JPS58201388A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS58201388A
JPS58201388A JP57085869A JP8586982A JPS58201388A JP S58201388 A JPS58201388 A JP S58201388A JP 57085869 A JP57085869 A JP 57085869A JP 8586982 A JP8586982 A JP 8586982A JP S58201388 A JPS58201388 A JP S58201388A
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solder
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Kenzo Hatada
畑田 賢造
Kaoru Inoue
薫 井上
Ichiro Nakao
中尾 一郎
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置に関するものであり、特に臂開面
を有する半導体装置のマウント工程において機械的応力
を激減させ同マウント工程での歩留りを向上できる半導
体装置を提供するものであるO 近年、光通信技術、パターン認識技術、および微少寸法
計測技術の発達に伴ない、これらの技術の発展に不可欠
な小型で長寿命の半導体を基板とした半導体レーザ(レ
ーザダイオード)が開発され、既に実用化されている。
これら半導体レーザは100〜500μmDの大きさで
あり、両端に臂開面を有し、前記臂開面で囲まれた01
μmから数μmの活性領域からレーザ光を発するもので
ある。
第1図に従来のレーザダイオードチップ1をヒートシン
ク6にマウントした構造を示す。チップ1は通常InP
 、 GaAsを主体とした基板に液相エピタキシャル
成長法、気相エビタキ/ヤル成長法等により、In 、
 Ga 、 As 、 P 、 Alからなる化合物層
を形成させる。又はこの様にして形成した活性領域層で
ある。又、絶縁膜3を開孔して一方の電極4が形成され
、レーザチップへの電流供給は、前記電極4から行なわ
れる。6は電Wi4と反対側に設けられた電極である。
なお、この様に[7て形成された半導体し〜ザのチップ
は、一般に非常にもろく、少しの圧力でも半導体レーザ
のチップ内−や4j!開面に損傷を受は電気的特性を損
ないやすい。
次に、最も前記活性領域2に近く温度−IJtの激しい
電極4をヒートシンク6に半田7にて固定する。一方、
他方の電極6は通常ワイヤーポツプ、イノグ等の方法で
Au線8で外部端子と接続されマウント工程は終了する
この様にして構成された半導体装置は下記に示す様な欠
点があった。
■ 他方の電極6に前記Au線8を接続する際、ネイル
ヘッドボンディング法やウエノヂボンデイング法等のワ
イヤーボンディング法で行なうものであるから、例えば
、ネイルヘッドポンディング法では、金ポールが電極已
に衝突する時の衝撃荷重は160〜200gにも達する
し、ウェッジボンディング法では、更に衝撃荷重は高く
、200〜400jjにもおよぶものである。(第1図
において9はネイルヘッドポンディング法でのキャピラ
リーを示す。) このために、InPやGaAS等の非常に襞間しゃすく
、もろr基板は、前記ボンディング時の衝撃荷重で歪1
0等を発生し、これらのイ)のうちには活性領域層2ま
で到達する歪11.11’もあり、半導体レーザのマウ
ント工程での歩留りゃ信頼性を著じるしく低下さすもの
であった。又、前記型10.11.11’を避けるため
、ボンディング時の圧力を低目にすると、接合強度が極
端に弱いものが出現し、これも父、使用中に、電気的に
開放状態となり、信頼性を低下さすものである。
■ 又、絶縁膜3の開孔部の凹凸附近の半田は、前記凹
部の溝が2〜2oμmと割合いに狭いために半田7が、
良好に流れ込まず空隙12を生じ、これにより熱抵抗を
高くし、放熱効果を悪化、更に、チップの温度上昇のだ
めにレーザ発振の効率をも低下さすものであった。更に
半田7の量が多いとチップの端面で半田が盛り上り13
.活性領域2を知略せしめ、電気的特性を損ない、マウ
ント]二稈での歩留りが低下していた。
本発明は上記従来の欠点を除去するためになされた2も
のであり、チップをマウントする工程で機障的応力がチ
ップに加わらない歩留りや信頼性の高い半導体装置を提
供するものである。第2図〜第6図で本発明の半導体装
置の実施例を説明する。
なお、これらの図において従来例を示す第1図と同一箇
所には同一番号を付している。
(実施例1) 第2図をもとにして本発明の第1の実施例を説明する。
同図に示すようにチップ1は電極4を介してヒートシン
ク6に半田7により固定され、電極6はAu 、 Ag
 、 Cu等の導電性金属で形成した電極リード21が
半田20によって接続されている。
前記電極リード21の他端は外部電極端子22に半田2
3等で接続固定された構造である。
この様なr4成の半導体装置は、チップ1の電極6が電
極21と4P−に半田づけ20固定されることによって
外部電極端子22と接続されるので、電極リード21の
接続の際過度の応力がチップ1に加わることがない。す
なわち、チップ1の電極6もしくは電極リード21に半
J(を設けておき、前記電極5と電極リード21とを軽
い力で圧接(数g〜10g程度)し、半田の融点近くま
で温度を上げれば、容易に接続することが出来る。
(実施例2) 他の実施例を第3図、第4図に示す。第3図に示すチッ
プ1は電極4上に金属突起30が形成されている。前記
金属突起3oは客チップに分割する以前の基板状態で、
同基板に形成される。すなわち、Au 、 Au −Z
n 、 Au−Be等で構成される電極4を基板全面に
被着せしめ、次に、ストライプ状の前記絶縁膜3の開孔
部上であって、はぼ、チップ寸法と同一寸法に感尤性樹
脂パターンを開孔し、前記感光性樹脂パターンの開孔部
に電解法等によりALI 、Ag 、Cu 、  半田
メッキ処理を行ない3〜50μm程度の高さの金妬突起
3oを形成する。しかるのち不要となった前記感光性樹
脂パタ−ンを除去し、新たに前記電極4を形成するだめ
の感光性樹脂パターンを設け、エツチングすることによ
り第3図の構造の半導体装置を得ることが出来る。
ヒートシンク6への接続は前記金属突起3oをヒート7
ンク6側に向けて半田7により固定し、更に電極5は実
施例1の場合と同じく電極リード21を半田2oにより
固定すれば第4図の構造を得る。
この構成では、金属突起30が応力の緩衝効果をきたす
一方、金属リード21が半田により固定されているので
チップ1のマウント時に過度の応力が加わりチップを損
傷することがなく、マウント時の歩留りを向上せしめる
ことが出来る。更に絶縁膜3の開孔部の凹凸が、厚い金
属突起3oで覆われるために、開孔部の凹凸は、金属突
起3゜の表面31′では著しるしく緩和され、なだらか
な平面に近い形状となるから半田による空隙が生じず、
熱抵抗を下げ、熱放散を良好にするからレーザ発振の効
率を高め、信頼性も向上するものである。又、金属突起
3oがチップ1の電極4面よりも高いから、半田の盛り
」ニリによる活性領域の短絡による電気的不良が発生1
〜ない。
(実施例3) 本発明の更に他の実施例を第6.第6図をもとにして説
明する。この実施例においては、チップ1は実施例2で
示した第3図の構成と同一であって、電極4上に金属突
起3oが形成されている。
一方ヒートシンク6′には第5図に示される様に、凹部
又は溝31が形成されている。前記凹部又は溝31は、
前記金属突起3oが埋設、合致する寸法、形状を有する
第6図に示す様に、凹部又は溝31を有するヒートシン
ク6′にチップ1は金属突起3oが、前記凹部又は溝に
合致され半田7により固定され、一方の電極6は電極リ
ード21が半田20により固定されるものである。この
構成の半導体装置にあっては、チップ1をヒートシンク
6′にマウントする時に過度の応力が作用しないのでチ
ップ1を損傷することがないという効果が得られるばか
りか、金属突起30をヒートシンク6′の凹部又は溝3
1に合致させる構成であるから、ヒートシンク6′とチ
ップ1との位置合せが著じるしく容易となるものである
次に本発明の半導体装置を製造する方法の実施例を説明
する。第7図〜第9図においてヒートシンク6と外部電
極端子33,34.基台35を有する外部基板が示され
ている。又、これらの図において加熱台36は、接合の
だめの半田を溶融させるために少なくともマウント時に
は前記外部基板のヒートシンク6に密着固定され、温度
の一ヒげ下げを行なうものである。
(製造方法の実施例1) 第7図(a) 、 (b)をもとにして製造方法の実施
例を説明する。まず第7図(a)に示すように加熱台3
6によりヒートシンク6の温度を半田7の融点まで上昇
させておき、真空吸着器37でチップ1を吸着し、ヒー
トシンク6の所定に位置に置き、前記チップ1を真空吸
着器37で軽く押え、加熱台36の電源を切断、ヒート
シンク6の温度を下げる。次に第7図山)に示すように
ヒートシンクの温度を上げ電極リード21を前記チップ
1と電極端子33間で位置合せし、真空吸着器37.治
具38で軽く押えれば電極リード21はチップ1と電極
リードに半田20づけ固定されるものである。
この方法において、半田7はヒートシンク6側にあるい
はチップ1側のいづれかに形成しておいても良い。又半
田2oも同様にチップ1側もしくは電極リード21側の
いずれかに形成しておいても良い。更に半田7の融点は
半田20の融点よりも高い材質で形成されており、電極
リ−ド21の半田づけ時にチップ1を固定している半田
7が融解しないものである。この様な方法では真空吸着
器37でチップ1を軽く押える程度で半田づけ固定され
るからチップ1の過度の応力が加わらない。
(製造方法の実施例2) 第8図をもと・にして製造方法の第2の実施例を説明す
る。同方法においては、第8図(a)に示すように加熱
台36にチップ1を乗せ、電極リード21を前記チップ
1上に置き、真空吸着器又は治具3了で軽く押えること
により半田20で固定する。次に第8図山)に示すよう
にチップ1が半田づけされた電極リード21を操作し、
外部基板のヒート7ンク6上に前記チップ1を乗せ、加
熱台36で加熱すれば、半田7は溶融し、半田づけ固定
する。この時に、チップ側と、電極リード21の他端は
、各々真空吸着器又は治具37,38で軽く押えるもの
である。
この様に先に電極リード21を固定する方法にあっては
、チップ1の取扱いが前記電極リード端子を保持して実
施できるので、非常に工程が容易になり、チップ1の取
扱いに伴なうチップ1の損傷がなくなる。
(製造方法の実施例3) 第9図の実施例はの場合は、ヒートシンク6上にまずチ
ップ1を置き、更に電極リード21を持って来て、真空
吸着器又は治具37で電極リード21−ヒから軽く押さ
え、同時に外部基板の電極端子32上の電極リード21
の他端を治具38で押さえ、加熱台36により同時に加
熱し、3箇所一度に半田づけ固定せんとするものである
この方法によれば、真空吸着器や治具での押さえの回数
が一括して実施できるので、マウント工数を減少できる
効果がある。
以上のべた様に本発明の半導体装置は、全ての接続固定
が半田づけで実施できるからマウント時の応力が皆無で
あり、いわゆるチップに歪を与えないでマウント工程を
実施できるから、この工程の歩留りを高め更に信頼性を
高めることが出来るものである。
父、電極に金属突起を形成することにより、チップで発
生した熱を全て確実にヒートン/り側で伝達できるから
、レーザの発光効率が高く、チップ自身の熱による劣化
が少ない等の特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置の断面図、第2図は本発明の
実施例における半導体装置の断面図、第3図はヒートシ
ンクにマウントする前の半導体チップの斜視図、第4図
は本発明の他の実施例における半導体装置の断面図、第
6図は本発明の実施例の半導体装置に用いるヒートシン
クの斜視図、第6図は本発明のさらに他の実施例におけ
る半導体装置ノ断面図、第7図(?L) 、 (b) 
、第8図(&) 、 (b) 。 第9図はそれぞれ本発明の半導体装置を製造する方法を
説明するだめの図である。 1・・・・・チップ、4・・・・・・一方の電極、6・
・・・・・他方の電極、6・・・・・・ヒートシンク、
7.20・・・・・・半田、21・・・・・・電極リー
ド、3o・・・・・・金属突起、36・・・・・・加熱
台。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第6図 3θ  Jl  1/ 第7図 第8図 2/ 第9図 416一

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体素子の一生面側の一方の電極が第1の低融
    点金属により外部基板に接着固定され、前記素子の他主
    面側の他方の電極が可撓性を有するリードに第2の低融
    点金属により接着固定されていることを特徴とする半導
    体装置。
  2. (2)半導体素子の一生面側の一方の電極上に金属突起
    が形成され、前記金属突起を介して前記半導体素子か外
    部基板に第1の低融点金属を用いて接着固定され、前記
    素子の他主面側の他方の電極が可撓性を有するリードに
    第2の低融点金属により接着固定されていることを特徴
    とする半導体装置。
  3. (3)外部基板が凹部を有し、前記凹部に金属突起が嵌
    入していることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の半導体装置。
JP57085869A 1982-05-20 1982-05-20 半導体装置 Pending JPS58201388A (ja)

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