JP4254214B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を樹脂材料によりモールドした半導体装置、および半導体素子の樹脂モールド方法に関し、更に詳しくは、樹脂を材料として成型される発光素子載置用パッケージ上への封止樹脂の成型において、樹脂バリの発生を防いだ高品質な樹脂成型を行い、信頼性が高く光学特性に優れた発光装置を提供する技術に関する。また、本発明は、導体配線が施された基板表面に実装される表面実装型発光装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、実装面側に導電性パターンを施した基板に直接実装可能な半導体装置として、発光素子を載置するとともに該発光素子に電力を供給するリード電極の少なくとも一部が挿入されて一体成型された樹脂製のパッケージの上に、リード電極および発光素子を被覆する樹脂モールドを成型した発光装置がある。例えば、図８に正面図が示されるような従来の発光装置は、樹脂製パッケージの側面から実装面方向に露出させたリード電極の先端部を実装基板の導電性パターンに接続することにより実装基板に固定され、外部電極とリード電極との電気的導通が図られることとなる（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】
実開平４−１０５５６１号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光装置からの発光に所望の配光性を持たせるためモールド部材を特定の形状および大きさとしたとき、発光装置を基板に対して高密度に実装することが困難となる場合がある。例えば、図８に示されるような従来の表面実装型ＬＥＤ１０を実装基板に複数実装する場合、樹脂部１０をより近接させて実装しようとしてもベース部１６同士が機械的に干渉するため、樹脂部１０を密接して配置するには限界があることとなる。
【０００４】
また、パッケージの上に所望の配光性が得られる樹脂モールドを成型する場合に、少なくともパッケージの表面に樹脂バリが発生する。このような樹脂バリがリード電極表面の導電性パターンとの接触部分に延在して発生した場合、実装時にリード電極と実装基板の導電性パターンとの電気的導通を妨げる要因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、実装基板に対して高密度に実装することも可能であり、リード電極表面への樹脂バリの発生を防いだ半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、その半導体素子の電極が接続される正負一対のリード電極と、そのリード電極の一部を被覆して保持する支持体と、その支持体の一部および上記半導体素子を被覆する透光性部材と、を備えた半導体装置であって、上記支持体は、上記透光性部材により被覆された支持体上部と、上記リード電極の端部が側面から突出された支持体下部と、その支持体下部の側面に設けられた凹部とを有しており、上記透光性部材の上面側から見て、上記凹部は、上記支持体上部の外縁を成す楕円の短軸方向に設けられ、上記支持体上部の外縁と上記透光性部材の外縁との間隔は、上記楕円の長軸方向よりも上記楕円の短軸方向において大きくなっており、上記透光性部材の一部が上記凹部に延在されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成すると、リード電極の表面に樹脂バリを発生させることなく、外部電極と接続可能な信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【０００８】
上記支持体は、上記支持体上部と上記支持体下部との間に、上記支持体上部の側面から突出された張り出し部を有することが好ましい。
【０００９】
このように構成すると、更にリード電極の表面に樹脂バリを発生させることなく、外部電極と接続可能な信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００１０】
上記支持体と上記透光性部材とが接触する部位の表面形状は、曲面であることが好ましい。
【００１１】
このように構成すると、半導体装置が熱の影響により収縮または膨張しても透光性部材への亀裂の発生を防ぐことができる。
【００１２】
上記張り出し部は、上記透光性部材により被覆されていることが好ましい。
【００１３】
このように構成すると、張り出し部と透光性部材によるアンカー効果により、透光性部材が支持体から脱落することがなくなるため、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子と、その半導体素子の電極が接続される正負一対のリード電極と、そのリード電極の一部を被覆して保持する支持体と、その支持体の一部および上記半導体素子を被覆する透光性部材と、を備えた半導体装置の製造方法であって、金属平板への打ち抜き加工により、正負一対のリード電極を形成する第一の工程と、上記リード電極の一部を樹脂で被覆することにより、上記リード電極の一部を樹脂で被覆することにより、上記リード電極の一端を支持体上部に配置し上記リード電極の他端を支持体下部から突出させるとともに、上記支持体上部の上面側から見て上記支持体上部の外縁を成す楕円の短軸方向において、上記支持体下部の側面に凹部を形成して支持体を成型する第二の工程と、上記半導体素子を上記リード電極に配置した後、導電体により上記半導体素子の電極と上記リード電極とを接続する第三の工程と、上記凹部が形成された支持体の側面と上記型の内面との間隔を、上記楕円の長軸方向よりも上記楕円の短軸方向において大きくして上記型に注入された樹脂内に上記支持体上部を配置する第四の工程と、上記樹脂の一部を上記凹部に延在させた後、上記樹脂を硬化させることにより透光性部材を成型する第五の工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
このように構成すると、実装基板に高密度に実装可能な半導体装置とすることができ、リード電極表面へ樹脂バリを発生させることなく信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００１６】
上記第二の工程は、上記支持体上部と上記支持体下部との間に、上記支持体上部の側面から突出された張り出し部を成型する工程を含んでおり、上記第五の工程は、上記張り出し部により上記樹脂の流動を堰き止めて、上記樹脂の一部を上記凹部に延在させる工程を含むことが好ましい。
【００１７】
これにより、樹脂が張り出し部で堰き止められ、凹部に優先的に流入するとともに、凹部以外のパッケージ下部側面への這い上がりを防ぐことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置を例示するものであって、本発明は半導体装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる半導体装置の正面図であり、図３は、上面図であり、図４は背面図である。また、図２は、図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１９】
図１に示されるような本発明にかかる半導体装置１００は、導電体１０３により正負一対のリード電極（マウントリード１０５、インナーリード１０６）と電気的に接続された半導体素子１０２と、半導体素子１０２が載置されたマウントリード１０５と該マウントリード１０５に分離して対向するように配置されるインナーリード１０６とを固定保持する支持体１０７と、透光性部材１０４とを有する。ここで、透光性部材１０４の大きさは、導電体１０３、リード電極および支持体１０７の少なくとも一部並びに半導体素子１０２を被覆することができ、半導体装置１００を上面側から視認したとき支持体１０７の外縁より大きい。つまり、支持体１０７の大きさは、図３に示されるように半導体装置１００を透光性部材１０４の上面側から見たとき、支持体１０７の全体が透光性部材１０４の外縁に収まる大きさとされる。図８に示されるような従来の表面実装型ＬＥＤ１０においては、複数の表面実装型ＬＥＤ１０を密集して実装する場合、パッケージに相当するベース部１６がお互い機械的に干渉するため、発光装置の配光性を制御するために砲弾型に成型された樹脂部１１の部分が密集する状態で半導体装置を載置するには限界があった。しかし、本発明の構成することにより、特定の配光性を得るためにモールド部材を所望の形状とした場合であっても、複数の支持体が互いに機械的に干渉することなく、複数の表面実装型発光装置を実装基板に対して高密度に実装することが可能である。このように高密度に実装することにより発光装置から出光した光の混色性を高めることができる。
【００２０】
本実施の形態における支持体１０７は、下部１０７ａと上部１０７ｂとからなる。上部１０７ｂは、半導体装置１００の実装面方向において、支持体１０７全体から突出している張り出し部を有し、該張り出し部は、モールド部材１０４に完全に被覆されている。このような上部１０７ｂを設けると、張り出し部のアンカー効果によって透光性部材１０４が抜けにくくなり、信頼性の高い半導体装置とすることが可能である。また、図１に示されるように支持体の上部１０７ｂの表面形状は、透光性部材１０４と接する界面のうち少なくとも支持体上面の外縁部において曲面とされる。このように曲面を形成することにより、熱応力の影響を受けやすい樹脂材料により透光性部材を形成した場合に、透光性部材に対してクラック（亀裂）が入りにくくなり信頼性の高い半導体装置とすることができる。支持体の下部１０７ａは、上部１０７ｂと連続して形成され実装面側でマウントリード１０５とインナーリード１０６の一部を被覆しており、下部１０７ａの裏面が下部１０７ａの側面から露出されたリード電極の先端部とほぼ同一平面上となるように配置されている。このように配置することによって、リード電極は実装基板に配された導線性パターンと接続可能となり、また、下部１０７ａの裏面を利用して半導体装置を実装基板に固定することができる。
実施の形態２．
図６は、本発明の別の実施の形態にかかる半導体装置２００の正面図であり、図７は、上面図である。
【００２１】
図６に示されるような本発明にかかる半導体装置２００は、支持体の下部１０７ａの側面の一部に凹部が設けられ、透光性部材の成型時に樹脂材料の一部が凹部内に流れ込むことにより、透光性部材の延在部分１１１が形成されている。ここで図７に示されるように、本発明にかかる半導体装置２００を上面から見たとき、支持体上部１０７ｂの上面の外縁は、透光性部材１０４（透光性部材１０４を成型するキャスティングケースの凹部内壁面）の外縁である楕円（楕円ａ）とは異なる扁平率を有する楕円（楕円ｂ）形状である。即ち、楕円ｂの長軸および短軸はともに楕円ａのそれらより小さく、凹部２０１が形成されている支持体下部１０７ａの側面と隣接する側面方向（図７では長軸方向）において、楕円ａと楕円ｂの間隔ｒが、凹部２０１が形成されている側面方向における楕円ａと楕円ｂの間隔Ｒより狭く（Ｒ＞ｒ）なっている。支持体の下部１０７ａをこのような特定形状とすることにより、透光性部材１０４の成型時において、樹脂材料が凹部２０１の方に優先的に這い上がり易くなり、少なくともリード電極表面への樹脂バリの発生を抑えることができる。
【００２２】
支持体の上部１０７ｂの一部は、透光性部材１０４に被覆され、リード電極や半導体素子１０２が、支持体１０７および透光性部材により外部環境から保護される。また、支持体上部１０７ｂの他の一部は、支持体１０７の側面から突出して張り出し部１１２を形成しており、透光性部材の成型時において、樹脂材料の下部１０７ａへの這い上がりを防ぐことができる。従って、実装面側のリード電極上に樹脂バリを発生させることなく半導体装置を形成することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の各構成について詳述する。
（ＬＥＤチップ１０２）
本発明において使用される半導体素子は、発光素子、受光素子等の半導体素子が考えられるが、本実施の形態において使用される半導体素子は、発光素子として使用されるＬＥＤチップ１０２である。蛍光体と発光素子とを組み合わせ、蛍光体を励起させることによって波長変換した光を出光させる発光装置とする場合、蛍光体を励起可能な波長の光を出光するＬＥＤチップが使用される。ＬＥＤチップ１０２は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。好ましくは、蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体（一般式ＩｎｉＧａｊＡｌｋＮ、ただし、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）である。
【００２４】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイア基板を用いることがより好ましい。サファイア基板上に半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファ層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア基板上にＳｉＯ２をマスクとして選択成長させたＧａＮ単結晶自体を基板として利用することもできる。この場合、各半導体層の形成後ＳｉＯ２をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。
【００２５】
窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させることが好ましい。具体的な発光素子の層構成としては、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、Ｚｎ及びＳｉをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＰ型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるＰ型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。ＬＥＤチップ１０１を形成させるためにはサファイア基板を有するＬＥＤチップ１０１の場合、エッチングなどによりＰ型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させることもできる。
【００２６】
次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化物系化合物半導体を含むＬＥＤチップ１０２を形成させることができる。
【００２７】
本発明に使用するＬＥＤチップ１０２は、光の三原色であるＲ（赤色系）Ｇ（緑色系）Ｂ（青色系）の光をそれぞれ発光するように形成することができる。また、本発明の発光装置において、蛍光体を励起させて発光させる場合は、蛍光体との補色等を考慮してＬＥＤチップ１０２の主発光波長は３５０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましい。
（導電性ワイヤ１０３）
導電性ワイヤ１０３は、ＬＥＤチップ１０３の電極とリード電極とを電気的に接続する導電体として利用される。導電性ワイヤ１０３としては、ＬＥＤチップ１０２の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。特に、蛍光体が含有されたコーティング部と蛍光体が含有されていないモールド部材との界面で導電性ワイヤが断線しやすい。それぞれ同一材料を用いたとしても蛍光体が入ることにより実質的な熱膨張量が異なるため断線しやすいと考えられる。そのため、導電性ワイヤの直径は、２５μｍ以上がより好ましく、発光面積や扱い易さの観点から３５μｍ以下がより好ましい。
【００２８】
このような導電性ワイヤとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤは、各ＬＥＤチップの電極と、インナーリード及びマウントリードなどと、をワイヤボンディング機器によって容易に接続させることができる。
（マウントリード１０５）
マウントリード１０５としては、ＬＥＤチップ１０２を配置させるものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良い。また、ＬＥＤチップを複数設置しマウントリードをＬＥＤチップの共通電極として利用する場合においては、十分な電気伝導性とボンディングワイヤ等との接続性が求められる。また、マウントリード上のカップ内にＬＥＤチップを配置すると共に蛍光体を内部に充填させる場合は、近接して配置させた別の発光ダイオードからの光により疑似点灯することを防止することができる。
【００２９】
ＬＥＤチップ１０２とマウントリード１０５のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンＬＥＤチップなどによりマウントリードと接着させると共に電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにＬＥＤチップが配置されるマウントリードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さは、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下が好ましい。また、マウントリードの具体的な電気抵抗としては３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、３μΩ−ｃｍ以下である。また、マウントリード上に複数のＬＥＤチップを積置する場合は、ＬＥＤチップからの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましくより好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
（インナーリード１０６）
インナーリード１０６としては、マウントリード１０５上に配置されたＬＥＤチップ１０２と接続された導電性ワイヤ１０３との接続を図るものである。マウントリード上に複数のＬＥＤチップを設けた場合は、各導電性ワイヤ同士が接触しないよう配置できる構成とする必要がある。具体的には、マウントリードから離れるに従って、インナーリードのワイヤボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウントリードからより離れたインナーリードと接続させる導電性ワイヤの接触を防ぐことができる。導電性ワイヤとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して１．６Ｓ以上１０Ｓ以下が好ましい。インナーリードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、あるいは全てのインナーリードを形成させた後にインナーリード上部の一部を削ることによって形成させても良い。さらには、インナーリードを打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。
【００３０】
インナーリードは、導電性ワイヤであるボンディングワイヤ等との接続性及び電気伝導性が良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ−ｃｍ以下である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッキしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。
（コーティング部１０１）
本願発明に用いられるコーティング部１０１とは、モールド部材１０４とは別にマウントリードのカップに設けられるものでありＬＥＤチップの発光を変換する蛍光体を含有することができるものである。コーティング部の具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や、耐光性に優れた酸化珪素、酸化アルミニウム、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。ここで特に、酸化珪素や酸化アルミニウムを具体的材料とするコーティング部は、エチルシリケートやアルミニウムアルコレートのような金属アルコキシドに蛍光体を含有させた溶液をカップ内に充填後、焼結・乾燥させることにより形成される。また、蛍光体と共に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素等が好適に用いられる。
（パッケージ１０７）
パッケージ１０７は、パッケージ上部１０７ｂとパッケージ下部１０７ａとからなり、外部との電気的接続が可能なリード電極を固定保持する支持体として働く。図２に示されるように本実施の形態において、リード電極は、パッケージ１０７内に収まるように折り曲げられ、さらにリード電極の先端部がパッケージ１０７の裏面に方向に配置されている。本発明にかかる発光装置をディスプレイの構成部材として利用する場合、好適には遮光機能を持たせるために黒や灰色などの暗色系に着色させるか、或いはパッケージ１０７の発光観測表面側が暗色系に着色されている。パッケージ１０７は、ＬＥＤチップ１０２をさらに外部環境から保護するために透光性保護体であるモールド部材１０４を設ける。パッケージ１０７は、モールド部材１０４との接着性がよいものが好ましく、ＬＥＤチップ１０２と外部とを電気的に遮断させるために絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケージ１０７およびモールド部材１０４については、共に熱膨張率が小さく、ほぼ等しいことが好ましい。特にパッケージ１０７は、ＬＥＤチップ１０２などからの熱の影響を受ける場合を考慮して、モールド部材１０５より熱膨張率の小さい物が好ましい。このような構成により、主にパッケージ材料にて固定保持されているリード電極１０１は、モールド部材が熱応力の影響を受けて膨張あるいは収縮してもその影響を最小限に抑え、熱応力を緩和しズレ動くことが少ないため、導電性ワイヤ１０３の切断等の障害を発生させることなく信頼性の高い発光装置を形成させることが可能であり、また製造歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
パッケージ上部１０７ｂとモールド部材１０４との界面を梨地とし、接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材１０４との密着性を向上させることもできる。本実施の形態においてパッケージ１０７は、リード電極と一体的に形成されるが、別の実施の形態ではパッケージ１０７が複数に分かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよい。なお、本明細書に添付される図面においてパッケージの形状は、透光性部材の上面側から見て楕円柱形状としたが、任意の立体的形状で構わない。
【００３２】
このようなパッケージ１０７は、トランスファーモールド成型、射出成形などにより比較的簡単に形成することができる。パッケージの熱可塑性材料として芳香族ナイロン系樹脂、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、サルホン系樹脂、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリケトン樹脂（ＰＫ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂等の熱可塑性樹脂などを用いることができる。なお、これらの熱可塑性樹脂にガラス繊維を含有させたものを熱可塑性材料として使用しても構わない。このようにガラス繊維を含有させることにより、高剛性を有し、高強度なパッケージを形成することが可能である。
【００３３】
以上のような熱可塑性樹脂を使用することによって、硬化時においてパッケージ材料の熱膨張率は、モールド部材の材料の熱膨張率より小さい。そのため、発光装置を寒暖の差の激しい気象条件のもとで使用し、モールド部材が熱によって収縮あるいは膨張する場合であっても、パッケージに固定保持されているリード電極はモールド部材に発生する熱応力の影響を受けることが少ないため、リード電極にボンディングされている導電性ワイヤの切断を防ぐことが可能である。なお、本明細書中において熱可塑性樹脂とは、加熱すると軟化さらには液状化し、冷却すると硬化する線状の高分子構造を有する物質をいう。このような熱可塑性樹脂として、たとえばスチレン系、アクリル系、セルロース系、ポリエチレン系、ビニル系、ナイロン系、フッ（弗）化炭素系の樹脂などがある。
【００３４】
また、パッケージ１０７を暗色系に着色させる着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的には、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３やカーボンブラックなどが好適に挙げられる。
（モールド部材１０４）
モールド部材１０４は、発光ダイオードの用途に応じてＬＥＤチップ１０２、導電性ワイヤ１０３、蛍光体が含有されたコーティング部１０１などを外部環境から保護するために設けることができる透光性部材である。モールド部材は、一般には透明樹脂を用いて形成させることができる。また、蛍光体を含有させることによって視野角を増やすことができるが、樹脂モールドに拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップ１０２からの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすことができる。更にまた、モールド部材１０４を所望の形状にすることによってＬＥＤチップからの発光を集束させたり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができる。従って、モールド部材１０４は複数積層した構造でもよい。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた物である。モールド部材１０４の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素等が好適に用いられる。さらに、拡散剤に加えてモールド部材中にも蛍光体を含有させることもできる。したがって、蛍光体はモールド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部などに含有させて用いてもよい。また、コーティング部を蛍光体が含有された樹脂、モールド部材を硝子などとした、異なる部材を用いて形成させても良い。この場合、生産性良くより水分などの影響が少ない発光装置とすることができる。また、屈折率を考慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成させても良い。本願発明においてモールド部材に拡散剤や着色剤を含有させることは、発光観測面側から見た蛍光体の着色を隠すことができる。なお、蛍光体の着色とは、本願発明の蛍光体が強い外光からの光のうち、青色成分を吸収し発光する。そのため黄色に着色しているように見えることである。特に、凸レンズ形状などモールド部材の形状によっては、着色部が拡大されて見えることがある。このような着色は、意匠上など好ましくない場合がある。モールド部材に含有された拡散剤は、モールド部材を乳白色にするため、着色剤を所望の色に着色することで着色を見えなくさせることができる。したがって、このような発光観測面側から蛍光体の色が観測されることはない。
【００３５】
また、ＬＥＤチップから放出される光の主発光波長が４３０ｎｍ以下では、光安定化剤である紫外線吸収剤をモールド部材中に含有させた方が耐候性上より好ましい。
（蛍光体）
本発明における発光装置において、発光素子から出光する光を波長変換して所望の発光色を得るために蛍光体を使用することも可能である。このような蛍光体は、モールド部材中に含有させたり、あるいは発光素子の表面上に透光性無機部材等の結着剤により固着される。
【００３６】
本発明に用いられる蛍光体としては、少なくともＬＥＤチップ１０２の半導体発光層から発光された光で励起されて発光する粒子状蛍光体をいう。ＬＥＤチップ１０２が発光した光と、粒子状蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色を発光することができる。具体的には、ＬＥＤチップ１０２からの光と、それによって励起され発光する粒子状蛍光体の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合やＬＥＤチップ１０２が発光した青色の光と、それによって励起され発光する粒子状蛍光体の黄色の光が挙げられる。
【００３７】
発光ダイオードの発光色は、粒子状蛍光体と粒子状蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、粒子状蛍光体の沈降時間、粒子状蛍光体の形状などを種々調整すること及びＬＥＤチップの発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。発光ダイオードの外部には、ＬＥＤチップからの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。
【００３８】
具体的な粒子状蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛や、希土類元素から選択された一種類以上の元素、例えばセリウム、Ｐｒで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ，Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが好ましい。粒子状蛍光体として特に（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅを用いた場合には、ＬＥＤチップと接する或いは近接して配置され放射照度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ−２以上１０Ｗ・ｃｍ−２以下においても高効率に十分な耐光性を有する発光ダイオードとすることができる。
【００３９】
（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。しかも、組成のＡｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。
【００４０】
このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得る。次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで所望の粒子状蛍光体を得ることができる。
【００４１】
本発明の発光ダイオードにおいて、粒子状蛍光体は、２種類以上の粒子状蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため２種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
（拡散剤）
本実施の形態におけるモールド部材には、発光装置の発光輝度を向上させるために拡散剤を含有させることも可能である。モールド部材に含有される拡散剤は、発光素子から放出される光のうち発光観測面側に放出される光の散乱吸収を少なくし、光反射層側面に向かう光を多く散乱させることで発光装置の発光輝度を向上させるものである。このような拡散剤としては、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化バリウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機部材やメラミン樹脂、ＣＴＵグアナミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの有機部材が好適に用いられる。
【００４２】
同様に、外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加させることもできる。さらに、樹脂の内部応力を緩和させる各種フィラーを含有させることもできる。
（フィラー）
更に、本発明において、モールド部材中に蛍光体に加えて、あるいは蛍光体に変えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤とは中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。また、フィラーは蛍光体と類似の粒径及び／又は形状を有することが好ましい。ここで本明細書では、類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が２０％未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度（円形度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光体とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光体を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。更に、蛍光体及びフィラーは、共に中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍであると好ましく、このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。また、このような粒径範囲の蛍光体及びフィラーを透光性樹脂に含有させ孔版印刷法にて封止部材を形成すると、封止部材硬化後のダイシング工程においてダイシングブレードの目詰まりが回復されドレッサー効果をもたらすことができ量産性が向上される。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
［実施例１］
図１は、本実施例にかかる発光装置１００の模式的な正面図であり、図３は、上面図である。また、図２は、図３のＡ−Ａ線における発光装置１００の断面図であり、図４は背面図である。
【００４４】
図１および図２に示されるように本実施例にかかる発光装置１００は、先端部がパッケージ上部１０７ｂの上面から突出し他方の先端部が発光装置の実装面側に露出するようにパッケージ１０７に挿入されてなるマウントリード１０５およびインナーリード１０６を固定保持するパッケージ１０７と、マウントリード１０５上面に形成された凹部の底面に載置されたＬＥＤチップ１０２と、該ＬＥＤチップ１０２の正負両電極をリード電極（分離して対向されたマウントリード１０５およびインナーリード１０６）と電気的に接続するための導電性ワイヤ１０３と、該導電性ワイヤ１０３、リード電極およびＬＥＤチップ１０２を外部環境から保護するためにそれらを封止するモールド部材１０４とを有する。モールド部材１０４の一部は、パッケージ上部１０７ｂの側面に設けられた張り出し部を被覆している。さらに、モールド部材１０４は、発光装置正面にて発光装置１００から出光する光の正面輝度を向上させるために、いわゆる砲弾型に成型されている。ここで、モールド部材１０５は砲弾型に成型可能なキャスティングケースにより成型され、パッケージ１０７は射出成型法により成型されるが、前者は熱硬化性樹脂を材料とし、後者は熱可塑性樹脂を材料とすることにより形成されている。図３に示されるようにモールド部材１０４は、発光装置１００をモールド部材の上面側から観測したとき、パッケージ１０７の外縁より大きい。
【００４５】
本発明の発光装置１００の形成方法は、金属平板に打ち抜き加工を施し、一方向において分離して対向するようにリード電極を形成する第一の工程と、上金型と嵌合可能な下金型との間にリード電極を挟持し、両金型により形成される封止空間に熱可塑性材料を注入してリード電極を含むパッケージ１０７を一体成型する第二の工程と、リード電極にＬＥＤチップ１０２を載置し、電気的に接続する第三の工程と、モールド部材１０４の成型用金型内に熱硬化性樹脂を注入した後、ＬＥＤチップ１０２が載置されたリード電極と張り出し部を含むパッケージ上部１０７ｂとを樹脂液中に載置し、硬化させる第四の工程と、を含む。
【００４６】
以下、図面を参照しながら本発明の発光装置の形成方法を順を追ってより詳細に説明する。
（工程１）
まず、ＬＥＤチップ１０２を載置可能な凹部を有するマウントリード１０５とインナーリード１０６とを形成する。銅を主成分とする金属平板に打ち抜き加工を施し、同一方向において互いに分離して対向するように、図５（ｂ）に示されるようにリードフレーム１０８の一部として形成する。
（工程２）
次に、本実施例におけるパッケージ１０７の射出成型法による成型を説明する。本工程では、上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型とをマウントリード１０５およびインナーリード１０６を挟持しながら突き合わせることにより、封止空間を形成する。このとき、上金型はパッケージ上部１０７ｂの張り出し部を成型するための凹部と、パッケージ１０７の側壁を成型するための部分とを有する。一方の下金型はパッケージ側面を成型するための形状を有する。上記封止空間に対して下金型の側面に設けた注入口を利用して、熱可塑性樹脂材料として液状のポリフタルアミド樹脂を注入し、冷却させる。このようにして、パッケージ１０７の側面から張り出す突出部と、パッケージ１０７に挿入されたリード電極とを有するパッケージ１０７を一体成型する。なお、硬化時のパッケージの熱膨張係数は、２．３×１０−５〜８．６×１０−５（１／℃）であった。また、本実施例において、パッケージの材料は、ポリフタルアミド樹脂に適量のガラス繊維を含有させた材料を使用した。このような材料は、ガラス繊維を含有させないものと比較して、高剛性、高強度、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、成形加工性、蒸着性、低吸湿性、電気特性に優れ、本発明における発光装置のパッケージ材料としての使用に適している。
【００４７】
図５（ａ）は、リードフレーム１０８に複数のパッケージが形成されたときの模式的な上面図であり、図５（ｂ）は正面図である。本実施例では、マウントリード１０５とインナーリード１０６は、下方に長く延長されて支持部１０９に一体化されており、この支持部１０９の各ピッチ孔１１０により、製造用納具（図示せず）に固定されている。さらに、パッケージ１０７が形成された後、押し圧加工を行うことにより、ＬＥＤチップ１０２を載置することが可能な凹部がマウントリード１０５の先端部に設けられる。パッケージ形成後に本加工を行うことにより、リードフレームがパッケージにより固定保持されるため、加工時にリードフレームの歪みを最小限に抑えることが可能である。
（工程３）
次に、ＬＥＤチップ１０２とマウントリード１０５に設けた凹部底面との接着を熱硬化性樹脂、透光性無機部材、金属ハンダ等によって行う。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂、シリカゾル、Ａｕ−Ｓｎなどの共晶ハンダなどが挙げられる。また、ＬＥＤチップ１０２を配置固定させると共にパッケージ１０４内のリード電極１０１と電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、ＩＴＯペースト、金属バンプ等が好適に用いられる。
（工程４）
導電性ワイヤ１０３によって、ＬＥＤチップ１０２の電極と、リード電極をワイヤボンディング接続させる。
（工程５）
以下、本発明におけるモールド部材１０５のキャスティングケースを金型として利用した成型を説明する。
【００４８】
モールド部材を砲弾型に成型可能な凹部を有するキャスティングケースにエポキシ樹脂を注入し、該凹部をエポキシ樹脂で満たす。ここで、キャスティングケースの凹部の内径は、リード電極および張り出し部を有するパッケージ上部１０７ｂが完全に挿入可能な大きさとする。
【００４９】
マウントリード１０５とインナーリード１０６および張り出し部を有するパッケージ上部１０７ｂをエポキシ樹脂内に載置し、金型の温度をエポキシ樹脂の硬化温度１５０℃に設定し、所定の硬化時間経過後モールド部材が成型される。なお、硬化時のエポキシ樹脂の熱膨張係数は、１４．５〜１８．５（１／℃）であった。
（工程６）
最後に、マウントリード１０５およびインナーリード１０６をリードフレームから切り離すと、本発明の発光装置１００が完成する。
【００５０】
本実施例にかかる発光装置は、従来技術と比較してモールド部材が密集する状態で、高密度に実装可能であり、モールド部材がパッケージから離脱することがない信頼性の高い発光装置とすることができる。また、リード電極を固定保持するパッケージの熱膨張係数はモールド部材の熱膨張係数より小さいため、発光装置が熱応力の影響を受けても、モールド部材、特にリード電極間に介在しているモールド部材がリード電極および導電性ワイヤに与える影響を小さくすることができる。
［実施例２］
図６は、本実施例にかかる発光装置２００の模式的な正面図であり、図７は上面図である。
【００５１】
図６および図７に示されるように本実施例にかかる発光装置２００は、実施例１と同様に、マウントリード１０５およびインナーリード１０６を固定保持するパッケージ１０７と、マウントリード１０５の凹部底面に固定されたＬＥＤチップ１０２の電極をリード電極と接続するための導電性ワイヤ１０３と、モールド部材１０４とを有する。ここで、モールド部材１０４の一部は、パッケージ下部１０７ａの側面に設けられた凹部内に延在し、延在部１１１を形成している。また、モールド部材１０５は砲弾型に成型可能なキャスティングケースにより成型され、パッケージ１０７は射出成型法により成型されるが、前者は熱硬化性樹脂を材料とし、後者は熱可塑性樹脂を材料とすることにより形成されている。図７に示されるようにモールド部材１０４は、発光装置２００をモールド部材の上面側から観測したとき、パッケージ１０７の外縁より大きい。また、楕円ｂの長軸および短軸はともに楕円ａのそれらより小さく、凹部２０１が形成されているパッケージ下部１０７ａの側面と隣接するパッケージ側面方向（図７では長軸方向）において、楕円ａと楕円ｂの間隔ｒが、凹部２０１が形成されているパッケージ側面方向における楕円ａと楕円ｂとの間隔Ｒより狭くなっている。パッケージ下部１０７ａをこのような特定形状とすることにより、モールド樹脂材料が、リード電極が設けられているパッケージ下部１０７ａの側面方向に流れ込むこと無く、優先的に凹部２０１の方に這い上がり易くなり、少なくともリード電極表面への樹脂バリの発生を抑えることができる。
【００５２】
パッケージ上部１０７ｂの一部は、モールド部材１０４に被覆され、リード電極やＬＥＤチップ１０２が、パッケージ１０７およびモールド部材１０４により外部環境から保護される。また、パッケージ上部１０７ｂの他の一部は、パッケージ１０７の側面から突出して張り出し部１１２を形成しており、モールド部材成型時において、モールド樹脂材料が張り出し部１１２でせき止められ、凹部２０１に優先的に流入するとともに、凹部２０１以外のパッケージ下部１０７ａ側面への這い上がりを防ぐことができる。
【００５３】
本発明の発光装置の形成方法は、金属平板に打ち抜き加工を施し、分離して対向する正負一対のリード電極を形成する第一の工程と、内壁面に凸部が対向して設けられている上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型によりリード電極を挟持し、熱可塑性樹脂を封止空間に注入することにより正負一対のリード電極の一部を被覆し、対向する凹部を側面に有するパッケージ１０７を一体成型する第二の工程と、ＬＥＤチップ１０２をリード電極に載置し、導電性ワイヤ１０３によりＬＥＤチップ１０２とリード電極とを接続する第三の工程と、金型内に注入された熱硬化性樹脂中に、ＬＥＤチップ１０２が載置されたリード電極とパッケージ１０７の一部を載置し、熱硬化性樹脂を硬化させる第四の工程を含む。
【００５４】
以下、図面を参照しながら本発明の発光装置の形成方法を順を追ってより詳細に説明する。
（工程１）
実施例１と同様に、ＬＥＤチップ１０２を載置可能な凹部を有するマウントリード１０５とインナーリード１０６とをリードフレーム１０８の一部として形成する。
（工程２）
次に、本実施例におけるパッケージ１０７の射出成型法による成型を説明する。本工程では、上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型とをマウントリード１０５およびインナーリード１０６を挟持しながら突き合わせることにより、封止空間を形成する。このとき、上金型はパッケージ上部１０７ｂの張り出し部を成型するための凹部を有する。一方の下金型にはパッケージ下部１０７ａ側面の凹部２０１を成型するための凸部が対向して設けられており、さらに樹脂材料の注入口を有する。このように凸部と注入口の位置をほぼ一致させることにより、パッケージ成型時に形成される樹脂バリがモールド部材形成時に形成される延在部１１１で被覆され、発光装置全体の樹脂バリを最小限に抑えることが可能である。
【００５５】
上記封止空間に対して、熱可塑性樹脂材料として液状のポリフタルアミド樹脂を注入し、冷却させる。このようにして、パッケージ１０７の側面から突出する張り出し部１１２と、パッケージ１０７に挿入されたリード電極とを有するパッケージ１０７を一体成型する。なお、硬化時のパッケージの熱膨張係数は、２．３×１０−５〜８．６×１０−５（１／℃）であった。また、本実施例において、パッケージの材料は、ポリフタルアミド樹脂に適量のガラス繊維を含有させた材料を使用した。
【００５６】
図５（ａ）は、リードフレーム１０８に複数のパッケージが形成されたときの模式的な上面図であり、図５（ｂ）は正面図である。
（工程３）
実施例１と同様に、ＬＥＤチップ１０２とマウントリード１０５に設けた凹部底面との固定を行う。
（工程４）
導電性ワイヤ１０３によって、ＬＥＤチップ１０２の電極と、リード電極をワイヤボンディング接続させる。
（工程５）
実施例１と同様に、キャスティングケースを金型としてモールド部材を成型する。
【００５７】
まず、モールド部材を砲弾型に成型可能な凹部を有するキャスティングケースにエポキシ樹脂を注入し、該凹部をエポキシ樹脂で満たす。
【００５８】
次に、マウントリード１０５とインナーリード１０６およびパッケージ上部１０７ｂのうち張り出し部１１２から上の部分をエポキシ樹脂中に載置する。このとき、モールド部材１０４を形成するのに過剰な量のエポキシ樹脂は、張り出し部１１２で堰き止められ、さらに間隔Ｒが間隔ｒより大きいことから、凹部２０１以外のパッケージ下部１０７ａ以下に流入することなく、凹部２０１に優先的に流れ込む。金型の温度をエポキシ樹脂の硬化温度１５０℃に設定し、所定の硬化時間経過後モールド部材が成型される。凹部２０１に流れ込んだエポキシ樹脂は、モールド部材１０４の延在部１１１を凹部２０１にて形成する。なお、硬化時のエポキシ樹脂の熱膨張係数は、１４．５〜１８．５（１／℃）であった。
（工程６）
最後に、マウントリード１０５およびインナーリード１０６をリードフレーム１０８から切り離すと、本発明の発光装置２００が完成する。
【００５９】
本実施例にかかる発光装置２００は、従来技術と比較してモールド部材１０４が密集する状態で、高密度に実装可能である。また、リード電極を固定保持するパッケージ１０７の熱膨張係数はモールド部材１０４の熱膨張係数より小さいため、発光装置２００が熱応力の影響を受けても、モールド部材１０４、特にリード電極間に介在しているモールド部材１０４がリード電極および導電性ワイヤ１０３に与える影響を小さくすることができる。さらに、リード電極表面へ樹脂バリを発生させることなく信頼性の高い半導体装置を形成することが可能である。
［実施例３］
ＬＥＤチップ１０２として、赤色系、緑色系および青色系の発光が可能なＬＥＤチップをそれぞれの発光色について形成し、それぞれの発光色について発光装置を形成する。あるいは、赤色系、緑色系および青色系の蛍光を発する蛍光体をＬＥＤチップと組み合わせ、それぞれの発光色について発光装置を形成する。また、モールド部材１０４に、赤色系、緑色系および青色系の各種着色剤をそれぞれ含有させた発光装置を、発光色が赤色系、緑色系および青色系ごとに形成する他は実施例１あるいは実施例２と同様に発光装置を形成する。
【００６０】
本実施例のように構成することによって、カラーＬＥＤディスプレイ用として使用することが可能な光学特性に優れた発光装置とすることができる。即ち、本実施例の発光装置は、パッケージ１０７の厚みを比較的大きくし、それに応じてモールド部材１０４の形状も大きくすることが可能である。したがって、導電体により配線が施された実装基板の表面に本実施例にかかる発光装置をハンダ付けした後、耐候性を持たせるために発光装置間をシリコーン樹脂等の充填材で満たした場合であっても、該充填材がモールド部材表面の発光装置の光学特性に影響を与える部分に懸からないようにパッケージ１０７の厚み、あるいはコーティング部１０１表面、即ち発光面の実装面からの高さを自由に設計変更することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、実装基板に高密度に実装可能な半導体装置とすることができ、リード電極表面へ樹脂バリを発生させることなく信頼性の高い半導体装置を形成することが可能である。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な正面図である。
【図２】 図２は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な断面図である。
【図３】 図３は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な上面図である。
【図４】 図４は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な背面図である。
【図５】 図５は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工程を示す模式的な上面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図６】 図６は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な正面図である。
【図７】 図７は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な上面図である。
【図８】 図８は、本発明と比較のために示す従来の表面実装型半導体装置の模式的な正面図である。
【符号の説明】
１００、２００・・・発光装置、１０１・・・コーティング部、１０２・・・ＬＥＤチップ、１０３・・・導電性ワイヤ、１０４・・・モールド部材、１０５・・・マウントリード、１０６・・・インナーリード、１０７・・・パッケージ、１０７ａ・・・パッケージ下部、１０７ｂ・・・パッケージ上部、１０８・・・リードフレーム、１０９・・・支持部、１１０・・・ピッチ孔、１１１・・・モールド部材の延在部、１１２・・・張り出し部、１０・・・表面実装型ＬＥＤ、１１・・・樹脂部、１２、１３・・・リード電極、１４、１５・・・リード電極の露出部、１６・・・ベース部、２２・・・クリームハンダ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を樹脂材料によりモールドした半導体装置、および半導体素子の樹脂モールド方法に関し、更に詳しくは、樹脂を材料として成型される発光素子載置用パッケージ上への封止樹脂の成型において、樹脂バリの発生を防いだ高品質な樹脂成型を行い、信頼性が高く光学特性に優れた発光装置を提供する技術に関する。また、本発明は、導体配線が施された基板表面に実装される表面実装型発光装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、実装面側に導電性パターンを施した基板に直接実装可能な半導体装置として、発光素子を載置するとともに該発光素子に電力を供給するリード電極の少なくとも一部が挿入されて一体成型された樹脂製のパッケージの上に、リード電極および発光素子を被覆する樹脂モールドを成型した発光装置がある。例えば、図８に正面図が示されるような従来の発光装置は、樹脂製パッケージの側面から実装面方向に露出させたリード電極の先端部を実装基板の導電性パターンに接続することにより実装基板に固定され、外部電極とリード電極との電気的導通が図られることとなる（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】
実開平４−１０５５６１号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光装置からの発光に所望の配光性を持たせるためモールド部材を特定の形状および大きさとしたとき、発光装置を基板に対して高密度に実装することが困難となる場合がある。例えば、図８に示されるような従来の表面実装型ＬＥＤ１０を実装基板に複数実装する場合、樹脂部１０をより近接させて実装しようとしてもベース部１６同士が機械的に干渉するため、樹脂部１０を密接して配置するには限界があることとなる。
【０００４】
また、パッケージの上に所望の配光性が得られる樹脂モールドを成型する場合に、少なくともパッケージの表面に樹脂バリが発生する。このような樹脂バリがリード電極表面の導電性パターンとの接触部分に延在して発生した場合、実装時にリード電極と実装基板の導電性パターンとの電気的導通を妨げる要因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、実装基板に対して高密度に実装することも可能であり、リード電極表面への樹脂バリの発生を防いだ半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、その半導体素子の電極が接続される正負一対のリード電極と、そのリード電極の一部を被覆して保持する支持体と、その支持体の一部および上記半導体素子を被覆する透光性部材と、を備えた半導体装置であって、上記支持体は、上記透光性部材により被覆された支持体上部と、上記リード電極の端部が側面から突出された支持体下部と、その支持体下部の側面に設けられた凹部とを有しており、上記透光性部材の上面側から見て、上記凹部は、上記支持体上部の外縁を成す楕円の短軸方向に設けられ、上記支持体上部の外縁と上記透光性部材の外縁との間隔は、上記楕円の長軸方向よりも上記楕円の短軸方向において大きくなっており、上記透光性部材の一部が上記凹部に延在されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成すると、リード電極の表面に樹脂バリを発生させることなく、外部電極と接続可能な信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【０００８】
上記支持体は、上記支持体上部と上記支持体下部との間に、上記支持体上部の側面から突出された張り出し部を有することが好ましい。
【０００９】
このように構成すると、更にリード電極の表面に樹脂バリを発生させることなく、外部電極と接続可能な信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００１０】
上記支持体と上記透光性部材とが接触する部位の表面形状は、曲面であることが好ましい。
【００１１】
このように構成すると、半導体装置が熱の影響により収縮または膨張しても透光性部材への亀裂の発生を防ぐことができる。
【００１２】
上記張り出し部は、上記透光性部材により被覆されていることが好ましい。
【００１３】
このように構成すると、張り出し部と透光性部材によるアンカー効果により、透光性部材が支持体から脱落することがなくなるため、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子と、その半導体素子の電極が接続される正負一対のリード電極と、そのリード電極の一部を被覆して保持する支持体と、その支持体の一部および上記半導体素子を被覆する透光性部材と、を備えた半導体装置の製造方法であって、金属平板への打ち抜き加工により、正負一対のリード電極を形成する第一の工程と、上記リード電極の一部を樹脂で被覆することにより、上記リード電極の一部を樹脂で被覆することにより、上記リード電極の一端を支持体上部に配置し上記リード電極の他端を支持体下部から突出させるとともに、上記支持体上部の上面側から見て上記支持体上部の外縁を成す楕円の短軸方向において、上記支持体下部の側面に凹部を形成して支持体を成型する第二の工程と、上記半導体素子を上記リード電極に配置した後、導電体により上記半導体素子の電極と上記リード電極とを接続する第三の工程と、上記凹部が形成された支持体の側面と上記型の内面との間隔を、上記楕円の長軸方向よりも上記楕円の短軸方向において大きくして上記型に注入された樹脂内に上記支持体上部を配置する第四の工程と、上記樹脂の一部を上記凹部に延在させた後、上記樹脂を硬化させることにより透光性部材を成型する第五の工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
このように構成すると、実装基板に高密度に実装可能な半導体装置とすることができ、リード電極表面へ樹脂バリを発生させることなく信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００１６】
上記第二の工程は、上記支持体上部と上記支持体下部との間に、上記支持体上部の側面から突出された張り出し部を成型する工程を含んでおり、上記第五の工程は、上記張り出し部により上記樹脂の流動を堰き止めて、上記樹脂の一部を上記凹部に延在させる工程を含むことが好ましい。
【００１７】
これにより、樹脂が張り出し部で堰き止められ、凹部に優先的に流入するとともに、凹部以外のパッケージ下部側面への這い上がりを防ぐことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置を例示するものであって、本発明は半導体装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる半導体装置の正面図であり、図３は、上面図であり、図４は背面図である。また、図２は、図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１９】
図１に示されるような本発明にかかる半導体装置１００は、導電体１０３により正負一対のリード電極（マウントリード１０５、インナーリード１０６）と電気的に接続された半導体素子１０２と、半導体素子１０２が載置されたマウントリード１０５と該マウントリード１０５に分離して対向するように配置されるインナーリード１０６とを固定保持する支持体１０７と、透光性部材１０４とを有する。ここで、透光性部材１０４の大きさは、導電体１０３、リード電極および支持体１０７の少なくとも一部並びに半導体素子１０２を被覆することができ、半導体装置１００を上面側から視認したとき支持体１０７の外縁より大きい。つまり、支持体１０７の大きさは、図３に示されるように半導体装置１００を透光性部材１０４の上面側から見たとき、支持体１０７の全体が透光性部材１０４の外縁に収まる大きさとされる。図８に示されるような従来の表面実装型ＬＥＤ１０においては、複数の表面実装型ＬＥＤ１０を密集して実装する場合、パッケージに相当するベース部１６がお互い機械的に干渉するため、発光装置の配光性を制御するために砲弾型に成型された樹脂部１１の部分が密集する状態で半導体装置を載置するには限界があった。しかし、本発明の構成することにより、特定の配光性を得るためにモールド部材を所望の形状とした場合であっても、複数の支持体が互いに機械的に干渉することなく、複数の表面実装型発光装置を実装基板に対して高密度に実装することが可能である。このように高密度に実装することにより発光装置から出光した光の混色性を高めることができる。
【００２０】
本実施の形態における支持体１０７は、下部１０７ａと上部１０７ｂとからなる。上部１０７ｂは、半導体装置１００の実装面方向において、支持体１０７全体から突出している張り出し部を有し、該張り出し部は、モールド部材１０４に完全に被覆されている。このような上部１０７ｂを設けると、張り出し部のアンカー効果によって透光性部材１０４が抜けにくくなり、信頼性の高い半導体装置とすることが可能である。また、図１に示されるように支持体の上部１０７ｂの表面形状は、透光性部材１０４と接する界面のうち少なくとも支持体上面の外縁部において曲面とされる。このように曲面を形成することにより、熱応力の影響を受けやすい樹脂材料により透光性部材を形成した場合に、透光性部材に対してクラック（亀裂）が入りにくくなり信頼性の高い半導体装置とすることができる。支持体の下部１０７ａは、上部１０７ｂと連続して形成され実装面側でマウントリード１０５とインナーリード１０６の一部を被覆しており、下部１０７ａの裏面が下部１０７ａの側面から露出されたリード電極の先端部とほぼ同一平面上となるように配置されている。このように配置することによって、リード電極は実装基板に配された導線性パターンと接続可能となり、また、下部１０７ａの裏面を利用して半導体装置を実装基板に固定することができる。
実施の形態２．
図６は、本発明の別の実施の形態にかかる半導体装置２００の正面図であり、図７は、上面図である。
【００２１】
図６に示されるような本発明にかかる半導体装置２００は、支持体の下部１０７ａの側面の一部に凹部が設けられ、透光性部材の成型時に樹脂材料の一部が凹部内に流れ込むことにより、透光性部材の延在部分１１１が形成されている。ここで図７に示されるように、本発明にかかる半導体装置２００を上面から見たとき、支持体上部１０７ｂの上面の外縁は、透光性部材１０４（透光性部材１０４を成型するキャスティングケースの凹部内壁面）の外縁である楕円（楕円ａ）とは異なる扁平率を有する楕円（楕円ｂ）形状である。即ち、楕円ｂの長軸および短軸はともに楕円ａのそれらより小さく、凹部２０１が形成されている支持体下部１０７ａの側面と隣接する側面方向（図７では長軸方向）において、楕円ａと楕円ｂの間隔ｒが、凹部２０１が形成されている側面方向における楕円ａと楕円ｂの間隔Ｒより狭く（Ｒ＞ｒ）なっている。支持体の下部１０７ａをこのような特定形状とすることにより、透光性部材１０４の成型時において、樹脂材料が凹部２０１の方に優先的に這い上がり易くなり、少なくともリード電極表面への樹脂バリの発生を抑えることができる。
【００２２】
支持体の上部１０７ｂの一部は、透光性部材１０４に被覆され、リード電極や半導体素子１０２が、支持体１０７および透光性部材により外部環境から保護される。また、支持体上部１０７ｂの他の一部は、支持体１０７の側面から突出して張り出し部１１２を形成しており、透光性部材の成型時において、樹脂材料の下部１０７ａへの這い上がりを防ぐことができる。従って、実装面側のリード電極上に樹脂バリを発生させることなく半導体装置を形成することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の各構成について詳述する。
（ＬＥＤチップ１０２）
本発明において使用される半導体素子は、発光素子、受光素子等の半導体素子が考えられるが、本実施の形態において使用される半導体素子は、発光素子として使用されるＬＥＤチップ１０２である。蛍光体と発光素子とを組み合わせ、蛍光体を励起させることによって波長変換した光を出光させる発光装置とする場合、蛍光体を励起可能な波長の光を出光するＬＥＤチップが使用される。ＬＥＤチップ１０２は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。好ましくは、蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体（一般式ＩｎｉＧａｊＡｌｋＮ、ただし、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）である。
【００２４】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイア基板を用いることがより好ましい。サファイア基板上に半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファ層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア基板上にＳｉＯ２をマスクとして選択成長させたＧａＮ単結晶自体を基板として利用することもできる。この場合、各半導体層の形成後ＳｉＯ２をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。
【００２５】
窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させることが好ましい。具体的な発光素子の層構成としては、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、Ｚｎ及びＳｉをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＰ型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるＰ型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。ＬＥＤチップ１０１を形成させるためにはサファイア基板を有するＬＥＤチップ１０１の場合、エッチングなどによりＰ型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させることもできる。
【００２６】
次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化物系化合物半導体を含むＬＥＤチップ１０２を形成させることができる。
【００２７】
本発明に使用するＬＥＤチップ１０２は、光の三原色であるＲ（赤色系）Ｇ（緑色系）Ｂ（青色系）の光をそれぞれ発光するように形成することができる。また、本発明の発光装置において、蛍光体を励起させて発光させる場合は、蛍光体との補色等を考慮してＬＥＤチップ１０２の主発光波長は３５０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましい。
（導電性ワイヤ１０３）
導電性ワイヤ１０３は、ＬＥＤチップ１０３の電極とリード電極とを電気的に接続する導電体として利用される。導電性ワイヤ１０３としては、ＬＥＤチップ１０２の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。特に、蛍光体が含有されたコーティング部と蛍光体が含有されていないモールド部材との界面で導電性ワイヤが断線しやすい。それぞれ同一材料を用いたとしても蛍光体が入ることにより実質的な熱膨張量が異なるため断線しやすいと考えられる。そのため、導電性ワイヤの直径は、２５μｍ以上がより好ましく、発光面積や扱い易さの観点から３５μｍ以下がより好ましい。
【００２８】
このような導電性ワイヤとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤは、各ＬＥＤチップの電極と、インナーリード及びマウントリードなどと、をワイヤボンディング機器によって容易に接続させることができる。
（マウントリード１０５）
マウントリード１０５としては、ＬＥＤチップ１０２を配置させるものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良い。また、ＬＥＤチップを複数設置しマウントリードをＬＥＤチップの共通電極として利用する場合においては、十分な電気伝導性とボンディングワイヤ等との接続性が求められる。また、マウントリード上のカップ内にＬＥＤチップを配置すると共に蛍光体を内部に充填させる場合は、近接して配置させた別の発光ダイオードからの光により疑似点灯することを防止することができる。
【００２９】
ＬＥＤチップ１０２とマウントリード１０５のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンＬＥＤチップなどによりマウントリードと接着させると共に電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにＬＥＤチップが配置されるマウントリードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さは、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下が好ましい。また、マウントリードの具体的な電気抵抗としては３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、３μΩ−ｃｍ以下である。また、マウントリード上に複数のＬＥＤチップを積置する場合は、ＬＥＤチップからの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましくより好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
（インナーリード１０６）
インナーリード１０６としては、マウントリード１０５上に配置されたＬＥＤチップ１０２と接続された導電性ワイヤ１０３との接続を図るものである。マウントリード上に複数のＬＥＤチップを設けた場合は、各導電性ワイヤ同士が接触しないよう配置できる構成とする必要がある。具体的には、マウントリードから離れるに従って、インナーリードのワイヤボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウントリードからより離れたインナーリードと接続させる導電性ワイヤの接触を防ぐことができる。導電性ワイヤとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して１．６Ｓ以上１０Ｓ以下が好ましい。インナーリードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、あるいは全てのインナーリードを形成させた後にインナーリード上部の一部を削ることによって形成させても良い。さらには、インナーリードを打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。
【００３０】
インナーリードは、導電性ワイヤであるボンディングワイヤ等との接続性及び電気伝導性が良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ−ｃｍ以下である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッキしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。
（コーティング部１０１）
本願発明に用いられるコーティング部１０１とは、モールド部材１０４とは別にマウントリードのカップに設けられるものでありＬＥＤチップの発光を変換する蛍光体を含有することができるものである。コーティング部の具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や、耐光性に優れた酸化珪素、酸化アルミニウム、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。ここで特に、酸化珪素や酸化アルミニウムを具体的材料とするコーティング部は、エチルシリケートやアルミニウムアルコレートのような金属アルコキシドに蛍光体を含有させた溶液をカップ内に充填後、焼結・乾燥させることにより形成される。また、蛍光体と共に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素等が好適に用いられる。
（パッケージ１０７）
パッケージ１０７は、パッケージ上部１０７ｂとパッケージ下部１０７ａとからなり、外部との電気的接続が可能なリード電極を固定保持する支持体として働く。図２に示されるように本実施の形態において、リード電極は、パッケージ１０７内に収まるように折り曲げられ、さらにリード電極の先端部がパッケージ１０７の裏面に方向に配置されている。本発明にかかる発光装置をディスプレイの構成部材として利用する場合、好適には遮光機能を持たせるために黒や灰色などの暗色系に着色させるか、或いはパッケージ１０７の発光観測表面側が暗色系に着色されている。パッケージ１０７は、ＬＥＤチップ１０２をさらに外部環境から保護するために透光性保護体であるモールド部材１０４を設ける。パッケージ１０７は、モールド部材１０４との接着性がよいものが好ましく、ＬＥＤチップ１０２と外部とを電気的に遮断させるために絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケージ１０７およびモールド部材１０４については、共に熱膨張率が小さく、ほぼ等しいことが好ましい。特にパッケージ１０７は、ＬＥＤチップ１０２などからの熱の影響を受ける場合を考慮して、モールド部材１０５より熱膨張率の小さい物が好ましい。このような構成により、主にパッケージ材料にて固定保持されているリード電極１０１は、モールド部材が熱応力の影響を受けて膨張あるいは収縮してもその影響を最小限に抑え、熱応力を緩和しズレ動くことが少ないため、導電性ワイヤ１０３の切断等の障害を発生させることなく信頼性の高い発光装置を形成させることが可能であり、また製造歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
パッケージ上部１０７ｂとモールド部材１０４との界面を梨地とし、接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材１０４との密着性を向上させることもできる。本実施の形態においてパッケージ１０７は、リード電極と一体的に形成されるが、別の実施の形態ではパッケージ１０７が複数に分かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよい。なお、本明細書に添付される図面においてパッケージの形状は、透光性部材の上面側から見て楕円柱形状としたが、任意の立体的形状で構わない。
【００３２】
このようなパッケージ１０７は、トランスファーモールド成型、射出成形などにより比較的簡単に形成することができる。パッケージの熱可塑性材料として芳香族ナイロン系樹脂、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、サルホン系樹脂、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリケトン樹脂（ＰＫ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂等の熱可塑性樹脂などを用いることができる。なお、これらの熱可塑性樹脂にガラス繊維を含有させたものを熱可塑性材料として使用しても構わない。このようにガラス繊維を含有させることにより、高剛性を有し、高強度なパッケージを形成することが可能である。
【００３３】
以上のような熱可塑性樹脂を使用することによって、硬化時においてパッケージ材料の熱膨張率は、モールド部材の材料の熱膨張率より小さい。そのため、発光装置を寒暖の差の激しい気象条件のもとで使用し、モールド部材が熱によって収縮あるいは膨張する場合であっても、パッケージに固定保持されているリード電極はモールド部材に発生する熱応力の影響を受けることが少ないため、リード電極にボンディングされている導電性ワイヤの切断を防ぐことが可能である。なお、本明細書中において熱可塑性樹脂とは、加熱すると軟化さらには液状化し、冷却すると硬化する線状の高分子構造を有する物質をいう。このような熱可塑性樹脂として、たとえばスチレン系、アクリル系、セルロース系、ポリエチレン系、ビニル系、ナイロン系、フッ（弗）化炭素系の樹脂などがある。
【００３４】
また、パッケージ１０７を暗色系に着色させる着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的には、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３やカーボンブラックなどが好適に挙げられる。
（モールド部材１０４）
モールド部材１０４は、発光ダイオードの用途に応じてＬＥＤチップ１０２、導電性ワイヤ１０３、蛍光体が含有されたコーティング部１０１などを外部環境から保護するために設けることができる透光性部材である。モールド部材は、一般には透明樹脂を用いて形成させることができる。また、蛍光体を含有させることによって視野角を増やすことができるが、樹脂モールドに拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップ１０２からの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすことができる。更にまた、モールド部材１０４を所望の形状にすることによってＬＥＤチップからの発光を集束させたり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができる。従って、モールド部材１０４は複数積層した構造でもよい。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた物である。モールド部材１０４の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素等が好適に用いられる。さらに、拡散剤に加えてモールド部材中にも蛍光体を含有させることもできる。したがって、蛍光体はモールド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部などに含有させて用いてもよい。また、コーティング部を蛍光体が含有された樹脂、モールド部材を硝子などとした、異なる部材を用いて形成させても良い。この場合、生産性良くより水分などの影響が少ない発光装置とすることができる。また、屈折率を考慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成させても良い。本願発明においてモールド部材に拡散剤や着色剤を含有させることは、発光観測面側から見た蛍光体の着色を隠すことができる。なお、蛍光体の着色とは、本願発明の蛍光体が強い外光からの光のうち、青色成分を吸収し発光する。そのため黄色に着色しているように見えることである。特に、凸レンズ形状などモールド部材の形状によっては、着色部が拡大されて見えることがある。このような着色は、意匠上など好ましくない場合がある。モールド部材に含有された拡散剤は、モールド部材を乳白色にするため、着色剤を所望の色に着色することで着色を見えなくさせることができる。したがって、このような発光観測面側から蛍光体の色が観測されることはない。
【００３５】
また、ＬＥＤチップから放出される光の主発光波長が４３０ｎｍ以下では、光安定化剤である紫外線吸収剤をモールド部材中に含有させた方が耐候性上より好ましい。
（蛍光体）
本発明における発光装置において、発光素子から出光する光を波長変換して所望の発光色を得るために蛍光体を使用することも可能である。このような蛍光体は、モールド部材中に含有させたり、あるいは発光素子の表面上に透光性無機部材等の結着剤により固着される。
【００３６】
本発明に用いられる蛍光体としては、少なくともＬＥＤチップ１０２の半導体発光層から発光された光で励起されて発光する粒子状蛍光体をいう。ＬＥＤチップ１０２が発光した光と、粒子状蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色を発光することができる。具体的には、ＬＥＤチップ１０２からの光と、それによって励起され発光する粒子状蛍光体の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合やＬＥＤチップ１０２が発光した青色の光と、それによって励起され発光する粒子状蛍光体の黄色の光が挙げられる。
【００３７】
発光ダイオードの発光色は、粒子状蛍光体と粒子状蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、粒子状蛍光体の沈降時間、粒子状蛍光体の形状などを種々調整すること及びＬＥＤチップの発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。発光ダイオードの外部には、ＬＥＤチップからの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。
【００３８】
具体的な粒子状蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛や、希土類元素から選択された一種類以上の元素、例えばセリウム、Ｐｒで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ，Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが好ましい。粒子状蛍光体として特に（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅを用いた場合には、ＬＥＤチップと接する或いは近接して配置され放射照度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ−２以上１０Ｗ・ｃｍ−２以下においても高効率に十分な耐光性を有する発光ダイオードとすることができる。
【００３９】
（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。しかも、組成のＡｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。
【００４０】
このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得る。次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで所望の粒子状蛍光体を得ることができる。
【００４１】
本発明の発光ダイオードにおいて、粒子状蛍光体は、２種類以上の粒子状蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため２種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
（拡散剤）
本実施の形態におけるモールド部材には、発光装置の発光輝度を向上させるために拡散剤を含有させることも可能である。モールド部材に含有される拡散剤は、発光素子から放出される光のうち発光観測面側に放出される光の散乱吸収を少なくし、光反射層側面に向かう光を多く散乱させることで発光装置の発光輝度を向上させるものである。このような拡散剤としては、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化バリウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機部材やメラミン樹脂、ＣＴＵグアナミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの有機部材が好適に用いられる。
【００４２】
同様に、外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加させることもできる。さらに、樹脂の内部応力を緩和させる各種フィラーを含有させることもできる。
（フィラー）
更に、本発明において、モールド部材中に蛍光体に加えて、あるいは蛍光体に変えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤とは中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。また、フィラーは蛍光体と類似の粒径及び／又は形状を有することが好ましい。ここで本明細書では、類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が２０％未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度（円形度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光体とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光体を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。更に、蛍光体及びフィラーは、共に中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍであると好ましく、このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。また、このような粒径範囲の蛍光体及びフィラーを透光性樹脂に含有させ孔版印刷法にて封止部材を形成すると、封止部材硬化後のダイシング工程においてダイシングブレードの目詰まりが回復されドレッサー効果をもたらすことができ量産性が向上される。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
［実施例１］
図１は、本実施例にかかる発光装置１００の模式的な正面図であり、図３は、上面図である。また、図２は、図３のＡ−Ａ線における発光装置１００の断面図であり、図４は背面図である。
【００４４】
図１および図２に示されるように本実施例にかかる発光装置１００は、先端部がパッケージ上部１０７ｂの上面から突出し他方の先端部が発光装置の実装面側に露出するようにパッケージ１０７に挿入されてなるマウントリード１０５およびインナーリード１０６を固定保持するパッケージ１０７と、マウントリード１０５上面に形成された凹部の底面に載置されたＬＥＤチップ１０２と、該ＬＥＤチップ１０２の正負両電極をリード電極（分離して対向されたマウントリード１０５およびインナーリード１０６）と電気的に接続するための導電性ワイヤ１０３と、該導電性ワイヤ１０３、リード電極およびＬＥＤチップ１０２を外部環境から保護するためにそれらを封止するモールド部材１０４とを有する。モールド部材１０４の一部は、パッケージ上部１０７ｂの側面に設けられた張り出し部を被覆している。さらに、モールド部材１０４は、発光装置正面にて発光装置１００から出光する光の正面輝度を向上させるために、いわゆる砲弾型に成型されている。ここで、モールド部材１０５は砲弾型に成型可能なキャスティングケースにより成型され、パッケージ１０７は射出成型法により成型されるが、前者は熱硬化性樹脂を材料とし、後者は熱可塑性樹脂を材料とすることにより形成されている。図３に示されるようにモールド部材１０４は、発光装置１００をモールド部材の上面側から観測したとき、パッケージ１０７の外縁より大きい。
【００４５】
本発明の発光装置１００の形成方法は、金属平板に打ち抜き加工を施し、一方向において分離して対向するようにリード電極を形成する第一の工程と、上金型と嵌合可能な下金型との間にリード電極を挟持し、両金型により形成される封止空間に熱可塑性材料を注入してリード電極を含むパッケージ１０７を一体成型する第二の工程と、リード電極にＬＥＤチップ１０２を載置し、電気的に接続する第三の工程と、モールド部材１０４の成型用金型内に熱硬化性樹脂を注入した後、ＬＥＤチップ１０２が載置されたリード電極と張り出し部を含むパッケージ上部１０７ｂとを樹脂液中に載置し、硬化させる第四の工程と、を含む。
【００４６】
以下、図面を参照しながら本発明の発光装置の形成方法を順を追ってより詳細に説明する。
（工程１）
まず、ＬＥＤチップ１０２を載置可能な凹部を有するマウントリード１０５とインナーリード１０６とを形成する。銅を主成分とする金属平板に打ち抜き加工を施し、同一方向において互いに分離して対向するように、図５（ｂ）に示されるようにリードフレーム１０８の一部として形成する。
（工程２）
次に、本実施例におけるパッケージ１０７の射出成型法による成型を説明する。本工程では、上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型とをマウントリード１０５およびインナーリード１０６を挟持しながら突き合わせることにより、封止空間を形成する。このとき、上金型はパッケージ上部１０７ｂの張り出し部を成型するための凹部と、パッケージ１０７の側壁を成型するための部分とを有する。一方の下金型はパッケージ側面を成型するための形状を有する。上記封止空間に対して下金型の側面に設けた注入口を利用して、熱可塑性樹脂材料として液状のポリフタルアミド樹脂を注入し、冷却させる。このようにして、パッケージ１０７の側面から張り出す突出部と、パッケージ１０７に挿入されたリード電極とを有するパッケージ１０７を一体成型する。なお、硬化時のパッケージの熱膨張係数は、２．３×１０−５〜８．６×１０−５（１／℃）であった。また、本実施例において、パッケージの材料は、ポリフタルアミド樹脂に適量のガラス繊維を含有させた材料を使用した。このような材料は、ガラス繊維を含有させないものと比較して、高剛性、高強度、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、成形加工性、蒸着性、低吸湿性、電気特性に優れ、本発明における発光装置のパッケージ材料としての使用に適している。
【００４７】
図５（ａ）は、リードフレーム１０８に複数のパッケージが形成されたときの模式的な上面図であり、図５（ｂ）は正面図である。本実施例では、マウントリード１０５とインナーリード１０６は、下方に長く延長されて支持部１０９に一体化されており、この支持部１０９の各ピッチ孔１１０により、製造用納具（図示せず）に固定されている。さらに、パッケージ１０７が形成された後、押し圧加工を行うことにより、ＬＥＤチップ１０２を載置することが可能な凹部がマウントリード１０５の先端部に設けられる。パッケージ形成後に本加工を行うことにより、リードフレームがパッケージにより固定保持されるため、加工時にリードフレームの歪みを最小限に抑えることが可能である。
（工程３）
次に、ＬＥＤチップ１０２とマウントリード１０５に設けた凹部底面との接着を熱硬化性樹脂、透光性無機部材、金属ハンダ等によって行う。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂、シリカゾル、Ａｕ−Ｓｎなどの共晶ハンダなどが挙げられる。また、ＬＥＤチップ１０２を配置固定させると共にパッケージ１０４内のリード電極１０１と電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、ＩＴＯペースト、金属バンプ等が好適に用いられる。
（工程４）
導電性ワイヤ１０３によって、ＬＥＤチップ１０２の電極と、リード電極をワイヤボンディング接続させる。
（工程５）
以下、本発明におけるモールド部材１０５のキャスティングケースを金型として利用した成型を説明する。
【００４８】
モールド部材を砲弾型に成型可能な凹部を有するキャスティングケースにエポキシ樹脂を注入し、該凹部をエポキシ樹脂で満たす。ここで、キャスティングケースの凹部の内径は、リード電極および張り出し部を有するパッケージ上部１０７ｂが完全に挿入可能な大きさとする。
【００４９】
マウントリード１０５とインナーリード１０６および張り出し部を有するパッケージ上部１０７ｂをエポキシ樹脂内に載置し、金型の温度をエポキシ樹脂の硬化温度１５０℃に設定し、所定の硬化時間経過後モールド部材が成型される。なお、硬化時のエポキシ樹脂の熱膨張係数は、１４．５〜１８．５（１／℃）であった。
（工程６）
最後に、マウントリード１０５およびインナーリード１０６をリードフレームから切り離すと、本発明の発光装置１００が完成する。
【００５０】
本実施例にかかる発光装置は、従来技術と比較してモールド部材が密集する状態で、高密度に実装可能であり、モールド部材がパッケージから離脱することがない信頼性の高い発光装置とすることができる。また、リード電極を固定保持するパッケージの熱膨張係数はモールド部材の熱膨張係数より小さいため、発光装置が熱応力の影響を受けても、モールド部材、特にリード電極間に介在しているモールド部材がリード電極および導電性ワイヤに与える影響を小さくすることができる。
［実施例２］
図６は、本実施例にかかる発光装置２００の模式的な正面図であり、図７は上面図である。
【００５１】
図６および図７に示されるように本実施例にかかる発光装置２００は、実施例１と同様に、マウントリード１０５およびインナーリード１０６を固定保持するパッケージ１０７と、マウントリード１０５の凹部底面に固定されたＬＥＤチップ１０２の電極をリード電極と接続するための導電性ワイヤ１０３と、モールド部材１０４とを有する。ここで、モールド部材１０４の一部は、パッケージ下部１０７ａの側面に設けられた凹部内に延在し、延在部１１１を形成している。また、モールド部材１０５は砲弾型に成型可能なキャスティングケースにより成型され、パッケージ１０７は射出成型法により成型されるが、前者は熱硬化性樹脂を材料とし、後者は熱可塑性樹脂を材料とすることにより形成されている。図７に示されるようにモールド部材１０４は、発光装置２００をモールド部材の上面側から観測したとき、パッケージ１０７の外縁より大きい。また、楕円ｂの長軸および短軸はともに楕円ａのそれらより小さく、凹部２０１が形成されているパッケージ下部１０７ａの側面と隣接するパッケージ側面方向（図７では長軸方向）において、楕円ａと楕円ｂの間隔ｒが、凹部２０１が形成されているパッケージ側面方向における楕円ａと楕円ｂとの間隔Ｒより狭くなっている。パッケージ下部１０７ａをこのような特定形状とすることにより、モールド樹脂材料が、リード電極が設けられているパッケージ下部１０７ａの側面方向に流れ込むこと無く、優先的に凹部２０１の方に這い上がり易くなり、少なくともリード電極表面への樹脂バリの発生を抑えることができる。
【００５２】
パッケージ上部１０７ｂの一部は、モールド部材１０４に被覆され、リード電極やＬＥＤチップ１０２が、パッケージ１０７およびモールド部材１０４により外部環境から保護される。また、パッケージ上部１０７ｂの他の一部は、パッケージ１０７の側面から突出して張り出し部１１２を形成しており、モールド部材成型時において、モールド樹脂材料が張り出し部１１２でせき止められ、凹部２０１に優先的に流入するとともに、凹部２０１以外のパッケージ下部１０７ａ側面への這い上がりを防ぐことができる。
【００５３】
本発明の発光装置の形成方法は、金属平板に打ち抜き加工を施し、分離して対向する正負一対のリード電極を形成する第一の工程と、内壁面に凸部が対向して設けられている上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型によりリード電極を挟持し、熱可塑性樹脂を封止空間に注入することにより正負一対のリード電極の一部を被覆し、対向する凹部を側面に有するパッケージ１０７を一体成型する第二の工程と、ＬＥＤチップ１０２をリード電極に載置し、導電性ワイヤ１０３によりＬＥＤチップ１０２とリード電極とを接続する第三の工程と、金型内に注入された熱硬化性樹脂中に、ＬＥＤチップ１０２が載置されたリード電極とパッケージ１０７の一部を載置し、熱硬化性樹脂を硬化させる第四の工程を含む。
【００５４】
以下、図面を参照しながら本発明の発光装置の形成方法を順を追ってより詳細に説明する。
（工程１）
実施例１と同様に、ＬＥＤチップ１０２を載置可能な凹部を有するマウントリード１０５とインナーリード１０６とをリードフレーム１０８の一部として形成する。
（工程２）
次に、本実施例におけるパッケージ１０７の射出成型法による成型を説明する。本工程では、上金型と、該上金型に嵌合可能な下金型とをマウントリード１０５およびインナーリード１０６を挟持しながら突き合わせることにより、封止空間を形成する。このとき、上金型はパッケージ上部１０７ｂの張り出し部を成型するための凹部を有する。一方の下金型にはパッケージ下部１０７ａ側面の凹部２０１を成型するための凸部が対向して設けられており、さらに樹脂材料の注入口を有する。このように凸部と注入口の位置をほぼ一致させることにより、パッケージ成型時に形成される樹脂バリがモールド部材形成時に形成される延在部１１１で被覆され、発光装置全体の樹脂バリを最小限に抑えることが可能である。
【００５５】
上記封止空間に対して、熱可塑性樹脂材料として液状のポリフタルアミド樹脂を注入し、冷却させる。このようにして、パッケージ１０７の側面から突出する張り出し部１１２と、パッケージ１０７に挿入されたリード電極とを有するパッケージ１０７を一体成型する。なお、硬化時のパッケージの熱膨張係数は、２．３×１０−５〜８．６×１０−５（１／℃）であった。また、本実施例において、パッケージの材料は、ポリフタルアミド樹脂に適量のガラス繊維を含有させた材料を使用した。
【００５６】
図５（ａ）は、リードフレーム１０８に複数のパッケージが形成されたときの模式的な上面図であり、図５（ｂ）は正面図である。
（工程３）
実施例１と同様に、ＬＥＤチップ１０２とマウントリード１０５に設けた凹部底面との固定を行う。
（工程４）
導電性ワイヤ１０３によって、ＬＥＤチップ１０２の電極と、リード電極をワイヤボンディング接続させる。
（工程５）
実施例１と同様に、キャスティングケースを金型としてモールド部材を成型する。
【００５７】
まず、モールド部材を砲弾型に成型可能な凹部を有するキャスティングケースにエポキシ樹脂を注入し、該凹部をエポキシ樹脂で満たす。
【００５８】
次に、マウントリード１０５とインナーリード１０６およびパッケージ上部１０７ｂのうち張り出し部１１２から上の部分をエポキシ樹脂中に載置する。このとき、モールド部材１０４を形成するのに過剰な量のエポキシ樹脂は、張り出し部１１２で堰き止められ、さらに間隔Ｒが間隔ｒより大きいことから、凹部２０１以外のパッケージ下部１０７ａ以下に流入することなく、凹部２０１に優先的に流れ込む。金型の温度をエポキシ樹脂の硬化温度１５０℃に設定し、所定の硬化時間経過後モールド部材が成型される。凹部２０１に流れ込んだエポキシ樹脂は、モールド部材１０４の延在部１１１を凹部２０１にて形成する。なお、硬化時のエポキシ樹脂の熱膨張係数は、１４．５〜１８．５（１／℃）であった。
（工程６）
最後に、マウントリード１０５およびインナーリード１０６をリードフレーム１０８から切り離すと、本発明の発光装置２００が完成する。
【００５９】
本実施例にかかる発光装置２００は、従来技術と比較してモールド部材１０４が密集する状態で、高密度に実装可能である。また、リード電極を固定保持するパッケージ１０７の熱膨張係数はモールド部材１０４の熱膨張係数より小さいため、発光装置２００が熱応力の影響を受けても、モールド部材１０４、特にリード電極間に介在しているモールド部材１０４がリード電極および導電性ワイヤ１０３に与える影響を小さくすることができる。さらに、リード電極表面へ樹脂バリを発生させることなく信頼性の高い半導体装置を形成することが可能である。
［実施例３］
ＬＥＤチップ１０２として、赤色系、緑色系および青色系の発光が可能なＬＥＤチップをそれぞれの発光色について形成し、それぞれの発光色について発光装置を形成する。あるいは、赤色系、緑色系および青色系の蛍光を発する蛍光体をＬＥＤチップと組み合わせ、それぞれの発光色について発光装置を形成する。また、モールド部材１０４に、赤色系、緑色系および青色系の各種着色剤をそれぞれ含有させた発光装置を、発光色が赤色系、緑色系および青色系ごとに形成する他は実施例１あるいは実施例２と同様に発光装置を形成する。
【００６０】
本実施例のように構成することによって、カラーＬＥＤディスプレイ用として使用することが可能な光学特性に優れた発光装置とすることができる。即ち、本実施例の発光装置は、パッケージ１０７の厚みを比較的大きくし、それに応じてモールド部材１０４の形状も大きくすることが可能である。したがって、導電体により配線が施された実装基板の表面に本実施例にかかる発光装置をハンダ付けした後、耐候性を持たせるために発光装置間をシリコーン樹脂等の充填材で満たした場合であっても、該充填材がモールド部材表面の発光装置の光学特性に影響を与える部分に懸からないようにパッケージ１０７の厚み、あるいはコーティング部１０１表面、即ち発光面の実装面からの高さを自由に設計変更することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、実装基板に高密度に実装可能な半導体装置とすることができ、リード電極表面へ樹脂バリを発生させることなく信頼性の高い半導体装置を形成することが可能である。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な正面図である。
【図２】 図２は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な断面図である。
【図３】 図３は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な上面図である。
【図４】 図４は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な背面図である。
【図５】 図５は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工程を示す模式的な上面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図６】 図６は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な正面図である。
【図７】 図７は、本発明の一実施例にかかる半導体装置の模式的な上面図である。
【図８】 図８は、本発明と比較のために示す従来の表面実装型半導体装置の模式的な正面図である。
【符号の説明】
１００、２００・・・発光装置、１０１・・・コーティング部、１０２・・・ＬＥＤチップ、１０３・・・導電性ワイヤ、１０４・・・モールド部材、１０５・・・マウントリード、１０６・・・インナーリード、１０７・・・パッケージ、１０７ａ・・・パッケージ下部、１０７ｂ・・・パッケージ上部、１０８・・・リードフレーム、１０９・・・支持部、１１０・・・ピッチ孔、１１１・・・モールド部材の延在部、１１２・・・張り出し部、１０・・・表面実装型ＬＥＤ、１１・・・樹脂部、１２、１３・・・リード電極、１４、１５・・・リード電極の露出部、１６・・・ベース部、２２・・・クリームハンダ。
Claims (6)
- 半導体素子と、その半導体素子の電極が接続される正負一対のリード電極と、そのリード電極の一部を被覆して保持する支持体と、その支持体の一部および前記半導体素子を被覆する透光性部材と、を備えた半導体装置であって、
前記支持体は、前記透光性部材により被覆された支持体上部と、前記リード電極の端部が側面から突出された支持体下部と、その支持体下部の側面に設けられた凹部とを有しており、
前記透光性部材の上面側から見て、前記凹部は、前記支持体上部の外縁を成す楕円の短軸方向に設けられ、前記支持体上部の外縁と前記透光性部材の外縁との間隔は、前記楕円の長軸方向よりも前記楕円の短軸方向において大きくなっており、前記透光性部材の一部が前記凹部に延在されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記支持体は、前記支持体上部と前記支持体下部との間に、前記支持体上部の側面から突出された張り出し部を有する請求項１に記載の半導体装置。
- 前記支持体と前記透光性部材とが接触する部位の表面形状は、曲面である請求項１または２に記載の半導体装置。
- 前記張り出し部は、前記透光性部材により被覆されている請求項２または３に記載の半導体装置。
- 半導体素子と、その半導体素子の電極が接続される正負一対のリード電極と、そのリード電極の一部を被覆して保持する支持体と、その支持体の一部および前記半導体素子を被覆する透光性部材と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
金属平板への打ち抜き加工により、正負一対のリード電極を形成する第一の工程と、
前記リード電極の一部を樹脂で被覆することにより、前記リード電極の一端を支持体上部に配置し前記リード電極の他端を支持体下部から突出させるとともに、前記支持体上部の上面側から見て前記支持体上部の外縁を成す楕円の短軸方向において、前記支持体下部の側面に凹部を形成して支持体を成型する第二の工程と、
前記リード電極の一端に前記半導体素子を配置した後、導電体により前記半導体素子の電極と前記リード電極とを接続する第三の工程と、
前記凹部が形成された支持体の側面と型の内面との間隔を、前記楕円の長軸方向よりも前記楕円の短軸方向において大きくして前記型に注入された樹脂内に前記支持体上部を配置する第四の工程と、
前記樹脂の一部を前記凹部に延在させた後、前記樹脂を硬化させることにより透光性部材を成型する第五の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第二の工程は、前記支持体上部と前記支持体下部との間に、前記支持体上部の側面から突出された張り出し部を成型する工程を含んでおり、
前記第五の工程は、前記張り出し部により前記樹脂の流動を堰き止めて、前記樹脂の一部を前記凹部に延在させる工程を含む請求項５に記載半導体装置の製造方法。
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