JPH10190069A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH10190069A
JPH10190069A JP34293996A JP34293996A JPH10190069A JP H10190069 A JPH10190069 A JP H10190069A JP 34293996 A JP34293996 A JP 34293996A JP 34293996 A JP34293996 A JP 34293996A JP H10190069 A JPH10190069 A JP H10190069A
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emitting device
resin package
lead
emitting element
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Takeshi Tsutsui
毅 筒井
Shunji Nakada
俊次 中田
Yukio Shakuda
幸男 尺田
Masayuki Sonobe
雅之 園部
Norikazu Ito
範和 伊藤
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂パッケージにより発光素子チップが被覆
される半導体発光素子において、その熱放散を向上させ
ることにより、輝度の低下や色調の変動を防止し、発光
特性の優れた半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 第1のリード1と、該第1のリードのダ
イパッド部11にボンディングされる発光素子チップ3
と、該発光素子チップの一方の電極と電気的に接続され
る第2のリード2と、前記発光素子チップおよび第2の
リードの先端部とを覆い前記発光素子チップからの光を
透過させる樹脂パッケージ5とからなり、前記第1のリ
ードのダイパッド部の近傍に放熱フィン12および/ま
たは樹脂パッケージの底部に凹凸部が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子チップの
周囲が樹脂でモールドされた半導体発光素子に関する。
さらに詳しくは、発光素子チップで発生した熱を効率よ
く発散させる半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体発光素子は、たとえば図5
に示されるように、半導体の積層体からなる発光素子チ
ップ(以下、LEDチップという)3がアルミニウムな
どからなる第1のリード1の先端にボンディングされ、
一方の電極が第1のリード1と接続され、他方の電極が
第2のリード2と金線4などにより接続されてその周囲
がLEDチップの光に対して透明な樹脂パッケージ5に
より覆われることにより形成されている。この樹脂パッ
ケージは、通常モールド金型への樹脂の流し込みなどに
より形成されており、光を集光することができるよう
に、頂部がドーム状に形成されている。そのため、樹脂
パッケージ5の全体の表面は凹凸が形成されないように
滑らかに形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の樹脂パッケージ
により覆われる半導体発光素子は、前述のように光を集
光しやすくするため、樹脂パッケージの表面が滑らかに
形成されている。一方、この種のパッケージ樹脂は、L
EDチップにより発光する光を透過させるエポキシ樹脂
などが一般に用いられ、熱伝導が余りよくない。そのた
め、LEDチップで発生した熱は細い第1のリードを伝
わって細々と放散される以外は樹脂パッケージに籠り、
LEDチップ自体もその温度が上昇する。とくに、LE
Dチップがチッ化ガリウム系化合物半導体からなる場合
は、そのバンドギャップエネルギーが大きいため、発熱
量が多く温度が上昇しやすい。LEDチップの温度が上
昇すると、LEDチップの発光効率も低下し、輝度が低
下したり、色調の変動が発生するという問題がある。
【0004】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、樹脂パッケージにより発光素子チップが被覆さ
れる半導体発光素子において、その熱放散を向上させる
ことにより、輝度の低下や色調の変動を防止し、発光特
性の優れた半導体発光素子を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、第1のリードと、該第1のリードのダイパッド
部にボンディングされる発光素子チップと、該発光素子
チップの一方の電極と電気的に接続される第2のリード
と、前記発光素子チップおよび第2のリードの先端部と
を覆い前記発光素子チップからの光を透過させる樹脂パ
ッケージとからなり、前記第1のリードのダイパッド部
の近傍に放熱フィンが設けられている。この構造にする
ことにより、発光素子チップにより発生する熱は第1の
リードを伝わって、放熱フィンに広がり、その放熱フィ
ンから樹脂パッケージに伝わる。樹脂パッケージによる
熱の伝導はよくないが、放熱フィンにより樹脂パッケー
ジとの接触面積が大きく、樹脂側へ伝わる熱量も多くな
り、とくに発熱量の多いチッ化ガリウム系化合物半導体
を用いる発光素子チップの場合に効果的である。
【0006】ここにチッ化ガリウム系化合物半導体と
は、III 族元素のGaとV族元素のNとの化合物または
III 族元素のGaの一部がAl、Inなどの他のIII 族
元素と置換したものおよび/またはV族元素のNの一部
がP、Asなどの他のV族元素と置換した化合物からな
る半導体をいう。
【0007】前記樹脂パッケージの底部に凹凸部が形成
されていることが、樹脂からの放熱効果を助長するのに
効果がある。この凹凸部は、たとえば樹脂パッケージの
底面に溝が平行に設けられることにより形成されてもよ
いし、樹脂パッケージの側壁の底部に縦方向に溝が設け
られ、その溝が円周方向に複数個設けられてもよい。
【0008】本発明の半導体発光素子の他の形態は、第
1のリードと、該第1のリードのダイパッド部にボンデ
ィングされる発光素子チップと、該発光素子チップの一
方の電極と電気的に接続される第2のリードと、前記発
光素子チップおよび第2のリードの先端部とを覆い前記
発光素子チップからの光を透過させる樹脂パッケージと
からなり、前記樹脂パッケージの底部に凹凸部が形成さ
れている。この構造であれば、第1のリードから樹脂パ
ッケージへの熱の伝導は少ないが、樹脂パッケージに伝
導した熱は効率よく外部に放散される。この場合、発光
素子が取り付けられる回路基板側に樹脂パッケージの凹
凸部と嵌合する凸凹部が設けられておれば、樹脂パッケ
ージから回路基板への熱伝導による熱の逃げが生じ、一
層の熱放散の効果がある。
【0009】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。
【0010】本発明の半導体発光素子は、図1に示され
るように、第1のリード1の先端部にLEDチップ3が
ボンディングされ、図示しない一方の電極は第1のリー
ド1と電気的に接続され、他方の電極が第2のリード2
と金線4により電気的に接続されて、その周囲が樹脂パ
ッケージ5により覆われている。この実施形態の半導体
発光素子は、第1のリード1のダイパッド部11の下側
の棒状部13に放熱フィン12が形成されていることに
特徴がある。
【0011】第1のリード1は、たとえば太さが0.5
〜2mm程度のアルミニウム棒の棒状部13の先端部に
内面が湾曲上に形成されたダイパッド部11が設けら
れ、そのダイパッド部11の下側に放熱フィン12が複
数個設けられている。このダイパッド部11は、棒状部
13の先端側から成形ジグを押し付けることにより湾曲
状に形成され、横方向に放射される光も効果的に発光面
側に反射させることができる。また、放熱フィン12
は、図1(b)に示されるように、外径が2〜5mm程
度で、厚さが0.5〜1mm程度の円板状のものを第1
のリード1に取り付けることにより形成される。第2の
リード2も第1のリード1と同様に、たとえばアルミニ
ウム板や銅板などを成形加工したリードフレームに形成
されている。
【0012】LEDチップ3は、たとえば青色系(紫外
線から黄色)の発光色を有するチップの一例の断面図が
図2に示されるように形成される。すなわち、たとえば
サファイア(Al2 3 単結晶)などからなる基板31
の表面に、GaNからなる低温バッファ層32が0.0
1〜0.2μm程度、クラッド層となるn形層33が1
〜5μm程度、InGaN系(InとGaの比率が種々
変わり得ることを意味する、以下同じ)化合物半導体か
らなる活性層34が0.005〜0.3μm程度、p形の
AlGaN系(AlとGaの比率が種々変わり得ること
を意味する、以下同じ)化合物半導体層35aおよびG
aN層35bからなるp形層(クラッド層)35が0.
2〜1μm程度、それぞれ順次積層されて、その表面に
拡散メタル層37を介してp側電極(上部電極)38が
形成されている。また、積層された半導体層33〜35
の一部が除去されて露出したn形層33にn側電極(下
部電極)39が設けられることにより形成されている。
【0013】このLEDチップ3が図1に示されるよう
に、第1のリード1のダイパッド11部に銀ペーストな
どの接着剤によりボンディングされ、図示されていない
がLEDチップ3のn側電極39(図2参照)とダイパ
ッド部11とが図示しない金線により電気的に接続さ
れ、LEDチップ3のp側電極38と第2のリード2の
先端部とが金線4によりワイヤボンディングされて電気
的に接続されている。そして、その周囲がエポキシ樹脂
によりモールドされることにより、樹脂パッケージ5で
被覆された本発明の半導体発光素子が得られる。樹脂パ
ッケージ5は、図1に示されるように、発光面側が凸レ
ンズになるようにドーム形状に形成されている。また、
このエポキシ樹脂は、LEDチップ3により発光する光
を透過する透明または乳白色の樹脂が用いられる。
【0014】本発明の半導体発光素子によれば、第1の
リード1のダイパッド部11のすぐ下に放熱フィン12
が設けられている。そのため、LEDチップ3により発
生した熱が第1のリード1を伝わって放熱フィン12の
方に伝導し、放熱フィン12の周囲を被覆する樹脂パッ
ケージ5に伝達する。樹脂パッケージ5を構成する樹脂
は、前述のようにLEDチップ3の光を透過させる必要
があり、材料がある程度限定され、余り熱伝導のよいも
のを使用することができないが、放熱フィン12による
広い面積で樹脂パッケージ5と接触しているため、多く
の熱が樹脂パッケージ5に伝達される。しかも放熱フィ
ン12の先端は樹脂パッケージ5の外壁に近いところま
で延びているため、樹脂パッケージ5内を伝達する距離
が短く、樹脂パッケージ5の表面から効果的に放熱され
る。
【0015】図3は本発明の半導体発光素子の別の実施
形態を示す図である。この例は、樹脂パッケージ5の底
部に凹凸部51を形成することにより、樹脂パッケージ
5からの放熱効果を向上させたものである。図3に示さ
れる例は、凹凸部51が樹脂パッケージ5の底面からた
とえば幅Aが1〜2mm程度で、深さBが1〜6mm程
度に形成されたものである。図3において、図1と同じ
部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【0016】図3に示される例では、第1のリード1に
は放熱フィンが設けられていないが、図1に示される例
のように、放熱フィンが設けられることにより、LED
チップ3により発生する熱を効率よく樹脂パッケージ5
に伝熱し、樹脂パッケージ5に伝達された熱をさらに効
率よく放散する。
【0017】図4は樹脂パッケージ5からの放熱効果を
向上させる他の例を示す図で、この例も樹脂パッケージ
5の底部に凹凸部52が設けられている例であるが、こ
の凹凸部52は、樹脂パッケージ5の側面の底面側にた
とえば幅Cが1〜3mm程度、長さDが1〜6mm程
度、深さEが1〜3mm程度に形成されている。このよ
うな凹凸部52でも、樹脂パッケージ5の表面積が大き
くなり、効率よく放熱される。図4においても、図1と
同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【0018】図3〜4に示される例は、樹脂パッケージ
に凹凸部が設けられることにより、樹脂パッケージの表
面積を大きくして放熱効果を向上させているが、この半
導体発光素子が取り付けられる基板に前述の凹凸部と嵌
合する凸凹部が設けられることにより、熱伝導のよい基
板側と広い面積で接触して伝熱により樹脂パッケージの
熱を基板側に一層効率的に放散することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、半導体発光素子のチッ
プから発生する熱を効率よく外部に放散させることがで
きるため、チッ化ガリウム系化合物半導体を用いた青色
系の発光素子のように、動作電圧の高い半導体発光素子
でも、発光素子チップに熱が籠ることがない。その結
果、素子の輝度低下や、色調変動を来すことがなく、高
特性の発光素子が得られる。しかも、熱による半導体層
の劣化も生じないため、寿命も長く、信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面お
よび底面の説明図である。
【図2】図1のLEDチップの一例の断面説明図であ
る。
【図3】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の断面
および底面の説明図である。
【図4】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の断面
および底面の説明図である。
【図5】従来の半導体発光素子の一例の説明図である。
【符号の説明】
1 第1のリード 2 第2のリード 3 LEDチップ 5 樹脂パッケージ 11 ダイパッド部 12 放熱フィン 51 凹凸部 52 凹凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 雅之 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 伊藤 範和 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のリードと、該第1のリードのダイ
    パッド部にボンディングされる発光素子チップと、該発
    光素子チップの一方の電極と電気的に接続される第2の
    リードと、前記発光素子チップおよび第2のリードの先
    端部とを覆い前記発光素子チップからの光を透過させる
    樹脂パッケージとからなり、前記第1のリードのダイパ
    ッド部の近傍に放熱フィンが設けられてなる半導体発光
    素子。
  2. 【請求項2】 前記樹脂パッケージの底部に凹凸部が形
    成されてなる請求項1記載の半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 第1のリードと、該第1のリードのダイ
    パッド部にボンディングされる発光素子チップと、該発
    光素子チップの一方の電極と電気的に接続される第2の
    リードと、前記発光素子チップおよび第2のリードの先
    端部とを覆い前記発光素子チップからの光を透過させる
    樹脂パッケージとからなり、前記樹脂パッケージの底部
    に凹凸部が形成されてなる半導体発光素子。
  4. 【請求項4】 前記第1および第2のリードが挿入され
    るスルーホールを有する基板を有し、該基板に前記凹凸
    部と嵌合しうる凸凹部が設けられてなる請求項3記載の
    半導体発光素子。
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