(57)【要約】      （修正有）【課題】リード等の特別な部材を使用せず、製造が簡単に行える表面実装型パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】金属製の基材１１の表面にハーフエッチングによって、予め決められた素子搭載部の周囲に所定長さの複数の環状穴２３を形成する第１工程と、環状穴２３に低融点粉末セラミック２４を充填し、加熱して溶融硬化させる第２工程と、基材１１の裏面にハーフエッチングを行って、環状穴２３を裏面側から露出させる第３工程と、半導体素子を素子搭載部に載せて、表面側から露出している端子部と半導体素子の電気的接続を行う第４工程と、半導体素子及び表面側から露出している端子部を覆う金属製のケースを被せ、ケースの周囲を基材１１に接合する第５工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基材の表面にハーフエッチングによって、予め決められた素子搭載部の周囲に所定長さの複数の環状穴を形成する第１工程と、
前記環状穴に低融点粉末セラミック、低融点粉末ガラス、及び樹脂のいずれか１からなる絶縁材を充填し、加熱して溶融硬化させる第２工程と、
前記基材の裏面にハーフエッチングを行って、中央に端子部を形成する前記環状穴を裏面側から露出させる第３工程と、
半導体素子を前記素子搭載部に載せて、表面側から露出している前記端子部と前記半導体素子の電気的接続を行う第４工程と、
前記半導体素子及び表面側から露出している前記端子部を覆う金属製のケースを被せ、該ケースの周囲を前記基材に接合する第５工程とを有することを特徴とする表面実装型パッケージの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の表面実装型パッケージの製造方法において、前記基材の表面側に、予め又は前記半導体素子を搭載する前に、エッチング又はプレス加工によって、前記金属製のケースの周囲に接合される突起を形成することを特徴とする表面実装型パッケージの製造方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の表面実装型パッケージの製造方法において、前記第３工程で前記環状穴によって形成される前記端子部をそのまま又は裏面側に更に延長させながらハーフエッチングを行うことを特徴とする表面実装型パッケージの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装型パッケージの製造方法において、前記第５工程の前記金属製のケースの接合は、真空又は不活性雰囲気状態で行うことを特徴とする表面実装型パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製のケーシング（ケース）内に半導体素子を収納した表面実装型パッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１に記載のように、素子周囲に空間部を必要とする水晶振動子やセラミック振動子や、自動車等の使用条件の厳しい環境で使用される半導体素子は、表面実装型パッケージとし、金属製のハーメチックシールパッケージに収納することが行われている。そして、このような密閉構造を持つ金属ケースパッケージにおいては、従来は予め別に用意したリード等を使用し、これを金属ケースの基材に挿通し、ガラス溶着等によって取付け、端子部としていた。このような構造を有するパッケージを表面実装型パッケージとする場合には、リードを折り曲げる等してその機能を持たせていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２３６６５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハーメチック構造の表面実装型パッケージでは、リードとケースを別々に用意して組み立てる必要があり、更に、リードを折り曲げる等の作業も必要であるので、その製造が極めて手間であるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、リード等の特別な部材を使用せず、製造が簡単に行える表面実装型パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法は、金属製の基材の表面にハーフエッチングによって、予め決められた素子搭載部の周囲に所定長さの複数の環状穴を形成する第１工程と、
前記環状穴に低融点粉末セラミック、低融点粉末ガラス、及び樹脂のいずれか１からなる絶縁材を充填し、加熱して溶融硬化させる第２工程と、
前記基材の裏面にハーフエッチングを行って、中央に端子部を形成する前記環状穴を裏面側から露出させる第３工程と、
半導体素子を前記素子搭載部に載せて、表面側から露出している前記端子部と前記半導体素子の電気的接続を行う第４工程と、
前記半導体素子及び表面側から露出している前記端子部を覆う金属製のケースを被せ、該ケースの周囲を前記基材に接合する第５工程とを有する。
なお、ここで、半導体素子には、水晶発振器、セラミック素子、ホール素子、電子回路を有する半導体を含む。
【０００６】
また、第２の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法は、第１の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法において、前記基材の表面側に、予め又は前記半導体素子を搭載する前に、エッチング又はプレス加工によって、前記金属製のケースの周囲に接合される突起を形成している。
【０００７】
第３の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法は、第１及び第２の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法において、前記第３工程で前記環状穴によって形成される前記端子部をそのまま又は裏面側に更に延長させながらハーフエッチングを行っている。
【０００８】
そして、第４の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法は、第１〜第３の発明に係る表面実装型パッケージの製造方法において、前記第５工程の前記金属製のケースの接合は、真空又は不活性雰囲気状態で行っている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１〜図４は本発明の一実施の形態に係る表面実装型パッケージの製造方法の各工程を示す説明図である。
【００１０】
まず、本発明の一実施の形態に係る表面実装型パッケージの製造方法によって製造された表面実装型パッケージ１０の概略構造を図４を参照しながら説明する。図４に示すように、表面実装型パッケージ１０は、金属製（例えば、冷間圧延材、銅又は銅合金）で板状の基材１１と、その表面に搭載されている半導体素子１２と、半導体素子１２を覆う金属製（例えば、冷間圧延材、銅又は銅合金）のケース１３とを有している。半導体素子１２の上部に突出する電極は、ボンディングワイヤ１４によって、基材１１を貫通する４本の端子部１５に接続されている。端子部１５の周囲は絶縁性を有するガラス１６によって基材１１を貫通する孔に固定されている。ケース１３の周囲のフランジ部１７は基材１１の周囲に溶接されて、ケース１３内の半導体素子１２、ボンディングワイヤ１４及び端子部１５の上表面はシールされている。この実施の形態ではケース１３の内部は真空となっているが、不活性ガス等で覆われている場合もある。なお、ケース１３及び基材１１は、予め又は最終的にめっき等の表面処理がされている。
【００１１】
続いて、この表面実装型パッケージ１０の製造方法について説明する。
図１（Ａ）の断面図に示すように、所定広さ（例えば、５〜２０ｍｍ×１０〜３０ｍｍ）、厚み１〜３ｍｍの銅又は銅合金からなる基材１１を用意する。この基材１１の４つの角部は面取りが成されて曲面状となっている（図２（Ｆ）参照）。なお、一枚のシートの上に縦横マトリックス状に表面実装型パッケージを構成する場合には、必要な広さの基材を用意する。
そして、エッチング用レジトス膜１８で基材１１の周囲を覆うが、表面（上側面）には、角部を円弧状に形成した四角枠状のエッチング用レジトス膜１９が設けられている。
【００１２】
この状態で所定時間エッチングした後、エッチング用レジトス膜１８、１９を除去すると、基材１１の表面がエッチングされて基材１１の厚みが薄くなり、表面に角部を円弧状に形成した四角枠２０が形成される（図２（Ｆ）参照）。なお、この四角枠２０の形成はプレス加工によって行ってもよい。この場合のプレス金型としては、下型は平面、上型は四角枠状の窪みが形成されたものを使用する。
【００１３】
次に、図１（Ｂ）に示すように、端子部１５を形成するエッチング用レジトス膜２１で基材１１を覆う。このエッチング用レジトス膜２１の表面には、端子部１５を形成する複数、例えば４つの環状孔２２が形成されている。そして、エッチング液を噴射又はエッチング液に浸漬して基材１１のハーフエッチングを行うと、図１（Ｃ）に示すように、予め決められた素子搭載部の周囲に４つの環状穴２３が形成された基材１１ができる。そして、この環状穴２３で囲まれる部分が端子部１５となる。なお、環状穴２３の深さは、基材１１の厚みの１／３〜２／３程度である。
そして、図１（Ｄ）に示すように、各環状穴２３内に絶縁材の一例である低融点粉末ガラス２４を充填する。なお、使用条件に応じて、この低融点粉末ガラス２４の代わりに低融点粉末セラミック、樹脂（例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）の粉末又は液状物を充填してもよい。
【００１４】
この後、環状穴２３内に低融点粉末ガラス２４が充填された基材１１を炉に入れて加熱し、低融点粉末ガラス２４を溶融硬化させて、絶縁性ガラス２５とする。次に、図２（Ｅ）に示すように、基材１１の表面及び側面をエッチング用レジトス膜２６で覆い、更に、基材１１の裏面側で各端子部１５を延長した位置に、円板状のエッチング用レジトス膜２７を配置する。このエッチング用レジトス膜２７の直径は端子部１５の直径より少し大きくなっている。
【００１５】
この状態で、ハーフエッチングを行うと、図２（Ｆ）′に示すように、基材１１の裏面側が徐々に削られて薄くなるが、エッチング用レジトス膜２７の部分は残ることになる。エッチングが進み、環状穴２３の底部が完全に露出した時点で、エッチングを中止する。これによって、図２（Ｆ）′の図面に示すように、基材１１の表裏を貫通する長い端子部１５が形成される。そして、この端子部１５は基材１１の一部で構成されているが、周囲の基材１１とは絶縁性ガラス２５によって絶縁状態で固定されている。なお、ここで、図２（Ｆ）は平面図であって、図２（Ｆ）における矢視Ｐ−Ｐ断面が、図２（Ｆ）′となる。
【００１６】
この実施の形態においては、基材１１の裏面側から端子部１５が突出しているが、端子部１５を突出させない場合には、図２（Ｅ）において、表面及び側面のエッチング用レジトス膜２６のみとし、裏面側のエッチング用レジトス膜２７を省略する。これによって、図２（Ｆ）″に示すように裏面側のみが削られた基材１１となる。
【００１７】
次に、図３（Ｇ）に示すように、基材１１の中央（素子搭載部）に、例えば導電性接着剤等を介して半導体素子１２を搭載する。そして、図３（Ｈ）に示すように、半導体素子１２の電極パッド部と表面側から露出している端子部１５とをボンディングワイヤ１４によって接合し、半導体素子１２と端子部１５との電気的接続を完了する。
この状態で、真空室に入れて周囲の空気を抜き、図３（Ｉ）に示すように、半導体素子１２、表面側から露出している端子部１５及びボンディングワイヤ１４を覆うケース１３を被せて、ケース１３の周囲のフランジ部１７と基材１１に四角枠２０からなる突起を介して溶接する。溶接の方法は、抵抗溶接、摩擦圧接、超音波溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接のいずれであってもよい。なお、図４における２８、２９は抵抗溶接に使用する四角枠状の電極を示す。
これによって、表面実装型パッケージ１０が完成する。
【００１８】
前記実施の形態においては、基材１１の表面側に形成する四角枠２０は、半導体素子１２を搭載する前であれば、何時の工程であっても、例えば、プレス加工によって形成することができ、この場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態において、基材１１の表面の四角枠２０からなる突起を省略し、ケース１３のフランジ部１７の底部に四角枠状の突起を形成する場合も、本発明の権利範囲となる。前記実施の形態においては、金属製のケース１３の接合を真空状態で行なったが、不活性雰囲気状態で行なってもよい。
更に、本発明は前記実施の形態に説明した材料、寸法に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更、拡張も可能である。
また、大量に表面実装型パッケージ１０を製造する場合には、広い基板の上に並べて、以上の処理を行い、最終的にケース１３を溶接した後、各表面実装型パッケージ１０毎に分離することになり、この場合は、基材１１の側面へのエッチング用レジトス膜は行わないことになる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の表面実装型パッケージの製造方法は、以上の説明からも明らかなように、基材の一部を用いて基材とは絶縁独立した端子部を形成しているので、従来のように基板とリードを別々に用意する必要がなく、効率的に表面実装型パッケージを製造できることになり、表面実装型パッケージを安価に製造することが可能となった。
【００２０】
特に、請求項２記載の表面実装型パッケージの製造方法は、基材の表面側に、予め又は半導体素子を搭載する前に、エッチング（ハーフエッチング）又はプレス加工によって、金属製のケースの周囲に接合される突起を形成しているので、最終工程で被せるケースの接合が容易となり、確実なシールを行うことができる。
【００２１】
請求項３記載の表面実装型パッケージの製造方法は、第３工程で環状穴によって形成される端子部をそのまま又は裏面側に更に延長させながらハーフエッチングを行っているので、端子部を基材から裏面側に突出させることができ、基材が実装しようとするプリント基板に接するのを積極的に防止できる。
【００２２】
そして、請求項４記載の表面実装型パッケージの製造方法は、金属製のケースの接合は、真空又は不活性雰囲気状態で行っているので、内部の半導体素子を大気から遮断し、これによって酸化、腐食等を防止し、長期の寿命を得る表面実装型パッケージを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表面実装型パッケージの製造方法の各工程を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る表面実装型パッケージの製造方法の各工程を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る表面実装型パッケージの製造方法の各工程を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る表面実装型パッケージの製造方法の各工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：表面実装型パッケージ、１１：基材、１２：半導体素子、１３：ケース、１４：ボンディングワイヤ、１５：端子部、１６：ガラス、１７：フランジ部、１８、１９：エッチング用レジトス膜、２０：四角枠、２１：エッチング用レジトス膜、２２：環状孔、２３：環状穴、２４：低融点粉末ガラス、２５：絶縁性ガラス、２６、２７：エッチング用レジトス膜、２８、２９：電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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