JP3931916B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
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Description
前記ヒートシンクの材質は、コバール、鉄、銅、銀、ロジウム、アルミニウム、金であることが好ましい。
図1は、本発明に係る発光装置の断面図である。以下、図面を用いて説明する。第1の発光装置100は、発光素子10と、該発光素子10を載置するステム20と、該発光素子10を覆う封止体30と、該封止体30及び該ステムの一部を覆う突出部40と、を有する。該ステム20は、第1のリード21と第2のリード22とヒートシンク24との一部を覆うように樹脂部23を用いて一体成型されている。
本形態において、半導体素子の一例として用いられる半導体発光素子10は、発光強度の高い半導体発光素子や、特定の波長を有する半導体発光素子などを用いることができるが、特に限定されず、市販の半導体発光素子を用いることができる。発光素子10が持つ発光色は特に限定されず、青紫色、青色、緑色、赤色などの可視光領域における有色系以外に、紫外領域の波長を有するものも使用することができる。特に、第2の発光装置に示すように、発光素子10と組み合わせて所定の色調を有する発光装置を作製するため、蛍光体50を効率よく励起することができる特定の発光波長を発光する発光層を有する半導体発光素子が好ましい。また、発光素子10は、第1の電極11と第2の電極12とを具備している。発光素子10は、レンズ機能を有する突出部40に対して、所定の位置に載置する。例えば、突出部40がドーム型形状を有している場合は、ドーム型形状の凸部のほぼ真下に発光素子10を載置する。または、突出部40がレンズ形状を有している場合は、該レンズ機能を最も発揮する位置に発光素子10を載置する。
第1の発光装置100において、ステム20は、第1のリード21と、第2のリード22と、ヒートシンク24と、それらの少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂部23と、を有する。これらは、所定の形状を有するように一体成型することが好ましい。
封止体30の材質は、ゲル状又はゾル状の第1のシリコーン樹脂である。該第1のシリコーン樹脂は、常温で乾燥させたり、加熱させたりことにより、ゲル化する。常温では、当初ゾル状であり、流動性を有していることから、ステムの凹部20a内の隅々にまで流入していく。該ゾルを、そのまま常圧下、若しくは、低圧下、常温で乾燥させると、アルコールなどの有機分、水などが揮発して、ゲル化する。
突出部40の材質は、エラストマー又はレジンの第2のシリコーン樹脂である。第2のシリコーン樹脂は、突出部40としての機能を持たせるため、硬化後、無色、透明であることが好ましい。該第2のシリコーン樹脂は、常温で乾燥させたり、加熱させたりして、硬化する。この第2のシリコーン樹脂は、常圧下、若しくは、低圧下、常温で乾燥することができる。これにより、体積収縮に伴う亀裂や破壊を防止することができる。第2のシリコーン樹脂は、所定の温度を加えることにより硬化することもできる。所定の温度を加えることにより、硬化時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることができる。所定の温度を加える前は、液状であり、流動性を有していることから、封止用型枠内に注入した該第2のシリコーン樹脂中に、ステムの凹部20aの一部を浸積することにより、ステムの凹部20aの一部と突出部40とが密着する。この第2のシリコーン樹脂を硬化させることにより、高強度の突出部40を設けることができる。
以下、本発明に係る発光装置の製造方法について、説明する。図2は、本発明に係る発光装置の製造工程を示すフローチャート図である。P1〜P3は、第一の工程である。P4〜P5は、第二の工程である。P6〜P7は、第三の工程である。P8は、第四の工程である。図3は、本発明に係る発光装置の製造工程を示す概略説明図である。(a)及び(b)は、第一の工程である。(c)及び(d)は、第二の工程である。(e)は、第三の工程である。(f)は、第四の工程である。(g)は、作製された発光装置である。
第一の工程は、ステムの凹部20a内に発光素子10が載置されているステム20を形成する工程である(P1〜P3)。まず、第1のリード21と、第2のリード22と、ヒートシンク24とを、所定の型枠(図示しない)内に配置して、該型枠内に樹脂を流し込む。該樹脂を硬化させ、これらを一体成型する。該ヒートシンク24の凹部24、第1のリード21の他端21b及び第2のリード22の他端22bを露出させておく。第1のリード21の一端21a及び第2のリード22の一端22aは、外部に導出するように露出させておく。ヒートシンク24の底部も放熱性を高めるため、露出させておく。ステム20に、発光素子10を載置し、封止体30を封入するための凹部20aを設けておく。
第二の工程は、ステムの凹部20a内にゾル状の第1のシリコーン樹脂を注入する工程である(P4)。第1のシリコーン樹脂は、ゾル状のものを用いて、発光素子10の位置ズレが生じないように注入する。第1のシリコーン樹脂は、ステムの凹部20a内に基体が入らないように封入する。該凹部20aの上面まで、第1のシリコーン樹脂を封入する。第1のシリコーン樹脂は、体積収縮率や表面張力を考慮して、凹部20aから流出しない程度で、やや盛り上がった状態で封入することが好ましい。
第三の工程は、予め封止用型枠300内に注入された第2のシリコーン樹脂中に、ステムの凹部20aの一部を漬積する工程である(P6〜P7)。まず、封止用型枠300内に、第2のシリコーン樹脂を注入しておく。封止用型枠300は、成形後レンズ形状を有するように、所定の形状を設けておく。封止用型枠300の凹部には、第2のシリコーン樹脂が注入されており、表面張力を考慮して、やや盛り上がった状態に注入しておくことが好ましい。
第四の工程は、第2のシリコーン樹脂を硬化する工程である(P8)。第2のシリコーン樹脂は、封止用型枠300内で仮硬化した後、封止用型枠300を取り外し、本硬化することが好ましい。これにより、高い物理的強度を有する突出部40を設けることができる。
図4は、本発明に係る発光装置の断面図である。以下、図面を用いて説明する。但し、第1の発光装置100と、ほぼ同一の構成を有する部分は、説明を省略する。第2の発光装置200は、発光素子10と、該発光素子10を載置するステム20と、該発光素子10を覆う封止体30と、該封止体30及び該ステムの一部を覆う突出部40と、を有する。発光素子10は、ステムの凹部20a内に、フリップチップ実装している。
第1のシリコーン樹脂及び/又は第2のシリコーン樹脂、あるいは発光素子周辺に配置される樹脂には、蛍光体50を配合しても良い。これにより、発光素子10から放出される光を吸収し、波長変換を行い、発光素子10の色調と異なる色調を有する発光装置を提供することができるからである。
第2の発光装置200は、第1の発光装置100とほぼ同様な製造工程により製造することができる。第1の発光装置100とほぼ同様な構成を有する部分は省略する。
第一の工程は、ステムの凹部20a内に発光素子10が載置されているステム20を形成する工程である。まず、第1のリード21及び第2のリード22とを、所定の型枠(図示しない)内に配置して、該型枠内に樹脂を流し込む。該樹脂を硬化させ、これらを一体成型する。ステムの凹部20a内に導出されるリード21の他端21b及び第2のリード22の他端22bは、露出させておく。第1のリード21の一端21a及び第2のリード22の一端22aは、外部に導出するように露出させておく。ステム20に、発光素子10を載置し、封止体30を封入するための凹部20aを設けておく。
第二の工程は、ステムの凹部20a内にゾル状の第1のシリコーン樹脂を注入する工程である。第1のシリコーン樹脂は、表面張力を利用して、ステムの凹部20a内からやや盛り上がる状態まで注入する。これは、ゲル化した際の体積収縮を考慮したものである。ゲル化により、ステムの凹部20aの上面を、平面若しくは緩やかな凸状曲面を形成する。該第1のシリコーン樹脂には、蛍光体50等が予めほぼ均一に混合されている。第1のシリコーン樹脂を注入後、常温でゲル化を行う。
第三の工程は、予め封止用型枠300内に注入された第2のシリコーン樹脂中に、ステムの凹部20aの一部を漬積する工程である。
第四の工程は、第2のシリコーン樹脂を硬化する工程である。第2のシリコーン樹脂は、封止用型枠300内にステム20を浸積した状態で、常温仮硬化する。その後、封止用型枠300内から第2のシリコーン樹脂と一体となったステム20を取り出し、本硬化する。但し、封止用型枠300のみで硬化することも可能である。以上の工程を経ることにより、発光装置200を製造することができる。
図5は、本発明に係る発光装置の断面図である。以下、図面を用いて説明する。但し、第1の発光装置100及び第2の発光装置200と、ほぼ同一の構成を有する部分は、説明を省略する。第3の発光装置300は、発光素子10と、該発光素子10を載置するサブマウント部材60と、該サブマウント部材60を載置するステム20と、該発光素子10を覆う封止体30と、該封止体30及び該ステムの一部を覆う突出部40と、を有する。発光素子10は、ステムの凹部20a内に、フリップチップ実装されている。
11 第1の電極
12 第2の電極
20 ステム
20a ステムの凹部
20b ステムの底面
20c ステムの側壁
20d 第2の側壁
21 第1のリード
22 第2のリード
23 樹脂部
24 ヒートシンク
24a ヒートシンクの凹部
24b ヒートシンクの底面
24c ヒートシンクの側壁
25 ワイヤ
30 封止体
31 組成傾斜層
40 突出部
50 蛍光体
60、503 サブマウント部材
61 電極
62 電極
100、200、400 発光装置
300 封止用型枠
310 ストッパ部
501 p側台座電極
502 n側台座電極
504 反射電極
505 ワイヤボンディング領域
506 バンプ載置領域
507 絶縁膜
508 裏面電極
509 p型半導体領域
510 n型半導体領域
601 リードフレーム
602a 連結部位
602b 切断部位
603 第3の凹部
605 第2の凹部
701 第1の底面
702 第2の底面
703 第3の底面
704 樹脂部の底面
705 打ち抜き部分
Claims (10)
- 半導体素子と、前記半導体素子を載置するヒートシンクを備えるステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有する半導体装置であって、
前記ステムは、前記ヒートシンクと、前記ヒートシンクの少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂部と、を有し、
前記ヒートシンクは、前記半導体素子が載置される底面と側面を持つ第1の凹部が形成されており、さらに前記第1の凹部の外側に、前記ヒートシンクと前記樹脂部とから成る第3の凹部が形成されており、
前記ヒートシンクの第1の凹部の上面は、前記樹脂部の第3の凹部の底面よりも高く、
前記第1の凹部内の少なくとも一部及び前記第3の凹部内の少なくとも一部は、前記封止体により覆われていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の凹部と前記第3の凹部は、前記第1の凹部の側壁により互いに分離されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1の凹部の側壁は、前記第3の凹部の側壁よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ヒートシンクの材質は、コバール、鉄、銅、銀、ロジウム、アルミニウム、金であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1の凹部内は、蛍光体を含有する樹脂が注入されており、前記封止体は、該蛍光体を含有する樹脂を覆い、かつ、前記第3の凹部内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1の凹部は、開口部上方の方が底面側よりも開口面積が大きく、側壁が傾斜されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ステムは、さらに、第1のリードと、第2のリードと、が前記樹脂部により一体成型されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記封止体は、透光性を有する突出部により覆われていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有し、前記ステムは、ヒートシンクと、該ヒートシンクの少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂部と、が一体成型されており、前記ヒートシンクは、前記半導体素子が載置される底面と側面を持つ第1の凹部が形成されており、さらに前記第1の凹部の外側に前記樹脂部から成る第3の凹部が形成されており、前記ヒートシンクの第1の凹部の上面は、前記樹脂部の第3の凹部の底面よりも高く、前記第1の凹部内及び前記第3の凹部内は前記封止体により覆われている半導体装置の製造方法であって、
所定の型枠内に前記ヒートシンクを配置して、該型枠内に樹脂を流し込み、前記ヒートシンクと前記樹脂部とを一体成型する工程と、
前記第1の凹部の底面に前記半導体素子を載置する工程と、
前記第1の凹部内及び第3の凹部内に前記封止体を充填する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 半導体素子と、前記半導体素子を載置するステムと、前記半導体素子を覆う封止体と、を有し、前記ステムは、ヒートシンクと、該ヒートシンクの少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂部と、が一体成型されており、前記ヒートシンクは、前記半導体素子が載置される底面と側面を持つ第1の凹部が形成されており、さらに前記第1の凹部の外側に前記樹脂部から成る第3の凹部が形成されており、前記ヒートシンクの第1の凹部の上面は、前記樹脂部の第3の凹部の底面よりも高く、前記第1の凹部内に蛍光体を含有する樹脂が注入されており、該蛍光体を含有する樹脂及び前記第3の凹部内は前記封止体により覆われている半導体装置の製造方法であって、
所定の型枠内に前記ヒートシンクを配置して、該型枠内に樹脂を流し込み、前記ヒートシンクと前記樹脂部とを一体成型する工程と、
前記第1の凹部の底面に前記半導体素子を載置する工程と、
前記第1の凹部内に前記蛍光体を含有する樹脂を注入する工程と、
前記蛍光体を含有する樹脂を覆い、かつ、前記第3の凹部内に前記封止体を充填する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
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