JPH0452999Y2 - - 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十分に阻止
できる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７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支持電極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３ｂ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、凹部２ｃ内に充填さ
れ且つ半導体チツプ４を封止する軟質樹脂体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。

椀形の支持電極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３ｂは、約1.5mmの直径で約18mmの長さを有す
る。リード部３ｂ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。椀形の支持電極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、椀形の支持電極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、ヘツダー３ａに続くリード部３ｂの下部
及び椀形の支持電極２の凹部２ｃ側を被覆する。
また、軟質樹脂体５は、椀形の支持電極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
支持電極２の凹部２ｃに樹脂形成用粘液を注ぎ、
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の支持電極２及びリー
ド電極３との結合は、酸やアルカリの存在によつ
て分断されやすい。しかも、軟質樹脂体５を固化
する熱処理工程では、軟質樹脂体５に収縮が伴
い、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、接着部Ａ及びＢ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
支持電極２の上部２b₂の表面から剥離しやすい状
態になる。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、接着部Ａ及びＢを起点と
してリード電極３のリード部３ｂ又は椀形の支持
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３
a₂及び側面３a₃又は椀形の支持電極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
剥離が達することがある。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。

一方、エポキシ樹脂のような硬質樹脂（非ラバ
ー状又は非ゲル状の樹脂）で封止すると、硬質樹
脂の金属への接着及び結合が比較的強固であるこ
とから、上記問題を解決できる可能性がある。し
かし、軟質樹脂体５をエポキシ樹脂に置換えたダ
イオード１は、半田付により放熱体に取付けて使
用されるので、この半田付時及びその他の熱履歴
により、エポキシ樹脂の封止効果が損なわれてし
まう。即ち、エポキシ樹脂と支持電極２の熱膨張
係数差に基づく熱応力により、エポキシ樹脂と支
持電極２の界面に剥離が生じ、有害物質の侵入に
よる特性劣化を生じる。

そこで本考案は、上記欠点を解消して、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、
凹部内に充填され且つ該半導体チツプを被覆する
軟質樹脂体とを備えている。軟質樹脂体の上部
に、織布又は不織布から成り且つ硬質樹脂が含浸
され且つ固化された略一定厚さの繊維層が固着さ
れる。リード電極を挿入する中心孔が繊維層の略
中央部に形成される。繊維層の中心孔の隣接部は
繊維層に固着された硬質樹脂によりリード電極に
接着される。繊維層の外周部は繊維層に固着され
た硬質樹脂により支持電極の側部に接着される。

作 用 繊維層は、繊維素が絡み合つた繊維材料を芯材
として薄く形成されているため、硬質樹脂と金属
との膨張係数差が緩和され、繊維層に大きな熱変
形が発生しない。このため、繊維層は半田付時等
の熱履歴によつて支持電極又はリード電極から剥
離しない。また、繊維層により軟質樹脂体が補強
され、大きな機械的強度が得られる。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
持電極又はリード電極の表面に沿う樹脂体の剥離
が繊維層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作用が強化さ
れる。

実施例 以下、本考案の実施例を第１図〜第６図につい
て説明する。これらの図面では、第７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で
は、支持電極２の凹部２ｃ内で繊維層８が軟質樹
脂体７の上部に固着される。軟質樹脂体７はシリ
コンラバーで形成され、繊維層８は織布又は不織
布を構成するガラス繊維等の繊維材料に硬質樹脂
が含浸され且つ固化された硬質膜である。繊維層
８は中心孔８ａを有しかつ円形に形成される。中
心孔８ａにはリード電極３のリード部３ｂが挿通
される。繊維層８は、中心孔８ａの隣接部におい
てリード電極３のリード部３ｂに接着されると共
に、繊維層８の外周部８ｂにおいて支持電極２の
側部２ｂの内面２b₁に接着される。

次に、第１図に示すダイオードの製造法を説明
する。

まず、椀形の支持電極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、シリコンラバーの樹脂形成用粘液を椀
形の支持電極２の凹部２ｃに注入して、この粘液
を加熱により熱硬化させる。シリコンラバーは半
導体チツプ４の側面４ｃを被覆する保護樹脂兼封
止樹脂として軟質樹脂体７となる。次に、第６図
ａに示す繊維材料９を用意する。繊維材料９は、
繊維素の絡み合つたガラス繊維の不織布にエポキ
シ樹脂形成用粘液を含浸させ、未硬化の状態のま
まで固化させたものである。不織布の代りにガラ
ス繊維の織布を使つても良い。繊維材料９は、中
心孔９ａと切断部９ｂを有する。その後、繊維材
料９の中心孔９ａをリード電極３のリード部３ｂ
に嵌合し、熱処理を施す。この熱処理により繊維
材料９に含浸されたエポキシ樹脂は一旦軟質樹脂
体７内に溶解した上で熱硬化し繊維層８が形成さ
れる。繊維素の絡み合つた繊維材料を芯材とする
繊維材料９を用いると、ピンホールのない繊維層
８が得られる。また、樹脂形成用粘液の塗布によ
る方法と比べると、繊維層８の厚みの制御性が良
い。最後に、シリコンラバーの樹脂形成用粘液を
繊維層８の上に注入して、軟質樹脂体１０を形成
する。

本考案による半導体装置の耐環境性能を調査す
るため、本考案によるダイオード及び従来のダイ
オードを試料として、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7.5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、椀形の支持電極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、
電極と封止樹脂体の結合を分断し、電極からの封
止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
の繰返しにより封止樹脂体の剥離が進行する。従
つて、この電解試験は、封止樹脂体（軟質樹脂体
５，７，１０及び繊維層８）と支持電極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７，１０）とエ
ポキシ樹脂（繊維層８）の間が剥離する問題は生
じなかつた。これは繊維層８により硬質樹脂と金
属との間の膨張係数差が緩和すると共に、軟質樹
脂体７，１０が補強され且つ軟質樹脂体７，１０
の機械的強度が増加するためである。

本考案では、第２図〜第５図に例示するように
繊維層８の種々の変更が可能である。第２図は、
ヘツダー３ａの上面３a₂に繊維層８を接着した例
を示す。第３図は、繊維層８の上に軟質樹脂体を
形成しない例を示す。この例では、繊維層８と支
持電極２との大きな接着面積を確保するため、側
部２ｂの上面２b₂の部分がフランジ状に形成され
る。第４図及び第５図は、第１図と第３図の例の
変形で、繊維層８に切欠き部８ｃを設けた例を示
す。第６図ｂは、切欠き部８ｃを有する繊維層８
を形成するため切欠き部９ｃを有する繊維材料９
を示す。切欠き部８ｃを設けると、熱履歴による
繊維層８の支持電極２又はリード電極３からの剥
離がより完全に防止できる。また、第２図の例で
切欠き部８ｃを形成してもよい。

上記実施例では、繊維層８の芯材となる繊維材
料として使用するガラス繊維の代わりに、非導電
性の他の無機繊維材料又は有機繊維材料を使用す
ることができる。更に、繊維材料に含浸する合成
樹脂は、エポキシ樹脂の代わりに、ポリイミド系
樹脂等の他の硬質樹脂を用いてもよい。

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信頼
性の高い半導体装置を得ることができる。

【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、第
２図、第３図、第４図及び第５図は本考案の変形
例を示す半導体装置の断面図、第６図は繊維層を
形成するための繊維材料を示す平面図、第７図は
従来の半導体装置の断面図を示す。 ２……支持電極、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、６……半田、７，１０……軟質樹脂体、８
……繊維層、８ａ……中心孔、８ｂ……外周部、
９……繊維材料。

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、前記凹部内に
   充填され且つ該半導体チツプを被覆する軟質樹
   脂体とを備えた半導体装置において、 織布又は不織布から成り且つ硬質樹脂が含浸
   され且つ固化された略一定厚さの繊維層が前記
   軟質樹脂体の上部に固着され、 前記繊維層の略中央部に前記リード電極を挿
   入する中心孔が形成され、 前記繊維層の前記中心孔の隣接部は前記繊維
   層に固着された前記硬質樹脂により前記リード
   電極に接着され、 前記繊維層の外周部は前記繊維層に固着され
   た前記硬質樹脂により前記支持電極の側部に接
   着されたことを特徴とする半導体装置。 (2) 前記繊維層を形成する繊維材料は前記中心孔
   から径方向に外周部まで延びる切断部を備えた
   実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の半導体装
   置。 (3) 前記繊維層の上部に更に軟質樹脂体が固着さ
   れた実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の半導
   体装置。 (4) 前記織布又は不織布を構成する繊維材料はガ
   ラス繊維材料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。 (5) 前記軟質樹脂体はシリコンラバーであり、前
   記繊維層はエポキシ樹脂を含浸させた板状のガ
   ラス繊維材料を熱処理して形成された実用新案
   登録請求の範囲第(1)項記載の半導体装置。