CN1945822A - 半导体器件、半导体模块及半导体模块的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种散热性及耐热性优越的半导体发光器件。本发明的半导体发光器件在硅辅助座元件(2)上具有芯片LED(3～6)，在硅辅助座元件(2)上形成配线图案(7)，该配线图案(7)包括：用于连接芯片LED(3～6)的芯片连接端子部(7a)；用于连接外部装置的外部连接端子部(7b)；以及连接对应的芯片连接端子部(7a)和外部连接端子部(7b)的多个引线部(7c)。而且，芯片连接端子部(7a)的面积比芯片连接端子部(7a)及芯片LED(3～6)相互重合区域的面积大。

Description

半导体器件、半导体模块及半导体模块的制造方法
技术领域
本发明涉及一种将半导体芯片安装在硅辅助座元件上的半导体器件、半导体模块及半导体模块的制造方法。
背景技术
以往，作为液晶显示器或液晶电视机等所使用的大型液晶显示板的背景光，多使用冷阴极管，但近年来为了贯彻有关环境保护的所谓RoHS指令，避免使用原材料中使用了水银的冷阴极管。另外，在液晶显示板上，提高图像质量的鲜艳度成为最重要的技术性课题之一，从这些观点出发，也避免使用颜色重现范围狭窄，特别是绿色重现不充分的冷阴极管。
作为取代冷阴极管的背景光装置，从不使用水银等有害物质且颜色重现范围宽的情况出发，研究了使用将发光二极管(在本说明书中简称为“LED”)倒装片式安装在硅辅助座元件上的半导体发光器件(例如，参照专利文献1-日本特开2003-218397号公报)。
另外，作为半导体模块，如图16所示，提出了包括以下部分的方案：施加了电源电压的第一及第二电路101、102；配置在这些第一及第二电路之间的LED连结用的第三电路103；在连接这些各电路101、102、103的宽度方向延伸并间隔配置在长度方向上的绝缘性连接构件104；以及安装在该连结构件104上，且电连接端子与上述第三电路103连接的LED105(例如，参照专利文献2-日本特开2004-253328号公报)。另外，上述第一至第三电路101、102、103是通过将铜板等的长的平板状导体进行冲压加工制作的，上述连结构件104是通过将树脂材料进行插件模塑成型形成的。
由于专利文献2记载的半导体模块在由铜板等构成的长的电路101、102、103上间隔地设置了树脂制的连结构件104，所以能够使其很容易地在各电路101、102、103的露出部分进行变形，能够将模块整体加工成任意的形状。另外，由于由铜板等构成的电路101、102、103是露出的，所以其散热性优越，能够防止因温度的过度上升而造成的LED105的损伤。
但是，由于LED电力消耗及发热大，所以为了将这种半导体发光器件实用化，需要采取充分的散热措施。
专利文献1记载的技术是采取通过将散热块配置在硅辅助座元件的背面来进行LED的散热的措施，但对硅辅助座元件的上面(LED的装载面)没有采取特别的散热措施，关于这点仍有改善的余地。即：硅辅助座元件由于装载了LED的上面的温度最高，所以，在该面上采取散热措施对防止LED的过热是最合理的，但由于以往只在硅辅助座元件的背面配置散热块，在硅辅助座元件的上面没有采取特别的散热措施，所以，不能有效地进行硅辅助座元件的散热，有可能会随着LED的过热而产生种种不良例如特性的降低等。
另外，专利文献2记载的半导体模块是通过将铜板等进行冲压加工来制作各电路101、102、103的，且通过将树脂进行插件模塑成型形成连结构件104，进而，在连结构件104形成后，需要切除将各电路101、102、103之间临时固定用的支路，所以制造工艺复杂，存在易使成本增高的问题。另外，专利文献1记载的半导体模块是通过使由铜板等构成的电路101、102、103的露出部分进行塑性变形来将模块整体加工成任意的形状，所以在可挠性上自然有限度，存在难以适用于更广泛的用途的问题。
发明内容
本发明就是鉴于这些现有技术的现状而提出来的，其目的在于提供散热性及耐热性优越的半导体器件。另外，还在于提供低成本、可挠性优越的半导体模块及其制造方法。
为了解决上述问题，本发明的半导体器件包括：在表面形成绝缘性的氧化物层且在该氧化物层上形成了所需的配线图案的硅辅助座元件；以及安装在该硅辅助座元件上的半导体芯片；上述配线图案包括：用于连接上述半导体芯片的多个芯片连接端子部；用于连接外部装置的多个外部连接端子部；以及连接对应的芯片连接端子部和外部连接端子部的多个引线部；其特征是，上述芯片连接端子部的面积比上述芯片连接端子部及上述半导体芯片相互重合的区域的面积大。
根据这样的结构，能够由配线图案覆盖硅辅助座元件的上面的大致整个面。而且，由于配线图案是由铜等的导电性及热传导性优越的金属材料形成的，所以配线图案能够作为硅辅助座元件的上面的散热构件发挥作用，能够实现硅辅助座元件的上面的低温化和均热化。因此，能够有效地抑制和防止伴随LED的过热产生的不良。
另外，本发明的结构为，在上述结构的半导体器件中，上述芯片连接端子部的外周尺寸比在上述半导体芯片上形成并与上述芯片连接端子部连接的端子部的外周尺寸大。
若采用这样的结构，由于能在一定程度上放宽半导体芯片对芯片连接端子部的定位精度，所以，能够提高半导体器件的生产率，能够实现半导体器件的低成本化。
另外，本发明的结构为，在上述结构的半导体器件中，上述配线图案由镀铜生成物构成。
由于由镀铜生成物构成的配线图案的导电率高，所以，即便施加大电流也不易发热，能够抑制半导体器件的发热量。
另外，本发明的结构为，作为上述半导体芯片，至少将一个发光二极管和该发光二极管的驱动电路元件安装在上述硅辅助座元件上。
这样，若在硅辅助座元件上安装LED和该LED的驱动电路元件，由于能够使半导体器件集约化，所以，能够实现半导体器件的小型化及高功能化。另外，本发明的结构为，作为上述半导体芯片，至少将一个发光二极管和该发光二极管的保护电路元件安装在上述硅辅助座元件上。
这样，若在硅辅助座元件上安装LED和该LED的保护电路元件，能够使半导体器件集约化，能够在实现半导体器件的小型化及高功能化，同时能够防止LED的静电破坏等，能够提高半导体器件的可靠性。
另外，本发明的结构为，作为上述发光二极管，将红色、绿色及蓝色的发光二极管安装在上述硅辅助座元件上。
这样，若在硅辅助座元件上安装红色、绿色及蓝色的发光二极管，由于通过将从各发光二极管发射的各色的光进行混色，能够得到白色光，所以，能够用作例如照明装置或液晶显示板的背景光。
另外，本发明的结构为，具备安装在上述硅辅助座元件的背面上的散热片，上述散热片的面积比上述硅辅助座元件的面积大。
由此，能够使从硅辅助座元件发出的热更有效地散发。
另外，本发明的结构为，在上述半导体器件中，上述半导体芯片是发光二极管；为了使从上述发光二极管发射的光在上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面一侧，有效地照射到与上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面远离的方向上，该半导体器件还具备配设成覆盖上述发光二极管的光学构件。
能够将从LED发射的光有效地照射到与硅辅助座元件的安装有发光二极管的面远离的方向(硅辅助座元件的上面方向)上，能够得到很高的光利用率，能够实现高照度和低电力消耗。
另外，本发明的结构为，在上述半导体器件中，上述光学构件是由透光性材料形成的。
能够将从LED发射的光更有效地照射到与硅辅助座元件的安装有发光二极管的面远离的方向(硅辅助座元件的上面方向)上，能够得到很高的光利用率，能够实现高照度和低电力消耗。
另外，本发明的结构为，在上述半导体器件中，上述光学构件包括设于上述发光二极管的与上述硅辅助座元件一侧相反的一侧的透镜；上述透镜中的上述硅辅助座元件一侧形成平坦面；上述透镜的硅辅助座元件一侧的平坦面与上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面大致平行地相对配置。
根据这样的结构，透镜的硅辅助座元件一侧的平坦面及硅辅助座元件的安装有发光二极管的面成为定位面，能够很容易整合透镜的位置和方向并进行组装，可容易且正确地进行透镜的安装。
另外，本发明的结构为，在上述半导体器件中，在上述透镜的硅辅助座元件一侧的平坦面及上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面之间充填有透明树脂。
根据这样的结构，在将高度不同的多个LED安装在硅辅助座元件上的场合，也很能很容易地进行处理。
另外，本发明的结构为，在上述半导体器件中，上述光学构件具有：设于上述发光二极管的与上述硅辅助座元件相反一侧的面上的透镜；以从上述透镜的上述硅辅助座元件一侧的面的外周部向上述硅辅助座元件一侧延伸的方式形成的筒体；被上述透镜的上述硅辅助座元件一侧的面及上述筒体的内壁包围形成并容纳上述发光二极管的容纳部；以及设于上述筒体的前端部并与上述硅辅助座元件上的上述发光二极管的外周部搭接的搭接部。
这样，由于设置了容纳发光二极管的容纳部和与硅辅助座元件上的发光二极管的外周部搭接的搭接部，所以，在将高度不同的多个LED安装在硅辅助座元件上的场合，也能很容易地进行处理。
为了解决上述问题，本发明的半导体模块包括：具有所需的导电图案及半导体器件安装孔的带状的挠性配线基片；以及安装在上述挠性配线基片上并与上述导电图案连接的多个半导体器件；其特征是，上述半导体器件包括：具有所需的配线图案的硅辅助座元件；以及安装在该硅辅助座元件上并插入上述半导体器件安装孔中的一个至多个半导体芯片；上述硅辅助座元件中的安装了上述半导体芯片的面与上述挠性配线基片的一方的面相对地配置；上述半导体芯片通过上述半导体器件安装孔配设成比上述挠性印制配线基片的另一方的面突出。
挠性配线基片是在由聚酰亚胺树脂等构成的基片膜上形成由铜箔等构成的导电图案，批量生产性优越，能廉价地制造，同时，可挠性优越，能够根据需要弹性变形为任意的形状。因此，与使用金属薄板制的电炉的场合相比，能够实现半导体模块的低成本化和根据使用场所进行加工的方便性。另外，由于硅辅助座元件的热膨胀系数与半导体芯片近似，所以，具备在硅辅助座元件上安装了一个至多个半导体芯片的半导体器件的半导体模块不易发生源于半导体芯片与其安装构件的热膨胀差引起的不良，例如半导体芯片的破坏等，其耐久性优越。另外，如果将半导体芯片的上面配置在比挠性配线基片的上面更靠上方，即，如果配置成通过半导体器件安装孔，使半导体芯片比挠性印制电路配线基片的另一方的面(上面)更突出，即使在作为半导体芯片使用了LED的场合，由于从LED发射的光也不能被挠性配线基片遮挡，所以，能够实现电力消耗小、高照度的照光装置。进而，如果将硅辅助座元件的下面配置在比挠性配线基片的下面更靠下方，即，如果将硅辅助座元件中安装了半导体芯片的面(上面)与挠性配线基片的一方的面(下面)相对配置，由于能够根据需要将散热片配置在硅辅助座元件的背面，所以，能够很容易地做成散热特性更优越的半导体模块。
另外，本发明的结构为，在上述结构的半导体模块中，将散热片安装在上述硅辅助座元件中的与安装了上述半导体芯片的面相反一侧的面。
根据这样的结构，由于能通过散热片有效地将从LED等的半导体芯片发出的热进行散发，所以，能够防止源于半导体芯片的加热引起的种种不良，例如半导体芯片的特性劣化等。
另外，本发明的结构为，在上述结构的半导体模块中，上述散热片中的安装在上述硅辅助座元件上的面固定在上述挠性印制配线基片的上述一方的面上。
根据这样的结构，由于能使挠性配线基片与半导体器件牢固地结合，所以能够防止挠性配线基片与半导体器件的连接部的断线，能够提高半导体模块的耐久性。
另外，本发明的结构为，在上述结构的半导体模块中，上述半导体芯片是发光二极管；为了使从上述发光二极管发射的光在上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面一侧，有效地照射到与上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面远离的方向上，该半导体模块具备配设成覆盖上述发光二极管的光学构件。
能够将从LED发射的光有效地照射到与硅辅助座元件的安装有发光二极管的面远离的方向(硅辅助座元件的上面方向)上，能够得到很高的光利用率，能够实现高照度和低电力消耗。
另一方面，为了解决上述问题，本发明的半导体模块的制造方法包括以下工序：准备具有所需的导电图案及半导体器件安装孔的带状的挠性配线基片的工序；准备由具有所需的配线图案的硅辅助座元件和安装在该硅辅助座元件上的一个至多个半导体芯片构成的半导体器件的工序；将上述挠性配线基片向一个方向移送，同时使上述硅辅助座元件中的安装了上述半导体芯片的面与上述挠性印制配线基片的一方的面相对地配置，并安装上述半导体器件，从而将上述半导体芯片从上述挠性配线基片的一方的面一侧插入到上述半导体器件安装孔内的工序；以及在通过上述半导体器件安装孔，将上述半导体芯片配设成比上述挠性印制配线基片的另一方的面突出的状态下，将上述导电图案和上述配线图案进行连接的工序。
根据这样的方法，由于在挠性配线基片上开设了半导体器件安装孔，所以，只通过将半导体芯片插入该半导体器件安装孔内来安装半导体器件，就能进行半导体器件对挠性配线基片的定位。另外，由于是将挠性配线基片向一个方向移送，同时将硅辅助座元件中的安装了半导体芯片的面与挠性印制配线基片的一方的面相对地配置，从挠性配线基片的一方的面一侧将半导体芯片插入半导体器件安装孔内来安装半导体器件，将在挠性配线基片上形成的导电图案和在硅辅助座元件上形成的配线图案进行连接，所以，能够有效地进行半导体器件对挠性配线基片的安装。
本发明能够有效地抑制或防止半导体芯片的过热造成的不良。
附图说明
图1是实施例的半导体发光器件的立体图。
图2是实施例的半导体发光器件的侧视图。
图3是将实施例的半导体发光器件的硅辅助座元件上形成的配线图案与现有技术进行比较表示的俯视图。
图4是表示实施例的半导体发光器件的第一变形例的俯视图。
图5是第一变形例的半导体发光器件的等效电路图。
图6是表示实施例的半导体发光器件的第二变形例的俯视图。
图7是表示实施例的半导体发光器件的第三变形例的俯视图。
图8是表示实施例的半导体发光器件的制造顺序的流程图。
图9是利用了实施例的半导体发光器件的半导体模块的局部俯视图。
图10是利用了实施例的半导体发光器件的半导体模块的重要部分的剖视图。
图11是表示利用了实施例的半导体发光器件的半导体模块的制造顺序的流程图。
图12表示利用了实施例的半导体发光器件的半导体模块的其它例子的重要部分剖视图。
图13是图12的半导体模块所具有的反射镜结构件的侧视图。
图14是具有透镜的半导体器件的剖视图。
图15是具有透镜的半导体器件的变形例的剖视图。
图16是现有技术例子的半导体模块的立体图。
具体实施方式
以下，以半导体发光器件为例参照附图说明本发明的半导体器件的实施例。图1是实施例的半导体发光器件的立体图，图2是实施例的半导体发光器件的侧视图，图3是将实施例的半导体发光器件的硅辅助座元件上形成的配线图案与现有技术进行比较表示的俯视图，图4是表示实施例的半导体发光器件的第一变形例的俯视图，图5是表示第一变形例的半导体发光器件的等效电路图，图6是表示实施例的半导体发光器件的第二变形例的俯视图，图7是表示实施例的半导体发光器件的第三变形例的俯视图。
如图1所示，本实施例的半导体发光器件1由硅辅助座元件2及安装在该元件2上的4个芯片LED3、4、5、6。图1(a)是将4个芯片LED3、4、5、6配置为2行2列的矩阵状的场合的实施例，图1(b)是将4个芯片LED3、4、5、6配置为1列的场合的实施例。
如图2所示，硅辅助座元件2是在至少包括芯片LED3、4、5、6的装载面2a的表面上大致均匀地形成有绝缘性的氧化物层2b，在该氧化物层2b上按规定的配列形成有配线图案7。
如图3(a)所示，配线图案7包括：用于连接芯片LED3、4、5、6的2个为1组的4组(合计8个)芯片连接端子部7a；用于连接未图示的外部装置的与芯片连接端子部7a的数量相当的外部连接端子部7b；以及将对应的芯片连接端子部7a及外部连接端子部7b彼此连接的多个引线部7c；在邻接配置的2个芯片连接端子部7a之间及芯片连接端子部7a与引线部7c之间以及2个引线部7c之间设置并相互区分了大致一定宽度的沟状的间隔7d。如图3(a)所表明的，本实施例的配线图案7的各间隔7d的宽度最大的部分的宽度做成与引线部7c的宽度最小部分的宽度相同，或者比其小。另外，如图3(a)所示，在每个芯片LED3、4、5、6上设置的一对芯片连接端子部7a的双方的面积，比该芯片连接端子部7a及芯片LED3、4、5、6的重合区域的面积大。另外，该配线图案7最好用导电性良好且流过大电流时发热也少的镀铜生成物构成。另外，最好在该配线图案7的表面的规定部分设置用于使芯片LED3、4、5、6及外部装置的连接容易进行的金层、锡层或软钎料层等。
图3(b)是表示现有技术中在硅辅助座元件2上形成的配线图案700的一例的图，形成了与实施例的配线图案7同样数量的芯片连接端子部700a、外部连接端子部700b及引线部700c。芯片连接端子部700a的形状及尺寸和在与其连接的芯片LED3、4、5、6上形成的端子部的形状及尺寸大致相同。与此不同，外部连接端子部700b与实施例的外部连接端子部7b同样，形成能容易且高精度地连接外部装置的最佳尺寸的面状，引线部700c与实施例的引线部7c同样，形成低电阻且易引导的最佳尺寸的线状。因此，从图3(a)与图3(b)的比较可以明确，在现有技术中，邻接配置的芯片连接端子部700a与引线部700c之间以及2个引线部700c之间与实施例的硅辅助座元件2是不同的，各间隔700d的宽度最大的部分的宽度不一定与引线部700c的宽度最小部分的宽度相同或比其小，可以做成比引线部700c的宽度最小部分的宽度大的面状的间隔700d。
另外，上述配线图案700最好用导电性良好且流过大电流时发热也少的镀铜生成物构成另外，最好在该配线图案700的表面的规定部分设置用于使芯片LED3、4、5、6及外部装置的连接容易进行的金层、锡层或软钎料层等。
实施例的硅辅助座元件2的上面如图3(a)所示，其大致整个面被配线图案7覆盖。而且，如前所述，由于该配线图案7是由铜等的导电性及热传导性优越的金属材料形成的，所以配线图案7作为硅辅助座元件的上面的散热构件发挥功能，与图3(b)所示的现有技术的硅辅助座元件200相比，能够提高硅辅助座元件2的上面的散热性，能够实现其低温化和均热化。因此，能够有效地抑制或防止芯片LED3～6的过热带来的特性劣化等种种不良。另外，由于本实施例的半导体发光器件1是通过将芯片连接端子部7a大型化来形成了期望的配线图案7，所以，能够在一定程度上放宽芯片LED3～6对芯片连接端子部7a的定位精度，能够实现半导体器件的生产率的提高及半导体器件的低成本化。
作为芯片LED3、4、5、6，虽然能够任意组合使用任意的芯片LED，但在通过混色得到白色光的场合，考虑绿色LED的发光效率不如红色LED及蓝色LED的发光效率好，最好是用2个绿色LED、红色LED及蓝色LED各一个。另外，如图1(a)所示，在将4个芯片LED3～6配置为2行2列的场合，为了提高混色的均匀性，特别优选将2个绿色LED3、4对角配置。另外，如图1(b)所示，在将4个芯片LED3～6配置为1列的场合，同样为了提高混色的均匀性，特别优选在红色LED5与蓝色LED6之间配置一个绿色LED3，在红色LED5的外侧或蓝色LED6的外侧配置另一个绿色LED4。在这些各芯片LED3～6的背面(光发射面的背面)，如图2所示，形成用于使与硅辅助座元件2上形成的芯片连接端子部7a的连接容易进行的端子部3a，在其表面的规定部分形成接合用的金层、锡层或软钎料层等。各芯片LED3～6是以倒装片方式安装在硅辅助座元件2上。另外，对于使用的芯片LED的个数和组合并不限定于此，可进行任意的选择。
另外，在作为半导体芯片将芯片LED3～6装配在硅辅助座元件2上的场合，如图4及图5所示，除了芯片LED3～6以外，还能够安装这些各芯片LED3～6的保护电路元件11、12、13、14。作为保护电路元件11～14，除了图5所示的齐纳二极管之外，还能够使用具有吸收电涌的特性的其它的二极管和电路元件。这样，在将芯片LED3～6和该芯片LED3～6的保护电路元件11～14安装在硅辅助座元件2上时，由于能够使半导体发光器件的构成集约化，所以，能够实现半导体发光器件的小型化及高功能化的同时，能够防止芯片LED3～6的静电破坏等，能够提高半导体发光器件的可靠性。
另外，在作为半导体芯片将芯片LED3～6装配在硅辅助座元件2上的场合，如图6所示，除了芯片LED3～6以外，还能够安装这些各芯片LED3～6的驱动电路元件15。作为驱动电路元件15能够使用IC芯片。这样，在硅辅助座元件2上安装芯片LED3～6和该该芯片LED3～6的驱动电路元件15时，由于能够使半导体发光器件的构成集约化，所以能够实现半导体发光器件的小型化和高功能化。另外，当然也能够将芯片LED3～6和该芯片LED3～6的保护电路元件11～14和该芯片LED3～6的驱动电路元件15一起安装在硅辅助座元件2上。
进而，在上述实施例中，从图3(a)与图3(b)的比较可以明确，虽然通过使芯片连接端子部7a大型化形成了期望的配线图案7，但如图7中示意地所示，也能够通过使外部连接端子部7b大型化来形成期望的配线图案7，以代替这样的结构。在这种场合，能够一定程度放宽外部装置上设置的端子部对外部连接端子部7b的定位精度，能够实现由半导体器件和外部装置构成的电子装置的生产率的提高以及该电子装置的低成本化。
本实施例的半导体发光器件1是在硅辅助座元件2上形成由芯片连接端子部7a及外部连接端子部7b以及连接这些各端子部7a、7b的引线部7c构成的配线图案7，同时，在邻接配置的2个芯片连接端子部7a之间及芯片连接端子部7a与引线部7c之间以及2个引线部7c之间形成大致一定宽度的沟状的间隔7d，各间隔7d的宽度最大部分的宽度做成与引线部7c的宽度最小部分的宽度相同或者比其小。另外，在每一个芯片LED3、4、5、6上设置的一对芯片连接端子部7a的双方的面积比该芯片连接端子部7a及芯片LED3、4、5、6的重合区域的面积大。由此，能够提高从硅辅助座元件2的上面散热的散热特性，能够有效地抑制或防止芯片LED3～6的过热带来的种种不良。
在这里，将图3(a)所示的本发明的半导体器件的配线图案7的散热效率与图3(b)所示的现有技术的半导体器件的配线图案700的散热效率进行了比较。硅辅助座元件2都使用了1.5mm×1.5mm的矩形的基片。在现有技术的半导体器件上，配线图案700的面积为3.18mm2(硅辅助座元件2的面积的35％)，配线图案700以外的面积为5.82mm2(硅辅助座元件2的面积的65％)。与此不同，在本发明的半导体器件上，配线图案7的面积为5.6mm2(硅辅助座元件2的面积的67％)，配线图案7以外的面积为3.4mm2(硅辅助座元件2的面积的33％)。在对这些半导体器件供给共通的电力2.02W时，现有技术的半导体器件一直上升到49.53℃，但本发明的半导体器件则停留在44.67℃。当基准温度为25℃时，每单位电力的上升温度对现有技术的半导体器件为(49.53-25)/2.02＝12.14(℃/W)，与此不同，对本发明的半导体器件为(44.67-25)/2.02＝9.74(℃/W)。这样，能够使每单位电力的上升温度降低约2.4(℃/W)，其结果，能够提高约20％的效率。
以下，参照图8说明上述实施例的半导体发光器件的制造方法。
图8表示实施例的半导体发光器件的制造顺序的流程图。
首先，如图8(a)所示，准备能取得多个所需尺寸(例如3mm见方)的半导体发光器件的硅晶片21。另外，图8(a)中的符号22表示预定位置线。接着，在该硅晶片21的表面进行热氧化处理，如图8(b)所示，在硅晶片21的表面形成绝缘性的氧化物层2b。接着，如图8(c)所示，通过例如光刻法等在经热氧化处理了的硅晶片21的表面形成包括芯片连接端子部7a、外部连接端子部7b及引线部7c的所需的配线图案7。接着，如图8(d)所示，将芯片LED3～6倒装片式安装在硅晶片21上形成的芯片连接端子部7a上。芯片连接端子部7a与芯片LED3～6的连接能够由使用了超声波的金属层彼此的扩散接合和回流软钎焊等进行。最后，如图8(e)所示，将硅晶片21沿着预定位置线22进行划线，得到半导体发光器件1的单片。
本实施例的半导体发光器件1的制造方法，由于通过热氧化处理在硅晶片21的表面形成绝缘性的氧化物层2b，所以，与在硅晶片21的表面覆盖绝缘材料形成绝缘层的场合不同，不会发生绝缘层与硅晶片21的剥离，能够制造耐久性优越的半导体发光器件。另外，由于是在晶片阶段进行热氧化处理和配线图案7的形成和芯片LED3～6的安装，所以，与在将硅晶片21分割为单片后再进行这些处理的场合相比，能够高效率地制造所需的半导体发光器件1，能够实现半导体发光器件1的低成本化。
以下，参照图9至图13以照光装置用半导体模块为例说明利用了上述实施例的半导体发光器件的半导体模块的一例。图9是实施例的半导体模块的局部俯视图，图10是实施例的半导体模块的局部剖视图，图11是表示实施例的半导体模块的制造顺序的流程图，图12是表示实施例的半导体模块的其它例子的重要部分的剖视图，图13是图12的半导体模块所具有的反射镜结构件的侧视图。
如图9及图10所示，本实施例的照光装置用半导体模块31包括：刚才说明了的半导体发光器件1；附设在该半导体发光器件1的背面的被称为金属基片的散热片32；以及装载了多个半导体发光器件1的带状的挠性配线基片41。除此之外，对与图2对应的部分标上相同的符号而省略其说明。
金属基片(散热片)32作为半导体发光器件1的散热体及增强体发挥功能，由铝和铜等的热传导性优越的金属材料制成，通过例如银糊等热传导性优越的粘接剂33粘接在半导体发光器件1的背面(硅辅助座元件2的背面)上。
挠性配线基片41如图9、图10及图12所示，是在例如由聚酰亚胺树脂和聚酰胺树脂等耐热性、强韧性及绝缘性优越的树脂材料构成的带状基片42的表面按期望的排列形成由铜箔等构成的导电图案43，并以绝缘性的表面涂层42a覆盖导电图案43的外面，再按期望的排列在所期望的位置形成作业用的通孔44、45、46。通孔44是半导体发光器件1的安装孔，在挠性配线基片41的长度方向等间隔地开设。在导电图案43中面对半导体器件安装孔44的部分形成的引线43a，做成可与半导体发光器件1的硅辅助座元件2上形成的外部连接端子部7b连接的形状及排列。通孔45是将半导体器件安装孔44对半导体发光器件1的供给装置(省略图示)进行定位的定位孔，在半导体器件安装孔44的前后的规定部分等间隔地开设。通孔46是挠性配线基片41的导孔，沿着挠性配线基片41的长度方向的两侧边等间隔地开设。装在照光装置的制造装置上的未图示的链轮的齿与导孔46配合。
另外，在图9中，在挠性配线基片41的长度方向上平行地形成2列配线图案43及通孔44、45、46，但在挠性配线基片41上形成的导电图案43及通孔44、45、46的列数并不限定于此，当然也能做成1列或3列以上的多列。另外，挠性配线基片41包括带状载体封装(TCP-tape carrier package)及膜上芯片(COF-chip on film)等方式。
半导体发光器件1如图10所示，从挠性配线基片41的下方插入安装孔44内，从而至少使芯片LED3～6的光发射面与挠性配线基片41的上面相比突出于上方，且挠性配线基片41的引线43a与在硅辅助座元件2上形成的外部连接端子部7b连接。作为外部连接端子部7b与引线43a的连接方式，能够采取热压焊连接、超音波连接、软钎焊或引线结合等。另外，在图10的例中，虽然做成半导体发光器件1与挠性配线基片41仅在外部连接端子部7b上进行连接的构造，但为了提高半导体发光器件1对挠性配线基片41的安装稳定性，也能够做成将半导体发光器件1所具有的金属基片32的上面粘接在挠性配线基片41的下面的构造。
这种半导体模块的制造按图11所示的顺序进行。即，首先，准备按图8所示的顺序制造的半导体发光器件1、金属基片32、挠性配线基片41。挠性配线基片41是以卷绕在卷轴51上的状态进行供给。接着，将银糊附加在金属基片32的一面，将半导体发光器件1的硅辅助座元件2装置在该金属基片32的银糊附加面上后，对其进行加热干燥，得到半导体发光器件1与金属基片32的接合体1A。接合体1A对挠性配线基片41的安装是如下进行的：将从卷轴51引出的挠性配线基片41的一端卷绕在卷取轴52上，利用导孔46将挠性配线基片41从卷轴51一侧依次移送到卷取轴52一侧。在进行接合体1A的安装时，首先将引线成形装置53按压在挠性配线基片41的正反两面，将在挠性配线基片41上形成的引线43a成形为规定的形状。引线成形装置53相对于挠性配线基片41的定位是通过将在引线成形装置53上形成的销状的定位突起54插入到在挠性配线基片41上开设的定位孔45内来进行的。接着，将从该挠性配线基片41的下方移送的接合体1A的芯片LED3～6穿过在挠性配线基片41上开设的安装孔44内，并用所需的连接装置55将在挠性配线基片41上形成的引线43a连接在硅辅助座元件2上形成的外部连接端子部7b上。接合体1A相对于挠性配线基片41的定位，可通过将在接合体运送装置56上形成的销状的定位突起57插入到在挠性配线基片41上开设的定位孔45内来进行。最后，进行对连接部的封装树脂的供给和加热干燥，以及对芯片LED3～6的封装树脂的供给和加热干燥，结束带状的照光装置的制造。
这样制造的照光装置及照明装置用半导体模块作为能进行适当断开或连接、并具有所需数量的芯片LED3～6的点状、面状或线状的发光器件使用。本实施例的照光装置及照明装置用半导体模块的制造方法，由于能进行将带状的挠性配线基片41依次卷绕在卷取轴52上，同时连续地进行引线43a的成形；接合体1A对挠性配线基片41的安装；以及规定部分的封装；所以，能够有效地进行照光装置的制造，能够实现照光装置的低成本化。
另外，如图12所示，在上述照光装置上，为了将从芯片LED3～6发射的光有效地在硅辅助座元件2的法线方向上进行照射，也可以将所需形状的反射镜结构件61配置在芯片LED3～6的周边部分。反射镜结构件61是由光反射率高的金属材料或在表面形成了由光反射率高的金属材料构成的反射层的塑料成形体制成的，用所需的粘接剂安装在芯片LED3～6的周边部分。反射镜结构件61将从芯片3～6的端面部分发射的光向芯片装载面2a的法线方向反射，反射面的形状既能做成如图13(a)所示的斜面形状，也能做成如图13(b)所示的凹状的曲面形状。这样，当在芯片LED3～6的周边部分设有所需形状的反射镜结构件61时，由于能使从芯片LED3～6的端面部分发射的光向芯片装载面2a的法线方向反射，与由芯片LED3～6的表面部分发射的光合流，所以，能够提高光的利用效率，能够得到高照度且电力消耗小的照光装置。
如上，本发明的半导体模块由于在量产性及可挠性优越的挠性配线基片上直接安装半导体器件，所以，能根据使用场所廉价地制造可弹性变形为任意形状的半导体模块。另外，由于是将半导体芯片安装在热膨胀系数与半导体芯片近似的硅辅助座元件上，所以不易发生半导体芯片的破坏等，耐久性优越。另外，由于是将半导体芯片的上面配置在挠性配线基片的上面的更上方，所以，在作为半导体芯片使用了LED的场合，能够实现电力消耗小的高照度的照光装置。进而，由于是将硅辅助座元件的下面配置在挠性配线基片的下面的更下方，所以，通过将散热片配置在硅辅助座元件的背面，能够很容易地做成散热特性优越的半导体模块。
另外，本发明的半导体模块的制造方法，由于将半导体器件插入到在挠性配线基片上开设的半导体器件安装孔内，所以，能够很容易地进行半导体器件相对于挠性配线基片的定位，能够很容易地制造具备多个半导体器件的半导体模块。另外，由于是在一个方向上移送挠性配线基片的同时，将半导体器件从该挠性配线基片的下方插入到半导体器件安装孔内，并将挠性配线基片上形成的导电图案与硅辅助座元件上形成的配线图案连接，所以能够有效地进行半导体器件相对于挠性配线基片的安装，能够实现半导体模块的低成本化。
接着，基于附图说明在芯片LED3～6上裤有透镜的半导体器件的结构。图14是具有透镜的半导体器件的剖视图。该图14是以图10和图12为准，为了方便而省略了图10和图12所示的挠性配线基片41。另外，图14中，为了便于说明表示了2个芯片LED。
图12中，为了在硅辅助座元件2的安装了芯片LED3～6的面一侧，将从芯片LED3～6发射的光有效地照射到与硅辅助座元件2的安装了芯片LED3～6的面远离的方向，相对于将反射镜结构件61配设在芯片LED3～6的周边部分，图14中的不同点是。设置作为光学构件的凸透镜16及透明树脂部17，用以覆盖芯片LED3～6。
如图14所示，凸透镜16设于与芯片LED3～6的硅辅助座元件2一侧相反的一侧。凸透镜16的硅辅助座元件2一侧的面16a做成平坦面状，与凸透镜16的硅辅助座元件2相反的一侧做成凸面状。在这里，凸透镜16是由透光性材料制成的。
这样，由于设置了作为光学构件的凸透镜16来覆盖芯片LED3～6，所以能够将从芯片LED3～6发射的光更有效地照射到与硅辅助座元件的安装了芯片LED3～6的面远离的方向(硅辅助座元件的上面方向)上，能够得到很高的光利用率，能够实现高照度和低电力消耗。
另外，如图14所示，凸透镜16的硅辅助座元件一侧的面16a配置成与硅辅助座元件的安装了芯片3～6的面大致平行地相对。通过这样的结构，凸透镜16的硅辅助座元件一侧的面16a及硅辅助座元件2的安装了芯片LED3～6的面成为定位面，能够很容易地整合凸透镜16的位置和方向并进行组装，能够容易且正确进行凸透镜16的安装。
另外，如图14所示，在凸透镜16的硅辅助座元件一侧的面16a与硅辅助座元件2的安装了芯片3～6的面之间，通过充填透明树脂材料形成透明树脂部17。另外，通过该透明树脂部17，将凸透镜16固定在硅辅助座元件2上。该透明树脂部17是无间隙地充填在凸透镜16的硅辅助座元件一侧的面16a与硅辅助座元件2的安装了芯片3～6的面之间。通过这样的结构，即便在将高度不同的多个芯片LED3～6安装在硅辅助座元件上的场合也能够很容易地进行处理。即，由此能够稳定保持凸透镜16。
另外，在图14中，是在配线共用图案7d上形成芯片连接端子部7a及外部连接端子部7b。
下面，基于附图说明在芯片LED3～6上具有透镜的半导体器件的变形例的构成。图15是具有透镜的半导体器件的变形例的剖视图。该图15与图14同样，是以图10和图12为准，为了方便省略了图10和图12所示的挠性配线基片41。另外，图15中，为了便于说明，显示了高度不同的2个芯片LED。
如图14所示，在芯片LED3～6上具有透镜的半导体器件上，为了将从芯片LED3～6发射的光在硅辅助座元件2的安装了芯片LED3～6的面一侧，有效地照射到与硅辅助座元件2的安装了芯片LED3～6的面远离的方向上，设置了作为光学构件的凸透镜16及透明树脂部17来覆盖芯片LED3～6，与此相对，如图15所示，在芯片LED3～6上具有透镜的半导体器件的变形例中，不同之点在于设有作为光学构件的将凸透镜16及筒体部18做成一体的罩19来覆盖芯片LED3～6。
另外，如图15所示，罩19包括凸透镜16、筒体部18、容纳部20及搭接部18a。筒体部18是由透明材料做成圆筒状。另外，筒体部18以从凸透镜16中的硅辅助座元件2一侧的面的外周部向硅辅助座元件2一侧延伸的方式形成。另外，凸透镜16及筒体部18也可以通过树脂成形等一体形成。在容纳部20中容纳有芯片LED3～6。容纳部20被凸透镜16的硅辅助座元件一侧的面及筒体部18的内壁包围形成。如图15所示，在将高度不同的芯片LED3～6安装在硅辅助座元件2上的场合，容纳部20做成可充分容纳最高的芯片LED。搭接部18a设于筒体部18的前端部。搭接部18a与硅辅助座元件2上的芯片LED3～6的外周部搭接。另外，在容纳部20内无间隙地充填有透明树脂材料，形成透明树脂部17a。
通过这样的结构，由于搭接部18a与硅辅助座元件2上的芯片LED3～6的外周部搭接，所以，即便在将高度不同的多个LED安装在硅辅助座元件上的场合，也能够稳定地将罩19安装在硅辅助座元件2上。

Claims (17)

1.一种半导体器件，包括：在表面形成绝缘性的氧化物层且在该氧化物层上形成了所需的配线图案的硅辅助座元件；以及安装在该硅辅助座元件上的半导体芯片；上述配线图案包括：用于连接上述半导体芯片的多个芯片连接端子部；用于连接外部装置的多个外部连接端子部；以及连接对应的芯片连接端子部和外部连接端子部的多个引线部；其特征在于：
上述芯片连接端子部的面积比上述芯片连接端子部及上述半导体芯片相互重合的区域的面积大。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：上述芯片连接端子部的外周尺寸比在上述半导体芯片上形成并与上述芯片连接端子部连接的端子部的外周尺寸大。
3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于：上述配线图案由镀铜生成物构成。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的半导体器件，其特征在于：作为上述半导体芯片，至少将一个发光二极管和该发光二极管的驱动电路元件安装在上述硅辅助座元件上。
5.根据权利要求1至3的任一项所述的半导体器件，其特征在于：作为上述半导体芯片，至少将一个发光二极管和该发光二极管的保护电路元件安装在上述硅辅助座元件上。
6.根据权利要求4或5所述的半导体器件，其特征在于：作为上述发光二极管，将红色、绿色及蓝色的发光二极管安装在上述硅辅助座元件上。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：具备安装在上述硅辅助座元件的背面上的散热片，上述散热片的面积比上述硅辅助座元件的面积大。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：上述半导体芯片是发光二极管；
为了使从上述发光二极管发射的光在上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面一侧，有效地照射到与上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面远离的方向上，该半导体器件还具备配设成覆盖上述发光二极管的光学构件。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于：上述光学构件是由透光性材料形成的。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于：上述光学构件包括设于上述发光二极管的与上述硅辅助座元件一侧相反的一侧的透镜；
上述透镜中的上述硅辅助座元件一侧形成平坦面；
上述透镜的硅辅助座元件一侧的平坦面与上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面大致平行地相对配置。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于：在上述透镜的硅辅助座元件一侧的平坦面及上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面之间充填有透明树脂。
12.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，上述光学构件具有：设于上述发光二极管的与上述硅辅助座元件相反一侧的面上的透镜；以从上述透镜的上述硅辅助座元件一侧的面的外周部向上述硅辅助座元件一侧延伸的方式形成的筒体；被上述透镜的上述硅辅助座元件一侧的面及上述筒体的内壁包围形成并容纳上述发光二极管的容纳部；以及设于上述筒体的前端部并与上述硅辅助座元件上的上述发光二极管的外周部搭接的搭接部。
13.一种半导体模块，包括：具有所需的导电图案及半导体器件安装孔的带状的挠性配线基片；以及安装在上述挠性配线基片上并与上述导电图案连接的多个半导体器件；其特征在于：
上述半导体器件包括：具有所需的配线图案的硅辅助座元件；以及安装在该硅辅助座元件上并插入上述半导体器件安装孔中的一个至多个半导体芯片；
上述硅辅助座元件中的安装了上述半导体芯片的面与上述挠性配线基片的一方的面相对地配置；
上述半导体芯片通过上述半导体器件安装孔配设成比上述挠性印制配线基片的另一方的面突出。
14.根据权利要求13所述的半导体模块，其特征在于：将散热片安装在上述硅辅助座元件中的与安装了上述半导体芯片的面相反一侧的面。
15.根据权利要求14所述的半导体模块，其特征在于：上述散热片中的安装在上述硅辅助座元件上的面固定在上述挠性印制配线基片的上述一方的面上。
16.根据权利要求13所述的半导体模块，其特征在于：上述半导体芯片是发光二极管；
为了使从上述发光二极管发射的光在上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面一侧，有效地照射到与上述硅辅助座元件的安装了上述发光二极管的面远离的方向上，该半导体模块具备配设成覆盖上述发光二极管的光学构件。
17.一种半导体模块的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
准备具有所需的导电图案及半导体器件安装孔的带状的挠性配线基片的工序；
准备由具有所需的配线图案的硅辅助座元件和安装在该硅辅助座元件上的一个至多个半导体芯片构成的半导体器件的工序；
将上述挠性配线基片向一个方向移送，同时使上述硅辅助座元件中的安装了上述半导体芯片的面与上述挠性印制配线基片的一方的面相对地配置，并安装上述半导体器件，从而将上述半导体芯片从上述挠性配线基片的一方的面一侧插入到上述半导体器件安装孔内的工序；以及
在通过上述半导体器件安装孔，将上述半导体芯片配设成比上述挠性印制配线基片的另一方的面突出的状态下，将上述导电图案和上述配线图案进行连接的工序。
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