JP5197176B2 - 光半導体装置用パッケージと製造方法および光半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置用パッケージと製造方法および光半導体装置に係り、特に薄型にパッケージングする光半導体装置の生産性向上および製品品質向上に関し、ケースマウント時の位置決め精度の向上を図るものである。

近年、光半導体装置は小型化、高出力化の要求が高まり、高精度の搭載性と放熱性を向上させることが強く求められている。
従来の光半導体装置には、例えば図４に示すものがある。図４（ａ）は従来の光半導体装置を示す正面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は背面図であり、図５は従来の光半導体装置に使用するリードフレームを示す斜視図である。図６（ａ）は半導体装置用パッケージの樹脂成形工程を示す模式図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図７は従来の半導体装置用パッケージを製作する際に、リードフレームを樹脂成形型に投入した状態を示す斜視図である。

図４から図７において、１０１はリードフレーム、１０２はダイパッド、１０２ａは所定辺、１０３は光半導体素子搭載部、１０４はパッド部リード、１０５は個別リード、１０６は樹脂成形体、１０７は枠部、１０８は出射窓、１０９は光半導体素子、１１０はワイヤーボンド、１１１は放熱面、１１２は樹脂バリ、２０１、２０２は樹脂成型型、２０３はキャビティー、２０４は樹脂止めパーツを示している。

図４に示すように、光半導体装置を構成する光半導体装置用パッケージは、モールド樹脂からなる樹脂成形体１０６がパッド部リード１０４、個別リード１０５およびダイパッド１０２を一体的に保持しており、樹脂成形体１０６は枠部１０７がダイパッド１０２の所定領域を囲むとともに、一側に光の出射口として開放した出射窓１０８を形成している。

光半導体装置は、樹脂成形体１０６に囲まれたダイパッド１０２の光半導体素子搭載部１０３に光半導体素子１０９を搭載し、光半導体素子１０９とパッド部リード１０４、個別リード１０５をワイヤーボンド１１０で接続している。

光半導体装置は、光半導体素子１０９を搭載した主面と表裏をなす反対側の主面において、光半導体装置用パッケージのダイパッド１０２が樹脂成形体１０６から露出して放熱面１１１を形成している。

リードフレーム１０１は、図５に示すように、パッド部リード１０４が曲げ加工部１０４ａを介してダイパッド１０２を支持し、個別リード１０５がダイパッド１０２から離間している。

光半導体装置用パッケージの一般的な製造方法は、順送プレス工程、リードフォーミング工程、インサートモールド工程、個片・定寸リードカット工程からなる。順送プレス工程では順送プレスによりリードフレーム材料からダイパッド１０２とパット部リード１０４と個別リード１０５を有するリードフレーム１０１を形成する。リードフォーミング工程ではダイパッド１０２およびパット部リード１０４との接続部においてパット部リード１０４に曲げ加工を施す。

インサートモールド工程では、図６に示すように、樹脂成形型２０１、２０２の間にリードフレーム１０１を配置し、樹脂成形型２０１のキャビティー２０３に樹脂を充填して樹脂成形体１０６を形成する。この際に、図７に示すように、ダイパッド１０２の一辺が位置決めのための所定辺１０２ａをなし、樹脂成形型２０１の樹脂止めパーツ２０４が所定辺１０２ａに当接する。

インサートモールド工程後に、個片・定寸リードカット工程でパット部リード１０４と個別リード１０５をフレーム部（図示省略）から切り離して個々の光半導体装置用パッケージに個片化する。めっきなどの表面処理は適宜行われる。先行技術文献としては特許文献１がある。
特開２００７−１２９７９号公報

ところで、上述したインサートモールド工程で使用する樹脂成形型２０１、２０２は、リードフレーム１０１との界面において樹脂バリを発生させないために、リードフレーム１０１に対する距離寸法精度が高いものであり、一般的に５〜８μｍ程度の距離寸法精度で形成している。

一方、リードフレーム１０１のパット部リード１０４には曲げ加工を行う際に、材料の厚みのバラツキや材質の硬さのバラツキによって曲げ量にバラツキが生じる。この曲げ量のバラツキに起因してパット部リード１０４が長くなったり、短くなったりする。

このパット部リード１０４における曲げ量の加工寸法誤差のバラツキは、曲げ加工の条件によってはリードフレーム１０１と樹脂成形型２０１、２０２との距離寸法精度を超えてしまうほどに大きくなることがある。パット部リード１０４での曲げ量の加工寸法誤差が距離寸法精度を超えると、樹脂成形型２０１、２０２に対してリードフレーム１０１が正確に位置決めされない。パット部リード１０４が距離寸法精度よりも長くなると、ダイパッド１０２の所定辺１０２ａと樹脂止めパーツ２０４との間が広がって、図６に示すように、樹脂バリ１１２が生じる。パット部リード１０４が距離寸法精度よりも短くなると、ダイパッド１０２と樹脂成形型２０１、２０２とが擦れ合ってしまい、最悪の場合には樹脂成形型２０１、２０２が破損することがある。

図６に示すように、ダイパッド１０２の所定辺１０２ａに樹脂バリ１１２が生じると、光半導体装置を外部ケース等に搭載する際に樹脂バリ１１２が障害となって正確に位置決めすることができない。

本発明は、上記した課題を解決するものであり、位置決めの障害となる樹脂バリが発生せず、光半導体装置の生産性向上および製品品質向上を図り、ケースマウント時の位置決め精度の向上を図ることができる光半導体装置用パッケージと製造方法および光半導体装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光半導体装置用パッケージは、半導体素子を搭載する実装部および実装部の所定辺側に配置した接続部を有するリードフレームと、実装部の所定辺を含んでリードフレームと一体的に成形する樹脂成形体とを備え、前記リードフレームが実装部の所定辺において前記樹脂成形体に隣接して切欠き部を有し、切欠き部に開口を除いて樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を形成したことを特徴とする。

本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法は、樹脂成形型にリードフレームをインサートし、前記樹脂成形型のキャビティーに樹脂を注入して前記リードフレームに樹脂成形体を一体的に形成するものであって、前記リードフレームが半導体素子を搭載する実装部および前記実装部の所定辺側に配置した接続部を有するとともに、前記実装部の所定辺に切欠き部を有し、前記キャビティーが前記実装部の前記切欠き部および前記切欠き部を境とする前記所定辺の一部を含む形状をなし、前記切欠き部に前記樹脂成形型の一部をなす樹脂止め部を挿入する状態で、前記キャビティーに充填する樹脂を前記切欠き部に浸入させて開口を除いて前記樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を形成することを特徴とする。

また、本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法において、前記切欠き部において前記樹脂止め部が前記実装部の所定辺と直交する方向へ移動可能に前記リードフレームを配置することを特徴とする。

また、本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法において、前記樹脂止め部と前記実装部との界面を前記所定辺と直交する方向に延在させることを特徴とする。
本発明の光半導体装置は、半導体素子を搭載する実装部および実装部の所定辺側に配置した接続部を有するリードフレームと、実装部に搭載して接続部と接続する光半導体素子と、実装部の所定辺を含んでリードフレームと一体的に成形する樹脂成形体とを備え、樹脂成形体が前記光半導体素子を囲み、かつ一側を光の出射窓として開放してなり、リードフレームの実装部が光半導体素子を搭載する主面と表裏をなす反対側の主面において樹脂成形体から露出して放熱部をなす露出部を形成し、リードフレームが実装部の所定辺において樹脂成形体に隣接して切欠き部を有するとともに、切欠き部に開口を除いて樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を有することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、リードフレームが実装部の所定辺において樹脂成形体に隣接して切欠き部を有し、前記切欠き部に開口を除いて樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を形成することにより、光半導体装置用パッケージは実装部の所定辺上に樹脂バリが発生しない構造となる。

すなわち、従来においては樹脂止め部が実装部の所定辺に当接する構造をなすために、曲げ加工等に起因して生じるリードフレームの加工寸法誤差によって、樹脂止め部と樹脂成形型との距離が広がって樹脂バリが生じたり、樹脂止め部と樹脂成形型とが擦れ合って破損する場合があった。しかし、本発明では、光半導体装置用パッケージの製造時において、リードフレームを樹脂成形型に配置する際に、樹脂成形型の一部をなす樹脂止め部を実装部の所定辺の切欠き部に挿入することで、曲げ加工等に起因して生じるリードフレームの加工寸法誤差は、切欠き部における樹脂止め部の挿入寸法の増減により吸収することができるので、樹脂バリの発生や損傷を防止できる。

そして、樹脂成形型のキャビティーに充填する樹脂の一部を切欠き部に導いて樹脂溜り部を形成することにより、実装部の所定辺上に樹脂が漏出することが無くなり、光半導体装置用パッケージの生産性向上および製品品質向上を図ることができる。この光半導体装置用パッケージを用いることで高信頼性の光半導体装置を実現でき、樹脂バリに阻害されることなく、光半導体装置のケースマウント時の位置決め精度の向上を図ることができる。

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。
図１は本実施の形態１の光半導体装置を示す斜視図であり、図２（ａ）は半導体装置用パッケージの樹脂成形工程を示す模式図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図３はリードフレームを樹脂成形型に投入した状態を示す斜視図である。

図１から図３において、１はリードフレーム、２はダイパッド、３はサブマウント（光半導体素子搭載部）、４はパッド部リード、５は個別リード、６は樹脂成形体、７は枠部、８は出射窓、９は光半導体素子、１０はワイヤーボンド、１１は放熱面、１２は樹脂溜り部、１３は切欠き部、２１、２２は樹脂成形型、２３はキャビティー、２４は樹脂止め部を示している。

図１から図３において、光半導体装置を構成する光半導体装置用パッケージは、リードフレーム１が光半導体素子９を搭載する実装部をなすダイパッド２およびダイパッド２の所定辺２ａの側に配置した接続部をなすパッド部リード４と個別リード５からなる。リードフレーム１は、先に図５で示した構成と同様に、パッド部リード４が曲げ加工部４ａを介してダイパッド２を支持し、個別リード５がダイパッド２から離間している。

モールド樹脂からなる樹脂成形体６は、ダイパッド２の所定辺２ａを含んでリードフレーム１と一体的に成形しており、樹脂成形体６がパッド部リード４、個別リード５およびダイパッド２を一体的に保持している。樹脂成形体６は枠部７がダイパッド２の所定領域を囲むとともに、一側に光の出射口として開放した出射窓８を形成している。

リードフレーム１はダイパッド２の所定辺２ａにおいて樹脂成形体６に隣接して切欠き部１３を有しており、切欠き部１３には開口１３ａを除いて樹脂成形体６の一部をなす樹脂溜り部１２が形成してある。

光半導体装置は、樹脂成形体６に囲まれたダイパッド２のサブマウント３に光半導体素子９を搭載しており、光半導体素子９と個別リード５をワイヤーボンド１０で接続している。光半導体装置は、光半導体素子９を搭載した主面と表裏をなす反対側の主面において、光半導体装置用パッケージのダイパッド２が樹脂成形体６から露出して放熱面１１を形成している。

光半導体装置用パッケージの製造方法は以下に述べるものである。図２および図３に示すように、キャビティー２３はリードフレーム１の切欠き部１３に対応する拡張キャビティー２３ａを備えており、切欠き部１３および切欠き部１３を境とするダイパッド２の所定辺２ａの一部を含む形状をなす。

樹脂成形型２１、２２にリードフレーム１をインサートし、樹脂成形型２１の一部なす樹脂止め部２４を切欠き部１３の開口１３ａに挿入し、切欠き部１３において樹脂止め部２４がダイパッド２の所定辺２ａと直交する方向へ移動可能にリードフレーム１を配置する。この際に、曲げ加工等に起因して生じるリードフレーム１の加工寸法誤差は、切欠き部１３における樹脂止め部２４の挿入寸法の増減により吸収する。

この状態で樹脂成形型２１のキャビティー２３に樹脂を注入してリードフレーム１に樹脂成形体６を一体的に形成するとともに、キャビティー２３に充填する樹脂を拡張キャビティー２３ａにおいて切欠き部１３に浸入させて樹脂成形体６の一部をなす樹脂溜り部１２を形成する。

このとき、上述したように、リードフレーム１を樹脂成形型２１、２２に配置する際に、曲げ加工等に起因して生じるリードフレーム１の加工寸法誤差を、切欠き部１３における樹脂止め部２４の挿入寸法の増減により吸収することができるので、樹脂バリの発生や損傷を防止できる。さらに、樹脂止め部２４とダイパッド２との界面が所定辺２ａと直交する方向に延在することで、樹脂バリが所定辺２ａの上に発生することがない。

このように、リードフレーム１がダイパッド２の所定辺２ａにおいて樹脂成形体６に隣接して切欠き部１３を有し、切欠き部１３に開口１３ａを除いて樹脂成形体６の一部をなす樹脂溜り部１２を形成することにより、光半導体装置用パッケージはダイパッド２の所定辺２ａの上に樹脂バリが発生しない構造となり、光半導体装置用パッケージの生産性向上および製品品質向上を図ることができる。この光半導体装置用パッケージを用いることで高信頼性の光半導体装置を実現でき、樹脂バリに阻害されることなく、光半導体装置のケースマウント時の位置決め精度の向上を図ることができる。

本発明は、光半導体装置のパッケージの放熱性と搭載性を向上する技術として有用であり、特に端面発光のレーザーダイオードを搭載する樹脂モールドパッケージを用いた光半導体装置に適している。

本発明の実施の形態の光半導体装置を示す斜視図 （ａ）は半導体装置用パッケージの樹脂成形工程を示す模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図 リードフレームを樹脂成形型に投入した状態を示す斜視図 （ａ）は従来の光半導体装置を示す正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図 従来の光半導体装置に使用するリードフレームを示す斜視図 （ａ）は半導体装置用パッケージの樹脂成形工程を示す模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図 従来のリードフレームを樹脂成形型に投入した状態を示す斜視図

符号の説明

１、１０１ リードフレーム
２、１０２ ダイパッド
２ａ、１０２ａ 所定辺
３、 サブマウント
４、１０４ パッド部リード
４ａ、１０４ａ 曲げ加工部
５、１０５ 個別リード
６、１０６ 樹脂成形体
７、１０７ 枠部
８、１０８ 出射窓
９、１０９ 光半導体素子
１０、１１０ ワイヤーボンド
１１、１１１ 放熱面
１２ 樹脂溜り部
１３ 切欠き部
１３ａ 開口
２１、２２、２０１、２０２ 樹脂成型型
２３、２０３ キャビティー
２３ａ 拡張キャビティー
２４ 樹脂止め部
１０３ 光半導体素子搭載部
１１２ 樹脂バリ
２０４ 樹脂止めパーツ

Claims (5)

1. 半導体素子を搭載する実装部および前記実装部の所定辺側に配置した接続部を有するリードフレームと、前記実装部の所定辺を含んで前記リードフレームと一体的に成形する樹脂成形体とを備え、前記リードフレームが前記実装部の所定辺において前記樹脂成形体に隣接して切欠き部を有し、前記切欠き部に開口を除いて前記樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を形成したことを特徴とする光半導体装置用パッケージ。
2. 樹脂成形型にリードフレームをインサートし、前記樹脂成形型のキャビティーに樹脂を注入して前記リードフレームに樹脂成形体を一体的に形成するものであって、前記リードフレームが半導体素子を搭載する実装部および前記実装部の所定辺側に配置した接続部を有するとともに、前記実装部の所定辺に切欠き部を有し、前記キャビティーが前記実装部の前記切欠き部および前記切欠き部を境とする前記所定辺の一部を含む形状をなし、前記切欠き部に前記樹脂成形型の一部をなす樹脂止め部を挿入する状態で、前記キャビティーに充填する樹脂を前記切欠き部に浸入させて開口を除いて前記樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を形成することを特徴とする光半導体装置用パッケージの製造方法。
3. 前記切欠き部において前記樹脂止め部が前記実装部の所定辺と直交する方向へ移動可能に前記リードフレームを配置することを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置用パッケージの製造方法。
4. 前記樹脂止め部と前記実装部との界面を前記所定辺と直交する方向に延在させることを特徴とする請求項２又は３に記載の光半導体装置用パッケージの製造方法。
5. 半導体素子を搭載する実装部および前記実装部の所定辺側に配置した接続部を有するリードフレームと、前記実装部に搭載して接続部と接続する光半導体素子と、前記実装部の所定辺を含んで前記リードフレームと一体的に成形する樹脂成形体とを備え、前記樹脂成形体が前記光半導体素子を囲み、かつ一側を光の出射窓として開放してなり、前記リードフレームの実装部が前記光半導体素子を搭載する主面と表裏をなす反対側の主面において前記樹脂成形体から露出して放熱部をなす露出部を形成し、前記リードフレームが前記実装部の所定辺において前記樹脂成形体に隣接して切欠き部を有するとともに、前記切欠き部に開口を除いて前記樹脂成形体の一部をなす樹脂溜り部を有することを特徴とする光半導体装置。

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