JP2011066025A - Package for optical semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般照明器具、液晶ディスプレイのバックライト光源、ヘッドライト、光センサなどに利用する光半導体素子を搭載するための光半導体素子用パッケージに関するものである。 The present invention relates to a package for an optical semiconductor element for mounting an optical semiconductor element used for a general lighting fixture, a backlight light source of a liquid crystal display, a headlight, an optical sensor, and the like.
近年、光半導体素子を搭載した発光装置の利用が急拡大する中で、発光装置の高出力化と長寿命化への要求が高まっている。光半導体素子用パッケージは、パッケージ上部の凹部底面にLEDをはじめとする光半導体素子を搭載することにより発光装置として利用され、パッケージから外部に露出した電極によって、実装基板と電気的、機械的な接続を行うことができる。光半導体素子用パッケージとして、光半導体素子に給電を行うための金属リードフレーム部材を樹脂で一体化モールドした樹脂パッケージが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, as the use of light-emitting devices equipped with optical semiconductor elements is rapidly expanding, there is an increasing demand for higher output and longer life of light-emitting devices. The package for an optical semiconductor element is used as a light emitting device by mounting an optical semiconductor element such as an LED on the bottom surface of a recess at the top of the package, and is electrically and mechanically connected to the mounting substrate by an electrode exposed to the outside from the package. Connection can be made. As a package for an optical semiconductor element, a resin package in which a metal lead frame member for supplying power to the optical semiconductor element is integrally molded with a resin has been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、樹脂パッケージにおいては、樹脂の熱伝導率が金属リードフレームなどと比較して小さいために温度が上昇し易く、また、光半導体素子の光や太陽光などによる紫外線の影響により、樹脂部分が黄変劣化して反射率が低下し、発光装置としての寿命が低下することがあった。 However, in a resin package, the thermal conductivity of the resin is smaller than that of a metal lead frame and the like, so the temperature is likely to rise. In addition, the resin portion is affected by the influence of ultraviolet rays such as light from the optical semiconductor element and sunlight. In some cases, the yellowing deteriorates and the reflectance decreases, and the lifetime of the light emitting device may decrease.
また、パッケージを利用して発光装置を製造する際にも、光半導体素子のダイアタッチ材による接着搭載する工程、素子などの保護や光の波長変換などをすることを目的とした樹脂を封止する工程、パッケージを放熱基板などに実装する工程などにおいて、高い温度雰囲気に曝され、上記と同様に樹脂部分が劣黄変劣化して反射率が低下することがあった。 In addition, when manufacturing light-emitting devices using packages, the process of bonding and mounting optical semiconductor elements with die attach materials, sealing the resin for the purpose of protecting elements and converting the wavelength of light, etc. In the process of mounting, the process of mounting the package on a heat dissipation board, etc., the resin part was exposed to a high temperature atmosphere, and the resin part was deteriorated by yellowing in the same manner as described above.
さらに、製造する際には上記温度変化によりモールド樹脂と金属との密着低下が起き、封止樹脂が液漏れする恐れがあった。 Furthermore, when manufacturing, due to the above temperature change, the adhesion between the mold resin and the metal is reduced, and the sealing resin may leak.
そこで、本発明は上記課題に鑑みて、信頼性を向上させ、製造時の耐液漏れ性を改善する光半導体素子用パッケージを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical semiconductor device package that improves reliability and improves liquid leakage resistance during manufacturing.
上記課題を解決するために、本発明は、絶縁性を有するベース部材と、ベース部材の上に設けた一対のリードフレームと、一対のリードフレーム上に設けたセラミックを含むリフレクタ部材と、ベース部材と一対のリードフレームとリフレクタ部材とを接着し絶縁性を有する有機系の接着封止部材とを備えたことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an insulating base member, a pair of lead frames provided on the base member, a reflector member including ceramic provided on the pair of lead frames, and a base member. And a pair of lead frames and a reflector member, and an organic-based adhesive sealing member having an insulating property.
本発明によれば、光半導体素子用パッケージの信頼性を向上させ、製造時の耐液漏れ性を改善することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reliability of the package for optical semiconductor elements can be improved, and the liquid leakage resistance at the time of manufacture can be improved.
本発明の請求項1に記載の発明は、絶縁性を有するベース部材と、ベース部材の上に設けた一対のリードフレームと、一対のリードフレーム上に設けたセラミックを含むリフレクタ部材と、ベース部材と一対のリードフレームとリフレクタ部材とを接着し絶縁性を有する有機系の接着封止部材とを備えたことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。 According to a first aspect of the present invention, an insulating base member, a pair of lead frames provided on the base member, a reflector member including a ceramic provided on the pair of lead frames, and a base member And a pair of lead frames and a reflector member, and an organic-based adhesive sealing member having an insulating property.
これにより、半導体素子用パッケージの信頼性を向上させ、製造時の耐液漏れ性を改善することができる。 Thereby, the reliability of the package for semiconductor elements can be improved, and the liquid leakage resistance at the time of manufacture can be improved.
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1記載の光半導体素子用パッケージであって、接着封止部材の弾性係数が、リードフレームおよびリフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする。これにより、熱衝撃などにより発生する応力を緩和し、接着固定および液漏れ防止の信頼性を大幅に向上できる。 The invention according to claim 2 of the present invention is the optical semiconductor device package according to claim 1, wherein the elastic modulus of the adhesive sealing member is smaller than both of the elastic modulus of the lead frame and the reflector member. Features. Thereby, stress generated by thermal shock or the like can be relieved, and the reliability of adhesion fixing and prevention of liquid leakage can be greatly improved.
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1記載の光半導体素子用パッケージであって、接着封止部材に使用される接着剤が、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系のいずれか1つ以上を含むことを特徴とする。これによって、リードフレームの電極間をまたいで接着することが可能となり、接合工程の簡略化、および製品の信頼性を向上できる。 Invention of Claim 3 of this invention is a package for optical semiconductor elements of Claim 1, Comprising: The adhesive agent used for an adhesive sealing member is any one of an epoxy type, a silicone type, and a polyimide type | system | group. It is characterized by including two or more. As a result, it is possible to bond across the electrodes of the lead frame, simplifying the joining process and improving the reliability of the product.
本発明の請求項4に記載の半導体素子用パッケージは、ベース部材の外形寸法がリフレクタ部材の外形寸法より大きいか、または小さいことを特徴とする。これにより、ベース部材とリフレクタ部材のそれぞれ2つの部材を接合する工程において、各部材の成形時に発生するバリなどの外形精度誤差の影響による組み合わせ不良や接合時の位置ズレ不良が生じるのを大幅に低減することができる。 The package for a semiconductor element according to claim 4 of the present invention is characterized in that the outer dimension of the base member is larger or smaller than the outer dimension of the reflector member. As a result, in the process of joining two members each of the base member and the reflector member, it is greatly caused that a combination failure due to an influence of an external accuracy error such as a burr generated at the time of molding of each member or a misalignment failure at the time of joining occurs. Can be reduced.
以下、本発明の光半導体素子用パッケージについて図面を用いて説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの条件に限られるものではない。 Hereinafter, an optical semiconductor device package of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although the Example described below is a suitable specific example of this invention and limitation of technically favorable conditions is described, the scope of the present invention limits this invention especially in the following description. Unless otherwise stated, it is not limited to these conditions.
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1における光半導体素子用パッケージ単体の概略図、図2は、本発明の実施例1における光半導体素子用パッケージの上面図、図3は、本発明の実施例1における光半導体素子用パッケージの断面模式図、図4は、本発明の実施例1における光半導体素子用パッケージの集合図である。
Example 1
FIG. 1 is a schematic diagram of a single package for an optical semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a top view of the package for optical semiconductor device in Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. 4 is a schematic cross-sectional view of the package for optical semiconductor elements in FIG. 1, and FIG. 4 is an aggregate view of the package for optical semiconductor elements in Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施例1における光半導体素子用パッケージは、ベース部材100と、ベース部材100の上に設けた一対のリードフレーム101と、一対のリードフレーム101上に設けたセラミックを含み貫通穴を有するリフレクタ部材102と、ベース部材100と一対のリードフレーム101、リフレクタ部材102とを接着固定し、かつ、リフレクタ部材に封止される樹脂の液漏れを防止する接着封止部材103から構成される。
As shown in FIG. 1, the package for an optical semiconductor device in Example 1 of the present invention is provided on a
図2の上面図において、リフレクタ部材102の貫通穴104を示す。本発明のパッケージは、上面の中央付近のリードフレーム101上に光を発する半導体素子を搭載して発光装置として利用される。貫通穴の壁面を含むパッケージ上部の凹部にあたるリフレクタ内の全面は、光源である光半導体素子の光が当たって反射することで、光の指向性の制御や光取り出し効率を大きく安定的に供給する機能を持つ。
In the top view of FIG. 2, the
なお、本実施例では、図2において、リフレクタ部材102の大きさを4mm×4mmの正方形状とし、リードフレーム101の一方の端子から他方の端子までの距離を6.5mmとした。また、高さは1.3mmとした。
In this embodiment, in FIG. 2, the size of the
図3の断面の模式図において、一対のリードフレームの3箇所の底面101aは、半田などの導電性材料を介して、実装基板と電気的、機械的、かつ熱的な接続を行うための部位として機能する。そのリードフレームの3箇所の底面101aは、実装基板と精度よく安定的に接続を行う必要があるために、ベース部材100と同一平面上、または少し突出した構造とした。
In the schematic diagram of the cross section of FIG. 3, three
例えば、本実施例では、底面101aがベース部材より0.1mm突出した構造としている。
For example, in this embodiment, the
また、リードフレーム101は、面方向と厚み方向に熱を効率的に拡散し、さらに、下方の実装基板などへ熱を伝導する機能を持つ。特に、リードフレームの厚肉部101bは、下方の実装基板への熱伝導に大きく寄与しており、厚肉部101bの厚みをより薄くすることで、熱源である光半導体素子と実装基板の距離が縮まることから熱抵抗が下がり、また、より広くすることにより伝熱量を上げることができる。
Further, the
図4に示されるように、複数のパッケージは、リードフレーム101を介して集合体として密集させることにより、各組立工程において効率よく生産できる形態にした。
As shown in FIG. 4, the plurality of packages are densely assembled as an aggregate via the
ここで、パッケージに求められている機能についてより理解を深めるために、光半導体素子用パッケージの使用方法について記述する。パッケージに光半導体素子を搭載する工程において、ダイアタッチ材として樹脂接着剤が広く使用されているが、熱源に最も近い部分の材料であることから熱伝導性に優れた金属系接着剤の使用が広がっている。例えば、Au/Snペースト(80wt%/20wt%,融点280℃程度)やSn/Ge合金(98wt%/2wt%、融点360℃)を使用してダイボンドする場合、300℃から380℃程度の雰囲気下で数分間保持されることになる。次に、ワイヤボンディングなどを用い配線した後、素子や配線の保護、または青色から白色といった光の波長変換などを行うための蛍光体や封止樹脂を、パッケージ上部の凹部内に充填し封止する。この封止樹脂には、狭い隙間への充填性が求められるため、低粘度の有機系樹脂(例えばシリコーン系樹脂)が使用されることが多い。 Here, how to use the package for the optical semiconductor element will be described in order to deepen the understanding of the functions required for the package. Resin adhesive is widely used as a die attach material in the process of mounting an optical semiconductor element on a package, but since it is the material closest to the heat source, the use of a metal adhesive with excellent thermal conductivity It has spread. For example, when die-bonding using Au / Sn paste (80 wt% / 20 wt%, melting point of about 280 ° C.) or Sn / Ge alloy (98 wt% / 2 wt%, melting point of 360 ° C.), an atmosphere of about 300 ° C. to 380 ° C. Will be held for a few minutes under. Next, after wiring using wire bonding, etc., the phosphor and sealing resin for protecting the elements and wiring, or converting the wavelength of light from blue to white, etc. are filled in the recesses on the top of the package and sealed To do. Since this sealing resin is required to be filled into a narrow gap, a low-viscosity organic resin (for example, silicone resin) is often used.
このため、パッケージとしては、上部の凹部に流し込んだ液状の樹脂が、パッケージの側面や底面から漏れ出ないようにすることが必要である。また、その後、封止樹脂の硬化を目的に、例えば200℃程度の温度で保持するような工程がある。さらに、パッケージを実装基板などに実装する場合、例えば220℃から260℃程度の融点を持つ半田を用いられる場合が多く、その融点よりさらに数十℃高い温度に数分間曝される。一般市場での使用用途についても、高出力タイプの光半導体素子が連続発光している場合、光半導体素子の周辺温度が180℃程度まで急激に上昇することもある。 For this reason, as a package, it is necessary to prevent the liquid resin that has flowed into the concave portion at the top from leaking out from the side surface or the bottom surface of the package. Further, for the purpose of curing the sealing resin, there is a step of holding at a temperature of about 200 ° C., for example. Further, when a package is mounted on a mounting substrate or the like, for example, solder having a melting point of about 220 ° C. to 260 ° C. is often used, and exposed to a temperature several tens of degrees C. higher than the melting point for several minutes. Also for use in the general market, when a high-output type optical semiconductor element continuously emits light, the ambient temperature of the optical semiconductor element may rapidly increase to about 180 ° C.
もちろん、発光装置としての基本的な機能として、反射率の高い部材を用いることにより光取り出し効率が高いこと、さらに、使用環境による熱や紫外線などによる部材劣化により光取り出し効率が低下しにくいことが重要である。 Of course, as a basic function as a light emitting device, the light extraction efficiency is high by using a highly reflective member, and the light extraction efficiency is difficult to decrease due to member deterioration due to heat, ultraviolet rays, etc. due to the use environment. is important.
本発明においては、上記のような温度や熱衝撃に対しても、放熱性や光取り出し効率の改善、および高い信頼性(耐熱性、耐湿性、耐UV性など)の維持、封止する樹脂の耐液漏れ性を有する材料と構造にした。 In the present invention, a resin that improves and improves heat dissipation and light extraction efficiency and maintains high reliability (heat resistance, moisture resistance, UV resistance, etc.) and seals against temperature and thermal shock as described above. The material and structure are resistant to liquid leakage.
以下、各部材の機能と材質について詳記する。ベース部材100は、主に一対のリードフレーム101を固定して電気的絶縁性と機械的強度を確保すると共に、一対のリードフレームの電極間から底面方向に漏れ出る、光半導体素子の光を反射する機能を有する。
Hereinafter, the function and material of each member will be described in detail. The
リフレクタ部材102は、主に光の指向性を制御すると共に、光半導体素子から発生する熱を上部方向に効率よく伝熱する役割を有する。リフレクタ部材102の貫通穴の形状は、パッケージ全体の小型化とリフレクタ部材102の強度を保つために、正円の4箇所を直線にして、内壁面と外壁面との最薄部の厚みを確保する形状としたが、リフレクタ部材の強度を確保した上で、正円や楕円であってもよいし、内壁面に勾配を付けてすり鉢上の形状にすることで、光の指向性を変えることもできる。
The
ベース部材100、およびリフレクタ部材102の材質は、安価で反射率、熱伝導性、輻射率に優れ、熱や光による劣化が非常に少ないアルミナセラミックを用いたが、他にも各種酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物などの絶縁性、高い熱伝導性を有するセラミックを用いることができる。
The
また、金属を熱や薬剤により酸化処理して表面に絶縁膜を形成したもの、或いは溶射などにより金属表面に酸化アルミや酸化チタンなどの絶縁皮膜を形成したものを用いることで接続固定強度を保ちつつ、放熱性を上げることもできる。 In addition, it is possible to maintain the connection fixing strength by using a metal that is oxidized with heat or chemicals to form an insulating film on the surface, or a metal surface that is formed with an insulating film such as aluminum oxide or titanium oxide by thermal spraying. However, it is possible to improve heat dissipation.
さらに、金属表面に、元々の材料よりも輻射率の高いセラミックなどの膜を形成することで、輻射率向上によって放熱性を上げることもできる。 Furthermore, by forming a film of ceramic or the like having a higher emissivity than the original material on the metal surface, the heat dissipation can be improved by improving the emissivity.
また、本発明は、ベース部材100とリフレクタ部材102を別々の構造にすることで、それぞれ異なる材料にすることが可能であり、例えば、ベース部材100は熱伝導性に優れた窒化アルミや絶縁表面層を持つ金属部材を用い、リフレクタ部材102には、特に反射率に優れたアルミナセラミックを用いることで、光の取り出し効率と放熱性とを改善することができる。
In the present invention, the
リードフレーム101は、パッケージ上部の凹部を形成しているリフレクタ部材102の貫通穴の底面に各種素子をダイアタッチ材で接着搭載したり、ワイヤボンディングによる配線の形成、およびパッケージ側面から外部へ露出している1対の端子部により、放熱実装基板との電気的、機械的、かつ熱的な接続部を有する。また、搬送する工程や納入形態(図4参照)で形状を保持するために十分な強度を有する必要がある。
In the
リードフレーム101の材質は、無酸素銅、脱酸素銅、銅合金、またはFe系の材料(例えばFe−42%Ni)などの金属材料が使用できる。特に、配線抵抗による熱の発生を抑えるために電気伝導性に優れ、また、熱の拡散をよくするために熱伝導性に優れた材料を使用するのが望ましく、無酸素銅、脱酸素銅を主材とした銅合金が好適であり、本実施例では無酸素銅を主材とした銅合金を用いた。
As the material of the
また、リードフレーム101の表面には、光の反射率が高く、ワイヤボンディング性に優れ、光半導体素子を固定するためのダイボンド材や実装基板との固定のための半田との濡れ性がよく、酸化しにくい銀や金であることが望ましく、メッキなどにより形成することができる。
In addition, the surface of the
本実施例では、図4に示したようにリードフレーム101を介して複数のパッケージの集合体とすることで、無電解メッキよりもメッキ液の化学的安定性やコスト性に優れた電解メッキを用いてAgメッキを行った。また、下地の金属がメッキ表面に拡散して半田濡れ性などの機能が低下するのを防止するため、本実施例では、Agメッキ厚を2μm以上とした。さらに、リードフレーム101の一部の表面において、薬剤により酸化膜を形成したり、溶射などによりセラミック層を形成したりすることで輻射率を向上させることにより、パッケージ全体としての放熱性を向上することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an assembly of a plurality of packages is formed via the
接着封止部材103は、ベース部材100とリードフレーム101、リフレクタ部材102とを接合固定してパッケージ全体の機械的強度を確保すると共に、パッケージを発光装置として完成させるためにパッケージ上部の凹部に流し込まれる樹脂の液漏れを防ぐ封止機能を果たしている。
The
つまり、接着封止部材103は、例えば点接触により機械的な接続強度を保つだけの接着剤では適さず、面接着によって粘性や表面張力の小さい液体をも接着界面から漏らさない機能が必要であり、接着強度が高く、さらに面での密着性に優れた接着封止材料を使用した。
In other words, the adhesive sealing
また、パッケージをより小型、薄型化するにあたり、ベース部材100やリードフレーム101、リフレクタ部材102との接合工程において、接着封止部材103の量や形状の制御が困難であった。接着封止部材103がリフレクタ内部やパッケージ外壁に漏れ出ると、リードフレーム表面のワイヤボンディング性の低下や外観不良が起きる可能性がある。また、接着封止部材103の種類によっては、接着強度が高いものの反射率の低い材料もあり、接着封止部材103がリフレクタ内に大きくはみ出すことで反射率が低下し、光取り出し効率が悪化し得る。
Further, when the package is further reduced in size and thickness, it is difficult to control the amount and shape of the adhesive sealing
そこで、まず接着封止材料を均一で10μm〜40μmの厚みを持つシートに成形後、レーザーや金型などにより微細加工を施すことで、定量的かつ高精度の形状で接着封止部材103を形成し、各部材の接合に使用した。さらに、上記シート状の接着封止部材103の大きさを、各部材の接着面より小さくすることより、接着封止部材103がリフレクタ内部やパッケージ外壁に漏れ出ることを防止することができた。
Therefore, the
また、同様に定量的、かつ高精度に接着封止部材103を制御できる範囲で、転写やディスペンサを用いて接着封止材料を塗布することもできる。
Similarly, the adhesive sealing material can be applied using transfer or a dispenser within a range in which the adhesive sealing
以上のように接着封止部材103の形状を制御することで、リフレクタ内部を反射率が高く、高信頼性であるベース部材100とリードフレーム101、リフレクタ部材102によって形成することができ、結果、光取り出し効率を向上することができた。
By controlling the shape of the adhesive sealing
この際、ベース部材100およびリフレクタ部材102はリードフレーム101の一対の電極間をまたいで面接合する必要が生じるので、接着封止部材が高い電気絶縁性を兼ね備えていると、接合工程の簡略化および製品の信頼性向上が図れる。
At this time, since the
また、前述のごとく、生産工程および製品使用時の高い温度に曝されても、接合強度および封止機能が損なわれてはならない。 Further, as described above, the bonding strength and the sealing function should not be impaired even when exposed to a high temperature during production process and product use.
さらには、ベース部材100とリードフレーム101、リフレクタ部材102の熱膨張係数の差などによって発生する応力への耐性が必要である。接着面積が広くなると、接合封止部材にかかる応力も大きくなるので、特に重要な機能である。
Furthermore, it is necessary to withstand the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the
これらの機能を満足する接着封止部材として、様々な検討を重ねた結果、絶縁性と耐熱性を持つ有機系の接着剤で、金属製のリードフレーム101、ならびにセラミックを含むリフレクタ部材102よりも極端に弾性係数の小さい材料を用いることで、外的な振動や衝撃、または各部材の熱膨張係数の違いからパッケージにかかる熱衝撃により生じる応力を緩和することができ、かつ、接合強度低下や液漏れの原因となる界面剥離を防ぐことができることを見出した。
As a result of various investigations as an adhesive sealing member that satisfies these functions, it is an organic adhesive having insulating properties and heat resistance, which is more than a
例えば、本実施例では、銅合金からなるリードフレーム101の弾性係数が120GPa、アルミナセラミックからなるベース部材100やリフレクタ部材102で弾性係数が300GPa程度であるのに対して、接着封止部材103として弾性係数が1.3GPaのポリイミド系有機接着剤を用いることで、パッケージを400℃の高温に数分間放置した後でも、接着強度と耐液漏れ性に優れたパッケージを得ることができた。ここで、接着封止部材の弾性係数があまりに小さい場合は、機械的な強度が保たれなくなるので、0.1〜2.0GPaの範囲が好ましい。また、接着封止部材103の材質としては、他にエポキシ系、シリコーン系も使用可能であり、これらの材料を単一で使用しても、複合化して使用してもよい。
For example, in this embodiment, the elastic modulus of the
また、接着強度と液漏れ防止の密封性を確保するために、複数の工程に分けてベース部材100、リードフレーム101、リフレクタ部材102を接合してもよい。例えば、特に接着強度に優れた接着封止部材103を用いて熱圧着などにより完全に各部材の形状を固定した後、部材同士の隙間を埋めるように、ディスペンサなどを用いて液漏れ防止性に優れた接着封止部材103を線や面接触させて確実に封止することができる。
Further, in order to ensure the adhesive strength and the sealing performance for preventing liquid leakage, the
さらに、接合封止材の接合後の厚みは100μm以下が好ましい。最適には20μm以下がよく、本実施例では5〜20μmの範囲で調整した。100μmより厚くなると、パッケージとして光半導体素子からの光取り出し効率が悪化する場合がある。逆に極端に薄くなると、応力緩和の機能が低下して、熱衝撃などで接合界面が剥離する場合がある。 Furthermore, the thickness of the bonded sealing material after bonding is preferably 100 μm or less. Optimally, it should be 20 μm or less, and in this example, it was adjusted in the range of 5 to 20 μm. If it is thicker than 100 μm, the light extraction efficiency from the optical semiconductor element as a package may deteriorate. On the other hand, when the thickness is extremely thin, the stress relaxation function is lowered, and the bonding interface may be peeled off due to thermal shock or the like.
以上のように、本発明においては、リフレクタ内の反射率に関わるベース部材100とリードフレーム101、およびリフレクタ部材102の各表面において、反射率が高く、さらに金属やセラミックといった熱や紫外線による劣化が少なく、熱伝導率が高い材料の割合を可能な限り多く使用することで、高放熱と高反射、高信頼性の光半導体素子用パッケージを得ることができる。また、前記した接着封止部材を用いることで、接合部材同士の界面における接着強度を保ち、かつ、それぞれの材料の熱膨張係数の違いから生じる応力や外的な振動、衝撃を緩和することができ、封止樹脂の液漏れが起きる不良を防止することができる。
As described above, in the present invention, each surface of the
(実施例2)
本発明の実施例2について、以下図面を用いて説明する。実施例2は、ベース部材の外形寸法がリフレクタ部材の外形寸法より大きいか、または小さいことを特徴としたものであり、実施例1と同じ部分は、実施例1を援用する。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The second embodiment is characterized in that the outer dimension of the base member is larger or smaller than the outer dimension of the reflector member, and the same part as the first embodiment uses the first embodiment.
図5(a)は、ベース部材100の外形寸法がリフレクタ部材102の外形寸法よりも小さいときの一例を示す。図5(b)の断面図に示すように、外形がリフレクタ部材102の成形精度のみで既定される。ベース部材100とリードフレーム101、リフレクタ部材102を接合する工程において、それぞれの部材の成形時に発生するバリなどの外形精度誤差の影響によって多くの不良が発生することがある。ベース部材の外形寸法をリフレクタ部材の外形寸法より大きいか、または小さいく設計することにより、組み合わせ不良や接合時の位置ズレ不良が生じるのを大幅に低減することができる。
FIG. 5A shows an example when the outer dimension of the
なお、上述した光半導体素子用パッケージの使用形態の一例として、図6に示す。図6は、光半導体素子を搭載した光半導体素子パッケージの概観図である。 FIG. 6 shows an example of a usage pattern of the above-described package for an optical semiconductor element. FIG. 6 is an overview of an optical semiconductor element package on which an optical semiconductor element is mounted.
図6に示すように、リードフレーム101に高熱伝導性接着樹脂や金属系接着材などにより光半導体素子105や保護素子106をダイボンドして搭載し、AuやAlなどによるワイヤボンディング107により電力を供給する。
As shown in FIG. 6, an
また、リフレクタ部材102から光半導体素子やボンディングワイヤを外部からの埃、水分、衝撃から保護することや光の波長変換を目的とした封止樹脂108を注入し、リフレクタ部材102の内部を封止する。光発光素子用パッケージの使用形態を構成するための工程において、ダイボンド材として樹脂よりも熱伝導性に優れる金属系接着材が使われるようになってきており、例えば、Sn/Ge合金(98wt%/2wt%、融点360℃)を使用してダイボンドする場合、接着温度380℃で数分間保持される。さらに、封止樹脂108としては、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などが用いられる。
In addition, a sealing
また、その後封止樹脂108の加熱処理として、例えば200℃2時間などの工程がある。
Further, as the heat treatment of the sealing
以上のように作成することで、本実施例の光半導体素子用パッケージを発光装置のパッケージとして利用することができる。 By making as described above, the package for the optical semiconductor element of this embodiment can be used as a package of a light emitting device.
本発明の光半導体素子用パッケージによれば、放熱性や光取り出し効率、信頼性に優れ、かつ、封止樹脂の耐液漏れ性を有する高寿命の発光装置としての利用に有用である。 The package for optical semiconductor elements of the present invention is useful for use as a long-life light-emitting device having excellent heat dissipation, light extraction efficiency, and reliability, and having liquid leakage resistance of the sealing resin.
100 ベース部材
101 リードフレーム
101a 底面
101b 厚肉部
102 リフレクタ部材
103 接着封止部材
104 リフレクタ部材の貫通穴
DESCRIPTION OF
上記課題を解決するために、本発明は、一対のリードフレームと、前記一対のリードフレーム上に接触するセラミックを含むリフレクタ部材と、を備え、前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とを絶縁性を有する有機系の接着封止部材で接合し、前記接着封止部材の弾性係数が、前記リードフレームおよび前記リフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。 In order to solve the above problems, the present invention includes an insulating lead frame one pair, and a reflector member comprising a ceramic in contact with on the pair of lead frames, and said reflector member and said pair of lead frames A package for an optical semiconductor element , wherein the elastic modulus of the adhesive sealing member is smaller than both of the elastic modulus of the lead frame and the reflector member. is there.
本発明の請求項1に記載の発明は、一対のリードフレームと、前記一対のリードフレーム上に接触するセラミックを含むリフレクタ部材と、を備え、前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とを絶縁性を有する有機系の接着封止部材で接合し、前記接着封止部材の弾性係数が、前記リードフレームおよび前記リフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。 According to a first aspect of the present invention, an insulating lead frame one pair, and a reflector member comprising a ceramic in contact with on the pair of lead frames, and said reflector member and said pair of lead frames A package for an optical semiconductor element , wherein the elastic modulus of the adhesive sealing member is smaller than both of the elastic modulus of the lead frame and the reflector member. is there.
これにより、半導体素子用パッケージの信頼性を向上させ、製造時の耐液漏れ性を改善することができる。また、熱衝撃などにより発生する応力を緩和し、接着固定および液漏れ防止の信頼性を大幅に向上できる。 Thereby, the reliability of the package for semiconductor elements can be improved, and the liquid leakage resistance at the time of manufacture can be improved. In addition, stress generated by thermal shock or the like can be relaxed, and the reliability of adhesion fixing and liquid leakage prevention can be greatly improved.
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1記載の光半導体素子用パッケージであって、前記接着封止部材の弾性係数が、0.1〜2.0GPaの範囲内であることを特徴とする。これにより、外的な振動や衝撃、または各部材の熱膨張係数の違いからパッケージにかかる熱衝撃により生じる応力を緩和することができ、かつ、接合強度低下や液漏れの原因となる界面剥離を防ぐことができる。 Invention of Claim 2 of this invention is a package for optical semiconductor elements of Claim 1 , Comprising: The elastic modulus of the said adhesive sealing member is in the range of 0.1-2.0 GPa. Features. As a result, the stress generated by the thermal shock applied to the package due to external vibration and impact or the difference in thermal expansion coefficient of each member can be relieved, and interface peeling that causes a decrease in bonding strength and liquid leakage can be achieved. Can be prevented.
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1記載の光半導体素子用パッケージであって、前記接着封止部材の厚みが、5〜20μmの範囲内であることを特徴とする。これにより、接着封止部材の厚みを最適にすることができる。すなわち、厚すぎるとパッケージとして光半導体素子からの光取り出し効率が悪化する場合がある。逆に極端に薄くなると、応力緩和の機能が低下して、熱衝撃などで接合界面が剥離する場合がある。 A third aspect of the present invention is the optical semiconductor device package according to the first aspect, wherein the adhesive sealing member has a thickness in the range of 5 to 20 μm . Thereby, the thickness of the adhesive sealing member can be optimized. That is, if it is too thick, the light extraction efficiency from the optical semiconductor element as a package may deteriorate. On the other hand, when the thickness is extremely thin, the stress relaxation function is lowered, and the bonding interface may be peeled off due to thermal shock or the like.
本発明の請求項4に記載の発明は、セラミックを含むベース部材と、前記ベース部材の上に接触する一対のリードフレームと、前記一対のリードフレーム上に設けたセラミックを含むリフレクタ部材と、を備え、前記一対のリード部材は、前記ベース部材と前記リフレクタ部材とが対向する面によって挟まれ、前記一対のリード部材の一部は、前記ベース部材と前記リフレクタ部材の対向する両側面側から突出し、前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とを絶縁性を有する有機系の接着封止部材で接合し、前記接着封止部材の弾性係数が、前記リードフレームおよび前記リフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。これにより、半導体素子用パッケージの信頼性を向上させ、製造時の耐液漏れ性を改善することができる。また、熱衝撃などにより発生する応力を緩和し、接着固定および液漏れ防止の信頼性を大幅に向上できる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a base member including a ceramic, a pair of lead frames in contact with the base member, and a reflector member including the ceramic provided on the pair of lead frames. The pair of lead members are sandwiched between surfaces of the base member and the reflector member facing each other, and a part of the pair of lead members protrudes from opposite side surfaces of the base member and the reflector member. The pair of lead frames and the reflector member are joined by an organic adhesive sealing member having an insulating property, and the elastic modulus of the adhesive sealing member is determined by either the elastic modulus of the lead frame or the reflector member. It is a package for optical semiconductor elements characterized by being small. Thereby, the reliability of the package for semiconductor elements can be improved, and the liquid leakage resistance at the time of manufacture can be improved. In addition, stress generated by thermal shock or the like can be relaxed, and the reliability of adhesion fixing and liquid leakage prevention can be greatly improved.
上記課題を解決するために、本発明は、一対のリードフレームと、前記一対のリードフレーム上に接触するセラミックを含むリフレクタ部材と、を備え、前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とが対向する面を、絶縁性を有する有機系の接着封止部材で接合し、前記接着封止部材の弾性係数が、前記リードフレームおよび前記リフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a pair of lead frames and a reflector member including a ceramic that contacts the pair of lead frames, and the pair of lead frames and the reflector member face each other. The surfaces are joined by an organic adhesive sealing member having an insulating property, and the elastic coefficient of the adhesive sealing member is smaller than both of the elastic modulus of the lead frame and the reflector member This is a device package.
本発明の請求項1に記載の発明は、一対のリードフレームと、前記一対のリードフレーム上に接触するセラミックを含むリフレクタ部材と、を備え、前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とが対向する面を、絶縁性を有する有機系の接着封止部材で接合し、前記接着封止部材の弾性係数が、前記リードフレームおよび前記リフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。 The invention according to claim 1 of the present invention includes a pair of lead frames and a reflector member including a ceramic that contacts the pair of lead frames, and the pair of lead frames and the reflector member face each other. The surfaces are joined by an organic adhesive sealing member having an insulating property, and the elastic coefficient of the adhesive sealing member is smaller than both of the elastic modulus of the lead frame and the reflector member This is a device package.
本発明の請求項4に記載の発明は、セラミックを含むベース部材と、前記ベース部材の上に接触する一対のリードフレームと、前記一対のリードフレーム上に設けたセラミックを含むリフレクタ部材と、を備え、前記一対のリード部材は、前記ベース部材と前記リフレクタ部材とが対向する面によって挟まれ、前記一対のリード部材の一部は、前記ベース部材と前記リフレクタ部材の対向する両側面側から突出し、前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とが対向する面を、絶縁性を有する有機系の接着封止部材で接合し、前記接着封止部材の弾性係数が、前記リードフレームおよび前記リフレクタ部材の弾性係数のどちらよりも小さいことを特徴とする光半導体素子用パッケージである。これにより、半導体素子用パッケージの信頼性を向上させ、製造時の耐液漏れ性を改善することができる。また、熱衝撃などにより発生する応力を緩和し、接着固定および液漏れ防止の信頼性を大幅に向上できる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a base member including a ceramic, a pair of lead frames in contact with the base member, and a reflector member including the ceramic provided on the pair of lead frames. The pair of lead members are sandwiched between surfaces of the base member and the reflector member facing each other, and a part of the pair of lead members protrudes from opposite side surfaces of the base member and the reflector member. The surfaces of the pair of lead frames and the reflector member facing each other are joined by an organic adhesive sealing member having an insulating property, and the elastic modulus of the adhesive sealing member is that of the lead frame and the reflector member. An optical semiconductor device package characterized by being smaller than either of the elastic coefficients. Thereby, the reliability of the package for semiconductor elements can be improved, and the liquid leakage resistance at the time of manufacture can be improved. In addition, stress generated by thermal shock or the like can be relieved to greatly improve the reliability of adhesion fixation and liquid leakage prevention.
Claims (4)
前記ベース部材の上に設けた一対のリードフレームと、
前記一対のリードフレーム上に設けたセラミックを含むリフレクタ部材と、
前記ベース部材と前記一対のリードフレームと前記リフレクタ部材とを接着し絶縁性を有する有機系の接着封止部材とを備えたことを特徴とする光半導体素子用パッケージ。 An insulating base member;
A pair of lead frames provided on the base member;
A reflector member including ceramic provided on the pair of lead frames;
An optical semiconductor element package comprising: an organic adhesive sealing member having an insulating property by bonding the base member, the pair of lead frames, and the reflector member.
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