KR20080080169A - 발광 장치 및 반도체 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 소자가 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있고, 또한 신뢰성이 우수한 반도체 장치 및 발광 장치와 그 제조 방법을 제공한다. 그 발광 장치는, 발광 소자와, 상면과 하면을 갖고, 그 상면에 발광 소자가 탑재되는 방열 부재와, 제1과 제2 리드와, 제1과 제2 리드를 방열 부재로부터 떨어뜨려 유지하는 절연성 수지를 구비하고, 제1 리드의 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드가, 상면보다 낮고 또한 하면보다 높은 위치에 유지된다.
방열 부재, 이너 리드, 절연성 수지, 금속 탭, 발광 소자

Description

발광 장치 및 반도체 장치와 그 제조 방법{LIGHT EMITTING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 반도체 소자를 포함하는 반도체 장치, 특히 반도체 소자로서 발광 소자를 이용한 발광 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 반도체 장치나 발광 장치의 고출력화가 진행되어, 발광 다이오드(이하LED라고 칭함) 등의 반도체 소자로부터 수와트 정도의 열이 발생하도록 되고 있으며, 이러한 반도체 소자로부터 방출되는 열을 효율적으로 방열하는 기술이 점점 더 중요시되고 있다. 도 7은 특허 문헌 1에 개시된 종래의 반도체 장치를 도시하는 단면도이며, 이 반도체 장치에서는 반도체 소자를 방열판 위에 실장하여 수지 몰드함으로써, 방열 효율을 높이고 있다.
또한, 도 7에서，참조 부호 201은 반도체 장치, 참조 부호 202는 이너 리드, 참조 부호 203은 아우터 리드, 참조 부호 204는 리드 프레임, 참조 부호 205는 탭, 참조 부호 206은 개구부, 참조 부호 207은 방열판, 참조 부호 208은 반도체 소자, 참조 부호 209는 도전성 와이어, 참조 부호 210은 절연성 수지이다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평 10-12788호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 반도체 소자로서 고출력의 발광 소자를 이용한 발광 장치를, 종래의 반도체 장치의 구조로 구성하자고 하면，와이어의 절단 등이 발생할 우려가 있어, 높은 신뢰성을 확보할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 발광 장치는, 발광 소자와, 상면과 하면을 갖고, 그 상면에 상기 발광 소자가 탑재되는 방열 부재와, 제1과 제2 리드와, 상기 제1과 제2 리드를 상기 방열 부재로부터 떨어뜨려 유지하는 절연성 수지를 구비하고, 상기 제1 리드의 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드가, 상기 상면보다 낮고 또한 상기 하면보다 높은 위치에 유지된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 발광 장치에서는, 상기 방열 부재에 외주에 끼워 넣어진 금속 탭을 더 갖고, 상기 금속 탭의 표면이 상기 방열 부재의 상기 상면보다 낮은 위치에 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 발광 장치에서는, 상기 금속 탭의 표면에 반도체 소자를 실장하여도 된다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 절연성 수지는, 상기 방열 부재의 측면 중의 상기 제1 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드보다 위에 위치하는 부분을 둘러싸고, 그 선단부가 상기 방열 부재의 상기 상면보다 낮아지도록 설정된 가이드벽을 갖고 있어도 된다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 가이드벽과 상기 방열 부재의 측면에 의 해, 상기 방열 부재를 둘러싸는 고리 형상 오목부를 형성하고, 상기 제1 리드의 이너 리드의 표면, 상기 제2 리드의 이너 리드의 표면 및 상기 금속 탭의 표면이 상기 오목부의 저면에 위치하도록 할 수 있다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 방열 부재의 상면에, 상기 발광 소자를 수납하는 수납 오목부를 형성하도록 하여도 된다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 발광 소자를 덮는 투광성 피복 부재를 더 설치하고, 그 투광성 피복 부재의 표면의 적어도 일부를 구면으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 투광성 피복 부재에서, 상기 구면보다 아래의 부분을, 원주 형상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제1 반도체 장치는, 반도체 소자와, 상기 반도체 소자가 탑재되는 방열 부재와, 상기 반도체 소자와 도통 접속되는 리드와, 상기 방열 부재가 삽입되는 개구부가 형성된 탭과, 상기 리드의 한쪽 끝이 노출되고, 적어도 상기 리드의 일부 및 상기 방열 부재가 고정되는 절연성 수지를 갖고, 상기 탭의 개구부에 차양부가 형성되고, 상기 차양부가 형성된 상기 개구부에, 상기 방열 부재의 소자 탑재부가 상면으로 되도록 상기 방열 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 방열 효과가 양호한 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한，리드 프레임의 차양부에 방열 부재를 압착함으로써 일체로 하고, 탭에 직접 압착 시의 응력이 가해지지 않아 리드 프레임의 변형을 방지하는 것을 가능하게 한다.
상기 방열 부재의 하면은, 상기 절연성 수지로부터 노출되어 있는 것이 바람 직하다.
상기 방열 부재의 소자 탑재부는, 상기 탭으로부터 빠지는 것을 방지하기 위한 볼록부 혹은 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 프레임부와, 상기 프레임부로부터 내방으로 신장된 리드 및 탭을 형성하는 공정과, 상기 탭의 영역에서 상하로 관통한 개구부를 형성하는 공정과, 상기 개구부에 버링 가공을 실시하여 상하 방향 중 어느 한쪽에 상기 개구 후부로부터 연장된 차양부를 형성하는 공정과, 상기 개구부에 방열 부재를 삽입하여 상기 탭과 상기 방열 부재를 장착하는 공정과, 상기 리드의 일부 및 상기 방열 부재를 절연성 수지에 의해 고정하는 공정과, 상기 방열 부재에 반도체 소자를 탑재하는 공정을 구비한다. 이에 의하면, 리드 프레임에 버링 가공을 실시함으로써, 개구부의 방열 부재 삽입부에 필연적으로 필렛이라고 불리는 R이 생기기 때문에, 이것이 방열 부재를 삽입할 때의 삽입 가이드로 되고, 이 때문에 외부 가이드를 필요로 하지 않고 방열 부재를 개구부에 삽입할 수 있고, 방열 부재가 리드 프레임의 차양부와 면으로 접하기 때문에 접촉 면적이 커서, 방열성의 향상이 도모됨과 함께 위치 정밀도가 우수하다.
본 발명에 따른 제2 반도체 장치는, 반도체 소자와, 상기 반도체 소자가 탑재되는 방열 부재와, 상기 반도체 소자와 도통 접속되는 리드와, 상기 방열 부재가 삽입되는 개구부가 형성된 탭과, 상기 리드의 한쪽 끝이 노출되고, 적어도 상기 리드의 일부 및 상기 방열 부재가 고정되는 절연성 수지를 갖고, 상기 탭에 보호 소자가 탑재되어 있고, 상기 보호 소자와 상기 리드가 도통 접속되어 있으며, 상기 탭의 개구부에, 상기 방열 부재가 장착되어 있다. 이에 의해 방열 효과가 양호한 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한 보호 소자가 탑재되어 있는 탭을 통하여 리드와 도통 접속할 수 있다.
상기 탭은, 상기 리드와 접촉하고 있지 않다. 이에 의해 반도체 소자로부터의 열이 리드에 전달되기 어려워, 열에 의한 리드의 전기 저항을 저감할 수 있다.
상기 보호 소자와 상기 리드는, 상기 반도체 소자의 상방을 횡단하지 않도록 와이어를 통해서 도통 접속되어 있다. 반도체 소자를 실리콘 수지 등으로 피복한 경우에, 실리콘 수지의 팽창 및 수축에 의해 와이어의 단선이 생기기 쉽게 되어 있었던 것을, 본 구성으로 함으로써 와이어의 단선을 방지할 수 있다. 또한, 반도체 소자와 리드를 접속하는 와이어와, 보호 소자와 리드를 접속하는 와이어의 단락을 방지할 수 있다.
상기 탭과 상기 리드는, 상기 반도체 소자의 상방을 횡단하지 않도록 와이어를 통해서 도통 접속되어 있다. 이에 의해 와이어의 단선을 방지할 수 있다. 또한, 반도체 소자와 리드를 접속하는 와이어와, 보호 소자와 리드를 접속하는 와이어의 단락을 방지할 수 있다.
상기 방열 부재는, 적어도 상단, 중단 및 하단으로 이루어지는 계단 형상을 갖고 있고, 상기 상단의 크기는 상기 탭의 개구부의 크기와 대략 동일하거나, 또는, 그 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해 방열 부재와 탭의 고착력을 높일 수 있다.
상기 방열 부재는, 상기 반도체 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 갖고 있고, 상기 소자 탑재부는 상기 탭보다도 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 반도체 소자에 발광 다이오드를 이용하는 경우, 발광 다이오드로부터 출사된 광을 탭에 의해 차단되지 않고 외부에 방출할 수 있다.
상기 방열 부재는, 상기 반도체 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 갖고 있고, 상기 소자 탑재부는 상기 절연성 수지보다도 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 반도체 소자에 발광 다이오드를 이용하는 경우, 발광 다이오드로부터 출사된 광을 절연성 수지에 의해 차단되지 않고 외부에 방출할 수 있다.
상기 방열 부재의 측면은, 상기 탭이 빠지는 것을 방지하기 위한 볼록부 혹은 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 탭이 빠지는 것을 방지하여, 반도체 소자와 리드, 보호 소자와 리드를 접속하는 와이어의 단선을 저감할 수 있다.
상기 방열 부재의 하면은, 상기 절연성 수지로부터 노출되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 방열성을 높일 수 있다.
상기 제1과 제2 반도체 장치에서, 상기 반도체 소자는, 발광 다이오드인 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 반도체 소자가 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있고, 또한 신뢰성이 우수한 반도체 장치 및 발광 장치와 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태의 발광 장치의 구성을 도시하는 정면도.
도 2는 실시 형태의 발광 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 변형예1의 발광 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 4A는 변형예2에 따른 리드 프레임을 도시하는 정면도.
도 4B는 도 4A의 A-A'선을 따라 취한 단면도.
도 5A는 변형예2에 따른 리드 프레임의 제조 공정 플로우의 제1 공정에서의 단면도.
도 5B는 변형예2에 따른 리드 프레임의 제조 공정 플로우의 제2 공정에서의 단면도.
도 5C는 변형예2에 따른 리드 프레임의 제조 공정 플로우의 제3 공정에서의 단면도.
도 5D는 변형예2에 따른 리드 프레임의 제조 공정 플로우의 제4 공정에서의 단면도.
도 5E는 변형예2에 따른 리드 프레임의 제조 공정 플로우의 제5 공정에서의 단면도.
도 6A는 변형예2에서, 방열 부재를 변형시키는 공정의 모습을 도시하는 단면도.
도 6B는 변형예2에서, 방열 부재를 변형시킨 후의 단면도.
도 7은 종래의 반도체 장치를 도시하는 단면도.
<부호의 설명>
1 : 리드 프레임
2, 102 : 이너 리드
3, 103 : 아우터 리드
4 : 타이 바
5, 105 : 탭
5a : 차양부
6, 106 : 개구부
7, 107 : 방열 부재
7a, 107a : 소자 탑재부
8 : 펀치
9 : 다이
100 : 발광 장치
107a : 소자 탑재부(상면)
107b : 중단
107c : 하단
107d : 측면
107e : 하면
110 : 발광 다이오드
111 : 보호 소자
115 : 절연성 수지
116 : 투광성 피복 부재
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시 형태에 대하여 설명한다.
<실시 형태>
실시 형태에 따른 반도체 장치에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 반도체 장치를 도시하는 평면도이다. 도 2는 실시 형태에 따른 반도체 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
본 실시 형태의 반도체 장치는, 반도체 소자로서 발광 소자를 이용한 발광 장치로서, 이하와 같이 구성된다.
실시 형태의 반도체 장치에서, 발광 소자(110)는 방열 부재(107)의 상면에 실장된다. 또한, 고리 형상의 금속 탭(105)은, 그 상면이 방열 부재(107)의 상면보다 낮아지도록 방열 부재(107)의 외주 측면에 끼워 넣어진다. 또한, 금속 탭(105)의 외측에는, 제1 리드(23a)와 제2 리드(23b)가, 절연성 수지에 의해, 금속 탭(105)로부터 떨어져서 유지된다. 이 때, 제1 리드(23a)의 이너 리드(102a)와 제2 리드(23b)의 이너 리드(102b)는, 방열 부재(107)의 상면보다 낮고 또한 방열 부재(107)의 상면보다 높은 위치에서 유지된다. 이와 같이 하여, 실시 형태의 발광 장치에서는, 각각 와이어가 접속되는 금속 탭(105)의 상면과 이너 리드(102a)의 상면과 이너 리드(102b)의 상면이, 방열 부재(107)의 상면보다 낮게 되어 있다.
또한, 절연성 수지(115)는, 방열 부재(107)의 외주 측면 중의 이너 리드(102a)의 상면과 이너 리드(102b)의 상면보다 위에 있는 부분을 둘러싸는 가이드 벽을 갖고 있고, 이 가이드벽 및 방열 부재의 외주 측면에 의해, 방열 부재(107)를 둘러싸는 오목부가 형성된다. 이 오목부의 저면에는, 이너 리드(102a)의 표면, 이너 리드(102b)의 표면 및 상기 금속 탭의 표면이 노출되어 있고, 그 노출된 부분에서 각각 본딩 및 반도체 소자(발광 소자와는 별도의 반도체 소자)의 실장이 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태의 반도체 장치에서는, 발광 소자에 고전압이 걸리지 않도록 보호 소자(제너 다이오드)(111)가, 오목부 내에 노출된 금속 탭 위에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 절연성 수지(115)의 가이드벽은, 그 선단부가 방열 부재(107)의 상면보다 낮아지도록 형성되고, 이에 의해, 방열 부재(107)의 상면에 실장된 발광 소자(110)의 측면으로부터 출사된 광이 절연성 수지의 가이드벽에 의해 차단되지 않도록 하고 있다.
이상과 같이, 방열 부재(106), 발광 소자(110), 제1과 제2 리드(23a, 23b) 및 금속 탭(105)이 배치된 실시 형태의 발광 장치에서，와이어 본딩에 의해 소정의 배선이 이루어진다.
오목부의 저면에 노출된 이너 리드(102a)와 발광 소자(110)의 한쪽의 전극이 와이어에 의해 접속된다.
발광 소자(110)의 다른 쪽의 전극과 오목부의 저면에 노출된 이너 리드(102b)가 와이어에 의해 접속된다.
오목부의 저면에 노출된 이너 리드(102a)와 보호 소자(111)의 상면에 형성된 전극이 와이어에 의해 접속된다.
또한, 보호 소자(111)의 하면에 형성된 전극은, 예를 들면, 도전성 접착제 등에 의해 금속 탭(105)에 접속된다.
오목부의 저면에 노출된 이너 리드(102b)와 금속 탭(105)이 와이어에 의해 접속된다.
이상과 같이 배선함으로써, 제1 리드(23a)와 제2 리드(23b) 사이에, 보호 소자(111)인 제너다이오드와 발광 소자가 병렬로 접속된다.
그리고, 실시 형태의 발광 장치에서, 발광 소자(110) 및 와이어를 덮도록 돔 형상의 투광성 수지가 설치된다. 이 투광성 수지는, 홈의 내부에도 충전되어, 홈의 저면에 노출된 금속 탭, 오목부의 저면에 노출된 이너 리드(102a), 오목부의 저면에 노출된 이너 리드(102b) 및 보호 소자(111)도 투명 수지에 의해 덮여진다.
또한, 방열 부재(107)는, 예를 들면, 발광 장치가 기판에 실장되었을 때, 방열 부재(107)의 하면이 기판에 직접 접촉하도록 설치된다. 즉, 방열 부재(107)의 하면과 아우터 리드의 하면은 거의 동일 평면 상에 위치한다.
이상과 같이 구성된 실시 형태의 발광 장치는, 발광 소자(110)를 방열 부재에 직접 실장하고 또한 발광 장치가 기판에 실장되었을 때에 방열 부재(107)의 하면(107e)이 기판에 직접 접촉하므로, 양호한 방열 특성이 얻어진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발광 장치에서는, 제1 리드(23a)의 이너 리드(102a)와 제2 리드(23b)의 이너 리드(102b)가, 발광 소자(110)가 탑재되는 방열 부재(107)의 상면(107a)보다 낮은 위치에 배치되어 본딩되어 있으므로, 와이어가 투광성 피복 부재(116)의 열(온도 변화)에 의한 팽창·신축의 영향(응력)을 받기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 발광 장치는, 와이어의 단선을 방지 할 수 있어 높은 신뢰성이 얻어진다.
또한, 실시 형태의 발광 장치에서는, 가이드벽의 선단부가 방열 부재(107)의 상면(107a)보다 낮아지도록 절연성 수지가 형성되어 있으므로, 발광 소자(110)의 발광이 차단되지 않고 투광성 수지(116)의 외부에 방출할 수 있다.
이하, 실시 형태의 발광 장치에서의 각 구성 요소에 대해서 제조 방법도 포함시켜 상세하게 설명한다.
실시 형태에서, 각각 이너 리드와 아우터 리드를 갖는 제1과 제2 리드와, 개구부(106)를 갖는 금속 탭(105)은, 금속 박판재를 펀칭 가공함으로써 제작된다.
또한, 방열 부재(107)는, 서로 대향하는 상면(107a) 및 하면(107e)과, 제1 스텝(107b)과 제2 스텝(107c)을 가진 외주 측면을 갖고 이루어지고, 예를 들면, 구리로 이루어지는 원주 형상의 소재가, 프레스 성형에 의해 변형됨으로써 제작된다.
그리고, 이 금속 탭(105)의 개구부(106)에, 방열 부재(107)의 제1 스텝(107b)보다 위에 있는 부분이 삽입된다. 또한, 제1과 제2 리드(23a, 23b)를 성형 금형 내의 소정의 위치에 배치하고 절연성 수지를 캐비티 내에 사출한다(사출 성형). 이와 같이 하여, 제1 리드(23a)와 제2 리드(23b)가 절연성 수지(115)에 의해 금속 탭(105) 및 방열 부재(107)와 전기적으로 분리된 상태에서 금속 탭(105)의 외측에 유지된다. 또한, 실시 형태에서, 이너 리드(102)는, 제2 스텝(107c)의 상방에, 절연성 수지(115)에 의해 전기적으로 분리되도록 설치된다.
또한, 본 명세서에서, 단순히, 이너 리드(102)라고 하는 경우에는, 이너 리드(102a)와 이너 리드(102b)의 양방을 포함하는 것으로 한다.
이상과 같이 금속 탭(105)과 제1과 제2 리드(23a, 23b)를 배치한 후, 방열 부재(107)의 상면(소자 탑재부)(107a)에 발광 다이오드(110)를 탑재하고, 금속 탭(105)에 보호 소자(111)를 탑재하고, 와이어 본딩에 의해 소정의 배선을 실시한다.
구체적으로는, 발광 다이오드(110)와 이너 리드(102) 사이, 보호 소자(111)와 이너 리드(102a) 사이, 금속 탭(105)과 이너 리드(102b) 사이가 와이어를 통해서 도통 접속된다.
또한, 리드의 절연성 수지(115)로부터 외측으로 연장되어 있는 측을 아우터 리드, 절연성 수지(115)에 의해 내포되는 쪽을 이너 리드라고 한다.
그리고, 발광 다이오드(110)가, 투광성의 피복 부재(116)에 의해 피복된다.
이 때, 투광성의 피복 부재(116)는, 방열 부재(107)의 주위의 오목부에 충전되고 또한 성형 수지(115)의 가이드벽을 덮는 반구 형상으로 형성되고, 그 반구 형상의 곡률은 원하는 지향 특성이 얻어지도록 설정된다.
이상의 구성에서는, 방열 부재(107)와 금속 탭(105)은, 이너 리드(102)와 접촉하고 있지 않다. 이에 의해 방열 경로와 전기 경로를 분리할 수 있다.
금속 탭(105)은, 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 중앙 부근에 개구부(106)를 갖고 있는 것이 바람직하고, 또한, 개구부(106)의 형상은 방열 부재(107)의 형상에 감합하는 형상인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라서 다른 형상을 채용할 수 있다. 또한, 개구부(106)의 형상은, 상방으로부터 보아, 예를 들면, 원형, 타원 형상, 정방형, 장방 형 등을 채용할 수 있다. 또한, 금속 탭(105)은, 방열 부재(107)와 접촉하고 있다. 금속 탭(105)의 형상은, 방열 부재(107)가 장착되는 부분이 개구되어 있으면 되고, 상방으로부터 보아, 예를 들면, C형, U형 등을 채용할 수 있다.
방열 부재(107)는, 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 적어도 상면(소자 탑재부(107a)에 상당), 중단(제1 스텝)(107b) 및 하단(제2 스텝)(107c)으로 이루어지는 계단 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 상면(107a)으로부터 하단(제2 스텝)(107c)에 걸쳐 확대되는 형상을 이루고 있는 것이 바람직하다. 상면(107a)의 크기(면적)는 탭(105)의 개구부(106)의 크기(면적)와 대략 동일하거나, 또는, 그 이하인 것이 바람직하다. 상면(107a)의 크기를 개구부(106)의 크기와 대략 동일하게 함으로써 방열 부재(107)가 빠지는 것을 방지할 수 있다. 방열 부재(107)에 중단(제1 스텝)(107b)을 형성함으로써 금속 탭(105)으로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 방열 부재(107)의 측면에서, 중단(107b)의 바로 위에 볼록부를 형성하는 것이 바람직하고, 이에 의해, 그 볼록부와 중단(107b) 사이에 탭(105)을 끼워 넣을 수 있다. 또한, 중단(107b)을 형성함으로써 방열 부재(107)와 탭(105)의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 방열 부재(107)의 하단(107c)을 형성함으로써, 방열 부재(107)를, 이너 리드(102)에 접촉시키지 않고, 절연성 수지(115)와의 접촉 면적을 크게 취할 수 있다.
방열 부재(107)의 상면(소자 탑재부)(107a)은, 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 탭(105)보다도 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 소자 탑재부(107a)에 발광 다이오드(110)를 탑재하고, 탭(105)에 보호 소자(111)를 탑재함으로써, 발광 다이 오드(110)로부터의 광을 보호 소자(111)가 차단하는 일이 없다. 또한, 탭(105)으로부터의 방열 부재(107)가 빠지는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
방열 부재(107)의 소자 탑재부(107a)는, 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 절연성 수지(115)보다도 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 발광 다이오드(110)로부터 가로 방향으로 출사된 광을, 절연성 수지(115)에 차단되지 않고 외부에 방출할 수 있다.
방열 부재(107)의 측면(107d)은, 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 탭(105)이 빠지는 것을 방지하기 위한 볼록부 혹은 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 실시 형태에서의 반도체 장치의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 방열 부재(107)의 상방으로부터 펀치 등으로 기계적 압력을 가하여, 측면(107d)에 볼록부를 형성한다. 방열 부재(107)를 가공하는 것 외에, 탭(105)이 빠지는 것을 방지하는 링을 별도의 부재로 형성할 수도 있다. 또한, 방열 부재(107)의 측면(107d)에 오목부를 형성하고, 대응하는 탭(105)에 볼록부를 형성함으로써, 탭(105)으로부터의 방열 부재(107)가 빠지는 것을 방지할 수 있다.
방열 부재(107)의 하면(107e)은, 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 절연성 수지(115)로부터 노출되어 있는 것이 바람직하다. 방열성을 높이기 위해서이다. 또한, 방열 부재(107)의 하면(107e)과 아우터 리드(103)를 동일 높이로 함으로써 반도체 장치(100)의 안정성을 향상시킬 수도 있다.
실시 형태에서는, 보호 소자(111)와 이너 리드(102)는, 와이어로 도통 접속되어 있지만, 그 와이어는 발광 다이오드(110)의 상방을 횡단하지 않도록 본딩되어 있다. 따라서, 보호 소자(111)와 이너 리드(102)를 접속하는 와이어로, 발광 소자의 발광을 차단하지 않도록 할 수 있고, 또한 와이어의 단선을 방지할 수 있다. 또한, 실시 형태에서는, 보호 소자(111)와 이너 리드(102)는 최단 거리로 되도록 도통 접속되어 있다. 이에 의해，보다 효과적으로 와이어의 단선을 방지할 수 있다. 예를 들면, 피복 부재(116)에 수지를 이용하는 경우, 수지 경화 시 등에 응력이 가해진다. 발광 다이오드(110)의 상방을 와이어가 횡단하고 있는 경우, 수지 경화 시 등의 응력이 커지는 경우가 있어, 와이어의 단선이 생길 우려가 있다. 또한, 발광 다이오드(110)의 상방을 횡단하는 일이 없기 때문에, 발광 다이오드(110)로부터의 와이어와, 보호 소자(111)로부터의 와이어가 단락하는 것을 방지할 수도 있다.
실시 형태에서는, 금속 탭(105)과 이너 리드(102)는, 발광 다이오드(110)의 상방을 횡단하지 않도록 본딩된 와이어를 통해서 도통 접속되어 있다. 금속 탭(105)이 방열 부재(107)의 외주에 배치되고, 그 외측에 이너 리드(102)가 배치되어 있으므로, 보호 소자(111)와 이너 리드(102)를 용이하게 도통 접속할 수 있다.
피복 부재(116)는, 실시 형태에서는, 발광 다이오드(110)를 직접 수지로 피복하였지만, 이 대신에, 중공의 커버로 피복할 수도 있다. 피복 부재(116)는, 렌즈 형상으로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 반도체 소자(110)를 제공할 수 있다.
실시 형태에서는, 반도체 소자에 발광 다이오드(110)를 이용하였지만, 본 발명은, 발광 다이오드에 한정되는 것이 아니라, 다른 반도체 소자를 이용하여 구성 하여도 된다.
<변형예 1>
본 발명에 따른 변형예 1의 발광 장치는, (1) 방열 부재(107)가 발광 소자(110)를 수납하는 수납 오목부(107r)를 갖고 있는 것, (2) 투광성 피복 부재(216)의 형상이 투광성 피복 부재(116)와 상이한 것, (3) 금속 탭 위에 보호 소자(111)가 설치되어 있지 않은 것 이외에는, 실시 형태와 마찬가지로 형성된다(도 3).
또한, 본 변형예 1의 발광 장치는, 예를 들면, 내전압 특성이 양호한 적색의 발광 소자를 이용한 발광 장치이며, 보호 소자(111)는 구비하고 있지 않다.
이하, 실시 형태와 상이한 점에 대해서 설명한다.
우선, 변형예 1의 발광 장치에서는, 방열 부재(107)에 수납 오목부(107r)를 형성하고, 그 수납 오목부(107r)의 저면에 발광 소자(110)를 탑재하고 있다.
또한, 변형예 1의 발광 장치에서는, 투광성 피복 부재(216)가, 표면이 구면으로 렌즈 기능을 하는 렌즈부와, 상기 구면 아래에 위치하는 원주 형상부로 이루어져 있으며, 이 원주 형상부를 형성함으로써, 정밀도가 양호한 실장이 가능하게 된다.
즉, 발광 장치를 실장기에 의해 실장할 때, 흡착 노즐의 선단 형상(흡착면)을, 원주 형상부의 외주면(216s)에 대응한 내주면을 가진 형상으로 해 둠으로써, 발광 장치를 기울어짐 없이 흡착하는 것이 가능하게 되어, 실장 정밀도를 높게 할 수 있다.
<변형예 2>
본 발명에 따른 발광 장치에서는, 금속 탭에 차양부를 형성하도록 하여도 된다.
이하, 변형예 2의 발광 장치에서의 리드 프레임과 방열 부재의 부분에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4A는 변형예 2에 따른 리드 프레임을 도시하는 정면도이고, 도 4B는 도 4A의 A-A'선을 따라 취한 단면도이다.
금속 박판재가 펀칭되어 이루어지는 리드 프레임(1)은, 도 4A에 도시한 바와 같이, 이너 리드(2)와, 이너 리드(2)와 도통 접속된 아우터 리드(3)와, 아우터 리드(3)를 서로 고정하기 위한 타이 바(4)를 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 수지 밀봉에 내포되는 부분을 이너 리드(2), 수지 밀봉으로부터 노출되는 부분을 아우터 리드(3)로 한다. 또한, 타이 바(4)는 수지밀봉된 후에 분리되어 제거되는 각 리드를 밀봉 전에 서로 연결시키기 위한 보조적인 수단이다.
리드 프레임(1)의 거의 중앙에 탭(5)이 설치되고, 탭(5)의 중앙부에는 개구부(6)가 형성된다. 구리, 구리 합금, 알루미늄이나 세라믹스 등의 열전도성이 우수한 소재로 이루어지는 방열 부재(7)는, 개구부(6)에 삽입되어 장착된다.
이 때, 탭(5)의 개구부(6)에는 버링이라고 불리는 프레스 가공이 실시되어 차양부(5a)가 형성되어 있다. 즉, 탭(5)은, 차양부(5a)와 통 형상 부분(5b)으로 이루어진다.
이와 같이 차양부(5a)와 통 형상 부분(5b)에 의해 탭(5)을 구성함으로써, 방열 부재(7)와 탭(5)의 접촉 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 방열 부재에 실장된 반도체 소자(도시 생략)에서 발생한 열이, 방열 부재(7) 및 탭(5)의 2개의 경로를 통해서 외부에 효율적으로 방열된다.
또한, 탭(5)을 디프레스에 의해 리드 프레임(1)보다 하방으로 눌러 내릴 수도 있다.
이에 의하면, 후술하는 와이어 본딩성을 향상시킬 수 있다.
방열 부재(7)는, 탭(5)의 개구부(6)에, 소자 탑재부(7a)를 상면으로 하여 장착되어 있다. 소자 탑재부(7a)에는, 반도체 소자가 탑재되고, 반도체 소자와 이너 리드(2)는 와이어 등을 통해서 도통 접속된다.
반도체 소자를 탑재하기 전, 혹은 탑재 후에, 적어도 이너 리드(2)와 방열 부재(7)를 절연성 수지(도시 생략)로 고정한다.
이에 의해 방열 효과가 우수한 반도체 장치를 제공할 수 있다.
(반도체 장치의 제조 방법)
도 5A∼도 5E는 변형예 2에 따른 리드 프레임의 제조 공정 플로우를 따른 단면도이다. 도 6A 및 도 6B는 변형예 2에 따른 탭과 방열 부재의 개략 단면도이다.
도 5A∼도 5E에서, 도 4A 및 도 4B와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하고, 설명을 생략한다.
금속 박판재(도시 생략)를 프레스 가공 또는 에칭 가공에 의해, 이너 리드(2), 아우터 리드(3), 타이 바, 탭(5), 개구부(6)를 형성한다. 이 때, 개구 부(6)는 나중에 삽입되는 방열 부재(7)의 형상에 맞춰 원형이나 사각형으로 형성된다.
프레스 가공에 의해 개구부(6)에 버링 가공을 실시한다. 이 때 개구부(6)에는 버링 가공에 의해 위 또는 아래 중 어느 한쪽에 개구부(6)로부터 연장된 차양부(5a)가 형성된다. 또한, 차양부(5a)는, 원통부(5b)에 대하여 직각으로 해도 되고, 경사시켜도 되어, 적절히 선택 가능하다. 이에 의하면, 나중에 삽입되는 방열 부재(7)의 삽입성 향상, 밀착성 향상이 우수하다.
또한, 탭(5)을 디프레스에 의해 리드 프레임보다 하방으로 눌러 내려도 된다. 이 때 탭(5)을 나중에 삽입되는 방열 부재(7) 상면과 리드 프레임(1)이 대략 동일 평면으로 되도록 디프레스하면，와이어 본딩성이 우수하다.
변형예 2에서는, 단차부를 하나 구비한 T자형으로 형성한 방열 부재(7)를 개구부(6)에 삽입하여 장착한다. 여기서는, 방열 부재(7)는 펀치(8)에 의해 상면에 두드림 가공을 실시하여, 탭(5)으로 방열 부재(7)를 협압하여 카시메 가공 처리되어 있다.
이하에, 도 6A 및 도 6B를 참조하면서, 방열 부재(7)를 삽입하여 코킹하는 공정을 상세하게 설명한다.
코킹을 행하는 금형은 단면에서 보아 ハ자 형상으로 형성된 펀치(8)와 평탄부에 구비한 다이(9)로 이루어진다.
방열 부재(7)의 하면에 다이(9)를 당접하고, 상면에 펀치(8)의 ハ자 형상으로 형성한 경사면에 의해 방열 부재(7)의 상면 주연부에 압력을 가하여 협압하여 카시메 가공 처리한다.
이와 같은 방법에 의하면, 펀치(8)에 형성한 경사면에 의해, 협압 시에 가압력이 탭(5)의 중심에 걸려 방열 부재(7)의 위치 정밀도를 높게 할 수 있다.
방열 부재(7)의 주연부(측면)를 펀치(8)로 협압함으로써 방열 부재(7)의 주연부로부터 탭(5)에 방열 부재(7)의 일부의 살이 비어져 나와 차양부(5a)를 꽉 누른다. 이와 같이 하여 방열 부재(7)와 탭(5)이 코킹된다. 이에 의해 방열 부재(7)에 소자 탑재면에 볼록부가 형성된다.
그 후, 이너 리드(2)와 방열 부재(7)를 소정의 금형 내에 배치하여 절연성 수지 재료를 주입하고, 경화함으로써, 이너 리드(2)와 방열 부재(7)를 절연성 수지에 의해 고정한다(도시하고 있지 않음). 그리고, 방열 부재(7)의 소자 탑재부(7a)에 반도체 소자를 탑재한다.
단, 방열 부재(7)의 소자 탑재부(7a)에 반도체 소자를 탑재한 후, 이너 리드(2)와 방열 부재(7)를 소정의 금형 내에 배치하여 절연성 수지 재료를 주입하고, 경화하여, 이너 리드(2)와 방열 부재(7)를 절연성 수지에 의해 고정할 수도 있다.
이상과 같이, 본 변형예 2에서는，리드 프레임의 탭 내부에 탭의 외주 틀을 남겨 버링 가공이 실시된 개구부(6)를 형성하고, 개구부(6)에 방열 부재(7)를 삽입하고, 방열 부재(7)의 상면으로부터 펀치(8) 등으로 기계적 압력을 가하여 버링 가공부 상부에 방열 부재(7)를 압착한다. 이와 같이 버링 가공을 실시함으로써, 압착 시의 리드 프레임에 가해지는 압력을 저감시켜, 리드 프레임에 변형이 생기지 않게 방열 부재(7)와 리드 프레임을 일체로 하는 것이 가능하게 된다.
또한 리드 프레임에 버링 가공을 실시한 경우, 개구부(6)의 방열 부재(7)가 삽입되는 부분에는 필연적으로 필렛이라고 불리는 R이 생긴다. 이 R이 방열 부재(7)를 삽입할 때의 삽입 가이드로 되어, 방열 부재(7)를 삽입할 때 특별한 외부 가이드를 필요로 하지 않는다. 이에 의해 코스트의 저감을 실현할 수 있다.
또한 버링 가공이 실시된 개구부(6)에 방열 부재(7)를 삽입할 때에, 방열 부재(7)와 리드 프레임의 접촉 면적이 커지기 때문에, 방열 부재(7)의 흔들림이 억제되어, 개구부(6)의 수직 방향에 대한 방열 부재(7)의 기울어짐을 방지할 수 있어, 위치 정밀도를 높게 할 수 있다.
또한 방열 부재(7)와 리드 프레임의 접촉 면적이 크기 때문에, 방열성의 향상이 도모된다.
이상의 실시 형태 및 변형예 1, 2에서는, 반도체 소자로서 발광 소자를 이용한 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은, 발광 소자에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 파워 트랜지스터 등의 다른 반도체 소자를 이용하여 반도체 장치를 구성해도 된다.
본 발명의 반도체 장치는, 조명이나 대형 백라이트 유닛, 집중 광원 방식 신호 등기 등에 이용할 수 있다.

Claims (22)

  1. 발광 소자와,
    상면과 하면을 갖고, 그 상면에 상기 발광 소자가 탑재되는 방열 부재와,
    제1과 제2 리드와,
    상기 제1과 제2 리드를 상기 방열 부재로부터 떨어뜨려 유지하는 절연성 수지와,
    상기 방열 부재에 외주에 끼워 넣어진 금속 탭과,
    상기 금속 탭의 표면에 실장된 반도체 소자를 구비하고,
    상기 제1 리드의 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드가, 상기 상면보다 낮고 또한 상기 하면보다 높은 위치에 유지되고,
    상기 금속 탭의 표면이 상기 방열 부재의 상기 상면보다 낮은 위치에 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 수지는, 상기 방열 부재의 외주 측면 중의 상기 제1 리드의 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드보다 위에 위치하는 부분을 둘러싸는 가이드벽을 갖고, 그 가이드벽의 선단부가 상기 방열 부재의 상기 상면보다 아래에 위치하는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드벽과 상기 방열 부재의 외주 측면에 의해, 상기 방열 부재를 둘러싸는 고리 형상 오목부가 형성되어 있고, 상기 제1 리드의 이너 리드의 표면, 상기 제2 리드의 이너 리드의 표면 및 상기 금속 탭의 표면이 상기 오목부의 저면에 위치하는 발광 장치.
  4. 발광 소자와,
    상면과 하면을 갖고, 그 상면에 상기 발광 소자가 탑재되는 방열 부재와,
    제1과 제2 리드와,
    상기 제1과 제 리드를 상기 방열 부재로부터 떨어뜨려 유지하는 절연성 수지를 구비하고,
    상기 제1 리드의 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드가, 상기 상면보다 낮고 또한 상기 하면보다 높은 위치에 유지되고,
    상기 절연성 수지는, 상기 방열 부재의 외주 측면 중의 상기 제1 리드의 이너 리드와 제2 리드의 이너 리드보다 위에 위치하는 부분을 둘러싸는 가이드벽을 갖고, 그 가이드벽의 선단부가 상기 방열 부재의 상기 상면보다 아래에 위치하고, 또한,
    상기 가이드벽과 상기 방열 부재의 외주 측면에 의해, 상기 방열 부재를 둘러싸는 고리 형상 오목부가 형성되어 있고, 상기 제1 리드의 이너 리드의 표면, 상기 제2 리드의 이너 리드의 표면 및 상기 금속 탭의 표면이 상기 오목부의 저면에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열 부재에 외주에 끼워 넣어진 금속 탭을 더 갖고, 상기 금속 탭의 표면이 상기 방열 부재의 상기 상면보다 낮은 위치에 있는 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속 탭의 표면에 실장된 반도체 소자를 더 갖는 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 부재의 상면에, 상기 발광 소자를 수납하는 수납 오목부가 형성된 발광 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자를 덮는 투광성 피복 부재를 더 갖고, 그 투광성 피복 부재의 표면의 적어도 일부는 구면인 발광 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 피복 부재에서, 상기 구면보다 아래의 부분은, 원주 형상인 발광 장치.
  10. 반도체 소자와, 상기 반도체 소자가 탑재되는 방열 부재와, 상기 반도체 소자와 도통 접속되는 리드와, 상기 방열 부재가 삽입되는 개구부가 형성된 탭과, 상기 리드의 한쪽 끝이 노출되고, 적어도 상기 리드의 일부 및 상기 방열 부재가 고정되는 절연성 수지를 갖고,
    상기 탭의 개구부에 차양부가 형성되고, 상기 차양부가 형성된 상기 개구부에, 상기 방열 부재의 소자 탑재부가 상면으로 되도록 상기 방열 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방열 부재의 하면은, 상기 절연성 수지로부터 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 방열 부재의 소자 탑재부는, 상기 탭으로부터 빠지는 것을 방지하기 위한 볼록부 혹은 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  13. 프레임부와, 상기 프레임부로부터 내방으로 신장된 리드 및 탭을 형성하는 공정과,
    상기 탭의 영역에서 상하로 관통한 개구부를 형성하는 공정과,
    상기 개구부에 버링 가공을 실시하여 상하 방향 중 어느 한쪽에 상기 개구 후부로부터 연장된 차양부를 형성하는 공정과,
    상기 개구부에 방열 부재를 삽입하여 상기 탭과 상기 방열 부재를 장착하는 공정과,
    상기 리드의 일부 및 상기 방열 부재를 절연성 수지에 의해 고정하는 공정과,
    상기 방열 부재에 반도체 소자를 탑재하는 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 반도체 소자와, 상기 반도체 소자가 탑재되는 방열 부재와, 상기 반도체 소자와 도통 접속되는 리드와,
    상기 방열 부재가 삽입되는 개구부가 형성된 탭과,
    상기 리드의 한쪽 끝이 노출되고, 적어도 상기 리드의 일부 및 상기 방열 부재가 고정되는 절연성 수지를 갖고,
    상기 탭에 보호 소자가 탑재되어 있고, 상기 보호 소자와 상기 리드가 도통 접속되어 있으며, 상기 탭의 개구부에, 상기 방열 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 탭은, 상기 리드와 접촉하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 반도체 장 치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 보호 소자와 상기 리드는, 상기 반도체 소자의 상방을 횡단하지 않도록 와이어를 통하여 도통 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탭과 상기 리드는, 상기 반도체 소자의 상방을 횡단하지 않도록 와이어를 통해서 도통 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 적어도 상단, 중단 및 하단으로 이루어지는 계단 형상을 갖고 있고, 상기 상단의 크기는 상기 탭의 개구부의 크기와 대략 동일하거나, 또는, 그 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 상기 반도체 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 갖고 있고, 상기 소자 탑재부는 상기 탭보다도 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 상기 반도체 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 갖고 있고, 상기 소자 탑재부는 상기 절연성 수지보다도 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 부재의 측면은, 상기 탭이 빠지는 것을 방지하기 위한 볼록부 혹은 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 부재의 하면은, 상기 절연성 수지로부터 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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