(57)【要約】【課題】  金型を用いたプレス打ち抜きによってスリットが設けられる構造で、かつ放熱性に優れたリードを備えたフリップチップ実装用の半導体パッケージを提供する。【解決手段】  この半導体パッケージ１０は、電気的接続用の下面電極を有する半導体素子１１と、前記下面電極と接続された状態で前記半導体素子１１がフリップチップ実装されるリード１６とを有するものであって、銅または銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材２６に板厚を予め他の部分よりも薄くした溝部１８が形成され、前記溝部１８に当該溝部１８の幅よりも小さい幅のスリット１７が設けられて、当該スリット１７で分離された前記溝部１８がそれぞれ前記リード１６となっており、前記スリット１７を跨ぐようにして前記半導体素子１１が実装されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的接続用の下面電極を有する半導体素子と、前記下面電極と接続された状態で前記半導体素子がフリップチップ実装されるリードとを有する半導体パッケージであって、
銅、銅合金または鉄合金からなる条材または板材に板厚を予め他の部分よりも薄くした溝部が形成され、前記溝部に当該溝部の幅よりも小さい幅のスリットが設けられて、当該スリットで分離された前記溝部がそれぞれ前記リードとなっており、前記スリットを跨ぐようにして前記半導体素子が実装されている
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージにおいて、
前記溝部が、回転カッターによって切削加工してなるものである
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体パッケージにおいて、
前記溝部の板厚ｔとスリット幅ｓとの関係がｔ≦ｓである
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載の半導体パッケージにおいて、
前記半導体素子が、発光ダイオードである
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載の半導体パッケージにおいて、
前記銅、銅合金または鉄合金からなる条材または板材に前記溝部が複数列形成され、当該各溝部にそれぞれ前記スリットが設けられて、各々前記リードが形成されている
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１つの項に記載の半導体パッケージにおいて、
前記溝部の幅が０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、かつ前記スリットの幅が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）のような半導体素子を実装してなる半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤのような半導体素子を実装した半導体パッケージは、図６に示したような構造のものが一般的であった。すなわち、薄い銅条にプレス加工法による曲げおよび打ち抜きを行って、リード１０１を形成し、射出成型法によりエポキシ樹脂のような封止用樹脂からなるハウジング１０２を成型する。そしてＬＥＤチップ１０３を半田または銀ペースト等を介してリード１０１に接合し、いわゆるボンディングワイヤと呼ばれるＡｕ（金）ワイヤ１０４でＬＥＤチップ１０３とリード１０１とをボンディングした後、光出射用の窓部に透明樹脂１０５を流し込み固化させて、その製品としての主要部が構成されている（以上、特許文献１、２、３）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４０２７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３９４３号公報
【特許文献３】特開２００７−０６７４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＬＥＤの発光効率の向上を図るために、ＬＥＤ素子の下面に電気的接続用の下面電極を設け、Ａｕワイヤーを使用することなく直接的にリードに半導体素子を接続する、フリップチップ実装（図示省略）と呼ばれる手法が用いられるようになってきた。
これは、ＬＥＤ素子の上面に電極がないので、光が外部に出射される際の障害をなくして、発光効率のさらなる向上が達成されるようにしたものである。
このような構造を採用するためには、ＬＥＤ素子の下面までリードが延伸して設けられている必要があるが、そうすると、リードを分割するためのスリット幅もＬＥＤ素子の幅寸法未満のサイズであることが必要となる。
【０００５】
上記のスリットは、より高い生産能率を確保するためには、金型を用いたプレス法によって打ち抜かれることが要請されるが、材料の板厚が厚い場合には、いわゆる材料ダレが無視できない大きさおよび頻度で発生するので、正確な打ち抜きが困難ないしは不可能になる。そこで、スリットをプレス打ち抜きで形成するためには、材料の板厚が薄いことが要請される。
ところが、それとは対照的に、放熱性を高めるためにはリードフレーム全体の板厚は厚いほうが望ましい。これは、板厚が薄いと熱の伝導による拡散性が低下し、逆に厚ければ厚いほど熱の伝導による拡散性が良好なものとなるからである。
斯様な板厚に関してトレードオフの関係にあるような２つの要請を同時に満たすことは、従来の技術では困難ないしは不可能である。
【０００６】
このように、従来の技術では、より高い生産能率を確保するために金型を用いたプレス打ち抜きによってスリットが設けられる構造であって、かつ放熱性に優れた板厚の厚いリードを備えたフリップチップ実装パッケージを実現することは、極めて困難であった。
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、金型を用いたプレス打ち抜きによってスリットが設けられる構造であって、かつ放熱性に優れたリードを備えた、フリップチップ実装用の半導体パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体パッケージは、電気的接続用の下面電極を有する半導体素子と、前記下面電極と接続された状態で前記半導体素子がフリップチップ実装されるリードとを有する半導体パッケージであって、銅、銅合金または鉄合金からなる条材または板材に板厚を予め他の部分よりも薄くした溝部が形成され、前記溝部に当該溝部の幅よりも小さい幅のスリットが設けられて、当該スリットで分離された前記溝部がそれぞれ前記リードとなっており、前記スリットを跨ぐようにして前記半導体素子が実装されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金型を用いたプレス打ち抜きによってスリットが設けられる構造であってかつ優れた放熱性を確保できる厚さを有するリードを備えたフリップチップ実装用の半導体パッケージが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本実施の形態に係る半導体パッケージについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る半導体パッケージの主要な構成を示す図、図２は、図１に示した半導体パッケージにおける溝部の形成手法を示す図である。
【００１０】
この半導体パッケージ１０は、半導体素子１１と、リードフレーム１２と、樹脂ハウジング１３と、透明樹脂１４とを、その主要な構成部として備えている。
【００１１】
半導体素子１１は、例えばＬＥＤ素子であり、その下面には、いわゆるフリップチップ実装用のチップとしてリード１６（１６ａ、１６ｂ；以下、左右対称な構造物については同様に表記する）に対して電気的接続をとるための下面電極（図示省略）が設けられている。
【００１２】
リードフレーム１２は、板厚の厚い部分である肉厚部１５と、板厚の薄い部分であるリード１６とを有している。リード１６ａとリード１６ｂとは、スリット１７によって左右に分離されている。なお、図１では、樹脂ハウジング１３の内側の主な構造のみを描き、その外側については図示を省略しているが、実際には、後述の図３、図４に示すように、樹脂ハウジング１３よりも外側にはいわゆるアウターリード２２が存在していることは言うまでもない。
【００１３】
肉厚部１５は、このリードフレーム１２の形成材料である銅または銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材の板厚をほぼそのままに用いた部分であり、同じ板厚で図２に示したようにアウターリード２２と連なっている。
【００１４】
リード１６は、このリードフレーム１２の形成材料である銅または銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材に、望ましくは回転カッター２０を用いた切削加工を施して溝部１８を設けることで、その溝部１８の外側の肉厚部１５よりも板厚を薄くし、さらにその溝部１８内にその溝部１８の幅よりも小さな幅のスリット１７を設けることで、溝部１８を左右に分離させて、個々のリード１６ａ、１６ｂとしたものである。
【００１５】
そのリード１６の上面に、Ａｕワイヤのようなボンディングワイヤ等を介することなく、いわゆるフリップチップ方式で半導体素子１１が実装されている。
【００１６】
樹脂ハウジング１３は、一般的な半導体集積回路用のパッケージで言うところの、いわゆる封止樹脂に該当するもので、窓部１９を残してモールド（射出成型）されている。
【００１７】
透明樹脂１４は、例えば透明エポキシ樹脂のような透明性が高くかつモールド成型での形状再現性および封止性の良好なレジンを用いて窓部１９の空間内を充填するようにモールドしてなるものである。
【００１８】
このように、本実施の形態に係る半導体パッケージ１０は、下面電極を備えた半導体素子１１が、ボンディングワイヤ等を介することなく直接に電気的接続された状態でフリップチップ実装されるリード１６を有するものであって、銅または銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材に、板厚を予め他の部分よりも薄くした溝部１８が形成され、溝部１８にその溝部１８の幅よりも小さい幅のスリット１７が、所定位置ごとに設けられて、そのスリット１７によって左右に分離された溝部１８が、それぞれリード１６ａ、１６ｂとなっている。そして、スリット１７を跨ぐようにして半導体素子１１が実装され、その周囲が樹脂ハウジング１３および透明樹脂１４によって封止された構造となっている。一枚の条材２１または板材中に一列に形成された複数個の半導体パッケージ１０は、最終的にパッケージごとに切り離されて、個々の製品となる。
【００１９】
以上のように主要部が構成された本実施の形態に係る半導体パッケージ１０では、放熱性を十分確保できる板厚の銅または銅合金または鉄合金の条材２１または板材に、その一部分だけ溝部１８を設けて、板厚の薄い部分をあらかじめ形成し、この部分を打ち抜くことにより、狭ピッチのリード１６が形成されるようにしたので、フリップチップ実装が可能となる。しかも、抜き以外の部分は厚い板厚のままなので、放熱性を損ねることがない。
【００２０】
ここで、薄くする部分である溝部１８の部分の板厚は、板厚ｔとスリット幅ｓとの関係がｔ≦ｓであることが望ましい。換言すれば、スリット１７のアスペクト比ｔ／ｓは、ｔ／ｓ≦１であるように設定することが望ましい。これは、ｔ＞ｓの場合、プレス打ち抜きでスリット１７を形成したときに、その部分付近に材料のダレやその他の打ち抜き不良などを生じる虞が極めて高くなるので、それを避けるためである。
【００２１】
また、溝部１８の形成には、回転カッター２０を回転させながら条材２１に対して押し当てて相対的に平行移動させることで、条材２１の該当部分の材料を削り取るようにする、といった切削法を用いることが望ましい。
この溝部１８の成型方法としては、切削法の他にも、薬品で化学的に溝部１８の部分を所望の深さまで溶解する、いわゆるハーフエッチング法や、圧延ロールを条材２１または板材に押し付けて、その部分を塑性変形させることで溝部１８を成型するという、圧延法なども適用可能であるが、エッチング法では溶解速度が遅いことに起因して生産能率が悪化し、延いては製造コストが増大するという欠点がある。
また、圧延法では、塑性加工なので凹ませた部分の材料を別な部分に流動させる必要があり、このときの材料のいわゆる応力流れに起因して溝部１８が所定の寸法や形状通りにはならなくなる虞や、このときの残留応力に起因した歪みが溝部１８およびその周辺に無視できない大きさで残る虞が極めて高くなる。
しかも、このようにして溝部１８を形成した後に、その溝部１８の中の所定部分に、さらにプレス打ち抜きによってスリット１７が形成されるのであるから、そのプレス打ち抜き工程でもさらにスリット１７の周囲の溝部１８には応力流や残留応力に起因した歪み等が加算されることとなるので、溝部１８のうちの最終的に残る部分であるリード１６には、合計２度に亘るプレスに起因して累積された歪みが生じる虞が極めて高くなる。そうすると、そのようなリード１６の歪みの累積や寸法不良の発生に起因して、半導体素子１１がフリップチップ実装される際に、正確で確実な電気的接続や機械的な固着等を確保することが困難なものとなってしまう虞が極めて高くなる。
斯様な観点から、溝部１８は、回転カッター２０で材料を削り取る切削法を用いることが望ましいのである。
【００２２】
なお、銅または銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材に、溝部１８を複数列形成し、その各溝部１８にそれぞれスリット１７を設けて各々リード１６を形成し、それら複数列のリード１６に各々半導体素子１１を接続・実装するようにして、いわゆる発光モジュールとすることなども可能である。
【００２３】
以上のように、本実施の形態に係る半導体パッケージによれば、生産能率の高い金型を用いたプレス打ち抜きによってスリットが設けられる構造であって、かつ優れた放熱性を確保できる厚さを有するリードを備えた、フリップチップ実装用の半導体パッケージを実現することができる。
【実施例】
【００２４】
上記の実施の形態で説明したような半導体パッケージを作製した。図３は、本実施例で作製した半導体パッケージの製造途中における、その半導体パッケージに用いられるリードフレームを示す図、図４は、バリエーションとして発光モジュールを作製した際の、製造途中でのその発光モジュールに用いられるリードフレームを示す図、図５は、完成した発光モジュールを示す図である。
【００２５】
まず、図２に示したように、条材２１に溝部１８を形成した。具体的には、刃幅１．０ｍｍ、直径１５０ｍｍφの回転カッター２０を用いた切削法により、厚さ０．２０ｍｍの条材２１に、幅１．０ｍｍ、深さ０．１３ｍｍの溝部１８を形成した。
【００２６】
続いて、図３に示したように、条材２１をプレス打ち抜き用の上下の金型を用いたプレス機に通して、プレス打ち抜き加工を施すことにより、上記の切削加工で薄くなった部分である溝部１８に、その幅よりも小さい０．１ｍｍ幅のスリット１７を設けた。溝部１８の部分の板厚は、上記の切削加工によって、０．２０ｍｍ−０．１３ｍｍ＝０．０７ｍｍであるから、アスペクト比ｔ／ｓ＝０．７となった。従って、このような０．１ｍｍ幅のスリットをプレスで抜くことは容易なものとなるので、有意なダレの発生等は見られなかった。そしてこのとき同時に、厚さ０．２ｍｍのままの部分であるアウターリード２２等の周囲の部分にもプレス打ち抜き加工を施して、半導体パッケージ１０の設計上の外形形状に合わせるようにした。但し、この時点ではリード１６および肉厚部１５ならびにアウターリード２２等からなる個々のパッケージに対応する個々のリードフレーム１２が脱落することのないように、外枠部２３との連結部分であるいわゆるタイバー２４、２５は残した状態とした。
【００２７】
次に、射出成型機にリードフレーム１２の全体をセットし、封止用樹脂を射出することにより、半導体パッケージ１０の樹脂ハウジング１３を成型した。このとき、半導体素子１１としてＬＥＤチップが搭載されるリード１６の部分は、封止用樹脂でモールドせずに、敢えて窓部１９内に露出させてあり、この部分に半導体素子１１をフリップチップ実装した。そして最後に、透明樹脂１４で半導体素子１１を完全に封止し、半導体パッケージ１０と外枠部２３との連結部分であるタイバー２４、２５を切断して、図１に示したような構造の製品を得た。
【００２８】
従来の半導体パッケージの技術では、０．１ｍｍ幅のスリット１７をその周囲に材料のダレや打ち抜き不良が生じることなく設けるためには、リードフレーム１２全体の板厚を全て０．０７ｍｍにする必要があったが、本実施例によれば、リードフレーム１２の板厚は、スリット１７が形成される溝部１８の部分すなわちリード１６の部分のみを０．０７ｍｍとし、それ以外のアウターリード１２および肉厚部１５の部分は条材２１の板厚０．２ｍｍのままとすることができるので、より多くの熱を伝達することが可能となり、プレス打ち抜きによってスリット１７を形成する方式および構造の従来の技術に係る半導体パ
ッケージと比べて、放熱性が格段に優れたものとなった。
【００２９】
ここで、搭載（実装）される半導体素子１１として、例えば、ＬＥＤ素子の一般的なサイズは０．３ｍｍ〜１ｍｍ角なので、溝部１８の幅は、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることが望ましく、また、スリット１７の幅を０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００３０】
なお、上記の実施の形態および各実施例では、銅、銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材に、溝部１８を一列形成し、その各溝部１８に一列のスリット１７を設けて各々リード１６を形成し、その一列に配置されたリード１６に各々半導体素子１１を接続・実装し、最後にそれら一列に配置形成された半導体パッケージ１０を切り離して個々のパッケージを得る場合について説明した。しかし本発明の態様はこれのみには限定されないことは勿論である。
この他にも、例えば図４、図５に示したように、銅または銅合金または鉄合金からなる条材２１または板材２６に、溝部１８を複数列形成し、その各溝部１８にそれぞれスリット１７を設けて各々リード１６を形成し、それら複数列のリード１６に各々半導体素子１１としてＬＥＤ素子を接続・実装するようにして（個々の素子ごとに切り離すことしないで）、いわゆる発光モジュールとすることなども可能である。
【００３１】
すなわち、図４に示したように、複数列の溝部１８が形成された板材２６に、複数の半導体素子１１が実装されるように複数組のリード１６を残すと共に、隣り合う素子同士のアウターリード２２が等価回路的に直列接続となるようなパターンとして残るように、プレス打ち抜きを行う。
そして、図５に示したように、窓部１９以外の全体を封止用樹脂２７でモールドし、半導体素子１１のフリップチップ実装、透明樹脂１４による窓部１９の封止工程を経て、外枠部２３を切り離すことにより、発光モジュールとすることが可能である。
【００３２】
あるいは、アウターリード２２等のパターンを変更することで、複数のＬＥＤ素子（半導体素子１１）を並列接続した構造とすること、もしくは、それら複数のＬＥＤ素子を個々に独立してＯＮ／ＯＦＦすることができるような構造とすることなども可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体パッケージの主要な構成を示す図である。
【図２】図１に示した半導体パッケージにおける溝部の形成手法を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る半導体パッケージの製造途中における、その半導体パッケージに用いられるリードフレームを示す平面図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施例に係る半導体パッケージのバリエーションとして、発光モジュールを作製した際の、製造途中でのその発光モジュールに用いられるリードフレームを示す平面図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図５】図４のリードフレームを用いて作製された発光モジュールを示す平面図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図６】従来のＬＥＤチップが搭載された半導体パッケージの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  半導体パッケージ
１１  半導体素子
１２  リードフレーム
１３  樹脂ハウジング
１４  透明樹脂
１５  肉厚部
１６  リード
１７  スリット
１８  溝部
１９  窓部
２１  条材
２２  アウターリード
２４  タイバー
２７  封止用樹脂
【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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