JP2016021446A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リードフレームに外力が加えられる衝撃で樹脂パッケージが破損するのを有効に防止する。【解決手段】半導体発光装置は、半導体発光素子３が実装されるリードフレーム１を樹脂パッケージ２で被覆している。リードフレーム１は、対向して配置された第一リード１Ａと第二リード１Ｂとを備える。第一リード１Ａ及び第二リード１Ｂは、樹脂パッケージ２に被覆されるインナーリード部１１、１２と、樹脂パッケージ２の側面に配置されるアウターリード部１３とを備え、下面を樹脂パッケージ２から露出させた第一露出面５１及び第二露出面５２としている。第一リード１Ａは、第二リード１Ｂよりも長く、その上面に半導体発光素子３を実装しており、第二リード１Ｂは、第二露出面５２において、第一リード１Ａと対向する側の両端部を第一リード１Ａ側に向かって先細り状に延伸させた一対の延伸部１５を設けている。【選択図】図４

Description

本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を備える半導体発光装置及びその製造方法に関する。
近年、一般照明用の灯具等において、従来の白熱電球に代わって、より低消費電力の発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」ともいう。）等の半導体発光装置の利用が進んでおり、その応用分野も照明用途から車載用の光源まで拡大している。
このような半導体発光装置の一例を、図１１と図１２に示す（特許文献１参照）。この半導体発光装置は、リードフレーム８１と、リードフレーム８１に保持された半導体素子８３と、リードフレーム８１の上に半導体素子８３を囲むように形成され、リードフレーム８１の側面を覆い、かつリードフレーム８１の底面を露出する枠体８２と、枠体の内側の領域に充填された保護樹脂（図示せず）とを備えている。リードフレーム８１は、ダイパッド部８１Ａとリード部８１Ｂとを備えており、ダイパッド部８１Ａとリード部８１Ｂとを絶縁するように、互いに離して配置して枠体８２に固定している。ダイパッド部８１Ａは、リード部８１Ｂよりも長く形成されており、面積の広いダイパッド部８１Ａの上面に半導体素子８３を実装している。
以上の半導体発光装置は、図１３に示すように、リードフレーム８１に樹脂で枠体８２を形成した後、リードフレーム８１を図１３において一点鎖線で示す位置で切断して個々の半導体発光装置ごとに個片化される。しかし、その半導体発光装置の製造過程において、リードフレーム８１を切断（図１２の矢印Ａ参照）する際の衝撃で、図１４の底面図に示すように、リード部８１Ｂ側等の周縁部においてクラック８５が発生することがあった。このようなクラック８５は不良の原因となり、半導体発光素子の信頼性を低下させる虞がある。
ＷＯ２０１２／０１４３８２号 特開２０１２−２０９３７７号公報
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、リードフレームに外力が加えられる際の衝撃で樹脂パッケージが破損するのを有効に防止して、信頼性を高めた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。さらに、本発明は、製造工程におけるリードフレーム切断時の衝撃による不良発生率を抑制して、安価に多量生産できる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。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明の実施形態に係る半導体発光装置によれば、リードフレームと、前記リードフレーム上に実装される半導体発光素子と、前記リードフレームを被覆してなる樹脂パッケージと、を備える半導体発光装置であって、前記リードフレームは、前記樹脂パッケージ内で互いに対向して配置された第一リードと第二リードとを備え、前記第一リード及び前記第二リードは、前記樹脂パッケージに被覆されるインナーリード部と、前記インナーリード部から延在して前記樹脂パッケージの側面に配置されるアウターリード部とを備えると共に、それぞれの下面を前記樹脂パッケージの底面から露出させた第一露出面及び第二露出面としており、前記第一リードは、前記第一リードと前記第二リードとが対向する方向において、前記第二リードよりも長く構成されて、その上面に前記半導体発光素子を実装しており、前記第二リードは、前記第二露出面において、前記第一リードと対向する側の両端部を前記第一リード側に向かって先細り状に延伸させた一対の延伸部を設けていることを特徴とする。
上記構成により、半導体発光装置の製造時等において、リードフレームに外力が加えられる際に、第一リードよりも短く構成される第二リード側の周縁において、衝撃で樹脂パッケージが破損する可能性を抑制できる。これにより、半導体発光装置の品質を保証して種々の用途に安心して使用できる。とくに、延伸部を第一リード側に向かって先細り状に延伸させることで、延伸部の面積が大きくなるのを抑制しながらも、外力が加えられた際の応力を逃がすのに必要な面積を確保できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法によれば、リードフレームと、前記リードフレーム上に実装される半導体発光素子と、前記リードフレームを被覆してなる樹脂パッケージと、を備える半導体発光装置の製造方法であって、前記リードフレームは、互いに対向して配置された第一リードと第二リードとを備え、前記第一リードと前記第二リードは、互いに対向する方向において、前記第一リードが前記第二リードよりも長く形成され、かつ、前記第二リードは、前記第一リードと対向する側の両端部が前記第一リード側に向かって先細り状に延伸されて一対の延伸部が形成されており、該リードフレームを、その両端がリード連結部を介してリードランナーに連結された状態に成形されたリードフレームを準備するリード準備工程と、前記リードフレームを樹脂で被覆して、前記リードフレームの両端を対向する両側面に配置し、かつ、前記第一リードと前記第二リードの下面を底面から露出する状態で前記樹脂パッケージを成形する樹脂パッケージ成形工程と、前記リードフレーム上に、前記半導体発光素子を実装する実装工程と、前記樹脂パッケージが成形された前記リードフレームの両端において、前記リード連結部を切断して、該リードフレームを前記リードランナーから分離する切断工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、半導体発光装置の製造時において、リードフレームの両端に連結されたリード連結部の切断時に加えられる衝撃で樹脂パッケージが破損する可能性を抑制できる。
本発明の一実施の形態に係る半導体発光装置の垂直縦断面図である。 図１に示す半導体発光装置の斜視図である。 図２に示す半導体発光装置の一製造工程であって、リードフレームに樹脂パッケージを成形した状態を示す平面図である。 図３に示すリードフレームと樹脂パッケージの底面図である。 図３に示すリードフレームと樹脂パッケージのＶ−Ｖ線断面図である。 図５に示すリードフレームと樹脂パッケージのＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図３に示すリードフレームと樹脂パッケージのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 リードフレームの底面図である。 図８に示すリードフレームの製造工程を示す拡大断面図である。 フレームユニットの一例を示す平面図である。 従来の半導体発光装置の外観を示す平面図である。 図１１に示す半導体発光装置の垂直断面図である。 図１１に示す半導体発光装置の一製造工程を示す平面図である。 図１１に示す半導体発光装置の一部拡大底面図であって、樹脂にクラックが入った状態を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、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そ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その製造方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態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定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれ１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。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、リードフレームと、前記リードフレーム上に実装される半導体発光素子と、前記リードフレームを被覆してなる樹脂パッケージとを備えている。前記リードフレームは、前記樹脂パッケージ内で互いに対向して配置された第一リードと第二リードとを備えている。前記第一リード及び前記第二リードは、前記樹脂パッケージに被覆されるインナーリード部と、前記インナーリード部から延在して前記樹脂パッケージの側面に配置されるアウターリード部とを備えると共に、それぞれの下面を前記樹脂パッケージの底面から露出させた第一露出面及び第二露出面としている。前記第一リードは、前記第一リードと前記第二リードとが対向する方向において、前記第二リードよりも長く構成されて、その上面に前記半導体発光素子を実装している。前記第二リードは、前記第二露出面において、前記第一リードと対向する側の両端部を前記第一リード側に向かって先細り状に延伸させた一対の延伸部を設けている。
本明細書において「樹脂パッケージに被覆される」とは、第一リードと第二リードの対向方向に垂直な横断面において、リードフレームの外周面の少なくとも一部が樹脂パッケージに接触する状態を意味するものとし、一部が露出する状態を含む広い意味で使用する。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記一対の延伸部の先細り状を三角形状に形成することができる。上記構成により、第二露出面における延伸部の面積を確保しつつ、第一リード側の対向縁の後退する領域を小さくして、第一リード上面の半導体発光素子を実装する領域の面積を確保しやすくできる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第一リード及び前記第二リードが、前記樹脂パッケージの側面の内、前記アウターリード部が配置される側面と交差する側面を、前記リードフレームを露出させない被覆面とすることができる。上記構成により、半導体発光装置の導電部材であるリードフレームの露出が一方向のみとなるため、実装基板への実装時に狭ピッチで半導体発光装置を配置しやすくできる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第一リードが、前記第二リードと対向する側の両端部に、前記一対の延伸部に対向して一対の窪み部を備えることができる。上記構成により、第一リードと第二リードの対向部分の両端部において、第二リードには第一リード側に向かって延伸する延伸部を設けつつも、第一リードには延伸部に対向する部分を窪ませて窪み部を設けることで、両者の間を離間させた状態を維持でき、絶縁性の信頼性を確保できる。また、第二リードに設ける延伸部を第一リード側に向かって先細り状に延伸させて延伸部の面積を小さくしつつ、これと対向する第一リードの窪み部の面積を小さくすることで、第一リードにおける半導体発光素子の実装領域を確保できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第二リードが、前記第一リードと対向する領域において、前記一対の延伸部の間に略直線状の第二中間領域を形成し、前記第一リードが、前記第二リードと対向する領域において、前記一対の窪み部の間に略直線状の第一中間領域を形成することができる。上記構成により、第一リードと第二リードが対向する領域において、第二リード側の周縁部における樹脂パッケージの破損を抑制しながら、第一リードと第二リードとを一定の間隔で離間させて絶縁性を維持できる。また、対向する領域の中央部に直線部分を設けることで、半導体発光素子を配置しやすくできる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記樹脂パッケージが、上面に断面凹状の開口部を形成すると共に、前記開口部の底面において前記リードフレームの上面を前記樹脂パッケージから露出させて、前記半導体発光素子の実装面を構成し、前記第二リードは、前記延伸部が前記樹脂パッケージで被覆されると共に、前記第二中間領域が前記開口部の底面に露出することができる。上記構成により、第二リードの延伸部を樹脂パッケージで被覆して、第二リードを樹脂パッケージに確実に固定しながら、樹脂パッケージの開口部における第二リード側の露出領域を広く確保して、第一リードに実装される半導体発光素子と接続する導電性ワイヤを接続しやすくできる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記樹脂パッケージが、上面に断面凹状の開口部を形成すると共に、前記開口部の底面において前記リードフレームの上面を前記樹脂パッケージから露出させて、前記半導体発光素子の実装面を構成し、前記第一リードは、前記第一中間領域と前記窪み部を前記開口部の底面に露出させることができる。上記構成により、樹脂パッケージの開口部の底面において、第一リード側では、窪み部を表出させることにより、開口部の底面に露出する樹脂パッケージの面積を大きくできる。これにより、樹脂パッケージの開口部に樹脂等の充填物を充填する構造においては、充填される樹脂と開口部底面の樹脂が接する面積が増えるので、充填される樹脂の密着性を向上できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記樹脂パッケージが、上面に断面凹状の開口部を形成すると共に、前記開口部の底面において前記リードフレームの上面を前記樹脂パッケージから露出させて、前記半導体発光素子の実装面を構成し、前記開口部の中央領域において、前記第一リードに前記半導体発光素子を実装することができる。上記構成により、樹脂パッケージに設けた開口部の中央領域に配置された半導体発光素子からバランス良く光を照射できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記リードフレームが、側面視において、前記第一リードと前記第二リードとがオーバーラップする部分を有することができる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第一リードと前記第二リードが、側縁にフランジ部を備え、前記フランジ部を、前記樹脂パッケージに埋設させることができる。上記構成により、第一リードと第二リードの側縁にフランジ部を設けて、このフランジ部を樹脂パッケージで被覆することにより、リードフレームと樹脂パッケージとの連結強度を高めることができる。また、リードフレームの周縁における樹脂パッケージの破損を有効に防止できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第二リードに設けられる前記フランジ部が、前記延伸部の側縁から先端縁に沿って連続して回り込むように配置された延長部を形成することができる。上記構成により、延伸部の先端部周辺における強度をアップして、この部分における樹脂パッケージの破損を有効に防止できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記一対の延伸部が、互いに対向する辺を傾斜させて、前記第二リードから離れるにつれて末広がりとなるように形成することができる。上記構成により、延伸部の延伸方向を外側に向けたことで斜め方向に距離を稼ぎ、応力を外側に逃がす効果が得られる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第二リードが、前記第二露出面の側縁を前記第一リード側に延長して前記延伸部の一辺を構成することができる。上記構成により、第二リードの横幅を広くすることなく、いいかえると、樹脂パッケージの外形を大きくすることなく、第一リード側に向かって延伸する延伸部を設けて、第二リード側の周縁における樹脂パッケージの破損を有効に防止できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第一露出面と前記第二露出面を、前記インナーリード部から前記アウターリード部まで連続させることができる。上記構成により、樹脂パッケージの底面から露出するリードフレームの露出面をインナーリード部からアウターリード部まで連続させて一続きとすることで放熱性を向上できる効果が得られる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第一露出面と前記第二露出面とを、前記樹脂パッケージの底面と同一平面上に配置することができる。上記構成により、第一リードの第一露出面と第二リードの第二露出面とを外部接続面として回路基板等の基材の表面に電気接続することができる。とくに、リードフレームの下面と樹脂パッケージの底面とを同一平面上に配置することで、基材の表面に対してリードフレームの下面を密着させて良好な電気接続が実現できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、前記第二リード上に、前記半導体発光素子を保護するための保護素子を実装することができる。上記構成により、第二サブフレーム上にツェナーダイオード等の保護素子を実装して、半導体発光素子を保護できる。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、リードフレームと、前記リードフレーム上に実装される半導体発光素子と、前記リードフレームを被覆してなる樹脂パッケージと、を備える半導体発光装置の製造方法であって、リード準備工程と、樹脂パッケージ成形工程と、実装工程と、切断工程とを含んでいる。前記リードフレームは、互いに対向して配置された第一リードと第二リードとを備え、前記第一リードと前記第二リードは、互いに対向する方向において、前記第一リードが前記第二リードよりも長く形成され、かつ、前記第二リードは、前記第一リードと対向する側の両端部が前記第一リード側に向かって先細り状に延伸されて一対の延伸部が形成されており、リード準備工程では、該リードフレームを、その両端がリード連結部を介してリードランナーに連結された状態に成形する。樹脂パッケージ成形工程は、前記リードフレームを樹脂で被覆して、前記リードフレームの両端を対向する両側面に配置し、かつ、前記第一リードと前記第二リードの下面を底面から露出する状態で前記樹脂パッケージを成形する。実装工程は、前記リードフレーム上に、前記半導体発光素子を実装する。切断工程は、前記樹脂パッケージが成形された前記リードフレームの両端において、前記リード連結部を切断して、該リードフレームを前記リードランナーから分離する。
本発明の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、前記リード準備工程において、複数のリードフレームを、１ないし複数列に並べる状態で前記リードランナーに連結してなるフレームユニットを成形することができる。これにより、多数のリードフレームをリードランナーに連結した状態で成形して、半導体発光装置を効率よく多量生産できる。
以下、本発明の一実施の形態に係る半導体発光装置を図１ないし図７に基づいて詳述する。図１は半導体発光装置の垂直縦断面図を、図２は図１に示す半導体発光装置の斜視図を、図３ないし図７は図１に示す半導体発光装置の一製造工程を示す平面図、底面図、垂直縦断面図、水平断面図、及び垂直横断面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す半導体発光装置１００は、表面実装タイプの半導体発光装置である。この半導体発光装置１００は、導電性の部材からなるリードフレーム１と、このリードフレーム１上に実装される半導体発光素子３と、このリードフレーム１を被覆してなる絶縁性の樹脂パッケージ２とを備えている。
図の半導体発光装置１００は、リードフレーム１の上面側を被覆する樹脂パッケージ２を備える。図の樹脂パッケージ２は、上面に断面凹状の開口部２１を形成しており、この開口部２１の底面においてリードフレーム１の上面を露出させて、半導体発光素子の実装面１９を構成しており、この実装面１９上に半導体発光素子３が実装されている。さらに、図１に示す半導体発光装置１００は、半導体発光素子３が実装される樹脂パッケージ２の開口部２１内部に、封止部材４が充填されている。なお、本発明の実施形態に係る半導体発光装置は、表面が樹脂パッケージ２で被覆されて定位置に配置されるリードフレーム１の形状を特徴とするものである。したがって、リードフレーム１に実装される半導体発光素子３や樹脂パッケージ２の開口部２１に充填される封止部材４には、現在すでに開発され、あるいは今後開発される全ての半導体発光素子や封止部材が使用できる。以下に個々の部材について説明する。
（リードフレーム１）
リードフレーム１は、導電性の金属板を所定の形状に加工したものである。図１ないし図８に示すリードフレーム１は、全体の形状を帯状として、両側縁を互いに平行な姿勢としている。リードフレーム１を構成する導電性の金属板には、各種の金属を用いることができる。例えば、銅もしくは銅合金、ステンレス鋼およびインバー合金を含む鉄合金等が挙げられる。また、異種の金属をクラッドしたクラッド材であっても良い。さらに、リードフレーム１は、半導体発光素子３の実装面や外部電極との接続部位等にメッキ層を有しても良い。メッキ層は任意の種類のメッキでよく、既知の任意のメッキ方法を用いて形成することができる。好ましくは、銀、金、ニッケル、アルミニウム、パラジウム、ロジウム、銅から選択される１つ以上の元素を含む。より好ましくは、銀、ニッケル、パラジウムおよび金から選択される１つ以上を主成分として含む。特に半導体発光素子が実装される最表面は、発光素子からの光に対する反射率の高い材料である銀や、ワイヤと良好な密着性を有する金を含むメッキ層を有することが好ましい。
リードフレーム１は、樹脂パッケージ２内で互いに対向して配置された第一リード１Ａと第二リード１Ｂとを備える。第一リード１Ａと第二リード１Ｂからなるリードフレーム１は、部分的に樹脂パッケージ２で被覆されており、この樹脂パッケージ２を介して定位置に配置されている。第一リード１Ａ及び前記第二リード１Ｂは、樹脂パッケージ２に被覆されるインナーリード部１１、１２と、インナーリード部１１、１２から延在して樹脂パッケージ２の側面に配置されるアウターリード部１３とを備えている。図に示すリードフレーム１は、両端部を樹脂パッケージ２から突出させており、樹脂パッケージ２の側面から突出する端部をアウターリード部１３として、外部接続できるようにしている。図のリードフレーム１は、両側縁が樹脂パッケージ２で被覆される横幅（Ｗ）とすると共に、両端部が樹脂パッケージ２の外側まで延長されて樹脂パッケージ２の両側面から突出する長さとしている。すなわち、リードフレーム１は、樹脂パッケージ２の側面の内、アウターリード部１３が配置される側面と交差する側面を、リードフレーム１を露出させない被覆面２ｂとしている。
さらに、図に示すリードフレーム１は、下面１ａを樹脂パッケージ２の底面２ａから露出させて露出面とすると共に、半導体発光素子３が実装される実装面１９を樹脂パッケージ２の開口部２１の底面に露出させている。すなわち、リードフレーム１は、両端部と下面１ａと上面の一部を除く部分が樹脂パッケージ２で被覆されている。このように、リードフレーム１の横断面における外周面のうち、少なくとも一部が樹脂パッケージ２に接触するように被覆された部分、すなわち、リードフレーム１の上面、下面、及び両側縁部のうち、少なくとも一部が樹脂パッケージ２で被覆された部分をインナーリード部１１、１２としている。
第一リード１Ａは、リードフレーム１の長さ方向、すなわち、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとが対向する方向において、第二リード１Ｂよりも長く構成されている。言い換えると、リードフレーム１は、図４に示すように、第二リード１Ｂのインナーリード部１２の長さ（Ｌ２）を第一リード１Ａのインナーリード部１１の長さ（Ｌ１）よりも短くしている。これにより、図１ないし図８に示すリードフレーム１は、樹脂パッケージ２の開口部２１において、第一リード１Ａと第二リード１Ｂが対向する領域を、中央部から偏在させる状態で配置している。図１ないし図８に示すリードフレーム１は、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとの対向領域を、第二リード１Ｂ側（図１〜図６において右側）に偏在させており、図１と図２に示すように、開口部２１の中央領域において、第一リード１Ａの上面に半導体発光素子３を配置している。第一リード１Ａと第二リード１Ｂの対向縁は所定の間隔を離して配置されて、これ等の間に絶縁隙間２０が形成されており、この絶縁隙間２０に充填される樹脂を介して互いに絶縁されている。
第一リード１Ａは、樹脂パッケージ２の中央部を含む領域から一方の端部にわたって配置されている。この第一リード１Ａは、樹脂パッケージ２に被覆されるインナーリード部１１と、外部接続される端子として樹脂パッケージ２の外部に引き出されるアウターリード部１３とからなる。第一リード１Ａのインナーリード部１１は、開口部２１の中央領域に配置されて、半導体発光素子３が実装されるリード中央領域１７と、このリード中央領域１７とアウターリード部１３の間に設けられて、樹脂パッケージ２との連結構造を強めるための樹脂連結部１４とからなる。図１と図２の第一リード１Ａは、リード中央領域１７を樹脂パッケージ２の開口部２１から露出させて実装面１９とし、この実装面１９に半導体発光素子３を実装している。第一リード１Ａに実装される半導体発光素子３は、発光面側に一対の電極を備えており、一方の電極に接続される導電性ワイヤ３２を、第一リード１Ａのリード中央領域１７に電気接続し、他方の電極に接続される導電性ワイヤ３２を対向する第二リード１Ｂに電気接続している。図２に示す半導体発光装置１００は、６個の半導体発光素子３を実装しているが、半導体発光装置は、１〜５個、あるいは７個以上の半導体発光素子を実装することもできる。
第二リード１Ｂは、樹脂パッケージ２の片側であって、第一リード１Ａと反対側の端部に配置されている。この第二リード１Ｂは、樹脂パッケージ２に被覆されるインナーリード部１２と、外部接続される端子として樹脂パッケージ２の外部に引き出されるアウターリード部１３とからなる。第二リード１Ｂのインナーリード部１２は、第一リード１Ａと対向する位置に配置されるリード接続領域１８と、このリード接続領域１８とアウターリード部１３の間に設けられて、樹脂パッケージ２との連結構造を強めるための樹脂連結部１４とからなる。図１と図２の第二リード１Ｂは、リード接続領域１８を樹脂パッケージ２の開口部２１から露出させており、このリード接続領域１８に、第一リード１Ａに実装される半導体発光素子３の他方の電極に接続される導電性ワイヤ３２を電気接続している。
図の第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、樹脂パッケージ２から外部に引き出されるアウターリード部１３を同じ構造とすると共に、樹脂パッケージ２に連結される樹脂連結部１４を同じ構造としている。
アウターリード部１３は、リードフレーム１の長さ方向に突出する略凸形状の外部リード凸部１３ａが同一面上に延伸されて形成されている。図２の例では、外部リード凸部１３ａは、各々のアウターリード部１３の両側に設けられている。図の外部リード凸部１３ａは、コーナー部を面取りしている。また、アウターリード部１３は、図３ないし図６、及び図８に示すように、外部リード凸部１３ａの間に、外側に向かって突出するリード連結部１０が連結されるようにしている。第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、このリード連結部１０を介して、後述するリードランナー６０（図１０参照）に連結されている。なお、図１と図２においては、このリード連結部１０を切断した状態を示している。このリード連結部１０は、製造工程の一工程である切断工程において切断される。
さらに、図に示す半導体発光装置１００は、第一リード１Ａと第二リード１Ｂの下面１ａを、樹脂パッケージ２の底面２ａからさせて、それぞれ第一露出面５１及び第二露出面５２としている。樹脂パッケージ２の底面２ａから露出する、第一リード１Ａの第一露出面５１と第二リード１Ｂの第二露出面５２は、樹脂パッケージ２の底面２ａと同一平面上に配置されている。さらに、このリードフレーム１は、図４と図５に示すように、樹脂パッケージ２に被覆されるインナーリード部１１、１２からアウターリード部１３まで連続して、リードフレーム１の下面１ａを樹脂パッケージ２の底面２ａに露出させている。この構造は、第一リード１Ａの第一露出面５１と第二リード１Ｂの第二露出面５２とを外部接続面として回路基板等の基材の表面に電気接続することができる。また、リードフレーム１の下面をインナーリード部１１、１２からアウターリード部１３まで一続きとして露出させることで放熱性を向上できる特徴がある。
樹脂連結部１４は、表面に設けた凹凸形状や開口部等により、樹脂パッケージ２で被覆されるリードフレーム１を強固に樹脂パッケージ２に連結する。図４ないし図６に示す樹脂連結部１４は、両側部に切欠部１４ａを形成すると共に、中央部に貫通孔１４ｂを開口している。樹脂連結部１４は、切欠部１４ａや貫通孔１４ｂにより、リードフレーム１を強固に樹脂パッケージ２に連結している。さらに、樹脂連結部は、切欠部や貫通孔に代わって凸部や凸条、凹部等を設けて、リードフレームと樹脂パッケージとの連結強度を向上させることもできる。
さらに、第二リード１Ｂは、リードフレーム１に外力が加えられる際の衝撃で樹脂パッケージ２が破損するのを防止するために、図４に示すように、第二露出面５２において、第一リード１Ａと対向する側の両端部を第一リード１Ａ側に向かって延伸させた延伸部１５を設けている。第二リード１Ｂは第一リード１Ａよりも長さが短いので、リードフレーム１に外力が加えられる際には、外力に起因する応力が伝わりやすく、第二リード１Ｂの周縁部で樹脂パッケージ２が破損しやすくなる。本発明の実施形態に係る半導体発光装置では、長さが短い第二リード１Ｂにおいて、第一リード１Ａと対向する領域の隅部を第一リード１Ａ側に延伸させることで切断時の応力を分散させて樹脂パッケージ２が破損するのを抑制している。
図４と図６の第二リード１Ｂは、第一リード１Ａと対向する領域の両端部に延伸部１５を設けると共に、延伸部１５の間の第二中間領域１８Ａを略直線状に形成している。このように、対向縁の両端部に延伸部１５を設ける構造は、第二リード１Ｂの両側縁部をより広い面積で樹脂パッケージ２で被覆できる。ここで、第二リード１Ｂは、延伸部１５の面積（ｔ）を大きくし、樹脂パッケージ２で被覆される面積を大きくするほど周縁部での損傷を効果的に抑制できる。ただ、延伸部１５の面積を大きくするために、延伸部１５をリードフレーム１の幅方向に大きく延伸させると、リードフレーム１の横幅が広くなるため、これを被覆する樹脂パッケージ２の外形も大きくする必要があり、半導体発光装置全体を小型化できなくなると共に、使用する樹脂の量が多くなって製造コストが高くなる。また、第二リード１Ｂのアウターリード部１３に上下方向の外力が加わった際には、その反対側である対向縁側に応力が集中しやすくなるため、上下方向に働く回転モーメントを考慮すると、第二リード１Ｂは、リードフレーム１の幅方向に延伸部１５を延伸させるよりも、第一リード１Ａ側に延伸部１５を延伸させる構造の方がより効果的に対向縁側に働く応力を小さくできる。それは、回転モーメントによる応力の大きさが、回転の中心からの距離に反比例するからである。したがって、第二リード１Ｂに設ける延伸部１５は、好ましくは、第一リード１Ａ側へ延伸する面積（ｔ）を大きくする。ただ、第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、互いに絶縁させるために対向縁を所定の間隔離す必要があるため、第二リード１Ｂから第一リード１Ａ側に延伸する延伸部１５の面積（ｔ）を大きくすると、これと対向する第一リード１Ａの対向縁を大きく後退させる必要があり第一リード１Ａのリード中央領域１７が削られて面積が小さくなる。第一リード１Ａのリード中央領域１７は半導体発光素子３を実装する領域であるため、その面積を小さくすることはあまり好ましくない。したがって、第二リード１Ｂに設ける延伸部１５は、これ等のことを考慮して、その形状や面積等を決定する。
図４と図６の延伸部１５は、第一リード１Ａ側に向かって次第に幅が狭くなる形状に成形している。一対の延伸部１５は、互いに対向する辺を傾斜させており、第二リード１Ｂから離れるにつれて、対向する辺が末広がりとなるように、各延伸部１５を先細り状に形成している。図４の延伸部１５は、先細り状を平面視で略三角形状としており、第二露出面５２の側縁１ｃを第一リード１Ａ側に延長して略三角形状の延伸部１５の一辺を構成している。さらに、延伸部１５の互いに対向する辺を末広がりになるように傾斜させた辺として、略三角形状の延伸部１５の一辺を構成している。つまり、この第二リード１Ｂは、横幅（Ｗ）を広くすることなく、第一リード１Ａ側に延伸する延伸部１５を設けることができる。このため、樹脂パッケージ２の外形を大きくすることなく、第二リード１Ｂ側の周縁部における樹脂パッケージ２の破損を抑制できる。ただ、第二リードは、樹脂パッケージの外形範囲内において、リードフレームの幅方向に延伸部を延伸させることもできる。すなわち、第二リードは、延伸部の側縁における横幅を、リード接続領域の中央部における横幅よりも多少広くすることもできる。
さらに、図に示す第二リード１Ｂは、側縁１ｃの延長線上に延伸部１５の一辺を設けると共に、延伸方向に向かって次第に幅を狭くするので、延伸部１５の先端部の面積を小さくしながら延伸部の面積（ｔ）を大きくできる。このため、これと対向する第一リード１Ａの対向縁の後退する領域を小さくして、第一リード１Ａのリード中央領域１７の面積を確保できる特徴もある。ただ、延伸部は、必ずしも略三角形状とする必要はなく、延伸させる方向に向かって幅の狭くなる種々の形状、たとえば、略台形状とすることもできる。
さらに、延伸部１５は、先端部を面取りしている。図４の一部拡大図に示す延伸部１５は、先端縁を湾曲形状として面取りしている。この形状の延伸部１５は、樹脂パッケージ２との境界部分において、応力が先端部に集中するのを有効に防止できる。このように、延伸部１５を面取りする構造は、樹脂パッケージ２が破損するのをさらに効果的に抑制できる。
また、第一リード１Ａは、第二リード１Ｂと対向する領域の端部において、延伸部１５に対向して窪み部１６を設けている。図４と図６に示す第二リード１Ｂは対向縁の両端部に延伸部１５を設けているので、第一リード１Ａはこれ等の延伸部１５と対向する両端部に窪み部１６を設けている。図に示す第一リード１Ａは、延伸部１５と対向する隅部を窪ませて窪み部１６としている。第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、互いに絶縁するために、対向縁を所定の間隔離す必要がある。このように、第二リード１Ｂの延伸部１５に対向して第一リード１Ａに窪み部１６を設けることで、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとを一定の間隔で離間させて絶縁性を維持できる。
第一リード１Ａに設けられる窪み部１６の形状や大きさは、これと対向する延伸部１５によって特定される。すなわち、第二リード１Ｂの延伸部１５を大きくすると、これに対向して形成される第一リード１Ａの窪み部１６も大きくする必要がある。それは、第一リード１Ａと第二リード１Ｂの対向縁の間に所定の間隔を設けて絶縁隙間２０を形成するためである。ただ、前述のように、第一リード１Ａの窪み部１６を大きくすると、第一リード１Ａは、リード中央領域１７の面積が小さくなって半導体発光素子３の実装に制約を受けることがある。通常、半導体発光素子を実装する半導体発光装置においては、発光素子の配置のズレが発光装置の光軸のズレとなるため、半導体発光素子はリード中央領域の実装面上に実装することが好ましい。したがって、第一リードは、好ましくは窪み部を小さくしてリード中央領域の面積を確保することが望ましい。したがって、窪み部１６は、延伸部１５との間に所定の間隔の絶縁隙間２０を形成できる構造としながら、できる限り小さく形成される。図４と図６の窪み部１６は、第二リード１Ｂ側の開口縁からアウターリード部１３側に向かって、開口幅が次第に狭くなる形状としている。図の第一リード１Ａは、リード中央領域１７の対向縁部が第二リード１Ｂ側からアウターリード部１３側に向かって裾広がりの等脚台形状となるように窪み部１６を形成している。これにより、第一リード１Ａは、リード中央領域１７の中央部において、半導体発光素子３を実装できる十分なスペースを確保している。図のリードフレーム１は、第二リード１Ｂに設ける延伸部１５を略三角形状としているので、これと対向する窪み部１６の平面形状を略台形状として、対向する対向縁の間隔が所定の間隔となるようにしている。ただ、窪み部は、必ずしも略台形状とする必要はなく、延伸部の対向縁との間に所定の間隔を確保できる種々の形状とすることができる。
さらに、図４の第一リード１Ａは、第二リード１Ｂと対向する領域において、両端部に設けた窪み部１６の間の第一中間領域１７Ａを略直線状に形成している。図４のリードフレーム１は、第一リード１Ａの第一中間領域１７Ａと第二リード１Ｂの第二中間領域１８Ａとを互いに平行な略直線状として所定の間隔（Ｋ）に保持している。これにより、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとを一定の間隔で離間させて絶縁性を維持している。
さらに、第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、図４、及び図６ないし図８に示すように、フランジ部５３を側縁部に備えており、このフランジ部５３を樹脂パッケージ２に埋設させている。このフランジ部５３は、リードフレーム１よりも薄く成形されており、リードフレーム１の側面から外側に突き出すように形成されている。図７に示すフランジ部５３は、リードフレーム１の側面の中央部から外側に突き出すように成形されている。フランジ部５３は、上下の両面が樹脂で被覆されるように樹脂パッケージ２に埋設されている。このリードフレーム１は、フランジ部５３をリードフレーム１よりも薄く成形することにより、フランジ部全体を樹脂パッケージ２に埋設させて、樹脂パッケージ２との連結強度を強くしている。
図７に示すフランジ部５３は、板状のリードフレーム１の側縁部を押し潰すようにプレス成形して、リードフレーム１の側面から突き出した形状に形成されている。リードフレーム１は、例えば、図９に示すように、両側縁部の上面をプレス型５９でプレスしてコーナー部を押し潰し、潰された部分を肉移動させて、外側に突き出したフランジ部５３を形成することができる。図９のリードフレーム１は、プレス型５９の内側縁５９ａをリードフレーム１の下面側の側縁１ｃ、すなわち露出面の側縁１ｃよりも内側に位置させてプレスすることにより、上面側の側縁部に段差部５４を設けて、外側に突き出したフランジ部５３を設けている。このリードフレーム１は、図７に示すように、上面側における両側縁１ｄの間隔である横幅（Ｗ１）を下面側における両側縁１ｃの間隔である横幅（Ｗ２）よりも狭くしている。ただ、リードフレームは、これとは反対にプレス加工して、すなわち、両側縁部の下面をプレス型でプレスすると共に、このプレス型の内側縁をリードフレームの上面側の側縁よりも内側に位置させてプレスすることで、下面側に段差部を設けて、上面側における両側縁の間隔を下面側における両側縁の間隔よりも広くすることもできる。さらにまた、リードフレームは、側縁部を一対のプレス型で上下からプレスして、外側に突き出したフランジ部を中央部に沿って形成して、上面側における両側縁の間隔と下面側における両側縁の間隔を等しくすることもできる。
図７と図８に示すリードフレーム１は、第一リード１Ａの第一露出面５１の両側縁１ｃと第二リード１Ｂの第二露出面５２の両側縁１ｃに沿って、外側に突き出したフランジ部５３を設けている。第一リード１Ａは、リード中央領域１７の側縁であって、窪み部１６を除く領域の両側縁１ｃに沿ってフランジ部５３を設けている。第二リード１Ｂは、リード接続領域１８の両側縁１ｃと延伸部１５の両側縁１ｃに沿ってフランジ部５３を設けている。さらに、第二リード１Ｂは、図８に示すように、延伸部１５の先端側にも延長してフランジ部５３を設けている。すなわち、第二リード１Ｂのフランジ部５３は、延伸部１５の側縁１ｃに沿って延長されると共に、第一リード１Ａ側の先端部を延伸部１５の側縁から先端縁に沿って連続して回り込むように配置して延長部５３Ａを設けている。この延長部５３Ａは、延伸部１５の先端縁に沿って形成されている。このように、延伸部１５の先端縁に沿ってフランジ部５３を設ける構造は、延伸部１５と樹脂パッケージ２との連結強度をより高めることができる。ただ、第二リードは、必ずしも延伸部の先端縁に沿ってフランジ部の延長部を設ける必要はなく、側縁に沿ってのみフランジ部を設けることもできる。
また、図４と図８に示すフランジ部５３の延長部５３Ａは、窪み部１６の内側に位置させている。このリードフレーム１は、側面視において、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとがオーバーラップする部分を有する構造としている。これにより、半導体発光装置１００の機械的強度を向上させることができる。本実施形態に係る半導体発光装置１００は、図４と図８に示すように、第二リードの延伸部の先端縁に沿って設けたフランジ部の延長部が、側面視において第一リードとオーバーラップする部分を有している。このように、オーバーラップする部分をフランジ部が有することにより、リードフレームはオーバーラップする部分を有しつつ、樹脂パッケージ底面においては、半導体発光装置の電極となる第一露出面と第二露出面とを一定の間隔で離間させることができるため好ましい。
以上のように、リードフレーム１にフランジ部５３を設けて、このフランジ部５３を樹脂パッケージ２に埋設する構造は、リードフレーム１と樹脂パッケージ２との連結強度を高めることができる。このため、リードフレーム１の周縁における樹脂パッケージ２の破損を有効に防止できる。とくに、図８に示すように、第二リード１Ｂの延伸部１５の側縁１ｃ及び先端縁に沿ってフランジ部５３を設けることで、第二リード１Ｂの周縁での破損をより有効に防止できる。
以上の半導体発光装置１００は、図４に示すように、第二リード１Ｂの第二露出面５２において、一対の延伸部１５を設けている。この延伸部１５は、リード接続領域１８と等しい厚さに形成されており、その下面を樹脂パッケージ２の底面２ａから露出させている。この構造は、先細り状に形成される延伸部１５の厚さを、リードフレーム１の他の部分の厚さと等しくすることで強度を高くしている。
（フレームユニット６）
以上のリードフレーム１は、製造工程の一つである樹脂成形工程において、第一リード１Ａと第二リード１Ｂが定位置に配置された状態で、樹脂パッケージ２で被覆される。リードフレーム１は、樹脂成形工程で第一リード１Ａと第二リード１Ｂを定位置に配置するために、リードフレーム１の両端、すなわち、第一リード１Ａと第二リード１Ｂの外側の端縁がリード連結部１０を介して枠形状のリードランナー６０に連結された状態で成形される。ここで、図１０は、実施例１の半導体発光装置１００の一製造工程を示す平面図であって、複数のリードフレーム１がリード連結部１０を介してリードランナー６０に連結してなるフレームユニット６を示している。
図１０は、導電性部材からなる金属プレートを所定のパターンに加工して、複数のリードフレーム１が複数列に配列された状態でリードランナー６０に連結されたフレームユニット６を示している。図に示すフレームユニット６は、枠形状のリードランナー６０に、複数のリードフレーム１がリード連結部１０を介して枝状に連結されるよう、打抜加工等により金属プレートを加工している。図に示すフレームユニット６は、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとをリード連結部１０を介して枠形状のリードランナー６０に連結することで、第一リード１Ａと第二リード１Ｂを位置決めしている。第一リード１Ａと第二リード１Ｂを、リード連結部１０を介してリードランナー６０に連結する状態で、リードフレーム１を被覆する樹脂パッケージ２を成形して、第一リード１Ａと第二リード１Ｂが樹脂パッケージ２の定位置に配置される。
このフレームユニット６は、後述する製造工程を経て、複数のリードフレーム１から複数の半導体発光装置１００が製造される。そして、切断工程において、リード連結部１０が切断されることによって、リードフレーム１がリードランナー６０から切り離されて、個々の半導体発光装置１００に分離される。このように、複数のリードフレーム１を連結してなるフレームユニット６は、多数の半導体発光装置１００を能率良く製造できる。図１０に示すフレームユニット６は、複数のリードフレーム１が複数列に配列された状態でリードランナー６０に連結されており、複数のリードフレーム１をマトリックス状に配置している。ただ、フレームユニットは、複数のリードフレームを複数列に配列するのみに限らず、一列に配列することも、単一のリードフレームをリードランナーに連結することもできる。以上のように、第一リード１Ａと第二リード１Ｂからなるリードフレーム１を、リード連結部１０を介してリードランナー６０に連結する構造は、製造工程において、リードランナー６０を介してリードフレーム１を扱うことができるので、作業性を向上できる。
（樹脂パッケージ２）
樹脂パッケージ２は、リードフレーム１の表面を部分的に被覆する所定の形状に成形されている。図３の樹脂パッケージ２は、平面視を方形状とするブロック状として、四隅のコーナー部を面取りしている。ブロック状の樹脂パッケージ２は、互いに対向する第一リード１Ａと第二リード１Ｂを部分的に被覆してインナーリード部１１、１２としている。樹脂パッケージ２は、樹脂パッケージ２の対向する両側面から第一リード１Ａおよび第二リード１Ｂのアウターリード部１３を突出させると共に、アウターリード部１３が突出する側面と交差する側面を、リードフレーム１を露出させない被覆面としている。さらに、樹脂パッケージ２は、上面の中央部に断面凹状に開口している開口部２１を形成し、この開口部２１の底面において第一リード１Ａのリード中央領域１７と第二リード１Ｂのリード接続領域１８を露出させている。さらに、樹脂パッケージ２は、開口部２１の周囲に枠部２２を形成しており、この枠部２２により、リードフレーム１の樹脂連結部１４を被覆すると共に、第一リード１Ａのリード中央領域１７と第二リード１Ｂのリード接続領域１８の両側縁部も被覆している。図２、図３、及び図６に示す樹脂パッケージ２は、第二リード１Ｂの延伸部１５を被覆して、第二中間領域１８Ａを開口部２１の底面に露出させると共に、第一リード１Ａの第一中間領域１７Ａと窪み部１６の一部とを開口部２１の底面に露出させている。
樹脂パッケージ２の開口部２１は、開口部２１の底面のほぼ中央部に半導体発光素子３が実装される。このため、開口部２１の底面の大きさは、好ましくは、１ないし複数個の半導体発光素子３を第一リード１Ａのリード中央領域１７の上面に実装して、導電性ワイヤ３２を第一リード１Ａと第二リード１Ｂに電気接続できる大きさとしている。さらに、開口部２１の容積は、半導体発光素子３からの光が開口部２１の内面へ反射する際の反射角度や配光色度、また開口部２１に充填される封止部材４、および封止部材４に含有される蛍光体の量や種類等を考慮して決定される。したがって、開口部の形状や大きさ、及び容積は、特に限定されない。
樹脂パッケージ２の枠部２２は、リードフレーム１の樹脂連結部１４を被覆して、リードフレーム１を定位置に連結している。さらに、樹脂パッケージ２の枠部２２は、第一リード１Ａのリード中央領域１７と第二リード１Ｂのリード接続領域１８の両側縁部も被覆して、連結強度を強くしている。とくに、枠部２２は、第二リード１Ｂの両側部に設けられた延伸部１５を被覆している。この構造は、第二リード１Ｂの延伸部１５を枠部２２で支持することで、第二リード１Ｂの対向縁側が破損するのを有効に防止している。
さらに、図に示す樹脂パッケージ２は、リードフレーム１の下面１ａを露出させている。この構造は、リードフレーム１の下面１ａを外部端子として外部電極に接続して電気接続することができる。また、リードフレーム１の下面１ａを表出させることで、放熱効果を高めることができる。
樹脂パッケージ２は、リードフレームを定位置に固定するとともに、反射面（開口部の内側壁）で半導体発光素子からの光を反射させるための部材である。材料としては、例えば、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、などの熱硬化性樹脂が挙げられる。製造工程時の熱履歴を考慮すると、熱硬化性樹脂が熱や化学的な影響に対しての耐性を備えているため好ましく、中でも、エポキシ樹脂又はエポキシ変性樹脂、例えばＥＭＣ（Epoxy Molding Compound）が好適である。しかし、熱硬化性樹脂は、硬化後、熱可塑性樹脂に比べると硬質なものが多く、クラックや割れが発生しやすい。このため、本件発明の実施形態の構成が特に効果を奏する。
また、これら樹脂中に、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト等の光反射部材を含有させることができる。特に、樹脂パッケージが凹状の開口部を形成する際には、樹脂パッケージの材料を光反射率の高い材料とすることで光取り出し効率が向上する。
以上の樹脂パッケージ２の成形方法としては、例えば、注型成形法、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、これに嵌着されるリードフレーム１の特質、成型形状等を考慮して決定することができる。
（半導体発光素子３）
半導体発光素子３は、発光ダイオードや半導体レーザ等が利用できる。このような半導体発光素子３は、液相成長法、ＨＤＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法により基板上にＺｎＳ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが好適に用いられる。半導体層の材料やその混晶度の選択により、半導体発光素子３の発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。特に、緑色系及び青色系の高輝度に発光する発光素子の材料として、窒化物半導体を選択することが好ましい。例えば、発光層の材料として、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）などが利用できる。
半導体発光素子３は、図１と図２に示すように、樹脂パッケージ２の開口部２１の底面において、樹脂パッケージから露出されたリードフレーム１の上面に実装される。半導体発光素子３は、第一リード１Ａのリード中央領域１７の所定の位置に実装され、そのために接合部材が用いられる。例えば、青及び緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物系半導体層を成長させて形成された発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌ等の金属メッキをしてもよいし、樹脂を使用せず、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材を用いてもよい。さらに、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンディングしてもよい。
（導電性ワイヤ３２）
また、半導体発光装置１００は、半導体発光素子３１とリードフレームとを接続するための導電性ワイヤ３２を備えている。半導体発光素子３１に形成された一対の電極が、発光素子への電力供給のために、導電性ワイヤ３２によってリードと電気的に接続される。導電性ワイヤ３２の材料、直径などは特に限定されるものではなく、当該分野で通常使用されているものを利用することができる。特に、発光素子の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接合性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。
導電性ワイヤ３２は、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いたもの、ワイヤ表面に銀又は銀合金を被覆したもの等を用いることができる。なかでも、反射率が高い材料を選択する場合には、銀、銅、鉛、アルミニウム、白金又はこれらの合金が好ましく、銀又は銀合金がより好ましい。ワイヤの直径は、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜７０μｍ程度が挙げられる。好ましくは１５〜５０μｍ程度、より好ましくは１８〜３０μｍ程度である。
（保護素子５）
さらに、図２の半導体発光装置１００は、樹脂パッケージ２の開口部２１内において、リードフレーム１の露出されている領域に保護素子５を実装している。保護素子５は、逆電圧が印加された際に半導体発光素子３が破損される事態を回避する。このような保護素子５として、半導体発光素子３の導通方向と逆向きに並列に接続されたツェナーダイオード５Ａが好適に利用できる。
（封止部材４）
封止部材４は、樹脂パッケージ２の開口部２１に充填されて、半導体発光素子３や導電性ワイヤ３２、保護素子５等を封止して、塵芥や煙、水分、外力等から保護するための部材である。封止部材４には、例えばポッティングによって樹脂パッケージ２の開口部２１に充填されて、この開口部２１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。
封止部材４の材料は、絶縁性を有し、半導体発光素子から出射される光を透過可能な材料であることが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましい。さらに、封止部材は、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、封止部材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、半導体発光素子からの発光を集束または発散させることができる。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。
（波長変換材料）
封止部材４は、波長変換部材を備えてもよい。これにより、半導体発光素子３の光を異なる波長の光に変換し、半導体発光素子３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。このような波長変換部材として、半導体発光素子３の発光で励起可能な蛍光体が好適に利用できる。例えば、ユーロピウム、セリウム等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、より具体的には、ユーロピウムで賦活されたα又はβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート蛍光体、ユーロピウム等のランタノイド系元素、マンガン等の遷移金属系元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類のハロシリケート蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、セリウム等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はユーロピウム等のランタノイド系元素で主に賦活される有機物及び有機錯体等が挙げられる。特に、青色発光素子と組み合わせることで白色に発光するＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系蛍光体が好適に用いられる。また、赤色蛍光体であるＫＳＦ等も用いることができる。この他にも同様の性能、効果を有する蛍光体を適宜使用することができる。
さらに、蛍光体は、封止部材に含有させるのみに限らず、発光素子の表面に蛍光体を含む蛍光体層を形成する工程を別に設けても良い。この場合、蛍光体層を形成する方法としては特に限定されるものではなく、例えば、スプレー法、電着法、静電塗装法を用いることができる。あるいは、樹脂に蛍光体を分散させた材料から成る蛍光体シート等を半導体発光素子に接着してもよい。また、蛍光体材料は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。このような材料としては、半導体材料、例えば、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族又はＩＶ−ＶＩ族の半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳｘＳｅ１−ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ等のナノサイズの高分散粒子を挙げることができる。このような蛍光体は、例えば、粒径が１〜１００ｎｍ、好ましくは１〜２０ｎｍ程度（原子１０〜５０個程度）のものを挙げることができる。このような蛍光体を用いることにより、内部拡散を抑制することができ、色変換された光の散乱を抑制し、光の透過率をより一層向上させることができる。
また、蛍光体材料として有機系の発光材料を用いてもよい。有機系の発光材料として代表的なものは、有機金属錯体を用いた発光材料を挙げることができ、透明性の高い発光材料が多い。このため、蛍光体材料として有機系の発光材料を用いた場合には、量子ドット蛍光体を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
また、封止部材４は、光拡散剤、顔料等、使用用途に応じて適切な部材を適宜備えても良い。例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラック、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半導体発光装置が得られる。同様に外来光や半導体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。
（半導体発光装置の製造方法）
以上の半導体発光装置１００は、以下の工程で製造される。
［リード準備工程］
金属板を所定の形状に打抜加工して、第一リード１Ａと第二リード１Ｂからなるリードフレーム１を準備する。第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、図１０に示すように、完全に分離されることなく、リードフレーム１の両端部がリード連結部１０を介してリードランナー６０に連結されたフレームユニット６として成形される。第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、対向部分が所定の間隔だけ離間されて、絶縁隙間２０が形成された状態に配置される。さらに、打抜加工される第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、図８に示すように、所定の形状に切断される。第一リード１Ａと第二リード１Ｂは、リードフレーム１の長さ方向において、第一リード１Ａが第二リード１Ｂよりも長く形成される。第二リード１Ｂは、第一リード１Ａと対向する領域において、隅部を第一リード１Ａ側に延伸させて延伸部１５が形成されると共に、この延伸部１５の外周縁が面取りされた形状に成形される。さらに、第一リード１Ａは、第二リード１Ｂと対向する領域の両端部において、第二リード１Ｂの延伸部１５に対向する窪み部１６が形成される。ここで、リードフレーム１は、好ましくは、複数個をリードランナー６０に連結した状態で成形される。図１０に示すフレームユニット６は、複数のリードフレーム１をマトリクス状に並べる状態で成形している。このように、１つのフレームユニット６に複数のリードフレーム１を設ける構造は、能率よく多量生産できる特徴がある。
［樹脂成形工程］
リード準備工程で成形されたリードフレーム１の表面を樹脂で被覆して樹脂パッケージ２を成形する。樹脂パッケージ２は、所定の内面形状を有する加熱金型のキャビティに流動性の中間体樹脂を注入すると共に、このキャビティ内の所定の位置に、第一リード１Ａと第二リード１Ｂとを配置して注型成形される。樹脂を加熱等により硬化させた後、成形された樹脂パッケージ２をキャビティから脱型する。以上の樹脂成形工程において、樹脂パッケージ２は、リードフレーム１を被覆する枠部２２の中央部に開口部２１を備える形状であって、この開口部２１の底面にリードフレーム１が露出し、リードフレーム１の両端部が枠部２２の両側に延伸する形状に成形される。
［半導体発光素子の実装工程］
図２に示すように、樹脂パッケージ２の開口部２１の底面から露出する第一リード１Ａの実装面１９に半導体発光素子３を接合部材を用いて実装する。図に示す半導体発光装置１００は、６個の半導体発光素子３を実装している。複数の半導体発光素子３は、開口部２１の中央領域であって、第一リード１Ａのリード中央領域１７の所定の位置に実装される。また、実装された半導体発光素子３１のｐ側電極とｎ側電極に接続された導電性ワイヤ３２を、第一リード１Ａのリード中央領域１７と第二リード１Ｂのリード接続領域１８にそれぞれ接続する。
［保護素子５の実装工程］
さらに、図２に示すように、樹脂パッケージ２の開口部２１の底面において、リードフレーム１の露出領域に保護素子５を実装する。図の保護素子５はツェナーダイオード５Ａで、半導体発光素子３の導通方向と逆向きに並列に接続される。
［封止部材４の充填工程］
図１に示すように、樹脂パッケージ２の開口部２１に封止部材４を充填する。封止部材４は、リードフレーム１の上面に実装された半導体発光素子３や保護素子５を封止する。封止部材４には、透光性を有する樹脂であって、好ましくは熱硬化性樹脂が利用できる。封止部材４は、ポッティング方式によって樹脂パッケージ２の開口部２１に充填される。
［リード連結部１０の切断工程］
リードフレーム１の両端において、リード連結部１０を切断して、個々の半導体発光装置１００をリードランナー６０から切り離して分離する。リード連結部１０は、図３ないし図６の鎖線で示すように、外部リード凸部１３ａの先端面から多少後退した位置で切断される。これにより、リード連結部１０の切断面１０Ａが外部リード凸部１３ａの先端面よりも内側に形成されるので、切断面１０Ａの端縁で他の半導体発光装置を損傷するのを有効に防止できる。
リード連結部１０の切断工程において、第一リード１Ａよりも短く構成される第二リード１Ｂは、図５に示すように、切断部にかかる剪断力（矢印Ａで表示）によって、第一リード１Ａ側の対向縁に応力が作用しやすくなるが、以上の第二リード１Ｂは、第一リード１Ａと対向する領域の隅部に延伸部１５を設けているので、第一リード１Ａと対向する領域に応力が集中するのを効果的に抑制できる。このため、リード連結部１０の切断時の衝撃で樹脂パッケージ２が破損されるのを抑制できる。
本発明の半導体発光装置は、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。
１００…導体発光装置
１…リードフレーム
１Ａ…第一リード；１Ｂ…第二リード
１ａ…下面；１ｃ、１ｄ…側縁
２…樹脂パッケージ
２ａ…底面
２ｂ…被覆面
３…半導体発光素子
４…封止部材
５…保護素子
５Ａ…ツェナーダイオード
６…フレームユニット
１０…リード連結部
１０Ａ…切断面
１１…インナーリード部
１２…インナーリード部
１３…アウターリード部
１３ａ…外部リード凸部
１４…樹脂連結部
１４ａ…切欠部；１４ｂ…貫通孔；１４ｃ…段差部
１５…延伸部
１６…窪み部
１７…リード中央領域
１７Ａ…第一中間領域
１８…リード接続領域
１８Ａ…第二中間領域
１９…実装面
２０…絶縁隙間
２１…開口部
２２…枠部
２３…凸条
２４…アンカー凸部
２５…凹部
３２…導電性ワイヤ
５１…第一露出面
５２…第二露出面
５３…フランジ部
５３Ａ…折曲部
５４…段差部
５９…プレス型
５９ａ…内側縁
６０…リードランナー
８１…リードフレーム
８１Ａ…ダイパッド部；８１Ｂ…リード部
８２…枠体
８３…半導体発光素子
８５…クラック

Claims (18)

  1. リードフレームと、
    前記リードフレーム上に実装される半導体発光素子と、
    前記リードフレームを被覆してなる樹脂パッケージと、
    を備える半導体発光装置であって、
    前記リードフレームは、前記樹脂パッケージ内で互いに対向して配置された第一リードと第二リードとを備え、
    前記第一リード及び前記第二リードは、前記樹脂パッケージに被覆されるインナーリード部と、前記インナーリード部から延在して前記樹脂パッケージの側面に配置されるアウターリード部とを備えると共に、それぞれの下面を前記樹脂パッケージの底面から露出させた第一露出面及び第二露出面としており、
    前記第一リードは、前記第一リードと前記第二リードとが対向する方向において、前記第二リードよりも長く構成されて、その上面に前記半導体発光素子を実装しており、
    前記第二リードは、前記第二露出面において、前記第一リードと対向する側の両端部を前記第一リード側に向かって先細り状に延伸させた一対の延伸部を設けてい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、
    前記一対の延伸部が、先細り状を三角形状に形成し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、
    前記第一リード及び前記第二リードは、前記樹脂パッケージの側面の内、前記アウターリード部が配置される側面と交差する側面を、前記リードフレームを露出させない被覆面としてな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、
    前記第一リードは、前記第二リードと対向する側の両端部に、前記一対の延伸部に対向して一対の窪み部を設け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、
    前記第二リードは、前記第一リードと対向する領域において、前記一対の延伸部の間に略直線状の第二中間領域を形成しており、
    前記第一リードは、前記第二リードと対向する領域において、前記一対の窪み部の間に略直線状の第一中間領域を形成してなることを特徴とする半導体発光装置。
  6. 請求項５に記載の半導体発光装置であって、
    前記樹脂パッケージは、上面に断面凹状の開口部を形成すると共に、前記開口部の底面において前記リードフレームの上面を前記樹脂パッケージから露出させて、前記半導体発光素子の実装面を構成しており、
    前記第二リードは、前記延伸部が前記樹脂パッケージで被覆されると共に、前記第二中間領域が前記開口部の底面に露出することを特徴とする半導体発光装置。
  7. 請求項５または６に記載の半導体発光装置であって、
    前記樹脂パッケージは、上面に断面凹状の開口部を形成すると共に、前記開口部の底面において前記リードフレームの上面を前記樹脂パッケージから露出させて、前記半導体発光素子の実装面を構成しており、
    前記第一リードは、前記第一中間領域と前記窪み部が前記開口部の底面に露出されてなることを特徴とする半導体発光装置。
  8. 請求項１から７のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記樹脂パッケージは、上面に断面凹状の開口部を形成すると共に、前記開口部の底面において前記リードフレームの上面を前記樹脂パッケージから露出させて、前記半導体発光素子の実装面を構成しており、
    前記開口部の中央領域において、前記第一リードに前記半導体発光素子を実装してなることを特徴とする半導体発光装置。
  9. 請求項１から８のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記リードフレームは、側面視において、前記第一リードと前記第二リードとがオーバーラップする部分を有することを特徴とする半導体発光装置。
  10. 請求項１から９のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記第一リードと前記第二リードは、側縁にフランジ部を備えており、
    前記フランジ部は、前記樹脂パッケージに埋設されてなることを特徴とする半導体発光装置。
  11. 請求項１０に記載の半導体発光装置であって、
    前記第二リードに設けられる前記フランジ部は、前記延伸部の側縁から先端縁に沿って連続して回り込むように配置された延長部が形成されてなることを特徴とする半導体発光装置。
  12. 請求項１から１１のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記一対の延伸部が、互いに対向する辺を傾斜させており、前記第二リードから離れるにつれて末広がりとなるように形成してなることを特徴とする半導体発光装置。
  13. 請求項１から１２のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記第二リードが、前記第二露出面の側縁を前記第一リード側に延長して前記延伸部の一辺を構成してなることを特徴とする半導体発光装置。
  14. 請求項１から１３のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記第一露出面と前記第二露出面が、前記インナーリード部から前記アウターリード部まで連続してなることを特徴とする半導体発光装置。
  15. 請求項１から１４のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記第一露出面と前記第二露出面とを、前記樹脂パッケージの底面と同一平面上に配置してなることを特徴とする半導体発光装置。
  16. 請求項１から１５のいずれか一に記載の半導体発光装置であって、
    前記第二リード上に、前記半導体発光素子を保護するための保護素子を実装してなることを特徴とする半導体発光装置。
  17. リードフレームと、
    前記リードフレーム上に実装される半導体発光素子と、
    前記リードフレームを被覆してなる樹脂パッケージと、
    を備える半導体発光装置の製造方法であって、
    前記リードフレームは、互いに対向して配置された第一リードと第二リードとを備え、前記第一リードと前記第二リードは、互いに対向する方向において、前記第一リードが前記第二リードよりも長く形成され、かつ、前記第二リードは、前記第一リードと対向する側の両端部が前記第一リード側に向かって先細り状に延伸されて一対の延伸部が形成されており、
    該リードフレームを、その両端がリード連結部を介してリードランナーに連結された状態に成形されたリードフレームを準備するリード準備工程と、
    前記リードフレームを樹脂で被覆して、前記リードフレームの両端を対向する両側面に配置し、かつ、前記第一リードと前記第二リードの下面を底面から露出する状態で前記樹脂パッケージを成形する樹脂パッケージ成形工程と、
    前記リードフレーム上に、前記半導体発光素子を実装する実装工程と、
    前記樹脂パッケージが成形された前記リードフレームの両端において、前記リード連結部を切断して、該リードフレームを前記リードランナーから分離する切断工程と、
    を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
  18. 請求項１７に記載される半導体発光装置の製造方法であって、
    前記リード準備工程において、複数のリードフレームを、１ないし複数列に並べる状態で前記リードランナーに連結してなるフレームユニットを準備することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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