JP2013225575A - 光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置、および、それらの製造方法 - Google Patents
光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置、および、それらの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 光半導体装置用リードフレームを、光半導体素子と接続される電極部と、前記光半導体素子の側面の外周に配設される側壁部で構成し、前記電極部を前記光半導体素子の上に配置し、前記光半導体素子から底方向に放射される光については、前記光半導体装置用リードフレームとは異なる部材で上側へ反射させることにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
しかしながら、光半導体装置用のリードフレームにおいては、上述のように、リードフレームの上にLED素子等の光半導体素子を載置する場合、リードフレームは、光半導体素子と電気的に接続される電極としての機能に加えて、光半導体素子から底方向に放射される光の反射率を高める反射板としての機能も担うことになる。
それゆえ、上記の銀めっき膜は反射率を高くするための条件も満たす必要があり、単に光半導体素子と電気的に接続するための銀めっき膜を形成する場合よりも製造上の制約が多くなり、それに伴って製造コストも増大するという問題が生じていた。具体的には、電気的な接続信頼性を高めようとすると所望の反射率が得られなかったり、逆に反射率を高めようとすると所望の接続信頼性が得られなかったりしていた。
まず、本発明に係る光半導体装置用リードフレームについて説明する。
図1は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの一例の説明図であり、(a)は平面図、(b)は底面図、(c)は(a)のA−A断面図である。
また、図2は、図1に示す本発明に係る光半導体装置用リードフレームが多面付けされた形態の例を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B断面図である。
また、図3は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームを用いた光半導体装置の一例の説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C断面図である。
まず、パッケージ単位の本発明の光半導体装置用リードフレームについて説明する。
ここで、前記パッケージ単位の光半導体装置用リードフレームとは、1単位の半導体装置を構成する光半導体装置用リードフレームのことであり、その構成として、少なくとも1個の光半導体素子と電気的に接続される一対の電極部を有しているものである。
このような構成を有していれば、前記側壁部は、光半導体素子を封止する透光性樹脂を所定の領域に留める壁としての機能の他に、光半導体素子から放出される横方向(側面方向)の光を、効率良く天側の方向に反射する側方反射板としての機能も発揮できるからである。
このような構成を有していれば、電極部2aおよび2bと、側壁部3aおよび3bを、同一金属材料から形成することができるため製造上効率的であり、かつ、電極部2aと2bとを電気的に絶縁できるため、光半導体素子を接続する際に短絡(ショート)を起こすことがないからである。
このような構成を有していれば、例えば、前記電極部の材料として、銅または銅合金を用いる場合に、光半導体素子と良好に電気的接続を行うことができ、また、前記側壁部による光半導体素子から側方に放射される光の反射性を、より高めることができるからである。
また、図1においては、煩雑となるのを避けるために、図1(a)および(b)には、銀を含むめっき膜4の記載は省略している。
次に、本発明の第2の形態に係る光半導体装置用リードフレームについて説明する。
本発明の第2の形態に係る光半導体装置用リードフレームは、上述した第1の形態の光半導体装置用リードフレーム複数個が、連結部を介して平面状に多面付けされている形態を有していることを特徴とするものである。
すなわち、前記第1の形態の光半導体装置用リードフレーム1を、個々製造する場合に比べて、製造コストを大幅に低減することができる。
次に、本発明に係る光半導体装置について説明する。
本発明に係る光半導体装置は、上述の光半導体装置用リードフレームと、光半導体素子と、前記光半導体素子を封止し前記光半導体素子が発する光の少なくとも一部を透過する透光性樹脂と、前記底側反射板と、を備えるものである。
例えば、図3に示すように、本発明に係る光半導体装置200は、上述の光半導体装置用リードフレーム1と、光半導体素子210と、前記光半導体素子を封止し、前記光半導体素子が発する光の少なくとも一部を透過する透光性樹脂240と、前記光半導体素子が発する光の少なくとも一部を反射する底側反射板230と、を備えている。
なお、光半導体装置用リードフレーム1については、既に詳しく説明しているため、ここでの記載は省略する。
光半導体素子210としては、例えば、従来一般に用いられているLED素子を用いることができる。ここで、LED素子は、発光層として、例えば、GaP、GaAs、GaAlAs、GaAsP、AlInGaP等の化合物半導体単結晶、または、InGaN等の各種GaN系化合物半導体単結晶からなる材料を適宜選ぶことにより、紫外光から赤外光に渡る発光波長を選択することができるものである。
透光性樹脂240としては、光の取り出し効率を向上させるために、光半導体素子の発光波長において光透過率が高く、また屈折率が高い材料を選択するのが望ましい。
例えば、耐熱性、耐候性、及び機械的強度が高いという特性を満たす樹脂として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を選択することが可能であるが、特に、光半導体素子として高輝度LEDを用いる場合には、強い光に曝されることから、前記透光性樹脂は、高い耐光性を有するシリコーン樹脂からなることが好ましい。
次に、底側反射板230について説明する。
本発明においては、光半導体装置用リードフレーム1と底側反射板230とを、各々独立した別個の部材とすることができ、従来のような光半導体装置用リードフレームが底側反射板を兼ねている構造に比べて、底側反射板の形態や材料を、より自由に選択することができる。それゆえ、前記底側反射板には光半導体素子との電気的な接続性能は要求されず、前記底側反射板は光半導体素子から放射される光の反射率を高めることや、耐腐食性を高めることに特化した構成にすることができる。
また、底側反射板の構成を、光の反射率が高い材料を光反射面側に積層した構成とすることもできる。
また、底側反射板に銀めっき膜を形成する場合も、反射率のみならず接続信頼性も求められていた従来の光半導体装置用リードフレームに用いていた形成条件に比べて、より反射率を高めることに適した形成条件を用いることができる。
また、底側反射板を構成する材料に、従来の光半導体装置用リードフレームよりも安価な材料を使うことも可能であり、これにより製造コストの低減という効果を奏することもできる。
本発明においては、底側反射板230の光反射面を構成する材料として、光の反射率が高い金属、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、または、白金(Pt)のいずれかを含む金属等を、好適に用いることができる。このような光の反射率が高い金属で底側反射板230の光反射面を構成することにより、光半導体素子から底方向に放射される光の反射率を高めることができるからである。
例えば、図4(a)に示すように、底側反射板230を平板状の金属板231とすることで、底側反射板および光半導体装置の製造をより容易にすることができ、製造時間の短縮や製造コストの低減という効果を奏することができる。
前記平板状の金属板231の厚みは、光半導体装置200の筐体としての強度を保持できる厚みであれば良く、特に制限されないが、例えば、0.05mm〜0.5mmとすることができる。
本発明においては、上記のような光の反射率が高い金属を含む平板状の金属板を鏡面研磨し、その鏡面研磨した面を、底側反射板230の光反射面として用いてもよい。
ここで、金属箔232は、上記のような光の反射率が高い金属を含むものであり、金属箔232の天側の面が、底側反射板230の光反射面となる。
なお、図示はしないが、平板状の金属板231と金属箔232の間には、接着層等があってもよい。
例えば、下地の金属板231の材料に、より安価な材料を用いることや、熱伝導性等、他の特性に優れた材料を用いることもできる。
なお、前記めっき膜233を形成する前に、例えば、電解脱脂工程、酸洗工程、銅ストライク工程、を適宜選択し、その後、電解めっき工程を経て、めっき膜233を形成してもよい。
すなわち、本発明に係る底側反射板は光半導体素子との電気的接続を要求されないため、より反射率を高くする目的に適した形成条件で、めっき膜233を形成することができる。
それゆえ、例えば、従来の光半導体装置用リードフレームの材料として用いられてきた金属材料(例えば、銅)を底側反射板230に用いる場合であっても、より良質なめっき膜を形成することができる。
そして、従来のように、光半導体装置用リードフレームの銀めっき膜に、電気的な接続信頼性と反射率の両方を要求する場合には、前記銀めっき膜の耐腐食性を高めることは困難であったため、時間の経過とともに前記銀めっき膜の反射率が低下してしまうという問題があった。
例えば、図4(d)に示す例においては、金属板231の天側(光半導体装置200を構成する形態において電極部2aおよび2bと対向する側)の面に、銀を含むめっき膜233が形成されており、その上に、ガスバリア層234が形成されている。
すなわち、本発明に係る光半導体装置200において、光半導体素子210は、光半導体装置用リードフレーム1の電極部2a、2bと、フリップチップ接続されている。
例えば、前記突起状の端子部220として、光半導体素子210の天側の面に備えられた金パッドの上に金バンプを形成したものを用いることができる。
上記のような、金バンプを有する突起状の端子部220は、例えば、金ワイヤの先端を放電溶融させてボールを形成し、これを光半導体素子210の天側の面に備えられた金パッドに超音波によって接合させ、その後、金ワイヤを切断することで形成できる。
電極部2a、2bの各天側の面で接続される場合には、外部回路の配線によって、光半導体装置200の天側の一部が覆われて発光効率が低下する恐れがあり、これを防止するためである。
光半導体素子210と底側反射板230との接合方法は、光半導体素子210に蓄積する熱を、前記底側反射板230に伝導し、外部へ放出することができる方法であれば、特に制限されず用いることができる。例えば、半田や放熱性接着剤を用いて接合することができる。
このような構成であれば、透光性樹脂240を充填する際に、側壁部3aおよび3bの底側の面と底側反射板230の隙間から透光性樹脂240が漏出することを防止できる。
このような構成であれば、前記底側反射板230に伝導させた光半導体素子210の熱を、さらに光半導体装置用リードフレーム1の側壁部3aおよび3bに伝導させて外部へ放出させることができるため、さらに、放熱性に優れた光半導体装置とすることができるからである。
次に、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの製造方法について説明する。
なお、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの前記第2の形態における各連結部や外枠部の形成方法については、特に制限されず、従前の方法を用いることができる。
また、図6は、図5に示す本発明に係る光半導体装置用リードフレームの製造方法の一例における第1のレジストパターンの関係を示す説明図であり、図5(c)と図6(a)、図5(d)と図6(b)、図5(e)と図6(c)が、それぞれ、同じ工程段階の断面図と平面図に相当する。
また、図7は、図5に示す本発明に係る光半導体装置用リードフレームの製造方法の一例における第2のレジストパターンの関係を示す説明図であり、図5(c)と図7(a)、図5(d)と図7(b)、図5(e)と図7(c)が、それぞれ、同じ工程段階の断面図と底面図に相当する。
本発明においては、例えば、図5(e)に示す光半導体装置用リードフレームに電解めっきを施すことにより、電極部2a、2bの表面および側壁部3a、3bの表面に銀を含むめっき膜4が形成されている光半導体装置用リードフレーム1を得ることができる(図5(f))。
なお、めっき膜4を形成する前に、例えば、電解脱脂工程、酸洗工程、銅ストライク工程、を適宜選択し、その後、電解めっき工程を経て、めっき層4を形成してもよい。
次に、本発明に係る光半導体装置の製造方法について説明する。
本発明に係る光半導体装置の製造方法は、上述の本発明に係る光半導体装置用リードフレームと、光半導体素子と、前記光半導体素子を封止し、前記光半導体素子が発する光の少なくとも一部を透過する透光性樹脂と、前記底側反射板と、を備えた光半導体装置の製造方法であって、前記光半導体装置用リードフレームの前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面に、前記光半導体素子の端子部を接合する工程と、前記光半導体素子または前記側壁部のいずれか、あるいはその両方に、前記底側反射板を接合する工程と、前記透光性樹脂により前記光半導体素子を封止する工程と、を有するものである。
本発明に係る光半導体装置を製造するには、例えば、図8(a)に示すように、まず、本発明に係る光半導体装置用リードフレーム1を準備し、前記光半導体装置用リードフレーム1の電極部2a、2bに、光半導体素子210の天側の面に形成された突起状の端子部220を、それぞれ接合する(図8(b))。
この後の工程において透光性樹脂240を充填する際に、側壁部3aおよび3bの底側の面と底側反射板230の隙間から透光性樹脂240が漏出することを防止できるという効果に加えて、前記底側反射板230に伝導させた光半導体素子210の熱を、さらに光半導体装置用リードフレーム1の側壁部3aおよび3bに伝導させて外部に放出させることが可能となり、より放熱性に優れた光半導体装置とする効果も奏することができるからである。
ここで、前記光半導体素子に前記底側反射板を接合する場合は、前記光半導体素子の熱を前記底側反射板に伝導させて外部に放出させることができ、前記側壁部に前記底側反射板を接合する場合は、側壁部3aおよび3bの底側の面と底側反射板230の隙間から透光性樹脂240が漏出することを防止できる。
2a、2b・・・電極部
3a、3b・・・側壁部
4・・・めっき膜
100・・・光半導体装置用リードフレーム
111a、111b・・・連結部
112・・・連結部
113a、113b・・・連結部
114・・・連結部
121・・・外枠部
200・・・光半導体装置
210・・・光半導体素子
220・・・端子部
230・・・底側反射板
231・・・金属板
232・・・金属箔
233・・・めっき膜
234・・・ガスバリア層
240・・・透光性樹脂
301・・・金属基板
302・・・第1のレジスト層
303・・・第2のレジスト層
302a、302b、302c、302d・・・第1のレジストパターン
303a、303b・・・第2のレジストパターン
500・・・光半導体装置
501・・・リードフレーム
502a、502b・・・電極部
503・・・めっき膜
510・・・LED素子
520・・・ボンディングワイヤ
530・・・絶縁性樹脂
540・・・透光性樹脂
Claims (12)
- 光半導体素子が発する光の少なくとも一部を反射する底側反射板の上に光半導体素子を有する光半導体装置を構成するための光半導体装置用リードフレームであって、
前記光半導体装置用リードフレームは、
電極部と側壁部を有し、
前記電極部は、
前記光半導体装置を構成する形態において前記光半導体素子の上に位置し、かつ、前記底側反射板と対向する側に前記光半導体素子が搭載される面を有し、
前記側壁部は、
前記光半導体装置を構成する形態において前記光半導体素子を平面視で囲むように配設されており、
前記側壁部の前記底側反射板側の面は、前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面よりも前記底側反射板側に位置することを特徴とする光半導体装置用リードフレーム。 - 前記側壁部が、前記光半導体素子を囲む側の側面において、前記光半導体装置用リードフレームを平面視したときに前記側面の前記底側反射板側の端部が前記底側反射板とは反対側の端部よりも前記光半導体素子側に位置するような形状を有することを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置用リードフレーム。
- 前記電極部と前記側壁部が、同一金属材料からなり、前記電極部と前記側壁部は互いに隔離されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光半導体装置用リードフレーム。
- 前記電極部および前記側壁部に、銀を含むめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光半導体装置用リードフレーム複数個が、連結部を介して平面状に多面付けされていることを特徴とする光半導体装置用リードフレーム。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光半導体装置用リードフレームと、光半導体素子と、前記光半導体素子を封止し前記光半導体素子が発する光の少なくとも一部を透過する透光性樹脂と、前記底側反射板と、を備えることを特徴とする光半導体装置。
- 前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面に、前記光半導体素子の端子部が、接合されていることを特徴とする請求項6に記載の光半導体装置。
- 前記光半導体素子と前記底側反射板が、接合されていることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の光半導体装置。
- 前記側壁部は、前記底側反射板側の面で前記底側反射板と接合されていることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載の光半導体装置。
- 光半導体素子が発する光の少なくとも一部を反射する底側反射板の上に光半導体素子を有する光半導体装置を構成するための光半導体装置用リードフレームであって、電極部と側壁部を有し、前記電極部は、前記光半導体装置を構成する形態において前記光半導体素子の上に位置し、かつ、前記底側反射板と対向する側に前記光半導体素子が搭載される面を有し、前記側壁部は、前記光半導体装置を構成する形態において前記光半導体素子を平面視で囲むように配設されており、前記側壁部の前記底側反射板側の面は、前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面よりも前記底側反射板側に位置する光半導体装置用リードフレームの製造方法であって、
金属基板を準備する工程と、
前記金属基板の一の主面に、前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面とは反対側の面となる領域、および、前記側壁部の前記底側反射板側とは反対側の面となる領域を被覆する第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記金属基板の前記一の主面とは反対側の面に、前記側壁部の前記底側反射板側の面となる領域を被覆する第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンおよび前記第2のレジストパターンから露出する前記金属基板の各面にハーフエッチングを施して、前記電極部と前記側壁部とを、同一工程で形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置用リードフレームの製造方法。 - 請求項10に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法の工程に続いて、前記電極部および前記側壁部に、銀を含むめっき膜を形成する工程を有することを特徴とする光半導体装置用リードフレームの製造方法。
- 光半導体素子が発する光の少なくとも一部を反射する底側反射板の上に光半導体素子を有する光半導体装置を構成するための光半導体装置用リードフレームであって、電極部と側壁部を有し、前記電極部は、前記光半導体装置を構成する形態において前記光半導体素子の上に位置し、かつ、前記底側反射板と対向する側に前記光半導体素子が搭載される面を有し、前記側壁部は、前記光半導体装置を構成する形態において前記光半導体素子を平面視で囲むように配設されており、前記側壁部の前記底側反射板側の面は、前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面よりも前記底側反射板側に位置する光半導体装置用リードフレームと、光半導体素子と、前記光半導体素子を封止し、前記光半導体素子が発する光の少なくとも一部を透過する透光性樹脂と、前記底側反射板と、を備えた光半導体装置の製造方法であって、
前記電極部の前記光半導体素子が搭載される面に、前記光半導体素子の端子部を接合する工程と、
前記光半導体素子または前記側壁部のいずれか、あるいはその両方に、前記底側反射板を接合する工程と、
前記透光性樹脂により前記光半導体素子を封止する工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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