JP4140867B2 - チップ型半導体のパッケージ構造および製造方法 - Google Patents
チップ型半導体のパッケージ構造および製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等のチップ型半導体を回路基板上の配線と電気的に接続するのに適した、チップ型半導体のパッケージ構造に係るものであり、特にプリント回路基板への実装に好適なチップ型半導体に係る表面実装型のパッケージ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チップ型半導体に係る表面実装型のパッケージ構造の例としては、例えば特開平９ー４５９６４号公報に記載されているものがある。図１８はその製造方法を示す斜視図であり、図１８（ａ）に示すように、一方の電極板１１１の一方の面には例えばペースト状とした導電性接合材１１３が間隔を所定のピッチＰとする縦横列にドット状に印刷手段などにより塗布されていて、複数のＬＥＤチップ１１４の各々が一方の極、例えばＮ層側で接するように前記各接合材１１３上に載置される。また、他方の電極板１１２の一方の面にも同一のピッチｐにより縦横列に塗布されていて、一方の電極板１１１の接合材１１３上へのＬＥＤチップ１０２の載置が終了した時点で、他方の電極板１１２が接合材１１３の位置をＬＥＤチップ１０２の他方の極、例えばＰ層側に重ねるように載置され、これによりＬＥＤチップ１１４は電極板１１１と電極板１１２とで挟持される。
【０００３】
上記の状態を保ち、リフロー炉と称されている加熱炉を通過させ、前記接合材１１３を溶融させ、ＬＥＤチップ１０２のそれぞれの極側に接合し、図１８（ｂ）に示すように、電極板１１１と電極板１１２とＬＥＤチップ１０２とを一体化する。
【０００４】
次に、図１８（ｃ）に示すように前記の電極板１１１と電極板１１２との間にエポキシ樹脂などの透明樹脂１１５を注入し、硬化させる。このとき前記ＬＥＤチップ１１４の露出している４面のすべては前記透明樹脂１１５により覆われる。続いて、薄刃のダイヤモンドホイールカッターなどで前記ＬＥＤチップ１０２間の間隔である所定のピッチＰを二等分するように切断することによりＬＥＤチップのパッケージ１１０が得られる。図１９はパッケージ１１０をプリント回路基板１２０に取り付けた状態を示す断面図であり、このプリント回路基板１２０上に所定間隔で一対のパット１２１を設け、ペースト状の半田よりなる接合材１２３を塗布しておき、該パット１２１上に前記電極板１１１、１１２が位置するように前記パッケージ１１７を載置し、リフロー炉で加熱して半田１２３を溶融し、前記一対のパット１２１と電極板１１１、１１２をそれぞれ溶着し、パッケージ１１０のプリント回路基板１２０への表面実装がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなパッケージ構造のものによれば、金ワイヤーを用いない構造となるため、ワイヤーの引き回しのスペースが省け、パッケージの小型化ができる。又製造工程において多数個取りができるので、製造コスト全体としてコストの低減ができる。しかし、かかる改良されたパッケージ構造のものは以下に述べる欠点を有する。
【０００６】
すなわち、図１８（ｂ）に示すように、電極板１１１と電極板１１２とＬＥＤチップ１０２とを一体化する際に使用する導電性の接合材１１３としては、従来は、２００℃以下でキュアーできるＡｇペーストまたはＡＣＦ（異方導電フィルム）を用いることが取扱いの点で便利であるため、用いられることがあった。しかしながら、図１９に示すように、パッケージ１１０のプリント回路基板１２０への表面実装おいては前記半田よりなる接合材１２３を溶融させるためにはリフロー炉などで２２０℃〜２４０℃に加熱される場合が多い。このような場合に加熱の熱によるＡｇペーストまたはＡＣＦよりなる前記接合材１１３の接着力の低下及び線膨張係数の差による応力によって、電極板１１１または電極板１１２がＬＥＤチップ１０２から剥離し、断線によりＬＥＤチップ１０２は点灯不能となる場合が少なくない。
【０００７】
また、すでに図１８（ａ）、（ｂ）を用いて説明した接合工程において、ＬＥＤチップ１０２に対し電極板１１１と電極板１１２とを接合する際に、接合材１１３として用いるＡｇペーストのはみ出しにより、一方の電極板１１１と他方の電極板がＬＥＤチップ１０２の近傍においてショートする場合またはＬＥＤチップ１０２のジャンクシヨン部分で、はみ出したＡｇペーストにより、Ｐ層とＮ層とがショートする場合が少なくない。これらにより、パッケージ１１０において電極板１１１と１１２とがショートするためパッケージ１１０内のＬＥＤチップ１１４は点灯不能または点灯不良となる。なお、Ａｇペースト等のはみ出しにより、ＬＥＤチップ１１４の近傍において前記のショートには至らないまでも、ＬＥＤチップ１１４の側面の一部または大部分に接合材１１３が、付着又は近接した状態となることが少なくない。この場合、パッケージ１１０をプリント基板等に実装してＬＥＤチップ１１４を発光させた際、前記のはみだした接合材１１３により、その発光が遮られ、パッケージ１１７の発光強度が低下してしまう。
【０００８】
このような欠点を改善するため、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１０２に対し電極板１１１と電極板１１２とを接合する際に、接合材１１３として融点が例えば２８０℃程度の高温半田を使用することも従来行われてきた。この方法によれば、前記の断線等の問題は解決できるものの、高温半田自体のコストが高く、また、半田用にＬＥＤチップ１０２等半導体素子の電極を改善する必要があり、更にコストの上昇を招く。更には、ＬＥＤチップ１０２等半導体素子と電極板１１、１２を接合する際に２８０℃程度の熱がかかるため、電極板１１、１２の反りが発生し、パケージ１１０の品質および信頼性を低下させることもある。
【０００９】
本発明は、従来のチップ型半導体のパッケージ構造における上記の欠点を除去、改善することを解決すべき課題とするものである。そして本発明はかかる課題を解決し、小型で、表面実装に適し、表面実装の際の剥離、断線がなく、発光性能および信頼性に優れ、コストを上昇させず、且つ製造時の歩溜まりも高いチップ型半導体のパッケージ構造を提供すること、およびかかる構造のパッケージを生産性よく製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われて構成されるチップ型半導体のパッケージ構造において、該パッケージは前記半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ対向するパッケージ端面を有し、前記電極は前記半導体チップの両端面及び面一の樹脂層上に接合材を用いることなくメッキにより形成され、前記パッケージ端面に前記電極の外面が露出していることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記半導体チップはＬＥＤチップであり、且つ前記パッケージ端面は、前記半導体チップの端面の一部と面一の樹脂層上をメッキで覆われていると共に、前記半導体チップの端面の他部は樹脂にて覆われており、前記樹脂は透光樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われるチップ型半導体のパッケージの製造方法において、少なくとも一部に切り欠き部を有する枠部材の下の端面に上面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付ける工程、前記耐熱シートの上面に複数の半導体チップを配列し前記Ｐ層側又はＮ層側の端面のいずれか一方を接合する工程、前記接合された半導体チップの上端面および前記枠部材の上端面に下面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付け充填空間を形成する工程、前記枠部材の切り欠き部を注入口として前記充填空間に樹脂を注入した後キュアーし前記半導体チップの側面を封止して封止の集合体を形成する工程、前記上下の端面に貼り付けた耐熱シートを剥離する工程、前記耐熱シートを剥離した後前記封止の集合体の上面および下面に導電材よりなる電極膜を接合材を用いることなくメッキにより形成する電極膜導通工程、前記封止の集合体を切断し個々のチップ型半導体のパッケージを形成する工程とよりなることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われるチップ型半導体のパッケージの製造方法において、上面に接着剤の付いた耐熱シートに複数の半導体チップを配列し前記Ｐ層側又はＮ層側の端面のいずれか一方を接合する工程、前記接合された半導体チップの上端面に下面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付ける工程、前記上下の耐熱シートの外側面部分に耐熱テープを貼着することにより樹脂注入口となる一部をのこして塞ぎ充填空間を形成する工程、前記樹脂注入口より前記充填空間に樹脂を注入した後キュアーし前記半導体チップの側面を封止して封止の集合体を形成する工程、少なくとも前記耐熱シートを剥離する工程、前記耐熱シートを剥離した後前記封止の集合体の上面および下面に導電材よりなる電極膜を接合材を用いることなくメッキにより形成する電極膜導通工程、前記封止の集合体を切断し個々のチップ型半導体のパッケージを形成する工程とよりなることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を一実施例について説明する。図１は本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の構造を示す図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１において１０はＰ層とＮ層が接合してなる半導体チップであり、例えばＬＥＤチップである。１５は前記前記半導体チップ１０を封止するための樹脂であり、例えば透光性樹脂である。１１、１２は銅、金等の金属膜よりなる電極膜であり、それぞれ前記半導体チップ１０のＰ層側およびＮ層側の端面のいずれか一方である端面１０ａ、１０ｂおよび、これら端面と同一面にある前記の封止の樹脂１５の端面にメッキにより固着されている。ここで、用途或いは必要に応じてメッキは一層又は多層のメッキを選択する。これにより、前記半導体チップ１０は前記端面１０ａ、１０ｂにおいてそれぞれ前記電極膜１１、１２にそれぞれ導通している。そして、前記電極膜１１、１２の外面は、半導体１０の前記端面１０ａ、１０ｂにそれぞれ対向するパッケージ１の端面１ａ、１ｂとなっている。
【００１５】
図２は図１に示したチップ型半導体のパッケージ１の変形例の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図２に示すように、本例のパッケージにおいては、半導体チップ１０の前記の端面１０ａおよび１０ｂの１部にメッキによりは銅、金等の金属膜よりなる電極膜１１、１２が固着され、前記の端面１０ａおよび１０ｂの残りの露出部分は封止の樹脂１５により覆われている。ここで、用途或いは必要に応じてメッキは一層又は多層のメッキを選択する。本例においては、半導体１０の前記端面１０ａ、１０ｂにそれぞれ対向するパッケージ１の端面１ａ、１ｂについては、端面１ａは電極膜１１の外面および樹脂１５の外面により、端面１ｂは電極膜１２の外面および樹脂１５の外面により
構成されている。
【００１６】
図１または図２に示したチップ型半導体のパッケージ１の構造によれば、電極端子となる電極膜１１、１２と半導体チップ１０との結合が後に詳述するようにメッキにより、接合材を用いることなく行われるので、図１８に示したような従来例において、高温半田を用いて電極を接合する場合のように高温加熱による反りは発生しない。更には高温半田使用に伴うコストアップを避けることができる。又、従来例において、Ａｇペーストを用いて電極を接合する場合のように、半導体チップの上下の端面からはみだした前記Ａｇペーストよりなる導電性の接合材が互いに接続したり、ジャンクション部分に付着したりすることによりショートするという現象は生じない。
【００１７】
更に、各半導体チップ１０としてＬＥＤチップを用いた場合、従来のように上下の端面からはみだした前記Ａｇペースト又はＡＣＦよりなる導電性の接合材がショートには至らないまでもＬＥＤチップの側面からの発光を遮り、パッケージ１の発光強度が低下するような現象も生じない。
【００１８】
図３は図１に示したチップ型半導体のパッケージ１がプリント回路基板に表面実装された状態を示す断面図である。２０はプリント回路基板であり、回路基板２１とこの回路基板２１上に所定間隔で設けられた銅、金等よりなる一対のパット２２を有している。ぺースト状の半田よりなる接合材２３を塗布しておき、該パット２２上に前記電極膜１１、１２が位置するように前記パッケージ１を載置し、リフロー炉で例えば２２０゜Ｃ〜２４０゜Ｃに加熱して前記半田よりなる接合材２３を溶融し、前記一対のパット２２と電極膜１１、１２をそれぞれ溶着し、パッケージ１のプリント回路基板２０への表面実装がなされる。このとき、電極膜１１、１２の熱膨張係数（電極膜が銅の場合１．６２×１０ー5／ｋ）と封止の樹脂１５の熱膨張係数（透明エポキシ樹脂の場合４〜６×１０ー5／゜Ｃ）の差により、また、電極膜１１、１２と半導体チップ１０との熱膨張係数の差により、電極膜１１、１２と樹脂１５、半導体チップ１０の界面には互いに引き離そうとするせん断の熱応力が発生する。
【００１９】
本例の電極膜１１、１２は接合材を介することなくメッキによって半導体チップ１０等に強固に固着している。従って、図３に示すような表面実装において、半田２３を溶融するための前記加熱を行っても銅、金等よりなる電極膜１１、１２は表面が若干溶けて、十分な強度をもって固着している。従って、前記せん断に対しては従来よりもかなり強くなっている。更には、この熱応力は電極膜１１、１２の厚さに比例する、本例の電極端子１１、１２はメッキによって形成された金属膜であり、図１８および図１９に示した従来のパッケージ構造における電極基板から切りだした電極端子に比しその厚さは格段に小さく形成することができる。よって、かかるせん断の熱応力は従来よりもかなり低下する。これらの効果によって、従来のような剥離による電極端子と半導体チップとの断線は効果的に阻止され、チップ型半導体のパッケージ１が点灯不能となることが防止される。かくして、表面実装における耐性、信頼性の高いチップ型半導体のパッケージ構造を実現することができる。
【００２０】
以下に、図１に示した本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の一つの製造方法につき図面を用いて説明する。図４に示すように、樹脂、ラバー等の成型等により形成され、樹脂注入口１８としての切り欠け部を有する枠部材３７の下方の端面に、すくなくとも一方の面に粘着剤の付いたジートまたはフィルムよりなり、耐熱性を有する耐熱シート２６を前記粘着剤の付いた粘着面を上にして貼り付ける。
【００２１】
次に、図５に示すように枠部材３７の下方の端面に貼り付けられ耐熱シート２６の前記粘着面上に半導体チップ１０のＰ層側及びＮ層側のいずれか一方の端面を下にして、マトリクス状に配列、載置し、前記粘着面に貼着、固定する。
【００２２】
次に、図６に示すように前記と同様の耐熱シート２６の粘着面を下にして、前記の配列した半導体チップ１０の上面および枠部材３７の上端面に貼り付ける。これにより、枠部材３７および上下の耐熱シート２６に囲まれた充填空間が形成される。
【００２３】
次に、図７（ａ）に示すように枠部材３７に設けられた前記樹脂注入口１８より、樹脂１５を注入し前記充填空間を充填した後、キュアーする。ここで樹脂注入口１８は図７（ｂ）に示すように枠部材３７の２箇所に設けられている場合、図７（ｃ）に示すように枠部材３７の一辺がすべて樹脂注入口１８となっている場合もある。枠部材３７には必要に応じて、図示しない充填の際の空気抜き用の孔を設けることもできる。
【００２４】
次に、図８に示すように上下の面の耐熱シート２６を剥がし、半導体チップ１０および充填した樹脂１５の上下の端面を露出させる。
【００２５】
次に、図９に示すように半導体チップ１０および樹脂１５の前記の上下の端面に（枠部材３７の上下の端面も含め）銅、金等のメッキによりそれぞれ電極膜１１、１２を固着して形成する。
【００２６】
次に、図１０に示すようにダイヤモンドホイイール、マルチワイヤーソー等を用いて、前記の上下の端面にそれぞれ電極膜１１、１２が形成された封止の集合体３０を各半導体チップ１０を囲む、縦横の所定の位置のダイシングラインＬに沿って切断する。これにより、図１に示したパケージ１が個々に分離されて切り出され、本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の構造が完成する。
【００２７】
以下に、図１に示した本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の他の一つの製造方法につき図面を用いて説明する。図１１に示すように、すでに図４に示し説明したのと同様の耐熱シート２６を前記粘着剤剤の付いた粘着面を上にして前記粘着面上に半導体チップ１０のＰ層側及びＮ層側のいずれか一方の端面を下にして、マトリクス状に配列、載置し、貼着、固定する。
【００２８】
次に、図１２に示すように前記と同様の耐熱シート２６の粘着面を下にして、前記の配列した半導体チップ１０の上面に貼り付ける。
【００２９】
次に、図１３に示すように前記上下の耐熱シート２６の外端に耐熱テープ１７を貼着し、樹脂封入口１８を残してその間を塞ぎ、充填空間を形成する。この際、複数の樹脂封入口１８または必要に応じて、図示はしないが、樹脂封入の際の空気抜き孔を残すようにして、耐熱テープ１７を貼着することもできる。
【００３０】
次に、図１４に示すように前記樹脂注入口１８より、樹脂１５を注入し前記充填空間を充填した後、キュアーする。
【００３１】
次に、図１５に示すように、充填した樹脂１５をキュアーした後、貼着されている上下の耐熱シート２６とこれらの外側面に貼着されている耐熱テープ１７を剥離する。これにより封止の集合体３０が得られる。ここで封止の集合体の３０の上下の面には、樹脂１５および半導体チップ１０の上下の端面が露出している。
【００３２】
次に、図１６に示すように封止の集合体３０の上下の面（封止の集合体の側面を含めても良い。）に銅、金等のメッキによりそれぞれ電極膜１１、１２を固着して形成する。
【００３３】
次に、図１７に示すように上下の面に電極膜１１、１２が固着された封止の集合体３０を図１０に示して説明したのと同様の方法により、縦横の所定の位置のダイシングラインＬに沿って切断する。これにより、図１に示したパケージ１が個々に分離されて切り出され、本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の構造が完成する。
【００３４】
このようにして、上記の製造方法によれば、多数個取りにより生産能率をあげつつ、すでに説明したような優れたチップ型半導体のパッケージを製造することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、小型で、表面実装に適し、表面実装の際の剥離、断線がなく、発光性能および信頼性に優れ、且つ製造時の歩溜まりも高い構造のチップ型半導体のパッケージを提供すること、および、かかる構造のパッケージを生産性よく製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一つであるチップ型半導体のパッケージの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１に示すチップ型半導体のパッケージの構造の変形例を示す断面図である。
【図３】図１に示すチップ型半導体のパッケージの表面実装の方法を示す断面図である。
【図４】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、成型治具部材の組付けの工程を示す斜視図である。
【図５】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、半導体チップの成型治具部材への、配列、固定の工程を示す斜視図である。
【図６】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法おいて、半導体チップおよび成型治具部材より充填空間を形成をする工程を示す斜視図である。
【図７】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、充填空間に樹脂を充填する工程を示す斜視図である。
【図８】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、成型治具部材を剥離して、充填樹脂等の上下面を露出する工程を示す斜視図である。
【図９】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、露出した充填樹脂等の上下面に電極膜をメッキにより固着する工程を示す斜視図である。
【図１０】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、上下面に電極膜を固着された前記充填樹脂等を所定の縦横のダイシングラインで切断し、個々のパッケージの完成品を切り出す工程を示す斜視図である。
【図１１】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、半導体チップの成型治具部材への、配列、固定の工程を示す斜視図である。
【図１２】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、前記配列された半導体チップに対し成型治具部材を貼着する工程を示す斜視図である。
【図１３】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、半導体チップおよび耐熱テープ等を含む成型治具部材より充填空間を形成をする工程を示す斜視図である。
【図１４】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、充填空間に樹脂を充填する工程を示す斜視図である。
【図１５】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、成型治具部材を剥離して、充填樹脂等の上下面等を露出する工程を示す斜視図である。
【図１６】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、露出した充填樹脂等の上下面に電極膜をメッキにより固着する工程を示す斜視図である。
【図１７】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、上下面に電極膜を固着された前記充填樹脂等を所定の縦横のダイシングラインで切断し、個々のパッケージの完成品を切り出す工程を示す斜視図である。
【図１８】従来のチップ型半導体のパッケージの製造方法を示す斜視図である。
【図１９】図１８に示す製造方法により製造された従来のチップ型半導体のパッケージの表面実装の方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１ パッケージ
１ａ、１ｂ、１０ａ、１０ｂ 端面
１０ 半導体チップ
１１、１２ 電極膜
１５ 樹脂
１７ 耐熱テープ
２６ 耐熱シート
３７ 枠部材
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等のチップ型半導体を回路基板上の配線と電気的に接続するのに適した、チップ型半導体のパッケージ構造に係るものであり、特にプリント回路基板への実装に好適なチップ型半導体に係る表面実装型のパッケージ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チップ型半導体に係る表面実装型のパッケージ構造の例としては、例えば特開平９ー４５９６４号公報に記載されているものがある。図１８はその製造方法を示す斜視図であり、図１８（ａ）に示すように、一方の電極板１１１の一方の面には例えばペースト状とした導電性接合材１１３が間隔を所定のピッチＰとする縦横列にドット状に印刷手段などにより塗布されていて、複数のＬＥＤチップ１１４の各々が一方の極、例えばＮ層側で接するように前記各接合材１１３上に載置される。また、他方の電極板１１２の一方の面にも同一のピッチｐにより縦横列に塗布されていて、一方の電極板１１１の接合材１１３上へのＬＥＤチップ１０２の載置が終了した時点で、他方の電極板１１２が接合材１１３の位置をＬＥＤチップ１０２の他方の極、例えばＰ層側に重ねるように載置され、これによりＬＥＤチップ１１４は電極板１１１と電極板１１２とで挟持される。
【０００３】
上記の状態を保ち、リフロー炉と称されている加熱炉を通過させ、前記接合材１１３を溶融させ、ＬＥＤチップ１０２のそれぞれの極側に接合し、図１８（ｂ）に示すように、電極板１１１と電極板１１２とＬＥＤチップ１０２とを一体化する。
【０００４】
次に、図１８（ｃ）に示すように前記の電極板１１１と電極板１１２との間にエポキシ樹脂などの透明樹脂１１５を注入し、硬化させる。このとき前記ＬＥＤチップ１１４の露出している４面のすべては前記透明樹脂１１５により覆われる。続いて、薄刃のダイヤモンドホイールカッターなどで前記ＬＥＤチップ１０２間の間隔である所定のピッチＰを二等分するように切断することによりＬＥＤチップのパッケージ１１０が得られる。図１９はパッケージ１１０をプリント回路基板１２０に取り付けた状態を示す断面図であり、このプリント回路基板１２０上に所定間隔で一対のパット１２１を設け、ペースト状の半田よりなる接合材１２３を塗布しておき、該パット１２１上に前記電極板１１１、１１２が位置するように前記パッケージ１１７を載置し、リフロー炉で加熱して半田１２３を溶融し、前記一対のパット１２１と電極板１１１、１１２をそれぞれ溶着し、パッケージ１１０のプリント回路基板１２０への表面実装がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなパッケージ構造のものによれば、金ワイヤーを用いない構造となるため、ワイヤーの引き回しのスペースが省け、パッケージの小型化ができる。又製造工程において多数個取りができるので、製造コスト全体としてコストの低減ができる。しかし、かかる改良されたパッケージ構造のものは以下に述べる欠点を有する。
【０００６】
すなわち、図１８（ｂ）に示すように、電極板１１１と電極板１１２とＬＥＤチップ１０２とを一体化する際に使用する導電性の接合材１１３としては、従来は、２００℃以下でキュアーできるＡｇペーストまたはＡＣＦ（異方導電フィルム）を用いることが取扱いの点で便利であるため、用いられることがあった。しかしながら、図１９に示すように、パッケージ１１０のプリント回路基板１２０への表面実装おいては前記半田よりなる接合材１２３を溶融させるためにはリフロー炉などで２２０℃〜２４０℃に加熱される場合が多い。このような場合に加熱の熱によるＡｇペーストまたはＡＣＦよりなる前記接合材１１３の接着力の低下及び線膨張係数の差による応力によって、電極板１１１または電極板１１２がＬＥＤチップ１０２から剥離し、断線によりＬＥＤチップ１０２は点灯不能となる場合が少なくない。
【０００７】
また、すでに図１８（ａ）、（ｂ）を用いて説明した接合工程において、ＬＥＤチップ１０２に対し電極板１１１と電極板１１２とを接合する際に、接合材１１３として用いるＡｇペーストのはみ出しにより、一方の電極板１１１と他方の電極板がＬＥＤチップ１０２の近傍においてショートする場合またはＬＥＤチップ１０２のジャンクシヨン部分で、はみ出したＡｇペーストにより、Ｐ層とＮ層とがショートする場合が少なくない。これらにより、パッケージ１１０において電極板１１１と１１２とがショートするためパッケージ１１０内のＬＥＤチップ１１４は点灯不能または点灯不良となる。なお、Ａｇペースト等のはみ出しにより、ＬＥＤチップ１１４の近傍において前記のショートには至らないまでも、ＬＥＤチップ１１４の側面の一部または大部分に接合材１１３が、付着又は近接した状態となることが少なくない。この場合、パッケージ１１０をプリント基板等に実装してＬＥＤチップ１１４を発光させた際、前記のはみだした接合材１１３により、その発光が遮られ、パッケージ１１７の発光強度が低下してしまう。
【０００８】
このような欠点を改善するため、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１０２に対し電極板１１１と電極板１１２とを接合する際に、接合材１１３として融点が例えば２８０℃程度の高温半田を使用することも従来行われてきた。この方法によれば、前記の断線等の問題は解決できるものの、高温半田自体のコストが高く、また、半田用にＬＥＤチップ１０２等半導体素子の電極を改善する必要があり、更にコストの上昇を招く。更には、ＬＥＤチップ１０２等半導体素子と電極板１１、１２を接合する際に２８０℃程度の熱がかかるため、電極板１１、１２の反りが発生し、パケージ１１０の品質および信頼性を低下させることもある。
【０００９】
本発明は、従来のチップ型半導体のパッケージ構造における上記の欠点を除去、改善することを解決すべき課題とするものである。そして本発明はかかる課題を解決し、小型で、表面実装に適し、表面実装の際の剥離、断線がなく、発光性能および信頼性に優れ、コストを上昇させず、且つ製造時の歩溜まりも高いチップ型半導体のパッケージ構造を提供すること、およびかかる構造のパッケージを生産性よく製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われて構成されるチップ型半導体のパッケージ構造において、該パッケージは前記半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ対向するパッケージ端面を有し、前記電極は前記半導体チップの両端面及び面一の樹脂層上に接合材を用いることなくメッキにより形成され、前記パッケージ端面に前記電極の外面が露出していることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記半導体チップはＬＥＤチップであり、且つ前記パッケージ端面は、前記半導体チップの端面の一部と面一の樹脂層上をメッキで覆われていると共に、前記半導体チップの端面の他部は樹脂にて覆われており、前記樹脂は透光樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われるチップ型半導体のパッケージの製造方法において、少なくとも一部に切り欠き部を有する枠部材の下の端面に上面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付ける工程、前記耐熱シートの上面に複数の半導体チップを配列し前記Ｐ層側又はＮ層側の端面のいずれか一方を接合する工程、前記接合された半導体チップの上端面および前記枠部材の上端面に下面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付け充填空間を形成する工程、前記枠部材の切り欠き部を注入口として前記充填空間に樹脂を注入した後キュアーし前記半導体チップの側面を封止して封止の集合体を形成する工程、前記上下の端面に貼り付けた耐熱シートを剥離する工程、前記耐熱シートを剥離した後前記封止の集合体の上面および下面に導電材よりなる電極膜を接合材を用いることなくメッキにより形成する電極膜導通工程、前記封止の集合体を切断し個々のチップ型半導体のパッケージを形成する工程とよりなることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われるチップ型半導体のパッケージの製造方法において、上面に接着剤の付いた耐熱シートに複数の半導体チップを配列し前記Ｐ層側又はＮ層側の端面のいずれか一方を接合する工程、前記接合された半導体チップの上端面に下面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付ける工程、前記上下の耐熱シートの外側面部分に耐熱テープを貼着することにより樹脂注入口となる一部をのこして塞ぎ充填空間を形成する工程、前記樹脂注入口より前記充填空間に樹脂を注入した後キュアーし前記半導体チップの側面を封止して封止の集合体を形成する工程、少なくとも前記耐熱シートを剥離する工程、前記耐熱シートを剥離した後前記封止の集合体の上面および下面に導電材よりなる電極膜を接合材を用いることなくメッキにより形成する電極膜導通工程、前記封止の集合体を切断し個々のチップ型半導体のパッケージを形成する工程とよりなることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を一実施例について説明する。図１は本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の構造を示す図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１において１０はＰ層とＮ層が接合してなる半導体チップであり、例えばＬＥＤチップである。１５は前記前記半導体チップ１０を封止するための樹脂であり、例えば透光性樹脂である。１１、１２は銅、金等の金属膜よりなる電極膜であり、それぞれ前記半導体チップ１０のＰ層側およびＮ層側の端面のいずれか一方である端面１０ａ、１０ｂおよび、これら端面と同一面にある前記の封止の樹脂１５の端面にメッキにより固着されている。ここで、用途或いは必要に応じてメッキは一層又は多層のメッキを選択する。これにより、前記半導体チップ１０は前記端面１０ａ、１０ｂにおいてそれぞれ前記電極膜１１、１２にそれぞれ導通している。そして、前記電極膜１１、１２の外面は、半導体１０の前記端面１０ａ、１０ｂにそれぞれ対向するパッケージ１の端面１ａ、１ｂとなっている。
【００１５】
図２は図１に示したチップ型半導体のパッケージ１の変形例の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図２に示すように、本例のパッケージにおいては、半導体チップ１０の前記の端面１０ａおよび１０ｂの１部にメッキによりは銅、金等の金属膜よりなる電極膜１１、１２が固着され、前記の端面１０ａおよび１０ｂの残りの露出部分は封止の樹脂１５により覆われている。ここで、用途或いは必要に応じてメッキは一層又は多層のメッキを選択する。本例においては、半導体１０の前記端面１０ａ、１０ｂにそれぞれ対向するパッケージ１の端面１ａ、１ｂについては、端面１ａは電極膜１１の外面および樹脂１５の外面により、端面１ｂは電極膜１２の外面および樹脂１５の外面により
構成されている。
【００１６】
図１または図２に示したチップ型半導体のパッケージ１の構造によれば、電極端子となる電極膜１１、１２と半導体チップ１０との結合が後に詳述するようにメッキにより、接合材を用いることなく行われるので、図１８に示したような従来例において、高温半田を用いて電極を接合する場合のように高温加熱による反りは発生しない。更には高温半田使用に伴うコストアップを避けることができる。又、従来例において、Ａｇペーストを用いて電極を接合する場合のように、半導体チップの上下の端面からはみだした前記Ａｇペーストよりなる導電性の接合材が互いに接続したり、ジャンクション部分に付着したりすることによりショートするという現象は生じない。
【００１７】
更に、各半導体チップ１０としてＬＥＤチップを用いた場合、従来のように上下の端面からはみだした前記Ａｇペースト又はＡＣＦよりなる導電性の接合材がショートには至らないまでもＬＥＤチップの側面からの発光を遮り、パッケージ１の発光強度が低下するような現象も生じない。
【００１８】
図３は図１に示したチップ型半導体のパッケージ１がプリント回路基板に表面実装された状態を示す断面図である。２０はプリント回路基板であり、回路基板２１とこの回路基板２１上に所定間隔で設けられた銅、金等よりなる一対のパット２２を有している。ぺースト状の半田よりなる接合材２３を塗布しておき、該パット２２上に前記電極膜１１、１２が位置するように前記パッケージ１を載置し、リフロー炉で例えば２２０゜Ｃ〜２４０゜Ｃに加熱して前記半田よりなる接合材２３を溶融し、前記一対のパット２２と電極膜１１、１２をそれぞれ溶着し、パッケージ１のプリント回路基板２０への表面実装がなされる。このとき、電極膜１１、１２の熱膨張係数（電極膜が銅の場合１．６２×１０ー5／ｋ）と封止の樹脂１５の熱膨張係数（透明エポキシ樹脂の場合４〜６×１０ー5／゜Ｃ）の差により、また、電極膜１１、１２と半導体チップ１０との熱膨張係数の差により、電極膜１１、１２と樹脂１５、半導体チップ１０の界面には互いに引き離そうとするせん断の熱応力が発生する。
【００１９】
本例の電極膜１１、１２は接合材を介することなくメッキによって半導体チップ１０等に強固に固着している。従って、図３に示すような表面実装において、半田２３を溶融するための前記加熱を行っても銅、金等よりなる電極膜１１、１２は表面が若干溶けて、十分な強度をもって固着している。従って、前記せん断に対しては従来よりもかなり強くなっている。更には、この熱応力は電極膜１１、１２の厚さに比例する、本例の電極端子１１、１２はメッキによって形成された金属膜であり、図１８および図１９に示した従来のパッケージ構造における電極基板から切りだした電極端子に比しその厚さは格段に小さく形成することができる。よって、かかるせん断の熱応力は従来よりもかなり低下する。これらの効果によって、従来のような剥離による電極端子と半導体チップとの断線は効果的に阻止され、チップ型半導体のパッケージ１が点灯不能となることが防止される。かくして、表面実装における耐性、信頼性の高いチップ型半導体のパッケージ構造を実現することができる。
【００２０】
以下に、図１に示した本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の一つの製造方法につき図面を用いて説明する。図４に示すように、樹脂、ラバー等の成型等により形成され、樹脂注入口１８としての切り欠け部を有する枠部材３７の下方の端面に、すくなくとも一方の面に粘着剤の付いたジートまたはフィルムよりなり、耐熱性を有する耐熱シート２６を前記粘着剤の付いた粘着面を上にして貼り付ける。
【００２１】
次に、図５に示すように枠部材３７の下方の端面に貼り付けられ耐熱シート２６の前記粘着面上に半導体チップ１０のＰ層側及びＮ層側のいずれか一方の端面を下にして、マトリクス状に配列、載置し、前記粘着面に貼着、固定する。
【００２２】
次に、図６に示すように前記と同様の耐熱シート２６の粘着面を下にして、前記の配列した半導体チップ１０の上面および枠部材３７の上端面に貼り付ける。これにより、枠部材３７および上下の耐熱シート２６に囲まれた充填空間が形成される。
【００２３】
次に、図７（ａ）に示すように枠部材３７に設けられた前記樹脂注入口１８より、樹脂１５を注入し前記充填空間を充填した後、キュアーする。ここで樹脂注入口１８は図７（ｂ）に示すように枠部材３７の２箇所に設けられている場合、図７（ｃ）に示すように枠部材３７の一辺がすべて樹脂注入口１８となっている場合もある。枠部材３７には必要に応じて、図示しない充填の際の空気抜き用の孔を設けることもできる。
【００２４】
次に、図８に示すように上下の面の耐熱シート２６を剥がし、半導体チップ１０および充填した樹脂１５の上下の端面を露出させる。
【００２５】
次に、図９に示すように半導体チップ１０および樹脂１５の前記の上下の端面に（枠部材３７の上下の端面も含め）銅、金等のメッキによりそれぞれ電極膜１１、１２を固着して形成する。
【００２６】
次に、図１０に示すようにダイヤモンドホイイール、マルチワイヤーソー等を用いて、前記の上下の端面にそれぞれ電極膜１１、１２が形成された封止の集合体３０を各半導体チップ１０を囲む、縦横の所定の位置のダイシングラインＬに沿って切断する。これにより、図１に示したパケージ１が個々に分離されて切り出され、本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の構造が完成する。
【００２７】
以下に、図１に示した本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の他の一つの製造方法につき図面を用いて説明する。図１１に示すように、すでに図４に示し説明したのと同様の耐熱シート２６を前記粘着剤剤の付いた粘着面を上にして前記粘着面上に半導体チップ１０のＰ層側及びＮ層側のいずれか一方の端面を下にして、マトリクス状に配列、載置し、貼着、固定する。
【００２８】
次に、図１２に示すように前記と同様の耐熱シート２６の粘着面を下にして、前記の配列した半導体チップ１０の上面に貼り付ける。
【００２９】
次に、図１３に示すように前記上下の耐熱シート２６の外端に耐熱テープ１７を貼着し、樹脂封入口１８を残してその間を塞ぎ、充填空間を形成する。この際、複数の樹脂封入口１８または必要に応じて、図示はしないが、樹脂封入の際の空気抜き孔を残すようにして、耐熱テープ１７を貼着することもできる。
【００３０】
次に、図１４に示すように前記樹脂注入口１８より、樹脂１５を注入し前記充填空間を充填した後、キュアーする。
【００３１】
次に、図１５に示すように、充填した樹脂１５をキュアーした後、貼着されている上下の耐熱シート２６とこれらの外側面に貼着されている耐熱テープ１７を剥離する。これにより封止の集合体３０が得られる。ここで封止の集合体の３０の上下の面には、樹脂１５および半導体チップ１０の上下の端面が露出している。
【００３２】
次に、図１６に示すように封止の集合体３０の上下の面（封止の集合体の側面を含めても良い。）に銅、金等のメッキによりそれぞれ電極膜１１、１２を固着して形成する。
【００３３】
次に、図１７に示すように上下の面に電極膜１１、１２が固着された封止の集合体３０を図１０に示して説明したのと同様の方法により、縦横の所定の位置のダイシングラインＬに沿って切断する。これにより、図１に示したパケージ１が個々に分離されて切り出され、本実施例に係るチップ型半導体のパッケージ１の構造が完成する。
【００３４】
このようにして、上記の製造方法によれば、多数個取りにより生産能率をあげつつ、すでに説明したような優れたチップ型半導体のパッケージを製造することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、小型で、表面実装に適し、表面実装の際の剥離、断線がなく、発光性能および信頼性に優れ、且つ製造時の歩溜まりも高い構造のチップ型半導体のパッケージを提供すること、および、かかる構造のパッケージを生産性よく製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一つであるチップ型半導体のパッケージの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１に示すチップ型半導体のパッケージの構造の変形例を示す断面図である。
【図３】図１に示すチップ型半導体のパッケージの表面実装の方法を示す断面図である。
【図４】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、成型治具部材の組付けの工程を示す斜視図である。
【図５】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、半導体チップの成型治具部材への、配列、固定の工程を示す斜視図である。
【図６】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法おいて、半導体チップおよび成型治具部材より充填空間を形成をする工程を示す斜視図である。
【図７】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、充填空間に樹脂を充填する工程を示す斜視図である。
【図８】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、成型治具部材を剥離して、充填樹脂等の上下面を露出する工程を示す斜視図である。
【図９】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、露出した充填樹脂等の上下面に電極膜をメッキにより固着する工程を示す斜視図である。
【図１０】図１に示すチップ型半導体のパッケージの製造方法において、上下面に電極膜を固着された前記充填樹脂等を所定の縦横のダイシングラインで切断し、個々のパッケージの完成品を切り出す工程を示す斜視図である。
【図１１】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、半導体チップの成型治具部材への、配列、固定の工程を示す斜視図である。
【図１２】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、前記配列された半導体チップに対し成型治具部材を貼着する工程を示す斜視図である。
【図１３】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、半導体チップおよび耐熱テープ等を含む成型治具部材より充填空間を形成をする工程を示す斜視図である。
【図１４】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、充填空間に樹脂を充填する工程を示す斜視図である。
【図１５】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、成型治具部材を剥離して、充填樹脂等の上下面等を露出する工程を示す斜視図である。
【図１６】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、露出した充填樹脂等の上下面に電極膜をメッキにより固着する工程を示す斜視図である。
【図１７】図１に示すチップ型半導体のパッケージの他の製造方法において、上下面に電極膜を固着された前記充填樹脂等を所定の縦横のダイシングラインで切断し、個々のパッケージの完成品を切り出す工程を示す斜視図である。
【図１８】従来のチップ型半導体のパッケージの製造方法を示す斜視図である。
【図１９】図１８に示す製造方法により製造された従来のチップ型半導体のパッケージの表面実装の方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１ パッケージ
１ａ、１ｂ、１０ａ、１０ｂ 端面
１０ 半導体チップ
１１、１２ 電極膜
１５ 樹脂
１７ 耐熱テープ
２６ 耐熱シート
３７ 枠部材
Claims (4)
- 半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われて構成されるチップ型半導体のパッケージ構造において、該パッケージは前記半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ対向するパッケージ端面を有し、前記電極は前記半導体チップの両端面及び面一の樹脂層上に接合材を用いることなくメッキにより形成され、前記パッケージ端面に前記電極の外面が露出していることを特徴とするチップ型半導体のパッケージ構造。
- 前記半導体チップはＬＥＤチップであり、且つ前記パッケージ端面は、前記半導体チップの端面の一部と面一の樹脂層上をメッキで覆われていると共に、前記半導体チップの端面の他部は樹脂にて覆われており、前記樹脂は透光樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のチップ型半導体のパッケージ構造。
- 半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われるチップ型半導体のパッケージの製造方法において、少なくとも一部に切り欠き部を有する枠部材の下の端面に上面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付ける工程、前記耐熱シートの上面に複数の半導体チップを配列し前記Ｐ層側又はＮ層側の端面のいずれか一方を接合する工程、前記接合された半導体チップの上端面および前記枠部材の上端面に下面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付け充填空間を形成する工程、前記枠部材の切り欠き部を注入口として前記充填空間に樹脂を注入した後キュアーし前記半導体チップの側面を封止して封止の集合体を形成する工程、前記上下の端面に貼り付けた耐熱シートを剥離する工程、前記耐熱シートを剥離した後前記封止の集合体の上面および下面に導電材よりなる電極膜を接合材を用いることなくメッキにより形成する電極膜導通工程、前記封止の集合体を切断し個々のチップ型半導体のパッケージを形成する工程とよりなることを特徴とするチップ型半導体のパッケージの製造方法。
- 半導体チップのＰ層側とＮ層側の両端面にそれぞれ別個の電極が接合され、前記半導体チップの露出面が樹脂で覆われるチップ型半導体のパッケージの製造方法において、上面に接着剤の付いた耐熱シートに複数の半導体チップを配列し前記Ｐ層側又はＮ層側の端面のいずれか一方を接合する工程、前記接合された半導体チップの上端面に下面に接着剤の付いた耐熱シートを貼り付ける工程、前記上下の耐熱シートの外側面部分に耐熱テープを貼着することにより樹脂注入口となる一部をのこして塞ぎ充填空間を形成する工程、前記樹脂注入口より前記充填空間に樹脂を注入した後キュアーし前記半導体チップの側面を封止して封止の集合体を形成する工程、少なくとも前記耐熱シートを剥離する工程、前記耐熱シートを剥離した後前記封止の集合体の上面および下面に導電材よりなる電極膜を接合材を用いることなくメッキにより形成する電極膜導通工程、前記封止の集合体を切断し個々のチップ型半導体のパッケージを形成する工程とよりなることを特徴とするチップ型半導体のパッケージの製造方法。
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