JP2006100726A

JP2006100726A - Semiconductor device

Info

Publication number: JP2006100726A
Application number: JP2004287669A
Authority: JP
Inventors: Koichi Akagawa; 宏一赤川; Toshiaki Nagase; 俊昭長瀬; Hiroyuki Onishi; 宏幸大西; Jun Ishikawa; 純石川
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can prevent gel from reaching an outer part of an electrode. <P>SOLUTION: When silicone gel 19 is injected into a case 11, the gel 19 tends to rise along an inner angle part 23 of the case 11 due to its surface tension, because the gel 19 is a liquid before set. However, since a creeping preventing member 18 is formed on the inner side wall of the case 11 having an electrode 14 inserted therein, the rising of the gel 19 is stopped on the way of the vertical surface 20 of the wicking preventing member 18, or the rising is stopped at the outer angle part 22 of the creeping preventing member 18 even when the gel goes up to an upper end of the inner angle part 23. As a result, the gel is prevented from reaching an outer part 16 of the electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、半導体装置に係り、特にケース内にシリコーンゲル等が充填される封止型の半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a sealed semiconductor device in which a case is filled with silicone gel or the like.

例えば、特許文献１に開示されているような半導体装置では、ベース基板の上に半導体素子等が実装されてケース内に収容されると共に、電極がケースの内部から外部へ引き出されて内部電極部及び外部電極部を形成している。ケース内の内部電極部と半導体素子との間をボンディングワイヤにより接続した後に、ケース内にシリコーンゲルを注入して硬化させることにより内部の素子等を保護している。 For example, in a semiconductor device as disclosed in Patent Document 1, a semiconductor element or the like is mounted on a base substrate and accommodated in a case, and an electrode is drawn out from the inside of the case to the internal electrode portion. And the external electrode part is formed. After the internal electrode portion in the case and the semiconductor element are connected by a bonding wire, the internal element and the like are protected by injecting and curing silicone gel into the case.

特開２００１−５３２２２号公報JP 2001-53222 A

しかしながら、上述のような封止型の半導体装置において、例えば図４に示されるように、ケース１の内部にゲル２がはい上がる経路となりうる内角部分が多く形成されていると、硬化前のゲル２が実線矢印で示されるように内角部分をつたってはい上がり、ケース１の外部へ引き出された電極３の外部電極部４にまで到達して付着してしまうことがある。このようにゲル２が外部電極部４に付着すると、ゲル２は絶縁体であるため、外部電極部４とこの外部電極部４に接続される外部端子との間の電気抵抗が増加して接続不良等を生じるおそれがある。
また、例えば図５に示される半導体装置のように、複数の電極３１及び３２が互いに近接して配置され、外部電極部３１ａ及び３２ａ付近にゲル３３がはい上がる経路となりうる内角部分が多く形成されていると、硬化前のゲル３３が実線矢印及び破線矢印で示されるように内角部分をつたってはい上がり、外部電極部３１ａ及び３２ａへ到達するおそれがある。
これに対し、上述のような内角部分を湾曲状にしてゲル２及び３３のはい上がりを抑制することも考えられるが、それでは不十分であり、依然としてゲル２及び３３がはい上がって外部電極部４及び３１ａ及び３２ａへ到達するおそれがある。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、ゲルが外部電極部へ到達することを防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。 However, in the sealed semiconductor device as described above, for example, as shown in FIG. 4, if a large number of inner corner portions that can be a path for the gel 2 to rise up are formed inside the case 1, the gel before curing is formed. As indicated by a solid arrow, 2 rises through the inner corner portion and may reach and adhere to the external electrode portion 4 of the electrode 3 drawn out of the case 1. When the gel 2 adheres to the external electrode portion 4 in this way, the gel 2 is an insulator, so that the electrical resistance between the external electrode portion 4 and the external terminal connected to the external electrode portion 4 increases and is connected. There is a risk of defects.
In addition, as in the semiconductor device shown in FIG. 5, for example, a plurality of electrodes 31 and 32 are arranged close to each other, and a large number of inner corner portions that can be a path for the gel 33 to rise are formed in the vicinity of the external electrode portions 31a and 32a. If this is the case, the gel 33 before curing may climb over the inner corner as indicated by the solid and broken arrows, and reach the external electrode portions 31a and 32a.
On the other hand, it is conceivable to suppress the rising of the gels 2 and 33 by making the inner corner portion as described above curved, but this is not sufficient, and the gels 2 and 33 still rise and the external electrode portion 4 And 31a and 32a may be reached.
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing the gel from reaching the external electrode portion.

この発明に係る半導体装置は、ベース基板の上に半導体素子を配置してケース内に収容すると共に電極をケースの内部から外部へ引き出して外部電極部を形成し、このケース内に絶縁性を有する液状の封止材が注入されて硬化される半導体装置において、電極の外部電極部付近に、硬化前の封止材がケース内の内角部分を介してはい上がる経路が外部電極部にまで至らないようにその経路を遮断する形状のはい上がり防止部が配置されているものである。 In the semiconductor device according to the present invention, a semiconductor element is disposed on a base substrate and accommodated in a case, and an electrode is drawn out from the inside of the case to form an external electrode portion, and the case has insulation. In a semiconductor device in which a liquid sealing material is injected and cured, the path where the sealing material before curing rises through the inner corner portion in the case does not reach the external electrode portion in the vicinity of the external electrode portion of the electrode. Thus, the rising prevention part having a shape for blocking the path is arranged.

ケースの内部に封止材を注入すると、この封止材は硬化前は液状であるため、表面張力によりケースの内角部分をつたってはい上がろうとする。しかし、電極の外部電極付近にはい上がり防止部が形成されており、このはい上がり防止部により硬化前の封止材がケース内の内角部分を介してはい上がる経路が外部電極部にまで至らないように遮断されているため、ゲルのはい上がりは、はい上がり防止部で停止され、これによりゲルが外部電極部にまで到達することが防止される。
ここで、内角部分とは、２つ以上の平面が交差することにより水平方向、鉛直方向あるいは斜め方向に延在する凹部を意味している。 When a sealing material is injected into the case, the sealing material is in a liquid state before being cured, so that it tends to cross the inner corner portion of the case by surface tension. However, an anti-roll-up portion is formed in the vicinity of the external electrode of the electrode, and the path through which the sealing material before curing rises through the inner corner portion in the case does not reach the external electrode portion. Therefore, the rising of the gel is stopped at the rising preventing portion, thereby preventing the gel from reaching the external electrode portion.
Here, the inner corner portion means a concave portion that extends in the horizontal direction, the vertical direction, or the oblique direction by crossing two or more planes.

はい上がり防止部は鉛直面及び外角部分を有し、これら鉛直面や外角部分により封止材のはい上がりを遮断することができる。
また、はい上がり防止部をケースに一体に形成すれば、一度に作製することができるため好ましい。また、はい上がり防止部をケースとは別の部材から形成してケースに取り付けることもでき、その場合、はい上がり防止部を既存の半導体装置等にも適用してゲルの外部電極部への到達を防止することができる。
また、はい上がり防止部は樹脂から形成されることが好ましい。 The rising prevention portion has a vertical surface and an outer corner portion, and the vertical surface and the outer corner portion can block the rising of the sealing material.
In addition, it is preferable to form the rising prevention portion integrally with the case because it can be manufactured at a time. In addition, it is possible to form the rise prevention part from a member different from the case and attach it to the case. In that case, the rise prevention part can also be applied to existing semiconductor devices to reach the external electrode part of the gel. Can be prevented.
Moreover, it is preferable that the rising prevention part is formed from resin.

この発明によれば、ゲルが外部電極部へ到達することを防止することができる半導体装置を実現することができる。 According to the present invention, a semiconductor device that can prevent the gel from reaching the external electrode portion can be realized.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る半導体装置の斜視図を示す。この半導体装置は半導体パワーモジュール等として用いられるものであり。樹脂等からなるケース１１の内部に、複数の半導体素子１２を搭載したベース基板１３が収容されている。また、ケース１１の側壁に断面Ｌ字状の電極１４がインサート成形されており、電極１４はケース１１の内部に位置する内部電極部１５及びケース１の外部に引き出された外部電極部１６を有している。この電極１４の内部電極部１５と各半導体素子１２の表面の電極とはボンディングワイヤ１７を介して接続されている。また、ケース１１には、電極１４がインサート成形されている側壁の内面に、ケース１１の側壁と同じ高さを有する段差状のはい上がり防止部１８が形成されている。さらに、ケース１１の内部には、このケース１１内に収容された素子等を保護するための封止材として、シリコーンゲル１９が所定の液面位置まで注入されて硬化されている。なお、電極１４の外部電極部１６は、図示されない外部端子に接続されるように構成されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. This semiconductor device is used as a semiconductor power module or the like. A base substrate 13 on which a plurality of semiconductor elements 12 are mounted is accommodated in a case 11 made of resin or the like. An electrode 14 having an L-shaped cross section is insert-molded on the side wall of the case 11, and the electrode 14 has an internal electrode portion 15 positioned inside the case 11 and an external electrode portion 16 drawn out of the case 1. is doing. The internal electrode portion 15 of the electrode 14 and the electrode on the surface of each semiconductor element 12 are connected via a bonding wire 17. Further, the case 11 is formed with a stepped up preventing portion 18 having the same height as the side wall of the case 11 on the inner surface of the side wall on which the electrode 14 is insert-molded. Further, a silicone gel 19 is injected into the case 11 as a sealing material for protecting the elements and the like housed in the case 11 and cured to a predetermined liquid level position. The external electrode portion 16 of the electrode 14 is configured to be connected to an external terminal (not shown).

図２に示されるように、ケース１１の側壁内面に設けられたはい上がり防止部１８は、硬化前のゲル１９が表面張力により外部電極部１６にまではい上がることを防止するためのものである。このはい上がり防止部１８は、ケース１１の側壁と同じ高さまで延在する鉛直面２０と、この鉛直面２０に垂直に交差する平坦面２１と、これら鉛直面２０及び平坦面２１の間に形成される外角部分２２とを有している。なお、平坦面２１は所定の幅ｄを有しており、これにより外角部分２２と外部電極部１６とは所定の間隔ｄだけ互いに離間している。 As shown in FIG. 2, the rising prevention portion 18 provided on the inner surface of the side wall of the case 11 is for preventing the gel 19 before curing from rising to the external electrode portion 16 due to surface tension. . The rising prevention portion 18 is formed between a vertical surface 20 extending to the same height as the side wall of the case 11, a flat surface 21 perpendicular to the vertical surface 20, and the vertical surface 20 and the flat surface 21. The outer corner portion 22 is provided. The flat surface 21 has a predetermined width d, whereby the outer corner portion 22 and the external electrode portion 16 are separated from each other by a predetermined distance d.

ここで、はい上がり防止部１８に隣接する側壁の内面と、はい上がり防止部１８の鉛直面２０との間には、硬化前のゲル１９がはい上がる経路となりうる内角部分２３が形成されているが、内角部分２３と外部電極部１６との間には、はい上がり防止部１８の鉛直面２０、外角部分２２及び平坦面２１が位置しており、ゲル１９がはい上がる経路となりうる内角部分が形成されていない。すなわち、ゲル１９のはい上がり経路は、はい上がり防止部１８で遮断されて外部電極部１６にまで至らないように構成されている。 Here, between the inner surface of the side wall adjacent to the rising prevention portion 18 and the vertical surface 20 of the rising prevention portion 18, an inner corner portion 23 that can be a path for the gel 19 before hardening to rise is formed. However, the vertical surface 20, the outer corner portion 22, and the flat surface 21 of the rising prevention portion 18 are located between the inner corner portion 23 and the external electrode portion 16, and there is an inner corner portion that can be a path for the gel 19 to rise. Not formed. That is, the rising path of the gel 19 is configured to be blocked by the rising preventing portion 18 and not reach the external electrode portion 16.

次に、この発明の実施の形態１に係る半導体装置の作用について説明する。ケース１１の内部にシリコーンゲル１９を注入すると、このゲル１９は硬化前は液状であるため、表面張力により図２に実線矢印で示されるようにケース１１の内角部分２３をつたってはい上がろうとする。しかし、電極１４がインサート成形されているケース１１の側壁内面には、はい上がり防止部１８が形成されているため、ゲル１９のはい上がりは、はい上がり防止部１８の鉛直面２０の途中で停止する、或いは内角部分２３の上端まで進行しても、はい上がり防止部１８の外角部分２２で停止され、これによりゲル１９が外部電極部１６にまで到達することが防止される。従って、外部電極部１６にゲル１９が付着して外部電極部１６と外部端子とが接続不良になることを防止することができる。
また、はい上がり防止部１８の平坦面２１により外角部分２２と外部電極部１６とが所定の間隔ｄだけ離間しているため、この平坦面２１によりゲル１９の外部電極部１６への到達を確実に防止することができる。 Next, the operation of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. When the silicone gel 19 is injected into the inside of the case 11, the gel 19 is in a liquid state before being cured, so that the surface tension causes the internal corner portion 23 of the case 11 to rise up as shown by the solid arrow in FIG. 2. To do. However, since the rising prevention portion 18 is formed on the inner surface of the side wall of the case 11 in which the electrode 14 is insert-molded, the rising of the gel 19 stops in the middle of the vertical surface 20 of the rising prevention portion 18. However, even if it proceeds to the upper end of the inner corner portion 23, it is stopped at the outer corner portion 22 of the rising prevention portion 18, thereby preventing the gel 19 from reaching the external electrode portion 16. Therefore, it is possible to prevent the gel 19 from adhering to the external electrode portion 16 and causing the connection failure between the external electrode portion 16 and the external terminal.
Further, since the outer corner portion 22 and the external electrode portion 16 are separated by a predetermined distance d by the flat surface 21 of the rising prevention portion 18, the flat surface 21 ensures that the gel 19 reaches the external electrode portion 16. Can be prevented.

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る半導体装置は、図５に示したような電極３１及び３２を有する半導体装置に対し、図３に示されるように、電極３１及び３２がインサート成形されているケース３４の側壁にそれぞれ第１及び第２のはい上がり防止部３５及び３６を形成したものである。第１のはい上がり防止部３５は、実線矢印で示されるようなゲル３３のはい上がり経路Ａが外部電極部３１ａへ至らないように遮断するための鉛直面３７及び３８と外角部分３９とを有している。また、第２のはい上がり防止部３６は、破線矢印で示されるようなゲル３３のはい上がり経路Ｂが外部電極部３２ａへ至らないように遮断するための鉛直面４０及び外角部分４１を有している。すなわち、第１及び第２のはい上がり防止部３５及び３６により、ケース３４内の内角部分をつたってはい上がるゲル３３の進行が停止され、これによりゲル３３が外部電極部３１ａ及び３２ａにまで到達することが防止される。 Embodiment 2. FIG.
The semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is a case where the electrodes 31 and 32 are insert-molded as shown in FIG. 3 with respect to the semiconductor device having the electrodes 31 and 32 as shown in FIG. The first and second rising prevention portions 35 and 36 are formed on the side wall 34, respectively. The first rising prevention portion 35 has vertical surfaces 37 and 38 and an outer corner portion 39 for blocking the rising path A of the gel 33 as shown by the solid arrow so as not to reach the external electrode portion 31a. is doing. Further, the second rising prevention portion 36 has a vertical surface 40 and an outer corner portion 41 for blocking the rising path B of the gel 33 as shown by the broken arrow so as not to reach the external electrode portion 32a. ing. That is, the progress of the gel 33 that rises through the inner corner portion in the case 34 is stopped by the first and second rise prevention portions 35 and 36, whereby the gel 33 reaches the external electrode portions 31 a and 32 a. Is prevented.

なお、上述の実施の形態１及び２において、はい上がり防止部１８及び３５及び３６は、ケース１１及び３４の側壁の一部としてケース１１及び３４に一体に形成されていたが、その代わりに、はい上がり防止部をケースとは別の部材から形成し、この部材をケースに取り付けるようにしても、上述の実施の形態１及び２と同様に、ゲルの外部電極部への到達を防止することができる。 In the first and second embodiments described above, the rising prevention portions 18, 35, and 36 are integrally formed with the cases 11 and 34 as part of the side walls of the cases 11 and 34, but instead, Even if the rising prevention portion is formed from a member different from the case and this member is attached to the case, the gel can be prevented from reaching the external electrode portion as in the first and second embodiments. Can do.

このとき、はい上がり防止部はケースと同様の樹脂や、その他各種の絶縁物から形成することができる。また、はい上がり防止部は、ケースに取り付けられることにより硬化前のゲルがケース内の内角部分を介してはい上がる経路が外部電極部にまで至らないようにその経路を遮断することができれば、どのような形状を有するものでもよい。なお、はい上がり防止部は、ケースの代わりに電極やカバーなどに取り付けられてもよい。
また、ケースとは別の部材からなるはい上がり防止部を用いる場合には、既存の半導体装置のケースにはい上がり防止部を取り付けることにより、ゲルの外部電極部への到達を容易に防止することができる。 At this time, the rising prevention portion can be formed of the same resin as the case or other various insulators. In addition, the rising prevention part can be attached to the case so that the path before the gel before curing through the inner corner part in the case can be blocked so that the path does not reach the external electrode part. It may have such a shape. Note that the rising prevention portion may be attached to an electrode, a cover, or the like instead of the case.
In addition, when using an anti-climbing part made of a member different from the case, it is possible to easily prevent the gel from reaching the external electrode part by attaching the anti-climbing part to the case of the existing semiconductor device. Can do.

また、上述の実施の形態１及び２では、柔軟性を有し且つ装置の振動吸収に優れたシリコーンゲル１９及び３３を封止材として使用したが、その代わりに、エポキシ樹脂等を封止材として使用しても、この封止材の外部電極へのはい上がりがはい上がり防止部により防止され、実施の形態１及び２と同様の効果が得られる。 In the first and second embodiments described above, the silicone gels 19 and 33 having flexibility and excellent vibration absorption of the apparatus are used as the sealing material. Instead, an epoxy resin or the like is used as the sealing material. Even if it is used, the rise of the sealing material to the external electrode is prevented by the rise prevention portion, and the same effect as in the first and second embodiments can be obtained.

この発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. 実施の形態１における電極近傍の構造を示す部分斜視図である。3 is a partial perspective view showing a structure in the vicinity of an electrode in Embodiment 1. FIG. 実施の形態２における電極付近の構造を示す部分斜視図である。FIG. 9 is a partial perspective view showing a structure near an electrode in a second embodiment. 従来の半導体装置における電極付近の構造を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the structure of the electrode vicinity in the conventional semiconductor device. 従来の他の半導体装置における電極近傍の構造を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the structure of the electrode vicinity in the other conventional semiconductor device.

Explanation of symbols

１１，３４ケース、１２半導体素子、１３ベース基板、１４，３１，３２電極、１５内部電極部、１６，３１ａ，３２ａ外部電極部、１７ボンディングワイヤ、１８，３５，３６はい上がり防止部、１９，３３シリコーンゲル、２０，３７，３８，４０鉛直面、２１平坦面、２２，３９，４１外角部分、２３内角部分。 11, 34 Case, 12 Semiconductor element, 13 Base substrate, 14, 31, 32 electrode, 15 Internal electrode part, 16, 31a, 32a External electrode part, 17 Bonding wire, 18, 35, 36 Lifting prevention part, 19, 33 silicone gel, 20, 37, 38, 40 vertical surface, 21 flat surface, 22, 39, 41 outer corner portion, 23 inner corner portion.

Claims

A semiconductor element is arranged on the base substrate and accommodated in the case, and the electrode is drawn out from the inside of the case to form an external electrode portion, and an insulating liquid sealing material is injected into the case. In a semiconductor device to be cured,
A rising prevention part with a shape that blocks the path through which the sealing material before curing rises through the inner corner of the case does not reach the external electrode part is located near the external electrode part. A semiconductor device characterized by the above.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the rising prevention portion has a vertical surface and an outer corner portion for blocking the rising of the sealing material.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the rising prevention portion is formed integrally with the case.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the rising prevention portion is made of a member different from the case and is attached to the case.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the rising prevention portion is made of a resin.