JPS6043013B2 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置の製造装置にかゝり、特に半導体
装置におけるパッケージの封止装置の改良に関する。

半導体装置の一例に第１図に示す如きパッケージ１に半
導体素子を配設して形成してなるものに、第２図に示す
キャップ２を封着して形成されるものがある。

第１図はパッケージの斜視図、第２図ａはキャップを第
１図のパッケージと同じ角度から視た斜視図、同図をは
同図ａと直角方向（図ａは俯角、図ｂは仰角）から視た
斜視図にて示される。そして封着のためのセラミックス
でなるパッケージ１の上面の金属化層１ａの構成はＷ・
メタライズ層、めつきニッケル層（金層が表層）の積層
層にてなり、キャップ２はＫＯＶ板２ａにてなり前記パ
ッケージの金属化層１ａと対向”する部位にめつき金層
と金すゞ層（金８仄すゞ２０にてなる箔）２ｂが設けら
れてなる。上述の如くなる半導体装置の封止は第３図に
概略を側面図によつて示す如き加熱炉３にパッケージと
キャップとを対接せしめて挿入することにより達成され
る。

上記加熱の一定化と工程の自動化のためにベルトコンベ
ヤ４が設けられ、これにパッケージとキャップとクリッ
プにて加圧挾持せしめて載置し送入される。第４図にク
リップ５によつて挾持されたパッケージ１とキャップ２
との状態を概略の断面図によつて示す。なお、加熱は非
酸化性雰囲気中において行なう必要から加熱炉中にはガ
ス導入管３ａ）ガス排出管３ｂとを配し、炉内にＮｏ、
フォーミングガス（Ｎｏとルの混合気）ガス、Ｈ２等を
流通せしめるとともに、さらに外側（出入口）にはガス
カーテン形成のため配管３１、３ｍを配して炉内へ不所
望の外気の流入の防止と、被処理部材に附着のおそれの
あるリント（ごみ）等の除去とをはかる如くなる。上記
従来の加熱炉方式の封止装置には次にあげる欠点がある
。

すなわち、（１）加熱炉設備の占めるスペースが大きい
。

一例の（長さ）×（幅）が圃×０．７ｍを占める。（２
）加熱炉に消費される電力、使用ガス量が大きく高価で
ある。一例の上記大きさの炉が最低必要であり、これに
用いられる電力は２０ＫＶＡ１ガス流量３０００１／Ｈ
以上である。（３）封止不良率が高い。

パッケージ、封着用金属部材（またはんだ）、キャップ
の汚れおよび組立工程中に発生する金属部材の酸化によ
り１ぬれョが悪く、完全な気密封止が得にくい。（４）
加熱炉の昇温に時間がか）り、また温度のコントロール
が困難である。

また、この温度は雰囲気ガスの流量によつても若干支配
される。この発明は上記従来の欠点に対し、これを改良
する半導体装置の製造装置を提供するものてある。この
発明にか）る半導体装置の製造装置は下記の構成要件を
備えて半導体装置のパッケージにキャップを封着する如
くなる。

（ａ）気密になソー端に雰囲気ガスの導入口、他端に排
気口を備えた封止チャンバー。

（ｂ）前記封止チャンバーに内装され一端がパッケージ
の供給部、他端が取出部にして、前記の各々に連接し中
間がパッケージの加熱部になる一連のパッケージ送り封
止ステージ。

（Ｃ）集積されたパッケージを前記パッケージ送り封止
ステージに送出するパッケージ送出機構。

（ｄ） 一端がブロック部に形成された針部でなるキー
ヤツプ加重用錘の針部を自在に挿通する垂直の吸引孔を
有し、前記キャップ加重用錘を吸引孔に挿通しブロック
部にて懸架するとともに下面にキャップをその周縁にて
把持するコレットと、前記ブロック部よりも小径の吸引
口を有し．かつ前記吸引口からの吸引により錘が上下す
るための空間部を設けたコレットホルダを含み、前記錘
によりキャップを加圧しつ）揺動せしめる加圧揺動機構
。次にこの発明を一実施例の半導体装置の封止装一置に
つき図面を参照して詳細に説明する。

まず、第５図に示される封止装置の概要を示す上面図に
おいて、１１は気密になる封止チャンバーで雰囲気ガス
の導入口１１ａよりＮ２または（Ｎ２９Ｏ％，Ｈ２ｌＯ
％）の混合ガスを上記池ヤンバ内にフローせしめる。１
１ｂは上記ガスの排出口である。

また１０は上記チャンバ内に配された操作台を示す。次
に１２は一連になるパッケージ送り封止ステージで、始
端はパッケージの供給部１２ａになり、予めマガジンに
充填されたパッケージ１，１″・・・をマガジン（図示
省略）より１個づつ所定のインデックスにて前記供給部
１２ａ上に押出し配置する。図中１３はパッケージを送
るための押゛し台で１インデックス毎にカム（図示省略
）にて所定長押す。これによりパッケージはステージ１
２上を進行してステージ中間部の加熱部１２ｂ上に連設
する。加熱部１２ｂは初めはパッケージの予熱部にて接
合する金属層の溶融温度より低く設けられ、逐次上昇し
て最終の加熱ヘッドないしその１〜２ヘッド前から接合
金属の溶融温度に至する如くなる。そして、最終の加熱
ヘッドにて第５図ないし第９図に示される封着ヘッドに
入る。封着ヘッダー１２ｃは第７図に封着体２０が送り
レール（ヒータ台）１４上に載つた状態を示す断面図、
第８図に封着ヘッダ部の上面図、第９図に封着ヘッダ部
の要部を側面断面図にて示す如くなる。すなわち、封着
ヘッダーにてパッケージ１はヒータの送りレール１４に
て加熱されるとともに上部にキャップ２を載せ、パッケ
ージ上面の金属化層１ａがキャップ下面の金すＳ゛層２
ｂに接触する如く位置合わせして重合され、かつキャッ
プには加圧用錘１５が荷重される（第９図）。また、キ
ャップはコレット１６によつて側面が保持され、このコ
レットはコレットホルダ１７に支持され平面的にみて第
８図に破線矢印表示する口の字運動をなし封止を行なう
。次に第９図によつて封止部を詳述する。加重用錘１５
は針部１５ａとその上端にブロック部１５ｂとからなり
、この針部が自在に挿通てきる吸引孔１６ａをコレット
に備えるとともに、ブロック部は吸引孔よりも径大にな
るため吸引孔の上部開孔面に懸架される。また、コレッ
トホルダ内には上記加重用錘が上下するための空間部１
７ａが設けられ、減圧導中１７ｂに接続される。減圧に
おいては加重用錘は上昇し、キャップ２をコレット内に
保持する。なお、加重用錘は上昇した際コレットホルダ
内の空間部の内壁の上部に開口した減圧導中を閉塞する
恐れがあるため、ブロック部の頂部を対向する面と全面
で接触しない形に形成するか、または図示の如く頂面に
溝１５ｃを設けて減圧の導通をはかる。コレットはキャ
ップを保持してパッケージに触れるまで下降し、吸引が
解除されて加重用錘の重量がキャップに加重される。こ
の加重は封着されるパッケージの大きさによるも５〜１
０ｙで満足すべき結果が得られる。上記加重は錘によつ
て加えられるので正確であり、この状態でコレットを揺
動する。なお、この機構については、後に第１０図によ
つて詳述する。したがつて、キャップがパッケージ上て
揺動し、両者間の接合材の濡れ性が向上するのて、気密
性と接合強度が満足するものとなる。なお、図ではキャ
ップの供給部は図示を省略したが、一般に用いられるカ
セットにキャップを整列せしめて供給するキャップ供給
機構１８により、第８図に示した口の字型のコレット１
６の運動におけるＡ点、またはＢ点にて減圧吸着して取
り出せる。カセットは一例のＡ点に常にキャップを所在
せしめる如く、行および列に変位する。次に上記コレッ
ト揺動機構につき第１０図ないし第１３図によつて説明
する。第１０図はコレット部およびその揺動、駆動（Ｘ
，Ｙ，Ｚ方向変位）機構の一部を示す上面図、第１１図
は第１０図の連続部を示す上面図、第１２図は第１０図
に示される機構の側面図、第１３図は第１０図の正面図
を夫々示す。

図中、１０は操作台、１６はコレット、１２ｃは封着ヘ
ッダー（前記はいずれも既述）、また、２２ｃはコレッ
ト揺動用カムレバで前後進する コレットヘッドの移動
用シャフトを移動す るためのもの、２２ｓはコレット
揺動用スプリング、第１３図 破線矢印のカムレバによ
りコレットを左右 動するための補助に用いられ、コレ
ットを ストッパーに押しつけておくものである。

たとえば、揺動用ローラをカムに押しつけ てもよい
。３２ｃは封着ヘッダ前進、後退用カムレバ、３２ｓは
封着ヘッダ前進、後退用スプリング、４２ｃは封着ヘッ
ダ上下用カムレバ、４２ｓは封着ヘッダ上下用スプリン
グ、 を夫々示す。

また図中にキャップ供給機構１８の概略を破線表示した
。この装置による封止工程は次の如く行なわれる。

まず、送りレール上をパッケージ１に押されて進行し、
中間の加熱部１２ｂにて加熱され封止用ろう材の溶融温
度に保たれる。コレット１６はカセットに整列収納され
たキャップ２を減圧吸着して取り出し、これを前記加熱
されたパッケージ上に搬送し載置する。そして、コレッ
ト内の加重用錘１５が加重された状態にて揺動し封着を
達成する。この発明にか）る製造装置にはきわめてコン
パクトに、かつ使用ガス、電力とも少量にできる利点が
ある。

すなわち、従来の一例の折置との比は占有スペースにお
いて約１イ（従来？×０．７ｍ）（以下括弧内に従来を
示す）、稼動における使用ガス量において１０００ｅ／
Ｈ以下（３０００ｅ／Ｈ）、使用電力０．５ＫＷ（１６
ＫＷ）と顕著な利点がある。次にはんだ封止において、
単に加圧する従来においては濡れの悪いところ、すなわ
ち汚れ、酸化等のあるところがそのま）エアリークとな
るが、この発明によれば蓋または容器をスクラブするこ
とにより汚れ、酸化物等を封止部分から１はじき出すョ
作用があるため封止不良が著減する。さらに、この発明
の装置によれば封止における雰囲気コントロールが安定
する利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体装置のパッケージの斜視図、第２図ａは
半導体装置のキャップの斜視図、同図ｂは図ａと直角方
向から視た斜視図、第３図は封止装置の概要を示す側面
図、第４図は治具による封止を説明するための断面図、
第５図以後はこの発明にか）る封止装置にか）り、第５
図は概要を示す上面図、第６図は側面図、第７図は封着
ヘッダの断面図、第８図は封着ヘッダの上面図、第９図
は封着ヘッダの要部を示す断面図、第１０図は封止ヘッ
ダ部の上面図、第１１図は第１０図の連続５部分を示す
上面図、第１２図は第１０図に示される機構の側面図、
第１３図は第１０図に示される機構の正面図てある。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を夫々示すも
のとする。１，１″・・・・・・半導体装置のパッケー
ジ、１ａ・・・０・・・半導体装置のパッケージ上面の
金属化層、２・・・・・・半導体装置のキャップ、１０
・・・・・・操作台、１１・・・封止チャンバー、１１
ａ・・・・・封止チャンバーの雰囲気ガス導入口、１１
ｂ・・・・・封止チャンバーの排気口、１２・・・・・
・パッケージ送り封止ステージ、１２ａ・・・・封止ス
テージのパッケージ供給部、１２ｂ・・・・・・封止ス
テージの加熱部、１２ｃ・・・・・・封止ステージの封
着ヘッダー、１４・・・・・・送りレール（ヒータ台）
、１５・・・・・加圧用錘、１５ａ・・・・・・加圧用
錘の針部、１５ｂ・・・・・・加圧用錘のブロック図、
１５ｃ・・・・・・加圧用錘頂部の溝、１６・・・・・
・コレット、１６ａ・・・・コレットの吸引口、１７・
・・コレットホルダ、１７ａ・・・・コレットホルダの
空間部、１７ｂ・・・・・・コレットホルダの減圧導中
、１８・・・・・・キャップ供給機構、２２ｃ・・・・
・・コレット揺動用カムレバ、２２ｓ・・・・・・コレ
ット揺動用スプリング、３２ｃ・・・・・・封着ヘッダ
前進、後退用カムレバ、３２ｓ・・・・・・封着ヘッダ
前進、後退用スプリング、４２ｃ・・・・・・封着ヘッ
ダー上下用カムレバ、４２ｓ・・・・・・封着ヘッダ上
下用スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体装置のパッケージにキャップを封着する下記
   構成要件の半導体装置の製造装置。 （ａ）気密になり雰囲気ガスの導入口と排気口を備えた
   封止チャンバ。 （ｂ）前記封止チャンバに内装され、一端がパッケージ
   の供給部、他端が取出部にして前記各部の中間に加熱部
   を有するパッケージ送り封止ステージ。 （ｃ）集積されたパッケージを前記パッケージ送り封止
   ステージに送出するパッケージ送出機構。 （ｄ）一端がブロック部に形成された針部でなるキャッ
   プ加重用錘の針部を自在に挿通する垂直の吸引孔を有し
   、前記キャップ加重用錘を吸引孔に挿通しブロック部に
   て懸架するとともに下面にキャップをその周縁にて把持
   するコレットと、前記ブロック部よりも小径の吸引口を
   有しかつ前記吸引口からの吸引により錘が上下するため
   の空間部を設けたコレットホルダを含み前記錘によりキ
   ャップを加圧しつゝ揺動せしめる封着機構。