(57)【要約】【課題】  ベース板に枠体をろう付けする際に、枠体に取り付けられるセラミック端子を位置ずれさせずにろう付けすることができ、仕上がり寸法精度の良い製品を歩留まりよく製造すること。【解決手段】  枠体１２のろう付け面および枠体に形成された切欠１２ａに取り付けられるセラミック端子１４のろう付け面と、これらのろう付け面が接合するベース板１０との間にろう材を配置し、前記ベース板１０と枠体１２とを挟圧する向きに荷重を加えながら、前記ろう材が溶融する温度まで加熱し、前記ベース板１０と前記枠体１２およびセラミック端子１４とをろう付けする半導体パッケージの製造方法において、前記枠体１２のろう付け面で、前記枠体１２に取り付けられるセラミック端子１４の取付位置と重複しない位置にろう材１６ａ、１６ｂを配置してろう付けする。【選択図】          図１
2006216868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体のろう付け面および枠体に形成された切欠に取り付けられるセラミック端子のろう付け面と、これらろう付け面が接合するベース板との間にろう材を配置し、
前記ベース板と枠体とを挟圧する向きに荷重を加えながら、前記ろう材が溶融する温度まで加熱し、前記ベース板と前記枠体およびセラミック端子とをろう付けする半導体パッケージの製造方法において、
前記枠体のろう付け面で、前記枠体に取り付けられるセラミック端子の取付位置と重複しない位置にろう材を配置してろう付けす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】
前記セラミック端子の取付位置と重複しない位置に配置するろう材として、前記枠体と同幅の細片状に形成したろう材を使用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】
枠体のろう付け面および枠体に形成された切欠に取り付けられるセラミック端子のろう付け面と、これらろう付け面が接合するベース板との間にろう材を配置し、
前記ベース板と枠体とを挟圧する向きに荷重を加えながら、前記ろう材が溶融する温度まで加熱し、前記ベース板と前記枠体およびセラミック端子とをろう付けする半導体パッケージの製造方法において、
前記枠体のろう付け面で、前記枠体に取り付けられるセラミック端子の取付位置と重複しない位置にろう材が融着された枠体と、前記ベース板と前記セラミック端子とを位置合わせしてろう付けす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４】
枠体の切欠にセラミック端子を仮付けし、該セラミック端子が仮付けされた枠体と前記ベース板とを位置合わせしてろう付けすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項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、より詳細には金属からなるベース板上に金属からなる枠体をろう付けして形成される半導体パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信あるいはマイクロ波通信で使用される高周波用の半導体素子を搭載する半導体パッケージには、図６に示すような、金属からなるベース板１０に金属からなる枠体１２をろう付けして形成されるメタルウォールパッケージと呼ばれる製品がある（たとえば、特許文献１参照）。枠体１２には切欠１２ａが設けられ、切欠１２ａにセラミック端子１４が取り付けられている。このセラミック端子１４は、キャビティ内に搭載される半導体素子と外部の配線とを電気的に接続するためのものである。
【０００３】
ベース板１０は銅−モリブデン−銅、あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属からなり、枠体１２は鉄−ニッケル−コバルト合金、あるいは鉄−ニッケル合金等の金属からなる。
半導体パッケージを製造する際には、組立用の治具にベース板１０と枠体１２とセラミック端子１４とを組み付け、ベース板１０と枠体１２のろう付け面との間に、枠体１２と同形の枠状に形成した銀ろう等のろう材（プリフォーム）を配置し、加熱炉内でろう材が溶融する温度まで加熱し、ベース板１０と、枠体１２および枠体１２に取り付けられたセラミック端子のろう付け面を気密にろう付けすることによって得られる。
【特許文献１】特開２００１−１６８２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半導体パッケージでは、ベース板１０に枠体１２をろう付けして接合した際に、ろう付け部分に孔が生じたり隙間不良が生じたりすることがあり、このような問題を解消するために、枠体１２に荷重を加えながらろう付けする方法が行われている。
しかしながら、ベース板１０と枠体１２との間にろう材のプリフォームを挟んで、枠体１２に荷重を加えながらろう付けすると、ベース板１０と枠体１２がろう付け温度まで昇温する際に熱膨張し、このときにベース板１０の熱膨張に追従して枠体１２に取り付けられているセラミック端子１４が外側に位置ずれしてろう付けされてしまうという問題がある。
【０００５】
図５に、ベース板１０と枠体１２とをろう付けする方法の概略図を示す。図５(a)は、ベース板１０と枠体１２のろう付け面との間に枠状に形成したろう材１５を配置する状態を示し、図５(b)は枠体１２に荷重を作用させてろう付けしている状態を示す。図５(b)は、ろう材１５が溶融温度まで達していない状態を示したもので、ろう材１５が溶融されない状態では、セラミック端子１４を含めた枠体１２のろう付け面の全面がベース板１０に加圧される状態になる。したがって、この状態でろう付け温度まで加熱されていくと、枠体１２とベース板１０とが徐々に熱膨張し、たとえばベース板１０の方が枠体１２に比べて熱膨張係数が大きいものである場合には、ベース板１０の熱膨張に追従してセラミック端子１４が位置ずれするようになると考えられる。
ろう材１５として銀ろうを使用する場合は、加熱炉中で３０分程度かけてろう付け温度（８００℃程度）まで昇温させるから、ベース板１０と枠体１２は徐々に昇温し、それとともにセラミック端子１４が位置ずれしていく。
【０００６】
半導体パッケージ製品によっては、セラミック端子１４のろう付け位置（枠体の対向する（向かい合う）壁面に対向して配置されたセラミック端子１４の間隔）に高精度が求められることから、ろう付け時にセラミック端子１４が正規の配置位置からわずかに位置ずれしただけで不良になる。また、セラミック端子１４の位置ずれが、ろう付け時にベース板１０が熱膨張し、この熱膨張に追従してセラミック端子１４が位置ずれするといった作用による場合は、セラミック端子のろう付け位置がばらつく原因になるから、製品の仕上がり寸法精度がばらつくという問題もある。
【０００７】
そこで、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、金属からなるベース板にセラミック端子が装着された枠体をろう付けしてなる半導体パッケージを製造する際に、セラミック端子を位置ずれさせずにろう付けすることができ、これによって仕上がりの寸法精度の高い製品を歩留まり良く製造す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】
【０００８】
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、枠体のろう付け面および枠体に形成された切欠に取り付けられるセラミック端子のろう付け面と、これらろう付け面が接合するベース板との間にろう材を配置し、前記ベース板と枠体とを挟圧する向きに荷重を加えながら、前記ろう材が溶融する温度まで加熱し、前記ベース板と前記枠体およびセラミック端子とをろう付けする半導体パッケージの製造方法において、前記枠体のろう付け面で、前記枠体に取り付けられるセラミック端子の取付位置と重複しない位置にろう材を配置してろう付けすることを特徴とする。
また、前記セラミック端子の取付位置と重複しない位置に配置するろう材として、前記枠体と同幅の細片状に形成したろう材を使用することを特徴とする。
【０００９】
また、枠体のろう付け面および枠体に形成された切欠に取り付けられるセラミック端子のろう付け面と、これらろう付け面が接合するベース板との間にろう材を配置し、前記ベース板と枠体とを挟圧する向きに荷重を加えながら、前記ろう材が溶融する温度まで加熱し、前記ベース板と前記枠体およびセラミック端子とをろう付けする半導体パッケージの製造方法において、前記枠体のろう付け面で、前記枠体に取り付けられるセラミック端子の取付位置と重複しない位置にろう材が融着された枠体と、前記ベース板と前記セラミック端子とを位置合わせしてろう付けすることを特徴とする。
また、枠体の切欠にセラミック端子を仮付けし、該セラミック端子が仮付けされた枠体と前記ベース板とを位置合わせしてろう付けすることにより、半導体パッケージを製造する作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体パッケージの製造方法によれば、ベース板に枠体をろう付けする際に、ろう材がベース板と枠体とを離間させるように作用するスペーサとして機能することにより、ベース板および枠体が加熱されて熱膨張する際にセラミック端子がベース板等に追従して位置ずれすることを抑えることができ、これによって仕上がり寸法精度の高い半導体パッケージ製品として得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、平板状に形成された金属からなるベース板１０に、金属からなる枠体１２をろう付けして、図６に示すと同様な、枠体１２にセラミック端子１４が装着された半導体パッケージを得るものであり、基本的な製造方法は従来の半導体パッケージの製造方法と同様で、本発明において特徴とする点は、枠体１２をベース板１０にろう付けする際に使用するろう材の形状、配置を工夫した点にある。
【００１２】
図１は、半導体パッケージの製造方法についての第１の実施の形態として、細片状に形成した２枚のろう材１６ａ、１６ｂを使用して、ベース板１０と、セラミック端子１４が装着された枠体１２とをろう付けして半導体パッケージを製造する方法を示している。
なお、本実施形態ではベース板１０として、銅−モリブデン−銅の３層構造からなるクラッド材を使用し、枠体１２は、鉄−ニッケル−コバルト合金からなるものであるが、これらベース板１０および枠体１２の材質が限定されるものではない。
【００１３】
また、本実施形態では、枠体１２の対向する長辺の各々に、セラミック端子１４を装着する切欠１２ａを２つずつ対向配置するように設け、各々の切欠１２ａにセラミック端子１４をろう材を用いて仮付けした枠体１２をベース板１０にろう付けしている。
セラミック端子１４はアルミナセラミックからなるものであり、枠体１２に接する部位に、あらかじめメタライスが施されるとともに、半導体パッケージに搭載される半導体素子と半導体パッケージの外側のリード端子等とを電気的に接続するための配線パターン１４ａが形成されている。なお、枠体１２にセラミック端子１４を仮付けせず、各部品を治具にセットする際に、セラミック端子１４を組み付けるようにしてもよい。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態において使用する銀ろう等のろう材１６ａ、１６ｂは、枠体１２でセラミック端子１４が装着されていない枠部１２ｂ、１２ｃと略同じ長さに形成され、枠体１２のろう付け面と略同幅の細片状に成形されたもの（プリフォーム）である。このろう材１６ａ、１６ｂを、ベース板１０上で枠体１２の枠部１２ｂ、１２ｃが接合される位置に合わせて配置し、枠体１２をベース板１０に位置合わせしてろう付けする。
【００１５】
図２に、上述した、ろう材１６ａ、１６ｂを用いてベース板１０と枠体１２とをろう付けする方法の説明図を示す。
図２(a)は、ろう付け時におけるベース板１０と枠体１２とろう材１６ａ、１６ｂの配置を示す。図２は、枠体１２でセラミック端子１４が装着されている面を正面方向として示したものであり、図２(a)では、ろう材１６ａ、１６ｂが、枠体１２のセラミック端子１４が装着されていない枠部１２ｂ、１２ｃに位置合わせして配置されることを示す。
【００１６】
図２(b)は、枠体１２に荷重を加えてベース板１０に枠体１２を加圧してろう付けする状態を示す。実際には、治具にベース板１０と枠体１２を組み付け、加圧板を用いてベース板１０と枠体１２とを挟圧することによって、ベース板１０と枠体１２とを挟圧する向きに荷重を加えるようにすることができる。
本実施形態のろう付け方法において特徴的な作用は、治具にベース板１０と枠体１２とを支持して加熱炉でろう付け温度まで昇温させていった際に、ろう材１６ａ、１６ｂが溶融しない温度範囲においては、図２(b)に示すように、ろう材１６ａ、１６ｂが枠体１２（セラミック端子１４）のろう付け面とベース板１０の接合面とを離間させるように作用するスペーサとして機能することにある。
【００１７】
すなわち、加熱炉をろう付け温度まで昇温させていくと、ベース板１０と枠体１２は、いずれも温度上昇することによって熱膨張するが、たとえばベース板１０が枠体１２にくらべて熱膨張係数が大きい場合でも、ろう材１６ａ、１６ｂがスペーサとして作用することによって、セラミック端子１４のろう付け面とベース板１０とを接触しない状態、もしくは接触してもベース板１０の熱膨張にしたがってセラミック端子１４が追従して位置ずれする程度の押接力が作用しない状態に維持することができ、ベース板１０の熱膨張に追従してセラミック端子１４が位置ずれする作用を抑制することが可能になる。
【００１８】
図２(c)は、加熱炉内でろう材１６ａ、１６ｂが溶融し、ベース板１０に枠体１２がろう付けされた状態を示す。ろう材１６ａ、１６ｂが溶融されると、溶融したろう材１６は枠体１２の短辺である枠部１２ｂ、１２ｃのろう付け面から長辺側に、枠体１２のろう付け面に沿って回り込み、枠体１２の全周にわたって枠体１２がベース板１０にろう付けされる。このときセラミック端子１４のろう付け面（メタライズが施されている面）にも、ろう材１６が回り込む。
枠体１２に荷重を加えてろう付けすることによって、ろう付け部分に孔や隙間不良を生じさせずにろう付けすることができ、ベース板１０と枠体１２およびセラミック端子１４とは、気密にろう付けされる。
【００１９】
なお、ろう材１６ａ、１６ｂが溶融した際には、ベース板１０が熱膨張することによって枠体１２に作用する張力は、セラミック端子１４が装着されている部位においてもベース板１０との間で直接的に作用することになるが、セラミック端子１４はベース板１０の熱膨張に追従せずに、枠体１２に支持されている位置でベース板１０にろう付けされるから、セラミック端子１４のろう付け位置が位置ずれすることがなく、所定の寸法精度でセラミック端子１４をろう付けすることが可能になる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係る半導体パッケージの製造方法の第２の実施形態を示す。
本実施形態では、ベース板１０にろう付けする枠体１２として、枠体１２でセラミック端子１４が装着されていない短辺の枠部１２ｂ、１２ｃのろう付け面に、ろう付け面の全長にわたって、ろう材１６ｃを融着しておき、このろう材１６ｃが融着された枠体１２とベース板１０とを位置合わせしてろう付けすることを特徴とする。
【００２１】
図３(a)は、ろう材１６ｃが融着された枠体１２とベース板１０とを正面方向から見た状態、図３(b)は、ろう材１６ｃが融着された枠体１２とベース板１０に荷重を加えてろう付けしている状態を説明的に示している。
この実施形態の場合も、枠部１２ｂ、１２ｃに融着されたろう材１６ｃが、ベース板１０と枠体１２とを離間させるように作用するスペーサとして機能し、ろう付け時にベース板１０が熱膨張した際に、ベース板１０に追従してセラミック端子１４が位置ずれすることを防止して枠体１２とベース板１０とをろう付けすることができる。
【００２２】
図３(b)は、加熱炉内で、ベース板１０と枠体１２とを挟圧する向きに荷重を加えてろう付けしている状態を示す。ろう材１６ｃがスペーサとして作用することによって、セラミック端子１４のろう付け面とベース板１０とが離間し、あるいはセラミック端子１４がベース板１０に押接される押接力が抑制されるから、ベース板１０が加熱されて熱膨張する際にベース板１０の熱膨張に追従してセラミック端子１４が位置ずれすることを防止することができる。
【００２３】
このようにろう材１６がスペーサとして有効に機能するためには、ろう材１６ｃはある程度以上の突出高さに形成しておく必要がある。ろう材１６ｃに求められる突出高さは、枠体１２の大きさ、枠体１２に作用させる荷重、枠体１２の材質等にもよるが、本実施形態では、ろう材１６ｃの高さを０．０４〜０．０６ｍｍとすることによってセラミック端子１４の位置ずれを効果的に抑えることができた。なお、本実施形態で使用した枠体は、鉄−ニッケル−コバルト合金からなる１５×１５ｍｍの矩形枠体であり、ベース板は銅−モリブデン−銅の３層構造からなるクラッド材である。
【００２４】
第１の実施の形態において使用した細片状に形成したろう材１６ａ、１６ｂを使用する場合も、本実施形態におけるろう材１６ｃと同様に、厚さ０．０４〜０．０６ｍｍのものを使用することによって、ろう付け時にセラミック端子がベース板１０の熱膨張による伸びに追従して位置ずれすることを防止し、好適なスペーサ作用を得ることができる。
【００２５】
本実施形態の半導体パッケージの製造方法によれば、枠体１２にあらかじめろう材１６ｃを融着しておくから、第１の実施形態のように枠体１２と別体にろう材１６ａ、１６ｂを使用する方法にくらべて、治具に簡単に部品をセットすることができ、半導体パッケージを製造する際の作業性を改善することができる。
【００２６】
（試験結果）
表１は、上述した実施形態による半導体パッケージの製造方法の作用効果を調べるため、実際の製品について仕上がり精度を試験した結果を示す。表１中で、（１）は第１の実施形態による方法、（２）は第２の実施形態による方法、（３）はろう材として枠体と同形の枠状に形成したプリフォームを使用する方法により、枠体をベース板にろう付けして図６に示す半導体パッケージを製造し、枠体に対向して取り付けられたセラミック端子の間隔を測定した結果を示す。表１に示す値は、基準値からのずれ量を示す。なお、試験で使用した枠体は、鉄−ニッケル−コバルト合金製の１５×１５ｍｍの矩形枠体であり、ベース板は、銅−モリブデン−銅の３層クラッド材で、２０×２０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。また、（１）、（２）ではろう材として、幅０．５ｍｍ×長さ１２ｍｍ×厚さ０．０４ｍｍの銀ろうを使用し、（３）ではろう材として、枠体と略同形状で厚さ０．０２ｍｍの銀ろうを使用した。
【００２７】
【表１】
2006216868.tif 000003
【００２８】
表１の試験結果は、従来の枠状に形成したろう材（プリフォーム）を使用して半導体パッケージを製造する方法にくらべて、上記第１の実施形態、第２の実施形態の方法による場合は、セラミック端子の基準位置からの位置ずれ量が大きく抑制されていることを示す。この試験結果は、上述した実施形態のろう付け方法、すなわち、ろう材のスペーサ作用を利用して枠体１２とベース板１０とをろう付けする方法が、セラミック端子１４の位置ずれ防止にきわめて有効であることを示している。
【００２９】
このように、セラミック端子が装着されている枠体１２をベース板１０にろう付けする際に、ろう材を枠体１２とベース板１０との間に挿入するスペーサとしての作用を兼ねて使用する場合におけるろう材の配置は、上述した実施形態の例に限らず適宜配置とすることができる。
図４は、ろう材１６の他の配置例を示す。図４(a)に示す枠体１２は、対向する枠部に各々セラミック端子１４を装着したもので、枠体１２のコーナー部を通過するようにろう材１６を配置し、短辺の中間部分にもろう材１６を配置した例である。図４(b)は、枠体１２の長辺と短辺の各々にセラミック端子１４を配置した例で、枠体１２のコーナー部を通過するようにろう材１６を配置し、長辺に配置される２つのセラミック端子１４の中間にもろう材１６を配置した例である。
【００３０】
このように、ろう材１６を配置する際には、枠体１２のろう付け面でセラミック端子１４の配置位置と重複しない配置にろう材１６を配置することで、上述した実施形態と同様の作用によって、ろう付け時にセラミック端子１４の位置ずれを防止してろう付けすることができる。なお、図４に示すようにろう材１６を配置するかわりに、ろう材１６の配置位置に合わせて、枠体１２のろう付け面にあらかじめろう材１６を融着しておき、ろう材１６が融着された枠体１２とベース板１０とを位置合わせしてろう付けするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ベース板にろう材を配置し枠体をろう付けする方法を示す説明図である。
【図２】半導体パッケージの製造方法の第１の実施の形態の製造工程を示す説明図である。
【図３】半導体パッケージの製造方法の第２の実施の形態の製造工程を示す説明図である。
【図４】ろう付け時おけるろう材の他の配置方法を示す説明図である。
【図５】従来の半導体パッケージの製造方法を示す説明図である。
【図６】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】
【００３２】
１０  ベース板
１２  枠体
１２ａ  切欠
１２ｂ、１２ｃ      枠部
１４  セラミック端子
１５、１６、１６ａ、１６ｂ  ろう材
【図１】
2006216868.tif 000004
【図２】
2006216868.tif 000005
【図３】
2006216868.tif 000006
【図４】
2006216868.tif 000007
【図５】
2006216868.tif 000008
【図６】
2006216868.tif 000009