JP2008251793A - インサート成形物 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置のインサート成形を用いた成形物にインサートされた外部接続端子と成形物内に配置された電気回路をワイヤボンディングにて電気的接合を行い、かつ絶縁性の注型樹脂で絶縁注型される構造をもつ半導体装置に関し、注型樹脂のクラック防止を行う半導体装置を提供する。
【解決手段】インサート成形を用いた成形材で構成される成形物１００にインサートされた外部接続端子１２０と、成形物１００内に配置された電気回路を有し、絶縁性の注型樹脂で絶縁注型されるインサート成形物において、外部接続端子１２０と電気回路とをワイヤ１５０を用いたワイヤボンディングにて電気的接合を行う部位であるワイヤボンディングエリアを有し、ワイヤボンディングエリアの表面位置に対して突出した突出部７１で囲まれたインサート成形物とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体装置のインサート成形を用いた成形物にインサートされた外部接続端子と成形物内に配置された電気回路をワイヤボンディングにて電気的接合を行い、かつ絶縁性の注型樹脂で絶縁注型される構造をもつ半導体装置に関するものである。

図８に従来の技術を表すワイヤボンディング箇所（図６のＤ断面）の拡大断面図を示す。図８において、エンジニアリングプラスチック（以下エンプラという）で構成された成形物１０内に配置された電気回路３０と、外部と電気的に接続される為のワイヤボンディングエリア６０を有した外部接続端子２０をワイヤ５０を介して電気接続を行う構造の半導体装置において、ワイヤボンディングエリア６０を有した外部接続端子２０とワイヤボンディングエリア６０周囲のエンプラで構成された成形物１０のＥ部は、インサート成形の構造上、近接してしまう構造となっており、断面構造としては平坦になっている。

特開２００６−００９６８７号公報（特許文献１）には、内燃機関用点火装置のイグナイタが開示されており、ワイヤボンディングエリアを有した外部接続端子とワイヤボンディングエリア周囲のエンプラで構成された成形物の断面構造としては平坦になっている。

特開２００６−００９６８７号公報

しかし、前記ワイヤボンディングエリア６０とワイヤボンディングエリア６０周囲のエンプラ成形物１０のＥ部は平坦になっている為、図５のＦＥＭ解析の結果、外部接続端子２０・エンプラ成形物１０・注型樹脂４０の３つの材質が接する外部接続端子２０のエッジ部の各測定点（丸１〜丸１０）はグラフのように応力が高い状態になっており、外部接続端子２０のエッジ部に応力が集中することになり、応力差により外部接続端子２０と注型樹脂４０がクラック（剥離）に至り、ここを基点としてワイヤボンディングエリア６０のワイヤ５０周辺にまで容易にクラック（剥離）が進行し、最終的にワイヤ５０自体に応力が集中しワイヤ５０が疲労破壊してしまう。また外部接続端子２０・エンプラ成形物１０・注型樹脂４０の３つの材質の線膨張係数はそれぞれ１７．５×１０−６、３０×１０−６、１９．２２×１０−６であり、ヤング率はそれぞれ１．０１×１０５[ＭＰａ]、５８８４[ＭＰａ]、１１９００[ＭＰａ]であるので、注型樹脂４０で囲まれた突出部の表面は、外部接続端子２０で囲まれた突出部の表面よりも、注型樹脂４０で囲まれた突出部の表面は応力が高く、クラック（剥離）の基点となりやすい。これを回避する為に、外部接続端子２０・エンプラ成形物１０と注型樹脂４０の間に緩衝層を入れ、応力を低減することができるがコストアップ゜の要因となっていた。

上記課題を解決するために本発明では次の構成とする。すなわち請求項１では、インサート成形を用いた成形材で構成される成形物にインサートされた外部接続端子と、成形物内に配置された電気回路を有し、絶縁性の注型樹脂で絶縁注型されるインサート成形物において、外部接続端子と電気回路とをワイヤを用いたワイヤボンディングにて電気的接合を行う部位であるワイヤボンディングエリアを有し、前記ワイヤボンディングエリアの表面位置に対して突出した突出部で囲まれたことを特徴とするインサート成形物とする。

また請求項２では、前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの２方を囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項３では、前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの３方を囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項４では、前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの４方を囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項５では、前記突出部は、前記突出部の間の距離が前記突出部間に配置された外部接続端子の幅で構成され、前記突出部側面は前記外部接続端子の前記ワイヤボンディングエリア面と垂直に配置されることを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項６では、前記突出部は、前記突出部が前記ワイヤボンディングエリア面と平坦ではなく、段差を有することを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項７では、前記突出部は、角部を有することを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項８では、前記ワイヤボンディングエリアが円形状であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアを円周状に囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項９では、前記ワイヤボンディングエリアが円周状の場合、ワイヤボンディングエリアの外周に沿って、前記外部接続端子上のワイヤボンディングエリアの端部に溝を形成したことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物とする。

また請求項１０では、請求項１乃至請求項９のうち、２つ以上を組み合わせたことを特徴とするインサート成形物とする。

上記手段の様に、インサート成形を用いた成形材で構成される成形物にインサートされた外部接続端子と、成形物内に配置された電気回路を有し、絶縁性の注型樹脂で絶縁注型されるインサート成形物において、外部接続端子と電気回路とをワイヤボンディングにて電気的接合を行う部位であるワイヤボンディングエリアを有し、前記ワイヤボンディングエリアは、インサート成形を用いた成形材で構成され前記ワイヤボンディングエリアの表面位置に対して突出した突出部で囲むことで、ワイヤボンディングエリア表面と注型樹脂で囲まれた突出部を離間し、クラック（剥離）の基点となるエンプラ成形物と注型樹脂の界面の様な熱膨張差の高い部分をワイヤボンディングエリアより隔離することができる。これによりクラック（剥離）はワイヤ周辺にまで容易に到達できずワイヤが切断されてしまうことを防止することができる。また、前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの２方を囲むことで、クラック（剥離）はワイヤ周辺にまで容易に到達できずワイヤが切断されてしまうことを防止することができる。好ましくは、前記ワイヤボンディングエリアが方形である時、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの３方を囲むこと、さらには、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの４方を囲むことで、クラック（剥離）はワイヤ周辺にまで容易に到達できずワイヤが切断されてしまうことを防止することができる。

また前記突出部は、前記突出部の間の距離が前記突出部間に配置された外部接続端子の幅で構成され、前記突出部側面は前記外部接続端子の前記ワイヤボンディングエリア面と垂直に配置されることが望ましい。即ち前記突出部形状としては、インサート成形を用いた成形材で構成される成形物にインサートされた外部接続端子の側面位置と突出部の距離が狭い程、また、前記ワイヤボンディングエリアの表面位置に対して突出した突出部の高さは高い程ワイヤボンディングエリアを有する外部接続端子とエンプラ・注型樹脂の界面にかかる応力を軽減できる。これにより、クラック（剥離）はワイヤ周辺にまで容易に到達できずワイヤが切断されてしまうことを防止することができる。

また前記突出部は、前記突出部が前記ワイヤボンディングエリア面と平坦ではなく、段差を有するように形成してもよいし、前記突出部は、角部を有するように形成してもよい。これよりワイヤボンディングエリアを有する外部接続端子とエンプラ・注型樹脂の界面から離れた部位に応力の集中する角部を設置することにより、意図的に角部に応力を集中させ、ワイヤボンディングエリアを有する外部接続端子とエンプラ・注型樹脂の界面にかかる応力を軽減できる。

また前記ワイヤボンディングエリアが円形状であるとき、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアを円周状に囲むように形成するのが好ましい。前記突出部を応力を均一に分散できる円形状で形成することにより、以前の形状ではボンディングワイヤにかかっていた応力が、力を放射状に均一に分散させることができる円形状にすることで、前記ワイヤボンディングエリア形状が方形の場合よりも全方向に均一に応力を緩和することが可能である。

また前記ワイヤボンディングエリアが円形状であるとき、前記ワイヤボンディングエリアの外周に沿って、前記外部接続端子上のワイヤボンディングエリアの端部に溝を形成してもよい。これより外部接続端子と注型樹脂の食いつき性の向上を狙える。更にこの溝形状をワイヤボンディング時の認識に用いることにより、前記外部接続端子に対してワイヤボンド位置精度を向上することで理想的な位置にワイヤボンド接合をすることが可能となり、これらによりワイヤボンド部の耐久信頼性を向上することができる。

また、上記構成の２つ以上を組み合わせてもよい。これにより、注型樹脂がエンプラ成形物と安定的に接着し、また、注型樹脂の熱膨張の影響による応力差に対しても前記ワイヤボンディングエリアを有する外部接続端子とエンプラ・注型樹脂の界面から離れた部位に応力を集中させることで、前記ワイヤボンディングエリアを有する外部接続端子とエンプラ・注型樹脂の界面にクラック（剥離）が生じず、ワイヤが疲労破壊に至らない。

次に本発明の実施例について説明する。図１は本発明の技術を適用した実施例１を表す図６のＤ−Ｄ断面図とワイヤボンディング箇所Ａの拡大断面図であり、図２は本発明の技術を適用した実施例２を表す図６のＤ−Ｄ断面図とワイヤボンディング箇所Ｂの拡大断面図であり、図３は本発明の技術を適用した実施例３を表す図６のＤ−Ｄ断面図とワイヤボンディング箇所Ｃの拡大断面図であり、図６は本発明の技術を適用した内燃機関用点火装置のイグナイタを表す図であり、図７は本発明の実施例と従来例の測定ポイントと応力のＦＥＭ解析結果の相関グラフである。

本発明の実施例１として図１と図６において、内燃機関用イグナイタは、インサート成形を用いた成形材で構成されるエンジニアリングプラスチック（以下エンプラという）成形物１００にインサートされた外部接続端子１２０と、成形物１００内に配置された外部接続端子１３０を有し、絶縁性の注型樹脂１４０で絶縁注型されるインサート成形物１００において、外部接続端子１２０と外部接続端子１３０とをワイヤ１５０を用いたワイヤボンディングにて電気的接合を行う部位であるワイヤボンディングエリア１６０を有し、前記ワイヤボンディングエリア１６０の表面位置に対して突出した突出部７１で囲まれたインサート成形物１００である。

ワイヤボンディングエリア１６０を有した外部接続端子１２０とワイヤボンディングエリア１６０周囲のエンプラで構成された成形物１００のＡ部は、ワイヤボンディングエリア１６０位置より、エンプラ中央面のみ突出した前記突出部７１の断面構造として、前記突出部７１は角部を有する凸構造を形成している。このような前記突出部７１は、前記突出部７１が前記ワイヤボンディングエリア１６０面と平坦ではなく、段差を有するエンプラ断面構造を形成することで、ワイヤボンディングエリア１６０表面と注型樹脂１４０で囲まれた突出部７１を離間し、クラック（剥離）の基点となるエンプラ成形物１００と注型樹脂１４０の界面の様な熱膨張差の高い部分をワイヤボンディングエリア１６０より隔離することができ、ＦＥＭ解析の結果からも、外部接続端子１２０・エンプラ成形物１００・注型樹脂１４０の３つの材質が接する外部接続端子１２０のエッジ部の各測定点（丸１〜丸１０）の応力は図５のように緩和されていることが分かる。これらのことから、前記突出部７１を角部を有する凸構造で形成することにより、クラック（剥離）はワイヤ１５０周辺にまで容易に到達できずワイヤ１５０が切断されてしまうことを防止することができる。

また本発明の実施例２として、図２に示す断面図において、ワイヤボンディングエリア１６０を有した外部接続端子１２０とワイヤボンディングエリア１６０周囲のエンプラで構成された成形物１００のＢ部は、ワイヤボンディングエリア１６０位置より、エンプラ面全体を突出した断面構造として、前記突出部７２は角部を有し、前記突出部７２は、前記突出部７２の間の距離が前記突出部７２間に配置された外部接続端子１２０の幅であるよう□構造を形成している。このような エンプラ断面構造を形成することで、ＦＥＭ解析の結果からも、外部接続端子１２０・エンプラ成形物１００・注型樹脂１４０の３つの材質が接する外部接続端子１２０のエッジ部の各測定点（丸１〜丸１０）の応力は図５のように実施例１よりも更に緩和されており、前記突出部７２を角部を有する□構造で形成することにより、更にクラック（剥離）はワイヤ１５０周辺にまで容易に到達できずワイヤ１５０が切断されてしまうことを防止することができる。

また本発明の実施例３として、図３に示す断面図において、ワイヤボンディングエリア１６０を有した外部接続端子１２０とワイヤボンディングエリア１６０周囲のエンプラで構成された成形物１００のＣ部は、ワイヤボンディングエリア１６０位置より、エンプラ面全体を突出した断面構造として、前記突出部７３は角部を有し、前記突出部７３は、前記突出部７３の間の距離が前記突出部７３間に配置された外部接続端子１２０の幅であるよう□構造を形成し、実施例２と比較してさらに、ワイヤボンディングエリア１６０位置より、エンプラ面全体を高く突出した形状である。このような エンプラ断面構造を形成することで、ＦＥＭ解析の結果からも、外部接続端子１２０・エンプラ成形物１００・注型樹脂１４０の３つの材質が接する外部接続端子１２０のエッジ部の各測定点（丸１〜丸１０）の応力は図５のように実施例２よりも更に緩和されており、更にクラック（剥離）はワイヤ１５０周辺にまで容易に到達できずワイヤ１５０が切断されてしまうことを防止することができる。

また上記実施例のようにワイヤボンディングエリア１６０が方形のとき、ワイヤボンディングエリア１６０周囲は、ワイヤボンディングエリア１６０周囲の２方を前記突出部で囲むよう成形される。好ましくは、ワイヤボンディングエリア１６０周囲の３方を前記突出部で囲むよう成形され、さらに好ましくは、ワイヤボンディングエリア１６０周囲の４方を前記突出部で囲むよう成形されたほうがよい。即ち、前記外部接続端子１２０の前記ワイヤボンディングエリア１６０面とは並行では無い面に対して、接する形で前記突出部が囲む様に配置されることが望ましい。このようなエンプラ断面構造を形成することで、ワイヤボンディングエリア１６０表面と注型樹脂１４０で囲まれた突出部を離間し、クラック（剥離）の基点となるエンプラ成形物１００と注型樹脂１４０の界面の様な熱膨張差の高い部分をワイヤボンディングエリア１６０より隔離することができる。

また図４に示す実施例４のような前記ワイヤボンディングエリア１６０形状が円形状の場合は、前記突出部７４は前記ワイヤボンディングエリア１６０の外周を応力を均一に分散できる円周状に囲むように形成することで、発生する応力を今回の力を放射状に均一に分散させることができ、局部的な応力の集中がなくなる為、前記ワイヤボンディングエリア１６０に対しても前記突出部７４周辺に対しても歪が出ない形状となり、前記ワイヤボンディングエリア１６０形状が方形の場合よりも全方向に対して均一に応力を緩和することができる。

さらには図５に示す実施例５のように前記ワイヤボンディングエリア１６０の外周に沿って、前記外部接続端子１２０上のワイヤボンディングエリア１６０の端部に溝８１を形成することで、外部接続端子１２０と注型樹脂１４０の食いつき性が向上し、更にこの溝８１形状をワイヤボンディング時の認識に用いることにより、前記外部接続端子１２０に対してワイヤボンド位置精度を向上することで理想的な位置にワイヤボンド接合をすることが可能となる。これらによりワイヤボンド部の耐久信頼性を向上することができる。

以上、本発明の構成を適用することで、注型樹脂の熱膨張の影響が外部接続端子・エンプラ成形物・注型樹脂の３つの材質が接する外部接続端子のエッジ部を物理的に距離をおくことで、従来、ワイヤボンディングエリアを有する外部接続端子両端にあったクラック（剥離）の基点をワイヤボンディングエリアから離れた位置に配置することにより、クラック（剥離）によるワイヤの疲労破壊を防止できる。

また、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨に基づきワイヤボンディングエリア表面と注型樹脂で囲まれた突出部を離間できる構造であれば、どのような構造でも適用できる。これによりクラックはワイヤ周辺にまで容易に到達できずワイヤが切断されてしまうことを防止することができ、信頼性の高いインサート成形を用いた成形材で構成される成形物を提供できる。

本発明の技術を適用した実施例１を表す図６のＤ−Ｄ断面図とワイヤボンディング箇所Ａの拡大断面図である。 本発明の技術を適用した実施例２を表す図６のＤ−Ｄ断面図とワイヤボンディング箇所Ｂの拡大断面図である。 本発明の技術を適用した実施例３を表す図６のＤ−Ｄ断面図とワイヤボンディング箇所Ｃの拡大断面図である。 本発明の技術を適用した実施例４を表すワイヤボンディングエリア形状が円形状の場合の図である。 本発明の技術を適用した実施例５を表すワイヤボンディングエリアの外周に沿って、外部接続端子上のワイヤボンディングエリアの端部に溝を形成すした図である。 本発明の技術を適用した内燃機関用点火装置のイグナイタを表す図である。 本発明の実施例と従来例の測定ポイントと応力のＦＥＭ解析結果の相関グラフである。 従来の技術を表すワイヤボンディング箇所Ｅの拡大断面図である。

符号の説明

１０、１００ 成形物（エンジニアリングプラスチック）
２０、１２０ 外部接続端子
３０、1３０ 電気回路
４０、1４０ 注型樹脂
５０、1５０ ワイヤ
６０、1６０ ワイヤボンディングエリア
７１、７２、７３、７４ 突出部
８１ 溝

Claims (10)

1. インサート成形を用いた成形材で構成される成形物にインサートされた外部接続端子と、成形物内に配置された電気回路を有し、絶縁性の注型樹脂で絶縁注型されるインサート成形物において、外部接続端子と電気回路とをワイヤを用いたワイヤボンディングにて電気的接合を行う部位であるワイヤボンディングエリアを有し、前記ワイヤボンディングエリアの表面位置に対して突出した突出部で囲まれたことを特徴とするインサート成形物。
2. 前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの２方を囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
3. 前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの３方を囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
4. 前記ワイヤボンディングエリアが方形であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアの４方を囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
5. 前記突出部は、前記突出部の間の距離が前記突出部間に配置された外部接続端子の幅で構成され、前記突出部側面は前記外部接続端子の前記ワイヤボンディングエリア面と垂直に配置されることを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
6. 前記突出部は、前記突出部が前記ワイヤボンディングエリア面と平坦ではなく、段差を有することを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
7. 前記突出部は、角部を有することを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
8. 前記ワイヤボンディングエリアが円形状であり、前記突出部は前記ワイヤボンディングエリアを円周状に囲むことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
9. 前記ワイヤボンディングエリアが円周状の場合、ワイヤボンディングエリアの外周に沿って、前記外部接続端子上のワイヤボンディングエリアの端部に溝を形成したことを特徴とする請求項１記載のインサート成形物。
10. 請求項１乃至請求項９のうち、２つ以上を組み合わせたことを特徴とするインサート成形物。

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