(57)【要約】【課題】設計上の制約を受けることなく、ヒューズ機能を実現することができるヒューズ機能付き装置を提供する。【解決手段】ヒューズ機能付き装置１０は、第１外部端子１２と、第２外部端子１３と、高容量半導体チップ１４（部品実装部）と、導電ワイヤ１５と、変形部１６とを備える。高容量半導体チップ１４は、第１外部端子１２に積載され、第１外部端子１２と電気的に接続される部品（高容量コンデンサ）を少なくとも有する。導電ワイヤ１５は、高容量半導体チップ１４に含まれる部品と第２外部端子１３とを電気的に接続する。変形部１６は、過電流が高容量半導体チップ１４に流れると変形して導電ワイヤ１５を破断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１外部端子と、
第２外部端子と、
前記第１外部端子に積載され、前記第１外部端子と電気的に接続される部品を少なくとも有する部品実装部と、
前記部品実装部に含まれる前記部品と前記第２外部端子とを電気的に接続する導電ワイヤと、
外部から伝わる熱の温度に応じて変形する変形部とを備え、
過電流が前記部品実装部に流れると前記変形部が変形して前記導電ワイヤを破断する
ことを特徴とするヒューズ機能付き装置。
【請求項２】
前記変形部は、変形して前記導電ワイヤの両端がそれぞれ固定されている部位の距離が導電ワイヤの全長よりも長くなることで、前記導電ワイヤを破断するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ機能付き装置。
【請求項３】
前記第１外部端子、前記第２外部端子、前記部品実装部、前記導電ワイヤおよび前記変形部は、パッケージに収納されており、
前記変形部は、
前記部品実装部と前記第１外部端子との間に介在する導電性の熱可塑樹脂で形成された部品実装用支持パッドと、
弾性力を蓄えた状態で、一端が前記部品実装部で固定され、他端が前記パッケージの内壁で固定された弾性体とを有し、
前記部品実装部に過電流が流れると前記部品支持用支持パッドが軟化し、前記弾性体の復元力により前記部品実装部が移動することで、前記導電ワイヤを破断する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ機能付き装置。
【請求項４】
前記第２外部端子と電気的に接続された経由パッドを、さらに備え、
前記導電ワイヤは、第１導電ワイヤと第２導電ワイヤとからなり、
前記第１導電ワイヤの一端は前記部品と接続され、前記第１導電ワイヤの他端は、前記経由パッドと接続されており、
前記第２導電ワイヤの一端は前記経由パッドと接続され、前記第２導電ワイヤの他端は、前記第２外部端子と接続されており、
前記第１外部端子、前記第２外部端子、前記部品実装部、前記導電ワイヤ、前記変形部および前記経由パッドは、パッケージに収納されており、
前記変形部は、
前記経由パッドと前記第２外部端子との間に介在し、熱可塑性樹脂で形成された中継用支持パッドと、
弾性力を蓄えた状態で、一端が前記経由パッドで固定され、他端が前記パッケージの内壁で固定された弾性体とを有し、
前記部品実装部に過電流が流れると前記中継用支持パッドが軟化し、前記弾性体の復元力により前記経由パッドが移動することで、前記第１導電ワイヤおよび前記第２導電ワイヤのうち少なくとも一方を破断する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ機能付き装置。
【請求項５】
前記第２外部端子と電気的に接続された経由パッドを、さらに備え、
前記導電ワイヤは、第１導電ワイヤと第２導電ワイヤとからなり、
前記第１導電ワイヤの一端は前記部品と接続され、前記第１導電ワイヤの他端は、前記経由パッドと接続されており、
前記第２導電ワイヤの一端は前記経由パッドと接続され、前記第２導電ワイヤの他端は、前記第２外部端子と接続されており、
前記第１外部端子、前記第２外部端子、前記部品実装部、前記導電ワイヤ、前記変形部および前記経由パッドは、パッケージに収納されており、
前記変形部は、
前記経由パッドと前記第２外部端子との間に介在し、熱可塑性樹脂で形成された中継用支持パッドと、
前記部品実装部と前記第１外部端子との間に介在し、導電性の熱可塑性樹脂で形成された部品実装用支持パッドと、
弾性力を蓄えた状態で、一端が前記経由パッドに固定され、他端が前記パッケージの第１内壁に固定された第１弾性体と、
前記第１弾性体とは逆方向の弾性力を蓄えた状態で、一端が前記部品実装部に固定され、他端が前記パッケージの内壁であって前記第１内壁に対向する第２内壁に固定された第２弾性体とを有し、
前記部品実装部に過電流が流れると前記中継用支持パッドおよび前記部品実装用支持パッドが軟化し、前記第１弾性体の復元力により前記経由パッドが移動し、前記第２弾性体の復元力により前記部品実装部が前記経由パッドの移動方向とは逆方向に移動することで、前記第１導電ワイヤおよび前記第２導電ワイヤのうち少なくとも一方を破断する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ機能付き装置。
【請求項６】
前記中継用支持パッドを形成する前記熱可塑性樹脂は、非導電性である
ことを特徴とする請求項４または５に記載のヒューズ機能付き装置。
【請求項７】
前記変形部は、
前記部品実装部と前記第１外部端子との間に介在し、熱により膨張する導電性の熱膨張性樹脂で形成された支持パッドであり、
前記部品実装部に過電流が流れると前記支持パッドが膨張して、前記導電ワイヤを破断する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒューズ機能付き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にヒューズ機能付き装置であり、より詳細には過電流を遮断するために導電ワイヤを切断するヒューズ機能付き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過電流を遮断するために導電ワイヤを切断する装置として、特許文献１に記載された高容量半導体デバイスが存在する。特許文献１では、半導体素子と、リード線とをヒューズ用導体（導電ワイヤ）で接続している。特許文献１の高容量デバイスは、半導体素子に過電流が流れると、ジュール熱によってヒューズ用導体を溶断して、過電流を遮断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、上述したように、ジュール熱によってヒューズ用導体を溶断するので、高容量半導体デバイスの設計時にヒューズ用導体の材質、径の大きさなどを検討する必要がある。つまり、特許文献１で開示された技術では、ヒューズ用導体について設計上の制約がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、導電ワイヤについて設計上の制約を受けることなく、ヒューズ機能を実現することができるヒューズ機能付き装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様であるヒューズ機能付き装置は、第１外部端子と、第２外部端子と、前記第１外部端子に積載され、前記第１外部端子と電気的に接続される部品を少なくとも有する部品実装部と、前記部品実装部に含まれる前記部品と前記第２外部端子とを電気的に接続する導電ワイヤと、外部から伝わる熱の温度に応じて変形する変形部とを備え、過電流が前記部品実装部に流れると前記変形部が変形して前記導電ワイヤを破断することを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記変形部は、変形して前記導電ワイヤの両端がそれぞれ固定されている部位の距離が導電ワイヤの全長よりも長くなることで、前記導電ワイヤを破断するように構成されていることが好ましい。
【０００８】
ここで、前記第１外部端子、前記第２外部端子、前記部品実装部、前記導電ワイヤおよび前記変形部は、パッケージに収納されており、前記変形部は、前記部品実装部と前記第１外部端子との間に介在する導電性の熱可塑樹脂で形成された部品実装用支持パッドと、弾性力を蓄えた状態で、一端が前記部品実装部で固定され、他端が前記パッケージの内壁で固定された弾性体とを有し、前記部品実装部に過電流が流れると前記部品実装用支持パッドが軟化し、前記弾性体の復元力により前記部品実装部が移動することで、前記導電ワイヤを破断することが好ましい。
【０００９】
ここで、前記ヒューズ機能付き装置は、前記第２外部端子と電気的に接続された経由パッドを、さらに備え、前記導電ワイヤは、第１導電ワイヤと第２導電ワイヤとからなり、前記第１導電ワイヤの一端は前記部品と接続され、前記第１導電ワイヤの他端は、前記経由パッドと接続されており、前記第２導電ワイヤの一端は前記経由パッドと接続され、前記第２導電ワイヤの他端は、前記第２外部端子と接続されており、前記第１外部端子、前記第２外部端子、前記部品実装部、前記導電ワイヤ、前記変形部および前記経由パッドは、パッケージに収納されており、前記変形部は、前記経由パッドと前記第２外部端子との間に介在し、熱可塑性樹脂で形成された中継用支持パッドと、弾性力を蓄えた状態で、一端が前記経由パッドで固定され、他端が前記パッケージの内壁で固定された弾性体とを有し、前記部品実装部に過電流が流れると前記中継用支持パッドが軟化し、前記弾性体の復元力により前記経由パッドが移動することで、前記第１導電ワイヤおよび前記第２導電ワイヤのうち少なくとも一方を破断することが好ましい。
【００１０】
ここで、前記ヒューズ機能付き装置は、前記第２外部端子と電気的に接続された経由パッドを、さらに備え、前記導電ワイヤは、第１導電ワイヤと第２導電ワイヤとからなり、前記第１導電ワイヤの一端は前記部品と接続され、前記第１導電ワイヤの他端は、前記経由パッドと接続されており、前記第２導電ワイヤの一端は前記経由パッドと接続され、前記第２導電ワイヤの他端は、前記第２外部端子と接続されており、前記第１外部端子、前記第２外部端子、前記部品実装部、前記導電ワイヤ、前記変形部および前記経由パッドは、パッケージに収納されており、前記変形部は、前記経由パッドと前記第２外部端子との間に介在し、熱可塑性樹脂で形成された中継用支持パッドと、前記部品実装部と前記第１外部端子との間に介在し、導電性の熱可塑性樹脂で形成された部品実装用支持パッドと、弾性力を蓄えた状態で、一端が前記経由パッドに固定され、他端が前記パッケージの第１内壁に固定された第１弾性体と、前記第１弾性体とは逆方向の弾性力を蓄えた状態で、一端が前記部品実装部に固定され、他端が前記パッケージの内壁であって前記第１内壁に対向する第２内壁に固定された第２弾性体とを有し、前記部品実装部に過電流が流れると前記中継用支持パッドおよび前記部品実装用支持パッドが軟化し、前記第１弾性体の復元力により前記経由パッドが移動し、前記第２弾性体の復元力により前記部品実装部が前記経由パッドの移動方向とは逆方向に移動することで、前記第１導電ワイヤおよび前記第２導電ワイヤのうち少なくとも一方を破断することが好ましい。
【００１１】
ここで、前記中継用支持パッドを形成する前記熱可塑性樹脂は、非導電性であることが好ましい。
【００１２】
ここで、前記変形部は、前記部品実装部と前記第１外部端子との間に介在し、熱により膨張する導電性の熱膨張性樹脂で形成された支持パッドであり、前記部品実装部に過電流が流れると前記支持パッドが膨張して、前記導電ワイヤを破断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上述したヒューズ機能付き装置は、変形部を変形させることで、導電ワイヤを破断している。つまり、ヒューズ機能付き装置は、導電ワイヤ１５の材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を動作させることができる。そのため、導電ワイヤ１５について設計上の制約を受けることなく、ヒューズ機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、実施形態１のヒューズ機能付き装置の平面図であり、図１Ｂは、実施形態１のヒューズ機能付き装置の断面図である。
【図２】図２Ａは、実施形態１で導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の平面図であり、図２Ｂは、実施形態１で導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の断面図である。
【図３】導電ワイヤを複数本設けた場合のヒューズ機能付き装置の平面図である。
【図４】図４Ａは、実施形態１で弾性体が引張コイルばねである場合におけるヒューズ機能付き装置の平面図であり、図４Ｂは、弾性体が引張コイルばねである場合に導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の平面図である。
【図５】図５Ａは、実施形態２のヒューズ機能付き装置を説明する平面図であり、図５Ｂは、実施形態２のヒューズ機能付き装置の断面図である。
【図６】図６Ａは、実施形態２で第１導電ワイヤおよび第２導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の平面図であり、図６Ｂは、実施形態２で第１導電ワイヤおよび第２導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の断面図である。
【図７】図７は、実施形態３のヒューズ機能付き装置の平面図である。
【図８】図８Ａは、実施形態３で第１導電ワイヤおよび第２導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の平面図であり、図８Ｂは、実施形態２で第１導電ワイヤおよび第２導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の断面図である。
【図９】図９Ａは、実施形態４のヒューズ機能付き装置の平面図であり、図９Ｂは、実施形態４のヒューズ機能付き装置の断面図である。
【図１０】図１０Ａは、実施形態４で導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の平面図であり、図１０Ｂは、実施形態４で導電ワイヤが破断した場合におけるヒューズ機能付き装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
以下、本実施形態に係るヒューズ機能付き装置１０について、図１，２を用いて説明する。図１Ａ，１Ｂは、本実施形態に係るヒューズ機能付き装置１０の構成を説明する概略図である。具体的には、図１Ａは、ヒューズ機能付き装置１０の構成を説明するための平面図であり、図１Ｂは、図１ＡでのＸ１−Ｘ１方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図１Ａでは、後述するパッケージ１１の上面を省略しており、図１Ｂでは、後述する弾性体１６ｂを省略している。
【００１６】
ヒューズ機能付き装置１０は、図１Ａ，１Ｂに示すように、第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４（部品実装部）、導電ワイヤ１５および変形部１６を備える。第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４（部品実装部）、導電ワイヤ１５および変形部１６は、パッケージ１１に収納されており、第１外部端子１２および第２外部端子１３の一部は、パッケージ１１の外に露出している。
【００１７】
導電ワイヤ１５は、金属の細線であり、導電性部材で形成されており、一端が高容量半導体チップ１４に接続され、他端が第２外部端子１３に接続され、高容量半導体チップ１４と第２外部端子１３とを電気的に接続している。ここで、導電ワイヤ１５の一端と高容量半導体チップ１４との接続、および導電ワイヤ１５の他端と第２外部端子１３との接続には、半田が用いられている。
【００１８】
第１外部端子１２は、入力された電流を高容量半導体チップ１４へ導電し、第２外部端子１３は、高容量半導体チップ１４から導電ワイヤ１５を介して入力された電流を出力する。
【００１９】
高容量半導体チップ１４は、第１外部端子１２に積載されている。高容量半導体チップ１４は、パワーデバイスであり、例えば高容量のコンデンサを有する半導体チップである。高容量半導体チップ１４である高容量のコンデンサを形成する一対の電極のうち一方の電極（第１電極）が第１外部端子１２と電気的に接続され、他方の電極（第２電極）が導電ワイヤ１５と接続されている。
【００２０】
変形部１６は、図１Ａに示すように、誘電性の熱可塑性樹脂で平板状に形成された支持パッド１６ａ（部品実装用支持パッド）と、弾性体１６ｂとから構成され、ヒューズ機能を実現する。支持パッド１６ａは、高容量半導体チップ１４の耐熱温度の温度範囲、例えば１５０〜１７５度の範囲で軟化する導電性の熱可塑性樹脂、例えばポリエステル系樹脂または変性オレフィン系樹脂などで形成される。なお、この範囲は一例であって、この範囲に限定する趣旨ではない。支持パッド１６ａは、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に介在し、高容量半導体チップ１４の下面を第１外部端子１２に固定する。支持パッド１６ａは導電性を有しているので、高容量半導体チップ１４の下面に設けられた第１電極と、第１外部端子１２とが支持パッド１６ａを介して電気的に接続される。
【００２１】
弾性体１６ｂは、例えば圧縮コイルばねであり、図１Ａに示すように、一端が高容量半導体チップ１４で固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａで固定されている。高容量半導体チップ１４が、支持パッド１６ａにより第１外部端子１２に固定されている場合では、弾性体１６ｂは、圧縮された状態（弾性力を蓄えた状態）となっている。支持パッド１６ａが軟化すると、弾性体１６ｂの復元力により、高容量半導体チップ１４が移動可能となる。
【００２２】
次に、ヒューズ機能の動作について説明する。過電流が発生していない場合には、高容量半導体チップ１４で発熱される温度は、上述した範囲内に到達しない。そのため、支持パッド１６ａは、軟化しないので、高容量半導体チップ１４は、第１外部端子１２に固定されたままである。しかしながら、過電流が発生した場合には、高容量半導体チップ１４で発熱される温度は、上述した範囲内に到達する。そのため、支持パッド１６ａは軟化し、弾性体１６ｂは復元力によりパッケージ１１の内壁１１ｂの方向に伸長する。そして、弾性体１６ｂの復元力により高容量半導体チップ１４が移動することになる。高容量半導体チップ１４が移動することで、導電ワイヤ１５が引っ張られ、つまり導電ワイヤの両端がそれぞれ固定されている部位の距離が導電ワイヤの全長よりも長くなり、導電ワイヤ１５が破断する。
【００２３】
ここで、図２Ａは、導電ワイヤ１５が破断した状態のヒューズ機能付き装置１０の平面図であり、図２Ｂは、図２ＡでのＸ１−Ｘ１方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。つまり、図２Ｂは、導電ワイヤ１５が破断した状態のヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図２Ａではパッケージ１１の上面を省略しており、図２Ｂでは弾性体１６ｂは省略している。図２Ａ，２Ｂで示すように、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が高容量半導体チップ１４に流れると、弾性体１６ｂの復元力により内壁１１ｂの方向に伸長させて高容量半導体チップ１４を移動させることで、導電ワイヤ１５が破断する。なお、図２Ａ，２Ｂに示す導電ワイヤが破断する位置は、一例であって、この破断位置に限定する趣旨ではない。
【００２４】
これにより、過電流が発生した場合には、ヒューズ機能付き装置１０は、電流の流れを遮断することができる。また、ヒューズ機能付き装置１０では、過電流が発生した場合には、高容量半導体チップ１４を移動させることで、導電ワイヤ１５が破断するので、ヒューズ機能を実現には、導電ワイヤ１５の材質、径の大きさなどには依存していない。つまり、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、導電ワイヤ１５について設計上の制約を受けることなくヒューズ機能を実現することができる。また、本実施形態では、導電ワイヤ１５の材質、径の大きさなどには依存しないので、オン抵抗を小さくするように、導電ワイヤの径を設計することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、導電ワイヤ１５は１本であるとしたが、これに限定されない。導電ワイヤ１５は複数本であってもよい。例えば、図３で示すように、４本の導電ワイヤ１５で高容量半導体チップ１４と第２外部端子１３とを電気的に接続してもよい。この場合のヒューズ機能付き装置１０は、過電流が発生した場合、複数の導電ワイヤ１５（図３では４本の導電ワイヤ１５）のすべてが破断することで、ヒューズ機能を実現する。
【００２６】
また、本実施形態では、弾性体１６ｂは圧縮コイルばねであるとしたが、これに限定されない。弾性体１６ｂは、引張コイルばねであってもよい。図４Ａ，４Ｂは、弾性体１６ｂとして引張コイルばねを用いたヒューズ機能付き装置１０を説明するための平面図である。なお、図４Ａではパッケージ１１の上面を省略している。引張コイルばねである弾性体１６ｂは、一端が高容量半導体チップ１４で固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａで固定されている。高容量半導体チップ１４が、支持パッド１６ａにより第１外部端子１２に固定されている場合では、弾性体１６ｂは、図４Ａに示すように、伸長された状態となっている。過電流が発生し、支持パッド１６ａが軟化すると、弾性体１６ｂの復元力、つまり弾性体１６ｂが内壁１１ａの方向に縮むことにより、高容量半導体チップ１４が移動する。ヒューズ機能付き装置１０は、弾性体１６ｂの復元力により高容量半導体チップ１４を移動させることで、導電ワイヤ１５が破断する（図４Ｂ参照）。
【００２７】
本実施形態では、高容量半導体チップ１４として高容量のコンデンサを例として説明したが、これに限定されない。本実施形態の高容量半導体チップ１４として、トランジスタ、またはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）といったパワーデバイスであってもよい。
【００２８】
また、本実施形態のヒューズ機能は、高容量半導体チップ１４に適用したが、これに限定されない。本実施形態のヒューズ機能は、過電流が発生した場合に、電流が流れるのを抑止すべき電子部品を有する回路（部品実装部）などに適用してもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、第１外部端子１２で電流が入力され、第２外部端子１３から電流が出力されるとしたが、電流が流れる向きは、これに限定されない。第２外部端子１３で電流が入力され、第１外部端子１２から電流が出力されるとしてもよい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、第１外部端子１２と、第２外部端子１３と、高容量半導体チップ１４（部品実装部）と、導電ワイヤ１５と、変形部１６とを備える。高容量半導体チップ１４は、前記第１外部端子に積載され、前記第１外部端子と電気的に接続される部品（高容量コンデンサ）を少なくとも有する。導電ワイヤ１５は、高容量半導体チップ１４に含まれる高容量コンデンサと第２外部端子１３とを電気的に接続する。変形部１６は、過電流が高容量半導体チップ１４に流れると変形部１６が変形して導電ワイヤ１５を破断する。
【００３１】
この構成によると、ヒューズ機能付き装置１０は、導電ワイヤ１５の材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を動作させることができる。そのため、ヒューズ機能付き装置１０は、導電ワイヤ１５について設計上の制約を受けることなく、ヒューズ機能を実現することができる。
【００３２】
ここで、変形部１６は、変形して導電ワイヤ１５の両端がそれぞれ固定されている部位の距離が導電ワイヤ１５の全長よりも長くなることで、導電ワイヤ１５を破断するように構成されていることが好ましい。この構成によると、ヒューズ機能付き装置１０は、導電ワイヤを引っ張ることで破断することができる。
【００３３】
ここで、第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４、導電ワイヤ１５および変形部１６は、パッケージ１１に収納されている。変形部１６は、支持パッド１６ａ（部品実装用支持パッド）と弾性体１６ｂとを有する。支持パッド１６ａは、高容量半導体チップ１４と第１外部端子１２との間に介在する導電性の熱可塑樹脂で形成されている。弾性体１６ｂは、弾性力を蓄えた状態で、一端が高容量半導体チップ１４で固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａで固定されている。高容量半導体チップ１４に過電流が流れると支持パッド１６ａが軟化し、弾性体１６ｂの復元力により高容量半導体チップ１４が移動することで、導電ワイヤ１５を破断することが好ましい。
【００３４】
この構成によると、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が流れると高容量半導体チップ１４を移動させることで、導電ワイヤ１５を破断することができる。つまり、ヒューズ機能付き装置１０は、導電ワイヤ１５の材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を動作させることができる。
【００３５】
（実施形態２）
実施形態１では、弾性体１６ｂの復元力により高容量半導体チップ１４を移動させることで、ヒューズ機能を実現したが、本実施形態では、弾性体１６ｂの復元力で移動させる対象物が実施形態１とは異なる。
【００３６】
以下、実施形態１とは異なる点を中心に、図５Ａ，５Ｂを用いて説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。図５Ａ，５Ｂは、本実施形態に係るヒューズ機能付き装置１０の構成を説明する概略図である。具体的には、図５Ａは、ヒューズ機能付き装置１０の構成を説明するための平面図であり、図５Ｂは、図５ＡでのＸ２−Ｘ２方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図５Ａではパッケージ１１の上面を省略しており、図５Ｂでは、後述する弾性体１６ｄを省略している。
【００３７】
本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、図５Ａ，５Ｂに示すように、第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４、第１導電ワイヤ１５ａ、第２導電ワイヤ１５ｂ、変形部１６、経由パッド１７および支持部１９を備える。第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４、第１導電ワイヤ１５ａ、第２導電ワイヤ１５ｂ、変形部１６、経由パッド１７および支持部１９は、パッケージ１１に収納されている。
【００３８】
第１導電ワイヤ１５ａは、金属の細線であり、導電性部材で形成されており、一端が高容量半導体チップ１４に接続され、他端が経由パッド１７に接続され、高容量半導体チップ１４と経由パッド１７とを電気的に接続している。ここで、第１導電ワイヤ１５ａの一端と高容量半導体チップ１４との接続、および第１導電ワイヤ１５ａの他端と経由パッド１７との接続には、半田が用いられている。第２導電ワイヤ１５ｂは、金属の細線であり、導電性部材で形成されており、一端が経由パッド１７に接続され、他端が第２外部端子１３に接続され、経由パッド１７と第２外部端子１３とを電気的に接続している。ここで、第２導電ワイヤ１５ｂの一端と経由パッド１７との接続、および第２導電ワイヤ１５ｂの他端と第２外部端子１３との接続には、半田が用いられている。
【００３９】
経由パッド１７は、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂを介して高容量半導体チップ１４と第２外部端子１３とを電気的に接続する部材である。経由パッド１７は、例えば金属などの導電性部材で形成されている。
【００４０】
変形部１６は、図５Ａに示すように、熱可塑性樹脂で平板状に形成された支持パッド１６ｃ（中継用支持パッド）と弾性体１６ｄとから構成され、ヒューズ機能を実現する。支持パッド１６ｃは、高容量半導体チップ１４に過電流が流れた場合における経由パッド１７の発熱温度で軟化する非導電性の熱可塑性樹脂で形成される。支持パッド１６ｃは、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に介在し、高容量半導体チップ１４の下面を第１外部端子１２に固定する。
【００４１】
弾性体１６ｄは、例えば圧縮コイルばねであり、図５Ａに示すように、一端が経由パッド１７で固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａで固定されている。経由パッド１７が、支持パッド１６ｃにより第２外部端子１３に固定されている場合では、弾性体１６ｄは、圧縮された状態（弾性力を蓄えた状態）となっている。支持パッド１６ｃが軟化すると、弾性体１６ｄの復元力により、経由パッド１７が移動可能となる。
【００４２】
支持部１９は、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に介在し、導電性の接着剤などで平板状に形成され、高容量半導体チップ１４の下面を第１外部端子１２に固定する。支持部１９は導電性を有しているので、実施形態１と同様に、高容量半導体チップ１４の下面に設けられた第１電極と、第１外部端子１２とが支持パッド１６ａを介して電気的に接続される。なお、支持部１９の融点は、過電流による高容量半導体チップ１４の発熱温度よりも十分高いので、高容量半導体チップ１４に過電流が流れた場合であっても、支持部１９は軟化しない。
【００４３】
次に、本実施形態のヒューズ機能の動作について説明する。過電流が発生していない場合には、支持パッド１６ｃは、軟化しないので、経由パッド１７は、第２外部端子１３に固定されたままである。しかしながら、過電流が発生した場合には、経由パッド１７に過電流が流れることで経由パッド１７に発生するジュール熱で支持パッド１６ｃが軟化し、弾性体１６ｄが復元力により内壁１１ｂの方向に伸長する。つまり、弾性体１６ｄの復元力により導電ワイヤ１５ａ，１５ｂが引っ張られるように経由パッド１７が移動して、導電ワイヤ１５ａ，１５ｂが破断する。
【００４４】
ここで、図６Ａは、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂが破断した状態のヒューズ機能付き装置１０の平面図であり、図６Ｂは、図６ＡでのＸ２−Ｘ２方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。つまり、図６Ｂは、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂが破断した状態のヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図６Ａではパッケージ１１の上面を省略しており、図６Ｂでは弾性体１６ｄは省略している。図６Ａ，６Ｂで示すように、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が高容量半導体チップ１４に流れると、弾性体１６ｄの復元力により経由パッド１７を移動させることで、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂが破断する。なお、図６Ａ，６Ｂに示す第１導電ワイヤ１５ａの破断位置および第２導電ワイヤ１５ｂの破断位置は、一例であって、この破断位置に限定する趣旨ではない。
【００４５】
これにより、過電流が発生した場合には、ヒューズ機能付き装置１０は、電流の流れを遮断することができる。また、ヒューズ機能付き装置１０では、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂの材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を実現している。つまり、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂについて設計上の制約を受けることなくヒューズ機能を実現することができる。
【００４６】
本実施形態では、経由パッド１７は、金属などの導電性部材で形成されるとしたが、これに限定されない。経由パッド１７は、ダイオードなどのような半導体素子で形成されてもよい。また、経由パッド１７に抵抗を付加してもよい。これにより、経由パッド１７は、過電流が発生した場合に発熱しやすくなるので、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂが破断するタイミングを早めることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ヒューズ機能付き装置１０は、経由パッド１７を移動させることで、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂの双方が破断するとしたが、これに限定されない。ヒューズ機能付き装置１０は、経由パッド１７を移動させることで、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂのうち少なくとも一方が破断すればよい。
【００４８】
また、本実施形態では、弾性体１６ｄは圧縮コイルばねであるとしたが、これに限定されない。弾性体１６ｄは、引張コイルばねであってもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、支持パッド１６ｃは非導電性の熱可塑性樹脂としたが、これに限定されない。支持パッド１６ｃは、導電性の熱可塑性樹脂であってもよい。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、第２外部端子１３と電気的に接続された経由パッド１７を、さらに備える。導電ワイヤは、第１導電ワイヤ１５ａと第２導電ワイヤ１５ｂとからなる。第１導電ワイヤ１５ａの一端は高容量コンデンサと接続され、第１導電ワイヤ１５ａの他端は、経由パッド１７と接続されている。第２導電ワイヤ１５ｂの一端は経由パッド１７と接続され、第２導電ワイヤ１５ｂの他端は、第２外部端子１３と接続されている。第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４、第１導電ワイヤ１５ａ、第２導電ワイヤ１５ｂ、変形部１６および経由パッド１７は、パッケージ１１に収納されている。変形部１６は、支持パッド１６ｃ（中継用支持パッド）と弾性体１６ｄとを有する。支持パッド１６ｃは、経由パッド１７と第２外部端子１３との間に介在し、熱可塑性樹脂で形成されている。弾性体１６ｄは、弾性力を蓄えた状態で、一端が経由パッド１７で固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａで固定されている。高容量半導体チップ１４に過電流が流れると支持パッド１６ｃが軟化し、弾性体１６ｄの復元力により経由パッド１７が移動することで、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂのうち少なくとも一方を破断する。
【００５１】
この構成によると、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が流れると経由パッド１７を移動させることで、ヒューズ機能を動作させることができる。つまり、ヒューズ機能付き装置１０は、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂの材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を動作させることができる。
【００５２】
また、弾性体を高容量半導体チップ１４と経由パッド１７と内壁１１ａとの間に設けた場合には、高容量半導体チップ１４に弾性体からの力が常に加わっているので、高容量半導体チップ１４が変形する虞がある。しかしながら、本実施形態では、弾性体１６ｄを経由パッド１７と内壁１１ａとの間に設けているので、高容量半導体チップ１４が変形する可能性を低減することができる。
【００５３】
ここで、支持パッド１６ｃを形成する熱可塑性樹脂は、非導電性であることが好ましい。この構成によると、支持パッド１６ｃは非導電性であるので、支持パッドが導電性の熱可塑性樹脂で形成された場合と比較して経由パッド１７の熱が放熱されにくく、経由パッド１７の温度が上昇しやすい。そのため、ヒューズ機能付き装置１０は、支持パッドが導電性の熱可塑性樹脂で形成された場合と比較して、早いタイミングで過電流を遮断することができる。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、高容量半導体チップ１４および経由パッド１７の双方を移動させることで、ヒューズ機能を実現する。
【００５５】
以下、実施形態２とは異なる点を中心に、図７を用いて説明する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。図７は、本実施形態に係るヒューズ機能付き装置１０の構成を説明する概略図である。具体的には、図７は、ヒューズ機能付き装置１０の構成を説明するための平面図である。なお、図７ではパッケージ１１の上面を省略している。
【００５６】
本実施形態の変形部は、図７に示すように、支持パッド１６ｃ（中継用支持パッド）と弾性体１６ｄ（第１弾性体）と支持パッド１６ｅ（部品実装用支持パッド）と弾性体１６ｆ（第２弾性体）とから構成されている。支持パッド１６ｃは、熱可塑性樹脂で平板状に形成され、支持パッド１６ｅは、導電性の熱可塑性樹脂で平板状に形成されている。具体的には、支持パッド１６ｃは、高容量半導体チップ１４に過電流が流れた場合における経由パッド１７の発熱温度で軟化する非導電性の熱可塑性樹脂で形成される。支持パッド１６ｅは、高容量半導体チップ１４の耐熱温度の温度範囲で軟化する導電性の熱可塑性樹脂、例えばポリエステル系樹脂または変性オレフィン系樹脂などで形成される。
【００５７】
支持パッド１６ｃは、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に介在し、高容量半導体チップ１４の下面を第１外部端子１２に固定する。
【００５８】
支持パッド１６ｅは、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に介在し、高容量半導体チップ１４の下面を第１外部端子１２に固定する。支持パッド１６ｅは導電性を有しているので、実施形態１と同様に、高容量半導体チップ１４の下面に設けられた第１電極と、第１外部端子１２とが支持パッド１６ｅを介して電気的に接続される。
【００５９】
弾性体１６ｄは、例えば圧縮コイルばねであり、図７に示すように、一端が経由パッド１７で固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａ（第１内壁）で固定されている。経由パッド１７が、支持パッド１６ｃにより第２外部端子１３に固定されている場合では、弾性体１６ｄは、圧縮された状態（弾性力を蓄えた状態）となっている。支持パッド１６ｃが軟化すると、弾性体１６ｄの復元力により、経由パッド１７が移動可能となる。
【００６０】
弾性体１６ｆは、例えば圧縮コイルばねであり、図７に示すように、一端が高容量半導体チップ１４で固定され、他端が内壁１１ａに対向する内壁１１ｂ（第２内壁）で固定されている。高容量半導体チップ１４が、支持パッド１６ｅにより第１外部端子１２に固定されている場合では、弾性体１６ｆは、圧縮された状態となっている。つまり、弾性体１６ｆは、弾性体１６ｄとは逆方向の弾性力を蓄えた状態となっている。支持パッド１６ｅが軟化すると、弾性体１６ｆの復元力により、高容量半導体チップ１４が経由パッド１７の移動方向とは逆の方向に移動可能となる。
【００６１】
次に、本実施形態のヒューズ機能の動作について説明する。過電流が発生していない場合には、支持パッド１６ｃ，１６ｅは、軟化しないので、経由パッド１７は、第２外部端子１３に固定され、高容量半導体チップ１４は、第１外部端子１２に固定されたままである。過電流が発生した場合には、支持パッド１６ｃ，１６ｅは軟化し、弾性体１６ｄは復元力により内壁１１ｂの方向に伸長し、弾性体１６ｆは復元力により内壁１１ａの方向に伸長することで、経由パッド１７および高容量半導体チップ１４が移動することになる。つまり、ヒューズ機能付き装置１０は、弾性体１６ｄおよび弾性体１６ｆを、互いに逆方向に伸長させることで、経由パッド１７および高容量半導体チップ１４を移動させる。
【００６２】
ここで、図８Ａは、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂが破断された状態のヒューズ機能付き装置１０の平面図であり、図８Ｂは、図８ＡでのＸ３−Ｘ３方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。つまり、図８Ｂは、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂが破断された状態のヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図８Ａではパッケージ１１の上面を省略しており、図８Ｂでは弾性体１６ｄは省略している。図８Ａ，８Ｂで示すように、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が高容量半導体チップ１４に流れると、弾性体１６ｄの復元力により経由パッド１７を、弾性体１６ｆの復元力により高容量半導体チップ１４を、それぞれ移動させる。その結果、第１導電ワイヤ１５ａ、第２導電ワイヤ１５ｂが引っ張られて破断する。なお、図８Ａ，８Ｂに示す第１導電ワイヤ１５ａの破断位置および第２導電ワイヤ１５ｂの破断位置は、一例であって、この破断位置に限定する趣旨ではない。
【００６３】
これにより、過電流が発生した場合には、ヒューズ機能付き装置１０は、電流の流れを遮断することができる。また、ヒューズ機能付き装置１０では、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂの材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を実現している。つまり、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂは設計上の制約を受けることなくヒューズ機能を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、ヒューズ機能付き装置１０は、高容量半導体チップ１４および経由パッド１７を互いに逆方向に移動させることで、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂの双方が破断するとしたが、これに限定されない。ヒューズ機能付き装置１０は、高容量半導体チップ１４および経由パッド１７の双方を互いに逆方向に移動させることで、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂのうち少なくとも一方が破断すればよい。
【００６５】
また、本実施形態では、弾性体１６ｄおよび弾性体１６ｆは圧縮コイルばねであるとしたが、これに限定されない。弾性体１６ｄおよび弾性体１６ｆは、引張コイルばねであってもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、支持パッド１６ｃは非導電性の熱可塑性樹脂としたが、これに限定されない。支持パッド１６ｃは、導電性の熱可塑性樹脂であってもよい。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、第２外部端子１３と電気的に接続された経由パッド１７を、さらに備える。導電ワイヤは、第１導電ワイヤ１５ａと第２導電ワイヤ１５ｂとからなる。第１導電ワイヤ１５ａの一端は高容量コンデンサと接続され、第１導電ワイヤ１５ａの他端は、経由パッド１７と接続されている。第２導電ワイヤ１５ｂの一端は経由パッド１７と接続され、第２導電ワイヤ１５ｂの他端は第２外部端子１３と接続されている。第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４、第１導電ワイヤ１５ａ、第２導電ワイヤ１５ｂ、変形部１６および経由パッド１７は、パッケージ１１に収納されている。変形部１６は、支持パッド１６ｃ（中継用支持パッド）、支持パッド１６ｅ（部品実装用支持パッド）、弾性体１６ｄ（第１弾性体）および弾性体１６ｆ（第２弾性体）を有する。支持パッド１６ｃは、経由パッド１７と第２外部端子１３との間に介在し、熱可塑性樹脂で形成されている。支持パッド１６ｅは、高容量半導体チップ１４と第１外部端子１２との間に介在し、導電性の熱可塑性樹脂で形成されている。弾性体１６ｄは、弾性力を蓄えた状態で、一端が経由パッド１７に固定され、他端がパッケージ１１の内壁１１ａ（第１内壁）に固定されている。弾性体１６ｆは、弾性体１６ｄとは逆方向の弾性力を蓄えた状態で、一端が前記部品実装部に固定され、他端が内壁１１ａに対向する内壁１１ｂ（第２内壁）に固定されている。高容量半導体チップ１４に過電流が流れると支持パッド１６ｃ，１６ｅが軟化し、弾性体１６ｄの復元力により経由パッド１７が移動し、弾性体１６ｆの復元力により高容量半導体チップ１４が経由パッド１７の移動方向とは逆方向に移動する。そして、ヒューズ機能付き装置１０は、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂのうち少なくとも一方を破断する。
【００６８】
この構成によると、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が流れると高容量半導体チップ１４および経由パッド１７の双方を移動させることで、ヒューズ機能を動作させることができる。つまり、ヒューズ機能付き装置１０は、第１導電ワイヤ１５ａおよび第２導電ワイヤ１５ｂの材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を動作させることができる。
【００６９】
（実施形態４）
本実施形態では、弾性体１６ｂを備えていない点が実施形態１と異なる。
【００７０】
以下、実施形態１とは異なる点を中心に、図９Ａ，９Ｂを用いて説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。図９Ａ，９Ｂは、本実施形態に係るヒューズ機能付き装置１０の構成を説明する概略図である。具体的には、図９Ａは、ヒューズ機能付き装置１０の構成を説明するための平面図であり、図９Ｂは、図９ＡでのＸ４−Ｘ４方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図９Ａではパッケージ１１の上面を省略している。
【００７１】
本実施形態のヒューズ機能付き装置１０は、図９Ａ，９Ｂに示すように、第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４（部品実装部）、導電ワイヤ１５および支持パッド１６ｇ（変形部）を備える。第１外部端子１２、第２外部端子１３、高容量半導体チップ１４および導電ワイヤ１５は、パッケージ１１に収納されている。
【００７２】
支持パッド１６ｇは、高容量半導体チップ１４の耐熱温度の温度範囲で膨張する導電性の熱膨張性樹脂であり、例えば発泡エラストマなどである。支持パッド１６ｇは、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に介在し、高容量半導体チップ１４の下面を第１外部端子１２に固定する。支持パッド１６ｇは導電性を有しているので、実施形態１と同様に、高容量半導体チップ１４の下面に設けられた第１電極と、第１外部端子１２とが支持パッド１６ｇを介して電気的に接続される。
【００７３】
次に、本実施形態のヒューズ機能の動作について説明する。過電流が発生していない場合には、高容量半導体チップ１４で発熱される温度は、上述した範囲内に到達しない。そのため、支持パッド１６ｇは、膨張しないので、導電ワイヤ１５は破断しない。しかしながら、過電流が発生した場合には、高容量半導体チップ１４で発熱される温度は、耐熱温度の温度範囲内に到達する。そのため、支持パッド１６ｇは膨張する。
【００７４】
支持パッド１６ｇが膨張すると、導電ワイヤ１５が引っ張られ、つまり導電ワイヤの両端がそれぞれ固定されている部位の距離が導電ワイヤの全長よりも長くなり、その結果導電ワイヤ１５が破断する。
【００７５】
ここで、図１０Ａは、導電ワイヤ１５が破断した状態のヒューズ機能付き装置１０の平面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡでのＸ４−Ｘ４方向におけるヒューズ機能付き装置１０の断面図である。なお、図１０Ａではパッケージ１１の上面を省略している。つまり、図１０Ｂは、導電ワイヤ１５が破断した状態のヒューズ機能付き装置１０の断面図である。図１０Ａ，１０Ｂで示すように、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が高容量半導体チップ１４に流れると、支持パッド１６ｇの膨張により導電ワイヤ１５が破断する。なお、図１０Ａ，１０Ｂに示す導電ワイヤの破断位置は、一例であって、この破断位置に限定する趣旨ではない。
【００７６】
本実施形態では、第１外部端子１２と高容量半導体チップ１４との間に支持パッド１６ｇを設けたが、これに限定されない。例えば、実施形態２で説明した経由パッド１７と第２外部端子１３との間に支持パッド１６ｇを設けてもよい。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態のヒューズ機能付き装置１０の支持パッド１６ｇ（変形部）は、高容量半導体チップ１４と第１外部端子１２との間に介在し、熱により膨張する導電性の熱膨張性樹脂で形成された支持パッド１６ｇである。高容量半導体チップ１４に過電流が流れると支持パッド１６ｇが膨張して、導電ワイヤ１５を破断する。
【００７８】
この構成によると、ヒューズ機能付き装置１０は、過電流が流れると、支持パッド１６ｇを膨張させることで、ヒューズ機能を動作させることができる。つまり、ヒューズ機能付き装置１０は、導電ワイヤ１５の材質、径の大きさなどには依存することなく、ヒューズ機能を動作させることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０    ヒューズ機能付き装置
１１    パッケージ
１１ａ  内壁（第１内壁）
１１ｂ  内壁（第２内壁）
１２    第１外部端子
１３    第２外部端子
１４    高容量半導体チップ（部品実装部）
１５    導電ワイヤ
１５ａ  第１導電ワイヤ
１５ｂ  第２導電ワイヤ
１６    変形部
１６ａ、１６ｅ  支持パッド（部品実装用支持パッド）
１６ｃ  支持パッド（中継用支持パッド）
１６ｇ  支持パッド
１６ｂ、１６ｄ、１６ｆ  弾性体
１７    経由パッド
【図１】
2016225243.tif 000003
【図２】
2016225243.tif 000004
【図３】
2016225243.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016225243.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016225243.tif 000009
【図８】
2016225243.tif 000010
【図９】
2016225243.tif 000011
【図１０】
2016225243.tif 000012