(57)【要約】【課題】  放熱性を飛躍的に向上させるとともに、導光板等の光学部品に組み込んだときにも応力が掛かりにくい状態で駆動することができる半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】半導体素子と、前記半導体素子が電気的に接続されたリードフレームと、正面に開口部を有し、前記リードフレームの一部を底面から突出させたパッケージと、を備えた半導体装置であって、前記突出されたリードフレームは、分岐して設けられた複数の端部を備えており、それらの端部が折り曲げられて、それぞれ前記パッケージの側面および背面に配置されていることを特徴とする半導体発光装置。【選択図】  図１
2008198807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が電気的に接続されたリードフレームと、
正面に開口部を有し、前記リードフレームの一部を底面から突出させたパッケージと、を備えた半導体装置であって、
前記突出されたリードフレームは、分岐して設けられた複数の端部を備えており、それらの端部が折り曲げられて、それぞれ前記パッケージの側面および背面に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体素子と、
前記半導体素子が電気的に接続されたリードフレームと、
正面に開口部を有し、前記リードフレームの一部を側面から突出させたパッケージと、を備えた半導体装置であって、
前記突出されたリードフレームは、分岐して設けられた複数の端部を備えており、それらの端部が折り曲げられて、それぞれ前記パッケージの底面および背面に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記背面に配置された端部の面積は、前記側面または前記底面に配置された端部の面積より大きい請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を用いた発光装置および光学センサなどに用いられる受光装置に関し、特に、液晶ディスプレイのバックライト等に用いられる薄型の発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度、高出力の半導体発光装置が開発され、種々の分野に利用されている。このような発光装置は、小型、低消費電力や軽量等の特徴を生かして、例えば、携帯電話及び液晶バックライトの光源、各種メータの光源、各種読みとりセンサ、信号、照明用途等に利用されている。このような用途に用いられる発光装置の一つとして、扁平形状の樹脂パッケージ内に発光素子を配置した薄型発光装置が知られている。これらの発光装置では、パッケージの底面から突出したリード端子が、パッケージの底面に沿って折り曲げられ、さらに、パッケージの側面に沿って折り曲げられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６８８２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１９３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１および２に開示の発光装置では、実装基板等にはんだ付けされてフィレットを形成することのできるリード端子（以下フィレット端子という）がパッケージの一対の側面にしかないため、主として半田付けされたフィレット端子の実装面からの放熱経路しかなく、放熱性が不十分であるという問題がある。
【０００５】
また、これらの発光装置を導光板等の光学部品に組み込む場合、パッケージ背面の樹脂部分を弾性部材等で押圧してパッケージ開口部側を導光板等に密着させる。このとき、パッケージの寸法精度によっては、パッケージの樹脂が変形した状態で組み込まれて半導体装置に応力が掛かった状態で駆動されることとなり、振動等で信頼性が低下する可能性があるという問題もある。
【０００６】
そこで本発明は、放熱性を飛躍的に向上させるとともに、導光板等の光学部品に組み込んだときにも応力が掛かりにくい状態で駆動することができる半導体装置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】
【０００７】
以上の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が電気的に接続されたリードフレームと、正面に開口部を有し、前記リードフレームの一部を底面から突出させたパッケージと、を備えた半導体装置であって、前記突出されたリードフレームは、分岐して設けられた複数の端部を備えており、それらの端部が折り曲げられて、それぞれ前記パッケージの側面および背面に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る別の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が電気的に接続されたリードフレームと、正面に開口部を有し、前記リードフレームの一部を側面から突出させたパッケージと、を備えた半導体装置であって、前記突出されたリードフレームは、分岐して設けられた複数の端部を備えており、それらの端部が折り曲げられて、それぞれ前記パッケージの底面および背面に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
このような半導体装置は、前記背面に配置された端部の面積は、前記側面または前記底面に配置された端部の面積より大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置によれば、リードフレーム端部の数が多く、面積が大きいため、放熱性を飛躍的に向上させることができるとともに、リード端部に応力をかけることができるので、導光板等の光学部品に組み込んだときにもパッケージ本体に応力が掛かりにくい状態で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置を例示するものであって、本発明は半導体装置を以下に限定するものではない。
【００１２】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。
【００１３】
本発明の半導体装置は、例えば、図１に示したように、主として、半導体素子１０１と、その一端をリード端子として機能させるリードフレーム１０２と、パッケージ１０３とから構成される。
（半導体素子）
本発明における半導体素子として、発光素子、受光素子等の半導体素子が考えられるが、本実施の形態において使用される半導体素子は、発光素子として使用されるＬＥＤチップである。
【００１４】
本発明の発光装置においては、発光素子は、１つのみならず、複数個搭載されていてもよい。この場合には、同じ発光色の光を発する発光素子を複数個組み合わせてもよいし、別の発光色の光を発する発光素子を組み合わせてもよい。例えば、ＲＢＧに対応するように、発光色の異なる発光素子を複数個組み合わせることにより、色再現性を向上させることができる。また、発光色の同じ発光素子を複数個組み合わせることにより、光度を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置には、発光素子の他、保護素子が搭載されていてもよい。保護素子は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子は、特に限定されるものではなく、発光装置に搭載される公知のもののいずれでもよい。具体的には、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。
（リードフレーム）
リードフレームは、発光素子と電気的に接続するための電極であり、実質的に板状であればよく、波形板状、凹凸を有する板状であってもよい。材料は特に限定されず、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等が挙げられる。また、リードフレームの表面には、搭載される発光素子からの光を効率よく取り出すために反射メッキが施されていることが好ましい。リードフレームの大きさ、厚み、形状等は、得ようとする発光装置の大きさ、形状等を考慮して適宜調整することができる。なお、リードフレームは、パッケージの外部において、屈曲加工されるため、特に、パッケージの壁面に当たる又はパッケージの近傍に配置される部分においては、バリ等が除去され、そのエッジ部分において丸み加工が施されていることが好ましい。これにより、パッケージの形状を損なうことなく、リード端子を自在に加工することができる。
【００１６】
リードフレームの材料、形状、大きさ、厚み等は特に限定されるものではないが、発光素子に適当な電力を供給することができるような材料等であることが必要である。
【００１７】
これらのリードフレームはパッケージ外部に突出され、分岐して複数の端部を備え、それぞれの端部がパッケージに沿って折り曲げられる。このようにすることにより、極めて薄型の半導体装置であってもリード表面積を多くとることができ、放熱性を向上させることができる。また、通常、側面に折り曲げられたリードは、フィレット端子として用いられるが、このフィレット端子とは別に背面側にフィレット端子としても用いることのできる端子を備え、この端子を金属部材と接続させることにより、はんだ実装面以外に新たな放熱経路を持たせることが可能である。
【００１８】
また、これらの発光装置を導光板等の光学部品に組み込む場合、パッケージ背面に配置された端子を弾性部材等で押圧してパッケージ開口部側を導光板等に密着させることができるため、変形しやすいパッケージ樹脂を押圧するよりも強固なバネ定数を持たせることができ、接着材等を介さなくても他部材との密着性に優れた半導体装置とすることができる。これにより、導光板と発光装置との間に接着材等を介す必要がなくなり、光を直接導光板に入れることができるので、接着剤等に吸収される光がなくなり、入光効率を高くすることができる。
【００１９】
さらに、弾性部材等を金属系材料で形成すると、新たな放熱経路を持たせることができ、熱による光量低下が少ない発光装置を実現することができる。
【００２０】
また、リードフレームを背面側に折り曲げるときに、パッケージ正面の開口部、すなわち発光装置においての発光面と平行になるよう９０°にフォーミングすると、導光板等の光学部品に対し平行に固定することができる。
【００２１】
また、背面側に配置される端部１０２ｂの面積を大きく取ることで、より放熱性を向上させ、他部材と固定しやすい半導体装置とすることができる。特に、図１に示されるような側面発光の半導体発光装置は、近年薄型化が要求されており、側面に配置される端部１０２ａは小さくならざるをえないが、本発明の半導体装置は、端子を分岐させて背面側にも配置することにより、端子の面積を大幅に大きくすることができ、他部材との固定のし易さや放熱性を、飛躍的に向上させることができる。
【００２２】
また、背面側と、側面側または底面側に配置される端部の形状は、それぞれ特に限定されず、配置空間、配置位置などを考慮して適宜調整することができる。例えば、四角形のみならず、角部を落としてＲをつけた形状でもよいし、Ｔ字型やホームベース形状であっても良い。
（パッケージ）
パッケージは、半導体素子を保護するとともにリードフレームを一体的に成形し、発光素子及びリードフレームに対して、絶縁性を確保することができるものであれば、どのような材料によって形成されていてもよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等、具体的には、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂、セラミック等が挙げられる。また、これらの材料には、着色剤又は光拡散剤として、種々の染料又は顔料等を混合して用いてもよい。これにより、パッケージに吸収される発光光を最小限に止め又は反射率の高い白色パッケージを構成することができる。着色剤としては、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、カーボンブラック等が挙げられ、光拡散剤としては、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられる。なお、パッケージ正面には開口部が形成されており、通常、この開口部に透光性被覆材が埋め込まれるため、発光素子等から生じた熱の影響を受けた場合のパッケージと透光性被覆材との密着性等を考慮して、これらの熱膨張係数の差の小さいものを選択することが好ましい。
【００２３】
パッケージに吸収される光をより多く直接取り出すために、パッケージの開口部の厚み（図１（ｄ）のＡ）を薄くすることが好ましい。パッケージに当たらず直接取り出される光を多くすることにより、発光装置の全光束を大きくすることができる。
【００２４】
パッケージは、例えば、リードフレームがインサートされて閉じられた金型内に、パッケージの背面側に対応する箇所に形成されたゲートから、溶解した上記材料を流し込み、硬化させることにより形成することができる。このとき、図１（ｄ）に示されるように、パッケージの外周面には、上下のモールド金型の合わせ目に形成される線状の微小突状部分１０４（パーティングラインと呼ばれる）が形成される。
【００２５】
また、本発明の発光装置においては、発光素子が載置された開口内に、透光性被覆材が埋め込まれていることが好ましい。透光性被覆材は、外力、水分等から発光素子を保護することができるとともに、半導体素子をリードフレームと電気的に接続させる導電性ワイヤを保護することもできる。透光性被覆材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。特に、透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆材内に水分が含まれてしまった場合においても、１００℃で１４時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができる。従って、水蒸気爆発、発光素子とモールド部材との剥がれを防止することができる。
【００２６】
透光性被覆材には、拡散剤又は蛍光物質を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。蛍光物質は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子からパッケージの外部へ出射される光の波長を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2などの無機蛍光体など、種々好適に用いられる。本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できる。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。また、蛍光体を完全に沈降させ、気泡を除くことで色むらを低減させることができる。
【００２７】
以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００２８】
実施例１
この実施例の発光装置２００は、図２に示したように、厚みが０．４ｍｍ程度の極めて薄型の側面発光型半導体装置であり、図２（ａ）は発光装置の底面図、図２（ｂ）は背面図、図２（ｃ）は側面図、図２（ｄ）は平面図、図２（ｅ）は正面図である。
【００２９】
この実施例の発光装置２００は一つの発光素子（図示せず）と、前記発光素子と電気的に接続されるリードフレームと、これらリードフレームを一体的に固定するパッケージ２０３とを備えて構成されている。
【００３０】
リードフレームは、鉄入り銅の合金からなる板状体により形成されており、パッケージ底面からパッケージの外部に突出してリード端子として機能する部分となっている。リードフレームの表面には、搭載される発光素子からの光を効率よく取り出すために、銀メッキが施されている。
【００３１】
リード端子として機能するリードフレームは、パッケージ外部において、分岐して複数の端部２０２ａおよび２０２ｂを備え、それぞれの端部がパッケージの側面および背面に沿って、それぞれ折り曲げられている。折り曲げられて側面および背面に配置されている端部の表面積は、例えば、側面側が０．０６２ｍｍ２、背面側が０．１３４ｍｍ２程度である。背面側の表面積を大きく取ることで、放熱性、他部材との密着性を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施例において、背面側に折り曲げられた端部２０２ｂは、パッケージ正面の開口部、すなわち発光装置においての発光面と平行になるよう９０°にフォーミングされており、導光板等の光学部品に対し平行に固定することができる。側面の端部もまた、９０°にフォーミングされているが、フィレットを確認するためであれば、９０°である必要はなく、適宜変更可能である。
【００３３】
また、本実施例のように、薄型化した半導体装置に開口部を形成しようとすると、開口部の壁部が極めて薄くなることから、モールドされたパッケージを金型から離脱させる際に、金型の離型抵抗に耐えられず、薄壁部が引きちぎられ、その形状を保持できないことがある。そのため、図２（ｄ）に示されるようにパッケージの正面側の両端部に切欠部２０５を設けることにより、極めて小型化、薄膜化したパッケージの製造において、金型の離型抵抗を予想外に低減させることができ、その寸法精度が良好で取り扱いが容易な発光装置を得ることができる。また、前述の離型抵抗を減らす目的で、図２（ｄ）の２０６ａ、２０６ｂに、２〜５°程度の抜きテーパーを設けている。
【００３４】
この実施例の発光装置では、上述したように、リードフレームが分岐して複数の端部２０２ａおよび２０２ｂを備えていることにより、放熱性、他部材との密着性に優れた半導体装置とすることができる。
【００３５】
実施例２
この実施例の発光装置３００は、図３に示したように、厚みが０．４ｍｍ程度の極めて薄型の側面発光型半導体装置であり、図３（ａ）は発光装置の底面図、図３（ｂ）は背面図、図３（ｃ）は側面図、図３（ｄ）は平面図、図３（ｅ）は正面図である。
【００３６】
この発光装置では、リードフレームがパッケージ側面から突出して分岐した複数の端部３０２ｂおよび３０２ｃが、パッケージの底面および背面に沿って、それぞれ折り曲げられている以外、実質的に実施例１の発光装置２００と同様の構成である。図３（ｄ）の３０６ｂに示されるテーパーは側面からパッケージの背面に沿ってリードを折り曲げる際に、リードとパッケージが干渉するのを防ぎ、また、金型の離型抵抗を減らすための、いわゆる抜きテーパーとしても機能させることができる。
【００３７】
この発光装置３００では、実施例１と同様に、リードフレームが分岐して複数の端部３０２ｂおよび３０２ｃを備えていることにより、放熱性、他部材との密着性に優れた半導体装置とすることができる。
【００３８】
実施例３
図４は、本発明にかかる発光装置を面状光源に組み込んだ際の概略図である。実施例１の発光装置２００の背面側の端部２０２ｂが弾性部材４０７によって押圧されて、導光板４０８の光入射部と発光装置の発光面が密着されている。
【００３９】
このように発光装置を押さえつけて他部材に密着させる際に、押圧する部分に金属であるリード端子を配置することにより、より強固なバネ定数を持たせることができ、密着性に優れた発光装置とすることができる。また、パッケージ背面を押圧した場合にかかる樹脂パッケージへの応力が軽減されるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の半導体装置は、液晶のバックライト用光源、各種インジケーター用光源、パネルメーター、表示灯や面発光スイッチおよび光学センサなどになどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかる半導体発光装置の実施形態を示す図であり、（ａ）は正面側から見た斜視図、（ｂ）は背面側から見た斜視図、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）のリードフレーム部分を抽出した図、（ｄ）は底面図である。
【図２】本発明にかかる半導体発光装置の別の実施形態を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は正面図である。
【図３】本発明にかかる半導体発光装置のさらに別の実施形態を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は平面図、（ｅ）は正面図である。
【図４】本発明にかかる半導体発光装置を面状光源に組み込んだ際の概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００、３００  半導体発光装置
１０１  発光素子
１０２  リードフレーム
１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ、３０２ｂ、３０２ｃ  端部
１０３、２０３、３０３  パッケージ
１０４  パーティングライン
２０５  切欠部
２０６ａ、２０６ｂ、３０６ａ、３０６ｂ  抜きテーパー
４０６  筺体
４０７  弾性部材
４０８  導光板
【図１】
2008198807.tif 000003
【図２】
2008198807.tif 000004
【図３】
2008198807.tif 000005
【図４】
2008198807.tif 000006