JP4247749B2

JP4247749B2 - 半導体装置保護カバー

Info

Publication number: JP4247749B2
Application number: JP2005161227A
Authority: JP
Inventors: 浩一崎田; 茂樹中嶋
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: JP2006339341A

Description

本発明は、例えばスイッチング電源装置のコンバータ部，インバータ部に使用されるパワー半導体素子などの半導体装置を覆い保護する半導体装置保護カバーに関する。

例えばスイッチング電源などで使用される半導体装置では、ホコリやウィスカー（髭状結晶）等により隣接する高圧電極と信号電極との間に短絡障害が発生する虞がある。短絡障害が発生した場合には、半導体装置の破損と同時に、火花放電等が発生する可能性もあり安全上問題となる。

半導体装置の電極部へのホコリの侵入を防ぐ手段として、特許文献１のように、電気素子，半導体素子，プリント基板等の電気部品を半導体装置保護カバーに相当する合成樹脂ケースに封入するものがある。半導体装置を合成樹脂ケースで封入することにより、当該ケース内へのホコリの侵入が完全に断たれ、電極部へホコリが付着する虞を完全に払拭することができる。

また、特許文献２では、熱を発生する電子部品を覆うと共に基板に装着される保護カバー付きの半導体装置が開示されている。当該保護カバーでは、半導体装置の電極部へのホコリの侵入を完全に断つことはできないが、万一短絡障害による火花放電が発生しても、その影響が保護カバー内に止まるため、半導体装置周囲への二次的な弊害を抑制することができる。
特開平１１−１９５７２２号公報特開２００４−７１６１５号公報

しかし、上記従来の半導体装置保護カバーでは、半導体装置の電極部が全て保護カバー内に収容されることによりホコリ対策がなされているが、隣接する電極部間に発生したウィスカーによる短絡障害を防止するには至っていなかった。ウィスカーは、はんだメッキ表面から自然発生し成長するものであるため、保護カバー内に半導体装置を封入しても当該短絡障害を効果的に防止することはできない。とりわけ、半導体装置を封入する場合は、当該封入のためのコストが大きく、また保護カバーにより半導体装置が全体として大きくなってしまうため、小型化の障害となるという問題があった。

保護カバーにより周囲への二次的な弊害を防ぐことはできても、前述のように短絡障害は半導体装置の破損を招来するため、その発生自体を防ぐことが望まれている。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、半導体装置の電極部間の短絡障害を防止することができる半導体装置保護カバーを提供することを目的とする。

本発明における請求項１では、一の電極部の端部が他の電極部の端部と離れるよう成形され、これらの電極部をパッケージ本体の底面に並設しており、前記パッケージ本体の背面に放熱ドレイン端子を設けてなる半導体装置を覆う半導体装置保護カバーにおいて、対向する矩形板状の側面部材と、その長手方向をなす一側を部分的に連結する、保護面部材とから構成され、前記側面部材と結合されていない前記保護面部材の上部となる締結部が、前記パッケージ本体から前記放熱ドレイン端子に至る稜線に沿って曲げ加工されており、前記パッケージ本体を前記側面部材と前記保護面部材で包み込むような形になっている、絶縁性を有する保護部と、前記保護面部材に形成された切欠部とを備え、一の電極部の端部のみを前記切欠部から外部へ露出することにより、一の電極部の端部と他の電極部の端部との間が前記保護面部材で隔離された状態となるように構成している。

このようにすると、半導体装置が保護部で覆われることにより、異物の侵入ひいては電極部への異物の付着を防止することができる。また、切欠部から電極部の端部を露出させることにより、各電極部間の絶縁が確保されるため、短絡障害を防止することができると共に、万一、保護部で覆われた電極部の基部において火花放電が発生しても、その影響が半導体装置保護カバー内に止まるため、半導体装置周囲への弊害を抑制することができる。

本発明の請求項１によると、半導体装置の電極部間の短絡障害を防止すると共に、それによる二次的な弊害を防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における半導体装置保護カバーの好ましい実施例を説明する。

図１は、本発明のおける半導体装置保護カバーとしての保護カバー１を半導体装置としての例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子２に装着する様子を示す分解斜視図である。同図では、さらに半導体素子２に放熱器としてのヒートシンク３が取り付けられ、最終的にプリント基板に実装されることとなる。

ヒートシンク３は例えばアルミなどの放熱性に優れた金属部材からなり、半導体素子２が取り付けられる矩形板状部材に複数の放熱フィンが並設されている。この矩形板状部材にはビス10が螺着可能なタップ孔11が穿設されている。

半導体素子２は、例えば所謂ＴＯパッケージやシングルインラインパッケージなどといわれる形状であり、直方体状のパッケージ本体４の底面には電極部としてのリード端子が複数並設されている。そのピン配列は、５が信号電極としてのゲート端子、６が高圧電極としてのドレイン端子、７が接地電極としてのソース端子となっている。これらは、通常パッケージ本体４から直線的に突出した形状に形成されているが、本実施例ではドレイン端子６のみが一旦前方（図中手前方向）に折れ曲がった後、その先端部が垂下するよう、ドレイン端子６の両端部が反対方向に略直角に折り曲げ成形されている。すなわち、ドレイン端子６は、その端部がゲート端子５及びソース端子７の端部と離れるよう折り曲げ成形されている。また、パッケージ本体４の背面に設けられた放熱ドレイン端子８には、ビス10が挿通可能なビス挿通孔９が穿設されている。なお、ドレイン端子６と放熱ドレイン端子８とは、パッケージ本体４内部で電気的に接続されている。

保護カバー１は、対向する矩形板状の側面部材20，21と、その長手方向をなす一側を部分的に連結する保護面部材22とから構成され、これらは半導体素子２を覆う保護部として例えばポリカーボネートなどの難燃性プラスチックで一体成形されている。保護カバー１は、半導体素子２の形状に合わせて大きさや輪郭などの外形形状が決定される。本実施例では、側面部材20，21と結合されていない保護面部材22の上部となる締結部23が、パッケージ本体４から放熱ドレイン端子８に至る稜線に沿って曲げ加工されており、ちょうどパッケージ本体４を側面部材20，21と保護面部材22で包みこむような形になっている。この締結部23には、放熱ドレイン端子８のビス挿通孔９の位置に合わせてビス10が挿通可能なビス挿通孔24が穿設されている。ビス挿通孔24は同図ではスリット状であるが、もちろん円形でもよい。また、側面部材20，21と結合された保護面部材22の下部には、下端中央から上方向へ向けて所定長さ分切り取られた切欠部25が形成されている。切欠部25の長さは、半導体素子２の形状に応じて決定され、具体的には、保護カバー１を半導体素子２に装着した際に、ドレイン端子６の端部（折り曲げ部分）が切欠部25から露出（外部へ突出）し、かつパッケージ本体４及びドレイン端子６の基部が覆われる程度の長さとすればよい。また、切欠部25はスリット状に限らず、ドレイン端子６を挿通可能な孔としてもよい。

ここで、半導体素子２にヒートシンク３と保護カバー１を装着する手順について説明する。図２は、当該装着後の状態を示した図である。

プリント基板に実装された半導体素子２の背面（放熱ドレイン端子８）へヒートシンク３の扁平面を密着させると共に、半導体素子２の正面側から保護カバー１を被せる。このとき、半導体素子２のドレイン端子６は保護カバー１の切欠部25から露出することとなる。そして、ビス10を、保護カバー１側から締結部23に設けられたビス挿通孔24と、放熱ドレイン端子８に設けられたビス挿通孔９とに順次挿通させ、ヒートシンク３のタップ孔11に螺着，締結することにより、保護カバー１とヒートシンク３が半導体素子２に取り付けられる。なお、同図では、ドレイン端子６に絶縁性を有するチューブを装着し、半導体素子２の背面側下部に各端子とヒートシンク３を絶縁するための板状絶縁部材を配置して、各部の絶縁耐圧を高めている。

次に、上記構成における保護カバー１の作用について説明する。

半導体素子２が通電されると、ドレイン端子６に高電圧が印加される。ドレイン端子６の両隣には、比較的電位が低いゲート端子５や基準電位となるソース端子７とが近接して設けられているので、これらとドレイン端子６との間に短絡障害ひいては火花放電が生じ易い。半導体素子２は保護カバー１に覆われているため、保護カバー１内へホコリが侵入しにくく、ゲート端子５やソース端子７へのホコリの付着をある程度防止することができる。

本実施例では、ドレイン端子６を折り曲げてその端部を保護カバー１の切欠部25から外部へ突出させているが、これにより各端子間隔が大幅に広がる、言い換えると、各端子間に絶縁距離が確保され、火花放電の発生が抑制されている。とりわけ、低電位となる他の端子と火花放電が生じ易い、高電位となるドレイン端子６のみを切欠部25から外部へ出すことにより、ドレイン端子６とゲート端子５との間、又はドレイン端子６とソース端子７との間が絶縁性を有する保護面部材22で隔離された状態となるため、ドレイン端子６と他の端子との間の火花放電を電気的に防止すると共に、これらの間に架かるホコリやウィスカー等を物理的に遮断することができる。その反面、切欠部25を設けることにより切欠部25を通じてホコリが保護カバー１内へ侵入する虞があり、また、ドレイン端子６の基部が、パッケージ本体４の構造上、ゲート端子５及びソース端子７に近接してしまうことから、ドレイン端子６の基部へのホコリの付着が懸念されるが、一般的にホコリはドレイン端子６の先端側となるプリント基板上に溜まり易いため、少量の侵入であれば特に問題とはならない。万一、例えばホコリの付着やウィスカーの発生などにより、基部において火花放電が発生しても、当該部分は保護カバー１に覆われた部分であり、その影響が保護カバー１内に止まるため、半導体素子２周囲への弊害を抑制することができる。一方、半導体素子２の背面側はヒートシンク３により当該火花が遮断される。なお、当該基部における火花が極力外へ出ないようにするには、基部側をできるだけ保護カバー１で覆う必要があるため、ドレイン端子６に基部から先端へかけて傾斜をつけて、その先端側のみが切欠部25から外部へ突出するよう構成するのが好ましい。

以上のように本実施例では、一の電極部としてのドレイン端子６の端部が他の電極部としてのゲート端子５，ソース端子７の端部と離れるよう成形された半導体装置としての半導体素子２を覆う半導体装置保護カバーとしての保護カバー１であって、半導体素子２を覆う保護部としての側面部材20，21及び保護面部材22と、ドレイン端子６の端部を露出させる切欠部25とを備えている。

このようにすると、半導体素子２が側面部材20，21及び保護面部材22で覆われることにより、異物の侵入ひいてはゲート端子５，ドレイン端子６，ソース端子７への異物の付着を防止することができる。また、切欠部25からドレイン端子６の端部を露出させることにより、各端子間の絶縁が確保されるため、短絡障害を防止することができると共に、万一、側面部材20，21及び保護面部材22で覆われたドレイン端子６の基部において火花放電が発生しても、その影響が保護カバー１内に止まるため、半導体素子２周囲への弊害を抑制することができる。以上より、半導体素子２の端子間の短絡障害を防止すると共に、それによる二次的な弊害を防止することができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。保護カバー１は、半導体素子２のパッケージ形状に応じて種々の変形例が考えられ、保護面部材22や側面部材20，21をゲート端子５やソース端子７に巻きつけるようにしてもよい。また、ドレイン端子６ではなく、ゲート端子５とソース端子７を保護カバー１から露出させるように、切欠部25を保護面部材22や側面部材20，21に設けてもよい。

本発明の第１実施例における半導体装置保護カバーの装着態様を示す分解斜視図である。同上、半導体装置保護カバーの装着態様を示す斜視図である。

符号の説明

１保護カバー（半導体装置保護カバー）
２半導体素子（半導体装置）
５ゲート端子（他の電極部）
６ドレイン端子（一の電極部）
７ソース端子（他の電極部）
20，21 側面部材（保護部）
22 保護面部材（保護部）
25 切欠部

Claims

一の電極部の端部が他の電極部の端部と離れるよう成形され、これらの電極部をパッケージ本体の底面に並設しており、前記パッケージ本体の背面に放熱ドレイン端子を設けてなる半導体装置を覆う半導体装置保護カバーにおいて、対向する矩形板状の側面部材と、その長手方向をなす一側を部分的に連結する、保護面部材とから構成され、前記側面部材と結合されていない前記保護面部材の上部となる締結部が、前記パッケージ本体から前記放熱ドレイン端子に至る稜線に沿って曲げ加工されており、前記パッケージ本体を前記側面部材と前記保護面部材で包み込むような形になっている、絶縁性を有する保護部と、前記保護面部材に形成された切欠部とを備え、一の電極部の端部のみを前記切欠部から外部へ露出することにより、一の電極部の端部と他の電極部の端部との間が前記保護面部材で隔離された状態となるように構成したことを特徴とする半導体装置保護カバー。