(57)【要約】【課題】放熱性を確保しながら、共振器長の長い高出力半導体レーザ素子等の長い半導体素子を搭載し、かつ小型の半導体装置することを目的とする。【解決手段】３端子の２波長半導体レーザ装置において，左右両端のインナーリードの長さを非対称とすることにより，半導体レーザ素子搭載部０４の左右の領域を異なる大きさにし，半導体レーザ素子０３の短波長出力側が搭載部の広い領域にくるように半導体レーザ素子０３を搭載し，カソードのワイヤボンディングを広い搭載部に行うことにより，放熱性を確保しながら，共振器長の長い高出力半導体レーザ素子を搭載し，かつ小型の半導体レーザ装置を提供することができる。【選択図】図１
2009200463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子とリードフレームとからなり、
前記リードフレームは、
前記半導体素子を搭載する搭載部と、
前記搭載部と接続された第１のリードと、
前記第１のリードに隣接して設けられた第２のリードと、
前記第１のリードを挟んで前記第２のリードと隣接して設けられた第３のリードと
を有し、
前記第１のリード、前記第２のリードおよび前記第３のリードは樹脂で保持され、
前記第２のリードのインナーリードが前記第３のリードのインナーリードより長さが長いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子は、動作時の温度分布が非対称であり、
前記半導体素子の高温領域側が、前記半導体素子を搭載する前記搭載部の前記第３のリード側になるように搭載されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子と前記第１のリード、前記第２のリードおよび前記第３のリードとはワイヤにより接続され、
前記半導体素子と前記第１のリードとの接続部が、前記半導体素子を搭載する前記搭載部の前記第３のリード側にあることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４】
前記搭載部の前記半導体素子を搭載する面の裏面側の前記第２のリード上に前記樹脂の注入口を設けることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子は、半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体素子は、２波長半導体レーザ素子で、短波長出力が６５０ｎｍ帯の赤色波長であり、長波長出力が８００ｎｍ帯の赤外波長であり、前記半導体素子の短波長出力側が前記搭載部の前記第３のリード側となるように前記２波長半導体レーザ素子を搭載することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子を実装基板上に搭載する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式記録再生装置においてはノートパソコン等の薄型の機器への組み込みのために薄型の装置が要求されており、光学式記録再生装置に搭載される半導体レーザ装置としても薄い構造で且つ放熱性の高い装置が要求される。
【０００３】
以下、図３を用いて従来の半導体レーザ装置の構造について説明する。
図３は従来の半導体レーザ装置を示す概略図である。
従来の半導体レーザ装置は樹脂モールドパッケージ型の半導体レーザ装置であり、フレーム１０１のリード７０３部分が半導体レーザ素子搭載部７０１に対して段差Ｈ３を有し、モールド樹脂１０３がフレーム裏面より突出しない構造である。パッケージ裏面が突出していない構造のため、外部の放熱部品を取り付け易く放熱が確保しやすい（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１２９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年光学式情報記録再生装置の高速記録対応に伴い、半導体レーザ装置の高出力化が要望されている。半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子は高出力化に伴いその共振器長が長くなり、２波長モノリシック型半導体レーザ素子ではパルス光出力４００〜５００ｍＷとなり２．０ｍｍ以上の長さとなる。共振器長が長くなって半導体レーザ素子が長くなるため、半導体レーザ素子を搭載する半導体レーザ装置も大型化するという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みて、放熱性を確保しながら、共振器長の長い高出力半導体レーザ素子等の長い半導体素子を搭載し、かつ小型の半導体装置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】
【０００６】
前記従来の目的を達成するために、本発明の半導体装置は、半導体素子とリードフレームとからなり、前記リードフレームは、前記半導体素子を搭載する搭載部と、前記搭載部と接続された第１のリードと、前記第１のリードに隣接して設けられた第２のリードと、前記第１のリードを挟んで前記第２のリードと隣接して設けられた第３のリードとを有し、前記第１のリード、前記第２のリードおよび前記第３のリードは樹脂で保持され、前記第２のリードのインナーリードが前記第３のリードのインナーリードより長さが長いことを特徴とする。
【０００７】
また、前記半導体素子は、動作時の温度分布が非対称であり、前記半導体素子の高温領域側が、前記半導体素子を搭載する前記搭載部の前記第３のリード側になるように搭載されることを特徴とする。
【０００８】
また、前記半導体素子と前記第１のリード、前記第２のリードおよび前記第３のリードとはワイヤにより接続され、前記半導体素子と前記第１のリードとの接続部が、前記半導体素子を搭載する前記搭載部の前記第３のリード側にあることを特徴とする。
【０００９】
また、前記搭載部の前記半導体素子を搭載する面の裏面側の前記第２のリード上に前記樹脂の注入口を設けることを特徴とする。
また、前記半導体素子は、半導体レーザ素子であることを特徴とする。
【００１０】
また、前記半導体素子は、２波長半導体レーザ素子で、短波長出力が６５０ｎｍ帯の赤色波長であり、長波長出力が８００ｎｍ帯の赤外波長であり、前記半導体素子の短波長出力側が前記搭載部の前記第３のリード側となるように前記２波長半導体レーザ素子を搭載することを特徴とする。
【００１１】
以上により、放熱性を確保しながら、長い半導体素子を搭載し、かつ小型の半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、動作時の温度分布が非対称な半導体素子を搭載する半導体装置において、左右両端のインナーリードの長さを非対称とすることにより、半導体素子搭載部の左右の領域を異なる大きさにし、半導体素子の高温領域側が搭載部の広い領域にくるように半導体素子を搭載し、中央部のインナーリードのワイヤボンディングを広い搭載部に行うことにより、放熱性を確保しながら、長い半導体素子を搭載し、かつ小型の半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の半導体装置は、２波長半導体レーザ素子等の動作時の温度分布が非対称である半導体素子をリードフレームの半導体素子搭載部に搭載し、樹脂封止した構造である。リードフレームは、半導体素子搭載部に接続された第１のリードと、第１のリードの両側に隣接して電気的に独立する第２のリードおよび第３のリードが設けられ、第２のリードおよび第３のリードのインナーリードは互いに長さが異なっており、そのため、半導体素子搭載部の大きさが左右非対称となる。そして、本発明の半導体装置は、インナーリードが短く半導体素子搭載部が大きくなる領域に半導体素子の高温領域側がくるように半導体素子搭載部に半導体素子を搭載し、半導体素子から第１のリードへのワイヤボンドを半導体素子搭載部が大きくなる領域にワイヤボンドすることを特徴とする。
【００１４】
このように、動作時の温度分布が非対称である半導体素子を搭載する半導体装置において、左右両端のインナーリードの長さを非対称とすることにより、半導体素子搭載部の左右の領域を異なる大きさにし、半導体素子の高温領域側が搭載部の広い領域にくるように半導体素子を搭載し、中央部のインナーリードのワイヤボンディングを搭載部の広い領域に行うことにより、放熱性を確保しながら、長い半導体素子を搭載し、かつ小型の半導体装置を提供することができる。
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の半導体装置における実施の形態として、２波長半導体レーザ素子を搭載した半導体レーザ装置について説明する。
図１は本発明の半導体レーザ装置の概略図であり、図１（ａ）は表面図、図１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）は裏面図である。図２は本発明の半導体レーザ装置の出射端面を表す概略図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、本発明の半導体レーザ装置では、導電性である金属フレーム０１に樹脂モールドにより樹脂０２が成型され、金属フレーム０１は樹脂０２で囲まれた半導体レーザ素子０３の搭載部０４を有し、リード０５は樹脂０２の内側であるインナーリード０５ａと外側であるアウターリード０５ｂからなる。また、リード０５として中央に金属フレーム０１と電気的に接続して形成されるカソード用の端子となるリードと、その両サイドに金属フレーム０１と分離して形成されて樹脂０２により金属フレーム０２に固定されるアノード用の端子となる２本のリードを備える。インナーリード０５ａは左右で長さの異なる第１のインナーリード０５ａ１と第２のインナーリード０５ａ２が配置され、第１のインナーリード０５ａ１が第２のインナーリード０５ａ２に比べて長い構成である。
【００１７】
金属フレーム０１、リード０５の材料としては銅を、樹脂材料としては液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いる。
半導体レーザ素子０３はサブマウント０６を介して搭載部０４に搭載され、半導体レーザ素子０３とサブマウント０６は半田材料０７によって、サブマウント０６と金属フレーム０１の搭載部０４は導電性材料０８によって接合されている。サブマウント０６の材料としては窒化アルミニウムを、半田材料としてはＡｕＳｎ半田を、導電性材料０８としては銀ペーストを用いている。
【００１８】
半導体レーザ素子０３は第１の発光点０３ａと第２の発光点０３ｂとを有し、第１の発光点０３ａは８００ｎｍ帯である赤外波長側の発光点であり、第２の発光点０３ｂは６８０ｎｍ帯である赤色波長側の発光点である。第１の発光点０３ａより出射される第１の光軸０３ｃと第２の発光点０３ｂより出射される第２の光軸０３ｄは互いに平行に出射される。
【００１９】
金属フレームの搭載部０４は前記第１の光軸０３ｃ、第２の光軸０３ｄに対して左右で非対称な形状であり、前記第１の発光点０３ａ側である赤外波長側の面積が狭く、第２の発光点０３ｂ側である赤色波長側の面積が広くなるように形成している。半導体レーザ素子の６５０ｎｍ帯である赤色波長側は材料的にバンドギャップが狭く高温動作において動作電流が増加し光出力が低下するために、放熱性を向上させることが必要である。前記搭載部０４の面積の広い側に６５０ｎｍ帯の赤色波長側を配置することにより面積の広い金属面を介して熱を効率よく放熱できるため、より高温で発光動作が可能となる。
【００２０】
搭載される半導体レーザ素子は２波長高出力半導体レーザ素子であるが、半導体基板０９に対して発光点エピタキシャル成長層側がサブマウント側に接合されるように接合されている。半導体レーザ素子のカソード側は半導体基板０９で共通となるためにカソード用のワイヤ１０としては１本のワイヤボンドを行う。
【００２１】
金属フレーム０１の搭載部０４における半導体レーザ素子０３の搭載側の面において、前述の搭載部の広くなった領域に半導体レーザ素子のカソードワイヤがボンドされている。さらに、赤色波長側のアノード接続を第２のインナーリード０５ａ２とワイヤボンディングにより行い、赤外波長側のアノード接続を第１のインナーリード０５ａ１とワイヤボンディングにより行う。
【００２２】
搭載部０４の面積の広い側にカソードワイヤ１０をボンドすることにより、長い共振器長を有する半導体レーザ素子の搭載時に半導体レーザ素子の後端側にボンドする必要がないために半導体レーザ装置の共振器方向への大型化を抑制できる。
【００２３】
半導体レーザ装置の裏面１１において、アウターリード０５ｂは搭載部０４と段差をもって樹脂モールドされている。樹脂モールド時においてアウターリードを押さえるピンが配置されるために樹脂が充填されない第１の押さえピン穴１２ａ、第２の押さえピン穴１２ｂが形成される。さらに搭載部０４の面積の狭い側である赤外波長側にはモールド樹脂の樹脂注入口１３を形成する。金属フレームからのパンチ及び曲げにより作製されるインナーリード０５ａとアウターリード０５ｂと搭載部０４は非対称形状のため、搭載部０４の面積の狭い側において第１のインナーリード０５ａ１が長く、逆に搭載部０４の面積の広い側において第２のインナーリード０５ａ２は短く長さが非対称な構造である。半導体レーザ装置の裏面１１において、第２のインナーリード０５ａ２より長い第１のインナーリード０５ａ１側の半導体レーザ装置の後端側１４に寄せて樹脂注入口１３を配置している。第１のインナーリード０５ａ１が長いことにより樹脂注入口１３と第１の押さえピン穴１２ａをインナーリード上に配置可能であり、成型時のインナーリード押さえと樹脂注入を両立可能である。短い第２のインナーリード０５ａ２は第２の押さえピン穴１２ｂを配置することで成型時の固定が可能となる。
【００２４】
以上の説明では、２波長半導体レーザ素子として、８００ｎｍ帯である赤外波長と６８０ｎｍ帯である赤色波長を出力する半導体レーザ素子を搭載する場合を例に説明したが、出力波長はこれに限らず、異なる波長のレーザを出力する２波長半導体レーザ素子でも良い。
【００２５】
以上のように、３端子の２波長半導体レーザ装置において、左右両端のインナーリードの長さを非対称とすることにより、半導体レーザ素子搭載部の左右の領域を異なる大きさにし、高温動作マージンの少ない半導体レーザ素子の短波長出力側が搭載部の広い領域にくるように半導体レーザ素子を搭載することにより、放熱効率を向上させることができる。また、カソードのワイヤボンディングを広い搭載部に行うことにより、共振器長方向にボンディング領域を設ける必要がなくなり、半導体レーザ装置の小型化が実現できる。さらに、リード長が長いインナーリード上に樹脂注入口を設けることにより、半導体レーザ装置の大型化を抑制しながら、樹脂形成を容易に行うことが可能となる。実施例において半導体レーザ装置のアウターリードを除く共振器方向の長さは約３．７５ｍｍ、共振器方向と直交する方向のモールド樹脂の幅は約３．５ｍｍとなる。
【００２６】
尚、金属フレームおよびリードの材料としては銅の代わりに鉄等の半導体リードフレームに用いられる材料であっても問題はない。モールド樹脂の材料としては液晶ポリマー（ＬＣＰ）の他にポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂を用いてもよい。また樹脂には強度や耐熱性を高めるためにフィラーやガラス繊維を充填しても問題はない。
【００２７】
サブマウントの材料は窒化アルミニウムの代わりにシリコン、炭化シリコン等の材料を用いてもよく、半導体レーザ装置のサブマウントとして一般的に用いられる材料であっても問題はない。
【００２８】
半田材料としてＡｕＳｎ半田の代わりにＡｕＡｇ、ＡｕＳｉ、ＡｕＧｅ、Ｓｎ、ＩｎＡｇ等の半田材料を用いてもよい。一般的に使用される半田材料であっても問題ない。
導電性材料として銀ペーストを用いる代わりに、サブマウントと金属フレームのそれぞれの接合面にＡｕ等のめっきをほどこし、ＡｕＳｎ等の半田材料により接合してもよい。
【００２９】
金属フレームの半導体レーザ素子搭載領域の厚さとアウターリードの厚さを同一としているが、必ずしも同一である必要はない。同一であることにより、金属リードフレームの曲げ及びプレスパンチ加工のみで作製でき、部分的に圧延する等の工程を必要としない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、放熱性を確保しながら、長い半導体素子を搭載し、かつ小型の半導体装置を提供することができ、半導体素子を実装基板上に搭載する半導体装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の半導体レーザ装置の概略図
【図２】本発明の半導体レーザ装置の出射端面を表す概略図
【図３】従来の半導体レーザ装置を示す概略図
【符号の説明】
【００３２】
０１    金属フレーム
０２    樹脂
０３    半導体レーザ素子
０３ａ    第１の発光点
０３ｂ    第２の発光点
０３ｃ    第１の光軸
０３ｄ    第２の光軸
０４    搭載部
０５    リード
０５ａ    インナーリード
０５ａ１    第１のインナーリード
０５ａ２    第２のインナーリード
０５ｂ    アウターリード
０６    サブマウント
０７    半田材料
０８    導電性材料
０９    半導体基板
１０    カソード用のワイヤ
１１    半導体レーザ装置の裏面
１２ａ    第１の押さえピン穴
１２ｂ    第２の押さえピン穴
１３    樹脂注入口
１４    半導体レーザ装置後端側
１０１    フレーム
１０３    モールド樹脂
７０１    半導体レーザ素子搭載部
７０３    リード
Ｈ３    段差
【図１】
2009200463.tif 000003
【図２】
2009200463.tif 000004
【図３】
2009200463.tif 000005