイヤ111は、半導体素子110とリード106とを電気的に接続するための配線部材である。
図5の気密封止パッケージでは、レンズ101、封着用ガラス102、キャップ部材103、ベース部材105、リード106、ロー付け部108、セラミックス板109、半導体素子110、ワイヤ111、を有する。レンズ101、封着用ガラス102、キャップ部材103、半導体素子110、ワイヤ111は、図4のものと同様である。セラミックス板109は、半導体素子110を実装するためのセラミックス製の部材であり、ロー付け部108によってベース部材105に密着封止されており、パッケージ内部から外部にリード106が引き出されている。
金属製のキャップ部材103とベース部材105とを気密封止する代表的な方法として、プロジェクション溶接法(突起溶接、重ね抵抗溶接)がある。プロジェクション溶接法では、溶接したい位置(溶接部103cに相当する部分)に低い突起部をつくり、平面電極で加圧しながら通電することにより、突起部のみに電流が流れてジュール熱が発生し、溶接温度になったときに突起部が溶融して、キャップ部材103とベース部材105とを溶接することができる。
光半導体素子の気密封止パッケージの技術的トレンドの一つに、装置の軽薄短小化に伴う小型化がある。気密封止パッケージでは、パッケージ(キャップ部材103とベース部材105)が小型化すると、溶接箇所(溶接部103c)と、金属に比べて破壊強度が低い封着用ガラス(図4の107)やセラミックス板(図5の109)などの低破壊強度領域と、の距離が小さくなる。そのため、溶接箇所で発生した熱により、低破壊強度領域に亀裂を生じ、気密不良になるおそれがある。
本発明の目的は、高気密性を確保することができる気密封止パッケージを提供することである。
本発明の第1の視点においては、気密封止パッケージにおいて、キャップ部材と、貫通孔を有するとともに、封着用ガラスによって前記貫通孔に挿通されたリードが封止されたベース部材と、前記キャップ部材と前記ベース部材の間に介在するとともに、前記キャップ部材と抵抗溶接にて接合され、前記ベース部材に固着され、かつ、前記抵抗溶接によって発生した熱を拡散する熱拡散部材と、前記ベース部材の表面に実装される電子素子と、を備えることを特徴とする。
本発明の第2の視点においては、気密封止パッケージにおいて、キャップ部材と、開口部を有するとともに、前記開口部を塞ぐようにセラミックス板が固着されるベース部材と、前記キャップ部材と前記ベース部材の間に介在するとともに、前記キャップ部材と抵抗溶接にて接合され、前記ベース部材に固着され、かつ、前記抵抗溶接にて発生した熱を拡散する熱拡散部材と、前記セラミックス板の表面に実装される電子素子と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の前記気密封止パッケージにおいて、前記熱拡散部材は、前記ベース部材に用いられる材料の熱伝導率よりも低い材料よりなることが好ましい。
本発明によれば、熱拡散部材を有することにより、溶接部で発生した熱による封着用ガラス又はセラミックス板の温度上昇を抑えることができるので、気密不良の発生を抑えることができる。
(実施形態1)
本発明の実施形態1について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る気密封止パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
本発明の実施形態1について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る気密封止パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
実施形態1の気密封止パッケージは、レンズ1、封着用ガラス2、キャップ部材3、熱拡散部材4、ベース部材5、リード6、封着用ガラス7、半導体素子10、ワイヤ11、を有する。
レンズ1は、封着用ガラス2によってキャップ部材3に封着されたボール状のレンズである。レンズ1の材料は、ガラスやプラスチックを用いることができるが、屈折率の温度特性などを考慮するとガラスレンズが望ましい。なお、半導体素子10が受光素子の場合は、レンズ1の代わりに平板の窓を用いてもよい。また、半導体素子10の代わりに水晶振動子、水晶発振子等の電子素子を適用する場合は、レンズ1及び封着用ガラス2を省略してもよい。
キャップ部材3は、ベース部材5の半導体素子10側の面を覆う筒状部材(例えば、円筒状、角筒状)である。キャップ部材3には、例えば、FeNiCo合金が用いられる。キャップ部材3は、ベース部材5側の端部に熱拡散部材4と溶接するための鍔部3aを有し、ベース部材5と反対側の端部にレンズ1を取り付けるための開口部を有する。鍔部3aには、溶接前の段階において、断面方向から見てベース部材5側に突出したプロジェクション溶接するための突起部3bを有する(図2(A)参照)。突起部3bは、ベース部材5側から見て鍔部3aの表面にリング状に配される。突起部3bは、溶接後には溶接部3cとなる(図2(B)参照)。なお、半導体素子10の代わりに水晶振動子、水晶発振子等の電子素子を適用する場合は、開口部のないベース部材5を用いる。
熱拡散部材4は、プロジェクション溶接の際に溶接部3c(突起部)で発生した熱を拡散させる環状の部材である。熱拡散部材4を有することにより、熱応力に弱い封着用ガラス7と、溶接部3cと、の距離を離すことができる。熱拡散部材4のキャップ部材3側の端面は、抵抗加熱によるプロジェクション溶接にてキャップ部材3と接合される。熱拡散部材4には、ベース部材5に用いられる材料の熱伝導率よりも低い材料(例えば、FeNi合金)を用いることが好ましい。熱拡散部材4のベース部材5側の端面は、ベース部材5に固着されており、キャップ部材3が溶接されるよりも先にベース部材5に固着されることが好ましい。
ベース部材5は、半導体素子10を実装するための円盤状部材であり、リード6を挿通するための貫通孔を有する。ベース部材5には、例えば、FeNiCo合金が用いられる。ベース部材5は、キャップ部材3側の表面の周縁部に熱拡散部材4が固着されている。
リード6は、ベース部材5の貫通孔に挿通された配線部材であり、封着用ガラス7によってベース部材5との電気的絶縁をとりつつベース部材5に密着封止されている。封着用ガラス7による封止は、熱拡散部材4がベース部材5に固着された後に行われる。
半導体素子10は、発光素子、受光素子等の光半導体素子であり、ベース部材5のキャップ部材3側の表面の中央近傍に実装される。半導体素子10の代わりに水晶振動子、水晶発振子等の電子素子に適用してもよい。ワイヤ11は、半導体素子10とリード6とを電気的に接続するための配線部材である。
次に、実施形態1に係る気密封止パッケージのプロジェクション溶接した際に発生した熱の経路について説明する。プロジェクション溶接時には、短時間に電流が印加されて突起部3bが溶解する(図2参照)。この際に、短時間幅の熱パルスが発生する。この熱パルスは、時間とともに拡散し、突起部3b(溶接部3c)から離れれば離れるほど温度上昇は小さくなる。突起部3b(溶接部3c)で発生したパルス熱は、突起部3b(溶接部3c)、熱拡散部材4、ベース部材5を通って封着用ガラス7に至る。このとき、熱拡散部材4により熱が拡散するため、封着用ガラス7での温度上昇が抑えられ、その結果、封着用ガラス7とベース部材5及びリード6の間に生じる熱応力が低減する。したがって、大きな熱応力が印加された場合に発生する封着用ガラス7の亀裂発生を抑えることができる。
実施形態1によれば、突起部3b(溶接部)から熱応力に弱い部位(封着用ガラス7)との距離を離すことができるため、温度上昇を低減してプロジェクション溶接時の熱パルスによる熱応力を低減することができる。これによって、プロジェクション溶接の耐力を向上させることができ、高信頼性の気密性を得ることができる。
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について図面を用いて説明する。図3は、本発明の実施形態2に係る気密封止パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
次に、本発明の実施形態2について図面を用いて説明する。図3は、本発明の実施形態2に係る気密封止パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
キャップ部材3は実施形態1と同様であるが、ベース部材5は、中心に開口部を有するリング状の部材であり、開口部を覆うようにキャップ部材3側の面に円盤状のセラミックス板9がロー付け(ロー付け部8)されている。
次に、実施形態2に係る気密封止パッケージのプロジェクション溶接した際に発生した熱の経路について説明する。プロジェクション溶接した際に溶接部3c(突起部)で発生したパルス状の熱は、溶接部3c(突起部)、熱拡散部材4、ベース部材5を通ってロー付け部8、セラミックス板9に至る。熱拡散部材4により熱が拡散するため、発熱によるAgCuロー付け部8とセラミックス板9界面近傍の温度上昇が抑えられ、その結果、界面近傍に発生する熱応力が低減する。したがって、大きな熱応力が印加された場合に発生するセラミックス板9の亀裂発生を抑えることができる。
実施形態2によれば、実施形態1と同様に、突起部3b(溶接部)から熱応力に弱い部位(セラミックス板9)との距離を離すことができるため、温度上昇を低減してプロジェクション溶接時の熱パルスによる熱応力を低減することができる。これによって、プロジェクション溶接の耐力を向上させることができ、高信頼性の気密性を得ることができる。
1、101 レンズ
2、102 封着用ガラス
3、103 キャップ部材
3a、103a 鍔部
3b 突起部
3c、103c 溶接部
4 熱拡散部材
5、105 ベース部材
6、106 リード
7、107 封着用ガラス
8、108 ロー付け部
9、109 セラミックス板
10、110 半導体素子
11、111 ワイヤ
2、102 封着用ガラス
3、103 キャップ部材
3a、103a 鍔部
3b 突起部
3c、103c 溶接部
4 熱拡散部材
5、105 ベース部材
6、106 リード
7、107 封着用ガラス
8、108 ロー付け部
9、109 セラミックス板
10、110 半導体素子
11、111 ワイヤ
Claims (3)
- キャップ部材と、
貫通孔を有するとともに、封着用ガラスによって前記貫通孔に挿通されたリードが封止されたベース部材と、
前記キャップ部材と前記ベース部材の間に介在するとともに、前記キャップ部材と抵抗溶接にて接合され、前記ベース部材に固着され、かつ、前記抵抗溶接によって発生した熱を拡散する熱拡散部材と、
前記ベース部材の表面に実装される電子素子と、
を備えることを特徴とする気密封止パッケージ。 - キャップ部材と、
開口部を有するとともに、前記開口部を塞ぐようにセラミックス板が固着されるベース部材と、
前記キャップ部材と前記ベース部材の間に介在するとともに、前記キャップ部材と抵抗溶接にて接合され、前記ベース部材に固着され、かつ、前記抵抗溶接にて発生した熱を拡散する熱拡散部材と、
前記セラミックス板の表面に実装される電子素子と、
を備えることを特徴とする気密封止パッケージ。 - 前記熱拡散部材は、前記ベース部材に用いられる材料の熱伝導率よりも低い材料よりなることを特徴とする請求項1又は2記載の気密封止パッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004166129A JP2005347564A (ja) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | 気密封止パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004166129A JP2005347564A (ja) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | 気密封止パッケージ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005347564A true JP2005347564A (ja) | 2005-12-15 |
Family
ID=35499642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004166129A Withdrawn JP2005347564A (ja) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | 気密封止パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005347564A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103325922A (zh) * | 2013-06-05 | 2013-09-25 | 广州市鸿利光电股份有限公司 | 一种led封装方法 |
CN103325923A (zh) * | 2013-06-05 | 2013-09-25 | 广州市鸿利光电股份有限公司 | 一种led及其封装方法 |
CN103915543A (zh) * | 2013-01-08 | 2014-07-09 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件封装 |
JP2015073010A (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | 株式会社リコー | 光デバイス、光走査装置及び画像形成装置 |
CN104037316B (zh) * | 2014-06-19 | 2017-06-20 | 鸿利智汇集团股份有限公司 | 一种led无机封装支架及其封装方法 |
-
2004
- 2004-06-03 JP JP2004166129A patent/JP2005347564A/ja not_active Withdrawn
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CN103915543B (zh) * | 2013-01-08 | 2018-05-04 | Lg 伊诺特有限公司 | 发光器件封装 |
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Date | Code | Title | Description |
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A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060424 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |