JP4359195B2 - 半導体発光装置及びその製造方法並びに半導体発光ユニット - Google Patents
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Description
2.組み立て工数が多く、組み立てコストが増加する。
3.部品点数が増えるために、コストが増加する(ヒートシンク、リードフレーム、接着剤など)。
第1の電極パッドと、第2の電極パッドと、前記第1及び第2の電極パッドの間に設けられた第3の電極パッドと、を有する実装基板と、
上記記載の半導体発光装置と、
を備え、
前記第1及び第2のリードのアウターリード部のいずれか一方は、前記第1及び第2のリードの電極パッドのいずれか一方に接続され、
前記第1及び第2のリードのアウターリード部のいずれか他方は、前記第1及び第2のリードの電極パッドのいずれか他方に接続され、
前記第1のリードの前記インナーリード部のうちで前記半導体発光素子がマウントされた部分の裏面側は、前記第3の電極パッドに接続されたことを特徴とする半導体発光ユニットが提供される。
図1は、本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置の要部構成を例示する模式断面図である。
また、図2は、この半導体発光装置を斜め上方から眺めた模式斜視図である。
さらに、図3は、この半導体発光装置を斜め下方から眺めた模式斜視図である。
このように剥き出しにされたLEDチップ10の直下の部分を図示しない実装基板などに半田付けすることにより、LEDチップ10において生じた熱を実装基板に向けて効率的に放出させることができる。なお、図3において、半導体発光装置の裏面側に、アンカーホール180に充填された樹脂40が表れているが、これについては、後に図5を参照しつつ詳述する。
すなわち、本実施形態の半導体発光ユニットは、プリント基板などの基板90と、その上にマウントされた半導体発光装置と、を有する。半田リフローなど方法により半導体発光装置を基板90に半田付けする際に、予め基板90に半田パッド部を設け、半田ペーストなどをスクリーン印刷などで塗布しておく。そして、アウターリード20Aおよびアウターリード30Aが、基板90上の電極パターンに半田81よりそれぞれ接続される。また同時に、リード20のチップ直下の部分が、基板90上の電極パターンに半田82により接続される。
リード20のインナーリード部20Bには、カップ状の凹部20Cが設けられている。一方、埋め込み樹脂40には凹部40Cが設けられ、その底部には、リードの凹部20Cを含むインナーリード部20B、30Bの一部が露出している。そして、リード20の凹部20Cの底面にLEDチップ10がダイボンディングされている。ダイボンディングの接着剤としては、共晶半田、導電性ペーストあるいは金(Au)バンプなどを用いることができる。また、LEDチップ10の電極は、ボンディングワイヤ60により、もう一方のインナーリード部30Bに接続されている。
ここで、LEDチップ10を凹部20Cのほぼ中心に配置することにより、均一な配光特性が得られやすくなる。また、埋め込み樹脂40に設けられた凹部40Cは、例えば図2に表したように、LEDチップ10を中心とした第1の円錐状の部分と、ワイヤ60を収容するために付設された第2の円錐状の部分と、を有する。凹部40Cをこのように形成すると、LEDチップ10からの光を効率よく上方に反射させ光の取り出し効率を上げることができる。
LEDチップ10として、InGaAlP系化合物半導体などを用いて赤色などの可視光を放出するチップを用いた場合には、封止樹脂50の材料として、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
一方、LEDチップ10として、紫外線を放出するチップを用いた場合には、封止樹脂50の材料として、シリコーン系樹脂を用いることが望ましい。エポキシ樹脂は紫外線の照射によって変色する場合があるが、シリコーン系樹脂を用いた場合には変色は生じず、長期に亘って高い光透過率を維持できるからである。またこの時、封止樹脂50に蛍光体を適宜混合することにより、所望の発光色が得られる。
埋め込み樹脂40の外寸は、例えば長さLを7ミリメータ、幅Wを5ミリメータ、高さHを2ミリメータ程度とすることができる。
すなわち、リード20(30)を貫通するアンカーホール180を設け、埋め込み樹脂40がこのアンカーホール180の内部に充填されるようにすると、リードとインジェクション成形体の「ぶれ」を抑制し、密着強度および接触面積を増加させてリードと樹脂40との剥離を抑制できる。
また、リード20、30のインナーリード部の先端に凹凸20P、30Pを設けることにより、樹脂40との「食いつき」が向上し、接合強度を増強できる。
また、図5(b)にA−A線断面図として表したように、リード20(30)の側面に、裏面に向けてその幅が縮小するテーパ部20T(30T)を設けてもよい。このようにすると、これらテーパ部20T(30T)においてリード20(30)は樹脂40によって斜め下方から支持されることとなり、樹脂40の剥離を抑制できる。
以下、本実施形態の半導体発光装置について、その製造方法を参照しつつさらに詳細に説明する。
図6乃至図10は、本実施形態の半導体発光装置の製造工程の要部を例示する工程断面図である。
まず、図6に表したように、リード20の凹部20CにLEDチップ10をマウントする。ここで、リード20、30は、いわゆる「リードフレーム」の形態で供給することが望ましい。
図11は、このようなリードフレームの具体例を表す模式図である。
また、図12は、図11に例示したリードフレームの一対のリード20、30の部分を拡大した模式図である。
本具体例のリードフレームの場合、図5に関して前述したようなアンカーホール180、凹凸20P(30P)、テーパ部20T(30T)などが設けられている。なお、アンカーホール180は、リード20の側面に切り欠き状に設けられている。
本実施形態においては、LEDチップ10はリード20の凹部20Cに収容されているので、成形金型140がLEDチップ10に当たることがなくインサート成形が可能となる。つまり、LEDチップ10をマウントした後に、樹脂40をインサート成形できる。
また、図13は、樹脂40がモールドされたリードフレームの具体例を表す模式図である。
また、図14は、図13に例示した状態のリードフレームのリード20、30の部分を拡大した模式図である。
このように、複数のリード20、30が並列配置されたリードフレームを成形金型140にインサートすることにより、樹脂40を一度に成型できる。
しかる後に、図9に表したように、LEDチップ10に設けられた電極(図示せず)と、樹脂の凹部40Cの底部の露出したリード30のインナーリード部30Bとを、金(Au)線などでワイヤボンディングする。
この後、リードフレームにより連結されている一連の半導体発光装置をリードカットすることにより、半導体発光装置が個々に分離されて製造工程が完了する。なお上記の各工程に用いられる製造装置(ダイボンダー、ワイヤボンダー、成形機、リードカット装置など)を自動化すると、高い生産性と高い信頼性を確保できる。
以下、本実施形態の半導体発光装置の変型例について説明する。
本変型例においては、LEDチップ10を封止する第1の封止樹脂52と、その外側をさらに封止する第2の封止樹脂54と、が設けられている。
例えば、第1の封止樹脂52として、硬度が比較的低く、機械的に柔らかい樹脂を用いることにより、LEDチップ10に付加される機械的な応力を緩和し、クラックや剥がれなどの問題を抑制できる。この場合、第2の封止樹脂54としては、機械的な強度が高い樹脂を用いることにより、外力や衝撃の付加に耐えることができる。
本変型例においては、第1のワイヤ60AによりLEDチップ10とリード30とが接続され、第2のワイヤ60BによりLEDチップ10とリード20とが接続されている。これは、例えば、LEDチップ10が絶縁性基板の上に形成されているような場合に有効である。すなわち、窒化ガリウム系の半導体材料をエピタキシャル成長させる場合の基板として、サファイアが用いられることがある。このような場合には、LEDチップ10のアノードとカソードは、チップ10の上面に設けられる。従って、第2のワイヤ60Bによりリード20に接続する必要がある。
また、LEDチップ10とともに、保護用ダイオードなどの他の半導体素子(図示せず)をマウントした場合にも、このように第2のワイヤ60Bにより接続できる。
本変型例においては、リード20、30とリードフレームとの接続部300の幅がリード20、30の幅よりも狭く形成されている。本実施形態の半導体発光装置をリードフレームから製造する場合、例えば、図13に例示した如くつながっているリードフレームから切断することにより半導体発光装置を分離する必要がある。
本具体例の場合、実装基板90には、複数の半導体発光装置を並列に配置可能な電極パターンが設けられている。すなわち、それぞれの半導体発光装置のリードのアウターリード部20A、30Aに対応して、電極パターン90A、90Bが設けられている。さらに、それぞれの半導体発光装置のチップ直下の部分において半田付けをするための電極パターン90Cが設けれている。
例えば、LEDチップとして用いることができるものは、InGaAlP系やGaN系に限定されず、その他、GaAlAs系、InP系をはじめとする各種のIII−V族化合物半導体や、その他、II−VI族化合物半導体あるいはそれ以外の各種の半導体を用いたものであってもよい。
その他、半導体発光装置を構成するLEDチップ、リード、埋め込み樹脂、封止樹脂などの各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
20、30 リード
20A、30A アウターリード部
20B、3B インナーリード部
20C 凹部
20P 凹凸
20T テーパ部
40 埋め込み樹脂
40C 凹部
50、52、54 封止樹脂
60、60A、60B ワイヤ
81、82 半田
90 基板
90A、90C 電極パターン
100 凸部
140 成形金型
180 アンカーホール
200 高反射材料
300 接続部
Claims (5)
- 埋め込み樹脂と、
前記埋め込み樹脂の一側面から突出した第1のアウターリード部を有する第1のリードと、
前記埋め込み樹脂の前記一側面に対向する側面から突出した第2のアウターリード部を有する第2のリードと、
前記埋め込み樹脂の上面に設けられた凹部の中に露出した前記第1のリードのインナーリード部にマウントされた半導体発光素子と、
前記半導体発光素子と前記第2のリードとを接続するワイヤと、
前記凹部の中に設けられた半導体発光素子及び前記ワイヤを封止する封止樹脂と、
を備え、
前記第1のリードは、前記インナーリード部の前記半導体発光素子がマウントされた部分の裏面側から前記アウターリード部の裏面まで前記埋め込み樹脂に覆われず連続的に露出した部分を有し、
前記第1のリードの前記インナーリード部の前記半導体発光素子がマウントされた部分の厚みは、前記第1のアウターリード部の先端部の厚みよりも大なることを特徴とする半導体発光装置。 - 前記第1のリードの前記インナーリード部の先端と、前記第2のリードのインナーリード部の先端と、の少なくともいずれかに前記埋め込み樹脂に覆われた凹凸が設けられたことを特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。
- 前記第1のリードの前記インナーリード部の側面と、前記第2のリードのインナーリード部の側面と、の少なくともいずれかに、裏面に向けて前記インナーリード部の幅が縮小するテーパ部が設けられ、
前記テーパ部は、前記埋め込み樹脂に覆われたことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光装置。 - 凹部が設けられた第1のリードと、前記第1のリードと略同一直線上に延在し対向配置された第2のリードと、を有するリードフレームの前記凹部の底面に、前記凹部の深さよりも小なる厚みの半導体発光素子をマウントする工程と、
前記凹部の上部開口端に成形金型を当接させ前記凹部内への樹脂の侵入を防いだ状態で、前記半導体発光素子がマウントされた部分とは反対側の前記第1のリードのインナーリード部の裏面から前記第1のリードのアウターリード部の裏面まで連続して露出する部分が形成されるように、前記第1及び第2のリードのインナーリード部を樹脂により埋め込む工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 第1の電極パッドと、第2の電極パッドと、前記第1及び第2の電極パッドの間に設けられた第3の電極パッドと、を有する実装基板と、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光装置と、
を備え、
前記第1及び第2のアウターリード部のいずれか一方は、前記第1及び第2の電極パッドのいずれか一方に接続され、
前記第1及び第2のアウターリード部のいずれか他方は、前記第1及び第2の電極パッドのいずれか他方に接続され、
前記第1のリードの前記インナーリード部のうちで前記半導体発光素子がマウントされた部分の裏面側は、前記第3の電極パッドに接続されたことを特徴とする半導体発光ユニット。
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