(57)【要約】【課題】金属層が均一且つ不離一体に形成され、層間において剥離が生じなく、また、ＬＥＤとの接触熱抵抗が極めて少ないため、安定した放熱性および機械的強度を保持するメッキ手法をとると同時に、半導体との接合時に発生す高熱のために、反対の下面に高熱による不具合が生じないＬＥＤ用ウエハおよびその製造方法を提供する。【解決手段】Ｍｏからなるコア材の両面に、Ｃｕメッキ層の両面をＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層が挟むサンドイッチ状の複合下地層を形成し、さらにその上下にＡｕメッキ層を形成し、上下のＡｕメッキ層の上に、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成するとともに、下面では該接続メッキ層を切削することによりＡｕメッキ層を露出させ、上面にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのメッキ層が残るＬＥＤとの接続メッキ層を保存して具備する。【選択図】図１
2014082350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｏからなる薄板状のコア材を中心として上下対称となるように、両面にＡｕメッキ層を形成し、コア材と該両Ａｕメッキ層との間にそれを補完・維持する少なくともＣｕメッキ層からなる複合下地層が介在して形成され、ＬＥＤを着設する上面には、前記Ａｕメッキ層の上にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成し、下面が前記Ａｕメッキ層の露出面であることを特徴とするＬＥＤ用ウエハ。
【請求項２】
複合下地層がＣｕメッキ層の上下両面に薄いＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層を有するサンドイッチ構造であって、該Ｃｕメッキ層がＮｉメッキ層を下地としてコア材の上に形成され、上下両面のＡｕメッキ層がそのＮｉメッキ層を下地としてそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ用ウエハ。
【請求項３】
Ｍｏからなるコア材の両面に、Ｃｕメッキ層の両面をＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層が挟むサンドイッチ状の複合下地層を形成し、さらにその上下にＡｕメッキ層を形成し、上下のＡｕメッキ層の上に、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成するとともに、下面では該接続メッキ層を切削することによりＡｕメッキ層を露出させ、上面にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのメッキ層が残るＬＥＤとの接続メッキ層を保存して具備することを特徴とするＬＥＤ用ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子としてのＬＥＤを保持するとともに、それに蓄熱するのを防止する機能を果たすＬＥＤ用ウエハおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や半導体集積回路等では、最近の高密度化および高出力化により、放熱量が増加する傾向にあり、このためそのウエハにおいて優れた高放熱性能が要求されると同時に、細密化、繊細化およびこれに伴う耐腐食性、耐衝撃性等が要求される傾向にある。また、高放熱性能に関連してＬＥＤ等との接触を保持するために要する変形しない安定性ないし低熱膨張率も要求される。従来、サファイア基板をこのＬＥＤ用ウエハとして使用することがあったが、最近では熱伝導性や耐衝撃性等について既に不足する実情にある。
【０００３】
半導体素子がＬＥＤである場合、そのＬＥＤは、サファイア基板の上に搭載されるが、これであると、接触抵抗のためＬＥＤの発光部から発する熱がサファイア基板との間に溜まりやすく多くの半導体素子ではその蓄熱があると機能が低下し、特にＬＥＤではその輝度が衰えたり、サファイア基板の破損等の弊害が生じることから、それを受ける部分に熱の比較的接触抵抗が少ない熱伝導性の良好で強度のある金属製の放熱基板（ウエハ）が使用された。たとえば、銅やモリブデン、タングステン、チタン等のメタルウエハと称する金属である。そして、主にモリブデン（Ｍｏ）を銅（Ｃｕ，Ｃｕ）のメッキでサンドイッチしたもの（「ＤＭＤ」と称することにする）が良好であることが知られている。しかし、これらの金属は耐食性、耐薬品性、ＬＥＤとの熱伝接触性等について問題が残っていた。
【０００４】
一般的に、ウエハに要求される性質ないし性能等については、優れた熱伝導性が求められることから、その熱伝導率はもちろん、例えばＬＥＤとの取付けにおいて、熱の接触抵抗が少ないこと、歪みや反りがない安定性と高い機械的強度、機械加工性が要求される。また、取り付ける接着やロウ付け等に適すること、耐薬品性に優れていること等も求められる。これらの性質は、従来、複数の金属材（グラッド材）の層結合により総合的に発揮するよう開発が進められる。この多層構造を取る手段としては、従来、グラッド材を圧着して重合する圧延方法や熱間一軸加工法が用いられていた。しかし、特に圧延方法では層厚の均等性が得られ難かった。
【０００５】
このような問題を解決するために、本出願人においては、コア材を中心に上下両面にメッキ層を対称に積層し、その両面を比較的軟性があり反射面となりうるＡｕメッキ層の面として、問題の解決を図ることに成功しこれを提案した（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１０９２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の上記ＬＥＤ用ウエハによれば、両面がＡｕメッキ層であることにより、弾力性や反射性がえられ、半導体の接合面が保護面となるが、半導体を接合する際に、約３００℃の温度が掛かる関係で、接合面の反対側の下面に高熱が及ぶと、ウエハのＮｉやＣｕ等のメッキと合金化することにより，ダイシング工程で不具合が発生するという問題があった。
【０００８】
また、種々実験を行った結果、その下面がＡｕＳｎ等の合金メッキ層であった場合にも、接合時の熱でそれ自体の合金の状態が変わることにより、この場合ユーザー側の使用において不具合が発生するという問題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような実情に鑑みて、金属層が均一且つ不離一体に形成され、層間において剥離が生じなく、また、ＬＥＤとの接触熱抵抗が極めて少ないため、安定した放熱性および機械的強度を保持するメッキ手法をとると同時に、半導体との接合時に発生す高熱のために、反対の下面に高熱による不具合が生じないＬＥＤ用ウエハおよびその製造方法を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、第１発明は、Ｍｏからなる薄板状のコア材を中心として上下対称となるように、両面にＡｕメッキ層を形成し、コア材と該両Ａｕメッキ層との間にそれを補完・維持する少なくともＣｕメッキ層からなる複合下地層が介在して形成され、ＬＥＤを着設する上面には、前記Ａｕメッキ層の上にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成し、下面がＡｕメッキ層であることを特徴とするＬＥＤ用ウエハを提供する。
【００１１】
また、第２発明は、Ｍｏからなるコア材の両面に、Ｃｕメッキ層の両面をＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層が挟むサンドイッチ状の複合下地層を形成し、さらにその上下にＡｕメッキ層を形成し、上下のＡｕメッキ層の上に、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成するとともに、下面では該接続メッキ層を切削することによりＡｕメッキ層を露出させ、上面にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのメッキ層が残るＬＥＤとの接続メッキ層を保存して具備することを特徴とするＬＥＤ用ウエハの製造方法を提供する。
【００１２】
上記の構成によれば、層間の熱伝導が良好であることはもちろん、Ｍｏのコア材の上下にＣｕメッキ層を有し、ＭｏをＣｕ（熱伝導率４２０Ｗ／（ｍ．ｋ））で挟む所謂「ＤＭＤ」を構成するが、上面が柔軟性、反射性、濡れ性の良いＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかのメッキ層であるために、ＬＥＤを別途接着剤を用いなくとも直接密に結合でき、熱伝導の接触抵抗が極少なくなる。
【００１３】
これについては、上面がＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎの接続メッキ層であると、ＬＥＤの接着のために後工程（客先）でスパッタリング（乾式メッキ）にてＡｕＳｎ等を付けるという手数は必要がなく、この点で客先にメリットをもたらす。
【００１４】
加えて、Ａｕメッキの上がＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎの接続メッキであると、高融点となる利点がある。つまり、Ａｕ：Ｓｎが８：２であると、融点が２８０℃であるが、下層のＡｕと混ざり合い、Ａｕが比率で多くなると、融点が３００℃に上がる。Ｉｎでも単体では融点が１５６℃のところ下層のＡｕと混ざることで３００℃以上に上がることにより、ＬＥＤの取付けに不安定となる再溶解を防止することができる。
【００１５】
また、下面がＡｕＳｎなどのメッキである場合とは違って、ＬＥＤの接合時の高熱で状態が変わったことにより、ユーザーの工程で不具合が発生するというようなことはない。すなわち、下面がＡｕＳｎ等のメッキであると、ＬＥＤ等の接合時に溶融し、外観が不均一になったり、Ａｕメッキと合金化することにより、ダイシング工程で不具合が生じる原因をつくる。また、合金メッキ層を形成すると、継時的に酸化したり、合金化がさらに進行する。
【００１６】
片面（下面）がこのようにＡｕメッキである場合、これらの不具合が防止でき、ユーザーに利点となる。加えて、この特性のある貴金属のＡｕを下面のみに使用することでコスト的に有利となる。また、手数のかかるマスキングを用いないことでもコスト的に有利となる。
【００１７】
Ｎｉは安定した金属であり、また、他のメッキの下地としての相性が良く、コア材に対するＣｕメッキ層の形成や、Ｃｕメッキ層に対するＡｕメッキ層の形成に寄与し、Ｃｕメッキ層やＡｕメッキ層の強固な結合を保持し、Ａｕメッキ層の特性も発揮されやすくする。なお、Ｎｉは、熱伝導率が９０Ｗ／（ｍ．ｋ）であるが、薄くメッキすることによりＬＥＤ用ウエハで全体的に高い放熱性能が発揮される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、この発明によれば、メッキ手法により、金属層が均一且つ不離一体に形成され、層間において剥離が生じなく、また、ＬＥＤとの接触熱抵抗が極めて少いため、安定した放熱性および機械的強度を保持することはもちろん、ＬＥＤとの接続時に発生す高熱が下方に及んでも、その下面のＡｕメッキ層に高熱による不具合が生じなく、ユーザーにとって非常に有利となるという優れた効果がある。また、製造方法によれば、上面の接続メッキ層および下面のＡｕメッキ層の形成が容易であり、量産に適する等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１実施例を示すＬＥＤ用ウエハの層構造を模式的に示す断面説明図である。
【図２】同ＬＥＤ用ウエハの使用状態を模式的に示す説明図である。
【図３】第２実施例を示すＬＥＤ用ウエハの層構造を模式的に示す断面説明図である。
【図４】第３実施例を示すＬＥＤ用ウエハの層構造を模式的に示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明は、メッキにより層構造を形成するものであるため、その基材として金属薄板のコア材１が必要である。これにはＭｏの金属を薄く５０〜２００μｍ程度に薄く引き延ばした薄板材が使用され、これに各メッキ層を施してから、細分化することにより多数のＬＥＤ用ウエハＰ，Ｐ，・・が量産される。なお、Ｍｏの代わりにＷを使用できる。しかし一般的に割高となる。
【００２１】
メッキは、電解、無電解、イオンプレーティング（ＩＰ）法等が望ましいが、メッキであれば特に限定するものではない。いずれにしても、メッキによって接続メッキ層以外は、各金属層の厚みが上下対称で均一な層に形成され、各層が緊密に結合する。また、Ｃｕメッキ層５，５の形成については、Ｃｕメッキの他に、Ｃｕイオンプレーティング法を最適に用いることができる。
【００２２】
各実施例において、コア材１をはじめ、Ｎｉメッキ層３及び７、Ｃｕメッキ層５、Ａｕメッキ層９、１１の各メッキ厚については、ウエハＰの層を表すそれぞれの実施例図の右側に適正な範囲において表示した。例えば、図１において、Ｃｕメッキ層５，５は、３．０〜２０．０μｍの表示範囲である。
【実施例１】
【００２３】
図１および図２は一実施例を示し、まず、Ｍｏの金属板からなるコア材１の両面に薄い第一のＮｉメッキ層３，３を介してＣｕメッキ層５，５を形成した。このようにコア材１の両面にＣｕメッキ層５，５を有する構造を本明細書では「ＤＭＤ」と称している。また、両Ｃｕメッキ層５，５の上にそれぞれ同じくＮｉメッキ層７，７を介してＡｕメッキ層９，１１が形成される。なお、図において、２は、Ｃｕメッキ層５の両面をＮｉメッキ層３，７が挟むサンドイッチ構造の複合下地層を示す。
【００２４】
従来、メッキ手法を用いなかったので、材料を例えば１μｍ程度に切削して調整することが困難であり、材料間に剥離が生じやすかったが、この場合、メッキにより均一厚みの形成が可能となった。しかも、図２に示すように、コア材１の上にＣｕメッキ層５を、Ｃｕメッキ層５の上にＡｕメッキ層９、１１をそれぞれＮｉメッキ層３，７を下地として形成したので、層間の結合強度が極めて強く、剥離が生じることがないため、放熱性が安定して保持されるとともに、ＬＥＤ１０の取付けも安定して保持される。
【００２５】
図２は、ＬＥＤ用ウエハＰを介してパッケージ１６の上にＬＥＤ１０を搭載した状態を模式的に示したもので、接着剤によりパッケージ１６が取り付けられる。なお、接着剤には、Ａｇ若しくはＡｕＳｎ合金のペーストが有効に利用できる。しかし、ＬＥＤ１０は、ＡｕＳｎの接続メッキ層１３を接着剤の代わりとして、それに直接に接着される。これで客先にコストメリットをもたらす。
【００２６】
しかも、半導体素子が特にＬＥＤである場合、光ないし輻射熱がＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのそれぞれのメッキ層１３，１４，１５により反射され、放熱性が得られるため、ＬＥＤ１０の発光効率が高められる。
【００２７】
この発明の場合、上面の接続メッキ層１３がそれぞれＡｕＳｎ合金のメッキ層であるが、下では単金属のＡｕメッキ１１となっている点に特徴がある。この点については、接合面でない側（下面）に、仮にＡｕＳｎ等のメッキがあると、溶融し、外観が不均一になったり、ＤＭＤのＡｕメッキと合金化することにより、ダイシング工程で切断に支障が生じる等の不具合が発生するが、下面がＡｕメッキ層１１であるため、この不具合を防止できることは前述の通りである。
【００２８】
次に、実施例２および実施例３に及ぶが、以上述べたことと同じような特性がある。
【実施例２】
【００２９】
図３に示すように、ＬＥＤ用ウエハＰは、Ｍｏの金属板からなるコア材１の両面に第一のＮｉメッキ層３，３を介してＣｕメッキ層５，５を形成し、両Ｃｕメッキ層５，５の上にそれぞれ同じく第二のＮｉメッキ層７，７を介してＡｕ表面メッキ９，１１が形成され、これでＣｕメッキ層５をニッケルメッキ層３，７が挟むサンドイッチ構造の複合下地層２が構成されている。
【００３０】
これまでは同じであるが、接続メッキ層１４は、Ａｕ/Ｓｎ積層メッキ１４であり、両層が合わさって調整可能な柔軟性および反射性が発揮される。前記実施例とは違って、２元合金メッキなので、ＡｕとＳｎの合金比のバランスを保つことが難しく、また、メッキ液も不安定なため、液が壊れやすい。したがって、メッキ液の入れ替えが頻繁となり、ランニングコストが高くなる傾向にあり、前記実施例が有利である。
【実施例３】
【００３１】
図４において、コア材１の両面に第一のＮｉメッキ層３，３を介してＣｕメッキ層５，５を形成し、両Ｃｕメッキ層５，５の上にそれぞれ同じく下地の第二のＮｉメッキ層７，７を介してＡｕメッキ層９，１１が順次形成され、上ではＡｕメッキ層９の上にＩｎメッキ層１５が接続メッキ層として形成され、下側にはＡｕメッキ層１１が存在する。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ  ＬＥＤ用ウエハ
１  コア材
２  複合下地層
３  Ｎｉメッキ層
５  Ｃｕメッキ層
７  Ｎｉメッキ層
９  Ａｕメッキ層
１１  Ａｕメッキ層
１３  ＡｕＳｎ合金の接続メッキ層
１４  Ａｕ/Ｓｎ積層の接続メッキ層
１５  Ｉｎの接続メッキ層
【図１】
2014082350.tif 000003
【図２】
2014082350.tif 000004
【図３】
2014082350.tif 000005
【図４】
2014082350.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月18日(2012.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｏからなる薄板状のコア材を中心として上下対称となるように、コア材の上下両面側にＡｕメッキ層を形成し、コア材と該両Ａｕメッキ層との間にそれを補完・維持する少なくともＣｕメッキ層からなる複合下地層が介在して形成され、ＬＥＤが着設される上面側の前記Ａｕメッキ層の上にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層が形成され、下面側の前記Ａｕメッキ層の下面が露出面であることを特徴とするＬＥＤ用ウエハ。
【請求項２】
複合下地層がＣｕメッキ層の上下両面に薄いＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層を有するサンドイッチ構造であって、該Ｃｕメッキ層がＮｉメッキ層を下地としてコア材の上下に形成され、上下両面側のＡｕメッキ層がそのＮｉメッキ層を下地として上下の複合下地層にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ用ウエハ。
【請求項３】
Ｍｏからなるコア材の上下両面に、Ｃｕメッキ層の上下両面をＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層が挟むサンドイッチ状の複合下地層を形成し、さらにその複合下地層の上面側と下面側にＡｕメッキ層を形成し、且つ、その上下のＡｕメッキ層の上下面に、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成するとともに、下面側Ａｕメッキ層にあっては、該接続メッキ層を切削することによりＡｕメッキ層を露出させ、上面側Ａｕメッキ層にあっては、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのメッキ層が残るＬＥＤとの接続メッキ層を保存して具備させることを特徴とするＬＥＤ用ウエハの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記の課題を解決するために、第１発明は、Ｍｏからなる薄板状のコア材を中心として上下対称となるように、コア材の上下両面側にＡｕメッキ層を形成し、コア材と該両Ａｕメッキ層との間にそれを補完・維持する少なくともＣｕメッキ層からなる複合下地層が介在して形成され、ＬＥＤが着設される上面側の前記Ａｕメッキ層の上にＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層が形成され、下面側の前記Ａｕメッキ層の下面が露出面であることを特徴とするＬＥＤ用ウエハを提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、第２発明は、Ｍｏからなるコア材の上下両面に、Ｃｕメッキ層の上下両面をＮｉ又はＮｉ合金のＮｉメッキ層が挟むサンドイッチ状の複合下地層を形成し、さらにその複合下地層の上面側と下面側にＡｕメッキ層を形成し、且つ、その上下のＡｕメッキ層の上下面に、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのいずれかによる接続メッキ層を形成するとともに、下面側Ａｕメッキ層にあっては、該接続メッキ層を切削することによりＡｕメッキ層を露出させ、上面側Ａｕメッキ層にあっては、ＡｕＳｎ合金、Ａｕ/Ｓｎ積層、Ｉｎのメッキ層が残るＬＥＤとの接続メッキ層を保存して具備させることを特徴とするＬＥＤ用ウエハの製造方法を提供する。