JP2006179667A - 半導体装置用パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】 厚さが薄く、良好な捺印特性を有する半導体装置用パッケージを提供する。
【解決手段】 加速度センサ１０等の半導体装置を収容するセラミック容器２０を覆って密閉するリッド３０Ａとして、１００μｍ程度の厚さの４２アロイ板３１の表面にクロムを鍍金し、このクロム鍍金に黒色の化合物を形成することによって得られる１０μｍ程度の厚さの電着塗装３２を設ける。リッド３０Ａは、セラミック容器２０の側壁部２２の上部に、熱硬化性樹脂４１によって固定される。熱硬化性樹脂４１の硬化後の厚さは、２０〜３０μｍとなるように調整される。従来のセラミックリッドは、強度等の関係で２００μｍ以上の厚さが必要で、かつ、レーザ加工が困難であったが、このリッド３０Ａによれば、厚さが半減され、かつ、レーザによる捺印も容易になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置用のパッケージ、特に半導体で構成される加速度センサのパッケージのリッド（蓋）の構造に関するものである。
図２は、従来の加速度センサの構成図であり、同図（ａ）はセンサ本体の斜視図、及び同図（ｂ）はこのセンサ本体を組み込んだパッケージの断面図である。
センサ本体１０は、図２（ａ）に示すように、パッケージに固定するための固定部１１、この固定部１１から４本のビーム１２で支えられて加速度によって変位する錘部１３、及びビーム１２の表面に設けられたピエゾ抵抗素子１４で構成されている。これらの固定部１１、ビーム１２及び錘部１３は、シリコンで一体形成されている。
センサ本体を組み込んだパッケージは、図２（ｂ）に示すように、センサ本体１０をセラミック容器２０に収容し、セラミックリッド３０でセラミック容器２０に蓋をすることによって形成されている。
セラミック容器２０は、底部２１と側壁部２２とにより構成される。センサ本体１０はこの底部２１に固定されている。側壁部２２の上側には段差部２２ａが設けられ、この段差部２２ａから側壁部２２を通って底部２１の外側まで貫通する金属端子２３が設けられている。金属端子２３とセンサ本体１０表面のピエゾ抵抗素子１４との間は、金属配線２４で接続されている。セラミック容器２０の側壁部２２には、セラミックリッド３０が接着剤で固定されている。また、センサ本体１０の錘部１３と、セラミック容器２０及びセラミックリッド３０の間には、加速度によって錘部１３が変位しても、接触しないような距離が確保されている。
この加速度センサは、パッケージ裏面の金属端子２３を使用して装置に搭載される。加速度が与えられると、センサ本体１０の錘部１３が変位して４本のビーム１２が撓み、これらのビーム１２上に設けられたピエゾ抵抗素子１４の抵抗値が、それぞれ撓み量に応じて変化する。従って、各ピエゾ抵抗素子１４の抵抗値に基づいて、加速度の３次元の方向と大きさを計算することができる。
なお、下記特許文献１には、セラミックリッドをメタライズ化し、このメタライズ化されたリッドとベース基板とを導電性のシール機でシールすることで、セラミックパッケージに電磁シールド性を持たせる製造方法が記載されている。また、特許文献２には、パッケージの表面に濃色系の塗料をコーティングした淡色系の金属板を接着し、この塗料をレーザ光線で焼き飛ばして捺印することによって、良好な捺印と放熱効果を目的とした半導体装置が記載されている。
特開平５−２５１５７７号公報 特開平８−１７９５１号公報
しかしながら、前記加速度センサは、セラミック容器２０の蓋としてセラミックリッド３０を使用しているため、次のような課題があった。
（１） セラミック板は、厚さが０．２ｍｍよりも薄くなると反りや割れが生じてしまうため、薄膜化が困難でパッケージ全体の厚さを薄くすることができない。特に、ＧＰＳ（全地球測位システム）機能を備えた携帯電話機等への加速度センサの搭載も進んでおり、一層の小型化が求められている。
（２） パッケージに対する捺印は、処理速度や工程の簡素化のため、インクによる印刷等に比べて、レーザ光線による方法が優れている。しかし、レーザ光線でセラミックに捺印するには高いエネルギーが必要となるので、特別に高出力のレーザ発振器を準備しなければならず、通常の製造装置が使用できない。
本発明は、半導体装置用パッケージの薄型化と簡単で良好な捺印特性を得ること目的としている。
本発明は、内部に半導体装置を収容する空間を有するセラミック容器と、前記セラミック容器の側壁部の上端に接着して該セラミック容器の内部を密閉する蓋とで構成される半導体装置用パッケージにおいて、前記蓋を、表面または表面及び裏面に黒色電着塗装を施したステンレス鋼板または４２アロイ板で形成したり、ステンレス鋼板の表面及び裏面に銅鍍金を施し、該銅鍍金を酸化によって黒色処理して形成したり、或いは、耐熱性ポリイミドテープまたはガラスエポキシ板で形成することを特徴としている。
本発明では、ステンレス鋼や４２アロイのような金属板や、耐熱性ポリイミドテープまたはガラスエポキシ板で構成しているので、セラミック板を使用したセラミックリッドよりも薄くて破損しにくいという効果がある。また、金属板の表面に黒色処理等を施しているので、強力なレーザ光線を用いなくても、容易に捺印ができるという効果がある。
セラミック容器と上記の蓋との接着には、熱硬化性樹脂を用いる。或いは、予め蓋の内側の面全体に熱可塑性樹脂をコーティングしておき、接着時に加熱して圧接する方法を使用する。
図１は、本発明の実施例１を示す加速度センサの断面図であり、図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この加速度センサは、図２と同様のセンサ本体１０及びこれを収容するセラミック容器２０と、このセラミック容器２０の上部を密閉するための図２とは異なるリッド３０Ａとで構成されている。
即ち、センサ本体１０は、例えば図２（ａ）に示すように、パッケージに固定するための固定部１１、この固定部１１から４本のビーム１２で支えられて加速度によって変位する錘部１３、及びビーム１２の表面に設けられたピエゾ抵抗素子１４で構成され、これらの固定部１１、ビーム１２及び錘部１３が、シリコンで一体形成されたものである。
セラミック容器２０は、底部２１と側壁部２２を有し、この底部２１の中央に設けられた突起部２１ａに、センサ本体１０の固定部１１が接着剤によって固定されている。側壁部２２の上側には段差部２２ａが設けられ、この段差部２２ａから側壁部２２を通って底部２１の外側まで貫通する外部接続用の金属端子２３が設けられている。金属端子２３とセンサ本体１０表面のピエゾ抵抗素子１４との間は、金属配線２４で接続されている。
一方、リッド３０Ａは、ニッケルと鉄が４２％と５８％の割合で形成された合金である４２アロイ板３１の表面に黒色の電着塗装３２を施したものである。電着塗装３２は、４２アロイ板３１の表面をクロムで鍍金し、このクロム鍍金に黒色の化合物を形成することによって得ることができる。４２アロイ板３１と電着塗装３２の厚さは、それぞれ１００μｍ、１０μｍ程度である。
リッド３０Ａは、セラミック容器２０の側壁部２２の上側に、熱硬化性樹脂４１によって固定され、内部の空間に外からの湿気等が入らないように密閉されている。熱硬化性樹脂４１の硬化後の厚さは、２０〜３０μｍとなるように調整され、この熱硬化性樹脂４１の塑性変形によって、リッド３０Ａとセラミック容器２０の熱膨張係数の差を吸収するようにしている。なお、センサ本体１０の錘部１３と、セラミック容器２０及びリッド３０Ａの間には、加速度によって錘部１３が変位しても、接触しないような距離が確保されている。
この加速度センサの動作は図２と同様で、パッケージ裏面の金属端子２３を使用して装置に搭載され、加速度が与えられると、センサ本体１０の錘部１３が変位して４本のビーム１２が撓み、これらのビーム１２上に設けられたピエゾ抵抗素子１４の抵抗値が、それぞれ撓み量に応じて変化する。従って、各ピエゾ抵抗素子１４の抵抗値に基づいて、加速度の３次元の方向と大きさを計算することができる。
以上のように、この実施例１の加速度センサは、次のような利点がある。
（ａ） パッケージの蓋として、４２アロイ板３１の表面に黒色の電着塗装３２を施したリッド３０Ａを用いているので、蓋の厚さを０．１ｍｍ程度にすることが可能になり、パッケージ全体を１ｍｍ程度の厚さにすることができる。なお、パッケージの縦及び横の寸法は、６．２ｍｍ程度である。
（ｂ） リッド３０Ａの表面は黒色の電着塗装３２が施されているので、低出力のレーザ光線で捺印が可能であり、通常の製造装置を使用することができる。
（ｃ） 金属製のリッドであるので、外部からの衝撃に強い。
（ｄ） セラミックに比べて安価な材料で、加工も容易であるため、コストを抑えることができる。
なお、黒色の電着塗装３２は、アルミニウム鍍金を酸化させて、所謂アルマイトとて形成することもできる。アルマイトの場合は絶縁性があるので、リッドの内側にも形成しておけば、金属配線２４の接触による電気的ショートを防止することができる。
図３は、本発明の実施例２を示す加速度センサの断面図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この加速度センサは、図１と同様のセンサ本体１０及びこれを収容するセラミック容器２０と、このセラミック容器２０の上部を密閉するための図１とは異なるリッド３０Ｂとで構成されている。
リッド３０Ｂは、厚さが１００μｍ程度のステンレス鋼３３の両面に、それぞれ厚さ１０μｍ程度の銅鍍金３４ａ，３４ｂを施し、これを酸化させることによって黒色処理したものである。このリッド３０Ｂは、実施例１と同様に、セラミック容器２０の側壁部２２の上側に、厚さが２０〜３０μｍ程度の熱硬化性樹脂４１によって固定されている。その他の構成及び動作は、実施例１と同様である。
以上のように、この実施例２の加速度センサは、次のような利点がある。
（ａ） パッケージの蓋としてステンレス鋼３３の両面に黒色処理した銅鍍金３４ａ，３４ｂが形成されたリッド３０Ｂを用いているので、蓋の厚さをほぼ０．１ｍｍにすることが可能になり、パッケージ全体を１ｍｍ程度の厚さにすることができる。
（ｂ） リッド３０Ｂの表面は黒色処理が施されているので、低出力のレーザ光線での捺印が可能で、通常の製造装置を使用することができる。
（ｃ） 金属製のリッドであるので、外部からの衝撃に強い。
（ｄ） セラミックに比べて安価な材料で、加工も容易であるため、コストを抑えることができる。
（ｅ） 酸化によって黒色処理された銅鍍金３４は絶縁性を呈するので、金属配線２４がリッド３０Ｂに接触しても電気的ショートが起きるおそれがない。
図４は、本発明の実施例３を示す加速度センサの断面図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この加速度センサは、図１と同様のセンサ本体１０及びこれを収容するセラミック容器２０と、このセラミック容器２０の上部を密閉するための図１とは異なるリッド３０Ｃとで構成されている。
リッド３０Ｃは、厚さが１００μｍ程度の耐熱性ポリイミドテープ３５で構成され、実施例１と同様に、セラミック容器２０の側壁部２２の上側に、厚さが２０〜３０μｍ程度の熱硬化性樹脂４１によって固定されている。その他の構成及び動作は、実施例１と同様である。
以上のように、この実施例３の加速度センサは、次のような利点がある。
（ａ） パッケージの蓋として耐熱性ポリイミドテープ３５を用いているので、蓋の厚さをほぼ０．１ｍｍにすることが可能になり、パッケージ全体を１ｍｍ程度の厚さにすることができる。
（ｂ） リッド３０Ｃは耐熱性ポリイミドであるので、低出力のレーザ光線で捺印が可能であり、通常の製造装置を使用することができる。
（ｃ） セラミックに比べて安価な材料で、加工も容易であるため、コストを抑えることができる。
（ｄ） 耐熱性ポリイミドは絶縁性を呈するので、金属配線２４がリッド３０Ｃに接触しても電気的ショートが起きるおそれがない。
なお、耐熱性ポリイミドテープ３５に代えて、同じく厚さが１００μｍ程度のガラスエポキシ板を用いても良い。これにより、耐熱性ポリイミドテープ３５を用いたリッド３０Ｃと同様の利点が得られる。
図５は、本発明の実施例４を示す加速度センサの断面図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この加速度センサは、図１と同様のセンサ本体１０及びこれを収容するセラミック容器２０と、このセラミック容器２０の上部を密閉するための図１とは若干異なるリッド３０Ｄとで構成されている。
リッド３０Ｄは、厚さが１００μｍ程度の４２アロイ板３１の表面に、実施例１と同様の黒色の電着塗装３２を施し、裏面、即ち内側となる面には全面に２０〜３０μｍの厚さで熱可塑性樹脂３６をコーティングしたものである。このリッド３０Ｄは、セラミック容器２０の側壁部２２の上側に、熱圧着によって固定されている。その他の構成及び動作は、実施例１と同様である。
以上のように、この実施例４の加速度センサは、次のような利点がある。
（ａ） パッケージの蓋として４２アロイ板３１の表面に黒色の電着塗装３２を施したリッド３０Ｄを用いているので、蓋の厚さをほぼ０．１ｍｍにすることが可能になる。
（ｂ） リッド３０Ｄの表面は黒色の電着塗装３２が施されているので、低出力のレーザ光線で捺印が可能であり、通常の製造装置を使用することができる。
（ｃ） 金属製のリッドであるので、外部からの衝撃に強い。
（ｄ） セラミックに比べて安価な材料で、加工も容易であるため、コストを抑えることができる。
（ｅ） 内側の全面に熱可塑性樹脂３６がコーティングされているので、金属配線２４がリッド３０Ｄに接触しても電気的ショートが起きるおそれがない。
（ｆ） コーティングされた熱可塑性樹脂３６が接着剤となるので、セラミック容器にリッドを被せる時の接着剤の塗布工程が不要になる。
なお、４２アロイ板３１に代えてステンレス鋼３３を用い、黒色の電着塗装３２に代えて黒色処理された銅鍍金３４を用いても、同様の利点が得られる。
図６は、本発明の実施例５を示す加速度センサの断面図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この加速度センサは、図１と同様のセンサ本体１０及びこれを収容するセラミック容器２０と、このセラミック容器２０の上部を密閉するための図１とは若干異なるリッド３０Ｅとで構成されている。
リッド３０Ｅは、厚さが１００μｍ程度の耐熱性ポリイミドテープ３５の裏面全体に２０〜３０μｍの厚さで熱可塑性樹脂３６をコーティングしたものである。このリッド３０Ｅは、セラミック容器２０の側壁部２２の上側に、熱圧着によって固定されている。その他の構成及び動作は、実施例１と同様である。
以上のように、この実施例５の加速度センサは、次のような利点がある。
（ａ） パッケージの蓋として耐熱性ポリイミドテープ３５を用いているので、蓋の厚さをほぼ０．１ｍｍにすることが可能になり、パッケージ全体を１ｍｍ程度の厚さにすることができる。
（ｂ） リッド３０Ｅは耐熱性ポリイミドであるので、低出力のレーザ光線で捺印が可能であり、通常の製造装置を使用することができる。
（ｃ） セラミックに比べて安価な材料で、加工も容易であるため、コストを抑えることができる。
（ｄ） 耐熱性ポリイミド及び熱可塑性樹脂は絶縁性を呈するので、金属配線２４がリッド３０Ｅに接触しても電気的ショートが起きるおそれがない。
（ｅ） セラミック容器にリッドを被せる時の接着剤の塗布工程が不要になる。
なお、耐熱性ポリイミドテープ３５に代えて、同じく厚さが１００μｍ程度のガラスエポキシ板を用いても良い。これにより、耐熱性ポリイミドテープ３５を用いたリッド３０Ｅと同様の利点が得られる。
本発明の実施例１を示す加速度センサの断面図である。 従来の加速度センサの構成図である。 本発明の実施例２を示す加速度センサの断面図である。 本発明の実施例３を示す加速度センサの断面図である。 本発明の実施例４を示す加速度センサの断面図である。 本発明の実施例５を示す加速度センサの断面図である。
符号の説明
１０ センサ本体
２０ セラミック容器
３０Ａ〜３０Ｅ リッド
３１ ４２アロイ板
３２ 電着塗装
３３ ステンレス鋼
３４ 銅鍍金
３５ 耐熱性ポリイミドテープ
３６ 熱可塑性樹脂

Claims (6)

  1. 内部に半導体装置を収容する空間を有するセラミック容器と、前記セラミック容器の側壁部の上端に接着して該セラミック容器の内部を密閉する蓋とで構成される半導体装置用パッケージにおいて、
    前記蓋は、表面または表面及び裏面に黒色電着塗装を施したステンレス鋼板または４２アロイ板で形成したことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
  2. 内部に半導体装置を収容する空間を有するセラミック容器と、前記セラミック容器の側壁部の上端に接着して該セラミック容器の内部を密閉する蓋とで構成される半導体装置用パッケージにおいて、
    前記蓋は、ステンレス鋼板の表面及び裏面に銅鍍金を施し、該銅鍍金を酸化によって黒色処理して形成したことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
  3. 内部に半導体装置を収容する空間を有するセラミック容器と、前記セラミック容器の側壁部の上端に接着して該セラミック容器の内部を密閉する蓋とで構成される半導体装置用パッケージにおいて、
    前記蓋は、耐熱性ポリイミドテープまたはガラスエポキシ板で形成したことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
  4. 前記セラミック容器と前記蓋との接着に、熱硬化性樹脂を用いたことを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体装置用パッケージ。
  5. 前記蓋の内側の面全体に熱可塑性樹脂をコーティングし、加熱して圧接することによって該蓋と前記セラミック容器とを接着したことを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体装置用パッケージ。
  6. 前記半導体装置はシリコンで一体形成された加速度センサであり、前記セラミック容器は底部に該加速度センサの固定部を接着するための突起部を有することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の半導体装置用パッケージ。
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