JP2003152136A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2003152136A JP2001344878A JP2001344878A JP2003152136A JP 2003152136 A JP2003152136 A JP 2003152136A JP 2001344878 A JP2001344878 A JP 2001344878A JP 2001344878 A JP2001344878 A JP 2001344878A JP 2003152136 A JP2003152136 A JP 2003152136A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲル状封止樹脂に混入したエアを効率良く、
完全に抜くことができる半導体装置を提供する 【解決手段】 筐体内でボンディングワイヤによって電
気的に接続された半導体素子と、筐体内に充填され、半
導体素子およびボンディングワイヤを絶縁被覆するゲル
状封止樹脂と、ゲル状封止樹脂に接触してゲル状封止樹
脂の振動を抑制する位置に配置され、ゲル状封止樹脂の
充填時のエア抜きのためにエア入口およびエア出口を持
つ複数の貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、貫通
孔のエア入口の断面積はエア出口の断面積よりも大き
く、エア出口に向かって次第に小さくされ、貫通孔を全
体として実質的に円錐台形とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両などの移動体
に搭載する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の移動体に搭載する半導体装
置の一例である。図３において、１は筐体５内でボンデ
ィングワイヤ７によって電気的に接続された半導体素子
であり、ボンディングワイヤ７により筐体５内の側面に
設けられた電極６と接続することによって電路を形成し
ている。半導体素子１は筐体５の底壁４上に半田３ｂで
半田付けされた絶縁基板２上に半田３ａで半田付けされ
ている。８は筐体５内に充填されたゲル状樹脂であり、
半導体素子１およびボンディングワイヤ７を絶縁被覆し
ている。１０はゲル状樹脂８に接触してゲル状樹脂８の
振動を抑制する板状の制振部材であり、筐体５の両側面
に結合した半導体装置の蓋９と棒状の部材１５を介し結
合している。制振部材１０は筐体５内にゲル状樹脂８を
充填する際に、ゲル状樹脂８に混入したエアを抜くため
の複数の貫通孔１０ａを備えている。
【０００３】この様に構成された半導体装置は、移動体
に搭載されて使用されるため、半導体装置も搭載される
移動体の振動により揺さぶられる。半導体装置の筐体５
が揺さぶられると筐体５の内部に充填されたゲル状樹脂
８も揺さぶられる。ゲル状樹脂８の振動の振幅は、筐体
５の底面および側面等の壁面近傍では小さく、壁面から
離れた筐体５内の中央部付近で大きい。特に、筐体５開
口部のゲル状樹脂８表面部で最も大きい。ゲル状樹脂８
の振動に伴ない、ボンディングワイヤ７のループ両端屈
曲部には、ゲル状樹脂８の振動に伴なう繰り返し応力が
かかり、ボンディングワイヤ７のループ両端屈曲部が破
損するといった問題が生じるが、半導体装置の蓋９と結
合した制振部材１０がゲル状樹脂８に接触することによ
り、ゲル状樹脂８の振動を抑制し、ボンディングワイヤ
７の破損を防いでいる。
【０００４】しかしながら、移動体、例えば車両に搭載
される半導体装置では、車体の振動のみならず、車体の
エンジンルームおよび周囲雰囲気等からの熱の影響も大
きく、特に半導体装置が加熱された場合、筐体５内に充
填されたゲル状樹脂８は膨張しようとする。この時、膨
張したゲル状樹脂８は、制振部材１０に設けられた複数
の貫通孔１０ａから溢れ出る。従って、制振部材１０に
設けられた複数の貫通孔１０ａは、筐体５内にゲル状樹
脂８を充填する際に、ゲル状樹脂８に混入したエアを抜
くための作用とともに、加熱されることによって膨張し
たゲル状樹脂８を逃がす作用もしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、筐体５内に
ゲル状樹脂８を充填する際にゲル状樹脂８に混入したエ
アを抜くには、できるだけ多くの貫通孔を設けてゲル状
樹脂８の上面の露出面積を大きくするのが望ましい。一
方ゲル状樹脂８の振動を抑制するためにはゲル状樹脂８
の制振部材１０との接触面積を大きくするために貫通孔
の数および大きさが制限される。従って、従来のように
制振部材１０に単純に複数の貫通孔を設けるだけでは筐
体５内のゲル状樹脂８から効率良く、また完全にエアを
抜くことは困難であった。
【０００６】さらに、制振部材１０が固定されている場
合には、半導体装置が加熱され、筐体５内に充填された
ゲル状樹脂８が膨張し、制振部材１０に設けられた複数
の貫通孔１０ａから溢れ出ようとする際に、ボンディン
グワイヤ７付近のゲル状樹脂８が貫通孔１０ａへ向けて
流れようとし、ボンディングワイヤ７を倒してしまった
り、ゲル状樹脂８に割れが生じたりするという問題があ
った。
【０００７】よって、本発明の目的は、ゲル状樹脂に混
入したエアを効率良く完全に抜くことができる半導体装
置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次の構成を有する半導体装置である。す
なわち、 （１）半導体装置は、筐体と、上記筐体内でボンディン
グワイヤによって電気的に接続された半導体素子と、上
記筐体内に充填され、上記半導体素子および上記ボンデ
ィングワイヤを絶縁被覆するゲル状封止樹脂と、上記ゲ
ル状封止樹脂に接触して上記ゲル状封止樹脂の振動を抑
制する位置に配置され、上記ゲル状封止樹脂の充填時の
エア抜きのためにエア入口およびエア出口を持つ複数の
貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、上記貫通孔の
上記エア入口の断面積は上記エア出口の断面積よりも大
きく、上記エア出口に向かって次第に小さくされ、上記
貫通孔は全体として実質的に円錐台形である。
【０００９】（２）上記貫通孔は上記エア入口が互いに
接するように配置されていても良い。
【００１０】（３）上記制振部材は上記筐体に固定され
ていても良い。
【００１１】（４）上記制振部材は、少なくともその主
面に対して実質的に直角な方向に上記筐体内で移動可能
に設けられていても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１を表す半導体装置の断面図である。図１にお
いて半導体装置１１は、半導体装置１１の外形を形成す
る筐体１９を備えている。筐体１９は四方を囲むフラン
ジ型側壁５と底壁４とから構成されている。
【００１３】筐体１９の底壁４には、絶縁基板２が半田
３ｂで半田付けされている。絶縁基板２上には半導体素
子１が半田３ａで半田付けされている。半導体素子１
は、四方を囲むフランジ型側壁５の基部１２に設けられ
た電極６とボンディングワイヤ７によって電気的に接続
されている。
【００１４】半導体装置１１の筐体１９内部にはシリコ
ーン樹脂等のゲル状封止樹脂８が充填されており、半導
体素子１およびボンディングワイヤ７を絶縁被覆してい
る。
【００１５】半導体装置１１は、四方を囲むフランジ型
側壁５の内側側面１３に蓋９を備えている。蓋９は、筐
体１９内部に充填されたゲル状封止樹脂８から所定の間
隔を空け内側側面１３に接着剤あるいはネジ等で固定さ
れており、蓋９とゲル状封止樹脂８との間に空間１４を
形成している。
【００１６】半導体装置１１は、筐体１９内部に充填さ
れたゲル状封止樹脂８に接触してゲル状封止樹脂８の振
動を抑制する制振部材１０を備えている。制振部材１０
は蓋９に棒状の部材１５によって結合することにより、
筐体１９に固定されており、半導体装置１１の筐体１９
に外部から振動が加わった場合に、筐体１９の四方を囲
むフランジ型側壁５および底壁４から離れた筐体１９内
のゲル状封止樹脂８の振動を抑制する作用をする。従っ
て、ゲル状封止樹脂８の表面全面を覆う必要はない。筐
体１９のフランジ型側壁５の対向する辺の基部１２には
電極６が設けられているため、制振部材１０は、電極６
と対向する面が電極６から若干離れた板状矩形である。
また、半導体素子１およびボンディングワイヤ７および
電極６とで半導体装置１１の筐体１９内部には電路が形
成されるため、制振部材１０は、ＰＶＴ、アクリル樹脂
等電気絶縁性の樹脂である。
【００１７】制振部材１０は、筐体１９内にゲル状封止
樹脂８を充填する際に、ゲル状封止樹脂８に混入したエ
アを抜くためのエア入口１６とエア出口１７を有する複
数の貫通孔１８を備えている。エア入口１６の断面積は
エア出口１７の断面積よりも大きく、貫通孔１８の断面
は、エア出口１７に向かって次第に小さくなり、貫通孔
１８は全体としてほぼ円錐台形である。貫通孔１８の断
面のエア入口１６とエア出口１７とを結ぶ直線と、ゲル
状樹脂８の表面とのなす角（テーパー角）は、約３０°
から６０°が適当である。この角度即ちテーパー面の傾
斜が小さ過ぎると、エア入口１６に入った気泡の上昇を
妨げてエア抜けが悪くなり、大き過ぎるとエア入口１６
の面積が十分に大きくならずに気泡の捕捉を広い範囲に
亘って行なうことができなくなる。また、制振部材１０
が同じ厚みでエア出口１７の断面積が同じでエア入口１
６の外周円同士が互いに接触した場合には、この角度を
大きくし過ぎると制振部材１０に設けられる貫通孔１８
の数は多くなるが、制振部材１０は貫通孔１８の分だけ
孔が空いてしまうのでゲル状封止樹脂８の振動を抑制す
る作用が小さくなってしまう。逆にこの角度を小さくし
過ぎると制振部材１０に設けられる貫通孔１８の数が少
なくなるため、ゲル状封止樹脂８の振動を抑制する作用
は果たせるが、ゲル状封止樹脂８に混入したエアを効率
良く抜くことが困難になってしまう。
【００１８】ゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜く
際、半導体装置１１を真空装置（図示しない）に入れ真
空装置を作動させることによりエアを抜くため、エアは
ゲル状封止樹脂８の表面全体から万遍なく出る。従っ
て、隣り合うエア入口１６の外周円同士が互いに接触す
る様にエア入口１６を配置すれば、制振部材１０に設け
られるエア入口１６の総面積が最大となり、制振部材１
０の下面で停滞するエアを最小にすることができ、ゲル
状封止樹脂８に混入したエアを効率良く抜くことができ
る。
【００１９】また、貫通孔１８は、半導体素子１および
ボンディングワイヤ７および電極６とで構成される電路
が通電し発熱した場合および、半導体装置１１が搭載さ
れる車両のエンジンルーム等から伝わる熱等により、ゲ
ル状封止樹脂８が加熱され膨張した場合、膨張したゲル
状封止樹脂８をエア入口１６からエア出口１７を介し、
蓋９とゲル状封止樹脂８との間の空間１４へ逃がす作用
もしている。従って、制振部材１０の厚さは、膨張した
ゲル状封止樹脂８をエア入口１６からエア出口１７を介
し、空間１４へ逃がす際、膨張したゲル状封止樹脂８か
ら受ける力によって破損しないだけの剛性を持つ程度の
厚さである。
【００２０】制振部材１０の寸法の一例を挙げれば、一
般的な半導体装置において、適当な厚さは約２mm〜３m
m、エア入口１６の直径が５mm、エア出口１７の直径が
２mmで、貫通孔１８は５mmのピッチで正三角形格子状に
配置される。円錐台形の貫通孔１８のテーパー角は、約
４５°が望しいが３０°〜６０°の範囲でも良い結果が
得られる。
【００２１】半導体装置１１の筐体１９内にゲル状封止
樹脂８を充填する際に、ゲル状封止樹脂８にはエアが混
入しているが、ゲル状封止樹脂８は、半導体素子１およ
びボンディングワイヤ７を電気絶縁するため、その内部
にエア（気泡）が混入していてはならない。従って、ゲ
ル状封止樹脂８に混入したエアを抜く作業が必要であ
る。
【００２２】ゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜くた
めに、半導体装置１１を真空装置（図示しない）内に入
れた状態で真空装置（図示しない）を作動させると、ゲ
ル状封止樹脂８中の気泡は膨張することにより、気泡に
働く浮力が増し、膨張した気泡はゲル状封止樹脂８の表
面に浮き上がろうとする。このようにして、ゲル状封止
樹脂８中で浮上して来る気泡は、複数の貫通孔１８のエ
ア入口１６内に捕捉される。エア入口１６に捕捉された
気泡は、貫通孔１８のテーパー面に沿って上昇して、エ
ア出口１７へと浮上する。この時、エア入口１６の断面
積はエア出口１７の断面積よりも大きく、エア出口１７
に向かって次第に小さくなっているので、エア入口１６
に集められた細かい気泡となっているエアは、エア出口
１７へと浮上するにつれて次第にまとめられて大きな気
泡となってゆく。エア出口１７へ集められた大きな気泡
はゲル状封止樹脂８の表面に出てゲル状封止樹脂８に混
入したエアを抜く作業が完了する。
【００２３】実施の形態２．図２には本発明の別の実施
形態による半導体装置を断面図で示してあるが、配線の
ためのボンディングワイヤおよび電極は図１に示すもの
と同じであるので図示を省略してある。この半導体装置
が図１のものと相違する点は、その制振部材２１が浮遊
型（フローティングタイプ）のものであることであり、
貫通孔１８の寸法形状等は同じである。従って、制振部
材２１は筺体２０の側壁５に固着されていないで、ゲル
状封止樹脂８の表面に接して設けられており、また図１
の実施例で制振部材を支持するために用いられていた蓋
９および支持ロッド１５が不要であり、ゲル状封止樹脂
８の上方にゲル状封止樹脂８の逃げのための空間１４も
設けられていない。
【００２４】制振部材２１はほぼ矩形の板状部材であ
り、その対向両端の中央部に更に軸方向に延びた延長部
分２１ａを持っていて、この延長部分２１ａにガイドピ
ンである円筒形の突起２２が制振部材２１の主面に対し
て垂直に設けられている。筺体２０の側壁５の基部には
その段部に制振部材２１の突起２２に対して軸心の位置
および方向が一致して突起２２よりも僅かに直径の大き
な円筒形凹部２３が設けられている。制振部材２１の突
起２２がこの凹部２３内に挿入されていて、軸方向に摺
動可能に支持されているため、制振部材２１も主面に直
角な方向に筺体２０内で移動可能である。制振部材２１
自体のその他の構成は図１に示すものと同様であるの
で、ここには説明を繰り返さない。
【００２５】図示の例では突起２２と円筒形凹部２３と
で構成されたガイド装置を備えているが、このようなガ
イド装置を持たないで単に制振部材２１がゲル状封止樹
脂８の表面上に載せられているだけのものでもよく、ま
た、ガイド装置を様々に変形することができる。
【００２６】このような浮遊型の制振部材２１によれ
ば、先に図１に示す実施形態によるテーパー面を持つ貫
通穴８による優れたエア抜き効果だけでなく、半導体装
置１９の動作時の発熱あるいは周囲環境による等の加熱
によるゲル状封止樹脂８の膨張の吸収効果も発揮され、
半導体装置のエア抜きを効果的に効率よく行うことがで
きるので、半導体装置が機械的にも電気的にも強固なも
のとなる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果を奏する。 （１）半導体装置は、筐体と、上記筐体内でボンディン
グワイヤによって電気的に接続された半導体素子と、上
記筐体内に充填され、上記半導体素子および上記ボンデ
ィングワイヤを絶縁被覆するゲル状封止樹脂と、上記ゲ
ル状封止樹脂に接触して上記ゲル状封止樹脂の振動を抑
制する位置に配置され、上記ゲル状封止樹脂の充填時の
エア抜きのためにエア入口およびエア出口を持つ複数の
貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、上記貫通孔の
上記エア入口の断面積は上記エア出口の断面積よりも大
きく、上記エア出口に向かって次第に小さくされ、上記
貫通孔は全体として実質的に円錐台形であるため、上記
ゲル状封止樹脂の充填時のエア抜きを確実に行なうこと
ができる。
【００２８】（２）上記貫通孔は上記エア入口が互いに
接するように配置されているため、上記ゲル状封止樹脂
の充填時のエア抜きを効率良く行なうことができる。
【００２９】（３）上記制振部材は上記筐体に固定され
ているため、上記半導体装置に振動が加わった場合、上
記筐体内に充填されている上記ゲル状封止樹脂の振動を
抑制し、上記ボンディングワイヤに加わる応力を低減す
ることができる。
【００３０】（４）上記制振部材は、少なくともその主
面に対してほぼ直角な方向に上記筐体内で移動可能に設
けられているため、上記ゲル状封止樹脂の熱膨張に伴い
移動することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１を表す半導体装置の断
面図である。
【図２】 本発明の実施の形態２を表す半導体装置の断
面図である。
【図３】 従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】 １ 半導体素子、１９ 筐体、７ ボンディングワイ
ヤ、８ ゲル状封止樹脂、１０、２１ 制振部材、１６
エア入口、１７ エア出口、１８ 貫通孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M109 AA01 CA02 DA06 DB09 EA10 ED04 EE01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筐体と、 上記筐体内でボンディングワイヤによって電気的に接続
    された半導体素子と、 上記筐体内に充填され、上記半導体素子および上記ボン
    ディングワイヤを絶縁被覆するゲル状封止樹脂と、 上記ゲル状封止樹脂に接触して上記ゲル状封止樹脂の振
    動を抑制する位置に配置され、上記ゲル状封止樹脂の充
    填時のエア抜きのためにエア入口およびエア出口を持つ
    複数の貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、 上記貫通孔の上記エア入口の断面積は上記エア出口の断
    面積よりも大きく、上記エア出口に向かって次第に小さ
    くされ、上記貫通孔は全体として実質的に円錐台形であ
    ることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記貫通孔は上記エア入口が互いに接す
    るように配置されていることを特徴とする請求項１記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記制振部材は上記筐体に固定されてい
    ることを特徴とする請求項１あるいは２記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 上記制振部材は、少なくともその主面に
    対して実質的に直角な方向に上記筐体内で移動可能に設
    けられたことを特徴とする請求項１あるいは２記載の半
    導体装置。
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