(57)【要約】【課題】半導体装置使用時の発熱や半導体装置使用温度環境によるパッケージの反りを低減でき、もって、基板とパッケージの間を接着するはんだ層の疲労破壊を効果的に抑止することのできる、半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】半導体素子１、放熱性パッド３、電極４，５、半導体素子１と電極４，５をつなぐ導線６、およびこれらを封止する封止樹脂体７から半導体パッケージ１０が形成され、半導体素子１および電極４，５の露出部と基板８がはんだ層９で接合されてなる半導体装置２０において、放熱性パッド３には、半導体素子搭載側の面からはんだ層接合部側の面に延びる貫通孔３ａが開設されており、貫通孔３ａを平面視すると、該放熱性パッド３の対角線Ｌに対応する領域３ａ１の孔幅ｔ１が相対的に大きく、対角線から離れるにつれて孔幅ｔ２、…が小さい形状を呈している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視方形の放熱性パッドと、該放熱性パッド上に搭載された半導体素子と、該放熱性パッドから離れた位置に配されて半導体素子と導線にて繋がれた電極と、前記放熱性パッド及び前記電極の一部が露出するように前記放熱性パッド、前記半導体素子、前記導線および前記電極を封止する封止樹脂体と、を備える平面視方形の半導体パッケージが、前記放熱性パッド及び前記電極の露出した部分においてはんだ層を介して基板に接合されてなる半導体装置において、
前記放熱性パッドには、半導体素子搭載側の面からはんだ層接合部側の面に延びる貫通孔が開設されており、
前記貫通孔の平面視形状は、相対的に、該放熱性パッドの対角線に対応する領域の孔幅が大きく、対角線から離れるにつれて孔幅が小さい形状を呈している、半導体装置。
【請求項２】
前記貫通孔が、前記放熱性パッドのそれぞれの対角線上に配されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記それぞれの対角線上に配されている、貫通孔の形状および数が、略同一であることを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記対角線上に配されている貫通孔が、放熱性パッドの中心に対して対称な位置に配されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
それぞれの対角線上に配されている、貫通孔の放熱性パッドの対角線に対応する領域の孔幅の合計が、略同一であることを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記貫通孔は、放熱性パッドの中心に対して対角線上の一方の側と他方の側にそれぞれ配されており、前記一方の側の貫通孔と前記他方の側の貫通孔のそれぞれの前記孔幅の合計が略同一であること特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記平面視方形が、平面視正方形もしくは平面視長方形のいずれか一方である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記電極は複数存在しており、少なくとも、その最外周の複数の電極に対応する前記封止樹脂体の複数箇所における、半導体素子の発熱及び／又は半導体素子使用温度環境に起因するそれぞれの変形量が略同一に調整されている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、より詳しくは、半導体装置使用時の発熱や半導体装置使用温度環境によって生じ得るパッケージの反りを抑制ないしは低減し、もって基板とパッケージを接合するはんだ層の疲労破壊を効果的に抑止することのできる、半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の多機能化、高性能化、小型化にともなって、半導体部品の高密度実装が要求されており、半導体パッケージの小型化（薄型化）と放熱性向上の双方を如何に実現するかが、当該分野における重要な技術課題の一つとなってきている。
【０００３】
半導体パッケージの小型化（薄型化）の観点で言えば、電極端子の一部を樹脂中に封止させずにパッケージの底面や側面に露出させ、もってリード線を出さないようにしたリードレスタイプの半導体パッケージが市場に導入されている。
【０００４】
また、半導体パッケージの放熱性の観点で言えば、放熱板の機能を有するダイパッド（放熱性パッド）の一部を樹脂中に封止させずに露出させた構造の半導体パッケージや、別体の放熱板を内蔵する構造の半導体パッケージが市場に導入されている。
【０００５】
放熱性パッドの一部を露出させた構造の半導体パッケージにおいては、別体の放熱板を内蔵する構造のものに比べて、相対的に放熱性が良好であり、発熱量の多い半導体素子を搭載する場合に好適である。
【０００６】
上記するリードレスタイプであり、かつ、放熱性パッドの一部が露出された構造の半導体パッケージが基板に実装された、半導体装置の一実施例を、図５，６に示している。なお、図５はその縦断面図であり、図６は図５のVI−VI矢視図である。
【０００７】
図５，６において、半導体素子ａは、導電性接着剤などのダイボンディング材ｂによって接合された姿勢で、放熱性パッドｃ上に搭載され、電極ｄ１，ｄ２（最外周側がｄ１）と導線ｅによって電気的に接続されている。さらに、放熱性パッドｃおよび電極ｄ１、ｄ２双方の一部が露出するように、半導体素子ａ、放熱性パッドｃ、電極ｄ１、ｄ２および導線ｅが一体に封止樹脂体ｆにて封止され、半導体パッケージＰが形成される。この半導体パッケージＰにおける、放熱性パッドｃと電極ｄ１、ｄ２双方の露出部分と、基板ｇとが、はんだ層ｈによって接合されることにより、半導体装置Ｈが形成される。
【０００８】
ところで、図５，６に示されるような従来の半導体装置Ｈにおいては、放熱性パッドｃと電極ｄ１、ｄ２双方の露出部分と基板ｇをリフローはんだにて接合する過程において、パッケージＰが加熱されることにより、パッケージＰが組み立てられてから実装されるまでの間にその内部に吸収された水分が気化膨張することが知られている。この水分の気化膨張にともない、半導体素子と放熱性パッドの間の剥離や、放熱性パッドと封止樹脂の間の剥離、パッケージ全体の膨れ、パッケージクラックなど、種々の課題が発生することもまた知られている。
【０００９】
上記する種々の課題を解決する発明技術の一つとして、特許文献１に開示の半導体装置を挙げることができる。この半導体装置は、半導体素子を搭載するダイパッド部に開口部を備え、この開口部の一方を塞ぐように半導体素子を搭載し、リフローはんだ過程において発生する水分を該開口部の他方から排出することにより、パッケージクラックを防止しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示のダイパッドは、その製造容易性、放熱性、半田濡れ性の観点から、ニッケル、銀、銅などの金属で形成されている。半導体装置の使用にともない、その構成部材である半導体素子が発熱した際に、もしくは、半導体装置の使用環境が高温雰囲気下である際に、発生した熱を伝熱させる放熱性パッドと、半導体素子や封止樹脂体と、の間には、大きな熱膨張差が生じ得ることは理解に易い。
【００１２】
ここで、図６の平面図において、その平面視が半導体装置Ｈの対角線：Ｌ１で切った際の縦断面を用いてパッケージの変形を模擬したものを図７ａに、半導体装置の中心を通ってその一辺に並行な線：Ｌ２で切った際の縦断面を用いてパッケージの変形を模擬したものを図７ｂにそれぞれ示している。なお、図７ａ，ｂでは、はんだ層を省略して図示した。
【００１３】
半導体素子ａや封止樹脂体ｆに対して、相対的に熱膨張率の高い放熱性パッドｃがより大きく熱膨張することにより、図７ａ，ｂで示すごとく、半導体パッケージＰには放熱性パッドｃの中心が基板側に凸の反りが生じ易く、この反りに起因して、最外部の電極の露出部と基板との間には最大の歪み振幅が生じることになる。
【００１４】
この歪み振幅に関し、図７ａで示すように半導体装置Ｈの対角線：Ｌ１上に位置する最外周の電極ｄ１における歪み振幅Δｚ１が、図７ｂで示すように半導体装置Ｈの対角線以外の線：Ｌ２上に位置する最外周の電極ｄ１における歪み振幅Δｚ２よりも大きくなることは理解に易い。
【００１５】
そして、半導体装置の使用経過にともなって、上記したような熱膨張差に由来する反りによってもたらされた歪み振幅が何度も繰り返されることにより、はんだ層ｈには亀裂や破断などの疲労破壊が生じ、これが電気的不良に至り得るという問題が存在しており、特に、半導体装置Ｈの対角線：Ｌ１上に位置する最外周の電極ｄ１には、他の部位の電極に比して大きな歪み振幅Δｚ１が生じ得ることから、この問題は顕著である。
【００１６】
なお、特許文献１には、リフローはんだ過程における水分の排出機構として、ダイパッド部に開口部を備えた構成の開示があるものの、上記のような熱膨張差に由来するパッケージの反り、この反りによってもたらされた歪み振幅の繰り返しに起因する、パッケージと基板との接合部であるはんだ層の疲労破壊に対する効果は勿論のこと、そのような課題に関する記載は一切ない。したがって、この課題に対して、開示された開口部の形状や配置を如何なる形態とするのが適切か否かについて、一切の記載も示唆もないことは言うまでもない。
【００１７】
本発明は、上述する問題に鑑みてなされたものであり、半導体装置使用時の発熱や半導体装置使用温度環境によるパッケージの反りの発生を抑制ないしは低減し、基板とパッケージの間を接合するはんだ層の疲労破壊を効果的に抑止することのできる、半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意努力した結果、半導体素子が載置される放熱性パッドにおいて、その半導体素子搭載側の面からはんだ層接着部側の面に延びる貫通孔を設けるとともに、少なくともこの貫通孔の形状に改良を加えることにより、半導体装置使用時の発熱や半導体装置使用温度環境によって生じ得るパッケージの反りが効果的に抑制されることを見出し、本発明の半導体装置に至っている。
【００１９】
すなわち、本発明の半導体装置は、平面視方形の放熱性パッドと、該放熱性パッド上に搭載された半導体素子と、該放熱性パッドから離れた位置に配されて半導体素子と導線にて繋がれた電極と、前記放熱性パッド及び前記電極の一部が露出するように前記放熱性パッド、前記半導体素子、前記導線および前記電極を封止する封止樹脂体と、を備える平面視方形の半導体パッケージが、前記放熱性パッド及び前記電極の露出した部分においてはんだ層を介して基板に接合されてなる半導体装置において、前記放熱性パッドには、半導体素子搭載側の面からはんだ層接合部側の面に延びる貫通孔が開設されており、前記貫通孔の平面視形状が、相対的に、該放熱性パッドの対角線に対応する領域の孔幅が大きく、対角線から離れるにつれて孔幅が小さい形状を呈することを特徴とするものである。
【００２０】
前記貫通孔は、少なくとも上記する形状を満たしていれば、その基数、その配設態様に制限はない。もっとも、パッケージに生じ得る反りを該パッケージの全体で均等かつ効果的に低減するためには、上記する貫通孔が、放熱性パッドのそれぞれの対角線上に配されていることが好ましく、さらには、それぞれの対角線上に配されている貫通孔の形状および基数が、略同一（同一を含む）であることがより好ましい。また、より均等にパッケージの反りを低減するための方策として、前記対角線上に配されている貫通孔が放熱性パッドの中心に対称な位置に配されているのが望ましい。
【００２１】
なお、ここでいう「貫通孔の平面視形状」とは、貫通孔の平面視における輪郭を指称するものであるが、この輪郭に加えて、貫通孔の大きさを含むものであってもよい。たとえば、放熱性パッドに２つの貫通孔が備えてある場合において、双方の貫通孔の平面視形状は、「相対的に、放熱性パッドの対角線に対応する領域の孔幅が大きく、対角線から離れるにつれて孔幅が小さい形状」を有した、異なる形状であってもよいし、同一の形状であってもよいし、同一形状でかつその寸法が同一のものであってもよい。さらに、「対角線に対応する領域の孔幅」とは、対角線上の孔幅は勿論のこと、対角線とその周辺からなる平面領域における孔幅を含む意味である。たとえば、任意の平面視形状の貫通孔に関し、その平面積を、対角線とその周辺からなる領域と、その側方の複数の領域と、に分割した際に、各領域の（を代表する）孔幅は、対角線に対応する領域が最も大きく、この領域の側方領域の孔幅が次いで大きく、さらに離れるにつれて小さくなるものである。
【００２２】
また、前記貫通孔の孔幅についても、上記の形状を満たしていれば特に制限されないが、より効果的にパッケージの反りを防止するためには、それぞれの対角線上に配されている、貫通孔の放熱性パッドの対角線に対応する領域の孔幅の合計が、略同一であることが好ましく、前記貫通孔が、放熱性パッドの中心に対して対角線上の一方の側と他方の側にそれぞれ配されており、前記一方の側の貫通孔と前記他方の側の貫通孔のそれぞれの前記孔幅の合計が略同一であることがより好ましい。
【００２３】
さらに、前記放熱性パッドおよび前記半導体パッケージの平面視方形は、それぞれ、平面視正方形もしくは平面視長方形のいずれか一方であることが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体装置の一実施の形態において、前記電極は複数存在し、少なくとも、その最外周の複数の電極に対応する前記封止樹脂体の複数箇所における、半導体素子の発熱及び／又は半導体素子使用温度環境に起因するそれぞれの変形量が略同一に調整されるものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の半導体装置によれば、少なくとも、放熱性パッドに開設された貫通孔の形状に簡易な改良を加えたことにより、放熱性パッドと半導体素子や封止樹脂体に熱膨張差がある場合に、この熱膨張差に起因した、パッケージに生じ得る反りを効果的に抑制することができる。これは、基板とパッケージの間を接合するはんだ層の疲労破壊の防止、もしくは、疲労破壊に至るまでの繰り返しの反り回数（すなわち、半導体の最大使用回数）の増加に繋がるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態の縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１のII−II矢視図であり、（ｂ）は貫通孔を拡大した図であってその平面視形状を説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）はいずれも、本発明の半導体装置を形成する放熱性パッドの、特に貫通孔の実施の形態を示した平面図である。
【図４】（ａ）は本発明の半導体装置が熱膨張した状態を示した模式図であり、（ｂ）は半導体装置（放熱性パッド）の中心から最外周の電極位置までの距離、および当該位置における歪み振幅を模擬した図である。
【図５】従来の半導体装置の縦断面図である。
【図６】図５のVI−VI矢視図である。
【図７】（ａ）は、図６の平面図において、その平面視が半導体装置の対角線：Ｌ１で切った際の縦断面を用いてパッケージの変形を模擬した図であり、（ｂ）は、半導体装置の中心を通ってその一辺に並行な線：Ｌ２で切った際の縦断面を用いてパッケージの変形を模擬した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の半導体装置を実施の形態に基づき説明する。なお、図示する半導体素子、放熱性パッド、封止樹脂体および基板はいずれも、それらの平面視形状が正方形であるが、これらの平面視形状は長方形であってもよく、さらには、それらのいずれかが正方形、他の部材が長方形の組み合わせであってもよい。さらに図示例は、内側の電極、最外周の電極は正方形の各辺ごとに２列の電極配置形態を示すものであるが、３列以上の電極配置形態であってもよいことは勿論のことである。
【００２８】
図１は、本発明の半導体装置の一実施の形態の縦断面図であり、図２ａは、図１のII−II矢視図であり、図２ｂは、貫通孔を拡大した図であってその平面視形状を説明した図である。また、図３ａ〜図３ｆはいずれも、本発明の半導体装置を形成する放熱性パッドの、特に貫通孔の実施の形態を示した平面図である。
【００２９】
本発明の半導体装置２０は、導電性接着剤などのダイボンディング材２で接合された状態で半導体素子１が放熱性パッド３上に載置され、これが内側の電極４および最外周の電極５とワイヤ６によって電気的に接続され、放熱性パッド３および電極４，５それぞれの一部が露出するように、半導体素子１、放熱性パッド３、電極４，５およびワイヤ６が封止樹脂体７によって一体に封止されて、半導体パッケージ１０が形成されている。
【００３０】
ここで、放熱性パッド３とは、放熱板としての性能を有するダイパッドのことを指称するものである。そして、放熱性能を有し、半導体素子を搭載できるものであれば、その大きさや材質などは特に限定されない。もっとも、安定性や放熱性の観点から言えば、放熱性パッドの方が半導体より大きい方が好ましく、熱伝導の良好な金属である、銅やアルミニウム、４２アロイ、などで形成されるのが好ましい。
【００３１】
この半導体パッケージ１０を構成する放熱性パッド３、電極４，５それぞれの露出部分と、基板８とが、はんだ層９によって接合され、半導体装置２０が形成される。
【００３２】
放熱性パッド３には、半導体素子搭載側の面からはんだ層接着部側の面に延びる貫通孔３ａが開設されている。なお、図示する実施の形態においては、平面視正方形の放熱性パッド３の２つの対角線Ｌ，Ｌの交点Ｏを中心に、対角線Ｌ，Ｌの４方向に同形状（同一の輪郭を有し、同一平面積を有している）の貫通孔３ａ，…が開設されている。そして、これらの貫通孔３ａ，…は、その上方の半導体素子１によってその上方開口が完全に閉塞されており、したがって、封止樹脂体７用の樹脂充填時において、この充填樹脂が貫通孔３ａ内に流れ込まないようになっている。もっとも、貫通孔内に樹脂が流れ込まないような適宜の措置を講じることを前提に、貫通孔の一部もしくは全部が半導体素子１の外側に配されている形態であってもよい。
【００３３】
図２ｂを参照すると理解が容易となるが、放熱性パッド３に開設された各貫通孔３ａの平面視形状は、放熱性パッド３の対角線Ｌに対応する領域３ａ１の孔幅ｔ１（ここでは対角線上の孔幅）が相対的に大きく、対角線から離れるにつれて順に、対角線から離れた領域３ａ２，３ａ３，３ａ４それぞれの代表となる孔幅ｔ２、ｔ３、ｔ４（各領域の最も長い孔幅）が除々に小さくなる形状を呈している。
【００３４】
また、放熱性パッド３に開設される貫通孔の形態は、図２で示す形態以外にも、図３ａ〜ｆで示すような形態であってもよい。
【００３５】
図２、図３ａで示すいずれの形態の貫通孔であっても、パッケージ１０全体の反り、特に、反り量が最も大きくなる最外周の電極５，…の配設位置におけるパッケージ１０の反りを可及的に均等に低減することができ、各貫通孔ともに、放熱性パッドのそれぞれの対角線Ｌ，Ｌ上の双方に配されている共通構成を有している。
【００３６】
図３に関し、パッケージ１０全体の反りをより均等に低減するためには、図３ａで示す貫通孔３ａ、図３ｂで示す貫通孔３ｂ、図３ｃで示す貫通孔３ｃのように、それぞれの対角線Ｌ，Ｌ上に配された貫通孔の形状（輪郭及び平面寸法）および基数が同一であることが好ましい。中でも、図３ａで示す４つの貫通孔３ａ、図３ｂで示す４つの貫通孔３ｂのごとく、放熱性パッドの中心Ｏに対して、対称な位置に配されているのが望ましい。
【００３７】
また、貫通孔の形状や基数が異なっていたとしても、図３ｄ、図３ｅのごとく、それぞれの対角線Ｌ，Ｌ上に配されている各貫通孔の放熱性パッドにおいて、その対角線に対応する領域の孔幅の合計が略同一となっている形態であればよい。
【００３８】
すなわち、図３ｄの形態では、一方の対角線Ｌ上の貫通孔３ｄの孔幅がｔ１、他方の対角線Ｌ上の貫通孔３ｅ，３ｆの各孔幅がｔ２、ｔ３の場合において、ｔ１＝ｔ２＋ｔ３の関係式が成立するように、各貫通孔の孔幅が調整されている。このことにより、パッケージ１０全体の各辺の反り量（もしくは各辺に対応する最外周の電極位置における反り量）を可及的に均等に低減することが可能となる。
【００３９】
また、図３ｅの形態では、一方の対角線Ｌ上の貫通孔３ｇ、３ｈ、３ｉの各孔幅がそれぞれｔ４、ｔ５、ｔ６であり、他方の対角線Ｌ上の貫通孔３ｊ，３ｋ、３ｌの各孔幅がそれぞれｔ７、ｔ８、ｔ９の場合において、ｔ４＋ｔ５＋ｔ６＝ｔ７＋ｔ８＋ｔ９の関係式が成立するように、各貫通孔の孔幅が調整されており、上記と同様の効果が期待できる。
【００４０】
図３ｅの形態に関してさらに言及すれば、一方の対角線Ｌ上においては、放熱性パッド３の中心Ｏの一方の側に貫通孔３ｇが、他方の側に貫通孔３ｈ、３ｉがそれぞれ配され、他方の対角線Ｌ上においては、中心Ｏの一方の側に貫通孔３ｊが、他方の側に貫通孔３ｋ、３ｌがそれぞれ配されており、各対角線Ｌ，Ｌにおいて、中心Ｏの左右の貫通孔の孔幅の合計が同一（もしくは略同一）となること、すなわち、ｔ４＝ｔ５＋ｔ６、ｔ７＝ｔ８＋ｔ９の各関係式をともに満たすことがより好ましい。
【００４１】
［パッケージの歪み振幅とはんだ層の疲労破壊に関する考察］
既述するように、放熱性パッドの中心からの距離が遠くなるにつれて反りの度合いが大きくなるので、反りの度合いが最も大きくなるのは、放熱性パッドの対角線方向、対角線から離れるにつれて反りの度合いは小さくなる。
【００４２】
したがって、単に貫通孔を設けただけでは、パッケージの一部分の反りは抑制できたとしても、その他の部分の反りは抑制できず、パッケージ全体でその熱変形量を可及的均一に低減するには不十分となる。
【００４３】
これに対して、本発明の半導体装置は、放熱性パッドに貫通孔を設けるとともに、この貫通孔の平面視形状が、放熱性パッドの対角線に対応する領域の孔幅を相対的に大きく、対角線から離れるにつれて孔幅を小さくしたことで、半導体素子の発熱及び／又は半導体素子使用温度環境に起因する放熱性パッドの熱膨張量のうち、その値が大きな部分は貫通孔の孔幅の大きな部分で吸収させ、その値が小さな部分は貫通孔の孔幅の小さな部分で吸収させることができる。この作用により、平面視が方形のパッケージの反りを、可及的均一に低減ないしは抑制することが可能となる。
【００４４】
半導体装置の中でもその反り量が最も大きくなる、図２ａで示すラインＬ０の断面におけるパッケージの熱変形を模擬し、これを図４ａ、ｂで示した。図４ａ、ｂでは、はんだ層を省略して図示した。
【００４５】
なお、貫通孔の孔幅は特に限定されるものではないが、孔幅が大きくなるにつれて、放熱性パッドの熱膨張量吸収性が高まる一方で、孔幅が大きすぎると、今度は放熱性能が低下してしまう。そこで、はんだ層が疲労破壊しない、もしくは、所定の繰り返し反り回数（半導体の最大使用回数）まではんだ層が疲労破壊しない、程度の反り量まで、パッケージ全体の反り量を低減できる大きさであって、最小幅の貫通孔を設けることが好ましい。
【００４６】
ところで、既述するように、パッケージの反り量は、中心から離れるにつれてその値が大きくなるため、はんだ層のうち、その破壊が最も起きやすい部位は、最外周部の電極と基板とを接合するはんだ層となる。したがって、当該はんだ層が疲労破壊に至らない程度の反り量に抑制されていれば、それより内側の電極と基板とを接合するはんだ層は疲労破壊に至らないと考えてよい。
【００４７】
このことより、はんだ層が疲労破壊しない、もしくは、所定の繰り返し反り回数（半導体の最大使用回数）まではんだ層が疲労破壊しない、程度の反り量は、図４ａで示すような、熱膨張差に起因する１回の反りによって与えられる最外周部に位置する電極の露出部と基板との間に起きる歪み振幅の大きさΔｚで決定される。
【００４８】
はんだ層が疲労破壊しない程度の歪み振幅の大きさΔｚは、必要とされる耐久性やパッケージを構成する原料や大きさなどから、歪み振幅と破断寿命との関係を示すＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎの定理によって求めることができる。
【００４９】
また、検討を容易に進めるべく、図４ａのごとき反りのモードを図４ａの点線のごとき反りのモードに仮定し、熱膨張が起きた後のパッケージにおいて、半導体素子の中心から半導体素子の端部までの距離をＳ１＋ΔＳ１、放熱性パッドの中心から放熱性パッドの端部までの距離をＳ２＋ΔＳ２、放熱性パッドの中心から最外周に位置する電極までの距離をＳ３とすると、これらの関係は、図４ｂのような三角形で説明することが可能となる。
【００５０】
同三角形を用いてΔｚを示すと、以下の式（１）にてΔｚが規定できる。
Δｚ＝Ｓ３×［１−｛（Ｓ１＋ΔＳ１）／（Ｓ２＋ΔＳ２）｝２］０．５・・・（１）
式（１）のΔｚに、上記したＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎの定理によって求められたΔｚを代入すると、Ｓ２＋ΔＳ２に必要な値が求められるので、Ｓ２＋ΔＳ２の実際値から必要値を引いたものが、パッケージの反り量を所定値以下とするに必要な貫通孔の最低限の孔幅、もしくは孔幅の合計となる。
【００５１】
求められた最低限の孔幅を備え、既述のごとき平面視形状の貫通孔を有する放熱パッドを半導体装置の構成部材とすることにより、放熱性パッドの中心を通るどの断面においても、半導体素子の発熱及び／又は半導体素子使用温度環境に起因する歪み振幅Δｚが略同一となり、半導体パッケージ全体の反りを可及的に均一に抑制することができ、もって、基板とパッケージの間を接合するはんだ層の疲労破壊を効果的に抑止することが可能となる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１…半導体素子、３…放熱性パッド、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ，３ｌ，３ｍ…貫通孔、３ａ１…対角線に対応する領域，３ａ２，３ａ３，３ａ４…対角線から離れた領域、４…内側の電極、５…最外周の電極、７…封止樹脂体、８…基板、９…はんだ層、１０…半導体パッケージ、２０…半導体装置、Ｌ…放熱性パッドの対角線、Ｏ…対角線の交点（放熱性パッドの中心）
【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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