(57)【要約】【課題】ステムに実装された半導体素子をカバーするキャンパッケージ用のキャップは従来、十分な溶接強度を得られておらず、キャップがカバーする空間は長期的に信頼できる気密性を得られていない。また、前記キャップのフランジ部をステムに抵抗溶接する際に生じる溶肉が、当該キャップの外側に飛び出す可能性があった。【解決手段】キャンパッケージ用キャップを、筒状部と、この筒状部の一端面側に設けられ前記ステムに固定されるフランジ部と、で構成するとともに、前記フランジ部は、前記キャンパッケージ用キャップを保持するステムに対向する面上に、前記筒状部の外周輪郭線の延長線の周囲に波打って形成された環状突起部を備えるようにした。【選択図】図３
2020136447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムに実装された半導体素子をカバーするキャンパッケージ用キャップであって、
筒状部と、前記筒状部の一端面側に設けられ前記ステムに固定されるフランジ部と、で構成されるとともに、
前記フランジ部は、前記ステムに対向する面上に、前記筒状部の外周輪郭線の延長線の周囲に波打って形成された環状突起部を備えたことを特徴とするキャンパッケージ用キャップ。
【請求項２】
前記環状突起部は、外径の異なる複数の環状突起が、半径方向に同心状に少なくとも一部重なり合って構成されていることを特徴とする請求項１に記載のキャンパッケージ用キャップ。
【請求項３】
前記環状突起部は、前記筒状部の外周輪郭線の延長線の周囲に同心状に形成した、外径が互いに異なる２つの環状突起のうち、より大きい外径を有する環状突起の波打ちの振幅の少なくとも一部が、当該波打ちの振幅の一部以外の波打ちの振幅と異なることにより、外径が異なる環状突起間で密閉空間を構成することを特徴とする請求項２に記載のキャンパッケージ用キャップ。
【請求項４】
ステムに実装された半導体素子をカバーするキャンパッケージ用キャップであって、
レンズが取付けられた筒状部と、前記筒状部の一端面側に設けられ前記ステムに固定されるフランジ部と、で構成されるとともに、
前記フランジ部は、前記ステムに対向する面上に、前記筒状部の外周輪郭線の延長線の周囲に円形状に形成された突起部を備えるとともに、前記突起部は、外径の異なる複数の突起が、半径方向に同心状に少なくとも一部重なり合って構成されていることを特徴とするキャンパッケージ用キャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、キャンパッケージ用キャップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップが固定されたステムはキャンパッケージ用キャップで封止される。このキャップは、通常、ステム上に搭載された半導体素子を保護または気密封止するために用いられるものであり、このとき、金属製のキャップを抵抗溶接にてステムと接合するのが一般的である。このようなキャップには、ステムに固定された半導体チップがレーザダイオード等の発光用半導体もしくはフォトダイオードのような受光用半導体の場合、半導体から出射した光をキャップ外部に出す、もしくは外部の光をキャップ内部に入射する開口部又はレンズが備わっている場合がある。
【０００３】
従来のキャップにおいては、抵抗溶接用の閉じた環状のプロジェクション（以下では突起部と呼ぶ）を２以上有する構成になっているものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、従来のキャップにおいては、抵抗溶接のための環状の突起部と、該突起部より内周側に、突起部の突出方向とは反対側に凹む環状の溝が、プレス加工により同心円状に形成された構成になっているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-40647号公報
【特許文献２】特開2010-34287号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような構成の場合、突起部を２以上設けることで、気密性の向上が期待できるが、最も外側の突起部は、キャップのフランジ部の縁付近に形成されることとなり、抵抗溶接時に生じる溶肉が外に飛び出す可能性がある。
【０００６】
特許文献２のような構成の場合、溶接に寄与する突起部は１つのため、十分な溶接強度あるいは長期的に信頼できる気密性を得られない可能性がある。また、特許文献１と同様に、溶接に寄与する突起部をフランジ部の縁付近に形成することとなり、抵抗溶接時に生じる溶肉が外に飛び出す可能性がある。加えて、断面Ｖ形の環状溝があることで、抵抗溶接時に突起部に対して均一かつ垂直に荷重を印加することができず、溶接不良となる可能性がある。また、フランジ上面が凹凸形状を形成して平坦でないため、フランジ上面を利用できなくなる可能性がある。
【０００７】
本願は上記のような問題点を解消するための技術を開示するものであり、キャンパッケージ用キャップのフランジ部の溶接強度および前記キャップの内部空間の気密性を向上させるとともに、前記フランジ部を抵抗溶接する際の溶肉の飛び出しを無くして、フランジ上面を平坦に保つことが可能なキャンパッケージ用キャップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示されるステムのキャップは、
ステムに実装された半導体素子をカバーするキャンパッケージ用キャップであって、
筒状部と、前記筒状部の一端面側に設けられ前記ステムに固定されるフランジ部と、で構成されるとともに、
前記フランジ部は、前記ステムに対向する面上に、前記筒状部の外周輪郭線の延長線の周囲に波打って形成された環状突起部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示されるキャンパッケージ用キャップによれば、キャンパッケージ用キャップのフランジ部の溶接強度および前記キャップの内部空間の気密性を向上させるとともに、前記フランジ部を抵抗溶接する際の溶肉の飛び出しを無くして、フランジ上面を平坦に保つことが可能なキャンパッケージ用キャップを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１のキャンパッケージ用キャップの断面を示す概略図である。
【図２】図１のキャンパッケージ用キャップのフランジ部周辺の拡大断面図である。
【図３】実施の形態１のキャンパッケージ用キャップを底面から見た概略図である。
【図４】実施の形態２のキャンパッケージ用キャップの断面を示す概略図である。
【図５】実施の形態２のキャンパッケージ用キャップを底面から見た概略図である。
【図６】実施の形態３のキャンパッケージ用キャップを底面から見た場合の環状突起部の一部拡大図である。
【図７】実施の形態４のキャンパッケージ用キャップを底面から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、実施の形態１のキャンパッケージ用キャップについて図を用いて説明する。
図１〜図３は、実施の形態１のキャンパッケージ用キャップを説明するための概略図である。図１は、キャンパッケージ用キャップ１、半導体素子３、およびこの半導体素子３を保持するステム２の概要を説明するための断面図であり、図２は、キャンパッケージ用キャップ１のフランジ部１ｂ周辺の拡大断面図であり、図３は、キャンパッケージ用キャップ１の底面図である。
【００１２】
図１に示すように、キャンパッケージ用キャップ１は、レンズ１ａ、フランジ部１ｂ、環状突起部１ｃを構成部品として含んで構成されている。ここで、キャンパッケージ用キャップ１は、レンズ１ａが筒状の本体の上部に設けられ、半導体素子３が実装されたステム２に固定される固定部であるフランジ部１ｂとでハット形状を構成する（図１参照）。
また、図１〜図３に示すように、このフランジ部１ｂの底面には、抵抗溶接用の環状突起部１ｃが設けられている。この環状突起部１ｃは、図１、図２に示すように、断面が三角形状になっており、さらに、図２に示すように、その突端がステム２の表面に接した状態で、この突端を形成する２辺の外側で抵抗溶接され、ステム２に固定されている。そして、図３の底面図に示したように、底面から見た場合には、その外形輪郭線（前記三角形状図形の３つの頂点を結んだ曲線で形成される）の形状が、同心状に３本の波打った環状の曲線で形成されている。なお、図２に示すように、抵抗溶接部分Ｗは、三角形状断面の突端で交わる２辺の外側部分であることがわかる。
【００１３】
ここで、ステム２へ、本実施の形態１のキャンパッケージ用キャップ１を抵抗溶接するにあたり、キャンパッケージ用キャップ１の環状突起部１ｃの突端（を結んだ曲線１ｃ１）をステム２の上面に押し付けることで、環状突起部１ｃは接触抵抗として機能する。
【００１４】
上記環状突起部１ｃは、底面から見た外形輪郭線の形状が、円を基準曲線として、この基準曲線が変形して、例えば正弦状（別の言い方をすればｓｉｎ状）に波打った環状を呈していることが特徴となっているので、この環状突起部１ｃがステム２と接合する接合面積を広くすることが可能となり、フランジ部の溶接強度およびキャンパッケージ用キャップ１内部の気密性を向上させることができる。
【００１５】
実施の形態２．
以下、本実施の形態２のキャンパッケージ用キャップについて図を用いて説明する。
上記実施の形態１では、キャンパッケージ用キャップのフランジ部１ｂの表面から見て、波打った環状突起部１ｃの断面形状が、１個の三角形で構成される場合について説明したが、図４に示すように、２個の三角形が互いに一部重なり合った環状突起部１ｄであってもよい。
【００１６】
この場合には、図５に示したように、底面から見た場合には、環状突起部１ｄは、その外形輪郭線が、同心状に５本の波打った環状の曲線から形成されている。
【００１７】
ここで、ステム２へ、本実施の形態２のキャンパッケージ用キャップ１を抵抗溶接するにあたり、ステム２の上面にキャンパッケージ用キャップ１の環状突起部１ｄの外形線のうち、突端を結ぶ２つの波打った曲線１ｄ１、１ｄ２を押し付けることで、環状突起部１ｄは接触抵抗として機能する。
【００１８】
上記環状突起部１ｄは、底面から見た外形輪郭線の形状が、円を基準曲線として、この基準曲線が変形して、例えば正弦状に波打った突端を結ぶ２つの波打った曲線１ｄ１、１ｄ２を含む５本の環状を呈する曲線を構成していることが特徴となっており、この環状突起部１ｄがステム２と接合する接合面積を、実施の形態１と比較してさらに広くすることが可能となり、フランジ部の溶接強度およびキャンパッケージ用キャップ１内部の気密性を向上させることができる。
【００１９】
実施の形態３．
以下、本実施の形態３のキャンパッケージ用キャップについて図を用いて説明する。
上記実施の形態２では、キャンパッケージ用キャップのフランジ部１ｂの表面から見て、
突端を結ぶ２つの波打った環状の曲線１ｄ１、１ｄ２が互いに同形状（相似）であることを前提に説明したが、この実施の形態３のキャンパッケージ用キャップの場合には、図６に示したように、底面から見た場合には、突端を結ぶ２つの波打った環状の曲線が互いに相似ではなく、一方の突端を結ぶ波打った環状の曲線の一部の形状が違っていることが特徴である。
【００２０】
具体的には、図６に示したように、環状突起部１ｅ、１ｆがそれぞれ形成する、突端を結ぶ２つの波打った環状の曲線１ｅ１、１ｆ１のうち、より外側に位置する（すなわち外径の大きい方の）環状の曲線１ｆ１の波打ちの一部の振幅の値が、他の場所より大きいことが特徴である。
【００２１】
この場合には、図６に示したように、環状突起部１ｅ、１ｆは、互いに、環状の曲線１ｆ１の波打ちの一部の振幅の値が他の場所より大きい箇所に、密閉空間Ｓを形成する。
【００２２】
ここで、ステム２へ、本実施の形態３のキャンパッケージ用キャップ１を抵抗溶接するにあたり、キャンパッケージ用キャップ１の環状突起部１ｅ、１ｆの外形線のうち、突端を結ぶ２つの波打った曲線１ｅ１、１ｆ１を、ステム２の上面に押し付けることで、環状突起部１ｅ、１ｆは接触抵抗として機能する。
【００２３】
上記環状突起部１ｆは、実施の形態２と比較して、その環状曲線の長さが長いため、この環状突起部１ｄがステム２と接合する接合面積を、実施の形態１と比較してさらに広くすることが可能となり、フランジ部の溶接強度を向上させることが可能となる。また、密閉空間Ｓが存在することにより、キャンパッケージ用キャップ１内部の気密性をさらに向上させることができる。
【００２４】
実施の形態４．
以下、本実施の形態４のキャンパッケージ用キャップについて図を用いて説明する。
実施の形態２では、波打った環状突起部１ｄの断面形状が、２個の三角形が互いに一部重なり合った形状を呈する場合について説明したが、この突起部は、図７に示したように、キャンパッケージ用キャップのフランジ部１ｂの底面から見て、波打った環状突起部ではなく、円形状の突起部１ｇであってもよい。
【００２５】
なお、この場合には、突起部１ｇの断面形状（図示しない）が、２個の三角形が互いに一部重なり合った形状を呈していることは、実施の形態２の場合と同様である。
【００２６】
この実施の形態４のキャンパッケージ用キャップにおいても、実施の形態２の場合と同様、ステム２へキャンパッケージ用キャップ１を抵抗溶接するにあたり、ステム２の上面に、２本の円形状のキャンパッケージ用キャップ１の突起部１ｇの突端を結ぶ曲線１ｇ１、１ｇ２を押し付けることで、接触抵抗として機能する。
【００２７】
この突起部１ｇの場合は、従来に比較して、フランジ部の溶接強度を向上させることが可能となる。また、気密性をさらに向上させることができる、という特徴を持つほか、実施の形態２の場合と比較して、突起部１ｇの突端を結ぶ曲線１ｇ１、１ｇ２が円形状であるため、突起部の製作が容易となる。
【００２８】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。
【符号の説明】
【００２９】
１  キャンパッケージ用キャップ、１ａ  レンズ、１ｂ  フランジ部、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ  環状突起部、１ｇ  突起部、  ２  ステム、３  半導体素子、Ｓ  密閉空間、Ｗ  抵抗溶接部分
【図１】
2020136447.tif 000003
【図２】
2020136447.tif 000004
【図３】
2020136447.tif 000005
【図４】
2020136447.tif 000006
【図５】
2020136447.tif 000007
【図６】
2020136447.tif 000008
【図７】
2020136447.tif 000009