JPH0878445A - 封止気密パッケージおよびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケージ内の水分量が低減された電子部品
素子を収納した封止気密パッケージおよびその作製方法
を提供する。 【構成】 パッケージ内の水分量が低減された、電子部
品素子を収納した封止気密パッケージであって、エポキ
シ樹脂を主剤とし、酸無水物基を１個以上有する化合物
を硬化剤とする熱硬化性樹脂組成物をパッケージ内部に
ポッティングしたことを特徴とする。このパッケージ内
の水分量が低減された封止気密パッケージは、パッケー
ジ内部に電子部品素子を配置し、上記の熱硬化性樹脂組
成物をパッケージ内部にポッティングした後、蓋材によ
り熱硬化性接着剤を介してパッケージを封止することに
よって作製される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子、水晶振
動子、またはレーザピックアップ等の電子部品素子を収
納して気密に封止した封止気密パッケージおよびその作
製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固体撮像素子、水晶振動子な
どの電子部品素子を収納した樹脂封止気密パッケージを
作製するに際しては、電子部品素子を、凹部形状を持つ
セラミック製等のパッケージに収納した後、蓋材を接着
剤を介して接合し、封止する方法が用いられている。上
記のようなパッケージの封止方法においては、予めパッ
ケージ内部に存在している水分が、パッケージ内部にわ
ずかに残ったまま封止されたり、封止後、水分が外部よ
り主に接着剤中や接着界面を通してパッケージ内部に進
入することがあった。その結果、半導体素子の劣化が促
進されたり、水晶振動子の周波数特性に影響を及ぼすな
ど、残留または進入した水分によって電子部品素子の信
頼性が低下するという問題があった。また、従来、封止
に用いられる接着剤を改良することにより外部からの水
分の進入を抑えることが試みられており、特に有機接着
剤について研究がなされているが、有機接着剤の場合、
水分の進入速度が若干遅くなる程度であり、十分な結果
が得られなく、また、その際、封止直後にパッケージ内
部に残存した水分については何等考慮が払われていなか
った。他方、封止直後の水分に関しては、従来から、例
えば、封止を行う雰囲気を完全に窒素置換し、予備乾燥
を行って、パッケージ表面などに吸着した水分を除去し
た後、封止を行う方法が知られている。しかしながら、
この方法は、コストが高くなる上に、封止後の水分の進
入に対しては効果がない等、不利な点があり、あまり有
効な方法ではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の上記
実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パッ
ケージ内の水分量が低減された電子部品素子を収納した
封止気密パッケージおよびその作製方法を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、検討の結
果、蓋材を用いてセラミック製パッケージを気密封止す
る際に、特定の樹脂組成物をパッケージ内部にポッティ
ングすることにより、パッケージ内部に封止直後存在し
ていた水分が減少するだけでなく、封止後外部より進入
してきた水分をも減少させることができ、その結果内部
に収納した電子部品素子の信頼性を向上させることがで
きることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、パッケージ内の水分
量が低減された、電子部品素子を収納した封止気密パッ
ケージであって、エポキシ樹脂を主剤とし、酸無水物基
を１個以上有する化合物を硬化剤とする熱硬化性樹脂組
成物をパッケージ内部にポッティングしたことを特徴と
する。また、本発明のパッケージ内の水分量が低減され
た封止気密パッケージの作製方法は、パッケージ内部に
電子部品素子を配置し、エポキシ樹脂を主剤とし、酸無
水物基を１個以上有する化合物を硬化剤とする熱硬化性
樹脂組成物をパッケージ内部にポッティングした後、蓋
材により熱硬化性接着剤を介してパッケージを封止する
ことを特徴とする。

【０００６】以下、本発明を図面を参酌して詳細に説明
する。図１は、本発明に用いるパッケージの斜視図の断
面構造を示す図である。図において、パッケージ２内に
電子部品素子、例えば半導体チップ３を収納し、電気的
配線が終った後、パッケージ２内の電子部品素子の機能
に邪魔にならない場所、例えば四隅に、エポキシ樹脂を
主剤とし、酸無水物基を１個以上有する化合物を硬化剤
とする熱硬化性樹脂組成物１をポッティングする。その
後、接着剤が予め塗布された蓋材（図示しない）で覆
い、加熱することによりパッケージを封止する。このと
き加わる熱により、パッケージ内部にポッティングされ
た熱硬化性樹脂組成物も反応すると同時に、内部に存在
する水分を吸収する。また、封止後の進入する水分もポ
ッティングした熱硬化性樹脂組成物に吸収され、パッケ
ージ内の水分量が低減された封止気密パッケージが得ら
れる。

【０００７】本発明において、ポッティングに用いる熱
硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤である酸
無水物基を１個以上有する化合物とを必須の構成成分と
して含有する。本発明において、使用するエポキシ樹脂
は特に限定されないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ
樹脂などがあげられる。これらの樹脂のうち、室温で液
状のものがポッティングが容易に実施できるので好まし
い。しかしながら、固形のエポキシ樹脂でも、例えば、
液状のエポキシ樹脂と混合したり、或いは、反応性希釈
剤を添加することによって使用することが可能であり、
例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂や、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂などの一般に固形のエ
ポキシ樹脂等を用いることもできる。また、ポッティン
グする際の温度を上昇させることによって、使用する樹
脂の粘度を下げて使用すれば、室温で固形のエポキシ樹
脂を用いることができ、さらに液状硬化剤や反応性希釈
剤中に固形のエポキシ樹脂を分散して用いることもでき
る。

【０００８】本発明で使用されるエポキシ樹脂の硬化剤
としては、酸無水物基を１個以上有する化合物が使用さ
れる。具体的には、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、
芳香族酸無水物、ハロゲン置換酸無水物などの酸無水物
があげられる。さらに具体的な化合物として、無水トリ
メリット酸、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテ
ート、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテー
ト、ドデセニル無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル
酸、無水マレイン酸、ジクロロフタル酸無水物等があげ
られる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、混合
して用いてもよい。

【０００９】本発明においては、上記エポキシ樹脂およ
び酸無水物基を有する化合物のほかに、必要に応じて、
反応性希釈剤、反応促進剤、充填剤、カップリング剤等
を配合することができる。反応性希釈剤としては、熱硬
化性樹脂組成物の粘度調整を行うことができ、パッケー
ジを封止する際にガス化して収納された電子部品素子の
特性に影響を与えないものであれば、如何なるものでも
使用することができる。具体的には、グリシジル基を有
する化合物、例えば、日本化薬社製ＢＲ−２５０などを
あげることができる。反応促進剤としては、エポキシ樹
脂と酸無水物基を有する化合物の反応を調整するもので
あれば、如何なるものでも使用することができる。具体
的には、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウ
ンデシルイミダゾール等のイミダゾール類、ｍ−フェニ
レンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、３フッ化
ホウ素・モノエチルアミン等のアミン類、トリフェニル
ホスフィン等をあげることができる。充填剤としてはシ
リカ、石英粉、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化マグネ
シウム等をあげることができる。

【００１０】本発明において用いる熱可塑性樹脂組成物
は、前記エポキシ樹脂、酸無水物基を含む化合物、およ
び必要に応じて配合されるその他の成分を混合すること
により製造することができる。主剤のエポキシ樹脂に対
する酸無水物の配合割合は、等量比０．２〜５００の範
囲、好ましくは０．５〜１０の範囲に設定される。一般
にエポキシ樹脂を完全に硬化させるためには酸無水物を
等量比０．９前後で配合することが公知であるが、本発
明における熱硬化性樹脂組成物は、パッケージ内部の水
分を低減する目的で使用されるため、必ずしも完全硬化
する必要がなく、収納された電子部品素子に影響を与え
ない程度に硬化反応が進んでいれば問題はない。したが
って、配合する酸無水物の量が等量よりかなり少ない場
合でも、ポッティング樹脂が架橋して高粘度となり、液
だれや滲み出し、または気化した成分により収納された
電子部品素子や配線を汚染して信頼性に悪影響を及ぼす
という問題がない。また、逆に酸無水物の配合量を等量
より過剰とした場合でも、前記と同様の理由から収納さ
れた電子部品素子や配線を汚染して信頼性に悪影響を及
ぼすという問題がない。

【００１１】また、通常、エポキシ樹脂と酸無水物との
反応を完全に行うためには、比較的長時間の加熱が必要
であるが、本発明では、特に熱硬化性樹脂組成物のみを
反応させるための加熱工程は、必要でない。なぜなら
ば、蓋材とパッケージを接着剤を介して封止する場合に
おける加熱によっても、ポッティングした熱硬化性樹脂
組成物はある程度反応し、仮に未反応成分が残存した場
合でも、エポキシ樹脂が架橋して熱硬化性樹脂組成物が
高粘度となり、液だれや滲み出し、または気化した成分
により収納された電子部品素子や配線を汚染して信頼性
に悪影響を及ぼすことがなくなるからである。

【００１２】本発明において、ポッティングに用いる熱
硬化性樹脂組成物の形態は、予め配合を行った１液型が
好ましいが、エポキシ樹脂の保存性の向上などのため２
液型とし、ポッティングする前にブレンドする形態のも
のでもよく、また、２液の状態でパッケージ内にポッテ
ィングし、パッケージの中で混ざり合う形態のものでも
よい。

【００１３】上記熱硬化性樹脂組成物をパッケージ内に
ポッテイングする場合、液状の樹脂組成物を滴下する方
法は、予め熱硬化性樹脂組成物を充填したシリンジより
ディスペンスする方式が自動化に適しているため好まし
いが、他の方式によってパッケージ内にポッティングし
てもよい。また、本発明における上記熱硬化性樹脂組成
物の粘度は、室温にて液状のものが好ましく、特に２５
℃において１〜１，０００，０００センチポイズの範囲
が好ましい。しかしながら、室温において固形であって
も加熱して液状になるものであれば、本発明において使
用可能である。

【００１４】

【作用】本発明においては、熱硬化性樹脂組成物とし
て、エポキシ樹脂および酸無水物基を１個以上有する化
合物を硬化剤として含有するものを、パッケージ内にポ
ッティングした後、パッケージと蓋材を熱硬化性接着剤
を介して加熱し気密封止するが、それによって熱硬化性
樹脂組成物のエポキシ樹脂と硬化剤とが架橋反応を行う
と共に、硬化剤が水分と反応するようになる。したがっ
て、パッケージ内に残存した水分および封止後に外部か
ら進入した水分が、熱硬化性樹脂組成物に吸収され、パ
ッケージ内の水分量が低減された状態になり、パッケー
ジ内に収納した電子部品素子の信頼性が向上する。

【００１５】

【実施例】

実施例１〜３ パッケージとして、０．１２ｍｍ³ の内容積を持つアル
ミナセラミック製のものを使用した。また、蓋材とし
て、１０×１０×０．７ｔ（ｍｍ）のホウケイ酸ガラス
を使用し、蓋材の周縁部に１ｍｍ幅で封止用の熱硬化性
接着剤を塗布し、加熱して半硬化状態としたものを準備
した。なお、封止用の熱硬化性接着剤は「巴川製紙所製
エレファンＣＳ」を使用した。前記セラミックパッケー
ジに電子部品素子として、水晶振動子を用いた水晶発振
回路素子を搭載し、水晶発振回路素子の端子部とパッケ
ージのパッド部とを銅線とハンダ付けして電気的に接続
した。次いで、前記セラミック製パッケージのステージ
部の四隅に、表１に示す構成成分よりなる熱硬化性樹脂
組成物を、その合計量が１０ｍｇになるようにポッティ
ングした。後記表１において酸無水物は、エポキシ樹脂
のエポキシ基と当量で反応する配合量とし、また、触媒
を用いる場合の添加量は、エポキシ樹脂の１００重量部
に対する重量部として記載した。その後、前述した予め
準備した接着剤付き蓋材をパッケージ開口部を覆うよう
に設置し、１ｋｇの荷重をかけた状態で１１０℃／１時
間の加熱に引き続き１５０℃／２時間加熱して接着剤を
硬化させ、気密封止を行った。

【００１６】この時、封止したパッケージはグロスリー
クテストを行って封止不良のないことを確認後、プレッ
シャークッカーテストにより加速試験を行った。なお、
プレッシャークッカーテストは、１０５℃、１００％Ｒ
Ｈの条件下で行い、それぞれの試験時間は表２に示す通
りであった。水分量の評価は、パッケージ内部のガス成
分をＧＣ−ＭＳによって定量し、封止初期にパッケージ
内に存在する水分および加速試験後の水分を測定して行
った。また、結露の有無は、プレッシャークッカーテス
トの９０時間経過後のパッケージについて行った。すな
わちそのパッケージを冷却し、そのときに蓋材に発生す
る結露の有無を確認した。評価は、結露の発生したもの
を×印、結露のなかったものを○印で記した。以上の結
果を後記表２に示す。

【００１７】比較例１〜３ 実施例と同じく、セラミック製パッケージをホウケイ酸
ガラス製の蓋材を使用し、同一の封止用接着剤を塗布
し、加熱して半硬化状態としたものを準備した。比較例
１の場合は、上記実施例とは異なり、パッケージ内に熱
硬化性樹脂組成物をポッティングしなかった。また、比
較例２および３の場合は、それぞれ表１に示す組成の熱
硬化性樹脂組成物を用い、上記実施例の場合と同様に、
前記セラミックパッケージのステージ部の四隅に、その
合計量が１０ｍｇになるようにポッティングした。その
後、実施例と同様に予め準備した接着剤付き蓋材をパッ
ケージ開口部を覆うように載置し、１ｋｇの荷重をかけ
た状態で１１０℃／１時間の加熱に引き続き、１５０℃
／２時間加熱して接着剤を硬化させ、封止を行った。ま
た、その後、グロスリークテストおよびプレッシャーク
ッカーテスト等を、上記実施例の場合と全く同一の条件
で行い、また、パッケージ内部の水分測定方法および結
露の有無による評価方法も実施例と同様に行った。これ
らの結果を表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明の電子部品素子を収納した封止気
密パッケージは、上記のようにエポキシ樹脂を主剤と
し、酸無水物基を１個以上有する化合物を硬化剤とする
熱硬化性樹脂組成物をパッケージ内部にポッティング
し、蓋材により熱硬化性接着剤を介してパッケージを封
止することにより作製されるから、パッケージ内の酸無
水物が、パッケージを封止した際に初めから存在する水
分や、後から封止用接着剤層を介して進入してくる水分
を吸収することができる。したがって、封止後のパッケ
ージ内の水分量は極めて少なくすることができ、固体撮
像素子、水晶振動子、レーザーピックアップ等の周囲の
水分量によりその機能が低下する電子部品素子の信頼性
を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に用いるパッケージの斜視図の断面を
示す図である。

【符号の説明】

１…熱硬化性樹脂組成物、２…パッケージ、３…半導体
チップ（断面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 (72)発明者 栃平 順 静岡県静岡市用宗巴町３番１号 株式会社 巴川製紙所電子・ディスプレイ材料研究所 内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品素子を収納した封止気密パッケ
   ージにおいて、エポキシ樹脂を主剤とし、酸無水物基を
   １個以上有する化合物を硬化剤とする熱硬化性樹脂組成
   物をパッケージ内部にポッティングしたことを特徴とす
   るパッケージ内の水分量が低減された封止気密パッケー
   ジ。
2. 【請求項２】 パッケージ内部に電子部品素子を配置
   し、エポキシ樹脂を主剤とし、酸無水物基を１個以上有
   する化合物を硬化剤とする熱硬化性樹脂組成物をパッケ
   ージ内部にポッティングした後、蓋材により熱硬化性接
   着剤を介してパッケージを封止することを特徴とするパ
   ッケージ内の水分量が低減された封止気密パッケージの
   作製方法。