(57)【要約】【課題】製造が容易で放熱性を悪化させることなく飛沫の拡散を防止することができる半導体パッケージを得る。【解決手段】絶縁基板１は回路パターン２を有する。回路パターン２の上に半導体素子４が設けられている。ケース５が絶縁基板１の上で半導体素子４を囲む。外部端子６がケース５の内側と外側を電気的に接続する。内部配線７は回路パターン２又は半導体素子４と外部端子６の内端部とを電気的に接続する。封止樹脂８がケース５の内側で半導体素子４及び内部配線７を封止する。蓋９が封止樹脂８の上面を覆う。内部配線７は、過電流により溶断する溶断部１０を有する。蓋９は、封止樹脂８の上面との間に空隙１１を確保しつつ溶断部１０の上方を覆う拡散防止部１２を有し、拡散防止部１２以外で封止樹脂８の上面に密着固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンを有する絶縁基板と、
前記回路パターンの上に設けられた半導体素子と、
前記絶縁基板の上で前記半導体素子を囲むケースと、
前記ケースの内側と外側を電気的に接続する外部端子と、
前記回路パターン又は前記半導体素子と前記外部端子の内端部とを電気的に接続する内部配線と、
前記ケースの内側で前記半導体素子及び前記内部配線を封止する封止樹脂と、
前記封止樹脂の上面を覆う蓋と、
前記内部配線は、過電流により溶断する溶断部を有し、
前記蓋は、前記封止樹脂の前記上面との間に空隙を確保しつつ前記溶断部の上方を覆う拡散防止部を有し、前記拡散防止部以外で前記封止樹脂の前記上面に密着固定されていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記溶断部は前記封止樹脂に埋没しており、
前記溶断部の上の前記封止樹脂の厚みは前記溶断部の径の４倍よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記溶断部は前記封止樹脂から露出していることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記拡散防止部は、前記蓋の一部を上方に突出させた屈曲部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記拡散防止部は、前記蓋の下面に設けられた筒状部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記外部端子の前記内部配線との接合面が、前記封止樹脂の前記上面より上に配置され、前記封止樹脂から露出していることを特徴とする請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記内部配線はボンディングワイヤであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
前記封止樹脂はエポキシ系樹脂と無機剤のフィラーを有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
前記半導体素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電・送電から効率的なエネルギーの利用・再生まであらゆる場面で半導体パッケージが利用されている。エポキシ系又はポリイミド系の封止樹脂で封止された半導体パッケージにおいて、過電流又は短絡電流からの保護のため、ワイヤ等の内部配線がヒューズとして用いられてきた。しかし、ワイヤ溶断時、ワイヤの一部が周囲のモールド樹脂ごと吹き飛び半導体パッケージ周辺に飛沫を拡散させ、他の機器へ悪影響を与えることがあった。これを防ぐために半導体パッケージの外周全体をゴム膜でコーティングする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３８１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、半導体パッケージの形状が複雑であると外周全体をゴム膜でコーティングするのは困難である。また、熱伝導性の悪いゴム膜で覆われているので通常使用時の放熱性が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は製造が容易で放熱性を悪化させることなく飛沫の拡散を防止することができる半導体パッケージを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体パッケージは、回路パターンを有する絶縁基板と、前記回路パターンの上に設けられた半導体素子と、前記絶縁基板の上で前記半導体素子を囲むケースと、前記ケースの内側と外側を電気的に接続する外部端子と、前記回路パターン又は前記半導体素子と前記外部端子の内端部とを電気的に接続する内部配線と、前記ケースの内側で前記半導体素子及び前記内部配線を封止する封止樹脂と、前記封止樹脂の上面を覆う蓋と、前記内部配線は、過電流により溶断する溶断部を有し、前記蓋は、前記封止樹脂の前記上面との間に空隙を確保しつつ前記溶断部の上方を覆う拡散防止部を有し、前記拡散防止部以外で前記封止樹脂の前記上面に密着固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、過電流が流れた際に溶断する溶断部を内部配線に意図的に設けている。溶断部の破壊エネルギーがパッケージ上面から放出されることで、電流経路を短時間で断線することができる。また、蓋は、封止樹脂の上面との間に空隙を確保しつつ溶断部の上方を覆う拡散防止部を有し、拡散防止部以外で封止樹脂の上面に密着固定されている。これにより、飛沫の拡散を防止することができ、他の機器への悪影響を抑制できる。また、蓋に拡散防止部を設けるだけなので、製造が容易であり、放熱性を悪化させることもない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る半導体パッケージを示す断面図である。
【図２】実施の形態２に係る半導体パッケージを示す断面図である。
【図３】実施の形態３に係る半導体パッケージを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態に係る半導体パッケージについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体パッケージを示す断面図である。絶縁基板１の上面に回路パターン２が設けられ、下面に放熱パターン３が設けられている。絶縁基板１は樹脂からなり、回路パターン２及び放熱パターン３は銅からなる。回路パターン２の上に半導体素子４が設けられている。
【００１１】
ケース５が絶縁基板１の上で半導体素子４を囲む。外部端子６がケース５に設けられ、ケース５の内側と外側を電気的に接続する。内部配線７は回路パターン２又は半導体素子４と外部端子６の内端部とを電気的に接続する。封止樹脂８がケース５の内側で半導体素子４及び内部配線７を封止する。蓋９が封止樹脂８の上面を覆う。
【００１２】
内部配線７は、封止樹脂８の上面付近において、過電流により溶断する溶断部１０を有する。なお、溶断部１０が溶断する電流値は半導体素子４のサージ電流耐量より小さい。蓋９は、封止樹脂８の上面との間に空隙１１を確保しつつ溶断部１０の上方を覆う拡散防止部１２を有し、拡散防止部１２以外で封止樹脂８の上面に密着固定されている。
【００１３】
本実施の形態では、過電流が流れた際に溶断する溶断部１０を内部配線７に意図的に設けている。溶断部１０の破壊エネルギーがパッケージ上面から放出されることで、電流経路を短時間で断線することができる。また、蓋９は、封止樹脂８の上面との間に空隙１１を確保しつつ溶断部１０の上方を覆う拡散防止部１２を有し、拡散防止部１２以外で封止樹脂８の上面に密着固定されている。これにより、飛沫の拡散を防止することができ、他の機器への悪影響を抑制できる。また、蓋９に拡散防止部１２を設けるだけなので、製造が容易であり、放熱性を悪化させることもない。
【００１４】
また、溶断部１０は封止樹脂８に埋没している。溶断部１０の上の封止樹脂８の厚みａは溶断部ｂの径の４倍よりも小さい（ａ＜４ｂ）。これにより、溶断部１０の溶断特性を制御でき、溶断部１０の破壊エネルギーを封止樹脂８の上面側に限定できる。
【００１５】
また、拡散防止部１２は、蓋９の一部を上方に突出させたコの字状の屈曲部である。溶断部１０のみに空隙１１を容易に設けることができる。そして、拡散防止部１２以外で蓋９の下面を平坦にすることで封止樹脂８との密着性を容易に達成できる。
【００１６】
また、内部配線７は、具体的にはボンディングワイヤである。パッケージ内の他のワイヤに比べて内部配線７のワイヤ径を細くするか、又は本数を少なくすることで、内部配線７が他のワイヤに比べて溶断されやすくなる。従って、内部配線７のワイヤ径又は本数を調整することで、過電流により溶断する溶断部１０を容易に設けることができる。また、溶断部１０を設けた内部配線７は、パッケージ内の他のワイヤに比べて高さが高い。このため、溶断部１０の上の封止樹脂８の厚みａが小さくなる。
【００１７】
また、封止樹脂８は、例えばエポキシ系樹脂と無機剤のフィラーを有する。従って、封止樹脂８は高熱伝導であるため、蓋９で封止樹脂８の上面を覆っても通常使用時には放熱パターン３側から放熱できる。また、このように封止樹脂８が硬質な場合にも飛沫の拡散を防止することができる。
【００１８】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係る半導体パッケージを示す断面図である。拡散防止部１２は、蓋９の平板部分の下面に設けられた筒状部である。この筒状部の内部に封止樹脂８が回り込まないようにすることで、空隙１１を容易に確保することができる。また、封止樹脂８の上面よりも下に拡散防止部１２を設けることができるため、半導体パッケージの小型化に貢献できる。さらに、蓋９と封止樹脂８の接触面積が増加するため、硬化接着が強固となり、より効果的に飛沫の拡散を防止することができる。
【００１９】
また、溶断部１０が封止樹脂８から露出している。これにより、溶断部１０の溶断特性を安定化できる。また、溶断部１０の破壊エネルギーを小さくできるため、より効果的に飛沫の拡散を防止することができる。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、実施の形態３に係る半導体パッケージを示す断面図である。外部端子６の内部配線７との接合面が、封止樹脂８の上面より上に配置され、封止樹脂８から露出している。これにより、溶断部１０を封止樹脂８から容易に露出させることができる。この結果、溶断部１０の破壊エネルギーを小さくできるため、より効果的に飛沫の拡散を防止することができる。
【００２１】
なお、半導体素子４は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップは、耐電圧性や許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された半導体チップを用いることで、この半導体チップを組み込んだ半導体パッケージも小型化・高集積化できる。また、半導体チップの耐熱性が高いため、ヒートシンクの放熱フィンを小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体パッケージを更に小型化できる。また、半導体チップの電力損失が低く高効率であるため、半導体パッケージを高効率化できる。
【符号の説明】
【００２２】
１  絶縁基板、２  回路パターン、４  半導体素子、５  ケース、６  外部端子、７  内部配線、８  封止樹脂、９  蓋、１０  溶断部、１１  空隙、１２  拡散防止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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