(57)【要約】【課題】半導体装置でのボンディングワイヤの剥離の発生を低減する。【解決手段】基板５と、この基板が内部に収容されているケース７とを備え、ケースに設けられている端子９と基板とがケース内に設けられているボンディングワイヤ１１で接続されており、ケースの内部が樹脂１３で封止されている半導体装置１であって、ケースの内側の面には凹み部１５が設けられており、ボンディングワイヤが接続されている端子のワイヤボンディング面１７が、凹み部の壁面１９の一部を形成している態様で露出しており、ボンディングワイヤが係合している基板の部位とワイヤボンディング面の部位とをお互いに結ぶ方向での樹脂の収縮を抑制するための凹部２３，２５が、凹み部の壁面１９，２１に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板が内部に収容されているケースとを備え、前記ケースに設けられている端子と前記基板とが前記ケース内に設けられているボンディングワイヤで接続されており、前記ケースの内部が樹脂で封止されている半導体装置であって、
前記ケースの内側の面には凹み部が設けられており、
前記ボンディングワイヤが接続されている前記端子のワイヤボンディング面が、前記凹み部の壁面の一部を形成している態様で露出しており、
前記ボンディングワイヤが係合している前記基板の部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記ワイヤボンディング面の部位とをお互いに結ぶ方向での前記樹脂の収縮を抑制するための凹部が、前記凹み部の壁面に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、
前記凹部は、前記ボンディングワイヤが係合している前記基板の部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記ワイヤボンディング面の部位とをお互いに結ぶ方向に対して直交する方向に凹んでいることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記凹部は、前記端子のワイヤボンディング面と同一の面で前記端子のワイヤボンディング面の近傍に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記凹部は、前記端子のワイヤボンディング面が設けられている面とは別の面に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、樹脂を用いて半導体チップ等を封止しているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７で示すような半導体装置３０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
半導体装置３０１は、半導体チップ３０３、回路基板３０５、ボンディングワイヤ３０７、封止樹脂３０９、外部電極端子３１１、テスト配線３１３、テスト用外部電極端子３１５ａ，３１５ｂを備えている。テスト配線３１３は、封止樹脂３０９の内部にあり、かつ半導体チップ３０３およびボンディングワイヤ３０７よりも封止樹脂３０９の外縁に近い位置に設置されている。封止樹脂３０９と回路基板３０５との間の界面において、半導体チップ３０３の信号端子を断線しない程度の剥離が発生した場合でも、前記界面の外縁に位置するテスト配線３１３が断線する。そして、テスト用外部電極端子３１５ａ，３１５ｂの導通状態を電気テストすることによって、当該剥離の有無を判定ことができるようになっている。
【０００４】
また、従来、図８〜図１０で示すような半導体装置３５１が知られている。
【０００５】
半導体装置３５１は、冷却器３５３と、ケース３５５と、基板３５７と、半導体チップ３５９と、端子３６１と、ボンディングワイヤ３６３と、封止樹脂３６５とを備えて構成されている。
【０００６】
半導体チップ３５９は基板３５７に設置されており、基板３５７は、冷却器３５３に設置されているケース３５５内に設置されている。ケース３５５には端子３６１が設けられており、半導体チップ３５９と端子３６１とはボンディングワイヤ３６３でお互いが接続されている。
【０００７】
また、ケース３５５内は封止樹脂３６５で満たされており、基板３５７と、半導体チップ３５９と、端子３６１の下端部と、ボンディングワイヤ３６３とが、封止樹脂３６５で封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−９４２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図７で示す半導体装置３０１では、テスト配線３１３によりボンディングワイヤ３０７の剥離を検出することはできるが、ボンディングワイヤ３０７の剥離そのものの発生を低減することができないという問題がある。
【００１０】
また、図８〜図１０で示す半導体装置３５１では、温度変化等によって、硬化している封止樹脂３６５が破線ＬＡで示すように収縮し、ケース３５５と封止樹脂３６５との接触部３６７のところに隙間３６９が形成されるおそれがある。
【００１１】
そして、封止樹脂３６５によってボンディングワイヤ３６３が引っ張られ、ボンディングワイヤ３６３の剥離（たとえば、ボンディングワイヤ３６３と端子３６１との接合部での剥離）が発生するおそれがあるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、半導体チップが実装された基板と、この基板が収容されるケースとを備え、このケースに設けられている端子と前記半導体チップとがボンディングワイヤで接続されており、前記ケースの内部が樹脂で封止されている半導体装置において、ボンディングワイヤの剥離の発生を低減することができるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、基板と、この基板が内部に収容されているケースとを備え、前記ケースに設けられている端子と前記基板とが前記ケース内に設けられているボンディングワイヤで接続されており、前記ケースの内部が樹脂で封止されている半導体装置であって、前記ケースの内側の面には凹み部が設けられており、前記ボンディングワイヤが接続されている前記端子のワイヤボンディング面が、前記凹み部の壁面の一部を形成している態様で露出しており、前記ボンディングワイヤが係合している前記基板の部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記ワイヤボンディング面の部位とをお互いに結ぶ方向での前記樹脂の収縮を抑制するための凹部が、前記凹み部の壁面に設けられている半導体装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記凹部は、前記ボンディングワイヤが係合している前記基板の部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記ワイヤボンディング面の部位とをお互いに結ぶ方向に対して直交する方向に凹んでいる半導体装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の半導体装置において、前記凹部は、前記端子のワイヤボンディング面と同一の面で前記端子のワイヤボンディング面の近傍に設けられている半導体装置である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の半導体装置において、前記凹部は、前記端子のワイヤボンディング面が設けられている面とは別の面に設けられている半導体装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体チップが実装された基板とこの基板が収容されるケースとを備え、このケースに設けられている端子と前記半導体チップとがボンディングワイヤで接続されており、前記ケースの内部が樹脂で封止されている半導体装置において、ボンディングワイヤの剥離の発生を低減することができるものを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の使用されるケースの概略構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＩＩＡ矢視図であってケースの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＢ部の拡大図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係る半導体装置の要部を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面を示す図ある。
【図４】（ａ）は図３（ａ）におけるＩＶＡ−ＩＶＡ断面を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＶＢ部の拡大図である。
【図５】変形例に係る半導体装置の使用されるケースの概略構成を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は図５におけるＶＩＡ矢視図であってケースの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＶＩＢ部の拡大図である。
【図７】従来の半導体装置を示す図である。
【図８】従来の半導体装置に使用されるケースを示す図である。
【図９】従来の半導体装置に使用されるケースを示す図である。
【図１０】従来の半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係る半導体装置１は、半導体チップ３が実装された平板状の基板５と、この基板５が内部に収容されているケース（たとえば絶縁性の合成樹脂で「ロ」字状に形成されたケース）７とを備えて構成されている。ここで、半導体チップ３として、たとえば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＦＷＤ（フリーホイールダイオード；Ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ  Ｄｉｏｄｅ）を掲げることができる。
【００２０】
なお、以下説明の便宜のために、空間内における所定の三方向を、縦方向、横方向、上下方向という場合がある。縦方向と横方向と上下方向とはお互いが直交している。
【００２１】
ケース７には、端子９が設けられており、この端子９と半導体チップ３とがボンディングワイヤ１１を用いたワイヤボンディングで接続されている。また、ケース７の内部は樹脂（エポキシ樹脂等の硬質合成樹脂）１３で封止されている。
【００２２】
ケース７の内側の面には凹み部１５が設けられており、端子９は、凹み部１５のところに設けられている。また、ボンディングワイヤ１１が接続されている端子９の平面状のワイヤボンディング面１７が、凹み部１５の壁面の一部を形成している態様で露出している。
【００２３】
凹み部１５は、たとえば直方体状に形成されており、「ロ」字状のケース７の１つの辺の長手方向の中間部で、ケース７の上方・内側に設けられている。凹み部１５の壁面は、１つの平面状の底壁面１９と、３つの平面状の側壁面２１とで構成されている。ワイヤボンディング面１７は、凹み部１５の底壁面１９の一部を構成している。すなわち、ワイヤボンディング面１７と、ワイヤボンディング面１７以外の底壁面１９の部位とで、矩形状な平面状の底壁面１９が形成されている。
【００２４】
凹み部１５の壁面には凹部２３が設けられている。たとえば、図１等で示すように凹部２３が底壁面１９に設けられている。なお、図６等で示すように、凹部２５が側壁面２１に設けられていてもよい。
【００２５】
ボンディングワイヤ１１が接続されている（係合している）基板５の部位（半導体チップ３の部位）と、ボンディングワイヤ１１が接続されている（係合している）ワイヤボンディング面１７の部位とをお互いに結ぶ方向での樹脂１３の収縮を抑制するために、凹部２３，２５が設けられている。
【００２６】
さらに、説明すると、半導体装置１には、たとえば、アルミニウム等の金属で構成された冷却器２７が設けられている。そして、ケース７は冷却器２７に設置されている。冷却器２７を底壁部とし、ケース７を側壁部とすると、冷却器２７とケース７とで枡状のものが生成されている。
【００２７】
基板５は、ケース７に囲まれ、ケース７の内側で冷却器２７に設置されている。樹脂１３は上述した枡状の冷却器２７とケース７との内部を満たすようにして設けられており、樹脂１３によって上述した封止がなされている。そして、基板５と、半導体チップ３と、ボンディングワイヤ１１と、端子９の一部（ボンディングワイヤ１１が接続されている側の部位）とが、樹脂１３に埋もれている（樹脂１３の内部に存在している）。
【００２８】
なお、ボンディングワイヤ１１は、ボンディングワイヤ１１が接続されている半導体チップ３の部位とボンディングワイヤ１１が接続されている端子９の部位（ワイヤボンディング面１７の部位）とをお互いに結ぶ線分と重なって直線的に延伸しているのではなく、たとえば、上記線分に沿って上側に円弧状に曲がって延伸している。
【００２９】
図１等で示す凹部２３は、ボンディングワイヤ１１が接続されている基板５の部位（半導体チップ３の部位）と、ボンディングワイヤ１１が接続されているワイヤボンディング面１７の部位とをお互いに結ぶ方向（たとえば縦方向）に対して直交する方向（たとえば下方）に凹んでいる。また、凹部２３は、端子９のワイヤボンディング面１７と同一の面（平面）で端子９のワイヤボンディング面１７の近傍に設けられている。
【００３０】
ここで、半導体装置１についてさらに詳しく説明する。
【００３１】
冷却器２７は、たとえば矩形な平板状に形成されており、冷媒が流れる複数の貫通孔２９が設けられている。ケース７は、上述したように、矩形な環状（「ロ」字状）に形成されており、冷却器２７の上面に起立して設けられている。これによって、冷却器２７とケース７とで枡状のものが生成されている。
【００３２】
「ロ」字状のケース７の、端子９や凹み部１５が設けられている１つの辺部（壁部）３１は、四角柱状に形成されており、横方向に長く延びている。
【００３３】
端子９や凹み部１５が設けられていない壁部３１の部位の断面や、他の３つの辺部３１の断面は矩形状になっている。これに対して、凹み部１５が設けられている壁部３１の部位の断面は、上側であってケース７の内側には、矩形状の切り欠き３３が形成されていることで、「Ｌ」字状になっている。また、凹み部１５が設けられている壁部３１のところには、端子９や凹み部１５が設けられていない壁部３１の上面と同一平面になっている上側上面３５と、切り欠き３３の底面で形成されている下側上面３７とが設けられている。なお、凹み部１５は、すでに理解されるように、横方向で壁部３１の中間部に位置している。
【００３４】
端子９は、「Ｌ」字状に形成されており、下端部が、縦方向に延びて下側上面３７で露出しており、ワイヤボンディング面１７を形成している。端子９の上端部は、上側上面３５から上方に突出している。
【００３５】
凹部２３は、直方体状に形成されており、下側上面３７に設けられており、下側上面３７から下方に向かって凹んでいる。
【００３６】
端子９は、たとえば、複数（２つ）設けられており、ケース７の横方向でお互いが離れてならんでいる。凹部２３も、たとえば、複数（２つ）設けられており、ケース７の横方向でお互いが離れてならんでいる。また、２つの凹部２３の内側に２つの端子９が位置している。
【００３７】
基板５は、たとえば矩形な平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になるようにして冷却器２７の上面に設置されている。半導体チップ３も矩形な平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になるようにして基板５の上面に設置されている。また、基板５と半導体チップ３とは、平面視においてケース７の内側に位置しており、上下方向では、冷却器２７の上面とケース７の上端との間に位置している。
【００３８】
ボンディングワイヤ１１は、上方に円弧状に湾曲をして、半導体チップ３と端子９とを接続している。ボンディングワイヤ１１が係合している半導体チップ３の部位と、ボンディングワイヤ１１が係合している端子９の部位とは、上下方向でほぼ同じところに位置している。また、ボンディングワイヤ１１は、端子９等の数に合わせてたとえば２本設けられている。
【００３９】
樹脂１３は、冷却器２７とケース７とで構成された枡状のものの内部を満たす態様で設けられており、端子９の下端部と、ボンディングワイヤ１１と、基板５と、半導体チップ３とが樹脂１３内に埋もれている。また、樹脂１３は、凹部２３内にも当然入り込んでいる。
【００４０】
次に、半導体装置１の組み立てについて説明する。
【００４１】
まず、冷却器２７に、半導体チップ３が設置された基板５を設置し、冷却器２７にケース７を設置する。
【００４２】
続いて、ボンディングワイヤ１１で半導体チップ３と端子９とを接続し、樹脂１３をケース７内（冷却器２７の上部）に流し込んで硬化させる。
【００４３】
半導体装置１によれば、ケース７の内側の面に凹み部１５が設けられており、ボンディングワイヤ１１が接続されている端子９のワイヤボンディング面１７が凹み部１５の底壁面１９の一部を形成している態様で露出しており、ボンディングワイヤ１１が係合している基板５の部位と、ボンディングワイヤ１１が係合しているワイヤボンディング面１７の部位とをお互いに結ぶ方向での樹脂１３の収縮を抑制するための凹部２３が、凹み部１５の底壁面１９に設けられているので、ケース７を大きくすることなく、ボンディングワイヤ１１の剥離の発生を低減することができる。
【００４４】
すなわち、凹み部１５を設け、この凹み部１５にワイヤボンディング面１７と凹部２３とが存在しているので、ワイヤボンディング面１７と凹部２３とが集約して設けられており、ケース７が大型化することが防止されている。
【００４５】
また、ボンディングワイヤ１１が係合している基板５の部位と、ボンディングワイヤ１１が係合しているワイヤボンディング面１７の部位とをお互いに結ぶ方向（縦方向）に対して直交する方向（上下方向）に凹部２３が凹んでいるので、温度変化等のよる樹脂１３の収縮が生じようとしても、凹部２３によって（凹部２３に入り込んでいる樹脂１３がアンカーの役目を果たすことで）樹脂１３の収縮が妨げられ、樹脂１３がケース７から離れる力を小さくすることができる。すなわち、図４におけるケース７と樹脂１３との接触部３９での、ケース７からの樹脂１３の剥離が生じにくくなっている。
【００４６】
これにより、端子９とボンディングワイヤ１１との接続部でのボンディングワイヤ１１の剥離の発生を低減することができる。また、熱サイクルに対して耐久性が向上する。
【００４７】
また、半導体装置１によれば、ボンディングワイヤ１１が樹脂１３で覆われていて露出していないので、ボンディングワイヤ１１を確実に保護することができる。
【００４８】
また、半導体装置１によれば、凹部２３が端子９のワイヤボンディング面１７と同一の面で端子９のワイヤボンディング面１７の近傍（直近）に設けられているので、端子９とボンディングワイヤ１１との接続部でのボンディングワイヤ１１の剥離の発生を一層低減することができる。
【００４９】
ところで、半導体装置１において、上述したごとく図６等で示すように、凹み部１５の、端子９のワイヤボンディング面１７が設けられている面（凹み部１５の底壁面１９）とは別の面（凹み部１５の側壁面２１）に凹部２５が設けられていてもよい。凹部２５はたとえばアリ溝状に形成されており、側壁面２１の全高にわたって設けられている。また、凹部２５は、凹み部１５の３つの側壁面２１にそれぞれに１つずつ設けられている。
【００５０】
図６で示す半導体装置１によれば、凹部２５が端子９のワイヤボンディング面１７が設けられている面とは別の面（凹み部１５の側壁面２１）に設けられているので、凹部２５の大きさを大きくすることができ、端子９とボンディングワイヤ１１との接続部でのボンディングワイヤ１１の剥離の発生を一層低減することができる。
【００５１】
また、半導体装置１において、図２等に示す凹部２３と、図６等に示す凹部２５との両方を設けてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  半導体装置
５  基板
７  ケース
９  端子
１１  ボンディングワイヤ
１３  樹脂
１５  凹み部
１７  ワイヤボンディング面
１９  底壁面
２１  側壁面
２３，２５  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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