(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂から成り、上面に凹部を有するとともに該凹部の底面に半導体素子を載置する載置部を有する基体と、前記凹部を覆うように取着される蓋体とを具備する半導体素子収納用パッケージであって、前記凹部の内側面のみが算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであり、残部が梨地面であることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を内部に収容するための半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージという）は、セラミックス等によって構成されていたが、最近では、コスト、量産性の観点からプラスチックから成る半導体パッケージが用いられてきている。従来、プラスチック製の半導体パッケージは、図２に示すように、上面に半導体素子２２を収納するための凹部を有する基体２１と、基体２１の凹部の内側から外側にかけて導出された複数個の外部リード端子２６と、基体２１の上面に樹脂封止材を介して取着され、基体２１の凹部を覆う蓋体２８とから構成されている。そして、基体２１の凹部の底面に半導体素子２２を載置する金属板等から成る載置部２３を有し、その載置部２３に半導体素子２２を樹脂接着剤を介して取着するとともに、半導体素子２２の電極を外部リード端子２６の一端にボンディングワイヤー２７を介して電気的に接続し、しかる後、基体２１の上面に蓋体２８を樹脂封止材を介して接合させ、半導体素子２２を基体２１と蓋体２８とからなる容器内部に気密に封止することによって製作される。
【０００３】
このようなプラスチック製の半導体パッケージの基体２１は、成形金型内に樹脂材料を充填し固化させることにより作製されるが、その成形金型は表面を切削加工で荒削りをした後放電加工を施して作製されており、その表面は、算術平均粗さＲａが０.５〜２０μｍ程度の梨地面に仕上がる。この成形金型で樹脂成形した場合、成形金型の表面粗さが半導体パッケージの表面に転写され、成形金型とほぼ同一の表面粗さとなる。
【０００４】
また、ワイヤーボンディングについては自動ワイヤーボンダーで行っているが、その自動ワイヤーボンダーは、金やアルミニウムから成るボンディングワイヤー２７をキャピラリによって半導体素子２２の電極パッドおよびインナーリード２５に熱圧着等によって接続するものである。
【０００５】
この自動ワイヤーボンダーを用いたボンディングワイヤー２７の接続は以下のようにして行う。ＸＹ方向（水平面内方向）に移動可能とされた、半導体パッケージを載置したステージを、ＴＶカメラ，ＣＣＤカメラ等の画像読み取り装置の直下付近に移動させ、その画像読み取り装置で得られた画像に基いてさらにステージの位置を微調整して配線対象となるインナーリード２５を基準位置に合わせる。次に、キャピラリを移動させてボンディングワイヤー２７を引き回しインナーリード２５に順次接続することによって、一つの半導体素子２２に対するワイヤーボンディングを完了する。
【０００６】
このような自動ワイヤーボンダーでは、上記のように、ボンディングワイヤー２７で接続する前に、ステージをＸＹ方向に移動させてインナーリード２５を基準位置に合わせているが、自動ワイヤーボンダーに与える基準位置は以下のようにして設定される。まず、オペレーターがステージを移動させて半導体素子２２の電極パッドやインナーリード２５をモニタ画像に写し出し、その画面上の基準位置（基準ライン）に電極パッドやインナーリード２５の両方が合致するように、ステージの位置を微調整して位置決めする。
【０００７】
具体的には、図４，７に示すように、インナーリード２５の位置決めは、明暗の境界である、凹部底面内の載置部２３と内側面２４との境界２９、または凹部底面内のインナーリード２５側と内側面２４の境界３０を、モニタ画面上の基準位置に合わせることが多い。従って、これらの境界２９，３０をモニタ画面上の基準位置に合致させてインナーリード２５の位置の認識を行い、ワイヤーボンディングを行っている。
【０００８】
また、他の従来例として、箱型樹脂成形体および／または蓋材の接着面に、箱型樹脂成形体および／または蓋材の成形時に成形金型の所定の場所に形成された粗さ０.５〜５００μｍの粗面を転写することにより、耐湿性を向上させる方法が開示されている（特開平４−１１６８５２号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなプラスチック製の半導体パッケージにおいては、表面が梨地面の場合、図４，７に示すように、載置部２３側の内側面２４の境界２９またはインナーリード２５側の内側面２４の境界３０は、算術平均粗さＲａで０.５〜２０μｍ程度の梨地面であるため、境界線が明確でなく、画像読み取り装置で正確に読み取ることが困難となる。その結果、モニタ画面上で境界２９，３０を基準位置に正確に合わせることができず、自動ワイヤーボンダーが誤動作を起こして停止してしまうという問題を有していた。
【００１０】
また、凹部の内側面２４の表面が算術平均粗さＲａで０.５〜２０μｍ程度の梨地面であるため、数μｍ〜数１０μｍの大きさの埃や塵等のダストが梨地面の凹凸に入り込んで付着し易く、洗浄工程でもダストが除去できずに残ってしまい、ワイヤーボンディング不良を起こすという問題を有していた。
【００１１】
さらに、特開平４−１１６８５２号公報においては、箱型樹脂成形体および／または蓋材の接着面を成形金型の転写により粗面にすることで耐湿性を向上させているが、上記の問題点は依然として解消されていない。
【００１２】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、自動ワイヤーボンダーが基準位置を判別できずに誤動作を起こして停止するという問題を解消し、また半導体素子を収納するための半導体パッケージの凹部内にダストが付着することによるワイヤーボンディング不良を防止することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体パッケージは、樹脂から成り、上面に凹部を有するとともに凹部底面に半導体素子を載置する載置部を有する基体と、凹部を覆うように取着される蓋体とを具備する半導体素子収納用パッケージであって、凹部の内側面のみが算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであり、残部が梨地面であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体パッケージによれば、凹部の内側面の算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであり、内側面が平滑面とされていることから、内側面の底面との境界が明確になり、自動ワイヤーボンダーが基準位置を見分けられず誤動作を起こして装置が停止するといった問題が解消される。また、従来、凹部の内側面における光の反射によりモニタ画像にフレアが発生する場合があったが、このフレアの発生を防止できる。さらに、内側面にダスト等が付着しても洗浄工程で容易に除去できるため、ワイヤーボンディング不良を大幅に抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体パッケージについて以下に説明する。図１は本発明の半導体パッケージの実施の形態の一例を示し、１は基体、８は蓋体である。この基体１と蓋体８とで半導体素子２を収容するための容器が構成される。
【００１６】
本発明の基体１はその上面中央部に半導体素子２を収容するための凹部を有し、凹部底面に半導体素子２を載置する載置部３を有し、その載置部３に半導体素子２が樹脂接着剤を介して接着固定される。
【００１７】
また、基体１を構成する樹脂は、具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂，ノボラック型エポキシ樹脂,グリシジアルアミン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、または、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。特に、耐熱性、耐湿性が良好で低価格の観点からエポキシ樹脂が好ましい。また、これらの樹脂には硬化剤、硬化促進剤、充填剤、難燃剤、顔料、離型剤等が配合されていてもよい。
【００１８】
基体１を構成する吸湿材は、具体的には、シリカゲル，ゼオライト等の無機物が挙げられる。これらのフィラーは細孔が形成されており、その細孔によって基体１中に浸入または発生した少量の水分を完全に吸着する。また、シリカゲル，ゼオライト等の無機物の代わりに、ポリアクリル酸塩系の高吸水ポリマー等の有機物を入れても同様の効果が得られるが、耐熱性、分散性の観点から無機物の方が好ましい。また、吸湿材は樹脂中に均一に分散されていることが好ましい。
【００１９】
基体１を製作するには、例えば射出成形法あるいはトランスファー成形法により、外部リード６を所定位置にセットした成形金型中に、約５〜２０ＭＰａ（メガパスカル）の圧力，約１５０〜２００℃の温度，約１〜１０分の時間といった成形条件により、樹脂材料を注入、固化した後、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る載置部３を取着して製作する。また載置部３は基体１の樹脂材料と同じものでもよく、その場合、基体１の製作時に同時に製作できる。
【００２０】
このような基体１は成形金型に樹脂材料を充填し固化させることによって製作されるが、その成形金型は表面を切削加工で荒削りをした後放電加工を施し、凹部の内側面４の部位に当たる成形金型の部分のみを砥石，研磨布，遊離研粒等の研磨材で仕上げる。最後に、成形時の樹脂の流動により成形金型が磨耗するのを防ぐために、成形金型表面の表面硬化処理を行う。その表面硬化処理方法としては、硬質クロム（Ｃｒ）メッキ、ニッケル（Ｎｉ）メッキ、Ｎｉテフロンコーティング、窒化処理、浸硫化処理、硼化処理、物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等が挙げられる。
【００２１】
この成形金型で樹脂成形した場合、成形金型の表面粗さが半導体パッケージの表面に転写され成形金型とほぼ同一の表面性状に仕上がるため、凹部の内側面４の算術平均粗さＲａは０.０５〜０.４μｍ程度になる。０.０５μｍ未満の場合は加工限界であり、また０.４μｍを超える場合、載置部３側の内側面４の境界９やインナーリード５側の内側面４の境界１０が不明確になる。好ましくは、０.０５〜０.２５μｍの範囲が好適である。
【００２２】
このように、凹部の内側面４の算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであることから、図５，８に示すように、凹部底面の載置部３側と内側面４との境界９および凹部底面のインナーリード５側と内側面４との境界１０が明確になり、自動ワイヤーボンダーが誤動作を起こして基準位置を見分けられず装置が停止するといった問題が解消された半導体パッケージを提供することができる。
【００２３】
また、図５に示すように、凹部の内側面４の算術平均粗さＲａを０.０５〜０.４μｍにしたことにより、その内側面４の光反射によりフレアが発生するのを防ぐことができる。このフレアを有効に抑制するには、図６に示すように、少なくとも内側面４の凹部底面との境界部が、所定の幅で算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍとされていればよい。この所定の幅は、具体的には凹部の内側面４の深さ方向の幅Ｘに対して０.１Ｘ〜０.５Ｘの範囲が好ましく、０.１Ｘ未満だと、内側面４の底面との境界が不明確になり、０.５Ｘを超えると光反射によるフレアが大きくなる。なお、Ｘについては、内側面４は若干傾斜した傾斜面となっていることから、正確にはその傾斜に沿った深さ方向での幅である。
【００２４】
さらに、凹部の内側面４の算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであることにより、一般的に量の多い０.４μｍを超える大きさのダストはほとんど付着しなくなる。また、０.０１μｍ以下の大きさのダストが内側面４に付着しても、そのような小さなダストは内側面４との分子間力で付着している場合が多く、その結果付着力が弱くなり、洗浄工程で容易に除去できるようになる。従って、内側面４に付着するダストはほとんどなくなるため、ワイヤーボンディング不良がほとんど発生しなくなる。
【００２５】
また、基体１は、その凹部の内側から外側にかけて複数の外部リード端子６が取着されており、外部リード端子６の凹部内側に露出する各々の部位（インナーリード５）には、半導体素子２の電極がボンディングワイヤ７を介して電気的に接続され、また外部リード端子６の外側に露出する部位には外部電気回路が接続される。
【００２６】
この外部リード端子６と載置部３は、鉄（Fｅ）−ニッケル（Nｉ）−コバルト（Cｏ）合金や４２アロイ（鉄−ニッケル合金），銅（Ｃｕ）合金等の金属材料から成り、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴット（塊）を圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を採用することによって、所定の形状、寸法に形成される。
【００２７】
なお、外部リード端子６は、タブレット状に成形された粉末の樹脂組成物を、成形金型内に加熱して注入することによって基体１を製作する際、成形金型内の所定位置に予めセットしておくことによって、基体１の凹部の内側から外側にかけて一体的に取着されることとなる。
【００２８】
また、外部リード端子６は、その露出する表面に耐蝕性に優れ、かつろう材やボンディングワイヤ７等との濡れ性が良いニッケルや金等の良導電性の金属メッキ膜を０.１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、外部リード端子６の酸化腐食を有効に防止することができるとともに、外部リード端子６とボンディングワイヤ７との接続及び外部リード端子６と外部電気回路との接続を強固となすことができる。従って、外部リード端子６はその露出する表面にニッケル、金等を０.１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２９】
外部リード端子６が取着された基体１は、更にその上面に蓋体８が樹脂封止材を介して取着され、蓋体８で基体１の凹部を塞ぎ、基体１と蓋体８とから成る容器の内部を気密に封止することによって、容器内部に半導体素子２が気密に収納される。
【００３０】
この蓋体８はガラス，セラミック，金属，樹脂等の板材から成り、エポキシ樹脂等の樹脂封止材によって基体１上に接合取着される。
【００３１】
そして、本発明の半導体パッケージは、基体１の凹部底面に半導体素子２を載置する載置部３を有し、その載置部３に半導体素子２を樹脂接着剤を介して接着固定するとともに半導体素子２の電極を外部リード端子６にボンディングワイヤ７を介して電気的に接続し、しかる後、基体１の上面に蓋体８を樹脂封止材を介して接合させ、基体１と蓋体８とから成る容器内部に半導体素子２を気密に収容することによって製作される。
【００３２】
また、図３は本発明の半導体パッケージの実施の形態の他の例を示し、凹部底面の載置部３をさらに凹部となし、樹脂接着剤を介して半導体素子２を載置する構成としたものである。この載置部３は基体１と同じ樹脂材料で構成されている。この場合、半導体素子２の電極パッドとインナーリード５の位置が高さ方向でほぼ同じになり、ワイヤーボンディングが容易となる。また、載置部３をさらに凹部となして半導体素子２を載置しているので、基体１の側壁の高さを低くして蓋体８を低い位置で取着できるようになり、半導体パッケージの小型・軽量化がなされるといった利点がある。さらに、ボンディングワイヤー７を短線化し、その曲がりも抑えられるため、ボンディングワイヤー７のインダクタンス成分が小さくなるとともに抵抗も小さくなり、その結果高周波信号の損失が小さくなる。
【００３３】
かくして、本発明は、凹部の内側面が所定の粗さの平滑面とされていることから、内側面の底面との境界が明確になり、自動ワイヤーボンダーが基準位置を見分けられず誤動作を起こして装置が停止するといった問題が解消される。また、従来、凹部の内側面における光の反射によりモニタ画像にフレアが発生する場合があったが、このフレアの発生を防止できる。さらに、内側面にダスト等が付着しても洗浄工程で容易に除去でき、ワイヤーボンディング不良を大幅に抑えることができる。
【００３４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことは何等差し支えない。例えば、本発明は、収納する半導体素子が固体撮像素子等であり、蓋体がガラス等の透明部材から成る半導体受光素子収納用パッケージにも適用し得る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、凹部の内側面のみの算術平均粗さＲａが０.０５〜０.４μｍであることから、半導体素子を収容する凹部の底面に設けた載置部側の内側面と底面との境界、またインナーリード側の内側面と底面との境界が明確になり、その結果自動ワイヤーボンダーがこれらの境界によって決まる基準位置を見分けられずに誤動作を起こして停止するといった問題が解消される。また、内側面の光反射によるフレアの発生を防ぐことができる。さらに、内側面にダストが付着しても洗浄工程で容易に除去できるため、ワイヤーボンディング不良が全くといっていいほど発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の半導体パッケージの例を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】図２の半導体パッケージの凹部の内側面を拡大した部分斜視図である。
【図５】図１の半導体パッケージの凹部の内側面を拡大した部分斜視図である。
【図６】図１の半導体パッケージの凹部の内側面の底面との境界部を平滑化したものの部分斜視図である。
【図７】図４の半導体パッケージの凹部の内側面と底面との境界部の拡大平面図である。
【図８】図５，６の半導体パッケージの凹部の内側面と底面との境界部の拡大平面図である。
【符号の説明】
１：基体
２：半導体素子
３：載置部
４：内側面
９：境界
１０：境界
【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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【図８】
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