JP7512012B2

JP7512012B2 - 光半導体装置

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Publication number: JP7512012B2
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Authority: JP
Inventors: 康雄山本; 裕之平川
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Description

本発明は、発光ダイオードなど光半導体素子を備える光半導体装置に関する。

発光ダイオードなど光半導体素子を備える光半導体装置は、電球や蛍光灯、ネオン管、ハロゲンランプなど他の光源と比較して、寿命が長いことや、動作が安定していること、応答速度が速いことなどの特長を有する。このような光半導体装置については、様々な用途において実用化が進んでいる。例えば、照明用途（家庭・オフィスの一般屋内照明や街路灯など）、表示用途（交通信号機など）、光源用途（液晶テレビのバックライトなど）、および通信用途（赤外線リモコンなど）においてである。このような光半導体装置については、例えば下記の特許文献１～３に記載されている。

特開２００６－１４０２０７号公報特開２００８－２５２１３５号公報特開２０１７－７６７０１号公報

図１４から図１６は、従来型の光半導体装置の一例である光半導体装置Ｙを表す。光半導体装置Ｙは、いわゆるモールドアレイパッケージ（ＭＡＰ）の形態で形成されるものであって、樹脂成形体１１０と、一組のリード１２０,１３０と、発光ダイオードであるＬＥＤ素子１４０と、透明樹脂部１５０とを備える。

樹脂成形体１１０は、リード１２０,１３０を伴ういわゆるインサート成形によってリード１２０,１３０を保持する形態に成形された樹脂体であり、傾斜面１１１によって開口形状が規定される開口部１１２を有する。樹脂成形体１１０における少なくとも傾斜面１１１には、所定の態様によって光反射性が付与されている。リード１２０は、開口部１１２に臨む露出面１２１を有し、且つ、開口部１１２とは反対側で装置外に露出する露出面１２２を有する。リード１３０は、開口部１１２に臨む露出面１３１を有し、且つ、開口部１１２とは反対側で装置外に露出する露出面１３２を有する。リード１２０,１３０の露出面１２１,１３１は、光半導体装置Ｙにおける外部接続用の一対の端子をなす。ＬＥＤ素子１４０は、その図１５中の上面側と下面側にそれぞれ電極部（図示せず）を有し、且つ、開口部１１２内の露出面１２１上に搭載されてリード１２０に対して電気的かつ機械的に接続されている。これとともに、ＬＥＤ素子１４０は、リード１３０の露出面１３１に対してボンディングワイヤＷを介して電気的に接続されている。透明樹脂部１５０は、樹脂成形体１１０の開口部１１２に充填されて硬化された透明樹脂体であり、開口部１１２内のＬＥＤ素子１４０等を封止している。

このような構成の光半導体装置ＹにおいてＬＥＤ素子１４０から光が発せられる場合、その光は開口部１１２内での反射を経て又は反射を経ずに透明樹脂部１５０を通過して開口部１１２外に出射される。

樹脂成形体（光半導体装置Ｙでは樹脂成形体１１０）とリード部材（光半導体装置Ｙではリード１２０,１３０）とが一体成形されてなる部位を備える光半導体装置においては、樹脂成形体とリード部材との間に有意な熱膨張率差がある。そのため、従来、光半導体装置の製造過程や実装過程では、前記の熱膨張率差に起因して光半導体装置内の各所に内部応力が発生し、それが当該装置の反りなど歪みを生じさせることがある。光半導体装置における反りなど歪みは、樹脂成形体からのリード部材の部分的離脱などの構造的劣化、ひいては特性的劣化の原因となりうる。

一方、光半導体装置においては、従来、用途に応じた充分な明るさを得られない場合がある。

本発明は、以上のような事情のもとで考え出されたものであって、その目的は、反りなど歪みを抑制しつつ高い光利用効率を実現するのに適した光半導体装置を提供することにある。

本発明によると、光半導体装置が提供される。この光半導体装置は、光半導体素子と、互いに離隔している第１リードおよび第２リードと、これらリードと一体化されている樹脂成形体とを備える。

樹脂成形体は、例えばインサート成形により、第１および第２リードを部分的に内部に取り込みつつ成形された樹脂体である。これとともに、樹脂成形体は、光反射用の内壁面と光反射用の部分底面とを伴うリフレクタ開口部である開口部を有する（部分底面は開口部の底面の一部をなす）。リフレクタ開口部の内壁面は、好ましくは、開口部における底面から開口端にかけて開口形状が広がるように、傾斜している。

第１リードは、樹脂成形体の開口部に臨んで当該開口部の底面の一部をなす第１露出面を有し、且つ、当該開口部とは反対の側にて露出している第２露出面を有する。第１リードの第１露出面に光半導体素子は搭載されている。また、第１リードは、好ましくは、樹脂成形体から外部に延出している電極部を有する。このような態様で、第１リードは樹脂成形体によって部分的に被覆されつつ保持されている。

第２リードは、樹脂成形体の開口部の部分底面上に位置して開口部に臨む第３露出面を有する。部分底面上の第３露出面（第２リードの一部）は、第１および第２リードの離隔方向に直交する方向において、部分底面上の第１露出面（第１リードの一部）における第２リード側の端縁より小さい。この第３露出面に対し、第１リードの第１露出面上の光半導体素子はボンディングワイヤを介して接続されている。また、第２リードは、好ましくは、樹脂成形体から外部に延出している電極部を有する。このような態様で、第２リードは樹脂成形体によって部分的に被覆されつつ保持されている。

以上のような構成を有する光半導体装置において、第２リードの第３露出面は、上述のように、第１および第２リードの離隔方向に直交する方向において第１リードの第１露出面の第２リード側端縁より小さい。第２リードの第３露出面は、両リードの離隔方向に直交する方向（幅方向）において、第１リードの第１露出面の第２リード側端縁よりも幅が狭いのである。このような構成は、本光半導体装置において反りなど歪みを抑制するうえで好適である。その理由は次のとおりである。

樹脂成形体とリード部材とが一体成形されてなる部位を備える光半導体装置においては、樹脂成形体とリード部材との間に有意な熱膨張率差がある。そのため、実際上は、当該リード部材ないしその面積が大きいほど（例えば、樹脂成形体とリード部材との一体物に占めるリード部材の割合が所定範囲内にて大きいほど）、光半導体装置の製造過程や実装過程を経て当該光半導体装置に生ずる内部応力が大きい傾向にある。この内部応力は、製造される光半導体装置において、反りなど歪みの原因となりうる。本発明の光半導体装置における、第２リードの第３露出面が第１リードの第１露出面よりも上述のように幅狭であるという構成は、当該第３露出面およびこれを含む第２リードを小面積化ないし小型化して、光半導体装置に生ずる内部応力を低減するうえで好適であり、従って、当該装置の反りなど歪みを抑制するうえで好適なのである。

また、本光半導体装置において、第２リードの第３露出面（第２リードがリフレクタ開口部に臨む部分）は、上述のように、リフレクタ開口部内で樹脂成形体の一部である部分底面上に位置する。すなわち、第２リードにおける第３露出面とは反対側の面は、樹脂成形体に覆われて当該樹脂成形体に密着している。このような構成は、第３露出面領域を含む第２リードの変形を抑制するうえで好適であり、従って、本光半導体装置の反りなど歪みを抑制するうえで好適である。

加えて、本光半導体装置における上記リフレクタ開口部の底面では、上述のように、第１および第２リードの離隔方向に直交する方向（幅方向）において、第２リードの第３露出面（開口部の部分底面上に位置する）は、第１リードの第１露出面よりも、幅狭である。樹脂成形体の一部である部分底面における、リフレクタ開口部に直に臨む領域は、当該開口部の底面において、第２リードの第３露出面周りに広がる。このような構成は、樹脂成形体の一部である部分底面についてリフレクタ開口部に直に臨む領域の面積を確保するうえで好適である。部分底面の当該面積が大きいほど、リフレクタ開口部内で光反射機能を担う樹脂表面の総面積は大きく、従って、開口部内にある光半導体素子から光が発せられる場合に開口部内での反射を経て開口部外に出射する光の量は多い傾向にある。すなわち、樹脂成形体の一部である部分底面についてリフレクタ開口部に直に臨む領域の面積が大きいほど、本光半導体装置における光の利用効率は高くなるのである。

以上のように、本発明の光半導体装置は、反りなど歪みを抑制しつつ、高い光利用効率を実現するのに適する。光半導体装置において、その反りなど歪みの抑制は、高い発光信頼性の確保に資する。光半導体装置において、高い光利用効率の実現は、高いエネルギー効率の確保に資する。したがって、本光半導体装置は、発光信頼性が高く且つエネルギー効率の良い発光デバイスとして設計するのに適する。

本光半導体装置において、第３露出面の面積は、第１露出面の面積の好ましくは３０％以下、より好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下である。このような構成は、第３露出面およびこれを含む第２リードを小面積化ないし小型化して、本光半導体装置に生ずる内部応力を低減するうえで好適であり、従って、当該装置の反りなど歪みを抑制するうえで好適である。これとともに、当該構成は、樹脂成形体の一部である部分底面についてリフレクタ開口部に直に臨む領域の面積を確保するうえで好適であり、ひいては、本光半導体装置において高い光利用効率を実現するうえで好適である。

本光半導体装置において、樹脂成形体の開口部（リフレクタ開口部）は、真円など円形の開口形状を有してもよいし、第１および第２リードの離隔方向に延びた開口形状を有してもよい。そのように延びた開口形状としては、例えば、楕円形および角丸長方形が挙げられる。

本光半導体装置において、樹脂成形体の開口部（リフレクタ開口部）が上述のように延びた開口形状を有する場合、当該開口部は、好ましくは、上記内壁面によって規定される幅広領域と、幅狭領域と、当該幅広領域および幅狭領域の間の幅漸変領域とを含んでこれらが第１および第２リードの離隔方向に並ぶ開口形状を有する（第１リードの第１露出面上の光半導体素子は、例えば幅広領域内に位置する）。より好ましくは、樹脂成形体の開口部の幅漸変領域において、開口部の内壁面は内側湾曲面を有する。これら構成は、高い光利用効率の実現に資する。

本発明の一の実施形態に係る光半導体装置の斜視図である。図１に示す光半導体装置の平面図である。図２に示す光半導体装置における線III-IIIに沿った断面図である。図２に示す光半導体装置における線IV-IVに沿った断面図である。図１に示す光半導体装置の裏面図である。リフレクタ開口部の開口形状のバリエーションを表す。図１に示す光半導体装置の変形例の一断面図である。図１に示す光半導体装置の変形例の一断面図である。本発明の一の実施形態に係る光半導体装置の平面図である。図９に示す光半導体装置における線X-Xに沿った断面図である。図９に示す光半導体装置における線XI-XIに沿った一部省略断面図である。図９に示す光半導体装置の変形例の一断面図である。図９に示す光半導体装置の変形例の一断面図である。従来型の一の光半導体装置の平面図である。図１４に示す光半導体装置における線XV-XVに沿った断面図である。図１４に示す光半導体装置の裏面図である。

図１から図５は、本発明の一の実施形態に係る光半導体装置Ｘ１を表す。図１は光半導体装置Ｘ１の斜視図であり、図２は光半導体装置Ｘ１の平面図である。図３は、図２の線III-IIIに沿った光半導体装置Ｘ１の断面図であり、図４は、図２の線IV-IVに沿った光半導体装置Ｘ１の断面図である。図５は光半導体装置Ｘ１の裏面図である。

光半導体装置Ｘ１は、光半導体素子Ｅと、樹脂成形体１０と、互いに離隔しているリード２０,３０と、透明樹脂部４０とを備える。光半導体装置Ｘ１は、本実施形態では、いわゆるモールドアレイパッケージ（ＭＡＰ）の形態で形成されるものである。

光半導体素子Ｅは、発光機能を有する素子であって、本実施形態では具体的には発光ダイオード（ＬＥＤ）素子である。ＬＥＤ素子を構成するための半導体材料としては、例えば、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、およびＧａＡｓＰが挙げられる。また、本実施形態では、光半導体素子Ｅは、その図２中の上面側と下面側にそれぞれ電極部（図示せず）を有する。

樹脂成形体１０は、例えばインサート成形により、リード２０,３０を部分的に内部に取り込みつつ成形された樹脂体である。これとともに、樹脂成形体１０は、光反射用の内壁面１１と光反射用の部分底面１２とを伴うリフレクタ開口部である開口部１０Ａを有する（部分底面１２は、開口部１０Ａの底面の一部をなす）。開口部１０Ａの内壁面１１は、開口部１０Ａの開口形状を規定し、本実施形態では、開口部１０Ａにおける底面から開口端にかけて開口形状が広がるように、傾斜している。また、樹脂成形体１０における開口部１０Ａ側の所定の箇所（例えば図２に示す平面視において、リード２０よりもリード３０に近い箇所）には、いわゆるカソードマークとしての切り欠き（図示せず）が形成されていてもよい。このような樹脂成形体１０は、例えば、白色顔料を含有する熱硬化性樹脂組成物よりなる。その熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂に配合される白色顔料としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、および酸化ジルコニウムが挙げられる。樹脂成形体１０形成用の樹脂材料の市販品としては、例えば、株式会社ダイセル製の「ＡＥＷ－７００」が挙げられる。

リード２０（第１リード）は、図１および図２に示すように、樹脂成形体１０の開口部１０Ａに臨んで開口部１０Ａの底面の一部をなす露出面２１（第１露出面）を有し、且つ、開口部１０Ａとは反対の側にて露出している露出面２２（第２露出面）を有する。上述の光半導体素子Ｅは、ハンダ材料や導電性接着剤など導電性接合材料を介してリード２０の露出面２１に搭載されて、リード２０に対して電気的かつ機械的に接続されている。光半導体装置Ｘ１の発光駆動時に光半導体素子Ｅから発せられる熱の一部は、リード２０の露出面２１,２２を介して装置外に放出されうる。リード２０はこのような放熱機能をも担う。また、リード２０は、樹脂成形体１０から外部に延出している電極部２０ａを有する。樹脂成形体１０からの電極部２０ａの延出長さは、例えば０.１～２ｍｍである。このような態様で、リード２０は樹脂成形体１０によって部分的に被覆されつつ保持されている。

リード３０（第２リード）は、図１および図２に示すように、樹脂成形体１０の開口部１０Ａの部分底面１２上に位置して開口部１０Ａに臨む露出面３１（第３露出面）を有する。部分底面１２上の露出面３１（リード３０の一部）は、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に直交する方向Ｄ₂において、部分底面１２上の露出面２１（リード２０の一部）におけるリード３０側の端縁２１ａ（図２では太線で表す）より小さい。この露出面３１に対し、リード２０の露出面２１上の光半導体素子ＥはボンディングワイヤＷを介して電気的に接続されている。また、リード３０は、樹脂成形体１０から外部に延出している電極部３０ａを有する。樹脂成形体１０からの電極部３０ａの延出長さは、例えば０.１～２ｍｍである。このような態様で、リード３０は樹脂成形体１０によって部分的に被覆されつつ保持されている。

リード２０,３０は、それぞれ、導電性を有する金属材料よりなる。リード用の金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、および42％Ｎｉ-Ｆｅ合金が挙げられる。また、リード２０,３０の厚さは、それぞれ、例えば０.１～０.３ｍｍである。このようなリード２０,３０は、例えば、金属プレートに対するエッチング加工や打ち抜き加工を経て形成することができる。リード２０,３０の表面は、Ａｇめっき処理など所定のめっき処理が施されていてもよい。

透明樹脂部４０は、樹脂成形体１０の開口部１０Ａに充填されて硬化された透明樹脂体であり、透明性を有する半導体用封止材料よりなる。そのような封止材料としては、例えば、エポキシ系封止材およびシリコーン系封止材が挙げられる。エポキシ系封止材の市販品としては、例えば、株式会社ダイセル製の「ＣＥＬＶＥＮＵＳＷ０９７３」および「ＣＥＬＶＥＮＵＳＷ０９２５」が挙げられる。シリコーン系封止材の市販品としては、例えば、株式会社ダイセル製の「ＣＥＬＶＥＮＵＳＡ２０４５」および「ＣＥＬＶＥＮＵＳＡ０２４６」が挙げられる。

このような光半導体素子Ｘは、例えば次のようないわゆるラインモールド方式で製造される。まず、所定のリードフレームを用意する。このリードフレームは、平面視矩形の枠体と、その枠体内に一列に並ぶ光半導体装置形成区域ごとの、所定のパターン形状を有するパターン部とを有する。パターン部は、上述のリード２０,３０をなすこととなるリード部、リード部と枠体とを連結する連結部、および、リード部間を連結する連結部を含む。このようなリードフレームは、例えばエッチング加工によって作製することが可能である。次に、リードフレームの光半導体装置形成区域ごとに上述の樹脂成形体１０を形成する。具体的には、リードフレームにおける複数の光半導体装置形成区域にわたって複数の樹脂成形体１０を一括的に成形するための成形面を有する一組の金型について前記リードフレームを介在させつつ型締めした後、所定の温度条件および圧力条件の下、樹脂成形体１０形成用の上述の白色顔料含有の熱硬化性樹脂組成物を、金型内に供給して成形する（インサート成形）。これにより、各光半導体装置形成区域に、上述の開口部１０Ａを伴う樹脂成形体１０が形成される。成形法としては、例えばトランスファ成形やインジェクション成形が採用される。この成形工程の後、各光半導体装置形成区域の開口部１０Ａにおいて、リード２０の上述の露出面２１に対する導電性接合材料を介しての光半導体素子Ｅのマウント、当該光半導体素子Ｅとリード３０の上述の露出面３１とのワイヤボンディング、および、上述の透明樹脂部４０の例えばポッティングによる形成を経る。次に、光半導体装置形成区域ごとに、リードフレームにおけるパターン部の上述の連結部を切断してリード２０,３０の分離を行い、光半導体装置Ｘ１を単離する。例えば以上のようにして、光半導体装置Ｘ１を製造することができる。

光半導体装置Ｘ１の駆動時には、リード２０,３０を介して光半導体素子Ｅに所定の電力が供給され、これによって当該光半導体素子Ｅが発光する。光半導体素子Ｅからの出射光の一部は樹脂成形体１０の開口部１０Ａ内での反射を経て、光半導体素子Ｅからの出射光の他の一部は開口部１０Ａ内での反射を経ずに、透明樹脂部４０を通過して開口部１０Ａ外に出射される。

以上のような光半導体装置Ｘ１において、リード３０の露出面３１は、上述のように、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に直交する方向Ｄ₂においてリード２０の露出面２１の端縁２１ａ（図２では太線で表す）より小さい。リード３０の露出面３１は、両リード２０,の離隔方向Ｄ₁に直交する方向Ｄ₂（幅方向）において、露出面２１のリード３０側の端縁２１ａよりも幅が狭いのである。このような構成は、光半導体装置Ｘ１において反りなど歪みを抑制するうえで好適である。その理由は次のとおりである。

樹脂成形体とリード部材とが一体成形されてなる部位を備える光半導体装置においては、樹脂成形体とリード部材との間に有意な熱膨張率差がある。そのため、実際上は、当該リード部材ないしその面積が大きいほど（例えば、樹脂成形体とリード部材との一体物に占めるリード部材の割合が所定範囲内にて大きいほど）、光半導体装置の製造過程や実装過程を経て当該光半導体装置に生ずる内部応力が大きい傾向にある。この内部応力は、製造される光半導体装置において、反りなど歪みの原因となりうる。上述の光半導体装置Ｘ１における、リード３０の露出面３１がリード２０の露出面２１よりも上述のように幅狭であるという構成は、当該露出面３１およびこれを含むリード３０を小面積化ないし小型化して、光半導体装置Ｘ１に生ずる内部応力を低減するうえで好適であり、従って、光半導体装置Ｘ１の反りなど歪みを抑制するうえで好適なのである。

また、光半導体装置Ｘ１において、リード３０の露出面３１（リード３０がリフレクタ開口部である開口部１０Ａに臨む部分）は、上述のように、開口部１０Ａ内で樹脂成形体１０の一部である部分底面１２上に位置する。すなわち、リード３０における露出面３１とは反対側の面は、樹脂成形体１０に覆われて当該樹脂成形体１０に密着している。このような構成は、露出面３１領域を含むリード３０の変形を抑制するうえで好適であり、従って、光半導体装置Ｘ１の反りなど歪みを抑制するうえで好適である。

加えて、光半導体装置Ｘ１における開口部１０Ａ（リフレクタ開口部）の底面では、上述のように、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に直交する方向Ｄ₂（幅方向）において、リード３０の露出面３１（開口部１０Ａの部分底面１２上に位置する）は、リード２０の露出面２１よりも、幅狭である。樹脂成形体１０の一部である部分底面１２における、開口部１０Ａに直に臨む領域は、開口部１０Ａの底面において、図２によく表れているように、リード３０の露出面３１周りに広がる。このような構成は、樹脂成形体１０の一部である部分底面１２について開口部１０Ａに直に臨む領域の面積を確保するうえで好適である。部分底面１２の当該面積が大きいほど、開口部１０Ａ（リフレクタ開口部）内で光反射機能を担う樹脂表面の総面積は大きく、従って、開口部１０Ａ内にある光半導体素子Ｅから光が発せられる場合に開口部１０Ａ内での反射を経て開口部１０Ａ外に出射する光の量は多い傾向にある。すなわち、樹脂成形体１０の一部である部分底面１２について開口部１０Ａに直に臨む領域の面積が大きいほど、光半導体装置Ｘ１における光の利用効率は高くなるのである。

以上のように、本実施形態の光半導体装置Ｘ１は、反りなど歪みを抑制しつつ、高い光利用効率を実現するのに適する。光半導体装置Ｘ１において、その反りなど歪みの抑制は、高い発光信頼性の確保に資する。光半導体装置Ｘ１において、高い光利用効率の実現は、高いエネルギー効率の確保に資する。したがって、光半導体装置Ｘ１は、発光信頼性が高く且つエネルギー効率の良い発光デバイスとして設計するのに適する。

光半導体装置Ｘ１において、リード３０における開口部１０Ａ内での露出面３１の面積は、リード２０における開口部１０Ａ内での露出面２１の面積の好ましくは３０％以下、より好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下である。このような構成は、露出面３１およびこれを含むリード３０を小面積化ないし小型化して、光半導体装置Ｘ１に生ずる内部応力を低減するうえで好適であり、従って、光半導体装置Ｘ１の反りなど歪みを抑制するうえで好適である。これとともに、当該構成は、樹脂成形体１０の一部である部分底面１２について開口部１０Ａに直に臨む領域の面積を確保するうえで好適であり、ひいては、光半導体装置Ｘ１において高い光利用効率を実現するうえで好適である。

光半導体装置Ｘ１において、樹脂成形体１０の開口部１０Ａ（リフレクタ開口部）は、円形の開口形状を有してもよいし、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に延びた開口形状を有してもよい。開口部１０Ａに関するそのように延びた開口形状としては、例えば図６（ａ）に示すような楕円形、および、例えば図６（ｂ）に示すような角丸長方形が、挙げられる。

光半導体装置Ｘ１において、リード２０,３０ないしその電極部２０ａ,３０ａは、図７に示すように、樹脂成形体１０の開口部１０Ａとは反対の側に折り曲げられた屈曲形状を有していてもよい。このような構成によると、光半導体装置Ｘ１が搭載される実装基板上において、当該実装基板の有する配線パターン（電極パッド部を含む）の構成によっては、光半導体装置Ｘ１と電極パッド部とを例えばハンダ付けによって電気的に接続しやすい場合がある。

光半導体装置Ｘ１においては、光半導体素子Ｅとして、一面上に二つの電極部を有するＬＥＤ素子が採用されてもよい。そのようなＬＥＤ素子を構成するための半導体材料としては、例えばＩｎＧａＮが挙げられる。そのような光半導体素子Ｅを備える光半導体装置Ｘ１では、図８に示すように、樹脂成形体１０の開口部１０Ａ内にてリード２０に接合されている光半導体素子Ｅ（その図８中の上面側に二つの電極部（図示せず）を有する）は、リード２０の露出面２１に対してボンディングワイヤＷを介して電気的に接続されるとともに、リード３０の露出面３１に対して別のボンディングワイヤＷを介して電気的に接続される。

図９から図１１は、本発明の一の実施形態に係る光半導体装置Ｘ２を表す。図９は光半導体装置Ｘ２の平面図であり、図１０は、図９の線X-Xに沿った光半導体装置Ｘ２の断面図であり、図１１は、図９の線XI-XIに沿った光半導体装置Ｘ２の一部省略断面図である。

光半導体装置Ｘ２は、光半導体素子Ｅと、樹脂成形体１０と、互いに離隔しているリード２０,３０と、透明樹脂部４０とを備える。光半導体装置Ｘ２は、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に延びた全体形状を有する点で光半導体装置Ｘ１と異なる。これとともに、光半導体装置Ｘ２は、樹脂成形体１０の形状が光半導体装置Ｘ１とは異なる。

光半導体装置Ｘ２の樹脂成形体１０は、リード２０,３０を部分的に内部に取り込みつつ成形された樹脂体であって、光反射用の内壁面１１と光反射用の部分底面１２とを伴うリフレクタ開口部である開口部１０Ｂを有する（部分底面１２は、開口部１０Ｂの底面の一部をなす）。開口部１０Ｂの内壁面１１は、開口部１０Ｂの開口形状を規定し、本実施形態では、開口部１０Ｂにおける底面から開口端にかけて開口形状が広がるように、傾斜している。また、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁における樹脂成形体１０の長さＬ₁は、例えば２.５～４ｍｍである。長さＬ₁に直交する方向における樹脂成形体１０の長さは、例えば１.８～２.５ｍｍである。

開口部１０Ｂは、具体的には、内壁面１１によって規定される幅広領域Ｒ１と、幅狭領域Ｒ２と、これらの間の幅漸変領域Ｒ３とを含んでこれら３領域がリード２０,３０の離隔方向に並ぶ開口形状を有する。幅漸変領域Ｒ３において内壁面１１は内側湾曲面１１ａを有する。

開口部１０Ｂの幅広領域Ｒ１は、上記の離隔方向Ｄ₁に延び、且つ、開口部１０Ｂにおけるリード２０（第１リード）側に位置する。また、樹脂成形体１０において幅広領域Ｒ１を囲む部分の図９および図１１に示す厚さＴ₁は、例えば０.１～０.４ｍｍである。

開口部１０Ｂの幅狭領域Ｒ２は、上記の離隔方向Ｄ₁に直交する方向Ｄ₂（幅方向）において幅広領域Ｒ１よりも狭く、且つ、開口部１０Ｂにおけるリード３０（第２リード）側に位置する。樹脂成形体１０において幅広領域Ｒ２を囲む部分の図９および図１１に示す厚さＴ₂は、例えば０.２～０.８ｍｍであり、好ましくは１.１Ｔ₁～５Ｔ₁である。また、幅狭領域Ｒ２の長さＬ₂は、例えば０.４～１.４ｍｍであり、好ましくは０.１Ｌ₁～０.５Ｌ₁である。

リード２０（第１リード）は、樹脂成形体１０の開口部１０Ｂに臨んで開口部１０Ｂの底面の一部をなす露出面２１（第１露出面）を有し、且つ、開口部１０Ｂとは反対の側にて露出している露出面２２（第２露出面）を有する。露出面２１は、本実施形態では、開口部１０Ｂの幅広領域Ｒ１と幅漸変領域Ｒ３と幅狭領域Ｒ２の一部とにわたって臨んでいる。光半導体素子Ｅは、開口部１０Ｂの幅広領域Ｒ１内において、ハンダ材料や導電性接着剤など導電性接合材料を介してリード２０の露出面２１に搭載されて、リード２０に対して電気的かつ機械的に接続されている。また、リード２０は、樹脂成形体１０から外部に延出している電極部２０ａを有する。このような態様で、リード２０は樹脂成形体１０によって部分的に被覆されつつ保持されている。

リード３０（第２リード）は、樹脂成形体１０の開口部１０Ｂの部分底面１２上に位置して開口部１０Ｂに臨む露出面３１（第３露出面）を有する。部分底面１２上の露出面３１（リード３０の一部）は、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に直交する方向Ｄ₂において、部分底面１２上の露出面２１（リード２０の一部）におけるリード３０側の端縁２１ａ（図９では太線で表す）より小さい。この露出面３１に対し、リード２０の露出面２１上の光半導体素子ＥはボンディングワイヤＷを介して接続されている。また、リード３０は、樹脂成形体１０から外部に延出している電極部３０ａを有する。このような態様で、リード３０は樹脂成形体１０によって部分的に被覆されつつ保持されている。

光半導体素子Ｅに関するその他の点、樹脂成形体１０に関するその他の点、リード２０,３０に関するその他の点、および透明樹脂部４０については、光半導体装置Ｘ２は、光半導体装置Ｘ１に関して上述したのと同様である。

光半導体装置Ｘ２の駆動時には、リード２０,３０を介して光半導体素子Ｅに所定の電力が供給され、これによって当該光半導体素子Ｅが発光する。光半導体素子Ｅからの出射光の一部は樹脂成形体１０の開口部１０Ｂ内での反射を経て、光半導体素子Ｅからの出射光の他の一部は開口部１０Ｂ内での反射を経ずに、透明樹脂部４０を通過して開口部１０Ｂ外に出射される。

このような光半導体装置Ｘ２によると、光半導体装置Ｘ１に関して上述したのと同様の技術的効果を享受することができる。すなわち、光半導体装置Ｘ２は、光半導体装置Ｘ１と同様に、反りなど歪みを抑制しつつ、高い光利用効率を実現するのに適する。

加えて、光半導体装置Ｘ２では、上述のように、樹脂成形体１０の幅狭領域Ｒ２の上記長さＬ₂が好ましくは０.１Ｌ₁～０.５Ｌ₁であり、且つ樹脂成形体１０の上記厚さＴ₂が好ましくは１.１Ｔ₁～５Ｔ₁である。このような構成は、所定サイズ内において樹脂成形体１０とリード２０,３０との密着面積を確保して、リード２０,３０の変形を抑制するうえで好適であり、従って、光半導体装置Ｘ２の反りなど歪みを抑制するうえで好適である。

更に加えて、光半導体装置Ｘ２では、上述のように、樹脂成形体１０の開口部１０Ｂが、リード２０,３０の離隔方向Ｄ₁に並ぶ幅広領域Ｒ１と、幅漸変領域Ｒ３と、幅狭領域Ｒ２とを含む開口形状を有する。また、樹脂成形体１０の開口部１０Ｂの幅漸変領域Ｒ３において、開口部１０Ｂの内壁面１１は上述のように内側湾曲面１１ａを有する。これら構成は、高い光利用効率を実現するうえで好適である。光半導体装置Ｘ２の発光駆動時に光半導体素子Ｅから発せられた光の一部が内側湾曲面１１ａによって開口部１０Ｂ外へ効果的に反射され、内側湾曲面１１ａが開口部１０Ｂ外への反射光量の増大に寄与するからである。

光半導体装置Ｘ２において、リード２０,３０ないしその電極部２０ａ,３０ａは、図１２に示すように、樹脂成形体１０の開口部１０Ｂとは反対の側に折り曲げられた屈曲形状を有していてもよい。このような構成によると、光半導体装置Ｘ２が搭載される実装基板上において、当該実装基板の有する配線パターン（電極パッド部を含む）の構成によっては、光半導体装置Ｘ２と電極パッド部とを例えばハンダ付けによって電気的に接続しやすい場合がある。

光半導体装置Ｘ２においては、光半導体素子Ｅとして、一面上に二つの電極部を有するＬＥＤ素子が採用されてもよい。そのようなＬＥＤ素子を構成するための半導体材料としては、例えばＩｎＧａＮが挙げられる。そのような光半導体素子Ｅを備える光半導体装置Ｘ２では、図１３に示すように、樹脂成形体１０の開口部１０Ｂ内にてリード２０上に搭載されている光半導体素子Ｅ（その図１３中の上面側に二つの電極部（図示せず）を有する）は、リード２０の露出面２１に対してボンディングワイヤＷを介して電気的に接続されるとともに、リード３０の露出面３１に対して別のボンディングワイヤＷを介して電気的に接続される。

Ｘ１，Ｘ２光半導体装置
Ｅ光半導体素子
１０樹脂成形体
１０Ａ，１０Ｂ開口部
１１内壁面
１１ａ内側湾曲面
１２部分底面
Ｒ１幅広領域
Ｒ２幅狭領域
Ｒ３幅漸変領域
２０リード（第１リード）
３０リード（第２リード）
２１露出面（第１露出面）
２２露出面（第２露出面）
３１露出面（第３露出面）
２０ａ，３０ａ電極部
４０透明樹脂部
Ｗボンディングワイヤ

Claims

光半導体素子と、
互いに離隔している第１リードおよび第２リードと、
前記第１および第２リードと一体化されている樹脂成形体と、を備え、
前記樹脂成形体は、開口形状を規定する光反射用の内壁面と光反射用の部分底面とを有する開口部を有し、
前記第１リードは、前記樹脂成形体の前記開口部に臨んで当該開口部の底面の一部をなす第１露出面を有し、且つ、前記開口部とは反対の側は、内壁面より外側に相当する部位が前記樹脂成形体に保持され、前記保持された部分より内側は露出して第２露出面を形成し、
前記第２リードは、前記樹脂成形体の前記開口部の前記部分底面上に位置して前記開口部に臨む第３露出面を有し、当該第３露出面は、前記第１および第２リードの離隔方向に直交する方向において、前記第１露出面の第２リード側の端縁より小さく、
前記光半導体素子は、前記第１リードの前記第１露出面に搭載され、且つ前記第２リードの前記第３露出面にボンディングワイヤを介して接続されており、
前記第３露出面の面積は、前記第１露出面の面積の２５％以下であり、
前記第３露出面は、前記底面の周辺部から底面内部に突き出て配置されている、光半導体装置。
前記開口部は、円形の開口形状を有する、請求項１に記載の光半導体装置。
前記開口部は、前記第１および第２リードの離隔方向に延びた開口形状を有する、請求項１に記載の光半導体装置。
前記開口部は、前記内壁面によって規定される幅広領域と、幅狭領域と、当該幅広領域および幅狭領域の間の幅漸変領域とを含んでこれらが前記第１および第２リードの離隔方向に並ぶ開口形状を有し、
前記幅広領域は、前記離隔方向に延び、且つ、開口部における第１リード側に位置し、
前記幅狭領域は、前記離隔方向に直交する方向において幅広領域よりも狭く、且つ、開口部における第２リード側に位置する、請求項３に記載の光半導体装置。
前記樹脂成形体の前記開口部の前記幅漸変領域において前記内壁面は内側湾曲面を有する、請求項４に記載の光半導体装置。
前記第１および第２リードは、それぞれ、前記樹脂成形体から外部に延出している電極部を有する、請求項１から５のいずれか一つに記載の光半導体装置。