半导体发光装置、半导体发光装置用多引线框架的制作方法

专利名称：半导体发光装置、半导体发光装置用多引线框架的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于装配半导体发光元件的半导体发光装置和半导体 发光装置用多引线框架。
背景技术：
特开2004-274027号公报、特开平7-235696号公报、特开 2002-141558号公报等公开了与现有的半导体发光装置相关的技术。如 图21所示，现有的半导体发光装置具备具有主表面101a的引线框架 101;设置在主表面101a上的LED (Light Emitting Diode:发光二极管) 芯片104;连接引线框架101和LED芯片104的金线105;以完全覆盖 LED芯片104和金线105的方式设置在主表面101a上的环氧树脂106; 以环绕着环氧树脂树脂106的方式设置的树脂部103。
在引线框架101的周围设置通过嵌入成形等形成的树脂部103。树 脂部103在主表面101a上形成为凹状。在主表面101a上，在凹状的内 部隔着银(Ag)浆107装配LED芯片104。在LED芯片104的顶面一 侧形成的电极和引线框架101的主表面101a通过金线105连接。在主 表面101a上，以覆盖着LED芯片104和金线105并将凹状的内部完全 填充起来的方式设置有环氧树脂106。
图21所示的半导体发光装置的制造方法是，首先将板状的引线框 架101加工成预定图案。在引线框架101上镀银(Ag),在该状态下将 引线框架101嵌入成形到树脂部103内。其后，在主表面101a上隔着 银浆107装配LED芯片104丄ED芯片104和主表面101a通过金线104 电气连接。其后，利用环氧树脂106将LED芯片104和金线105密封起 来。最后，将在周边突出着向预定方向延伸的引线端子截断，去除引线 框架101的无用部分。
图21所示的树脂部103除了起到将LED芯片104发出的光通过在 凹状侧壁反射从而对光的指向性加以控制的作用之外，也发挥将形成为 预定图案形状的引线框架101的形状加以固定的作用。在对LED芯片 104和金线105进行树脂密封的工序中，将液态环氧树脂106滴到树脂部103形成的凹状中，然后使其硬化。但是，在该方法中，环氧树脂106 的形状被限定为树脂部103所形成的凹状，无法控制树脂密封形状引起 的光学特性。进一步，滴下的环氧树脂106容易受到树脂粘度的影响， 除了会产生填充量的不均匀之外，因热硬化时挥发成分的蒸发、硬化收 缩等的影响，难以确保均匀的密封形状。另外，按照现有技术的方式将环氧树脂106和树脂部103粘结在一 起时，由于两种树脂的粘结力小，在成形后，环氧树脂106和树脂部103 之间可能会发生剥离，导致光学特性下降。实际上，在长时间老化试验 中也发生了因环氧树脂106和树脂部103的剥离而导致的光学特性不 良。为了实现环氧树脂106的密封形状的稳定、各种密封形状的成形， 可以考虑使用模具进行成形。为了进行模具成形，必须使引线框架101 的内外侧保持平坦。但是，引线框架101的主表面101a上存在突起的 树脂部103,因而使用模具时难以合模。特开2004-274027号公报中也 提到了在树脂部103突出在引线框架101的主表面101a上的状态下的 模具成形(参照特开2004-274027号公报的说明书第0059段)，但仅对 LED芯片104周围利用环氧树脂106进行密封时，合模区域受到限制， 而且存在着树脂门(gate)和浇道(runner)等的占用区域问题，难以实 施。为了实现模具成形，可以考虑使用能够形成平坦表面的金属芯基板 或陶瓷基板等。但是，在使用陶瓷基板的情况下，与现有的玻璃环氧树 脂基板等树脂基板相比，虽然其热导率更大(例如在氧化铝的情况下约 为20W/m.K等)，但基板单价上升。进一步，也具有在使用模具进行 合模时容易破损的缺点。另一方面，如果是金属芯基板，必须在基板图案和金属芯之间设置绝缘层，该绝缘层会导致热导率减小。亦即，没有 提供具有与金属框架相同水平的热导率而且能够实施模具成形的引线框架。发明内容本发明的主要目的是提供既具有优异的散热性、又能够为了确保具 有预期光学特性的密封形状而容易地实施模具成形的半导体发光装置 和半导体发光装置用多引线框架。本发明的半导体发光装置具备引线框架，该引线框架包含在主表面上装配有半导体发光元件的板状的半导体发光元件装配部；在与半导体发光元件装配部相同的平面上延展的板状的金属线连接部。另外，其 外，其具备以完全覆盖着半导J发光元件和金k线的方式通过模i成形或橡皮障(dam sheet)成形而形成的密封树脂。另外，其具备设置在环 绕着引线框架的结构中、厚度小于等于引线框架的厚度的绝缘体。借助于按照这种方式构成的半导体发光装置，在热导率大的金属制 引线框架的主表面上装配半导体发光元件，形成了在半导体发光元件所 产生的热量藉以向外部散发的散热通道上不存在绝缘基板等热阻抗大 的材料的结构，因而能够形成散热性好的半导体发光装置。另外，绝缘 体的厚度小于等于引线框架的厚度，形成了在半导体发光装置的主表面 上不存在突起物的平坦表面。因此，作为对半导体发光元件进行密封的方法，既可以使用现有的 滴下液态树脂的灌封法，也可以很容易地引进使用液态或固体树脂的模 具成形。另外，在使用灌封法的情况下，可以引进橡皮障成形。由此可 以形成圆柱形、圆顶形等与产品所要求的光学特性相应的密封树脂的密 封形状。进一步，能够抑制为了在模具内或橡皮障内使树脂硬化而在现有的 液态树脂密封中存在的因粘度变化等导致的滴下量不均、硬化时挥发成 分的蒸发或硬化收缩引起的密封形状偏差等问题。绝缘体优选是热塑性树脂或热硬化性树脂。在这种情况下，能够容 易地使绝缘体成形。在引线框架的主表面上至少是半导体发光元件装配部中形成有凹 部，半导体发光元件优选是装配在凹部的底面上。在这种情况下，通过 在凹部底面上设置半导体发光元件，能够获得具有仅靠密封树脂的形状 无法控制的光学特性，特别是与不具有凹部的半导体发光装置相比具有 更高指向特性的半导体发光装置。引线框架优选是具有用于防止绝缘体剥落的楔子结构。在这种情况 下，在形成绝缘体时，向楔子结构中灌注绝缘体，由此能够防止绝缘体 从引线框架上剥离、脱落。半导体发光装置优选是具备从绝缘体的周边向远离半导体发光元件的一侧突出的引线端子。在半导体发光装置的制造工序中，为了使半导体发光装置单片化(singulation)而进行切断加工，而利用按照这种 方式构成的半导体发光装置，除了现有的切割方法之外，也可以利用模 具进行切断。如果金属的切割面发生氧化，就会发生相对于焊料的易润 性下降(即，在附着焊料时用于实现粘结的焊料合金与试图粘结的部分 变得不易融合，焊料在试图粘结的表面上形成颗粒状)的问题。根据本 发明的半导体发光装置，由于引线端子从绝缘体中突出出来，不仅在上 述切割面上，而且在引线端子的侧面上也能够确保焊料余地，能够防止 焊料易润性下降。半导体发光装置优选是在其主表面上进一步具备以不与密封树脂 相接触的方式设置的反射体。或者，优选是进一步具备相对于绝缘体的 周边设置在更远离半导体发光元件的一側的反射体。借助于按照这种方 式构成的半导体发光装置，能够获得仅靠对半导体发光元件进行密封的 密封树脂的形状所无法控制的光学特性。同时，可以将半导体发光元件 发出的光更有效地导出到外部。本发明的半导体发光装置用多引线框架包含由多个用于构成半导 体发光装置的引线框架连接而成的引线框架基材。另外，包含以环绕着 引线框架的方式填充到引线框架基材上形成的全部空隙中、成为构成半 导体发光装置的绝缘体的绝缘体基材。半导体发光装置用多引线框架形 成为基板状。在这种情况下，沿着排列成直线状的半导体发光装置的外形切断半 导体发光装置用多引线框架，就能够使半导体发光装置单片化。即，将 构成半导体发光装置的引线框架和绝缘体连接多个而成的半导体发光 装置用多引线框架通过例如旋转叶片或激光截断并分离，就能够获得多 个包含单个引线框架和环绕着该引线框架的绝缘体的半导体发光装置。本发明的另 一个半导体发光装置用多引线框架包含由多个用于构 成半导体发光装置的引线框架连接而成的引线框架基材。另外，包含以 环绕着引线框架的方式填充到引线框架基材上形成的空隙中、成为构成 半导体发光装置的绝缘体的绝缘体基材。半导体发光装置用多引线框架 形成为基板状。此外，上迷空隙的一部分形成为没有填充绝缘体基材的 槽结构。在这种情况下，在截断半导体发光装置用多引线框架时，可以利用截断模具进行截断。如果利用模具截断半导体发光装置用多引线框架的 金属部分、通过切割来截断用作绝缘体的树脂部分，就能够防止在同时切割金属和树脂时产生的毛刺(bun)等剪切不良。另外，半导体发光 装置的特性检查并不限于以单片化的半导体发光装置为单位，能够以多 引线框架为单位实施，因此能够提高生产效率。绝缘体基材优选是将多个各绝缘体连接起来。在这种情况下，能够 使多个绝缘体一次成形。当绝缘体是树脂时，绝缘体基材能够通过切割 容易地截断、分离。引线框架基材优选是具有用于防止绝缘体基材脱落的锁(key)结 构。在这种情况下，能够提高引线框架基材和绝缘体基材的接合力，因 而在利用模具截断引线框架基材时也能够防止绝缘体基材从引线框架 上分离脱落。本发明的再一个半导体发光装置用多引线框架包含由多个用于构 成半导体发光装置的引线框架连接而成的引线框架基材。另外，包含以 环绕着引线框架的方式填充到引线框架基材上形成的空隙中、成为构成 半导体发光装置的绝缘体的绝缘体基材。半导体发光装置用多引线框架 形成为基板状。此外，引线框架基材具有格棂框架，绝缘体基材借助于 格棂框架被分隔成环绕着引线框架的单个绝缘体。在这种情况下，利用截断模具将半导体发光装置用多引线框架截 断，由此就能够使半导体发光装置单片化，因此，不需要通过切割进行 截断，能够进一步提高生产效率。该半导体发光装置具有优异的散热性，而且，能够为了确保具有预 期光学特性的密封形状而容易地实施密封树脂的模具成形。本发明的上述及其他目的、特征、方面和优点通过结合附图对本发 明所作的以下详细描述会变得显而易见。


图l是表示第1实施方式的半导体发光装置的截面的示意图。 图2是图1所示的半导体发光装置的平面图。 图3是表示第1实施方式的半导体发光装置的制造方法的流程图。 图4是第1实施方式的多引线框架的示意图。图5A是半导体发光装置中构成引线框架的部分在被绝缘体包围之前的形状的平面图。图5B是沿图5A所示的VB-VB线的剖视图。图5C是沿图5A所示的VC-VC线的剖视图。图5D是沿图5A所示的VD-VD线的剖视图。图6是表示第2实施方式的半导体发光装置的截面的示意图。图7是表示第3实施方式的半导体发光装置的截面的示意图。图8是图7所示的第3实施方式的半导体发光装置的平面图。图9是表示第4实施方式的半导体发光装置的截面的示意图。图10是图9所示的第4实施方式的半导体发光装置的平面图。图11是表示第4实施方式的半导体发光装置的制造方法的流程图。图12是第4实施方式的多引线框架的示意图。图13是表示在多引线框架中形成了冲裁部后的状态的示意图。图14是表示第5实施方式的半导体发光装置的制造方法的流程图。图15是第5实施方式的多引线框架的示意图。图16是表示第6实施方式的半导体发光装置的截面的示意图。图17是表示多个反射体封装在一起时的透视图。图18是表示将反射体的封装设置在安装基板上的状态的透视图。图19是表示第7实施方式的半导体发光装置的截面的示意图。图20是表示第7实施方式的半导体发光装置的制造方法的流程图。图21是表示现有的半导体发光装置的有代表性的截面的示意图。
具体实施方式
下面根据

本发明的实施方式。在下面的附图中，对于相同 或相当的部分赋予同一参考编号，对其说明不做重复。 (第1实施方式)如图1和图2所示，该半导体发光装置具备具有主平面la的引 线框架1;环绕着引线框架1而设置、厚度小于等于引线框架1的厚度 的树脂部2，其被用作绝缘体；设置在主平面la上用作半导体发光元件 的LED芯片4;金属线5;以完全覆盖着LED芯片4和金属线5的方式 设置的用作密封树脂的热硬化性树脂3。引线框架1包含在主表面la上装配有LED芯片4的半导体发光元 件装配部lc。另外，引线框架1包含通过金属线5与LED芯片4电气式连接、并与半导体发光元件装配部lc在同一平面上延展的金属线连接部ld。通过树脂部2将半导体发光元件装配部lc和金属线连接部ld 的周边包围起来，利用树脂部2形成半导体发光装置的外形。半导体发光元件装配部lc和金属线连接部ld具有板状形状，并通 过实施预定的构图加工而脱离。在脱离的半导体发光元件装配部lc和 金属线连接部ld之间，从主表面la直到与主表面la相反一侧的面即背 面lb,形成有狭缝状的槽lm。半导体发光元件装配部lc和金属线连接 部ld借助于填充着与树脂部2相同的绝缘体的树脂材料的狭缝状槽lm 保持电气绝缘。即，如后所述，在向树脂部2中填充树脂时，向狭缝状 槽lm中填充与填充到树脂部2中的树脂材料相同的树脂材料。LED芯片4设置在半导体发光元件装配部lc的主表面la上。LED 芯片4隔着例如银浆6等导电性浆被固定保持在半导体发光元件装配部 lc的主表面la上。设置在LED芯片4的顶面4a(即与引线框架1相向 一侧的面的相反一侧的面，图1所示的上侧面)上的电极和借助于狭缝 状槽lm与半导体发光元件装配部lc脱离的金属线连接部ld通过以例 如金(Au)等为原材料的金属线5相连接。即，LED芯片4通过银浆6 和金属线5与主表面la电气式连接。连接到LED芯片4的电极的金属线5的一端5p形成为球状，连接 到金属线连接部ld的金属线5的另一端5q形成为线状。这样一来，就 能够对金属线连接部ld和另一端5q实施球焊、对LED芯片4和一端 5p实施楔形焊接，金属线5的一端5p以低环状态连接到LED芯片4。 因而，能够将金属线5设置得更接近引线框架1的主表面la，因此，能 够减少为了完全覆盖LED芯片4和金属线5所需的热硬化性树脂3的 量。向LED芯片4通以电流后，在发光的同时也会发热。该热量传导到 半导体发光元件装配部lc,从半导体发光元件装配部lc散发到安装基 板等半导体发光装置外部。在该实施方式中，通过使半导体发光元件装 配部lc具备足够的厚度，能够将LED芯片4产生的热量高效地散发出 去。而板状的引线框架1的厚度越厚，引线框架l的蓄热性越高，能够 高效地将LED芯片4产生的热量散发出去。但是，由于加工方面的问题， 引线框架1的厚度增加会导致狭缝状槽lm变宽。即，为了防止引线框架l在组装时发生错位，引线框架l要求加工精度。但是，在模具加工 中，要实现尺寸在板材厚度以下的加工精度非常困难，因此，增加引线框架l的厚度时，必须增大狭缝状槽lm的宽度。而为了实现半导体发 光装置的小型化，引线框架的厚度设定为最大1.5mm左右。另外，为了使热量从引线框架1高效地散发出去，引线框架l利用 热导率为300W/m K以上的金属形成。在形成引线框架1的金属的热 导率小于300W/m K的情况下，无法充分获得通过引线框架1对LED 芯片4产生的热量的扩散和散热效果。具体地，无氧铜(热导率 391 W/m K)散热性高，是最优选的材料，而根据引线框架1的结构及 其强度，采用铁(Fe)、锌(Zn)、镍(Ni)、铬(Cr)、铅(Pb)、银(Ag) 等金属混合而成的合金，虽然热导率减小，但能够形成具有足够的框架 强度的引线框架l。在采用合金的情况下，添加到铜(Cu)之中的金属 量越小，引线框架l的热导率越高。图1中表示的是在引线框架1上只装配了一个LED芯片4的半导体 发光装置，利用引线框架1的图案加工，也可以形成在单个半导体发光 装置上装配多个LED芯片4的结构。借助于装配了多个LED芯片4的 半导体发光装置，能够获得高输出的光源。另外，如果将例如蓝色、绿 色、红色系的LED芯片分别安装1个，就能够获得通过调整分配给各 LED芯片的电流可以实现白色等色调的光源。在单个半导体发光装置上装配多个LED芯片4时，需要减小形成在 半导体发光元件装配部lc和金属线连接部ld之间的狭缝状槽lm的间 隔，使半导体发光装置小型化。在加工方面，引线框架l的厚度越大， 狭缝状槽lm就会变得越宽。因此，通过减小引线框架1的厚度(例如 0.15mm左右)、减小槽lm的宽度，就能够构造出既小型化又能够装配 多个LED芯片4的半导体发光装置。如图2所示，树脂部2成型为环绕着引线框架1 (半导体发光元件 装配部lc和金属线连接部ld)的结构。并且，树脂部2形成为其厚度 为小于等于引线框架1的厚度，从而不会从引线框架1的主表面la和 背面lb上突起。另外，为了增大与引线框架1接触的树脂部2的表面 积并使其具有楔子效果，对引线框架1的主表面la和背面lb的适当位 置实施加工，插入树脂后形成树脂部2，这样就能够防止树脂部2从引 线框架l上剥落、脱落，提高产品强度。另外，使用由厚度不同的铜或铜合金条经模具加工制作而成的异形条(即厚度不统一)的引线框架1，并以树脂部2环绕着引线框架1整体的方式成型，也能够提高产品强度。 在引线框架1的背面Ib上设置有用于将半导体发光装置连接到安装基 板等上的端子部。考虑到制造时的回流(reflow)工序，使用耐热性优异的材料作为 填充到树脂部2中的绝缘体。另外，为了反射从LED芯片4发出的光， 优选是采用反射率高的白色材料形成。进而，优选是使用不会因LED 芯片4发出的光而老化、热膨胀系数与引线框架l接近的材料。作为满 足上迷条件的具体材料，可以使用液晶聚合物或聚酰胺系树脂等热塑性 树脂。另外，也可以使用环氧树脂等热硬化性树脂作为形成树脂部2的 材料。进而，也可以使用氧化铝等陶瓷作为形成树脂部2的材料。如图1所示，作为用于密封LED芯片4和金属线5的密封树脂的热 硬化性树脂3形成为圓顶形状，而且为了确保其形状的稳定性，通过模 具成形而形成。在热硬化性树脂3通过模具成形而形成的半导体发光装 置中，在单片化的各个半导体发光装置中，热硬化性树脂3具有统一的 成形形状。可以考虑采用注射模塑成形(例如转送成形等)和压缩成型 等作为模具成形，可以选择成形性最好的模具成形方法。在本实施方式 中，利用转送成形法进行密封。现有的利用转送成形形成的热硬化性树脂3中，成形后的形状周围 残留着浇道的痕迹。另外，在利用压缩成形形成的热硬化性树脂3中， 成形后的形状周围残留着树脂溢出的痕迹。这里，在配置于狭缝状槽lm的内部的树脂的主表面la—側的表面 上形成有凹陷le。凹陷le起到在转送成形中用于插入热硬化性材料的 通道即浇道和模具内部的空气的排出通道即排气道的作用。通过设置该 凹陷le,形成了转送成形时必须的树脂浇道和排气道内置在半导体发光 装置内部的结构。由此，在转送成形时不需要另行设置浇道和排气道。 因此，形成为圆顶状的热硬化性树脂3就不会带有浇道或排气道的切断 痕迹。关于转送成形树脂浇道用的凹陷le的大小，可以根据其模具成形 性、产品强度和光学设计加以变更。即，当用作密封树脂的热硬化性树 脂3中掺加了填充物(filler)等粒子的情况下，尽可能地将凹陷le设 置得更大，就能够获得好的成形性。另一方面，如果凹陷le过大，将半导体发光元件装配部lc和金属线连接部ld接合起来的狹缝状槽lm 中填充的树脂的体积就会减小，导致半导体发光装置的产品强度降低， 进而导致LED芯片4发出的光泄露到外部。因此，必须考虑半导体发光 装置的产品强度和光学特性，适当地决定凹陷le的尺寸。作为用于密封LED芯片4和金属线5的密封树脂，可以使用热硬化 性树脂(例如环氧树脂、硅树脂等)。利用该热硬化性树脂3的形状， 能够使LED芯片4发出的光具备预期的光学特性。另外，通过使用折射 率高的树脂作为密封树脂，可以根椐半导体发光装置所要求的光学特 性，去除现有的半导体发光装置的外围部所设置的反射板。具体地，如图1所示，将密封树脂的形状做成圆顶形状，从LED 芯片4发出的光的指向角变小(即抑制了光的扩散)。反之，对于不需 要指向特性的产品，可以将密封树脂做成圆柱形状进行密封。进而，密封树脂起到了保护LED芯片4和金属线5免受来自外部的 物理或电气式接触的影响的作用。接着说明图1所示的半导体发光装置的制造方法。如图3所示，首 先在工序(Sl)中利用例如沖压工艺加工或蚀刻加工等适当的加工手段 将金属板材制作成预定形状的图案，加工引线框架基材。图4所示的引 线框架基材201是将多个构成半导体发光装置的引线框架1连接而成， 其包含引线框架基材201的两端的支承框架202和在支承框架202之间 以架桥的方式连通并构成骨架形状的多个格棂框架203。在图1所示的 半导体发光装置中构成半导体发光元件装配部lc的部分和在半导体发 光装置中构成金属线连接部Id的部分在引线框架基材201分离开，并 被保持为通过相邻格棂框架203悬吊的状态。这时，可以在引线框架基材201上实施作为用于防止绝缘体剥落的 楔子结构的圆锥加工或槽加工。图5是表示在图4的双点划线所包围的 一个区域内的半导体发光装置中构成引线框架1的部分在被绝缘体包围 之前的形状。如图5A D所示，在引线框架1的主表面la和背面lb 的适当位置实施圆锥加工或槽加工从而形成了楔子结构lf,在填充了用 于包围引线框架1的树脂部2时的引线框架1与树脂部2的接触面积增 大。即，所谓的楔子结构lf就是通过对引线框架1的表面进行加工从而 使引线框架1的表面积增大，由此使引线框架1和用作绝缘体的树脂部 2的接触面积增大的结构。通过向这种楔子结构lf中插入树脂，能够防止树脂部2从引线框架1上剥离、脱落，发挥楔子效果。接着，在工序(S2)中形成成为树脂部2的树脂基板207,作为构 成半导体发光装置的绝缘体。树脂基板207是在引线框架基材201中围 绕着构成引线框架1的部分而形成的全部空隙中填充树脂而形成。例如， 可以通过嵌入成形来形成树脂基板207。这时，在半导体发光装置中，构成半导体发光元件装配部lc的部 分和构成金属线连接部ld的部分之间的空隙(即半导体发光装置中与 狭缝状槽lm相当的部分)中也填充树脂。因此，在图1所示的半导体 发光装置中，树脂部2和狭缝状槽lm中填充着同样的树脂。树脂基板207形成为其厚度小于等于引线框架基材201的厚度。当 工序(S2)结束时，引线框架基材201和树脂基板207形成为单片基板 形状。接着，在工序(S3)中，将热硬化性银浆6等导电性浆涂布到引线 框架基材201的与半导体发光装置中构成半导体发光元件装配部lc的 部分的主表面la相当的表面上。继而，隔着导电性浆将用作半导体发 光元件的LED芯片4安装到主表面la上，进行芯片接合(diebond)。接着在工序(S4)中将安装好的LED芯片4的电极和半导体发光 装置中与构成金属线连接部Id的部分的主表面a相当的表面通过使用 例如直径20-30Mm的金(Au)制作而成的金属线5电气式连接起来， 进行引线接合。由此形成电气回路，半导体发光装置导通。接着在工序(S5)中以完全覆盖LED芯片4和金属线5的方式进 行树脂密封，使电气回路与外部隔绝，对其进行保护。用作密封材料的 树脂是热硬化性树脂，可以使用环氧系、硅系等透明树脂。当半导体发 光装置是白色照明的情况下，密封树脂可以使用含有添加了钆和铈的 YAG系(钇铝石榴石)等荧光体的树脂。这时，密封树脂使用液态或固体树脂通过模具成形法成形。因此， 可以使密封树脂容易地成形为例如图1所示的圆顶形状等与预期的LED 芯片4发出的光的光学特性相应的形状，并且能够确保密封树脂的形状 的稳定性。能够抑制为了在模具内使树脂硬化而在现有的液态树脂密封 中存在的因粘度变化等导致的滴下量不均、硬化时挥发成分的蒸发或硬 化收缩引起的密封形状偏差等问题。接着在工序(S6)中在引线框架基材201的背面(在图1所示的半导体发光装置中相当于半导体发光元件安装到安装基板上时与安装基板相接触的背面lb的部分)实施镀层处理。镀层处理可以是使用例如 镀锡(Sn )、镀铋(Bi )、镀锡(Sn )铅(Pd)(镀焊料)的镀层处理。 当工序(S6)结束时，如图4所示，制作完成了由多个半导体发光装置 呈格子状排列的多引线框架200。接着在工序(S7)中使用切割装置沿着呈格子状排列的半导体发光 装置的外形(即沿着图4中的双点划线)截断多引线框架200。由此， 由多引线框架200切割为多个半导体发光装置，分离出具备单个引线框 架1和包围着引线框架1的树脂部2的单个半导体发光装置，实现了单 片化。其后，在工序(S8)中实施半导体发光装置的检查工序，并进而 在其后的工序(S9)中实施捆包(Taping)工序，将半导体发光装置整 理成预定的发货状态。关于以上说明的半导体发光装置的散热性，LED芯片4发光时产生 的热首先被具有非常高的热导率的半导体发光元件装配部lc吸收，然 后散热到安装有半导体发光元件的基板等。由于能够将作为半导体发光 元件的LED芯片4产生的热高效地散发到外部，因此LED芯片4的温 度降低，覆盖着LED芯片4的密封树脂也保持较低的温度。由此，即使 因确保半导体发光装置的高亮度而流过大电流导致LED芯片4发热，也 能够防止发光效率下降、并防止在利用密封树脂对荧光体进行分散支承 的情况下该荧光体置身于高温中而引起的热劣化。另外，可以延长半导 体发光装置的使用寿命。进一步，能够抑制LED芯片4发出的光的颜色 偏差。在密封树脂的成形时，在第1实施方式的半导体发光装置中，树脂 部2的厚度小于等于引线框架1的厚度，引线框架1的主表面la和背 面lb上没有突起。因此，能够通过模具成形容易地使密封树脂成形， 并根据产品特性自由地改变密封形状，同时，可以实现密封树脂形状的 偏差小的密封。另外，根椐半导体发光元件，通过采用折射率高的密封 树脂，即使不使用反射板也能够获得充分的光学特性，其结果是，可以 降低半导体发光元件的产品高度。进一步，通过在配置于狭缝状槽lm内部的树脂中设置射出成形浇 道和排气道用的凹陷le,能够将浇道和排气道嵌入到半导体发光装置的 内部。在密封树脂的形置变得困难，也影响了成形性，另一方面，如杲增大树脂浇道或排气道， 就会在密封树脂的成形形状中残留浇道或排气道的截断痕迹。通过在配置于狭缝状槽lm内部的树脂中设置密封树脂用的浇道和排气道，就可 以实现在密封树脂中不会残留浇道或排气道的截断痕迹的模具成形。 (第2实施方式)如图6所示，第2实施方式的半导体发光装置与图1所示的笫1实 施方式的半导体发光装置相比，用作密封树脂的热硬化性树脂3的形状 以及配置于狭缝状槽lm内部的树脂的形状不同。具体地，热硬化性树脂3成形为圓柱形状，而在第2实施方式中则 是通过橡皮障成形法形成热硬化性树脂3。另外，在配置于狭缝状槽lm 的内部的树脂的主表面la —侧的表面上没有形成射出成形浇道和排气 道用的凹陷le。这里所说的橡皮障成形指的是这样 一种热硬化性树脂的成形方法， 其在由硅或特氟隆(注册商标)等构成的片材上开孔后形成片材(橡皮 障)，将该片材粘贴到引线框架，向该开孔中通过灌封法注入树脂，在 该状态下使树脂热硬化，其后将橡皮障剥除而仅将热硬化性树脂残留在 引线框架上。作为用于密封LED芯片4和金属线5的密封树脂的热硬化性树脂3 是通过灌封法插入到形成在橡皮障上的开孔中的，因此，不需要设置射 出成形浇道和排气道用的凹陷le。根据按照这种方式构成的第2实施方 式的半导体发光装置，密封树脂的形状限定于圓柱形状等通过橡皮障成 形所能够形成的形状，但其不需要射出成型模具，只要准备好橡皮障， 就能够以较少设备投资进行生产。另外，在密封树脂中掺加填充物 (filler)等的情况下，如果使用射出成形法成形，容易产生密封树脂中 的填充物浓度不均。与此相对地，在橡皮障成形中，对注射器中的密封 树脂一边进行搅拌一边滴下，由此能够抑制填充物浓度的偏差。通过橡皮障成形(灌封成形)所形成的热硬化性树脂3中，与模具 成形的情形不同，在成形后的形状的周围没有树脂浇道痕迹或溢出痕 迹、或者浇道或溢出树脂的截断痕迹。另外，在热硬化性树脂3是通过 橡皮障成形而形成的半导体发光装置中，单片化而成的各个半导体发光 装置中，热硬化性树脂3的成形形状多数情况下存在偏差(即密封树脂 量不统一)。对于第2实施方式中的半导体发光装置的其他结构和制造工序，由 于它们与第1实施方式中所说明的相同，因此不再重复说明。 (笫3实施方式)如图7和图8所示，第3实施方式的半导体发光装置与如图1和图 2所示的第1实施方式的半导体发光装置相比，引线框架1的主表面la 的形状有所不同。具体地，主表面la上形成有穿过半导体发光元件装配部lc、狭缝 状槽lm、金属线连接部ld的凹部8。作为半导体发光元件的LED芯片 4在凹部8的底面8a上隔着银浆6装配在半导体发光元件装配部lc上。 另外，金属线连接部ld中的凹部8的底面8a上连接着从LED芯片4 的顶面延伸的金属线5。凹部8的侧壁倾斜着形成，从而使得与主表面 la在同一平面上的凹部8的开口面积比凹部8的底面8a的面积更大。在图7中，为了通过射出成型法形成用作密封树脂的热硬化性树脂 3,在配置于狭缝状槽lm的内部的树脂的主表面la—侧的表面上形成 了浇道和排气道用的凹陷le。在通过橡皮障成形进行密封的情况下，如 在第2实施方式中所说明的那样，不需要形成凹陷le。根椐按照这种方 式构成的半导体发光元件，能够获得与第1实施方式中所说明的效果相 同的效果，而且，通过在凹部8的底面8a上设置LED芯片4,能够获 得仅靠密封树脂的形状所不能控制的光学特性，特别是能够获得指向特 性比不具备凹部8的半导体发光装置的封装更高的产品。对于第3实施方式中的半导体发光装置的其他结构和制造工序，由 于它们与第1实施方式中所说明的相同，因此不再重复说明。 (第4实施方式)如图9和图10所示，第4实施方式的半导体发光装置与如图1和 图2所示的第1实施方式的半导体发光装置相比，在具备从用作绝缘体 的树脂部2的周边向远离用作半导体发光元件的LED芯片4 一侧突出的 引线端子7这一点上有所不同。在图9中，为了通过射出成型法形成用作密封树脂的热硬化性树脂 3,在配置于狭缝状槽lm的内部的树脂的主表面la—侧的表面上形成 了浇道和排气道用的凹陷le。在通过橡皮障成形进行密封的情况下，如 在第2实施方式中所说明的那样，不需要形成凹陷le。在第4实施方式中，包围着引线框架1而形成的树脂部2仅以足够保证半导体发光装置的产品强度的最低限度的树脂量限定性地包围引线框架1,用于与安装基板等相连接的引线端子7的端部没有被树脂部 2包围。另外，该引线端子7的粗细要考虑半导体发光装置的制造工序 中通过模具实施的截断，在足够保证引线框架1的强度的范围内形成得 尽可能细。根据按照这种方式构成的半导体发光装置，能够获得与第1实施方 式中所说明的效果相同的效果，而且，由于引线端子7从树脂部2突出 出来，因此除了现有的切割方法之外，也可以利用;f莫具进行截断。另外，在引线端子被树脂部2包围起来的第1 ~3实施方式中，引 线端子的切割面上有金属棵露出来，该金属氧化后会导致相对于焊料的 易润性下降。在第4实施方式的半导体发光装置中，引线端子7突出到 外部(即远离LED芯片4的一侧)，因此不仅在引线端子7的切割面上， 而且在其侧面上也能够确保焊料余地，能够防止焊料易润性的下降。由 此，在将半导体发光装置安装到基板等之上时，能够在引线端子7上进 行良好的焊锡附着。对于第4实施方式中的半导体发光装置的其他结构，由于与第1实 施方式中所说明的相同，因此不再重复其说明。下面说明第4实施方式的半导体发光装置的制造方法。图11所示 的工序(S101) ~ (S106)是与图3所示的第1实施方式的(S1) ~ (S6) 相同的工序，在工序(S101)中，在引线框架基材201的两端的支承框 架(托架)202上形成锁结构205。锁结构205是为了在包围着引线框 架基材201中构成引线框架1的部分而形成的空隙中填充树脂、形成树 脂基板207时，提高引线框架基材201与树脂基板207的连接力而设置。在接下来的工序(S102)中，树脂基板207是在引线框架基材201 中围绕着构成引线框架1的部分而形成的空隙中填充树脂而形成。这里， 在图12所示的第4实施方式的多引线框架200中形成有在树脂基板207 和格棂框架203之间未填充树脂的槽结构204，与具有在上述全部空隙 中填充树脂的结构的第1实施方式结构不同。例如，在利用压缩成型法 填充树脂时，只要设置用于防止树脂流入的遮罩，就能够形成槽结构 204。即，在如上所迷的第4实施方式的半导体发光装置中，树脂部2仅 以保证产品强度的最低限度的树脂量限定性地包围引线框架1,用于与安装基板等相连接的引线端子7的端部未被树脂部2包围。因此，在引 线框架基材201中构成引线端子7的部分和存在于树脂基板207之间的 格棂框架203具有未被树脂覆盖的结构。另一方面，在相邻的2个格棂 框架203之间，树脂基板207形成为到达引线框架基材201的两端的支 承框架(托架)202的状态。接着在工序(S107)中利用切断模具实施截断。切断模具材质可以 采用通常情况下在截断金属框架的模具中所使用的材质(硬质合金 (Cemented Carbide)等)。引线端子7远离LED芯片4的一侧的端部未 被树脂覆盖，因此，沿着格棂框架203的方向的多引线框架列之间的截 断可以不执行在第1实施方式中所说明的利用切割装置进行的截断，而 是可以利用切断模具进行截断。其结果是，如图13所示，原来形成有格棂框架203的部分形成了 冲裁加工部208,利用沖裁加工部208将被相邻的树脂基板207包围的 相邻的引线框架1分离开。由于利用锁结构205提高了引线框架基材201 和树脂基板207的接合力，因此即使利用切断模具将格棂框架203截断 之后，树脂基板207仍然与支承框架(托架)202相连。在这种状态下，各个半导体发光装置借助于树脂基板207与支承框 架(托架)202相连，但在电气上各自独立。因此，在接下来的工序(S108) 中，就可以进行以多引线框架为单位的半导体发光装置的特性检查。其 后，在工序(S109)中利用切割装置将树脂基板207截断，使半导体发 光装置单片化。工序(SUO)的捆包(Taping)工序与第1实施方式中 所说明的相同。根椐按照这种方式构成的笫4实施方式的半导体发光装置用多引线 框架和半导体发光装置的制造方法，引线端子7通过模具进行截断，切 割部分仅限于树脂基板207，因此，能够解决同时切割金属和树脂时产 生的毛剌等切割不良问题。由于在多引线框架200中形成有槽结构204, 因此能够减少模具截断时所需的力，能够实现模具的简单化和沖压机的 小型化。另外，利用同样能力的沖压机，能够截断更多数量的半导体发 光装置。另外，如上所述，迄今为止将半导体发光装置单片化后实施的 特性检查就能够以多引线框架为单位实施。因此，能够提高半导体发光 装置的生产效率。(第5实施方式)在第5实施方式中说明图9和图10所示的半导体发光装置的另一 个制造方法。如图15所示，第5实施方式的半导体发光装置用多引线 框架与第4实施方式相比，其不同点在于，树脂基板207仅存在于构成 各个引线框架1的部分的周围，通过格棂框架203和206将树脂基板207 单个分隔开，相邻的半导体发光装置具有未通过树脂基板207相连的结 构。即，各个树脂基板207具有被格棂框架203和206分隔为包围着各 个引线框架1的各个绝缘体的结构，其仅限于在构成各个引线框架1的 部分的周围存在，与构成相邻的引线框架1的部分的周围的树脂基板 207不相连接。根据这种结构的半导体发光装置用多引线框架，在图14所示的工 序(S207)中，只需利用模具截断引线端子7的端部，不需要切割树脂 部2。即，如果以图14所示的流程图与图ll进行比较，则其不同之处 在于，工序(S207)的模具切断中各个半导体发光装置被单片化，省略 了图11所示的切割工序(S109)。因此，工序被缩短，能够进一步提高 半导体发光装置的生产效率。对于第5实施方式中的半导体发光装置的其他结构和制造工序，由 于它们与第1和第4实施方式中所说明的相同，因此不再重复说明。 (第6实施方式)如图16所示，第6实施方式的半导体发光装置与图9所示的第4 实施方式的半导体发光装置相比，其不同点在于，其在比树脂部2和引 线端子7的周边更远离LED芯片4的一侧进一步设置了反射体10。为了对由LED芯片4发出并穿过热塑性树脂3照射过来的光线高效 地进行反射，可以使用反射率高的白色树脂形成反射体10。另外，与树 脂部2同样地，考虑到制造过程中的回流工序，可以使用耐热性优异的 树脂形成反射体10。另外，为了更高效地反射光线，也可以对反射体 IO与LED芯片4相向的表面即内周面实施例如镀银、镀镍、镀镍-铬等 镀层处理。另外，反射体10也可以是A1、 Cu、 Fe、 Mg等热导率高的 金属制品。另外，反射体10既可以通过由环氧系树脂等透明树脂构成 的粘合剂11连接到装配着由引线框架1和树脂部2形成的封装的基板 12上，也可以通过粘结片粘结到基板12上。反射体10的内周面的形状 可以做成能够高效地释出光线的圆锥面、椭圆锥面、球面或抛物面的一部分。根据按照这种方式构成的半导体发光装置，既能够获得与第4实施 方式中所说明的效果相同的效果，而且能够获得仅靠密封树脂的密封形 状无法实现的光学特性，同时也提高了光的抽出效率。另外，热硬化性 树脂3是通过模具成形或橡皮障成形而成形，因此，如图21所示的现 有实例那样，反射体10与热硬化性树脂3不接触。即，不会发生一直 存在的反射体IO与热硬化性树脂3剥离不良的问题。反射板IO设置在半导体发光装置的外围部。因此，就能够如图17 所示将多个反射体10封装在一起，仅将完成特性检查的LED封装100 安装到安装基板12上，然后如图18所示将反射体10的封装(即，指 的是在平板状的基材上形成多个贯穿孔，该贯穿孔的内壁形成了与反射 体IO的内周面相同形状的部件)设置到LED封装100的外围。对于第6实施方式中的半导体发光装置的其他结构和制造工序，由 于它们与第1和第4实施方式中所说明的相同，因此不再重复说明。 (第7实施方式)如图19所示，第7实施方式的半导体发光装置与图16所示的第6 实施方式的半导体发光装置相比，其不同点在于，反射体IO是以不与 用作密封树脂的热硬化性树脂3相接触的方式设置在主表面la上。反射体10既可以通过粘合剂11、也可以通过粘结片固定到引线框 架1的主表面la上，在使用粘合剂11的情况下，粘合剂11的厚度优选 是在保证粘合强度的范围内充分薄。这是因为，当粘合剂11的厚度较 大时，就会从透明树脂的粘合剂11发生光线泄露，光的抽出效率降低。在第7实施方式的半导体发光装置的情况下，多引线框架中采用图 12所示的形状。图20所示的第7实施方式的半导体发光装置的制造方 法与图11所示的流程图相比，其不同点在于，在工序(S307)实施模 具切断后，在工序(S308)中利用粘合剂11将图17所示的反射体10 的封装粘贴到引线框架1的主表面la上，然后在工序(S309)中通过 切割将树脂基板207和反射体10截断。才艮据按照这种方式构成的半导体发光装置，既能够获得与第4实施 方式中所说明的效果相同的效果，而且能够获得仅靠密封树脂的密封形 状无法实现的光学特性。同时，由于反射体10的内周面与LED芯片4 的距离缩短，能够更有效地将光线释出到外部，提高了光抽出效率。进而，通过在主表面la上粘贴反射体10,除了树脂部2之外，也能够使 反射体10保持半导体发光装置的外形，因此提高了半导体发光装置的 产品强度。由此，通过减小引线框架1的厚度、缩小狭缝状槽lm的间 隔，可以使半导体发光装置保持小尺寸，同时实现多片化(在安装基板 上装配多个半导体发光装置)。对于第7实施方式中的半导体发光装置的其他结构和制造工序，由 于它们与笫1和笫4实施方式中所说明的相同，因此不再重复说明。以上对本发明作了详细描述和图示，但显而易见的是以上只是示 例，并不对本发明构成限制，本发明的范围由所附加的权利要求来解释。
权利要求
1.一种半导体发光装置，其具备引线框架，其包含在主表面上装配有半导体发光元件的板状的半导体发光元件装配部和在与上述半导体发光元件装配部相同的平面上延展的板状的金属线连接部；将上述半导体发光元件和上述金属线连接部电气式连接起来的金属线；以完全覆盖着上述半导体发光元件和上述金属线的方式通过模具成形或橡皮障成形而形成的密封树脂；设置在环绕着上述引线框架的结构中、厚度小于等于上述引线框架的厚度的绝缘体。
2. 如权利要求1所述的半导体发光装置， 上述绝缘体是热塑性树脂或热硬化性树脂。
3. 如权利要求1所述的半导体发光装置，在上述引线框架的上述主表面的至少上述半导体发光元件装配部 中形成有凹部，上述半导体发光元件装配在上述凹部的底面上。
4. 如权利要求1所述的半导体发光装置， 上述引线框架具有用于防止上迷绝缘体剥落的楔子结构。
5. 如权利要求1所述的半导体发光装置，其具备从上述绝缘体的周边向远离上述半导体发光元件的一側突 出的引线端子。
6. 如权利要求1所述的半导体发光装置，其在上述主表面上进一步具备以不与上述密封树脂相接触的方式 设置的反射体。
7. 如权利要求1所述的半导体发光装置，其进一步具备设置在比上述绝缘体的周边更远离上述半导体发光 元件的一侧的反射体。
8. —种半导体发光装置用多引线框架，其是如权利要求1所述的 半导体发光装置中所使用的半导体发光装置用多引线框架，其包含由多个用于构成上述半导体发光装置的上迷引线框架连接 而成的引线框架基材和以环绕着上述引线框架的方式填充到上述引线框架基材上形成的全部空隙中、成为构成上述半导体发光装置的上述绝 缘体的绝缘体基材，并成形为基板状。
9. 如权利要求8所述的半导体发光装置用多引线框架， 上迷绝缘体基材将多个各上述绝缘体连接起来。
10. 如权利要求8所述的半导体发光装置用多引线框架， 上述引线框架基材具有用于防止上述绝缘体基材脱落的锁结构。
11. 一种半导体发光装置用多引线框架，其是如权利要求l所述的 半导体发光装置中所使用的半导体发光装置用多引线框架，其包含由多个用于构成上述半导体发光装置的上述引线框架连接 而成的引线框架基材和以环绕着上述引线框架的方式填充到上述引线 框架基材上形成的空隙中、成为构成上述半导体发光装置的上迷绝缘体 的绝缘体基材，并成形为基板状，上述空隙的 一部分形成为未填充上述绝缘体基材的槽结构。
12. —种半导体发光装置用多引线框架，其是如权利要求l所述的 半导体发光装置中所使用的半导体发光装置用多引线框架，其包含由多个用于构成上述半导体发光装置的上迷引线框架连接 而成的引线框架基材和以环绕着上述引线框架的方式填充到上述引线 框架基材上形成的空隙中、成为构成上述半导体发光装置的上述绝缘体 的绝缘体基材，并成形为基板状，上述引线框架基材具有格棂框架，上述绝缘体基材被上述格棂框架分隔成环绕着上述引线框架的每 个上述绝缘体。
全文摘要
本发明提供一种半导体发光装置，其具有优异的散热性，并能够通过模具成形实现具有预期的光学特性的密封形状。该半导体发光装置具备引线框架，该引线框架包含在主表面(1a)上装配有LED芯片(4)的板状的半导体发光元件装配部(1c)；在与半导体发光元件装配部(1c)相同的平面上延展的板状的金属线连接部(1d)。另外，其具备将LED芯片(4)和金属线连接部(1d)电气式连接起来的金属线(5)。另外，其具备以完全覆盖着LED芯片(4)和金属线(5)的方式通过模具成形或橡皮障成形而成形的热硬化性树脂(3)。另外，其具备设置在环绕着引线框架的结构中、厚度小于等于引线框架的厚度的树脂部(2)。
文档编号H01L23/495GK101267011SQ20081008335
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者高田敏幸 申请人:夏普株式会社