JP2901403B2 - 電子部品収納用パッケージ封止装置及び封止方法 - Google Patents

電子部品収納用パッケージ封止装置及び封止方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品収納用パッケ
ージの封止装置及び封止方法に関し、特に、絶縁基体及
び蓋体からなる電子部品収納用パッケージを接着剤を用
いて封止する装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子部品収納用パッケージは、
絶縁基体及び蓋体から構成されている。このパッケージ
においては、内部に電子部品を収納しており、絶縁基体
及び蓋体が接着剤を介して接着され内部を気密に封止し
ている。以上のような電子部品収納用パッケージを気密
に封止するのに、連続式の電気炉を用いた封止工程が採
用されている。この封止工程においては、始めに電子部
品が搭載された絶縁基体と蓋体が用意される。次に、絶
縁基体と蓋体とを、間にたとえば金−錫共晶合金等の封
止材を介在させてクリップで仮止めする。そして、絶縁
基体及び蓋体を窒素ガス雰囲気の高温の電気炉を通すこ
とによって、封止材を溶融させて絶縁基体と蓋体を接合
させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の電気炉を用
いた気密封止では、クリップの取り付け及び取り外し作
業が手作業によって行われており、この作業が煩雑なた
め生産効率が低い。また、前記従来の封止では、パッケ
ージが電気炉の中を通過するのに約30分から40分の
時間を要する。このようにパッケージが長時間高温に晒
されると、内部の電子部品に生じる熱ストレスが、電子
部品の寿命低下等を引き起こす。
【0004】本発明の目的は、電子部品収納用パッケー
ジの気密防止を効率よく行い、高品質な電子部品収納用
パッケージを提供することのできる電子部品収納用パッ
ケージ封止装置及びその封止方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る電子部
品収納用パッケージ封止装置は、基体及び蓋体からなる
電子部品収納用パッケージを接着剤を用いて封止する装
置である。この装置は、基体が載置される基体載置部
と、基体載置部を加熱する加熱装置と、蓋体を基体上に
移動する移動装置と、カバーと、第1気体供給手段と、
第2気体供給手段と、気体排出手段とを備えている。カ
バーは、絶縁基体及び蓋体を基体載置部とともに密閉す
る。第1気体供給手段はカバーと基体載置部とで形成さ
れる密閉空間内に高温気体を供給する。第2気体供給手
段は、密閉空間内に冷却用気体を供給する。気体排出手
段は密閉空間内の気体を排出する。
【0006】第2の発明に係る電子部品収納用パッケー
ジ封止方法は、基体及び蓋体からなる電子部品収納用パ
ッケージを接着剤を用いて封止する方法である。この封
止方法は、基体載置部を加熱する工程と、基体載置部に
基体を載置する工程と、絶縁基体及び蓋体を密閉空間内
に密閉する工程と、密閉空間内に高温気体を供給すると
ともに密閉空間内の空気を排出する工程と、基体上に蓋
体を移動する工程と、密閉空間内に冷却用気体を供給す
る工程とを含んでいる。
【0007】
【作用】第1及び第2の発明においては、基体載置部は
予め加熱されている。この載置部に基体を載置すると、
基体は所定の温度に加熱される。基体と蓋体とを密閉
し、密閉空間内を高温気体(例えば窒素ガス)で満たし
た後、この基体上に蓋体を移動すると、接着剤が溶融状
態になり、基体及び蓋体は気密に封止される。その後、
基体を基体載置部から離し、密閉空間内を冷却用気体
(例えば常温窒素ガス)で満たし、パッケージを急速に
冷却する。ここでは、基体載置部に基体を載置する工程
と基体上に蓋体を移動させて気密封止を行う工程とを、
短時間に行うことができる。したがって、従来の電気炉
を用いる工程のように電子部品が長時間高温にさらされ
ることはないため、内部の電子部品の品質は維持され
る。また、前記従来例のようなクリップによる仮止め作
業が必要ないため、生産効率が向上する。
【0008】
【実施例】図1に、本発明の一実施例としての電子部品
収納用パッケージ封止装置1を示す。図において、封止
装置1は、主として、基体載置部としてのヒートブロッ
ク2と、ヒートブロック2の下方に配置され、ヒートブ
ロック2を加熱する加熱装置としてのヒータ3と、ヒー
トブロック2の上方に配置されるカバー4と、カバー4
の中央部に取り付けられた蓋体の移動装置としての吸着
ヘッド5とから構成されているヒートブロック2は、図
の紙面直交方向に長い直方体であり、SUS等の金属製
である。ヒートブロック2の上面には、図の紙面直交方
向に延びる2本の溝2aが形成されている。また、ヒー
トブロック2の上面から下面へ貫通するガス吸引孔2b
が形成されている。ガス吸引孔2bの下部は、図示しな
い真空ポンプに接続されている。また、図示していない
が、ヒートブロック2の中央部にはヒートブロック2の
上面から上方に突出可能なリフト装置が設けられてい
る。
【0009】カバー4はSUS等の金属からなる矩形の
碗状部材である。カバー4の中部には、吸着ヘッド5が
上下方向に移動自在に装着されている。吸着ヘッド5は
内部に吸着路5aが形成されており、その上端が図示し
ない真空ポンプに接続され、下端がヒートブロック2側
に開口している。カバー4の上面にはさらに、ガス供給
ノズル6,7が装着されている。ガス供給ノズル6には
図示しない窒素ガスタンクが接続されており、途中に図
示しないニクロム線ヒータが巻き付けられている。これ
により、ガス供給ノズル6からは約300℃の窒素ガス
をカバー4内に供給することが可能である。ガス供給ノ
ズル7からも、同様に、図示しない窒素ガスタンクから
窒素ガスをカバー4内に供給することが可能である。ガ
ス供給ノズル7は、途中にヒータが設けられておらず、
常温の窒素ガスを供給する。
【0010】次に、前記の電子部品収納用パッケージ封
止装置1を用いて封止される絶縁基体8及び蓋体9につ
いて、半導体素子を収納する場合を例に取り説明する。
図1において、絶縁基体8はヒートブロック2上に載置
され、蓋体9は吸着ヘッド5に吸着された状態にある。
図5及び図6に示すように、絶縁基体8の本体8a(ア
ルミナセラミック製)は概ね長方形の平板状部材であ
り、主面の概ね中央部分には凹部8bが形成されてい
る。凹部8bの底面には第1メタライズ層11aが形成
されている。また、凹部8bの端部から延びて本体8a
の側面に露出する多数の第2メタライズ層11bが形成
され、凹部8bの周囲の上面に概ね正方形に延びる帯状
の第3メタライズ層11cが形成されている。以上の各
メタライズ層11a〜11cは、タングステン,モリブ
デン等の高融点金属からなる。
【0011】第1メタライズ層11a上には、電子部品
としての半導体素子10が接着剤により固定されてい
る。第2メタライズ層11bと半導体素子10の各電極
とは、ボンディングワイヤ12を介して接続されてい
る。第2メタライズ層11bの本体8aの側面に露出し
た部分には、リードフレーム13のリード端子13aが
固定されている。複数のリード端子13aは、その下部
が支持体13bに一体に連続している。
【0012】蓋体9は、概ね正方形の薄い平板状部材で
あり、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金
等の金属からなる。この蓋体9の下面の外周には、帯状
の金−錫共晶合金からなる接着剤としての封止材14が
スポット溶接により固定されている。次に、前述した絶
縁基体8と蓋体9を接着して半導体素子10を気密封止
する工程について説明する。なお、図示していないが、
ヒートブロック2の側方には、複数の絶縁基体8及び蓋
体9が載置されたステージと、気密封止後の製品を載置
するステージとが設けられている。
【0013】ヒータ3が初めにONされて、これにより
ヒートブロック2は予め約350度に加熱されている。
このヒートブロック2上に、図示しない吸着装置を用い
て図6に示す絶縁基体8を載置する。このとき、リード
フレーム13はヒートブロック2に形成された溝2a内
に挿入される。なお、絶縁基体8は、予め図示しない別
の装置で200〜300℃に予備加熱されているので、
ヒートブロック2上に載置されたときに絶縁基体8が熱
ショックで割れることはない。
【0014】続いて、カバー4とともに吸着ヘッド5を
移動させ、ステージから蓋体9を吸着する。吸着ヘッド
5が蓋体9を吸着し、カバー4がヒートブロック2上に
移動してきた図1の状態から、カバー4を下降させ、図
2に示すようにカバー4で絶縁基体8及び蓋体9を外気
から隔離する。このとき、絶縁基体8と蓋体9との間に
は所定の距離が確保されている。
【0015】次に、ガス供給ノズル6から約300℃の
温度に加熱された窒素ガスを、ヒートブロック2とカバ
ー4とにより形成された密閉空間Aに供給する。このガ
ス供給時に、ガス吸引孔2bから空間内の空気を排出す
る。このため、空間A内の空気が高速で窒素ガスに置換
される。空間A内が窒素ガスに置換された後、吸着ノズ
ル5を図2の状態から下降させ、図3のように蓋体9を
絶縁基体8の上面に密着させる。このとき、絶縁基体8
は高温に加熱され、かつ高温の窒素ガスにより蓋体が密
着しても温度が低下しにくいため、蓋体9に被着された
金−錫共晶合金からなる封止剤14が絶縁基体8の第3
メタライズ層11c上で速やかに溶融状態になる。この
結果、絶縁基体8と蓋体9とからなる半導体素子収納用
パッケージ15(図7)の内部に半導体素子10が気密
に封止される。
【0016】次に、ガス供給ノズル7から常温の窒素ガ
スを空間A内に供給する。またこのとき、図示しないリ
フト装置が高温状態のヒートブロック2から絶縁基体8
を上方にリフトする。リフト装置によりヒートブロック
2から離れたパッケージ15は、常温窒素ガスにより急
速に冷却される。その結果、金−錫共晶合金からなる封
止材14は固化する。冷却終了後に、図4に示すよう
に、吸着ヘッド5が半導体素子収納用パッケージ15の
蓋体9部分を吸着し、カバー4を上方に移動させること
で、パッケージ15をヒートブロック2から取り出す。
取り出されたパッケージ15は、別のステージに載置さ
れる。
【0017】次のパッケージ15について封止処理を行
う場合には、前述と同様の工程が行われる。このとき、
ヒートブロック2はヒータ3により前のパッケージ15
に対する処理の際に予め加熱されているため、予備加熱
の時間は必要ない。本実施例では次の効果が期待でき
る。 ・ 従来の電気炉を使用する工程で必要なクリップによ
る仮止め作業が不要となるので、自動化が達成され、生
産効率が向上する。 ・ 前記工程では、高温の窒素ガスを供給して基体載置
部上の絶縁基体の温度低下を防止してパッケージ15を
封止し、封止後のパッケージ15を冷却用気体(例えば
常温の窒素ガス)により急速に冷却して封止剤を速やか
に固化するので、1個当たりの封止に必要な時間は僅か
3〜20秒と短くなり、パッケージ内部の半導体素子1
0に悪影響を与える熱ストレスが減少し、半導体素子1
0の寿命が延びる。 ・ 前記実施例では、絶縁基体8と蓋体9とを接着して
気密封止する工程は、ヒートブロック2とカバー4とに
より形成される空間A内で窒素ガス雰囲気中で行われる
ため、パッケージ内部に空気が残留しない。従来、クリ
ップの仮止め作業が空気中で行われているため、絶縁基
体8の凹部8bに空気が閉じ込められることが多い。こ
の残留空気中の水分がボンディングワイヤを腐食させ
る。これに対し、本実施例では、そのような問題が生じ
にくく、高品質な半導体素子収納用パッケージ15が得
られる。 ・ ヒートブロック2とカバー4とで形成される空間A
は体積が小さいため、窒素ガスの供給が短時間で済み、
また供給する窒素ガスが少量で済む。
【0018】〔他の実施例〕前記実施例は半導体素子収
納用パッケージであったが、本発明を他の電子部品を収
納する電子部品収納用パッケージに用いてもよい。
【0019】
【発明の効果】第1及び第2の発明においては、基体載
置部に基体を載置する工程と基体上に蓋体を移動させて
気密封止を行う工程とを短時間で行うことができる。し
たがって、電子部品に対する熱ストレスが減少し、電子
部品の品質が維持される。また、前記従来例のようなク
リップによる仮止め作業が必要ないため、生産効率が向
上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による電子部品収納用パッケ
ージ封止装置の断面概略図。
【図2】封止工程の一動作状態を示す図1に相当する
図。
【図3】封止工程の別の一動作状態を示す図1に相当す
る図。
【図4】封止工程の別の一動作状態を示す図1に相当す
る図。
【図5】前記装置に用いられるパッケージの縦断面図。
【図6】図5のパッケージの斜視図。
【図7】封止後のパッケージの斜視図。
【符号の説明】
1 電子部品収納用パッケージ封止装置 2 ヒートブロック 3 ヒータ 4 カバー 5 吸着ヘッド 8 絶縁基体 9 蓋体 14 封止材 15 半導体素子収納用パッケージ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基体及び蓋体からなる電子部品収納用
    パッケージを接着剤を用いて封止する電子部品収納用パ
    ッケージ封止装置であって、 前記絶縁基体が載置される基体載置部と、 前記基体載置部を加熱する加熱装置と、 前記蓋体を前記絶縁基体上に移動する移動装置と、 前記絶縁基体及び蓋体を前記基体載置部とともに密閉す
    るカバーと、 前記カバーと基体載置部とで形成される密閉空間内に
    気体を供給する第1気体供給手段と、前記密閉空間内に冷却用気体を供給する第2気体供給手
    段と、 前記密閉空間内の気体を排出する気体排出手段と、 を備えた電子部品収納用パッケージ封止装置。
  2. 【請求項2】絶縁基体及び蓋体からなる電子部品収納用
    パッケージを接着剤を用いて封止する封止方法であっ
    て、 基体載置部を加熱する工程と、 前記基体載置部に前記絶縁基体を載置する工程と、前記絶縁基体及び蓋体を密閉空間内に密閉する工程と、 前記密閉空間内に高温気体を供給するとともに密閉空間
    内の空気を排出する工程と、 前記絶縁基体上に前記蓋体を移動する工程と、前記密閉空間内に冷却用気体を供給する工程と、 を含む電子部品収納用パッケージ封止方法。
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