JP2001127345A - 半導体発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂と基板との接着力を高め、加熱によって
基板と樹脂との熱膨張係数の違いにより樹脂が剥離する
のを防止した半導体発光装置の提供。 【解決手段】 表側基板１ａと裏側基板１ｂとを貼り合
わせた基板１に、底面から基板１の表面側に向かって断
面積が小さくなるように逆すり鉢上の凹部１ｃを形成
し、この凹部１ｃの中に発光素子４を導通搭載するマウ
ント部２ｂを形成する。この発光素子４と電極３とをワ
イヤ５によってボンディングし、電極２，３間の領域に
被さるパッケージ６によって発光素子４およびワイヤ５
を樹脂封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型の半導
体発光装置に係り、特に樹脂と基板との接着力を高めた
半導体発光装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、携帯電話等の画像表示部を備え
る電子機器では、画像表示として液晶表示パネルを搭載
し、青や緑等の半導体発光素子を光源とする半導体発光
装置がバックライトとして組み込まれる。そして、電子
機器の小型薄型化が急速に進み、半導体発光装置も厚さ
が薄いチップ型のものが採用されている。チップ型の半
導体発光装置は、絶縁性の基板の両端部の表裏両面にか
けて一対の電極を設け、表面の一方の電極に半導体発光
素子の下面の例えばｎ電極を導通させて搭載すると共
に、上面のｐ電極をワイヤによって他方の電極にボンデ
ィングするというのがその基本的な構成である。

【０００３】基板に形成された電極の上に搭載された半
導体発光素子は、基板と反対側の面を最も発光輝度が高
い主光取り出し面とするが、実際には活性層からの光は
側方にも抜ける成分が含まれる。ＧａＮ系化合物半導体
を利用する青色発光の半導体発光素子では、半導体積層
膜の基板として透明のサファイアが一般的に使用される
ので、基板から下に光が抜ける。

【０００４】これに対し、特開平１０−３０８５３５号
公報には、半導体発光素子の主光取り出し面からだけで
なく側方に抜ける光を有効に回収するとともに集光性を
持たせた半導体発光装置が記載されている。これは、図
８に示すように、半導体発光素子２１を搭載する電極２
２に凹部２２ａを設けてこの凹部２２ａの中に半導体発
光素子２１を落とし込み、半導体発光素子２１の光軸に
合わせて半球状の透明な樹脂２３で封止する構成とした
ものである。

【０００５】この半導体発光装置等の電子部品を回路基
板に実装する際、環境への配慮やランニングコストの面
で有利である等の理由から、赤外線および熱風を用いた
図９に示すリフロー装置２５が広く用いられている。リ
フロー装置２５内はヒータ２６によって２４０℃程度に
加熱されており、回路基板２７はこのリフロー装置２５
内をコンベア２８により搬送されながら加熱・半田付け
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図８に示す
半導体発光装置がリフロー装置２５内で加熱されると、
この加熱によって基板２０や樹脂２３は熱膨張する。こ
のとき、基板２０と樹脂２３の熱膨張係数の違いに起因
して、基板２０および樹脂２３には剥離しようとする力
が働く。その結果、半導体発光素子２１やボンディング
ワイヤ２４に応力がかかって導通不良が発生しやすくな
る。

【０００７】また、樹脂２３が基板２０から剥離した場
合、樹脂２３と基板２０との間に隙間を生じることにな
る。この隙間に半田が混入してしまうと、半導体発光素
子２１から基板２０の電極２２へ導通接続されたボンデ
ィングワイヤ２４まで半田が達し、導通不良を発生す
る。

【０００８】そこで、本発明においては、樹脂と基板と
の接着力を高め、加熱によって基板と樹脂との熱膨張係
数の違いにより樹脂が基板から剥離するのを防止した半
導体発光装置およびその製造方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板表面の凹
部に沿って形成した電極上に発光素子を導通搭載し、凹
部内まで含めて樹脂封止した半導体発光装置において、
基板表面の凹部を、その底面から基板表面に向かって断
面積が小さくなるように形成したものである。

【００１０】実装時の加熱によって基板から剥離しよう
とする樹脂は、基板表面に向かって断面積が小さくなる
凹部の内面に拘束されるため、接着力が高められてお
り、加熱によって基板と樹脂との熱膨張係数の違いによ
り樹脂が基板から剥離するのを防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、基板表
面の凹部に沿って形成した電極上に発光素子を導通搭載
し、前記凹部内まで含めて樹脂封止した半導体発光装置
において、前記凹部を、その底面から前記基板表面に向
かって断面積が小さくなるように形成したことを特徴と
する半導体発光装置としたものであり、実装時の加熱に
よって基板から剥離しようとする樹脂は、基板表面に向
かって断面積が小さくなる凹部の内面に拘束されるた
め、接着力が高められる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記凹部の底面
が、第１の基板を貫通させた貫通孔に貼り合わせた第２
の基板の面である請求項１記載の半導体発光装置とした
ものであり、第１の基板の凹部の底面側から容易に先細
の貫通孔を形成することができ、さらに凹部の底面側か
ら第２の基板を貼り合わせるだけで、基板表面に向かっ
て断面積が小さくなる凹部が形成される。また、凹部の
底面を貼り合わせた第２の基板の面とすることによっ
て、容易に凹部の底面を平坦な面とすることができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、基板表面の凹部
に沿って形成する電極上に発光素子を導通搭載し、前記
凹部内まで含めて樹脂封止する半導体発光装置の製造方
法において、前記凹部は、板状の第１の基板に前記凹部
の底面とする面側から先細の貫通孔を形成し、この貫通
孔を形成する面側に板状の第２の基板を貼り付けること
によって形成することを特徴とする半導体発光装置の製
造方法としたものであり、第１の基板の凹部の底面側か
ら容易に先細の貫通孔を形成することができ、さらに凹
部の底面側から第２の基板を貼り合わせるだけで、基板
表面に向かって断面積が小さくなる凹部が形成される。

【００１４】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。

【００１５】（実施の形態）図１は本発明の実施の形態
における半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００１６】図１において、半導体発光装置は、絶縁性
の基板１の両端に素子搭載用の電極２とボンディング用
の電極３とを備え、電極２側に発光素子４を導通搭載す
ると共にこの発光素子４と電極３とをワイヤ５によって
ボンディングし、電極２，３間の領域に被さるパッケー
ジ６によって発光素子４およびワイヤ５を樹脂封止した
ものである。

【００１７】基板１は、それぞれ板状の表側基板１ａと
裏側基板１ｂとを貼り合わせたものである。電極２，３
は基板１の底面から側面および上面にかけて形成され、
基板１の表面側では、それぞれ基板１の中央側に突き出
したランド２ａ，３ａを形成している。そして、電極２
側のランド２ａの先端部分に相当する領域の基板１には
逆すり鉢状の凹部１ｃを形成している。

【００１８】凹部１ｃは、その底面から基板１の表面側
に向かって断面積が小さく、すなわち内径が小さくなる
ように形成されている。凹部１ｃの底面は、表側基板１
ａを貫通させた貫通孔に貼り合わせた裏側基板１ｂ上の
面である。この凹部１ｃの中にランド２ａの先端に一体
に連なるマウント部２ｂを落とし込んでいる。マウント
部２ｂは凹部１ｃの内周面および底面にフィットするよ
うに成形され、凹部１ｃと同様に逆すり鉢状に形成され
ている。

【００１９】発光素子４は、例えばＡｌＧａＡｓを利用
した高輝度の赤色発色のもので、その導電性の結晶基板
の底面と半導体積層膜の上面にそれぞれ電極を形成した
ものである。そして、発光素子４はその全体がマウント
部２ｂの中に没して導電性の接着剤によって固定され、
上面を主光取り出し面としている。

【００２０】パッケージ６は、例えば光透過性のエポキ
シ樹脂を用いたもので、電極２，３同士の間の基板１の
領域の全体に被さってランド２ａ，３ａ、マウント部２
ｂおよび発光素子４を封止するボトム６ａと、その上面
に一体に形成された集光部６ｂとから構成されている。
集光部６ｂはその球心を発光素子４の光軸に含まれるよ
うに形成された半球状であり、凸レンズとして機能す
る。

【００２１】以上の構成の半導体発光装置は、マザーボ
ード（図示せず）の電極パターン上に実装して電極２，
３により導通させて通電すると、発光素子４からの光が
集光部６ｂを経て外部に放出される。このとき、発光素
子４の主光取り出し面からの光と、側方へ放出されマウ
ント部２ｂの底面および内周面から反射された反射光と
が、合成される。

【００２２】次に、上記構成の半導体発光装置の製造工
程について図２から図７を用いて順に説明する。

【００２３】まず、図２に示すように、板状の表側基板
材１０ａに対し、表側基板材１０ａの裏面側、すなわち
後に裏側基板材１０ｂを貼り付ける面側（図２上側）か
らザグリ加工することにより貫通孔１１を設ける。この
貫通孔１１は、裏側基板材１０ｂを貼り付ける面から表
側基板材１０ａの表面側に向かって断面積が小さく、す
なわち内径が小さくなるように先細に形成される。

【００２４】次いで、図３に示すように、表側基板材１
０ａの裏面側に別の板状の裏側基板材１０ｂを接着剤に
よって貼り付ける。これにより、表側基板材１０ａに設
けた貫通孔１１に底面が形成され、凹部１ｃ（図１参
照）が形成される。こうして形成される凹部１ｃは、そ
の底面が表側基板材１０ａの表面側の開口部よりも広く
なっているため、表側基板材１０ａと裏側基板材１０ｂ
とを貼り付ける際の接着剤のしみ出しによってもなお、
後の発光素子４のダイボンディングのためのエリアは確
保される。すなわち、ダイボンディングエリアの確保の
ために凹部１ｃの開口部をさらに広げる必要はない。

【００２５】そして、図４に示すように、表側基板材１
０ａと裏側基板材１０ｂとを貫通する長孔のスルーホー
ル１２を切開し、図５に示すように、電極パターン１３
ａ，１３ｂを形成する。これらの電極パターン１３ａ，
１３ｂは、例えば表側基板材１０ａの全表面に無電解銅
メッキを施した後のマスキングによる露光処理、エッチ
ング処理、レジスト除去等の工程を経て、銅箔にニッケ
ルおよび金を電解メッキすることによって得られる。

【００２６】この電極パターン１３ａ，１３ｂは、スル
ーホール１２の内面を挟んで表側基板材１０ａおよび裏
側基板材１０ｂの表裏両面にかけて形成され、製造後に
は図１に示した電極２，３として創成されることにな
る。そして、この電極パターン１３ａ，１３ｂの形成の
とき、表側基板材１０ａおよび裏側基板材１０ｂによっ
て形成された凹部１ｃの中に入り込んでこれを被膜する
部分が製造後のマウント部２ｂとなる。すなわち、電極
パターン１３ａ，１３ｂの形成工程で、マウント部２ｂ
そのものが創成される。

【００２７】電極パターン１３ａ，１３ｂの形成の後に
は、図６に示すように、発光素子４をマウント部２ｂに
実装して接着剤によって固定する。そして、発光素子４
の上面の電極と電極パターン１３ｂのランド創成部１３
ｂ１（製造後にランド３ａとして創成される部分）との
間をワイヤ５でボンディングする。

【００２８】次に、図７に示すように、発光素子４を実
装した表側基板材１０ａのスルーホール１２同士の間の
表面側にトランスファモールド法によってエポキシ樹脂
の樹脂層１４を形成する。このトランスファモールド法
による樹脂層１４の形成は従来周知であり、表側基板材
１０ａの表面側に型を被せてゲートから樹脂を注入して
硬化させるというものである。そして、図７において一
点鎖線で示す方向にダイシングすることによって、図１
に示した半導体発光装置が最終製品として得られる。

【００２９】こうして得られた半導体発光装置は、実装
時の加熱により発光素子４を封止するパッケージ６が基
板１から剥離しようとする力が働いても、基板１表面の
凹部１ｃが、その底面から基板１表面に向かって断面積
が小さくなるように形成されているため、パッケージ６
は、凹部１ｃの内面に拘束され基板１との接着力が高め
られる。したがって、半導体発光装置の実装時の加熱に
よって基板１とパッケージ６との熱膨張係数の違いによ
りパッケージ６が剥離するのを防止することができる。
その結果、リフロー装置等による半田付けの際の熱によ
って、樹脂と基板との間に隙間が生じたり、半田が混入
したりするのを防止することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、基板表面の凹部を、その底
面から基板表面に向かって断面積が小さくなるように形
成した構造としているので、実装時の加熱により基板か
ら剥離しようとする樹脂は、基板表面に向かって狭くな
る凹部の内面に拘束されることにより接着力が高めら
れ、加熱によって基板と樹脂との熱膨張係数の違いによ
り樹脂が剥離するのが防止される。その結果、樹脂と基
板との間に隙間が生じたり、半田が混入したりすること
がなく、導通不良の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における半導体発光装置を
示し、 （ａ）は平面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図

【図２】貫通孔を形成した表側基板材の部分斜視図

【図３】表側基板材に裏側基板材を貼り付ける状態を示
す部分斜視図

【図４】表側基板材および裏側基板材にスルーホールを
形成した状態を示す部分斜視図

【図５】図４の表側基板材の表面に電極パターンを形成
した状態を示す部分斜視図

【図６】図５の電極パターンのマウント部に発光素子を
搭載してワイヤでボンディングした状態を示す部分斜視
図

【図７】発光素子搭載およびワイヤボンディング後にト
ランスファモールド法によって樹脂層を形成した状態を
示す部分斜視図

【図８】従来の半導体発光装置を示す縦断面図

【図９】リフロー装置の構成を示す概略図

【符号の説明】

１ 基板 １ａ 表側基板 １ｂ 裏側基板 １ｃ 凹部 ２，３ 電極 ２ａ，３ａ ランド ２ｂ マウント部 ４ 発光素子 ５ ワイヤ ６ パッケージ ６ａ ボトム ６ｂ 集光部 １０ａ 表側基板材 １０ｂ 裏側基板材 １１ 貫通孔 １２ スルーホール １３ａ，１３ｂ 電極パターン １３ｂ１ ランド創成部 １４ 樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 忠昭 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA41 AA43 DA13 DA20 DA43 FF11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面の凹部に沿って形成した電極上
   に発光素子を導通搭載し、前記凹部内まで含めて樹脂封
   止した半導体発光装置において、前記凹部を、その底面
   から前記基板表面に向かって断面積が小さくなるように
   形成したことを特徴とする半導体発光装置。
2. 【請求項２】 前記凹部の底面が、第１の基板を貫通さ
   せた貫通孔に貼り合わせた第２の基板の面である請求項
   １記載の半導体発光装置。
3. 【請求項３】 基板表面の凹部に沿って形成する電極上
   に発光素子を導通搭載し、前記凹部内まで含めて樹脂封
   止する半導体発光装置の製造方法において、前記凹部
   は、板状の第１の基板に前記凹部の底面とする面側から
   先細の貫通孔を形成し、この貫通孔を形成する面側に板
   状の第２の基板を貼り付けることによって形成すること
   を特徴とする半導体発光装置の製造方法。