説明

樹脂封止型発光装置

【課題】樹脂封止型発光装置のリード部材と樹脂パッケージとの密着強度をより向上させ、導電性ワイヤのセカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を防止する。
【解決手段】樹脂封止型発光装置において、各一端部が対向した第1のリード部材11および第2のリード部材12と、第1のリード部材上にダイボンディングされた発光素子10の上面側の第1の電極と第1のリード部材のインナーリード部111 とにボンディング接続された第1の導電性ワイヤ13と、発光素子の上面側の第2の電極と第2のリード部材12のインナーリード部121 とにボンディング接続された第2の導電性ワイヤ14と、発光素子、各リード部材の一部、各導電性ワイヤを被覆するように透光性樹脂がトランスファモールド成型されてなる樹脂パッケージ15とを具備し、第2のリード部材は、インナーリード部の両側面の上下方向に第1の溝123 が形成され、底面の幅方向に第2の溝124 が形成され、各溝内に樹脂パッケージの一部が埋め込まれている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂封止型発光装置に係り、特にリードフレーム上に発光素子を搭載して導電性ワイヤをリード部材にボンディング接続した状態で透光性樹脂により被覆されたパッケージを有する発光装置のリード部材およびパッケージの構造に関するもので、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などに使用されるものである。
【背景技術】
【0002】
発光装置の発光素子として発光ダイオード(LED)チップを用いたものは、小型で消費電力も少なく耐用年数も長いので、携帯電話のインジケーター用光源、液晶のバックライト用光源など幅広い分野で使用されている。
【0003】
LEDチップを実装するパッケージとして多種の構造があるが、ここでは、フルモールド・パッケージ構造を有する樹脂封止型発光装置を例にとって説明する。
【0004】
図4は、樹脂封止型発光装置の従来例(例えば特許文献1の図11)を示している。この発光装置は、発光チップ2を一対のリード3a,3bのうちの一方のリード3aのインナーリード部の先端部上にダイボンディングによりマウントし、他方のリード3bのインナーリード部と発光チップ2とを導電性ワイヤ4のボンディングによって電気的に接続した後、発光チップ2とリード3a,3bの各インナーリード部と導電性ワイヤ4の全体を透明樹脂5で封止するとともに、発光チップ2の上方側に凸レンズ形状の光放射面6を形成するようにモールドしたものである。
【0005】
なお、上記発光チップ2を電気的に接続する他の従来例として、発光チップ上の一対の電極(p電極、n電極)を一対のリードの各インナーリード部にそれぞれ導電性ワイヤでボンディング接続するものもある。
【0006】
ところで、透光性樹脂5のトランスファモールド成型に際して一対のリード3a,3bと透光性樹脂5との密着強度が低いと、透光性樹脂からなるパッケージ樹脂が吸湿状態になった後で例えば表面実装に際してリフロー炉を通る時、パッケージ樹脂中の水分が蒸気になってパッケージ樹脂にクラックが発生し、その後の信頼性が著しく低下するという問題がある。また、温度サイクルの時の剪断応力で導電性ワイヤ4の断線を引き起こすという問題がある。また、リード上の発光チップ2とリードのインナーリード部とを導電性ワイヤ4により電気的に接続した樹脂封止型の発光装置において、インナーリード部と導電性ワイヤ4との接続部(セカンドボンド部分)の接続強度が弱いことが知られている(特許文献1参照)。
【0007】
なお、特許文献2には、リードフレームのダイ・パッド部の周囲に多数のリード部を有する半導体装置において、リードフレームのダイ・パッド外周部に沿ってリング状の溝を加工しておくことによって、温度サイクルの時の剪断応力を緩和させて導電性ワイヤの断線防止を実現し、さらに、リードフレームとパッケージ樹脂との密着性を向上させ、剥離防止を簡単に実現する点が開示されている。
【0008】
しかし、特許文献1を参照して前述した発光装置用のリードフレームは、p電極、n電極に対応して一対のリード部を有するものであり、特許文献2のようにダイ・パッド部の周囲に多数のリード部を有する半導体装置のリードフレームとは異なり、ダイ・パッド外周部に沿ってリング状の溝を加工した構造を採用することが最善とは言い難い。即ち、発光装置用のリードフレームとして、リードフレームと透光性樹脂との密着強度を向上させるとともに温度サイクルの時の剪断応力による導電性ワイヤの断線を防止するための適切な構造が必要とされている。
【0009】
また、特許文献3には、半導体チップを載置するリードフレームのアイランド部の上下面に沿って樹脂を流し込んでフルモールドする際、樹脂の流れ具合のバランスを良くするために、アイランド部の上面に山状の突起をプレス加工により一体成形する点が開示されている。この際、突起に対応するアイランド部の下面には溝が形成される。
【0010】
また、特許文献4には、半導体素子の表面を覆うようにリードフレームのアイランド部にシリコン樹脂層を塗布形成し、このシリコン樹脂層を含めて半導体素子およびリードフレーム部分に封止樹脂層を被覆形成してなる半導体装置において、低粘度のシリコン樹脂の流出を防止するために、シリコン樹脂層の周縁部に対応するリードフレーム部分にシリコン樹脂流出防止用の溝を形成することが開示されている。
【0011】
なお、LEDチップから放出される光は、赤色、緑色、青色などのように限られた単色光であり、それを異なる波長に変換するための蛍光物質を発光素子と組み合わせて使用する場合がある。この場合、LEDチップから直接外部に放出される光と、LEDチップから放出される光と蛍光物質から放出される波長変換された光とを加色混合して白色を発光する発光装置が知られている。特許文献5には、波長変換用の蛍光物質を混合した透光性被覆材あるいは透光性被覆層を、砲弾型の形状を有するLED装置の表面に装着あるいはコーティングする点、透光性被覆材あるいは被覆層の材質、それに含まれる蛍光物質などが開示されている。
【特許文献1】特開2002−198570号公報
【特許文献2】特開平5−95077号公報
【特許文献3】特開平5−218264号公報
【特許文献4】特開平8−293626号公報
【特許文献5】特開平11−87784号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本願発明者は、従来の樹脂封止型発光装置における導電性ワイヤの電気的接触不良あるいは断線の原因を解析したところ、LEDチップの一方側の電極(例えばp電極)に接続されている導電性ワイヤのセカンドボンド部分に不良が生じ易いことを突き止めた。その原因を究明したところ、リードフレームの一対のリード部のうち、LEDチップのp電極に接続されているリード部は、n電極に接続されているリード部(ダイパッド部を有する)より短かく、表面積が小さいので、パッケージ用の透光性樹脂(エポキシ樹脂)との密着強度が低い。このため、発光装置の例えば表面実装時に220℃以上のリフロー炉を通す際に、p電極に接続されている導電性ワイヤが熱膨張の大きいエポキシ樹脂によって強く引っ張られることが判明した。
【0013】
本発明は、上記の事情に鑑みて鋭意検討を重ねてなされたものであり、その目的は、リード部材と樹脂パッケージとの密着強度をより向上させ、温度サイクル時の応力に起因して導電性ワイヤのセカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を極力防止するために適切な構造を実現し、熱衝撃試験に対する高い信頼性と歩留りの向上を図り、大面積、高出力のLEDチップを搭載し得る樹脂封止型発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明に係る樹脂封止型発光装置は、金属部材が用いられてなり、長さ方向の一端部がダイ・パッド部となり、長さ方向の中間部が第1のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が第1のアウターリード部となる第1のリード部材と、金属部材が用いられてなり、長さ方向の一端部が第2のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が第2のアウターリード部となり、前記第1のリード部材とは各一端同士が所定の間隙をあけて対向している第2のリード部材と、一対の電極を有し、前記第1のリード部材のダイ・パッド部上に搭載されて固着された発光素子と、前記発光素子の一対の電極のうちの1つの電極と前記第2のリード部材の第2のインナーリード部との間を電気的に接続するように両端がボンディング接続された導電性ワイヤと、前記発光素子、第1のリード部材のダイ・パッド部、第1のリード部材の第1のインナーリード部、第2のリード部材の第2のインナーリード部、導電性ワイヤを被覆するように透光性樹脂がトランスファモールド成型されてなる樹脂パッケージとを有する樹脂封止型発光装置であって、前記第2のリード部材は、前記第2のインナーリード部の両側面の上下方向にそれぞれ第1の溝が少なくとも1本形成されており、前記第2のインナーリード部の底面の幅方向に第2の溝が少なくとも1本形成されており、これらの各溝の内部に前記樹脂パッケージの一部が埋め込まれていることを特徴とする。
【0015】
前記第1のリード部材の一具体例は、長さ方向の一端部が肉厚の平板状であって上面にカップ状の凹部を有するダイ・パッド部となり、長さ方向の中間部が前記ダイ・パッド部に連なる肉厚の平板状であって第1のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が前記第1のアウターリード部となり、前記ダイ・パッド部の凹部の底面上に前記発光素子が搭載されている。また、前記第2のリード部材の一具体例は、長さ方向の一端部が肉厚の平板状であって前記第2のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が前記第2のインナーリード部より薄い平板状であって前記第2のアウターリード部となる、
【発明の効果】
【0016】
請求項1の樹脂封止型発光装置によれば、第2のリード部材の第2のインナーリード部の両側面に第1の溝が存在し、第2のインナーリード部の底面に第2の溝が存在し、第2のリード部材とパッケージ用の透光性樹脂との密着強度がより向上している。したがって、例えば表面実装に際してリフロー炉を通る時の温度サイクル時の剪断応力による第2の導電性ワイヤのセカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を防止し、信頼性と歩留りの向上を図り、大面積、高出力のLEDチップを搭載することが可能になる。
【0017】
請求項2の樹脂封止型発光装置によれば、第1のリード部材のダイ・パッド部および第1のインナーリード部の表面積が大きく、第1のリード部材と樹脂パッケージとの密着強度がより向上している。また、第2のリード部材の第2のインナーリード部の表面積が大きく、第2のリード部材と樹脂パッケージとの密着強度がより向上している。
【0018】
請求項3の樹脂封止型発光装置によれば、第2のインナーリード部の底面にスリット状の第2の溝が存在しており、第2のリード部材とパッケージ用の透光性樹脂との密着強度がより向上している。
【0019】
請求項4の樹脂封止型発光装置によれば、第1のリード部材の第1のインナーリード部の底面に幅が狭い第3の溝が存在し、第1のリード部材と樹脂パッケージとの密着強度がより向上しているので、第1の導電性ワイヤのセカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を防止し、さらに、信頼性と歩留りの向上を図ることが可能になる。
【0020】
請求項5の樹脂封止型発光装置によれば、樹脂パッケージの底面側に表面実装接続用の外部端子を有するので、応用装置の基板上へ表面実装した場合の面積が少なくて済み、実装面積効率の向上、応用装置の小型化を図ることが可能になる。
【0021】
請求項6の樹脂封止型発光装置によれば、樹脂パッケージは、LEDチップの上側方向に突出する凸レンズ形状を有する光放射面を有するので、発光出力を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の樹脂封止型発光装置の実施形態および実施例を説明するが、本発明は、これらの実施形態および実施例に限定されるものではない。
【0023】
<第1の実施形態>
図1は、本発明の樹脂封止型発光装置の第1の実施形態に係る一例を概略的に示す部分断面側面図である。図2(a)、(b)は、図1中のリード部材を取り出して折り曲げ前の状態を拡大して示す上面図および側面図である。
【0024】
図1に示す発光装置は、主たる構成要素として、LEDチップ10と、それぞれ同じ金属部材が用いられた第1のリード部材11および第2のリード部材12と、導電性ワイヤ13,14と、樹脂パッケージ15とを具備する。
【0025】
第1のリード部材11は、長さ方向の一端部および中間部が厚い平板状であって、一端部がダイ・パッド部110 、中間部が第1のインナーリード部111 となり、長さ方向の他端部は薄い平板状であって第1のアウターリード部112 となっている。ダイ・パッド部110 は、その上面の中央部分がカップ状あるいは皿状に凹没し、その内側面が光反射鏡になっている。図2(a)、(b)中、110aはダイ・パッド部110 上面の凹没部を示す。
【0026】
第2のリード部材12は、長さ方向の一端部が、第1のリード部材11の肉厚部と同じく厚い平板状であって第2のインナーリード部121 となり、長さ方向の他端部が薄い平板状であって第2のアウターリード部122 となっている。なお、第2のリード部材12は、第1のリード部材11と比べて、ダイ・パッド部110 に相当する分だけ短かく、表面積が小さい。
【0027】
LEDチップ10は、アノード・カソードに対応する一対の電極(p電極、n電極)を上面側に有し、第1のリード部材11のダイ・パッド部110 の中央部分上に搭載されて固着(ダイボンディング)されている。そして、LEDチップ10の一対の電極のうち、第1の電極(本例ではn電極)は、第1のリード部材11に電気的に接続されている。本例では、n電極と第1のリード部材11の第1のインナーリード部111 との間を電気的に接続するように、第1の導電性ワイヤ13の両端がボンディング接続されている。そして、第2の電極(本例ではp電極)と第2のリード部材12の第2のインナーリード部121 との間を電気的に接続するように、第2の導電性ワイヤ14の両端がボンディング接続されている。
【0028】
そして、LEDチップ10、第1のリード部材11のダイ・パッド部110 および第1のインナーリード部111 、第2のリード部材12の第2のインナーリード部121 、第1の導電性ワイヤ13、第2の導電性ワイヤ14とを被覆するように、透光性樹脂のトランスファモールド成型によって樹脂パッケージ15が形成されている。この場合、樹脂パッケージ15は、第1のリード部材11のダイ・パッド部110 および第1のインナーリード部111 、第2のリード部材12の第2のインナーリード部121 、第1の導電性ワイヤ13、第2の導電性ワイヤ14を被覆する部分が例えば直方体である。そして、この直方体部分の上面側(LEDチップ10の上方側)に凸レンズ形状の光放射面151 を形成するようにモールドされている。但し、樹脂パッケージ15の全体的な形状は種々変形することが可能である。
【0029】
そして、本実施形態では、第2のリード部材12は、第2のインナーリード部121 の両側面の上下方向に幅広の1本の第1の溝123 が形成されており、第2のインナーリード部121 の底面の幅方向に第1の溝123 よりも幅が狭い少なくとも1本(望ましくは複数本)のスリット状の第2の溝124 が形成されており、これらの各溝123,124 の内部に樹脂パッケージ15の一部が埋め込まれている。
【0030】
また、第1のリード部材11は、第1のインナーリード部111 の底面の幅方向に少なくとも1本(望ましくは複数本)のスリット状の第3の溝113 が形成されており、この溝113の内部に樹脂パッケージ15の一部が埋め込まれている。この第3の溝113 は、本例では第2の溝124 と同様の幅、深さを有する。なお、第1のリード部材11と樹脂パッケージ15との密着強度をさらに向上させるために、第1のリード部材11のダイ・パッド部110 の底面の幅方向にも、少なくとも1本のスリット状の第3の溝を形成するようにしてもよい。
【0031】
そして、第1のリード部材11および第2のリード部材12は、樹脂パッケージ15からそれぞれ突出したアウターリード部112,122 が樹脂パッケージ15の側面に沿い、さらにその先端部が樹脂パッケージ15の底面部側に折り曲げられて表面実装接続用の外部端子16となっており、表面実装時に接続される。
【0032】
上記構成の樹脂封止型発光装置において、第2のリード部材12は、第2のインナーリード部121 の両側面の上下方向に幅広の1本の第1の溝123 が形成され、第2のインナーリード部121 の底面の幅方向にそれぞれ第1の溝123 よりも幅が狭い複数本のスリット状の第2の溝124 が形成されており、これらの各溝123,124 の内部に樹脂パッケージ15の一部が埋め込まれているので、樹脂パッケージ15との密着部分の表面積が小さくても、樹脂パッケージ15との密着強度が向上している。
【0033】
また、第1のリード部材11は、ダイ・パッド部110 、第1のインナーリード部111 の表面積が大きく、しかも、第1のインナーリード部111 の底面の幅方向にスリット状の第3の溝113 が形成されており、この溝113 の内部に樹脂パッケージ15の一部が埋め込まれているので、第1のリード部材11も、樹脂パッケージ15との密着強度が向上している。
【0034】
上記構成の樹脂封止型発光装置を例えば半田リフロー法を用いて基板上に表面実装する際、リフロー炉を通すことによって半田付けが行われる。この際、予備加熱後の本加熱時の温度は半田の融点以上の220℃〜240℃程度(鉛フリーの場合には260℃程度以上)の高温になり、熱膨張の大きいエポキシ樹脂によって、p電極に接続されている第2の導電性ワイヤ14が強く引っ張られようとし、n電極に接続されている第1の導電性ワイヤ13も引っ張られようとする。
【0035】
この場合、第2のリード部材12も第2の導電性ワイヤ14と同様にエポキシ樹脂の熱膨張によって同じ方向に引っ張られる。これにより、第2の導電性ワイヤ14およびそのセカンドボンド部分に対する熱応力が緩和され、第2の導電性ワイヤ14のセカンドボンド部分のみに引っ張り力がかかることはなくなり、第2の導電性ワイヤ14のセカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を極力防止することが可能になり、不良率が低減する。
【0036】
同様に、第1のリード部材11も第1の導電性ワイヤ13と同様にエポキシ樹脂の熱膨張によって同じ方向に引っ張られる。これにより、第1の導電性ワイヤ13およびそのセカンドボンド部分に対する熱応力が緩和され、第1の導電性ワイヤ13のセカンドボンド部分のみに引っ張り力がかかることはなくなり、第1の導電性ワイヤ13のセカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を極力防止することが可能になり、不良率が低減する。
【0037】
結果として、上記樹脂封止型発光装置によれば、熱衝撃試験に対する高い信頼性と歩留りの向上を図り、大面積、高出力のLEDチップを搭載することが可能になる。
【0038】
また、樹脂パッケージ15の底面側に表面実装接続用の外部端子16を有するので、応用装置の基板上へ表面実装した場合の面積が少なくて済み、実装面積効率の向上、応用装置の小型化を図ることが可能になる。
【0039】
また、樹脂パッケージ15は、LEDチップ10の上側方向に突出する凸レンズ形状を有する光放射面151 を有するので、発光出力を高めることが可能になる。
【0040】
<第2の実施形態>
図3は、本発明の樹脂封止型発光装置の第2の実施形態に係る一例を概略的に示す部分断面側面図である。
【0041】
第2の実施形態は、第1の実施形態と比べて、LEDチップ10a の一対の電極が上下に分離された構造を有し、LEDチップ10a の下部電極が第1のリード部材11のダイ・パッド部110 に固着されるとともに電気的に接続されている点が異なり、その他は同じである。 なお、第2の実施形態において、第1のリード部材11の第1のインナーリード部111 を省略してもよい。また、第1のリード部材11と樹脂パッケージ15との密着強度を向上させるために、第1のリード部材11のダイ・パッド部110 の底面の幅方向に、第2のリード部材12の第2のインナーリード部121 の底面の第1の溝123 と同様に少なくとも1本のスリット状の溝を形成することが望ましい。
【0042】
第2の実施形態の樹脂封止型発光装置によっても、前述した第1の実施形態の樹脂封止型発光装置と同様の効果が得られる。
【0043】
以下、上記した各実施形態の発光装置における各構成要素について詳述する。
【0044】
(第1のリード部材11、第2のリード部材12) 各リード部材は、高熱伝導体を用いることが好ましく、鉄入り銅等の表面に銀、アルミニウム、金等の金属メッキを施し、その表面を平滑にして反射率を向上させることが好ましい。本例では、銅(Cu)合金板の表面に銀(Ag)メッキが施されている。これらの金属の熱膨張率は、銅(Cu)で16.7×10-6/℃、鉄(Fe)で11.8×10-6/℃である。
【0045】
(LEDチップ10) LEDチップは、460nm近傍に発光ピーク波長を持つ青色発光の発光素子、410nm近傍に発光ピーク波長を持つ青紫色発光の発光素子、365nm近傍に発光ピーク波長を持つ紫外線発光の発光素子などを使用することができる。
【0046】
発光素子の種類は特に制限されるものではないが、例えば、MOCVD法等によって基板上にInN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体を発光層として形成させたもの、一例として、サファイア基板上にn型GaNよりなるn型コンタクト層と、n型AlGaNよりなるn型クラッド層と、p型GaNよりなるp型コンタクト層とが順次に積層された構造のものを使用する。また、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、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。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ができる。また、活性層には、Si、Ge等のドナー不純物および/またはZn、Mg等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。発光素子の発光波長は、その活性層のInGaNのIn含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。 (LEDチップ10のダイ・パッド部110 への接合部材) 例えば青色発光あるいは緑色発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子をリード部材のベッド部上に接合(ダイボンデイング)する場合には、接合部材としてエポキシ樹脂やシリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、樹脂を使用せず、Au−Sn共晶半田や、低融点金属等のろう材を用いることもできる。
【0047】
他方、GaAs等からなり、赤色発光を有する発光素子をリード部材のベッド部上に接合する場合には、発光素子の両面に電極を形成することができるので、接合部材として、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等を用いることができる。
【0048】
(導電性ワイヤ13,14 ) 導電性ワイヤとしては、発光素子の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性および熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導率としては、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の直径は、好ましくは10μm以上、45μm以下である。このような導電性ワイヤとして、具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属およびそれらの合金を用いたワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤは、ワイヤボンデイング装置によって、各発光素子と内部端子との間に容易にボンデイング接続させることができる。
【0049】
(樹脂パッケージ15用の透光性樹脂) 透光性樹脂は、外力、水分等から発光素子を保護するように封止することができる。発光装置の製造工程中あるいは製造段階での保管中に透光性樹脂内に水分が含まれてしまった場合においては、100 ℃で14時間以上のべ−キングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができるので、水蒸気爆発や、発光素子と封止部材との剥がれに起因する色調のずれ等の弊害を防ぐことができる。
【0050】
また、封止部材は、発光素子からの光を効率よく外部に発するために、高い光の透過性が要求される。発光素子の電極と内部端子部とを導電性ワイヤで接続する構造においては、封止部材は導電性ワイヤを保護する機能も有する。封止部材として用いられる透光性樹脂の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、ユリア樹脂などの耐候性に優れた樹脂を用いると好適である。また、透光性樹脂に拡散剤を含有させることによって、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増やすこともできる。
【0051】
透光性樹脂は、熱熱膨張率がリード部材の熱熱膨張率に近いものが望ましい。本例で使用する透光性エポキシ樹脂は、熱熱膨張率が6.3×10-5/℃であり、リード部材の熱熱膨張率より大きい。透光性エポキシ樹脂の熱熱膨張率は、ガラス転移点(約130℃)以上では16.5×10-5/℃になる。
【0052】
このため、例えば表面実装時に高温のリフロー炉を通す際に、熱膨張の大きい透明エポキシ樹脂により第1の導電性ワイヤ13および第2の導電性ワイヤ14がそれぞれ引っ張られたとしても、同様に、第1のリード部材11および第2のリード部材12もそれぞれ引っ張られるので、導電性ワイヤとリード部材との相対的な関係の変化が少なくなり、第1の導電性ワイヤ13および第2の導電性ワイヤ14の各セカンドボンド部の電気的接続状態が低下したり、電気的接触不良が増大することは防止される。
【0053】
なお、LEDチップ10として単色発光の発光素子を使用し、パッケージ用の透光性樹脂に、発光素子から放出される光を吸収して励起され、発光素子の発光色とは異なる色の発光を行う波長変換用の蛍光物質を含ませることにより、発光素子の発光色と透光性樹脂中の蛍光物質との組み合わせに応じて所望の混色発光を得ることが可能になる。この場合、発光素子の発光色に対して補色関係を有する発光を行う波長変換用の蛍光物質(例えば青色発光の発光素子に対しては透光性エポキシ樹脂中にYAG蛍光体(Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体)を含ませることにより、その含有量によって、青色発光素子からの光を一部吸収して補色となる黄色系の発光が可能となり、青色発光素子による発光とYAG蛍光体による発光との混色によって白色系に発光する発光装置を比較的簡単に信頼性良く形成できる。同様に、Euおよび/またはCrで賦活された窒素含有CaO−Al2 3 −SiO2 蛍光体を利用した場合は、その含有量によって、青色発光素子からの光を一部吸収して補色となる赤色系の発光が可能となり、青色発光素子との組み合わせにより白色系の発光装置を比較的簡単に信頼性良く形成できる。
【実施例】
【0054】
以下、本発明の樹脂封止型発光装置について実施例を説明する。
【0055】
本発明の発光装置の一実施例として、図1および図2(a)、(b)を参照して前述した第1の実施形態の一具体例を説明する。
【0056】
第1のリード部材11は、ダイ・パッド部110 の幅が1.2mm、厚さが0.5mmであり、第1のインナーリード部111 の幅が1.0mm、厚さが0.5mm、長さが約1.0mmであり、第1のアウターリード部112 の幅が2.0mm、厚さが0.2mm、長さが約2.0mmである。
【0057】
第1のリード部材11のダイ・パッド部110 の上面のカップ状の凹没部110aは、外周部および底面部がそれぞれ上面円形であり、深さが0.2mmであり、外周部の直径は1.0mm、底面部の直径は0.6mmである。
【0058】
第2のリード部材12は、第2のインナーリード部121 の幅が1.2mm、厚さが0.5mm、長さが約1.0mmであり、第2のアウターリード部122 の幅が2.0mm、厚さが0.2mm、長さが約2.0mmである。そして、第1のリード部材11と第2のリード部材12とが対向する間隙の長さは0.1mmである。したがって、後述するように透光性樹脂のトランスファモールド成型により形成される樹脂パッケージ15と第2のリード部材12との密着部分の表面積は、樹脂パッケージ15と第1のリード部材11との密着部分の表面積よりも小さい。
【0059】
第2のリード部材12の第2のインナーリード部122 の両側面の上下方向にそれぞれ第1の溝123 が1本形成されており、この第1の溝123 は、側面が半円型の溝であり、その半径(深さ)が0.1mm、幅が0.2mmである。
【0060】
第2のリード部材12の第2のインナーリード部122 の底面の幅方向に2本のスリット状の第2の溝124 が形成されており、この第2の溝124 は、側面がV字型の溝であり、その深さが0.05mm、V字のテーパ角が60°、V字の開き角が60°である。
【0061】
第1のリード部材11の第1のインナーリード部111 の底面の幅方向に2本のスリット状の第3の溝113 が形成されており、この第3の溝113 は、側面がV字型の溝であり、その深さが0.05mm、V字のテーパ角が60°、V字の開き角が60°である。
【0062】
なお、第2のインナーリード部122 にワイヤボンデイングが可能な領域を存在させることが可能であれば、第1の溝123 の深さや幅の範囲は限定されるものではない。また、第2の溝124 および第3の溝113 の深さも特に限定されるものではない。
【0063】
第1のリード部材11のダイ・パッド部110 の凹没部110aの中心点から第1の溝123 までの水平距離は1mmであり、ダイ・パッド部110 の凹没部110aの中心点から2本の第2の溝124 までの水平距離はそれぞれ0.9mmと1.1mmであり、ダイ・パッド部110 の凹没部の中心点から2本の第3の溝113 までの長さ方向に沿う最短長さは、それぞれ0.9mmと1.1mmである。
【0064】
導電性ワイヤ13,14 は、直径30μmの金線からなる。
【0065】
次に、上記構成の樹脂封止型発光装置の製造工程の一例を簡単に説明する。
【0066】
まず、例えば脱酸処理された銅合金の全面に銀メッキがなされた金属板を金型で打ち抜き加工し、それぞれ第1のリード部と第1のリード部とを含む多数のリードフレームが行列状に連なるリードフレームアレイを形成する。このリードフレームアレイの各リードフレームに対して、第2のリード部材の第2のインナーリード部の底面の幅方向に2本のスリット状の第1の溝、第2のリード部の第2のインナーリード部の両側面の上下方向にそれぞれ1本の第2の溝、第1のリード部の第1のインナーリード部の底面の幅方向に2本のスリット状の第3の溝を形成しておく。
【0067】
次に、各リードフレームに対して順次に、第1のリード部のダイ・パッド部上に発光素子をダイボンディングする。ここで、発光素子として、両面に電極が形成された赤色発光を有する発光素子を用いる場合には、銀ペーストを用いてダイ・ベッド部上にダイボンデイングを行う。これに対して、発光素子として、サファイア基板を底面とする青色発光あるいは緑色発光の発光素子を用いる場合には、エポキシ樹脂を用いてダイ・ベッド部上にダイボンデイングを行う。
【0068】
次に、各リードフレームに対して順次に、発光素子の一対の電極と一対のリード部の各インナーリード部とにそれぞれ導電性ワイヤをボンディング接続する。その後、必要に応じて抜き取り検査により、導電性ワイヤの引っ張り強度、ボンディング接続の良否を確認する。
【0069】
その後、リードフレームアレイに対するトランスファモールド成型用の治具を用いて、各リードフレームに対して、発光素子、第1のリード部のダイ・パッド部および第1のインナーリード部、第2のリード部の第2のインナーリード部、第1の導電性ワイヤ、第2の導電性ワイヤを被覆するように、熱硬化性の透光性エポキシ樹脂のトランスファモールド成型を行う。この際、リードフレームアレイのパターンとして、各リードフレームの少なくともダイ・パッド部およびインナーリード部の両側を予め開口しておくことにより、フルモールド成型が可能である。そして、透光性エポキシ樹脂を熱硬化させることにより、リード部材に密着状態で樹脂により封止した樹脂パッケージを形成する。
【0070】
その後、リードフレームアレイから、それぞれ樹脂パッケージ側面にアウターリード部が突出した状態の多数のアウターリード付きの樹脂パッケージをプレスにより打ち抜いて分離する。
【0071】
その後、アウターリード付きの樹脂パッケージ毎に、アウターリード部を樹脂パッケージの側面に沿って折り曲げ、さらに、樹脂パッケージの底面側に折り曲げて表面実装接続用の外部端子16とするように成形することによって、多数の表面実装型の樹脂封止型発光装置を得る。
【0072】
上記実施例の樹脂封止型発光装置によれば、第2のリード部材は、第2のインナーリード部の両側面の上下方向に幅広の1本の第1の溝が形成され、第2のインナーリード部の底面の幅方向にそれぞれ前記第1の溝よりも幅が狭い2本のスリット状の第2の溝が形成されており、これらの各溝の内部に樹脂パッケージの一部が埋め込まれているので、樹脂パッケージとの密着部分の表面積が小さくても、樹脂パッケージとの密着強度が向上している。また、第1のリード部材も、第1のインナーリード部の底面の幅方向に2本のスリット状の第3の溝が形成されており、この溝の内部に樹脂パッケージの一部が埋め込まれているので、樹脂パッケージとの密着強度が向上している。
【0073】
したがって、上記樹脂封止型発光装置を基板上に表面実装する際、熱膨張の大きいパッケージ用の樹脂によって各導電性ワイヤが強く引っ張られようとしても、各リード部材も同じ方向に引っ張られる。これにより、各導電性ワイヤおよびそのセカンドボンド部分に対する熱応力が緩和され、セカンドボンド部分の電気的接触不良あるいは断線を極力防止することが可能になり、不良率が低減する。結果として、熱衝撃試験に対する高い信頼性と歩留りの向上を図り、大面積、高出力のLEDチップを搭載することが可能になる。
【0074】
なお、本発明は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子のチップをリードフレーム上に搭載した受光装置や、発光ダイオードチップと受光素子チップの一組をリードフレーム上に搭載した受発光装置にも適用可能である。また、LEDチップの電気的接続部分を透光性弾性材料(例えばシリコン樹脂)によって覆い、その周囲をさらに透光性樹脂で覆うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】本発明の樹脂封止型発光装置の第1の実施形態に係る一例を概略的に示す部分断面側面図。
【図2】図1中のリード部材を取り出して折り曲げ前の状態を拡大して示す上面図および側面図。
【図3】本発明の樹脂封止型発光装置の第2の実施形態に係る一例を概略的に示す部分断面側面図。
【図4】樹脂封止型発光装置の従来例を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【0076】
10…LEDチップ、11…第1のリード部材、110 …ダイ・パッド部、110a…凹没部、111…第1のインナーリード部、112 …第1のアウターリード部、113 …第3の溝、12…第2のリード部材、121 …第2のインナーリード部、122 …第2のアウターリード部、123 …第1の溝、124 …第2の溝、13…第1の導電性ワイヤ、14…第2の導電性ワイヤ、15…樹脂パッケージ、151 …光放射面、16…外部端子。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属部材が用いられてなり、長さ方向の一端部がダイ・パッド部となり、長さ方向の中間部が第1のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が第1のアウターリード部となる第1のリード部材と、
金属部材が用いられてなり、長さ方向の一端部が第2のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が第2のアウターリード部となり、前記第1のリード部材とは各一端同士が所定の間隙をあけて対向している第2のリード部材と、
一対の電極を有し、前記第1のリード部材のダイ・パッド部上に搭載されて固着された発光素子と、
前記発光素子の一対の電極のうちの1つの電極と前記第2のリード部材の第2のインナーリード部との間を電気的に接続するように両端がボンディング接続された導電性ワイヤと、
前記発光素子、第1のリード部材のダイ・パッド部、第1のリード部材の第1のインナーリード部、第2のリード部材の第2のインナーリード部、導電性ワイヤを被覆するように透光性樹脂がトランスファモールド成型されてなる樹脂パッケージ
とを有する樹脂封止型発光装置であって、前記第2のリード部材は、前記第2のインナーリード部の両側面の上下方向にそれぞれ第1の溝が少なくとも1本形成されており、前記第2のインナーリード部の底面の幅方向に第2の溝が少なくとも1本形成されており、これらの各溝の内部に前記樹脂パッケージの一部が埋め込まれていることを特徴とする樹脂封止型発光装置。
【請求項2】
前記第1のリード部材は、長さ方向の一端部が肉厚の平板状であって上面にカップ状の凹部を有するダイ・パッド部となり、長さ方向の中間部が前記ダイ・パッド部に連なる肉厚の平板状であって前記第1のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が前記第1のインナーリード部より薄い平板状であって前記第1のアウターリード部となり、前記ダイ・パッド部の凹部の底面上に前記発光素子が搭載されており、
前記第2のリード部材は、長さ方向の一端部が肉厚の平板状であって前記第2のインナーリード部となり、長さ方向の他端部が前記第2のインナーリード部より薄い平板状であって前記第2のアウターリード部となることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止型発光装置。
【請求項3】
前記第2の溝は、前記第1の溝よりも幅が狭いスリット状であることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂封止型発光装置。
【請求項4】
前記第1のリード部材の第1のインナーリード部の底面の幅方向に少なくとも1本のスリット状の第3の溝が形成されており、前記第3の溝の内部に前記樹脂パッケージの一部が埋め込まれていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の樹脂封止型発光装置。
【請求項5】
前記第1のリード部材および第2のリード部材は、前記樹脂パッケージからそれぞれ突出したアウターリード部が前記樹脂パッケージの側面に沿い、さらに前記アウターリード部の先端部が前記樹脂パッケージの底面側に折り曲げられて表面実装接続用の外部端子を構成していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の樹脂封止型発光装置。
【請求項6】
前記樹脂パッケージは、前記発光素子の上側方向に突出する凸レンズ形状の光放射面を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の樹脂封止型発光装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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