(57)【要約】【課題】分散用あるいは集光用レンズを取り付ける際に、接着剤を使用せずにレンズを樹脂カップ体に接合搭載する。【解決手段】凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａに分散用あるいは集光用レンズ搭載用の穴２ｃ及び穴に繋がる横溝２ｄを形成することで、搭載強度の向上、搭載時のコストダウン、工程数ダウンなどを実現し、凹状樹脂カップ付きリードフレーム構造体上の半導体素子とレンズとの位置決めが容易になり、レンズが着脱可能となることで、用途に合わせた構造体の使用が可能となり、半導体素子搭載までの工程が簡略化される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属リードフレーム材が内部端子部及び半導体素子基板載置部を有し、前記金属リードフレーム材に凹状樹脂カップ体を樹脂成形により設けてなり、前記凹状樹脂カップ体が前記半導体素子基板載置部を囲んで内部領域を形成し、前記凹状樹脂カップ体の内部領域を囲む内部傾斜部にレンズ接合用の穴及び穴に繋がる横溝を備えたことを特徴とする樹脂カップ付きリードフレーム構造体。
【請求項２】
金属リードフレーム材が内部端子部及び半導体素子基板載置部を有し、前記金属リードフレーム材に凹状樹脂カップ体を樹脂成形により設けてなり、前記凹状樹脂カップ体が前記半導体素子基板載置部を囲んで内部領域を形成し、前記凹状樹脂カップ体の外側面部にレンズ接合用の穴及び穴に繋がる横溝を備えたことを特徴とする樹脂カップ付きリードフレーム構造体。
【請求項３】
金属リードフレーム材が内部端子部及び半導体素子基板載置部を有し、前記金属リードフレーム材に凹状樹脂カップ体を樹脂成形により設けてなり、前記凹状樹脂カップ体が前記半導体素子基板載置部を囲んで内部領域を形成し、前記凹状樹脂カップ体の上面部にレンズ接合用の穴及び穴に繋がる横溝を備えたことを特徴とする樹脂カップ付きリードフレーム構造体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂カップ付きリードフレーム構造体を製造するに際して、樹脂成形金型に可動式のコアを設け、前記コアにより前記穴及び穴に繋がる横溝を形成することを特徴とする樹脂カップ付きリードフレーム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂カップ付きリードフレーム構造体及びその製造方法に関し、発光半導体を含めた半導体素子全般を搭載・収納するリードフレームの技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光半導体素子を含めた半導体素子全般は、金属リードフレーム材に樹脂成形された凹状樹脂カップ体の内部傾斜部に囲まれた領域内に配置され、金属リードフレーム材表面の半導体素子基板載置部に搭載されており、その発光・受光領域を分散用あるいは集光用レンズで覆った状態にパッケージングされている。パッケージングして完成された装置は、携帯電話・パーソナルコンピューターのバックライトや、車載用インパネ、各種ディスプレイなどに用いられる。
【０００３】
この発光機能を備えた半導体素子を搭載・収納するための樹脂カップ付きリードフレーム構造体としては、たとえば図９に示すものがある。
図９において、金属リードフレーム材１に樹脂成形した凹状樹脂カップ体２は、凹状に窪んで内部傾斜部２ａを有しており、金属リードフレーム材１の上に内部傾斜部２ａで囲んだ内部領域３を形成している。
【０００４】
母材となる金属リードフレーム材１は、内部端子部１ａ及び外部端子部１ｂ及び半導体素子が搭載される半導体素子基板載置部１ｃを有しており、樹脂成形した凹状樹脂カップ体２が内部端子部１ａと半導体素子基板載置部１ｃとを電気的に隔てる部分２ｂを有している。
【０００５】
凹状樹脂カップ体２の樹脂成形は、トランスファーモールド成形法あるいは射出成形法により行ない、内部端子部１ａ及び外部端子部１ｂの各部分を樹脂成形金型の上型と下型にておさえた状況で行う。
【０００６】
半導体素子基板載置部１ｃの上に半導体素子４を固定配置し、半導体素子４の電極（ワイヤボンディングパッド）と金属リードフレーム材１の内部端子部１ａとを金属線からなるボンディングワイヤ５によって接続している。金属リードフレーム材１の外部端子部１ｂは半導体装置を回路基板上に搭載するときに、回路基板上の電極と接続するために用いられる。
【０００７】
半導体素子４を金属リードフレーム材１の半導体素子基板載置部１ｃに搭載した後に、半導体素子４を保護するために、あるいは用途によって必要とする機能を得るために、熱硬化性樹脂を中空の内部領域３へ注入する。
【０００８】
また、内部領域３の上方には、半導体素子４からの光を機能的に分散させるために、あるいは半導体素子４へ効率良く集光するために、分散用あるいは集光用レンズ６が配置してあり、分散用あるいは集光用レンズ６は凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａの上端面に接着剤を用いて接合搭載されており、これにより半導体素子４のパッケージングが完成する。
【０００９】
このように、発光半導体素子を使用する場合にあっては、分散用レンズを搭載することで、半導体装置の使用用途に応じて光の分布をコントロールすることが可能となり、受光半導体素子を使用する場合にあっては、集光用レンズを搭載することで、光を高輝度に保持したまま拡散を抑制し、均一に高輝度集光することが可能となり、有効画素へ効率良く光を取り込むことが実現できる。
【００１０】
上述の分散用あるいは集光用レンズ６に使用する部材としては一般的にシリコーンやガラスがあり、レンズ内に用途に応じた蛍光体を含有させることで、発光半導体素子４から発光される光の波長を変化させて必要な光色が得られる。従来、凹状樹脂カップ体２の上に分散用あるいは集光用レンズ６を接合搭載させる方法としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂接着剤及び半田、ロウ材、低融点ガラスなどの無機接着剤を用いた接着を行っていた。
【特許文献１】特開２００５−２１７０９４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、分散用レンズあるいは集光用レンズ６を、上述のような接着剤を用いて接合させる方法により搭載する場合には、塗布した接着剤が凹状樹脂カップ体１の内部に浸入し、あるいはレンズに沿ってメニスカスを形成して浸入する。このために、発光半導体素子を搭載した装置においては発光効率が低下し、受光半導体素子を搭載した装置においては有効画素への光を遮断してしまうという課題を有していた。
【００１２】
更に、分散用レンズあるいは集光用レンズ６を接合搭載するために接着剤を用いると、接着剤塗布量にバラツキが生じたり、レンズ搭載時の精度にバラツキが生じてしまう。このため接合強度不足や搭載位置ズレが発生するという課題を有していた。
【００１３】
また、蛍光体を含有させたレンズを凹状樹脂カップ体に搭載した発光半導体装置においては、上記レンズの劣化が最も早く、発光半導体素子の方が寿命が長いために、発光半導体素子の寿命を残したままに発光半導体装置の機能を終了させなければならない。また、そのために発光半導体装置の交換を余儀なくされるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上述した従来の課題を解決するものであり、分散用レンズあるいは集光用レンズを凹状樹脂カップ体へ接着剤を用いずに接合搭載することができる樹脂カップ付きリードフレーム構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る樹脂カップ付きリードフレーム構造体は、金属リードフレーム材が内部端子部及び半導体素子基板載置部を有し、前記金属リードフレーム材に凹状樹脂カップ体を樹脂成形により設けてなり、前記凹状樹脂カップ体が前記半導体素子基板載置部を囲んで内部領域を形成し、前記凹状樹脂カップ体の内部領域を囲む内部傾斜部にレンズ接合用の穴及び穴に繋がる横溝を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る樹脂カップ付きリードフレーム構造体は、金属リードフレーム材が内部端子部及び半導体素子基板載置部を有し、前記金属リードフレーム材に凹状樹脂カップ体を樹脂成形により設けてなり、前記凹状樹脂カップ体が前記半導体素子基板載置部を囲んで内部領域を形成し、前記凹状樹脂カップ体の外側面部にレンズ接合用の穴及び穴に繋がる横溝を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に係る樹脂カップ付きリードフレーム構造体は、金属リードフレーム材が内部端子部及び半導体素子基板載置部を有し、前記金属リードフレーム材に凹状樹脂カップ体を樹脂成形により設けてなり、前記凹状樹脂カップ体が前記半導体素子基板載置部を囲んで内部領域を形成し、前記凹状樹脂カップ体の上面部にレンズ接合用の穴及び穴に繋がる横溝を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の樹脂カップ付きリードフレーム構造体の製造方法は、請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂カップ付きリードフレーム構造体を製造するに際して、樹脂成形金型に可動式のコアを設け、前記コアにより前記穴及び穴に繋がる横溝を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、凹状樹脂カップ体に穴及び穴に繋がる横溝を形成することで、分散用及び集光用レンズの係合部を穴から挿入し、穴に繋がる横溝に回動して係止させることにより、接着剤を使用せずに凹状樹脂カップ体とレンズとの接合搭載が可能となる。
【００２０】
接着剤を使用せずに凹状樹脂カップ体にレンズを接合搭載できることで、懸念されていた凹状樹脂カップ体の内部への接着剤の浸入及び塗布精度・搭載精度に起因する位置ズレの課題が無くなり、また、接着剤をレンズの接合搭載に用いないことで、接着剤厚み分に相当する１〜２００μｍ程度だけ構造体を薄くすることができ、さらに分散用あるいは集光用レンズが着脱可能となることで、半導体装置の中で最も劣化が早いレンズの交換が可能となり、半導体装置自体の寿命を延ばすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における樹脂カップ付きリードフレーム構造体を示す断面図であり、１は金属リードフレーム材、１ａはリード内部端子部、１ｂはリード外部端子部、１ｃは半導体素子基板載置部、２は凹状樹脂カップ体、２ａは内部傾斜部、２ｂは内部端子部１ａと半導体素子基板載置部１ｃを電気的に隔てる部分、２ｃは分散用あるいは集光用レンズを取り付けるために内部傾斜部２ａに設置した穴、２ｄは穴２ｃに繋がる横溝を示している。
【００２２】
図１において、金属リードフレーム材１は銅、銅合金及び鉄、鉄合金等からなり、厚さ０．１〜０．５ｍｍであり、内部端子部１ａ、外部端子部１ｂ及び半導体素子基板載置部１ｃが形成されている。
【００２３】
樹脂カップ付きリードフレーム構造体は、金属リードフレーム材１に樹脂成形した凹状樹脂カップ体２が凹状に窪んで内部傾斜部２ａを有しており、金属リードフレーム材１の上に内部傾斜部２ａで囲んだ内部領域３を形成している。
【００２４】
凹状樹脂カップ体２は、トランスファーモールド成形法あるいは射出成形法にて形成しており、内部端子部１ａと半導体素子基板載置部１ｃとを電気的に隔てる部分２ｂ、及びレンズ搭載を目的として内部傾斜部２ａに形成した穴及び穴に繋がる横溝２ｃを有している。凹状樹脂カップ体２に使用する樹脂はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂やナイロン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチルテレフタレート樹脂などの熱可塑性樹脂であり、成形された樹脂部には、１．０〜２．０ｍｍの厚みを設定している。
【００２５】
半導体素子４は内部領域３において半導体素子基板載置部１ｃ上に搭載し、金属細線５で半導体素子４とリード内部端子部１ａとをボンディングワイヤ５でワイヤボンディングして電気的に接続しており、これによって、半導体素子４とリード外部端子部１ｂの間に電気的な回路を構成し、外部端子部１ｂを回路基板上に実装したときに、半導体装置としての機能が発揮できる状態となる。
【００２６】
半導体素子４の上方には分散用あるいは集光用レンズ６を配置しており、分散用あるいは集光用レンズ６は、凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａに形成した穴２ｃ及び穴２ｃに繋がる横溝２ｄに係合する係合部６ａを有している。
【００２７】
図２は、内部領域３を覆う分散用及び集光用レンズ６を取り除いた状態を示す樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図であり、図３は穴２ｃおよび横溝２ｄを示す要部拡大斜視図である。
【００２８】
図２および図３に示すように、凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａに形成した穴２ｃは凹状樹脂カップ体２の上端面に開口しており、穴２ｃに繋がる横溝２ｄが内部傾斜部２ａの内側面に沿って開口している。
【００２９】
このような、穴２ｃ及び穴２ｃに繋がる横溝２ｄを形成するために、図４に示すようなスライド式のコアを使用した樹脂成形の方法を実施する。
樹脂成形金型の凹状樹脂カップ体２の内側に位置する上型のコア部７に可動ピン８を配置およびスライド式のピン９、１０を設置し、樹脂成形金型の上型と下型がクランプされることで、コア部７の可動ピン８が上方向に押され、それによりスライド式のピン９、１０が外方向へ押し出され、押し出された部分が分散用あるいは集光用レンズ搭載用の穴２ｃ及び穴２ｃに繋がる横溝２ｄを形成するコアとなる。
【００３０】
上述した構造によれば、半導体素子４の上方に配置する分散用あるいは集光用レンズ６は、係合部６ａを凹状樹脂カップ体２の穴２ｃに挿入して内部傾斜部２ａに装着し、分散用あるいは集光用レンズ６の回転により係合部６ａを回動させて横溝２ｄに挿入して係止させる。
【００３１】
このため、接着剤を用いずに分散用あるいは集光用レンズ６を凹状樹脂カップ体２に固定することができる。このレンズの接合搭載に際して接着剤を用いないことによる効果は、接着剤塗布工程を削減させることにある。
【００３２】
接着剤を使用して凹状樹脂カップ体２の上面にレンズを接合搭載する場合の懸念事項、つまり接着剤の塗布不足や塗布位置ズレによる接着強度低下や、接着剤の塗布過多や塗布位置ズレによる凹状樹脂カップ体２の内部への接着剤の浸入といった懸念事項を一掃することができる。
【００３３】
また、レンズを接合搭載する際に接着剤を用いないことで、接着剤の厚み分１〜２００μｍほど、凹状樹脂カップ付きリードフレーム構造体を薄くすることができる。
更に、接着剤を使用せずに、機械的な係合構造により凹状樹脂カップ体２にレンズを接合搭載するのでレンズの着脱が自在となる。半導体装置の中で、最も劣化が早いと考えられるレンズの着脱が自在となることで、寿命をむかえたレンズの交換が可能となり、半導体装置自体の寿命を延ばすことができる。また、レンズの着脱が自在となることで、発光半導体装置用レンズに蛍光体を付与させるような構造体において、同一の半導体素子で異なる蛍光体を含んだレンズを装着させることで、用途・機会に応じて、発光色を変更させることが可能となる。更に、レンズの接合搭載に際し、凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａの穴２ｃに係合部６ａを挿入し、回動させて係止させることで、外部からの振動や応力によって簡単に外れることを防止する効果もある。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における樹脂カップ付きリードフレーム構造体を示す断面図であり、図６は、内部領域３を覆う分散用及び集光用レンズ６を取り除いた状態を示す樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図である。
【００３４】
本実施の形態２における構造体は、基本的には上記の実施の形態１と同様に形成されている。本実施の形態２の構造体における特徴は、分散用あるいは集光用レンズ６を凹状樹脂カップ体２に接合搭載するための穴２ｃおよび横溝２ｄを凹状樹脂カップ体２の外側面に形成し、分散用あるいは集光用レンズ６の係合部６ａを鉤状（Ｌ字状）に形成したことにある。
【００３５】
上記した構造によれば、半導体素子４の上方に配置する分散用あるいは集光用レンズ６は、係合部６ａを凹状樹脂カップ体２の穴２ｃに挿入して凹状樹脂カップ体２の上面部に装着し、分散用あるいは集光用レンズ６の回転により鉤状の係合部６ａを回動させて横溝２ｄに挿入して係止させる。
【００３６】
このため、接着剤を用いずに分散用あるいは集光用レンズ６を凹状樹脂カップ体２に固定することができる。また、凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａに穴２ｃ及び穴２ｃに繋がる横溝２ｄを形成する場合には、半導体素子４からの光の外部量子効率の削減が懸念されるが、穴２ｃおよび横溝２ｄを凹状樹脂カップ体２の外側面に形成することで、光の外部量子効率の削減をなくすことができる。
【００３７】
また、レンズの接合搭載に際して接着剤を用いないことによる効果は、実施の形態１と同様に接着剤塗布工程を削減させることにあり、接着剤を使用して凹状樹脂カップ体２の上面にレンズを接合搭載する場合の懸念事項、つまり接着剤の塗布不足や塗布位置ズレによる接着強度低下や、接着剤の塗布過多や塗布位置ズレによる凹状樹脂カップ体２の内部への接着剤の浸入といった懸念事項を一掃することができる。他の作用効果は実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における樹脂カップ付きリードフレーム構造体を示す断面図であり、図８は、内部領域３を覆う分散用及び集光用レンズ６を取り除いた状態を示す樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図である。
【００３８】
本実施の形態２の構造体における特徴は、分散用あるいは集光用レンズ６を凹状樹脂カップ体２に接合搭載するための穴２ｃおよび横溝２ｄを凹状樹脂カップ体２の上面部に形成し、分散用あるいは集光用レンズ６の係合部６ａを鉤状（Ｌ字状）に形成したことにある。
【００３９】
上記した構造によれば、半導体素子４の上方に配置する分散用あるいは集光用レンズ６は、係合部６ａを凹状樹脂カップ体２の穴２ｃに挿入して凹状樹脂カップ体２の上面部に装着し、分散用あるいは集光用レンズ６の回転により鉤状の係合部６ａを回動させて横溝２ｄに挿入して係止させる。
【００４０】
このため、接着剤を用いずに分散用あるいは集光用レンズ６を凹状樹脂カップ体２に固定することができる。また、凹状樹脂カップ体２の内部傾斜部２ａに穴２ｃ及び穴２ｃに繋がる横溝２ｄを形成する場合には、半導体素子４からの光の外部量子効率の削減が懸念されるが、穴２ｃおよび横溝２ｄを凹状樹脂カップ体２の外側面に形成することで、光の外部量子効率の削減をなくすことができる。また、レンズサイズを、凹状樹脂カップ体２より大きくする必要がないので、レンズの存在により樹脂カップ付きリードフレーム構造体の幅が広くなることがない。
【００４１】
また、レンズの接合搭載に際して接着剤を用いないことによる効果は、実施の形態１と同様に接着剤塗布工程を削減させることにあり、接着剤を使用して凹状樹脂カップ体２の上面にレンズを接合搭載する場合の懸念事項、つまり接着剤の塗布不足や塗布位置ズレによる接着強度低下や、接着剤の塗布過多や塗布位置ズレによる凹状樹脂カップ体２の内部への接着剤の浸入といった懸念事項を一掃することができる。他の作用効果は実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、分散用あるいは集光用レンズを接合搭載するために、構造体に付加価値を付けることが可能となり、携帯電話やカーナビゲーション用のバックライト、車載用インパネ、各種ディスプレイなどに用いられる半導体装置の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における樹脂カップ付きリードフレーム構造体の構成を示す断面図
【図２】同実施の形態１の樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図
【図３】同実施の形態１の樹脂カップ付きリードフレーム構造体における穴及び穴に繋がる横溝を示す要部拡大斜視図
【図４】同実施の形態１の樹脂カップ付きリードフレーム構造体における穴及び穴に繋がる横溝を形成するための樹脂成形金型の機構を示す模式図
【図５】本発明の実施の形態２における樹脂カップ付きリードフレーム構造体の構成を示す断面図
【図６】同実施の形態２の樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図
【図７】本発明の実施の形態３における樹脂カップ付きリードフレーム構造体の構成を示す断面図
【図８】同実施の形態３の樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図
【図９】従来の樹脂カップ付きリードフレーム構造体を示す断面図
【図１０】従来の樹脂カップ付きリードフレーム構造体の上面図
【符号の説明】
【００４４】
１    金属リードフレーム材
１ａ  リード内部端子部
１ｂ  リード外部端子部
１ｃ  半導体素子基板搭載部
２    凹状樹脂カップ体
２ａ  内部傾斜部
２ｂ  リード内部端子部１ａと半導体素子基板載置部１ｃとを電気的に隔てる部分
２ｃ  穴
２ｄ  横溝
３    内部領域
４    半導体素子
５    ボンディングワイヤ
６    分散用あるいは集光用レンズ
６ａ  係合部
７    コア部
８    可動ピン
９、１０  スライドピン
【図１】
2008251759.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008251759.tif 000007
【図６】
2008251759.tif 000008
【図７】
2008251759.tif 000009
【図８】
2008251759.tif 000010
【図９】
2008251759.tif 000011
【図１０】
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