JP2008098218A - 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】リード切断面が他の素子を破損するのを防止する。
【解決手段】リード１００の両端部は、パッケージの両側面から外部に突出してアウターリード領域１０４を構成しており、アウターリード領域１０４は、一対のアウターリード突部１０４ａと、アウターリード突部１０４ａの間に位置するリード端子短部１１１ａとを外部に向かって突出させており、リード端子短部１１１ａの、リード１００の長手方向と直交する面における端面は、アウターリード突部１０４ａの端面よりも低くなるように、突出量を調整している。これにより鋭利な角を備えるリード連結部の切断面１１１ｂが露出するのを阻止して、切断面１１１ｂで他の素子を破損するのを防止できる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、半導体発光装置およびその製造方法に関する。
従来のＬＥＤ発光装置２００の一製造工程における斜視図を図１７に、またＬＥＤ発光装置２００の断面図を図１８に示す。このＬＥＤ発光装置２００は、図１８に示すように、上部に開口した略逆円錐台形状の空間を形成しているパッケージ２０６と、導電性の部材から構成されるリード２０５が固着して形成される。リード２０５は、そのほぼ中央部にあるリード中央領域２０５ｂと、パッケージ２０６の外側に突出するリード電極２０５ａと、から構成される。リード２０５とパッケージ２０６が固着される際、パッケージ２０６内の略逆円錐台形状の空間に、リード２０５の一部であるリード中央領域２０５ｂが露出するよう構成される。この露出されたリード中央領域２０５ｂ上であって、パッケージ２０６の空間内にＬＥＤチップ２０３が載置される。さらに、このリード中央領域２０５ｂは、図１８の点線で示すようにパッケージ２０６の内部を貫き、パッケージ２０６の側面の厚さ方向におけるほぼ中央から突出する。この突出したリード２０５は図１８に示すようにパッケージの側面に沿うよう略直角に折曲され、加えてパッケージ２０６の底面に回り込むよう再び略直角に折曲される。パッケージ２０６の外側に介在するリード領域、つまりパッケージ２０６の側面及び底面に沿うよう折曲されるリード領域をリード電極２０５ａと称す。なお、図１７は、リード電極２０５ａを折曲する前のＬＥＤ発光装置２００の斜視図を示している。さらに、パッケージ２０６の開口された空間には封止樹脂２０２が充填される。
通常ＬＥＤ発光装置２００を製造するにあたって、図４に示すように一枚の導電性部材であるリードフレーム１１０に複数のＬＥＤ発光装置のパターンが形成され、各製造工程を経ていく。そして、ある工程で個々に切断、分離され、同時に複数のＬＥＤ発光装置が製造される。図１７は、上記のような製造工程を経て、各ＬＥＤ発光装置を連結しているリード２０５の適切な箇所が切断されることにより、個々に分離された状態の一ＬＥＤ発光装置２００を示す。
図１８に示すようにリード中央領域２０５ｂ上にＬＥＤチップ２０３を載置して両者を導電可能にさせる。さらに、ＬＥＤ発光装置２００の底面側に折曲されたリード電極２０５ａと、導電性パターンを施した被接着体２０１に半田等を介して実装する。これによりＬＥＤチップ２０３と被接着体２０１とは、リード電極２０５ａを介して電気的に接続される。しかしながら、この構成ではリード電極を半導体発光装置の側面及び底面に沿うように調整して折曲する工程が必要であること、リード電極を折り曲げることによりリード電極の耐性が低減すること、また、リード電極を側面及び底面に沿うように折曲するためＬＥＤ発光装置が厚型になる等の問題があった。
さらに、リード電極２０５ａは、折曲するためにある程度の長さが必要であった。また、リード２０５は銅、鉄等の導電性の部材で構成されるため、酸化防止のため銀等でめっき加工が施される。このように、めっき加工されたリード２０５は濡れ性が良く、半田等を介して被接着体２０１と安定して接着される。一般にめっき加工は、図４に示すようにリードフレーム１１０に対して行われる。めっき加工されたリードフレーム１１０上の各パターンに対してＬＥＤ発光装置が加工される。すなわち、めっき加工後の工程において、個々のＬＥＤ発光装置を連結しているリード２０５の適切な箇所が切断されて個々のＬＥＤ発光装置に分離される。よってリード２０５を切断することにより生じるリード切断面２０５ｃにはめっき加工が施されていないことになる。したがって、この切断面で酸化され錆びやすい。さらに、酸化された切断面２０５ｃは濡れ性が悪いため半田等をはじき、被接着体２０１との接着性が不十分となる問題があった。また複数のＬＥＤ発光装置を大量生産する工程中、端面から突出したリード電極の鋭利な切断面２０５ｃが他の半導体発光装置を破損させるおそれがあった。或いは、リード電極２０５ａが長いため、何らかの衝撃によりリード電極が所望されない角度に折曲されたり、切断されたりするおそれもあった。さらに、リード電極が長いと、１枚のリードフレームにパターン配置されるリードの割り当て数が少なくなり、したがって非効率でコストが割高となっていた。
また、図１８に示すように、ＬＥＤ発光装置２００の底面に接面したリード電極２０５ａと被接着体２０１とを半田等で固着する際には、リード電極２０５ａの表面層が接着面となる。よって両者を安定して固定するためには、図１７に示すようリード電極２０５ａにある程度の幅Ｗを持たせることが必要であった。さらにリード電極２０５ａがパッケージ２０６の底面に沿うよう折曲されていないと、パッケージ２０６の底面と被接着体２０１の上面が平行に接着せず、ＬＥＤ発光装置が傾斜して固着されてしまうおそれもある。よってＬＥＤ発光装置２００から発せられる光到達点がずれるという問題があった。
この光到達点のずれを回避するため、図１８に示すよう、パッケージ２０６の底面に凸部２０６ａを設け、この凸部２０６ａの底面と被接着体２０１が安定して接面するよう構成されていた。したがってパッケージの底面の凸部２０６ａの高さｈ内にリード電極２０５ａを収納する必要がある。しかしながらリード電極２０５ａの長さ、或いは折曲角度や折曲位置によっては、リード電極２０５ａがパッケージ２０６を押し上げ、パッケージ２０６と被接着体２０１との間に隙間が生じ、ＬＥＤ発光装置２００の設置角度や設置位置がずれることがあった。また、リード電極２０５ａがパッケージ２０６の底面まで沿いきれず、ＬＥＤ発光装置２００と被接着体２０１とが機械的に或いは電気的に安定して接着されない問題があった。またリード電極の幅Ｗが比較的大きいため、それに従って切断面２０５ｃの幅も大きくなり、上述したリード電極の切断面による弊害が増進されていた。
また、別のＬＥＤ発光装置３００の斜視図を図１９に示す。図２０は図１９で示したＬＥＤ発光装置３００の側面図である。図１９、１９で示すＬＥＤ発光装置３００のリード電極は、図１７、１８で示すＬＥＤ発光装置のリード電極２０５ａよりも短く、かつ折曲されていない。また、ＬＥＤ発光装置３００のリード電極３０５ａは、図１９、２０に示すようにパッケージ３０６の外側方向へ、パッケージ３０６の底面から水平に突出している。したがってＬＥＤ発光装置３００と被接着体３０１が接面する際、このリード電極３０５ａが被接着体３０１と当接することになり、半田等を介して両者を固定させることができる。よって、リード電極３０５ａを折曲させてパッケージ３０６の底面側へ回り込ませて被接着体３０１との接面領域を用意する必要がない。
しかしながらリード電極３０５ａの端面は、リードフレームから切断される際の切断面で略凸形状の突出部が形成される。この凸部の角は尖端であるため、この部分で他のＬＥＤ発光装置３００を損傷するおそれがあった。また、切断面が空気酸化されることにより生じる弊害も未解決のままであった。
特開２００５−３３１９４号公報
本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。本発明の目的は、リードの切断面による弊害を低減し、被接着体と安定して接着することが可能な半導体発光装置、及びその製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の第１の半導体発光装置は、第１の面及び第１の面と対向する第２の面とを備える導電性のリード１００と、リード１００の少なくとも第１の面側を覆い、且つ断面凹状の開口部を形成し、該開口部の底面に第１の面の一部を露出させるように形成されたパッケージと、パッケージの開口部の底面において、リード１００の第１の面上に熱伝導状態で固定された半導体発光素子と、パッケージの開口部を封止する封止樹脂とを備える半導体発光装置であって、リード１００の両端部は、パッケージの両側面から外部に突出して各々アウターリード領域１０４を構成しており、アウターリード領域１０４は、一対のアウターリード突部１０４ａと、アウターリード突部１０４ａの間に位置するリード端子短部１１１ａとを外部に向かって突出させており、リード端子短部１１１ａの、リード１００の長手方向と直交する面における端面は、アウターリード突部１０４ａの端面よりも低くなるように、突出量を調整している。
また第２の半導体発光装置は、一対のアウターリード突部１０４ａの各々は、リード１００の長手方向と平行な側面において、アウターリード領域１０４と略同一平面となるように外部に突出されており、かつアウターリード突部１０４ａの端面と交差する隅部が面取りすることができる。
さらに第３の半導体発光装置は、リード端子短部１１１ａの端面において、隅部を鋭利とすることができる。
さらにまた第４の半導体発光装置は、アウターリード領域１０４は３本のアウターリード突部１０４ａと、２本のリード端子短部１１１ａを形成しており、３本のアウターリード突部１０４ａは、両端に位置する一対の端部アウターリード突部１０４ａと、端部アウターリード突部１０４ａ同士の間に設けられた中間アウターリード突部１０４ａ１とで構成され、２本のリード端子短部１１１ａは、中間アウターリード突部１０４ａ１と端部アウターリード突部１０４ａとの間に、各々設けることができる。
さらにまた第５の半導体発光装置は、複数のアウターリード突部１０４ａの端面が略同一平面にあり、複数のリード端子短部１１１ａの端面が略同一平面にあるよう構成できる。
さらにまた第６の半導体発光装置は、リードの外部に表出する面が、複数のリード端子短部１１１ａの端面を除き、保護膜で被覆することができる。保護膜には、例えば金属酸化を防止する部材等が利用できる。
さらにまた第７の半導体発光装置は、複数のアウターリード突部１０４ａの端部の面積の総和は、リード端子短部１１１ａの面積の総和よりも大きくすることができる。
さらにまた第８の半導体発光装置は、リード１００が、長手方向の略中央部分であって、第１の面上に半導体発光素子１０を載置するリード中央領域１０１と、リード中央領域１０１の両側に位置し、リード中央領域１０１と略同一平面であるリード周辺領域１０２と、両端面に位置し、パッケージの両側面から突出しており、リード中央領域１０１と略平行面であって同一平面にないアウターリード領域１０４と、リード周辺領域１０２から末広がり状に傾斜して延伸され、アウターリード領域１０４とリード周辺領域１０２とを各々連結するリード折曲領域１０３とを有し、パッケージは、第１の面及び第２の面の少なくとも一部を被覆するようにリードを埋設できる。
さらにまた第９の半導体発光装置は、パッケージがリードを埋設した状態で、リード中央領域１０１の第２の面側の少なくとも一部を、パッケージから表出させ、かつ該表出面が、アウターリード領域１０４の第２の面側と略同一平面となるよう構成することができる。
さらにまた第１０の半導体発光装置の製造方法は、第１の面及び第１の面と対向する第２の面とを備える導電性のリード１００と、リード１００の少なくとも第１の面側を覆い、且つ断面凹状の開口部を形成し、該開口部の底面に第１の面の一部を露出させるように形成されたパッケージと、パッケージの開口部の底面において、リード１００の第１の面上に熱伝導状態で固定された半導体発光素子と、パッケージの開口部を封止する封止樹脂とを備える半導体発光装置の製造方法であって、リード１００の形状に形成されたパターンを打ち抜き加工により複数形成したシート状のリードフレームであって、各リード１００のパターンは、枠状のリードランナー１１２とリード連結部１１１によって連結されており、各リードのパターンにおいて、リード１００の両端部が、パッケージの両側面から外部に突出してアウターリード領域１０４を構成するように、パッケージをリードに被覆する工程と、パッケージの開口部から、リードの第１の面上に半導体発光素子を実装する工程と、パッケージの開口部を、封止樹脂で被覆する工程と、アウターリード領域１０４が、リード連結部１１１を挟んで、一対のアウターリード突部１０４ａを外部に向かって突出させた状態で、リード連結部１１１を、アウターリード突部１０４ａの端面よりも、パッケージ側の位置で切断する工程とを含む。
第１及び第１０の半導体発光装置によれば、一対のアウターリード突部の間に、リード端子短部を介在させ、さらにリード端子短部の端面がアウターリード突部の端面よりも低くなるように調整することで、リード端子短部が表出せず、リード端子短部の隅部が面取りされていなくとも、この部分が突出して鋭利な角で他の部材を破損するおそれを低減できる。したがって複数の半導体発光装置を大量生産する工程において、半導体発光装置同士が接触しても損傷する事態を回避できる。また第２の半導体発光装置によれば、アウターリード突部の側面隅部を面取りすることで、この部分が他の部材と接触しても、これを破損するおそれを低減できる。さらに第３の半導体発光装置によれば、リード端子短部が突出しない構成のため、リード端子短部の隅部を面取りせず鋭利なままとしても、この部分での破損を低減でき、リード端子短部の加工の手間を削減できる。
さらにまた第４の半導体発光装置によれば、各々のアウターリード領域に２本のリード端子短部を形成することで、製造工程においてリードの安定して保持でき、かつ製造後においても２本のリード端子短部を各々中間アウターリード突部と端部アウターリード突部の間に位置させて、これらがアウターリード領域から表出することを抑制できる。また第５の半導体発光装置によれば、複数のアウターリード突部の端面及び複数のリード端子短部の端面を各々略同一平面とすることで、半導体発光装置の実装時に有利となる。第６の半導体発光装置によれば、リードを保護膜で保護して酸化等を防止できる。保護膜で保護されないリード端子短部では金属の腐食等によって接着性が悪くなるおそれがあるが、第７の半導体発光装置によれば、保護膜で保護されたアウターリード突部の端部の面積を広く取ることで、実装時における半田の濡れ性を維持する等、実装強度を高めて信頼性を向上でき、リード端子短部の側面に保護膜が被覆されていないことにより生じる問題を回避できる。
さらにまた第８の半導体発光装置によれば、パッケージ内に埋設されるリードを折曲構造とすることで、パッケージを固定する際の食い付きを向上し、接着性を高めることができる。
さらにまた第９の半導体発光装置によれば、リード中央領域の底面を表出させてアウターリード領域と同一平面とすることで、リード中央領域の底面も電極端子として利用できる。また、この部分を熱伝導性に優れた部材と接続することで、リード中央領域に載置されている発光素子の発熱をリード中央領域を介して直接外部へ放熱できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための、半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法を例示するものであって、本発明は、半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
なお本明細書において発光素子とは、その名称に限らず、フォトダイオード（ＰＤ）やＣＣＤ等の受光素子や撮像素子等の光学素子を含める意味で使用する。
図１に、本発明の一実施例による半導体発光装置１の斜視図を示す。図２は、図１で示す半導体発光装置１のＩＩ−ＩＩ’線における断面図である。以下、図１及び図２に基づいて、実施例１の半導体発光装置１の概略を説明する。半導体発光装置１は、リード１００上に、上部に向かって略凹形状に開口している空間を備えるパッケージ２が装着されてなる。さらに、このパッケージ２の空間内であって、露出しているリード１００上に複数の発光素子１０が実装されている。つまり、パッケージ２は、発光素子１０を包囲する枠体となっている。また、パッケージ２の開口している空間内にはツェナーダイオード５等、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になる保護素子５も載置されている。さらに、発光素子１０は金線３やバンプ等を介して、リード１００と電気的に接続されている。加えて、パッケージ２の開口している空間部は封止樹脂４により充填されている。
以下に個々の部材について説明する。
（発光素子１０）
発光素子１０の概略図を図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３（ａ）は発光素子１０の平面図を、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線における発光素子１０の断面図を示す。発光素子１０は、成長基板１１上に半導体層１２をエピタキシャル成長させた半導体発光素子が好適に利用できる。成長基板１１としてはサファイアが挙げられるが、これに限定されず例えばスピネル、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等、公知の部材を用いることができる。また、サファイアのような絶縁性基板でなく、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等の導電性基板を用いることにより、ｐ電極及びｎ電極を対向して配置させることもできる。
発光素子１０は、ＢＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮ等種々の材料を有する。同様に、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎ等を含有させ発光中心とすることもできる。発光層の材料として、窒化物半導体（例えば、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、ＩｎやＧａを含む窒化物半導体としてＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等が利用できる。また、半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合等を有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが好適に挙げられる。また、半導体層の材料やその混晶比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で、より出力を向上させることもできる。さらに、発光素子１０は、紫外線領域から可視光領域までの光を発することができる。特に３５０ｎｍ〜５５０ｎｍ近傍に発光ピーク波長を有する発光素子を使用し、蛍光物質を効率よく励起可能な発光波長を有する光を発光できる発光層を有することが好ましい。ここでは発光素子１０として窒化物半導体発光素子を例にとって説明するが、これに限定されるものではない。
実施例１の窒化物半導体発光素子１０は、図３（ｂ）に示すようにサファイア基板１１上にそれぞれ窒化物半導体からなるｎ型層１４、活性層１８及びｐ型層１６の順に積層されてなる半導体層１２を有している。互いに分離されてライン上に露出されたｎ型半導体にはｎパッド電極１５が形成され、一方ｐオーミック電極（図示せず）の上にはｐパッド電極１７が形成されている。
（リード１００）
図４は、実施例１の半導体発光装置１の一製造工程を示す平面図である。導電性部材からなるリードフレーム１１０上に、複数のリード１００のパターンがマトリックス状に配置されている。すなわち、枠状のリードランナー１１２に、リード連結部１１１を介してリード１００が枝状に連結されるよう、リードフレーム１１０を打抜加工等により形成する。この複数のリード１００は、後述する製造工程を経て半導体発光装置１へと同時に加工されていく。そして、ある段階の工程で、リード連結部１１１が切断されることにより個々の半導体発光装置１に分離される。
図５（ａ）は、図４のリードフレーム１１０上に、マトリックス状に配置された一のリード１００の拡大斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶ−Ｖ’線によるリード１００の断面図である。
ここで、本発明においてリード１００とは、枠体の外部に露出した部分のみではなく、半導体発光装置１の枠体内部にも含有されており、芯材の役目を果たしている。図５（ａ）、（ｂ）に示すようにリード１００は、ほぼ中央部にあって、発光素子１０を搭載するリード中央領域１０１と、発光素子１０と電気的に接続されるリード周辺領域１０２と、折曲されるリード折曲領域１０３と、アウターリード領域１０４と、から構成される。さらにアウターリード領域１０４の端部は、略凸形状の突出部が同一面上から延伸され構成されており、この突出部をアウターリード突部１０４ａと称す。図５の例では、アウターリード突部１０４ａは左右のアウターリード領域１０４において、各々３つ設けられている。すなわち、アウターリード領域１０４の両側に設けられた端部アウターリード突部１０４ａと、中央に設けられた幅広の中間アウターリード突部１０４ａ１で構成される。また一方、アウターリード領域１０４にはリード連結部１１１が備わっており、このリード連結部１１１を介してリード１００は、隣接するリードランナー１１２（図４）と連結されている。なお、これらリード中央領域１０１、リード周辺領域１０２、リード折曲領域１０３、アウターリード領域１０４、アウターリード突部１０４ａ、リード連結部１１１は説明のためリードの部位によって命名されたものであって、本実施例においては全て同一の素材で一体的に構成されている。ただし、リード上の電気的接続領域における正負の電極は絶縁されているものとする。
リード１００において、発光素子１０が搭載される面を上面（図５（ｂ）の上面）とし、上面と対向する面を底面（図５（ｂ）の下面）とする。リード中央領域１０１の上面とリード周辺領域１０２の上面はほぼ同一の高さにある。リード折曲領域１０３は、底面側へ斜めに折曲される。これによりアウターリード領域１０４が、リード中央領域１０１の上面及びリード周辺領域１０２の上面と平行を維持したまま一段低くなる。つまり、図５（ｂ）で示すように、リード中央領域１０１及びリード周辺領域１０２の上面、リード折曲領域１０３の上面、アウターリード領域１０４の上面は、この順に低くなる。すなわち、アウターリード領域１０４の底面が、リード中央領域１０１の底面と同一面になるように、リード折曲領域１０３が調節する役割を果たす。よってリード折曲領域１０３は傾斜を帯びるよう折曲されており、このリード折曲領域１０３の折曲角度はアウターリード領域１０４とリード周辺領域１０２との段差により調節される。リード折曲領域１０３の形成加工は、プレス加工により行うことができる。このリード折曲領域１０３は、後述するパッケージ２の内部に配置されるよう配置される。
折曲加工されたリード１００は、後工程でその上に発光素子１０が載置され、これと電気的に接続される。ただし、リード上の電気的接続領域における正負の電極は互いに分離され島状になっており、これらは絶縁されているものとする。また、外部電極とも電気的に接続可能とする。よってリード１００は銅、リン青銅、鉄、ニッケル等の電気良導体とする。実施例１では銅製のものを使用した。さらに、発光素子１０と外部電極との接続部位のみをリード１００上で露出させ、他のリード部分は金属の腐食を防止するため、折曲加工後に、銀、金、パラジウム、ロジウム等の貴金属めっきを施すことが好ましい。ただし、光の反射効率を向上させるため接続部位以外の部分が露出していてもよい。
（パッケージ２）
図６（ａ）にパッケージ２の斜視図を示す。図６（ｂ）は、リード１００にパッケージ２が固着された状態の斜視図を、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＶＩ−ＶＩ’線における断面図を示す。図６（ａ）に示すようにパッケージ２は、上面に開口した略逆円錐台の形状をした空間部を形成しており、枠体をなしている。この開口部のほぼ中央部に発光素子１０が載置されるため、パッケージ２の開口部の大きさは、発光素子１０よりも大きいものとする。さらに、発光素子１０からの光がパッケージ２の空間内部の側面へ反射する際の、反射角度や配光色度、また後述する開口部を充填する封止樹脂、および封止樹脂に含有される蛍光体の量や種類等を考慮し、空間の大きさを決定する。よって、空間の形状は特に限定されない。さらに、この開口部のほぼ中央に発光素子１０が載置されるため、この開口部の大きさにより、発光素子１０から、パッケージ２の空間内部の側面までの距離が決まることになる。発光素子１０から、パッケージ２の空間内部の側面までの距離が均一であれば、この開口部に注入される封止樹脂の膜圧が均一になり、色度ムラを防げ好適である。
パッケージ２は、耐光性、透光性に優れたシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂等の有機物質やガラス、シリカゲル等の耐光性に優れた無機物質を利用できる。また製造工程時の熱で樹脂が溶融しないよう、熱硬化性樹脂を使用する。さらに樹脂の熱応力を緩和させるため、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合混合物等の各種フィラーを混入してもよい。また、パッケージ２は樹脂に限らない。パッケージ２内部の内側の側面等パッケージの一部、又は全部に、金属系材料やセラミックス系材料を使用することもできる。これにより発光素子からの光照射によるパッケージ２の劣化を回避できる。
パッケージ２の成形は注型成形法により行われる。具体的には、加熱金型のキャビティに流動性の中間体樹脂を注入し、ほぼ同時に、このキャビティ内の所定の位置に、折曲されたリード１００を設置する。これにより図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、折曲加工されたリード１００の凹凸領域に嵌着するよう、樹脂が所定の形状でもって成形される。その後、樹脂を加熱等により反応させて硬化させる。或いは、パッケージ２の成形をトランスファーモールドにより行ってもよい。トランスファーモールドとは、非難燃性樹脂等の熱硬化性材料を加熱ポット内で軟化してから、この熱硬化性材料を加熱金型のキャビティの中に送り込み硬化させる熱硬化性樹脂成形法である。その他、パッケージ２の成形方法として、射出成形法、押出成型法、プレス加工法等が挙げられるが、その成形方法は、樹脂や、これに嵌着されるフレームの特質、成型形状等を考慮して決定することができる。また、パッケージ２を別部材として形成し、これをリード１００に装着してもよい。
成型されたパッケージ２をキャビティから脱型する際は、金型を開き、固化してできたパッケージ２をイジェクタピンでもって突き出して、金型より取り出す。脱型したパッケージ２の四隅には、図６（ａ）、（ｂ）に示すようにイジェクタピン跡２１が形成される。
このようなパッケージ２は、リード１００の一部を折曲しめっき加工した後に、リード１００の略凹凸部の隙間を埋め込むように成形し固着させる。これにより、図６（ｃ）に示すように、リード折曲領域１０３に連なるアウターリード領域１０４は、パッケージ２の両外側へ、リード中央領域１０１の上面と平行に延伸される。また、アウターリード領域１０４の底面はリード中央領域１０１の底面とほぼ同一面になるよう構成される。さらに、リード折曲領域１０３はパッケージ２内に埋め込まれる構造となる。このリード折曲領域１０３の折り曲げ部分の段差によってリード１００とパッケージ２との食い付きが良くなり接着性が増す。
また、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、パッケージ２内の略逆円錐台の空間を形成する側面は、傾斜と丸みを帯びており、かつ傾斜の上部で凸部状のリブ２ａが形成されている。このリブ２ａは後工程で施される、パッケージ２の開口部を充填する封止樹脂４と、パッケージ２との密着性を高め、両者が剥離するのを防ぐ効果がある。
さらに、発光素子１０が搭載されるリード中央領域１０１と、発光素子１０が電気的に接続されるリード周辺領域１０２は、パッケージ２の枠体内にあって、その上面はパッケージ２の開口内で露出している。加えて、図６（ｃ）に示すようにリード中央領域１０１がパッケージ２を上下（図６（ｃ）の上下）に貫通するようパッケージ２が形成されている。よって、リード中央領域１０１の底面１０１ａは外部に露出している。この露出したリード中央領域１０１の底面１０１ａは、パッケージ２の底面よりも一段下がっている。これにより、半導体発光装置１の底面が他の導電性の被接着体（図示せず）と接着された際、リード中央領域１０１の底面１０１ａの露出部が被接着体と接面する。よって発光素子１０から発せられる熱を、熱伝導性に優れたリード１００を介して、直接半導体発光装置１の外へ逃がすことができ、放熱効果が高まる。さらに放熱性を高めるためにはリード中央領域の底面１０１ａと被接着体とを半田等で実装することが望ましい。
（発光素子１０）
図７（ａ）は、導通された発光素子１０をリード中央領域１０１上に載置した状態の半導体発光装置１の斜視図を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ’線における断面図である。図７（ａ）に示すように、パッケージ２の略逆円錐台形状の空間内部であって、かつ露出しているリード中央領域１０１の所定の位置に、エポキシ樹脂、銀ペースト等のダイボンド樹脂やバンプ等を塗布する。さらにリード中央領域１０１上に発光素子１０を電気接続状態に接着して実装する。実施例１では３種の色を発光する発光素子１０を各２個ずつ、計６個を行列状に配置したが、その色の種類、数、組み合わせ、配置位置は任意とできる。この際、図７（ｂ）に示すように、発光素子１０の底面がリード中央領域１０１の上面とほぼ平行になるように配置することが好ましい。これは、半導体発光装置１の配向色度を所定の状態に保持するためである。また、バンプは導電性があり、リード１００よりも軟質の部材であるもの、例えば銀ペーストやＡｇ−Ｓｎ等が挙げられる。さらに、ＡｕＳｉ、ＳｎＡｇＢｉ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇＢｉＣｕ、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＰｂＳｎ、Ｉｎ等やこれらの組み合わせからなる接着材料を使用することもできる。共晶材料は、接合する部材の材質によって異なる濡れ性や密着性に応じて選択される。
ところで、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子１０が載置されるリード中央領域１０１の両側近傍にはリード周辺領域１０２が各々形成されている。このリード周辺領域１０２に、図３で示す発光素子１０のｎパッド電極及びｐパッド電極が電気的に接続される。パッド電極とリード周辺領域１０２との接続は、半田、金バンプを導電パターンとパッド電極との間に超音波接合したもの、金、銀、パラジウム、ロジウム等の導電性ペースト、異方性導電ペースト、金線等を用いることができるが、実施例１では金線３によって各々ワイヤボンドされている。さらに、リード周辺領域１０２は各々アウターリード領域１０４に連結されており、このアウターリード領域１０４がバンプ等を介して外部電極（図示していない）と接続できる。したがって発光素子１０と外部電極は、リード１００を介して導電される。また、リード１００のリード中央領域１０１上で、保護素子５の金線等のワイヤをボンディングする位置と発光素子１０との間には、溝が形成される。これにより、発光素子１０を載置するためのダイボンド部材などが、保護素子５のワイヤボンディング部に達しないように阻止できる。すなわち、エポキシ樹脂等のダイボンド部材が拡散しても、溝に流入して案内されるため拡散が阻止されるので、保護素子５のワイヤをボンディングする領域と、発光素子１０を載置する領域とを確実に分離でき、ダイボンド部材で導通を妨げられるといったワイヤの接触不良を防止できる。なお保護素子５の載置位置は、図７（ａ）の例では右側のリード周辺領域１０２としているが、これに限らずリード中央領域１０１上に保護素子５を載置し、保護素子５のワイヤをリード周辺領域１０２上にワイヤーボンディングしてもよく、この場合においても発光素子１０と保護素子５の間に形成された溝によって、ダイボンド部材により保護素子５が載置不良となるのを防止できる。溝の断面形状及び深さは任意に設定できるが、実施例１では図４等に示すようにほぼ直線状としている。また溝の断面形状はＶ字状としている。これにより溝の加工が容易となる。また溝はリード１００を貫通させる必要はなく、浅く形成すれば足りる。溝を浅くすることで、パッケージ樹脂２成型時にこの部分に樹脂を流入し難くでき、不良率を低減できる。さらに溝の端部は、図４、図５などに示すようにリード１００が露出する端部から離間するよう形成されている。いいかえると、溝の端部は電極露出部の周縁まで達しない。図５においてはリード中央領域１０１と右側のリード周辺領域１０２を分断する端縁、あるいは溝の左側でリード中央領域１０１に開口された領域と連通しないよう、隔離されて形成されている。これにより、パッケージ樹脂２が溝に流入して不良を生じることを回避できる。すなわち、電極の端部まで溝が達して連通していると、この部分で広い開口が形成され、パッケージ樹脂２の射出成形時に、樹脂が電極端部の連通部分から溝内に入りこもうとし、樹脂の成形後にバリとなって不良の原因となる。実施例１では図７などに示すように溝の端部を電極の周縁から離間するように形成することで、このような不良を防ぎつつ、さらに短絡などを効果的に防止できる。
（保護素子）
さらに図７（ａ）、（ｂ）に示すように、パッケージ２の空間内において、露出されているリード周辺領域１０２上に保護素子５を搭載する。保護素子５には、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になるツェナーダイオード(zener diode)、パルス性の電圧を吸収するコンデンサ等を用いることができる。ツェナーダイオードは、正電極を有するｐ型半導体領域と、負電極を有するｎ型半導体領域とを有し、発光素子１０のｐ側電極とｎ側電極に対して逆並列となるように電気的に接続される。さらに、ツェナーダイオードに設けられた正負両電極は、リード１００を介して外部電極と接続される。これにより、電極間に過大な電圧が印加された場合、その電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧を超えると、発光素子１０の正負両電極間はツェナー電圧に保持され、このツェナー電圧以上になることはない。したがって、発光素子１０間に過大な電圧が印加されるのを防止でき、過大な電圧から発光素子１０を保護し、素子破壊や性能劣化の発生を防止することができる。また、実施例１の全ての発光素子１０は、同一のリード周辺領域１０２に電気的に接続されているため並列回路となる。保護素子５はこの周辺領域１０２に接続されているため、その数は一つでよい。したがって部品数が減り、手間とコストを低減させることができる。
（封止樹脂４）
図８（ａ）は半導体発光装置１の製造工程であって、パッケージ２の上部に開口した空間に、封止部材を充填した状態の半導体発光装置１の斜視図である。また図８（ｂ）は図８（ａ）において、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線による断面図を示す。図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）の状態における複数のリード１００が、リード連結部１１１を介して連結されているリードフレーム１１０の一部を示す。
パッケージ２の開口部において、リード上の適切な位置に発光素子１０及び保護素子５を固定させ、さらに各々を電気的に接続させる。その後パッケージ２の開口した空間内に封止部材である封止樹脂４を充填する。これにより金線３又は発光素子１０のｐパッド電極もしくはｎパッド電極の短絡を防止できる。封止樹脂４には熱硬化性樹脂が利用できる。封止樹脂４をポッティング方式によってパッケージ２の開口部に注型し、この開口部を封止する。また、熱可塑性樹脂を用いるインジェクションモールド、又は熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドにより、この樹脂封止を行うこともできる。
封止樹脂４の材料は透光性であれば特に限定されず、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物等を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることができる。また、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂およびこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等、耐候性に優れた封止樹脂４も利用できる。さらに、封止樹脂４は有機物に限られず、ガラス、シリカゲル等の耐光性に優れた無機物を用いることもできる。さらにまた、封止樹脂４の発光面側を所望の形状にすることによってレンズ効果を持たせることができ、発光素子チップからの発光を集束させることができる。また、半導体素子として受光素子を使用した場合は、封止樹脂４を透過して受光素子に入射する光が、受光素子の方向に集光するようにすると、受光装置の感度を向上させることが可能である。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた形状にすることができる。実施例１では封止部材としてシリコーン樹脂を使用した。
また封止樹脂４は、接着性を有していることが好ましい。封止樹脂４に接着性を持たせることにより、発光素子１０とリード中央領域１０１との固着性を高めることができる。接着性は、常温で接着性を示すものだけでなく、封止樹脂４に所定の熱と圧力を加えることにより接着するものも含む。また封止樹脂４の、固着強度を高めるために、温度や圧力を加える他、乾燥させることもできる。
（波長変換層）
封止樹脂４に、発光素子１０の光で励起されて蛍光を発する蛍光物質等の波長変換部材を混入することで、発光素子１０の光を異なる波長の光に変換し、発光素子１０の光と波長変換部材で波長変換された光との混色光を外部に取り出すことが可能となる。波長変換部材としては蛍光体が好適に利用できる。
必要に応じて混入される蛍光物質は、封止樹脂４中にほぼ均一の割合で混合されていることが好ましい。ただ、蛍光物質が部分的に偏在するように配合することもできる。例えば、封止樹脂４の外面側に蛍光物質が多く含まれるよう偏在させ、発光素子１０と封止樹脂４との接触面から離間させることにより、発光素子１０で発生した熱が蛍光物質に伝達し難くして蛍光物質の劣化を抑制できる。
代表的な蛍光体としては、銅で付括された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付括されたＹＡＧ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（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ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。）等が好ましい。
本発明の実施例に係る発光装置において、蛍光体は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ、Ｌｕ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体を混合させて、ＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、黄〜赤色発光を有する窒化物蛍光体等を用いて赤味成分を増し、平均演色評価数Ｒａの高い照明や電球色ＬＥＤ等を実現することもできる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせてＣＩＥの色度図上の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。
以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる発光層中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる発光層中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。また、蛍光物質は各層において、封止樹脂４中で均一に分散させることが好ましい。これによって、波長変換層の部位によらず均一に波長変換を行い、ムラのない均一な混色光を得ることができる。
（拡散剤等）
また、封止樹脂４は、粘度増量剤、光拡散剤、顔料、蛍光物質等、使用用途に応じて適切な部材を添加することができる。光拡散剤として例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、および、これらを少なくとも一種以上含む混合物等を挙げることができる。これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。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せたフィルター材として各種着色剤を添加させることもできる。
ここで本明細書において拡散剤とは、中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。１μｍ以上５μｍ未満の拡散剤は、発光素子１０及び蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることによって生じやすい色ムラを抑制することができるので、好適に使用できる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置が得られる。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の拡散剤は、発光素子１０からの光波長に対する干渉効果が低い反面、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。
（フィラー）
さらに、封止樹脂４中に蛍光物質の他にフィラーを含有させてもよい。具体的な材料としては、拡散剤と同様のものが使用できる。ただ、拡散剤とフィラーとは中心粒径が異なり、本明細書においてはフィラーの中心粒径は５μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。このような粒径のフィラーを封止樹脂４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、封止樹脂４の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより、高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤーの断線や発光素子底面とパッケージの凹部底面と剥離等を防止可能な信頼性の高い発光装置とできる。さらには樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり、所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
（膜厚）
なお、パッケージ２の開口部全体に封止樹脂を封入するのではなく、発光素子１０の周囲のみに被覆する蛍光含有樹脂の膜厚（図示せず）を形成してもよい。この場合は、発光素子１０の上面及び側面での樹脂の膜厚が、ほぼ均一となるようにする。発光素子１０の上面及び側面での樹脂を各々一定の厚さとすることにより、指向特性を優れたものとすることができる。また、側面の膜厚と上面の膜厚をほぼ等しくすることで、さらに配光色度ムラを低減した高品質な発光を得ることが可能となる。また蛍光含有樹脂を薄く被膜することで、蛍光物質の密度を増し蛍光物質の沈降等による分布の不均一さを低減でき、より均一な発光とできる効果も得られる。封止樹脂４の膜厚は、パッケージ２に開口された開口領域と発光素子１０との隙間により決定される。膜厚は、好ましくは１０〜５０μｍ、さらに好ましくは２０〜４０μｍ、最も好ましくは３０μｍ程度とする。
（リード連結部の切断）
図８（ａ）、（ｂ）に示すようパッケージ２の空間部を封止樹脂４で封止された状態の半導体発光装置１において、そのアウターリード領域１０４はパッケージ２の枠体の外側に位置する。またアウターリード領域１０４はパッケージ２の底面とほぼ同一面上に延伸されている。このアウターリード領域１０４の端部は上面から見て略凹凸形状をなしており、凸部はアウターリード突部１０４ａで構成されている。さらに、複数あるアウターリード凸部１０４ａの間にはリード連結部１１１が介在している。
図８（ｃ）は、半導体発光装置１の製造工程において、封止樹脂４を注入した状態の、複数の半導体発光装置１がマトリックス状に配置されているリードフレーム１１０の一部を示す。つまり、図８（ｃ）の一部拡大図が図８（ａ）（ｂ）となる。図８（ｃ）に示すように、アウターリード領域１０４の側面から延伸されているリード連結部１１１を介して、半導体発光装置１は隣接するリードランナー１１２と連結されている。リード連結部１１１は１箇所でも複数箇所でも構わないが、その位置は複数のアウターリード突部１０４ａ同士の間にあるものとする。
図８（ｃ）に示す状態からリード連結部１１１を切断し、個々の半導体発光装置１に分離させる。図９（ａ）はリードフレーム１１０から半導体発光装置１が切り取られ、リード連結部１１１の一部が残った状態のリードフレーム１１０を示す。図９（ｂ）は切り取られチップ化された一半導体発光装置を示す。図９（ｂ）に示すように、チップ化された半導体発光装置１のアウターリード領域１０４には、切断されたリード連結部１１１が凸部状に残る結果、凸部が増加する。この増加した凸部をリード端子短部１１１ａと称す。リード端子短部１１１ａとは、複数のリード１００を連結していたリード連結部１１１が切断された際に、アウターリード領域１０４側へ残されたリード連結部１１１の残部による凸部領域である。したがってリード端子短部１１１ａは、複数のアウターリード凸部１０４ａの間に介在する。つまり、リード端子短部１１１ａが、アウターリード領域１０４の端部に構成されている複数の凸部のうち、両端の凸部１０５（図９（ｂ）における四隅の凸部）を構成することはない。少なくとも両端の凸部１０５は、アウターリード凸部１０４ａにより構成されるものとする。
後述するが、リード連結部１１１の切断面には、金属の腐食を防ぐめっき加工が施されていない。一方、アウターリード凸部１０４は金属の腐食を防ぐめっき加工が施されているため濡れ性が良い。したがって図９（ｂ）に示すように、めっき加工が施されているアウターリード領域の両端の凸部１０５が、半導体発光装置１の四隅に位置することで、仮にリード連結部１１１の切断面での接着性が劣っても、半田等を介し被接着体（図示せず）と強固に固着される効果が生まれる。
図１０は、リード連結部１１１で切断された半導体発光装置１において、そのアウターリード領域１０４の拡大斜視図である。図１０に示すように、実施例１の半導体発光装置１のアウターリード領域１０４において、その端部の凸部を形成しているリード端子短部１１１ａは、アウターリード突部１０４ａの間に介在する。またリード端子短部１１１ａの、凸部を構成する立ち上げ部から端面までの長さｄ１は、アウターリード突部１０４ａの、凸部を構成する立ち上げ部から端面までの長さｄ２よりも短い（ｄ１＜ｄ２）。つまり、リード端子短部１１１ａは、アウターリード突部１０４ａよりもパッケージ２側へ奥まっている構造となる。また、複数あるアウターリード凸部１０４ａは、その長さｄ２が各々同じであることが好ましいが、その長さが異なっていてもよい。但しリード端子短部１１１ａを挟むように位置しているアウターリード凸部１０４ａの長さは、隣接するリード端子短部１１１ａの長さよりも長いものとする。
さらに、アウターリード突部１０４ａの凸部を構成する角は面取りされており、丸みを帯びている。一方、リード端子短部１１１ａの凸部を構成する角は面取りされておらず、略直角の鋭利な角が形成されている。これは、リード連結部１１１が、そのほぼ垂直方向に切断されることにより生じた角であるためである。また、好ましくはリード端子短部１１１ａの幅ｗ１は、アウターリード突部１０４ａの幅ｗ２よりも小さい（ｗ１＜ｗ２）。このように、複数のアウターリード突部１０４ａの間に、幅が小さく、かつ長さが短いリード端子短部１１１ａを挟み込むように配置することで、リード端子短部１１１ａのリード切断面１１１ｂが外部に露出するのを抑制している。これにより主に次のような利点を得ることができる。
１．リード切断面１１１ｂにおいて、金属が腐食される領域の面積を低減させることができ、導電不良を回避できる。
２．リード切断面１１１ｂの鋭利な端部が他の半導体発光装置１を破損するのを回避できる。
３．リード連結部１１１をカットする刃が小さくてすむ。
４．リード電極を折曲する工程が省ける。
５．リード電極が、半導体発光装置１を構成する枠体の側面と底面に回り込まない構造のため、半導体発光装置１を薄くできる。
６．折曲に必要な長いリード電極が不要なため、リード自体の大きさが小型化される。よって複数のリードのパターンを、リードフレームに無駄なく割り当てることが可能になり生産性が高まる。
上記の利点について詳細に説明する。アウターリード領域１０４は、リード１００の一部である。よって前工程でその表面は金属の腐食を防止するため、保護膜を被覆している。例えば、銀めっき加工を施している。めっき加工されたリード１００は空気酸化されにくく、金属の腐食が防止される。また濡れ性が良いため、半田等を介してリード１００と他の被接着体と電気的に接着可能とできる。このめっき加工後にリード連結部１１１の切断が行われるため、結果としてリード連結部１１１の切断面であるリード切断面１１１ｂにはめっきが施されないことになる。よってリード切断面１１１ｂは空気等により酸化されてしまうおそれがある。空気酸化されたリード切断面１１１ｂは、錆びや導電不良を起こす。また、酸化された部分は濡れ性が悪く、電気的又は機械的な接続不良の要因となる。さらに上述したように、切断面は鋭利であるため、半導体発光装置１の生産過程によって、他の半導体発光装置１等を破損させるおそれもあった。よって、この切断面の面積をなるべく最小に、また露出を抑えるため、リード端子短部１１１ａの幅ｗ１を小さく、かつその長さｄ１が短くなるようリード連結部１１１を切断する。これにより、リード切断面１１１ｂの憂慮する点を回避することができる。ただ、このリード連結部１１１は、生産工程において隣接するリードフレーム１１０を保持する役目を果たす。また、各半導体発光装置１は、リード連結部１１１が切断されるまで、パッケージ２を固定する工程や、リード上に発光素子１０をダイボンディングする工程、パッケージ２の開口部に封止樹脂４を充填する工程等を経ていく。よって、生産工程中にリードに印加される負荷に耐えられ、かつ、基板上に効率よくそのパターンが配置できるよう機械的強度を考慮して、リード連結部１１１の長さ、幅、及び数が決定される。
また、リード端子短部１１１ａの幅ｗ１及びその切断面１１１ｂの面積が小さくなることにより、リード連結部１１１を切断する刃が小さくてすむ。ただし、上述したようにリード端子短部１１１ａは、複数のアウターリード突部１０４ａ間に配置される。この時、複数のアウターリード突部１０４ａの間隔が狭いと、リード連結部１１１を切断する刃がアウターリード突部１０４ａに接触する可能性がある。また、複数のアウターリード突部１０４ａの間隔が広すぎると、チップ化された他の半導体発光装置１がアウターリード突部１０４ａ間に入り込み、リード切断面１１１ｂによる破損が生じかねない。よって、これらを考慮した上で、複数のアウターリード突部１０４ａと、その間に配置されるリード端子短部１１１ａの間隔が決定される。
ところで、従来のＬＥＤ発光装置では、このアウターリード領域１０４或いはリード端子短部１１１ａをリード電極として使用していた。すなわち、図１７に示すようにＬＥＤ発光装置２００の枠体部２０６の側面及び底面に沿ってリード電極２０５ａを折曲していた。底面側へ折曲されたリード電極２０５ａと被接着体２０１とを半田等を介して電気的に接合させることにより、ＬＥＤ発光装置２００内のＬＥＤ素子２０３と外部電極とが電気的に接続された状態となっていた。よって、リード電極２０５ａ（実施例１で言うアウターリード領域１０４或いはリード端子短部１１１ａ）は、少なくともＬＥＤ発光装置２００の側面を経て底面まで届く長さを必要としていた。
これに対し実施例１の半導体発光装置１ではアウターリード領域１０４が短い。よって、従来例のように半導体発光装置１の枠体の側面及び底面に反って屈曲することができない。しかし、実施例１のアウターリード領域１０４は、図２で示すように半導体発光装置１の底面の両端および外側へ、同一面上に突出している。つまり、アウターリード領域１０４の底面は半導体発光装置１の枠体の底面とほぼ同じ面を有することになる。また、底面を電極に兼用している。よって半導体発光装置１を被接着体２０に設置した際、アウターリード領域１０４の底面が被接着体２０と接することになる。このアウターリード領域１０４の底面と被接着体２０とを銀ペースト、半田等を介して、機械的、電気的に接続をする。これにより、リード上の発光素子１０が外部電極と電気的に接続されることになる。つまりアウターリード領域１０４が従来例で言うリード電極の役目を果たすことになる。よってリード連結部１１１を折曲する工程を省けるうえ、折曲することによって生じるリード連結部１１１の金属ストレスを回避できる。また、リード電極が半導体発光装置の側面及び底面に回り込むように折曲すると、半導体発光装置１が嵩高になるが、実施例１の半導体発光装置１であれば、これも回避できる。さらに、折曲に必要な長いリード電極が不要なため、リード自体の大きさがコンパクトになる。よって複数のリードパターンをリードフレームに無駄なく割り当てることが可能になり生産性が高まる。
上記のように折曲する必要がない、短いアウターリード領域１０４を構成させる際、リード切断面１１１ｂの面積が大きいと金属の腐食が進み、導電性が低下する。さらに図１９のように切断面の鋭利な角による弊害が残されたままである。しかし実施例１の半導体発光装置１では、リード切断面１１１ｂの露出が抑えられるため、上述のような弊害を回避することが可能になる。
また、図１１に上記と異なった凸形状を備えるアウターリード領域４０４の拡大斜視図を示す。この半導体発光装置１ａと上述した半導体発光装置１との相違点は、アウターリード領域の形状のみであって、その他の製造方法及び構造は同じである。この半導体発光装置１ａのアウターリード領域４０４の端部は、両隅の端部アウターリード突部４０４ａの隅部のみが面取りされている。即ちリードを形成する工程において、複数介在するアウターリード突部４０４ａのうち、両隅の角のみに面取り加工を施せばよい。したがって中間アウターリード突部４０４ａ１等の面取り加工をする手間を省くことができる。とくに、他の半導体発光装置に接触する可能性の高いアウターリード突部４０４ａの両隅の角は、面取り加工されているため、アウターリード突部４０４ａによる他の半導体発光装置の破損も低減できる。
ところで、半導体発光装置１と接着する被接着体２０は、例えば、ガラスエポキシ積層基板、液晶ポリマー基板、ポリイミド樹脂基板、セラミック基板等の絶縁体を台座にし、リード１００との接続部位のみに所定の導電パターンを配置することで得られる。また、被接着体２０としてサブマウント基板等を用いて、サブマウント基板を介在させて他の被接着体に固定する構成としてもよい。
また、図２に示すように、発光素子１０が載置されているリード中央領域１０１の底面は外部に露出しており、半導体発光装置１の底面の一部を構成している。つまり、半導体発光装置１が被接着体２０と接着する際、リード中央領域１０１の底面部１０１ａが被接着体２０と接面することになる。よって、被接着体２０に熱伝導性に優れたを部材を使用することで、発光素子１０が発光する際に生じる熱が、リード中央領域１０１を介して直接、被接着体２０に伝わり、さらには半導体発光装置１の外部へと放熱されることになる。よって発光素子の発熱による半導体発光装置１内の蓄熱を防ぎ、ひいては半導体発光装置１の長寿命化につながる。
さらにまた、このリード中央領域１０１の底面部１０１ａにより、半導体発光装置１と被接着体２０とが安定して固着される。これにより、半導体発光装置１が傾斜して被接着体２０に固着されるのを防ぎ、光到達点がずれることを回避できる。
図１２にレンズ付き半導体発光装置１ｂを示す。図１２（ａ）はレンズ付き半導体発光装置１ｂを上方側から見た斜視図を、図１２（ｂ）は下方側から見た斜視図を示す。このレンズ付き半導体発光装置１ｂは、実施例１の半導体発光装置１、１ａの光放出面の上方に、さらにドーム型レンズ２２を装着したものである。ドーム型レンズは、レンズの形状が半球形状等のドーム状としている。このレンズ以外は、実施例１の半導体発光装置１、１ａと同じ構造のものが利用できる。
実施例２のドーム型レンズ２２は、図１２（ａ）に示すように、半導体発光装置１の光取出面、すなわち図１２（ａ）において、上方中央部を覆うように載置される。また、ドーム型レンズ２２の底部はレンズ台２３により固着されている。レンズ台２３は、半導体発光装置１のパッケージ２の上面と面積をほぼ同じくしており、さらに半導体発光装置１との接面側において、四隅に凸部を備えている。特に、レンズ台２３の凸部を、図１に示すパッケージ樹脂２の四隅で、このパッケージ樹脂２を注型形成した際に生じたインジェクタピン跡２１の凹部に嵌着な形状に形成することで、イジェクタピン跡２１に形成される凹部の段差を利用した強固な連結が可能となる。なお、ドーム型レンズ２２とレンズ台２３を一体に成形してもよい。これによりレンズ付き半導体発光装置１ｂの部品点数を減らすことができる。
このドーム型レンズ２２を半導体発光装置１に装着することにより、半導体発光装置１の光取出効率が向上する。これは、光源からの光が、半導体発光装置１の中央部を覆うドーム型レンズ２２内へ入射する際、光の全反射角が大きくされるためである。
さらに別のレンズ付き半導体発光装置１ｃを図１３に示す。図１３（ａ）はレンズ付き半導体発光装置１ｃを上方側から見た斜視図を、図１３（ｂ）は下方側から見た斜視図を示す。この半導体発光装置１ｃは、実施例１の半導体発光装置１、１ａの光放出面の上方に、さらにフレネル型レンズ２４を装着したものである。フレネル型レンズは、平凸レンズの凸面を細かい同心円状の輪帯レンズに分け、凸レンズの機能を奏しつつ厚みを薄くしている。このレンズ以外は、実施例１の半導体発光装置１、１ａと同じ構造のものが利用できる。
実施例２と同様に、フレネル型レンズ２４において、半導体発光装置１との接面側には、その四隅に凸部を備えており、この凸部がパッケージ樹脂２の凹部に嵌着可能である。フレネル型レンズ２４が装着されたレンズ付き半導体発光装置１ｃにおいて、その光源はフレネル型レンズ２４の焦点距離に設置され、光源から出た光は、フレネル型レンズ２４を通して平行光に放射される仕組みになっている。つまり、一点から放出される点光源を精巧に平行光に変えることで、点光源を効率よく前照させることが可能となる。ひいては半導体発光装置１の光取出効率が向上する。
実施例２及び３に示すように、パッケージ樹脂２のインジェクタピン跡２１を利用して、レンズ及びレンズ台を半導体発光装置１、１ａの上部に容易に装着できる。この半導体発光装置１、１ａに装着するレンズはフレネル型、ドーム型に限定せず、種々のレンズが利用できる。また、実施例２及び３のレンズ付き半導体発光装置１ｂ、１ｃは、実施例１の半導体発光装置１、１ａと同様のアウターリード領域１０４を備えるため、上述した金属の腐食面積を低減できる等の利点を有することはもちろんである。
さらに別のレンズ付き半導体発光装置１ｄを図１４に示す。図１４（ａ）はレンズ付き半導体発光装置１ｄを上方側から見た斜視図を、図１４（ｂ）は下方側から見た斜視図を示す。このレンズ付き半導体発光装置１ｄは、パッケージ樹脂２ｄの形状が実施例１のそれとは異なる。パッケージ樹脂２ｄは、８角形状の枠の内部に、端縁を円形とする断面凹状の開口部を設け、この底面に発光素子を配置している。またパッケージ樹脂２ｄは、対向する一対の短辺及び長辺を有する略直方体を成す。パッケージ樹脂２ｄにおける一対の長辺側から、アウターリード領域１０４を外部へ突出させている。このアウターリード領域１０４の形状は、実施例１のアウターリード領域１０４と同様である。従って、上述した通り、この形状のアウターリード領域を有することにより得られる利点を備える。
さらに別のレンズ付き半導体発光装置１ｅを図１５に示す。図１５（ａ）はレンズ付き半導体発光装置１ｅを上方側から見た斜視図を、図１５（ｂ）は下方側から見た斜視図を示す。このレンズ付き半導体発光装置１ｅは、実施例４と同様の半導体発光装置及びパッケージ樹脂２ｄを有する。実施例５のアウターリード領域１０４は、パッケージ樹脂２ｄにおける一対の短辺側から外側へ突出している。アウターリード領域１０４の形状は、実施例１のアウターリード領域１０４と同様である。従って、この形状のアウターリード領域を有することにより得られる上記利点を備える。換言すれば、パッケージ樹脂２の側面から突出したアウターリード領域１０４の形状が実施例１で示したものであれば、これに固着されるパッケージ樹脂２の形状は問わず、種々のものが採用できる。
さらにまた、別の半導体発光措置１ｆを図１６に示す。図１６（ａ）は半導体発光装置１ｆを上方側から見た斜視図を、図１６（ｂ）は下方側からみた斜視図を示す。この半導体発光装置１ｆは、光放出面の上方にレンズ２５を装着したものであり、レンズ２５は、上記実施例で示したドーム型レンズ、フレネル型レンズ、またはこれ以外の各種のレンズを使用できる。ただ、レンズ２５を装着せず半導体発光装置のみとしても構わない。さらに、半導体発光装置１ｆを構成する矩形のパッケージ樹脂２ｆにおいて、その開口形状は、図示される略八角形状に限定されず、四角形、円形等各種の形状が採用できる。
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例６の半導体発光装置１ｆのアウターリード領域１０４は、パッケージ樹脂２ｆの任意の対向面の下端近傍から、離間させて２つずつ突出している。アウターリード領域１０４を設ける面は、パッケージ樹脂２ｆの矩形状を構成する長短辺のいずれかに限定しない。実施例６の半導体発光装置１ｆでは、パッケージ樹脂２ｆの長辺を構成する対向面の下辺から２つのアウターリード領域１０４を、隅部に近接して突出させている。これにより半導体発光装置と、これに接着される被接着体とを安定して固着できる。なお、アウターリード領域１０４は各面において２つずつ設ける構成に限られず、３以上とすることもできる。各アウターリード領域は好ましくはほぼ均等な間隔に離間させて配置する。各アウターリード領域１０４の形状は実施例１のそれと同様とし、この形状によって上記利点を奏する。
本発明の半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。
実施例１に係る半導体発光装置の斜視図である。 実施例１に係る半導体発光装置を被接着体上に固定した状態を示す断面図である。 図３（ａ）は実施例１に係る発光素子の製造方法を示す平面図であり、図３（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線における断面図である。 リードフレームを示す平面図である。 図５（ａ）は実施例１に係る半導体発光装置の製造方法の一工程を示す斜視図であり、図５（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ’線における断面図である。 図６（ａ）は実施例１に係る半導体発光装置の製造方法の一工程を示す斜視図であり、図６（ｂ）は他の一工程を示す斜視図であり、図６（ｃ）は（ｂ）のＶＩ−ＶＩ’線における断面図である。 図７（ａ）は実施例１に係る半導体発光装置の製造方法の一工程を示す斜視図であり、図７（ｂ）は（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ’線における断面図である。 図８（ａ）は実施例１に係る半導体発光装置の製造方法の一工程を示す斜視図であり、図８（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線における断面図であり、図８（ｃ）は他の一工程を示す平面図である。 図９（ａ）は実施例１に係る半導体発光装置の製造方法の一工程を示す要部拡大平面図であり、図９（ｂ）は他の一工程を示す斜視図である。 半導体発光装置の一部拡大図である。 半導体発光装置の一部拡大図である。 実施例２のレンズ付き半導体発光装置を示す斜視図であり、図１２（ａ）は上方からの斜視図を示し、図１２（ｂ）は下方からの斜視図を示す。 実施例３のレンズ付き半導体発光装置を示す斜視図であり、図１３（ａ）は上方からの斜視図を示し、図１３（ｂ）は下方からの斜視図を示す。 実施例４のレンズ付き半導体発光装置を示す斜視図であり、図１４（ａ）は上方からの斜視図を示し、図１４（ｂ）は下方からの斜視図を示す。 実施例５のレンズ付き半導体発光装置を示す斜視図であり、図１５（ａ）は上方からの斜視図を示し、図１５（ｂ）は下方からの斜視図を示す。 実施例６の半導体発光装置を示す斜視図であり、図１６（ａ）は上方からの斜視図を示し、図１６（ｂ）は下方からの斜視図を示す。 従来のＬＥＤ発光装置の斜視図である。 従来のＬＥＤ発光装置の断面図である。 従来の他のＬＥＤ発光装置の斜視図である。 従来の他のＬＥＤ発光装置の側面図である。
符号の説明
１、１ａ、１ｆ…半導体発光装置
１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…レンズ付き半導体発光装置
２、２ｄ、２ｆ…パッケージ樹脂
２ａ…リブ
３…金線
４…封止樹脂
５…保護素子
１０…発光素子
１１…サファイア基板
１２…半導体層
１４…ｎ型半導体層
１５…ｎパッド電極
１６…ｐ型半導体層
１７…ｐパッド電極
１８…活性層
２０…被接着体
２１…イジェクタピン跡
２２…ドーム型レンズ
２３…レンズ台
２４…フレネル型レンズ
２５…レンズ
１００…リード
１０１…リード中央領域
１０１ａ…リード底面部
１０２…リード周辺領域
１０３…リード折曲領域
１０４…アウターリード領域
１０４ａ…アウターリード突部
１０４ａ１…中間アウターリード突部
１０５…両端の凸部
１１０…リードフレーム
１１１…リード連結部
１１１ａ…リード端子短部
１１１ｂ…リード連結部の切断面
１１２…リードランナー
２００…ＬＥＤ発光装置
２０１…被接着体
２０２…封止樹脂
２０３…ＬＥＤチップ
２０５…リード
２０５ａ…リード電極
２０５ｂ…リード中央領域
２０５ｃ…リードの切断面
２０６…パッケージ樹脂
２０６ａ…パッケージ樹脂の底面の凸部
２０７…金線
３００…ＬＥＤ発光装置
３０１…被接着体
３０５ａ…リード電極
３０６…パッケージ
４０４…アウターリード領域
４０４ａ…アウターリード突部
４０４ａ１…中間アウターリード突部
４１１ａ…リード端子短部
４１１ｂ…リード切断面
ｄ１…リード端子短部の長さ
ｄ２…リード端子長部の長さ
ｈ…半導体発光装置の凸部の高さ
Ｍ…溝
ｗ１…リード端子短部の幅
ｗ２…アウターリード突部の幅
Ｗ…リード電極の幅

Claims (10)

  1. 第１の面及び前記第１の面と対向する第２の面とを備える導電性のリード(100)と、
    前記リード(100)の少なくとも第１の面側を覆い、且つ断面凹状の開口部を形成し、該開口部の底面に前記第１の面の一部を露出させるように形成されたパッケージと、
    前記パッケージの開口部の底面において、前記リード(100)の第１の面上に熱伝導状態で固定された半導体発光素子と、
    前記パッケージの開口部を封止する封止樹脂と、
    を備える半導体発光装置であって、
    前記リード(100)の両端部は、前記パッケージの両側面から外部に突出して各々アウターリード領域(104)を構成しており、
    前記アウターリード領域(104)は、一対のアウターリード突部(104a)と、前記アウターリード突部(104a)の間に位置するリード端子短部(111a)とを外部に向かって突出させており、
    前記リード端子短部(111a)の、前記リード(100)の長手方向と直交する面における端面は、前記アウターリード突部(104a)の端面よりも低くなるように、突出量を調整してなることを特徴とする半導体発光装置。
  2. 請求項１に記載の半導体発光装置であって、
    前記一対のアウターリード突部(104a)の各々は、前記リード(100)の長手方向と平行な側面において、前記アウターリード領域(104)と略同一平面となるように外部に突出されており、かつアウターリード突部(104a)の端面と交差する隅部が面取りされてなることを特徴とする半導体発光装置。
  3. 請求項１又は２に記載の半導体発光装置であって、
    前記リード端子短部(111a)の端面において、隅部が鋭利であることを特徴とする半導体発光装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記アウターリード領域(104)は３本のアウターリード突部(104a)と、２本のリード端子短部(111a)を形成しており、
    前記３本のアウターリード突部(104a)は、両端に位置する一対の端部アウターリード突部(104a)と、前記端部アウターリード突部(104a)同士の間に設けられた中間アウターリード突部(104a1)とで構成され、
    前記２本のリード端子短部(111a)は、前記中間アウターリード突部(104a1)と端部アウターリード突部(104a)との間に、各々設けられてなることを特徴とする半導体発光装置。
  5. 請求項４に記載の半導体発光装置であって、
    前記複数のアウターリード突部(104a)の端面が略同一平面にあり、
    前記複数のリード端子短部(111a)の端面が略同一平面にあることを特徴とする半導体発光装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記リードの外部に表出する面が、前記複数のリード端子短部(111a)の端面を除き、保護膜で被覆されてなることを特徴とする半導体発光装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記複数のアウターリード突部(104a)の端部の面積の総和は、前記リード端子短部(111a)の面積の総和よりも大きいことを特徴とする半導体発光装置。
  8. 請求項１に記載の半導体発光装置であって、
    前記リード(100)は、
    長手方向の略中央部分であって、第１の面上に前記半導体発光素子(10)を載置するリード中央領域(101)と、
    前記リード中央領域(101)の両側に位置し、前記リード中央領域(101)と略同一平面であるリード周辺領域(102)と、
    両端面に位置し、前記パッケージの両側面から突出しており、前記リード中央領域(101)と略平行面であって同一平面にないアウターリード領域(104)と、
    前記リード周辺領域(102)から末広がり状に傾斜して延伸され、アウターリード領域(104)とリード周辺領域(102)とを各々連結するリード折曲領域(103)と、
    を有し、
    前記パッケージは、前記第１の面及び第２の面の少なくとも一部を被覆するように前記リードを埋設してなることを特徴とする半導体発光装置。
  9. 請求項８に記載の半導体発光装置であって、
    前記パッケージが前記リードを埋設した状態で、前記リード中央領域(101)の第２の面側の少なくとも一部を、パッケージから表出させ、
    かつ該表出面が、前記アウターリード領域(104)の第２の面側と略同一平面となるよう構成してなることを特徴とする半導体発光装置。
  10. 第１の面及び前記第１の面と対向する第２の面とを備える導電性のリード(100)と、
    前記リード(100)の少なくとも第１の面側を覆い、且つ断面凹状の開口部を形成し、該開口部の底面に前記第１の面の一部を露出させるように形成されたパッケージと、
    前記パッケージの開口部の底面において、前記リード(100)の第１の面上に熱伝導状態で固定された半導体発光素子と、
    前記パッケージの開口部を封止する封止樹脂と、
    を備える半導体発光装置の製造方法であって、
    リード(100)の形状に形成されたパターンを打ち抜き加工により複数形成したシート状のリードフレームであって、各リード(100)のパターンは、枠状のリードランナー(112)とリード連結部(111)によって連結されており、各リードのパターンにおいて、リード(100)の両端部が、前記パッケージの両側面から外部に突出してアウターリード領域(104)を構成するように、前記パッケージを前記リードに被覆する工程と、
    前記パッケージの開口部から、前記リードの第１の面上に前記半導体発光素子を実装する工程と、
    前記パッケージの開口部を、封止樹脂で被覆する工程と、
    前記アウターリード領域(104)が、前記リード連結部(111)を挟んで、一対のアウターリード突部(104a)を外部に向かって突出させた状態で、前記リード連結部(111)を、前記アウターリード突部(104a)の端面よりも、前記パッケージ側の位置で切断する工程と、
    を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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