JP5629926B2 - 半導体パッケージおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
図10は、従来からあるシールリング付きパッケージの断面図である。セラミック基板101に金属製シールリング102をろう接してなるパッケージ103の内部に半導体素子等のチップ104が収納され、当該チップ104はワイヤ105によってパッケージの外部電極106Aと導通する内部電極106Bに電気的に接続されている。このパッケージ103の開口部にはコバール等からなるリッド107が位置決めされて載置され、シーム溶接により接合されている。
ダイレクトシーム法に用いるパッケージの開口部周縁には、シールリングを設けずにメタライズ層のみが形成され、このメタライズ層にもNi下地のAuめっきが施されている。このメタライズ層は、セラミック製のパッケージ上に電極や配線パターンを形成する工程でこれらと同時に形成可能なものであって、シールリング付きパッケージにおいてもシールリングをパッケージにろう接するために形成されていたものである。
一方、特許文献2に記載された技術のように、複数のパッケージを一括封止する製造方法の場合には、図12、13に示すようにローラ電極における接触部となる先端部を尖った形状に形成することによって、点接触(転接することで線接触となる)を可能とし、所定の電気抵抗値を保って必要なジュール熱の発生を確保している。しかしながら、この場合、ローラ電極の接触位置は一点(先端部)で固定されることとなり、且つ尖った先端形状であるため、摩耗が著しく、点接触状態から面接触状態への移行が早いため、頻繁にローラ電極を交換しなければならないという課題が生ずる。すなわち、結果として、タクトタイムの増加、交換部品数の増加による製造コストの上昇を招いてしまうこととなる。
図1は、半導体パッケージ1の例を示す概略図(断面図)である。なお、各図中において、説明の便宜上、実際の寸法・縮尺とは異なって図示されている部分がある。
なお、電子部品2として半導体チップを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子、受動部品等であってもよい。
一例として、配線33を設けるための貫通孔は、セラミック材料からなるベース基板を焼成する前に形成する方法が知られており、内部端子31および外部端子32は、スクリーン印刷法により形成する方法が知られている。
先ず、半導体チップ2を搭載するためのベース基板10を準備する工程を実施する(図5(a)参照)。ベース基板10は、同図5(a)ならびに図2および図3(部分拡大図)に示すように、上面10yに開口部が配設されて四方が周壁部で仕切られた水平断面が矩形状のキャビティ10A、10B、・・・がマトリクス状に複数設けられている。
なお、図5〜図9については、説明の便宜上、個片化される前の複数の半導体パッケージ1Aとして、同図の断面方向に隣接する半導体パッケージが二つの場合を図示している。
これによれば、例えば、セラミックからなるベース基板とセラミックからなるリッドとを直接接合する場合と比較して、プラズマ処理等による封止前処理が不要となるため、製品へのダメージをなくすことができる。
なお、ベース基板10の形成材料はセラミックに限定されるものではなく、コバール(鉄(Fe)にニッケル(Ni)、コバルト(Co)を配合した合金)等を用いてもよい。
これによれば、後述のパッケージを個片化する工程において、切断作業を容易化できると共に、製品へのダメージを軽減することができる。
本実施形態におけるシーム溶接による溶接方法は、一対の電極(一例として、接触面となる外周面3Aa、3Baがそれぞれ軸方向において同径である円筒状に形成された一対のローラ電極3A、3B)を用いて、該一対の電極(ローラ電極)3A、3Bをそれぞれ対向する二辺をなす凸状部の上端部に接触させながら、該一対の電極間に電流を流して溶接を行うことを特徴とする(溶接方法の詳細については後述する)。
なお、該一対の電極は、リッド20に形成された凸状部20Aa〜20Ad、20Ba〜20Bd、・・・に対して一定の面積を有する範囲で任意の形状を有していてもよい。
これによれば、接触面となる外周面3Aa、3Baが軸方向において同径である円筒状に形成された一対のローラ電極3A、3Bに対して、点接触(転接することで線接触となる)が可能となる。したがって、当該接触箇所における電気抵抗値を所要の高い値に設定でき、必要なジュール熱の発生を確保することが可能となる。
なお、リッド20の凸状部の変形例として、図7に示すような形状のものも考えられる(図7中の符号20A1、20A2、20AB1、20AB2、20AB3、20C1、20C2)。
なお、リッド20の形成材料はセラミックに限定されるものではなく、コバール等を用いてもよい。
次いで、ローラ電極3A、3Bを一旦上昇移動させて電極間隔を調整すると共に個片化される前の複数の半導体パッケージ1Aを水平面内にて90[°]回転させる(もしくはローラ電極3A、3Bを回転させてもよい)。その後、再びローラ電極3A、3Bを下降させて、凸状部の対向する二辺20Ab、20Ad、次いで、隣接する凸状部の対向する二辺20Bb、20Bd、次いで、隣接する凸状部の対向する二辺20Cb、20Cd、次いで、隣接する凸状部の対向する二辺20Db、20Dd、という順で、同様にシーム接合を行う。このようにして、例えば前記一方向と直交する他方向の凸状部の接合を連続して行う。
さらに、その変形例として、リッド20の形状についても、図9に示すように、隣接する凸状部を一体に形成する形状としてもよい(図9中の符号20AB)。
2 電子部品
3A、3B ローラ電極
10 ベース基板
15 スリット部
20 リッド
31 内部端子
32 外部端子
33 配線
Claims (7)
- 上面に開口部を有するキャビティが設けられたベース基板と、前記キャビティ内に搭載された電子部品とを備え、前記ベース基板の上面にリッドが溶接されて、前記キャビティが封止された半導体パッケージであって、
前記リッドは、上面に前記キャビティの周壁部の位置に対応する矩形の枠状であって且つ同一高さの凸状部が設けられており、
前記凸状部は、前記リッドの上面と直交方向の断面における外周形状が、上方に向かって先細り状に突起する三角形状もしくは円弧形状であること
を特徴とする半導体パッケージ。 - 前記リッドは、該リッドの上面に第一のメタライズ層が設けられ、該リッドの下面に第二のメタライズ層が設けられ、該ベース基板における前記キャビティの周壁部の上面に第三のメタライズ層が設けられていること
を特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。 - 前記リッドの第一のメタライズ層は、隣接する一の前記キャビティの周壁部に対応する位置の前記凸状部と、他の前記キャビティの周壁部に対応する位置の前記凸状部との間が、不連続に形成されていること
を特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体パッケージ。 - 上面に開口部を有するキャビティが設けられたベース基板を準備する工程と、
前記キャビティ内に電子部品を搭載する工程と、
前記ベース基板の上面にリッドの溶接を行って、前記キャビティを封止する工程と、を備える半導体パッケージの製造方法であって、
前記リッドは、上面に前記キャビティの周壁部の位置に対応する矩形の枠状であって且つ同一高さの凸状部が設けられており、
前記溶接を行う工程は、一対の電極を用いて、該一対の電極のそれぞれを対向する二辺をなす前記凸状部の上端部に接触させながら、該一対の電極間に電流を流して溶接を行う工程を有し、
前記凸状部は、前記リッドの上面と直交方向の断面における外周形状が、上方に向かって先細り状に突起する三角形状もしくは円弧形状であり、
前記一対の電極は、接触面が円筒形状を有するローラ電極であり、
前記ローラ電極の、前記凸状部との前記接触面は軸方向において同径であること
を特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 前記リッドは、該リッドの上面に第一のメタライズ層が設けられ、該リッドの下面に第二のメタライズ層が設けられ、該ベース基板における前記キャビティの周壁部の上面に第三のメタライズ層が設けられていること
を特徴とする請求項4記載の半導体パッケージの製造方法。 - 前記リッドの第一のメタライズ層は、隣接する一の前記キャビティの周壁部に対応する位置の前記凸状部と、他の前記キャビティの周壁部に対応する位置の前記凸状部との間が、不連続に形成されていること
を特徴とする請求項4または請求項5記載の半導体パッケージの製造方法。 - 前記ローラ電極と、前記凸状部とが点接触すること
を特徴とする請求項4〜6のいずれか一項記載の半導体パッケージの製造方法。
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