JP2011228460A - Semiconductor device and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、例えば液晶パネルなどのバックライトには発光ダイオード(以降LED(Light Emitting Diode)と記載)を用いてきている。このLEDとは順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子(半導体チップ)のことである。寿命は白熱電球に比べてかなり長く、製品寿命は封止樹脂の劣化により透光性が落ち、発光量が一定以下になった時点をいうが、素子そのものはほぼ半永久的に使える。LEDを光源に用いた発光装置(半導体装置)が使用不能になるほとんどの原因はLEDの電極部分の金属の酸化及び劣化、並びに過熱及び衝撃などに起因する内部の金線の断線によるものである。また、従来からある液晶パネルでは冷陰極管(CCFL)がバックライトに用いられていたが、CCFLに代えて液晶パネル用光源(バックライト)として高輝度LEDを用いたLEDバックライトの液晶パネルが広がりを見せている。LEDバックライトを液晶パネルに用いると、既存の液晶パネルと比べて色再現性に優れるというメリットがある。また、LEDバックライト液晶パネルの特徴は消費電力の低減を狙うことにあるため、LED自体の更なる省電力化が求められている。 In recent years, light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs (Light Emitting Diodes)) have been used for backlights such as liquid crystal panels. This LED is a semiconductor element (semiconductor chip) that emits light when a voltage is applied in the forward direction. The lifetime is considerably longer than that of incandescent bulbs, and the lifetime of the product is the point where the translucency is lowered due to deterioration of the sealing resin and the light emission amount becomes below a certain level, but the device itself can be used almost semi-permanently. Most of the causes of the unusability of light emitting devices (semiconductor devices) using LEDs as light sources are due to metal oxidation and deterioration of the electrode portions of the LEDs, and internal gold wire disconnection due to overheating and impact. . Further, in the conventional liquid crystal panel, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) is used for the backlight, but instead of the CCFL, a liquid crystal panel of an LED backlight using a high-brightness LED as a light source (backlight) for the liquid crystal panel is used. It is spreading. When an LED backlight is used for a liquid crystal panel, there is a merit that color reproducibility is excellent as compared with an existing liquid crystal panel. Moreover, since the feature of the LED backlight liquid crystal panel is to reduce power consumption, further power saving of the LED itself is required.
LEDの省電力化と光の変換効率の向上には様々な手法が用いられてきているが、LED自体の光源の出力アップが主流である。しかしながら、この場合には、上述の如く、光源の出力アップの為にLEDが過熱されて電極部が断線し、発光装置の寿命が短くなる課題がある。このLEDの過熱を低減する為に放熱板を用いる手法がある。この放熱板方式の発光装置を開示する先行文献としては、特許文献1及び2がある。
Various methods have been used for power saving of LEDs and improvement of light conversion efficiency, but increasing the output of the light source of the LED itself is the mainstream. However, in this case, as described above, there is a problem that the LED is overheated to increase the output of the light source, the electrode portion is disconnected, and the life of the light emitting device is shortened. There is a method of using a heat sink to reduce overheating of the LED.
特許文献1では、配線基板の貫通孔内部に放熱板が設けられ、その放熱板の上に光源が配されている。また、特許文献2では、熱源としての光源とフォトセンサとの間にフォトセンサを覆う態様で放熱板が設けられている。
In
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、配線基板の中央部に貫通孔をわざわざ設置しその中に放熱板を設置しなければならず、製造工程の複雑化及びコストアップとなる課題がある。
However, in the technique described in
また、特許文献2に記載の技術では、折れ曲がった複雑な形状を有する放熱板をわざわざ外付け設置しなければならず、コストアップ及び大型化となる課題がある。
Moreover, in the technique described in
そこで、本発明は、光源の過熱による電極部断線の不具合を低減することが可能な半導体装置とその製造方法を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can reduce the problem of electrode disconnection due to overheating of a light source.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置は、実装基板に実装される半導体装置であって、上面から下面に向けて貫通する放熱板孔が形成された第1の放熱板と、前記第1の放熱板の下面側に設けられ、前記実装基板の端子と電気的に接続される実装端子と、前記第1の放熱板の上面上に設けられた発光素子と、前記放熱板孔を介して、前記発光素子と前記実装端子とを電気的に接続するワイヤーと、前記第1の放熱板の上面上に設けられ、前記発光素子の光を反射する反射板と、前記発光素子、前記ワイヤー及び前記反射板を覆うように前記第1の放熱板の上面上に設けられ、前記発光素子の光を集光するレンズとを備えることを特徴とする。ここで、前記半導体装置は、さらに、上面上に基板電極が設けられた基板と、前記基板の上面と前記第1の放熱板の下面とを接着する接着剤とを備え、前記実装端子は、前記基板の下面上に設けられ、前記基板電極と電気的に接続され、前記ワイヤーは、一端が前記発光素子と接続され、他端が前記基板電極と接続され、前記基板は、前記基板電極の上方に前記放熱板孔が位置するように前記第1の放熱板と接着されてもよい。 In order to solve the above problems, a semiconductor device according to one embodiment of the present invention is a semiconductor device mounted on a mounting substrate, and includes a first heat dissipation plate hole penetrating from an upper surface toward a lower surface. A heat dissipating plate, a mounting terminal provided on the lower surface side of the first heat dissipating plate and electrically connected to a terminal of the mounting substrate, a light emitting element provided on the upper surface of the first heat dissipating plate, A wire that electrically connects the light emitting element and the mounting terminal through the heat dissipation plate hole, a reflective plate that is provided on an upper surface of the first heat dissipation plate and reflects light of the light emitting element; And a lens that is provided on an upper surface of the first heat radiating plate so as to cover the light emitting element, the wire, and the reflecting plate, and collects light of the light emitting element. Here, the semiconductor device further includes a substrate provided with a substrate electrode on an upper surface, and an adhesive that bonds the upper surface of the substrate and the lower surface of the first heat dissipation plate, and the mounting terminal includes: The wire is provided on a lower surface of the substrate and is electrically connected to the substrate electrode. The wire has one end connected to the light emitting element, the other end connected to the substrate electrode, and the substrate is connected to the substrate electrode. You may adhere | attach with a said 1st heat sink so that the said heat sink hole may be located upwards.
本態様によると、発熱する光源直下に第1の放熱板を設置することで、半導体装置の放熱特性を向上させて過熱による電極部断線の不具合を低減することができ、半導体装置自体の寿命を長くすることができる。 According to this aspect, by installing the first heat radiating plate directly under the light source that generates heat, it is possible to improve the heat dissipation characteristics of the semiconductor device and reduce the failure of the electrode part disconnection due to overheating, and the life of the semiconductor device itself can be reduced. Can be long.
また、前記実装端子は、該実装端子の上方に前記放熱板孔が位置するように前記第1の放熱板の下面上に接着剤を介して接着されていてもよい。 The mounting terminal may be bonded to the lower surface of the first heat dissipation plate via an adhesive so that the heat dissipation plate hole is positioned above the mounting terminal.
本態様によると、発熱する光源直下に第1の放熱板を設置し、且つ実装端子以外の箇所で第1の放熱板の下面をむき出しにするすることで、半導体装置の放熱特性を更に向上させて過熱による電極部断線の不具合を低減することができ、半導体装置自体の寿命を更に長くすることができる。 According to this aspect, the heat dissipation characteristics of the semiconductor device can be further improved by installing the first heat radiating plate directly under the heat generating light source and exposing the lower surface of the first heat radiating plate at a place other than the mounting terminal. Thus, it is possible to reduce the failure of the electrode portion disconnection due to overheating, and to further extend the life of the semiconductor device itself.
また、前記接着剤は、前記第1の放熱板の下面において前記実装端子の周囲に延在していてもよい。 The adhesive may extend around the mounting terminal on the lower surface of the first heat radiating plate.
本態様によると、半導体装置を実装基板に半田を介して実装する際にも、接着剤上には半田が濡れず、結果として実装端子と第1の放熱板とが半田でブリッジせず電気ショートしない半導体装置を提供できる。 According to this aspect, even when the semiconductor device is mounted on the mounting substrate via the solder, the solder does not get wet on the adhesive, and as a result, the mounting terminal and the first heat radiating plate are not bridged by the solder and are electrically short-circuited. A semiconductor device that does not work can be provided.
また、前記第1の放熱板と前記実装基板とは、前記実装端子と前記実装基板の端子とを半田により接合する際に、前記半田により接合されてもよい。 Further, the first heat radiating plate and the mounting board may be joined by the solder when the mounting terminal and the terminal of the mounting board are joined by solder.
本態様によると、発熱する光源直下に第1の放熱板を設置し、且つ第1の放熱板から半田を介して実装基板に熱を逃がすことができ、更に半導体装置の放熱特性を向上させて過熱による電極部断線の不具合を低減することができ、半導体装置自体の寿命を更に長くすることができる。 According to this aspect, the first heat radiating plate can be installed immediately below the light source that generates heat, and heat can be released from the first heat radiating plate to the mounting substrate via solder, and further, the heat dissipation characteristics of the semiconductor device can be improved. The problem of disconnection of the electrode part due to overheating can be reduced, and the life of the semiconductor device itself can be further extended.
また、前記半導体装置は、さらに、前記第1の放熱板の下面上に設けられた第2の放熱板を備えてもよい。 The semiconductor device may further include a second heat radiating plate provided on the lower surface of the first heat radiating plate.
本態様によると、発熱する光源直下に第1の放熱板を設置し、且つ第1の放熱板の下面に第2の放熱板を設置することで、半導体装置の放熱特性がさらに向上し、過熱による電極部断線不具合を低減することで半導体装置自体の寿命もさらに長くなる。 According to this aspect, the heat dissipation characteristic of the semiconductor device is further improved by installing the first heat sink directly under the light source that generates heat, and the second heat sink on the lower surface of the first heat sink. The lifetime of the semiconductor device itself can be further extended by reducing the problem of disconnection of the electrode part due to the above.
また、前記接着剤は、前記第1の放熱板の下面上において前記実装端子の周囲に延在していてもよい。 The adhesive may extend around the mounting terminal on the lower surface of the first heat radiating plate.
本態様によると、半導体装置を実装基板に半田を介して実装する際にも、接着剤上には半田が濡れず、結果として実装端子と第1の放熱板及び第2の放熱板とが半田でブリッジせず電気ショートしない半導体装置を提供できる。 According to this aspect, even when the semiconductor device is mounted on the mounting substrate via the solder, the solder does not get wet on the adhesive, and as a result, the mounting terminal, the first heat radiating plate, and the second heat radiating plate are soldered. Thus, it is possible to provide a semiconductor device that does not bridge and does not cause an electrical short circuit.
また、前記第2の放熱板と前記実装基板とは、前記実装端子と前記実装基板の端子とを半田により接合する際に、前記半田により接合されてもよい。 Further, the second heat radiating plate and the mounting board may be joined by the solder when the mounting terminal and the terminal of the mounting board are joined by solder.
本態様によると、発熱する光源直下に第1の放熱板を設置し、且つ第1の放熱板の下面に第2の放熱板を設置し、且つ第1の放熱板及び第2の放熱板から半田を介して実装基板に熱を逃がすことで、さらに半導体装置の放熱特性を向上させて過熱による電極部断線の不具合を低減することができ、半導体装置自体の寿命をさらに長くすることができる。 According to this aspect, the first heat radiating plate is installed immediately below the light source that generates heat, the second heat radiating plate is installed on the lower surface of the first heat radiating plate, and the first and second heat radiating plates are separated from each other. By dissipating heat to the mounting substrate through the solder, the heat dissipation characteristics of the semiconductor device can be further improved, and defects in the electrode part disconnection due to overheating can be reduced, and the life of the semiconductor device itself can be further extended.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、実装基板に実装される半導体装置の製造方法であって、上面上に基板電極が設けられ、下面上に前記基板電極と電気的に接続された実装端子が設けられた基板の上面と、上面から下面に向けて貫通する放熱板孔が形成された第1の放熱板の下面とを、前記放熱板孔と前記基板電極とを合せて接着剤により接着し、前記第1の放熱板の上面上に複数の発光素子を形成し、前記第1の放熱板の上面上に、前記発光素子の光を反射する反射板を形成し、前記複数の発光素子と前記基板電極とを前記放熱板孔を介して電気的にワイヤーで接続し、前記複数の発光素子、前記ワイヤー及び前記反射板を覆うようにレンズを形成し、前記基板を切断して前記複数の発光素子を分離することを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device mounted on a mounting substrate, in which a substrate electrode is provided on an upper surface, and the substrate electrode is electrically connected to a lower surface. The upper surface of the substrate on which the connected mounting terminals are provided and the lower surface of the first heat radiating plate in which a heat radiating plate hole penetrating from the upper surface toward the lower surface is aligned with the heat radiating plate hole and the substrate electrode. Bonding with an adhesive, forming a plurality of light emitting elements on the upper surface of the first heat dissipation plate, forming a reflection plate reflecting the light of the light emitting element on the upper surface of the first heat dissipation plate, The plurality of light emitting elements and the substrate electrode are electrically connected via wires through the heat dissipation plate holes, a lens is formed so as to cover the plurality of light emitting elements, the wires, and the reflection plate, and the substrate is formed. The plurality of light emitting elements are separated by cutting. .
本態様によると、光源の発熱を放熱する第1の放熱板を内臓する放熱板内蔵構造を有した半導体装置を製造することができる。また、ブレード切断することで半導体装置の製造コストダウンができる。 According to this aspect, it is possible to manufacture a semiconductor device having a heat sink built-in structure that incorporates the first heat sink that radiates the heat generated by the light source. Moreover, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced by cutting the blade.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、実装基板に実装される半導体装置の製造方法であって、上面から下面に向けて貫通する放熱板孔が形成された第1の放熱板の下面と実装端子とを、前記放熱板孔と前記実装端子とを合せて接着剤により接着し、前記第1の放熱板の上面上に複数の発光素子を形成し、前記第1の放熱板の上面上に、前記発光素子の光を反射する反射板を形成し、前記複数の発光素子と前記実装端子とを前記放熱板孔を介して電気的にワイヤーで接続し、前記発光素子、前記ワイヤー及び前記反射板を覆うようにレンズを形成し、前記複数の発光素子を分離することを特徴とする。 The semiconductor device manufacturing method according to one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device mounted on a mounting substrate, and includes a first heat dissipation plate in which a heat dissipation plate hole penetrating from the upper surface toward the lower surface is formed. The lower surface of the plate and the mounting terminal are bonded together with the heat radiating plate hole and the mounting terminal, and a plurality of light emitting elements are formed on the upper surface of the first heat radiating plate. On the upper surface of the plate, a reflecting plate that reflects the light of the light emitting element is formed, the plurality of light emitting elements and the mounting terminals are electrically connected through the heat dissipation plate holes, the light emitting element, A lens is formed so as to cover the wire and the reflection plate, and the plurality of light emitting elements are separated.
本態様によると、放熱板内蔵構造を有した半導体装置を製造することができる。また、ブレード切断することで半導体装置の製造コストダウンができる。 According to this aspect, a semiconductor device having a heat sink built-in structure can be manufactured. Moreover, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced by cutting the blade.
また、前記第1の放熱板の下面上に第2の放熱板を形成してもよい。
本態様によると、高い放熱特性の半導体装置を製造することができる。
A second heat radiating plate may be formed on the lower surface of the first heat radiating plate.
According to this aspect, a semiconductor device having high heat dissipation characteristics can be manufactured.
本発明の一態様に係る構成により、半導体装置の輝度アップの為に光源に大電流を印加することで半導体装置が過熱しても、半導体装置に放熱構造を内蔵している為、半導体装置に不具合が生じ難い。その結果、長寿命、高信頼性かつ量産性の高い半導体装置とその製造方法を実現することができる。 With the structure according to one embodiment of the present invention, even if the semiconductor device is overheated by applying a large current to the light source to increase the luminance of the semiconductor device, the semiconductor device has a heat dissipation structure built therein. It is difficult for problems to occur. As a result, a semiconductor device having a long life, high reliability, and high mass productivity and a manufacturing method thereof can be realized.
本発明の一態様に係る構成により、半導体装置の製造工程に要する時間を短縮化するとともに、歩留まりの低下を抑えることができ、コストアップを抑えることができる。また、放熱板を内蔵した小型化に適した構造の半導体装置を実現でき、半導体装置を用いた商品の薄型化および小型化が実現可能となる。また、放熱性の高い構造の半導体装置を実現することができる。 With the structure according to one embodiment of the present invention, the time required for the manufacturing process of a semiconductor device can be shortened, a decrease in yield can be suppressed, and an increase in cost can be suppressed. In addition, a semiconductor device having a structure suitable for miniaturization with a built-in heat sink can be realized, and a product using the semiconductor device can be thinned and miniaturized. In addition, a semiconductor device having a structure with high heat dissipation can be realized.
よって、本発明の一態様に係る構成は、今後益々要求される高輝度及び省電力化を満たす複数のLEDを組み合せた液晶パネル等を実現可能とする。 Therefore, the structure according to one embodiment of the present invention can realize a liquid crystal panel or the like in which a plurality of LEDs satisfying higher luminance and power saving that are increasingly required in the future are combined.
以下、本発明の実施の形態を示す半導体装置およびその製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、図面で同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示している。 Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in drawing may abbreviate | omit description. Further, the drawings schematically show the respective constituent elements mainly for easy understanding.
(実施の形態1)
図1Aは実施の形態1の半導体装置7の構成の詳細を示す図(レンズ2で封止される前の状態を示す図)である。図1Bは、半導体装置7の上面からみた外観図である。図1Cは、半導体装置7の断面図(図1BのA−A’線における断面図)である。図1Dは、半導体装置7の下面からみた外観図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a diagram illustrating details of the configuration of the
この半導体装置7は、実装基板に実装される半導体装置であって、光源1、レンズ2、反射板(リフレクター)3、実装端子4、基板5、ワイヤー6、第1の放熱板9、及び接着剤11を備える。
The
光源1は、LED等の発光素子から構成される。光源1は、第1の放熱板9の上面上に設けられ、接着剤などによって第1の放熱板9と接着されている。光源1の搭載に用いる接着剤には放熱性を考慮し熱伝導性のよい材料が用いられる。
The
基板5は、インターポーザ基板などである。基板5の上面上には基板電極が設けられ、第1の放熱板9の下面側、具体的には基板5の下面上には実装基板の端子と電気的に接続される実装端子4が設けられている。ここで、基板5の基板電極と実装端子4とは電気的に接続されている。
The
なお、図1A〜図1Dでは、光源1として実装端子数の少ないLEDなどを想定した為、基板5は単層基板であるが、実装端子4の数及び配列などを増やしたい場合は2層以上の多層基板にされる。また、図1A〜図1Dでは基板5として一般的な樹脂系有機基板を想定しているが、基板5はリードフレームのCu系及びFe系等の金属材料及びセラミック材料などから構成される無機基板であっても構わない。
1A to 1D, since the
第1の放熱板9は、基板5の上面上に設けられ、少なくとも上面から下面に向けて貫通する放熱板孔10が形成されている。第1の放熱板9は、放熱板孔10と基板電極とを合せた状態で接着剤11等により基板5上に搭載される。基板5は、基板電極の上方に放熱板孔10が位置するように第1の放熱板9と接着される。
The first
接着剤11は、樹脂系材料などから構成され、基板5の上面と第1の放熱板9の下面とを接着する。接着剤11は、基板電極を避けて基板5上に塗布され、予め放熱板孔10が形成された第1の放熱板9と基板5とが貼付けられる。接着剤11は、第1の放熱板9の基板5側の面つまり下面が絶縁材料より構成されている場合には、導電性の材料から構成され、そうでない場合には絶縁性の材料より構成される。
The adhesive 11 is made of a resin material or the like, and bonds the upper surface of the
なお、接着剤11には、樹脂系材料を用いたが別材料が用いられても構わない。また、基板5には基板電極を避けて接着剤11が塗布されるとしたが、基板5に接着剤11を塗布した後にドリル加工及びエッチング加工等で基板電極上の接着剤11が取り除されても構わない。更に、基板5には予め放熱板孔10のあいた第1の放熱板9が貼付けられるとしたが、放熱板孔10のあいていない第1の放熱板9を基板5に接着した後に基板電極上の第1の放熱板9及び接着剤11をドリル加工及びエッチング加工等で同時に除去して放熱板孔10が形成されても構わない。
In addition, although the resin-type material was used for the
反射板3は、第1の放熱板9の上面上に設けられ、光源1の光を上方に向けて反射する。反射板3は、光反射性を考慮して表面に蛍光体が塗布された白色系の熱可塑性樹脂材料により構成され、第1の放熱板9の上面上に封止などによって搭載されている。
The reflecting
なお、反射板3には量産性を考慮して樹脂材料が用いられたが、第1の放熱板9に貼り合せてられた金属板等が用いられても構わない。
In addition, although the resin material was used for the reflecting
ワイヤー6は、Auボールボンド方式のワイヤーであり、一端が光源1と接続され、他端が基板電極と接続されている。ワイヤー6は、放熱板孔10を介して光源1と実装端子4とを電気的に接続(導通)する。
The
なお、図1A〜図1Dでは光源1の電極がAl系であった為、ワイヤー6にはAuボールボンド方式が使用されたが、ワイヤー6はCu系ボールボンド方式及びAl系ウェッジボンド方式などのワイヤーでも構わない。また、図1A〜図1Dではワイヤーボンド方式の接続方法により光源1と基板5の基板電極とを接続したが、フリップチップバンプ接続や近年注目されているTSV(Si貫通電極(Through-Silicon Via))を用いた接続方法で接続されても構わない。
1A to 1D, since the electrode of the
レンズ2は、光透過性を考慮して透明系の熱硬化性樹脂材料で構成され、光源1及びワイヤー6並びに反射板3の少なくとも反射部を覆う(封止する)ように第1の放熱板9の上面上に設けられ、光源1の光を集光する。
The
なお、図1A〜図1Dでは、量産性を考慮してレンズ2に樹脂材料を用いたが、ガラス等を基板5に貼り合せて形成されたものが用いられても構わない。
1A to 1D, a resin material is used for the
上記構造を有する半導体装置7が実装基板等に実装された場合、実装基板等からの供給電流は実装端子4からワイヤー6を介して光源1に入力される。光源1は入力された電流により発光する。発光した光は反射板3によって効率よく集光され、更にレンズ1を介し半導体装置7外に放出される。
When the
上記構造を有する半導体装置は、次のように製造される。
すなわち、まずは基板5が用意され、第1の放熱板9が接着剤11等により基板5の上面に搭載される。続いて、反射板3が第1の放熱板9の上面に搭載された後、第1の放熱板9の上面に光源1が接着剤等によって接着される。最後に、光源1と基板電極とが電気的にワイヤー6で接続された後、光源1、ワイヤー6及び反射板3上にレンズ2が形成される。
The semiconductor device having the above structure is manufactured as follows.
That is, first, the
以上のように本実施の形態の半導体装置によれば、発熱する光源1直下に第1の放熱板9が設置されるので、光源1の発熱は第1の放熱板9を伝播し、実装基板及び空気中などの半導体装置7外に放熱される。従って、半導体装置の放熱特性が向上し、過熱による電極部断線の不具合が低減されるので、半導体装置自体の寿命が長くなる。
As described above, according to the semiconductor device of the present embodiment, the first
(実施の形態2)
図2Aは実施の形態2の半導体装置17の構成の詳細を示す図(レンズ2で封止される前の状態を示す図)である。図2Bは、半導体装置17の上面からみた外観図である。図2Cは、半導体装置17の断面図(図2BのA−A’線における断面図)である。図2Dは、半導体装置17の下面からみた外観図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2A is a diagram showing details of the configuration of the
この半導体装置17は、基板5を取り除き、実装端子4が形成された領域以外で第1の放熱板9の下面をむき出しにしている点で図1の半導体装置7と相違する。第1の放熱板9がむき出しなので、光源1の発熱は第1の放熱板9を伝播し、「主に空気中」及び実装端子4等を伝播し実装基板などの半導体装置17外に放熱される。従って、半導体装置17の放熱特性が向上し、過熱による電極部断線の不具合が低減されるので、半導体装置17の寿命が長くなる。
This
実装端子4は、該実装端子4の上方に放熱板孔10が位置するように第1の放熱板9の下面上に接着剤11を介して接着されている。
The mounting
図3Aは本実施の形態の半導体装置17の実装基板16への実装状態の一例の詳細を示す断面図である。図3Bは、半導体装置17の実装基板16への実装状態の一例の詳細を示す外観図(半導体装置17の下面からみた外観図)である。なお、図3Aにおいて、左半分は図2BのA−A’線で示す実装端子4が設けられた部分の断面図であり、右半分は実装端子4が設けられていない側端部の断面図である。
FIG. 3A is a sectional view showing details of an example of a mounting state of the
図2A〜図2Dの半導体装置17では基板5が取り除かれ、実装端子4以外で第1の放熱板9の下面がむき出しにされているので、実装端子4と実装基板16の端子とを半田15により接合させる際に、第1の放熱板9と実装基板16とを半田15により接合させることが可能となる。従って、光源1の発熱は第1の放熱板9を伝播し、フラックスとして機能する半田15を伝播し実装基板16に直接放熱されるため、半導体装置17の放熱特性が「更に」向上し、過熱による電極部断線の不具合が「更に」低減されるため、半導体装置17自体の寿命を「更に」長くすることができる。
In the
ここで、特記すべきは図2A〜図2Dの半導体装置17において、少なくとも放熱板孔10を具備した第1の放熱板9と実装端子4とを、放熱板孔10と実装端子4とを合せて接着剤11により接合する際に、「接着剤11を実装端子4周囲よりもはみ出させ」つまり「接着剤11を第1の放熱板9の下面において実装端子4の周囲に延在させ」、かつ「接着剤11自体を絶縁材料」としたことである。従って、第1の放熱板9と実装基板16とを半田15により接合させる際に、接着剤11は絶縁材料であるために半田15は接着剤11に接合されない。更に、半田15は通常溶融状態の液体であり、液体は空中よりも物体の表面上を伝播するので、接着剤11がダムとして機能し、接着剤11上には半田15が流れ込みにくくなる。従って、実装端子4と第1の放熱板9とが半田15でブリッジせず電気ショートしないことが可能となる。一方、実装基板16の端子及び第1の放熱板9に対しても金属メッキし、その端子と第1の放熱板9との間にもレジストなどを塗布すれば、実装基板16でも端子と第1の放熱板9とが半田15でブリッジせず電気ショートしないようにできる。以上により、放熱性の高い半導体装置17を実装基板16に接合することができる。
Here, it should be noted that in the
(実施の形態3)
図4Aは実施の形態3の半導体装置27の構成の詳細を示す図(レンズ2で封止される前の状態を示す図)である。図4Bは、半導体装置27の上面からみた外観図である。図4Cは、半導体装置27の断面図(図4BのA−A’線における断面図)である。図4Dは、半導体装置27の下面からみた外観図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4A is a diagram illustrating details of the configuration of the
この半導体装置27は、第1の放熱板9の下面(第1の放熱板9の光源1が設けられている面と反対の面)上における実装端子4が形成された領域及びその周囲の領域を除く領域に接着剤11を介して第2の放熱板12が搭載されている点で図2の半導体装置17と相違する。従って、発熱する光源1直下に第1の放熱板9が設置され、且つ第1の放熱板9直下に第2の放熱板12が設置されるので、光源1の発熱は第1の放熱板9から第2の放熱板12を伝播し、実装基板16及び空気中などの半導体装置27外に放熱される。従って、半導体装置27の放熱特性が向上し、過熱による電極部断線の不具合が低減されるので、半導体装置27の寿命が長くなる。
The
なお、図4A〜図4Dでは、量産性を考慮し第1の放熱板9と第2の放熱板12とは接着剤11により接着されるとしたが、例えば第1の放熱板9と第2の放熱板12とは一体ものでも構わない。
In FIG. 4A to FIG. 4D, the first
図5Aは本実施の形態の半導体装置27の実装基板16への実装状態の一例の詳細を示す断面図である。図5Bは、半導体装置27の実装基板16への実装状態の一例の詳細を示す外観図(半導体装置27の下面からみた外観図)である。なお、図5Aにおいて、左半分は図4BのA−A’線で示す実装端子4が設けられた部分の断面図であり、右半分は実装端子4が設けられていない側端部の断面図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view showing details of an example of a mounting state of the
図4A〜図4Dの半導体装置27では第1の放熱板9の下面上における実装端子4が形成された領域及びその周囲の領域を除く領域に第2の放熱板12が搭載されているので、実装端子4と実装基板16の端子とを半田15により接合させる際に、第1の放熱板9、第2の放熱板12及び実装基板16を半田15により接合させることが可能となる。従って、光源1の発熱は第1の放熱板9を伝播し、第2の放熱板12を伝播し、半田15を伝播し実装基板16に直接放熱されるため、半導体装置27の放熱特性が「更に」向上し、過熱による電極部断線の不具合が「更に」低減されるため、半導体装置27自体の寿命を「更に」長くすることができる。また、第2の放熱板12がある為に半田15の使用量を削減することができる。
In the
ここで、特記すべきは図4A〜図4Dの半導体装置27において、少なくとも放熱板孔10を具備した第1の放熱板9と実装端子4とを、放熱板孔10と実装端子4とを合せて接着剤11により接合する際に、「接着剤11を実装端子4周囲よりもはみ出させた状態で第1の放熱板9の下面上に第2の放熱板12を搭載し」つまり「接着剤11を第1の放熱板9の下面において実装端子4の周囲に延在させた状態で第1の放熱板9の下面上に第2の放熱板12を搭載し」、かつ「接着剤11自体を絶縁材料」としたことである。従って、第1の放熱板9、第2の放熱板12及び実装基板16を半田15により接合させる際に、接着剤11は絶縁材料であるために半田15は接着剤11に接合されない。更に、半田15は通常溶融状態の液体であり、液体は空中よりも物体の表面上を伝播するので、接着剤11がダムとして機能し、接着剤11上には半田15が流れ込みにくくなる。従って、実装端子4と第1の放熱板9及び第2の放熱板12とが半田15でブリッジせず電気ショートしないことが可能となる。一方、実装基板16側の端子、第1の放熱板9及び第2の放熱板12に対しても金属メッキし、その端子と第1の放熱板9及び第2の放熱板12との間にもレジストなどを塗布すれば、実装基板16でも実装端子と第1の放熱板9及び第2の放熱板12とが半田15でブリッジせず電気ショートしないようにできる。以上により、放熱性の高い半導体装置27を実装基板16に接合することができる。
Here, it should be noted that in the
また、図4A〜図4Dの半導体装置27では、量産性を考慮し、接着剤11は予め第1の放熱板9の下面全面に貼付され、第1の放熱板9と第2の放熱板12及び実装端子4とが接着剤11で接着される。
Also, in the
(実施の形態4)
図6は実施の形態4の半導体装置17の製造方法の概略を示す外観図(半導体装置17の上面からみた外観図)である。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is an external view (outside view of the
先ず図6(a)に示されるように、実装端子4を複数保持する端子保持バー13を枠状の基板25に保持させる。
First, as shown in FIG. 6A, a
ここで、最終用途別またコストダウン目的で実装端子4としてはCu合金系及びFe−Ni合金系等の材料より構成される所謂リードフレームが用いられる。また、実装端子4と端子保持バー13とはエッチング加工により形成されても、金型打ち抜き加工により形成されても構わない。
Here, a so-called lead frame made of a material such as a Cu alloy type or an Fe—Ni alloy type is used as the mounting
次に、少なくとも放熱板孔10が形成された第1の放熱板9の下面と実装端子4とを、放熱板孔10と実装端子4とを合せて(各実装端子4上方に対応する放熱板孔10が位置するように)接着剤11により接着した後、第1の放熱板9の上面上に反射板3を形成する。
Next, at least the lower surface of the first
ここで、反射板3の形成には熱硬化性樹脂を用いた一括封止トランスファー成形工法が用いられる。その後、図示はしていないが反射板3上に蛍光体を塗布し反射板の光反射率を向上させる。
Here, the formation of the reflecting
なお、実装端子4には予め放熱板孔10のあいた第1の放熱板9が貼付けられるとしたが、放熱板孔10のあいていない第1の放熱板9を実装端子4に接着した後に実装端子4上の第1の放熱板9と接着剤11とをドリル加工及びエッチング加工等で同時に除去して放熱板孔10が形成されても構わない。
The first
次に図6(b)に示されるように、第1の放熱板9の上面上に各実装端子4に対応するように複数の光源1を形成し、対応する光源1と実装端子4とを放熱板孔10を介して電気的にワイヤー6で接続する。
Next, as shown in FIG. 6B, a plurality of
次に図6(c)に示されるように、各光源1及びワイヤー6並びに反射板3の少なくとも反射部を覆うようにレンズ2を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, the
ここで、レンズ2形成において、レンズ2の封止成形を容易にし、またコストを削減する為に熱硬化性樹脂を用いた一括封止トランスファー成形工法が用いられる。この成形工法によると、一括封止トランスファー成形金型にレンズ2の形状を形成しておくだけで図2B及び図2Cのような円筒形状のレンズ2を形成することができる。レンズ2に熱硬化性樹脂を用いられるので約150〜250℃の熱にてまた酸化防止のためN2雰囲気中でレンズ2は硬化される。
Here, in forming the
次に図6(d)に示されるように、隣接するレンズ2間のほぼ中央部付近で端子保持バー13、レンズ2、反射板3及び基板25をダイシングブレード等の刃を所定の方向(図6(d)の矢印で示す方向)に動かしながら同時切断し、ダイシングブレード等で複数の光源1を分離して個片化された半導体装置17を製造する。
Next, as shown in FIG. 6 (d), the
ここで、図6(d)は半導体装置17全体を上方(第1の放熱板9の上面側)から見た概略図であるが、図6(d)の工程において半導体装置17全体を下方(第1の放熱板9の下面側)から見た詳細図を図7に示す。図7に示されるように、ダイシングブレード等の刃14の幅を端子保持バー13の幅よりも大きく設定することで図6(d)の工程で端子保持バー13は刃14により完全除去され、複数の実装端子4は端子保持バー13より分離される。
Here, FIG. 6D is a schematic view of the
なお、端子保持バー13、レンズ2、反射板3及び基板25を1つの刃14で同時に切断するとしたが、種々の刃14のダイシングブレードで数回別々に切断しても構わない。また、ダイシングブレードの砥粒にダイヤモンドを用いたがCBNを用いても構わない。また砥粒を固着する為のボンド材としてCu−Sn系のメタルボンドを用いたがNi系のメタルボンド及び熱硬化性樹脂等を用いても構わない。また、ダイシングブレードにて切断する際の基板25の固定にテープを用いたが、別の固定方式、例えば真空吸着を用いても構わない。また、レンズ2が突起形状のために基板25側を固定して切断を行ったが、レンズ2の突起形状等を固定できうるならばレンズ2側を固定して切断を行っても構わない。また、ダイシングブレードで切断する際に発生する熱を冷却するために、また切断屑の除去などを行うために、一般的に切削水が使用されるが、この切削水の水流力及び切削屑などでレンズ2に傷損傷及び破壊等が発生しないように切断が行われる。
Although the
最後に図6(e)に示されるように、テープに保持された半導体装置17をピックアップし、半導体装置17を得る。図6(e)でのA−A’断面の詳細が図2Cの断面図となる。
Finally, as shown in FIG. 6E, the
なお、図6では本発明の実施の形態2の図2A〜図2Dで示した半導体装置17の製造方法について示したが、図6で示した製造方法は一部を変更して実施の形態1の図1A〜図1Dで示した半導体装置7の製造方法及び実施の形態3の図4A〜図4Dで示した反動体装置27の製造方法等に応用されても構わない。
6 shows the manufacturing method of the
具体的には、実施の形態1の半導体装置7の製造方法では、図6(a)で示した工程は、上面上に基板電極が設けられ、下面上に基板電極と電気的に接続された実装端子4が形成された基板5を用意するだけの工程とされる。そして、図6(b)で示した工程では、基板5の上面と放熱板孔10が形成された第1の放熱板9の下面とが放熱板孔10と基板電極とを合せて接着剤により接着され、図6(c)で示した工程では、レンズ2、反射板3及び基板5がダイシングブレードで切断される。
Specifically, in the method of manufacturing the
また、実施の形態3の半導体装置27の製造方法では、図6(b)で示した工程で、第1の放熱板9の下面上における実装端子4が形成された領域及びその周囲の領域を除く領域に接着剤11を介して第2の放熱板12が形成される工程が追加される。
In the method for manufacturing the
以上のように本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、放熱板内蔵構造を有した半導体装置を製造することができる。また、最後にブレード切断して複数の半導体装置を製造することで複数の半導体装置について同時に加工を行えるため、加工時間を短縮でき半導体装置の製造コストダウンを実現することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, a semiconductor device having a heat sink built-in structure can be manufactured. In addition, since a plurality of semiconductor devices can be processed at the same time by cutting a blade at the end, the processing time can be shortened and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
以上、本発明の半導体装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 As mentioned above, although the semiconductor device of this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to this embodiment. The present invention includes various modifications made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Moreover, you may combine each component in several embodiment arbitrarily in the range which does not deviate from the meaning of invention.
本発明は、半導体装置とその製造方法に有用であり、特に液晶パネル等に有用である。 The present invention is useful for a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and particularly useful for a liquid crystal panel or the like.
1 光源
2 レンズ
3 反射板
4 実装端子
5、25 基板
6 ワイヤー
7、17、27 半導体装置
9 第1の放熱板
10 放熱板孔
11 接着剤
12 第2の放熱板
13 端子保持バー
14 刃
15 半田
16 実装基板
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上面から下面に向けて貫通する放熱板孔が形成された第1の放熱板と、
前記第1の放熱板の下面側に設けられ、前記実装基板の端子と電気的に接続される実装端子と、
前記第1の放熱板の上面上に設けられた発光素子と、
前記放熱板孔を介して、前記発光素子と前記実装端子とを電気的に接続するワイヤーと、
前記第1の放熱板の上面上に設けられ、前記発光素子の光を反射する反射板と、
前記発光素子、前記ワイヤー及び前記反射板を覆うように前記第1の放熱板の上面上に設けられ、前記発光素子の光を集光するレンズとを備える
半導体装置。 A semiconductor device mounted on a mounting board,
A first heat sink having a heat sink hole penetrating from the upper surface toward the lower surface;
A mounting terminal provided on a lower surface side of the first heat dissipation plate and electrically connected to a terminal of the mounting substrate;
A light emitting device provided on an upper surface of the first heat dissipation plate;
A wire for electrically connecting the light emitting element and the mounting terminal via the heat sink hole;
A reflection plate provided on the upper surface of the first heat dissipation plate and reflecting light of the light emitting element;
A semiconductor device comprising: a lens that is provided on an upper surface of the first heat radiating plate so as to cover the light emitting element, the wire, and the reflecting plate, and collects light of the light emitting element.
上面上に基板電極が設けられた基板と、
前記基板の上面と前記第1の放熱板の下面とを接着する接着剤とを備え、
前記実装端子は、前記基板の下面上に設けられ、前記基板電極と電気的に接続され、
前記ワイヤーは、一端が前記発光素子と接続され、他端が前記基板電極と接続され、
前記基板は、前記基板電極の上方に前記放熱板孔が位置するように前記第1の放熱板と接着される
請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device further includes:
A substrate provided with a substrate electrode on the upper surface;
An adhesive that bonds the upper surface of the substrate and the lower surface of the first heat dissipation plate;
The mounting terminal is provided on the lower surface of the substrate, and is electrically connected to the substrate electrode,
The wire has one end connected to the light emitting element and the other end connected to the substrate electrode.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is bonded to the first heat dissipation plate so that the heat dissipation plate hole is located above the substrate electrode.
請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the mounting terminal is bonded to the lower surface of the first heat dissipation plate with an adhesive so that the heat dissipation plate hole is positioned above the mounting terminal.
請求項3記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3, wherein the adhesive extends around the mounting terminal on the lower surface of the first heat radiating plate.
請求項3記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3, wherein the first heat radiating plate and the mounting substrate are joined by the solder when the mounting terminals and the terminals of the mounting substrate are joined by solder.
請求項3記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3, further comprising a second heat radiating plate provided on a lower surface of the first heat radiating plate.
請求項6記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6, wherein the adhesive extends around the mounting terminal on the lower surface of the first heat radiating plate.
請求項6記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6, wherein the second heat radiating plate and the mounting substrate are joined by the solder when the mounting terminal and the terminal of the mounting substrate are joined by solder.
上面上に基板電極が設けられ、下面上に前記基板電極と電気的に接続された実装端子が設けられた基板の上面と、上面から下面に向けて貫通する放熱板孔が形成された第1の放熱板の下面とを、前記放熱板孔と前記基板電極とを合せて接着剤により接着し、
前記第1の放熱板の上面上に複数の発光素子を形成し、
前記第1の放熱板の上面上に、前記発光素子の光を反射する反射板を形成し、
前記複数の発光素子と前記基板電極とを前記放熱板孔を介して電気的にワイヤーで接続し、
前記複数の発光素子、前記ワイヤー及び前記反射板を覆うようにレンズを形成し、
前記基板を切断して前記複数の発光素子を分離する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device mounted on a mounting substrate,
A substrate electrode is provided on the top surface, a top surface of the substrate on which a mounting terminal electrically connected to the substrate electrode is provided on the bottom surface, and a heat sink plate hole penetrating from the top surface to the bottom surface is formed. The lower surface of the heat sink is bonded with an adhesive by combining the heat sink hole and the substrate electrode,
Forming a plurality of light emitting elements on an upper surface of the first heat dissipation plate;
On the upper surface of the first heat radiating plate, a reflecting plate that reflects the light of the light emitting element is formed,
The plurality of light emitting elements and the substrate electrode are electrically connected through wires through the heat sink holes,
Forming a lens so as to cover the plurality of light emitting elements, the wires and the reflector;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate is cut to separate the plurality of light emitting elements.
上面から下面に向けて貫通する放熱板孔が形成された第1の放熱板の下面と実装端子とを、前記放熱板孔と前記実装端子とを合せて接着剤により接着し、
前記第1の放熱板の上面上に複数の発光素子を形成し、
前記第1の放熱板の上面上に、前記発光素子の光を反射する反射板を形成し、
前記複数の発光素子と前記実装端子とを前記放熱板孔を介して電気的にワイヤーで接続し、
前記発光素子、前記ワイヤー及び前記反射板を覆うようにレンズを形成し、
前記複数の発光素子を分離する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device mounted on a mounting substrate,
The lower surface of the first heat radiating plate in which a heat radiating plate hole penetrating from the upper surface toward the lower surface and the mounting terminal are bonded with the adhesive by combining the heat radiating plate hole and the mounting terminal,
Forming a plurality of light emitting elements on an upper surface of the first heat dissipation plate;
On the upper surface of the first heat radiating plate, a reflecting plate that reflects the light of the light emitting element is formed,
The plurality of light emitting elements and the mounting terminals are electrically connected through wires through the heat sink holes,
Forming a lens so as to cover the light emitting element, the wire and the reflector;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of light emitting elements are separated.
請求項10記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein a second heat radiating plate is formed on a lower surface of the first heat radiating plate.
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