JP2017034031A - 半導体素子および発光装置 - Google Patents

半導体素子および発光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017034031A
JP2017034031A JP2015150877A JP2015150877A JP2017034031A JP 2017034031 A JP2017034031 A JP 2017034031A JP 2015150877 A JP2015150877 A JP 2015150877A JP 2015150877 A JP2015150877 A JP 2015150877A JP 2017034031 A JP2017034031 A JP 2017034031A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrodes
semiconductor
semiconductor layer
auxiliary
solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015150877A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6660687B2 (ja
Inventor
孝一 深沢
Koichi Fukazawa
孝一 深沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Electronics Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Electronics Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Electronics Co Ltd, Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Electronics Co Ltd
Priority to JP2015150877A priority Critical patent/JP6660687B2/ja
Priority to US15/222,383 priority patent/US9882106B2/en
Publication of JP2017034031A publication Critical patent/JP2017034031A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6660687B2 publication Critical patent/JP6660687B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/005—Processes relating to semiconductor body packages relating to encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

【課題】リフロー時の水平方向への半田の広がりを抑え、素子同士を基板上に近接して実装可能な半導体素子、およびその半導体素子を発光素子として用いた発光装置を提供する。【解決手段】基板（３）に半田（３３）で接合される半導体素子（１，１’）であって、半導体層（１１）と、半導体層の下面（１１３）に形成された複数の素子電極（１２Ａ，１２Ｂ）と、複数の素子電極とそれぞれ一体に形成された複数の補助電極（１３Ａ，１３Ｂ）とを有し、複数の補助電極のそれぞれは下面に溝部（１４）を有し、溝部の幅が補助電極の下端から上方に向かうほど狭くなるように溝部の側面（１４１，１４２）が半導体層の下面に対して傾斜していることを特徴とする半導体素子が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子および発光装置に関する。
半導体チップの実装方法として、例えば金や半田による突起状のバンプ電極を介して半導体チップを基板の電極に接続するものが知られている。例えば、特許文献１には、半導体チップ側に突起状の電極が形成され、基板側に挿入開口部を有する電極が形成され、半導体チップ側の電極が基板側電極の挿入開口部の開口縁に沿って基板側電極の中心に向かう方向に摺動しながら挿入開口部に挿入されて基板側電極と接続する半導体チップの電極接続構造が記載されている。特許文献１の発明では、この構成により、電極同士の位置ずれが接合時に解消される。
また、特許文献２には、基板の表面上に素子チップが取り付けられ、素子チップに接続された２つの電極が基板の裏面両端に配置されたチップ部品であって、２つの電極の対向する端縁に少なくとも１つの山または谷が形成されたチップ部品が記載されている。このチップ部品では、横向きに実装される場合であっても、半田ペーストの押出しや垂れ下がりが抑制され、半田ペーストが接合部の下部に滞留することが防止される。このため、２つの電極間でショートが発生したり、半田サイドボールが発生したりすることが回避される。
特開２００８−０２１７５１号公報 特開２００３−１２４３７８号公報
近年、半導体素子のサイズは特に小さくなってきており、素子同士が基板上に高密度に実装される。しかしながら、半導体素子の電極同士の間隔が狭くなると、半田を使用して素子を実装する場合に、電極間に半田が流れ込んでショートが発生することがある。
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、従来の半田付け用電極８０を有する半導体素子の実装工程を説明するための断面図である。この半導体素子は下面に半田付け用電極８０が形成されたバンプタイプの素子であり、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、半田付け用電極８０、半導体素子が実装される基板８１、基板８１上の配線パターン８２、および接合用の半田８３を示す。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ、半導体素子の実装前、実装後およびリフロー後の状態を示す。
基板８１上に半導体素子が実装されると、図９（Ａ）に示す半田付け用電極８０の下端が、図９（Ｂ）に示すように、基板８１上の配線パターン８２上に塗布された半田８３に接触する。そして、この状態でリフロー工程が行われると、図９（Ｃ）に示すように、半田８３が溶融して半田付け用電極８０の側面を這い上がり、水平方向に広がる。このような水平方向への広がりにより、場所によっては、隣接する半田付け用電極８０同士の間で半田８３が接触し、ショートが発生するおそれがある。このため、半田付け用電極８０を有する半導体素子の場合には、素子同士の間隔をある程度空けなければならず、素子を近接して実装することが難しい。また、一般に、１つの半導体素子が有する複数の素子電極同士の間隔も狭いため、それらの素子電極にそれぞれ接続された半田付け用電極同士の間でショートが発生しないように、素子電極自体の間隔もある程度空けなければならなかった。
そこで、本発明は、リフロー時の水平方向への半田の広がりを抑え、素子同士を基板上に近接して実装可能な半導体素子、およびその半導体素子を発光素子として用いた発光装置を提供することを目的とする。
基板に半田で接合される半導体素子であって、半導体層と、半導体層の下面に形成された複数の素子電極と、複数の素子電極とそれぞれ一体に形成された複数の補助電極とを有し、複数の補助電極のそれぞれは下面に溝部を有し、溝部の幅が補助電極の下端から上方に向かうほど狭くなるように溝部の側面が半導体層の下面に対して傾斜していることを特徴とする半導体素子が提供される。
上記の半導体素子では、溝部は、当該溝部が形成された補助電極の複数の側面のうち、他の補助電極に面していない側面を貫通していることが好ましい。
上記の半導体素子では、複数の補助電極のそれぞれは、溝部が貫通していない側面が半導体層の下面に対して垂直であることが好ましい。
上記の半導体素子では、半導体層は発光層を含み、蛍光体を含有し半導体層の上面および側面を被覆する蛍光体層をさらに有することが好ましい。
上記の半導体素子では、複数の補助電極の端部は、水平方向において蛍光体層の外周面より内側に位置していることが好ましい。
また、半導体発光素子と、半導体発光素子が半田で接合される配線パターンが形成された基板とを有し、半導体発光素子は、発光層を含む半導体層と、半導体層の下面に形成された複数の素子電極と、複数の素子電極とそれぞれ一体に形成された複数の補助電極とを有し、複数の補助電極のそれぞれは下面に溝部を有し、溝部の幅が補助電極の下端から上方に向かうほど狭くなるように溝部の側面が半導体層の下面に対して傾斜していることを特徴とする発光装置が提供される。
上記の半導体素子および発光装置によれば、リフロー時の水平方向への半田の広がりが抑えられ、素子同士を基板上に近接して実装することが可能になる。
ＬＥＤ素子１の形状を示す図である。 図１（Ｄ）の部分拡大図である。 ＬＥＤ素子１の実装工程を説明するための断面図である。 補助電極１３Ａ，１３Ｂの変形例を説明するための側面図である。 蛍光体層１５で覆われたＬＥＤパッケージ１’の形状を示す図である。 図５（Ｄ）の部分拡大図である。 発光装置２の上面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った発光装置２の断面図である。 従来の半田付け用電極８０を有する半導体素子の実装工程を説明するための断面図である。
以下、図面を参照しつつ、半導体素子および発光装置について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。
以下では、半導体素子が２端子の素子であり、特にＬＥＤ（発光ダイオード）素子である場合の例を説明する。ただし、本明細書でいう半導体素子は、ＬＥＤに限らず、端子数も２個のものに限らず、ＩＣなどの他の素子であってもよい。
図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、ＬＥＤ素子１の形状を示す図である。図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、それぞれ、ＬＥＤ素子１の斜視図、下面１１３を上に向けた（すなわち、上下を逆さまにした）ＬＥＤ素子１の斜視図、図１（Ｂ）と同様に上下を逆さまにしたＬＥＤ素子１の側面図、およびＬＥＤ素子１が基板３上に半田３３で接合された状態の断面図である。また、図２は、図１（Ｄ）の部分拡大図である。
ＬＥＤ素子１は、半導体層１１、素子電極１２Ａ，１２Ｂ、および補助電極１３Ａ，１３Ｂを有する。ＬＥＤ素子１は、半導体層１１の下面１１３にある素子電極１２Ａ，１２Ｂに、フリップチップ接合用のバンプである補助電極１３Ａ，１３Ｂが形成されたバンプタイプの半導体素子である。図１（Ｄ）に示すように、ＬＥＤ素子１は、例えばガラスエポキシ基板などの絶縁性の基板３上に形成された配線パターン３１の上に、半田３３により接合される。ＬＥＤ素子１は、例えば１辺の長さが数百μｍ程度の小さな素子であり、図１（Ｄ）には示していないが、複数個が近接して基板３上に実装される（後述する図７を参照）。
半導体層１１は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層などの複数の半導体層が積層して構成されたものであり、内部に発光層を含む。ＬＥＤ素子１は、例えば青色系の半導体発光素子（青色ＬＥＤ）であり、発光波長帯域が４５０〜４６０ｎｍ程度の青色光を発光する。図示したＬＥＤ素子１の半導体層１１は直方体（箱型）の形状を有するが、半導体層１１の形状は、円柱または八角柱などの他の形状であってもよい。
素子電極１２Ａ，１２Ｂは、半導体層１１内の発光層を発光させるための正電極および負電極として機能する電極であり、半導体層１１の下面１１３に形成されている。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、素子電極１２Ａ，１２Ｂは、下面１１３を２等分する中心線（図示せず）を挟んだ対称な位置に配置され、その中心線に沿って延びる板状の形状を有する。
補助電極１３Ａ，１３Ｂは、ＬＥＤ素子１が基板３に接合されるときの半田付け用電極として機能する電極であり、それぞれ、素子電極１２Ａ，１２Ｂの下面に素子電極１２Ａ，１２Ｂと一体に形成されている。図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、補助電極１３Ａ，１３Ｂは、溝部１４が形成されている点を除けば、素子電極１２Ａ，１２Ｂに重なる大きさの直方体の外形を有する。補助電極１３Ａ，１３Ｂの大きさは、鉛直方向の厚さについては素子電極１２Ａ，１２Ｂより大きく、水平方向の幅および奥行きについては素子電極１２Ａ，１２Ｂと同じである。なお、補助電極１３Ａ，１３Ｂの水平方向の大きさは、素子電極１２Ａ，１２Ｂより小さくてもよいし、逆に大きくてもよい。ただし、補助電極１３Ａ，１３Ｂは、大き過ぎると高密度実装の妨げになるため、ＬＥＤ素子１を上面１１１側から見たときに半導体層１１に隠れる範囲内の大きさであることが好ましい。
補助電極１３Ａ，１３Ｂは、最初から素子電極１２Ａ，１２Ｂと一体に形成されたものでもよいし、素子電極１２Ａ，１２Ｂに後から金属片を接合して一体に形成されたものでもよい。最初から一体に形成される場合には、例えば、素子電極自体が通常のＬＥＤ素子よりも厚めに形成され、その素子電極をエッチングによって削ることにより、素子電極１２Ａ，１２Ｂと補助電極１３Ａ，１３Ｂが形成される。後から接合される場合には、例えば、予め形成された素子電極１２Ａ，１２Ｂの下面にＬＥＤ素子１の実装用の半田３３よりも融点が高い半田が印刷されて、補助電極１３Ａ，１３Ｂとなる金属片が接合される。
補助電極１３Ａ，１３Ｂの下面には、それぞれ溝部１４が形成されている。図１（Ｃ）および図１（Ｄ）に示すように、溝部１４の縦断面は台形である。溝部１４の側面１４１，１４２は、半導体層１１の下面１１３に対して傾斜しており、より詳細には、半導体層１１に近付くほど水平方向における補助電極１３Ａ，１３Ｂの中心（内側）に向けて傾斜している。すなわち、溝部１４の幅は、半導体層１１とは反対側である補助電極１３Ａ，１３Ｂの下端側が広く、半導体層１１の側である上端側に向かうほど狭くなる。なお、溝部１４の断面の形状は、半導体層１１の側に向かうにつれて側面が内側に傾斜していれば、台形に限らず、三角形や半円形などの他の形状であってもよい。ただし、溝部１４はＬＥＤ素子１よりもさらに小さいため、実際に製造することを考慮すると、その断面形状はなるべく単純であることが好ましい。
図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、溝部１４は、補助電極１３Ａ，１３Ｂを長手方向に貫通しており、その両端は外部に開放されている。すなわち、溝部１４は、その溝部１４が形成された補助電極１３Ａの複数の側面１３１〜１３４のうち、他の補助電極１３Ｂに面していない側面１３３，１３４を貫通している。補助電極１３Ａ，１３Ｂの構造上の強度が確保できれば、溝部１４は、もう１つの側面１３２を貫通して、３方向に開放されていてもよい。ただし、補助電極１３Ａ，１３Ｂの向かい合う側面１３１を溝部１４が貫通していると、補助電極１３Ａ，１３Ｂの間の空間に半田が流れ出してショートが発生する恐れがあるため、側面１３１は開放されていないことが好ましい。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、ＬＥＤ素子１の実装工程を説明するための断面図である。これらの図は、ＬＥＤ素子１の補助電極１３Ａ，１３Ｂ、ＬＥＤ素子１が実装される基板３、基板３上の配線パターン３１、および接合用の半田３３を示す。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、それぞれ、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に対応し、ＬＥＤ素子１の実装前、実装後およびリフロー後の状態を示す。
基板３上にＬＥＤ素子１が実装されると、図３（Ａ）に示す補助電極１３Ａ，１３Ｂの下端が、図３（Ｂ）に示すように、基板３上の配線パターン３１上に塗布された半田３３に接触する。補助電極１３Ａ，１３Ｂにより覆われる程度の面積に半田３３が塗布された状態でリフロー工程が行われると、溶融した半田３３は、丸くまとまって溝部１４に収まり、図３（Ｃ）に示すように溝部１４の側面１４１，１４２に沿って這い上がる。特に、溝部１４の側面１４１，１４２は上方に向かうほど内側に傾斜しているため、半田３３が這い上がりやすい。これにより、半田３３が補助電極１３Ａ，１３Ｂの外側にはみ出しにくくなるので、隣接する電極間で半田３３がショートを引き起こす可能性は低くなる。また、溝部１４の両端は外部に開放されているため、リフロー時のフラックスのガスが溝部１４の内部に溜まることもない。
また、ＬＥＤ素子１では、セルフアライメントにより実装ずれが修復される効果も期待できる。特に、小型で２端子などの端子数が少ない素子の場合には、電極が素子本体に比べて特に小さく、素子の下面の中心付近に形成されるため、セルフアライメントが起こりにくく、実装時の位置ずれは修復されにくい。しかしながら、ＬＥＤ素子１では、補助電極１３Ａ，１３Ｂがあることにより実装時にセルフアライメントが起こりやすくなるため、正規の位置からずれて基板３上に実装されても、そのずれは、許容範囲内であればリフロー時に自動的に修復される。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、補助電極１３Ａ，１３Ｂの変形例を説明するための側面図である。これらの図は、補助電極付きのＬＥＤ素子と、その補助電極が接合される基板３上の配線パターン３１とを示す。
図４（Ａ）は、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）を用いて説明した補助電極１３Ａ，１３Ｂを示す。図４（Ａ）に示すように、補助電極１３Ａ，１３Ｂの溝部１４が貫通していない側面１３１，１３２は、半導体層１１の下面１１３に対して垂直であることが好ましい。特に、図４（Ａ）に示すように、補助電極が接合される配線パターン３１同士の間隔と、素子電極１２Ａ，１２Ｂの間隔とがほぼ等しい場合には、特に補助電極１３Ａ，１３Ｂの対向する側面１３１は、垂直であることが好ましい。
図４（Ｂ）は、側面１３１，１３２が下端から上方に向かうほど外側に向けて、より詳細には、半導体層１１に近付くほど水平方向における補助電極の中心から離れるように傾斜している補助電極１３Ａ’，１３Ｂ’を示す。図４（Ｂ）に示すように、補助電極が接合される配線パターン３１同士の間隔よりも素子電極１２Ａ，１２Ｂの間隔が狭い場合には、側面１３１，１３２は、下端から上方に向かうほど外側に向けて傾斜していることが好ましい。
図４（Ｃ）は、側面１３１，１３２が下端から上方に向かうほど内側に向けて、より詳細には、半導体層１１に近付くほど水平方向における補助電極の中心に向けて傾斜している補助電極１３Ａ’’，１３Ｂ’’を示す。図４（Ｃ）に示すように、補助電極が接合される配線パターン３１同士の間隔よりも素子電極１２Ａ，１２Ｂの間隔が広い場合には、側面１３１，１３２は、下端から上方に向かうほど内側に向けて傾斜していることが好ましい。
ただし、図４（Ｂ）の補助電極１３Ａ’，１３Ｂ’では、リフロー時に半田が溝部１４の外側に漏れた場合に、その半田が側面１３１，１３２を這い上がって水平方向に広がるため、隣接する補助電極同士の間で半田が接触してショートが発生するおそれがある。一方、図４（Ｃ）の補助電極１３Ａ’’，１３Ｂ’’では、リフロー時に半田が溝部１４の外側に漏れた場合であっても、その半田は水平方向における補助電極の中心に向けて側面１３１，１３２を這い上がるため、半田の水平方向への広がりは抑えられる。このため、側面１３１，１３２の傾斜は、図４（Ｂ）よりも図４（Ｃ）の方がより好ましい。ただし、補助電極１３Ａ’’，１３Ｂ’’も、ＬＥＤ素子１を上面１１１側から見たときに半導体層１１に隠れる範囲内の大きさであることが好ましい。また、補助電極１３Ａ’’，１３Ｂ’’の対向する側面１３１が傾斜することにより側面１３１の下端同士の間隔が狭くなり過ぎると、これらの補助電極間でショートが発生するおそれがある。このため、側面１３１，１３２のうち、特に側面１３１の傾斜はなるべく垂直に近い方が好ましい。
また、各補助電極の側面１３１と側面１３２の間で、垂直方向に対する傾斜の有無および傾斜の大きさが異なっていてもよい。図示しないが、例えば、２つの補助電極の対向する側面１３１が図４（Ａ）のように垂直であり、かつ反対側の側面１３２が図４（Ｂ）または図４（Ｃ）のように傾斜していてもよい。逆に、２つの補助電極の対向する側面１３１が図４（Ｂ）または図４（Ｃ）のように傾斜し、かつ反対側の側面１３２が図４（Ａ）のように垂直であってもよい。
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、蛍光体層１５で覆われたＬＥＤパッケージ１’の形状を示す図である。図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、それぞれ、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に対応し、ＬＥＤパッケージ１’の斜視図、図５（Ａ）とは上下を逆さまにしたＬＥＤパッケージ１’の斜視図、図５（Ｂ）と同様に上下を逆さまにしたＬＥＤパッケージ１’の側面図、およびＬＥＤパッケージ１’が基板３上に半田３３で接合された状態の断面図である。また、図６は、図５（Ｄ）の部分拡大図である。
ＬＥＤパッケージ１’は、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示すＬＥＤ素子１の半導体層１１の上面１１１および四方の側面１１２を蛍光体層１５により被覆したものである。蛍光体層１５は、例えば、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの無色かつ透明な樹脂に蛍光体の粒子（図示せず）を分散混入させて構成される。蛍光体層１５は、ＬＥＤ素子１の半導体層１１の下面１１３以外を被覆する。半導体層１１の下面１１３では、各辺の端部に蛍光体層１５の端部があり、下面１１３の中央では下面１１３と素子電極１２Ａ，１２Ｂが露出している。蛍光体層１５は、蛍光体の粒子を一様に含有し、下面１１３を除くＬＥＤ素子１の各面を均等な厚さで覆うことが好ましい。
蛍光体層１５は、例えば黄色蛍光体を含有する。黄色蛍光体は、ＬＥＤ素子１が出射した青色光を吸収して黄色光に波長変換する、例えばＹＡＧ（yttrium aluminum garnet）などの粒子状の蛍光体材料である。ＬＥＤパッケージ１’は、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子１からの青色光と、それによって黄色蛍光体を励起させて得られる黄色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。
あるいは、蛍光体層１５は、例えば緑色蛍光体と赤色蛍光体などの複数種類の蛍光体を含有してもよい。緑色蛍光体は、ＬＥＤ素子１が出射した青色光を吸収して緑色光に波長変換する、例えば（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などの粒子状の蛍光体材料である。赤色蛍光体は、ＬＥＤ素子１が出射した青色光を吸収して赤色光に波長変換する、例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋などの粒子状の蛍光体材料である。この場合、ＬＥＤパッケージ１’は、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子１からの青色光と、それによって緑色蛍光体および赤色蛍光体を励起させて得られる緑色光および赤色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。
ＬＥＤパッケージ１’では、同じＬＥＤパッケージを近接して高密度に実装できるように、補助電極１３Ａ，１３Ｂは、水平方向における端部が蛍光体層１５の外周面より内側に位置するように配置される。すなわち、ＬＥＤパッケージ１’を上方から見たときには補助電極１３Ａ，１３Ｂの端部は蛍光体層１５からはみ出さず、補助電極１３Ａ，１３Ｂは蛍光体層１５に隠れて見えないように配置されている。
ＬＥＤパッケージ１’でも、ＬＥＤ素子１と同様に、溝部１４を有する補助電極１３Ａ，１３Ｂにより、リフロー時に半田の広がりを抑制する効果や、セルフアライメントの効果が得られる。
図７は、発光装置２の上面図である。また、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った発光装置２の断面図である。発光装置２は、例えば照明用ＬＥＤ、ＬＥＤ電球などの種々の照明装置における発光部に相当し、主要な構成要素として、複数のＬＥＤパッケージ１’と、基板３とを有する。図７は、９個のＬＥＤパッケージ１’が３×３個の格子状に実装された場合の例を示す。また、図８は、発光装置２に含まれる９個のうち３個のＬＥＤパッケージ１’と、基板３との断面を示す。
ＬＥＤパッケージ１’は、半導体素子（半導体発光素子）の一例であり、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示したものと同じ素子である。ＬＥＤパッケージ１’は、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）を用いて説明した補助電極１３Ａ，１３Ｂを有し、基板３に密集して（狭ピッチで）実装され、リフロー工程を経て基板３に半田３３で接合される。
基板３は、例えばガラスエポキシ基板、ＢＴレジン基板、セラミックス基板またはメタルコア基板などの絶縁性基板である。基板３の上面には、複数のＬＥＤパッケージ１’の補助電極１３Ａ，１３Ｂが接続される配線パターン３１が形成されている。配線パターン３１のうちＬＥＤパッケージ１’で覆われない部分の上面には、図７における基板３の左端と右端を除いて、レジスト３２が形成されている。
配線パターン３１は、図７における横方向に３個×３列配列したＬＥＤパッケージ１’に対応して、３列形成されている。図８に示すように、各列の配線パターン３１は、ＬＥＤパッケージ１’の下に切れ目があり、各ＬＥＤパッケージ１’の補助電極１３Ａ，１３Ｂのうちの一方が接続される部分と、他方が接続される部分とに分かれている。各列の３個のＬＥＤパッケージ１’は直列に接続されており、図７における基板３の左端と右端の配線パターン３１が外部電源に接続されて電圧が印加されることにより、発光装置２は発光する。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を用いて説明したように、補助電極１３Ａ，１３Ｂに溝部１４が形成され、溝部１４の側面１４１，１４２が上方に向かうほど内側に傾斜していることにより、リフロー時に溶融した半田３３は、溝部１４の内部に収まり、側面１４１，１４２に沿って這い上がる。このため、半田３３は、補助電極１３Ａ，１３Ｂの外側にはみ出しにくくなるので、隣接する電極間で半田３３がショートを引き起こす可能性は低くなる。
また、補助電極１３Ａ，１３Ｂが設けられていることにより、ＬＥＤパッケージ１’が基板３に実装されるときにはセルフアライメントの効果も得られる。このため、ＬＥＤパッケージ１’が正規の位置から多少ずれて基板３上に配置されたとしても、その位置ずれは自動的に補正される。
さらに、補助電極１３Ａ，１３Ｂは蛍光体層１５からはみ出さない範囲内で水平方向に広がっているので、基板３上に複数のＬＥＤパッケージ１’を近接させて実装するときに、補助電極１３Ａ，１３Ｂが邪魔になることもない。このため、発光装置２では、バンプタイプのＬＥＤパッケージ１’を複数個密集させて実装することも可能になる。これにより、発光装置２では、複数のＬＥＤパッケージ１’による出射光の混色性が向上する。
１ ＬＥＤ素子
１’ ＬＥＤパッケージ
１１ 半導体層
１２Ａ，１２Ｂ 素子電極
１３Ａ，１３Ｂ 補助電極
１４ 溝部
１５ 蛍光体層
２ 発光装置
３ 基板
３１ 配線パターン
３２ レジスト
３３ 半田

Claims (6)

  1. 基板に半田で接合される半導体素子であって、
    半導体層と、
    前記半導体層の下面に形成された複数の素子電極と、
    前記複数の素子電極とそれぞれ一体に形成された複数の補助電極と、を有し、
    前記複数の補助電極のそれぞれは下面に溝部を有し、
    前記溝部の幅が前記補助電極の下端から上方に向かうほど狭くなるように前記溝部の側面が前記半導体層の下面に対して傾斜している、
    ことを特徴とする半導体素子。
  2. 前記溝部は、当該溝部が形成された補助電極の複数の側面のうち、他の補助電極に面していない側面を貫通している、請求項１に記載の半導体素子。
  3. 前記複数の補助電極のそれぞれは、前記溝部が貫通していない側面が前記半導体層の下面に対して垂直である、請求項２に記載の半導体素子。
  4. 前記半導体層は発光層を含み、
    蛍光体を含有し前記半導体層の上面および側面を被覆する蛍光体層をさらに有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体素子。
  5. 前記複数の補助電極の端部は、水平方向において前記蛍光体層の外周面より内側に位置している、請求項４に記載の半導体素子。
  6. 半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子が半田で接合される配線パターンが形成された基板と、を有し、
    前記半導体発光素子は、
    発光層を含む半導体層と、
    前記半導体層の下面に形成された複数の素子電極と、
    前記複数の素子電極とそれぞれ一体に形成された複数の補助電極と、を有し、
    前記複数の補助電極のそれぞれは下面に溝部を有し、
    前記溝部の幅が前記補助電極の下端から上方に向かうほど狭くなるように前記溝部の側面が前記半導体層の下面に対して傾斜している、
    ことを特徴とする発光装置。
JP2015150877A 2015-07-30 2015-07-30 半導体素子および発光装置 Active JP6660687B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015150877A JP6660687B2 (ja) 2015-07-30 2015-07-30 半導体素子および発光装置
US15/222,383 US9882106B2 (en) 2015-07-30 2016-07-28 Semiconductor device and light-emitting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015150877A JP6660687B2 (ja) 2015-07-30 2015-07-30 半導体素子および発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017034031A true JP2017034031A (ja) 2017-02-09
JP6660687B2 JP6660687B2 (ja) 2020-03-11

Family

ID=57989340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015150877A Active JP6660687B2 (ja) 2015-07-30 2015-07-30 半導体素子および発光装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9882106B2 (ja)
JP (1) JP6660687B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019004064A (ja) * 2017-06-16 2019-01-10 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 マルチビーム型半導体レーザ素子およびマルチビーム型半導体レーザ装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180019234A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 Innolux Corporation Display devices and methods for forming the same
JP6565895B2 (ja) * 2016-12-26 2019-08-28 日亜化学工業株式会社 半導体装置用パッケージ及び半導体装置
KR20180090002A (ko) * 2017-02-02 2018-08-10 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 패키지
JP6754921B1 (ja) 2018-12-14 2020-09-16 パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 半導体装置
CN109980059A (zh) * 2019-04-17 2019-07-05 厦门乾照半导体科技有限公司 一种电极具有开口的led芯片结构
TWI726685B (zh) * 2020-04-16 2021-05-01 錼創顯示科技股份有限公司 微型發光元件顯示裝置
CN113161455A (zh) * 2021-01-26 2021-07-23 江西乾照光电有限公司 一种MiniLED芯片及其制作方法
DE102021202920A1 (de) * 2021-03-25 2022-09-29 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronischer halbleiterchip, herstellungsverfahren und halbleiterbauteil

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648647A (en) * 1987-07-01 1989-01-12 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JP2001015556A (ja) * 1999-07-02 2001-01-19 Casio Comput Co Ltd 半導体装置及びその製造方法並びにその実装構造
JP2004119984A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Lumileds Lighting Us Llc 波長変換した半導体発光デバイスの選択的フィルタリング
JP2010278139A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Panasonic Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2013098202A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Citizen Holdings Co Ltd 半導体発光装置及びそれを備えた電子機器並びにその製造方法
US20150179901A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Jung-Tae OK Method of fabricating white led devices

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3830125B2 (ja) * 2000-03-14 2006-10-04 株式会社東芝 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2003124378A (ja) 2001-10-11 2003-04-25 Rohm Co Ltd チップ部品
US7118389B2 (en) * 2004-06-18 2006-10-10 Palo Alto Research Center Incorporated Stud bump socket
WO2006112384A1 (ja) * 2005-04-15 2006-10-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 電子部品接続用突起電極とそれを用いた電子部品実装体およびそれらの製造方法
JP4247690B2 (ja) * 2006-06-15 2009-04-02 ソニー株式会社 電子部品及その製造方法
JP5187714B2 (ja) 2006-07-11 2013-04-24 独立行政法人産業技術総合研究所 半導体チップの電極接続構造
TWI562295B (en) * 2012-07-31 2016-12-11 Mediatek Inc Semiconductor package and method for fabricating base for semiconductor package
JPWO2014033977A1 (ja) * 2012-08-29 2016-08-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置
US9627347B2 (en) * 2012-09-24 2017-04-18 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device manufacturing apparatus
US9548282B2 (en) * 2012-11-08 2017-01-17 Nantong Fujitsu Microelectronics Co., Ltd. Metal contact for semiconductor device
US9831407B2 (en) * 2013-11-21 2017-11-28 Lumens Co., Ltd. Light emitting device package, backlight unit, illumination apparatus, and method of manufacturing light emitting device package

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648647A (en) * 1987-07-01 1989-01-12 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JP2001015556A (ja) * 1999-07-02 2001-01-19 Casio Comput Co Ltd 半導体装置及びその製造方法並びにその実装構造
JP2004119984A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Lumileds Lighting Us Llc 波長変換した半導体発光デバイスの選択的フィルタリング
JP2010278139A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Panasonic Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2013098202A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Citizen Holdings Co Ltd 半導体発光装置及びそれを備えた電子機器並びにその製造方法
US20150179901A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Jung-Tae OK Method of fabricating white led devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019004064A (ja) * 2017-06-16 2019-01-10 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 マルチビーム型半導体レーザ素子およびマルチビーム型半導体レーザ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9882106B2 (en) 2018-01-30
US20170133567A1 (en) 2017-05-11
JP6660687B2 (ja) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6660687B2 (ja) 半導体素子および発光装置
US8735934B2 (en) Semiconductor light-emitting apparatus and method of fabricating the same
US10041663B2 (en) Light source and method of mounting light-emitting device
JP6032414B2 (ja) 発光モジュール
US9461207B2 (en) Light emitting device, and package array for light emitting device
JP2009081193A (ja) 発光モジュールおよびその製造方法
JP5236406B2 (ja) 半導体発光モジュールおよびその製造方法
JP2012532441A (ja) 発光ダイオードパッケージ
US8030835B2 (en) Light emitting device
TWI819093B (zh) 光源裝置之製造方法
JP6567050B2 (ja) 発光装置およびその製造方法
US7285803B2 (en) Light-emitting diode lamp having a terminal portion with a notch portion
TWM484188U (zh) 發光元件
JP6065586B2 (ja) 発光装置及びその製造方法
EP2704541A2 (en) Wiring board, light-emitting device, and method of manufacturing the wiring board
WO2018105448A1 (ja) 発光装置
JP5039474B2 (ja) 発光モジュールおよびその製造方法
JP6611795B2 (ja) Ｌｅｄパッケージ、発光装置およびｌｅｄパッケージの製造方法
JP6575065B2 (ja) 発光装置
US11043475B2 (en) Light emitting device and method of manufacturing the light emitting device
JP2024085008A (ja) 基板の製造方法及び面状光源
JP2017084929A (ja) 発光装置
JP2017059710A (ja) 発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180703

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190805

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200210

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6660687

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250