JPH0519957Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、半導体装置、特に電気的特性に悪影
響を与える有害物質の内部への侵入を阻止する能
力の大きい半導体装置に関連する。

従来の技術 例えば、自動車に使用される交流発電機（オル
タネータ）の出力を整流する素子として、軟質樹
脂、即ちラバー状樹脂で半導体チツプを封止した
樹脂封止ダイオードが公知である。この樹脂封止
ダイオードを第６図について説明する。

ダイオード１は、平坦なベース部２ａ及びベー
ス部２ａから屈曲して伸び出す側部２ｂを有して
凹部２ｃの形成された椀形の電極２と、フランジ
状のヘツダー３ａ及びヘツダー３ａより小さい横
断面を有するリード部３ａからなるリード電極３
と、ベース部２ａとヘツダー３ａとの間に接続さ
れた半導体チツプ４と、半導体チツプ４を封止す
るために凹部２ｃに形成された軟質樹脂体５とを
備えている。半導体チツプ４の上面４ａ及び下面
４ｂは、それぞれ半田６によりヘツダー３ａの下
面３a₁及びベース部２ａの上面２a₁に接着されて
いる。

椀形の電極２のベース部２ａは、約１mmの厚さ
を有する。また、ベース部２ａから屈曲して伸び
出す側部２ｂは、直径約9.5mm、高さ約2.3mm及び
厚さ約0.5mmの環状である。リード電極３のヘツ
ダー３ａは、約５mmの直径と約0.5mmの厚さを有
する。ヘツダー３ａから上方に伸びるリード部３
ａは、約1.5mmの直径で約18mmの長さを有する。
リード部３ａにはＵ字形のベンド部３b₁が形成さ
れる。しかし、Ｕ字形のベンド部３b₁を設けず
に、リード部３ｂを直線状に形成してもよい。

半導体チツプ４の両主面４ａ，４ｂにはニツケ
ル電極（図示せず）が形成されている。半田６
は、鉛（Pb）95重量％、錫（Sn）５重量％のPb
−Sn系合金である。椀形の電極２及びリード電
極３は、ニツケルが被覆された銅材である。軟質
樹脂体５は、シリコンラバーである。軟質樹脂体
５は、椀形の電極２の凹部２ｃから少し盛り上が
るように形成され、半導体チツプ４の側面４ｃは
もちろん、ヘツダー３ａに続くリード部３ｂの下
部及び椀形の電極２の凹部２ｃ側を被覆する。ま
た、軟質樹脂体５は、椀形の電極２に半導体チツ
プ４とリード電極３を固着した後に椀形の電極２
の凹部２ｃに粘液状の樹脂形成溶液を注ぎ、熱処
理を施して形成される。

考案が解決しようとする問題点 ところで、軟質樹脂体５の椀形の電極２及びリ
ード電極３との結合は、封止用に多用されている
エポキシ樹脂等の硬質樹脂に比べれば、酸やアル
カリの存在によつて分断されやすい。しかも上記
熱処理工程では、収縮を伴う軟質樹脂体５の固化
の際に、矢印Ａ及びＢで示す接着部にストレスが
集中する。このため、これらの接着部において軟
質樹脂体５がリード電極３のリード部３ｂ又は椀
形の電極２の上部２b₂の表面から剥離しやすい状
態にある。従つて、厳しい環境の下でダイオード
１を長期間使用すると、上記接着部を起点として
リード電極３のリード部３ｂ又は椀形の電極２の
側部２ｂの表面に沿つて軟質樹脂体５の剥離が進
行し、最終的にはヘツダー３ａの上面３a₂及び側
面３a₃又は椀形の電極２の側部２ｂの内面２b₁及
びベース部２ａの上面２a₁を経て、半導体チツプ
４の側面４ｃにまで軟質樹脂体５の剥離が達す
る。このように剥離が進行した状態では、ダイオ
オード１は、軟質樹脂体５の剥離部から剥離に伴
つて半導体チツプ４の側面４ｃに侵入する水分や
イオン性不純物等の有害物質により、逆方向電流
が増加してシヨート状になるなどの特性不良とな
る。

そこで、本考案は、上記欠点を解消して、軟質
樹脂により封止されかつ電気的特性に悪影響を与
える有害物質の内部への侵入を阻止する能力の大
きい半導体装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本考案による半導体装置は、凹部を有する支持
電極と、リード電極と、支持電極の凹部の底部と
リード電極との間に接続された半導体チツプと、
支持電極の凹部に充填されかつ半導体チツプを封
止する軟質樹脂体とを備えている。支持電極の側
部に外側硬質樹脂体が固着され、外側硬質樹脂体
とは分離した内側硬質樹脂体がリード電極のヘツ
ダーの上面に固着されている。外側硬質樹脂体及
び内側硬質樹脂体は軟質樹脂体により包囲されて
いる。

作 用 硬質樹脂体と支持電極又はリード電極との結合
は、酸やアルカリの存在下においても、軟質樹脂
体のそれと比べると分断され難い。このため、厳
しい環境の下で半導体装置を使用したとき、支持
電極またはリード電極の表面に沿う樹脂体の剥離
が硬質樹脂体の部分で進行し難くなり、有害物質
の半導体チツプ表面への到達を阻止する能力が強
化される。支持電極の側部に外側硬質樹脂体が固
着され、内側硬質樹脂体がリード電極のヘツダー
の上面に外側硬質樹脂体とは分離して固着されて
いる。このため、金属と樹脂との間に熱膨張係数
の相違があつても、分離された外側硬質樹脂と内
側硬質樹脂とが金属との間で大きな熱応力を発生
しない。仮に、このような熱応力が発生しても、
外側硬質樹脂と内側硬質樹脂とを包囲する軟質樹
脂体により緩和される。

実施例 以下、本考案の実施例を第１図〜第５図につい
て説明する。これらの図面では、第６図に示す部
分と同一の個所には同一符号を付し、説明を省略
する。

第１図に示すように、本考案の半導体装置は、
椀形の電極２及びリード電極３と軟質樹脂体５と
の間介在する硬質樹脂体７を有する。硬質樹脂体
７は、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂（ポリ
イミド樹脂に限らず、ポリイミド変性シリコン樹
脂などを含む）が適する。ここでは半導体装置の
封止用に多用されているエポキシ樹脂を使用し
た。硬質樹脂体７は、椀形の電極２の側部２ｂの
上部２b₂に接着した外側硬質樹脂体７ａと、リー
ド電極３のヘツダー３ａの上部３a₂に接着した内
側硬質樹脂体７ｂとを有する。硬質樹脂体７の外
側硬質樹脂体７ａと内側硬質樹脂体７ｂは、椀形
の電極２の凹部２ｃの上方から見て凹部２ｃの一
部に形成されている。側部２ｂの上部２b₂には、
凹部２ｃ側で低くなる段差部２ｄを形成してい
る。また、この実施例では、シリコンラバーで形
成される軟質樹脂体５は、下部軟質樹脂体５ａと
上部軟質樹脂体５ｂで構成される。下部軟質樹脂
体５ａは、硬質樹脂体７の接着工程によつて半導
体チツプ４が劣化することを防止する。上部軟質
樹脂体５ｂは、下部軟質樹脂体５ａの上に、内側
硬質樹脂体７ｂを完全に被覆しかつ外側硬質樹脂
体７ａの頂部に至るまで封止するように形成され
る。

次に、第１図に示すダイオードの製造法を説明
する。

まず、椀形の電極２、半導体チツプ４及びリー
ド電極３を半田６により図示のように接着して、
未封止のダイオードを作る。次に、半導体チツプ
４の側面４ｃのエツチング、洗浄及び乾燥を行つ
た後、保護樹脂として下部軟質樹脂体５ａとなる
シリコンラバーの樹脂形成用粘液を半導体チツプ
４の側面４ｃを被覆するように椀形の電極２の凹
部２ｃに注入し、この粘液を加熱により固化させ
る。その後、外側硬質樹脂体７ａと内側硬質樹脂
体７ｂとなるエポキシ樹脂の樹脂形成用粘液を椀
形の電極２の側部２ｂの上部２b₂及びヘツダー３
ａの上面３a₂に塗布して、これらの粘液を加熱に
より固化させる。最後に、椀形の電極２の凹部２
ｃに上部軟質樹脂体５ｂとなるシリコンラバーの
樹脂形成用粘液を注入し、この粘液を加熱により
固化させる。

本考案による半導体装置の耐環境性能を調査す
るため、エポキシ樹脂を椀形の電極２の側部２ｂ
の上部２b₂とヘツダー３ａの上面３a₂に付着し、
シリコンラバーで封止した本考案によるダイオー
ド及び従来のダイオードを作成し、耐環境性能を
調べるための厳しい加速寿命試験である電解試験
を行つた。即ち、各ダイオードに7.5Vの逆方向
電圧を印加した状態で、室温中に放置された10％
の塩水に10秒間浸漬した。10秒経過後に塩水から
取出し、逆方向電圧の印加状態のまま、各ダイオ
ードを30分間室温の大気中に放置した。これらの
過程を１サイクルとして10サイクル単位で50サイ
クルまでこの作業を行つた。各10サイクル終了毎
に各ダイオードを洗浄及び乾燥して逆方向電流を
測定した。この測定では、逆方向電流が規格値内
であれば良品とし、規格値外であれば不良品とし
て各ダイオードを選別した。その結果、本考案に
よるダイオードは良好な結果を示した。

この電解試験では、椀形の電極２とリード電極
３のうち、（＋）極となる方には塩水の電気分解
により塩酸（HCl）が発生し、（−）極となる方
には同じくカセイソーダ（NaOH）が発生する。
これらの酸又はアルカリを含む電解液は、電極と
樹脂体の結合を分断し、電極からの樹脂体の剥離
を引き起こす。剥離を生じた部分には電解液が浸
透し、更に剥離を引き起こし、この繰返しにより
樹脂体の剥離が進行する。従つて、この電解試験
は、樹脂体（シリコンラバー及びエポキシ樹脂）
と椀形の電極２及びリード電極３との結合の強さ
が不良率の高低に顕著に現れてくる試験である。
なお、この試験を通して、シリコンラバー（軟質
樹脂体５）とエポキシ樹脂（硬質樹脂体７）の剥
離が問題になることはなかつた。

本考案では、硬質樹脂体７の具体的な形状は、
第２図〜第４図に例示するように種々の変更が可
能である。即ち、第２図Ａに示すように、椀形の
電極２の側部２ｂの上部２b₂に側部２ｂに沿つて
環状に形成した溝部２ｅに外側硬質樹脂体７ａを
付着することができる。溝部２ｅを複数本形成し
てもよい。Ｂは、椀形の電極２の側部２ｂの上部
２b₂に側部２ｂに沿つて環状に形成した突起２ｆ
を形成し、この突起２ｆの周囲に外側硬質樹脂体
７ａを形成した例を示す。

第３図は、ガラス繊維の不織布に硬質樹脂の樹
脂形成用溶液を含浸・乾燥させたものを椀形の電
極２の側部２ｂの内面２b₁に当てて、加熱して溶
融・固化させた例を示す。

第４図Ａは、ヘツダー３ａの上面３a₂にリード
部３ｂを環状に包囲する溝部３ｃを設け、この溝
部３ｃに沿つて環状に内側硬質樹脂体７ｂを形成
した例を示す。Ｂは、ヘツダー３ａの上面３a₂に
リード部３ｂを環状に包囲する突起３ｄを設け、
この突起３ｄに囲まれた領域に内側硬質樹脂体７
ｂを形成した例を示す。Ｃは、ガラス繊維の不織
布に硬質樹脂の樹脂形成用溶液を含浸・乾燥させ
たものをヘツダー３ａの上面３a₂に当てて、加熱
して溶融固化させ内側硬質樹脂体７ｂを形成した
例を示す。

更に、第５図に示すように、椀形の電極２のベ
ース部２ａ又はリード電極３のヘツダー３ａに、
それぞれ半導体チツプ４に接着される突出部２a₂
及び３a₃を設けた半導体装置も本考案の技術的範
囲に包含される。また、上記実施例では、椀形の
電極２の側部２ｂの上部２b₂に接着した外側硬質
樹脂体７ａと、リード電極３のヘツダー３ａの上
面３a₂に接着した内側硬質樹脂体７ｂとを有する
硬質樹脂体７を示したが、外側硬質樹脂体７ａ及
び内側硬質樹脂体７ｂの両方を分離状態で形成し
た場合に十分な改善効果が認められる。

なお、外側硬質樹脂体７ａと内側硬質樹脂体７
ｂの両方を形成する代りに、全面的に硬質樹脂体
で封止する構造も考えられる。しかし、自動車用
ダイオードのように熱処理や熱サイクルを厳しく
受ける半導体装置では、金属と樹脂の熱膨張係数
の違いによつて封止した硬質樹脂が椀形の電極２
及びリード電極３から剥離してしまう。したがつ
て、外側硬質樹脂体７ａと内側硬質樹脂体７ｂ
は、完全に分離させて形成すべきである。

考案の効果 上記の通り、本考案による半導体装置では、封
止樹脂体と電極との剥離が進行し難く、有害物質
の侵入を阻止する能力が強化されている。従つ
て、本考案によれば、耐環境性能の向上した半導
体装置を提供することができる。このように、本
考案は半導体装置の信頼性向上に大きく寄与でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による半導体装置の断面図を示
す。第２図〜第４図は本考案の変形例を説明する
ためのもので、第２図Ａ，Ｂは椀形の電極２の側
部２ｂの上部２b₂に外側硬質樹脂体を形成した例
を示す部分断面図、第３図は椀形の電極２の側部
２ｂの内側２b₁に外側硬質樹脂体７ａを形成した
部分断面図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃはヘツダー部３ａ
の上面３a₂に内側硬質樹脂体７ｂを形成した部分
断面図を示す。第５図は本考案にる半導体装置の
変形例を示す断面図である。第６図は従来の半導
体装置の断面図を示す。 ２……椀形の電極、２ａ……ベース部、２ｂ…
…側部、２ｃ……凹部、３……リード電極、３ａ
……ヘツダー、３ｂ……リード部、４……半導体
チツプ、５……軟質樹脂体、５ａ……下部軟質樹
脂体、５ｂ……上部軟質樹脂体、６……半田、７
……硬質樹脂体、７ａ……外側硬質樹脂体、７ｂ
……内側硬質樹脂体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 凹部を有する支持電極と、リード電極と、前
   記支持電極の凹部の底部と前記リード電極との
   間に接続された半導体チツプと、前記凹部に充
   填されかつ前記半導体チツプを封止する軟質樹
   脂体とを備えた半導体装置において、 前記支持電極の側部に外側硬質樹脂体が固着
   され、前記リード電極のヘツダーの上面には前
   記外側硬質樹脂体とは分離した内側硬質樹脂体
   が固着され、前記外側硬質樹脂体及び内側硬質
   樹脂体は前記軟質樹脂体により包囲されている
   ことを特徴とする半導体装置。 (2) 前記軟質樹脂体はシリコンラバーであり、前
   記硬質樹脂体はエポキシ樹脂である実用新案登
   録請求の範囲第(1)項記載の半導体装置。