JP4798117B2 - Semiconductor device and substrate crack detection method - Google Patents
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Description
ヒートシンク上に搭載された回路基板が、封止樹脂によって封止された半導体装置、及び、該半導体装置における回路基板の割れを検出する基板割れ検出方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device in which a circuit board mounted on a heat sink is sealed with a sealing resin, and a substrate crack detection method for detecting cracks in the circuit board in the semiconductor device.
従来、例えば特許文献1に示されるように、回路基板と、回路基板を一面上に搭載するヒートシンクとを備え、樹脂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回路基板及びヒートシンクが配置され、ヒートシンクの他面が樹脂から露出された半導体装置が提案されている。
ところで、特許文献1に示される半導体装置では、モールドパッケージを形成する際、回路基板及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、加熱融解した樹脂を射出成形用金型内に充填する。このとき、ヒートシンクに反りや表面凹凸が生じていると、射出成形用金型内に充填される樹脂の注入圧力によって、ヒートシンクに接着固定された回路基板に部分的な応力集中が生じ、回路基板に亀裂が生じる恐れがある。そして、この亀裂により、半導体装置が動作不良(例えば、リークなど)を起こす恐れがある。しかしながら、上記構成では、回路基板が樹脂によって封止されるので、モールドパッケージの形成後には、目視などの外観検査によって回路基板の亀裂(割れ)を確認することができない。 By the way, in the semiconductor device disclosed in Patent Document 1, when forming a mold package, the resin melted and melted is filled in the injection mold while the circuit board and the heat sink are set in the injection mold. . At this time, if the heat sink has warping or surface irregularities, the stress of the resin filled in the injection mold causes a partial stress concentration on the circuit board bonded and fixed to the heat sink. There is a risk of cracking. The crack may cause malfunction of the semiconductor device (for example, leakage). However, in the above configuration, since the circuit board is sealed with resin, it is impossible to confirm cracks (cracking) of the circuit board by visual inspection or the like after forming the mold package.
これに対し、本出願人は、特願2006−157111号にて、基板割れを検出する基板割れ検出用配線パターンが回路基板の表面に一つ形成された半導体装置を提案している。基板割れ検出用配線パターンに亀裂が生じた場合(すなわち、回路基板に亀裂が生じた場合)、基板割れ検出用配線パターンの抵抗値が大幅に上昇する。したがって、基板割れ検出用配線パターンの抵抗値の絶対値を測定することで、回路基板が割れたか否かを検出することができる。 On the other hand, the present applicant has proposed in Japanese Patent Application No. 2006-157111 a semiconductor device in which one substrate crack detection wiring pattern for detecting a substrate crack is formed on the surface of a circuit board. When a crack occurs in the wiring pattern for board crack detection (that is, when a crack occurs in the circuit board), the resistance value of the wiring pattern for board crack detection increases significantly. Therefore, by measuring the absolute value of the resistance value of the substrate crack detection wiring pattern, it is possible to detect whether or not the circuit board is cracked.
しかしながら、回路基板の配線パターンには、製造ばらつき(例えばスクリーン印刷の場合、にじみや膜厚のばらつき、材料混合比のばらつき、材料に含まれる不純物のばらつきなど)の影響によって抵抗値が大きくばらつく(例えば±20〜60%程度)という問題がある。したがって、配線パターンが断線にはいたらない程度の微細な亀裂の場合、抵抗値の上昇が亀裂によるものなのか、製造ばらつきによるものなのか、判断することが困難である。 However, the resistance value of the circuit board wiring pattern varies greatly due to the influence of manufacturing variations (for example, in the case of screen printing, blurring, film thickness variation, material mixing ratio variation, impurity variation contained in the material, etc.) For example, there is a problem of about ± 20 to 60%. Therefore, in the case of a fine crack that does not break the wiring pattern, it is difficult to determine whether the increase in resistance value is due to a crack or due to manufacturing variations.
また、モールドパッケージを形成する樹脂が硬化した後では、樹脂の圧縮応力が回路基板に作用しており、回路基板の亀裂部も圧縮されているため、基板割れ検出用配線パターンの抵抗値に亀裂の影響が現れにくい。 In addition, after the resin that forms the mold package is cured, the compressive stress of the resin acts on the circuit board, and the crack portion of the circuit board is also compressed, so that the resistance value of the wiring pattern for detecting the board cracks The effect of is difficult to appear.
本発明は上記問題点に鑑み、射出成形後において、回路基板の亀裂を高精度に検出することが可能な半導体装置、及び、基板割れ検出方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a substrate crack detection method capable of detecting a crack of a circuit board with high accuracy after injection molding.
上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、配線パターンを有する回路基板と、回路基板が搭載されるヒートシンクと、リードフレームの一部であり、配線パターンと電気的に接続される外部接続用端子と、ヒートシンクの少なくとも一部、外部接続用端子と配線パターンとの接続部、及び回路基板を封止する封止樹脂部と、を備える半導体装置であって、回路基板は、配線パターンとして、電気的な接続機能を提供せず、回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを複数有し、回路基板に搭載され、割れ検出用配線パターンの端部とそれぞれ接続される検出回路を備え、検出回路は、測定した複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比と、レイアウト時に決定された複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比との差をとることによって、割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出することを特徴する。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a circuit board having a wiring pattern, a heat sink on which the circuit board is mounted, and a part of a lead frame, and is electrically connected to the wiring pattern. A semiconductor device comprising: an external connection terminal; at least a part of a heat sink; a connection portion between the external connection terminal and the wiring pattern; and a sealing resin portion that seals the circuit board. , as a wiring pattern, not provide an electrical connection function, a plurality have a crack detection wire pattern for detecting the cracking of the circuit board is mounted on the circuit board, respectively and the ends of the crack detection wire pattern It has a detection circuit to be connected, and the detection circuit has a ratio of measured resistance values of a plurality of crack detection wiring patterns and a resistance value of the plurality of crack detection wiring patterns determined at the time of layout. By taking the difference between the ratio and characterized by detecting whether cracks cracks detection wiring pattern has occurred.
このように本発明によれば、ヒートシンクに搭載される回路基板に割れ検出用配線パターンが複数形成されている。また、検出回路は、測定した複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比と、レイアウト時に決定された複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比との差をとることによって、割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出する。これによれば、割れ検出用配線パターンの製造ばらつきなどの影響を抑制して、割れ検出用配線パターン(回路基板)の亀裂を高精度に検出することができる。なお、新請求項2に記載の発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。 Thus, according to the present invention, a plurality of crack detection wiring patterns are formed on the circuit board mounted on the heat sink. In addition, the detection circuit detects cracks by taking the difference between the ratio of the measured resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns and the ratio of the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns determined at the time of layout. It is detected whether or not the wiring pattern is cracked. According to this, it is possible to detect the cracks in the crack detection wiring pattern (circuit board) with high accuracy while suppressing the influence of manufacturing variation of the crack detection wiring pattern. In addition, since the effect of the invention of the new claim 2 is equivalent to the effect of the invention of the claim 1, the description is omitted.
請求項1又は請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載のように、複数の割れ検出用配線パターンとして、1つの連続する配線パターンを複数の抵抗領域に区画してなる割れ検出用配線パターンを含む構成としても良い。また、請求項1又は請求項2に記載の発明においては、請求項4に記載のように、複数の割れ検出用配線パターンとして、他の割れ検出用配線パターンと電気的に独立して配置された割れ検出用配線パターンを含む構成としても良い。 In the invention according to claim 1 or claim 2 , as described in claim 3 , as a plurality of crack detection wiring patterns, one continuous wiring pattern is divided into a plurality of resistance regions, and crack detection is performed. A configuration including a wiring pattern for use may be employed. Further, in the invention described in claim 1 or 2 , as described in claim 4 , the plurality of crack detection wiring patterns are arranged electrically independently from other crack detection wiring patterns. A configuration including a crack detection wiring pattern is also possible.
いずれにおいても、複数の割れ検出用配線パターンが回路基板上に形成されている。したがって、複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値をそれぞれ検出し、互いの抵抗値を比較することにより、割れ検出用配線パターンの製造ばらつきなどの影響を抑制して、割れ検出用配線パターン(回路基板)の亀裂を高精度に検出することができる。 In any case, a plurality of crack detection wiring patterns are formed on the circuit board. Therefore, by detecting the resistance values of a plurality of crack detection wiring patterns and comparing the resistance values with each other, the effects of manufacturing variations of the crack detection wiring patterns are suppressed, and crack detection wiring patterns (circuits) are detected. Substrate) can be detected with high accuracy.
請求項3又は請求項4に記載の発明においては、請求項5に記載のように、複数の割れ検出用配線パターンとして、回路基板の端部に沿うように配置された少なくとも1つの外周パターンを有すると良い。 In the invention described in claim 3 or claim 4 , as described in claim 5 , as the plurality of crack detection wiring patterns, at least one outer peripheral pattern arranged along the end of the circuit board is provided. It is good to have.
これによれば、外周パターンが回路基板の端部に沿うように配置されているので、回路基板の端部に生じる亀裂を検出することができる。なお、亀裂は回路基板において強度の弱い端部に生じやすいので、回路基板に生じる亀裂の大部分を検出することができる。 According to this, since the outer peripheral pattern is arranged along the end of the circuit board, it is possible to detect a crack that occurs at the end of the circuit board. In addition, since a crack is easy to generate | occur | produce in the edge part with weak intensity | strength in a circuit board, most cracks which arise in a circuit board are detectable.
請求項5に記載の発明においては、請求項6に記載のように、複数の割れ検出用配線パターンとして、外周パターンと、外周パターンよりも内側に配置された少なくとも1つの内周パターンとを有する構成としても良い。 In the invention described in claim 5 , as described in claim 6 , the plurality of crack detection wiring patterns include an outer peripheral pattern and at least one inner peripheral pattern arranged on the inner side of the outer peripheral pattern. It is good also as a structure.
これによれば、外周パターンによって回路基板の端部に生じる亀裂を検出することができるとともに、内周パターンによっても回路基板の外周パターンより内側に生じる亀裂を検出することができる。 According to this, the crack which arises in the edge part of a circuit board by an outer periphery pattern can be detected, and the crack which arises inside the outer periphery pattern of a circuit board can also be detected by an inner periphery pattern.
請求項1〜6いずれか1項に記載の発明においては、請求項7に記載のように、ヒートシンクは、リードフレームの一部から構成されても良い。これによれば、リードフレームの一部としてヒートシンクが構成されるので、射出成形時におけるヒートシンク(及び回路基板)と外部接続用端子との位置ずれなどを防止することができる。また、製造工程を簡素化することができる。 In the invention described in any one of claims 1 to 6 , as described in claim 7 , the heat sink may be configured by a part of the lead frame. According to this, since the heat sink is configured as a part of the lead frame, misalignment between the heat sink (and the circuit board) and the external connection terminal during injection molding can be prevented. In addition, the manufacturing process can be simplified.
請求項1〜7いずれか1項に記載の発明においては、請求項8に記載のように、外部接
続用端子として、割れ検出用配線パターンの端部とそれぞれ接続され、封止樹脂部から一
部が露出される複数の検出用端子を備える構成としても良い。
In the invention according to any one of claims 1 to 7 , as described in claim 8 , the external connection terminal is connected to the end of the crack detection wiring pattern, and is connected to the sealing resin portion. It is good also as a structure provided with the several terminal for a detection from which a part is exposed.
これによれば、封止樹脂部によって回路基板が封止された状態であっても、検出用端子の一部が封止樹脂部から露出されている。したがって、複数の検出用端子を、回路基板の割れを検出する外部の検出装置にそれぞれ接続することができる。 According to this, even if the circuit board is sealed by the sealing resin portion, a part of the detection terminal is exposed from the sealing resin portion. Therefore, the plurality of detection terminals can be connected to external detection devices that detect cracks in the circuit board.
請求項1〜7いずれか1項に記載の発明においては、請求項9に記載のように、検出回路は、割れ検出用配線パターンの亀裂を検出した場合、回路基板に割れが生じているものとして判断して、回路基板の割れを示す信号を外部接続用端子を介して外部へ出力すると共に、回路基板に構成された回路部の動作を停止させる構成としても良い。 In the invention according to any one of claims 1 to 7 , as described in claim 9 , when the detection circuit detects a crack in the crack detection wiring pattern, the circuit board is cracked. Thus, the signal indicating the breakage of the circuit board may be output to the outside via the external connection terminal, and the operation of the circuit unit configured on the circuit board may be stopped.
これによれば、検出回路が回路基板の割れを検出した場合に、回路基板に構成された回路部の動作を停止させることができ、自己診断機能としての効果を期待することができる。 According to this, when the detection circuit detects a crack in the circuit board, the operation of the circuit unit configured on the circuit board can be stopped, and an effect as a self-diagnosis function can be expected.
請求項10に記載の発明は、ヒートシンク上に搭載した回路基板を、樹脂材料の射出成形によって封止した状態で、回路基板に割れが生じているか否かを検出する基板割れ検出方法であって、ヒートシンクに搭載する前に、回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを同一工程で複数形成しておき、射出成形後において、複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値をそれぞれ測定し、測定した複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比と、レイアウト時に決定された複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比との差をとることによって、割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出することを特徴とする。
The invention according to
このように本発明によれば、回路基板に割れ検出用配線パターンを複数形成する。また、測定した複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比と、レイアウト時に決定された複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比との差をとることによって、割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出する。これによれば、割れ検出用配線パターンの製造ばらつきなどの影響を抑制して、割れ検出用配線パターン(回路基板)の亀裂を高精度に検出することができる。なお、新請求項11に記載の発明の作用効果は、請求項10に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
Thus, according to the present invention, a plurality of crack detection wiring patterns are formed on the circuit board . In addition, by taking the difference between the ratio of the measured resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns and the ratio of the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns determined at the time of layout, the crack detection wiring pattern is cracked. It is detected whether or not the error occurs. According to this, it is possible to detect the cracks in the crack detection wiring pattern (circuit board) with high accuracy while suppressing the influence of manufacturing variation of the crack detection wiring pattern. In addition, since the effect of the invention of the new claim 11 is equivalent to the effect of the invention of
請求項12に記載の発明は、ヒートシンク上に搭載した回路基板を、樹脂材料の射出成形によって封止した状態で、回路基板に割れが生じているか否かを検出する基板割れ検出方法であって、ヒートシンクに搭載する前に、回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを少なくとも1つ形成しておき、射出成形後において、割れ検出用配線パターンの抵抗値を測定する前に、該抵抗測定の電流よりも大電流を割れ検出用配線パターンに流すことを特徴とする。 The invention according to claim 1 2, a circuit board mounted on a heat sink, in a state sealed by injection molding of a resin material, there in substrate crack detection method of detecting whether cracks on the circuit board has occurred Before mounting on the heat sink, at least one crack detection wiring pattern for detecting a crack in the circuit board is formed on the circuit board without providing an electrical connection function. In this case, before measuring the resistance value of the crack detection wiring pattern, a current larger than the resistance measurement current is passed through the crack detection wiring pattern.
このように本発明によれば、抵抗測定の電流よりも大電流を割れ検出配線パターンに流すことにより、回路基板に生じている亀裂を成長させることができる。したがって、大電流を流した後に抵抗値を測定することによって、回路基板の亀裂をより高精度に検出することができる。 As described above, according to the present invention, a crack generated in the circuit board can be grown by flowing a current larger than the resistance measurement current through the crack detection wiring pattern. Therefore, the crack of the circuit board can be detected with higher accuracy by measuring the resistance value after flowing a large current.
請求項13に記載の発明は、ヒートシンク上に搭載した回路基板を、樹脂材料の射出成形によって封止した状態で、回路基板に割れが生じているか否かを検出する基板割れ検出方法であって、ヒートシンクに搭載する前に、回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを少なくとも1つ形成しておき、射出成形後において、樹脂材料を軟化する程度まで加熱した状態で、割れ検出用配線パターンの抵抗値を測定することを特徴とする。 The invention according to claim 1 3, a circuit board mounted on a heat sink, in a state sealed by injection molding of a resin material, there in substrate crack detection method of detecting whether cracks on the circuit board has occurred Before mounting on the heat sink, at least one crack detection wiring pattern for detecting a crack in the circuit board is formed on the circuit board without providing an electrical connection function. In the above, the resistance value of the crack detection wiring pattern is measured in a state where the resin material is heated to a degree of softening.
このように本発明によれば、加熱によって樹脂材料を軟化させるので、樹脂材料から回路基板に作用する圧縮応力を緩めることができる。すなわち、樹脂材料によって圧縮されている亀裂部の圧縮状態(接触状態)を緩めることができる。これにより、割れ検出用配線パターンの抵抗値に亀裂の影響が現れやすくなり、加熱せずに回路基板の亀裂を検出するよりも、回路基板の亀裂を精度良く検出することができる。 As described above, according to the present invention, since the resin material is softened by heating, the compressive stress acting on the circuit board from the resin material can be relaxed. That is, the compression state (contact state) of the crack part compressed by the resin material can be loosened. As a result, the effect of cracks is likely to appear in the resistance value of the crack detection wiring pattern, and the cracks in the circuit board can be detected with higher accuracy than in detecting cracks in the circuit board without heating.
請求項13に記載の発明においては、請求項14に記載のように、室温状態で、割れ検出用配線パターンの抵抗値を検出し、樹脂材料を軟化する程度まで加熱した状態で、割れ検出用配線パターンの抵抗値を検出し、室温状態で検出した抵抗値と、加熱した状態で検出した抵抗値と、を比較するようにしても良い。 In the invention according to claim 1 3, as described in claims 1 to 4, at room temperature state, a state for detecting a resistance value of the crack detection wiring pattern, and heated to the extent that it softens the resin material, cracks The resistance value of the detection wiring pattern may be detected, and the resistance value detected in the room temperature state may be compared with the resistance value detected in the heated state.
このように、同一の割れ検出用配線パターンにおいて、加熱前後でそれぞれ検出した抵抗値を互いに比較することによっても、製造ばらつきの影響を抑制して、割れ検出用配線パターン(回路基板)の亀裂を精度良く検出することができる。すなわち、樹脂が軟化する温度で割れ検出用配線パターンの抵抗値の絶対値を検出するよりも、より高精度に回路基板の亀裂を検出することができる。 In this way, in the same crack detection wiring pattern, by comparing the resistance values detected before and after heating with each other, the influence of manufacturing variation is suppressed, and cracks in the crack detection wiring pattern (circuit board) are suppressed. It can be detected with high accuracy. That is, it is possible to detect a crack in the circuit board with higher accuracy than detecting the absolute value of the resistance value of the crack detection wiring pattern at a temperature at which the resin softens.
請求項12又は請求項13に記載の発明においては、請求項15に記載のように、回路基板上に、回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを同一工程で複数形成し、射出成形後において、複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値を互いに比較することが好ましい。 Multiple In the invention according to claim 1 2 or claim 1 3, as described in claim 1 5, on a circuit board, a crack detection wire pattern for detecting a crack in the circuit board in the same process After forming and injection molding, it is preferable to compare the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns with each other.
これによれば、大電流を印加した後、同一工程で形成された複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値を比較することにより、製造ばらつきなどの影響を抑制することができる。すなわち、大電流を流す前に比べて亀裂が助長された状態で、複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値を互いに比較するので、より高精度に回路基板に生じた亀裂を検出することができる。 According to this, after applying a large current, by comparing the resistance values of a plurality of crack detection wiring patterns formed in the same process, it is possible to suppress the influence of manufacturing variations and the like. That is, since the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns are compared with each other in a state where cracks are promoted as compared with before flowing a large current, cracks generated on the circuit board can be detected with higher accuracy. .
また、樹脂材料が軟化した状態において、複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値を互いに比較することにより、割れ検出用配線パターンの製造ばらつきの影響、及び、抵抗値の温度特性の影響を抑制することができる。すなわち、加熱前後でそれぞれ検出した抵抗値を比較するよりも、より高精度に回路基板の亀裂を検出することができる。 In addition, in a state where the resin material is softened, by comparing the resistance values of a plurality of crack detection wiring patterns with each other, the influence of manufacturing variations of the crack detection wiring patterns and the influence of the temperature characteristics of the resistance values are suppressed. be able to. That is, it is possible to detect a crack in the circuit board with higher accuracy than comparing resistance values detected before and after heating.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す斜視図である。図1においては、便宜上、封止樹脂部を二点鎖線で示している。また、図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 1, for convenience, the sealing resin portion is indicated by a two-dot chain line. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
図1に示されるように、半導体装置100は、要部として、ヒートシンク10と、割れ検出用配線パターン50a,50bが形成され、ヒートシンク10の一面10a上に搭載された回路基板30と、回路基板30と電気的に接続される外部接続用端子70と、ヒートシンク10の少なくとも一部、外部接続用端子70の一部、及び回路基板30を封止する封止樹脂部90とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ヒートシンク10は、図1及び図2に示されるように、回路基板30上に搭載された電子素子31(特にパワー素子)の熱を回路基板30から逃がす放熱部材であり、その構成材料としては、回路基板30よりも放熱性に優れるもの(例えば金属)であれば採用することができる。本実施形態においては、平板状に形成されたヒートシンク10の一面10aに、接着部材20を介して回路基板30が固定されている。なお、接着部材20としては、熱伝導性に優れた合成樹脂材料(シリコンゴムなど)を含む接着材料を採用することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
回路基板30は、図1及び図2に示されるように、樹脂やセラミックなどの絶縁基材に配線パターンが配置された配線基板と、該配線基板に搭載されて配線パターンとともに回路を構成する電子素子31と、を有するものである。本実施形態においては、配線パターンが単層の配線基板を採用しており、回路基板30におけるヒートシンク10との接着面の裏面30a(以下、表面30aと示す)のみに配線パターンが形成されている。そして、回路基板30の表面30aに、電子素子31として、制御用IC32,33、抵抗やコンデンサなどの電子部品34(図1中では4個)が実装されて、配線パターンとともに混成集積回路が構成されている。また、配線パターンとして、電気的な接続機能を提供する(回路を構成する)図示されない配線パターンだけでなく、電気的な接続機能を提供せず(回路を構成せず)、回路基板30に生じる亀裂(割れ)を検出するための複数の割れ検出用配線パターン50a,50bを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
電気的な接続機能を提供する配線パターンには、ボンディングワイヤ35を介して、制御用IC32,33が電気的に接続されており、はんだや導電性接着剤などを介して、電子部品34が電気的に接続されている。また、この配線パターンは、ボンディングワイヤ36を介して、外部接続端子70としてのリード端子71と電気的に接続されている。
The
割れ検出用配線パターン50a,50bは、回路基板30の表面30aにおいて、電気的な接続機能を提供する配線パターン及び電子素子31の配置領域を除く領域に配置されている。また、割れ検出用配線パターン50a,50bは、同一材料を用いて(後述するように同一工程で)形成されている。その構成材料としては、回路基板30に亀裂が生じる際に同様に亀裂が生じる程度の脆性を有する材料を採用することが好ましい。本実施形態においては、割れ検出用配線パターン50a,50bが、電気的な接続機能を提供する配線パターンとともに、スクリーン印刷法を用いて形成された印刷抵抗として構成されている。
The crack
また、本実施形態においては、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bが、電気的な接続機能を提供しない一つの連続する割れ検出用の配線パターン50を、複数(本実施形態においては2つ)の抵抗領域に区画して構成されている。詳しくは、図1に示されるように、端部間の隙間が僅かである略C字状(ほぼ環状)とされ、回路基板30の端部に沿って形成された配線パターン50において、一方の端部に抵抗検出用の外部接続端子72a(以下、検出用端子72aと示す)がボンディングワイヤ37を介して接続され、配線パターン50における端部間の中間部に検出用端子72bがボンディングワイヤ37を介して接続され、検出用端子72a,72bとの接続部間の抵抗領域が割れ検出用配線パターン50aとなっている。また、検出用端子72bとボンディングワイヤ37を介して接続された検出用端子72cとの接続部間の抵抗領域が、割れ検出用配線パターン50bとなっている。なお、検出用端子72(72a〜72c)は、リード端子71とは接続対象が異なるだけであり、ともに外部接続用端子70として構成が同じとなっている。くわしくは、リードフレームの一部として構成されている。
In the present embodiment, the plurality of crack
封止樹脂部90は、ヒートシンク10の少なくとも一部、回路基板30、回路基板30とリード端子71との接続部、及び回路基板30と検出用端子72との接続部を被覆・保護するものであり、樹脂の射出成形によって形成されている。本実施形態において、ヒートシンク10は、回路基板30を搭載する一面10aの裏面10bが、封止樹脂部90から露出されて外気に晒されるようになっている。また、リード端子71及び検出用端子72は、ボンディングワイヤ36,37との接続部と反対側の端部が、封止樹脂部90から露出されており、外部との電気的な接続が可能となっている。
The sealing
このように構成される半導体装置100は、以下に示す手順で形成することができる。先ず、接着部材20を介して回路基板30をヒートシンク10に固定する。次に、この固定状態で、ワイヤボンディングにより、リード端子71と配線パターン、及び、検出用端子72と割れ検出用の配線パターン50とを電気的に接続する。そして、この状態で、射出成形用金型内に配置して、溶融させた樹脂を金型内に注入し、射出成形後にリードフレームの不要部分を除去することにより、半導体装置100を得ることができる。なお、ワイヤボンディングは、回路基板30をヒートシンク10に固定する前に実施することもできる。
The
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置100では、ヒートシンク10上に接着固定された回路基板30が、射出成形によって形成された封止樹脂部90に被覆された構成において、回路基板30の表面30aに、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bを形成している。また、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの端部を、検出用端子72(72a〜72c)とそれぞれ電気的に接続させ、検出用端子72(72a〜72c)の一部を、封止樹脂部90からそれぞれ露出させている。そして、図示されない外部の検出装置に検出用端子72(72a〜72c)を接続することで、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を測定し、それぞれの抵抗値を比較して、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断するようにしている。
As described above, in the
したがって、ヒートシンク10の反りや表面凹凸の影響で、射出成形時に、回路基板30に亀裂(割れ)が生じたとしても、射出成形後に、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値をそれぞれ測定し、得られた抵抗値を互いに比較することにより、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの製造ばらつきなどの影響を抑制して、割れ検出用配線パターン50a,50b(回路基板30)の亀裂を検出することができる。
Therefore, even if a crack (crack) occurs in the
なお、本実施形態においては、レイアウト時に決定された複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値の比の値(設計値)と、射出成形後に測定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値の比の値との差をとることによって、回路基板30の亀裂を検出するようにしている。詳細は、以下の通りである。
In the present embodiment, the ratio value (design value) of the resistance values of the plurality (two) of crack
複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値は、レイアウトパターン(配線の長さや幅)によって決定される。したがって、レイアウトパターンによって決定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値Ra0,Rb0の比I0は下記式に示すように一定値αとなる。
The resistance values of the plurality of crack
また、本実施形態においては、同一工程で複数の割れ検出用配線パターン50a,50bを形成するので、それぞれの製造ばらつきはほぼ等しくなる。しかしながら、同一工程で複数の割れ検出用配線パターン50a,50bを形成した場合でも、複数の抵抗間では、抵抗の精度が若干変わってくる。そこで、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比(製造時に生じる抵抗間の製造ばらつきの精度比)をp、製造ばらつきをeとすると、射出成形後に測定した2つの抵抗値Ra1,Rb1の比Iabは次式に示す通りとなる。
Further, in the present embodiment, since a plurality of crack
ここで、数式1に示す関係から、Iabを、次式のように示すことができる。 Here, from the relationship shown in Formula 1, I ab can be expressed as the following formula.
数式3の第1項は、レイアウトパターンによって決定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値Ra0,Rb0の比I0を示しており、第2項は、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比pによる影響を示している。ここで、数式1に示されるI0と、数式3に示されるIabとの差をとると、次式に示すように、精度比pによる影響のみを抽出することができる。
The first term of Equation 3 represents the ratio I 0 of the resistance values R a0 and R b0 of the plurality of crack
数式4から、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比pによる影響は、精度比pによる誤差幅を考慮すると、α|p|×2と示すことができる。
From Equation 4, the influence of the accuracy ratio p of the plurality of crack
また、ヒートシンク10に反りが生じ、図1に示されるように、割れ検出用配線パターン50aに亀裂38aが生じた場合、割れ検出用配線パターン50aの抵抗値Ra1Zは、射出成形後に測定した亀裂のない状態の抵抗値Ra1に比べてZa分だけ上昇することとなる。この場合、射出成形後に測定した2つの抵抗値Ra1Z,Rb1の比をIabZとすると、次式に示す通りとなる。
Further, when the
ここで、数式1に示す関係から、IabZを、次式のように示すことができる。 Here, from the relationship shown in Formula 1, I abZ can be expressed as the following formula.
数式6の第1項は、割れ検出用配線パターン50aに亀裂が生じていない状態の、射出成形後に測定した2つの抵抗値Ra1,Rb1の比Iabであり、第2項は、亀裂38aによる影響を示す項である。ここで、数式1に示されるI0と、数式6に示されるIabZとの差をとると、次式に示す通りとなる。
The first term of Formula 6 is the ratio I ab of the two resistance values R a1 and R b1 measured after injection molding in a state where no crack is generated in the crack
数式7によると、第1項は複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比pによる影響を示す項であり、第2項は亀裂38aによる影響を示す項である。つまり、第1項に示される精度比pによる影響よりも、第2項に示される亀裂38aによる影響が大きければ、回路基板30に亀裂38aが生じたことを検出することができる。上記したように、第1項αpによる影響は、精度比pによる誤差幅を考慮すると、α|p|×2と示すことができるので、次の不等式を満たせば亀裂38aによる影響を検出することができる。
According to Equation 7, the first term is a term indicating the effect of the accuracy ratio p of the plurality of crack
数式8をZaについて解くと、次式に示す通りとなる。 When Equation 8 is solved for Z a , the following equation is obtained.
ここで、製造ばらつきeは、通常±20〜60%程度のばらつきを有し、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比pは、経験的に±5%程度の値を有している。したがって、数式9の右辺Ra0(1+eb)|p|×2は、レイアウト時に決定された割れ検出用配線パターン50aの抵抗値Ra0の4〜16%程度の値を示すこととなる。つまり、数式9の左辺に示される、回路基板30に生じた亀裂38aの影響による割れ検出用配線パターン50aの抵抗値の増加分Zaが、レイアウト時に決定された割れ検出用配線パターン50aの抵抗値Ra0の0.16倍よりも大きい値であれば、回路基板30に亀裂が生じたことを検出することができる。
Here, the manufacturing variation e usually has a variation of about ± 20 to 60%, and the accuracy ratio p of the plurality of crack
なお、本出願人は、特願2006−157111号にて、基板の割れを検出する基板割れ検出用配線パターンが配線基板の表面に一つ形成された半導体装置を提案している。この構成の場合、レイアウト時に決定された基板割れ検出用配線パターンの抵抗値をR、配線基板に生じた亀裂の影響による基板割れ検出用配線パターンの抵抗値の増加分をZ、基板割れ検出用配線パターンの製造ばらつきをeとすると、下記式を満たす場合に配線基板に亀裂が生じたことを検出することができる。 The present applicant has proposed a semiconductor device in which a single substrate crack detection wiring pattern for detecting a substrate crack is formed on the surface of the wiring substrate in Japanese Patent Application No. 2006-157111. In the case of this configuration, R is the resistance value of the wiring pattern for board crack detection determined at the time of layout, Z is the increase in resistance value of the wiring pattern for board crack detection due to the effect of the crack generated in the wiring board, and If the manufacturing variation of the wiring pattern is e, it is possible to detect that a crack has occurred in the wiring board when the following equation is satisfied.
ここで、製造ばらつきeは、上記したように、通常±20〜60%程度のばらつきを有することから、数式9の右辺R|e|×2は、レイアウト時に決定された基板割れ検出用配線パターンの抵抗値Rの40〜120%程度の値となる。つまり、数式10の左辺に示される、回路基板に生じた亀裂の影響による基板割れ検出用配線パターンの抵抗値の増加分Zが、レイアウト時に決定された基板割れ検出用配線パターンの抵抗値Rの1.20倍よりも大きい値を示すことができれば、回路基板に亀裂が生じたことを検出することができる。
Here, as described above, since the manufacturing variation e usually has a variation of about ± 20 to 60%, the right side R | e | × 2 of Expression 9 represents the wiring pattern for detecting a substrate crack determined at the time of layout. The resistance value R is about 40 to 120%. That is, the increase Z of the resistance value of the wiring pattern for detecting a substrate crack due to the influence of a crack generated in the circuit board shown on the left side of
このように、本実施形態によれば、一つの基板割れ検出用配線パターンの抵抗の絶対値を測定するよりも、高精度に回路基板30の亀裂を検出することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to detect a crack in the
なお、上記した本出願人によって提案された半導体装置の場合(特願2006−157111号)、射出成形前後に一つの基板割れ検出用配線パターンの抵抗値をそれぞれ測定し、射出成形前に測定した抵抗値と、射出成形後に測定した抵抗値を比較することにより、製造ばらつきの影響を抑制して、基板の割れを高精度に検出することも考えられる。しかしながら、上記構成では、本実施形態同様、射出成形前の状態で、リード端子と検出用端子が、一つのリードフレームとして構成されている。したがって、基板割れ検出用配線パターンの抵抗値を測定することができない。また、テスターなどによって基板割れ検出用配線パターンの抵抗値を直接測定することも可能ではあるが、作業工程が増え、コストが増加することとなる。 In the case of the semiconductor device proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2006-157111), the resistance value of one wiring pattern for substrate crack detection was measured before and after injection molding, and measured before injection molding. By comparing the resistance value and the resistance value measured after injection molding, it is also conceivable to suppress the influence of manufacturing variation and detect cracks in the substrate with high accuracy. However, in the above configuration, as in the present embodiment, the lead terminal and the detection terminal are configured as one lead frame in a state before injection molding. Therefore, the resistance value of the substrate crack detection wiring pattern cannot be measured. Further, although it is possible to directly measure the resistance value of the wiring pattern for substrate crack detection with a tester or the like, the number of work steps increases and the cost increases.
また、本実施形態においては、回路基板30の端部に沿うように複数の割れ検出用配線パターン50a,50b(配線パターン50)が形成されている。亀裂は回路基板30において強度の弱い端部に生じやすいので、このような構成をとることにより、回路基板30に生じる亀裂の大部分を検出することができる。
In the present embodiment, a plurality of crack
また、本実施形態においては、回路基板30の端部に亀裂38aが生じた場合、回路基板30の亀裂を検出する例を示した。しかしながら、図1に示されるように、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bにまたがって亀裂38bが生じた場合にも、回路基板30の亀裂を検出することが可能である。亀裂38bが生じた場合、割れ検出用配線パターン50aの抵抗値は、射出成形後に測定した抵抗値Ra1に比べてZa分上昇し、割れ検出用配線パターン50bの抵抗値は、射出成形後に測定した抵抗値Rb1に比べてZb分上昇することとする。ここで、製造ばらつきをe、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比をp、亀裂38bの増加分が加算されたそれぞれの抵抗値Ra1Z,Rb1zの比をIabZZとすると、次式に示す通りとなる。
Further, in the present embodiment, an example in which the crack of the
ところで、数式3に示されるIabは、回路基板30に亀裂が生じていない場合の射出成形後に測定した2つの抵抗値Ra1,Rb1の比を示している。亀裂38bを検出するためには、この比Iabと、射出成形後に測定した亀裂38bの影響がある2つの抵抗値Ra1Z,Rb1Zの比IabZZとが異なる値をとればよい。具体的には、次の数式12、及び数式13を満たせばよい。
By the way, I ab shown in Formula 3 indicates a ratio of two resistance values R a1 and R b1 measured after injection molding when the
ここで、数式1、数式3、及び数式11に示す関係から、数式12及び数式13を整理すると、次式に示す通りとなる。 Here, when formulas 12 and 13 are arranged from the relationships shown in formulas 1, 3, and 11, the following formulas are obtained.
ここで、上記したように、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比pは、経験的に±5%程度の値を有することから、数式14及び数式15に示される右辺α(1+p)は、レイアウト時に決定された割れ検出用配線パターン50a、50bの抵抗値(規定値)の比αの95〜105%程度の値を示すこととなる。つまり、数式14及び数式15の左辺に示される、回路基板30に生じた亀裂38bの影響による割れ検出用配線パターン50aの抵抗値の増加分Za、割れ検出用配線パターン50bの抵抗値の増加分Zbの比が、レイアウト時に決定された割れ検出用配線パターン50a、50bの抵抗値の比αの1.05倍よりも大きい値、もしくはαの0.95倍よりも小さい値であれば、回路基板30に亀裂38bが生じたことを検出することができる。
Here, as described above, since the accuracy ratio p of the plurality of crack
複数の割れ検出用配線パターン50a,50bにまたがって亀裂38bが生じたとしても、それぞれの割れ検出用配線パターン50a,50bに生じる亀裂38bの影響による抵抗値の増加分Za,Zbは異なるため、抵抗値の増加分Za,Zbの比は、αの95〜105%程度の値を示さない。したがって、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bにまたがって亀裂38bが生じたとしても、回路基板30に生じる亀裂を検出することができる。
Even if the
なお、本実施形態においては、レイアウト時に決定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値の比の値(設計値)と、射出成形後に測定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値の比の値との差をとる方法を紹介したが、比較方法は上記した例に制限されるものではなく、抵抗値の製造ばらつきの影響を抑制する比較方法であれば、採用することができる。
In the present embodiment, the ratio value (design value) of the resistance values of the plurality of crack
例えば、レイアウト時に決定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値が等しい場合、射出成形後に測定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値の差をとることによって、抵抗値の製造ばらつきの影響を抑制し、回路基板30に生じた亀裂を高精度に検出することができる。具体的には、上記同様、レイアウトパターンによって決定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値をRa0,Rb0、製造ばらつきをe、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比をpとする。また、割れ検出用配線パターン50aに亀裂38aが生じた場合、回路基板30に生じた亀裂38aの影響による割れ検出用配線パターン50aの抵抗値の増加分をZaとすると、抵抗値Ra1z,Rb1の差Iは下記式に示す通りとなる。
For example, when the resistance values of the plurality of crack
ここで、抵抗値Ra0,Rb0が等しいので、数式16は、下記式に示す通りとなる。 Here, since the resistance values R a0 and R b0 are equal, Equation 16 is as shown in the following equation.
数式17によると、第1項は複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの精度比pによる影響を示す項であり、第2項は亀裂38aによる影響を示す項である。つまり、第1項に示される精度比pによる影響よりも、第2項に示される亀裂38aによる影響が大きければ、回路基板30に亀裂38aが生じたことを検出することができる。ところで、第1項の精度比pによる誤差は、Ra0(1+e)|p|×2と示すことができるので、次式に示される不等式を満たせば亀裂38aによる影響を検出することができる。
According to Equation 17, the first term is a term indicating the effect of the accuracy ratio p of the plurality of crack
このように数式18は数式9と同じとなる。すなわち、射出成形後に測定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値の差をとることによって、上記した回路基板30の亀裂を検出する方法と同じ精度で回路基板30の亀裂を検出することができる。なお、この方法の場合、レイアウトパターンによって決定された複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値Ra0,Rb0の比I0を記憶しておく必要がないので、抵抗値の比を取る方法に比べ、処理工程を簡略化することができる。
Thus, Equation 18 is the same as Equation 9. That is, by detecting the difference between the resistance values of the plurality of crack
また、本実施形態においては、ヒートシンク10における回路基板30を搭載する一面10aの裏面10bが、封止樹脂部90から露出される例を示した。しかしながら、ヒートシンク10における封止樹脂部90の露出部は上記した例に限定されるものではなく、それ以外の部位が露出された構成としてもよい。また、封止樹脂部90によってヒートシンク10全体が封止された構成としても良い。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態においては、配線パターンが単層の配線基板を採用しており、回路基板30におけるヒートシンク10との接着面の裏面30aのみに配線パターンが形成されている例を示した。しかしながら、配線パターンが多層配置された配線基板を採用し、多層配置された配線パターン層の少なくとも一層に割れ検出用配線パターン50a,50bが形成される構成としてもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which the wiring pattern is a single-layer wiring board and the wiring pattern is formed only on the
また、本実施形態においては、一つの連続する割れ検出用の配線パターン50が、3つの検出用端子72(72a〜72c)との接続部によって2つの抵抗領域に区画されて、2つの割れ検出用配線パターン50a,50bが形成される例を示した。しかしながら、4つ以上の検出用端子72を用いることにより、一つの連続する割れ検出用の配線パターン50を3つ以上の抵抗領域(すなわち、割れ検出用配線パターン)に区画する構成としてもよい。
Further, in the present embodiment, one continuous crack
また、電気的に独立した複数の割れ検出用配線パターンが形成される構成としても良い。例えば図3に示す例では、2つの電気的に独立した割れ検出用配線パターン50a,50bが回路基板30の端部に沿うように配置されている。割れ検出用配線パターン50aは、その両端がボンディングワイヤ37を介して検出用端子72a,72bと電気的に接続されており、割れ検出用配線パターン50bは、その両端がボンディングワイヤ37を介して検出用端子72c,72dと電気的に接続されている。そして、検出用端子72(72a〜72d)は、ボンディングワイヤ37との接続部と反対側の端部が封止樹脂部90からそれぞれ露出され、外部の検出装置(図示略)に接続可能となっている。図3は、変形例を示す斜視図である。
Alternatively, a plurality of electrically independent crack detection wiring patterns may be formed. For example, in the example shown in FIG. 3, two electrically independent crack
また、本実施形態においては、外部の検出装置により、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を測定し、それぞれの抵抗値を比較して、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する例を示した。しかしながら、外部の検出装置を用いる代わりに、回路基板30に構成された検出回路を用いることにより、回路基板30の亀裂を検出する構成としてもよい。例えば、図4に示す例では、制御用IC32が、回路基板30の亀裂を検出する検出回路とされており、一つの連続する配線パターン50に、ボンディングワイヤ39(39a〜39c)を介して電気的に接続されている。そして、ボンディングワイヤ39(39a〜39c)によって、一つの連続する配線パターン50が複数(2つ)の抵抗領域に区画され、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bとなっている。くわしくは、ボンディングワイヤ39a,39b間の抵抗領域が割れ検出用配線パターン50aとされ、ボンディングワイヤ39a,39c間の抵抗領域が割れ検出用配線パターン50bとされている。制御用IC32は、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を測定し、得られた抵抗値を互いに比較することにより、割れ検出用配線パターン50a,50bの製造ばらつきなどの影響を抑制して、割れ検出用配線パターン50a,50b(回路基板30)の亀裂を検出する。そして、割れ検出用配線パターン50a,50bの亀裂を検出した場合、回路基板30に亀裂が生じているものと判断して、回路基板30の亀裂を示す信号をリード端子71を介して、半導体装置100の外部へ出力すると共に、回路基板30に構成された回路の動作を停止させる構成となっている。このような構成とすると、自己診断機能としての効果も期待することができる。図4は、変形例を示す斜視図である。
In the present embodiment, the resistance values of the plurality of crack
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図5に基づいて説明する。図5は、第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す斜視図であり、第1実施形態に示した図1に対応している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 shown in the first embodiment.
第2実施形態に係る半導体装置、及び、基板割れ検出方法は、第1実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。 Since the semiconductor device and the substrate crack detection method according to the second embodiment are in common with those according to the first embodiment, the detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described with emphasis. . In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.
第1実施形態では、複数の割れ検出用配線パターン50a,50bが回路基板30の端部に沿うように配置される例を示した。これに対し、本実施形態においては、図5に示されるように、割れ検出用配線パターンとして、回路基板30の端部に沿うように配置される外周パターン51a,51bと、この外周パターン51a,51bよりも内側に配置される内周パターン52a,52bとを有する点を特徴とする。
In the first embodiment, the example in which the plurality of crack
具体的には、電気的な接続機能を提供しない一つの連続する割れ検出用の配線パターン51が、第1実施形態に示した配線パターン50同様、回路基板30の端部に沿うように略C字状(ほぼ環状)に配置されている。この配線パターン51において、一方の端部に検出用端子72aがボンディングワイヤ37を介して接続され、配線パターン51における端部間の中間部に検出用端子72bがボンディングワイヤ37を介して接続され、検出用端子72a,72bとの接続部間の抵抗領域が外周パターン51aとなっている。また、検出用端子72bとボンディングワイヤ37を介して接続された検出用端子72cとの接続部間の抵抗領域が、外周パターン51bとなっている。すなわち、外周パターン51a,51bは、第1実施形態に示した割れ検出用配線パターン50a,50bと同じ構成となっている。
Specifically, one continuous crack
また、電気的な接続機能を提供しない一つの連続する割れ検出用の配線パターン52は、配線パターン51よりも内側に略C字状(ほぼ環状)に配置されている。この配線パターン52において、一方の端部に検出用端子72dがボンディングワイヤ37を介して接続され、配線パターン52における端部間の中間部に検出用端子72eがボンディングワイヤ37を介して接続され、検出用端子72d,72eとの接続部間の抵抗領域が内周パターン52aとなっている。また、検出用端子72eとボンディングワイヤ37を介して接続された検出用端子72fとの接続部間の抵抗領域が、内周パターン52bとなっている。
Further, one continuous crack
このように構成される半導体装置100によれば、複数(2つ)の外周パターン51a,51bによって回路基板30の端部に生じる亀裂を検出することができるとともに、複数(2つ)の内周パターン52a,52bによって回路基板30の外周パターン52a,52bよりも内側に生じる亀裂を検出することができる。
According to the
詳しくは、図示されない外部の検出装置に検出用端子72(72a〜72c)を接続し、外周パターン51a,51bの抵抗値を測定して、互いの抵抗値を比較することにより、回路基板30の端部に亀裂が生じているか否かを判断することができる。したがって、ヒートシンク10の反りや表面凹凸の影響で、図5に示されるように、射出成形時に回路基板30の端部に亀裂38a(割れ)が生じたとしても、射出成形後に、外周パターン51a,51bの抵抗値をそれぞれ測定し、得られた抵抗値を互いに比較することにより、外周パターン51a,51bの製造ばらつきなどの影響を抑制して、外周パターン51a,51b(回路基板30)の亀裂を検出することができる。
Specifically, the detection terminals 72 (72a to 72c) are connected to an external detection device (not shown), the resistance values of the outer
同じく、図示されない外部の検出装置に検出用端子72(72d〜72f)を接続し、内周パターン52a,52bの抵抗値を測定して、互いの抵抗値を比較することにより、外周パターン51a,51bよりも内側に亀裂が生じているか否かを判断することができる。したがって、ヒートシンク10の反りや表面凹凸の影響で、図5に示されるように、射出成形時に回路基板30の外周パターン51a,51bよりも内側に亀裂38cが生じたとしても、射出成形後に、内周パターン52a,52bの抵抗値をそれぞれ測定し、得られた抵抗値を互いに比較することにより、内周パターン52a,52bの製造ばらつきなどの影響を抑制して、内周パターン52a,52b(回路基板30)の亀裂を検出することができる。
Similarly, by connecting the detection terminals 72 (72d to 72f) to an external detection device (not shown), measuring the resistance values of the inner
このように、本実施形態においては、内周パターン52a,52bを外周パターン51a,51bよりも内側に形成することによって、外周パターン51a,51bよりも内側に生じる亀裂を高精度に検出することができる。
As described above, in the present embodiment, by forming the inner
なお、本実施形態においては、第1実施形態に示した比較方法を用いて、外周パターン51a,51bの抵抗値を互いに比較し、内周パターン52a,52bの抵抗値を互いに比較して、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する例を示した。しかしながら、例えば配線パターン51を一つの外周パターンとし、配線パターン52を一つの内周パターンとし、配線パターン51と配線パターン52の抵抗値を互いに比較することによって、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断するようにしても良い。
In this embodiment, by using the comparison method shown in the first embodiment, the resistance values of the outer
また、本実施形態においては、図示されない外部の検出装置により、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する例を示した。しかしながら、第1実施形態の変形例で示したように、外部の検出装置を用いる代わりに、回路基板30に構成された検出回路を用いることにより、回路基板30の亀裂を検出する構成としてもよい。
Moreover, in this embodiment, the example which judges whether the crack was produced in the
また、本実施形態においては、配線パターン51が、3つの検出用端子72(72a〜72c)との接続部によって2つの抵抗領域に区画されて、2つの外周パターン51a,51bとされる例を示した。しかしながら、4つ以上の検出用端子を用いることにより、配線パターン51を3つ以上の抵抗領域(すなわち、割れ検出用配線パターン)に区画してもよい。同じく、本実施形態においては、配線パターン52が、3つの検出用端子72(72d〜72f)との接続部によって2つの抵抗領域に区画されて、2つの内周パターン52a,52bとされる例を示した。しかしながら、4つ以上の検出用端子を用いることにより、配線パターン52を3つ以上の抵抗領域(すなわち、割れ検出用配線パターン)に区画してもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、配線パターン51が、3つの検出用端子72(72a〜72c)との接続部によって2つの抵抗領域に区画されて、2つの外周パターン51a,51bとされる例を示した。しかしながら、例えば、2つの電気的に独立した外周パターン51a,51bが回路基板30の端部に沿うように配置される構成としても良い。また、本実施形態においては、配線パターン52が、3つの検出用端子72(72d〜72f)との接続部によって2つの抵抗領域に区画されて、2つの内周パターン52a,52bとされる例を示した。しかしながら、例えば、2つの電気的に独立した内周パターン52a,52bが配線パターン51よりも内側に配置される構成としても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、配線パターン51より内側に一つの配線パターン52が配置される例を示した。しかしながら、複数の配線パターン52が配線パターン51より内側に配置される構成としてもよい。例えば、一つの配線パターン51内に、並列的に複数の配線パターン52が配置された構成としても良い。もしくは、一つの配線パターン51内に、多重(3重以上)に配線パターン52が配置された構成としても良い。
In the present embodiment, an example in which one
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を、図6〜図8に基づいて説明する。図6は、第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す斜視図であり、第1実施形態に示した図1に対応している。図7は、半導体装置に大電流が印加される前の状態を示す図6のVII−VII線に沿う断面図である。図8は、半導体装置に大電流が印加された後の状態を示す断面図であり、図7に対応している。
(Third embodiment)
Next, 3rd Embodiment of this invention is described based on FIGS. FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 1 shown in the first embodiment. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6 showing a state before a large current is applied to the semiconductor device. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state after a large current is applied to the semiconductor device, and corresponds to FIG.
第3実施形態に係る半導体装置、及び、基板割れ検出方法は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記した各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。 Since the semiconductor device and the substrate crack detection method according to the third embodiment are in common with those according to each of the above-described embodiments, detailed description of the common parts will be omitted, and different parts will be mainly described below. To do. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown to each above-mentioned embodiment.
図6に示す半導体装置100では、電気的な接続機能を提供しない一つの割れ検出用配線パターン53が回路基板30の端部に沿うように略C字状(ほぼ環状)に配置されている。この割れ検出用配線パターン53において、一方の端部に検出用端子72aがボンディングワイヤ37を介して接続され、他方の端部に検出用端子72bがボンディングワイヤ37を介して接続されている。そして、検出用端子72(72a,72b)は、ボンディングワイヤ37との接続部と反対側の端部が、封止樹脂部90から露出されており、外部の検出装置(図示略)と電気的に接続可能となっている。
In the
このように構成される半導体装置100において、本実施形態では、射出成形後、図示されない外部の検出装置に検出用端子72(72a,72b)を接続して、割れ検出用配線パターン53の抵抗値を測定する前に、抵抗測定よりも大きな電流(以下、大電流と示す)を割れ検出用配線パターン53に流す。なお、大電流としては、許容電流を超えない電流をながす。このような大電流を流すと、例えば図7に示されるような微細な亀裂38a(割れ)が回路基板30に生じている場合、その亀裂38aを、図8に示されるように、成長(大きく助長)させることができる。これにより、亀裂38aによる割れ検出用配線パターン53の抵抗への影響が大きくなる。したがって、射出成形後、大電流を流した後に割れ検出用配線パターン53の抵抗を測定することで、単に抵抗の絶対値を測定するよりも、回路基板30の亀裂を精度良く検出することができる。
In the
なお、本実施形態においては、図示されない外部の検出装置によって、割れ検出用配線パターン53の抵抗値を測定し、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する例を示した。しかしながら、第1実施形態の変形例で示したように、外部の検出装置を用いる代わりに、回路基板30に構成された検出回路を用いることにより、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する構成としてもよい。
In the present embodiment, an example is shown in which the resistance value of the crack
また、本実施形態においては、大電流を割れ検出用配線パターン53に流した後、割れ検出用配線パターン53の抵抗の絶対値を測定することにより、回路基板30の亀裂(割れ)を検出する例を示した。しかしながら、第1実施形態に示した構成のように、複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bが回路基板30に配置された半導体装置100において、上記した大電流を割れ検出用配線パターン50a,50bに流した後、割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を比較することにより、回路基板30の亀裂38aを検出するようにしても良い。この場合、亀裂が助長された状態で、複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を互いに比較することができるので、製造ばらつきを抑制することができる。そのため、大電流を流した後に、一つの割れ検出用配線パターン53の抵抗の絶対値を測定するよりも、高精度に回路基板30に生じた亀裂を検出することができる。
Further, in the present embodiment, after flowing a large current through the crack
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態を、図9〜図11に基づいて説明する。図9は、本実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、室温状態を示している。なお、図9は、図7に対応している。図10は、加温状態における半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図9に対応している。図11は、割れ検出用配線パターンの抵抗値の温度依存性を示す図である。
(Fourth embodiment)
Next, 4th Embodiment of this invention is described based on FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and shows a room temperature state. FIG. 9 corresponds to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor device in a heated state, and corresponds to FIG. FIG. 11 is a diagram showing the temperature dependence of the resistance value of the crack detection wiring pattern.
第4実施形態に係る半導体装置、及び、基板割れ検出方法は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記した各実施形態に示した要素と同一の要素には、
本実施形態においては、半導体装置として第3実施形態(図6参照)に示した半導体装置100を採用するものとする。このような半導体装置100では、ヒートシンク10に反りや表面凹凸が生じていると、射出成形時に、樹脂による圧縮応力によって回路基板30に亀裂(割れ)が生じることがある。射出成形後において、樹脂(封止樹脂部90)が硬化された状態では、図9に示されるように、回路基板30に生じた亀裂38aに封止樹脂部90による圧縮応力(図9の白抜き矢印)が作用している。すなわち、亀裂38aは樹脂の圧縮応力によって圧縮状態(接触状態)となっており、亀裂38aによる割れ検出用配線パターン53の抵抗への影響が生じにくい状態となっている。
Since the semiconductor device and the substrate crack detection method according to the fourth embodiment are in common with those according to each of the above-described embodiments, detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be mainly described. To do. In addition, in the same element as the element shown in each above-mentioned embodiment,
In the present embodiment, the
これに対し本実施形態では、射出成形後に封止樹脂部90を軟化する程度まで加熱する。したがって、亀裂38aに作用する圧縮応力(図10の白抜き矢印)が緩和され、亀裂38aの接触状態が緩和される。すなわち、図11に示されるように、割れ検出用配線パターン53の抵抗に対して亀裂38aの影響が生じやすい状態となる。そして、この状態(加熱状態)で割れ検出用配線パターン53の抵抗値を測定することにより、単に抵抗の絶対値を測定するよりも回路基板30の亀裂を精度良く検出することができる。
On the other hand, in this embodiment, it heats to such an extent that the sealing
なお、本実施形態においては、図示されない外部の検出装置によって、割れ検出用配線パターン53の抵抗値を測定し、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する例を示した。しかしながら、第1実施形態の変形例で示したように、外部の検出装置を用いる代わりに、回路基板30に構成された検出回路を用いることにより、回路基板30に亀裂が生じているか否かを判断する構成としてもよい。
In the present embodiment, an example is shown in which the resistance value of the crack
また、本実施形態においては、射出成形後に封止樹脂部90を軟化する程度まで加熱した状態で、割れ検出用配線パターン53の抵抗の絶対値を測定することにより、回路基板30の割れを検出する例を示した。しかしながら、射出成形後に室温状態で測定した割れ検出用配線パターン53の抵抗値と、射出成形後に封止樹脂部90を軟化する程度まで加熱した状態で測定した割れ検出用配線パターン53の抵抗値を比較することによって、回路基板30の亀裂を検出しても良い。この場合、同一の割れ検出用配線パターン53の抵抗値を比較することによって、製造ばらつきの影響を抑制することができる。したがって、樹脂が軟化する温度で割れ検出用配線パターン53の抵抗値の絶対値を検出するよりも、より高精度に回路基板30の亀裂を検出することができる。
Further, in the present embodiment, the crack of the
また、第1実施形態に示した構成のように、複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bが回路基板30に配置された半導体装置100において、射出成形後に封止樹脂部90を軟化する程度まで加熱した状態で、複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を比較することによって、回路基板30の亀裂38aを検出しても良い。図11に示されるように、抵抗の温度特性のために、複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値が温度によって変化してしまうが、この場合、加熱した状態で複数(2つ)の割れ検出用配線パターン50a,50bの抵抗値を比較することにより、製造ばらつきの影響と、抵抗の温度特性の影響を抑制することができる。そのため、同一の割れ検出用配線パターン53の抵抗値を加熱前後でそれぞれ検出して比較するよりも、より高精度に回路基板30の亀裂を検出することができる。
Further, in the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
10・・・ヒートシンク
30・・・回路基板
38a・・・亀裂
50a,50b・・・割れ検出用配線パターン
70・・・外部接続用端子
71・・・リード端子
72・・・検出用端子
90・・・封止樹脂部
100・・・半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記回路基板が搭載されるヒートシンクと、
リードフレームの一部であり、前記配線パターンと電気的に接続される外部接続用端子と、
前記ヒートシンクの少なくとも一部、前記外部接続用端子と前記配線パターンとの接続部、及び前記回路基板を封止する封止樹脂部と、を備える半導体装置であって、
前記回路基板は、前記配線パターンとして、電気的な接続機能を提供せず、前記回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを複数有し、
前記回路基板に搭載され、前記割れ検出用配線パターンの端部とそれぞれ接続される検出回路を備え、
前記検出回路は、測定した前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比と、レイアウト時に決定された前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比との差をとることによって、前記割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出することを特徴とする半導体装置。 A circuit board having a wiring pattern;
A heat sink on which the circuit board is mounted;
A part of a lead frame, and an external connection terminal electrically connected to the wiring pattern;
A semiconductor device comprising at least a part of the heat sink, a connection portion between the external connection terminal and the wiring pattern, and a sealing resin portion that seals the circuit board,
The circuit board as the wiring pattern does not provide an electrical connection function, the crack detection wire pattern for detecting a crack in the circuit board and a plurality Yes,
A detection circuit mounted on the circuit board and connected to each end of the crack detection wiring pattern,
The detection circuit takes the difference between the measured ratio of the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns and the ratio of the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns determined at the time of layout. A semiconductor device that detects whether or not a crack is generated in a detection wiring pattern .
前記回路基板が搭載されるヒートシンクと、
リードフレームの一部であり、前記配線パターンと電気的に接続される外部接続用端子と、
前記ヒートシンクの少なくとも一部、前記外部接続用端子と前記配線パターンとの接続部、及び前記回路基板を封止する封止樹脂部と、を備える半導体装置であって、
前記回路基板は、前記配線パターンとして、電気的な接続機能を提供せず、前記回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを複数有し、
レイアウト時に決定された前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値が等しくなっており、
前記回路基板に搭載され、前記割れ検出用配線パターンの端部とそれぞれ接続される検出回路を備え、
前記検出回路は、測定した前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の差をとることによって、前記割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出することを特徴とする半導体装置。 A circuit board having a wiring pattern;
A heat sink on which the circuit board is mounted;
A part of a lead frame, and an external connection terminal electrically connected to the wiring pattern;
A semiconductor device comprising at least a part of the heat sink, a connection portion between the external connection terminal and the wiring pattern, and a sealing resin portion that seals the circuit board,
The circuit board does not provide an electrical connection function as the wiring pattern, and has a plurality of crack detection wiring patterns for detecting cracks in the circuit board,
The resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns determined at the time of layout are equal,
A detection circuit mounted on the circuit board and connected to each end of the crack detection wiring pattern,
The detection circuit by taking the difference between the resistance value of the measured plurality of crack detection wiring pattern, you and detecting whether cracks on the crack detection wiring pattern occurs semiconductors apparatus.
前記封止樹脂部から一部が露出される複数の検出用端子を備えることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の半導体装置。 As the external connection terminal, respectively connected to the end of the crack detection wiring pattern,
The semiconductor device according to claim 1 to 7 any one, characterized in Rukoto comprises a plurality of detection terminals partially exposed from the sealing resin portion.
前記ヒートシンクに搭載する前に、前記回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、前記回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを同一工程で複数形成しておき、
前記射出成形後において、前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値をそれぞれ測定し、測定した前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比と、レイアウト時に決定された前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の比との差をとることによって、前記割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出することを特徴とする基板割れ検出方法。 A circuit board detection method for detecting whether or not the circuit board is cracked in a state where the circuit board mounted on the heat sink is sealed by injection molding of a resin material,
Before mounting on the heat sink, without providing an electrical connection function on the circuit board, a plurality of crack detection wiring patterns for detecting cracks in the circuit board are formed in the same process,
After the injection molding, the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns are respectively measured , and the ratio of the measured resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns and the plurality of crack detection determined at the time of layout are measured . A substrate crack detection method comprising: detecting a crack in the crack detection wiring pattern by taking a difference from a resistance value ratio of the wiring pattern .
前記ヒートシンクに搭載する前に、前記回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、前記回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを、レイアウト時に決定される抵抗値が等しくなるように、同一工程で複数形成しておき、
前記射出成形後において、前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値をそれぞれ測定し、測定した前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値の差をとることによって、前記割れ検出用配線パターンに亀裂が生じているか否かを検出することを特徴とする基板割れ検出方法。 A circuit board detection method for detecting whether or not the circuit board is cracked in a state where the circuit board mounted on the heat sink is sealed by injection molding of a resin material,
Before mounting on the heat sink, the resistance value determined at the time of layout is equal for the crack detection wiring pattern for detecting the crack of the circuit board without providing an electrical connection function on the circuit board. As you can see, multiple formations in the same process,
After the injection molding, the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns are respectively measured, and the difference in the resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns thus measured is taken to crack the crack detection wiring pattern. A method for detecting a crack in a substrate, characterized in that it is detected whether or not an error has occurred .
前記ヒートシンクに搭載する前に、前記回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、前記回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを少なくとも1つ形成しておき、
前記射出成形後において、前記割れ検出用配線パターンの抵抗値を測定する前に、該抵抗測定の電流よりも大電流を前記割れ検出用配線パターンに流すことを特徴とする基板割れ検出方法。 A circuit board detection method for detecting whether or not the circuit board is cracked in a state where the circuit board mounted on the heat sink is sealed by injection molding of a resin material,
Before mounting on the heat sink, on the circuit board, without providing an electrical connection function, at least one crack detection wiring pattern for detecting cracks in the circuit board is formed,
Wherein after the injection molding, before measuring the resistance value of the crack detection wire pattern, board crack detection method you characterized by a large current than the current of the resistance measurement to the crack detection wiring pattern .
前記ヒートシンクに搭載する前に、前記回路基板上に、電気的な接続機能を提供せず、前記回路基板の割れを検出するための割れ検出用配線パターンを少なくとも1つ形成しておき、
前記射出成形後において、前記樹脂材料を軟化する程度まで加熱した状態で、前記割れ検出用配線パターンの抵抗値を測定することを特徴とする基板割れ検出方法。 A circuit board detection method for detecting whether or not the circuit board is cracked in a state where the circuit board mounted on the heat sink is sealed by injection molding of a resin material,
Before mounting on the heat sink, on the circuit board, without providing an electrical connection function, at least one crack detection wiring pattern for detecting cracks in the circuit board is formed,
Wherein after the injection molding, the resin material in a state of being heated to the extent that it softens, board crack detection method you characterized by measuring the resistance value of the crack detection wiring pattern.
前記樹脂材料を軟化する程度まで加熱した状態で、前記割れ検出用配線パターンの抵抗値を検出し、In a state where the resin material is heated to a degree of softening, the resistance value of the crack detection wiring pattern is detected,
室温状態で検出した抵抗値と、加熱した状態で検出した抵抗値と、を比較することを特徴とする請求項13に記載の基板割れ検出方法。The resistance value detected in a room temperature state is compared with the resistance value detected in a heated state, The substrate crack detection method of Claim 13 characterized by the above-mentioned.
前記射出成形後において、前記複数の割れ検出用配線パターンの抵抗値を互いに比較することを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の基板割れ検出方法。14. The substrate crack detection method according to claim 12, wherein resistance values of the plurality of crack detection wiring patterns are compared with each other after the injection molding.
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