(57)【要約】【課題】小型化を図ることができ、少ないエネルギーで真空封止を行うことができる半導体封止装置を提供する。【解決手段】基板上に半導体素子５０が搭載され、半導体素子５０を封止部材５３にて覆い、封止部材５３の周囲に付着させた紫外線硬化接着剤５１に紫外線照射を行うことによって半導体素子５０を封止する半導体封止装置である。半導体素子５０が搭載された基板５２及び封止部材５３を密閉状態として、紫外線透過窓１１が設けられる真空チャンバ１と、真空チャンバ内を真空にする真空手段３と、真空チャンバ１の外側から、紫外線光線を紫外線透過窓１１を介して封止部材５３の周囲に付着した紫外線硬化接着剤５１に照射する紫外線照射手段４とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体素子が搭載され、この半導体素子を封止部材にて覆い、この封止部材の周囲に付着させた紫外線硬化接着剤に紫外線照射を行うことによって半導体素子を封止する半導体封止装置であって、
前記半導体素子が搭載された基板及び封止部材を密閉状態として、紫外線透過窓が設けられる真空チャンバと、
前記真空チャンバ内を真空にする真空手段と、
前記真空チャンバの外側から、紫外線光線を前記紫外線透過窓を介して封止部材の周囲に付着した紫外線硬化接着剤に照射する紫外線照射手段とを備えたことを特徴とする半導体封止装置。
【請求項２】
前記真空チャンバ内で前記基板に対して封止部材を押さえる押し部材を備えたことを特徴とする請求項１の半導体封止装置。
【請求項３】
前記紫外線光線は帯状であることを特徴とする請求項１又は請求項２の半導体封止装置。
【請求項４】
前記紫外線照射手段は、９０°ピッチで４つ配設したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の半導体封止装置。
【請求項５】
前記紫外線透過窓は石英ガラスとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項の半導体封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を封止する半導体封止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ（以下、チップという）等の半導体素子には集積回路が形成されており、振動や衝撃、空気中の塵・埃や水分の影響で不良を引き起こしたり、光や磁気の影響で誤作動が生じたりすることがある。このため、外部の環境から遮断して保護するために、チップを例えば樹脂製の封止部材で封止して保護する場合がある（特許文献１）。また、チップを封止部材で保護することにより、チップ駆動時に発生する熱を効率よく外部に逃がして、誤作動を防止することもできる。
【０００３】
チップが封止された構造としては、例えば図４に示すようなものがある。基板５２上にチップ５０が搭載されて、さらに封止部材５３で覆われる。封止部材５３の周囲は紫外線硬化接着剤５１にて包囲状とされており、この紫外線硬化接着剤５１が硬化した状態で、基板５２及び封止部材５３が接着されている。
【０００４】
チップを封止するための封止装置としては、図５に示すようなものがある。図５に示す封止装置は、真空容器１００と、真空容器内に設けられたＸＹテーブル１０１と、紫外線（紫外線）を導入するための紫外線照射手段１０２とを備えている。すなわち、ＸＹテーブル１０１に、紫外線硬化接着剤５１が塗布された基板５２を搭載し、基板上に封止するチップ５０を搭載する。このとき、図示省略の真空手段により真空容器１００の内部を真空状態とする。そして、基板５２よりも小さな面積を有する封止部材５３にてチップ５０を覆う。この状態で、紫外線照射手段１０２にて、真空容器１００の内部で、封止部材５３と基板５２との間に付着した紫外線硬化接着剤５１に紫外線照射を行う。このとき、ＸＹテーブル１０１を動かして、紫外線硬化接着剤５１の全体に紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化接着剤５１が硬化して、チップ５０は基板５２及び封止部材５３にて封止されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のような封止装置は、ＸＹテーブル１０１や紫外線照射手段１０２を真空容器内に設置する必要があり、そのためには気密端子や真空用のアクチュエータ等の特殊な機器を使用する必要があった。また、真空容器自体が大型になるため、真空排気のための時間がかかり大きなエネルギーを消費するとともに、装置全体が大型化していた。さらに、紫外線硬化接着剤５１の全体に光を当てるために真空中でＸＹテーブル１０１を動かすと、空気がないために放熱されず、ＸＹテーブルが痛んでしまう。このため、真空中で使用できるものを選択する等の工夫が必要であった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて、小型化を図ることができ、少ないエネルギーで真空封止を行うことができる半導体封止装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体封止装置は、基板上に半導体素子が搭載され、この半導体素子を封止部材にて覆い、この封止部材の周囲に付着させた紫外線硬化接着剤に紫外線照射を行うことによって半導体素子を封止する半導体封止装置であって、前記半導体素子が搭載された基板及び封止部材を密閉状態として、紫外線透過窓が設けられる真空チャンバと、前記真空チャンバ内を真空にする真空手段と、前記真空チャンバの外側から、紫外線光線を前記紫外線透過窓を介して封止部材の周囲に付着した紫外線硬化接着剤に照射する紫外線照射手段とを備えたものである。
【０００９】
本発明の半導体封止装置によれば、真空チャンバに周方向に沿って紫外線透過窓が設けられるとともに、真空チャンバの外側に紫外線照射手段を設けているため、真空チャンバ内に紫外線照射手段を設けるためのスペースは必要ではない。また、封止部材の全周にわたって紫外線を照射できるので、基板及び封止部材、及び照射手段を静止させた状態で紫外線を照射させることができる。従って、基板及び封止部材、又は照射手段を移動させるための手段を省略することができる。
【００１０】
前記真空チャンバ内で前記基板に対して封止部材を押圧する押し部材を備えることができる。これにより、基板をセットした状態で真空チャンバ内を真空にした後に、封止部材を基板に押付けることができるため、封止部材の位置ずれを防止することができる。
【００１１】
前記紫外線光線は帯状とすることができる。これにより、照射範囲を広くすることができる。
【００１２】
前記紫外線照射手段は、９０°ピッチで４つ配設することができる。これにより、紫外線硬化接着剤のほぼ全周に紫外線を照射することができる。
【００１３】
前記紫外線透過窓は石英ガラスとすることができる。石英ガラスは、紫外線から赤外線まで広い波長範囲で良好な透過特性をもっており、紫外線照射手段から照射される紫外線の減衰を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体封止装置では、基板及び封止部材、及び照射手段を移動させるための手段を省略することができるため、真空チャンバ、延いては装置全体の小型化を図ることができる。また、真空チャンバが小型であるので真空排気を迅速に行うことができ、消費電力を節約することができて、省エネを図ることができる。
【００１５】
押し部材を備えると、基板をセットした状態で真空チャンバ内を真空にした後に、封止部材を基板に押付けることができるため、封止部材の位置ずれを防止することができて、半導体素子を高精度に封止することができる。
【００１６】
前記紫外線光線を帯状とすると、照射範囲を広くすることができて、効率よく紫外線硬化接着剤を硬化させることができる。
【００１７】
前記紫外線照射手段を９０°ピッチで４つ配設すると、紫外線硬化接着剤のほぼ全周に安定して紫外線を照射することができて、迅速かつ精度よく紫外線硬化接着剤を硬化させることができる。
【００１８】
前記紫外線透過窓は石英ガラスとすると、紫外線照射手段から照射される紫外線の減衰を抑えることができるため、紫外線硬化接着剤を効率よく硬化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の半導体封止装置の要部簡略縦断面図である。
【図２】前記図１の半導体封止装置の要部簡略横断面図である。
【図３】前記図１の半導体封止装置にて半導体素子を封止する前を示す要部簡略縦断面図である。
【図４】半導体素子が封止された状態を示す断面図である。
【図５】従来の半導体封止装置の要部簡略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２１】
この半導体封止装置は、例えば、図４に示すようにシリコンチップ等からなるベアチップである半導体素子５０を封止（パッケージ）するものである。すなわち、本発明の半導体封止装置にて封止される半導体素子５０は、紫外線硬化接着剤５１が塗布された基板５２に搭載された状態で、封止部材５３にて覆われている。そして、この封止部材５３の周囲に付着した紫外線硬化接着剤５１に紫外線照射を行う。これにより、紫外線硬化接着剤５１が硬化して、半導体素子５０は、封止部材５３と基板５２とで封止される。
【００２２】
本発明の半導体封止装置は、図１に示すように、基板５２及び封止部材５３を密閉状態とする真空チャンバ１と、真空チャンバ内を真空にする真空手段３と、真空チャンバ１の周囲に設けられる紫外線照射手段４と、封止部材５３を保持する押し部材１４を備えている。
【００２３】
真空チャンバ１は、４つの側壁８と上壁９とを有し、下側が開口状となる四角筒体状の本体部５と、本体部５を受ける基台６とを有している。本体部５は、例えば、エアシリンダからなる上下動手段１３にて上下動することができ、本体部５が下降して基台６に当接すると、本体部５の下方開口部が塞がれて、真空チャンバ１の内部が密閉状態となる。基台６上には、基板５２を載置する載置台７が設けられている。この載置台７は、例えば静電気力を利用した静電チャックにより基板５２を吸着固定できるようにしている。すなわち、載置台７は、例えば酸化アルミ、窒化アルミ等の誘電体で形成され、載置台７内には図示省略の誘電体（電極）が埋設されている。そして、この電極に電圧を印加すると、載置台７表面に誘起される電荷により、この基板５２に逆極性の電荷を誘起して両者による吸引力により基板５２を載置台７に吸着する。この静電チャックを用いることにより、真空環境下であっても、基板５２を正確に保持することができるようになる。
【００２４】
上壁９には、真空チャンバ１の内部を真空にする真空手段（真空継手）３が設けられており、この真空継手３は、さらにチューブ１５と真空ポンプ等の真空機構（図示省略）に連結されている。これにより、真空機構を作動させると、真空チャンバ１内を真空状態とすることができる。
【００２５】
夫々の側壁８には紫外線透過窓１１が設けられている。この紫外線透過窓は、紫外線から赤外線まで広い波長範囲で良好な透過特性をもつ石英ガラスにて構成されている。これにより、本体部５には周方向に沿って紫外線透過窓１１が設けられることになる。
【００２６】
真空チャンバ１の本体部５の側壁８の上方には、帯状の紫外線光線を照射するライン光源を有する紫外線照射手段４がボルト１２にて固定されている。これにより、図２に示すように、紫外線照射手段４は、９０°ピッチで４つ配設されることになる。各紫外線照射手段４は、公知公用のものを使用することができ、例えば、HOYA CANDEO OPTRONICS製のEXECURE 4000-Dを使用することができる。すなわち、紫外線照射光源（図示省略）と、この光源からの紫外線光を、後述するように紫外線硬化接着剤５１に照射するための光路とを備える。この光路には、光ファイバと、この光ファイバからの紫外線光を反射させて紫外線硬化接着剤５１に照射する反射板１６とを備える。これにより、紫外線透過窓２を介して載置台７に向けて帯状（例えば２ｍｍ×４０ｍｍ）の紫外線光線を照射することができる。また、紫外線照射手段４は、真空チャンバ１の本体部５と一体的に上下動することができる。
【００２７】
押し部材１４は、真空チャンバ１の本体部５の内部に一体的に設けられている。この押し部材１４は、エアシリンダ１３を作動させることにより、真空チャンバ１の本体部５、及び紫外線照射手段４とともに上下動する。これにより、押し部材１４は、真空チャンバ内で載置台７に対して近接及び離間することができる。すなわち、真空チャンバ１の本体部５が下降すると、押し部材１４は載置台７に対して押圧し、真空チャンバ１の本体部５が上昇すると、押し部材１４は載置台７に対する押圧状態を解除できる。この押し部材１４は、吸着パッドを備え、封止部材５３を下面に保持することができる。すなわち、押し部材１４には、真空チャンバ１の外部に連通する中空シャフト１７が連通し、さらに真空機構（図示省略）が設けられている。
【００２８】
次に、図１に示す半導体封止装置を用いた半導体封止方法を説明する。まず、図３に示すように、基板５２に紫外線硬化接着剤を塗布して、さらに半導体素子５０を搭載したものを載置台７に載置する。また、押し部材１４の下面に封止部材５３を吸着保持させる。そして、真空手段３により真空チャンバ１内を真空状態とする。これにより、半導体素子５０及び基板５２の近傍を真空状態とする。
【００２９】
その後、エアシリンダ１３を作動させて、真空チャンバ１の本体部５、照射手段４、及び押し部材１４を下降させる。これにより、図１に示すように、真空チャンバ１の本体部５の下端縁が基台６に当接して、真空チャンバ１の内部が完全に密封されるとともに、押し部材１４にて保持された封止部材５３が、基板５２に当接する。このとき、押し部材１４は封止部材５３を押さえるため、封止部材５３の位置ずれを防止することができる。
【００３０】
次に、紫外線照射手段４を作動させて紫外線硬化接着剤５１に紫外線を照射する。このとき、紫外線照射手段４は、封止部材５３の４つの辺に対応するようにして９０°ピッチで配設されているため、１つの紫外線照射手段４にて封止部材５３の１つの辺に付着した紫外線硬化接着剤５１に紫外線を照射する。これを４つの紫外線照射手段４にて行えば、紫外線硬化接着剤５１の全周に同時に紫外線を照射できるため、同時に硬化することができる。このようにして、半導体素子５０を封止部材５３にて封止することができる。
【００３１】
本発明では、基板５２及び封止部材５３、及び照射手段４を移動させるための手段を省略することができるため、真空チャンバ１、延いては装置全体の小型化を図ることができる。また、真空チャンバ１が小型であるので真空排気を迅速に行うことができ、消費電力を節約することができて、省エネを図ることができる。
【００３２】
押し部材１４を備えると、基板４２をセットした状態で真空チャンバ内を真空にした後に、封止部材５３を基板に押付けることができるため、封止部材５３の位置ずれを防止することができて、半導体素子５０を高精度に封止することができる。
【００３３】
前記紫外線光線を帯状とすると、照射範囲を広くすることができて、効率よく紫外線硬化接着剤５１を硬化させることができる。
【００３４】
前記紫外線照射手段４を９０°ピッチで４つ配設すると、紫外線硬化接着剤５１のほぼ全周に安定して紫外線を照射することができて、迅速かつ精度よく紫外線硬化接着剤５１を硬化させることができる。
【００３５】
前記紫外線透過窓１１は石英ガラスとすると、紫外線照射手段４から照射される紫外線の減衰を抑えることができるため、紫外線硬化接着剤５１を効率よく硬化させることができる。
【００３６】
第２実施形態として、真空チャンバ１内の真空度により本体部５、紫外線照射手段４、及び押し部材１４の上下位置を制御できる制御機構を設けることができる。すなわち、本体部５に、内部の真空度を測定できる真空計を備え、この真空計に、エアシリンダ１３の作動を制御する制御手段が連結されている。この制御手段は、例えばマイクロコンピュータにて構成することができる。
【００３７】
この第２実施形態の半導体封止装置にて半導体を封止する場合は、まず、封止部材５３にて半導体素子５０を覆うための所定真空度を制御手段に設定する。その後、前記第１実施形態と同様に、真空手段３により真空チャンバ１内を真空状態として、真空計が前記所定真空度となったときに、制御手段はエアシリンダ１３を作動させて、本体部５、紫外線照射手段４、及び押し部材１４を下降させる。このようにすると、自動的に制御できて、半導体素子を高精度に封止することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、真空チャンバ１の本体部５の側壁は、平面視円形等種々の形状とすることができる。また、上下動手段１３は、シリンダ機構の他、ボールねじ機構、モーターリニア機構等の種々の機構にて構成することができる。実施形態では、本体部５、紫外線照射手段４、及び押し部材１４を一体的に上下動させる構成としたが、夫々独立して上下動できるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１      真空チャンバ
３      真空手段
４      紫外線照射手段
１１      紫外線透過窓
１４      押し部材
５０      半導体素子
５１      紫外線硬化接着剤
５２      基板
５３      封止部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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