(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載されたチップが収納されるチップ収納空間を備えるキャップに前記チップを収納して前記チップ収納空間を気密に封止する中空パッケージの製造方法であって、
連通孔を備える前記基板に前記キャップを載置するキャップ載置手順と、
前記連通孔を介して前記チップ収容空間の減圧状態とし、前記キャップを前記基板側に吸引させるキャップ吸引手順と、
前記基板に吸着された前記キャップを覆い、かつ、前記基板と密着したモールドを設けるモールド形成手順と、を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記キャップ吸着手順は、前記キャップの吸着を開始してから所定時間経過したときの真空度を計測する手順と、
そのときの真空度が予め設定した真空度より大きい場合に前記キャップの載置位置が適正であると判断する手順と、を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記連通孔は、前記チップ収納空間と連通していることを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記連通孔を閉塞するように前記キャップの端部が載置されることを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記キャップが前記基板に載置されるキャップ端部領域に、肉厚を厚くするリブが設けられて、該リブが前記連通孔を閉塞することを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記モールドが形成された後に、前記連通孔を閉塞する閉塞手順を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記閉塞手順は、前記チップ収納空間内を真空にして閉塞することを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記閉塞手順は、前記チップ収納空間内を真空にし、その後に不活性雰囲気にして閉塞することを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空パッケージの製造方法及び中空パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子装置に対する高性能・高品質・小型・低価格の要求により、素子自体の改良と共に素子を覆う容器（以下、中空パッケージと記載する）の改良・改善が必須となってきている。
【０００３】
特に、２０ＧＨｚ以上のマイクロ波領域において、電気的性能及び気密性に優れるとともに、小型かつ低価格である中空パッケージを開発することは非常に困難である。従って、安価な樹脂材料を使った中空パッケージであって、マイクロ波の用途に耐える性能・品質を達成することができれば、広くその用途を拡大することができる。
【０００４】
一般に、周波数が高くなると、物質中を電磁波が伝播するとき減衰するエネルギーは増大する。そのため、ＢＳ放送、ＣＳ放送、マイクロ波通信機、レーダー装置などの高周波機器では、半導体素子の電極部分と、この電極から引き出すワイヤとを中空空間内に気密封止する構造が採用されている。
【０００５】
このような気密封止された中空パッケージに関して、特開２００９−２８３５５３号公報においては、樹脂キャップを用いた低コストな中空パッケージを提案している。
【０００６】
この中空パッケージは、基板上に実装された部品や素子を収納する中空部を持つ樹脂製のキャップを基板に接着剤により固着し、フィルム状の樹脂により樹脂キャップ全体を覆う構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２８３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２００９−２８３５５３号公報においては、キャップの固定に接着剤を用いるため、接着剤を乾燥、硬化させなければならず、生産性が低下し、また接着剤のコストがかかる問題がある。
また、接着剤が固化する際に、キャップを保持して基板に対して位置ずれしないようにしなければならず、製造コストを上昇させる問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の主目的は、安価に、中空部の気密性が維持できる中空パッケージの製造方法及び中空パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、基板に搭載されたチップが収納されるチップ収納空間を備えるキャップに収納して前記チップ収納空間を気密に封止する中空パッケージの製造方法は、連通孔を備える前記基板に前記キャップを載置するキャップ載置手順と、前記連通孔を介して前記キャップを吸着させるキャップ吸着手順と、前記基板に吸着された前記キャップを覆い、かつ、前記基板と密着したモールドを設けるモールド形成手順と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、中空パッケージは、チップが搭載された基板と、前記チップを収納するように前記基板に載置されたキャップと、前記キャップを覆い、かつ、前記基板と密着するモールドと、が上記製造方法により組立てられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、キャップを吸着して支持した状態でモールドを成型するので、安価に、中空部の気密性が高い中空パッケージが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる封止構造を持つ中空パッケージの断面図である。
【図２】第１の実施形態にかかる中空パッケージの製造手順を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態にかかる中空パッケージの主要工程を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる封止構造を持つ中空パッケージの構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる基板の対向するコーナーに連通孔を設け際の中空パッケージの上面図である。
【図６】第２の実施形態にかかるキャップの端部領域にリブを設けた中空パッケージの断面図である。
【図７】第２の実施形態にかかる中空パッケージを製造する際に金型等の関係を示した図である。
【図８】第２の実施形態にかかる中空パッケージの製造手順を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態にかかる中空パッケージの製造における真空計の時間変化を模式的に示したグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる連通孔を充填材で閉塞した中空パッケージの断面図である。
【図１１】第３の実施形態にかかる連通孔を封止シールで閉塞した中空パッケージの断面図である。
【図１２】第３の実施形態にかかる連通孔を真空雰囲気中で閉塞する際の中空パッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる封止構造を持つ中空パッケージ２Ａの断面図である。
【００１５】
この中空パッケージ２Ａは、半導体装置等のチップ１１を搭載した基板１０に、このチップ１１を収納するようにキャップ１３が載置され、該キャップ１３を覆い、かつ、このキャップ１３と基板１０とを密着させるモールド１４を備えている。
【００１６】
キャップ１３はチップ１１を収納するためのチップ収納空間Ｋを備えた升状体である。そして、このチップ収納空間Ｋと外気とを連通させる連通孔１２が基板１０に少なくとも１つ以上形成されている。
【００１７】
以下、詳細な構成を製造手順と共に説明する。図２は、このような中空パッケージ２Ａの製造手順を示すフローチャートであり、図３は主要工程図である。
【００１８】
ステップＳＡ１：  先ず、基板１０を下型２０に載置する（図３（ａ））。このとき、基板１０にはチップ１１が搭載されていると共に、連通孔１２が設けられている。
【００１９】
一方、下型２０にも連通孔１２と対応する位置に下型２０の端部まで延設されている吸引孔２２が設けられている。そこで、基板１０の連通孔１２を吸引孔２２に位置合せしながら、当該基板１０を下型２０に載置する。
【００２０】
ステップＳＡ２，ＳＡ３：  下型２０に基板１０を載置した後、チップ収納空間Ｋにチップ１１が収納されるようにキャップ１３を基板１０に載置する（図３（ｂ））。なお、この段階では、基板１０は何らかの手段により下型２０に固定されていてもよいが、キャップ１３は単に置いただけとなっている。即ち、外部振動が加わると、キャップ１３は位置ずれを起す状態である。そこで、キャップ１３の載置後に、図示しない真空ポンプを動作させて、チップ収納空間Ｋを減圧状態とする。チップ収納空間Ｋが減圧された状態になると、キャップ１３は、基板１０側に吸引されて、位置が固定する。
【００２１】
ステップＳＡ４，ＳＡ５：  キャップ１３が固定されると、上型２１を下型２０に当接させ、かつ、型締めする。上型２１は、キャップ１３より適宜大きな凹部を備えて、型締した際には、キャップ１３と上型２１との間に空間（モールド空間と記載する）が形成される。
【００２２】
そこで、このモールド空間に、上型２１に設けられている図示しないゲートからランナ２３を介して、樹脂を充填してモールド１４を成形する（図３（ｃ））。この樹脂としては例えば、熱硬化型の樹脂が利用できる。
【００２３】
なお、樹脂は、モールド空間を流動しながら、このモールド空間を満たす。このため、キャップ１３には樹脂を充填している間、不均一な力が働くことになる。この不均一な力は、キャップ１３を動かす力となるが、キャップ１３は真空ポンプにより吸引されて基板１０に固定されているため、位置ずれを起すことがない。即ち、基板１０に載置された位置でキャップ１３は、モールド１４により基板１０に固定される。
【００２４】
ステップＳＡ６：  モールド１４の成形後は、上型２１を下型２０から離接させることで型開きして、成形した中空パッケージ２Ａを取出す（図３（ｄ））。なお、図３（ｄ）においては、ランナ２３を除去した成型品が示されている。
【００２５】
以上により、基板１０の所定位置にキャップ１３とモールド１４との２重構造の中空パッケージ２Ａが、安価に、かつ、長期間気密性が維持できるようになる。
【００２６】
なお、この中空パッケージ２Ａにおけるチップ収納空間は、連通孔を介して外気と連通している。このような連通状態を避ける場合には、当該連通孔を封止すればよい。これにより、密閉された中空パッケージ２Ａが容易に製造することが可能になる。
【００２７】
このような構造、製造方法とすることで、チップ収納空間Ｋはキャップ１３が吸引された時点で密閉空間となるので、モールド１４の成型時及びその後において、チップ収納空間Ｋに異物等が進入しなくなるので、中空パッケージの歩留りが向上する。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００２９】
第１の実施形態に置いては、連通孔はチップ収納空間と連通するように設けられていた。これに対して、本実施形態においては、キャップの端面位置対応した基板の位置に設けている。
【００３０】
図４は、このような中空パッケージ２Ｂの構成を示す図で、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３１】
連通孔１２の形成位置はキャップ１３の端面に対応した位置であれば特に限定しない。図４（ａ）においては対向辺をなすキャップ１３の端面位置に連通孔１２を設けた場合を示しているが、例えば図５に示すよう対向するコーナーに連通孔１２を設けても良い。但し、吸引力が、キャップ１３に対して対称に作用するように、連通孔１２も対称位置に設けることが好ましい。ただし連通孔１２はキャップ１３の対角コーナー底面を吸着するものとし、大きさや距離はキャップ１３の対角コーナー外周より内側に、かつキャップ１３の位置ズレ許容範囲内におさまるものとする。
【００３２】
このようにキャップ１３の端面１３ａの位置に対応する基板１０の位置に連通孔１２が設けられている。端面１３ａは平面である。従って、この端面１３ａにより連通孔１２は塞がれる。即ち、真空引した際には、端面１３ａは連通孔１２に吸引され、これによりキャップ１３は基板１０に対して固定されることになる。
【００３３】
この構造の場合においても、チップ収納空間Ｋは端面１３ａが吸引された時点で密閉空間となるので、モールド１４の成型時及びその後において、チップ収納空間Ｋに異物等が進入しなくなるので、中空パッケージの歩留りが向上する。
【００３４】
なお、キャップ１３の肉厚を薄くして、キャップ１３の基板１０に対する接地面積を削減し、基板１０の実装領域を拡大させる場合がある。このような場合、上記構成では、連通孔１２の孔径はキャップ１３の肉厚より小さくする必要があるため、キャップ１３の吸引力も小さくなってしまう。  
そこで、例えば、図６に示すように連通孔１２に接するキャップ１３の端部領域が部分的に肉厚となるようにリブ１３ｂを設けることが可能である。なお、リブ１３ｂは、キャップ１３と一体に形成されていることが好ましいが、別体であっても良い。ただし、リブ１３は基板の連通孔１２のサイズよりも大きいものとし、その大きさはキャップ１３の位置ズレ許容範囲内に収まるものとする。
【００３５】
以下、図６に示す構成のキャップ１３を用いた中空パッケージ２Ａの製造方法を図７〜図９を参照して説明する。図７は、下型２０に固定された基板１０にキャップ１３を載置して吸着する際の様子を示した断面図であり、図８は製造手順を示すフローチャートである。
【００３６】
下型２０の吸引孔２２は、配管３１を介して真空ポンプ３０と接続されている。そして、この配管３１には、真空計３２が設けられている。
【００３７】
ステップＳＢ１，ＳＢ２：  下型２０にチップ１１が搭載された基板１０を固定し、この基板１０にキャップ１３を載置する。キャップ１３を載置する際には、キャップ１３の端面が基板１０に設けられている連通孔１２を塞ぐように、位置合せしながら載置する。
【００３８】
ステップＳＢ３，ＳＢ４：  キャップ１３を載置した後、真空ポンプ３０による真空引きを開始する。これにより配管３１内及び連通孔１２が真空引される。そこで、予め設定された時間ｔ１の経過を待ち、この時間が経過したときの真空度を真空計３２により取得する。
【００３９】
ステップＳＢ５：  図９は、真空計３２の時間変化を模式的に示したグラフである。同図において横軸は時間、縦軸は真空度を示している。また実線の曲線Ｃ１は、キャップ１３の端面が連通孔１２を完全に塞いでいる場合の真空度を示している。即ち、キャップ１３が正しい位置に載置されている場合を示している。一方、一点鎖線の曲線Ｃ２はキャップ１３の端面が連通孔１２を完全に塞いでいない場合を示している。即ち、キャップ１３が位置ずれしている場合を示している。
【００４０】
キャップ１３が正しい位置に載置されていない場合として、例えばキャップ１３がチップ１１に当っていることもある。また、外部振動により、キャップ１３が位置ずれした場合がある。無論、キャップ１３の位置は適正であるが、キャップ１３端面に異物が存在しているような場合もある。以下、キャップ１３の端面に異物が存在する場合も含めて、本実施形態ではキャップ１３が正しい位置に載置されていないと記載する。
【００４１】
このようにキャップ１３が正しい位置に載置されていない場合には、真空度は殆ど下がらない（曲線Ｃ２）。一方、キャップ１３が正しい位置に載置されている場合には、真空度は時間の経過に従い下がる（曲線Ｃ１）。
【００４２】
そこで、時刻ｔ１を設定し、この時刻での真空度が、予め設定された位置判定基準値Ｐｔに対して大きいか否かによりキャップ１３が正しい位置に載置されているか否かを判断する。そして、時刻ｔ１における取得した真空度Ｐが位置判定基準値Ｐｔより大きい場合（Ｐ＞Ｐ１）、キャップ１３が位置ずれしていると判断してステップＳＢ６に進み、真空度Ｐが位置判定基準値Ｐｔより小さい場合（Ｐ≦Ｐ１）、キャップ１３は適正な位置に載置されていると判断してステップＳＢ８に進む。
【００４３】
ステップＳＢ６，ＳＢ７：  キャップ１３が位置ずれしているので、真空ポンプ３０を停止する。そして、表示装置（図示しない）により音情報、光情報、文字情報等によりユーザに、キャップ１３が位置ずれしている旨を報知する。ユーザは、この情報に応じてキャップ１３の位置を調整する。
【００４４】
ステップＳＢ８〜ＳＢ１１：  キャップ１３の位置が適正なので、上型２１を下型２０に対して当接させて型締する。そして、キャップ１３と上型２１との間の空間に樹脂を充填して、モールド１４を成形し、その後型開きし、真空ポンプ３０を停止する処理を順次行ってサイクルが終了する。
【００４５】
以上説明したように、キャップを吸着して基板に固定し、かつ、そのときの真空度からキャップ位置が適正であるか否かを判断するので、信頼性の高い中空パッケージが製造できる。
【００４６】
真空ポンプによるキャップ１３の吸引力よりモールド１４の成型時の樹脂の圧力が大きい場合にはキャップ１３が位置ずれすることになるが、このような場合、モールド１４の樹脂を注入するゲートをキャップ１３の中心に配置するセンターゲートを用い均一に圧力が掛かる方式とするか、上型に突起を設けによりによりキャップ１３を固定するためのアシストをすることで回避する。
【００４７】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００４８】
これまでの各実施形態においては、最終的に連通孔を塞ぐ点については言及しなかった。本実施形態においては、この連通孔１２を塞ぎ、キャップ１３内を密閉状態にする。
【００４９】
連通孔１２を閉塞する方法としては、図１０に示すように、連通孔１２を樹脂や半田等を充填材１９として閉塞する方法、図１１に示すように基板１０の背面（チップ１１を搭載した面と逆の面）に封止シール１８等を貼付ける方法が可能である。
【００５０】
このときチップ収納空間Ｋを不活性ガス雰囲気や真空状態にすることも可能である。例えば、チップ収納空間Ｋを真空にして封止する場合は、図１２に示すように、中空パッケージ２Ａを真空チャンバ１７に入れて真空引する。この状態で、封止シール１８を貼付けることにより、チップ収納空間Ｋが真空に密閉される。
【００５１】
なお、チップ収納空間Ｋをアルゴン等の不活性雰囲気とする場合には、当該チップ収納空間Ｋを真空状態にした後、アルゴンガスを真空チャンバ１７内に導入することで達成できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０    基板
１１    チップ
１２    連通孔
１３    キャップ
１３ａ    端面
１３ｂ    リブ
１４    モールド
１７    真空チャンバ
１８    封止シール
１９    充填材
【図１】
0005982921.tif 000002
【図２】
0005982921.tif 000003
【図３】
0005982921.tif 000004
【図４】
0005982921.tif 000005
【図５】
0005982921.tif 000006
【図６】
0005982921.tif 000007
【図７】
0005982921.tif 000008
【図８】
0005982921.tif 000009
【図９】
0005982921.tif 000010
【図１０】
0005982921.tif 000011
【図１１】
0005982921.tif 000012
【図１２】
0005982921.tif 000013