JP3659635B2

JP3659635B2 - 光半導体装置

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Publication number: JP3659635B2
Application number: JP2002105960A
Authority: JP
Inventors: 正樹安達; 初男武沢; 知和北嶋; 博明押尾; 義男清水; 武志枇杷; 岩夫松本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2002374005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム上にボンディングされた光半導体素子を樹脂封止して形成された光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光半導体装置の一例であるＬＥＤ装置１のパッケージ構造を示し、図７(a)は上面図、図７(b)は、図７(a)中の二点鎖線Ｘ０における側部断面図である。なお、このＬＥＤ装置１のサンプルナンバをＳ１とする。また、図８は、図７のＬＥＤ装置の製造に用いたリードフレームの一部を示す模式図である。
【０００３】
ＬＥＤ装置１は、次のような工程で製造される。まず、リードフレーム２を金型内部にインサートし、射出成形によって熱可塑性樹脂を充填しべース３を形成する。この後、リードフレーム２上の一方の電極２ａとなる突部表面にマウントペーストＰを塗布した後、光半導体素子である発光素子４を搭載し、マウントペーストＰによってリードフレーム２の電極２ａと発光素子４とを接合する。この発光素子４と、リードフレーム２上の他方の電極２ｂとなる突部表面とを、金からなるワイヤ５によってワイヤボンディングして導通させる。この後に透明のエポキシ樹脂材料６をベース３の空隙３ａに充填し、所定の硬化条件で硬化させている。
【０００４】
図８に示すリードフレームの形状では、リードフレーム２とエポキシ樹脂材料６とが接触する面積は図８中破線Ｑで囲んだ領域の約１．５ｍｍ^２である。この面積はすなわち、ベース３によって形成される空隙３ａから露出するリードフレーム表面の面積である。二点鎖線Ｘ０は、ＬＥＤ装置１の中心部を通りアウターリード延出方向に伸びる線分である。また、二点鎖線Ｙ０は、ＬＥＤ装置１の中心部を通り二点鎖線Ｘ０と直交する線分である。二点鎖線Ｘ０，Ｙ０の交点に電極２ａが設けられ、発光素子４が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した製造方法で製造されたＬＥＤ装置１には、次のような問題があった。すなわち、図９(a)に示すように熱可塑性樹脂３内に充填されたエポキシ樹脂材料６は、熱可塑性樹脂３に対し線膨張係数が異なるため、はんだリフローやはんだフローなどのはんだ付け実装プロセスにおいて、エポキシ樹脂材料６が相対的に大きな熱膨張を発生させてフレーム端部が変形し、パッケージは発光素子４が搭載された面を押し上げるようにして凸状変形する。
【０００６】
ＬＥＤ装置１に与えていた熱を取り去ると、パッケージは元の形状に戻ろうとするが、リードフレーム２は元の位置に戻るのに対して、エポキシ樹脂材料６は変形した状態が維持される。エポキシ樹脂材料６とリードフレーム２との接着力が弱いため、図９(b)に示すように、リードフレーム２とエポキシ樹脂材料６とが剥離し、リードフレーム２上に搭載した発光素子４とマウントペーストＰはエポキシ樹脂材料６側に残り、電気的導通不良を生じて不点灯品となる。なお、エポキシ樹脂材料６と熱可塑性樹脂３は十分な接着力を持っており剥離していない。
【０００７】
そこで本発明は、上記した課題を解決するために実装工程において高い信頼性を確保することが可能な構造を有する光半導体装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光半導体素子と、この光半導体素子が設けられる突部を有する第１のフレーム及び、前記第１のフレームとは電気的に分離されておりかつ前記光半導体素子とは接続部材により電気的に接続される第２のフレームを有するリードフレームと、前記リードフレームを囲い、前記光半導体素子が露出するように空隙が形成され、この空隙に対して少なくとも前記第１のフレームの突部の突端を被覆する被覆部が突接されている、熱可塑性樹脂材料からなるベース部と、前記空隙部に充填された透光性のエポキシ樹脂材料からなる透過部と、を具備する光半導体装置を提供する。
【０００９】
このとき、上記リードフレームと上記透過部との接触面積が０．５２〜１．２４ｍｍ^２の範囲内にあることが好ましい。
【００１０】
またこのとき、上記熱可塑性樹脂材料は、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ＬＣＰ（液晶ポリマ）、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）から選ばれる少なくとも１種類を主原料として構成されることが好ましい。
【００１１】
またこのとき、上記エポキシ樹脂材料は、そのガラス転移点温度が１００〜１３０℃の範囲であり、線膨張係数は、上記ガラス転移点温度までが６．０〜１０．０ｘ１０^−５[1/℃]、ガラス転移点温度以上が１０〜１２ｘ１０^−５[1/℃]であることが好ましい。
【００１２】
またこのとき、上記リードフレームは、上記光半導体素子を搭載する部分は少なくとも０．３６ｍｍ^２以上でワイヤボンディング部分は少なくとも０．１６ｍｍ^２以上であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るフラットタイプのＬＥＤ装置（光半導体装置）１０を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）はフレーム延設方向（アウターリード延出方向）に直行する線分による側部断面図を示している。なお、ＬＥＤ装置１０のサンプルナンバをＳ２とする。
【００１４】
ＬＥＤ装置１０は、中央に凹部１１ａを有するベース部１１と、凹部１１ａに透明のエポキシ樹脂材料が充填された透過部１２とを備えている。また、ベース部１１内には、リードフレーム２０がインサートモールドにより配置され、その一部が凹部１１ａに露出され、透過部１２と接触している。なお、ベース部１１は熱可塑性樹脂材料を射出成形して形成され、透過部１２は透明のエポキシ樹脂材料を射出して成形したものである。
【００１５】
リードフレーム２０は、一対のフレーム部２１，２２から形成されている。一方のフレーム部２２の先端側には、素子搭載部２２ａが形成されている。素子搭載部２２ａには、はんだペーストＰによって光半導体素子３０が接続され、搭載されている。光半導体素子３０は、金ワイヤ３１によって他方のフレーム部２１の先端側に形成された電極部２１ａに接続されている。素子搭載部２２ａと電極部２１ａとは凹部１１ａの開口内に配置される部位であり、透過部１２によって覆われている。
【００１６】
リードフレーム２０は銅材を基材としており、銅表面側からＮｉ、Ｐｄ、Ａｕの順で所定の厚みでメッキされており、表面はＡｕが露出している。
【００１７】
次に、熱可塑性樹脂材料及びエポキシ樹脂材料とリードフレーム２０との接触面積について説明する。図２(a)は、リードフレーム２０の形状の実施形態を示す平面図である。なお、図中Ａは素子搭載部、Ｂはフレーム上のワイヤボンディング部、Ｃはエポキシ樹脂材料によって被覆される領域をそれぞれ示している。
【００１８】
熱可塑性樹脂材料は、ＰＰＡ（ポリプタルアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマ）、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）等のうち少なくとも１種類以上を主原料として構成されており、発光した光を効率良く上方に放射するため光を反射させる酸化チタンが重量比５％以上含まれている。
【００１９】
透明のエポキシ樹脂材料は、カチオン重合型硬化剤であるトリアリルスルホニウム塩を含んでおり、樹脂の硬化工程において９０℃の雰囲気中に２時間以上放置され、その後１３５〜１９０℃の温度雰囲気中に４時間以上放置されてガラス転移点温度が１００〜１３０℃の範囲であることが望ましい。さらに言えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを主成分とする密着性向上添加剤が重量比３％添加されていてもよい。
【００２０】
図２(a)は、リードフレーム２０の形状を示す模式図である。リードフレーム２０とエポキシ樹脂材料との接触面積を小さくし、かつ、エポキシ樹脂材料と熱可塑性樹脂材料との接触面積を大きくする形状とされている。これは次のような理由による。すなわち、リードフレーム２０の表面材のＡｕとエポキシ樹脂材料の間の接着力は約１．５ＭＰａでエポキシ樹脂材料と熱可塑性樹脂材料との間の接着力は５ＭＰａ以上である。このためリードフレーム２０の表面材のＡｕとエポキシ樹脂材料との間では剥離が生じやすく、エポキシ樹脂材料と熱可塑性樹脂材料との間では剥離が生じにくい。したがって、リードフレーム２０に対してエポキシ樹脂材料が機械的に結合する面積を極力小さくすることで、不良発生を防止することが可能である。すなわち、凹部１１ａから露出しているリードフレーム２０の表面積が小さいほど好ましい。
【００２１】
光半導体素子３０を搭載するために必要な最低限の面積は０．３６ｍｍ^２で、ワイヤボンディングを行うために必要な最低限の面積は０．１６ｍｍ^２で、合計０．５２ｍｍ^２は少なくとも接合のための面積として必要となる。また、これに加えて双方の露出する部分とパッケージ外部との電極とを電気的に導通させるための作業用領域が必要となる。したがって、最低でも図２(a)に示した形状では０．７６ｍｍ^２の面積になる。
【００２２】
さて、リードフレーム２０は、ＬＥＤ装置１０に対して熱が加えられた際に、ＬＥＤ装置１０のフレーム延設方向（アウターリード延出方向）端部側とＬＥＤ装置１０中央部とにおいて反りによる高低差が生じにくくなるよう、電極部２１ａと素子搭載部２２ａとは、ＬＥＤ装置１０のアウターリード延出方向と直交する方向から延設されている。すなわち、ベース部１１によって被覆された際、に凹部１１ａから露出する領域については、アウターリード延出方向から見て、電極部２１ａと素子搭載部２２ａとは、アウターリードと分離された構造となっている。したがって、光半導体素子３０と電極部２１ａとを結ぶ金ワイヤ３１は、フレーム延設方向（アウターリード延出方向）と直交する方向に延設されるよう構成される。
【００２３】
上述したように本実施の形態に係るＬＥＤ装置１０では、電極となるリードフレーム形状を工夫することにより、反りのモードを分断し、リードフレーム２０とエポキシ樹脂材料との線膨張係数の差異に起因するＬＥＤ装置の反りの絶対量を軽減することが可能となり、リードフレーム２０からのエポキシ樹脂材料の剥離を抑制して信頼性を確保するとともに、エポキシ樹脂材料と熱可塑性樹脂材料との接触面積も増大しているため、信頼性の高い装置の製造を可能とした構造を得ることができる。
【００２４】
さて、リードフレームの形状は図２(a)の構造のほか、反り量を従来に比して低減可能な構造を示す。
図２(b)は、リードフレーム２０の変形例に係るリードフレーム４０を示す平面図である。なお、リードフレーム４０を用いて形成したＬＥＤ装置１０のサンプルナンバをＳ３とする。
【００２５】
リードフレーム４０は、フレーム４１，４２を備えている。これらリードフレーム４０においては、反りの発生によってフレーム４２の先端部４２ａが上方に変形することを防止するために、フレーム４２の先端部４２ａが相対する方向の熱可塑性樹脂内に埋め込まれるような形状としたものである。このように形成されたＬＥＤ装置１０では、リードフレーム４０とエポキシ樹脂材料との接触面積は０．９６ｍｍ^２である。
【００２６】
この場合、素子搭載部分Ａは、エポキシ樹脂被覆部Ｃの中心付近に位置するよう、フレーム４２の中ほどに設定される。ワイヤボンディング部Ｂは、図２(a)と同様、フレーム延設方向（アウターリード延出方向）と直交する方向から素子搭載部Ａに向けて延設されるよう構成される。したがって、金ワイヤもフレーム延設方向（アウターリード延出方向）と直交する方向に延設されるよう構成される。
【００２７】
フレーム延設方向（アウターリード延出方向）に延出する素子搭載部Ａを有するフレーム４２の先端をエポキシ樹脂被覆部Ｃ内に配置せずフレーム４１側の熱可塑性樹脂材料によって保持することにより、リードフレーム４０に反りが生じても、光半導体素子３０が跳ね上がることを防止することが可能となる。
【００２８】
図２(c)は、リードフレーム２０の変形例に係るリードフレーム５０を示す平面図である。なお、リードフレーム５０を用いて形成したＬＥＤ装置１０のサンプルナンバをＳ４とする。
【００２９】
リードフレーム５０は、フレーム５１，５２を備えている。これらリードフレーム５０においては、フレーム５２の先端部５２ａは、フレーム延設方向（アウターリード延出方向）と直交する方向に延設されているとともに、エポキシ樹脂被覆部Ｃ側に向かって跳ね上がることを防止するために、フレーム５２の先端部５２ａが相対する方向の熱可塑性樹脂材料内に埋め込まれるよう延設された形状としたものである。このように形成されたＬＥＤ装置１０では、リードフレーム５０とエポキシ樹脂材料との接触面積は１．２４ｍｍ^２である。
【００３０】
この場合、素子搭載部分Ａは、エポキシ樹脂被覆部Ｃの中心付近に位置するよう、フレーム５２の中ほどに設定される。ワイヤボンディング部Ｂは、図２(a)と同様、フレーム延設方向（アウターリード延出方向）から素子搭載部Ａに向けて延設されるよう構成される。したがって、金ワイヤもフレーム延設方向（アウターリード延出方向）に延設されるよう構成される。すなわち、ベース部１１によって被覆された際に凹部１１ａから露出する領域については、アウターリード延出方向から見て、電極部２１ａ及び素子搭載部２２ａは、アウターリードと分離された構造となっている。光半導体素子３０と電極部２１ａとを結ぶ金ワイヤも、フレーム延設方向（アウターリード延出方向）と直交する方向に延設されるよう構成される。
【００３１】
上述したように本実施の形態に係るＬＥＤ装置１０では、電極となるリードフレーム形状を工夫することにより、反りのモードを分断し、特に素子搭載部Ａ近傍におけるリードフレーム２０とエポキシ樹脂材料との線膨張係数の差異に起因する反りの絶対量を軽減することが可能となり、リードフレーム２０からのエポキシ樹脂材料の剥離を抑制して信頼性を確保するとともに、エポキシ樹脂材料と熱可塑性樹脂材料との接触面積も増大しているので、信頼性の高い装置の製造を可能とした構造を得ることができる。
【００３２】
図３(a)〜(d)は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ装置６０において、発光素子である光半導体素子、透過部であるエポキシ樹脂被覆部、ならびに金ワイヤを省いた状態を示す図である。図３(a)は平面図、図３(b)は図３(a)においてＸ１−Ｘ１線で切断して矢印方向に見た断面図、図３(c)は底面図、図３(d)は図３(a)においてＹ１−Ｙ１線で切断して矢印方向に見た断面図である。なお、図３において図１及び図２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、ＬＥＤ装置６０のサンプルナンバをＳ５とする。
【００３３】
ＬＥＤ装置６０においては、図２(a)に示したリードフレーム２０を用いている。エポキシ樹脂材料とリードフレーム２０との接触面積を小さくするため、露出する素子搭載部分とワイヤボンディング部分以外の、パッケージ外部の電極と電気的に導通させるために必要なフレーム部分を熱可塑性樹脂材による被覆部６１により被覆している。
【００３４】
被覆部６１は、素子搭載部を有する方のフレームの、素子搭載部分近傍までを被覆するよう延設されている。これにより反りによる浮き上がりの起点から先端部までの距離を縮め、浮き上がり量の絶対量を低減させる。また、リードフレーム２０とエポキシ樹脂材料との接触面積を低減させる。
被覆部６１は、ベース部１１のエポキシ樹脂被覆部を形成する凹部の開口上端から、深さ方向下方にオフセットされた高さに設定されている。これにより、光半導体素子から発された光を被覆部で遮ることを抑えることが可能になる。
被覆部６１は、ベース部１１を形成する際に、被覆部６１の反転形状となるようキャビティを加工しておいて熱可塑性樹脂材料を射出成形することにより成形される。
【００３５】
本実施の形態に係るＬＥＤ装置６０においては、リードフレーム２０が熱可塑性樹脂材料からなる被覆部６１により被覆されているためリードフレーム２０とエポキシ樹脂材料との接触面積を少なくすることができ、リードフレーム２０からのエポキシ樹脂材料の剥離を抑制して信頼性を確保するとともに、生産性が高い射出成形を用いた構造を得ることができる。
【００３６】
図４(a)〜(d)は、本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ装置７０において、発光素子である光半導体素子、透過部であるエポキシ樹脂被覆部、ならびに金ワイヤを省いた状態を示す図である。図４(a)は平面図、図４(b)は図４(a)においてＸ２−Ｘ２線で切断して矢印方向に見た断面図、図４(c)は底面図、図４(d)は図４(a)においてＹ２−Ｙ２線で切断して矢印方向に見た断面図である。なお、図４において図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、ＬＥＤ装置７０のサンプルナンバをＳ６とする。
【００３７】
ＬＥＤ装置７０においては、図２(b)に示したリードフレーム４０を用いている。エポキシ樹脂材料とリードフレーム４０との接触面積を小さくするため、リードフレーム４０のうち素子搭載部分とワイヤボンディング部分以外の、パッケージ外部の電極を電気的に導通させるために必要な部分で露出する部分を、熱可塑性樹脂材で形成される被覆部７１により被覆している。
【００３８】
被覆部７１は、エポキシ樹脂充填部分に存するフレーム４２に対して、フレーム延設方向から素子搭載部分に向けてベース１１から突設されており、リードフレーム２０とエポキシ樹脂材料との接触面積を低減させる。
被覆部７１は、ベース部１１のエポキシ樹脂被覆部を形成する凹部の開口上端から、深さ方向下方にオフセットされた高さに設定されている。これにより、光半導体素子から発された光を被覆部で遮ることを抑えることが可能になる。
被覆部７１は、ベース部１１を形成する際に、被覆部７１の反転形状となるようキャビティを加工しておいて熱可塑性樹脂材料を射出成形することにより成形される。
【００３９】
本実施の形態に係るＬＥＤ装置７０においては、リードフレーム４０が熱可塑性樹脂材料からなる被覆部７１により被覆されているためリードフレーム４０とエポキシ樹脂材料との接触面積を少なくすることができ、リードフレーム４０からのエポキシ樹脂材料の剥離を抑制して信頼性を確保するとともに、生産性が高い射出成形を用いた構造を得ることができる。
【００４０】
図５(a)〜(d)は、本発明の第４の実施の形態に係るＬＥＤ装置８０において、発光素子である光半導体素子、透過部であるエポキシ樹脂被覆部、ならびに金ワイヤを省いた状態を示す図である。図５(a)は平面図、図５(b)は図５(a)においてＸ３−Ｘ３線で切断して矢印方向に見た断面図、図５(c)は底面図、図５(d)は図５(a)においてＹ３−Ｙ３線で切断して矢印方向に見た断面図である。なお、図５において図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、ＬＥＤ装置８０のサンプルナンバをＳ７とする。
【００４１】
ＬＥＤ装置８０においては、図８に示したリードフレーム２を用いている。エポキシ樹脂材料とリードフレーム２との接触面積を小さくするため、露出する素子搭載部分とワイヤボンディング部分以外の、パッケージ外部の電極と電気的に導通させるために必要なフレーム部分を熱可塑性樹脂材による被覆部８１により被覆している。
【００４２】
図８に示すリードフレーム２において、リードフレーム２とエポキシ樹脂材料６とが接触する面積は図８中破線Ｑで囲んだ領域の約１．５ｍｍ^２である。この面積はすなわち、ベース３によって形成される空隙３ａから露出するリードフレーム表面の面積である。なお、ＬＥＤ装置８０に組み込まれたリードフレーム２は図８に示す従来のリードフレーム形状のものである。
【００４３】
ＬＥＤ装置８０は、エポキシ樹脂被覆部を形成するためにベース部に形成された凹部内に、素子搭載部を有するフレーム突部の先端部を覆う被覆部８１を有する。この被覆部８１はベース部を成形する際に一体で形成される熱可塑性樹脂材料からなる部分であり、図５(b)の側部断面図を参照してわかるように、ベース部はこの被覆部８１によってリードフレームの素子搭載部の先端を挟持する構造となっている。
【００４４】
本実施の形態に係るＬＥＤ装置８０においては、エポキシ樹脂材料による被覆がなされる面積を軽減するために、エポキシ樹脂材料充填部内に、ベース部の材料による被覆部８１を形成し、この被覆部８１によりフレームの浮き上がりを抑止するようフレーム突部の先端を押さえる構造に形成している。リードフレーム２が熱可塑性樹脂材料からなる被覆部８１により被覆されているためリードフレーム２とエポキシ樹脂材料との接触面積を少なくすることができ、リードフレーム２からのエポキシ樹脂材料の剥離を抑制して信頼性を確保することができる。また、被覆部８１はエポキシ樹脂材料が充填される凹部の深さよりも低い高さに設けられているから、光半導体素子から放出される光量を著しく損なうことがない。より好ましくは、被覆部の高さが光半導体素子よりも低くなるよう設けられていることが好ましい。
【００４５】
（実施例１）
パッケージの信頼性を確認するためのはんだフロー処理を行い点灯試験を行った。なお、サンプルとしてサンプルナンバＳ１〜Ｓ４の４種類のＬＥＤ装置を用いた。このＬＥＤ装置に用いる熱可塑性樹脂材料は重量比５％以上の酸化チタンが添加されたＰＰＡを用い、エポキシ樹脂材料には１液性の透明エポキシ樹脂を用いた。
【００４６】
熱可塑性樹脂材料は、金型温度：１３０℃、樹脂溶融温度：３３０℃、ゲート通過時の樹脂の見掛けの粘度：３００Ｐａ・ｓ、保圧：１２０ＭＰａの成形条件で射出成形したものである。
【００４７】
エポキシ樹脂材料は、高温度条件下で数時間放置して硬化させる。キャスティングによって充填した後、１次硬化として９０℃の雰囲気中に２時間以上放置した後に、硬化促進のため２次硬化として９０℃、１２０℃、１３５℃、１９０℃及び２００℃のそれぞれの温度条件で４時間ずつ放置する。
【００４８】
はんだフロー処理は、１５０℃条件下で３０秒間放置し前処理した後に、２６０℃に熱せられたＳｎ−37wt%Ｐｂのはんだ浴に浸漬する。このとき、バッケージ全体の温度が瞬時に２６０℃付近まで上昇する。
【００４９】
はんだフロー処理後、所定の電流と電圧を加え発光素子が点灯するか不点灯かを確認した。表１においては、分子が不良の数、分母が評価サンプルの数を示している。表中のＴｇは硬化させたエポキシ樹脂材料のガラス転移温度を示す。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１に示すように、従来のフレーム形状に比べて発明した形状は２次硬化温度１３５℃以上で不点灯の発生がない。２次硬化温度が２００℃以上になると透明エポキシ樹脂材料が酸化によって黄色に変色し所定の光量が得られなくなる。したがって、２次硬化温度は、１３５〜１９０℃の範囲でエポキシ樹脂材料のＴｇが１００〜１３０℃が好適であることが明らかになった。
【００５２】
（実施例２）
パッケージの信頼性を確認するためのはんだフロー処理を行い点灯試験を行った。なお、サンプルとして４種類のＬＥＤ装置を用いた。これらのＬＥＤ装置は、それぞれ図７、図３〜５に示す形状のもの（サンプルＳ１，Ｓ５〜Ｓ７）である。射出条件、熱可塑性樹脂材料及びエポキシ樹脂材料は、実施例１と同じである。
【００５３】
成形後、一方のフレーム電極に銀フレークを含んだマウントペーストＰを塗布し発光素子３０を搭載して、もう一方の電極にワイヤボンディングして電気的導通を得る。
【００５４】
その後、透明のエポキシ樹脂材料をキャスティングする。エポキシ樹脂材料は、高温度条件下で数時間放置して硬化させる。キャスティング後、１次硬化として９０℃の温度雰囲気中に２時間以上放置し硬化をさせた後に、硬化促進のため２次硬化として１２０℃、１３５℃及び１９０℃それぞれの温度雰囲気中に４時間放置する。試作したパッケージの信頼性を確認するためにはんだフロー処理を行い点灯試験を行った。
【００５５】
はんだフロー処理は、１５０℃条件下で３０秒間放置する前処理した後に、２６０℃に過熱したＳｎ−37wt%Ｐｂのはんだを吹き付ける。よって、パッケージ全体が瞬時に２６０℃付近まで温度が上昇する。はんだフロー処理後所定の電流と電圧を加え発光素子が点灯するか不点灯かを確認した。表２においては、分子が不良の数、分母が評梱サンプルの数を示している。表中のＴｇは硬化させたエポキシ樹脂材料のガラス転移点温度である。
【００５６】
表２は樹脂の密着性付与剤添加量と信頼性を示している。
【００５７】
【表２】

【００５８】
表２に示すように、従来のフレーム形状に比べて発明した形状は２次硬化温度１３５℃以上で不点灯の発生がない。２次硬化温度が２００℃以上になると透明エポキシ樹脂材料が酸化によって黄色に変色し所定の光量が得られなくなる。したがって、２次硬化温度は、１３５〜１９０℃の範囲でエポキシ樹脂材料のガラス転移点温度Ｔｇが１００〜１３０℃が好適であることが明らかになった。
【００５９】
また、サンプルＳ７のように、フレーム端部を固定し接触面積を低減した形状で改善効果はあり、サンプルＳ５，Ｓ６に示した形状は非常に有効であることが明らかになった。
【００６０】
図６は本発明の変形例に係るレンズタイプのＬＥＤ装置１００を示す斜視図である。本変形例は、透過部１０１について、透明なエポキシ樹脂材料をドーム形状になるよう成形した形状を有するものである。上述したＬＥＤ装置１０と透過部１０１の形状が異なるのみであり、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００６２】
以上に詳述したように、本発明の実施形態のＬＥＤ装置においては、エポキシ樹脂充填部分に、このエポキシ樹脂材料を通して可視的に存在するフレームに対して被覆を行う被覆部を設けた。これにより、エポキシ樹脂充填部分における発光素子搭載部分を除く部位の断面において、エポキシ樹脂材料−熱可塑性樹脂材料−リードフレーム部材−熱可塑性材料の順に層をなす部位が存在する。このような構成により、反りの原因となる応力が生じても不点灯となりにくいＬＥＤ装置を提供することが可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、リードフレームとエポキシ樹脂との接触面積を小さくし、かつフレームの反りによる導通不良の発生を抑制することができ、信頼性の高い光半導体装置を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ装置を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図。
【図２】同ＬＥＤ装置に組み込まれたリードフレームを示す平面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）においてＸ１−Ｘ１線で切断して矢印方向に見た断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）においてＹ１−Ｙ１線で切断して矢印方向に見た断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るＬＥＤ装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）においてＸ２−Ｘ２線で切断して矢印方向に見た断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）においてＹ２−Ｙ２線で切断して矢印方向に見た断面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るＬＥＤ装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）においてＸ３−Ｘ３線で切断して矢印方向に見た断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）においてＹ３−Ｙ３線で切断して矢印方向に見た断面図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るＬＥＤ装置を示す斜視図。
【図７】従来のＬＥＤ装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）においてＸ０−Ｘ０線で切断して矢印方向に見た断面図。
【図８】同ＬＥＤ装置に組み込まれたリードフレームを示す平面図。
【図９】同ＬＥＤ装置における問題点を示す説明図。
【符号の説明】
１０，６０，７０，８０…ＬＥＤ装置、１１…ベース部、１２…透過部、
２０，４０，５０…リードフレーム、
２１，２２，４１，４２，５１，５２…フレーム、
２１ａ…素子搭載部、２２ａ…電極部、３０…光半導体素子、
４２ａ，５２ａ…先端部、６１，７１，８１…被覆部

Claims

光半導体素子と、
この光半導体素子が設けられる突部を有する第１のフレーム及び、前記第１のフレームとは電気的に分離されておりかつ前記光半導体素子とは接続部材により電気的に接続される第２のフレームを有するリードフレームと、
前記リードフレームを囲い、前記光半導体素子が露出するように空隙が形成され、この空隙に対して少なくとも前記第１のフレームの突部の突端を被覆する被覆部が突接されている、熱可塑性樹脂材料からなるベース部と、
前記空隙部に充填された透光性のエポキシ樹脂材料からなる透過部と、
を具備することを特徴とする光半導体装置。
上記リードフレームと上記透過部との接触面積が０．５２〜１．２４ｍｍ^２の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
上記熱可塑性樹脂材料は、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ＬＣＰ（液晶ポリマ）、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）から選ばれる少なくとも１種類を主原料として構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
上記エポキシ樹脂材料は、そのガラス転移点温度が１００〜１３０℃の範囲であり、線膨張係数は、上記ガラス転移点温度までが６．０〜１０．０ｘ１０^−５[1/℃]、ガラス転移点温度以上が１０〜１２ｘ１０^−５[1/℃]であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
上記リードフレームは、上記光半導体素子を搭載する部分は少なくとも０．３６ｍｍ^２以上でワイヤボンディング部分は少なくとも０．１６ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。