(57)【要約】【課題】本発明は、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供することである。【解決手段】一対のリードフレーム１ａ、１ｂの夫々の一方の端部に、開口を有する凹部２ａ、２ｂを形成し、２つの凹部のうちの一方の凹部２ａの内底面３ａに導電性接合部材を介して光半導体素子４を載設し、一方の端部を光半導体素子４の上側電極に接続したボンディングワイヤ６の他方の端部を前記光半導体素子４が載設されたリードフレーム１ａとは異なる他方のリードフレーム１ｂの凹部２ｂの内底面３ｂに接続した。さらに、光半導体素子４、ボンディングワイヤ６およびそれらが夫々載設、配線された近傍のリードフレーム１ａ、１ｂを透光性樹脂からなる封止樹脂８樹脂封止するとともに、光半導体素子４の光出射方向の光軸上に封止樹脂８による凸形状のレンズ面９を形成した。【選択図】図３
2008010740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する光半導体素子と、
前記光半導体素子を載設する第一のリードフレームと、
前記第一のリードフレームと分離して形成された第二のリードフレームと、
前記光半導体素子の一方の電極に、一方の端部を接続されたボンディングワイヤと、
前記光半導体素子、前記ボンディングワイヤ、および、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームの一部を覆う第一の封止樹脂と、を有する光半導体装置であり、
前記ボンディングワイヤの他方の端部が前記第二のリードフレームに形成された凹部に接続されたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記光半導体素子は、前記第一のリードフレームに形成された凹部に載設されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームは、平行に併設され、
前記第一の封止樹脂は、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとが導出される樹脂底面を有し、
前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離と、前記樹脂底面から凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離が、互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離は、
前記樹脂底面から凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離よりも長いことを特徴とする請求項１または３に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記ボンディングワイヤが接続された凹部の内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部が、軟質樹脂からなる第二の封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１乃至４に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部が前記第二の封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１乃至５に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記ボンディングワイヤが接続された前記第二のリードフレームに形成された凹部の内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部がボールボンディング部からなることを特徴とする請求項１乃至６に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置に関するものであり、詳しくは、半導体発光素子を発光源あるいは半導体受光素子を受光源とする光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を発光源とする光半導体装置は、代表例として図１３に示すような構成のものが提案されている。それは、一対のリードフレーム５０ａ、５０ｂの一方の端面にはんだ、導電性接着剤等の導電性接合部材（図示せず）を介してＬＥＤチップ５１を載設してＬＥＤチップ５１の一方の電極と該ＬＥＤチップ５１が載設されたリードフレーム５０ａとの電気的導通を図り、一方の端部をＬＥＤチップ５１の他方の電極に接続（１ｓｔボンディング）したボンディングワイヤ５２の他方の端部を前記ＬＥＤチップ５１が載設されたリードフレーム５０ａとは分離・独立した他方のリードフレーム５０ｂの端面に接続（２ｎｄボンディング）してＬＥＤチップ５１の他方の電極と該ボンディングワイヤ５２が接続されたリードフレーム５０ｂとをボンディングワイヤ５２を介して電気的導通を図る。
【０００３】
この場合、ボンディングワイヤ５２の１ｓｔボンディングはボールボンディング、２ｎｄボンディングはウェッジボンディングであり、以下同様に、１ｓｔボンディングはボールボンディング、２ｎｄボンディングはウェッジボンディングであることを意味する。
【０００４】
そして、ＬＥＤチップ５１、ボンディングワイヤ５２およびそれらが夫々載設、配線された近傍のリードフレーム５０ａ、５０ｂを透光性樹脂からなる封止樹脂５３で樹脂封止する。この場合、封止樹脂５３はＬＥＤチップ５１を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護するとともに、ボンディングワイヤ５２を振動及び衝撃等の機械的応力から保護する。また、ＬＥＤチップ５１の光出射面と該ＬＥＤチップ５１の光出射面を形成する半導体材料に近い屈折率の封止樹脂５３とで界面を形成することにより、ＬＥＤチップ５１からの発光が封止樹脂５３内に効率良く出射される。
【０００５】
このような構成の光半導体装置５４は図１４に示す方法によって他の電子部品とともにプリント基板５５に実装される。この実装は自動実装機（インサータ）によって行なわれ、プリント基板５５に設けられたスルーホール５６にリードフレーム５０ａ、５０ｂを挿入した後にプリント基板５５の部品実装面（部品面）の反対面（はんだ面）側から余分なリードフレームを切断し先端部５０ａ′、５０ｂ′をクリンチして光半導体装置５４をプリント基板５５に仮固定する。
【０００６】
そして、光半導体装置５４が仮固定されたプリント基板５５を、はんだディップ槽から噴出しているフローはんだにプリント基板５５のはんだ面側を浸すことによって光半導体装置５４のリードフレーム５０ａ、５０ｂの先端部５０ａ′、５０ｂ′とプリント基板５５の表面に設けられた回路パターンとをはんだ接合して電気的導通が図られる。
【０００７】
このとき、図１５にあるようにリードフレーム５０ａ、５０ｂをクリンチする際に発生するリードフレーム５０ａ、５０ｂの曲げ残留応力は、リードフレ−ム５０ａ、５０ｂを封止する封止樹脂のリードフレーム５０ａ、５０ｂ近傍が光半導体装置の実装時のはんだ接合熱で軟化することによって解放され、そのため図１６に示すように、特にボンディングワイヤ５２の２ｎｄボンディングが施された側のリードフレーム５０ｂの封止樹脂内に位置する部分が変位してボンディングワイヤ５２の断線が誘発されることになる。
【０００８】
また、図１７にあるように光半導体装置が仮固定されたプリント基板をはんだフローする際に発生するプリント基板の熱膨張に起因するリードフレームの引っ張り応力は、上記同様リードフレ−ム５０ａ、５０ｂを封止する封止樹脂のリードフレーム５０ａ、５０ｂ近傍が光半導体装置の実装時のはんだ接合熱で軟化することによって解放され、そのため図１８に示すように、特にボンディングワイヤ５２の２ｎｄボンディングが施された側のリードフレーム５０ｂが変位してボンディングワイヤ５２の断線が誘発されることになる。
【０００９】
上記リードフレーム５０ａ、５０ｂの曲げ残留応力および引っ張り応力ともにリードフレーム５０ａ、５０ｂの樹脂封止部分が長くなるにつれて大きくなり、そのため、特にボンディングワイヤ５２の２ｎｄボンディングが施された側のリードフレーム５０ｂの変位量が増大することによってボンディングワイヤ５２の断線が起こり易くなる。
【００１０】
更に、図１９にあるように光半導体装置が仮固定されたプリント基板をはんだフローする際の熱、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化において、ボンディングワイヤ５２と該ボンディングワイヤ５２を封止する封止樹脂との熱膨張係数の差によってボンディングワイヤ５２が受ける樹脂応力が変化し、図２０に示すようにボンディングワイヤ５２の断線、ボンディングワイヤ５２の接合部からの剥がれ等が発生して電気的不良を起こすことになる。
【００１１】
これらの問題が発生する要因は、リードフレームに施されるボンディングワイヤの２ｎｄボンディング（ウェッジボンディング）がＬＥＤチップの上側電極に施される１ｓｔボンディング（ボールボンディング）よりも接合力が弱いことに起因する要素が大きい。
【００１２】
そこで、上記問題を解決する手段として以下のような光半導体装置が提案されている。それは、リードフレームとして一般的に使用される鉄材よりも熱伝導率が低い金属材料でリードフレームを形成することによって、光半導体装置をプリント基板にはんだ実装する際にリードフレームの、ボンディングワイヤの２ｎｄボンディング部が封止樹脂の耐熱温度以上にならないように抑制し、リードフレームの、ボンディングワイヤの２ｎｄボンディング部近傍の封止樹脂が軟化するのを防止するようにしたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
また、ＬＥＤチップが載設されたリードフレームおよび／またはボンディングワイヤの２ｎｄボンディングが施されたリードフレームの樹脂封止部分に移動抵抗部を設け、光半導体装置をプリント基板にはんだ実装する際にリードフレームのＬＥＤ載設部および／またはボンディングワイヤの２ｎｄボンディング部近傍の封止樹脂が軟化しても各リードフレームが移動しないように夫々のリードフレームと封止樹脂の結合を強化したものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−５７４４３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記提案のいずれのボンディングワイヤ断線対策にも以下のような問題点がある。それは、まず、ＬＥＤチップが載設される側のリードフレームはＬＥＤチップを載設するためのはんだあるいは導電性接着剤等の導電性接合部材、載設されるＬＥＤチップおよびＬＥＤチップを収容するための大きな逆円錐台形状のカップ部が設けられ、そのため熱容量が比較的大きいために光半導体装置をプリント基板に実装する際の熱がリードフレームの、ＬＥＤチップの載設部まで届き難く、よってリードフレームのＬＥＤチップ載設部近傍の封止樹脂は硬いままに保持される。
【００１５】
一方、ボンディングワイヤの２ｎｄボンディングが施される側のリードフレームは熱容量が小さいために光半導体装置をプリント基板に実装する際の熱がリードフレームの、ボンディングワイヤの２ｎｄボンディング部まで届き易く、よってリードフレ−ムのボンディングワイヤ２ｎｄボンディング部近傍の封止樹脂が軟化するために応力の影響を受けやすい。
【００１６】
また、光半導体装置をプリント基板に実装する際の熱によってリードフレームが受ける該リードフレームの長手方向に略直角な方向の応力は、ＬＥＤチップが載設された側のリードフレームおよびボンディングワイヤの２ｎｄボンディングが施された側のリードフレームともに差はほとんどない。一方、リードフレームが受ける該リードフレームの長手方向の応力も同様に、ＬＥＤチップが載設された側のリードフレームおよびボンディングワイヤの２ｎｄボンディングが施された側のリードフレームともに差はほとんどないが、ボンディングワイヤの２ｎｄボンディングが施された側のリードフレームはＬＥＤチップが載設された側のリードフレームに対してカップ部がない分保持力が小さく、変位量が大きくなる。
【００１７】
さらに、リードフレームと該リードフレームを封止する封止樹脂との接触面積は、ＬＥＤチップが載設された側のリードフレームよりもボンディングワイヤの２ｎｄボンディングが施された側のリードフレームの方が小さく、この点からもその分保持力が小さく、変位量が大きくなる。
【００１８】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、
一対の電極を有する光半導体素子と、
前記光半導体素子を載設する第一のリードフレームと、
前記第一のリードフレームと分離して形成された第二のリードフレームと、
前記光半導体素子の一方の電極に、一方の端部を接続されたボンディングワイヤと、
前記光半導体素子、前記ボンディングワイヤ、および、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームの一部を覆う第一の封止樹脂と、を有する光半導体装置であり、
前記ボンディングワイヤの他方の端部が前記第二のリードフレームに形成された凹部に接続されたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記光半導体素子は、前記第一のリードフレームに形成された凹部に載設されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２において、
前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームは、平行に併設され、
前記第一の封止樹脂は、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとが導出される樹脂底面を有し、
前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離と、前記樹脂底面から凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離が、
互いに異なることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１または３において、前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離は、前記樹脂底面から凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離よりも長いことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４において、前記ボンディングワイヤが接続された凹部の内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部が、軟質樹脂からなる第二の封止樹脂により覆われていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項１乃至５において、前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部が前記第二の封止樹脂により覆われていることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の請求項７に記載された発明は、請求項１乃至６において、前記ボンディングワイヤが接続された前記第二のリードフレームに形成された凹部の内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部がボールボンディング部からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光半導体装置は、平行に併設された複数のリードフレームの夫々の一方の端部に開口を有する凹部を形成し、前記凹部のうちの少なくとも１つの凹部の内底面に光半導体素子を載設し、前記光半導体素子の上側電極に一方の端部を接続したボンディングワイヤの他方の端部を前記光半導体素子が載設された凹部を有する前記リードフレームとは分離・独立した前記リードフレームに形成した凹部の内底面に接続し、前記各リードフレームの凹部側端部を透光性樹脂からなる封止樹脂で一体に樹脂封止した。
【００２７】
その結果、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供する目的を、平行に併設された複数のリードフレームの夫々の一方の端部に開口を有する凹部を形成し、前記凹部のうちの少なくとも１つの凹部の内底面に光半導体素子を載設し、前記光半導体素子の上側電極に一方の端部を接続したボンディングワイヤの他方の端部を前記光半導体素子が載設された凹部を有する前記リードフレームとは分離・独立した前記リードフレームに形成した凹部の内底面に接続し、前記各リードフレームの凹部側端部を透光性樹脂からなる封止樹脂で一体に樹脂封止することによって実現した。
【００２９】
以下、この発明の好適な実施例を図１〜図１２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施例に限られるものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１は本発明の光半導体装置に係わる実施例１の断面図、図２は図１のＡ部拡大図である。
【００３１】
平行に併設された一対のリードフレーム１ａ、１ｂの夫々の一方の端部に、逆円錐台形状に凹んだ凹部２ａ、２ｂが形成され、夫々の凹部２ａ、２ｂ同士は大きさが異なるとともに内底面３ａ、３ｂ同士はいずれもリードフレーム１ａ、１ｂの長手方向に垂直で、且つ互いにリードフレーム１ａ、１ｂの長手方向に対して異なる位置に位置している。
【００３２】
そして、一方のリードフレーム１ａの端部に形成された、２つの凹部２ａ、２ｂのうちの大きい方の凹部２ａの内底面３ａには、はんだ、導電性接着剤等の導電性接合部材（図示せず）を介して光半導体素子４が載設され、光半導体素子４の下側電極と該光半導体素子が載設された凹部２ａ内底面３ａを有するリードフレーム１ａとが導電性接合部材を介して電気的に導通している。
【００３３】
また、一方の端部を光半導体素子４の上側電極に１ｓｔボンディングされてボールボンディング部５を形成したボンディングワイヤ６の他方の端部が、前記光半導体素子４が載設されたリードフレーム１ａとは異なる他方のリードフレーム１ｂの端部に形成された、２つの凹部２ａ、２ｂのうちの小さい方の凹部２ｂの内底面３ｂに２ｎｄボンディングされてウェッジボンディング部７を形成し、光半導体素子４の上側電極とボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された凹部２ｂ内底面３ｂを有するリードフレーム１ｂとがボンディングワイヤ６を介して電気的に導通している。
【００３４】
さらに、光半導体素子４、ボンディングワイヤ６およびそれらが夫々載設、配線された近傍のリードフレーム１ａ、１ｂが透光性樹脂からなる封止樹脂８で覆われるように樹脂封止されており、同時に光半導体素子４の光出射方向の光軸上には封止樹脂８による凸形状のレンズ面９が形成されている。
【００３５】
なお、光半導体素子４は発光素子または受光素子のいずれかであり、発光素子の場合はＬＥＤ、受光素子の場合はフォトダイオード、フォトトランジスタ等の素子が使用される。
【００３６】
また、封止樹脂８は上記「背景技術」で述べたように光半導体素子４を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護するとともに、ボンディングワイヤ６を振動及び衝撃等の機械的応力から保護する。また、光半導体素子４が発光素子の場合は該発光素子の光出射面と該発光素子の光出射面を形成する半導体材料に近い屈折率の封止樹脂８とで界面を形成することにより、発光素子からの出射光が封止樹脂８内に効率良く出射される。
【００３７】
この場合、光半導体素子４が載設された凹部２ａ内底面３ａとボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された凹部２ｂ内底面３ｂとの相互位置関係、およびと封止樹脂の底面（封止樹脂外周においてレンズ面と対向する面）１１からウェッジボンディング部７が形成された側のリードフレーム１ｂの凹部２ｂの内底面３ｂに形成された接続部までの距離は夫々以下のような関係にある。
【００３８】
まず、光半導体素子４が載設された凹部２ａ内底面３ａとボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された凹部２ｂ内底面３ｂとの相互位置関係は、ウェッジボンディング部７が形成された凹部２ｂ内底面３ｂが光半導体素子４が載設された凹部２ａ内底面３ａに対して光半導体素子４の光出射方向側（レンズ面側）に位置している。
【００３９】
また、封止樹脂８の底面（封止樹脂においてレンズ面と対向する面）１１からボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された側のリードフレーム１ｂの凹部２ｂの内底面３ｂに形成された接続部（ウェッジボンディング部７）までの距離は、封止樹脂の底面１１から光半導体素子４が載設された側のリードフレーム１ａの凹部２ａに載設された光半導体素子４上の接続部（ボールボンディング部５）までの距離よりも長いが、図１３で示す従来例の光半導体装置よりも短い。つまり、ボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された側のリードフレーム１ｂの樹脂封止されている部分の長さは従来例よりも短くなっている。
【００４０】
以上説明した構成からなる本実施例は、以下のような効果を有する。まず、ボンディングワイヤ６の２ｎｄボンディングによるウェッジボンディング部７はリードフレーム１ｂの凹部２ｂ内底面３ｂに形成される。このため、ボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部を含む近傍が受ける、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化による樹脂応力の変化は、ウェッジボンディング部７を囲む凹部２ａの内周面で囲まれた部分に位置する封止樹脂８に起因するところが大きい。
【００４１】
従って、従来例のように囲いの無い平坦部に設けられたウェッジボンディング部７に加わる応力および応力変化を生じる封止樹脂の体積に比べて本実施例のように内周面で囲まれた凹部２ｂ内に設けられたウェッジボンディング部７に加わる応力および応力変化を生じる封止樹脂８の体積の方が小さい。そのため、本実施例はウェッジボンディング部が受ける樹脂応力が低減されてボンディングワイヤ６の断線も抑制され、電気的な信頼性が向上する。
【００４２】
また、従来例に対して封止樹脂８の底面（封止樹脂においてレンズ面と対向する面）１１からウェッジボンディング部７までの距離を短くすることによって、ウェッジボンディング部７を含むリードフレーム１ｂの樹脂封止されている部分の長さを短くし、ウェッジボンディング部が受ける樹脂応力の低減を図っている。
【００４３】
さらに、光半導体素子が載置される側のリードフレーム１ａと同様にボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成される側のリードフレーム１ｂにも逆円錐台形状に凹んだ凹部２ｂが形成されている。よって、ウェッジボンディング部７が形成される側のリードフレーム１ｂの熱容量、リードフレーム１ａ、１ｂの長手方向の封止樹脂８に対する保持力、およびリードフレーム１ｂと該リードフレーム１ｂを封止する封止樹脂８との接触面積の夫々を、光半導体素子４が載置された側のリードフレーム１ａの値に近づけることにより、リードフレーム１ｂの変位量を低減して信頼性を向上させている。
【実施例２】
【００４４】
図３は本発明の光半導体装置に係わる実施例２の断面図、図４は図３のＡ部拡大図である。
【００４５】
本実施例は、光半導体素子４上の接続部（ボールボンディング部５）とボンディングワイヤ６の接続部（ウェッジボンディング部７）が形成された側に設けられた凹部２ｂ内底面３ｂとの相互位置関係が異なる以外は上記実施例１と同様である。
【００４６】
この場合、夫々の凹部２ａ、２ｂの内底面３ａ、３ｂ同士はいずれもリードフレーム１ａ、１ｂの長手方向に垂直で、且つ光半導体素子４が載設された凹部２ａ内底面３ａがボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された凹部２ｂ内底面３ｂに対して光半導体素子４の光出射方向側（レンズ面側）に位置している。これは、ウェッジボンディング部７が形成された凹部２ｂが光半導体素子４が載設された凹部２ａよりも小さいために可能な構成である。
【００４７】
つまり、本実施例は封止樹脂８の底面１１からボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された側のリードフレーム１ｂの凹部２ｂの内底面３ｂに形成された接続部（ウェッジボンディング部７）までの距離が、封止樹脂の底面１１から光半導体素子４上の接続部（ボールボンディング部５）までの距離よりも短く、且つ上記実施例１よりも短くなっており、これは封止樹脂内に位置するリードフレーム１ｂの長さが短くなったことを意味し、よって、封止樹脂内のリードフレーム１ｂが受ける樹脂応力が低減して変位量が抑制される。
【００４８】
その結果、本実施例の効果は実施例１と同様の効果を有するとともに、実施例１以上にボンディングワイヤ６の断線が抑制されて、電気的な信頼性がさらに向上する。なお、その他の構成は実施例１と同様であるので説明は省略する。
【実施例３】
【００４９】
図５は本発明の光半導体装置に係わる実施例３の断面図である。
【００５０】
本実施例は、上記実施例１に対してボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された側のリ−ドフレーム１ｂの凹部内にシリコーン樹脂等の軟質樹脂１２を充填し、さらにそれを封止樹脂８で樹脂封止したものである。軟質樹脂１２として、硬度  Ｄ  ２０〜３０（ＪＩＳ Ｋ ６２５３  タイプＤ  デュロメータ）が好ましい。本実施例においては、ボンディングワイヤ６として直径２５μｍからなる金線、軟質樹脂１２として硬度  Ｄ  ２８のシリコーン樹脂、封止樹脂８としてＤ  ８７〜９２のエポキシ樹脂を用い、良好に断線を防ぐことができたことが確認できたが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
【００５１】
本実施例は上記実施例１と同様の効果を発揮するとともに、ボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が軟質樹脂１２で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるウェッジボンディング部７への負担が低減され、実施例１以上にボンディングワイヤ６の断線が抑制されて、電気的な信頼性がさらに向上する。また、軟質樹脂１２を用いることにより、軟質樹脂が接続部近傍のボンディングワイヤの変位に追従し、ボンディングワイヤにかかる応力を低減するため、ボンディングワイヤの断線が抑制される。
【実施例４】
【００５２】
図６は本発明の光半導体装置に係わる実施例４の断面図である。
【００５３】
本実施例は、上記実施例２に対してボンディングワイヤ６のウェッジボンディングが形成されたリ−ドフレーム１ｂの凹部内にシリコーン樹脂等の軟質樹脂１２を充填し、さらにそれを封止樹脂８で樹脂封止したものである。軟質樹脂１２は、硬度  Ｄ  ２０〜３０のシリコーン樹脂、封止樹脂８としてＤ  ８７〜９２のエポキシ樹脂が好ましく用いられるが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
【００５４】
本実施例は上記実施例２と同様の効果を発揮するとともに、ボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が軟質樹脂１２で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるウェッジボンディング部７への負担が低減され、実施例１以上にボンディングワイヤ６の断線が抑制されて、電気的な信頼性がさらに向上する。
【実施例５】
【００５５】
図７は本発明の光半導体装置に係わる実施例５の断面図である。
【００５６】
本実施例は、実施例３に対して光半導体素子４を載置した凹部内にもシリコーン樹脂等の軟質樹脂１２を充填し、さらにそれを封止樹脂８で樹脂封止したものである。軟質樹脂１２はボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された凹部内に充填された軟質樹脂１２と同様の材料を使用した。軟質樹脂１２は、硬度  Ｄ  ２０〜３０のシリコーン樹脂、封止樹脂８としてＤ  ８７〜９２のエポキシ樹脂が好ましく用いられるが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
【００５７】
この結果、光半導体素子４の上側電極に１ｓｔボンディングによって形成されたボールボンディング部５が軟質樹脂１２で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるボールボンディング部５への負担が低減され、実施例３以上にボンディングワイヤ６の断線が抑制されて、電気的な信頼性が向上する。
図８は本発明の光半導体装置に係わる実施例６の断面図である。
【００５８】
本実施例は、実施例４に対して光半導体素子４を載置した凹部内にもシリコーン樹脂等の軟質樹脂１２を充填し、さらにそれを封止樹脂８で樹脂封止したものである。軟質樹脂１２はボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された凹部内に充填された軟質樹脂１２と同様の材料を使用した。軟質樹脂１２は、硬度  Ｄ  ２０〜３０のシリコーン樹脂、封止樹脂８としてＤ  ８７〜９２のエポキシ樹脂が好ましく用いられるが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
【００５９】
この結果、光半導体素子４の上側電極に１ｓｔボンディングによって形成されたボールボンディング部５が軟質樹脂１２で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるボールボンディング部５への負担が低減され、実施例４以上にボンディングワイヤ６の断線が抑制されて、電気的な信頼性が向上する。
【００６０】
以上は、本発明の光半導体装置において、一対のリードフレーム１ａ、１ｂの夫々の一方の端部に形成された２つの凹部２ａ、２ｂのうちの大きい方の凹部２ａの内底面３ａに載設された光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６の１ｓｔボンディングによってボールボンディング部５を形成し、２つの凹部２ａ、２ｂのうちの小さい方の凹部２ｂの内底面３ｂにボンディングワイヤ６の２ｎｄボンディングによってウェッジボンディング部７を形成したが、ボンディングワイヤ６のボンディングの順序を逆にすることも可能である。
【００６１】
具体的には、図９および図１０に示すように、一対のリードフレーム１ａ、１ｂの夫々の一方の端部に形成された２つの凹部２ａ、２ｂのうちの小さい方の凹部２ｂの内底面３ｂにボンディングワイヤ６の１ｓｔボンディングによってボールボンディング部５を形成し、２つの凹部２ａ、２ｂのうちの大きい方の凹部２ａの内底面３ａに載設された光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６の２ｎｄボンディングによってウェッジボンディング部７を形成するものである。
【００６２】
そして、このようにボンディングワイヤ６が配線されたリードフレーム１ａ、１ｂを使用して、上記実施例１〜６の夫々と同様の構成とした光半導体装置を実現することが可能である。つまり、ボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された小さい方の凹部２ｂおよび光半導体素子４が載設されて該光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された大きい方の凹部２ａの両方の凹部２ａ、２ｂを共に封止樹脂８で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された小さい方の凹部２ｂおよび光半導体素子４が載設されて該光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された大きい方の凹部２ａのうちのいずれか一方を軟質樹脂１２で満たし、他方を封止樹脂８で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された小さい方の凹部２ｂおよび光半導体素子４が載設されて該光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のウェッジボンディング部７が形成された大きい方の凹部２ａの両方の凹部２ａ、２ｂを共に軟質樹脂１２で満たす構成、が可能である。
【００６３】
この場合、上記実施例１〜６に対して一対のリードフレーム１ａ、１ｂのうちの光半導体素子４が載設されていない側のリードフレーム１ｂとボンディングワイヤ６との接続部にボンディングワイヤ６の直径の約３倍のボールボンディング部５が形成される。そのため、ボールボンディング部５との接合強度が向上するために、このボールボンディング部５近傍のボンディングワイヤ６の断線による接続不良が低減される。
【００６４】
また、一対のリードフレーム１ａ、１ｂの夫々の一方の端部に形成された２つの凹部２ａ、２ｂのうちの大きい方の凹部２ａの内底面３ａに載設された光半導体素子４の上側電極と、２つの凹部２ａ、２ｂのうちの小さい方の凹部２ｂの内底面３ｂのいずれか一方にボンディングワイヤの１ｓｔボンディングによってボールボンディング部５を形成し、他方に２ｎｄボンディングによって形成されたウェッジボンディング部７に再度１ｓｔボンディングによってボールボンディング部５を形成することも可能である。
【００６５】
具体的には、図１１および図１２に示すように、一対のリードフレーム１ａ、１ｂの夫々の一方の端部に形成された２つの凹部２ａ、２ｂのうちの大きい方の凹部２ａの内底面３ａに載設された光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成され、同時に２つの凹部２ａ、２ｂのうちの小さい方の凹部２ｂの内底面３ｂにもボールボンディング５が形成される。つまり、ボンディングワイヤの両端部がともにボールボンディング部５を形成するものである。
【００６６】
そして、このようにボンディングワイヤ６が配線されたリードフレーム１ａ、１ｂを使用して、上記実施例１〜６の夫々と同様の構成とした光半導体装置を実現することが可能である。つまり、ボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された小さい方の凹部２ｂおよび光半導体素子４が載設されて該光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された大きい方の凹部２ａの両方の凹部２ａ、２ｂを共に封止樹脂８で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された小さい方の凹部２ｂおよび光半導体素子４が載設されて該光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された大きい方の凹部２ａのうちのいずれか一方を軟質樹脂１２で満たし、他方を封止樹脂８で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された小さい方の凹部２ｂおよび光半導体素子４が載設されて該光半導体素子４の上側電極にボンディングワイヤ６のボールボンディング部５が形成された大きい方の凹部２ａの両方の凹部２ａ、２ｂを共に軟質樹脂１２で満たす構成、が可能である。
【００６７】
この場合、上記実施例１〜６に対して一対のリードフレーム１ａ、１ｂのうちの光半導体素子４が載設されていない側のリードフレーム１ｂとボンディングワイヤ６のボールボンディング部５との接合強度が向上するために、このボールボンディング部５近傍のボンディングワイヤ６の断線による接続不良が低減される。
【００６８】
この場合、ボンディングワイヤ６の両端部の夫々をボールボンディング部５とすることによってボンディングワイヤ６の両端の接合強度高めることは、製造上の工数が増加するために生産効率は良くないが、種々の応力に対してボンディングワイヤ６の断線を阻止して電気的信頼性を確保するためには極めて有効な手法である。
【００６９】
以上の実施例においては、光半導体素子４の一対の電極が上下に配置されているが、本発明はこの構成に限られるものではなく、一対の電極が上側に形成され、両電極が２本のボンディングワイヤと夫々接続される光半導体素子４を用いることもできる。この場合は、光半導体素子４は第一のリードフレーム上に載設され、一方のボンディングワイヤは第二のリードフレームの凹部の内底面に接続され、他方のボンディングワイヤは第一のリードフレームの凹部の縁、あるいは、第三のリードフレームの凹部に接続される。
【００７０】
また、以上の実施例における光半導体装置は、第一のリードフレームと第二のリードフレームが平行に併設され、いずれのリードフレームも封止樹脂の同一面から導出されているが、本発明はこの構成に限られるものではなく、図２１のように、第一のリードフレーム１ａと第二のリードフレーム１ｂが封止樹脂８の対向する面から夫々導出される構成として応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の光半導体装置に係わる実施例１を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の光半導体装置に係わる実施例２を示す断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】本発明の光半導体装置に係わる実施例３を示す断面図である。
【図６】本発明の光半導体装置に係わる実施例４を示す断面図である。
【図７】本発明の光半導体装置に係わる実施例５を示す断面図である。
【図８】本発明の光半導体装置に係わる実施例６を示す断面図である。
【図９】本発明の光半導体装置に係わる他の実施例を構成するボンディングワイヤの配線構造を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の光半導体装置に係わる他の実施例を構成するボンディングワイヤの配線構造を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の光半導体装置に係わる他の実施例を構成するボンディングワイヤの配線構造を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の光半導体装置に係わる他の実施例を構成するボンディングワイヤの配線構造を示す部分断面図である。
【図１３】従来の光半導体装置の断面図である。
【図１４】従来の光半導体装置をプリント基板に仮固定した状態を示す断面図である。
【図１５】従来の光半導体装置に加わる残留応力を示す部分断面図である。
【図１６】従来の光半導体装置に加わる残留応力による変位を示す部分断面図である。
【図１７】従来の光半導体装置に加わる引っ張り応力を示す部分断面図である。
【図１８】従来の光半導体装置に加わる引っ張り応力による変位を示す部分断面図である。
【図１９】従来の光半導体装置に加わる樹脂応力を示す部分断面図である。
【図２０】従来の光半導体装置に加わる樹脂応力による変位を示す部分断面図である。
【図２１】本発明の光半導体装置に係わる実施例に基づく応用例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ、１ｂ    リードフレーム
２ａ、２ｂ    凹部
３ａ、３ｂ    内底面
４    光半導体素子
５    ボールボンディング部
６    ボンディングワイヤ
７    ウェッジボンディング部
８    封止樹脂
９    レンズ面
１０ａ、１０ｂ  開口端面
１１    底面
１２    軟質樹脂
【図１】
2008010740.tif 000003
【図２】
2008010740.tif 000004
【図３】
2008010740.tif 000005
【図４】
2008010740.tif 000006
【図５】
2008010740.tif 000007
【図６】
2008010740.tif 000008
【図７】
2008010740.tif 000009
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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