JP5106451B2

JP5106451B2 - 光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置

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Publication number: JP5106451B2
Application number: JP2009058821A
Authority: JP
Inventors: 和秀大郷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: JP2010212528A

Description

本発明は、搭載された光半導体素子を透光性樹脂で封止してなる光半導体装置およびそれに用いる光半導体装置用パッケージに関する。

光半導体装置は、光半導体装置用パッケージに光半導体素子を搭載し、光半導体素子と光半導体装置用パッケージとの電気的接続の後、光半導体素子を透光性樹脂で封止することにより形成される。この時、透光性樹脂の剥がれ等による不具合を防止するために、光半導体装置用パッケージと透光性樹脂との密着性の向上が図られている。

以下、図４，図５を用いて従来の光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置について説明する。
図４は従来の光半導体装置用パッケージの構成を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図５は従来の光半導体装置の構成を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図４に示すように、光半導体装置用パッケージ５０は、光半導体素子を搭載する搭載領域５１と光半導体装置の外部端子となるリード部５２とで構成されるリードフレーム５３を備え、さらに、リードフレーム５３上における搭載領域５１の周囲に発光効率を向上させるための外囲器５４が設けられる構成である。

また、光半導体装置５５は、図５に示すように、光半導体装置用パッケージ５０の搭載領域５１に光半導体素子５６が搭載され、光半導体素子５６とリード部５２とをワイヤ５７を用いて電気的に接続した後、光半導体素子５６とワイヤ５７とを透光性樹脂５８で封止して形成される構成である。

この時、従来の光半導体装置用パッケージ５０では、リードフレーム５３と透光性樹脂５８との密着性の向上を図るために、リードフレーム５３表面の透光性樹脂５８封止領域に複数の溝５９を形成していた。
特開２００７−１３４６５９号公報

しかしながら、従来の光半導体装置の小型化，薄型化に伴い、リードフレーム５３の厚みも薄くなり、リードフレーム５３に形成される溝５９の深さを確保できなくなる。そのため、十分なリードフレーム５３と透光性樹脂５８との接着面積が不足し、密着性を確保できなくなるという問題点があった。

例えば、近年の光半導体装置用パッケージ５０の厚みは１．０ｍｍ、リードフレーム５３の厚みは０．１ｍｍ程度であり、そこに形成される溝５９の深さは０．０２ｍｍ程度に止まり、リードフレーム５３と透光性樹脂５８との十分な密着性を確保できなかった。

また、光半導体素子５６の搭載領域５１やワイヤ５７のボンディング領域には溝５９を形成できず、密着性の不足を補うことができないという問題点もあった。
上記問題点を解決するために、本発明の光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置は、小型化，薄型化された光半導体装置用パッケージまたは光半導体装置であっても、リードフレームと透光性樹脂との密着性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光半導体装置用パッケージは、光半導体素子の搭載領域およびワイヤ接続部を備えるリードフレームと、前記搭載領域と前記ワイヤ接続部とを開口して形成される外囲器と、前記外囲器に形成されて前記リードフレームを挟んで対向する１または複数対の穴とを有し、前記穴が前記リードフレームを挟んで対向する前記リードフレームの側面に接し、少なくとも深さ方向に一部を露出することを特徴とする。

また、前記穴が前記リードフレームを挟んで対向する前記リードフレームの側面に接し、深さ方向に全面を露出しても良い。
また、穴の底面がリードフレームの搭載領域が形成された面の裏面より深い位置であっても良い。

また、穴の底面におけるリードフレームの露出幅が穴の上部におけるリードフレームの露出幅より狭くても良い。

さらに、本発明の光半導体装置は、上記光半導体装置用パッケージと、搭載領域に搭載される光半導体素子と、光半導体素子とワイヤ接続部とを電気的に接続するワイヤと、光半導体素子とワイヤ接続部とを含む前記外囲器で囲まれた領域を封止する透光性樹脂とを有することを特徴とする。

以上により、小型化，薄型化された光半導体装置であっても、リードフレームと透光性樹脂との密着性を向上させることができる。

以上のように、本発明の光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置は、リードフレームの周囲の外囲器に、リードフレームの側面の少なくとも一部が露出するような穴を形成することにより、透光性樹脂の封入時に、透光性樹脂が穴に入り込み、透光性樹脂の収縮によって穴中の透光性樹脂がリードフレームを挟み込む作用が生じ、小型化，薄型化された光半導体装置であっても、リードフレームと透光性樹脂との密着性を向上させることができる。

本発明の光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置の特徴は、リードフレームと外囲器の境目の領域における外囲器に、リードフレームの側面が露出するような穴を形成することである。

このような穴を形成することにより、透光性樹脂の封入時に、透光性樹脂が穴に入り込み、透光性樹脂の硬化時の収縮によって穴中の透光性樹脂がリードフレームを挟み込む作用が生じ、小型化，薄型化された光半導体装置であっても、リードフレームと透光性樹脂との密着性を向上させることができる。さらに、リードフレームの側面は表面に微小な凹凸が形成されているため、リードフレーム側面を露出して透光性樹脂と接触させることにより、透光性樹脂とのアンカー効果も期待でき、より密着性を向上させることができる。

以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
まず、図１，図２を用いて実施例１における光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置について説明する。

図１は実施例１の光半導体装置用パッケージの構造を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ部分の断面斜視図である。図２は実施例１の光半導体装置の構造を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、実施例１における光半導体装置用パッケージ１０は、リードフレーム１３と、リードフレーム１３上における搭載領域１１の周囲に発光効率を向上させるための外囲器１４が設けられる構成である。リードフレーム１３は、光半導体素子を搭載する搭載領域１１と光半導体装置の外部端子となるリード部１２とで構成される。また、外囲器１４は搭載領域１１と搭載された光半導体素子のワイヤ接続部を開口するように設けられ、リードフレーム１３の側面が露出するような穴１９がリードフレーム１３を挟み込むように形成される。

また、光半導体装置１５は、図２に示すように、光半導体装置用パッケージ１０の搭載領域１１に光半導体素子１６が搭載され、光半導体素子１６とリード部１２とをワイヤ１７を用いて電気的に接続した後、光半導体素子１６とワイヤ１７とを透光性樹脂１８で封止して形成される構成である。ここで、透光性樹脂１８はシリコンやエポキシ等の熱硬化性樹脂である。

このように、穴１９を形成することにより、透光性樹脂１８が穴１９に入り込み、透光性樹脂１８の硬化時の収縮によって穴１９中の透光性樹脂１８がリードフレーム１３を挟み込む作用が生じ、光半導体装置１５が小型化，薄型化されたとしても、リードフレーム１３と透光性樹脂１８との密着性を向上させることができる。また、リードフレーム１３の側面は、表面に荒さが残っているため、透光性樹脂１８との間でアンカー効果が期待でき、リードフレーム１３の側面と透光性樹脂１８とが接触することによっても、リードフレーム１３と透光性樹脂１８との密着性を向上させることができる。

穴１９はリードフレーム１３の側面が、穴１９の深さ方向に全て露出するように形成されることにより、より密着性が向上するが、十分な密着性が確保できれば、側面の一部が露出する深さの穴１９を形成しても良い。逆に、外囲器１４の強度が確保できれば、穴１９の深さをリードフレーム１３の厚みより深くすることも可能であり、より密着性を向上させることができる。

例えば、一般的な光半導体装置用パッケージ１０は、幅０．４ｍｍ、外囲器１４の長さ２〜３ｍｍ、全高１ｍｍ程度である。また、リードフレーム１３の厚さは約０．１ｍｍ、リードフレーム１３下部に形成される外囲器１４の厚さは約０．４〜０．６ｍｍである。この時、外囲器１４と接するリードフレーム１３の長さが１〜２ｍｍ程度であるとすると、穴１９がリードフレーム１３の厚み全てを露出する場合、穴１９がリードフレーム１３の側面を露出する幅を、０．３ｍｍ以上にすることにより、リードフレーム１３と透光性樹脂１８との密着性を向上させることができる。ただし、露出部分を多くすることにより、リードフレーム１３と外囲器１４との密着性が低下するため、穴１９がリードフレーム１３の側面を露出する幅は０．７ｍｍ以下にすることが好ましい。また、穴１９の深さをリードフレーム１３の厚さより深くする場合には、リードフレーム１３より深い部分の深さをリードフレーム１３下部に形成される外囲器１４の厚さの半分以内の深さにすることにより、密着性を向上させながら、外囲器１４の強度も確保することができる。ここで、リードフレーム１３の露出面積を大きくすることにより、リードフレーム１３と透光性樹脂１８との密着性は向上するが、リードフレーム１３と外囲器１４との密着性が低減されることになる。リードフレーム１３と透光性樹脂１８との密着性と、リードフレーム１３と外囲器１４との密着性を両立させるために、リードフレーム１３の露出面積をリードフレーム１３側面の総面積の３０パーセント以内とすることが好ましい。

また、穴１９の形状を、図１（ｃ）に示すように、穴１９の表面より穴１９の底部が狭くなるように形成して、リードフレーム１３の露出部分の上辺が下辺より長い台形状にすることにより、透光性樹脂１８封入時に発生するボイドを抑制することができる。

また、本実施例では、リードフレーム１３を挟んで対向する１対の穴１９を形成しているが、対向する部分で密着性を確保できていれば互いの位置関係が多少ずれていても良い。また、穴１９を２対以上形成することにより、外囲器１４と接するリードフレーム１３の長さが長い場合等であっても容易に密着性を向上させることができる。

また、光半導体装置のリード部１２の形状は任意であり、Ｊベンド形状やガルウィング形状等の端子形状に対応可能である。
（実施例２）
次に、図３を用いて実施例２における光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置について説明する。実施例２は実施例１における穴の構成のみが異なるため、光半導体装置用パッケージを用いた説明のみを行い、同一の構成要素には同一の符号を付与し、説明を省略する。なお、光半導体素子，ワイヤおよび透光性樹脂は実施例１と同様に搭載，形成され、実施例１の光半導体装置に対して、実施例２の光半導体装置は、光半導体装置用パッケージの穴の構成が異なるのみである。

図３は実施例２の光半導体装置用パッケージの構造を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図３に示すように、実施例２における光半導体装置用パッケージ２０では、リードフレーム１３の周囲全面に亘る外囲器２４に穴２９を形成する。そして、穴２９によりリードフレーム１３の側面の全周に亘り、リードフレーム１３の側面の一部または全部が露出する構成である。

このように、外囲器２４にリードフレーム１３の周囲全周に亘る穴２９を形成し、穴２９によりリードフレーム１３の側面の全部または一部を露出させることにより、透光性樹脂１８（図２参照）が封止される際に、穴２９に透光性樹脂１８（図２参照）が入り込み、透光性樹脂１８（図２参照）の硬化時の収縮によって穴２９中の透光性樹脂１８（図２参照）がリードフレーム１３を挟み込む作用が生じ、同時にリードフレーム１３側面と透光性樹脂１８（図２参照）が接触することによるアンカー効果により、小型化，薄型化された光半導体装置であっても、リードフレーム１３と透光性樹脂１８（図２参照）との密着性を向上させることができる。

穴２９の深さは実施例１における穴１９（図１，図２参照）と同様であり、リードフレーム１３と透光性樹脂１８（図２参照）との密着性を確保できれば良いが、リードフレーム１３と外囲器２４との密着性を確保することも考慮した深さにすることが望ましい。リードフレーム１３と透光性樹脂１８（図２参照）との密着性と、リードフレーム１３と外囲器２４との密着性を両立させるために、穴２９の深さをリードフレーム１３厚の半分程度に達する程度の深さにすることがより好ましい。例えば、実施例１に示した様に、リードフレーム１３厚が０．１ｍｍの場合、穴２９の底部がリードフレーム１３の光半導体素子搭載面から０．０５ｍｍの深さにくるように穴２９を形成することにより、リードフレーム１３と透光性樹脂１８（図２参照）との密着性と、リードフレーム１３と外囲器２４との密着性を両立させることが可能となる。

本発明は、リードフレームと透光性樹脂との密着性を向上させることができ、搭載された光半導体素子を透光性樹脂で封止してなる光半導体装置およびそれに用いる光半導体装置用パッケージ等に有用である。

実施例１の光半導体装置用パッケージの構造を示す図実施例１の光半導体装置の構造を示す図実施例２の光半導体装置用パッケージの構造を示す図従来の光半導体装置用パッケージの構成を示す図従来の光半導体装置の構成を示す図

１０光半導体装置用パッケージ
１１搭載領域
１２リード部
１３リードフレーム
１４外囲器
１５光半導体装置
１６光半導体素子
１７ワイヤ
１８透光性樹脂
１９穴
２０光半導体装置用パッケージ
２４外囲器
２９穴
５０光半導体装置用パッケージ
５１搭載領域
５２リード部
５３リードフレーム
５４外囲器
５５光半導体装置
５６光半導体素子
５７ワイヤ
５８透光性樹脂
５９溝

Claims

光半導体素子の搭載領域およびワイヤ接続部を備えるリードフレームと、
前記搭載領域と前記ワイヤ接続部とを開口して形成される外囲器と、
前記外囲器に形成されて前記リードフレームを挟んで対向する１または複数対の穴とを有し、前記穴が前記リードフレームを挟んで対向する前記リードフレームの側面に接し、少なくとも深さ方向に一部を露出することを特徴とする光半導体装置用パッケージ。
前記穴が前記リードフレームを挟んで対向する前記リードフレームの側面に接し、深さ方向に全面を露出することを特徴とする請求項１記載の光半導体装置用パッケージ。
前記穴の底面が前記リードフレームの前記搭載領域が形成された面の裏面より深い位置であることを特徴とする請求項２記載の光半導体装置用パッケージ。
前記穴の底面における前記リードフレームの露出幅が前記穴の上部における前記リードフレームの露出幅より狭いことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージと、
前記搭載領域に搭載される光半導体素子と、
前記光半導体素子と前記ワイヤ接続部とを電気的に接続するワイヤと、
前記光半導体素子と前記ワイヤ接続部とを含む前記外囲器で囲まれた領域を封止する透光性樹脂とを有することを特徴とする光半導体装置。