JP5026848B2 - 光半導体デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードやフォトダイオードなどの光半導体デバイスおよびその製造方法に関する。

従来、例えば特許文献１に示されているような光半導体デバイスが知られている。図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、従来の一般的な光半導体デバイスの構成例を示す図である。なお、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を参照すると、この光半導体デバイス（例えば発光ダイオード）は、光半導体チップ２（例えばＬＥＤチップなど）がマウントされる第１のリード３と、第１のリード３上にマウントされた光半導体チップ２から延びるワイヤ５が接続（接合）される第２のリード１０４と、第１のリード３および第２のリード１０４をそれぞれ２箇所で支持するホルダー部６（ランプハウス，ベース部，カバーなどとも称す）と、レンズ部７と、光透過性の封止材（例えば軟質の光透過性封止樹脂）８とを有している。

ここで、ワイヤ５は、具体的には、例えば金線である。

また、第１のリード３は、半田により固定される２つの端子Ｐ１，Ｐ２を有し、また、第２のリード１０４は、半田により固定される２つの端子Ｐ３，Ｐ４を有している。

また、ホルダー部６は、底部がない所謂、枠型（額縁型）のものとなっている。従って、第１のリード３および第２のリード１０４は、ホルダー部６にそれぞれ２箇所でのみ接し、支持されている（すなわち、ホルダー部６には底面がないことから、第１のリード３および第２のリード１０４は、底面ではホルダー部６に接しておらず解放されている）。
特開２００４−３６３４５４号公報

ところで、図１に示したような光半導体デバイスでは、熱衝撃時に（すなわち、高温から低温への急激な温度変化時、あるいは、低温から高温への急激な温度変化時に）、第２のリード１０４が上下方向にたわみ、これにより、ワイヤ（例えば金線）５が断線に至る可能性が高い。

このことは、図１の光半導体デバイスでは、第２のリード１０４は１本のものとなっており、実装基板に実装されると、２つの端子Ｐ３，Ｐ４が半田等により固定されるため、熱衝撃時に、実装基盤の熱膨張および熱収縮の影響を受けて、第２のリード１０４は、ホルダー部６の内側において、上下方向にたわむ。

図２乃至図４はこの様子を説明する図である。図２に示すように、熱衝撃によって第２のリード１０４が上下方向にたわむと、図３に示すように第２のリード１０４に接合しているワイヤ（金線）５も上下方向に変位する。ところで、ワイヤ５を光半導体チップ２および第２のリード１０４に接合したとき、ワイヤ５のうち、最も弱い部分は、光半導体チップ２との接続部である。すなわち、光半導体チップ２との接続部は、金線を再結晶化させてから、熱と超音波溶着により接合しているが、この再結晶化部が再結晶していない部分に比べて力学的物性が弱くなっており、ワイヤ５が上下方向に変位するとき、この上下方向の力は、再結晶化部を引っ張る力となり、これによって、図４に示すように再結晶化部が細線化してしまい、ワイヤ５が断線する可能性が高くなる。

本発明は、光半導体チップがマウントされる第１のリードと、第１のリード上にマウントされた光半導体チップから延びるワイヤが接合される第２のリードとを有する光半導体デバイスにおいて、熱衝撃などを受けてもワイヤが断線する可能性を低減することの可能な光半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光半導体チップと、
前記光半導体チップを収容するホルダー部と、
前記光半導体チップが配置されるマウント部を有し、前記ホルダー部の第１の側面と該第１の側面とは反対の側の第２の側面との２つの側面から導出される第１のリードと、
前記光半導体チップから延びるワイヤの接合部を有し、前記ホルダー部の前記第１の側面の第１のリードが導出される位置とは異なる位置から導出される第２のリードと、
前記ホルダー部の前記第２の側面の第１のリードが導出される位置とは異なる位置から導出される第３のリードと、
を有し、
前記第３のリードの一方の端部は、前記ホルダー部の内側に存在する前記第２のリードの一方の端部と対向して配置されており、
前記第３のリードは、電極としての機能を有さない保持部材である
ことを特徴とする光半導体デバイスである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部内における、前記第１のリード、前記第２のリード、前記第３のリード、および光半導体チップを覆う封止部をさらに有していることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部の内側に位置する前記第２のリードの一方の端部および前記第３のリードの一方の端部の少なくともいずれかは、屈曲形状を有していることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光半導体デバイスにおいて、前記屈曲形状は、２箇所の曲げ部と、第１リードの延出方向に平行な端部とから構成されていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光半導体デバイスにおいて、前記第１のリード、前記第２のリード、前記第３のリードは、それぞれ前記ホルダー部から平行に延出していることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光半導体デバイスにおいて、前記光半導体チップと前記ワイヤとの接続部、前記第２リードと前記ワイヤとの接続部の少なくともいずれかには、再結晶化部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部は額縁型のものであり、前記封止部は軟質樹脂からなることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、光半導体チップが配置されるマウント部を有する第１のリード部と、光半導体チップから延びる導電性のワイヤの接合部を有する第２のリード部と、第３のリード部とを備え、前記第３のリード部と前記第２のリード部との連結部を有する単位が連続して形成されたリードフレームを準備する工程と、
前記第１のリード部の両端、前記第２のリード部、前記第３のリード部を支持するホルダー部を成形する工程と、
前記マウント部上に光半導体チップを載置する工程と、
光半導体チップと前記接合部とをワイヤにより接合する工程と、を順に行い、
次いで、
前記リードフレームの前記ホルダー部の内側において、前記第３のリード部と前記第２のリード部との前記連結部を切断して、電極としての機能を有さない保持部材として機能する第３のリード部を形成する工程と、
前記第１のリード部と残りのリードフレームとの間に電圧を印加して製品検査を行う工程と、
前記ホルダー部内における、前記第１のリード、前記第２のリード、前記第３のリード、および光半導体チップを封止材料で覆う工程と、
を有することを特徴とする光半導体デバイスの製造方法である。

請求項１乃至請求項８記載の発明によれば、光半導体チップがマウントされる第１のリードと、第１のリード上にマウントされた光半導体チップから延びるワイヤが接合される第２のリードとを有し、前記第２のリードは、該第２のリードを１箇所で支持しているホルダー部の内側に一方の端部が存在するので、実装基板等に固定された他方の端部が熱衝撃により変位した場合でも、ホルダー部の内側の端部は、上下方向ではなく、左右方向に変位し、これにより、熱衝撃などを受けてもワイヤが断線する可能性を低減することができる。

特に、請求項３記載の発明では、ホルダー部の内側に位置する第２のリードの一方の端部および第３のリードの一方の端部の少なくともいずれかは、屈曲形状を有しているので、上記の効果に加えて、さらに、封止材との密着力が向上し、リフロー又は熱衝撃時の剥離・気泡発生を防止することができる。また、屈曲形状を有していることにより、第２のリードと第３のリードとを所定の幅ｄ（≠０）をもたせて分離する場合に比べて、光反射面を大きくとることができ、光取り出し効率を高めることができる。また、屈曲形状を有していることにより、封止材の注入路を確保することができる。

また、請求項４記載の発明では、請求項３記載の光半導体デバイスにおいて、前記屈曲形状は、２箇所の曲げ部と、第１リードの延出方向に平行な端部とから構成されているので、上記の効果に加えて、さらに、曲げ形状が安定し、製品品質が安定する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第１の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。なお、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図５において、図１と同様の箇所には同じ符号を付している。

図５を参照すると、第１の形態の光半導体デバイスは、光半導体チップ２（例えばＬＥＤチップ、フォトダイオードチップなど）がマウントされる第１のリード３と、第１のリード３上にマウントされた光半導体チップ２から延びるワイヤ（例えば金線）５が接合される第２のリード４と、前記第１のリード３および前記第２のリード４をそれぞれ２箇所で支持するホルダー部６と、レンズ部７と、光透過性の封止部８とを有し、前記第２のリード４は、該第２のリード４を２箇所で支持している前記ホルダー部６の内側において、所定の幅ｄ（≠０）をもたせて２つのリード片４ａ，４ｂに分離されている（例えば、第２のリード４を所定の幅ｄで切断（カット）することによって２つのリード片４ａ，４ｂに分離されている）。すなわち、２つのリード片４ａ，４ｂの端部間は、所定の幅ｄ（≠０）を有している。

また、第１のリード３は、半田等により固定される２つの端子Ｐ１，Ｐ２を有し、また、第２のリード４は、半田等により固定される２つの端子Ｐ３，Ｐ４を有している。

また、ホルダー部６は、底部がない所謂、枠型（額縁型）のものとなっている。従って、第１のリード３および第２のリード４は、ホルダー部６にそれぞれ２箇所でのみ接し、支持されている（すなわち、ホルダー部６には底面がないことから、第１のリード３および第２のリード４は、底面ではホルダー部６に接しておらず解放されている）。なお、ホルダー部６は、ポリフタルアミド樹脂等からなり、インサート成形等により形成される。

また、２つのリード片４ａ，４ｂを隔てる上記所定の幅ｄは、２つのリード片４ａ，４ｂが接触し合わない長さで、光反射面としての面積が少なくなりすぎない長さのものであるのが良い。具体的には、チップ幅（光半導体チップ２の幅）の１／２〜２倍の範囲であるのが良い。

また、この第１の形態では、端部間に所定の幅ｄをもたせて分離配置された２つのリード片４ａ，４ｂのうちのいずれか一方のリード片（例えば４ａ）に光半導体チップ２からのワイヤ５が接続され、２つのリード片４ａ，４ｂは、互いに電気的に接続されていないことから、２つの端子Ｐ３，Ｐ４のうち、光半導体チップ２からのワイヤ５が接続（接合）されるリード片（例えば４ａ）の端子Ｐ３だけが電極として機能する。すなわち、ワイヤ５が接続（接合）されていない方のリード片（例えば４ｂ）は、電極としての機能は有していないが、このデバイスを構造上安定させる保持部材として機能する。また、リード片（例えば４ｂ）は、光半導体チップ２から放出される光を反射する光反射面としても機能させることもできる。

第１の形態では、第２のリード４が２つのリード片４ａ，４ｂに分離されていることにより、以下の効果を得ることができる。

（１）すなわち、第２のリード４が２つのリード片４ａ，４ｂに分離されていることにより、熱衝撃を受けたときにも、第２のリード４（すなわち、リード片４ａ，４ｂ）のたわみが少なく、従って、ワイヤ５の上下方向の変位が少ないため、ワイヤ５が断線に至る可能性を低減することができる。

なお、第２のリード４が２つのリード片４ａ，４ｂに分離されていることによって、従来のように第２のリードが分離されていない場合よりも上下方向にたわむ応力は緩和されるが、代わりに、２つのリード片４ａ，４ｂには図６に示すように左右方向に応力が働き、２つのリード片４ａ，４ｂは左右方向に動いてしまう。しかし、ワイヤ５の接合部は、左右方向の力よりも上下方向の力に弱い。ワイヤ５の接合部が左右方向の力よりも上下方向の力に弱い理由は、次のとおりである。すなわち、ワイヤ５を光半導体チップ２及び第２のリード４に接合した時、最も弱い部位は、光半導体チップ２との接続部である。なぜなら、ワイヤ５と光半導体チップ２との接続部に形成された再結晶化部が再結晶してない部分に比較して力学的物性が弱くなっているためである（光半導体チップ２とワイヤ５との接続は、先端が溶融してボール状になったワイヤ５を光半導体チップ２の電極に固着した後、ワイヤ５を延ばし、もう一方の端部を押し付けるとともに超音波をかけて固着することにより行われているため、溶融固着させたワイヤ５の接続部近傍は、溶融させていない部分と異なり、金属の再結晶化を生じており、この再結晶化部の力学的物性が弱くなっている）。左右方向の力が、第２のリード４との接合部を引き剥がそうとする力であるのに対し、上下方向の力は、再結晶化部を引っ張る力となる。すなわち、上下方向の力によって、図４に示したように、再結晶化部の細線化に至り、ワイヤ５が断線となる可能性が高い。このことから、第２のリード４を２つのリード片４ａ，４ｂに分離することで生ずる左右方向の応力は、第２のリード４を２つのリード片４ａ，４ｂに分離しない場合の上下方向の力に比べて、ワイヤ５に及ぼす影響は少なく、問題ないと考えられる。

（２）また、半田リフローを行なうとき、リフロー熱によってリードを介してホルダー部６が熱膨張し、光半導体デバイスにおいて第１のリード３側と第２のリード４側とがホルダー部６に引っ張られて図７に矢印Ｆ，Ｆで示すように互いに離れる方向に（反対の方向に）移動して、ワイヤ５を左右方向に引っ張ろうとする。本発明の光半導体デバイスでは、第２のリード４は２つのリード片４ａ，４ｂに分離されていることにより、ホルダー部６における、リードとの接触面を中心として膨張する部分が分断される。従って、図１に示したような従来の光半導体デバイスに比べて、ワイヤ５を矢印Ｆ，Ｆで示すような左右方向に引っ張る力は、約１／２に緩和され、これにより、ワイヤ５の断線の可能性がより一層低減される。

（３）また、本発明では、製品の製造過程の途中で検査を行なうとき、１つの光半導体デバイスにつき、リードフレームを１箇所カットするだけで、検査が可能であるため、製品品質の安定性を確保できるという利点がある。図８には、製品（光半導体デバイス）の製造過程の途中の状態、すなわち、リードフレーム５０にホルダー部６が取り付けられた状態が示されている。製造過程のこの時点で製品を検査するために、第２のリードを一方の電極とする必要があり、第２のリードをリードフレーム５０から電気的に分離しなければならない。

ところで、従来では、図１に示したように、第２のリード１０４は１本のものにつながっていたので、第２のリード１０４をリードフレーム５０から電気的に分離するには、図９に示すように、リードフレーム５０を２箇所カットする必要があり、リードフレーム５０を２箇所カットする場合には、製品はリードフレーム５０と２箇所でのみ支持されることになり、以後の製造工程において、リードの曲がりによるレンズ実装ずれ，それによる光軸ずれ，樹脂注入もれ等の製品品質の安定性に欠ける。

これに対し、本発明では、第２のリード４は２つの片４ａ，４ｂに分離されており、ワイヤ５は２つのリード片４ａ，４ｂの一方のリード片（例えば４ａ）のみに接合されているので、リード片４ａをリードフレーム５０から電気的に分離するのに、図１０に示すようにリードフレーム５０を１箇所だけ（リード片４ａの方だけ）カットすれば良い。リードフレーム５０を１箇所だけカットする場合には、製品はリードフレーム５０と３箇所で支持されるので、以降の製造工程において安定性があるという利点がある。

図１１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第２の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。なお、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図１１において、図１，図５と同様の箇所，対応する箇所には同じ符号を付している。

図１１を参照すると、第２の形態の光半導体デバイスは、光半導体チップ２（例えばＬＥＤチップ、フォトダイオードチップなど）がマウントされる第１のリード３と、第１のリード３上にマウントされた光半導体チップ２から延びるワイヤ（例えば金線）５が接合される第２のリード４と、前記第１のリード３および前記第２のリード４をそれぞれ２箇所で支持するホルダー部６と、レンズ部７と、光透過性の封止部８とを有し、前記第２のリード４は、該第２のリード４を２箇所で支持している前記ホルダー部６の内側において、２つのリード片４ａ，４ｂに分離されており（例えば、第２のリード４を切断（カット）することによって２つのリード片４ａ，４ｂに分離されており）、さらに、２つのリード片４ａ，４ｂのうちの一方のリード片（例えば４ｂ）は、折り曲げられている。ここで、第２の形態では、２つのリード片４ａ，４ｂを分離して形成するとき、その後、一方の片が折り曲げられることから、第１の形態のように所定の幅ｄをもたせなくても良い。すなわち、所定の幅ｄを０にすることができる。

この第２の形態では、リード片４ａ，４ｂを折り曲げ形状とすることにより、第１の形態の前述した効果（１），（２），（３）加え、さらに次の効果が得られる。

（４）すなわち、折り曲げ加工されたリード片と封止部（封止樹脂）８との密着力が向上し、リフロー又は熱衝撃時の剥離・気泡発生を防止することができる。

（５）また、折り曲げ加工を施すことにより、封止部８を形成する場合における樹脂等の立体的注入路を確保することができる。

（６）また、２つのリード片４ａ，４ｂを折り曲げ形状とする場合、所定の幅ｄ（≠０）をもたせる場合に比べて、光取り出し効率を高めることができる。すなわち、第２のリード４においても、図１２に示すように、光半導体チップ２から放出された光を反射する光反射面の効果が期待できるため、第１の形態のように所定の幅ｄ（≠０）をもたせた分離ではなく（所定の幅ｄ（≠０）をもたせた分離では、所定の幅ｄ（≠０）の分だけ光反射面が少なくなってしまう）、幅をもたせずに分離して（例えば切断して）折り曲げ加工することにより、光取り出し面に対して、光反射面を大きくとることができる。

（７）また、ホルダー部６を形成した後に、第２のリード４を切断して２つのリード片４ａ，４ｂを分離形成することにより、ホルダー部６の成形品質を向上させることができる。すなわち、大きさの小さい製品（縱横のサイズが例えば１ｃｍ×１ｃｍ以下）については、あらかじめ２つのリード片４ａ，４ｂが分離したものに成形するのは難しいためである。リードに可動性がある為、分離されていない場合よりも可動しやすく、リードを型が噛んでしまう等の不具合が発生する。また、折り曲げにより、幅をもたせず切断することができ、切りカスが出ない点で利点がある。成形後に幅をもたせて切断する場合、切りカスを取り除く工程が必要となるが、製品の大きさが小さいものでは、型の耐久性等を考慮すると、切りカスを除く型構造を取り入れることが難しいためである。

図１３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第３の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。なお、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図１３（ｄ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図１３において、図１，図５，図１１と同様の箇所，対応する箇所には同じ符号を付している。

図１３を参照すると、第３の形態の光半導体デバイスは、光半導体チップ２（例えばＬＥＤチップ、フォトダイオードチップなど）がマウントされる第１のリード３と、第１のリード３上にマウントされた光半導体チップ２から延びるワイヤ（例えば金線）５が接合される第２のリード４と、前記第１のリード３および前記第２のリード４をそれぞれ２箇所で支持するホルダー部６と、レンズ部７と、光透過性の封止部８とを有し、前記第２のリード４は、該第２のリード４を２箇所で支持している前記ホルダー部６の内側において、２つのリード片４ａ，４ｂに分離されており（例えば、第２のリード４を切断（カット）することによって２つのリード片４ａ，４ｂに分離されており）、さらに、２つのリード片４ａ，４ｂのうちの一方のリード片（例えば４ｂ）は、互いに反対の向きに２箇所で折り曲げられている。ここで、第３の形態では、２つのリード片４ａ，４ｂを分離して形成するとき、その後、一方の片が互いに反対の向きに２箇所で折り曲げられることから、第１の形態のように所定の幅ｄをもたせなくても良い。すなわち、所定の幅ｄを０にすることができる。このような第３の形態におけるリード片の互いに反対の向きへの２箇所での折り曲げを、「Ｚ形状曲げ」と称する。

この第３の形態では、リード片をＺ形状曲げにすることにより、第１の形態，第２の形態の前述した効果（１），（２），（３），（４），（５），（６），（７）に加えて、さらに、製品品質を安定させることができるという効果が得られる。すなわち、第２の形態のような単純な折り曲げでは、曲げ角度のバラツキが発生するが、第３の形態のようにＺ形状に折り曲げることにより、曲げ形状が安定し、製品品質が安定する。

なお、第２，第３の形態において、ワイヤ５が接合される部位は、平面側のリード片（図１１、図１３の例では、４ａ）でも良いし、曲げ側のリード片（図１１、図１３の例では、４ｂ）でもよいが、次の理由により、平面側のリード片の方が望ましい。

すなわち、曲げ側のリード片の曲げ面にワイヤ５を接続（接合）しようとする場合、曲げ面は、面精度のバラツキが大きい為、ワイヤ強度にバラツキが発生してしまう。また、ワイヤの長さが長くなるため、製造工程中に、ワイヤー倒れ等の不具合が発生する可能性が高い。従って、第２，第３の形態において、ワイヤ５が接合される部位は、平面側のリード片（図１１、図１３の例では、４ａ）の方が良い。

また、第２，第３の形態において、折り曲げの方向（第３の形態では、Ｚ形状全体としての曲げの方向）は、第１のリード３上に光半導体チップ２がマウントされる側（すなわち、レンズ部７の側）でも良いし、光半導体チップ２のマウント側とは反対の側（すなわち、レンズ部７とは反対の側）でも良いが、好ましくは、折り曲げの方向は、光半導体チップ２のマウント側とは反対の側（すなわち、レンズ部７とは反対の側）の方が良い。

すなわち、折り曲げたリード片が、ワイヤ方向に出てしまうと、ワイヤ接触の不具合発生の可能性が生じる。また、レンズ部７側に曲げられると、光半導体デバイスの指向特性によっては、レンズ部７側に曲げられた部分が、光半導体デバイスの光学特性に影響を及ぼす場合がある（具体的には、レンズ入射の妨害による指向特性の偏りや強度低下の発生、光を散乱してしまうことによる指向特性の偏りや強度低下の発生等）。

これらのことから、第２，第３の形態において、折り曲げの方向（第３の形態では、Ｚ形状全体としての曲げの方向）は、光半導体チップ２のマウント側とは反対の側（すなわち、レンズ部７とは反対の側）の方が良い。

また、上述した第１，第２，第３の形態において、ワイヤ５の歪みを防止するのに、第１のリード３を切断（カット）することも考えられるが、第１のリード３がつながっていることにより放熱性の向上が期待出来るため、第１のリード３はつながっている方が有利である。従って、第１のリード３は切断（カット）されない方が良い。

また、上述した第１，第２，第３の形態の例では、ホルダー部６が底面のないものとなっているが、本発明は、ホルダー部６が底面を有するものである場合にも適用可能であり、この場合にも、第２のリード４を２つのリード片４ａ，４ｂに分離して形成すること、または、２つのリード片４ａ，４ｂに分離して形成し、かつ曲げ加工をすること、または、Ｚ形状曲げすることにより、従来に比べて、熱衝撃などを受けてもワイヤ５の断線の可能性を低減することができる。特に、ホルダー部６が底面を有するものである場合には、リフロー熱によるホルダー部６の熱膨張の影響が大きいため、本発明の構成とすることによる、上述の（２）の効果を得る利益が大きい。

第１，第２，第３の形態の光半導体デバイスは、例えば、次のように作製される。

すなわち、先ず、図８に示したように、リードフレーム５０にホルダー部６を所定の型を用いて成形し、しかる後、リードフレーム５０の第２のリード４となる部分に対し、第１の形態では幅をもたせた切断を行い、また、第２の形態では切断および折り曲げを行い、第３の形態では切断およびＺ形状曲げを行なう。なお、図８では、第２のリード４の符号Ｇ１で示す部分に対して切断がなされた後の状態が示されており、この切断がなされる前は、図８に符号Ｇ１で示す部分は例えば図９に示すように連結されたものとなっている。

なお、ここで、リードフレーム５０は、光半導体チップを配置するマウント部を有する第１のリード部（製品における第１のリード３に対応）、光半導体チップから延びるワイヤの接合部を有する第２のリード部（製品における第２のリード４ａに対応）、および第３のリード部（製品における第３のリード４ｂに対応）を備え、第３のリード部と前記第２のリード部との連結部を有している（すなわち、第３のリード部と前記第２のリード部とは、当初、連結されたものとなっている（一体のものとなっている））。また複数の光半導体デバイスを作成するため、第１のリード部、第２のリード部、第３のリード部を含む単位が連続して形成されている。

しかる後、リードフレーム５０の第１のリード３となる部分に光半導体チップ２をマウントし、光半導体チップ２と第２のリード４とをワイヤ５で接続する。

ここで、製品検査を行なう場合、図１０に示したように、ホルダー部６の外側においてリードフレーム５０を１箇所カットする。すなわち、本発明では、リードフレーム５０の第２のリード４の電極端子となるべき部分だけをカットしてリード片４ａとする。そして、電極端子となるべきリード片４ａと残りのリードフレーム５０との間に所定の電圧を印加して、光半導体チップ２が作動するか否かなどの製品検査を行なう。

そして、製品検査に合格したデバイスについては、ホルダー部６に接着剤を塗布してレンズ部７を載せ、熱を加えて接着剤を硬化し、次いで、裏返して、光透過性の封止樹脂を注入し、熱を加えて硬化により封止部８を形成し、リードフレーム５０のホルダー部６の外側で第１のリード３，リード片４ｂを切断し折り曲げて、製品として完成させる。

当該製品検査工程は、任意に行われるものであり、当該検査工程を行わない場合には、封止部８形成後にホルダー部６の外側の第２のリード４を切断してもよい。

上述した第２，第３の形態では、２つのリード片４ａ，４ｂのうちの一方（例えば４ｂ）を曲げたが、２つのリード片４ａ，４ｂの両方を曲げることもできる。ただし、上述したように、ワイヤ５が接合される部位は、平面であるのが好ましく、この観点からは、２つのリード片４ａ，４ｂのうちの一方（例えば４ｂ）だけを曲げるのが好ましい。

また、上述した第１，第２，第３の形態では、２つのリード片４ａ，４ｂは、例えば、第２のリード４を切断（カット）することによって形成されるものとしたが（この場合には、２つのリード片４ａ，４ｂは、それぞれの端部が対向して配置される（一直線上に整列して配置される））、２つのリード片４ａ，４ｂは、１つの部材を切断（カット）したりするのでなく、予めそれぞれのリード片４ａ，４ｂを準備して、所定位置に配置することも可能である。この場合、２つのリード片４ａ，４ｂは、一直線上に整列して配置されても良いが、必要に応じ、一直線上に整列させずに（ずらして）配置することもできる（それぞれの端部が対向しないように配置することもできる）。

上記のように、２つのリード片４ａ，４ｂは、１つの部材を切断（カット）したりするのでなく、予めそれぞれ別体の部材として準備されることも可能であることを考慮して、本発明では、より広義に、リード片４ａに対応する部材を第２のリードと称し、また、リード片４ｂに対応する部材を第３のリードと称することにする。

このような呼称の定義の下で、第１のリード３は、外形が矩形形状（正方形を含む）の枠状に形成されたホルダー部６の第１の側面と該第１の側面とは反対の側の第２の側面との２つの側面から導出され、２つの端子Ｐ１，Ｐ２を有している。また、第２のリード４ａは、上記２つの側面の一方の側面から導出され、第３のリード４ｂは、上記２つの側面の他方の側面から導出され、それぞれ端子Ｐ３，Ｐ４を有している。つまり、第１のリード３の一端（端子Ｐ１）と第２のリード４ａの一端（端子Ｐ３）とがホルダー部６の同一の側面から導出され、第１のリード３の他端（端子Ｐ２）と第３のリード４ｂの一端（端子Ｐ４）とがホルダー部６の同一の側面から導出されている。

端子Ｐ１とＰ２は、図５（ｃ），図１１（ｃ），図１３（ｃ）のＢ−Ｂ断面においてホルダー部６の中心に対して対称に配置され、端子Ｐ３とＰ４は、図５（ｄ），図１１（ｄ），図１３（ｄ）のＣ−Ｃ断面においてホルダー部６の中心に対して対称に配置されている。端子Ｐ１と端子Ｐ４および端子Ｐ２と端子Ｐ３の導出位置が、ホルダー部６の中心に対して点対称となっている。このようなリードおよび端子の配置とすることで、光半導体デバイスが傾斜して実装される等の不具合を発生させることのない光半導体デバイスを構成することができる。

端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、図２に示すように、ホルダー部６から導出して底面側へ折り曲げられた後、ホルダー部６の外側へ折り曲げられ、実装部が形成される。

第２のリード４ａおよび第３のリード４ｂは、それぞれ一方の端部をホルダー部６の内側に有する。第２のリード４ａおよび第３のリード４ｂのホルダー部６の内側に存在する端部は、第１，第２，第３の形態の例では、対向して配置され、封止部８の材料に覆われている。

封止部８は、光透過性の樹脂等からなり、軟質のシリコン樹脂が好ましく用いられる。軟質樹脂の柔軟性によって、光半導体チップ２が保護される。

また、ホルダー部６は、ポリフタルアミド樹脂等からなり、インサート成形等により形成される。ホルダー部６は、実装時の熱により、リードを介して加熱されることにより、ワイヤ５の変位や段線の要因となるため、底部を有するものよりも、底部を有さないものの方が好ましい。

また、封止部８に軟質樹脂を用い、底部を有さないホルダー部６と組み合わせることにより、軟質樹脂が膨張しても、光半導体チップ２へ圧力が加わらず、信頼性の高い光半導体デバイスを構成することができる。

また、ホルダー部から導出したリード端子の折り曲げ形状についても、第１，第２，第３の形態に限定されるものではなく、第１のリード３，第２のリード４ａ，第３のリード４ｂは、ホルダー部６から導出して底面側へ折り曲げられた後、ホルダー部６の中心方向へ折り曲げられてもよい。

また、上述した第１，第２，第３の形態では、第３のリード４ｂの一方の端部は、ホルダー部６の内側に存在しているが、第３のリード４ｂの一方の端部は、ホルダー部６の内側に存在しているものに限られない。例えば、図１４に示すように、第３のリード４ｂは、実装用の端子として使用される端部が、第１のリード３の一方が導出されるホルダー部６の側面から導出され、もう一方の端部がその隣接するホルダー部６の側面から導出されていてもよい。また製造工程において、図１４に示すように、ホルダー部６の形成後にホルダー部６の内側における第１のリード３と第２のリード４ａとの連結部Ｇ２を切断してもよく、さらに曲げ加工をしてもよい。

また、上述した第１，第２，第３の形態では、レンズ部７と封止部８とを別体のものとして形成しているが、これらを一体のものとして形成することも可能である。例えば、上述した製品検査に合格したデバイスについて、所定の型に光透過性の封止樹脂を注入してレンズ部７として成形することもでき、この場合、上記レンズ部７と封止部８とは、同じ光透過性の封止樹脂によって一体に形成される。

また、上述した第１，第２，第３の形態では、光半導体チップ２としてＬＥＤチップまたはフォトダイオードチップを用い、ワイヤ５として金線を用い、封止部８には軟質樹脂を用いているが、これらに限定されるものではない。ただし、ワイヤ５は、導電性のものである必要がある。また、レンズは、任意に設けられるものであり、枠状のホルダー部６は、矩形形状に限定されるものではない。

また、前述したように、光半導体チップ２とワイヤ５との接続は、先端が溶融してボール状になったワイヤ５を光半導体チップ２の電極に固着した後、ワイヤ５を延ばし、もう一方の端部を押し付けるとともに超音波をかけて固着することにより行われている。そのため、溶融固着させたワイヤ５の接続部近傍は、溶融させていない部分と異なり、金属の再結晶化を生じている。このような再結晶化部を形成することは、再結晶化部を形成しない場合と比較して、ワイヤ５の立ち上がり角度を大きくすることができ、上述の各実施形態のように光半導体チップ２が凹部の底面に配置される場合や、高密度に実装しなければならない場合に特に必要となっている。なお、光半導体チップ２は、第１のリード３に形成された凹部の底面に配置され、凹部の壁面は反射面として利用される。

上述のように、本発明は、光半導体チップ２と、
前記光半導体チップ２を収容するホルダー部６と、
前記光半導体チップ２が配置されるマウント部を有し、前記ホルダー部６の第１の側面と該第１の側面とは反対の側の第２の側面との２つの側面から導出される第１のリード３と、
前記光半導体チップ２から延びる導電性のワイヤ５の接合部を有し、前記ホルダー部６の前記第１の側面の第１のリード３が導出される位置とは異なる位置から導出される第２のリード４ａと、
前記ホルダー部６の前記第２の側面の第１のリード３が導出される位置とは異なる位置から導出される第３のリード４ｂと、
前記ホルダー部６内における、前記第１のリード３、前記第２のリード４ａ、前記第３のリード４ｂ、および光半導体チップ２を覆う封止部８と、を有している光半導体デバイスである。

ここで、前記第３のリード４ｂの一方の端部は、前記ホルダー部６の内側に存在する前記第２のリード４ａの一方の端部と対向して配置され（例えば、第３のリード４ｂは第２のリード４ａと一直線上に整列して配置され）、前記ホルダー部６と異なる材料の樹脂により覆われるものにすることができる。

このとき、前記ホルダー部６の内側に位置する前記第２のリード４ａの一方の端部および前記第３のリード４ｂの一方の端部の少なくともいずれかは、屈曲形状を有しているのが好ましい。

そして、この屈曲形状は、２箇所の曲げ部と、第１リードの延出方向（導出方向）に平行な端部とから構成されているのが最も好ましい。

また、上記光半導体デバイスにおいて、前記第１のリード３、前記第２のリード４ａ、前記第３のリード４ｂは、それぞれ前記ホルダー部６から平行に延出している（導出されている）。

また、上記光半導体デバイスにおいて、前記光半導体チップ２と前記ワイヤ５との接続部、前記第２リード４ａと前記ワイヤ５との接続部の少なくともいずれかには、再結晶化部が形成されている。

また、上記光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部６は額縁型のものであり、前記封止部８は軟質樹脂からなっている。

また、本発明の光半導体デバイスは、下記のように作製することができる。

すなわち、図５，図１１，図１３に示すような光半導体デバイスの製造方法として、光半導体チップ２が配置されるマウント部を有する第１のリード部３と、光半導体チップ２から延びる導電性のワイヤ５の接合部を有する第２のリード部４ａと、第３のリード部４ｂとを備え、前記第３のリード部４ｂと前記第２のリード部４ａとの連結部を有する（前記第３のリード部４ｂと前記第２のリード部４ａとが連結されている状態の）リードフレーム５０を準備する工程と、
前記第１のリード部３の両端、前記第２のリード部４ａ、前記第３のリード部４ｂを支持するホルダー部６を成形する工程と、
前記リードフレーム５０の前記ホルダー部６の内側において、前記第３のリード部４ｂと前記第２のリード部４ａとの前記連結部を切断する工程と、
前記マウント部上に光半導体チップ２を載置する工程と、
光半導体チップ２と前記第２のリード部４ａの前記接合部とを導電性のワイヤ５により接合する工程と、
前記ホルダー部６内における、前記第１のリード３、前記第２のリード４ａ、前記第３のリード４ｂ、および光半導体チップ２を封止材料で覆う工程と、
によって、光半導体デバイスを製造することができる。

あるいは、図１４に示すような光半導体デバイスの製造方法として、光半導体チップ２が配置されるマウント部を有する第１のリード部３と、光半導体チップ２から延びる導電性のワイヤ５の接合部を有する第２のリード部４ａと、第３のリード部４ｂとを備え、前記第１のリード部３と前記第２のリード部４ａとの連結部を有する（前記第１のリード部３と前記第２のリード部４ａとが連結されている状態の）リードフレーム５０を準備する工程と、
前記第１のリード部３の両端、前記第２のリード部４ａ、前記第３のリード部４ｂを支持するホルダー部６を成形する工程と、
前記リードフレーム５０の前記ホルダー部６の内側において、前記第１のリード部３と前記第２のリード部４ａとの前記連結部を切断する工程と、
前記マウント部上に光半導体チップ２を載置する工程と、
光半導体チップ２と前記第２のリード部４ａの前記接合部とを導電性のワイヤ５により接合する工程と、
前記ホルダー部６内における、前記第１のリード３、前記第２のリード４ａ、前記第３のリード４ｂ、および光半導体チップ２を封止材料で覆う工程と、
によって、光半導体デバイスを製造することができる。

従来の光半導体デバイスの構成例を示す図である。 従来の光半導体デバイスにおいてワイヤが断線するメカニズムを説明するための図である。 従来の光半導体デバイスにおいてワイヤが断線するメカニズムを説明するための図である。 従来の光半導体デバイスにおいてワイヤが断線するメカニズムを説明するための図である。 本発明の第１の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。 第２のリードを２つのリード片に分離して形成するとき、第２のリードの２つのリード片に働く左右方向の力を示す図である。 半田リフローを行なうとき、リフロー熱によってホルダー部が熱膨張し、光半導体デバイスにおいて第１のリード側と第２のリード側とが互いに離れる方向に（反対の方向に）移動する様子を示す図である。 製品（光半導体デバイス）の製造過程の途中の状態を示す図である。 従来の光半導体デバイスの作製工程を説明するための図である。 本発明の光半導体デバイスの作製工程を説明するための図である。 本発明の第２の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。 第２のリードが光半導体チップから放出された光を反射する光反射面の効果を有することを説明するための図である。 本発明の第３の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。 本発明の他の形態の光半導体デバイスの構成例を示す図である。

符号の説明

２ 半導体チップ
３ 第１のリード
４ 第２のリード
４ａ，４ｂ 第２のリードの片
５ ワイヤ
６ ホルダー部
７ レンズ部
８ 封止材
５０ リードフレーム

Claims (8)

1. 光半導体チップと、
   前記光半導体チップを収容するホルダー部と、
   前記光半導体チップが配置されるマウント部を有し、前記ホルダー部の第１の側面と該第１の側面とは反対の側の第２の側面との２つの側面から導出される第１のリードと、
   前記光半導体チップから延びるワイヤの接合部を有し、前記ホルダー部の前記第１の側面の第１のリードが導出される位置とは異なる位置から導出される第２のリードと、
   前記ホルダー部の前記第２の側面の第１のリードが導出される位置とは異なる位置から導出される第３のリードと、
   を有し、
   前記第３のリードの一方の端部は、前記ホルダー部の内側に存在する前記第２のリードの一方の端部と対向して配置されており、
   前記第３のリードは、電極としての機能を有さない保持部材である
   ことを特徴とする光半導体デバイス。
2. 請求項１記載の光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部内における、前記第１のリード、前記第２のリード、前記第３のリード、および光半導体チップを覆う封止部をさらに有していることを特徴とする光半導体デバイス。
3. 請求項１記載の光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部の内側に位置する前記第２のリードの一方の端部および前記第３のリードの一方の端部の少なくともいずれかは、屈曲形状を有していることを特徴とする光半導体デバイス。
4. 請求項３記載の光半導体デバイスにおいて、前記屈曲形状は、２箇所の曲げ部と、第１リードの延出方向に平行な端部とから構成されていることを特徴とする光半導体デバイス。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光半導体デバイスにおいて、前記第１のリード、前記第２のリード、前記第３のリードは、それぞれ前記ホルダー部から平行に延出していることを特徴とする光半導体デバイス。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光半導体デバイスにおいて、前記光半導体チップと前記ワイヤとの接続部、前記第２リードと前記ワイヤとの接続部の少なくともいずれかには、再結晶化部が形成されていることを特徴とする光半導体デバイス。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光半導体デバイスにおいて、前記ホルダー部は額縁型のものであり、前記封止部は軟質樹脂からなることを特徴とする光半導体デバイス。
8. 光半導体チップが配置されるマウント部を有する第１のリード部と、光半導体チップから延びる導電性のワイヤの接合部を有する第２のリード部と、第３のリード部とを備え、前記第３のリード部と前記第２のリード部との連結部を有する単位が連続して形成されたリードフレームを準備する工程と、
   前記第１のリード部の両端、前記第２のリード部、前記第３のリード部を支持するホルダー部を成形する工程と、
   前記マウント部上に光半導体チップを載置する工程と、
   光半導体チップと前記接合部とをワイヤにより接合する工程と、を順に行い、
   次いで、
   前記リードフレームの前記ホルダー部の内側において、前記第３のリード部と前記第２のリード部との前記連結部を切断して、電極としての機能を有さない保持部材として機能する第３のリード部を形成する工程と、
   前記第１のリード部と残りのリードフレームとの間に電圧を印加して製品検査を行う工程と、
   前記ホルダー部内における、前記第１のリード、前記第２のリード、前記第３のリード、および光半導体チップを封止材料で覆う工程と、
   を有することを特徴とする光半導体デバイスの製造方法。

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