JP2007201041A - 半導体素子搭載用の支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】半田のフィレットの亀裂を低減させる半導体素子搭載用の支持体を提供する。
【解決手段】半導体素子搭載用の支持体１００は、金属部材と、その金属部材が配置された絶縁性部材１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃと、を備えており、半導体素子が搭載される主面と、その主面の反対側の背面と、側面により設けられた角部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄと、を有する半導体素子搭載用の支持体であって、上記支持体１００は、隣り合う角部の間に、上記側面から上記背面にかけて上記絶縁性部材１０４ａの一部が切り欠かれて設けられた切欠部１０１ｂを有することを特徴とする。さらに、上記切欠部１０１ｂの概観形状は、上記支持体１００の側面の長手方向に沿った長軸を有する直方体であることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光素子を搭載するための支持体、特に、発光素子が搭載されてなる発光装置を配線基板に半田付けしたとき、長時間の使用においても信頼性を低下させることがない半導体素子搭載用の支持体に関する。

近年、高出力の発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）のような半導体発光素子が開発されてきている。このような半導体発光素子は、導体配線が施された支持体に搭載され、発光装置とされる。さらに、発光装置は、支持体の導体配線が実装基板に施された導体配線に半田付けされることにより、発光装置が実装基板に電気的および機械的に接続される。

以下、従来の発光装置について詳細に説明する。例えば、特開２００４−２８１９９４号公報に開示される発光装置は、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを配置するための凹部を有する支持体であるパッケージと、を備える。ここで、パッケージは、その凹部の底面に導体配線が施されており、発光ダイオードチップの電極が導電性ワイヤを介して電気的に接続されている。

発光ダイオードなどの発光素子の高出力化に伴い、支持体は、耐熱性および耐光性に優れたセラミックスを主な材料とするパッケージが好適に利用されている。セラミックスパッケージは、概観が略直方体をしており、凹部の開口方向から見て、その四隅には切欠部を有する。この切欠部の壁面には、上記凹部の底面にて露出された導体配線と電気的に接続する導体配線が配置されている。なお、このようなセラミックスを材料とするパッケージは、厚み方向へ円柱状に貫通されたスルーホールを有するセラミックス基板を、そのスルーホールを含む分離溝に沿って分割することにより、パッケージ毎に個片化されたものである。したがって、上記セラミックスパッケージの四隅の切欠部は、セラミックス基板を個片化する際にスルーホールの円柱状内壁面が分割されてなる円弧状内壁面により形成されたものである。

このようなパッケージを備えた発光装置は、パッケージの四隅の切欠部にて露出された導体配線およびパッケージの背面に施された導体配線と、発光装置の実装基板に設けられた導体配線とが半田付けされる。これにより、発光装置と、実装基板とが電気的および機械的に接続される。このとき、半田は、その一部が切欠部の壁面を這い上がり、実装基板側に末広がりとなったフィレットと呼ばれる形状を有する。

特開２００４−２８１９９４号公報。

しかしながら、上述した切欠部の円弧状壁面を這い上がったフィレットの形状は、実装基板から遠ざかるほど薄く、先細りになる。特に、支持体の四隅に設けられる切欠部は、発光装置の小型化および、より広い発光面の確保の点から、できるだけ小さく設ける必要がある。そのため、フィレットの形状は、さらに薄く、先細りに為らざるを得ない。このようなフィレットは、先細りとなった部分で、実装基板や支持体の熱膨張係数差に起因する応力を受けて亀裂などの損傷を生じることがある。このような亀裂を放置しておくと、発光装置と実装基板との電気的および機械的な接続不良を起こすため、長時間、振動などを受けやすい環境下で使用される発光装置の信頼性を低下させる要因となる。

そこで、本発明は、実装基板に半田付けされたとき、半田のフィレットの亀裂を低減させることができる半導体素子搭載用の支持体を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明に係る半導体素子搭載用の支持体は、金属部材と、その金属部材が配置された絶縁性部材と、を備えており、半導体素子が搭載される主面と、その主面の反対側の背面と、側面により設けられた角部と、を有する半導体素子搭載用の支持体であって、上記支持体は、その側面から上記背面にかけて前記絶縁性部材の一部が切り欠かれて設けられた切欠部を有し、上記切欠部は、上記支持体の側面により設けられた複数の角部のうち、互いに隣り合う２つの角部の間に設けられていることを特徴とする。

上記切欠部は、上記背面または側面について、その外形における対角線の交点と、上記角部と上記対角線との交点のうち、少なくとも三点で囲まれた領域内にて開口されていることが好ましい。

上記切欠部の概観形状は、上記支持体の側面の長手方向に沿った長軸を有する直方体であることが好ましい。

上記支持体の背面に配置された金属部材の一部は、上記切欠部の壁面の一部に延在して配置されていることが好ましい。

上記金属部材は、上記切欠部の壁面に延在している部位と、上記背面の方向から見て上記支持体の外縁から間隔をあけて配置されている部位と、を有することが好ましい。

上記金属部材は、上記主面にて前記半導体素子が配置される第一の部位と、その第一の部位に電気的に接続し上記支持体の背面に延在された第二の部位と、上記第一の部位および上記第二の部位から絶縁され、上記支持体の背面に一部が延在された第三の部位とを有しており、上記支持体の背面において、上記第二の部位の面積は、上記第三の部位の面積より大きく、上記第二の部位側に設けられた切欠部の容量は、上記第三の部位側に設けられた切欠部の容量より小さいことが好ましい。

上記支持体の背面の方向から見て、上記切欠部の底面は、上記絶縁性部材の露出面であることが好ましい。

上記支持体の角部は、上記絶縁性部材が内壁面に露出された凹部を有することが好ましい。

上記絶縁性部材は、セラミックスを材料としており、上記金属部材の最表面は、銀または金であることが好ましい。

本発明は、実装基板に半田付けされたとき、半田のフィレットの亀裂を低減させた信頼性の高い半導体素子搭載用の支持体とすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体素子搭載用の支持体を例示するものであって、本発明は半導体素子搭載用の支持体を以下に限定するものではない。

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

金属部材と、その金属部材が配置された絶縁性部材と、を備えており、半導体素子が搭載される主面と、その主面の反対側の背面と、互いに隣り合う側面により設けられた角部と、を有する半導体素子搭載用の支持体について、支持体を実装基板に半田付けしたとき、そのフィレットの損傷を防ぐため、本発明者は、種々の検討を行った。その結果、半導体素子搭載用の支持体は、その側面から上記背面の一部にかかて絶縁性部材の一部が切り欠かれて開口された切欠部を、互いに隣り合う２つの角部の間に有することを特徴とすることにより課題を解決するに至った。以下、図面を参照しながら本形態の支持体について詳細に説明する。

図１は、本形態における支持体の主面を視認できる方向から見た斜視図である。図２は、本形態の支持体の背面を視認できる方向から見た斜視図である。図３は、本形態の支持体の側面図である。図４は、本形態の支持体の上面図である。さらに、図５は、本形態の支持体の背面図である。

本形態の支持体は、金属部材と、その金属部材が配置された絶縁性部材と、を備えている。金属部材は、搭載された半導体素子の電極と接続する導体配線として、あるいは、発光素子からの光を反射させる反射壁として利用される。また、絶縁性部材は、半導体素子や金属部材を固定させるものであり、導体配線を絶縁分離させるための部材でもある。さらに、本形態の支持体は、半導体素子が搭載される搭載部を有する主面と、その主面に向かい合う反対側に設けられた背面と、隣り合う側面により設けられた角部と、を有する半導体素子搭載用の支持体である。支持体の背面は、半導体素子が搭載される載置面の反対側の面であり、本形態の支持体を利用した半導体装置を実装基板に配置するときの実装面とすることができる。

このような半導体素子搭載用の支持体について、支持体の概観が直方体であるとき、支持体の中心部からの距離が遠い角部に形成されたフィレットが応力による損傷を受けやすいことが本発明者により見いだされている。

そこで、本形態の支持体における切欠部は、支持体の角部よりも中心部からの距離が小さい部位に設けられる。つまり、本形態の切欠部は、支持体の隣り合う側面により設けられた複数の角部のうち、支持体の背面あるいは側面の方向から見て隣り合う２つの角部の間に設けられている。より詳細に説明すると、本形態の切欠部は、隣り合う２つの角部の間において、支持体の背面および側面により形成された稜線を含む部位が、その背面の一部から側面の一部にかけて抉れるように切り欠かれている。これにより、支持体の背面を実装基板に対面させて半田付けしたとき、支持体の各部位うち、応力を受けやすい部位を避けてフィレットを形成させることができ、信頼性の高い支持体とすることができる。さらに、切欠部は、上記稜線を含む部位の中央に形成されることが好ましい。切欠部に形成されたフィレットにかかる応力を均一に分散させ、特定の部位に応力が集中することによるフィレットの損傷を抑制することができるからである。

ところで、従来の支持体のように支持体の概観が直方体であるとき、支持体の中心部からの距離が遠い角部に形成されたフィレットの形状について、実装基板に対する傾斜角が大きいときに、応力による損傷を受けやすいことが本発明者により見いだされている。すなわち、本発明者の検討によると、支持体に形成されたフィレットの最表面の最大傾斜角が４５度以上となる場合に、フィレットの損傷の発生頻度が高くなることが見いだされている。

そこで、支持体が配置される実装基板あるいは支持体の背面と、フィレットの最表面における任意の接平面とのなす角度をθとすると、切欠部の形状は、角度θの最大値が４５度以下となるように形成されることが好ましい。さらに、本形態の支持体について、実装基板に対するフィレットの最表面の最大傾斜角が４５度以下となるように、支持体の切欠部の形状および大きさが設定され、フィレットを形成させる半田の量は、そのような切欠部に対応して調整されていることが好ましい。

支持体の切欠部は、支持体の背面または支持体の側面について、その外形の対角線の交点と、角部と上記対角線との複数の交点のうち、少なくとも三つの交点とで囲まれた領域内にて開口されていることが好ましい。例えば、図４および図５に示されるように、支持体の背面および側面の形状の概観が矩形であるとき、切欠部は、図３に示されるように、支持体の側面について、矩形の頂点から引かれた二つの対角線Ｘおよび対角線Ｙの交点と、角部１０２ａと対角線Ｘとの交点と、角部１０２ａと隣り合う角部１０２ｂと対角線Ｙとの交点と、の三点で囲まれた三角形の外形を有する領域内にて開口されていることが好ましい。つまり、支持体の背面または側面における切欠部の開口形状は、支持体の背面側に形成された三角形の内部におさまる形状とする。例えば、切欠部の開口形状は、三角形の内部におさまる長方形とすることができる。これにより、実装基板に半田付けされる支持体の外壁のうち、応力を受けやすい部位を避けてフィレットを形成させることができる。特に、そのような切欠部の形状を支持体に容易に設計することができる。

さらに、切欠部の側面または背面における開口面積は、その側面または背面の全体面積の１／９以下であることが好ましい。これにより、切欠部の形状を支持体に容易に設計することができる。

支持体の切欠部の形状は、支持体の側面の外形の長手方向に沿った長軸を有する直方体であることが好ましい。これにより、実装基板からのフィレットの高さを制限し、支持体の側面の長手方向に沿って延在させたフィレットを形成させ、フィレットの損傷を抑制することができる。さらに、直方体の切欠部の外形を形成する稜線や頂点の部分は、面取りされていることが好ましい。面取りすることにより、それらの部分が角張っている形状と比較して、より効果的にフィレットの損傷を防ぐことができる。

支持体の背面に配置された金属部材の一部は、支持体の背面から切欠部の壁面の一部にかかて延在して配置されていることが好ましい。これにより、支持体を実装基板に半田付けしたとき、半田は、支持体の背面から切欠部にかけて配置された金属部材に沿って広がる。そのため、支持体の背面および切欠部に亘るフィレットを形成させることが容易にできる。なお、支持体の背面の方向から見て、切欠部の底面において、支持体を形成している絶縁性部材が露出されていることが好ましい。切欠部の底面は、絶縁性部材の露出面とされていることにより、底面を形成させている絶縁性部材から先への半田の這い上がりを抑制することができる。したがって、支持体を実装基板に半田付けしたとき、フィレットの実装基板からの高さを制限することができ、従来と比較してフィレットの損傷を低減させることができる。また、切欠部を形成する壁面のうち、上記底面が絶縁性部材の露出面とされ、他の壁面が金属部材に被覆されていることにより、支持体を実装基板に半田付けするときに、フィレットが速やかに形成される。そのため、半田付け作業の作業性を向上させることができる。

さらに、支持体に配置された金属部材は、切欠部の壁面に延在している部位と、支持体の背面の方向から見て支持体の外縁から間隔をあけて配置されている部位と、を有することが好ましい。これにより、切欠部が開口されていない他の側面の方向への半田の這い上がりを抑制し、切欠部が開口されている方へ半田を導き、切欠部においてフィレットを形成させることが容易となる。

半導体素子が載置された金属部材は、その半導体素子からの放熱性を向上させる目的から、その金属部材に連続して支持体の背面（実装面）に延在させ、比較的大きな面積で配置されることがある。一方、半導体素子の載置部を有する金属部材から絶縁された金属部材は、相対的に小さな面積で支持体の背面まで延在させて配置される。ここで、支持体を実装基板に半田付けする半田の量を同じくするとき、支持体の背面に広く配置された金属部材に半田が濡れ広がることを考慮すれば、切欠部の容量は、一方の切欠部の容量より小さくさせていることが好ましい。以下、詳細に説明する。

本形態における支持体は、図２、図４および図５に示されるように、導体配線としての金属部材を配置する。すなわち、支持体に配置された金属部材は、支持体の主面側において半導体素子４０１が配置される第一の部位２０１ａと、その第一の部位２０１ａと電気的に接続して支持体の背面に延在された第二の部位２０１ｂと、第一の部位２０１ａおよび第二の部位２０１ｂから絶縁された第三の部位２０２ａ（主面側）、２０２ｂ（背面側）とを有している。さらに、第二の部位２０１ｂの側および第三の部位２０２ｂの側にそれぞれ切欠部１０１ａ、１０１ｂを設けた支持体とする。このとき、支持体の背面に延在された第二の部位２０１ｂの面積は、支持体の背面に延在された第三の部位２０２ｂの面積より大きく、かつ、第二の部位２０１ｂの側に設けられた切欠部１０１ａの容量は、第三の部位２０２ｂの側に設けられた切欠部１０１ｂの容量より小さいことが好ましい。

これにより、半田の全体に係る応力を支持体の背面に置いて均一にすることができ、特定の方向へのフィレットへの応力の集中を抑制することができる。したがって、フィレットの損傷が抑制された支持体とすることができる。

支持体の角部は、支持体を形成する絶縁性部材が露出された内壁面により形成された凹部とされていることが好ましい。すなわち、支持体の角部は、凹部とされており、その凹部の内壁面は、金属部材にて被覆されることなく、支持体を形成する絶縁性部材が露出されていることが好ましい。これにより、支持体の角部への半田の這い上がりを抑制することができ、切欠部にフィレットを納めることができる。

また、支持体の角部に、このような凹部を有する支持体とすることにより、支持体の集合体である基板から支持体ごとに個片化しやすく量産性の高い支持体とすることができる。例えば、後に述べるセラミックスを絶縁性部材の材料として支持体を形成させるとき、支持体の角部に絶縁性部材が露出された凹部は、パッケージ毎に個片化する前のセラミックス基板に設けられたスルーホールが分割された円弧面からなる形状を有する。支持体は、その角部に形成された凹部に絶縁性部材が露出されていることにより、支持体を形成させることが容易となる。すなわち、本形態の如くスルーホールの内壁面に金属部材を配置することなく、スルーホールを含むスリットを分割溝として利用することにより、スルーホールの内壁面に金属部材が配置されているものと比較して、セラミックス基板の個片化を容易にすることができる。

支持体を形成させる絶縁性部材は、セラミックスを主な材料としており、絶縁性部材に配置された金属部材の最表面は、銀であることが好ましい。セラミックスを絶縁性部材の材料とすることにより、耐光性の高い支持体とすることができる。また、半導体素子が発光素子であるとき、金属部材の最表面を、銀とすることにより、光取り出し効率が高い支持体とすることができる。以下、本形態の各構成について詳述する。

（支持体）
本形態の支持体とは、半導体素子を搭載する主面と、その主面の反対側に設けられる背面と、を有し、光反射や配線を目的とした金属部材が主面や背面に配置されたものである。このような支持体は、絶縁性部材に、金属部材を配置することにより形成させることができる。例えば、本形態の支持体は、アルミ、鉄入り銅を主な材料とするリードフレームを樹脂にインサート成型させたパッケージとすることもできる。

本形態における絶縁性部材とは、金属部材が配置され、支持体を形成させるためのものである。絶縁性部材の材料は、ＢＴレジン、ガラスエポキシ樹脂、セラミックスあるいはガラスを挙げることができる。本形態における切欠部は、絶縁性部材を成型する型に切欠部に対応する形状を設けておくことにより、支持体の成型と一体的に形成させることができる。

本形態の支持体は、セラミックスを絶縁性部材の材料とすることにより、耐熱性の高い支持体とすることができる。セラミックスは、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素あるいは窒化ケイ素などが好ましい。具体的には、原料粉末の９０〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が４〜１０重量％添加され１５００から１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０〜４０重量％の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス基板などが挙げられる。アルミナをセラミックスの材料とすることにより、セラミックス基板を個片化するときに、分割面の欠けや割れの少ない支持体とすることができる。また、窒化アルミニウムをセラミックスの材料とすることにより、放熱性が高く、半導体素子が配置される搭載面の平坦性が高い支持体とすることができる。搭載面の平坦性が高いため、半導体素子の実装精度を向上させることができる。

セラミックスの粉体と、バインダー樹脂を混合して得られる材料をシート状に成型して得られるセラミックスグリーンシートを積層させて焼成することにより、所望の形状の支持体とすることができる。あるいは、セラミックスグリーンシートに種々の大きさのスルーホールを形成して積層することにより、凹部を有する支持体とすることができる。このような支持体に配される金属の下地層は、未焼成のセラミックスグリーンシートの段階で、タングステン、モリブデンのような高融点金属の微粒子を含む導体ペーストを所定のパターンに塗布したものを焼成することにより得ることができる。さらに、セラミックスグリーンシートを焼成した後、予め形成させておいた下地層に、ニッケル、金あるいは銀を順に鍍金して凹部に配される金属部材や導体配線とすることができる。発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀を最表面に配置することが好ましい。

なお、セラミックスを材料とする支持体は、上述のように、導体配線と絶縁部を一体的に形成する他、予め焼成されたセラミックスの板材に、導体配線を形成することにより形成することもできる。また、切欠部を有する支持体は、予め焼成された種々の形状を有するセラミックスの板材を積層させて接合することにより形成することもできる。

セラミックスを絶縁性部材の材料として支持体を形成するとき、本形態の切欠部の形成は、未焼成セラミックスを成型する型に切欠部に対応する形状を設けておくことにより、支持体の形成と一体的に切欠部を形成する方法がある。その他、上述したセラミックスグリーンシートに切欠部の大きさ及び形状に対応した開口部を有するスルーホールを形成して、他のセラミックスグリーンシートとともに積層および焼成することにより形成させることもできる。後者の形成方法によるとき、セラミックスグリーンシートの焼成体から支持体を個片化するための分離溝は、スルーホールの開口部により形成された凹部を含む位置に設けられる。これにより、分割された凹部の開口部の一部を支持体の背面側に形成される切欠部の開口部とし、分割された面に形成された凹部の断面を支持体の側面側に形成される切欠部の開口部とすることができる。

また、セラミックス基板の個片化を容易にする効果は、上述したように、切欠部の底面が金属部材で被覆されることなく、絶縁性部材が露出された支持体とするとき、特に顕著である。すなわち、分割溝の底面に金属部材が配置されていないので、セラミックス基板の個片化を更に容易にすることができる。

（半導体素子）
本形態における半導体素子は、発光素子、受光素子、およびそれらの半導体素子を過電圧による破壊から守る保護素子（例えば、ツェナーダイオードやコンデンサー）、あるいはそれらを組み合わせたものとすることができる。ここでは、半導体素子の一例として、発光素子（ＬＥＤチップ）について説明する。ＬＥＤチップを構成する半導体発光素子としては、ＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を使用したものを挙げることができるが、蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。例えば、光半導体素子は、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を入出力する発光素子や受光素子とすることができる。

半導体素子は、その電極がバンプと呼ばれる導電性材料（例えば、金や半田）を介して支持体の導体配線に電気的および機械的に接続することができる他、サブマウントと呼ばれる補助部材を介して接続させることができる。

半導体素子と支持体とを固定する接着材は、例えば、金ペーストや銀ペーストのような導電性接着材や、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｐｂ、ＳｎおよびＺｎから選択された少なくとも一種を含む共晶材（例えば、Ａｕ−Ｓｎ）、あるいは、ＡｕおよびＡｇから選択された少なくとも一種を含む鑞材とすることができる。このような金属材料を含む接着材とすることにより、半導体素子の裏面に配置された電極と、支持体の導体配線とを電気的に接続させたり、半導体素子からの放熱性を向上させたりすることができる。半導体素子と支持体とを固定する接着材は、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂とすることもできる。

（被覆部材）
本形態における被覆部材（「封止部材」と呼ぶこともある。）とは、支持体に載置された半導体素子や導電性ワイヤなどを塵芥、水分や外力などから保護する部材である。被覆部材の材料として、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂あるいはユリア樹脂が挙げられる。被覆部材は、所望に応じて着色剤、光安定化剤、蛍光物質など種々のものを含有させることもできる。具体的には、発光素子の発光波長や受光波長に応じて、不要な波長をカットする目的で顔料や染料などの着色剤を含有させる。

被覆部材に含有することができる蛍光物質は、発光素子の光を変換させるものであり、発光素子からの光をより長波長に変換させるものの方が短波長に変換させるものより効率がよい。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ：Ｃｅ」と呼ぶ。）が好適に用いられる。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によってＬＥＤチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを、比較的簡単に形成することができる。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

図１は、本実施例における支持体の主面を視認できる方向から見た斜視図である。図２は、本実施例の支持体の背面を視認できる方向から見た斜視図である。図３は、本実施例の支持体の側面図である。図４は、本実施例の支持体を備えた半導体装置の上面図である。さらに、図５は、本実施例の支持体の背面図である。

本実施例における支持体は、種々の形状の貫通孔を有するセラミックスグリーンシートの積層体を焼成した後、焼成体である基板を分割することにより個片化したものである。本実施例における支持体は、概観が直方体形状をしており、実装基板に対面される背面の反対側に凹部を有する。本実施例の支持体は、この凹部の底面に半導体素子を搭載させることができる。

以下、セラミックスグリーンシートの積層体について、より具体的に説明する。なお、図１から図３において、個々のセラミックスグリーンシートの界面を実線で示すが、これは、本実施例における支持体がセラミックスグリーンシートを積層して形成されたことを示すものであり、焼成して得られた支持体について、必ずしも個々のセラミックスグリーンシートの界面が明瞭であるわけではない。

アルミナを主な材料とする本実施例のセラミックスグリーンシートの積層体は、支持体の切欠部を形成するための貫通孔を有する第一のセラミックスグリーンシート１０４ａと、支持体の凹部の内壁面を形成するための貫通孔を有する第二のセラミックスグリーンシート１０４ｂと、支持体に形成させる凹部の内壁面の一部を形成するための貫通孔を有する第三のセラミックスグリーンシート１０４ｃと、を支持体の背面となる側から順に積層させたものである。

ここで、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａについて、支持体の切欠部を形成するための貫通孔の内壁面に、導体配線の下地層となるタングステンを配置させる。また、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａは、支持体の凹部の底面を形成させるためのものでもある。したがって、凹部の底面に導体配線が配置された支持体とするため、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａの表面に導体配線の下地層となるタングステンを配置させる。また、この下地層は、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａと、第二のセラミックスグリーンシート１０４ｂとの間に介在させて、切欠部を形成する貫通孔の内壁面に配置された下地層に接続し、支持体の背面となる側まで延在させる。

第二のセラミックスグリーンシート１０４ｂの貫通孔は、一方の開口方向に内径が徐々に大きくなる形状とさせてある。これにより、凹部の開口方向に内径が大きくなり、光取り出し効率が向上された半導体装置とすることができる。

第三のセラミックスグリーンシート１０４ｃの貫通孔は、その内径が第二のセラミックスグリーンシート１０４ｂにおける貫通孔の内径の最大値より大きくさせてある。これにより、支持体の凹部の開口部に段差を形成させることができる。この段差は、凹部の内壁面を被覆する被覆部材の保持手段とされ、被覆部材の支持体からの剥離を抑制することができる。

以上のようなセラミックスグリーンシートの積層体を焼成することにより形成された本実施例の支持体は、３．５ｍｍ四方の正方形を外縁とする上面および背面と、３．５ｍｍ×０．８ｍｍの長方形を外縁とする側面とにより囲まれた直方体の概観形状を有する。また、本実施例における切欠部は、支持体の側面により形成された角部の間に切欠部１０１ａおよび切欠部１０１ｂとして設けられている。すなわち、図４に示されるように、本実施例における支持体は、その上面方向から見て、四隅にそれぞれ角部を有している。さらに、切欠部１０１ａは、角部１０２ｃと角部１０２ｄの間に形成される。また、切欠部１０１ｂは、角部１０２ａと角部１０２ｂの間に形成される。本実施例における切欠部は、側面と背面の交線を含む部位の一部を切り欠いている形状であり、側面と背面の交線を含む部位の中央に、切欠部１０１ｂおよび切欠部１０１ａが支持体の中央（例えば、支持体の背面の中心）に対して対称となるように形成されている。

切欠部は、その概観形状の長軸が支持体の側面の長手方向に沿った直方体の形状を有する。切欠部の大きさについて、その幅は、１．０ｍｍであり、支持体の背面からの高さは、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａの焼成後の厚みに相当する０．２ｍｍであり、奥行きは、０．２ｍｍである。なお、セラミックスグリーンシートの積層体を焼成した後の支持体の厚みは、０．８ｍｍである。したがって、切欠部の大きさは、支持体の側面における開口部の面積が側面の面積の１／９以下とさせてある。

本実施例における支持体は、セラミックスグリーンシートの積層体を焼成した後、タングステンの下地層の上にニッケルおよび銀を鍍金することにより導体配線を形成させたものである。本実施例の導体配線は、半導体素子４０１が配置される第一の部位２０１ａと、その第一の部位２０１ａと電気的に接続して支持体の背面に延在された第二の部位２０１ｂと、第一の部位２０１ａおよび第二の部位２０１ｂから絶縁された第三の部位２０２ａ（主面側）、２０２ｂ（背面側）とを有している。なお、切欠部の内壁面に配置された下地層に鍍金されて形成された導体配線は、支持体の背面方向から見て、切欠部の底面に配置されることなく、その切欠部の側壁面に配置されている。また、この導体配線は、支持体の凹部の底面と背面に配置された導体配線の各部位を接続している。

図４に示されるように、本実施例の導体配線について、第一の部位２０１ａは、凹部の内壁面の方向に幅が狭くなって延伸する延伸部を有する。この延伸部は、凹部の底面の中心から見て三方向に設けられ、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａと第二のセラミックスグリーンシート１０４ｂとの間に介在させた下地層にそれぞれ接続し、さらに第二の部位２０１ｂへと接続している。なお、三方向に設けられた三つの延伸部の間には、第一のセラミックスグリーンシート１０４ａの上面に相当する二つの領域が導体配線に被覆されることなく露出されている。この二つの領域は、凹部の内壁面に沿った円弧状の形状で、同じ面積が左右対称に露出されている。

本実施例の第二の部位２０１ｂの面積は、支持体の背面に延在された第三の部位２０２ｂの面積より大きい。なお、本実施例においては、第二の部位２０１ｂの側に設けられた切欠部１０１ａの容量は、第三の部位２０２ｂの側に設けられた切欠部１０１ｂの容量と等しい。

本実施例における支持体を利用した半導体装置は、凹部の底面に配置された導体配線の第一の部位２０１ａに配置された８００μｍ四方のＬＥＤチップ４０１と、同じく第一の部位２０１ａに配置されたツェナーダイオード４２０と、これらの半導体素子の電極を導体配線の第一の部位２０１ａおよび第二の部位２０２ａに接続させる導電性ワイヤ４０３と、を備える。

本実施例における支持体の凹部には、ＬＥＤチップ４０１や導電性ワイヤ４０３を外部環境から保護する被覆部材（図示せず）が配置されている。支持体の開口部に設けられた段差は、この被覆部材との接触面積を十分に確保し、被覆部材の支持体からの剥離を抑制させることができる。さらに、被覆部材は、シリコーン樹脂にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を含有しており、蛍光体がその自重によりＬＥＤチップの周囲に沈降されている。これにより、本実施例における支持体を利用した半導体装置は、ＬＥＤチップの光がＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体により波長変換された光を出力することができる。特に、ＬＥＤチップが青色系の光を発するとき、発光装置は、ＬＥＤチップの光と、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体による蛍光との混色系の光を発することができる。

本発明は、半導体素子を搭載する支持体として利用可能である。

図１は、本発明の一実施例にかかる支持体の模式的な斜視図を示す。 図２は、本発明の一実施例にかかる支持体の模式的な斜視図を示す。 図３は、本発明の一実施例にかかる支持体の模式的な側面図を示す。 図４は、本発明の一実施例にかかる支持体の模式的な上面図を示す。 図５は、本発明の一実施例にかかる支持体の模式的な背面図を示す。

符号の説明

１００・・・支持体
１０１ａ、１０１ｂ・・・切欠部
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ・・・角部
１０３・・・凹部
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ・・・セラミックスグリーンシート
２０１ａ・・・金属部材の第一の部位
２０１ｂ・・・金属部材の第二の部位
２０２ａ、２０２ｂ・・・金属部材の第三の部位
４０１・・・ＬＥＤチップ
４０２・・・ツェナーダイオード
４０３・・・導電性ワイヤ

Claims (10)

1. 金属部材と、その金属部材が配置された絶縁性部材と、を備えており、半導体素子が搭載される主面と、その主面の反対側の背面と、側面により設けられた角部と、を有する半導体素子搭載用の支持体であって、
   前記支持体は、互いに隣り合う角部の間に、前記側面から前記背面にかけて前記絶縁性部材の一部が切り欠かれて設けられた切欠部を有することを特徴とする半導体素子搭載用の支持体。
2. 前記切欠部は、前記背面または側面について、その外形における対角線の交点および前記角部と前記対角線との交点のうち、少なくとも三点で囲まれた領域内にて開口されている請求項１に記載の半導体素子搭載用の支持体。
3. 前記切欠部の概観形状は、前記支持体の側面の長手方向に沿った長軸を有する直方体である請求項１または２のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
4. 前記支持体の背面に配置された金属部材の一部は、前記切欠部の壁面の一部に延在して配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
5. 前記金属部材は、前記切欠部の壁面に延在している部位と、前記背面の方向から見て前記支持体の外縁から間隔をあけて配置されている部位と、を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
6. 前記金属部材は、前記主面にて前記半導体素子が配置される第一の部位と、その第一の部位に電気的に接続し前記支持体の背面に延在された第二の部位と、前記第一の部位および前記第二の部位から絶縁され、前記支持体の背面に一部が延在された第三の部位とを有しており、
   前記支持体の背面において、前記第二の部位の面積は、前記第三の部位の面積より大きく、
   前記第二の部位側に設けられた切欠部の容量は、前記第三の部位側に設けられた切欠部の容量より小さい請求項４または５に記載の半導体素子搭載用の支持体。
7. 前記支持体の背面の方向から見て、前記切欠部の底面は、前記絶縁性部材の露出面である請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
8. 前記支持体の角部は、前記絶縁性部材が内壁面に露出された凹部を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
9. 前記絶縁性部材は、セラミックスを材料としており、前記金属部材の最表面は、銀または金である請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
10. 前記切欠部の開口面積は、前記側面または前記背面の面積の１／９以下である請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体素子搭載用の支持体。
    
    

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