JP2005243795A - Optical semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は高輝度および短波長から長波長帯域までの広帯域の発光に対応可能な光半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device capable of supporting high luminance and light emission in a wide band from a short wavelength to a long wavelength band.
従来の光半導体装置としては、パッケージ内部に、光半導体素子が載置されたリードフレームを有する光半導体装置に於いて、耐熱性熱可塑性樹脂から成る一方向が開放した中空容器状に形成され、該中空容器状の内側底部に前記リードフレームの前記光半導体素子が載置された側を露出させて設置された胴体と、該胴体の内側に充填された透明な樹脂から成るものがあった(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional optical semiconductor device, in an optical semiconductor device having a lead frame on which an optical semiconductor element is placed inside a package, it is formed in a hollow container shape that is open in one direction made of a heat-resistant thermoplastic resin, There was a body formed by exposing the side of the lead frame on which the optical semiconductor element was placed on the inner bottom of the hollow container, and a transparent resin filled inside the body ( For example, see Patent Document 1).
図2は、前記特許文献1に記載された従来の光半導体装置を示すものである。 FIG. 2 shows a conventional optical semiconductor device described in Patent Document 1. In FIG.
図2において、10はリードフレーム、10aはリードフレーム10の一部である外部リード端子、10bはリードフレーム10の一部である外部リード端子、10cはリードフレーム10の一部であるダイパット、11は胴体、12は光半導体素子、13は光半導体素子12と外部リード端子10bとを繋ぐボンディングワイヤー、14は光透過部を各々示している。
In FIG. 2, 10 is a lead frame, 10a is an external lead terminal which is a part of the
特に、胴体11は耐熱性熱可塑性樹脂、光透過部14 は透明な樹脂から成っており、短時間の熱処理である280℃程度のはんだ耐熱を有していた。
しかしながら、前記従来の構成では、胴体11を耐熱性熱可塑性樹脂、透明部14を透明な樹脂とした場合、例えば0.5W以上の高輝度や550nm以下の短波長帯域用途の光半導体装置として使用した時、長時間の動作による熱と光照射によって変色する現象が起きる。この現象は、樹脂の分子構造中に有する環状基が短波長光により分解されていく事(以下UV変色と称する)と、これを少しでも改善するために添加された光安定剤(HALS等)が短波長光を吸収して熱に変換する為に従来よりも熱による酸化が発生しやすくなり、変色する事による(以下熱変色と称する)。また、熱変色を低減するためにリン系の酸化防止剤を樹脂に添加するとUV変色が増加するという関係にある。
However, in the conventional configuration, when the body 11 is made of a heat-resistant thermoplastic resin and the
上述の理由等により、分子構造中に環状基を主鎖に持つ高分子は耐熱性と耐光性に劣る。 For the reasons described above, a polymer having a cyclic group in the main chain in the molecular structure is inferior in heat resistance and light resistance.
光半導体装置にとってこれらの変色は、光反射板の機能を有する胴体11の内側の変色が光半導体素子12が発する光の反射率に影響を与え又、光が透過する光透過部14の変色が光の透過率とスペクトルに影響を及ぼす。従って、光半導体装置の高輝度化と短波長化が樹脂の特性による制限を受けるという課題を有していた。
For the optical semiconductor device, these discoloration causes the discoloration inside the body 11 having the function of a light reflecting plate to affect the reflectance of light emitted from the
又、これらの事以外にも、胴体11と光透過部14との材質の違いによる膨張係数の差が発熱時の内部応力をもたらし、光半導体素子12の動作やパッケージの気密性等、信頼性に悪影響を与える事となっていた。
In addition to these things, the difference in expansion coefficient due to the difference in material between the body 11 and the
又、一般的に用いられる材料として例えばセラミックスや白色の液晶ポリマー(LCP)を考えた場合、セラミックスは、吸水性を有する為に半導体パッケージとしての信頼性に問題が有ると共に光反射の面では赤外吸収が起こるために赤外帯域には使用できない。白色の液晶ポリマー(LCP)の場合は、吸水性を有する為に半導体パッケージとしての信頼性に問題が有ると共に光反射及び耐光性の面で550nm以下の短波長帯域では使用できない。 Moreover, when considering ceramics or white liquid crystal polymer (LCP) as a commonly used material, ceramics has a problem of reliability as a semiconductor package because of its water absorption property, and red light is reflected in terms of light reflection. It cannot be used in the infrared band due to external absorption. In the case of white liquid crystal polymer (LCP), since it has water absorption, there is a problem in reliability as a semiconductor package, and it cannot be used in a short wavelength band of 550 nm or less in terms of light reflection and light resistance.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、セラミックスやガラスあるいは金属等の高価な材料を用いる事無くまた、構造を複雑化する事も無く高輝度かつ短波長帯域は勿論、長波長帯域までの光半導体素子に対応して発光させる事ができる光半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, without using expensive materials such as ceramics, glass or metal, and without complicating the structure. An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device capable of emitting light corresponding to the above optical semiconductor elements.
前記従来の課題を解決するために、本発明の光半導体装置はパッケージ内部に、光半導体素子が載置されたリードフレームを有する低熱抵抗の光半導体装置に於いて、耐熱性と耐光性とを共に有する高熱伝導な樹脂から成る一方向が開放した中空容器状に形成され、該中空容器状の内側底部に前記リードフレームの前記光半導体素子が載置された側を露出させて設置された胴体と、該胴体の内側に充填された耐熱性と耐光性とを共に有する透明な樹脂から成る事を特徴とする光半導体装置とする。 In order to solve the above-described conventional problems, an optical semiconductor device of the present invention has a heat resistance and light resistance in a low thermal resistance optical semiconductor device having a lead frame on which an optical semiconductor element is placed. A fuselage that is formed in a hollow container shape that is open in one direction and that is made of a highly heat-conductive resin and that is disposed with the side of the lead frame on which the optical semiconductor element is placed exposed at the inner bottom of the hollow container shape. And an optical semiconductor device comprising a transparent resin having both heat resistance and light resistance filled inside the body.
本構成によって、高輝度かつ短波長帯域は勿論、長波長帯域までの光半導体素子に対応して発光させる事ができる光半導体装置とすることができる。 With this configuration, an optical semiconductor device capable of emitting light corresponding to an optical semiconductor element up to a long wavelength band as well as a high luminance and short wavelength band can be obtained.
以上のように、本発明の光半導体装置によれば、セラミックやガラスあるいは金属等の高価な材料を用いる事無くまた、構造を複雑化する事も無く高輝度かつ短波長帯域は勿論、長波長帯域までの光半導体素子に対応して発光させる事ができる光半導体装置とすることができる。 As described above, according to the optical semiconductor device of the present invention, high brightness and short wavelength band as well as long wavelength are used without using expensive materials such as ceramic, glass or metal, and without complicating the structure. An optical semiconductor device capable of emitting light corresponding to an optical semiconductor element up to a band can be obtained.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態における光半導体装置の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
図1において、1は胴体、2は光透過部、10はリードフレーム,10aはリードフレームの一部分である外部リード端子、10bはリードフレームの一部分である外部リード端子、10cはリードフレームの一部分であるダイパット、12は光半導体素子、13 は光半導体素子12と外部リード端子10bとを繋ぐボンディングワイヤーを各々示している。ここで、特に胴体1は白色の放熱性シリコーン樹脂、光透過部2は透明なシリコーン樹脂より成る。
In FIG. 1, 1 is a body, 2 is a light transmission part, 10 is a lead frame, 10a is an external lead terminal which is a part of the lead frame, 10b is an external lead terminal which is a part of the lead frame, and 10c is a part of the lead frame. A certain die pad, 12 is an optical semiconductor element, and 13 is a bonding wire connecting the
かかる構成によれば、シリコーン樹脂は分子構造中に環状基を主鎖に持たないのでUV変色が起こる事がなく又、最大280℃で5分、常用で200℃の耐熱性を有して熱変色が発生しないと共に熱伝導度が、前記液晶ポリマー(LCP)は0.02W/m・Kであるのに対して放熱性シリコーン樹脂は5W/m・Kと桁違いに高いので低熱抵抗なパッケージとなる為、胴体1に液晶ポリマー(LCP)を用いた場合は最大消費電力0.5Wであるのに対して放熱性シリコーンを用いた場合は最大消費電力3Wが可能である。 According to such a configuration, the silicone resin does not have a cyclic group in the molecular structure, so that UV discoloration does not occur, and it has a heat resistance of 5 minutes at a maximum of 280 ° C. and 200 ° C. for normal use. Discoloration does not occur and the thermal conductivity is 0.02 W / m · K for the liquid crystal polymer (LCP), whereas the heat-dissipating silicone resin is an order of magnitude 5 W / m · K. Therefore, when liquid crystal polymer (LCP) is used for the body 1, the maximum power consumption is 0.5 W, whereas when heat dissipation silicone is used, the maximum power consumption is 3 W.
又、胴体1の光反射は350nmの紫外帯域から2100nmの赤外帯域まで90%以上の反射率を有する為、短波長帯域から長波長帯域までの広帯域に対応できる。 Further, since the light reflection of the body 1 has a reflectance of 90% or more from the ultraviolet band of 350 nm to the infrared band of 2100 nm, it can cope with a wide band from a short wavelength band to a long wavelength band.
又、シリコーン樹脂の性質として撥水性を有する事と、胴体1と光透過部2共にシリコーン樹脂であるので熱膨張率のマッチングが取れて内部応力の発生の面で有利である。この事から耐湿性と光半導体素子12の動作安定性に優れた条件と成る。
Further, since the silicone resin has water repellency and the body 1 and the
上述の様に本発明によれば、光半導体素子の動作が安定して信頼性が高い上、高輝度でかつ短波長帯域から長波長帯域までの広帯域の光に対応できる光半導体装置とすることができる。 As described above, according to the present invention, an optical semiconductor device capable of handling light in a wide range from a short wavelength band to a long wavelength band with high brightness and stable operation of an optical semiconductor element and high reliability. Can do.
(実施の形態2)
以下、実施の形態1と同様の内容は省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the same contents as those in Embodiment 1 are omitted.
図1において、胴体1のシリコーン樹脂を透明にすることで、光照射が180°展開する光半導体装置を得ることができる。更に、ポリジメチルシロキサンにジフェニルシロキサンを1〜20mol%添加したシリコーン樹脂を選択すれば、紫外帯域から赤外帯域の光に対して90%以上の透過率を得ることができる。これは、広範囲の感知を必要とするセンサー等に有用である。 In FIG. 1, by making the silicone resin of the body 1 transparent, an optical semiconductor device in which light irradiation develops by 180 ° can be obtained. Furthermore, if a silicone resin in which 1 to 20 mol% of diphenylsiloxane is added to polydimethylsiloxane is selected, a transmittance of 90% or more can be obtained for light in the ultraviolet band to the infrared band. This is useful for sensors that require a wide range of sensing.
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、光反射の機能を有する胴体1の内側の形状や光透過部2の形状を変更して光照射の指向性の高いLD等としてもよい。また、更なる高輝度に対応させる為に胴体1を放熱板付き等としてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形実施可能であるのは勿論である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and an LD or the like having high directivity of light irradiation by changing the shape of the inside of the body 1 having the function of reflecting light or the shape of the
光半導体分野として有用であり、特に高輝度短波長帯域に適している。 It is useful in the field of optical semiconductors and is particularly suitable for high-luminance short wavelength bands.
1,11 胴体
2,14 光透過部
10 リードフレーム
10a 外部リード端子
10b 外部リード端子
10c ダイパット
12 光半導体素子
13 ボンディングワイヤー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11
Claims (4)
前記パッケージは、耐熱性と耐光性とを共に有する高熱伝導な樹脂から成る一方向が開放した中空容器状に形成され、
該中空容器状の内側底部に前記リードフレームの前記光半導体素子が載置された側を露出させて設置された胴体と、
該胴体の内側に充填された耐熱性と耐光性とを共に有する透明な樹脂から成る事を特徴とする光半導体装置。 In a low thermal resistance optical semiconductor device having a lead frame in which an optical semiconductor element is placed inside a package,
The package is formed in a hollow container shape in which one direction is made of a highly heat conductive resin having both heat resistance and light resistance,
A body installed on the inner bottom of the hollow container so as to expose a side of the lead frame on which the optical semiconductor element is mounted;
An optical semiconductor device comprising a transparent resin having both heat resistance and light resistance filled inside the body.
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