JPH0763078B2 - 半導体装置の封止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置のパッケージ本体にキャップを重ね
合わせかつ両者間に介在するガラスなどの接合体によっ
てパッケージ本体とキャップとを一体化する半導体装置
の封止装置に関する。

〔背景技術〕

半導体装置等電子部品のパッケージ形態の一つとして、
ガラス封止（ガラスパッケージ）が知られている。この
ガラス封止方式は気密封止方式として最も多用されてい
る技術である。このガラス封止構造としては、セラミッ
クスのベースにガラスを塗布したキャップを重ね合わせ
て封止したリードレス・チップ・キャリア（LCC）、あ
るいはリードフレームの上下をセラミックスのベースと
キャップで挟み込みガラスで封止したフラット・パッケ
ージ・ガラス（FPG）が知られている。また、ガラス封
止は、たとえば、工業調査会発行「電子材料」1983年、
別冊昭和58年11月15日発行、P151〜P157に記載されてい
るように、コンベア炉を用いてセラミックパッケージ本
体（ベース）にフタ（キャップ）を加圧した状態で封止
したり、あるいは加圧しない状態で封止している。

しかし、たとえば工業調査会発行「電子材料」1982年、
別冊昭和57年11月15日発行、P175〜P179にも記載されて
いるように、コンベア炉（連続式抵抗加熱炉：電気炉）
は、ガラス封止部分の残留歪を少なくする必要から、昇
温，降温をコントロールするため、ヒータは複雑かつ大
型となる。この結果、装置全体も大型となり、スペース
効率が低くなるとともに、消費電力も大きくならざるを
得ず、封止コストの低減を防げている。

また、このようなガラス封止方法では、治具を利用して
ベースにキャップを重ね合わせてコンベア上に載せるた
め、封止工数が高くならざるを得ない。

また、治具の加工精度不良による封止位置ズレ発生の問
題も考えられ、歩留り向上による封止コストの低減も図
り難い。

本発明は、前記文献にも記載されているように、ガラス
封止作業の自動化に沿うものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、封止作業が自動化された半導体装置の
封止装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、封止精度の高い半導体装置の封止
装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、スペース効率の高い小型の半導体
装置の封止装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、消費電力の少ない半導体装置の封
止装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、封止コストを安くできる半導体装
置の封止装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的を新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の封止装置にあっては、チップボンデ
ィング，ワイヤボンディングが終了したパッケージ本体
つまりベースは、予備加熱領域，封止加熱領域，封止後
平衡領域，徐冷領域を有するワーク加熱部上を、ワーク
フィーダ部によって順次移送される。また、前記ベース
に重ねられるキャップは、キャップ加熱送り部で予備加
熱された後、キャップ供給部によって反転させられて前
記ワーク加熱部の封止加熱領域にあるベース上に供給さ
れ、その後この封止加熱領域に配設された第一次加圧機
構によるキャップ加圧によって、ベースとキャップとの
ガラスによる気密封止が行われるとともに、第二次加圧
機構によるキャップ加圧でキャップのベースに対する平
行度が整えられ、かつ封止後平衡領域で金属のリードと
ガラスとのなじみを良好とし、さらに、徐冷領域でガラ
スの接着強度向上が図られていることから、ベースとキ
ャップとの封止信頼性は高くなる。また、本発明の封止
装置は加圧と熱処理によって封止を行うため、封止時間
の短縮が図れるとともに、封止装置の小型化も達成でき
る。また、本発明の封止装置はベースとキャップはそれ
ぞれ予備加熱され、相互に重なり合った後は、ガラスに
よる封止を確実にし、かつガラスの外み出しがないよう
に加圧位置の制限が設けられるとともに、所定荷重によ
る第一次加圧が行なわれ、その後、第二次加圧によって
キャップのベースに対する平行度が整えられていること
から、外観不良の生じない封止ができる。また、封止に
あっては、露点維持装置によって封止条件が連続式抵抗
加熱炉と同一レベルとなっているため、信頼度の高い封
止が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例による封止装置の模式的平面
図、第２図は同じく正面図である。また、第３図は同じ
く本発明の封止装置によって封止される製品の分解斜視
図、第４図は同じく他の製品の一部とその一部を収容す
る治具を示す斜視図、第５図および第６図は同じく本発
明の封止装置によって封止される製品例を示す断面図で
ある。また、第７図乃至第17図は本発明の封止装置の各
部を示す図であって、第７図はワークローダ部を示す断
面図、第８図はワーク加熱部を示す平面図、第９図は同
じく断面図、第10図はワーク加熱部における温度分布を
示すグラフ、第11図はキャップローダ部を示す模式的平
面図、第12図はキャップローダ部のキャップ加熱送り部
におけるキャップ送り装置を示す拡大断面図、第13図は
キャップ供給機構を示す拡大断面図、第14図は本封止装
置を示す模式的平面図、第15図は同じく側面図、第16図
は露点維持装置を示す模式図、第17図はワーク早送り部
である。

この実施例では、半導体装置の封止に本発明を適用した
例を示す。封止可能な半導体装置としては、第５図およ
び第６図に示されるようなものがある。すなわち、第５
図はFPG型の半導体装置であって、この半導体装置はセ
ラミックからなるパッケージ本体つまりベース（以下、
単にベースという）１と、このベース１の主面にガラス
（接合体）２を介して気密的に取り付けられた周辺に突
堤３を有するセラミックからなるキャップ（蓋）４と、
からなるとともに、前記ベース１とキャップ４との界面
部分からは金属製のリード５が突出している構造となっ
ている。また、前記ベース１の主面の窪み中央部にはチ
ップ（半導体素子）６が固定されているとともに、この
チップ６の図示しない電極と、これに対応するリード５
の内端とはワイヤ（導線）７で接続されている。

また、第６図は三層タイプのLCC型の半導体装置であっ
て、この半導体装置はセラミックからなるベース１上
に、セラミックからなる平坦な板状のキャップ４がガラ
ス２を介して気密封止された構造となっていて、前記ベ
ース１の主面の窪み中央部にチップ６が固定され、かつ
このチップ６の図示しない電極と、ベース１の段付面に
延在する導体層８部分とがワイヤ７で接続されている構
造となっている。また、前記導体層８はベース１の段付
面からベース内を延在して、ベース１の周面に迄延在
し、いわゆるリードレス型となっている。

この実施例の封止装置では適当な治具、たとえば、第４
図に示されるように、一定間隔に配列形成した収容窪み
９にベース１を収容する治具10を用いれば、後者のLCC
型の半導体装置の封止も行なえるが、前者のFPG型の半
導体装置の封止を行なう例について説明する。FPG型の
半導体装置の封止は、第３図に示されるように、最初
に、ベース１にリードフレーム11がガラス２によって取
り付けられるとともに、チップ６が固定され、かつワイ
ヤ７の接続が行なわれる（第５図参照）。その後、この
組み立てが完了したベース１にキャップ４が重ねられ、
かつ加圧加熱によって封止が行なわれる。なお、第３図
はベース１が裏返しの状態となっている図である。ま
た、封止の際、ベース１とキャップ４を接合するガラス
２は、ベース１およびキャップ４の両方にそれぞれ設け
られている。

つぎに、このようなFPG型の半導体装置の封止を行なう
封止装置について説明する。

この実施例による封止装置は、大別すると、第１図およ
び第２図り示されるように、組み立ての完了したリード
フレーム11で連結されたベース１（以下ワーク12と称す
る。）を供給するワークローダ部13、供給されたワーク
12に対して順次予備加熱，封止加熱，封止後のなじみ加
熱，徐冷を行なう領域を有するワーク加熱部14、前記ワ
ーク加熱部14上のワーク12を搬送するワークフィーダ部
15、前記ベース１上に重ねられるキャップ４を自動供給
するキャップローダ部16、前記キャップ４の搬送ならび
にキャップ４に被着されたガラス２を溶融するキャップ
加熱送り部17、搬送されてきたキャップ４を位置決め後
真空吸着にて保持して前記ベース１上に供給するキャッ
プ供給部18、前記ベース１とキャップ４とを加圧する本
封止部19、封止露点（θ−35℃以下）の確保のための露
点維持装置20、封止の完了した製品を搬出収納するアン
ローダ部21によって構成されている。また、封止の完了
したワーク12はワーク早送り部22によってアンローダ部
21のラック23内に収容される。なお、第１図における24
は操作パネル、第２図における25は温度制御パネル、26
は露点制御パネルである。

ワークローダ部13は、第７図に示されるような構造とな
っている。ワーク12はワークローダ部13から順次ワーク
加熱部14上に送り出される。ワークローダ部13はワーク
ローダ部13が収容されるラック23を２列配した構造とな
っていて、一方のラック23に収容されているワーク12が
全て払い出されると、切り換わり、他方のラック23から
ワーク12を払い出すようになっている。すなわち、機台
27の一部に取り付けられた一対の支持体28間には、ガイ
ド軸29が配設され、このガイド軸29には、支持ブロック
30が慴動自在に取り付けられている。また、この支持ブ
ロック30の上面には２組のワークローダ機構31が対称に
配設されている。また、これら２組のワークローダ機構
31のワーク払出しの切り換えは、前記支持ブロック30の
嵌合部32に一端が取り付けられたシャフト33のガイド軸
29の延在方向に沿う前後動によって行われるようになっ
ている。シャフト33の他端は前後動駆動モータによって
回転制御される回転円板34の一周縁部分に回転可能に取
り付けられているため、この回転円板34の回転によって
シャフト33は前後動する。

ワークローダ機構31にあっては、ワーク12を収容したラ
ック23は昇降台35上に配設されている。この昇降台35
は、昇降用モータ36によって正逆回転するドライブギヤ
37に噛み合って回転するドリブンギヤ38に固定されたネ
ジ軸39に螺合する昇降ブロック40に固定された昇降軸41
に固定されている。また、前記ネジ軸39の下端には一部
にスリット等を有する円板からなる検出板42が、前記検
出板42の一部周辺に臨む位置には図示しないセンサーが
それぞれ設けられ、前記検出板42の回転量が検出できる
ようになっている。したがって、このセンサーの検出に
よって前記昇降用モータ36の駆動が制御されるようにな
っている。また、ラック23の上方には送り出し爪43が配
設され、この送り出し爪43の軸44に沿う方向のタクト運
動によって、最上段のワーク12をワーク加熱部14上に送
り出すようになっている。なお、各部の支持構造は省略
する。

このようなワークローダ部13にあっては、一方のラック
23内から送り出し爪43によって順次ワーク12がワーク加
熱部14上に供給される。一方のラック23内のワーク12が
無くなると、前後動駆動モータによってワークローダ部
13は切り換えられ、続いて他方のラック23からワーク12
がワーク加熱部14上に順次押し出される。なお、この間
に空となったラック23は一方のワークローダ部13から取
り外されるとともに、ワーク12が充満されているラック
23が新に装着される。この結果、ラック切り替わり時点
にワーク12の供給が途切れることがないことから、ワー
ク加熱部14上にワーク12が一定間隔で並ぶため、ワーク
12の有無による温度変化が発生しなくなり、安定した信
頼性の高い封止、すなわち連続式抵抗加熱炉と同一の封
止効果が得られるようになる。

前記ワークローダ部13から送り出されたワーク12は、第
８図に示されるような細長い搬送シユート45上に載り、
ワーク間欠送り機構46によって間欠移送される。前記搬
送シユート45は、第９図に示されるように、上面中央に
沿って延在するリードフレーム収容溝48と、このリード
フレーム収容溝48の中央に沿って延在する深いベース収
容溝47とからなる搬送溝49を有していて、ワーク12のベ
ース１が前記ベース収容溝47内に入り、このベース１の
両側から延在するリードフレーム11部分が前記リードフ
レーム収容溝48内に入るようになっている。また、前記
搬送シユート45の上面両縁には、ガイド50が取付けられ
ている。また、この搬送シユート45は加熱ヒータ51と、
この加熱ヒータ51の両側に配設された補助ヒータ52とを
内蔵した加熱体53上に固定されているため、搬送用シユ
ート以外にワーク12を電熱加熱する加熱ブロックとして
の役割をも果たしている。したがって、搬送シユート45
は、加熱ブロックとシユートを兼用しているため、ワー
ク12の部分加熱がなくなり、ワーク12の全体の歪み（リ
ードフレーム11とガラス２との歪み）の除去が行える。

搬送シユート45は予備加熱領域a,封止加熱領域b,封止後
平衡領域（なじみによるリーク不良低減領域）c,徐冷領
域（ガラスの接着強度向上領域）ｄにより構成され、こ
れによる封止用温度カーブ（温度プロファイル）は、第
10図に示されるようになっている。すなわち、予備加熱
領域ａは昇温領域で、この領域でワーク12は450℃に加
熱される。また、前記封止加熱領域b,封止後平衡領域
（なじみによるリーク不良低減領域）ｃは、温度的には
450℃が維持される領域であるとともに、第８図に示さ
れるように、封止加熱領域ｂの供給位置Ａの位置ではワ
ーク12上にキャップ４が重ねられるようにして供給され
る。また前記封止加熱領域ｂの第一次加圧位置Ｂの位置
では、第一次加圧機構によってキャップ４に所定荷重が
加えられて本封止が成されるとともに、徐冷領域（ガラ
スの接着強度向上領域）ｄに入る第二次加圧位置Ｃの位
置では、第二次加圧機構によるキャップ加圧でキャップ
のベースに対する平行度が整えられるようになってい
る。また、ワーク12は前記封止後平衡領域（なじみによ
るリーク不良低減領域）ｃで60秒処理され、ガラス２の
接着性向上が図れる。前記徐冷領域（ガラスの接着強度
向上領域）ｄは、たとえば、ワーク12が60秒を費やして
移動する際、ワーク温度が450℃から300℃に亘って徐々
に降温する領域であり、熱膨張係数の異る金属であるリ
ード５とセラミックからなるベース１とを接合するガラ
ス２との間に歪を発生させないようになじませる働きを
する領域である。

一方、前記ワーク間欠送り機構46は前記搬送シユート45
の一側に沿って延在するシャフト54と、このシャフト54
に定間隔に配設された送り爪55とからなり、搬送シユー
ト45上のワーク12の搬送時は、前記シャフト54を中心に
回動して送り爪55の先端をワーク12の所定部に臨ませ、
その後のシャフト54の前進によってワーク12を１ピッチ
前進させるようになっている。ワーク12を１ピッチ前進
させた後、ワーク間欠送り機構46はシャフト54を逆回動
させて送り爪55の先端をワーク12から外すとともに、シ
ャフト54が１ピッチ後退し、次のワーク12の間欠送りに
備えるようになっている。

前記キャップローダ部16は第11図に示されるように、多
数のキャップ４を載置するキャップトレー56と、このキ
ャップトレー56の前端（同図では上部）にキャップトレ
ー56の縁に沿って配設されたベルトコンベア57と、この
ベルトコンベア57上に前記キャップトレー56上の整列載
置された一列のキャップ４を供給するプッシュ機構58を
有している。また、このキャップローダ部16は、前記ベ
ルトコンベア57の先端から１個ずつ送り出されたキャッ
プ４を受け取り、かつ移動させながら加熱するキャップ
加熱送り部17と、第13図に示されるように、このキャッ
プ加熱送り部17の先端から送り出されたキャップ４を受
け取り、かつ反転させて前記搬送シユート45の供給位置
Ａに供給するキャップ供給部18を有している。前記キャ
ップトレー56上には、キャップ４が縦横に整列載置され
ている。また、プッシュ機構58はキャップトレー56の前
端側に駆動制御されるアーム59と、このアーム59に慴動
自在に取り付けられた一対の支軸60と、この一対の支軸
60の前端に固定された押圧板61と、前記支軸60に装着さ
れかつ前記押圧板61を弾力的に支持するバネ62とからな
っている。前記アーム59は図示しない駆動モータの正転
によって前進し、キャップトレー56上に並ぶ一列のキャ
ップ４をベルトコンベア57上に押し出す。なお、この押
し出し動作（供給動作）は、ベルトコンベア57における
キャップ整列域の両側のキャップ載置位置に対面する位
置に配設されたキャップ前進検出センサ63によってキャ
ップ４が存在しないことを検出し、かつベルトコンベア
57におけるキャップ整列域から外れた位置に対応する位
置に配設されたキャップ終了検出センサ64によるキャッ
プ４の存在検出による時点で行なわれる。

一方、前記ベルトコンベア57の間欠駆動によって、キャ
ップ加熱送り部17の受け入れステーション65に送り込ま
れたキャップ４は、キャップ加熱送り部17のプッシャ66
によって供給方向と直交する方向に押し出される。この
方向には、第12図にも示されるように、キャップ加熱送
り部17のキャップ加熱ヒートブロック67が配設されてい
る。このキャップ加熱ヒートブロック67は、その上面に
キャップ４を搬送するための搬送溝68を有するととも
に、キャップ４を予備加熱するためにカートリッジヒー
タ69が嵌め込まれている。このカートリッジヒータ69に
よる加熱によって、ベース１の上面のガラス２は溶融
し、前記キャップ供給部18に送り込まれるようになって
いる。また、前記キャップ加熱ヒートブロック67上のキ
ャップ４は、キャップ間欠送り機構70によって前記プッ
シャ66で方向を変えたキャップ４を搬送するようになっ
ている。キャップ間欠送り機構70は、前記キャップ加熱
送り部17に沿って延在するアーム71と、このアーム71に
定間隔に取り付けられた送り爪72とからなっている。ま
た、前記搬送溝68の中央には前記送り爪72の先端が移動
できる逃げ溝73が設けられていて、キャップ４の搬送
時、前記送り爪72の先端がこの逃げ溝73内に入り、キャ
ップ４を押しながら移動できるようにして、正確確実に
キャップ４の搬送が行なえるようになっている。

また、アーム71は少なくとも一対の直立する支柱74に支
持されている。支柱74は、前記キャップ加熱ヒートブロ
ック67に対して平行に延在する一対のガイド軸75に慴動
自在に取り付けられた慴動ブロック76の上面に固定され
た支持筒77に、リニヤベアリング78を介して上下動（軸
方向移動）可能に取り付けられている。また、前記支持
筒77の一側面には上下用シリンダ79が固定されていて、
この上下用シリンダ79の駆動によって前記アーム71を押
し上げるようになっている。この上下用シリンダ79によ
るアーム71の押し上げ動作によって、前記キャップ加熱
ヒートブロック67の逃げ溝73に先端が入っていた送り爪
72は上昇し、キャップ加熱ヒートブロック67に沿って前
後運動しても、アーム71はキャップ加熱ヒートブロック
67上のキャップ４には接触しないようになっている。し
たがって、前記慴動ブロック76のガイド軸75に沿う前後
動運動と、上下用シリンダ79によるアーム71の昇降運動
の組み合わせによって、前記送り爪72はタクト運動する
ことから、搬送溝68上のキャップ４はキャップ間欠送り
機構70によって１ピッチずつ搬送される。なお、第12図
中のカバー80は露点維持装置20を構成するカバーであっ
て、このカバー80内の所望状態における露点が維持され
るようになっている。

他方、前記キャップ供給部18は、第13図に示されるよう
に、前記キャップ加熱ヒートブロック67の前端から送り
出されたキャップ４を、反転アーム81の先端の仮封止用
ヒートブロック82の主面に設けられた受け窪み83に受け
取るようになっている。この受け窪み83はキャップ４の
大きさに合せて精度よく加工されているため、キャップ
４が受け窪み83に入るだけで正確な位置決めが行なえる
ようになっている。したがって、仮封止時、すなわち、
キャップ４の供給位置は正確となる。また、前記仮封止
用ヒートブロック82の主面にはガイド溝84が設けられて
いる。このガイド溝84は前記キャップ加熱ヒートブロッ
ク67の搬送溝68から送り出されたキャップ４を前記ガイ
ド溝84に案内する役割を果す。また、前記受け窪み83の
底にはキャップ４を真空吸着して保持するための真空吸
着孔85が設けられている。また、前記仮封止用ヒートブ
ロック82にはカートリッジヒータ86が内蔵されていて、
保持したキャップ４の温度降下を防止するとともに、キ
ャップ４上のガラス２を溶融する。

さらに、この反転アーム81はその他端が正逆回転制御さ
れる支軸87に固定されている。このため、このキャップ
供給部18は、前記反転アーム81の180゜に及ぶ正転によ
って、第13図に示されるように、前記キャップ加熱ヒー
トブロック67の搬送溝68から受け取ったキャップ４を、
前記搬送シユート45の供給位置Ａに一時停止しているワ
ーク12にガラス２がワーク12のベース１上に接触するよ
うにして重ね合わせ供給する。その後、真空吸着保持動
作が解除され、キャップ４のベース１への供給がなされ
る。なお、このキャップ供給では1.5kg程度の荷重を掛
けて仮封止が行なわれる。また、前記仮封止用ヒートブ
ロック82のキャップ４供給時の降下高さ（下死点）を調
整できるように、反転アーム81には降下端が前記搬送シ
ユート45に当たるボルトからなるストッパ88が設けられ
ている。このため、このストッパ88を捩じってその突出
長さを調整することによって、仮封止用ヒートブロック
82は任意の高さに停止しかつキャップ４に荷重を付加す
ることができる。したがって、従来の連続抵抗加熱炉が
熱と時間によって封止を行なうのに対して、この実施例
の封止装置は熱と荷重によって封止を行なうようになっ
ているため、効率的な封止ができ、封止時間の短縮化
（たとえば、従来の封止時間の1/10以下となる。）が図
れる。また、この仮封止用加圧時間はタイマーによって
任意に設定が行なえるようにもなっている。

前記供給位置Ａで仮封止が行われたワーク12（仮封止以
後のワーク12はキャップ４が取り付けられたものであ
る。）は、前述のように、第14図に示されるように、次
のステーションの第一次加圧位置Ｂで第一次加圧機構89
によって本封止が行われるとともに、第一次加圧位置Ｂ
の次のステーションの第二次加圧位置Ｃで第二次加圧機
構90によってベース１とキャップ４との平行度調整が行
われる。前記第一次加圧位置Ｂにおける本封止は、仮封
止後に発生したガスの抜けによって生じたガラス部分の
ガス孔を、キャップ４をベース１に対して加圧すること
によって押し潰し、封止を完全にするものである。これ
によって気密性の信頼度が向上する。また、第二次加圧
位置Ｃにおいて行われる平行度調整は、キャップ４全体
に均一に荷重を加えることによって、キャップ４のベー
ス１に対する平行度を整え、外観形状を良好とするもの
である。さらに、前記仮封止および本封止ならびに平行
度調整にあっては、キャップ４に加える荷重の調整を行
ない、ベース１とキャップ４を接着するガラス２がベー
ス１とキャップ４とによって形成されるパッケージの外
表面から外み出さないようにする。これによって、リー
ドフレームによって一体化された状態にある複数のベー
スとキャップとからなるパッケージによる半導体装置
を、切断成形したりあるいはリードフレーム部分から分
断して所定箇所に実装したりする場合、切断成形装置の
切り刃等が、ガラスが外み出していないことからガラス
部分に接触することがなく、円滑に作業が行なえる特長
がある。

ところで、前記第一次加圧機構89および第二次加圧機構
90は相互に対称な構造となっている。したがって、第一
次加圧機構89および第二次加圧機構90の各部を説明をす
るにあたって、単に加圧機構と称し、第14図および第15
図を参照しながら、同一名称、同一付号を用いて各部を
説明することにする。

加圧機構はＬ字形の昇降体91の先端下部にカートリッジ
ヒータ92を内蔵した本封止加熱ブロック93を有してい
る。昇降体91は前記搬送シユート45の搬送溝49上に臨
み、下降すると、搬送シユート45上に載置静止された状
態にあるキャップ４上に載るようになっている。また、
前記昇降体91の他端および屈曲部はいずれも前記搬送シ
ユート45から外れるとともに、この部分でそれぞれ昇降
軸94で支持されている。昇降軸94はそれぞれリニヤベア
リング95を介して軸受96に垂直に支持されている。ま
た、一方の昇降軸94はその下端に受板97が取り付けられ
ている。この受板97は昇降制御用カム98に接触するカム
フオロワ99を一端に有するレバー100の他端に設けられ
たカムフオロワ101に接触している。したがって、前記
昇降軸94は前記レバー100が支軸102を中心に揺動する動
きによって昇降する。また、前記一方の昇降軸94にはバ
ネ取付板103が取り付けられるとともに、このバネ取付
板103には引張コイルバネ104の一端が取り付けられ、昇
降軸94、すなわち、本封止加熱ブロック93を下方に押し
下げるようになっている。したがって、本封止加熱ブロ
ック93のキャップ４を押し下げる荷重（押付力）は、こ
の引張コイルバネ104によって設定され、常に一定の荷
重による加圧が行なえるようになっている。また、前記
本封止加熱ブロック93の最降下高さを調整するための調
整ボルト105が前記昇降体91に螺装されている。この調
整ボルト105の先端は、第15図に示されるように、本封
止加熱ブロック93の降下に伴って前記搬送シユート45に
当接し、それ以上は下降しないようになっている。した
がって、前記調整ボルト105の昇降体91に対する突出長
さを調整することによって、キャップ４に対する荷重を
引張コイルバネ104で決定できる。なお、前記調整ボル
ト105はロックナット106によってロックされるようにな
っている。

第一・第二次加圧機構89,90で本封止が成されたワーク1
2は、ワーク早送り部22の早送り機構107によってアンロ
ーダ部21に時間節約のために早送りされ、アンローダ部
21のラック23内に送り込まれる。前記早送り機構107
は、第17図に示されるように、前記搬送シユート45上の
ワーク12を送り爪108で押すようになっている。前記送
り爪108は前記搬送シユート45に平行に配設されたガイ
ド軸109に慴動自在に取り付けられた可動体110の先端に
固定されている。また、前記可動体110は早送り用モー
タ111の正逆回転によって正逆回動するコンベア112にア
タッチメント113を介して固定されている。したがっ
て、この早送り機構107は、前記早送り用モータ111の正
転によって、送り爪108でワーク12をアンローダ部21へ
早送りした後、早送り用モータ111の逆転によって送り
爪108は元位置に後帰する。

また、この封止装置は、その封止に関与する領域は、第
16図に示されるように露点維持装置20によって露点維持
がなされている。すなわち、前記予備加熱領域a,封止加
熱領域b,封止後平衡領域（なじみによるリーク不良低減
領域）c,キャップ加熱送り部17は、第12図および第16図
に示されるようなカバー80で密閉されるように被われて
いる。この封止装置は、前記カバー80による密閉度を99
％以上とし、連続式抵抗加熱炉と同レベルの封止露点を
達成させている。この露点維持装置20は、何らかの原因
でカバー80内の露点が任意設定値よりも下がった場合、
装置に内蔵されている露点計114による検出によって、
非常バルブ115が開き、カバー80内に送り込む非常ドラ
イエアー116の流量を多くして露点を確保する。また、
この際、装置内の製品は自動的に払い出される。また、
露点が回復した場合、自動的に非常バルブ115が閉じ、
通常の供給部117から規定量のドライエアーを流すよう
になる。露点測定は封止部のみでなく、切り替えバルブ
によってカバー内の多数の検出点118を検出センサ119に
よって検出するようになっている。この結果、この実施
例による封止装置は封止露点の確保された封止品を製造
することができる。

その後、ベース１とキャップ４が封止されたワーク12は
早送り機構107によってアンローダ部21のラック23内に
収容される。

このような封止装置にあっては、リードフレーム11が取
り付けられかつチップボンディング，ワイヤボンディン
グが終了したベース１、すなわち、ワーク12は、予備加
熱領域a,封止加熱領域b,封止後平衡領域c,徐冷領域ｄを
有するワーク加熱部14上を、ワークフィーダ部15によっ
て順次移送される。また、前記ベース１に重ねられるよ
うにして供給されるキャップ４は、キャップ加熱送り部
17で予備加熱され、上面にあらかじめグレーズされたガ
ラス２が溶かされた状態となると、キャップ供給部18に
よって反転させられて前記ワーク加熱部14の封止加熱領
域ｂにあるワーク12のベース対応部上に供給され、その
後この封止加熱領域ｂに配設された第一次加圧機構89に
よるキャップ加圧によって、ベース１とキャップ４との
ガラス２による気密封止が行われるとともに、第二次加
圧機構90によるキャップ加圧でキャップ４のベース１に
対する平行度が整えられ、かつ封止後平衡領域ｃで金属
のリード５とガラス２とのなじみを良好として歪が残留
しないようにし、さらに、徐冷領域ｄでガラス２の接着
強度向上が図られる。その後、ベース１とキャップ４が
封止されたワーク12は早送り機構107によってアンロー
ダ部21のラック23内に収容される。

また、本発明による封止装置は、前述のように、仮封止
後に第一次加圧機構89によってベース１とキャップ４と
の間の加圧によるガス抜け孔等の封止不良箇所の解消化
が図られて気密性が向上するとともに、第二次加圧機構
90による第二次加圧によって、ベース１に対するキャッ
プ４の平行度が修正されるため、外観的にも優れた製品
となる。

また、本発明の封止装置は、従来装置のような加熱温度
と処理時間による加熱とは異なり、加圧と加熱処理によ
って封止を行うため、封止時間の短縮が図れるととも
に、封止装置の小型化も達成できる。また、本発明の封
止装置はベース１とキャップ４が相互に重なり合った後
は、ベース１に対するキャップ４の加圧位置高さの制限
が設けられていることから、封止によるガラスの外み出
しが生じないようになっている。また、本発明者の封止
装置は、封止にあって、露点維持装置によって封止条件
が連続式抵抗加熱炉と同一レベルとなっているため、信
頼度の高い封止が可能となる。

〔効果〕

（１）本発明の封止装置は、リードフレームが取り付け
られかつチップボンディング，ワイヤボンディングが終
了したベース、およびこのベースに重ね合わされるキャ
ップをそれぞれ加熱させておき、表面のガラスが溶けた
キャップを前記ベースにガラスを介して重ね合わせ、キ
ャップをベースに対して加圧するとともに、所定露点下
で封止を行なうことから、再現性が高くかつ信頼度の高
い封止ができるという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の封止装置は、各動作
は全て自動化されているため、組立工数の低減，作業人
員の軽減が達成できるという効果が得られる。

（３）ガラス封止の濡れ性は加熱温度，接着時の合わせ
荷重，処理時間の順で関与するが、従来の連続式抵抗加
熱炉が温度と時間で封止処理するのに対して、本発明の
封止装置は、加熱温度と合わせ荷重で封止が行われてい
ることから封止時間が短くでき、生産性向上を達成する
ことができるという効果が得られる。

（４）上記（３）により、本発明の封止装置は、加熱部
の小型化が図れることから、省電力化（省電力化75％）
が達成できるという効果が得られる。

（５）上記（３）により、本発明の封止装置は、加熱加
圧方式であることから、装置の小型化が達成でき、封止
装置の据え付け面積の軽減が図れるため、作業場におけ
るスペース効率が向上するという効果が得られる。

（６）本発明の封止装置は、本封止における第一次加圧
時、仮封止後にパッケージ内で発生したガスの抜けによ
るガラス内のガス抜け孔をその加圧によって解消するた
め、気密封止の信頼度向上が達成できるという効果が得
られる。

（７）本発明の封止装置は、本封止における第二次加圧
時、ベースに対するキャップの平行度が修正されるた
め、外観的にも高い品質の製品を提供することができる
という効果が得られる。

（８）本発明に封止装置にあっては封止直後にワークは
温度平衡領域を通過（450℃で60秒）するようになって
いるため、ガラス接着性が向上し、気密性向上が達成で
きるという効果が得られる。

（９）本発明の封止装置にあっては、ワークは温度平衡
領域を通過した後、徐冷領域（450〜300℃の温度下を60
秒で通過する領域）を通過するため、金属であるリード
とガラスとの接着性が向上し、気密性が高くなるという
効果が得られる。

（10）本発明の封止装置は、ベースへキャップを押し付
けるに際して、その押し付け高さをストッパや調整ボル
トで設定しているため、ベースとキャップを接合するガ
ラスの厚さが一定となるとともに、ベースとキャップと
からなるパッケージの表面からガラスが不必要に外み出
すようなことがなくなることから、リードフレームの不
要部分の切断除去およびリード成形時に、切断成形装置
の切り刃等が、パッケージからガラスが外み出していな
いことによってガラスに当接することがなくなり、切断
成形作業が円滑となるとともに、作業性の向上，切り刃
の長寿命化が達成できるという効果が得られる。

（11）本発明の封止装置にあっては、ベースはリードフ
レームに取り付けられて連続体として取り扱われ、治具
を必要としないため、設備費の軽減が達成できるという
効果が得られる。

（12）上記（10）により、本発明の封止装置は治具を使
用しないため、治具の精度に封止精度が左右されること
がなく、高精度な封止が行なえるという効果が得られ
る。

（13）上記（１）〜（12）により、本発明の封止装置に
よれば、高精度かつ高歩留りな封止が自動的かつ省設
備，省エネルギー下で行なえるため、封止コストの大幅
な低減が達成できるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、前記搬送シユ
ートにおけるヒートブロックはワークを送る時のみ下降
し、ワークが停止したら再度上昇してワークを加熱する
構造でも、前記実施例同様な効果が得られる。また、キ
ャップの供給方法はキャップを１列づつ送る方法でも縦
積みによる方法でも前記実施例同様な効果が得られる。
また、キャップを封止する方向はワークのリードが上向
きになるように流して、上方からキャップを相対的に降
下供給して封止する方法でも、ワークを下向きに流し、
下方からキャップを相対的に上昇供給し封止する方法で
も前記実施例同様な効果が得られる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるフラットパッケージ
ガラス構造の半導体装置の製造技術に適用した場合によ
いて説明したが、本発明はそれに限定されるものではな
く、たとえば、LCC構造の半導体装置あるいはガラス封
止技術などに適用できる。

本発明は少なくとも接合材を用いて本体と、この本体に
重ねられる蓋との接合を図る技術に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による封止装置の模式的平面
図、 第２図は同じく平面図、 第３図は同じく本発明の封止装置によって封止される製
品の分解斜視図、 第４図は同じく他の製品の一部とその一部を収容する治
具を示す斜視図、 第５図は同じく本発明の封止装置によって封止される製
品を示す断面図、 第６図は同じく本発明の封止装置によって封止される他
の製品を示す断面図、 第７図は同じくワークローダ部を示す断面図、 第８図は同じくワーク加熱部を示す平面図、 第９図は同じく断面図、 第10図は同じくワーク加熱部における温度分布を示すグ
ラフ、 第11図は同じくキャップローダ部を示す模式的平面図、 第12図は同じくキャップローダ部のキャップ加熱送り部
におけるキャップ送り機構を示す拡大断面図、 第13図は同じくキャップ供給装置を示す拡大断面図、 第14図は同じく本封止装置を示す模式的平面図、 第15図は同じく側面図、 第16図は同じく露点維持装置を示す模式図、 第17図は同じくワーク早送り部である。 １……ベース（パッケージ本体）、２……ガラス（接合
材）、３……突堤、４……キャップ（蓋）、５……リー
ド、６……チップ（半導体素子）、７……ワイヤ（導
線）、８……導体層、９……収容窪み、10……治具、11
……リードフレーム、12……ワーク、13……ワークロー
ダ部、14……ワーク加熱部、15……ワークフィーダ部、
16……キャップローダ部、17……キャップ加熱送り部、
18……キャップ供給部（キャップ供給手段）、19……本
封止部、20……露点維持装置（露点維持手段）、21……
アンローダ部、22……ワーク早送り部、23……ラック、
24……操作パネル、25……温度制御パネル、26……露点
制御パネル、27……機台、28……支持体、29……ガイド
軸、30……支持ブロック、31……ワークローダ機構、32
……嵌合部、33……シャフト、34……回転円板、35……
昇降台、36……昇降用モータ、37……ドライブギヤ、38
……ドリブンギヤ、39……ネジ軸、40……昇降ブロッ
ク、41……昇降軸、42……検出板、43……送り出し爪、
44……軸、45……搬送シユート（パッケージ搬送手
段）、46……ワーク間欠送り機構、47……ベース収容
溝、48……リードフレーム収容溝、49……搬送溝、50…
…ガイド、51……加熱ヒータ、52……補助ヒータ、53…
…加熱体、54……シャフト、55……送り爪、56……キャ
ップトレー、57……ベルトコンベア、58……プッシュ機
構、59……アーム、60……支軸、61……押圧板、62……
バネ、63……キャップ前進検出センサ、64……キャップ
終了検出センサ、65……受け入れステーション、66……
プッシャ、67……キャップ加熱ヒートブロック（キャッ
プ搬送手段）、68……搬送溝、69……カートリッジヒー
タ（加熱体）、70……キャップ間欠送り機構、71……ア
ーム、72……送り爪、73……逃げ溝、74……支柱、75…
…ガイド軸、76……慴動ブロック、77……支持筒、78…
…リニヤベアリング、79……上下用シリンダ、80……カ
バー、81……反転アーム、82……仮封止用ヒートブロッ
ク、83……受け窪み、84……ガイド溝、85……真空吸着
孔、86……カートリッジヒータ、87……支軸、88……ス
トッパ、89……第一次加圧機構（一次加圧手段）、90…
…第二次加圧機構（二次加圧手段）、91……昇降体、92
……カートリッジヒータ、93……本封止加熱ブロック、
94……昇降軸、95……リニヤベアリング、96……軸受、
97……受板、98……昇降制御用カム、99……カムフオロ
ワ、100……レバー、101……カムフオロワ、102……支
軸、103……バネ取付板、104……引張コイルバネ、105
……調整ボルト、106……ロックナット、107……早送り
機構、108……送り爪、109……ガイド軸、110……可動
体、111……早送り用モータ、112……コンベア、113…
…アタッチメント、114……露点計、115……非常バル
ブ、16……非常ドライエアー、117……供給部、118……
検出点、119……検出センサ、ａ……予備加熱領域、ｂ
……封止加熱領域、ｃ……封止後平衡領域（なじみによ
るリーク不良低減領域）、ｄ……徐冷領域（ガラスの接
着強度向上領域）、Ａ……供給位置、Ｂ……第一次加圧
位置、Ｃ……第二次加圧位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 治 長野県小諸市大字柏木字東大道下190番地 株式会社日立製作所高崎工場小諸分工場 内 (56)参考文献 特開 昭56−1548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−128719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−19831（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−128719（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ半導体チップが搭載されかつリー
   ドフレームに固定されたパッケージ本体とこれに接合材
   を介して取り付けられるキャップとを一体化する半導体
   装置の封止装置であって、 前記複数のパッケージ本体が固定されたリードフレーム
   を搬入端から搬出端に向けて搬送するとともに前記パッ
   ケージ本体が加熱する加熱体が設けられたパッケージ搬
   送手段と、 上面に前記接合材が塗布された前記キャップを前記パッ
   ケージ搬送手段に向けて搬送するとともに前記キャップ
   を加熱する加熱体が設けられたキャップ搬送手段と、 前記キャップ搬送手段に搬出端にまで搬送された前記キ
   ャップを前記パッケージ搬送手段上の前記パッケージに
   上面を下面に反転させて載置するキャップ供給手段と、 前記パッケージ本体の上に載置された前記キャップを加
   圧する加圧手段と、 前記パッケージ搬送手段および前記キャップ搬送手段と
   これらを覆うカバーとの間により形成される空間に乾燥
   空気を供給する露点維持手段とを有することを特徴とす
   る半導体装置の封止装置。
2. 【請求項２】前記パッケージ搬送手段は、前記搬入端か
   ら搬出端に向けて予備加熱領域、封止加熱領域、封止後
   平衡領域および徐冷領域を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の半導体装置の封止装置。
3. 【請求項３】前記加圧手段は前記パッケージ本体の上に
   載置された前記キャップを仮封止する一次加圧手段と、
   この一次加圧手段により仮封止された前記キャップを再
   度加圧して前記キャップと前記パッケージ本体との平行
   度を調整する二次加圧手段とを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体装置の
   封止装置。