CN106663731B - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在将半导体元件的电极与金属基板的电极直接接合的半导体装置中，提供一种成品率、连接可靠性、量产率好、散热性优良的半导体装置及其制造方法。在将金属基板(2)的电极部(2a、2b)直接接合到半导体元件(1)的电极的半导体装置的制造方法中，具备：槽形成工序，其在金属基板(2)的一个主面的元件安装位置(7)处按规定的深度形成电极分离槽(3a)；元件安装工序，其在上述电极分离槽(3a)的两侧安装半导体元件(1)；以及磨削工序，其从上述金属基板(2)的一个主面的背面侧起对金属基板进行磨削直至到达上述电极分离槽的位置。

Description

半导体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种将半导体元件安装到金属基板而得到的半导体装置及其制造方法。特别涉及一种将半导体发光元件和反射框安装到金属基板而得到的半导体发光装置及其制造方法。
背景技术
近年来，关于照明装置，发光二极管(LED)的普及正在推进。伴随着普及，除了LED照明装置的小型化、薄型化之外，光提取效率的提高、量产效率的提高、低价格化的要求也在增强。以装置的小型化、薄型化、进而光提取效率的提高为目的，采用将LED元件直接粘接到作为金属基板的一种的引线框的、所谓倒装片式安装的半导体发光装置正在增加。由于采用倒装片式安装，将来自LED元件的电极设置于引线框侧。因此，在LED元件的光放射面没有遮蔽物，光提取效率提高。另外，由于LED元件的连接引线与LED元件重叠地形成，所以实现小型化。进而，由于没有结合导线，所以实现薄型化。
另外，基于金属基板的倒装片式安装增加是由于金属基板比通常的树脂基板廉价、并且金属基板的散热性好。然而，在针对该引线框采用倒装片式安装的半导体发光装置中，相互间隔开地存在多根引线框的LED元件的连接引线，所以降低连接引线间的高低差、歪斜、翘曲成为应该解决的课题。作为解决该课题的技术，如专利文献1所述，已知在引线框内的多根连接引线间插入确保了电绝缘的加强板来矫正翘曲的技术。
另外，关于其他领域的半导体晶片，作为以薄型化为目的的技术，有所谓的先切割的技术(专利文献2)。该先切割的技术是如下技术：首先，在半导体晶片切开规定的深度的槽，之后，通过背面研磨使槽贯通而从半导体晶片将半导体元件切出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－157357号公报(参照图2)
专利文献2：日本特开平11－040520号公报(参照图3)
发明内容
发明要解决的技术问题
如上所述，在将半导体元件按倒装片式安装到金属基板的过程中，为了确保成品率和连接可靠性，需要降低由连接引线间的高低差、歪斜、翘曲导致的变形等。在上述专利文献1、2所记载的技术中，为了预先使连接引线间电分离，需要通过冲压对金属基板进行穿孔，或者通过蚀刻使金属基板局部地熔化，从而将多根连接引线切离。一般来说，考虑量产率而对金属基板进行冲压加工，但由于使连接引线分离，除了上述专利文献1所述的由热应力导致的变形以外，还发现金属基板自身预先具有的内部变形和由冲压加工导致的应力变形，仅通过专利文献1所述的加强材料，难以矫正这些变形，无法完全确保倒装片式安装中要求的金属基板的连接引线的平坦性。
进而，如专利文献1的图2所述，当在半导体元件的电极处不设置导电性的突起物(凸块)、或者在金属基板不设置凸部而进行倒装片式安装的情况下，连接引线间的高低差、歪斜、翘曲未被凸块高度吸收，对连接引线的平坦性的要求越发严格。另外，由于将加强材料配置于引线框的背面，存在在半导体元件的电极正下方无法配置半导体装置的电极而散热性劣化这样的问题。另外，由于使用加强材料，存在由部件件数的增大导致的成本上升、由工序的增加导致的制造期间的增加等问题。进而，还存在由于其后形成的树脂成形中的树脂流的阻碍而导致成品率下降这样的问题。此外，在通过蚀刻加工而使其分离的情况下，上述金属基板的内部变形和热应力、散热性也与冲压加工相同，而且还存在蚀刻加工的量产率低、成本变高这样的问题。
金属基板的变形的问题是由于在对半导体元件进行倒装片式安装时使金属基板的连接引线分离而引起的。因此，本发明者不是出于防止切割半导体晶片时的碎屑的目的、而是以降低伴随着连接引线的分离的连接引线的变形为目的，考虑将专利文献2所述的先切割的技术应用于金属基板。在该情况下，金属基板与半导体晶片不同，材料自身具有压延性，因此在对金属基板进行磨削、研磨加工时，除了连接引线的变形之外，还产生金属的毛刺，其结果，还存在成品率下降这样的问题。
本发明的目的在于解决上述问题点，廉价地提供一种确保成品率和连接可靠性、量产率好且散热性优良的将半导体元件按倒装片式安装到金属基板的半导体装置的制造方法以及半导体装置。
解决技术问题的技术手段
为了达到上述目的，本发明中的半导体装置的制造方法的特征在于，在将半导体元件安装到具有一对电极部的金属基板并对所述半导体元件进行树脂密封而成的半导体装置的制造方法中，具备：槽形成工序，其在金属基板的一个主面的元件安装位置处按规定的深度形成电极分离槽；元件安装工序，其以跨过所述电极分离槽的两侧的方式安装半导体元件；以及磨削工序，其从所述金属基板的一个主面的背面侧起对金属基板进行磨削直至到达所述电极分离槽的位置。
根据上述制造方法，在将由金属基板构成的连接引线切离之前将半导体元件安装到金属基板，所以在发现金属基板加工时的变形之前结束半导体元件的安装。即，在安装半导体元件时确保了金属基板的一个主面的平坦性，所以在半导体元件的电极处无需形成凸块而能够进行倒装片式安装。
也可以还具有在所述电极分离槽中注入树脂的树脂注入工序。
也可以在所述槽形成工序中，与所述电极分离槽一起，在所述元件安装位置的周围形成金属基板保持用槽，在所述树脂注入工序中，在所述金属基板保持用槽中注入金属基板保持用树脂。
通过在该槽中注入树脂，在其后的从金属基板的一个主面的背面起进行磨削以及研磨到规定的深度的工序中，能够抑制磨削毛刺。通过填充于槽中的树脂，使得磨削毛刺无法进入到槽的内部而被直接削掉，所以能够减少在磨削或者研磨时产生的金属的毛刺。进而，由于未发生金属加工时的变形，所以能够确保金属基板的一个主面上的平坦性。由此，在半导体元件、金属基板处都不设置凸块，能够将电极彼此直接粘接。
也可以还具有在安装于所述金属基板的一个主面的元件安装位置的半导体元件的周围形成反射框的反射框形成工序。
在所述反射框形成工序中，也可以通过注入于所述金属基板保持用槽中的金属基板保持用树脂来形成反射框。
也可以还具有在所述反射框的内部注入密封所述半导体元件的透光性树脂的密封树脂注入工序。
在将半导体元件安装到具有一对电极部的金属基板上并对所述半导体元件进行树脂密封而成的半导体装置的制造方法中，其特征在于，具备以下4个工序。1：在设置于大开本金属基板的一个主面的多个元件安装位置分别按规定的深度制成电极分离槽的槽形成工序。2：以跨过所述各电极分离槽的两侧的方式安装半导体元件的元件安装工序。3：从所述金属基板的一个主面的背面侧起对金属基板进行磨削直至到达所述电极分离槽的位置的磨削工序。4：在包括安装于所述各元件安装位置的半导体元件的范围内将所述大开本金属基板切断而分离成半导体装置的切断分离工序。
也可以还具有在所述各电极分离槽中注入树脂的树脂注入工序。
也可以在所述槽形成工序中，与所述电极分离槽一起，在所述元件安装位置的周围形成金属基板保持用槽，在所述树脂注入工序中，在所述金属基板保持用槽中注入金属基板保持用树脂。
在上述制造方法中，能够使用大开本金属基板来容易地批量生产特性一致的半导体装置。即，通过对大开本金属基板同时加工电极分离槽以及金属基板保持用槽、对槽同时注入树脂、对大开本金属基板的背面同时进行磨削加工，能够极为高效地批量生产半导体装置。
也可以还具有在安装于所述大开本金属基板的一个主面的各元件安装位置的半导体元件的周围形成反射框的反射框形成工序。
在所述反射框形成工序中，也可以层叠具有多个反射框的反射框用大开本基板，所述多个反射框位于所述大开本金属基板的一个主面上，并与所述各元件安装位置对应。
在所述反射框形成工序中，也可以通过注入于所述金属基板保持用槽中的金属基板保持用树脂来形成反射框。
也可以在所述磨削工序之前，具有将磨削保护片贴合到设置于所述大开本金属基板的一个主面的各构件的表面的磨削保护片粘附工序。
如上所述，通过在大开本金属基板的半导体元件安装侧贴合磨削或者研磨用的保护片，在大开本金属基板的背面的磨削加工中，能够减轻对半导体元件、各结构构件的损伤。
在所述切断分离工序中，也可以在所述金属基板保持用树脂的规定位置处将所述大开本金属基板切断。
也可以在所述切断分离工序之前，具有将切断保护片贴合到所述大开本金属基板的背面的切断保护片粘附工序。
如上所述，通过将切断保护片贴合到大开本金属基板的背面，能够减轻在元件分离工序中对半导体元件、各结构构件的损伤。
通过所述制造方法制造的半导体装置能够成为按1个单位被切断分离的单个半导体装置、按多个单位被切断分离的多个半导体装置。
发明效果
根据本发明，在将由金属基板构成的连接引线切离之前将半导体元件安装到金属基板，所以在发现金属基板加工时的变形之前半导体元件的安装结束。即，在安装半导体元件时确保了金属基板的一个主面的平坦性，所以在半导体元件的电极处无需形成凸块而能够进行倒装片式安装。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的半导体发光装置的剖面图。
图2是图1所示的半导体发光装置的俯视图。
图3是图1所示的半导体发光装置的制造方法中的前半部的工序图。
图4是图1所示的半导体发光装置的制造方法中的后半部的工序图。
图5是本发明的第2实施方式的半导体发光装置的剖面图。
图6是图5所示的半导体发光装置的俯视图。
图7是图5所示的半导体发光装置的制造方法中的前半部的工序图。
图8是图5所示的半导体发光装置的制造方法中的后半部的工序图。
图9是本发明的第3实施方式的半导体发光装置中使用的大开本金属基板的局部俯视图。
图10是示出在图9所示的大开本金属基板形成电极分离槽和金属基板保持用槽后的状态的大开本金属基板的局部俯视图。
图11是本发明的第3实施方式的半导体发光装置中使用的大开本反射框基板的局部俯视图。
图12是本发明的第3实施方式的半导体发光装置的制造方法中的前半部的工序图。
图13是本发明的第3实施方式的半导体发光装置的制造方法中的后半部的工序图。
图14是本发明的第4实施方式的半导体发光装置的制造方法中的前半部的工序图。
图15是本发明的第4实施方式的半导体发光装置的制造方法中的后半部的工序图。
图16是按1个单位被切断分离而得到的半导体发光装置的剖面图。
图17是将3个半导体发光元件作为1个半导体发光装置来切断分离而得到的半导体发光装置的剖面图。
图18是本发明的第5实施方式的功率控制半导体装置的制造方法中的工序图。
图19是通过图18的制造方法制成的功率控制半导体装置的从电极侧看去的俯视图。
图20是图19所示的功率控制半导体装置的A－A剖面图。
具体实施方式
通过以下附图，作为本发明的实施方式，将在半导体装置中大量使用的半导体发光装置及其制造方法作为事例来进行说明。因此，关于安装到半导体发光装置的半导体元件，以半导体发光元件作为事例。此外，在各实施方式中，针对相同或者等同的结构附加相同编号，省略重复的说明。
(第1实施方式)
图1至图4示出本发明的第1实施方式的半导体发光装置10，图1是半导体发光装置10的剖面图，图2是图1所示的半导体发光装置10的俯视图。图3示出半导体发光装置10的制造方法中的前半部的工序图，图4示出半导体发光装置10的制造方法中的后半部的工序图。
如图1、图2所示，半导体发光装置10具备构成安装基板的金属基板2。在该金属基板2的中心处形成有电极分离槽3a，在该电极分离槽3a中注入有电极分离树脂4a。在电极分离槽3a的两侧，设置有作为元件安装位置7的一对电极部2a、2b，在该一对电极部2a、2b上按倒装片式安装有半导体发光元件1。另外，在金属基板2的一个主面的安装有半导体发光元件1的元件安装位置7的周围，形成有反射框5，通过注入于被该反射框5包围的内部的透光性树脂6来密封半导体发光元件1。
通过注入于上述电极分离槽3a中的电极分离树脂4a以及注入于后述的金属基板保持用槽中的金属基板保持用树脂4b，使金属基板2一体化而保持强度。注入于反射框5的内部的透光性树脂6是透明树脂或者荧光体树脂。作为一个例子，作为半导体发光元件1而使用蓝色LED，作为荧光体树脂而使用YAG系荧光体，从而能够构成白色发光的半导体发光装置。
接下来，基于图3以及图4来说明上述半导体发光装置10的制造方法。在图3中示出半导体发光装置10的前半部的制造工序(a)～(d)，在图4中示出半导体发光装置10的后半部的制造工序(e)～(h)。图3的制造工序(a)是槽形成工序，在金属基板2的表面的中央部按规定的深度形成电极分离槽3a，在元件安装位置7的周围按规定的深度形成金属基板保持用槽3b。制造工序(b)是树脂注入工序，在电极分离槽3a中注入电极分离树脂4a，在金属基板保持用槽3b中注入金属基板保持用树脂4b。
根据即使形成上述槽仍保持基板强度的意思，金属基板2优选为厚度是0.2mm～1.0mm的铜板或者铜合金板。在本实施方式中，使用厚度0.3mm的铜板。另外，作为注入到各槽中的电极分离树脂4a以及金属基板保持用树脂4b，优选为环氧系、硅树脂系、液晶聚合物等。
制造工序(c)是元件安装工序，在通过电极分离槽3a而被分离了的金属基板2的表面的电极部2a、2b处，对半导体发光元件1进行倒装片式安装。金属基板2的表面在经过上述槽形成工序、树脂注入工序之后仍保持平坦，所以无需在半导体发光元件1的电极处形成凸块或者在金属基板2的电极部2a、2b处形成突起电极，能够将该金属基板2的表面直接作为电极部2a、2b而对半导体发光元件1进行倒装片式安装。此外，通过在半导体发光元件1的电极、金属基板2的电极部2a、2b处形成突起电极，当然安装性进一步变好。另外，通过半导体发光元件的构造，也能够进行导线结合。
制造工序(d)是反射框形成工序，在安装于金属基板2的一个主面的元件安装位置7的半导体发光元件1的周围，形成反射框5。此外，在本实施方式中，通过绝缘性的粘接剂，将反射特性优良的金属制的反射框5粘接到金属基板2的一个主面。
图4的制造工序(e)是密封树脂注入工序，在反射框5的内部注入透明树脂或者荧光树脂等透光性树脂6。透光性树脂6具有密封半导体发光元件1并且对来自半导体发光元件1的发光进行波长变换的功能。
制造工序(f)是磨削工序，将金属基板2的背面侧磨削至在图4的(e)、(f)中用虚线示出的切断线T的位置，使注入于电极分离槽3a中的电极分离树脂4a露出，从而将一对电极部2a、2b分离。在该磨削工序中，为了避免由于金属基板2的背面的磨削、研磨加工而安装于金属基板2的表面的半导体发光元件1、反射框5以及透光性树脂6受到损伤，期望在反射框5的上表面贴合磨削保护片8a，并连同该磨削保护片8a一起装配于磨削机械。
另外，通过预先在金属基板2的电极分离槽3a中注入电极分离树脂4a，在金属基板保持用槽3b中注入金属基板保持用树脂4b，能够抑制磨削工序中的磨削毛刺。即，通过分别注入于上述两方的槽3a、3b的树脂4a、4b，使得磨削毛刺无法进入到槽3a、3b内而被直接削掉，所以能够减少在磨削工序时产生的毛刺。
制造工序(g)是切断分离工序，在包括半导体发光元件1的范围内进行切断。在本实施方式中，通过在虚线所示的切断线t的位置、即金属基板保持用树脂4b的中心处进行切断，完成制造工序(h)所示的半导体发光装置10。该半导体发光装置10如上所述，在磨削金属基板2的背面之前，将半导体发光元件1按倒装片式安装到金属基板2的平坦的表面。另外，在上述磨削工序中，金属基板2以一对电极2a、2b为界而被分离，但通过填充于金属基板2的中心的电极分离树脂4a和以包围金属基板2的周围的方式填充了的金属基板保持用树脂4b、进而通过紧固于金属基板2的表面的反射框5而被一体化并保持强度。此外，在上述切断分离工序之前，在上述金属基板2的背面贴合切断保护片8b，并连同该切断保护片8b一起切断。
(第2实施方式)
在图5至图8中，示出本发明的第2实施方式的半导体发光装置20及其制造方法。图5是半导体发光装置20的剖面图，图6是图5所示的半导体发光装置20的俯视图。图7示出半导体发光装置20的制造方法中的前半部的工序图，图8示出半导体发光装置20的制造方法中的后半部的工序图。
该实施方式的半导体发光装置20除了构成反射框25的反射框形成树脂4c与配置于金属基板2的周围的金属基板保持用树脂4b一体地形成这一点之外，其基本结构与上述半导体发光装置10大致相同，所以对相同的结构使用相同的符号，从而省略详细说明。
接下来，基于图7以及图8来说明上述半导体发光装置20的制造方法。图7中示出半导体发光装置20的前半部的制造工序(a)～(d)，图8中示出半导体发光装置20的后半部的制造工序(e)～(g)。图7的制造工序(a)是槽形成工序，与第1实施方式中的图3的制造工序(a)相同。在槽形成工序中，在金属基板2的表面的中央部按规定的深度形成电极分离槽3a，在元件安装位置7的周围按规定的深度形成金属基板保持用槽3b。制造工序(b)是树脂注入工序，在电极分离槽3a中注入电极分离树脂4a，在金属基板保持用槽3b中注入与从金属基板2的表面突出的反射框形成树脂4c一体形成的金属基板保持用树脂4b。
上述反射框形成树脂4c形成为具有宽度宽于金属基板保持用槽3b的槽宽的底面的大致梯形形状的剖面形状。另外，反射框形成树脂4c具有与第1实施方式中的半导体发光装置10的反射框5大致相同的高度，构成反射框25。
制造工序(c)是元件安装工序，对应于第1实施方式中的图3的制造工序(c)。即，在被电极分离槽3a分离了的金属基板2的表面的电极部2a、2b处，对半导体发光元件1进行倒装片式安装。
制造工序(d)是密封树脂注入工序，对应于第1实施方式中的图4的制造工序(e)。即，在反射框25的内部注入透明树脂或者荧光树脂等透光性树脂6来密封半导体发光元件1。此外，虚线所示的切断线T表示在接下来的磨削工序中对金属基板2的背面侧进行磨削的深度。
图8的制造工序(e)是磨削工序，对应于第1实施方式中的图4的制造工序(f)。如上所述，将金属基板2的背面侧磨削至虚线所示的切断线T的位置，使注入于电极分离槽3a中的电极分离树脂4a露出。另外，在该磨削工序中，与第1实施方式同样地，将磨削保护片8a贴合到反射框形成树脂4c的上表面。
制造工序(f)是切断分离工序，对应于第1实施方式中的图4的制造工序(g)，在包括半导体发光元件1的范围内进行切断。在本实施方式中，通过在虚线所示的切断线t的位置、即反射框形成树脂4c以及金属基板保持用树脂4b的中心处进行切断，完成制造工序(g)所示的半导体发光装置20。通过被切断了的反射框形成树脂4c来形成包围元件安装位置7的反射框25。另外，与第1实施方式同样地，在上述切断分离工序之前，设置将切断保护片8b贴合到上述金属基板2的背面的工序。
该实施方式的半导体发光装置20与第1实施方式的半导体发光装置10不同之处在于，与金属基板保持用树脂4b同时地形成反射框25，不需要作为独立部件的反射框5。即，反射框25能够与金属基板保持用树脂4b一体地同时形成，所以不另外需要反射框5。另外，也实现小型化。进而，通过在金属基板保持用槽3b中同时注入金属基板保持用树脂4b和反射框形成树脂4c，能够减少工序数，实现制造期间的缩短以及制造成本的降低。此处使用的树脂由于兼用作反射框，所以期望是包含混入有例如氧化钛等反射材料的白色树脂的树脂。在本实施方式中，使用包含氧化钛的硅树脂，通过注射法实施树脂成形。
(第3实施方式)
图9至图12示出本发明的第3实施方式的半导体发光装置。该实施方式采用使用大开本金属基板12来批量生产第1实施方式中的半导体发光装置10的集合基板方式。
图9是大开本金属基板12的局部俯视图。关于该大开本金属基板12，由于需要即使在基板形成槽仍保持基板强度，所以优选为厚度0.2mm～1.0mm的铜板或者铜合金板。在本实施方式中，使用纵横长度78mm×62mm、厚度0.3mm的铜板。在该铜板的1边设置有多个基准孔12a，在周缘部设置有多个作为形成槽时的位置基准的对准孔12b。这些基准孔12a以及对准孔12b在大开本金属基板12的加工形成时通过同一模具来制作，所以位置精度高。
图10是示出在上述大开本金属基板12形成电极分离槽13a和金属基板保持用槽13b后的状态的大开本金属基板12的局部俯视图。电极分离槽13a和金属基板保持用槽13b都以上述基准孔12a作为基准而被切割加工，所以准确地形成到规定的深度。另外，上述金属基板保持用槽13b针对大开本金属基板12而格子状地形成，以电极分离槽13a为中心四边形地包围的范围为各个半导体发光装置的构成区域S。
如上所述，在本实施方式中，上述电极分离槽13a以及金属基板保持用槽13b在由对准孔12b规定了的位置通过切割加工而形成于大开本金属基板12，但具体地说，将切割带贴合到大开本金属基板12的与切割面相反的面，并连同该切割带一起设置于切割装置，通过切割而形成槽。在该情况下，如果通过切割而形成槽，则产生金属毛刺(切割毛刺)。在切割毛刺中特别造成问题的是在大开本金属基板12的上表面产生的切割毛刺，但该切割毛刺能够通过在切割后对大开本金属基板12的上表面进行研磨来去除。
在去除上述切割毛刺之后，剥去切割带，制作形成有电极分离槽13a和金属基板保持用槽13b的大开本金属基板12。在本实施方式中，形成槽宽0.3mm、槽深0.15mm的金属基板保持用槽13b以及槽宽和槽深这两者都为0.15mm的电极分离槽13a。此外，上述各槽的位置根据在半导体发光元件中需要电分离的电极位置、电极间距离以及作为基本单位的半导体发光装置的大小来规定，格子状地配置于大开本金属基板12上。另外，在本实施方式中，说明了通过切割加工来形成各槽的情况，但不限定于此，当然也能够通过冲压法等其他加工方法来制作。另外，设置于大开本金属基板12的金属基板保持用槽13b具有作为分离多个半导体发光装置的分离槽的功能，将形成于大开本金属基板12的多个半导体发光装置一个个分离成。
图11是示出形成有多个反射框的大开本反射框基板22的局部俯视图。该大开本反射框基板22具有基准孔22a、多个反射框5以及将相邻的各反射框5彼此连接的连接部22b。另外，各反射框5的大小和位置与形成于上述大开本金属基板12的各半导体发光装置的构成区域S相对应。关于该大开本反射框基板22，由于反射框5形成反射面，所以优选为厚度0.2～3mm的金属板或者在表面形成有光学反射层的基板，在本实施方式中，使用纵横长度为78mm×62mm、厚度0.3mm的铝板。
接下来，基于图12以及图13来说明使用大开本金属基板12和大开本反射框基板22的半导体发光装置10的量产工序。使用该大开本金属基板12的制造方法的各工序与图3以及图4中说明的半导体发光装置10的各制造工序(a)～(h)基本相同。因此，省略图3所示的制造工序(a)～(d)，仅说明图4所示的制造工序(e)～(h)。
图12的制造工序(e)是密封树脂注入工序，但图示了槽形成工序至密封树脂注入工序，所以简单地进行说明。首先，在图10所示的大开本金属基板12形成有多个电极分离槽13a和金属基板保持用槽13b，在电极分离槽13a中注入有电极分离树脂4a，在金属基板保持用槽13b中注入有金属基板保持用树脂4b。接下来，在大开本金属基板12的与各电极分离槽13a对应的元件安装位置17处，对半导体发光元件1进行倒装片式安装。
接下来，在上述大开本金属基板12之上层叠上述图11所示的大开本反射框基板22。大开本金属基板12与大开本反射框基板22的层叠是通过分别设置于大开本金属基板12和大开本反射框基板22的基准孔12a、22a的对位来进行的。另外，大开本反射框基板22的各反射框5相对于大开本金属基板12的各元件安装位置17的对位是通过突出于大开本金属基板12的表面的金属基板保持用树脂4b进入到大开本反射框基板22的各反射框5的间隙来进行的，所以能够准确地进行定位。此外，设置于大开本金属基板12的金属基板保持用树脂4b中的、与将大开本反射框基板22的各反射框5连接的连接部22b对应的部位的金属基板保持用树脂4b’未突出于大开本金属基板12的表面。其结果，能够进行大开本金属基板12与大开本反射框基板22的层叠。接下来，在形成于大开本金属基板12的各反射框5的内部注入透光性树脂6，密封半导体发光元件1，从而制造工序(e)的密封树脂注入工序结束。
上述电极分离树脂4a以及金属基板保持用树脂4b能够通过传递法、注射法、滴注法等来填充。另外，所填充的树脂的种类也有环氧系、硅树脂系、液晶聚合物等各种种类。在本实施方式中，通过注射法来填充硅树脂。
接下来，详细说明上述大开本金属基板12与大开本反射框基板22的层叠。通过将上述大开本金属基板12与大开本反射框基板22相互粘接来进行层叠。作为形成于大开本反射框基板22的反射框5的材质，能够利用铝、银等金属材料、玻璃、光学原料以及它们的复合材料等。另外，作为粘接剂，在反射框5是导电材料的情况下，需要在与大开本金属基板12之间保持电绝缘。另外，作为兼具在安装半导体发光元件1时的回流温度以上的耐热性以及用于抑制树脂渗出(粘接时的树脂流出)的高触变性的树脂，能够利用环氧系、丙烯酸系、硅树脂系等树脂。进而，作为粘接剂的涂敷方法，考虑到在大开本金属基板12上安装半导体发光元件1，锻压方式是适合的。此外，也能够应用基于调和方式的粘接剂的涂敷、带状的粘接剂。在本实施方式中，通过锻压方式涂敷高粘度的环氧系粘接剂。
在将上述大开本金属基板12与大开本反射框基板22层叠的情况下，首先，将大开本金属基板12的基准孔12a插入到定位销来固定大开本金属基板12。接下来，通过涂刷在形成有反射框5的大开本反射框基板22的接合面形成一定厚度的环氧系粘接剂层，在上述大开本金属基板12之上重叠大开本反射框基板22。此时，一边将大开本反射框基板22的基准孔22a插入到定位销，一边粘接到大开本金属基板12。此外，即使形成于大开本反射框基板22的反射框5的位置精度有偏差，也能够通过伸出到大开本金属基板12上的金属基板保持用树脂4b来矫正，所以最终位置精度变高。其后，进行热处理来使粘接剂硬化，将反射框5固定到大开本金属基板12上。其结果，从半导体发光元件1的侧面放射了的光在上述反射框5处向上方反射，光提取效率提高。
制造工序(f)是磨削工序，将大开本金属基板12的背面侧磨削至虚线所示的切断线T的深度，使注入于电极分离槽13a中的电极分离树脂4a露出，从而使一对电极部2a、2b分离。在该磨削工序中，为了避免由于大开本金属基板12的背面的磨削、研磨加工而导致安装于大开本金属基板12的表面的半导体发光元件1、反射框5以及透光性树脂6受到损伤，期望将大开本磨削保护片18a贴合到反射框5的上表面，并连同该大开本磨削保护片18a一起装配于磨削机械。
此外，相对于上述反射框5的高度，预先使注入到反射框5的内部的透光性树脂6的高度稍微低些即可。这是为了在如图12的制造工序(f)所示将大开本磨削保护片18a贴合于反射框5的上表面时，不使大开本磨削保护片18a的粘着面接触到透光性树脂6的上表面。在透光性树脂6的上表面不附着污垢，所以能够防止光学特性的劣化。
图13的制造工序(g)是切断分离工序，在包括半导体发光元件1的范围内进行切断。在本实施方式中，通过在虚线所示的切断线t的位置、即各金属基板保持用树脂4b的中心处进行切断，如制造工序(h)所示，批量生产大量半导体发光装置10。此外，在上述切断分离工序之前，设置将大开本切断保护片18b贴合到上述大开本金属基板12的背面的工序。
(第4实施方式)
图14至图17示出本发明的第4实施方式的半导体发光装置20的量产工序。该实施方式采用使用大开本金属基板12来批量生产第2实施方式中的半导体发光装置20的集合基板方式。
该实施方式中的制造方法与图7以及图8中说明的半导体发光装置20的各制造工序(a)～(g)基本相同。因此，省略图7所示的制造工序(a)～(c)，仅说明图7所示的制造工序(d)以及图8所示的制造工序(e)～(g)。
图14的制造工序(d)是密封树脂注入工序，但图示了槽形成工序至密封树脂注入工序，所以简单地进行说明。首先，在图12所示的大开本金属基板12上形成有多个电极分离槽13a和金属基板保持用槽13b，在电极分离槽13a中注入电极分离树脂14a，在金属基板保持用槽13b中注入金属基板保持用树脂14b和反射框形成树脂14c。金属基板保持用树脂14b和反射框形成树脂14c是一体的。接下来，在大开本金属基板12的与各电极分离槽13a对应的元件安装位置17处，对半导体发光元件1进行倒装片式安装。
在注入于上述大开本金属基板12的各金属基板保持用槽13b的树脂中，金属基板保持用树脂14b是埋设于金属基板保持用槽13b内的部分，反射框形成树脂14c是从金属基板保持用槽13b突出于大开本金属基板12的表面的部分。反射框形成树脂14c形成为具有宽度宽于金属基板保持用槽13b的槽宽的底面的大致梯形形状的剖面形状。另外，反射框形成树脂14c具有与第3实施方式的半导体发光装置10的反射框5等同的高度，构成反射框25。
图14的制造工序(e)是磨削工序，对应于第2实施方式中的图8的制造工序(e)。将大开本金属基板12的背面侧磨削至虚线所示的切断线T的位置，使注入于电极分离槽13a中的电极分离树脂14a露出，从而将一对电极部2a、2b电分离。在该磨削工序中，为了避免由于大开本金属基板12的背面的磨削、研磨加工而安装于大开本金属基板12的表面的半导体发光元件1、反射框25以及透光性树脂6受到损伤，期望将大开本磨削保护片18a贴合到反射框25的上表面，并连同该大开本磨削保护片18a一起装配于磨削机械。另外，相对于上述反射框25的高度，预先使透光性树脂6的高度稍微低些即可。
图15的制造工序(f)是切断分离工序，在包括半导体发光元件1的范围内进行切断。在本实施方式中，通过在虚线所示的切断线t的位置、即各反射框形成树脂14c的上表面的中心处进行切断，如制造工序(g)所示，批量生产大量半导体发光装置20。此外，在上述切断分离工序之前，设置将大开本切断保护片18b贴合到上述大开本金属基板12的背面的工序。
该实施方式的半导体发光装置20的制造方法与第3实施方式的半导体发光装置10的制造方法不同，与金属基板保持用树脂14b同时形成反射框25，不需要作为独立部件的反射框5。即，能够与金属基板保持用树脂14b一体地同时形成反射框25，所以不另外需要反射框5，另外实现小型化。进而，通过在金属基板保持用槽13b中同时注入金属基板保持用树脂14b和反射框形成树脂14c，能够减少工序数，实现制造期间的缩短以及制造成本的降低。
在图16和图17中，示出通过切断分离工序而被分离形成了的半导体发光装置20。在图16中，示出按1个单位将半导体发光元件切断分离而得到的单个半导体发光装置20，在图17中，示出将3个半导体发光元件作为1个半导体发光装置切断分离而得到的一连3个的半导体发光装置20。这样，根据本发明中的集合基板方式的半导体发光装置的制造方法，能够提供顾客希望的各种大小的半导体发光装置。
另外，在本发明中的集合基板方式的半导体发光装置的制造方法中，还有如下优点：在第3实施方式中的磨削工序(f)以及第4实施方式中的磨削工序(e)结束之后，能够在保持将大开本切断保护片18b贴合于大开本金属基板12的背面的状态下，实施各半导体发光装置的光特性、电特性的测定，能够对基于特性的半导体发光装置的挑选进行批处理。
(第5实施方式)
图18至图20示出本发明的第5实施方式的半导体装置30。该实施方式的半导体装置与先前的实施方式的半导体发光装置不同，是功率控制用半导体装置。此外，作为该功率控制用半导体装置的安装基板的金属基板与在第1实施方式的半导体发光装置中使用的金属基板2相同。
图18是示出功率控制用半导体装置30的制造方法的工序图，图19是从金属基板2的电极部2a侧观察通过图18所示的制造方法制作的功率控制用半导体装置30的俯视图，图20是图19所示的功率控制用半导体装置30的A－A剖面图。此外，在本实施方式中，作为功率控制用半导体元件，使用80针脚BGA封装体的功率控制用半导体元件31。
图18的制造工序(a)是槽形成工序，基于功率控制用半导体元件31的电极规格。与电极间距0.8mm、电极尺寸0.4mm相匹配地，在金属基板2，通过切割而按0.4mm间隔形成宽度0.30mm、深度0.15mm的电极分离槽3。在该实施方式中，在1列形成有10个电极部2a。另外，为了确保与功率控制用半导体元件31的安装性，金属基板2被实施表面处理。
制造工序(b)是元件安装工序。对金属基板2的各电极部2a印刷无铅焊料，在其上配置功率控制用半导体元件31并进行热处理，从而对金属基板2的电极部2a与功率控制用半导体元件31的各电极31a进行焊接。此外，也可以进行熔接来代替焊接。
制造工序(c)是磨削工序，对金属基板2的背面侧进行磨削以及研磨加工至虚线所示的切断线T的位置，进行电极部2a的分离。通过该工序，功率控制用半导体装置30得以完成。
如图19以及图20所示，通过上述制造方法制作而成的功率控制用半导体装置30在背面形成有8行10列的80针脚的电极部2a。
如上所述，在本实施方式中，在电极数多的功率控制用半导体元件31中，也能够兼用电极31a而单独地装配散热板，进而能够利用电极31a间的空隙来提高散热效果。另外，在本实施方式中虽然省略，但也可以在槽形成工序之后设置树脂注入工序，在电极分离槽3中填充电极分离树脂。
如上所述，本发明通过对金属基板进行先切割，能够不受到在制造金属基板时、安装半导体元件时发生的金属基板的变形的影响而确保平坦性，并且在半导体元件、金属基板处无需设置凸块而能够廉价地对半导体元件进行连接可靠性高的倒装片式安装。进而，在半导体元件的电极的正下方配置半导体装置的电极，所以在成为最短的散热路径的基础上，金属基板还成为散热器，所以能够提供散热性高且可靠性高的半导体装置。而且，通过在设置于金属基板的多个槽中注入树脂，能够减少在从金属基板的背面对上述槽进行磨削时产生的磨削毛刺。
进而，在装配反射框时，从基准孔和金属基板伸出的树脂成为安装反射框时的位置引导部，从而能够提高位置精度。另外，能够对反射框的装配进行批处理，所以还具有实现制造期间的缩短、制造成本的降低这样的优点。进而，通过在金属基板保持用槽(半导体装置分离槽)上形成反射框，实现半导体装置的小型化。根据以上所述，本发明能够提供一种确保成品率和连接可靠性、量产率好、散热性优良的半导体装置。
产业上的可利用性
作为本发明的应用例，主要列举在照明、液晶画面的背光源、相机的闪光源中使用的半导体发光装置。另外，本发明不限定于半导体发光装置，在所有的半导体元件对金属基板的安装中都能够应用，特别是由于散热性优良，所以最适合应用于功率控制用半导体装置。
符号说明
1 半导体发光元件(半导体元件)
2 金属基板
2a、2b 电极部
3、3a、13a 电极分离槽
3b、13b 金属基板保持用槽
4a、14a 电极分离树脂
4b、14b 金属基板保持用树脂
4c、14c 反射框形成树脂
5、25 反射框
6 透光性树脂
7、17 元件安装位置
8a 磨削保护片
8b 切断保护片
18a 大开本磨削保护片
18b 大开本切断保护片
10、20 半导体发光装置(半导体装置)
12 大开本金属基板
12a、22a 基准孔
12b 对准孔
22 大开本反射框基板
22b 连接部
30 功率控制用半导体装置
31 功率控制用半导体元件
31a 电极
S 构成区域
T、t 切断线。

Claims (5)

1.一种半导体装置的制造方法，该半导体装置是将半导体元件安装到具有一对电极部的金属基板上并对所述半导体元件进行树脂密封而成的，
所述半导体装置的制造方法的特征在于，具备：
槽形成工序，其在设置于大开本金属基板的一个主面的多个元件安装位置分别按规定的深度形成电极分离槽，在多个元件安装位置的周围按规定的深度形成金属基板保持用槽；
树脂注入工序，其在所述电极分离槽中注入电极分离树脂，在所述金属基板保持用槽中注入金属基板保持用树脂，使得所述金属基板保持用树脂从所述大开本金属基板的一个主面突出；
元件安装工序，其在通过所述各电极分离槽而被分离了的大开本金属基板表面的电极部对半导体元件进行倒装片式安装；
反射框形成工序，其一边利用从所述大开本金属基板的一个主面突出的金属基板保持用树脂对大开本反射框基板进行矫正一边将所述大开本反射框基板层叠配置在所述大开本金属基板的一个主面上，从而在各半导体元件的周围形成反射框，所述大开本反射框基板具有与多个元件安装位置分别对应的多个反射框、且相邻的各反射框彼此通过连接部连接；
磨削工序，其对所述金属基板的一个主面的背面侧进行磨削，使注入所述电极分离槽的电极分离树脂以及注入所述金属基板保持用槽的金属基板保持用树脂露出；以及
切断分离工序，其通过将所述大开本反射框基板的连接部及所述大开本金属基板在各所述金属基板保持用树脂的中心处切断，而分离成一个单位的半导体装置。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
还具有在所述反射框的内部注入密封所述半导体元件的透光性树脂的密封树脂注入工序。
3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述磨削工序之前，具有将磨削保护片贴合到设置于所述大开本金属基板的一个主面的各构件的表面的磨削保护片粘附工序。
4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述切断分离工序之前，具有将切断保护片贴合到所述大开本金属基板的背面的切断保护片粘附工序。
5.一种半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置包括通过权利要求1至4中的任一项所述的制造方法来制造的多个半导体元件。
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