(57)【要約】【課題】従来の光半導体デバイスにおいて信頼性を増すために軟質樹脂と硬質樹脂と出二重封止を行うときには両樹脂間に空隙を設けなければ成らず、光量の減少など性能が低下する問題点を生じていた。【解決手段】本発明により、光半導体チップの周囲を軟質樹脂で封止し、その外側をそれよりも硬い硬質樹脂で封止して成る高信頼型光半導体デバイスにおいて、硬質樹脂４の光半導体チップ２の機能に対し光学的に影響を与えない方向には、軟質樹脂３に対する密封状態を緩和するための開口部７ｂが設けられている高信頼型光半導体デバイス１としたことで、軟質樹脂と硬質樹脂とで二重封止して高信頼型の光半導体デバイスを形成するときには、空隙を設けずに二重封止を可能として課題を解決するものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体チップの周囲を軟質樹脂で封止し、その外側をそれよりも硬い硬質樹脂で封止して成る高信頼型光半導体デバイスにおいて、前記硬質樹脂の前記光半導体チップの機能に対し光学的に影響を与えない方向には、前記軟質樹脂に対する密封状態を緩和するための開口部が設けられていることを特徴とする高信頼型光半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えばＬＥＤランプなど光半導体チップを用いた光デバイスに関するものであり、詳細には、環境温度の変化による半導体チップの損傷などを生じないものとして信頼性を向上させ、且つ、信頼性の向上に伴う性能低下を生じないものとして、信頼性と性能との両立を可能とする構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体デバイスにおいて信頼性の向上を図るときには、先ず、光半導体チップを比較的に軟質な第一の樹脂部材で封止して、耐衝撃性、耐湿性を向上させ、更に、第一の樹脂部材の外側を比較的に硬質な第二の樹脂部材で封止して機械的強度を向上させるなど、異なる特性を有する二種類の樹脂を併用することでお互いが不足する機能を補わせ信頼性を向上させるものであった。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平０５−３２７０２９号公報（段落「０００５」〜段落「０００７」、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成において、二種類の樹脂を選択するときには、上記にも例として説明したように、光半導体チップに直接触れる内側の樹脂は比較的に軟質の樹脂が選択されることが多く、外側の樹脂は機械的強度が得られるように比較的に硬質の樹脂が選択されることが多い。
【０００５】
この場合、軟質の樹脂と硬質の樹脂との間には熱膨張係数の相違を生じることが多く、その相違は往々にして１０倍にも達するものとなり、高温の雰囲気下では、軟質の樹脂が硬質の樹脂に取囲まれている状態で体積膨張を行うので、光半導体チップに過大な圧縮圧力が加わるものとなり、特性劣化の要因となる問題点を生じている。
【０００６】
この問題を回避するために、図３に示す光半導体デバイス９０のように軟質の樹脂９１と硬質の樹脂９２との間に空隙Ｂを設けておき、環境温度の上昇により軟質の樹脂９１側に体積の膨張を生じても光半導体チップ９３に圧縮応力が加わらないようにした光半導体デバイス９０も提案されている。
【０００７】
この場合には、前記光半導体チップ９３からの光（または、光半導体チップ９３に入射する光）は常に空隙Ｂ、即ち、樹脂に比較して屈折率が低い空気中を通過するものとなり、樹脂と空気との境界面で生じる反射により光量の損失を生じるものとなり、約２５〜３５％の出力低下を生じるものとなって、光半導体デバイスとして性能が低下する問題点を生じている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、光半導体チップの周囲を軟質樹脂で封止し、その外側をそれよりも硬い硬質樹脂で封止して成る高信頼型光半導体デバイスにおいて、前記硬質樹脂の前記光半導体チップの機能に対し光学的に影響を与えない方向には、前記軟質樹脂に対する密封状態を緩和するための開口部が設けられていることを特徴とする高信頼型光半導体デバイスを提供することで、性能の低下を生じることなく信頼性の向上が図れるものとして課題を解決するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは本発明に係る高信頼型光半導体デバイスであり、この高信頼型光半導体デバイス１は、光半導体チップ２が比較的に軟質とされた軟質樹脂３と、比較的に硬質とされた硬質樹脂４とで二重に封止が行われているものである点は従来例のものと同様である。
【００１０】
そして、前記光半導体チップ２は、先ず前記軟質樹脂３で全周を包まれ空気と遮断されて、大気中の湿度などにより光半導体チップ２に劣化が生じるのを防止している。また、前記光半導体チップ２には細径の金線５による配線も行われているものであるので、軟質樹脂３で覆うことで、振動などによる金線５の断線、あるいは、光半導体チップ２からの剥がれなども防止する。
【００１１】
このようにして軟質樹脂３により覆われた光半導体チップ２は更に外側から硬質樹脂４で覆うことで機械的強度を向上させて、前記軟質樹脂３に外部応力による変形などを生じないものとして、信頼性の向上を一層に確実なものとするのである。また、このときに、前記硬質樹脂４には、例えば耐薬品性など軟質樹脂３の弱点を補強する特性を持たせるなど、上記した外部応力以外の点でも信頼性の向上を図るものとする。
【００１２】
そして、本発明では、前記軟質樹脂３と硬質樹脂４との膨張係数の差により高温時に生じる光半導体チップ２に対する圧縮応力の過剰な上昇を避ける手段として、光半導体チップ２が発光素子である場合には、この半導体チップ２が放射する光の光路に関与しない位置、光半導体チップ２が受光素子である場合には、この半導体チップ２に達する外光の光路に関与しない位置に開口部を設けるものとしている。
【００１３】
以上の構成を、更に具体的に説明を行えば、実際の前記高信頼型光半導体デバイス１の製造工程においては、前記硬質樹脂４により形成される部分はレンズ部６とホルダー部７とに分割されて予めに形成されているものであり、また、前記ホルダー部７には前記光半導体チップ２をマウントするためのリードフレーム８も設けられている。
【００１４】
そして、前記光半導体チップ２は前記ホルダー部７に一体化して設けられているリードフレーム８上にマウントが行われ、金線５による配線が行われる。従って、前記ホルダー部７には前記光半導体チップ２をマウントするための開口部７ａが前面側、即ち、後に説明するレンズ部６と組合せが行われる側に設けられていると共に、上記した光半導体チップ２に加わる圧縮応力を緩和するための開口部７ｂが背面側に設けられている。
【００１５】
以上のように光半導体チップ２はマウントされた後には、前記ホルダー部７とレンズ部６との、例えばフック構造など適宜な結合手段による結合が行われる。従って、光半導体チップ２の前面側に設けられていた開口部７ａはレンズ部６により閉止され、背面側に設けられた開口部７ｂのみが開口しているものとなる。
【００１６】
本発明では、上記開口部７ｂから、例えばシリコーン樹脂など軟質樹脂３を注入し、脱泡処理を行った後に加熱処理を行い適宜な硬度を得るものとしている。このようにすることで、光半導体チップ２を全周で包む軟質樹脂３と、前記軟質樹脂３を光半導体チップ２が機能しない開口部７ｂの部分を除き包む硬質樹脂４（レンズ部６、ホルダー部７）とから成る本発明の構成が得られるものとなる。
【００１７】
次いで、上記の構成とした本発明に係る高信頼型光半導体デバイス１の作用および効果について説明を行う。先ず、光半導体チップ２はシリコーン樹脂など軟質樹脂３に全周を包まれ封止が行われていることで、外気とは遮断され湿度、有害ガスなどによる劣化は生じないものとなる。また、振動などが外部から加わったときには軟質樹脂３の柔軟性により光半導体チップ２を保護する。
【００１８】
これに対し、前記硬質樹脂４（レンズ部６、ホルダー部７）には、上記にも説明したように開口部７ｂが設けられているので、前記軟質樹脂３を密封するものとはなっていない。従って、軟質樹脂３側の熱膨張係数が大きい場合、環境温度が上昇し軟質樹脂３に生じた体積の剰余分は開口部７ｂ側にはみ出すことで処理され、光半導体チップ２に対する圧力上昇は生じない。
【００１９】
また、環境温度が低下して前記軟質樹脂３に体積の収縮を生じた場合には、前記軟質樹脂３は開口部７ｂにより一端が自由端状態であるので、レンズ部６側の端部に収縮による空隙を生じることなく体積の収縮が行えるものとなる。従って、光半導体チップ２→軟質樹脂３→レンズ部６（硬質樹脂４）と繋がる光路中に空気層が生じることが無く、約３０％と言われる空気層による損失も生じないものとすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、光半導体チップの周囲を軟質樹脂で封止し、その外側をそれよりも硬い硬質樹脂で封止して成る高信頼型光半導体デバイスにおいて、前記硬質樹脂の前記光半導体チップの機能に対し光学的に影響を与えない方向には、前記軟質樹脂に対する密封状態を緩和するための開口部が設けられている高信頼型光半導体デバイスとしたことで、軟質樹脂と硬質樹脂とで二重封止して高信頼型の光半導体デバイスを形成するときには、信頼性を損なうことなく空隙を設けずに二重封止を可能とするものであり、これにより光半導体チップからの光、あるいは、光半導体チップに達する光に光量の損失を生じないものとして性能を向上させるという極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高信頼型光半導体デバイスの実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１……高信頼型光半導体デバイス
２……光半導体チップ
３……軟質樹脂
４……硬質樹脂
５……金線
６……レンズ部
７……ホルダー部
７ａ、７ｂ……開口部
８……リードフレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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