JP2007329159A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配線基板11の表面上に形成された基板割れ検出用配線パターン21は、配線基板11と同程度の脆さの材料から成る。そのため、配線基板11に亀裂11bが生じて割れると、配線基板11の亀裂11bと交差する基板割れ検出用配線パターン21の部分にも亀裂21cが生じ、その亀裂21cによって基板割れ検出用配線パターン21が切断される。モールドパッケージ23の形成後、各検出用端子22a,22bに検出装置24を接続し、検出装置24を用いて基板割れ検出用配線パターン21の電気抵抗を測定する。検出装置24は、基板割れ検出用配線パターン21の電気抵抗に基づいて、基板割れ検出用配線パターン21が切断されているかどうか(すなわち、配線基板11が割れているかどうか)を検出する。
【選択図】 図1
Description
そして、配線基板およびヒートシンクを合成樹脂材料で封止してモールドパッケージを形成する際には、配線基板およびヒートシンクを射出成形用金型内にセットした状態で、加熱溶融した合成樹脂材料を射出成形用金型内に充填する。
尚、図6では、ヒートシンク101と配線基板102を接着する接着剤の図示は省略してある。
すると、ヒートシンク101の反った部分101aに接着された配線基板102の部分102aに応力が集中するため、配線基板102が脆い材料(例えば、セラミックなど)で形成されている場合には、その部分102aに亀裂102bが生じて配線基板102が割れてしまうおそれがある。
ところが、配線基板102の亀裂102bは、モールドパッケージ103の形成後にはモールドパッケージ103内に隠れてしまうため、目視検査することができない。
そこで、近年、モールドパッケージ103の形成後に配線基板102が割れているかどうかを簡単かつ高精度に検査することが要求されている。
配線基板(11)がヒートシンク(20)の一面上に搭載され、ヒートシンクの一面と配線基板の一面とが接着固定され、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ(23)内に配線基板およびヒートシンクが封止され、ヒートシンクの他面がモールドパッケージから露出した樹脂封止型構造の半導体装置(10,30,40)であって、
前記配線基板の両面のうち少なくともいずれか一方の面上に形成された基板割れ検出用配線パターン(21,31,41)を備え、
前記基板割れ検出用配線パターンは導電性を有し、
前記基板割れ検出用配線パターンが形成されている前記配線基板の面上に亀裂(11b)が生じて前記配線基板が割れると、その配線基板の亀裂と交差する前記基板割れ検出用配線パターンの部分にも亀裂(21c)が生じ、その亀裂によって前記基板割れ検出用配線パターンが切断されることを技術的特徴とする。
請求項1に記載の半導体装置において、
前記基板割れ検出用配線パターン(21,31,41)は、前記配線基板(11)の周縁に沿って外周を囲むように配置されていることを技術的特徴とする。
請求項1に記載の半導体装置において、
前記基板割れ検出用配線パターン(21,31,41)は、
前記配線基板(11)の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分(α)と、
その第1部分の内側にてループ状に配置されると共に当該第1部分に接続された第2部分(β,βa,βb)とを備えたことを技術的特徴とする。
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記配線基板は多層構造であり、
前記配線基板の両面のうち少なくともいずれか一方の面上に形成された前記基板割れ検出用配線パターンに加え、
前記配線基板の中間層にも基板割れ検出用配線パターンが形成されていることを技術的特徴とする。
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置(10)において、
前記基板割れ検出用配線パターン(21)の両端部(21a,21b)にそれぞれ接続されると共に、前記モールドパッケージ(23)の外部に突出した検出用端子(22a,22b)を備えたことを技術的特徴とする。
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置(30,40)において、
前記配線基板(11)に搭載されると共に、前記基板割れ検出用配線パターンの両端部に接続された検出回路(16)を備え、
前記検出回路は、前記基板割れ検出用配線パターン(31,41)の電気抵抗を測定し、その電気抵抗に基づいて、前記基板割れ検出用配線パターンが切断されているかどうか検出することにより、前記配線基板が割れているかどうかを検出し、前記配線基板の割れを検出した場合には、その旨を示すデータ信号を半導体装置(30,40)の外部へ出力すると共に、半導体装置の回路動作を停止させることを技術的特徴とする。
基板割れ検出用配線パターン(21,31,41)が形成されている配線基板(11)の面上に亀裂(11b)が生じて配線基板が割れると、その配線基板の亀裂と交差する基板割れ検出用配線パターンの部分にも亀裂(21c)が生じ、その亀裂によって基板割れ検出用配線パターンが切断される。
ところが、配線基板の亀裂は、モールドパッケージ(23)の形成後にはモールドパッケージ内に隠れてしまうため、目視検査することができない。
尚、基板割れ検出用配線パターンは、電気抵抗が十分に低く且つ配線基板と同程度の脆さの適宜な材料によって形成すればよく、そのような材料として、例えば、各種導電性ペーストを用いた印刷抵抗体などがある。
しかし、配線基板の一面上(裏面上)にも基板割れ検出用配線パターン(41)を形成しておけば、配線基板の一面側(裏面側)に亀裂が生じると、その亀裂と交差する配線基板の一面側の基板割れ検出用配線パターンの部分にも亀裂が生じ、その亀裂によって当該基板割れ検出用配線パターンが切断される。
配線基板(11)に生じる亀裂の大部分は、亀裂の一端部が配線基板の周縁にかかるように発生する。
請求項2の発明では、基板割れ検出用配線パターン(21)が配線基板の周縁に沿って外周を囲むように配置されているため、配線基板に生じる亀裂の大部分により、基板割れ検出用配線パターンに亀裂が生じて切断されるといえる。
従って、請求項2の発明によれば、配線基板の割れを高精度に検出できる。
請求項3の発明では、基板割れ検出用配線パターン(21,31,41)が、配線基板(11)の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分(α)と、その第1部分の内側にてループ状に配置されると共に当該第1部分に接続された第2部分(β,βa,βb)とを備えている。
従って、基板割れ検出用配線パターンに第1部分を設ければ、配線基板の割れを高精度に検出できる。
従って、基板割れ検出用配線パターンに第2部分を設ければ、配線基板の割れの検出精度を高めることができる。
そして、基板割れ検出用配線パターンに設けた第2部分の個数を増やすほど、配線基板の割れを高精度に検出精度できる。
請求項4の発明では、配線基板は多層構造であり、配線基板の中間層にも基板割れ検出用配線パターンが形成されている。
従って、請求項4の発明によれば、配線基板(11)の両面のうち少なくともいずれか一方の面上に形成された基板割れ検出用配線パターン(21,31,41)の電気抵抗に基づいた配線基板の表面側または裏面側の亀裂の検出結果と、配線基板の中間層に形成された基板割れ検出用配線パターンの電気抵抗に基づいた当該中間層の亀裂の検出結果との論理和をとることにより、中間層に基板割れ検出用配線パターンを設けない場合に比べて、更に高精度に配線基板の割れを検出できる。
請求項5の発明では、基板割れ検出用配線パターン(21)の両端部(21a,21b)にそれぞれ接続されると共に、モールドパッケージ(23)の外部に突出した検出用端子(22a,22b)を備えている。
そのため、配線基板の割れを検査する際には、モールドパッケージの形成後に各検出用端子に検出装置を接続し、その検出装置を用いて基板割れ検出用配線パターンの電気抵抗を測定すればよい。
請求項6の発明では、配線基板(11)に搭載されると共に、基板割れ検出用配線パターンの両端部に接続された検出回路(16)を備えている。
そして、検出回路は、基板割れ検出用配線パターン(31,41)の電気抵抗を測定し、その電気抵抗に基づいて、基板割れ検出用配線パターンが切断されているかどうか検出することにより、配線基板が割れているかどうかを検出し、配線基板の割れを検出した場合には、その旨を示すデータ信号を半導体装置(30,40)の外部へ出力すると共に、半導体装置の回路動作を停止させる。
また、請求項6の発明では、検出回路(16)が配線基板(11)の割れを検出した場合に半導体装置(30,40)の回路動作を停止させることでダイアグ機能としての効果も期待できる。
図1は、第1実施形態の半導体装置10の内部透視斜視図である。
図2は、半導体装置10の縦断面図であり、図1に示すX−X線断面図である。
半導体装置10は、配線基板11、リードフレーム12、ボンディングワイヤ13〜15、制御用IC(Integrated Circuit)16,17、実装部品18、接着剤層19、ヒートシンク20、基板割れ検出用配線パターン21、検出用端子22a,22b、モールドパッケージ23などから構成されている。
配線基板11にはリードフレーム12が接続されている。
配線基板11の表面(上面)上に形成された配線パターン(図示略)とリードフレーム12とは、ワイヤボンディング法によりボンディングワイヤ13を介して電気的に接続されている。
制御用IC16,17と配線基板11の表面上に形成された配線パターンとは、ワイヤボンディング法によりボンディングワイヤ14を介して電気的に接続されている。
各実装部品18は抵抗やコンデンサなどの電子部品から成り、実装部品18と配線基板11の表面上に形成された配線パターンとは、ハンダや導電性接着剤を用いて電気的に接続されている。
そして、配線基板11の表面上に配置された各部品(ボンディングワイヤ13,14、制御用IC16,17、実装部品18)によって混成集積回路が構成されている。
接着剤層19を形成する接着剤は、電気絶縁性を有し且つ熱伝導性に優れた合成樹脂材料(例えば、シリコンゴムなど)から成る。
ヒートシンク20は、比熱が小さく放熱性に優れた材料(例えば、各種金属など)から成る。
線状の基板割れ検出用配線パターン21は、配線基板11の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分αと、第1部分αの内側にて制御用IC16を囲むようにループ状に配置されると共に第1部分αに接続された第2部分βとから構成されている。
基板割れ検出用配線パターン21は、電気抵抗が十分に低く且つ配線基板11と同程度の脆さの適宜な材料から成り、そのような材料として、例えば、各種導電性ペーストを用いた印刷抵抗体などがある。
各検出用端子22a,22bと基板割れ検出用配線パターン21の両端部21a,21bとはそれぞれ、ワイヤボンディング法によりボンディングワイヤ15を介して電気的に接続されている。
このとき、ヒートシンク20に反りが生じていると、射出成形用金型内に充填される合成樹脂材料の注入圧力が応力となり、その応力が配線基板11に印加される。
ここで、配線基板11の表面上に形成された基板割れ検出用配線パターン21は、配線基板11と同程度の脆さの材料から成る。
そのため、配線基板11に亀裂11bが生じて割れると、配線基板11の亀裂11bと交差する基板割れ検出用配線パターン21の部分にも亀裂21cが生じ、その亀裂21cによって基板割れ検出用配線パターン21が切断される。
ところが、配線基板11の亀裂11bは、モールドパッケージ23の形成後にはモールドパッケージ23内に隠れてしまうため、目視検査することができない。
配線基板11の割れを検査するには、モールドパッケージ23の形成後、各検出用端子22a,22bに検出装置24を接続し、検出装置24を用いて基板割れ検出用配線パターン21の電気抵抗を測定する。
尚、各検出用端子22a,22bはそれぞれボンディングワイヤ15を介して基板割れ検出用配線パターン21の両端部21a,21bに接続されているため、各検出用端子22a,22b間の電気抵抗を測定することにより、基板割れ検出用配線パターン21の両端部21a,21b間の電気抵抗を検出できる。
従って、第2部分βに亀裂21dが生じている場合でも、第1部分αに亀裂21cが生じている場合と同様に、基板割れ検出用配線パターン21の電気抵抗に基づいて、基板割れ検出用配線パターン21が切断されているかどうか(すなわち、配線基板11が割れているかどうか)を簡単かつ高精度に検出できる。
ここで、基板割れ検出用配線パターン21は、配線基板11の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分αを備えている。そのため、配線基板11に生じる亀裂の大部分により、第1部分αに亀裂が生じて切断されるといえる。
従って、基板割れ検出用配線パターン21に第1部分αを設ければ、配線基板11の割れを高精度に検出できる。
しかし、基板割れ検出用配線パターン21は、第1部分αの内側にて制御用IC16を囲むようにループ状に配置されると共に第1部分αに接続された第2部分βを備えている。そのため、配線基板11の周縁から内側の部分だけに発生した亀裂のうち、第2部分βにかかるものがあれば、その配線基板11の亀裂によって第2部分βに亀裂が生じて切断される。
従って、基板割れ検出用配線パターン21に第2部分βを設ければ、配線基板11の割れの検出精度を高めることができる。
図4は、第2実施形態の半導体装置30の内部透視上面図である。
半導体装置30は、配線基板11、リードフレーム12、ボンディングワイヤ13,14,32、制御用IC16,17、実装部品18、接着剤層19、ヒートシンク20、基板割れ検出用配線パターン31、モールドパッケージ23などから構成されている。
尚、図4では、配線基板11の裏面側に設けられている接着剤層19およびヒートシンク20は図示されていない。
[2−1]線状の基板割れ検出用配線パターン31は、配線基板11の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分αと、第1部分αの内側にて2個の実装部品18を囲むようにループ状に配置されると共に第1部分αに接続された第2部分βaと、第1部分αの内側にて制御用IC17を囲むようにループ状に配置されると共に第1部分αに接続された第2部分βbとから構成されている。
基板割れ検出用配線パターン31の両端部31a,31bと制御用IC16とは、ワイヤボンディング法によりボンディングワイヤ32を介して電気的に接続されている。
そして、制御用IC16は、配線基板11の割れを検出した場合には、配線基板11の割れを示すデータ信号をリードフレーム12を介して外部へ出力すると共に、半導体装置30の回路動作を停止させる。
加えて、第2実施形態の半導体装置30によれば、第1実施形態のように検出用端子22a,22bがモールドパッケージ23の外部に突出していないため、第1実施形態の半導体装置10に比べて小型化を図ることができる。
また、第2実施形態では、制御IC16が配線基板11の割れを検出した場合に半導体装置30の回路動作を停止させることでダイアグ機能としての効果も期待できる。
また、基板割れ検出用配線パターン31に3個以上の第2部分を設けてもよく、第2部分の個数を増やすほど、配線基板11の割れを高精度に検出精度できる。
図5は、第3実施形態の半導体装置40における配線基板11の内部透視下面図である。
半導体装置40は、配線基板11、リードフレーム12、ボンディングワイヤ13,14,32、制御用IC16,17、実装部品18、接着剤層19、ヒートシンク20、モールドパッケージ23、基板割れ検出用配線パターン31,41、コンタクトホール42a,42b、抵抗体43などから構成されている。
[3−1]配線基板11の裏面上には、15個の抵抗体43が搭載されて実装されている。
各抵抗体43と配線基板11の表面上に形成された配線パターンとは、配線基板11に設けられたコンタクトホール(図示略)を介して電気的に接続されている。
そして、配線基板11の表面上および裏面上に配置された各部品(ボンディングワイヤ13,14,32、制御用IC16,17、実装部品18、抵抗体43)によって混成集積回路が構成されている。
線状の基板割れ検出用配線パターン41は、配線基板11の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分αと、第1部分αの内側にて各抵抗体43を囲むようにループ状に配置されると共に第1部分αに接続された第2部分βa,βbとから構成されている。
尚、基板割れ検出用配線パターン41の形成材料は、基板割れ検出用配線パターン31と同じである。
加えて、制御用IC16は、基板割れ検出用配線パターン41の電気抵抗を測定し、その電気抵抗に基づいて、基板割れ検出用配線パターン41が切断されているかどうかを検出する。
そして、制御用IC16は、各基板割れ検出用配線パターン31,41の少なくともいずれか一方が切断されていることを検出した場合には、配線基板11が割れていると判定し、配線基板11の割れを示すデータ信号をリードフレーム12を介して外部へ出力すると共に、半導体装置40の回路動作を停止させる。
加えて、第3実施形態によれば、配線基板11の裏面側から亀裂が生じたものの当該亀裂が表面側には達していない場合でも、その裏面側に生じた亀裂による配線基板11の割れを高精度に検出できる。
すなわち、配線基板11の裏面側から亀裂が生じたものの当該亀裂が表面側には達していない場合には、配線基板11の表面上に形成されている基板割れ検出用配線パターン31が切断されないため、基板割れ検出用配線パターン31の電気抵抗に基づいて配線基板11の裏面側の亀裂を検出することはできない。
従って、第3実施形態によれば、基板割れ検出用配線パターン41の電気抵抗に基づいた配線基板11の裏面側の亀裂の検出結果と、基板割れ検出用配線パターン31の電気抵抗に基づいた配線基板11の表面側の亀裂の検出結果との論理和をとることにより、第1実施形態および第2実施形態に比べて、配線基板11の割れを更に高精度に検出できる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
しかし、第3実施形態においても、第1実施形態の各検出用端子22a,22bおよびボンディングワイヤ15と同様に検出用端子およびボンディングワイヤ15を設け、当該検出用端子と基板割れ検出用配線パターン41の両端部41a,41bとを当該ボンディングワイヤを介して電気的に接続するようにしてもよい。
多層基板に適用した場合には、配線基板11の表面上に形成した基板割れ検出用配線パターン21,31と、配線基板11の裏面上に形成した基板割れ検出用配線パターン41とに加えて、配線基板11の中間層にも各基板割れ検出用配線パターン21,31,41と同様の基板割れ検出用配線パターンを形成してもよい。
11…配線基板
11b…配線基板11の亀裂
12…リードフレーム
13〜15,32…ボンディングワイヤ
16…制御用IC(検出回路)
17…制御用IC
18…実装部品
19…接着剤層
20…ヒートシンク
21,31,41…基板割れ検出用配線パターン
21c,21d…基板割れ検出用配線パターン21の亀裂
22a,22b…検出用端子
23…モールドパッケージ
42a,42b…コンタクトホール
43…抵抗体
α…基板割れ検出用配線パターン21,31,41の第1部分
β…基板割れ検出用配線パターン21の第2部分
βa,βb…基板割れ検出用配線パターン31,41の第2部分
Claims (6)
- 配線基板がヒートシンクの一面上に搭載され、ヒートシンクの一面と配線基板の一面とが接着固定され、合成樹脂材料の射出成形を用いて形成されたモールドパッケージ内に配線基板およびヒートシンクが封止され、ヒートシンクの他面がモールドパッケージから露出した樹脂封止型構造の半導体装置であって、
前記配線基板の両面のうち少なくともいずれか一方の面上に形成された基板割れ検出用配線パターンを備え、
前記基板割れ検出用配線パターンは導電性を有し、
前記基板割れ検出用配線パターンが形成されている前記配線基板の面上に亀裂が生じて前記配線基板が割れると、その配線基板の亀裂と交差する前記基板割れ検出用配線パターンの部分にも亀裂が生じ、その亀裂によって前記基板割れ検出用配線パターンが切断されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記基板割れ検出用配線パターンは、前記配線基板の周縁に沿って外周を囲むように配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記基板割れ検出用配線パターンは、
前記配線基板の周縁に沿って外周を囲むように配置された第1部分と、
その第1部分の内側にてループ状に配置されると共に当該第1部分に接続された第2部分と
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記配線基板は多層構造であり、
前記配線基板の両面のうち少なくともいずれか一方の面上に形成された前記基板割れ検出用配線パターンに加え、
前記配線基板の中間層にも基板割れ検出用配線パターンが形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記基板割れ検出用配線パターンの両端部にそれぞれ接続されると共に、前記モールドパッケージの外部に突出した検出用端子を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記配線基板に搭載されると共に、前記基板割れ検出用配線パターンの両端部に接続された検出回路を備え、
前記検出回路は、前記基板割れ検出用配線パターンの電気抵抗を測定し、その電気抵抗に基づいて、前記基板割れ検出用配線パターンが切断されているかどうか検出することにより、前記配線基板が割れているかどうかを検出し、前記配線基板の割れを検出した場合には、その旨を示すデータ信号を半導体装置の外部へ出力すると共に、半導体装置の回路動作を停止させることを特徴とする半導体装置。
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