(57)【要約】【課題】半導体装置破壊時に周辺回路を保護して２次的な被害を防止する。【解決手段】半導体素子と、該半導体素子を密閉する枠とを有する半導体装置において、枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇すると、薄壁領域を破って圧力を開放する。破壊個所を薄壁領域に限定することができるので、周辺部品を薄壁領域周辺に配置しないことにより、破壊時の破片による周辺回路への被害を防止できる。薄壁領域が、密閉空間と、エネルギー吸収空間とを仕切る内壁の場合には、密閉空間の圧力が上昇した場合に、薄壁領域を破ってエネルギー吸収空間に圧力を開放する。よって破壊時のエネルギーはモジュール内で収まり、枠の外部に影響を及ぼさない。また、破壊による破片はエネルギー吸収空間内に飛散して、枠の外部に出ることもないので、周辺回路への被害を防止できる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、該半導体素子を密閉する枠とを有する半導体装置であって、
前記枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って圧力を開放する半導体装置。
【請求項２】
前記薄壁領域は、前記密閉空間と、エネルギー吸収空間とを仕切る内壁であり、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って、前記エネルギー吸収空間に圧力を開放する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に沿って、前記密閉空間に隣接して配置されている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に垂直な方向に関して、前記密閉空間の上方に配置されている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記エネルギー吸収空間には、破壊によるエネルギーを吸収する吸収材料が充填されている、請求項２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置破壊時の破片の飛散を防止して、周辺回路への２次的な被害を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は、種々の電気回路において、その構成要素の１つとして利用されている。このような半導体装置には、流すことのできる電流の最大値や、印加できる電圧の最大値等の耐量が予め定められている。耐量を超えた電流等が流れると半導体装置の正常な動作は保証されなくなり、さらに、半導体装置が破壊されることがある。
【０００３】
例えば、図１に示すような外観形状を有する、モータ制御装置の電源を制御するパワーモジュールが知られている。この半導体装置にも、予め耐量が定められている。そして、モータ制御装置において、アーム短絡や負荷短絡等が生じると、半導体装置に流れる電流等がその耐量を超えることがある。その結果、半導体装置の部品は過熱状態になり、半導体装置１０内の圧力が急激に上昇し、半導体装置が爆発して破壊されることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置が爆発等すると、半導体装置の枠の破片が四方に飛び散り、また、枠と端子とが変形して、その程度によっては周辺回路にも２次的被害が生じるおそれがある。図５は、図１のａ−ａ’で切断した、従来の半導体装置の断面図である。内部に設けられた半導体素子１が爆発すると、枠２の破片が四方に飛び散ってしまい、また、枠が変形するおそれが生じる。
【０００５】
本発明の目的は、半導体装置破壊時に周辺回路を保護して２次的な被害を防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
半導体装置は、半導体素子と、該半導体素子を密閉する枠とを有する。この枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って圧力を開放する。これにより上記目的が達成できる。
【０００７】
前記薄壁領域は、前記密閉空間と、エネルギー吸収空間とを仕切る内壁であり、前記半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、前記薄壁領域を破って、前記エネルギー吸収空間に圧力を開放してもよい。
【０００８】
前記エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に沿って、前記密閉空間に隣接して配置されていてもよい。
【０００９】
前記エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に垂直な方向に関して、前記密閉空間の上方に配置されていてもよい。
【００１０】
前記エネルギー吸収空間には、破壊によるエネルギーを吸収する吸収材料が充填されていてもよい。
【００１１】
さらに前記密閉空間の圧力が大気圧のとき、前記エネルギー吸収空間の圧力を大気圧よりも小さい負圧にしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の半導体装置１０の外観を示す斜視図である。半導体装置１０は、半導体素子（図示せず）を枠２で囲って形成されており、半導体素子と外部との電気的接続を確保する２つの端子１１をその表面に備えている。端子１１は、例えば、一方が接地のためのＥ端子、他方が電流を供給するＣ端子である。図では半導体素子１は１つであるが、その数は複数でもよい。
【００１４】
本発明の半導体装置１０の特徴は、半導体装置１０が破壊されたとき、（１）枠２の限定個所で破壊のエネルギーを発散させる、または、（２）半導体装置１０内に所定の空間を設け、破壊のエネルギーをその空間で吸収することにある。以下、（１）および（２）を実現する構成を説明する。
【００１５】
（実施例１）
上述した（１）の、枠２の限定個所で破壊のエネルギーを発散させる構成を説明する。
【００１６】
図２は、図１のａ−ａ’で切断した、第１の例による半導体装置１０の断面図である。半導体装置１０は、枠２に囲まれた空間に密閉される半導体素子１を有している。この例における半導体装置１０の特徴は、枠２の厚みが部分的に異なっていることにある。すなわち、枠２は、周囲よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域２１と、その他の厚い厚壁領域２２とから構成されている。薄壁領域２１は、従来の半導体装置（図５）の枠２と同様の厚みである。また厚壁領域２２は、従来の半導体装置（図５）の枠２よりも厚く構成されている。
【００１７】
このように薄壁領域２１および厚壁領域２２を設けることにより、半導体素子１を密閉した空間の圧力が上昇して半導体装置１０が爆発等を起こす場合には、薄壁領域２１のみが破られ、空間の圧力を開放することになる。厚壁領域２２は薄壁領域２１よりも強度が大きいからである。すなわち半導体装置１０は、限定的な薄壁領域２１の位置においてのみ破壊されるので、破壊の影響を予想しやすく、さらに、薄壁領域２１の近傍に他の部品を配置しないように設計できる。これにより、半導体装置１０の破壊時に、周辺回路を保護して２次的な被害を防止できる。
【００１８】
（実施例２）
次に、上述した（２）の、半導体装置１０内に所定の空間を設け、破壊のエネルギーをその空間で吸収する構成を説明する。
【００１９】
図３は、図１のａ−ａ’で切断した、第２の例による半導体装置１０の断面図である。この例における半導体装置１０の特徴は、半導体素子１が配設される空間に加えて、半導体素子１が破壊されたときのエネルギーを吸収するエネルギー吸収空間３２を有することである。
【００２０】
より具体的に説明すると、半導体装置１０内部には、半導体素子１が配設された空間に隣接して、エネルギー吸収空間３２が設けられている。これら２つの空間は、実施例１で説明した薄壁領域２１と同様の厚さを有する内壁３１により仕切られている。これは、内壁３１が薄壁領域であるということもできる。また、枠２の厚さは、実施例１で説明した厚壁領域２２と同じである。ここで、エネルギー吸収空間３２には、エネルギーを効果的に吸収するエネルギー吸収材料３３が充填されている。エネルギー吸収材料３３は、例えば、発泡剤である。
【００２１】
このように構成することにより、半導体素子１が破壊されたとき、内壁３１のみが破られる。そして破壊エネルギーは、エネルギー吸収空間３２内のエネルギー吸収材料３３により吸収される。これにより、破壊エネルギーは半導体装置１０内で収まり、枠２の外部に影響を及ぼすことはなくなる。また、破壊による破片はエネルギー吸収空間３２内に飛散して、枠２の外部に出ることもないので、半導体装置１０の破壊による周辺回路への２次的な被害を防止できる。
【００２２】
次に、この第２の例の変形例を説明する。図４は、図１のｂ−ｂ’で切断した、半導体装置１０の断面図である。この変形例の半導体装置１０もまた、半導体装置内に所定の空間を有し、破壊のエネルギーをその空間で吸収する。この例における半導体装置１０の特徴は、半導体素子が配置された空間の上方にエネルギー吸収空間４２を設けて、半導体装置１０のサイズを小さくしたことにある。
【００２３】
より具体的に説明する。まず図３の半導体装置では、半導体素子１が配置された空間とエネルギー吸収空間３２とが、図３のａ方向に並べて配置されている。この構成は、製造が容易であるが、その一方、半導体装置１０が、ａ方向、すなわち半導体装置１０の接地面に沿って広がってしまい、半導体装置１０の床面積（接地面積）が必然的に大きくなる。そこで、半導体装置１０の接地面に垂直な方向に関して、半導体素子が配置された空間の上方に、エネルギー吸収空間４２を設けることとした。なお、エネルギー吸収空間４２にもエネルギー吸収材料４３が充填される。
【００２４】
図４において、内壁４１は、内壁３１（図３）に相当する。破壊の際に内壁４１のみが破られ、破壊エネルギーは、エネルギー吸収空間４２内のエネルギー吸収材料４３により吸収される。これにより、図３を参照して説明した実施例２と同じ効果が得られる。さらに、半導体素子１が配置された空間の上方にエネルギー吸収空間４２を設けたので、半導体装置１０の接地面に沿って並列して２つの空間を設けた場合よりも、半導体装置１０の接地面積を小さくできる。よって、電気回路自体の小型化にも有利である。
【００２５】
以上、本発明の実施例を説明した。上述の例では、エネルギー吸収空間にエネルギー吸収材料を充填するとして説明した。しかし、エネルギー吸収空間のみで破壊エネルギーが十分吸収できる場合には、特にエネルギー吸収材料を設けなくてもよい。例えば、半導体素子１を収納した空間（Ａ）を大気圧に設定し、内壁３１、４１を介して当該空間に隣接する空間３２、４２を、大気圧より低い負圧に設定することができる。これにより、空間Ａで発生した爆発等の破壊エネルギーは、内壁３１、４１を破って、負圧空間３２、４２において吸収される。
【００２６】
【発明の効果】
半導体装置の枠は、周囲の領域よりも相対的に厚みが薄い薄壁領域を有しており、半導体素子を密閉する密閉空間の圧力が上昇した場合に、薄壁領域を破って圧力を開放する。破壊個所を薄壁領域に限定することができるので、周辺部品を薄壁領域周辺に配置しないことにより、破壊時の破片による周辺回路への被害を防止できる。
【００２７】
薄壁領域を、前記密閉空間と、エネルギー吸収空間とを仕切る内壁とし、エネルギー吸収空間に圧力を開放するようにした。これにより、破壊時のエネルギーはモジュール内で収まり、枠の外部に影響を及ぼすことはなくなる。また、破壊による破片はエネルギー吸収空間内に飛散して、枠の外部に出ることもないので、周辺回路への被害を防止できる。
【００２８】
エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に沿って、密閉空間に隣接して配置されている。このような構成により、製造が容易になる。
【００２９】
エネルギー吸収空間は、半導体装置の接地面に垂直な方向に関して、前記密閉空間の上方に配置されている。これにより、半導体装置の接地面積を小さくでき、電気回路自体の小型化に有利である。
【００３０】
エネルギー吸収空間には、破壊によるエネルギーを吸収する吸収材料が充填されている。これにより、エネルギー吸収空間のみならず、当該吸収材料によっても効率的に破壊時のエネルギーを吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のａ−ａ’で切断した、第１の例による半導体装置の断面図である。
【図３】図１のａ−ａ’で切断した、第２の例による半導体装置の断面図である。
【図４】図１のｂ−ｂ’で切断した、半導体装置の断面図である。
【図５】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１　半導体素子、　２　枠、　１０　半導体装置、　１１　端子、　２１　薄壁領域、　２２　厚壁領域、　３１、４１　内壁、　３２、４２　エネルギー吸収空間、　３３、４３　エネルギー吸収材料
【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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