JP2856129B2 - 樹脂封止型電子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂封止型半導体装
置のように、電子素子を外部接続端子に接続し、これら
電子素子や接続領域を樹脂で封止した構造の樹脂封止型
電子装置に関し、特に過電流等が原因とされる発火や発
煙を未然に防止した樹脂封止型電子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止型半導体装置、なかでも半導体
素子を外部接続端子に直接に接続してなる半導体装置
は、図５にダイオードで例示するように、ダイオードと
して構成された半導体素子３の一方の電極を一方の外部
接続端子１に半田４で接続し、他方の電極を他方の外部
接続端子２に半田４で接続し、しかる上でこれらを樹脂
６で封止した構成がとられている。このような半導体装
置では、過大なサージ電流が半導体素子３に加えられた
とき、或いは半導体素子３の回路異常が生じたとき等に
半導体素子３が発熱され、この熱によって樹脂６が過熱
され、発火や発煙が生じる等、安全性の上で問題が生じ
る。通常、樹脂封止型半導体装置に用いられる封止用の
樹脂は難燃性の特性を有しているが、異常電流や過電流
の状態が継続されると内部発熱によって熱暴走を起こ
し、約３５０℃で発煙が生じ、約４００℃で発火現象が
生じている。

【０００３】このような過電流等による発火や発煙を防
止するために、特開昭６２−２７３７１２号公報では、
図６に示すように、固体電解コンデンサとしての素子１
１の陰極とこれに導電性接着剤１３で接続される端子１
２との間に熱可塑性樹脂１４を介在させ、その上で樹脂
で封止した技術が提案されている。この技術では、過電
流によってコンデンサ素子１１が加熱されると、導電性
接着剤１３と熱可塑性樹脂１４が溶融され、導電性接着
剤１３の隙間に熱可塑性樹脂１４が入り込むことでコン
デンサ素子１１と端子１２とを電気的にオープンさせ、
以降のコンデンサ素子１１の発熱を防止し、樹脂の発煙
や発火を防止することが可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載の技術では、導電性接着剤１３や熱可塑性樹脂
１４が樹脂１５によって気密に封止された状態にあるた
め、それぞれが溶融された場合でもその移動ないし変形
の自由度が極めて少なく、熱可塑性樹脂１４が有効に導
電性接着剤１３の間に侵入してその電気的な接続をオー
プンにすることは難しいという問題がある。特に、この
技術を半導体装置に適用しようとする場合、半導体装置
の封止用の樹脂には、耐湿性に優れたエポキシ樹脂が使
用されることが多く、このエポキシ樹脂は軟化温度が非
常に高いため、前記した導電性接着剤や熱可塑性樹脂が
樹脂内で流動することを期待することは極めて難しく、
実際にはこのような技術を適用することは困難である。

【０００５】本発明の目的は、加熱されたときには素子
と外部接続端子との電気接続を確実にオープン状態にす
ることができる樹脂封止型半導体装置で代表される樹脂
封止型電子装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂封止型電子
装置は、樹脂封止される電子素子の電極面に設けられる
導電材と、この導電材を介して接続される外部接続端子
との間に空隙が閉じ込められた構造とされる。ここで、
導電材は外部接続端子に接続される側の面が、中央部に
凹部を有し周辺部が突出された形状とされ、この周辺部
において外部接続端子に接続され、中央部に空隙が形成
される構成とされる。また、電子素子と外部接続端子と
の間隔寸法は、導電材が溶融された状態のときの導電材
の高さ寸法よりも大きく設定される。さらに、少なくと
も導電材を包囲するように熱可塑性樹脂が設けられてい
ることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態の断
面図であり、本発明をダイオードに適用した例を示して
いる。すなわち、一対の外部接続端子１，２は、その内
側の端部が微小間隔を置いて対向配置されており、図示
の下側に位置されるアノード外部端子１上にダイオード
素子３が搭載され、このダイオード素子３のアノード電
極３Ａが半田４によりアノード外部端子１に電気的、機
械的に接続されている。また、図示の上側に位置される
カソード外部端子２とダイオード素子３のカソード電極
３Ｋとの間に所要の寸法の隙間が確保されており、この
隙間内に銀（Ａｇ）からなるバンプ５が介挿され、この
銀バンプ５によってカソード電極３Ｋとカソード外部端
子２とが電気的、機械的に接続されている。

【０００８】ここで、前記銀バンプは、図２にその一部
を破断した外観斜視図を示すように、全体としては半球
に近い形状とされているが、その頂面には凹部５ａが設
けられており、その結果銀バンプ５はその周縁部５ｂが
円環状に突出された形状、換言すればカルデラ火山型に
形成されている。そして、前記カソード外部端子２との
接続においては、この周縁部５ｂにおいてのみカソード
外部端子２に接触された状態で接続されている。したが
って、接続された状態では、カソード外部端子２と銀バ
ンプ５との間には、銀バンプの凹部５ａに相当する空隙
Ｘが閉じ込められた状態で両者間に存在されることにな
る。

【０００９】その上で、前記各外部接続端子１，２の内
側の端部と前記ダイオード素子３を含むようにエポキシ
樹脂６で樹脂封止が行われ、かつ各外部接続端子１，２
の外側の端部を曲げ形成することで図１の樹脂封止型ダ
イオードが形成される。この場合、エポキシ樹脂６が前
記銀バンプ５とカソード外部端子２との間に閉じ込めら
れた凹部５ａ内に侵入されることはなく、この樹脂封止
が行われた状態でも前記空隙Ｘは存在していることにな
る。

【００１０】この構成の樹脂封止型ダイオードによれ
ば、サージ電流やダイオード素子での異常によりダイオ
ード素子３に過電流が生じた場合には、ダイオード素子
３は発熱される。すると、この発熱により銀バンプ５は
溶融される。そして、図３に示すように、溶融された銀
バンプ５は表面張力によってその表面が球面状に変化さ
れる。このとき、銀バンプ５とカソード外部端子２との
間には空隙Ｘが閉じ込められていたため、エポキシ樹脂
６が軟化されない状態でも、この空隙Ｘにより生じる空
間余裕によって前記した銀バンプ５の溶融と表面張力に
よる変形が確実に行われることになる。

【００１１】したがって、銀バンプ５の底面積及びその
体積と、ダイオード素子３のカソード電極３Ｋ及びカソ
ード外部端子２間の寸法を適切に設定しておくことによ
り、変形された銀バンプ５の頂面はカソード外部端子２
から離間されることになり、ダイオード素子３とカソー
ド外部端子２との電気的な接続はオープン状態とされ
る。これにより、ダイオード素子３に対する過電流は直
ちに解消され、以降におけるダイオード素子３の発熱が
防止され、樹脂６の過熱による発煙や発火が防止される
ことになる。

【００１２】ここで、図２に示したような頂面が円環状
に突出された銀バンプは、例えば、ダイオード素子のカ
ソード電極上に溶融した銀を滴下させ、その表面張力に
よって表面が球面に近い形状で硬化される直前に、バン
プの頂点部の直上方向から微小ノズルによって空気を吹
き付けることで、その頂点部を凹ませ、その状態で銀を
硬化させることで成形することが可能である。あるい
は、予め図２のように成形した銀バンプを形成してお
き、これを銀ペーストによりダイオード素子のカソード
電極上に仮接着しておく構成も考えられる。

【００１３】図４は本発明の第２の実施形態を示す断面
図であり、図１の実施形態と等価な部分には同一符号を
付してある。この実施形態では、アノード外部端子１と
カソード外部端子２との間に、ダイオード素子３及び銀
バンプ５を包囲するように熱可塑性樹脂７を設けてい
る。

【００１４】この構成では、ダイオード素子３が過電流
によって発熱したときに、図３に示したように、銀バン
プ５が溶融され、銀バンプ５の上面に閉じ込められてい
た空隙Ｘを利用して銀バンプが変形され、カソード外部
端子２から離間されてその電気接続がオープン状態とさ
れることは第１の実施形態と同じである。さらに、この
とき、ダイオード素子３の発熱により熱可塑性樹脂７が
溶融されるため、この熱可塑性樹脂７が銀バンプ５とカ
ソード外部端子２との間に生じた隙間に入り込み、両者
間に介在された状態となる。これにより、銀バンプ５と
カソード外部端子２とは熱可塑性樹脂７によって確実に
オープン状態とされ、以降のダイオード素子への通電と
発熱が確実に防止されることになる。

【００１５】なお、前記各実施形態では本発明をダイオ
ードに適用しているが、半導体素子の少なくとも一部の
電極を、これに対向配置された端子にバンプ構造で直接
的に電気接続する構成の半導体装置であれば本発明を同
様に適用すこるとができる。また、前記各実施形態で
は、銀バンプを用いているが、これは導電性が良く、接
触抵抗が少なく、応答特性が良好であるためであり、こ
のようなものとしては、Ａｇ／半田／Ａｇ−Ｐｄ等のバ
ンプが考えられる。また、これらの特性が特に必要とさ
れない場合には、バンプを他の低融点金属で構成するこ
とも勿論可能である。

【００１６】また、前記各実施形態は本発明を半導体装
置として構成した例を示しているが、前記した公報に記
載された固体電解コンデンサのような、半導体装置以外
の電子装置、ないしは電子部品においても本発明を適用
することが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、樹脂封止
された電子素子の電極面に設けられる導電材は中央部が
凹んだ形状とされ、この導電材の中央部において、前記
導電材とこれに接続される外部接続端子との間に空隙が
閉じ込められた構造をしているため、電子素子に過電流
が通流されて発熱し、この発熱によって導電材が溶融さ
れたときに、導電材と端子との間に閉じ込められている
空隙によって溶融された導電材の移動余裕が確保され、
溶融導電材が樹脂内で確実に移動されて端子との電気接
続をオープン状態とすることができる。また、熱可塑性
樹脂を備えることにより、溶融された熱可塑性樹脂が導
電材と外部接続端子との間に侵入され、電気接続のオー
プン状態を確実なものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の断面図である。

【図２】図１の銀パンプの一部を破断した拡大斜視図で
ある。

【図３】図１の半導体装置における作用を説明するため
の要部の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態の断面図である。

【図５】従来の樹脂封止型半導体装置の一例の断面図で
ある。

【図６】公報で提案されている技術を説明するための断
面図である。

【符号の説明】

１ アノード外部接続端子 ２ カソード外部接続端子 ３ ダイオード素子 ４ 半田 ５ 銀バンプ ５ａ 凹部 ６ 樹脂 ７ 熱可塑性樹脂 Ｘ 空隙

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂封止される電子素子と外部接続端子
   とを導電材により接続し、前記電子素子が発熱したとき
   の熱により前記導電材を溶融して前記電子素子と前記外
   部接続端子との電気接続を開放状態とする樹脂封止型電
   子装置において、前記導電材は外部接続端子に接続され
   る側の面が、中央部に凹部を有し周辺部が突出された形
   状とされ、この周辺部において前記外部接続端子に接続
   され、前記中央部において前記外部接続端子と前記導電
   材との間に空隙が閉じ込められていることを特徴とする
   樹脂封止型電子装置。
2. 【請求項２】 前記電子素子と外部接続端子との間隔寸
   法は、前記導電材が溶融された状態のときの導電材の高
   さ寸法よりも大きく設定してなる請求項１に記載の樹脂
   封止型電子装置。
3. 【請求項３】 少なくとも前記導電材を包囲するように
   熱可塑性樹脂が設けられてなる請求項１又は２に記載の
   樹脂封止型電子装置。
4. 【請求項４】 前記電子素子はその両面の電極面におい
   てそれぞれ外部接続端子に導電材を介して挟持された状
   態で接続され、その一方の電極面において前記導電材と
   一方の前記外部接続端子との間に空隙が閉じ込められて
   いる請求項１ないし３のいずれかに記載の樹脂封止型電
   子装置。
5. 【請求項５】 前記電子素子は半導体素子であり、前記
   導電材は銀バンプである請求項１ないし４のいずれかに
   記載の樹脂封止型電子装置。