JP2003332634A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂バリの発生がなく、信頼性の高い発光装
置を形成することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、発光素子と、主面側に発光素
子を収納する凹部を有するパッケージと、該パッケージ
に挿入され先端部主面が凹部底面から露出されてなるリ
ード電極と、凹部内にて発光素子を封止するモールド部
材と、を有する発光装置であって、モールド部材は、凹
部内からリード電極の側面とパッケージの界面に延在し
ていることを特徴とする発光装置である。さらには、モ
ールド材料を所望の形状に成型することが可能な金型を
使用し、パッケージの材料の軟化点以上の温度のもと、
金型をパッケージに圧着し、パッケージ界面とリード電
極側面との間に隙間を生じさせ、リードフレームの上面
から液状のモールド材料を通過させることにより、モー
ルド材料を供給し、硬化させる工程とを含むことを特徴
とする発光装置の製造方法である。

Description

【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、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、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、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】本発明は、半導体素子
と、該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、該パッケージに挿入され先端部主面が前記凹
部の底面から露出されてなるリード電極と、前記凹部内
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、前記モールド部材は、少なくとも前記リード電極と
前記パッケージとの界面に延在していることを特徴とす
る半導体装置である。
【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。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。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。
【００１１】請求項２に記載の発明は、半導体素子と、
該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、該パッケージに挿入され先端部主面が前記凹部の
底面から露出されてなるリード電極と、該リード電極と
前記半導体素子の電極とを接続する複数の導電体と、前
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、前記リード電極の主面は、前記導電体を配
置するために露出した領域と、前記パッケージにより被
覆された領域とを有し、前記複数の導電体が、前記半導
体素子の少なくとも一つの電極から前記露出した領域に
接続していることを特徴とする半導体装置である。
【００１２】このように構成することにより、信頼性の
高い半導体装置とすることができる。
【００１３】請求項３に記載の発明は、前記パッケージ
は、背面が実装面の一部となり且つ主面が前記半導体素
子の載置部となるヒートシンクを有することを特徴とす
る請求項１または２に記載の半導体装置である。
【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】請求項４に記載の発明は、前記ヒートシン
クは、主面側に凹部を有することを特徴とする請求項３
に記載の半導体装置である。
【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】請求項５に記載の発明は、前記ヒートシン
クは、前記パッケージと接する側面に凸部を有すること
を特徴とする請求項３乃至４記載の半導体装置である。
【００１８】このように構成することにより、即ち本発
明に独特の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、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。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。
【００１９】請求項６に記載の発明は、前記パッケージ
は、一対の側面上端部側からそれぞれ前記凹部の側面へ
貫通した切欠部を有することを特徴とする請求項１乃至
５に記載の半導体装置である。
【００２０】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。
【００２１】請求項７に記載の発明は、前記パッケージ
は、熱可塑性材料からなることを特徴とする請求項１乃
至６記載の半導体装置である。
【００２２】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】請求項８に記載の発明は、半導体素子と、
該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、該パッケージに挿入され先端部主面が前記凹部の
底面から露出されてなるリード電極と、前記凹部内を封
止するモールド部材と、を有する半導体装置の製造方法
であって、金属平板に打ち抜き加工を施し、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、前記リード電極に主
面側よりプレス加工を施し、先端部を前記リードフレー
ムより下方に配置する第二の工程と、中央部に突出部を
有し、側面上端に対向して設けられる切欠部と、他の一
対の側面下端部に一対の切欠部を有する上金型と、該上
金型と嵌合可能な下金型との間に前記金属平板を挟持
し、熱可塑性材料を注入してパッケージを一体成型する
第三の工程と、前記第三の工程にて得られたパッケージ
の凹部内に前記発光素子を載置し、電気的に接続する第
四の工程と、前記熱可塑性材料の軟化点以上の温度下に
て、前記リードフレーム上面からモールド材料を通過さ
せて前記凹部を密封し、硬化させる第五の工程と、を含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【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。
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。
【００２５】請求項９に記載の発明は、前記第五の工程
において、前記パッケージ側面は、ハンガーリードによ
って前記リード電極の側面方向に挟持される請求項８に
記載の半導体装置の製造方法である。
【００２６】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。
特に、本発明におけるハンガーリードは、パッケージ凹
部にモールド材料を注入する際、パッケージ側面のリー
ド電極挿入部分から該モールド材料が漏れ出すのを防ぐ
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
性ワイヤー１０６と、該導電性ワイヤー１０６およびＬ
ＥＤ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の各構成につい
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、Ｍ
ＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡ
ｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、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ヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ、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ヤ
基板を用いることがより好ましい。サファイヤ基板上に
半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッフ
ァー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５３
０ｎｍ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 ｖｅｎ
ｔ）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１０
４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
ヤー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１０
４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２０
１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き出すことにより、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２
０１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２
０１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
イヤー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１０５
ａ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３００μ
Ω・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、３μΩ・ｃ
ｍ以下である。また、具体的な熱伝導度は、０．０１ｃ
ａｌ／(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で、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、０．０１ｃａ
ｌ／(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
導電性ワイヤー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
イヤー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。 （導電性ワイヤー１０６）導電性ワイヤーは、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、
導電性ワイヤーは本発明に必須の構成部材ではない。
【００５１】導電性ワイヤー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ー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
電性ワイヤー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
ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤー１０
６は、各ＬＥＤチップ１０１の電極と、インナー・リー
ドとをワイヤー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チップをワイヤー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１
０１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
ーボンディングにより接続する。導電性ワイヤー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、ワイヤー切断という不具合を各ワイヤ
ーに分散させ、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ー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ー
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
ワイヤー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１０
５ｂ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１０
７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。このような様々の形状の
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、Ｌ
ＥＤ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１
０１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（Ｒｅ
１−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（Ｒ
ｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１ ２：Ｃ
ｅ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−ｙＧａ
ｙ）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４７
０ｎｍ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、Ｓ
ｍ、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、Ｃ
ｅ、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１３
５０〜１４５０°Ｃ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（Ａｌ
１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧ
Ｂ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２０
μｍ〜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
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１０
４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１
０２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１
０３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）導電性ワイヤー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
ワイヤー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４０
２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１０
５ａとインナーリード１０５ｂの境目と、パッケージ１
０４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１５
０℃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１
０４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
イヤー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
電性ワイヤー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、導電性ワイヤー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、導電性ワイヤー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、導電性ワイヤー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
導電性ワイヤー１０６が張られる。このように導電性ワ
イヤーを配置することにより、モールド部材と導電性ワ
イヤー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１０
５ｂ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ーによって同様
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１
０４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１０
５ｂの露出面をワイヤー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と導電性ワイヤー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ーのうち一部が
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ーで電気
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、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、本発明による発光装置の製造方法で
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、発光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・・・発光装置 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・・・導電性ワイヤー 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

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子と、該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、該パッケージに挿
    入され先端部主面が前記凹部の底面から露出されてなる
    リード電極と、前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、 前記モールド部材は、少なくとも前記リード電極と前記
    パッケージとの界面に延在していることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項２】 半導体素子と、該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、該パッケージに挿
    入され先端部主面が前記凹部の底面から露出されてなる
    リード電極と、該リード電極と前記半導体素子の電極と
    を接続する複数の導電体と、前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、 前記リード電極の主面は、前記導電体を配置するために
    露出した領域と、前記パッケージにより被覆された領域
    とを有し、 前記複数の導電体が、前記半導体素子の少なくとも一つ
    の電極から前記露出した領域に接続していることを特徴
    とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記パッケージは、背面が実装面の一部
    となり且つ主面が前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を特徴とする請求項１または２に記
    載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記ヒートシンクは、主面側に凹部を有
    することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記ヒートシンクは、前記パッケージと
    接する側面に凸部を有することを特徴とする請求項３乃
    至４記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記パッケージは、一対の側面上端部側
    からそれぞれ前記凹部の側面へ貫通した切欠部を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 前記パッケージは、熱可塑性材料からな
    ることを特徴とする請求項１乃至６に記載の半導体装
    置。
  8. 【請求項８】 半導体素子と、該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、該パッケージに挿
    入され先端部主面が前記凹部の底面から露出されてなる
    リード電極と、前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の製造方法であって、 金属平板に打ち抜き加工を施し、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、 前記リード電極に主面側よりプレス加工を施し、先端部
    を前記リードフレームより下方に配置する第二の工程
    と、 中央部に突出部を有し、側面上端に対向して設けられる
    切欠部と、他の一対の側面下端部に一対の切欠部を有す
    る上金型と、該上金型と嵌合可能な下金型との間に前記
    金属平板を挟持し、熱可塑性材料を注入してパッケージ
    を一体成型する第三の工程と、 前記第三の工程にて得られたパッケージの凹部内に前記
    発光素子を載置し、電気的に接続する第四の工程と、 前記熱可塑性材料の軟化点以上の温度下にて、前記リー
    ドフレーム上面からモールド材料を通過させて前記凹部
    を密封し、硬化させる第五の工程と、を含むことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記第五の工程において、前記パッケー
    ジ側面は、ハンガーリードによって前記リード電極の側
    面方向に挟持される請求項８に記載の半導体装置の製造
    方法。
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