(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを搭載したダイボンディング領域を有する第１のリードと、上記半導体チップとワイヤを介して導通される第２のリードと、上記半導体チップを封入した上下方向に厚みを有する樹脂パッケージと、この樹脂パッケージの上面部に設けられたレンズ部とを具備しており、かつ上記第１のリードの一部は上記樹脂パッケージの一方側面部からこの樹脂パッケージ内に進入している内部リード部とされ、上記第２のリードの一部は上記樹脂パッケージにおける上記一方側面部と反対側の他方側面部からこの樹脂パッケージ内に進入している内部リード部とされている、半導体装置であって、
上記第１のリードのダイボンディング領域は、上記樹脂パッケージの上記一方側面部近傍における上記内部リード部の水平状基端部よりも低い位置に設けられているとともに、上記基端部から上記ダイボンディング領域に近づくほどその高さが低くなるように傾斜した傾斜部を有している一方、
上記第２のリードの内部リード部は、上記樹脂パッケージの上記他方側面部近傍における、上記ワイヤが接続される水平状基端部に対して内端に近づくほどその高さが低くなるように傾斜した傾斜部を有していることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
上記第１のリードの内部リード部の上記傾斜部の表面は、上記半導体チップとレンズ部とのそれぞれに対向しているとともに、上記第２のリードの内部リード部の上記傾斜部の表面は、上記レンズ部に対向している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記半導体チップは、可視光もしくはそれ以外の波長領域の光を発する発光素子、または可視光もしくはそれ以外の波長領域の光を感知するための受光素子である、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】
【０００１】
【技術分野】
本願発明は、たとえば所望位置へ光を照射するための光源装置として、あるいは所望の光を感知するための受光装置などとして好適に構成される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置の一例を図６に示す。同図に示す半導体装置Ｂは、光源装置として構成されたものであり、透明な樹脂パッケージ９０内にＬＥＤチップ１ｅが埋設されており、上記樹脂パッケージ９０の上面部９０ａには凸レンズとしてのレンズ部９１が形成されている。上記ＬＥＤチップ１ｅをボンディングしたリード９２ａと、上記ＬＥＤチップ１ｅとワイヤＷを介して接続されたリード９２ｂとのそれぞれは、上記樹脂パッケージ９０の内部に位置する内部リード部９３ａ，９３ｂと、その外部に位置する外部リード部９４ａ，９４ｂとに区分され、それら外部リード部９４ａ，９４ｂの先端部分には面実装用の端子部９５ａ，９５ｂが形成されている。
【０００３】
上記半導体装置Ｂでは、ＬＥＤチップ１ｅから上方に発せられた光を、レンズ部９１によってその光軸に接近させる方向に屈折させることができる。したがって、上記レンズ部９１を通過して外部に出射する光がそのまま大きな角度で広がるように進行することを抑制して、その出射光に指向性をもたせることができ、たとえば特定部分への光の照射効率を高めることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置Ｂでは、次に述べるような不具合があった。
【０００５】
すなわち、上記レンズ部９１による集光効果を高めて、レンズ部９１を通過する光の指向性あるいは集光性を高めるには、レンズ部９１とＬＥＤチップ１ｅとの間隔を大きくする必要がある。ＬＥＤチップ１ｅから発せられた光は一定の広がり角度をもってレンズ部９１に到達するために、このＬＥＤチップ１ｅとレンズ部９１との間隔が大きいほど、ＬＥＤチップ１ｅから発せられてレンズ部９１に入射する光を光軸に平行な光線に近づけることができ、レンズ部９１によってその光軸方向に大きく屈折させることが可能となるからである。
【０００６】
従来において、上記レンズ部９１とＬＥＤチップ１ｅとの間の距離を大きくする手段としては、樹脂パッケージ９０の全体の厚みを大きくすることによって、ＬＥＤチップ１ｅから樹脂パッケージ９０の上面部９０までの寸法を大きくする手段がある。また、他の手段としては、図７に示すように、樹脂パッケージ９０内におけるリード９２ａ，９２ｂの高さを低くする手段もある。
【０００７】
ところが、上記前者の手段では、樹脂パッケージ９０全体の厚みが大きくなるために、半導体装置全体が大型化する不具合がある。これに対し、上記後者の手段では、半導体装置全体が大型化することについては抑制できるものの、内部リード部９３ａ，９３ｂの全体が樹脂パッケージ９０の底面部９０ｂに接近しているために、それら内部リード部９３ａ，９３ｂよりも下方の全域の樹脂の肉厚ｔが薄くなる。このため、上記後者の手段では、樹脂パッケージ９０の底部およびその近傍部分の強度が弱く、これらの部分に亀裂が生じ易くなっていた。とくに、上記樹脂パッケージ９０のうち、内部リード部９３ａ，９３ｂの基端部９６ａ，９６ｂの周辺部分は、外部リード部９４ａ，９４ｂをそれらに最も近い位置で支持しており、これら外部リード部９４ａ，９４ｂに作用する外力などを直接受ける部分であるため、その部分には亀裂がより生じ易いものとなっていた。
【０００８】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、半導体装置全体が大型化したり、あるいは樹脂パッケージに亀裂が生じ易くなるといった不具合を生じさせることなく、レンズ部の集光効果を高め、半導体装置に具備される光学的機能を高めることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本願発明によって提供される半導体装置は、半導体チップを搭載したダイボンディング領域を有する第１のリードと、上記半導体チップとワイヤを介して導通される第２のリードと、上記半導体チップを封入した上下方向に厚みを有する樹脂パッケージと、この樹脂パッケージの上面部に設けられたレンズ部とを具備しており、かつ上記第１のリードの一部は上記樹脂パッケージの一方側面部からこの樹脂パッケージ内に進入している内部リード部とされ、上記第２のリードの一部は上記樹脂パッケージにおける上記一方側面部と反対側の他方側面部からこの樹脂パッケージ内に進入している内部リード部とされている、半導体装置であって、上記第１のリードのダイボンディング領域は、上記樹脂パッケージの上記一方側面部近傍における上記内部リード部の水平状基端部よりも低い位置に設けられているとともに、上記基端部から上記ダイボンディング領域に近づくほどその高さが低くなるように傾斜した傾斜部を有している一方、上記第２のリードの内部リード部は、上記樹脂パッケージの上記他方側面部近傍における、上記ワイヤが接続される水平状基端部に対して内端に近づくほどその高さが低くなるように傾斜した傾斜部を有していることに特徴づけられる。
【００１１】
本願発明では、半導体チップを可視光やそれ以外の波長領域の光、たとえば赤外光などを発する発光素子とすることにより、本願発明に係る半導体装置を所定の光を発する光源装置として構成することができる。また、これに代えて、本願発明は、上記半導体チップをフォトダイオード、フォトトランジスタ、あるいは赤外光用の受光素子など、可視光やそれ以外の波長領域の光を受光するための受光素子とすることにより、所定の光を受光してこれを感知可能な受光装置として構成することもできる。本願発明に係る半導体装置を発光装置として構成した場合には、半導体チップから発せられて樹脂パッケージの上面部からレンズ部を通過して外部に出射する光を上記レンズ部の光軸に接近する方向に屈折させることができ、その指向性あるいは集光性を高めて、所定部分への光の照射効率を高めることができる。これに対し、本願発明に係る半導体装置を受光装置として構成した場合には、樹脂パッケージの外部からレンズ部を通過して樹脂パッケージ内に入射する光を集光させてから半導体チップに受光させることが可能となり、その受光感度を高めることができる。
【００１２】
本願発明では、半導体チップを搭載したリードのダイボンディング領域を樹脂パッケージ内の低い位置に設けているために、樹脂パッケージ全体の厚みを大きくすることなく、樹脂パッケージの上面部のレンズ部と半導体チップとの間隔を大きくすることができる。したがって、半導体装置全体の大型化を回避しつつ、レンズ部の集光効果を高めることが可能となり、本願発明に係る半導体装置を光源装置や受光装置として構成した場合には、それらの小型化とそれらの光学的機能の向上とが同時に達成できるという効果が得られる。
【００１３】
さらに、重要な効果として、本願発明では、半導体チップを搭載したリードのダイボンディング領域を部分的に低くしているに過ぎないために、半導体チップを搭載したリードの全体の高さを低くする従来の手段とは異なり、内部リード部の下方部分の全域にわたって樹脂の肉厚が薄くなるようなことはない。したがって、樹脂パッケージの底部およびその近傍部分の強度が大きく低下しないようにでき、それらの部分に亀裂が生じ難いものにできる。とくに、本願発明では、リードのダイボンディング領域を内部リード部の基端部よりも低くしているために、その基端部の下方部分については樹脂パッケージの肉厚を大きくすることができ、従来において最も亀裂が生じ易くなっていた部分の強度を高め、その部分に亀裂が生じ難いものにすることができる。したがって、本願発明によれば、亀裂の生じ難い品質の良い半導体装置を提供することができる。
【００１４】
【００１５】
また、第１のリードの内部リード部に設けられた傾斜部の存在によって、上記第１のリードのダイボンディング領域が内部リード部の基端部よりも低い位置に配された構造にでき、ダイボンディング領域を内部リード部の基端部よりも低い位置に設けることが適切かつ簡単に行える。また、上記傾斜部の表面は、半導体チップとレンズ部とのそれぞれに対向しているために、半導体チップから発せられた光の一部をこの傾斜部の表面によってレンズ部に向けて反射させ、あるいはレンズ部を通過してきた光をこの傾斜部の表面によって半導体チップに向けて反射させることも可能となり、光源装置として構成された場合の発光効率、または受光装置として構成された場合の受光感度を一層高めることができるという利点も得られる。
【００１６】
本願発明のその他の特徴および利点は、次の発明の実施の形態の説明から、より明かになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本願発明に係る半導体装置の参考例を示す斜視図である。図２は、図１のII−II断面図である。
【００１９】
図１および図２に示す半導体装置Ａは、面実装型の光源装置として構成されている。この半導体装置Ａは、発光機能を備えた光半導体チップとしてのＬＥＤチップ１、金線などのワイヤＷ、樹脂パッケージ２、レンズ部３、第１のリード４、および第２のリード５を具備して構成されている。
【００２０】
上記樹脂パッケージ２は、全体の形状が略直方体状であり、ＬＥＤチップ１から発せられた光をこの樹脂パッケージ２の外部に出射可能な透明樹脂製、たとえばフィラを含有しない透明なエポキシ樹脂製である。上記レンズ部３は、上記樹脂パッケージ２の上面部２ａの一定領域が上方に向けて膨出した凸レンズとして構成されており、上記樹脂パッケージ２と一体的に形成されている。
【００２１】
上記第１のリード４および第２のリード５は、ともに銅などの金属製であり、後述する共通の製造用フレームから形成されたものである。上記第１のリード４は、上記樹脂パッケージ２内に埋設されている内部リード部４ａと、樹脂パッケージ２の一方側面部２ｃからその外方に突出した外部リード部４ｂとを有している。外部リード部４ｂには、適宜屈曲加工が施されており、その先端部は面実装用の端子部４５とされている。この端子部４５の下面は、樹脂パッケージ２の底面部２ｂと略同等高さであり、また上記底面部２ｂと略平行である。
【００２２】
上記内部リード部４ａは、水平状基端部４０ａ、傾斜部４０ｂ、およびダイボンディング部４０ｃを有している。上記基端部４０ａは、樹脂パッケージ２の側面部２ｃの近傍に位置してその側面部２ｃから樹脂パッケージ２の中央部に向けて延びた部分であり、樹脂パッケージ２の底面部２ｂから寸法Ｈａだけ上方の比較的高い部分に位置している。上記ダイボンディング部４０ｃは、上記ＬＥＤチップ１をその上面にボンディングした部分であり、上記レンズ部３の直下に位置している。上記傾斜部４０ｂは、上記基端部４０ａとダイボンディング部４０ｃとを繋ぐ部分であり、基端部４０ａからダイボンディング部４０ｃに向けて進むにしたがってその高さが低くなるように傾斜している。このため、上記ダイボンディング部４０ｃは、その高さが適当な寸法Ｈｂだけ基端部４０ａよりも低くなっている。上記傾斜部４０ｂの表面は、上記ＬＥＤチップ１の側面とレンズ部３とのそれぞれに対向しており、上記ＬＥＤチップ１からこの傾斜部４０ｂに向けて進行してきた光をレンズ部３に向けて反射可能な光反射面とされている。この傾斜部４０ｂの光の反射効率を高める手段として、この傾斜部４０の表面に白色の塗装を施したり、あるいはこの第１のリード４の外表面よりも光沢のある金属膜を形成するといった手段を講じてもかまわない。
【００２３】
上記第２のリード５は、上記第１のリード４と同様に、樹脂パッケージ２内に埋設されている水平状内部リード部５ａと、樹脂パッケージ２の他方側面部２ｄからその外方に突出した外部リード部５ｂとを有している。上記内部リード部５ａは、ワイヤＷを介してＬＥＤチップ１と導通している。上記外部リード部５ｂの先端部は、樹脂パッケージ２の底面部２ｂと略同等高さで、かつ上記底面部２ｂと略平行な下面を有する面実装用の端子部５５とされている。
【００２４】
上記半導体装置Ａは、従来の半導体装置と同様な方法で製造することができる。すなわち、上記半導体装置Ａは、上記第１のリード４や第２のリード５の原型となる一対のリード部を有するリードフレームと称されるタイプの製造用フレームを利用して製造することができる。より具体的には、まず上記製造用フレームの上記一対のリード部にＬＥＤチップ１やワイヤＷをボンディングした後に、トランスファモールド法などを用いて上記ＬＥＤチップ１、ワイヤＷ、およびその周辺部分を透明エポキシ樹脂によって樹脂モールドし、樹脂パッケージ２を成形する。その際にレンズ部３を一体成形することができる。その後は、上記製造用フレームにいわゆるリードカット作業とフォーミング加工とを施し、上記樹脂パッケージ２から外部に露出している部分に面実装用の端子部４５，５５を形成する。これにより、上記半導体装置Ａを得ることができるが、上記第１のリード４の傾斜部４０ｂは、製造用フレームの段階で予め設けておく。また、第１のリード４と第２のリード５とは、結局は、元々は共通の製造用フレームから形成されるものであるため、この半導体装置Ａでは、第１のリード４の基端部４０ａと第２のリード５の内部リード部５ａとは略同一高さとなっている。
【００２５】
次に、上記半導体装置Ａの作用について説明する。
【００２６】
まず、上記半導体装置Ａでは、ＬＥＤチップ１を発光させた場合に、このＬＥＤチップ１からレンズ部３に向けて進行した光をこのレンズ部３によってその光軸方向に屈折させることができる。その一方、上記ＬＥＤチップ１は、第１のリード４の高さの低いダイボンディング部４０ｃに実装されているために、このＬＥＤチップ１と上記レンズ部３との間の距離を長めにとることができる。このため、ＬＥＤチップ１からレンズ部３に到達する光の広がり角度を小さくすることが可能となり、その分だけレンズ部３を通過した光線をレンズ部３の光軸に対して平行に近い光線にすることができる。むろん、レンズ部３の曲面形状を変更するなどして、レンズ部３を通過した光線の一部を所定位置に集束させるように進行させることも可能となる。したがって、レンズ部３を通過した光線が大きな角度で広がって進行することを抑制し、所定部分への光の照射効率を高めることができる。とくに、上記半導体装置Ａでは、ＬＥＤチップ１からその側方に向けて発せられる光の一部を、第１のリード４の傾斜部４０ｂの表面によってレンズ部３や樹脂パッケージ２の上面部２ａの他の部分に向けて進行させることができるため、光のロスを少なくし、光の照射効率を一層高めることができる。
【００２７】
上記半導体装置Ａは、第１のリード４のダイボンディング部４０ｃの高さは低いものの、第１のリード４の内部リード部４ａのそれ以外の部分や、第２のリード５の内部リード部５ａの全体は、樹脂パッケージ２の底面部２ａよりもかなり高い位置にあり、それらの部分の下方領域における樹脂の肉厚を大きくできる。したがって、樹脂パッケージ２の底部およびその近傍部分の強度がさほど弱くなることはない。また、上記半導体装置Ａは、たとえばハンダリフロー法を用いて上記一対の端子部４５，５５を所望の回路基板上に容易にハンダ付けすることができる。このような面実装状態では、半導体装置Ａの全体が外部リード部４ｂ，５ｂによって支持された構造となっており、樹脂パッケージ２や外部リード部４ｂ，５ｂに何らかの力が加わったときには、その力は内部リード部４ａ，５ａの基端部４０ａ，５０ａの周辺部分に作用し易い。ところが、上記半導体装置Ａは、上記基端部４０ａ，５０ａが樹脂パッケージ２の底面部２ｂよりもかなり高い位置に存在しており、その周辺部分の樹脂パッケージ２の肉厚は大きいため、上述した力によってはその周辺部分に容易に亀裂が生じないようにすることができる。
【００２８】
図３および図４は、本願発明に係る半導体装置の他の参考例をそれぞれ示しており、図５は、本願発明に係る半導体装置の一実施形態を示している。なお、図１および図２に示したものと同一部分は、同一符号で示し、その説明は省略する。
【００２９】
図３に示す半導体装置Ａａは、第１のリード４Ａのダイボンディング部４０ｃに、傾斜部４０ｂと対をなす傾斜部４０ｄをさらに追加して設けたものであり、この傾斜部４０ｄの表面も、他の傾斜部４０ｂと同様に、ＬＥＤチップ１とレンズ部３とのそれぞれに対向している。このような構成によれば、ＬＥＤチップ１からその側方に向けて発せられた光を上記２つの傾斜部４０ｂ，４０ｄによってレンズ部３に向けて反射させることができる。また、樹脂パッケージ２の上面部２ａの他の領域にも進行させることができる。したがって、樹脂パッケージ２の上面部２ａからの出射光量をより多くすることができる。
【００３０】
図４に示す構成では、第１のリード４Ｂの先端部を略カップ状または一定の深さを有する受け皿状に形成し、ダイボンディング部４０ｃの周囲全周に一定高さを有する周壁部４６を連設している。この周壁部４６は、ＬＥＤチップ１の周囲を囲んでいる。このような構成によれば、ＬＥＤチップ１からその周囲に向けて発せられた光の多くを、上記周壁部４６の内壁面全周によって反射させ、その反射光をＬＥＤチップ１の上方へ進行させることができる。したがって、樹脂パッケージ２の上面部２ａからの出射光量をさらに多くすることができる。
【００３１】
図５に示す半導体装置Ａｂは、図３に示した半導体装置Ａａの傾斜部４０ｄに代わる傾斜部５６を、第２のリード５Ａに設けたものである。この半導体装置Ａｂにおいても、先の半導体装置Ａａと同様に、ＬＥＤチップ１から発せられた光の一部を傾斜部４０ｂ，５６によって反射させて上方へ進行させることができ、樹脂パッケージ２の上面部２ａからの出射光量を多くすることができる。
【００３２】
また、上記の各半導体装置において、第１のリード４，４Ａまたは／および第２のリード５，５Ａの樹脂パッケージ２内の適部に傾斜部４０ｂ，４０ｄ，５６を設けてあることにより、この半導体装置をハンダリフローの手法によって面実装する際に、ワイヤＷにストレスが作用して断線するという問題を解消ないしは軽減することができる、という付加的な効果を期待することができる。すなわち、樹脂パッケージは、フィラの混入していない透明エポキシ樹脂が用いられることから、比較的線膨張係数が大きく、リフロー炉での加熱（たとえば２４０℃）によって膨張し、冷却過程において収縮する。そして、ガラス転移点（たとえば１２０℃）より高温の範囲での冷却過程においては、依然軟化した状態となる。一方、リフローハンダは、その固化温度（たとえば１８３℃）で固化して各リードを基板に固定する。したがって、ハンダの固化温度からの冷却過程においては、リードが固定された状態で、樹脂パッケージがなお収縮を続けることになり、各リード４，４Ａ，５，５Ａに引き抜き方向の力が作用する。上記各実施形態では、これらのリードに傾斜部４０ｂ，４０ｄ，５６を設けてあることにより、上記のような引き抜き方向の力が作用しても、実際にリードが樹脂パッケージに対して相対的に引き抜き方向に動いてしまうことを防止する。したがって、ワイヤＷに作用するストレスを軽減して、このワイヤが断線に至ることを防止ないしは軽減することができる。
【００３３】
本願発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、上述した実施形態に限定されない。
【００３４】
上述の実施形態では、半導体チップとしてＬＥＤチップが使用された光源装置を構成した場合について説明しているが、既に述べたように、本願発明は、半導体チップとしては種々のものを用いることができ、たとえば可視光以外の赤外光などの特定波長領域の光を発する光源装置（発光装置）として、あるいはそれらの光を感知するための受光装置として構成することができる。むろん、共通の樹脂パッケージ内に発光素子と受光素子とを間隔を隔てて埋設することにより、本願発明に係る半導体装置をフォトインタラプタとして構成することもできる。また、樹脂パッケージの材質も限定されず、たとえば可視光を遮断して赤外光のみを透過させる樹脂などを用いるといったことも可能である。
【００３５】
その他、本願発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。本願発明では、半導体チップを搭載したリードのダイボンディング部がその内部リードの基端部よりも低くする必要があるが、それらの具体的な高低差の寸法値は限定されない。また、本願発明では、レンズ部の具体的なサイズなども限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係る半導体装置の参考例を示す斜視図である。
【図２】  図１のII−II断面図である。
【図３】  本願発明に係る半導体装置の他の参考例を示す断面図である。
【図４】  本願発明に係る半導体装置の他の参考例を示す要部斜視図である。
【図５】  本願発明に係る半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
【図６】  従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図７】  従来の半導体装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤチップ（半導体装置）
２  樹脂パッケージ
２ａ  上面部（樹脂パッケージの）
２ｂ  底面部（樹脂パッケージの）
２ｃ，２ｄ  側面部（樹脂パッケージの）
３  レンズ部
４  第１のリード
４ａ  内部リード部（第１のリードの）
５  第２のリード
４０ａ  基端部
４０ｂ，４０ｃ  傾斜部
４０ｃ  ダイボンディング部（ダイボンディング領域）
Ａ，Ａａ，Ａｂ  半導体装置
【図１】
0003967459.tif 000002
【図２】
0003967459.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003967459.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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