(57)【要約】【課題】半導体発光素子から生じる熱の放熱性を向上させて、半導体発光装置のさらなる高輝度化および小型化を実現する。【解決手段】金属リードフレーム１に、第一のリフレクター１ａと半導体発光素子エリア１ｄを連続一体に成形してなる一体成形部１Ａと、ワイヤーボンドエリア１ｅと第二のリフレクター１ｂを連続一体に成形してなる一体成形部１Ｂとを相対向して設け、双方の一体成形部１Ａ、１Ｂの外側面を覆う絶縁テープ２を設けて外壁となすことで、収容部６の放熱性向上と小型化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子および封止樹脂を収容する収容部を設けた半導体発光装置用パッケージであって、所定間隙を介して相互に対向する複数の金属片部を有する金属リードフレームと、各金属片部の相互に対向する一側部どうしを一体化する絶縁材とを備え、各金属片部の一側部に前記収容部をなす一体成形部を設けたことを特徴とする半導体発光装置用パッケージ。
【請求項２】
一方の金属片部の一体成型部が第一のリフレクターと半導体発光素子エリアとを連続一体に成形してなり、他方の金属片部の一体成型部が第二のリフレクターとワイヤーボンドエリアとを連続一体に成形してなり、各一体成形部の第一主面が前記収容部の収容空間に対面し、双方の金属片部の第二主面間に貼り渡す絶縁テープからなる絶縁材で金属片部間の間隙を閉塞し、各金属片部の他側部が第二主面側に折り曲げられて外部接続用リードをなすことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置用パッケージ。
【請求項３】
前記絶縁材は耐熱温度が２３０℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置用パッケージ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の半導体発光装置用パッケージの収容部に半導体発光素子および封止樹脂を収容したことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
プレス工程と絞り工程とテーピング工程とを含み、
プレス工程では、プレス加工を施してリードフレーム金属材を打ち抜き、所定間隙を介して相互に対向する半導体発光素子エリア加工部とワイヤーボンドエリア加工部と各支持部を有する金属リードフレームを形成し、
絞り工程では、前記半導体発光素子エリア加工部と前記ワイヤーボンドエリア加工部に絞り加工を施し、前記半導体発光素子エリア加工部に半導体発光素子エリアと第一のリフレクターとを連続一体に成形してなる一体成形部を設け、前記ワイヤーボンドエリア加工部にワイヤーボンドエリアと第二のリフレクターとを連続一体に成形してなる一体成形部を設け、双方の一体成形部で半導体発光素子および封止樹脂を収容する収容部を構成し、
テーピング工程では、絶縁テープを双方の一体成形部の外側面間に貼り渡して双方の一体成形部間の間隙を閉塞し、前記絶縁テープで前記半導体発光素子エリアと前記ワイヤーボンドエリアとを一体化するとともに、前記第一のリフレクターと前記第二のリフレクターとを一体化することを特徴とする半導体発光装置用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置用パッケージおよびその製造方法に関し、携帯型電子機器の液晶表示部バックライト、照明等の各種光源として使用される半導体発光装置における半導体発光素子輝度の向上および半導体発光装置用パッケージの小型化に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒素ガリウム系化合物半導体発光素子を備えた白色系半導体発光装置として、高輝度、高出力な半導体発光装置が開発されている。この半導体発光装置は携帯型電子機器の液晶表示部バックライト、照明用の各種光源として幅広く用いられており、今後も更に用途の拡大が期待されている。
【０００３】
このような現状下において、半導体発光素子を収納する半導体発光装置用パッケージには、半導体発光素子からの光を効率よく照射することや、小型化が要求されている。
そして、半導体発光装置はその用途が拡大するにつれて今まで以上に信頼性の向上と高輝度化が求められており、例えば車載用および航空機用の発光装置として使用する場合に、過酷な条件下での使用に耐えうる高信頼性と高輝度が要求されている。
【０００４】
この高輝度を得るためには半導体発光素子に大電流を流す必要があり、このような大電流を流すことで半導体発光素子の温度が急激に上昇してしまう。この温度上昇により半導体発光装置の輝度の劣化が生じる。特に半導体発光装置の樹脂製材料は熱伝導率が低くて放熱効果が小さいために、高輝度化に伴って増加する熱を充分に放熱して温度上昇を抑制することが出来なかった。
【０００５】
これらの高輝度化に伴う放熱の要求に対応する従来の半導体発光装置としては、例えば特許文献１に記載するように、リフレクターを備え、リフレクターから延在する面に半導体発光素子を載置することで放熱性の向上を図るものが有った。
【０００６】
図４は、特許文献１に記載された従来の半導体発光装置用パッケージを示すものであり、１００は半導体発光装置用パッケージ、１１０は金属リードフレーム、１１０ａはリフレクター、１１０ｂは外部接続用リード、１１０ｃは半導体発光素子エリア、１１０ｄはワイヤーボンドエリア、１１２は収容部、１１３は樹脂材料、１１４は半導体発光素子、１１５はワイヤー、１１６は封止樹脂を各々示している。
【０００７】
図４において、半導体発光装置は、半導体発光装置用パッケージ１００の収容部１１２に半導体発光素子１１４と半導体発光素子１１４に電気的に接続して通電するワイヤー１１５を収容し、収容部１１２に充填する光透過性の封止樹脂１１６で半導体発光素子１１４およびワイヤー１１５を封止してなる。
【０００８】
半導体発光装置用パッケージ１００は収容部１１２に半導体発光素子１１４から照射された光を反射して反射率の向上を図るリフレクター１１０ａを設けており、成形機により収容部１１２の外周囲を覆うように樹脂材料１１３を設けている。
【０００９】
リフレクター１１０ａは金属リードフレーム１１０の一部を切り曲げ加工することで形成しており、リフレクター１１０ａが金属リードフレーム１１０と連続することで半導体発光素子１１４から発する熱の放熱性を向上させている。
【特許文献１】特開２００３−１５２２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の構成の半導体発光装置用パッケージ１００は、金属リードフレーム１１０の一部を切り曲げ加工することによってリフレクター１１０ａを形成しているので、リフレクター１１０ａの強度を確保するために収容部１１２の外周囲を樹脂材料１１３で覆う必要があった。このリフレクター１１０ａに接している樹脂材料１１３の熱伝導率は低いので、結果としてリフレクター１１０ａによる放熱を阻害し、効率の良い放熱が実現できなかった。したがって、温度上昇による半導体発光素子１１４の輝度劣化を必ずしも充分に抑制することが出来ないという課題を有していた。
【００１１】
また、半導体発光装置用パッケージ１００は金属リードフレーム１１０の一部を切り曲げ加工することでリフレクター１１０ａを形成した後に、更に収容部１１２の外面に樹脂材料１１３を成形するので、リフレクター１１０ａと樹脂材料１１３との重ね合わせた厚みがパッケージ本体の壁厚となる。このため、パッケージ本体の壁厚が大きくなり、半導体発光装置用パッケージ１００のパッケージサイズが拡大するという課題を有していた。
【００１２】
さらに、半導体発光装置用パッケージ１００の小型化を図る場合にあって、リフレクター１１０ａの厚みは、金属リードフレーム１１０の厚みで一義的に決定されるので変えることが出来ない。このため、パッケージ本体を小型化するためには樹脂材料１１３の壁厚を薄くしなければならないが、樹脂材料１１３の壁厚を薄くするとリフレクター１１０ａの周囲に樹脂材料１１３の未充填箇所が発生していた。
【００１３】
この樹脂材料１１３の未充填箇所は半導体発光装置の品質の低下を引き起こす原因となるので、樹脂材料１１３の壁厚を薄くすることにより半導体発光装置用パッケージ１００の小型化を図ることは困難であり、パッケージの小型化が品質と生産コストとに悪影響を及ぼし、小型化した半導体発光装置用パッケージ１００を効率よく大量に生産することが出来なかった。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、半導体発光素子から発せられた熱を放熱する放熱作用を充分に高め、半導体発光素子の輝度の劣化を抑制することができ、かつ半導体発光装置のサイズをさらに小型化できる半導体発光装置用パッケージと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、本発明の半導体発光装置用パッケージは、半導体発光素子および封止樹脂を収容する収容部を設けた半導体発光装置用パッケージであって、所定間隙を介して相互に対向する複数の金属片部を有する金属リードフレームと、各金属片部の相互に対向する一側部どうしを一体化する絶縁材とを備え、各金属片部の一側部に前記収容部をなす一体成形部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、一方の金属片部の一体成型部が第一のリフレクターと半導体発光素子エリアとを連続一体に成形してなり、他方の金属片部の一体成型部が第二のリフレクターとワイヤーボンドエリアとを連続一体に成形してなり、各一体成形部の第一主面が前記収容部の収容空間に対面し、双方の金属片部の第二主面間に貼り渡す絶縁テープからなる絶縁材で金属片部間の間隙を閉塞し、各金属片部の他側部が第二主面側に折り曲げられて外部接続用リードをなすことを特徴とする。
【００１７】
また、前記絶縁材は耐熱温度が２３０℃以上であることを特徴とする。
本発明の半導体発光装置は、上記の何れかの半導体発光装置用パッケージの収容部に半導体発光素子および封止樹脂を収容したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体発光装置用パッケージの製造方法は、プレス工程と絞り工程とテーピング工程とを含み、プレス工程では、プレス加工を施してリードフレーム金属材を打ち抜き、所定間隙を介して相互に対向する半導体発光素子エリア加工部とワイヤーボンドエリア加工部と各支持部を有する金属リードフレームを形成し、絞り工程では、前記半導体発光素子エリア加工部と前記ワイヤーボンドエリア加工部に絞り加工を施し、前記半導体発光素子エリア加工部に半導体発光素子エリアと第一のリフレクターとを連続一体に成形してなる一体成形部を設け、前記ワイヤーボンドエリア加工部にワイヤーボンドエリアと第二のリフレクターとを連続一体に成形してなる一体成形部を設け、双方の一体成形部で半導体発光素子および封止樹脂を収容する収容部を構成し、テーピング工程では、絶縁テープを双方の一体成形部の外側面間に貼り渡して双方の一体成形部間の間隙を閉塞し、前記絶縁テープで前記半導体発光素子エリアと前記ワイヤーボンドエリアとを一体化するとともに、前記第一のリフレクターと前記第二のリフレクターとを一体化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の半導体発光装置用パッケージによれば、所定間隙を介して相互に対向する一方の金属片部に第一のリフレクターと半導体発光素子エリアとを連続一体に成形してなる一体成型部を設け、他方の金属片部に第二のリフレクターとワイヤーボンドエリアとを連続一体に成形してなる一体成型部を設けることで、リフレクターはそれ自体で十分な強度を確保できる。
【００２０】
よって、双方の一体成型部間に貼り渡して収容部の外壁を形成する絶縁テープからなる絶縁材には、外壁としての強度は求められず、薄肉化が可能であり、樹脂材料に比してリフレクターの放熱作用に与える影響度が低くなる。したがって、半導体発光装置用パッケージのリフレクターにおいて優れた放熱性を実現し、高輝度な半導体発光装置を製造することが出来る。
【００２１】
また、絶縁テープからなる外壁は、樹脂材料のように未充填箇所が発生せず、薄肉化の弊害が生じないので、小型化した半導体発光装置用パッケージを効率よく大量に生産することが出来、半導体発光装置用パッケージのサイズダウンによって、より小型で高輝度な半導体発光装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
実施の形態１
図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置用パッケージの斜視図であり、図１（ｂ）は同半導体発光装置用パッケージを用いた半導体発光装置を模式化した断面図である。
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）において、１は金属リードフレーム、１ａは第一のリフレクター、１ｂは第二のリフレクター、１ｃは外部接続用リード、１ｄは半導体発光素子エリア、１ｅはワイヤーボンドエリア、１ｆは外部接続面、２は絶縁テープの外壁、３は半導体発光素子、４はワイヤー、５は封止樹脂、６は収容部、１０は半導体発光装置用パッケージ、１１は半導体発光装置を各々示している。
【００２４】
半導体発光素子および封止樹脂を収容する収容部６を設けたものであって、金属リードフレーム１に成形した一対の一体成形部１Ａ、１Ｂが所定間隙を介して相互に対向し、双方の一体成形部１Ａ、１Ｂで収容部６を構成しており、一体成形部１Ａ、１Ｂ（金属リードフレーム１）の第一主面（内側面）側が収容部６の収容空間に対面している。
【００２５】
金属リードフレーム１の一方の一体成形部１Ａは、第一のリフレクター１ａと半導体発光素子エリア１ｄとを連続一体に成形しており、他方の一体成形部１Ｂは、第二のリフレクター１ｂとワイヤーボンドエリア１ｅとを連続一体に成形している。
【００２６】
双方の一体成形部１Ａ、１Ｂの第二主面（外側面）間には絶縁材をなす絶縁テープ２を密着して貼り渡している。絶縁テープ２は一体成形部１Ａ、１Ｂの間の間隙を閉塞して外壁をなし、半導体発光素子エリア１ｄとワイヤーボンドエリア１ｅとを一体化するとともに、第一のリフレクター１ａと第二のリフレクター１ｂとを一体化している。
【００２７】
各一体成形部１Ａ、１Ｂに連続する金属リードフレーム１の他側部は第二主面側へＪ型に折り曲げられて端部が外部接続用リード１ｃをなし、外部接続用リード１ｃは第二主面側に外部接続面１ｆを有する。つまり、半導体発光装置用パッケージ１０は、実装基板（図示せず）の実装面に外部接続面１ｆを合わせて実装した状態で、収容部６が実装面に対して垂直方向に開口する、所謂トップビュータイプのものである。
【００２８】
上述の外壁の絶縁テープ２は、実装基板へ実装する際のはんだ耐熱を考慮して、耐熱温度が２３０℃以上である粘着テープであることが好ましく、材質としてポリエステル、エポキシ、ポリイミド、ＰＴＦＥ、メタ系アラミド、アセテート等が考えられる。また、金属リードフレーム１の材質は熱伝導性に優れる銅または銅を含む合金であることが好ましい。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、半導体発光装置１１は、半導体発光装置用パッケージ１０の収容部６の半導体発光素子エリア１ｄに半導体発光素子３を接着し、ワイヤー４をワイヤーボンドして半導体発光素子３とワイヤーボンドエリア１ｅとを電気接続し、半導体発光素子３とワイヤー４とを含む収容部６に光透過性の封止樹脂５を充填したものである。
【００３０】
上記の構成によれば、半導体発光装置用パッケージ１０は、所定間隙を介して相互に対向する一方の一体成型部１Ａが第一のリフレクター１ａと半導体発光素子エリア１ｄとを連続一体に成形してなり、他方の一体成型部１Ｂが第二のリフレクター１ｂとワイヤーボンドエリア１ｅとを連続一体に成形してなることで、リフレクター１ａ、１ｂはそれ自体で十分な強度を確保できる。
【００３１】
このため、絶縁テープ２には外壁としての強度は求められず、薄肉化が可能であり、樹脂材料に比してリフレクター１ａ、１ｂの放熱作用に与える影響度が低くなる。したがって、半導体発光装置用パッケージ１０のリフレクター１ａ、１ｂにおいて優れた放熱性を実現し、高輝度な半導体発光装置を製造することが出来る。また、外壁に絶縁テープ２を採用することで、樹脂材料のように未充填箇所が発生せず、従来のような外壁の薄肉化の弊害が生じないので、小型化した半導体発光装置用パッケージ１０を効率よく大量に生産することが出来、半導体発光装置用パッケージ１０のサイズダウンによって、より小型で高輝度な半導体発光装置１１を実現できる。
【００３２】
尚、実施の形態１においては、金属リードフレーム１の一対の一体成型部１Ａ、１Ｂで一つの収容部６を構成するものを説明したが、一体成型部および収容部６の数はこれに限定されるものではない。
【００３３】
図２に基づいて、半導体発光装置用パッケージ１０の製造方法を説明する。図２に示す半導体発光装置用パッケージ１０は、図１に示したものと形状が相違するが基本的な構造において相違はなく、同符号を付して説明する。
【００３４】
図２（ａ）〜（ｄ）において、１は金属リードフレーム、１ａは第一のリフレクター、１ｂは第二のリフレクター、１ｄは半導体発光素子エリア、１ｅはワイヤーボンドエリア、１ｇは半導体発光素子エリア加工部、１ｈはワイヤーボンドエリア加工部、１ｉ、１ｊは支持部（リード部）、７はカット前の連続した状態の絶縁テープ、７ａは切り欠き部、７ｂはテープカット部、８はリードフレーム金属材を各々示している。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、金属リードフレーム１はプレス工程で形成する。つまり、プレス加工にてリードフレーム金属材８を打ち抜き、互いに対向する半導体発光素子エリア加工部１ｇとワイヤーボンドエリア加工部１ｈと各支持部１ｉ、１ｊを形成する。
【００３６】
次ぎに、継ぎ図２（ｂ）に示すように、絞り工程において、半導体発光素子エリア加工部１ｇとワイヤーボンドエリア加工部１ｈに絞り加工を施す。そして、半導体発光素子エリア加工部１ｇに半導体発光素子エリア１ｄと第一のリフレクター１ａとを連続一体に成形して一体成形部１Ａを設け、ワイヤーボンドエリア加工部１ｈにワイヤーボンドエリア１ｅと第二のリフレクター１ｂとを連続一体に成形して一体成形部１Ｂを設ける。
【００３７】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）における金属リードフレーム１の半導体発光素子エリア１ｄとワイヤーボンドエリア１ｅおよびそれらより延在する第一のリフレクター１ａと第二のリフレクター１ｂ、さらに第一のリフレクター１ａと第二のリフレクター１ｂより互いに反対方向に延びる支持部１ｉ、１ｊを示す斜視図であり、双方の一体成形部１Ａ、１Ｂで半導体発光素子および封止樹脂を収容する収容部６を構成している。
【００３８】
図２（ｄ）に示すように、絞り工程の後のテーピング工程では、絶縁テープ７を双方の一体成形部１Ａ、１Ｂの外側面（第二主面）間に貼り渡して双方の一体成形部１Ａ、１Ｂの間の間隙を閉塞する。
【００３９】
ここでは、金属リードフレーム１が連続した繰り返しの形状を有する場合、つまり一体成形部１Ａ、１Ｂと各支持部１ｉ、１ｊからなる複数のパターンが連続する場合を示しており、絶縁テープ７をそれに合わせた長尺なものとして示している。
【００４０】
絶縁テープ７は、複数のワイヤーボンドエリア１ｅと半導体発光素子エリア１ｄの全ての第二主面に一括して貼り付ける。絶縁テープ７には、事前に切り欠き部７ａを設けており、この部位に対応するテープカット部７ｂで絶縁テープ７のテープカットを行う。そして、第一のリフレクター１ａと第二のリフレクター１ｂの外側面に絶縁テープ７を貼り付け、絶縁テープ７で半導体発光素子エリア１ｄとワイヤーボンドエリア１ｅとを一体化するとともに、第一のリフレクター１ａと第二のリフレクター１ｂとを一体化する。
【００４１】
その後に、金属リードフレーム１を各々単独に切り離して、図１（ａ）に示したような半導体発光装置用パッケージ１０となす。
実施の形態２
図３（ａ）は本発明の実施の形態２における半導体発光装置用パッケージを示す斜視図であり、図３（ｂ）は同半導体発光装置用パッケージの上面図である。図３において、図１と同じ構成要素については同符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
図３において、半導体発光装置用パッケージ１２は、各一体成形部１Ａ、１Ｂに連続する金属リードフレーム１の他側部を第二主面側へ一旦折り曲げ、さらに収容部６の側部面と平行となるように折り曲げた端部が外部接続用リード１ｃをなし、外部接続用リード１ｃは収容部６の側部面と平行な外部接続面１ｆを有する。
【００４３】
つまり、半導体発光装置用パッケージ１２は、実装基板（図示せず）の実装面に外部接続面１ｆを合わせて実装した状態で、収容部６が実装面に対して平行方向に開口する、所謂サイドビュータイプのものである。
【００４４】
そして、図３（ｂ）に示すように、半導体発光装置用パッケージ１２はパッケージ幅Ａの方向において収容部６に寸法制限を課した形状をなしている。つまり、パッケージ幅Ａである収容部６の外壁をなす両側の絶縁テープ２の間に、半導体発光素子エリア１ｄ及びワイヤーボンドエリア１ｅと、第一のリフレクター１ａ及び第二のリフレクター１ｂを含むとともに、外部接続面１ｆを含んでいる。このため、パッケージ幅Ａを適宜に設定することで、実装基板（図示せず）の実装面上の限られた寸法内に実装でき、例えば、携帯型電子機器の液晶表示部バックライト、照明等の各種光源として使用される半導体発光装置のパッケージとして好適なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は半導体発光装置用パッケージとして有用であり、特に高輝度で小型化が要求される半導体発光装置用パッケージに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における半導体発光装置用パッケージを示す斜視図、（ｂ）は半導体発光装置の断面図
【図２】本発明の半導体発光装置用パッケージの主な製造過程を示す説明図
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２における半導体発光装置用パッケージを示す斜視図、（ｂ）は同半導体発光装置用パッケージを示す上面図
【図４】従来の半導体発光装置用パッケージを示す断面図
【符号の説明】
【００４７】
Ａ  パッケージ幅
１  金属リードフレーム
１Ａ、１Ｂ  一体成形部
１ａ  第一のリフレクター
１ｂ  第二のリフレクター
１ｃ  外部接続用リード
１ｄ  半導体発光素子エリア
１ｅ  ワイヤーボンドエリア
１ｆ  外部接続面
１ｇ  半導体発光素子エリア加工部
１ｈ  ワイヤーボンドエリア加工部
１ｉ、１ｊ  支持部（リード部）
２  絶縁テープ（外壁）
３  半導体発光素子
４  ワイヤー
５  封止樹脂
６  収容部
７  絶縁テープ
７ａ  切り欠き部
７ｂ  テープカット部
８  リードフレーム金属材
１０、１２  半導体発光装置用パッケージ
１１  半導体発光装置
１００  半導体発光装置用パッケージ
１１０  金属リードフレーム
１１０ａ  リフレクター
１１２  収容部
１１３  樹脂材料
１１４  半導体発光素子
１１５  ワイヤー
１１６  封止樹脂
【図１】
2008016744.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008016744.tif 000005
【図４】
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