JP2013125867A - 光学半導体装置用基台及びその製造方法、並びに光学半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現するための光学半導体装置用基台及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップを搭載するための複数のチップ搭載部２と、前記搭載される半導体チップと電気的に接続し、外部に対して電極部を提供する複数の信号接続部３とを有する光学半導体装置用基台１の製造方法であって、複数のチップ搭載部２と、複数のチップ搭載部２の厚さより薄い厚さの部分を有する信号接続部３とが形成された金属フレーム４を準備する工程と、複数のチップ搭載部２の表裏面が共に露出し、信号接続部３の少なくとも片面が露出するように、金属フレーム４に形成された複数のチップ搭載部２と信号接続部３とを除外する部分を樹脂５で埋め込んで板状に形成して光学半導体装置用基台１を製造する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属と樹脂を複合化した光学半導体装置用基台及びその製造方法、並びにその光学半導体装置用基台を用いた光学半導体装置に関する。

ＬＥＤ、フォトダイオード等の光学素子は、高効率であり、外部応力および環境的な影響に対する耐性が高いことから産業界において幅広く用いられている。さらに、光学素子は効率が高いことに加えて、寿命が長く、コンパクトであり、多くの異なる構造に構成することができ、比較的低い製造コストで製造することができる。
例えば、耐紫外線性かつ耐熱性を向上するために、半導体チップを搭載する接続キャリアの材質に、繊維強化材を有したシリコーン材を用いることが知られている（特許文献１参照）。
特に、大量の熱を発生する高出力の光学半導体装置において、高耐熱性であると同時に、放熱性を高める構造を有することが重要である。

特表２０１１−５２１４８１号公報

本発明の目的は、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現するための光学半導体装置用基台及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体チップを搭載するための複数のチップ搭載部と、前記搭載される半導体チップと電気的に接続し、外部に対して電極部を提供する複数の信号接続部とを有する光学半導体装置用基台の製造方法であって、前記複数のチップ搭載部と、該複数のチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有する前記信号接続部とが形成された金属フレームを準備する工程と、前記複数のチップ搭載部の表裏面が共に露出し、前記信号接続部の少なくとも片面が露出するように、前記金属フレームに形成された前記複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成して前記光学半導体装置用基台を製造する工程とを有することを特徴とする光学半導体装置用基台の製造方法が提供される。

このような製造方法であれば、半導体チップから発生する熱を表裏面が共に露出したチップ搭載部によって効率的に放出可能な光学半導体装置用基台を製造できる。また、信号接続部はチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有し、金属フレームに形成された複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成することで、強度が向上し、かつ反りが低減された光学半導体装置用基台を製造できる。この光学半導体装置用基台を用いることにより、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現できる。

このとき、前記金属フレームを準備する工程において、金属プレートをエッチングすることによって前記複数のチップ搭載部と信号接続部とを形成することができる。
このようにすれば、金属プレートを低コストで容易に準備できる。

またこのとき、前記複数の信号接続部の電極部と前記複数のチップ搭載部の露出した部分を除いた前記光学半導体装置用基台の前記半導体チップを搭載する側の表面上に樹脂成型する工程を有することができる。
このような工程を有することで、光学半導体装置用基台の表面にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を形成でき、より耐久性が向上された高機能の光学半導体装置用基台を製造できる。

またこのとき、前記樹脂で埋め込んで前記光学半導体装置用基台を板状に形成する工程において、前記光学半導体装置用基台の前記各信号接続部が形成された部分の厚さが前記各チップ搭載部の厚さより厚くなるように前記樹脂を埋め込むことが好ましい。
このようにすれば、光学半導体装置用基台の表面にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を形成する際に、各信号接続部の表面に樹脂バリが発生するのを抑制できる。

またこのとき、前記樹脂で埋め込んで前記光学半導体装置用基台を板状に形成する工程において、前記樹脂を熱圧着、印刷塗布、又は金型成型によって埋め込むことができる。
このようにすれば、金属フレームに形成された複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分を樹脂で確実に埋め込んで、強度が向上された光学半導体装置用基台を確実に製造できる。

またこのとき、前記埋め込む樹脂の材質を熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とすることができ、前記埋め込む樹脂に繊維強化材を含めることが好ましい。また、前記埋め込む樹脂に含める繊維強化材としてガラス繊維を用いることができる。
埋め込む樹脂としてこのような材質のものを用いれば、耐熱性及び強度により優れた光学半導体装置用基台を製造できる。

またこのとき、前記樹脂で埋め込んで板状に形成して前記光学半導体装置用基台を製造する工程の後工程において、前記基台表面を研磨及び／又はレジスト塗布の表面処理を実施することができる。
このようにすれば、高品質な光学半導体装置用基台を製造できる。

また、本発明によれば、半導体チップを搭載するための複数のチップ搭載部と、前記搭載される半導体チップと電気的に接続し、外部に対して電極部を提供する複数の信号接続部とを有する光学半導体装置用基台であって、前記複数のチップ搭載部と、該複数のチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有する前記信号接続部とが形成された金属フレームと、前記複数のチップ搭載部の表裏面が共に露出し、前記信号接続部の少なくとも片面が露出するように、前記金属フレームに形成された前記複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分に埋め込まれた樹脂母体部とから構成され、板状に形成されたものであることを特徴とする光学半導体装置用基台が提供される。

このような光学半導体装置用基台であれば、半導体チップから発生する熱を表裏面が共に露出したチップ搭載部によって効率的に放出できるものとなる。また、金属フレームに形成された複数のチップ搭載部とチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有する信号接続部とを除外する部分に埋め込まれた樹脂母体部とから構成されたものであれば、強度が向上し、かつ反りが低減されたものとなる。この光学半導体装置用基台を用いることにより、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現できる。

このとき、前記複数の信号接続部の電極部と前記複数のチップ搭載部の露出した部分を除いた前記光学半導体装置用基台の前記半導体チップを搭載する側の表面上に樹脂成型部を有するものとすることができる。
このように光学半導体装置用基台の表面上にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を有するものであれば、光学半導体装置用基台の高機能化が計れるとともに耐久性をより向上できるものとなる。

このとき、前記光学半導体装置用基台の前記各信号接続部が形成された部分の厚さが前記各チップ搭載部の厚さより厚くなるように前記樹脂母体部が埋め込まれたものであることが好ましい。
このようなものであれば、光学半導体装置用基台の表面にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を形成する際に、各信号接続部の表面に樹脂バリが発生するのを抑制できるものとなる。

またこのとき、前記樹脂母体部の材質を熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とすることができ、前記樹脂母体部は繊維強化材を含むものであることが好ましい。また、前記樹脂母体部が含む繊維強化材をガラス繊維とすることができる。
樹脂母体部がこのような材質のものであれば、耐熱性及び強度により優れた光学半導体装置用基台を製造できるものとなる。

また、本発明によれば、光学半導体装置であって、本発明の光学半導体装置用基台の前記複数のチップ搭載部にそれぞれ半導体チップが搭載され、ダイシングによって分割されたものであることを特徴とする光学半導体装置が提供される。
このような光学半導体装置は、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性のものであり、大量の熱を発生する半導体チップを用いる場合や、高温高湿環境下で用いられる場合に適したものである。

本発明では、光学半導体装置用基台の製造において、複数のチップ搭載部と、該複数のチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有する信号接続部とが形成された金属フレームを準備し、複数のチップ搭載部の表裏面が共に露出し、信号接続部の少なくとも片面が露出するように、金属フレームに形成された複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成するので、半導体チップから発生する熱をチップ搭載部によって効率的に放出でき、強度が向上し、かつ反りが低減された光学半導体装置用基台を製造できる。この光学半導体装置用基台を用いることにより、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現できる。

本発明の光学半導体装置用基台の一例を示す図である。 図１の点線で囲まれた部分の拡大図である。（Ａ）上面拡大図。（Ｂ）断面図。 本発明の光学半導体装置用基台の別の一例の一部分を示す断面図である。 本発明の光学半導体装置用基台の表面の様子を説明する説明図である。 本発明の光学半導体装置用基台の金属フレームを示す上面図である。 本発明の光学半導体装置用基台の製造方法の金属フレームに樹脂を埋め込む工程の一例を示したフロー図である。 本発明の光学半導体装置の一例を示した図である。 本発明の光学半導体装置の別の一例を示した図である。 本発明の光学半導体装置のさらに別の一例を示した図である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来、特に高温環境で光学半導体装置を用いる場合、反射率が低下してしまったり、光束値が使用時間の経過と共に大幅に低下してしまったりするという問題があった。
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。従来、耐熱性を向上するために、半導体チップを搭載する部分の材質に繊維強化材を有したシリコーン材を用いることが知られている。しかし、特に、半導体チップの光出力が高く、大量の熱を発生する光学半導体装置においては、これだけでは不十分であり、半導体チップから発生する熱を効率的に放出させることが重要である。このことは、例えば自動車のエンジンとその周辺のヘッドライトなどのような温度が上昇する環境において光学半導体装置を用いる場合も同様である。

本発明者は高放熱性を実現するための検討を行った結果、半導体チップの搭載部の金属のみで構成した部分の表裏面が露出するようにすれば、半導体チップから発生する熱を効率的に放出でき、さらに、このチップ搭載部と繊維強化材を有した樹脂とを複合化した基台を用いて光学半導体装置を製造することで、強度を向上できることに想到し、本発明を完成させた。

まず、本発明の光学半導体装置用基台について説明する。本発明の光学半導体装置用基台は、大面積プリント基板やＭＡＰ（マトリックスアレイパッケージ）生産方式に対応可能な集合基台の形をとることができる。このため、光学半導体装置用基台は複数の光学半導体チップを取り付けるように構成することができる。
図１に示すように、光学半導体装置用基台１には、半導体チップを搭載するための複数のチップ搭載部２と、搭載される半導体チップと電気的に接続し、外部に対して電極部を提供する複数の信号接続部３とを有している。

それぞれのチップ搭載部及び信号接続部の数や配置は特に限定されないが、例えば、ダイシングによって、より小さな個別のユニットに分割できるような配置になっていることが好ましい。
図１に示すように、それぞれのチップ搭載部２及び信号接続部３は金属フレーム４に形成される。
光学半導体装置用基台１はこの複数のチップ搭載部２と信号接続部３とを有した金属フレーム４と、複数のチップ搭載部２と信号接続部３とを除外する部分に埋め込まれた樹脂母体部５とから構成され、板状に形成されたものである。

図２（Ａ）は図１の点線で囲まれた部分の上面拡大図であり、図２（Ｂ）はその断面図である。
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、この部分には１つのチップ搭載部２とここに搭載される半導体チップと電気的に接続する２つの信号接続部３とを有している。この信号接続部３の少なくとも片面が露出することで、外部に対して電極部を提供する。ここで、信号接続部３の片面が全て露出する必要はなく、一部分が露出すれば良い。信号接続部３は半導体チップに接続されている金ワイヤーを、例えばはんだ付け又はＡｕ−Ｓｎによって取り付けることができるように構成することができる。
チップ搭載部２には半導体チップを支持するための図示しないダイパットが設けられている。

図２（Ｂ）に示すように、チップ搭載部２の表裏面は共に露出している。上記したようにチップ搭載部２は金属フレームに形成され、金属から成るものである。このように、金属から成るチップ搭載部２の表裏面が共に露出する構造であれば、半導体チップから発生する熱をチップ搭載部の露出面から外部に効率的に放出できるものとなる。ここで、チップ搭載部２は、図３（Ｂ）に示すような、表裏面に貫通する切り欠きを一部に有するものや、図３（Ｄ）に示すような、一部の厚みが薄くなっている部分を有するものであっても良い。
また、チップ搭載部２の露出した裏面、すなわち半導体チップを搭載する表面とは反対の表面を外部電極として利用することもできる。

信号接続部３はチップ搭載部２の厚さより薄い厚さの部分を有しており、この薄くなっている部分には樹脂が埋め込まれている。また、チップ搭載部２と信号接続部３との間の空間にも樹脂が埋め込まれ、樹脂母体部５を形成している。このように、光学半導体装置用基台１は複数のチップ搭載部２と信号接続部３とを有した金属フレーム４の隙間に樹脂を埋め込んで樹脂母体部５を形成した構造となっている。この構造により、光学半導体装置用基台１の機械的強度及び耐熱性を向上でき、光学半導体装置用基台１の反りを低減できる。

ここで、樹脂母体部５の材質は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とすることができる。高耐熱性や高耐久性を考慮すると、ポリイミド樹脂又はシリコーン樹脂組成物であることが望ましい。シリコーン樹脂は紫外線劣化に耐性があり、高温下で安定して使用できる。また、樹脂母体部５が繊維強化材６を含むものとすることで、より耐熱性、強度、耐紫外線性に優れた光学半導体装置用基台とすることができる。耐紫外線性に優れている光学半導体装置用基台であれば、青色光又は紫外光を放出する半導体チップを搭載する場合に、光学半導体装置の長い寿命を可能にする。この繊維強化材としては、例えばガラス繊維を用いることができる。
また、樹脂母体部５は信号接続部３に入出する電気的信号の絶縁体としての役割も果たす。

また、信号接続部３は、外部に対して電極部を提供するために、少なくとも片面が露出していれば良く、図２（Ｂ）に示すように、光学半導体装置用基台１の表面（上面）側に露出しても、図３（Ｂ）に示すように、光学半導体装置用基台１の裏面（下面）側に露出しても良い。もちろん、両側に露出していても良い。
また、信号接続部３は、図３（Ａ）（Ｃ）に示すように、表裏両面に露出したチップ搭載部２の厚さより薄い厚さの部分を有していれば良く、上記した樹脂母体部５を埋め込んで機械的強度及び耐熱性を向上する効果を奏することができる。もちろん、図２（Ｂ）、図３（Ｄ）のように、信号接続部３の全てが表裏両面に露出したチップ搭載部２の厚さより薄いようにすることもできる。

この本発明の光学半導体装置用基台１を用いることにより、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を製造できる。
本発明の光学半導体装置用基台は、図４（Ａ）に示すように、半導体チップを搭載する側の表面上に樹脂成型部を有さず、チップオンボード（ＣＯＢ）対応の基台として使用することもできるし、図４（Ｂ）に示すように、半導体チップを搭載する側の表面上に、例えばリフレクターなどの樹脂成型部７を形成して使用することもできる。
この樹脂成型部７を形成する場合、図３（Ｄ）に示すように、外部に提供する電極部も半導体チップを搭載する側の表面上に設けるために、信号接続部３の一部に樹脂成型部を形成せず露出させるようにすることができる。
また、上記したチップ搭載部にあるダイパッドの周辺の一部を樹脂成型部で覆うようにしても良い。

また、光学半導体装置用基台の各信号接続部３が形成された部分の厚さが各チップ搭載部の厚さより厚くなるように樹脂母体部が埋め込まれたものであることが好ましい。これらの厚さの差を例えば数１０μｍ程度とすることができる。
このようなものであれば、光学半導体装置用基台の表面にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を形成する際に、各信号接続部の表面に樹脂バリが発生するのを抑制できるものとなる。これによりブラスト処理やウォータジェット処理を行わずに露出する金属表面を高品質に保つことができる。

次に、本発明の光学半導体装置用基台の製造方法について説明する。
まず、図５に示すような、複数のチップ搭載部２と信号接続部３とを有する、信号接続部３がチップ搭載部２の厚さより薄い厚さの部分を有するように形成された金属フレーム４を準備する。この金属フレーム４の複数のチップ搭載部２と信号接続部３は、例えば、金属プレートをエッチングすることによって形成することができる。すなわち、チップ搭載部２の部分はエッチングせずに信号接続部３となる部分をハーフエッチングし、チップ搭載部２と信号接続部３との間の部分を連結部８を除いてフルエッチングすることによって、複数のチップ搭載部２と信号接続部３を形成する。このようにすれば、金属プレートを低コストで容易に準備できる。なお、金属フレーム４の各チップ搭載部２間、及び各信号接続部３にはそれぞれを連結するための連結部８を設けることができる。

次に、金属フレーム４に形成された複数のチップ搭載部２と信号接続部３とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成する。この際、複数のチップ搭載部２の表裏面が共に露出し、信号接続部３の少なくとも片面が露出するように樹脂を埋め込む。
樹脂を埋め込む方法としては、例えば、熱圧着、印刷塗布、又は金型成型による方法がある。ここで、熱圧着による方法について図６を参照して説明する。
なお、必要に応じて金属フレーム４のチップ搭載部２と信号接続部３の表面にポリイミドテープ等の樹脂テープを貼り付けておくで樹脂を埋め込む際に発生する樹脂バリを抑えることができる。

まず、樹脂プリプレグシートを作製する（図６（ａ））。樹脂の材質として、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。また、樹脂に繊維強化材を含めることができ、こうすることで、より耐熱性、強度、耐紫外線性に優れた光学半導体装置用基台を製造できる。繊維強化材としてはガラス繊維を用いることができる。
繊維強化材を含んだ樹脂を用いる場合には、例えば、厚さ５０〜７０μｍ程度の繊維強化材を樹脂と添加物質を溶かした溶剤内に浸漬させた後、余分な溶剤を取り除いてシート状に形成する。繊維強化材を含めない樹脂を用いる場合には、ＰＴＦＥ樹脂フィルムのようなフッ素系フィルムの上に樹脂と添加物質を溶かした溶剤をスキージやスプレーを用いて均一に塗布しシート状に形成する。

次に、作製したプリプレグシートを炉内に投入し、乾燥させる（図６（ｂ））。乾燥させたプリプレグシートを準備した金属フレームの形状に合わせてカットする（図６（ｃ））。このカットしたプリプレグシートを金属フレームに嵌合又は貼り合わせする（図６（ｄ）。この際、複数のプリプレグシートを積層させても良い。繊維強化材を含んだ樹脂を用いる場合には、プリプレグシートに含まれる繊維強化材層がお互いに対して９０度回転するようにプリプレグシートを積層させることが好ましい。これによって光学半導体装置用基台の強度を向上できる。また、金属フレームの細部まで樹脂を埋め込むために積層するプリプレグシートの最上面と最下面に繊維強化材のないプリプレグシートを用いることが好ましい。

なお、上記した金属フレームをエッチングする際及びプリプレグシートを金属フレームに合わせてカットする際に、金属フレーム上に基準位置を位置決めしておくと作業性が向上するので好ましい。
次に、金属フレームに嵌合又は貼り合わせたプリプレグシートと金属フレームとを熱圧着させ、板状に形成する（図６（ｅ））。このように熱圧着により樹脂を埋め込むことで、プリプレグシートが軟化、溶融し、樹脂を金属フレームの隙間の細部にまで確実に埋め込むことができる。その後、樹脂を熱圧着により埋め込んだ金属フレームを冷却し、必要に応じて表面に貼った樹脂テープを剥がし、表面に研磨処理、レジスト塗布処理などを施す。このようにして光学半導体装置用基台を完成させる。

なお、プリプレグシートのカット精度などの問題によりＰＮ間やダイパットと電極間の細部にプリプレグシートを配置することが難しい場合には、例えば繊維強化材のないプリプレグシートの厚みを薄く調整したり、熱圧着工程の後にスキージを用いた印刷工程を設けたりすることができる。

次に、印刷塗布によって樹脂を埋め込む方法について説明する。
事前に必要に応じて金属フレーム４のチップ搭載部２と信号接続部３の表面にポリイミドテープ等の樹脂テープを貼り付けておく。
まず、液状の樹脂を金属フレームの樹脂を埋め込む部分に塗布する。この際、位置決めした基準位置や認識マークには塗布しないようにする。
次に、塗布済みの金属フレームを熱硬化させた後冷却し、必要に応じて表面に貼った樹脂テープを剥がし、表面に研磨処理、レジスト塗布処理などを施す。このようにして光学半導体装置用基台を完成させる。

このような本発明の光学半導体装置用基台の製造方法では、半導体チップから発生する熱を表裏面が共に露出したチップ搭載部によって効率的に放出可能な光学半導体装置用基台を製造できる。また、信号接続部はチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有し、金属フレームに形成された複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成することで、強度が向上し、かつ反りが低減された光学半導体装置用基台を製造できる。
さらに、光学半導体装置用基台をより小さな個別のユニットに分割するための切断工程を設けることもできる。

本発明の光学半導体装置用基台の製造方法において、複数の信号接続部の電極部と複数のチップ搭載部の露出した部分を除いた光学半導体装置用基台の半導体チップを搭載する側の表面上に樹脂成型することができる。このとき、露出する部分を金型によりクランプし、トランスファーモールドによって成型材料を充填して成型することができる。
このようにすることで、光学半導体装置用基台の表面にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を形成でき、より耐久性が向上された高機能の光学半導体装置用基台を製造できる。
光学半導体装置用基台の表面への樹脂成型部の接着性を高めるために、樹脂成形する前にＡｒプラズマ処理又はＵＶオゾン処理などを光学半導体装置用基台の表面に施しておくことが好ましい。

また、樹脂で埋め込んで光学半導体装置用基台を板状に形成する際に、光学半導体装置用基台の各信号接続部が形成された部分の厚さが各チップ搭載部の厚さより、例えば数１０μｍ程度厚くなるように樹脂を埋め込むことが好ましい。
このようにすれば、光学半導体装置用基台の表面にリフレクターやレンズ等の樹脂成型部を形成する際に、金型によりクランプするときの圧力が高まり、各信号接続部の表面に樹脂バリが発生するのを抑制できる。

次に、本発明の光学半導体装置について説明する。
本発明の光学半導体装置は上記した本発明の製造方法によって製造された光学半導体装置用基台の複数のチップ搭載部にそれぞれ半導体チップが搭載され、ダイシングによって分割されたものである。
図７（Ａ）（Ｂ）に本発明の光学半導体装置の一例を示す。図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明の光学半導体装置１０は、金属製のチップ搭載部に半導体チップ１１が搭載され、チップ搭載部に、例えば、金バンプ、Ａｕ―Ｓｎ、はんだ、ダイボンド材のような接着促進材により接着される。半導体チップ１１と２つの信号接続部３とがボンディングワイヤ１２を介して電気的に接続される。図７（Ｂ）に示すように、半導体チップ１１が搭載されている側には封止部１３が形成されており、信号接続部３は光学半導体装置１０の下面側に露出して電極部が形成されている。封止部には例えばシリコーン樹脂を用いることができ、添加物質を加えることもできる。

半導体チップ１１が搭載される金属製のチップ搭載部２の表裏面は共に露出しており、半導体チップ１１から発生する熱はチップ搭載部２の露出面から外部に効率的に放出できるものとなっている。また、信号接続部３はチップ搭載部２の厚さより薄い厚さの部分を有し、チップ搭載部２と信号接続部３とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成されたものとなっている。これにより、機械的強度及び耐熱性が向上され、かつ反りが低減される。
このように、本発明の光学半導体装置は、機械的に安定し、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置である。

図８は本発明の光学半導体装置の別の一例を示す図である。図８に示すように、封止部１３はレンズ状に形成されている。また、光学半導体チップ１１を囲むようにリフレクター１４が形成されている。このリフレクター１４には、光学半導体チップ１１によって受光又は放出される光に対して反射性である、酸化チタン等の添加物質を含有したシリコーン組成物が好ましく用いられる。シリコーン組成物であることにより、高耐久性を実現でき、長時間に渡って光学半導体チップ１１から放出される光を配光することが可能となる。

図９は本発明の光学半導体装置のさらに別の一例を示す図である。図９に示すように、この光学半導体装置は半導体チップとして、上記したようにボンディングワイヤを介して電気的に接続するものではなく、信号接続部３と直接電気的に接続するフリップチップが用いられたものである。チップ搭載部２の中央部分には切り欠きを有しており、切り欠きの部分には樹脂が埋め込まれて樹脂母体部が形成されている。この場合でも、フリップチップから発生する熱をチップ搭載部２の露出している表裏面から十分効率的に放出することができる。
なお、封止部１３には例えばガラス材を用いることもできる。また、図９に示すように、半導体チップと封止部との間に空間を設け、その空間に空気、アルゴン、窒素などの気体を満たすことができる。

本発明の光学半導体装置用基台及びこれで製造した光学半導体装置は様々な分野で用いられることができるが、例えば、大面積ディスプレイ、又はテレビジョン装置のようなティスプレイ手段のバックライト、投影を目的とする照明装置、或いは一般照明における投光照明又はスポットライトなどで好適に用いられる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
図１に示すような、本発明の光学半導体装置用基台を本発明の光学半導体装置用基台の製造方法に従って製造した。
金属フレームとして、Ｆｅ入り銅合金（ＴＡＭＡＣ１９４、三菱伸銅社製）を用い、樹脂母体部として、チタン酸化物を添加物質として含んだシリコーン樹脂を用いた。樹脂母体部には繊維強化材としてガラス繊維を含めた。

まず、厚さ０．５ｍｍのＴＡＭＡＣ１９４の金属プレートをＡ４サイズに切断し、エッチングによって図５に示すような金属フレームを準備した。この際、チップ搭載部はエッチングせず、信号接続部となる部分の下面側を０．３ｍｍハーフエッチングして厚さ０．２ｍｍにした。このとき、エッチングした量はレーザー顕微鏡を用いて測定した。
次に、金属フレームに樹脂を埋め込むために、プリプレグシートを作製した。厚さ７０μｍ程度のガラス繊維をシリコーン樹脂とチタン酸化物の添加物質を溶かした溶剤内に浸漬させ、その後余分な溶剤を取り除き、シート状に形成した。これとは別に、ガラス繊維を含まないプリプレグシートをフッ素系フィルム（ＰＴＦＥ樹脂フィルム）を用いて作製した。

作製したこれらのプリプレグシートを１００℃の炉内に投入し、十分に溶剤を揮発させて乾燥させた。
次に、作製したプリプレグシートを金属フレームの形状に合わせてカットし、エッチングで出来た金属フレームの貫通部に嵌合又は信号接続部の下面側の窪みに貼り合わせした。この際、ガラス繊維入りのプリプレグシートを３枚積層させ、その上下にガラス繊維を含まないプリプレグシートを積層させた。ここで、ガラス繊維入りのプリプレグシートを３枚積層させる際、真ん中のプリプレグシートのガラス繊維層が上下のプリプレグシートのガラス繊維層と９０°の角度を成すように積層させた。

その後、プリプレグシートと金属フレームを１８０℃、１０ＭＰａ、１２０時間の条件で熱圧着し、冷却して硬化させた。この際、信号接続部が形成された部分の厚さがチップ搭載部の厚さより０．００１ｍｍ厚くなるようにした。その後、基台の表面にレジストをスクリーン印刷法にて塗布し、１００ｍｍの正方形状にカットした。また、光学半導体装置用基台の表面にトランスファーモールドによってリフレクターを成型したが、信号接続部が形成された部分の厚さをチップ搭載部の厚さより厚くしたので、信号接続部の表面の樹脂バリを防ぐことができた。
このようにして製造した光学半導体装置用基台のチップ搭載部における基台厚さ方向の熱伝導率をＪＩＳ Ａ １４１２−２に準拠した方法で測定して評価した。

その結果を表１に示す。表１に示すように、熱伝導率は後述する比較例の結果と比べ高く、半導体チップから発生する熱を効率良く放出できるものとなっていた。また、参考に銅板の熱伝導率と比較すると同等となっていることが分かった。これは、金属フレームに用いた材質（ＴＡＭＡＣ１９４）の熱伝導率が銅の熱伝導率に近いためである。

また、実施例で製造した光学半導体装置用基台のチップ搭載部における反射率をＪＩＳ Ｚ ８７２２に準拠した方法で測定して評価した。評価は初期反射率と高温高湿環境での試験後に測定した反射率を比較することにより行った。ここで、高温高湿環境試験は、８５℃、８５％で１０００時間基台を保管することにより行った。
その結果を表２に示す。表２に示すように、初期反射率は高い値であり、初期反射率と試験後の反射率との差がほとんどなく、高反射率を保っていた。一方、後述する比較例では、ＡｌＮ基板の初期反射率、試験後の反射率は共に低く、ＦＲ−４（エポキシ含浸ガラス繊維基板）の初期反射率は高いものの、試験後の反射率は大幅に低下してしまった。

次に、ＪＩＳ Ｃ ８１５２に準拠した方法で光束値の初期値と上記と同様の条件の高温高湿環境での試験後の値を測定し評価した。但し、高温高湿環境での試験時間を１００時間、５００時間、１０００時間としたそれぞれの場合について評価した。ここで、光束値は実施例における初期光束値を１００％として示している。
その結果を表３に示す。表３に示すように、高温高湿環境での試験後の光束値の初期光束値からの低下は非常に少なく、後述する比較例におけるセラミックであるＡｌＮ基板と同等以上の光束値を維持できていることが分かった。

このように、本発明の製造方法で製造した光学半導体装置用基台は放熱性、高温耐久性に優れ、これを用いて製造する光学半導体装置を高温高湿環境下で使用しても反射率や光束値の低下を抑制できる。
（比較例）
本発明の金属フレームと樹脂の複合基台構造を有さない、一般的なＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板とＦＲ−４基板（ガラス繊維の布にエポキシ樹脂を染み込ませ熱硬化処理した基板）を製造し、実施例と同様に熱伝導率、反射率、光束値について評価した。
熱伝導率の結果を表１に示す。表１に示すように、実施例と比べて熱伝導率は低く、半導体チップから発生する熱の放出効率が悪化してしまうことが分かった。
反射率の結果を表２に示す。表２に示すように、ＡｌＮ基板では、初期反射率値、試験後の反射率共に悪く、ＦＲ−４基板では、初期反射率値は実施例と同等であるものの、試験後には大幅に低下してしまった。
光束値の結果を表３に示す。表３に示すように、実施例ではセラミックであるＡｌＮ基板と同等以上の光束値を維持できている。ＦＲ−４基板では、時間の経過と共に光束値が大幅に悪化してしまった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…光学半導体装置用基台、 ２…チップ搭載部、 ３…信号接続部、
４…金属フレーム、 ５…樹脂母体部、 ６…繊維強化材、
７…樹脂成型部、 ８…連結部、
１０…光学半導体装置、 １１…半導体チップ、 １２…ボンディングワイヤ、
１３…封止部、１４…リフレクター。

Claims (16)

1. 半導体チップを搭載するための複数のチップ搭載部と、前記搭載される半導体チップと電気的に接続し、外部に対して電極部を提供する複数の信号接続部とを有する光学半導体装置用基台の製造方法であって、
   前記複数のチップ搭載部と、該複数のチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有する前記信号接続部とが形成された金属フレームを準備する工程と、前記複数のチップ搭載部の表裏面が共に露出し、前記信号接続部の少なくとも片面が露出するように、前記金属フレームに形成された前記複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分を樹脂で埋め込んで板状に形成して前記光学半導体装置用基台を製造する工程とを有することを特徴とする光学半導体装置用基台の製造方法。
2. 前記金属フレームを準備する工程において、金属プレートをエッチングすることによって前記複数のチップ搭載部と信号接続部とを形成することを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
3. 前記複数の信号接続部の電極部と前記複数のチップ搭載部の露出した部分を除いた前記光学半導体装置用基台の前記半導体チップを搭載する側の表面上に樹脂成型する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
4. 前記樹脂で埋め込んで前記光学半導体装置用基台を板状に形成する工程において、前記光学半導体装置用基台の前記各信号接続部が形成された部分の厚さが前記各チップ搭載部の厚さより厚くなるように前記樹脂を埋め込むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
5. 前記樹脂で埋め込んで前記光学半導体装置用基台を板状に形成する工程において、前記樹脂を熱圧着、印刷塗布、又は金型成型によって埋め込むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
6. 前記埋め込む樹脂の材質を熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
7. 前記埋め込む樹脂に繊維強化材を含めることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
8. 前記埋め込む樹脂に含める繊維強化材としてガラス繊維を用いることを特徴とする請求項７に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
9. 前記樹脂で埋め込んで板状に形成して前記光学半導体装置用基台を製造する工程の後工程において、前記基台表面を研磨及び／又はレジスト塗布の表面処理を実施することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台の製造方法。
10. 半導体チップを搭載するための複数のチップ搭載部と、前記搭載される半導体チップと電気的に接続し、外部に対して電極部を提供する複数の信号接続部とを有する光学半導体装置用基台であって、
    前記複数のチップ搭載部と、該複数のチップ搭載部の厚さより薄い厚さの部分を有する前記信号接続部とが形成された金属フレームと、前記複数のチップ搭載部の表裏面が共に露出し、前記信号接続部の少なくとも片面が露出するように、前記金属フレームに形成された前記複数のチップ搭載部と信号接続部とを除外する部分に埋め込まれた樹脂母体部とから構成され、板状に形成されたものであることを特徴とする光学半導体装置用基台。
11. 前記複数の信号接続部の電極部と前記複数のチップ搭載部の露出した部分を除いた前記光学半導体装置用基台の前記半導体チップを搭載する側の表面上に樹脂成型部を有するものであることを特徴とする請求項１０に記載の光学半導体装置用基台。
12. 前記光学半導体装置用基台の前記各信号接続部が形成された部分の厚さが前記各チップ搭載部の厚さより厚くなるように前記樹脂母体部が埋め込まれたものであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光学半導体装置用基台。
13. 前記樹脂母体部の材質が熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台。
14. 前記樹脂母体部は繊維強化材を含むものであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台。
15. 前記樹脂母体部が含む繊維強化材はガラス繊維であることを特徴とする請求項１４に記載の光学半導体装置用基台。
16. 光学半導体装置であって、
    請求項１０乃至請求項１５のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基台の前記複数のチップ搭載部にそれぞれ半導体チップが搭載され、ダイシングによって分割されたものであることを特徴とする光学半導体装置。
    

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