JP3714862B2

JP3714862B2 - 半導体装置用パッケージ

Info

Publication number: JP3714862B2
Application number: JP2000319893A
Authority: JP
Inventors: 和也寺島
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002134637A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザ素子等の半導体素子を搭載する半導体装置用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子等の半導体素子を搭載する半導体装置用パッケージには、図４に示すような、キャップ状に形成したアイレット１０にリード１２を挿通してステム形状とした製品がある。リード１２はアイレット１０に形成した挿通孔１４に挿通され、ガラス溶着によってアイレット１０に封着されている。１６がリード１２を封着しているガラスである。半導体レーザ素子１８を支持する素子付け部２０は、アイレット１０の上面を切り起こした切片状に形成され、素子付け部２０の側面に半導体レーザ素子１８が接合されている。
【０００３】
図５は、上記半導体装置用パッケージの断面図を示す。キャップ状に形成されたアイレット１０の凹部内にガラス１６が満たされ、前記素子付け部２０を切り起こしたことによって形成されたアイレット１０の上面の開口部２２、及びリード１２を挿通した挿通孔１４がガラス１６によって封止されている。１２ａはアイレット１０に抵抗溶接したアースリードである。
【０００４】
上記の半導体装置用パッケージではリード１２をガラスによって溶着するから、その製造にあたっては、アイレット１０及びリード１２を治具に支持し、ガラス溶着炉内で被加工品をガラス溶融温度まで加熱してリード１２を封着する。このように、従来の半導体装置用パッケージの製造工程では、ガラス溶融温度といった高温に被加工品を加熱するから、アイレット１０及びリード１２の外面に施すめっきは、リード１２をアイレット１０に封着する工程の後に行っている。このめっきは、バレルめっきによって行うから、その際にリード１２が曲がってしまったり、めっき不良が生じたりして、後工程でリード１２を修整する作業や選別作業が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、リード１２をアイレット１０にガラス封着するかわりに、樹脂を用いてリード１２をアイレット１０に電気的に絶縁して封着する方法が検討されている。熱硬化性の樹脂を用いてリード１２をアイレット１０に封着する方法であれば、加熱温度は２００℃程度でリード１２を封着できるから、アイレット１０及びリード１２にめっきを施した後に、リード１２をアイレット１０に封着する操作を行ってもなんら差し支えない。この方法によれば、アイレット１０及びリード１２に必要なめっきを施した後に組み立てできるから、後工程でリード１２の曲がりを修整するといった作業が不要となり、効率的な作業工程とすることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に樹脂を用いてリード１２をアイレット１０に封着する場合の問題として、アイレット１０と樹脂との密着性が十分でないという問題がある。図６(a)は、アイレット１０に樹脂３０を用いてリード１２を封着した状態を示す。樹脂３０はアイレット１０の内面に接着されてリード１２を封着しているが、リード１２を封着している樹脂３０にアイレット１０から樹脂３０を引き抜くような力が作用した場合に、比較的簡単に樹脂３０がアイレット１０から剥離して抜けてしまう場合がある。
【０００７】
従来のようにガラス封着によって半導体装置用パッケージを作製する場合は、アイレット１０の内面に酸化被膜を形成する等によりアイレット１０にガラスは強固に接着される。これに対して、樹脂３０を用いてリード１２をアイレット１０に封着する場合は、金属と樹脂との接着力は一般に弱いために、アイレット１０と樹脂３０との所要の接着強度が確保できないという問題が生じる。樹脂３０を用いてリード１２を封着する場合は、アイレット１０の表面に金めっき等のめっきをあらかじめ施した後に封着するから、樹脂３０とアイレット１０との密着性がさらに低下するという面もある。
【０００８】
このように樹脂３０を用いてアイレット１０にリード１２を封着する場合にアイレット１０と樹脂３０との密着性を改善する方法としては、樹脂３０として接着力の強い材料を使用することが考えられる。熱硬化性樹脂ではガラス転移点温度が低い樹脂は金属との接着力が強く、ガラス転移点温度が高い樹脂は接着力が弱くなるという性質がある。したがって、接着力を強くするにはガラス転移点温度が低い樹脂を使用すればよい。しかし、このようなガラス転移点温度の低い樹脂を使用した場合は、２００℃程度以下といった温度で樹脂が軟化してしまい、耐熱性の点で所要の規格を満足できないといった問題が生じる。また、一方、耐熱性を重視した場合は、ガラス転移点温度が高い樹脂を使用することになるから、所要の接着力が得られなくなる。
【０００９】
本発明は、このような樹脂を用いてリードをアイレットに封着して形成する半導体装置用パッケージについての問題点を解消すべくなされたものであり、アイレットと樹脂との密着性を向上させることによって、信頼性を向上させることができるとともに、製造も容易となる半導体装置用パッケージを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、金属板をプレス加工することによりキャップ状に形成されると共に、リードを挿通する挿通孔が形成されたアイレットに、前記挿通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着されてなる半導体装置用パッケージにおいて、前記アイレットの前記樹脂と密着する、前記アイレットの本体の内側面と内底面とに、前記アイレットからの樹脂の引き抜きを妨げる係止手段として係止溝が形成されていることを特徴とする。
また、前記係止溝が、前記アイレットの軸線方向に対して、傾斜する向きに形成されているものは樹脂の引き抜きを有効に妨げる作用をなす。なお、アイレットの軸線方向に対して係止溝を傾斜する向きにはアイレットの軸線方向に直交する向きも含むものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る半導体装置用パッケージに使用するアイレット１０の構成を示す。図１(a)はアイレット１０の側面断面図である。アイレット１０自体の形状は図４、５に示す従来の半導体装置用パッケージに用いるアイレット１０と同様である。すなわち、アイレット１０はキャップ状に形成された本体２４と、本体２４の頂部から頂部面に略垂直に切り起こした素子付け部２０とからなる。本体２４の頂部には素子付け部２０を切り起こしたことにより矩形の開口部２２が形成されている。
【００１２】
このアイレット１０で特徴とする構成は、本体２４の内側面２６にアイレット１０の軸線方向（リードを挿通する方向と平行な方向）に対し傾斜する向きに多数本の係止溝２８を形成した点にある。この係止溝２８は樹脂を用いてリードを封着した際に、樹脂が係止溝２８にはいり込み、樹脂とアイレット１０との密着性を向上させる作用を有する。係止溝２８をアイレット１０の軸線方向に対して傾斜する向きに形成しているのは、アイレット１０に充填されている樹脂に対してアイレット１０から樹脂を引き抜く力が作用した際に樹脂を抜けにくくするためである。アイレット１０の内側面２６に形成する係止溝２８は、このようにアイレット１０に充填された樹脂の引き抜きを妨げる向きに形成することが有効である。図では、説明上、係止溝２８を平行に表示しているが、この係止溝２８は本体２４の内側面の全周にわたってアイレット１０の軸線方向に対し傾斜する向きに設けられている。実施形態のアイレット１０で実際に形成した係止溝２８は、深さ０．１ｍｍ、幅０．２ｍｍ、ピッチ０．４ｍｍのものである。
【００１３】
図１(b)は、アイレット１０の底面図である。本実施形態では、アイレット１０の本体２４の内側面に係止溝２８を設けると同時に、本体２４の内底面（天井面）２９にも係止溝２８を形成した。この係止溝２８も樹脂によってリードを封着した際に樹脂が溝内にはいり込み、アンカー作用によって樹脂が本体２４の内底面２９から剥離することを防止する作用を有する。なお、本体２４の内底面２９に形成する係止溝２８はアンカー作用によって樹脂の剥離を防止するものであるから、係止溝２８の向きはとくに問題にならない。なお、場合によってはアイレット１０の本体２４の内底面２９には係止溝２８を設けず、アイレット１０の本体２４の内側面２６のみに係止溝２８を設けるのみでも有効である。また、アイレット１０の本体２４の内底面２９に設ける係止溝２８を逆止形状としてさらに樹脂との密着性を向上させる構成とすることも可能である。
【００１４】
図２は、上述したアイレット１０を使用して半導体装置用パッケージを形成する方法を示す。本実施形態の半導体装置用パッケージは樹脂を使用してリード１２をアイレット１０に封着することを特徴とする。
そのために、まず、図２(a)に示すように、治具３２にアイレット１０とリード１２とをセットし、樹脂粉末によって形成した樹脂タブレット３０ａをアイレット１０の本体内にセットする。
樹脂タブレット３０ａはリード１２を封着する樹脂３０となるものであり、あらかじめアイレット１０の本体２４の形状にしたがって形成されている。
【００１５】
樹脂粉末を用いて所定形状の樹脂タブレットを形成する方法は、圧縮成形用の金型に樹脂粉末を投入し、加圧して樹脂粉末を所定形状に成形する方法によればよい。圧縮成形する際にリード１２を挿通するための挿通孔３１も同時に形成する。樹脂タブレット３０ａはアイレット１０内に簡単にセットできるように、アイレット１０の本体２４の内側面と十分にクリアランスをもたせた外形寸法に形成し、リード１２よりも十分大径な挿通孔３１を形成する。挿通孔３１はリード１２の抜け止め用として中途に突起部を設けたリード１２を挿通してセットできるように形成することもできる。本実施形態で使用した樹脂タブレット３０ａは、ガラス転移点温度が１８０℃程度のエポキシ系の熱硬化型の樹脂粉末を使用したものである。
【００１６】
なお、治具３２にアイレット１０とリード１２をセットする際には、金めっき等の所要のめっきをすべて施したアイレット１０とリード１２をセットする。樹脂タブレット３０ａを溶融する温度は２００℃程度であり、樹脂による封着操作の際にめっき膜が損傷を受けるような温度に加熱されることはないから、アイレット１０及びリード１２に金めっき等の所要のめっきを施しておいてもまったく問題はない。
【００１７】
アイレット１０に樹脂タブレット３０ａをセットした後、１８０〜２００℃程度の加熱雰囲気中で樹脂タブレット３０ａ及び被加工品全体を加熱し、樹脂タブレット３０ａを溶融してリード１２を封着する。図２(b)が樹脂３０によってリード１２が封着された半導体装置用パッケージである。リード１２が挿通孔３１に挿通され樹脂３０によりアイレット１０と電気的に絶縁して封着されている。樹脂３０はメニスカス状にアイレット１０の本体２４内に充填されている。
【００１８】
本実施形態の半導体装置用パッケージは、アイレット１０に溶着された樹脂３０が、アイレット１０の本体２４の内側面と係止溝２８を介して密着されたことによって、従来の樹脂３０を使用してリード１２をアイレット１０に封着した半導体装置用パッケージとくらべてはるかにアイレット１０と樹脂３０との密着性を向上させることができる。
実際に樹脂によってリードを封着した半導体装置用パッケージで、従来品と本実施形態品とを比較したところ、樹脂がアイレットから剥離されて引き抜かれるときの引っ張り力が、従来品では1kgf程度であったものが、本実施形態品の場合は７〜８kgf程度まで改善された。これによって、樹脂によってリードを封着した製品であっても十分に製品の規格を満足することができた。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置用パッケージでは、アイレット１０の本体２４の内側面２６と内底面２９に形成した係止溝２８が、樹脂３０との間で機械的な剥離防止作用を生む係止手段として作用し、これによって樹脂３０とアイレット１０との密着性を効果的に向上し得たものである。
このような機械的作用により樹脂の剥離を防止する係止手段としては、上記実施形態で本体２４の内側面２６、内底面２９に設けた係止溝２８と同様に、樹脂３０との間で機械的な剥離防止作用が生じる形態で種々の形態をとり得る。たとえば、係止溝２８を交差する形態で設けたり、本体２４の内側面に小突起を設けたりする方法等である。
【００２０】
図３は、アイレット１０の内側面２６と内底面２９を粗面として樹脂３０とアイレット１０の内面との密着性を向上させるようにした例である。アイレット１０の本体２４の内側面２６と内底面２９を粗面に形成して樹脂３０とアイレット１０との密着性を向上させる方法も、機械的作用によって樹脂の剥離を防止する例の一つである。このように、本体２４の内側面２６と内底面２９を粗面に形成することによって樹脂３０とアイレット１０との密着性を向上させることができ、リード１２を封着した後の樹脂３０がアイレット１０から簡単に剥離しないようにすることができる。アイレット１０の本体２４の内側面を粗面に形成する方法も係止手段のひとつである。
【００２１】
図３に示すアイレット１０のように、アイレット１０の内側面２６及び内底面２９を粗面に形成するには、被加工材である平坦な金属板にしぼり加工等の所要のプレス加工を施して所定形状のアイレット１０を形成した後、化学的エッチングによってアイレット１０の内側面２６と内底面２９を粗面に形成すればよい。金属板をしぼり加工してキャップ状に形成した後、素子付け部２０を成形することにより素子付け部２０の表面が平滑面に形成され、その後、上記の粗面加工を施すことによってアイレット１０で樹脂３０が密着する部位のみを粗面に形成することができる。
【００２２】
また、図１に示すような、本体２４の内側面２６と内底面２９に係止溝２８を形成したアイレット１０を製造する場合は、被加工材である平坦状の金属板にしぼり加工等のプレス加工を施す際に、あらかじめアイレット１０の内側面２６となる金属板の部位にプレス加工を施して係止溝２８を形成しておき、この係止溝２８を形成した金属板に対してしぼり加工等のプレス加工を施してキャップ状のアイレット１０を形成する。しぼり加工等のプレス加工によってキャップ状にアイレットを形成する前に金属板でアイレット１０の内側面２６となる部位についてのみ係止溝２８を形成するのは、素子付け部２０については素子付け面を平滑面に形成する必要があるから、アイレット１０の本体２４の内底面２９となる部位については事前に係止溝２８を形成しておくことができないからである。
アイレット１０の本体２４の内底面２９については、金属板をキャップ状に成形して素子付け部２０を切り起こした後、プレス加工によって内底面２９を成形する際に係止溝２８を形成することができる。
【００２３】
このように被加工材の金属板をプレス加工する際に事前に必要個所に係止溝２８を形成してアイレット１０を成形する方法は、プレス加工によってアイレットを製造している従来の製造工程、製造装置がそのまま利用できる点で有効である。これによって、製造コストを抑えつつ信頼性の高い半導体装置用パッケージを量産することが可能になる。また、プレス加工の加工工程中で係止溝２８を形成する方法は、係止溝２８の溝の深さ、幅、ピッチ、溝の方向等を適宜設定することができるという利点がある。
なお、金属板に係止溝を形成し、しぼり加工等のプレス加工によってキャップ形状のアイレットを形成する工程は、順送金型を使用した順送加工によって効率的に行える。
【００２４】
前述したように本発明に係る半導体装置用パッケージでは、樹脂とアイレットとが機械的作用によって密着するから、樹脂とアイレットとの密着性が低い樹脂材を使用して所要の密着強度を得ることができ、たとえば耐熱性が高く密着性が比較的低い樹脂材を使用して所要の密着強度を得るといったことが可能となり、これによって耐熱性が高く樹脂とアイレットとの密着性にもすぐれた半導体装置用パッケージを得ることが可能になる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置用パッケージによれば、リードを封着する樹脂とアイレットとの密着性を効果的に向上させることが可能になることから、耐熱性が高く接着性が比較的低い樹脂材を使用したといった場合でも、所要の密着強度を得ることができ、これによって耐熱性及び樹脂の剥離強度といった所要の規格を満足できる信頼性の高い半導体装置用パッケージとして提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置用パッケージにおいて使用するアイレットの断面図及び底面図である。
【図２】樹脂によってアイレットにリードを封着する方法を示す説明図である。
【図３】半導体装置用パッケージにおいて使用するアイレットの他の例を示す断面図である。
【図４】リードをガラス封着した半導体装置用パッケージの従来の構成を示す斜視図である。
【図５】リードをガラス封着した半導体装置用パッケージの従来の構成を示す断面図である。
【図６】樹脂によってリードを封着する半導体装置用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１０アイレット
１２リード
１４挿通孔
１６ガラス
１８半導体レーザ素子
２０素子付け部
２２開口部
２４本体
２６内側面
２８係止溝
２９内底面
３０樹脂
３０ａ樹脂タブレット
３１挿通孔
３２治具

Claims

金属板をプレス加工することによりキャップ状に形成されると共に、リードを挿通する挿通孔が形成されたアイレットに、前記挿通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着されてなる半導体装置用パッケージにおいて、
前記アイレットの前記樹脂と密着する、前記アイレットの本体の内側面と内底面とに、前記アイレットからの樹脂の引き抜きを妨げる係止手段として係止溝が形成されていることを特徴とする半導体装置用パッケージ。
前記係止溝が、前記アイレットの軸線方向に対して、傾斜する向きに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用パッケージ。