(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、その上面に形成された電極部にダイボンドされた発光ダイオード素子及びフォトトランジスタ素子と、これらの素子および素子にワイヤボンディングされた金属細線を素子ごとに封止する封止用樹脂と、これら封止用樹脂の周囲を取り囲むモールド枠とで構成されてなるチップ型半導体であって、
前記モールド枠には前記封止用樹脂の間を仕切る中央壁が形成されており、封止用樹脂の周囲にはモールド枠およびモールド枠の中央壁との間にそれぞれ空隙部が設けられると共に、前記モールド枠及び中央壁の壁面は前記空隙部を介して封止用樹脂と対向する面が垂直であることを特徴とするチップ型半導体。
【請求項２】
前記封止用樹脂の周囲にはモールド枠およびモールド枠の中央壁との間にそれぞれ一定幅の空隙部が設けられる請求項１記載のチップ型半導体。
【請求項３】
電極部が形成された絶縁基板上に仮枠を設置すると共に半導体素子をダイボンドし、仮枠内に封止用樹脂を充填固化したのち仮枠を取り外し、この封止用樹脂の周囲にモールド枠を載置し、上記封止用樹脂との間に空隙部を設けた状態でモールド枠を絶縁基板に固着したことを特徴とするチップ型半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード素子、フォトダイオード素子、フォトトランジスタ素子などの半導体素子を絶縁基板の上にダイボンドするタイプのチップ型半導体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップ型半導体は、図７に示したように、ガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁基板１と、絶縁基板１の上面にエッチング等によりパターン形成された一対の電極部２ａ，２ｂと、一方の電極部２ａ上に塗布した導電性の銀ペースト９を介してダイボンドされた半導体素子３と、この半導体素子３と他方の電極部２ｂとをワイヤボンディングした金属細線４と、受発光の指向性を調整すると共に外光を遮断するためのプラスチック等からなるモールド枠５と、半導体素子３及び金属細線４を封止するエポキシ樹脂等からなる封止用樹脂６と、絶縁基板１の下面に形成されたプリント基板用電極８とからなる。
【０００３】
この種のチップ型半導体１０を製造する手段としては、先ず絶縁基板１の電極部２ａ上に銀ペースト９を塗布し、その上に半導体素子３を載置したのちキュア炉で銀ペースト９を硬化して半導体素子３をダイボンドする。次いで半導体素子３と他の電極部２ｂとをワイヤボンディングしたのち、前記半導体素子３と金属細線４の周囲に接着剤１１を塗布し、その上にモールド枠５を載置したのち再びキュア炉に入れて接着剤１１を硬化する。そして、最後にモールド枠５の中に封止用樹脂６を充填し、再びキュア炉に入れて封止用樹脂６を固めて完成させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成からなるチップ型半導体を１０をプリント基板１２に実装する際、プリント基板１２上に塗布した半田１３の上にチップ型半導体１０を載置した状態でリフローを通すため、チップ型半導体１０が高温にさらされることになる。この時、モールド枠５及び封止用樹脂６も一緒に熱膨張するが、封止用樹脂６の熱膨張係数がモールド枠５のそれよりも大きく、また封止用樹脂６がモールド枠５に密着していることから、封止用樹脂６の横方向への膨張がモールド枠５によって制限されることになる。その結果、図７に示したように、封止用樹脂６には横方向への伸びを妨げる熱応力Ｆが働くことになる。一方、封止用樹脂６は上下方向にも膨張しようとするが、下方向への膨張が絶縁基板１によって制限されることから、絶縁基板１による制限を受けない上方向に大きく膨張することになる。このように、横方向と縦方向の膨張の違いによって封止用樹脂６の内部にひずみが発生すると、何の制限も受けない上方向への膨張力が原因で半導体素子３が絶縁基板１の電極部２ａから剥離するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、チップ型半導体をプリント基板上に実装する際のリフロー等による高温加熱時において、封止用樹脂の内部ひずみの発生を周辺に拡散することで半導体素子が絶縁基板の電極部から剥離するのを防止するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、絶縁基板と、その上面に形成された電極部にダイボンドされた発光ダイオード素子及びフォトトランジスタ素子と、これらの素子および素子にワイヤボンディングされた金属細線を素子ごとに封止する封止用樹脂と、これら封止用樹脂の周囲を取り囲むモールド枠とで構成されてなるチップ型半導体であって、前記モールド枠には前記封止用樹脂の間を仕切る中央壁が形成されており、封止用樹脂の周囲にはモールド枠およびモールド枠の中央壁との間にそれぞれ空隙部が設けられると共に、前記モールド枠及び中央壁の壁面は前記空隙部を介して封止用樹脂と対向する面が垂直であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、電極部が形成された絶縁基板上に仮枠を設置すると共に半導体素子をダイボンドし、仮枠内に封止用樹脂を充填固化したのち仮枠を取り外し、この封止用樹脂の周囲にモールド枠を載置し、上記封止用樹脂との間に空隙部を設けた状態でモールド枠を絶縁基板に固着したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るチップ型半導体の実施例を詳細に説明する。図１は本発明をフォトリフレクタ２０に適用した場合の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。この実施例に係るフォトリフレクタ２０は、チップ型発光ダイオード２１と、チップ型フォトトランジスタ２２とを一体に並設したものである。フォトリフレクタ２０は、ガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁基板２３と、絶縁基板２３の下面に形成された一対のプリント基板用電極２４，２５と、絶縁基板２３の上面にエッチング等により形成された電極部２８ａ，２８ｂおよび２９ａ，２９ｂと、一方の電極部２８ａ，２９ａの上に塗布された導電性の銀ペーストを介してダイボンドされる発光ダイオード素子２６及びフォトトランジスタ素子２７と、これら発光ダイオード素子２６及びフォトトランジスタ素子２７と他方の電極部２８ｂ，２９ｂとをそれぞれワイヤボンディングした金属細線３０と、発光ダイオード素子２６及びフォトトランジスタ素子２７を封止する透光性樹脂３１，３２と、透光性樹脂３１，３２の周りを取り囲むようにして発光ダイオード素子２６及びフォトトランジスタ素子２７を保護し且つ受発光の指向性を調整すると共に外光を遮断するためのプラスチック製モールド枠３３とからなる。モールド枠３３には透光性樹脂３１，３２間を仕切る中央壁３４が形成されており、発光ダイオード素子２６とフォトトランジスタ素子２７とが相互に影響し合わないように配慮してある。また、この実施例では透光性樹脂３１，３２の周囲とモールド枠３３との間に一定幅の空隙部３５が設けられている。この空隙部３５は、各透光性樹脂３１，３２とモールド枠３３の中央壁３４との間にも設けられている。なお、絶縁基板２３の側面にはスルーホール電極３６が形成されている。
【０００９】
上述のフォトリフレクタ２０は、発光ダイオードとフォトトランジスタの機能を兼ね備えた光検出素子として用いられる。チップ型発光ダイオード２１のプリント基板用電極２４からスルーホール電極３６、電極部２８ａ、発光ダイオード素子２６及び金属細線３０に電流が流れると、発光ダイオード素子２６が電気エネルギを光エネルギに変換して発光する。そして、発光した光は反射してチップ型フォトトランジスタ２２のフォトトランジスタ素子２７に受光され、電気信号に増幅変換される。
【００１０】
このような構成からなるフォトリフレクタ２０にあっては、図２に示したように、プリント基板１２上に実装する際にリフロー内で高温にさらされるが、上述したように透光性樹脂３１，３２とモールド枠３３との間に一定の空隙部３５が設けてあるので、透光性樹脂３１，３２の横方向への膨張がモールド枠３３によって制限されるといったことがなく、図２に二点鎖線で示したように、横方向に自由に膨張できる。それ結果、従来のように横方向での熱応力を受けるといったことがない。また、図２に示したように、透光性樹脂３１，３２は上方向にも自由に膨張できることから、熱応力による透光性樹脂３１，３２の内部ひずみの発生を拡散することができ、結果的に発光ダイオード素子２６及びフォトトランジスタ素子２７が電極部２８ａ，２９ａから剥離するのを防止できることになる。
なお、上記空隙部３５は、透光性樹脂３１，３２やモールド枠３３の熱膨張係数、フォトリフレクタ２０の大きさ、リフロー温度等を考慮に入れて必要最小限の間隔で設定される。
【００１１】
次に、上記フォトリフレクタ２０の製造方法を図３及び図４の概略図及び図５の工程図に基づいて説明する。なお、各部位の説明には上記実施例とは異なる符号を用いる。先ず、電極部４２ａ，４２ｂが形成された絶縁基板４１の上面に仮枠４３を配置する（ステップ１）。次いで、仮枠４３内において、電極部４２ａ上に半導体素子４４をダイボンドし（ステップ２）、更に金属細線４５にてワイヤボンディングした後（ステップ３）、前記仮枠１１内に封止用樹脂４６を充填し、キュア炉に入れて封止用樹脂４６を固化する（ステップ４）。
【００１２】
次いで、図４に示したように、仮枠４３を取り外して封止用樹脂４６の周囲を露出させる（ステップ５）。そして、仮枠４３を取り外した絶縁基板４１上に接着剤４７を塗布し、その上にモールド枠４８を載置したのち、キュア炉に入れてモールド枠４８を固定する（ステップ６）。モールド枠４８は仮枠４３より内周部が少し大きめに作られており、絶縁基板４１上に載置した時に封止用樹脂４６の周面との間に空隙部４９が形成される。なお、上記実施例では絶縁基板４１上に仮枠４３を設けてから半導体素子４４をダイボンドした場合について説明したが、先に半導体素子４４をダイボンドし、金属細線４５をワイヤボンディングしてから仮枠４３を設けてもよい。上述した製造方法は、上記実施例に係るフォトリフレクタ２０のみならず、チップ型発光ダイオード及びチップ型フォトトランジスタを単体で製造する場合にも適用することができる。
【００１３】
図６は本発明の他の実施例を示したものである。この実施例に係るチップ型半導体は、仮枠を用いた上述の製造方法とは異なって、絶縁基板４１上にダイボンドした半導体素子４４および金属細線４５の上に封止用樹脂４６をポッティングし、これをキュア炉で硬化したのち、その周囲にモールド枠４８を配置したものである。従って、この実施例においても、半導体素子４４の上にポッティングした封止用樹脂４６とモールド枠４８との間に空隙部４９が形成されるので、リフロー時にチップ型半導体が高温にさらされても封止用樹脂４６の膨張がモールド枠４８によって制限されるといったことがなく、封止用樹脂４６の内部ひずみの発生が空隙部４９に拡散されることになる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るチップ型半導体によれば、絶縁基板上にダイボンドされた半導体素子の封止用樹脂と、その周面を取り囲むモールド枠との間に空隙部を設けたので、チップ型半導体をプリント基板上に実装する際の高温加熱下での封止用樹脂の膨張がモールド枠によって制限を受けることがなく、封止用樹脂の内部ひずみの発生が空隙部方向へ拡散することで、半導体素子が絶縁基板の電極部から剥離するのを防止することができた。
【００１５】
また、本発明に係るチップ型半導体の製造方法によれば、仮枠を配置した状態で封止用樹脂を充填固化し、仮枠を取り外したのちに封止用樹脂の周りにモールド枠を固着するようにしたので、封止用樹脂とモールド枠との間に所望の空隙部を容易且つ精度良く設けることが出来ると同時に、空隙部の調整を容易に行えるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチップ型半導体の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明のチップ型半導体の製造方法において、仮枠を配置した時の製造過程を示す断面図である。
【図４】上記製造方法において、仮枠を外した時の製造過程を示す断面図である。
【図５】本発明に係るチップ型半導体の製造工程図である。
【図６】本発明に係るチップ型半導体の他の実施例を示す断面図である。
【図７】従来のチップ型半導体の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２０  フォトリフレクタ（チップ型半導体）
２１  チップ型発光ダイオード（チップ型半導体）
２２  チップ型フォトトランジスタ（チップ型半導体）
２３  絶縁基板
２６  発光ダイオード素子（半導体素子）
２７  フォトトランジスタ素子（半導体素子）
２８ａ，２８ｂ  電極部
２９ａ，２９ｂ  電極部
３１，３２  透光性樹脂（封止用樹脂）
３３  モールド枠
３５  空隙部
【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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