(57)【要約】【課題】強化樹脂の射出成形により優れた性能を有する反射防止部材を認識マークとして画像認識により容易に認識できる半導体装置の樹脂ケース及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子２が搭載される基板３を備える半導体装置４において、繊維の強化材を含有する強化樹脂の射出成型品からなる樹脂ケース１は、基板３を保持し、認識マーク６を備える。認識マーク６は連接した複数の突起７からなり、該突起７のピッチの平均値は、夫々繊維の強化材の長手方向の長さの平均値よりも小さい。【選択図】図４
2015043400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、強化材として複数の繊維を含有する強化樹脂の射出成形品からなり、該基板を保持すると共に該半導体素子の位置決めの基準として画像認識により認識される認識マークを備えた樹脂ケースにおいて、
該認識マークは、連接した複数の突起により構成され、
該突起のピッチの平均値は、該強化材の繊維の長手方向の長さの平均値よりも小さいことを特徴とする半導体装置の樹脂ケース。
【請求項２】
半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、強化材として複数の粒子を含有する強化樹脂の射出成形品からなり、該基板を保持すると共に該半導体素子の位置決めの基準として画像認識により認識される認識マークを備えた樹脂ケースにおいて、
該認識マークは、連接した複数の突起により構成され、
該突起のピッチの平均値は、該強化材の粒子を内部に含む最小の球の直径の平均値よりも小さいことを特徴とする半導体装置の樹脂ケース。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の樹脂ケースにおいて、
該突起の算術平均粗さは、入射光が吸収されるために必要な長さ以上であることを特徴とする半導体装置の樹脂ケース。
【請求項４】
半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、強化材を含有する強化樹脂の射出成形品からなり、該基板を保持すると共に該半導体素子の位置決めの基準として画像認識により認識される認識マークを備え、該認識マークは、連接した複数の突起により構成され、該突起のピッチの平均値は、該強化材の繊維の長手方向の長さの平均値よりも小さい樹脂ケースの製造方法であって、
該樹脂ケースの外形に沿う形状のキャビティを備えると共に該キャビティの内面に該認識マークに対応する複数の連接した凹部を備える金型に、該強化材を含む溶融樹脂を該凹部が連接する方向に沿って射出することにより、該樹脂ケースを形成することを特徴とする半導体装置の樹脂ケースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の樹脂ケース及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、該基板を保持すると共に、該基板に該半導体素子を搭載する際の位置決めの基準としての認識マークを備える樹脂ケースが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記樹脂ケースでは、前記基板に前記半導体素子を搭載する際には、例えば表面に形成された凹部を認識マークとして、これを画像認識装置により認識することにより、該認識マークの位置を基準として該半導体素子の位置決めを行うことができる。
【０００４】
このような認識マークを画像認識するためには、光の反射によるエネルギー損失や迷光をできる限り抑制することが必要である。そこで、前記凹部に代えて、エネルギー損失や迷光を低減する反射防止部材を用いることが考えられる。反射防止部材としては、例えば、互いに底辺で連接する四角錐状の微小突起を表面に備える光学素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
前記認識マークとして前記反射防止部材を用いる場合、前記樹脂ケースは、その外形に沿う形状のキャビティに該反射防止部材に対応する四角錐状の凹部を形成した金型を用いて射出成形することにより、形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３４５５２号公報
【特許文献２】特開２００５−３７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記樹脂ケースがガラス繊維等の強化材を含む強化樹脂により形成されるときには、前記反射防止部材の性能が低減し、画像認識により認識しにくくなるという不都合がある。
【０００８】
本発明は、かかる不都合を解消するために、前記強化樹脂の射出成形により優れた性能を備える反射防止部材を得ることができ、該反射防止部材を画像認識により容易に認識することができる半導体装置の樹脂ケース及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記認識マークとして前記反射防止部材を備える樹脂ケースを前記強化樹脂の射出成形により形成するときに、該反射防止部材の性能が低減する理由について鋭意検討した。この結果、本発明者らは、前記樹脂ケースを前記強化樹脂の射出成形により形成する際には、前記金型のキヤビテイ内に射出された樹脂に含まれるガラス繊維等の強化材が前記反射防止部材に対応する凹部に流入することを知見した。
【００１０】
前記ガラス繊維等の強化材が前記反射防止部材に対応する凹部に流人すると、前記樹脂ケースを形成したときに該反射防止部材の表面に該強化材が現れて入射光を反射することがあり、このために該認識マークの性能が低減するものと考えられる。
【００１１】
そこで、本発明の半導体装置の樹脂ケースは、半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、強化材として複数の繊維を含有する強化樹脂の射出成形品からなり、該基板を保持すると共に該半導体素子の位置決めの基準として画像認識により認識される認識マークを備えた樹脂ケースにおいて、
該認識マークは、連接した複数の突起により構成され、該突起のピッチの平均値は、該強化材の繊維の長手方向の長さの平均値よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
この結果、本発明の半導体装置の樹脂ケースによれば、前記射出成形により形成される前記突起の表面に前記強化樹脂に含まれる強化材の繊維が現れることがなく、該強化材により入射光が反射されることを防止して、優れた性能を備える認識マークを得ることができる。
【００１３】
従って、前記突起を認識マークとして、画像認識により容易に認識することができ、前記半導体素子の位置決めを確実に行うことができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置の樹脂ケースは、半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、強化材として複数の粒子を含有する強化樹脂の射出成形品からなり、該基板を保持すると共に該半導体素子の位置決めの基準として画像認識により認識される認識マークを備えた樹脂ケースにおいて、
該認識マークは、連接した複数の突起により構成され、該突起のピッチの平均値は、該強化材の粒子を内部に含む最小の球の直径の平均値よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
この結果、本発明の半導体装置の樹脂ケースによれば、強化材が繊維形状に限らず、粒子形状の場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の半導体装置の樹脂ケースにおいて、該突起の算術平均粗さは、入射光が吸収されるために必要とされる長さ以上であることが好ましい。この場合、該突起の部分で入射光を吸収することができ、該入射光の反射を低減することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置の樹脂ケースの製造方法は、半導体素子が搭載される基板を備える半導体装置に用いられ、強化材を含有する強化樹脂の射出成形品からなり、該基板を保持すると共に該半導体素子の位置決めの基準として画像認識により認識される認識マークを備え、該認識マークは、連接した複数の突起により構成され、該突起のピッチの平均値は、該強化材の長手方向の長さの平均値よりも小さい樹脂ケースの製造方法であって、
該樹脂ケースの外形に沿う形状のキャビティを備えると共に該キャビティの内面に該認識マークに対応する複数の連接した凹部を備える金型に、該強化材を含む溶融樹脂を該凹部が連接する方向に沿って射出することにより、該樹脂ケースを形成することを特徴とする。
【００１８】
前記金型に、前記繊維の強化材を含む溶融樹脂を前記凹部が連接する方向に沿って射出すると、該溶融樹脂は、該凹部の深さ方向と直交し該凹部の開口面に平行な流れを形成し、該繊維の強化材はその長手方向が該溶融樹脂の流れの方向と平行になる。このとき、前記金型の凹部は、前記認識マークに対応して連接し、ピッチの平均値は、強化材の長手方向の長さの平均値よりも小さくなっている。
【００１９】
この結果、本発明の製造方法によれば、前記強化樹脂に含まれる強化材が前記凹部に流入することを防止して、前記射出成形により形成される前記突起の表面に該強化材が現れることの無い樹脂ケースを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の樹脂ケースの一構成例を示す模式的平面図。
【図２】図１の樹脂ケースのＡ部の断面を示す模式的断面図。
【図３】（ａ）は図１の樹脂ケースに形成される認識マークの一例を拡大して示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ）は図１の樹脂ケースに形成される認識マークの別の例を拡大して示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】樹脂ケースの製造に用いる金型の構成を示す模式的断面図。
【図６】図５に示す金型において図３の認識マークを形成する場合の模式的断面図。
【図７】図５に示す金型において図４の認識マークを形成する場合の模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置の樹脂ケース１は、強化樹脂の射出成形品からなる平板状体であり、半導体素子としての電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２が搭載される基板３を保持している。樹脂ケース１は、基板３にＦＥＴ２が搭載されることにより、例えば発電機、モータ及び供給電圧等を制御するパワーモジュールとして作動する半導体装置４を形成する。尚、半導体装置４において、ＦＥＴ２はスイッチング素子として作用する。
【００２３】
前記強化樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、液晶樹脂（ＬＣＰ）等の樹脂に、３００〜４００μｍの範囲の平均長さを備える棒状のガラス繊維等の強化材を分散させたものを用いることができる。強化材としての繊維は、例えば、パワーモジュールに用いるＬＣＰの場合、樹脂の全量に対して３０ 〜３５質量％の範囲で分散されている。
【００２４】
また、樹脂ケース１は、図１のＡ部の断面として図２に示すように、基板３との段差を形成する段差部５に接する部分に認識マーク６を備えている。認識マーク６は、基板３にＦＥＴ２を搭載する際に、ＦＥＴ２の位置決めの基準として用いられる。
【００２５】
認識マーク６は、その周囲部分よりも乱反射することで、撮像手段での画像認識において、認識マーク６は、認識マーク６の周囲の部分に対して暗く認識されるため、該認識マーク６の位置と姿勢を認識することができ、これによって、ワーク全体の位置と姿勢を認識することができる。しかしながら、樹脂ケース１は、ガラス繊維等の強化材を含有した場合、樹脂を透過した入射光が樹脂ケース１の表面近傍に分布した強化材により反射されることで、該強化材を含有する認識マーク６が通常よりも明るく見える。
【００２６】
よって、認識マーク６に含有される強化材が樹脂ケース１の表面から一定の距離だけを離間した位置に埋設されることが望ましい。
【００２７】
本実施形態の樹脂ケース１では、認識マーク６は図３（ａ）に示すように、縦横に連接した複数の四角錐形状の突起７で構成される。或いは、認識マーク６は、図４（ａ）に示すように、縦横に連接した複数の異なる突起７で構成されてもよい。このような突起７のピッチの平均値Ｌ１は、強化材の長手方向の長さの平均値より小さく設定される。例えば、強化材が棒状のガラス繊維である場合には、ピッチの平均値Ｌ１は３００μｍ未満の長さに設定される。
【００２８】
ここで、突起７のピッチとは、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、一つの突起７の一方の底点から他方の底点までの距離である。上記のようにピッチの平均値Ｌ１を設定することで、強化材が突起７に流入することを妨げ、強化材を、樹脂ケース１の表面から一定の距離だけを離間した位置に埋設することができる。
【００２９】
これにより、樹脂を透過した入射光が強化材に反射されても、その経路中において樹脂の光の吸収作用により表面から散乱することがなく、強化材を含有する認識マーク６が明るくなることを防止することができる。
【００３０】
また、図３（ａ）の場合、突起７の高さＨは、図３（ｂ）に示すように、入射光が吸収されるために必要とされる長さ以上に設定されている。前記入射光は、認識マーク６の画像認識に用いられる光線であり、突起７の高さＨは該光線の波長により変化する。
【００３１】
ここで、樹脂中の透過光強度Ｉ（ｘ）は、次式（１）で表すことができる。
【００３２】
Ｉ(ｘ) ＝Ｉｏｅ−αx  （０≦ｘ≦Ｈ）      ・・・（１）
式（１）において、Ｉｏは入射光強度、αは吸収係数であり、α＝４πκν／ｃで表される。また、κは樹脂の減衰係数でありκ＝１、νは振動数でありν＝ ｃ／λ、ｃは光速でありｃ＝３．０×１０８ ｍ／ｓ、λは光の波長である。
【００３３】
式（１）から、樹脂内部に透過し、強化材に反射して樹脂表面から散乱するＩ（ｘ）を限りなく０に近づけるためには、ｅ−αｘを０に近づける必要があり、そのためにはαは定数であるためＨ ＝∞とする必要がある。しかし、Ｈ＝∞とすることは不可能であるので、本実施例ではｅ−αＨ≦０．０００１を満たすようにＨを設定する。
【００３４】
この結果、例えば、認識マーク６の画像認識に用いられる光線が波長４９５ｎｍの青色光である場合には、突起７の高さＨは３６３ｎｍ以上に設定される。また、前記光線が波長４５０ｎｍの紫色光である場合には、突起７の高さＨは３３０ｎｍ以上に設定され、波長７５０ｎｍの赤色光である場合には、突起の高さＨは５５０ｎｍ以上に設定される。
【００３５】
また、図４（ａ）の場合、突起７の高さＨは、図４（ｂ）に示すように、ばらつきがある場合に、突起７の平均算術粗さＲａを用いて突起７の高さＨを表す。
【００３６】
ここで、平均算術粗さＲａは次式（２）で表すことができる。
【００３７】
2015043400.tif 000003
【００３８】
式（２）において、Ｌは認識マーク６の長さであり、ｆ（ｘ）は認識マーク６の粗さ曲線である。
【００３９】
この結果、例えば、認識マーク６の画像認識に用いられる光線が波長４９５ｎｍの青色光である場合には、突起７の算術平均粗さＲａは３６３ｎｍ以上に設定される。また、前記光線が波長４５０ｎｍの紫色光である場合には、突起７の算術平均粗さＲａは３３０ｎｍ以上に設定され、波長７５０ｎｍの赤色光である場合には、突起の算術平均粗さＲａは５５０ｎｍ以上に設定される。
【００４０】
次に、樹脂ケース１の製造方法について説明する。
【００４１】
樹脂ケース１は、図５に示す金型１１を用いて、繊維１２を含む溶融樹脂１３を射出成形することにより製造することができる。繊維１２を含む溶融樹脂１３は金型１１内で冷却されて固化することにより、前記強化樹脂を形成する。
【００４２】
金型１１は、樹脂ケース１の外形に沿う形状のキャビティ１４を備える上型１５及び下型１６からなり、下型１６側のキャビティ１４の内面に認識マーク６の突起７に対応する複数の連接する凹部１７を備えている。また、金型１１は、上型１５及び下型１６のバーディングライン１８に沿ってゲート１９を備えている。凹部１７は、例えば、ショットピーニングやサンドブラスト等の加工手法やエッチング等の化学処理等の公知の技術によって、容易に成形することができる。
【００４３】
そこで、繊維１２を含む溶融樹脂１３をゲート１９からキャビティ１４内に射出すると、溶融樹脂１３は、図５に矢印で示すように凹部１７が連接する方向に沿って射出されることとなり、金型１１の長手方向に沿って流動する。
【００４４】
ここで、凹部１７は突起７に対応するものであるので、図６，図７に示すように、そのピッチの平均値Ｌ２は前記強化樹脂に含有される繊維の強化材の長手方向の長さの平均値より小さくされている。また、図６に示す凹部１７の深さＤは突起７の高さＨに対応して入射光が吸収されるために必要とされる長さ以上にされている。
【００４５】
凹部１７の深さＤは、図７に示すように、ばらつきがある場合に、凹部１７の平均深さＤ´を用いて深さＤを表す。凹部１７の平均深さＤ´は、突起７の算術平均粗さＲａに対応して入射光が吸収されるために必要とされる長さ以上にされている。
【００４６】
そこで、前記のように流動する溶融樹脂１３は、凹部１７の深さＤ方向と直交する流れを形成し、繊維１２はその長手方向が溶融樹脂の流動方向と平行になる。よって、繊維１２は、図６，図７に示すように、凹部１７上で開口面２０に架橋する状態となり、開口面２０から凹部１７内に流入することがない。
【００４７】
従って、前記射出成形により得られる樹脂ケース１は認識マーク６の突起７の表面に強化材１２が現れることがない。また、認識マーク６の突起７は、前述のようにその算術平均粗さＲａが入射光が吸収されるために必要とされる長さ以上であるので、該長さを備える部分では該入射光を吸収して反射光を低減することができる。
【００４８】
この結果、樹脂ケース１によれば、入射光を乱反射する認識マーク６を得ることができ、画像認識により認識マーク６を容易に認識することができる。
【００４９】
また、実施形態では、前記強化樹脂に含まれる強化材として棒状の繊維を用いているが、該強化材の形状は、球や多面体形状等の粒子であってもよい。前記強化材が粒状である場合には、棒状の繊維の場合の長手方向の平均長さに代えて、粒子を内部に含む最小の球の直径を用いることで、同様の効果を得ることができると考えられる。
【００５０】
また、本実施形態では、半導体素子としてＦＥＴを用いるものとして説明しているが、これに代えて絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の他の半導体素子を用いることもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１…樹脂ケース、２…半導体素子、３…基板、４…半導体装置、５…段差部、６…認識マーク、７…突起、１１…金型、１２…繊維、１３…溶融樹脂、１４…キャビティ、１７…凹部。
【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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