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JP5228489B2 - 発光装置及び半導体装置とその製造方法 - Google Patents

発光装置及び半導体装置とその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体素子を含む半導体装置、特に半導体素子として発光素子を用いた発光装置とその製造方法に関する。
近年、半導体装置や発光装置の高出力化が進み、発光ダイオード（以下ＬＥＤと称す）などの半導体素子から数ワット程度の熱が発生する様になってきており、こうした半導体素子から放出される熱を効率よく放熱する技術がますます重要になってきている。図７は、特許文献１に開示された従来の半導体装置を示す断面図であり、この半導体装置では半導体素子を放熱板の上に実装して樹脂モールドすることにより、放熱効率を高めている。
尚、図７において、２０１は半導体装置、２０２はインナーリード、２０３はアウターリード、２０４はリードフレーム、２０５はタブ、２０６は開口部、２０７は放熱板、２０８は半導体素子、２０９は導電性ワイヤ、２１０は絶縁性樹脂である。
特開平１０−１２７８８号公報
しかしながら、半導体素子として高出力の発光素子を用いた発光装置を、従来の半導体装置の構造で構成しようとすると、ワイヤの切断等が発生する虞があり、高い信頼性を確保することができないという問題があった。
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、発光素子と、上面と下面とを有し、その上面に前記発光素子が搭載される放熱部材と、第１と第２のリードと、前記第１と第２のリードを前記放熱部材から離れて保持する絶縁性樹脂とを備え、
前記第１のリードのインナーリードと第２のリードのインナーリードが、前記上面より低くかつ前記下面より高い位置に保持されたことを特徴とする。
また、本発明の発光装置では、前記放熱部材に外周に嵌め込まれた金属タブをさらに有し、前記金属タブの表面が前記放熱部材の前記上面より低い位置にあることが好ましい。
また、本発明の発光装置では、前記金属タブの表面に半導体素子を実装してもよい。
本発明の発光装置では、前記絶縁性樹脂は、前記放熱部材の側面のうちの前記第１のインナーリードと第２のリードのインナーリードより上に位置する部分を取り囲み、その先端部が前記放熱部材の前記上面より低くなるように設定されたガイド壁を有していてもよい。
本発明の発光装置では、前記ガイド壁と前記放熱部材の側面によって、前記放熱部材を取り囲む環状凹部を形成し、前記第１のリードのインナーリードの表面、前記第２のリードのインナーリードの表面及び前記金属タブの表面が前記凹部の底面に位置するようにすることができる。
本発明の発光装置では、前記放熱部材の上面に、前記発光素子を収納する収納凹部を形成するようにしてもよい。
本発明の発光装置では、前記発光素子を覆う透光性被覆部材をさらに設け、その透光性被覆部材の表面の少なくとも一部を球面とすることが好ましい。
本発明の発光装置では、前記透光性被覆部材において、前記球面より下の部分を、円柱形状にすることが好ましい。
本発明に係る第１の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が搭載される放熱部材と、前記半導体素子と導通接続されるリードと、前記放熱部材が挿入される開口部が形成されたタブと、前記リードの一方端が露出され、少なくとも前記リードの一部及び前記放熱部材が固定される絶縁性樹脂と、を有し、前記タブの開口部に鍔部が形成され、前記鍔部が形成された前記開口部に、前記放熱部材の素子搭載部が上面となるように前記放熱部材が装着されていることを特徴とする。これにより放熱効果の良好な半導体装置を提供することができる。また、リードフレームの鍔部に放熱部材を圧着することにより一体とし、タブに直接、圧着の際の応力が加わらずリードフレームの変形を防ぐことが可能とする。
前記放熱部材の下面は、前記絶縁性樹脂から露出されていることが好ましい。
前記放熱部材の素子搭載部は、前記タブからの抜脱を防止するための凸部若しくは凹部が設けられていることが好ましい。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、フレーム部と、前記フレーム部から内方に延出したリードおよびタブとを形成する工程と、前記タブの領域で上下に貫通した開口部を形成する工程と、前記開口部にバーリング加工を施し上下方向の何れか一方に前記開口後部より延在した鍔部を形成する工程と、前記開口部に放熱部材を挿入し前記タブと前記放熱部材とを装着する工程と、前記リードの一部及び前記放熱部材を絶縁性樹脂により固定する工程と、前記放熱部材に半導体素子を搭載する工程と、を備える。これによれば、リードフレームにバーリング加工を施すことにより、開口部の放熱部材挿入部に必然的にフィレットと称されるＲが生じるため、これが放熱部材を挿入する際の挿入ガイドとなり、このため外部ガイドを必要とせず放熱部材を開口部に挿入することができ、放熱部材がリードフレームの鍔部と面で接するため接触面積が大きく、放熱性の向上が図れるとともに位置精度に優れる。
本発明に係る第２の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が搭載される放熱部材と、前記半導体素子と導通接続されるリードと、前記放熱部材が挿入される開口部が形成されたタブと、前記リードの一方端が露出され、少なくとも前記リードの一部及び前記放熱部材が固定される絶縁性樹脂と、を有し、前記タブに保護素子が搭載されており、前記保護素子と前記リードとが導通接続されており、前記タブの開口部に、前記放熱部材が装着されている。これにより放熱効果の良好な半導体装置を提供することができる。また保護素子が搭載されているタブを介してリードと導通接続することができる。
前記タブは、前記リードと接触していない。これにより半導体素子からの熱がリードに伝わりにくくなり、熱によるリードの電気抵抗を低減することができる。
前記保護素子と前記リードとは、前記半導体素子の上方を横断しないようにワイヤを介して導通接続されている。半導体素子をシリコーン樹脂などで被覆した場合に、シリコーン樹脂の膨張および収縮によりワイヤの断線が生じやすくなっていたものを、本構成にすることによりワイヤの断線を防止することができる。また、半導体素子とリードとを接続するワイヤと、保護素子とリードとを接続するワイヤと、の短絡を防止することができる。
前記タブと前記リードとは、前記半導体素子の上方を横断しないようにワイヤを介して導通接続されている。これによりワイヤの断線を防止することができる。また、半導体素子とリードとを接続するワイヤと、保護素子とリードとを接続するワイヤと、の短絡を防止することができる。
前記放熱部材は、少なくとも上段、中段および下段からなる階段状を有しており、前記上段の大きさは前記タブの開口部の大きさと略同じか、または、それ以下であることが好ましい。これにより放熱部材とタブとの固着力を高めることができる。
前記放熱部材は、前記半導体素子が搭載される素子搭載部を有しており、前記素子搭載部は前記タブよりも突出していることが好ましい。半導体素子に発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードから出射された光がタブにより遮られることなく外部に放出することができる。
前記放熱部材は、前記半導体素子が搭載される素子搭載部を有しており、前記素子搭載部は前記絶縁性樹脂よりも突出していることが好ましい。また、半導体素子に発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードから出射された光が絶縁性樹脂により遮られることなく外部に放出することができる。
前記放熱部材の側面は、前記タブの抜脱を防止するための凸部若しくは凹部が設けられていることが好ましい。これによりタブの抜脱を防止して、半導体素子とリード、保護素子とリードとを接続するワイヤの断線を低減することができる。
前記放熱部材の下面は、前記絶縁性樹脂から露出されていることが好ましい。これにより放熱性を高めることができる。
前記第１と第２の半導体装置において、前記半導体素子は、発光ダイオードであることが好ましい。
本発明によれば、半導体素子が発生する熱を効率よく放熱することができ、かつ信頼性に優れた半導体装置および発光装置とその製造方法を提供することができる。
本発明に係る実施の形態の発光装置の構成を示す正面図である。 実施の形態の発光装置の構成を示す概略断面図である。 本発明に係る変形例１の発光装置の構成を示す断面図である。 変形例２に係るリードフレームを示す正面図である。 図４ＡのＡ−Ａ'線に沿った断面図である。 変形例２に係るリードフレームの製造工程フローの第１工程における断面図である。 変形例２に係るリードフレームの製造工程フローの第２工程における断面図である。 変形例２に係るリードフレームの製造工程フローの第３工程における断面図である。 変形例２に係るリードフレームの製造工程フローの第４工程における断面図である。 変形例２に係るリードフレームの製造工程フローの第５工程における断面図である。 変形例２において、放熱部材を変形させる工程の様子を示す断面図である。 変形例２において、放熱部材を変形させた後の断面図である。 従来の半導体装置を示す断面図である。
符号の説明
１ リードフレーム、２，１０２ インナーリード、３，１０３ アウターリード、４ タイバー、５，１０５ タブ、５ａ 鍔部、６，１０６ 開口部、７，１０７ 放熱部材、７ａ，１０７ａ 素子搭載部、８ パンチ、９ ダイ、１００ 発光装置、１０７ａ 素子搭載部（上面）、１０７ｂ 中段、１０７ｃ 下段、１０７ｄ 側面、１０７ｅ 下面、１１０ 発光ダイオード、１１１ 保護素子、１１５ 絶縁性樹脂、１１６ 透光性被覆部材。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
実施の形態に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。図２は、実施の形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
この実施の形態の半導体装置は、半導体素子として発光素子を用いた発光装置であって、以下のように構成される。
実施の形態の半導体装置において、発光素子１１０は放熱部材１０７の上面に実装される。また、環状の金属タブ１０５は、その上面が放熱部材１０７の上面より低くなるように放熱部材１０７の外周側面に嵌め込まれる。さらに、金属タブ１０５の外側には、第１のリード２３ａと第２のリード２３ｂが、絶縁性樹脂によって、金属タブ１０５から離れて保持される。このとき、第１のリード２３ａのインナーリード１０２ａと第２のリード２３ｂのインナーリード１０２ｂは、放熱部材１０７の上面より低くかつ放熱部材１０７の上面より高い位置で保持される。このようにして、実施の形態の発光装置では、それぞれワイヤが接続される金属タブ１０５の上面とインナーリード１０２ａの上面とインナーリード１０２ｂの上面が、放熱部材１０７の上面より低くなっている。
また、絶縁性樹脂１１５は、放熱部材１０７の外周側面のうちのインナーリード１０２ａの上面とインナーリード１０２ｂの上面より上にある部分を取り囲むガイド壁を有しており、このガイド壁及び放熱部材の外周側面によって、放熱部材１０７を取り囲む凹部が形成される。この凹部の底面には、インナーリード１０２ａの表面、インナーリード１０２ｂの表面及び前記金属タブの表面が露出されており、その露出された部分でそれぞれボンディング及び半導体素子（発光素子とは別の半導体素子）の実装が可能になっている。この実施の形態の半導体装置では、発光素子に高電圧がかからないように保護素子（ツェナーダイオード）１１１が、凹部内に露出された金属タブ上に設けられている。この実施の形態では、絶縁性樹脂１１５のガイド壁は、その先端部が放熱部材１０７の上面より低くなるように形成され、これにより、放熱部材１０７の上面に実装された発光素子１１０の側面から出射された光が絶縁性樹脂のガイド壁によって遮られないようにしている。
以上のように、放熱部材１０６、発光素子１１０、第１と第２のリード２３ａ，２３ｂ及び金属タブ１０５が配置された実施の形態の発光装置において、ワイヤボンディングによって所定の配線がなされる。
凹部の底面に露出したインナーリード１０２ａと発光素子１１０の一方の電極がワイヤによって接続される。
発光素子１１０の他方の電極と凹部の底面に露出したインナーリード１０２ｂがワイヤによって接続される。
凹部の底面に露出したインナーリード１０２ａと保護素子１１１の上面に形成された電極がワイヤによって接続される。
尚、保護素子１１１の下面に形成された電極は、例えば、導電性接着剤等によって金属タブ１０５に接続される。
凹部の底面に露出したインナーリード１０２ｂと金属タブ１０５がワイヤによって接続される。
以上のように配線することにより、第１のリード２３ａと第２のリード２３ｂの間に、保護素子１１１であるツェナーダイオードと発光素子とが並列に接続される。
そして、実施の形態の発光装置において、発光素子１１０及びワイヤを覆うようにドーム形状の透光性樹脂が設けられる。この透光性樹脂は、溝の内部にも充填され、溝の底面に露出された金属タブ、凹部の底面に露出したインナーリード１０２ａ、凹部の底面に露出したインナーリード１０２ｂ及び保護素子１１１も透明樹脂により覆われる。
尚、放熱部材１０７は、例えば、発光装置が基板に実装されたとき、放熱部材１０７の下面が基板に直接接触するように設けられる。すなわち、放熱部材１０７の下面とアウターリードの下面とはほぼ同一平面上に位置する。
以上ように構成された実施の形態の発光装置は、発光素子１１０を放熱部材に直接実装しかつ発光装置が基板に実装されたときに放熱部材１０７の下面１０７ｅが基板に直接接触するので、良好な放熱特性が得られる。
以上のように、本実施の形態の発光装置では、第１のリード２３ａのインナーリード１０２ａと第２のリード２３ｂのインナーリード１０２ｂが、発光素子１１０が搭載される放熱部材１０７の上面１０７ａより低い位置に配置されてボンディングされているので、ワイヤが透光性被覆部材１１６の熱（温度変化）による膨張・伸縮の影響（応力）を受けにくくできる。したがって、本実施の形態の発光装置は、ワイヤーの断線を防止でき高い信頼性が得られる。
また、実施の形態の発光装置では、ガイド壁の先端部が放熱部材１０７の上面１０７ａより低くなるように絶縁性樹脂が形成されているので、発光素子１１０の発光が遮られることなく透光性樹脂１１６の外部に放出できる。
以下、実施の形態の発光装置における各構成要素について製造方法も含め詳細に説明する。
実施の形態において、それぞれインナーリードとアウターリードとを持つ第１と第２のリードと、開口部１０６を持つ金属タブ１０５は、金属薄板材を打ち抜き加工することにより作製される。
また、放熱部材１０７は、互いに対向する上面１０７ａ及び下面１０７ｅと、第１ステップ１０７ｂと第２ステップ１０７ｃを持った外周側面とを有してなり、例えば、銅からなる円柱形状の素材が、プレス成形により変形されることにより作製される。
そして、この金属タブ１０５の開口部１０６に、放熱部材１０７の第１ステップ１０７ｂより上にある部分が挿入される。さらに、第１と第２のリード２３ａ，２３ｂを成形金型内の所定の位置に配置して絶縁性樹脂をキャビティー内に射出する（射出成形）。このようにして、第１のリード２３ａと第２のリード２３ｂとが絶縁性樹脂１１５によって金属タブ１０５及び放熱部材１０７と電気的に分離された状態で金属タブ１０５の外側に保持される。尚、実施の形態において、インナーリード１０２は、第２スタップ１０７ｃの上方に、絶縁性樹脂１１５によって電気的に分離されるように設けられる。
尚、本明細書において、単に、インナーリード１０２という場合は、インナーリード１０２ａとインナーリード１０２ｂの両方を含むものとする。
以上のように金属タブ１０５と第１と第２のリード２３ａ，２３ｂを配置した後、放熱部材１０７の上面（素子搭載部）１０７ａに発光ダイオード１１０を搭載し、金属タブ１０５に保護素子１１１を搭載して、ワイヤボンディングにより所定の配線を施す。
具体的には、発光ダイオード１１０とインナーリード１０２間、保護素子１１１とインナーリード１０２ａ間、金属タブ１０５とインナーリード１０２ｂ間がワイヤを介して導通接続される。
尚、リードの絶縁性樹脂１１５から外側に延びている側をアウターリード、絶縁性樹脂１１５により内包される側をインナーリードという。
そして、発光ダイオード１１０が、透光性の被覆部材１１６により被覆される。
この際、透光性の被覆部材１１６は、放熱部材１０７の周りの凹部に充填されかつ成型樹脂１１５のガイド壁を覆う半球形状に形成され、その半球形状の曲率は所望の指向特性が得られるように設定される。
以上の構成では、放熱部材１０７と金属タブ１０５は、インナーリード１０２と接触していない。これにより放熱経路と電気経路とを分離することができる。
金属タブ１０５は、この実施の形態で示したように、中央付近に開口部１０６を有していることが好ましく、さらに、開口部１０６の形状は放熱部材１０７の形状に嵌合する形状であることが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、目的に応じて他の形状を採ることができる。また、開口部１０６の形状は、上方から見て、例えば、円形、楕円形状、正方形、長方形などを採ることができる。また、金属タブ１０５は、放熱部材１０７と接触している。金属タブ１０５の形状は、放熱部材１０７が装着される部分が開口されていればよく、上方から見て、例えば、Ｃ型、Ｕ型などを採ることができる。
放熱部材１０７は、本実施の形態で示したように、少なくとも上面（素子搭載部１０７ａに相当）、中段（第１ステップ）１０７ｂおよび下段（第２ステップ）１０７ｃからなる階段状を有していることが好ましい。上面１０７ａから下段（第２ステップ）１０７ｃにかけて拡がる形状を成していることが好ましい。上面１０７ａの大きさ（面積）はタブ１０５の開口部１０６の大きさ（面積）と略同じか、または、それ以下であることが好ましい。上面１０７ａの大きさを開口部１０６の大きさと略同じにすることにより放熱部材１０７の抜脱を防止することができる。放熱部材１０７に中段（第１ステップ）１０７ｂを設けることにより金属タブ１０５からの抜脱を防止することができる。また、本発明では、図２に示したように、放熱部材１０７の側面において、中段１０７ｂの直上に凸部を形成することが好ましく、これにより、その凸部と中段１０７ｂとでタブ１０５を挟み込むことができる。また、中段１０７ｂを設けることにより放熱部材１０７とタブ１０５との接触面積を大きくすることができる。放熱部材１０７の下段１０７ｃを設けることにより、放熱部材１０７を、インナーリード１０２に接触させることなく、絶縁性樹脂１１５との接触面積を大きくとることができる。
放熱部材１０７の上面（素子搭載部）１０７ａは、実施の形態で示すように、タブ１０５よりも突出していることが好ましい。素子搭載部１０７ａに発光ダイオード１１０を搭載し、タブ１０５に保護素子１１１を搭載することにより、発光ダイオード１１０からの光を保護素子１１１が遮ることがない。また、タブ１０５からの放熱部材１０７の抜脱をより効果的に防止することができる。
放熱部材１０７の素子搭載部１０７ａは、実施の形態で示すように、絶縁性樹脂１１５よりも突出していることが好ましい。発光ダイオード１１０から横方向に出射された光を、絶縁性樹脂１１５に遮られることなく外部に放出することができる。
放熱部材１０７の側面１０７ｄは、実施の形態で示すように、タブ１０５の抜脱を防止するための凸部若しくは凹部が設けられていることが好ましい。これは実施の形態における半導体装置の製造方法で説明したように、放熱部材１０７の上方からパンチなどで機械的圧力を加えて、側面１０７ｄに凸部を設ける。放熱部材１０７を加工する他、タブ１０５の抜脱を防止するリングを別部材で設けることもできる。また、放熱部材１０７の側面に１０７ｄに凹部を設け、対応するタブ１０５に凸部を設けることにより、タブ１０５からの放熱部材１０７の抜脱を防止することができる。
放熱部材１０７の下面１０７ｅは、実施の形態で示すように、絶縁性樹脂１１５から露出されていることが好ましい。放熱性を高めるためである。また、放熱部材１０７の下面１０７ｅとアウターリード１０３とを同一高さにすることで半導体装置１００の安定性を向上させることもできる。
実施の形態では、保護素子１１１とインナーリード１０２とは、ワイヤで導通接続されているが、そのワイヤは発光ダイオード１１０の上方を横断しないようにボンディングされている。したがって、保護素子１１１とインナーリード１０２とを接続するワイヤで、発光素子の発光を遮らないようにでき、かつワイヤの断線を防止することができる。また、実施の形態では、保護素子１１１とインナーリード１０２とは最短距離となるように導通接続されている。これにより、より効果的にワイヤの断線を防止することができる。例えば、被覆部材１１６に樹脂を用いる場合、樹脂硬化時等に応力が加わる。発光ダイオード１１０の上方をワイヤが横断している場合、樹脂硬化時等の応力が大きくなることがあり、ワイヤの断線が生じるおそれがある。また、発光ダイオード１１０の上方を横断することがないため、発光ダイオード１１０からのワイヤと、保護素子１１１からのワイヤと、が短絡するのを防止することもできる。
実施の形態では、金属タブ１０５とインナーリード１０２とは、発光ダイオード１１０の上方を横断しないようにボンディングされたワイヤを介して導通接続されている。金属タブ１０５が放熱部材１０７の外周に配置され、その外側にインナーリード１０２が配置されているので、保護素子１１１とインナーリード１０２とを容易に導通接続することができる。
被覆部材１１６は、実施の形態では、発光ダイオード１１０を直接樹脂で被覆したが、これに代え、中空のカバーで被覆することもできる。被覆部材１１６は、レンズ形状とすることが好ましい。
以上のような半導体素子１１０を提供することができる。
実施の形態では、半導体素子に発光ダイオード１１０を用いたが、本発明は、発光ダイオードに限定されるものではなく、他の半導体素子を用いて構成してもよい。
＜変形例１＞
本発明に係る変形例１の発光装置は、（１）放熱部材１０７が発光素子１１０を収納する収納凹部１０７ｒを有していること、（２）透光性被覆部材２１６の形状が透光性被覆部材１１６と異なっていること、（３）金属タブ上に保護素子１１１が設けられていないこと以外は、実施の形態と同様に形成される（図３）。
尚、本変形例１の発光装置は、例えば、耐電圧特性が良好な赤色の発光素子を用いた発光装置であり、保護素子１１１は備えていない。
以下、実施の形態と異なる点について説明する。
まず、変形例１の発光装置では、放熱部材１０７に収納凹部１０７ｒを形成して、その収納凹部１０７ｒの底面に発光素子１１０を搭載している。
また、変形例１の発光装置では、透光性被覆部材２１６が、表面が球面でレンズ機能を果たすレンズ部と、前記球面の下に位置する円柱形状部からなっており、この円柱形状部を設けることにより、精度のよい実装が可能になる。
すなわち、発光装置を実装機によって実装する際、吸着ノズルの先端形状（吸着面）を、円柱形状部の外周面２１６ｓに対応した内周面を持った形状にしておくことにより、発光装置を傾き無く吸着することが可能になり、実装精度を高くできる。
＜変形例２＞
本発明に係る発光装置では、金属タブに鍔部を形成するようにしてもよい。
以下、変形例２の発光装置におけるリードフレームと放熱部材の部分について詳細に説明する。
図４Ａは、変形例２に係るリードフレームを示す正面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ'線に沿った断面図である。
金属薄板材が打ち抜かれてなるリードフレーム１は、図４Ａに示すように、インナーリード２と、インナーリード２と導通接続されたアウターリード３と、アウターリード３を相互に固定するためのタイバー４を含む。
なお、本明細書において、樹脂封止に内包される部分をインナーリード２、樹脂封止から露出される部分をアウターリード３とする。また、タイバー４は樹脂封止された後に分離して除去される各リードを封止前につなぎ合わせるための補助的な手段である。
リードフレーム１のほぼ中央にタブ５が設けられ、タブ５の中央部には開口部６が形成される。銅、銅合金、アルミニウムやセラミックスなどの熱伝導性に優れた素材からなる放熱部材７は、開口部６に挿入され装着される。
このとき、タブ５の開口部６にはバーリングと称されるプレス加工が施され鍔部５ａが形成されている。すなわち、タブ５は、鍔部５ａと筒状部分５ｂからなる。
このように鍔部５ａと筒状部分５ｂとによってタブ５を構成することで、放熱部材７とタブ５の接触面積を大きくできるため、放熱部材に実装された半導体素子（図示しない）で発生した熱が、放熱部材７及びタブ５の２つの経路を介して外部に効率よく放熱される。
さらに、タブ５をディプレスによりリードフレーム１より下方に押し下げることもできる。
これによれば、後述するワイヤーボンディング性を向上させることができる。
放熱部材７は、タブ５の開口部６に、素子搭載部７ａを上面として装着されている。素子搭載部７ａには、半導体素子が搭載され、半導体素子とインナーリード２とはワイヤ等を介して導通接続される。
半導体素子を搭載する前、若しくは搭載後に、少なくともインナーリード２と放熱部材７とを絶縁性樹脂（図示しない）で固定する。
これにより放熱効果に優れた半導体装置を提供することができる。
（半導体装置の製造方法）
図５Ａ〜図５Ｅは、変形例２に係るリードフレームの製造工程フローに沿った断面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、変形例２に係るタブと放熱部材との概略断面図である。
図５Ａ〜図５Ｅにおいて、図４Ａ及び図４Ｂと同じ構成要素については同じ符合を用い、説明を省略する。
金属薄板材（図示せず）をプレス加工またはエッチング加工により、インナーリード２、アウターリード３、タイバー、タブ５、開口部６を形成する。このとき、開口部６は後程挿入される放熱部材７の形状に合わせて丸形や四角形に形成される。
プレス加工により開口部６にバーリング加工を施す。このとき開口部６にはバーリング加工により上又は下の何れか一方に開口部６から延在した鍔部５ａが形成される。また、鍔部５ａは、円筒部５ｂに対して直角にしてもよいし、傾斜させても良く、適宜選択可能である。これによれば、後程挿入される放熱部材７の挿入性向上、密着性向上に優れる。
また、タブ５をディプレスによりリードフレームより下方に押し下げてもよい。このときタブ５を後程挿入される放熱部材７上面とリードフレーム１とが略同一平面となるようディプレスすると、ワイヤーボンディング性に優れる。
変形例２では、段差部をひとつ備えたＴ字形に形成した放熱部材７を開口部６に挿入して装着する。ここでは、放熱部材７はパンチ８により上面に叩き加工を施し、タブ５を放熱部材７で狭圧してかしめ付けしている。
以下に、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら、放熱部材７を挿入しかしめ付けする工程を詳細に説明する。
かしめ付けを行う金型は断面視でハの字形状に形成したパンチ８と平坦部に備えたダイ９とからなる。
放熱部材７の下面にダイ９を当接し、上面にパンチ８のハの字形状に形成した傾斜面で放熱部材７の上面周縁部に圧力を加え狭圧してかしめ付けている。
このような方法によれば、パンチ８に形成した傾斜面により、狭圧の際に加圧力がタブ５の中心にかかり放熱部材７の位置精度を高くできる。
放熱部材７の周縁部（側面）をパンチ８で狭圧することで放熱部材７の周縁部からタブ５に放熱部材７の一部の肉が逃げ鍔部５ａを押さえつける。このようにして放熱部材７とタブ５がかしめ付けられる。これにより放熱部材７に素子搭載面に凸部が設けられる。
その後、インナーリード２と放熱部材７とを所定の金型内に配置して絶縁性樹脂材料を注入し、硬化することにより、インナーリード２と放熱部材７とを絶縁性樹脂により固定する（図示していない）。そして、放熱部材７の素子搭載部７ａに半導体素子を搭載する。
ただし、放熱部材７の素子搭載部７ａに半導体素子を搭載した後、インナーリード２と放熱部材７とを所定の金型内に配置して絶縁性樹脂材料を注入し、硬化して、インナーリード２と放熱部材７とを絶縁性樹脂により固定することもできる。
以上のように、本変形例２では、リードフレームのタブ内部にタブの外周枠を残してバーリング加工が施された開口部６を設け、開口部６に放熱部材７を挿入し、放熱部材７の上面からパンチ８などで機械的圧力を加えてバーリング加工部上部に放熱部材７を圧着する。このようにバーリング加工を施すことにより、圧着の際のリードフレームに加わる圧力を低減させ、リードフレームに変形を生じることなく放熱部材７とリードフレームとを一体とすることが可能となる。
またリードフレームにバーリング加工を施した場合、開口部６の放熱部材７が挿入される部分には必然的にフィレットと称されるＲが生じる。このＲが放熱部材７を挿入する際の挿入ガイドとなり、放熱部材７を挿入するとき特別な外部ガイドを必要としない。これによりコストの低減を実現できる。
さらにバーリング加工が施された開口部６に放熱部材７を挿入する際において、放熱部材７とリードフレームとの接触面積が大きくなるため、放熱部材７のぐらつきが抑えられ、開口部６の垂直方向に対する放熱部材７の傾きが防止でき、位置精度が高くできる。
さらに放熱部材７とリードフレームとの接触面積が大きいため、放熱性の向上が図られる。
以上の実施の形態及び変形例１，２では、半導体素子として発光素子を用いた例について説明したが、本発明は、発光素子に限定されるものではなく、例えば、パワートランジスタ等の他の半導体素子を用いて半導体装置を構成してもよい。
本発明の半導体装置は、照明や大型バックライトユニット、集中光源方式信号灯機などに利用することができる。

Claims (20)

  1. 発光素子と、
    上面と下面とを有し、その上面に前記発光素子が搭載される放熱部材と、
    第１と第２のリードと、
    前記第１と第２のリードを前記放熱部材から離れて保持する絶縁性樹脂と、
    前記放熱部材に外周に嵌め込まれた金属タブと、
    前記金属タブの表面に実装された半導体素子とを備え、
    前記第１のリードのインナーリードと第２のリードのインナーリードが、前記上面より低くかつ前記下面より高い位置に保持され、
    前記金属タブの表面が前記放熱部材の前記上面より低い位置にあることを特徴とする発光装置。
  2. 前記絶縁性樹脂は、前記放熱部材の外周側面のうちの前記第１のリードのインナーリードと第２のリードのインナーリードより上に位置する部分を取り囲むガイド壁を有し、該ガイド壁の先端部が前記放熱部材の前記上面より下に位置する請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記ガイド壁と前記放熱部材の外周側面によって、前記放熱部材を取り囲む環状凹部が形成されており、前記第１のリードのインナーリードの表面、前記第２のリードのインナーリードの表面及び前記金属タブの表面が前記凹部の底面に位置する請求項２に記載の発光装置。
  4. 発光素子と、
    上面と下面とを有し、その上面に前記発光素子が搭載される放熱部材と、
    第１と第２のリードと、
    前記第１と第２のリードを前記放熱部材から離れて保持する絶縁性樹脂とを備え、
    前記第１のリードのインナーリードと第２のリードのインナーリードが、前記上面より低くかつ前記下面より高い位置に保持され、
    前記絶縁性樹脂は、前記放熱部材の外周側面のうちの前記第１のリードのインナーリードと第２のリードのインナーリードより上に位置する部分を取り囲むガイド壁を有し、該ガイド壁の先端部が前記放熱部材の前記上面より下に位置し、かつ
    前記ガイド壁と前記放熱部材の外周側面によって、前記放熱部材を取り囲む環状凹部が形成されており、前記第１のリードのインナーリードの表面、前記第２のリードのインナーリードの表面及び前記金属タブの表面が前記凹部の底面に位置し、
    前記放熱部材に外周に嵌め込まれた金属タブをさらに有し、前記金属タブの表面が前記放熱部材の前記上面より低い位置にあり、
    前記金属タブの表面に実装された半導体素子をさらに有することを特徴とする発光装置。
  5. 前記放熱部材の上面に、前記発光素子を収納する収納凹部が形成された請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
  6. 前記発光素子を覆う透光性被覆部材をさらに有し、その透光性被覆部材の表面の少なくとも一部は球面である請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
  7. 前記透光性被覆部材において、前記球面より下の部分は、円柱形状である請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
  8. 半導体素子と、前記半導体素子が搭載される放熱部材と、前記半導体素子と導通接続されるリードと、前記放熱部材が挿入される開口部が形成されたタブと、前記リードの一方端が露出され、少なくとも前記リードの一部及び前記放熱部材が固定される絶縁性樹脂と、を有し、
    前記タブの開口部に鍔部が形成され、前記鍔部が形成された前記開口部に、前記放熱部材の素子搭載部が上面となるように前記放熱部材が装着されていることを特徴とする半導体装置。
  9. 前記放熱部材の下面は、前記絶縁性樹脂から露出されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
  10. 前記放熱部材の素子搭載部は、前記タブからの抜脱を防止するための凸部若しくは凹部が設けられていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の半導体装置。
  11. フレーム部と、前記フレーム部から内方に延出したリードおよびタブと、を形成する工程と、
    前記タブの領域で上下に貫通した開口部を形成する工程と、
    前記開口部にバーリング加工を施し上下方向の何れか一方に前記開口後部より延在した鍔部を形成する工程と、
    前記開口部に放熱部材を挿入し前記タブと前記放熱部材とを装着する工程と、
    前記リードの一部及び前記放熱部材を絶縁性樹脂により固定する工程と、
    前記放熱部材に半導体素子を搭載する工程と、
    を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 半導体素子と、前記半導体素子が搭載される放熱部材と、前記半導体素子と導通接続されるリードと、
    前記放熱部材が挿入される開口部が形成されたタブと、
    前記リードの一方端
    が露出され、少なくとも前記リードの一部及び前記放熱部材が固定される絶縁性樹脂と、を有し、
    前記タブに保護素子が搭載されており、前記保護素子と前記リードとが導通接続されており、前記タブの開口部に、前記放熱部材が装着されていることを特徴とする半導体装置。
  13. 前記タブは、前記リードと接触していないことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
  14. 前記保護素子と前記リードとは、前記半導体素子の上方を横断しないようにワイヤを介して導通接続されていることを請求項４又は請求項１３に記載の半導体装置。
  15. 前記タブと前記リードとは、前記半導体素子の上方を横断しないようにワイヤを介して導通接続されていることを請求項１２乃至請求項１４のうちの１つに記載の半導体装置。
  16. 前記放熱部材は、少なくとも上段、中段および下段からなる階段状を有しており、前記上段の大きさは前記タブの開口部の大きさと略同じか、または、それ以下であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１５のうちの１つに記載の半導体装置。
  17. 前記放熱部材は、前記半導体素子が搭載される素子搭載部を有しており、前記素子搭載部は前記タブよりも突出していることを特徴とする請求項１２乃至請求項１６のうちの１つに記載の半導体装置。
  18. 前記放熱部材は、前記半導体素子が搭載される素子搭載部を有しており、前記素子搭載部は前記絶縁性樹脂よりも突出していることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のうちの１つに記載の半導体装置。
  19. 前記放熱部材の側面は、前記タブの抜脱を防止するための凸部若しくは凹部が設けられていることを特徴とする請求項１２乃至請求項１８のうちの１つに記載の半導体装置。
  20. 前記放熱部材の下面は、前記絶縁性樹脂から露出されていることを特徴とする請求項１２乃至請求項１９のうちの１つに記載の半導体装置。
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