JP2015185621A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子を搭載した基台に樹脂接着層を介して接着固定された構造を有する半導体発光装置において、樹脂接着層による光吸収損失の増加と接着強度の低下を抑制する。【解決手段】樹脂接着層６から離間して枠体３の凹部３１の底面端部に沿い、半導体発光素子１を囲うように、周状に形成される周状パターンが形成させることで、半導体発光素子１から樹脂接着層６の方向へ進行する光線が制限し、それにより樹脂接着層の変色を抑制し、接着強度を維持する。【選択図】図１

Description

本発明は半導体発光素子からの光を反射させる枠体を備えた半導体発光装置に関し、特に枠体が近紫外から紫色の発光波長領域を有する半導体発光素子を搭載した基台に樹脂接着層を介して接着固定された構造を有する半導体発光装置に係るものである。

表面実装タイプの半導体発光装置として、白色の有機絶縁基板に銅箔パターンを施したようないわゆるプリント基板に枠体を接着したものを基台として用い、前記基板と枠体とによって形成されたキャビティに収納するように半導体発光素子を搭載し、電気的接続を施した後に前記キャビティを透光性樹脂によりモールド封止して作成される半導体発光装置が知られている。

特許文献１には薄形に形成した半導体発光装置として、第一の白色基板に積層される凹部を形成した第２の白色基板と、前記凹部に収納されて、第１の白色基板上に搭載され、電気接続される半導体発光素子と、半導体発光素子を封止する光透過性合成樹脂モールド部とを備えた半導体発光装置が開示されている。

特開平１１−２２０１７８号報

今日、半導体発光装置の小型化への要求に伴い、発光素子とパッケージを構成する有機系部材が近接して配置されるようになり、また発光素子の輝度上昇が進み、有機系部材への発光素子による光曝露量は増加傾向にある。

半導体発光装置が青色発光装置や照明用の白色発光装置である場合、該有機部材が青色発光素子の発光スペクトルに含まれる近紫外から紫色領域の光を吸収することで光化学反応による経時的な変色を起こし、半導体発光装置が光度低下を来すこととなる。この対策として、プリント基板および枠体には、白色顔料を含んだシリコーン樹脂や、あるいはそれをガラスクロスに含浸させて作成された基板（例えば、ガラス布基材シリコーン樹脂白色銅張積層板）が用いられる。

特許文献１の構成による半導体発光装置において、プリント基板と枠体を接合している樹脂接着層は、一般的にエポキシやアクリル系接着剤の塗布や、それらの樹脂をシート状に加工したものを用いて形成されている。樹脂接着層として、シリコーン粘着シート等はパッケージが大型サイズであれば選択が可能であるが、パッケージが小型サイズの場合には接着面積が縮小化されているために該枠体のシェア強度が十分に確保できなくなる。

従って上記半導体発光装置が青色発光素子等のエネルギーの大きな近紫外から紫色の発光波長領域を有する素子を搭載する場合、前記樹脂接着層を構成するエポキシ樹脂、アクリル樹脂が光曝露により変色を起こし、半導体発光装置に光度低下を来す虞がある。特にパッケージサイズが小型化され、薄型化が進むほど前記樹脂接着層による光吸収損失の増加は無視できないものとなってしまう。

また、半導体発光素子の光による光化学反応により、エポキシ樹脂、アクリル樹脂の二重結合が切断されることで、前記樹脂接着層の接着力が低下し、経時的に該枠体のシェア強度低下が進行し、パッケージサイズが小型の場合、半導体発光装置としてパッケージの強度不足となる懸念もある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、枠体が近紫外から紫色の発光波長領域を有する半導体発光素子を搭載した基台に樹脂接着層を介して接着固定された構造を有する半導体発光装置において、樹脂接着層による光吸収損失の増加と接着強度の低下を抑制された信頼性の高い半導体発光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明よれば、
配線パターンが形成されたプリント基板と、前記プリント基板に樹脂接着層を介して接着された凹部を形成した枠体と、前記枠体の凹部に収納されて、前記配線パターンと電気的に接続される半導体発光素子と、前記半導体発光素子を封止するように前記枠体の凹部に透光性に樹脂を充填することで形成された樹脂封止部とを備えてなる半導体発光装置において、前記プリント基板の前記半導体発光素子搭載面に、前記枠体の凹部の底面端部に沿い、前記半導体発光素子を囲うように、周状に形成される周状パターンが形成されていることを特徴とする半導体発光装置とすることで
前記半導体発光素子から前記樹脂接着層の方向へ進行する光線を周状パターンで反射させることができ、これにより樹脂接着層が吸収する半導体発光素子からの光が大幅に低減され、樹脂接着層の変色を抑制し、接着強度を維持することができる。

上記目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明よれば、周状パターンの厚みが樹脂接着の厚み以上である請求項１に記載の半導体発光装置とすることで
前記周状パターンと枠体との間隙から樹脂接着層に侵入する半導体発光素子から出射された光の光線パスをより制限することができ、樹脂接着層の変色を抑制し、接着強度を維持する効果を高めるができる。

上記目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明よれば、周状パターンと枠体および樹脂接着層とがなす空間に充填された反射樹脂部を有する請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置とすることで
前記樹脂封止部の透光性樹脂が蛍光体や散乱材等の粒子を含み、周状パターンと枠体との間隙から樹脂接着層に侵入する半導体発光素子から出射された光の光線パスが多くなると懸念される場合などに、樹脂接着層の変色を抑制し、接着強度を維持するために反射性樹脂部を敷設する効果は高めるができる。

本発明によれば、枠体が近紫外から紫色の発光波長領域を有する半導体発光素子を搭載した基台に樹脂接着層を介して接着固定された構造を有する半導体発光装置において、樹脂接着層による光吸収損失の増加と接着強度の低下を抑制された信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。

図１は本発明による半導体発光装置の樹脂封断止部を透かしてみた斜視図である。 図２は本発明による図１の半導体発光装置の断面図である。 図３は本発明による別の半導体発光装置の樹脂封断止部を透かしてみた斜視図である。 図４は本発明による図３の半導体発光装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。

（第一の実施形態）
図１は本発明による半導体発光装置１０の樹脂封断止部を透かしてみた斜視図である。図２は半導体発光装置１０の断面図の断面図を示すものである。

図１および図２において、１は近紫外から紫色の発光波長領域を有する半導体発光素子で、２は耐光性樹脂材料を使用し、配線パターンが形成されたプリント基板（例えば、ガラス布基材シリコーン樹脂白色基板）で、半導体発光素子１が載置される基台となる。３は凹部３１が形成されている枠体であり、耐光性機樹脂材料を使用した成形品、またはプリント基板２と同様の基材に凹部３１を加工することで作成されている。プリント基板２と枠体３は樹脂接着層６を介して接着されている。

プリント基板２の敷設された配線パターンは半導体発光素子１が載置される面（素子搭載面）にはダイボンディングパッド４１とワイヤボンディングパッド４２と後述するパターン４５が敷設され、ダイボンディングパッド４１とワイヤボンディングパッド４２はフィルドビア４６、４７を介してプリント基板２の裏面に敷設されたパターン電極４３、４４に接続されている。

半導体発光素子１は枠体３の凹部３１内に収まり、ダイボンディングパッド４１に導電性接着剤を介してダイボンディングされ、金属細線５によってワイヤボンディングパッド４２にワイヤボンディングされることで半導体発光素子１の上面電極および裏面電極がプリント基板２に裏面に敷設されたパターン電極４３、４４と電気的に接続されている。半導体発光素子１が載置され、接続された後に該凹部３１は透光性樹脂によって封止され、樹脂封止部７が形成される。

ここでパターン４５は本発明において要部となるもので、該凹部底面端部に沿った周状に敷設されたパターンである（以下、周状パターン４５と称する）。周状パターン４５は樹脂接着層６から離間した凹部内に設けられており、枠体３とプリント基板２との間に挟まれないようにすると、枠体３とプリント基板２との接着力を高めることができる。該周状パターン４５と樹脂接着層６は、所定の間隙を設けて離間していることが好ましい。より好適には、両者の間隙幅をプリント基板２と枠体３の張合せずれ、あるいは樹脂接着層６が樹脂接着シートを用いて形成されている場合には、プリント基板２と該樹脂接着シートとの張合せずれを許容することが可能な範囲で極力小さくと良い。

該周状パターン４５を樹脂接着層６と半導体発光素子１の間に敷設することで、半導体発光素子１から樹脂接着層６の方向へ進行する光線を該周状パターン４５で反射させることができる。これにより樹脂接着層６が吸収する半導体発光素子１からの光が大幅に低減され、樹脂接着層６の変色を抑制し、接着強度を維持することができる。

また、図１において、周状パターン４５はダイボンディングパッド４１と接続されているが、ワイヤボンディングパッド４２と接続されていても、ダイボンディングパッド４１およびワイヤボンディングパッド４２と分離していてもよい。また、周状パターン４５の反射率を向上させるためにメッキ処理を施すのが良く、該周状パターン４５のメッキ処理を別途実施する工程を省略するためにダイボンディングパッド４１あるいはワイヤボンディングパッド４２と接続させ、ボンディングパッド４１、４２と同時にメッキ処理を施すことが好ましい。さらに半導体発光素子１に発生する熱の拡散性を、良化するためには周状パターン４５をダイボンディングパッド４１と接続させておくことが最も好ましい。なお、本実施形態では周状パターン４５を枠体３の凹部とプリント基板２との境界部に沿った全周に沿った閉環状に形成しているが、一部が開いた開環形状とすることもできる。

また、周状パターン４５の厚みは樹脂接着層６の厚み以上に形成するのが好ましい。このようにすれば、周状パターン４５と枠体３との間隙から樹脂接着層６に侵入する半導体発光素子１から出射された光の光線パスをより制限することができ、樹脂接着層６の変色を抑制し、接着強度を維持する効果は高まる。例えば、周状パターン４５の厚みが４０μｍの場合、周状パターン４５の厚みは５０μｍ以上とし、厚みの内訳は、Ｃｕ箔２０μｍ、Ｃｕメッキ２０μｍ、Ｎｉメッキ１０μｍ、その上に、必要に応じてＰｄメッキ、またはＡｕメッキ、またはＡｇメッキを数μｍ施す。

（第二の実施形態）
図３は本発明による別の実施形態である半導体発光装置１１の樹脂封断止部を透かしてみた斜視図である。図４は半導体発光装置１１の断面図の断面図を示すものである。

前述の半導体発光装置１０と半導体発光装置１１が異なる箇所は、図３および図４において、８で示される反射性樹脂部が追加されたことである。反射性樹脂部８は周状パターン４５と枠体３との間隙に反射性樹脂を充填するものである。反射性樹脂はシリコーン樹脂等にチタンホワイト等の顔料を混練して光反射性を高めたものである。

反射性樹脂部８により周状パターン４５と枠体３との隙間から樹脂接着層６に侵入する光線成分を減衰させることが可能となり、前述の半導体発光装置１０よりも樹脂接着層６の変色を抑制し、接着強度を維持する効果は高い。

また、周状パターン４５の厚みを樹脂接着層６の厚みに対して同等以上に厚くできない場合や、樹脂封止部７の透光性樹脂が蛍光体や散乱材等の粒子を含み、周状パターン４５と枠体３との間隙から樹脂接着層６に侵入する半導体発光素子１から出射された光の光線パスが多くなると懸念される場合などに、樹脂接着層６の変色を抑制し、接着強度を維持するために反射性樹脂部８を敷設する効果は高い。

上述までの実施形態の説明では、半導体発光素子１はダイの両面に電極を配した構造のものを例として示しているが、これに限らず、片面に電極を配置した構造の半導体発光素子を使用することもできる。その場合、ダイボンディングパッド４１とワイヤボンディングパッド４２をフリップ接続用の二つの接続パッドとして半導体発光素子の片面に設けられた正負極の二つの電極がプリント基板２に敷設された二つの接続パッドに夫々導電材を介して接続されると読み換えて適用することができる。

１ 半導体発光素子
２ プリント基板
３ 枠体
５ 金属細線
６ 樹脂接着層
７ 樹脂封止部
８ 反射性樹脂部
１０ 半導体発光装置
１１ 半導体発光装置
３１ 凹部
４１ ダイボンディングパッド
４２ ワイヤボンディングパッド
４３ パターン電極
４４ パターン電極
４５ 周状パターン
４６ フィルドビア
４７ フィルドビア

Claims (3)

1. 配線パターンが形成されたプリント基板と、
   前記プリント基板に樹脂接着層を介して接着された凹部を形成した枠体と、
   前記枠体の凹部に収納されて、前記配線パターンと電気的に接続される半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子を封止するように前記枠体の凹部に透光性に樹脂を充填することで形成された樹脂封止部と
   を備えてなる半導体発光装置において、
   前記プリント基板の前記半導体発光素子搭載面に、前記枠体の凹部の底面端部に沿い、前記半導体発光素子を囲うように、周状に形成される周状パターンが形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
2. 周状パターンの厚みが樹脂接着の厚み以上である請求項１に記載の半導体お発光装置。
3. 周状パターンと枠体および樹脂接着層とがなす間隙に充填された反射樹脂部を有する請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置

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