(57)【要約】【課題】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。【解決手段】半導体チップ３が実装された基板５と、この基板が収容されているケース７とを備え、このケースに設けられている端子９と半導体チップとがケース内で延び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、ボンディングワイヤの途中に、樹脂の一部を分断するついたて１５が設けられている半導体装置１である。【選択図】図１
2014232834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが実装された基板と、この基板が収容されているケースとを備え、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前記ケース内で延び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、
前記ボンディングワイヤの途中に、前記樹脂の一部を分断するついたて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、
前記ついたてには、前記ボンディングワイヤが通る切り欠きもしくは貫通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３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記ついたては、前記ケースの一部で構成されており、前記ケースと一体成形されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ついたては、前記ボンディングワイヤが係合している前記半導体チップの部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記端子の部位とをお互いに結ぶ線分を分断する態様、もしくは、前記ボンディングワイヤが係合している前記半導体チップの部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記端子の部位とをお互いに結ぶ線分の近傍周辺を分断する態様で前記樹脂内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、特に、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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、従来、図８で示すような半導体装置３５１が知られている。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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】
【０００９】
【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】
【００１０】
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。
【００１１】
また、図８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が生成されるおそれがある。
【００１２】
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）が発生する場合があるという問題がある。
【００１３】
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】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、半導体チップが実装された基板と、この基板が収容されているケースとを備え、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前記ケース内で延び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、前記ボンディングワイヤの途中に、前記樹脂の一部を分断するついたてが設けられている半導体装置である。
【００１５】
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、前記ついたてには、前記ボンディングワイヤが通る切り欠きもしくは貫通孔が設けられている半導体装置である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、前記ついたては、前記ケースの一部で構成されており、前記ケースと一体成形されている半導体装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記ついたては、前記ボンディングワイヤが係合している前記半導体チップの部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記端子の部位とをお互いに結ぶ線分を分断する態様、もしくは、前記ボンディングワイヤが係合している前記半導体チップの部位と前記ボンディングワイヤが係合している前記端子の部位とをお互いに結ぶ線分の近傍周辺を分断する態様で前記樹脂内に設けられている半導体装置である。
【発明の効果】
【００１８】
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】
【００１９】
【図１】本発明の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る。
【図２】図１におけるＩＩ矢視図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ部分矢視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置のケースの概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４におけるＶ矢視図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】従来の半導体装置を示す図である。
【図８】従来の半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係る半導体装置１は、図１等で示すように、半導体チップ（半導体素子）３が実装された平板状の基板５と、この基板５が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。
【００２１】
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（高さ方向）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。
【００２２】
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、ケース７の内部で延びているボンディングワイヤ１１を含めて樹脂（エポキシ樹脂等の硬質合成樹脂）１３で封止されている。
【００２３】
樹脂１３の内部であってワイヤボンディングで使用されているボンディングワイヤ１１の途中には樹脂１３の一部を分断するついたて（樹脂１３の一部を分断する分断壁；一部を仕切る仕切り壁）１５が設けられている。ついたて１５は、温度変化等による樹脂１３の収縮によって樹脂１３とケース７の端子９が設けられている部位との間に隙間が生成されることを防止するために、ケース７の端子９と半導体チップ３との間に設けられている。
【００２４】
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１７が設けられている。そして、ケース７は冷却器１７に設置されている。冷却器１７を底壁部とし、ケース７を側壁部とすると、冷却器１７とケース７とで枡状のものが形成されている。
【００２５】
基板５は、ケース７に囲まれ、ケース７の内側の冷却器１７に設置されている。樹脂１３は上述した枡状の冷却器１７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。
【００２６】
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、上記線分に沿って円弧状に曲がって延伸している。
【００２７】
また、ついたて１５には、ボンディングワイヤ１１が通る切り欠き１９が設けられている。なお、切り欠き１９に代えて貫通孔が設けられていてもよい。
【００２８】
ついたて１５は、ケース７の一部で構成されており、ケース７は、たとえば、合成樹脂によって一体成形されている。
【００２９】
なお、ついたて１５がケース７や冷却器１７と別のもので構成されていて、ケース７にたとえば接着剤で一体的に設置されていてもよいし、もしくは、ついたて１５がケース７や冷却器１７と別のもので構成されていて、冷却器１７にたとえば接着剤で一体的に設置されていてもよいし、もしくは、ついたて１５がケース７や冷却器１７と別のもので構成されていて、ケース７と冷却器１７とにたとえば接着剤で一体的に設置されていてもよい。
【００３０】
また、ついたて１５は、この厚さ方向が、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の部位とをお互いに結ぶ方向とほぼ一致するようにして樹脂１３内に設けられている。
【００３１】
そして、ついたて１５は、ボンディングワイヤ１１が接続されている（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が接続されている（係合している）端子９の部位とをお互いに結ぶ線分を分断する態様で樹脂１３内に設けられている。なお、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の部位とをお互いに結ぶ線分の近傍周辺を分断する態様で、ついたて１５が樹脂１３内に設けられていてもよい。
【００３２】
ここで、半導体装置１についてさらに詳しく説明する。
【００３３】
冷却器１７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２１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１７の上面に起立して設けられている。これによって、冷却器１７とケース７とで枡状のものが生成されている。
【００３４】
「ロ」字状のケース７の各辺を構成している壁部は、四角柱状に形成されている。
【００３５】
端子９やついたて１５が設けられている１つの壁部２３は、横方向に長く延びている。端子９やついたて１５が設けられている壁部２３の部位（端子設置部位２７）の断面は、端子９やついたて１５が設けられていない箇所よりも、縦方向の寸法が大きくなっており、さらに、上側であってケース７の内側には、矩形状の切り欠き２５が形成されている。
【００３６】
これにより、端子設置部位２７の断面は「Ｌ」字状になっている。また、端子設置部位２７には、端子９やついたて１５が設けられていない壁部２３の部位の上面と同一平面になっている上側上面２９と、切り欠き２５の底面で形成されている下側上面３１とが形成されている。また、端子設置部位２７は、横方向で壁部２３の中間部に位置している。
【００３７】
端子９は、「Ｌ」字状に形成されており、下端部が、縦方向に延びて端子設置部位２７の下側上面３１で露出している。端子９の上端部は、上側上面２９から上方に突出している。
【００３８】
ついたて１５は、平面視において、図２で示すように、「コ」字状に形成されており、下側上面３１の縁部から上方に突出している。なお、ついたて１５の上端は、図１で示すように、上側上面２９よりも下方に位置している。また、ついたて１５は、平面視において、図２で示すように、矩形状になっている下側上面３１の外周の全周から上方に突出しているのではなく、端子９やついたて１５が設けられていない壁部２３よりもケース７の内側に突出している部位からのみ上方に突出している。
【００３９】
切り欠き１９は、ついたて１５の厚さ方向（ケース７の縦方向）でついたて１５の肉部を貫通しており、ついたて１５の上端（上縁）から下方に向かって凹んでいる（図３参照）。
【００４０】
なお、端子９は、図２、図３等で示すように、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。切り欠き１９も、端子９に対応して、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。
【００４１】
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１７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１７の上面とケース７の上端との間に位置している。
【００４２】
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。
【００４３】
ついたて１５の各切り欠き１９のそれぞれを、ボンディングワイヤ１１が通っている。樹脂１３は、冷却器１７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とついたて１５とが樹脂１３内に埋もれている。
【００４４】
そして、半導体装置１では、ついたて１５は、上側に僅かに円弧状に湾曲しているボンディングワイヤ１１の近傍周辺（下側と横方向の両側における近傍）以遠を分断する態様で樹脂１３内に設けられている。換言すれば、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の部位とをお互いに結ぶ線分を分断する態様（ボンディングワイヤ１１が直線的に延びていると仮定すれば、ボンディングワイヤ１１と干渉してしまう態様）で、ついたて１５が設けられている。
【００４５】
次に、半導体装置１の組み立てについて説明する。
【００４６】
まず、冷却器１７に、半導体チップ３が設置された基板５を設置し、冷却器１７にケース７を設置する。
【００４７】
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１７の上部）に流し込んで硬化させる。
【００４８】
半導体装置１によれば、樹脂１３の内部であってワイヤボンディングで使用されているボンディングワイヤ１１の途中に樹脂１３の一部を分断するついたて１５が設けられているので、温度変化等のよる樹脂１３の収縮が生じようとしても、ついたて１５によって樹脂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１におけるケース７と樹脂１３との接触部３３での、ケース７からの樹脂１３の剥離が、ついたて１５で邪魔され、生じにくくなっている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、半導体装置１によれば、ついたて１５に切り欠き１９が設けられており、この切り欠き１９を通ってボンディングワイヤ１１が延びているので、ボンディングワイヤ１１を保護しながら、樹脂１３のつながっている部位（図１に示すついたて１５の内側の部位３５とついたて１５の外側の部位３７との間の部位）３９の断面積を小さくして、樹脂１３がケース７から離れる応力を小さくすることができる。なお、端子９の下端部が位置している部位３５と基板５が設けられている部位３７とは、ケース７の内側に存在している。
【００５２】
また、半導体装置１によれば、ケース７が一体成形されており、ついたて１５がケース７の一部で構成されているので、ついたて１５とケース本体部４１との接合が強固になっている。したがって、温度変化等による樹脂１３の収縮が生じようとしてついたて１５に応力が発生しても、ついたて１５が破損等することなく、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の剥離の発生を確実に低減することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  半導体装置
３  半導体チップ
５  基板
７  ケース
９  端子
１１  ボンディングワイヤ
１３  樹脂
１５  ついたて
１９  切り欠き
【図１】
2014232834.tif 000003
【図２】
2014232834.tif 000004
【図３】
2014232834.tif 000005
【図４】
2014232834.tif 000006
【図５】
2014232834.tif 000007
【図６】
2014232834.tif 000008
【図７】
2014232834.tif 000009
【図８】
2014232834.tif 000010