(57)【要約】【課題】  オーバラップを必要としないシーム溶接電源とシーム溶接方法を提供する。【解決手段】  本発明になるシーム溶接電源は、溶接条件としてシーム溶接開始時と終了時の位置に一定時間ローラ電極を停止させる停止時間を設定する溶接条件設定部を備えることを特徴とするものである。  また、本発明になるシーム溶接方法は、このシーム溶接電源を用いて、溶接条件設定部から溶接条件として溶接開始時と溶接終了時に予め決められた時間前記ローラ電極の移動を停止させた状態で所定の溶接電流を流すことを特徴とするものである。【選択図】        図１
2007175717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ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電源において、
次の各パラメータを設定する溶接条件設定部を備えることを特徴とするシーム
溶接電源。
ａ）溶接開始時に前記ローラ電極に通電しながら、このローラ電極を停止させて
おく停止時間
ｂ）溶接終了時に前記ローラ電極に通電しながら、このローラ電極を停止させて
おく停止時間
【請求項２】
ローラ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電源において、
次の各パラメータを設定する溶接条件設定部を備えることを特徴とするシーム
溶接電源。
ａ）溶接開始時の前記ローラ電極の移動速度とこの移動速度で溶接する溶接距離
ｂ）溶接終了時の前記ローラ電極の移動速度とこの移動速度で溶接する溶接距離
【請求項３】
ローラ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方法において、
溶接開始時と溶接終了時に予め決められた時間前記ローラ電極の移動を停止さ
せて所定の溶接電流を流すことを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項４】
ローラ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方法において、
溶接開始時と溶接終了時に予め決められた移動速度で移動距離を移動しながら
溶接電流を流すことを特徴とするシーム溶接方法。
【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電源およびシーム溶接方法に係り、
特に新たなパラメータが設定でき、そのパラメータを使用することで有効な気密
封止を可能とするシーム溶接電源とシーム溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、水晶振動子等のチップをパッケージに気密封止する方法と
して、マイクロパラレルシーム接合法が広く用いられている（例えば、特許文献
１）。
【０００３】
このシーム接合法は、図４に示すようにセラミック基板３１に金属製シームフ
レーム３２をろう接してなるセラミック製（もしくは全体が金属製）の外囲器３
３の内部に半導体素子等のチップ３４を収納し、このチップ３４をワイヤ３５に
よって外リード３６に電気的に接続した後、コバール、４２アロイ等からなる金
属製キャップ（蓋板）３７を外囲器３３の開口部に被せ、図５（ａ）に示すよう
にキャップ３７の対向する例えば長辺側２辺の一端縁部イに一対のテーパ付きロ
ーラ電極３８ａ，３８ｂを一定の加圧条件の下で接触させ、外囲器３３を矢印Ａ
方向に移動させると同時にローラ電極３８ａ，３８ｂにパルセーション通電（例
：８Ｖ，１４０〜１８０Ａ）を行ない、この時発生するジュール熱により長辺を
溶融し外囲器３３にシーム接合する。
【０００４】
長辺のシーム接合が終了すると、ローラ電極３８ａ，３８ｂを一旦上昇移動さ
せて電極間隔を調整すると共に外囲器３３を図５（ｂ）に示すように水平面内に
て９０°回転させた後、再びローラ電極３８ａ，３８ｂを下降させて他の対向す
る２辺、すなわち短辺を同様にシーム接合し、もってチップ３４を封止するもの
である。
【０００５】
また、このようなマイクロパラレルシーム接合法は、スプラッシュを抑えて溶
接仕上がりを状態を良好にするための予熱段階であるアップスロープ区間と、溶
接強度を得るための本通電区間と、溶接熱による歪みを除去するための後熱段階
であるダウンスロープ区間から構成されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
このようなシーム溶接法では、図示しないローラ電極保持部によりローラ電極
３８ａ，３８ｂを介して外囲器３３に一定の圧力が加えられ、一定の移動速度で
、溶接電流を制御しつつローラ電極３８ａ，３８ｂ移動することで４辺をシーム
接合するわけであるが、所要の気密性を確保するためには４辺の４箇所の端部は
接合を強くし、安定したものにする必要がある。このため図６に示すように溶接
の始めと終わりをキャップ３７の実際の長さより伸ばした長い範囲でローラ電極
３８ａ，３８ｂを移動させて溶接を行っている。
【０００７】
つまり、ローラ電極がキャップに接触し始める時には、ローラ電極はキャップ
の端部から離れたところにあり、この離れたはみ出し部分だけ余計なところから
溶接を開始しなければならない。通常このはみ出し部分をオーバラップと呼んで
いる。
【特許文献１】特公平１−３８３７３号公報
【特許文献２】特開平３−１３８０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の方法においては溶接対象が個別のパッケージであったり、あ
る程度の大きさがある場合には特段の問題が生じていなかった。
しかしながら、問題が生じていない場合でもローラ電極の移動範囲には別のパ
ッケージを置くことはできなかった。そして、最近では１枚のセラミックパッケ
ージに多数のパッケージがマトリックス状に形成されているような小さなパッケ
ージ（例えば、２ｍｍ×３ｍｍ程度のものである。）が時代の要請とともに出現
してきた。このようなパッケージにキャップをシーム溶接する場合、従来の技術
では、オーバラップが必要であるため、個片のパッケージに割り、専用のキャリ
アに載置してからシーム溶接を行わなければならず、手数がかかり面倒なだけで
なく、製造コストが増大するという欠点があった。また、従来の方法では、キャ
ップがパッケージの上面より上に置かれてシーム溶接されるようなパッケージに
は対応できたが、パッケージにキャップを載置する部分が設けられており、キャ
ップを載置した状態でパッケージとキャップが同一平面上にあるようなパッケー
ジには、実質的にオーバラップを行うことができなかったので気密性に劣るシー
ム溶接しかできないという欠点があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、シーム溶接実行中にロ
ーラ電極の移動速度を任意の速度に変更することやローラ電極を任意の時間一時
停止をさせるようにしてオーバラップさせることなく気密性の高いシーム溶接方
法を可能とするシーム溶接電源を提供することを第１の目的とする。そして、こ
のようなシーム溶接方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明になる第１のシーム溶接電源は、ローラ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
るシーム溶接電源において、次の各パラメータを設定する溶接条件設定部を備え
ることを特徴とするものである。
ａ）溶接開始時に前記ローラ電極に通電しながら、このローラ電極を停止させて
おく停止時間
ｂ）溶接終了時に前記ローラ電極に通電しながら、このローラ電極を停止させて
おく停止時間
【００１１】
また、本発明になる第２のシーム溶接電源は、ローラ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電源において、次の各パラメータを設定する溶接条件設定部
を備えることを特徴とするものである。
ａ）溶接開始時の前記ローラ電極の移動速度とこの移動速度で溶接する溶接距離
ｂ）溶接終了時の前記ローラ電極の移動速度とこの移動速度で溶接する溶接距離
【００１２】
また、本発明になる第１のシーム溶接方法は、ローラ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方法において、溶接開始時と溶接終了時に予め決められた時
間前記ローラ電極の移動を停止させて所定の溶接電流を流すことを特徴とするも
のである。
【００１３】
そして、本発明になる第２のシーム溶接方法は、ローラ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方法において、溶接開始時と溶接終了時に予め決められた
移動速度で移動距離を移動しながら溶接電流を流すことを特徴とするものである
。
【発明の効果】
【００１４】
本発明になる第１のシーム溶接電源によれば、溶接開始時に前記ローラ電極に
通電しながら、このローラ電極を停止させておく停止時間と溶接終了時に前記ロ
ーラ電極に通電しながら、このローラ電極を停止させておく停止時間をパラメー
タとして設定できる溶接条件設定部を備えることとしたので、キャップの端部で
一定時間ローラ電極の移動を停止させることができるから、オーバラップを発生
させることなくキャップの端部で所定の気密性を持たせたシーム溶接が可能なシ
ーム溶接電源を提供することができる。
【００１５】
本発明になる第２のシーム溶接電源によれば、溶接開始時のローラ電極の移動
速度とこの移動速度で溶接する溶接距離と溶接終了時の前記ローラ電極の移動速
度とこの移動速度で溶接する溶接距離をパラメータとして設定できる溶接条件設
定部を備えることとしたので、キャップの端部で一定の距離ローラ電極の移動速
度を他の部分の移動速度と異なる速度で移動させることができるから、オーバラ
ップを発生させることなくキャップの端部で所定の気密性を持たせたシーム溶接
が可能なシーム溶接電源を提供することができる。
【００１６】
本発明になる第１のシーム溶接方法によれば、溶接開始時と溶接終了時に予め
決められた時間ローラ電極の移動を停止させて所定の溶接電流を流すこととした
ので、キャップの端部で一定時間ローラ電極の移動を停止させることができるか
ら、オーバラップを発生させることなくキャップの端部で所定の気密性を持たせ
たシーム溶接が可能なシーム溶接方法を提供することができる。
【００１７】
本発明になる第２のシーム溶接方法によれば、溶接開始時と溶接終了時に予め
決められた移動速度で移動距離を移動しながら溶接電流を流すこととしたので、
キャップの端部で一定の距離ローラ電極の移動速度を他の部分の移動速度と異な
る速度で移動させることができるから、オーバラップを発生させることなくキャ
ップの端部で所定の気密性を持たせたシーム溶接が可能なシーム溶接方法を提供
することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図を用いて本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるシーム溶接電源とシーム溶接方法を示す
要部概要図、図２は本発明の一実施の形態であるシーム溶接方法を用いたときの
パッケージ、キャップ、およびローラ電極の位置関係を示す概要図、図３は本発
明の一実施の形態であるシーム溶接時の溶接プロファイルである。
【００１９】
図１において、１は所定の溶接電力を生成する溶接電源、２は溶接電源１から
の電力を受けて、所定の電圧に降圧させる溶接トランス、３は後記する溶接条件
等を設定する溶接条件設定部、４ａ，４ｂは別途設けた搬送保持加圧通電手段に
より溶接対象に押し当てられ、回転しながら溶接電流を流すローラ電極、５は半
導体等を内部に実装し、回路が構成されたパッケージ、６はパッケージ５を気密
封止するためのキャップである。
【００２０】
図２において、符号４ａ，４ｂは図１と同じローラ電極を示す。そして、ロー
ラ電極４ａ，４ｂがキャップ６の端部（１）から端部（２）まで回転しつつ移動
し、キャップの幅を超えて移動することがないことを示している。つまり、オー
バラップを生じることなくシーム溶接することを示している。
【００２１】
シーム溶接はローラ電極４ａ，４ｂがキャップ６上を回転移動している間（溶
接中）、溶接電流を断続的に流す必要がある。前記したように、図３はこの様子
を示している。図３において、横軸は溶接時間を表し、縦軸はローラ電極４ａ，
４ｂに流す溶接電流を表している。図３において、ＷＴは１パルスの通電波形で
溶接電流を流す時間、ＣＴは１パルスの通電波形で溶接電流を流さない時間であ
る。
【００２２】
ＭＨＣは溶けの量に応じて設定するシーム溶接時の溶接電流の大きさを設定す
るパラメータで、溶接中の溶接電流を制御する。ＵＨＣ、ＤＨＣ１、ＤＨＣ２、
ＵＰＬ、ＤＷＬ１、ＤＷＬ２はキャップ６の端部の溶接品質を考慮した溶接電流
のパラメータで、ＵＨＣはシーム溶接開始時の溶接電流を、ＤＨＣ１とＤＨＣ２
はシーム溶接終了時の溶接電流を制御する。ＵＰＬはＵＨＣからＭＨＣまで溶接
電流を増加させる間のローラ電極４ａ，４ｂの移動距離を設定し、ＤＷＬ１とＤ
ＷＬ２はそれぞれＭＨＣからＤＨＣ１まで、ＤＨＣ１からＤＨＣ２まで溶接電流
を低減させる間のローラ電極４ａ，４ｂの移動距離を設定する。
なお、シーム溶接装置全体はパッケージ５やキャップ６の搬送、位置合わせ、
ローラ電極４ａ，４ｂの位置合わせ、移動、通電などの種々の手段により構成さ
れるが、本発明の目的とは直接関連性のある事項ではないので具体的な説明は省
略する。
【００２３】
本発明では、この他のパラメータとして次のパラメータを追加する。
第１はローラ電極４ａ，４ｂをシーム溶接開始時の位置における停止時間ＳＳ
Ｔとシーム溶接終了時の位置におけるローラ電極４ａ，４ｂの停止時間ＥＳＴで
ある。
第２はローラ電極４ａ，４ｂの移動速度とその移動速度で移動する距離である
。シーム溶接開始時のローラ電極４ａ，４ｂの移動速度ＳＳＰとこの移動速度Ｓ
ＳＰでシーム溶接する距離ＳＳＬであり、シーム溶接終了時のローラ電極４ａ，
４ｂの移動速度ＥＳＰとこの移動速度ＥＳＰでシーム溶接する距離ＥＳＬである
。
次に本発明になるシーム溶接方法について説明する。
【００２４】
［実施例１］
最初にローラ電極４ａ，４ｂをシーム溶接開始時とシーム溶接終了時の位置に
所定の時間停止させるシーム溶接方法の場合を説明する。
シーム溶接動作に先立って、溶接条件設定部３から上述した各種のパラメータ
を被溶接物に合わせて設定する。
【００２５】
別途設けた操作部（図示せず。）を操作してシーム溶接を開始させる。シーム
溶接は次のように実行される。
被溶接物であるパッケージ５を一つずつ第１の位置合わせ機能を備える搬送手
段を用いて載置台（図示せず。）に搬送し、所定の位置に載置する。そして第２
の位置合わせ機能を備える搬送手段を用いてキャップ６を１枚ずつパッケージ５
の所定の位置に載置する。
【００２６】
次に、ローラ電極４ａ，４ｂを位置合わせ機能を備える搬送保持加圧通電手段
（図示せず。）を用いてキャップ６の所定の位置の上まで移動し、ローラ電極４
ａ，４ｂをキャップ６に接触するまで下降させ、所定の加圧を加えつつ、溶接電
源１で発生させた仮付け用の溶接電力を極短時間溶接トランス２を介してローラ
電極４ａ，４ｂに印加し、キャップ６を介してローラ電極４ａ，４ｂ間に溶接電
流を流し、キャップ６をパッケージ５に仮付けする。
【００２７】
次にキャップ６全体のシーム溶接を実行する。
仮付け後一旦ローラ電極４ａ，４ｂをキャップ６から上昇させて、キャップ６
の端部の上部まで移動させ、しかる後に下降させ、キャップ６の端部に接触させ
所定の圧力を印加する（図２（ａ）の（１）、同（ｂ）の（１））。所定の圧力
でキャップ６をパッケージ５に押し付けるとローラ電極４ａ，４ｂには設定され
たパラメータに従って溶接電力が印加され、キャップ６を介してローラ電極４ａ
，４ｂ間に溶接電流を流す。
【００２８】
ローラ電極４ａ，４ｂはシーム溶接開始時はこの位置でパラメータＳＳＴで設
定された時間停止している。つまり、この停止時間中溶接電流は流れていること
になる。そして、この設定時間が経過すると別のパラメータで設定されたローラ
電極４ａ，４ｂの移動速度に従ってローラ電極４ａ，４ｂを回転させながら移動
させ、同時にキャップ６を介してローラ電極４ａ，４ｂ間にパルス状の溶接電流
を流し、キャップ６をパッケージ５にシーム溶接する。そして、シーム溶接終了
点にパラメータとして設定された所定の時間ローラ電極４ａ，４ｂの移動を停止
しつつ、溶接電流をパラメータで設定された時間流し続ける（図２（ａ）の（２
）、同（ｂ）の（２））。
【００２９】
その後、溶接電源１から溶接トランス２への溶接電力の供給を停止させ、溶接
電流の流れを停止させる。そして、ローラ電極４ａ，４ｂを上昇させ、所定の位
置に復帰させる。この状態でパッケージ５の載置台を９０度回転させ、前記の手
順と同様な手順で、キャップ６の他の辺をシーム溶接する。こうして、１つのパ
ッケージのシーム溶接が完了し、気密封止が実現できる。この後、気密封止され
たパッケージは別途設けた搬送手段により、所定の場所に搬送される。そして、
前記と同じような手順で次のパッケージをシーム溶接する。このようにして、次
々とパッケージのシーム溶接を実行していくのである。
【００３０】
以上のようなシーム溶接によれば、パッケージの端部で所定の時間停止するの
で強く溶接しなければならないキャップ６の端部の溶接が確実にできる。しかも
、図２に示すように、ローラ電極４ａ，４ｂがパッケージ５から大きくはみ出す
ことがなく、オーバラップを抑えることができる。
【００３１】
［実施例２］
次にローラ電極４ａ，４ｂをシーム溶接開始時とシーム溶接終了時、それぞれ
の時に所定の距離を所定の移動速度で移動させながら溶接するシーム溶接方法の
場合について説明する。この方法は、ローラ電極４ａ，４ｂの移動速度をシーム
溶接時間中一定にしておくのではなく、シーム溶接開始時とシーム溶接終了時に
、他の時より遅い移動速度でシーム溶接するようにするものである。
シーム溶接動作に先立って各種のパラメータの設定、パッケージの載置、キャ
ップの載置、キャップの仮付けは実施例１と同様であるので説明は省略し、その
後についてのみ説明する。
【００３２】
仮付け後、キャップ６全体のシーム溶接を実行する。
仮付け後一旦ローラ電極４ａ，４ｂをキャップ６から上昇させて、キャップ６
の端部の上部まで移動させ、しかる後に下降させ、キャップ６の端部に接触させ
所定の圧力を印加する（図２（ａ）の（１）、同（ｂ）の（１））。所定の圧力
でキャップ６をパッケージ５に押し付けるとローラ電極４ａ，４ｂには設定され
たパラメータに従って溶接電力が印加され、キャップ６を介してローラ電極４ａ
，４ｂ間に溶接電流を流す。
【００３３】
ローラ電極４ａ，４ｂはシーム溶接開始時は、この位置からパラメータＳＳＰ
とＳＳＬで設定された移動速度で溶接距離移動しつつ、パルス状の溶接電流を流
すことによりシーム溶接を実行する。そして、この溶接距離を経過すると別のパ
ラメータで設定されたローラ電極４ａ，４ｂの移動速度に従ってローラ電極４ａ
，４ｂを回転させながら移動させ、同時にキャップ６を介してローラ電極４ａ，
４ｂ間にパルス状の溶接電流を流し、キャップ６をパッケージ５にシーム溶接す
る。そして、シーム溶接終了点に近づくとパラメータＥＳＬで設定された距離か
らパラメータＥＳＰで設定された移動速度でローラ電極４ａ，４ｂを移動させつ
つ、パルス状の溶接電流を流し、キャップ６をパッケージ５にシーム溶接し、キ
ャップ６の端部に至る（図２（ａ）の（２）、同（ｂ）の（２））。
【００３４】
その後、溶接電源１から溶接トランス２への溶接電力の供給を停止させ、溶接
電流の流れを停止させる。そして、ローラ電極４ａ，４ｂを上昇させ、所定の位
置に復帰させる。この状態でパッケージ５の載置台を９０度回転させ、前記の手
順と同様な手順で、キャップ６の他の辺をシーム溶接する。こうして、１つのパ
ッケージのシーム溶接が完了し、気密封止が実現できる。この後、気密封止され
たパッケージは別途設けた搬送手段により、所定の場所に搬送される。そして、
前記と同じような手順で次のパッケージをシーム溶接する。このようにして、次
々とパッケージのシーム溶接を実行していくのである。
【００３５】
以上のようなシーム溶接によれば、キャップ６の端部付近で所定の距離、外の
場所と異なる遅い移動速度でローラ電極４ａ，４ｂを移動させるので強く溶接し
なければならないキャップ６の端部の溶接が確実にできる。しかも、図２に示す
ように、ローラ電極４ａ，４ｂがパッケージ５から大きくはみ出すことがなく、
オーバラップを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態であるシーム溶接電源とシーム溶接方法を示す要部概要図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるシーム溶接方法を用いたときのパッケージ、キャップ、およびローラ電極の位置関係を示す概要図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるシーム溶接時の溶接プロファイルである。
【図４】従来のシーム溶接方法を示す図である。
【図５】従来のシーム溶接方法をローラ電極の動きを中心に説明した図である。
【図６】従来のシーム溶接方法の欠点を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・溶接電源
２・・・溶接トランス
３・・・溶接条件設定部
４ａ，４ｂ・・・溶接電極
５・・・パッケージ
６・・・キャップ
【図１】
2007175717.tif 000003
【図２】
2007175717.tif 000004
【図３】
2007175717.tif 000005
【図４】
2007175717.tif 000006
【図５】
2007175717.tif 000007
【図６】
2007175717.tif 000008