JP2018190875A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 封止樹脂に作用する熱応力の集中を緩和しつつ、放熱性を確保することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】 搭載面１１およびパッド裏面１２を有するダイパッド１と、搭載面１１に搭載された半導体素子２と、ダイパッド１を囲むように配置され、かつ半導体素子２に導通する複数の端子３と、パッド裏面１２と同方向を向く樹脂裏面５２を有し、かつ半導体素子２と、ダイパッド１および複数の端子３のそれぞれ一部ずつとを覆う封止樹脂５と、を備え、パッド裏面１２および端子裏面３２は、ともに樹脂裏面５２から露出し、ダイパッド１には、パッド裏面１２から凹むパッド凹部１４が形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、パッケージ形式がＱＦＮである半導体装置に関する。

複数の端子（リード）の基となるリードフレームの一部であるダイパッドに半導体素子を搭載し、これらを封止樹脂で覆った半導体装置には、様々な種類のパッケージ形式が存在する。これらのパッケージ形式のうち、ＱＦＮ（Quad Flat No-leads）は、封止樹脂から複数の端子が側方に全く突出しない形式である。ＱＦＮは、回路基板に対する実装範囲を縮小することができるため、電子機器の小型化に寄与する。

特許文献１には、パッケージ形式がＱＦＮである半導体装置の一例が開示されている。当該半導体装置は、半導体素子（半導体チップ）が搭載されるダイパッドと、ダイパッドの周囲に配置された複数の端子（リード）と、これらを覆う封止樹脂（封止体）とを備える。当該半導体装置では、ダイパッドの裏面が封止樹脂から露出し、かつ平面視におけるダイパッドの面積が装置面積の大半を占める構成となっている。このため、当該半導体装置では、半導体素子から発生した熱をダイパッドから効率よく外部に放出することができる。ただし、ダイパッドの体積が比較的大きいため、当該半導体装置の使用にかかる温度サイクルなどによってダイパッドに熱膨張が生じる。そして、当該熱膨張に起因した熱応力が封止樹脂に作用する。封止樹脂に作用する熱応力の集中が顕著になると、封止樹脂に亀裂が発生するおそれがある。当該亀裂に水分などが進入すると、当該半導体装置に不具合が発生することが懸念される。こうした理由から、封止樹脂に作用する熱応力の集中を緩和するためダイパッドの大きさを縮小させた場合、封止樹脂から露出するダイパッドの表面積が減少する。この場合においては、半導体素子から発生した熱にかかる放熱性の低下が課題となる。

特開２０１３−１６６２４号公報

本発明は上記事情に鑑み、封止樹脂に作用する熱応力の集中を緩和しつつ、放熱性を確保することが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される半導体装置は、厚さ方向において互いに反対側を向く搭載面およびパッド裏面を有するダイパッドと、前記搭載面に搭載された半導体素子と各々が前記パッド裏面と同方向を向く端子裏面を有するとともに、前記ダイパッドの厚さ方向視において前記ダイパッドを囲むように配置され、かつ前記半導体素子に導通する複数の端子と、前記パッド裏面と同方向を向く樹脂裏面を有し、かつ前記半導体素子と、前記ダイパッドおよび複数の前記端子のそれぞれ一部ずつとを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、前記パッド裏面および前記端子裏面は、ともに前記樹脂裏面から露出し、前記ダイパッドには、前記パッド裏面から凹むパッド凹部が形成されていることを特徴としている。

本発明の実施において好ましくは、前記パッド凹部は、前記樹脂裏面から露出している。

本発明の実施において好ましくは、前記パッド凹部は、前記パッド裏面の中央を囲む複数の環状溝から構成され、前記パッド裏面において各々の前記環状溝によって囲まれた領域の中心位置は、いずれも同一である。

本発明の実施において好ましくは、前記パッド凹部は、前記厚さ方向に対して直角である方向に沿って延びる複数の溝から構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記ダイパッドは、前記パッド裏面に交差し、かつ複数の前記端子に対向するパッド側面をさらに有し、前記ダイパッドには、前記搭載面と面一であり、かつ前記パッド側面から複数の前記端子に向けて突出するパッド突出部が形成されている。

本発明の実施において好ましくは、前記パッド凹部には、前記封止樹脂が充填され、前記パッド裏面は、パッド中央部と、前記パッド中央部の周囲に位置するパッド外周部と、を有し、前記パッド中央部および前記パッド外周部は、前記厚さ方向視において前記パッド凹部により互いに隔てられている。

本発明の実施において好ましくは、前記パッド外周部は、前記厚さ方向に対して直角である一方向において互いに離間した一対の第１領域を有する。

本発明の実施において好ましくは、前記パッド外周部は、前記厚さ方向および前記一方向の双方に対して直角である方向において互いに離間した一対の第２領域を有する。

本発明の実施において好ましくは、前記搭載面の端縁には、前記厚さ方向視において前記搭載面の四隅から前記ダイパッドの内側に向かって凹む搭載面凹部が形成され、前記厚さ方向視において前記半導体素子の一部が前記搭載面凹部に重なっている。

本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向視において前記半導体素子の一部が前記パッド外周部に重なっている。

本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向において、前記パッド外周部の位置は、前記パッド中央部の位置に等しい。

本発明の実施において好ましくは、前記端子は、前記搭載面と同方向を向く端子主面をさらに有し、前記半導体素子と前記端子主面とを接続するワイヤをさらに備える。

本発明の実施において好ましくは、前記ダイパッドおよび前記端子には、前記搭載面および前記端子主面のいずれか一方に接する内装めっき層が設けられている。

本発明の実施において好ましくは、前記端子は、前記端子主面および前記端子裏面の双方に交差し、かつ外側を向く端子外側面をさらに有し、前記封止樹脂は、前記樹脂裏面に交差する樹脂側面をさらに有し、前記端子外側面は、前記樹脂側面から露出している。

本発明の実施において好ましくは、前記端子は、前記端子裏面に交差し、かつ前記端子外側面とは反対側を向く端子内側面をさらに有し、前記端子には、前記端子主面と面一であり、かつ前記端子内側面から前記ダイパッドに向けて突出する端子突出部が形成されている。

本発明の実施において好ましくは、複数の前記端子は、前記厚さ方向に対して直角である第１方向に沿って配列された複数の第１端子と、前記厚さ方向および前記第１方向の双方に対して直角である第２方向に沿って配列された複数の第２端子と、を含み、前記端子外側面は、前記樹脂側面と面一である。

本発明にかかる半導体装置によれば、封止樹脂に作用する熱応力の集中を緩和しつつ、放熱性を確保することが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の斜視図である。 図１に示す半導体装置の底面図である。 図１に示す半導体装置の平面図（封止樹脂を透過）である。 図１に示す半導体装置の正面図である。 図１に示す半導体装置の右側面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図６の部分拡大図である。 図６の部分拡大図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかる半導体装置の底面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図１２に示す半導体装置の底面図（封止樹脂を透過、ワイヤを省略）である。 図１２に示す半導体装置の平面図（封止樹脂を透過）である。 図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。 図１５の部分拡大図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図１７に示す半導体装置の平面図（封止樹脂を透過）である。 図１７に示す半導体装置の正面図である。 図１８のＸＸ−ＸＸ線に沿う断面図である。 図２０の部分拡大図である。 図１７に示す半導体装置の製造工程を説明する断面図である。

本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、添付図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
図１〜図１１に基づき、本発明の第１実施形態にかかる半導体装置Ａ１０について説明する。半導体装置Ａ１０は、ダイパッド１、半導体素子２、複数の端子３および封止樹脂５を備える。本実施形態では、半導体装置Ａ１０は、ワイヤ４をさらに備える。

図３は、理解の便宜上、封止樹脂５を透過している。図３において透過した封止樹脂５を想像線（二点鎖線）で示している。図８は、図６に示す端子３付近を拡大している。図９は、図６に示すダイパッド１付近を拡大している。

半導体装置Ａ１０は、様々な電子機器の回路基板に表面実装される。半導体装置Ａ１０は、パッケージ形式がＱＦＮである。図１などに示すように、ダイパッド１の厚さ方向ｚ視（以下「平面視」と呼ぶ。）における半導体装置Ａ１０は、矩形状である。ここで、説明の便宜上、ダイパッド１の厚さ方向ｚ（以下、単に「厚さ方向ｚ」と呼ぶ。）に対して直角である方向（図２における横方向）を第１方向ｘと呼ぶ。また、ダイパッド１の厚さ方向ｚおよび第１方向ｘの双方に対して直角である方向（図２における縦方向）を第２方向ｙと呼ぶ。

ダイパッド１は、図３および図６に示すように、半導体素子２が搭載される部材である。ダイパッド１は、金属材料から構成され、当該金属材料は、たとえばＣｕである。ダイパッド１は、当該金属材料を加工したリードフレームをその由来としている。ダイパッド１は、搭載面１１、パッド裏面１２、パッド側面１３およびパッド斜材１６を有する。

図６および図９に示すように、搭載面１１は、厚さ方向ｚを向く。図３に示すように、搭載面１１は、矩形状である。搭載面１１に半導体素子２が搭載されている。搭載面１１において、半導体素子２が搭載されない部分は、封止樹脂５に覆われている。

図６および図９に示すように、パッド裏面１２は、厚さ方向ｚにおいて搭載面１１とは反対側を向く。図２に示すように、パッド裏面１２は、矩形状であり、その面積は搭載面１１よりも小に設定されている。本実施形態では、パッド裏面１２は、封止樹脂５から露出している。

図３および図９に示すように、パッド側面１３は、パッド裏面１２に交差し、かつ複数の端子３に対向している。パッド側面１３は、４つの面から構成されており、各々のパッド側面１３は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。厚さ方向ｚにおいて、搭載面１１とパッド裏面１２との間に位置するパッド側面１３の上端は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に向けて屈曲している。パッド側面１３は、封止樹脂５に覆われている。

図２、図６および図９に示すように、ダイパッド１には、パッド裏面１２から凹むパッド凹部１４が形成されている。本実施形態では、パッド凹部１４は、パッド裏面１２とともに封止樹脂５から露出している。また、本実施形態では、パッド凹部１４は、パッド裏面１２から凹み、かつパッド裏面１２の中央を囲む複数の環状溝１４１から構成される。図２に示すように、パッド裏面１２において各々の環状溝１４１によって囲まれた領域の中心位置Ｃは、いずれも同一である。本実施形態では、各々の環状溝１４１によって囲まれた領域がいずれも矩形であり、中心位置Ｃは、当該領域の対角線の交点を指す。ここで、パッド裏面１２の中央は、中心位置Ｃと同一である。なお、各々の環状溝１４１によって囲まれた領域は、たとえば円形であってもよい。パッド凹部１４は、たとえばエッチングによりダイパッド１に形成することができる。

図１０および図１１は、半導体装置Ａ１０の変形例である半導体装置Ａ１１を示している。パッド凹部１４は、半導体装置Ａ１０のような複数の環状溝１４１以外に、本変形例のように複数の溝１４２から構成される形態であってもよい。各々の溝１４２は、厚さ方向ｚに対して直角である方向に沿って延びている。本変形例では、複数の溝１４２は、パッド裏面１２から凹み、かつ第１方向ｘに沿って配列されている。各々の溝１４２は、第２方向ｙに沿って延びている。なお、複数の溝１４２は、第２方向ｙに沿って配列され、かつ各々の溝１４２が第１方向ｘに沿って延びる構成であってもよい。また、各々の溝１４２は、第１方向ｘおよび第２方向ｙの双方に対して斜め方向に沿って延びる構成であってもよい。

図３、図６および図９に示すように、ダイパッド１には、搭載面１１と面一であり、かつパッド側面１３から複数の端子３に向けて突出する庇状のパッド突出部１５が形成されている。パッド突出部１５は、ダイパッド１において４箇所形成されており、各々のパッド突出部１５は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に向けて突出している。パッド突出部１５は、パッド端面１５１およびパッド中間面１５２を有する。パッド端面１５１は、厚さ方向ｚに沿っており、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。パッド中間面１５２は、パッド裏面１２と同方向を向き、かつパッド端面１５１に交差している。パッド中間面１５２は、ダイパッド１の内側においてパッド側面１３につながっている。厚さ方向ｚにおいて、搭載面１１からパッド中間面１５２までの距離は、搭載面１１からパッド裏面１２までの距離の約半分である。パッド突出部１５は、封止樹脂５に覆われている。

図３および図７に示すように、パッド斜材１６は、２つのパッド端面１５１が交差する部分から第１方向ｘおよび第２方向ｙの双方に対して斜めに延びている。パッド斜材１６は、４本から構成され、かつ平面視においてダイパッド１の四隅から放射状に延びている。パッド斜材１６は、斜材上面１６１、斜材下面１６２および斜材端面１６３を有する。斜材上面１６１は、搭載面１１と同方向を向き、かつ搭載面１１に面一である。斜材下面１６２は、パッド裏面１２と同方向を向く。パッド斜材１６が延びる方向において、斜材下面１６２の一端は、パッド中間面１５２につながっている。また、厚さ方向ｚにおいて、斜材上面１６１から斜材下面１６２までの距離は、搭載面１１からパッド中間面１５２までの距離に略等しい。斜材端面１６３は、パッド斜材１６が延びる方向においてパッド斜材１６の先端に位置し、かつ斜材上面１６１および斜材下面１６２の双方に交差している。斜材端面１６３は、Ｌ形状であり、かつ封止樹脂５から外部に露出している。なお、パッド斜材１６において、斜材端面１６３を除く部分は、全て封止樹脂５に覆われている。

半導体素子２は、図３および図６に示すように、ダイパッド１の搭載面１１に搭載されている。本実施形態では、半導体素子２は、ＬＥＤなどの光源を点灯するための駆動回路が組み込まれた集積回路（ＩＣ）である。半導体素子２は、素子主面２１および素子裏面２２を有する。

図６および図９に示すように、素子主面２１は、ダイパッド１の搭載面１１と同方向を向く。素子主面２１には、複数の電極パッド２１１が設けられている。各々の電極パッド２１１は、半導体素子２の内部に組み込まれた回路に導通している。電極パッド２１１は、たとえばＡｌから構成される。本実施形態では、各々の電極パッド２１１にワイヤ４が接続されている。また、図６および図９に示すように、素子裏面２２は、厚さ方向ｚにおいて搭載面１１とは反対側を向く。素子裏面２２は、搭載面１１に対向している。

接合層２９は、図６および図９に示すように、ダイパッド１の搭載面１１と半導体素子２の素子裏面２２との間に介在する。接合層２９は、たとえばＡｇを含むエポキシ樹脂を主剤とした合成樹脂（いわゆるＡｇペースト）から構成される。半導体素子２は、接合層２９を介して搭載面１１に搭載されている。

複数の端子３は、図３に示すように、平面視においてダイパッド１を囲むように配置され、かつ半導体素子２に導通している。複数の端子３は、いずれもダイパッド１が由来とするリードフレームから構成される。複数の端子３は、第１方向ｘに沿って配列された複数の第１端子３ａと、第２方向ｙに沿って配列された複数の第２端子３ｂとを含む。本実施形態では、複数の第１端子３ａは、平面視かつ第２方向ｙにおいて互いに離間した半導体装置Ａ１０の二辺において、それぞれ７つ配列されている。また、複数の第２端子３ｂは、平面視かつ第１方向ｘにおいて互いに離間した半導体装置Ａ１０の二辺において、それぞれ７つ配列されている。なお、半導体装置Ａ１０における複数の第１端子３ａおよび第２端子３ｂの配列数は、本実施形態に限定されない。複数の端子３は、いずれも同一形状である。本実施形態では、端子３は、端子主面３１、端子裏面３２、端子外側面３３および端子内側面３４を有する。

図３および図８に示すように、端子主面３１は、ダイパッド１の搭載面１１と同方向を向き、かつ形状が帯状である。端子主面３１は、封止樹脂５に覆われている。端子主面３１には、ワイヤ４が接続されており、端子３は、ワイヤ４を介して半導体素子２に導通している。

図２および図８に示すように、端子裏面３２は、ダイパッド１のパッド裏面１２と同方向を向き、かつ封止樹脂５から露出している。複数の第１端子３ａおよび第２端子３ｂにおける端子裏面３２は、いずれも平面視における半導体装置Ａ１０の各辺に接して配列されている。

図２〜図６および図８に示すように、端子外側面３３は、端子主面３１および端子裏面３２の双方に交差し、かつ外側を向く。本実施形態では、端子外側面３３は、厚さ方向ｚに沿って端子裏面３２から端子主面３１に向けて起立している。端子外側面３３は、封止樹脂５から露出し、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。端子外側面３３は、平坦面である。

図３および図８に示すように、端子内側面３４は、端子裏面３２に交差し、かつ端子外側面３３とは反対側を向く。厚さ方向ｚにおいて、端子主面３１と端子裏面３２との間に位置する端子内側面３４の上端は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に向けて屈曲している。端子内側面３４は、封止樹脂５に覆われている。

図３、図６および図８に示すように、端子３には、端子主面３１と面一であり、かつ端子内側面３４からダイパッド１に向けて突出する庇状の端子突出部３５が形成されている。端子突出部３５は、端子端面３５１および端子中間面３５２を有する。端子端面３５１は、厚さ方向ｚに沿っており、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。端子端面３５１は、ダイパッド１のパッド突出部１５のパッド端面１５１に対向している。端子中間面３５２は、端子裏面３２と同方向を向き、かつ端子端面３５１に交差している。端子中間面３５２は、端子３の内部において端子内側面３４につながっている。厚さ方向ｚにおいて、端子主面３１から端子中間面３５２までの距離は、端子主面３１から端子裏面３２までの距離の約半分である。端子突出部３５は、封止樹脂５に覆われている。

ワイヤ４は、図３、図６、図８および図９に示すように、半導体素子２の電極パッド２１１と端子３の端子主面３１とを接続している。ワイヤ４によって、複数の端子３は、半導体素子２に導通している。ワイヤ４は、たとえばＡｕなどの金属材料から構成される。

封止樹脂５は、図６に示すように、半導体素子２と、ダイパッド１および複数の端子３のそれぞれ一部ずつとを覆う。封止樹脂５は、電気絶縁性を有する合成樹脂であり、たとえば黒色のエポキシ樹脂である。封止樹脂５は、樹脂主面５１、樹脂裏面５２および樹脂側面５３を有する。

図６に示すように、樹脂主面５１は、ダイパッド１の搭載面１１と同方向を向く。樹脂主面５１は、矩形状でかつ平坦面である。図６に示すように、樹脂裏面５２は、ダイパッド１のパッド裏面１２と同方向を向く。このため、厚さ方向ｚにおいて樹脂主面５１および樹脂裏面５２は、互いに反対側を向く。図２に示すように、樹脂裏面５２から、ダイパッド１のパッド裏面１２およびパッド凹部１４と、端子３の端子裏面３２とが露出している。図４、図５および図８に示すように、樹脂側面５３は、樹脂主面５１および樹脂裏面５２の双方に交差している。本実施形態では、樹脂側面５３は、４つの面から構成されており、各々の樹脂側面５３は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。各々の樹脂側面５３から、ダイパッド１のパッド斜材１６の斜材端面１６３と、端子３の端子外側面３３とが露出している。本実施形態では、端子外側面３３は、樹脂側面５３と面一である。

内装めっき層６１は、図８および図９に示すように、ダイパッド１の搭載面１１と、端子３の端子主面３１とを覆うように設けられている。内装めっき層６１は、搭載面１１および端子主面３１のいずれか一方に接している。また、接合層２９およびワイヤ４の一端は、内装めっき層６１に接している。内装めっき層６１は、たとえばＡｇから構成される。

外装めっき層６２は、図８および図９に示すように、ダイパッド１のパッド裏面１２と、端子３の端子裏面３２とを覆うように設けられている。外装めっき層６２は、パッド裏面１２および端子裏面３２のいずれか一方に接している。外装めっき層６２は、たとえばＳｎから構成される。

次に、半導体装置Ａ１０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ１０では、ダイパッド１には、パッド裏面１２から凹むパッド凹部１４が形成されている。パッド裏面１２およびパッド凹部１４は、ともに封止樹脂５の樹脂裏面５２から露出している。このような構成をとることによって、封止樹脂５に作用する熱応力の集中を緩和するためにダイパッド１の大きさを縮小した場合であっても、パッド凹部１４により封止樹脂５から露出するダイパッド１の表面積について、所定の大きさを確保することができる。したがって、半導体装置Ａ１０によれば、封止樹脂５に作用する熱応力の集中を緩和しつつ、放熱性を確保することが可能である。

パッド凹部１４の構成は、半導体装置Ａ１０のように複数の環状溝１４１や、半導体装置Ａ１１のように複数の溝１４２とすることができる。パッド凹部１４は、エッチングによりパッド裏面１２に容易に形成することができる。

半導体装置Ａ１０では、ダイパッド１には、搭載面１１と面一であり、かつパッド側面１３から複数の端子３に向けて突出するパッド突出部１５が形成されている。このような構成をとることによって、パッド側面１３とパッド突出部１５のパッド中間面１５２とが、ともに封止樹脂５に覆われ、パッド突出部１５によりダイパッド１が封止樹脂５に支持された状態となる。このため、パッド突出部１５によって、封止樹脂５からダイパッド１が脱落することを防止できる。

端子３は、封止樹脂５の樹脂側面５３から露出する端子外側面３３を有する。本実施形態では、端子外側面３３は、樹脂側面５３と面一である。このような構成をとることによって、半導体装置Ａ１０を回路基板に実装する際、端子外側面３３がはんだフィレットの形成を促すため、回路基板に対する半導体装置Ａ１０の接合強度を向上させることができる。

端子３には、端子主面３１と面一であり、かつ端子内側面３４からダイパッド１に向けて突出する端子突出部３５が形成されている。このような構成をとることによって、端子内側面３４と端子突出部３５の端子中間面３５２とが、ともに封止樹脂５に覆われ、端子突出部３５により端子３が封止樹脂５に支持された状態となる。このため、端子突出部３５によって、封止樹脂５から端子３が脱落することを防止できる。

ダイパッド１および端子３には、搭載面１１および端子主面３１のいずれか一方に接する内装めっき層６１が設けられている。内装めっき層６１によって、半導体素子２をダイパッド１に搭載する際、熱衝撃などからダイパッド１を保護することができる。これに加えて、ワイヤ４を端子３に接続する際、熱衝撃などから端子３を保護することができる。

〔第２実施形態〕
図１２〜図１６に基づき、本発明の第２実施形態にかかる半導体装置Ａ２０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略することとする。

本実施形態にかかる半導体装置Ａ２０は、ダイパッド１の構成が先述した半導体装置Ａ１０と異なる。ここで、図１３および図１４は、理解の便宜上、封止樹脂５を透過している。図１３および図１４において透過した封止樹脂５を想像線で示している。また、図１３は、理解の便宜上、ワイヤ４を省略している。図１６は、図１５に示すダイパッド１付近を拡大している。

図１２、図１３および図１６に示すように、本実施形態では、ダイパッド１のパッド凹部１４には封止樹脂５が充填されている。なお、本実施形態では、パッド凹部１４は先述した半導体装置Ａ１１と同じく複数の溝１４２から構成される。各々の溝１４２は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に沿って延びている。各々の溝１４２の両端は、他の溝１４２に交差している。

図１２〜図１６に示すように、本実施形態では、ダイパッド１のパッド裏面１２は、パッド中央部１２１およびパッド外周部１２２を有する。パッド中央部１２１は、平面視において半導体装置Ａ２０の中央に位置する矩形状の部分である。パッド中央部１２１の外縁に沿って、パッド凹部１４が形成されている。パッド外周部１２２は、パッド中央部１２１の周囲に位置する部分である。パッド中央部１２１およびパッド外周部１２２は、平面視においてパッド凹部１４により隔てられている。本実施形態では、パッド外周部１２２は、第１方向ｘにおいて互いに離間した一対の第１領域１２２ａと、第２方向ｙにおいて互いに離間した一対の第２領域１２２ｂとを有する。本発明にかかる特許請求の範囲に記載の「一方向」は、第１方向ｘまたは第２方向ｙのいずれかを指す。なお、パッド外周部１２２は、一対の第１領域１２２ａおよび一対の第２領域１２２ｂのいずれか一方のみからなる構成であってもよい。各々の第１領域１２２ａは、第２方向ｙに沿って延びる帯状である。各々の第２領域１２２ｂは、第１方向ｘに沿って延びる帯状である。

図１５および図１６に示すように、厚さ方向ｚにおいて、パッド外周部１２２の位置は、パッド中央部１２１の位置に等しい。また、図１３〜図１６に示すように、本実施形態では、平面視において半導体素子２の一部がパッド外周部１２２に重なっている。

図１３および図１４に示すように、本実施形態では、ダイパッド１の搭載面１１の端縁には、搭載面凹部１１１が形成されている。搭載面凹部１１１は、平面視において搭載面１１の四隅からダイパッド１の内側に向かって凹んでいる。本実施形態では、平面視において半導体素子２の一部が搭載面凹部１１１に重なっている。

なお、図１６に示すように、本実施形態では、ダイパッド１には、パッド突出部１５が形成されていない。また、図１３〜図１６に示すように、本実施形態では、ダイパッド１のパッド側面１３は、搭載面１１およびパッド裏面１２の双方に交差している。本実施形態では、パッド側面１３は、厚さ方向ｚに沿ってパッド裏面１２から搭載面１１に向けて起立している。パッド側面１３は、平坦面であり、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。

次に、半導体装置Ａ２０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ２０では、ダイパッド１には、パッド裏面１２から凹むパッド凹部１４が形成されている。パッド凹部１４には、封止樹脂５が充填されている。パッド裏面１２は、パッド中央部１２１およびパッド外周部１２２を有し、これらは封止樹脂５の樹脂裏面５２から露出している。パッド中央部１２１およびパッド外周部１２２は、パッド凹部１４により互いに隔てられている。このような構成をとることによって、厚さ方向ｚにおいて搭載面１１からパッド裏面１２までに至るダイパッド１の領域が複数に分割された状態となる。このため、ダイパッド１の熱膨張に起因した封止樹脂５のひずみが全体に分散され、封止樹脂５に作用する熱応力の集中が緩和される。この場合において、パッド中央部１２１およびパッド外周部１２２によりにより封止樹脂５から露出するダイパッド１の表面積について、所定の大きさを確保することができる。したがって、半導体装置Ａ２０によっても、封止樹脂５に作用する熱応力の集中を緩和しつつ、放熱性を確保することが可能である。

半導体装置Ａ２０では、ダイパッド１に形成されたパッド凹部１４に封止樹脂５が充填されている。このような構成をとることによって、ダイパッド１が封止樹脂５に支持された状態となるため、封止樹脂５からダイパッド１が脱落することを防止できる。

半導体装置Ａ２０では、ダイパッド１の搭載面１１の端縁には、搭載面凹部１１１が形成されている。平面視において半導体素子２の一部が搭載面凹部１１１に重なっている。さらに、平面視において半導体素子２の一部がパッド外周部１２２に重なっている。このような構成をとることによって、平面視において、半導体素子２の面積をパッド裏面１２よりも大きく確保できるため、半導体素子２に配置された電極パッド２１１と端子３との距離が短縮される。このため、電極パッド２１１と端子３とを接続するワイヤ４の長さを短くできるため、半導体装置Ａ２０のコスト縮減に寄与する。

また、この場合において、厚さ方向ｚにおいてパッド外周部１２２の位置をパッド中央部１２１の位置に等しくすることによって、パッド中央部１２１およびパッド外周部１２２が作業台などに対する支持面となる。このため、半導体素子２をダイパッド１に搭載する際、コレット（図示略）などにより半導体素子２をダイパッド１に押し当てたとき、半導体素子２が搭載面１１から一様に反力を受ける。したがって、ダイパッド１に対する半導体素子２の接合強度を確保することができる。

〔第３実施形態〕
図１７〜図２２に基づき、本発明の第３実施形態にかかる半導体装置Ａ３０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略することとする。

本実施形態にかかる半導体装置Ａ３０は、複数の端子３および封止樹脂５の構成が先述した半導体装置Ａ１０と異なる。また、半導体装置Ａ３０は、ワイヤ４に替えて、外部ワイヤ４１および内部ワイヤ４２を備える。ここで、図１８は、理解の便宜上、封止樹脂５を透過している。図１８において透過した封止樹脂５を想像線で示している。図２１は、図２０に示す端子３付近を拡大している。図２２の断面位置は、図２０の断面位置と同一である。

図１７および図１９〜図２１に示すように、本実施形態では、封止樹脂５には、樹脂裏面５２から凹み、かつ各々の端子３を貫通する溝部５４が形成されている。本実施形態では、溝部５４は、４箇所形成されており、各々の溝部５４は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に沿っている。

図１７および図２０に示すように、本実施形態では、各々の端子３は、溝部５４に対して外側に位置する外部端子３０１と、溝部５４に対して内側（ダイパッド１側）に位置する内部端子３０２とを含む。外部端子３０１および内部端子３０２は、溝部５４によって互いに隔てられている。外部端子３０１および内部端子３０２が、各々の第１端子３ａおよび第２端子３ｂを構成している。

図１７〜図２１に示すように、外部端子３０１は、端子第１主面３１１、端子第１裏面３２１、外部端子外側面３３１および外部端子内側面３４１を有する。

図１８、図２０および図２１に示すように、端子第１主面３１１は、ダイパッド１の搭載面１１と同方向を向く。端子第１主面３１１には、外部ワイヤ４１が接続されている。外部ワイヤ４１は、半導体素子２の電極パッド２１１と端子第１主面３１１とを接続している。外部ワイヤ４１は、たとえばＡｕなどの金属材料から構成される。また、端子第１主面３１１には、これに接する内装めっき層６１が設けられている。外部ワイヤ４１は、内装めっき層６１に接している。

図１７、図２０および図２１に示すように、端子第１裏面３２１は、ダイパッド１のパッド裏面１２と同方向を向き、かつ封止樹脂５から露出している。複数の第１端子３ａおよび第２端子３ｂにおける端子第１裏面３２１は、いずれも平面視における半導体装置Ａ１０の各辺に接して配列されている。また、端子第１裏面３２１には、これに接する外装めっき層６２が設けられている。

図１４および図１９〜図２１に示すように、外部端子外側面３３１は、端子第１主面３１１および端子第１裏面３２１の双方に交差している。本実施形態では、外部端子外側面３３１は、厚さ方向ｚに沿って端子第１裏面３２１から端子第１主面３１１に向けて起立している。外部端子外側面３３１は、封止樹脂５の樹脂側面５３から露出し、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。外部端子外側面３３１は、平坦面であり、かつ樹脂側面５３と面一である。

図２１に示すように、外部端子内側面３４１は、端子第１裏面３２１に交差し、かつ外部端子外側面３３１とは反対側を向く。厚さ方向ｚにおいて、端子第１主面３１１と端子第１裏面３２１との間に位置する外部端子内側面３４１の上端は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に向けて屈曲している。外部端子内側面３４１は、封止樹脂５に覆われている。

図２１に示すように、外部端子３０１には、端子第１主面３１１と面一であり、かつ外部端子内側面３４１から封止樹脂５の溝部５４に向けて突出する庇状の外部端子突出部３６が形成されている。外部端子突出部３６は、外部端子端面３６１および外部端子中間面３６２を有する。外部端子端面３６１は、厚さ方向ｚに沿っており、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。外部端子端面３６１は、溝部５４から露出している。外部端子中間面３６２は、端子第１裏面３２１と同方向を向き、かつ外部端子端面３６１に交差している。外部端子中間面３６２は、外部端子３０１の内側において外部端子内側面３４１につながっている。厚さ方向ｚにおいて、端子第１主面３１１から外部端子中間面３６２までの距離は、端子第１主面３１１から端子第１裏面３２１までの距離の約半分である。外部端子突出部３６は、外部端子端面３６１を除いて封止樹脂５に覆われている。

図１８に示すように、平面視における半導体装置Ａ１０の一辺に配列された複数の第１端子３ａの一部を構成する複数の外部端子３０１において、中央に位置する外部端子３０１の外部端子突出部３６は、第２方向ｙに沿った状態で形成されている。中央に位置する外部端子３０１から第１方向ｘに離間して配列された外部端子３０１の外部端子突出部３６は、第２方向ｙに対して傾斜した状態で形成されている。外部端子３０１の外部端子突出部３６は、中央に位置する外部端子３０１から第１方向ｘに遠ざかるほど、第２方向ｙに対する傾斜が大きくなるように設定されている。また、図１８に示すように、平面視における半導体装置Ａ１０の一辺に配列された複数の第２端子３ｂの一部を構成する複数の外部端子３０１において、中央に位置する外部端子３０１の外部端子突出部３６は、第１方向ｘに沿った状態で形成されている。中央に位置する外部端子３０１から第２方向ｙに離間して配列された外部端子３０１の外部端子突出部３６は、第１方向ｘに対して傾斜した状態で形成されている。外部端子３０１の外部端子突出部３６は、中央に位置する外部端子３０１から第２方向ｙに遠ざかるほど、第１方向ｘに対する傾斜が大きくなるように設定されている。

図１７、図１８、図２０および図２１に示すように、内部端子３０２は、端子第２主面３１２、端子第２裏面３２２および内部端子内側面３４２を有する。

図１８、図２０および図２１に示すように、端子第２主面３１２は、ダイパッド１の搭載面１１と同方向を向く。端子第２主面３１２には、内部ワイヤ４２が接続されている。内部ワイヤ４２は、半導体素子２の電極パッド２１１と端子第２主面３１２とを接続している。内部ワイヤ４２は、たとえばＡｕなどの金属材料から構成される。また、端子第２主面３１２には、これに接する内装めっき層６１が設けられている。内部ワイヤ４２は、内装めっき層６１に接している。

図１７、図２０および図２１に示すように、端子第２裏面３２２は、端子第１裏面３２１と同じくダイパッド１のパッド裏面１２と同方向を向き、かつ封止樹脂５から露出している。各々の端子３における端子第２裏面３２２は、平面視において端子第１裏面３２１とパッド裏面１２との間に位置する。また、複数の第１端子３ａおよび第２端子３ｂにおいて、隣り合う端子第２裏面３２２どうしの間隔は、隣り合う端子第１裏面３２１どうしの間隔よりも短く設定されている。

図２１に示すように、内部端子内側面３４２は、端子第２裏面３２２に交差し、かつ外部端子内側面３４１に対向している。厚さ方向ｚにおいて、端子第２主面３１２と端子第２裏面３２２との間に位置する内部端子内側面３４２の上端は、第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方に向けて屈曲している。内部端子内側面３４２は、封止樹脂５に覆われている。

図２１に示すように、内部端子３０２には、端子第２主面３１２と面一であり、かつ内部端子内側面３４２から封止樹脂５の溝部５４に向けて突出する庇状の内部端子突出部３７が形成されている。内部端子突出部３７は、内部端子端面３７１および内部端子中間面３７２を有する。内部端子端面３７１は、厚さ方向ｚに沿っており、かつ第１方向ｘおよび第２方向ｙのいずれか一方を向く。内部端子端面３７１は、溝部５４から露出し、かつ外部端子突出部３６の外部端子端面３６１に対向している。内部端子中間面３７２は、端子第２裏面３２２と同方向を向き、かつ内部端子端面３７１に交差している。内部端子中間面３７２は、内部端子３０２の内側において内部端子内側面３４２につながっている。厚さ方向ｚにおいて、端子第２主面３１２から内部端子中間面３７２までの距離は、端子第２主面３１２から端子第２裏面３２２までの距離の半分である。内部端子突出部３７は、内部端子端面３７１を除いて封止樹脂５に覆われている。

図１８に示すように、平面視における半導体装置Ａ１０の一辺に配列された複数の第１端子３ａの一部を構成する複数の内部端子３０２において、中央に位置する内部端子３０２の内部端子突出部３７は、第２方向ｙに沿った状態で形成されている。中央に位置する内部端子３０２から第１方向ｘに離間して配列された内部端子３０２の内部端子突出部３７は、第２方向ｙに対して傾斜した状態で形成されている。内部端子３０２の内部端子突出部３７は、中央に位置する内部端子３０２から第１方向ｘに遠ざかるほど、第２方向ｙに対する傾斜が大きくなるように設定されている。また、図１８に示すように、平面視における半導体装置Ａ１０の一辺に配列された複数の第２端子３ｂの一部を構成する複数の内部端子３０２において、中央に位置する内部端子３０２の内部端子突出部３７は、第１方向ｘに沿った状態で形成されている。中央に位置する内部端子３０２から第２方向ｙに離間して配列された内部端子３０２の内部端子突出部３７は、第１方向ｘに対して傾斜した状態で形成されている。内部端子３０２の内部端子突出部３７は、中央に位置する内部端子３０２から第２方向ｙに遠ざかるほど、第１方向ｘに対する傾斜が大きくなるように設定されている。

図１９〜図２１に示すように、封止樹脂５の溝部５４には、外部端子突出部３６の外部端子端面３６１と内部端子突出部３７の内部端子端面３７１との間に介在する絶縁体５５が注入されている。絶縁体５５は、たとえばアンダーフィルに用いられる流動性を有する合成樹脂から構成される。

半導体装置Ａ３０は、図２２に示すように、封止樹脂５を形成した後に樹脂裏面５２から刃８１を挿入することによって、溝部５４と、外部端子３０１および内部端子３０２とを同時に形成することができる。

次に、半導体装置Ａ３０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ３０では、先述した半導体装置Ａ１０と同様に、ダイパッド１には、パッド裏面１２から凹むパッド凹部１４が形成されている。パッド裏面１２およびパッド凹部１４は、ともに封止樹脂５の樹脂裏面５２から露出している。したがって、半導体装置Ａ３０によっても、封止樹脂５に作用する熱応力の集中を緩和しつつ、放熱性を確保することが可能である。

半導体装置Ａ３０では、封止樹脂５には、樹脂裏面５２から凹み、かつ各々の端子３を貫通する溝部５４が形成されている。また、各々の端子３は、溝部５４に対して外側に位置し、かつ端子第１裏面３２１を有する外部端子３０１と、溝部５４に対して内側に位置し、かつ端子第２裏面３２２を有する内部端子３０２とを含む。このような構成をとることによって、外部端子３０１と内部端子３０２とは電気絶縁された状態となり、各々を独立した端子３とすることができる。外部端子３０１は、端子第１主面３１１を有し、端子第１主面３１１には外部ワイヤ４１が接続されている。内部端子３０２は、端子第２主面３１２を有し、端子第２主面３１２には内部ワイヤ４２が接続されている。外部ワイヤ４１と内部ワイヤ４２には、それぞれ異なる電気信号を流すことができる。このため、半導体装置Ａ２０では、端子３の増加を図ることができるとともに、より稠密な回路が集積された半導体素子２を備えることができる。

外部端子３０１は、封止樹脂５の樹脂側面５３から露出する外部端子外側面３３１を有する。本実施形態では、外部端子外側面３３１は、樹脂側面５３と面一である。このような構成をとることによって、半導体装置Ａ３０を回路基板に実装する際、外部端子外側面３３１がはんだフィレットの形成を促すため、回路基板に対する半導体装置Ａ３０の接合強度を向上させることができる。

外部端子３０１には、端子第１主面３１１と面一であり、かつ外部端子内側面３４１から封止樹脂５の溝部５４に向けて突出する外部端子突出部３６が形成されている。このような構成をとることによって、外部端子内側面３４１と外部端子突出部３６の外部端子中間面３６２とが、ともに封止樹脂５に覆われ、外部端子突出部３６により外部端子３０１が封止樹脂５に支持された状態となる。このため、外部端子突出部３６によって、封止樹脂５から外部端子３０１が脱落することを防止できる。

また、内部端子３０２には、端子第２主面３１２と面一であり、かつ内部端子内側面３４２から封止樹脂５の溝部５４に向けて突出する内部端子突出部３７が形成されている。このような構成をとることによって、内部端子内側面３４２と内部端子突出部３７の内部端子中間面３７２とが、ともに封止樹脂５に覆われ、内部端子突出部３７により内部端子３０２が封止樹脂５に支持された状態となる。このため、内部端子突出部３７によって、封止樹脂５から内部端子３０２が脱落することを防止できる。

外部端子突出部３６の外部端子端面３６１と、内部端子突出部３７の内部端子端面３７１は、ともに封止樹脂５の溝部５４から露出している。溝部５４には、外部端子端面３６１と内部端子端面３７１との間に介在する絶縁体５５が注入されている。このような構成をとることによって、外部端子３０１と内部端子３０２との電気絶縁を適切に確保することができる。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１０，Ａ１１，Ａ２０，Ａ３０：半導体装置
１：ダイパッド
１１：搭載面
１１１：搭載面凹部
１２：パッド裏面
１２１：パッド中央部
１２２：パッド外周部
１２２ａ：第１領域
１２２ｂ：第２領域
１３：パッド側面
１４：パッド凹部
１４１：環状溝
１４２：溝
１５：パッド突出部
１５１：パッド端面
１５２：パッド中間面
１６：パッド斜材
１６１：斜材上面
１６２：斜材下面
１６３：斜材端面
２：半導体素子
２１：素子主面
２１１：電極パッド
２２：素子裏面
２９：接合層
３：端子
３ａ：第１端子
３ｂ：第２端子
３０１：外部端子
３０２：内部端子
３１：端子主面
３１１：端子第１主面
３１２：端子第２主面
３２：端子裏面
３２１：端子第１裏面
３２２：端子第２裏面
３３：端子外側面
３３１：外部端子外側面
３４：端子内側面
３４１：外部端子内側面
３４２：内部端子内側面
３５：端子突出部
３５１：端子端面
３５２：端子中間面
３６：外部端子突出部
３６１：外部端子端面
３６２：外部端子中間面
３７：内部端子突出部
３７１：内部端子端面
３７２：内部端子中間面
４：ワイヤ
４１：外部ワイヤ
４２：内部ワイヤ
５：封止樹脂
５１：樹脂主面
５２：樹脂裏面
５３：樹脂側面
５４：溝部
５５：絶縁体
６１：内装めっき層
６２：外装めっき層
８１：刃
Ｃ：中心位置
ｚ：厚さ方向
ｘ：第１方向
ｙ：第２方向

Claims (16)

1. 厚さ方向において互いに反対側を向く搭載面およびパッド裏面を有するダイパッドと、
   前記搭載面に搭載された半導体素子と、
   各々が前記パッド裏面と同方向を向く端子裏面を有するとともに、前記ダイパッドの厚さ方向視において前記ダイパッドを囲むように配置され、かつ前記半導体素子に導通する複数の端子と、
   前記パッド裏面と同方向を向く樹脂裏面を有し、かつ前記半導体素子と、前記ダイパッドおよび複数の前記端子のそれぞれ一部ずつとを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、
   前記パッド裏面および前記端子裏面は、ともに前記樹脂裏面から露出し、
   前記ダイパッドには、前記パッド裏面から凹むパッド凹部が形成されていることを特徴とする、半導体装置。
2. 前記パッド凹部は、前記樹脂裏面から露出している、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記パッド凹部は、前記パッド裏面の中央を囲む複数の環状溝から構成され、
   前記パッド裏面において各々の前記環状溝によって囲まれた領域の中心位置は、いずれも同一である、請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記パッド凹部は、前記厚さ方向に対して直角である方向に沿って延びる複数の溝から構成される、請求項２に記載の半導体装置。
5. 前記ダイパッドは、前記パッド裏面に交差し、かつ複数の前記端子に対向するパッド側面をさらに有し、
   前記ダイパッドには、前記搭載面と面一であり、かつ前記パッド側面から複数の前記端子に向けて突出するパッド突出部が形成されている、請求項２ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 前記パッド凹部には、前記封止樹脂が充填され、
   前記パッド裏面は、パッド中央部と、前記パッド中央部の周囲に位置するパッド外周部と、を有し、
   前記パッド中央部および前記パッド外周部は、前記厚さ方向視において前記パッド凹部により互いに隔てられている、請求項１に記載の半導体装置。
7. 前記パッド外周部は、前記厚さ方向に対して直角である一方向において互いに離間した一対の第１領域を有する、請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記パッド外周部は、前記厚さ方向および前記一方向の双方に対して直角である方向において互いに離間した一対の第２領域を有する、請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記搭載面の端縁には、前記厚さ方向視において前記搭載面の四隅から前記ダイパッドの内側に向かって凹む搭載面凹部が形成され、
   前記厚さ方向視において前記半導体素子の一部が前記搭載面凹部に重なっている、請求項６ないし８のいずれかに記載の半導体装置。
10. 前記厚さ方向視において前記半導体素子の一部が前記パッド外周部に重なっている、請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記厚さ方向において、前記パッド外周部の位置は、前記パッド中央部の位置に等しい、請求項１０に記載の半導体装置。
12. 前記端子は、前記搭載面と同方向を向く端子主面をさらに有し、
    前記半導体素子と前記端子主面とを接続するワイヤをさらに備える、請求項１ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
13. 前記ダイパッドおよび前記端子には、前記搭載面および前記端子主面のいずれか一方に接する内装めっき層が設けられている、請求項１２に記載の半導体装置。
14. 前記端子は、前記端子主面および前記端子裏面の双方に交差し、かつ外側を向く端子外側面をさらに有し、
    前記封止樹脂は、前記樹脂裏面に交差する樹脂側面をさらに有し、
    前記端子外側面は、前記樹脂側面から露出している、請求項１２または１３に記載の半導体装置。
15. 前記端子は、前記端子裏面に交差し、かつ前記端子外側面とは反対側を向く端子内側面をさらに有し、
    前記端子には、前記端子主面と面一であり、かつ前記端子内側面から前記ダイパッドに向けて突出する端子突出部が形成されている、請求項１４に記載の半導体装置。
16. 複数の前記端子は、前記厚さ方向に対して直角である第１方向に沿って配列された複数の第１端子と、前記厚さ方向および前記第１方向の双方に対して直角である第２方向に沿って配列された複数の第２端子と、を含み、
    前記端子外側面は、前記樹脂側面と面一である、請求項１４または１５に記載の半導体装置。

Images