JP2003174199A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント配線基板に対する穴開け加工を行う
ことなく、半導体発光装置の薄型化を図る。 【解決手段】 半導体発光素子1にサブマウント素子2
と複合素子化して機能の拡充を図るとともに、そのサブ
マウント素子2がクリーム半田の厚み以下に形成されて
おり、プリント配線基板5上の配線電極5a、5bと保
持基板3裏面側の金属層3a、3bとの間隔がクリーム
半田4a、4bの厚み以下となるため、表面実装時にそ
の間隔にクリーム半田4a、4bが入り込み、両者が接
続され、プリント配線基板5上に接合固定される半導体
発光装置であり、これにより、プリント配線基板5に対
する穴開け加工を行うことなく、半導体発光装置の薄型
化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ型
の半導体発光装置に係り、特にサブマウント素子と複合
素子化して機能の拡充を図るとともに薄型化も可能とし
た半導体発光装置に関する。 【0002】 【従来の技術】例えばGaN、GaAlN、InGaN
及びInAlGaN等のGaN系化合物半導体を利用し
た半導体発光素子は、結晶基板として一般的には絶縁性
のサファイアが利用される。このような絶縁性の基板を
用いるものでは、基板とは反対側の面にp側及びn側の
電極がそれぞれ形成される。そして、このことを利用し
て、各電極をマイクロバンプを介してリードフレームの
搭載面に搭載して接合するフリップチップ型のものが既
に知られている。このフリップチップ型とする場合で
は、基板側を主光取出し面としたLEDランプやチップ
LEDの発光装置が得られる。 【0003】図2は従来の半導体発光装置の典型的な例
の縦断面図である。 【0004】従来の携帯電話の表示装置として使用され
る半導体発光装置は、図2のように薄型の保持基板13
上の一方の電極13b上に発光素子11の裏面電極11
aをAgペーストでダイスボンド実装する。また、発光
素子11の他方の電極11bと保持基板13の他方の電
極13aとをAuワイヤー17で接続する。次いで、発
光素子11及びAuワイヤー17部を覆うようにエポキ
シ樹脂16を形成する。 【0005】図2の従来構造は、半田14によりプリン
ト配線基板15へ実装すると、エポキシ樹脂16の天面
までの高さが0.4mmであり、携帯電話の更なる薄型
化の要求には対応できないという問題がある。 【0006】この問題を解消するために特開2000−
012910号公報には、保持基板にスルーホールを開
け、サブマウント付複合発光素子をそれに挿入した構造
の半導体発光装置が本願出願人により開示されている。
図3はその従来例の構造を示す縦断面図である。図3の
半導体発光装置は、金属層23a、23bを表面に設け
た保持基板23にスルーホール26を開け、静電気保護
用のツェナーダイオード22に導通搭載した発光素子2
1をスルーホール26中に差し込むアセンブリとしたも
のである。 【0007】プリント配線基板25には上面に配線パタ
ーン25a、25bを設けるとともに、発光素子21を
搭載する部分にはツェナーダイオード22を落とし込め
る程度の内径のボア27が開けられている。そして、発
光装置はそのツェナーダイオード22の中心とボア27
の中心とを調心させて配置し、金属層23a、23bの
それぞれを配線パターン25a、25bに導通させる半
田24a、24bを利用してプリント配線基板25に導
通固定する。サブマウント素子として付帯しているツェ
ナーダイオード22は、プリント配線基板25のボア2
7内に落とし込まれるアセンブリであるので、プリント
配線基板25の表面からの発光素子21の突き出し長さ
Tは保持基板23の厚さにほぼ等しい。したがって、ツ
ェナーダイオード22と発光素子21とを積層して複合
素子化していても、ツェナーダイオード22の厚さ方向
の嵩をボア27内に収めてプリント配線基板25側で吸
収することができ、プリント配線基板25を含む表示用
のパネルディスプレイの薄型化が可能となる。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
3に示す従来例においては、半導体発光装置を、プリン
ト配線基板25へ実装するには、プリント配線基板25
にボア27を形成する加工、すなわち穴開けの加工を行
う必要がある。穴開け加工を行わずプリント配線基板へ
実装する場合、サブマウント素子であるツェナーダイオ
ード22の厚みが0.15mm程度である。一方、プリ
ント配線基板上に印刷塗布されるクリーム半田の厚みは
0.1mm程度であるため、プリント配線基板と保持基
板との間がクリーム半田の厚み以上となり、クリーム半
田を用いてプリント配線基板への表面実装ができないと
いった問題がある。 【0009】本発明は、プリント配線基板に対する穴開
け加工を行うことなく、薄型化を図ることのできる半導
体発光装置を提供することを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】そこで本発明は、透明基
板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の
表面側にp側及びn側の電極をそれぞれ形成した半導体
発光素子と、2つの電極を持ちこれらのそれぞれを前記
p側及びn側の電極に導通させて前記半導体発光素子を
接合するサブマウント素子と、前記2つの電極にそれぞ
れ導通する金属層を少なくとも裏面側に設けた保持基板
とを備え、前記保持基板の金属層と印刷塗布するクリー
ム半田を介してプリント配線基板の電極部とを接続し、
プリント配線基板上に接合固定される半導体発光装置に
おいて、前記サブマウント素子は、前記クリーム半田の
厚み以下に形成されている半導体発光装置である。 【0011】本発明によれば、プリント配線基板に対す
る穴開け加工を行うことなく、薄型化を図ることができ
る半導体発光素子が得られる。 【0012】 【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、透明基
板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の
表面側にp側及びn側の電極をそれぞれ形成した半導体
発光素子と、2つの電極を持ちこれらのそれぞれを前記
p側及びn側の電極に導通させて前記半導体発光素子を
接合するサブマウント素子と、前記2つの電極にそれぞ
れ導通する金属層を少なくとも裏面側に設けた保持基板
とを備え、前記保持基板の金属層と印刷塗布するクリー
ム半田を介してプリント配線基板の電極部とを接続し、
プリント配線基板上に接合固定される半導体発光装置に
おいて、前記サブマウント素子は、前記クリーム半田の
厚み以下に形成されており、プリント配線基板上の配線
と保持基板裏面側の金属層との間隔がクリーム半田の厚
み以下となるため、表面実装時にその間隔にクリーム半
田が入り込み、両者が接続されるという作用を有する。 【0013】以下、本発明の実施の形態について、図1
を用いて説明する。 【0014】図1は本発明の実施の形態に係る半導体発
光装置の実装状態を示すものであり、同図の(a)は平
面図、同図の(b)は縦断面図である。 【0015】図1において、1はLEDなどの半導体発
光素子であり、従来と同様に、透明基板の上に半導体薄
膜層を積層するとともにこの積層膜の表面側にp側及び
n側の電極(いずれも図示せず)をそれぞれ形成した構
成である。2はサブマウント素子としてのツェナーダイ
オードであり、半導体発光素子1のp側及びn側の電極
に導通する2つの電極2a及び2bを持っている。3は
保持基板であり、表面側にスルーホール7が形成されて
いる。この保持基板3には、ツェナーダイオード2の電
極2a及び2bと導通する金属層3a及び3bがメッキ
やエッチングなどにより形成されている。半導体発光素
子1がスルーホール7内に入り込む状態に配置され、ツ
ェナーダイオード2側の電極2a及び2bと保持基板3
側の金属層3a及び3bとは、それぞれマイクロバンプ
8a及び8bによって電気的に接合されている。スルー
ホール7はエポキシ樹脂6で封止される。 【0016】本発明の半導体発光装置は、従来の薄型の
半導体発光装置と同様の製造工程で形成される。そして
ツェナーダイオード2は、ウエハプロセスによりウエハ
上面から0.05mm程度以内の箇所に形成され、これ
より下側の部分を削り落としてもツェナーダイオード2
としての動作には支障が生じない。半導体発光装置の一
連の製造工程が完了後、ツェナーダイオード2で形成さ
れるサブマウント素子の裏面側を研削法又はエッチング
法により削り取る。最終的にツェナーダイオード2は、
厚み0.05mm程度まで削り取る。 【0017】ツェナーダイオードの場合、研削された面
は導電性Siがむき出しにされた面であるため、この表
面をエポキシ樹脂等で保護膜を形成する。転写法で行う
と0.01mm程度の膜厚で形成される(図示せず)。
またツェナーダイオードの代わりにアルミナセラミック
基板を用いたサブマウント素子の場合、絶縁性であるの
でこのような保護膜の形成はしなくてもよい。 【0018】本発明の半導体発光装置をプリント基板上
へ実装を行うには、プリント配線基板5側の配線電極5
a、5bにクリーム半田4a、4bを印刷塗布する。次
いで、本発明の半導体発光装置を配置して、高温処理し
てクリーム半田4a、4bを溶融接着する。溶融したク
リーム半田4a、4bは、保持基板3とプリント配線基
板5との間と、保持基板3の外側の周囲を覆うように充
填される。したがって、保持基板3とプリント配線基板
5とに確実な導通構造が形成される。保持基板3とプリ
ント配線基板5との間に充填される半田4a、4bの厚
みはおよそ0.1mmである。 【0019】これまでの従来構造の半導体発光装置では
プリント配線基板への穴開け加工が必要であったが、本
発明の半導体発光装置では、従来構造の半導体発光装置
のサブマウント素子のツェナーダイオード2又は絶縁性
サブマウント素子を薄型化することにより、プリント配
線基板への穴開け工程を必要とせず表面実装が可能であ
る。 【0020】半導体発光素子1に対するドライブ信号
は、プリント配線基板5に形成された配線電極5a、5
bと保持基板3の金属層3a、3bとを半田4a、4b
等で接合することによりマイクロバンプ8a、8bを介
して伝達される。 【0021】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、サブマウ
ント素子の厚みをクリーム半田の厚み以下にすることに
より、クリーム半田印刷法による表面実装が可能であ
り、従来の薄型構造で必要であったプリント配線基板に
対する穴開け加工を行う必要がない。したがってプリン
ト配線基板への表面実装が可能な半導体発光装置とな
り、例えば薄型化している携帯電話等の表示用として使
用することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1実施形態を示す半導体発光装置の
実装状態を示すものであり、(a)は平面図 (b)は断面図 【図2】従来の半導体発光装置のプリント配線基板への
実装状態の断面図 【図3】従来の薄型の半導体発光装置のプリント配線基
板への実装状態の断面図 【符号の説明】 1 発光素子 2 サブマウント素子 2a、2b サブマウント素子の電極 3 保持基板 3a、3b 金属層 4a、4b 半田 5 プリント配線基板 5a、5b 配線電極 6 エポキシ樹脂 7 スルーホール 8a、8b マイクロバンプ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 透明基板の上に半導体薄膜層を積層する
    とともにこの積層膜の表面側にp側及びn側の電極をそ
    れぞれ形成した半導体発光素子と、2つの電極を持ちこ
    れらのそれぞれを前記p側及びn側の電極に導通させて
    前記半導体発光素子を接合するサブマウント素子と、前
    記2つの電極にそれぞれ導通する金属層を少なくとも裏
    面側に設けた保持基板とを備え、前記保持基板の金属層
    と印刷塗布するクリーム半田を介してプリント配線基板
    の電極部とを接続し、プリント配線基板上に接合固定さ
    れる半導体発光装置において、 前記サブマウント素子を、前記クリーム半田の厚み以下
    に形成したことを特徴とする半導体発光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006245336A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Koito Mfg Co Ltd 発光装置
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