(57)【要約】【課題】ＬＥＤパッケージの放熱性能の向上を小型化や低コスト化と両立させながら実現する。【解決手段】搭載部材１１に搭載したＬＥＤ素子１２の全周を取り囲むように高熱伝導性絶縁材料１４がインクジェット、ディスペンサ等により設けられている。高熱伝導性絶縁材料１４は、封止材料１８よりも熱伝導率が高い絶縁材料で形成され、ＬＥＤ素子１２全周の側面と搭載部材１１とに密着して、ＬＥＤ素子１２全周の側面から熱を搭載部材１１へ効率良く伝達する放熱経路の構成材として機能すると共に、ＬＥＤ素子１２の側面上端から搭載部材１の上面に向けて傾斜するスロープ状に形成されている。高熱伝導性絶縁材料１４の上面に、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により配線１７が形成され、この配線１７によってＬＥＤ素子１２の電極部１３と搭載部材１１の電極部１６とが接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載部材に半導体素子を搭載してその上側から封止材料で封止した半導体パッケージにおいて、
前記封止材料よりも熱伝導率が高い高熱伝導性絶縁材料を前記半導体素子の側面と前記搭載部材とに密着させるように設けることで、前記半導体素子の側面から熱を前記搭載部材へ伝達する放熱経路を構成したことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記高熱伝導性絶縁材料は、前記半導体素子の全周を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記半導体素子は、前記搭載部材に形成した素子搭載凹部内に搭載され、該素子搭載凹部内のうちの該半導体素子の周囲に前記高熱伝導性絶縁材料が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記高熱伝導性絶縁材料の上面には、前記半導体素子の上面の電極部と前記搭載部材の電極部とを接続する配線が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記配線は、液滴吐出法又は印刷法により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭載部材にＬＥＤ素子等の半導体素子を搭載してその上側から封止材料で封止した半導体パッケージに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＥＤパッケージでは、リードフレーム（搭載部材）にＬＥＤ素子をダイボンディングして、該ＬＥＤ素子上面の電極部とリードフレーム側の電極部とをワイヤボンディングで配線した後、これら全体を透明な封止樹脂で封止した構成となっている。ＬＥＤ素子の発光中（通電中）は、ＬＥＤ素子が発熱して封止樹脂の温度が上昇するため、封止樹脂が経時的に黄変したり、ＬＥＤ素子の特性が劣化する等の問題が発生することがある。
【０００３】
この対策として、特許文献１（特開２０１０−１０３５２５号公報）に記載のＬＥＤパッケージは、パッケージ本体の下面に炭素ナノチューブからなる放熱フィンを形成して、パッケージ本体の下面側の放熱を促進させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００７−２６６２４６号公報）に記載のＬＥＤパッケージは、素子搭載凹部内にＬＥＤ素子を搭載した基台と封止部材との接触面の外形を素子搭載凹部の底面（素子搭載面）の外形よりも大きくすることで放熱性を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０３５２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６６２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＬＥＤ素子をダイボンディングしたリードフレーム（搭載部材）は、導電性金属で形成されているため、封止樹脂やパッケージのモールド樹脂と比較して、熱伝導率が遥かに高いため、リードフレーム（搭載部材）の高熱伝導性を有効に活用して放熱性能を高めることが望ましい。しかし、上記特許文献１，２の放熱構造は、リードフレーム（搭載部材）の高熱伝導性を有効に活用していないため、結果的に、ＬＥＤパッケージが大型化したり、製造コストが高くなる欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、放熱性能の向上を小型化や低コスト化と両立させながら実現する半導体パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、搭載部材に半導体素子を搭載してその上側から封止材料で封止した半導体パッケージにおいて、前記封止材料よりも熱伝導率が高い高熱伝導性絶縁材料を前記半導体素子の側面と前記搭載部材とに密着させるように設けることで、前記半導体素子の側面から熱を前記搭載部材へ伝達する放熱経路を構成したものである。この構成では、半導体素子の側面と封止材料との間に高熱伝導性絶縁材料が介在されているため、半導体素子の側面から封止材料への直接的な熱伝達は高熱伝導性絶縁材料で妨げられるが、高熱伝導性絶縁材料は封止材料よりも熱伝導率が高いため、半導体素子の側面から熱を高熱伝導性絶縁材料を介して搭載部材へ効率良く伝達して放熱させることが可能となり、高熱伝導性絶縁材料と搭載部材の高熱伝導性を有効に活用して放熱性能を高めることができる。
【０００９】
例えば、半導体素子を封止する封止材料全体を高熱伝導性絶縁材料で形成することが考えられるが、高熱伝導性絶縁材料は、一般的な封止樹脂と比較してコストが高いため、封止材料全体を高熱伝導性絶縁材料で形成すると、製造コストが高くなる。
【００１０】
これに対し、本発明では、半導体素子の側面と封止材料との間の放熱経路を構成するのに必要な部分のみを高熱伝導性絶縁材料で形成するだけであるため、コストアップ幅を少なくできると共に、高熱伝導性絶縁材料と搭載部材の高熱伝導性を有効に活用して放熱性能を高めることができるため、半導体パッケージ全体の小型化も可能となる。これにより、半導体パッケージの放熱性能の向上を小型化や低コスト化と両立させながら実現することができる。  本発明は、半導体素子の側面の一部に高熱伝導性絶縁材料が設けられていない箇所が存在しても良いが、請求項２のように、高熱伝導性絶縁材料を半導体素子の全周を取り囲むように設けることが望ましい。このようにすれば、半導体素子全周の側面から熱が効率良く搭載部材に伝達されて放熱されるようになり、熱伝達性能を向上させることができる。  また、半導体素子を搭載する搭載部材は、どのような形状であっても良く、例えば、請求項３のように、搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載し、該素子搭載凹部内のうちの該半導体素子の周囲に高熱伝導性絶縁材料を充填するようにしても良い。このようにすれば、半導体素子の周囲に高熱伝導性絶縁材料を容易に設けることができ、該高熱伝導性絶縁材料を半導体素子全周の側面と搭載部材とに確実に密着させることができる。
【００１１】
上述した請求項１〜３において、高熱伝導性絶縁材料は、放熱経路を形成するためだけに用いても良いし、或は、請求項４のように、高熱伝導性絶縁材料の上面に、半導体素子の上面の電極部と前記搭載部材の電極部とを接続する配線を形成するようにしても良い。このようにすれば、放熱経路の構成材として用いる高熱伝導性絶縁材料を配線の下地材としても機能させることができる。
【００１２】
高熱伝導性絶縁材料の上面に配線を形成する場合は、請求項５のように、液滴吐出法又は印刷法により配線を形成するようにすると良い。例えば、搭載部材の素子搭載凹部内に半導体素子を搭載する場合は、搭載部材の素子搭載凹部内のうちの半導体素子の周囲のスペースに高熱伝導性絶縁材料を充填することで、半導体素子の上面の電極部と搭載部材の電極部との間の配線経路を高熱伝導性絶縁材料で平坦化することができ、高熱伝導性絶縁材料の上面にインクジェット等の液滴吐出法又はスクリーン印刷等の印刷法により配線を容易に形成することができる。また、半導体素子の上面の電極部と搭載部材の電極部との間に高低差がある場合には、高熱伝導性絶縁材料を半導体素子の上面の電極部側から搭載部材の電極部側に向けて傾斜するスロープ状に形成することで、該高熱伝導性絶縁材料の上面にインクジェット等の液滴吐出法により配線を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の実施例１のＬＥＤパッケージの構造を図３のＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。
【図２】図２は図３のＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。
【図３】図３は実施例１のＬＥＤパッケージの平面図である。
【図４】図４は実施例２のＬＥＤパッケージの構造を図６のＣ−Ｃ線に沿って示す断面図である。
【図５】図５は図６のＤ−Ｄ線に沿って示す断面図である。
【図６】図６は実施例２のＬＥＤパッケージの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態をＬＥＤパッケージに適用して具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１のＬＥＤパッケージの構成を図１乃至図３に基づいて説明する。
搭載部材１１は、リードフレーム等の高熱伝導性材料により形成され、その素子搭載部に半導体素子であるＬＥＤ素子１２がダイボンディング（接合）されている。このＬＥＤ素子１２の上面の両側には、２つの電極部１３が形成されている。
【００１６】
このＬＥＤ素子１２の全周を取り囲むように高熱伝導性絶縁材料１４がインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により設けられている。この高熱伝導性絶縁材料１４は、ＬＥＤ素子１２全周の側面と搭載部材１１とに密着して、ＬＥＤ素子１２全周の側面から熱を搭載部材１１へ効率良く伝達する放熱経路の構成材として機能すると共に、ＬＥＤ素子１２の側面上端から搭載部材１の上面に向けて傾斜するスロープ状に形成され、後述する配線１７の下地材としても機能する。
【００１７】
この高熱伝導性絶縁材料１４は、後述する封止材料１８よりも熱伝導率が高い絶縁材料で形成され、例えば、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂に高熱伝導性フィラーを混入させた高熱伝導性絶縁樹脂を用いても良いし、或は、高熱伝導性無機材料（例えば二酸化ケイ素等のガラス、窒化アルミニウム等）を用いても良い。更に、高熱伝導性絶縁材料１４は、ＬＥＤ素子１２や搭載部材１１に対する密着性や耐熱性に優れた材料が望ましく、また、ＬＥＤ素子１２や搭載部材１１との間の熱膨張率の差が小さい材料が望ましい。搭載部材１１に搭載する半導体素子がＬＥＤ素子１２等の発光素子の場合は、透明な高熱伝導性絶縁材料１４を用いると良い。
【００１８】
ＬＥＤ素子１２の上面の電極部１３と搭載部材１１の電極部１６との間の配線経路は、高熱伝導性絶縁材料１４で傾斜面に形成され、該高熱伝導性絶縁材料１４の上面に、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により導電性インクを吐出して配線１７が形成され、この配線１７によってＬＥＤ素子１２の電極部１３と搭載部材１１の電極部１６とが接続されている。
【００１９】
搭載部材１１に搭載したＬＥＤ素子１２及び配線１７は、それらの上側から透明な封止材料１８によって封止されている。この封止材料１８は、高熱伝導性絶縁材料１４よりも熱伝導率が低い透明な絶縁性樹脂等を用いれば良い。
【００２０】
以上説明した本実施例１のＬＥＤパッケージは、封止材料１８よりも熱伝導率が高い高熱伝導性絶縁材料１４をＬＥＤ素子１２の側面と搭載部材１１とに密着させるように設けることで、ＬＥＤ素子１２の側面から熱を搭載部材１１へ伝達する放熱経路を構成している。この構成では、ＬＥＤ素子１２の側面と封止材料１８との間に高熱伝導性絶縁材料１４が介在されているため、ＬＥＤ素子１２の側面から封止材料１８への直接的な熱伝達は高熱伝導性絶縁材料１４で妨げられるが、高熱伝導性絶縁材料１４は封止材料１８よりも熱伝導率が高いため、ＬＥＤ素子１２の側面から熱を高熱伝導性絶縁材料１４を介して搭載部材１１へ効率良く伝達して放熱させることが可能となり、高熱伝導性絶縁材料１４と搭載部材１１の高熱伝導性を有効に活用して放熱性能を高めることができる。
【００２１】
例えば、ＬＥＤ素子１２を封止する封止材料全体を高熱伝導性絶縁材料で形成することが考えられるが、高熱伝導性絶縁材料は、一般的な封止樹脂と比較してコストが高いため、封止材料全体を高熱伝導性絶縁材料で形成すると、製造コストが高くなる。
【００２２】
これに対し、本実施例１では、ＬＥＤ素子１２の側面と封止材料１８との間の放熱経路を構成するのに必要な部分のみを高熱伝導性絶縁材料１４で形成するだけであるため、コストアップ幅を少なくできると共に、高熱伝導性絶縁材料１４と搭載部材１１の高熱伝導性を有効に活用して放熱性能を高めることができるため、ＬＥＤパッケージ全体の小型化も可能となる。これにより、ＬＥＤパッケージの放熱性能の向上を小型化や低コスト化と両立させながら実現することができる。
【００２３】
しかも、本実施例１では、高熱伝導性絶縁材料１４の上面に、ＬＥＤ素子１２の上面の電極部１３と搭載部材１１の電極部１６とを接続する配線１７を形成するようにしたので、放熱経路の構成材として用いる高熱伝導性絶縁材料１４を、配線１７の下地材としても機能させることができると共に、配線１７をインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により能率良く形成することができて、ＬＥＤパッケージの低コスト化及び小型化に貢献できる。
【００２４】
尚、本発明は、ＬＥＤ素子１２の側面の一部に高熱伝導性絶縁材料１４が設けられていない箇所が存在しても良いが、本実施例１のように、高熱伝導性絶縁材料１４をＬＥＤ素子１２の全周を取り囲むように設けた構成とすれば、ＬＥＤ素子１２全周の側面から熱が効率良く搭載部材１１に伝達されて放熱されるようになり、熱伝達性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、図４乃至図６を用いて本発明の実施例２のＬＥＤパッケージの構成を説明する。  搭載部材２１は、リードフレーム等の高熱伝導性材料により形成され、その所定位置に素子搭載凹部２２が形成されている。この搭載部材２１の素子搭載凹部２２の底面中央部には、半導体素子であるＬＥＤ素子２３がダイボンディング（接合）されている。素子搭載凹部２２の深さ寸法（高さ寸法）は、ＬＥＤ素子２３の高さ寸法とほぼ同一に設定され、素子搭載凹部２２内に搭載したＬＥＤ素子２３上面の電極部２４が搭載部材２１上面の電極部２５とほぼ同一高さとなっている。
【００２６】
搭載部材２１の素子搭載凹部２２内のうちのＬＥＤ素子２３の周囲に、封止材料２８よりも熱伝導率が高い高熱伝導性絶縁材料２６がインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により充填されている。この高熱伝導性絶縁材料２６は、前記実施例１の高熱伝導性絶縁材料１４と同様の材料で形成され、ＬＥＤ素子２３全周の側面と搭載部材２１とに密着して、ＬＥＤ素子２３全周の側面から熱を搭載部材２１へ効率良く伝達する放熱経路の構成材として機能すると共に、後述する配線２７の下地材としても機能する。
【００２７】
ＬＥＤ素子２３の上面の電極部２４と搭載部材２１の電極部２５との間の配線経路は、高熱伝導性絶縁材料２６で平坦化され、該高熱伝導性絶縁材料２６の上面に、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法又はスクリーン印刷等の印刷法により導電性インクを吐出して配線２７が形成され、この配線２７によってＬＥＤ素子２３の電極部２５と搭載部材２１の電極部２５とが接続されている。
【００２８】
搭載部材２１の素子搭載凹部２２内に搭載したＬＥＤ素子２３及び配線２７は、透明な封止材料２８によって封止されている。この封止材料２８は、高熱伝導性絶縁材料２６よりも熱伝導率が低い透明な樹脂等を用いれば良い。
【００２９】
以上説明した本実施例２のＬＥＤパッケージは、搭載部材２１の素子搭載凹部２２内にＬＥＤ素子１２を搭載して、該素子搭載凹部２２内のうちのＬＥＤ素子２３の周囲に、封止材料２８よりも熱伝導率が高い高熱伝導性絶縁材料２６を充填するようにしているため、ＬＥＤ素子２３の周囲に高熱伝導性絶縁材料２６を容易に設けることができ、該高熱伝導性絶縁材料２６をＬＥＤ素子１２全周の側面と搭載部材２１とに確実に密着させることができて、ＬＥＤ素子２３全周の側面から熱を高熱伝導性絶縁材料２６を介して搭載部材２１へ効率良く伝達して放熱させることが可能となり、高熱伝導性絶縁材料２６と搭載部材２１の高熱伝導性を有効に活用して放熱性能を高めることができ、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
しかも、本実施例２では、ＬＥＤ素子２３の上面の電極部２４と搭載部材２１の電極部２５との間の配線経路を高熱伝導性絶縁材料２６で平坦化して、該高熱伝導性絶縁材料２６の上面にインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により配線２７を形成するようにしているため、放熱経路の構成材として用いる高熱伝導性絶縁材料２６を、配線２７の下地材としても機能させることができると共に、配線２７をインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法又はスクリーン印刷等の印刷法により能率良く形成することができて、ＬＥＤパッケージの低コスト化及び小型化に貢献できる。
【００３１】
尚、上記実施例１，２では、ＬＥＤ素子の上面の電極部と搭載部材の電極部との間を接続する配線を液滴吐出法又は印刷法により形成するようにしたが、本発明は、電極部間をボンディングワイヤで接続する構成としても良い。
【００３２】
その他、本発明は、ＬＥＤ素子以外の半導体素子を搭載部材に搭載した半導体パッケージにも適用して実施できる等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３３】
１１…搭載部材、１２…ＬＥＤ素子（半導体素子）、１３…電極部、１４…高熱伝導性絶縁材料、１６…電極部、１７…配線、１８…封止材料、２１…搭載部材、２２…素子搭載凹部、２３…ＬＥＤ素子（半導体素子）、２４，２５…電極部、２６…高熱伝導性絶縁材料、２７…配線、２８…封止材料
【図１】
2013016576.tif 000003
【図２】
2013016576.tif 000004
【図３】
2013016576.tif 000005
【図４】
2013016576.tif 000006
【図５】
2013016576.tif 000007
【図６】
2013016576.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月1日(2011.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013016576.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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