JP4409074B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は半導体発光装置に関し、基板上に形成された一方の電極に半導体素子チップをダイボンディングし、半導体素子チップから基板上に形成された他方の電極にボンディングワイヤをワイヤボンディングしてから、半導体素子チップを透光性樹脂で封止した、半導体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3に示す従来のこの種の半導体装置1では、基板2の表面に2つの電極3aおよび3bが形成される。電極3aには、発光素子チップ(LEDチップ)4が銀ペーストのような接着剤(図示せず)でダイボンディングされる。また、LEDチップ4に設けられたボンディングパッド(電極)4aが、電極3bと金線のようなボンディングワイヤ5で電気的に接続される。また、基板2上には、エポキシ樹脂のような透光性樹脂6が形成され、この透光性樹脂6によってLEDチップ4およびボンディングワイヤ5などが封止される。
【0003】
このような半導体装置1は、たとえば携帯電話機やマザーボードなどの電子機器に適用され、電子機器の回路基板(プリント基板)に実装されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術では、半田リフロー処理によって電子機器のプリント基板に実装した場合には、半田リフロー時の熱ストレスによってボンディングワイヤ5が電極3bから外れてしまうという問題があった。つまり、透光性樹脂6は、半田リフロー時の加熱により膨張する。また、リフロー炉(図示せず)から排出すると、透光性樹脂6は、温度低下に伴って硬化収縮する。このため、膨張および収縮の応力がボンディングワイヤ5に作用し、ボンディングワイヤ5が断線してしまっていた。
【0005】
これを回避するため、樹脂パッケージである透光性樹脂6にフィラーを混入してのガラス転移点を高くすることが考えられるが、このような光学的な半導体装置1では、フィラーが発光効率を悪化させるので、この方法は採用できない。したがって、ボンディングワイヤ5の断線を防止するために、半導体装置1を人手によってプリント基板に実装していた。このため、電子機器の生産性が悪かった。
【0006】
それゆえに、この発明の主たる目的は、半田リフロー時にボンディングワイヤが断線するのを防止することができる、半導体発光装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板上に形成された一方の電極に半導体素子チップをダイボンディングし、半導体素子チップから基板上に形成された他方の電極にボンディングワイヤをワイヤボンディングしてから、半導体素子チップを透光性樹脂で封止した半導体発光装置において、ボンディングワイヤと他方の電極との接合部を、他方の電極上のみにおいてフィラーを混入した耐熱性樹脂で覆うようにし、その耐熱性樹脂は前記透光性樹脂よりも高いガラス転移点を有することを特徴とする、半導体発光装置である。
【0008】
【作用】
この発明の半導体装置では、2つの電極が基板の表面に形成される。この基板上には半導体素子チップがボンディングされる。具体的には、半導体素子チップは、一方の電極にダイボンディングされる。また、半導体素子チップは、他方の電極にワイヤボンディングされる。つまり、半導体素子チップと他方の電極とが、金線のようなボンディングワイヤで電気的に接続される。このボンディングワイヤと他方の電極との接合部を覆うように、フィラー混入の耐熱性樹脂が形成される。そして、基板上にエポキシ樹脂のような透光性樹脂が形成される。この透光性樹脂によって、半導体素子チップ、ボンディングワイヤおよび耐熱性樹脂などが封止される。
【0009】
たとえば、この半導体装置は、携帯電話機やマザーボードのような電子機器に用いられ、半田リフロー処理が施され、電子機器の回路基板(プリント基板)に実装される。このとき、フィラー混入の耐熱性樹脂は、リフロー炉の熱によって、膨張したり、硬化収縮したりすることがほとんどない。つまり、ボンディングワイヤと電極との接合部に発生する熱ストレスを少なくすることができる。
【0010】
このような、耐熱性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂にガラスやカーボンを混入したものを利用できる。
【0011】
【発明の効果】
この発明によれば、ボンディングワイヤと電極との接合部に生じる熱ストレスを少なくすることができるので、半田リフロー時にボンディングワイヤが断線してしまうのを防止することができる。
【0012】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0013】
【実施例】
図1を参照して、この実施例の半導体装置10は、ガラスエポキシあるいはセラミックで形成された絶縁性基板(以下、単に「基板」という。)12を含む。基板12の表面には、たとえば銅箔で形成された2つの電極(リード)14aおよびリード14bが設けられる。このリード14aおよびリード14bは、図2からよく分かるように、基板12の上面から側面を介して裏面まで延びて形成される。
【0014】
なお、図1および図2においては、分かり易くするために、リード14aおよびリード14bに厚みをつけて示している。
【0015】
また、半導体装置10は発光素子チップ(LEDチップ)16を含み、LEDチップ16はリード14aに銀ペーストのような接着剤でダイボンディング(接着)される。また、LEDチップ16は、金線のようなボンディングワイヤ(以下、単に「ワイヤ」という。)18でワイヤボンディングされる。具体的には、LEDチップ16に設けられたボンディングパッド(電極)16aとリード14bとがワイヤ18によって電気的に接続される。ワイヤ18は、電極16aにいわゆるボールボンディング(溶融圧着)され、リード14bにいわゆるスティッチボンディングされる。
【0016】
図1および図2から分かるように、ワイヤ18とリード14bとの接合部24を覆うように、ほぼドーム形状の耐熱性樹脂20が形成される。耐熱性樹脂20は、たとえばガラスあるいはカーボンなどのフィラーをエポキシ樹脂に混入した黒色の樹脂である。このフィラー混入耐熱性樹脂20のガラス転移温度は150℃〜200℃であり、ガラス転移点が後述する透光性樹脂22よりも高い。
【0017】
なお、図1および図2においては、分かり易くするため、フィラー混入耐熱性樹脂20に斜線を付しているが、断面を示しているのではない。
【0018】
半導体装置10はさらに、エポキシ樹脂のような透光性樹脂22を含み、透光性樹脂22は基板12上に形成される。この透光性樹脂22によって、LEDチップ16、ワイヤ18およびフィラー混入耐熱性樹脂20などが封止される。
【0019】
このような半導体装置10を製造する場合には、まず、リード14aおよびリード14bが形成された基板12上にLEDチップ16がボンディングされる。つまり、LEDチップ16は、リード14aにダイボンディングされ、リード14bにワイヤボンディングされる。続いて、リード14bとワイヤ18との接合部24にフィラー混入耐熱性樹脂20がたとえばポッティングによって形成される。なお、ワイヤ18にストレスを加えない形状の金型を用いてフィラー混入耐熱性樹脂20を注型するようにしてもよい。そして、LEDチップ16、ワイヤ18およびフィラー混入耐熱性樹脂20を覆うように、透光性樹脂22が形成される。
【0020】
たとえば、このような半導体装置10は、携帯電話機やマザーボードのような電子機器(図示せず)に適用され、電子機器の回路基板(プリント基板)に実装される。具体的には、半導体装置10がプリント基板の所定の位置にマウントされ、リフロー炉(図示せず)で240℃〜250℃の温度で加熱される。このとき、ガラス転移点(転移温度)が60℃〜110℃である透光性樹脂22は、軟化し、膨張してしまう。また、リフロー炉から排出された温度低下時には、透光性樹脂22は、硬化収縮してしまう。したがって、半田リフロー処理時に、透光性樹脂22の膨張および収縮の応力すなわち熱ストレスがワイヤ18にかかってしまう。
【0021】
しかし、この実施例では、リード14bとワイヤ18との接合部24を透光性樹脂22よりもガラス転移点が高いフィラー混入耐熱性樹脂20で覆っているため、接合部24にかかる熱ストレスを緩和することができる。つまり、フィラー混入耐熱性樹脂20は、半田リフロー時に、軟化したり、硬化収縮したりすることがほとんどないため、透光性樹脂22が膨張および収縮しても、その応力がリード14bとワイヤ18との接合部24にかかることがない。このように、リード14bとワイヤ18との接合部24にかかる熱ストレスを少なくすることができる。このため、セカンドボンディングが外れてしまうことがない。
【0022】
なお、ファーストボンディングすなわち電極16aとワイヤ18との接合部は、上述したように、溶融圧着されているため、熱ストレスを受けてもワイヤ18が断線することはほとんどない。
【0023】
この実施例によれば、リードとワイヤとの接合部をフィラー混入耐熱性樹脂で覆い、半田リフロー処理による熱ストレスを少なくするため、ワイヤが断線してしまうことがない。このように、半田リフロー処理を施して電子機器のプリント基板に実装することができるため、電子機器の生産性を向上することができる。
【0024】
なお、この実施例では、LEDチップをボンディングした光学的な半導体装置についてのみ示したが、受光素子としてのフォトダイオードチップやフォトトランジスタチップをボンディングした他の光学的な半導体装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図2】図1実施例に示す半導体装置の正面図である。
【図3】従来の半導体装置の一例を示す図解図である。
【符号の説明】
10 …半導体装置
12 …基板
14a,14b …リード
16 …LEDチップ
18 …ワイヤ
20 …フィラー混入耐熱性樹脂
22 …透光性樹脂
Claims (3)
- 基板上に形成された一方の電極に半導体素子チップをダイボンディングし、前記半導体素子チップから前記基板上に形成された他方の電極にボンディングワイヤをワイヤボンディングしてから、前記半導体素子チップを透光性樹脂で封止した半導体発光装置において、
前記ボンディングワイヤと前記他方の電極との接合部を、他方の電極上のみにおいてフィラーを混入した耐熱性樹脂で覆うようにし、その耐熱性樹脂は前記透光性樹脂よりも高いガラス転移点を有することを特徴とする、半導体発光装置。 - 前記耐熱性樹脂は、エポキシ樹脂にガラスを混入した樹脂を含む、請求項1記載の半導体発光装置。
- 前記耐熱性樹脂は、エポキシ樹脂にカーボンを混入した樹脂を含む、請求項1記載の半導体発光装置。
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