(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、その半導体素子を配置する凹部を有するパッケージと、そのパッケージに挿入され前記凹部の底面から一部が露出されたリード電極と、前記凹部を封止するモールド部材と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
金属平板に打ち抜き加工を施すことにより、同一方向において分離して対向するように突出されたリードフレームと、前記同一方向と異なる方向より突出された一対のリード電極とを形成する第一の工程と、
前記リード電極の先端部を前記リードフレームよりも下方に配置する第二の工程と、
上型と、その上型に嵌合する下型との間に前記リード電極を挟持した後、前記上型および下型の内壁面により形成された封止空間に熱可塑性材料を注入して、その熱可塑性材料を硬化させることにより、凹部と該凹部の側壁上端部から凹部内へ貫通された切欠部およびゲートとを有するパッケージを成型する第三の工程と、
前記パッケージの凹部の底面に前記半導体素子を配置した後、その半導体素子の電極と前記リード電極とを電気的に接続する第四の工程と、
先端部を前記切欠部に配置したリードフレームの上面および前記ゲートにモールド材料を通過させて、前記パッケージに押し当てた型の内壁面と前記凹部とにより形成された封止空間に前記モールド材料を注入した後、そのモールド材料を硬化させることによりモールド部材を成型する第五の工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第三の工程は、前記リードフレームの先端部を前記封止空間に突出させて配置する工程を含み、前記リードフレームの先端部により前記切欠部が前記パッケージとともに成型される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記モールド材料を通過させるリードフレームの上面と、前記パッケージの最上面とを同一平面上に配置させる工程を含む請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子や受光素子等の半導体素子を利用した半導体装置の樹脂モールド方法に関し、更に詳しくは、樹脂を材料として成形される発光素子載置用パッケージ上へのトランスファーモールド成型において、樹脂バリの発生しない高品質なトランスファーモールド成型を行う技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＬＥＤチップを樹脂でモールドする方法として、トランスファーモールド成型法が使用されてきた。この方法は、リードフレーム上に半導体素子を載置した後、その半導体素子とリード電極とを接続した状態で、その半導体素子を含む空間を上金型及び下金型を突き合わせることにより形成した後、その封止空間にリード電極表面に沿って樹脂を注入し、硬化することにより樹脂封止する半導体装置の樹脂モールド方法である。
【０００３】
さらに、このようなトランスファーモールド成型法には、リード電極上における樹脂バリを防ぐ方法として、ガラスエポキシ等を材料とするリジッド基板上に設けたリード電極に金型を接触させ、金型と基板との間にできた隙間から樹脂を注入し、リード電極表面には樹脂が漏れ出てこないようにした方法もある（例えば、特開平８−１４８７２４号公報参照。）。
【０００４】
また、発光素子から出光した光の取り出し効率を向上させるため、開口方向に向かって広くなる形状をした凹部の底面に発光素子を載置した後、発光素子の正負両電極を、発光素子に電力を供給するリード電極とワイヤで接続した後、発光素子の上を樹脂でモールド成型する方法が行われている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１４８７２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リード電極を利用して樹脂を注入する方法では、金型の隙間に入り込んで生じた余分な成形片、いわゆる樹脂バリを完全に防ぐことはできない。例えば、ガラスエポキシ樹脂を材料とするリジッド基板の上に設けたリード電極に金型を接触させる方法では、金型とリード電極との間に僅かな隙間が生じ、流動性の大きいモールド材料を流し込むと、僅かな隙間からでも材料がパッケージ表面およびリード電極表面に漏れ出てしまい、樹脂バリが発生する原因となってしまう。このように発生した樹脂バリは、発光装置の美観を損ねるだけでなく、後工程において電極をフォーミングする際の障害ともなる。そのため、樹脂バリをヤスリ等で削りとる作業が必要であるが、樹脂バリの除去は非常に手間の掛かる作業である。そこで、モールド材料の成型工程において樹脂バリを発生させないような方法をとる必要がある。
【０００７】
また、発光素子から出光した光の取り出し効率を向上させるため、開口方向に向かって広くなる形状をした凹部の底面に発光素子を載置した後、発光素子の上にモールド部材を成型した場合、成型後のモールド部材の形は、パッケージ方向に凸形状となるため、パッケージからモールド部分が抜けやすくなり、信頼性の高い発光装置を形成することができない等の問題がある。
【０００８】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、樹脂バリが発生せず、信頼性の高い発光装置を形成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、半導体素子と、その半導体素子を主面側に収納する凹部を有するパッケージと、そのパッケージに挿入され一部が上記凹部の底面から露出されてなるリード電極と、上記凹部内を封止するモールド部材と、を有する半導体装置であって、上記モールド部材は、少なくとも上記リード電極と上記パッケージとの界面に延在していることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することにより、パッケージからモールド部材が外れにくくなるため、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００１１】
即ち、このように延在する部分が存在しない場合、モールド部材に対して半導体装置の正面方向に引っ張られる力が掛かると、該モールド部材はパッケージから脱落しやすい。
【００１２】
しかしながら、本発明のような延在部分を設けると、該延在部分は上記の力に対して直角方向に延在しているため、モールド部材がパッケージから脱落するのを防ぐことができる。
【００１３】
上記パッケージは、背面が実装面の一部となり且つ主面が上記半導体素子の載置部となるヒートシンクを有することが好ましい。
【００１４】
このように構成することにより、半導体素子からの熱をパッケージ内に留めることなく外部に効率よく放熱することができ、所望の形状に成型されているモールド部材により発光素子から出光する高出力な光、あるいは受光素子に集光する光を容易に光学制御することが可能である。
【００１５】
上記ヒートシンクは、主面側に凹部を有することが好ましい。
【００１６】
このように構成することにより、発光素子からの熱をパッケージ内に留めることなく外部にさらに効率よく放熱することができるだけでなく、発光素子から出光した光は凹部側面にて反射し、半導体装置の正面方向に向かうため、半導体装置の光の取り出し効率を向上させることが可能である。
【００１７】
上記ヒートシンクは、上記パッケージと接する側面に凸部を有することが好ましい。
【００１８】
このように構成することにより、パッケージ成型材料である熱可塑性樹脂は、硬化するとヒートシンクを固定保持するため、本発明にかかる半導体装置においてヒートシンクはパッケージから外れることがなくなり、信頼性の高い半導体装置とすることが可能である。
【００１９】
従来は、別工程で形成されたヒートシンクをパッケージに絶縁性接着剤等で接着していたため、作業の効率が低下し、また、接着したヒートシンクはパッケージから外れやすく信頼性の高い発光装置とすることができない等の問題が生じていた。
【００２０】
上記パッケージは、一対の側面上端部側からそれぞれ上記凹部の側面へ貫通した切欠部を有することが好ましい。
【００２１】
このように構成することにより、モールド部材が凹部から切欠部まで延在し、モールド部材に対して半導体装置の実装面方向に力が加わる場合であっても、モールド部材がパッケージから外れることがなくなるため、信頼性の高い半導体装置を形成することが可能である。
【００２２】
上記パッケージは、熱可塑性材料からなることが好ましい。このように構成することにより、リード電極外周をモールド部材より熱膨張率の小さい熱可塑性樹脂にて主に固定保持することで、半導体装置の耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００２３】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体素子と、その半導体素子を配置する凹部を有するパッケージと、そのパッケージに挿入され上記凹部の底面から一部が露出されたリード電極と、上記凹部内を封止するモールド部材と、を備えた半導体装置の製造方法であって、金属平板に打ち抜き加工を施すことにより、同一方向において分離して対向するように突出されたリードフレームと、上記同一方向と異なる方向より突出された一対のリード電極とを形成する第一の工程と、上記リード電極の先端部を上記リードフレームよりも下方に配置する第二の工程と、上型と、その上型に嵌合する下型との間に上記リード電極を挟持した後、上記上型および下型の内壁面により形成された封止空間に熱可塑性材料を注入して、その熱可塑性材料を硬化させることにより、凹部と該凹部の側壁上端部から凹部内へ貫通した切欠部およびゲートとを有するパッケージを成型する第三の工程と、上記パッケージの凹部の底面に上記半導体素子を配置した後、その半導体素子の電極と上記リード電極とを電気的に接続する第四の工程と、先端部を上記切欠部に配置したリードフレームの上面および上記ゲートにモールド材料を通過させて、上記パッケージに押し当てた型の内壁面と上記凹部とにより形成された封止空間に上記モールド材料を注入した後、そのモールド材料を硬化させることによりモールド部材を成型する第五の工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
このように構成することにより、トランスファーモールド成型を利用して樹脂バリを発生させることなく半導体装置を容易に形成することが可能である。
【００２５】
上記第三の工程は、上記リードフレームの先端部を上記封止空間に突出させて配置する工程を含み、上記リードフレームの先端部により上記切欠部が上記パッケージとともに成型されることが好ましい。また、上記モールド材料を通過させるリードフレームの上面と、上記パッケージの最上面とを同一平面上に配置させることが好ましい。
【００２６】
また、上記第三の工程により、リード電極外周をモールド部材より熱膨張率の小さい熱可塑性樹脂にて主に固定保持することで、半導体装置の耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
【００２８】
図１および図２に示されるように、本発明にかかる半導体装置は、先端部主面が凹部３０２の底面から露出されるようにパッケージ１０４に挿入されてなるリード電極１０５、およびヒートシンク１０２を固定保持し主面側に一対の切欠部２０１を有するパッケージ１０４と、ヒートシンク１０２の凹部底面に載置されたＬＥＤチップ１０１と、該ＬＥＤチップ１０１の正負両電極をリード電極１０５と電気的に接続するための導電性ワイヤ１０６と、該導電性ワイヤ１０６およびＬＥＤチップ１０１を外部環境から保護するためにそれらを封止するモールド部材１０７とを有する。モールド部材１０７は、半導体装置１００から出光する光を集光させるためにレンズ形状に成型されており、成型時にインナーリード電極１０５ｂ表面とパッケージとの間に生じた隙間、およびヒートシンク１０２とパッケージとの間に生じた隙間にも入り込んで延在している。また、上記モールド部材１０７およびパッケージ１０４は、それぞれトランスファーモールド成型法により成型されるが、前者は熱硬化性樹脂を材料とし、後者は熱可塑性樹脂を材料とすることにより形成されている。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態における各構成について詳述する。
（ＬＥＤチップ１０１）本発明において使用され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１０１である。蛍光体と発光素子とを組み合わせ、蛍光体を励起させることによって波長変換した光を出光させる発光装置とする場合、蛍光体を励起可能な波長の光を出光するＬＥＤチップが使用される。ＬＥＤチップ１０１は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。好ましくは、蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体（一般式ＩｎｉＧａｊＡｌｋＮ、ただし、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）である。
【００３０】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイア基板を用いることがより好ましい。サファイア基板上に半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファ層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア基板上にＳｉＯ２をマスクとして選択成長させたＧａＮ単結晶自体を基板として利用することもできる。この場合、各半導体層の形成後ＳｉＯ２をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。
【００３１】
窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させることが好ましい。具体的な発光素子の層構成としては、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、Ｚｎ及びＳｉをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＰ型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるＰ型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。ＬＥＤチップ１０１を形成させるためにはサファイア基板を有するＬＥＤチップ１０１の場合、エッチングなどによりＰ型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させることもできる。
【００３２】
次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化物系化合物半導体であるＬＥＤチップ１０１を形成させることができる。
【００３３】
本発明の発光装置において、蛍光体を励起させて発光させる場合は、蛍光体との補色等を考慮してＬＥＤチップ１０１の主発光波長は３５０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましい。
（フレーム３００）
本実施の形態において実施例として使用されるフレームの概観を図３に示す。本実施の形態で使用されるフレーム３００は、一つのパッケージ毎に、封止空間にモールド材料を注入する際に上面を通過させるリードフレーム（以下「注入フレーム」と呼ぶ）３０５と、モールド材料を注入する際に封止空間において置換されたガスを抜くエアベント（ａｉｒ  ｖｅｎｔ）フレーム３０３と、後工程において切り離してアウターリード電極１０５ａを形成するリード電極３０１と、注入したモールド材料が漏れ出るのを防止するためパッケージを挟持するハンガーリードを備え、それぞれ外部フレーム３０４に繋がっている。より詳細には、一対のリード電極は、同一方向において互いに分離して対向するように外部フレームから突出されており、一対のリードフレーム（注入フレームとエアベントフレーム）は、該リード電極に対して異なる方向に向きを変えて、同一方向において互いに分離して対向するように突出されている。さらに、リード電極に対して、後工程で形成されるパッケージの主面側よりプレス加工を施し、一対のリード電極の先端部を一対のリードフレームより下方に配置する。
【００３４】
一枚のフレームで数個から数十個のパッケージが形成され、さらに数個から数十個の発光装置等が形成される。このとき、対応する金型の形状を変えることにより形状あるいは大きさの異なるモールド部材を有する発光装置を一枚のフレーム３００上に形成させることも可能である。
【００３５】
フレームの材質としては、一般的に鉄系または銅系の合金が好ましいが、特に本実施の形態では熱伝導性のよい銅とし、フレームの表面は銀等で金属メッキすることが好ましい。このような金属メッキを施すことにより、ＬＥＤチップから取り出した光の反射率が向上し発光装置の光取り出し効率を向上させることが可能である。
（パッケージ１０４）パッケージ１０４は、半導体素子を載置する凹部を有し、該凹部内に外部との電気的接続が可能なリード電極を固定保持する支持体として働く。本発明におけるパッケージは、凹部の大きさを調節することにより、上述した半導体素子あるいはその他の半導体素子を同種あるいは異種組み合わせて複数個載置することもできる。例えば、半導体素子が静電気やサージ電圧等によって損傷するのを防ぐための保護素子（ツェナーダイオード、コンデンサー等）を半導体素子と共に凹部内に載置することも可能である。
【００３６】
本実施の形態において、リード電極は、パッケージ側面から突出している。また、パッケージ１０４は、半導体素子、あるいは発光装置の放熱性を向上させるためのヒートシンクを有する。ＬＥＤチップ１０３の数や大きさに合わせて複数の開口部を持ったパッケージ１０４とすることもできる。また、発光装置をディスプレイの構成部材として利用する場合、好適には遮光機能を持たせるために黒や灰色などの暗色系に着色させるか、或いはパッケージ１０４の発光観測表面側が暗色系に着色されている。パッケージ１０４は、ＬＥＤチップ１０１をさらに外部環境から保護するために透光性保護体であるモールド部材１０７を設けることもできる。パッケージ１０４は、モールド部材１０７との接着性がよいものが好ましく、ＬＥＤチップ１０１と外部とを電気的に遮断させるために絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケージ１０４およびモールド部材１０７については、共に熱膨張率が小さく、ほぼ等しいことが好ましい。特にパッケージ１０４は、ＬＥＤチップ１０１などからの熱の影響を受ける場合を考慮して、モールド部材１０７より熱膨張率の小さい物が好ましい。このような構成により、主にパッケージ材料にて固定保持されているリード電極は、モールド部材が熱応力の影響を受けて膨張あるいは収縮してもその影響を最小限に抑え、熱応力を緩和しズレ動くことが少ないため、導電性ワイヤの切断等の障害を発生させることなく信頼性の高い発光装置を形成させることが可能であり、また製造歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
パッケージ１０４の凹部３０２の内壁面を梨地とし、モールド部材との接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材との密着性を向上させたりすることもできる。本実施の形態におおいてパッケージ１０４は、ヒートシンク１０２およびリード電極１０５と一体的に形成されるが、別の実施の形態ではパッケージ１０４が複数に分かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよい。なお、本明細書に添付される図面においてパッケージの形状は凹部を設けた直方体としたが、任意の立体的形状で構わない。また、パッケージ上部に一対の切欠部２０１が両側面側から対向して設けられ、モールド部材成型時にフレームの先端部が該切欠部２０１に密着するように引っ掛けるように載置される。該切欠部２０１は、フレーム先端の形状を利用して、即ちフレーム先端部を封止空間に突出させることにより、後工程においてフレームの先端を容易に取り外し可能な形状にパッケージ成型と同時に成型される。さらに、パッケージ１０４の上部には、対向して設けられている切欠部２０１から凹部の方向へ貫通するゲート３０６がそれぞれ設けられている。これらのゲート３０６の断面は、作業性を向上させ樹脂バリの発生を抑えるために、切欠部２０１の大きさと同じかそれより小さく、また液状のモールド材料が円滑に通過できる最小の大きさとする。また、ゲート３０６の断面は、該ゲート内で硬化したモールド材料がモールド成型後リードフレーム及び金型の取り外しと共に容易に切断可能な大きさに制限する。またさらに、これらのゲート３０６のうち、一方は封止空間に注入されるモールド材料の入り口となる注入ゲートとして設けられ、他方は、モールド部材の樹脂材料によってガスが置換され封止空間から排出されるエアベントとして設けられている。このようなパッケージの形状とすることにより、モールド部材成型時に注入する樹脂の樹脂漏れを防止することが可能となり、樹脂バリを発生させることなく、モールド部材中に気泡を含まない発光装置を形成することができる。また、モールド部材の材料は、成型時にゲート３０６にも入り込んで硬化する。このようにモールド部材が凹部からゲート３０６まで延在することにより、モールド部材に対して発光装置の実装面方向に外力が加わる場合であっても、モールド部材がパッケージから外れることがなくなるため好ましい。
【００３８】
このようなパッケージ１０４は、トランスファーモールド成型、インサート成形などにより比較的簡単に形成することができる。パッケージの熱可塑性材料として芳香族ナイロン系樹脂、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、サルホン系樹脂、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリケトン樹脂（ＰＫ）、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、ＰＢＴ樹脂等の熱可塑性樹脂などを用いることができる。なお、これらの熱可塑性樹脂にガラス繊維を含有させたものを熱可塑性材料として使用しても構わない。このようにガラス繊維を含有させることにより、高剛性を有し、高強度なパッケージを形成することが可能である。
【００３９】
以上のような熱可塑性樹脂を使用することによって、モールド部材の材料である熱硬化性部材を流し込む工程で、樹脂漏れを防ぐことが可能である。また、硬化時においてパッケージ材料の熱膨張率は、モールド部材の材料の熱膨張率より小さい。そのため、発光装置を寒暖の差の激しい気象条件のもとで使用し、モールド部材が熱によって収縮あるいは膨張する場合であっても、パッケージに固定保持されているリード電極はモールド部材に発生する熱応力の影響を受けることが少ないため、リード電極にボンディングされている導電性ワイヤの切断を防ぐことが可能である。なお、本明細書中において熱可塑性樹脂とは、加熱すると軟化さらには液状化し、冷却すると硬化する線状の高分子構造を有する物質をいう。このような熱可塑性樹脂として、たとえばスチレン系、アクリル系、セルロース系、ポリエチレン系、ビニル系、ナイロン系、フッ（弗）化炭素系の樹脂などがある。
【００４０】
また、パッケージ１０４を暗色系に着色させる着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的には、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３やカーボンブラックなどが好適に挙げられる。
【００４１】
ＬＥＤチップ１０１とパッケージ１０４との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、ＬＥＤチップ１０１を配置固定させると共にパッケージ１０４内のリード電極１０４と電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、ＩＴＯペースト、金属バンプ等が好適に用いられる。
（リード電極１０５）リード電極１０５は、パッケージ１０４の外部からの電力を内部に配置されたＬＥＤチップ１０１に供給するために使用される部材である。本実施の形態におけるリード電極１０５は、パッケージ側面から突出している部分であるアウターリード電極１０５ａと、パッケージ側面を貫通しパッケージ凹部内に延伸して載置されているインナーリード電極１０５ｂとからなり、一対のリード電極３０１に由来する。モールド部材の成型時、パッケージ側面から突出しているアウターリード電極１０５ａは、各種フレームを支持する外部フレーム３０４と繋がっている。また、リード電極１０５は放熱性、電気伝導性、ＬＥＤチップ１０１の特性などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。リード電極１０５は、各ＬＥＤチップ１０１を配置すると共にＬＥＤチップ１０１から放出された熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。このように構成することにより、発光素子の放熱性向上を目的としたヒートシンクを備える本実施の形態であっても、更に発光装置全体の放熱性を向上させることが可能である。リード電極１０５の具体的な電気抵抗としては３００μΩ・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、３μΩ・ｃｍ以下である。また、具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは ０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。
【００４２】
このようなリード電極１０５としては、銅やりん青銅板表面に銀、パラジュウム或いは金、銀などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。このように銀メッキした場合にあっては、発光素子から出光した光の反射率が高くなり、発光装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。発光装置のリード電極１０５としてフレームの一部であるリード電極３０１を利用する本発明にあっては、電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが加工性の観点から板厚０．１ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。
【００４３】
また、一対のリード電極のそれぞれがパッケージ外部の側面付近で一本から二本のリード電極に分岐されてパッケージに挿入されるように、パッケージを成型することが好ましい。このようにすることにより、フォーミング工程においてリード電極からパッケージに掛かる過剰な応力が緩和され、また、パッケージ材料である熱可塑性樹脂が分岐した二本のリード電極の間に入り込むことにより、リード電極がパッケージに対してより強く固定される。さらに、パッケージ成型の際に使用する上金型と下金型の密着性が向上し、パッケージ成型の工程中に両金型のズレを防止することが可能である。
（ヒートシンク１０２）本実施の形態において、ヒートシンク１０２は、パッケージの凹部底面から露出されている主面側にＬＥＤチップ１０１を載置すると同時に、該ＬＥＤチップから放出される熱を、発光装置の実装面の一部となる背面から発光装置の外部に放熱させる機能を有する。また、本実施の形態では、パッケージ１０４の材料として熱可塑性樹脂が使用されるため高い放熱効果が要求されるところ、ヒートシンク１０２によりパッケージの放熱効果を高め、信頼性の高い発光装置を形成することが可能である。
【００４４】
ヒートシンク１０２は放熱性、ＬＥＤチップ１０１の特性などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。ヒートシンクは、ＬＥＤチップ１０３を配置すると共にＬＥＤチップ１０１から放出された熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。ヒートシンクの具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。
【００４５】
このようなヒートシンクの材料としては、銅やりん青銅板表面に銀、パラジュウム或いは銀、金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。このように銀メッキした場合にあっては、発光素子から出光した光の反射率が高くなり、発光装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。
【００４６】
ヒートシンクの厚さはＬＥＤチップの特性を考慮して、ＬＥＤチップの放熱性を向上させるために最適な大きさに調節される。また、ヒートシンク上面の面積は、載置する半導体素子の大きさ程度とし、正負の導電性ワイヤがヒートシンクに接触しないように調節する。あるいは、本実施の形態における上金型４０１および下金型４０２の鉛直方向の向きを逆にし、導電性ワイヤの中央部がヒートシンクの下方に垂れ下がるようにして、モールド部材を成型しても構わない。このようにすることによって、ショートを防ぎ製造歩留まりの高い発光装置を形成することが可能である。ヒートシンクの形状は円柱状、角柱状等いかなる形状でもよいが、ヒートシンク上部に凹部を設けＬＥＤチップを載置する構成とした場合は、該凹部は開口方向に向かって広くなる形状をしていることが好ましい。このようにすることによって、発光素子から出光した光は凹部側面にて反射し、発光装置の正面方向に向かうため、発光装置の光取り出し効率を向上させることが可能である。また、半導体素子として受光素子を使用した場合は、受光装置に入射する光は凹部側面にて反射し、受光素子の方向に向かうため、受光装置の感度を向上させることが可能である。
【００４７】
上記凹部側面は、ＬＥＤチップから出光する光の光軸に対して傾斜して開口方向に向け拡開する側面（以下「側面ａ」と呼ぶ）と、側面ａよりも光軸となす傾斜角度が小さい側面（以下「側面ｂ」と呼ぶ）とを凹部側面に区分けして形成してもよい。
【００４８】
このような側面を有する凹部を設けることによって、発光素子から側面ａに向かう光および側面ｂに向かう光は、それぞれ凹部側面にて異なる反射角度で反射するため、発光装置の光の取り出し効率が向上するだけでなく、所望の方向における配光性を向上させることが可能である。
【００４９】
さらに、ヒートシンクは、パッケージと接する側面に凸部が設けられていることが好ましい。該凸部は、任意の形状でよく、ヒートシンク側面の一面に渡って複数個設けても構わないし、シートシンクの側面を取り囲むようにリング状に設けても構わない。
【００５０】
このようなヒートシンクの形状により、パッケージ成型材料である熱可塑性樹脂は、パッケージ成型時に凸部の周囲を取り囲んで硬化するため、本発明にかかる発光装置においてヒートシンクはパッケージから外れることがなくなり、信頼性の高い発光装置とすることが可能である。従来は、別工程で形成されたヒートシンクをパッケージに絶縁性接着剤等で接着していたため、作業の効率が低下し、また、接着したヒートシンクはパッケージから外れやすく信頼性の高い発光装置とすることができない等の問題が生じていた。
（導電性ワイヤ１０６）導電性ワイヤは、半導体素子の電極とリード電極を接続するための導電体である。なお、半導体素子の電極とリード電極とを対向させ直接接続する方法とした場合、対向された電極に関しては、導電性ワイヤは本発明に必須の構成部材ではない。
【００５１】
導電性ワイヤ１０６としては、ＬＥＤチップ１０１の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤ１０６の直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このような導電性ワイヤ１０６として具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤ１０６は、各ＬＥＤチップ１０１の電極と、インナーリードとをワイヤボンディング機器によって容易に接続させることができる。ここで、同一面側に正負一対の両電極を有するＬＥＤチップをワイヤボンディングする場合、該正負両電極のそれぞれが正のリード電極、負のリード電極にそれぞれ接続される。また、ＬＥＤチップ１０１を配置固定させると共にパッケージ１０４内のインナーリード電極等と電気的に接続させる構成とした場合は、ＬＥＤチップ１０１の正負両電極のうち、リード電極等と電気的に接続されていない方の電極を、正のリード電極あるいは負のリード電極のどちらか一方にワイヤボンディングにより接続する。導電性ワイヤ１０６は、正電極および負電極のリード電極への接続に対して、それぞれ複数本使用しても構わない。このようにすることによって、ワイヤの切断という不具合を各ワイヤに分散させ、信頼性の高い半導体装置とすることができる。即ち、複数本のワイヤの一部がモールド部材の熱応力の影響を受けて切断され不通になっても、切断されていない残りのワイヤで電気的導通を図ることが可能である。また、本発明の実施の形態の一つとして、同一面側に正負一対の両電極を有する二つ以上のＬＥＤチップを実装する場合、あるいは実装する一つのＬＥＤチップの正電極あるいは負電極が幾つかに分割されている場合がある。このような場合には、各電極あるいは分割された電極のそれぞれが並列に接続されるようにワイヤボンディングにより接続することが可能である。
（モールド部材１０７）モールド部材１０７は、発光ダイオードの用途に応じて、ＬＥＤチップ１０１、導電性ワイヤ１０６、粒子状蛍光体が含有されたコーティング部などを外部から保護するため、あるいは発光装置の光学特性に特徴を持たせるために設けることができる。また、本実施の形態においてモールド部材１０７の一部は、少なくともパッケージ１０４とインナーリード１０５ｂ側面との間に延在している。このような延在部分が存在しない場合、モールド部材に対して発光装置の正面方向に向かう力が掛かると、該モールド部材はパッケージから脱落しやすい。しかしながら、本実施の形態のような延在部分を設けると、該延在部分は上記の力に対して直角方向に延在しているため、モールド部材がパッケージから脱落するのを防ぐことができる。
【００５２】
モールド部材１０７は、各種樹脂や硝子などを用いて形成させることができる。モールド部材１０７の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性および透光性に優れた熱硬化性樹脂や硝子などが好適に用いられる。なお、本明細書中における熱硬化性樹脂とは、加圧下で加熱すると固化するプラスチックをいう。熱硬化性樹脂は、いったん固化すると最初の性質を損うことなく再溶融、または再成形できない。このような熱硬化性樹脂として、たとえばエポキシ系、メラミン系、フェノール系、尿素系の樹脂が挙げられる。このようなモールド部材の材料は、パッケージの材料として使用される熱可塑性樹脂の軟化点（本明細書中における「軟化点」とは、固化した熱可塑性樹脂が加熱されて軟化し始める温度をいう。）以上であって、かつモールド部材の材料として使用する熱硬化性樹脂の硬化温度（本明細書中における「熱硬化性樹脂の硬化温度」とは固形状の熱硬化性樹脂材料が液状化しさらに一定の時間経過後、固化を完了する温度をいう）のもとで、封止空間４０３に注入される。このとき、パッケージの熱可塑性樹脂は鋼鉄製の金型より軟化しているため、パッケージは、金型に対して極めて密着し、流し込まれる液状の熱硬化性樹脂は、金型とパッケージとの密着部分から漏れ出すことはない。また、金型とリードフレーム上面との接触は、リードフレーム上面の面積を小さくすることによって最小限に留め、金型とリードフレーム上面との隙間を生じさせないようにすることが可能である。従って、パッケージ材料を軟化させてモールド部材の成型することは、該モールド部材の材料を注入フレームにてパッケージ上部から流し込む本発明に独特の方法と相まって、モールド部材成型位置以外への樹脂バリの発生、特にパッケージ外周部への樹脂バリの発生を完全に防ぐことが可能である。
【００５３】
また、モールド部材に拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップ１０１からの指向性を緩和させ視野角を増やすこともできる。また、半導体素子に出入りする光の配光性、集光性等を考慮して様々な大きさの凸レンズ形状、凹レンズ形状等に成型することも可能である。さらに、発光装置に対して所定方向への配光性を向上させることを目的として、モールド部材を発光方向から見たときの縦断面形状が楕円形であるようにレンズ成型することも可能である。このような様々な形状のモールド部材の成型は、成型金型の形状および大きさを所望のものに変えることによって可能となる。従来は、モールド部材設置個所にモールド部材の材料を滴下して硬化させるポッティングによる方法が行われていたが、ポッティングによる方法では、液状にして滴下するモールド部材の材料の表面張力に限界があるため、上記のように所望の形状および大きさを変えた成型が困難であった。
（蛍光体）本発明における発光装置において、発光素子から出光する光を波長変換して所望の発光色を得るために蛍光体を使用することも可能である。このような蛍光体は、モールド部材中に含有させたり、あるいは発光素子の表面上に透光性無機部材等の結着剤により固着される。
【００５４】
本発明に用いられる蛍光体としては、少なくともＬＥＤチップ１０１の半導体発光層から発光された光で励起されて発光する粒子状蛍光体をいう。ＬＥＤチップ１０１が発光した光と、粒子状蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色を発光することができる。具体的には、ＬＥＤチップ１０１からの光と、それによって励起され発光する粒子状蛍光体の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合やＬＥＤチップ１０１が発光した青色の光と、それによって励起され発光する粒子状蛍光体の黄色の光が挙げられる。
【００５５】
発光ダイオードの発光色は、粒子状蛍光体と粒子状蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、粒子状蛍光体の沈降時間、粒子状蛍光体の形状などを種々調整すること及びＬＥＤチップの発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。発光ダイオードの外部には、ＬＥＤチップからの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。
【００５６】
具体的な粒子状蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが好ましい。粒子状蛍光体として特に（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅを用いた場合には、ＬＥＤチップと接する或いは近接して配置され放射照度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ−２以上１０Ｗ・ｃｍ−２以下においても高効率に十分な耐光性を有する発光ダイオードとすることができる。
【００５７】
（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。しかも、組成のＡｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。
【００５８】
このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得る。次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで所望の粒子状蛍光体を得ることができる。
【００５９】
本発明の発光ダイオードにおいて、粒子状蛍光体は、２種類以上の粒子状蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため２種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
（拡散剤）本実施の形態におけるモールド部材には、発光装置の発光輝度を向上させるために拡散剤を含有させることも可能である。モールド部材に含有される拡散剤は、発光素子から放出される光のうち発光観測面側に放出される光の散乱吸収を少なくし、光反射層側面に向かう光を多く散乱させることで発光装置の発光輝度を向上させるものである。このような拡散剤としては、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化バリウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機部材やメラミン樹脂、ＣＴＵグアナミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの有機部材が好適に用いられる。
【００６０】
同様に、外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加させることもできる。さらに、樹脂の内部応力を緩和させる各種フィラーを含有させることもできる。
（フィラー）更に、本発明において、モールド部材中に蛍光体とともに、あるいは蛍光体に変えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤とは中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。また、フィラーは蛍光体と類似の粒径及び／又は形状を有することが好ましい。ここで本明細書における類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が２０％未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度（円形度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光体とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光体を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。更に、蛍光体及びフィラーは、共に中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍであると好ましく、このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。また、このような粒径範囲の蛍光体及びフィラーを透光性樹脂に含有させ孔版印刷法にて封止部材を形成すると、封止部材硬化後のダイシング工程においてダイシングブレードの目詰まりが回復されドレッサー効果をもたらすことができ量産性が向上される。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されるものではないことは言うまでもない。
［実施例１］
図３に示すように、本実施例の形成方法で使用されるパッケージ１０４は、モールド材料注入時に樹脂が通過する注入フレーム３０５の上面と、パッケージ１０４の主面（凹部３０２が形成されている側の面のうち、切欠部２０１、凹部３０２およびゲート３０６により形成される面を除いた最も上に存在する面）が同一平面となるように、熱可塑性樹脂を材料としてフレーム３００の中央部にトランスファーモールド成型法により成型されている。また、パッケージ１０４上部に設けた切欠部２０１は、リードフレーム（エアベントフレーム３０３、注入フレーム３０５）の先端の大きさとほぼ等しい大きさの凹部となっており、リードフレームの先端は、切欠部２０１に密着して引っ掛かるように載置されている。従って、リードフレームを外部フレームから切り離す工程において、切欠部２０１から容易に取り外しが可能な状態となっている。さらに、切欠部２０１の先には、注入するモールド材料の通路となるゲート３０６が切欠部２０１から凹部３０２の方向に向かってパッケージ１０４の上部に設けられている。
【００６２】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体装置、特に発光装置の形成方法を順を追って説明する。
（工程１）まず、図３に一部示されるような本実施例で使用するフレーム３００を作製する。銅を主成分とする金属平板に打ち抜き加工を施し、同一方向において互いに分離して対向するように外部フレーム３０４から突出された一対のリード電極３０１、該リード電極に対して異なる方向に（本実施例では９０度）向きを変えて、同一方向において互いに分離して対向するように外部フレーム３０４から突出された一対のリードフレーム（エアベントフレーム３０３と注入フレーム３０５）を形成する。
（工程２）さらに、上記リード電極３０１に対して、後工程で形成されるパッケージ１０４の主面側よりプレス加工を施し、上記一対のリード電極３０１の先端部を上記一対のリードフレームより下方に配置する。最後に銀メッキを施しフレーム３００を完成させる。
（工程３）次に、図３に示されるようなパッケージ１０４のトランスファーモールド法による成型を説明する。本実施例では、外周面上にリング状の凸部を有するヒートシンク１０２と、インナーリード電極１０５ｂを形成するリード電極３０１先端部とを含む第一の封止空間を、上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型とを金属平板を挟持しながら突き合わせることにより形成する。このとき上金型は、パッケージの凹部３０２およびゲート３０６を同一成型するための凸部と、第１の封止空間に挿入されたリード電極を支持するための部分と、を有する。一方の下金型はパッケージ側面を成型するための凹部を有する。また、第一の封止空間内に突出しているリードフレームの先端部正面がゲート３０６を形成するための上記凸部の側面に接するように、該リードフレームは、上金型の側面に対向して設けられた切欠部と、下金型の側壁にて支持される。さらに、リードフレームの上面とパッケージ１０４の主面とが同一平面で成型されるように、上金型の所定の面はリードフレームの上面に一部接している。
【００６３】
その後、第一の封止空間に実装面側となる方向から熱可塑性樹脂材料として液状のポリフタルアミド樹脂を注入し、冷却することにより、開口方向に向かって広くなる形状を有する凹部３０２を有し、さらにヒートシンク１０２およびインナーリード電極１０５ｂを有するパッケージ１０４をフレーム３００の所定の位置に一体成型する。なお、硬化時のパッケージの熱膨張係数は、２．３×１０−５〜８．６×１０−５（１／℃）であった。また、本実施例において、パッケージの材料は、ポリフタルアミド樹脂に適量のガラス繊維を含有させた材料を使用した。このような材料は、ガラス繊維を含有させないものと比較して、高剛性、高強度、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、成形加工性、蒸着性、低吸湿性、電気特性に優れ、本発明における発光装置のパッケージ材料としての使用に適している。
（工程４）次に、ＬＥＤチップ１０１とヒートシンク１０２との接着を熱硬化性樹脂、透光性無機部材、金属ハンダなどによって行う。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂、シリカゾル、Ａｕ−Ｓｎなどの共晶ハンダなどが挙げられる。また、ＬＥＤチップ１０３を配置固定させると共にパッケージ１０２内のリード電極１０４と電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、ＩＴＯペースト、金属バンプ等が好適に用いられる。
（工程５）導電性ワイヤ１０６によって、ＬＥＤチップ１０１の正負両電極と、インナーリード１０５ｂをワイヤボンディング接続させる。
（工程６）以下、図４を参照しながら本発明におけるモールド部材のトランスファーモールド法による成型を説明する。フレームの上面と、パッケージ１０４の主面からなる面に対して、上金型４０１の所定の面を押し当て圧着させる。フレームの上面と、パッケージ１０４の主面からなる面とは同一平面となるように形成されているため、上金型との圧着面の密着性を高めることができ、樹脂漏れを防止することができる。上金型４０１には、液状となって注入されてくるモールド材料が注入フレーム３０５の上面に沿ってゲート３０６まで通過するように誘導する溝と、第二の封止空間にて置換され排出されるガスをエアベントフレーム３０３の上面に沿って誘導する溝と、所望の形状にモールド部材を成型するための凸部あるいは凹部と、を有する形状に加工が施されている。さらに、それぞれリードフレーム上面およびゲート３０６と、凹部３０２とに対向するように上金型４０１が設置される。このとき、ゲート３０６と注入フレーム３０５の上面とにより、液状のモールド材料が通過する通路が形成され、同時にパッケージ１０４主面側の凹部を含む第二の封止空間４０３も形成される。さらに、パッケージ１０４の下部が隙間なく収まるように凹部を設けた下金型４０２を押し当て、上金型４０１および下金型４０２によりパッケージ１０４およびフレーム３００全体を挟み、加圧しながら固定する。
【００６４】
次に、パッケージの材料として使用したポリフタルアミド樹脂の軟化点１２０℃以上であって、かつモールドの材料として使用するエポキシ樹脂の硬化温度である１５０℃に設定した後、エポキシ樹脂がエアベントフレームから溢れ出るまでエポキシ樹脂を上記通路に注入し封止空間の方へ流し込むことにより、上記封止空間４０３をエポキシ樹脂にて密封する。このとき、パッケージ１０４のポリフタルアミド樹脂は軟化しているため、パッケージ１０４は、金型に対して極めて密着し、流し込むエポキシ樹脂は、金型とパッケージとの密着部分から漏れ出すことはない。従って、モールド成型時におけるパッケージ外周部への樹脂バリの発生を完全に防ぐことが可能である。また、第二の封止空間４０３に存在する空気は、流し込まれたエポキシ樹脂によって置換され、エアベントフレーム３０３から排出される。これにより、モールド部材中における気泡の発生を抑えることが可能である。
【００６５】
ところで、上述の設定温度にて上下方向から圧力を加えながらパッケージを金型で挟んだとき、軟化したパッケージとインナーリード１０５ｂ主面との間、およびパッケージとヒートシンク１０２側面との間に隙間が生じ、これらの隙間にも流動性に富むエポキシ樹脂は入り込む。このとき、金型にてパッケージ側面をリードフレーム側面方向に対して適度な強さで挟持する。このようにすることによって、アウターリード１０５ａとインナーリード１０５ｂの境目と、パッケージ１０４側面との間からエポキシ樹脂が漏れ出るのを防ぎながら、上記隙間にも流動性に富むエポキシ樹脂を入り込ませて延在部分を形成することができる。なお、外部フレームに設けたハンガーリードにてパッケージ側面をリードフレーム側面方向に対して適度な強さで挟持しても構わない。
【００６６】
金型の温度をエポキシ樹脂の硬化温度１５０℃に設定し、所定の硬化時間経過後モールド部材が成型される。なお、硬化時のエポキシ樹脂の熱膨張係数は、１４．５〜１８．５（１／℃）であった。
（工程７）最後に、パッケージ１０４およびリードフレームを外部フレームから切り離し、アウターリード電極１０５ａを所望の形状に折り曲げると、本発明の発光装置１００が完成する。
【００６７】
本実施例では、パッケージ外周部への樹脂バリの発生を完全に防ぐことができる。従って、樹脂バリが電極をフォーミングする際の障害となることがなく、後工程における作業性を向上させることができる。また、半導体装置の美観を損ねる等の問題も生じない。さらに、パッケージからモールド部分、あるいはモールド部材とともに発光素子が抜け易くなることがないため、信頼性の高い半導体装置を形成することができる。
［実施例２］軟化点が８５℃〜１２０℃の範囲に存在する種々の熱可塑性樹脂を熱可塑性材料として使用する他は実施例１と同様に半導体装置を形成した。
【００６８】
このようにすることによって、樹脂バリの発生を防ぎ、作業性を向上させ、信頼性の高い半導体装置を形成することができる。
［実施例３］図５は、本実施例にかかる発光装置を構成するパッケージ１０４がフレーム３００上に形成され、モールド部材１０７が形成される前の状態を示す模式的な上面図である。図５に示されるように、パッケージ１０４のヒートシンク１０２の主面側に設けられた凹部底面にはＬＥＤチップ１０１が載置され、該ＬＥＤチップ１０１の正電極および負電極は、それぞれの電極面に設けられた複数のボンディング位置から複数本の導電性ワイヤ１０６によって、インナーリード電極１０５ｂ主面に設けられた複数のボンディング位置にそれぞれ接続されている。インナーリード電極１０５ｂの主面は、導電性ワイヤ１０６との各ボンディング位置においてパッケージ１０４から露出され、導電性ワイヤ１０６のボンディングに必要な領域以外はパッケージを構成する材料に適度な厚みを持って覆われている。ここで、インナーリード電極１０５ｂ露出面の大きさは、ボンディング機器の性能、導電性ワイヤ１０６の大きさ等を考慮して必要最小限の大きさに制限される。インナーリード電極１０５ｂの露出面は、導電性ワイヤ１０６の本数に応じて凹部３０２の周辺部においてほぼ等間隔に複数設けることもでき、半導体素子の各電極面から放射状に導電性ワイヤ１０６が張られる。このように導電性ワイヤを配置することにより、モールド部材と導電性ワイヤとの間にかかる熱応力の影響を分散させ、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００６９】
また、インナーリード電極１０５ｂの露出面の一部には保護素子４０４がインナーリード電極１０５ｂに対して電気的に導通可能な状態で載置され、保護素子４０４の他方の電極が導電性ワイヤによって同様にインナーリード電極１０５ｂと接続されている。本実施例にかかる発光装置は、図５に示されるパッケージ１０４に対して上述した実施例と同様な工程によりモールド部材１０７を成型することにより形成される。
【００７０】
本実施例のようにインナーリード電極１０５ｂの露出面をワイヤボンディング用に複数形成し、かつボンディング位置に限定して形成することにより、モールド部材成型用の樹脂を封止空間に注入した際、インナーリード電極１０５ｂと導電性ワイヤ１０６とのボンディング部分において、注入される樹脂の流れの影響を最小限に抑えることができ、ボンディング強度を維持することができるため、半導体装置の製品歩留まりが向上する。また、複数本の導電性ワイヤのうち一部がモールド部材の熱応力の影響を受けて切断され不通になっても、切断されていない残りの導電性ワイヤで電気的導通を図ることが可能であるため信頼性の高い半導体装置とすることができる。
［実施例４］図６は、本実施例にかかる発光装置２００の模式的な上面図を示し図７は、図６中の点線部分ＡＡにおける断面図を示す。ここで、図６および図７に示されるような発光装置２００は、実施例１とは異なる形状に成型されたモールド部材１０７を有する。即ち、モールド部材１０７上方の発光装置２００正面側が、パッケージ１０４の凹部底面に対してほぼ平行な平面となるように成型されている。
【００７１】
このようにモールド部材を成型することにより、視認角度に対する発光強度分布に複数のピークをもつ配光性を有する発光装置を形成することが可能である。このような発光装置は信号用光源として利用することが可能である。
［実施例５］図８は、本実施例にかかる発光装置３００の模式的な上面図を示し図９は、図８中の点線部分ＢＢにおける断面図を示す。ここで、図８および図９に示されるような発光装置３００は、他の実施例とは異なる形状に成型されたモールド部材１０７を有する。即ち、異なる曲率を有する複数の曲面によりモールド部材１０７全体の曲面が構成されている。
【００７２】
このようにモールド部材を成型することにより、視認角度に対する発光強度分布に複数のピークをもつ配光性を有する発光装置を形成することが可能である。このような発光装置は信号用光源として利用することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明による発光装置は、発光素子から出光した光の取り出し効率を向上させるため、開口方向に向かって広くなる形状をした凹部の底面に発光素子を載置した後、発光素子の上に成型したモールド部材の形がパッケージ方向に凸形状となる場合であっても、パッケージからモールド部分、あるいはモールド部材とともに発光素子が抜け易くなることがないため、高い信頼性を維持することができる。
【００７４】
また、本発明による半導体装置の製造方法では、樹脂バリの発生を樹脂成型工程におおいて完全に防ぐことができる。従って、樹脂バリの除去作業が不要であるため、作業性を向上させることが可能であるばかりでなく、半導体装置の美観を損ねる等の問題が生じない。
【００７５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施例を示す模式的な断面図である。
【図２】  図２は、本発明の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図３】  図３は、本発明の一実施例で使用するフレームの概観を示す模式図である。
【図４】  図４は、本発明のモールド部材成型方法を示す模式図である。
【図５】  図５は、本発明の一実施例を示す模式的な上面図である。
【図６】  図６は、本発明の一実施例を示す模式的な上面図である。
【図７】  図７は、本発明の一実施例を示す模式的な断面図である。
【図８】  図８は、本発明の一実施例を示す模式的な上面図である。
【図９】  図９は、本発明の一実施例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００・・・半導体装置
１０１・・・ＬＥＤチップ
１０２・・・ヒートシンク
１０３・・・ヒートシンクの突出部分
１０４・・・パッケージ
１０５、３０１・・・リード電極
１０５ａ・・・アウターリード電極
１０５ｂ・・・インナーリード電極
１０６・・・導電性ワイヤ
１０７・・・モールド部材
２０１・・・切欠部
３００・・・フレーム
３０２・・・凹部
３０３・・・エアベントフレーム
３０４・・・外部フレーム
３０５・・・注入フレーム
３０６・・・ゲート
４０１・・・上金型
４０２・・・下金型
４０３・・・封止空間
４０４・・・保護素子
【図１】
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【図２】
0004211359.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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