JP2004095992A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置破壊時の破片の飛散を防止して、周辺回路への2次的な被害を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置は、種々の電気回路において、その構成要素の1つとして利用されている。このような半導体装置には、流すことのできる電流の最大値や、印加できる電圧の最大値等の耐量が予め定められている。耐量を超えた電流等が流れると半導体装置の正常な動作は保証されなくなり、さらに、半導体装置が破壊されることがある。
【0003】
例えば、図1に示すような外観形状を有する、モータ制御装置の電源を制御するパワーモジュールが知られている。この半導体装置にも、予め耐量が定められている。そして、モータ制御装置において、アーム短絡や負荷短絡等が生じると、半導体装置に流れる電流等がその耐量を超えることがある。その結果、半導体装置の部品は過熱状態になり、半導体装置10内の圧力が急激に上昇し、半導体装置が爆発して破壊されることがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置が爆発等すると、半導体装置の枠の破片が四方に飛び散り、また、枠と端子とが変形して、その程度によっては周辺回路にも2次的被害が生じるおそれがある。図5は、図1のa−a’で切断した、従来の半導体装置の断面図である。内部に設けられた半導体素子1が爆発すると、枠2の破片が四方に飛び散ってしまい、また、枠が変形するおそれが生じる。
【0005】
本発明の目的は、半導体装置破壊時に周辺回路を保護して2次的な被害を防止することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
半導体装置は、半導体素子と、該半導体素子を密閉する枠とを有する。この枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って圧力を開放する。これにより上記目的が達成できる。
【0007】
前記薄壁領域は、前記密閉空間と、エネルギー吸収空間とを仕切る内壁であり、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って、前記エネルギー吸収空間に圧力を開放してもよい。
【0008】
前記エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に沿って、前記密閉空間に隣接して配置されていてもよい。
【0009】
前記エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に垂直な方向に関して、前記密閉空間の上方に配置されていてもよい。
【0010】
前記エネルギー吸収空間には、破壊によるエネルギーを吸収する吸収材料が充填されていてもよい。
【0011】
さらに前記密閉空間の圧力が大気圧のとき、前記エネルギー吸収空間の圧力を大気圧よりも小さい負圧にしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0013】
図1は、本発明の半導体装置10の外観を示す斜視図である。半導体装置10は、半導体素子(図示せず)を枠2で囲って形成されており、半導体素子と外部との電気的接続を確保する2つの端子11をその表面に備えている。端子11は、例えば、一方が接地のためのE端子、他方が電流を供給するC端子である。図では半導体素子1は1つであるが、その数は複数でもよい。
【0014】
本発明の半導体装置10の特徴は、半導体装置10が破壊されたとき、(1)枠2の限定個所で破壊のエネルギーを発散させる、または、(2)半導体装置10内に所定の空間を設け、破壊のエネルギーをその空間で吸収することにある。以下、(1)および(2)を実現する構成を説明する。
【0015】
(実施例1)
上述した(1)の、枠2の限定個所で破壊のエネルギーを発散させる構成を説明する。
【0016】
図2は、図1のa−a’で切断した、第1の例による半導体装置10の断面図である。半導体装置10は、枠2に囲まれた空間に密閉される半導体素子1を有している。この例における半導体装置10の特徴は、枠2の厚みが部分的に異なっていることにある。すなわち、枠2は、周囲よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域21と、その他の厚い厚壁領域22とから構成されている。薄壁領域21は、従来の半導体装置(図5)の枠2と同様の厚みである。また厚壁領域22は、従来の半導体装置(図5)の枠2よりも厚く構成されている。
【0017】
このように薄壁領域21および厚壁領域22を設けることにより、半導体素子1を密閉した空間の圧力が上昇して半導体装置10が爆発等を起こす場合には、薄壁領域21のみが破られ、空間の圧力を開放することになる。厚壁領域22は薄壁領域21よりも強度が大きいからである。すなわち半導体装置10は、限定的な薄壁領域21の位置においてのみ破壊されるので、破壊の影響を予想しやすく、さらに、薄壁領域21の近傍に他の部品を配置しないように設計できる。これにより、半導体装置10の破壊時に、周辺回路を保護して2次的な被害を防止できる。
【0018】
(実施例2)
次に、上述した(2)の、半導体装置10内に所定の空間を設け、破壊のエネルギーをその空間で吸収する構成を説明する。
【0019】
図3は、図1のa−a’で切断した、第2の例による半導体装置10の断面図である。この例における半導体装置10の特徴は、半導体素子1が配設される空間に加えて、半導体素子1が破壊されたときのエネルギーを吸収するエネルギー吸収空間32を有することである。
【0020】
より具体的に説明すると、半導体装置10内部には、半導体素子1が配設された空間に隣接して、エネルギー吸収空間32が設けられている。これら2つの空間は、実施例1で説明した薄壁領域21と同様の厚さを有する内壁31により仕切られている。これは、内壁31が薄壁領域であるということもできる。また、枠2の厚さは、実施例1で説明した厚壁領域22と同じである。ここで、エネルギー吸収空間32には、エネルギーを効果的に吸収するエネルギー吸収材料33が充填されている。エネルギー吸収材料33は、例えば、発泡剤である。
【0021】
このように構成することにより、半導体素子1が破壊されたとき、内壁31のみが破られる。そして破壊エネルギーは、エネルギー吸収空間32内のエネルギー吸収材料33により吸収される。これにより、破壊エネルギーは半導体装置10内で収まり、枠2の外部に影響を及ぼすことはなくなる。また、破壊による破片はエネルギー吸収空間32内に飛散して、枠2の外部に出ることもないので、半導体装置10の破壊による周辺回路への2次的な被害を防止できる。
【0022】
次に、この第2の例の変形例を説明する。図4は、図1のb−b’で切断した、半導体装置10の断面図である。この変形例の半導体装置10もまた、半導体装置内に所定の空間を有し、破壊のエネルギーをその空間で吸収する。この例における半導体装置10の特徴は、半導体素子が配置された空間の上方にエネルギー吸収空間42を設けて、半導体装置10のサイズを小さくしたことにある。
【0023】
より具体的に説明する。まず図3の半導体装置では、半導体素子1が配置された空間とエネルギー吸収空間32とが、図3のa方向に並べて配置されている。この構成は、製造が容易であるが、その一方、半導体装置10が、a方向、すなわち半導体装置10の接地面に沿って広がってしまい、半導体装置10の床面積(接地面積)が必然的に大きくなる。そこで、半導体装置10の接地面に垂直な方向に関して、半導体素子が配置された空間の上方に、エネルギー吸収空間42を設けることとした。なお、エネルギー吸収空間42にもエネルギー吸収材料43が充填される。
【0024】
図4において、内壁41は、内壁31(図3)に相当する。破壊の際に内壁41のみが破られ、破壊エネルギーは、エネルギー吸収空間42内のエネルギー吸収材料43により吸収される。これにより、図3を参照して説明した実施例2と同じ効果が得られる。さらに、半導体素子1が配置された空間の上方にエネルギー吸収空間42を設けたので、半導体装置10の接地面に沿って並列して2つの空間を設けた場合よりも、半導体装置10の接地面積を小さくできる。よって、電気回路自体の小型化にも有利である。
【0025】
以上、本発明の実施例を説明した。上述の例では、エネルギー吸収空間にエネルギー吸収材料を充填するとして説明した。しかし、エネルギー吸収空間のみで破壊エネルギーが十分吸収できる場合には、特にエネルギー吸収材料を設けなくてもよい。例えば、半導体素子1を収納した空間(A)を大気圧に設定し、内壁31、41を介して当該空間に隣接する空間32、42を、大気圧より低い負圧に設定することができる。これにより、空間Aで発生した爆発等の破壊エネルギーは、内壁31、41を破って、負圧空間32、42において吸収される。
【0026】
【発明の効果】
半導体装置の枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、薄壁領域を破って圧力を開放する。破壊個所を薄壁領域に限定することができるので、周辺部品を薄壁領域周辺に配置しないことにより、破壊時の破片による周辺回路への被害を防止できる。
【0027】
薄壁領域を、前記密閉空間と、エネルギー吸収空間とを仕切る内壁とし、エネルギー吸収空間に圧力を開放するようにした。これにより、破壊時のエネルギーはモジュール内で収まり、枠の外部に影響を及ぼすことはなくなる。また、破壊による破片はエネルギー吸収空間内に飛散して、枠の外部に出ることもないので、周辺回路への被害を防止できる。
【0028】
エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に沿って、密閉空間に隣接して配置されている。このような構成により、製造が容易になる。
【0029】
エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に垂直な方向に関して、前記密閉空間の上方に配置されている。これにより、半導体装置の接地面積を小さくでき、電気回路自体の小型化に有利である。
【0030】
エネルギー吸収空間には、破壊によるエネルギーを吸収する吸収材料が充填されている。これにより、エネルギー吸収空間のみならず、当該吸収材料によっても効率的に破壊時のエネルギーを吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の外観を示す斜視図である。
【図2】図1のa−a’で切断した、第1の例による半導体装置の断面図である。
【図3】図1のa−a’で切断した、第2の例による半導体装置の断面図である。
【図4】図1のb−b’で切断した、半導体装置の断面図である。
【図5】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、 2 枠、 10 半導体装置、 11 端子、 21 薄壁領域、 22 厚壁領域、 31、41 内壁、 32、42 エネルギー吸収空間、 33、43 エネルギー吸収材料[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for preventing fragments from being scattered when a semiconductor device is destroyed, thereby preventing secondary damage to peripheral circuits.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor devices are used as one of the components in various electric circuits. In such a semiconductor device, a tolerance such as a maximum value of a current that can flow or a maximum value of a voltage that can be applied is determined in advance. If a current or the like exceeding the withstand current flows, the normal operation of the semiconductor device cannot be guaranteed, and the semiconductor device may be damaged.
[0003]
For example, there is known a power module having an external shape as shown in FIG. 1 for controlling a power supply of a motor control device. This semiconductor device also has a predetermined tolerance. When an arm short-circuit or a load short-circuit occurs in the motor control device, the current flowing through the semiconductor device may exceed its resistance. As a result, the components of the semiconductor device become overheated, the pressure inside the semiconductor device 10 rises rapidly, and the semiconductor device may explode and be destroyed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the semiconductor device explodes or the like, fragments of the frame of the semiconductor device scatter in all directions, and the frame and the terminal are deformed. Depending on the degree, secondary damage may be caused to peripheral circuits. FIG. 5 is a cross-sectional view of the conventional semiconductor device taken along aa 'of FIG. When the semiconductor element 1 provided inside explodes, fragments of the
[0005]
An object of the present invention is to protect peripheral circuits when a semiconductor device is destroyed and prevent secondary damage.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device has a semiconductor element and a frame that seals the semiconductor element. The frame has a thin-walled region that is relatively thinner than the surrounding region, and when the pressure in the sealed space that seals the semiconductor element increases, the frame is broken to release the pressure. I do. Thereby, the above object can be achieved.
[0007]
The thin wall region is an inner wall that separates the sealed space and the energy absorbing space, and when the pressure of the sealed space that seals the semiconductor element rises, breaks the thin wall region to form the energy absorbing space. The pressure may be released.
[0008]
The energy absorbing space may be arranged adjacent to the closed space along a ground plane of the semiconductor device.
[0009]
The energy absorbing space may be arranged above the closed space in a direction perpendicular to a ground plane of the semiconductor device.
[0010]
The energy absorbing space may be filled with an absorbing material that absorbs energy due to destruction.
[0011]
Further, when the pressure in the closed space is the atmospheric pressure, the pressure in the energy absorbing space may be a negative pressure lower than the atmospheric pressure.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a semiconductor device 10 of the present invention. The semiconductor device 10 is formed by surrounding a semiconductor element (not shown) with a
[0014]
The features of the semiconductor device 10 of the present invention are as follows. When the semiconductor device 10 is destroyed, (1) the energy of the destruction is diverted at a limited portion of the
[0015]
(Example 1)
The configuration of (1) for dissipating the destructive energy at the limited location of the
[0016]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10 according to the first example, taken along aa 'of FIG. The semiconductor device 10 has a semiconductor element 1 sealed in a space surrounded by a
[0017]
By providing the thin-
[0018]
(Example 2)
Next, a description will be given of a configuration of (2) in which a predetermined space is provided in the semiconductor device 10 and energy of destruction is absorbed in the space.
[0019]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10 according to the second example, taken along the line aa ′ in FIG. A feature of the semiconductor device 10 in this example is that the semiconductor device 10 has an
[0020]
More specifically, an
[0021]
With this configuration, when the semiconductor element 1 is broken, only the
[0022]
Next, a modified example of the second example will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10 taken along line bb ′ of FIG. The semiconductor device 10 of this modification also has a predetermined space in the semiconductor device, and absorbs destructive energy in that space. The feature of the semiconductor device 10 in this example is that the size of the semiconductor device 10 is reduced by providing the
[0023]
This will be described more specifically. First, in the semiconductor device of FIG. 3, the space in which the semiconductor element 1 is arranged and the
[0024]
4, the
[0025]
The embodiments of the present invention have been described above. In the above-described example, it has been described that the energy absorbing space is filled with the energy absorbing material. However, when the destructive energy can be sufficiently absorbed only by the energy absorbing space, it is not necessary to particularly provide the energy absorbing material. For example, the space (A) containing the semiconductor element 1 can be set to the atmospheric pressure, and the
[0026]
【The invention's effect】
The frame of the semiconductor device has a thin-walled region that is relatively thinner than the surrounding region, and when the pressure in the sealed space that seals the semiconductor element rises, the thin-walled region is broken to release the pressure. I do. Since the destruction point can be limited to the thin wall region, damage to peripheral circuits due to debris at the time of destruction can be prevented by not arranging peripheral components around the thin wall region.
[0027]
The thin wall region is an inner wall that separates the closed space from the energy absorbing space, and the pressure is released to the energy absorbing space. As a result, the energy at the time of destruction is stored in the module, and does not affect the outside of the frame. In addition, debris due to the destruction scatters into the energy absorbing space and does not come out of the frame, so that damage to peripheral circuits can be prevented.
[0028]
The energy absorbing space is arranged adjacent to the closed space along the ground plane of the semiconductor device. Such a configuration facilitates manufacturing.
[0029]
The energy absorbing space is disposed above the closed space in a direction perpendicular to the ground plane of the semiconductor device. Thus, the ground area of the semiconductor device can be reduced, which is advantageous for miniaturization of the electric circuit itself.
[0030]
The energy absorbing space is filled with an absorbing material that absorbs energy due to destruction. Thereby, the energy at the time of destruction can be efficiently absorbed not only by the energy absorbing space but also by the absorbing material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first example, taken along aa ′ of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to a second example, cut along aa ′ of FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device taken along line bb ′ of FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 semiconductor element, 2 frame, 10 semiconductor device, 11 terminal, 21 thin wall region, 22 thick wall region, 31, 41 inner wall, 32, 42 energy absorbing space, 33, 43 energy absorbing material
Claims (5)
前記枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って圧力を開放する半導体装置。A semiconductor device having a semiconductor element and a frame that seals the semiconductor element,
The frame has a thin-walled region that is relatively thinner than a surrounding region, and releases the pressure by breaking the thin-walled region when the pressure in a sealed space that seals the semiconductor element increases. Semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002257718A JP2004095992A (en) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=32062551
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2002
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