JP5127594B2 - 半導体パッケージ - Google Patents

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Description

この発明は、半導体パッケージおよび半導体発光装置に関するもので、特に半導体発光素子をフレームのマウント部に実装したオープンパッケージ構造の半導体パッケージおよび半導体発光装置に関するものである。
半導体レーザダイオードなどの発光素子は、単体では取扱いが困難なため、パッケージへ実装されている。また、発光素子は使用時に自己発熱を伴うので、その熱を逃がすために放熱性のよいパッケージが必要となる。
従来、半導体光デバイスには、光半導体チップがマウントされたヘッダー上に、この光半導体チップを覆って光を導出するためのガラス板が封止された窓を有するキャンが配置され、ヘッダーとキャンが互いに封着されるキャンパッケージが用いられてきた。また近年では、金属板から打ち抜き等によって形成されたフレーム上のマウント部に光半導体チップを実装し、樹脂モールド体でモールドした半導体レーザ装置が提案されている。このような半導体レーザ装置として特開平１０−１５４８４８に記載のものがある。
特開平１０−１５４８４８号公報
しかしながら、フレーム上のマウント部に光半導体チップを実装し、樹脂モールド体でモールドした半導体レーザ装置では、フレームには銅（Ｃｕ）などの金属材料が用いられ、金属板から打ち抜き等によって形成されている。そのため材料の価格が高く、原価低減が難しいという問題がある。また、金属材料を用いているため加工の簡素化が難しく、大量生産時の生産性が低いという問題がある。
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、パッケージのフレームの材料を樹脂で形成し、フレーム上の光半導体チップを搭載するマウント部分に金属膜を形成することで材料費を低減し、加工を簡素化し、生産性を向上させた半導体光デバイスを提供するものである。
この発明に係る半導体パッケージは、樹脂で形成されたフレームと、該フレームの上に形成された金属膜と、該金属膜の上に固定されたサブマウントと、該サブマウントの上に固定された半導体発光素子と、該フレームに固定された樹脂枠と、該金属膜と接しないように、該樹脂枠に固定された金属製のリードと、を備え、該リードは、該半導体発光素子と電気的に接続され、該金属膜の一部は外部に露出することを特徴とする。
この発明に係る半導体パッケージおよび半導体発光装置は上記のように構成され、樹脂で形成されたフレーム上の所定の領域に金属膜を形成することにより、材料費を低減し、加工を簡素化し、大量生産時の生産性を向上させた半導体パッケージおよび半導体発光装置を得ることができる。
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の概略を表す斜視図を示す。また、図２に本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の概略を表す上面図を示す。以下、図１、図２を用いて説明する。半導体発光素子である半導体レーザチップ１０１は、フレーム１０５上に固定されたサブマウント１０３上に実装される。フレーム１０５はポリイミドなどの樹脂製の土台に金属膜１０７を形成したものである。半導体レーザチップ１０１は、この金属膜１０７上にサブマウントを介して実装される。金属膜１０７の形成は、めっき、蒸着、スパッタ等が用いられる。また、金属膜１０７の材料にはニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）等が用いられる。半導体レーザチップ１０１で発生した熱は金属膜１０７Ｂを伝わり、放熱される。フレーム１０５とリード１１１は一体形成されており、金属膜１０７Ｂはリード１１１Ａの周辺の絶縁が必要な絶縁領域である樹脂露出部１１５を除いて形成される。リード１１１Ａは金属膜１０７Ａで覆われており、金属膜１０７Ｂと絶縁されている。リード１１１ＢはＧＮＤ端子で、金属膜１０７Ｂで覆われており、金属膜１０７Ｂを接地電位にする。次に、図示していないが半導体レーザチップ１０１と接続されたサブマウント上の電極とリード１１１Ａとがボンディングワイヤ１１３でワイヤボンディングされる。さらに半導体レーザチップ１０１と接地電位となる金属膜１０７Ｂとがボンディングワイヤ１１３でワイヤボンディングされ、本実施の形態の半導体発光装置が得られる。
本実施の形態では、図１に示すように、フレーム１０５はポリイミドなどの樹脂で形成されている。すなわち、パッケージの材料が従来の金属から樹脂製に変わることにより、熱伝導率の違いから発光素子の放熱対策が必要となる。そこでフレーム１０５は、樹脂製の土台の表面および裏面に金属の膜を形成して放熱性を高めている。本実施の形態では、樹脂製土台のほぼ全面に金属膜１０３を形成し、絶縁する必要がある部分だけ、金属膜を形成しないようにパターニングを行った。このように放熱性を高めるため樹脂製土台のほぼ全面を金属膜で覆った場合でも、金属製のフレームを使用した場合と比較して金属の使用量が少なくなり、製造コストを下げることができる。
また、リード１１１についても樹脂上に金属膜１０７を形成してリード部としている。金属製パッケージの場合、金属土台部、リード部、そしてこれらを絶縁する絶縁部の３つの部分が必要となるが、もともと絶縁部である樹脂に必要な部分だけ金属膜を形成することにより、上記を１つの部材で賄うことが可能となり、工程数や部品点数などが削減できる。また、１つの部材で賄うことにより、ＴＡＢフィルムのように多数の製品を１つのリールで扱うことができるので製造ラインの流れ作業が容易となる。
変形例１
図３に本発明の実施の形態１に係るもう一つの半導体発光装置を表す概略上面図を示す。
この例では、半導体レーザチップ１０１が異なる発振波長を有する２つのレーザチップを1チップ化したモノリシック２波長レーザの場合を示している。絶縁することが必要な２つのリードが絶されるように金属膜をパターニングし、それぞれのリードと半導体レーザチップ１０１とはワイヤボンドで接続されている。このように、絶縁することが必要な部分だけ絶縁し、ほぼ全面に金属膜を形成することにより、放熱性を高めることができる。また、必要な部分の絶縁は、金属膜のパターニングにより行えるので、容易に加工することができる。
実施の形態２．
図４に本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置を表す概略上面図を示す。実施の形態１では、樹脂製土台のほぼ全面に金属の膜を形成したが、本実施の形態では、部分的に金属膜を形成する。本実施の形態では、半導体レーザチップ１０１を実装するマウント部分に、半導体レーザチップ１０１が発する熱を放熱できる必要な分だけの金属の膜を形成する。このようにして樹脂製土台のほぼ全面に金属の膜を形成する場合より金属の使用量をより少なくし、製造コストをより低くすることができる。
実施の形態３．
図５に本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置を表す概略上面図を示す。放熱性の問題が少ない半導体レーザチップ１０１を実装する場合には、マウント部分の金属膜を省くことができる。よって、導電性が必要な部分はリード部分のみとなり、その必要な部分のみに金属膜を形成している。このようにして金属の使用量をより少なくし、製造コストをより低くすることができる。
実施の形態４．
図６に本発明の実施の形態４に係る半導体発光装置を表す概略上面図を示す。実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３では、リードはフレームと一体形成され、リード部についても樹脂上に金属膜を形成してリードとしていた。本実施の形態では、金属製のリードを用いている。この金属性のリードは樹脂製土台に金属膜が形成されたフレーム１０５と絶縁され、樹脂枠１０９で固定されている。この場合、フレーム１０５に形成された金属膜１０７がリード１１１と絶縁されていればよく、例えば金属膜１０７が半導体レーザチップ１０１のマウント部のみに形成されている場合には、樹脂製土台と金属のリード１１１は接触していても構わない。また、放熱性の問題が少ない半導体レーザチップ１０１を実装する場合には、樹脂製土台の金属膜１０７は省くことができる。リフロー半田の場合、２３０℃から２５０℃付近の温度で実施されるので、表面に金属膜を形成した樹脂製のリードを使用することができるが、通常の半田付けは、約３００℃付近の温度が使われる。金属性のリードを用いることで、リフロー半田より高温の半田付けが可能となる。
なお、図面および明細書では本発明の典型的な好ましい実施形態を開示しており、特定の用語を使用しているが、それらは一般的かつ記述的な意味合いでのみ使用しており、本明細書に記載の特許請求の範囲を限定することを目的とするものではないことは言うまでもない。
本発明の実施の形態における半導体発光装置の概略斜視図 本発明の実施の形態における半導体発光装置の概略上面図 本発明の実施の形態の他の例における半導体発光装置の概略上面図 本発明の実施の形態２における半導体発光装置の概略上面図 本発明の実施の形態３における半導体発光装置の概略上面図 本発明の実施の形態４における半導体発光装置の概略上面図
符号の説明
１０１ 半導体レーザチップ
１０５ フレーム
１０７Ａ、１０７Ｂ 金属膜
１０９ 樹脂枠
１１１Ａ、１１１Ｂ リード
１１５ 樹脂露出部

Claims (1)

  1. 樹脂で形成されたフレームと、
    前記フレームの上に形成された金属膜と、
    前記金属膜の上に固定されたサブマウントと、
    前記サブマウントの上に固定された半導体発光素子と、
    前記フレームに固定された樹脂枠と、
    前記金属膜と接しないように、前記樹脂枠に固定された金属製のリードと、を備え、
    前記リードは、前記半導体発光素子と電気的に接続され、
    前記金属膜の一部は外部に露出することを特徴とする半導体パッケージ。
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