JP5864260B2 - 半導体用パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子、照度センサー、ＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサー素子等の半導体素子を搭載して封止樹脂や接着剤等で封止する半導体用パッケージに関する。特に、放熱対策用に半導体素子を搭載保持させる金属製の素子保持部材の周囲を樹脂で囲んだパッケージであり、半導体素子を搭載保持させた空間を封止する際に、固化する前の液状の封止樹脂や接着剤等がパッケージの裏面側に浸出することを妨げることが可能な半導体素子用のパッケージ、或いは、これらの半導体素子用のパッケージをプリント基板や放熱性の良い実装基板に半田付けで実装する際に半田付けの際のフラックスや、洗浄の際の溶剤が半導体素子用のパッケージ内部に侵入するのを妨げることが可能な半導体用パッケージに関するものである。また、別の本発明は、半導体素子を搭載するヒートシンク機能を備えた放熱形リードフレームが樹脂と一体にした際に樹脂との密着性を向上させる放熱形リードフレームに関するものである。

半導体素子の一種である発光ダイオード(Light Emitting Diode：「ＬＥＤ」と称する)装置は、例えば、白熱電球に比べて、消費電力が少なく、発熱の少ないことから、所謂「省エネ」家電の一つとして注目を集めている照明装置であり、通常の照明器具の他に液晶ディスプレイのバックライトとして用いられている。発熱は白熱電球に比べて遙かに少ないが、高出力（高輝度）タイプのＬＥＤ素子では大電流が流れるため、無視できないレベルの発熱・温度上昇が生じる場合がある。

このため、本出願人は、放熱性を向上させ、尚且つ、厚さが薄いＬＥＤ装置用パッケージを既に提案している（特許文献１参照）。このＬＥＤ装置用パッケージは、ＬＥＤ素子の保持領域を含むＬＥＤ保持面と、このＬＥＤ保持面の周囲を囲む枠部材とを備え、ＬＥＤ保持面と枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置のパッケージであり、ＬＥＤ保持面には、ＬＥＤ素子を保持するカップ状部材と、リード部と、これらカップ状部材とリード部とを仕切る絶縁区画部とが表出されているものである。

特に、このＬＥＤ装置用パッケージは、放熱性を向上させるために、カップ状部材の底板部の裏面が絶縁区画部の裏面と面一にＬＥＤ装置のパッケージの裏面側に表出させることにより、冷却用の外部の放熱部材・ヒートシンクやプリント基板の導電体部をＬＥＤ装置の裏面に密着させることにより、良好な放熱効果を得ることができる。

また、他の半導体素子としては、ＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサーについても、駆動中では少ないなりに熱が発生し、熱に起因するノイズが増加する場合があった。このため、イメージセンサーを搭載するパッケージについても放熱機構が重要となる場合があった。

特開２００９−２２４４１１号公報

ところで、このＬＥＤやイメージセンサー用のパッケージを用いてＬＥＤ装置やイメージセンサー装置を作製する工程においては、半導体素子を保持する素子保持部材上に半導体素子を実装する工程、実装した半導体素子とリード部とのワイヤボンディング工程においてパッケージ構造体が加熱されるため、半導体素子を保持する金属製の放熱用の素子保持部材と絶縁区画部との境界面に隙間が生じて、後続の素子保持空間及び半導体周囲を光透過性樹脂又は不透過性樹脂で封止する工程の際に、固化前の液状の封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出して裏面側で固化するとバリとなる問題が生じる場合があった。

特に、放熱性を向上させるために、素子保持部材の底板部の裏面を放熱面として絶縁区画部の裏面と面一に半導体素子装置のパッケージの裏面側に表出させたものにおいては、パッケージ裏面側へ浸出した液状の封止樹脂が固化すると裏面側の放熱面周囲にバリが形成され、半導体素子装置自体の放熱効果を著しく阻害するおそれがあった。

一方、リードフレームにおいては、樹脂と結合させる場合には、金属製のリードフレームと樹脂との密着性を向上させることが重要である。例えば、リードフレームに半導体素子を搭載して樹脂で封止する場合には、リードフレームと樹脂との密着性が悪いと経時的に水蒸気や酸素や他のガスが封止樹脂内部の半導体素子にまでに達し、半導体素子に悪影響を及ぼす場合があった。

本発明は、ＬＥＤ等の半導体素子を保持する領域を封止する封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出することを防ぐことを目的とする。また、別の発明は半導体素子を搭載して樹脂と一体にした際に樹脂との密着性を向上させることのできる放熱形リードフレームを得ることを目的とする。

請求項１に記載された発明に係る半導体用パッケージは、半導体素子の保持領域を含む半導体素子保持面と、該半導体素子保持面の周囲を囲む枠部材とを備え、前記半導体素子保持面と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂又は不透過性樹脂で封止した半導体装置を構成するためのパッケージであって、
前記半導体素子保持面に、半導体素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、半導体素子を表面側に保持し前記半導体素子からの熱を裏面側で放熱する素子保持部材と、前記リード部と素子保持部材とを絶縁樹脂で仕切る絶縁区画部とが表出された半導体用パッケージにおいて、
前記素子保持部材と絶縁区画部との境界面のうち、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路が複数回の曲折経路を含むことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項１に記載の沿面経路が３回以上の曲折経路を含むことを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項１又は２に記載の曲折経路の一つが、表面の前記絶縁区画部から素子保持部材との境界面を覆うように素子保持部材の周縁部内側に伸延されたオーバーラップ部により形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項１〜３の何れか１項に記載の曲折経路が、前記素子保持部材の縁部の曲折部により形成されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項１〜３の何れか１項に記載の素子保持部材の縁部のノッチ部により形成されていることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項１〜３の何れか１項に記載の素子保持部材の縁部の段差部により形成されていることを特徴とするものである。

請求項７に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項６に記載の段差部が、前記素子保持部材のプレスによるコイニング加工により形成されたものであることを特徴とするものである。

請求項８に記載された発明に係る半導体用パッケージは、請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体素子が発光ダイオード、照度センサー、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサーから選ばれたものであることを特徴とするものである。

請求項９に記載された発明に係るリードフレームは、半導体素子を表面側に保持し前記半導体素子からの熱を裏面側で放熱する素子保持部材と、
該素子保持部材の外方に１つ以上配された、前記半導体素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、
前記素子保持部材とリード部材の外方に配されたフープ枠材と、
前記素子保持部材又はリード部とフープ枠材とを連結する連結片とを備えたリードフレームにおいて、
前記素子保持部材の連結片以外の周縁部に曲折部、ノッチ部、段差部の何れか１つ以上が形成されていることを特徴とするものである。

本発明は、半導体素子を保持する領域を封止する封止樹脂が少なくとも固化前に液体状態でパッケージの裏面側に浸出してバリとなることを防ぐという効果がある。また、別の発明は、半導体素子を搭載するヒートシンク機能を備えた放熱形リードフレームが樹脂と一体にした際に樹脂との密着性を向上させることができるという効果がある。

カップ状の素子保持部材による本発明の半導体用パッケージの沿面経路中の曲折経路の具体例を示す断面図であり、ａ図はオーバーラップ部によるもの、ｂ図はノッチ部によるもの、ｃ図及びｄ図は曲折部によるもの、ｅ図及びｆ図は段差部によるものである。 リード部よりも厚さが厚い異形材による素子保持部材による本発明の半導体用パッケージの沿面経路中の曲折経路の具体例を示す断面図であり、ａ図はオーバーラップ部によるもの、ｂ図はノッチ部によるもの、ｃ図及びｄ図は曲折部によるもの、ｅ図及びｆ図は段差部によるものである。 本発明の半導体用パッケージの一実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は平面図、ｂ図は側面図、ｃ図はＡ−Ａ断面図、ｄ図は正面図、ｅ図はＢ−Ｂ断面図、ｆ図は背面図、ｇ図は斜視図である。 本発明の半導体用パッケージの別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は平面図、ｂ図は側面図、ｃ図はＡ−Ａ断面図、ｄ図は正面図、ｅ図はＢ−Ｂ断面図、ｆ図は背面図、ｇ図は斜視図である。 本発明の半導体用パッケージの更に別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は平面図、ｂ図は側面図、ｃ図はＢ−Ｂ断面図及びその一部拡大図、ｄ図は正面図、ｅ図はＡ−Ａ断面図及びその一部拡大図、ｆ図は底面図である。 図５の金属部材の構成を示すリードフレームの説明図であり、ａ図はリードフレームが並設されたフープ材の平面図、ｂ図はＡ内に示すフープ材から切り離したリードフレームの平面図、ｃ図はＢ−Ｂ断面図及びその一部拡大図、ｄ図はＣ−Ｃ断面図及びその一部拡大図である。 図３に示す半導体用パッケージでの浸透試験の結果を模式的に示す説明図である。 図３に示す半導体用パッケージでの浸透試験の結果を模式的に示す説明図である。

本発明においては、半導体素子の保持領域を含む半導体素子保持面に、半導体素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、半導体素子を表面側に保持し前記半導体素子からの熱を裏面側で放熱する素子保持部材と、前記リード部と素子保持部材とを絶縁樹脂で仕切る絶縁区画部とが表出された半導体用パッケージにおいて、前記素子保持部材と絶縁区画部との境界面のうち、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路が複数回の曲折経路を含むことを特徴とするものであるため、封止樹脂が少なくとも固化前に液体状態でパッケージの裏面側に浸出してバリとなることを防ぐ。

本発明の半導体用パッケージとしては、半導体素子の保持領域を含む半導体素子保持面と、該半導体素子保持面の周囲を囲む枠部材とを備え、前記半導体素子保持面と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂又は不透過性樹脂で封止した半導体装置を構成するためのパッケージであり、光透過性樹脂又は不透過性樹脂で封止される素子保持空間の底面を構成する半導体素子保持面には、半導体素子とワイヤボンディングにより電気的に接続されるリード部と、半導体素子を表面側に保持し前記半導体素子からの熱を裏面側で放熱する素子保持部材と、これらリード部と素子保持部材とを絶縁樹脂で仕切る絶縁区画部とが表出される。

このため、半導体素子の搭載に際して、半導体素子の素子保持部材への実装と半導体素子とリード部とのワイヤボンディングとの少なくとも２回の加熱・冷却工程によって、素子保持部材及びリード部と絶縁区画部とに温度サイクルを経たことによる隙間が形成されるおそれがあり、この隙間に固化する前の液状の封止樹脂が入り込むことになり、製品の外観に多大な影響を与えるだけでなく、種々の悪影響を与えることになる。また、このような作用は、リフローによる半田付けや洗浄作業においても同様である。

例えば、放熱性を向上させるために、半導体素子を保持する素子保持部材の底板部の裏面が絶縁区画部の裏面と面一に表出された半導体用パッケージでは、固化する前の液状の封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出した後で固化して素子保持部材の底面部の裏面の一部又は全部を覆うことにより、外部の放熱部材・ヒートシンクやプリント基板の導電体部を半導体パッケージの裏面に密着させたり半田付けさせることができなくなり、放熱効果を著しく阻害するおそれがあった。また、リード部では液状の封止樹脂が半導体用パッケージの外方にまで浸出して固化し、配線時に固化した封止樹脂が邪魔となり、充分な結線強度が得られない、又は断線となるおそれもあった。また、プリント基板等に実装した際に、実装角度が変化し、発光や受光角度が変化する虞もあった。

本発明の素子保持部材としては、平板状の金属板（フープ材）の一部を絞り加工等してカップ状に加工したカップ状部材や、異形材の一部の厚みを厚くした部分をヒートシンクとして利用した厚板部材が挙げられる。しかしながら異形材は、板厚の一部を削って作製される場合が多いため、縁部の加工が行い難い欠点があるため、平板状の金属板（フープ材）の一部を絞り加工等してカップ状に加工したカップ状部材が応用性が高くコストも低く、量産性に優れる。

本発明では、素子保持部材と絶縁区画部との境界面が、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路が複数回の曲折経路を含むことにより、表面から裏面に至る沿面経路が長くなり曲折点も増加し、液状の封止樹脂の表面から裏面への浸出が良好に阻害される。本発明での複数回の曲折経路としては、例えば、曲折経路の一つが、表面の絶縁区画部から素子保持部材との境界面を覆うように素子保持部材の周縁部内側に伸延されたオーバーラップ部により形成されているものが挙げられる。また、例えば、階段状に折り曲げた部分経路、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路を遮るように素子保持部材の周縁部に形成された溝状の部分経路、或いはＵ字状の部分経路を含むものであるのもよい。

具体的には、オーバーラップ部の素子保持部材の周縁部からの厚みや素子保持部材の周縁部内側に延伸された長さについては、ＬＥＤ装置の大きさに応じて定められればよい。尚、厚い方がオーバーラップ部の形成が容易であり、長い方が封止樹脂の浸出を良好に阻害することは言うまでもない。

このオーバーラップ部を、絶縁区画部から素子保持部材との境界面を覆うように形成することにより、素子保持部材の周縁部を回り込むＵ字状の部分経路が形成されることになる。このため、パッケージを製造する金型にオーバーラップ部となる凹部を施すだけで大量に生産可能となり、封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出することを防ぐことができる。

他の部分経路としては、パッケージにおける曲折経路を、素子保持部材の周囲の曲折部により形成したものが挙げられる。この素子保持部材の周囲の曲折部によって、曲折部を回り込むＵ字状の部分経路が形成されることになる。このため、液状の封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出することを防ぐことができる。更に、この曲折部によって素子保持部材の強度が増加する利点も挙げられる。強度が増加することは、素子保持部材と樹脂との機械的な安定性も改善され、それらの間に隙間が生じ難くなり、封止樹脂の浸出、フラックスや溶剤の侵入防止が更に改善される。また、当然のことながら、素子保持部材の強度が増加することは、パッケージそのものの強度も増加する効果もある。

また、他の好ましい態様としては、パッケージにおける曲折経路を、素子保持部材の縁部のノッチ部により形成したものが挙げられる。具体的なノッチ部としては、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路を遮るように素子保持部材の周縁部に形成されればよい。この素子保持部材の縁部のノッチ部によって、液状の封止樹脂は浸出する方向への移動が容易に行えなくなるため、液状の封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出することを防ぐことができる。更に、このノッチ部によって素子保持部材と絶縁樹脂との機械的な安定性も改善され、それらの間に隙間が生じ難くなり、封止樹脂の浸出、フラックスや溶剤の侵入防止が更に改善される。また、当然のことながら、素子保持部材と絶縁樹脂との強度が増加することは、パッケージそのものの強度も増加する効果もある。

尚、ノッチ部の幅及び深さとしては、使用する素子保持部材や絶縁樹脂の物性によって変化する。しかしながら、少なくともノッチ溝内に絶縁樹脂が入り込むことにより、表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路の長さを伸長させ、尚且つ、ノッチ溝内に入り込んだ絶縁樹脂によって素子保持部材の周縁部に平行な移動を確実に阻害する幅及び溝深さとする。ノッチ部の形成はプレス加工、レーザ加工等で刻設させても良く、プレス加工によるものが最も容易に形成することができ、量産に向く。また、断面形状もＶ字状、Ｕ字状、凹状等が選択されるが、プレス加工によるものであればＶ字やＵ字状が加工が容易である。

更に、他の好ましい態様としては、パッケージにおける曲折経路を、素子保持部材の縁部の段差部により形成したものが挙げられる。この素子保持部材の周囲の段差部によって、液状の封止樹脂は浸出する方向を略直角に曲げなければならなくなるため、液状の封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出することを防ぐことができる。また、この段差部によって素子保持部材の強度が増加する利点も挙げられる。強度が増加することは、素子保持部材と樹脂との機械的な安定性も改善され、それらの間に隙間が生じ難くなり、封止樹脂の浸出、フラックスや溶剤の侵入防止が更に改善される。また、当然のことながら、素子保持部材の強度が増加することは、パッケージそのものの強度も増加する効果もある。

この曲折部及び段差部の曲折経路の数等については、曲折経路の数に応じて封止樹脂の浸出を良好に阻害することは言うまでもない。好ましくは、沿面経路に３回以上の曲折経路が含まれるものが、表面から裏面に至る沿面経路が長くなり曲折点も増加するだけでなく、強度的にも良好となり、絶縁樹脂との密着性も向上する。例えば、表面から裏面に至る経路中に、Ｕ字状の曲折部や略直角に折れた段差部を含むものが強度的にも良好であり、絶縁樹脂が素子保持部材の両側から挟み込む構造となるため、樹脂との密着性が向上し、構造的にも安定する。

素子保持部材の縁部に形成される段差部は、種々の加工技術により加工可能であるが、好ましくはプレスによるコイニング加工により形成される。このコイニング加工では、フープ材を用いて、連続して素子保持部材及びリード部のフォーミング成型の際に該工程の前後にコイニング加工することが可能となり、連続して成型することが可能となる。

尚、本発明の半導体用パッケージにおいては、前述の絶縁区画部からカップ状部材との境界面を覆うようにカップ状部材の周縁部内側に伸延されたオーバーラップ部と、カップ状部材の周囲に形成された曲折部との両者を同時に行うことを阻害するものではない。また、本発明の半導体用パッケージにおいては、リード部においても、表面から裏面に至る経路を曲折させる工夫を行うことを阻害するものではない。

より具体的な例として、図１はカップ状の素子保持部材による本発明の半導体用パッケージの沿面経路中の曲折経路の具体例を示す断面図であり、図２はリード部よりも厚さが厚い異形材による素子保持部材による本発明の半導体用パッケージの沿面経路中の曲折経路の具体例を示す断面図である。各々の図において、ａ図はオーバーラップ部によるもの、ｂ図はノッチ部によるもの、ｃ図及びｄ図は曲折部によるもの、ｅ図及びｆ図は段差部によるものである。

図１及び図２のａ図に示す通り、両者の素子保持部材はカップ状部材１Ａと厚板部材１Ｂとの相違はあるが、パッケージａＡ，ａＢにおける半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路のうち、曲折経路の一つが、表面の絶縁区画部から素子保持部材との境界面を覆うように素子保持部材の周縁部内側に伸延されたオーバーラップ部２Ａ，２Ｂにより形成されている。従って、図１及び図２のａ図での曲折経路は各図に示す通り、３回の曲折経路を含んでいる。

図１及び図２のｂ図に示す通り、両者の素子保持部材はカップ状部材１Ａと厚板部材１Ｂとの相違はあるが、パッケージｂＡ，ｂＢにおける半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路のうち、曲折経路の一つが、表面の絶縁区画部から素子保持部材との境界面を覆うように素子保持部材の周縁部内側に伸延されたオーバーラップ部２Ａ，２Ｂにより形成され、素子保持部材の縁部には表裏２箇所にＶ字溝状のノッチ部３Ａ，３Ｂが形成されている。表裏２箇所のノッチ部３Ａ，３Ｂは対向する位置ではなく、互いにずれた位置に刻設されている。ノッチ部３Ａ，３ＢはＶ字状の断面形状であるため、図１及び図２のｂ図での曲折経路は各図に示す通り、９回の曲折経路を含んでいる。

図１及び図２のｃ図及びｄ図に示す通り、パッケージｃＡ、ｄＡ、ｃＢ、ｄＢにおける素子保持部材は各々カップ状部材１Ａと厚板部材１Ｂとの相違はあるが、両者の素子保持部材の縁部には曲折部４Ａ，４Ｂが形成されている。また、ｃ図とｄ図とではａ図と同様のオーバラップ部２Ａ，２Ｂが形成されているか否かの差違である。これにより、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路が、図１と図２のｃ図では５回、ｄ図では４回の曲折経路を含んでいる。

図１及び図２のｅ図及びｆ図に示す通り、パッケージｅＡ、ｆＡ、ｅＢ、ｆＢにおける素子保持部材は各々カップ状部材１Ａと厚板部材１Ｂとの相違はあるが、両者の素子保持部材の縁部には段差部５Ａ，５Ｂが形成されている。また、ｅ図とｆ図とではａ図と同様のオーバラップ部２Ａ，２Ｂが形成されているか否かの差違である。これにより、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路が、図１と図２のｅ図では７回、ｆ図では６回の曲折経路を含んでいる。

実施例１（オーバーラップ部形成パッケージ）
図３は本発明の半導体用パッケージの一実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は平面図、ｂ図は側面図、ｃ図はＡ−Ａ断面図、ｄ図は正面図、ｅ図はＢ−Ｂ断面図、ｆ図は背面図、ｇ図は斜視図である。

本実施例のパッケージ２０は、ＬＥＤ素子を保持する素子保持領域２１と、素子保持領域２１の周囲を囲む枠部材２２とで構成される素子保持空間２３を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置に用いるものである。具体的には、素子保持領域２１は、ＬＥＤ素子（図示せず）と電気的に接続されるリード部２４と、ＬＥＤ素子を表面に熱伝導的に接触させるカップ状部材２６とが、絶縁樹脂による絶縁区画部２５を介して表出されている。

リード部２４とカップ状部材２６とは、各図に示す通り、板厚が０．２ｍｍの金属板から連続して打ち抜き形成されている。長方形のカップ状部材２６は１枚、リード部２４はカップ状部材２６を挟んで３枚ずつ対向して配置された合計６枚である。

本実施例のパッケージ２０は、１つ以上のＬＥＤ素子（図示せず）を保持する素子保持領域２１と、素子保持領域２１の周囲を囲む枠部材２２とで構成される素子保持空間２３を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置に用いるものである。カップ状部材２６は、ＬＥＤ素子に熱伝導的に接触する底板部２７と、底板部２７の周囲を囲む立ち上がり縁部２８とが絞り加工によって形成されている。

立ち上がり縁部２８は底板部２７の全周縁に環状に形成され、この立ち上がり縁部２８の外縁部には、水平縁部２９が形成されている。また、素子保持領域２１の裏面は、カップ状部材２６の底板部２７の裏面が絶縁樹脂による絶縁区画部２５の裏面と面一に表出されている。

本実施例のパッケージ２０では、ｃ図の拡大図に示す通り、絶縁区画部２５からカップ状部材２６との境界面を覆うようにカップ状部材２６の周縁部内側に伸延された絶縁樹脂によるオーバーラップ部３０が水平縁部２９上に形成されている。このオーバーラップ部３０により、金属製のカップ状部材２６と絶縁樹脂製の絶縁区画部２５との境界面についてＵ字状の部分経路が形成されることとなり、素子保持空間２３を光透過性樹脂で封止する場合においても、表面から裏面に至る光透過性樹脂の浸出が良好に阻害される。

尚、このパッケージ２０は１つのカップ状部材２６に３つのＬＥＤ素子を搭載し、各ＬＥＤ素子の電極とリード部２４とをワイヤで電気的に接続し、素子保持空間２３を光透過性樹脂で封止した後又はその前に金属板から切り離されて、ＬＥＤ装置となる。

実施例２（曲折部形成パッケージ）
図４は本発明の半導体用パッケージの別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は平面図、ｂ図は側面図、ｃ図はＡ−Ａ断面図、ｄ図は正面図、ｅ図はＢ−Ｂ断面図、ｆ図は背面図、ｇ図は斜視図である。

別の実施例のパッケージ４０は、実施例１と同様に、ＬＥＤ素子を保持する素子保持領域４１と、素子保持領域４１の周囲を囲む枠部材４２とで構成される素子保持空間４３を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置に用いるものである。具体的には、素子保持領域４１は、ＬＥＤ素子（図示せず）と電気的に接続されるリード部４４と、ＬＥＤ素子を表面に熱伝導的に接触させるカップ状部材４６とが、絶縁樹脂による絶縁区画部４５を介して表出されている。

リード部４４とカップ状部材４６とは、各図に示す通り、板厚が０．２ｍｍの金属板から連続して打ち抜き形成されている。長方形のカップ状部材４６は１枚、リード部４４はカップ状部材４６を挟んで３枚ずつ対向して配置された合計６枚である。

本実施例のパッケージ４０は、１つ以上のＬＥＤ素子（図示せず）を保持する素子保持領域４１と、素子保持領域４１の周囲を囲む枠部材４２とで構成される素子保持空間４３を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置に用いるものである。カップ状部材４６は、ＬＥＤ素子に熱伝導的に接触する底板部４７と、底板部４７の周囲を囲む立ち上がり縁部４８とが絞り加工によって形成されている。

立ち上がり縁部４８は底板部４７の全周縁に環状に形成され、この立ち上がり縁部４８の外縁部には、水平縁部４９が形成されている。また、素子保持領域４１の裏面は、カップ状部材４６の底板部４７の裏面が絶縁樹脂による絶縁区画部４５の裏面と面一に表出されている。

本実施例のパッケージ４０では、ｃ図の拡大図に示す通り、絶縁区画部４５からカップ状部材４６との境界面を覆うようにカップ状部材４６の周縁部内側に伸延された絶縁樹脂によるオーバーラップ部５０が形成され、更に、カップ状部材４６の水平縁部４９の更に外縁が下方に曲折された曲折部５１が形成されている。このオーバーラップ部５０及び曲折部５１により、金属製のカップ状部材４６と絶縁樹脂製の絶縁区画部４５との境界面について、各々Ｕ字状の部分経路が形成されることとなり、素子保持空間４３を光透過性樹脂で封止する場合においても、表面から裏面に至る光透過性樹脂の浸出が良好に阻害される。

尚、本実施例ではオーバーラップ部５０と曲折部５１とを形成したものを開示したが、曲折部５１のみを形成したものであっても、素子保持空間４３を光透過性樹脂で封止する場合においても、表面から裏面に至る光透過性樹脂の浸出が良好に阻害される。

また、素子保持領域４１の裏面は、カップ状部材４６の底板部４７の裏面が絶縁樹脂による絶縁区画部４５の裏面と面一に表出されている。尚、このパッケージ４０は１つのカップ状部材４６に３つのＬＥＤ素子を搭載し、各ＬＥＤ素子の電極とリード部４４とをワイヤで電気的に接続し、素子保持空間４３を光透過性樹脂で封止した後又はその前に金属板から切り離されて、ＬＥＤ装置となる。

実施例３（プレス形成パッケージ）
図５は本発明の半導体用パッケージの更に別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は平面図、ｂ図は側面図、ｃ図はＢ−Ｂ断面図及びその一部拡大図、ｄ図は正面図、ｅ図はＡ−Ａ断面図及びその一部拡大図、ｆ図は底面図である。図６は図５の金属部材の構成を示すリードフレームの説明図であり、ａ図はリードフレームが並設されたフープ材の平面図、ｂ図はＡ内に示すフープ材から切り離したリードフレームの平面図、ｃ図はＢ−Ｂ断面図及びその一部拡大図、ｄ図はＣ−Ｃ断面図及びその一部拡大図である。

図５に示す通り、別の実施例のパッケージ６０は、実施例１及び実施例２と同様に、ＬＥＤ素子を保持する素子保持領域６１と、素子保持領域６１の周囲を囲む枠部材６２とで構成される素子保持空間６３を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置に用いるものである。具体的には、素子保持領域６１は、ＬＥＤ素子（図示せず）と電気的に接続されるリード部６４と、ＬＥＤ素子を表面に熱伝導的に接触させるカップ状部材６６とが、絶縁樹脂による絶縁区画部６５を介して表出されている。

リード部６４とカップ状部材６６とは、各図に示す通り、板厚が０．２ｍｍの金属板から連続して打ち抜き形成されている。長方形のカップ状部材６６は１枚、リード部６４はカップ状部材６６を挟んで対向して配置された合計６枚である。

本実施例のパッケージ６０は、１つ以上のＬＥＤ素子（図示せず）を保持する素子保持領域６１と、素子保持領域６１の周囲を囲む枠部材６２とで構成される素子保持空間６３を光透過性樹脂で封止するＬＥＤ装置に用いるものである。カップ状部材６６は、ＬＥＤ素子に熱伝導的に接触する底板部６７と、底板部６７の周囲を囲む立ち上がり縁部６８とが絞り加工によって形成されている。

立ち上がり縁部６８は底板部６７の全周縁に環状に形成され、この立ち上がり縁部６８の外縁部には、水平縁部６９が形成されている。また、素子保持領域６１の裏面は、カップ状部材６６の底板部６７の裏面が絶縁樹脂による絶縁区画部６５の裏面と面一に表出されている。

本実施例のパッケージ６０では、ｃ図及びｅ図の拡大図に具体的に示す通り、絶縁区画部６５からカップ状部材６６の周縁部が厚さ方向にずれたように段差部７１が形成されている。この段差部７１は、種々の加工技術により加工可能であるが、凹凸のついた上下１対の型でカップ状部材６６の周縁部をプレスするコイニング加工により形成されている。この段差部７１はフープ枠材７６（図６）に連結する２つの連結片７７以外のカップ状部材６６の周囲に形成されている。この段差部７１により金属製のカップ状部材６６と絶縁樹脂製の絶縁区画部６５との境界面について、７回の曲折経路が形成されることとなる。素子保持空間６３を光透過性樹脂で封止する場合においても、表面から裏面に至る光透過性樹脂の浸出が良好に阻害される。また、カップ状部材６６の段差部７１の内側や連結片７７の表裏や、リード部の表裏にノッチ部７３がプレス形成されており、これによってもカップ状部材６６と絶縁樹脂との機械的な安定性も更に改善される。

図６に示す通り、段差部７１はフープ材７４からリード部６４及びカップ状部材６６の切り出し加工、絞り加工、曲げ加工等のプレス加工を行って連続してリードフレーム７５の連続体をフープ材７４に作製することが可能となる。これらのプレス加工の工程の一部にコイニング加工でフープ枠材７６に連結する連結片７７以外のカップ状部材６６の周囲に段差部７１を順次加工することが可能となり、大量生産に向く。また、この段差部７１及びノッチ部７３により、半導体素子を搭載するヒートシンク機能を備えたカップ状部材６６が樹脂と一体にした際に樹脂との密着性が向上する利点がある。

また、素子保持領域６１の裏面は、カップ状部材６６の底板部６７の裏面が絶縁樹脂による絶縁区画部６５の裏面と面一に表出されている。尚、このパッケージ６０は１つのカップ状部材６６に１つ以上のＬＥＤ素子を搭載し、各ＬＥＤ素子の電極と６つのリード部６４とをワイヤで電気的に接続し、素子保持空間６３を光透過性樹脂で封止した後又はその前に金属板から切り離されて、ＬＥＤ装置となる。

実施例４（浸透試験）
図７及び図８は図３に示す半導体用パッケージでの浸透試験の結果を模式的に示す説明図である。即ち、実施例１の半導体用パッケージについて浸透試験を行い、裏面側の状況を観察した。図７及び図８はオーバーラップ部３０を形成していない曲折経路が２回の半導体用パッケージ（Ａ）と、オーバーラップ部３０を形成した曲折経路が３回の半導体用パッケージ（Ｂ）とでのパッケージ裏面側の経時変化を示したものである。

具体的には、図７のａ図は開始直後、ｂ図は１０秒後、ｃ図は１分後、図８のｄ図は１０分後、ｅ図は２０分後、ｆ図は６０分後の状態を示したものである。尚、パッケージ（Ａ）とパッケージ（Ｂ）とは、オーバーラップ部３０を形成したか否かの相違だけである。

図７及び図８に示す通り、素子保持空間２３内に浸透液（レッドチェック液）を滴下した後の時間経過による裏面側の状態について、パッケージ（Ａ）では浸透液を注入した後、１０秒後には裏面の左側のカップ状部材２６と絶縁樹脂による絶縁区画部２５との境界部から浸透液８１が浸出したことが確認され、時間を経る毎に浸出が大きくなってきた。

一方、パッケージ（Ｂ）では、浸透液を注入した後、６０分後には絶縁区画部２５自体がカップ状部材２６の境界領域８２がうっすら赤色に色づいたが、このような状況においても、裏面側のカップ状部材２６と絶縁樹脂による絶縁区画部２５との境界部から浸透液が浸出したことは確認されなかった。

尚、本実施例の浸透試験は曲折経路が２回及び３回のものを比較したが、他の曲折経路が３回を超えるものにおいては、本実施例以上に封止樹脂がパッケージの裏面側に浸出することを防止する効果がある。

素子保持空間から液状の封止樹脂が固化する前に裏面側へ浸出することを防止することができるため、製品の外観に影響を与えるだけでなく、特に放熱効果を奏するパッケージにおいて液状の封止樹脂のパッケージ裏面側への浸出を防いで放熱効果を確保することができる。

ａＡ、ｂＡ、ｃＡ、ｄＡ、ｅＡ、ｆＡ…パッケージ、
ａＢ、ｂＢ、ｃＢ、ｄＢ、ｅＢ、ｆＢ…パッケージ、
１Ａ …カップ状部材（素子保持部材）、
１Ｂ…厚板部材（素子保持部材）、
２Ａ、２Ｂ…オーバーラップ部、
３Ａ、３Ｂ…ノッチ部、
４Ａ、４Ｂ…曲折部、
５Ａ、５Ｂ…段差部、
２０、４０、６０…パッケージ、
２１、４１、６１…素子保持領域、
２２、４２、６２…枠部材、
２３、４３、６３…素子保持空間、
２４、４４、６４…リード部、
２５、４５、６５…絶縁区画部、
２６、４６、６６…カップ状部材（素子保持部材）、
２７、４７、６７…底板部、
２８、４８、６８…立ち上がり縁部、
２９、４９、６９…水平縁部、
３０、５０ …オーバーラップ部、
５１ …曲折部、
７１…段差部、
７３…ノッチ部、
７４…フープ材、
７５…リードフレーム、
７６…フープ枠材、
７７…連結片、
８１ …浸透液、
８２ …境界領域、

Claims (6)

1. 半導体素子の保持領域を含む半導体素子保持面と、該半導体素子保持面の周囲を囲む枠部材とを備え、
   前記半導体素子保持面と前記枠部材とで構成される素子保持空間を光透過性樹脂又は不透過性樹脂で封止した半導体装置を構成するためのパッケージであって、
   前記半導体素子保持面に、
   半導体素子とワイヤボンディングにより電気的に接続される金属板製のリード部と、
   半導体素子を表面側に保持し前記半導体素子からの熱を裏面側で放熱する前記リード部と同じ金属板製の素子保持部材と、
   前記リード部と素子保持部材とを絶縁樹脂で仕切る絶縁区画部とが表出された半導体用パッケージにおいて、
   前記素子保持部材の底板部の裏面を放熱面として半導体素子装置のパッケージの裏面側に表出させ、
   前記素子保持部材と絶縁区画部との境界面のうち、半導体素子を保持する表面からパッケージ裏面に至るまでの沿面経路が３回以上の曲折経路を含むことを特徴とする半導体用パッケージ。
2. 前記曲折経路が、表面の前記絶縁区画部から素子保持部材との境界面を覆うように素子保持部材の周縁部内側に伸延されたオーバーラップ部により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体用パッケージ。
3. 前記曲折経路が、前記素子保持部材の縁部の曲折部により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体用パッケージ。
4. 前記曲折経路が、前記素子保持部材の縁部のノッチ部により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体用パッケージ。
5. 前記曲折経路が、前記素子保持部材の縁部の段差部により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体用パッケージ。
6. 前記半導体素子が発光ダイオード、照度センサー、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサーから選ばれたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体用パッケージ。

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