JPS62217638A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および製造装置Info
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- JPS62217638A JPS62217638A JP61059222A JP5922286A JPS62217638A JP S62217638 A JPS62217638 A JP S62217638A JP 61059222 A JP61059222 A JP 61059222A JP 5922286 A JP5922286 A JP 5922286A JP S62217638 A JPS62217638 A JP S62217638A
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば固体撮像素子のような半導体素子を容
器の凹部に収納し、開口部にキャップを封着して気密構
造とする半導体装置の製造方法およびその実施に用いる
製造装置に関する。
器の凹部に収納し、開口部にキャップを封着して気密構
造とする半導体装置の製造方法およびその実施に用いる
製造装置に関する。
固体撮像素子のパッケージングは例えば特開昭５８−１
４０１５５号公報で知られている。
４０１５５号公報で知られている。
従来この種の封着は、第４図に示すように予め半導体素
子１を収納し之容器２とキャップ３の封着面に低融点合
金４をプリフォームしておき、両者を合わせ、クリップ
５にエフ荷″ｉを加えｔ状態でＮ２雰囲気等の封止炉内
で加熱し、上記合金４を溶菌させて行なっていｔ０低融
点合金４は、例えばＡｕ／Ｓｎろう材（ｉａ点２８３℃
）や、各ａ組成のＰ ｂ／Ｓ ｎろう材（融点１８３〜
３５０℃）であるが、低融点・低コストの観点から最も
実用性の高いのは４０％Ｐｂ／６０％Ｓｎろう材（融点
１８３℃：以下Ｐｂ−６０ＸＳｎ半田と称す）である。
子１を収納し之容器２とキャップ３の封着面に低融点合
金４をプリフォームしておき、両者を合わせ、クリップ
５にエフ荷″ｉを加えｔ状態でＮ２雰囲気等の封止炉内
で加熱し、上記合金４を溶菌させて行なっていｔ０低融
点合金４は、例えばＡｕ／Ｓｎろう材（ｉａ点２８３℃
）や、各ａ組成のＰ ｂ／Ｓ ｎろう材（融点１８３〜
３５０℃）であるが、低融点・低コストの観点から最も
実用性の高いのは４０％Ｐｂ／６０％Ｓｎろう材（融点
１８３℃：以下Ｐｂ−６０ＸＳｎ半田と称す）である。
この合金３のプリフォーム厚さｚ、ｔ２はそれぞれ０．
１５〜０．２０ｍである。クリップにより荷ｉｔ加える
のは、合金３の表面に形成される酸化膜を破断する友め
で、その荷重Ｕ１００〜１００ＯＰ／ｄ程度である。
１５〜０．２０ｍである。クリップにより荷ｉｔ加える
のは、合金３の表面に形成される酸化膜を破断する友め
で、その荷重Ｕ１００〜１００ＯＰ／ｄ程度である。
まｔ、封止部は通常ベルト炉で、封止温度は２００〜２
３０℃、時間は５〜１０分間である。
３０℃、時間は５〜１０分間である。
上述した従来の方法は、簡便で量産性が高い方法ではあ
るが、次のような欠点を有している。すなわら、第４図
において、封止部の高さは、合金３の６ａ前は約０．３
５〜０．４０＋ａ＋（ｔ １ ＋ｔ２ ）であるが、溶
融後は、図示の例でめればキャップ３の降下（容器２を
上にした場合には容器２の降下’）ＶＣＣエフ、１〜０
．１５ｍｍとなる。このため、キャピテイ、すなわち内
部空間の容積が城少し、圧力が上昇して第５図に示すよ
うに合金４が外部に押出される。
るが、次のような欠点を有している。すなわら、第４図
において、封止部の高さは、合金３の６ａ前は約０．３
５〜０．４０＋ａ＋（ｔ １ ＋ｔ２ ）であるが、溶
融後は、図示の例でめればキャップ３の降下（容器２を
上にした場合には容器２の降下’）ＶＣＣエフ、１〜０
．１５ｍｍとなる。このため、キャピテイ、すなわち内
部空間の容積が城少し、圧力が上昇して第５図に示すよ
うに合金４が外部に押出される。
この結果、実質的な封止幅が減少し、信頼性が低下する
。例えば、−５５℃〜１５０℃の温度サイクル試験で１
００サイクルでリークが生じ之。また、外部に押出され
之半田が半田球を形成し、外観不良となる。このような
キャビティ内圧の上昇に対する寄与度は、実験によると
キャップ３の降下が１１．１％％温度上昇（つまり合金
４の融点１８３℃から例えば２００℃の封止温度までの
）が３．７％、この両者の相乗効果が１５．２％で、キ
ャップの降下、つまり封着部の高さＨの減少が圧倒的に
大きな部分を占める。
。例えば、−５５℃〜１５０℃の温度サイクル試験で１
００サイクルでリークが生じ之。また、外部に押出され
之半田が半田球を形成し、外観不良となる。このような
キャビティ内圧の上昇に対する寄与度は、実験によると
キャップ３の降下が１１．１％％温度上昇（つまり合金
４の融点１８３℃から例えば２００℃の封止温度までの
）が３．７％、この両者の相乗効果が１５．２％で、キ
ャップの降下、つまり封着部の高さＨの減少が圧倒的に
大きな部分を占める。
この発明は、キャビティ内圧の上昇を防ぎ、高信頼性で
外観不良の発生もない半導体装置の製造方法おＬびその
几めの装置を提供することを目的とする。
外観不良の発生もない半導体装置の製造方法おＬびその
几めの装置を提供することを目的とする。
上記問題点は、第１に封着時、低融点合金を溶融させた
状態で所定の振動を与える方法にエリ解決される。
状態で所定の振動を与える方法にエリ解決される。
ま几、このような方法は、複数のヒートブロックと、こ
のヒートブロックの配列の一部に配置され、半導体装置
に所定の振動を与える加振部とを備えた装置により実施
できる。
のヒートブロックの配列の一部に配置され、半導体装置
に所定の振動を与える加振部とを備えた装置により実施
できる。
振動を与えることにエリ、特に荷重を加えなくても、低
融点合金表面の酸化膜が破断・排除される。
融点合金表面の酸化膜が破断・排除される。
以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。
する。
（実施例１）
ＩＥＩ図において、１０は前述し友と同様の半導体装置
であり、１２は半導体素子１１を凹部１２１に収納配置
したセラミック成形体の容器、１３は同じ（セラミック
成形体の枠１３１お工びガラス面板１３２からなるキャ
ップである。図上省略し友が、セラミック枠１３１の封
止面にはメタライズ膜を形成しておく。容器１２の封止
面も同様である。もちろん、キャップ１３が金属性であ
る場合には、メタライズ膜は不要である。
であり、１２は半導体素子１１を凹部１２１に収納配置
したセラミック成形体の容器、１３は同じ（セラミック
成形体の枠１３１お工びガラス面板１３２からなるキャ
ップである。図上省略し友が、セラミック枠１３１の封
止面にはメタライズ膜を形成しておく。容器１２の封止
面も同様である。もちろん、キャップ１３が金属性であ
る場合には、メタライズ膜は不要である。
このような容器１２お工びキャップ１３の封止面に、そ
れぞれＰｂ−６３ＸＳｎ半田枠を載置し、ロジン系フラ
ックスを用い、オープン中で２３０℃、４分間の加熱を
行なってり７０−し、厚さｔ＝０．１５ｍにプリフォー
ムする。その後、トリクレンを用い之超音波洗浄を行な
つ几後オープン中で乾燥させておく、半導体素子１１は
この後で容器１２に収納される。
れぞれＰｂ−６３ＸＳｎ半田枠を載置し、ロジン系フラ
ックスを用い、オープン中で２３０℃、４分間の加熱を
行なってり７０−し、厚さｔ＝０．１５ｍにプリフォー
ムする。その後、トリクレンを用い之超音波洗浄を行な
つ几後オープン中で乾燥させておく、半導体素子１１は
この後で容器１２に収納される。
このような半田１４がプリフォームされｔ容器１２とキ
ャップ１３とを組合せ、封着装置２０にセットする。
ャップ１３とを組合せ、封着装置２０にセットする。
封着装置２０は、紙面に垂直な方向に配列し之１０ポジ
ションのステンレス製ヒートブロック２１と、その第５
ポジシヨンに配置し之加振部２２とを有する。ヒートブ
ロック２１はヒータ２１１を備えており、半導体装置１
１は、Ｎｔガス雰囲気中を所定のインデックスで移送さ
れ、第２図に示すような温度プロファイルで昇温される
。そして第５ポジシヨンにおいて、加振部２２による加
振を受ける。
ションのステンレス製ヒートブロック２１と、その第５
ポジシヨンに配置し之加振部２２とを有する。ヒートブ
ロック２１はヒータ２１１を備えており、半導体装置１
１は、Ｎｔガス雰囲気中を所定のインデックスで移送さ
れ、第２図に示すような温度プロファイルで昇温される
。そして第５ポジシヨンにおいて、加振部２２による加
振を受ける。
すなわち、加振部２２は、交流電源２２１、電磁コイル
２２２お工びヒートブロック２１の底面に接触させた軟
鉄製の振動子２２３からなり、交流電源２２１によりコ
イル２２２に５０Ｈ，の交流電流を印加し、振動子２２
３によりヒートブロック２１を１６〜１９Ｇの加速度で
１５秒間加振する。
２２２お工びヒートブロック２１の底面に接触させた軟
鉄製の振動子２２３からなり、交流電源２２１によりコ
イル２２２に５０Ｈ，の交流電流を印加し、振動子２２
３によりヒートブロック２１を１６〜１９Ｇの加速度で
１５秒間加振する。
接合は約１０秒で完了し之。
このとき、半導体装置１０には、第４図に示した工うな
りリップは取り付けておらず、キャップ１３の自重の他
に特別な荷重は加えられていない。
りリップは取り付けておらず、キャップ１３の自重の他
に特別な荷重は加えられていない。
前述し友工うに、半田１４０表面には酸化膜が形成され
ているが、上述し友ように高々１１程度のキャップ１３
の自重のみで封着を行なおうとする場合、従来のように
単に加熱により半田を溶融させるのみでは、第３図（ａ
）に示すようにこの酸化膜１４１が十分に破断・除去さ
れずに残り、十分な気密性が確保できない。
ているが、上述し友ように高々１１程度のキャップ１３
の自重のみで封着を行なおうとする場合、従来のように
単に加熱により半田を溶融させるのみでは、第３図（ａ
）に示すようにこの酸化膜１４１が十分に破断・除去さ
れずに残り、十分な気密性が確保できない。
これに対し、上述し友ように加振を行なうと、その衝撃
で上記酸化膜１４１の一部が破断して接合が始まり、衝
撃を継続することにエリ接合部が順次拡大し、第３図ら
）に示すように十分な接合幅をもって接合させることが
できる。
で上記酸化膜１４１の一部が破断して接合が始まり、衝
撃を継続することにエリ接合部が順次拡大し、第３図ら
）に示すように十分な接合幅をもって接合させることが
できる。
加振終了後は引続き第６ポジシヨン以降を移動させるこ
とに工り余冷を行なり几。このとき、急速冷却を行なう
と、キャビティ内の温度が封着部工り下がり、キャビテ
ィ内が減圧状態となって半田の内部への引き込みが多く
なる。徐冷することにより、キャビティ内と封着部との
温度差を小さくシ、このような引き込みを避けることが
できる。
とに工り余冷を行なり几。このとき、急速冷却を行なう
と、キャビティ内の温度が封着部工り下がり、キャビテ
ィ内が減圧状態となって半田の内部への引き込みが多く
なる。徐冷することにより、キャビティ内と封着部との
温度差を小さくシ、このような引き込みを避けることが
できる。
封止終了後、外観検査およびリークテストを行なつ之が
、ともに問題がなく、良好な半田封止が得られているこ
とが確認できｔｏまｔ、温度サイクル試験（−５５℃〜
１５０℃）でも、５００サイクル経過後で累積不良率Ｏ
Ｘ、１３００サイクルで１５％と、十分な信頼性が確保
でき友。
、ともに問題がなく、良好な半田封止が得られているこ
とが確認できｔｏまｔ、温度サイクル試験（−５５℃〜
１５０℃）でも、５００サイクル経過後で累積不良率Ｏ
Ｘ、１３００サイクルで１５％と、十分な信頼性が確保
でき友。
（実施例２）
実施例１と同様のヒートブロックを用い、第２図に示し
九と同様の温度プロファイルで加熱し、リフローし九半
田を溶融後、第５ポジシヨンで、黄銅製のハンマーにエ
リヒートブロック２１の底面から半導体装置が浮き上ら
ない程度の力で、１．５〜２回／秒の間隔で３０秒間加
振した。溶融し定半田の接合は約２０秒間で完了し之。
九と同様の温度プロファイルで加熱し、リフローし九半
田を溶融後、第５ポジシヨンで、黄銅製のハンマーにエ
リヒートブロック２１の底面から半導体装置が浮き上ら
ない程度の力で、１．５〜２回／秒の間隔で３０秒間加
振した。溶融し定半田の接合は約２０秒間で完了し之。
その後、実施例１と同様に徐冷して半田を硬化させ几。
封止終了後、外観検査お工びリーク検査ともに問題がな
く、温度サイクル試験（−５５℃〜１５０℃）でも、５
００サイクル経過後も全く異常がなく、目標値が確保で
きｔｏ なお、このように無加重・加振式の封着方法によつ几場
合、半田溶融時にキャップが半田上に浮く状態となるｔ
め、半田の表面張力により、容器側封着部の中心とキャ
ップ側封着部の中心とが一致する方向に力が働く。すな
わち、セルフアライメントの効果が得られることも見出
され次。この結果、容器とキャップとの組合せ時に、従
来目視または治具によって行なっていた高い精度（±０
２謹以下）の仮付は固定工程が省略でき、工程短縮上′
も有利となり九〇 加振の方法としては、上述し友方法の他にも、例えば超
音波もしくは音波を非接触でキャップおよび容器に印加
し共振させることに工り加振する方法等、種々の方法を
とり得る。
く、温度サイクル試験（−５５℃〜１５０℃）でも、５
００サイクル経過後も全く異常がなく、目標値が確保で
きｔｏ なお、このように無加重・加振式の封着方法によつ几場
合、半田溶融時にキャップが半田上に浮く状態となるｔ
め、半田の表面張力により、容器側封着部の中心とキャ
ップ側封着部の中心とが一致する方向に力が働く。すな
わち、セルフアライメントの効果が得られることも見出
され次。この結果、容器とキャップとの組合せ時に、従
来目視または治具によって行なっていた高い精度（±０
２謹以下）の仮付は固定工程が省略でき、工程短縮上′
も有利となり九〇 加振の方法としては、上述し友方法の他にも、例えば超
音波もしくは音波を非接触でキャップおよび容器に印加
し共振させることに工り加振する方法等、種々の方法を
とり得る。
以上説明し之ように、本発明によれば、封着時に撮動を
与えることにより、無荷重でも酸化膜の破断と溶融し九
半田の接合が十分に行なわれ、酸化膜の残存による初期
リークおよび熱履歴等によるリークの発生を防ぐととも
に、半田の押出しによる半田球の発生や封止幅の縮小を
防ぐことができ、外観不良がなく、気密性にすぐれ、か
つ信頼性の高い半田封止が実現できる有機性の色フィル
タを用いた固体撮像素子や、バブルメモリ等、封止温度
１２００℃近辺に抑えたい半導体製品一般に、本発明は
きわめて有用である。
与えることにより、無荷重でも酸化膜の破断と溶融し九
半田の接合が十分に行なわれ、酸化膜の残存による初期
リークおよび熱履歴等によるリークの発生を防ぐととも
に、半田の押出しによる半田球の発生や封止幅の縮小を
防ぐことができ、外観不良がなく、気密性にすぐれ、か
つ信頼性の高い半田封止が実現できる有機性の色フィル
タを用いた固体撮像素子や、バブルメモリ等、封止温度
１２００℃近辺に抑えたい半導体製品一般に、本発明は
きわめて有用である。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、ｗｃｚ図は温
度プロファイルめ一例を示す図、第３図は本発明の効果
を従来例と比較して説明する之めの要部断面図、第４図
は従来例を示す断面図、第５図はその欠点を説明するた
めの要部断面図である。 １１・・・・半導体素子、１２・・・・容器、１３・・
・・キャップ、１４・・・・半田、２１・・・・ヒート
ブロック、２２・・・・加振部。／−°、代理人 、
、オオ ７、 Ｊｌｌ ＃ カリ、、多・第１図 １２ ： ’Ｑｋ ２１ ： 巳−ｈｌ
”ｃｙ−ｖ’）１３ モ計１７° ２
２ 、カロ１に層や第２図 １１’Ｊ’ｌ（金） 第３図 （ａ） （ｂ）
度プロファイルめ一例を示す図、第３図は本発明の効果
を従来例と比較して説明する之めの要部断面図、第４図
は従来例を示す断面図、第５図はその欠点を説明するた
めの要部断面図である。 １１・・・・半導体素子、１２・・・・容器、１３・・
・・キャップ、１４・・・・半田、２１・・・・ヒート
ブロック、２２・・・・加振部。／−°、代理人 、
、オオ ７、 Ｊｌｌ ＃ カリ、、多・第１図 １２ ： ’Ｑｋ ２１ ： 巳−ｈｌ
”ｃｙ−ｖ’）１３ モ計１７° ２
２ 、カロ１に層や第２図 １１’Ｊ’ｌ（金） 第３図 （ａ） （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、凹部に半導体素子を収納配置した容器の開口部に、
低融点合金によりキャップを封着して気密構造とする半
導体装置の製造方法において、封着に際し、予め封着面
に付与した低融点合金を溶融させた状態で所定の振動を
与えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、封着に際し、容器とキャップとを相互に押し付ける
ために特別な加重手段は使用せず、容器またはキャップ
の自重のみによつて行なう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製造方法。 ３、半導体装置の移動方向に沿つて配列した複数のヒー
トブロックと、このヒートブロックの配列の一部に配置
され、上記半導体装置に所定の振動を与える加振部とを
備えた半導体装置の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059222A JPS62217638A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059222A JPS62217638A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217638A true JPS62217638A (ja) | 1987-09-25 |
Family
ID=13107134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61059222A Pending JPS62217638A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62217638A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01278959A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-09 | Hitachi Ltd | パッケージの製造方法 |
| JP2007124595A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Kyocera Kinseki Corp | 圧電デバイスの製造方法、及び圧電デバイスの蓋体封止装置 |
| US7367486B2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-05-06 | Agere Systems, Inc. | System and method for forming solder joints |
| US7828193B2 (en) * | 2007-02-28 | 2010-11-09 | Fujitsu Limited | Method of mounting an electronic component and mounting apparatus |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP61059222A patent/JPS62217638A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01278959A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-09 | Hitachi Ltd | パッケージの製造方法 |
| US7367486B2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-05-06 | Agere Systems, Inc. | System and method for forming solder joints |
| JP2007124595A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Kyocera Kinseki Corp | 圧電デバイスの製造方法、及び圧電デバイスの蓋体封止装置 |
| US7828193B2 (en) * | 2007-02-28 | 2010-11-09 | Fujitsu Limited | Method of mounting an electronic component and mounting apparatus |
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