JP2009158769A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取り外しの容易な半導体装置および信頼性の高い受発光装置を提供する。
【解決手段】表面実装型の半導体発光装置１０は、導体部２上に載置した半導発光体素子４と、導体部２を支持する絶縁部１と、導体部２における半導体発光素子４の載置領域の下に設けた放熱部３とを有し、放熱部３は、裏面が露出し、上部から見て絶縁部の側面から外側へ突出している。半導体発光装置１０は実装基板へ取り付けられた状態で、放熱部と実装基板とのはんだ接合部および/または放熱部の突出した部分にはんだごてを接触させて容易に取り外すことができる。
【選択図】図１（ｂ）

Description

本発明は、半導体素子と放熱部を有する半導体装置に関する。

従来から、特許文献１の図９において開示されるような、半導体発光素子の下に放熱部を有する半導体発光装置が提供されている。

特開平０７−２０２２７１号公報

特許文献１のような半導体発光装置は、放熱部と電極端子部をそれぞれ実装基板等に取り付けて使用される。

しかし、半導体発光装置の交換の際に取り外しが困難という問題が生じていた。特に、半導体発光装置が実装基板等へ取り付けられている場合において、放熱部と実装基板との接合部は外部から接触することができないため、破壊することが難しかった。

そこで、本発明は、取り外しの容易な半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体装置は、導体部上に載置した半導体素子と、導体部を支持する絶縁部と、導体部における半導体素子の載置領域の下に設けた放熱部とを有し、放熱部は、裏面が露出し、上部から見て絶縁部の側面から外側へ突出していることを特徴とする。

あるいは、本発明の半導体装置は、放熱部上に載置した半導体素子と、半導体素子と電気的に接続された導体部と、導体部を支持する絶縁部とを有し、放熱部は、裏面が露出し、上部から見て絶縁部の側面から外側へ突出していることを特徴とする。

本発明の半導体装置によれば、実装基板等へ取り付けられた状態においても放熱部の一部および放熱部と実装基板との接合部が外部から接触することのできる突出部を有するため、取り外しを容易とすることができる。さらに、半導体装置の取り付けの際も、放熱部の実装基板への接合状態の確認を容易とすることができるため、取り付けを容易とすること、および、安定した取り付け状態を提供することができる。そして、半導体装置を実装基板等へ取り付けて形成される受発光装置の信頼性を向上することができる。

本発明における半導体素子としては、半導体発光素子および/または半導体受光素子を用いることができ、本発明の半導体装置は、実装基板等に取り付けて受発光装置を構成することができる。また、本発明における半導体素子は、その一対の電極が半導体素子の上面と下面に形成されているもの、あるいは、上面のみまたは下面のみに形成されているものを用いることができる。

本発明における放熱部は、金属ブロック、金属板などから構成することができる。放熱部は、半導体素子と電気的接続を有してもよく、有さなくてもよい。本発明における放熱部は、半導体装置の底面において裏面が露出しているため、半導体装置が実装基板等へ取り付けられた際に、半導体装置から発生した熱を実装基板等へ効率よく放熱することができる。放熱部は、半導体装置の絶縁部の側面から突出しており、実装基板等への脱着を容易とすることができる。

本発明における放熱部は、導体部と一体あるいは別体に設けることができ、半導体素子と電気的接続を有するようにも有さないようにも構成することができる。また、本発明における放熱部は、その裏面が半導体装置の実装面に存在するため、実装基板等に取り付けられ、表面実装型半導体装置として好適に用いることができる。

本発明における導体部は、銅や鉄等の金属板をプレス加工や曲げ加工して形成されたリードフレーム、絶縁部上に設けためっき部等から構成することができる。

本発明における絶縁部は、樹脂、セラミックなどから構成することができる。半導体素子を封止樹脂で覆う場合には、封止樹脂と一体に形成することができる。

本発明における半導体装置において、導体部は、上部から見て放熱部の突出する方向と略直交する方向へ延設することができる。

この場合、放熱部の裏面を、半導体素子の直下においてのみならず、突出部まで連続して露出させることができ、放熱性の高い半導体装置を提供することができる。

本発明における半導体装置において、導体部の端部は、前記放熱部の裏面と略同一平面上に設けることができる。

この場合、半導体素子と電気的に接続している導体部の端部は、放熱部の裏面と略同一平面である半導体装置の実装面に存在しているため、電極端子として、実装基板等に取り付けられ、表面実装型半導体装置として好適に用いることができる。

本発明によれば、取り外し容易な半導体装置を提供することができる。

以下、本発明の第一の実施例について、図１（ａ）乃至図１（ｄ）を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の第一の実施例の半導体発光装置の外形を示す斜視図であり、外部から認識できる内部構造についての図示は省略している。図１（ｂ）、図１（ｃ）は、それぞれ、本実施例の半導体発光装置の図１（ａ）のＡ方向、Ｂ方向から見た半導体発光素子中心を通る側断面図である。図１（ｄ）は、本実施例の半導体発光装置の裏面を示す図である。また、図２に本実施例の半導体発光装置を実装基板へ搭載した状態の一断面を示す。

本実施例の半導体発光装置１０は、樹脂からなる絶縁部１と、銅を主成分とする金属板をプレス加工して形成したリードからなる導体部２と、リード上に搭載された半導体発光素子４と、銅からなる放熱部３と、半導体発光素子４を覆うシリコーン樹脂からなる封止樹脂５から構成されている。

絶縁部１は、ポリフタルアミド等の熱可塑性樹脂からなり、複数のリードをインサート成形して形成されている。絶縁部の上面には半導体発光素子を搭載する凹部、絶縁部の底面には放熱部を収める窪みが形成されている。

放熱部３は、銅ブロックからなり、半導体発光素子の搭載されたリードの半導体発光素子の搭載されていない側の面に導電性および熱伝導性を有する接着剤を介して固着されており、半導体発光素子および当該リードと電気的接続を得ている。

銅ブロックは、半導体発光装置の側面であって絶縁部側面の対向する面の２箇所から突出する突出部３ａを有する。その突出方向は、半導体発光装置の上部から見てリードの突出方向とほぼ直交するように形成されている。銅ブロックの形状は、長方形の板の中央の位置の上に円柱を備えた形状を有する。

銅ブロックは、その裏面が、半導体発光装置の底面において、半導体発光素子の直下から突出部まで連続して露出しており、半導体発光装置の放熱性を高めている。また、半導体発光装置を実装後は、実装基板へ半導体発光素子からの発熱を放熱ブロックを介して効率よく放熱することができる。

銅ブロックは、その底面が、半導体発光装置の実装面、すなわち導体部２の端子部２ａの底面と同一面に存在している。そのため、本実施例の半導体発光装置は、実装基板等に取り付けられる表面実装型半導体装置として好適に用いることができる。さらに、銅ブロックは、半導体発光素子と電気的に接続されているため、銅ブロックおよび／または半導体発光素子の搭載されたリードを電極端子として使用することができる。

導体部２は、２つの独立したリードからなり、それぞれ絶縁部の対向する面から延出している。一方のリードは、絶縁部に形成された凹部の内底面に露出した部分に半導体発光素子が搭載されており、半導体発光素子の下側の電極と電気的に接続されている。他方のリードは、半導体発光素子の上側の電極と導電ワイヤ６を介して電気的に接続されている。両リードは、放熱部の突出する方向と直交する方向に絶縁部から延出しており、絶縁部の側面および底面に沿うように折り曲げ加工されている。両リードは、絶縁部の底面において、はんだ付け実装時に好適に使用できる電極端子部２ａが形成されている。

図２は、本実施例の半導体発光装置１０を実装基板８に実装した状態を示す。半導体発光装置１０は、絶縁部１から突出したリード２の端部および銅ブロックがはんだ付けにより実装基板８上へ固定されている。半導体発光素子４の搭載された方のリードの端部および／または銅ブロック、および、導電ワイヤ６の接続されたリードが実装基板上に形成した導電パターンに電気的に接続されている。銅ブロックは、端部のみをはんだ付けしてもよく、裏面全体をはんだ付けしてもよい。はんだ付けによる接合領域は、実装基板８上に形成した導電パターン（不図示）と導電パターン上に塗布するはんだ領域とを調節することにより適宜選択される。本実施例の半導体発光装置１０は、裏面全体をはんだ付けすることができ、裏面全体をはんだ付けすれば、より高い放熱効果を得ることができる。

本実施例の半導体発光装置１０を用いた発光装置１１は、銅ブロックの突出部の端部にはんだ接合部７が形成されるため、半導体発光装置を実装基板へ取り付けて発光装置を作製する際に、特にはんだフィレットの形状などのはんだ接合部の状態を目視して接合状態を確認することができる。そのため、安定した接合状態を得て、信頼性の高い発光装置を提供することができる。

本実施例の半導体発光装置１０を用いた発光装置１１は、半導体発光装置１０を取り外すため、はんだごてをリード端部、銅ブロックの突出部に形成されたはんだ接合領域に押し当てることで取り外すことができる。銅ブロックの突出部が形成されていることによりにより、はんだごてとの接触面積を十分に確保することができるため、はんだ接合部の加熱を容易とし、容易に取り外すことができる。

本発明の第二の実施例について、図３（ａ）乃至図３（ｄ）を参照して説明する。図３（ａ）は、本発明の第一の実施例の半導体発光装置の外形を示す斜視図である。図３（ｂ）、図３（ｃ）は、それぞれ、本実施例の半導体発光装置の図３（ａ）のＡ方向、Ｂ方向から見た半導体発光素子中心を通る側断面図である。図３（ｄ）は、本実施例の半導体発光装置の裏面を示す図である。また、図４に本実施例の半導体発光装置を実装基板へ搭載した状態の一断面を示す。

本実施例の半導体発光装置１０において、半導体発光素子４は、その両電極が上面に形成されている。段差付の貫通孔を有するガラスエポキシ基板の該貫通孔を塞ぐように銅板を貼り付けて、絶縁部１と放熱部３が形成されている。

銅板からなる放熱部３は、半導体発光装置１０を上部から見た場合に、絶縁部１の側面のうち導体部２の形成されていない２つの側面から外側へ突出する突出部３ａを有する。放熱部３は、ガラスエポキシ基板からなる絶縁部１に形成された貫通孔内の段差に嵌合するような段付形状であり、突出部は０．０５〜１．０ｍｍの厚みを有する。また、半導体発光装置底面から見て略長方形の形状を有する。

銅板からなる放熱部３は、その裏面が、半導体発光装置の底面において、半導体発光素子の直下から突出部まで連続して露出しており、半導体発光装置の放熱性を高めている。

銅板からなる放熱部３は、その底面が、半導体発光装置の実装面、すなわち導体部２の端子部２ａの底面と同一面に存在している。そのため、実装基板等に取り付けられる表面実装型半導体装置として好適に用いることができる。

ガラスエポキシ基板からなる絶縁部１の上に設けられた導体部２は、銅箔上ににCu、Ni、Auからなるメッキ層からなり、正負の電極パターンを構成し、それぞれ半導体発光素子４の電極と導電ワイヤ６を介して電気的に接続されている。

導体部２は、ガラスエポキシ基板の上面から側面を通して底面まで形成されており、底面には、実装基板等へ実装を行うための端子部２ａを有する。底面に形成された端子部は、実装基板へはんだ付けして発光装置を作製する場合に好適に用いることができる。導体部２は、半導体発光装置を上部から見て、ガラスエポキシ基板上に銅板の突出する方向とほぼ直交する方向に延設されている。

図４は、本実施例の半導体発光装置１０を実装基板８に実装した状態を示す。半導体発光装置１０は、絶縁部１から延出した導電部２の端部にある端子部２ａおよび銅板の端部がはんだ付けにより実装基板８上へ固定されている。半導体発光素子４と導電ワイヤ６を介して接続された導電部２の端子部２ａが電極端子として実装基板上の配線パターンと電気的に接続されている。銅板の突出部３ａの端部にはんだ接合部７が形成されるため、半導体発光装置を実装基板８へ取り付けて発光装置を作製する際に、はんだ接合部を目視して接合状態を確認することができ、信頼性の高い発光装置を得ることができる。

また、本実施例のように突出部の銅板厚みが０．０５〜１．０ｍｍ程度の薄い放熱部を有する半導体発光装置においては、はんだフィレットに連続して銅板上面まで及ぶたはんだ接合部７を形成することができる。そのため、放熱部が薄い場合であっても、はんだフィレットの高さが不十分となって十分な接合強度が得られないという不具合を発生せずに、信頼性の高い発光装置を提供することができる。

本実施例の半導体発光装置１０を用いた発光装置１１は、突出部３ａが形成されていることによりはんだごてとの接触領域が十分に確保されているため、半導体発光装置１０を取り外す際には、はんだごてを端子部および銅板の突出部のはんだ接合領域に押し当てることで、容易に取り外すことができる。

尚、本発明の半導体発光装置１０は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。

例えば、第一の実施例において、絶縁部と封止樹脂部を同一材料で一体に形成してもよく、導電部と放熱部を同一材料で一体に形成してもよく、リードの端部を外側へ折り曲げ加工してもよい。

また、例えば、第二の実施例において、半導体発光素子は上面と底面に電極を有するものを用いて底面の電極と銅板とを電気的に接続して、銅板が放熱部と導体部を兼ねるように形成してもよく、導体部は絶縁部上面のみに敷設するものとしてもよい。

本発明の第一の実施例における半導体装置の外形を示す斜視図である。 上記図１（ａ）のＡ方向から見た要部の側断面図である。 上記図１（ａ）のＢ方向から見た要部の側断面図である。 本発明の第一の実施例における半導体装置の裏面を示す平面図である。 本発明の第一の実施例における半導体装置を用いた受発光装置の一断面図である。 本発明の第ニの実施例における半導体装置の外形を示す斜視図である。 上記図１（ａ）のＡ方向から見た要部の側断面図である。 上記図１（ａ）のＢ方向から見た要部の側断面図である。 本発明の第ニの実施例における半導体装置の裏面を示す平面図である。 本発明の第ニの実施例における半導体装置を用いた受発光装置の一断面図である。

符号の説明

１：絶縁部
２：導体部
２ａ：端子部
３：放熱部
３ａ：突出部
４：半導体素子
５：封止樹脂
６：導電ワイヤ
７：はんだ接合部
８：実装基板
１０：半導体装置

Claims (4)

1. 導体部上に載置した半導体素子と、
   前記導体部を支持する絶縁部と、
   前記導体部における前記半導体素子の載置領域の下に設けた放熱部とを有し、
   前記放熱部は、裏面が露出し、上部から見て前記絶縁部の側面から外側へ突出していることを特徴とする半導体装置。
2. 放熱部上に載置した半導体素子と、
   前記半導体素子と電気的に接続された導体部と、
   前記導体部を支持する絶縁部とを有し、
   前記放熱部は、裏面が露出し、上部から見て前記絶縁部の側面から外側へ突出していることを特徴とする半導体装置。
3. 前記導体部は、上部から見て前記放熱部の突出する方向と略直交する方向へ延設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記導体部の端部は、前記放熱部の裏面と略同一平面上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。

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