JP4404347B2 - Manufacturing method of semiconductor element storage package - Google Patents
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Description
本発明は、高周波用半導体素子からの高発熱をヒートシンク板を介して更に基台から放熱させるために、基台にねじ止めされるヒートシンク板、リング状のセラミック枠体、及び外部接続端子の接合体からなる半導体素子収納用パッケージの製造方法に関する。 The present invention provides a heat sink plate screwed to a base, a ring-shaped ceramic frame, and an external connection terminal in order to dissipate high heat from the high-frequency semiconductor element from the base further through the heat sink plate. The present invention relates to a method of manufacturing a package for housing a semiconductor element .
従来から、例えば、RF(Radio Frequency)基地局用等のシリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子は、作動時の発熱が大きいので、発生する熱を大気中に良好に放散させなければ、装置を正常に作動させることができなくなる恐れがある。そこで、高周波用半導体素子を実装するための半導体素子収納用パッケージは、半導体素子を搭載する部分のキャビティ部が、半導体素子の高周波の領域での電気特性を悪化させないために、略長方形状をした高放熱特性を有する金属板からなるヒートシンク板上に形成された半導体素子実装領域をセラミック製のリング状枠体で囲繞するように接合して形成されている。そして、半導体素子収納用パッケージは、半導体素子が実装された後、蓋体でキャビティ部を気密に封止するようになっている。また、高周波信号は、セラミック製のリング状枠体の一方の主面である上面に接合された外部接続端子を介して入出力されるようになっている。そして、半導体素子が封止された半導体素子収納用パッケージは、ヒートシンク板に放熱された熱を更に外部に放熱させるための基台に、ヒートシンク板の略長方形状の長手方向の両端部に形成されている切り欠き部や、貫通孔にねじが取り付けられてねじ止めして固定される。 Conventionally, for example, silicon for RF (Radio Frequency) base stations and high-frequency, high-power semiconductor elements such as gallium arsenide field-effect transistors generate large amounts of heat during operation, so the generated heat is good in the atmosphere. Otherwise, the device may not be able to operate normally. Therefore, a package for housing a semiconductor element for mounting a high-frequency semiconductor element has a substantially rectangular shape so that the cavity portion of the part on which the semiconductor element is mounted does not deteriorate the electrical characteristics in the high-frequency region of the semiconductor element. A semiconductor element mounting region formed on a heat sink plate made of a metal plate having high heat dissipation characteristics is joined and surrounded by a ceramic ring-shaped frame. The semiconductor device package for housing, after the semiconductor element is mounted, so as to seal the cavity hermetically by the lid. The high-frequency signal is input / output via an external connection terminal joined to the upper surface which is one main surface of the ceramic ring-shaped frame. The semiconductor element storage package in which the semiconductor elements are sealed is formed on both ends of the substantially rectangular shape of the heat sink plate on the base for further radiating the heat radiated to the heat sink plate to the outside. Screws are attached to the cutouts and through-holes, and fixed by screwing.
図4(A)、(B)に示すように、従来の半導体素子収納用パッケージ50は、セラミックと熱膨張係数が近似し、しかも熱伝導率の高い、例えば、銅タングステン(Cu−W)系の複合金属板からなるヒートシンク板51と、アルミナ(Al2O3)等からなるセラミック製のリング状枠体52を用い、ヒートシンク板51の一方の主面の中央部に、リング状枠体52をその一方の主面側に形成されたメタライズパターン上にAg−Cuろう53を介して載置し、加熱炉で加熱するろう付け接合で形成している。また、このろう付け接合に併せて、リング状枠体52には、外部と接続するための金属部材からなる外部接続端子54をリング状枠体52の他方の主面側に形成されたメタライズパターン上にAg−Cuろう53を介して載置し、加熱炉で加熱するろう付け接合で形成している。更に、ヒートシンク板51とリング状枠体52及び外部接続端子54の金属表面には、Niめっき及びAuめっきを施している。また、ヒートシンク板51の長手方向の両端部には、ヒートシンク板51からの熱を更に外部に放熱させるための基台55に取り付けてねじ56でねじ止めして固定するための切り欠きや、貫通孔等からなる取付部57を設けている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the conventional semiconductor
電子部品用パッケージには、ヒートシンク板の長手方向の両端部に突起を設け、この突起を支点にし突起部から若干内側の両端部をねじで締め付けて、ヒートシンク板の長手方向の中央部を基台に密接させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、半導体パッケージ装置には、ヒートシンク板と基台の間の放熱特性や、電気的特性を向上させることを目的に、ヒートシンク板と基台の間にインジウムシートを挟んでねじで締め付けているものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。セラミック基板に放熱用のヒートシンク板を接合する回路基板には、本質的に反りのないセラミック基板を一方向に撓ませながら凸面側にヒートシンク板、凹面側に金属回路又は回路用金属板を接合する回路基板の製造方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、前述したような従来の半導体素子収納用パッケージの製造方法は、次のような問題がある。
(1)金属製のヒートシンク板や、外部接続端子の熱膨張係数は、セラミック製のリング状枠体の熱膨張係数に近似させてはいるが、完全に一致させることが難しいので、Ag−Cuろう等の高温ろう材でろう付け接合を行うときに接合部に応力が発生し、接合して形成した接合体に反りが発生するのを防止することができない。また、半導体素子の高周波化によって、半導体素子の高発熱化が進み、ヒートシンク板には、更なる高熱伝率を有する材料が要求されているが高熱伝率になればなるほど熱膨張係数が上昇するので、接合体の反りが大きくなる問題が発生している。そこで、決められた許容範囲を超える反りが発生した接合体は、反りの選別検査を行い許容範囲内のみを検出して半導体素子収納用パッケージとしている。特に、ヒートシンク板の基台との接合面である底面の反りの形態が凹形状となる場合には、基台に取り付けた時に基台との間に空間が発生し、半導体素子の放熱特性や、電気的特性が低下するので、凸形状のもののみを検出せざるを得ない。従って、従来の半導体素子収納用パッケージの製造方法では、選別工程が必要となると同時に歩留まりの低下をきたし、半導体素子収納用パッケージのコスト高となっている。
(2)ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設け、基台にねじ止めする場合には、ヒートシンク板の長手方向の端部に突起を設ける程のエリアが殆どなく、ヒートシンク板を基台に密接させる効果を引き出すことが難しい。
(3)ヒートシンク板と基台の間にインジウムシートを挟み込んでねじ止めする場合には、インジウムシートが高価であり、半導体素子収納用パッケージのコスト高となっている。また、インジウムシートのような介在物を組み立て段階で使用することは、シートの取り扱いが容易でなく、組み立て工程の時間が長くなり、半導体素子収納用パッケージのコスト高となっている。
(4)本質的に反りのないセラミック基板を一方向に撓ませながら凸面側にヒートシンク板を接合する方法は、セラミック基板が平板からなる場合には可能であるが、セラミック製のリング状枠体の場合には作製するのが難しい。また、接合後には、セラミック基板に機械的な応力が残存し、そこにセラミックとヒートシンク板の熱膨張係数の差からくる熱応力が更に加わった時にセラミックの破壊が発生しやすくなる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、放熱特性や、電気的特性に優れた熱応力によるセラミックの破壊の発生のない安価な半導体素子収納用パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
However, the conventional method for manufacturing a semiconductor element storage package as described above has the following problems.
(1) Although the thermal expansion coefficient of the metal heat sink plate and the external connection terminal is approximated to the thermal expansion coefficient of the ceramic ring-shaped frame, it is difficult to make it completely coincide with each other. When brazing and joining is performed with a high-temperature brazing material such as brazing, it is impossible to prevent stress from being generated in the joint portion and warping of the joined body formed by joining. In addition, due to the higher frequency of semiconductor elements, higher heat generation of semiconductor elements has progressed, and materials having higher heat conductivity are required for heat sink plates. However, the higher the heat conductivity, the higher the coefficient of thermal expansion. Therefore, there is a problem that the warpage of the joined body increases. Therefore, it conjugates warpage exceeding the permissible range determined occurs is a package for housing semiconductor chip to detect only within the allowable range perform screening inspection warpage. In particular, when the shape of the warp of the bottom surface, which is the joint surface with the base of the heat sink plate, is concave, a space is generated between the base and the base when attached to the base, Since the electrical characteristics are deteriorated, only the convex shape must be detected. Therefore, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device housing package, a sorting step is required, and at the same time, the yield is lowered, and the cost of the semiconductor device housing package is increased.
(2) When a projection is provided at the end of the heat sink plate in the longitudinal direction and screwed to the base, there is almost no area to provide a projection at the end of the heat sink plate in the longitudinal direction. It is difficult to bring out the effect of close contact.
(3) When an indium sheet is sandwiched between the heat sink plate and the base and screwed, the indium sheet is expensive, which increases the cost of the package for housing a semiconductor element . Further, using an inclusion such as an indium sheet in the assembly stage makes it difficult to handle the sheet, lengthens the assembly process, and increases the cost of the package for housing a semiconductor element .
(4) The method of joining the heat sink plate to the convex surface side while bending the ceramic substrate having essentially no warp in one direction is possible when the ceramic substrate is made of a flat plate. In this case, it is difficult to produce. Further, after the joining, mechanical stress remains on the ceramic substrate, and when the thermal stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic and the heat sink plate is further applied, the ceramic is liable to break down.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an inexpensive method for manufacturing a package for housing a semiconductor element without causing ceramic destruction due to thermal stress excellent in heat dissipation characteristics and electrical characteristics. With the goal.
前記目的に沿う本発明に係る半導体素子収納用パッケージの製造方法は、長方形状の金属製のヒートシンク板の一方の主面にセラミック製のリング状枠体の一方の主面を接合し、リング状枠体の他方の主面に外部接続端子を接合してなる接合体のリング状枠体の開口部のヒートシンク板上に半導体素子を実装するためのキャビティ部を有しヒートシンク板の他方の主面を放熱用の基台に当接する半導体素子収納用パッケージの製造方法において、接合体を載置するための平面状の治具板上に熱可塑性樹脂を載置すると共に、熱可塑性樹脂が載置された治具板と、ヒートシンク板の長手方向両端部のキャビティ部側表面の間にそれぞれスペーサーを介して接合体をブリッジ状に載置する工程と、ヒートシンク板の他方の主面の長手方向中央部から押圧しスペーサーを支点として接合体を撓めると共に、熱可塑性樹脂を加熱して接合体と治具板間の隙間に熱可塑性樹脂を充填した後、常温に戻して接合体を治具板上に接合する工程と、治具板上に接合された接合体のヒートシンク板の他方の主面を平面状に研削する工程と、基台に当接させるためのヒートシンク板の他方の主面を長手方向両端部から中心線部にかけて突出し中心線部で最大突出部となる曲面凸形状とするために、熱可塑性樹脂を加熱して接合体を治具板から取り外して接合体の撓みを解放すると共に、熱可塑性樹脂を剥離、除去する工程を有する。 The method of manufacturing a semiconductor element storage package according to the present invention along the aim is to join the one main surface of the ceramic ring frame on one main surface of the metal heat sink plate of rectangular shape, a ring A cavity part for mounting a semiconductor element on the heat sink plate of the opening of the ring-shaped frame body of the joined body formed by joining the external connection terminals to the other main surface of the shaped frame body. In the method for manufacturing a package for housing a semiconductor element in which the surface abuts against a base for heat dissipation, a thermoplastic resin is placed on a flat jig plate for placing a joined body, and the thermoplastic resin is placed on the flat jig plate. A step of placing the joined body in a bridge shape between the placed jig plate and the cavity side surfaces of both ends in the longitudinal direction of the heat sink plate, and the longitudinal direction of the other main surface of the heat sink plate Central part Press and bend the joined body using the spacer as a fulcrum, heat the thermoplastic resin to fill the gap between the joined body and the jig plate with the thermoplastic resin, return to room temperature, and place the joined body on the jig plate A step of grinding the other main surface of the heat sink plate of the joined body bonded onto the jig plate into a planar shape, and the other main surface of the heat sink plate for contacting the base In order to have a curved convex shape that protrudes from both ends in the direction to the center line and becomes the maximum protrusion at the center line, the bonded body is removed from the jig plate by heating the thermoplastic resin and releasing the bending of the bonded body And a step of peeling and removing the thermoplastic resin.
請求項1記載の半導体素子収納用パッケージの製造方法は、接合体を載置するための平面状の治具板上に熱可塑性樹脂を載置すると共に、熱可塑性樹脂が載置された治具板と、ヒートシンク板の長手方向両端部のキャビティ部側表面の間にそれぞれスペーサーを介して接合体をブリッジ状に載置する工程と、ヒートシンク板の他方の主面の長手方向中央部から押圧しスペーサーを支点として接合体を撓めると共に、熱可塑性樹脂を加熱して接合体と治具板間の隙間に熱可塑性樹脂を充填した後、常温に戻して接合体を治具板上に接合する工程と、治具板上に接合された接合体のヒートシンク板の他方の主面を平面状に研削する工程と、熱可塑性樹脂を加熱して接合体を治具板から取り外して接合体の撓みを解放すると共に、熱可塑性樹脂を剥離、除去する工程を有するので、セラミックに機械的な応力を残すことなく基台に当接させるためのヒートシンク板の他方の主面を長手方向両端部から中心線部にかけて突出し中心線部で最大突出部となる曲面凸形状として基台に密着させることができ、容易に安定して半導体素子の放熱特性や、電気的特性を向上させることができる半導体素子収納用パッケージの製造方法を提供できる。また、ヒートシンク板の他方の主面が凸形状となるものを得るための選別工程の必要がなく、歩留まりの低下も発生しないので、安価な半導体素子収納用パッケージの製造方法を提供できる。更に、ヒートシンク板に突起を設けたり、ヒートシンク板と基台との間にインジウムシートを必要としないので、半導体素子収納用パッケージを安価にすることができる半導体素子収納用パッケージの製造方法を提供できる。
The manufacturing method of a package for housing a semiconductor element according to
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いて説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図1(A)、(B)はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る半導体素子収納用パッケージの製造方法で作製される半導体素子収納用パッケージの平面図、正面図、図2(A)、(B)はそれぞれ同半導体素子収納用パッケージの製造方法で作製される半導体素子収納用パッケージに半導体素子が実装されて基台に取り付けられる説明図、図3(A)〜(D)はそれぞれ同半導体素子収納用パッケージの製造方法の一部の説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 (A), (B) is a plan view of the semiconductor device housing package prepared by the method of manufacturing a semiconductor device package for housing according to an embodiment of the present invention, respectively, a front view, FIG. 2 ( a), (B) description is being respectively the semiconductor element to the semiconductor element accommodating package prepared by the manufacturing method of the semiconductor device housing package implements attached to the base, and FIG. 3 (a) ~ (D) is part of the illustration of the manufacturing method of each the semiconductor device package for housing.
図1(A)、(B)に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体素子収納用パッケージの製造方法で作製される半導体素子収納用パッケージ10は、実装される高周波用の半導体素子から発生する高温、且つ大量の熱を放熱するための高放熱特性を有し、セラミックと熱膨張係数が近似する略長方形板状の金属板からなるヒートシンク板11の一方の主面に、セラミック製のリング状枠体12の一方の主面を、高温ろう材13でろう付け接合して有している。また、半導体素子収納用パッケージ10は、リング状枠体12の他方の主面である上面に、半導体素子19(図2(A)参照)をリング状枠体12の開口部の壁面とヒートシンク板11の一方の主面とで形成されるキャビティ部14に搭載して電気的に接続し、外部との電気的導通を行うための金属板からなるリードフレーム形状の外部接続端子15を高温ろう材13でろう付け接合して有している。更に、ヒートシンク板11の長手方向の両端部には、基台20(図2(B)参照)にねじ21(図2(A)、(B)参照)でねじ止めして取り付けるための切り欠きや、貫通孔等からなる取付部16を有している。そして、このヒートシンク板11と、リング状枠体12、及び外部接続端子15とで、接合体17を形成している。
Figs. 1 (A), (B), the semiconductor
この接合体17からなる半導体素子収納用パッケージ10の底面側であるヒートシンク板11の他方の主面は、長手方向の両端部から中心線部にかけて表面側に突出し、中心線部で最大突出部となる曲面凸形状18を有している。そして、半導体素子収納用パッケージ10は、図2(A)、(B)に示すように、キャビティ部14に半導体素子19がダイボンドされ、半導体素子19と外部接続端子15とがボンディングワイヤ22で接続された後、樹脂や、セラミックや、金属等からなる蓋体23を樹脂や、ガラス等の接着材24で接着してキャビティ部14内が気密に封止されて、高周波用モジュール基板25を形成している。この高周波用モジュール基板25は、半導体素子19からの発熱をヒートシンク板11に放熱し、更に、外部に放熱させるための基台20に、ヒートシンク板11に設けられている取付部16にねじ21を挿通させてねじ止めして固定される。このねじ止めを行った時に、半導体素子収納用パッケージ10のヒートシンク板11の他方の主面は、少なくとも、キャビティ部14内に実装された半導体素子19の実装エリア部に相当する部分が基台20に密接することができる曲面凸形状18を有している。
The other main surface of the
次いで、本発明の一実施の形態に係る半導体素子収納用パッケージ10の製造方法を説明する。
先ず、半導体素子収納用パッケージ10を形成する接合体17に用いられる各部材について、説明する。接合体17を形成するためのヒートシンク板11は、熱膨張係数をセラミックの熱膨張係数と近似させ、熱伝導率の高い高放熱特性を有する、例えば、ポーラス状のタングステン(W)に銅(Cu)を含浸させたりして作製されるCu−W系の複合金属板や、Cuとモリブデン(Mo)からなるCu−Mo系の合金金属板や、Cu−Mo系複合金属板の両面にCu板をクラッドしたCu/Cu−Mo/Cuの接合板等から形成されている。ヒートシンク板11の選定には、放熱特性を向上させるために、熱伝導性のよいCuの比率を高めたものを用いることが有効であるが、Cuは熱膨張係数が高いので、セラミックとの熱膨張係数の整合性を図るためのCu以外の材料選定や、Cuと他の金属との板材としての構造が重要となる。そして、ヒートシンク板11は、切削加工や、粉末冶金等の手法を用いて基台20にねじ止め固定するための取付部16を設けて、実質的に長方形状に形成されている。なお、因みに、ヒートシンク板11がCu−Wの場合は、熱伝導率が220W/m・K程度、熱膨張係数が7.8×10−6/K(30〜800℃)程度であり、Cu/Cu−Mo/Cu(厚さ比率=2:3:2)の場合は、熱伝導率が260W/m・K程度、熱膨張係数が9.2×10−6/K(30〜800℃)程度であるので、接合体17の許容反りと許容放熱特性に合わせて材料の選定がなされている。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
First, each member used for the joined
次に、接合体17を形成するためのリング状枠体12は、アルミナ(Al2O3)や、窒化アルミニウム(AlN)や、低温焼成セラミック等からなるセラミックから形成されている。リング状枠体12がセラミックの一例であるAl2O3からなる場合には、先ず、Al2O3粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度2000〜40000cpsのスラリーを作製している。次いで、ドクターブレード法等によって、例えば、厚み0.25mmのロール状のシートを形成し、適当なサイズの矩形状に切断したセラミックグリーンシートを作製する。
Next, the ring-shaped
1又は複数枚のセラミックグリーンシートには、窓枠形状のリング状になるように中空部を打ち抜き加工すると共に、タングステンや、モリブデン等の高融点金属からなる金属導体ペーストを用いて、リング状枠体12の下面側が一方の主面、上面側が他方の主面となるようにスクリーン印刷してそれぞれ金属導体パターンを形成する。また、セラミックグリーンシートが複数枚の場合には、積層して積層体の一方の主面、及び他方の主面が金属導体パターンとなるようにスクリーン印刷して形成する。そして、高融点金属とセラミックグリーンシートを還元雰囲気中で同時焼成して両表面に金属導体パターンを有するリング状枠体12を作製する。なお、一方の表面の金属導体パターンは、ヒートシンク板11とリング状の全周にわたってろう付け接合するためにリング状枠体12の下面全周面に形成されている。また、因みに、Al2O3の熱膨張係数は、6.7×10−6/K程度であり、ヒートシンク板11と近似はしているが一致させることは難しいので、基本的に接合後の反りの発生を防止することが難しい。
In one or more ceramic green sheets, a hollow portion is punched into a ring shape of a window frame shape, and a metal conductor paste made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum is used to form a ring frame. The metal conductor pattern is formed by screen printing so that the lower surface side of the
次に、接合体17を形成するための外部接続端子15は、KV(Fe−Ni−Co系合金、商品名「Kovar(コバール)」)や、42アロイ(Fe−Ni系合金)等のセラミックと熱膨張係数が近似する金属部材からなり、切削加工や、エッチング加工や、打ち抜き加工等で1つの半導体素子収納用パッケージ10に備える複数の外部接続端子15をタイバー部で支え持つようにしたリードフレーム形状に形成されている。なお、因みに、KVの熱膨張係数は、5.3×10−6/K程度であり、セラミックの熱膨張係数に近似させている。
Next, the
次いで、ヒートシンク板11と、リング状枠体12、及び外部接続端子15を接合して形成する接合体17の作製方法を説明する。先ず、ヒートシンク板11の全表面、リング状枠体12の両面の金属導体パターンの表面、及び外部接続端子15の全表面には、それぞれNiや、Ni合金等からなる第1のNiめっきを施す。次に、ヒートシンク板11の平面形状からなる一方の主面の中央部に、例えば、BAg−8(Agが72%と、残部がCuからなる共晶合金)等のAg−Cuろうからなるリング状枠体12の形状に合わせたリング状の高温ろう材13を介してリング状枠体12の下面側である一方の主面を当接させて載置し、約780〜900℃で加熱してろう付け接合している。次に、リング状枠体12の上面側である他方の主面に、例えば、BAg−8等のAg−Cuろうからなる高温ろう材13を介して外部接続端子15の先端部の下面側を当接させて載置し、約780〜900℃で加熱してろう付け接合している。このヒートシンク板11と、リング状枠体12の接合、及びリング状枠体12と外部接続端子15の接合によって、接合体17を形成している。なお、接合体17の形成は、ヒートシンク板11と、リング状枠体12の接合、及びリング状枠体12と外部接続端子15の接合を同時に行って形成することもできる。次に、接合体17の外表面に露出する全金属表面上には、第2のNiめっきが施され、更に、Niめっき上にAuめっきが施される。上記のようにして形成された接合体17は、高周波用の半導体素子19を実装するために、リング状枠体12の開口部とヒートシンク板11の一方の主面とで形成されているキャビティ部14を有し、ヒートシンク板11の他方の主面が放熱用の基台20に当接できる半導体素子収納用パッケージ10として形成されている。
Next, a method for producing the joined
次いで、図3(A)〜(D)を参照しながら、接合体17のヒートシンク板11の他方の主面を基台20に安定して当接させるための作製方法を説明する。
図3(A)に示すように、ヒートシンク板11、リング状枠体12、及び外部接続端子15からなる接合体17が載置される平面状の治具板26上には、先ず、熱可塑性樹脂27を載置する。この熱可塑性樹脂27は、加熱することで軟化が進み流動性を向上させることができる。そして、この熱可塑性樹脂27が載置された治具板26上には、接合体17のキャビティ部14側のヒートシンク板11の長手方向両端部のそれぞれの表面との間に樹脂製や、金属製からなる枕木状の実質的に同じ高さを有するスペーサー28を介して、接合体17をブリッジ状に載置する。なお、治具板26上にスペーサー28を介して載置される接合体17のリング状枠体12と外部接続端子15からなる厚さは、スペーサー28の高さより厚いものであってはならない。
Next, a manufacturing method for stably bringing the other main surface of the
As shown in FIG. 3A, on the
次に、図3(B)に示すように、治具板26上にスペーサー28を介してブリッジ状に載置された接合体17は、ヒートシンク板11の他方の主面の長手方向中央部から、加圧機等を用いて押圧し、スペーサー28を支点として接合体17を撓めると共に、熱可塑性樹脂27を治具板26に予め設けられているヒーターで、あるいは熱可塑性樹脂27を周囲全体から加熱して接合体17と治具板26間の隙間に熱可塑性樹脂27を充填する。この熱可塑性樹脂27は、加熱することで軟化し、流動性が向上するので、接合体17と治具板26間の隙間を充填すると共に、接合体17やスペーサー28の周囲を覆うことができる。この押圧と加熱によって、ヒートシンク板11の他方の主面は、長手方向両端部から中心線部にかけて凹み、中心線部で最大凹み部となる曲面凹形状となって、接合体17と治具板26間の隙間に熱可塑性樹脂27が充填される。そして、この後、押圧状態のままで熱可塑性樹脂27を常温に戻すことで、治具板26上には、ヒートシンク板11の他方の主面が曲面凹形状として接合される。なお、治具板26の上面は、定盤(図示せず)上に載置した時に定盤面に対して実質的に平行になるように作製することで、接合体17をヒートシンク板11の他方の主面から押圧を開始した時には、スペーサー28の底面が熱可塑性樹脂27を周囲に押しやるようにして治具板26に密接すると共に、ヒートシンク板11の他方の主面を定盤面に対して実質的に平行にすることができる。
Next, as shown in FIG. 3B, the joined
次に、図3(C)に示すように、ヒートシンク板11の他方の主面が長手方向両端部から中心部にかけて凹み、中心部線部で最大凹み部となる曲面凹形状の状態で治具板26上に熱可塑性樹脂27で接合された接合体17は、定盤と、ダイヤモンド砥粒付き等のグラインダーからなる研削機29等の定盤(図示せず)上に治具板26の下面を当接させて載置し、固定される。そして、定盤面上に固定されている接合体17のヒートシンク板11の他方の主面は、研削機29のグラインダーを定盤面に対して高速回転させながら水平移動させる、あるいは、高速回転しているグラインダーに対して定盤面を水平移動させることで、平面状に研削される。なお、この研削は、定盤と、グラインダーからなる研削機29による方法に限定されるものではなく、例えば、切削盤やフライス盤等を用いる機械加工や、砥粒を用いたラッピングや、研磨等による方法であってもよい。
Next, as shown in FIG. 3 (C), the other main surface of the
次に、図3(D)に示すように、治具板26上に熱可塑性樹脂27で接合している研削後の接合体17は、熱可塑性樹脂27を加熱して取り外している。ヒートシンク板11の他方の主面からの押圧によって発生した撓みを内在していた接合体17は、治具板26から取り外されることで撓みが解放されるので、ヒートシンク板11の他方の主面が長手方向両端部から中心部にかけて突出し、中心部線部で最大突出部となる曲面凸形状18の状態となる。接合体17、治具板26、及びスペーサー28に付着している熱可塑性樹脂27は、溶剤や、剥離液等を用いて剥離、除去している。熱可塑性樹脂27は、剥離性が優れているので、それぞれから容易には剥離、除去することができる。上記のようにして作製された半導体素子収納用パッケージ10は、ヒートシンク板11の他方の主面を長手方向両端部から中心部にかけて突出し、中心部線部で最大突出部となる曲面凸形状18を有しているので、基台20密接して当接させることができ、容易に安定して半導体素子の放熱特性や、電気的特性を向上させることができる。
Next, as shown in FIG. 3D, the ground bonded
本発明の半導体素子収納用パッケージは、シリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子を実装し、例えば、RF(Radio Frequency)基地局用等のために用いることができる。 The package for housing a semiconductor element of the present invention mounts a high-frequency, high-power semiconductor element such as silicon or a gallium arsenide field effect transistor, and can be used, for example, for an RF (Radio Frequency) base station.
10:半導体素子収納用パッケージ、11:ヒートシンク板、12:リング状枠体、13:高温ろう材、14:キャビティ部、15:外部接続端子、16:取付部、17:接合体、18:曲面凸形状、19:半導体素子、20:基台、21:ねじ、22:ボンディングワイヤ、23:蓋体、24:接着材、25:高周波用モジュール基板、26:治具板、27:熱可塑性樹脂、28:スペーサー、29:研削機 10: package for housing semiconductor elements , 11: heat sink plate, 12: ring-shaped frame, 13: high-temperature brazing material, 14: cavity portion, 15: external connection terminal, 16: mounting portion, 17: joined body, 18: curved surface Convex shape, 19: semiconductor element, 20: base, 21: screw, 22: bonding wire, 23: lid, 24: adhesive, 25: high frequency module substrate, 26: jig plate, 27: thermoplastic resin , 28: spacer, 29: grinding machine
Claims (1)
前記接合体を載置するための平面状の治具板上に熱可塑性樹脂を載置すると共に、該熱可塑性樹脂が載置された前記治具板と、前記ヒートシンク板の長手方向両端部の前記キャビティ部側表面の間にそれぞれスペーサーを介して前記接合体をブリッジ状に載置する工程と、
前記ヒートシンク板の他方の主面の長手方向中央部から押圧し前記スペーサーを支点として前記接合体を撓めると共に、前記熱可塑性樹脂を加熱して前記接合体と前記治具板間の隙間に前記熱可塑性樹脂を充填した後、常温に戻して前記接合体を前記治具板上に接合する工程と、
前記治具板上に接合された前記接合体の前記ヒートシンク板の他方の主面を平面状に研削する工程と、
前記基台に当接させるための前記ヒートシンク板の他方の主面を長手方向両端部から中心線部にかけて突出し該中心線部で最大突出部となる曲面凸形状とするために、前記熱可塑性樹脂を加熱して前記接合体を前記治具板から取り外して前記接合体の撓みを解放すると共に、前記熱可塑性樹脂を剥離、除去する工程を有することを特徴とする半導体素子収納用パッケージの製造方法。 Joining by joining one main surface of a ceramic ring-shaped frame to one main surface of a rectangular metal heat sink plate and bonding an external connection terminal to the other main surface of the ring-shaped frame A package for housing a semiconductor element having a cavity for mounting a semiconductor element on the heat sink plate in the opening of the ring-shaped frame of the body, and abutting the other main surface of the heat sink plate on a base for heat dissipation In the manufacturing method of
A thermoplastic resin is placed on a flat jig plate for placing the joined body, and the jig plate on which the thermoplastic resin is placed and both ends of the heat sink plate in the longitudinal direction. A step of placing the joined body in a bridge shape via a spacer between the cavity part side surfaces;
Pressing from the center part in the longitudinal direction of the other main surface of the heat sink plate and bending the joined body using the spacer as a fulcrum, and heating the thermoplastic resin in the gap between the joined body and the jig plate After filling the thermoplastic resin, returning to room temperature and joining the joined body on the jig plate,
Grinding the other main surface of the heat sink plate of the joined body joined on the jig plate into a planar shape;
In order to make the other main surface of the heat sink plate for contacting the base stand from the both ends in the longitudinal direction to the center line portion and to have a curved convex shape that becomes the maximum protrusion at the center line portion, the thermoplastic resin with releasing the deflection of the assembly to remove the conjugate by heating from the jig plate, peeling the thermoplastic resin, a method of manufacturing a semiconductor device package for housing and having a step of removing .
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