JPS5921171B2 - 半導体装置の密封方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の密封方法、特に表面保護が重要で
ある半導体装置の密封方法に関するものである。

まず、現在行なわれている半導体装置に真空パッケージ
ングを施す方法を第１図を用いて述べる。

半導体装置１を端子２と排気孔３とを有する基台４の片
面に配設し、基台４の外縁部と凹状の金属性容器５の外
縁部とを熔接により密着接合し、その後排気孔３を通じ
て容器５の内部を真空に引き、しかる後、排気孔３を圧
着等の方法で封じ切る。なお、６は半導体装置１と端子
２を接続する導線である。このような真空封じ方法は金
属容器の真空管の封じ方法と同様であつて、容器のコス
トが大きくなり、また大量生産を行なうのにも不便な方
法であつた。本発明は上述の不都合を排除するために、
半導体装置に貫通孔を設けることにより、量産に向いた
半導体装置密封方法を提供することを目的とする。

以下、図面とともに本発明の実施例について説明する。

第２図および第３図は本発明の一実施例を説明するもの
であつて、１１は一部に凹部１２を設けた凹状容器とし
てのセラミック等より成る板状の絶縁物基台であり、そ
の表面には導線としての金属層１３が印刷等の方法で設
けられている。

平板状の半導体装置１４は素子等が配設されている保護
すべき面１５を基台１１の凹部１２に対応させて取り付
けられるのであるが、この半導体装置１４の特定の個所
には装置の表裏に貫通する貫通孔１６が形成されており
、また半導体装置１４の保護面１５の素子に対する端子
にはハンダバンプ１７を設けてある。貫通孔１６を半導
体装置１４に形成する方法としては、通常のフォトレジ
ストによる表面被覆を半導体装置１４の表裏に施し、必
要な貫通孔のパターン形成を行つた後に表裏より同時に
化学エッチングするのが比較的実用的な方法である。さ
て、上記の構造を有する半導体装置１４を密封するには
、まず半導体装置１４の保護面１５を基台１１の凹部１
２に対応して設置し、それぞれの外縁部をガラス粉末等
で熱融解等の手段で密封して基台１１と半導体装置１４
との間の気密性を保つ。

次に、このような基台１１と半導体装置１４との合体物
を真空容器内に入れて排気作業に入るのであるが、この
時に多くの合体物を真空容器内に入れておくだけですべ
て同様に排気することができる。基台１１の凹部１２中
の排気は半導体装置１４の貫通孔１６を介して行なわれ
る。ここで、貫通孔１６の上縁は皿状に面取りし、且つ
その面に金属層を被着し、その皿状の部分にハンダある
いはガラス等より成る封口体１８を設置しておくことは
排気および後の密封工程に際して非常に便利なものとな
る。この部分の詳細については後に述べることにする。
次に、先述の合体物を貫通孔１６を介して排気するので
あるが、合体物が貫通孔１６の上縁に封口体１８を有す
るようなものであれば、貫通孔１６の上縁と封口体１８
とは排気抵抗が小さくなるような形状にしておく必要が
ある。

排気終了後、真空容器内で貫通孔１６を加熱熔解して封
口するかもしくは貫通孔１６の上縁と封口体１８とを加
熱により熔解させて貫通孔１６を気密封口する。加熱方
法としては、熱、光の照射あるいはコイルによる誘導加
熱等で行なうことができる。第３図は封口体１８により
気密封口された状態を示す。このようにして、基台１１
と半導体素子１４の機能素子の部分は完全に密封された
ことになる。ところで、基台１１の凹部１２の体積とし
ては小さなもので十分であり、この様な密封方法は特に
混成集積回路装置の如く大面積の絶縁物基板上に多くの
機能素子や回路網を集積する場合には特に有効ね密封方
法である。更に半導体装置の外面に対しては保護のため
に附加的なパツケージングを施す事は任意である。さて
ここで、先に述べておいた半導体装置１４の貫通孔１６
と封口体１８について詳細に述べる。

第４図は半導体装置１４の要部断面図を示すものであり
、１９は貫通孔１６の上縁に形成された皿部である。第
５図、第６図は半導体装置１４と封口体１８の斜視図で
、皿部１９の内面にはニツケル等により金属メツキの施
された被膜が被着されている。排気作業時には封口体１
８と皿部１９の間隙より排気が行なわれるので、それぞ
れの形状を排気抵抗が減少するように形成しなければい
けない。封口体１８として球状体のものを用いた場合に
は、皿部１９は第５図に示すように角錐状のもの、ある
いは第６図に示すように花弁状等に形成すれば排気抵抗
は減少する。また、皿部１９として円錐状のものを形成
した場合には、封口体１８としては立方体あるいは四面
体等のものを用いるのが望ましい。第７図は本発明の他
の実施例で、圧力センサとしての半導体装置を封口体を
用いて真空封じする方法を示すものである。

同図において、２１は凹部２２を有する凹状の容器とし
てのセラミツク等の絶縁物よりなる基台であつて、貫通
孔２３と抵抗層２４，２５とを備えた半導体装置２６の
外縁部が容器２１の外縁部とガラス等により接合部２７
で密封されている。２８は抵抗層２４，２５を接続する
ための金属層、２９は外部導出線である。

圧力センサは半導体装置２６に加えられる応力による歪
量が可能な限り均一であることが強度上、計測上からも
望ましいため、容器２１の凹部２２の形状も単純な形状
が良く、また貫通孔２３も抵抗層２４，２５から可及的
に離す方が良い。そのため、貫通孔２３と凹部２２を連
絡する溝３０を基板２１に形成しておく必要がある。溝
３０を設けることにより、凹部２２の排気は溝３０、貫
通孔２３を介して行ない、排気作業後貫通孔２３の上縁
の皿部を封口体で熔解して気密封じする。以上のように
して気密封じされた圧力センサは、凹部２２が真空であ
るので絶対圧センサとして用いることができ、抵抗層２
４に負圧を加えることにより圧力の測定が行なわれる。

第８図は本発明を圧力センサに用いた更に他の実施例を
示す図で、第７図と同一のものには同一番号を付してあ
る。

第８図に示すセラミツク等の絶縁物よりなる基台２１に
は２段の凹部が形成されており、下方の凹部２２は今ま
で述べてきた真空のためのスペースで、上方の凹部は半
導体装置２６を収納する空間となつている。半導体装置
２６と基台２１とは接合部２７で気密封じをしてあり、
前の実施例に比して本実施例の方が封じの作業は容易で
ある。また、基台２１が２段構造の凹部を備えているた
め半導体装置２６と基台２１との合体物の表面はフラツ
トになる利点を有している。本実施例の装置では、貫通
孔２３とは独立した貫通孔３１を備えており、貫通孔２
３は金属層２８を被着することにより抵抗層２４と同２
５とを接続することができ、貫通孔３１は同様に金属層
２８を被着することにより抵抗層２５と外部導出線２９
とを接続することができる。半導体装置２６と基台２１
とを接合する時に貫通孔３１が封口できるように接合す
れば、溝は貫通孔２３の下部と凹部２２の間に形成すれ
ば良い。以上のようにして合体物を形成した後、貫通孔
２３と溝３０とを介して凹部２２の内部を排気し、その
後貫通孔２３の上縁の皿部を熔解封じする。以上のよう
にして気密封じされた圧力センサも前実施例と同様にし
て抵抗層２４に負圧を加えることにより絶対圧センサと
して利用することができる。

これまで述べてきた実施例では凹状容器の内部を真空に
する方法で述べてきたが、本発明は特にこれに限定する
ものではなく、凹状容器内部を希ガス等の他の気体と置
換する場合にも可能な方法である。

以上説明してきたように、表裏面に貫通孔を有する半導
体素子の外縁部と凹状容器の外縁部とを密着接合した後
、前記凹状容器内を前記貫通孔を介して排気し、しかる
後に前記貫通孔を封口することを特徴とする本発明の半
導体装置の密封方法は、小さな体積の凹部を有する簡単
な凹状容器で半導体装置を保護できるため容器のコスト
が少なくて済み、半導体装置自身に排気通路であり、か
つ容易に封口できる貫通孔が形成されているため大量の
半導体装置を排気できるので量産向きであり、また貫通
孔を表裏間の電気的接続経路として利用できるもので、
混成集積回路の気密封じには特に有効で、非常に工業的
価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置を気密封じする時の構造を示
す断面図、第２図、第３図は本発明の半導体装置の密封
方法の一実施例を示す図、第４図、第５図、第６図は貫
通孔の封口部分を示す図、第７図は本発明の半導体装置
の密封方法の他の実施例を示す図、第８図は本発明の半
導体装置の密封方法の更に他の実施例を示す図である。 １１，２１・・・・・・基台、１２，２２・・・・・・
凹部、１３，２８・・・・・・金属層、１４，２６・・
・・・・半導体装置、１６，２３，３１・・・・・・貫
通孔、２７・・・・・・接合部、２９・・・・・・外部
導出線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表裏間に貫通孔を有する半導体素子の外縁部と凹状
   容器の外縁部とを密着接合した後、前記凹状容器内を前
   記貫通孔を介して排気し、しかる後に前記貫通孔を封口
   することを特徴とする半導体装置の密封方法。