(57)【要約】【課題】  パッケージ本体にセラミック端子をろう付けして形成される半導体パッケージの製造工程における不良発生率を抑え、確実に良品を得ることができる製造方法を提供する。【解決手段】  金属からなるパッケージ本体２０にセラミック端子３０を介してリード４２を接合してなる半導体パッケージの製造方法において、治具６０に、前記パッケージ本体２０と、セラミック端子３０およびセラミック端子に形成された電極にリード４２を位置合わせしてろう付けされたリードフレーム４０からなるリード接合体５０とを相互に位置合わせしてセットし、加熱炉中で、前記パッケージ本体２０と前記リード接合体５０のセラミック端子３０とをろう付けして半導体パッケージを組み立てることを特徴とする。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなるパッケージ本体にセラミック端子を介してリードを接合してなる半導体パッケージの製造方法において、
治具に、
前記パッケージ本体と、セラミック端子およびセラミック端子に形成された電極にリードを位置合わせしてろう付けされたリードフレームからなるリード接合体と
を相互に位置合わせしてセットし、
加熱炉中で、前記パッケージ本体と前記リード接合体のセラミック端子とをろう付けして半導体パッケージを組み立てることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記治具にリード接合体をセットする際に、リードフレームのタイバーに設けられたガイド孔に、治具に設けられたガイドピンを挿入して、治具にリード接合体を位置決めしてセットすることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項３】
パッケージ本体とセラミック端子とをろう付けする際に、リードが伸縮する作用を吸収してリードに作用する熱応力を緩和する緩和手段が設けられたリードフレームを使用することを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項４】
セラミック端子に接合されるリードの接合端とリードのアウター側との間に、折り曲げ部が形成されたリードフレームを使用することを特徴とする請求項３記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記緩和手段として、リードフレームのタイバーに、ガイドピンが移動可能な長孔が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記緩和手段として、リードフレームのタイバーに、ガイドピンを挿通する挿通孔部の周囲に潰れしろが形成されたガイド孔が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項７】
前記緩和手段として、リードフレームのタイバーの領域内に、タイバーの側縁に沿って、すべてのリード間を連通するスリット孔が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項８】
前記緩和手段として、リードフレームのリードに、リードの伸縮変形を吸収する屈曲部が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項９】
前記緩和手段として、リードフレームのリードに、リードの伸縮変形を吸収するハーフエッチング部が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージの製造方法に関し、より詳細には金属製のパッケージ本体にセラミック端子が装着され、セラミック端子にリードが接合されてなる半導体パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波用の半導体パッケージには、図１０に示すように、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の金属からなるパッケージ本体１０にセラミック端子１２が装着され、セラミック端子１２のパッケージ本体１０の外側で露出する面に設けられた導体路にリード１４がろう付けされてなる製品がある（特許文献１参照）。この半導体パッケージは、電磁シールドされるパッケージ本体１０のキャビティ内に半導体素子を搭載して密封することによって、電気的特性にすぐれ、かつ耐熱性、耐久性にすぐれた半導体装置用パッケージとして提供される。
【特許文献１】特開平８−３０６８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、金属製のパッケージ本体１０にセラミック端子１２を装着した半導体パッケージを製造する際には、パッケージ本体１０にセラミック端子１２を、ろう付けあるいは嵌着して取り付けるとともに、セラミック端子１２の電極（導体部）に位置合わせしてリードを接合する。セラミック端子１２とリードとはろう付けによって接合するから、セラミック端子１２をパッケージ本体２０にろう付けして取り付ける場合には、カーボン治具等を用いて加熱炉中でパッケージ本体１０とセラミック端子１２とリードフレームとを相互に位置合わせしてろう付けする操作を行う。
【０００４】
これらのろう付け作業では、各部材を正確に位置合わせして保持することが難しいという問題と、加熱炉中で各部材が高温に熱せられるため、セラミック端子とリードフレームとの熱膨張差が大きくあらわれて接合位置の位置ずれが生じ、不良となるという問題があった。
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、セラミック端子をパッケージ本体にろう付けして形成される半導体パッケージの製造工程における不良発生率を抑え、確実に良品を得ることができる半導体パッケージの製造方法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】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、金属からなるパッケージ本体にセラミック端子を介してリードを接合してなる半導体パッケージの製造方法において、治具に、前記パッケージ本体と、セラミック端子およびセラミック端子に形成された電極にリードを位置合わせしてろう付けされたリードフレームからなるリード接合体とを相互に位置合わせしてセットし、加熱炉中で、前記パッケージ本体と前記リード接合体のセラミック端子とをろう付けして半導体パッケージを組み立てることを特徴とする。
【０００６】
また、前記治具にリード接合体をセットする際に、リードフレームのタイバーに設けられたガイド孔に、治具に設けられたガイドピンを挿入して、治具にリード接合体を位置決めしてセットすることにより、リード接合体をパッケージ本体に対して正確に位置決めしてセットして半導体パッケージを製造することができる。
また、前記パッケージ本体とセラミック端子とをろう付けする際に、リードが伸縮する作用を吸収してリードに作用する熱応力を緩和する緩和手段が設けられたリードフレームを使用することを特徴とする。リードフレームに緩和手段を設けることにより、ガイドピンによりリードフレームをカーボン治具に位置決めしてろう付けする際にリードに作用する熱応力を緩和して、リードを変形させたりすることなく半導体パッケージを製造することができる。
また、リードに緩和手段を設けることにより、セラミック端子に接合されるリードの接合端とリードのアウター側との間に、折り曲げ部が形成されたリードフレームを使用する場合でも、好適に半導体パッケージを製造することができる。
【０００７】
また、前記リードフレームに設ける前記緩和手段としては、リードフレームのタイバーに、ガイドピンが移動可能な長孔が設けられていること、リードフレームのタイバーに、ガイドピンを挿通する挿通孔部の周囲に潰れしろが形成されたガイド孔が設けられていること、リードフレームのタイバーの領域内に、タイバーの側縁に沿って、すべてのリード間を連通するスリット孔が設けられていること、リードフレームのリードに、リードの伸縮変形を吸収する屈曲部が設けられていること、リードフレームのリードに、リードの伸縮変形を吸収するハーフエッチング部が設けられていることが有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、パッケージ本体にリード接合体を接合して半導体パッケージとしているから、ろう付け方法を利用して半導体パッケージを製造する際の不良発生率を抑えて確実に半導体パッケージを製造することが可能になる。また、セラミック端子とリードフレームのリードとが正確に位置合わせして接合された信頼性の高い半導体パッケージとして得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜４は、本発明に係る半導体パッケージの製造方法を示す説明図である。
本発明に係る半導体パッケージは、パッケージ本体２０と、セラミック端子３０にリードフレーム４０をろう付けしてなるリード接合体５０とを組み合わせて形成される。
図１は、半導体パッケージを構成するパッケージ本体２０の斜視図を示す。パッケージ本体２０は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）、鉄−ニッケル合金、銅−タングステン合金等の、セラミック端子３０を構成するセラミックと熱膨張係数がマッチングする金属からなるベース２１と、ベース２１に接合したフレーム部２２と、フレーム部２２の上端縁に周設した上側部品２３とからなる。上側部品２３の上端面は、封止キャップを接合するためのシールリング２３ａに形成される。
【００１０】
ベース２１およびフレーム部２２および上側部品２３は平面形状が矩形状に形成され、パッケージ本体２０は全体形状として矩形の箱状に形成される。パッケージ本体２０の内部領域は、半導体素子等の電子部品を収納するキャビティ２４として利用される。
フレーム部２２の前面部２２ａには、セラミック端子を取り付ける取付孔２５が開口する。取付孔２５は上側部品２３の下縁に沿った長方形状に前面部２２ａに開口するように設けられる。
【００１１】
図２は、パッケージ本体２０に取り付けられるリード接合体５０の斜視図である。リード接合体５０はセラミック端子３０にリードフレーム４０をろう付けして形成される。
セラミック端子３０は、取付孔２５に装着可能に、長手方向の長さを取付孔２５の長手方向の長さに一致させ、高さを取付孔２５の内寸高さに一致するように設けられる。セラミック端子３０の上面の中央部には、セラミック端子３０の長手方向の一端側から他端側まで連続する凸部３２が設けられている。凸部３２は、上面が平坦面に形成されるとともに、セラミック端子３０が装着されるパッケージ本体２０の前面部２２ａの肉厚と略同厚に設けられている。これによって、図２に示すように、セラミック端子３０は端面形状が逆Ｔ字形に形成される。
【００１２】
セラミック端子３０の上面中央部に形成された凸部３２を挟む両側には、凸部３２よりも一段低く形成された電極形成部３３が設けられ、この電極形成部３３の上面に、セラミック端子３０の長手方向に等間隔に電極が形成されている。電極３４は電極形成部３３の上面と同一の高さ面内で、凸部３２の下側を導体部が通過するように設けられ、セラミック端子３０によりパッケージ本体２０の内外で導体部が電気的に導通するように設けられている。
電極を構成する導体部は、タングステンペースト等のメタライズペーストをセラミックのグリーンシートに印刷し、同時焼成によって形成される。
【００１３】
リードフレーム４０はセラミック端子３０の電極３４にリード４２の端部をろう付けすることによって、セラミック端子３０に一体に取り付けられる。リードフレーム４０のリード４２は、タイバー４４によりリード４２の基端側において、セラミック端子３０の電極形成部３３に形成された電極３４と等間隔に支持される。
リードフレーム４０はセラミック端子３０との熱膨張係数のマッチングをとるため、コバール等のセラミック端子３０と同程度の熱膨張係数を有する金属材によって形成されたものが用いられる。本実施形態で使用しているリードフレーム４０は、リード４２の電極３４との接合端から若干離間した位置で、リード４２を長Ｌ字形に曲げた折り曲げ部４２ａを形成したものを使用している。
リード接合体５０は、カーボン治具にセラミック端子３０とリードフレーム４０とを、電極３４とリード４２とを位置合わせするようにしてセットし、加熱炉中で電極３４にリード４２をろう付けすることによって得られる。
【００１４】
図３は、上述したパッケージ本体２０とリード接合体５０とを組み立てる工程を示す。パッケージ本体２０とリード接合体５０とは、カーボン治具６０に相互に位置合わせしてセットし、リード接合体５０のセラミック端子３０をパッケージ本体２０にろう付けすることによって組み立てられる。
具体的には、パッケージ本体２０をカーボン治具６０のセット凹部にセットし、パッケージ本体２０の取付孔２５にリード接合体５０のセラミック端子３０を挿入し、リードフレーム４０をカーボン治具６０のリード支持面にのせて支持することによって位置決めする。カーボン治具６０のリード支持面には、リードフレーム４０のタイバー４４に設けられたガイド孔４６に位置合わせしてガイドピン６２が立設されており、ガイド孔４６にガイドピン６２を摺入するようにしてリードフレーム４０をセットすることにより、リード接合体５０がパッケージ本体２０に対して位置決めされる。
【００１５】
実際のろう付け作業は、セラミック端子３０とパッケージ本体２０との接合部にろう材を塗着し、リードフレーム４０のタイバー４４をカーボン治具６０との間でクランプするクランプ部材を配置し、カーボン治具６０により各部材をセットし、クランプ部材によりリードフレーム４０をクランプした状態で加熱炉中で加熱してろう付けする。リード接合体５０は、セラミック端子３０とパッケージ本体２０とを接合するろう材よりも融点の高いろう材によりセラミック端子３０にリード４２をあらかじめろう付けしてあるから、リード接合体５０をパッケージ本体２０にろう付けする加熱炉中でろう付け部分が溶融することはない。
【００１６】
図４は、パッケージ本体２０にリード接合体５０をろう付けして得られた半導体パッケージを示す。
セラミック端子３０がパッケージ本体２０に設けられた取付孔２５に挿入され、取付孔２５を塞ぐようにしてパッケージ本体２０の前面部２２ａに取り付けられている。セラミック端子３０の電極３４に、リードフレーム４０のリード４２の先端部がろう付けされてリード４２が固定され、リード４２の基端側がセラミック端子３０から外方に平行に並列して延出している。
【００１７】
図５は、パッケージ本体２０とセラミック端子３０との接合部を拡大して示す断面図である。セラミック端子３０の上部では、凸部３２の上面が上側部品２３の下面にろう付けされ、セラミック端子３０の下部では、フレーム部２２の前面部２２ａの上面にろう付けされる。また、セラミック端子３０の長手方向の両端面は取付孔２５の長手方向の内側面２５ａ、２５ｂにろう付けされる。
前述したように、セラミック端子３０の電極形成部３３の上面には電極３４が形成され、パッケージ本体２０の外部に露出する電極部３４ａにリード４２がろう付けされている。電極３４は、凸部３２の下側を通過し、パッケージ本体２０の内側において電極３４ｂとして露出する。
なお、凸部３２の上面および電極形成部３３の下面の全面に、各々導体層３５、３６が形成されている。これらの導体層３５、３６は、電極３４を経由してパッケージの内外で信号が伝播する際の電気的特性を向上させるために設けられる。
【００１８】
以上説明した、本実施形態の半導体パッケージの製造方法によれば、パッケージ本体２０にリード接合体５０を位置合わせしてろう付けするだけで、パッケージ本体２０にセラミック端子３０がろう付けされ、セラミック端子３０に正確に接合されたリード４２を備えた半導体パッケージを容易に得ることができる。
このようにパッケージ本体２０にセラミック端子３０とリード４２とを正確に位置合わせして組み立てることができるのは、セラミック端子３０にあらかじめリードフレーム４０を接合したリード接合体５０を使用することで、パッケージ本体２０にセラミック端子３０を接合する際におけるリード４２とセラミック端子３０との位置合わせを不要にしたことによる。
【００１９】
リード接合体５０をパッケージ本体２０に位置合わせして接合する方法の場合は、リード接合体５０とパッケージ本体２０とを相互に位置合わせするだけで組み立てることができるから、カーボン治具６０等を使用して簡単に組み立てることができ、ろう付け作業が容易であるとともに、組み立て時の不良発生率を抑えることができる。
なお、本方法の場合は、リード接合体５０を組み立てる際に、セラミック端子３０とリードフレーム４０とを位置合わせしてろう付けする必要があるが、セラミック端子３０とリードフレーム４０とを接合する方法は、パッケージ本体２０とセラミック端子３０とリードフレーム４０とを相互に位置合わせしてろう付けする方法にくらべて、位置合わせが容易であり、組み立てが容易である。
【００２０】
なお、本実施形態においては、パッケージ本体２０の一方の側面のみに取付孔２５を設けてパッケージ本体２０の一方の側面のみにセラミック端子３０を取り付けた構造の半導体パッケージの製造方法について説明したが、半導体パッケージの形態は本実施形態の半導体パッケージの構成に限定されるものではない。たとえば、パッケージ本体２０の対向する側面に各々セラミック端子をろう付けし、各々のセラミック端子にリードを接合した構成の半導体パッケージを形成するといったことも可能である。
【００２１】
図３に示すように、カーボン治具６０を用いてリード接合体５０とパッケージ本体２０とを相互に位置合わせする際には、リードフレーム４０のタイバー４４に設けたガイド孔４６にカーボン治具６０に設けられたガイドピン６２を挿入してリードフレーム４０を位置決めするようにしている。
ろう付け作業では、カーボン治具６０にパッケージ本体２０とリード接合体５０とをセットして加熱するから、加熱時にリードフレーム４０が熱膨張し、リード４２の折り曲げ部４２ａに熱応力が作用して折り曲げ部４２ａに亀裂が生じることがある。折り曲げ部４２ａに亀裂が生じるのは、リード４２を曲げ加工したことによってリード材の結晶状態が変化し応力の作用によって変形が生じやすくなっていること、折り曲げ部４２ａはリード４２が伸長した際に曲げ応力が作用しやすい形態になっていることによる。
【００２２】
図６〜８は、ろう付け時にリード４２の折り曲げ部４２ａ等に熱応力が作用することを緩和させ、リード４２の変形やろう付け不良等が生じないようにするためのリードフレーム４０の例を示す。
図６(a)は、上述した実施形態で使用しているリードフレーム４０の平面図を示す。タイバー４４により、平面形状が直線状に形成されたリード４２が並列に配置されて支持され、タイバー４４にカーボン治具６０に設けられたガイドピン６２が挿入される円形のガイド孔４６が設けられていることを示す。
【００２３】
図６(b)は、タイバー４４に作用する熱応力を緩和する手段として、リードフレーム４０のタイバー４４に設けるガイド孔４７を長孔に形成した例を示す。ガイド孔４７をリード４２の長手方向に向けて延びる長孔に形成することにより、ろう付け操作の際にリード４２が伸縮しても、長孔内でガイドピン６２が移動し、リード４２および折り曲げ部４２ａに熱応力が作用することを防止し、折り曲げ部４２ａに亀裂が生じたりすることを防止することができる。
【００２４】
図７は、リードフレーム４０のタイバー４４に設けるガイド孔４８に潰れしろ４８ａを設けた例を示す。図７(b)にガイド孔４８の拡大図を示す。ガイド孔４８の中央部にはガイドピン６２を挿通する挿通孔部４８ｂが設けられ、挿通孔部４８ｂの周囲を囲むように潰れしろ４８ａが設けられている。潰れしろ４８ａはリードフレーム４０の材厚よりも薄く形成され、ガイドピン６２を挿通孔部４８ｂに挿入した状態で、熱応力によってリード４２が伸縮した際に容易に変形して、リード４２に作用する熱応力を緩和するように設けられている。
本実施形態のリードフレーム４０によれば、挿通孔部４８ｂを設けたことによってガイドピン６２によるリードフレーム４０の位置合わせができ、リード４２に熱応力が作用した際にはその作用に応じて潰れしろ４８ａが変形して熱応力を緩和することができる。
【００２５】
図８は、タイバー４４のリード４２が連結する側の側縁に沿って、タイバー４４の長手方向に平行にスリット孔４９を設けた例である。スリット孔４９をタイバー４４でリード４２が連結された側縁の近傍に、全リード４２間を連通するように設けたことにより、各々のリード４２の基部が細幅に形成された支持バー４９ａに連結される。ガイド孔４６にガイドピン６２を挿入してタイバー４４が位置ずれしないように治具で保持した場合でも、支持バー４９ａが変形することによってリード４２の伸縮を吸収することができ、リード４２の折り曲げ部４２ａ等に作用する熱応力を緩和することができる。
【００２６】
図９(a)は、リードフレーム４０のさらに他の実施形態を示すもので、リードフレーム４０のリード４２の長手方向の中途位置に、リード４２の長手方向の伸縮変形を容易に可能にする屈曲部４２ｂを設けた例である。図９(b)に示すように、本実施形態のリードフレーム４０では屈曲部４２ｂを山形に屈曲させた形状としているが、屈曲部４２ｂの形態はとくに限定されない。
図９(c)は、リード４２の長手方向の中途位置にハーフエッチング部４２ｃを設けた例である。図９(d)に示すように、ハーフエッチング部４２ｃはリード４２の表面から厚さ方向にリード４２をエッチングするように設ける。このハーフエッチング部４２ｃも屈曲部４２ｂと同様に、リード４２に熱応力が作用した際に容易に変形できる部分を設けて、熱応力を分散させるためのものである。屈曲部４２ｂおよびハーフエッチング部４２ｃは、リード４２の複数個所に設けることによってさらに好適に熱応力を緩和することができる。ハーフエッチング部４２ｃはリード４２の表裏両面に設けてもよい。
また、屈曲部４２ｂおよびハーフエッチング部４２ｃとも、半導体パッケージ製品とした状態で不都合のない位置に設けるようにするとよい。
【００２７】
このように、パッケージ本体２０にリード接合体５０をろう付けする際に、リードフレーム４０のリード４２が伸縮する作用を吸収して熱応力を緩和する緩和手段をリードフレーム４０に設けることにより、リードフレーム４０をカーボン治具６０に位置決めしてろう付けする際に、リード４２の折り曲げ部４２ａに亀裂が生じたりすることを防止して、確実に半導体パッケージを組み立てることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体パッケージの組み立てに使用するパッケージ本体の斜視図である。
【図２】半導体パッケージの組み立てに使用するリード接合体の斜視図である。
【図３】半導体パッケージを組み立てている状態を示す説明図である。
【図４】半導体パッケージの斜視図である。
【図５】パッケージ本体とセラミック端子との接合部を拡大して示す断面図である。
【図６】リードフレームの実施形態の構成を示す平面図である。
【図７】タイバーに潰ししろを設けたリードフレームとガイド孔の平面図である。
【図８】タイバーにスリット孔を設けたリードフレームの平面図である。
【図９】リードに屈曲部、ハーフエッチングを設けたリードフレームの平面図および側面図である。
【図１０】従来の半導体パッケージの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  パッケージ本体
１２  セラミック端子
２０  パッケージ本体
２１  ベース
２２  フレーム部
２２ａ  前面部
２３  上側部品
２４  キャビティ
２５  取付孔
３０  セラミック端子
３２  凸部
３３  電極形成部
３４  電極
４０  リードフレーム
４２  リード
４２ａ  折り曲げ部
４２ｂ  屈曲部
４２ｃ  ハーフエッチング部
４４  タイバー
４６、４７、４８  ガイド孔
４８ａ  潰れしろ
４８ｂ  挿通孔部
４９  スリット孔
４９ａ  支持バー
５０  リード接合体
６０  カーボン治具
６２  ガイドピン
【図１】
2006128306.tif 000003
【図２】
2006128306.tif 000004
【図３】
2006128306.tif 000005
【図４】
2006128306.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006128306.tif 000008
【図７】
2006128306.tif 000009
【図８】
2006128306.tif 000010
【図９】
2006128306.tif 000011
【図１０】
2006128306.tif 000012