JP2011187697A - 半導体パッケージの組立方法 - Google Patents

Abstract

【目的】少ない接着剤で樹脂ケースと樹脂キャップを機密性よく固着できる半導体パッケージの組立方法を提供する。
【解決手段】樹脂ケース１に形成された溝２に樹脂キャップ４の外周部のリブ５を嵌合させ、接着剤１０で両者を固着させて形成される半導体パッケージにおいて、リブ５に傾斜面６を設けて接着空間１２を逆三角形（上部が広く下部が狭い）にし、さらにリブ５の底面８と溝２の底面７に隙間９を設けて接着剤１０ａを逆三角形の接着空間１２の底に押し出し塗布した接着剤１０ａを溜め、さらに溜まった接着剤１０ａが毛管管現象で隙間９に侵入した後、接着剤１０ａを硬化させる。これによって、少ない接着剤１０ａで樹脂キャップ４のリブ５と樹脂ケース１の溝２を硬化させた接着剤１０で強固に固着させることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、圧力センサなどの半導体装置に用いられる半導体パッケージの組立方法に係わり、特に、半導体パッケージを構成する蓋（キャップ）を機密性よくハウジング（ケース）に固着できる半導体パッケージの組立方法に関する。

図１０は、圧力センサに用いられる半導体パッケージ５００の構成図であり、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図である。
半導体パッケージ５００は樹脂ケース５１と樹脂キャップ５４で構成される。樹脂ケース５１には半導体チップ７０と接続するリード７２が設けられている。圧力センサの樹脂ケース５１には凹部７１が形成され、圧力センサチップ（半導体チップ７０）を凹部７１の底に固着し、上から樹脂キャップ５４が被せられる。この樹脂キャップ５４の外周部は樹脂ケース５１に形成された凹部７１を囲む溝５２に嵌合され、この溝５２に接着剤を充填し、硬化させた接着剤６０で樹脂キャップ５４は樹脂ケース５１に機密性よく固着される。

図１１は、半導体パッケージの樹脂ケースと樹脂キャップの固着部分の拡大図である。樹脂ケース５１の溝５２に樹脂キャップ５４が配置され、樹脂ケース５１の溝５２の内側の側壁５３ａに樹脂キャップ５４の凸部であるリブ５５の内側の側壁６３が接触している（図では分かり易くするため離して示している）。このリブ５４の外側の側壁５６と樹脂ケース５１の溝５２の外側の側壁５３は離れていることで断面形状が四角形の接着空間６２がつくられている。

この接着空間６２に液状の接着剤を充填し、この液状の接着剤を硬化させることで、リブ５５の外側の側壁５６と樹脂ケース５１の溝５４の外側の側壁５３は接着剤６０で固着される。

図１２は、接着剤を接着空間に充填する様子を示した図である。塗布装置６６のノズル６７を接着空間６２の上方に配置し、ノズル６７の先端から液状の樹脂剤１０ａが接着空間６２に押し出し塗布される。この接触空間６２は平面形状が環状の溝５２の上で樹脂ケース５１の外側の側壁５３と樹脂キャップ５４のリブ５５の外側の側壁５６に挟まれた箇所に形成される。そのため、ノズル６６はこの環状に形成された接続空間６２上を掃引する。

図１３は、接着剤の塗布後の状態を示す図である。液状の接着剤６０ａを接着空間６２に押し出し塗布する。この液状の接着剤６０ａの上部の断面形状はリブ５５の外側の側壁５６と樹脂ケース５１の溝５２の外側の側壁５３に接触している箇所が高くなり接着剤６０ａの中心は低くなる。これは硬化した後の接着剤６０の形状でもある。この後で液状の接着剤６０ａを硬化させ接着剤６０で樹脂キャップ５４と樹脂ケース５１を固着する。

特許文献１には、図１４に示すように、樹脂からなるハウジング８１に開口部の幅が底部の幅よりも広い溝８３が設けられ、この溝８３において樹脂からなるフタ８２の縁部８４と接着剤８５により固着することが記載されている。

また、特許文献２には、図１５に示すように、絶縁基体８６の上面外周に凸部８７を有し、上面外周部に傾斜部８８を有し、この８７と８８との間に接着剤８９を塗布して固着することが記載されている。

また、特許文献３には、図１６に示すように、傾斜を有する溝９１を備えたケース９２と蓋９３を接着剤９４を塗布して固着することが記載されている。

特許第３４２７５２３号公報 特開２００６−１８５９５６号公報 特開２００２−３３４９４４号公報

しかし、前記した図１３の組立方法ではつぎのような不具合が生じる。
図１７は、ノズルの先端が位置ずれを起こした場合の図であり、同図（ａ）はノズルの先端が樹脂キャップ寄りに位置した場合の図、同図（ｂ）はノズルの先端が樹脂ケース寄り位置した場合の図である。

ノズル６７の先端が、同図（ａ）に示すように樹脂キャップ５４の外周部上に位置したとき、接着剤６０ａの一部は樹脂キャップ６４の外周部上に押し出し塗布されることになる。また同図（ｂ）に示すように樹脂ケース５１寄りに位置した場合は接着剤６０ａの一部が樹脂ケース５１上に塗布されることになる。いずれの場合も接着剤６０ａが余分に必要になり、また接着剤６０ａによる樹脂キャップ５４と樹脂ケース５１の接着箇所に充分に接着剤６０ａが行き渡らないという不具合を生じる。

また、特許文献１は、構成としては本発明と同じであるが、方法は溝８４に接着剤８５を入れた後に蓋８２の端部を挿入するものであり、本発明の工程とは異なる。
また、特許文献２では、蓋９０の上面に傾斜を設けており、開口部を広げることにより、塗布できる接着剤８９の量を増やし、機密性を向上し、生産性も良好な装置となるとしているが、本発明のように毛細管現象を用いて蓋９０の下に接着剤８９を入れ込み、少ない接着剤８９で固着することについては記載されていない。

また、特許文献３では、本発明と同様に溝９１の底部に行くほど幅が狭くなることが記載されており、本発明と同様に接着剤９４を少なくできるという効果を奏することが記載されているが、本発明のようには接着剤９４が塗布し易い傾斜になっていない。また本発明のように毛細管現象を利用して接着剤９４を接着面に付着させることについては記載されていない。

この発明の目的は、前記の課題を解決して、少ない接着剤で樹脂ケースと樹脂キャップを機密性よく固着できる半導体パッケージの組立方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、ケースに形成された環状の溝にキャップの外周部に形成されたリブを嵌合し接着剤で前記溝と前記リブを接着させる半導体パッケージであって、前記リブの表側または前記環状の溝の外側の側壁もしくは両者の表面に傾斜面を設け、前記リブと前記溝で囲まれる接着空間の断面形状を逆三角形にし、前記リブの底面と前記溝の底面の間に隙間を設け、該隙間より高く前記接触空間に液状の接着剤を溜め、前記隙間に前記液状の接着剤が毛細管現象により侵入した後、前記接着剤を硬化させることで前記キャップと前記ケースを固着することを特徴とする半導体パッケージの組立方法とする。

また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記ケースおよび前記キャップが樹脂で形成されるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記隙間の間隔が、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであるとよい。

また、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記リブの底面の幅が、０．５ｍｍ〜２ｍｍであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記傾斜面の角度が、前記ケースの裏面の平坦面を基準とした垂直線に対して３０°〜６０°であるとよい。

この発明によれば、ケースに形成された溝にキャップの外周部のリブを嵌合させ、接着剤で両者を固着させて形成される半導体パッケージにおいて、リブ（または溝もしくは両者）に傾斜面を設けて接着空間を逆三角形（上部が広く下部が狭い）にし、さらにリブの底面と溝の底面に隙間を設けて接着剤を逆三角形の接着空間の底に押し出し塗布した接着剤を溜め、さらに溜まった接着剤を毛細管現象で隙間に侵入させて接着剤を硬化させる。これによって、少ない接着剤でキャップのリブとケースの溝を強固に固着させることができる。

その結果、機密性のよい固着が出来ると同時に接着剤の量を減らすことで、製造コストを低減できる。
また、傾斜面を設けることで、塗布装置のノズルの先端と接着空間の位置あわせずれの許容量を大きくすることができる。

本発明の組立方法で組み立てられた半導体パッケージ１００の要部断面図である この発明の第１実施例の半導体パッケージの組立方法を示す要部工程断面図である。 図２に続く、半導体パッケージの組立方法を示す要部工程断面図である。 図３に続く、半導体パッケージの組立方法を示す要部工程断面図である。 図４に続く、半導体パッケージの組立方法を示す要部工程断面図である。 図５に続く、半導体パッケージの組立方法を示す要部工程断面図である。 図６に続く、半導体パッケージの組立方法を示す要部工程断面図である。 この発明の第２実施例の半導体パッケージ２００の要部工程断面図である。 この発明の第３実施例の半導体パッケージ３００の要部工程断面図である。 圧力センサに用いられる半導体パッケージ５００の構成図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図である。 半導体パッケージの樹脂ケースと樹脂キャップの固着部分の拡大図である。 接着剤を接着空間に充填する様子を示した図である。 接着剤の塗布後の状態を示す図である。 特許文献１に示される半導体パッケージの要部断面図である。 特許文献２に示される半導体パッケージの要部断面図である。 特許文献３に示される半導体パッケージの要部断面図である。 ノズルの先端が位置ずれを起こした場合の図であり、（ａ）はノズルの先端が樹脂キャップ寄りに位置した場合の図、（ｂ）はノズルの先端が樹脂ケース寄り位置した場合の図である。

実施の形態を以下の実施例で説明する。

図１は、図２〜図７の本発明の組立方法で組み立てられた半導体パッケージ１００の要部断面図である。この図は樹脂ケース１に形成された溝２と樹脂キャップ４のリブ５の箇所を拡大した図である。

この半導体パッケージ１００は、図１０で示した、半導体パッケージ５００の溝５２と同様に平面形状が環状の溝２を有する樹脂ケース１と傾斜面６があるリブ５を有する樹脂キャップ４で構成され、溝２の底面７にリブ５の底面８は接着剤１０で固着される。リブ５に傾斜面６があるため、リブ５の傾斜面６と溝２の側壁３（外側）および底面７で囲まれる接着空間１２（液状の接着剤１０ａが溜まる空間）の断面形状は上部の開口部１１が広い逆三角形となる。また、溝２の底面７とリブ５の底面８の間には毛細管現象を起こす隙間９が設けられる。樹脂ケース１には図示しない半導体チップが固着する凹部が形成され、この凹部を囲む環状の溝２が形成される。この溝２は垂直な側壁３（外側）と側壁３ａ（内側）および平坦な底面７からなる凹部である。

樹脂キャップ４の外周部に形成されるリブ５（凸部）を溝２に嵌合し、リブ５の底面８と溝２の底面７の間には隙間９が形成されるように設計する。この隙間９に点線で示す液状の接着剤１０ａを侵入させて、液状の接着剤１０ａを硬化させ、斜線で示す硬化した接着剤１０で溝２の底面７とリブ５の底面８を固着する。この溝２の底面７とリブ５の底面８の互いに対向する面積が大きいほど接着強度が増すが、その分樹脂ケース２の大きさが増大しコスト高になる。

また、接着空間１２の底の付近に溜まった液状の接着剤１０ａはリブ５の傾斜面６と溝２の側壁３に接触して更に樹脂ケース１と樹脂キャップ４の接着強度は強化される。
リブ５の底面８と溝２の底面７を接着剤１０で固着させるので、接着剤１０（１０ａ）の量は極めて少ない量にできる。

また、リブ５の表側に傾斜面６を設けているので、図示しない塗布装置のノズル位置が多少ずれても、確実にノズル先端を接着空間１２上に位置させることができる。
また、傾斜面６を設けたため、塗布装置のノズルから押し出し塗布された液状の接着剤１０ａが傾斜面６に接触しても重力により接着空間１２の底に向って流れ、接着空間１２の底に到達した液状の接着剤１０ａは底に溜まり、リブ５の底面８と溝２の底面７との間に設けた隙間９に毛細管現象により侵入し、底面同士を確実に固着する。このとき、隙間９に侵入する前の液状の接着剤１０ａの溜まりの高さは接着空間１２の１／３以下で隙間９以上にする。隙間９に侵入した接着剤１０ａで底面同士が接着していれば樹脂ケース１と樹脂キャップ４の接着強度は得られるが、溜まり箇所での接着はこれを補強する。補強の程度は接着空間１２の１／３以下で充分である。また溜まりの高さが隙間９より狭い場合は毛細管現象を利用しても充分隙間９に接着剤１０ａが侵入しなくなる。

この底面同士の隙間９は、液状の接着剤１０ａが毛細管現象が起こる大きさにする必要があり、隙間９の間隔を０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍとする。好ましくは０．３ｍｍ程度がよい。隙間９間隔が０．０１ｍｍ未満では隙間９が狭すぎてこの隙間９に侵入する接着剤１０ａの量が少なすぎて接着強度が低下する。０．５ｍｍを超えると毛細管現象が起こりにくくなり、接着剤１０ａが隙間９全域に侵入しなくなりやはり接着強度が低下する。

前記の液状の接着剤１０ａの粘度は０．１ＰａＳ（パスカル秒）程度である。
また、リブ５の底面８の幅Ｗは、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲にするとよく、好ましくは１．５ｍｍ程度がよい。この幅Ｗは０．５ｍｍ未満ではリブ５の樹脂成型が困難になることと、接着強度が弱くなり過ぎる。また２ｍｍを超えるとリブ５の厚さが厚過ぎて熱膨張によりリブ５にクラックが入り易くなる。

また、傾斜面６の角度θは、接着剤１０ａが重力で接着空間１２の底に流れてゆく角度にする必要があり、前記ケースの裏面の平坦面を基準とした垂直線（溝２の側壁３）に対して３０°〜６０°にする。好ましくは４５°程度がよい。角度θが３０°未満では、接着空間１２の上側の面積が小さくなり、図示しない塗布装置のノズルの位置ずれの許容量が小さくなり、高い位置合わせ精度が必要になり塗布装置のコストが高くなる。また、角度θが６０°を超えると接着剤１０ａが傾斜面６を滑り落ちにくくなり、環状の溝に均一に接着剤を滴下・塗布させることが困難になる。

また、リブ５の裏面側の外周部にも傾斜面を設けることで、リブ５を溝２に嵌合し易くすることができる。このとき、溝２の内側の側壁３ａにリブ５の内側の傾斜面１３と平坦面１４の交わる箇所１５が接触して樹脂ケース１と樹脂キャップ４が位置決めされる。

図２〜図７は、この発明の第１実施例の半導体パッケージの組立方法を示す要部組立工程断面図である。尚、半導体パッケージの詳細な説明は図１に記載されている。
樹脂ケース１の環状の溝２に樹脂キャップ４のリブ５を嵌合する（図２）。

つぎに、塗布装置１６のノズル１７の先端部１８を接着空間１２の上部の開口部１１内に位置させる（図３）。
つぎに、塗布装置１６のノズル１７から液状の接着剤１０ａをリブ５の傾斜面６に押し出し塗布する。このときノズル１７は環状の溝２上を掃引するようにする（図４）。

つぎに、押し出し塗布された接着剤１０ａは重力により傾斜面６を滑り落ちてゆき接着空間１２の底に溜まる（図５）。
つぎに、溜まった接着剤１０ａは毛細管現象でリブ５の底面８と溝２の底面８の隙間９に侵入する（図６）。

つぎに、液状の接着剤１０ａを固化して、リブ５の底面８と溝２の底面７を固化した接着剤１０で固着する（図７）。
本発明は、圧力センサ以外の半導体パッケージにも適用できて、塗布装置１６のノズル１７に位置ずれがあった場合でも、確実に接着空間１２にノズル１７から液状の接着剤１０ａが押し出し塗布され、接着空間１２の底面に液状の接着剤１０ａを溜めることができ、且つ、樹脂ケース１の溝２の底面７と樹脂キャップ４外周のリブ５の底面８との隙間９に液状の接着剤１０ａを毛細管現象で侵入させ、接着剤１０ａで樹脂ケース１と樹脂キャップ４を確実に固着できる半導体パッケージ１００およびその組立方法を提供できる。

図８は、この発明の第２実施例の半導体パッケージ２００の組立方法を示す要部組立工程断面図である。この工程断面図は組立終了後の断面図である。第１実施例との違いは、傾斜面６，６ａを樹脂キャップ４と樹脂ケース１ａの双方に設けた点である。

傾斜面６，６ａをリブ５と溝２ａ（外側の側壁）の双方に設けることで、実施例１の場合より塗布装置１６のノズル１７の位置合わせの範囲が広くなり、ノズル１７の位置ずれの許容量が大きくできる。この場合も傾斜面の角度は実施例１と同じにするとよい。その他の効果は図１の場合と同じである。但し、第１実施例の場合より溝２ａの開口部１１ａが広くなるので樹脂ケース１ａが大きくなる。

図９は、この発明の第３実施例の半導体パッケージ３００の組立方法を示す要部組立工程断面図である。この工程断面図は組立終了後の断面図である。実施例１との違いは、傾斜面をリブ５ａに設けず、傾斜面６ｂを樹脂ケース１ｂ側に設けた点である。この場合も傾斜面の角度は実施例１と同じにするとよい。この場合も実施例１と同様の効果を得ることができる。尚、開口部１１ｂの広さが図１の場合と同じであるので、樹脂ケース１ｂの溝２ｂに樹脂キャップ４ａのリブ５ａを嵌合するときの位置ずれの許容度も実施例１の場合と同じにできる。

１，１ａ，１ｂ 樹脂ケース
２，２ａ，２ｂ 溝
３ 側壁（外側）
３ａ 側壁（内側）
４，４ａ 樹脂キャップ
５，５ａ リブ
６，６ａ，６ｂ 傾斜面
７ 溝の底面
８ リブの底面
９ 隙間
１０ 接着剤（硬化後）
１０ａ 液状の接着剤
１１，１１ａ，１１ｂ 開口部
１２ 接着空間
１３ 内側の傾斜面
１４ 平坦面
１５ 交わる箇所
１６ 塗布装置
１７ ノズル
１８ 先端部
１００，２００，３００ 半導体パッケージ

Claims (5)

1. ケースに形成された環状の溝にキャップの外周部に形成されたリブを嵌合し接着剤で前記溝と前記リブを接着させる半導体パッケージであって、前記リブの表側または前記環状の溝の外側の側壁もしくは両者の表面に傾斜面を設け、前記リブと前記溝で囲まれる接着空間の断面形状を逆三角形にし、前記リブの底面と前記溝の底面の間に隙間を設け、該隙間より高く前記接触空間に液状の接着剤を溜め、前記隙間に前記液状の接着剤が毛細管現象により侵入した後、前記接着剤を硬化させることで前記キャップと前記ケースを固着することを特徴とする半導体パッケージの組立方法。
2. 前記ケースおよび前記キャップが樹脂で形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの組立方法。
3. 前記隙間の間隔が、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの組立方法。
4. 前記リブの底面の幅が、０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの組立方法。
5. 前記傾斜面の角度が、前記ケースの裏面の平坦面を基準とした垂直線に対して３０°〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの組立方法。

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