JP2005183531A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射板への熱伝導がより効率的に、かつ、確実に行われる半導体発光装置を提供する。
【解決手段】 樹脂パッケージ３の上面部分に形成された開口部１０の底に露出したリードフレーム１の部分に、発光素子２がダイボンドされている。樹脂パッケージ３の上面部分には、発光素子２によって発せられる光を所定の方向に向けて出射するための反射板５が装着されている。各リード端子４ａ，４ｂは、樹脂パッケージ３における対向する２つの側部から突出するように配設されている。その複数のリード端子４ａ，４ｂのうち、発光素子２がダイボンドされている部分と繋がっているリード端子４ａは、上方に向かって折り曲げられ、反射板５にペーストはんだ６によってはんだ付けされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体発光装置に関し、特に、発光素子を備えた半導体発光装置に関するものである。

一般に、カメラの照明装置や、液晶表示装置のバックライトなどとして使用される半導体発光装置では、高い光度を得るためにより多くの電流が流される。ところが、半導体発光装置に電流を多く流すと発光素子自身の温度が上昇してしまい、かえって発光効率が悪くなり、最悪の場合には発光素子を劣化させてしまうことになる。

そこで、発光素子において発生する熱を外部に効率よく逃がして、発光素子の温度を下げるための対策が講じられる。そのような対策の一例として、発光素子がダイボンドされているリードフレームの面積を大きくしたり、厚みを厚くしたりする手法がある。また、発光素子の周囲の材料を熱伝導性のよいものに置き換える手法がある。

一方、半導体発光装置において高い光度を得るために、発光素子から放射される光を特定の方向に向ける方法が採られている。光を特定の方向に向けて発するために、樹脂レンズあるいは反射板が装着されることになる。

さらに、特定の方向に向けてより高い光度の光を発するために、上述した手法を組み合わせた半導体発光装置が提案されている。そのような半導体発光装置の一例として特許文献１に記載された半導体発光装置について説明する。図１５に示すように、基板１０１の表面上に、発光素子１０３と反射板１０５が配設されている。発光素子１０３の２本のリード１０４ａ，１０４ｂは基板１０１の回路配線にはんだ付け１０７されている。リード１０４ａ，１０４ｂの部分と反射板１０５の部分には、所定の樹脂１０９が設けられている。

この半導体発光装置では、リード１０４ａ，１０４ｂを樹脂１０９と直接接触させて、発光素子１０３で発生する熱をその樹脂１０９を介して反射板１０５に伝導させることで放熱を行っている。

この他に、特許文献２あるいは特許文献３においても、発光素子において発生する熱を熱伝導性のよい樹脂を介して反射板に伝導させて、放熱を行っている半導体発光装置が提案されている。
特開２００３−１１５６１５号公報 特開２００２−１７６２０３号公報 特開２００３−１９７９７４号公報

しかしながら、上述した半導体発光装置では、以下のような問題点があった。発光素子において発生する熱を樹脂を介して反射板に伝導させようとすると、基板および発光素子に対して反射板を所定の位置に固定させた状態で樹脂を硬化させて反射板を基板に固定することになる。そのため、反射板の位置がずれてしまうと熱伝導が効率よく行われないことがあり、反射板を所定の位置に位置決めするための専用の冶具が必要とされた。また、固定する際に樹脂がはみ出ないように、樹脂の量を管理したり不要な部分へ流れ出さないための工夫が必要とされた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、反射板への熱伝導がより効率的に、かつ、確実に行われる半導体発光装置を提供することである。

本発明に係る半導体発光装置は、リードフレームと半導体発光素子と封止部材と反射板とを備えている。リードフレームは複数のリード端子を有している。半導体発光素子は、リードフレームにダイボンドされている。封止部材は、複数のリード端子のそれぞれと半導体発光素子を露出するようにしてリードフレームを封止している。反射板は封止部材に取り付けられ、半導体発光素子によって発光される光を一方向に向けて出射する。複数のリード端子のうち半導体発光素子がダイボンドされたリードフレームの部分に繋がる所定のリード端子が、反射板が位置する側に向かって配設されて反射板と繋がっている。

この構成によれば、半導体発光素子がダイボンドされている部分と繋がっている所定のリード端子が反射板に接続されている。これにより、半導体発光素子において発生した熱が、所定のリード端子を介して反射板に確実に伝導する。その結果、反射板に伝導した熱をその反射板によって効率よく放熱させることができる。

その反射板と所定のリード端子とを、たとえば接着により繋げるためには、反射板は所定のリード端子を接着するための接着領域を備えていることが望ましく、特に、導電性材料によって所定のリード端子が反射板に固定されていることが望ましい。

また、封止部材は互いに対向する側部を有するように形成され、複数のリード端子は、互いに対向する側部の一方の側部に沿ってそれぞれ封止部材から突出するように配設される場合には、所定のリード端子は、一方の側部に沿ってそれぞれ配設される複数のリード端子のうち一方の端に配置されていることが望ましい。

これにより、封止部材において露出している半導体発光素子を覆うことなく所定のリード端子を封止部材における反射板が配置される部分に向けて折り曲げることができ、反射板と所定のリード端子との接続部分の面積が確保されて、反射板をより安定に支持して固定することができる。

さらに、半導体発光素子がダイボンドされたリードフレームの部分に繋がる他の所定のリード端子を備えている場合には、他の所定のリード端子は、一方の側部に沿ってそれぞれ配設される複数のリード端子のうち他方の端に配置されていることが望ましい。

これにより、反射板に接続される所定のリード端子と他の所定のリード端子とは、その間隔が最も広くなるように配設されることになる。その結果、所定のリード端子と他の所定のリード端子によって反射板をより安定に支持して固定することができる。

また、リードフレームは、半導体発光素子がダイボンドされたリードフレームの部分に繋がる他の所定のリード端子を有し、封止部材は互いに対向する側部を有し、複数のリード端子は、互いに対向する側部のそれぞれに沿って封止部材から突出するように配設される場合には、所定のリード端子と他の所定のリード端子とは、所定のリード端子と他の所定のリード端子との距離が最も遠くなる位置にそれぞれ配置されることが望ましい。

この場合にも、反射板に接続される所定のリード端子と他の所定のリード端子とは、その間隔が最も広くなるように配設されることになって、所定のリード端子と他の所定のリード端子によって反射板をより安定に支持して固定することができる。

さらに、反射板が位置する封止部材の部分に設けられ、所定のリード端子を受入れる溝を備え、その溝の深さは、所定のリード端子を受入れた状態で、所定のリード端子の表面と反射板が位置する封止部材の表面とが略同一平面上に位置するように設定されていることが望ましい。

この場合には、所定のリード端子の上面部分と封止部材の上面部分とが略同一平面に位置することで、反射板は所定のリード端子に加えて封止部材にも接触することになる。その結果、所定のリード端子と封止部材とにより反射板をさらに安定して支持して固定することができる。

あるいは、反射板は、所定のリード端子に平面的に展開した状態で一体的に形成された反射板となるべき部材を折り曲げることによって形成されていてもよい。

この場合には、所定のリード端子と反射板とを接続させる工程を設ける必要がなくなるとともに、所定のリード端子の先端部に一体的に反射板が形成されていることで、反射板を所定のリード端子に確実に支持させることができる。

そのような反射板となるべき部材としては、具体的に、反射板本体および他の反射板本体と、反射板本体および他の反射板本体の一方に設けられた突起部と、反射板本体および他の反射板本体の他方に設けられた切欠き部とを有し、反射板においては、その突起部が切欠き部に係合されていることが望ましい。

一方、反射板を所定のリード端子の先端部に対して一体的に形成せずに反射板を別体とする場合には、反射板の形状の自由度の大きくなって、たとえば他の半導体発光素子がダイボンドされた他のリードフレームを封止した他の封止部材を備えている場合には、反射板は、封止部材および他の封止部材の間を渡すように配設させることも可能になる。

さらに、反射板は、光を反射させる部分として平面部分および曲面部分の少なくともいずれかを有することが、光の反射の自由度を高めるうえで望ましい。

具体的には、光軸に平行な断面形状が、直線によって構成される反射面、放物線、楕円の一部、または、円弧をなす曲線によって構成される反射面を有する反射板を用いることができる。また、光軸と略直交する方向の平面形状が、矩形状の反射板、２つの円弧とその円弧を結ぶ直線によって構成される形状の反射板、楕円や放物線等の曲線の一部を繋ぎ合わせた形状等の反射板を用いることができる。

（実施例１）
本発明の実施例１に係る半導体発光装置について説明する。図１および図２に示すように、樹脂パッケージ３の上面部分に開口部１０が形成され、その開口部１０の底に露出したリードフレーム１の部分に、発光素子２がダイボンドされている。樹脂パッケージ３の上面部分には、発光素子２によって発せられる光を所定の方向に向けて出射するための反射板５が装着されている。

リードフレーム１の有する各リード端子４ａ，４ｂは、樹脂パッケージ３における対向する２つの側部のそれぞれから突出するように配設されている。その複数のリード端子４ａ，４ｂのうち、発光素子２がダイボンドされている部分と繋がっているリード端子４ａは、上方に向かって折り曲げられている。折り曲げられたリード端子４ａの先端部分は、反射板５において接着領域５ａとなるフリンジ部に、たとえばペーストはんだ６によってはんだ付けされている。一方、残りのリード端子４ｂは、基板に形成された配線（いずれも図示せず）に接続するためにそれぞれ下方に向かって折り曲げられている。また、リード端子４ｂは、リード２ａ，２ｂを介して発光素子２と電気的に接続されている。

また、反射板５と接続される２つのリード端子４ａは、その間隔が最も広くなるように樹脂パッケージ３において対角線上に配置されている。

上述した半導体発光装置では、発光素子２がダイボンドされている部分と繋がっているリード端子４ａが反射板５に接続されている。これにより、発光素子２において発生した熱が、リード端子４ａを介して反射板５に確実に伝導する。そして、反射板５に伝導した熱は、その反射板５によって効率よく放熱されることになる。

発光素子２において発生する熱が反射板５によって効率よく放熱されることで、発光素子２に対して比較的大電流を流すことが可能になり光度を増すことができる。また、発光素子の温度上昇が抑制されて、発光素子２の信頼性が向上するとともに、発光素子２の劣化も抑制することができる。

また、反射板５に接続される２つのリード端子４ａは樹脂パッケージ３において対角線上に配置されている。これにより、反射板５は間隔が最も広くなるように配設されたリード端子４ａによって支持されていることになる。その結果、リード端子４ａによって反射板５をより安定に支持して固定することができる。

なお、上記実施例では、リード端子４ａと反射板５とを、はんだペースト６によって接続する場合を例に挙げて説明したが、たとえば銀（Ａｇ）ペーストなどの適当な導電性ペーストを用いてもよい。導電性ペーストは金属粒子を含有することで、高い熱伝導性が得られる。

また、半導体発光装置として、各リード端子４ａ，４ｂが、樹脂パッケージ３における対向する２つの側部のそれぞれから突出するように配設されている場合を例に挙げて説明したが、半導体発光装置としては、各リード端子が、樹脂パッケージにおける一方の側部だけから突出するように配設されている態様のものでもよい。

この場合には、図２に示すように、反射板５に接続される２つのリード端子４ａは、その間隔が最も広くなるように、一方の端と他方の端とにそれぞれ配設されていることが好ましい。これにより、２つのリード端子４ａによって反射板５をより安定に支持して固定することができる。

また、反射板に接続されるリード端子の数としては２つに限られず、３つ以上でもよいし、１つでもよい。特に、反射板に接続されるリード端子の数が１つの場合には、一番端に位置するリード端子を反射板に接続させることが好ましい。これにより、樹脂パッケージ３の上面部分に設けられた開口部１０（図１参照）を覆うことなくリード端子を樹脂パッケージの上面部分に向けて折り曲げることができ、反射板とリード端子との接続部分の面積を確保して反射板をより安定に支持して固定することができる。

（実施例２）
本発明の実施例２に係る半導体発光装置として、反射板をさらに安定に樹脂パッケージに固定することができる半導体発光装置について説明する。

図３および図４に示すように、樹脂パッケージ３の上面部分には、反射板５（図１参照）に接続されるリード端子４ａが折り曲げられた状態で、リード端子４ａの上面部分が樹脂パッケージ３の上面部分と略同一平面に位置するように、あらかじめ溝３ａが設けられている。なお、これ以外の構成については、図１に示す半導体発光装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。

上述した半導体発光装置では、反射板５に接続されるリード端子４ａは、、樹脂パッケージ３の上面の側に折り曲げられることで、樹脂パッケージ３の上面に設けられた溝３ａに受入れられることになる。これにより、リード端子４ａの上面部分と樹脂パッケージ３の上面部分とが略同一平面に位置することになり、反射板５はリード端子４ａに加えて樹脂パッケージ３の上面部分とも接触することになる。その結果、前述した半導体発光装置と比べて、反射板５をリード端子４ａと樹脂パッケージ３の双方の上面部分によってさらに安定に支持して固定することができる。

また、上述した半導体発光装置では、リード端子４ａが折り曲げられた状態でリード端子４ａが樹脂パッケージ３の上面部分より飛び出ることがないので、反射板を取り付ける前の半導体発光装置の取り扱いが容易になる。

（実施例３）
本発明の実施例３に係る半導体発光装置として、反射板とリードフレームとを一体とした半導体発光装置について説明する。図５に示すように、リード端子４ａの先端に、反射板５となるべき部分が一体的に形成されている。この反射板となるべき部分は、反射板を平面的に展開させた状態（形状）に形成され、この場合４つの反射板本体５５を備えている。

隣接する反射板本体５５の一方の反射板本体５５には突起部５５ａが設けられ、他方の反射板本体５５には突起部５５ａを係止する切欠き部５５ｂが設けられている。

各反射板本体５５を折り曲げ、反射板本体５５の突起部５５ａを隣接する反射板本体５５の切欠き部５５ｂに係止することによって反射板５が組立てられて、図６に示すように、樹脂パッケージ３の上面に反射板５を備えた半導体発光装置が得られる。なお、これ以外の構成については、図１に示す半導体発光装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。

上述した半導体発光装置では、反射板５を平面的に展開させた形状の反射板となるべき部分が、リード端子４ａの先端部に一体的に形成されている。これにより、リード端子４ａと反射板５とを接続させる工程を設ける必要がなくなる。そして、反射板となるべき部分を組立てることによって、リード端子４ａの先端部に一体的に反射板５が取付けられた状態となる。その結果、反射板５をリード端子４ａに確実に支持して固定することができる。

また、反射板５とリード端子４ａが一体的に繋がっているので、反射板とリード端子を接着させる場合に比べてより高い熱伝導性が得られて、放熱をより効率よく行うことができる。

なお、上述した半導体発光装置では、反射板として反射面が平面状のものを例に挙げて説明したが、反射板となるべき部材の展開された形状と、たとえば曲げ加工による組立てによっては、曲面状の反射面を有する反射板とすることもできる。

（実施例４）
本発明の実施例４に係る半導体発光装置として、発光素子が搭載された樹脂パッケージを複数備えた半導体発光装置について説明する。図７に示すように、反射板５は、２つの樹脂パッケージ３の間を渡すように配設されている。前述した半導体発光装置の場合と同様に、発光素子（図示せず）のダイボンドされている部分と繋がっているリード端子４ａが、反射板５に接続されている。

上述した半導体発光装置では、反射板５をリードフレームとは別体とすることで、反射板５の取り付けの自由度が高くなり、２つの樹脂パッケージ３に対して１つの反射板５を取り付けることが可能になる。この半導体発光装置においても、発光素子２がダイボンドされている部分と繋がっているリード端子４ａが反射板５に接続されていることで、発光素子２において発生した熱がリード端子４ａを介して反射板５に確実に伝導する。その結果、反射板５に伝導した熱をその反射板５によって効率よく放熱させることができる。

なお、上記実施例では、２つの樹脂パッケージ３に対して１つの反射板５を設ける場合を例に挙げて説明したが、樹脂パッケージ３の個数としては２つに限られるものではなく、３つ以上の樹脂パッケージに対して１つの反射板を設ける態様の半導体発光装置でもよい。

また、上述した各実施例における半導体発光装置では、反射板として、図８に示すように、その光軸１１に沿った断面形状が直線によって構成される反射面を有する反射板５を例に挙げて説明した。この他に、たとえば図９に示すように、断面形状が放物線や楕円の一部をなす曲線によって構成される反射面を有する反射板５を樹脂パッケージに配設させてもよい。あるいは、図１０に示すように、断面形状が円弧をなす曲線によって構成される反射面を有する反射板５を樹脂パッケージに配設させてもよい。

さらに、上述した各実施例における半導体発光装置では、光軸と略直交する方向の反射板の平面形状としては、矩形状となる反射板５を例に挙げて説明した。この他に、たとえば図１１に示すように、２つの発光素子２が配設される場合に、光軸と略直交する方向の平面形状がその２つの発光素子が配設される方向に沿って長軸を有する楕円形状となる反射板５を樹脂パッケージ３に配設させてもよい。

また、図１２に示すように、その平面形状が２つの円弧とその円弧を結ぶ直線によって構成される形状となる反射板５を樹脂パッケージ３に配設させてもよい。あるいは、図１３に示すように、その平面形状が楕円や放物線等の曲線の一部を繋ぎ合わせた形状の反射板５を樹脂パッケージ３に配設させてもよい。

なお、光軸と略直交する方向の平面形状が矩形状となる反射板では、図１４に示すように、４つの平板状の反射面のそれぞれを上方に向かって広がるように傾斜させて配設することが好ましく、これにより、発光素子によって発せられた光を効率よく一方向に向けて出射させることができる。

このように反射板をリードフレームとは別体とする場合には、反射板の形状を半導体発光装置に合わせて選択することができ、発光素子から出射する光の出射特性の自由度が高くなる。また、反射板の取り付け前の半導体発光装置については、これを部品として共通化を図ることもできる。

本発明の実施例１に係る半導体発光装置の斜視図である。 同実施例において、変形例に係る半導体発光装置の平面図である。 本発明の実施例２に係る半導体発光装置の平面図である。 同実施例において、図３に示す半導体発光装置の側面図である。 本発明の実施例３に係る半導体発光装置の分解平面図である。 同実施例において、図５に示す半導体発光装置斜視図である。 本発明の実施例４に係る半導体発光装置の分解平面図である。 各実施例において、反射板の断面形状の一例を示す断面図である。 各実施例において、反射板の断面形状の他の例を示す断面図である。 各実施例において、反射板の断面形状のさらに他の例を示す断面図である。 各実施例において、反射板の平面形状の一例を示す断面図である。 各実施例において、反射板の平面形状の他の例を示す断面図である。 各実施例において、反射板の平面形状のさらに他の例を示す断面図である。 各実施例において、反射板の平面形状のさらに他の例を示す断面図である。 従来の半導体発光装置の一断面図である。

符号の説明

１ リードフレーム、２ 発光素子、２ａ，２ｂ リード、３ 樹脂パッケージ、３ａ 溝、４ａ，４ｂ リード端子、５ 反射板、５ａ 接着領域、６ ペーストはんだ、１０ 開口部、５５ 反射板本体、５５ａ 突起部、５５ｂ 切欠き部。

Claims (11)

1. 複数のリード端子を有するリードフレームと、
   前記リードフレームにダイボンドされた半導体発光素子と、
   複数の前記リード端子のそれぞれと前記半導体発光素子を露出するようにして前記リードフレームを封止した封止部材と、
   前記封止部材に取り付けられ、前記半導体発光素子によって発光される光を一方向に向けて出射するための反射板と
   を備え、
   複数の前記リード端子のうち前記半導体発光素子がダイボンドされた前記リードフレームの部分に繋がる所定のリード端子が、前記反射板が位置する側に向かって配設されて前記反射板と繋がっている、半導体発光装置。
2. 前記反射板は前記所定のリード端子を接着するための接着領域を備えた、請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記所定のリード端子は、前記接着領域において導電性材料により前記反射板に固定された、請求項２記載の半導体発光装置。
4. 前記封止部材は互いに対向する側部を有するように形成され、
   複数の前記リード端子は、互いに対向する前記側部の一方の側部に沿ってそれぞれ前記封止部材から突出するように配設され、
   前記所定のリード端子は、前記一方の側部に沿ってそれぞれ配設される複数の前記リード端子のうち一方の端に配置された、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置。
5. 前記半導体発光素子がダイボンドされた前記リードフレームの部分に繋がる他の所定のリード端子を備え、
   前記他の所定のリード端子は、前記一方の側部に沿ってそれぞれ配設される複数の前記リード端子のうち他方の端に配置された、請求項４記載の半導体発光装置。
6. 前記リードフレームは、半導体発光素子がダイボンドされた前記リードフレームの部分に繋がる他の所定のリード端子を有し、
   前記封止部材は互いに対向する側部を有し、
   複数の前記リード端子は、互いに対向する前記側部のそれぞれに沿って前記封止部材から突出するように配設され、
   前記所定のリード端子と前記他の所定のリード端子とは、前記所定のリード端子と前記他の所定のリード端子との距離が最も遠くなる位置にそれぞれ配置された、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置。
7. 前記反射板が位置する前記封止部材の部分に設けられ、前記所定のリード端子を受入れる溝を備え、
   前記溝の深さは、前記所定のリード端子を受入れた状態で、前記所定のリード端子の表面と前記反射板が位置する前記封止部材の表面とが略同一平面上に位置するように設定された、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光装置。
8. 前記反射板は、前記所定のリード端子に平面的に展開した状態で一体的に形成された前記反射板となるべき部材を折り曲げることによって形成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体発光装置。
9. 前記反射板となるべき部材は、
   反射板本体および他の反射板本体と、
   前記反射板本体および前記他の反射板本体の一方に設けられた突起部と、
   前記反射板本体および前記他の反射板本体の他方に設けられた切欠き部と
   を有し、
   前記反射板において、前記突起部は前記切欠き部に係止されている、請求項８記載の半導体発光装置。
10. 他の半導体発光素子がダイボンドされた他のリードフレームを封止した他の封止部材を備え、
    前記反射板は、前記封止部材および前記他の封止部材の間を渡すように配設された、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体発光装置。
11. 前記反射板は、光を反射させる部分として平面部分および曲面部分の少なくともいずれかを有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体発光装置。

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