JP5052630B2 - 表面実装型ダイオードとその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表面実装型ダイオードとその製造方法に関する。
近年、表面実装型ダイオードは、回路基板への実装を容易にするために、長方体のパッケージの一端にアノード電極を、また他端にカソード電極を設け、4つの側面のいずれの側面においても実装できるようにした構造となってきている。
しかしこのような構造の表面実装型ダイオードにおいては、アノード電極とカソード電極とが同形状となっており識別が困難で、回路基板上に実装する際にアノード電極とカソード電極との方向を間違えて実装する虞がある。そのため、外観上、アノード電極とカソード電極とを容易に識別できることが望まれている。
その要望に対して特許文献1に開示されるように、外観上、アノード電極とカソード電極の極性を容易に識別できるようにした表面実装型ダイオードが提案されている。
この特許文献1に記載された表面実装型ダイオード101は、図8に示すように、長方体のパッケージ102の両端にそれぞれ設けたカソード電極103とアノード電極104のいずれか一方、例えばアノード電極104の表面を凹状104aに成形し、更にカソード電極103とアノード電極104とを異なる厚さに形成している。
特開2006−279069号
しかし、特許文献1に記載の表面実装型ダイオードでは、凹状104aを有するアノード電極104をプレス加工により成形しているが、近年、表面実装型ダイオードが小型化されてきている。そのため、凹状104aをプレス加工により成形することが困難である。
また、表面実装型ダイオード101の回路基板への実装は、電極側面を回路基板に半田接合することにより行っているが、カソード電極103とアノード電極104の厚みが異なることにより、カソード電極103とアノード電極104に対する半田層の面積が異なる。そのため、電極の厚みの薄い方が回路基板から浮き上がってしまう、いわゆるチップ立ちが発生し、接続不良が発生する虞がある。
本発明では、チップ立ちを発生させることなく、外観から極性の識別が容易な表面実装型ダイオードとその製造方法を提供する。
上記目的を達成するために、本発明の表面実装型ダイオードは、相対向する第1及び第2主面を有するダイオードチップと、前記第1主面表面に設けられた内部電極部と前記内部電極部表面に設けられた外部電極部とを有するカソード電極と、前記第2主面表面に設けられた内部電極部と前記内部電極部表面に設けられ、且つ前記カソード電極の外部電極部と同じの厚みの外部電極部とを有するアノード電極と、前記カソード電極及び前記アノード電極のいずれか一方の前記内部電極部の外周面及び前記ダイオードチップの外周面を被覆する第1被覆部材と、前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の前記内部電極部の外周面を被覆し、前記第1被覆部材と異なる色を有する第2被覆部材とを備えることを特徴としている。
さらに、本発明の表面実装型ダイオードの製造方法は、相対向する第1及び第2主面を有するウェハの前記第1主面表面に互いに間隔を置いてカソード電極及びアノード電極のいずれか一方の内部電極部を複数形成する第1内部電極形成工程と、隣接する前記内部電極部間の前記ウェハ部分に溝をそれぞれ形成する溝形成工程と、隣接する前記内部電極部間及び前記溝内に第1被覆部材を形成する第1被覆部材形成工程と、前記ウェハの前記第2主面側の部分を除去して個々のダイオードチップに分割するウェハ分割工程と、前記ダイオードチップの前記第2主面表面及び前記第1被覆部材表面に、前記第2主面表面の一部を露出させる孔を有し、且つ前記第1被覆部材と異なる色の第2被覆部材を形成する第2被覆部材形成工程と、前記第2被覆部材の孔内に、前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の内部電極部をそれぞれ形成する第2内部電極形成工程と、前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の前記内部電極部表面に外部電極部をそれぞれ形成する第2外部電極形成工程と、前記カソード電極及び前記アノード電極の一方の前記内部電極部上に、前記カソード電極及び前記アノード電極の他方の前記外部電極部と同じ厚みを有する外部電極部をそれぞれ形成する第1外部電極形成工程と、隣接する前記ダイオードチップ間の前記第1及び第2被覆部材を切断して個々の表面実装型ダイオードに個片化する個片化工程とを含むことを特徴としている。
本発明では、チップ立ちを発生させることなく、外観から極性の識別が容易な表面実装型ダイオードとその製造方法を提供する。
本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオードの斜視図。 図1のA−A線に沿う表面実装型ダイオードの断面図。 本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオードの製造方法を示す工程断面図。 本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオードの製造方法を示す工程断面図。 本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオードの製造方法を示す工程断面図。 本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオードの製造方法を示す工程断面図。 本発明の他の実施形態に係る表面実装型ダイオードの製造方法を示す工程断面図。 従来の表面実装型ダイオードの概略構成を示す模式図。
以下、本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオード及びその製造方法を、図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の実施形態に係る表面実装型ダイオードについて、図1及び図2を参照して説明する。
本実施形態における表面実装型ダイオード1は、図1及び図2に示すように、ダイオードチップ2、カソード電極3、アノード電極4、第1被覆部材5、第2被覆部材6とで構成され、略直方体の外観構造を有している。
ダイオードチップ2は、相対向する第1主面A1及び第2主面A2を有している。この実施形態では、第1主面A1側に、例えばN型層が形成され、第2主面A2側に、例えばP型層が形成され、そのN型層とP型層との間にはPN接合が形成されたPN接合型ダイオードとなっている。
カソード電極3は、金属、例えば銅(Cu)で構成され、内部電極3aと外部電極3bとを有する。内部電極部3aは、ダイオードチップ2の第1主面A1の表面にシード層S1を介して形成されている。外部電極部3bは、内部電極部3aより大きな寸法で、且つ長方体構造に有し、内部電極部3aの表面に形成されている。
また、アノード電極4も、カソード電極3と同様に銅(Cu)で構成され、内部電極部4aと外部電極部4bとを有する。内部電極部4aは、ダイオードチップ2の第2主面A2の表面に第2シード層S2を介して形成されている。この内部電極部4aは、第2シード層S2を形成しやすくするために、第2主面A2側の幅より外部電極部4b側の幅が大きいテーパー形状に形成されている。また、外部電極部4bは、内部電極部4aより大きな寸法で、且つ長方体構造を有し、内部電極部4aの表面に形成されている。外部電極部4bは、カソード電極3の外部電極部3bとほぼ同じ形状及び厚みに形成されている。
第1被覆部材5は、ダイオードチップ2の外周面及びカソード電極3の内部電極3aの外周面を覆うように設けられている。この第1被覆部材5は、熱硬化性樹脂からなり、本実施形態では、例えば黒色のエポキシ樹脂からなるが、これに限定されない。
第2被覆部材6は、アノード電極4側において露出されたダイオードチップ2の第2主面A2部分及び第1被覆部材5の部分に接して、且つ内部電極部4aの外周面を覆うように設けられている。この第2被覆部材6は、第1被覆部材5と異なる色の感光性レジストからなり、本実施形態では、例えば白色の現像型ソルダレジストからなるが、第1被覆部材5と異なる色であれば白色に限定されない。
なお、カソード電極3及びアノード電極4の外部電極部3b、4bの外周面には、それぞれを覆うようにしてめっき膜7が成膜されている。このめっき膜7は、電極の酸化を防止し、回路基板への実装時の半田濡れ性を向上させるためのものであり、例えばニッケル(Ni)、錫(Sn)等からなる。
次に、上記構造の表面実装型ダイオード1の製造方法について、図3乃至図6を用いて説明する。表面実装型ダイオード1の製造方法としては、第1内部電極形成工程、溝形成工程、第1被覆部材形成工程、ウェハ分割工程、第2被覆部材形成工程、第2電極形成工程、第1外部電極形成工程、そして個片化工程からなる。
第1内部電極形成工程としては、まず図3(a)に示すように、相対向する第1及び第2主面A1、A2を有し、第1主面A1側にN型層が形成され、第2主面側にP型層が形成され、その両層間にPN接合を有するウェハWを用意する。次に、このウェハWの第1主面A1の表面全面に第1シード層S1を、例えば周知のスパッタ法、蒸着法、無電解めっき法等により成膜する。この第1シード層S1は、例えばカソード電極3の内部電極3aの材質に合わせて任意に選定することが可能で、本実施形態では銅(Cu)からなる。
次に、その第1シード層S1の表面全面に第1レジストR1を形成し、更にその第1レジストR1上に所定パターンを有する第1マスクM1を設ける。この第1レジストR1としては、例えばフィルム状のDFR(ドライフィルムレジスト:Dry Firm Resist)や液状のレジスト等が使用され、本実施形態ではDFRを使用している。
しかる後、図3(b)に示すように、第1マスクM1をマスクとして周知のフォトリソグラフィー法により、第1レジストR1を露光・現像して、第1レジストR1にカソード電極3の内部電極部3aを形成するための複数の第1孔H1を、所定間隔を置いて形成し、第1シード層S1の表面部分をそれぞれ露出させる。
その後、第1レジストR1の第1孔H1内に、周知の電解銅めっき法により銅を充填した後、周知の化学的・機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化処理を行い、第1孔H1内に第1レジストR1と同一平面を有するカソード電極3の内部電極部3aをそれぞれ形成する。
そして、図3(c)に示すように、第1レジストR1を剥離した後、内部電極部3aをマスクとして、例えば周知のウェットエッチング法により隣接する内部電極部3a間の第1シード層S1の部分を取り除く。この工程により、隣接するカソード電極3の内部電極部3aがそれぞれ電気的に分離される。なお、本実施形態では、第1シード層S1の除去をウェットエッチング法により行っているが、これに限定されるものではなく、ドライエッチング法でもよい。
溝形成工程としては、図3(d)に示すように、隣接する内部電極部3a間のウェハW部分を、例えばブレード等で所定深さにまで、それぞれ切削して溝Gを形成する。なお、溝Gは、PN接合を越え、ウェハWの第2主面A2に達しない深さであればよく、本実施形態では、約625μmのウェハWの厚さに対して約250μmの深さに形成している。
第1被覆部材形成工程としては、軟化させた黒色のエポキシ樹脂を溝G内及び隣接する内部電極部3a間の空隙内に充填させて、内部電極部3a及びダイオードチップ2の外周面を第1被覆部材5で樹脂封止した後、図4(e)に示すように、第1被覆部材5を、周知のCMP法により平坦化処理を行い、内部電極部3aの表面と同一平面にして内部電極部3aを第1被覆部材5から露出させる。
ウェハ分割工程としては、図4(f)に示すように、ウェハWの第2主面A2側を、例えばグラインダ等で機械的研削を行い、個々のダイオードチップ2に分割すると共に所望の厚みに調整する。このウェハWの研削は、溝Gに充填された第1被覆部材5が露出する程度に薄くする必要がある。例えば本実施形態では、溝Gが250μmの厚みであるため、ダイオードチップ2の厚みが200μmになるまで研削する。これによりウェハWは個々のダイオードチップ2に分割される。
第2被覆部材形成工程としては、まず図4(g)に示すように、ウェハWの第2主面A2を上向きにし、ダイオードチップ2の第2主面A2及び第1被覆部材5の表面に第2被覆部材6、例えば白色の現像型ソルダレジストを形成し、この第2被覆部材6の表面上に所定パターンを有する第2マスクM2を設ける。
しかる後、図4(h)に示すように、第2マスクM2をマスクにして周知のフォトリソグラフィー法により第2被覆部材6を露光・現像して、第2被覆部材6にアノード電極4の内部電極部4aを形成するための第2孔H2を形成し、ダイオードチップ2の第2主面A2の一部をそれぞれ露出させる。第2孔H2は、内部電極部4aとの密着性を向上させるために、ダイオードチップ2側の底部が狭く、上方の開口端側が広いテーパー状に形成される。このテーパー形状の第2孔H2は、第2被覆部材6に入射する光レーザの強度を第2主面A2側に進むにしたがい弱くなるように調整することで形成される。
次に、第2電極形成工程として、まず第2孔H2内に露出されたダイオードチップ2の第2主面A2の表面部分及び第2被覆部材6の表面に、第2シード層S2を、例えば周知のスパッタ法、蒸着法、無電解めっき法等により成膜する。この第2シード層S2は、例えばアノード電極4の内部電極部4aの材質に合わせて任意に選定することが可能であり、本実施形態では銅(Cu)からなる。
次に、図5(i)に示すように、第2シード層S2上に第2レジストR2を設け、その第2レジストR2上に所定パターンを有する第3マスクM3を設ける。この第2レジストR2は、第2被覆部材6とは異なる材質のレジストでなければならない。これは、第2レジストR2を剥離する際に、第2被覆部材6が同時に剥離しないようにするためである。
次に、図5(j)に示すように、第3マスクM3をマスクにして周知のフォトリソグラフィー法により第2レジストR2を露光・現像して、第2レジストR2にアノード電極4の外部電極部4bを形成するための第3孔H3を形成する。この第3孔H3の形成時に、第2孔H2内の第2レジストR2が除去され、アノード電極4の内部電極部4aを形成するための第2孔H2と外部電極部4bを形成するための第3孔H3とは、連通する。
しかる後、第2孔H2及び第3孔H3内に、周知の電解銅めっき法により銅を充填した後、周知のCMP法により平坦化処理行い、第3孔H3内の銅表面を第2レジストR2と同一平面に形成する。これにより、第2孔H2内にアノード電極4の内部電極部4aが、また第3孔H3内にアノード電極4の外部電極部4bが同時に形成される。
そして、図5(k)に示すように、第2レジストR2を剥離した後、アノード電極4の外部電極部4bをマスクにして隣接する外部電極部4a間の第2シード層S2をウェットエッチング法により取り除き、隣接するダイオードチップ2のアノード電極4をそれぞれ電気的に分離する。この工程により、ダイオードチップ2の第2主面にアノード電極4がそれぞれ形成されたことになる。なお、第2シード層S2のエッチングは、第1シード層S1と同様に、ウェットエッチング法に限定されるものではなく、ドライエッチング法でもよい。
第1外部電極形成工程は、まず図5(l)に示すように、カソード電極4の内部電極部3a側を上向き(ダイオードチップ2の第1主面A1を上向き)にして、第1被覆部材5及びカソード電極3の内部電極部3a上に、第3レジストR3を設け、その第3レジストR3上に所定パターンを有する第4マスクM4を設ける。
次に、図6(m)に示すように、第4マスクM4をマスクにして周知のフォトリソグラフィー法により第3レジストR3を露光・現像して、第3レジストR3にカソード電極3の外部電極部3bを形成するための第4孔H4を形成し、カソード電極3の内部電極部3aの表面をそれぞれ露出させる。
しかる後、第4孔H4内に、周知の電解銅めっき法により銅を充填した後、周知のCMP法により平坦化処理行い、第4孔H4内の銅表面を第3レジストR3と同一平面に形成する。これにより、カソード電極3の内部電極部3a表面に外部電極部3bがそれぞれ形成される。
そして、図6(n)に示すように、第3レジストR3を剥離することで、内部電極部3aと外部電極部3bを有するカソード電極3が形成されたことになる。
個片化工程は、図6(o)に示すように、隣接するカソード及びアノード電極3、4間の第1被覆部材5及び第2被覆部材6を、例えばブレードBで個々に切断分離することにより、図1及び図2に示す表面実装型ダイオード1が製造されたことになる。なお、ブレードBは、隣接するカソード及びアノード電極3、4の外部電極部3b、4b間の幅と同一幅であると外部電極部に傷をつけるため、外部電極部間の幅より狭い幅のものを使用する。
電極めっき工程は、図2に示すように、個片化した表面実装型ダイオード1のカソード及びアノード電極3、4の外部電極部3b、4bの表面に、例えば、周知のバレルめっき法によりめっき膜7をそれぞれ形成する。
なお、めっき膜7は、本実施形態では表面実装型ダイオード1を個片化した後に、めっき膜を形成しているが、個片化工程を行う前にめっき膜を形成することも可能である。また、切断分離時に生ずる第1及び第2被覆部材5、6の側面とカソード及びアノード電極3、4の外部電極部3b、4bの側面との段差により、回路基板への実装において半田付不良の心配がある場合には、めっき膜7の厚さで調整することにより、面一にすることや、あるいは外部電極部3b、4bの側面が第1及び第2被覆部材5、6の側面に対してわずかに外側に位置するように形成することも可能である。
上記第1実施形態の表面実装型ダイオードによれば、アノード電極4の内部電極部4aが、カソード電極3の内部電極部3aを被覆する黒色の第1被覆部材5と異なる白色の第2被覆部材6で被覆されている。そのため、外観上、白色側がアノード電極4、黒色側がカソード電極3として容易に極性の識別ができる。また、カソード電極3の外部電極部3bとアノード電極4の外部電極部4bとが、同じ厚みに形成されている。そのため、回路基板への実装において、カソード電極3及びアノード電極4に対する半田層が同面積となり、チップ立ちを防止することができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々、変更して実施できることは勿論である。
例えば、上記実施形態では、アノード電極4の内部電極部4aと外部電極部4bとを同一工程で形成したが、別工程で形成してもよい。すなわち、上記実施形態の図4(h)の第2シート層S2を形成する工程後、図7(a)に示すように、第2孔H2内に銅を充填し、平坦化処理して内部電極部4aを形成する。次に、図7(b)に示すように、内部電極部4a及び第2被覆部材6の第2シード層S2上に第2レジストR2を設け、その第2レジストR2上に所定パターンを有する第3マスクM3を設ける。
次に、図7(c)に示すように、第3マスクM3をマスクにして周知のフォトリソグラフィー法により第2レジストR2を露光・現像して、第2レジストR2にアノード電極4の外部電極部4bを形成するための第3孔H3を形成し、アノード電極4の内部電極部4a及びその近傍の第2被覆部材6部分を露出させる。
しかる後、第3孔H3内に、周知の電解銅めっき法により銅を充填した後、周知のCMP法により平坦化処理行い、第3孔H3内の銅表面を第2レジストR2と同一平面に形成する。これにより、内部電極部4aの表面にアノード電極4の外部電極部4bが形成される。次に、上記実施形態の図5(k)以降の工程を行う。
また、本発明は、上記実施形態のPN接合型ダイオードに限定されるものではなく、PIN型、ショットキー接合型、ツェナー型等のダイオードについても適用可能である。
1,101…表面実装型ダイオード
2…ダイオードチップ
3,103…カソード電極
3a…カソード電極の内部電極部
3b…カソード電極の外部電極部
4,104…アノード電極
4a…アノード電極の内部電極部
4b…アノード電極の外部電極部
104a…凹状
5…第1被覆部材
6…第2被覆部材
7…めっき膜
102…パッケージ
W…ウェハ
A1…第1主面
A2…第2主面
S1…第1シード層
S2…第2シード層
R1…第1レジスト
R2…第2レジスト
R3…第3レジスト
M1…第1マスク
M2…第2マスク
M3…第3マスク
M4…第4マスク
H1…第1孔
H2…第2孔
H3…第3孔
H4…第4孔
G…溝
B…ブレード

Claims (7)

  1. 相対向する第1及び第2主面を有するダイオードチップと、
    前記第1主面表面に設けられた内部電極部と前記内部電極部表面に設けられた外部電極部とを有するカソード電極と、
    前記第2主面表面に設けられた内部電極部と当該内部電極部表面に設けられ、且つ前記カソード電極の外部電極部と同じの厚みの外部電極部とを有するアノード電極と、
    前記カソード電極及び前記アノード電極のいずれか一方の前記内部電極部の外周面及び前記ダイオードチップの外周面を被覆し、前記ダイオードチップの第1主面表面及び第2主面表面のいずれか一方の主面表面と面一となるように形成されている第1被覆部材と、
    面一となるように形成されている前記第1被覆部材と接するように設けられ、前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の前記内部電極部の外周面を被覆し、前記第1被覆部材と異なる色を有する第2被覆部材と、
    を備えることを特徴とする表面実装型ダイオード。
  2. 前記第2被覆部材は、前記ダイオードチップの第1主面表面及び第2主面表面のいずれか一方の主面表面からの厚みと、前記第1被覆部材と接している領域からの厚みとがほぼ同じ厚みとなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型ダイオード。
  3. 前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の前記内部電極部は、前記ダイオードチップ側の幅が前記外部電極部側の幅よりも狭いテーパー形状を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表面実装型ダイオード。
  4. 前記第1被覆部材が、黒色の熱硬化性樹脂からなり、前記第2被覆部材が、白色レジストからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の表面実装型ダイオード。
  5. 相対向する第1及び第2主面を有するウェハの前記第1主面表面に互いに間隔を置いてカソード電極及びアノード電極の一方の内部電極部を複数形成する第1内部電極形成工程と、
    隣接する前記内部電極部間の前記ウェハ部分に溝をそれぞれ形成する溝形成工程と、
    隣接する前記内部電極部間及び前記溝内に第1被覆部材を形成する第1被覆部材形成工程と、
    前記ウェハの前記第2主面側の部分を除去して個々のダイオードチップに分割するウェハ分割工程と、
    前記ダイオードチップの前記第2主面表面及び前記第1被覆部材表面に、前記第2主面の一部を露出させる孔を有し、且つ前記第1被覆部材と異なる色の第2被覆部材を形成する第2被覆部材形成工程と、
    前記第2被覆部材の孔内に前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の内部電極部をそれぞれ形成する第2内部電極部形成工程と、
    前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の内部電極部の表面に外部電極部をそれぞれ形成する第2外部電極形成工程と、
    前記カソード電極及び前記アノード電極の一方の前記内部電極上に、前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の前記外部電極部と同じ厚みを有する外部電極部をそれぞれ形成する第1外部電極形成工程と、
    隣接する前記ダイオードチップ間の前記第1及び第2被覆部材を切断して個々の表面実装型ダイオードに個片化する個片化工程と、
    を含むことを特徴とする表面実装型ダイオードの製造方法。
  6. 前記第2内部電極形成工程と前記第2外部電極形成工程とが同一工程により行われることを特徴とする請求項5に記載の表面実装型ダイオードの製造方法。
  7. 前記カソード電極及び前記アノード電極のうちの他方の前記内部電極部は、前記ダイオードチップ側の幅が前記外部電極部側の幅よりも狭いテーパー形状に形成することを特徴とする請求項または請求項6に記載の表面実装型ダイオードの製造方法。
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