JP2016063210A - 半導体発光装置及びリードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】光取り出し効率を高くできる半導体発光装置及びリードフレームを提供する。【解決手段】チップ２０は、リードフレーム１１上に搭載され、基板と、基板上に設けられた発光素子とを有する。壁部３３は、チップ２０の側部に対向する内壁と、内壁の反対側の外壁とを有する。蛍光体層６０は、少なくともチップ２０の上に設けられている。チップ２０の側部と、壁部３３の内壁との間の距離は、チップ２０の厚さよりも小さい。リードフレーム１１の上面と内壁とがなす角は、リードフレームの上面と外壁とがなす角よりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置及びリードフレームに関する。

シリコン基板を用いた表面実装型発光装置は、コストの大幅低減が見込めるが、シリコン基板での光吸収が懸念される。

特開２００６−２３７２８５号公報 特開２００６−１７３６０４号公報

本発明の実施形態は、光取り出し効率を高くできる半導体発光装置及びリードフレームを提供する。

実施形態によれば、半導体発光装置は、リードフレームと、チップと、壁部と、蛍光体層と、を備えている。前記チップは、前記リードフレーム上に搭載され、基板と、前記基板上に設けられた発光素子とを有する。前記壁部は、前記チップの側部に対向する内壁と、前記内壁の反対側の外壁とを有する。前記蛍光体層は、少なくとも前記チップの上に設けられている。前記チップの前記側部と、前記壁部の前記内壁との間の距離は、前記チップの厚さよりも小さい。前記リードフレームの上面と前記内壁とがなす角は、前記リードフレームの前記上面と前記外壁とがなす角よりも小さい。

実施形態の半導体発光装置の模式図。 実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 実施形態のパッケージの模式図。 実施形態の半導体発光装置の模式図。 実施形態の半導体発光装置の等価回路図。 実施形態の半導体発光装置の模式図。 実施形態の半導体発光装置の模式図。 実施形態のパッケージの模式図。 実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 実施形態の半導体発光装置のレンズの模式側面図。 （ａ）は実施形態の半導体発光装置のΔＣｘ特性図であり、（ｂ）は実施形態の半導体発光装置のΔＣｙ特性図。 実施形態の半導体発光装置の模式上面図。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。

図１（ａ）は、実施形態の半導体発光装置の模式平面図である。
図１（ｂ）は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
図１（ｃ）は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
図１（ａ）においては、図１（ｂ）及び（ｃ）に示す蛍光体層６０の図示を省略している。

実施形態の半導体発光装置は、チップ２０と、チップ２０を保持するパッケージとを有する。

図２は、図１（ｂ）におけるＡ部の拡大断面図である。

チップ２０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップであり、発光素子（ＬＥＤ素子）２２と、発光素子２２を支持する基板２１とを有する。

発光素子２２は、例えば窒化ガリウムを含む半導体層を有する。半導体層は、ｎ型ＧａＮ層と、ｐ型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層との間に設けられた発光層（活性層）とを有する。発光層は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を含む。発光層の発光ピーク波長は、例えば、４３０〜４７０ｎｍである。

また、発光素子２２は、ｐ型ＧａＮ層に接続されたｐ側電極と、ｎ型ＧａＮ層に接続されたｎ側電極とを有する。発光素子２２の上面には、図１（ａ）に示すように、ｐ側パッド２２ｐと、ｎ側パッド２２ｎが設けられている。ｐ側パッド２２ｐは、ｐ側電極を介してｐ型ＧａＮ層と電気的に接続されている。ｎ側パッド２２ｎは、ｎ側電極を介してｎ型ＧａＮ層と電気的に接続されている。

基板２１は、例えばシリコン基板である。基板２１は、発光素子２２よりも厚く、発光素子２２を支持する。

図３（ａ）は、実施形態のパッケージの模式平面図である。
図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。

パッケージは、第１リードフレーム１１と、第２リードフレーム１２と、樹脂フレーム３０とを有する。

第１リードフレーム１１および第２リードフレーム１２は、金属成形体であり、例えば銅を主成分として含む。第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２は、互いに離間している。

樹脂フレーム３０は、リード間絶縁部３１と、リフレクタ３２と、壁部３３とを有する。リード間絶縁部３１、リフレクタ３２、および壁部３３は、例えばシリコーン系の白色樹脂で形成されている。

リード間絶縁部３１は、第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２との間に設けられている。第１リードフレーム１１の上面（蛍光体層６０との境界部）、第２リードフレーム１２の上面（蛍光体層６０との境界部）、およびリード間絶縁部３１の上面（蛍光体層６０との境界部）は、実質的に連続している。第１リードフレーム１１の樹脂フレーム３０で覆われていない下面、第２リードフレーム１２の樹脂フレーム３０で覆われていない下面、およびリード間絶縁部３１の下面は、実質的に連続している。

リフレクタ３２は、第１リードフレーム１１の外縁部、および第２リードフレーム１２の外縁部に設けられている。リフレクタ３２の内壁（蛍光体層６０との境界部）３２ｂは、第１リードフレーム１１の上面、下面、第２リードフレーム１２の上面および下面に対して傾斜している。第１リードフレーム１１の上面の上方の領域、および第２リードフレーム１２の上面の上方の領域は、リフレクタ３２の内壁３２ｂによって連続して囲まれ、図３（ｂ）に示す断面視で逆台形状に形成されている。

図３（ｂ）に示すように、壁部３３は、第１リードフレーム１１の上面に設けられている。壁部３３は、第１リードフレーム１１の上面を、３つの領域に区切っている。３つの領域は、チップ２０が搭載される第１領域１１ａと、ワイヤがボンディングされる第２領域１１ｂ、１１ｃとを含む。すなわち、第１リードフレーム１１の上面は、壁部３３によって、チップ搭載領域１１ａ、ワイヤボンディング領域１１ｂ、およびワイヤボンディング領域１１ｃに区切られている。

壁部３３は、内壁３３ａと、その反対側の外壁３３ｂとを有する。内壁３３ａは、チップ搭載領域１１ａに向いている。外壁３３ｂは、ワイヤボンディング領域１１ｂ、１１ｃに向いている。

チップ搭載領域１１ａは、壁部３３の内壁３３ａ、および図１（ｃ）に示すリフレクタ３２の壁部３２ａの内壁によって連続して囲まれている。そのチップ搭載領域１１ａには、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、チップ２０がマウントされている。

チップ２０の基板２１の裏面が、ダイボンディングペースト３９によって、第１リードフレーム１１の上面にボンディングされている。ダイボンディングペースト３９は、例えば銀（Ａｇ）ペーストである。

発光素子２２の発光によって発生した熱は、基板２１、ダイボンディングペースト３９、および第１リードフレーム１１を通じて、図示しない実装基板へと放熱される。

チップ２０のｐ側パッド２２ｐは、ボンディングワイヤ４２を介して、第１リードフレーム１１と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４２の一端はｐ側パッド２２ｐにボンディングされ、他端は第１リードフレーム１１のワイヤボンディング領域１１ｂにボンディングされている。ボンディングワイヤ４２は、壁部３３の上をまたいで、ｐ側パッド２２ｐとワイヤボンディング領域１１ｂにボンディングされている。

チップ２０のｎ側パッド２２ｎは、ボンディングワイヤ４１を介して、第２リードフレーム１２と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４１の一端はｎ側パッド２２ｎにボンディングされ、他端は第２リードフレーム１２の上面１２ａにボンディングされている。ボンディングワイヤ４１は、壁部３３およびリード間絶縁部３１の上をまたいで、ｎ側パッド２２ｎと、第２リードフレーム１２の上面１２ａにボンディングされている。

第２リードフレーム１２の上面１２ａには、ツェナーダイオードチップ（以下、単にツェナーダイオードという）５１がマウントされている。ツェナーダイオード５１の下面にはアノード電極が形成され、ツェナーダイオード５１の上面にはカソード電極が形成されている。

ツェナーダイオード５１の下面のアノード電極は、導電性ペースト（例えば、銀ペースト）３８を介して、第２リードフレーム１２の上面１２ａに接続されている。

ツェナーダイオード５１の上面のカソード電極は、ボンディングワイヤ４３を介して、第１リードフレーム１１と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４３の一端はツェナーダイオード５１の上面のカソード電極にボンディングされ、他端は第１リードフレーム１１のワイヤボンディング領域１１ｃにボンディングされている。

図５は、ＬＥＤチップ２２と、ツェナーダイオード５１との電気的接続関係を示す回路図である。

ＬＥＤチップ２２とツェナーダイオード５１は、アノード端子Ａとカソード端子Ｃとの間に並列接続されている。第１リードフレーム１１はアノード端子Ａに接続され、第２リードフレーム１２はカソード端子Ｃに接続される。

ＬＥＤチップ２２は、アノード端子Ａとカソード端子Ｃとの間に順方向接続されている。ツェナーダイオード５１は、アノード端子Ａとカソード端子Ｃとの間に逆方向接続されている。

ツェナーダイオード５１は、ＥＳＤ（Electro Static Discharge）保護素子として機能する。アノード端子Ａとカソード端子Ｃとの間に、ＬＥＤチップ２２の最大定格電圧をこえるサージ電圧が印加されると、サージ電流はツェナーダイオード５１を通じてアノード端子Ａとカソード端子Ｃとの間を流れる。

図１（ｂ）に示すように、リフレクタ３２で囲まれた、第１リードフレーム１１上の領域および第２リードフレーム１２上の領域には、蛍光体層６０が設けられている。蛍光体層６０は、チップ２０、ツェナーダイオード５１、ワイヤ４１〜４３、壁部３３、第１リードフレーム１１の上面、および第２リードフレーム１２の上面を覆っている。

蛍光体層６０は、複数の粒子状の蛍光体６１を含む。蛍光体６１は、発光素子２２の放射光により励起され、その放射光とは異なる波長の光を放射する。粒子状の蛍光体６１は、その周囲の全方向に光を放射する。

複数の蛍光体６１は、結合材（バインダー）６２中に分散され、結合材６２と一体化されている。結合材６２は、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光を透過する。ここで「透過」とは、透過率が１００％であることに限らず、光の一部を吸収する場合も含む。

蛍光体層６０は、結合材６２中に複数の粒子状の蛍光体６１が分散された構造を有する。結合材６２には、例えば、シリコーン樹脂などの透明樹脂を用いることができる。本明細書において、「透明」とは、発光素子の放射光および蛍光体の放射光に対する透過性を有することを表す。

発光素子２２から放射された光は蛍光体層６０に入射し、一部の光は蛍光体６１を励起し、発光素子２２の放射光と蛍光体６１の放射光との混合光として例えば白色光が得られる。

リフレクタ３２および壁部３３を含む樹脂フレーム３０は、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光に対する反射性をもつ白色樹脂で形成されている。白色樹脂は、例えば、シリコーン樹脂を主成分に含む。

蛍光体層６０は、リフレクタ３２の内壁３２ｂで囲まれた領域内に設けられている。リフレクタ３２の内壁３２ｂと、リードフレーム１１、１２の上面とは、鈍角を形成している。リフレクタ３２の内壁３２ｂと、蛍光体層６０の上面とは鋭角を形成している。リフレクタ３２の内壁３２ｂは、下端から上端に向かうにしたがって内壁間距離が広がるように傾斜している。このため、リフレクタ３２の内壁３２ｂによって、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光を上方へと反射させやすい。

また、第１リードフレーム１１の上面および第２リードフレーム１２の上面には、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光に対して高い反射率をもつ銀（Ａｇ）が例えばめっき法で形成されている。このため、リードフレーム１１、１２側に向かった蛍光体６１の放射光および発光素子２２の放射光を、リードフレーム１１、１２の上面で反射させて上方へ向かわせることができる。

パッケージを製造するにあたっては、第１リードフレーム１１および第２リードフレーム１２が金型に配置される。その金型内に白色樹脂を流し込み、加熱加圧し、硬化させる。これにより、第１リードフレーム１１、第２リードフレーム１２、および樹脂フレーム３０が一体に結合された、図３（ａ）及び（ｂ）に示すパッケージが形成される。

その後、壁部３３、およびリフレクタ３２の壁部３２ａ（図１（ｃ））で囲まれたチップ搭載領域１１ａに、ボンディングペースト３９を介してチップ２０をマウントする。

チップ搭載領域１１ａの外形サイズ（面積）は、チップ２０の外形サイズ（上面面積または底面面積）よりもわずかに大きく、壁部３３、３２ａに干渉することなくチップ２０をチップ搭載領域１１ａにマウントすることができる。したがって、壁部３３、３２ａと、チップ２０の側面との間にはギャップが形成される。

チップ２０の側部は壁部３３の内壁３３ａに対向する。そのチップ２０の側部には、シリコン基板２１の側部（壁部３３の内壁３３ａに対向する部分）が露出する。この場合、蛍光体６１の放射光や、リフレクタ３２で反射されチップ側に戻った発光素子２２の放射光が、シリコン基板２１の側部に入射しシリコン基板２１に吸収され、パッケージ外部へ取り出される光束の低下が懸念される。

実施形態によれば、壁部３３、３２ａの内壁が、チップ２０の側部に対向しつつ、チップ２０の側部の周囲を連続して囲んでいる。チップ２０の側部と、壁部３３、３２ａの内壁との間の距離（図２に示すｄ）は、チップ２０の厚さよりも小さい。

壁部３３、３２ａがチップ２０の側部に近接していることで、チップ２０の側部に向かった戻り光は壁部３３、３２ａで遮られて（反射して）、チップ２０の側部に入射し難くなる。この結果、シリコン基板２１での光の吸収損失を抑えて、パッケージ外部への光取り出し効率を高めることができる。

チップ２０の側部への光入射を防ぐために、壁部３３、３２ａをチップ２０の側部に接触させ、壁部３３、３２ａでチップ２０の側部を覆うことが考えられる。しかしながら、先に壁部３３、３２ａを含むパッケージを形成した後に、チップ２０をマウントする製造上、壁部３３、３２ａと、チップ２０の側部との間にギャップが形成されることが望ましい。

そのギャップが小さいほど、チップ２０の側部への光入射を低減することができる。チップ２０側部への光入射の低減は、シリコン基板２１での光の吸収損失を抑えて、パッケージ外部への光取り出し効率を高める。実施形態によれば、チップマウントの作業性と、チップ側部への光入射低減の両方を考慮し、チップ２０の側部と、壁部３３、３２ａの内壁との間の距離ｄは、３０μｍ以上１５０μｍ以下が望ましい。

なお、ここでの距離ｄは、チップ２０の側部と、壁部３３、３２ａの内壁との間の最短距離、最大距離、または壁部高さ方向（チップ厚み方向）の平均距離を表す。

また、チップマウントの作業性、およびチップ側部への光入射低減の両方を考慮し、壁部３３、３２ａの高さは、チップ２０の厚さの（１／２）以上２倍以下が望ましい。図２に示す実施形態によれば、壁部３３の高さはチップ２０の厚さよりも大きい。

リフレクタ３２の内壁３２ｂは、光をパッケージ上方へと反射させる反射部として機能する。リフレクタ３２の内壁３２ｂは、上方へ光を反射させやすくするため、リードフレーム１１、１２の上面に対して鈍角を形成して傾斜している。

これに対して、チップ２０の側部に近接して設けられた壁部３３、３２ａは、チップ側部からの光を反射させるのではなく、チップ側部への光入射を遮る壁として機能する。
壁部３３、３２ａの内壁の上端が下端よりもチップ２０の側部から遠ざかるように壁部３３、３２ａの内壁が傾斜していると、チップ２０の側部に光が入射しやすくなる。
逆に、壁部３３、３２ａの内壁の上端が下端よりもチップ２０の側部に近づくように壁部３３、３２ａの内壁が傾斜していると、チップマウントの作業性が低下する。
したがって、チップマウントの作業性、およびチップ側部への光入射低減の両方を考慮し、壁部３３、３２ａの内壁は、チップ２０の側部に対して実質的に平行に対向して、チップ２０の側部を囲むことが望ましい。

ここで、「平行」とは、壁部３３、３２ａの内壁と、チップ２０の側部とが、数学的に厳密に平行であることに限らず、チップ側部への光入射を著しく増大させない程度の傾きも含み、壁部３３、３２ａの内壁と、チップ２０の側部とが実質的に平行であればよい。

すなわち、壁部３３、３２ａの内壁が、リードフレーム１１、１２の上面に対して正確に垂直であることに限らず、金型成形上などの理由から、壁部３３、３２ａがリードフレーム１１、１２の上面に対してわずかに傾いていてもよい。

壁部３３の側壁には金型から離型しやすくするためのテーパーがつけられる。ただし、チップ側部に対向する内壁３３ａの傾斜角度を大きくすると、戻り光がチップ側部に入射しやすくなる。そのため、壁部３３の内壁３３ａの傾斜はわずかである。
逆に、壁部３３におけるチップ側部に対向しない外壁３３ｂの傾斜は、リフレクタ３２の内壁３２ｂと同様に光反射面として機能させることができる。
したがって、図２に示すように、壁部３３の内壁３３ａと、リードフレーム１１の上面とがなす角は、壁部３３の外壁３３ｂと、リードフレーム１１の上面とがなす角よりも小さい。内壁３３ａの方が、外壁３３ｂよりもリードフレーム１１の上面に対して垂直に近い角度になっている。

壁部３３の内壁３３ａの傾斜角度は、反射面として機能するリフレクタ３２の内壁３２ｂの傾斜角度よりも小さい。壁部３３の内壁３３ａと、リードフレーム１１、１２の上面とがなす角は、リフレクタ３２の内壁３２ｂと、リードフレーム１１、１２の上面とがなす角よりも小さい。

また、チップ２０の側部の下端と壁部３３、３２ａとの間の距離と、チップ２０の側部の上端と壁部３３、３２ａとの間の距離とが等しい場合に限らず、上記距離間に多少の差がある場合も、壁部３３、３２ａの内壁と、チップ２０の側部とは実質的に平行であると言える。

図４（ａ）は、他の実施形態のパッケージの模式上面図である。
図４（ｂ）は、他の実施形態の半導体発光装置の模式上面図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、前述した実施形態の図３（ａ）および図１（ａ）に対応し、同じ要素には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

前述したように、リードフレーム１１、１２の表面には、例えばめっき法により銀の膜が形成されている。銀は長期使用にともない硫化しやすい。硫化した銀は、反射率が低下する。

そこで、図４（ａ）及び（ｂ）に示す実施形態によれば、リードフレーム１１、１２におけるチップ搭載領域およびワイヤボンディング領域以外の領域の表面が、白色樹脂３５、３６で覆われている。

リードフレーム１１のチップ搭載領域１１ａ、およびワイヤボンディング領域１１ｂ、１１ｃ以外の上面、およびリードフレーム１２におけるチップ搭載領域兼ワイヤボンディング領域１２ａ以外の上面が、白色樹脂３５、３６で覆われている。

銀の露出面積を減らすことで、銀を硫化しにくくし、銀による高い反射率を維持できる。

白色樹脂３５、３６の下には、図１（ａ）に示す実施形態と同様、壁部３３が設けられている。

白色樹脂３５、３６は、樹脂フレーム３０の一部として一体成形され、発光素子２２および蛍光体６１の放射光に対して高い反射性を有する。

図６（ａ）は、他の実施形態の半導体発光装置の模式斜視図である。
図６（ｂ）は、他の実施形態の半導体発光装置の模式上面図である。
図７（ａ）は、図６（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図７（ｂ）は、図７（ａ）における下面図である。

なお、図６（ｂ）においては、図６（ａ）に示すレンズ９１の図示を省略している。また、図６（ａ）においては、図６（ｂ）及び図７（ａ）に示すボンディングワイヤ４７、４９の図示を省略している。

図６（ａ）〜図７（ｂ）に示す半導体発光装置は、チップ２０と、チップ２０を保持するパッケージとを有する。

チップ２０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップであり、上記実施形態と同様、図２に示すように、発光素子（ＬＥＤ素子）２２と、発光素子２２を支持する基板２１とを有する。

この実施形態においては、例えば、発光素子２２の厚み方向の一方の側（下面）にｐ側電極が形成され、発光素子２２の厚み方向の他方の側（上面）にｎ側パッド２２ｎが形成されている。

図８（ａ）は、図６（ａ）〜図７（ｂ）に示す半導体発光装置のパッケージの模式上面図である。
図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
図８（ｃ）は、図８（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。

パッケージは、第１リードフレーム７１と、第２リードフレーム７２と、樹脂フレーム８０とを有する。

第１リードフレーム７１および第２リードフレーム７２は、金属成形体であり、例えば銅を主成分として含む。第１リードフレーム７１と第２リードフレーム７２は、互いに離間している。

第１リードフレーム７１は、チップ搭載領域７１ａ、７１ｂを有する。第２リードフレーム７２は、ワイヤボンディング領域７２ａ、７２ｂを有する。

樹脂フレーム８０は、例えばシリコーン系の白色樹脂で形成されている。樹脂フレーム８０は壁部８１を有する。壁部８１は、内壁８１ａと、その反対側の外壁８１ｂとを有する。内壁８１ａは、チップ搭載領域７１ａに向いている。壁部８１の内壁８１ａは、第１リードフレーム７１のチップ搭載領域７１ａの周囲を連続して囲んでいる。

チップ搭載領域７１ａには、チップ２０がマウントされている。チップ２０の基板２１の裏面が、ダイボンディングペースト（例えば銀ペースト）によって、第１リードフレーム７１の上面にボンディングされている。発光素子２２の下面電極（ｐ側電極）は、導電性の基板（シリコン基板）２１を介して、第１リードフレーム７１と接続されている。

発光素子２２の発光によって発生した熱は、基板２１および第１リードフレーム７１を通じて、図示しない実装基板へと放熱される。

チップ２０のｎ側パッド２２ｎは、ボンディングワイヤ４９を介して、第２リードフレーム７２と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４９の一端はｎ側パッド２２ｎにボンディングされ、他端は第２リードフレーム７２のボンディング領域７２ａにボンディングされている。ボンディングワイヤ４９は、壁部８１の上をまたいで、ｎ側パッド２２ｎと、第２リードフレーム７２のボンディング領域７２ａにボンディングされている。

第１リードフレーム７１のチップ搭載領域７１ｂには、ツェナーダイオード５１がマウントされている。ツェナーダイオード５１の下面にはアノード電極が形成され、ツェナーダイオード５１の上面にはカソード電極が形成されている。

ツェナーダイオード５１の下面のアノード電極は、導電性ペースト（例えば、銀ペースト）を介して、第１リードフレーム７１のチップ搭載領域７１ｂに接続されている。

ツェナーダイオード５１の上面のカソード電極は、ボンディングワイヤ４７を介して、第２リードフレーム７２と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４７の一端はツェナーダイオード５１の上面のカソード電極にボンディングされ、他端は第２リードフレーム７２のワイヤボンディング領域７２ｂにボンディングされている。

本実施形態においても、アノード端子とカソード端子との間に、ＬＥＤチップ２０とツェナーダイオード５１が並列接続されている。ツェナーダイオード５１は、ＥＳＤ（Electro Static Discharge）保護素子として機能する。

図７（ａ）に示すように、第１リードフレーム７１と第２リードフレーム７２は、第１方向（Ｘ方向）に離間している。第１リードフレーム７１は、インナーリード部７１ｅと、アウターリード部７１ｃ、７１ｄとを有する。インナーリード部７１ｅは、チップ搭載領域７１ａ、７１ｂ（図８（ａ））を有し、Ｘ方向に連続した板状に設けられている。

アウターリード部７１ｃ、７１ｄは、インナーリード部７１ｅに一体に設けられ、チップ搭載領域７１ａ、７１ｂの反対側に突出している。アウターリード部７１ｃとアウターリード部７１ｄは、Ｘ方向に分離している。

第２リードフレーム７２の裏面（樹脂フレーム８０で覆われていない部分）７２ｃはカソード側外部電極として機能する。第１リードフレーム７１のアウターリード部７１ｃ、７１ｄの裏面（樹脂フレーム８０で覆われていない部分）は、樹脂フレーム８０の一部８２によって２つのアノード側外部電極に分離されている。

図７（ｂ）は、半導体発光装置の裏面（実装面）の模式図であり、第２リードフレーム７２の裏面７２ｃ、第１リードフレーム７１のアウターリード部７１ｃ、７１ｄの裏面を表す。第２リードフレーム７２の裏面７２ｃ、第１リードフレーム７１のアウターリード部７１ｃ、７１ｄの裏面は、例えば矩形状パターンで形成されている。

第２リードフレーム７２の裏面７２ｃ、第１リードフレーム７１のアウターリード部７１ｃおよび７１ｄの裏面のそれぞれの第２方向（Ｙ方向）の幅は等しい。図７（ｂ）に示す半導体発光装置の裏面（実装面）において第２方向（Ｙ方向）は第１方向（Ｘ方向）に直交する。アウターリード部７１ｃの裏面のＸ方向の幅は、第２リードフレーム７２の裏面７２ｃのＸ方向の幅、およびアウターリード部７１ｄの裏面のＸ方向の幅よりも大きい。したがって、チップ搭載領域７１ａの下のアウターリード部７１ｃの裏面の面積は、アウターリード部７１ｄの裏面の面積および第２リードフレーム７２の裏面７２ｃの面積よりも大きい。したがって、蛍光体層６０の熱およびチップ２０の熱を、蛍光体層６０およびチップ２０の下に設けられた広い面積のアウターリード部７１ｃを通じて実装基板へと放熱することができる。

第２リードフレーム７２の裏面７２ｃのＸ方向の幅と、アウターリード部７１ｄの裏面のＸ方向の幅は等しい。第２リードフレーム７２の裏面７２ｃの面積と、アウターリード部７１ｄの裏面の面積は等しい。アウターリード部７１ｄの裏面とアウターリード部７１ｃの裏面との間のピッチと、アウターリード部７１ｃの裏面と第２リードフレーム７２の裏面７２ｃとの間のピッチは等しい。

アウターリード部７１ｄの裏面と第２リードフレーム７２の裏面７２ｃとの間に、アウターリード部７１ｃの裏面が設けられている。アウターリード部７１ｄの裏面とアウターリード部７１ｃの裏面との間には樹脂フレーム８０の一部８２が設けられている。その樹脂フレーム８０の一部８２の上で、インナーリード部７１ｅは分離されずつながっている。アウターリード部７１ｃの裏面と第２リードフレーム７２の裏面７２ｃとの間には樹脂フレーム８０の一部８３が設けられている。

第２リードフレーム７２の裏面７２ｃは、実装基板（回路基板）のカソード側ランドパターンに、はんだを介して接合される。第１リードフレーム７１のアウターリード部７１ｃ、７１ｄの裏面は、実装基板（回路基板）のアノード側ランドパターンに、はんだを介して接合される。

図７（ｂ）に示す実装面のレイアウトによれば、外部電極（第２リードフレーム７２の裏面７２ｃ、第１リードフレーム７１のアウターリード部７１ｃ、７１ｄの裏面）が、実装面の中心に対して対称配置されている。このため、溶融したはんだが、実装面の中心に対して偏りなく対称的に外部電極にぬれ広がり、実装時に半導体発光装置が傾きにくく、所望の配光特性にしやすい。また、アノード側の第１リードフレーム７１は、実装面側のアウターリード部７１ｃ、７１ｄは２つに分離されているが、インナーリード部７１ｅを介して一体の１つの部品（第１リードフレーム７１）として形成されているため、部品数の増大をまねかない。

壁部８１の内壁８１ａで囲まれた、第１リードフレーム７１のチップ搭載領域７１ａには、蛍光体層６０が設けられている。蛍光体層６０は、チップ２０を覆っている。

パッケージの上面には、チップ２０、蛍光体層６０および壁部８１を覆うようにレンズ９１が設けられている。レンズ９１は、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光に対して透明な透明樹脂で形成されている。

壁部８１は、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光に対する反射率が高い白色樹脂で形成されている。

本実施形態において、パッケージを製造するにあたっては、第１リードフレーム７１および第２リードフレーム７２が金型に配置される。その金型内に白色樹脂を流し込み、加熱加圧し、硬化させる。これにより、第１リードフレーム７１、第２リードフレーム７２、および樹脂フレーム８０が一体に結合された図８（ａ）〜（ｃ）に示すパッケージが形成される。

その後、壁部８１の内壁８１ａで囲まれたチップ搭載領域７１ａに、ボンディングペーストを介してチップ２０をマウントする。

チップ搭載領域７１ａの外形サイズ（面積）は、チップ２０の外形サイズ（チップ２０の上面面積または底面面積）よりもわずかに大きく、壁部８１に干渉することなくチップ２０をチップ搭載領域７１ａにマウントすることができる。したがって、壁部８１の内壁８１ａと、チップ２０の側部との間にはギャップが形成される。

壁部８１の内壁８１ａは、チップ２０の側部に対向しつつ、チップ２０の側部の周囲を連続して囲んでいる。チップ２０の側部と、壁部８１の内壁８１ａとの間の距離は、チップ２０の厚さよりも小さい。

壁部８１がチップ２０の側部に近接していることで、レンズ２０の内側で反射した戻り光がチップ２０の側部に入射し難くなる。この結果、シリコン基板２１での光の吸収損失を抑えて、パッケージ外部への光取り出し効率を高めることができる。

また、本実施形態においても、チップマウントの作業性、およびチップ側部への光入射低減の両方を考慮し、チップ２０の側部と、壁部８１の内壁８１ａとの間の距離（最短距離、最大距離、または平均距離）は、３０μｍ以上１５０μｍ以下が望ましい。

チップ２０の側部に近接して対向する壁部８１は、チップ側部からの光を反射させるのではなく、チップ側部への光入射を遮る壁として機能する。
壁部８１の内壁８１ａの上端が下端よりもチップ２０の側部から遠ざかるように壁部８１の内壁８１ａが傾斜していると、チップ２０の側部に光が入射しやすくなる。
逆に、壁部８１の内壁８１ａの上端が下端よりもチップ２０の側部に近づくように壁部８１の内壁８１ａが傾斜していると、チップマウントの作業性が低下する。
したがって、チップマウントの作業性、およびチップ側部への光入射低減の両方を考慮し、壁部８１の内壁８１ａは、チップ２０の側部に対して平行に対向して、チップ２０の側部を囲んでいる。

ここでの「平行」も、上記実施形態と同様、壁部８１の内壁８１ａと、チップ２０の側部とが、数学的に厳密に平行であることに限らず、チップ側部への光入射を著しく増大させない程度の傾きも含み、壁部８１の内壁８１ａと、チップ２０の側部とが実質的に平行であればよい。

すなわち、壁部８１の内壁８１ａが、リードフレーム７１の上面に対して正確に垂直であることに限らず、金型成形上などの理由から、壁部８１の内壁８１ａがリードフレーム７１の上面に対してわずかに傾いていてもよい。

壁部８１の側壁には金型から離型しやすくするためのテーパーがつけられる。ただし、チップ側部に対向する内壁８１ａの傾斜角度を大きくすると、戻り光がチップ側部に入射しやすくなる。そのため、壁部８１の内壁８１ａの傾斜はわずかである。壁部８１の内壁８１ａと、リードフレーム７１、７２の上面とがなす角は、壁部８１の外壁８１ｂと、リードフレーム７１、７２の上面とがなす角よりも小さい。内壁８１ａの方が、外壁８１ｂよりもリードフレーム７１、７２の上面に対して垂直に近い角度になっている。

また、チップ２０の側部の下端と、壁部８１の内壁８１ａとの間の距離と、チップ２０の側部の上端と、壁部８１の内壁８１ａとの間の距離との差が等しい場合に限らず、上記距離間に差がある場合も、壁部８１の内壁８１ａと、チップ２０の側部とは実質的に平行であると言える。

リードフレーム７１、７２の表面には、前述した実施形態と同様、銀の膜が形成されている。本実施形態によれば、リードフレーム７１、７２におけるチップ搭載領域およびワイヤボンディング領域以外の領域の表面が、樹脂フレーム８０で覆われている。

リードフレーム７１のチップ搭載領域７１ａ、７１ｂ以外の上面、およびリードフレーム７２のワイヤボンディング領域７２ａ、７２ｂ以外の上面が、高い反射率をもつ白色樹脂である樹脂フレーム８０で覆われている。このため、銀の露出面積を減らすことで、銀を硫化しにくくし、銀による高い反射率を維持できる。

また、本実施形態によれば、壁部８１の高さはチップ２０の厚さよりも大きい。チップ２０上における壁部８１で囲まれた領域に、蛍光体層６０が設けられている。蛍光体層６０は、壁部８１で囲まれた領域の範囲内のチップ２０上に制限されて設けられている。

リードフレーム７１、７２間の樹脂８０の上に蛍光体層６０が設けられていない。樹脂８０よりも放熱性に優れた金属のリードフレーム７１上に蛍光体層６０が収まっている。

したがって、蛍光体層６０で発生した熱を、蛍光体層６０直下のチップ２０および第１リードフレーム７１を通じて、比較的短い経路で実装基板へと放熱することができる。

また、レンズ９１は、チップ２０および蛍光体層６０が設けられた領域を覆い、ツェナーダイオード５１は覆っていない。したがって、レンズ９１の内側で反射した戻り光がツェナーダイオード５１に入射しない。このため、戻り光によるツェナーダイオード５１の劣化がない。

図９は、図１（ｂ）に示す半導体発光装置の変形例を示す模式断面図である。

図９に示す半導体発光装置によれば、チップ２０、壁部３３、およびツェナーダイオード５１が設けられた領域は、透明層６５で覆われている。その透明層６５の上に蛍光体層６０が設けられている。

透明層６５は、発光素子２２の放射光および蛍光体６１の放射光に対して透明な透明樹脂で形成されている。あるいは、透明層６５は光散乱層として機能する。すなわち、透明層６５は、発光素子２２の放射光を散乱させる複数の粒子状の散乱材（例えばチタン化合物）と、複数の散乱材を一体化し発光素子２２の放射光を透過させる結合材（例えば透明樹脂）とを含む。

図１０は、図７（ａ）に示す半導体発光装置の変形例を示す模式断面図である。

チップ２０上に、蛍光体を含む樹脂がポッティングされる。このとき、樹脂に沈降防止剤を添加しない。蛍光体は、樹脂成分よりも比重が重いため、自重によりチップ２０の表面に沈降する。

蛍光体の沈降により、蛍光体がチップ２０の表面近くに偏在する。このため、薄い蛍光体層６０でチップ２０の表面（上面および側面）を覆うことができる。蛍光体層６０の厚さは、チップ２０の厚さよりも薄い。

チップ２０に近い領域（直上）で蛍光発光させることで、蛍光体の熱をチップ２０を通してリードフレーム７１に逃がしやすくなる。このため、蛍光体発光時の温度上昇を抑制でき、熱による特性および寿命の低下を抑制できる。

また、チップ２０表面上に均一な厚さで蛍光体層６０を形成しやすくなり、蛍光体層６０の厚みばらつきによる色割れ抑制が可能になる。

図１１（ａ）は、他の実施形態の半導体発光装置の、図７（ａ）と同様の模式断面図である。図７（ａ）の実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

壁部８１で囲まれた領域に蛍光体層６４が設けられている。蛍光体層６４は、樹脂（バインダー）と、樹脂中に分散された複数の蛍光体６１と、樹脂中に分散された複数の光散乱材６３とを有する。樹脂は、例えばシリコーン樹脂である。

チップ２０上に、蛍光体６１および光散乱材６３を含む樹脂がポッティングされる。このとき、樹脂に沈降防止剤を添加しない。蛍光体６１は、樹脂成分および光散乱材６３よりも比重が重いため、自重によりチップ２０の表面に沈降する。蛍光体６１の沈降により、蛍光体６１がチップ２０の表面近くに偏在する。チップ２０側で、蛍光体６１の濃度（密度）は、光散乱材６３の濃度（密度）よりも高い。そのため、蛍光体６１の熱をチップ２０を通してリードフレーム７１に逃がしやすくなる。

光散乱材６３は、例えば酸化シリコンの粒子である。発光素子２２の発光光（例えば青色光）は、光散乱材６３で散乱され、横方向に拡散される。そのため、横方向から出射される光が、真上方向に出射される光に比べて、蛍光体６１の発光光の色み（例えば黄色み）を帯びる色割れを抑えることができる。半導体発光装置を見る角度に依存する色度ばらつきを抑え、所望の色の均一発光が可能になる。

レンズ９１に光散乱材を分散させると、光の拡散によってレンズ効果が損なわれる。これは、光取り出し効率の低下、発光点の半球状レンズ中心からのずれの原因となり得る。発光点のレンズ中心からのずれは、２次レンズと光軸合わせるなどのマッチングを難しくする。

これに対して、実施形態によれば、レンズ９１には光散乱材を分散させず、蛍光体６１を含む樹脂に分散させている。このため、レンズ９１による所望のレンズ効果を発揮できる。

また、図１１（ｂ）に示すように、チップ２０上に、蛍光体６１が分散された樹脂シート（蛍光体樹脂層）６０を貼り付け、その樹脂シート６０の上に、光散乱材６３が分散された樹脂シート（光散乱樹脂層）６６を貼り付けてもよい。

この場合も、蛍光体６１がチップ２０の表面近くに偏在するため、蛍光体６１の熱をチップ２０を通してリードフレーム７１に逃がしやすくなる。また、発光素子２２の発光光（例えば青色光）は、光散乱材６３で散乱され、横方向に拡散されるため、横方向から出射される光が、真上方向に出射される光に比べて、蛍光体６１の発光光の色み（例えば黄色み）を帯びる色割れを抑えることができる。また、レンズ９１は光散乱材を含まないため、レンズ９１による所望のレンズ効果を発揮できる。

図１２は、レンズ９１の模式側面図である。この図１２に示すレンズ９１は、前述した図７（ａ）、図１０、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す半導体発光装置に適用できる。

レンズ９１は、例えば球面の一部である凸面９３と、凸面９３とは曲率（曲率半径）が異なる側面９２とを有する。レンズ９１の外形線は楕円の一部である、または楕円の一部で近似される。ここで、「楕円」とは、数学的な楕円だけでなく、異なる曲率の線が連続しているものも含む。

凸面９３の中心はレンズ９１の最高点に位置する。ここでの高さはチップ２０側を基準にした高さであり、チップ２０を垂直に貫通する方向に沿った高さを表す。図１２に示す側面視において、凸面９３の中心から沿面距離で最も遠い凸面９３の下端に、側面９２が連続している。側面９２の高さは、凸面９３の高さよりも低い。

側面９２の曲率は、凸面９３の曲率よりも小さい。凸面９３および側面９２は、変曲点を介さずに連続している。すなわち、凸面９３と側面９２は、曲率の符号が同じであり、側面９２はレンズ９１の内側に向かった凸となっていない。

このような形状のレンズ９１は、横方向から出射される光が、真上方向に出射される光に比べて、蛍光体の発光光の色み（例えば黄色み）を帯びる色割れを抑える。

図１３（ａ）および（ｂ）は、図１２に示すレンズ９１を有する実施形態の半導体発光装置のΔＣｘおよびΔＣｙをシミュレーションした結果を表す。

ＣｘおよびＣｙは、ＣＩＥ色度図の座標を表す。図１３（ａ）および（ｂ）における横軸は、半導体発光装置の真上方向（０°）を基準とした光出射方向（角度）を表す。

図１３（ａ）における縦軸は、０°のＣｘの値に対するＣｘの相対変化ΔＣｘを表す。
図１３（ｂ）における縦軸は、０°のＣｙの値に対するＣｙの相対変化ΔＣｙを表す。

図１３（ａ）の結果より、ΔＣｘがＡＮＳＩ（American National Standards Institute）規格の０．０６以内に収まっていることがわかる。
図１３（ｂ）の結果より、ΔＣｙがＡＮＳＩ規格の０．１２以内に収まっていることがわかる。
すなわち、図１２の形状のレンズ９１は色割れを抑制する。

図１４は、前述した図６（ｂ）に示す上面図に、レンズ９８を重ねて図示した上面図である。

レンズ９８は、図１４に示す上面視で、１つの第１部分９８ｂと、複数（例えば４つ）の第２部分９８ａとが組み合わされた形状に形成されている。第２部分９８ａを除外して第１部分９８ｂをひとつながりにすると円形状になる。

第１部分９８ｂは、チップ２０および蛍光体層６０を含む四角形状の発光領域の四隅以外を覆っている。４つの第２部分９８ａのそれぞれは、四角形状の発光領域の四隅を覆っている。第２部分９８ａは、発光領域の隅を覆うように、第１部分９８ｂの外周側に突出している。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１，７１…第１リードフレーム、１２，７２…第２リードフレーム、２０…チップ、２１…基板、２２…発光素子、３０，８０…樹脂フレーム、３３，３２ａ，８１…壁部、３２…リフレクタ、３３ａ…内壁、３３ｂ…外壁、５１…ツェナーダイオード、６０…蛍光体層、６１…蛍光体、６３…光散乱材、９１…レンズ

Claims (18)

1. リードフレームと、
   前記リードフレーム上に搭載され、基板と、前記基板上に設けられた発光素子とを有するチップと、
   前記チップの側部に対向する内壁と、前記内壁の反対側の外壁とを有する壁部と、
   少なくとも前記チップの上に設けられた蛍光体層と、
   を備え、
   前記チップの前記側部と、前記壁部の前記内壁との間の距離は、前記チップの厚さよりも小さく、
   前記リードフレームの上面と前記内壁とがなす角は、前記リードフレームの前記上面と前記外壁とがなす角よりも小さい半導体発光装置。
2. リードフレームと、
   前記リードフレーム上に搭載され、基板と、前記基板上に設けられた発光素子とを有するチップと、
   前記チップの側部に対向する内壁と、前記内壁の反対側の外壁とを有する壁部と、
   前記壁部の前記内壁の内側の領域の範囲内の前記チップ上に設けられ、前記チップよりも薄い蛍光体層と、
   を備え、
   前記チップの前記側部と、前記壁部の前記内壁との間の距離は、前記チップの厚さよりも小さい半導体発光装置。
3. 前記壁部の前記内壁は、前記チップの前記側部に対して平行に対向している請求項１または２に記載の半導体発光装置。
4. 前記チップの前記側部と、前記壁部の前記内壁との間の距離が、３０μｍ以上１５０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
5. 前記壁部は樹脂を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
6. 前記蛍光体層は、前記壁部の前記内壁の内側の領域の範囲内の前記チップ上に設けられている請求項１記載の半導体発光装置。
7. 前記基板はシリコン基板である請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
8. 前記壁部をまたいで前記チップの上面と前記リードとを接続するワイヤをさらに備えた請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
9. 前記リードフレームは、前記チップが搭載される第１領域と、ワイヤがボンディングされる第２領域とを有し、
   前記リードフレームにおける前記第１領域および前記第２領域以外の領域の表面が、樹脂で覆われている請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
10. 前記リードフレーム上に搭載され、前記発光素子と電気的に並列接続されたツェナーダイオードをさらに備えた請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
11. 前記チップおよび前記蛍光体層が設けられた領域を覆い、前記ツェナーダイオードを覆わないレンズをさらに備えた請求項１０記載の半導体発光装置。
12. 前記蛍光体層は、
    樹脂と、
    前記樹脂中に分散された複数の蛍光体と、
    前記樹脂中に分散された複数の光散乱材と、
    を有する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
13. 前記チップに近い側で、前記蛍光体の濃度は前記光散乱材の濃度よりも高い請求項１２記載の半導体発光装置。
14. 前記蛍光体層上に設けられ、複数の光散乱材が分散された樹脂層をさらに備えた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
15. 前記チップおよび前記蛍光体層が設けられた領域を覆うレンズをさらに備えた請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
16. 前記レンズは、
    凸面と、
    前記凸面の下に続き、前記凸面よりも曲率が小さい側面と、
    を有する請求項１１または１５に記載の半導体発光装置。
17. 前記凸面および前記側面は、変曲点を介さずに連続している請求項１６記載の半導体発光装置。
18. 第１方向に連続したインナーリード部と、前記インナーリード部に対して一体に設けられるとともに、前記第１方向に分離した複数のアウターリード部と、を有する第１リードフレームと、
    前記第１リードフレームに対して前記第１方向に離間して設けられた第２リードフレームと、
    を備えたリードフレーム。

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