JP2933403B2

JP2933403B2 - 半導体パッケージ気密封止方法及び半導体パッケージ気密封止装置

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Publication number: JP2933403B2
Application number: JP3075596A
Authority: JP
Inventors: 慎也三浦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH04286353A; US5436202A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体パッケージの気
密封止方法及び装置に係り、特に、封止材として半田を
用い、ＬＳＩチップ等の半導体デバイスをセラミックス
基板等に実装した半導体パッケージを気密封止する方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】実装密度が大きくガスケットによる封止
面積を十分に確保することが困難な半導体パッケージに
おいては、半導体デバイスが実装された基体と蓋体とを
半田接合により気密封止する方法が有用である。この封
止方法では、封止半田のパッケージ内流入やピンホール
等の欠陥の発生の防止と、封止半田の量（高さ）及び形
状（フイレット形状）の管理が封止性能の面で重要であ
る。

【０００３】特開昭６１−２７６２３７号公報に開示さ
れた半導体パッケージの気密封止方法及びその装置によ
れば、ガス圧が制御された容器内において、半導体パッ
ケージの基体と蓋体の接合部に施された迎え半田（予備
半田）を、その近傍に設けられたヒータにより加熱し溶
融させた状態で、接合部間隔が所望値より小さくなるよ
うに基体と蓋体を接近させて溶融半田を接触させた後、
基体と蓋体を逆向きに移動させることにより接合部間隔
を所望値に保持し、この状態でヒータ温度を下げて接合
部半田を冷却凝固させる。また、この冷却に伴って容器
内ガス圧を減ずることによって、接合部半田が凝固する
まで半導体パッケージ内ガス圧と容器内ガス圧のバラン
スを保つ。

【０００４】また、特開昭６３−２９９２５５号公報に
開示された封止装置によれば、気密容器内において、プ
レート状の加熱冷却装置により、その上に載置された半
導体パッケージを加熱冷却することにより封止材（半
田）を溶融凝固させて封止するが、その際に、半導体パ
ッケージの内外のガス圧が同一となるように、加熱冷却
装置の加熱または冷却温度に合わせて気密容器内を加圧
または減圧する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体パッケージの基
体と蓋体とを半田により封止するプロセスにおいては、
半田のリフロー性、実装デバイスの熱的ダメージからの
保障等の面から、封止時の温度範囲は自ずと定まるもの
であるが、基体面上の温度分布を±３℃未満程度のばら
つきに抑える必要があることが実験的に認められる。し
かし、前記各公開特許公報に示されたような接合部周囲
に設けたヒータにより接合部半田を側面より加熱する方
法、あるいはプレート状加熱冷却装置により半導体パッ
ケージを下面側から加熱する方法によっては、温度分布
を±３℃未満程度に抑えることは困難である。特に、多
数のＬＳＩチップ等をセラミック基板に実装したサイズ
の大きな半導体パッケージの場合には、基板の反りが大
きいこともあって、そのような均一加熱は不可能であ
る。

【０００６】また前記特開昭６１−２７６２３７号公報
に述べられた従来技術によれば、サーボ機構を用いるこ
とにより基体と蓋体を相対移動させることにより、基体
と蓋体とを所定値より小さい間隔まで一旦近づけ、その
後に所望間隔まで離すというような間隔調節動作を封止
プロセス中に行なう。この微小間隔調節は、封止後の半
田量（高さ）及び形状を直接左右するため高精度に行な
う必要があるが、そのためには間隔を検知するためのセ
ンサを接合部に接近して設けることが不可欠であり、接
合部周辺の構造の複雑化が避けられない。その上、半導
体パッケージが大型化すると、基体の反り等の影響を無
視できないため、必要な高精度の間隔調節は極めて困難
である。なお、前記特開昭６３−２９９２５５号公報で
は、基体と蓋体との間隔及び封止半田形状の規制につい
て言及していない。

【０００７】さらに、封止プロセスにおいて前記ガス圧
制御を行なうには、半導体パッケージ内部と外部（容器
内）のガス圧を正確に把握できることが前提である。容
器内ガス圧は圧力センサを容器内に設けることで検出で
きるが、半導体パッケージ内に圧力センサを組み込むこ
とは容易でないし、また一般に好ましくない。半導体パ
ッケージ内ガス圧の把握方法に関しては前記各公開特許
公報のいずれにも明確には示されておらず、ヒータある
いは加熱冷却装置の加熱／冷却温度を基にして、パッケ
ージ内外ガス圧がバランスするように容器内を加圧また
は減圧すると述べられているのみである。これは、半導
体パッケージ内のガス圧と温度とが一定の関係にあると
いうことを想定していると考えられる。しかし、上述の
ように前記各公開特許公報に述べられたような形態のヒ
ータまたは加熱冷却装置の加熱もしくは冷却温度と、半
導体パッケージの温度とは一致せず、特に大型の半導体
パッケージの場合はヒータまたは加熱冷却装置の加熱温
度とパッケージ温度との差が増大し、またパッケージ温
度分布のばらつきが増大するため、前記各公開特許公報
に示された従来技術によっては容器内ガス圧の高精度制
御は実現困難である。なお、半導体パッケージの内部ま
たは外部に設けた温度センサによって半導体パッケージ
温度を測定し、この測定値を容器内ガス圧制御に用いる
方法も考えられる。しかし、この方法によっても、上述
のようにパッケージ温度分布のばらつきが大きいと高精
度のガス圧制御の実現は困難である。

【０００８】本発明の目的は、上述の諸問題点を解決で
きる半導体パッケージの気密封止方法及び装置を提供す
ることにあり、特に、半導体パッケージが大型化した場
合にも半田封止の信頼性を確保できる半導体パッケージ
気密封止方法及び装置を提供することにある。より具体
的には、本発明の目的は、封止プロセス中に半導体パッ
ケージの温度を均一化するとともに、封止部間隔を所定
値に高精度に保ちかつ容器内ガス圧を高精度に制御する
ことにより、封止半田の形状を適正化し高性能の気密封
止を達成する方法及び装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の封止方法によれば、ガス圧を制御された処
理槽内において、基体及び蓋体よりなる半導体パッケー
ジを加熱手段により包囲し、該半導体パッケージを基体
及び蓋体の接合部を離間させた状態で、接合部に施され
た予備半田の融点以上の所定温度に加熱手段により加熱
し、半導体パッケージの温度が所定温度に達した後に接
合部を突き合わせ、その状態で処理槽内ガス圧の制御と
半導体パッケージの冷却を行なう。

【００１０】そして該処理槽内ガス圧制御において、逐
次測定した半導体パッケージ温度に応じて処理槽内のガ
ス圧の制御目標値を決定する。より具体的には、突き合
わせの直前にそれぞれ測定した半導体パッケージ温度及
び処理槽内ガス圧とを用いて、処理槽内のガス圧の制御
目標値を算定し、または、逐次測定した半導体パッケー
ジ温度、突き合わせ直前に測定した半導体パッケージ温
度、及び突き合わせ直前に測定した処理槽内ガス圧に接
合部半田の形状補正のための圧力オフセット値を加えた
値を用いて、処理槽内ガス圧の制御目標値を算定し、あ
るいは、突き合わせの直前の処理槽内ガス圧またはそれ
に圧力オフセット値を加えた値と突き合わせ直前の半導
体パッケージ温度との比に相当する予め設定した定数値
と、突き合わせ後に逐次測定した半導体パッケージ温度
とを用いて、処理槽内ガス圧制御目標値を算定して、処
理槽内ガス圧を制御する。

【００１１】本発明によれば半導体パッケージ気密封止
装置が提供されるが、この封止装置は、封止処理のため
の処理槽と、該処理槽内において半導体パッケージの基
体及び蓋体をそれぞれの接合部を離間させた状態に、ま
たは突き合わせた状態に保持する機構と、該機構により
保持された半導体パッケージを包囲し、それを加熱する
装置及びその加熱温度を制御する装置と、該機構により
保持された半導体パッケージの温度を測定する温度セン
サと、処理槽内のガス圧を測定する圧力センサと、処理
槽に対しガスを給排する装置と、該温度センサの測定値
及び該圧力センサの測定値に応じて該ガス給排装置によ
るガス給排を調節することによって処理槽内ガス圧を制
御する装置とを具備し、前述の本発明封止方法を実施可
能な構成とされる。

【００１２】

【作用】前述のように半田のリフロー性、実装デバイス
の熱的ダメージからの保障等の面から、良好な半田封止
を達成するには封止時にパッケージ温度分布のばらつき
に小さくする必要がある。本発明によれば、半導体パッ
ケージを包囲した加熱手段による半導体パッケージの全
面的、均一加熱によって、大型の半導体パッケージであ
っても、その温度分布のばらつきを十分に抑えることが
できる。

【００１３】また、本発明によれば半導体パッケージ温
度を測定し、その温度、あるいは、その温度と処理層内
ガス圧を、処理槽内ガス圧の制御目標値の決定に用いる
ため、従来のヒータまたは加熱冷却装置の加熱もしくは
冷却温度を用いる方法に比較し、精密なガス圧制御を実
現することができる。そのうえに本発明によれば、上述
のように半導体パッケージ温度分布のばらつきが減るた
め、半導体パッケージに組み込んだ温度センサ、あるい
は外部より基体または蓋体の表面に接触させた温度セン
サあるいは非接触の表面温度センサを用いて、半導体パ
ッケージ温度を十分な精度で測定可能となり、その測定
誤差によるガス圧制御精度の悪化を防止できる。

【００１４】さらに本発明によれば、半導体パッケージ
の基体と蓋体の接合部を突き合わせ、その一方または両
方に設けた突起の高さによって接合部間隔を規定する方
法（突き当て法）が採られるため、反りの大きなセラミ
ック基板等を基体として用いた大型の半導体パッケージ
の場合でも、接合部間隔（半田高さに等しい）を高精度
に制御できる。また、本発明によれば、突き当て後に処
理槽内のガス圧制御によって封止半田の形状補正が行な
われ、封止性能を確保するための適正なフィレット形状
を実現できる。

【００１５】以上のように本発明によれば、大型の半導
体パッケージの場合にも良好な気密封止を達成できる
が、ここで処理槽内ガス圧制御についてより具体的に説
明する。

【００１６】半導体パッケージの内部ガス圧Ｐと温度Ｔ
の間には、ガスが理想気体でパッケージ内容積が一定に
保たれるものとすると、ボイル・シャルルの法則から

【数１】Ｐ／Ｔ＝一定値の関係が成立し、したがって、基体と蓋体の接合部を突
き合わせる直前のパッケージの内部ガス圧（その時の処
理槽内ガス圧と同一）をＰ0、温度をＴ0（℃）とする
と、突き合わせ後の温度Ｔ1（℃）でのパッケージ内ガ
ス圧Ｐ1は（数２）により算出できる。すなわち、突き
合わせ時の処理槽内ガス圧が十分な精度で安定化されて
いる場合、半導体パッケージの温度から半導体パッケー
ジ内ガス圧を計算できるということである。

【数２】Ｐ1＝Ｐ0（Ｔ1＋273）／（Ｔ0＋273）ただし、（数２）は突き合わせ前後のパッケージ内容積
が一定である場合である。実際的には、突き合わせによ
り溶融半田が接合してからさらにパッケージ内容積が減
少する関係上、接合部の溶融半田は外側に膨らむ。この
時、パッケージ内ガス圧＝処理槽内ガス圧＋溶融半田内圧により圧力バランスがとれている。このように半田を外
側への膨出させるようなパッケージ内ガス圧の増分は
（数２）では考慮されていないので、（数２）で計算さ
れたパッケージ内ガス圧（Ｐ1 ）を制御目標値として処
理槽内ガス圧を制御すると、半田が外側に膨出した形状
となってしまう。封止の信頼性確保のためには接合部に
一定幅（厚み）の半田層が必要であるので、外側に膨出
したフィレット形状は不適当である。この半田膨出をも
たらすガス圧増分はかなりの精度で予測可能であるの
で、本発明によれば、突き合わせ後の処理層内ガス圧の
制御によって半田形状を適正な形状に補正する。

【００１７】本発明の一態様によれば、（数２）に半田
形状補正のための適当な圧力オフセット値ΔＰを導入し
た（数３）の計算値を処理槽内ガス圧の制御目標値とす
ることによって、半田形状を補正し適正なフィレット形
状を実現する。

【数３】Ｐ1＝（Ｐ0＋ΔＰ)・(Ｔ1＋273）／（Ｔ0＋273）

【００１８】さて、突き合わせ前（好ましくは突き合わ
せ直前）の測温及び測圧を行なう段階で半導体パッケー
ジ温度及び処理槽内ガス圧のばらつきがあると、（数
３）によって計算される制御目標値に影響を及ぼす。こ
れを排除するならば、突き合わせ後の処理槽内ガス圧制
御の精度をより向上させることができる。そのために
は、突き合わせ前の半導体パッケージ温度及び処理槽内
ガス圧の実測値とは独立に、制御目標値を設定できると
よい。

【００１９】そこで、本発明の一態様によれば、突き合
わせ前の温度及びガス圧の条件が一定であれば（数３）
のＰ0 、ΔＰ、Ｔ0 が一定値となることから、（数４）
によって処理槽内ガス圧の制御目標値を計算する。

【数４】Ｐ1＝Ｃ×（Ｔ1＋273）ただし、Ｃ＝（Ｐ0＋ΔＰ）／（Ｔ1＋273）Ｃは予め定数値として設定し、突き合わせ後の半導体パ
ッケージ温度と定数値Ｃとの乗算によって処理層内ガス
圧の制御目標値を求める。したがって、突き合わせ前の
測温及び測圧時における温度及びガス圧のばらつきの影
響を排除し、ガス圧制御の精度向上を達成できる。

【００２０】因みに、後述の実施例に関して行なった実
験によれば、突き合わせ直前の処理槽内ガス圧の±２
（Torr）のばらつきに対し、突き合わせ直後の処理槽内
ガス圧のばらつきは、（数３）によるときは約±５（To
rr）となったが、（数４）によるときは約±２（Torr）
に減少した。前述のように（数３）による場合は突き当
て前の温度及びガス圧のばらつきが、そのまま計算結果
に反映され、さらに、測定データ取り込みの際のアナロ
グ／デジタル変換での桁落ち誤差や重畳ノイズ等の影響
も加わって、そのような大きな差が生じたものと理解で
きる。換言すれば、かかるデータ取り込みの際の桁落ち
誤差やノイズ等の影響を減らすうえでも、（数４）によ
る方法は有利である。なお、（数２）、（数３）あるい
は（数４）に代えて、その適当な変形式を制御目標値演
算に用いることも可能である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
説明する。本実施例で処理する半導体パッケージは、図
３に示すような基体１と蓋体２とからなり、封止半田２
５によって、それぞれを機械的に接合すると同時に気密
に封止する形態である。基体１はセラミック基板等であ
り、その上にＬＳＩ等の半導体デバイス２６が接合半田
２７によって実装される。

【００２２】気密封止処理に先立って、半導体パッケー
ジの基体１と蓋体２は、それぞれの接合部（突き合わせ
られる部分）に予備半田３０，３０（図４）が施され、
またその際の残留フラックスを除去するための洗浄を施
される。なお、図４においては、予備半田３０，３０に
隠れて見えないが、蓋体４と基体１の接合部の一方また
は両方に、封止後の接合部間隔を規定するための所定高
さの突起部が設けられている。この突起は、半田封止時
の熱によって溶融しないような金属等で作られる。そし
て図４に示すように、基体１は下側治具３に，また蓋体
４は上側治具４にそれぞれセットされ、蓋体２は固定ネ
ジ２９によって両側より締め付けられ治具４に固定され
る。治具３，４はバネ２８の作用により図４のように分
離した状態に保持され、したがって、基体１と蓋体２の
接合部間には一定の間隙が確保される。

【００２３】図１に本発明による半導体パッケージ気密
封止装置の概略構成を示す。図４の如く半導体パッケー
ジの基体１及び蓋体２をセットされた治具３，４は、処
理槽１４内に設けられた上下分割ヒータ５，６内にセッ
トされる。ヒータ５は治具３の下面の一部に臨む位置
に、またヒータ６は治具４の穴４ａ（図４）に臨む位置
に、それぞれ開口が設けられている。しかし、治具３，
４は熱伝導が良好な材質によって作られるため、そのよ
うな部分的な開口がヒータ５，６に存在しても、熱的に
は実質的に半導体パッケージはヒータ５，６によって全
面的に包囲されると見做し得る。ヒータ５，６を発熱さ
せるための電流は、電極８を介しヒータ電源９より供給
される。

【００２４】ヒータ５の開口に対向して押し付け機構７
が設けられている。この押し付け機構７は、半導体パッ
ケージの基体１と蓋体２の接合部を突き合わせる際に、
治具３を押し上げるためのものである。１６は蓋体２の
表面温度を測定するための温度センサであり、その先端
はヒータ６の開口及び治具４の穴４ａを通して蓋体２に
接触する。なお、この温度センサ１６として、非接触型
の表面温度センサを用いることもできる。１７はヒータ
５の温度を測定するための温度センサである。１８は温
度調節器であり、これは温度センサ１７により測定され
たヒータ温度を目標温度に保つようにヒータ電源９を介
してヒータ加熱電流を調節する。

【００２５】１０は処理槽１４へのガス注入を制御する
ための供給弁、１１は処理槽１４からのガス排出を制御
するための排気弁、１５は処理槽１４の真空排気のため
の真空排気系である。１２は処理槽内ガス圧を測定する
ための圧力センサである。１９は排気弁１１を調節する
ことによって処理槽内ガス圧を制御するガス圧制御装置
である。このガス圧制御装置１３には、圧力センサ１２
の検出出力が直接的に入力し、また温度センサ１６の検
出出力が信号変換器１９によりデジタルデータに変換さ
れて入力される。ただし、温度センサ１６の出力をアナ
ログ信号として処理することも可能であり、この場合は
信号変換器１９で必要なレベル変換を行なえばよい。

【００２６】なお、半導体パッケージ温度をより高精度
に制御するために、調温用温度センサ１７の検出出力に
代えて、半導体パッケージ測温用の温度センサ１６の検
出出力を温度調節器１８に入力することも可能である。
ただし、この場合には、温度調節器１８とガス圧制御装
置１３との相互干渉を避けるための信号変換器を、温度
センサ１６と温度調節器１８との間に挿入する等の配慮
が望まれる。また、封止処理プロセス全体のシーケンス
はシステム制御部２７により制御される。

【００２７】図２はガス圧制御装置１３の内部構成を示
す。ただし、ここでは前記（数４）により処理槽内ガス
圧の制御目標値を設定する。図２において、２１は処理
層内ガス圧の測定値で、圧力センサ１２より与えられ
る。２３は半導体パッケージ温度の測定値であり、これ
は信号変換器１９より与えられる。半導体パッケージ温
度測定値２３は、測定単位が摂氏であるので、絶対温度
に変換するためのバイアス値（＝２７３）を加算されて
から乗算器２４に入力し、定数値Ｃ（数４）との乗算が
行なわれる。「リモート」モードではスイッチ２２がＲ
側に設定されるので、乗算器２４の出力値がガス圧の制
御目標値として比較器２５に与えられる。「ローカル」
モードではスイッチ２２はＬ側に設定されるので、設定
器２０による設定値が制御目標値として比較器２５に与
えられる。「ローカル」モードは半導体パッケージの基
体と蓋体の接合部を突き合わせる前のガス圧制御のため
のモードであり、「リモート」モードは突き合わせ後の
ガス圧制御のためのモードである。比較器２５は、ガス
圧測定値２１と制御目標値とを比較し、その誤差を最小
にするための排気弁操作信号を出力する。この信号は、
スイッチ２６を介し排気弁１１に与えられる。

【００２８】次に、封止処理プロセスについて詳細に説
明する。図５はプロセスの概要を説明するタイムチャー
トである。

【００２９】半導体パッケージをセットした治具３，４
を図１に示すようにヒータ５，６にセットし、プロセス
を開始する。なお、この段階では押し付け機構７を作動
させなないので、基体１と蓋体２の接合部は図４に示す
如く離間した状態に保持される。

【００３０】システム制御部２７の制御により真空排気
系１５が作動し、処理槽１４の高真空排気を行なう。こ
れは封入ガス純度の確保を目的としている。なお、半導
体パッケージからのガス放出量が大きい場合には、封入
ガス純度を確保するため、半導体パッケージを熱ダメー
ジの心配のない温度まで加熱した状態で真空排気を一定
時間以上続ける必要がある。また、この段階ではガス圧
制御装置１３内のスイッチ２６は開かれる（図２では下
側に設定される）ので、ガス圧制御機能は抑止され、排
気弁１１は閉じられたままでる。

【００３１】処理槽内が所定の高真空度に達すると、シ
ステム制御部２７により温度調節器１８に所定の温度制
御目標値が設定され、またガス圧制御装置１３のスイッ
チ２６が閉じられるとともにスイッチ２２が「ローカ
ル」モード側に設定される。また、システム制御部２７
により供給弁１０が開かれ、封入ガスとしての不活性ガ
スが処理槽１４に注入され、処理槽内ガス圧が上昇して
いく。この時は、ガス圧制御装置１３は「ローカル」モ
ードで動作し、設定器２０で設定された制御目標値に処
理槽内ガス圧を安定させるように排気弁１１を開閉す
る。なお、供給弁１０を開いたままにし、マスフローコ
ントローラ等により注入ガス量を一定とすることによ
り、弁動作による処理槽内ガス圧を脈動させず滑らかに
変化させる。また、温度調節器１８の制御によりヒータ
５，６の電流が制御され、加熱温度が制御目標値に安定
化される。その結果として、半導体パッケージ温度も所
定値（封止半田の融点以上）に安定する。なお、半導体
パッケージは、ヒータ５，６により実質的に全面的に包
囲されて加熱されるので、その温度分布のばらつきを極
めて小さくできる。したがって、温度センサ１６によっ
て半導体パッケージの温度を高精度に測定できる。

【００３２】処理槽内ガス圧及び半導体パッケージ温度
が安定し、また予備半田３０が十分に溶融した段階で、
システム制御部２７の制御により押し付け機構７が作動
し、これが治具３をバネ２８の力に抗して押し上げ、基
体１と蓋体２の接合部を突き合わせた状態に保持する。
接合部間には、そこに設けられた突起の高さで決まる間
隙が確保される。また、システム制御部２７によりガス
圧制御装置１３のスイッチ２２が「リモート」モード側
に切り替えられ、前記（数４）に従って計算される制御
目標値によって処理槽内ガス圧が制御される。この時
に、突き合わせによって外側に膨出した半田の形状を補
正するため、図５にも示すように所定の圧力オフセット
値（ΔＰ）だけ処理槽内ガス圧が上げられる。数値例を
示すと、Ｐ0＝９７５（Torr)、ΔＰ＝０（Torr)、Ｔ0＝
１９８（℃）の場合、Ｃ＝５.０４×１０^-3（Torr／d
eg）である。

【００３３】圧力オフセットによる半田形状補正及び溶
融半田のなじみのために必要な時間を経過した時点で、
システム制御部２７より温度調節器１８に加熱停止ある
いは所定勾配による加熱温度低下が指示され、ヒータ電
源９からのヒータ５，６への給電が断たれ、あるいは加
熱電流値が減じられることにより、半導体パッケージの
冷却プロセスに入る。そして、半導体パッケージの温度
が十分に低下し封止半田が凝固した時点で、システム制
御部２７により押し付け機構７の作動が止められ（押し
付け機構７が自動復帰しない構造であるならば復帰側へ
作動させられ）、治具３，４はバネ２８の作用によって
図４に示した状態に戻り、半導体パッケージはガスを封
入されて気密封止される。

【００３４】なお、ガス圧制御装置１３において、（数
３）に従って処理槽内ガス圧の制御目標値を決定するこ
とも可能である。この場合、図２に示した構成を利用す
るのであれば、突き合わせ直前のガス圧測定値と温度測
定値を用いて（数４）の定数Ｃを計算し記憶する手段を
追加し、その定数値を乗算器２４で用いるような構成と
することができる。ただし、これは飽くまで一例にすぎ
ない。また、（数２）を採用することも可能であり、こ
の場合に、（数２）の計算値に適当な圧力オフセット値
を加算した値を制御目標値としたり、または突き合わせ
直前のガス圧測定値に適当な圧力オフセット値を加算し
てから（数２）の演算を行なって制御目標値を求めた
り、あるいは（数２）の計算値に適当な補正係数を乗算
した値を制御目標値とする等によって、同様の半田形状
補正が可能である。

【００３５】また、ガス圧制御装置１３と同様のガス圧
制御は、一般的なパーソナルコンピュータを用いてソフ
トウエアにより実現することも容易である。この場合、
半導体パッケージ温度と処理層内ガス圧の測定値をアナ
ログ／デジタル変換器及びＩ／Ｏインターフェイス回路
を介してパーソナルコンピュータに取り込み、必要に応
じてメモリに記憶し、これらのデータを用い演算プログ
ラムによって必要な演算処理を実行し、Ｉ／Ｏインター
フェイス回路を介して排気弁１１を制御することにな
る。「ローカル」モードと「リモート」モードの切り替
えは、押し付け機構７による突き合わせのタイミングに
合わせて処理を切り替えることによって行なうことがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、半導体パッケージを全面的に加熱することによ
り、その均一加熱と高精度温度測定が可能となり、また
半導体パッケージの温度の測定値、あるいは、それと処
理層内ガス圧の測定値を用いて処理槽内ガス圧の制御目
標値を決定することにより精密なガス圧制御が可能とな
り、さらに、半導体パッケージの基体と蓋体の接合部を
突き合わせる方法を採用することにより、反りの大きな
セラミック基板等を基体として用いた大型の半導体パッ
ケージの場合でも、接合部間隔（半田高さ）を高精度に
制御可能となり、また、封止半田の溶融時期に処理槽内
のガス圧制御によって半田フィレット形状が補正される
結果、基体の反りを無視できない大型の半導体パッケー
ジでも半田による高性能なガス封入気密封止を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体パッケージ気密封止装置の一例の構造及
び制御系を示す概略構成図である。

【図２】ガス圧制御装置の一例を示す概略ブロック図で
ある。

【図３】半導体パッケージの断面構造の一例を示す概略
断面図である。

【図４】半導体パッケージがセットされる治具の構造を
示す概略断面図である。

【図５】封止処理プロセスの一例を説明するためのタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１半導体パッケージの基体２半導体パッケージの蓋体３，４治具５，６分割ヒータ７押し付け機構８電極９ヒータ電源１０供給弁１１排気弁１２圧力センサ１３ガス圧制御装置１４処理槽１５真空排気系１６半導体パッケージ測温用温度センサ１７温調用温度センサ１８温度調節器１９信号変換器２０設定器２１処理槽内ガス圧測定値２２，２６スイッチ２３半導体パッケージ温度測定値２４乗算器２５比較器２７システム制御部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス圧を制御された処理槽内において、
基体及び蓋体よりなる半導体パッケージを加熱手段によ
り包囲し、該半導体パッケージを該基体及び該蓋体の接
合部を離間させた状態で該加熱手段により加熱し、該半
導体パッケージの温度が該接合部に施された予備半田の
融点以上の所定温度に達した後に該接合部を突き合わ
せ、その状態で該処理槽内ガス圧の制御と該半導体パッ
ケージの冷却を行ない、該処理槽内ガス圧制御において
は、該半導体パッケージの温度を逐次測定し、該測定温
度に応じて該処理槽内のガス圧の制御目標値を決定する
ことを特徴とする半導体パッケージ気密封止方法。
【請求項２】該処理槽内ガス圧制御においては、該突
き合わせの後に逐次測定した該半導体パッケージの温度
と、該突き合わせの前にそれぞれ測定した該半導体パッ
ケージの温度及び該処理槽内のガス圧とを用いて、該処
理槽内のガス圧の制御目標値を決定することを特徴とす
る請求項１記載の半導体パッケージ気密封止方法。
【請求項３】該処理槽内ガス圧制御において、該突き
合わせの後に逐次測定した該半導体パッケージの温度、
該突き合わせの前に測定した該半導体パッケージの温
度、及び該突き合わせの前に測定した該処理槽内のガス
圧に該接合部の半田の形状補正のための圧力オフセット
値を加えた値を用いて、該処理槽内のガス圧の制御目標
値を決定することを特徴とする請求項１記載の半導体パ
ッケージ気密封止方法。
【請求項４】該処理槽内ガス圧制御において、該突き
合わせの前に測定した処理槽内ガス圧またはそれに該圧
力オフセット値を加えた値及び該突き合わせの前に測定
した半導体パッケージ温度に代え、それらの比に相当す
る予め設定した定数値を、該処理槽内ガス圧制御目標値
の決定に用いることを特徴とする請求項２または３記載
の半導体パッケージ気密封止方法。
【請求項５】封止処理のための処理槽と、該処理槽内
において半導体パッケージの基体及び蓋体をそれぞれの
接合部を離間させた状態に、または突き合わせた状態に
保持する機構と、該機構により保持された半導体パッケ
ージを包囲し、それを加熱する装置及びその加熱温度を
制御する装置と、該機構により保持された半導体パッケ
ージの温度を測定する温度センサと、該処理槽内のガス
圧を測定する圧力センサと、該処理槽に対しガスを給排
する装置と、該温度センサの測定値及び該圧力センサの
測定値に応じて該ガス給排装置によるガス給排を制御す
ることによって該処理槽内ガス圧を調節する装置とを具
備することにより、請求項１、２、３または４記載の方
法により半導体パッケージ気密封止処理を行なうことを
特徴とする半導体パッケージ封止装置。