JPH05226486A - パッケージ半導体装置とその不良修復方法 - Google Patents

パッケージ半導体装置とその不良修復方法

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JPH05226486A
JPH05226486A JP4030250A JP3025092A JPH05226486A JP H05226486 A JPH05226486 A JP H05226486A JP 4030250 A JP4030250 A JP 4030250A JP 3025092 A JP3025092 A JP 3025092A JP H05226486 A JPH05226486 A JP H05226486A
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JP
Japan
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semiconductor device
metal cap
welding
frame
package
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JP4030250A
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Inventor
Nobukatsu Saito
信勝 斎藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケージ基板上の半導体チップをその周囲
で取り囲む枠形の金属性溶接リングを介するフラットな
金属キャップで気密封止してなるパッケージ半導体装置
に関し、キャップの脱着を確実且つ容易化して半導体装
置としての不良修復作業を効果的且つ効率的に行ない生
産性の向上を図ることを目的とする。 【構成】 パッケージ基板21上の半導体チップ12を、そ
の周囲で取り囲むように該パッケージ基板21に固定され
た枠形の溶接フレーム31の上面に溶接される板状の金属
キャップ32で気密封止してなるパッケージ半導体装置で
あって、パッケージ基板21に固定された溶接フレーム31
の内壁面を、パッケージ基板21との接合面側が内側に突
出する階段状に形成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパッケージ基板上の半導
体チップをその周囲で取り囲む枠形の金属性溶接リング
を介するフラットな金属キャップで気密封止してなるパ
ッケージ半導体装置の構成に係り、特にキャップの脱着
を確実且つ容易化して半導体装置としての不良修復作業
を効果的且つ効率的に行なうことで生産性の向上を図っ
たパッケージ半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のパッケージ半導体装置の構
成例を概略的に説明する図であり、また図3は他の構成
例を概略的に説明する図である。
【0003】なお図ではいずれも半導体装置が複数個の
半導体チップで構成されている場合を例として説明す
る。図2でパッケージ半導体装置(以下単に半導体装置
とする)1は、片面の周辺に沿う領域に土手状の線状突
起11a を具えたシリコン等からなるパッケージ基板11と
該基板11の所定位置に予め植設された外部接続端子11b
に繋がる回路パターン11c に実装される複数個の半導体
チップ(以下単にチップとする)12および該各チップ12
を上記基板11の線状突起11a の頂上部分で一括して気密
封止する板状のニッケル(Ni)メッキされたコバール等か
らなる金属キャップ13とで構成されている。
【0004】そこで、パッケージ基板11の各回路パター
ン11c に対応するチップ12を例えば通常のワイヤボンデ
ィング技術等で実装した後、該基板11の上述した線状突
起11a 上で金属キャップ13を気密を保って接合すること
で図に示す半導体装置1を容易に得ることができる。
【0005】なお基板11と金属キャップ13とは、基板11
のメタライズされた線状突起11a 表面と金属キャップ13
との間に鉛・錫(PbSn), 金・錫(AuSn)等からなる接合材
リング14を介在せしめたまま例えば電気炉等で加熱する
ことで気密を保った状態で両者を容易に接合することが
できる。
【0006】かかる半導体装置1では、気密封止後の試
験・検査等でチップ12の不良や回路パターン接続エラー
等の半導体装置としての不良が発見されたときには、そ
の半導体装置1を再度加熱することで金属キャップ13を
取り外すことができるのでチップ12の交換や回路パター
ン接続不良部の修正等の半導体装置としての修復作業を
容易に行なうことができると共に取り外した金属キャッ
プ13を再度使用できるメリットがある。
【0007】しかし、最近の如く半導体装置としての高
集積度化や大型化が進展すると上述したような接合材に
よる封止手段では確実な気密を確保することが難しくな
る。そこでそれに代わるものとして溶接技術による接合
封止手段が実用化されるようになってきている。
【0008】この場合の例を示す図3は図2と同様の構
成になる半導体装置を図2の矢印A方向から見た断面で
例示したものであり、図2と同じ対象部材や対象部位に
は同一の記号を付して表わしている。
【0009】図3で半導体装置2は、セラミック等から
なる平坦なパッケージ基板21と該基板21の所定位置に予
め植設された外部接続端子21a に繋がる回路パターン21
b に実装される複数個のチップ12、該基板21の回路パタ
ーン21b 形成領域,換言すればチップ12の配置領域をそ
の周囲で取り囲み得る大きさを持ち且つ該基板21に実装
されるチップ12をボンディングワイヤまでを含めた高さ
で少なくともカバーし得る厚さを持つ例えばコバールか
らなる枠形の溶接フレーム22、および該フレーム22の厚
さ方向の端面に溶接されるニッケル(Ni)メッキされたコ
バールからなる板状の金属キャップ23とで構成されてい
る。
【0010】そこで、該溶接フレーム22が例えば銀ロー
材22a 等で固定されているパッケージ基板21の各回路パ
ターン21b にチップ12を図2同様に実装した後、該溶接
フレーム22の上面に金属キャップ23を押圧せしめた状態
で両者を溶接接合することで図に示す半導体装置2を得
ることができる。
【0011】なお溶接フレーム22と金属キャップ23と
は、該フレーム22の表面に例えば金(Au)メッキ層22b を
予め形成しておくことで確実な気密を保たしめた状態で
溶接接合することができる。
【0012】従って全体の大きさが大きい半導体装置で
も容易に構成することができる。しかしかかる半導体装
置2では金属キャップ23の除去がそのまま該半導体装置
2としての破壊を意味することになるため、気密封止し
た後の試験・検査でチップ12の不良や回路パターン接続
エラー等の如き半導体装置としての不良が発見されたと
きには修復することなく破棄せざるを得ない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成になる半導
体装置では、金属キャップを半田接合材で封止して構成
する場合には気密封止後の不良半導体装置の修復作業は
容易であるが半導体装置としての大型化が進展するにつ
れて気密封止性の信頼度を低下させることがあると言う
問題があり、また金属キャップを溶接接合で封止して構
成する場合には半導体装置としての大型化が進展しても
良好な気密封止性を確保することができるが封止後の不
良半導体装置の修復作業ができず不良判定された半導体
装置を破棄せざるを得ず生産性の向上を期待することが
できないと言う問題があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題は、パッケージ
基板上の半導体チップを、その周囲で取り囲むように該
パッケージ基板に固定された枠形の溶接フレームの上面
に溶接される板状の金属キャップで気密封止してなるパ
ッケージ半導体装置であって、パッケージ基板に固定さ
れた溶接フレームの内壁面が、パッケージ基板との接合
面側が内側に突出する階段状に形成されて構成されてい
るパッケージ半導体装置によって達成される。
【0015】また、上記パッケージ半導体装置の不良修
復方法であって、溶接フレームの上面に溶接されている
金属キャップの溶接域を溶接フレームの該金属キャップ
に対する溶接域と共に切除して該溶接フレームの枠内を
露出させた状態で不良対象箇所を修復した後、上記金属
キャップを切除したときに露出する溶接フレーム内壁面
側のパッケージ基板と平行する段差面で、該段差面に対
応する大きさの金属キャップを溶接して気密封止するパ
ッケージ半導体装置の不良修復方法によって達成され
る。
【0016】
【作用】溶接フレームの金属キャップとの溶接域を切除
して金属キャップを除去したときに新しい金属キャップ
に対する溶接域が露出するように形成されている溶接フ
レームを具えて半導体装置を構成すると、封止後の不良
半導体装置の修復作業を容易に行なうことができると共
に半導体装置としての大型化が進展しても良好な気密封
止性を確保することができる。
【0017】そこで本発明では、枠形をなす溶接フレー
ムの内壁面を従来の基板に対する垂直面から基板面側を
凸とする階段状に代えて形成するようにしている。この
ことは、例えば該溶接フレームの最上段を第1の金属キ
ャップに対する溶接域としたときには次段の段差面を該
第1の金属キャップより小さい第2の金属キャップに対
する溶接域とし得ることを示し更に次次段の段差面を該
第2の金属キャップより小さい第3の金属キャップに対
する溶接域となし得ることを意味している(以下同様に
各段差面を新しい金属キャップに対する溶接域とするこ
とができる)が、各新しい段差面は既に溶接されている
金属キャップをその溶接域と共に切除したときに露出す
ることとなる。
【0018】従って金属キャップを溶接接合で気密封止
した半導体装置に不良が検出されたときには、該金属キ
ャップを溶接フレームの溶接域と共に切除してその内部
を露出させ半導体装置としての不良箇所を修復した後、
該金属キャップより小さい金属キャップを該溶接フレー
ムの新たに露出した溶接域で溶接接合することで、不良
箇所のない半導体装置を容易に得ることができる。
【0019】
【実施例】図1は本発明になるパッケージ半導体装置の
構成例を説明する図であり、(1-1) は全体構成を示す断
面図,(1-2)は(1-1) の主要部Bを拡大視した図である。
【0020】なお図では理解し易くするため図3同様の
半導体装置の場合を例としているので図3と同じ対象部
材には同一の記号を付して表わしている。図1の(1-1)
で半導体装置3は、図3で説明したパッケージ基板21と
該基板21の所定位置に実装される複数個のチップ12、該
基板21の回路パターン21b 形成領域ひいてはチップ12の
配置領域をその周囲で取り囲み得る大きさを持ち且つ該
基板21に実装されるチップ12をボンディングワイヤまで
を含めた高さが余裕を持ってカバーし得る厚さを持つ例
えばコバールからなる枠形の溶接フレーム31、および該
フレーム31の厚さ方向端面(図では最上面)に溶接され
るニッケル(Ni)メッキされたコバールからなる板状の金
属キャップ32とで構成されている。
【0021】そして図3と同様に銀ロー材22a で上記基
板21の所定位置に接合されるこの場合の該溶接フレーム
31は、その内壁面が基板面側を凸とする階段状になるよ
うに複数(図では3個)の段差面31-1, 31-2, 31-3, …
を具えて形成されているものであるが、最も基板面側に
位置する段差面すなわち図の場合の段差面31-3の上記銀
ロー材22a の厚さを含む基板接合面31a からの高さhは
該基板21に実装されるチップ12をボンディングワイヤま
でを含めた高さが少なくともカバーし得る高さになるよ
うに設定されている。
【0022】そこで、該溶接フレーム31がその基板接合
面31a 側で例えば銀ロー材22a 等で固定されているパッ
ケージ基板21の各回路パターン21b にチップ12を通常の
ワイヤボンディング技術で実装した後、該溶接フレーム
22の上面に金属キャップ32を押圧せしめた状態で両者を
溶接接合することで(1-1) に示す半導体装置3を容易に
得ることができる。
【0023】なお溶接フレーム31の表面には図3で説明
したように金(Au)メッキ層31b が予め形成されているの
で、該溶接フレーム31と金属キャップ32とが確実な気密
を保って溶接接合し得る半導体装置3を実現することが
できる。
【0024】また気密封止された後の試験・検査でチッ
プ12またはその周辺回路等に不良が発見されたときに
は、溶接フレーム31の周囲の金属キャップ32との溶接域
を(1-2) で示す破線a〜a′のように斜めに切除するこ
とで該金属キャップ32を溶接フレーム31から取り除くこ
とができて該半導体装置3の不良箇所を容易に修復でき
るが、この際(1-1) で説明した複数の段差面31-1, 3
1-2, 31-3, …が金(Au)メッキ層31b を具えた状態で露
出する。
【0025】従って修復作業が終了した後、次段の段差
面31-1に合致するような大きさの金属キャップ32-1を該
段差面31-1に押圧せしめながら両者を溶接接合すること
で良品の半導体装置3を得ることができる。
【0026】更にその後の試験・検査で不良が発見され
たときには、溶接フレーム31周囲の金属キャップ32-1
の溶接域を(1-2) の一点鎖線b〜b′のように斜めに切
除して該金属キャップ32-1を取り除いた後、不良箇所を
修復し更に次次段の段差面31 -2に合致する大きさの金属
キャップ32-2を該段差面31-2に押圧せしめながら両者を
溶接接合することで良品化された半導体装置を得ること
ができる。
【0027】なお更に不良が発見されたときには、上記
同様に二点鎖線で示すc〜c′のように切除し且つ段差
面31-3に合致する金属キャップ32-3と該段差面31-3とを
溶接接合することで良品化された半導体装置を容易に得
ることができる。
【0028】従って、図3の溶接フレーム22を上記溶接
フレーム31に置き換えることで複数回の不良修復作業が
行なえる半導体装置を容易に構成することができる。
【0029】
【発明の効果】上述の如く本発明により、キャップの脱
着を確実且つ容易化して半導体装置としての不良修復作
業を効果的且つ効率的に行ない生産性の向上を図ったパ
ッケージ半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になるパッケージ半導体装置の構成例
を説明する図。
【図2】 従来のパッケージ半導体装置の構成例を概略
的に説明する図。
【図3】 他の構成例を概略的に説明する図。
【符号の説明】
3 パッケージ半導体装置 12 半導体チップ 21 パッケージ基板 21a 外部接続端子 21b 回路パターン 22a 銀ロー材 31 溶接フレーム 31-1, 31-2, 31-3
段差面 31a 基板接合面 31b 金メッキ層 32, 31-1, 31-2, 31-3… 金属キャップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージ基板(21)上の半導体チップ(1
    2)を、その周囲で取り囲むように該パッケージ基板(21)
    に固定された枠形の溶接フレーム(31)の上面に溶接され
    る板状の金属キャップ(32)で気密封止してなるパッケー
    ジ半導体装置であって、 パッケージ基板(21)に固定された溶接フレーム(31)の内
    壁面が、パッケージ基板(21)との接合面側が内側に突出
    する階段状に形成されて構成されていることを特徴とし
    たパッケージ半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のパッケージ半導体装置の
    不良修復方法であって、 溶接フレーム(31)の上面に溶接されている金属キャップ
    (32)の溶接域を溶接フレーム(31)の該金属キャップ(32)
    に対する溶接域と共に切除して該溶接フレーム(31)の枠
    内を露出させた状態で不良対象箇所を修復した後、 上記金属キャップ(32)を切除したときに露出する溶接フ
    レーム内壁面側のパッケージ基板(21)と平行する段差面
    (31-1, 31-2, 31-3…) で、該段差面に対応する大きさ
    の金属キャップ (32-1, 32-2, 32-3…) を溶接して気密
    封止することを特徴としたパッケージ半導体装置の不良
    修復方法。
JP4030250A 1992-02-18 1992-02-18 パッケージ半導体装置とその不良修復方法 Withdrawn JPH05226486A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011146451A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Fujitsu Ltd 電子装置及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011146451A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Fujitsu Ltd 電子装置及びその製造方法

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Effective date: 19990518