JP4306247B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本件発明は、リード電極上に半導体発光素子をダイボンドした半導体発光装置に関し、特に、半導体発光素子をＡｇペースト等の導電性接着剤によってダイボンドした半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体発光装置の薄型化や放熱性の改善を目的として、種々のパッケージ方法が検討されている。図５に、そのようなパッケージ方法の一例である表面実装型パッケージを使用した半導体発光装置を示す。この半導体発光装置では、絶縁基板１０の上に正及び負のリード電極１２が形成されており、絶縁基板１０の両端部で正及び負のリード電極１２が絶縁基板に沿って折り曲げられ、内側に折り曲げられた部分で実装基板にはんだ付けされるようになっている。発光ダイオード８は、リード電極１２の一方にダイボンド樹脂１４によって接着されている。そして、発光ダイオード８の上面に形成されて正及び負電極と、正及び負のリード電極１２とがワイヤ１６によって接続されている。
【０００３】
また、半導体発光装置の小型化を目的として、単一のパッケージ内に複数の半導体素子をダイボンドした半導体発光装置が多く使用されるようになっている。例えば、リードフレームに発光ダイオードと保護ダイオードを同時にダイボンドした半導体発光装置や、リードフレームの一方に黄色発光素子と青色発光素子を同時にダイボンドした半導体発光装置が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３５０４０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８５０４９
【特許文献３】
特開２００２−２５２３７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの半導体発光装置において、Ａｇ等の導電性粒子をエポキシ樹脂等の樹脂中に分散させた導電性接着剤をダイボンド樹脂として用いると、発光ダイオードの放熱性が向上して有利である。また、発光ダイオードが、チップ裏面に電極を有する場合、リードフレームと電気接続するために導電性接着剤を用いることが多い。
【０００６】
しかしながら、図５に示すように、リード電極１２の同一平面内で、導電性接着剤によるダイボンドとワイヤーボンドを同時に行おうとする場合、ワイヤーボンドが接合不良を起す場合が多かった。また、ワイヤーボンドが行われた場合も、接合強度が弱く、熱ストレス等によってワイヤーボンドが剥離し易いという問題もあった。
【０００７】
また、単一のパッケージ内に複数の半導体素子をダイボンドする半導体発光装置の場合、ある素子のダイボンドと別の素子のワイヤーボンドを同一のリード電極上で行うことや、複数の素子のダイボンドを同一のリード電極上で行うことが多い。ところが、ある半導体素子を導電性接着剤によってリード電極上にダイボンドした場合、そのリード電極と同一平面内で、他の素子のワイヤーボンドやダイボンドを行おうとすると、ワイヤーボンド不良やダイボンド不良を起す場合が多かった。特に、半導体素子同士を狭い間隔でダイボンドしようとする場合に、その問題が顕著であった。
【０００８】
そこで本発明は、導電性粒子を樹脂中に分散させた導電性接着剤をダイボンド樹脂として用いた半導体発光装置において、ワイヤーボンドやダイボンドの接合強度を高めて、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本件発明者等は、上記課題について種々検討を重ねた結果、導電性接着剤に含まれる樹脂成分がリード電極の表面に滲み出し、その滲み出した樹脂成分（＝ブリード）がワイヤーボンド不良やダイボンド不良の原因となっていることを見出し、本件発明を成すに至った。
【００１０】
本件発明に係る第１の半導体発光装置は、絶縁基体と、該絶縁基体上に形成された一対のリード電極と、該リード電極上に固着された半導体素子とを備え、前記半導体素子が、導電性粒子を樹脂中に分散して成る導電性接着剤によって前記リード電極に固着された半導体発光装置において、前記リード電極の表面に、前記半導体素子の固着面に重なる溝部が少なくとも１つ形成され、前記溝部は、少なくとも１つが貫通孔であり、前記半導体素子の中心付近を避けて形成され、前記半導体素子の構成辺のうち、前記リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なることを特徴とする。
【００１１】
また、本件発明に係る第２の半導体発光装置は、絶縁基体と、該絶縁基体上に形成された複数のリード電極と、複数の半導体素子とを備えた半導体発光装置であって、
前記半導体素子の少なくとも１つが、導電性粒子を樹脂中に分散して成る導電性接着剤によって前記リード電極に固着されており、前記リード電極の表面に、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の固着面に重なる溝部が少なくとも１つ形成され、前記溝部は、少なくとも１つが貫通孔であり、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の中心付近を避けて形成され、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の構成辺のうち、前記リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なることを特徴とする。
【００１２】
本件発明によれば、リード電極の表面に形成した溝部によって、導電性接着剤からのブリード発生を抑制することができる。従って、そのリード電極上でのワイヤーボンド不良やダイボンド不良の発生が抑制し、また、ワイヤーボンドやダイボンドの耐剥離性を向上して、信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
【００１３】
リード電極の表面に形成する溝部は、絶縁基体に到達する深さを有することが好ましい。これにより、導電性接着剤からのブリードを抑制する効果が向上すると共に、導電性接着剤によって固着した半導体素子の固着強度も向上する。
【００１４】
また、リード電極の表面に形成する溝部は、半導体発光装置の発光観測面側から見て、リード電極を実装基板に電気接続する接続点からリード電極上の半導体素子に至る経路と半導体素子を介して対向する、及び／又は垂直をなす領域に形成することが好ましい。例えば、矩形又は多角形の半導体素子の場合、半導体素子の構成辺のうち、リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なるように溝部を形成することが好ましい。これは次の理由による。即ち、半導体発光素子に生じた熱は、リード電極を伝熱経路として、リード電極と実装基板の接続部を介して外部に放熱される。特に、半導体発光素子とリード電極が導電性接着剤によって接合されている場合、導電性接着剤に含まれるＡｇ等の導電性粒子は熱の良導体であるため、リード電極を介して効率の良い放熱が行われる。ところが、リード電極に溝部を形成すると、半導体発光素子とリード電極の間の熱伝導を部分的に妨げることになり、放熱効率の低下を招く場合がある。そこで、リード電極が実装基板にハンダ付けされる位置から半導体発光素子に至る放熱経路から溝部をずらすことにより、半導体発光素子の放熱効率の低下を防止できる。
【００１５】
さらに、導電性接着剤として、エポキシ樹脂、有機変性シリコーン樹脂から成る群から選択された１種の樹脂中に、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕから成る群から選択された１種を主成分とする導電性粒子を分散させたものを用いると、放熱性と接着性に優れるため好ましい。
【００１６】
また、上述の通り、本件発明に係る第２の半導体発光装置によれば、パッケージ内に複数の半導体素子を備えた半導体発光装置において、ワイヤーボンド不良やダイボンド不良を抑制できるが、この発明は種々の半導体発光装置に適用することができる。例えば、互いに異なる色を発光する複数の半導体発光素子を備えた発光装置や、互いに同色を発光する複数の半導体発光素子を備えた発光装置、半導体発光素子と保護素子を備えた発光装置等に本件発明を適用することにより、顕著な効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ’断面における断面図である。この半導体発光装置２では、絶縁基板１０の上に正及び負のリード電極１２及び１３が形成されており、絶縁基板１０の両端部でリード電極１２及び１３が絶縁基板１０に沿って折り曲げられ、内側に折り曲げられた部分で実装基板にはんだ付けされるようになっている。発光ダイオード８は、一方のリード電極１３の上に導電性接着剤１４によって接着されている。導電性接着剤１４は、例えば、Ａｇ等の導電性粒子をエポキシ樹脂等の樹脂に分散して成る。そして、発光ダイオード８の上面に形成された正電極及び負電極は、金線等のワイヤ１６によって、リード電極１２及び１３にボンディングされている。また、発光ダイオード８の周りは、透光性の保護樹脂１８によって覆われている。
【００１８】
本実施の形態において、リード電極１３には、発光ダイオード８が導電性接着剤１４によって固着される部分に重なるように、３箇所の溝部（＝切欠部）１３ａ、１３ｂ及び１３ｃが形成されている。これらの溝部１３ａ〜１３ｃは、導電性接着剤１４の硬化時に導電性接着剤１４に含まれる樹脂成分がリード電極１３の表面に滲み出す現象を抑制する。従来の半導体発光装置では、リード電極１３の平坦面と発光ダイオード８の底面との間に導電性接着剤１４が挟み込まれていたため、導電性接着剤１４に含まれる樹脂成分がリード電極１３の表面に滲み出し易く、滲み出た樹脂成分（＝ブリード）による被膜が発光ダイオード８を囲む広い領域に形成されていた。このブリードによる被膜が形成された領域には、ワイヤーボンド等が付き難くなるため、ワイヤーボンド不良が発生し易く、また、一旦ワイヤーボンドが行われても熱応力等によって容易に剥離する。本実施の形態によれば、溝部１３ａ〜１３ｃによって、導電性接着剤１４からブリードが広がる現象が抑制されるため、ワイヤーボンド１６の耐剥離性が向上し、信頼性の高い半導体発光装置となる。
【００１９】
ところで、図１に示すような半導体発光装置において、発光ダイオード８に生じた熱は、リード電極１３を伝熱経路として、リード電極１３と実装基板（図示せず）の接続部を介して外部に放熱される。特に、発光ダイオード８とリード電極１３が導電性接着剤によって接合されている場合、導電性接着剤に含まれるＡｇ等の導電性粒子は熱の良導体であるため、リード電極１３を介して効率の良い放熱が行われる。しかし、リード電極１３に溝部１３ａ〜１３ｃを形成すると、発光ダイオード８とリード電極１３の間の熱伝導を部分的に妨げることになり、放熱効率の低下を招く場合がある。そこで、発光ダイオード８の裏面リード電極１３に形成する溝部１３ａ〜１３ｃは、リード電極１３による放熱が阻害されない位置に形成することが好ましい。即ち、リード電極１３が実装基板にハンダ付けされる位置から発光ダイオード８に至る放熱経路上に溝部が形成されないようにすると、発光ダイオード８の放熱効率の低下を防止できる。
【００２０】
例えば、図１（ａ）に示すように、発光ダイオード８の外周を構成する４辺のうち、その発光ダイオード８が固着されているリード電極と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺に各々重なるように３つの溝部１３ａ〜１３ｃを形成する。また、発光ダイオード８の中心は特に発熱量が大きいため、図１（ａ）に示すように、発光ダイオード８の中心に溝部が重ならないようにすることが好ましい。このように放熱経路を避けて溝部１３ａ〜１３ｃを配置することにより、発光ダイオード８の放熱効率の低下を防止することができる。
【００２１】
また、溝部１３ａ〜１３ｃの数は特に限定されないが、少なくとも２以上の溝部を設けることが好ましい。また、複数の溝部を形成する場合、各溝部の配置は、リード電極を介した放熱経路は開けるようにしながら、発光ダイオード８の周囲を囲む配置とすることが好ましい。複数の溝部によって発光ダイオード８の周囲を囲むことにより、ブリード抑制効果が高まると共に、ダイボンド位置のバラツキによるブリード抑制効果の変動を抑えることができる。即ち、複数の溝部１３ａ〜１３ｃによって発光ダイオード８の周囲を囲むように配置すると、ある溝部と発光ダイオード８の重なりが深くなれば、それと対向する溝部と発光ダイオード８との重なりは浅くなる。従って、発光ダイオード８のダイボンド位置がずれた場合であっても、溝部１３ａ〜１３ｃと発光ダイオード８との重なり面積の変動が少なく、安定したブリード抑制効果を得ることができる。
【００２２】
本実施の形態では、リード電極に形成する溝部１３ａ〜１３ｃが、リード電極１３の端部から切欠かれた形状となっている場合について説明した。このように溝部１３ａ〜１３ｃがリード電極１３の端部まで連続していると、溝部１３ａ〜１３ｃによるブリード抑制効果が高くなるため好ましい。但し、溝部１３ａ〜１３ｃの形状はこれに限定されない。例えば、溝部１３ａ〜１３ｃは、リード電極１３の内側に形成された窪みや孔であっても良い。また、溝部１３ａ〜１３ｃの平面形状は、円形、半円形、長円形、半長円形、矩形、三角形等、どのような形状であっても良い。
【００２３】
また、本実施の形態では、溝部１３ａ〜１３ｃが、絶縁基板１０が露出する深さとなっている場合について説明した。このように溝部１３ａ〜１３ｃが絶縁基板１０に達する深さとなっていると、ブリード抑制効果が向上すると共に、発光ダイオード８自身のダイボンド強度も向上するため好ましい。但し、溝部１３ａ〜１３ｃの深さはこれに限定されない。一般的なリード電極１３の厚さが３０〜４０μｍであるのに対し、導電性接着剤１４の接着厚さ（＝リード電極１３と発光ダイオード８に挟まれた部分の厚さ）は１０μｍ以下である。従って、リード電極１３の厚さに対して、１／３以上、より好ましくは１／２以上の深さの溝部であれば、良好なブリード抑制効果を得ることができる。
【００２４】
本実施の形態において、導電性粒子を分散させた導電性接着剤１４としては、種々のものを用いることができる。導電性粒子としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等を用いることが好ましい。また、導電性粒子を分散させる樹脂としては、エポキシ樹脂や有機変性シリコーン樹脂を用いることが好ましい。中でも、導電性粒子として、Ａｇを用い、樹脂としてエポキシ樹脂を用いることにより、放熱性と接着性に優れた導電性接着剤とすることができる。
【００２５】
また、本実施の形態における発光ダイオード８としては、青色系、緑色系、赤色系等の種々のものを用いることができるが、窒化ガリウム系化合物半導体（＝ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１）から成る発光ダイオードであることが好ましい。窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードは、短波長、高輝度な発光が可能である反面、素子からの発熱も大きいため、放熱性の良い導電性接着剤によってリード電極上にダイボンドする必要性が高い。また、窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードは、サファイア等の絶縁基板上に形成され、表面に正負一対の電極が形成された構造であることが多いため、発光ダイオードがダイボンドされたリード電極にワイヤーボンドを行うことが多い。従って、窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードを有する半導体発光装置に本件発明を適用することにより、装置の信頼性が著しく向上する。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態では、単一のパッケージ内に３色の発光ダイオードをダイボンドした半導体発光装置に、本件発明を適用した例を説明する。尚、本実施の形態における半導体発光装置は、下記に説明する部分を除いて実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と共通する部分については説明を省略する。
【００２７】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のII−II’断面における断面図である。この半導体発光装置２０では、絶縁基板１０の上に、１本の負のリード電極２２と、３本の正のリード電極２３、２４及び２５とが形成されている。４つのリード電極２２〜２５は、実施の形態１の場合と同様に、絶縁基板１０に沿って絶縁基板１０の裏側に折返されており、折返された部分が実装基板にハンダ付けされる。
【００２８】
負の共通リード電極２２の上には、青色発光ダイオード２７、緑色発光ダイオード２８、及び赤色発光ダイオード２９がダイボンドされており、全ての発光ダイオードの負電極が共通に接続されている。即ち、図２（ａ）に示すように、青色発光ダイオード２７及び緑色発光ダイオード２８は、チップ表面に負電極が形成されているため、ワイヤー１６によって負電極がリード電極２２に接続されており、赤色発光ダイオード２９は、チップ裏面に負電極が形成されているため、導電性接着剤１４によって負電極がリード電極２２に接続されている。尚、赤色発光ダイオード２９の負電極とリード電極２２との接続は、赤色発光ダイオード２９のダイボンドを兼ねている。
【００２９】
また、青色発光ダイオード２７、緑色発光ダイオード２８及び赤色発光ダイオード２９の正電極は、各々、正のリード電極２３、２４及び２５にワイヤー１６によって接続されている。このように接続された３色の発光ダイオード２７、２８及び２９は、互いに分離された３つの正リード電極２３、２４及び２５を通じて独立に駆動することができる。従って、３つの正リード電極２３、２４及び２５に印加する電圧を適宜調節することにより、任意の色を発光可能となる。
【００３０】
上述の通り、赤色発光ダイオード２９は導電性接着剤１４によってダイボンドされているため、導電性接着剤１４からリード電極２２の表面に滲み出した樹脂成分（＝ブリード）によって、リード電極２２と他の発光ダイオードとのダイボンドやワイヤーボンドが阻害され易い。例えば、半導体発光装置に熱ストレスが加わると、青色発光ダイオード２７または緑色発光ダイオード２８とリード電極２２との間のダイボンドに剥離が生じ易く、青色発光ダイオード２７または緑色発光ダイオード２８の負電極とリード電極２２との間のワイヤーボンドにも剥離が生じ易い。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、赤色発光ダイオード２９とリード電極２２との固着面に重なるように、リード電極２２の表面に３つの溝部２２ａ〜２２ｃを形成している。尚、３つの溝部のうち、左右にある溝部２２ａ及び２２ｃは切欠形状となっており、中央にある溝部２２ｂは貫通孔となっている。溝部２２ａ〜２２ｃが形成されていることにより、導電性接着剤１４からのブリードの広がりが抑制されるため、ダイボンド剥離やワイヤーボンド剥離の起き難い高信頼性の半導体発光装置とすることができる。
【００３２】
また、この半導体発光装置２０において赤色発光ダイオード２９で生じた熱は、図２（ａ）に示すように、共通の負リード電極２２を介して実装基板（図示せず）に放熱される。従って、リード電極２２に形成する溝部２２ａ〜２２ｃは、実施の形態１で説明したのと同様に、赤色発光ダイオード２９の放熱経路を塞がないような位置に形成している。即ち、赤色発光ダイオード２９を囲む４辺のうち、リード電極２２と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と重なるように３つの溝部２２ａ〜２２ｃが形成されている。また、溝部２２ａ〜２２ｃは、赤色発光ダイオード２９の中心付近も避けて形成されている、このように溝部２２ａ〜２２ｃを配置することにより、赤色発光ダイオード２９の放熱効率の低下を防止することができる。
【００３３】
本実施の形態において、青色発光ダイオード２７及び緑色発光ダイオード２８としては、窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードを用いることが好ましい。また、赤色発光ダイオード２９としては、ＡｌＩｎＧａＰやガリウム砒素系化合物半導体から成る発光ダイオードを用いることができるが、環境への影響を抑制するためにはＡｌＩｎＧａＰを用いることが好ましい。尚、青色発光ダイオード２７および緑色発光ダイオード２８の放熱性を向上するために、これらの発光ダイオードも導電性接着剤１４によってダイボンドしても良い。その場合には、後述する実施の形態３と同様にして、青色発光ダイオード２７および緑色発光ダイオード２８の下方にもリード電極の溝部を形成することが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態では、負リード電極が共通電極であり、正リード電極が分離されている場合について説明したが、その逆に、正リード電極が共通電極であり、負リード電極が分離されている場合にも、上記と同様にして本件発明を適用することができる。
【００３５】
実施の形態３．
本実施の形態では、単一のパッケージ内に複数の青色発光ダイオードをダイボンドした半導体発光装置に、本件発明を適用した例を説明する。尚、本実施の形態における半導体発光装置は、下記に説明する部分を除いて実施の形態１又は２と同様であるので、実施の形態１又は２と共通する部分については説明を省略する。
【００３６】
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIII−III’断面における断面図である。この半導体発光装置３０では、実施の形態２と同様に、絶縁基板１０の上に、１本の負のリード電極３２と、３本の正のリード電極３３、３４及び３５とが形成されている。４つのリード電極３２〜３５は、絶縁基板１０に沿って絶縁基板１０の裏側に折返されており、折返された部分が実装基板にハンダ付けされる。
【００３７】
本実施の形態では、負リード電極３２の上に、２つの青色発光ダイオード３７及び３８が導電性接着剤１４によってダイボンドされている。導電性接着剤１４に含まれるＡｇ等の導電性粒子は熱伝導率が高いため、導電性接着剤によってダイボンドすることにより、青色発光ダイオード３７及び３８の放熱性が向上する。また、図３（ａ）に示すように、２つの青色発光ダイオード３７及び３８は、チップ表面に負電極と正電極が形成されている。そのため、２つの青色発光ダイオード３７及び３８の負電極及び正電極は、いずれもワイヤー１６によってリード電極に接続されている。即ち、青色発光ダイオード３７及び３８の負電極は共通して負リード電極３２に接続されており、正電極は正リード電極３３及び３４に別々に接続されている。このように接続された２つの青色発光ダイオード３７及び３８は、互いに分離された２つの正リード電極３３及び３４を通じて独立に駆動することができる。従って、２つの正リード電極３３及び３４に印加する電圧を適宜調節することにより、通常の２倍までの範囲内で任意の強度での発光が可能となる。
【００３８】
上述の通り、２つの青色発光ダイオード３７及び３８は導電性接着剤１４によってダイボンドされているため、一方の発光ダイオードをダイボンドしている導電性接着剤１４から樹脂成分がリード電極３２の表面に滲み出し、他方の発光ダイオードのダイボンドやワイヤーボンドを阻害し易い。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、青色発光ダイオード３７及び３８とリード電極３２との固着面に重なるように、リード電極３２の表面に６つの溝部３２ａ〜３２ｆを形成している。尚、６つの溝部のうち、チップ右側にある溝部３２ｂ及び３２ｅは切欠形状となっており、チップを上下に挟む溝部３２ａ及び３２ｃ、並びに３２ｄ及び３２ｆは貫通孔となっている。溝部３２ａ〜３２ｆが形成されていることにより、導電性接着剤１４からのブリードの広がりが抑制されるため、ダイボンド剥離やワイヤーボンド剥離の起き難い高信頼性の半導体発光装置とすることができる。
【００４０】
また、この半導体発光装置３０において、２つの青色発光ダイオード３７及び３８で生じた熱は、図３（ａ）に示すように、共通の負リード電極３２を介して実装基板（図示せず）に放熱される。従って、リード電極３２に形成する溝部３２ａ〜３２ｆは、青色発光ダイオード３７及び３８の放熱経路を塞がないような位置に形成している。即ち、青色発光ダイオード３７を囲む４辺のうち、リード電極３２と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と各々重なるように３つの溝部３２ａ〜３２ｃが形成されている。また、青色発光ダイオード３８を囲む４辺のうち、リード電極３２と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と各々重なるように３つの溝部３２ｄ〜３２ｆが形成されている。また、溝部３２ａ〜３２ｆは、青色発光ダイオード３７及び３８の中心に重ならないように形成されている、このように溝部３２ａ〜３２ｆを配置することにより、２つの青色発光ダイオード３７及び３８の放熱効率の低下を防止することができる。
【００４１】
実施の形態４．
本実施の形態では、単一のパッケージ内に発光ダイオードと保護ダイオードをダイボンドした半導体発光装置に、本件発明を適用した例を説明する。尚、本実施の形態における半導体発光装置は、下記に説明する部分を除いて実施の形態１乃至３と同様であるので、実施の形態１乃至３と共通する部分については説明を省略する。
【００４２】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIV−IV’断面における断面図である。この半導体発光装置４０では、実施の形態２と同様に、絶縁基板１０の上に、１本の負のリード電極４２と、３本の正のリード電極４３、４４及び４５とが形成されている。４つのリード電極４２〜４５は、絶縁基板１０に沿って絶縁基板１０の裏側に折返されており、折返された部分が実装基板にハンダ付けされる。
【００４３】
本実施の形態では、負リード電極３２の上に、１つの青色発光ダイオード４７が導電性接着剤１４によってダイボンドされており、正リード電極４４の上に、保護ダイオード４８が導電性接着剤１４によってダイボンドされている。発光ダイオード４７と保護ダイオード４８は、逆並列となるように接続されている。即ち、図４（ａ）に示すように、青色発光ダイオード４７のチップ表側に正負一対の電極が形成されており、負電極はワイヤー１６によって負リード電極３２に接続され、正電極はワイヤー１６によって正リード電極４４に接続されている。一方、保護ダイオード４７は、チップ裏面に負電極が形成され、チップ表面に正電極が形成されている。従って、保護ダイオード４７の負電極は導電性接着剤１４によって正リード電極４４に接続され、保護ダイオード４８の正電極はワイヤー１６によって負リード電極４２に接続されている。このように接続された保護ダイオード４８は、静電気によって発光ダイオード４７に大きな逆方向電圧が印加された際に電流を逃がす働きをするため、発光ダイオード４７を静電気破壊から有効に保護する。
【００４４】
上述の通り、青色発光ダイオード４７と保護ダイオード４８は、いずれも導電性接着剤１４によってダイボンドされている。そのため、導電性接着剤１４から滲み出したブリードによってワイヤーボンド不良が生じ易い。例えば、発光ダイオード４７をダイボンドしている導電性接着剤１４から滲み出したブリードにより、保護ダイオード４８の正電極からリード電極４２に接続されたワイヤー１６や、発光ダイオード４７の負電極からリード電極４２に接続されたワイヤー１６が剥離し易くなる。また、保護ダイオード４８をダイボンドしている導電性接着剤１４から滲み出したブリードにより、発光ダイオード４７の正電極からリード電極４４に接続されたワイヤー１６が剥離し易くなる。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、青色発光ダイオード４７とリード電極４２との固着面に重なるように、リード電極４２の表面に３つの溝部４２ａ〜４２ｃを形成している。また、保護ダイオード４８とリード電極４４との固着面に重なるように、リード電極４４の表面に３つの溝部４４ａ〜４４ｃを形成している。尚、６つの溝部のうち、発光ダイオード４７の右側にある溝部４２ｂが切欠形状となっており、残りの溝部４２ａ、４２ｃ、４４ａ〜４４ｃは全て貫通孔となっている。溝部４２ａ〜４２ｃ及び溝部４４ａ〜４４ｃが形成されていることにより、導電性接着剤１４からのブリードの広がりが抑制されるため、ダイボンド剥離やワイヤーボンド剥離の起き難い高信頼性の半導体発光装置とすることができる。
【００４６】
また、この半導体発光装置４０において、リード電極４２に形成する溝部４２ａ〜４２ｃは、実施の形態３と同様に、青色発光ダイオード４７の放熱経路を塞がないような位置に形成している。また、半導体発光装置４０において、保護ダイオード４８に発生した熱は、図４（ａ）に示すように、リード電極４４を伝熱経路として、リード電極４４と実装基板の接続点から外部に放熱される。そこで、リード電極４４に形成する溝部４４ａ〜４４ｃは、保護ダイオード４８の放熱経路を避けて形成することが好ましい。即ち、保護ダイオード４８を囲む４辺のうち、リード電極４４と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と各々重なるように３つの溝部４４ａ〜４４ｃが形成されている。また、溝部４４ａ〜４４ｃは、保護ダイオード４８の中心に重ならないように形成されている、このように溝部４４ａ〜４４ｃを配置することにより、保護ダイオード４８の放熱効率の低下を防止することができる。
【００４７】
上記実施の形態１〜４では、いわゆる表面実装型のパッケージに本件発明を適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。半導体発光素子が導電性接着剤によってリード電極にダイボンドされ、そのリード電極にワイヤーボンド又はダイボンドが行われる半導体発光装置であれば、いかなる型のパッケージにも適用可能である。また、上記実施の形態では、半導体発光素子が発光ダイオードである場合について説明したが、半導体レーザ等、発光ダイオード以外の発光素子にも、上記と同様にして本件発明を適用できることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
本件発明によれば、リード電極の表面に、半導体素子の固着面に重なる溝部を形成したため、導電性接着剤からのブリードを抑制して、そのリード電極上でのワイヤーボンド不良やダイボンド不良の発生を抑制することができる。また、ワイヤーボンドやダイボンドの耐剥離性も向上するため、信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図２】 図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図３】 図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図４】 図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図５】 図５は、従来の半導体発光装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
２、２０、３０、４０：半導体発光装置、
８、２７〜２９、３７〜３８、４７：発光ダイオード、
１０：絶縁基板、
１２〜１３、２２〜２５、３２〜３５、４２〜４５：リード電極
１３ａ〜１３ｃ、２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｆ、４２ａ〜４２ｃ、４４ａ〜４４ｃ：溝部、
１６：ワイヤ
１８：透光性樹脂
【発明の属する技術分野】
本件発明は、リード電極上に半導体発光素子をダイボンドした半導体発光装置に関し、特に、半導体発光素子をＡｇペースト等の導電性接着剤によってダイボンドした半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体発光装置の薄型化や放熱性の改善を目的として、種々のパッケージ方法が検討されている。図５に、そのようなパッケージ方法の一例である表面実装型パッケージを使用した半導体発光装置を示す。この半導体発光装置では、絶縁基板１０の上に正及び負のリード電極１２が形成されており、絶縁基板１０の両端部で正及び負のリード電極１２が絶縁基板に沿って折り曲げられ、内側に折り曲げられた部分で実装基板にはんだ付けされるようになっている。発光ダイオード８は、リード電極１２の一方にダイボンド樹脂１４によって接着されている。そして、発光ダイオード８の上面に形成されて正及び負電極と、正及び負のリード電極１２とがワイヤ１６によって接続されている。
【０００３】
また、半導体発光装置の小型化を目的として、単一のパッケージ内に複数の半導体素子をダイボンドした半導体発光装置が多く使用されるようになっている。例えば、リードフレームに発光ダイオードと保護ダイオードを同時にダイボンドした半導体発光装置や、リードフレームの一方に黄色発光素子と青色発光素子を同時にダイボンドした半導体発光装置が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３５０４０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８５０４９
【特許文献３】
特開２００２−２５２３７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの半導体発光装置において、Ａｇ等の導電性粒子をエポキシ樹脂等の樹脂中に分散させた導電性接着剤をダイボンド樹脂として用いると、発光ダイオードの放熱性が向上して有利である。また、発光ダイオードが、チップ裏面に電極を有する場合、リードフレームと電気接続するために導電性接着剤を用いることが多い。
【０００６】
しかしながら、図５に示すように、リード電極１２の同一平面内で、導電性接着剤によるダイボンドとワイヤーボンドを同時に行おうとする場合、ワイヤーボンドが接合不良を起す場合が多かった。また、ワイヤーボンドが行われた場合も、接合強度が弱く、熱ストレス等によってワイヤーボンドが剥離し易いという問題もあった。
【０００７】
また、単一のパッケージ内に複数の半導体素子をダイボンドする半導体発光装置の場合、ある素子のダイボンドと別の素子のワイヤーボンドを同一のリード電極上で行うことや、複数の素子のダイボンドを同一のリード電極上で行うことが多い。ところが、ある半導体素子を導電性接着剤によってリード電極上にダイボンドした場合、そのリード電極と同一平面内で、他の素子のワイヤーボンドやダイボンドを行おうとすると、ワイヤーボンド不良やダイボンド不良を起す場合が多かった。特に、半導体素子同士を狭い間隔でダイボンドしようとする場合に、その問題が顕著であった。
【０００８】
そこで本発明は、導電性粒子を樹脂中に分散させた導電性接着剤をダイボンド樹脂として用いた半導体発光装置において、ワイヤーボンドやダイボンドの接合強度を高めて、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本件発明者等は、上記課題について種々検討を重ねた結果、導電性接着剤に含まれる樹脂成分がリード電極の表面に滲み出し、その滲み出した樹脂成分（＝ブリード）がワイヤーボンド不良やダイボンド不良の原因となっていることを見出し、本件発明を成すに至った。
【００１０】
本件発明に係る第１の半導体発光装置は、絶縁基体と、該絶縁基体上に形成された一対のリード電極と、該リード電極上に固着された半導体素子とを備え、前記半導体素子が、導電性粒子を樹脂中に分散して成る導電性接着剤によって前記リード電極に固着された半導体発光装置において、前記リード電極の表面に、前記半導体素子の固着面に重なる溝部が少なくとも１つ形成され、前記溝部は、少なくとも１つが貫通孔であり、前記半導体素子の中心付近を避けて形成され、前記半導体素子の構成辺のうち、前記リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なることを特徴とする。
【００１１】
また、本件発明に係る第２の半導体発光装置は、絶縁基体と、該絶縁基体上に形成された複数のリード電極と、複数の半導体素子とを備えた半導体発光装置であって、
前記半導体素子の少なくとも１つが、導電性粒子を樹脂中に分散して成る導電性接着剤によって前記リード電極に固着されており、前記リード電極の表面に、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の固着面に重なる溝部が少なくとも１つ形成され、前記溝部は、少なくとも１つが貫通孔であり、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の中心付近を避けて形成され、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の構成辺のうち、前記リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なることを特徴とする。
【００１２】
本件発明によれば、リード電極の表面に形成した溝部によって、導電性接着剤からのブリード発生を抑制することができる。従って、そのリード電極上でのワイヤーボンド不良やダイボンド不良の発生が抑制し、また、ワイヤーボンドやダイボンドの耐剥離性を向上して、信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
【００１３】
リード電極の表面に形成する溝部は、絶縁基体に到達する深さを有することが好ましい。これにより、導電性接着剤からのブリードを抑制する効果が向上すると共に、導電性接着剤によって固着した半導体素子の固着強度も向上する。
【００１４】
また、リード電極の表面に形成する溝部は、半導体発光装置の発光観測面側から見て、リード電極を実装基板に電気接続する接続点からリード電極上の半導体素子に至る経路と半導体素子を介して対向する、及び／又は垂直をなす領域に形成することが好ましい。例えば、矩形又は多角形の半導体素子の場合、半導体素子の構成辺のうち、リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なるように溝部を形成することが好ましい。これは次の理由による。即ち、半導体発光素子に生じた熱は、リード電極を伝熱経路として、リード電極と実装基板の接続部を介して外部に放熱される。特に、半導体発光素子とリード電極が導電性接着剤によって接合されている場合、導電性接着剤に含まれるＡｇ等の導電性粒子は熱の良導体であるため、リード電極を介して効率の良い放熱が行われる。ところが、リード電極に溝部を形成すると、半導体発光素子とリード電極の間の熱伝導を部分的に妨げることになり、放熱効率の低下を招く場合がある。そこで、リード電極が実装基板にハンダ付けされる位置から半導体発光素子に至る放熱経路から溝部をずらすことにより、半導体発光素子の放熱効率の低下を防止できる。
【００１５】
さらに、導電性接着剤として、エポキシ樹脂、有機変性シリコーン樹脂から成る群から選択された１種の樹脂中に、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕから成る群から選択された１種を主成分とする導電性粒子を分散させたものを用いると、放熱性と接着性に優れるため好ましい。
【００１６】
また、上述の通り、本件発明に係る第２の半導体発光装置によれば、パッケージ内に複数の半導体素子を備えた半導体発光装置において、ワイヤーボンド不良やダイボンド不良を抑制できるが、この発明は種々の半導体発光装置に適用することができる。例えば、互いに異なる色を発光する複数の半導体発光素子を備えた発光装置や、互いに同色を発光する複数の半導体発光素子を備えた発光装置、半導体発光素子と保護素子を備えた発光装置等に本件発明を適用することにより、顕著な効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ’断面における断面図である。この半導体発光装置２では、絶縁基板１０の上に正及び負のリード電極１２及び１３が形成されており、絶縁基板１０の両端部でリード電極１２及び１３が絶縁基板１０に沿って折り曲げられ、内側に折り曲げられた部分で実装基板にはんだ付けされるようになっている。発光ダイオード８は、一方のリード電極１３の上に導電性接着剤１４によって接着されている。導電性接着剤１４は、例えば、Ａｇ等の導電性粒子をエポキシ樹脂等の樹脂に分散して成る。そして、発光ダイオード８の上面に形成された正電極及び負電極は、金線等のワイヤ１６によって、リード電極１２及び１３にボンディングされている。また、発光ダイオード８の周りは、透光性の保護樹脂１８によって覆われている。
【００１８】
本実施の形態において、リード電極１３には、発光ダイオード８が導電性接着剤１４によって固着される部分に重なるように、３箇所の溝部（＝切欠部）１３ａ、１３ｂ及び１３ｃが形成されている。これらの溝部１３ａ〜１３ｃは、導電性接着剤１４の硬化時に導電性接着剤１４に含まれる樹脂成分がリード電極１３の表面に滲み出す現象を抑制する。従来の半導体発光装置では、リード電極１３の平坦面と発光ダイオード８の底面との間に導電性接着剤１４が挟み込まれていたため、導電性接着剤１４に含まれる樹脂成分がリード電極１３の表面に滲み出し易く、滲み出た樹脂成分（＝ブリード）による被膜が発光ダイオード８を囲む広い領域に形成されていた。このブリードによる被膜が形成された領域には、ワイヤーボンド等が付き難くなるため、ワイヤーボンド不良が発生し易く、また、一旦ワイヤーボンドが行われても熱応力等によって容易に剥離する。本実施の形態によれば、溝部１３ａ〜１３ｃによって、導電性接着剤１４からブリードが広がる現象が抑制されるため、ワイヤーボンド１６の耐剥離性が向上し、信頼性の高い半導体発光装置となる。
【００１９】
ところで、図１に示すような半導体発光装置において、発光ダイオード８に生じた熱は、リード電極１３を伝熱経路として、リード電極１３と実装基板（図示せず）の接続部を介して外部に放熱される。特に、発光ダイオード８とリード電極１３が導電性接着剤によって接合されている場合、導電性接着剤に含まれるＡｇ等の導電性粒子は熱の良導体であるため、リード電極１３を介して効率の良い放熱が行われる。しかし、リード電極１３に溝部１３ａ〜１３ｃを形成すると、発光ダイオード８とリード電極１３の間の熱伝導を部分的に妨げることになり、放熱効率の低下を招く場合がある。そこで、発光ダイオード８の裏面リード電極１３に形成する溝部１３ａ〜１３ｃは、リード電極１３による放熱が阻害されない位置に形成することが好ましい。即ち、リード電極１３が実装基板にハンダ付けされる位置から発光ダイオード８に至る放熱経路上に溝部が形成されないようにすると、発光ダイオード８の放熱効率の低下を防止できる。
【００２０】
例えば、図１（ａ）に示すように、発光ダイオード８の外周を構成する４辺のうち、その発光ダイオード８が固着されているリード電極と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺に各々重なるように３つの溝部１３ａ〜１３ｃを形成する。また、発光ダイオード８の中心は特に発熱量が大きいため、図１（ａ）に示すように、発光ダイオード８の中心に溝部が重ならないようにすることが好ましい。このように放熱経路を避けて溝部１３ａ〜１３ｃを配置することにより、発光ダイオード８の放熱効率の低下を防止することができる。
【００２１】
また、溝部１３ａ〜１３ｃの数は特に限定されないが、少なくとも２以上の溝部を設けることが好ましい。また、複数の溝部を形成する場合、各溝部の配置は、リード電極を介した放熱経路は開けるようにしながら、発光ダイオード８の周囲を囲む配置とすることが好ましい。複数の溝部によって発光ダイオード８の周囲を囲むことにより、ブリード抑制効果が高まると共に、ダイボンド位置のバラツキによるブリード抑制効果の変動を抑えることができる。即ち、複数の溝部１３ａ〜１３ｃによって発光ダイオード８の周囲を囲むように配置すると、ある溝部と発光ダイオード８の重なりが深くなれば、それと対向する溝部と発光ダイオード８との重なりは浅くなる。従って、発光ダイオード８のダイボンド位置がずれた場合であっても、溝部１３ａ〜１３ｃと発光ダイオード８との重なり面積の変動が少なく、安定したブリード抑制効果を得ることができる。
【００２２】
本実施の形態では、リード電極に形成する溝部１３ａ〜１３ｃが、リード電極１３の端部から切欠かれた形状となっている場合について説明した。このように溝部１３ａ〜１３ｃがリード電極１３の端部まで連続していると、溝部１３ａ〜１３ｃによるブリード抑制効果が高くなるため好ましい。但し、溝部１３ａ〜１３ｃの形状はこれに限定されない。例えば、溝部１３ａ〜１３ｃは、リード電極１３の内側に形成された窪みや孔であっても良い。また、溝部１３ａ〜１３ｃの平面形状は、円形、半円形、長円形、半長円形、矩形、三角形等、どのような形状であっても良い。
【００２３】
また、本実施の形態では、溝部１３ａ〜１３ｃが、絶縁基板１０が露出する深さとなっている場合について説明した。このように溝部１３ａ〜１３ｃが絶縁基板１０に達する深さとなっていると、ブリード抑制効果が向上すると共に、発光ダイオード８自身のダイボンド強度も向上するため好ましい。但し、溝部１３ａ〜１３ｃの深さはこれに限定されない。一般的なリード電極１３の厚さが３０〜４０μｍであるのに対し、導電性接着剤１４の接着厚さ（＝リード電極１３と発光ダイオード８に挟まれた部分の厚さ）は１０μｍ以下である。従って、リード電極１３の厚さに対して、１／３以上、より好ましくは１／２以上の深さの溝部であれば、良好なブリード抑制効果を得ることができる。
【００２４】
本実施の形態において、導電性粒子を分散させた導電性接着剤１４としては、種々のものを用いることができる。導電性粒子としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等を用いることが好ましい。また、導電性粒子を分散させる樹脂としては、エポキシ樹脂や有機変性シリコーン樹脂を用いることが好ましい。中でも、導電性粒子として、Ａｇを用い、樹脂としてエポキシ樹脂を用いることにより、放熱性と接着性に優れた導電性接着剤とすることができる。
【００２５】
また、本実施の形態における発光ダイオード８としては、青色系、緑色系、赤色系等の種々のものを用いることができるが、窒化ガリウム系化合物半導体（＝ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１）から成る発光ダイオードであることが好ましい。窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードは、短波長、高輝度な発光が可能である反面、素子からの発熱も大きいため、放熱性の良い導電性接着剤によってリード電極上にダイボンドする必要性が高い。また、窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードは、サファイア等の絶縁基板上に形成され、表面に正負一対の電極が形成された構造であることが多いため、発光ダイオードがダイボンドされたリード電極にワイヤーボンドを行うことが多い。従って、窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードを有する半導体発光装置に本件発明を適用することにより、装置の信頼性が著しく向上する。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態では、単一のパッケージ内に３色の発光ダイオードをダイボンドした半導体発光装置に、本件発明を適用した例を説明する。尚、本実施の形態における半導体発光装置は、下記に説明する部分を除いて実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と共通する部分については説明を省略する。
【００２７】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のII−II’断面における断面図である。この半導体発光装置２０では、絶縁基板１０の上に、１本の負のリード電極２２と、３本の正のリード電極２３、２４及び２５とが形成されている。４つのリード電極２２〜２５は、実施の形態１の場合と同様に、絶縁基板１０に沿って絶縁基板１０の裏側に折返されており、折返された部分が実装基板にハンダ付けされる。
【００２８】
負の共通リード電極２２の上には、青色発光ダイオード２７、緑色発光ダイオード２８、及び赤色発光ダイオード２９がダイボンドされており、全ての発光ダイオードの負電極が共通に接続されている。即ち、図２（ａ）に示すように、青色発光ダイオード２７及び緑色発光ダイオード２８は、チップ表面に負電極が形成されているため、ワイヤー１６によって負電極がリード電極２２に接続されており、赤色発光ダイオード２９は、チップ裏面に負電極が形成されているため、導電性接着剤１４によって負電極がリード電極２２に接続されている。尚、赤色発光ダイオード２９の負電極とリード電極２２との接続は、赤色発光ダイオード２９のダイボンドを兼ねている。
【００２９】
また、青色発光ダイオード２７、緑色発光ダイオード２８及び赤色発光ダイオード２９の正電極は、各々、正のリード電極２３、２４及び２５にワイヤー１６によって接続されている。このように接続された３色の発光ダイオード２７、２８及び２９は、互いに分離された３つの正リード電極２３、２４及び２５を通じて独立に駆動することができる。従って、３つの正リード電極２３、２４及び２５に印加する電圧を適宜調節することにより、任意の色を発光可能となる。
【００３０】
上述の通り、赤色発光ダイオード２９は導電性接着剤１４によってダイボンドされているため、導電性接着剤１４からリード電極２２の表面に滲み出した樹脂成分（＝ブリード）によって、リード電極２２と他の発光ダイオードとのダイボンドやワイヤーボンドが阻害され易い。例えば、半導体発光装置に熱ストレスが加わると、青色発光ダイオード２７または緑色発光ダイオード２８とリード電極２２との間のダイボンドに剥離が生じ易く、青色発光ダイオード２７または緑色発光ダイオード２８の負電極とリード電極２２との間のワイヤーボンドにも剥離が生じ易い。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、赤色発光ダイオード２９とリード電極２２との固着面に重なるように、リード電極２２の表面に３つの溝部２２ａ〜２２ｃを形成している。尚、３つの溝部のうち、左右にある溝部２２ａ及び２２ｃは切欠形状となっており、中央にある溝部２２ｂは貫通孔となっている。溝部２２ａ〜２２ｃが形成されていることにより、導電性接着剤１４からのブリードの広がりが抑制されるため、ダイボンド剥離やワイヤーボンド剥離の起き難い高信頼性の半導体発光装置とすることができる。
【００３２】
また、この半導体発光装置２０において赤色発光ダイオード２９で生じた熱は、図２（ａ）に示すように、共通の負リード電極２２を介して実装基板（図示せず）に放熱される。従って、リード電極２２に形成する溝部２２ａ〜２２ｃは、実施の形態１で説明したのと同様に、赤色発光ダイオード２９の放熱経路を塞がないような位置に形成している。即ち、赤色発光ダイオード２９を囲む４辺のうち、リード電極２２と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と重なるように３つの溝部２２ａ〜２２ｃが形成されている。また、溝部２２ａ〜２２ｃは、赤色発光ダイオード２９の中心付近も避けて形成されている、このように溝部２２ａ〜２２ｃを配置することにより、赤色発光ダイオード２９の放熱効率の低下を防止することができる。
【００３３】
本実施の形態において、青色発光ダイオード２７及び緑色発光ダイオード２８としては、窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光ダイオードを用いることが好ましい。また、赤色発光ダイオード２９としては、ＡｌＩｎＧａＰやガリウム砒素系化合物半導体から成る発光ダイオードを用いることができるが、環境への影響を抑制するためにはＡｌＩｎＧａＰを用いることが好ましい。尚、青色発光ダイオード２７および緑色発光ダイオード２８の放熱性を向上するために、これらの発光ダイオードも導電性接着剤１４によってダイボンドしても良い。その場合には、後述する実施の形態３と同様にして、青色発光ダイオード２７および緑色発光ダイオード２８の下方にもリード電極の溝部を形成することが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態では、負リード電極が共通電極であり、正リード電極が分離されている場合について説明したが、その逆に、正リード電極が共通電極であり、負リード電極が分離されている場合にも、上記と同様にして本件発明を適用することができる。
【００３５】
実施の形態３．
本実施の形態では、単一のパッケージ内に複数の青色発光ダイオードをダイボンドした半導体発光装置に、本件発明を適用した例を説明する。尚、本実施の形態における半導体発光装置は、下記に説明する部分を除いて実施の形態１又は２と同様であるので、実施の形態１又は２と共通する部分については説明を省略する。
【００３６】
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIII−III’断面における断面図である。この半導体発光装置３０では、実施の形態２と同様に、絶縁基板１０の上に、１本の負のリード電極３２と、３本の正のリード電極３３、３４及び３５とが形成されている。４つのリード電極３２〜３５は、絶縁基板１０に沿って絶縁基板１０の裏側に折返されており、折返された部分が実装基板にハンダ付けされる。
【００３７】
本実施の形態では、負リード電極３２の上に、２つの青色発光ダイオード３７及び３８が導電性接着剤１４によってダイボンドされている。導電性接着剤１４に含まれるＡｇ等の導電性粒子は熱伝導率が高いため、導電性接着剤によってダイボンドすることにより、青色発光ダイオード３７及び３８の放熱性が向上する。また、図３（ａ）に示すように、２つの青色発光ダイオード３７及び３８は、チップ表面に負電極と正電極が形成されている。そのため、２つの青色発光ダイオード３７及び３８の負電極及び正電極は、いずれもワイヤー１６によってリード電極に接続されている。即ち、青色発光ダイオード３７及び３８の負電極は共通して負リード電極３２に接続されており、正電極は正リード電極３３及び３４に別々に接続されている。このように接続された２つの青色発光ダイオード３７及び３８は、互いに分離された２つの正リード電極３３及び３４を通じて独立に駆動することができる。従って、２つの正リード電極３３及び３４に印加する電圧を適宜調節することにより、通常の２倍までの範囲内で任意の強度での発光が可能となる。
【００３８】
上述の通り、２つの青色発光ダイオード３７及び３８は導電性接着剤１４によってダイボンドされているため、一方の発光ダイオードをダイボンドしている導電性接着剤１４から樹脂成分がリード電極３２の表面に滲み出し、他方の発光ダイオードのダイボンドやワイヤーボンドを阻害し易い。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、青色発光ダイオード３７及び３８とリード電極３２との固着面に重なるように、リード電極３２の表面に６つの溝部３２ａ〜３２ｆを形成している。尚、６つの溝部のうち、チップ右側にある溝部３２ｂ及び３２ｅは切欠形状となっており、チップを上下に挟む溝部３２ａ及び３２ｃ、並びに３２ｄ及び３２ｆは貫通孔となっている。溝部３２ａ〜３２ｆが形成されていることにより、導電性接着剤１４からのブリードの広がりが抑制されるため、ダイボンド剥離やワイヤーボンド剥離の起き難い高信頼性の半導体発光装置とすることができる。
【００４０】
また、この半導体発光装置３０において、２つの青色発光ダイオード３７及び３８で生じた熱は、図３（ａ）に示すように、共通の負リード電極３２を介して実装基板（図示せず）に放熱される。従って、リード電極３２に形成する溝部３２ａ〜３２ｆは、青色発光ダイオード３７及び３８の放熱経路を塞がないような位置に形成している。即ち、青色発光ダイオード３７を囲む４辺のうち、リード電極３２と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と各々重なるように３つの溝部３２ａ〜３２ｃが形成されている。また、青色発光ダイオード３８を囲む４辺のうち、リード電極３２と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と各々重なるように３つの溝部３２ｄ〜３２ｆが形成されている。また、溝部３２ａ〜３２ｆは、青色発光ダイオード３７及び３８の中心に重ならないように形成されている、このように溝部３２ａ〜３２ｆを配置することにより、２つの青色発光ダイオード３７及び３８の放熱効率の低下を防止することができる。
【００４１】
実施の形態４．
本実施の形態では、単一のパッケージ内に発光ダイオードと保護ダイオードをダイボンドした半導体発光装置に、本件発明を適用した例を説明する。尚、本実施の形態における半導体発光装置は、下記に説明する部分を除いて実施の形態１乃至３と同様であるので、実施の形態１乃至３と共通する部分については説明を省略する。
【００４２】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIV−IV’断面における断面図である。この半導体発光装置４０では、実施の形態２と同様に、絶縁基板１０の上に、１本の負のリード電極４２と、３本の正のリード電極４３、４４及び４５とが形成されている。４つのリード電極４２〜４５は、絶縁基板１０に沿って絶縁基板１０の裏側に折返されており、折返された部分が実装基板にハンダ付けされる。
【００４３】
本実施の形態では、負リード電極３２の上に、１つの青色発光ダイオード４７が導電性接着剤１４によってダイボンドされており、正リード電極４４の上に、保護ダイオード４８が導電性接着剤１４によってダイボンドされている。発光ダイオード４７と保護ダイオード４８は、逆並列となるように接続されている。即ち、図４（ａ）に示すように、青色発光ダイオード４７のチップ表側に正負一対の電極が形成されており、負電極はワイヤー１６によって負リード電極３２に接続され、正電極はワイヤー１６によって正リード電極４４に接続されている。一方、保護ダイオード４７は、チップ裏面に負電極が形成され、チップ表面に正電極が形成されている。従って、保護ダイオード４７の負電極は導電性接着剤１４によって正リード電極４４に接続され、保護ダイオード４８の正電極はワイヤー１６によって負リード電極４２に接続されている。このように接続された保護ダイオード４８は、静電気によって発光ダイオード４７に大きな逆方向電圧が印加された際に電流を逃がす働きをするため、発光ダイオード４７を静電気破壊から有効に保護する。
【００４４】
上述の通り、青色発光ダイオード４７と保護ダイオード４８は、いずれも導電性接着剤１４によってダイボンドされている。そのため、導電性接着剤１４から滲み出したブリードによってワイヤーボンド不良が生じ易い。例えば、発光ダイオード４７をダイボンドしている導電性接着剤１４から滲み出したブリードにより、保護ダイオード４８の正電極からリード電極４２に接続されたワイヤー１６や、発光ダイオード４７の負電極からリード電極４２に接続されたワイヤー１６が剥離し易くなる。また、保護ダイオード４８をダイボンドしている導電性接着剤１４から滲み出したブリードにより、発光ダイオード４７の正電極からリード電極４４に接続されたワイヤー１６が剥離し易くなる。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、青色発光ダイオード４７とリード電極４２との固着面に重なるように、リード電極４２の表面に３つの溝部４２ａ〜４２ｃを形成している。また、保護ダイオード４８とリード電極４４との固着面に重なるように、リード電極４４の表面に３つの溝部４４ａ〜４４ｃを形成している。尚、６つの溝部のうち、発光ダイオード４７の右側にある溝部４２ｂが切欠形状となっており、残りの溝部４２ａ、４２ｃ、４４ａ〜４４ｃは全て貫通孔となっている。溝部４２ａ〜４２ｃ及び溝部４４ａ〜４４ｃが形成されていることにより、導電性接着剤１４からのブリードの広がりが抑制されるため、ダイボンド剥離やワイヤーボンド剥離の起き難い高信頼性の半導体発光装置とすることができる。
【００４６】
また、この半導体発光装置４０において、リード電極４２に形成する溝部４２ａ〜４２ｃは、実施の形態３と同様に、青色発光ダイオード４７の放熱経路を塞がないような位置に形成している。また、半導体発光装置４０において、保護ダイオード４８に発生した熱は、図４（ａ）に示すように、リード電極４４を伝熱経路として、リード電極４４と実装基板の接続点から外部に放熱される。そこで、リード電極４４に形成する溝部４４ａ〜４４ｃは、保護ダイオード４８の放熱経路を避けて形成することが好ましい。即ち、保護ダイオード４８を囲む４辺のうち、リード電極４４と実装基板との接続点に最も近い辺には溝部を設けず、残る３辺と各々重なるように３つの溝部４４ａ〜４４ｃが形成されている。また、溝部４４ａ〜４４ｃは、保護ダイオード４８の中心に重ならないように形成されている、このように溝部４４ａ〜４４ｃを配置することにより、保護ダイオード４８の放熱効率の低下を防止することができる。
【００４７】
上記実施の形態１〜４では、いわゆる表面実装型のパッケージに本件発明を適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。半導体発光素子が導電性接着剤によってリード電極にダイボンドされ、そのリード電極にワイヤーボンド又はダイボンドが行われる半導体発光装置であれば、いかなる型のパッケージにも適用可能である。また、上記実施の形態では、半導体発光素子が発光ダイオードである場合について説明したが、半導体レーザ等、発光ダイオード以外の発光素子にも、上記と同様にして本件発明を適用できることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
本件発明によれば、リード電極の表面に、半導体素子の固着面に重なる溝部を形成したため、導電性接着剤からのブリードを抑制して、そのリード電極上でのワイヤーボンド不良やダイボンド不良の発生を抑制することができる。また、ワイヤーボンドやダイボンドの耐剥離性も向上するため、信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図２】 図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図３】 図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図４】 図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る半導体発光装置を模式的に示す上面図及び断面図である。
【図５】 図５は、従来の半導体発光装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
２、２０、３０、４０：半導体発光装置、
８、２７〜２９、３７〜３８、４７：発光ダイオード、
１０：絶縁基板、
１２〜１３、２２〜２５、３２〜３５、４２〜４５：リード電極
１３ａ〜１３ｃ、２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｆ、４２ａ〜４２ｃ、４４ａ〜４４ｃ：溝部、
１６：ワイヤ
１８：透光性樹脂
Claims (7)
- 絶縁基体と、該絶縁基体上に形成された一対のリード電極と、該リード電極上に固着された半導体素子とを備え、前記半導体素子が、導電性粒子を樹脂中に分散して成る導電性接着剤によって前記リード電極に固着された半導体発光装置において、
前記リード電極の表面に、前記半導体素子の固着面に重なる溝部が少なくとも１つ形成され、
前記溝部は、少なくとも１つが貫通孔であり、前記半導体素子の中心付近を避けて形成され、前記半導体素子の構成辺のうち、前記リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なることを特徴とする半導体発光装置。 - 絶縁基体と、該絶縁基体上に形成された複数のリード電極と、複数の半導体素子とを備えた半導体発光装置であって、
前記半導体素子の少なくとも１つが、導電性粒子を樹脂中に分散して成る導電性接着剤によって前記リード電極に固着されており、
前記リード電極の表面に、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の固着面に重なる溝部が少なくとも１つ形成され、
前記溝部は、少なくとも１つが貫通孔であり、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の中心付近を避けて形成され、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の構成辺のうち、前記リード電極を実装基板に電気接続する接続点から沿面距離が最も近い構成辺を除き、残る構成辺のいずれかと重なることを特徴とする半導体発光装置。 - 前記溝部が、前記絶縁基体に到達する深さを有し、前記導電性接着剤によって固着された半導体素子の放熱経路上にある前記半導体素子については形成されていないことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
- 前記導電性接着剤が、エポキシ樹脂、有機変性シリコーン樹脂から選択された１種より成る樹脂中に、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕから成る群から選択された１種を主成分とする導電性粒子を分散させて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記複数の半導体素子として、互いに異なる色を発光する複数の半導体発光素子を備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
- 前記複数の半導体素子として、互いに同色を発光する複数の半導体発光素子を備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
- 前記複数の半導体素子として、半導体発光素子と保護素子を備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
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