(57)【要約】【課題】燒結中における変形が生じにくく、機械加工コストを低減することのできるタングステンウエイトピンを提供すること。【解決手段】耐火物ブロックに設けた保持孔内に半導体とリード棒を互いに突き合わせた状態で入れてろう接を行うに際し、半導体とリード棒を重量により押し付けるために使用されるウエイトピンであって、前記耐火物ブロックの保持孔内に挿入される小径部と、前記保持孔の内径よりも大きい大径部とを備え、該大径部には前記小径部との間に段差の生じない平坦部が設けられているタングステン又はタングステン合金製ウエイトピン。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物ブロックに設けた保持孔内に半導体とリード棒を互いに突き合わせた状態で入れてろう接を行うに際し、半導体とリード棒を重量により押し付けるために使用されるウエイトピンであって、前記耐火物ブロックの保持孔内に挿入される小径部と、前記保持孔の内径よりも大きい大径部とを備え、該大径部には前記小径部との間に段差の生じない平坦部が設けられていることを特徴とするウエイトピン。
【請求項２】
材質がタングステン又はタングステン合金である請求項１に記載のウエイトピン。
【請求項３】
平坦部が小径部の直径方向に対向する２個所に設けられている請求項１又は２に記載のウエイトピン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体であるダイオード本体にリード棒を接合するために使用されるウエイトピンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオードの製造工程では、ダイオード本体にリード棒を低温ロウ（半田）で接合する工程がある。この工程では、図５に示すように、黒鉛ブロック１０に設けた保持孔１２にまずリード棒２１を入れ、その上にダイオード本体２０を入れて、さらにその上から別のリード棒２１を挿入し、最上部に荷重負荷用のウエイトピン１を挿入した状態で、所定温度に昇温した電気炉内を通過させることにより、ロウ接を行っている。
【０００３】
上記ウエイトピンは、低温ロウの溶融により保持孔内で下降するが、半導体やリード棒に無理な押し付け力が作用しないように、その下降深さを一定に規制するため、保持孔の開口縁部に係合してそれ以上の下降を規制する大径部が設けられている。従来のウエイトピンは、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼で作られていたが、最近はこれに代わってタングステン製のウエイトピンが使用されるようになっている。その主たる理由は、タングステンの比重が高いため、寸法を小さくすることができ、電気炉内容積を小さくして、エネルギーコストを低減させ得るためである。
【０００４】
なお、純タングステンは加工性が悪く、材料コストも高いため、材料コストが比較的低く、かつ加工性の優れたタングステン重合金（例えばＷ−１．８Ｎｉ−１．２Ｃｕ，Ｗ−３Ｎｉ−２Ｃｕ等）製のウエイトピンが使用されるようになった。この種のタングステン重合金の比重は１７から１８と純タングステンの１９．３に比べてやや劣るが、ステンレスの比重７．８に比べて十分に高いため、純タングステンの寸法とほとんど変わりないものが使用できる。
【０００５】
ウエイトピンに対するコスト低減の要求は強く、製造工程において、コストアップの要因となっている機械加工工程をなくすか、これを減らす試みがなされている。しかしながら、この方法には限界があるため、最近ＭＩＭ（金属粉末射出成形法）が検討されている。
【０００６】
ＭＩＭでは、金属粉末と樹脂とを混練してフィードストックを作製し、これを金型中に射出成形する。成形体は、脱脂と予備燒結を行った後、燒結を行う。この場合、ＭＩＭでは有機バインダが多く、燒結時に３０％ほど収縮するので、段付き形状では所望の形状を正確に実現するのが困難である。
【０００７】
すなわち、成形状態で図３、図４に示すウエイトピン１’のように、全周にわたって段差を付けておくと、燒結時の不均一な収縮による変形が生じる。また、燒結時に成形体を支持する燒結セッター４０に燒結後に図４に示すような必要な段差を付けておいても、成形時の段差の大きさと異なるため、収縮前にはピンが浮いた状態になり、脱脂時や燒結時に変形が生じる。このため、最終的にセッターの段差に倣わず、変形した燒結体が得られるという問題がある。このような理由から、最初に均一な径の棒を製作し、その後小径部を機械加工せざるを得ないため、製造コストはほとんど低下していなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＭＩＭで製作しても、燒結中における変形が生じにくく、機械加工コストを低減することのできるタングステンウエイトピンを提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、次のような構成とした。すなわち、請求項１に係る発明は、ろう接の加熱時に半導体とリード棒を嵌合保持する保持孔に挿入される小径部と、前記保持孔の内径よりも大きく一定量以上のウエイトピンの下降を規制する大径部とを備え、該大径部には、前記小径部との間に段差の生じない平坦部が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明のウエイトピンは、請求項２に記載のように、比重の高いタングステン又はタングステン合金で製作するのが好ましい。また、請求項３に記載のように、平坦部を小径部の直径方向に対向する２個所に対称的に設けておくのが好ましい。なお、平坦部の数は２個以上でもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態を例示するもので、このウエイトピン１は耐火物である黒鉛のブロック１０に設けた保持孔１２に挿入される小径部２と、該小径部の上部に一体に形成された大径部３とからなる。
【００１２】
小径部２は丸棒状であり、保持孔１２内に摺動自在に挿入される太さと、下端部が保持孔１２内にセットしたリード棒の上端部に接した状態で大径部３と黒鉛ブロック表面との間に適度の隙間が存在するような長さを備えている。この小径部２の寸法は、例えば直径が１．８ｍｍで長さは２２ｍｍである。小径部２の外径は、保持孔１２内で自由に移動でき、しかも横振れが生じにくいようにするため、保持孔１２の内径よりも若干小さい程度とするのが好ましい。
【００１３】
小径部２の下端部には、図１に示すように、すり鉢状の傾斜内面を有する凹部５が形成されている。これは、小径部２よりも径の小さいリード棒の先端がこの凹部５に係合して中心に位置決めされるためのものである。
【００１４】
一方、大径部３は、黒鉛ブロックの保持孔に嵌り込まない大きさを持つもので、図示例では、円柱の直径方向に対向する部分に平坦部７，７が形成された板状となっている。この平坦部７は、小径部２の外周面との間に段差が生じないような平面であり、両平坦部７，７で挟まれる部分の肉厚は丁度小径部２の直径と同じとなっている。なお、大径部３の最大径Ｗは、保持孔１２の内径よりも大きい。
【００１５】
このウエイトピン１の材質は、純タングステンとしてもよいが、すでに述べたように純タングステンは加工性が悪いので、タングステンをベースとする重合金とするのが好ましい。このタングステン重合金としては、上記のように、Ｗ−１．８Ｎｉ−１．２Ｃｕ，Ｗ−３Ｎｉ−２Ｃｕ等の合金を採用することができる。ウエイトピンとしては、適度の比重と加工性を有するものが好ましく、比重は高いほど好ましいので、他の組成の合金でもよい。
【００１６】
このウエイトピン１は、上記ＭＩＭで製作することができるもので、燒結に際しては、耐火性を有する材料、例えば黒鉛で作られたトレイまたは板に載せて電気炉内で加熱する。燒結に際しては、成形体がかなり収縮するが、大径部３の平坦部７を下にして載せると、小径部２と平坦部７との間に段差が生じないので、歪みや変形は生じず、良好な製品が得られるのである。
【００１７】
図５はこのウエイトピン１の使用方法を表すもので、黒鉛等の耐火物で作られたブロック１０を同じく耐火物製の敷板１１上に載せ、該ブロック１０に設けた保持孔１２にまず一方のリード棒２１を入れ、その上にダイオード本体２０を載せて、さらにその上に他方のリード棒２１を載せる。リード棒２１とダイオード本体２０の間には低融点ロウ（半田）２４、フラックス等を介在させておく。
【００１８】
上側のリードピン２１の上にはウエイトピン１を載せる。この場合、ウエイトピン１の小径部２を保持孔１２に挿入し、その下端部の凹部５にリード棒２１の先端が嵌り込むようにする。これにより、リード棒が中心に位置決めされる。この状態では、ウエイトピン１の大径部３とブロック１０の表面との間に隙間ｔが存在する。この隙間ｔは、ロウ２４が溶けてリード棒２１とウエイトピン１が設定深さだけ下降した時に、丁度大径部３がブロック１０の表面に当接して、それ以上の下降を規制するような大きさとなっている。
【００１９】
この状態でブロック１０、敷板１１ごと所定温度に昇温した電気炉内に装入し、所定の速度で当該電気炉内を通過させる。これによりロウ２４が溶け、ダイオード本体２０と上下のリード棒２１，２１とが一体化して、所望のダイオード製品が得られるのである。
【００２０】
このウエイトピン１は、比重の高いタングステン合金で製作されるので、体積を極力小さくしながら、接合に必要な荷重を負荷することができる。また、接合時にはロウの溶融によって、ダイオード本体２０と両側のリード棒２１，２１を合わせた長さが収縮するが、このウエイトピン１には、所定量以上の下降を規制する大径部が設けられているので、接合部等に無理な力が作用せず、安定した品質の製品が得られる。
【００２１】
このように、粉末冶金法を利用して製作されるウエイトピンでありながら、その大径部３には、小径部２との境界部に段差が存在しないように平坦部７が設けられているので、燒結による変形が生じにくい。
【００２２】
なお、図示例では、平坦部７が小径部２の直径方向に２面対称的に設けられているので、黒鉛ブロックに挿入した時にバランスが良く、実用上便利なものとなっているが、場合によっては片面だけに設けておいてもよく、２面以上設けておいてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかるウエイトピンは、使用時に所定量以上の移動を規制する大径部が設けられているので、リード棒の接合時に無理な力が作用せず、安定した品質の半導体が得られる。また、この大径部には、小径部との間に段差が生じない平坦部が設けられているので、燒結法で製作しても歪みや変形が生じにくいものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエイトピンの正面図（ａ）及び底面図（ｂ）である。
【図２】その斜視図である。
【図３】好ましくない形状のウエイトピンの斜視図である。
【図４】その燒結法の説明図である。
【図５】使用法の説明図である。
【符号の説明】
１      ウエイトピン
２      小径部
３      大径部
５      凹部
７      平坦部
１０      黒鉛ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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