JPS6260244A - 半導体装置の封止方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置を気密に封止する方法及びその実施
に使用する装置に関し、更に詳述すれば歩留りが高く、
信頼性の高い半導体装置の気密封止方法及びその実施に
使用する装置を提案するものである。

〔従来技術〕

半導体集積回路等の半導体装置をパッケージ内に気密封
止するについては、ソルダ封止、ガラス封止あるいは溶
接封止が採用されている。そして、ソルダ封止及びガラ
ス封止においては、第５図に示すようにパッケージＰを
構成するキャップ部材１とベース部材２とを、それらの
接合面に封止剤３を介在させて重合させるとともにクリ
ップ４で挟持した後、気密封止をするためのチャンバ内
に収容して、チャンバ内の気体を不活性ガスで置換した
後に封止剤３を加熱溶融させて接合部を封止する。その
後にクリップ４を取り外して気密封ＩＪ：された半導体
装置を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来の封止方法においては、気密封止後の気密
性をより高めるために、封止剤３を挾んで対向させるキ
ャップ部材１とベース部材２との接合面を平坦に加工し
ており、そのため気密封止する以前にパッケージＰはあ
る程度の密閉状態となっていて、パッケージＰ内への不
活性ガスの導入量が不足する虞がある。また気密封止を
するための封止剤３の加熱で、封止剤３の溶融と併せて
パッケージＰ内では半導体チップやグイポンド材から多
量のガスが発生し、軟化した封止剤３を通ってパッケー
ジＰ内からの出ガスが生し、封止剤３にガスリーク部分
が生してそのまま封止剤３が硬化してパッケージＰの気
密封止が損なわれる虜がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はチャンバ内に、気密封止するべき半導体装置を
収容するパッケージのキャップ部材とベース部材とを分
離させた状態で不活性ガスの導入を行い、また封止剤の
加熱による熔融を図るとともにキャップ部材とベース部
材との接合面に押圧力を作用させてキャップ部材とベー
ス部材との接合を行なうことにより、前述した問題点の
解決を図ることを目的としている。

即ち、本発明に係る半導体装置の封止方法は、真空状態
を得るチャンバ内にてキャップ部材とベース部材とから
なるパッケージで半導体装置を気密封止する方法におい
て、前記チャンバ内に前記キャップ部材とベース部材と
を分離状態として不活性ガスを導入する工程と、前記キ
ャップ部材又はベース部材を加熱する工程と、前記加熱
する工程の後に封止剤を介して前記キャップ部材とベー
ス部材とを重合させて封止剤を加熱硬化する工程と重合
されたキャップ部材とベース部材との接合面に押圧力を
与える工程とを含むことを特徴とする。

また本発明に係る半導体装置の封止装置は、真空状態を
得るチャンバ内にてキャップ部材とベース部材とからな
るパッケージで半導体装置を封止する装置において、前
記パッケージの一方の部材を位置決めするパッケージ固
定台と、前記パッケージ固定台に対して昇降動作が可能
であり前記パッケージの他方の部材を吸着可能にした固
定針とを備えたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下に本発明をその実施例を示す図面によって詳述する
。

第１図は本発明に係る半導体装置の気密封止装置を備え
たチャンバの内部構造図である。第１図において、１は
真空状態が得られるチャンバであって、不活性ガスを導
入するためのガス導入口１ａと、真空ポンプ等の真空排
気装置が接続されてチャンバ１内を真空に排気するため
の排気口１１）とを備えている。チャンバ１は例えば吊
り上げることにより内部を開放できるベル型のものであ
り、チャンバ１内への器物の出し入れが自由になってい
る。チャンバｌの底部には、例えば電気ヒータ等からな
る加熱体２を下側に設けたパッケージ固定台３を配設し
ており、前記加熱体２は前記パンケージ固定台３を約３
００℃迄加熱できるようになっている。また加熱体２へ
の通電は図示しないケーブルによりチャンバ１の外から
行われるようになっている。パッケージ固定台３はその
上面に、半導体装置を気密封止するためのパッケージＰ
を落人させ得てパッケージＰの厚さ寸法を略等しい深さ
寸法のパッケージ孔３ａが適宜間隔を隔てて横並びに開
設されている。

なお、このパンケージ孔３ａの２個の数は単なる一例で
あって、この数に限定されるものではない。

前記パッケージ固定台３の両側には固定台３内に摺動可
能に挿入されており、連動して昇降させ得る支持柱４，
４を設けており、この支持柱４，４は例えばモータ等の
図示しない駆動機構によって昇降駆動されるようになっ
ている。前記支持柱４゜４の上端部には、前記パッケー
ジ固定台３と平行し２てり・ｊ向する固定針取付台５を
跨設しである。そして、この固定針数イ」台５の下面で
前記パッケージ孔３ａと対向する位置には、下方に伸び
る小径管状の固定釘６，６が取付りられている。固定釘
６の先端側は先端に向がって次第に小径となっており、
先端部は前記パッケージ孔３ａに落人させたパッケージ
Ｐの上面と対接し得る平坦面に形成されている。この固
定針６の長さ寸法は、固定針ル付台５を所定位置まで上
昇させた場合に、固定針６の先端部がパッケージ固定台
３の」二面より−１一方に位置し、固定針数（＝ｊ台５
を最下限まで下降する以前に、パッケージ孔りａ内に落
人させたり−ドｐを備えたパッケージＩ）の上面と対接
するように選定されている。また固定釘６の中心を長さ
方向に貫通している排気孔６ａば、固定針取付台５の内
部に形成している共通排気孔５ａと連通させている。共
通排気孔５ａの開口端部は、固定針数イ」台５の上丁動
を妨げない１法とした可撓性排気管７の一端と気密に接
続され、可撓性排気管７の他端はチャンバ１を気密に貫
通して取付けている吸着用排気口８と連通させてその内
端部に気密に接続されている。

そして吸着用排気口８の外端部には図示しない真空ポン
プを接続して排気させることにより、固定針６の下端部
の平坦面側に吸着力が生じるようになっている。

次に本発明に係る封止装置によって、半導体集積回路等
の半導体装置をセラミックからなるパッケージを用いて
、ガラスにより気密封止する方法を第１図乃至第４図に
よって説明する。第２図及び第３図はパッケージを気密
封止する操作過程を示す拡大図、第４図は気密封止する
ときの熱サイクルを示す温度特性図である。

半導体装置を収容してそれに接するリードｌを備えたセ
ラミックのキャップ部材Ｐｃとベース部材ｐｂとからな
るパッケージＰを用いてガラスによる気密封止するに際
し、パッケージＰのキャップ部材Ｐｃとベース部材Ｐｂ
との接合面の夫々にガラス系の封止剤９く第２図、第３
図参照）を塗布した後、キャップ部材Ｐｃとベース部材
Ｐｂとを接合面を対向させて重合し、キャップ部材Ｐｃ
を下側にしてパッケージ固定台３のパッケージ孔３ａに
落人する。その後第１図に示す如く固定針取付台５を下
降させて固定釘６の下端面をパッケージＰのベース部材
ｐｈ上面に当接させる。続いてチャンバ１の排気口１１
１から図示しない真空ポンプにより排気してチャンバ１
内を真空状態にするとともに、吸着用排気口８から排気
して可撓性排気管７、共通排気孔５ａ及び排気孔６ａ内
を真空状態とすることにより固定針６の下端面側に吸着
力を生じさせてパッケージＰのベース部材ｐｈを吸着さ
せる。このときキャップ部材Ｐｃはパッケージ孔３ａに
残ったままである。そして加熱体１に通電してパッケー
ジ固定台３のパッケージ孔３ａに落人しているキャップ
部材Ｐｃを加熱する。この加熱は、第４図に示す熱サイ
クルの温度特性の如くガラス系の封止剤９がその軟化点
１５０〜１６０℃になるまで行われる。そして封止剤９
の温度が一定となった状態を所定時限継続させた後、時
点Ｔ、に達したときに、不活性ガス導入口１ａがらチャ
ンバ１内に不活性ガスを導入してチャンバ１の内部を不
活性ガスで満たず。このときパッケージＰはキャップ部
材Ｐｃとベース部材ｐｂとに分離されているため、それ
らの表面は不活性ガスで覆れた状態が得られる。また、
キャップ部材Ｐｃは既に加熱されていてキャップ部材Ｐ
ｃがらの出ガスが生じる。

その後、支持柱４，４を駆動させて固定針取付台５を下
降させることにより、固定針６に吸着されているベース
部材ｐｈをキャップ部材Ｐｃ上に重ねるとともに接合面
に固定針６によって所定の押圧力を加える。この押圧状
態で加熱体２への通電量を増して発熱量を一段と高め、
パンケージ孔りａ内にあるパッケージＰの封止剤９を第
４図に示すようニ１５０〜１６０℃から２２０〜２３０
℃ノ温度マチ昇温させて温度を一定にした後、所定時間
継続させる。

バラｌｒ−’；ＰＭ２２０〜２３０　’ｃに達したこと
により封止剤９の硬化が進み、パンケージＰの接合面は
所定の押圧力が加わった状態で封止剤９が硬化を完了し
て完全な気密封止状態が得られる。気密封止が完了した
後は、加熱体２への通電を停止１−シてパッケージＰの
温度を陣下さセるとともにチャンバ１内を常圧に戻して
、吸着用排気口８からの排気動作をも停止させて、チャ
ンバＪ内より気密封止された半導体装置のパッケージＰ
を得ることができる。

このようにしたパッケージＰのキャップ部材Ｐｃとベー
ス部材Ｐｈとの気密封Ｉに操作では、キャップ部材Ｐｃ
　とベース部材Ｐｈとが分離した状態Ｆで夫々が不活性
ガスの雰囲気に際されるため、キャップ部材Ｐｃとベー
ス部材ｐｈとを重合したときにパッケージＰ内には多量
の不活性ガスを存在させることになり、気密封止したパ
ッケージＰ内にお＆Ｊる不活性ガスの導入量が不足する
事態は生じない。またキャップ部材Ｐｃとベース部材ｐ
ｂとが分離した状態でキャップ部材Ｐｃが先に加熱され
て出ガスを出しつくすため、キＡ・ヮプ部祠Ｐｃとベー
ス部材ｐＨとを重合した以後の出ガスは少なく、またキ
ャップ部材ＰＣと重合させるベース部材Ｐｃとの接合面
には、封止剤９の硬化途中の間、固定針６による押圧力
が加わっているため、重合状態にあるパッケージＰの内
部がら出ガスが生しることがなく、前記接合面にはガス
リーク通路が形成されず、ガスリークによるパッケージ
Ｐの不良品が発生しない。

なお、前述した出ガスがより重視される場合には、ベー
ス部材ｐｈとキャップ部材Ｐｃとの接合面を対接させる
タイミングを封止剤９の温度が１５０〜１６０℃から２
２０〜２３０℃の範囲内で見計らい、封止剤９が硬化す
る少し前までは、パッケージＰに対する押圧力を加えな
い単なる接合としておき、完全硬化するタイミングと併
せて押圧力を加えれば出ガスによるガスリークの不都合
を解消できる。

なお、本実施例では固定針取付台５の昇降をモータによ
り行ったが、油圧シリンダにより行ってもよい。油圧シ
リンダによれば昇降量を微細に調整でき、また押圧力の
調整も円滑となる。また封止剤９の加熱温度１５０〜１
６０℃及び２２０〜２３０　℃は単なる一例であって、
封止剤９の材料により個々に選定されるものであり、本
実施例ｔこ特定されるものではない。

更に実施例ではキャップ部材Ｐｃをパッケージ固定台３
Ｌこ位置決めしたが、ベース部材Ｐｈを位置決めさせて
もよいことば言うまでもない。

〔効果〕

以上詳述したように本発明の半導体装置の気密封止方法
は気密封止するに際し、キャップ部材Ｐｃ。

とベース部材ｐｂとを分離した状態で不活性ガスの雰囲
気下に一月配置した後、それらを重合して封止するため
、気密封止したパッケージ内の不活性ガス量の不足は生
しない。

また、キャップ部材Ｐｃとベース部ＪＪ　Ｐ　ｈとを分
離した状態でそれらが加熱されるので、パンケージＰの
気密封止時における出ガスを半減させ得て、しかも接合
面に押圧力を与えて封止剤９を硬化させるため出ガスに
よるリーク不良は全く生しない。

そＬ７て、本発明の気密封止装置によれば、前述したと
同様の効果が得られるとともに、パンケージ固定台３と
固定針６とを備えたことによりキャップ部材Ｐｃとベー
ス部材ｐｂとの分離、重合が極めて円滑となり、重合さ
せる場合の部材相互の位置ズレが生じず、構造が簡単で
あり操作が容易であり気密封止の不良品が発生しない。

従って、本発明は半導体装置を収容したパンケージを歩
留りを向上させて、気密封止が完全な高信頼度の半導体
装置のパッケージを製造することができ、産業上大きく
貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る封止装置を備えたチャンバ内部の
概略構造図、第２図及び第３図は本発明に係る封止装置
による気密封止操作の説明図、第４図は気密封止すると
きの熱サイクルを示す温度特性図、第５図はパッケージ
を気密封止する従来の操作状態図である。 １・・・チャンバ　２・・・加熱体　３・・・パッケー
ジ固定台　５・・・固定針取付台　６・・・固定針　９
・・・封止剤　Ｐ・・・パッケージ　Ｐｂ・・・ベース
部材　Ｐｃ・・・キャップ部（Ａ 特　許　出願人　　Ｅ洋電機株式会社 代理人　弁理士　　ｌｌＩ　　野　　登　夫図面Ｃ 浄書（内容に変更なし） ！ 算　１　図 一欅 ′、′″′Ｓ ■１　　　　　時開− 耳　４　図 ？ 置 手続補正書（方式） 昭和６０年１２月３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空状態を得るチャンバ内にてキャップ部材とベー
   ス部材とからなるパッケージで半導体装置を気密封止す
   る方法において、 前記チャンバ内に前記キャップ部材とベース部材とを分
   離状態として不活性ガスを導入する工程と、 前記キャップ部材又はベース部材を加熱する工程と、 前記加熱する工程の後に封止剤を介して前記キャップ部
   材とベース部材とを重合させて封止剤を加熱硬化する工
   程と、 重合されたキャップ部材とベース部材との接合面に押圧
   力を与える工程と を含むことを特徴とする半導体装置の封止方法。 ２、真空状態を得るチャンバ内にてキャップ部材とベー
   ス部材とからなるパッケージで半導体装置を封止する装
   置において、前記パッケージの一方の部材を位置決めす
   るパッケージ固定台と、前記パッケージ固定台に対して
   昇降動作が可能であり前記パッケージの他方の部材を吸
   着可能にした固定針とを備えたことを特徴とする半導体
   装置の封止装置。