(57)【要約】【課題】熱ひずみによる樹脂剥がれを改善する樹脂封止型光半導体装置を得る。【解決手段】空隙部分であるカップ部を有した熱硬化性樹脂から成るモールド部材１に一対のリード電極２が埋め込まれている。カップ部はリード電極面2を底面とした逆円錐台となっている。カップ部の中央に位置する一方のリード電極面２上に、ペースト４を介して光半導体素子５が固着されている。光半導体素子５ともう一方のリード電極２は、金属細線６でボンディングによって電気的に接続されている。カップ部には、エポキシ樹脂３が充填されている。リード電極２のモールド部材にモールドされた部位は、その外周縁が鈍角または曲線形状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ部が形成されたモールド部材でリード電極がモールドされ、前記カップ部内部に配置した光半導体素子が前記リード電極上に固着され、前記光半導体素子の電極と前記リード電極とを金属細線で電気的に接続させた樹脂封止型光半導体装置であって、前記カップ部は熱硬化性樹脂で充填されるとともに、前記リード電極の前記モールド部材にモールドされた部位は、その外周縁が鈍角または曲線形状に形成されていることを特徴とする樹脂封止型光半導体装置。
【請求項２】
前記光半導体素子の固着箇所から前記リード電極２の先端部分にかけて、前記リード電極に凹状の段差を形成したことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型光半導体装置。
【請求項３】
前記リード電極に、熱硬化性樹脂及びモールド部材との接触面積を削減させるための複数の孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型光半導体装置。
【請求項４】
前記カップ部内に充填される熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の樹脂封止型光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型光半導体装置に関し、特に可視光・赤外光・紫外光・白色などの表面実装に対し適した樹脂封止型光半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光半導体装置の要求は、表面実装を用いた実装構造が多く、製品に対する要求もパッケージの小型化・薄化・高実装密度など多岐に亘っている。
【０００３】
環境に配慮した鉛フリー化の動きも加速しており、実装温度も例えば約２４０℃から約２６０℃以上へと実装条件も変わるため、さらなる高信頼性の光半導体装置が要求されている。
【０００４】
一般的な樹脂封止型光半導体装置としては、図６乃至図８に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。図６は樹脂封止型光半導体装置の斜視図、図７はその上面図、図８は略断面図である。空隙部分であるカップ部を有した熱硬化性樹脂から成るモールド部材１に一対のリード電極２が埋め込まれている。カップ部はリード電極面2を底面とした逆円錐台となっている。カップ部の中央に位置する一方のリード電極面２上に、ペースト４を介して光半導体素子５が固着されている。光半導体素子５ともう一方のリード電極２は、金属細線６でボンディングによって電気的に接続されている。カップ部には、エポキシ樹脂３が充填されている。
【０００５】
リフロー（フロー）などにより光半導体装置を実装する場合、光半導体装置の周囲温度が例えば260℃レベルまで上昇する。
【０００６】
線膨張係数の大きさを対比すると、エポキシ樹脂＞熱可塑性樹脂＞リード電極となっており、エポキシ樹脂とリード電極間の係数が異なっている。熱可塑性樹脂とリード電極及びエポキシ樹脂とリード電極面は、物理結合状態にあり、リード電極と熱可塑性樹脂間及びリード電極とエポキシ樹脂間で、実装時の熱ひずみにより剥離が発生するという問題があった。
【０００７】
光半導体装置の実装前に吸湿などの要因がある場合、さらに剥離が進行し、最終的には電気的な導通が阻害され、結果的には、不点灯に至ることがあった。
【特許文献１】特開平８−２８８４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、熱ひずみによる樹脂剥がれを改善する樹脂封止型光半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の一態様によれば、カップ部が形成されたモールド部材でリード電極がモールドされ、前記カップ部内部に配置した光半導体素子が前記リード電極上に固着され、前記光半導体素子の電極と前記リード電極とを金属細線で電気的に接続させた樹脂封止型光半導体装置であって、前記カップ部は熱硬化性樹脂で充填されるとともに、前記リード電極の前記モールド部材にモールドされた部位は、その外周縁が鈍角または曲線形状に形成されていることを特徴とする樹脂封止型光半導体装置が提供される。
【００１０】
また、本願発明の別の一態様によれば、光半導体素子の固着箇所から前記リード電極２の先端部分にかけて、前記リード電極に凹状の段差を形成したことを特徴とする樹脂封止型光半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱ひずみによる樹脂剥がれを改善した樹脂封止型半導体発光装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者は、熱ひずみ等による樹脂剥れについて種々の実験の結果、リード電極の形状を工夫することにより、信頼性が著しく向上し得ることを見出し、本発明を成すに至ったものである。
【００１３】
本発明者は、リード電極と熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）の剥離は、リード電極の直角部あるいは鋭角部分を起点として発生している場合が多いことを見出した。
【００１４】
すなわち、形状の急激な変化する部位では、リフローの際、アンバランスな熱応力が発生し、そのため熱ひずみ等による樹脂剥れを引き起こすのである。
【００１５】
そこで、本発明の実施の形態は、リード電極の直角部あるいは鋭角部分をできるだけ削減することにある。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係る樹脂封止型半導体発光装置の断面図である。図１において、空隙部分であるカップ部１ａを有した熱可塑性樹脂から成るモールド部材１に一対のリード電極２が埋め込まれている。カップ部１ａはリード電極面2を底面とした逆円錐台となっている。カップ部１ａの中央に位置する一方のリード電極面２上に、ペースト４を介して光半導体素子５が固着されている。光半導体素子５ともう一方のリード電極２は、金属細線６でボンディングによって電気的に接続されている。カップ部１ａには、エポキシ樹脂３が充填されている。
【００１８】
ここで、光半導体素子５は、種々の半導体材料を用いて構成することができる。光半導体素子として発光素子などを形成させるためには、例えばＣＶＤ法、ＭＢＥ法などの方法を用いて形成させることができる。半導体材料としてはＳｉ、Ｇｅを材料としたものの他、各種化合物を好適に利用することができる。また、光半導体素子として発光素子を利用する場合、発光素子の基板も導電材料や絶縁材料など種々の材料を利用することができる。 
光半導体素子の構造もショットキー接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を利用したホモ構造、ヘテロ構造、ダブルへテロ構造などとすることができる。また、発光効率を向上させるなどの理由により、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることができる。 
発光素子の材料としては、光の三原色に対応する青色や緑色は比較的短波長であるためバンドギャップの大きい材料を利用することが好ましい。このような材料としては窒化物半導体が挙げられる。また、赤色にはガリウム燐、ガリウムヒ素、ガリウム燐ヒ素、インジウム・ガリウム・燐、アルミニウム・インジム・ガリウム燐などを発光層に用いたものが挙げられる。 
リード電極２は、外部電源などと光半導体素子５を電気的に接続させるために用いられる。電気伝導性がよくモールド部材１との密着性に優れた金属材料などを好適に利用することができる。例えば、鉄、銅、アルミニウムなどの金属、鉄入り銅、ステンレスなどの合金やこれらに、金、銀、白金など種々の金属をメッキさせたものが好適に挙げられる。
【００１９】
本発明の実施の形態にあっては、リード電極２のモールド部材にモールドされた部位は、その外周縁が鈍角または曲線形状に形成されている。 さらに、ペースト４部分から一方のリード電極２の先端部分にかけて段差、すなわち凹部が形成されている。さらに、リード電極２に孔が形成してある。
【００２０】
このようなリード電極２の加工は、平板を打ち抜き加工あるいは押し圧などによって形成させることができる。
【００２１】
モールド部材１は、光半導体素子５、金属細線６などを外部環境からの外力、塵芥や水分などから保護するために用いられる。モールド部材１の形状を種々に変えることによって発光素子から放出される光や受光素子が受光する光の指向特性を種々選択することができる。即ち、モールド部材１の形状を凸レンズ形状、凹レンズ形状とすることによってレンズ効果をもたすことができる。そのため、所望に応じて、砲弾型、発光観測面側から見て楕円状、立方体、三角柱など種々の形状を選択することができる。
【００２２】
光半導体素子用の具体的モールド部材としては、耐光性、透光性に優れたアクリル樹脂、イミド樹脂などの有機物質や硝子など無機物質を選択することができる。また、モールド部材１に発光素子からの光を拡散させる目的で酸化アルミニウム、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化珪素などを含有させることもできる。同様に外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加させることもできる。さらに、発光素子からの発光波長によって励起され蛍光を発する蛍光物質を含有させる。
【００２３】
金属細線６は、光半導体素子５とリード電極２とを電気的に接続させるためのものであり、電気導電性がよいこと及びリード電極２や光半導体素子５の電極との密着性がよいことが好ましい。電気伝導性や密着性の観点から金線などを利用する場合がある。この場合、コストやワイヤボンディングの自由度を高めるために太くさせすぎることができない。通常、ワイヤの径は２０μｍから５０μｍ程度が好適に選択される。より好ましくは、２５μｍから３５μｍが選択される。ワイヤの具体的材料としては、金の他、銀、銅、アルミニウムやこれらの合金を好適に利用することができる。
【００２４】
ペースト４としては、例えば銀ペーストが好適である。
【００２５】
（実施例１）
図１に示すように、ペースト４部分から一方のリード電極２の先端部分にかけて段差、すなわち凹部を形成している。
【００２６】
実装時、各部品は熱で応力ひずみが発生し、リード電極と熱可塑性樹脂から成るモールド部材間の剥離が発生し易くなるが、かかる形状とすることにより、リード電極と熱可塑性樹脂から成るモールド部材の密着性が向上し熱ひずみによる剥離を抑制する効果が得られた。  
（実施例２）
次に、第２の実施例について説明する。図２乃至図５に示すように、リード電極の先端面に限らず、外周縁が鈍角または曲線形状になるように形成したものである。そのため、角部分を面取りまたはＲをつけている。
【００２７】
熱ひずみは、リード電極の「角」に集中する傾向にあるので、外周縁を鈍角または曲線形状に形成することにより、熱ひずみを分散化させるものである。
【００２８】
尚、この実施例は、実施例１と組み合わせることにより、相乗効果が得られる。
【００２９】
（実施例３）
次に、第３の実施例について説明する。図２乃至図５に示すように、リード電極上に円形の連なった孔や、コーナ部に丸みを持たせた矩形の孔を形成している。このような孔を形成することにより、リード電極とモールド部材及びエポキシ樹脂との接触面積を削減させ、熱ひずみの分散を拡大させる効果が得られる。
【００３０】
尚、この実施例は、上記した第１の実施例、第２の実施例と組み合わせることにより、更なる相乗効果が得られる。
【００３１】
上述のようにリード電極を加工した樹脂封止型半導体発光素子を、常温から約３００℃レベルの高温環境下へ放置し観察した。
【００３２】
その結果、熱ひずみに起因するリード電極と封止樹脂間の剥離開始温度のレベルが、従来製品と比較し、大幅に向上することができた。
【００３３】
各部品の熱ひずみ量は変わらないが、熱ひずみの集中を防ぎ、熱ひずみの分散化を図ったことにより、実装時の熱ひずみ軽減が可能となった。
【００３４】
この結果、繰り返しリフロー、フローなどの破壊限界回数（光半導体装置の不点灯に至るまでの時間）の向上がはかれた。
【００３５】
本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂封止型半導体発光装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る樹脂封止型半導体発光装置の上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る樹脂封止型半導体発光装置の上面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る樹脂封止型半導体発光装置の上面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る樹脂封止型半導体発光装置の上面図である。
【図６】従来の樹脂封止型半導体発光装置の斜視図である。
【図７】従来の樹脂封止型半導体発光装置の上面図である。
【図８】従来の樹脂封止型半導体発光装置の略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：モールド部材、１ａ：カップ部  ２：リード電極、  ３：エポキシ樹脂、  ４：ペースト、  ５：光半導体素子、  ６：金属細線。
【図１】
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【図２】
2006086178.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006086178.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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