(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードを挿通する貫通孔が形成されたキャップ状のアイレットに、前記貫通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着されてなる半導体装置用パッケージの製造方法であって、
樹脂粉末にガラス粉末を、重量比において該樹脂粉末が主成分となるように混合して成形用粉末とし、該成形用粉末を圧縮成形して前記リードが挿通される挿通孔を有すると共に前記アイレットの内面に装着可能な外形の成形体に成形し、該成形体を仮焼結して樹脂タブレットを製造する工程と、
めっきが施されたアイレットの内面に前記樹脂タブレットを装着すると共にめっきが施されたリードを前記貫通孔および前記挿通孔に挿通する工程と、
前記アイレットの内面に装着された前記樹脂タブレットに含まれる樹脂を前記ガラス粉末の融点未満の温度で溶融し、前記リードをアイレットに封着する工程とを有することを特徴とする半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項２】
リードを挿通する貫通孔が形成されたアイレットに、前記貫通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着されてなる半導体装置用パッケージの製造方法であって、
樹脂粉末にガラス粉末を、重量比において該樹脂粉末が主成分となるように混合して成形用粉末とし、該成形用粉末を圧縮成形して前記リードが挿通される挿通孔を有すると共に前記貫通孔内に装着可能な外形の成形体に成形し、該成形体を仮焼結して樹脂タブレットを製造する工程と、
めっきが施されたアイレットの貫通孔内に前記樹脂タブレットを装着すると共にめっきが施されたリードを前記挿通孔に挿通する工程と、
前記アイレットの貫通孔内に装着された前記樹脂タブレットに含まれる樹脂を前記ガラス粉末の融点未満の温度で溶融し、前記リードをアイレットに封着する工程とを有することを特徴とする半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記アイレットとして、該アイレットに光半導体素子を搭載する素子取付部が立設されたものを用いることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記成形用粉末に含まれる前記ガラス粉末は、重量比で５％以上３０％未満であることを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記成形用粉末に含まれる前記ガラス粉末が重量比で１０％以下である場合には、成形用粉末に脂肪族カルボン酸粉末を混入することを特徴とする請求項４記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記成形用粉末に含まれる前記ガラス粉末の粒径は、４０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項７】
半導体素子を搭載するアイレットに形成された貫通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着され、
前記樹脂中にガラス粉末が分散されてなることを特徴とする半導体装置用パッケージ。
【請求項８】
前記ガラス粉末の粒径は、４０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置用パッケージ。
【請求項９】
前記アイレットに光半導体素子を搭載する素子取付部が立設されていることを特徴とする請求項７または８記載の半導体装置用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子等の半導体素子を搭載する半導体装置用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、半導体装置用パッケージの一例の構成について、その概要を図１と図２を用いて説明する。
半導体装置用パッケージ１０は、キャップ状に形成した軟鉄などからなるアイレット１２の上部壁面の外面上にＬＤ用、ＰＤ用等の光半導体素子１４を接合するための素子取付部１６が立設されている。
また、アイレット１２の上部壁面の内面には、アースリード１８が抵抗溶接されて立設されている。
また、アイレット１２の上部壁面には貫通孔２０が２つ開口され、各貫通孔２０には信号線リード２２がそれぞれ貫通して配置されている。そして、これら信号線リード２２は、キャップ状のアイレット１２内に入れたガラス２４でガラス溶着され、固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置用パッケージ１０の場合には、リード１８，２２とアイレット１２とを封着する材料に、約１０００℃まで加熱する必要のあるガラスを使用している。このため、高温によってめっきが拡散しないように、各リード１８，２２やアイレット１２に施すめっき処理はリード１８，２２をアイレット１２にガラス溶着した後に行っている。そして、めっき処理にかかるコストを抑えるために、一度に多くの半導体装置用パッケージにめっきが行えるバレルめっき法（回転容器中で行う電気めっき法）を採用する場合が多いが、この方法だと、半導体装置用パッケージ１０のリード１８，２２が他の半導体装置用パッケージに当たって曲がってしまう場合があり、曲がったリードを後工程で手直しする必要が生じてしまい、製造工数が多くなる。
【０００４】
また、リード１８，２２に対してアイレット１２と異なるめっき（Ａｕめっき等）を施した半導体装置用パッケージに対するニーズもある。しかしながら、ガラス溶着する関係上、組み立てられた半導体装置用パッケージの各リード１８，２２にアイレット１２と異なるめっきを施す場合には部分めっき処理を行う方法しか採用できない現状では、部分めっき処理のコストが高いため、結局製品コストが上昇してしまい、そのニーズに十分にこたえられないという課題もある。
また、アイレット１２と各リード１８，２２を組立てた後の全体めっき処理では、アイレット１２にめっきが厚く付き、一方それに比べてリード１８，２２のめっき厚は薄くなる傾向にある。よって、リード１８，２２のめっき厚を規定量だけ確保しようとするとアイレット１２のめっき厚が必要以上に厚くなり、経済性に欠けるという課題も生ずる。特に、半導体装置用パッケージにおいては金めっきを施しているため、めっき厚が必要以上に厚くなる部分があるということは、製品コストに与える影響は非常に大きい。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、組立て前に、アイレットやリードにめっきを施すことができる半導体装置用パッケージの製造方法とそれを用いた半導体装置用パッケージを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、本発明に係る請求項１記載の半導体装置用パッケージの製造方法は、リードを挿通する貫通孔が形成されたキャップ状のアイレットに、前記貫通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着されてなる半導体装置用パッケージの製造方法であって、樹脂粉末にガラス粉末を、重量比において該樹脂粉末が主成分となるように混合して成形用粉末とし、該成形用粉末を圧縮成形して前記リードが挿通される挿通孔を有すると共に前記アイレットの内面に装着可能な外形の成形体に成形し、該成形体を仮焼結して樹脂タブレットを製造する工程と、めっきが施されたアイレットの内面に前記樹脂タブレットを装着すると共にめっきが施されたリードを前記貫通孔および前記挿通孔に挿通する工程と、前記アイレットの内面に装着された前記樹脂タブレットに含まれる樹脂を前記ガラス粉末の融点未満の温度で溶融し、前記リードをアイレットに封着する工程とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る請求項２記載の半導体装置用パッケージの製造方法は、リードを挿通する貫通孔が形成されたアイレットに、前記貫通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着されてなる半導体装置用パッケージの製造方法であって、樹脂粉末にガラス粉末を、重量比において該樹脂粉末が主成分となるように混合して成形用粉末とし、該成形用粉末を圧縮成形して前記リードが挿通される挿通孔を有すると共に前記貫通孔内に装着可能な外形の成形体に成形し、該成形体を仮焼結して樹脂タブレットを製造する工程と、めっきが施されたアイレットの貫通孔内に前記樹脂タブレットを装着すると共にめっきが施されたリードを前記挿通孔に挿通する工程と、前記アイレットの貫通孔内に装着された前記樹脂タブレットに含まれる樹脂を前記ガラス粉末の融点未満の温度で溶融し、前記リードをアイレットに封着する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
これらによれば、リードとアイレットとの間の封着をガラスに代えて樹脂を用いているので、めっきの熱による拡散が発生しない。このため、予めリードやアイレットにめっきを施し、その後部品同士を組立て、その状態で樹脂を溶融させて固定するという工程を採用できる。これにより、アイレットにリードを取り付け、封着した後に、バレルめっきしていた従来例のようにリードがめっき処理中に曲がるといったことがなくなり、リードの手直し工程が不要となる。
また、アイレットとリードとは別工程でめっき処理することができるため、異なるめっき処理をアイレットとリードに施すことが簡単に行える。よって、リードにのみＡｕめっきを施すことも容易に行える。
【０００８】
また、前記アイレットとして、該アイレットに光半導体素子を搭載する素子取付部が立設されたものを用いることが考えられる。
また、具体的には、前記成形用粉末に含まれる前記ガラス粉末は、重量比で５％以上３０％未満とすることが、成形体の成形性と樹脂粉末の溶融性の両面から好適であり、さらには前記成形用粉末に含まれる前記ガラス粉末が重量比で１０％以下である場合には、成形体の成形性が低下することから、成形用粉末に脂肪族カルボン酸粉末を混入して成形性を確保するようにすると一層好適である。
【０００９】
また、前記成形用粉末に含まれる前記ガラス粉末の粒径は、４０μｍ以上５０μｍ以下とすることが、成形体の成形性を考慮すると好適である。
【００１０】
また、本発明に係る請求項７記載の半導体装置用パッケージは、半導体素子を搭載するアイレットに形成された貫通孔に挿通されたリードが、樹脂により前記アイレットと電気的に絶縁されて封着され、前記樹脂中にガラス粉末が分散されてなることを特徴とする。また、前記ガラス粉末の粒径は、４０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする。また、前記アイレットに光半導体素子を搭載する素子取付部が立設されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
まず、半導体装置用パッケージ５０の基本的な構造は、従来例で説明した一般的な半導体装置用パッケージ１０の構造とほぼ同じであるため、図１と図２を用いて説明する。よって、同じ構成については同じ符合を付し、詳細な説明は省略する。
アイレット１２は一例としてキャップ状に形成され、その上部壁面に光半導体素子１４を接合するための素子取付部１６が立設されている。
また、アイレット１２の上部壁面の内面には、アースリード１８が抵抗溶接されている。
また、アイレット１２に設けられた各貫通孔２０には信号線リード２２がそれぞれ挿通して配置されている。
ここまでの構成は、従来例で説明したパッケージ１０と同じである。
そして、本実施の形態の特徴点は、各信号線リード２２をアイレット１２に封着する材料に、従来例のガラス２４に代えて、ガラスが、粉末の状態で混入された樹脂材５２が使用されている点にある。
【００１２】
次に、半導体装置用パッケージ５０の製造方法について図３〜図７を用いて説明する。
まず、図３に示すような形状の樹脂タブレット５４を製造する。
その樹脂タブレット製造工程Ａは、図５に示すように樹脂粉末にガラス粉末を、重量比において樹脂粉末が主成分となるように混合して成形用粉末とする混合工程Ａ１と、成形用粉末を金型内に投入して圧縮成形し、リード用の挿通孔５６を有すると共にアイレット１２の内面に装着可能な外形の成形体（樹脂タブレット５４と同じ形状の構造体である）に成形する成形（圧縮成形）工程Ａ２と、成形体を約８５℃の大気中で約３分間仮焼結して図３に示すような樹脂タブレット５４とする仮焼結工程Ａ３とをこの順番で有している。
ここで、樹脂粉末としては、例えば熱硬化型のエポキシ樹脂が考えられ、その粒径は例えば６０〜２５０μｍ程度である。また、混入させるガラス粉末の粒径は、例えば４０〜５０μｍ程度のものが考えられる。
【００１３】
また、樹脂粉末とガラス粉末の混合比は、上述の圧縮工程において成形体を製造する際、樹脂粉末の粘りけを適度に抑えて成形金型内に成形用粉末を良好に投入する（落とし込む）ことができるかどうかという成形性と、後述する溶融工程において成形用粉末中の樹脂粉末が良好に溶融してアイレット１２とリード１８，２２との間を封着できるかどうかという溶融性の両方を考慮して決定することが必要となる。
【００１４】
この点に着目して、混合比を変えながら行った図４に示す実験結果から判断すると、成形用粉末に含まれるガラス粉末は、重量比で１５％以上３０％未満とすると、成形金型内に成形用粉末を良好に投入できる程度に流動性を確保でき、かつ溶融性も確保できて良いことが判る（No３〜No５参照）。なお、重量比が３０％に達すると、成形性は良好であるが、溶融性が良好でなくなる（No６参照）。
ただし、成形用粉末に含まれるガラス粉末が重量比で１０％以下であり、成形性が良好でない場合（No１とNo２の場合）であっても、成形用粉末に流動性を高める脂肪族カルボン酸粉末（ステアリン酸粉末等）を、例えば重量比で約０．２％程度混入すれば成形性、溶融性共に良好となる（No７とNo８参照）。
よって、脂肪族カルボン酸粉末を用いることを考えれば、成形用粉末に含まれるガラス粉末は、重量比で５％以上３０％未満の範囲内であれば良いことになる。
【００１５】
また、樹脂タブレット５４の製造工程とは別の工程（アイレットめっき工程Ｂ）において、アイレット１２単体にめっきを施す。めっき処理は具体的には、一例として無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施す。なお、Ｎｉ−Ｐめっきに代えて、電解Ｎｉめっきと電解Ａｕめっきを順次施しても良い。
また、同じく樹脂タブレット５４の製造工程やアイレットへのめっき工程とは別の工程（リードめっき工程Ｃ）において、リード１８，２２にめっきを施す。めっき処理は具体的には、一例として下地めっきとして電解Ｎｉめっきを施した上に、電解Ａｕめっきを施す。
【００１６】
本実施の形態の半導体装置用パッケージの製造工程では、従来例のようにガラスを用いてアイレット１２とリード１８，２２との間の封着を行うものではなく、ガラスの溶融温度に比べて十分に低い温度（約１８０℃〜２００℃）で溶融する樹脂粉末を用いて封着する。そしてこの程度の低い溶融温度では、アイレット１２やリード１８，２２に施しためっきが熱により拡散することがない。このため、予めアイレット１２とリード１８，２２にそれぞれに適しためっきを所望の厚さだけ施しておくことができる。
【００１７】
次の組立て工程Ｄにおいて、上記各製造工程で製造された樹脂タブレット５４とアイレット１２とリード１８，２２とを一体に組立てる。
詳細には、まずアイレット１２にアースリード１８を抵抗溶接して立設させる。
次に、アースリード１８が立設されたアイレット１２と２本の信号線リード２２と樹脂タブレット５４を所定の治具（不図示）にセットする。治具にセットされた状態では、各信号線リード２２はアイレット１２の各貫通孔２０内に挿入され、樹脂タブレット５４はその挿通孔５６内にアースリード１８と信号線リード２２が挿入され、アイレット１２の内面に装着された状態となる。
【００１８】
次に溶着工程Ｅにおいて、治具に、アイレット１２、リード１８，２２、樹脂タブレット５４がセットされた状態で、溶着炉（不図示）内で樹脂タブレット５４を構成する樹脂粉末を溶融する（加熱条件は、温度１８０℃〜２００℃において約２０分）。この樹脂粉末の溶融によって、リード１８，２２がアイレット１２に封着され、アイレット１２に形成された貫通孔２０が閉塞される。この溶融に際しては、アイレット１２に装着された樹脂タブレット５４に含まれる樹脂粉末のみが溶融し、ガラス粉末が溶融しない、ガラス粉末の融点未満の温度で行うこととする。
そして、その後樹脂粉末が硬化するのを待って半導体装置用パッケージ１０が完成する。
【００１９】
また、上述した実施の形態の半導体装置用パッケージ５０以外にも、図６に示す構成の半導体装置７０に使用されている半導体装置用パッケージも存在する。そしてこのような構成の半導体装置用パッケージにも本発明に係る製造方法を採用することができる。
この半導体装置用パッケージの概要構成を説明する。なお、以下の説明において、上述した半導体装置用パッケージ５０と同じ構成については同じ符合を付し、説明は省略する。
軟鉄を素材として平板状に形成されたアイレット１２の貫通孔２０に信号線リード２２が挿通されている。また、アイレット１２の下面にはアースリード１８が溶接されて立設されている。また、アイレット１２の上面には素子取付部１６が立設されている。また、アイレット１２と信号線リード２２との間は、ガラスが粉末の状態で存在する樹脂によって封着されている。また、キャップ部７４は、アイレット１２にリード１８，２２が封着されて形成されたステム７２の上面（アイレット１２の外周縁）に接合されるものであり、素子取付部１６に光半導体素子１４を搭載し、各信号線リード２２との間をワイヤで接続した後に接合されるものである。
【００２０】
この図６に示す半導体装置用パッケージの場合には、樹脂タブレット５４は図７に示す円筒体形状に成形する。詳細な構成は、外径が、アイレット１２に形成した貫通孔２０内に装着可能な寸法に形成され、その内径が、信号線リード２２が挿通可能な径に形成されている。
そして、組立て工程Ｄで、各リード１８，２２、アイレット１２、樹脂タブレット５４を治具に装着し、溶着工程で樹脂タブレット５４中の樹脂粉末を溶融し、アイレット１２と各リード２２とを封着する。
【００２１】
なお、図５に示す工程と基本的には同じ工程に、さらにキャップ部７４の製造工程（不図示）を加え、アイレット１２に各リード１８，２２が封着されたステム７２、キャップ部７４、円筒状の樹脂タブレット５４を、それぞれ別工程で製造する。キャップ部７４には図６に示すように、透孔７６が形成されており、この透孔７６には窓ガラス７８が、キャップ部７４の内側から接着剤８０によって接着され固定されている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置用パッケージの製造方法によれば、リードとアイレットとの間の封着をガラスに代えて樹脂を用いているので、めっきの熱による拡散が発生しない。このため、予めリードやアイレットにめっきを施し、その後組立て、その状態で樹脂を溶融させて封着するという工程を採用できる。これにより、アイレットにリードを取り付けて封着した後に、バレルめっきしていた従来の製造方法のようにリードがめっき処理中に曲がるといったことがなくなり、リードの手直し工程が不要となる。
特に、樹脂タブレットは、樹脂粉末のみではなく、ガラス粉末を混合した成形用粉末を使用して成形する。このため、成形用粉末の流動性は樹脂粉末のみの場合に比べて高まっており、また成形用粉末自体の自重も増えているから、金型を用いて成形体を形成する際に、成型用粉末を金型内に容易に、かつ確実に落とし込むことができ、作業性が向上する。
また、アイレットとリードとは別工程でめっき処理することができるため、異なるめっき処理を所望の厚さだけアイレットとリードに施すことが簡単に行える。よって、従来例ではコストの高い部分めっき法を使用しなければ行えなかったリードにのみＡｕめっきを施すことも低コストで行える、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置用パッケージの一例の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の半導体装置用パッケージに使用される樹脂タブレットの構造を説明するための平面図である。
【図４】図３の樹脂タブレットの、樹脂粉末とガラス粉末の混合比と成形性・溶融性との関係を示す実験結果である。
【図５】本発明に係る半導体装置用パッケージの製造方法を説明するための工程図である。
【図６】半導体装置用パッケージの他の例の構成を示す斜視図である。
【図７】図６の半導体装置用パッケージに使用される樹脂タブレットの構造を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１２  アイレット
１４  光半導体素子
１６  素子取付部
１８  アースリード
２０  透孔
２２  信号線リード
５０  半導体装置用パッケージ
Ａ  樹脂タブレットを製造する工程
Ｂ  アイレットにめっきを施す工程
Ｃ  リードにめっきを施す工程
Ｄ  組立て工程
Ｅ  溶着工程
【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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【図６】
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【図７】
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