JP4989929B2 - Optical semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、光半導体装置に関するものであり、詳しくは、半導体発光素子を発光源あるいは半導体受光素子を受光源とする光半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly to an optical semiconductor device using a semiconductor light emitting element as a light source or a semiconductor light receiving element as a light receiving source.
半導体発光素子を発光源とする光半導体装置は、代表例として図13に示すような構成のものが提案されている。それは、一対のリードフレーム50a、50bの一方の端面にはんだ、導電性接着剤等の導電性接合部材(図示せず)を介してLEDチップ51を載設してLEDチップ51の一方の電極と該LEDチップ51が載設されたリードフレーム50aとの電気的導通を図り、一方の端部をLEDチップ51の他方の電極に接続(1stボンディング)したボンディングワイヤ52の他方の端部を前記LEDチップ51が載設されたリードフレーム50aとは分離・独立した他方のリードフレーム50bの端面に接続(2ndボンディング)してLEDチップ51の他方の電極と該ボンディングワイヤ52が接続されたリードフレーム50bとをボンディングワイヤ52を介して電気的導通を図る。
As a typical example, an optical semiconductor device using a semiconductor light emitting element as a light source has been proposed as shown in FIG. That is, an
この場合、ボンディングワイヤ52の1stボンディングはボールボンディング、2ndボンディングはウェッジボンディングであり、以下同様に、1stボンディングはボールボンディング、2ndボンディングはウェッジボンディングであることを意味する。
In this case, 1st bonding of the
そして、LEDチップ51、ボンディングワイヤ52およびそれらが夫々載設、配線された近傍のリードフレーム50a、50bを透光性樹脂からなる封止樹脂53で樹脂封止する。この場合、封止樹脂53はLEDチップ51を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護するとともに、ボンディングワイヤ52を振動及び衝撃等の機械的応力から保護する。また、LEDチップ51の光出射面と該LEDチップ51の光出射面を形成する半導体材料に近い屈折率の封止樹脂53とで界面を形成することにより、LEDチップ51からの発光が封止樹脂53内に効率良く出射される。
Then, the
このような構成の光半導体装置54は図14に示す方法によって他の電子部品とともにプリント基板55に実装される。この実装は自動実装機(インサータ)によって行なわれ、プリント基板55に設けられたスルーホール56にリードフレーム50a、50bを挿入した後にプリント基板55の部品実装面(部品面)の反対面(はんだ面)側から余分なリードフレームを切断し先端部50a′、50b′をクリンチして光半導体装置54をプリント基板55に仮固定する。
The
そして、光半導体装置54が仮固定されたプリント基板55を、はんだディップ槽から噴出しているフローはんだにプリント基板55のはんだ面側を浸すことによって光半導体装置54のリードフレーム50a、50bの先端部50a′、50b′とプリント基板55の表面に設けられた回路パターンとをはんだ接合して電気的導通が図られる。
Then, the tips of the
このとき、図15にあるようにリードフレーム50a、50bをクリンチする際に発生するリードフレーム50a、50bの曲げ残留応力は、リードフレ−ム50a、50bを封止する封止樹脂のリードフレーム50a、50b近傍が光半導体装置の実装時のはんだ接合熱で軟化することによって解放され、そのため図16に示すように、特にボンディングワイヤ52の2ndボンディングが施された側のリードフレーム50bの封止樹脂内に位置する部分が変位してボンディングワイヤ52の断線が誘発されることになる。
At this time, as shown in FIG. 15, the bending residual stress of the
また、図17にあるように光半導体装置が仮固定されたプリント基板をはんだフローする際に発生するプリント基板の熱膨張に起因するリードフレームの引っ張り応力は、上記同様リードフレ−ム50a、50bを封止する封止樹脂のリードフレーム50a、50b近傍が光半導体装置の実装時のはんだ接合熱で軟化することによって解放され、そのため図18に示すように、特にボンディングワイヤ52の2ndボンディングが施された側のリードフレーム50bが変位してボンディングワイヤ52の断線が誘発されることになる。
As shown in FIG. 17, the tensile stress of the lead frame due to the thermal expansion of the printed circuit board that occurs when the printed circuit board on which the optical semiconductor device is temporarily fixed is soldered is applied to the
上記リードフレーム50a、50bの曲げ残留応力および引っ張り応力ともにリードフレーム50a、50bの樹脂封止部分が長くなるにつれて大きくなり、そのため、特にボンディングワイヤ52の2ndボンディングが施された側のリードフレーム50bの変位量が増大することによってボンディングワイヤ52の断線が起こり易くなる。
Both the bending residual stress and the tensile stress of the
更に、図19にあるように光半導体装置が仮固定されたプリント基板をはんだフローする際の熱、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化において、ボンディングワイヤ52と該ボンディングワイヤ52を封止する封止樹脂との熱膨張係数の差によってボンディングワイヤ52が受ける樹脂応力が変化し、図20に示すようにボンディングワイヤ52の断線、ボンディングワイヤ52の接合部からの剥がれ等が発生して電気的不良を起こすことになる。
Further, as shown in FIG. 19, bonding is caused by heat generated when the printed circuit board on which the optical semiconductor device is temporarily fixed is solder-flowed and intermittent temperature changes due to repeated flashing after the optical semiconductor device is mounted on the printed circuit board. The resin stress received by the
これらの問題が発生する要因は、リードフレームに施されるボンディングワイヤの2ndボンディング(ウェッジボンディング)がLEDチップの上側電極に施される1stボンディング(ボールボンディング)よりも接合力が弱いことに起因する要素が大きい。 The cause of these problems is due to the fact that the 2nd bonding (wedge bonding) of the bonding wire applied to the lead frame is weaker than the first bonding (ball bonding) applied to the upper electrode of the LED chip. The element is big.
そこで、上記問題を解決する手段として以下のような光半導体装置が提案されている。それは、リードフレームとして一般的に使用される鉄材よりも熱伝導率が低い金属材料でリードフレームを形成することによって、光半導体装置をプリント基板にはんだ実装する際にリードフレームの、ボンディングワイヤの2ndボンディング部が封止樹脂の耐熱温度以上にならないように抑制し、リードフレームの、ボンディングワイヤの2ndボンディング部近傍の封止樹脂が軟化するのを防止するようにしたものである(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, the following optical semiconductor devices have been proposed as means for solving the above problems. This is because the lead frame is formed of a metal material having a lower thermal conductivity than an iron material generally used as a lead frame, so that the 2nd of the bonding wire of the lead frame when the optical semiconductor device is solder mounted on the printed circuit board. The bonding portion is suppressed so as not to exceed the heat resistance temperature of the sealing resin, and the sealing resin in the vicinity of the 2nd bonding portion of the bonding wire of the lead frame is prevented from being softened (for example, Patent Documents). 1).
また、LEDチップが載設されたリードフレームおよび/またはボンディングワイヤの2ndボンディングが施されたリードフレームの樹脂封止部分に移動抵抗部を設け、光半導体装置をプリント基板にはんだ実装する際にリードフレームのLED載設部および/またはボンディングワイヤの2ndボンディング部近傍の封止樹脂が軟化しても各リードフレームが移動しないように夫々のリードフレームと封止樹脂の結合を強化したものもある(例えば、特許文献2参照。)。
ところで、上記提案のいずれのボンディングワイヤ断線対策にも以下のような問題点がある。それは、まず、LEDチップが載設される側のリードフレームはLEDチップを載設するためのはんだあるいは導電性接着剤等の導電性接合部材、載設されるLEDチップおよびLEDチップを収容するための大きな逆円錐台形状のカップ部が設けられ、そのため熱容量が比較的大きいために光半導体装置をプリント基板に実装する際の熱がリードフレームの、LEDチップの載設部まで届き難く、よってリードフレームのLEDチップ載設部近傍の封止樹脂は硬いままに保持される。 By the way, any of the above-mentioned proposals for bonding wire breakage has the following problems. First, the lead frame on the side on which the LED chip is mounted is for accommodating a conductive bonding member such as solder or conductive adhesive for mounting the LED chip, the mounted LED chip and the LED chip. A large inverted frustoconical cup portion is provided, so that the heat capacity is relatively large, so that heat when mounting the optical semiconductor device on the printed circuit board does not easily reach the LED chip mounting portion of the lead frame. The sealing resin in the vicinity of the LED chip mounting portion of the frame is held hard.
一方、ボンディングワイヤの2ndボンディングが施される側のリードフレームは熱容量が小さいために光半導体装置をプリント基板に実装する際の熱がリードフレームの、ボンディングワイヤの2ndボンディング部まで届き易く、よってリードフレ−ムのボンディングワイヤ2ndボンディング部近傍の封止樹脂が軟化するために応力の影響を受けやすい。 On the other hand, since the lead frame on the bonding wire 2nd bonding side has a small heat capacity, heat when mounting the optical semiconductor device on the printed circuit board easily reaches the 2nd bonding portion of the bonding wire of the lead frame. Since the sealing resin near the bonding portion of the bonding wire 2nd is softened, it is easily affected by stress.
また、光半導体装置をプリント基板に実装する際の熱によってリードフレームが受ける該リードフレームの長手方向に略直角な方向の応力は、LEDチップが載設された側のリードフレームおよびボンディングワイヤの2ndボンディングが施された側のリードフレームともに差はほとんどない。一方、リードフレームが受ける該リードフレームの長手方向の応力も同様に、LEDチップが載設された側のリードフレームおよびボンディングワイヤの2ndボンディングが施された側のリードフレームともに差はほとんどないが、ボンディングワイヤの2ndボンディングが施された側のリードフレームはLEDチップが載設された側のリードフレームに対してカップ部がない分保持力が小さく、変位量が大きくなる。 In addition, the stress in the direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the lead frame that the lead frame receives due to heat when the optical semiconductor device is mounted on the printed circuit board is 2nd of the lead frame and the bonding wire on the side where the LED chip is mounted. There is almost no difference between the lead frames on the bonded side. On the other hand, the stress in the longitudinal direction of the lead frame received by the lead frame is also almost the same between the lead frame on the side where the LED chip is mounted and the lead frame on which the 2nd bonding of the bonding wire is performed. The lead frame on the side on which the 2nd bonding of the bonding wire is performed has a smaller holding force and a larger amount of displacement than the lead frame on the side on which the LED chip is mounted because there is no cup portion.
さらに、リードフレームと該リードフレームを封止する封止樹脂との接触面積は、LEDチップが載設された側のリードフレームよりもボンディングワイヤの2ndボンディングが施された側のリードフレームの方が小さく、この点からもその分保持力が小さく、変位量が大きくなる。 Furthermore, the contact area between the lead frame and the sealing resin that seals the lead frame is larger for the lead frame on the side where the 2nd bonding of the bonding wire is performed than for the lead frame on which the LED chip is mounted. From this point, the holding force is small and the amount of displacement is large.
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention was devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical semiconductor device with high electrical reliability in which disconnection of a bonding wire wired in a sealing resin is reduced. There is to do.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、一対の電極を有する光半導体素子と、前記光半導体素子を載設する第一のリードフレームと、前記第一のリードフレームと分離して形成された第二のリードフレームと、前記光半導体素子の一方の電極に、一方の端部を接続されたボンディングワイヤと、前記光半導体素子、前記ボンディングワイヤ、および、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームの一部を覆う第一の封止樹脂と、を有する光半導体装置であり、前記ボンディングワイヤの他方の端部が前記第二のリードフレームに形成された第二リードフレーム凹部に接続され、前記第二リードフレーム凹部は、軟質樹脂からなる第二の封止樹脂が充填され、前記第二リードフレーム凹部の内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部が、前記第二の封止樹脂により覆われ、前記第一の封止樹脂は、硬度D87〜92のエポキシ樹脂からなり、前記第二の封止樹脂は、硬度D20〜30のシリコーン樹脂からなることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention described in
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記光半導体素子は、前記第一のリードフレームに形成された第一リードフレーム凹部に載設され、前記第一リードフレーム凹部は、前記第二の封止樹脂が充填され、前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部が前記第二の封止樹脂により覆われていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the optical semiconductor element is mounted in a first lead frame recess formed in the first lead frame , and the first The lead frame recess is filled with the second sealing resin, and a connecting portion between the optical semiconductor element and the bonding wire is covered with the second sealing resin .
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1または2において、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームは、平行に併設され、前記第一の封止樹脂は、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとが導出される樹脂底面を有し、前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離と、前記樹脂底面から前記第二リードフレーム凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離が、互いに異なることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the first lead frame and the second lead frame are provided in parallel, and the first sealing resin is And a resin bottom surface from which the first lead frame and the second lead frame are led out, a distance from the resin bottom surface to a connection portion between the optical semiconductor element and the bonding wire, and from the resin bottom surface. The distance between the bottom surface of the second lead frame recess and the connecting portion between the bonding wires is different from each other.
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項3において、前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離は、前記樹脂底面から前記第二リードフレーム凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離よりも長いことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect , the distance from the resin bottom surface to the connecting portion between the optical semiconductor element and the bonding wire is the second lead frame from the resin bottom surface. It is characterized by being longer than the distance between the bottom surface of the recess and the connecting portion between the bonding wires.
また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項1または2において、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームは、前記第一の封止樹脂の底面から導出されることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect , the first lead frame and the second lead frame are led out from a bottom surface of the first sealing resin. It is characterized by this.
また、本発明の請求項6に記載された発明は、請求項2において、前記第二リードフレーム凹部は、前記第一のリードフレーム凹部より小さいことを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the second aspect, the second lead frame concave portion is smaller than the first lead frame concave portion.
本発明の光半導体装置は、平行に併設された複数のリードフレームの夫々の一方の端部に開口を有する凹部を形成し、前記凹部のうちの少なくとも1つの凹部の内底面に光半導体素子を載設し、前記光半導体素子の上側電極に一方の端部を接続したボンディングワイヤの他方の端部を前記光半導体素子が載設された凹部を有する前記リードフレームとは分離・独立した前記リードフレームに形成した凹部の内底面に接続し、前記各リードフレームの凹部側端部を透光性樹脂からなる封止樹脂で一体に樹脂封止した。 In the optical semiconductor device of the present invention, a recess having an opening is formed at one end of each of a plurality of lead frames arranged in parallel, and an optical semiconductor element is provided on the inner bottom surface of at least one of the recesses. The lead which is mounted and separated and independent of the lead frame having the concave portion on which the optical semiconductor element is mounted at the other end of the bonding wire having one end connected to the upper electrode of the optical semiconductor element It connected to the inner bottom face of the recessed part formed in the flame | frame, and the recessed part side edge part of each said lead frame was integrally resin-sealed with sealing resin which consists of translucent resin.
その結果、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供することができた。 As a result, it was possible to provide an optical semiconductor device with high electrical reliability in which disconnection of the bonding wire wired in the sealing resin was reduced.
本発明は、封止樹脂内に配線されたボンディングワイヤの断線を低減した、電気的信頼性の高い光半導体装置を提供する目的を、平行に併設された複数のリードフレームの夫々の一方の端部に開口を有する凹部を形成し、前記凹部のうちの少なくとも1つの凹部の内底面に光半導体素子を載設し、前記光半導体素子の上側電極に一方の端部を接続したボンディングワイヤの他方の端部を前記光半導体素子が載設された凹部を有する前記リードフレームとは分離・独立した前記リードフレームに形成した凹部の内底面に接続し、前記各リードフレームの凹部側端部を透光性樹脂からなる封止樹脂で一体に樹脂封止することによって実現した。 An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device with high electrical reliability in which disconnection of bonding wires wired in a sealing resin is reduced, and one end of each of a plurality of lead frames provided in parallel. The other of the bonding wires in which a recess having an opening is formed, an optical semiconductor element is mounted on the inner bottom surface of at least one of the recesses, and one end is connected to the upper electrode of the optical semiconductor element Is connected to the inner bottom surface of the recess formed in the lead frame that is separated and independent from the lead frame having the recess on which the optical semiconductor element is mounted, and the recess side end of each lead frame is transparently connected. This was realized by integrally sealing with a sealing resin made of a light resin.
以下、この発明の好適な実施例を図1〜図12を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施例に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12 (the same parts are given the same reference numerals). In addition, since the Example described below is a suitable specific example of this invention, various technically preferable restrictions are attached | subjected, The range of this invention limits this invention especially in the following description. As long as there is no description of that, it is not restricted to these Examples.
図1は本発明の光半導体装置に係わる実施例1の断面図、図2は図1のA部拡大図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment relating to the optical semiconductor device of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
平行に併設された一対のリードフレーム1a、1bの夫々の一方の端部に、逆円錐台形状に凹んだ凹部2a、2bが形成され、夫々の凹部2a、2b同士は大きさが異なるとともに内底面3a、3b同士はいずれもリードフレーム1a、1bの長手方向に垂直で、且つ互いにリードフレーム1a、1bの長手方向に対して異なる位置に位置している。
そして、一方のリードフレーム1aの端部に形成された、2つの凹部2a、2bのうちの大きい方の凹部2aの内底面3aには、はんだ、導電性接着剤等の導電性接合部材(図示せず)を介して光半導体素子4が載設され、光半導体素子4の下側電極と該光半導体素子が載設された凹部2a内底面3aを有するリードフレーム1aとが導電性接合部材を介して電気的に導通している。
The
また、一方の端部を光半導体素子4の上側電極に1stボンディングされてボールボンディング部5を形成したボンディングワイヤ6の他方の端部が、前記光半導体素子4が載設されたリードフレーム1aとは異なる他方のリードフレーム1bの端部に形成された、2つの凹部2a、2bのうちの小さい方の凹部2bの内底面3bに2ndボンディングされてウェッジボンディング部7を形成し、光半導体素子4の上側電極とボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された凹部2b内底面3bを有するリードフレーム1bとがボンディングワイヤ6を介して電気的に導通している。
Also, the other end of the
さらに、光半導体素子4、ボンディングワイヤ6およびそれらが夫々載設、配線された近傍のリードフレーム1a、1bが透光性樹脂からなる封止樹脂8で覆われるように樹脂封止されており、同時に光半導体素子4の光出射方向の光軸上には封止樹脂8による凸形状のレンズ面9が形成されている。
Furthermore, the
なお、光半導体素子4は発光素子または受光素子のいずれかであり、発光素子の場合はLED、受光素子の場合はフォトダイオード、フォトトランジスタ等の素子が使用される。
The
また、封止樹脂8は上記「背景技術」で述べたように光半導体素子4を水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護するとともに、ボンディングワイヤ6を振動及び衝撃等の機械的応力から保護する。また、光半導体素子4が発光素子の場合は該発光素子の光出射面と該発光素子の光出射面を形成する半導体材料に近い屈折率の封止樹脂8とで界面を形成することにより、発光素子からの出射光が封止樹脂8内に効率良く出射される。
The sealing
この場合、光半導体素子4が載設された凹部2a内底面3aとボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された凹部2b内底面3bとの相互位置関係、およびと封止樹脂の底面(封止樹脂外周においてレンズ面と対向する面)11からウェッジボンディング部7が形成された側のリードフレーム1bの凹部2bの内底面3bに形成された接続部までの距離は夫々以下のような関係にある。
In this case, the mutual positional relationship between the
まず、光半導体素子4が載設された凹部2a内底面3aとボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された凹部2b内底面3bとの相互位置関係は、ウェッジボンディング部7が形成された凹部2b内底面3bが光半導体素子4が載設された凹部2a内底面3aに対して光半導体素子4の光出射方向側(レンズ面側)に位置している。
First, the mutual positional relationship between the
また、封止樹脂8の底面(封止樹脂においてレンズ面と対向する面)11からボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された側のリードフレーム1bの凹部2bの内底面3bに形成された接続部(ウェッジボンディング部7)までの距離は、封止樹脂の底面11から光半導体素子4が載設された側のリードフレーム1aの凹部2aに載設された光半導体素子4上の接続部(ボールボンディング部5)までの距離よりも長いが、図13で示す従来例の光半導体装置よりも短い。つまり、ボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された側のリードフレーム1bの樹脂封止されている部分の長さは従来例よりも短くなっている。
Further, it is formed on the
以上説明した構成からなる本実施例は、以下のような効果を有する。まず、ボンディングワイヤ6の2ndボンディングによるウェッジボンディング部7はリードフレーム1bの凹部2b内底面3bに形成される。このため、ボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部を含む近傍が受ける、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化による樹脂応力の変化は、ウェッジボンディング部7を囲む凹部2aの内周面で囲まれた部分に位置する封止樹脂8に起因するところが大きい。
The present embodiment having the above-described configuration has the following effects. First, the wedge bonding portion 7 by 2nd bonding of the
従って、従来例のように囲いの無い平坦部に設けられたウェッジボンディング部7に加わる応力および応力変化を生じる封止樹脂の体積に比べて本実施例のように内周面で囲まれた凹部2b内に設けられたウェッジボンディング部7に加わる応力および応力変化を生じる封止樹脂8の体積の方が小さい。そのため、本実施例はウェッジボンディング部が受ける樹脂応力が低減されてボンディングワイヤ6の断線も抑制され、電気的な信頼性が向上する。
Therefore, as compared with the volume of the sealing resin that causes stress and stress change applied to the wedge bonding portion 7 provided in the flat portion having no enclosure as in the conventional example, the concave portion surrounded by the inner peripheral surface as in this embodiment. The stress applied to the wedge bonding part 7 provided in 2b and the volume of the sealing
また、従来例に対して封止樹脂8の底面(封止樹脂においてレンズ面と対向する面)11からウェッジボンディング部7までの距離を短くすることによって、ウェッジボンディング部7を含むリードフレーム1bの樹脂封止されている部分の長さを短くし、ウェッジボンディング部が受ける樹脂応力の低減を図っている。
Further, by reducing the distance from the
さらに、光半導体素子が載置される側のリードフレーム1aと同様にボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成される側のリードフレーム1bにも逆円錐台形状に凹んだ凹部2bが形成されている。よって、ウェッジボンディング部7が形成される側のリードフレーム1bの熱容量、リードフレーム1a、1bの長手方向の封止樹脂8に対する保持力、およびリードフレーム1bと該リードフレーム1bを封止する封止樹脂8との接触面積の夫々を、光半導体素子4が載置された側のリードフレーム1aの値に近づけることにより、リードフレーム1bの変位量を低減して信頼性を向上させている。
Further, similarly to the
図3は本発明の光半導体装置に係わる実施例2の断面図、図4は図3のA部拡大図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment relating to the optical semiconductor device of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG.
本実施例は、光半導体素子4上の接続部(ボールボンディング部5)とボンディングワイヤ6の接続部(ウェッジボンディング部7)が形成された側に設けられた凹部2b内底面3bとの相互位置関係が異なる以外は上記実施例1と同様である。
In this embodiment, the mutual position between the connecting portion (ball bonding portion 5) on the
この場合、夫々の凹部2a、2bの内底面3a、3b同士はいずれもリードフレーム1a、1bの長手方向に垂直で、且つ光半導体素子4が載設された凹部2a内底面3aがボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された凹部2b内底面3bに対して光半導体素子4の光出射方向側(レンズ面側)に位置している。これは、ウェッジボンディング部7が形成された凹部2bが光半導体素子4が載設された凹部2aよりも小さいために可能な構成である。
In this case, the inner bottom surfaces 3a and 3b of the
つまり、本実施例は封止樹脂8の底面11からボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された側のリードフレーム1bの凹部2bの内底面3bに形成された接続部(ウェッジボンディング部7)までの距離が、封止樹脂の底面11から光半導体素子4上の接続部(ボールボンディング部5)までの距離よりも短く、且つ上記実施例1よりも短くなっており、これは封止樹脂内に位置するリードフレーム1bの長さが短くなったことを意味し、よって、封止樹脂内のリードフレーム1bが受ける樹脂応力が低減して変位量が抑制される。
In other words, in this embodiment, the connection portion (wedge bonding portion 7) formed on the
その結果、本実施例の効果は実施例1と同様の効果を有するとともに、実施例1以上にボンディングワイヤ6の断線が抑制されて、電気的な信頼性がさらに向上する。なお、その他の構成は実施例1と同様であるので説明は省略する。
As a result, the effect of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the disconnection of the
図5は本発明の光半導体装置に係わる実施例3の断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of Embodiment 3 relating to the optical semiconductor device of the present invention.
本実施例は、上記実施例1に対してボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された側のリ−ドフレーム1bの凹部内にシリコーン樹脂等の軟質樹脂12を充填し、さらにそれを封止樹脂8で樹脂封止したものである。軟質樹脂12として、硬度 D 20〜30(JIS K 6253 タイプD デュロメータ)が好ましい。本実施例においては、ボンディングワイヤ6として直径25μmからなる金線、軟質樹脂12として硬度 D 28のシリコーン樹脂、封止樹脂8としてD 87〜92のエポキシ樹脂を用い、良好に断線を防ぐことができたことが確認できたが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
In this embodiment, a
本実施例は上記実施例1と同様の効果を発揮するとともに、ボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が軟質樹脂12で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるウェッジボンディング部7への負担が低減され、実施例1以上にボンディングワイヤ6の断線が抑制されて、電気的な信頼性がさらに向上する。また、軟質樹脂12を用いることにより、軟質樹脂が接続部近傍のボンディングワイヤの変位に追従し、ボンディングワイヤにかかる応力を低減するため、ボンディングワイヤの断線が抑制される。
The present embodiment exhibits the same effect as the first embodiment, and the wedge bonding portion 7 of the
図6は本発明の光半導体装置に係わる実施例4の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of
本実施例は、上記実施例2に対してボンディングワイヤ6のウェッジボンディングが形成されたリ−ドフレーム1bの凹部内にシリコーン樹脂等の軟質樹脂12を充填し、さらにそれを封止樹脂8で樹脂封止したものである。軟質樹脂12は、硬度 D 20〜30のシリコーン樹脂、封止樹脂8としてD 87〜92のエポキシ樹脂が好ましく用いられるが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
In the present embodiment, a
本実施例は上記実施例2と同様の効果を発揮するとともに、ボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が軟質樹脂12で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるウェッジボンディング部7への負担が低減され、実施例1以上にボンディングワイヤ6の断線が抑制されて、電気的な信頼性がさらに向上する。
The present embodiment exhibits the same effect as the second embodiment, and the wedge bonding portion 7 of the
図7は本発明の光半導体装置に係わる実施例5の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of
本実施例は、実施例3に対して光半導体素子4を載置した凹部内にもシリコーン樹脂等の軟質樹脂12を充填し、さらにそれを封止樹脂8で樹脂封止したものである。軟質樹脂12はボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された凹部内に充填された軟質樹脂12と同様の材料を使用した。軟質樹脂12は、硬度 D 20〜30のシリコーン樹脂、封止樹脂8としてD 87〜92のエポキシ樹脂が好ましく用いられるが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
In the present embodiment, a
この結果、光半導体素子4の上側電極に1stボンディングによって形成されたボールボンディング部5が軟質樹脂12で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるボールボンディング部5への負担が低減され、実施例3以上にボンディングワイヤ6の断線が抑制されて、電気的な信頼性が向上する。
図8は本発明の光半導体装置に係わる実施例6の断面図である。
As a result, the
FIG. 8 is a cross-sectional view of
本実施例は、実施例4に対して光半導体素子4を載置した凹部内にもシリコーン樹脂等の軟質樹脂12を充填し、さらにそれを封止樹脂8で樹脂封止したものである。軟質樹脂12はボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された凹部内に充填された軟質樹脂12と同様の材料を使用した。軟質樹脂12は、硬度 D 20〜30のシリコーン樹脂、封止樹脂8としてD 87〜92のエポキシ樹脂が好ましく用いられるが、必ずしもこれらの硬度に限られるものではない。
In the present embodiment, a
この結果、光半導体素子4の上側電極に1stボンディングによって形成されたボールボンディング部5が軟質樹脂12で覆われることによって、光半導体装置のプリント基板実装時の熱による樹脂応力、および光半導体装置をプリント基板に実装した後の繰り返される点滅による断続的な温度変化から生じる樹脂応力によるボールボンディング部5への負担が低減され、実施例4以上にボンディングワイヤ6の断線が抑制されて、電気的な信頼性が向上する。
As a result, the
以上は、本発明の光半導体装置において、一対のリードフレーム1a、1bの夫々の一方の端部に形成された2つの凹部2a、2bのうちの大きい方の凹部2aの内底面3aに載設された光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6の1stボンディングによってボールボンディング部5を形成し、2つの凹部2a、2bのうちの小さい方の凹部2bの内底面3bにボンディングワイヤ6の2ndボンディングによってウェッジボンディング部7を形成したが、ボンディングワイヤ6のボンディングの順序を逆にすることも可能である。
In the optical semiconductor device of the present invention, the above is mounted on the
具体的には、図9および図10に示すように、一対のリードフレーム1a、1bの夫々の一方の端部に形成された2つの凹部2a、2bのうちの小さい方の凹部2bの内底面3bにボンディングワイヤ6の1stボンディングによってボールボンディング部5を形成し、2つの凹部2a、2bのうちの大きい方の凹部2aの内底面3aに載設された光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6の2ndボンディングによってウェッジボンディング部7を形成するものである。
Specifically, as shown in FIGS. 9 and 10, the inner bottom surface of the smaller one of the two
そして、このようにボンディングワイヤ6が配線されたリードフレーム1a、1bを使用して、上記実施例1〜6の夫々と同様の構成とした光半導体装置を実現することが可能である。つまり、ボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された小さい方の凹部2bおよび光半導体素子4が載設されて該光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された大きい方の凹部2aの両方の凹部2a、2bを共に封止樹脂8で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された小さい方の凹部2bおよび光半導体素子4が載設されて該光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された大きい方の凹部2aのうちのいずれか一方を軟質樹脂12で満たし、他方を封止樹脂8で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された小さい方の凹部2bおよび光半導体素子4が載設されて該光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のウェッジボンディング部7が形成された大きい方の凹部2aの両方の凹部2a、2bを共に軟質樹脂12で満たす構成、が可能である。
Using the lead frames 1a and 1b on which the
この場合、上記実施例1〜6に対して一対のリードフレーム1a、1bのうちの光半導体素子4が載設されていない側のリードフレーム1bとボンディングワイヤ6との接続部にボンディングワイヤ6の直径の約3倍のボールボンディング部5が形成される。そのため、ボールボンディング部5との接合強度が向上するために、このボールボンディング部5近傍のボンディングワイヤ6の断線による接続不良が低減される。
In this case, the
また、一対のリードフレーム1a、1bの夫々の一方の端部に形成された2つの凹部2a、2bのうちの大きい方の凹部2aの内底面3aに載設された光半導体素子4の上側電極と、2つの凹部2a、2bのうちの小さい方の凹部2bの内底面3bのいずれか一方にボンディングワイヤの1stボンディングによってボールボンディング部5を形成し、他方に2ndボンディングによって形成されたウェッジボンディング部7に再度1stボンディングによってボールボンディング部5を形成することも可能である。
Further, the upper electrode of the
具体的には、図11および図12に示すように、一対のリードフレーム1a、1bの夫々の一方の端部に形成された2つの凹部2a、2bのうちの大きい方の凹部2aの内底面3aに載設された光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成され、同時に2つの凹部2a、2bのうちの小さい方の凹部2bの内底面3bにもボールボンディング5が形成される。つまり、ボンディングワイヤの両端部がともにボールボンディング部5を形成するものである。
Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, the inner bottom surface of the
そして、このようにボンディングワイヤ6が配線されたリードフレーム1a、1bを使用して、上記実施例1〜6の夫々と同様の構成とした光半導体装置を実現することが可能である。つまり、ボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された小さい方の凹部2bおよび光半導体素子4が載設されて該光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された大きい方の凹部2aの両方の凹部2a、2bを共に封止樹脂8で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された小さい方の凹部2bおよび光半導体素子4が載設されて該光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された大きい方の凹部2aのうちのいずれか一方を軟質樹脂12で満たし、他方を封止樹脂8で満たす構成、あるいはボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された小さい方の凹部2bおよび光半導体素子4が載設されて該光半導体素子4の上側電極にボンディングワイヤ6のボールボンディング部5が形成された大きい方の凹部2aの両方の凹部2a、2bを共に軟質樹脂12で満たす構成、が可能である。
Using the lead frames 1a and 1b on which the
この場合、上記実施例1〜6に対して一対のリードフレーム1a、1bのうちの光半導体素子4が載設されていない側のリードフレーム1bとボンディングワイヤ6のボールボンディング部5との接合強度が向上するために、このボールボンディング部5近傍のボンディングワイヤ6の断線による接続不良が低減される。
In this case, the bonding strength between the
この場合、ボンディングワイヤ6の両端部の夫々をボールボンディング部5とすることによってボンディングワイヤ6の両端の接合強度高めることは、製造上の工数が増加するために生産効率は良くないが、種々の応力に対してボンディングワイヤ6の断線を阻止して電気的信頼性を確保するためには極めて有効な手法である。
In this case, increasing the bonding strength at both ends of the
以上の実施例においては、光半導体素子4の一対の電極が上下に配置されているが、本発明はこの構成に限られるものではなく、一対の電極が上側に形成され、両電極が2本のボンディングワイヤと夫々接続される光半導体素子4を用いることもできる。この場合は、光半導体素子4は第一のリードフレーム上に載設され、一方のボンディングワイヤは第二のリードフレームの凹部の内底面に接続され、他方のボンディングワイヤは第一のリードフレームの凹部の縁、あるいは、第三のリードフレームの凹部に接続される。
In the above embodiment, the pair of electrodes of the
また、以上の実施例における光半導体装置は、第一のリードフレームと第二のリードフレームが平行に併設され、いずれのリードフレームも封止樹脂の同一面から導出されているが、本発明はこの構成に限られるものではなく、図21のように、第一のリードフレーム1aと第二のリードフレーム1bが封止樹脂8の対向する面から夫々導出される構成として応用可能である。
In the optical semiconductor device in the above embodiment, the first lead frame and the second lead frame are provided in parallel, and both lead frames are led out from the same surface of the sealing resin. The present invention is not limited to this configuration, and can be applied as a configuration in which the
1a、1b リードフレーム
2a、2b 凹部
3a、3b 内底面
4 光半導体素子
5 ボールボンディング部
6 ボンディングワイヤ
7 ウェッジボンディング部
8 封止樹脂
9 レンズ面
10a、10b 開口端面
11 底面
12 軟質樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光半導体素子を載設する第一のリードフレームと、
前記第一のリードフレームと分離して形成された第二のリードフレームと、
前記光半導体素子の一方の電極に、一方の端部を接続されたボンディングワイヤと、
前記光半導体素子、前記ボンディングワイヤ、および、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームの一部を覆う第一の封止樹脂と、を有する光半導体装置であり、前記ボンディングワイヤの他方の端部が前記第二のリードフレームに形成された第二リードフレーム凹部に接続され、
前記第二リードフレーム凹部は、軟質樹脂からなる第二の封止樹脂が充填され、前記第二リードフレーム凹部の内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部が、前記第二の封止樹脂により覆われ、前記第一の封止樹脂は、硬度D87〜92のエポキシ樹脂からなり、前記第二の封止樹脂は、硬度D20〜30のシリコーン樹脂からなることを特徴とする光半導体装置。 An optical semiconductor element having a pair of electrodes;
A first lead frame for mounting the optical semiconductor element;
A second lead frame formed separately from the first lead frame;
A bonding wire having one end connected to one electrode of the optical semiconductor element;
An optical semiconductor device having the optical semiconductor element, the bonding wire, and a first sealing resin that covers the first lead frame and a part of the second lead frame, and the other of the bonding wires Is connected to a second lead frame recess formed in the second lead frame,
The second lead frame recess is filled with a second sealing resin made of a soft resin, and the connection between the inner bottom surface of the second lead frame recess and the bonding wire is covered with the second sealing resin. The first sealing resin is made of an epoxy resin having a hardness of D87 to 92, and the second sealing resin is made of a silicone resin having a hardness of D20 to 30 .
前記第一リードフレーム凹部は、前記第二の封止樹脂が充填され、前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部が前記第二の封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor element is placed in a first lead frame recess formed in the first lead frame,
The first lead frame recess is filled with the second sealing resin, and a connecting portion between the optical semiconductor element and the bonding wire is covered with the second sealing resin. Item 4. The optical semiconductor device according to Item 1.
前記第一の封止樹脂は、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとが導出される樹脂底面を有し、
前記樹脂底面から前記光半導体素子と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離と、前記樹脂底面から前記第二リードフレーム凹部内底面と前記ボンディングワイヤとの接続部までの距離が、互いに異なることを特徴とする請求項1または2に記載の光半導体装置。 The first lead frame and the second lead frame are provided in parallel,
The first sealing resin has a resin bottom surface from which the first lead frame and the second lead frame are led out,
The distance from the resin bottom surface to the connecting portion between the optical semiconductor element and the bonding wire is different from the distance from the resin bottom surface to the connecting portion between the bottom surface of the second lead frame recess and the bonding wire. The optical semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that:
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