JP2003309199A - ハーメチックシールカバーの製造方法 - Google Patents

ハーメチックシールカバーの製造方法

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JP2003309199A
JP2003309199A JP2002111503A JP2002111503A JP2003309199A JP 2003309199 A JP2003309199 A JP 2003309199A JP 2002111503 A JP2002111503 A JP 2002111503A JP 2002111503 A JP2002111503 A JP 2002111503A JP 2003309199 A JP2003309199 A JP 2003309199A
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Japan
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seal cover
ceramic
brazing material
ceramic seal
dummy
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JP2002111503A
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Chiyuu Inoue
注 井上
Hironao Minami
浩尚 南
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロウ材を熱圧着する際にセラミック製シール
カバーに微細なクラックが発生ことを防止し、信頼性の
高いハーメチックシールカバーを収率良く製造する方法
を提供する。 【解決手段】 セラミック製シールカバー8の一表面の
外周部にロウ材7を配置し、反対側表面にダミー材10
を配置して、セラミック製シールカバー8にロウ材7を
熱圧着する際に、表面外周部にほぼ均等に配置された少
なくとも3つの突起10a又は連続した枠状の突起を有
するダミー材10を使用し、その突起10aがセラミッ
ク製シールカバー8に当接するようにダミー材10を配
置して熱圧着する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のハー
メチックシールに好適なシールカバーの製造方法に関す
る。 【0002】 【従来の技術】半導体素子を搭載したセラミックパッケ
ージは、図1に示すように、セラミック基板1の中央凹
部に半導体素子2が接合され、そのセラミック基板1の
開口部をシールカバー3で封止している。尚、このセラ
ミック基板1は、互いに接合して一体化された下層板1
a、中間板1b、上層板1cで構成されている。 【0003】セラミック基板1を構成する下層板1a
は、中央部に半導体素子2を接合するためのメタライズ
層を有している。中間板1bは中央部に開口を有すると
共に表面上にリードパターンが形成されている。また、
上層板1cは中央部に中間板1bのリードパターンの内
側端部が露出する大きさの開口を有し、且つその開口周
囲にシールカバー3を接合するためのメタライズ層を有
している。また、セラミック基板1の側面部には複数の
金属リード4が接合され、中間板1bのリードパターン
の外側端部と導通されている。 【0004】このようなセラミック基板1を用いるパッ
ケージングでは、半導体素子2をセラミック基板1の中
央凹部に露出した下層板1aのメタライズ層に接合し、
半導体素子2の電極と中間板1bに設けたリードパター
ンの内側端部とをコネクター線5でボンディングする。
次に、セラミック基板1の上層板1cの開口周囲に設け
たメタライズ層上に、シールカバー7に予めロウ材6を
付着させたハーメチックシールカバーを載せ、ロウ材6
の融点以上に加熱することにより、シールカバー7をセ
ラミック基板1に接合して封止する。 【0005】シールカバーの材質としては、コバール、
銅、セラミックが一般的に用いられている。また、ロウ
材としては、Au−Sn合金ロウ、Pb−Sn合金ロウ
などが通常使用されている。ロウ材をシールカバーに接
合する方法としては、熱圧着法、溶融法、圧接法、スポ
ット溶接法などがある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】上記した半導体装置の
封止に用いるハーメチックシールカバーのうち、セラミ
ック製のハーメチックシールカバーは、図2(a)に示
すように、セラミック製シールカバー8の両側に、ロウ
材7と金属製のダミー材9を配置し、これらを数段に積
層して熱圧着することにより製造している。 【0007】即ち、セラミック製シールカバー8の一表
面外周部に所定形状に成形したロウ材7を配置し、その
セラミック製シールカバー8の一表面と反対側表面には
図2(b)に示すような平板状のダミー材9を配置し
て、これらを数段積層する。この状態で一定荷重を加え
ながら、特定雰囲気中においてロウ材7の融点以下の温
度に加熱することにより、ロウ材7をセラミック製シー
ルカバー8の一表面上の外周部に接合してハーメチック
シールカバーを得ていた。 【0008】しかし、このような方法によりハーメチッ
クシールカバーを製造すると、ロウ材を熱圧着する際に
セラミック製シールカバーに微細なクラックが発生しや
すかった。クラックの入ったハーメチックシールカバー
を用いて半導体装置の封止を行うと、半導体装置の気密
性が失われ、リーク不良による収率の低下を招く結果と
なる。 【0009】また、セラミック製シールカバーに微細な
クラックが発生することを防ぐために、熱圧着時に加え
る荷重を低減させると、ロウ材とセラミック製シールカ
バーとの接合力が十分に得られず、接合不良が多発して
ハーメチックシールカバーの収率を著しく低下させるこ
ととなる。 【0010】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
ロウ材を熱圧着する際にセラミック製シールカバーにク
ラックが発生ことを防止し、信頼性の高いハーメチック
シールカバーを収率良く製造する方法を提供することを
目的とする。 【0011】 【課題を解決するために手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供するハーメチックシールカバーの製造
方法は、セラミック製シールカバーの一表面上の外周部
にロウ材を配置し、該一表面と反対側の表面にダミー材
を配置して、セラミック製シールカバーにロウ材を熱圧
着するハーメチックシールカバーの製造方法において、
ダミー材の表面外周部にほぼ均等に配置された少なくと
も3つの突起か又は連続した枠状の突起を設け、これら
の突起がセラミック製シールカバーに当接するようにダ
ミー材を配置して熱圧着することを特徴とする。 【0012】 【発明の実施の形態】本発明においては、セラミック製
シールカバーの外周部にロウ材を熱圧着する際に用いる
ダミー材の表面外周部に、ほぼ均等に配置した3つ以上
の突起を予め設けるか、又は連続した枠状の突起を形成
しておく。このダミー材の突起がセラミック製シールカ
バーに当接する方向に配置して熱圧着することにより、
セラミック製シールカバーに微細なクラックが発生こと
を防止できる。 【0013】具体的には、例えば図3に示すように、セ
ラミック製シールカバー8の一表面の外周部にロウ材7
を配置し、セラミック製シールカバー8の一表面と反対
側表面には突起10aを設けたダミー材10を配置し、
これらを数段積層した状態で一定荷重を加えながらロウ
材7の融点以下の温度に加熱する。この熱圧着によっ
て、ロウ材7をセラミック製シールカバー8の一表面の
外周部に接合し、ハーメチックシールカバーを製造す
る。 【0014】突起を設ける位置は、セラミック製シール
カバーを挟んで反対側に配置されるロウ材の形状にほぼ
沿うように、ダミー材の表面外周部に限られる。また、
3つ以上の独立した突起を設ける場合には、各突起がほ
ぼ均等に配置されるように、例えば、ダミー材の表面外
周部に添ってほぼ等間隔に配置したり、表面のほぼ中心
となる軸の回りに点対称となるように配置したりするこ
とが望ましい。 【0015】例えば、矩形のダミー材の表面外周部に4
つの突起を設ける場合、図4(a)に示すように4つの
突起11a、11a、11a、11aをダミー材11の
四隅に配置しても良いし、図4(b)に示すように4つ
の突起11b、11b、11b、11bをダミー材11
の各辺の中央に配置することもできる。 【0016】また、矩形のダミー材の表面外周部に3つ
の突起を設ける場合は、図5(a)に示すように1つの
突起12aをダミー材12の1つの隅に配置し、2つの
突起12b、12bを対向する2辺の中央部に配置する
か、若しくは図5(b)に示すように2つの突起12
a、12aをダミー材12の隣接する2つの隅に配置
し、1つの突起12bを対向する辺の中央部に配置する
こともできる。 【0017】尚、図4及び図5のダミー材の場合、熱圧
着の際にダミー材の突起が同一鉛直軸上に連続しないよ
うに、例えば図4の(a)と(b)のダミー材を交互に
積層し、若しくは図5の(a)又は(b)のダミー材を
交互に積層するなど、上下方向における突起の配置を変
えて積層することが好ましい。 【0018】このように表面外周部に突起を設けたダミ
ー材を用いることにより、セラミック製シールカバーに
加わる荷重を外周部にほぼ均等になるように分散させる
ことができ、ロウ材を十分な接合力でシールカバーに接
合させながら、脆いセラミックからなるシールカバーへ
のクラックの発生を低減し又はなくすことができる。こ
のようにして得られたクラックのないハーメチックシー
ルカバーを用いることによって、半導体装置の気密封止
が完全に達成でき、信頼性の高い半導体装置を高い収率
で得ることができる。 【0019】 【実施例】縦横10mm、厚さ0.5mmのセラミック
板の片面に厚さ1μmのAuメッキを施したセラミック
製シールカバーと、このシールカバーの外周部に沿う形
状に成形した幅1mm、厚さ0.05mmの枠状でAu
−Sn合金からなるロウ材とを用意した。ダミー材とし
ては、コバール合金からなり、図4(a)、(b)に示
す4つの突起を設けた2種類のダミー材を用意した。 【0020】これらを、図3に示すように、ロウ材、セ
ラミック製シールカバー、ダミー材の順番に配置し、且
つ2種類のダミー材は突起が同一鉛直軸上に連続しない
ように(a)と(b)のものを交互に用いて数段積層し
た。これに荷重を加えながら、連続炉により窒素雰囲気
中にて熱圧着した。このようにして、ロウ材をセラミッ
ク製シールカバーの一表面の外周部に接合したハーメチ
ックシールカバーを200個作製した。 【0021】得られたハーメチックシールカバー200
個には、クラックが全く発生していなかった。このハー
メチックシールカバーを用いて、通常のごとく窒素雰囲
気中にて最高温度340℃でセラミックパッケージの封
止を行った。また、封止したパッケージ100個につい
て、0.45MPaで2時間のヘリウムリーク試験を実
施したところ、リーク不良は全く発生しなかった。 【0022】また、ダミー材として、コバール合金から
なり、図5(b)のように3つの突起を設けた1種類の
ダミー材を用い、突起が同一鉛直軸上に連続しないよう
に交互にダミー材の突起の位置を変えて積層した以外
は、上記と同様にしてハーメチックシールカバーを20
0個作製した。得られたハーメチックシールカバー20
0個には、クラックが全く発生していなかった。これら
のハーメチックシールカバーを用いて上記と同様に封止
したパッケージ100個は、同じヘリウムリーク試験に
おいてリーク不良が全く発生しなかった。 【0023】比較のため、ダミー材として図2(b)に
示す突起のない平板状のダミー材を用いた以外は上記と
同様にしてハーメチックシールカバーを200個作製し
た。得られたハーメチックシールカバー200個のう
ち、2個にクラックが発生していた。 【0024】 【発明の効果】本発明によれば、ロウ材を熱圧着する際
にセラミック製シールカバーにクラックが発生ことを防
止することができ、信頼性の高いハーメチックシールカ
バーを高い収率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】半導体素子を搭載したセラミックパッケージを
示す概略の断面図である。 【図2】従来のハーメチックシールカバーの製造方法で
あって、(a)はダミー材を用いてロウ材をセラミック
製シールカバーに熱圧着する状態を示す概略の断面図で
あり、(b)は従来のダミー材を示す概略の斜視図であ
る。 【図3】本発明方法によるハーメチックシールカバーの
製造方法であって、ダミー材を用いてロウ材をセラミッ
ク製シールカバーに熱圧着する状態を示す概略の断面図
である。 【図4】本発明方法に用いるダミー材の具体例であり、
(a)及び(b)は4つの突起の位置が異なるダミー材
の概略の斜視図である。 【図5】本発明方法に用いるダミー材の具体例であり、
(a)及び(b)は3つの突起の位置が異なるダミー材
の概略の斜視図である。 【符号の説明】 1 セラミック基板 2 半導体素子 3 シールカバー 7 ロウ材 8 セラミック製シールカバー 9、10、11、12 ダミー材 11a、11b、12a、12b 突起

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 セラミック製シールカバーの一表面上の
    外周部にロウ材を配置し、該一表面と反対側の表面にダ
    ミー材を配置して、セラミック製シールカバーにロウ材
    を熱圧着するハーメチックシールカバーの製造方法にお
    いて、ダミー材の表面外周部にほぼ均等に配置された少
    なくとも3つの突起か又は連続した枠状の突起を設け、
    これらの突起がセラミック製シールカバーに当接するよ
    うにダミー材を配置して熱圧着することを特徴とするハ
    ーメチックシールカバーの製造方法。
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