(57)【要約】【課題】ダイパッド露出型の半導体装置において、使用環境温度が変化した場合に発生しうる樹脂割れを抑制または防止する。【解決手段】主面１ａと下面１ｂを有する半導体素子１と、半導体素子１が搭載され、かつ半導体素子１の下面１ｂのドレイン電極１９と導電性の接着材９を介して接続するダイパッド３と、ダイパッド３と繋がる吊りリード１１と、半導体素子１と電気的に接続された複数のリードと、半導体素子１及びダイパッド３の一部を樹脂封止する封止体１０とを有し、ダイパッド３の下面３ｂが封止体１０の下面１０ｂから露出し、吊りリード１１の全部または一部の厚さが、ダイパッド３の中央部より薄く形成されていることで、樹脂割れを抑制または防止する。【選択図】図５
2010147162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面とその反対側の下面を有し、前記主面と前記下面にそれぞれ電極が形成された半導体素子と、
前記半導体素子が搭載され、前記半導体素子の前記下面の電極と導電性の接着材を介して接続する板状のダイパッドと、
前記ダイパッドと接続する吊りリードと、
複数の導電性部材を介して前記半導体素子とそれぞれ電気的に接続された複数のリードと、
前記半導体素子、前記複数の導電性部材及び前記ダイパッドの一部を樹脂封止する封止体とを有し、
前記ダイパッドの下面が前記封止体の下面から露出しており、
前記吊りリードの全部または一部の厚さが、前記ダイパッドの中央部に比較して薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記ダイパッドの外周部の下面側に段差部が設けられており、前記段差部の厚さは前記ダイパッドの中央部より薄いことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、前記吊りリードにおける前記ダイパッドとの接続部の厚さが、前記ダイパッドの中央部に比較して薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、前記半導体素子は、その前記主面にソース電極とゲート電極、前記下面にドレイン電極をそれぞれ有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、前記複数の導電性部材は、前記ダイパッドの前記吊りリードと接続されていない１つの辺を跨がるように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置において、前記ダイパッドの前記複数のリードと対向した辺に交差する２つの辺それぞれに前記吊りリードが接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
主面とその反対側の下面を有し、前記主面と前記下面にそれぞれ電極が形成された半導体素子と、
前記半導体素子が搭載され、前記半導体素子の前記下面の電極と導電性の接着材を介して接続する板状のダイパッドと、
前記ダイパッドと接続する吊りリードと、
複数の導電性部材を介して前記半導体素子とそれぞれ電気的に接続された複数のリードと、
前記半導体素子、前記複数の導電性部材及び前記ダイパッドの一部を樹脂封止する封止体とを有し、
前記ダイパッドの下面が前記封止体の下面から露出しており、
前記ダイパッドには、その外周部の下面側に段差部が設けられており、前記段差部の厚さは前記ダイパッドの中央部より薄く形成され、
前記ダイパッドの外周部の前記吊りリードの脇に、前記吊りリードに沿って切り込みが形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置において、前記吊りリードの全部または一部の厚さが、前記ダイパッドの中央部に比較して薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置において、前記吊りリードにおける前記ダイパッドとの接続部の厚さが、前記ダイパッドの中央部に比較して薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項７記載の半導体装置において、前記半導体素子は、その前記主面にソース電極とゲート電極、前記下面にドレイン電極をそれぞれ有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項７記載の半導体装置において、前記切り込みは、前記吊りリードの両脇に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項７記載の半導体装置において、前記複数の導電性部材は、前記ダイパッドの前記吊りリードと接続されていない１つの辺を跨がるように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項７記載の半導体装置において、前記ダイパッドの前記複数のリードと対向した辺に交差する２つの辺それぞれに前記吊りリードが接続されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂から成る封止体の下面に、半導体素子を搭載したダイパッドの下面が露出する樹脂封止型半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電子機器、自動車用電装品、家電製品及びＯＡ機器などの高機能化によって、その電源に用いるパワーＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) の発熱量が増加している。そのため、パワーＭＯＳＦＥＴを搭載するリードフレーム型の半導体パッケージには、電気的なオン抵抗及び熱抵抗で表すパッケージ性能の向上が求められている。
【０００３】
このような要求に対して、パワーＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子を搭載したダイパッドの片面側に片面モールドを行って、樹脂封止体を形成し、樹脂封止体の下面に外部接続用端子としてダイパッドを露出させた半導体パッケージが開発されている。このような構造では、外部接続用端子として露出するダイパッドの面積が大きいため、電気的な抵抗及び熱抵抗を低減させることができる。このような半導体パッケージについては、例えば、特開２００４−１４０２２９号公報（特許文献１）、特開２００７−３１１５１８号公報（特許文献２）、特開２０００−４９１８４号公報（特許文献３）に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１４０２２９号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１５１８号公報
【特許文献３】特開２０００−４９１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記に示したようなダイパッドが露出する半導体装置（以降、半導体パッケージともいう）では、次のような課題が考えられる。
【０００５】
まず、ダイパッド露出型の半導体パッケージについて、本発明者が比較検討した図１７に示す構造の断面図である図１８及び図１９を用いて説明する。図１８は、図１７に示す半導体パッケージの縦断面図である。半導体素子１は、導電性の接着材９を介してリードフレームの一部であるダイパッド３に搭載され、ダイパッド３の下面３ｂが露出するように樹脂２によって封止されている。図１９は、図１８中のダイパッド３の端部（外周部）であるＡ部の拡大図である。
【０００６】
図１８、図１９に示すように、ダイパッド３の周辺部には段差部１２が設けられている。段差部１２がない場合、半導体パッケージの使用環境温度が変化すると、主に樹脂２とダイパッド３の線膨張係数差に起因した熱応力によって界面が剥離し、界面部が開口変形する。この開口変形によって、接着材９に負荷がかかり、破壊する可能性がある。しかし、段差部１２が設けられていると、樹脂２とダイパッド３の界面が剥離しても、両部材がかみ合って互いにロックする。したがって、界面部があまり開口変形せず、接着材９の破壊が発生しにくい。
【０００７】
以上により、リードフレーム露出型の半導体パッケージにおいては、ダイパッド周辺部に段差部１２が設けられているものが多い。
【０００８】
しかし、使用環境温度が変化して、樹脂２とダイパッド３の界面が剥離し、両部材が互いにロックしあうと、図１８中に示す段差部１２の下面部の外側部分と接する樹脂角部（以降、Ｂ点とする）に応力集中が発生し、Ｂ点を起点として樹脂割れが発生する可能性がある。
【０００９】
ここで、リードフレームの製造方法としては、エッチング加工またはプレス加工による打ち抜きが考えられ、段差部１２の形状は、それぞれ図１９（ａ）のエッチング加工、図１９（ｂ）のプレス加工に示す通りとなる。エッチング加工では、エッチングによって不要部分を除去するため、フレーム厚が端部近傍で滑らかに薄くなる。その結果、リードフレームと接する樹脂２に応力が集中しやすい角部がなく、したがって、環境温度が変化した場合に、樹脂割れが発生しにくいという特長がある。しかしながら、製造に時間がかかるため、高コストとなる。
【００１０】
一方、プレス加工では、プレス金型による打ち抜きで作製するため、製造時間が短く、低コスト化が可能である。しかしながら、リードフレーム端部の断面形状が矩形化するため、リードフレームと接する樹脂２の角部には応力集中が発生しやすい。したがって、使用環境温度が変化した場合に、樹脂割れが発生する、または発生する虞れがあることが問題である。
【００１１】
近年、製造コストの安いプレス加工方式のリードフレームの使用が増加してきたため、樹脂割れの可能性が増加していると考えられ、その対策が急がれている。
【００１２】
本発明の目的は、ダイパッド露出型の半導体装置を対象として、使用環境温度が変化した場合に発生しうる樹脂割れを抑制または防止することができる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
すなわち、本発明による半導体装置は、主面と下面を有し、前記主面と前記下面にそれぞれ電極が形成された半導体素子と、前記半導体素子が搭載され、前記半導体素子の前記下面の電極と導電性の接着材を介して接続する板状のダイパッドと、前記ダイパッドと接続する吊りリードと、複数の導電性部材を介して前記半導体素子とそれぞれ電気的に接続された複数のリードと、前記半導体素子、前記複数の導電性部材及び前記ダイパッドの一部を樹脂封止する封止体とを有し、前記ダイパッドの下面が前記封止体の下面から露出しており、前記吊りリードの全部または一部の厚さが、前記ダイパッドの中央部に比較して薄く形成されているものである。
【００１６】
また、本発明による半導体装置は、主面と下面を有し、前記主面と前記下面にそれぞれ電極が形成された半導体素子と、前記半導体素子が搭載され、前記半導体素子の前記下面の電極と導電性の接着材を介して接続する板状のダイパッドと、前記ダイパッドと接続する吊りリードと、複数の導電性部材を介して前記半導体素子とそれぞれ電気的に接続された複数のリードと、前記半導体素子、前記複数の導電性部材及び前記ダイパッドの一部を樹脂封止する封止体とを有し、前記ダイパッドの下面が前記封止体の下面から露出しており、前記ダイパッドには、その外周部の下面側に段差部が設けられており、前記段差部の厚さは前記ダイパッドの中央部より薄く形成され、前記ダイパッドの外周部の前記吊りリードの脇に、前記吊りリードに沿って切り込みが形成されているものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１８】
吊りリードの全部または一部の厚さをダイパッドの中央部に比較して薄く形成することによって、使用環境温度が変化した場合に樹脂とダイパッドの界面が剥離しても、樹脂部の開口変形量が抑制されるため、樹脂に発生する応力が増加せず、樹脂割れを抑制または防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２０】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００２２】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２３】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図、図２は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図３は図１に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図、図４は図１に示す半導体装置におけるダイパッドと半導体素子を表した構造の一例を示す平面図、図５は図４に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図６は図１に示す半導体装置の組み立てに用いられるリードフレームの構造の一例を示す部分平面図、図７は図１に示す半導体装置と比較検討構造における樹脂に発生する応力分布の一例を示す応力分布比較図、図８は本発明の実施の形態１の変形例の半導体装置の構造を封止体を透過して示す平面図、図９は図８に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
【００２６】
本実施の形態１の半導体装置は、半導体素子１が搭載されたダイパッド３の一部が封止体１０から露出したダイパッド露出型の半導体パッケージ２１である。本実施の形態１の半導体パッケージ２１について、図１〜５を用いて説明する。図１は半導体素子１が搭載された半導体パッケージ２１の全体概略構成を示す図であり、樹脂２から成る封止体１０を透かして表側から見た平面図である。また、図４は、図１中に示した半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド３と、樹脂２（封止体１０）のみを表示した図である。
【００２７】
本実施の形態１の半導体パッケージ２１は、図１、２に示すように、半導体素子１、樹脂２から成る封止体１０、半導体素子１を固定する板状の支持板であるダイパッド３、ダイパッド３と一体で繋がる吊りリード１１、導電性部材である複数のワイヤ４、ソースリード（リード）５、ゲートリード（リード）６、ドレインリード１８及び導電性の接着材９等を有する構成になっている。
【００２８】
次に、前記した各構成部材について説明する。はじめに、半導体素子１について説明する。半導体素子１は、図２に示すように、主面１ａとその反対側の下面１ｂを有しており、主面１ａ及び下面１ｂとも四角形に形成されている。さらに、半導体素子１には、例えば、ＭＯＳＦＥＴが形成されている。そこで、半導体素子１の下面１ｂはドレイン電極１９となり、導電性の接着材９を介してダイパッド３と電気的に接続されている。
【００２９】
一方、半導体素子１の主面（上面）１ａには、図１に示すように、ソース電極用のソース電極パッド７及びゲート電極用のゲート電極パッド８が設けられている。これら電極パッドは、それぞれソースリード５、ゲートリード６とワイヤ４を介して各々電気的に接続されている。ワイヤ４は、例えば、金（Ａｕ）で形成されている。ここで、ソース電極パッド７とソースリード５の間を接続する導電性部材は、ワイヤ４に限定されるものではない。図８及び図９の変形例に示すように、ワイヤ４の代わりに、例えば、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の導電性及び熱伝導性の高い金属によって形成された金属箔２０または金属板等を用いてもよい。図８及び図９の変形例の半導体装置における導電性部材（金属箔２０）以外の箇所の構造については、図１及び図２に示す半導体装置と同様である。したがって、図８及び図９の変形例の半導体装置によって得られる効果は、後述する、図１及び図２に示す半導体装置によって得られる効果と同様である。
【００３０】
次に、半導体素子１とダイパッド３を接合する図２に示す接着材９には、例えば、導電性を有する銀ペーストやはんだが用いられている。すなわち、半導体素子１の下面１ｂはドレイン電極１９であるため、接着材９として、導電性のものを用いている。
【００３１】
次に、封止体１０を形成する樹脂２は、封止用樹脂であり、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の熱硬化性樹脂で形成されている。なお、封止体１０は、樹脂２を使用して、大量生産に適したトランスファーモールディング法によって形成されている。すなわち、トランスファーモールディング法は、ポット、ランナー、レジン注入ゲート、及びキャビティ等を備えた樹脂成形金型（モールド金型）を使用し、ポットからランナー及びレジン注入ゲートを通してキャビティの内部に熱硬化性樹脂（樹脂２）を注入して樹脂製の封止体１０を形成する方法である。
【００３２】
樹脂２によって形成された封止体１０は、半導体素子１、複数のワイヤ４及びダイパッド３の一部を封止している。
【００３３】
次に、半導体素子１が固定されたダイパッド３について説明する。ダイパッド３は板状に形成され、半導体素子１が固定される図４に示す上面３ａと、その反対側の図３に示す下面３ｂを有している。上面３ａは、図２及び図５に示すように、導電性の接着材９を介在して半導体素子１の下面１ｂのドレイン電極１９に固定され、電気的かつ機械的に接続されている。すなわち、ダイパッド３の上面３ａは、導電性の接着材９を介して半導体素子１の下面１ｂのドレイン電極１９と電気的かつ機械的に接続されている。
【００３４】
一方、下面３ｂは、図３に示すように封止体１０の下面１０ｂから露出しており、外部接続用端子となっている。ダイパッド３の下面３ｂが封止体１０の下面１０ｂから露出していることで、半導体素子１から発せられる熱をダイパッド３の下面３ｂを介して外部に放出することができ、半導体パッケージ２１の放熱性を高めることができる。なお、ダイパッド３そのものは、半導体素子１のドレイン電極１９と電気的に接続されているため、ダイパッド３と一体に形成された複数のドレインリード１８が封止体１０の下面１０ｂの１辺の縁部に並んで配置かつ露出している。
【００３５】
また、図１に示すように、ダイパッド３の上面３ａを上方から眺めてその４辺のうち、複数のドレインリード１８が形成された辺３ｄと反対側の辺３ｄに対向するように、複数のソースリード５と、１つのゲートリード６が一列に並んで配置され、図３に示すように、封止体１０の下面１０ｂのドレインリード１８が配置された辺と反対側の１辺の縁部に並んで配置かつ露出している。
【００３６】
ここで、複数のソースリード（リード）５は、図１に示すように連結部５ａによって一体に形成され、この連結部５ａが複数のワイヤ（導電性部材）４を介して半導体素子１のソース電極パッド７と電気的に接続されている。さらに、複数のソースリード５に並んで配置されたゲートリード（リード）６も、導電性部材であるワイヤ４を介して半導体素子１のゲート電極パッド８と電気的に接続されている。なお、本実施の形態１の半導体パッケージ２１の例では、複数のワイヤ４は、ダイパッド３の吊りリード１１と接続されていない１つの辺３ｄを跨がるように配置されている。
【００３７】
また、封止体１０（樹脂２）とダイパッド３の界面が剥離しても、両部材が互いにかみ合ってロックして界面部が開口変形しにくいように、図１、図２及び図５に示すように、ダイパッド３の下面３ｂ側の周縁部（外周部）には上面３ａ側に向かって凹んだ段差部１２が設けられている。すなわち、ダイパッド３の外周部の段差部１２の厚さは、ダイパッド３の中央部より薄くなっている。
【００３８】
なお、図６は本実施の形態１の半導体パッケージ２１の組み立てに用いられるリードフレーム１７を示す図であり、ダイパッド３を含むリードフレーム１７の材質は、放熱性を向上させるために、例えば、熱伝導率の大きい銅合金等を用いることが好ましい。
【００３９】
また、図１に示すように、ダイパッド３の上面３ａを上方から眺めてその４辺のうち、ソースリード５及びゲートリード６が存在するパッケージ側面に対して垂直方向の２つの辺３ｃに、ダイパッド３と一体で繋がる吊りリード１１が設けられている。言い換えると、ダイパッド３のドレインリード１８が形成された辺３ｄと交差する２つの辺３ｃにそれぞれ吊りリード１１が１つずつ設けられている。さらに言い換えると、ダイパッド３の複数のリード（複数のソースリード５及び１つのゲートリード６）と対向した辺３ｄに交差する２つの辺３ｃそれぞれに吊りリード１１が接続されている。それぞれの吊りリード１１は、ダイパッド３と一体に形成されている（ダイパッド３に一体形成によって接続されている）。
【００４０】
また、吊りリード１１は、図６に示すように、リードフレーム１７において、ダイパッド３をリードフレーム１７の内枠１３に固定させる機能を有している。
【００４１】
さらに、本実施の形態１の半導体パッケージ２１では、図４及び図５に示すように、吊りリード１１の厚さがダイパッド３の中央部の厚さよりも薄くなっている。すなわち、吊りリード１１の全部（全体）がダイパッド３の中央部に比較して薄く形成されており、ダイパッド３の外周部と同様に、段差部１２が設けられている。図１〜図５に示す半導体パッケージ２１では、ダイパッド３の外周部の段差部１２と吊りリード１１の段差部１２とが同じ凹み量からなり、同じ高さとなっている。したがって、吊りリード１１は、図３に示すように、半導体パッケージ２１の下面１０ｂには露出していない。
【００４２】
次に、本発明者が比較検討した図１７〜図２２に示す構造の場合、樹脂割れが発生する可能性があることを、図１７〜図２４を用いて説明する。図１７は本発明者が比較検討した構造（半導体装置）を封止体を透過して示す平面図、図１８は図１７に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図、図１９は図１８に示すＡ部の部分拡大断面図であり、（ａ）はエッチング加工による図、（ｂ）はプレス加工による図、図２０は図１７に示す構造の裏面図、図２１は図１７に示す構造におけるダイパッドと半導体素子を表した構造を封止体を透過して示す平面図、図２２は図２１のＣ−Ｃ線に沿って切断した構造を示す断面図、図２３は図２１に示す構造における熱変形図であり、（ａ）はＤ−Ｄ断面の熱変形図、（ｂ）はＥ−Ｅ断面の熱変形図、図２４は図１７に示す構造の樹脂に発生する応力分布を示す応力分布図である。
【００４３】
図１７及び図１８に示すように、比較検討の構造においても、ダイパッド３の周辺部（外周部）には段差部１２が設けられている。しかし、図２１及び図２２に示すように、比較検討の構造の吊りリード１１の厚さは、ダイパッド３の中央部の厚さと同一であり、薄型化されていない。したがって、吊りリード１１は、図２０に示すように、封止体１０のの下面１０ｂ側に露出している。
【００４４】
次に、使用環境温度が変化した場合の、比較検討の構造のパッケージ変形および樹脂に発生する応力を評価するために、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method)による応力解析を実施した。解析温度は、１５０℃から−５５℃の温度サイクル条件とし、樹脂２とダイパッド３の界面は剥離を仮定した。図２１中のＤ−Ｄ断面及びＥ−Ｅ断面でのパッケージ変形図を、図２３（ａ），（ｂ）に示す。（ａ）Ｄ−Ｄ断面は吊りリード１１から離れた箇所での断面、（ｂ）Ｅ−Ｅ断面は吊りリード近傍の箇所での断面である。
【００４５】
図２３より、（ａ），（ｂ）どちらの断面においても、半導体装置は、樹脂２（封止体１０）の収縮によって、下に凸の変形となる。そのため、樹脂２とダイパッド３の段差部１２でかみあってロックする部分では、段差部１２の下部に存在する樹脂１４が封止体１０の下方向（厚み方向）に変形するため、図２３中の樹脂角部Ｂ点で応力集中が発生することが分かった。しかし、図２３（ａ），（ｂ）両断面での樹脂１４の下方向への変形量を比較すると、吊りリード近傍の断面であるＥ−Ｅ断面（ｂ）での樹脂１４の変形量の方が大きい。Ｅ−Ｅ断面（ｂ）は吊りリード１１が存在する断面の近傍であるため、封止体１０の収縮による曲げに対するダイパッド３の剛性が高く、ダイパッド３の曲げ変形量が減少する。すなわち、比較検討の構造では、ダイパッド３においてその中央部と同じ厚みを有した吊りリード１１の近傍は剛性が高いため、封止体１０による曲げ応力に対するダイパッド３の曲げ変形量が小さい。
【００４６】
したがって、図２３（ｂ）のＥ−Ｅ断面において、ダイパッド３の段差部１２と封止体１０の樹脂１４とのロックする部分では、前述のようにダイパッド３の剛性が高い分、樹脂１４が段差部１２から受ける反作用が大きく、樹脂１４が段差部１２からパッケージ（封止体１０）の下方向に押し付けられる力が増大する。つまり、樹脂１４をパッケージの下方向に押し付ける力が増大して、樹脂１４の下方向への変形量が大きくなる。
【００４７】
一方、図２３（ａ）のＤ−Ｄ断面では、吊りリード１１から離れた箇所であるため、封止体１０の収縮による曲げに対するダイパッド３の段差部１２の剛性が低く、ダイパッド３の曲げ変形量が大きい。つまり、図２３（ａ）のＤ−Ｄ断面においては、ダイパッド３の段差部１２と封止体１０の樹脂１４とのロックする部分で、ダイパッド３の剛性が低い分、ダイパッド３の段差部１２が封止体１０からの曲げ応力に応じて変形するため、樹脂１４が段差部１２から受ける反作用が小さく、樹脂１４が段差部１２からパッケージの下方向に押し付けられる力が少ない。すなわち、樹脂１４をパッケージの下方向に押し付ける力が小さく、樹脂１４の下方向への変形量が小さくなる。
【００４８】
以上により、図２３における（ｂ）断面Ｅ−Ｅでの樹脂１４の変形量は、（ａ）断面Ｄ−Ｄでの樹脂１４の変形量よりも大きくなる。すなわち、（ｂ）断面Ｅ−Ｅにおける樹脂２（樹脂１４）とダイパッド３の界面の剥離の方が（ａ）断面Ｄ−Ｄよりも大きく、界面部での開口変形が大きい。
【００４９】
次に、図２４は、断面Ｅ−Ｅでの樹脂角部Ｂ点から断面Ｄ−ＤでのＢ点（図２１中のＦ点、Ｇ点に該当）での樹脂に発生するダイパッド３に垂直な方向（パッケージ厚さ方向）の応力分布を示すものである。その横軸は吊りリード端部（図２１のＦ点）からの距離、縦軸は断面Ｅ−ＥでのＢ点に発生する応力値を１に基準化した場合の応力値を示す。図２４より、樹脂２（樹脂１４）に発生する応力は、吊りリード１１から離れるに従って急激に減少し、断面Ｄ−Ｄでの樹脂２の応力値は、断面Ｅ−Ｅの応力値と比較して約４割減少することが分かった。
【００５０】
これは、図２３に示すように、吊りリード近傍での樹脂１４は、吊りリード１１から離れた箇所での樹脂１４と比較して、パッケージ下方向への変形量が大きいためである。以上より、吊りリード近傍の樹脂１４のＢ点において、樹脂割れ発生の可能性が大きいことが分かった。
【００５１】
これに対して、本実施の形態１の図１〜図５に示す半導体パッケージ２１では、吊りリード１１の全体の厚さがダイパッド３の中央部の厚さよりも薄くなっており、ダイパッドの周辺部（外周部）と同様に、段差１２が設けられている。したがって、吊りリード１１は、図３に示すように、半導体パッケージ２１の下面１０ｂには露出していない。
【００５２】
図１〜図５に示す半導体パッケージ２１の構造を対象として、比較検討の構造の場合と同様に、ＦＥＭによる応力解析を実施し、図４中に示す断面Ｅ−ＥでのＢ点（図２３参照）から断面Ｄ−ＤでのＢ点（図４のＦ点、Ｇ点に該当）での樹脂２に発生するダイパッド３に垂直な方向（パッケージ厚さ方向）の応力分布図を求めた。
【００５３】
その結果を、図７に、比較検討の構造での応力分布の結果と合わせて示す。本実施の形態１の構造の場合、吊りリード近傍での応力値は、吊りリード１１から離れた箇所での応力値とほとんど変わらない。樹脂割れの起点となりうる吊りリード近傍での応力値は、比較検討の構造と比較して約４割減少するという結果が得られた。これは、本実施の形態１の構造の場合、吊りリード１１が薄くなって剛性が低下し、樹脂２（樹脂１４）をパッケージの下方向に押し付ける力が減少したためである。
【００５４】
以上のように、図１〜図５に示す本実施の形態１の構造により、樹脂割れを抑制または防止することができるという効果が得られた。
【００５５】
なお、本実施の形態１の半導体パッケージ２１の吊りリード１１は、その薄型加工において、ダイパッド３の周辺部（外周部）に段差部１２を作製する段階で、吊りリード１１にも同時に段差部１２を作製して薄型化することが可能である。つまり、新たな作製工程を追加する必要はなく、コストアップの要因になることはない。
【００５６】
また、図１７〜図２２に示す比較検討の構造では、吊りリード１１には段差を設けず、吊りリード１１の厚さはダイパッド３の中央部と同じとするものであった。これは、リードフレーム全体の剛性をなるべく大きくし、リードフレーム搬送時などにリードフレーム１７が塑性変形することを防止するためであった。
【００５７】
しかしながら、本実施の形態１の半導体パッケージ２１の組み立てに用いられる図６のリードフレーム１７の全体図に示すように、リードフレーム１７の外枠１５は、既に十分な剛性を有しており、本実施の形態１のように吊りリード１１の全体を薄くしても、リードフレーム全体の剛性が低下して、塑性変形が発生することはない。
【００５８】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２の半導体装置におけるダイパッドと半導体素子を表した構造の一例を封止体を透過して示す平面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図１２は図１０に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図、図１３は図１０に示す半導体装置と比較検討構造における樹脂に発生する応力分布の一例を示す応力分布比較図である。
【００５９】
本実施の形態２の半導体装置は、実施の形態１の半導体パッケージ２１と同様のダイパッド露出型の半導体装置である。実施の形態１の半導体パッケージ２１との相違点は、図１０及び図１１に示すように、吊りリード１１の下面側の一部の厚さがダイパッド３の中央部の厚さよりも薄くなっていることである。すなわち、吊りリード１１におけるダイパッド３との接続部１１ａ（一部）に、下面側から上面側に向かう凹部（段差部１２）が形成されたものであり、接続部１１ａの厚さが、ダイパッド３の中央部に比較して薄く形成されている。
【００６０】
なお、本実施の形態２の半導体装置においても、ダイパッド３の周辺部（外周部）に、実施の形態１の半導体パッケージ２１と同様に、段差１２が設けられている。したがって、図１２に示すように、半導体装置（封止体１０）の下面１０ｂに見える吊りリード１１の露出部分は、ダイパッド３とは離れた状態となっている。
【００６１】
図１０〜図１２に示す本実施の形態２の半導体装置のその他の構造については、実施の形態１の半導体パッケージ２１と同様であり、その重複説明は省略する。
【００６２】
図１０〜図１２に示す本実施の形態２の半導体装置の構造を対象として、実施の形態１と同様に、ＦＥＭによる応力解析を実施し、図１０中に示す断面Ｅ−Ｅから断面Ｄ−Ｄまでのそれぞれの樹脂角部に該当する点（Ｆ点からＧ点）での樹脂２（樹脂１４）に発生する応力値を求めた。その結果、相対応力値は、図１３に示すように、断面Ｅ−Ｅ（Ｆ点）で０．８１となり、実施の形態１で説明した比較検討の構造の場合と比較して、約２割減少することが分かった。すなわち、本実施の形態２の半導体装置においても、吊りリード１１におけるダイパッド３との接続部１１ａに段差部１２を設けたことで、吊りリード１１近傍でのダイパッド３の剛性を低くすることができ、吊りリード１１近傍での樹脂２の応力値を低下させることができる。
【００６３】
以上により、本実施の形態２の半導体装置においても、樹脂割れを抑制または防止することができるという効果が得られた。
【００６４】
（実施の形態３）
図１４は本発明の実施の形態３の半導体装置におけるダイパッドと半導体素子を表した構造の一例を封止体を透過して示す平面図、図１５は図１４に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図、図１６は図１４に示す半導体装置と比較検討構造における樹脂に発生する応力分布の一例を示す応力分布比較図である。
【００６５】
本実施の形態３の半導体装置は、実施の形態１の半導体パッケージ２１と同様のダイパッド露出型の半導体装置である。実施の形態１の半導体パッケージ２１との相違点は、図１４及び図１５に示すように、ダイパッド３の外周部における吊りリード１１の脇に、吊りリード１１に沿って切り込みであるスリット１６が形成されたことであり、本実施の形態３の半導体装置では、吊りリード１１の両脇に吊りリード１１に隣接してスリット１６が形成されている。
【００６６】
なお、図１５に示すように、吊りリード１１はその全体がパッケージ（封止体１０）の下面１０ｂに露出しており、したがって、図１４及び図１５に示す構造では、吊りリード１１の薄型化は行われていない。つまり、実施の形態１の半導体パッケージ２１に対して吊りリード１１の薄型化は行わずに、その代わりとして吊りリード１１の両脇にスリット１６が形成された構造となっている。
【００６７】
図１４及び図１５に示す本実施の形態３の半導体装置のその他の構造については、実施の形態１の半導体パッケージ２１と同様であり、その重複説明は省略する。
【００６８】
図１４及び図１５に示す本実施の形態３の半導体装置の構造を対象として、実施の形態１と同様に、ＦＥＭによる応力解析を実施し、図１４中に示す断面Ｅ−Ｅから断面Ｄ−Ｄまでのそれぞれの樹脂角部に該当する点（Ｆ点からＧ点）での樹脂２（樹脂１４）に発生する応力値を求めた。その結果、相対応力値は、図１６に示すように、断面Ｅ−Ｅ（Ｆ点）で０．２７となり、実施の形態１で説明した比較検討の構造の場合と比較して、１／２以下に減少することが分かった。すなわち、本実施の形態３の半導体装置においても、吊りリード１１の両脇にスリット１６を形成したことで、吊りリード１１近傍でのダイパッド３の剛性を低くすることができ、吊りリード１１近傍での樹脂２の応力値を低下させることができる。
【００６９】
以上により、本実施の形態３の半導体装置においても、樹脂割れを抑制または防止することができるという効果が得られた。
【００７０】
なお、スリット１６の形成については、必ずしも吊りリード１１の両脇でなくてもよく、吊りリード１１の何れか一方の脇のみに形成されていてもよい。
【００７１】
また、図１４及び図１５に示す本実施の形態３の半導体装置の構造に対して、実施の形態１あるいは実施の形態２のように、吊りリード１１の下面側の全部または一部に段差部１２を設けて、吊りリード１１の厚さをダイパッド３中央部の厚さより薄くしてもよく、その場合にも、同様に樹脂割れの抑制または防止効果を得ることができる。すなわち、実施の形態３の半導体装置の構造に、実施の形態１もしくは実施の形態２の吊りリード１１の薄型化の構造を組み合わせてもよく、その場合にも、樹脂割れの抑制または防止効果を得ることができる。
【００７２】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７３】
例えば、前記実施の形態１及び実施の形態２においては、吊りリード１１の薄型化を図る場合に、吊りリード１１の下面側に凹部による段差部１２を設けて薄型化を図る場合を一例として説明したが、吊りリード１１の薄型化は、吊りリード１１の上面側に凹部による段差部１２を設けてその薄型化を図ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ダイパッドが封止体から露出する電子装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図である。
【図２】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図である。
【図４】図１に示す半導体装置におけるダイパッドと半導体素子を表した構造の一例を示す平面図である。
【図５】図４に示すＣ−Ｃ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置の組み立てに用いられるリードフレームの構造の一例を示す部分平面図である。
【図７】図１に示す半導体装置と比較検討構造における樹脂に発生する応力分布の一例を示す応力分布比較図である。
【図８】本発明の実施の形態１の変形例の半導体装置の構造を封止体を透過して示す平面図である。
【図９】図８に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の半導体装置におけるダイパッドと半導体素子を表した構造の一例を封止体を透過して示す平面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
【図１２】図１０に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図である。
【図１３】図１０に示す半導体装置と比較検討構造における樹脂に発生する応力分布の一例を示す応力分布比較図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の半導体装置におけるダイパッドと半導体素子を表した構造の一例を封止体を透過して示す平面図である。
【図１５】図１４に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図である。
【図１６】図１４に示す半導体装置と比較検討構造における樹脂に発生する応力分布の一例を示す応力分布比較図である。
【図１７】本発明者が比較検討した構造を封止体を透過して示す平面図である。
【図１８】図１７に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図１９】図１８に示すＡ部の部分拡大断面図であり、（ａ）はエッチング加工による図、（ｂ）はプレス加工による図である。
【図２０】図１７に示す構造の裏面図である。
【図２１】図１７に示す構造におけるダイパッドと半導体素子を表した構造を封止体を透過して示す平面図である。
【図２２】図２１のＣ−Ｃ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図２３】図２１に示す構造における熱変形図であり、（ａ）はＤ−Ｄ断面の熱変形図、（ｂ）はＥ−Ｅ断面の熱変形図である。
【図２４】図１７に示す構造の樹脂に発生する応力分布を示す応力分布図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  半導体素子
１ａ  主面
１ｂ  下面
２  樹脂
３  ダイパッド
３ａ  上面
３ｂ  下面
３ｃ，３ｄ  辺
４  ワイヤ（導電性部材）
５  ソースリード（リード）
５ａ  連結部
６  ゲートリード（リード）
７  ソース電極パッド（ソース電極）
８  ゲート電極パッド（ゲート電極）
９  接着材
１０  封止体
１０ｂ  下面
１１  吊りリード
１１ａ  接続部（一部）
１２  段差部
１３  内枠
１４  樹脂
１５  外枠
１６  スリット（切り込み）
１７  リードフレーム
１８  ドレインリード
１９  ドレイン電極
２０  金属箔（導電性部材）
２１  半導体パッケージ（半導体装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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