JP2000138107A - 半導体サージ吸収素子 - Google Patents

半導体サージ吸収素子

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JP2000138107A
JP2000138107A JP31306398A JP31306398A JP2000138107A JP 2000138107 A JP2000138107 A JP 2000138107A JP 31306398 A JP31306398 A JP 31306398A JP 31306398 A JP31306398 A JP 31306398A JP 2000138107 A JP2000138107 A JP 2000138107A
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Hitoshi Inaba
均 稲場
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サージ吸収時にオープン状態で破壊すること
により続流の発生を防止した半導体サージ吸収素子を提
供する。 【解決手段】 サージ吸収回路が組み込まれたシリコン
チップ1と、シリコンチップ1を保持する銅製のリード
フレーム2とがAl,Auなどのワイヤ5で接続され、
エポキシ系、ポリイミド系樹脂などのモールド樹脂6で
モールドされて構成された半導体サージ吸収素子におい
て、ワイヤ5として、シリコンチップ1のサージ電流耐
量よりも小さいサージ電流耐量を有するものが用いら
れ、かつ、樹脂6にゴム膜7がコーティングされてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の電子回
路に動作電圧以上のサージ電圧が印加された場合にその
サージ電圧を吸収して電子回路を保護するサージ吸収素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子機器の電子回路に通じる電源
ライン或いは通信ラインを構成する線間に、電子回路に
対して並列に半導体型のサージ吸収素子を接続しておく
ことにより、線間にサージ吸収素子の動作電圧以上のサ
ージ電圧が印加された場合に、動作電圧以下でサージ電
圧を吸収して電子回路を保護する技術が広く採用されて
いる。
【0003】このような半導体サージ吸収素子は、通
常、熱処理工程でシリコンなどにより半導体チップを作
製し、そのシリコンチップの下部電極をダイボンディン
グによりリードフレームに接合し、シリコンチップの上
部電極をワイヤボンディングによりリードフレームに接
続し、素子全体を樹脂でモールドすることにより製造さ
れる。なお、シリコンチップとリードフレームとを接続
するワイヤには、シリコンチップ自体のサージ電流耐量
のばらつきを考慮して、通常、シリコンチップのサージ
電流耐量よりも50%以上高いサージ電流耐量を有する
ものが使用されるのが普通である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サージ電流が
サージ吸収素子の許容電流以上であると、サージ吸収素
子内部のpn接合でできる電子障壁の破壊によりサージ
吸収素子がショート(SHORT)状態となり、線間の
供給電源により続流が発生して機器の誤動作につながる
ことがある。
【0005】そこで、線間にサージ吸収素子自体の許容
電流以下で切断するヒューズを入れることによってこの
問題を解決することが考えられるが、サージ吸収素子が
3端子品などともなれば部品点数の増加により電子回路
が大型化しコストアップを招きかねない。
【0006】本発明は、上記の事情に鑑み、サージ吸収
時に破壊によりオープン状態となることにより続流の発
生を防止した半導体サージ吸収素子を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の半導体サージ吸収素子は、サージ吸収回路が組み
込まれた半導体チップとリードフレームとがワイヤで接
続され樹脂でモールドされてなる半導型サージ吸収素子
において、上記ワイヤが、上記半導体チップのサージ電
流耐量よりも小さいサージ電流耐量を有するものであ
り、かつ、上記樹脂にコーティングされたゴム膜を有す
ることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0009】図1は、本発明の半導体サージ吸収素子の
一実施形態を示す概略構成図である。
【0010】図1に示すように、この半導体サージ吸収
素子は、サージ吸収回路が組み込まれたシリコンチップ
1と、シリコンチップ1を保持する銅製のリードフレー
ム2とがAl,Auなどのワイヤ5で接続され、エポキ
シ系、ポリイミド系樹脂などのモールド樹脂6でモール
ドされて構成されている。この半導体サージ吸収素子で
は、ワイヤ5としてシリコンチップ1のサージ電流耐量
よりも小さいサージ電流耐量を有するものが用いられ、
かつ、樹脂6全体はゴム膜7によりコーティングされて
いる。
【0011】この半導体サージ吸収素子は次のようにし
て組み立てられる。すなわち、シリコンプロセスを用い
てpn接合を形成したサージ吸収回路を組み込んだシリ
コンチップ1(電圧制御型、電流制御型)に、Al,N
i,Agなどにより上部電極4および下部電極3を形成
する。次に、ダイボンディング、はんだ接合などにより
下部電極3を銅製リードフレーム2に接合し、ワイヤボ
ンディングにより上部電極4とリードフレーム2との間
をAl、Auなどのワイヤ5で接続する。次に、これら
シリコンチップ1、リードフレーム2、およびワイヤ5
をエポキシ系、ポリイミド系樹脂などのモールド樹脂6
により封止し、さらに、素子の外周全体をシリコーンゴ
ムなどのゴム膜7により1mm以上の厚みでコーティン
グする。
【0012】本実施形態の半導体サージ吸収素子は、上
記のように、シリコンチップ1のサージ電流耐量よりも
小さいサージ電流耐量を有するワイヤ5を用いてシリコ
ンチップ1とリードフレーム2とを電気的に接続するこ
とにより半導体サージ吸収素子自体にヒューズの機能を
持たせている。こうすることにより、半導体サージ吸収
素子自体の許容電流を越えるサージ電流が侵入してきた
場合に、ワイヤ5が電流により溶断することによってワ
イヤ5がヒューズの機能を果たし破壊モードはオープン
(OPEN)状態となる。
【0013】この半導体サージ吸収素子において、仮
に、素子の外周にゴム膜6のコーティングが施されてい
ないとすると、組立工程における樹脂モールディングに
よりシリコンチップ1とワイヤ5が樹脂6で完全に密閉
されているため、ワイヤ5がサージ電流により溶断する
際に溶断部分より発生するガスの圧力で樹脂6が破裂し
て飛散することがあり、そのため、電子回路内の他の部
品に損傷を与える可能性がある。そこで、本実施形態で
は、樹脂モールドの部分の飛散を防止するために、半導
体サージ吸収素子の樹脂モールドの外周全体をゴム膜6
でコーティングしている。
【0014】なお、ボンディング用のワイヤ5として
は、Al,Au,Cuなどを用いることができるが、ワ
イヤ径を小さくしても高いサージ電流耐量を持たせるこ
とのできるAlワイヤを用いることが好ましい。
【0015】また、保護用のゴム膜7としては、シリコ
ーンゴム、天然ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴムなど
を用いることができるが、加工しやすく薄膜でも耐久力
が高いシリコーンゴムを用いることが好ましい。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0017】図1を参照して説明した本実施形態の半導
体サージ吸収素子の組立工程に従って、表1に示す4種
類のAlワイヤを用いてワイヤボンディングを行い、エ
ポキシ系モールド樹脂を用いてモールディングを行った
後、1mmの厚みのシリコーンゴム膜でコーティングし
た。なお、シリコンチップのサージ電流耐量は10/1
000μsのサージ電流で200Aのものを使用した。
【0018】このようにして作製した、ワイヤ径を異に
する4種類の半導体サージ吸収素子それぞれについて、
10/1000μsのサージ電流を徐々に増加させなが
ら印加して電流耐量と破壊モードを調べた。
【0019】Alワイヤの径、Alワイヤのサージ電流
耐量、組立後の素子の電流耐量、および、破壊モードを
表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】なお、使用したAlワイヤの物性値は、純
度99.99%、抵抗率2.74μΩ・cmであった。
電流サージとしては、10/1000μs(ピーク値1
0μs、半値幅1000μs)の電流波形であるものを
印加した。Alワイヤ径の増加とともに溶断が発生する
電流値が上昇する。
【0022】表1より、Alワイヤのサージ電流耐量が
シリコンチップの電流耐量(200A)よりも小さい実
施例1〜実施例3の場合は、素子が破壊するよりも前に
Alワイヤが溶断して破壊モードはOPEN状態となっ
た。また、Alワイヤのサージ電流耐量がシリコンチッ
プの電流耐量よりも大きい比較例の場合は、シリコンチ
ップ内のpn接合が破壊されてSHORT破壊となっ
た。
【0023】なお、本実施例の半導体サージ吸収素子で
は、素子全体にシリコーンゴム膜をコーティングしてあ
るため、ワイヤが溶断して素子が破壊するときに樹脂が
破裂して飛散するようなことはなかった。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体サ
ージ吸収素子によれば、ワイヤのサージ電流耐量をシリ
コンチップのサージ電流耐量よりも小さくしたことによ
り、半導体サージ吸収素子のサージ吸収時にOPEN状
態に破壊され、続流の発生が防止される。また、素子全
体をゴム膜でコーティングしたことにより素子がサージ
破壊した時の樹脂の飛散が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体サージ吸収素子の一実施形態を
示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 シリコンチップ 2 リードフレーム 3 下部電極 4 上部電極 5 ワイヤ 6 モールド樹脂 7 ゴム膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サージ吸収回路が組み込まれた半導体チ
    ップとリードフレームとがワイヤで接続され樹脂でモー
    ルドされてなる半導型サージ吸収素子において、 前記ワイヤが、前記半導体チップのサージ電流耐量より
    も小さいサージ電流耐量を有するものであり、かつ、 前記樹脂にコーティングされたゴム膜を有することを特
    徴とする半導体サージ吸収素子。
JP31306398A 1998-11-04 1998-11-04 半導体サージ吸収素子 Pending JP2000138107A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8541890B2 (en) * 2002-08-30 2013-09-24 Fairchild Semiconductor Corporation Substrate based unmolded package
DE102019201158A1 (de) 2018-03-27 2019-10-02 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbaugruppe

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