JP2004241579A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized semiconductor device in which a chip capacitor is directly mounted on a lead frame and has a fail-safe function which restrains possibility of burning of molding resin in the case of short-circuit failure of the chip capacitor. <P>SOLUTION: In a semiconductor device 101, the chip capacitor 3 which is mounted on a part between the lead frame 11 of a power source terminal and a lead frame 21 of a ground terminal is installed and molded with resin 9. At a part between the power source terminal and the ground terminal, overcurrent reacting parts 11h, 21h are arranged in series to a chip capacitor 3. When excess current flows by a short-circuit failure of the chip capacitor 3, the overcurrent reacting parts 11h, 21h are disconnected. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁ノイズ除去のため、コンデンサが電源端子と接地端子の間に接続されたプリント基板が、例えば、実開平４−６３６７２号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図６に、小型化のため上記と同じ電磁ノイズ除去のためのチップコンデンサが電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に直接搭載され、全体が樹脂によってモールドされた半導体装置を示す。図６は半導体装置１００の平面透視図であり、図では以下で説明する要部が実線で示されており、他の部分が点線で示されている。
【０００４】
図６において、符号４は半導体装置１００の主要部であるＩＣチップであり、ヒートシンク８上に搭載されている。図６の半導体装置１００には８本のリードフレームがあるが、実線で示した符号１のリードフレームは電源端子であり、符号２のリードフレームは接地（ＧＮＤ）端子である。電源端子のリードフレーム１と接地端子のリードフレーム２の間には、電磁ノイズ除去のためのチップコンデンサ３が搭載されている。符号５は、ＩＣチップ４とリードフレームを接続するワイヤボンディングのワイヤである。半導体装置１００では、ＩＣチップ４とチップコンデンサ３が図中の一点差線で示す樹脂９によってモールド封止されている。
【０００５】
【特許文献１】実開平４−６３６７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す半導体装置１００では、小型化のため、電磁ノイズ除去のためのチップコンデンサ３が変形しやすいリードフレーム１，２の上に直接搭載されている。従って、リードフレーム１，２やモールド樹脂９を介してチップコンデンサ３に過大な応力が加わると、チップコンデンサ３が応力変形してショート故障を起こすことが考えられる。この場合には、チップコンデンサ３が電源とグランド（ＧＮＤ）間に接続されているため、過電流が流れてチップコンデンサ３が発熱し、最悪の場合にはモールド樹脂９が焼損する可能性もある。
【０００７】
そこで本発明は、リードフレームにチップコンデンサを直接搭載した小型の半導体装置であって、チップコンデンサのショート故障の際、モールド樹脂の焼損の可能性を抑制した、フェールセーフ機能を有する半導体装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置において、前記電源端子と接地端子の間で、前記チップコンデンサと直列に過電流反応部が設けられ、チップコンデンサのショート故障によって過電流が流れた際に、前記過電流反応部が断線されることを特徴としている。
【０００９】
これによれば、リードフレーム上に搭載されたチップコンデンサに過大な応力が加わり、チップコンデンサがショート故障を起こした場合には、電源端子と接地端子を短絡する過電流が流れる。この過電流が流れた際には、チップコンデンサと直列に接続された過電流反応部が、過電流により断線される。この断線によって過電流の流れは遮断されるため、チップコンデンサが発熱してモールド樹脂が焼損するといった事態を避けることができる。従って、本発明の半導体装置は、リードフレームにチップコンデンサを直接搭載した小型の半導体装置であって、チップコンデンサのショート故障の際、モールド樹脂の焼損の可能性が抑制された、フェールセーフ機能を有する半導体装置とすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記過電流反応部が、前記電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において断面を小さくした断面縮小部であることを特徴としている。
【００１１】
これによれば、断面縮小部の断面積を適宜設定することにより、チップコンデンサのショート故障によって過電流が流れた際に、過電流による発熱で断面縮小部を溶かして、断線させることができる。これによって、チップコンデンサが搭載されるリードフレームの一部に断面縮小部が設けられた上記半導体装置を、チップコンデンサのショート故障の際にフェールセーフ機能が働く半導体装置とすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記過電流反応部が、前記電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において切断部が形成され、当該切断部がワイヤボンディングによるワイヤで接続されたワイヤ接続部であることを特徴としている。また、請求項４に記載の発明は、前記過電流反応部が、前記電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において切断部が形成され、当該切断部がチップ抵抗により接続されたチップ抵抗接続部であることを特徴としている。
【００１３】
ワイヤボンディングによるワイヤによっても、断面積を適宜設定することにより、チップコンデンサのショート故障によって過電流が流れた際に、過電流による発熱でワイヤを溶かして、断線させることができる。また、チップ抵抗（抵抗値はほぼ０Ω）によっても、小さな電流容量のチップ抵抗を採用することで、チップコンデンサのショート故障の際に、過電流による発熱で断線させることができる。従って、リードフレームの切断部をワイヤボンディングによるワイヤもしくはチップ抵抗によって接続した上記半導体装置についても、チップコンデンサのショート故障の際にフェールセーフ機能が働く半導体装置とすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置において、前記チップコンデンサを２個以上とし、各チップコンデンサが直列接続となるようにリードフレーム上に搭載されることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、２個以上のチップコンデンサが直列接続でリードフレーム上に搭載されるため、１個のチップコンデンサがショート故障を起こしても、他のチップコンデンサが正常であれば、電源端子と接地端子の間に短絡電流が流れることはない。従って、本発明の半導体装置では、過電流によりチップコンデンサが発熱し、モールド樹脂が焼損する確率が低減される。このようにして、本発明の半導体装置は、リードフレームにチップコンデンサを直接搭載した小型の半導体装置であって、チップコンデンサのショート故障の際、モールド樹脂の焼損の確率が低減された、フェールセーフ機能を有する半導体装置とすることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置において、前記チップコンデンサの周囲おいて、前記樹脂を他の部分より薄くモールドしてなることを特徴としている。
【００１７】
これによれば、チップコンデンサがショート故障を起こして過電流が流れた場合、チップコンデンサの周囲の樹脂が他の部分より薄くモールドされているため、モールド樹脂の焼損の周囲への拡大が抑制される。従って、本発明の半導体装置は、リードフレームにチップコンデンサを直接搭載した小型の半導体装置であって、チップコンデンサのショート故障の際、モールド樹脂の焼損の周囲への拡大が抑制された、フェールセーフ機能を有する半導体装置とすることができる。
【００１８】
請求項７に記載のように、本発明は、前記チップコンデンサが電磁ノイズ除去のためのチップコンデンサである場合に好適である。
【００１９】
樹脂によってモールドされた半導体装置では、半導体装置を駆動するための電源からも、リードフレームを介して有害な電磁ノイズが入射してくる。このような電源からの電磁ノイズは、電源端子と接地端子の間にコンデンサを入れて除去する必要がある。従って、本発明の半導体装置における前記チップコンデンサを電磁ノイズ除去に用いることで、小型の半導体装置であって、電源からの電磁ノイズの影響が抑制された半導体装置とすることができる。さらに、チップコンデンサのショート故障に際しては、前記のようにフェールセーフ機能を有する半導体装置とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１に、本実施形態における半導体装置１０１を示す。図１は、半導体装置１０１の平面透視図であり、図６に示す従来の半導体装置１００の場合と同様に、以下で説明する要部が実線で示されており、他の部分が点線で示されている。また、図１の半導体装置１０１では、図６の従来の半導体装置１００と同様の部分については同一の符号が付してあり、その説明は省略する。
【００２２】
図１の半導体装置１０１は、図６の半導体装置１００と同様、チップコンデンサ３が電源端子のリードフレーム１１と接地端子のリードフレーム２１の間に直接搭載され、全体が樹脂によってモールドされた小型の半導体装置である。一方、図１の半導体装置１０１では、電源端子と接地端子の間でチップコンデンサ３と直列に、過電流が流れた場合に断線される過電流反応部が設けられている点で、図６に示す従来の半導体装置１００と異なっている。図１の半導体装置１０１における上記の過電流反応部は、電源端子と接地端子のリードフレーム１１，２１の一部を幅細に形成し、かつ中央部に４つの穴を配置して断面を小さくした断面縮小部１１ｈ，２１ｈが、それに対応している。断面縮小部１１ｈ，２１ｈの断面積は、過電流が流れた際に、過電流による発熱で断面縮小部１１ｈ，２１ｈが溶けて断線するように、所定の値（溶断許容電流：数十Ａ以上）に設定されている。尚、図１の半導体装置１０１では、電源端子と接地端子の両方のリードフレーム１１，２１に断面縮小部１１ｈ，２１ｈが形成されているが、電源端子と接地端子のどちらか一方のリードフレームにのみ断面縮小部を形成してもよい。また、図１の半導体装置１０１では、リードフレームの幅とその中央部に形成した穴により、断面縮小部１１ｈ，２１ｈの断面積を縮小しているが、幅と穴のどちらか一方のみを用いて断面積を縮小してもよい。また、穴の代わりに、溝を用いてもよい。
【００２３】
図１の半導体装置１０１では、リードフレーム１１，２１上に搭載されたチップコンデンサ３に過大な応力が加わり、チップコンデンサ３がショート故障を起こした場合には、電源端子と接地端子を短絡する過電流が流れる。この過電流が流れた際には、チップコンデンサ３と直列に接続された断面縮小部１１ｈ，２１ｈが、過電流により溶けて断線される。この断線によって過電流の流れは遮断されるため、チップコンデンサ３が発熱してモールド樹脂９が焼損するといった事態を避けることができる。従って、図１の半導体装置１０１は、モールド樹脂９の焼損の可能性が抑制された半導体装置となっている。このように、図１の半導体装置１０１は、リードフレームにチップコンデンサ３を直接搭載した小型の半導体装置であって、チップコンデンサ３のショート故障による過電流に対して、フェールセーフ機能を有した半導体装置とすることができる。
【００２４】
図１の半導体装置１０１に搭載されたチップコンデンサ３は、電磁ノイズ除去のためのコンデンサとして好適である。半導体装置１０１では、半導体装置１０１を駆動するための電源からも、リードフレーム１１を介して、有害な電磁ノイズが入射してくる。このような電源からの電磁ノイズは、電源端子と接地端子の間にコンデンサを入れて除去する必要がある。従って、図１の半導体装置１０１において、電源端子のリードフレーム１１と接地端子のリードフレーム２１の間に搭載されたチップコンデンサ３を、電磁ノイズ除去に用いることができる。図１の半導体装置１０１は、小さなチップコンデンサ３をリードフレーム上に直接搭載するため、従来技術に記載した特許文献１に開示されているプリント基板にコンデンサを搭載する場合に較べ、小型にすることができる。また、小型にすることで、端子からチップコンデンサ３までのリードフレーム１１，２１の配線距離も短くなる。従って、チップコンデンサ３に直列に加わる配線のＬ成分も小さくすることができ、ＩＣチップ４のＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）ノイズ誤動作対策として、チップコンデンサ４を効果的に動作させることができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
第１実施形態では、チップコンデンサのショート故障に際して断線される過電流反応部が、リードフレームの一部において断面を小さくした断面縮小部からなる半導体装置を示した。本実施形態は、過電流反応部が、ワイヤボンディングによるワイヤ接続部からなる半導体装置に関する。以下、本実施形態を図に基づいて説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態の半導体装置１０２の平面透視図である。図の記載方法は前記と同様であり、その説明は省略する。
【００２７】
図１の半導体装置１０１では、チップコンデンサ３のショート故障に際して断線される過電流反応部が、リードフレーム１１，２１の一部において断面を小さくした断面縮小部１１ｈ、２１ｈからなる半導体装置であった。一方、本実施形態の図２に示す半導体装置１０２は、同様の機能を有する過電流反応部が、ワイヤボンディングによるワイヤ接続部からなる点で、図１の半導体装置１０１と異なっている。
【００２８】
図２に示す半導体装置１０２では、チップコンデンサ３を電源−ＧＮＤ間に接続するに際して、電源端子のリードフレーム１２と接地端子のリードフレーム２２だけでなく、ダミー端子のリードフレーム１２ｄも用いられている。チップコンデンサ３は、ダミー端子のリードフレーム１２ｄと接地端子のリードフレーム２２の間に搭載されている。電源端子のリードフレーム１２とダミー端子のリードフレーム１２ｄの間は、ワイヤボンディングによるワイヤ５ｈによって接続されている。このワイヤ接続部が、上記の過電流反応部に対応している。言い換えれば、図２の半導体装置１０２では、電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において切断部１２ｓが形成され、この切断部１２ｓをワイヤボンディングによるワイヤ５ｈで接続したワイヤ接続部が、過電流反応部となっている。
【００２９】
図２に示すワイヤ５ｈにはアルミニウム（Ａｌ）線や金（Ａｕ）線が用いられるが、過電流が流れた際に、過電流による発熱で溶けて断線するように、所定の径のワイヤが用いられる。例えば、直径が１５０μｍで長さが４ｍｍのＡｌ線では、１５アンペアの電流が流れた場合、約１秒で溶断される。
尚、図２の半導体装置１０２では、チップコンデンサ３に対して電源端子側にワイヤ接続部が形成されているが、チップコンデンサ３に対して接地端子側にワイヤ接続部を形成してもよいし、両側に形成してもよい。
【００３０】
以上のように、ワイヤボンディングによるワイヤによっても、ワイヤの断面積を適宜設定することにより、チップコンデンサのショート故障によって過電流が流れた際に、過電流による発熱でワイヤを溶かして、断線させることができる。従って、図２に示すように、リードフレームの切断部１２ｓをワイヤボンディングによるワイヤ５ｈによって接続した半導体装置１０２についても、チップコンデンサ３のショート故障の際にフェールセーフ機能が働く半導体装置とすることができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
第２実施形態では、チップコンデンサのショート故障に際して断線される過電流反応部が、ワイヤボンディングによるワイヤ接続部からなる半導体装置を示した。本実施形態は、過電流反応部が、チップ抵抗接続部からなる半導体装置に関する。以下、本実施形態を図に基づいて説明する。
【００３２】
図３は、本実施形態の半導体装置１０３の平面透視図である。図の記載方法は前記と同様であり、その説明は省略する。
【００３３】
図３の半導体装置１０３においても、図２の半導体装置１０２と同様に、チップコンデンサ３を電源−ＧＮＤ間に接続するに際して、電源端子のリードフレーム１３と接地端子のリードフレーム２３だけでなく、ダミー端子のリードフレーム１３ｄが用いられている。図２の半導体装置１０２では、電源端子のリードフレーム１２とダミー端子のリードフレーム１２ｄの間がワイヤ５ｈによって接続され、これがチップコンデンサ３のショート故障に際して断線される過電流反応部となっていた。一方、図３の半導体装置１０３においては、電源端子のリードフレーム１３とダミー端子のリードフレーム１３の間がチップ抵抗６ｈによって接続され、これがチップコンデンサ３のショート故障に際して断線される過電流反応部となっている。言い換えれば、図３の半導体装置１０３では、電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において切断部１３ｓが形成され、この切断部１３ｓをチップ抵抗６ｈで接続したチップ抵抗接続部が、過電流反応部となっている。
【００３４】
図３に示すチップ抵抗６ｈとして、例えば、抵抗値がほぼ０Ωで、絶対最大定格電流容量が１０アンペア（１秒以下）のチップ抵抗を用いることができる。このチップ抵抗に１０Ａ（１秒以下）以上の過電流が流れると、過電流による発熱でチップ抵抗が溶断する。
尚、図３の半導体装置１０３では、チップコンデンサ３に対して電源端子側にチップ抵抗接続部が形成されているが、チップコンデンサ３に対して接地端子側にチップ抵抗接続部を形成してもよいし、両側に形成してもよい。
【００３５】
以上のように、チップ抵抗によっても、抵抗値がほぼ０Ωで、所定の絶対最大定格電流容量を有するチップ抵抗を用いることで、チップコンデンサのショート故障によって過電流が流れた際に、チップ抵抗接続部を断線させることができる。従って、図３に示すように、リードフレームの切断部１３ｓをチップ抵抗６ｈによって接続した半導体装置１０３についても、チップコンデンサ３のショート故障の際にフェールセーフ機能が働く小型の半導体装置とすることができる。
【００３６】
（第４の実施形態）
第１〜３実施形態では、チップコンデンサのショート故障に際して断線される過電流反応部が形成された半導体装置を示した。本実施形態は、２個以上のチップコンデンサが直列接続となるようにリードフレーム上に搭載されてなる半導体装置に関する。以下、本実施形態を図に基づいて説明する。
【００３７】
図４は、本実施形態の半導体装置１０４の平面透視図である。図の記載方法は前記と同様であり、その説明は省略する。
【００３８】
図４の半導体装置１０４においても、図２，３の半導体装置１０２，１０３と同様に、チップコンデンサ３を電源−ＧＮＤ間に接続するに際して、電源端子のリードフレーム１４と接地端子のリードフレーム２４だけでなく、ダミー端子のリードフレーム１４ｄが用いられている。前記の図１〜３の半導体装置１０１〜１０３では、電源端子と接地端子の間でチップコンデンサ３と直列に過電流反応部が設けられ、チップコンデンサ３のショート故障によって過電流が流れた際に、過電流反応部が断線される構造となっていた。一方、図４の半導体装置１０４においては、電源端子と接地端子の間で同じ機能を有する２個のチップコンデンサ３，３ｈが、直列接続でリードフレーム１４，１４ｄ，２４上に搭載されている。このため、チップコンデンサ３，３ｈのうちどちらか１個のチップコンデンサがショート故障を起こしても、他のチップコンデンサが正常であれば、電源端子と接地端子の間に短絡電流が流れることはない。また、正常なチップコンデンサの両端にかかる電圧が耐圧以下であれば、残った正常なコンデンサが故障することもない。従って、図４の半導体装置１０４では、電源端子と接地端子の間で１個のチップコンデンサを搭載する場合に較べて、過電流によりチップコンデンサが発熱してモールド樹脂が焼損する確率が低減されている。このように、図４の半導体装置１０４は、リードフレーム上にチップコンデンサを直接搭載した小型の半導体装置であって、チップコンデンサのショート故障に際してフェールセーフ機能を有する半導体装置となっている。尚、図４の半導体装置１０４では２個のチップコンデンサが直列接続されているが、チップコンデンサを３固以上直列接続してもよい。直列接続するチップコンデンサの数を増やすほど、半導体装置のフェールセーフ機能は高められる。
【００３９】
（第５の実施形態）
第１〜３実施形態の半導体装置は、チップコンデンサのショート故障に対して、過電流反応部を形成してフェールセーフ機能を持たせた半導体装置であった。また、第４実施形態の半導体装置は、２個以上のチップコンデンサを直列接続してフェールセーフ機能を持たせた半導体装置であった。本実施形態は、チップコンデンサの周囲おいて、樹脂を他の部分より薄くモールドしてなる半導体装置に関する。以下、本実施形態を図に基づいて説明する。
【００４０】
図５に、本実施形態の半導体装置１０５を示す。図５（ａ）は、半導体装置１０５の平面透視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一点差線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）に示す半導体装置１０５は、リードフレーム上へのチップコンデンサの搭載に関しては、図６に示した従来の半導体装置１００と同様である。一方、図５（ａ），（ｂ）の半導体装置１０５では、矢印９ｈで示したように、チップコンデンサ３の周囲おいて、樹脂９が他の部分より薄くモールドされている点が、図６の半導体装置１００と異なっている。
【００４２】
図５（ａ），（ｂ）に示す半導体装置１０５では、チップコンデンサ３の周囲が他より薄くモールドされているため、チップコンデンサ３がショート故障を起こして過電流が流れた場合、モールド樹脂の焼損の周囲への拡大が抑制される。従って、図５（ａ），（ｂ）に示す半導体装置１０５は、モールド樹脂の焼損の周囲への拡大が抑制された、フェールセーフ機能を有する半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施形態の半導体装置の平面透視図である。
【図２】本発明における第２実施形態の半導体装置の平面透視図である。
【図３】本発明における第３実施形態の半導体装置の平面透視図である。
【図４】本発明における第４実施形態の半導体装置の平面透視図である。
【図５】本発明における第５実施形態の半導体装置で、（ａ）は半導体装置の平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）の一点差線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図６】従来の半導体装置の平面透視図である。
【符号の説明】
１，２，１１〜１４，１２ｄ〜１４ｄ，２１〜２４ リードフレーム
１１ｈ，２１ｈ 断面縮小部（過電流反応部）
１２ｓ〜１４ｓ 切断部
３，３ｈ チップコンデンサ
４ ＩＣチップ
５，５ｈ ワイヤ
６ｈ チップ抵抗
８ ヒートシンク
９ 樹脂
９ｈ 薄くモールドされた樹脂部
１００〜１０５ 半導体装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device including a chip capacitor mounted between a lead frame of a power terminal and a lead frame of a ground terminal, and the chip capacitor is molded with resin.
[0002]
[Prior art]
A printed circuit board in which a capacitor is connected between a power supply terminal and a ground terminal for removing electromagnetic noise is disclosed, for example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-63672 (Patent Document 1).
[0003]
FIG. 6 shows a semiconductor device in which the same chip capacitor for removing electromagnetic noise as described above for miniaturization is directly mounted between the lead frame of the power terminal and the lead frame of the ground terminal, and is entirely molded with resin. FIG. 6 is a plan perspective view of the semiconductor device 100. In the figure, essential parts described below are indicated by solid lines, and other parts are indicated by dotted lines.
[0004]
In FIG. 6, reference numeral 4 denotes an IC chip which is a main part of the semiconductor device 100 and is mounted on the heat sink 8. Although the semiconductor device 100 of FIG. 6 has eight lead frames, the lead frame denoted by reference numeral 1 indicated by a solid line is a power terminal, and the lead frame denoted by reference numeral 2 is a ground (GND) terminal. A chip capacitor 3 for removing electromagnetic noise is mounted between a lead frame 1 as a power terminal and a lead frame 2 as a ground terminal. Reference numeral 5 denotes a wire bonding wire connecting the IC chip 4 and the lead frame. In the semiconductor device 100, the IC chip 4 and the chip capacitor 3 are molded and sealed with a resin 9 indicated by a dashed line in the figure.
[0005]
[Patent Document 1] Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-63672
[Problems to be solved by the invention]
In the semiconductor device 100 shown in FIG. 6, a chip capacitor 3 for removing electromagnetic noise is directly mounted on easily deformable lead frames 1 and 2 for miniaturization. Therefore, when an excessive stress is applied to the chip capacitor 3 via the lead frames 1 and 2 and the mold resin 9, the chip capacitor 3 may be deformed by stress and cause a short-circuit failure. In this case, since the chip capacitor 3 is connected between the power supply and the ground (GND), an overcurrent flows and the chip capacitor 3 generates heat, and in the worst case, the molding resin 9 may be burned out. .
[0007]
Accordingly, the present invention provides a small semiconductor device in which a chip capacitor is directly mounted on a lead frame, and has a fail-safe function that suppresses the possibility of mold resin burning in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor. It is intended to be.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a chip capacitor mounted between a lead frame of a power terminal and a lead frame of a ground terminal, wherein the chip capacitor is molded with resin. An overcurrent reaction section is provided in series with the chip capacitor, and the overcurrent reaction section is disconnected when an overcurrent flows due to a short-circuit failure of the chip capacitor.
[0009]
According to this, when excessive stress is applied to the chip capacitor mounted on the lead frame and a short circuit occurs in the chip capacitor, an overcurrent flows to short-circuit the power supply terminal and the ground terminal. When this overcurrent flows, the overcurrent reaction part connected in series with the chip capacitor is disconnected by the overcurrent. Since the flow of the overcurrent is interrupted by this disconnection, it is possible to avoid a situation in which the chip capacitor generates heat and the mold resin is burned. Therefore, the semiconductor device of the present invention is a small semiconductor device in which a chip capacitor is directly mounted on a lead frame, and has a fail-safe function in which the possibility of burning of the molding resin is suppressed in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor. Semiconductor device having the same.
[0010]
The invention according to claim 2 is characterized in that the overcurrent reaction section is a cross-section reduction section having a reduced cross-section in a part of the lead frame of the power supply terminal or the ground terminal.
[0011]
According to this, by appropriately setting the cross-sectional area of the reduced cross section, when an overcurrent flows due to a short-circuit failure of the chip capacitor, the reduced cross section can be melted by heat generated by the overcurrent and disconnected. Thus, the semiconductor device in which the reduced cross section is provided in a part of the lead frame on which the chip capacitor is mounted can be used as a semiconductor device that performs a fail-safe function in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor.
[0012]
The invention according to claim 3, wherein the overcurrent reaction portion has a cut portion formed in a part of the lead frame of the power supply terminal or the ground terminal, and the cut portion is connected by a wire by wire bonding. It is characterized by being. According to a fourth aspect of the present invention, in the chip resistance connection, the overcurrent reaction portion has a cut portion formed in a part of a lead frame of the power terminal or the ground terminal, and the cut portion is connected by a chip resistor. It is characterized by being a department.
[0013]
By appropriately setting the cross-sectional area of the wire by wire bonding, when an overcurrent flows due to a short-circuit failure of the chip capacitor, the wire can be melted by the heat generated by the overcurrent and broken. Also, by using a chip resistor having a small current capacity even with a chip resistor (having a resistance value of approximately 0 Ω), it is possible to break the wire due to heat generation due to overcurrent when a short circuit fault occurs in the chip capacitor. Therefore, the semiconductor device in which the cut portion of the lead frame is connected by a wire by wire bonding or a chip resistor can also be a semiconductor device that performs a fail-safe function when a short circuit occurs in a chip capacitor.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a chip capacitor mounted between a lead frame of a power supply terminal and a lead frame of a ground terminal, and the chip capacitor is molded with resin. As described above, each chip capacitor is mounted on a lead frame so as to be connected in series.
[0015]
According to this, two or more chip capacitors are mounted on the lead frame in series connection. Therefore, even if one chip capacitor causes a short-circuit failure, if another chip capacitor is normal, it is connected to the power supply terminal. No short-circuit current flows between the ground terminals. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, the probability that the chip resin generates heat due to the overcurrent and the mold resin is burned is reduced. As described above, the semiconductor device of the present invention is a small semiconductor device in which a chip capacitor is directly mounted on a lead frame, and in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor, the probability of burning of the mold resin is reduced. A semiconductor device having a function can be obtained.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a chip capacitor mounted between a lead frame of a power terminal and a lead frame of a ground terminal, wherein the chip capacitor is molded with resin. And the resin is molded thinner than other portions.
[0017]
According to this, when a short circuit occurs in the chip capacitor and an overcurrent flows, the resin around the chip capacitor is molded thinner than other parts, so that the spread of the burnout of the mold resin to the periphery is suppressed. You. Therefore, the semiconductor device of the present invention is a small semiconductor device in which a chip capacitor is directly mounted on a lead frame, and in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor, expansion of burnout of the mold resin to the periphery is suppressed. A semiconductor device having a function can be obtained.
[0018]
As described in claim 7, the present invention is suitable when the chip capacitor is a chip capacitor for removing electromagnetic noise.
[0019]
In a semiconductor device molded with resin, harmful electromagnetic noise enters from a power supply for driving the semiconductor device via a lead frame. Electromagnetic noise from such a power supply must be removed by inserting a capacitor between the power supply terminal and the ground terminal. Therefore, by using the chip capacitor in the semiconductor device of the present invention for removing electromagnetic noise, a small-sized semiconductor device in which the influence of electromagnetic noise from a power supply is suppressed can be obtained. Further, when a short circuit occurs in the chip capacitor, a semiconductor device having a fail-safe function as described above can be provided.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows a semiconductor device 101 according to the present embodiment. FIG. 1 is a perspective plan view of a semiconductor device 101. Similar to the case of the conventional semiconductor device 100 shown in FIG. 6, a main part described below is indicated by a solid line, and other parts are indicated by dotted lines. Have been. In the semiconductor device 101 of FIG. 1, the same portions as those of the conventional semiconductor device 100 of FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[0022]
6, the chip capacitor 3 is directly mounted between the lead frame 11 of the power supply terminal and the lead frame 21 of the ground terminal, and the semiconductor device 101 of FIG. It is a semiconductor device. On the other hand, the semiconductor device 101 shown in FIG. 1 is provided with an overcurrent reaction section which is disconnected between the power supply terminal and the ground terminal in series with the chip capacitor 3 when an overcurrent flows. This is different from the conventional semiconductor device 100 shown in FIG. The above-mentioned overcurrent reaction part in the semiconductor device 101 of FIG. 1 is formed by forming a part of the lead frames 11 and 21 of the power supply terminal and the ground terminal into a narrow width, and arranging four holes in the center to reduce the cross section. The reduced cross-sections 11h and 21h correspond to this. The cross-sectional area of the cross-sectional reduction portions 11h and 21h is set to a predetermined value (allowable fusing current: several tens of A or more) so that when an overcurrent flows, the cross-sectional reduction portions 11h and 21h melt and break due to heat generated by the overcurrent. ) Is set to In the semiconductor device 101 of FIG. 1, the reduced cross-sections 11h and 21h are formed on both the lead frames 11 and 21 of the power terminal and the ground terminal. Only the reduced section may be formed. Further, in the semiconductor device 101 of FIG. 1, the cross-sectional area of the cross-section reduction portions 11h and 21h is reduced by the width of the lead frame and the hole formed in the center thereof, but only one of the width and the hole is used. To reduce the cross-sectional area. Further, a groove may be used instead of the hole.
[0023]
In the semiconductor device 101 shown in FIG. 1, when excessive stress is applied to the chip capacitor 3 mounted on the lead frames 11 and 21 and the chip capacitor 3 causes a short-circuit failure, the power supply terminal and the ground terminal are short-circuited. Electric current flows. When this overcurrent flows, the cross-sectional reduction portions 11h and 21h connected in series with the chip capacitor 3 are melted and disconnected by the overcurrent. Since the flow of the overcurrent is interrupted by the disconnection, it is possible to avoid a situation in which the chip capacitor 3 generates heat and the mold resin 9 is burned. Therefore, the semiconductor device 101 in FIG. 1 is a semiconductor device in which the possibility of burning of the mold resin 9 is suppressed. As described above, the semiconductor device 101 of FIG. 1 is a small-sized semiconductor device in which the chip capacitor 3 is directly mounted on the lead frame, and has a fail-safe function against an overcurrent caused by a short-circuit failure of the chip capacitor 3. It can be a device.
[0024]
The chip capacitor 3 mounted on the semiconductor device 101 in FIG. 1 is suitable as a capacitor for removing electromagnetic noise. In the semiconductor device 101, harmful electromagnetic noise enters from the power supply for driving the semiconductor device 101 via the lead frame 11. Electromagnetic noise from such a power supply must be removed by inserting a capacitor between the power supply terminal and the ground terminal. Therefore, in the semiconductor device 101 of FIG. 1, the chip capacitor 3 mounted between the power terminal lead frame 11 and the ground terminal lead frame 21 can be used for removing electromagnetic noise. The semiconductor device 101 shown in FIG. 1 has a small chip capacitor 3 mounted directly on a lead frame. Therefore, the size of the semiconductor device 101 is reduced as compared with the case where the capacitor is mounted on a printed circuit board disclosed in Patent Document 1 described in the related art. Can be. In addition, by reducing the size, the wiring distance of the lead frames 11 and 21 from the terminal to the chip capacitor 3 is also reduced. Therefore, the L component of the wiring connected in series to the chip capacitor 3 can also be reduced, and the chip capacitor 4 can be effectively operated as a measure against EMC (Electro Magnetic Compatibility) noise malfunction of the IC chip 4.
[0025]
(Second embodiment)
In the first embodiment, the semiconductor device has been described in which the overcurrent reaction portion that is disconnected when the chip capacitor is short-circuited includes a reduced cross-sectional portion having a reduced cross section in a part of the lead frame. The present embodiment relates to a semiconductor device in which an overcurrent responsive section includes a wire connection section by wire bonding. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 2 is a plan perspective view of the semiconductor device 102 of the present embodiment. The description method of the figure is the same as that described above, and the description thereof is omitted.
[0027]
In the semiconductor device 101 of FIG. 1, the overcurrent reaction portion that is disconnected when the chip capacitor 3 is short-circuited is a semiconductor device including cross-section reduction portions 11 h and 21 h in which a cross-section is reduced in a part of the lead frames 11 and 21. . On the other hand, the semiconductor device 102 of the present embodiment shown in FIG. 2 is different from the semiconductor device 101 of FIG. 1 in that an overcurrent reaction portion having the same function is formed by a wire connection portion by wire bonding.
[0028]
In connecting the chip capacitor 3 between the power supply and the GND in the semiconductor device 102 shown in FIG. 2, not only the lead frame 12 of the power supply terminal and the lead frame 22 of the ground terminal but also the lead frame 12d of the dummy terminal are used. . The chip capacitor 3 is mounted between the lead frame 12d of the dummy terminal and the lead frame 22 of the ground terminal. The lead frame 12 of the power terminal and the lead frame 12d of the dummy terminal are connected by a wire 5h by wire bonding. This wire connection part corresponds to the above-mentioned overcurrent reaction part. In other words, in the semiconductor device 102 of FIG. 2, the cut portion 12 s is formed in a part of the lead frame of the power supply terminal or the ground terminal, and the wire connection portion connecting the cut portion 12 s with the wire 5 h by wire bonding causes an overcurrent. It is a reaction section.
[0029]
An aluminum (Al) wire or a gold (Au) wire is used for the wire 5h shown in FIG. 2, but when an overcurrent flows, a wire having a predetermined diameter is melted and broken by heat generated by the overcurrent. Used. For example, an Al wire having a diameter of 150 μm and a length of 4 mm is blown out in about 1 second when a current of 15 amps flows.
In the semiconductor device 102 of FIG. 2, a wire connection is formed on the power supply terminal side with respect to the chip capacitor 3, but a wire connection may be formed on the ground terminal side with respect to the chip capacitor 3. May be formed on both sides.
[0030]
As described above, by appropriately setting the cross-sectional area of the wire even by the wire by wire bonding, when an overcurrent flows due to a short-circuit failure of the chip capacitor, the wire is melted by the heat generated by the overcurrent and the wire is broken. Can be. Therefore, as shown in FIG. 2, the semiconductor device 102 in which the cut portion 12s of the lead frame is connected by the wire 5h by wire bonding may be a semiconductor device that performs a fail-safe function in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor 3. it can.
[0031]
(Third embodiment)
In the second embodiment, the semiconductor device has been described in which the overcurrent reacting portion that is disconnected when the chip capacitor is short-circuited has a wire connection portion formed by wire bonding. The present embodiment relates to a semiconductor device in which an overcurrent reaction unit includes a chip resistance connection unit. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 3 is a plan perspective view of the semiconductor device 103 of the present embodiment. The description method of the figure is the same as that described above, and the description thereof is omitted.
[0033]
In the semiconductor device 103 of FIG. 3, similarly to the semiconductor device 102 of FIG. 2, when the chip capacitor 3 is connected between the power supply and GND, not only the lead frame 13 of the power terminal and the lead frame 23 of the ground terminal but also the dummy A terminal lead frame 13d is used. In the semiconductor device 102 of FIG. 2, the lead frame 12 serving as a power supply terminal and the lead frame 12d serving as a dummy terminal are connected by a wire 5h, and this serves as an overcurrent reaction section that is disconnected when a short circuit fault occurs in the chip capacitor 3. On the other hand, in the semiconductor device 103 of FIG. 3, the lead frame 13 serving as a power supply terminal and the lead frame 13 serving as a dummy terminal are connected by a chip resistor 6h. Has become. In other words, in the semiconductor device 103 of FIG. 3, the cut portion 13s is formed in a part of the lead frame of the power supply terminal or the ground terminal, and the chip resistor connecting portion connecting the cut portion 13s with the chip resistor 6h forms an overcurrent reaction. Department.
[0034]
As the chip resistor 6h shown in FIG. 3, for example, a chip resistor having a resistance value of almost 0Ω and an absolute maximum rated current capacity of 10 amps (1 second or less) can be used. When an overcurrent of 10 A (1 second or less) flows through the chip resistor, the chip resistor melts due to heat generated by the overcurrent.
In the semiconductor device 103 shown in FIG. 3, the chip resistor connection portion is formed on the power supply terminal side with respect to the chip capacitor 3, but the chip resistor connection portion may be formed on the ground terminal side with respect to the chip capacitor 3. It may be formed on both sides.
[0035]
As described above, even when the chip resistor has a resistance value of almost 0Ω and a predetermined absolute maximum rated current capacity, the chip resistor is connected when an overcurrent flows due to a short-circuit failure of the chip capacitor. The part can be disconnected. Therefore, as shown in FIG. 3, the semiconductor device 103 in which the cut portion 13 s of the lead frame is connected by the chip resistor 6 h can also be a small semiconductor device that performs a fail-safe function when a short circuit fault occurs in the chip capacitor 3. it can.
[0036]
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the semiconductor device in which the overcurrent reaction portion that is disconnected when the chip capacitor is short-circuited has been described. The present embodiment relates to a semiconductor device in which two or more chip capacitors are mounted on a lead frame so as to be connected in series. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0037]
FIG. 4 is a plan perspective view of the semiconductor device 104 of the present embodiment. The description method of the figure is the same as that described above, and the description thereof is omitted.
[0038]
In the semiconductor device 104 of FIG. 4, similarly to the semiconductor devices 102 and 103 of FIGS. 2 and 3, when the chip capacitor 3 is connected between the power supply and GND, only the lead frame 14 of the power terminal and the lead frame 24 of the ground terminal are provided. Instead, a lead frame 14d of a dummy terminal is used. In the semiconductor devices 101 to 103 of FIGS. 1 to 3 described above, an overcurrent reaction section is provided in series with the chip capacitor 3 between the power supply terminal and the ground terminal, and when an overcurrent flows due to a short circuit failure of the chip capacitor 3. In this case, the overcurrent reaction section was disconnected. On the other hand, in the semiconductor device 104 of FIG. 4, two chip capacitors 3, 3h having the same function between the power supply terminal and the ground terminal are mounted on the lead frames 14, 14d, 24 in series. For this reason, even if one of the chip capacitors 3 and 3h causes a short-circuit failure, if the other chip capacitors are normal, no short-circuit current flows between the power supply terminal and the ground terminal. . Further, if the voltage applied to both ends of the normal chip capacitor is equal to or lower than the withstand voltage, the remaining normal capacitor does not break down. Therefore, in the semiconductor device 104 of FIG. 4, the probability that the chip capacitor generates heat due to the overcurrent and the mold resin is burned is reduced as compared with the case where one chip capacitor is mounted between the power supply terminal and the ground terminal. I have. As described above, the semiconductor device 104 in FIG. 4 is a small-sized semiconductor device in which a chip capacitor is directly mounted on a lead frame, and has a fail-safe function in the event of a short-circuit failure of the chip capacitor. Although two chip capacitors are connected in series in the semiconductor device 104 of FIG. 4, three or more chip capacitors may be connected in series. As the number of chip capacitors connected in series is increased, the fail-safe function of the semiconductor device is enhanced.
[0039]
(Fifth embodiment)
The semiconductor devices of the first to third embodiments are semiconductor devices having a fail-safe function by forming an overcurrent reaction section against a short-circuit failure of a chip capacitor. The semiconductor device of the fourth embodiment is a semiconductor device having a fail-safe function by connecting two or more chip capacitors in series. The present embodiment relates to a semiconductor device formed by molding a resin thinner than other portions around a chip capacitor. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 5 shows a semiconductor device 105 of the present embodiment. 5A is a perspective plan view of the semiconductor device 105, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along a dashed line AA in FIG. 5A.
[0041]
The semiconductor device 105 shown in FIGS. 5A and 5B is similar to the conventional semiconductor device 100 shown in FIG. 6 with respect to mounting of a chip capacitor on a lead frame. On the other hand, in the semiconductor device 105 of FIGS. 5A and 5B, as shown by an arrow 9h, the point that the resin 9 is molded thinner than the other parts around the chip capacitor 3 is shown in FIG. Is different from the semiconductor device 100 of FIG.
[0042]
In the semiconductor device 105 shown in FIGS. 5A and 5B, the periphery of the chip capacitor 3 is molded thinner than the others, so that when a short-circuit failure occurs in the chip capacitor 3 and an overcurrent flows, the molding resin is removed. Spread of the burnout to the surroundings is suppressed. Therefore, the semiconductor device 105 shown in FIGS. 5A and 5B can be a semiconductor device having a fail-safe function in which the burning of the mold resin is prevented from spreading to the periphery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
5A is a plan view perspective view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along a dashed line AA of FIG.
FIG. 6 is a plan perspective view of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1,2,11 to 14,12d to 14d, 21 to 24 Lead frame 11h, 21h Reduced section (overcurrent reaction section)
12s-14s Cutting part 3,3h Chip capacitor 4 IC chip 5,5h Wire 6h Chip resistor 8 Heat sink 9 Resin 9h Thinly molded resin part 100-105 Semiconductor device

Claims (7)

電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置において、
前記電源端子と接地端子の間で、前記チップコンデンサと直列に過電流反応部が設けられ、チップコンデンサのショート故障によって過電流が流れた際に、前記過電流反応部が断線されることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a chip capacitor mounted between a lead frame of a power terminal and a lead frame of a ground terminal, wherein the chip capacitor is molded with resin.
An overcurrent reaction unit is provided between the power supply terminal and the ground terminal in series with the chip capacitor, and the overcurrent reaction unit is disconnected when an overcurrent flows due to a short-circuit failure of the chip capacitor. Semiconductor device. 前記過電流反応部が、前記電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において断面を小さくした断面縮小部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the overcurrent reaction section is a cross-section reduction section in which a cross-section is reduced in a part of a lead frame of the power terminal or the ground terminal. 3. 前記過電流反応部が、前記電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において切断部が形成され、当該切断部がワイヤボンディングによるワイヤで接続されたワイヤ接続部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。The said overcurrent reaction part is a wire connection part in which a cut part is formed in a part of the lead frame of the power supply terminal or the ground terminal, and the cut part is connected by a wire by wire bonding. 2. The semiconductor device according to 1. 前記過電流反応部が、前記電源端子もしくは接地端子のリードフレームの一部において切断部が形成され、当該切断部がチップ抵抗により接続されたチップ抵抗接続部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。2. The overcurrent reaction unit, wherein a cut portion is formed in a part of a lead frame of the power terminal or the ground terminal, and the cut portion is a chip resistor connection portion connected by a chip resistor. 3. 3. The semiconductor device according to claim 1. 電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置において、
前記チップコンデンサを２個以上とし、各チップコンデンサが直列接続となるようにリードフレーム上に搭載されることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a chip capacitor mounted between a lead frame of a power terminal and a lead frame of a ground terminal, wherein the chip capacitor is molded with resin.
A semiconductor device comprising two or more chip capacitors and mounted on a lead frame such that each chip capacitor is connected in series. 電源端子のリードフレームと接地端子のリードフレームの間に搭載されるチップコンデンサを備え、当該チップコンデンサが樹脂によってモールドされる半導体装置において、
前記チップコンデンサの周囲おいて、前記樹脂を他の部分より薄くモールドしてなることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a chip capacitor mounted between a lead frame of a power terminal and a lead frame of a ground terminal, wherein the chip capacitor is molded with resin.
A semiconductor device, wherein the resin is molded thinner around the chip capacitor than other portions. 前記チップコンデンサが、電磁ノイズ除去に用いられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the chip capacitor is used for removing electromagnetic noise.
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