JP2009158624A - 光半導体装置用パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形の際に、内蔵したサージ保護素子の機能を損なうことなく、電気的特性の信頼性を向上させることが可能な光半導体装置用パッケージとそれを用いた光半導体装置を提供する。
【解決手段】互いに対向する第一のリード１１と第二のリード１２とを有し、第二のリード１２の第二主面側にサージ保護素子１３を固定し、サージ保護素子１３と第一のリード１１の第二主面側とに架けて金属板である第三のリード１４を接続することで、射出成形で樹脂外囲器１５を形成する際に、第三のリード１４の第二主面側から溶融した樹脂を注入しても第三のリード１４が押し倒されたり破断することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を用いる光半導体装置用パッケージおよびその製造方法に関する。

従来の光半導体装置には、サージ保護素子を内蔵するものがあり、例えば特許文献１に記載するものがある。
図５は、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。図５において、光半導体装置は、光半導体装置用パッケージが一対のリード１０１、１０２を樹脂部１０３に固定してなり、サージ保護素子である静電気対策保護素子１０４を一方のリード１０１の下面に搭載し、かつ樹脂部１０３の内部に配置しており、静電気対策保護素子１０４は他方のリード１０２と金属細線１０５で電気的に接続している。

他方のリード１０２の上面にはＬＥＤチップ１０６を搭載しており、ＬＥＤチップ１０６は双方のリード１０１、１０２と金属細線１０７で電気的に接続し、さらにＬＥＤチップ１０６と金属細線１０７とを保護する封止樹脂１０８を備えている。

この構成によれば、静電気等のサージがＬＥＤチップ１０６にかかると、静電気対策保護素子１０４がバイパスの役割を果たしてＬＥＤチップ１０６を保護し、サージ破壊されることを防止する。
特開２００６−３３９６４０号公報

しかしながら、上述した従来の構成において、光半導体装置用パッケージの樹脂部１０４は一般的に熱可塑性樹脂を用いて射出成形方法で形成しており、熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂に比べると溶融時の粘度が高いために、射出に要する圧力が高くなることが知られている。

この場合、良好な樹脂充填性を得るために、特に小型、薄型のパッケージでは、通常パッケージの裏面側から樹脂を注入し、静電気対策保護素子１０４とリード１０２を電気的に接続する金属細線１０５からリード１０１、１０２へ向けて樹脂が流れる。

このため、注入時の高い射出圧力を伴った粘土の高い樹脂によって金属細線１０５が押し倒されて、金属細線１０５が途中で静電気対策保護素子１０４、または静電気対策保護素子１０４を搭載しているリード１０１と接触して電気的にショートすることや、あるいは金属細線１０５の接合部が外れることや、金属細線１０６が破断することなどの不具合が発生する恐れがあった。

本発明は、上記した従来の課題を解決するものであり、射出成形の際にサージ保護素子とリードとの電気的な接続を損なうことがない、信頼性の向上を図った光半導体装置用パッケージおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の光半導体装置用パッケージは、第一主面側に開口部を形成した樹脂外囲器と、所定の間隙を保って前記樹脂外囲器に一部を包含して配置し、かつ前記開口部に第一主面側の一部が露出する第一のリードおよび第二のリードと、前記第一のリードの第二主面側に電気的に接続して固定配置するサージ保護素子と、前記サージ保護素子の第二主面側と前記第二のリードの第二主面側とに架けて配置して前記第二のリードと前記サージ保護素子との間を電気的に接続する第三のリードとを備え、前記第三のリードは所定板幅および所定板厚を有することを特徴とする。

上記した構成により、サージ保護素子と第二のリードとの電気的接続に金属板である第三のリードを用いるので、従来の金属細線に比べて格段に大きな強度を確保できる。さらにサージ保護素子と第三のリードとの間、第二のリードと第三のリードとの間の接続強度が従来のワイヤー接続に比べて格段に大きくなる。

よって、射出成形の際に樹脂充填性を考慮して、パッケージの第二主面側、つまりサージ保護素子および第三のリードの第２主面側から樹脂を注入する際においても注入時の射出圧力によって第三のリードが押し倒されたり、第二のリードおよびサージ保護素子との接続外れや破断を発生させることが無く、電気的ショートや断線を防止してサージ保護素子の機能を確保できる。

本発明の光半導体装置用パッケージは、第一主面側に開口部を形成した樹脂外囲器と、所定の間隙を保って前記樹脂外囲器に一部を包含して配置し、かつ前記開口部に第一主面側の一部が露出する第一のリードおよび第四のリードと、前記第一のリードの第二主面側に電気的に接続して固定配置するサージ保護素子と、前記樹脂外囲器に包含する前記第四のリードの一端側に所定段差で一体的に形成し、前記サージ保護素子の第二主面側に架けて配置して電気的に接続する前記第四のリードの接続部とを備え、前記接続部は所定板幅および所定板厚を有することを特徴とする。

以上のように、本発明の光半導体装置用パッケージによれば、射出成形の際に、サージ保護素子とリードとの電気的な接続を損なうことがなく、信頼性の向上を図ることができる。

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。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光半導体装置用パッケージとそれを用いた光半導体装置を示し、（ａ）は光半導体装置用パッケージの断面図、（ｂ）は光半導体装置の断面図である。

図１において、１１は第一のリード、１２は第二のリード、１３はサージ保護素子、１４は第三のリード、１５は樹脂外囲器、１６は光半導体素子、１７は金属細線、１８はポッティング樹脂を各々示している。

図１（ａ）において、光半導体装置用パッケージは、所定の間隙を保って対向する第一のリード１１と第二のリード１２とを樹脂外囲器１５が包含しており、第一のリード１１と第二のリード１２は銅または鉄あるいはそれらを含む合金から成る。

樹脂外囲器１５は液晶ポリマーやポリアミド系などの熱可塑性樹脂からなり、第一主面に開口部１５ａを有している。第一のリード１１と第二のリード１２は相対向する先端側の第一主面側が樹脂外囲器１５の開口部１５ａの底面に露出し、第一のリード１１と第二のリード１２の相反する先端側が樹脂外囲器１５の両側から突出して露出している。

樹脂外囲器１５は第一主面と第二主面とが表裏面をなし、第二のリード１２の第二主面側にサージ保護素子１３を電気的に接続して固定配置し、樹脂外囲器１５がサージ保護素子１３を包含している。

第一のリード１１とサージ保護素子１３とに架けて第三のリード１４を配置し、樹脂外囲器１５が第三のリード１４を包含している。第三のリード１４は一端側を第一のリード１１の第二主面側に電気的に接続して固定するとともに、他端側をサージ保護素子１３の第二主面側に電気的に接続して固定しており、第一のリード１１と第二のリード１２とがサージ保護素子１３を介して電気的に接続している。

ここで、第三のリード１４は、鉄または銅あるいはそれらを含む合金から成る所定板幅および所定板厚を有する金属板であり、第一のリード１１とサージ保護素子１３とに対しては、はんだ等のロー材によるロー付け、あるいは銀ペースト等の導電性ペーストで固定している。

かかる構成によれば、サージ保護素子１３と第一のリード１１との電気的接続に金属板である第三のリード１４を用いることにより、従来の金属細線に比べて格段に大きな強度を確保でき、さらに第三のリード１４と第一のリード１１との接続、第三のリード１４とサージ保護素子１３との接続においても従来のワイヤー接続に比べて格段に優れた接続強度を確保できる。

よって、射出成形の際に樹脂充填性を考慮して、パッケージの第二主面側、つまりサージ保護素子１３および第三のリード１４の第二主面側から溶融した樹脂を注入する場合にあっても、注入時の射出圧力によって第三のリード１４が押し倒されたり、第一のリード１１およびサージ保護素子１３に対する第三のリード１４の接続外れや破断を発生させることがない。よって、電気的ショートや断線を防止してサージ保護素子１３の十全な機能を確保する光半導体装置用パッケージとすることが出来る。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した上述の光半導体装置用パッケージを用いた光半導体装置を示すものであり、樹脂外囲器１５の開口部１５ａの底面に露出する第一のリード１１の第一主面側に、光半導体素子１６がはんだ等のロー材によるロー付けや銀ペースト等の導電性ペーストにて固定してあり、光半導体素子１６と第二のリード１２とを金やアルミ等から成る金属細線１７にて接続し、開口部１５ａにポッティング樹脂１８を満たし、ポッティング樹脂１８が光半導体素子１６と金属細線１７とを包含して封止している。

かかる構成によれば、サージ保護素子１３と第一のリード１１とに架けた第三のリード１４が金属板からなり、従来の金属細線よりも大きな熱容量を有するので、光半導体素子１６の発光に伴う熱は第一のリード１１から第三のリード１４へ伝導し、さらに第三のリード１４を介して第二のリード１２にも伝導することと成るので、従来のものよりも放熱性が高まり、より高輝度の光半導体素子１６を用いることが可能になる。

なお、本実施の形態において、サージ保護素子１３は第二のリード１２に搭載しているが、サージ保護素子１３の特性に応じて第１のリード１１に搭載してもよい。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における光半導体装置用パッケージとそれを用いた光半導体装置を示し、（ａ）は光半導体装置用パッケージの断面図、（ｂ）は光半導体装置の断面図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

図２において、１９は第四のリードを示しており、図１に示した実施の形態１における第一のリード１１と第三のリード１４とに換えて配置するものであり、第一のリード１１と第三のリード１４とを一体的に構成したものである。第四のリード１９は銅または鉄あるいはそれらを含む合金から成る。

図２（ａ）に示すように、光半導体装置用パッケージの第四のリード１９は、樹脂外囲器１５に包含する一端側に一体的に形成した接続部１９ａを有している。接続部１９ａは第四のリード１９と同様に銅または鉄あるいはそれらを含む合金から成り、所定板幅および所定板厚を有し、所定段差のクランク状に形成したものであり、所定段差は実質的に第二のリード１２とサージ保護素子１３とを重ねた厚みに相当する。

第四のリード１９は接続部１９ａをサージ保護素子１３の第二主面側に電気的に接続して固定しており、第四のリード１９とサージ保護素子１３の第一主面側に電気的に接続した第二のリード１２とでサージ保護素子１３を挟んで、第四のリード１９と第二のリード１２とがサージ保護素子１３を介して電気的に接続している。

実施の形態１と同様に、樹脂外囲器１５に形成した開口部１５ａの底面には、第四のリード１９と第二のリード１２の第一主面側の一部が露出しており、第四のリード１９と第二のリード１２の相反する先端側が樹脂外囲器１５の両側から突出して露出している。

図２（ｂ）は、図２（ａ）で示した上述の光半導体装置用パッケージを用いた光半導体装置を示すものであり、開口部１５ａの底面に露出する第四のリード１９の第一主面側に、光半導体素子１６がはんだ等のロー材によるロー付けや銀ペースト等の導電性ペーストにて固定してあり、光半導体素子１６と第二のリード１２とを金やアルミ等から成る金属細線１７にて接続し、開口部１５ａにポッティング樹脂１８を満たし、ポッティング樹脂１８が光半導体素子１６と金属細線１７とを包含して封止している。

かかる構成によれば、図１に示した実施の形態１のものに比べて、部品点数を減らし、製造工程の簡略化につなげることが可能である。
（実施の形態３）
図３（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した実施の形態１の半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の製造方法を説明するためのものであり、光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の製造工程フローに沿った断面図である。

図３において、１１は第一のリード、１２は第二のリード、１３はサージ保護素子、１４は第三のリード、１５は樹脂外囲器、１６は光半導体素子、１７は金属細線、１８はポッティング樹脂を各々示している。

図３（ａ）に示すサージ保護素子搭載工程では、組立治具（図示せず）を用いて第一のリード１１と第二のリード１２とを同一平面上で所定の間隙を保って対向させて配置する。次に、第二のリード１２の第二主面側に、はんだ等のロー材あるいは銀ペースト等の導電性ペーストを介してサージ保護素子１３を載置する。次に、加熱炉にて加熱処理を施して第二のリード１２の第二主面側にサージ保護素子１３を固定して搭載し、サージ保護素子搭載工程を終了する。

図３（ｂ）に示す接続工程では、サージ保護素子搭載工程の後に、第三のリード１４を第一のリード１１の第二主面側とサージ保護素子１３の第二主面側とに架けるようにして、かつ第一のリード１１との間および第二のリード１２との間にはんだ等のロー材あるいは銀ペースト等の導電性ペーストを介して載置する。次に、加熱炉にて加熱処理を施して第一のリード１１とサージ保護素子１３とに架けて第三のリード１４を接続固定し、接続工程を終了する。

図３（ｃ）に示す射出成形工程では、接続工程の後に、第一のリード１１および第二のリード１２を射出成形用金型（図示せず）で挟持する。射出成形用金型の樹脂外囲器１５を型取って形成したキャビティ内（図示せず）に、第三のリード１４の第２主面側に対向する方向（図中、矢印方向）から溶融した樹脂を注入して樹脂外囲器１５を形成する。次に、射出成形用金型（図示せず）を開放し、光半導体装置用パッケージを取り出して射出成形工程を終了し、図１（ａ）に示す光半導体装置用パッケージが完成する。

図３（ｄ）に示す光半導体素子実装工程では、射出成形工程の後に、第一のリード１１の第一主面側に光半導体素子１６をはんだ等のロー材あるいは銀ペースト等の導電性ペーストを介して載置する。加熱炉等で熱処理を施して第一のリード１１の上に光半導体素子１６を固定する。次に、光半導体素子１６と第二のリード１２とをワイヤーボンダーを用いて金やアルミ等から成る金属細線１７で接続する。次に、樹脂外囲器１５に形成した開口部１５ａをポッティング樹脂１８で満たして光半導体素子実装工程を終了し、図１（ｂ）に示す光半導体装置が完成する。
（実施の形態４）
図４（ａ）〜（ｃ）は、図２に示した実施の形態２の半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の製造方法を説明するためのものであり、光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の製造工程フローに沿った断面図である。図４において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

図４（ａ）に示すサージ保護素子接続工程では、サージ保護素子１３を介して第四のリード１９の接続部１９ａと第二のリード１２とを配置し、かつ第四のリード１９とサージ保護素子１３との間および第二のリード１２とサージ保護素子１３との間に、はんだ等のロー材あるいは銀ペースト等の導電性ペースト（図示せず）を配置し、サージ保護素子１３の両主面側を第二のリード１２と第四のリード１９とで挟むように組立治具で組上げる。次に、加熱炉にて加熱処理を施して第二のリード１２と第四のリード１９とサージ保護素子１３とを接続固定してサージ保護素子接続工程を終了する。

図４（ｂ）に示す射出成形工程では、サージ保護素子接続工程の後に、第四のリード１９および第二のリード１２を射出成形用金型（図示せず）で挟持する。射出成形用金型の樹脂外囲器１５を型取って形成したキャビティ内（図示せず）に、第四のリード１９の第二主面側に対向する方向から溶融した樹脂を注入して樹脂外囲器１５を形成する。次に、射出成形用金型（図示せず）を開放し、光半導体装置用パッケージを取り出して射出成形工程を終了し、図２（ａ）に示す光半導体装置用パッケージが完成する。

図４（ｃ）に示す光半導体素子実装工程では、射出成形工程の後に、射出成形工程の後に、第四のリード１９の第一主面側に光半導体素子１６をはんだ等のロー材あるいは銀ペースト等の導電性ペーストを介して載置する。加熱炉等で熱処理を施して第四のリード１９の上に光半導体素子１６を固定する。次に、光半導体素子１６と第二のリード１２とをワイヤーボンダーを用いて金やアルミ等から成る金属細線１７で接続する。次に、樹脂外囲器１５に形成した開口部１５ａをポッティング樹脂１８で満たして光半導体素子実装工程を終了し、図２（ｂ）に示す光半導体装置が完成する。

本発明は、光半導体装置に用いるパッケージとして有用であり、特にサージ保護素子を内蔵する小型、薄型のものに適している。

本発明の実施の形態１を示し、（ａ）は光半導体装置用パッケージの断面図、（ｂ）は光半導体装置の断面図 本発明の実施の形態２を示し、（ａ）は光半導体装置用パッケージの断面図、（ｂ）は光半導体装置の断面図 本発明の実施の形態３における光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の製造過程を示す断面図 本発明の実施の形態４における光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の製造過程を示す断面図 従来の光半導体装置の断面図

符号の説明

１１ 第一のリード
１２ 第二のリード
１３ サージ保護素子
１４ 第三のリード
１５ 樹脂外囲器
１６ 光半導体素子
１７、１０５、１０７ 金属細線
１８ ポッティング樹脂
１９ 第四のリード
１０１ 一方のリード
１０２ 他方のリード
１０３ 樹脂部
１０４ 静電気対策保護素子
１０６ ＬＥＤチップ
１０８ 封止樹脂

Claims (5)

1. 第一主面側に開口部を形成した樹脂外囲器と、所定の間隙を保って前記樹脂外囲器に一部を包含して配置し、かつ前記開口部に第一主面側の一部が露出する第一のリードおよび第二のリードと、前記第一のリードの第二主面側に電気的に接続して固定配置するサージ保護素子と、前記サージ保護素子の第二主面側と前記第二のリードの第二主面側とに架けて配置して前記第二のリードと前記サージ保護素子との間を電気的に接続する第三のリードとを備え、前記第三のリードは所定板幅および所定板厚を有することを特徴とする光半導体装置用パッケージ。
2. 第一主面側に開口部を形成した樹脂外囲器と、所定の間隙を保って前記樹脂外囲器に一部を包含して配置し、かつ前記開口部に第一主面側の一部が露出する第一のリードおよび第四のリードと、前記第一のリードの第二主面側に電気的に接続して固定配置するサージ保護素子と、前記樹脂外囲器に包含する前記第四のリードの一端側に所定段差で一体的に形成し、前記サージ保護素子の第二主面側に架けて配置して電気的に接続する前記第四のリードの接続部とを備え、前記接続部は所定板幅および所定板厚を有することを特徴とする光半導体装置用パッケージ。
3. 請求項１または請求項２に記載の光半導体装置用パッケージにおいて、前記開口部に露出する何れかのリードに光半導体素子を搭載し、前記開口部に前記光半導体素子を封止する樹脂を充填したことを特徴とする光半導体装置。
4. 第一のリードと第二のリードとを所定の間隙を保って対向させて配置し、前記第二のリードの第二主面側にサージ保護素子を電気的に接続して固定するサージ保護素子搭載工程と、第三のリードを前記第一のリードの第二主面側と前記サージ保護素子の第二主面側とに架けて電気的に接続して固定する接続工程と、前記第一のリードおよび前記第二のリードを射出成形用金型で挟持し、前記射出成形用金型のキャビティ内に、前記第三のリードの第２主面側に対向する方向から溶融した樹脂を注入して樹脂外囲器を形成する射出成形工程とを備えることを特徴とする光半導体装置用パッケージの製造方法。
5. 第四のリードに所定段差で一体的に形成した接続部と第二のリードとをサージ保護素子を介して配置し、前記第二のリードと前記第四のリードと前記サージ保護素子とを電気的に接続して固定するサージ保護素子接続工程と、前記第四のリードおよび前記第二のリードを射出成形用金型で挟持し、前記射出成形用金型のキャビティ内に、前記第四のリードの第二主面側に対向する方向から溶融した樹脂を注入して樹脂外囲器を形成する射出成形工程とを備えることを特徴とする光半導体装置用パッケージの製造方法。

Images