(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する筐体の内部に設けられた半導体素子と、前記電極と前記半導体素子を接続するボンディングワイヤと、前記電極、前記半導体素子および前記ボンディングワイヤを被覆する封止樹脂体と、前記筐体に固定されるとともに前記ボンディングワイヤに非接触で配置され、かつ前記封止樹脂体に埋設されている板状部材を備え、
前記板状部材は、前記ボンディングワイヤの形状に沿う形状を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記板状部材は開口部を有し、当該開口部の開口率が２０％以上、８０％以下であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記電極と前記ボンディングワイヤとの接合部或いは前記半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接合部の上方に配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項４】
前記封止樹脂体の上部に空間部を備えてなり、当該空間部の体積が、前記封止樹脂体の体積に対し１０％以上、１００％以下であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子に制御信号を供給する制御基板を備えてなり、当該制御基板は前記板状部材の上方に配置されかつ前記封止樹脂体に埋設されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記封止樹脂体は、シリコーン樹脂からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置。
【請求項７】
電極を有する筐体の内部に設けられた半導体素子と、前記電極と前記半導体素子を接続するボンディングワイヤと、前記電極、前記半導体素子および前記ボンディングワイヤを被覆する封止樹脂体と、前記筐体に固定されるとともに前記ボンディングワイヤに非接触で配置され、かつ前記封止樹脂体の上面と密接する板状部材を備え、
前記板状部材は、上部材および下部材からなるとともに、
前記下部材は、前記ボンディングワイヤの形状に沿う形状を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記下部材は、アルミニウム板または銅板で形成され、前記上部材と前記下部材の界面に粘着層を有していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、半導体装置のボンディングワイヤの接続信頼性を向上させる技術に関する。
背景技術
シリコーン樹脂は、有機基を持つケイ素が酸素と交互に結合した結合を骨格に持った樹脂で、密着性に優れ、硬化収縮が少ない絶縁材料であるため、電力用半導体装置等の半導体封止樹脂として一般的に使用されている。
第１２図はシリコーン樹脂で封止された従来の半導体装置の内部構造を示す断面図である。金属製のベース板１の上部には絶縁基板２がはんだ層３ｂを介して実装されている。絶縁基板２の上部には半導体素子４がはんだ層３ａを介して実装されている。上側が開口している樹脂製のケース５はベース板１に接着され、ケース５の側壁近傍には電極６が固定されている。例えばアーチ状のボンディングワイヤ７は半導体素子４と電極６を電気的に接続している。
シリコーン樹脂で形成されたゲル状の封止樹脂体８は絶縁基板２、半導体素子４、電極６およびボンディングワイヤ７を被覆している。ガラスエポキシ樹脂製の蓋９はケース５の上側開口部を覆い、封止樹脂体８を外気から遮断する。ベース板１、ケース５および蓋９で筐体を構成している。
上記のような構造を有する半導体装置の信頼性を評価するために、例えば１０Ｇ程度の振動を周期的に与えると、ボンディングワイヤ７に接続不良が生じることがあった。接続不良はボンディングワイヤ７の疲労破壊に起因する。振動に対するボンディングワイヤ７の耐久性はボンディングワイヤ７の配置場所と形状に大きく依存する。
半導体装置に振動が加わると、ゲル状の封止樹脂体８は筐体の内部で揺さぶられ、封止樹脂体８に密着するボンディングワイヤ７には封止樹脂体８の振幅に応じた引張り応力が加わる。封止樹脂体８の振幅はケース５の側壁近傍では小さいが、ケース５の中央部で、またケース５の中央部でも、特に封止樹脂体８の表面近傍で大きい。引張り応力は、概ね封止樹脂体８の振幅に比例するため、ボンディングワイヤ７のアーチの頂上付近に最も大きな引張り応力が発生する。
ボンディングワイヤ７に加わる引張り応力は、ボンディングワイヤ７と電極６や半導体素子４との接合部で反力により支えられている。ボンディングワイヤ７が受ける引張り応力はボンディングワイヤ７と封止樹脂体８が接触する長さにほぼ比例するため、ボンディングワイヤ７が長いほど接合部には大きな引張り応力が加わる。
また、アーチ形状を有するボンディングワイヤ７は電極６や半導体素子４との接合部で拘束されているため、ボンディングワイヤ７に生じる曲げ応力は接合部からアーチを描きはじめる部分に集中する。曲げ応力は接合部からアーチの頂上までの高さが高いほど大きい。
曲げ応力が集中する接合部近傍に振動による引張り応力が周期的に加わるため、この部分でボンディングワイヤ７の疲労破壊が進行する。封止樹脂体８の振幅が大きいケース５の中央部に配置され、長くて、アーチの高いボンディングワイヤ７ほど、破断するまでの耐久サイクル数が少なくなる。
また、ケース５の側壁近傍に段差が形成されていると、段差の前後で封止樹脂体８の振幅が大きく変動するので、段差近傍のボンディングワイヤ７に応力集中部が生じ、破断が生じやすい。
ボンディングワイヤ７の破断を防ぐ工夫がなされた従来の半導体装置の例が特開平０９−２４６４３０号公報に開示されている。ゲルの表面に、ゲルよりも弾性率の大きな、例えばエポキシ樹脂製の保護膜を設け、この保護膜でゲルの振動を抑制するというものである。この方法は、ゲルの他に保護膜を形成する必要があるので、樹脂硬化工程が２回にわたり、生産性が低い。また保護膜を形成する材料とケースを形成する材料の線膨張率が異なるため、保護膜がケースとの密着面から剥離しやすい。最悪の場合、ゲルの振幅が最も大きい半導体装置の中央付近に、ワイヤのアーチの頂上が配置されると、保護膜はワイヤの振動を充分に抑えることが出来ない。
特開平１０−０５０８９７号公報には半導体装置の別の例が開示されている。ワイヤの接合部近傍に設けられた仕切り板とケースの側壁との間にエポキシ樹脂を供給し、接合部近傍を硬化したエポキシ樹脂で被覆している。被覆することで、ワイヤの接合部近傍への応力集中は緩和するが、エポキシ樹脂を供給・硬化させる工程が加わるため生産性が低下する。また、仕切り板を超えた部分で大きく応力状態が変わるため、仕切り板の真上近傍でワイヤが破断しやすい。しかも、ゲルの揺れにより最も大きな引張り応力が発生するワイヤのアーチの頂上付近でゲルの揺れを防ぐことは出来ない。
さらに、特開昭６３−１０７１４７号公報には、パッケージのキャップの裏側に縦横に交差する振動防止部を設けた半導体装置が開示されている。この半導体装置の内部に半導体素子に制御信号を供給する制御基板を設けると、振動防止部の下方に制御基板が位置することになり、振動防止部の効果は激減する。従って制御基板を半導体装置の内部に設けることは実際上できない。さらに、ゲルを注入した後にキャップを固定してゲルの硬化を行うか、キャップを固定した後にゲルの注入・硬化を行う必要があるため、ゲルの硬化状態を確認することが困難である。硬化阻害等のゲルの不具合を判別できないと、生産性を阻害する。
従って、本発明は振動が発生する状況で使用しても、高い信頼性を保って動作可能な半導体装置を低コストで提供すること目的としている。
発明の開示
本発明にかかる半導体装置は、電極を有する筐体の内部に設けられた半導体素子と、電極と半導体素子を接続するボンディングワイヤと、電極、半導体素子およびボンディングワイヤを被覆する封止樹脂体と、筐体に固定されるとともにボンディングワイヤに非接触で配置され、かつ封止樹脂体に埋設されている板状部材を備えている。板状部材は封止樹脂体の振動を抑制する制振部材として作用するので、ボンディングワイヤの接続信頼性が向上し、半導体装置の長寿命化が達成される。
板状部材は開口部を有していてもよく、またその開口率は、２０％以上、８０％以下であることが望ましい。開口率がこの範囲に収められると、板状部材は封止樹脂体と強固に密着する。板状部材の開口部は、ボンディングワイヤと電極との接合部或いはボンディングワイヤと半導体素子との接合部の上方に配置することができる。熱膨張した封止樹脂体は開口部から上方に逃げる。板状部材は、ボンディングワイヤの形状に沿う形状を有していてもよいので、ボンディングワイヤとの間隔を小さくすることが出来る。
封止樹脂体の上部には、封止樹脂体の体積に対し１０％以上、１００％以下である空間部を設けてもよい。空間部は封止樹脂体が熱膨張したとき、半導体装置内の圧力上昇を抑制する。
板状部材の上方には、制御基板を配置してもよい。板状部材は封止樹脂体に埋設された制御基板の振動も抑制する。封止樹脂体はシリコーン樹脂で形成してもよい。
また、板状部材は、封止樹脂体の上面と密接するように配置してもよい。この場合、板状部材は、上部材および下部材からなるものでもよく、下部材の下面が封止樹脂体の上面と密接する。
下部材と上部材は粘着層で固定してもよいので、製作が容易である。下部材はボンディングワイヤの形状に沿う形状を有していてもよいので、ボンディングワイヤとの間隔を小さくすることが出来る。
また、本発明にかかる半導体装置は、板状部材の代わりに、枕部材を備えていてもよい。枕部材は、ボンディングワイヤに非接触で配置され、絶縁基板に固定されるとともに封止樹脂体に埋設される。枕部材は封止樹脂体の振動を抑制する制振部材として作用するので、ボンディングワイヤの接続信頼性が向上し、半導体装置の長寿命化が達成される。
枕部材は、ボンディングワイヤの形状に沿う形状を有していてもよいので、ボンディングワイヤとの間隔を小さくすることが出来る。枕部材を、アルミニウムまたは銅で形成し、半導体素子と絶縁基板の間に介在する銅パタンと接合すると、通電経路が形成される。
発明を実施するための最良の形態
本発明にかかる半導体装置を添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
第１図は本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。放熱のために設けられている金属製のベース板１は熱伝導性の良い材料、例えば銅（表面はニッケルメッキされている）、アルミニウム、銅モリブデン合金などで作成されており、その上部には絶縁基板２がはんだ層３ｂを介して実装されている。冷却効果を高めるためにベース板１の内部に流路が設けられており、その流路に冷媒を流してもよい。
絶縁基板２はＡｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＢＮなどで形成され、その上面には銅パタン１３（第２図参照）が拡散ろう付け等で接合されている。絶縁基板２の上部には半導体素子４ａ、４ｂがはんだ層３ａを介して接合されている。
半導体素子４ａと半導体素子４ｂは、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とフライホイールダイオード（Ｆｌｙ  Ｗｈｅｅｌ  Ｄｉｏｄｅ）を表しており、両者は一対で使用されている。半導体素子には他にＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＧＴＯサイリスタ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ  Ｏｆｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）等があり、本発明にかかる半導体装置は内蔵する半導体素子の容量や種類によって限定されるものではない。以下では半導体素子４ａ、４ｂを半導体素子４と表記する。
樹脂製のケース５はベース板１に接着され、側壁の近傍に電極６が固定されている。ボンディングワイヤ７はアルミニウム線や金線などで、例えばアーチ状に形成され、半導体素子４と電極６を電気的に接続する。板状部材１０ａはボンディングワイヤ７の上部にボンディングワイヤ７に非接触で配置され、例えばケース５の側壁に設けられた段差を利用して、接着、圧着、ネジ止めなどの方法でケース５に固定されている。
シリコーン樹脂で形成されたゲル状の封止樹脂体８は絶縁基板２、半導体素子４、電極６、ボンディングワイヤ７および板状部材１０ａを被覆している。ケース５の上側開口部は例えばガラスエポキシ樹脂やＰＰＳ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂などからなる蓋９で塞がれており、ケース５の内部は外気と遮断されている。ベース板１、ケース５および蓋９で筐体を構成する。
封止樹脂体８と蓋９の間には空間部１２が設けられている。空間部１２は封止樹脂体８の体積が熱膨張で増加したとき、封止樹脂体８が蓋９などの構造物に接触すること、あるいは筐体の内部圧力が上昇することを防止する。空間部１２の体積は圧力上昇を防ぐ意味では大きいほうが望ましいが、必要以上に大きくすると装置が大きくなりコストの上昇を招く。実用的には空間部１２の体積は封止樹脂体８の体積に対して１０％から１００％、更に望ましくは２０％から６０％である。
第２図および第３図は半導体装置の内部を示す斜視図である。第２図はボンディングワイヤ７で電極６と半導体素子４を接続する前の状態を、第３図はボンディングワイヤ７で電極６と半導体素子４を接続した後の状態を表している。
第２図にはＩＧＢＴ４ａとフライホイールダイオード４ｂが６組描かれている（ただしそのうち手前の１組はケース５で隠れていて見えない）。Ｌ字型の銅パタン１３は半導体素子４の裏面（コレクタ電極に相当）と接合されており、電極６との通電経路を形成する。電極６は４本一組で配置されており、ケース５の側壁近傍に６組描かれている。
第３図の上方にはケース５に固定される前の板状部材１０ａが描かれている。板状部材１０ａは一枚の薄板から加工されたもので、所定の位置に開口部１１ａと板部１１ｂを有する。板状部材１０ａの板厚は強度と加工の容易さから０．３〜３ｍｍ程度が望ましい。
板状部材１０ａをケース５に固定すると、ボンディングワイヤ７の接合部の上方には開口部１１ａが、アーチの頂上近傍には板部１１ｂが配置される（第１図参照）。板状部材１０ａと電極６が非接触であるように電極６の近傍にも開口部１１ａが設けられている。
板状部材１０ａをケース５に固定した後、シリコーン樹脂を注入する。ケース５をオーブンに入れて、所定温度、所定時間でシリコーン樹脂を硬化させると、板状部材１０ａが埋設されているゲル状の封止樹脂体８が形成される。
シリコーン樹脂の密着性に、開口部１１ａのアンカー効果が加わるので封止樹脂体８は板状部材１０ａと強固に密着している。半導体装置に振動が加えられても、ケース５に固定された板状部材１０ａが封止樹脂体８の振幅を大幅に抑制するので、ボンディングワイヤ７に生じる引張り応力は減少する。その結果、ボンディングワイヤ７が疲労破壊するまでの耐久サイクル数は増加し、半導体装置の長寿命化が達成される。また使用環境の温度上昇によって封止樹脂体８の体積が熱膨張しても、熱膨張した封止樹脂体８は開口部１１ａから上方に逃げることができるので、半導体装置の使用可能温度範囲が広くなる。
蓋９はシリコーン樹脂を硬化させてから取りつける。このためシリコーン樹脂の硬化状態を光学検査（目視）により確認可能であり、ゲルの硬化阻害等の不具合がおきた場合に確実に不良を判別できる。
板状部材１０ａの開口率（開口前の板状部材１０ａの表面積に対する開口部１１ａの面積の割合）は、充分なアンカー効果を期待するには２０％以上、さらに好ましくは３０％以上にすることが望ましい。ただし開口率が大きくなると振動抑制効果が薄れてくるので、開口率は８０％以下、さらに好ましくは７０％以下が望ましい。
ボンディングワイヤ７のアーチの頂上と板部１１ｂの間隔は、絶縁耐圧が問題にならない範囲で小さいほど望ましい。間隔の下限は印加される電圧や各部材の加工精度に依存するが、金属製の場合、３ｍｍ程度である。間隔を大きくすると制振抑制効果が弱まる上に、製品が厚くなるので、ボンディングワイヤ７の頂上から封止樹脂体８の表面までの距離を、ボンディングワイヤ７の頂上からボンディングワイヤ７の接合部までの距離の約１／３以下になるように板状部材１０ａを配置するのが好ましい。実用的には１０ｍｍ以下、望ましくは６ｍｍ以下である。
ボンディングワイヤ７と板状部材１０ａの間隔を５ｍｍにして耐久試験を行ったところ、第１図に示したように電極６と半導体素子４の間に段差があるが、ボンディングワイヤ７は全く破断しなかった。耐久試験では、半導体装置をＸＹＺ各方向にシリーズで２０Ｇ  ｌｏｇスイープ（１０〜３００Ｈｚ）し、３６時間後の形態を顕微鏡で観察した。
開口部１１ａは第４図に示すように板状部材１０ｂの全領域にわたって均等に設けられていてもよい。板状部材１０ｂに設けられる開口部１１ａは丸である必要はなく、四角やその他の形状でもよい。アンカー効果が板状部材１０ｂの全領域にわたって生じるため、板状部材１０ｂと封止樹脂体８の密着性が高まり、その結果、制振効果が高まる。また熱膨張した封止樹脂体８は開口部１１ａから板状部材１０ｂの上方に均等に逃げることができるので、内部における圧力上昇が抑制され、半導体装置の使用可能温度領域がさらに広くなる。
制振効果が高まるため、ボンディングワイヤ７のアーチの頂上近傍に板状部材１０ｂの開口部１１ａを配置してもよい。アーチの頂上付近に開口部１１ａを設けると、ボンディングワイヤ７と板状部材１０ｂの間隔をさらに小さくできる。
また、第５図に示すように板状部材１０ｃはボンディングワイヤ７のアーチ形状に沿うようにその一部が彎曲していてもよい。板状部材１０ｃが彎曲していると、ボンディングワイヤ７との間隔が小さくなるので、封止樹脂体８の振幅はより抑制される。この結果、耐久サイクル数はさらに増加する。
なお、半導体素子４は制御基板が出力する制御信号に基づいて制御される。制御基板には制御素子等が実装されており、半導体装置の温度上昇過多を防いだり、短絡した場合に半導体装置を遮断したりする保護機能を有する。第５図は制御基板が半導体装置に内蔵されている場合を示しており、制御基板１４は板状部材１０ｃの上部に配置されている。この場合、制御基板１４と外部との接続はソケットタイプのコネクタ（図示せず）で行われる。制御基板１４も封止樹脂体８で被覆されているため、振動が抑制され、制御基板１４および制御素子（図示せず）を振動から保護することが出来る。
第１図では制御基板は、半導体装置の筐体の外部に設けられている（図示せず）。外部に設ける場合、制御基板は、埃や油を防ぐために気密性を有するケースに内蔵されることが望ましい。制御基板を筐体の外部に設けることで、半導体装置の使用形態に応じた制御基板を半導体装置に取り付けることができるようになり、半導体装置の多様な要求に対応しやすくなる。
板状部材１０ａ〜１０ｃは薄い板材から製作されるので、加工が容易で、低コストで実現できる。また、半導体装置が薄く保たれる。ここでは一枚板で構成された板状部材１０ａ〜１０ｃを示したが、必要に応じて数枚に分割してもよい。
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる半導体装置の断面図を第６図に示す。板状部材１０ｄは開口部のない薄板からなり、ケース５に固定され、しかも封止樹脂体８の上面と密着している。ベース板１、ケース５および板状部材１０ｄで封止樹脂体８を箱状に囲んでいるため、特にケース５の側壁近傍で封止樹脂体８の振動を効果的に抑制する。その結果、ボンディングワイヤ７に加わる引張り応力は減少し、耐久サイクル数が増加する。また板状部材１０ｄは薄板からなるので、生産性に優れ、低コストで実現できる。ただし、封止樹脂体８の逃げ道が確保されていないので、環境温度が上昇して封止樹脂体８が熱膨張すると、半導体装置全体が膨らむことがある。使用温度範囲がさほど広くない場合に適している。
板状部材１０ｄをアルミニウム、銅などの金属製の板材で形成すると、開放部が最小限度となるため電磁シールド効果が高く、半導体装置のノイズ耐性が向上し、また半導体素子４が外部に放射する電磁ノイズも減少する。放射電磁ノイズの減少は半導体装置の内部や外部に実装される制御基板の誤動作を抑制する。
板状部材１０ｄはエポキシ樹脂あるいはポリカーボネイトなどの絶縁物製の板材で形成してもよい。電磁シールド効果は期待できないが、ボンディングワイヤ７のアーチの頂上との間隔を小さく出来る。また絶縁物製の板材に、厚さ０．３から１ｍｍ程度のアルミニウム板または銅板を粘着シートで固定したものでもよい。粘着シートで固定されたアルミニウム板または銅板は実施の形態３における下部材に相当し、電磁シールド板として作用する。粘着シートは耐熱性があり、経年劣化の少ない材質で形成されたものが適している。粘着シートを用いて絶縁物製板材に金属性薄板を固定する方法は、両者を個別にネジ止めする方法に比べて簡便であるだけではなく、複合効果により板状部材１０ｄの剛性を向上できる。
第７図は実施の形態２にかかる半導体装置の別の形態を示す断面図である。開口部１１ａを有する板状部材１０ｅは樹脂で形成され、その端部には突起が設けられている。板状部材１０ｅの上部には電磁シールド板１５が突起と接するように配置されている。電磁シールド板１５をケース５に固定すると板状部材１０ｅも固定されるので、固定を簡便に出来る。
第８図は実施の形態２にかかる半導体装置のさらに別の形態を示す断面図である。板状部材１０ｆの端部はケース５の側壁近傍で上に向かって折り曲げられている。この端部と側壁の間は側壁全周にわたってシリコーン樹脂などの時定数の大きな弾性体１６でシールされており、封止樹脂体８の気密性を保つ。弾性体１６はバネ性を有し、封止樹脂体８の熱膨張に応じて板状部材１０ｆが上下に動くので、使用可能温度範囲を広くできる。
実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる半導体装置の断面図を第９図に示す。板状部材１０ｇは剛性を有する上部材１１ｃとボンディングワイヤ７の形状に沿うように下面がなだらかに彎曲している下部材１１ｄからなる。下部材１１ｄが彎曲面を有するためボンディングワイヤ７と板状部材１０ｇの間隔が近接し、ボンディングワイヤ７のアーチの頂上周辺で、振動を抑制する効果が高まる。その結果、耐久サイクル数は大幅に増加する。
上部材１１ｃと下部材１１ｄは同一の材料から形成するよりも、２種類の性質の異なる材料を組み合わせて用いるのが好ましい。例えば下部材１１ｄにアルミニウムからなる金属板を用い、ＰＰＳ樹脂製の上部材１１ｃと、例えば圧着、接着などの方法で複合させる。複合させることで、アルミニウムで全てを形成する場合に比べ軽量で大きな剛性を有する板状部材１０ｇを実現できる。
逆に下部材１１ｄを絶縁性樹脂板、上部材１１ｃを金属板にすると、ボンディングワイヤ７との間隔を下部材１１ｄが金属板の場合よりも小さくできるので、アーチ周辺の封止樹脂体８の振幅をさらに抑制できる。また上部材１１ｃと下部材１１ｄのどちらかにアルミニウム等の金属板を用いると、半導体素子４から放射される電磁ノイズや半導体装置に入る電磁ノイズが減少するので、半導体装置全体の耐ノイズ性を向上できる。
実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる半導体装置の断面図を第１０図に示す。枕部材１０ｈは封止樹脂体８に埋設されるとともに、ボンディングワイヤ７の形状に沿うように上面が彎曲し、しかも絶縁基板２の上面に固定されている。ボンディングワイヤ７は枕部材１０ｈをまたいで電極６と半導体素子４を接続する。枕部材１０ｈは、ボンディングワイヤ７のアーチの下部に設けられており、特にボンディングワイヤ７の接合部近傍で封止樹脂体８の振動を効果的に抑制する。なお、ボンディングワイヤ７が枕部材１０ｈをまたぐように配置された例を示したが、枕部材１０ｈはボンディングワイヤ７が延びる方向と平行な方向に設けてもよい。
実施の形態１〜３ではボンディングワイヤ７を電極６に接合してから板状部材１０ａ〜１０ｇをケース５に固定した。この実施の形態４では予め枕部材が固定されている絶縁基板２を用いることで工程を簡略化できる。
枕部材１０ｈの立体形状を第１１図（ａ）に示す。枕部材１０ｈの屋根部１１ｄが足１１ｆよりも外側に広がっているのは、高価な絶縁基板２の寸法を維持したまま、なるべく大きな制振効果を得るための形状上の工夫である。枕部材の別の形態を第１１図（ｂ）と第１１図（ｃ）に示した。かまぼこ型の枕部材１０ｉは、枕部材１０ｈと同様の制振抑制効果を奏する。直方体の枕部材１０ｊは入手し易いが、振動に対する抑制効果は枕部材１０ｈ、１０ｉの方が大きい。
枕部材１０ｈ〜１０ｊには金属および絶縁物の両方を用いることができる。金属を用いる場合、枕部材１０ｈ〜１０ｊは通電経路となることができる。通常は絶縁基板２の上面に形成された銅パタン１３がコレクタ電流の通電経路となり、例えば数百Ａの電流が流れる。単位面積あたりの電流量が大きくなると、通電損失も大きくなるので、銅パタン１３にはある程度の厚みと幅が必要である。
銅パタン１３の厚みを大きくすると、絶縁基板２と銅パタン１３の線膨張率が５〜７ｘ１０−６／℃と１６ｘ１０−６／℃程度と異なるため、熱応力により絶縁基板２が割れることがある。そのため、通常は銅パタン１３の幅を大きくする。幅が大きくなると、それに伴って高価な絶縁基板２も大きくなり、製品のコストが上昇する。枕部材１０ｈ〜１０ｊを、例えば銅またはアルミニウムで形成し、銅パタン１３に接合すると、低コストで通電経路が形成できる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる半導体装置は、振動が周期的に発生する状況で使用されてもボンディングワイヤの疲労破壊が抑制されるように構成されているため、車や電車などの振動が発生する移動体に搭載される半導体装置として適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にかかる半導体装置の実施の形態１を示す断面図である。
第２図は、ボンディングワイヤが接続される前の半導体装置の内部構造を表した斜視図である。
第３図は、ボンディングワイヤが接続された後の半導体装置の内部構造を表した斜視図である。
第４図は、実施の形態１にかかる半導体装置の別の形態を示す断面図である。
第５図は、実施の形態１にかかる半導体装置のさらに別の形態を示す断面図である。
第６図は、本発明にかかる半導体装置の実施の形態２を示す断面図である。
第７図は、実施の形態２にかかる半導体装置の別の形態を示す断面図である。
第８図は、実施の形態２にかかる半導体装置のさらに別の形態を示す断面図である。
第９図は、本発明にかかる半導体装置の実施の形態３を示す断面図である。
第１０図は、本発明にかかる半導体装置の実施の形態４を示す断面図である。
第１１図は、実施の形態４にかかる枕部材の形状を表す斜視図である。
第１２図は、従来の半導体装置を示す断面図である。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１１】
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【図１２】
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