(57)【要約】【課題】  半導体素子を封止する封止体の量を常に一定にした発光装置を提供すること。【解決手段】  半導体素子と、半導体素子を載置するステムと、半導体素子を覆う封止体と、を有し、ステムは半導体素子が載置される底面と側面を持つ第１の凹部が形成されており、さらに第１の凹部の外側に第２の凹部が形成されており、第１の凹部と第２の凹部は、第１の凹部の側壁により互いに分離されている半導体装置に関する。ステムの第１の凹部内に樹脂を注入すると余分な樹脂が溢れ出て、第２の凹部内に溜まり、第１の凹部内には常に一定量の封止体が配置されることとなる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置であって、
前記ステムは、前記半導体素子が載置される底面と側面を持つ第１の凹部が形成されており、さらに前記第１の凹部の外側に第２の凹部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の凹部と前記第２の凹部は、前記第１の凹部の側壁により互いに分離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】
前記第１の凹部の側壁は、前記第２の凹部の側壁よりも低い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】
前記封止体は、前記第１の凹部内に配置されており、
前記第１の凹部と前記第２の凹部との間には、前記第２の凹部に配置された封止体が濡れ上がるのを防止する前記第１の凹部の側壁が形成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５】
前記第１の凹部は、前記ステムに設けられたヒートシンクに形成されており、前記ヒートシンクの外側に第２の凹部が形成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６】
前記第１の凹部及び前記第２の凹部は、一体的に成形されていること特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記封止体は、蛍光体が含有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８】
半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置の製造方法であって、
底面と側面を持つ第１の凹部を有するヒートシンクを形成する工程と、
前記第１の凹部の外側に第２の凹部を形成するようにステムを形成する工程と、
前記第１の凹部の底面に前記半導体素子を載置する工程と、
前記第１の凹部内に前記封止体を充填する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置の製造方法であって、
底面と側面を持つ第１の凹部と、前記第１の凹部の外側に第２の凹部と、を樹脂で一体成型してステムを形成する工程と、
前記第１の凹部の底面に前記半導体素子を載置する工程と、
前記第１の凹部内に前記封止体を充填する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジケータ、メッセージボード、視認表示装置、信号、照明機器、光検出装置等に使用され、突出部、封止体及びステムの密着性を向上させた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の一つである半導体発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、ランプに用いられる発光素子は、半導体発光素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。
【０００３】
このような発光装置は、屋内、屋外等に設置され、使用されるため、外部からの水、埃などから、半導体発光素子を保護する必要がある。また、集光効率を向上させるため、レンズ作用を奏する形状にしている場合もある。
【０００４】
従来の光半導体素子の樹脂モールドパッケージング方法は、光半導体素子及びこれが取り付けられる電極の一部を含めて、シリコーン樹脂により包み込むようにモールド硬化させ、このシリコーン樹脂の上にエポキシ樹脂をモールド硬化させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ステムの凹部に載置された半導体発光素子は、そのステムの凹部内に第１の流動性樹脂が注入され、さらにその上に、第２の流動性樹脂が設けられている。この第１の流動性樹脂と第２の流動性樹脂とは、互いに異なる樹脂材料から構成されている。実施例では、ステムの凹部内を封止する樹脂として、シリコーン樹脂を用い、レンズを形成する突出部は、エポキシ樹脂を用いている。一方、半導体発光装置の製造方法は、ステムの凹部内に半導体発光素子を封止する封止用材料を注入し、硬化させた後、レンズを形成する光透過性樹脂中に漬けられ、硬化して、レンズを形成する（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−１９６６０号公報
【特許文献２】特開平１０−２６１８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の光半導体素子の樹脂モールドパッケージング方法では、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂とを使用しているため、界面の密着性が良くなく、剥離が生じる。また、発光装置を点灯して使用すると、半導体発光素子が発熱し、この熱は、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に伝導する。このときシリコーン樹脂とエポキシ樹脂との熱膨張率が異なるため、光半導体素子とシリコーン樹脂、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂、との密着性が低下する。また、発光装置を点灯後、不灯にした後では、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との熱収縮率が異なるため、光半導体素子とシリコーン樹脂、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂、との密着性が低下する。
【０００８】
また、特許文献２の発光装置も、第１の流動性樹脂と第２の流動性樹脂とは、異なる樹脂材料を有するため、界面の密着性が良くなく、剥離が生じる。また、熱膨張率や熱収縮率が異なるため、密着性の低下を生じる。さらに、ステムの凹部内を封止する封止用材料を硬化させた後、光透過性樹脂中に漬積するため、封止用材料と光透過性樹脂との間に、界面が生じる。そのため、上述のように界面の密着性は良くない。
【０００９】
以上のように、本発明はこのような事情により成されたものであり、半導体素子の封止体及びレンズ作用を奏する突出部の形成が容易な半導体装置の製造方法を提供する。また、該封止体と突出部との密着性に優れた半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【００１１】
本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置であって、前記ステムは、前記半導体素子が載置される底面と側面を持つ第１の凹部が形成されており、さらに前記第１の凹部の外側に第２の凹部が形成されている半導体装置に関する。例えば、実施例７に記載されているように、余分な封止体が第２の凹部に溢れ出し、第１の凹部内に封止体を充填することができる。
【００１２】
前記第１の凹部と前記第２の凹部は、前記第１の凹部の側壁により互いに分離されている。
【００１３】
前記第１の凹部の側壁は、前記第２の凹部の側壁よりも低いことが好ましい。
【００１４】
前記封止体は、前記第１の凹部内に配置されており、前記第１の凹部と前記第２の凹部との間には、前記第２の凹部に配置された封止体が濡れ上がるのを防止する前記第１の凹部の側壁が形成されていることが好ましい。
【００１５】
前記第１の凹部は、前記ステムに設けられたヒートシンクに形成されており、前記ヒートシンクの外側に第２の凹部が形成されている構成も採ることができる。
【００１６】
前記第１の凹部及び前記第２の凹部は、一体的に成形することもできる。
【００１７】
前記封止体は、蛍光体が含有されていることが好ましい。
【００１８】
本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置の製造方法であって、底面と側面を持つ第１の凹部を有するヒートシンクを形成する工程と、前記第１の凹部の外側に第２の凹部を形成するようにステムを形成する工程と、前記第１の凹部の底面に前記半導体素子を載置する工程と、前記第１の凹部内に前記封止体を充填する工程と、を有する半導体装置の製造方法に関する。
【００１９】
本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置の製造方法であって、底面と側面を持つ第１の凹部と、前記第１の凹部の外側に第２の凹部と、を樹脂で一体成型してステムを形成する工程と、前記第１の凹部の底面に前記半導体素子を載置する工程と、前記第１の凹部内に前記封止体を充填する工程と、を有する半導体装置の製造方法に関する。
【００２０】
本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、前記封止体及び前記ステムの少なくとも一部を覆う突出部と、を有する半導体装置であって、前記封止体は、第１のシリコーン樹脂を有しており、該第１のシリコーン樹脂は、ゲル状又はゾル状のシリコーン樹脂であり、前記突出部は、第２のシリコーン樹脂を有しており、前記第２のシリコーン樹脂は、前記第１のシリコーン樹脂よりも硬いことを特徴とする半導体装置に関する。
【００２１】
これにより、ステムと封止体、ステムと突出部、封止体と突出部、のそれぞれの密着性の向上を図ることができる。また、第１のシリコーン樹脂と、第２のシリコーン樹脂とが、同系統の組成を有するため、密着性、熱衝撃性の向上を図ることができる。また、第１のシリコーン樹脂と、第２のシリコーン樹脂とが、同系統の組成を有するため、異なる組成を有する樹脂同士よりも、熱膨張係数の差が少ないため、熱による第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との界面の剥離を抑制することができる。また、封止体も突出部も、シリコーン樹脂を用いるため透光性に優れた半導体装置を提供することができる。さらに、半導体装置の長寿命化を図ることができる。
【００２２】
本発明を発光装置としたときは、発光装置内に収納される発光素子の位置ズレは、光の指向性や色調を大きく変化させ、欠陥の問題が生じる。その発光素子は、数ミクロン角から数ミリ角の大きさであるため、封止体にエポキシ樹脂のような比較的硬い樹脂を用いると、硬化時の体積収縮により、位置ズレや剥離を生じ易い。そこで、本発明は、ゲル状又はゾル状のシリコーン樹脂を用いることにより、体積収縮による、発光素子の位置ズレや剥離を生じない半導体装置を提供することができる。
【００２３】
半導体素子の封止体である第１のシリコーン樹脂は、ゲル状又はゾル状であることから、硬化に伴う体積収縮が生じても、半導体素子の剥離や破損を生じることなく、半導体素子を保護することができる。これは、熱応力緩和による耐熱衝撃性を飛躍的に向上することができるからである。
【００２４】
半導体素子の突出部は、封止体の材質よりも硬い材質を用いることにより、水、埃、障害物などから、半導体素子を保護することができる。また、この半導体装置をインジケータ、視認表示装置、光検出器等へ組み込む際の取り扱いが容易となる。
【００２５】
前記第２のシリコーン樹脂は、エラストマー又はレジンであることが好ましい。第２のシリコーン樹脂に、第１のシリコーン樹脂よりも硬い材質を用いることにより、外的障害物から半導体素子を保護することができるからである。特に、エラストマーは、ゴム弾性を有していることから、衝撃吸収性に優れた半導体装置を提供することができる。一方、レジンは、エラストマーよりも高い硬度を有し、強固であるため、衝撃性に優れた半導体装置を提供することができる。また、レジンは、成形後のべた付きがないため、マウント性の妨げとならないなどの効果を有する。
【００２６】
前記第１のシリコーン樹脂と前記第２のシリコーン樹脂との間に、前記第１のシリコーン樹脂材料の組成から前記第２のシリコーン樹脂材料の組成へと組成が徐々に変化する組成傾斜層を有していることが好ましい。第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂とを化学的に結合することにより、密着性の向上を図ることができる。また、封止体と突出部との界面がなくなり、屈折率を考慮する必要がない。よって、半導体装置からの光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００２７】
前記第１のシリコーン樹脂は、アスカＣ（硬度）が１〜３０であり、前記第２のシリコーン樹脂は、ＪＩＳ−Ａ（硬度）が３０以上であることが好ましい。第１のシリコーン樹脂は、ゲル状であれば良いが、第２のシリコーン樹脂との結合や、所定の硬さを有すること、などが要望されていることによる。また、第２のシリコーン樹脂は、外的障害物から半導体素子を保護するため、所定の硬度以上であることが要望されていることによる。第２のシリコーン樹脂は、ＪＩＳ−Ａ（硬度）が３０以上であればよく、好ましくは、５０〜８０である。生産性の向上を図るため、成形後の割れや欠けを防止するためである。封止体と突出部は、それぞれの要求に応じた材質を用いることが好ましい。そのため、封止体は、半導体素子への水分の侵入を抑えたり、半導体素子の載置を補助したりする。一方、突出部は、水分、埃、外的障害物から半導体素子を保護する。その突出部は、外部に露出しているため、衝撃性、耐光性、耐候性等に優れる材質が好ましい。これによって、封止体と突出部との硬さの差が一定以上のものを使用することにより、封止体、突出部それぞれの要求に応じた半導体装置を提供することができる。
【００２８】
尚、単一の樹脂を用いて、封止体及び突出部を設ける場合、樹脂の硬度が低いと突出部の劣化が生じやすい。逆に、樹脂の硬度が高いと半導体素子の位置ズレやワイヤ切れが生じやすい。そのため、硬度が異なる樹脂を用いて、封止体及び突出部を設けることが好ましい。
【００２９】
前記ステムは、第１のリードと、第２のリードと、それらの少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂部と、を有し、前記第１のリードの一端と前記第２のリードの一端とはそれぞれ前記樹脂部から外部に導出され、前記第１のリードの他端は前記半導体素子が持つ第１の電極に電気的に接続されており、前記第２のリードの他端は前記半導体素子が持つ第２の電極に電気的に接続されており、前記ステムは底面と側面からなる凹部を有し、該凹部の底面に前記半導体素子が載置されていることが好ましい。これにより、半導体素子をフリップチップ実装した半導体装置や、半導体素子の電極が形成されていない側の面を実装面としてワイヤボンディングを施した半導体装置などを提供することができる。
【００３０】
前記ステムは、さらにヒートシンクを有し、前記ステムの凹部の底面の少なくとも一部は前記ヒートシンクであり、前記ヒートシンクに前記半導体素子が載置されていることが好ましい。これにより、放熱性の向上を図ることができる。また、半導体装置の製造工程において、外部からの加熱により、該熱がヒートシンクを伝達し、半導体装置内部、特に封止体側から、シリコーン樹脂を硬化させることができる。半導体装置内部からシリコーン樹脂を硬化させることにより、内部応力を緩和することができる。これにより、突出部の亀裂や破損がない、歩留まりの高い製品を提供することができる。
【００３１】
前記ステムの凹部内に設けられる前記ヒートシンクは、底面と側壁とを有する凹部が設けられており、該底面には、前記半導体素子が載置されていることが好ましい。ステムの凹部内に設けられる反射面と、ヒートシンクの凹部に設けられる反射面とは、いずれも光を反射する。ヒートシンクは、金属が使用されるの対し、ステムは、樹脂が使用されている。そのため、ヒートシンクの方が、ステムよりも反射率が高い。また、ヒートシンクは、光を放出する半導体発光素子の近傍とすると、半導体発光素子から放出される光を極めて効率よく取り出すことができ、指向性を制御することもできる。よって、ヒートシンクに凹部を設けることが好ましい。
【００３２】
前記ステムの凹部内は、前記第１の電極と前記第１のリード、及び、前記第２の電極と前記第２のリード、の少なくともいずれか一方を電気的に接続するワイヤが設けられ、前記ワイヤは、前記第１のシリコーン樹脂の界面よりも下方に位置することが好ましい。例えば、エポキシ樹脂のような比較的硬い樹脂を用いてステムの凹部内を封止すると、体積変化によりワイヤ切れが生じ易い。また、比較的軟らかい樹脂からワイヤが突出している場合、その上面を覆う比較的硬い樹脂によりワイヤ切れが生じる場合がある。また、封止体と突出部との両方にワイヤが張られていると、熱膨張係数の違いにより、ワイヤ切れが生じ易い。そのため、軟らかい樹脂の界面より下方にワイヤを配置することにより、ワイヤ切れを生じなくすることができる。また、ゲル状又はゾル状の第１のシリコーン樹脂を用いることにより、硬化に伴う体積変化によってもワイヤ切れを生じなくすることができる。
【００３３】
前記ステムの凹部内面及び前記ヒートシンクの凹部内面の少なくとも一部は、反射面が形成されていることが好ましい。これにより、半導体発光素子から放出される光を効率よく外部に放出することができる。また、受光装置に入射する光を効率よく外部から受光素子へ導光することができる。また、反射面を所定の角度にすることにより、光の指向性を制御することができる。
【００３４】
前記突出部は、曲率の異なる複数の曲面からなる発光観測面を有することが好ましい。これにより、突出部がレンズとなり、半導体素子から放出される光の指向性を制御することができる。つまり、光の屈折率や反射面の形成位置などから、用途に応じて集光性を高めたり、光学制御したりすることができる。
【００３５】
前記封止体及び前記突出部の少なくともいずれか一方は、半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して、半導体発光素子が発する光と異なる波長を有する光を放出する蛍光体を有していることが好ましい。これにより、半導体発光素子が有する色調と異なる色調を有する半導体装置を提供することができる。例えば、紫外線領域光を発する半導体発光素子を用いて、ＲＧＢ（赤色・緑色・青色）に発光する蛍光体を組み合わせた白色系の混色光やパステルカラーなどの多色系を発光する半導体装置や、青色系の光を発する半導体発光素子と、黄緑色から黄色系に発光する蛍光体とを組み合わせた白色系の混色光を発する半導体装置などである。
【００３６】
前記ステムは、前記凹部の側壁の外側に、前記第２のシリコーン樹脂が延在する第２の凹部を有することが好ましい。これにより、第２のシリコーン樹脂が第２の凹部内に延在し、第１のリード（第２のリード）方向への這い上がりが防止され、第１のリード（第２のリード）を被覆することがなくなり、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００３７】
前記ヒートシンクの背面は、前記ステムの背面から段差を有して露出されていることが好ましい。これにより、半導体装置を実装基板に半田付けする際、段差の部分で半田のフィレットが形成されるため、半導体装置を実装基板に対して強固に固着させることができる。また、実装基板に対する半導体装置の固定は、主に上記フィレットにて行われ、ヒートシンク背面と実装基板との間に存在する半田の量を相対的に少なくし、ヒートシンク背面と実装基板の表面との間隔をより近接させることができる。したがって、半導体装置から実装基板への放熱性を向上させることができる。
【００３８】
前記第１のリードおよび第２のリードが外部のリードフレームから分離された部位は、前記ステムまたは前記突出部に接触しない所定の位置に配置されていることが好ましい。これにより、量産工程において、分離された部位が他の半導体装置のステムや突出部を損傷させることがないため、半導体装置の製造歩留まりを向上させ、高品質な半導体装置とすることができる。さらに、前記第１のリードおよび第２のリードは、前記ステムの外壁面から突出しており、その突出方向に平行でない該第１のリードおよび第２のリードの側面方向に、前記分離された部位を有することが好ましい。これにより、より高品質な半導体装置が製造歩留まりよく得られる。
【００３９】
前記ステムは、前記凹部内に前記半導体素子が蛍光体とともに載置される凹部をさらに有し、該凹部の外側に該凹部の側壁と側壁の一部を同じくする第３の凹部を有することが好ましい。これにより、各半導体装置毎に、蛍光体含有材料の発光観測面を平滑にすることができるため、発光観測方位によって色度ズレのない半導体装置を製造歩留まりよく得ることができる。
【００４０】
本発明は、凹部内に半導体素子が載置されているステムを形成する第一の工程と、前記ステムの凹部内にゾル状の第１のシリコーン樹脂を注入する第二の工程と、予め封止用型枠内に注入された第２のシリコーン樹脂中に、前記ステムの凹部の開口側の少なくとも一部を漬積する第三の工程と、前記第２のシリコーン樹脂を硬化する第四の工程と、を少なくとも有する半導体装置の製造方法に関する。これにより、簡易な製造工程により半導体装置を製作することができる。第１のシリコーン樹脂がゾル状であり、所定の粘性を有するため、第三の工程において、ステムを上下反対にした場合でも、ステムの凹部からの流出を防止することができる。
【００４１】
前記第一の工程は、第１のリードと、第２のリードと、それらの少なくとも一部を覆うように設けられる樹脂部と、を一体成型し、前記樹脂部の上面に凹部を有するステムを形成する工程と、前記ステムの凹部内に、第１の電極と前記第２の電極とを有する半導体素子をマウントし、前記第１のリードと前記第１の電極とを電気的に接続し、前記第２のリードと前記第２の電極とを電気的に接続し、前記発光素子を実装する工程と、を少なくとも有することが好ましい。これにより、フリップチップ実装や、半導体素子の電極形成面を発光観測面側に向けたフェースアップ実装が可能となる。また、フェースアップ実装を行い、ワイヤボンディングを行う場合でも、ワイヤ切れが生じない半導体装置を製作することができる。
【００４２】
前記第一の工程は、第１のリードと、第２のリードと、ヒートシンクと、それらの少なくとも一部を覆うように設けられる樹脂部と、を一体成型し、前記樹脂部の上面に前記ヒートシンクから連設されてなる凹部を有するステムを形成する工程と、前記ステムの凹部内に連設されている前記ヒートシンクに、第１の電極と前記第２の電極とを有する半導体素子をマウントし、前記第１のリードと前記第１の電極とを電気的に接続し、前記第２のリードと前記第２の電極とを電気的に接続し、前記半導体素子を実装する工程と、を少なくとも有することが好ましい。これにより、フェースアップ実装を行い、ワイヤボンディングを行う場合でも、ワイヤ切れが生じない半導体装置を製作することができる。また、ヒートシンクを持つ樹脂部を一体成型することにより、半導体素子からの放熱性を高めることができる。一方、ヒートシンクを介して熱伝達を行えるため、該ヒートシンクを加熱して、半導体装置の内部から、第１のシリコーン樹脂を硬化することができる。これにより、内部応力が緩和され、第１のシリコーン樹脂及び第２のシリコーン樹脂の硬化に伴う亀裂や破損を防止することができる。
【００４３】
前記第二の工程後、前記第１のシリコーン樹脂がゲル化し終わる前に、第三の工程を行うことが好ましい。第１のシリコーン樹脂がゲル化し終わる前に、該部分を第２のシリコーン樹脂中に漬積するため、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との化学結合が生じる。この化学結合が生じている部分は、第１のシリコーン樹脂から第２のシリコーン樹脂へと徐々に組成が変化する組成傾斜層となる。この組成傾斜層を有することにより、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との界面が生じず、密着性の向上を図ることができる。また、該界面が生じないため、屈折率を考慮することがなく、光取り出し効率の向上を図ることができる。また、第１のシリコーン樹脂及び第２のシリコーン樹脂ともに、流動性を有するため、密着性の向上を図ることができる。
【００４４】
前記第二の工程後、第三の工程が行われる前に、前記第１のシリコーン樹脂を仮硬化する工程を有することが好ましい。第１のシリコーン樹脂を上下反対にして、第２のシリコーン樹脂中に漬積する工程を含むときには、ステムの凹部から第１のシリコーン樹脂が流出しない程度に仮硬化を行うことが好ましい。第１のシリコーン樹脂の粘性が低い場合、第三の工程を行う際に、ステムの凹部から第１のシリコーン樹脂が流出する場合があるからである。また、これにより、第二の工程から第三の工程が、円滑に行うことができるからである。また、第１のシリコーン樹脂の硬化に伴い体積膨張が生じ、第２のシリコーン樹脂との密着性が低下する場合もあるからである。また、第１のシリコーン樹脂中にフィラーや蛍光体などを混入する場合、該フィラーと該蛍光体などとの比重が異なるため、長時間放置するとフィラーや蛍光体が樹脂中に沈降し、光のバラツキを生じやすい。そのため、予め第１のシリコーン樹脂を仮硬化して、フィラーや蛍光体を樹脂中に均一に分散し、光のバラツキを防止することが好ましい。ここで、第１のシリコーン樹脂の仮硬化は、ステムの凹部から第１のシリコーン樹脂が流出しない程度であればよく、ゲル化状態に到る必要はない。
【００４５】
前記第１のシリコーン樹脂の硬化は、前記第２のシリコーン樹脂の硬化と、ほぼ同時に行うことが好ましい。厳密には、第１のシリコーン樹脂をステムの凹部内に注入した時点から、熱や光などにより硬化が始まるため、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との硬化が、時間的に同一に行われる訳ではない。ただし、本明細書では、上記のような場合を意味しているのではなく、第２のシリコーン樹脂中に第１のシリコーン樹脂を持つステムを投入して、オーブンなどの加熱器により、発光装置全体を加熱することにより、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂とを硬化する場合を意味している。封止体と突出部とは、同一系統の樹脂を用いていることから、異種系統の樹脂を用いる場合よりも熱膨張係数が近く、封止体と突出部との密着性の向上を図ることができる。また、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との界面がなくなるため、界面で生じていた光の屈折がなくなり、発光素子からの光の取り出し、受光素子への光の入射、透光性などの光特性の向上を図ることができる。
【００４６】
前記第１のシリコーン樹脂の硬化は、前記ヒートシンクからの加熱により行うことが好ましい。ヒートシンクは、半導体素子の放熱性を高めると共に、ヒートシンクに熱を加えることにより、半導体装置の内部である第１のシリコーン樹脂側から硬化することができる。ヒートシンクのみを加熱することも可能であるが、オーブンなどの加熱器に、半導体装置を載置して加熱すると、ステムの樹脂部分よりもヒートシンク部分の方が伝熱性が高いため、結果的に、該熱がヒートシンクを伝わって第１のシリコーン樹脂側から硬化することができる。
【００４７】
前記第三の工程において、前記封止用型枠内の前記第２のシリコーン樹脂中に、前記ステムの凹部の開口側を下向きにして漬積することが好ましい。これにより、液状の第２のシリコーン樹脂を用いることができ、生産性の向上を図ることができる。また、液状の第２のシリコーン樹脂を用いることができるため、第２のシリコーン樹脂と第１のシリコーン樹脂との界面に組成傾斜層を作成しやすくすることができる。
【００４８】
前記封止用型枠の開口端部にストッパ部を設け、前記ステムは、このストッパ部に前記第１のリード又は前記第２のリードのいずれかが当接する位置まで漬積することが好ましい。これにより、半導体素子と、該封止用型枠の開口部の底部までの距離が均一になる。つまり作製後の半導体装置は、半導体素子と突出部上面までの距離を常に所定の値に保持することができ、光出力、指向性や色調などがほぼ均一の半導体装置を作製することができる。また、量産性を高めることができる。
【００４９】
前記第四の工程において、前記第２のシリコーン樹脂は、前記封止用型枠内で仮硬化した後、該封止用型枠を取り外し、本硬化することが好ましい。本工程により得られる第２のシリコーン樹脂は、封止用型枠内のみで第２のシリコーン樹脂を硬化させた場合より、せん断強さ、引張強さなどの物理的強度の点で優れている。また、突出部の均一な成型を容易にすることができる。さらに、半導体装置の生産性の向上を図ることができる。
【００５０】
前記ステムの凹部側壁の外壁面側に第２の凹部が形成され、前記第三の工程において、前記第２のシリコーン樹脂が該第２の凹部内に延在されることが好ましい。これにより、第２のシリコーン樹脂の第１のリード（第２のリード）方向への這い上がりを防ぎ、信頼性の高い半導体装置を形成することができる。
【００５１】
前記第１のリードおよび第２のリードを外部のリードフレームから分離し、前記ステムまたは前記突出部に接触しない所定の位置に、その分離された部位を有するように前記第１のリードおよび第２のリードを折り曲げる工程を有することが好ましい。さらに好ましくは、前記ステムの外壁面から突出している第１のリードおよび第２のリードは、その突出方向に平行でない側面方向において、前記外部のリードフレームから分離される。これにより、量産工程において分離された部位が半導体装置に損傷を与えることがなくなり、高品質な半導体装置を形成することが容易にできる。
【００５２】
前記ステムが形成される工程において、該ステムの凹部内に前記半導体素子が載置される第１の凹部をさらに形成し、該第１の凹部の外側に、該凹部と側壁の一部を同じくする第３の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部に蛍光体含有材料を充填する工程において、前記第１の凹部の内容積以上の蛍光体含有材料を充填させる工程とを含むことが好ましい。これにより、各半導体装置毎に、蛍光体含有材料の発光観測面を平滑にすることができるため、発光観測方位によって色度ズレのない半導体装置を製造歩留まりよく得ることができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明は、ステムと封止体、ステムと突出部、封止体と突出部、のそれぞれの密着性の向上を図ることができる。また、第１のシリコーン樹脂と、第２のシリコーン樹脂とが、同系統の組成を有するため、密着性、熱衝撃性の向上を図ることができる。また、第１のシリコーン樹脂と、第２のシリコーン樹脂とが、同系統の組成を有するため、異なる組成を有する樹脂同士よりも、熱膨張係数の差が少ないため、熱による第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との界面の剥離を抑制することができる。また、モールド部材の内側にゲル、外側にエラストマーを用いていることから、発光素子の保護及び外的障害物からの保護などを行うことができる。ゲルを用いていることから、半導体素子に接続されているワイヤのせん断を防止することができる。また、封止体も突出部も、シリコーン樹脂を用いるため透光性に優れた半導体装置を提供することができる。さらに、半導体装置の長寿命化を図ることができる。このように、本発明は極めて重要な技術的意義を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。また、本形態では、半導体素子として特に発光素子について説明するが、本発明に使用することができる半導体素子は、発光素子に限られず、受光素子、静電保護素子（ツェナーダイオード、コンデンサー等）、あるいはそれらを少なくとも二種以上組み合わせたものを使用することができる。
【００５５】
（第１の発光装置１００）
図１は、本発明に係る発光装置の断面図である。以下、図面を用いて説明する。第１の発光装置１００は、発光素子１０と、該発光素子１０を載置するステム２０と、該発光素子１０を覆う封止体３０と、該封止体３０及び該ステムの一部を覆う突出部４０と、を有する。該ステム２０は、第１のリード２１と第２のリード２２とヒートシンク２４との一部を覆うように樹脂部２３を用いて一体成型されている。
【００５６】
発光装置１００は、ヒートシンク２４に設けた凹部２４ａ内に発光素子１０を載置する。該発光素子１０には、第１の電極１１と第２の電極１２とが形成されており、第１の電極１１は第１のリード２１に、ワイヤ２５を介して電気的に接続している。第２の電極１２も第２のリード２２に、ワイヤ２５を介して電気的に接続している。ステムの底面２０ｂにはヒートシンク２４が形成されており、ステムの凹部２０ａ及びヒートシンクの凹部２０ａは、封止体３０を形成している。ワイヤ２５は、封止体３０の上面よりも下方になるように形成する。該封止体３０とステムの凹部２０ａの上部とを覆うように突出部４０を設ける。封止体３０と突出部４０との界面は、封止体３０の組成から突出部４０の組成へと徐々に組成が変化する組成傾斜層３１が形成されている。
【００５７】
封止体３０は、ゲル状の第１のシリコーン樹脂を用いている。突出部４０は、エラストマー状の第２のシリコーン樹脂を用いている。発光素子１０及びワイヤ２５の周囲をゲル状の軟らかい樹脂で覆うことにより、耐熱衝撃性を向上し、その封止体３０の外部をエラストマー状の第２のシリコーン樹脂で覆うことにより、発光装置１００の内部を保護する。これにより、耐熱衝撃性及び長寿命性に優れた発光装置１００を製作することができる。また、突出部４０を所定のレンズ形状に成形することで光の取り出し効率を向上及び指向の制御が可能となる。
【００５８】
本発明に係る発光装置１００は、以上のような構成を有する。但し、本願発明に係る発光装置は、この実施の形態に限定されない。
【００５９】
（半導体発光素子１０）
本形態において、半導体素子の一例として用いられる半導体発光素子１０は、発光強度の高い半導体発光素子や、特定の波長を有する半導体発光素子などを用いることができるが、特に限定されず、市販の半導体発光素子を用いることができる。発光素子１０が持つ発光色は特に限定されず、青紫色、青色、緑色、赤色などの可視光領域における有色系以外に、紫外領域の波長を有するものも使用することができる。特に、第２の発光装置に示すように、発光素子１０と組み合わせて所定の色調を有する発光装置を作製するため、蛍光体５０を効率よく励起することができる特定の発光波長を発光する発光層を有する半導体発光素子が好ましい。また、発光素子１０は、第１の電極１１と第２の電極１２とを具備している。発光素子１０は、レンズ機能を有する突出部４０に対して、所定の位置に載置する。例えば、突出部４０がドーム型形状を有している場合は、ドーム型形状の凸部のほぼ真下に発光素子１０を載置する。または、突出部４０がレンズ形状を有している場合は、該レンズ機能を最も発揮する位置に発光素子１０を載置する。
【００６０】
半導体発光素子の材料として、ＢＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮなど種々の半導体を挙げることができる。同様に、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎなどを含有させ発光中心とすることもできる。蛍光体５０を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能な発光層の材料として特に、窒化物半導体（例えば、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、ＩｎやＧａを含む窒化物半導体としてＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）がより好適に挙げられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００６１】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。このサファイヤ基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ等のバッファー層を形成し、その上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００６２】
窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子の例として、バッファー層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。
【００６３】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。
【００６４】
ｐ型半導体には、発光素子に投入された電流をｐ型半導体の全領域に広げるための拡散電極が設けられる。さらに、拡散電極およびｎ型半導体には、バンプや導電性ワイヤのような導電部材と接続するｐ側台座電極５０１およびｎ側台座電極５０２がそれぞれ設けられる。
【００６５】
図１２は、フリップチップ実装される半導体発光素子５００の一例を示す。ここで、本明細書中における「フリップチップ実装」とは、半導体素子とサブマウント部材のような支持基板とを電気的および機械的に接続する実装方法であって、同一面側に正負両電極が設けられている半導体素子チップの電極形成面を支持基板の導電パターンに対向させ、導電性部材を介して接合する実装方法をいう。
【００６６】
本形態における半導体発光素子５００は、電極形成面側から見ると、ｐ型半導体の間にｎ型半導体の領域がエッチングによりストライプ状に露出されている。その露出されたｎ型半導体の領域は、互いに対向する隅部の領域から素子の内側方向に向かって細くなる括れ部分と、および一方の隅部から対向する隅部まで直線状に延伸している延伸部分とを有する。また、その互いに対向する隅部の領域にはｎ側台座電極５０２が形成される。さらに、電極形成面方向から見たとき、ｐ側の拡散電極の幅は、発光素子中央部分において、露出されたｎ型半導体の領域の幅より広い。また、ストライプ状に設けられるｐ側の拡散電極のストライプ列数は、ｎ型半導体層の領域の列数より多い。
【００６７】
図１２に示される半導体発光素子は、括れ部分を有することによりｐ側の拡散電極の領域面積を大きくすることができ、単位時間あたりに発光素子に投入される電流量を増大させることができる。さらに、発光面において、発光素子の発光に寄与しないｎ型半導体の領域を減らし、ｐ型半導体の領域を相対的に増やすことで発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。したがって、本形態にかかる発光素子は、従来と比較して高輝度な発光装置を構成することができる。また、上述のように拡散電極およびｎ型台座電極を設けることにより、発光素子に投入される電流は均一に発光素子全面に拡散するため、発光素子の発光面からの発光を均一とすることができる。
【００６８】
拡散電極あるいはｐ側台座電極５０１、およびｎ側台座電極５０２の形成は、ドライエッチング、ウェットエッチング等の方法によりｎ型半導体を露出させた後、蒸着法やスパッタリング法により行う。ここで、ストライプ状にｎ型半導体を露出させ、拡散電極や台座電極を発光素子に形成する。
【００６９】
本形態において、ｐ側およびｎ側台座電極の材料は、バンプに含有される材料の少なくとも一種を含有することが好ましい。例えば、バンプがＡｕを材料とするときは、ｐ側およびｎ側台座電極の材料、特にバンプと直接に接する接合面の材料は、ＡｕまたはＡｕを含む合金とする。また、拡散電極は、発光素子の出光を発光素子の透光性基板方向へ反射させる材料とすることが好ましい。例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｈ／Ｉｒが挙げられる。その他、ｐ型半導体層の全面にＩＴＯ（インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）の複合酸化物）や、Ｎｉ／Ａｕ等の金属薄膜を透光性電極として形成させることができる。さらに、拡散電極を発光素子光に対して透光性の高い材料を選択するとき、フリップチップ実装時に発光素子の電極と対向されるサブマウントや支持基板の電極材料は、反射率の高い銀白色の材料、例えば、銀、アルミニウムあるいはそれらと他の金属を少なくとも一種以上含む合金とすることが好ましい。
【００７０】
基板にサファイヤ等の透光性の絶縁性基板を用いた場合、正負両電極形成後、半導体ウエハーから所望の大きさ、形状のチップ状にカットすることで、同一面側に正負両電極が設けられた窒化物半導体チップが得られ、発光素子を形成することができる。
【００７１】
（ステム２０）
第１の発光装置１００において、ステム２０は、第１のリード２１と、第２のリード２２と、ヒートシンク２４と、それらの少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂部２３と、を有する。これらは、所定の形状を有するように一体成型することが好ましい。
【００７２】
より詳述すると、ヒートシンク２４の上面は、発光素子１０を載置する部分を有する。特にヒートシンク２４の上面は、底面２４ｂと側壁２４ｃとを持つ凹部２４ａを有することが好ましい。該ヒートシンクの凹部２４ａは、上方から見ると円形若しくは略円形であることが光取り出し等の観点から好ましい。また、凹部２４ａは、開口部上方の方が底面側よりも開口面積が大きいことが光取り出し等の観点から好ましい。ヒートシンク２４の底部は、放熱性を高めるため広面積で樹脂部２３に覆われていないことが好ましい。ヒートシンク２４の側面部は、樹脂部２３で保持されている。
【００７３】
第１のリード２１は、一端２１ａが外部に導出しており、他端２１ｂは発光装置１００内に導出している。第１のリード２１とヒートシンク２４とは、樹脂部２３を介在して、ショートが生じないように電気的接続が起きないように形成している。第１のリード２１の他端２１ｂは発光素子１０が持つ第１の電極１１と電気的に接続する。この電気的接続は、第１のリード２１と第１の電極１１とを、ワイヤ２５を介して接続するが、直接接続してもよい。第２のリード２２も、第１のリード２１と同様な構成を有する。これら第１のリード２１と第２のリード２２とは、樹脂部２３により一体成型している。
【００７４】
ステム２０は、側壁２０ｂと底面２０ｃとを有する凹部２０ａを形成している。第１の発光装置１００では、ステムの底面２０ｃに、ヒートシンク２４を設け、発光素子１０を載置しているが、第２の発光装置２００のように、ステムの底面２０ｃに、直接、発光素子１０を載置しても良い。ステムの凹部２０ａは、開口部上方の方が底面側よりも開口面積が大きく、側壁２０ｃが傾斜していることが好ましい。これは、発光素子１０からの光を効率よく取り出すためである。ステムの凹部２０ａの開口部上方は、円形、略円形が好ましいが、複数個の発光素子１０を載置する場合は、楕円形、角部が丸みを帯びた三角形などとすることもできる。ステムの凹部２０ａの形状は、上方が末広がりの円錐台の形状を有する。該ステムの凹部２０ａの外側は、突出部４０と密着している。これは、突出部４０と樹脂部２３との接触面積を大きくし、密着強度を向上させるためである。
【００７５】
ステムの底面２０ｂは、ステム２０の樹脂部２３から延設するヒートシンク２４と一体成型されており、該ヒートシンク２４に発光素子１０を載置することは、結果的にステムの底面２０ｃに発光素子１０を載置することと同義である。
【００７６】
ステムの凹部２０ａの内面及び前記ヒートシンクの凹部２４ａの内面の少なくとも一部は、反射面が形成されている。この反射面は、発光素子１０からの放出される光を効果的に外部に放出するためである。つまり、発光素子１０からの光がステムの側壁２０ｃやヒートシンクの側壁２４ｃなどに照射して反射され、発光装置１００の上方より外部に光を放出する。特に、ステムの側壁２０ｃやヒートシンクの側壁２４ｃに所定の角度を設けた反射面を形成することにより、発光素子１０からの光の方向性を制御することができる。
【００７７】
ステム２０の樹脂部２３の材質は、ポリフタルアミド、芳香族ナイロン系、液晶ポリマー、ＳＰＳ，ＰＰＳなどの高耐熱性熱可塑性樹脂であることが好ましいが、特に限定されない。発光素子１０の放熱時の上昇温度が１５０度程度であるため、該温度に耐えうる樹脂が好ましい。また、発光素子１０からの光、特に紫外光に耐えうる樹脂が好ましい。さらに、耐候性、耐衝撃性等に優れた樹脂が好ましい。該樹脂部２３は、光取り出し効率の向上を図るため、二酸化チタン等の白色顔料を含有させることによる白色系若しくは乳白色系であることが好ましい。一方、本発明にかかる発光装置にてディスプレイのような表示装置を構成するときには、コントラストを向上させる目的で、樹脂部２３は黒色系若しくは暗色系であることが好ましい。
【００７８】
ヒートシンク２４は、上面に底面２４ｂと側壁２４ｃとを持つ凹部２４ａを有する。該ヒートシンクの凹部２４は、ステムの底面２０ｂよりも下方にあり、該底面２０ｂとヒートシンクの側壁２０ｃとは、延設している。これは、封止体３０の樹脂を該ステムの凹部２０ａ内に注入したときに、ヒートシンクの凹部２４内に円滑に流入させるためである。但し、ヒートシンク２４の上面は、発光素子１０が載置可能であればよく平面状であってもよい。
【００７９】
ヒートシンクは、発光装置１００のほぼ中央底部に設けることが好ましく、放熱性の観点から発光装置１００の底部はヒートシンク２４の底部で覆われていることが好ましい。ただし、発光素子１０の位置によりヒートシンク２４の位置、大きさ、材質などが異なる。本形態におけるヒートシンクには、その底面２４ｂのほぼ中央に発光素子１０がエポキシ樹脂、Ａｇペーストなどでマウントされている。
【００８０】
ヒートシンク２４の材質は、コバール、鉄、銅、銀、ロジウム、アルミニウム、金などが好ましい。コバールとは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏの合金である。ヒートシンクの凹部２４ａは銀メッキを施していることが好ましい。また、ヒートシンク２４は、放熱性の観点から底部は、広面積ほど良い。
【００８１】
第１のリード２１と第２のリード２２の一部は、樹脂部２３に覆われている。第１のリード２１の一端２１ａと第２のリード２２の一端２２ａとは、互いに反対方向に発光装置１００から導出されている。この第１のリード２１は、１つに限定されるものではなく、２つ、３つでもよい。複数のリードを設けることにより回路形成が行いやすい。また、複数のリードを設けることにより、第１のリード２１と第１の電極１１とを接続するワイヤ２５が１つ切断した場合でも、発光素子１０の点灯を維持することができる。
【００８２】
第１のリード２１と発光素子１０の第１の電極１１とは、ワイヤ２５を介して電気的に接続することができる他、発光素子１０と直接、電気的に接続することもできる。
【００８３】
第１のリード２１の材質は、Ｆｅ、Ｃｕあるいはそれらの合金にＡｇメッキ、Ａｕメッキ、Ｐｂメッキなどを施したものなどを使用することができる。第２のリード２２も、第１のリード２１と同様である。
【００８４】
ワイヤ２５は、第１のリード２１と第１の電極１１とをボンディングして接続している。ワイヤ２５は、互いに離隔対応して設けられている。ワイヤ２５は、ステムの凹部２０ａの上端よりも下方であること、特に、封止体３０の界面よりも下方であることが望ましい。硬化の際に、封止体３０と突出部４０との熱膨張係数が異なるためワイヤ切れが生じるからである。ワイヤ２５の材質は、Ａｕ、Ａｌなどが好ましい。
【００８５】
（封止体３０）
封止体３０の材質は、ゲル状又はゾル状の第１のシリコーン樹脂である。該第１のシリコーン樹脂は、常温で乾燥させたり、加熱させたりことにより、ゲル化する。常温では、当初ゾル状であり、流動性を有していることから、ステムの凹部２０ａ内の隅々にまで流入していく。該ゾルを、そのまま常圧下、若しくは、低圧下、常温で乾燥させると、アルコールなどの有機分、水などが揮発して、ゲル化する。
【００８６】
例えば、第１のシリコーン樹脂として、硬化後、ゲル状であって、常態値の硬さがアスカＣ（硬度）で１６、引張強さ１．４ＭＰａで、比重０．９７（２３℃）、粘度１．８５Ｐａ・ｓ（２３℃）の無色のものを使用することができる（信越化学工業株式会社製）。また、異なる材質として、常態値の硬さがアスカＣ（硬度）で９、引張強さ１．０ＭＰａで、比重０．９７（２３℃）、粘度１．９５Ｐａ・ｓ（２３℃）の無色のものを使用することができる（信越化学工業株式会社製）。さらに、異なる材質として、常態値の硬さがアスカＣ（硬度）で１、針入度３７で、比重０．９７（２３℃）、粘度１．９３Ｐａ・ｓ（２３℃）の無色のものを使用することができる（信越化学工業株式会社製）。
【００８７】
ここで、アスカＣ（硬度）とは、SRIS0101（日本ゴム協会標準規格）に規定されたデュロメータ（スプリング式硬度計）の一つで、硬さを測定するための測定器である。物性表中に、アスカＣで２０と記載されていれば、アスカＣ硬度計で測定した値が２０と言うことを示しており、針入度，稠度試験とは逆に数字が大きいほど硬い材料となることを意味している。同様の硬さ測定器には、JIS K6253のデュロメータ（ＪＩＳ−Ａデュロメータ等）やアスカＦなどがある。ＪＩＳ−Ａデュロメータはゴムの硬度を測定するのに用いられ、ショアＡデュロメータと同じものである。アスカＣは、針入度試験で計るよりも硬い材料でＪＩＳ−Ａデュロメータよりも軟らかい材料を測定する際に用いる硬度計である。
【００８８】
第１のシリコーン樹脂は、封止体３０としての機能を持たせるため、硬化後、無色、透明であることが好ましい。第１のシリコーン樹脂は、体積収縮率が低いものが好ましい。
【００８９】
第１のシリコーン樹脂中には、蛍光体、光拡散剤、フィラーなどを混合しておいても良い。特に、ヒートシンクの凹部２４ａ内に、第１のシリコーン樹脂中に蛍光体を混合させたものをプリコートしておき、その後、蛍光体を混合していない第１のシリコーン樹脂のみをステムの凹部２０ａ内に注入し、ゲル化することもできる。蛍光体は、発光素子１０の近傍に載置する方が好ましい。これにより、光取り出し効率が向上する。また、蛍光体の塗布量を少なくすることができる。
【００９０】
（突出部４０）
突出部４０の材質は、エラストマー又はレジンの第２のシリコーン樹脂である。第２のシリコーン樹脂は、突出部４０としての機能を持たせるため、硬化後、無色、透明であることが好ましい。該第２のシリコーン樹脂は、常温で乾燥させたり、加熱させたりして、硬化する。この第２のシリコーン樹脂は、常圧下、若しくは、低圧下、常温で乾燥することができる。これにより、体積収縮に伴う亀裂や破壊を防止することができる。第２のシリコーン樹脂は、所定の温度を加えることにより硬化することもできる。所定の温度を加えることにより、硬化時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることができる。所定の温度を加える前は、液状であり、流動性を有していることから、封止用型枠内に注入した該第２のシリコーン樹脂中に、ステムの凹部２０ａの一部を浸積することにより、ステムの凹部２０ａの一部と突出部４０とが密着する。この第２のシリコーン樹脂を硬化させることにより、高強度の突出部４０を設けることができる。
【００９１】
レジンとは、オイル（ゾル状）、ゲル状、ゴム、 レジン、といったシリコ-ンの形態のひとつである。シリコーンレジンは、シリコーンオイルやシリコーン生ゴムなどが主として２官能性単位で構成されているのに対して、３官能性あるいは４官能性の単位を分子中に多く取り入れている。したがって、三次元の網目構造を作るため、硬化後は硬い皮膜となる。なお、官能性とは高分子化合物を生成する際の結合手の数のことである。
【００９２】
突出部４０の第２のシリコーン樹脂は、硬化後の強度が高く、耐候性、耐熱性、耐水性に優れている。また、突出部４０は、レンズ形状を有していることが好ましい。集光性や意図する指向に制御することができるからである。例えば、ドーム形状の突出部４０を設けた場合、該ドーム形状の界面で屈折が生じ、平行光が放射され、集光性を持たせることができる。一方、レンズ形状を有することにより、光拡散性を持たせることもできる。突出部４０は、２以上の曲面を有していることが好ましい。曲面を設けることにより意図する指向に制御することが容易となるからである。
【００９３】
例えば、第２のシリコーン樹脂として、硬化後の常態値が、ＪＩＳ−Ａ硬度３０〜８０、引張強さ１〜６ＭＰａ、粘度５．２Ｐａ・ｓ（２３℃）の無色のものを使用することができる（信越化学工業株式会社製）。ここで、硬さや引張強さなどは、硬化時間、硬化温度などにより変化するため、一義的に決めることができない。
【００９４】
突出部４０は、ステムの凹部２０ａの上部及び該上部外側と密着性を有する。従来の発光装置は、突出部４０とステム２０との接触面積が少ないため密着性が悪く、剥離しやすかった。しかし、本発光装置１００では、突出部４０とステムの凹部２０ａの上部との接触面積が大きいため密着性が良く、剥離を防止することができる。このステムの凹部２０ａの上部外側は、第２のシリコーン樹脂と密着している。
【００９５】
封止体３０の第１のシリコーン樹脂と、突出部４０の第２のシリコーン樹脂は、ともにシロキサン結合を有するため、相互に結合する。従来は、封止体３０にシリコーン樹脂、突出部４０にエポキシ樹脂と、異なる組成を有する樹脂を用いていたため、該樹脂同士が結合せず、界面が生じていた。該界面が生じることにより、封止体３０と突出部４０との材料の屈折率が問題となり、光取り出し効率が低下していた。
【００９６】
そこで、本形態における組成傾斜層３１は、前記第１のシリコーン樹脂と前記第２のシリコーン樹脂との接触部分に存在する。該組成傾斜層は、前記第１のシリコーン樹脂材料の組成から前記第２のシリコーン樹脂材料の組成へと組成が徐々に変化し、界面が生じない。該界面が生じないことにより、封止体３０と突出部４０との材料の屈折率を問題とすることなく、光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００９７】
第１のシリコーン樹脂と、第２のシリコーン樹脂との硬さの差を一定以上設けることが好ましい。この硬さの差が大きくなるに従って、封止体３０は、より軟らかい機能を有して発光素子１０を保護することができ、突出部４０は、より硬い機能を有して発光装置１００を保護することができる。
【００９８】
（第１の発光装置１００の製造方法）
以下、本発明に係る発光装置の製造方法について、説明する。図２は、本発明に係る発光装置の製造工程を示すフローチャート図である。Ｐ１〜Ｐ３は、第一の工程である。Ｐ４〜Ｐ５は、第二の工程である。Ｐ６〜Ｐ７は、第三の工程である。Ｐ８は、第四の工程である。図３は、本発明に係る発光装置の製造工程を示す概略説明図である。（ａ）及び（ｂ）は、第一の工程である。（ｃ）及び（ｄ）は、第二の工程である。（ｅ）は、第三の工程である。（ｆ）は、第四の工程である。（ｇ）は、作製された発光装置である。
【００９９】
（第一の工程）
第一の工程は、ステムの凹部２０ａ内に発光素子１０が載置されているステム２０を形成する工程である（Ｐ１〜Ｐ３）。まず、第１のリード２１と、第２のリード２２と、ヒートシンク２４とを、所定の型枠（図示しない）内に配置して、該型枠内に樹脂を流し込む。該樹脂を硬化させ、これらを一体成型する。該ヒートシンク２４の凹部２４、第１のリード２１の他端２１ｂ及び第２のリード２２の他端２２ｂを露出させておく。第１のリード２１の一端２１ａ及び第２のリード２２の一端２２ａは、外部に導出するように露出させておく。ヒートシンク２４の底部も放熱性を高めるため、露出させておく。ステム２０に、発光素子１０を載置し、封止体３０を封入するための凹部２０ａを設けておく。
【０１００】
次に、ステムの凹部２０ａ内に連設されているヒートシンク２４に、第１の電極１１と第２の電極１２とを有する発光素子１０をマウントする。該マウントには、ダイボンド樹脂などを用いる。第１のリード２１と第１の電極１１、第２のリード２２と第２の電極１２、それぞれをワイヤボンディングして電気的に接続する。このワイヤ２５は、ステムの凹部２０ａの上端よりも低くしておく、つまり、第１のシリコーン樹脂の界面よりも低くしておく。例えば、封止体３０と突出部４０との間に界面が生成されており、ワイヤ２５が該界面を介して両物質間にわたっている場合、封止体３０と突出部４０との材料の熱膨張係数に差があるため、該界面付近でワイヤのせん断が生じるおそれがあるからである。但し、本発明では、該界面が生成されていないため、ワイヤのせん断が生じることはない。以上のようにして、発光素子１０をステム２０に実装する。
【０１０１】
（第二の工程）
第二の工程は、ステムの凹部２０ａ内にゾル状の第１のシリコーン樹脂を注入する工程である（Ｐ４）。第１のシリコーン樹脂は、ゾル状のものを用いて、発光素子１０の位置ズレが生じないように注入する。第１のシリコーン樹脂は、ステムの凹部２０ａ内に基体が入らないように封入する。該凹部２０ａの上面まで、第１のシリコーン樹脂を封入する。第１のシリコーン樹脂は、体積収縮率や表面張力を考慮して、凹部２０ａから流出しない程度で、やや盛り上がった状態で封入することが好ましい。
【０１０２】
次に、第１のシリコーン樹脂をゲル化する（Ｐ５）。第１のシリコーン樹脂を常圧下、常温でゲル化を行う。ゲル化することにより、第三の工程において、ステムの凹部２０ａから、第１のシリコーン樹脂を流出させないためである。ゲル化の条件は、適宜変更することができ、低圧下、常温で行ったり、常圧下、加熱を行ったりすることもできる。加熱によりゲル化に要する時間を短縮することができる。また、加熱を多段階で行うことが好ましいが一段階で行うこともできる。例えば、常温で１０時間程度載置した後、１時間かけて３０℃上昇させ、３０℃上昇させたところで１時間保持し、再び一時間かけて３０℃上昇させる。これを繰り返して、所定の温度まで昇温し、第１のシリコーン樹脂をゲル化硬化させることもできる。
【０１０３】
（第三の工程）
第三の工程は、予め封止用型枠３００内に注入された第２のシリコーン樹脂中に、ステムの凹部２０ａの一部を漬積する工程である（Ｐ６〜Ｐ７）。まず、封止用型枠３００内に、第２のシリコーン樹脂を注入しておく。封止用型枠３００は、成形後レンズ形状を有するように、所定の形状を設けておく。封止用型枠３００の凹部には、第２のシリコーン樹脂が注入されており、表面張力を考慮して、やや盛り上がった状態に注入しておくことが好ましい。
【０１０４】
次に、第二の工程で得られたステムを、凹部２０ａの開口側が下向きになるようにして、封止用型枠３００内に静かに浸積する。ここで、第１のシリコーン樹脂は、ゲル化しているため、第２のシリコーン樹脂の一部がステムの凹部２０ａの外側へ流出していく。
【０１０５】
但し、ステムの凹部２０ａを上向きにしておき、これに対向するように封止用型枠３００を下向きにして、ステム２０に突出部４０を設けることもできる。この場合は、第２のシリコーン樹脂が流出してこないように、ステムの凹部２０ａ外側の径と封止用型枠３００の径を同一にしておく。
【０１０６】
第１のシリコーン樹脂は、ゲル状であるため、未反応成分が残っている。一方第２のシリコーン樹脂は、エラストマーであるため、硬化成分が過剰に入っている。そのためエラストマーの硬化成分がゲルの未反応成分と反応して、架橋、つまり、シロキサン結合されて両者が結合する。
【０１０７】
ここで、第二の工程後、第１のシリコーン樹脂がゲル化し終わる前に、第三の工程を行うこともできる。第１のシリコーン樹脂が完全にゲル化し終わると、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との化学的結合が起こりにくくなり、両樹脂間に界面が生じる場合もあるからである。
【０１０８】
また、前記第１のシリコーン樹脂の硬化は、前記第２のシリコーン樹脂の硬化と、ほぼ同時に行うこともできる。第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との化学的結合を行いつつ、硬化する。この硬化は、第２のシリコーン樹脂中にステムの凹部２０ａの一部を浸積した後、この発光装置をオーブン中に載置して、加熱を行い、両樹脂を硬化させる。オーブン中に載置して発光装置を加熱すると、樹脂部２３とヒートシンク２４との熱伝導性の違いにより、ヒートシンク２４の方が、樹脂部２３より熱が伝わりやすい。そのため、ヒートシンク２４に連設されている第１のシリコーン樹脂側から硬化が始まる。また、発光装置がオーブン中に載置されているため第２のシリコーン樹脂の外部表面から硬化が始まるため、所定の形状を形成することができる。但し、オーブン中に載置せず、ヒートシンクのみに加熱を行い、第２のシリコーン樹脂よりも第１のシリコーン樹脂側から硬化させることにより、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との化学的結合をより促進することができ、体積収縮による両樹脂の変形を考慮することがない。
【０１０９】
ステム２０を第２のシリコーン樹脂中に浸積する際に、第２のシリコーン樹脂は、ステムの凹部２０ａの開口側外側を這い上がり密着する。そこで、ステム２０は、半導体素子を載置するための凹部の側壁の外側に、第２のシリコーン樹脂が延在することができる第２の凹部を有することが好ましい。これにより、第２のシリコーン樹脂が第２の凹部内にも延在するが、該第２の凹部の側壁を超えて第１のリード（第２のリード）方向に這い上がることが防止される。したがって、第２のシリコーン樹脂が第１のリード（第２のリード）を被覆することがなくなり、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、第２のシリコーン樹脂とステム２０との接触面積を大きくし、突出部４０とステム２０との密着性の向上を図ることができる。
【０１１０】
封止用型枠３００の開口端部にはストッパ部３１０が設けられている。ステム２０は、このストッパ部３１０に第１のリード２１又は第２のリード２２のいずれかが当接する位置まで漬積する。この当接する位置は、突出部４０の形状、突出部４０と発光素子１０との距離、突出部４０とステム２０との密着性などにより決める。
【０１１１】
（第四の工程）
第四の工程は、第２のシリコーン樹脂を硬化する工程である（Ｐ８）。第２のシリコーン樹脂は、封止用型枠３００内で仮硬化した後、封止用型枠３００を取り外し、本硬化することが好ましい。これにより、高い物理的強度を有する突出部４０を設けることができる。
【０１１２】
第２のシリコーン樹脂の硬化は、常温下で硬化することが好ましい。加熱することにより第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との内部応力との違いにより、両樹脂に亀裂や破損が生じることがあるからである。また、低圧下若しくは常圧下、加熱することもできる。加熱することにより、硬化時間を促進し、生産性を向上することができるからである。また、第２のシリコーン樹脂を、封止用型枠３００内のみで硬化することもできる。
【０１１３】
以上の工程を経ることにより、発光装置１００を製造することができる。
【０１１４】
（第２の発光装置２００）
図４は、本発明に係る発光装置の断面図である。以下、図面を用いて説明する。但し、第１の発光装置１００と、ほぼ同一の構成を有する部分は、説明を省略する。第２の発光装置２００は、発光素子１０と、該発光素子１０を載置するステム２０と、該発光素子１０を覆う封止体３０と、該封止体３０及び該ステムの一部を覆う突出部４０と、を有する。発光素子１０は、ステムの凹部２０ａ内に、フリップチップ実装している。
【０１１５】
ステム２０は、第１のリード２１と、第２のリード２２と、樹脂部２３と、を有する。該ステム２０は、第１のリード２１と第２のリード２２とを一体成型しており、第１のリード２１の他端２１ｂ及び第２のリード２２の他端２２ｂの一部は、ステムの凹部２０ａ内で露出している。その露出されている部分を介して、第１のリード２１の他端２１ｂは発光素子１０が持つ第１の電極１１と電気的に接続している。第２のリード２２も同様に、第２のリード２２の他端２２ｂは発光素子１０が持つ第２の電極１２と電気的に接続している。第１のリード２１の一端２１ａと、第２のリード２２の一端２２ａとは、それぞれ樹脂部２３から外部に導出している。ステム２０は底面２０ｂと側面２０ｃからなる凹部２０ａを有している。該凹部２０ａの底面２０ｂに発光素子１０が載置されている。発光素子１０は、第１のリード２１及び第２のリード２２にのみ接触している場合もあるが、実質的にステムの凹部２０ａに載置されている。ステムの側壁２０ｃは、ステムの底面２０ｂから延びており、斜面となっている。該側壁２０ｃは、反射面を形成している。
【０１１６】
封止体３０は、ゲル状の第１のシリコーン樹脂である。この第１のシリコーン樹脂には、蛍光体５０が混入している。蛍光体５０の他、フィラー、拡散剤、紫外線透過防止剤、硬化促進剤等が含まれていてもよい。第１のシリコーン樹脂中に、蛍光体５０を混入することにより、発光素子１０からの光の一部を吸収、波長変換して、発光素子１０の光と異なる波長の光を放出することができる。第１のシリコーン樹脂は、最初、ゾル状であることから、蛍光体５０と混練及び分散し易く、ステムの凹部２０ａ内にほぼ均一に蛍光体５０を配置することができる。また、発光素子１０に近接する位置に蛍光体５０を配置していることから、発光素子１０から放出される光を効率よく波長変換することができる。
【０１１７】
突出部４０は、第２のシリコーン樹脂である。突出部４０中にも、蛍光体５０、フィラー、拡散剤等を混入することができる。
【０１１８】
（蛍光体５０）
第１のシリコーン樹脂及び／又は第２のシリコーン樹脂、あるいは発光素子周辺に配置される樹脂には、蛍光体５０を配合しても良い。これにより、発光素子１０から放出される光を吸収し、波長変換を行い、発光素子１０の色調と異なる色調を有する発光装置を提供することができるからである。
【０１１９】
発光装置に使用される蛍光体は、主に、青色に発光する蛍光体、緑色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体の少なくともいずれか１以上の蛍光体を使用することができる。これらの蛍光体は、第１のシリコーン樹脂及び／又は第２のシリコーン樹脂中に投入し、ほぼ均一になるまで混合する。この混合物を、発光素子の周辺部に載置する。この蛍光体は、発光素子から放出される光を吸収し、波長変換を行い、発光素子の光と異なる波長の光を放出する。これにより、発光素子から放出される光の一部と、蛍光体から放出される光の一部と、が混合して、白色を含む多色系の発光装置を作製することができる。
【０１２０】
上述のような青色に発光する蛍光体、緑色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体には、種々の蛍光体がある。緑色に発光する蛍光体として、例えばＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｓｒ７Ａｌ１２Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕなどがある。青色に発光する蛍光体として、例えばＳｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＢａＣａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）２Ｂ５Ｏ９Ｃｌ：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎなどがある。緑色から黄色に発光する蛍光体として、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・ガドリニウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット酸化物蛍光体、及び少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・ガリウム・アルミニウム酸化物蛍光体などがある（いわゆるＹＡＧ系蛍光体）。具体的には、Ｌｎ３Ｍ５Ｏ１２：Ｒ（Ｌｎは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから選ばれる少なくとも１以上である。Ｍは、Ａｌ、Ｃａの少なくともいずれか一方を含む。Ｒは、ランタノイド系である。）、（Ｙ１−ｘＧａｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｒ（Ｒは、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる少なくとも１以上である。０＜Ｒ＜０．５である。）を使用することができる。赤色に発光する蛍光体として、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの第ＩＩ族元素の１以上を含む）、ＭＳｉ７Ｎ１１：Ｅｕ（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの第ＩＩ族元素の１以上を含む）、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。但し、緑色、青色、黄色、赤色等に発光する蛍光体は、上記の蛍光体に限定されず、種々の蛍光体を使用することができる。
【０１２１】
（第２の発光装置２００の製造方法）
第２の発光装置２００は、第１の発光装置１００とほぼ同様な製造工程により製造することができる。第１の発光装置１００とほぼ同様な構成を有する部分は省略する。
【０１２２】
（第一の工程）
第一の工程は、ステムの凹部２０ａ内に発光素子１０が載置されているステム２０を形成する工程である。まず、第１のリード２１及び第２のリード２２とを、所定の型枠（図示しない）内に配置して、該型枠内に樹脂を流し込む。該樹脂を硬化させ、これらを一体成型する。ステムの凹部２０ａ内に導出されるリード２１の他端２１ｂ及び第２のリード２２の他端２２ｂは、露出させておく。第１のリード２１の一端２１ａ及び第２のリード２２の一端２２ａは、外部に導出するように露出させておく。ステム２０に、発光素子１０を載置し、封止体３０を封入するための凹部２０ａを設けておく。
【０１２３】
次に、ステムの底面２０ｂにフリップチップ実装して発光素子１０を載置する。ステムの底面２０ｂには、第１のリード２１及び第２のリード２２が設けられている。この第１のリード２１及び第２のリード２２に接続するように、発光素子１０をマウントする。第１のリード２１と第１の電極１１、第２のリード２２と第２の電極１２のそれぞれを、超音波振動装置を用いて鉛フリーの半田バンプを介してボンディングして電気的に接続する。ここで、半田バンプは、半導体素子の電極、あるいは第１のリード（第２のリード）のうち、少なくとも何れか一方に予め形成されている。このようにして、発光素子１０をステム２０に実装する。
【０１２４】
（第二の工程）
第二の工程は、ステムの凹部２０ａ内にゾル状の第１のシリコーン樹脂を注入する工程である。第１のシリコーン樹脂は、表面張力を利用して、ステムの凹部２０ａ内からやや盛り上がる状態まで注入する。これは、ゲル化した際の体積収縮を考慮したものである。ゲル化により、ステムの凹部２０ａの上面を、平面若しくは緩やかな凸状曲面を形成する。該第１のシリコーン樹脂には、蛍光体５０等が予めほぼ均一に混合されている。第１のシリコーン樹脂を注入後、常温でゲル化を行う。
【０１２５】
（第三の工程）
第三の工程は、予め封止用型枠３００内に注入された第２のシリコーン樹脂中に、ステムの凹部２０ａの一部を漬積する工程である。
【０１２６】
（第四の工程）
第四の工程は、第２のシリコーン樹脂を硬化する工程である。第２のシリコーン樹脂は、封止用型枠３００内にステム２０を浸積した状態で、常温仮硬化する。その後、封止用型枠３００内から第２のシリコーン樹脂と一体となったステム２０を取り出し、本硬化する。但し、封止用型枠３００のみで硬化することも可能である。以上の工程を経ることにより、発光装置２００を製造することができる。
【０１２７】
（第３の発光装置３００）
図５は、本発明に係る発光装置の断面図である。以下、図面を用いて説明する。但し、第１の発光装置１００及び第２の発光装置２００と、ほぼ同一の構成を有する部分は、説明を省略する。第３の発光装置３００は、発光素子１０と、該発光素子１０を載置するサブマウント部材６０と、該サブマウント部材６０を載置するステム２０と、該発光素子１０を覆う封止体３０と、該封止体３０及び該ステムの一部を覆う突出部４０と、を有する。発光素子１０は、ステムの凹部２０ａ内に、フリップチップ実装されている。
【０１２８】
封止体３０は、ゲル状の第１のシリコーン樹脂である。この第１のシリコーン樹脂には、蛍光体５０が混入している。突出部４０は、第２のシリコーン樹脂である。突出部４０中にも、蛍光体５０、フィラー、拡散剤等を混入することができる。以上の構成を採ることにより、発光装置３００を提供することができる。
【０１２９】
該ステム２０は、第１のリード２１と、第２のリード２２と、樹脂部２３と、を有する。該ステム２０は、第１のリード２１と第２のリード２２とを一体成型しており、第１のリード２１の他端２１ｂ及び第２のリード２２の他端２２ｂの一部は、ステムの凹部２０ａ内で露出している。その露出している部分を介して、電気的に接続している。該第２のリード２２の他端２２ｂは、ステムの凹部２０ａ中央付近まで延びており、該他端２２ｂ上にサブマウント部材６０を載置する。該サブマウント部材６０の上部には、発光素子１０が載置され、該発光素子１０は、ステムの凹部２０ａのほぼ中心に載置する。サブマウント部材６０に設けられた電極６１は、ワイヤを介して第１のリード２１と電気的に接続され、また、電極６１は、発光素子１０の第１の電極１１とバンプ等を介して電気的に接続されている。同様に、サブマウント部材６０に設けられた電極６２は、ワイヤを介して第２のリード２２と電気的に接続され、また、電極６２は、発光素子１０の第２の電極１２とバンプ等を介して電気的に接続されている。但し、ワイヤを用いずに、直接、第２の電極１２と、サブマウント部材６０の電極６２と、第２のリード２２とを、電気的に接続することもできる。第１のリード２１の一端２１ａと、第２のリード２２の一端２２ａとは、それぞれ樹脂部２３から外部に導出している。ステム２０は底面２０ｂと側面２０ｃからなる凹部２０ａを有している。
【０１３０】
具体的には、サブマウント部材６０として、窒化アルミニウムのような絶縁性基板や、発光素子の静電保護機能を有するＳｉダイオード素子などを用いることができる。Ｓｉダイオード素子６０のｎ型シリコン基板６２内に選択的に不純物イオンの注入を行うことによりｐ型半導体領域６１が形成されており、逆方向ブレークダウン電圧が所定の電圧に設定されている。このＳｉダイオード素子６０のｐ型半導体領域６１及びｎ型シリコン基板６２（ｎ型半導体領域）の上に、Ａｌよりなるｐ電極１２及びｎ電極１１が形成され、ｐ電極１２の一部がボンディングパッドとなり、ｎ電極１１の一部がボンディングパッドとなる。なお、ｎ電極１１の一部をボンディングパッドとせずに、ｎ型シリコン基板６２の下面の上には、第２のリード２２と電気的に接続するためのＡｕよりなるｎ電極を形成してもよい。これにより、ｎ電極側はワイヤを用いることなく電気的接続を行うことができる。
【０１３１】
例えば、Ｓｉダイオード素子６０のｐ型半導体領域６１にｎ型電極１１、ｎ型シリコン基板６２にｐ型電極と対向するように、発光素子１０を載置する。このとき、まず、ｐ型半導体領域６１とｎ型シリコン基板６２にＡｕバンプを形成する。次に、発光素子１０に対し荷重、振動および熱を加える超音波接合方式にてフリップチップ実装を行う。さらに、ｎ型シリコン基板６２をＡｇペーストにて凹部２０ａ内に固着させる。このようにして、ステムの凹部２０ａ内に発光素子１０を搭載する。
【０１３２】
図１３は、図１２に示される半導体発光素子５００をフリップチップ実装するためのサブマウント部材５０３の上面図である。また、図１４（ａ）は、図１３に示されるサブマウント部材のＣ−Ｃにおける断面図である。サブマウント部材５０３は、Ｓｉダイオード素子であり、複数のｎ型半導体領域５０２がｐ型半導体領域５０６内に形成されている。次に、サブマウント部材５０３の一方の主面方向において、銀白色の金属を材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ）とする反射電極５０４が上記複数のｎ型半導体領域５０２に電気的に接続するように形成される。さらに、反射電極５０４の一部の領域は、第１のリード（第２のリード）と接続するワイヤのボンディング領域５０５とされ、別の領域がバンプ載置領域５０６とされる。一方、サブマウント部材５０３の一方の主面方向において、ｐ型半導体領域５０１および反射電極が形成されていないｎ型半導体領域５０２の一部は、ＳｉＯ２からなる絶縁膜により被覆されている。また、サブマウント部材５０３は、反射電極５０４を有する主面に対向する他方の主面に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｇが順にスパッタリングされた裏面電極５０８を有する。
【０１３３】
図１２に示される半導体発光素子は、図１３および図１４（ａ）に示されるサブマウント部材に対してフリップチップ実装される。すなわち、サブマウント部材の上記バンプ載置領域にＡｕバンプを載置し、半導体発光素子５００のｐ側台座電極５０１およびｎ側台座電極５０２が、Ａｕバンプを介して対向され、超音波、熱および荷重を加えることにより、半導体発光素子とサブマウント部材とが電気的および機械的に接続される。これにより、また、図１５に示されるように、半導体発光素子５００がサブマウント部材５０３に対してフリップチップ実装された複合的な素子となる。この複合的な素子は、例えば、図６に示されるように、サブマウント部材の裏面電極側をＡｇペーストにてステムの凹部２０ａの底面に固着させる。なお、図１５は、半導体発光素子５００の透光性基板側からの上面図である。また、サブマウント部材のＳｉダイオード素子と半導体発光素子の回路構成は、図１４（ｂ）に示されるように、２つのダイオードの直列接続による双方向ダイオードと、半導体発光素子との並列接続となる。これにより、半導体発光素子は、順方向・逆方向の過電圧から保護され、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【実施例１】
【０１３４】
図１は、実施例に係る発光装置１００である。図２は、実施例に係る発光装置の製造工程を示すフローチャート図である。図３は、実施例に係る発光装置の製造工程を示す概略説明図である。（ａ）及び（ｂ）は、第一の工程である。（ｃ）及び（ｄ）は、第二の工程である。（ｅ）は、第三の工程である。（ｆ）は、第四の工程である。（ｇ）は、作製された発光装置である。
【０１３５】
実施例１に係る発光装置１００は、発光素子１０と、該発光素子１０を載置するステム２０と、該ステム２０の凹部内を封止する封止体３０と、該封止体３０を覆う突出部４０とを有する。ステム２０は、ヒートシンク２４、第１のリード２１及び第２のリード２２を、熱可塑性樹脂を用いて一体成型した。
【０１３６】
ステム２０は、ポリフタルアミドを用いた。第１のリード２１及び第２のリード２２は、ＣｕにＡｇメッキを施したものを用いた。ヒートシンク２４は、ＣｕにＡｇメッキを施したものを用いた。
【０１３７】
ステム２０は、所定の形状を有する型枠内に、ヒートシンク２４、第１のリード２１及び第２のリード２２を載置した後、熱可塑性樹脂を注入する。注入後、加熱することにより、図に示すような形状を有するステム２０を成型することができた。
【０１３８】
ヒートシンク２４は、上面が凹部２４ａを有するものを用いた。該ヒートシンクの凹部２４ａは、開口部上方が広口の略円錐台の形状を成している。このヒートシンクの凹部２４ａ内のほぼ中央に発光素子１０を載置する。ヒートシンク２４は、Ｃｕを主成分とするものを用いており、Ａｇメッキを施していることから、発光素子１０からの光を反射して、光取り出し効率を向上することができる。
【０１３９】
ステム２０に凹部を設ける。該ステムの凹部２４ａは、開口部上方が広口の略円錐台の形状を有しており、該ステムの底面２０ｂには、ヒートシンクの凹部２４ａを設ける。これにより、ステムの凹部２０ａを上方から見ると、ステムの略円錐台形状の中に、ヒートシンクの凹部２４ａの略円錐台形状が形成されている二段階形状となっている。上方から見て、ステムの凹部２０ａのほぼ中心に発光素子１０を載置した。
【０１４０】
発光素子１０をヒートシンクの凹部２４ａにエポキシ樹脂を用いてダイボンドした。その後、第１の電極１１と第１のリード２１とをＡｕワイヤ２５を用いてボンディングした。また、ほぼ同時に第２の電極１２と第２のリード２２とをＡｕワイヤ２５を用いてボンディングした。以上により、発光素子１０が載置されたステム２０を形成した。
【０１４１】
この発光素子１０が載置されたステムの凹部２０ａ内に、第１のシリコーン樹脂を注入した。第１のシリコーン樹脂は、ステムの凹部２０ａ内に気体が入らないように注入した。該注入は、第１のシリコーン樹脂の粘度、表面張力を考慮しつつ、ステムの凹部２０ａからやや盛り上がる状態となるまで注入した。ワイヤ２５の上端は第１のシリコーン樹脂の界面よりも下側にある。
【０１４２】
実施例１は、第１のシリコーン樹脂に、粘度１．９３Ｐａ・ｓ（２３℃）（信越化学工業株式会社製）の常温硬化性樹脂を用いた。このステム２０を、所定の温度に加温調整できるオーブン中に載置して、硬化を行った。硬化条件としては３０℃で１６時間載置した。その後、３０℃から６０℃まで約１時間かけて昇温した。その後、６０℃を保持したまま約１時間載置した。さらに、６０℃から１５０℃まで２時間かけて昇温した。硬化後の第１のシリコーン樹脂はアスカＣが1程度であった。硬化後の第１のシリコーン樹脂は、ステム２０を上下逆さまにしても、凹部２０ａ内から該樹脂が流出してこない。
【０１４３】
なお、実施例１の硬化条件とは、異なる条件で、第１のシリコーン樹脂を硬化することもできる。
【０１４４】
次に、所定のレンズ形状を形成できる封止用型枠３００内に、第２のシリコーン樹脂を注入した。封止用型枠３００内に気体が入らないように、第２のシリコーン樹脂を注入した。該注入は、第２のシリコーン樹脂の粘度、表面張力を考慮しつつ、封止用型枠３００内からやや盛り上がる状態となるまで注入した。
【０１４５】
第２のシリコーン樹脂は、粘度５．２Ｐａ・ｓ（２３℃）（信越化学工業株式会社製）の常温硬化性樹脂を用いた。
【０１４６】
次に、封止用型枠３００内に、ステムの凹部２０ａの開口側を浸積した。封止用型枠３００は、第２のシリコーン樹脂が注入された開口部側を上向きとして、ステムの凹部２０ａの開口部側を下向きにして、浸積した。該封止用型枠３００は、ステムの凹部２０ａに対向するように位置合わせを行った。この位置合わせは、封止用型枠３００に設けた位置決めピン（図示しない）とステム２０のフレームに設けた穴（図示しない）とを嵌合した。ステム２０の浸積によって、第２のシリコーン樹脂が封止用型枠３００内から溢れないように、静かに両者を嵌合させた。
【０１４７】
このとき、ステムの凹部２０ａの外側を、第２のシリコーン樹脂が這い上がる。この這い上がりにより、第２のシリコーン樹脂とステム２０との接触面積が増大し、密着性を向上させることができる。
【０１４８】
封止用型枠３００のストッパ部３１０にステム２０の第１のリード２１及び第２のリード２２が当接する位置まで、ステム２０を封止用型枠３００に浸積させた。
【０１４９】
次に、該封止用型枠３００に浸積されたステム２０を、所定の温度に加温調整できるオーブン中に載置して、硬化を行った。硬化条件としては３０℃で１６時間載置した。その後、３０℃から６０℃まで約１時間かけて昇温した。その後、６０℃を保持したまま約１時間載置した。さらに、６０℃から１５０℃まで２時間かけて昇温した。第２のシリコーン樹脂を硬化する場合、急激に高温雰囲気としない方が好ましい。これは第２のシリコーン樹脂をいきなり高温雰囲気下に載置すると、第２のシリコーン樹脂が硬化する際に、第１のシリコーン樹脂が膨張し、その状態のまま、第２のシリコーン樹脂を硬化してしまうことになる。該状態のステム２０を、常温雰囲気中へ取り出すと、第１のシリコーン樹脂が収縮し、残留応力として残ったり、亀裂や破壊などの不良を引き起こしたりすることがあるからである。そのため、第２のシリコーン樹脂の硬化は、最初、常温に近い温度でゆっくりと硬化させる。その後、徐々に温度を上げて、最後に第２のシリコーン樹脂が十分硬化する温度まで昇温することが好ましい。
【０１５０】
第２のシリコーン樹脂を硬化させたあと、常温までゆっくりと冷却した。その後、ステム２０を封止用型枠３００内から取り出し、大気中に載置して、本硬化を行った。
【０１５１】
ここで、第２のシリコーン樹脂の硬度を上げることで、封止用型枠３００内からの脱型性を良好にする事ができる。第２のシリコーン樹脂の硬度を上げる手段として、昇温する手段がある。本実施例で使用した第２のシリコーン樹脂は、常温で硬化させたときＪＩＳ−Ａ硬度で約３０でるのに対し、６０℃に昇温するとＪＩＳ−Ａ硬度で約６１、１５０℃まで昇温するとＪＩＳ−Ａ硬度で約７１まで強度を高めることができる。本工程では、第２のシリコーン樹脂を１５０℃まで加熱を行ったので、ＪＩＳ−Ａ硬度で約７１であった。
【０１５２】
第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との接合部分は、組成傾斜層３１が形成されていた。該組成傾斜層３１は、第１のシリコーン樹脂の未反応成分と、第２のシリコーン樹脂の硬化成分とが反応している。
【０１５３】
以上の工程を採ることにより、発光装置１００を製造することができた。該発光装置１００は、外的障害物から発光素子１０を保護しつつ、光取り出し効率の向上を図ることができる。
【実施例２】
【０１５４】
実施例２は、実施例１と、第１のシリコーン樹脂が異なるだけで同一の条件で発光装置１００を製造した。実施例２に用いた第１のシリコーン樹脂は、粘度が１．９５Ｐａ・ｓ（２３℃）（信越化学工業株式会社製）の硬化性樹脂を用いた。硬化後の硬さは、アスカＣで９であった。硬化条件は実施例１と同一である。これにより実施例２の発光装置１００を製造した。
【実施例３】
【０１５５】
実施例３は、実施例１と、第１のシリコーン樹脂が異なるだけで同一の条件で発光装置１００を製造した。実施例３に用いた第１のシリコーン樹脂は、粘度が１．８５Ｐａ・ｓ（２３℃）（信越化学工業株式会社製）の硬化性樹脂を用いた。硬化後の硬さは、アスカＣで１６であった。硬化条件は実施例１と同一である。これにより実施例３の発光装置１００を製造した。
【０１５６】
実施例２及び実施例３も、実施例１と同様、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との界面の剥離は、生じなかった。
【実施例４】
【０１５７】
図６は、本実施例にかかる半導体装置のステムがリードフレームの一部に一体成型されている状態を示す模式的な上面図である。図６に示されるように、半導体発光素子５００はサブマウント部材５０３にフリップチップ実装され、その複合的な素子はステムの凹部に載置されている。また、図１０は、本実施例により形成された半導体装置４００の模式的な側面図である。さらに、図１１は、本実施例により形成された半導体装置４００を第１のリードの突出方向から見た模式的な側面図であり、第１のリード２１付近の部分的な拡大図を示している。
【０１５８】
本実施例にかかる半導体装置４００の形成方法は、突出部を成型した後、第１のリード２１および第２のリード２２を外部のリードフレーム６０１から分離する工程において、ステム２０または突出部に接触しないような所定の位置に、その分離された部位を有するように第１のリード２１および第２のリード２２を折り曲げる工程を有する。さらに、ステム２０の外壁面から突出している第１のリード２１および第２のリード２２は、その突出方向に平行でない側面方向において、外部のリードフレーム６０１から分離される。また、本実施例にかかるステム２０は、図１０に模式的に示されるように、ステム２０または突出部に接触しないような所定の位置に、第１のリード（第２のリード）が外部のリードフレームから分離された部位６０２ｂを有する。すなわち、ステム２０および突出部が完全に収まる最小径の球面を仮定したとき、少なくとも該球面内に上記分離された部位６０２ｂが位置するようにする。さらに、第１のリード（第２のリード）は、ステム２０の外壁面から突出しており、その突出方向に平行でない方向であり、かつ該第１のリード（第２のリード）の側面方向に延伸するように、外部のリードフレームから分離された部位６０２ｂを有する。以上の他は、上述の実施例と同様な半導体装置とする。
【０１５９】
以下、本実施例にかかる半導体装置４００について、より詳細に説明する。図６に示されるように、ステム２０は、その側壁から突出する第１のリード２１および第２のリード２２がそれぞれ２カ所の連結部位６０２ａで外部のリードフレーム６０１に連続するように、外部のリードフレーム６０１の一部に一体成型される。このように第１のリード２１（第２のリード２２）を外部のリードフレームに連続させるのは、ステムの一体成型の工程において、ヒートシンクから互いに絶縁分離される第１のリード（第２のリード）を外部のリードフレーム６０１にて支持するためである。さらに、ステム側壁２０ｃの外壁面の四隅に凹部が形成されており、その凹部に嵌合する先端部を有し外部のリードフレーム６０１に連続するハンガーリード６０４によって支持される状態となる。ハンガーリード６０４は、第１のリード（第２のリード）が外部のリードフレームから連結部位６０２ａにて切断・分離された後、ステム２０を支持するためのものである。
【０１６０】
第１のリード２１および第２のリード２２とリードフレーム６０１との連結部位６０２ａは、図６に示される上面方向から見て、第１のリード（第２のリード）先端部とステム２０の外壁面の間に、所定の間隔を開けて形成されている。ここで、第１のリード（第２のリード）が突出しているステム２０の外壁面に平行な方向をＹ方向、該ステムの側壁に垂直な方向をＸ方向と定義し、より詳細に説明する。まず、第１のリード（第２のリード）先端部において、Ｙ方向に延伸する外縁は、Ｘ方向に延伸し対向する一対の外縁に対して所定の曲率を有するようにＲを有して連続している。さらに、上記Ｘ方向に延伸した外縁は、Ｘ方向に所定の距離ａだけ延伸した後、図６に示される上面方向から見て第１リード（第２のリード）の幅が狭くなる方向へ所定の距離ｂだけＹ方向へ延伸し、再度Ｘ方向へ第１のリード（第２のリード）とリードフレーム６０１との連結部位６０２ａまで所定の距離ｃだけ延伸している。ここで、第１のリード（第２のリード）とリードフレーム６０１との連結部位６０２ａは、リードフレーム６０１がステム２０を支持するための機械的強度が維持できる最小限の幅ｄを有する。さらに、幅ｄは、上記連結部位において切断して第１のリード（第２のリード）をフォーミング（折り曲げ）したとき、その切断面に生じたバリが半導体装置の表面に損傷を与えない大きさとする。また、半導体装置の量産工程において、複数の半導体装置の切断面が互いに接触し合うと金属粉が発生する。したがって、上記切断面は、そのような金属粉が発生しないような大きさ、形状および配置とする。
【０１６１】
ステムに半導体素子、第１のシリコーン樹脂および突出部を配置した後、ステムを外部のリードフレーム６０１から連結部位６０２ａにて切り離す。さらに、図１０および図１１に示されるように、その一部がステム側壁に沿うように、かつヒートシンク２４の底面とほぼ同一平面となる部分を有するように、第１のリードを折り曲げて外部の電極との接続端子とする。ここで、第１のリード（第２のリード）をリードフレーム６０１から切り離す位置は、第１のリード（第２のリード）外縁から突出する切断部位６０２ｂが第１のリード（第２のリード）の最大幅（Ｙ方向）からはみ出さないような位置とする。即ち、図１１の拡大側面図に示されるように、突出する部分の大きさＬは、上述した距離ｂを超えないような大きさ（Ｌ＜ｂ）とする。
【０１６２】
一般に、本発明のような半導体装置は、その量産工程において、選別装置にかけられ所定の規格を満たすものが最終製品とされる。従って、本発明のような半導体装置が大量に投入された選別装置内において、複数の半導体装置同士が激しく接触し合うことは避けられない。従来、リードフレームからステムが分離されるときに生じた切断面は、金属のバリとなり、リードの外縁から突出していたため別の発光装置のステムや突出部の表面に損傷を与え、発光装置の美観や品質を低下させる一因ともなっていた。
【０１６３】
そこで、本実施例にかかる半導体装置は、第１のリード（第２のリード）とリードフレームとの連結部位および、その連結部位が切断されて生じる切断部位を上述したような位置とする。これにより、量産工程において半導体装置同士が接触しても金属のバリが別の半導体装置のステムや突出部の表面に損傷を与えることが避けられる。したがって、本実施例にかかる半導体装置は、半導体装置の美観を損なうことなく高品質な量産を行うことが容易にできる。
【実施例５】
【０１６４】
図６は、ステムの凹部（第１の凹部）２０ａが形成されている方向から見た本実施例にかかるステムの模式的な上面図であり、図８は、図６のＣ−Ｃにおける模式的な断面図であり、図９は、本実施例にかかる半導体装置４００を側方から見た図であり、その一部が断面となっている。図に示されるように、本実施例におけるステム２０は、第１の凹部２０ａを形成している側壁２０ｃの外側に、第２のシリコーン樹脂が延在し第１のリード（第２のリード）方向への這い上がりを防ぐことができる第２の凹部６０５を有する。また、本実施例における半導体装置の形成方法は、ステム２０の成型工程において、第１の凹部側壁２０ｃの外側に第２の凹部６０５が一体成型され、突出部４０の成型工程において、第２のシリコーン樹脂が該第２の凹部６０５内に延在され硬化される工程を有する。以上のようにする他は、上述の実施例と同様に半導体装置を製造する。
【０１６５】
以下、本実施例にかかる半導体装置をより詳細に説明する。本実施例におけるステム２０は、第１の凹部２０ａの方向から見て、第１の凹部２０ａを形成している側壁２０ｃの外側に第２の側壁２０ｄを有し、側壁２０ｃと第２の側壁２０ｄとによって形成される第２の凹部６０５を有する。また、この第２の凹部６０５は、ステム２０の外壁面から第１のリード（第２のリード）が突出している部位より、第１の凹部２０ａの開口方向寄りに、側壁２０ｃと側壁の一部を同じくして、側壁２０ｃの外壁面を包囲するように形成されている。なお、本発明における第２の凹部６０５は、本実施例のような形態に限定されず、複数の凹部に分離されていてもよい。また、上面方向から見た第２の凹部の形状も限定されない。
【０１６６】
本発明のような半導体装置の形成方法において、突出部を形成するための第２のシリコーン樹脂は、第１の凹部２０ａを形成する側壁２０ｃ上面から側壁２０ｃの外壁面にかけて延在され、硬化される。これにより、第１の凹部２０ａを形成する側壁２０ｃ上面から側壁２０ｃの外壁面の少なくとも一部を被覆する突出部４０とし、突出部４０とステム２０との密着性が向上される。ここで、突出部４０の成型用型から這い上がった第２のシリコーン樹脂は、ステム２０の外壁面を伝って第１のリード（第２のリード）方向にも延在しようとする。そのため、第２のシリコーン樹脂により第１のリード（第２のリード）表面が被覆される恐れがある。仮に、第１のリード（第２のリード）表面がシリコーン樹脂により被覆され硬化されると、リードを被覆する樹脂は、リードと外部電極との接続不良の原因となったり、リードをフォーミングする際の機械的な障害となり、半導体装置およびその製造工程に悪影響を及ぼす。従来、このような樹脂の延在を防ぐ方法として、第１のリード（第２のリード）を成型用型から所定の距離だけ離して突出部の形成が成されていた（例えば、特許文献２参照。）。
【０１６７】
そこで、本実施例におけるステム２０は、延在するシリコーン樹脂の溜まりとなるように、上述したような第２の凹部６０５を設ける。即ち、第２のシリコーン樹脂がステム２０の外壁面を第１の凹部側壁上面から所定の距離だけ延在した後、上述した第２の凹部６０５の側壁（側壁２０ｃに対向する側壁）にて、余分な第２のシリコーン樹脂が第２の凹部側壁を超えないように堰き止める。さらに、延在された第２のシリコーン樹脂は、第２の凹部内にても硬化される。これにより、余分な第２のシリコーン樹脂が第１のリード（第２のリード）方向へ延在することを、より効率良く防ぐことができ、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【実施例６】
【０１６８】
図７は、本実施例にかかるステム２０の背面図であり、図８および９は断面図である。また、図１０は、本実施例にかかる半導体装置４００の模式的な側面図である。本実施例においてステム２０の背面から露出されるヒートシンク２４の背面は、段差を有するように露出される。すなわち、ヒートシンク２４の背面は、第１、第２および第３の底面とからなる段差を有するように露出され、第１の底面７０１および、背面側から見て第１の底面７０１の外側に形成される第２の底面７０２は、それらの底面と平行でない第３の底面７０３と互いに隣接している。ここで、第２の底面７０２は、ステム２０を形成している樹脂部２３の背面とほぼ同一平面となるようされている。また、本実施例にかかるヒートシンク２４は、第１の底面７０１を有する部位がステムの背面から突出していることから、第１の底面７０１が外部の実装基板に対する実装面となる。以上のようにする他は、上述の実施例と同様に半導体装置を製造する。
【０１６９】
このように、ヒートシンクの背面が段差を有してステムの背面から露出されることにより、ヒートシンクの背面（第１の底面）を実装面として半導体装置を実装基板に半田付けする際、段差の部分で半田のフィレット（厚肉部分）が形成される。このフィレットは、ヒートシンクの第２の底面と第３の底面に密着するため、本実施例にかかる半導体装置は、実装基板に対して強固に固定することができる。また、実装基板に対する半導体装置の固定は、主に上記フィレットにて行われ、ヒートシンク背面と実装基板との間に存在する半田の量を相対的に少なくし、ヒートシンク背面と実装基板の表面との間隔をより近接させることができる。したがって、半導体装置から実装基板への放熱性を向上させることができる。
【実施例７】
【０１７０】
図６は、本実施例にかかる半導体装置４００の模式的な上面図であり、図８は、図６のＣ−Ｃにおけるステムの断面図であり、図９は、半導体装置４００の断面図、図１０は、半導体装置４００の側面図である。本実施例にかかるステム２０は、そのステムの凹部内に半導体素子が蛍光体とともに載置される凹部をさらに有し、該凹部の外側に該凹部の側壁と側壁の一部を同じくする第３の凹部６０３を有する。また、本実施例にかかる半導体装置の製造方法は、ステムの成型工程において、該ステムの凹部内に、半導体素子が蛍光体とともに載置される凹部を同時に一体成型し、該凹部の外側に、該凹部と側壁の一部を同じくする第３の凹部６０３を形成する。さらに、蛍光体含有材料を充填する工程において、半導体素子が載置された凹部の内容積以上となるような量の蛍光体含有材料を充填させる。以上のようにする他は、第１のシリコーン樹脂および突出部を上述の実施例と同様に成型し、半導体装置を製造する。以下、本実施例にかかる半導体装置の特徴をより詳細に説明する。
【０１７１】
本実施例におけるステムの凹部は、その凹部底面に露出されたヒートシンク２４の凹部側壁２４ｃの外側に、互いに分離された複数の第３の凹部６０３を有する。なお、本実施例において、第３の凹部６０３がヒートシンク２４の凹部側壁の外側に形成される形態を説明するが、ヒートシンクを有しない形態、すなわち、図に示されるヒートシンク２４の部分が樹脂部２３とされるステム２０の形態においても適用できることは言うまでもない。また、本実施例における第三の凹部６０３は、ヒートシンク、第１（第２）のリードおよび樹脂部を有するステムの一体成型の際に、ヒートシンクを支持する金型の一部により成型される。
【０１７２】
このように第３の凹部６０３を設け、蛍光体を含有する樹脂をヒートシンクの凹部の側面に注入すると、余分な樹脂はヒートシンク２４の凹部２４ａを溢れ出て第３の凹部６０３方向に流出し、第３の凹部６０３内に留まる。一方、樹脂に含有される蛍光体は、自重により沈降し、半導体素子の周囲に配置される。そのため、ヒートシンク凹部２４ａ内の蛍光体含有樹脂は、その量が発光装置毎に一定となり、また発光観測面側の上面は平滑面となる。したがって、本実施例における半導体装置は、発光観測方位によって色度が均一となる発光装置であり、本実施例における半導体装置の形成方法は、その発光装置の製造歩留まりを向上させることができる。
【実施例８】
【０１７３】
図６の斜線領域は、本実施例におけるリードフレームの打ち抜き部分７０５を示す。このように、第１のリード２１（第２のリード２２についても同様）の先端部にリードフレームの打ち抜き部分７０５を形成し、リードフレームに金属メッキを施すことにより、第１のリード２１の先端部が金属メッキされる。また、本実施例において、リードフレーム６０１から第１のリード２１（第２のリード２２）を切り離す位置は、上述したように切断部位６０２ａとする。従来は、第１のリード２１の先端部にて外部のリードフレームに連続しており、金属メッキを施すことができず、金属メッキされていない切断面が第１のリード２１の先端部で露出していた。一方、本実施例のごとく第１のリード２１の先端部を金属メッキすることにより、実装基板に接続するときに、第１のリード２１の先端部でフレットが容易に形成される。したがって、本実施例により、半導体装置を実装基板に対して強固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明の一実施例に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工程を示す概略説明図である。（ａ）及び（ｂ）は、第一の工程である。（ｃ）及び（ｄ）は、第二の工程である。（ｅ）は、第三の工程である。（ｆ）は、第四の工程である。（ｇ）は、作製された発光装置である。
【図４】本発明の一実施例に係る半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る半導体装置の断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る半導体装置のステムの上面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る半導体装置のステムの背面図である。
【図８】本発明の一実施例に係る半導体装置のステムの断面図である。
【図９】本発明の一実施例に係る半導体装置の断面図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る半導体装置の側面図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る半導体装置の側面図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る半導体素子の上面図である。
【図１３】本発明の一実施例に係るサブマウント部材の上面図である。
【図１４】本発明の一実施例に係るサブマウント部材の模式的な断面図である。
【図１５】本発明の一実施例に係る半導体素子およびサブマウント部材の上面図である。
【符号の説明】
【０１７５】
１０、５００    半導体素子
１１    第１の電極
１２    第２の電極
２０    ステム
２０ａ  ステムの凹部
２０ｂ  ステムの底面
２０ｃ  ステムの側壁
２０ｄ  第２の側壁
２１    第１のリード
２２    第２のリード
２３    樹脂部
２４    ヒートシンク
２４ａ  ヒートシンクの凹部
２４ｂ  ヒートシンクの底面
２４ｃ  ヒートシンクの側壁
２５    ワイヤ
３０    封止体
３１    組成傾斜層
４０    突出部
５０    蛍光体
６０、５０３    サブマウント部材
６１    電極
６２    電極
１００、２００、４００  発光装置
３００  封止用型枠
３１０  ストッパ部
５０１  ｐ側台座電極
５０２  ｎ側台座電極
５０４  反射電極
５０５  ワイヤボンディング領域
５０６  バンプ載置領域
５０７  絶縁膜
５０８  裏面電極
５０９  ｐ型半導体領域
５１０  ｎ型半導体領域
６０１  リードフレーム
６０２ａ  連結部位
６０２ｂ  切断部位
６０３  第３の凹部
６０５  第２の凹部
７０１  第１の底面
７０２  第２の底面
７０３  第３の底面
７０４  樹脂部の底面
７０５  打ち抜き部分
【図１】
2006093738.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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