特開 2024-125324 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125324

(43)【公開日】2024-09-18

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/48 20060101AFI20240910BHJP

   H01L 25/04 20230101ALI20240910BHJP

   H01L 33/56 20100101ALI20240910BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20240910BHJP

   H03K 17/78 20060101ALI20240910BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

H01L23/48 Y

H01L23/48 F

H01L25/04 Z

H01L33/56

H01L31/12 C

H03K17/78 F

H01L23/02 F

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024095679

(22)【出願日】2024-06-13

(62)【分割の表示】P 2021023980の分割

【原出願日】2021-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】井上 一裕

(72)【発明者】

【氏名】野口 吉雄

(72)【発明者】

【氏名】竹下 篤史

(72)【発明者】

【氏名】長内 俊英

(57)【要約】

【課題】内部応力による半導体チップの破損を防ぐ半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、発光素子と、受光素子と、入力側端子と、スイッチング素子と、前記スイッチング素子がマウントされたマウントベッドおよび出力側端子を含むリードと、前記発光素子、前記受光素子、前記スイッチング素子および前記マウントベッドを封じた樹脂パッケージと、を備える。前記受光素子および前記スイッチング素子は、前記発光素子から前記受光素子に向かう第１方向と交差する第２方向に並ぶ。前記樹脂パッケージは、前記入力側端子を延出させた第１側面と、前記出力側端子を延出させた第２側面と、前記第１、第２側面につながる第３側面と、を含む。前記スイッチング素子は、前記第１、第２側面の間の中央に位置する。前記マウントベッドは、前記第３側面に対向し、前記第２方向において、前記出力側端子の側面の位置よりも前記樹脂パッケージの中心側に寄った側面を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子と、
前記発光素子に電気的に接続された入力側端子と、
前記発光素子に対向する位置に設けられた受光素子と、
前記受光素子に電気的に接続された第１スイッチング素子であって、前記受光素子および前記第１スイッチング素子は、前記発光素子から前記受光素子に向かう第１方向と交差する第２方向に並ぶ、第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子がマウントされた第１マウントベッド、および、前記第１スイッチング素子に電気的に接続された第１出力側端子を含む第１リードと、
前記発光素子、前記受光素子、前記第１スイッチング素子および前記第１リードの前記第１マウントベッドを封じた樹脂パッケージであって、前記入力側端子を延出させた第１側面と、前記第１側面の反対側に設けられ、前記第１出力側端子を延出させた第２側面と、前記第２方向と交差する第３側面と、を含む樹脂パッケージと、を備え、
前記樹脂パッケージの前記第１側面および前記第２側面は、前記第２方向に沿って延在し、
前記第１スイッチング素子は、前記第１側面から前記第２側面に向かう第３方向において、前記第１側面と前記第２側面との間の中央に封じられ、
前記第１リードは、前記第１出力側端子の前記第２方向と交差する側面と、前記樹脂パッケージの前記第３側面に対向する前記第１マウントベッドの側面と、を有し、
前記樹脂パッケージは、
前記発光素子、前記受光素子、前記第１スイッチング素子及び前記第１マウントベッドを封じ、前記発光素子の発光を透過する第１樹脂と、
前記第１樹脂を覆い、前記第１側面、前記第２側面、前記第３側面を有して前記発光を遮蔽する第２樹脂と、
を有し、
前記第２方向における前記第１樹脂と前記第２樹脂との界面と前記第１マウントベッドの前記側面との距離は、前記界面と前記第３側面との距離よりも長い、半導体装置。

【請求項2】

前記第１出力側端子の前記側面の位置は、前記第２方向において、前記第１マウントベッドの前記側面の位置と前記第３側面との間に位置する請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記樹脂パッケージの前記第３側面と前記第１スイッチング素子との間隔は、前記樹脂パッケージの前記第１方向の厚さの２分の１よりも広い請求項１または２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記樹脂パッケージの前記第１側面と前記第１スイッチング素子との間隔は、前記樹脂パッケージの前記第２側面と前記第１スイッチング素子との間隔に等しい請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項5】

前記樹脂パッケージ内に封じられ、前記受光素子に電気的に接続された第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子がマウントされた第２マウントベッドと、前記第２スイッチング素子に電気的に接続された第２出力側端子と、を含む第２リードと、
前記受光素子がマウントされた第３リードと、
をさらに備え、
前記第１リード、前記第２リードおよび前記第３リードは、前記第２方向に並び、
前記第３リードは、前記第１リードと前記第２リードとの間に設けられ、
前記第２マウントベッドは、前記樹脂パッケージ内に封じられ、
前記第２出力側端子は、前記樹脂パッケージの前記第２側面から延出し、
前記樹脂パッケージは、前記第２方向において前記第３側面と対向する第４側面を有し、
前記第２リードは、前記第２出力側端子の前記第２方向と交差する側面と、前記樹脂パッケージの前記第４側面に対向する前記第２マウントベッドの側面と、を有し、
前記第２マウントベッドの前記側面は、前記第２方向において、前記第２出力側端子の前記側面の位置よりも前記樹脂パッケージの中心側に寄った位置に設けられ、
前記第２スイッチング素子は、前記第１側面から前記第２側面に向かう第３方向において、前記第１側面と前記第２側面との間の中央に封じられる請求項１～４のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項6】

前記発光素子がマウントされ、前記入力側端子に電気的に接続された第３マウントベッドであって、前記樹脂パッケージ内に封じられ、前記第１方向において前記第３リードと対向する第３マウントベッドをさらに備え、
前記発光素子と前記受光素子は、前記第３マウントベッドと前記第３リードとの間において相互に対向するように配置される請求項５記載の半導体装置。

【請求項7】

前記樹脂パッケージ内に封じられ、前記第１方向において前記第１リードの前記第１マウントベッドと対向する第１金属板と、
前記樹脂パッケージ内に封じられ、前記第１方向において前記第２リードの前記第２マウントベッドと対向する第２金属板と、
をさらに備え、
前記第１金属板と前記第２金属板と前記第３マウントベッドは、前記第２方向に並び、
前記第３マウントベッドは、前記第１金属板と前記第２金属板との間に設けられる請求項６記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第１リードの前記第１マウントベッド、前記第２リードの前記第２マウントベッドおよび前記第３リードのそれぞれの前記第２方向の幅の和は、前記第１金属板、前記第２金属板、および、前記第３マウントベッドのそれぞれの前記第２方向の幅の和と略同一である請求項７記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高電圧、高電流下で使用される半導体チップは、電流容量を大きくするために大面積化される。このような半導体チップを樹脂封止した半導体装置では、パッケージ材料の熱膨張係数の差に起因した内部応力により、半導体チップが破損されることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１６５６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態は、内部応力による半導体チップの破損を防ぐ半導体装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る半導体装置は、発光素子と、前記発光素子に電気的に接続された入力側端子と、前記発光素子に対向する位置に設けられた受光素子と、前記受光素子に電気的に接続された第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子がマウントされた第１マウントベッドおよび前記第１スイッチング素子に電気的に接続された第１出力側端子を含む第１リードと、前記発光素子、前記受光素子、前記第１スイッチング素子および前記第１リードの前記第１マウントベッドを封じた樹脂パッケージと、を備える。前記受光素子および前記第１スイッチング素子は、前記発光素子から前記受光素子に向かう第１方向と交差する第２方向に並ぶ。前記樹脂パッケージは、前記入力側端子を延出させた第１側面と、前記第１側面の反対側に設けられ、前記第１出力側端子を延出させた第２側面と、前記第２方向と交差する第３側面と、を含む。前記第１側面および前記第２側面は、前記第２方向に沿って延在する。前記第１スイッチング素子は、前記第１側面から前記第２側面に向かう第３方向において、前記第１側面と前記第２側面との間の中央に封じられる。前記第１リードは、前記第１出力側端子の前記第２方向と交差する側面と、前記樹脂パッケージの前記第３側面に対向する前記第１マウントベッドの側面と、を有し、前記第１マウントベッドの側面は、前記第２方向において、前記第１出力側端子の前記側面の位置よりも前記樹脂パッケージの中心側に寄った位置に設けられる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係る半導体装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。

【図3】実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式図である。

【図4】実施形態に係る半導体装置の特性を示す模式図である。

【図5】実施形態の変形例に係る半導体装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。

【0008】

さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。

【0009】

図１は、実施形態に係る半導体装置１を模式的に示す斜視図である。半導体装置１は、例えば、フォトカップラを含むフォトリレーである。

【0010】

半導体装置１は、第１スイッチング素子１０と、第２スイッチング素子２０と、受光素子３０と、発光素子４０と、樹脂パッケージ５０と、入力側端子６０ａ～６０ｈと、出力側端子７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂと、を備える。第１スイッチング素子１０および第２スイッチング素子２０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。

【0011】

第１スイッチング素子１０、第２スイッチング素子２０、受光素子３０および発光素子４０は、樹脂パッケージ５０の内部に封止られる。入力側端子６０ａ～６０ｈおよび出力側端子７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂは、それぞれ樹脂パッケージ５０から延出するように設けられる。

【0012】

図２（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図２（ａ）は、樹脂パッケージ５０の内部構成を示す模式平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示すＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【0013】

図２（ａ）に示すように、半導体装置１は、第１リード７０、第２リード８０および第３リード９０を備える。第１リード７０、第２リード８０および第３リード９０は、例えば、銅もしくは鉄ニッケル合金を含む金属板である。

【0014】

第１リード７０、第２リード８０および第３リード９０は、樹脂パッケージ５０の内部に封止される。第１リード７０の一部は、出力側端子７０ａおよび７０ｂとして、樹脂パッケージ５０の外部に延出する。第２リード８０の一部は、出力側端子８０ａおよび８０ｂとして、樹脂パッケージ５０の外側に延出する。

【0015】

第１リード７０は、例えば、マウントベッド７０ｍを含む。第１スイッチング素子１０は、マウントベッド７０ｍの下面上にマウントされる。出力側端子７０ａおよび７０ｂは、マウントベッド７０ｍを介して、第１スイッチング素子１０に電気的に接続される。

【0016】

第２リード８０は、例えば、マウントベッド８０ｍを含む。第２スイッチング素子２０は、マウントベッド８０ｍの下面上にマウントされる。出力側端子８０ａおよび８０ｂは、マウントベッド８０ｍを介して、第２スイッチング素子２０に電気的に接続される。

【0017】

第３リード９０は、第１リード７０と第２リード８０との間に設けられる。受光素子３０は、第３リード９０の下面上にマウントされる。

【0018】

図２（ａ）に示すように、入力側端子６０ａ～６０ｈは、それぞれ、樹脂パッケージ５０の内部に位置する封止部分と、樹脂パッケージ５０から延出する端子部分と、を含む。

【0019】

樹脂パッケージ５０は、上面視において、例えば、長方形の形状を有し、Ｘ方向に延在する短辺と、Ｙ方向に延在する長辺とを有する。入力側端子６０ａ～６０ｈおよび出力側端子７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂは、例えば、樹脂パッケージ５０の長辺に沿った側面から延出する。

【0020】

樹脂パッケージ５０は、その長辺に沿った第１側面ＳＳ１と、第１側面ＳＳ１の反対側の第２側面ＳＳ２と、短辺の沿った第３側面ＳＳ３と、第３側面ＳＳ３の反対側の第４側面ＳＳ４と、を有する。入力側端子６０ａ～６０ｈは、第１側面ＳＳ１から外部へ延出する。出力側端子７０ａ、７０ｂ、８０ａおよび８０ｂは、第２側面ＳＳ２から外部へ延出する。

【0021】

出力側端子７０ａおよび７０ｂは、出力側端子８０ａおよび８０ｂからＹ方向に離間して設けられる。出力側端子７０ａは、第２側面ＳＳ２の一方の端に設けられ、出力側端子８０ｂは、第２側面ＳＳ２の他方の端に設けられる。出力側端子７０ｂと出力側端子８０ａとの間の第２側面ＳＳ２に沿った沿面距離は、第１リード７０と第２リード８０との間に所定の電圧を印加できる長さに設けられる。すなわち、出力側端子７０ｂと出力側端子８０ａとの間の沿面距離を長くするほど、樹脂パッケージ５０内に封じられた第１リード７０と第２リード８０との間により高い電圧を印加することができる。

【0022】

図２（ａ）に示すように、第３リード９０は、その全体が樹脂パッケージ５０中に封止されるように設けられる。すなわち、第３リード９０の端９０ｅｆを第２側面ＳＳ２に露出させないことにより、出力側端子７０ｂと出力側端子８０ａとの間の耐圧の低下を防ぐことができる。すなわち、出力側端子７０ｂと出力側端子８０ａの間に樹脂以外の材料が表出しないことで両端子間の耐圧を安定的に確保できる。

【0023】

また、第１リード７０のマウントベッド７０ｍは、Ｙ方向において、出力側端子７０ａの位置よりも樹脂パッケージ５０の中央側に移動した位置に設けられる。例えば、出力側端子７０ａは、Ｙ方向と交差する側面７０ａａと側面７０ａｂとを有する。側面７０ａｂは、出力側端子７０ｂに向き合い、側面７０ａａは、側面７０ａｂの反対側に位置する。マウントベッド７０ｍは、樹脂パッケージ５０の短辺に沿った第３側面ＳＳ３に向き合う側面７０ｍｓを有する。マウントベッド７０ｍの側面７０ｍｓのＹ方向の位置は、出力側端子７０ａの側面７０ａａのＹ方向の位置よりも樹脂パッケージ５０の中心寄りである。さらに、マウントベッド７０ｍは、Ｘ方向において、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２との間の中央に設けられる。このように、第１リード７０は、第１スイッチング素子１０が樹脂パッケージ５０の中心に寄った位置に封止されるように設けられる。

【0024】

第１スイッチング素子１０は、例えば、Ｘ方向において、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２との間の中央に封じられることが好ましい。また、第１スイッチング素子１０と樹脂パッケージ５０の第３側面ＳＳ３の間隔ＷＤは、樹脂パッケージ５０のＺ方向の厚さＰＴの２分の１よりも広い。

【0025】

第２リード８０のマウントベッド８０ｍも樹脂パッケージ５０の中心に寄った位置に設けられる。マウントベッド８０ｍは、樹脂パッケージ５０の短辺に沿った第４側面ＳＳ４に向き合う側面８０ｍｓを有する。出力側端子８０ｂは、Ｙ方向において、出力側端子８０ａとは反対側に位置する側面８０ｂｂを有する。マウントベッド８０ｍの側面８０ｍｓのＹ方向の位置は、出力側端子８０ｂの側面８０ｂｂのＹ方向の位置よりも樹脂パッケージ５０の中心寄りである。また、マウントベッド８０ｍは、Ｘ方向において、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２との間の中央に位置するように設けられる。すなわち、第２スイッチング素子２０は、樹脂パッケージ５０の中央寄りの位置に封止される。

【0026】

図２（ｂ）に示すように、受光素子３０は、第３リード９０の下面上にマウントされる。第３リード９０は、マウントベッド９０ｍと、延在部９０ｅｘと、を含む。受光素子３０は、マウントベッド９０ｍの下面上にマウントされる。延在部９０ｅｘは、例えば、マウントベッド９０ｍからＸ方向に延伸するように設けられる。第３リード９０は、マウントベッド９０ｍと延在部９０ｅｘとの間に、開口９０ｔｈを有する。開口９０ｔｈは、樹脂パッケージ５０と第３リード９０との密着性を向上させるために設けられる。

【0027】

発光素子４０は、マウントベッド６０ｍ上にマウントされる。マウントベッド６０ｍは、例えば、第３リード９０のマウントベッド９０ｍと対向するように設けられ、入力側端子６０ｄおよび６０ｆに接続される（図３（ｂ）参照）。受光素子３０および発光素子４０は、マウントベッド６０ｍと第３リード９０との間において、相互に対向するように配置される。受光素子３０および発光素子４０は、発光素子４０から放射される光を受光素子３０により検出するように配置される。

【0028】

受光素子３０は、例えば、金属ワイヤＭＷ１を介して、第３リード９０に電気的に接続される。発光素子４０は、マウントベッド６０ｍを介して、入力側端子６０ｄおよび入力側端子６０ｆの少なくともいずれか一方に電気的に接続されると共に、金属ワイヤＭＷ２を介して、入力側端子６０ｅに電気的に接続される。

【0029】

樹脂パッケージ５０は、第１樹脂５１、第２樹脂５３および第３樹脂５５を含む。第１樹脂５１は、第１スイッチング素子１０、第２スイッチング素子２０および受光素子３０をその内部に封じる。第２樹脂５３は、第１樹脂５１を覆うように成形される。さらに、第２樹脂５３は第３リード９０を封止する。第３樹脂５５は、発光素子４０をマウントベッド６０ｍ上に封じる。第１樹脂５１は、第３樹脂５５を覆うように成形される。

【0030】

第１樹脂５１および第２樹脂５３は、例えば、エポキシ樹脂である。第３樹脂５５は、例えば、シリコーン樹脂である。第１樹脂５１および第３樹脂５５は、発光素子４０の光を透過する。第２樹脂５３は、発光素子４０の光を遮蔽する材料、例えば、酸化物、窒化物、炭化物もしくは複合化合物の粒子やカーボンなどを含む。第２樹脂５３の熱膨張係数は、例えば、第１樹脂５１の熱膨張係数よりも大きく、第１樹脂５１を圧縮封止することが望ましい。

【0031】

第１リード７０および第２リード８０は、第１樹脂５１から第２樹脂５３を介して外部に延出するように設けられる。第３リード９０は、第１樹脂５１から第２樹脂５３中に延在するが、第２樹脂５３から外部に延出しないように設けられる。第３リード９０は、第１樹脂５１を成形した後に切断され、第２樹脂５３は、第３リード９０の端９０ｅｆを覆うように成形される。

【0032】

図３（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置１の構成を示す模式図である。図３（ａ）は、第１リード７０、第２リード８０および第３リード９０を示す模式平面図である。図３（ｂ）は、入力側端子６０ａ～６０ｈを示す模式平面図である。図３（ｃ）は、回路図である。

【0033】

図３（ａ）に示すように、第１スイッチング素子１０は、第１リード７０のマウントベッド７０ｍ下面上にマウントされる。第２スイッチング素子２０は、第２リード８０のマウントベッド８０ｍの下面上にマウントされる。受光素子３０は、第３リード９０のマウントベッド９０ｍの下面上にマウントされる。

【0034】

第１スイッチング素子１０は、ソース端子ＳＴ１およびゲート端子ＧＴ１を有する。ソース端子ＳＴ１は、例えば、金属ワイヤＭＷ３を介して、第３リード９０に電気的に接続される。ゲート端子ＧＴ１は、例えば、金属ワイヤＭＷ４を介して、受光素子３０に電気的に接続される。

【0035】

第２スイッチング素子２０は、ソース端子ＳＴ２およびゲート端子ＧＴ２を有する。ソース端子ＳＴ２は、例えば、金属ワイヤＭＷ５を介して、第３リード９０に電気的に接続される。ゲート端子ＧＴ２は、例えば、金属ワイヤＭＷ６を介して、受光素子３０に電気的に接続される。

【0036】

受光素子３０は、例えば、金属ワイヤＭＷ１を介して、第３リード９０に電気的に接続される。受光素子３０の裏面は、第３リード９０に電気的に接続されても良いし、第３リード９０から電気的に絶縁されても良い。受光素子３０の裏面が第３リード９０に電気的に接続される場合、金属ワイヤＭＷ１を省略することも可能である。

【0037】

図３（ｂ）に示すように、入力側端子６０ｄおよび６０ｆは、マウントベッド６０ｍに接続される。発光素子４０は、マウントベッド６０ｍ上にマウントされる。発光素子４０は、マウントベッド６０ｍを介して、入力側端子６０ｄおよび６０ｆに電気的に接続される。入力側端子６０ｄおよび６０ｆのそれぞれとマウントベッド６０ｍとの間には、開口６０ｔｈが設けられる。また、発光素子４０は、金属ワイヤＭＷ２を介して、入力側端子６０ｅに電気的に接続される。

【0038】

入力側端子６０ａ～６０ｃ、６０ｇおよび６０ｆは、他の構成要素に接続されることはなく、例えば、半導体装置１を回路基板などに実装する場合の安定性および実装強度を確保するために設けられる。

【0039】

図３（ｃ）に示すように、入力側端子６０ｅは、発光素子４０のアノード側に接続される。また、入力側端子６０ｄ（６０ｆ）は、発光素子４０のカソード側に接続される。発光素子４０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

【0040】

受光素子３０は、例えば、複数のフォトダイオード３０ｒと、制御回路３０ｆと、を含む。フォトダイオード３０ｒは、直列接続され、制御回路３０ｆに電気的に接続される。制御回路３０ｆは、例えば、波形成形回路である。

【0041】

第１スイッチング素子１０および第２スイッチング素子２０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子１０のドレインは、出力側端子７０ａ（７０ｂ）に電気的に接続される。第２スイッチング素子２０のドレインは、出力側端子８０ａ（８０ｂ）に電気的に接続される。第１スイッチング素子１０のソースおよび第２スイッチング素子のソースは、第３リード９０を介して電気的に接続される。

【0042】

受光素子３０のアノード側出力は、第１スイッチング素子１０のゲートおよび第２スイッチング素子のゲートに電気的に接続される。一方、受光素子３０のカソード側出力は、第３リード９０を介して、第１スイッチング素子のソースおよび第２スイッチング素子のソースに電気的に接続される。

【0043】

発光素子４０は、例えば、入力側端子６０ｅと入力側端子６０ｄとの間に流れる電流（入力信号）により駆動され、入力信号に対応した信号光を放射する。受光素子３０は、発光素子４０の信号光を検知し、第１スイッチング素子１０のゲート・ソース間および第２スイッチング素子２０のゲート・ソース間に、入力信号に対応する出力電圧を印加する。これにより、出力側端子７０ａと出力側端子８０ｂとの間の電気的導通をオンオフ制御することができる。

【0044】

図４（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置１の特性を示す模式図である。図４（ａ）は、比較例に係る半導体装置を表す模式平面図である。図４（ｂ）は、半導体装置１を表す模式平面図である。

【0045】

図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１リード７０のマウントベッド７０ｍの配置を表す部分平面図である。図４（ｃ）は、第１スイッチング素子１０に加わる応力を示すグラフである。

【0046】

図４（ａ）に示すように、比較例に係る半導体装置では、マウントベッド７０ｍは、第１樹脂５１と第２樹脂５３の界面５０ｉｆの近傍に設けられる。例えば、樹脂パッケージ５０の短辺に沿った側面に向き合うマウントベッド７０ｍの側面７０ｍｓは、Ｙ方向において、出力側端子７０ａの側面７０ａａと同じ位置にある。すなわち、上面視において、マウントベッド７０ｍの側面と出力側端子７０ａの側面７０ａａとは、その間に段差を有さず、連続的につながる。

【0047】

図４（ｂ）に示すように、半導体装置１では、マウントベッド７０ｍは、第１樹脂５１と第２樹脂５３の界面５０ｉｆから離れた位置に設けられる。言い換えれば、マウントベッド７０ｍは、樹脂パッケージ５０の短辺に沿った側面および長辺に沿った側面からより離れた位置に設けられることが好ましい。

【0048】

例えば、マウントベッド７０ｍは、Ｘ方向において、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２との間の中央に位置するように設けられる。マウントベッド７０ｍ上にマウントされる第１スイッチング素子１０も、Ｘ方向において、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２との間の中央に位置する。また、マウントベッド７０ｍの側面７０ｍｓは、Ｙ方向において、出力側端子７０ａの側面７０ａａよりも樹脂パッケージ５０の中心寄りに位置する。

【0049】

図４（ｃ）は、マウントベッド７０ｍ上にマウントされた第１スイッチング素子１０に加わる応力を表している。横軸は、第２側面ＳＳ２と第３側面ＳＳ３とが接するパッケージ５０のコーナーからパッケージ５０の片側半分の中心に向かう方向に沿ったチップ位置であり、縦軸は応力である。同図中の「ＣＥ」は、比較例に係る半導体装置における第１スイッチング素子１０の位置を表している。また、「ＥＢ」は、半導体装置１における第１スイッチング素子１０の位置を表している。

【0050】

図４（ｃ）は、図４（ａ）および（ｂ）中に示す位置Ａ、ＢおよびＣにおいて、第１スイッチング素子１０に加わる応力を示している。ここに示す「応力」は、第１樹脂５１、第２樹脂５３および第１リード７０のそれぞれの材料の熱膨張係数の差に起因するものである。

【0051】

位置Ａは、第１スイッチング素子１０のコーナーに該当し、位置Ｂは、樹脂パッケージ５０の第３側面ＳＳ３に向き合う第１スイッチング素子１０の側面の中央である。また、位置Ｃは、樹脂パッケージ５０の第２側面ＳＳ２に向き合う第１スイッチング素子１０の側面の中央である。

【0052】

図４（ｃ）に示すように、半導体装置１の第１スイッチング素子１０に加わる応力は、比較例に係る半導体装置の第１スイッチング素子１０に加わる応力よりも小さい。特に、チップクラックが生じ易いコーナー（位置Ａ）において、第１スイッチング素子１０に加わる応力が大きく低下することが分かる。

【0053】

このように、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１、第２側面ＳＳ２および第３側面ＳＳ３からより離れた位置に第１スイッチング素子１０を封じることにより、第１スイッチング素子１０に加わる温度変化に起因した応力を低減し、素子破壊を防ぐことができる。

【0054】

すなわち、応力集中が生じ易い樹脂パッケージ５０の端から第１スイッチング素子１０を遠ざけることにより、第１スイッチング素子１０に加わる応力を低減することができる。また、第１リード７０のマウントベッド７０ｍを第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２との間の中央に配置することにより、樹脂パッケージ５０の上面視において、第１リード７０は、入力側端子６０ａ～６０ｄに近づく。これにより、樹脂パッケージ５０の上面視において、第１樹脂５１および第２樹脂５３だけを含む領域の面積が狭くなり、パッケージ５０のＺ方向の変形（例えば、撓み等）に対する剛性を高くすることができる。これにより、第１スイッチング素子１０に加わる応力を低減することもできる。

【0055】

また、第１リード７０および第２リード８０は、樹脂パッケージ５０の第２側面ＳＳ２とマウントベッド７０ｍとの間に設けられた複数の開口７０ｔｈを有する（図２（ａ）参照）。第２リード８０は、第２側面ＳＳ２とマウントベッド８０ｍとの間に設けられた複数の開口８０ｔｈを有する（図２（ａ）参照）。さらに、Ｚ方向における上面視において、入力端子６０ａおよび６０ｄの一部がマウントベット７０ｍと重なる。また、６０ｆおよび６０ｈの一部がマウントベッド８０ｍと重なる。このような構成により、第１スイッチング素子１０および第２スイッチング素子２０に加わる応力が等方化され、素子破壊を防ぐことができる。なお、入力端子６０ａ～６０ｄの少なくとも１つが、上面視においてマウントベッド７０ｍに重なり、入力側端子６０ｆ～６０ｈの少なくとも１つが、上面視においてマウントベッド８０ｍと重なるように構成しても良い。

【0056】

第１スイッチング素子１０は、上面視において、例えば、樹脂パッケージ５０のＹ方向における片側半分の中央に封じられる。第２スイッチング素子２０も同様に、樹脂パッケージ５０の第１側面ＳＳ１、第２側面ＳＳ２および第４側面ＳＳ４からより離れた位置に封じられる（図２（ａ）参照）。

【0057】

図５（ａ）および（ｂ）は、実施形態の変形例に係る半導体装置２を示す模式図である。図５（ａ）は、半導体装置２を示す斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）中に示すＦＣに沿った断面図である。ＦＣは、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面である。

【0058】

図５（ａ）に示すように、半導体装置２も、樹脂パッケージ５０の内部に封じられた、第１スイッチング素子１０と、第２スイッチング素子２０と、受光素子３０と、発光素子４０（図示しない）と、を含む。第１スイッチング素子１０は、第１リード７０のマウントベッド７０ｍの下面上にマウントされ、第２スイッチング素子２０は、第２リード８０のマウントベッド８０ｍの下面上にマウントされる。受光素子３０は、第３リード９０のマウントベッド９０ｍの下面上にマウントされる。発光素子４０は、マウントベッド６０ｍ上にマウントされ、受光素子３０と相互に向き合うように配置される。

【0059】

図５（ｂ）に示すように、半導体装置２は、金属板６０ｎおよび６０ｐをさらに備える。金属板６０ｎは、例えば、マウントベッド７０ｍに対向する位置に設けられ、入力側端子６０ａ～６０ｃに接続される（図３（ｂ）参照）。金属板６０ｐは、例えば、マウントベッド８０ｍに対向する位置に設けられ、入力側端子６０ｇおよび６０ｈに接続される（図３（ｂ）参照）。

【0060】

金属板６０ｎおよび６０ｐを設けることにより、第１リード７０、第２リード８０および第３リード９０の伸縮による応力を相殺、もしくは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に分散させ、均一化することができる。例えば、第１リード７０、第２リード８０および第３リード９０のＹ方向の幅をそれぞれＷＵＬ、ＷＵＲおよびＷＵＣとし、金属板６０ｎ、６０ｐおよびマウントベッド６０ｍのＹ方向の幅をそれぞれＷＬＬ、ＷＬＲおよびＷＬＣとすると、ＷＵＬ、ＷＵＲおよびＷＵＣの和が、ＷＬＬ、ＷＬＲ、ＷＬＣの和と略同一となるように設けられる。

【0061】

さらに、上面視において、マウントベッド７０ｍは、マウントベッド６０ｍと金属板６０ｎとの間のスペースを覆うように設けられる。また、マウントベッド８０ｍは、マウントベッド６０ｍと金属板６０ｐとの間のスペースを覆うように設けられる。一方、マウントベッド６０ｍは、上面視において、第１リード７０と第３リード９０との間のスペースに位置する部分を含む。また、マウントベッド６０ｍは、上面視において、第２リード８０と第３リード９０との間のスペースに位置する別の部分を含む。これにより、樹脂パッケージ５０のＺ方向における撓みを抑制し、第１スイッチング素子１０および第２スイッチング素子２０に加わる応力を低減することができる。

【0062】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１、２…半導体装置、 １０…第１スイッチング素子、 ２０…第２スイッチング素子、 ３０…受光素子、 ３０ｆ…制御回路、 ３０ｒ…フォトダイオード、 ４０…発光素子、 ５０…樹脂パッケージ、 ５０ｉｆ…界面、 ５１…第１樹脂、 ５３…第２樹脂、 ５５…第３樹脂、 ６０ａ～６０ｈ…入力側端子、 ６０ｍ、７０ｍ、８０ｍ、９０ｍ…マウントベッド、 ６０ｎ…第１金属板、 ６０ｐ…第２金属板、 ７０…第１リード、 ８０…第２リード、 ９０…第３リード、 ７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂ…出力側端子、 ７０ａａ、７０ａｂ、７０ｍｓ、８０ｂｂ、８０ｍｓ…側面、 ９０ｅｆ…端、 ９０ｅｘ…延在部、 ６０ｔｈ、７０ｔｈ、８０ｔｈ、９０ｔｈ…開口、 ＧＴ１、ＧＴ２…ゲート端子、 ＭＷ１～ＭＷ６…金属ワイヤ、 ＳＳ１…第１側面、 ＳＳ２…第２側面、 ＳＳ３…第３側面、 ＳＳ４…第４側面、 ＳＴ１、ＳＴ２…ソース端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】