(57)【要約】【課題】長期間の使用が可能で、管理コストを削減でき、製品のコストアップを防止するセラミックパッケージろう付け用治具を提供する。【解決手段】セラミック焼成体２１に金属部品２２をろう付け接合して個片体のセラミックパッケージ２０とするために用いられるセラミックパッケージろう付け用治具１０において、セラミック焼成体２１と金属部品２２を組み合わせて載置して位置決めするための個片体のセラミックパッケージ２０一式用の凹凸部１１を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、複数組みのセラミックパッケージ２０一式用の凹凸部１１が両主面で同一品種のセラミックパッケージ２０用として有する。【選択図】図１
2014227306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック焼成体に金属部品をろう付け接合して個片体のセラミックパッケージとするために用いられるセラミックパッケージろう付け用治具において、
前記セラミック焼成体と前記金属部品を組み合わせて載置して位置決めするための前記個片体の前記セラミックパッケージ一式用の凹凸部を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、該複数組みの前記セラミックパッケージ一式用の前記凹凸部が前記両主面で同一品種のセラミックパッケージ用として有することを特徴とするセラミックパッケージろう付け用治具。
【請求項２】
セラミック焼成体に金属部品をろう付け接合して個片体のセラミックパッケージとするために用いられるセラミックパッケージろう付け用治具において、
前記セラミック焼成体と前記金属部品を組み合わせて載置して位置決めするための前記個片体の前記セラミックパッケージ一式用の凹凸部を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、該複数組みの前記セラミックパッケージ一式用の前記凹凸部が前記両主面で互いに異なる品種のセラミックパッケージ用として有することを特徴とするセラミックパッケージろう付け用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を収納するためのセラミックパッケージのリードフレームや、シールリング等の金属部品を非酸化性雰囲気中で加熱してろう付け接合するのに使用されるセラミックパッケージろう付け用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体素子を収納するためのセラミックパッケージには、セラミック焼成体にリードフレームや、シールリング等の金属部品を取り付ける必要のあるものがあり、これらの金属部品を精度良くセラミック焼成体に設けた導体パターンにろう付けさせるために、セラミックパッケージろう付け用治具が用いられている。
【０００３】
このようなセラミックパッケージ用のセラミック焼成体の作製には、従来からアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を用いた複数枚のシート状のセラミックグリーンシートが用いられ、これらのセラミックグリーンシートにスルーホールや、ビア用の貫通孔や、電子部品素子を囲繞して収納させるためのキャビティ部用の貫通孔を設けている。更に、これらのセラミックグリーンシートには、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる導電性ペーストを用いて、スルーホール用の孔の壁面に塗布したり、ビア用の孔に充填したりした後、この導電性ペーストと同等の導電性ペーストを用いて表面にも所定の導体配線印刷パターンを形成している。そして、これらが形成された複数枚のセラミックグリーンシートは、重ね合わせて温度と、圧力をかけて接合してセラミック積層体に形成している。更に、このセラミック積層体は、通常、シート内に焼成前の個片体のセラミックパッケージがマトリックス状に複数個配列する集合体として形成されているので、セラミック積層体の表面に、押圧溝形成用スリット刃を押し当てて、個片体の外形形状になるように区画する断面視してＶ字形状の押圧溝を縦、横方向に形成している。この後、セラミック積層体は、還元性雰囲気中でセラミックグリーンシートと、高融点金属を同時焼成して分割溝を設ける複数の個片体のセラミック焼成体が配列する集合体としている。そして、この焼成済の集合体は、外部側に露出する導体部分にＮｉや、ＮｉＣｏ等からなるＮｉめっき被膜を形成した後、集合体に設けられた分割溝で分割することで、個片体のセラミック焼成体に形成している。
【０００４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、セラミックパッケージろう付け用治具５０には、上記の個片体のセラミック焼成体（図示せず）のＮｉめっき被膜の施された所望する導体部分にリードフレームや、シールリング等の金属部品（図示せず）がろう材を介して当接されると共に、金属部品を所望する導体部分に精度よく位置決めさせている。この後、セラミック焼成体と、金属部品は、セラミックパッケージろう付け用治具５０ごと非酸化性雰囲気中で加熱焼成して金属部品をそれぞれの個片体のセラミック焼成体にろう付け接合している。そして、個片体のセラミック焼成体は、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜、更にその上にＡｕめっき被膜を形成してセラミックパッケージとしている。
【０００５】
上記のろう付け接合は、通常、出入り口に空気侵入の遮断装置を設け、内部を水素と窒素の非酸化性雰囲気とし、入口から出口にかけて温度カーブが設定できるマッフル式トンネル焼成炉に通過させることで行っている。このろう付け接合時に用いられるセラミックパッケージろう付け用治具５０は、一方側の主面にのみセラミック焼成体と金属部品を載置させるための様々な形状からなる凹凸部５１を形成したカーボン製の板体からなっている。このセラミックパッケージろう付け用治具５０上に載置したセラミック焼成体と金属部品は、セラミック粉末を所望の形状にプレス成形し、焼成して形成するセラミックチップや、カーボンブロックを所望の形状に造形して形成するカーボンチップ等の固定用治具（図示せず）でセラミック焼成体と金属部品とを正確な位置合わせをして固定させている。そして、セラミック焼成体と金属部品は、焼成炉中にセラミックパッケージろう付け用治具５０及び、固定用治具ごと通炉させることでろう付け接合するようになっている。なお、セラミックパッケージろう付け用治具５０は、板体に多数の個片体用のセラミック焼成体や、個片体用の金属部品を搭載させて一度に多くのろう付け接合が可能のように一枚の大型の板体からなっている。また、セラミックパッケージろう付け用治具５０は、耐熱性、耐酸化性、耐磨耗性等に優れ、セラミック焼成体の熱膨張係数に近似すると共に、セラミック焼成体や、金属部品の様々な形状に容易に対応させるための加工性に優れるカーボンで作製されている。
【０００６】
従来のろう付け用治具には、一対のセラミック基板の間に介装する中治具と、一対のセラミック基板の中治具とは反対側に当接する一対の外側治具と、一対の外側治具のセラミック基板に当接する面とは反対側の面にそれぞれ形成され上方が互いに接近する方向に傾斜した外側治具傾斜面と、上方が互いに接近する方向に傾斜し外側治具傾斜面とそれぞれ摺接する一対の押圧治具傾斜面を有する押圧治具と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このろう付け用治具は、ろう付け用治具の一方主面に設ける凹凸部に金属ベースを載置し、更に金属ベースの上面に金属ケースを載置し、次に金属ベースの上面中央に中治具を載せ、金属ケースの前面と後面の基板挿通口にそれぞれセラミック基板を挿通し、これら一対のセラミック基板を中治具に当接させるように外側治具と、押圧治具で押圧させている。そして、半導体パッケージは、セラミック基板と金属ケースとの上に亘って金属ケースを載置し、セラミック基板の外側にリードフレームを載せるようにろう付け接合して形成されるようになっている。
【０００７】
また、従来のセラミックパッケージろう付け用治具には、セラミックパッケージ基板と放熱板等のろう付け部材とのろう付けに用いられるセラミックパッケージのろう付け治具において、セラミックパッケージ基板及び放熱板等のろう付け部材を挿入し位置決めする段差付き凹部が上面側に設けられた基部と、基部の下方に設けられ、支点によって途中が支承されていると共に、自由端である端部の一方に下向きの力が作用し且つろう付け部材が直接又は押圧部材を介して載置される他方の端部に上向きの力が作用するように調整された梃とを具備するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このセラミックパッケージろう付け用治具では、セラミックパッケージ基板にろう付け部品を確実に且つ平坦にろう付けすると共に、ろう付け作業を容易に行うことのできるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２９４６６６号公報
【特許文献２】特開平５−１５５６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述したような従来のセラミックパッケージろう付け用治具は、次のような問題がある。
従来のセラミックパッケージろう付け用治具や、特開２０００−２９４６６６号公報で開示されるようなセラミックパッケージろう付け用治具は、一方側の主面にのみセラミック焼成体と金属部品を載置させるための凹凸部を形成したカーボン製の板体からなるので、繰り返しの使用で凹凸部等の部位に欠けや、磨耗が発生した場合には使用が不可能となり、新たに作り直しが必要となり、製品のコストアップとなっている。また、このようなセラミックパッケージろう付け用治具は、ろう付けが必要な品種毎に、しかも、形状の異なる一品種毎に必要となるので、治具作製費用が高額となると共に、多品種の治具を管理するための管理費用が高額となり、引いては製品のコストアップとなっている。
また、特開平５−１５５６７０号公報で開示されるようなセラミックパッケージろう付け用治具は、構造が極めて複雑で、これを作製するための治具作製費用が高額となり、引いては製品のコストアップとなっている。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、長期間の使用が可能で、管理コストを削減でき、製品のコストアップを防止するセラミックパッケージろう付け用治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的に沿う本発明に係るセラミックパッケージろう付け用治具は、セラミック焼成体に金属部品をろう付け接合して個片体のセラミックパッケージとするために用いられるセラミックパッケージろう付け用治具において、セラミック焼成体と金属部品を組み合わせて載置して位置決めするための個片体のセラミックパッケージ一式用の凹凸部を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、複数組みのセラミックパッケージ一式用の凹凸部が両主面で同一品種のセラミックパッケージ用として有する。
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係るセラミックパッケージろう付け用治具は、セラミック焼成体に金属部品をろう付け接合して個片体のセラミックパッケージとするために用いられるセラミックパッケージろう付け用治具において、セラミック焼成体と金属部品を組み合わせて載置して位置決めするための個片体のセラミックパッケージ一式用の凹凸部を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、複数組みのセラミックパッケージ一式用の凹凸部が両主面で互いに異なる品種のセラミックパッケージ用として有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記のセラミックパッケージろう付け用治具は、セラミック焼成体と金属部品を組み合わせて載置して位置決めするための個片体のセラミックパッケージ一式用の凹凸部を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、複数組みのセラミックパッケージ一式用の凹凸部が両主面で同一品種のセラミックパッケージ用として有するので、両主面の何れか一方側の位置決めするための凹凸部等の部位に欠けや、磨耗が発生したとしても、他方側の位置決めするための凹凸部等が健在であれば、他方側の位置決めするための凹凸部等の部位に欠けや、磨耗が発生するまで、このセラミックパッケージろう付け用治具を使用することができ、平均的な使用できる命数を２倍にすることができ、大量生産用として長期間の使用が可能で、管理コストを削減でき、製品のコストアップを防止するセラミックパッケージろう付け用治具を提供できる。
【００１４】
上記のセラミックパッケージろう付け用治具は、セラミック焼成体と金属部品を組み合わせて載置して位置決めするための個片体のセラミックパッケージ一式用の凹凸部を両主面のそれぞれに複数組み有すると共に、複数組みのセラミックパッケージ一式用の凹凸部が両主面で互いに異なる品種のセラミックパッケージ用として有するので、少量生産用として高価なセラミックパッケージろう付け用治具を効果的に活用でき、製品のコストアップを防止するセラミックパッケージろう付け用治具を提供できる。また、いずれの主面には、それぞれ複数組みのセラミックパッケージ一式用の凹凸部が設けられており、位置決めするための凹凸部等の部位に欠けや、磨耗が発生して使用できない部位が発生したとしても、他の部位を使用することで少量生産用としての対応ができ、それぞれの品種用の高価なセラミックパッケージろう付け用治具の多量な作製を抑え製品のコストアップを防止するセラミックパッケージろう付け用治具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るセラミックパッケージろう付け用治具の一方側の主面の平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、他方側の主面の平面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る他のセラミックパッケージろう付け用治具の一方側の主面の平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図、他方側の主面の平面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来のセラミックパッケージろう付け用治具の一方側の主面の平面図、Ｃ−Ｃ’線縦断面図、他方側の主面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るセラミックパッケージろう付け用治具１０は、セラミック焼成体２１に設ける導体部分と、リードフレームや、シールリングや、金属製枠体等の金属部品２２を組み合わせてろう付け接合してセラミックパッケージ２０とするために用いられている。
【００１７】
なお、上記のセラミック焼成体２１を作製するためには、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いた複数枚のシート状のセラミックグリーンシートを用い、これらのセラミックグリーンシートに、上、下間の電気的な導通状態を形成するためのスルーホールや、ビア用の貫通孔や、電子部品素子を囲繞して収納させるためのキャビティ部用の貫通孔を設けている。更に、これらのセラミックグリーンシートには、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなる導電性ペーストをスクリーン印刷機を用いてスルーホール用の孔の壁面に塗布したり、ビア用の孔に充填したりした後、この導電性ペーストと同等の導電性ペーストを用いてセラミックグリーンシートの表面に所定の導体配線印刷パターンを形成している。そして、これらが形成された複数枚のセラミックグリーンシートは、重ね合わせて温度と、圧力をかけて接合してセラミック積層体に形成している。更に、このセラミック積層体は、通常、シート内に焼成前の個片体のセラミックパッケージがマトリックス状に複数個配列する集合体として形成されているので、セラミック積層体の表面に、押圧溝形成用スリット刃を押し当てて、個片体の外形形状になるように区画する断面視してＶ字形状の押圧溝を縦、横方向に形成している。この後、セラミック積層体は、還元性雰囲気中でセラミックグリーンシートと、高融点金属を同時焼成して複数の個片体のセラミック焼成体２１が分割溝で区画されてマトリックス状に配列する集合体としている。そして、この集合体は、集合体の外部側に露出する導体パターン部分にＮｉや、ＮｉＣｏ等からなるＮｉめっき被膜を形成した後、集合体に設けられた分割溝で分割することで、個片体のセラミック焼成体２１を形成している。
【００１８】
また、上記の金属部品２２は、セラミックと熱膨張係数が近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金等の合金金属板や、熱伝導率が高く放熱性に優れる銅と、タングステンやモリブデンとの複合金属板が用いられ、エッチングや、打ち抜きプレスや、切削等の加工で所望の形状に形成したものを用いている。
【００１９】
このセラミック焼成体２１と金属部品２２のろう付け接合時に用いられるセラミックパッケージろう付け用治具１０は、セラミック焼成体２１と金属部品２２を組み合わせて載置して位置決めするための様々な形状からなるセラミックパッケージ２０一式用の凹凸部１１を両主面のそれぞれに複数組み有している。そして、このセラミックパッケージろう付け用治具１０は、複数組みのセラミックパッケージ２０一式用の凹凸部１１が両主面で同一品種のセラミックパッケージ２０用として有している。そして、このセラミックパッケージろう付け用治具１０には、個片体のセラミック焼成体２１のＮｉめっき被膜の施された所望する導体パターン部分に金属部品２２がＡｇＣｕろうからなるろう材を介して当接されるようになっている。そして、更に、セラミック焼成体２１のＮｉめっき被膜の施された所望する導体パターン部分には、セラミック粉末を所望の形状にプレス成形し、焼成して形成するセラミックチップや、カーボンブロックを所望の形状に造形して形成するカーボンチップ等の固定用治具を用いて、金属部品２２を精度よく位置決めさせている。この後、セラミック焼成体２１と、金属部品２２は、セラミックパッケージろう付け用治具１０と、固定用治具ごと非酸化性雰囲気中で加熱焼成して金属部品２２をそれぞれの個片体のセラミック焼成体２１にろう付け接合している。そして、セラミックパッケージろう付け用治具１０と、固定用治具から取り出した個片体のろう付け接合体には、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜、更にその上にＡｕめっき被膜を形成してセラミックパッケージ２０としている。
【００２０】
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら本発明の一実施の形態に係る他のセラミックパッケージろう付け用治具を説明する。
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る他のセラミックパッケージろう付け用治具１０ａは、両主面の一方の主面側を上面として、セラミック焼成体２１ａに設ける導体部分と、リードフレームや、シールリングや、金属製枠体等の金属部品２２ａを組み合わせてろう付け接合してセラミックパッケージ２０ａとするために用いられている。また、このセラミックパッケージろう付け用治具１０ａは、両主面の他方の主面側を上面として、上記のセラミック焼成体２１ａとは形状が異なる他のセラミック焼成体２１ｂに設ける導体部分と、上記の金属部品２２ａとは形状の異なる他の金属部品２２ｂを組み合わせてろう付け接合してセラミックパッケージ２０ｂとするために用いられている。これらのセラミック焼成体２１ａ、２１ｂや、金属部品２２ａ、２２ｂは、前記のセラミックパッケージろう付け用治具１０で用いられるものと同様の方法で作製されたものが用いられるようになっている。
【００２１】
このセラミックパッケージろう付け用治具１０ａには、個片体のセラミック焼成体２１ａと、金属部品２２ａを組み合わせて載置して位置決めするための個片体のセラミックパッケージ２０ａ一式用の凹凸部１１ａが両主面の一方の主面側に複数組み設けられている。また、このセラミックパッケージろう付け用治具１０ａには、他の個片体のセラミック焼成体２１ｂと、他の金属部品２２ｂを組み合わせて載置して位置決めするための個片体の他のセラミックパッケージ２０ｂ一式用の凹凸部１１ｂが両主面の他方の主面に複数組み設けられている。そして、このセラミックパッケージろう付け用治具１０ａは、複数組みのセラミックパッケージ２０ａ、２０ｂ一式用の凹凸部１１ａ、１１ｂが両主面のそれぞれで互いに異なる品種のセラミックパッケージ２０ａ、２０ｂ用として有している。
【００２２】
なお、上記のセラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａを用いるろう付け接合には、通常、出入り口に空気侵入の遮断装置を設け、内部を水素と窒素の非酸化性雰囲気とし、入口から出口にかけて温度カーブが設定できるマッフル式トンネル焼成炉を用いている。また、上記のセラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａは、板体に多数の個片体用のセラミック焼成体２１、２１ａ、２１ｂや、個片体用の金属部品２２、２２ａ、２２ｂを搭載させて一度に多くのろう付け接合が可能のように一枚の大型の板体からなっている。更に、上記のセラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａは、耐熱性、耐酸化性、耐磨耗性等に優れ、セラミック焼成体２１、２１ａ、２１ｂの熱膨張係数に近似すると共に、セラミック焼成体２１、２１ａ、２１ｂや、金属部品２２、２２ａ、２２ｂの様々な形状に容易に対応させるための加工性に優れるカーボン製からなっている。また、更には、セラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａは、上記の凹凸部１１、１１ａ、１１ｂが四角形状からなる場合には、通常、角部でセラミック焼成体２１、２１ａ、２１ｂや、金属部品２２、２２ａ、２２ｂが引っかからないようにするための逃がし穴が設けられている。
【００２３】
上記のセラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａは、セラミックパッケージろう付け用治具の全体厚さが両主面の一方側にのみ凹凸部１１、１１ａ、１１ｂを設ける場合の全体厚さを超えると共に、全体厚さが両主面の一方側にのみ凹凸部１１、１１ａ、１１ｂを設ける場合の全体厚さの２倍を下まわっているのが好ましい。このようなセラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａの場合には、セラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａ自体のコストアップを防止して、ろう付け接合された製品のコストアップを防止するセラミックパッケージろう付け用治具１０、１０ａを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のセラミックパッケージろう付け用治具は、半導体素子等の電子部品素子を実装させて、大量で、高速に信号を通すための通信用の中継器用に用いるためや、携帯電話、ノートブック型のパソコン、監視用ビデオカメラ等の電子装置に組み込まれて大量で、高速に信号を通すために用いるための信頼性の高いセラミックパッケージを安価に形成するために用いることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０、１０ａ：セラミックパッケージろう付け用治具、１１、１１ａ、１１ｂ：凹凸部、２０、２０ａ、２０ｂ：セラミックパッケージ、２１、２１ａ、２１ｂ：セラミック焼成体、２２、２２ａ、２２ｂ：金属部品
【図１】
2014227306.tif 000003
【図２】
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【図３】
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