CN108242428B - 半导体装置用封装以及半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供连接可靠性以及安装性卓越的半导体装置用封装以及半导体装置。半导体装置用的封装(1)具有:基材(10),其俯视形状为大致矩形的板状;一对电极用钎料焊盘(12),其在半导体元件搭载于基材(10)的上表面侧时与半导体元件电连接,并设于基材(10)的下表面侧,在第1方向上相互对置;和一对辅助钎料焊盘(13),其设于基材(10)的下表面侧,俯视下配置成从外侧夹着一对电极用钎料焊盘(12),在作为与第1方向正交的方向的第2方向上,辅助钎料焊盘(13)的长度比电极用钎料焊盘(12)的长度长。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置用封装以及使用其的半导体装置。
背景技术
已知在将利用了陶瓷基板的半导体装置软钎焊在布线基板上时,由于陶瓷基板与布线基板之间的热膨胀系数差而在焊料连接部作用热履历引起的热应变,会出现焊料开裂。
在专利文献1公开的发光元件用陶瓷封装中,通过在一对电极用钎料焊盘(ソルダ一パッド)的外侧避开基板的边角部设置辅助钎料焊盘,能使连接可靠性卓越,并能将封装稳定地支撑在布线基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2007-214514号公报
但由于若设于外侧的钎料焊盘变小,则自定位力降低,因此将封装软钎焊在布线基板时的安装精度有可能会降低。为此谋求安装性更高的封装。
发明内容
本发明所涉及的实施方式的课题在于,提供连接可靠性以及安装性卓越的半导体装置用封装以及半导体装置。
本发明的实施方式所涉及的半导体装置用封装是用于将半导体元件搭载于上表面侧的半导体装置用封装,具有:基材,其俯视形状为大致矩形的板状;一对电极用钎料焊盘,其在所述半导体元件搭载在所述基材的上表面侧时与所述半导体元件电连接,并且设于所述基材的下表面侧,在第1方向上相互对置;和一对辅助钎料焊盘,其设于所述基材的下表面侧,俯视下配置成从外侧夹着所述一对电极用钎料焊盘,在作为与所述第1方向正交的方向的第2方向上,所述辅助钎料焊盘的长度比所述电极用钎料焊盘的长度长。
另外,本发明的实施方式所涉及的半导体装置通过在所述的半导体发光装置用封装安装半导体元件来构成。
发明的效果
根据本发明所涉及的实施方式,能提供连接可靠性以及安装性卓越的半导体装置用封装以及半导体装置。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的发光装置的俯视图。
图2是第1实施方式所涉及的发光装置的截面图,表示图1以及图3的II-II线的截面。
图3是第1实施方式所涉及的发光装置的底视图。
图4是表示用于安装第1实施方式所涉及的发光装置的安装基板的连接盘的示例的俯视图。
图5A是第2实施方式所涉及的发光装置的底视图。
图5B是第3实施方式所涉及的发光装置的底视图。
图6是比较例所涉及的发光装置的底视图。
图7是表示比较例中所用的安装基板的连接盘的形状的俯视图。
标号的说明
1、1A、1B 封装(半导体装置用封装)
10 基材
10a 第1主面
10b 第2主面
11 布线
12 电极用钎料焊盘
13 辅助钎料焊盘
2 发光元件(半导体元件)
3 光反射构件
4 框体
5 透光性构件
6 密封构件
6a 透镜部
6b 凸边部
7 保护元件
100、100A、100B 发光装置(半导体装置)
200 安装基板
210 基材
211 电极用钎料焊盘用连接盘
212 辅助钎料焊盘用连接盘
212a 突出部
CM 阴极记号
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式所涉及的发光装置。
另外,以下的说明中参考的图面由于概略表示本发明的实施方式,因此有各构件的标尺或间隔、位置关系等夸大、或者省略构件的一部分的图示的情况。另外,在俯视图、底视图和其截面图中也有各构件的标尺或间隔不一致的情况。另外,在以下的说明中,关于相同名称以及标号原则上表示相同或同质的构件,适宜省略详细的说明。
另外,在实施方式所涉及的发光装置中,「上」、「下」、「左」以及「右」等对应于状况进行替换。在本说明书中,「上」、「下」等在为了说明而参考的图面中表示构成要素间的相对的位置,没有特别说明,并不意图表示绝对的位置。
另外,在各图面中,为了说明的方便而使用XYZ坐标轴来表示观察方向。将与基材10的主面平行的面设为XY平面,将与XY平面垂直的方向设为Z轴方向。将与基材10主面的形状的矩形的一边平行的方向设为X轴方向,将平行于与该一边正交的边的方向设为Y轴方向。将发光装置100的光取出方向设为Z轴的正方向。
<第1实施方式>
参考图1~图3来说明第1实施方式所涉及的发光装置。
第1实施方式所涉及的发光装置(半导体装置)100具备:俯视形状为大致矩形的平板状的封装(半导体装置用封装)1;和配置于封装1的上表面侧的发光元件2、光反射构件3、透光性构件5以及密封构件6。
在本实施方式中,在半导体装置用的封装1搭载发光元件2作为半导体元件,构成发光装置100作为半导体装置。搭载于封装1的半导体元件并不限于发光二极管、激光二极管等发光元件,还能使用晶体管、IC、LSI、齐纳二极管、受光元件等。
(封装)
封装1具有:平板状的基材10;设于基材10的上表面即第1主面10a侧的布线11;和设于基材10的下表面即第2主面10b侧的一对电极用钎料焊盘12以及一对辅助钎料焊盘13。
另外,在本说明书中,所谓「封装」,是指用于安装发光元件2等的半导体元件的构件,具有基材10、布线11、电极用钎料焊盘12、以及辅助钎料焊盘13等。另外,所谓「半导体装置」,是指在封装安装了半导体元件的构成,进一步具有光反射构件3、框体4、透光性构件5以及密封构件6等。
(基材)
基材10是俯视形状为矩形、更具体俯视形状为正方形的平板状的构件。
基材10的第1主面10a是搭载发光元件2的面,设置与搭载的发光元件2电连接的布线11。
基材10的第2主面10b是用于将发光装置100与安装基板接合的安装面,设有一对电极用钎料焊盘12和一对辅助钎料焊盘13。
(布线)
布线11是设于基材10的第1主面10a侧的布线图案,与发光元件2使用焊料或金属丝等导电性构件电连接。另外,布线11与电极用钎料焊盘12直接或经由过孔等电连接。
(电极用钎料焊盘以及辅助钎料焊盘)
电极用钎料焊盘12是用于通过软钎焊将发光装置100与安装基板电连接的端子电极。
电极用钎料焊盘12的面积越大,则越易于受到基材10与安装基板的线膨胀系数差引起的应力,会在焊料部分出现开裂而发生电压上升等不良状况,甚至有可能会使发光装置100不点亮。在本实施方式中,电极用钎料焊盘12为了减小与安装发光装置100的安装基板的线膨胀系数差引起的热应力的影响,避开基材10的外侧周缘而配置,优选配置在中央部。
另一方面,若在基材10的外侧周缘附近不存在钎料焊盘(焊料焊盘),则利用熔融焊料的表面张力的自定位效果难以起效,在对位的点上安装性降低。
为了在本实施方式中得到自定位效果,与电极用钎料焊盘12分开地具有一对辅助钎料焊盘13。一对辅助钎料焊盘13在基材10的第2主面10b的外侧周缘分在俯视形状为矩形的相互对置的一对边的每个边而形成。由于在基材10的外侧周缘附近存在钎料焊盘,因此自定位效果变大,安装性提升。
另外,通过设置辅助钎料焊盘13,与仅设置相对于基材10的平面面积比较小的面积的电极用钎料焊盘12的情况相比,载置熔融焊料的区域变大,钎料焊盘与焊料的接触面积增加。由此难以出现设于各钎料焊盘上的焊料量之差,在安装时能抑制相对于安装基板的面的发光装置100的倾斜度。
另外,所谓在基材10的外侧周缘附近存在钎料焊盘,是指基材10的外缘与钎料焊盘的外缘的分开距离为分开的方向(第1方向)的基材10的宽度的10%以下。
另外,电极用钎料焊盘12由于与基材10的平面面积相比形成得小,因此难以在接合电极用钎料焊盘12的焊料中出现开裂。另外,由于辅助钎料焊盘13与电极用钎料焊盘12电非连接,因此即使在接合辅助钎料焊盘13的焊料中出现开裂,也不至于使发光装置100不点亮。
另外优选,在俯视下,辅助钎料焊盘13的配置面积大于电极用钎料焊盘12的配置面积。通过在电极用钎料焊盘12的外侧具有面积更大的辅助钎料焊盘13,能缓和对电极用钎料焊盘12施加的与热膨胀相伴的应力和外部应力。由此能更良好地维持电极用钎料焊盘12的焊料所引起的接合状态。
自定位力与钎料焊盘和焊料接触的部分的外周的长度成正比。为此优选辅助钎料焊盘13沿着基材10的外侧周缘尽可能长地形成。
更具体地,在本实施方式中,一对电极用钎料焊盘12配置在第2主面10b的大致中央部,在第1方向(X轴方向)上相互分开。在此优选,第1方向与基材10的俯视形状即矩形的一边平行。另外,一对辅助钎料焊盘在第1方向上相互分开而配置,分别沿着基材10的俯视形状即矩形的一边和其对边而配置。
一对电极用钎料焊盘12在俯视下形成为比一对辅助钎料焊盘13更靠内侧。所谓比一对辅助钎料焊盘13更靠内侧,是指被一对辅助钎料焊盘13所夹的区域内。在本实施方式中,电极用钎料焊盘12以及辅助钎料焊盘13在俯视下配置得成为大致左右对称。另外,一对辅助钎料焊盘13设置得俯视下与第1方向正交的方向即第2方向(Y轴方向)的长度长于电极用钎料焊盘12。为了提高自定位效果,辅助钎料焊盘13的第2方向的长度越长越优选。为此优选,辅助钎料焊盘13的俯视形状是将第2方向作为长边方向的大致长方形,将该长边方向配置成与基材10的俯视形状即矩形的一边大致平行。进而更优选,辅助钎料焊盘13的第2方向的长度与基材10的俯视形状即矩形的一边大致相同的长度。
另外优选,电极用钎料焊盘12的俯视形状是大致长方形,该长方形的长边方向设置为与第2方向大致平行。即,通过使电极用钎料焊盘12的长边方向和辅助钎料焊盘13的长边方向大致平行,能更加增大自定位效果。
另外,从量产性的观点来看,优选辅助钎料焊盘13设于比基材10的第2主面10b的外缘更靠内侧。为了提高量产性,有如下封装1的制造方法:准备将多个份的基材10排列为矩阵状的尺寸的集合体,在将布线11、电极用钎料焊盘12以及辅助钎料焊盘13一并形成后,在区划为各封装1的边界线将基材10切断,来进行单片化。这时,若在切断的边界线上有辅助钎料焊盘13,则需要同时切断例如由陶瓷构成的基材10和由材质不同于陶瓷的金属构成的辅助钎料焊盘13,单片化的效率降低。通过将辅助钎料焊盘13设置在边界线上,仅基材10的切断就能将封装1单片化,因此能提高单片化的效率。
基材10的外缘与辅助钎料焊盘13的分开距离取决于单片化时的切断的精度,例如优选100μm程度以上。
在此,参考图4来说明设置在用于安装发光装置100的安装基板的连接盘的示例。
如图4所示那样,安装基板200在平板状的基材210的上表面与发光装置100的一对电极用钎料焊盘12以及一对辅助钎料焊盘13对应地设置一对电极用钎料焊盘用连接盘211以及一对辅助钎料焊盘用连接盘212。优选电极用钎料焊盘用连接盘211以及辅助钎料焊盘用连接盘212的尺寸以与对应的电极用钎料焊盘12以及辅助钎料焊盘13大致相同尺寸形成。
在图4所示的示例中,相对于电极用钎料焊盘12以及辅助钎料焊盘13的尺寸,对应的电极用钎料焊盘用连接盘211以及辅助钎料焊盘用连接盘212的尺寸关于第1方向(X轴方向)形成得稍大,关于第2方向(Y轴方向)形成得相同。另外,在本例中,辅助钎料焊盘用连接盘212设有设置得向外侧突出的突出部212a。
另外,突出部212a为了散热设计的确认而设置为焊料部分的温度的测定用。
另外,在图4中仅示出与发光装置100的电极用钎料焊盘12以及辅助钎料焊盘13接合的电极用钎料焊盘用连接盘211以及辅助钎料焊盘用连接盘212。电极用钎料焊盘用连接盘211与布线或过孔等连接而作为给定的电路的一部分嵌入。
以下回到图1~图3,继续说明发光装置100的构成。
(发光元件(半导体元件))
发光元件2例如在绝缘基板上层叠半导体层,在半导体层侧的一面形成至少一对正负的电极。在本实施方式中,发光元件2使用焊料或金属凸块(bump)等导电性的接合材料倒装安装在基材10的第1主面10a侧,与布线11电连接。另外,在本实施方式中,构成为设置有光反射构件3,其与发光元件2的侧面相接并被覆,从发光元件2的上表面侧取出光。
在本实施方式中,发光元件2的平面形状是大致正方形,如图1所示那样,3×3的矩阵状地配置9个。另外,各发光元件2经由布线11与电极用钎料焊盘12电连接。
另外,发光元件2也可以使用焊料或装片树脂(ダィボンド樹脂)等面朝上安装在基材10的第1主面10a上,使用金属丝与布线11电连接。
在俯视下,相邻的发光元件2彼此的间隔没有特别限定,例如优选窄于发光元件2的一边的长度。通过特别优选1μm~300μm,更优选设为50μm~100μm,能使用荧光体或扩散件使光扩散到发光元件2间的非发光区域。为此优选在相邻的发光元件2间配置光反射构件3。
(光反射构件)
光反射构件3设于基材10的第1主面10a侧,是为了抑制来自发光元件2的光在其他发光元件2或基材10、布线11等被吸收而设的构件。光反射构件3优选在基材10的第1主面10a侧被覆除了发光元件2的上表面以外的全部区域。另外,光反射构件3优选其上表面平坦。光反射构件3的上表面可以与发光元件2的上表面为大致同一平面(所谓的「齐平」(面一)),也可以配置得高于发光元件2的上表面。在此,所谓「同一平面」,容许因树脂的自重而在其表面形成非刻意的若干凹部,即意图容许数10μm程度的高低差。进而光反射构件3也可以将载置在基材10上的发光元件2以外的部件(例如保护元件7等)埋设。另外,在本实施方式中,为了表示极性而在一方的电极用钎料焊盘12的近旁设置圆形的阴极记号CM。也可以通过使用例如缺口等而使一对电极用钎料焊盘12的形状相互产生若干差异,来作为用于显示极性的阳极记号或阴极记号。
(框体)
框体4设置在光反射构件3的上表面,俯视下环状地包围配置发光元件2的区域。框体4能由混合了有光反射性的物质的树脂材料形成,能使来自发光元件2的光在框体4的内侧面反射。
优选配置于最外侧的发光元件2的外侧的侧面与框体4的内侧面的距离为例如300μm以下,更优选为0~100μm程度。通过设置框体4来限定发光装置100的发光区域,能实现发光装置100的高亮度化。
(透光性构件)
透光性构件5配置在框体4内、即被框体4包围而形成的凹部内。在本实施方式中,该凹部具有由发光元件2的上表面以及光反射构件3的上表面形成的底面和由框体4的内侧面形成的侧面,在该凹部内配置透光性构件5。
透光性构件5能适合地使用在树脂材料中含有荧光体粒子等波长变换物质的构件。通过将这样的树脂材料滴下(灌注)到框体4内,能形成透光性构件5。在利用荧光体的情况下,为了将波长变换时产生的来自荧光体的发热效率良好地散热,优选荧光体与发光元件2的上表面相接。为此优选,在透光性构件5内,荧光体沉降配置在凹部的底面、即发光元件2侧。
(密封构件)
密封构件6是将光反射构件3、框体4以及透光性构件5被覆的透光性的构件。密封构件6为了将来自发光元件2的光、即穿过透光性构件5而出射的光效率良好地取出到外部而设。另外,密封构件6具有透镜部6a和在透镜部6a的下方向透镜的外周侧延伸出而成的凸边部6b。
如图1所示那样,框体4的一部分被凸边部6b被覆。为了提升光取出效率,优选透镜部6a设定得大到从发光元件2出射的光不会在透镜部6a与外部的界面全反射的程度。但若要将发光装置100小型化,则加大透镜是有界限的。为此框体4的一部分被凸边部6b被覆。换言之,俯视下,框体4跨透镜部6a和凸边部6b而配置。更优选地,框体4的外缘的一部分被凸边部6b被覆,与此相对,框体4的内侧面、即透光性构件5的俯视下的外缘的全部都配置在透镜部6a之下。由此抑制了光取出效率的降低,并能实现发光装置100的小型化。
另外优选,俯视下基材10的外缘和密封构件6的外缘一致,即,基材10的侧面和密封构件6的凸边部6b的侧面被设为同一平面。
以上参考图1~图3进行了说明,但本实施方式的基材10并不限于平板状,也可以是搭载半导体元件的部分形成为凹状的基板。另外,光反射构件3、框体4、透光性构件5以及密封构件6任意设置即可,能省略它们的一部分或全部。
[各构成构件的材料]
以下说明适于本实施方式所涉及的发光装置100的各构成构件的材料等。
(基材)
载置发光元件2等半导体元件的基材10的材料并不限定于陶瓷,能使用后述的各种材料。本实施方式的半导体装置用的封装1认为在基材10与安装利用了封装1的发光装置100的安装基板的线膨胀系数差大的情况下,易于在安装中所用的焊料出现开裂。为此,在使用安装基板的基材与基材10的线膨胀系数差为3.0×10-6/K以上、更优选为15×10-6/K以上的安装基板的情况下,封装1的有用性特别高。
基材10能由玻璃环氧树脂、树脂、陶瓷(HTCC(高温烧成陶瓷)、LTCC(低温烧成陶瓷))等绝缘性材料、绝缘性材料与金属构件的复合材料等形成。基材10优选利用耐热性以及耐气候性高的陶瓷或热硬化性树脂。作为陶瓷材料,能举出氧化铝、氮化铝、莫来石等。特别优选散热性高的氮化铝。也可以在这些陶瓷材料中组合例如BT树脂、玻璃环氧树脂、环氧系树脂等绝缘性材料来形成。作为热硬化性树脂,能利用环氧树脂、三嗪衍生物环氧树脂、改性环氧树脂、硅酮树脂、改性硅酮树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂(ウタン樹脂)等。这当中更优选使用三嗪衍生物环氧树脂。基材10的形状优选为搭载发光元件2等半导体元件的表面是平坦的板状体。
(电极用钎料焊盘)
电极用钎料焊盘12能使用铜、铝、金、银、钨、铁、镍等金属或铁-镍合金、磷青铜等合金等以单层或多层形成。电极用钎料焊盘12的厚度例如能设为数μm到数百μm。
电极用钎料焊盘12能用镀覆法、溅射法、蒸镀法等形成。另外,也可以将由板状的金属构成的引线框与基材10一体成形,将引线框从基材10的第2主面10b侧露出的部分作为电极用钎料焊盘12。
(辅助钎料焊盘)
辅助钎料焊盘13能设为与电极用钎料焊盘12同样的材料、厚度。由此在辅助钎料焊盘13中不具有供电功能地使安装性得到提升,在电极用钎料焊盘12取供电,能进行这样的功能分离。由此,即使在与辅助钎料焊盘13连接的焊料出现开裂,也不会损害连接可靠性。
辅助钎料焊盘13与电极用钎料焊盘12同样,能用镀覆法、溅射法、蒸镀法等形成。
(布线)
布线11能使用与电极用钎料焊盘12同样的材料、同样的方法形成。另外,也可以使引线框的一部分在基材10的第1主面10a侧露出,用作用于与发光元件2电连接的布线。
(发光元件)
作为用作半导体元件的一例的发光元件2,例如能使用发光二极管芯片等半导体发光元件。半导体发光元件能包含透光性基板和形成于其上的半导体层叠体。在透光性基板中例如能使用蓝宝石(Al2O3)这样的透光性的绝缘性材料、透过来自半导体层叠体的发光的半导体材料(例如氮化物系半导体材料)。
半导体层叠体例如包含n型半导体层、发光层(活性层)以及p型半导体层等多个半导体层。在半导体层中,例如能由III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体等半导体材料形成。具体能使用InXAlYGa1-x-YN(0≤X、0≤Y、X+Y≤1)等氮化物系的半导体材料。
作为发光元件2的电极而能使用电气良导体,例如Cu、Au等金属是合适的。
(光反射构件)
光反射构件3是绝缘体,能由具有某种程度的强度的光反射性树脂构成。所谓光反射性树脂,是指对来自发光元件2的光的反射率高、例如反射率为70%以上的树脂。
作为光反射性树脂,例如能使用在透光性树脂中使光反射性物质分散的树脂。作为光反射性物质,例如氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、钛酸钾、氧化铝、氮化铝、氮化硼、莫来石等是合适的。光反射性物质能利用粒状、纤维状、薄板片状等,特别由于纤维状的物质能降低光反射构件3的热膨胀率从而例如减小与发光元件2之间的热膨胀率差,因此优选。作为透光性树脂,特别优选硅酮树脂、硅酮改性树脂、环氧树脂、酚醛树脂(フエノ一ル樹脂)等热硬化性树脂。
(框体)
框体4能作为用于在其内侧面使从发光元件2出射到侧方的光向上方反射来提升发光装置100的发光效率的反射板而发挥功能。
进而,框体4优选运用能向光反射构件3上以液状或膏状成形并直接使之固化或硬化来形成的材料。为了使框体4作为填充透光性构件5时的围堰而形成为充分的高度,优选使用膏状即高粘度(例如25℃时的粘度为380~450Pa·s)的液状的材料。作为这样的材料而能举出热硬化性树脂或热可塑性树脂,具体能举出酚醛树脂、环氧树脂、BT树脂、PPA、硅酮树脂等。另外,框体4为了提高反射率而优选是白色。进而,框体4为了更进一步提高反射率,可以在所述树脂材料中预先分散难以吸收发光元件2发出的光且相对于母材即该树脂折射率差大的光反射材料(例如TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、ZnO等)的粉末来形成。
(透光性构件)
透光性构件5能运用搭载有发光二极管等的一般的发光装置的密封中所用的透光性树脂材料,具体能举出硅酮树脂、环氧树脂、尿素树脂等。另外,由于先前形成的框体4成为围堰,因此透光性树脂能使用比较低粘度的液状的树脂材料(例如25℃时的粘度为0.01~5.0Pa·s),即使是小的区域也能使填充容易。
进而,在作为透光性构件5而在这样的低粘度的树脂材料中混合了波长变换物质(具有某种程度的比重的例如荧光体的粒子)的情况下,直到硬化为止波长变换物质都易于沉淀。由此波长变换物质偏向发光元件2的上表面的近旁而分布,来对发光元件2发出的光合适地进行波长变换。另外,也可以在这些树脂材料中根据目的或用途除了含有所述波长变换物质以外,还含有着色剂、光扩散剂、其他填料等。
作为波长变换物质,只要是被至少从发光元件2出射的光激发而进行不同波长的发光的物质即可。例如能使用荧光体或纳米晶体、被称作量子点(Q-Dots)的发光物质等。
(密封构件)
作为构成密封构件6的透光性材料,能使用硅酮树脂、硅酮改性树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热硬化性树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、甲基戊烯树脂、聚降冰片烯树脂等热可塑性树脂。特别适用耐光性、耐热性卓越的硅酮树脂。
<第2实施方式>
接下来参考图5A来说明第2实施方式所涉及的发光装置。
第2实施方式所涉及的发光装置100A的不同的在于,在第1实施方式所涉及的发光装置100中,取代具备具有辅助钎料焊盘13的封装1而具备具有辅助钎料焊盘13A的封装1A。由于除了辅助钎料焊盘13A的形状以外其他都与发光装置100同样,因此省略对发光装置100A的其他构件的说明。
本实施方式中的辅助钎料焊盘13A形成得第2方向即Y轴方向的长度长于电极用钎料焊盘12,但与第1实施方式中的辅助钎料焊盘13相比,第2方向的长度设置得短。即,辅助钎料焊盘13A实质避开基材10的俯视形状即矩形的角部而设。为此,由于能在辅助钎料焊盘13A的软钎焊部分难以发生热应力引起的开裂,因此能抑制随时间的发光装置100A与安装基板之间的接合强度的降低。
<第3实施方式>
接下来参考图5B来说明第3实施方式所涉及的发光装置。
第3实施方式所涉及的发光装置100B的不同的在于,在第1实施方式所涉及的发光装置100中,取代具有辅助钎料焊盘13的封装1,而具备具有辅助钎料焊盘13B的封装1B。由于辅助钎料焊盘13B的形状以外都与第1实施方式所涉及的发光装置100同样,因此省略对发光装置100B的其他构件的说明。
本实施方式中的辅助钎料焊盘13B如图5B所示那样,沿着基材10的外侧周缘设置成具有在第2方向上延伸的主部13Ba和从主部13Ba的两端向第1方向的内侧延伸的延伸部13Bb的单括号“[”形状。换言之,辅助钎料焊盘13B具有沿着基材10的俯视形状即矩形的相邻的二边在X轴方向以及Y轴方向上延伸的延伸部13Bb以及主部13Ba。通过将辅助钎料焊盘13B设为单括号形状,不仅能抑制向X轴方向的位置偏离,还能抑制向Y轴方向的位置偏离。另外,由于通过将辅助钎料焊盘13B设为单括号形状,由于X轴方向以及Y轴方向的定位中效果高的角增大,因此能减低XY平面内的转动偏离。
另外,主部13Ba优选第2方向的长度长,虽然能与第1实施方式中的辅助钎料焊盘13同样,但也可以如第2实施方式中的辅助钎料焊盘13A那样,避开角部而设置得短。
【实施例】
接下来说明本发明的第1实施方式所涉及的封装的实施例。
作为第1实施方式所涉及的封装的实施例以及比较例,分别在以下所示的条件下制作具有图3以及图6所示的形状的电极用钎料焊盘以及辅助钎料焊盘的封装。接下来,在将这些封装通过软钎焊安装在具有图4所示的形状的连接盘的安装基板后,进行热冲击试验,测定进行了软钎焊的部位的开裂率。
(实施例)
·封装
(基材)材料:A1N、厚度:0.4mm
(电极用钎料焊盘以及辅助钎料焊盘)材料:Cu、厚度:30μm
(钎料焊盘(Cu)表面的镀覆层)材料:Ni/Pd/Au层叠膜、厚度:2μm/0.05μtm/0.05μm
图3中的封装的各部的尺寸如以下那样。
WI、D1:7.00mm
W2、D2:6.65mm
W3、D3:3.60mm
W4:0.70mm
·安装基板:株式会社日本理化工業所制、NRA-E6.5W
(基材)材料:Al、厚度:1.6mm、
(连接盘)材料:Cu、厚度:105μm
图4中的连接盘的尺寸如以下那样。
W21:6.75mm
W22:4.95mm
W23:3.75mm
W24:0.70mm
D21:6.65mm
D22:3.60mm
·焊料:千住金属工業株式会社制、无Pb焊料M705
(组成)Sn-3Ag-0.5Cu
(比较例)
·封装
基材以及电极用钎料焊盘(包含镀覆层)的材料以及厚度与实施例相同。
图6中的封装的各部的尺寸如以下那样。
W11、D11:7.00mm
W12、D12:6.65mm
W13:0.70mm
·安装基板
基材以及连接盘的材料以及厚度与实施例中使用的安装基板相同。
安装基板的连接盘使用了图7所示的形状的连接盘。设于安装基板的连接盘1211如图7所示那样,形成为与比较例的电极用钎料焊盘1012大致相同大小的矩形。连接盘1211的尺寸如以下那样。
W31:6.75mm
W32:0.70mm
D31:6.65mm
·焊料
焊料使用与实施例相同的焊料。
(热冲击试验)
·交替重复1040循环的-40℃下维持15分钟和100℃下维持15分钟。
·将各样本的侧面在纵深方向(Y轴方向)进行研磨,来观察Y轴方向的中央部的与封装的XZ平面平行的截面,由此测定焊料的开裂率。开裂率用以下所示的式子算出。另外,焊料的全长与电极用钎料焊盘的宽度大致相同。
开裂率[%]=焊料破裂的部分的长度/焊料的全长×100
(评价结果)
以下示出实施例以及比较例的开裂率。
实施例:12.2%~49.4%、平均29.9%。
比较例:70.8%~100%、平均92.7%。
在此,实施例以及比较例都分别对2个样本进行试验,来测定各样本的2个电极用钎料焊盘各自中所用的焊料的开裂率。上述的开裂率在实施例以及比较例中都是4个电极用钎料焊盘中的开裂率的平均值。
另外,辅助钎料焊盘中的焊料的开裂率大致为100%。
电极用钎料焊盘中的开裂率在想定了现有的封装的比较例中接近100%,与此相对在实施例中为30%程度,在实施例中能维持实用上的电连接状态。即,通过使用本发明所涉及的封装,能使发光装置的安装的可靠性得到提升。
以上例示了本发明所涉及的几个实施方式,但本发明并不限定于所述的实施方式,只要不脱离本发明的要旨,就能任意,这点不言自明。
本发明所涉及的半导体装置除了能在照明器具、显示器、便携电话的液晶显示装置用的背光灯、动态图像照明辅助光源、其他一般的民生用光源等中利用以外,还能在发光装置以外的半导体装置中利用。
Claims (15)
1.一种半导体装置用封装,是用于将半导体元件搭载在上表面侧的半导体装置用封装,该半导体装置用封装的特征在于,具有:
基材,俯视形状为大致矩形的板状;
一对电极用钎料焊盘,在所述半导体元件搭载在所述基材的上表面侧时与所述半导体元件电连接,并且设置在所述基材的下表面侧,在第1方向上相互对置;和
一对辅助钎料焊盘,设于所述基材的下表面侧,配置成从所述第1方向上的外侧夹着所述一对电极用钎料焊盘,
在所述第1方向上,所述电极用钎料焊盘的宽度与所述辅助钎料焊盘的宽度相比宽,
在作为与所述第1方向正交的方向的第2方向上,所述辅助钎料焊盘的长度与所述电极用钎料焊盘的长度相比长。
2.根据权利要求1所述的半导体装置用封装,其中,
所述辅助钎料焊盘的所述第2方向的长度与所述基材的所述第2方向的长度大致相同。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
所述一对辅助钎料焊盘分别沿着作为所述基材的俯视形状的所述矩形的、与所述第2方向平行的一边及其对边配置。
4.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
所述辅助钎料焊盘在俯视下设置得比所述基材的外缘靠内侧。
5.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
所述辅助钎料焊盘在俯视下是以所述第2方向为长边方向的大致长方形,并与作为所述基材的俯视形状的所述矩形的一边大致平行地配置。
6.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
所述电极用钎料焊盘的俯视形状是大致长方形,配置成作为所述电极用钎料焊盘的俯视形状的长方形的长边方向与所述第2方向大致平行。
7.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
在俯视下,所述辅助钎料焊盘的配置面积大于所述电极用钎料焊盘的配置面积。
8.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
所述基材是陶瓷。
9.根据权利要求1或2所述的半导体装置用封装,其中,
所述辅助钎料焊盘不与所述电极用钎料焊盘电连接。
10.一种半导体装置,具备:
权利要求1~9中任一项所述的半导体装置用封装;和
半导体元件,设于所述半导体装置用封装的所述基材的上表面侧。
11.根据权利要求10所述的半导体装置,其中,
所述半导体元件是发光元件,
所述半导体装置具备:光反射构件,其设于所述半导体装置用封装的所述基材的上表面侧,除了所述发光元件的上表面以外对所述发光元件进行被覆;以及透光性构件,其被覆所述发光元件的上表面。
12.根据权利要求11所述的半导体装置,其中,
在所述光反射构件的上表面设置包含具有光反射性的物质的框体,以在俯视下环状地包围配置所述发光元件的区域,所述透光性构件配置在所述框体内。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的半导体装置,其中,
所述半导体装置安装于具有与所述半导体装置用封装的所述基材的线膨胀系数的差为3.0×10-6/K以上的线膨胀系数的安装基板上。
14.根据权利要求10~12中任一项所述的半导体装置,其中,
所述半导体装置用封装安装于安装基板上,
所述安装基板具有:与所述电极用钎料焊盘对应的电极用钎料焊盘用连接盘;以及与所述辅助钎料焊盘对应的辅助钎料焊盘用连接盘。
15.根据权利要求10~12中任一项所述的半导体装置,其中,
在所述第1方向上,所述辅助钎料焊盘与所述基材的外缘的距离为所述基材的长度的10%以下。
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