(57)【要約】【課題】  小区画に分かれたパッケージを気密封止する。  【解決手段】  本発明になる半導体素子等を収納するパッケージに導電性を有する蓋を溶接するシーム溶接装置は、溶接電流を通電する電極として、対となる２つのテーパ付きローラ電極と対となる前記２つのテーパ付きローラ電極の一方と前記パッケージを載置するワークテーブルである電極と、別途設けた指示手段により、溶接電流の通電経路を前記対となる２つのテーパ付きローラ電極間と前記２つのテーパ付きローラ電極の一方とワークテーブルである電極間のうちいずれか一方の通電経路に切り換える切換器と、を具備することを特徴とするものである。【選択図】        図１
2006110599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を介して溶接電流を通電することにより、半導体素子等を収納するパッケ
ージに導電性を有する蓋を溶接するシーム溶接装置において、
溶接電流を通電する電極として、対となる２つのテーパ付きローラ電極と対と
なる前記２つのテーパ付きローラ電極の一方と前記パッケージを載置する９０度
単位で回転自在のワークテーブルである電極と、
別途設けた指示手段により、溶接電流の通電経路を前記対となる２つのテーパ
付きローラ電極間からなる第１経路と前記２つのテーパ付きローラ電極の一方と
前記ワークテーブルである電極間からなる第２経路のうちいずれか一方の通電経
路に切り換える切換器と、
を具備することを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項２】
前記シーム溶接に用いられるパッケージは、
対となる２つのテーパ付きローラ電極間に通電するときは、非導電性または導
電性であること；  テーパ付きローラ電極とワークテーブルからなる電極間に通
電するときは、パッケージの外壁が導電性を有すると共に、パッケージ内部が導
電性の壁により２以上の区画に区切られていることを特徴とする請求項１記載の
シーム溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等を内蔵するパッケージに蓋をシーム溶接することによって
このパッケージを気密封止するシーム溶接装置に係り、特に導電性のパッケージ
であって、導電性の壁によって２つ以上の区画に分割されているパッケージの気
密封止を可能にするシーム溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体素子を内蔵したパッケージに蓋をシーム溶接する方法として
は、抵抗シーム溶接法とマイクロパラレル溶接法が公知である（非特許文献１参
照）。
図６は抵抗シーム溶接法を説明する図、図７はマイクロパラレルシーム溶接法
を説明する図である。
【０００３】
最初に、抵抗シーム溶接法から説明する。
図６において、２は図示しない溶接電源からの電力の供給を受けて、低電圧で
大電流の溶接電流を生成する溶接トランス、６’ａは溶接トランス１の一方の出
力端子に接続され、一方の溶接電流の流出または流入電極であるローラ電極、１
１’ｂは半導体等を内蔵する導電性のパッケージのベース部、１２はこのパッケ
ージを気密封止する蓋、７’ａはこのパッケージを載置すると共に溶接トランス
２の他の一方の出力端子に接続され、他の一方の溶接電流の流出または流入電極
にもなるワークテーブルである。
【０００４】
次に、この抵抗シーム溶接法の動作について説明する。
図示しない溶接電源から所定のタイミングで間欠的に溶接電力が供給される。
そうすると溶接トランス２は間欠的に低電圧で大電流の溶接電流を生成する。こ
の間欠的な溶接電流がローラ電極６’ａ、蓋１２、パッケージの四周の導電性の
壁、パッケージのベース部１１’ｂ、そしてワークテーブル７’ａの順、または
その逆の順に流れる。そして溶接電流が間欠的に流れている間ローラ電極６’ａ
はパッケージの全周を回動する。こうして、パッケージに蓋１２がシーム溶接さ
れ、パッケージは十分な気密性を持って封止される。
【０００５】
半導体素子等を内蔵するパッケージがセラミック等の非導電性パッケージに移
行すると、上述の抵抗シーム溶接法は採用できないものとなった。その理由は非
導電性のパッケージが一方の電極であるワークテーブルに載置されるので、ロー
ラ電極とワークテーブルの電極間に非導電性物が介在することとなり、導通がと
れなくなるので、溶接電流が流れなくなるからである。
そこで、マイクロパラレルシーム溶接法が考案された。
【０００６】
次に、このマイクロパラレルシーム溶接法について説明する。
図７において、図６と同じ構成要素は同じ符号を付してその説明を省略する。
図７において、６ａ、６ｂは溶接トランス２のそれぞれの出力端子に接続され
、溶接電流の流出または流入電極であるローラ電極、１３は半導体素子等を内蔵
する非導電性のパッケージ、１４は非導電性のパッケージ１３の開口部四周に導
電性を持たせるために該当部の上面にろう付けされた導電性のシールフレーム、
２１はパッケージ１１を載置するターンテーブルである。
【０００７】
次に、このマイクロパラレルシーム溶接法の動作について説明する。
図示しない溶接電源から所定のタイミングで溶接電力が供給される。そうする
と溶接トランス２は間欠的に低電圧で大電流の溶接電流を生成する。この間欠的
な溶接電流が一方のローラ電極６ａ、蓋１２、シールフレーム１４、そして他の
一方のローラ電極２ｂの順、またはその逆の順に流れる。そして溶接電流が間欠
的に流れている間ローラ電極６ａ、６ｂはパッケージの全周を回動する。こうし
て、間欠的に通電されたときに、接合部で発生するジュール熱により、シールフ
レーム１４と蓋１２をロールスポット型の接合部形成方式によりシーム接合し、
非導電性のパッケージを気密封止するのである。
このとき、一方のローラ電極６ａから蓋１２を介して他の一方のローラ電極６
ｂにも溶接電流が分流するが、シールフレーム１４を介して流れる溶接電流の方
が多くなるように蓋１２、シールフレーム１４を選定しておく。
【０００８】
このマイクロパラレルシーム溶接法は、非導電性のパッケージだけでなく、適
用可能なパッケージの範囲が広いという特徴を有する。すなわち材質として導電
性の金属パッケージ（または、金属めっきパッケージ）、非導電性パッケージ（
シールフレーム付き）いずれにも適用できる。また、そのパッケージの形状は円
形、正方形、矩形などすべてのものに適用できる。
このようなことから、現在ではマイクロパラレルシーム溶接法が半導体素子等
を内蔵するパッケージの気密封止手法として主流を占めている。
【０００９】
【非特許文献１】青野  進、「気密封止技術」、初版、日本国、日刊工業新聞社、１９９２年３月２５日、２５〜２７ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、半導体素子等を内蔵するパッケージの小型化の要求、このパッ
ケージに内蔵される回路のうちで互いに電磁的影響を受けないようにする等のた
めに導電性の壁を用いて小区画に区切られたパッケージの必要性、そして高信頼
性を保持するために金属製のパッケージが用いられる場合がある。そして、この
ようなパッケージにおいては、当然に各区画ごとに気密封止する必要がある。
【００１１】
このような気密封止を実現するためには現在の通常のマイクロパラレルシーム
法ではマイクロパラレルシーム溶接できる最小サイズが１．６ｍｍ×２．０ｍｍ
であり、パッケージがこのサイズより小さくなると、ローラ電極の幅が邪魔をし
て一方のローラ電極が蓋に接触できないので溶接電流を流せないため溶接ができ
ず、気密封止ができないという問題点が生じてきた。
【００１２】
また、パッケージがこの最小サイズよりも大きい場合であって、ローラ電極を
蓋に接触させることが可能である場合でも、小区画に区切っている壁の上面に相
当する位置にローラ電極を当ててシーム溶接するので、場所によっては２回溶接
されるところが出てくるので、所定の気密性を確保できないという溶接品質が悪
化するという問題点も生じてきた。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、小区画が電磁的に影響
を受けないようにするためと信頼性確保のために導電性のパッケージからなるこ
とに着目して、蓋の四周を溶接する場合と小区画に区切っている壁の上面を溶接
する場合とで一方の電極を別なものにすることにより、溶接電流経路を変更する
ことで、容易にこのようなパッケージに適用できるシーム溶接装置を提供するこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明になるシーム溶接装置は、電極を介して溶接電流を通電することにより
、半導体素子等を収納するパッケージに導電性を有する蓋を溶接するシーム溶接
装置において、溶接電流を通電する電極として、対となる２つのテーパ付きロー
ラ電極と対となる前記２つのテーパ付きローラ電極の一方と前記パッケージを載
置する９０度単位で回転自在のワークテーブルである電極と、別途設けた指示手
段により、溶接電流の通電経路を前記対となる２つのテーパ付きローラ電極間か
らなる第１経路と前記２つのテーパ付きローラ電極の一方と前記ワークテーブル
である電極間からなる第２経路のうちいずれか一方の通電経路に切り換える切換
器と、を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
そして、本発明になるシーム溶接装置に用いられるパッケージは、対となる２
つのテーパ付きローラ電極間に通電するときは、非導電性または導電性であるこ
と；  テーパ付きローラ電極とワークテーブルからなる電極間に通電するときは
、パッケージの外壁が導電性を有すると共に、パッケージ内部が導電性の壁によ
り２以上の区画に区切られていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるシーム溶接装置とパッケージを用いれば、パッケージの蓋を溶接
するときは、ローラ電極間に溶接電流を流すことができるので蓋とパッケージの
シーム溶接が確実にでき、小区画に区切る壁の上に当たる部位と蓋を溶接すると
きは一方のローラ電極とワークテーブルの電極間に溶接電流を流すことができる
のでこの壁の上面と蓋のシーム溶接が確実にできる。
したがって、パッケージの気密封止が確実で、各小区画の気密封止も確実な信
頼性の高いシーム溶接装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１、２は本発明になるシーム溶接装置の一実施の形態を示す要部説明図、図
３は本発明に使用されるパッケージの一例である。
図１、２においては、従来例と同じ構成要素には同じ符号を付したが、理解の
便宜のため、あえてその説明を繰り返す。
【００１８】
図１、２において、１は後記制御部３からの制御信号に基づいて所定の間欠的
な溶接電力を生成する溶接電源、２は溶接電源１からの間欠的な溶接電力を受け
て、低電圧で大電流の間欠的な溶接電流を生成する溶接トランス、３は図示しな
い操作部からの操作指示や設定条件を受けて、溶接電源１、切換部４およびロー
ラ電極駆動部５のそれぞれの制御信号や駆動信号を生成する制御部、４は制御部
３からの制御信号の基に溶接電流経路を切り換える切換部である。
【００１９】
５は制御部３からの駆動制御信号を受けてローラ電極６ａ、６ｂを溶接する位
置に移動させると共に溶接中にローラ電極６ａ、６ｂまたはローラ電極６ｂのみ
を回転移動させるローラ電極駆動部、６ａ、６ｂは溶接トランス２からの溶接電
流を回転移動しつつ流すローラ電極、７はパッケージ１１を載置すると共に所定
の場合には溶接電流を流す電極としての機能を持つワークテーブル、１１は半導
体素子等を内蔵する内部が小区画に区画されたパッケージ、１２はパッケージ１
１を気密封止する蓋である。ここで、ワークテーブル７は少なくとも９０度単位
で回転可能な構造を有する。また、ｉは溶接電流経路を示すものである。
【００２０】
図３において、１１はシーム溶接対象となる図１、２で同じ符号を付したパッ
ケージ、１１ａはパッケージ１１の内部を小区画に区画したときの各小区画、１
１ｃは小区画に区画する導電性の壁の上面部である。
次に、このような構成のシーム溶接装置の動作について説明する。
【００２１】
最初に、図示しない操作部から必要な動作条件を設定する。例えば、パッケー
ジ１１の載置位置、パッケージ１１のサイズ、パッケージ１１の区画を形成する
壁の上面部１１ｃの位置、溶接電流等のシーム溶接動作に必要なパラメータや動
作手順を指示する動作シーケンス等である。
【００２２】
こうして、動作条件が設定され、動作開始が指示されると設定されたシーケン
スに従って、溶接動作が開始される。その溶接過程の概略を図４、図５に示し、
これらの図に基づいて説明する。
【００２３】
図示しない公知のパッケージ移送手段を用いてパッケージ１１をワークテーブ
ル７の所定の位置に位置決めして載置し、固定する（図４（ａ））。
次に、これも図示しない公知の蓋の移送手段と位置合わせ手段を用いて、パッ
ケージ１１上の適切な位置に蓋１２を載置する（図４（ｂ））。
【００２４】
次に、溶接電流経路を第１経路に切り換える（図４（ｃ））。第１経路は切換
部４において制御部３からの制御信号に基づいて切換部４で４ａと４ｂを接続す
るようにして、ローラ電極６ａ、６ｂ間に溶接電流を流すようにする経路である
。
次に、ローラ電極駆動部５の駆動信号を受けて、ローラ電極６ａ、６ｂの電極
間隔を調整する（図４（ｄ））。パッケージ１１に蓋１２を仮付けするためにロ
ーラ電極６ａ、６ｂの電極間隔をパッケージ１１の幅に合わせるためである。こ
の後、ローラ電極６ａ、６ｂがパッケージ１１の蓋１２に設定された押圧力をも
って押し付けられる。
【００２５】
次に、溶接電源は設定された時間仮付けのための溶接電力を生成する。この溶
接電力は溶接トランス２に印加され、ここで所定の低電圧で大電流の溶接電流が
生成され、図１のｉで示す方向に溶接電流が流れる。そして、このときはローラ
電極６ａ、６ｂは回転移動することはない。こうしてパッケージ１１に蓋１２が
仮付けされる（図４（ｅ））。
【００２６】
次に、ローラ電極駆動部５の駆動信号を受けて、ローラ電極６ａ、６ｂを蓋１
２から離し、ローラ電極６ａ、６ｂを所定の位置に移動させる。こうするのは、
ローラ電極６ａ、６ｂを仮付けした方の辺をシーム溶接するための定位置に移動
させるためである。そして、ローラ電極６ａ、６ｂがパッケージ１１の蓋１２に
設定された押圧力をもって押し付けられる。なお、ローラ電極６ａ、６ｂを蓋１
２から浮かすことなく、設定された押圧力をもって押し付けつつ移動させてもよ
い。
【００２７】
次に、溶接電源は設定された時間この辺をシーム溶接する溶接電力を生成する
。この溶接電力は溶接トランス２に印加され、ここで所定の低電圧で大電流の溶
接電流が生成され、図１のｉで示す方向に溶接電流が流れる。そして、このとき
はローラ電極６ａ、６ｂはローラ電極駆動部５からの駆動信号を受けて、この辺
に沿って回転移動する。こうしてこの辺については、パッケージ１１に蓋１２が
シーム溶接される（図４（ｆ））。
【００２８】
次に、ローラ電極駆動部５からの駆動信号を受けて、ローラ電極６ａ、６ｂを
蓋１２から離し、ワークテーブル７を９０度回転させる（図４（ｇ））。このよ
うに９０度回転させるのは、仮付けした辺と異なるもう一方の辺をシーム溶接す
るためである。
【００２９】
次に、ローラ電極駆動部５の駆動信号を受けて、ローラ電極６ａ、６ｂを所定
の位置に移動させ、ローラ電極６ａ、６ｂの電極間隔を調整する（図４（ｈ））
。パッケージ１１のもう一方の辺をシーム溶接するために、ローラ電極６ａ、６
ｂの電極間隔を、この辺間のパッケージ１１の幅に合わせるためである。この後
、ローラ電極６ａ、６ｂがパッケージ１１の蓋１２に設定された押圧力をもって
押し付けられる。
【００３０】
次に、溶接電源は設定された時間この辺をシーム溶接する溶接電力を生成する
。この溶接電力は溶接トランス２に印加され、ここで所定の低電圧で大電流の溶
接電流が生成され、図１のｉで示す方向に溶接電流が流れる。そして、このとき
はローラ電極６ａ、６ｂはローラ電極駆動部５からの駆動信号を受けて、この辺
に沿って回転移動する。こうしてもう一方の辺について、パッケージ１１に蓋１
２がシーム溶接される（図４（ｉ））。このようにパッケージ１１に蓋１２がシ
ーム溶接された後にローラ電極６ａ、６ｂはローラ電極駆動部５からの制御信号
にしたがって、蓋１２から離される。
【００３１】
以上のようにして、四辺共パッケージ１１に蓋１２がシーム溶接される。
次は、各小区画の気密封止のための導電性の壁の上面部１１ｃと蓋１２との溶
接について説明する。
【００３２】
最初に、溶接電流経路を第２経路に切り換える（図５（ｊ））。第２経路は切
換部４において制御部３からの制御信号に基づいて切換部４で４ａと４ｃを接続
してローラ電極６ａとワークテーブル７間に溶接電流を流すようにする経路であ
る。
【００３３】
次に、ローラ電極駆動部５の駆動信号を受けて、ローラ電極６ａ、６ｂを所定
の位置に移動させ、ローラ電極６ｂを溶接する壁の上面部１１ｃに位置合わせす
る（図５（ｋ））。このときローラ電極６ａ、６ｂ間の間隔はローラ電極６ａが
パッケージ１１に接触しないような十分な間隔をとるようにしておく。
このようにした後、ローラ電極駆動部５からの制御信号を受けて、ローラ電極
６ｂをパッケージ１１の蓋１２に設定された押圧力をもって押し付ける。このと
きローラ電極６ａは下降しないようにしておく。
【００３４】
次に、溶接電源１は設定された時間この壁の上面部１１ｃを溶接する溶接電力
を生成する。この溶接電力は溶接トランス２に印加され、ここで所定の低電圧で
大電流の溶接電流が生成され、図２のｉで示す方向に溶接電流が流れる。そして
、このときはローラ電極６ｂはローラ電極駆動部５からの駆動信号を受けて、こ
の壁の上面部１１ｃに沿って回転移動する。こうして一方の壁の上面部１１ｃに
ついて、パッケージ１１に蓋１２がシーム溶接される（図５（ｌ））。
【００３５】
次に、ローラ電極６ｂを蓋１２から離し、ワークテーブル７を９０度回転させ
、回転前の角度に戻す（図５（ｍ））。このように９０度回転させるのは、溶接
していないもう一方の壁の上面部１１ｃを溶接するためである。
【００３６】
次に、ローラ電極駆動部５の駆動信号を受けて、ローラ電極６ｂを所定の位置
に移動させ、ローラ電極６ｂを溶接する壁のもう一方の上面部１１ｃに位置合わ
せする（図５（ｎ））。このときローラ電極６ａ、６ｂ間の間隔はローラ電極６
ａがパッケージ１１に接触しないような十分な間隔をとるようにしておくことは
前述したとおりである。
このようにした後、ローラ電極６ｂをパッケージ１１の蓋１２に設定された押
圧力をもって押し付ける。このときローラ電極６ａは下降しないようにしておく
のは前述のとおりである。
【００３７】
次に、溶接電源１は設定された時間この壁のもう一方の上面部１１ｃを溶接す
る溶接電力を生成する。この溶接電力は溶接トランス２に印加され、ここで所定
の低電圧で大電流の溶接電流が生成され、図２のｉで示す方向に溶接電流が流れ
る。そして、このときはローラ電極６ｂはローラ電極駆動部５からの駆動信号を
受けて、この壁のもう一方の上面部１１ｃに沿って回転移動する。こうしてもう
一方の壁の上面部１１ｃについて、パッケージ１１に蓋１２がシーム溶接される
（図５（ｏ））。
【００３８】
次に、ローラ電極駆動部５からの指示の基にローラ電極６ａ、６ｂを完全にも
との位置に復帰させる（図５（ｐ））。このようにローラ電極６ａ、６ｂを完全
に元の位置に戻すのは蓋１２を溶接したパッケージ１１をワークテーブル７から
取り出し易くするためである。
【００３９】
最後に、公知のパッケージ取り出し手段を使用して蓋１２をシーム溶接したパ
ッケージ１１をワークテーブル７から取り出す（図５（ｑ））。
このようにして、パッケージ１１に蓋１２が四周はシーム溶接されて気密封止
され、小区画は小区画に区切る壁の上面部１１ｃが蓋１２と溶接され、各小区画
ごとに気密封止が完成し、本願発明の目的が達成される。
以上の、手順は一例であって、この発明の趣旨を変更しない範囲で適宜変更が
可能であるもとはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明になるシーム溶接装置の一実施の形態の部分を示す要部説明図である。
【図２】本発明になるシーム溶接装置の一実施の形態の残りの部分を示す要部説明図である。
【図３】本発明に使用されるパッケージの一例の概略図である。
【図４】溶接過程の概略の前半の部分を示す図である。
【図５】溶接過程の概略の後半の部分を示す図である。
【図６】一従来例である抵抗シーム溶接法を説明する図である。
【図７】他の従来例であるマイクロパラレルシーム溶接法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  溶接電源
２  溶接トランス
３  制御部
４  切換部
５  ローラ電極駆動部
６ａ、６ｂ  ローラ電極
７  ワークテーブル
１１  パッケージ
１１ａ  パッケージ１１の小区画
１１ｃ  小区画に区画する導電性の壁の上面部
１２  蓋
【図１】
2006110599.tif 000003
【図２】
2006110599.tif 000004
【図３】
2006110599.tif 000005
【図４】
2006110599.tif 000006
【図５】
2006110599.tif 000007
【図６】
2006110599.tif 000008
【図７】
2006110599.tif 000009