JP2013004573A

JP2013004573A - 半導体パッケージ及び半導体装置

Info

Publication number: JP2013004573A
Application number: JP2011131209A
Authority: JP
Inventors: Junji Fujino; 純司藤野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】製造コストを低減することができる半導体パッケージ及び半導体装置を得る。
【解決手段】半導体チップ２の対向する主面にそれぞれ電極３，４が設けられている。金属導体５はダイパッド５ａと外部電極部５ｂを含む。ダイパッド５ａは、半導体チップ２の電極３に接合されている。配線基板９の主面に配線１０，１１が設けられている。配線基板９上に半導体パッケージ１が実装されている。半導体パッケージ１の電極４と外部電極部５ｂは、配線基板９の主面に対向した状態で、それぞれ配線１０，１１に接合されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体機器、特に、光情報機器や光通信機器に用いられる半導体パッケージ及び半導体装置に関する。

従来の半導体パッケージでは、分割された金属導体をインサートモールド樹脂で連結して、各金属導体を電気的に絶縁しつつ、機械的な構造を保持している（例えば、特許文献１参照）。また、半導体チップの第１の電極を第１の金属導体のダイパッドに接合し、半導体チップの第２の電極を第２の金属導体にワイヤボンドすることで、両者を電気的に接続している。

特開２００２−４３６７４号公報

金属導体を分割するには高精度な金型が必要で、インサートモールドにも高額な金型が必要となる。さらに、モールド樹脂の耐熱性が低いために、それ以下の温度で組み立て可能な接合方法に限定される。また、半導体チップと金属導体はワイヤにより接続される。このため、ワイヤボンドが行われる半導体チップや金属導体の表面メタライズは、素材（ＡｕやＰｄなど）が非常に高価で、製膜に必要なプロセス（めっきや蒸着）も高額な装置や厳密な廃液管理が必要である。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は製造コストを低減することができる半導体パッケージ及び半導体装置を得るものである。

本発明に係る半導体パッケージは、対向する主面にそれぞれ第１及び第２の電極を含む半導体チップと、前記半導体チップの前記第１の電極に接合されたダイパッドと、外部電極部とを含む金属導体とを有し、前記半導体チップの前記第２の電極と前記金属導体の前記外部電極部を用いて外部実装を行うことを特徴とする。

本発明により、製造コストを低減することができる。

本発明の実施の形態１に係るレーザパッケージを示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係るレーザパッケージを示す断面図である。本発明の実施の形態１に係るレーザ装置を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るレーザパッケージを示す斜視図である。本発明の実施の形態２に係るレーザパッケージを示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るレーザ装置を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係るレーザパッケージ及びレーザ装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るレーザパッケージ１を示す斜視図であり、図２は断面図である。レーザチップ２はＧａＡｓ製であり、幅が０．３ｍｍ、長さが１．５ｍｍ、厚さが０．２ｍｍである。レーザチップ２の対向する主面に、それぞれ電極３，４が電極メタライズＡｕめっきにより設けられている。

金属導体５はＣｕ板であり、大きさが３ｍｍ×３ｍｍ、厚さが０．３ｍｍである。曲げ加工により金属導体５に凹部６が設けられている。凹部６の幅は１ｍｍ、深さは０．２ｍｍである。金属導体５はダイパッド５ａと外部電極部５ｂを含み、凹部６の底面にダイパッド５ａが配置されている。

レーザチップ２は凹部６内に収容され、レーザチップ２の電極３にダイパッド５ａがＡｕＳｎはんだ７により接合されている。ＡｕＳｎはんだ７は、融点が２８０℃であり、はんだ接合時に３２０℃まで加熱される。ＡｕＳｎはんだ７の大きさは０．２ｍｍ×１．０ｍｍ、厚さは５０μｍである。

レーザチップ２の電極４の上面と金属導体５の外部電極部５ｂの上面がほぼ同じ平面上に並んでいる。レーザチップ２の電極４の上面と金属導体５の外部電極部５ｂの上面にそれぞれ導電性接着シート８が貼り付けられている。この電極４と外部電極部５ｂを用いて外部実装を行う。

図３は、本発明の実施の形態１に係るレーザ装置を示す断面図である。配線基板９の主面に配線１０，１１が設けられている。この配線基板９上にレーザパッケージ１が実装されている。レーザパッケージ１の電極４と外部電極部５ｂは、配線基板９の主面に対向した状態で、それぞれ配線１０，１１に接合されている。

以上説明したように、本実施の形態では、レーザチップ２の電極４と金属導体５の外部電極部５ｂを用いて外部実装を行う。従って、金属導体５の分割やモールドのための金型が不要となる。また、耐熱性の低いモールド樹脂を使わないことで、組み立てや実装時のプロセスの自由度が増す。さらに、ワイヤボンドを行わないため、高価なメタライズが不要となる。よって、本実施の形態により、製造コストを低減することができる。

また、レーザチップ２は金属導体５の凹部６内に収容され、レーザチップ２の電極４の上面と金属導体５の外部電極部５ｂの上面がほぼ同じ平面上に並んでいる。これにより、平坦な配線基板９上にレーザパッケージ１を簡単に実装することができる。

なお、金属導体５はＣｕに限らず４２アロイやＮｉなどでもよい。金属導体５の表面メタライズがＮｉ／Ａｕなどであれば、はんだ付け性が向上する。また、ＡｕＳｎはんだ７の代わりに、導電性接着剤、ＳｎＡｇＣｕはんだ（融点２１９℃）、ＳｎＢｉはんだ（融点１４０℃）などを用いてもよい。導電性接着剤を用いることで、金属導体５としてＡｌや鉄鋼材料などのはんだ付け困難な材料を用いることができ、レーザチップ２の電極３，４としてＡｌやＴｉなどのはんだ付け困難な材料を用いることができる。

また、金属導体５や配線１０，１１がはんだ付け可能な素材であれば、導電性接着シート８の代わりにはんだシートを用いてもよい。また、配線基板９側に接合材料を設ければ、レーザパッケージ１に導電性接着シート８などを設ける必要はない。また、導電性接着シート８の代わりに異方性導電シート（ＡＣＦ）を用いることで、隣接する電極間の短絡を防止することができる。さらに、レーザチップ２の代わりに、フォトダイオードチップのように受光部を備えたチップを用いることができる。この場合は、受光部が露出するように金属導体５に開口部を設ける必要がある。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係るレーザパッケージを示す斜視図であり、図５は断面図である。図６は、本発明の実施の形態２に係るレーザ装置を示す断面図である。

本実施の形態では、絶縁部材１２上に金属導体５が設けられている。絶縁部材１２はＡｌＮ製のセラミック基板であり、大きさが３ｍｍ×３ｍｍ、厚さが０．４ｍｍである。絶縁部材１２には焼成時に凹部１３が設けられている。凹部１３の幅は１ｍｍ、深さは０．２ｍｍである。

金属導体５は、タングステン上にＮｉ、Ａｕがメタライズされたものである。絶縁部材１２の凹部１３の底面に金属導体５のダイパッド５ａが配置されている。金属導体５はダイパッド５ａから外部電極部５ｂまで電気的に接続されている。レーザチップ２は二波長タイプであり、電極３が２つに分割されている。２つに分割された電極３に、２つに分割された金属導体５のダイパッド５ａがＡｕＳｎはんだ７により接合されている。

レーザチップ２は凹部１３内に収容され、レーザチップ２の電極４の上面と金属導体５の外部電極部５ｂの上面がほぼ同じ平面上に並んでいる。その他の構成は実施の形態１と同様である。この構成により実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、絶縁部材１２はＡｌＮ製セラミック基板に限らず、アルミナなど他のセラミックや、トランスファモールド樹脂、ガラスエポキシ基板などでもよい。また、金属導体５はタングステンに限らず、Ｃｕ、Ｎｉ、又はＡｇペースト焼成導体でもよい。

また、実施の形態１，２では、レーザチップを実装したレーザパッケージ及びレーザ装置を例として挙げたが、これに限らずフォトダイオードや高周波デバイスなどの半導体チップを実装した半導体パッケージ及び半導体装置にも本発明を適用することができる。

１レーザパッケージ（半導体パッケージ）
２レーザチップ（半導体チップ）
３電極（第１の電極）
４電極（第２の電極）
５金属導体
５ａダイパッド
５ｂ外部電極部
６，１３凹部
８導電性接着シート
９配線基板
１０配線（第１の配線）
１１配線（第２の配線）
１２絶縁部材

Claims

対向する主面にそれぞれ第１及び第２の電極を含む半導体チップと、
前記半導体チップの前記第１の電極に接合されたダイパッドと、外部電極部とを含む金属導体とを有し、
前記半導体チップの前記第２の電極と前記金属導体の前記外部電極部を用いて外部実装を行うことを特徴とする半導体パッケージ。
前記金属導体に凹部が設けられ、
前記凹部の底面に前記ダイパッドが配置され、
前記半導体チップは前記凹部内に収容され、
前記半導体チップの前記第２の電極の上面と前記金属導体の前記外部電極部の上面がほぼ同じ平面上に並ぶことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記金属導体が設けられた絶縁部材を更に有し、
前記絶縁部材に凹部が設けられ、
前記凹部の底面に前記ダイパッドが配置され、
前記半導体チップは前記凹部内に収容され、
前記半導体チップの前記第２の電極の上面と前記金属導体の前記外部電極部の上面がほぼ同じ平面上に並ぶことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記半導体チップの前記第２の電極の上面と前記金属導体の前記外部電極部の上面にそれぞれ貼り付けられた導電性接着シートを更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
前記半導体チップは、レーザチップであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体パッケージ。
主面に第１及び第２の配線が設けられた配線基板と、
前記配線基板上に実装された請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体パッケージとを備え、
前記半導体パッケージの前記第２の電極と前記外部電極部は、前記配線基板の主面に対向した状態で、それぞれ前記第１及び第２の配線に接合されていることを特徴とする半導体装置。