JPS63284835A - 気密封止型半導体装置の検査方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、検査技術、特に、気密封止型半導体装置の半
導体チップを搭載するキャビティ内の気密性を検査する
検査技術に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

デュアル・イン・ライン方式の気密封止型半導体装置は
、パッケージ部材のキャビティ内に半導体チップを気密
封止している。パッケージ部材は、セラミック材料で形
成された搭載基板と、セラミック材料で形成された封止
用キャップとで形成されている。半導体チップは、前記
搭載基板に形成されるキャビティ内に搭載した後、搭載
基板と封止用キャップとを低融点ガラスで接着すること
で気密封止がなされる。

この種の気密封止型半導体装置は、気密封止後に、気密
性試験、所謂、ヘリウム（Ｈｅ）・リークテストが行わ
れている。

ヘリウム・リークテストは、まず、気密封止された気密
封止型半導体装置を加圧されたヘリウムガス雰囲気中に
保持する（Ｈｅ加圧作業）、この状態に保持された気密
封止型半導体装置は、パッケージ部材特に低融点ガラス
による接着部分に気密性を損なうクラックが存在する場
合、外部からキャビティ内にヘリウムガスが微量に侵入
する６次に、キャビティ内に侵入したヘリウムガスのキ
ャビティ外への漏れを検出することによって、気密封止
型半導体装置の気密性を検査することができる。

ヘリウム・リークテストは、大気中にヘリウムガスが殆
ど存在しておらず、キャビティ内に圧入された場合にそ
の存在が明確になるので、精度の高い検査を行うことが
できる特徴がある。また、ヘリウム・リークテストは、
ヘリウムガスの分子サイズが小さいので、微小なりラッ
クの存在が明確になり、精度の高い検査を行うことがで
きる特徴がある。

なお、半導体装置の封止技術については１例えば１日刊
工業新聞社、１９７０年、「ボンディング技術」、浅香
寿−著、第２６頁及び第２７頁に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述のヘリウム・リークテストは、準備
作業としてのヘリウムガスの加圧作業に約２時間乃至３
時間を要する。このため、本発明者は、加圧作業に要す
る時間が長くなるので、ヘリウム・リークテスト時間が
増大するという問題点を見出した。

本発明の目的は、気密封止型半導体装置の検査時間を短
縮することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、気密封止型半導体装置の検査精度
を向上することが可能な技術を提供する　゛ことにある
。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は９本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 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。

気密封止型半導体装置の検査方法であって、気密封止型
半導体装置のパッケージ部材のキャビティ内に半導体チ
ップを気密封止すると共に、キャビティ内にリークテス
ト用ガスを封入し、この後。

前記パッケージ部材のキャビティ内に封入されたリーク
テスト用ガスのキャビティ外への漏れを検出し、キャビ
ティ内の気密性を検査する。

〔作用〕

上述した手段によれば、前記キャビティ内にリークテス
ト用ガスを封入する工程を、前記キャビティ内に半導体
チップを気密封止する工程で行うことができるので、キ
ャビティ内にリークテスト用ガスを封入する時間を短縮
して検査時間を短縮することができる。

以下、本発明の構成について、一実施例とともに説明す
る。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔実施例〕

本発明の一実施例である、気密封止型半導体装置を気密
封止する際に使用する装置収納用密閉ケースを第１図（
概略断面１！Ｉ）で示す。

第１図に示すように、装置収納用密閉ケース１は、ペー
ス基板ＩＡと密閉カバ一部材ＩＢとで外部と密閉された
内部に、マガジンラックＩＣを複数積み重ねられるよう
に構成されている。

ベース基板ＩＡ、密閉カバ一部材ＩＢの夫々は、密閉性
が高くしかも耐熱性に優れた金属材料、耐熱性樹脂材料
、耐熱性ガラス材料等で形成する。

密閉カバ一部材ＩＢの上側には吸排気弁ＩＤ、その下側
には吸排気弁ＩＥが夫々設けられている。

上側の吸排気弁ＩＤは、主に装置収納用密閉ケース１の
外部からリークテスト用ガスｇａｓを内部に充填するよ
うに構成されており、又前記リークテスト用ガスｇａｓ
を内部から排出するように構成されている。下側の吸排
気弁ＩＥは、主に装置収納用密閉ケース１の内部の空気
ａｉｒを外部に排出するように構成されており、又外部
の空気ａｉｒを内部に充填するように構成されている。

リークテスト用ガスｇａｓとしては、ヘリウムガ＾を使
用する。ヘリウムガスは、大気中での存在が殆どなく、
リークテストにおいてその存在を明確にすることができ
るので、精度の高い検査を行うことができる特徴がある
。また、ヘリウムガスは、分子サイズが小さく、微小な
りラックの存在を明確にすることができるので、精度の
高い検査を行うことができるなどの特徴がある。なお、
リークテスト用ガスｇａｓは、ヘリウムガスに限定され
ず、例えば、アルゴンガスやネオンガス等の不活性ガス
を使用することができる。

前記マガジンラックＩＣは、複数のデュアル・イン・ラ
イン方式の気密封止型半導体装置２を収納できるように
構成されている。気密封止型半導体装置２は、第２図（
拡大断面図）で示すように、パッケージ部材２Ａのキャ
ビティ（空洞）２Ｂ内に。

半導体チップ２Ｃを気密封止している。

前記パッケージ部材２Ａは、主に、半導体チップ２Ｃを
搭載する搭載基板２Ａｂ及び半導体チップ２Ｃを封止す
る封止用キャップ２Ａｃで構成されている。キャビティ
２Ｂは、搭載基板２Ａｂ（又は及び封止用キャップ２　
Ａ　ｃ　）に凹部を設けて構成されている。搭載基板２
Ａｂ、封止用キャップ２Ａｃの夫々は、気密性に優れた
、例えばセラミック材料で形成する。また、搭載基板２
Ａｂ。

封止用キャップ２Ａｃの夫々は、金属材料や耐熱性樹脂
材料で形成してもよい。

半導体チップ２Ｃの気密封止は、搭載基板２Ａｂのキャ
ビティ２Ｂ内に塔載した後、搭載基板２Ａｂと封止用キ
ャップ２Ａｃとを低融点ガラス（鉛ガラス）２Ｄで接着
することで行われる。なお、接着層としては、低融点ガ
ラス２Ｄの他に、樹脂系の接着剤を使用することが可能
である。

前記半導体チップ２Ｃの外部端子（ポンディングパッド
）は、ワイヤ２Ｅを介してリード２Ｆのインナ一部に接
続される。リード２Ｆは、搭載基板２Ａｂと封止用キャ
ップ２Ａｃと間に、低融点ガラス２Ｄを介在させて固着
されている。

このように構成される気密封止型半導体装置２のパッケ
ージ部材２Ａのキャビティ２Ｂ内には、気密封止と共に
リークテスト用ガスｇａｓが封入されるようになってお
り、気密封止後には同図に示すようにリークテスト用ガ
スｇａｓが封入された状態にある。キャビティ２Ｂ内の
リークテスト用ガスｇａｓは、少なくとも１［％］程度
封止されていればよい。

次に、気密封止型半導体装置２にリークテスト用ガスｇ
ａｓを封入する方法について、第１図、第２図及び第３
図（気密封止装置の模写斜視図）を用いて説明する。

まず、搭載基板２Ａｂに半導体チップ２Ｃを塔載し、こ
の搭載基板２Ａｂの上部に低融点ガラス材を介在させて
、封止用キャップ２Ａｃを装着し、気密封止の準備を行
う。

次に、この状態の気密封止型半導体装置２をマガジンラ
ックＩＣに配置し、このマガジンラックＩＣを装置収納
用密閉ケース１内に密閉する。

次に、第３図に示すように、装置収納用密閉ケース１を
気密封止装置の封止炉３の入口側（同図に符号１　（ｉ
ｎ）で示した部分）の搬送ベルト４上に配置し、装置収
納用密閉ケース１を封止炉３に向けて搬送する。

次に、装置収納用密閉ケース１が封止炉３に入る前に、
前記第１図及び第３図に示すように、装置収納用密閉ケ
ース１の吸排気弁ＩＤ及びＩＥを開け、上側の吸排気弁
ＩＤから装置収納用密閉ケース１の内部にリークテスト
用ガスｇａｓを供給する。このリークテスト用ガスｇａ
ｓの供給と共に、装置収納用密閉ケース１の内部の空気
ａｉｒを下側の吸排気弁ＩＥから排出する。リークテス
ト用ガスｇａｓとしてヘリウムガスを使用する場合、ヘ
リウムガスは空気ａｉｒより比重が軽いので、装置収納
用密閉ケース１の上側からヘリウムガスが充填され、そ
の充填量に比重して空気ａｉｒが排出されるので、前記
吸排気弁ＩＤ、ＩＥの夫々の配置は、スムーズにリーク
テスト用ガスｇａｓの充填及び空気ａｉｒの排出が行え
る。

次に、リークテスト用ガスｇａｓが充填された装置収納
用密閉ケース１を封止炉３内（第３図に符号１　（ｍｉ
）で示した部分）に搬送する。封止炉３内では、前記低
融点ガラス材を溶融させて低融点ガラス２Ｄとし、搭載
基板２Ａｂと封止用キャップ２Ａｃとを接着してパッケ
ージ部材２Ａのキャビティ２Ｂ内に半導体チップ２Ｃを
気密封止するようになっている。この気密封止は、　４
５０　［”Ｃ］程度の温度を用い、４時間乃至５時間で
行う。

この気密封止工程中、パッケージ部材２Ａの搭載基板２
Ａｂと封止用キャップ２Ａｃとの間には、低融点ガラス
材が介在されており、この介在部分に若干の隙間が存在
する。この隙間を通して、装置収納用密閉ケース１の内
部に充填されたリークテスト用ガスｇａｓがパッケージ
部材２Ａのキャビティ２Ｂ内に充填され、この状態で気
密封止がなされる。しかも、リークテスト用ガスｇａｓ
は、クラック等の微小な隙間に比べて大きな隙間を通し
て充填されるので、多量例えば１［％］或はそれ以上を
充填することができる。

次に、気密封止型半導体装置２の気密封止が完了すると
、装置収納用密閉ケース１を封止炉３の外（第３図に符
号１　（ｏｕｔ）で示した部分）に搬送する。そして、
吸排気弁ＩＤで装置収納用密閉ケース１の内部のリーク
テスト用ガスｇａｓを排出すると共に、吸排気弁ＩＥで
内部に空気ａｉｒを充填する。排出されたリークテスト
用ガスｇａｓは再利用する。

次に、装置収納用密閉ケース１内のマガジンラックＩＣ
に配置されている、気密封止後の気密封止型半導体装置
２に、リークテストを施す、リークテストは、パッケー
ジ部材２Ａのキャビティ２Ｂ内に封入されたリークテス
ト用ガスｇａｓの外への漏れを検出することで行われる
。

このように、気密封止型半導体装置２のパッケージ部材
２Ａのキャビティ２Ｂ内に半導体チップ２Ｃを気密封止
すると共に、キャビティ２Ｂ内にリークテスト用ガスｇ
ａｓを封入し、この後、前記パッケージ部材２Ａのキャ
ビティ２Ｂ内に封入されたリークテスト用ガスｇａｓの
キャビティ２Ｂ外への漏れを検出し、キャビティ２Ｂ内
の気密性を検査することにより、前記キャビティ２Ｂ内
にリークテスト用ガスｇａｓを封入する工程を、前記キ
ャビティ２Ｂ内に半導体チップ２Ｃを気密封止する工程
で行うことができるので、キャビティ２Ｂ内にリークテ
スト用ガスｇａｓを封入する時間を短縮し、気密封止型
半導体装置２の検査時間（リークテスト時間）を短縮す
ることができる。

また、気密封止型半導体装置２のキャビティ２Ｂ内には
多量のリークテスト用ガスｇａｓを封入することにより
、キャビティ２Ｂ外へのリークテスト用ガスｇａｓの漏
れ量を多くすることができるので、検査精度を向上する
ことができる。

以上１本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが１本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、搭載基板上に搭載された複数の半導
体チップを気密封止する気密封止型半導体装置の検査技
術に適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

気密封止型半導体装置の検査時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である、気密封止型半導体
装置を気密封止する際に使用する装置収納用密閉ケース
の概略断面図、 第２図は、気密封止型半導体装置の拡大断面図、第３図
は、気密封止装置の模写斜視図である。 図中、１・・・装置収納用密閉ケース、２・・・気密封
止型半導体装置、２Ａ・・・パッケージ部材、２Ａｂ・
・・搭載基板、２Ａｃ・・・封止用キャップ、２Ｂ・・
・キャビティ、２Ｃ・・・半導体チップ、２Ｄ・・・低
融点ガラス、２Ｆ・・・リード、３・・・封止炉、４・
・・搬送ベルト、ｇａｓ・・・リークテスト用ガス、ａ
ｉｒ・・・空気である。 第１図 １・・・装置収納用密閉ケース ２・・・気密封止型半導体装置 ９ａ！：ｉ°°°リークテスト用ガス ａｉｒ・・・空　気

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パッケージ部材のキャビティ内に半導体チップを気
   密封止する気密封止型半導体装置を形成し、この後、前
   記パッケージ部材のキャビティ内の気密性を検査する気
   密封止型半導体装置の検査方法であって、前記パッケー
   ジ部材のキャビティ内に半導体チップを気密封止すると
   共に、前記キャビティ内にリークテスト用ガスを封入す
   る工程と、前記パッケージ部材のキャビティ内に封入さ
   れたリークテスト用ガスのキャビティ外への漏れを検出
   し、キャビティ内の気密性を検査する工程とを備えたこ
   とを特徴とする気密封止型半導体装置の検査方法。 ２、前記リークテスト用ガスは、Ｈｅ等の不活性ガスで
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の気密封止型半導体装置の検査方法。 ３、前記パッケージ部材は、前記半導体チップを搭載す
   るセラミック材料で形成した搭載基板と、前記半導体チ
   ップを封止するセラミック材料で形成した封止用キャッ
   プとを低融点ガラスで接着することで形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の気密封止型半導体装置の検査方法。 ４、前記キャビティ内にリークテスト用ガスを封入する
   工程は、前記搭載基板と封止用キャップとを低融点ガラ
   スで接着し、前記パッケージ部材のキャビティ内に半導
   体チップを、気密封止する工程と共に行われることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の気密封止型半導
   体装置の検査方法。