(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
上記筐体内でボンディングワイヤによって電気的に接続された半導体素子と、
上記筐体内に充填され、上記半導体素子および上記ボンディングワイヤを絶縁被覆するゲル状封止樹脂と、
互いに平行で実質的に平坦な２つの主面を持つ板状の制振部材であって、上記ゲル状封止樹脂に一方の上記主面のほぼ全面で接触して上記ゲル状封止樹脂の振動を抑制する位置に配置され、上記ゲル状封止樹脂の充填時の上記ゲル状封止樹脂からのエア抜きのためにエア入口およびエア出口を持つ複数の貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、
上記貫通孔の上記エア入口の断面積は上記エア出口の断面積よりも大きく、上記エア出口に向かって次第に小さくされ、上記貫通孔は互いに独立して全体として実質的に円錐台形であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記貫通孔は上記エア入口が互いに接するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
上記制振部材は上記筐体に固定されていることを特徴とする請求項１あるいは２記載の半導体装置。
【請求項４】
上記制振部材は、少なくともその主面に対して実質的に直角な方向に上記筐体内で移動可能に設けられたことを特徴とする請求項１あるいは２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、車両などの移動体に搭載する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の移動体に搭載する半導体装置の一例である。図３において、１は筐体５内でボンディングワイヤ７によって電気的に接続された半導体素子であり、ボンディングワイヤ７により筐体５内の側面に設けられた電極６と接続することによって電路を形成している。半導体素子１は筐体５の底壁４上に半田３ｂで半田付けされた絶縁基板２上に半田３ａで半田付けされている。８は筐体５内に充填されたゲル状樹脂であり、半導体素子１およびボンディングワイヤ７を絶縁被覆している。１０はゲル状樹脂８に接触してゲル状樹脂８の振動を抑制する板状の制振部材であり、筐体５の両側面に結合した半導体装置の蓋９と棒状の部材１５を介し結合している。制振部材１０は筐体５内にゲル状樹脂８を充填する際に、ゲル状樹脂８に混入したエアを抜くための複数の貫通孔１０ａを備えている。
【０００３】
この様に構成された半導体装置は、移動体に搭載されて使用されるため、半導体装置も搭載される移動体の振動により揺さぶられる。半導体装置の筐体５が揺さぶられると筐体５の内部に充填されたゲル状樹脂８も揺さぶられる。ゲル状樹脂８の振動の振幅は、筐体５の底面および側面等の壁面近傍では小さく、壁面から離れた筐体５内の中央部付近で大きい。特に、筐体５開口部のゲル状樹脂８表面部で最も大きい。ゲル状樹脂８の振動に伴ない、ボンディングワイヤ７のループ両端屈曲部には、ゲル状樹脂８の振動に伴なう繰り返し応力がかかり、ボンディングワイヤ７のループ両端屈曲部が破損するといった問題が生じるが、半導体装置の蓋９と結合した制振部材１０がゲル状樹脂８に接触することにより、ゲル状樹脂８の振動を抑制し、ボンディングワイヤ７の破損を防いでいる。
【０００４】
しかしながら、移動体、例えば車両に搭載される半導体装置では、車体の振動のみならず、車体のエンジンルームおよび周囲雰囲気等からの熱の影響も大きく、特に半導体装置が加熱された場合、筐体５内に充填されたゲル状樹脂８は膨張しようとする。この時、膨張したゲル状樹脂８は、制振部材１０に設けられた複数の貫通孔１０ａから溢れ出る。従って、制振部材１０に設けられた複数の貫通孔１０ａは、筐体５内にゲル状樹脂８を充填する際に、ゲル状樹脂８に混入したエアを抜くための作用とともに、加熱されることによって膨張したゲル状樹脂８を逃がす作用もしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、筐体５内にゲル状樹脂８を充填する際にゲル状樹脂８に混入したエアを抜くには、できるだけ多くの貫通孔を設けてゲル状樹脂８の上面の露出面積を大きくするのが望ましい。一方ゲル状樹脂８の振動を抑制するためにはゲル状樹脂８の制振部材１０との接触面積を大きくするために貫通孔の数および大きさが制限される。従って、従来のように制振部材１０に単純に複数の貫通孔を設けるだけでは筐体５内のゲル状樹脂８から効率良く、また完全にエアを抜くことは困難であった。
【０００６】
さらに、制振部材１０が固定されている場合には、半導体装置が加熱され、筐体５内に充填されたゲル状樹脂８が膨張し、制振部材１０に設けられた複数の貫通孔１０ａから溢れ出ようとする際に、ボンディングワイヤ７付近のゲル状樹脂８が貫通孔１０ａへ向けて流れようとし、ボンディングワイヤ７を倒してしまったり、ゲル状樹脂８に割れが生じたりするという問題があった。
【０００７】
よって、本発明の目的は、ゲル状樹脂に混入したエアを効率良く完全に抜くことができる半導体装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次の構成を有する半導体装置である。
すなわち、
（１）半導体装置は、筐体と、上記筐体内でボンディングワイヤによって電気的に接続された半導体素子と、上記筐体内に充填され、上記半導体素子および上記ボンディングワイヤを絶縁被覆するゲル状封止樹脂と、上記ゲル状封止樹脂に接触して上記ゲル状封止樹脂の振動を抑制する位置に配置され、上記ゲル状封止樹脂の充填時のエア抜きのためにエア入口およびエア出口を持つ複数の貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、上記貫通孔の上記エア入口の断面積は上記エア出口の断面積よりも大きく、上記エア出口に向かって次第に小さくされ、上記貫通孔は全体として実質的に円錐台形である。
【０００９】
（２）上記貫通孔は上記エア入口が互いに接するように配置されていても良い。
【００１０】
（３）上記制振部材は上記筐体に固定されていても良い。
【００１１】
（４）上記制振部材は、少なくともその主面に対して実質的に直角な方向に上記筐体内で移動可能に設けられていても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を表す半導体装置の断面図である。
図１において半導体装置１１は、半導体装置１１の外形を形成する筐体１９を備えている。筐体１９は四方を囲むフランジ型側壁５と底壁４とから構成されている。
【００１３】
筐体１９の底壁４には、絶縁基板２が半田３ｂで半田付けされている。絶縁基板２上には半導体素子１が半田３ａで半田付けされている。半導体素子１は、四方を囲むフランジ型側壁５の基部１２に設けられた電極６とボンディングワイヤ７によって電気的に接続されている。
【００１４】
半導体装置１１の筐体１９内部にはシリコーン樹脂等のゲル状封止樹脂８が充填されており、半導体素子１およびボンディングワイヤ７を絶縁被覆している。
【００１５】
半導体装置１１は、四方を囲むフランジ型側壁５の内側側面１３に蓋９を備えている。蓋９は、筐体１９内部に充填されたゲル状封止樹脂８から所定の間隔を空け内側側面１３に接着剤あるいはネジ等で固定されており、蓋９とゲル状封止樹脂８との間に空間１４を形成している。
【００１６】
半導体装置１１は、筐体１９内部に充填されたゲル状封止樹脂８に接触してゲル状封止樹脂８の振動を抑制する制振部材１０を備えている。制振部材１０は蓋９に棒状の部材１５によって結合することにより、筐体１９に固定されており、半導体装置１１の筐体１９に外部から振動が加わった場合に、筐体１９の四方を囲むフランジ型側壁５および底壁４から離れた筐体１９内のゲル状封止樹脂８の振動を抑制する作用をする。従って、ゲル状封止樹脂８の表面全面を覆う必要はない。筐体１９のフランジ型側壁５の対向する辺の基部１２には電極６が設けられているため、制振部材１０は、電極６と対向する面が電極６から若干離れた板状矩形である。また、半導体素子１およびボンディングワイヤ７および電極６とで半導体装置１１の筐体１９内部には電路が形成されるため、制振部材１０は、ＰＶＴ、アクリル樹脂等電気絶縁性の樹脂である。
【００１７】
制振部材１０は、筐体１９内にゲル状封止樹脂８を充填する際に、ゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜くためのエア入口１６とエア出口１７を有する複数の貫通孔１８を備えている。エア入口１６の断面積はエア出口１７の断面積よりも大きく、貫通孔１８の断面は、エア出口１７に向かって次第に小さくなり、貫通孔１８は全体としてほぼ円錐台形である。貫通孔１８の断面のエア入口１６とエア出口１７とを結ぶ直線と、ゲル状樹脂８の表面とのなす角（テーパー角）は、約３０°から６０°が適当である。この角度即ちテーパー面の傾斜が小さ過ぎると、エア入口１６に入った気泡の上昇を妨げてエア抜けが悪くなり、大き過ぎるとエア入口１６の面積が十分に大きくならずに気泡の捕捉を広い範囲に亘って行なうことができなくなる。
また、制振部材１０が同じ厚みでエア出口１７の断面積が同じでエア入口１６の外周円同士が互いに接触した場合には、この角度を大きくし過ぎると制振部材１０に設けられる貫通孔１８の数は多くなるが、制振部材１０は貫通孔１８の分だけ孔が空いてしまうのでゲル状封止樹脂８の振動を抑制する作用が小さくなってしまう。逆にこの角度を小さくし過ぎると制振部材１０に設けられる貫通孔１８の数が少なくなるため、ゲル状封止樹脂８の振動を抑制する作用は果たせるが、ゲル状封止樹脂８に混入したエアを効率良く抜くことが困難になってしまう。
【００１８】
ゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜く際、半導体装置１１を真空装置（図示しない）に入れ真空装置を作動させることによりエアを抜くため、エアはゲル状封止樹脂８の表面全体から万遍なく出る。従って、隣り合うエア入口１６の外周円同士が互いに接触する様にエア入口１６を配置すれば、制振部材１０に設けられるエア入口１６の総面積が最大となり、制振部材１０の下面で停滞するエアを最小にすることができ、ゲル状封止樹脂８に混入したエアを効率良く抜くことができる。
【００１９】
また、貫通孔１８は、半導体素子１およびボンディングワイヤ７および電極６とで構成される電路が通電し発熱した場合および、半導体装置１１が搭載される車両のエンジンルーム等から伝わる熱等により、ゲル状封止樹脂８が加熱され膨張した場合、膨張したゲル状封止樹脂８をエア入口１６からエア出口１７を介し、蓋９とゲル状封止樹脂８との間の空間１４へ逃がす作用もしている。従って、制振部材１０の厚さは、膨張したゲル状封止樹脂８をエア入口１６からエア出口１７を介し、空間１４へ逃がす際、膨張したゲル状封止樹脂８から受ける力によって破損しないだけの剛性を持つ程度の厚さである。
【００２０】
制振部材１０の寸法の一例を挙げれば、一般的な半導体装置において、適当な厚さは約２mm〜３mm、エア入口１６の直径が５mm、エア出口１７の直径が２mmで、貫通孔１８は５mmのピッチで正三角形格子状に配置される。円錐台形の貫通孔１８のテーパー角は、約４５°が望しいが３０°〜６０°の範囲でも良い結果が得られる。
【００２１】
半導体装置１１の筐体１９内にゲル状封止樹脂８を充填する際に、ゲル状封止樹脂８にはエアが混入しているが、ゲル状封止樹脂８は、半導体素子１およびボンディングワイヤ７を電気絶縁するため、その内部にエア（気泡）が混入していてはならない。従って、ゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜く作業が必要である。
【００２２】
ゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜くために、半導体装置１１を真空装置（図示しない）内に入れた状態で真空装置（図示しない）を作動させると、ゲル状封止樹脂８中の気泡は膨張することにより、気泡に働く浮力が増し、膨張した気泡はゲル状封止樹脂８の表面に浮き上がろうとする。このようにして、ゲル状封止樹脂８中で浮上して来る気泡は、複数の貫通孔１８のエア入口１６内に捕捉される。エア入口１６に捕捉された気泡は、貫通孔１８のテーパー面に沿って上昇して、エア出口１７へと浮上する。この時、エア入口１６の断面積はエア出口１７の断面積よりも大きく、エア出口１７に向かって次第に小さくなっているので、エア入口１６に集められた細かい気泡となっているエアは、エア出口１７へと浮上するにつれて次第にまとめられて大きな気泡となってゆく。エア出口１７へ集められた大きな気泡はゲル状封止樹脂８の表面に出てゲル状封止樹脂８に混入したエアを抜く作業が完了する。
【００２３】
実施の形態２．
図２には本発明の別の実施形態による半導体装置を断面図で示してあるが、配線のためのボンディングワイヤおよび電極は図１に示すものと同じであるので図示を省略してある。この半導体装置が図１のものと相違する点は、その制振部材２１が浮遊型（フローティングタイプ）のものであることであり、貫通孔１８の寸法形状等は同じである。従って、制振部材２１は筺体２０の側壁５に固着されていないで、ゲル状封止樹脂８の表面に接して設けられており、また図１の実施例で制振部材を支持するために用いられていた蓋９および支持ロッド１５が不要であり、ゲル状封止樹脂８の上方にゲル状封止樹脂８の逃げのための空間１４も設けられていない。
【００２４】
制振部材２１はほぼ矩形の板状部材であり、その対向両端の中央部に更に軸方向に延びた延長部分２１ａを持っていて、この延長部分２１ａにガイドピンである円筒形の突起２２が制振部材２１の主面に対して垂直に設けられている。筺体２０の側壁５の基部にはその段部に制振部材２１の突起２２に対して軸心の位置および方向が一致して突起２２よりも僅かに直径の大きな円筒形凹部２３が設けられている。制振部材２１の突起２２がこの凹部２３内に挿入されていて、軸方向に摺動可能に支持されているため、制振部材２１も主面に直角な方向に筺体２０内で移動可能である。制振部材２１自体のその他の構成は図１に示すものと同様であるので、ここには説明を繰り返さない。
【００２５】
図示の例では突起２２と円筒形凹部２３とで構成されたガイド装置を備えているが、このようなガイド装置を持たないで単に制振部材２１がゲル状封止樹脂８の表面上に載せられているだけのものでもよく、また、ガイド装置を様々に変形することができる。
【００２６】
このような浮遊型の制振部材２１によれば、先に図１に示す実施形態によるテーパー面を持つ貫通穴８による優れたエア抜き効果だけでなく、半導体装置１９の動作時の発熱あるいは周囲環境による等の加熱によるゲル状封止樹脂８の膨張の吸収効果も発揮され、半導体装置のエア抜きを効果的に効率よく行うことができるので、半導体装置が機械的にも電気的にも強固なものとなる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏する。
（１）半導体装置は、筐体と、上記筐体内でボンディングワイヤによって電気的に接続された半導体素子と、上記筐体内に充填され、上記半導体素子および上記ボンディングワイヤを絶縁被覆するゲル状封止樹脂と、上記ゲル状封止樹脂に接触して上記ゲル状封止樹脂の振動を抑制する位置に配置され、上記ゲル状封止樹脂の充填時のエア抜きのためにエア入口およびエア出口を持つ複数の貫通孔を有する板状の制振部材とを備え、上記貫通孔の上記エア入口の断面積は上記エア出口の断面積よりも大きく、上記エア出口に向かって次第に小さくされ、上記貫通孔は全体として実質的に円錐台形であるため、上記ゲル状封止樹脂の充填時のエア抜きを確実に行なうことができる。
【００２８】
（２）上記貫通孔は上記エア入口が互いに接するように配置されているため、上記ゲル状封止樹脂の充填時のエア抜きを効率良く行なうことができる。
【００２９】
（３）上記制振部材は上記筐体に固定されているため、上記半導体装置に振動が加わった場合、上記筐体内に充填されている上記ゲル状封止樹脂の振動を抑制し、上記ボンディングワイヤに加わる応力を低減することができる。
【００３０】
（４）上記制振部材は、少なくともその主面に対してほぼ直角な方向に上記筐体内で移動可能に設けられているため、上記ゲル状封止樹脂の熱膨張に伴い移動することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１を表す半導体装置の断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態２を表す半導体装置の断面図である。
【図３】  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、１９  筐体、７  ボンディングワイヤ、８  ゲル状封止樹脂、１０、２１  制振部材、１６  エア入口、１７  エア出口、１８  貫通孔。
【図１】
0003788760.tif 000002
【図２】
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【図３】
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