专利名称：半导体元件封装及使用该封装的发光元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于搭载半导体元件的半导体元件封装及使用该封装的发光元件，该半导体元件是一般照明器具、液晶显示器的背灯光源、头灯、光传感器等中利用的能够发光的半导体元件。
背景技术：
近年来，随着使用半导体元件的发光元件的利用急剧扩大，对发光元件的长寿命化和高输出化的要求升高。半导体元件搭载于半导体元件封装，通过从半导体元件封装向外部露出的一对电极(引线框)，能够与安装基板电连接并机械连接。提出有通过利用密封部件密封一对引线框之间而一体化模制的半导体元件封装(例如参照专利文献1)。以下，使用图6进行具体说明。图6是使用了现有的半导体元件封装的发光元件的剖视图。半导体元件封装100具备通过密封部件103将引线框101及102之间密封而形成的薄型平板120，该引线框101及102在位于相向面一侧的底面上设有薄壁部IOla及 102a ；和设置在该薄型平板120上并具有贯通孔10 的绝缘部件即反射部件105。在反射部件105的贯通孔10 内设置能够发光的半导体元件131，半导体元件131与引线框101 电连接并机械连接，并经由金属线132与引线框102也电连接。而且，密封树脂133对半导体元件131及金属线132进行密封，从而图6成为在半导体元件封装100上搭载有半导体元件131的发光元件。在以上的结构中，通过将引线框101及102与未图示的安装基板等电连接，半导体元件131被供电，能够发光。专利文献1 日本专利第3217322号公报然而，在现有的半导体元件封装100中，由于在电极即引线框101及102之间设置密封部件103，因此底面侧的引线框101与102的距离变长，但存在引线框101与102的侧面侧的距离变短而引起离子迁移现象的问题。即，引线框101及102由于被施加电压而与空气中的水分进行化学反应，由于反复进行金属或化合物的析出、溶解，该析出的物质传递到密封部件103，因此引线框101及102短路。这是使用半导体元件封装100的发光元件产生故障的主要原因。
实用新型内容为了解决此种现有课题，本实用新型的目的在于提供一种半导体元件封装，确保引线框之间的距离以防止一对引线框短路，并防止离子迁移现象引起的故障，从而能够实现长寿命化。为了实现以上目的，本实用新型的一种半导体元件封装，具备薄型平板，包括在位于相向面一侧的底面中的至少任一方上设有薄壁部的一对引线框和对所述一对引线框之间进行密封的密封部件；和绝缘部件，接合在所述薄型平板上，并具有用于封入半导体元件的贯通孔，所述半导体元件封装的特征在于，在所述一对引线框的至少任一方上，在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。[0008]由于本实用新型如上所述构成，因此一对引线框之间的距离在位于相向面一侧的侧面及底面上充分远离。即，在薄型平板的露出在空气中的底面及侧面上，能充分地确保一对引线框之间的距离。由此，由化学反应生成的金属或化合物传递给密封部件并使一对引线框短路的情况需要较长时间。由此，能够防止由于离子迁移现象引起的半导体元件封装及使用该封装的发光元件发生故障，实现长寿命化。而且一对引线框由于设有薄壁部及切口部，因此与密封部件相接的面积增大，从而一对引线框与密封部件的接合强度增大。本实用新型的第一技术方案涉及一种半导体元件封装，具备薄型平板，包括在位于相向面一侧的底面中的至少任一方上设有薄壁部的一对引线框和对所述一对引线框之间进行密封的密封部件；和绝缘部件，接合在所述薄型平板上，并具有用于封入半导体元件的贯通孔，所述半导体元件封装的特征在于，在所述一对引线框的至少任一方上，在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。根据本实用新型的第一技术方案，一对引线框之间的距离在位于相向面一侧的侧面及底面上充分远离。即，在薄型平板的露出在空气中的部分，能充分地确保一对引线框之间的距离。由此，由化学反应生成的金属或化合物传递给密封部件并使一对引线框短路的情况需要较长时间。由此，能够防止由于离子迁移现象引起的半导体元件封装及使用该封装的发光元件发生故障，实现长寿命化。而且一对引线框由于设有薄壁部及切口部，因此与密封部件相接的面积增大，从而一对引线框与密封部件的接合强度增大。本实用新型的第二技术方案的特征在于，在所述一对引线框的至少任一方上，在位于相向面一侧的底面上设有薄壁部，并在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。根据本实用新型的第二技术方案，由于仅在一对引线框的任一方上设置薄壁部及切口部，因此能够省去加工引线框的麻烦。而且，在未设置薄壁部及切口部的引线框上粘接固定半导体元件而使用时，不用加工该引线框而能维持最大限度的大体积。因此，能够高效地对半导体元件的发热进行散热。本实用新型的第三技术方案的特征在于，在所述一对引线框双方上，在位于相向面一侧的底面上设有薄壁部，并在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。根据本实用新型的第三技术方案，在一对引线框双方设置薄壁部及切口部。因此，在薄型平板的侧面及底面上，能够使一对引线框之间的距离更远。而且，由于一对引线框与密封部件相接的面积增大，因此接合强度增大，薄型平板的强度进一步增强。本实用新型的第四技术方案涉及一种发光元件，具备半导体元件封装和能够发光的半导体元件，所述半导体元件封装具备薄型平板，包括在位于相向面一侧的底面中的至少任一方上设有薄壁部的一对引线框、和对所述一对引线框之间进行密封的密封部件；和绝缘部件，接合在所述薄型平板上，并具有用于封入半导体元件的贯通孔，所述半导体元件被封入到所述绝缘部件内，并与所述一对引线框电连接，所述发光元件的特征在于，使用所述技术方案1 3中任一项所述的半导体元件封装作为所述半导体元件封装。根据本实用新型的第四技术方案，一对引线框之间的距离在位于相向面一侧的侧面及底面上充分远离。即，在薄型平板的露出在空气中的部分，能充分地确保一对引线框之间的距离。由此，由化学反应生成的金属或化合物传递给密封部件并使一对引线框短路的情况需要较长时间。由此，能够防止由于离子迁移现象引起的半导体元件封装及使用该封装的发光元件发生故障，实现长寿命化。而且一对引线框由于设有薄壁部及切口部，因此与密封部件相接的面积增大，从而一对引线框与密封部件的接合强度增大。
图1是本实用新型的实施例1中的半导体元件封装的立体图。图2是本实用新型的实施例1中的半导体元件封装的剖视图。图3是本实用新型的实施例1中的去除了反射部件的状态的半导体元件封装的俯视图。图4是本实用新型的实施例1中的薄型平板的仰视图。图5是本实用新型的实施例2中的发光元件的立体图。图6是使用现有的半导体元件封装的发光元件的剖视图。
具体实施方式
[实施例]以下，使用附图说明本实用新型的半导体元件封装。此外，以下所述的实施例是本实用新型的优选的具体例子，虽然记载有技术方面良好的条件限定，但在以下的说明中只要没有特别限定本实用新型，本实用新型的范围就不受所述条件限制。(实施例1)以下，使用图1 4说明本实用新型的半导体元件封装。图1是本实用新型的实施例1中的半导体元件封装的立体图，图2是本实用新型的实施例1中的半导体元件封装的剖视图，图3是本实用新型的实施例1中的去除了反射部件的状态的半导体元件封装的俯视图，图4是本实用新型的实施例1中的薄型平板的仰视图。半导体元件封装10是用于搭载半导体元件(未图示)的封装，与安装基板(未图示)电连接并机械连接。即，半导体元件经由半导体元件封装10由安装基板供电，从而能够动作。以下，为了详细说明半导体元件封装10，首先，使用图1、图2说明半导体元件封装的结构。引线框11及12是金属制的电极，与半导体元件电连接并机械连接，并且与安装基板电连接并机械连接。由此，半导体元件经由引线框11及12由安装基板供电。通过热固化绝缘材料即密封部件13将引线框11及12之间连接并密封，从而形成薄型平板20。绝缘部件即反射部件15具有贯通孔15a，并且通过粘接密封部件14与薄型平板20粘接。此外，在薄型平板20中，与反射部件15粘接的面为上表面，其相反面为底面。如上所述构成半导体元件封装10，将通过供电而能够发光的半导体元件设置在薄型平板20的上表面上且反射部件15的贯通孔15a内，通过向贯通孔1 注入树脂而封入半导体元件。详细情况通过实施例2进行说明。接下来，使用图2 4说明引线框11及12。如图2所示，引线框11及12的位于相向面一侧的截面均为阶梯结构。引线框U及12在底面侧设置薄壁部Ila及12a，薄壁部 Ila及12a由密封部件13覆盖。S卩，薄型平板20a的底面中的引线框11及12的距离大于上表面中的引线框11及12的距离。而且，如图3所示，引线框12在与引线框11相向侧的侧面上设置有切口部12b，切口部12b由密封部件13覆盖。通过形成为该结构，能够充分地增加引线框11与12的侧面侧的距离，从而能够阻止离子迁移现象。此外，槽llc、lld、12c、 12d是在将薄型平板20和反射部件15粘接时用于防止粘接密封部件14扩展的止动件。由此，能够防止粘接密封部件14漏出到薄型平板20的与反射部件15相向的部分外的情况。 此外，粘接密封部件14也可以使用符合反射部件15与薄型平板20粘接的部分的形状的薄膜状的粘接密封部件14。通过以上的结构，半导体元件封装10能防止离子迁移现象引起的故障。在此，对离子迁移现象进行说明。离子迁移现象是指当空气中的水分附着于金属表面时，若对金属施加电压，则金属离子从其表面溶出、还原，从而与相邻的金属引起短路的现象。在本实施例中，金属离子从引线框11及12的表面溶出、还原，该溶出物传递到密封部件13，使引线框11与12短路。作为该离子迁移现象的应对方法，通常在附近具有其它金属并通过环氧树脂等覆盖露出在空气中的金属。由于薄型平板20的上表面的与贯通孔 1 相向的部分最终由树脂密封，因此该部分不会产生离子迁移现象。然而，引线框11及12的底面为了与安装基板电连接而露出在空气中。因此，通过在引线框11及12上设置薄壁部Ila及12a，在底面中确保引线框11及12的充分的距离。 同样地，在侧面上设置切口部12b，在露出到空气中的侧面上，确保引线框11及12的充分的距离。此外，离子迁移现象在各种金属中产生，作为在电气方面经常使用的金属，在银、 铜、锡、铅、镍、金、焊料等中经常可见。其中银最容易产生离子迁移现象。而且，离子迁移现象也称为电化学迁移现象。由此，在薄型平板20的露出在空气中的部分的底面、侧面中，能够使相向的引线框11与12的距离变远。因此，由于引线框11及12与空气中的水分的化学反应而析出的金属或化合物传递到密封部件13并使引线框11及12短路的情况需要长时间。由此，能够防止离子迁移现象引起的引线框11及12之间的短路，从而实现半导体元件封装10的长寿命化。另外，搭载半导体元件时，通过将半导体元件粘接固定在比引线框12的体积大的引线框11上，能够实现更高的散热性。由此，半导体元件的发光效率提高，因此半导体元件的寿命也提高。此外，引线框12通过设置薄壁部1 及切口部12b，与密封部件13相接的面积增大，因此引线框11及12与密封部件13的接合强度增强。另外，引线框11及12构成为仅使能引起离子迁移现象的面的距离变远。半导体元件封装10最终通过树脂将半导体元件封入到贯通孔15a内，因此在薄型平板20的上表面中贯通孔15a的相向的部分，即使引线框11及12接近，也没有问题，能够实现半导体元件封装10整体的小型化。此外，在本实施例中，粘接密封部件14选择适合于将引线框11及12与反射部件 15粘接的部件。因此，如图3所示，切口部12b设计成确保薄型平板20的侧面中的引线框 11及12之间的距离且未较深地切入到安装于薄型平板20的反射部件15—侧。由此，能够充分地确保引线框11及12与反射部件15的粘接面积，从而能够确保半导体元件封装10 的强度。[0039]接下来，详细说明各部件的功能和材质。弓丨线框11及12的材质可以使用无氧铜、 脱氧铜、铜合金或狗类的材质(例如i^e-42%Ni)等金属材料。尤其是，为了抑制配线电阻产生的热量而优选使用导电性优良的材料，或为了热量的扩散而优选使用导热性优良的材料，适合使用以无氧铜、脱氧铜为主要材料的铜合金，在本实施例中使用以无氧铜为主要材料的铜合金。另外，在引线框11及12的表面优选光的反射率高、引线接合性优良、用于固定半导体元件的固晶材料或用于与安装基板固定的与焊料的浸润性优良、难以氧化的银或金， 能够通过电镀等形成。 此外，在本实施例中，与非电解镀相比，使用电镀液的化学稳定性及成本性优良的电解镀进行镀银。而且，为了防止基底的金属向镀层表面扩散而焊料浸润性等功能下降的情况，在本实施例中，镀银厚度为2μπι以上。此外，在引线框11及12的一部分的表面中， 通过利用药剂形成氧化膜或利用热喷镀等形成陶瓷层，提高辐射率，从而能够提高半导体元件封装10整体的散热性。此外，将引线框11及12之间连接及密封的密封部件13使用反射性优良的白色的热固化性绝缘材料。半导体元件封装10在搭载半导体元件时或伴随半导体元件发光的发热等高温的状况下使用。由于该高温而使密封部件13变色时，密封部件13的反射率下降， 因此光提取效率恶化。因此，密封部件13优选耐高温性强的树脂。反射部件15主要具有控制光的方向性并高效率地将从半导体元件产生的热量向上部方向传热的作用。反射部件15的贯通孔15a的形状只要能确保反射部件15的强度即可，可以是正圆、椭圆或多边形，通过在内壁面带有斜度而形成为倒圆锥状的形状，从而能够改变光的方向性。反射部件15的材质使用了廉价且反射率、导热性、辐射率优良、由热或光引起的老化非常少的氧化铝陶瓷，但也可以使用其他各种氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物等具有绝缘性、高导热性的陶瓷。而且，通过使用利用热量或药剂对金属进行氧化处理而在表面形成有绝缘膜的材料或利用热喷镀等在金属表面形成有氧化铝或氧化钛等绝缘覆膜的材料，能够保持连接固定强度并提高散热性。此外，通过在反射部件15的表面上形成比原有材料的辐射率高的陶瓷等的膜，由于辐射率提高而能够提高散热性。或者通过在反射部件15的表面形成银等金属性的膜，能够提高反射部件15的反射率。其中，由于本实施例中使用的氧化铝陶瓷具有高反射性，因此不是必需的要件。粘接密封部件14将薄型平板20和反射部件15粘接固定而确保半导体元件封装 10整体的机械强度，并具有防止注入到反射部件15的贯通孔15a中的树脂漏出的密封功能。即，粘接密封部件14不适合例如通过电接触确保机械连接强度的粘接材料，而需要通过面粘接使粘性或表面张力小的液体也不会从粘接界面泄漏的功能，在本实施例中使用了粘接强度强且面密接性优良的粘接密封材料。另外，粘接密封部件14向反射部件15与薄型平板20的相向部分的内侧或外侧漏出时，有可能引起引线框11及12表面的引线接合性下降或外观不良。而且，根据粘接密封部件14的种类，存在虽然粘接强度高但反射率低的材料，由于粘接密封部件14向反射部件 15的内侧漏出，反射率下降且光提取效率恶化。[0048]因此在本实施例中，在引线框11及12上设有槽llc、lld、12c、12d。由此，能够防止粘接密封部件14从预定的位置漏出的情况。此外，还需要对由于引线框11及12、粘接密封部件14、反射部件15的热膨胀系数的差等所产生的应力的耐久性。粘接面积扩大时，作用于粘接密封部件14的应力也增大， 因此应力的耐久性是尤为重要的功能。作为满足所述功能的粘接密封部件14，使用具有绝缘性和耐热性的有机类的粘接剂且比金属制的引线框11及12、包含陶瓷的反射部件15的弹性系数小得多的材料，从而能够缓解外在的振动或冲击、或由于各部件的热膨胀系数的不同而作用于半导体元件封装10上的热冲击所产生的应力，并且能够防止粘接强度下降或成为漏液的原因的界面剥离。例如，在本实施例中，由铜合金构成的引线框11及12的弹性系数为120GPa，由氧化铝陶瓷构成的反射部件15的弹性系数为300GI^左右，而使用粘接密封部件14的弹性系数为1. 3GPa的聚酰亚胺类有机粘接材料。由此，即使将半导体元件封装10在380°C以上的高温下放置几分钟后，也能够得到粘接强度和耐漏液性优良的半导体元件封装10。在此，当粘接密封部件14的弹性系数过小时，无法保持机械强度，因此优选0. 1 2. OGPa的范围。而且，作为粘接密封部件14的材料，还可以使用环氧类、硅酮类，可以单一使用所述材料，也可以进行复合化后使用。接下来，说明本实施例中的半导体元件封装10的制作方法。首先通过冲压冲裁而制作引线框11及12的形状的一部分。此时，引线框12已经为设有切口部12b的状态。通过冲压压溃加工而在引线框11及12上形成薄壁部Ila及12a，形成阶梯结构。然后，再次通过冲压冲裁将引线框11及12精加工成最终形状，在整个面上进行镀银涂敷。接下来制作薄型平板20。将引线框11及12安放于铸造模具，定量铸造密封部件 13。(通过加热或紫外线照射)使密封部件13稍固化时，引线框11及12和密封部件13从铸造模具脱离，然后，例如放入200°C的炉中30分钟而最终固化。由此，形成薄型平板20。 也可以保持为安放在铸造模具的状态进行最终固化。接下来将粘接密封部件14转印到薄型平板20的预定位置。作为此时的转印方法，考虑有将浆糊状粘接材料在薄型平板20上进行丝网印刷的方法、午y n λ 、夕一方式芯片安装方式)或使用转印筒向薄型平板20的预定位置进行定量转印的方法(Die mounter方式晶粒安装方式)等。此外，粘接密封部件14也可以不转印在薄型平板20上， 而转印在反射部件15上。接下来，通过粘接密封部件14将反射部件15和薄型平板20临时固定。此时，为了提高固定位置的精度而优选进行基于图像识别的调整功能，优选在临时固定后进行粘接密封部件14的漏出或位置偏移等外观图像检查。最后，为了最终固化粘接密封部件14，例如放入180°C的炉中30分钟。(实施例2)以下，使用图5说明本实用新型的发光元件。图5是本实用新型的实施例2中的发光元件的立体图。在此，对具备与实施例1相同的结构、功能的部件附加相同符号，省略详细的说明。对发光元件30的结构进行说明。图5示出在实施例1中说明的半导体元件封装 10上搭载有能够发光的半导体元件31的发光元件30。此外，在本实施例中，使用LED作为半导体元件31。通过使引线框11及12与安装基板电连接，半导体元件31被供电，从而发光。半导体元件31进行引线接合而搭载在引线框11的上表面，通过由Au或Al等形成的金属线32与引线框12电连接。由此，半导体元件31被粘接固定在引线框11上，并且与引线框11及12电连接。此外，向贯通孔15a中注入密封树脂33，将半导体元件31及金属线 32密封。由此，能够保护半导体元件31及金属线32避免来自外部的灰尘、水分、冲击，而且密封树脂33还具有进行光的波长变换的功能。此外，也可以在半导体元件封装10搭载多个半导体元件31，也可以将二极管等作为保护元件而与引线框11及12电连接，以不对半导体元件31施加反向电压。通过以上结构，发光元件30与实施例1同样地长寿命化，引线框11及12与密封部件13的接合强度、小型化优良。此外，由于将半导体元件31与体积大的的引线框11进行固晶，因此半导体元件31的发热主要经由引线框11散热。由此，发光元件30散热性优良，能够维持高发光效率，能够实现长寿命化。另外，作为将半导体元件31粘接固定在引线框11上的固晶材料也可以使用树脂， 但优选导热性优良的金属类粘接材料。例如，使用Sn/Ge合金(98wt% /2wt%、熔点360°C ) 进行固晶时，在粘接温度380°C下保持几分钟。此外，作为密封树脂33，使用环氧树脂或硅酮树脂等。此外，在上述说明的实施例1及2中，在引线框11及12上设置了薄壁部Ila及 12a，并在引线框12上设置了切口部12b，但并不局限于此。可以仅在引线框11或12的任一方上设置薄壁部及切口部，也可以在双方上同时设置薄壁部及切口部。其中，以实施例1及2为基准时，说明了特别有效果的薄壁部及切口部的设置方法。仅在引线框12上设置薄壁部及切口部时，由于无需对引线框11实施特殊的加工，因此在制作工序中能够省去麻烦。而且这种情况下，由于将半导体元件31与引线框11进行固晶，因此半导体元件31主要经由引线框11散热。此时，引线框11具有最大限度的体积， 因此半导体元件31的散热性提高。接下来，薄壁部及切口部一起设置在引线框11及12双方时，在薄型平板20的底面及侧面，能够使引线框11及12的距离更远。由此，进一步防止离子迁移现象。此外，由于引线框11及12与密封部件13相接的面积增大，因此引线框11及12与密封部件13的
接合强度进一步增强。根据本实用新型，能够利用于能够实现长寿命化且散热性优良的半导体元件封装及使用半导体元件封装的发光元件。
权利要求1.一种半导体元件封装，具备薄型平板，包括在位于相向面一侧的底面中的至少任一方上设有薄壁部的一对引线框和对所述一对引线框之间进行密封的密封部件；和绝缘部件，接合在所述薄型平板上，并具有用于封入半导体元件的贯通孔， 所述半导体元件封装的特征在于，在所述一对引线框的至少任一方上，在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。
2.根据权利要求1所述的半导体元件封装，其特征在于，在所述一对引线框的至少任一方上，在位于相向面一侧的底面上设有薄壁部，并在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。
3.根据权利要求1所述的半导体元件封装，其特征在于，在所述一对引线框的双方上，在位于相向面一侧的底面上设有薄壁部，并在位于相向面一侧的侧面上设有由所述密封部件覆盖的切口部。
4.一种发光元件，具备半导体元件封装和能够发光的半导体元件， 所述半导体元件封装具备薄型平板，包括在位于相向面一侧的底面中的至少任一方上设有薄壁部的一对引线框和对所述一对引线框之间进行密封的密封部件；和绝缘部件，接合在所述薄型平板上，并具有用于封入半导体元件的贯通孔， 所述半导体元件被封入到所述绝缘部件内，并与所述一对引线框电连接， 所述发光元件的特征在于，使用权利要求1 3中任一项所述的半导体元件封装作为所述半导体元件封装。
专利摘要一种半导体元件封装及使用该封装的发光元件，所述半导体元件封装能够搭载半导体元件，确保引线框之间的距离以防止一对引线框短路，并防止离子迁移现象引起的故障，从而实现半导体元件封装的长寿命化。一种半导体元件封装(10)具备薄型平板(20)，包括在位于相向面一侧的底面中的至少任一方上设有薄壁部(11a、12a)的引线框(11、12)和对引线框(11、12)之间进行密封的密封部件(13)；和反射部件(15)，接合在薄型平板(20)上，并具有用于封入半导体元件的贯通孔(15a)，其中，在引线框(11、12)中的至少任一方上，在位于相向面一侧的侧面上设有由密封部件(13)覆盖的切口部(12b)。
文档编号H01L23/31GK202042478SQ20112003286
公开日2011年11月16日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者久米田一彻, 关则彰, 户高秀幸, 新名德行, 永江隆治, 藤丸琢也, 西村弘治 申请人:松下电器产业株式会社