JP2004095576A - 光半導体装置及び光半導体モジュール及び光半導体装置の製造方法 - Google Patents
光半導体装置及び光半導体モジュール及び光半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】凹形状反射板部16及びアノード端子7、第1、第2、第3のカソード端子8,9,10を形成したリードフレーム3と、反射板部16を凹形状反射部12の内底部15略中央部に位置させると共に、各端子7,8,9,10を外部に延出させるようにしてリードフレーム3に一体に光反射性合成樹脂で形成した外囲器2と、反射板部16の内底部17に固着された光半導体素子4と、反射部12内及び反射板部16内に光透過性材料を所定形状、例えば集光レンズ形状となるよう設けてなる光放射部6を具備している。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば発光ダイオード等を用いてなる光半導体装置及び光半導体モジュール及び光半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード等を用いた光半導体装置は、例えば次のようにして形成されていた。すなわち、先ず第1の従来技術においては、リードフレームの凹形状に形成した反射板部の内底部中央部分上に、例えば発光ダイオード等の光半導体素子をマウントし、リードフレームと光半導体素子の対応する部分同士をボンディングワイヤで接続する。
【0003】
その後、光半導体素子をマウントしたリードフレームを、予め光透過性合成樹脂を注入し半硬化させた状態にしてある成形型内に入れる。そして、光透過性合成樹脂を硬化した後、成形型を所定形状の光透過性合成樹脂が成形されているリードフレームから外し、所定形状の光透過性合成樹脂により光半導体素子を覆った所要の光学特性を有する光半導体装置を得る。
【0004】
また、第2の従来技術においては、略平坦に形成されたリードフレームに、光半導体素子をマウントするマウント部及びボンディング部分を避け、マウント部が凹部内底部に位置するように光反射性を有する例えば白色の合成樹脂で外囲器を成形する。そして、光半導体素子をマウント部にマウントし、リードフレームと光半導体素子の対応する部分同士をボンディングワイヤで接続する。その後、外囲器の凹部内に光半導体素子を覆うように光透過性合成樹脂を充填し硬化して光放射部を形成し、所要の光学特性を有する光半導体装置を得る。
【0005】
しかしながら上記の第1の従来技術では、リードフレームの凹形状に形成した反射板部での光反射効果しか得られないために光取出し効率が低く、また光透過性合成樹脂を所定形状に成形して光半導体素子を覆うため、製造工程の中で用いる成形型が必要で、成形型の摩耗等に対応して型交換を定期的にしなければならず、ランニングコストを含め生産性が低いために光半導体装置コストの低廉化が難しいものとなっている。一方、第2の従来技術では、白色の合成樹脂で成形した外囲器の凹部による光反射効果しか得られないために、外囲器の凹部開口を通じての光取出し効率が低く、光半導体装置の光取出し効率をより高くすることが強く求められている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは光取出し効率をより高く、安価な光半導体装置及び光半導体モジュール及び光半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置及び光半導体モジュール及び光半導体装置の製造方法は、凹形状反射板部及びアノード端子、カソード端子を形成したリードフレームと、前記反射板部を凹形状反射部の内底部略中央部に位置させると共に、前記両端子を外部に延出させるようにして前記リードフレームに一体に形成した外囲器と、前記反射板部の内底部に固着された光半導体素子と、前記反射部内及び反射板部内に光透過性材料を所定形状となるよう設けてなる光放射部を具備していることを特徴とする装置であり、
さらに、前記外囲器が、光反射性合成樹脂でなることを特徴とするものであり、
さらに、前記光放射部が、集光レンズ形状をなしていることを特徴とするものであり、
さらに、前記リードフレームが、前記反射板部に光半導体素子とアノード端子を接続するボンディングワイヤの経路に沿った凹部を有していることを特徴とするものであり、
また、前記光半導体装置において、前記外囲器が略方形状であり、また前記外囲器の相対する外側壁からアノード端子及びカソード端子がそれぞれ延出するものであって、複数の前記光半導体装置を交差する複数の直線の交点上に略位置するよう配列させて実装基板に実装し、隣接する前記光半導体装置は、互いのアノード端子とカソード端子の側部同士が隣接するよう組み合わせて配置され、直列に接続されることを特徴とするモジュールであり、
さらに、前記カソード端子が、外囲器から複数延出してなるものであって、実装基板への実装に際し、前記カソード端子の全てを前記実装基板に固着させることを特徴とするものであり、
また、凹形状反射板部及びアノード端子、カソード端子を有するリードフレームに光反射性の合成樹脂によって外囲器を、前記両端子が外部に延出しかつ前記反射板部が凹形状反射部の内底部略中央に位置するよう前記リードフレームに一体成形する工程と、前記反射板部の内底部に光半導体素子を固着し、該光半導体素子と前記リードフレームの対応する部位とを導電接続する工程と、光半導体素子が固着されている凹形状の前記反射板部及び反射部内に、光透過性の液状合成樹脂を所定量ずつ順次充填し硬化することによって、所定形状の光放射部を成形する工程を備えていることを特徴とする方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図1乃至図14を参照して説明する。図1は斜視図であり、図2は図3におけるA−A矢方向視の縦断面図であり、図3は平面図であり、図4は正面図であり、図5は側面図であり、図6はリードフレームを示す図で、図6(a)は平面図、図6(b)は図6(a)のX−X矢方向視の断面図、図6(c)は図6(a)のY−Y矢方向視の断面図、図6(d)は図6(a)のZ−Z矢方向視の断面図であり、図7は複数の光半導体装置を実装した光半導体モジュールを示す平面図であり、図8は図7の一部を拡大して示す平面図である。
【0009】
また、図9は第1の変形形態の斜視図であり、図10は第1の変形形態の平面図であり、図11は第1の変形形態の正面図であり、図12は第2の変形形態の斜視図であり、図13は第2の変形形態の平面図であり、図14は第2の変形形態の正面図である。
【0010】
図1乃至図8において、1は光半導体装置で、外形が略正方形の平面形状をなす略直方体状の外囲器2と、所定形状に形成したリードフレーム3とを一体成形した構成を有し、さらに、例えば発光ダイオード等の光半導体素子4をリードフレーム3上に固着して外囲器2内に収納した構成となっている。そして外囲器2の上部には、上方に向け開口する放射開口5内を埋め込み、光半導体素子4を覆うように設けた光透過性合成樹脂、例えばシリコーン系樹脂等による上面凸形状の光放射部6を備えたものとなっている。なお、光半導体素子4からの放射光は、光放射部6を介し上方に向けて放射される。
【0011】
さらに、外囲器2の相対する外側壁の一方の側壁からアノード端子7と第1のカソード端子8が延出し、他方の側壁から第2のカソード端子9と第3のカソード端子10が延出している。なお、アノード端子7と第3のカソード端子10は各側壁の一方側に偏った位置から延出し、第1のカソード端子8と第2のカソード端子9は各側壁の他方側に偏った位置から延出しており、さらにアノード端子7と第1のカソード端子8の間には第2のカソード端子9の幅より大きい間隔が形成されており、第2のカソード端子9と第3のカソード端子10の間にはアノード端子7の幅より大きい間隔が形成されている。
【0012】
また、外囲器2は、光反射性を有する合成樹脂、例えば白色のエポキシ系樹脂、あるいはポリカーボネート樹脂等で成形したもので、その上部に内側壁11を傾斜反射面として、例えばすり鉢形状にした凹形状の反射部12を有している。一方、リードフレーム3は、銅あるいは銅合金等の板材を所定形状に形成したものであって、アノード端子7を連設したアノード極部13と、3つのカソード端子8,9,10を連設したカソード極部14とが、両極部13,14との間に所定間隔を設け、カソード極部14の縁部分の一部に沿うようにアノード極部13を設けて形成してある。なお、外囲器2とリードフレーム3とが一体成形となっていることで、両極部13,14の上面が、反射部12の内底部15に露出している。
【0013】
また、カソード極部14には、例えばすり鉢形状にした凹形状の反射板部16を有し、反射板部16の平坦に形成した内底部17が光半導体素子4のマウント部位となっている。そして、カソード極部14には、マウント部位となっている反射板部16の内底部17からアノード極部13の方向に向けて、底部を反射板部16の内底部17と同じ深さ位置にした凹部18が形成してある。
【0014】
さらに、外囲器2と一体成形されたリードフレーム3の反射板部16の内底部17には、光半導体素子4が導電性接着剤で固着することによって、反射部12及び反射板部16の略中央に位置するようマウントしてあり、光半導体素子4の下面のカソードがカソード極部14に導通した状態になっている。また光半導体素子4の上面のアノードには、金(Au)製のボンディングワイヤ19の一端がボンディングしてあり、他端がアノード極部13に凹部18の直上を経由し、所定の絶縁距離が得られるようにしてボンディングしてある。
【0015】
そして、リードフレーム3が一体成形された外囲器2の放射開口5を介し、上方から反射部12及び反射板部16内に、シリコーン系樹脂等の光透過性合成樹脂を、所要の光学特性が得られる形状、例えば所定の集光レンズ形状となるよう充填量を調節しながら、光半導体素子4を覆うように順次充填する。所定の充填を行なった後、光透過性合成樹脂を硬化して光放射部6を外囲器2の上部に形成し、光半導体装置1とする。
【0016】
また、上記のように構成した光半導体装置1の実装基板への実装は、アノード端子7をアノード配線部に半田付けし、またこれより大面積のカソード配線部に3つのカソード端子8,9,10全てを半田付けすることによってなされる。
【0017】
以上の通り構成することによって、光半導体装置1の製造工程の中では、成形型を用いることなく光放射部6を形成することができ、成形型の摩耗等に対応した定期的な型交換がなく、生産性が向上して装置コストを低廉化することが可能となる。また光半導体素子4からの放射光については、リードフレーム3の反射板部16及び光反射性を有する合成樹脂でなる外囲器2の反射部12による各反射によって放射開口5方向に指向したものとなるので、光取出し効率が向上したものとなる。さらに実装に際しては、複数延出したカソード端子8,9,10全てを比較的大面積のカソード配線部に半田付けすることによって、光半導体装置1での発生熱を効率よく外部に放出することができる。
【0018】
また、上記のように構成したことによって、図7及び図8に示すように、複数の光半導体装置1を、各光半導体装置1が交差する複数の直線の交点上に位置させ実装基板20上に略面状をなすように配列し、さらに光半導体装置1を直列接続して面状の発光体様、すなわち、光半導体モジュール25とする場合には、外囲器2の一方の外側壁から延出するアノード端子7が、隣接する光半導体装置1の他方の外側壁から延出する第2のカソード端子9と第3のカソード端子10の間に、各端子7,9,10の側部同士が隣接し、互いに噛み合うように組み合わせ配置して、各端子7,9,10が実装基板20の配線部21に半田付けされる。これにより、光半導体装置1を実装基板20上に高密度で実装した光半導体モジュール25とすることができる。
【0019】
また、上記の光半導体装置1の実施形態においては、略直方体状の外囲器2の相対する2つの外側壁から1つのアノード端子7、3つのカソード端子8,9,10を延出させるように構成したが、図9及び図10、図11に示す第1の変形形態のように構成してもよい。すなわち、光半導体装置1aにおいて、上記実施形態と同様に、光反射性を有する合成樹脂でなる略直方体状の外囲器2には、図示しないが、そのすり鉢形状にした凹形状の反射部の内底部に、リードフレーム3aのすり鉢形状にした凹形状の反射板部が位置し、反射板部の内底部に光半導体素子を固着している。そして、外囲器2の放射開口5を介して光透過性合成樹脂が、所要の光学特性が得られる形状となるよう反射部及び反射板部内に充填してあり、外囲器2の上部に光半導体素子からの放射光を放出する光放射部6を固着している。
【0020】
また外囲器2には、その一方の相対する外側壁の各々から、狭幅に形成されたアノード端子7aと第1のカソード端子8aとがそれぞれ側壁中央から延出している。さらに他方の相対する外側壁の各々からは、広幅に形成された第2のカソード端子9aと第3のカソード端子10aがそれぞれ側壁中央から延出している。
【0021】
以上の通り構成することで、本変形形態においても上記の実施形態と同様に、光半導体装置1aの製造工程の中で成形型を用いないため、定期的な型交換がなく、生産性が向上して装置コストを低廉化することが可能であり、また光取出し効率が向上したものとなる。さらに光半導体装置1aの実装に際しては、複数延出したカソード端子8a,9a,10a全てを比較的大面積のカソード配線部に半田付けすることによって、光半導体装置1aでの発生熱を効率よく外部に放出することができる。
【0022】
また、図12及び図13、図14に示す第2の変形形態のように構成してもよい。すなわち、光半導体装置1bにおいて、上記実施形態と同様に、光反射性を有する合成樹脂でなる略直方体状の外囲器2には、図示しないが、そのすり鉢形状にした凹形状の反射部の内底部に、リードフレーム3bのすり鉢形状にした凹形状の反射板部が位置し、反射板部の内底部に光半導体素子を固着している。そして、外囲器2の放射開口5を介して光透過性合成樹脂が、所要の光学特性が得られる形状となるよう反射部及び反射板部内に充填してあり、外囲器2の上部に光半導体素子からの放射光を放出する光放射部6を固着している。
【0023】
また外囲器2には、その相対する外側壁の各々から、比較的広幅のアノード端子7bとカソード端子8bとがそれぞれ側壁中央から延出している。さらに両端子7b,8bには、上下方向に貫通して固定孔22が形成してある。
【0024】
以上の通り構成することで、本変形形態においても上記の実施形態と同様に、光半導体装置1bの製造工程の中で成形型を用いないため、定期的な型交換がなく、生産性が向上して装置コストを低廉化することが可能であり、また光取出し効率が向上したものとなる。さらに本変形形態においては、光半導体装置1bの実装に際し、アノード端子7bとカソード端子8bとを固定孔22によってねじ止め等することで、確実に固定することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光取出し効率をより高くすることができ、また安価な装置を得ることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す図3におけるA−A矢方向視の縦断面図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す平面図である。
【図4】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図5】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図6】本発明の一実施形態におけるリードフレームを示す図で、図6(a)は平面図、図6(b)は図6(a)のX−X矢方向視の断面図、図6(c)は図6(a)のY−Y矢方向視の断面図、図6(d)は図6(a)のZ−Z矢方向視の断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る複数の光半導体装置を実装した光半導体モジュールを示す平面図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る図7の一部を拡大して示す平面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る第1の変形形態の斜視図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る第1の変形形態の平面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る第1の変形形態の正面図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る第2の変形形態の斜視図である。
【図13】本発明の一実施形態に係る第2の変形形態の平面図である。
【図14】本発明の一実施形態に係る第2の変形形態の正面図である。
【符号の説明】
2…外囲器
3…リードフレーム
4…光半導体素子
6…光放射部
7…アノード端子
8…第1のカソード端子
9…第2のカソード端子
10…第3のカソード端子
12…反射部
15…内底部(反射部の)
16…反射板部
17…内底部(反射板部の)
18…凹部
19…ボンディングワイヤ
Claims (7)
- 凹形状反射板部及びアノード端子、カソード端子を形成したリードフレームと、前記反射板部を凹形状反射部の内底部略中央部に位置させると共に、前記両端子を外部に延出させるようにして前記リードフレームに一体に形成した外囲器と、前記反射板部の内底部に固着された光半導体素子と、前記反射部内及び反射板部内に光透過性材料を所定形状となるよう設けてなる光放射部を具備していることを特徴とする光半導体装置。
- 前記外囲器が、光反射性合成樹脂でなることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
- 前記光放射部が、集光レンズ形状をなしていることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
- 前記リードフレームが、前記反射板部に光半導体素子とアノード端子を接続するボンディングワイヤの経路に沿った凹部を有していることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
- 請求項1に記載の光半導体装置において、前記外囲器が略方形状であり、また前記外囲器の相対する外側壁からアノード端子及びカソード端子がそれぞれ延出するものであって、請求項1に記載の複数の光半導体装置を交差する複数の直線の交点上に略位置するよう配列させて実装基板に実装し、隣接する前記光半導体装置は、互いのアノード端子とカソード端子の側部同士が隣接するよう組み合わせて配置され、直列に接続されることを特徴とする光半導体モジュール。
- 前記カソード端子が、外囲器から複数延出してなるものであって、実装基板への実装に際し、前記カソード端子の全てを前記実装基板に固着させることを特徴とする請求項5記載の光半導体モジュール。
- 凹形状反射板部及びアノード端子、カソード端子を有するリードフレームに光反射性の合成樹脂によって外囲器を、前記両端子が外部に延出しかつ前記反射板部が凹形状反射部の内底部略中央に位置するよう前記リードフレームに一体成形する工程と、前記反射板部の内底部に光半導体素子を固着し、該光半導体素子と前記リードフレームの対応する部位とを導電接続する工程と、光半導体素子が固着されている凹形状の前記反射板部及び反射部内に、光透過性の液状合成樹脂を所定量ずつ順次充填し硬化することによって、所定形状の光放射部を成形する工程を備えていることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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