JP5482293B2 - 光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態の光半導体装置(発光装置)100を、図1A、図1Bに示す。図1Aは光半導体装置100の斜視図、図1Bは、図1Aに示す光半導体装置100のA−A’断面における断面図を示す。
本実施の形態において、基体106は、第1の導電部材101と第2の導電部材102の間に設けられる樹脂であり、遮光性を有する各種充填材等を添加することで発光素子103からの光を遮光可能な樹脂である。このような位置に遮光性の基体106を設けることで、発光素子103からの光が、光半導体装置100の下面側から外部に漏れ出すのを抑制することができるため、上面方向への光の取り出し効率を向上させることができる。
第1及び第2の導電部材は、光半導体素子への通電させるための一対の電極として機能させるものである。本形態では、第2の導電部材は、光半導体素子(発光素子)と導電性ワイヤを介して電気的に接続されるものであり、外部から電力を供給させるための電極として機能させるものである。また、第1の導電部材は、発光素子がその上に載置されるものであり、その支持体として機能する。第1の導電部材は、単に発光素子が載置されるのみで通電に寄与しない場合と、発光素子や保護素子への通電に寄与する場合、すなわち、電極として機能する場合と、いずれの形態をとることもできるが、実施の形態1では、第1の導電部材を導通には寄与しない支持体として用いる場合について説明している。
本形態において第1の導電部材101は、図1A、図1Bに示すように、発光素子103が載置される上面と、光半導体装置100の外表面を形成する下面とを有している。また、第1の導電部材101の側面は、本形態においては、第1の導電部材は電極として機能させていないため、その側面が全て封止部材で被覆されるように、すなわち、光半導体装置100の側面から離間するように設けることができる。これにより、切断によって個片化した光半導体装置を得る際に、切断刃が第2の導電部材と接触しないように切断できるため、切断が容易となる。また、第1の導電部材は、その一部が光半導体装置100の外表面を形成するよう、すなわち、光半導体装置100の側面に達するように設けてもよい(図示せず)。第1の導電部材は発光素子が搭載されているため、面積を大きくすることで放熱性を向上させることができる。
本形態において第2の導電部材102は、図1Aに示すように、上面視略四角形の光半導体装置100の対向する2つの辺側に各1つずつ設けられており、基体106を介して第1の導電部材101を間に挟むように設けられている。ここでは第1の導電部材101は通電に寄与せず発光素子103の支持体として用いられているため、2つの第2の導電部材102で正負一対の電極となるように機能させる。
封止部材は、発光素子を被覆すると共に、第1の導電部材及び第2の導電部材と接するように設けられるものであり、発光素子、受光素子、保護素子、更には導電性ワイヤなどの電子部品を、塵芥や水分、更には外力などから保護する部材である。
接着部材は、第1の導電部材や第2の導電部材を、封止部材や基体に接着させるために用いる部材であり、導電性接着部材又は絶縁性接着部材のいずれかを選択することができる。絶縁性接着部材としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。また、導電性接着部材としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Au−Sn共晶などのはんだ、低融点金属等のろう材を用いることができる。さらに、これら接着部材のうち、特に透光性の接着部材を用いる場合は、その中に半導体発光素子からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有させることもできる。
ダイボンド部材は、第1の導電部材や第2の導電部材上に、発光素子、受光素子、保護素子などを載置し接続させるためのダイボンド部材であり、載置する素子の基板によって導電性ダイボンド部材又は絶縁性ダイボンド部材のいずれかを選択することができる。例えば、絶縁性基板であるサファイア上に窒化物半導体層を積層させた半導体発光素子の場合、ダイボンド部材は絶縁性でも導電性でも用いることができ、SiC基板などの導電性基板を用いる場合は、導電性ダイボンド部材を用いることで導通を図ることができる。絶縁性ダイボンド部材としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、半導体発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にAlやAg膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。この場合、蒸着やスパッタあるいは薄膜を接合させるなどの方法を用いることができる。また、導電性ダイボンド部材としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Au−Sn共晶などのはんだ、低融点金属等のろう材を用いることができる。さらに、これらダイボンド部材のうち、特に透光性のダイボンド部材を用いる場合は、その中に半導体発光素子からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有させることもできる。
発光素子の電極と、第1の導電部材、第2の導電部材とを接続する導電性ワイヤは、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。特に、熱抵抗などに優れた金を用いるのが好ましい。
上記封止部材中に、波長変換部材として半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光部材を含有させることもできる。
本発明においては、光半導体素子として、同一面側に正負電極が形成された構造、或いは異なる面に正負電極が形成された構造、成長基板とは異なる基板を貼り合わせた構造等、種々の構造の光半導体素子を用いることができ、それらの構造を有する半導体発光素子(単に発光素子、又は発光ダイオードともいう)や半導体受光素子(単に受光素子)を用いるのが好ましい。
支持基板は、第1及び第2の導電部材を形成するために用いる板状又はシート状部材であり、個片化する前に除去するため、光半導体装置には具備されていない部材である。
以下、本発明の光半導体装置の製造方法について、図面を用いて説明する。図1C、図1Dは、光半導体装置の集合体1000を形成する工程を説明する断面図であり、この集合体1000を切断して個片化することで、実施の形態1において説明した光半導体装置100を得ることができる。
まず、図1C(a)に示すように、金属板などからなる支持基板1100を用意する。
この支持基板の表面に保護膜としてレジスト1080を塗布する。このレジスト1080の厚みによって後に形成される第1の導電部材や第2の導電部材の厚みを調整することができる。尚、ここでは、支持基板1100の上面(第1の導電部材等を形成する側の面)にのみレジスト1080を設けているが、更に、下面(反対側の面)に形成してもよい。その場合、反対側の面のほぼ全面にレジストを設けることで、後述の鍍金によって下面に導電部材が形成されるのを防ぐことができる。
次いで、図1D(a)に示すように、第1の導電部材1010と第2の導電部材1020との間に、発光素子からの光を反射可能な基体1060を設ける。基体は、射出成形、トランスファモールド、圧縮成型等の方法によって形成することができる。
次いで、図1D(b)に示すように、第1の導電部材1010上に発光素子1030をダイボンド部材(図示せず)を用いて接合し、導電性ワイヤ1050を用いて第1の導電部材1010に接続する。尚、ここでは、同一面側に正負電極を有する発光素子を用いているが、正負電極が異なる面に形成されている発光素子を用いることもできる。
その後、図1D(b)に示すように、発光素子1030、導電性ワイヤ1050を被覆するように封止部材1040をトランスファモールド、ポッティング、印刷等の方法によって形成する。尚、ここでは封止部材は1層構造としているが、組成や特性が異なる2層以上の多層構造としてもよい。また、後工程で屈曲させて側面部となる第2の導電部材上には、封止部材1040が形成されないようにしておく。封止部材1040を硬化後に、図1D(c)に示すように支持基板1070を剥がし、除去する。
その後、図1D(d)に示すように、第2の導電部材上にノズル1110から接着部材1070を滴下する。接着部材の形成方法としては、滴下の他、印刷などでも行うことができる。次いで、図1D(e)に示すように、下方から力を加えて第2の導電部材を屈曲させて封止部材1040の側面に貼り付けることで、例えば図1Aに示すような、光半導体装置100を得ることができる。個片化の方法としては、ブレードによるダイシング、レーザ光によるダイシング等種々の方法を用いることができる。
実施の形態2にかかる光半導体装置(発光装置)200を、図2A、図2B、図2Cに示す。図2A及び図2Bは、本発明に係る光半導体装置200を示す斜視図であり、図2Cは、図2Aに係る光半導体装置200のB−B’断面における断面図である。
以下、本発明の光半導体装置200の製造方法について、図面を用いて説明する。図2Dは、光半導体装置の集合体2000を形成する工程を説明する上面図であり、この集合体2000を切断することで、実施の形態2において説明した光半導体装置200を得ることができる。
製造方法2では、第1及び第2の導電部材を形成するための第1の工程については、製造方法1と同様に行うことができる。ここでは、第1の導電部材2010は、電極としても機能させるようにしており、第1の導電部材と第2の導電部材とで一対の正負電極となる。最終的に個片化するまでは、図2D(a)に示すように、第1の導電部材2010は、隣接する第1の導電部材と繋がるように形成され、第2の導電部材2020も同様に隣接する第2の導電部材と繋がるように形成されている。
第2の工程では、図2C、図2D(b)に示すように、基体2060を形成する際に、底面部を形成する際に、同時に突出部を形成している。尚、ここでは同時に形成しているが、先に基体の底面部206aを形成し、続いて突出部206bを形成してもよく、或いは、先に突出部206bを形成した後に基体の底面部206aを形成してもよい。両者は同一の遮光性樹脂を用いるのが好ましいが、目的や用途に応じて、異なる遮光性樹脂を用いても構わない。また、基体の底面部206aは、第1の導電部材201や第2の導電部材202よりも高くなるように設けてもよく、図2Cに示すように、その一部が第1の導電部材と第2の導電部材の上に突出するように設けることもできる。このようにすることで、膜厚の薄い基体の底面部206aが剥離しないようにすることができ、更には、第1の導電部材201や第2の導電部材202の剥離も抑制することができる。
第3の工程では、図2D(c)に示すように、基体2060の突出部に囲まれた領域の第1の導電部材2010上に発光素子2030を載置させる。導電性ワイヤ2050は、同じ突出部で囲まれた領域の第1及び第2の導電部材の上面に接続させる。
第4の工程では、基体2060の突出部に囲まれて形成される凹部S1に透光性樹脂からなる封止部材を充填することで、発光素子を封止部材で被覆する。ここでは、封止部材は、突出部206bと略同一高さになるように設けられているが、これに限らず、突出部よりも低く又は高くなるよう形成してもよい。また、このように上面が平坦な面としてもよく、或いは、中央が凹んだ、又は突出したような曲面状に形成してもよい。
第5の工程では、実施の形態1と同様にして、接着部材を設けた後に第1及び第2の導電部材を屈曲させて基体206の側面に貼り付ける。その後、個片化することで、図2Aなどに示すような発光装置200を得ることができる。
実施の形態3にかかる光半導体装置(発光装置)は、光半導体装置は、光半導体素子(発光素子)と、発光素子と電気的に接続される第2の導電部材と、第2の導電部材から離間し、発光素子が載置される第1の導電部材と、発光素子を被覆するとともに第1の導電部材及び第2の導電部材と接する封止部材と、を有している。第1の導電部材及び第2の導電部材は、それぞれ下面が光半導体装置の外表面を形成しており、さらに、第1の導電部材と第2の導電部材の側面の一部も光半導体装置の外表面を形成している。第1の導電部材と第2の導電部材の間には、発光素子からの光を遮光可能な樹脂からなる基体を有している。そして、第1の導電部材及び/又は第2の導電部材は、それぞれ光半導体装置の下面に設けられる下面部と、その下面部から延在する側面部とを有しており、側面部の先端部は、封止部材側に突起部を有することを特徴とする。これにより、回路基板等に光半導体装置を実装する際に、半田フィレットが封止部材に達しないようにすることができ、また、フィルムに電極パターンを設けたフレキシブル基板よりも、直接的に光半導体素子からの熱を放出しやすい。
実施の形態4にかかる光半導体装置(発光装置)300を、図3に示す。図3は、本発明に係る光半導体装置300を示す断面図である。
101、201、301・・・第1の導電部材
101a、201a、301a・・・第1の導電部材の下面部
201b、301b・・・第1の導電部材の側面部
102、202、302・・・第2の導電部材
102a、202a、302a・・・第2の導電部材の下面部
102b、202b、302b・・・第2の導電部材の側面部
103、203、303・・・光半導体素子(発光素子)
104、204、304・・・封止部材
105、205、305・・・導電ワイヤ
106、206、306・・・基体
206a、306a・・・基体の底面部
206b、307b・・・基体の突出部
107、207・・・接着部材
1000、2000・・・光半導体装置の集合体
1010、2010・・・第1の導電部材の集合体
1020、2010・・・第2の導電部材の集合体
1030、2030・・・光半導体素子(発光素子)
1040、2040・・・封止部材の集合体
1050、2050・・・導電性ワイヤ
1060、2060・・・基体の集合体
2060a・・・基体の底部
2060b・・・基体の突出部
1070、2070・・・接着部材
1080・・・保護膜(レジスト)
1090・・・マスク
1100・・・支持基板
1110・・・ノズル
X・・・突起部
S1・・・凹部
Claims (18)
- 光半導体素子と、
上面に前記光半導体素子が載置され、下面が光半導体装置の外表面を形成する第1の導電部材と、
該第1の導電部材から離間し、下面が光半導体装置の外表面を形成する第2の導電部材と、
前記第1の導電部材と前記第2の導電部材の間に設けられる遮光性樹脂からなる基体と、
前記光半導体素子を封止する透光性樹脂を有する封止部材と、
とを有する光半導体装置であって、
前記第1の導電部材及び/又は第2の導電部材は、光半導体装置の下面に設けられる下面部と、該下面部から延在し前記封止部材の側面に配置される側面部とを有し、
該側面部は、接着部材によって前記封止部材に接合され、その先端部は、前記封止部材側に突起部を有することを特徴とする光半導体装置。 - 前記接着部材は透光性である請求項1記載の光半導体装置。
- 前記接着部材は、前記光半導体素子からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有する請求項2記載の光半導体装置。
- 光半導体素子と、
上面に前記光半導体素子が載置され、下面が光半導体装置の外表面を形成する第1の導電部材と、
該第1の導電部材から離間し、下面が光半導体装置の外表面を形成する第2の導電部材と、
前記第1の導電部材と前記第2の導電部材の間に設けられる遮光性樹脂からなる基体と、
前記光半導体素子を封止する透光性樹脂を有する封止部材と、
とを有する光半導体装置であって、
前記基体は、前記第1の導電部材及び/又は前記第2の導電部材の上面より突出する突出部を有し、
前記第1の導電部材及び/又は第2の導電部材は、光半導体装置の下面に設けられる下面部と、該下面部から延在し前記遮光樹脂の突出部側面に配置される側面部とを有し、
該側面部は、接着部材によって前記突出部に接合され、その先端部は、前記突出部側に突起部を有することを特徴とする光半導体装置。 - 光半導体素子と、
上面に前記光半導体素子が載置され、下面が光半導体装置の外表面を形成する第1の導電部材と、
該第1の導電部材から離間し、下面が光半導体装置の外表面を形成する第2の導電部材と、
前記第1の導電部材と前記第2の導電部材の間に設けられる遮光性樹脂からなる基体と、
前記光半導体素子を封止する透光性樹脂を有する封止部材と、
とを有する光半導体装置であって、
前記第1の導電部材及び/又は第2の導電部材は、光半導体装置の下面に設けられる下面部と、該下面部から延在し前記封止部材の側面に配置される側面部とを有し、
該側面部の先端部は、前記封止部材側に突起部を有することを特徴とする光半導体装置。 - 光半導体素子と、
上面に前記光半導体素子が載置され、下面が光半導体装置の外表面を形成する第1の導電部材と、
該第1の導電部材から離間し、下面が光半導体装置の外表面を形成する第2の導電部材と、
前記第1の導電部材と前記第2の導電部材の間に設けられる遮光性樹脂からなる基体と、
前記光半導体素子を封止する透光性樹脂を有する封止部材と、
とを有する光半導体装置であって、
前記基体は、前記第1の導電部材及び/又は前記第2の導電部材の上面より突出する突出部を有し、
前記第1の導電部材及び/又は第2の導電部材は、光半導体装置の下面に設けられる下面部と、該下面部から延在し前記基体の突出部側面に配置される側面部とを有し、
該側面部の先端部は、前記突出部側に突起部を有することを特徴とする光半導体装置。 - 支持基板上に、互いに離間し、突起部を有する第1および第2の導電部材を複数形成する第1の工程と、
前記第1及び第2の導電部材の間に、遮光性樹脂からなる基体を設ける第2の工程と、
前記第1及び/又は第2の導電部材上に光半導体素子を載置させる第3の工程と、
前記第1及び/又は第2の導電部材の一部が露出するよう、前記光半導体素子を透光性樹脂からなる封止部材で被覆する第4の工程と、
前記露出した第1及び/又は第2の導電部材上面に接着部材を設け、前記支持基板を除去後、接着部材が設けられた第1及び/又は第2の導電部材を屈曲させて、前記封止部材側に前記導電部材の突出部が位置するように、前記封止部材に接着させて、光半導体装置を個片化する第5の工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 支持基板上に、互いに離間し、突起部を有する第1および第2の導電部材を複数形成する第1の工程と、
前記第1及び第2の導電部材の間を充填すると共に、光半導体素子の載置領域の周囲に突出部を有する遮光性樹脂からなる基体を、前記第1及び第2の導電部材の一部が露出するよう設ける第2の工程と、
前記第1及び/又は第2の導電部材上に光半導体素子を載置させる第3の工程と、
前記光半導体素子を透光性樹脂からなる封止部材で被覆する第4の工程と、
前記露出した第1及び/又は第2の導電部材上面に接着部材を設け、前記支持基板を除去後、接着部材が設けられた第1及び/又は第2の導電部材を屈曲させて、前記突出部側に前記導電部材の突出部が位置するように、前記突出部に接着させて、光半導体装置を個片化する第5の工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 前記第5の工程は、支持基板を除去後に接着部材を設ける請求項8記載の光半導体装置の製造方法。
- 支持基板上に、互いに離間し、突起部を有する第1および第2の導電部材を複数形成する第1の工程と、
前記第1及び第2の導電部材の間に、遮光性樹脂からなる基体を設ける第2の工程と、
前記第1及び/又は第2の導電部材上に光半導体素子を載置させる第3の工程と、
前記第1及び/又は第2の導電部材の一部が露出するよう、前記光半導体素子を透光性樹脂からなる封止部材で被覆する第4の工程と、
前記支持基板を除去後、封止部材から露出した第1及び/又は第2の導電部材を、前記封止部材側に前記導電部材の突出部が位置するように、封止部材側面に沿って屈曲させ、光半導体装置を個片化する第5の工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 支持基板上に、互いに離間し、突起部を有する第1および第2の導電部材を複数形成する第1の工程と、
前記第1及び第2の導電部材の間を充填すると共に、光半導体素子の載置領域の周囲に突出部を有する遮光性樹脂からなる基体を、前記第1及び第2の導電部材の一部が露出するよう設ける第2の工程と、
前記第1及び/又は第2の導電部材上に光半導体素子を載置させる第3の工程と、
前記光半導体素子を透光性樹脂からなる封止部材で被覆する第4の工程と、
前記支持基板を除去後、基体の突出部から露出した第1及び/又は第2の導電部材を、前記突出部側に前記導電部材の突出部が位置するように、前記突出部の側面に沿って屈曲させ、光半導体装置を個片化する第5の工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 前記基体の線膨張係数は、5〜25×10−5/Kである請求項1乃至請求項11記載のいずれか1項に記載の光半導体装置及びその製造方法。
- 前記基体は、熱硬化性樹脂を含む請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の光半導体装置及びその製造方法。
- 前記基体は、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物を含む請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の光半導体装置及びその製造方法。
- 前記基体は、シリコーンレジンを含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物を含む請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の光半導体装置及びその製造方法。
- 前記第1及び第2の導電部材は、鍍金である請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の光半導体装置及びその製造方法。
- 前記鍍金は、最下層と、最上層と、それらの間に中間層とを有する複数の鍍金層が積層された積層構造を有する請求項16記載の光半導体装置及びその製造方法。
- 前記最下層はAuを含み、前記中間層はNi又はCuを含む第1の中間層と、Auを含む第2の中間層を含み、前記最上層はAgを含む請求項17記載の光半導体装置及びその製造方法。
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