JP3518407B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法、特に封入されたゲルの揺動を防止する半導
体装置およびその製造方法に関する。
の製造方法、特に封入されたゲルの揺動を防止する半導
体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置としては、例えば特開
平９−２３７８６９号公報には、モジュール基板の外周
に外囲ケースが設けられ、一方各種の電極端子を有する
フレーム体がモジュール基板の所定の位置に空間部を隔
てて配置され、前記空間部に、外囲ケースとフレーム体
との隙間から封止樹脂を注入してなる樹脂封止型パワー
モジュール装置が記載されている。
平９−２３７８６９号公報には、モジュール基板の外周
に外囲ケースが設けられ、一方各種の電極端子を有する
フレーム体がモジュール基板の所定の位置に空間部を隔
てて配置され、前記空間部に、外囲ケースとフレーム体
との隙間から封止樹脂を注入してなる樹脂封止型パワー
モジュール装置が記載されている。
【０００３】また、特許第２７４４７４０号公報には、
外装樹脂が直接シリコンゲル上に被覆した場合に、半導
体装置に発生していた温度変化に伴うシリコンゲル上の
外装樹脂のクラックを防止することを目的とした半導体
装置が記載されている。すなわち、フリップチップが実
装されたセラミック基板上にフリップチップを包囲する
ように保護リングを取り付け、この保護リング内にシリ
コンゲルを注入し、その後保護リングの上部開口部を空
気層を介してリングカバーにより塞口し、最終的に外装
樹脂で全体を被覆する半導体装置が示されている。
外装樹脂が直接シリコンゲル上に被覆した場合に、半導
体装置に発生していた温度変化に伴うシリコンゲル上の
外装樹脂のクラックを防止することを目的とした半導体
装置が記載されている。すなわち、フリップチップが実
装されたセラミック基板上にフリップチップを包囲する
ように保護リングを取り付け、この保護リング内にシリ
コンゲルを注入し、その後保護リングの上部開口部を空
気層を介してリングカバーにより塞口し、最終的に外装
樹脂で全体を被覆する半導体装置が示されている。
【０００４】更に、特開平７−２３１１７６号公報に
は、機能素子を実装した集積回路基板上に、前記機能素
子を囲むようにリングを設置し、前記リング内に保護用
樹脂を充填し、リングの開口部上に孔あきカバーを載置
してなる構成集積回路装置が記載されている。
は、機能素子を実装した集積回路基板上に、前記機能素
子を囲むようにリングを設置し、前記リング内に保護用
樹脂を充填し、リングの開口部上に孔あきカバーを載置
してなる構成集積回路装置が記載されている。
【０００５】また、特開平６−８５１２６号公報には、
セラミック基板の外周を外囲ケースで囲み、その後ケー
ス蓋を外囲ケース上に載せ、外囲ケース内にゲル状樹脂
を充填して半導体素子を封止した半導体装置が記載され
ている。
セラミック基板の外周を外囲ケースで囲み、その後ケー
ス蓋を外囲ケース上に載せ、外囲ケース内にゲル状樹脂
を充填して半導体素子を封止した半導体装置が記載され
ている。
【０００６】一方、一般に、上述した封止樹脂やゲル状
樹脂は、封入時には液状であるため、非常にその表面部
分での揺れが大きい。また、封入時は、熱により樹脂や
ゲル状樹脂は膨脹しているが、硬化する際に収縮してい
く。
樹脂は、封入時には液状であるため、非常にその表面部
分での揺れが大きい。また、封入時は、熱により樹脂や
ゲル状樹脂は膨脹しているが、硬化する際に収縮してい
く。
【０００７】従って、上記特開平９−２３７８６９号公
報の構成では、フレーム体は、外囲ケースと係合するこ
となく隙間を有し、単に封止樹脂上に落としただけなの
で、封止時の液状の封止樹脂の表面部分は、フレーム体
と一体になり水平方向に大きく揺れてしまい、内部の封
止樹脂も揺動してしまう。このため、例えば直径１００
μｍ程度の細金属線からなるワイヤボンディングは、こ
の揺動によりその接合部分が切断されるおそれがあっ
た。
報の構成では、フレーム体は、外囲ケースと係合するこ
となく隙間を有し、単に封止樹脂上に落としただけなの
で、封止時の液状の封止樹脂の表面部分は、フレーム体
と一体になり水平方向に大きく揺れてしまい、内部の封
止樹脂も揺動してしまう。このため、例えば直径１００
μｍ程度の細金属線からなるワイヤボンディングは、こ
の揺動によりその接合部分が切断されるおそれがあっ
た。
【０００８】また、上記特許第２７４４７４０号公報の
構成では、充填されたシリコンゲルの表面の揺動を防ぐ
手段がないため、シリコンゲルが揺動して、上記同様に
ワイヤボンディングの接合部分が切断されるおそれがあ
った。
構成では、充填されたシリコンゲルの表面の揺動を防ぐ
手段がないため、シリコンゲルが揺動して、上記同様に
ワイヤボンディングの接合部分が切断されるおそれがあ
った。
【０００９】また、上記特開平７−２３１１７６号公報
の構成では、封入時に膨脹した保護用樹脂の表面を孔あ
きカバーで押さえることができるが、一旦保護用樹脂が
硬化し始めると収縮するため、単にリング上に載置され
た孔あきカバーでは、保護用樹脂の表面を押さえること
ができない。従って、上記同様、ワイヤボンディングの
接合部分を切断してしまうおそれがあった。
の構成では、封入時に膨脹した保護用樹脂の表面を孔あ
きカバーで押さえることができるが、一旦保護用樹脂が
硬化し始めると収縮するため、単にリング上に載置され
た孔あきカバーでは、保護用樹脂の表面を押さえること
ができない。従って、上記同様、ワイヤボンディングの
接合部分を切断してしまうおそれがあった。
【００１０】更に、上記特開平６−８５１２６号公報
は、外囲ケース上に単にケース蓋が載せられる構成であ
るため、上記同様、ゲル状樹脂が硬化し始め収縮してい
くと、ゲル状樹脂の表面をケース蓋が押さえることがで
きない。従って、ゲル状樹脂が揺動して、上記同様、ワ
イヤボンディングの接合部分を切断してしまうおそれが
あった。
は、外囲ケース上に単にケース蓋が載せられる構成であ
るため、上記同様、ゲル状樹脂が硬化し始め収縮してい
くと、ゲル状樹脂の表面をケース蓋が押さえることがで
きない。従って、ゲル状樹脂が揺動して、上記同様、ワ
イヤボンディングの接合部分を切断してしまうおそれが
あった。
【００１１】そこで、図１１に示すように、仕切り９０
を用いて可能な限り基板上を区切り、封入されるゲル状
充填剤の揺動を最小限とすることも考えられる。
を用いて可能な限り基板上を区切り、封入されるゲル状
充填剤の揺動を最小限とすることも考えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
（ａ）および（ｂ）に示す構成では、区切られた区画毎
にゲル状充填剤を封入する必要が生じ、生産性が悪化し
てしまうおそれがある。
（ａ）および（ｂ）に示す構成では、区切られた区画毎
にゲル状充填剤を封入する必要が生じ、生産性が悪化し
てしまうおそれがある。
【００１３】そこで、仕切り９０を封入されるゲル状充
填剤上面より低くし（図１１中、波線部分の位置にす
る）、一度にゲル状充填剤を封入させることも考えられ
る。
填剤上面より低くし（図１１中、波線部分の位置にす
る）、一度にゲル状充填剤を封入させることも考えられ
る。
【００１４】しかしながら、この場合、ワイヤボンディ
ング１８の最上点をゲル状充填剤で保護することができ
ないという問題が生じてしまう。
ング１８の最上点をゲル状充填剤で保護することができ
ないという問題が生じてしまう。
【００１５】そこで、図１２（ａ）および（ｂ）に示す
ように、封入後のゲル状充填剤３０上面に、樹脂等をポ
ッティング材７０として封入し、ゲル状充填剤３０表面
の揺れを抑える方法も考えられる。
ように、封入後のゲル状充填剤３０上面に、樹脂等をポ
ッティング材７０として封入し、ゲル状充填剤３０表面
の揺れを抑える方法も考えられる。
【００１６】しかしながら、ゲル状充填剤３０は、樹脂
等のポッティング材７０に比べ、熱に対する収縮率が大
きい。このため、冷却後、ゲル状充填剤３０とポッティ
ング材７０が硬化すると、熱収縮率の大きいゲル状充填
剤層と樹脂層との間に、空間８０が形成されてしまうた
め、ゲルの揺動を抑えることができない。
等のポッティング材７０に比べ、熱に対する収縮率が大
きい。このため、冷却後、ゲル状充填剤３０とポッティ
ング材７０が硬化すると、熱収縮率の大きいゲル状充填
剤層と樹脂層との間に、空間８０が形成されてしまうた
め、ゲルの揺動を抑えることができない。
【００１７】以上のように、従来、封入したゲル状充填
剤等の表面の揺動を有効に抑える手段がなかった。
剤等の表面の揺動を有効に抑える手段がなかった。
【００１８】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであり、封入されるゲル状充填剤の揺動を抑
え、半導体装置におけるワイヤボンディングの断線発生
を防止し、生産性を向上させた半導体装置とその製造方
法を提供することを目的とする。
されたものであり、封入されるゲル状充填剤の揺動を抑
え、半導体装置におけるワイヤボンディングの断線発生
を防止し、生産性を向上させた半導体装置とその製造方
法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる半導体装置は、以下の特徴を有す
る。
めに、本発明にかかる半導体装置は、以下の特徴を有す
る。
【００２０】（１）回路基板上に搭載された半導体素子
と、前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体
と、前記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤ
ボンディングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた
外囲ケースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体
素子とワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、
を有する半導体装置であって、前記ゲル状充填剤封入後
に、前記外囲ケース上部開口部より前記ゲル状充填剤上
面に密着するように挿入される押さえ蓋を有し、前記押
さえ蓋の側面には、前記外囲ケースの内壁と上下動可能
に係合する突起が設けられている。
と、前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体
と、前記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤ
ボンディングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた
外囲ケースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体
素子とワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、
を有する半導体装置であって、前記ゲル状充填剤封入後
に、前記外囲ケース上部開口部より前記ゲル状充填剤上
面に密着するように挿入される押さえ蓋を有し、前記押
さえ蓋の側面には、前記外囲ケースの内壁と上下動可能
に係合する突起が設けられている。
【００２１】上記押さえ蓋は、外囲ケース開口部よりゲ
ル状充填剤上面に密着するように挿入され、更に外囲ケ
ースの内壁に上下動可能に係合する突起が設けられてい
るので、ゲル状充填剤が硬化し収縮したとしても、ゲル
状充填剤上面に押さえ蓋が常に載って押さえている状態
にある。これにより、硬化してもゲル状充填剤上面と押
さえ蓋との間に空気層が形成されることがない。また、
上記押さえ蓋の側面に設けられた突起によって、外囲ケ
ースの内壁に突起が係合しているので、押さえ蓋の水平
方向の動きが抑制される。一方、押さえ蓋がゲル状充填
剤上面に密着しているので、ゲル状充填剤の揺動を抑制
することができる。従って、ワイヤボンディングの断線
を抑制することができる。
ル状充填剤上面に密着するように挿入され、更に外囲ケ
ースの内壁に上下動可能に係合する突起が設けられてい
るので、ゲル状充填剤が硬化し収縮したとしても、ゲル
状充填剤上面に押さえ蓋が常に載って押さえている状態
にある。これにより、硬化してもゲル状充填剤上面と押
さえ蓋との間に空気層が形成されることがない。また、
上記押さえ蓋の側面に設けられた突起によって、外囲ケ
ースの内壁に突起が係合しているので、押さえ蓋の水平
方向の動きが抑制される。一方、押さえ蓋がゲル状充填
剤上面に密着しているので、ゲル状充填剤の揺動を抑制
することができる。従って、ワイヤボンディングの断線
を抑制することができる。
【００２２】（２）上記（１）に記載の半導体装置にお
いて、前記押さえ蓋の下面には、波形形状の溝が形成さ
れている。
いて、前記押さえ蓋の下面には、波形形状の溝が形成さ
れている。
【００２３】波形形状の溝にすることにより、ゲル状充
填剤と押さえ蓋の波形凹部との間に隙間が生じ、この隙
間により、ゲル状充填剤の膨脹収縮を吸収することがで
きる。一方、押さえ蓋の波形凸部とゲル状充填剤上面は
常に密着しており、ゲル状充填剤の揺動を抑制すること
ができる。
填剤と押さえ蓋の波形凹部との間に隙間が生じ、この隙
間により、ゲル状充填剤の膨脹収縮を吸収することがで
きる。一方、押さえ蓋の波形凸部とゲル状充填剤上面は
常に密着しており、ゲル状充填剤の揺動を抑制すること
ができる。
【００２４】（３）回路基板上に搭載された半導体素子
と、前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体
と、前記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤ
ボンディングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた
外囲ケースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体
素子とワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、
を有する半導体装置であって、更に、前記ゲル状充填剤
封入後に前記外囲ケース上部開口部より前記ゲル状充填
剤上面に挿入される波形形状の溝が形成された波形形状
板と、前記外囲ケース開口部を封止する押さえ板と、前
記波形形状板と押さえ板とを連結する１つ以上の支柱
と、を備えた押さえを有する。
と、前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体
と、前記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤ
ボンディングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた
外囲ケースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体
素子とワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、
を有する半導体装置であって、更に、前記ゲル状充填剤
封入後に前記外囲ケース上部開口部より前記ゲル状充填
剤上面に挿入される波形形状の溝が形成された波形形状
板と、前記外囲ケース開口部を封止する押さえ板と、前
記波形形状板と押さえ板とを連結する１つ以上の支柱
と、を備えた押さえを有する。
【００２５】上記構成の押さえは、これを構成する波形
形状板、押さえ板、支柱の形状や素材等を変えることに
より、その重量を容易に変化させることが可能である。
これにより、押さえのゲル状充填剤に対する押圧力を容
易に制御することができる。従って、例えばゲル状充填
剤の弾性率が小さかったとしても、押さえの重量を変え
ることにより、押さえの加圧によるワイヤボンディング
の断線の可能性をより減少させることができる。
形状板、押さえ板、支柱の形状や素材等を変えることに
より、その重量を容易に変化させることが可能である。
これにより、押さえのゲル状充填剤に対する押圧力を容
易に制御することができる。従って、例えばゲル状充填
剤の弾性率が小さかったとしても、押さえの重量を変え
ることにより、押さえの加圧によるワイヤボンディング
の断線の可能性をより減少させることができる。
【００２６】（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つ
に記載の半導体装置において、前記押さえ蓋の下面また
は押さえの下面には、波形形状の溝が複数方向に形成さ
れている。
に記載の半導体装置において、前記押さえ蓋の下面また
は押さえの下面には、波形形状の溝が複数方向に形成さ
れている。
【００２７】一般に、一方向のみに波形形状の溝が形成
された押さえ蓋または押さえの場合には、溝の長手方向
に対して垂直方向のゲル状充填剤の揺動抑制効果は、溝
の長手方向に対して平行方向のゲル状充填剤の揺動抑制
効果に比べ大きくなり、その結果、揺動抑制効果に方向
性が生じる。一方、波形形状の溝を複数方向に設けた場
合には、ゲル状充填剤の上面の揺動抑制効果に方向性が
なくなるため、より効果的に揺動を抑制することができ
る。
された押さえ蓋または押さえの場合には、溝の長手方向
に対して垂直方向のゲル状充填剤の揺動抑制効果は、溝
の長手方向に対して平行方向のゲル状充填剤の揺動抑制
効果に比べ大きくなり、その結果、揺動抑制効果に方向
性が生じる。一方、波形形状の溝を複数方向に設けた場
合には、ゲル状充填剤の上面の揺動抑制効果に方向性が
なくなるため、より効果的に揺動を抑制することができ
る。
【００２８】（５）上記（２）から（４）のいずれか１
つに記載の半導体装置において、前記押さえ蓋および押
さえには、それぞれ下面から上面に貫通する１つ以上の
空気抜き孔が設けられている。
つに記載の半導体装置において、前記押さえ蓋および押
さえには、それぞれ下面から上面に貫通する１つ以上の
空気抜き孔が設けられている。
【００２９】封入時の高温のゲル状充填剤により暖めら
れ膨脹した空気層が、上記空気抜き孔を介して、外部に
放出されるので、常時押さえ蓋がゲル状充填剤上面によ
り密着することができる。さらに、その後の温度変化に
よるゲル面の変化に対しても有効である。これにより、
ゲル状充填剤の揺動も抑制することができ、ワイヤボン
ディングの断線を抑制することができる。
れ膨脹した空気層が、上記空気抜き孔を介して、外部に
放出されるので、常時押さえ蓋がゲル状充填剤上面によ
り密着することができる。さらに、その後の温度変化に
よるゲル面の変化に対しても有効である。これにより、
ゲル状充填剤の揺動も抑制することができ、ワイヤボン
ディングの断線を抑制することができる。
【００３０】
【００３１】
【００３２】また、本発明にかかる半導体装置の好適な
製造方法としては、以下の特徴を有する。
製造方法としては、以下の特徴を有する。
【００３３】（１）回路基板上に搭載された半導体素子
と、前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体
と、前記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤ
ボンディングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた
外囲ケースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体
素子とワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、
を有する半導体装置において、前記ゲル状充填剤を充填
する際に、前記回路基板と前記外囲ケースを一体として
振動させ、前記ゲル状充填剤が前記ワンヤボンディング
全体を被覆する最小限のゲル状充填剤量で充填される。
と、前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体
と、前記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤ
ボンディングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた
外囲ケースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体
素子とワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、
を有する半導体装置において、前記ゲル状充填剤を充填
する際に、前記回路基板と前記外囲ケースを一体として
振動させ、前記ゲル状充填剤が前記ワンヤボンディング
全体を被覆する最小限のゲル状充填剤量で充填される。
【００３４】上記振動時に、ワイヤボンディングの最上
面にゲル状充填剤が被るため、ゲル状充填剤量は、ワイ
ヤボンディング最上面に合わせた量以下であってもよ
い。このように、ゲル状充填剤量を最小限にしたことに
より、揺動による悪影響を低減できる。
面にゲル状充填剤が被るため、ゲル状充填剤量は、ワイ
ヤボンディング最上面に合わせた量以下であってもよ
い。このように、ゲル状充填剤量を最小限にしたことに
より、揺動による悪影響を低減できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００３６】実施の形態１．本実施の形態の半導体装置
は、図１に示すように、半導体素子１２は、回路基板１
０上に搭載され、導体１６（バスバー１６ともいう）
は、回路基板１０上に絶縁体１４を介して積層されてい
る。そして、半導体素子１２と導体１６とは、電気的に
ワイヤボンディング１８によって接続されている。ま
た、回路基板１０の周囲には、絶縁性を有する外囲ケー
ス４０が取り付けられている。そして、この外囲ケース
４０内には、半導体素子１２とワイヤボンディング１８
等を保護するために、ゲル状充填剤３０が充填されてい
る。本実施の形態の半導体装置の特徴は、ゲル状充填剤
３０の封入後に、外囲ケース４０の上部開口部よりゲル
状充填剤３０の上面に密着するように、押さえ蓋２０が
挿入されていることである。更に、押さえ蓋２０の側面
には、図２および図３に示すように、外囲ケース４０の
内壁と上下動可能に係合する突起２０ａまたは突起２０
ｂが設けられていることである。
は、図１に示すように、半導体素子１２は、回路基板１
０上に搭載され、導体１６（バスバー１６ともいう）
は、回路基板１０上に絶縁体１４を介して積層されてい
る。そして、半導体素子１２と導体１６とは、電気的に
ワイヤボンディング１８によって接続されている。ま
た、回路基板１０の周囲には、絶縁性を有する外囲ケー
ス４０が取り付けられている。そして、この外囲ケース
４０内には、半導体素子１２とワイヤボンディング１８
等を保護するために、ゲル状充填剤３０が充填されてい
る。本実施の形態の半導体装置の特徴は、ゲル状充填剤
３０の封入後に、外囲ケース４０の上部開口部よりゲル
状充填剤３０の上面に密着するように、押さえ蓋２０が
挿入されていることである。更に、押さえ蓋２０の側面
には、図２および図３に示すように、外囲ケース４０の
内壁と上下動可能に係合する突起２０ａまたは突起２０
ｂが設けられていることである。
【００３７】上述の押さえ蓋２０は、絶縁性の材質で形
成されていることが好ましい。また、押さえ蓋２０と外
囲ケース４０は、同一材質または線膨張係数の近い材質
が望ましい。
成されていることが好ましい。また、押さえ蓋２０と外
囲ケース４０は、同一材質または線膨張係数の近い材質
が望ましい。
【００３８】本実施の形態によれば、押さえ蓋２０は、
外囲ケース４０の開口部よりゲル状充填剤３０の上面に
密着するように挿入され、更に外囲ケース４０の内壁に
上下動可能に係合する突起２０ａまたは２０ｂが設けら
れているので、ゲル状充填剤３０が硬化し収縮したとし
ても、ゲル状充填剤３０の上面に押さえ蓋２０が常に載
って押さえている状態となる。従って、硬化してもゲル
状充填剤３０の上面と押さえ蓋２０との間に空気層が形
成されることがない。
外囲ケース４０の開口部よりゲル状充填剤３０の上面に
密着するように挿入され、更に外囲ケース４０の内壁に
上下動可能に係合する突起２０ａまたは２０ｂが設けら
れているので、ゲル状充填剤３０が硬化し収縮したとし
ても、ゲル状充填剤３０の上面に押さえ蓋２０が常に載
って押さえている状態となる。従って、硬化してもゲル
状充填剤３０の上面と押さえ蓋２０との間に空気層が形
成されることがない。
【００３９】また、押さえ蓋２０の側面に設けられた突
起２０ａまたは突起２０ｂによって、外囲ケース４０の
内壁に係合するので、押さえ蓋２０の水平方向の動きが
抑制され、かつ上述したように、押さえ蓋２０がゲル状
充填剤３０の上面に密着しているので、ゲル状充填剤３
０の揺動を抑制することができる。従って、ワイヤボン
ディング１８の断線を抑制することができる。なお、図
３に示す突起２０ｂのように、平面視で三角形状である
方が、図２に示す断面三角形状の突起２０ａより望まし
い。
起２０ａまたは突起２０ｂによって、外囲ケース４０の
内壁に係合するので、押さえ蓋２０の水平方向の動きが
抑制され、かつ上述したように、押さえ蓋２０がゲル状
充填剤３０の上面に密着しているので、ゲル状充填剤３
０の揺動を抑制することができる。従って、ワイヤボン
ディング１８の断線を抑制することができる。なお、図
３に示す突起２０ｂのように、平面視で三角形状である
方が、図２に示す断面三角形状の突起２０ａより望まし
い。
【００４０】図２では、突起２０ａは、断面三角形状を
有するが、これに限るものではなく、外囲ケース４０の
内壁と上下可能に係合する形状であれば、いかなる形状
でもよい。同様に、図３では、突起２０ｂは平面視で三
角形状をするが、これに限るものではなく、外囲ケース
４０の内壁と上下可能に係合する形状であれば、いかな
る形状でもよい。
有するが、これに限るものではなく、外囲ケース４０の
内壁と上下可能に係合する形状であれば、いかなる形状
でもよい。同様に、図３では、突起２０ｂは平面視で三
角形状をするが、これに限るものではなく、外囲ケース
４０の内壁と上下可能に係合する形状であれば、いかな
る形状でもよい。
【００４１】実施の形態２．本実施の形態の半導体装置
は、上記実施の形態１に記載の押さえ蓋２０の下面に、
溝２４が形成された構造の押さえ蓋２２を有する。そし
て、押さえ蓋２２は、絶縁性の材質で形成されているこ
とが好ましい。
は、上記実施の形態１に記載の押さえ蓋２０の下面に、
溝２４が形成された構造の押さえ蓋２２を有する。そし
て、押さえ蓋２２は、絶縁性の材質で形成されているこ
とが好ましい。
【００４２】本実施の形態の押さえ蓋２２は、図４に示
すように、下面に波形凸部溝２３と波形凹部溝２４が複
数個形成されている。従って、ゲル状充填剤と押さえ蓋
２２の波形凹部溝２４との間に隙間が生じ、この隙間に
より、ゲル状充填剤の膨脹収縮を吸収することができ
る。一方、押さえ蓋２２の波形凸部溝２３とゲル状充填
剤上面が密着するので、ゲル状充填剤の揺動を抑制する
ことができ、ワイヤボンディングの断線の発生を抑制す
ることができる。
すように、下面に波形凸部溝２３と波形凹部溝２４が複
数個形成されている。従って、ゲル状充填剤と押さえ蓋
２２の波形凹部溝２４との間に隙間が生じ、この隙間に
より、ゲル状充填剤の膨脹収縮を吸収することができ
る。一方、押さえ蓋２２の波形凸部溝２３とゲル状充填
剤上面が密着するので、ゲル状充填剤の揺動を抑制する
ことができ、ワイヤボンディングの断線の発生を抑制す
ることができる。
【００４３】実施の形態３．押さえ蓋２２の下面は、波
形形状の溝が複数方向に形成されていてもよい。
形形状の溝が複数方向に形成されていてもよい。
【００４４】例えば、一方向にのみ波形形状の溝が形成
された押さえ蓋の場合には、溝の長手方向に対して垂直
方向のゲル状充填剤の揺動（図１３の矢印Ａ方向）抑制
効果が、溝の長手方向に平行な方向のゲル状充填剤の揺
動（図１３の矢印Ｂ方向）抑制効果に比べ大きくなり、
その結果、抑制効果に方向性が生じる。
された押さえ蓋の場合には、溝の長手方向に対して垂直
方向のゲル状充填剤の揺動（図１３の矢印Ａ方向）抑制
効果が、溝の長手方向に平行な方向のゲル状充填剤の揺
動（図１３の矢印Ｂ方向）抑制効果に比べ大きくなり、
その結果、抑制効果に方向性が生じる。
【００４５】一方、上述のように波形形状の溝を複数個
形成した場合には、ゲル状充填剤の上面の揺動抑制効果
に方向性がなくなるため、より効果的に揺動を抑制する
ことができる。
形成した場合には、ゲル状充填剤の上面の揺動抑制効果
に方向性がなくなるため、より効果的に揺動を抑制する
ことができる。
【００４６】複数方向の波形形状の溝の例として、図５
に示すように、格子状に形成されてもよいし、またラン
ダムの溝でも幾何学模様の溝でもよく、ゲル状充填剤の
膨脹収縮を吸収する程度の隙間が形成される溝であれ
ば、どのような形状であってもよい。
に示すように、格子状に形成されてもよいし、またラン
ダムの溝でも幾何学模様の溝でもよく、ゲル状充填剤の
膨脹収縮を吸収する程度の隙間が形成される溝であれ
ば、どのような形状であってもよい。
【００４７】但し、ゲル状充填剤と接する押さえ蓋２２
の波形凸部溝２３の面は、曲面であることが好ましい。
充填されるゲル状充填剤の弾性率および収縮率に応じ
て、曲面の好ましい曲率は異なるが、一般に充填に用い
られるゲル状充填剤の場合には、例えば５Ｒ程度以上で
ゲル状充填剤に割れが生じないことが確認されている。
一方、押さえ蓋２２の波形凹部溝２４の形状は、いかな
る形状であってもよい。
の波形凸部溝２３の面は、曲面であることが好ましい。
充填されるゲル状充填剤の弾性率および収縮率に応じ
て、曲面の好ましい曲率は異なるが、一般に充填に用い
られるゲル状充填剤の場合には、例えば５Ｒ程度以上で
ゲル状充填剤に割れが生じないことが確認されている。
一方、押さえ蓋２２の波形凹部溝２４の形状は、いかな
る形状であってもよい。
【００４８】一般に、ゲル状充填剤が割れた場合、半導
体装置内に空気層が形成され、絶縁性が劣化し、アーク
が起きる可能性がある。また、割れが進むと、吸湿によ
るワイヤボンディングが錆や絶縁性低下等、半導体装置
の性能が劣化するおそれがある。
体装置内に空気層が形成され、絶縁性が劣化し、アーク
が起きる可能性がある。また、割れが進むと、吸湿によ
るワイヤボンディングが錆や絶縁性低下等、半導体装置
の性能が劣化するおそれがある。
【００４９】また、本実施の形態の押さえ蓋２２は、そ
の波形凹部溝２４に、下面から上面に貫通する少なくと
も１つ以上の空気抜き孔２６が設けられていてもよい。
の波形凹部溝２４に、下面から上面に貫通する少なくと
も１つ以上の空気抜き孔２６が設けられていてもよい。
【００５０】封入時の高温のゲル状充填剤により暖めら
れ膨脹した空気層が、空気抜き孔２６を介して、外部に
放出されるので、常時押さえ蓋２２の波形凸部溝２３が
ゲル状充填剤上面により密着することができる。従っ
て、ゲル状充填剤の揺動も抑制することができ、ワイヤ
ボンディングの断線を抑制することができる。また、押
さえ蓋２２の波形凸部溝２３とゲル状充填剤上面との間
に空気層が形成されるおそれもない。
れ膨脹した空気層が、空気抜き孔２６を介して、外部に
放出されるので、常時押さえ蓋２２の波形凸部溝２３が
ゲル状充填剤上面により密着することができる。従っ
て、ゲル状充填剤の揺動も抑制することができ、ワイヤ
ボンディングの断線を抑制することができる。また、押
さえ蓋２２の波形凸部溝２３とゲル状充填剤上面との間
に空気層が形成されるおそれもない。
【００５１】また、波形形状の溝が複数方向に設けられ
ている例として、更に図６に示すように、格子枠状の押
さえ蓋２８であってもよい。格子枠間に形成された空洞
は、上述の空気抜き孔２６と同様の効果を奏する。な
お、押さえ蓋２８の格子枠は、図５に示す波形凸部溝２
３と同様の曲率を有する波形形状とすることが好まし
い。これにより、ゲル状充填剤に割れが生じない。
ている例として、更に図６に示すように、格子枠状の押
さえ蓋２８であってもよい。格子枠間に形成された空洞
は、上述の空気抜き孔２６と同様の効果を奏する。な
お、押さえ蓋２８の格子枠は、図５に示す波形凸部溝２
３と同様の曲率を有する波形形状とすることが好まし
い。これにより、ゲル状充填剤に割れが生じない。
【００５２】実施の形態４．本実施の形態の波形形状の
押さえは、図７に示すように、凸部溝と凹部溝が一方向
または複数方向に設けられた波形形状の板５２が複数の
支柱５４によって押さえ板５０に接続された構造になっ
ている。そして、波形形状の板５２は、絶縁性の材質で
形成されていることが好ましい。更に、本実施の形態の
場合、押さえ板５０を介して、ゲル状充填剤３０と波形
形状の板５２とを密着させるように押さえることが好ま
しい。
押さえは、図７に示すように、凸部溝と凹部溝が一方向
または複数方向に設けられた波形形状の板５２が複数の
支柱５４によって押さえ板５０に接続された構造になっ
ている。そして、波形形状の板５２は、絶縁性の材質で
形成されていることが好ましい。更に、本実施の形態の
場合、押さえ板５０を介して、ゲル状充填剤３０と波形
形状の板５２とを密着させるように押さえることが好ま
しい。
【００５３】本実施の形態の波形形状の板５２の凸部溝
の好ましい曲率は、充填されるゲル状充填剤の弾性率お
よび収縮率に応じて異なるが、一般に充填に用いられる
ゲル状充填剤の場合には、例えば５Ｒ程度以上でゲル状
充填剤に割れが生じないことが確認されている。なお、
波形形状の板５２の凹部溝は、いかなる形状であっても
よい。
の好ましい曲率は、充填されるゲル状充填剤の弾性率お
よび収縮率に応じて異なるが、一般に充填に用いられる
ゲル状充填剤の場合には、例えば５Ｒ程度以上でゲル状
充填剤に割れが生じないことが確認されている。なお、
波形形状の板５２の凹部溝は、いかなる形状であっても
よい。
【００５４】本実施の形態の波形形状の押さえ蓋にした
ことにより、上記実施の形態２と同様に、波形形状の板
５２の凹部溝とゲル状充填剤３０との間に隙間が生じ、
この隙間により、ゲル状充填剤３０の膨脹収縮を吸収す
ることができる。一方、波形形状の板５２の凸部溝とゲ
ル状充填剤３０の上面が常に密着するので、ゲル状充填
剤３０の揺動を抑制することができ、ワイヤボンディン
グ１８の断線の発生を抑えられる。
ことにより、上記実施の形態２と同様に、波形形状の板
５２の凹部溝とゲル状充填剤３０との間に隙間が生じ、
この隙間により、ゲル状充填剤３０の膨脹収縮を吸収す
ることができる。一方、波形形状の板５２の凸部溝とゲ
ル状充填剤３０の上面が常に密着するので、ゲル状充填
剤３０の揺動を抑制することができ、ワイヤボンディン
グ１８の断線の発生を抑えられる。
【００５５】また、波形形状の板５２の溝を複数方向に
設けることにより、上述したように、ゲル状充填剤の上
面の揺動抑制効果に方向性がなくなるため、より効果的
に揺動を抑制することができる。すなわち、一方向のみ
に波形形状の溝が形成された押さえの場合には、溝の長
手方向に対して垂直方向のゲル状充填剤の揺動（図１３
の矢印Ａ）抑制効果が、溝の長手方向に対して水平方向
のゲル状充填剤の揺動（図１３の矢印Ｂ）抑制効果に比
べ大きくなる。その結果、揺動抑制効果に方向性が生じ
てしまう。一方、波形形状の溝を複数方向に設けた場合
には、ゲル状充填剤の上面の揺動抑制効果に方向性がな
くなるため、揺動抑制効果が更に向上する。
設けることにより、上述したように、ゲル状充填剤の上
面の揺動抑制効果に方向性がなくなるため、より効果的
に揺動を抑制することができる。すなわち、一方向のみ
に波形形状の溝が形成された押さえの場合には、溝の長
手方向に対して垂直方向のゲル状充填剤の揺動（図１３
の矢印Ａ）抑制効果が、溝の長手方向に対して水平方向
のゲル状充填剤の揺動（図１３の矢印Ｂ）抑制効果に比
べ大きくなる。その結果、揺動抑制効果に方向性が生じ
てしまう。一方、波形形状の溝を複数方向に設けた場合
には、ゲル状充填剤の上面の揺動抑制効果に方向性がな
くなるため、揺動抑制効果が更に向上する。
【００５６】更に本実施の形態の波形形状の押さえは、
波形形状の板５２の波形凹部溝に、下面から上面に貫通
する少なくとも１つ以上の空気抜き孔（図示せず）が設
けられていてもよい。また、本実施の形態の他の押さえ
が図８に示されている。図８の押さえは、厚みの大きい
波形形状の板５３であり、支柱５４が中空の構造になっ
ている。そして、空気抜き孔２６は、波状形状の板５３
の波形凹部溝２４下面から支柱５４を介して押さえ板５
０に貫通するように設けられている。なお、空気抜き孔
の構成はこれに限るものではなく、波形形状の板５２，
５３にのみ少なくとも１つ以上設けられていてもよく、
また波形形状の板５２，５３と押さえ板５０に少なくと
も１つ以上設けられていてもよい。
波形形状の板５２の波形凹部溝に、下面から上面に貫通
する少なくとも１つ以上の空気抜き孔（図示せず）が設
けられていてもよい。また、本実施の形態の他の押さえ
が図８に示されている。図８の押さえは、厚みの大きい
波形形状の板５３であり、支柱５４が中空の構造になっ
ている。そして、空気抜き孔２６は、波状形状の板５３
の波形凹部溝２４下面から支柱５４を介して押さえ板５
０に貫通するように設けられている。なお、空気抜き孔
の構成はこれに限るものではなく、波形形状の板５２，
５３にのみ少なくとも１つ以上設けられていてもよく、
また波形形状の板５２，５３と押さえ板５０に少なくと
も１つ以上設けられていてもよい。
【００５７】上記実施の形態３と同様に、封入時の高温
のゲル状充填剤３０により暖められ膨脹した空気層が、
空気抜き孔を介して、外部に放出されるので、常時波形
形状の板５２の凸部溝がゲル状充填剤３０の上面により
密着することができる。さらに、その後の膨張収縮を吸
収できる。これにより、ゲル状充填剤３０の揺動が抑制
され、ワイヤボンディング１８の断線も抑えられる。ま
た、波形形状の板５２の凸部溝とゲル状充填剤３０の上
面との間に空気層が形成されるおそれもない。
のゲル状充填剤３０により暖められ膨脹した空気層が、
空気抜き孔を介して、外部に放出されるので、常時波形
形状の板５２の凸部溝がゲル状充填剤３０の上面により
密着することができる。さらに、その後の膨張収縮を吸
収できる。これにより、ゲル状充填剤３０の揺動が抑制
され、ワイヤボンディング１８の断線も抑えられる。ま
た、波形形状の板５２の凸部溝とゲル状充填剤３０の上
面との間に空気層が形成されるおそれもない。
【００５８】なお、上述の実施の形態１と同一の構成要
素には、同一の符号を付しその説明を省略する。
素には、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５９】参考形態．
本実施の参考形態の半導体装置は、図９に示すように、
ゲル状充填剤３０に絶縁性の低重量高容積のフィラー材
６０が含有されている。なお、上述の実施の形態１と同
一の構成要素には、同一の符号を付しその説明を省略す
る。
ゲル状充填剤３０に絶縁性の低重量高容積のフィラー材
６０が含有されている。なお、上述の実施の形態１と同
一の構成要素には、同一の符号を付しその説明を省略す
る。
【００６０】前記フィラー材６０としては、中空あるい
は発泡した絶縁性の材質、例えばプラスチックで形成さ
れていることが好ましく、球状であることが好ましい。
は発泡した絶縁性の材質、例えばプラスチックで形成さ
れていることが好ましく、球状であることが好ましい。
【００６１】本実施の参考形態の場合、半導体素子１２
やワイヤボンディング１８等は、ゲル状充填剤３０で保
護され、一方フィラー材６０によってゲル状充填剤３０
の絶対量を削減することができる。従って、ゲル状充填
剤３０の揺動による悪影響を低減させることができる。
更に、フィラー材６０は、低重量で高容積なものとした
ことにより、ゲル状充填剤３０が揺動しても、フィラー
材６０によってワイヤボンディング１８を断線させる可
能性が少ない。特に、フィラー材６０を球形にすること
により、ゲル状充填剤３０が揺動し、フィラー材６０が
ワイヤボンディング１８に接触したとしても、断線する
可能性は更に少なくなる。
やワイヤボンディング１８等は、ゲル状充填剤３０で保
護され、一方フィラー材６０によってゲル状充填剤３０
の絶対量を削減することができる。従って、ゲル状充填
剤３０の揺動による悪影響を低減させることができる。
更に、フィラー材６０は、低重量で高容積なものとした
ことにより、ゲル状充填剤３０が揺動しても、フィラー
材６０によってワイヤボンディング１８を断線させる可
能性が少ない。特に、フィラー材６０を球形にすること
により、ゲル状充填剤３０が揺動し、フィラー材６０が
ワイヤボンディング１８に接触したとしても、断線する
可能性は更に少なくなる。
【００６２】フィラー材６０の含有量は、ゲル状充填剤
３０のワイヤボンディング１８等に対する保護機能を損
なわない程度であれば、いかなる量でもよい。
３０のワイヤボンディング１８等に対する保護機能を損
なわない程度であれば、いかなる量でもよい。
【００６３】実施の形態５．
本実施の形態の半導体の製造方法は、図１０に示すよう
に、ゲル状充填剤３０を充填する際に、回路基板１０と
外囲ケース４０を一体として軽く数回振動させ、ゲル状
充填剤３０がワイヤボンディング１８全体を被覆する程
度の最小限のゲル状充填剤量を充填する方法である。
に、ゲル状充填剤３０を充填する際に、回路基板１０と
外囲ケース４０を一体として軽く数回振動させ、ゲル状
充填剤３０がワイヤボンディング１８全体を被覆する程
度の最小限のゲル状充填剤量を充填する方法である。
【００６４】本実施の形態の製造方法で、上記振動時
に、図１０に示すように、ワイヤボンディング１８の最
上面にゲル状充填剤３０が被るため、ゲル状充填剤量
は、ワイヤボンディング１８の最上面に合わせた量以下
であってもよい。このように、ゲル状充填剤量を最小限
にしたことにより、揺動による上述した悪影響を低減す
ることができる。
に、図１０に示すように、ワイヤボンディング１８の最
上面にゲル状充填剤３０が被るため、ゲル状充填剤量
は、ワイヤボンディング１８の最上面に合わせた量以下
であってもよい。このように、ゲル状充填剤量を最小限
にしたことにより、揺動による上述した悪影響を低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態１に係る半導体装置の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】 図１に示すＹ部分を拡大した拡大断面図であ
る。
る。
【図３】 図１に示すＹ部分の他の拡大した拡大斜視図
である。
である。
【図４】 本実施の形態２に係る半導体装置の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】 本実施の形態３の押さえ蓋の下面図である。
【図６】 本実施の形態３に係る他の半導体装置に用い
る押さえ蓋の構成を説明する上面図である。
る押さえ蓋の構成を説明する上面図である。
【図７】 本実施の形態４に係る半導体装置の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図８】 本実施の形態４における他の押さえの構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図９】 参考形態に係る半導体装置の構成を示す断面
図である。
図である。
【図１０】 本実施の形態５に係る半導体装置の製造方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
【図１１】 仕切りにより区切られた半導体装置の構成
を説明する図である。
を説明する図である。
【図１２】 ゲル状充填剤封入後にポッティング材を封
入した場合の不具合を説明する図である。
入した場合の不具合を説明する図である。
【図１３】 波形形状の溝によるゲル状充填剤の揺動抑
制効果を説明する図である。
制効果を説明する図である。
１０ 回路基板、１２ 半導体素子、１４ 絶縁体、１
６ 導体、１８ ワイヤボンディング、２０ 押さえ
蓋、２３ 波形凸部溝、２４ 波形凹部溝、３０ ゲル
状充填剤、４０ 外囲ケース。
６ 導体、１８ ワイヤボンディング、２０ 押さえ
蓋、２３ 波形凸部溝、２４ 波形凹部溝、３０ ゲル
状充填剤、４０ 外囲ケース。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−26654（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/24
H01L 23/28
H01L 25/04
H01L 25/18
Claims (6)
- 【請求項１】 回路基板上に搭載された半導体素子と、
前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体と、前
記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤボンデ
ィングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた外囲ケ
ースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体素子と
ワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、を有す
る半導体装置であって、 前記ゲル状充填剤封入後に、前記外囲ケース上部開口部
より前記ゲル状充填剤上面に密着するように挿入される
押さえ蓋を有し、 前記押さえ蓋の側面には、前記外囲ケースの内壁と上下
動可能に係合する突起が設けられていることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置において、 前記押さえ蓋の下面には、波形形状の溝が形成されてい
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 回路基板上に搭載された半導体素子と、
前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体と、前
記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤボンデ
ィングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた外囲ケ
ースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体素子と
ワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、を有す
る半導体装置であって、 更に、前記ゲル状充填剤封入後に前記外囲ケース上部開
口部より前記ゲル状充填剤上面に挿入される波形形状の
溝が形成された波形形状板と、前記外囲ケース開口部を
封止する押さえ板と、前記波形形状板と押さえ板とを連
結する１つ以上の支柱と、を備えた押さえを有すること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれか一項に
記載の半導体装置において、 前記押さえ蓋の下面または押さえの下面には、波形形状
の溝が複数方向に形成されていることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項５】 請求項２から請求項４のいずれか一項に
記載の半導体装置において、 前記押さえ蓋および押さえには、それぞれ下面から上面
に貫通する少なくとも１つ以上の空気抜き孔が設けられ
ていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 回路基板上に搭載された半導体素子と、
前記回路基板上に絶縁体を介して積層された導体と、前
記半導体素子と前記導体とを電気的に繋ぐワイヤボンデ
ィングと、前記回路基板の周囲に取り付けられた外囲ケ
ースと、前記外囲ケース内に充填され前記半導体素子と
ワイヤボンディングを保護するゲル状充填剤と、を有す
る半導体装置において、 前記ゲル状充填剤を充填する際に、前記回路基板と前記
外囲ケースを一体として振動させ、前記ゲル状充填剤が
前記ワンヤボンディング全体を被覆する最小限のゲル状
充填剤量で充填されることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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