JP2023133730A - Semiconductor light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光装置、特にリードフレームに発光ダイオード(LED)などの半導体発光素子が実装された半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and particularly to a semiconductor light emitting device in which a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) is mounted on a lead frame.
従来、インサート成形によって樹脂体をリードフレームに設け、ダイサーで切断して形成される発光装置が知られている。一般的に、このような発光装置においては、樹脂体の凹部内に樹脂を充填し、凹部の底部に載置された発光素子を封止することが行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light emitting device is known in which a resin body is provided on a lead frame by insert molding and then cut with a dicer. Generally, in such a light emitting device, a recess of a resin body is filled with resin, and a light emitting element placed on the bottom of the recess is sealed.
例えば、特許文献1には、パッケージの凹部の底面に載置された発光素子と、凹部の側面を被覆する第1反射層と発光素子の側面および第1反射層に当接し、第1反射層から露出する凹部の底面全てを被覆する第2反射層と第2反射層および発光素子上に配置された光透過層と、を備えた発光装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 describes a light emitting element placed on the bottom surface of a recessed part of a package, a first reflective layer covering the side surfaces of the recessed part, a first reflective layer in contact with the side surfaces of the light emitting element and the first reflective layer, and a first reflective layer covering the side surfaces of the recessed part. A light-emitting device is disclosed that includes a second reflective layer that covers the entire bottom surface of the recess that is exposed from the second reflective layer, and a light-transmitting layer that is disposed on the second reflective layer and the light-emitting element.
しかしながら、パッケージの凹部内に載置された発光素子の側面からの出射光を遮光等するために、素子側面を樹脂で覆う場合、当該樹脂が素子の出射面である上面に這い上がるなどの不都合が生じやすく、また、当該樹脂で湾曲面を形成する場合など樹脂注入の制御が難しいという問題があった。特に、凹部の深さが深い場合に、樹脂を制御性よく注入することが困難であるという問題があった。 However, when covering the side surface of the element with resin in order to block the light emitted from the side surface of the light emitting element placed in the recess of the package, there are inconveniences such as the resin creeping up to the top surface, which is the light emitting surface of the element. There is a problem in that resin injection is difficult to control when forming a curved surface with the resin. In particular, when the depth of the recess is deep, there is a problem in that it is difficult to inject resin with good controllability.
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子の上面への這い上がりが無く、かつ素子側面全体を覆うとともに滑らかな曲面形状の表面を有する樹脂部を有し、効率が高く、良好な配光特性の出射光が得られる半導体発光装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and has a resin portion that does not creep up onto the top surface of a semiconductor light emitting device, covers the entire side surface of the device, and has a smooth curved surface, thereby increasing efficiency. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device that can obtain emitted light with high and favorable light distribution characteristics.
本発明の1実施形態による発光装置は、
板状の複数のリードと、
前記複数のリードと一体的に形成され、前記複数のリードが露出する第1の開口部を有する枠体と、
前記第1の開口部から露出する前記リード上に実装された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の側面を覆う樹脂部と、を有し、
前記枠体は、前記半導体発光素子とは間隔を開けて離間し、前記半導体発光素子を囲むように前記第1の開口部の底部に設けられた段差部と、前記段差部から前記半導体発光素子の光出射方向に開口面が拡がる傾斜面とを有し、
前記樹脂部は、前記半導体発光素子の側面と前記段差部との側面との間の空間内に充填されている、半導体発光装置である。
A light emitting device according to an embodiment of the present invention includes:
Multiple plate-shaped leads,
a frame that is integrally formed with the plurality of leads and has a first opening through which the plurality of leads are exposed;
a semiconductor light emitting element mounted on the lead exposed from the first opening;
a resin part that covers a side surface of the semiconductor light emitting element,
The frame body is spaced apart from the semiconductor light emitting element, and includes a step part provided at the bottom of the first opening so as to surround the semiconductor light emitting element, and a step part that extends from the step part to the semiconductor light emitting element. and an inclined surface with an aperture expanding in the light emission direction,
The resin portion is a semiconductor light emitting device that is filled in a space between a side surface of the semiconductor light emitting element and a side surface of the stepped portion.
以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、適宜改変し、組合せてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。 Although preferred embodiments of the present invention will be described below, they may be modified and combined as appropriate. Further, in the following description and the accompanying drawings, substantially the same or equivalent parts are designated by the same reference numerals.
[第1の実施形態]
図1Aは、本発明の第1の実施形態による半導体発光装置10を上方から見た場合の平面図である。なお、図1Aには、封止樹脂が充填されておらず、内部構造が模式的に示されている。また、図1Bは、封止樹脂が充填された状態の発光装置10の上面を示す平面図である。
[First embodiment]
FIG. 1A is a plan view of the semiconductor
また、図2は、図1Bの線A-Aに沿った断面を示す断面図であり、図3は、図1Bの線B-Bに沿った断面を示す断面図である。 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1B, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1B.
図1Aに示すように、半導体発光装置(以下、単に発光装置という。)10は、樹脂パッケージ11と、樹脂パッケージ11内に載置された半導体発光素子31及び半導体集積回路素子(以下、IC素子という。)32とを有している。
As shown in FIG. 1A, a semiconductor light emitting device (hereinafter simply referred to as a light emitting device) 10 includes a
半導体発光素子31は、発光ダイオード(LED)及び発光ダイオード(LD)等の発光素子である。また、IC素子32は、半導体発光素子31を駆動又は制御するための半導体電子素子である。
The semiconductor
図2及び図3に示すように、樹脂パッケージ11は、樹脂枠体12と板状の複数のリードからなるリードフレーム14を有する。また、樹脂パッケージ11は、樹脂枠体12の開口部である凹部11A(第1の凹部)及び凹部11B(第2の凹部)を有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
より詳細には、樹脂枠体12がリードフレーム14と一体的に形成され、樹脂パッケージ11が形成されている。具体的には、樹脂パッケージ11は、枠体樹脂のインサート成形により形成されている。すなわち、リードフレーム14を上金型及び下金型で挟み込み、熱硬化性樹脂を注入して樹脂成形体として形成されている。
More specifically, the
樹脂枠体12は、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の樹脂で形成され、酸化チタン粒子等の光反射性粒子が含まれている(いわゆる白樹脂)。また、樹脂枠体12には、カーボンブラック等の光吸収材が含まれていてもよい。すなわち、樹脂枠体12は、光反射性又は光吸収性を有する遮光性の樹脂であることが好適である。また、樹脂枠体12は、着色樹脂等の樹脂からなるなど、後述する封止樹脂22と異なる樹脂であってもよい。
The
樹脂パッケージ11の凹部11A及び凹部11Bの底部にはリードフレーム14のリードが露出している。半導体発光素子31は、凹部11Aの底部に露出するリード14C上に載置され、リード14A(第1電極)及びリード14B(第2電極)にボンディングワイヤBWによって電気的に接続されている。リード14A及びリード14B間に電圧が印加されることで半導体発光素子31から出射光LEが出射される。
The leads of the
IC素子32は、凹部11Bの底部に露出するリード14Q上に載置され、複数のリード14Pに電気的に接続されている。また、複数のリード14Pのいずれかがリード14A又はリード14Bに電気的に接続され、半導体発光素子31が駆動又は制御される。
The
リードフレーム14の複数のリードは、例えばCu(銅)からなり、表面にはニッケル/金(Ni/Au)等のめっきが施されている。当該複数のリードは、は略同一面上に、離間部(スリット)によって互いに離間して形成されている。
The plurality of leads of the
図1Bに示すように、樹脂パッケージ11の凹部11A及び凹部11Bにはそれぞれ封止樹脂22及び封止樹脂23が充填され、封止されている。
As shown in FIG. 1B, the
本実施形態において、凹部11Aに充填される封止樹脂22は透光性の樹脂、例えば透明樹脂又は蛍光体粒子(フィラー)を含む透明樹脂からなる。また、凹部11Bに充填される封止樹脂23は遮光性の樹脂、例えば白色樹脂又は黒色樹脂である。
In this embodiment, the sealing
図2に示すように、リードフレーム14の表面からのIC素子32の高さH2は、半導体発光素子31の高さH1よりも大きい(H2>H1)。例示すれば、半導体発光素子31の高さH1は、100μm~200μm程度である。
As shown in FIG. 2, the height H2 of the
一方、IC素子32の高さH2は、半導体発光素子31の高さH1の数倍程度であり、典型的には300μm~400μm程度である。なお、図2及び図3に示すように、樹脂枠体12は樹脂パッケージ11の表面全体において略同一の高さHを有している。
On the other hand, the height H2 of the
半導体発光素子31が実装された凹部11Aを囲む樹脂枠体12は、リードフレーム14の表面からの高さがHDである段差部12Dと、段差部12Dから半導体発光素子31からの出射光LEの出射方向(リードフレーム14の垂直方向)に開口面が拡がる傾斜面である内側面12Rとを有する。
The
半導体発光素子31が実装された凹部11Aを囲む樹脂枠体12は、凹部11Aの底部にリードフレーム14の表面からの高さがHDである段差部12Dを有している。段差部12Dは半導体発光素子31とは間隔を開けて離間し、半導体発光素子31を囲むように形成されている。また、段差部12Dは、上面視において一定の幅を有するように形成されていることが好適である。
The
また、樹脂枠体12の凹部11Aは、段差部12Dから半導体発光素子31の出射光LEの出射方向(すなわち、リードフレーム14の垂直方向)に開口面が拡がる傾斜面である内側面12Rを有する。
Further, the recessed
また、凹部11Aを囲む樹脂枠体12の内側面12Rは半導体発光素子31からの出射光LEを反射する反射面として機能する。
Further, the
図2及び図3に示すように、半導体発光素子31の側面と段差部12Dの側面との間には反射性の白樹脂からなる樹脂部21が設けられている。また、半導体発光素子31及び樹脂部21の上には透光性の樹脂からなり、凹部11Aを充填する封止樹脂22が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
上記したように、半導体発光素子31とIC素子32との高さの差は大きい。このように、深い凹部の底部に実装された半導体発光素子の場合、半導体発光素子の上面に樹脂が這い上がらないように半導体発光素子の側面を覆う樹脂部を形成することは困難であった。
As described above, the difference in height between the semiconductor
本実施形態の半導体発光素子31においては、樹脂部21は、半導体発光素子31の上端部(縁部)に達するものの、上面(出射面)への這い上がりは無く、側面全体を覆うように形成されている。また、樹脂枠体12の段差部12Dについても同様であり、樹脂部21は、段差部12Dの上端部に達するものの、上面への這い上がりは無く、側面全体を覆うように形成されている。すなわち、樹脂部21は、半導体発光素子31の側面と段差部12Dの側面との間の空間内に充填されている。
In the semiconductor
これは、樹脂枠体12の段差部12Dの高さHDが半導体発光素子31の高さH1よりも高さがDだけ小さく(HD<H1、H1-HD=D)形成されているためである。すなわち、樹脂部21の樹脂の注入時に樹脂が側面全体を覆いつつも半導体発光素子31の上面に這い上がることが防止されている。すなわち、半導体発光素子31の上端部のアンカー効果によって注入樹脂の這い上りが防止されている。
This is because the height HD of the stepped
また、樹脂部21の表面(上面)は滑らかな凹面形状を有している。したがって、半導体発光素子31からの出射光の凹部11A内での乱反射、及び乱反射による出射光強度の低下及び配光特性への悪影響が防止される。
Further, the surface (upper surface) of the
したがって、半導体発光素子31の側面から出射される光を発光装置10の表面から効率よく取り出すことができる。また、封止樹脂22内での反射光は樹脂部21の滑らかな表面によって反射されるので、効率が高く、良好な配光特性の出射光が得られる。
Therefore, light emitted from the side surface of the semiconductor
図4は、半導体発光素子31を収容する凹部11Aの断面の詳細を示す図である。本実施形態において、樹脂パッケージ11の凹部11Aは、半導体発光素子31からの出射光を遮らないように、指向半値角θ以上の開口が得られるように形成されていることが好ましい。
FIG. 4 is a diagram showing a detailed cross section of the
図4において、半導体発光素子31は指向半値角が120°であり、出射方向に120°の開口が形成されている。半導体発光素子31の指向特性に合わせ、少なくとも90°であるように形成されていることが好ましい。
In FIG. 4, the semiconductor
[第2の実施形態]
図5Aは、本発明の第2の実施形態による発光装置50を上方から見た場合の平面図である。なお、図1Aには、封止樹脂が充填されていない場合の内部構造が模式的に示されている。また、図5Bは、図5Aの線A-Aに沿った断面を示す断面図である。
[Second embodiment]
FIG. 5A is a plan view of a
本実施形態の発光装置50は、半導体発光素子31を搭載する装置として構成され、IC素子32を搭載していない点において第1の実施形態による発光装置10とは異なっている。
The
より詳細には、発光装置50は、樹脂パッケージ51と、樹脂パッケージ51の凹部51A内に載置された半導体発光素子31を有する。樹脂パッケージ51は、樹脂枠体52と複数のリードからなるリードフレーム54を有する。
More specifically, the
発光装置50においては、半導体発光素子31は、樹脂パッケージ51の凹部51Aの底部に露出するリード54C上に載置されている。半導体発光素子31は、リード54A(第1電極)及びリード54B(第2電極)にボンディングワイヤBWによって電気的に接続されている。リード54A及びリード54B間に電圧が印加されることで半導体発光素子31から出射光LEが出射される。
In the
図5Bに示すように、リードフレーム54の表面からの半導体発光素子31の高さはH1であり、凹部51A内の樹脂枠体52の段差部52Dは高さHDを有し、HD<H1である。また、凹部51Aを囲む樹脂枠体52の高さはHである。
As shown in FIG. 5B, the height of the semiconductor
したがって、半導体発光素子31の側面と段差部52Dとの間の樹脂部21は半導体発光素子31の側面全体を覆いつつも半導体発光素子31の上面に這い上がっていない。また、樹脂部21の表面(上面)は滑らかな曲面形状(凹面形状)を有している。また、樹脂枠体12の段差部52Dについても同様である。
Therefore, the
樹脂枠体52の高さHは、半導体発光素子31の高さH1の2倍以上であることが好ましい。例示すれば、半導体発光素子31の高さH1は、100μm~200μm程度である。
The height H of the
発光装置50は、第1の実施形態のような半導体発光素子31よりも高さの高い素子を有しないが、半導体発光素子31は指向半値角が120°であり、樹脂パッケージ51の凹部51Aは出射方向に120°の開口として形成されている。
Although the
すなわち、樹脂パッケージ51の高さが高く(凹部51Aが深く)形成されている場合であっても、半導体発光素子31からの120°(±60°)以上の出射光は凹部51Aの内側面52Rによって光軸方向に反射されるので、出射光強度を大きくすることができる。
That is, even if the height of the
本実施形態によれば、上記した実施形態と同様な利点を有する発光装置を提供することができる。また、本実施形態の発光装置によれば、半導体発光素子31からの出射角の大きな光は凹部51Aの内側面52Rによって光軸方向に反射されるので、効率が高く、良好な配光特性の出射光が得られる。
According to this embodiment, it is possible to provide a light emitting device that has the same advantages as the embodiments described above. Further, according to the light emitting device of this embodiment, the light with a large emission angle from the semiconductor
[第3の実施形態]
図6は、本発明の第3の実施形態による発光装置60の断面を模式的に示す断面図である。本実施形態においては、複数の半導体発光素子65がリードフレーム64上に並置されて実装されている点において上記した実施形態による発光装置とは異なっている。
[Third embodiment]
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a cross section of a
本実施形態の発光装置においても、リードフレーム64の表面からの半導体発光素子65の高さはH1であり、凹部61A内の樹脂枠体62の段差部62Dは高さHDを有し、HD<H1である。また、凹部61Aを囲む樹脂枠体52の高さはHである。
Also in the light emitting device of this embodiment, the height of the semiconductor
したがって、半導体発光素子65の側面と段差部62Dとの間の樹脂部21は半導体発光素子65の側面全体を覆いつつも半導体発光素子65の上面に這い上がっていない。また、樹脂部21の表面は滑らかな凹面形状を有している。また、樹脂枠体12の段差部12Dについても同様である。
Therefore, the
また、当該複数の半導体発光素子65間においても、注入樹脂の流れが隣接する半導体発光素子65によって抑制されるので、半導体発光素子65間の樹脂部21Aは半導体発光素子65の側面全体を覆いつつも半導体発光素子65の上面に這い上がることが防止されている。また、樹脂部21Aの表面は滑らかな凹面形状を有している。
Furthermore, since the flow of the injected resin between the plurality of semiconductor
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体発光素子の上面への這い上がりが無く、かつ側面全体を覆うとともに滑らかな曲面形状を有する樹脂部を有し、効率が高く、良好な配光特性の出射光が得られる半導体発光装置を提供することができる。 As described in detail above, according to the present invention, there is no creeping up to the top surface of the semiconductor light emitting device, and there is a resin portion that covers the entire side surface and has a smooth curved shape, resulting in high efficiency and good performance. Accordingly, it is possible to provide a semiconductor light emitting device that can obtain emitted light with a light distribution characteristic.
10,50,60:発光装置、11:樹脂パッケージ、11A,51A,61A:第1の凹部(開口部)、11B:第2の凹部、12,52,62:枠体、12R.52R,62R:凹部の内側面、14,54,64:リードフレーム、14A,14B,14C,14P,14Q、54A,54B,54C:リード、21,21A:樹脂部、22:封止樹脂、23:封止樹脂、31,65:半導体発光素子、32:IC素子 10, 50, 60: Light emitting device, 11: Resin package, 11A, 51A, 61A: First recess (opening), 11B: Second recess, 12, 52, 62: Frame, 12R. 52R, 62R: Inner surface of recess, 14, 54, 64: Lead frame, 14A, 14B, 14C, 14P, 14Q, 54A, 54B, 54C: Lead, 21, 21A: Resin part, 22: Sealing resin, 23 : Sealing resin, 31, 65: Semiconductor light emitting element, 32: IC element
Claims (7)
前記複数のリードと一体的に形成され、前記複数のリードが露出する第1の開口部を有する枠体と、
前記第1の開口部から露出する前記リード上に実装された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の側面を覆う樹脂部と、を有し、
前記枠体は、前記半導体発光素子とは間隔を開けて離間し、前記半導体発光素子を囲むように前記第1の開口部の底部に設けられた段差部と、前記段差部から前記半導体発光素子の光出射方向に開口面が拡がる傾斜面とを有し、
前記樹脂部は、前記半導体発光素子の側面と前記段差部との側面との間の空間内に充填されている、半導体発光装置。 Multiple plate-shaped leads,
a frame that is integrally formed with the plurality of leads and has a first opening through which the plurality of leads are exposed;
a semiconductor light emitting element mounted on the lead exposed from the first opening;
a resin part that covers a side surface of the semiconductor light emitting element,
The frame body is spaced apart from the semiconductor light emitting element, and includes a step part provided at the bottom of the first opening so as to surround the semiconductor light emitting element, and a step part that extends from the step part to the semiconductor light emitting element. and an inclined surface with an aperture expanding in the light emission direction,
In the semiconductor light emitting device, the resin portion is filled in a space between a side surface of the semiconductor light emitting element and a side surface of the stepped portion.
前記第2の開口部から露出する前記リード上に半導体集積回路素子が実装され、
前記リードの表面からの前記半導体集積回路素子の高さは前記半導体発光素子の高さよりも大きい、請求項1に記載の半導体発光装置。 the frame has a second opening through which the lead is exposed;
A semiconductor integrated circuit element is mounted on the lead exposed from the second opening,
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the height of the semiconductor integrated circuit element from the surface of the lead is greater than the height of the semiconductor light emitting element.
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