KR20070029597A - Semiconductor device and metal cap therefor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1의 (a)와 도 1의 (b)는 각각 본 발명의 실시예에 따른 금속 캡(cap)의 구성을 나타내는 단면도.1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views each showing the configuration of a metal cap according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (c)는 종래기술의 금속 캡의 구성을 나타내는 단면도.1C is a cross-sectional view showing the configuration of a metal cap of the prior art.
도 2의 (a)와 도 2의 (b)는 각각 본 발명의 실시예에 따른 금속 캡의 플랜지(flange)부의 구성을 나타내는 단면도.2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views each showing a configuration of a flange portion of the metal cap according to the embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 캡과 스템(stem)의 다른 구성예를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing another configuration example of the metal cap and the stem according to the embodiment of the present invention.
도 5는 금속 캡과 스템의 저항 용접 방법을 나타내는 설명도.5 is an explanatory diagram showing a resistance welding method of a metal cap and a stem;
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10, 30, 35…금속 캡 10a, 30a, 35a…플랜지부10, 30, 35... Metal caps 10a, 30a, 35a... Flange
11, 31, 36…돌기 15…하(下)전극11, 31, 36...
20…스템 22…리드선(lead wire)20...
25…상(上)전극 30b, 30c, 35b, 35c…용접면25... Upper electrodes 30b, 30c, 35b, 35c... Welding surface
34…용접부34... Weld
본 발명은 금속 캡(cap)과 금속 스템(stem)을 저항 용접해서 형성되는 반도체 장치 및 이를 위한 금속 캡에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 레이저 소자를 탑재한 반도체 레이저 장치에는, 광 투과재를 밀봉하여 부착한 금속 캡을, 저항 용접에 의해 레이저 소자를 탑재한 금속 스템에 밀봉된 상태에서 부착하는 제품이 존재한다. 도 5는 밀봉된 상태에서 광 투과재(12)를 밀봉하여 부착한 금속 캡(10), 및 리드선(lead wires)(22)을 글래스(glass) 밀봉하여 부착한 금속 스템(20)을 저항 용접에 의해 부착하는 방법을 나타낸다. 금속 캡(10)의 플랜지부(10a)는 하(下)전극(15)에 의해 지지되고, 플랜지부(10a)와 스템(20)은 하전극(15)과 상(上)전극(25) 사이에 끼워져 가압되면서 하전극(15)과 상전극(25) 사이에 전압이 가해짐으로써, 플랜지부(10a)와 스템(20)이 서로 접하는 부분이 저항 용접된다.BACKGROUND ART A semiconductor laser device equipped with a semiconductor laser element has a product that attaches a metal cap sealed with a light transmitting material to a metal stem mounted with a laser element by resistance welding in a sealed state. FIG. 5 is a resistance welding of the
종래기술(예를 들면, 일본국 공개특허공보 평5-102356호 공보 및 평5-218217호 공보)에서는 플랜지부(10a)가 스템(20)에 면하는 표면에 플랜지면을 일주하도록 돌기(11)가 설치된다. 플랜지부(10a)와 스템(20)이 하전극(15)과 상전극(25)에 의해 서로 클램프(clamp)될 때, 돌기(11)가 스템(20)의 압접면(press contact surface)에 파고들게 되고, 그 상태에서 용접 전압을 가함으로써 돌기(11) 부분에 전류가 집중되어서 플랜지부(10a)와 스템(20)이 서로 용접된다.In the prior art (for example, Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. Hei 5-102356 and Hei 5-218217), the projections 11 are arranged so that the flange portion 10a circumscribes the flange surface on the surface facing the stem 20. ) Is installed. When the flange portion 10a and the
또한, 금속 캡(10)과 스템(20)이 저항 용접에 의해 밀봉된 상태에서 부착될 때, 금속 캡(10)과 스템(20)을 포개기 위한 용접 압력이 변함으로써 방전이 확보되지 않아, 금속 캡(10)에 설치된 돌기(11)에 전류가 집중되지 않고, 그에 따라 돌기부에서 용융이 확보되지 않아, 그 결과 안정적인 밀봉 부착이 확보되지 않는 문제가 발생하는 경우가 있다. 금속 캡(10)과 스템(20)을 포개기 위한 용접 압력이 변하는 경우를 방지하기 위해서, 그리고, 안정된 용접이 어려운 제품의 경우에는, 금속 캡(10)과 스템(20)을 포개기 위한 용접 압력을 강하게 해서 안정된 용접을 가능하게 한다.In addition, when the
그러나, 금속 캡(10)과 스템(20)을 포개기 위한 용접 압력이 증가하면 플랜지부(10a)에 설치된 돌기(11)와 스템(20) 사이의 방전이 확보되지 않고, 그대신 플랜지부(10a)의 표면, 특히 플랜지부(10a)의 가장자리부가 스템(20)에 접촉되어 이들 사이에서 방전이 발생하여, 결과적으로 돌기부(11)에서 밀봉 부착성이 불충분해지는 문제가 발생한다. 또한, 플랜지부(10a)의 가장자리부에서의 방전에 의해 전극이 손상됨으로써 용접용 전극이 소모된다는 문제가 발생한다.However, when the welding pressure for overlapping the
본 발명은 상기 사정의 관점에서 이루어진 것으로, 저항 용접에 의한 금속 캡과 금속 스템의 용접을 확보하여 금속 캡과 금속 스템의 밀봉 부착성을 향상시킨 반도체 장치를 제공하고, 상기 반도체 장치의 제조에 바람직하게 이용될 수 있는 금속 캡을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor device in which welding of the metal cap and the metal stem by resistance welding is secured to improve the sealing adhesion between the metal cap and the metal stem, and is preferable for the manufacture of the semiconductor device. It provides a metal cap that can be used.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 장치는,The semiconductor device of the present invention for achieving the above object,
캡(cap) 형상으로 형성된 본체의 개구 가장자리에 설치되는 플랜지(flange)부를 갖는 금속 캡, 및 스템을 갖고,A metal cap having a flange portion installed at an opening edge of a body formed in a cap shape, and a stem,
상기 플랜지부와 스템(stem)의 용접면이 서로 접해서 용접되는 용접면의 한쪽 면에 상기 용접면의 한쪽을 일주해서 설치되는 돌기가 설치되며,A projection is installed on one side of the welding surface to be installed on one side of the welding surface where the welding surface of the flange portion and the stem is in contact with each other.
상기 돌기가 설치된 부분의 방사상 외측 영역에서 서로 면하는 용접면 사이의 간격이 상기 돌기가 설치된 부분의 방사상 내측 영역에서 서로 면하는 용접면 사이의 간격보다 크게 설정된 상태에서 상기 플랜지부와 상기 스템이 저항 용접되는 것을 특징으로 한다.The flange portion and the stem are resisted in a state where the spacing between the welding surfaces facing each other in the radially outer region of the projection-provided portion is set larger than the spacing between the welding surfaces facing each other in the radially inner region of the projection-provided portion. It is characterized in that the weld.
상기 반도체 장치에서는,In the semiconductor device,
상기 돌기가 상기 플랜지부의 용접면에 설치되고,The protrusion is installed on the welding surface of the flange portion,
상기 플랜지부의 상기 돌기의 방사상 외측의 용접면과 상기 돌기 선단 사이의 거리가 상기 플랜지부의 상기 돌기의 방사상 내측의 용접면과 상기 돌기 선단 사이의 거리보다 크게 설정되며,The distance between the radially outer weld surface of the protrusion of the flange portion and the tip of the protrusion is set to be greater than the distance between the radially weld surface of the protrusion of the flange portion and the tip of the protrusion,
상기 스템의 용접면이 평탄하게 형성된다.The weld face of the stem is formed flat.
상기 반도체 장치에서는,In the semiconductor device,
상기 돌기가 상기 스템의 용접면에 설치되고,The protrusion is installed on the welding surface of the stem,
상기 스템의 상기 돌기의 방사상 외측의 용접면과 상기 돌기 선단 사이의 거리가 상기 돌기의 방사상 내측의 용접면과 상기 돌기 선단 사이의 거리보다 크게 설정되며,The distance between the radially outer weld surface of the protrusion of the stem and the protrusion tip is set to be greater than the distance between the radially inner weld surface of the protrusion and the protrusion tip,
상기 프랜지부의 용접면이 평탄하게 형성된다.The welding surface of the flange portion is formed flat.
상기 반도체 장치에서는 상기 돌기의 단면은 사다리꼴 형상으로 형성된다. 따라서, 더 적합한 저항 용접이 제공된다.In the semiconductor device, the cross section of the protrusion is formed in a trapezoidal shape. Thus, more suitable resistance welding is provided.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 캡은,Metal cap of the present invention for achieving the above object,
캡 형상으로 형성된 본체의 개구 가장자리에 설치되어, 스템에 저항 용접에 의해 부착되는 플랜지부를 포함하고,A flange portion provided at an opening edge of the body formed in a cap shape and attached to the stem by resistance welding,
돌기는 상기 플랜지부의 용접면에 설치되는 용접면을 일주해서 설치되며,The protrusion is installed round the welding surface installed on the welding surface of the flange,
상기 돌기의 방사상 외측 용접면과 상기 돌기 선단 사이의 거리가 상기 돌기의 방사상 내측 용접면과 상기 돌기 선단 사이의 거리보다 크게 설정된다.The distance between the radially outer weld surface of the protrusion and the tip of the protrusion is set to be greater than the distance between the radially inner weld surface of the protrusion and the tip of the protrusion.
상기 금속 캡에서는 상기 돌기의 단면은 사다리꼴 형상으로 형성된다. 따라서, 더 적합한 저항 용접이 제공된다.In the metal cap, the cross section of the protrusion is formed in a trapezoidal shape. Thus, more suitable resistance welding is provided.
상기 금속 캡에서는 상기 금속 캡의 본체 외면에 니켈 도금이 실시된다. 따라서, 용접부의 밀봉 접합성이 더 확보된다.In the metal cap, nickel plating is applied to an outer surface of the main body of the metal cap. Therefore, the sealing joint of a weld part is further ensured.
이하, 본 발명의 적합한 실시예를 첨부 도면에 의거해서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described in detail based on an accompanying drawing.
도 1의 (a), (b)는 본 발명에 따른 금속 캡(30, 35)의 실시예의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 1의 (c)는 비교예로서 종래의 금속 캡(10)의 구성을 나태내는 단면도이다.(A) and (b) are sectional drawing which shows the structure of the Example of the
도 1의 (a)에 나타낸 금속 캡(30)에서, 캡 형상으로 형성된 본체의 개구 가장자리를 따라 플랜지부(30a)가 설치되고, 스템에 면하는 플랜지부(30a)의 용접면에 돌기(31)가 설치되며, 돌기(31)는 용접면을 일주해서 설치된다.In the
도 1의 (a)에 나타낸 금속 캡(30)의 구성에서는, 돌기(31)의 방사상 내측 용접면(30b)과 돌기(31)의 방사상 외측 용접면(30c)은 같은 레벨의 높이로 설정되지 않고, 돌기(31)의 방사상 외측 용접면(30c)의 높이가 돌기(31)의 방사상 내측 용접면(30b)의 높이보다 높게 설정된다. 도 1의 (c)에 나타낸 금속 캡(10)의 구성에서는, 돌기(11)의 방사상 내측 및 외측 용접면(10b)은 같은 레벨의 높이로 설정된다.In the configuration of the
도 2의 (a)에 금속 캡(30)의 플랜지부(30a)의 확대 구성을 나타낸다. The enlarged structure of the flange part 30a of the
돌기(31)의 선단으로부터 용접면(30c)까지의 높이를 a, 돌기(31)의 선단으로부터 용접면(30b)까지의 높이를 b라고 하면, 플랜지부(30a)는 a＞b를 만족시키도록 설치된다. 금속 캡(30)의 크기 및 형상은 제품에 따라 변화하고, 높이 a, b도 필요에 따라 선택될 수 있으며, 돌기(31)의 방사상 외측 용접면(30c)과 돌기(31)의 방사상 내측 용접면(30b) 사이의 높이 차이는, 돌기(31)의 높이가 0.05㎜이면 0.02∼0.03㎜ 정도의 범위가 된다.If the height from the tip of the
금속 캡(30)과 마찬가지로, 도 1의 (b)에 나타낸 금속 캡(35)에서도 플랜지부(35a)의 용접면에 설치된 돌기(36)의 방사상 내측 용접면(35b)에 비해서 돌기(36)의 방사상 외측 용접면(35c)의 높이가 높게 설정된다.Similarly to the
도 2의 (b)에 금속 캡(35)의 플랜지부(35a)의 확대 구성을 나타낸다. 돌기(36)의 돌출단부면(protruding end face)으로부터 돌기(36)의 방사상 외측 용접면(35c)까지의 높이를 a, 돌기(36)의 돌출단부면으로부터 돌기(36)의 방사상 내측 용접면(35b)까지의 높이를 b라고 하면, 플랜지부(35a)는 a＞b를 만족시키도록 설치된다.The expanded structure of the flange part 35a of the
도 1의 (c)에 나타낸 종래의 금속 캡(10)의 돌기(11)와 도 1의 (a)에 나타낸 금속 캡(30)의 돌기(31)의 선단은 날카로운 형상으로 형성되는 것에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 금속 캡(35)에서는 돌기(36)의 단면이 사다리꼴 형상으로 형성된다는 점에 유의해야 한다.The tip 11 of the projection 11 of the
도 3은 도 1의 (a)에서 나타낸 금속 캡(30)이 스템(20)에 저항 용접되어 반도체 레이저 장치를 위한 반도체 장치를 조립한 상태를 나타낸다.FIG. 3 shows a state in which the
반도체 레이저 장치를 위한 반도체 장치에서 사용되는 금속 캡(30)에서는, 철-코발트-니켈 합금이 기재(base material)의 표면에 이용된다. 광 투과재(33)가 금속 캡(30)에 설치된 광 투과창(32)에 밀봉에 의해 부착된다. 또한, 스템(20)의 기재로 철이 사용되고, 리드선(22)은 글래스 밀봉에 의해 부착된다. 스템(20)에 설치된 열발산판(heatsink)(23)에 레이저 소자(도시 생략)가 탑재되고, 레이저 소자와 리드선(22)은 서로 전기적으로 접속된다.In the
금속 캡(30)과 스템(20)은 플랜지부(30a)와 스템(20)의 표면 사이에서 서로 용접되고, 금속 캡(30)의 내부는 기밀하게 밀봉된다. 참조번호 34는 플랜지부(30a)와 스템(20)이 서로 용접된 용접부를 나타낸다. 용접부(34)에서, 플랜지부(30a)에 설치된 돌기(31)가 스템(20)에 파고드는 방식으로 용접이 실행되고, 금속 캡(30)의 표면에 형성된 니켈 도금 코팅은 용접과 동시에 용융되었다가 응고되며, 이에 의해 플랜지부(30a)와 스템(20)이 기밀 밀봉 상태로 용접된다. 니켈 도금 코팅은 용접부(34)를 확실하게 밀봉하는 작용을 하고, 기밀 밀봉에서 결정적인 역할을 수행한다.The
반도체 장치를 조립할 때에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 금속 캡(30)의 플랜지부(30a)와 스템(20)이 하전극(15)과 상전극(25) 사이에 끼워져서 가압되고, 하전극(15)과 상전극(25) 사이에 전압이 가해져서 플랜지부(30a)와 스템(20) 사이에서 방전이 일어난다. 도 1의 (a), 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 반도체 장치에 사용되는 금속 캡(30)에서는, 돌기(31)의 방사상 외측 용접면(30c)은 돌기(31)의 방사상 내측 용접면(30b)보다 높게 만들어진다. 다르게 말하면, 스템(20)의 표면과 플랜지부(30a)의 용접면 사이의 거리는, 돌기(31)의 내측부보다 돌기(31)의 외측부에서 더 크다.When assembling the semiconductor device, as shown in FIG. 5, the flange portion 30a and the
이처럼 금속 캡(30)을 형성하면, 금속 캡(30)의 플랜지부(30a)와 스템(20)을 하전극(15)과 상전극(25) 사이에 끼워서 가압할 때, 플랜지부(30a)의 방사상 외측부(원주 가장자리부)가 스템(20)의 표면과 접촉하게 되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 플랜지부(30a)의 원주 가장자리부와 스템(20) 사이의 방전 발생을 방지할 수 있다. 플랜지부(30a)의 원주 가장자리부에서의 방전 발생을 억제함으로써 방전은 돌기(31)와 스템(20) 사이로 집중되고, 따라서 돌기(31) 부분에서의 플랜지부(30a)와 스템(20)의 용접을 확보할 수 있게 된다. 또한, 플랜지부(30a)의 원주 가장자리부에서의 방전 발생을 억제함으로써 전극의 손상과 소모가 방지된다.When the
용접 조건들이 안정되지 않은 제품에 대해서는, 금속 캡(30)과 스템(20)을 포개기 위한 용접 압력이 증가되어 용접 상태가 안정된다. 이 경우에도, 플랜지부(30a)의 용접면에서는 돌기(31)의 방사상 외측 용접면(30c)이 돌기(31)의 방사상 내측 용접면(30b)보다 더 스템(20)의 표면에서 떨어진 곳에 위치하도록 만들어진 다. 따라서, 플랜지부(30a)의 원주 가장자리부와 스템(20) 사이의 방전 발생이 방지될 수 있고, 더 안정된 저항 용접이 가능해진다.For products in which the welding conditions are not stable, the welding pressure for nesting the
또한, 도 1의 (b), 도 2의 (b)에 나타낸 금속 캡(35)의 경우에는 플랜지부(35a)에 설치한 돌기(36)의 단면을 사다리꼴 형상으로 형성함으로써, 금속 캡(35)과 스템(20)이 가압에 의해 포개질 때, 돌기(36)가 스템(20)에 파고들기 어렵도록 저항 용접할 수 있다. 따라서, 금속 캡(35)과 스템(20)이 상전극(15)과 하전극(25) 사이에 끼워져서 가압될 때, 금속 캡(35)의 플랜지부(35a)의 원주 가장자리부와 스템(20)의 접속은 더 억제되어, 방전 전류가 돌기(36)에 집중됨으로써 금속 캡(35)과 스템(20)의 용접부의 밀봉성이 향상된다.In addition, in the case of the
상술한 실시예에서, 상기한 바와 같이 스템(20)에 저항 용접되는 금속 캡(30, 35)의 플랜지부(30a, 35a)의 용접면을 형성함으로써, 금속 캡(30, 35)과 스템(20) 사이의 용접성과 밀봉 부착성이 향상된다. 도 4는 금속 캡(30, 35)에 설치한 것과 유사한 용접면을 스템(20)에 설치한 예를 나타낸다.In the above-described embodiment, by forming the welding surfaces of the flange portions 30a and 35a of the metal caps 30 and 35 that are resistance welded to the
도 4에 나타낸 실시예에서는, 금속 캡(38)의 플랜지부(38a)의 용접면에 면하는 위치에, 돌기(21)가 스템(20)을 일주하도록 스템(20)에 설치되고, 돌기(21)의 방사상 외측 용접면(20c)은 돌기(21)의 방사상 내측 용접면(20b)보다 낮은 레벨로 설치된다. 용접면(20b)과 용접면(20c)의 높이 차이는 c로 나타낸다. 또한, 금속 캡(38)의 플랜지부(38a)의 용접면은 평탄면으로 형성된다.In the embodiment shown in FIG. 4, the
따라서, 스템(20)의 용접면을 돌기(21)의 반경 내외에서 달라지도록 설치하고, 돌기(21)의 방사상 외측 용접면(20c)과 돌기(21)의 선단 사이의 높이 간격이 돌기(21)의 방사상 내측 용접면(20b)과 돌기(21)의 선단 사이의 높이 간격보다 크게 설정함으로써, 상술한 금속 캡(30, 35)이 사용된 경우와 유사한 작용에 의해, 용접시의 전류가 돌기(21)에 집중되어 플랜지부(38a)와 스템(20)의 저항 용접을 확보한다.Therefore, the welding surface of the
본 실시예에서는 돌기(21)가 스템(20)에 설치되지만, 스템의 용접면이 상술한 것과 유사한 계단 형상으로 형성되고, 돌기가 금속 캡의 평탄면에 형성된 플랜지부에 설치되는 방법을 채택할 수도 있다. 또한, 스템의 용접면이 평탄면으로 형성되고, 그 후에 스템에 돌기가 설치되며, 금속 캡의 플랜지부의 용접면이 상술한 계단 형상으로 형성되는 방법을 채택할 수도 있다.In this embodiment, the
상술한 두 가지 가능한 경우 모두, 금속 캡의 용접면과 스템은 서로 면하도록 만들어지고, 금속 캡과 스템이 용접을 위해 가압에 의해 포개질 때, 면하는 용접면 사이의 거리는 돌기의 방사상 외측 용접면이 돌기의 방사상 내측 용접면보다 크게 설정되어, 금속 캡과 스템은 서로 저항 용접된다.In both of the possible cases described above, the weld face and stem of the metal cap are made to face each other, and when the metal cap and stem are superimposed by pressing for welding, the distance between the facing weld face is the radially outer weld face of the projection. It is set larger than the radially inner weld surface of this projection, so that the metal cap and the stem are resistance welded to each other.
[예][Yes]
플랜지부의 형태가 다른 두 종류의 금속 캡을 실제로 스템에 저항 용접하고, 플랜지부와 스템의 용접부의 용접 상태를 각각 관찰했다. 실제로 사용된 금속 캡은 각각 도 1의 (a), 도 1의 (c)에 나타낸 방식으로 형성한, 돌기의 선단이 날카롭게 형성된 금속 캡이었다. 표 1은 실험에 사용된 금속 캡의 플랜지부 용접면의 높이 치수를 나타낸다. 철-코발트-니켈 합금이 금속 캡의 기재로 사용되었고, 금속 캡의 표면에 니켈 도금이 이루어졌다. 스템의 기재는 철이었다. 두 캡 모두 프레 스 몰딩(press molding)으로 형성되었다.Two types of metal caps of different flanges were actually welded to the stems, and the welding states of the flanges and the welds of the stems were observed. The metal caps actually used were metal caps having sharp edges of the projections formed in the manner shown in Figs. 1A and 1C, respectively. Table 1 shows the height dimensions of the welded face of the flange of the metal cap used in the experiment. An iron-cobalt-nickel alloy was used as the substrate of the metal cap, and nickel plating was performed on the surface of the metal cap. The base of the stem was iron. Both caps were formed by press molding.
[표 1]TABLE 1
표 1에서 나타낸 실시예의 금속 캡은 돌기의 방사상 내측에 형성되는 용접면의 돌기 선단으로부터의 높이 a가 0.05㎜이었고, 돌기의 방사상 외측에 형성되는 용접면의 돌기 선단으로부터의 높이 b가 0.08㎜이었다. 비교예는 용접면이 돌기의 방사상 내측 및 외측에서 같은 높이로 형성되었고, 용접면의 돌기의 선단으로부터의 높이가 0.06㎜이었다.In the metal cap of the example shown in Table 1, the height a from the proximal tip of the weld surface formed on the radially inner side of the projection was 0.05 mm, and the height b from the proximal tip of the weld surface formed on the radially outer side of the projection was 0.08 mm. . In the comparative example, the weld face was formed at the same height on the radial inside and the outside of the protrusion, and the height from the tip of the protrusion on the weld face was 0.06 mm.
[표 2]TABLE 2
표 2는 금속 캡과 스템을 가압에 의해 포갠 상태에서 전극 사이에 가해지는 전압을 변화시키면서 용접부의 용접 상태를 관찰한 결과를 나타낸다. 사용된 용접기는 콘덴서식 스폿 용접기(condenser type spot welding machine)였다. 각 전압에서 사용된 샘플의 수는 실시예와 비교예에서 각각 3개씩이었다.Table 2 shows the results of observing the welding state of the welded part while varying the voltage applied between the electrodes in the state in which the metal cap and the stem are folded by pressing. The welder used was a condenser type spot welding machine. The number of samples used at each voltage was three in each of Examples and Comparative Examples.
실험 1은 금속 캡과 스템에 441N∼588N의 용접 압력을 가하면서, 전극에 가하는 전압을 변화시키면서 측정한 결과를 나타낸다. 실험 2는 금속 캡과 스템에 588N∼735N의 용접 압력을 가하면서, 전극에 가하는 전압을 변화시키면서 측정한 결과를 나타낸다. 금속 캡과 스템의 저항 용접이 실행될 때, 전극에 가해지는 압 력이 단계적으로 증가하는 동안 전극에 전압이 가해졌다. 실험 1에서, 441N∼588N의 용접 압력을 가했다는 것은, 상기 압력이 가해지고 있는 동안 전압이 계속 가해졌다는 것을 의미한다.
표 2에서, "X" 표시는 플랜지부에 설치된 돌기와 스템 사이의 접합부가 아직 용융되지 않아 플랜지부의 외주와 스템 사이에서 방전이 발생한 상태(냉간 용접(cold weld))를 나타낸다. "Z" 표시는 방전에 기인해서 플랜지부와 스템의 비산이 발생했음을 나타낸다. "XZ" 표시는 냉간 용접과, 방전에 기인한 비산이 발생했음을 나타낸다. "Y" 표시는 돌기부에서 양호한 용접이 실행되었음을 나타낸다. "YZ" 표시는 돌기부에서의 용접 상태가 양호하고, 동시에 방전에 기인한 비산이 관찰되었음을 나타낸다. 높은 전압에서 나타낸 "Z" 표시는 용접부에서 오버플로(overflow)가 발생하였음을 나타낸다.In Table 2, "X" indicates a state in which the joint between the projection and the stem provided in the flange portion and the stem has not yet melted, and thus a discharge has occurred between the outer circumference and the stem of the flange portion (cold weld). "Z" indicates that the flange and the stem were scattered due to the discharge. "XZ" indicates that scattering due to cold welding and discharge occurred. "Y" indicates that good welding was performed at the projections. The indication "YZ" indicates that the welding state at the projections is good, and at the same time, scattering due to discharge is observed. A mark "Z" at high voltage indicates that overflow has occurred in the weld.
본 실시예의 금속 캡과 비교예의 금속 캡을 비교했을 때, 표 2에 나타낸 실험 결과는 본 실시예의 금속 캡에서는 넓은 전압 범위에 걸쳐 양호한 용접 상태가 확보되고, 금속 캡과 스템의 용접 압력이 증가되면 양호한 용접 상태가 확보된다는 것을 나타낸다.When comparing the metal cap of this example with the metal cap of the comparative example, the experimental results shown in Table 2 indicate that in the metal cap of this example, a good welding state is ensured over a wide voltage range, It shows that a good welding state is secured.
실험 결과는 금속 캡의 플랜지부의 구성을 표 1에 나타낸 형태, 즉 돌기의 방사상 외측 용접면을 돌기의 방사상 내측 용접면보다 높게 위치시킴으로써 더 안정된 저항 용접이 가능해졌음을 나타낸다. 또한, 실험 결과는 금속 캡과 스템에 가압하는 용접 압력을 증가시킴으로써 훨씬 더 안정된 저항 용접이 가능해졌고, 용접부의 밀봉 부착성이 향상되었음을 나타낸다.The experimental results indicate that the stable resistance welding was made possible by placing the configuration of the flange portion of the metal cap as shown in Table 1, that is, placing the radially outer weld face of the protrusion higher than the radially inner weld face of the protrusion. In addition, the experimental results indicate that even more stable resistance welding was possible by increasing the welding pressure applied to the metal cap and stem, and the sealing adhesion of the weld was improved.
상술한 실시예에서는 금속 캡과 스템을 저항 용접에 의해 조립한 반도체 레이저 장치를 설명했지만, 본 발명의 적용은 반도체 레이저 장치에 한정되지 않으므로, 본 발명은 플랜지부와 스템을 저항 용접해서 조립하는 각각의 반도체 장치에 일반적으로 적용된다.In the above-described embodiment, the semiconductor laser device in which the metal cap and the stem are assembled by resistance welding has been described. However, the application of the present invention is not limited to the semiconductor laser device. It is generally applied to the semiconductor device.
본 발명의 상술한 바람직한 실시예에 대하여 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변형과 변경이 이루어질 수 있다는 점은 당업자에게 명백하다. 따라서, 본 발명은 첨부한 청구범위 및 그의 동등물과 부합하는 본 발명의 모든 변형과 변경을 포함하는 것으로 간주된다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the above-described preferred embodiments of the invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the present invention cover all modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.
본 발명의 반도체 장치에 따르면, 금속 캡과 스템의 안전한 밀봉 부착이 용접부에서 확보되고, 양호한 기밀을 제공하고 신뢰성 높은 반도체 장치를 제공한다. 또한 본 발명의 금속 캡에 따르면, 용접을 위한 돌기에 전류를 집중시킬 수 있어, 용접부의 신뢰성이 증가된다. 또한, 용접과 동시에 용접 압력이 증가될 때에도 플랜지부의 외주 가장자리부와 스템 사이의 방전이 억제될 수 있어, 안정된 용접이 가능하고, 용접부의 안전한 밀봉 부착성이 향상된다.According to the semiconductor device of the present invention, a secure sealing attachment of the metal cap and the stem is ensured at the welded portion, providing good airtightness and providing a highly reliable semiconductor device. In addition, according to the metal cap of the present invention, it is possible to concentrate the current in the projection for welding, thereby increasing the reliability of the weld. In addition, even when the welding pressure is increased at the same time as the welding, the discharge between the outer circumferential edge portion and the stem can be suppressed, so that stable welding is possible and the safe sealing adhesion of the welding portion is improved.
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