JP5689558B2

JP5689558B2 - 半導体発光装置

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Publication number: JP5689558B2
Application number: JP2014173518A
Authority: JP
Inventors: 小早川　正彦; 正彦小早川
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2014220540A

Description

本発明は、半導体素子を備える半導体発光装置に関する。

図６および図７は、従来の半導体発光装置の一例を示している（たとえば特許文献１参照）。これらの図に示された半導体発光装置Ｘは、リードフレーム９１、ＬＥＤチップ９２、ケース９３、および透光樹脂９４を備えている。リードフレーム９１は、略一定の幅とされた２つの帯状部分からなる。リードフレーム９１の裏面は、ケース９３から露出している。ＬＥＤチップ９２は、半導体発光装置Ｘの光源であり、リードフレーム９１の一方の帯状部分に含まれるボンディング部９１ａにボンディングされている。ＬＥＤチップ９２は、リードフレーム９１の他方の帯状部分に対して、ワイヤ９５によって接続されている。

半導体発光装置Ｘの高輝度化を図るには、ＬＥＤチップ９２への投入電力を大きくする必要がある。これに伴い、ＬＥＤチップ９２から発せられる熱量が増大する。この熱は、ボンディング部９１ａを介して、半導体発光装置Ｘが実装されるたとえば回路基板に逃がすことが好ましい。しかしながら、全体が比較的小型である長矩形状とされた半導体発光装置Ｘにおいて、ケース９３に対するボンディング部９１ａの大きさを大きくすると、リードフレーム９１がケース９３から抜け落ちてしまうという問題があった。

特開２００５−３５３９１４号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、適正に小型化を図ることが可能な半導体発光装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される半導体発光装置は、外部回路に電気的に接続するための第１端子部およびダイボンディング部を有するとともに、上記第１端子部以外の部分の厚みが上記第１端子部の厚み以下の厚みを有する第１リードフレームと、上記第１リードフレームと第１方向において離間配置され、上記第１端子部と同一の厚みを有し外部回路に電気的に接続するための第２端子部を有するとともに、上記第２端子部以外の部分の厚みが上記第２端子部の厚み以下の厚みを有する第２リードフレームと、上記第１リードフレームのダイボンディング部にボンディングされ、且つ上記第２リードフレームに導通する半導体発光素子と、その平面視外形が第１方向および該第１方向に直角である第２方向に沿う辺を有する矩形状であり、半導体発光素子を環状に囲み、上記半導体発光素子の光を出射方向に反射させるための枠状部を有するとともに、上記第１リードフレームおよび上記第２リードフレームの一部ずつを覆うことにより第１リードフレームおよび第２リードフレームを支持する樹脂ケースと、を備え、上記半導体発光素子、第１リードフレームの一部および第２リードフレームの一部が上記枠状部によって規定された開口を介して上記ケースから露出しており、上記第１リードフレームは、上記ダイボンディング部と一体的に設けられ、その上記出射方向側の上面がダイボンディング部と面一であり上記第１端子部の厚みよりも小さい厚みを有することによってその下面が上記ダイボンディング部の下面より出射方向側に位置しており、平面視において上記ダイボンディング部から第２方向に上記枠状部と重なる領域まで延出する第１薄肉延出部を具備しており、上記ケースは、上記枠状部により上記第１薄肉延出部の上記上面を密着して覆うと共に、上記ダイボンディング部の裏面を露出させつつ上記第１薄肉延出部の下面を密着して覆う第１抱え込み部を有している。

このような構成によれば、上記第１薄肉延出部を上記ケースが抱え込む格好となる。これにより、上記第１リードフレームのうち上記ケースから露出する部分の面積を大きくしても、上記第１リードフレームが上記ケースから抜け出ることを防止することができる。したがって、上記半導体発光装置からの熱を適切に逃がすことが可能であり、上記半導体発光装置の小型化を適正に図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１薄肉延出部は、少なくとも上記ダイボンディング部の上記第１方向における中央領域において上記第２方向に延びるように設けられている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１薄肉延出部は、少なくとも上記ダイボンディング部の上記第１方向における上記第２リードフレーム側の端部領域において上記第２方向に延びるように設けられている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１薄肉延出部は、少なくとも上記ダイボンディング部の上記第１方向における上記第２リードフレームと反対側の端部領域において上記第２方向に延びるように設けられている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１薄肉延出部は、その上記第１方向の幅が上記ダイボンディング部の上記第１方向の幅よりも小さい細幅延出部を含む。本発明の好ましい実施の形態においては、上記細幅延出部は、上記第１方向の幅が上記半導体発光素子の上記第１方向の幅よりも小さい。本発明の好ましい実施の形態においては、上記細幅延出部は、複数設けられている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１リードフレームには、互いに隣接する上記薄肉延出部の間に位置する凹部が形成されており、この凹部は、平面視において上記隣接する薄肉延出部よりも凹んだ構成とされている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記ダイボンディング部の裏面は上記ケースの裏面と面一である。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２リードフレームと上記半導体発光素子とを電気的に接続するためのワイヤをさらに備え、上記第２リードフレームは、上記ワイヤをボンディングするためのワイヤボンディング部と、上記ワイヤボンディング部と一体的に設けられ、その上面がワイヤボンディング部と面一であり上記第２端子部の厚みよりも小さい厚みを有することによってその下面が上記第２端子部の裏面より出射方向側に位置しており、平面視において上記ワイヤボンディング部から上記枠状部と重なる領域まで上記第２方向に延出する第２薄肉延出部を具備しており、上記ケースは、上記枠状部により上記第２薄肉延出部の上面を密着して覆うと共に、上記第２リードフレームの上記裏面を露出させつつ上記第２薄肉延出部の下面を密着して覆う第２抱え込み部を有している本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２リードフレームの上記ケースから露出する裏面は上記ケースの上記裏面と面一である。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２リードフレームは、上記ワイヤボンディング部と一体的に設けられ、その上面がワイヤボンディング部と面一であり上記第２端子部の厚みよりも小さい厚みを有することによってその下面が上記第２端子部の裏面より出射方向側に位置しており、上記第１リードフレーム側の端部において上記第１方向に延出する第３薄肉延出部を具備しており、上記ケースは、上記第３薄肉延出部の上面を覆わずに露出させるとともに、上記第２リードフレームの上記裏面を露出させつつ上記第３薄肉延出部の下面を密着して覆う第３抱え込み部を有している。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第３延出部は、上記第２延出部と連続して形成されているとともに、上記第３抱え込み部は、上記第２抱え込み部と連続して形成されている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１リードフレームおよび第２リードフレームは曲げ加工のされていないリードフレームからなる。本発明の好ましい実施の形態においては、上記各薄肉延出部の先端部は、上記ケースの側面よりも内側に位置することにより平面視において上記ケースに内包されている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記各薄肉延出部の上記下面は、上記各薄肉延出部の上記上面と平行な平面を有する。本発明の好ましい実施の形態においては、上記枠状部の上記開口が平面視矩形状である。本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースは白色樹脂からなる。本発明の好ましい実施の形態においては、上記開口に充填されて上記半導体発光素子を覆い、且つ上記半導体発光素子からの光を透過する透光樹脂をさらに備える。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る半導体発光装置の一例を示す要部平面図である。本発明に係る半導体発光装置の一例を示す底面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。従来の半導体発光装置の一例を示す断面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図５は、本発明に係る半導体発光装置の一例を示している。本実施形態の半導体発光装置Ａは、リードフレーム１、ＬＥＤチップ２、ケース３、および透光樹脂４を備えている。半導体発光装置Ａは、長さが４ｍｍ程度、幅が１ｍｍ程度、高さが０．６ｍｍ程度の、ごく小型の長矩形状とされている。なお、図１においては、理解の便宜上、透光樹脂４を省略している。

リードフレーム１は、たとえばＣｕ、Ｎｉ、またはこれらの合金からなり、２つの部分に分割されている。図２に示すように、リードフレーム１は、裏面がケース３から露出している。このうち、比較的長手状とされた部分（第１リードフレーム）は、ボンディング部１１、複数の薄肉延出部１２、および複数の厚肉延出部１３を有している。

ボンディング部１１は、帯状とされており、表面にＬＥＤチップ２がボンディングされる部分である。薄肉延出部１２は、ボンディング部１１から延びており、本実施形態においては、その厚さがボンディング部１１の半分程度の厚さとされている。図４に示すように、薄肉延出部１２の表面は、ボンディング部１１の表面と面一とされている。薄肉延出部１１の裏面は、ボンディング部１１の裏面よりもケース３の内方に位置しており、ケース３によって覆われている。図５に示すように、厚肉延出部１３は、ボンディング部１１から延びており、その厚さがボンディング部１１と同じとされている。厚肉延出部１３の表面は、ボンディング部１１の表面と面一であり、厚肉延出部１３の裏面は、ケース３から露出している。本実施形態においては、複数の薄肉延出部１２と複数の厚肉延出部１３とがフレーム１の長手方向において交互に配置されている。

ＬＥＤチップ２は、半導体発光装置Ａの光源であり、所定の波長の光を発する半導体発光素子である。ＬＥＤチップ２は、たとえばＧａＮなどの半導体材料からなり、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とに挟まれた活性層において電子と正孔とが再結合することにより青色光、緑色光、赤色光などを発する。ＬＥＤチップ２は、リードフレーム１のうち比較的短尺である部分（第２リードフレーム）に対して、ワイヤ５によって接続されている。

ケース３は、たとえば白色樹脂製であり、全体が長矩形枠状とされている。図３〜図５に示すように、ケース３の内面は、テーパ状のリフレクタ３ａとされている。リフレクタ３ａは、ＬＥＤチップ２から側方に発せられた光を上方に向けて反射するためのものである。図４に示すように、ケース３は、薄肉延出部１２を抱え込む格好となっている。また、図２に示すように、ケース３と複数の薄肉延出部１２および複数の厚肉延出部１３とは、互いに入り込みあう関係となっている。

透光樹脂４は、たとえば透明なエポキシ樹脂製であり、ケース３によって囲われた空間に充填されている。透光樹脂４は、ＬＥＤチップ２を覆っており、ＬＥＤチップ２を保護しつつ、ＬＥＤチップ２からの光を透過させる。

次に、半導体発光装置Ａの作用について説明する。

本実施形態によれば、薄肉延出部１２をケース３が抱え込む格好となっている。これにより、ケース３によるリードフレーム１の保持力を高めることが可能である。これにより、リードフレーム１がケース３から抜け出ることを防止することができる。この結果、半導体発光装置Ａは、図２に示すように、幅が１ｍｍ程度のごく狭幅であるにも関わらず、リードフレーム１のうちケース３から露出する部分の面積を大きくすることができる。したがって、ＬＥＤチップ２からの熱を適切に逃がすことが可能であり、半導体発光装置Ａの小型化と高輝度化とを図ることができる。

薄肉延出部１２と厚肉延出部１３とを交互に配置することにより、薄肉延出部１２をケース３に抱え込ませつつ、ケース３から露出した厚肉延出部１３の分だけ、リードフレーム１の露出面積を拡大することが可能である。これは、半導体発光装置Ａの小型化と高輝度化とを図るのに好適である。

本発明に係る半導体発光装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ半導体発光装置
１リードフレーム
２ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
３ケース
４透光樹脂
５ワイヤ
１１ボンディング部
１２薄肉延出部
１３厚肉延出部

Claims

第１端子部およびダイボンディング部を有するとともに、上記第１端子部以外の部分の厚みが上記第１端子部の厚み以下の厚みを有する第１リードフレームと、
上記第１リードフレームと第１方向において離間配置され、上記第１端子部と同一の厚みを有する第２端子部を有するとともに、上記第２端子部以外の部分の厚みが上記第２端子部の厚み以下の厚みを有する第２リードフレームと、
上記第１リードフレームのダイボンディング部にボンディングされ、且つ上記第２リードフレームに導通する半導体発光素子と、
上記第１方向およびこの第１方向と直角である第２方向に沿う辺を有し、半導体発光素子を環状に囲み、上記半導体発光素子の光を出射方向に反射させるための枠状部を有するとともに、上記第１リードフレームおよび上記第２リードフレームの一部ずつを覆うことにより第１リードフレームおよび第２リードフレームを支持する樹脂ケースと、
を備え、
上記半導体発光素子、第１リードフレームの一部および第２リードフレームの一部が上記枠状部によって規定された開口を介して上記ケースから露出しており、
上記第１リードフレームは、上記ダイボンディング部と一体的に設けられ、上記第１端子部の厚みよりも小さい厚みを有し、その下面が上記ダイボンディング部の下面より前記出射方向側に位置する第１薄肉延出部を具備しており、
上記ケースは、上記枠状部により上記第１薄肉延出部の上面を密着して覆うと共に、上記ダイボンディング部の裏面を露出させつつ上記第１薄肉延出部の下面を密着して覆う第１抱え込み部を有している、半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部は、平面視において上記ダイボンディング部から上記第２方向に上記枠状部と重なる領域まで延出する、請求項１に記載の半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部は、少なくとも上記ダイボンディング部の上記第１方向における中央領域において上記第２方向に延びるように設けられている、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部は、少なくとも上記ダイボンディング部の上記第１方向における上記第２リードフレーム側の端部領域において上記第２方向に延びるように設けられている、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部は、少なくとも上記ダイボンディング部の上記第１方向における上記第２リードフレームと反対側の端部領域において上記第２方向に延びるように設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部は、複数形成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１リードフレームには、互いに隣接する上記第１薄肉延出部の間に位置する凹部が形成されており、この凹部は、平面視において上記隣接する第１薄肉延出部よりも凹んだ構成とされている、請求項６に記載の半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部は、延出する方向と直角である幅方向の寸法が上記ダイボンディング部の上記幅方向における寸法よりも小さい細幅薄肉延出部を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記細幅薄肉延出部は、延出する方向と直角である幅方向の寸法が上記半導体発光素子の上記幅方向の寸法よりも小さい、請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記細幅薄肉延出部は、複数設けられている、請求項８または９に記載の半導体発光装置。
上記第１リードフレームには、互いに隣接する上記細幅薄肉延出部の間に位置する凹部が形成されており、この凹部は、平面視において上記隣接する細幅薄肉延出部よりも凹んだ構成とされている、請求項１０に記載の半導体発光装置。
上記ダイボンディング部の裏面は上記ケースの裏面と面一である、請求項１ないし１１のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１薄肉延出部の上面は、上記ダイボンディング部の上面と面一である、請求項１ないし１２のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第２リードフレームと上記半導体発光素子とを電気的に接続するためのワイヤをさらに備え、
上記第２リードフレームは、上記ワイヤをボンディングするためのワイヤボンディング部と、上記ワイヤボンディング部と一体的に設けられ、その下面が上記第２端子部の裏面より出射方向側に位置する第２薄肉延出部を具備しており、
上記ケースは、上記枠状部により上記第２薄肉延出部の上面を密着して覆うと共に、上記第２リードフレームの上記裏面を露出させつつ上記第２薄肉延出部の下面を密着して覆う第２抱え込み部を有している、請求項１ないし１３のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第２リードフレームの上記ケースから露出する裏面は上記ケースの上記裏面と面一である、請求項１４に記載の半導体発光装置。
上記第２薄肉延出部は、その上面が上記ワイヤボンディング部と面一である、請求項１４または１５に記載の半導体発光装置。
上記第２薄肉延出部は、平面視において上記ワイヤボンディング部から上記枠状部と重なる領域まで上記第２方向に延出する、請求項１４ないし１６のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第２リードフレームは、上記ワイヤボンディング部と一体的に設けられ、その下面が上記第２端子部の裏面より出射方向側に位置しており、上記第１リードフレーム側の端部において上記第１方向に延出する第３薄肉延出部を具備しており、
上記ケースは、上記第３薄肉延出部の上面を覆わずに露出させるとともに、上記第２リードフレームの上記裏面を露出させつつ上記第３薄肉延出部の下面を密着して覆う第３抱え込み部を有している、請求項１４ないし１７のいずれかに記載の半導体発光装置。
第３薄肉延出部は、その上面が上記ワイヤボンディング部と面一である、請求項１８に記載の半導体発光装置。
上記第３薄肉延出部は、上記第２薄肉延出部と連続して形成されているとともに、上記第３抱え込み部は、上記第２抱え込み部と連続して形成されている、請求項１８または１９に記載の半導体発光装置。
上記第１リードフレームおよび第２リードフレームは曲げ加工のされていないリードフレームからなる、請求項１ないし２０のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記各薄肉延出部の先端部は、上記ケースの側面よりも内側に位置することにより平面視において上記ケースに内包されている、請求項１ないし２１のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記各薄肉延出部の上記下面は、上記各薄肉延出部の上記上面と平行な平面を有する、請求項１ないし２２のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記枠状部の上記開口が平面視矩形状である、請求項１ないし２３のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記ケースは上記半導体発光素子からの光を反射する白色樹脂からなる、請求項１ないし２４のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記開口に充填されて上記半導体発光素子を覆い、且つ上記半導体発光素子からの光を透過する透光樹脂をさらに備える、請求項１ないし２５のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記半導体発光素子は、平面視においてその全体が、その裏面が上記ケースから露出された上記ダイボンディング部に重なっている、請求項１ないし２６のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１リードフレームは、上記ダイボンディング部から延びており、厚みが上記ダイボンディング部と同じであり、裏面が上記ケースから露出している厚肉延出部をさらに備えている、請求項１ないし２７のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記厚肉延出部は、複数形成されている、請求項２８に記載の半導体発光装置。
上記厚肉延出部は、延出する方向と直角である幅方向の寸法が、上記ダイボンディング部の上記幅方向における寸法よりも小さい細幅厚肉延出部を含む、請求項２８または２９に記載の半導体発光装置。
上記細幅厚肉延出部は、延出する方向と直角である幅方向の寸法が、上記半導体発光素子の上記幅方向における寸法よりも小さい、請求項２８ないし３０のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記厚肉延出部は、平面視において上記ダイボンディング部から上記第２方向に上記枠状部と重なる領域まで延出する、請求項２８ないし３１のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記厚肉延出部は、上記第１薄肉延出部と隣り合い、同じ方向に延出している、請求項２８ないし３２のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記厚肉延出部の先端部は、上記第１薄肉延出部の先端部と同じ位置まで延出している、請求項３３に記載の半導体発光装置。
上記ケースは、その平面視外形が上記第１方向および上記第２方向に沿う辺を有する矩形状である、請求項１ないし３４のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１端子部および上記第２端子部は、上記第１方向において上記ケースの最端縁よりもさらに外側に向かって上記ケースから突出している、請求項１ないし３５のいずれかに記載の半導体発光装置。
上記第１リードフレームおよび上記第２リードフレームの上記第１方向の外側の先端部は、その一部が平面視で切り欠かれており、切り欠かれていない残りの部分が第１方
向に延出する構成となっている、請求項１ないし３６のいずれかに記載の半導体発光装置。