WO2005045944A1 - オプトデバイスのパッケージ構造 - Google Patents

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WO2005045944A1
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opto
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opto device
light
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Yorishige Ishii
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Sharp Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a package structure of an opto-device used in, for example, optical communication, lighting, an automobile, or the like and used under a relatively severe temperature environment.
  • an opto device such as a CCD (Charge Coupled Device) is mounted on a device mounting portion of a lead frame, and the opto device is connected to a lead portion of the lead frame by a wire.
  • a device in which the above-mentioned opto device, a wire, and a lead frame are sealed with a light-transmitting resin JP-A-2000-173947.
  • the light-transmitting resin is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape using a material having a good transparency to light incident on the opto device.
  • a lens is integrally formed on the upper surface of the light-transmitting resin, and the light enters the opto-device via the lens.
  • a lead portion of the lead frame is protruded from a side surface of the light transmitting resin, and a knock of the opto device is connected to a predetermined electrode with the lead portion.
  • the conventional opto-device package structure requires the filler to reduce the coefficient of linear expansion in the light-transmitting resin in order to ensure the light-transmitting resin to transmit light. Not mixed. Therefore, the linear expansion coefficient of the light transmitting resin is several times the linear expansion coefficient of the opto device and the wire material.
  • the thermal stress of the light-transmitting resin causes There is a problem that breakage of the device and breakage of the opto device occur. Furthermore, if cracks occur in the light-transmitting resin itself, there is a problem.
  • an object of the present invention is to solve the problem of wire breakage in the package structure of an opto device.
  • the purpose of the present invention is to prevent the destruction of the optical device and the optical device and to prevent the crack of the light transmitting resin.
  • the knock structure of the opto device of the present invention is as follows.
  • a lead frame having a hole through which light entering or exiting the opt device passes and mounting the opt device, and a lead portion electrically connected to the opt device;
  • a first resin that is disposed on the side of the lead frame opposite to the side on which the opto device is mounted, and that is permeable to the light;
  • At least a part of the lead frame is disposed on the side on which the opto device is mounted, the opto device and a wire are sealed, and a second coefficient of linear expansion is lower than that of the first resin.
  • a crack prevention structure that makes it difficult for the first resin to crack
  • the package structure of the opto device has a lower linear expansion coefficient than that of the first resin because the second resin for sealing the opto device and the wire has a lower coefficient of thermal expansion.
  • the thermal stress acting on the opto-device and the wire is effectively reduced even when used in an environment where the temperature is relatively large. Therefore, the problem that the opto device is broken or the wire is broken is effectively prevented.
  • the first resin is hardly cracked by the crack prevention structure. Become. Therefore, even when the first resin is used in an environment where the change in temperature is relatively large, the problem that cracks occur in the first resin is effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows:
  • the above crack prevention structure A bent portion provided on the lead portion of the lead frame and bent to the side on which the opto device is mounted;
  • a second resin portion located on the opposite side of the bent device from the side on which the opto device is mounted;
  • the lead portion of the lead frame is provided with a bent portion bent on the side on which the opto device is mounted, and the lead portion is more bent than the bent portion of the lead portion.
  • the second resin portion is located on the side opposite to the side on which the remote device is mounted. The end of the first resin is in contact with the second resin. Thereby, the shear stress generated at the end of the first resin is effectively reduced. As a result, even when the first resin is used in an environment where the change in temperature is relatively large, the problem that cracks occur in the first resin is effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • a concave portion provided on the lead portion of the lead frame and having a concave side opposite to the side on which the opto device is mounted;
  • the lead portion of the lead frame is provided with a concave portion on the side opposite to the side on which the opto device is mounted, and the concave portion is provided in the concave portion.
  • the second resin part is located.
  • the end of the first resin is in contact with the second resin.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows:
  • a bent portion provided on the lead portion of the lead frame and bent to the side on which the opto-device is mounted; An end portion of the first resin having an end surface connected to an edge of the bent portion;
  • the lead portion of the lead frame is provided with a bent portion bent toward the side on which the opto device is mounted.
  • the end face of the end of the first resin is connected to the edge of the bent portion.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the end surface of the end of the first resin is formed on substantially the same plane as the surface of the bent portion opposite to the side on which the opto device is mounted.
  • the end face force of the end of the first resin is formed on substantially the same plane as the surface of the bent portion provided on the lead portion of the lead frame, The shear stress generated at the end of the first resin is reduced. Therefore, the problem that cracks occur in the first resin is effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the second resin is formed by transfer molding.
  • the second resin is formed by the transfer mold. Therefore, the residual stress generated in the opto device or wire sealed by the second resin can be effectively reduced.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the second resin does not contain a release agent.
  • the adhesion between the second resin and the first resin is improved.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows:
  • the first resin is mixed with a filler for reducing the coefficient of linear expansion.
  • the first resin since the first resin has a reduced linear expansion coefficient due to the filler, a difference between the second resin and the linear expansion coefficient of the lead frame is reduced. . Therefore, the first resin is prevented from generating excessive thermal stress, and is effectively prevented from generating cracks.
  • the amount of the filler mixed into the first resin is preferably such that the transmittance of the first resin to the light is not significantly reduced.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the crack preventing structure is the first resin
  • the first resin has a lens unit that collects light incident on or emitted from the opto device, and a base unit connected to the lens unit,
  • the base has a thickness of 0.5 mm or less.
  • the stress concentrated on the base portion of the first resin is reduced. Therefore, generation of cracks in the first resin is effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the crack preventing structure is the first resin
  • the first resin has a lens portion that collects light that enters or exits the opto device, and a base portion that is connected to the lens portion. It has an area smaller than the area of the mounting portion of the lead frame.
  • the stress concentrated on the base portion of the first resin is reduced. Therefore, generation of cracks in the first resin is effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the crack preventing structure is the first resin
  • the first resin has a lens portion that collects light that enters or exits the opto device, and a base portion that is connected to the lens portion.
  • the base portion has an area smaller than the area of the mounting portion of the lead frame, and the base portion has a thickness smaller than the thickness of the lens portion.
  • the stress concentrated on the base portion of the first resin is reduced. Therefore, generation of cracks in the first resin is effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the second resin is opposite to the side of the lead frame on which the opto device is mounted.
  • a part is arranged on the opposite side, and a part of the second resin is arranged on at least a part of a part of the lead frame other than the part where the first resin is arranged.
  • a part of the second resin is arranged on the same side of the lead frame as the first resin, so that, for example, the second resin It can be mounted on other equipment based on a part of the resin of 2. Therefore, a knock structure of the opto device that can be aligned on the basis of the outer shape is obtained.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows:
  • the crack preventing structure is the first resin
  • the first resin has a lens portion for collecting light incident on or emitted from the opto device, and a base portion connected to the lens portion, and is bonded to at least the lead frame with an adhesive. .
  • the first resin is formed separately from the lead frame without using, for example, insert molding, and is bonded to the lead frame with the adhesive. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of stress due to molding shrinkage, for example, when formed by insert molding. As a result, generation of cracks in the first resin can be effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows:
  • the adhesive contains a resin having a glass transition point lower than the minimum storage temperature.
  • the adhesive is lower than the minimum storage temperature! Since the adhesive contains a resin having a glass transition point, the adhesive has relatively high elasticity in a normal use environment of the knock structure of this opto device. Therefore, since the shear stress generated between the first resin and the lead frame can be reduced, cracks in the first resin can be effectively prevented.
  • the above storage temperature is the range of the ambient temperature that can be stored without applying an electrical load, as specified in JIS-C7021-B10! , U.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows.
  • the adhesive contains a resin having a curing point equal to or higher than the minimum storage temperature and equal to or lower than the maximum storage temperature.
  • the adhesive is at least the minimum storage temperature and at the maximum storage temperature. Since it contains a resin having the following curing point, the thermal stress generated by the curing can be relatively reduced when the adhesive is cured. Therefore, since the shearing stress generated in the first resin can be reduced, generation of cracks in the first resin can be effectively prevented.
  • the package structure of the opto device of one embodiment is as follows:
  • the crack preventing structure is the first resin
  • the first resin has a plurality of lens units that collect light incident or emitted to the opto device, and a plurality of base units connected to the plurality of lens units, respectively.
  • the base portions are separated from each other.
  • the plurality of lens portions and the base portion are separated from each other, stress concentrated on the base portion of the first resin is reduced. Therefore, the crack generation force of the first resin is effectively prevented.
  • the first resin that transmits light entering or exiting the opto device is arranged on one side of the mounting portion of the lead frame.
  • the opto device and a second resin for sealing the wire are arranged on the other side of the mounting portion, and the second resin has a lower linear expansion coefficient than the first resin. Therefore, even when the device is used in an environment where the temperature change is relatively large, the thermal stress acting on the opto device and the wire can be effectively reduced, and the problem of the destruction of the opto device and the breakage of the wire can be effectively prevented. .
  • the first resin is provided with a crack prevention structure that makes it difficult for cracks to occur, the first resin has a higher linear expansion coefficient than a lead frame or the like. Even when the first resin is used in a relatively large environment, it is possible to effectively prevent the first resin from cracking.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a knock structure of the opto device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a plan view showing a package structure of the opto device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the second embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the third embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the comparative example.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the sixth embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the seventh embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view showing a modification of the package structure of the opto device of the fifth embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a node / cage structure of the opto device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a plan view of a package structure of the opto device.
  • an LED (light-emitting diode) 6 as the opto-device is mounted on the lower surface of the mounting portion 5 of the lead frame in FIG. Lee above
  • the mounting portion 5 of the frame is provided with an opening 5a through which the light emitted from the LED 6 passes, and the light emitting portion of the LED 6 faces the opening 5a.
  • the LED 6 is electrically connected to the lead portion 3 of the lead frame by a wire 9.
  • the wire 9 is arranged on the mounting portion of the lead frame on the side where the LED 6 is mounted.
  • the LED 6 and the wire 9 are sealed with a low-stress resin 2 mixed with silica as a filler.
  • the low-stress resin 2 is arranged on the mounting portion 5 of the lead frame on the side where the LED 6 is mounted.
  • a light-transmitting resin 8 made of a material that is transparent to the light emitted from the light LED 6 is disposed on the mounting frame 5 on the side opposite to the side on which the LED 6 is mounted. I have.
  • the light-transmitting resin 8 is formed by integrally forming a lens portion 8a that collects light emitted from the LED 6 and a base portion 8b that supports the lens portion 8a.
  • the base portion 8b has a trapezoidal shape in cross section and a rectangular shape in a plane.
  • the low-stress resin 2 for example, a resin obtained by adding a filler such as silica having a small linear expansion coefficient to an epoxy resin to reduce the overall linear expansion coefficient is used.
  • a transparent epoxy resin for example, a transparent epoxy resin is used.
  • the knock structure of the above-mentioned opto device has a crack prevention structure.
  • This crack prevention structure includes a bent portion 31 provided in the lead portion of the lead frame, a low-stress resin portion 21 located on the opposite side of the bent portion 31 from the side on which the LED 6 is mounted, and An end 81 of the light-transmitting resin is in contact with the low-stress resin portion 21.
  • the bent portion 31 of the lead portion of the lead frame is bent to the side on which the LED 6 is mounted.
  • the LED 6 and the wire 9 are sealed with the low-stress resin 2.
  • the low-stress resin 2 has a linear expansion coefficient of Si (silicon) and GaAs ( This value is close to the linear expansion coefficient of the LED 6 formed of gallium arsenide) and the linear expansion coefficients of the lead frame and wires. Therefore, even when the LED 6 and the wire 9 are used in an environment where the temperature changes relatively large, the thermal stress acting on the LED 6 and the wire 9 can be effectively reduced. As a result, the problem of breaking the LED 6 and the problem of breaking the wire 9 can be effectively prevented.
  • the package structure of the opto device has the above-described crack preventing structure, Even when used in an environment where the temperature change is relatively large, cracks in the light-transmitting resin 8 can be effectively prevented. That is, since the light-transmitting resin 8 does not contain a filler in order to maintain good transmittance to the light from the LED 6, the linear expansion coefficient of the lead frame and the low-stress resin 2 is reduced. Has several times the coefficient of linear expansion. In the crack preventing structure, since the end portion 81 of the light transmitting resin is in contact with the portion 21 of the low stress resin, the end portion 81 of the light transmitting resin is generated. The shear stress is smaller than, for example, a case where the shear stress is in contact with the lead portion of the lead frame. As a result, the light transmitting resin 8 can effectively prevent the occurrence of cracks.
  • the package structure of the opto device can be easily manufactured by separately molding the low-stress resin 2 and the light-transmitting resin 8 on the lower side and the upper side of the lead frame. That is, for example, a glass lens for condensing the light emitted from the LED is not required to perform the positioning and the like of the glass lens than insert molding with a low stress resin, so that the glass lens can be easily manufactured.
  • the low-stress resin 2 is disposed only on the side of the lead frame on which the LED 6 is mounted, the molding process is more efficient than the conventional method in which both sides of the lead frame are sealed with the light equivalent resin alone.
  • the fluidity of the resin in the mold is good. Therefore, the problem of bubbles occurring in the sealing resin can be prevented.
  • the position of the gate of the molding die can be set with relatively few restrictions. Therefore, the package structure of the above opto device can be manufactured relatively easily and inexpensively by two-color molding.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device according to the second embodiment of the present invention.
  • the package structure of the opto device according to the second embodiment differs from the knock structure of the opto device according to the first embodiment only in that the structure of the crack prevention structure is different.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
  • the crack prevention structure provided in the package structure of the opto device of the second embodiment includes a concave portion 32 provided in the lead portion 3 of the lead frame and a low-stress resin located in the concave portion 32. And a light transmitting resin end 81 in contact with the low stress resin portion 22.
  • the concave portion 32 of the lead portion of the lead frame is concave on the side opposite to the side on which the LED 6 is mounted.
  • the package structure of the opto device of the present embodiment has a relatively large temperature change, and even when used in an environment, the crack preventing structure described above can effectively prevent the light-transmitting resin 8 from cracking. Can be prevented. That is, in the crack prevention structure, since the end portion 81 of the light transmitting resin is in contact with the portion 22 of the low stress resin, the shear stress generated at the end portion 81 of the light transmitting resin is effective. To be reduced. Therefore, although the light transmitting resin 8 has a linear expansion coefficient several times that of the lead frame and the low stress resin 2, it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device according to the third embodiment of the present invention.
  • the package structure of the opto device according to the third embodiment differs from the knock structure of the opto device according to the first embodiment only in the point that the configuration of the crack prevention structure is different.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
  • the crack prevention structure provided in the package structure of the opto device of the third embodiment is a light transmitting structure having a bent portion 33 provided on the lead portion 3 of the lead frame and an end surface 83 connected to an edge of the bent portion 33. And the end 81 of the resin.
  • the bent portion 33 of the lead portion of the lead frame is bent toward the side on which the LED 6 is mounted.
  • the temperature change is relatively large, and even when the package is used in an environment, the crack preventing structure can effectively prevent the light transmitting resin 8 from cracking. Can be prevented. That is, in the above-described crack prevention structure, the end 81 of the light-transmitting resin contacts the bent portion 33 of the lead portion, and the end surface 83 of the end of the light-transmitting resin forms an edge of the bent portion 33. The shearing stress generated at the end portion 81 of the light-transmitting resin is effectively reduced by the configuration following the above. Therefore, the light transmitting resin 8 has a linear expansion coefficient several times that of the lead frame and the low stress resin 2. Despite having, cracks can be effectively prevented from occurring.
  • the method for forming the light transmitting resin 8 is not particularly limited.
  • the low-stress resin 2 seals the LED 6 and the wires 9 and the like, it is preferable to use a transfer mold to reduce residual stress on these components.
  • a release agent is not used in the low-stress resin 2.
  • a release agent is used for the low-stress resin, when the light-transmitting resin is molded after molding the low-stress resin, the release agent seeps out of the low-stress resin, and the low-stress resin and the light-transmitting resin are exuded. This is because the adhesiveness to the resin may be adversely affected.
  • the light transmitting resin 8 does not impair the light transmitting property (light transmittance)! /
  • a filler such as silica is mixed to the extent that the linear expansion coefficient is reduced. Good. Thereby, the shear stress generated in the light-transmitting resin can be further reduced, and the generation of cracks in the light-transmitting resin can be more effectively prevented.
  • the LED 6 may be another opto-device such as a CCD, VCSEL (surface emitting semiconductor laser), PD (photodiode), etc.! / ⁇ .
  • the shapes of the light-transmitting resin 8 and the low-stress resin 2 are not limited to rectangular parallelepipeds, and can be changed to other shapes as needed.
  • the shape of the lead frame can be changed to another shape as needed.
  • the mounting section 5 and the lead section 3 may be formed integrally, and the number of the lead section 3 may be any number.
  • the package structure of the opto device of the first to third embodiments was manufactured, and a test was performed in an environment where the temperature was changed in a range of -40 ° C to 105 ° C. Further, with respect to the package structure of the photodevice of the first to third embodiments, the shear stress generated under the conditions of the test was calculated by a simulation by FEM (finite element method) using an electronic computer. Further, as a comparative example, a test of a knockage structure of an opto device having no crack prevention structure of the present invention and a calculation of a shear stress were performed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device of the comparative example.
  • This Opt The knocking structure of the device is such that the lead portion 103 of the lead frame projects laterally along the boundary between the light-transmitting resin 8 and the low-stress resin 2 and has no crack prevention structure. Except for the differences, it has the same components as the package structure of the opto device of the first embodiment.
  • the same components as those of the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the materials used for fabricating the node / cage structure of the opto devices of the first to third embodiments and the comparative example are as follows. That is, EME6710 manufactured by Sumitomo Belite Co., Ltd. was used as the low stress mold resin 2. In addition, Nitto Denko NT600 was used for the light-transmitting resin 8, and Kobe Steel's copper alloy KFC was used for the lead frame. The thickness of the low-stress resin 2 was set to 2 mm, the thickness of the light-transmitting resin 8 was set to 1 mm, and the thickness of the lead frame was set to 0.25 mm. With these components, a package structure with a package size of 6 mm square was created.
  • Table 1 shows the physical property values of the materials of each component.
  • the linear expansion coefficient of the low-stress resin 102 is such that a filler is mixed therein, it is used for a Cu alloy used for a lead frame, Au used for a wire, and LED6.
  • the value is close to the linear expansion coefficients of GaAs and Si.
  • the light transmissive resin 108 is mixed with a filler in order to avoid a decrease in the transmissivity of the LED 6 with respect to the emitted light, so that the line is several times larger than other constituent materials. Has an expansion coefficient.
  • the package structures of the opto-devices of the first to third embodiments and the comparative example were manufactured.
  • This package structure consists of a low-stress resin 2 insert-molded into a lead frame on which LEDs 6 are mounted, and then a light-transmitting resin 108 was manufactured.
  • a temperature cycle test was performed by placing the knock structure of these optodevices in an environment where the temperature changes in the range of 40 ° C to 105 ° C.
  • a crack was hardly generated at the end 81 of the light-transmitting resin.
  • the portions 21, 22 of the low-stress resin that are in contact with the end portion 81 of the light-transmitting resin have a different linear expansion coefficient from the light-transmitting resin 8, but have a different Young's modulus. It is considered that this is because the shear stress generated at the boundary between these resins was relatively small because the resin was relatively small.
  • the end face 83 of the end portion of the light-transmitting resin is formed so as to be continuous with the edge of the bent portion 31 of the lead portion of the lead frame. It is considered that this is because the shear stress of 81 was reduced.
  • the lead portion 3 of the lead frame is made of a light-transmitting resin as the first resin and a low-stress resin as the second resin. It is considered that by forming the second resin so that only the second resin also protrudes without protruding from the boundary between the first resin and the second resin, generation of excessive shear stress in the first resin was prevented.
  • the lead portion 3 of the lead frame is bent at the boundary between the light-transmitting resin as the first resin and the low-stress resin as the second resin. It is considered that the formation of the portion so that the edge of the portion was positioned prevented the generation of excessive shear stress in the first resin.
  • Table 2 shows calculation results of simulation by FEM for the package structures of the opto devices of the first to third embodiments and the comparative example.
  • the glass transition point of the light transmitting resin 8 is 120 ° C
  • the point at which the overall stress of the package structure becomes zero is set to 120 ° C
  • the temperature condition is set to 40 ° C. 105 ° C
  • the simulation corresponding to the temperature cycle test was performed by changing the values between the conditions.
  • position A is at the end 81 of the light-transmitting resin or near the end 81 of the light-transmitting resin. It is a portion in contact with the widthwise ends of the parts 3 and 103 and the low-stress resin 2.
  • position B near the end 81 of the light-transmitting resin or near the end 81 of the light-transmitting resin, the light-transmitting resin 8 is connected to the lead portions 3 and 103 of the lead frame. This is the part that contacts the center in the width direction.
  • the simulation results in Table 2 correspond favorably to the results of the actual temperature cycle test.
  • the NT600 manufactured by Nitto Denko used for the production of the light-transmitting resin 8 has a bending strength of 13 OMpa, and the shear strength of the resin is generally 1Z3 of the bending strength.
  • the shear strength of Fat 8 can be estimated to be about 45 MPa.
  • the shear stress obtained by the simulation calculation is less than 45 Mp at positions A and B! / The end 81 had a crack-free force.
  • the shear stress calculated by the simulation slightly exceeds 45 Mp at the position A, but the temperature 81 does not cause cracks at the end 81 of the light-transmitting resin in the temperature situ test. I got it.
  • the cracks generated in the light-transmitting resin 8 are particularly likely to occur at the portions where the ends 81 of the light-transmitting resin are in contact with the lead portions 103 of the lead frame. Extremely large shear stress is generated at the parts that also contact low-stress resin 2 at both ends in the width direction.
  • the cracks in the light transmitting resin 8 can be effectively reduced by the crack preventing structure because the shear stress at the end 81 of the light transmitting resin can be effectively reduced. It is thought that it can be prevented effectively.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the package structure of the opto device of the fourth embodiment is different from the knock structure of the opto device of the first embodiment only in that the structure of the crack prevention structure is different.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
  • the crack preventing structure provided in the package structure of the opto device of the present embodiment is realized by setting the thickness of the base 8 b of the light-transmitting resin 8 to a predetermined thickness.
  • the base 8b is a portion of the light-transmitting resin 8 that supports the lens 8a.
  • the thermal stress generated in the light-transmitting resin 8 is mainly caused by a difference between the linear expansion coefficient and the Young's modulus of the lead frames 3 and 5.
  • the thickness of the base 8b of the light-transmitting resin 8 increases, the shear stress generated between the lead frames 3, 5 and the light-transmitting resin 8 increases. The stress concentration tends to occur at the ends of the steel, and cracks are likely to occur.
  • the thickness of the base 8b of the light-transmitting resin 8 is set to 0.5 mm or less, the shear stress generated at the end 81 of the light-transmitting resin can be effectively reduced. That is, despite the fact that the light transmitting resin 8 has a linear expansion coefficient several times that of the lead frames 3 and 5 and the low stress resin 2, Cracking of the property resin 8 can be effectively prevented.
  • the thickness of the base 8b of the light-transmitting resin 8 is preferably as thin as possible from the viewpoint of preventing cracks, but the lower limit is considered in consideration of the fluidity of the resin during molding. Is preferably about 0.3 mm.
  • FIG. 6 is a sectional view showing the package structure of the opto device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the package structure of the opto device of the fifth embodiment differs from the knock structure of the opto device of the first embodiment only in the point that the structure of the crack prevention structure is different.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
  • the crack prevention structure provided in the package structure of the opto device of the present embodiment is such that the area of the light-transmitting resin 8 is smaller than the area of the mounting portion 5 of the lead frame when viewed from the light emission direction of the LED 6. It is realized by doing.
  • the light-transmitting resin 8 is formed of a lens portion 8a and a base portion 8b that supports the lens portion 8a, and the area of the light-transmitting resin 8 is equal to the area of the base portion 8b. It is the same as the area.
  • the thermal stress generated in the light-transmitting resin 8 is generated mainly due to a difference between the linear expansion coefficient and the Young's modulus of the lead frames 3 and 5.
  • the shear stress generated between the light-transmitting resin 8 and the lead frames 3 and 5 near the ends of the light-transmitting resin 8 increases.
  • the concentration of stress tends to occur at the ends of the resin 8, and cracks are likely to occur.
  • the light-transmitting resin 8 is formed. It is possible to effectively reduce the shear stress generated at the end 81 of the wire. That is, despite the fact that the light transmitting resin 8 has a linear expansion coefficient several times that of the lead frames 3 and 5 and the low stress resin 2, The generation of cracks in the sex resin 8 can be effectively prevented.
  • the light-transmitting resin 8 is composed of a plurality of lens portions 8a, 8a 'and a plurality of base portions 8b, 8b--' connected to the plurality of lens portions 8a. When formed, the plurality of lens portions 8a and the base portion 8b are separated from each other, so that The generation of cracks in the transient resin 8 can be more effectively prevented.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the package structure of the opto device of the present embodiment has a crack prevention structure similar to the crack prevention structure of the knock structure of the opto device of the fifth embodiment. That is, the light-transmitting resin 8 is formed of a lens part 8a and a base part 8b supporting the lens part 8a, and the area of the base part 8b, which is the area of the light-transmitting resin 8 The force is formed smaller than the area of the mounting portion 5 of the lead frame when viewed from the light emitting direction of the LED 6. In this case, since the light-transmitting resin 8 is formed to have the minimum dimensions necessary for transmitting the light of the LED 6, the surface of the light-transmitting resin 8 is used to position the package structure. I can't do that! /, The case occurs.
  • the lead frames 3 and 5 at least a part of a portion other than the portion where the light-transmitting resin 8 is disposed on the surface on which the light-transmitting resin 8 is disposed. Place a portion 2a of the low stress resin. By using the surface of the part 2a of the low-stress resin, it is possible to align the package structure with the equipment on which the package structure is to be mounted.
  • a pin or the like is arranged at a position where the light-transmitting resin 8 is to be arranged, which is an optical path, and the low-stress resin is formed. You should block the inflow of resin material!
  • the part 2a of the low-stress resin is formed by reducing the thickness of the base portion 8b of the light-transmitting resin 8 when the light-transmitting resin of the lead frames 3 and 5 is formed. It may be formed on the surface on the side where 8 is arranged! / ⁇ . Even if alignment is not possible with the base portion 8b of the thinly formed light-transmitting resin 8, the position of the package structure should be adjusted by the surface of the portion 2a of the low-stress resin. Can be. (Seventh embodiment)
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a package structure of the opto device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the package structure of the opto device of the seventh embodiment differs from the knock structure of the opto device of the sixth embodiment only in that a crack prevention structure is different.
  • the same components as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the crack prevention structure provided in the package structure of the opto device of the seventh embodiment is such that the area of the light transmitting resin 8 is smaller than the area of the mounting portion 5 of the lead frame when viewed from the light emitting direction of the LED 6.
  • the light transmitting resin 8 is bonded to at least the mounting portion 5 of the lead frame with an adhesive.
  • the light-transmitting resin 8 is formed of a lens portion 8a and a base portion 8b that supports the lens portion 8a. Below the base portion 8b, at least the mounting portion 5 of the lead frame is bonded with an adhesive. Glued.
  • the light-transmitting resin 8 may be subjected to stress due to molding shrinkage or curing of the light-transmitting resin. Temperature force at start Residual stress is generated due to thermal stress due to temperature difference up to ambient temperature. This residual stress contributes to the generation of cracks in the light transmitting resin 8.
  • the light-transmitting resin 8 is formed separately from the lead frames 3 and 5, and the light-transmitting resin 8 is bonded at least to the mounting portion of the lead frame with the adhesive 10. Fix to 5.
  • the thermal stress caused by the temperature difference between the temperature at the start of curing of the adhesive material 10 and the ambient temperature causes the residual stress, and the possibility of cracks occurring in the light-transmitting resin 8 is reduced. Can be reduced.
  • the adhesive 10 to function as a buffer for stress, the occurrence of cracks in the light-transmitting resin 8 can be effectively prevented.
  • the adhesive 10 it is preferable to use a material having a glass transition point lower than the minimum storage temperature of the package of the opto device. This allows the adhesive 10 to be in a rubbery state in a normal environment using the opto device cage. As a result, the Young's modulus of the adhesive 10 can be reduced, so that the stress difference between the lead frames 3 and 5 to which the adhesive 10 is fixed and the light transmitting resin 8 is reduced. can do. Accordingly, stress concentration on the light transmitting resin 8 can be effectively prevented, and cracks can be effectively prevented.
  • the adhesive 10 having a curing point equal to or higher than the minimum storage temperature of the knock of this opt device and equal to or lower than the maximum storage temperature, in the process of curing the adhesive 10, The temperature difference when reaching the ambient temperature can be reduced. Therefore, thermal stress generated when the adhesive 10 is cured can be reduced, and cracks in the light-transmitting resin 8 can be effectively prevented.
  • the curing point of the adhesive 10 is preferably a value obtained by arithmetically averaging the values of the minimum storage temperature and the maximum storage temperature of the package of this opto-device.
  • the method of forming the light-transmitting resin 8 is not particularly limited.
  • the low-stress resin 2 seals the LED 6 and the wires 9 and the like, it is preferable to use transfer molding in order to reduce residual stress on these components.
  • a releasing agent is not used in the low stress resin 2.
  • a release agent is used for the low-stress resin, when the light-transmitting resin is molded after molding the low-stress resin, the release agent seeps out of the low-stress resin, and the low-stress resin and the light-transmitting resin are exuded. This is because the adhesiveness to the resin may be adversely affected.
  • the LED 6 may be another opto-device such as a CCD, a VCSEL, and a PD.
  • the shapes of the light-transmitting resin 8 and the low-stress resin 2 are not limited to rectangular parallelepipeds, and can be changed to other shapes as needed.
  • the shape of the lead frame can be changed to another shape as needed.
  • the mounting section 5 and the lead section 3 may be formed integrally, and the number of the lead section 3 may be any number.
  • Table 3 shows the maximum value generated at the end 81 of the light-transmitting resin (same position as position B in Table 2) for the knock structure of the opto-devices of the fourth, fifth, and seventh embodiments described above. It is a table showing the result of having calculated shear stress by FEM simulation. In this FEM simulation, calculations were performed under the same conditions as in the FEM simulation for which the results in Table 2 were obtained. I got it. In the fifth embodiment, the calculation was performed for the light-transmitting resin 8 in which the plurality of lenses 8a and the base 8b were separated from each other, in addition to having the plurality of lenses 8a and the base 8b. .
  • the package structure of the opto-device according to the fourth, fifth and seventh embodiments further reduces the shear stress of the permeable resin 8 as compared with the first embodiment. be able to. Therefore, it can be said that cracks in the light-transmitting resin 8 can be more effectively prevented.

Landscapes

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Abstract

 リードフレームの搭載部5に、開口5aに光出射部を面してLED6を搭載する。LED6とリードフレームのリード部3とを接続するワイヤ9を、LED6を搭載した側に配置する。リードフレームのLED6を搭載した側と反対側に、LED6からの出射光を透過する光透過性樹脂8を配置する。リードフレームのLED6を搭載した側に、LED6とワイヤ9を封止する低応力樹脂2を配置する。リード部3に設けられてLED6を搭載した側に屈曲する屈曲部31と、この屈曲部31のLED6を搭載した側と反対側に位置する低応力樹脂の部分21と、この低応力樹脂の部分21に接する光透過性樹脂の端部81とで、クラック防止構造を構成する。

Description

明 細 書
ォプトデバイスのパッケージ構造
技術分野
[0001] 本発明は、例えば、光通信、照明または自動車等に使用され、比較的厳しい温度 環境の下で用いられるォプトデバイスのパッケージ構造に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、ォプトデバイスのパッケージ構造としては、リードフレームのデバイス搭載部 上に、 CCD (電荷結合デバイス)等のォプトデバイスを搭載すると共に、このォプトデ バイスと、リードフレームのリード部とをワイヤで接続し、上記ォプトデバイスとワイヤと リードフレームとを、光透過性榭脂で封止したものがある(特開 2000-173947号公 報)。上記光透過性榭脂は、上記ォプトデバイスに入射する光に対して良好な透過 性を有する材料を用いて、概略直方体形状に形成されている。この光透過性榭脂の 上側面にレンズを一体に形成して、このレンズを介して上記光がォプトデバイスに入 射するようにしている。また、上記光透過性榭脂の側面から、上記リードフレームのリ 一ド部を突出して、このリード部でォプトデバイスのノ ッケージを所定の電極に接続 するようにしている。
[0003] し力しながら、上記従来のォプトデバイスのパッケージ構造は、上記光透過性榭脂 の光に対する透過性を確保するため、上記光透過性榭脂には、線膨張係数を低減 させるフィラーを混入していない。したがって、上記光透過性榭脂の線膨張係数は、 上記ォプトデバイスおよびワイヤの材料の線膨張係数の数倍である。その結果、上 記ォプトデバイスのパッケージ構造力 例えば 40°C— 105°Cの範囲で温度が変化 するような厳 ヽ温度環境で使用された場合、上記光透過性榭脂の熱応力により、 上記ワイヤの破断や、上記ォプトデバイスの破壊が生じるという問題がある。さらに、 上記光透過性榭脂自体にクラックが生じると!、う問題がある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] そこで、本発明の課題は、ォプトデバイスのパッケージ構造に関して、ワイヤの破断 やォプトデバイスの破壊を防止し、かつ、光透過性榭脂のクラックを防止することにあ る。
課題を解決するための手段
[0005] 上記課題を解決するため、本発明のォプトデバイスのノ ッケージ構造は、
ォプトデバイスと、
上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光が通過する孔を有すると共に上 記ォプトデバイスを搭載する搭載部と、上記ォプトデバイスに電気的に接続されるリ ード部とを有するリードフレームと、
上記リードフレームの上記ォプトデバイスが搭載された側に配置され、上記ォプトデ バイスとリード部とを電気的に接続するワイヤと、
上記リードフレームの上記ォプトデバイスが搭載された側と反対側に配置され、上 記光に対して透過性を有する第 1の榭脂と、
上記リードフレームの上記ォプトデバイスが搭載された側に少なくとも一部が配置さ れると共に、上記ォプトデバイスとワイヤとを封止し、かつ、線膨張係数が上記第 1の 榭脂よりも低い第 2の榭脂と、
上記第 1の榭脂にクラックが生じ難くするクラック防止構造と
を備えることを特徴として 、る。
[0006] 上記構成によれば、上記ォプトデバイスのパッケージ構造は、上記ォプトデバイスと ワイヤを封止する第 2の榭脂が、上記第 1の榭脂よりも低い線膨張係数を有するので 、温度の変化が比較的大きい環境で使用されても、上記ォプトデバイスとワイヤに作 用する熱応力が効果的に低減される。したがって、上記ォプトデバイスが破壊する問 題や、上記ワイヤが破断する問題が、効果的に防止される。
[0007] また、上記第 1の榭脂の線膨張係数は、上記リードフレーム等の線膨張係数よりも 大きいにもかかわらず、上記クラック防止構造によって、上記第 1の榭脂にクラックが 生じ難くなる。したがって、温度の変化が比較的大きい環境で使用されても、上記第 1の榭脂にクラックが生じる問題が効果的に防止される。
[0008] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、 上記リードフレームの上記リード部に設けられて上記ォプトデバイスが搭載された側 に屈曲した屈曲部と、
上記屈曲部よりも上記ォプトデバイスが搭載された側と反対側に位置する第 2の榭 脂の部分と、
上記第 2の榭脂の部分に接する上記第 1の榭脂の端部とを含む。
[0009] 上記実施形態によれば、上記クラック防止構造において、上記リードフレームのリー ド部に、上記ォプトデバイスが搭載された側に屈曲した屈曲部が設けられ、このリード 部の屈曲部よりも上記ォプトデバイスが搭載された側と反対側に、上記第 2の榭脂の 部分が位置する。この第 2の榭脂の部分に、上記第 1の榭脂の端部が接している。こ れにより、この第 1の榭脂の端部に生じるせん断応力が、効果的に低減される。その 結果、温度の変化が比較的大きい環境で使用されても、上記第 1の榭脂にクラックが 生じる問題が効果的に防止される。
[0010] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、
上記リードフレームの上記リード部に設けられると共に、上記ォプトデバイスが搭載 された側と反対側が凹となる凹部と、
上記凹部内に位置する第 2の榭脂の部分と、
上記第 2の榭脂の部分に接する上記第 1の榭脂の端部とを含む。
[0011] 上記実施形態によれば、上記クラック防止構造において、上記リードフレームのリー ド部に、上記ォプトデバイスが搭載された側と反対側が凹となる凹部が設けられ、こ の凹部内に、上記第 2の榭脂の部分が位置する。この第 2の榭脂の部分に、上記第 1 の榭脂の端部が接している。これにより、上記第 1の榭脂の端部に生じるせん断応力 力 効果的に低減される。その結果、温度の変化が比較的大きい環境で使用されて も、上記第 1の榭脂にクラックが生じる問題が効果的に防止される。
[0012] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、
上記リードフレームの上記リード部に設けられて上記ォプトデバイスが搭載された側 に屈曲した屈曲部と、 上記屈曲部の縁に連なる端面を有する上記第 1の榭脂の端部と
を含む。
[0013] 上記実施形態によれば、上記クラック防止構造において、上記リードフレームのリー ド部に、上記ォプトデバイスが搭載された側に屈曲した屈曲部が設けられる。この屈 曲部の縁に、上記第 1の榭脂の端部の端面が連なっている。これにより、上記第 1の 榭脂の端部に生じるせん断応力が効果的に低減される。その結果、温度の変化が比 較的大き 、環境で使用されても、上記第 1の榭脂にクラックが生じる問題が効果的に 防止される。
[0014] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記第 1の榭脂の端部の端面は、上記屈曲部の上記ォプトデバイスが搭載された 側と反対側の面と略同一平面上に形成されている。
[0015] 上記実施形態によれば、上記第 1の榭脂の端部の端面力 上記リードフレームのリ ード部に設けられた屈曲部の面と略同一平面上に形成されることにより、上記第 1の 榭脂の端部に生じるせん断応力が低減される。したがって、上記第 1の榭脂にクラッ クが生じる問題が効果的に防止される。
[0016] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記第 2の榭脂は、トランスファーモールドで形成されて 、る。
[0017] 上記実施形態によれば、上記第 2の榭脂は、上記トランスファーモールドによって 形成される。したがって、この第 2の榭脂が封止するォプトデバイスやワイヤに生じる 残留応力を、効果的に低減できる。
[0018] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記第 2の榭脂は、離型剤が混合されていない。
[0019] 上記実施形態によれば、上記第 2の榭脂は、離型剤が混合されていないので、この 第 2の榭脂と、上記第 1の榭脂との密着性が向上する。
[0020] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記第 1の榭脂は、線膨張係数を低減するフイラ一が混合されている。
[0021] 上記実施形態によれば、上記第 1の榭脂は、上記フィラーにより線膨張係数が低減 されるので、上記第 2の榭脂およびリードフレームの線膨張係数との差が縮小される 。したがって、上記第 1の榭脂は、過大な熱応力の発生が防止されて、クラックの発生 が効果的に防止される。
[0022] なお、上記第 1の榭脂に混入するフイラ一の量は、この第 1の榭脂の上記光に対す る透過性が大幅に低下しな 、程度であるのが好ま 、。
[0023] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂であり、
上記第 1の榭脂は、上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光を集めるレ ンズ部と、このレンズ部に連なる基体部とを有し、
上記基体部は、厚みが 0. 5mm以下である。
[0024] 上記実施形態によれば、上記第 1の榭脂の基体部に集中する応力が低減する。し たがって、この第 1の榭脂のクラックの発生が、効果的に防止される。
[0025] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂であり、
上記第 1の榭脂は、上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光を集めるレ ンズ部と、このレンズ部に連なる基体部とを有すると共に、上記光が出射または入射 する方向から見て、上記リードフレームの搭載部の面積よりも小さ 、面積を有する。
[0026] 上記実施形態によれば、上記第 1の榭脂の基体部に集中する応力が低減する。し たがって、この第 1の榭脂のクラックの発生が、効果的に防止される。
[0027] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂であり、
上記第 1の榭脂は、上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光を集めるレ ンズ部と、このレンズ部に連なる基体部とを有すると共に、上記光が出射または入射 する方向から見て、上記リードフレームの搭載部の面積よりも小さ 、面積を有し、 上記基体部は、上記レンズ部の厚みよりも小さ!、厚みを有する。
[0028] 上記実施形態によれば、上記第 1の榭脂の基体部に集中する応力が低減する。し たがって、この第 1の榭脂のクラックの発生が、効果的に防止される。
[0029] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記第 2の榭脂は、上記リードフレームの上記ォプトデバイスが搭載された側と反 対側に一部が配置され、この第 2の榭脂の一部は、上記リードフレームの上記第 1の 榭脂が配置された部分以外の部分の少なくとも一部に配置されている。
[0030] 上記実施形態によれば、上記第 2の榭脂の一部が、上記リードフレームの上記第 1 の榭脂が配置された側と同じ側に配置されているので、例えば、上記第 2の榭脂の 一部を基準にして他の機器等に搭載することができる。したがって、外形基準で位置 合わせが可能なォプトデバイスのノ ッケージ構造が得られる。
[0031] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂であり、
上記第 1の榭脂は、上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光を集めるレ ンズ部と、このレンズ部に連なる基体部とを有すると共に、少なくとも上記リードフレー ムに接着材で接着されている。
[0032] 上記実施形態によれば、上記第 1の榭脂は、例えばインサート成型によらないで、 上記リードフレームとは別個に形成されて、上記接着材でリードフレームに接着され る。したがって、例えばインサート成型で形成された場合のような成型収縮による応力 の発生を防止できる。その結果、第 1の榭脂へのクラックの発生を効果的に防止でき る。
[0033] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記接着材は、最低保存温度よりも低 ヽガラス転移点を有する榭脂を含む。
[0034] 上記実施形態によれば、上記接着材は、最低保存温度よりも低!ヽガラス転移点を 有する榭脂を含むので、このォプトデバイスのノ ッケージ構造の通常の使用環境に おいて、上記接着材は弾性が比較的大きい。したがって、上記第 1の榭脂とリードフ レームとの間に生じるせん断応力を低減できるので、上記第 1の榭脂へのクラックの 発生を効果的に防止できる。なお、上記保存温度とは、 JIS— C7021— B10に定めら れるように、電気的負荷をかけずに保存できる周囲温度の範囲を!、う。
[0035] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記接着材は、最低保存温度以上、かつ、最高保存温度以下の硬化点を有する 榭脂を含む。
[0036] 上記実施形態によれば、上記接着材は、最低保存温度以上、かつ、最高保存温度 以下の硬化点を有する榭脂を含むので、上記接着材の硬化時において、硬化によ つて生じる熱応力を比較的少なくできる。したがって、上記第 1の榭脂に生じるせん 断応力を低減できるので、この第 1の榭脂におけるクラックの発生を効果的に防止で きる。
[0037] 一実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂であり、
上記第 1の榭脂は、上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光を集める複 数のレンズ部と、この複数のレンズ部に各々連なる複数の基体部とを有し、上記複数 のレンズ部および基体部は、互いに分離されて 、る。
[0038] 上記実施形態によれば、上記複数のレンズ部および基体部は、互いに分離されて いるので、この第 1の榭脂の基体部に集中する応力が低減する。したがって、この第 1の榭脂のクラックの発生力 効果的に防止される。
発明の効果
[0039] 以上のように、本発明のォプトデバイスのパッケージ構造は、リードフレームの搭載 部の一方の側に、ォプトデバイスに対して入射または出射する光を透過する第 1の榭 脂を配置し、上記搭載部の他方の側に、ォプトデバイスとワイヤを封止する第 2の榭 脂とを配置し、上記第 2の榭脂が、上記第 1の榭脂よりも低い線膨張係数を有する。 したがって、温度の変化が比較的大きい環境で使用されても、上記ォプトデバイスと ワイヤに作用する熱応力を効果的に低減できて、上記ォプトデバイスの破壊や上記 ワイヤの破断の問題を効果的に防止できる。
[0040] また、上記第 1の榭脂にクラックが生じ難くするクラック防止構造を備えるので、上記 第 1の榭脂はリードフレーム等よりも線膨張係数が大きいにもかかわらず、温度の変 化が比較的大きい環境で使用されても、上記第 1の榭脂にクラックが生じる問題を効 果的に防止できる。
図面の簡単な説明
[0041] [図 1A]本発明の第 1実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造を示す断面図であ る。
[図 1B]第 1実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す平面図である。 [図 2]第 2実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 3]第 3実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 4]比較例のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 5]第 4実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 6]第 5実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 7]第 6実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 8]第 7実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。
[図 9]第 5実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造の変形例を示す平面図である 符号の説明
[0042] 2 低応力榭脂
3 リードフレームのリード部
5 リードフレームの搭載部
5a リードフレームの搭載部の開口
6 LED
8 光透過性榭脂
8a レンズ
9 ワイヤ
21 低応力樹脂の部分
31 リード部の屈曲部
81 光透過性榭脂の端部
発明を実施するための最良の形態
[0043] 以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
[0044] (第 1実施形態)
図 1Aは、本発明の第 1実施形態のォプトデバイスのノ¾ /ケージ構造を示す断面図 であり、図 1Bは、このォプトデバイスのパッケージ構造の平面図である。
[0045] このォプトデバイスのパッケージ構造は、ォプトデバイスとしての LED (発光ダイォ ード) 6を、リードフレームの搭載部 5の図 1における下側面に搭載している。上記リー ドフレームの搭載部 5には、上記 LED6からの出射光を通過する開口 5aが設けられ ており、この開口 5aに上記 LED6の光出射部が臨んでいる。上記 LED6は、ワイヤ 9 によって、リードフレームのリード部 3に電気的に接続されている。上記ワイヤ 9は、上 記リードフレームの搭載部の上記 LED6が搭載された側に配置して 、る。上記 LED 6およびワイヤ 9を、フィラーとしてのシリカが混入された低応力榭脂 2によって封止し ている。この低応力榭脂 2は、上記リードフレームの搭載部 5の上記 LED6が搭載さ れた側に配置している。一方、上記リードフレームの搭載部 5の上記 LED6が搭載さ れた側と反対側には、上記光 LED6の出射光に対して透過性を有する材料からなる 光透過性榭脂 8を配置している。この光透過性榭脂 8は、上記 LED6の出射光を集 光するレンズ部 8aと、このレンズ部 8aを支持する基体部 8bとを一体に形成して 、る。 上記基体部 8bは、断面において台形を有すると共に、平面において矩形を有する。 上記低応力榭脂 2は、例えばエポキシ榭脂に線膨張係数の小さなシリカ等のフイラ 一を添加し、全体の線膨張係数を低減した榭脂が使用される。上記光透過性榭脂 8 は、例えば透明エポキシ榭脂が使用される。
[0046] 上記ォプトデバイスのノ ッケージ構造はクラック防止構造を備える。このクラック防 止構造は、上記リードフレームの上記リード部に設けられた屈曲部 31と、この屈曲部 31よりも上記 LED6が搭載された側と反対側に位置する低応力樹脂の部分 21と、こ の低応力榭脂の部分 21に接する上記光透過性榭脂の端部 81とで構成されて 、る。 上記リードフレームのリード部の屈曲部 31は、上記 LED6が搭載された側に屈曲し ている。
[0047] 上記構成のォプトデバイスのパッケージ構造は、上記 LED6とワイヤ 9とを低応力榭 脂 2で封止しており、この低応力榭脂 2の線膨張係数は、 Si (シリコン)及び GaAs (ガ リウム砒素)で形成される上記 LED6の線膨張係数や、上記リードフレーム、および、 ワイヤの線膨張係数に近い値である。したがって、温度の変化が比較的大きい環境 で使用されても、上記 LED6とワイヤ 9に作用する熱応力を効果的に低減できる。そ の結果、上記 LED6の破壊の問題や、上記ワイヤ 9の破断の問題を、効果的に防止 できる。
[0048] また、上記ォプトデバイスのパッケージ構造は、上記クラック防止構造を有するので 、温度の変化が比較的大きい環境で使用された場合においても、上記光透過性榭 脂 8のクラックを効果的に防止できる。すなわち、上記光透過性榭脂 8は、上記 LED 6からの光に対して良好な透過性を維持させるため、フィラーを混入していないので、 上記リードフレームおよび低応力榭脂 2の線膨張係数に対して数倍の線膨張係数を 有する。し力しながら、上記クラック防止構造において、上記光透過性榭脂の端部 81 は、上記低応力樹脂の部分 21に接しているので、この光透過性榭脂の端部 81に生 じるせん断応力が、例えばリードフレームのリード部に接する場合よりも小さくなる。そ の結果、上記光透過性榭脂 8は、クラックの発生を効果的に防止できる。
[0049] また、上記ォプトデバイスのパッケージ構造は、上記低応力榭脂 2と光透過性榭脂 8とを、上記リードフレームの下側と上側とに別個に成形することにより、容易に製作 できる。すなわち、例えば LEDからの出射光を集光するためのガラス製レンズを、低 応力樹脂でインサート成形するよりも、上記ガラス製レンズの位置決め等の手間が不 要であるので、容易に製作できる。また、上記低応力榭脂 2は、上記リードフレームの LED6を搭載した側のみに配置するので、従来におけるようにリードフレームの両側 を光等価性榭脂のみで封止するよりも、成形の際における金型中での榭脂の流動性 が良好である。したがって、封止榭脂に気泡が生じる問題が防止できる。また、成形 用の金型のゲートの配置位置を、比較的少ない制限の下で設定できる。したがって、 上記ォプトデバイスのパッケージ構造は、 2色成形によって比較的容易に安価に作 製できる。
[0050] (第 2実施形態)
図 2は、本発明の第 2実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図で ある。
[0051] 第 2実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、クラック防止構造の構成が異 なる点のみが、第 1実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造と異なる。第 2実施 形態において、第 1実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細 な説明を省略する。
[0052] 第 2実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造が備えるクラック防止構造は、リー ドフレームのリード部 3に設けられた凹部 32と、この凹部 32内に位置する低応力榭脂 の部分 22と、この低応力樹脂の部分 22に接する光透過性榭脂の端部 81とで構成さ れている。上記リードフレームのリード部の凹部 32は、 LED6が搭載された側と反対 側が凹となっている。
[0053] 本実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、温度の変化が比較的大き!、環 境で使用された場合においても、上記クラック防止構造により、光透過性榭脂 8のクラ ックを効果的に防止できる。すなわち、上記クラック防止構造において、上記光透過 性榭脂の端部 81が、上記低応力樹脂の部分 22に接しているので、この光透過性榭 脂の端部 81に生じるせん断応力が効果的に低減される。したがって、上記光透過性 榭脂 8は、リードフレームおよび低応力榭脂 2の線膨張係数に対して数倍の線膨張 係数を有するにもかかわらず、クラックの発生を効果的に防止できる。
[0054] (第 3実施形態)
図 3は、本発明の第 3実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図で ある。
[0055] 第 3実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、クラック防止構造の構成が異 なる点のみが、第 1実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造と異なる。第 3実施 形態において、第 1実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細 な説明を省略する。
[0056] 第 3実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造が備えるクラック防止構造は、リー ドフレームのリード部 3に設けられた屈曲部 33と、この屈曲部 33の縁に連なる端面 8 3を有する光透過性榭脂の端部 81とで構成されている。上記リードフレームのリード 部の屈曲部 33は、 LED6が搭載された側に屈曲して 、る。
[0057] 本実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、温度の変化が比較的大き!、環 境で使用された場合においても、上記クラック防止構造により、光透過性榭脂 8のクラ ックを効果的に防止できる。すなわち、上記クラック防止構造において、上記光透過 性榭脂の端部 81が上記リード部の屈曲部 33に接すると共に、上記光透過性榭脂の 端部の端面 83が、上記屈曲部 33の縁に連なる構成により、上記光透過性榭脂の端 部 81に生じるせん断応力が効果的に低減される。したがって、上記光透過性榭脂 8 は、リードフレームおよび低応力榭脂 2の線膨張係数に対して数倍の線膨張係数を 有するにもかかわらず、クラックの発生を効果的に防止できる。
[0058] 上記各実施形態において、上記光透過性榭脂 8の成形方法は特に限定されない。
一方、上記低応力榭脂 2については、上記 LED6およびワイヤ 9等を封止するので、 これらの部品への残留応力を低減するため、トランスファーモールドを用いるのが好 ましい。
[0059] また、上記低応力榭脂 2には離型剤を用いないのが好ましい。低応力樹脂に離型 剤を用いると、この低応力榭脂を成形した後に光透過性榭脂を成形する場合、低応 力樹脂から離型剤が沁み出して、低応力樹脂と光透過性樹脂との密着性に悪影響 を及ぼす場合があるからである。
[0060] また、上記光透過性榭脂 8には、透光性 (光透過率)を損なわな!/、程度にシリカ等 のフイラ一を混入して、線膨張係数を下げるようにしてもよい。これによつて、光透過 性榭脂に生じるせん断応力を更に低減することができて、この光透過性榭脂のクラッ クの発生を更に効果的に防止できる。
[0061] また、上記 LED6は、例えば CCD、 VCSEL (面発光型半導体レーザ)及び PD (フ オトダイオード)等のような他のォプトデバイスであってもよ!/ヽ。
[0062] また、上記光透過性榭脂 8および低応力榭脂 2の形状は、直方体に限られず、必 要に応じて他の形状に変更可能である。
[0063] また、上記リードフレームの形状は、必要に応じて他の形状に変更可能である。例 えば、搭載部 5とリード部 3を一体に形成してもよぐまた、上記リード部 3の本数は何 本でもよい。
[0064] (実施例)
第 1乃至第 3実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を製作し、 -40°C— 105 °Cの範囲で温度が変化する環境で試験を行った。また、第 1乃至第 3実施形態のォ ブトデバイスのパッケージ構造にっ 、て、電子計算機を用いた FEM (有限要素法) によるシミュレーションにより、上記試験の条件の下で生じるせん断応力を計算した。 さらに、比較例として、本発明のクラック防止構造を有しないォプトデバイスのノッケ ージ構造の試験と、せん断応力の計算を行った。
[0065] 図 4は、比較例のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図である。このォプト デバイスのノ ッケージ構造は、リードフレームのリード部 103が、光透過性榭脂 8と低 応力榭脂 2との間の境界線に沿って側方に突出しており、クラック防止構造を有しな い点以外は、第 1実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造と同一の構成部分を 有する。図 4の比較例において、図 1の第 1実施形態と同一の構成部分には同一の 参照番号を付している。
[0066] 第 1乃至第 3実施形態と、比較例のォプトデバイスのノ¾ /ケージ構造を作製する際 に用いた材料は、以下のとおりである。すなわち、低応力モールド榭脂 2に、住友べ 一クライト製 EME6710を用いた。また、光透過性榭脂 8に日東電工製 NT600を用 いると共に、リードフレームに神戸製鋼製銅合金 KFCを用いた。そして、低応力榭脂 2の厚みを 2mmに形成し、光透過性榭脂 8の厚みを lmmに形成すると共に、リード フレームの厚みを 0. 25mmに形成した。これらの構成部分により、パッケージサイズ が 6mm角のパッケージ構造を作成した。
[0067] 表 1は、各構成部分の材料の物性値を示したものである。
[0068] [表 1]
Figure imgf000015_0001
[0069] 表 1に示すように、低応力榭脂 102の線膨張係数は、フィラーが混入されているの で、リードフレームに用いられる Cu合金や、ワイヤに用いられる Auや、 LED6に用い られる GaAsおよび Siの線膨張係数に近い値となっている。一方、光透過性榭脂 10 8は、上記 LED6の出射光に対する透過性の低下を避けるため、フィラーを混入して V、な 、ので、他の構成材料に対して数倍の大きさの線膨張係数を有する。
[0070] 表 1に示す物性値を有する材料によって、第 1乃至第 3実施形態、および、比較例 のォプトデバイスのパッケージ構造を作製した。このパッケージ構造は、 LED6を実 装したリードフレームに、低応力榭脂 2をインサート成形した後、光透過性榭脂 108 の成形を行って製作した。これらのォプトデバイスのノ ッケージ構造を、 40°C— 10 5°Cの範囲で温度が変化する環境に置 、て、温度サイクル試験を行った。
[0071] その結果、比較例の光透過性榭脂 8にクラックが発生した。具体的には、図 4にお いて、光透過性榭脂の端部 81であって、リードフレームのリード部 103に接すると共 に低応力榭脂 8と接する部分に、クラックが最も多く発生した。この次に多くクラックが 発生したのは、光透過性榭脂の端部 81であって、リードフレームのリード部 103に接 する部分であった。これらのクラックは、互いに接する各構成部品の線膨張が違うこと によって光透過性榭脂の端部 81に生じたせん断応力が、主な原因と考えられる。
[0072] 一方、第 1乃至第 3実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造では、光透過性榭 脂の端部 81には、クラックの発生は殆ど見られな力つた。これは、第 1および第 2実施 形態では、光透過性榭脂の端部 81に接する低応力樹脂の部分 21, 22は、光透過 性榭脂 8と線膨張係数が異なるが、ヤング率が比較的小さいので、これらの榭脂の境 界に生じるせん断応力が、比較的小さ力 たためであると考えられる。また、第 2実施 形態では、光透過性榭脂の端部の端面 83を、リードフレームのリード部の屈曲部 31 の縁に連なるように形成することにより、上記光透過性榭脂の端部 81のせん断応力 力 低減されたためであると考えられる。
[0073] 以上の試験結果により、第 1および第 2実施形態では、リードフレームのリード部 3を 、第 1の榭脂としての光透過性榭脂と、第 2の榭脂としての低応力樹脂との境界から 突出しないで、上記第 2の榭脂のみ力も突出するように形成したことにより、上記第 1 の榭脂に過大なせん断応力が発生することを防止できたと考えられる。また、第 2実 施形態では、リードフレームのリード部 3を、第 1の榭脂としての光透過性榭脂と、第 2 の榭脂としての低応力樹脂との境界にぉ 、て、屈曲部の縁が位置するように形成し たことにより、上記第 1の榭脂に過大なせん断応力が発生することが防止できたと考 えられる。
[0074] 表 2は、第 1乃至第 3実施形態、および、比較例のォプトデバイスのパッケージ構造 について、 FEMによるシミュレーションの計算結果を示したものである。このシミュレ ーシヨンにおいて、光透過性榭脂 8のガラス転移点は 120°Cであるので、パッケージ 構造の全体の応力がゼロとなる点を 120°Cに設定して、温度条件を 40°C— 105°C の間で変化させて、温度サイクル試験に相当するシミュレーションを行った。
[0075] [表 2]
Figure imgf000017_0001
[0076] 表 2において、位置 Aは、光透過性榭脂の端部 81、または、この光透過性榭脂の 端部 81の近傍において、この光透過性榭脂 8が、リードフレームのリード部 3, 103の 幅方向の端と、低応力榭脂 2とに接する部分である。また、位置 Bは、光透過性榭脂 の端部 81、または、この光透過性榭脂の端部 81の近傍において、この光透過性榭 脂 8が、リードフレームのリード部 3, 103の幅方向中央と接する部分である。
[0077] 表 2のシミュレーションの結果は、実物による温度サイクル試験の結果に、良好に対 応している。光透過性榭脂 8の作製に用いた日東電工製 NT600は、曲げ強さが 13 OMpaであり、一般に、榭脂のせん断強さは曲げ強さの 1Z3であることから、上記光 透過性榭脂 8のせん断強さは約 45Mpaであると推定できる。上記シミュレーションで 計算されたせん断応力の値が、上記光透過性榭脂のせん断強さを超えた場合に、 せん断破壊が生じやすくなると判断できる。実際に、比較例では、シミュレーション計 算によるせん断応力力 位置 Aおよび Bのいずれも 45Mpaを大幅に超えているとこ ろ、温度サイクル試験において光透過性榭脂の端部 81に多くのクラックが生じた。一 方、第 1および第 2実施形態では、シミュレーション計算によるせん断応力が、位置 A および Bの!、ずれも 45Mpを下回って!/、るところ、温度サイクル試験にぉ 、て光透過 性榭脂の端部 81にはクラックが生じな力つた。また、第 3実施形態では、シミュレーシ ヨン計算によるせん断応力が、位置 Aでは 45Mpを僅かに超えているものの、温度サ イタル試験では光透過性榭脂の端部 81にはクラックが生じな力つた。
[0078] これらの結果から、上記光透過性榭脂 8に生じるクラックは、この光透過性榭脂の端 部 81がリードフレームのリード部 103に接する部分において、特に、リード部 103の 幅方向両端で低応力榭脂 2にも接する部分に極めて大きなせん断応力が生じること 力 原因であると考えられる。ここにおいて、本発明のォプトデバイスのパッケージ構 造によれば、クラック防止構造により、光透過性榭脂の端部 81のせん断応力を効果 的に低減できるので、上記光透過性榭脂 8のクラックを効果的に防止できると考えら れる。
[0079] (第 4実施形態)
図 5は、本発明の第 4実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図で ある。
[0080] 第 4実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、クラック防止構造の構成が異 なる点のみが、第 1実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造と異なる。第 4実施 形態において、第 1実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細 な説明を省略する。
[0081] 本実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造が備えるクラック防止構造は、光透 過性榭脂 8の基体 8bの厚みを所定の厚みにすることによって実現している。なお、上 記基体 8bとは、光透過性榭脂 8のうち、レンズ 8aを支持する部分をいう。この光透過 性榭脂 8に発生する熱応力は、主にリードフレーム 3, 5に対して、線膨張係数とヤン グ率が異なることによって発生する。特に、上記光透過性榭脂 8の基体 8bの厚みが 厚いほど、上記リードフレーム 3, 5と光透過性榭脂 8との間に生じるせん断応力が大 きくなり、この光透過性榭脂 8の端部に応力集中が発生し易くなつて、クラックが発生 し易くなる。
[0082] ここで、上記光透過性榭脂 8の基体 8bの厚みを 0. 5mm以下にすることにより、上 記光透過性榭脂の端部 81に生じるせん断応力を効果的に低減できる。すなわち、 上記光透過性榭脂 8はリードフレーム 3, 5および低応力榭脂 2の線膨張係数に対し て数倍の線膨張係数を有するにもかかわらず、上記クラック防止構造により、上記光 透過性榭脂 8のクラックの発生を効果的に防止できる。
[0083] なお、上記光透過性榭脂 8の基体 8bの厚みは、クラックを防止する観点からは薄け れば薄いほど良いが、成型時の樹脂の流動性の問題を考慮すれば、下限を 0. 3m m程度とするのが好ましい。 (第 5実施形態)
図 6は、本発明の第 5実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図であ る。
[0084] 第 5実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、クラック防止構造の構成が異 なる点のみが、第 1実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造と異なる。第 5実施 形態において、第 1実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細 な説明を省略する。
[0085] 本実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造が備えるクラック防止構造は、光透 過性榭脂 8の面積を、 LED6の光の出射方向から見て、リードフレームの搭載部 5の 面積よりも小さくすること〖こよって実現する。なお、上記光透過性榭脂 8は、レンズ部 8 aと、このレンズ部 8aを支持する基体部 8bとで形成されており、この光透過性榭脂 8 の面積は、上記基体部 8bの面積と同一である。上記光透過性榭脂 8に発生する熱 応力は、主にリードフレーム 3, 5に対して、線膨張係数とヤング率が異なることによつ て発生する。特に、上記光透過性榭脂 8の面積が大きいほど、この光透過性榭脂 8の 端部近傍において、上記リードフレーム 3, 5との間に生じるせん断応力が大きくなり、 この光透過性榭脂 8の端部に応力集中が発生し易くなつて、クラックが発生し易くな る。
[0086] ここで、上記光透過性榭脂 8の面積を、上記 LED6の光の出射方向から見て、上記 リードフレームの搭載部 5の面積よりも小さくすることによって、上記光透過性榭脂の 端部 81に生じるせん断応力を効果的に低減できる。すなわち、上記光透過性榭脂 8 はリードフレーム 3, 5および低応力榭脂 2の線膨張係数に対して数倍の線膨張係数 を有するにもかかわらず、上記クラック防止構造により、上記光透過性榭脂 8のクラッ クの発生を効果的に防止できる。
[0087] また、第 4実施形態と第 5実施形態とを組み合わせて、光透過性榭脂 8を薄く、かつ 、面積を小さくすることにより、上記光透過性榭脂 8のクラックの発生を、更に効果的 に防止できる。また、図 9に示されるように、光透過性榭脂 8が、複数のレンズ部 8a, 8 a' · ·と、この複数のレンズ部 8aに連なる複数の基体部 8b, 8b - - 'で形成されている 場合、この複数のレンズ部 8aおよび基体部 8bを互いに分離することにより、この光透 過性榭脂 8のクラックの発生を更に効果的に防止できる。
(第 6実施形態)
図 7は、本発明の第 6実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図で ある。
[0088] 第 6実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、クラック防止構造の構成と、第
2の榭脂の配置位置が異なる点のみ力 第 1実施形態のォプトデバイスのパッケージ 構造と異なる。第 6実施形態において、第 1実施形態と同一の構成部分には同一の 参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
[0089] 本実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、第 5実施形態のォプトデバイス のノ ッケージ構造のクラック防止構造と同様のクラック防止構造を備える。すなわち、 上記光透過性榭脂 8が、レンズ部 8aと、このレンズ部 8aを支持する基体部 8bとで形 成されており、この光透過性榭脂 8の面積である基体部 8bの面積力 LED6の光の 出射方向から見て、リードフレームの搭載部 5の面積よりも小さく形成している。この 場合、上記光透過性榭脂 8は、 LED6の光の透過のために必要最小限の寸法に形 成することになるので、この光透過性榭脂 8の表面を用いてパッケージ構造の位置合 わせをすることができな!/、場合が生じる。
[0090] そこで、上記リードフレーム 3, 5に関して、上記光透光性榭脂 8が配置される側の 面において、この光透過性榭脂 8が配置される部分以外の部分の少なくとも一部に、 低応力樹脂の一部 2aを配置する。この低応力樹脂の一部 2aの表面を用いることによ り、このパッケージ構造を搭載すべき機器に対して、このパッケージ構造の位置合わ せを行うことができる。なお、上記低応力榭脂 2をリードフレーム 3, 5に成型する際、 光路となる部分であって、上記光透過性榭脂 8を配置すべき位置にピン等を配置し て、上記低応力樹脂の材料の流入を妨げるようにすればよ!、。
[0091] なお、上記低応力榭脂の一部 2aは、上記光透過性榭脂 8の基体部 8bの厚みを薄 く形成した場合に、上記リードフレーム 3, 5の上記光透過性榭脂 8が配置される側の 面に形成してもよ!/ヽ。上記薄く形成された光透過性榭脂 8の基体部 8bで位置合わせ ができない場合であっても、上記低応力榭脂の一部 2aの表面によって、このパッケ ージ構造の位置合わせを行うことができる。 (第 7実施形態)
図 8は、本発明の第 7実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造を示す断面図で ある。
[0092] 第 7実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造は、クラック防止構造が異なる点の みが、第 6実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造と異なる。第 7実施形態にお いて、第 6実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を 省略する。
[0093] 第 7実施形態のォプトデバイスのパッケージ構造が備えるクラック防止構造は、 LE D6の光の出射方向から見て、光透過性榭脂 8の面積がリードフレームの搭載部 5の 面積よりも小さいことに加えて、上記光透過性榭脂 8を接着剤によって少なくともリー ドフレームの搭載部 5に接着することにより、構成している。上記光透過性榭脂 8は、 レンズ部 8aと、このレンズ部 8aを支持する基体部 8bとで形成されており、この基体部 8bの下を、少なくともリードフレームの搭載部 5に接着材で接着している。
[0094] もし、光透過性榭脂 8をインサート成型でリードフレーム 3, 5と一体に形成した場合 、上記光透過性榭脂 8には、成型収縮による応力や、光透過性榭脂の硬化開始時の 温度力 周囲温度に至るまでの温度差による熱応力等に起因して、残留応力が発生 する。この残留応力は、上記光透過性榭脂 8におけるクラックの発生の一因となる。
[0095] ここで、本実施形態では、上記光透過性榭脂 8をリードフレーム 3, 5とは別個に形 成し、この光透過性榭脂 8を接着材 10で少なくともリードフレームの搭載部 5に固定 する。これにより、上記接着材 10の硬化開始時の温度と周囲温度との温度差による 熱応力のみが、上記残留応力の原因となるので、光透過性榭脂 8でのクラックの発生 の可能性を低減できる。さらに、上記接着材 10を応力の緩衝材として機能させること により、光透過性榭脂 8のクラックの発生を、効果的に防止することができる。
[0096] 具体的には、上記接着材 10として、ォプトデバイスのパッケージの最低保存温度よ りも低いガラス転移点を有する材料を用いるのが好ましい。これにより、このォプトデ バイスのノ¾ケージを使用する通常の環境において、上記接着材 10をゴム状態にす ることができる。これにより、上記接着材 10のヤング率を低減することができるので、こ の接着材 10が固定するリードフレーム 3, 5と光透過性榭脂 8との間の応力差を緩和 することができる。したがって、上記光透過性榭脂 8への応力集中を効果的に防止し て、クラックの発生を効果的に防止することができる。
[0097] また、このォプトデバイスのノ ッケージの最低保存温度以上、かつ、最高保存温度 以下の硬化点を有する接着剤 10を用いることにより、この接着材 10の硬化の過程に おいて、硬化点から周囲温度に至る際の温度差を小さくすることができる。したがって 、この接着材 10の硬化時に発生する熱応力を小さくすることができて、光透過性榭 脂 8のクラックの発生を効果的に防止できる。なお、上記接着材 10の硬化点は、この ォプトデバイスのパッケージの最低保存温度の値と最高保存温度の値とを算術平均 して得た値であるのが好まし 、。
[0098] 上記第 4一第 7実施形態において、上記光透過性榭脂 8の成形方法は特に限定さ れない。一方、上記低応力榭脂 2については、上記 LED6およびワイヤ 9等を封止す るので、これらの部品への残留応力を低減するため、トランスファーモールドを用いる のが好ましい。
[0099] また、上記低応力榭脂 2には離型剤を用いないのが好ましい。低応力樹脂に離型 剤を用いると、この低応力榭脂を成形した後に光透過性榭脂を成形する場合、低応 力樹脂から離型剤が沁み出して、低応力樹脂と光透過性樹脂との密着性に悪影響 を及ぼす場合があるからである。
[0100] また、上記 LED6は、例えば CCD、 VCSEL及び PD等のような他のォプトデバイス であってもよい。
[0101] また、上記光透過性榭脂 8および低応力榭脂 2の形状は、直方体に限られず、必 要に応じて他の形状に変更可能である。
[0102] また、上記リードフレームの形状は、必要に応じて他の形状に変更可能である。例 えば、搭載部 5とリード部 3を一体に形成してもよぐまた、上記リード部 3の本数は何 本でもよい。
[0103] 表 3は、上述の第 4、第 5および第 7実施形態のォプトデバイスのノ ッケージ構造に ついて、光透過性榭脂の端部 81 (表 2の位置 Bと同じ位置)に生じる最大せん断応力 を、 FEMシミュレーションによって算出した結果を示す表である。この FEMシミュレ ーシヨンは、表 2の結果が得られた FEMシミュレーションと同じ条件によって計算を行 つた。なお、第 5実施形態については、複数のレンズ 8aおよび基体 8bを有すると共 に、この複数のレンズ 8aおよび基体 8bが互いに分離されてなる光透過性榭脂 8につ いても計算を行った。また、第 5実施形態については、光透過性榭脂 8の厚みが 0. 5 mmである薄型のものについても計算を行った。また、第 7実施形態については、接 着剤 10が含む榭脂としてシリコーンを用いた場合と、その硬化点が 75°Cである場合 とについて計算を行った。表 3には、比較のため、第 1実施形態の計算結果も示して いる。
[表 3]
Figure imgf000023_0001
上記表 3から分力るように、第 4、第 5および第 7実施形態のォプトデバイスのパッケ ージ構造は、第 1実施形態と比較して、透過性榭脂 8のせん断応力を更に低減する ことができる。したがって、光透過性榭脂 8のクラックの発生を、更に効果的に防止す ることができると言える。

Claims

請求の範囲
[1] ォプトデバイス(6)と、
上記ォプトデバイス (6)に対して入射または出射する光が通過する孔(5a)を有す ると共に上記ォプトデバイス (6)を搭載する搭載部(5)と、上記ォプトデバイス (6)に 電気的に接続されるリード部(3)とを有するリードフレームと、
上記リードフレームの上記ォプトデバイス (6)が搭載された側に配置され、上記ォ ブトデバイス (6)とリード部(3)とを電気的に接続するワイヤ(9)と、
上記リードフレームの上記ォプトデバイス (6)が搭載された側と反対側に配置され、 上記光に対して透過性を有する第 1の榭脂 (8)と、
上記リードフレームの上記ォプトデバイス (6)が搭載された側に少なくとも一部が配 置されると共に、上記ォプトデバイス (6)とワイヤ (9)とを封止し、かつ、線膨張係数が 上記第 1の榭脂よりも低い第 2の榭脂 (2)と、
上記第 1の榭脂にクラックが生じ難くするクラック防止構造 (8, 21, 22, 31, 32, 8 1)と
を備えることを特徴とするォプトデバイスのパッケージ構造。
[2] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記クラック防止構造は、
上記リードフレームの上記リード部(3)に設けられて上記ォプトデバイス (6)が搭載 された側に屈曲した屈曲部(31)と、
上記屈曲部(31)よりも上記ォプトデバイス (6)が搭載された側と反対側に位置する 第 2の榭脂の部分 (21)と、
上記第 2の榭脂の部分に接する上記第 1の榭脂の端部 (81)と
を含むことを特徴とするォプトデバイスのノ ッケージ構造。
[3] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記クラック防止構造は、
上記リードフレームの上記リード部(3)に設けられると共に、上記ォプトデバイス(6) が搭載された側と反対側が凹となる凹部(32)と、
上記凹部(32)内に位置する第 2の榭脂の部分 (22)と、 上記第 2の榭脂の部分 (22)に接する上記第 1の榭脂の端部 (81)と を含むことを特徴とするォプトデバイスのノ ッケージ構造。
[4] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記クラック防止構造は、
上記リードフレームの上記リード部(3)に設けられて上記ォプトデバイス (6)が搭載 された側に屈曲した屈曲部(31)と、
上記屈曲部の縁に連なる端面 (83)を有する上記第 1の榭脂の端部(81)と を含むことを特徴とするォプトデバイスのノ ッケージ構造。
[5] 請求項 4に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記第 1の榭脂の端部の端面 (83)は、上記屈曲部(31)の上記ォプトデバイスが 搭載された側と反対側の面と略同一平面上に形成されていることを特徴とするォプト デバイスのノ ッケージ構造。
[6] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記第 2の榭脂(2)は、トランスファーモールドで形成されて ヽることを特徴とするォ ブトデバイスのパッケージ構造。
[7] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記第 2の榭脂(2)は、離型剤が混合されて!、な 、ことを特徴とするォプトデバイス のパッケージ構造。
[8] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記第 1の榭脂 (8)は、線膨張係数を低減するフイラ一が混合されていることを特 徴とするォプトデバイスのパッケージ構造。
[9] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ ヽて、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂(8)であり、
上記第 1の榭脂 (8)は、上記ォプトデバイスに対して入射または出射する光を集め るレンズ部 (8a)と、このレンズ部 (8a)に連なる基体部(8b)とを有し、
上記基体部(8b)は、厚みが 0. 5mm以下であることを特徴とするォプトデバイスの パッケージ構造。
[10] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ 、て、 上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂(8)であり、
上記第 1の榭脂 (8)は、上記ォプトデバイス (6)に対して入射または出射する光を 集めるレンズ部 (8a)と、このレンズ部 (8a)に連なる基体部(8b)とを有すると共に、上 記光が出射または入射する方向から見て、上記リードフレームの搭載部(5)の面積よ りも小さい面積を有することを特徴とするォプトデバイスのノ ッケージ構造。
[11] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造において、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂(8)であり、
上記第 1の榭脂 (8)は、上記ォプトデバイス (6)に対して入射または出射する光を 集めるレンズ部 (8a)と、このレンズ部 (8a)に連なる基体部(8b)とを有すると共に、上 記光が出射または入射する方向から見て、上記リードフレームの搭載部(5)の面積よ りも小さい面積を有し、
上記基体部(8b)は、上記レンズ部 (8a)の厚みよりも小さ 、厚みを有することを特 徴とするォプトデバイスのパッケージ構造。
[12] 請求項 10または 11に記載のォプトデバイスのパッケージ構造にぉ 、て、
上記第 2の榭脂 (2)は、上記リードフレームの上記ォプトデバイス (6)が搭載された 側と反対側に一部が配置され、この第 2の榭脂の一部(2a)は、上記リードフレームの 上記第 1の榭脂 (8)が配置された部分以外の部分の少なくとも一部に配置されてい ることを特徴とするォプトデバイスのノ ッケージ構造。
[13] 請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ 、て、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂(8)であり、
上記第 1の榭脂 (8)は、上記ォプトデバイス (6)に対して入射または出射する光を 集めるレンズ部 (8a)と、このレンズ部 (8a)に連なる基体部(8b)とを有すると共に、少 なくとも上記リードフレームに接着材(10)で接着されていることを特徴とするォプトデ バイスのパッケージ構造。
[14] 請求項 13に記載のォプトデバイスのパッケージ構造において、
上記接着材(10)は、最低保存温度よりも低いガラス転移点を有する榭脂を含むこ とを特徴とするォプトデバイスのパッケージ構造。
[15] 請求項 13に記載のォプトデバイスのパッケージ構造において、 上記接着材(10)は、最低保存温度以上、かつ、最高保存温度以下の硬化点を有 する榭脂を含むことを特徴とするォプトデバイスのパッケージ構造。
請求項 1に記載のォプトデバイスのノ ッケージ構造にぉ 、て、
上記クラック防止構造は、上記第 1の榭脂(8)であり、
上記第 1の榭脂 (8)は、上記ォプトデバイス (6)に対して入射または出射する光を 集める複数のレンズ部 (8a)と、この複数のレンズ部(8a)に各々連なる複数の基体部 (8b)とを有し、上記複数のレンズ部(8a)および基体部(8b)は、互いに分離されて いることを特徴とするォプトデバイスのパッケージ構造。
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