JP4461968B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁性基板上に搭載された半導体発光素子とこれを覆う樹脂パッケージとを備えた半導体発光装置に関する。

電気機器の小型化にともなって、各種表示装置の光源として使用される半導体発光装置は、一層の小型化および薄型化が求められており、近年では、絶縁性基板上に半導体発光素子を搭載した面実装タイプの半導体発光装置が多く用いられている。

図４（Ａ）は、従来の半導体発光装置の平断面図を示す。図４（Ａ）に示すように、従来の半導体発光装置７０は、絶縁性基板７１と、絶縁性基板７１に搭載された半導体発光素子７２，７３と、半導体発光素子７２，７３を覆う透光性の樹脂パッケージ７４とを有している。

絶縁性基板７１は、両側に形成された端子部７５〜７８と、上面の中間部に形成された配線部７９〜８２とを備えている。端子部７５〜７８と配線部７９〜８２とは、接続部８３〜８６を介してそれぞれ接続されている。

絶縁性基板７１の一側に配置された接続部８３，８４の上面には、略矩形の樹脂レジスト層８７が形成され、他側に配置された接続部８５，８６の上面にも同様に、樹脂レジスト層８８が形成されている。

樹脂レジスト層８７，８８によって、各端子部７５〜７８と配線部７９〜８２とは、表面が分離するように形成されている。

樹脂パッケージ７４の両側端は、端子部７５〜７８の内側（基板中央側）端と略一致するように配置され、樹脂レジスト層８７，８８の内側端は、樹脂パッケージ７４の両側端より少し内側に配置されている。

絶縁性基板７１の端子部７５〜７８は、両側端面および裏面まで延長して断面溝形に形成されている。半導体発光装置７０は、客先で他の電子機器を製造するための大型基板にリフロー等により搭載される。このとき、端子部７５〜７８の裏面および側端面は、半田によって大型基板に導通接続される。

このとき、半田が表面に乗り上げることがあるが、樹脂レジスト層８７，８８が設けられているので、配線部７９〜８２に半田が侵入することがなくなる。

目的は異なるが、絶縁性基板７１の表面に樹脂レジスト層を設けた半導体発光装置として、例えば、特許文献１に記載したものがある。
特開平８−３３０６３７号公報（第２−４頁、第１図）

しかしながら、半導体発光装置の小型化に伴い、配線部や端子部等の導通パターンと樹脂レジスト層のパターンが微細化し、相対位置のずれが発生しやすくなる。

図４（Ｂ）は、従来の半導体発光装置の樹脂レジスト層のパターンがずれた状態の平断面図を示す。図４（Ｂ）に示すように、例えば、樹脂レジスト層８７，８８が絶縁性基板７１の一側の端子部７５，７６側にずれると、端子部７５，７６と配線部７９，８０の表面が接続され、端子部７５，７６の表面に乗り上げた半田が配線部７９，８０に侵入し、配線部７９，８０を覆って形成されている樹脂パッケージ７４と配線部７９とを剥離させ、配線部７９などのワイヤボンディングエリアに半田が到達した場合には、ワイヤボンド部にストレスを与え、断線を引き起こすという問題が発生する。

ここで、特許文献１に記載された半導体発光装置は、樹脂パッケージの外側端（接合線）の全体を樹脂レジスト層で覆っているが、この場合は、以下のような問題が発生する。

一般にこのような半導体発光装置は、集合基板に棒状に形成したものを切断して形成するが、特許文献１に記載された半導体発光装置の構成では、封止ライン上に樹脂レジスト層が敷設されているため、レジスト作成時のばらつきを考慮すると、ダイスボンドエリアやワイヤーボンドエリアなどの配線レイアウトに必要な範囲が小さくなるという問題がある。

また、半導体発光装置の多色化の要請に応えるためには複数の素子を搭載する必要があり、さらに、部品の小型化の要請もあるが、半導体発光素子やワイヤのボンディング部分の必要面積に限界があるため、この面積を確保するためには、金型内に配置される樹脂レジスト層の面積は小さい方が好ましい。

そこで本発明は、レジスト層の面積を小さくした状態で、樹脂パッケージ内への半田侵入を防止する半導体発光装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体発光装置においては、絶縁性基板の端子部と配線部との接続部に隣接する位置にそれぞれ切欠き部を形成したものである。

この発明によれば、レジスト層の面積を小さくした状態で、樹脂パッケージ内への半田侵入を防止する半導体発光装置が得られる。

本発明によれば、端子部の接続部に隣接する位置に、切欠き部をそれぞれ形成しているので、樹脂レジスト層の位置がずれても、端子部と配線部の間に切欠き部による隙間が形成され、半田が配線部に侵入することがなくなり、樹脂パッケージの割れを防止することができる。

また、半導体発光素子を二台設け、端子部と配線部をＬ字状に接続すると、切欠き部の数が各接続部に対してそれぞれ１つずつで済み、導通パターンの形状を簡単にして、歩留まりを向上させることができる。

本願の第１の発明は、絶縁性基板の表面の両側に対となる端子部が形成され、前記表面の中間部に形成された対となる配線部が、両前記端子部に接続部を介してそれぞれ接続され、各前記配線部を半導体発光素子にそれぞれ接続し、各前記配線部および前記半導体発光素子を覆う樹脂パッケージ部を形成し、各前記接続部を覆う樹脂レジスト層を形成した半導体発光装置において、前記端子部の前記接続部に隣接する位置には、切欠き部がそれぞれ形成されていることを特徴としたものであり、樹脂レジスト層の位置がずれても、端子部と配線部の間に切欠き部による隙間が形成されるので、半田が配線部に侵入することがなくなるという作用を有する。

本願の第２の発明は、前記半導体発光素子は二台設けられ、前記端子部、前記配線部および前記接続部は二対ずつ設けられ、前記端子部と前記配線部はＬ字状に接続されていることを特徴としたものであり、端子部と配線部をＬ字状に接続しているので、切欠き部の数は各接続部に対してそれぞれ１つずつで済み、導通パターンの形状を簡単にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の半導体発光装置の平断面図、（Ｂ）は、同半導体発光装置の樹脂レジスト層のパターンがずれた状態の平断面図を示す。図２は、本発明の第１の実施の形態の半導体発光装置の斜視図である。

図１および図２に示すように、第１の実施の形態の半導体発光装置１は、矩形の絶縁性基板２と、絶縁性基板２の中間部に搭載された矩形の半導体発光素子３，４と、半導体発光素子３，４を覆う矩形の樹脂パッケージ部５とを有している。

絶縁性基板２の表面の一側には、端子部６，７が形成され、他側には、端子部８，９が形成されている。端子部６〜９の内側（基板中央側）端は、樹脂パッケージ５の両側端と略一致するように配置されている。また、端子部６〜９は、それぞれ両側端面および裏面まで延長して断面溝形に形成されている。

絶縁性基板２の中間部には、二対の配線部１０，１１が形成されている。配線部１０，１１は、それぞれ半導体発光素子３，４の底面に導電性ペースト１２を介して接着される素子搭載部１３，１４と、半導体発光素子３，４にワイヤボンディングにより接続されるワイヤ接続部１５，１６とを有している。

素子搭載部１３，１４およびワイヤ接続部１５，１６は、端子部６，７の近接する方の各端部および端子部８，９の近接する方の各端部にそれぞれＬ字状に接続されている。

なお、端子部６〜９と配線部１０，１１との接続部分のうち、樹脂パッケージ部５の外側端に重なっている直線部分（図１中に二点鎖線で示す部分）を接続部１７〜２０としている。

半導体発光素子３は、ｎ電極とｐ電極を上面に備えたタイプの素子で、ワイヤ接続部１５とｎ電極とをワイヤ２７で接続している。また、素子搭載部１３の接続部１７に連通する部分の途中位置には、一端をｐ電極に接続したワイヤ２９が接続されている。

半導体発光素子４は、ｎ電極を下面に備え、ｐ電極を上面に備えたタイプの素子で、ワイヤ接続部１６とｐ電極とをワイヤ３０で接続している。

端子部６〜９の接続部１７〜２０に隣接する位置には、切欠き部２１〜２４がそれぞれ形成されている。切欠き部２１〜２４は同形状に形成されている。

切欠き部２１，２２および接続部１７，１８は、外側の２箇所の角部を丸めた略矩形状の樹脂レジスト層２５で覆われている。また、切欠き部２３，２４および接続部１９，２０も、外側の２箇所の角部を丸めた略矩形状の樹脂レジスト層２６で覆われている。

切欠き部２３，２４は、角を丸めた台形状に形成されている。

切欠き部２３，２４のＸ方向の最短距離ｂと、Ｙ方向の外側端および端子部８，９の内側端の間のＹ方向の距離Ｔとは、端子部８，９が切断されない範囲に設定されている。

樹脂レジスト層２６のＸ方向の幅Ｂは、樹脂レジスト層２６を印刷するときの導通パターンに対するＸ方向の最大相対ずれ幅ｓ１と、切欠き部２３，２４間の最短距離ｂとの和以上になるように設定している。

樹脂レジスト層２６の内側端から切欠き部２３，２４の底辺までのＹ方向の距離ｔは、切欠き部２３，２４のＹ方向の距離Ｔと同じか、それより大きく設定され、また、距離Ｔは、樹脂レジスト層２６を印刷するときの導通パターンに対するＹ方向の最大相対ずれ幅ｓ２よりも大きくなるように設定されている。

なお、樹脂レジスト層２６を印刷するときのずれ幅は、Ｘ方向もＹ方向も同じ程度と考えられるので、ｓ１＝ｓ２として設定してよい。

かかる構成によって、樹脂レジスト層２６のＸ方向のずれ幅ｓ１が、それぞれ±（Ｂ−ｂ）／２ずつ、また、Ｙ方向のずれ幅ｓ２が−ｔの範囲内にあれば、ワイヤ搭載部１５，１６が端子部８，９の本体部に接続されることがなくなり、ワイヤ搭載部１５，１６に半田が侵入することを防止できる。また、切欠き部２１，２２のＹ方向の寸法も切欠き部２３，２４と同様に設定されているとすると、樹脂レジスト層２５，２６のＹ方向の許容ずれ範囲は、±ｔとなる。

図１（Ｂ）に示すように、樹脂レジスト層２５，２６がＹ方向の＋側にずれ、接続部１７，１８が露出した状態になっても、切欠き部２１，２２が形成されているので、端子部６，７と素子搭載部１３，１４の本体部との表面が連通することがなく、端子部６，７から素子搭載部１３，１４への半田の侵入を防止することができる。

（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態の半導体発光装置の平面図である。図３に示すように、第２の実施の形態の半導体発光装置３２は、半導体発光素子を１台のみ使用する構成となっている。

第２の実施の形態の半導体発光装置３２は、絶縁性基板２に半導体発光素子４を搭載し、半導体発光素子４を樹脂パッケージ部３３で覆って形成している。

絶縁性基板２は、両側に対となる略矩形の端子部３４，３５を形成し、中間部に配線部３６を形成している。配線部３６は、素子搭載部３７およびワイヤ接続部３８からなり、素子搭載部３７およびワイヤ接続部３８は、それぞれ端子部３４，３５に接続部３９，４０を介して接続されている。接続部３９，４０の両側には、それぞれ２箇所ずつの切欠き部４１〜４４が形成され、切欠き部４１〜４４および接続部３９，４０は、略矩形の樹脂レジスト層４５，４６によりそれぞれ覆われている。

このように、半導体発光素子が１台の場合でも、切欠き部を設けることにより、樹脂パッケージ部に半田が侵入することを防止することができる。

第１の実施の形態の半導体発光装置１を使用して信頼性試験を行った。
（前処理）
温度６５℃、湿度９５％で２時間吸湿させ、外観検査により半田侵入を確認することを３回繰り返す。
（実測）
温度２７０℃に設定したリフロー槽を通過させ、半田侵入に関する外観検査および完全断線と半断線との確認を行うＨＯＴチェックを４回行った。
（結果）
５２６台の半導体発光装置を用いて試験を行ったが、半田が侵入したものは１台もなかった。

本発明は、大型基板にリフロー等による搭載時に、半田が配線部に侵入することがなくなり、樹脂パッケージの割れを防止することができるので、絶縁性基板上に搭載された半導体発光素子とこれを覆う樹脂パッケージとを備えた半導体発光装置に好適である。

（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の半導体発光装置の平断面図、（Ｂ）は、同半導体発光装置の樹脂レジスト層のパターンがずれた状態の平断面図 本発明の第１の実施の形態の半導体発光装置の斜視図 第２の実施の形態の半導体発光装置の平面図 （Ａ）は、従来の半導体発光装置の平断面図、（Ｂ）は、従来の半導体発光装置の樹脂レジスト層のパターンがずれた状態の平断面図

符号の説明

１ 半導体発光装置
２ 絶縁性基板
３，４ 半導体発光素子
５ 樹脂パッケージ部
６，７ 端子部
８，９ 端子部
１０，１１ 配線部
１２ 導電性ペースト
１３，１４ 素子搭載部
１５，１６ ワイヤ接続部
１７〜２０ 接続部
２１〜２４ 切欠き部
２５，２６ 樹脂レジスト層
２７ ワイヤ
２９ ワイヤ
３０ ワイヤ
３２ 半導体発光装置
３３ 樹脂パッケージ部
３４，３５ 端子部
３６ 配線部
３７ 素子搭載部
３８ ワイヤ接続部
３９，４０ 接続部
４１〜４４ 切欠き部
４５，４６ 樹脂レジスト層

Claims (1)

1. 絶縁性基板の表面の両側に対となる端子部が形成され、前記表面の中間部に形成された対となる配線部が、両前記端子部に接続部を介してそれぞれ接続され、各前記配線部を半導体発光素子にそれぞれ接続し、各前記配線部および前記半導体発光素子を覆う樹脂パッケージ部を形成し、各前記接続部を覆う樹脂レジスト層を形成した半導体発光装置において、
   前記端子部の前記接続部に隣接する位置でかつ、前記絶縁性基板の端子部が形成された両側と垂直な両側面方向に、切欠き部がそれぞれ形成され、
   前記樹脂レジスト層の前記垂直な両側面方向の幅は、前記樹脂レジスト層を印刷するときの導通パターンに対する最大相対ずれ幅と、前記切欠き部間の最短距離との和以上になるように設定し、
   前記樹脂レジスト層の内側端から切欠き部の底辺までの距離は、切欠き部の底辺までの距離と同じか、それより大きく設定され、切欠き部の底辺までの距離は、樹脂レジスト層を印刷するときの導通パターンに対する最大相対ずれ幅よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする半導体発光装置。

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