(57)【要約】【課題】光半導体用基板の反射層の反射率が経時劣化することを抑制することを目的とする。【解決手段】リード３の表面に、接着層４ａ、絶縁基材層４ｂ、メタル層４ｃ、誘電体層４ｄが積層されたフィルム４を貼付することにより、光半導体用基板５の反射層の反射率が経時劣化することを抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体素子を搭載する光半導体用基板であって、
外部端子を備えて互いに離間しながら配置される複数のリードと、
前記半導体素子の搭載部と、
複数の前記リード上に跨って接着されるフィルムと
を有し、前記フィルムは前記リードと接着される接着層、絶縁基材層、反射層となるメタル層、透光性を有する誘電体層の順で積層された構成であることを特徴とする光半導体用基板。
【請求項２】
前記フィルムの一部に開口部を備え、前記搭載部が前記開口部により露出した前記リードの表面であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体用基板。
【請求項３】
前記メタル層は、ＡｇまたはＡｌを主成分とする材料で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項４】
前記絶縁基材層はポリイミドで形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項５】
前記誘電体層はＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２の少なくともいずれかを含む誘電体で形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項６】
前記誘電体層が屈折率の異なる複数の層で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項７】
前記接着層はエポキシ系樹脂もしくは熱可塑性ポリイミドで形成されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項８】
前記リードは、無酸素銅もしくは銅合金もしくは銅の少なくともいずれかを含む積層材または鉄材で構成されること特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項９】
１つの前記リードの前記搭載部が前記搭載部と平行な方向に突出し、他のいずれかの前記リードが突出した部分を３方で囲むように前記搭載部と平行な方向に凹むことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項１０】
前記フィルムの下部領域であって、前記リード間にモールド成形される樹脂材をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項１１】
前記フィルムを前記リードの外周からはみ出して貼付し、前記樹脂材が、前記フィルムの下部領域であって前記リードの周囲にもモールド成形されることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の光半導体用基板。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の光半導体用基板と、
前記搭載部に搭載される光半導体素子と、
前記半導体素子と前記リードとを電気的に接続するワイヤーと、
前記光半導体用基板上を封止する透光性を備える封止樹脂と
を有することを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤをはじめとする光半導体素子を搭載する光半導体用基板および光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光半導体素子を搭載するための光半導体用基板として、当該光半導体素子を搭載する素子搭載部を有し、光半導体素子から外部回路に電気接続するためのリードが設けられたものが知られている。そして、この光半導体用基板に、光半導体素子を搭載し、当該光半導体素子と導電部材とをワイヤーボンディングもしくはダイレクトボンディングし、透光性樹脂で封止することによって光半導体装置が形成される。
【０００３】
図５は従来の光半導体装置を示す上面図である。図６は従来の光半導体装置を示す断面図であり、図５のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
図５，図６に示すように、従来、上記光半導体装置において、基板１０２の上面にはワイヤーボンド用電極として基板１０２に貼り付けられた銅箔をエッチング除去して下地電極１０３が形成される。下地電極１０３の表面には、めっき電極としてＮｉめっき層１０４が形成され、さらに上面にＡｕめっき層１０５が形成されている。
【０００４】
また、Ａｕめっき層１０５上のワイヤーボンド領域の開口部１１０、１１１を除いて反射層であるＡｇめっき層１０６が形成され、さらに開口部１１０、１１１を除く、光半導体用基板の上面の全面にＳｉＯ２膜１０７が形成されている。光半導体用基板上のＡｇめっき層１０６は反射特性に優れ、透光性を有するＳｉＯ２膜１０７で被覆されているため、硫化や酸化による反射率の低下を抑制する構成である。さらに、光半導体装置は、光半導体用基板の素子搭載部に光半導体素子１０１を搭載し、光半導体素子１０１と開口部１１０、１１１に形成される電極とを電気的に接続するためにワイヤー１０９をワイヤーボンディングし、光半導体用基板上を透光性を有する封止樹脂１１２で樹脂封止される構成である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２９４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記反射層の構成では、ＳｉＯ２膜１０７により外気からのＡｇめっき層１０６の変色は防止できるが、ＬＥＤ製造工程における熱処理や光半導体素子の発熱により、熱が基板１０２を経由して下地電極１０３やＮｉめっき層１０４，Ａｕめっき層１０５に伝搬し、下地となる金属からの金属拡散によりＡｇめっき層１０６の反射率が低下し、光半導体装置の輝度を低下させるという問題点があった。
【０００７】
例えば、半導体発光装置の製造工程においては、ダイボンドの硬化、ワイヤーボンディング、封止樹脂の硬化の各工程および半導体発光装置の実装基板への半田リフローにおいて１５０℃以上の熱処理が必要であり、Ａｇめっき層１０６に対して下地Ａｕめっき層１０５等からのＡｕ等の金属拡散が発生し、Ａｇめっき層１０６本来の反射特性を維持することができない。
【０００８】
また、光半導体装置の点灯時に光半導体素子より発生する熱も基板１０２を介してめっき部に伝達しやすく、同様の熱拡散によりＡｇめっきの反射率は経年的に劣化する。
本発明は、光半導体用基板の反射層の反射率が経時劣化することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成させるために、本発明の光半導体用基板は、光半導体素子を搭載する光半導体用基板であって、外部端子を備えて互いに離間しながら配置される複数のリードと、前記半導体素子の搭載部と、複数の前記リード上に跨って接着されるフィルムとを有し、前記フィルムは前記リードと接着される接着層、絶縁基材層、反射層となるメタル層、透光性を有する誘電体層の順で積層された構成であることを特徴とする。
【００１０】
また、前記フィルムの一部に開口部を備え、前記搭載部が前記開口部により露出した前記リードの表面であっても良い。
また、前記メタル層は、ＡｇまたはＡｌを主成分とする材料で形成されることが好ましい。
【００１１】
また、前記絶縁基材層はポリイミドで形成されることが好ましい。
また、前記誘電体層はＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２の少なくともいずれかを含む誘電体で形成されることが好ましい。
【００１２】
また、前記誘電体層が屈折率の異なる複数の層で構成されても良い。
また、前記接着層はエポキシ系樹脂もしくは熱可塑性ポリイミドで形成されることが好ましい。
【００１３】
また、前記リードは、無酸素銅もしくは銅合金もしくは銅の少なくともいずれかを含む積層材または鉄材で構成されることが好ましい。
また、１つの前記リードの前記搭載部が前記搭載部と平行な方向に突出し、他のいずれかの前記リードが突出した部分を３方で囲むように前記搭載部と平行な方向に凹んでも良い。
【００１４】
また、前記フィルムの下部領域であって、前記リード間にモールド成形される樹脂材をさらに有することが好ましい。
また、前記フィルムを前記リードの外周からはみ出して貼付し、前記樹脂材が、前記フィルムの下部領域であって前記リードの周囲にもモールド成形されても良い。
【００１５】
さらに、本発明の光半導体装置は、前記光半導体用基板と、前記搭載部に搭載される光半導体素子と、前記半導体素子と前記リードとを電気的に接続するワイヤーと、前記光半導体用基板上を封止する透光性を備える封止樹脂とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、リードの表面に、接着層、絶縁基材層、メタル層、誘電体層が積層されたフィルムを貼付することにより、光半導体用基板の反射層の反射率が経時劣化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光半導体用基板の構成を示す上面図
【図２】本発明の光半導体用基板の構成を示す端面図
【図３】本発明の光半導体用基板の構成を示す裏面図
【図４】本発明の光半導体装置の構成を示す断面図
【図５】従来の光半導体装置を示す上面図
【図６】従来の光半導体装置を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の光半導体用基板およびそれを用いた光半導体装置の構成について、図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の光半導体用基板の構成を示す上面図である。図３は、本発明の光半導体用基板の構成を示す裏面図である。図２は、本発明の光半導体用基板の構成を示す端面図であり、図１のＡ−Ａ’断面の構成を示す端面図である。また、図４は本発明の光半導体装置の構成を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する部分の構成を示す断面図である。
【００１９】
図１〜図３に示す通り、本発明の光半導体用基板５は、外部端子と一体的に形成され、基板外部から光半導体素子１へ通電させることを目的に外部端子領域とインナーリード領域とからなる２個のリード３と、リード３の光半導体素子１の搭載面側である上面に接着されリード３間を跨ぎ、電気的に絶縁して固定するフィルム４と、フィルム４の下部のリードを除く空間に樹脂材２を備える構造である。ただし、フィルム４によって十分にリード３を保持できる場合は、必ずしも樹脂材２を必要としない。
【００２０】
また、フィルム４は接着層４ａ、絶縁基材層４ｂ、メタル層４ｃ、誘電体層４ｄから構成される。接着層４ａはフィルム４のリード３と接触する最下層に設けられ、接着層４ａによってフィルム４とリード３とが接合される。絶縁基材層４ｂは接着層４ａ上に積層され、メタル層４ｃへの金属の拡散を防止してメタル層４ｃの反射率劣化を防止すると共に、フィルム４の強度，剛性を強化し、リード３間の保持と光半導体用基板５の強度，剛性を強化している。メタル層４ｃは絶縁基材層４ｂ上に積層される。メタル層４ｃは反射層として機能し、高反射金属で形成され、光半導体素子１の発光光を効率的に反射，出射させる。誘電体層４ｄはメタル層４ｃ上に積層され、フィルム４の最上層に形成される。誘電体層４ｄはガラス等のように透光性を有し、周辺環境によるメタル層４ｃの化学変化を防止し、メタル層４ｃの反射率劣化を防止している。
【００２１】
以上のように、本発明の光半導体素子用基板では、光半導体素子１が搭載されるリード３の上面に、接着層４ａ、絶縁基材層４ｂ、メタル層４ｃ、誘電体層４ｄが積層されたフィルム４を貼付することにより、誘電体層４ｄでメタル層４ｃの周辺環境に起因する劣化を防止すると共に、絶縁基材層４ｂによりリード３からの金属の拡散によるメタル層４ｃの劣化を防止することができる。また、絶縁基材層４ｂによりリード３を介して伝導される光半導体素子１が発する熱を断熱でき、メタル層４ｃの熱劣化を防止することもできる。特に、光半導体装置の薄型化のために素子搭載部７にフィルム４を設けずに光半導体素子１を直接リード３上に搭載したり、下地層を薄くした場合であっても、光半導体素子１からリード３を経由して熱がメタル層４ｃに伝わることを防止し、光半導体装置を薄型化しながらメタル層４ｃの熱劣化を防止することができる。さらに、リード３表面に金属層を形成したりめっきを施すことなく、あらかじめ形成したフィルム４をリード３上面に貼付することができるため、容易に劣化が抑制された反射層を形成することができる。また、フィルム状であるため、必要な形状に加工してからリード３上面に貼付することができ、このことからも容易に劣化が抑制された反射層を形成することができる。
【００２２】
なお、上記説明では、リード３が２本の場合を例に説明したが、リード３の本数，外部端子数は任意である。
また、フィルム４の絶縁基材層４ｂを引っ張り強度に優れるポリイミドで形成することが好ましい。これにより、特に光半導体用基板５の水平方向の強度を向上させることができる。そのため、絶縁基材層４ｂの断熱効果によりメタル層４ｃの熱による劣化を防止し、誘電体層４ｄのバリア効果によりメタル層４ｃの外気による劣化を防止しながら、フィルム４および光半導体用基板５の強度をより向上させることができる。
【００２３】
また、リード３にはワイヤーボンディング性、ダイスボンディング性、半田付け性を向上させるため、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ等を材料としてめっき処理を行うことが好ましい（図示省略）。また、光半導体素子をフィルム４上に搭載することもできるが、フィルム４に開口部１０を形成して素子搭載部７としてリード３表面を露出させることもできる。開口部１０を形成することにより、リード３上面に直接光半導体素子を搭載することができ、光半導体素子発光時の熱をリード３を介して効率よく放熱できる。このため、リード３を高熱伝導材料である無酸素銅または銅合金または銅の少なくともいずれかを含む積層材または鉄材で構成することが好ましい。この効果はアルミ材等で形成されるメタル基板に光半導体装置を実装することによってさらに高められる。さらに、フィルム４の開口部１０でリード３上に直接光半導体素子を搭載できるため、光半導体装置の薄型化に寄与することができる。また、フィルム４には断熱性を有する絶縁基材層４ｂを備えるため、光半導体素子をリード３の素子搭載部７に直接搭載したとしても、光半導体素子からリード３を介して伝導する熱がメタル層４ｃに伝播することを抑制し、メタル層４ｃの熱劣化を防止することができる。また、メタル層４ｃを金属上に形成した際に見られる、光半導体装置の製造工程における加熱処理による下地となる金属からの金属拡散によるメタル層の反射率の劣化が発生することも抑制できる。例えば、リード３が銅で形成される場合、銅の熱伝導率が３９８（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるので、光半導体素子で発生する熱はリード３を介して裏面から効率よく放熱される。また、絶縁基材層４ｂをポリイミドで形成する場合、ポリイミドの熱伝導率は、０．２９（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるので、リード３からメタル層４ｃへの熱伝導はポリイミド層で遮断されるため、メタル層４ｃへの伝熱を抑制でき酸化等熱劣化を防止できる。これにより輝度劣化の少ない光半導体装置を提供できる。
【００２４】
メタル層４ｃは、絶縁基材層４ｂ上に、スパッタリング、ＥＢ蒸着等でＡｇまたはＡｌ等の高反射金属を積層することにより形成される。ＡｇやＡｌの場合、厚みを８０ｎｍ以上にすることで透過光がなくなるため、メタル層４ｃの厚みは１００〜２００ｎｍが最適厚となる。また、メタル層４ｃを外気から遮断する誘電体層４ｄはメタル層４ｃの上に、同じくスパッタリングで形成されている。膜厚は１０ｎｍ以上で酸素や硫黄に対するバリア効果が得られ、バリア効果のみを目的とする場合、１５〜５０ｎｍが最適厚となる。この構成により、メタル層４ｃの硫化変色、酸化変色等を防止できる。
【００２５】
また、誘電体層４ｄを屈折率の異なる複数の誘電体層を積層して形成することで層境界での反射により特定の波長の光に対する増反射膜としての効果が得られ、メタル層４ｃの反射を補ってフィルム４全体の反射率を向上させることもできる。高屈折誘電体としてはＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、低屈折誘電体としてはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等が上げられる。光半導体素子の出射光や光半導体素子への入射光の波長λに対し、膜厚が１／４λの低反射層、膜厚が１／４λの高反射層の順にメタル層４ｃの表面からコーティングすることにより、光半導体素子に応じた出射または受光する光の波長に対して反射率を効率的に高めることができる。
【００２６】
また、複数の矩形のリード３を並べて光半導体用基板５を形成しても良いが、光半導体用基板の曲げ方向に対する強度を向上させるために、図３に示すように、各リード３に屈曲部１５、１６を形成しても良い。つまり、素子搭載部７を備えるリード３の素子搭載部７をリード３の素子搭載部７が形成される面と平行な方向に突出させ、他のリード３を平面方向に凹ませ、突出した領域を凹んだ領域内に所定の間隔を空けて挿入する構成にリード３を配置することができる。
【００２７】
そして、これらの矩形あるいは屈曲部１５、１６を設けたリード３間を含むリード３上に、エポキシ系樹脂もしくは熱可塑性ポリイミド等で構成されて接着層４ａを介して絶縁基材層４ｂを強力に接着することで、複数のリード３とフィルム４からなる光半導体用基板が得られる。さらに、フィルム４の下面に樹脂材２をモールドすることで、十分な強度が得られ薄型化にも対応できる。さらに、光半導体用基板５の外周となる領域にリード３からフィルム４をはみ出すように貼付し、はみ出したフィルム４の下部にも樹脂材２をモールドし、光半導体基板側面１４に樹脂材２を設けることにより、より半導体素子用基板の強度を強化することができる。さらに、必要に応じてフィルム４に開口部１０、１１を形成してリード３表面を露出させ、ワイヤーボンディング部８を形成しても良い。
【００２８】
以上のことから、本発明の光半導体用基板５は、機械的強度、放熱性、耐久性を確保すると共に、発光量劣化を抑制することができる。また、光半導体装置の薄型化にも対応することができる。
【００２９】
次に、図１〜図４を用いて、本発明の光半導体装置の構成について説明する。
上述のように、本発明の光半導体用基板５は、開口部１１、１２が設けられたフィルム４を複数のリード３にまたがって貼付される構成である。開口部１１、１２によって露出したリード３表面はワイヤーボンディング部８となる。また、素子搭載部７はフィルム４上に設けられても良いが、ここでは、フィルム４に開口部１０を設け、開口部１０によって露出したリード３の表面を素子搭載部７とする場合を例に説明する。さらに、本発明の光半導体用基板５は、リード３間およびリード３周囲のフィルム４の下部領域に樹脂材２がモールドされている。
【００３０】
本発明の光半導体装置６は、上述の光半導体用基板５の素子搭載部７上に光半導体素子１が搭載される。さらに、光半導体素子１の端子（図示せず）とワイヤーボンディング部８とをワイヤー９により電気的に接続する。光半導体素子１の端子（図示せず）が光半導体素子１のリード３と接続する面に設けられる場合には、ワイヤー９を用いず、ワイヤーボンディング部８も設けず、光半導体素子１の端子（図示せず）とリード３とを導電性材料等で直接接続しても良い。さらに、光半導体用基板５の上面が透光性を有する封止樹脂で封止される構成である。
【００３１】
このように、接着層４ａ、絶縁基材層４ｂ、メタル層４ｃ、誘電体層４ｄが積層されたフィルム４をリード３上の所定の位置に貼付された光半導体用基板５を用いて光半導体装置６を形成することにより、反射層となるメタル層４ｃを誘電体層４ｄによって外気から保護し、絶縁基材層４ｂによって熱伝導および金属の拡散を防ぐことができるため、容易な構成で、メタル層４ｃの劣化を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、光半導体用基板の反射層の反射率が経時劣化することを抑制することができ、ＬＥＤをはじめとする光半導体素子を搭載する光半導体用基板および光半導体装置等に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１    光半導体素子
２    樹脂材
３    リード
４    フィルム
４ａ    接着層
４ｂ    絶縁基材層
４ｃ    メタル層
４ｄ    誘電体層
５    光半導体用基板
６    光半導体発光装置
７    素子搭載部
８    ワイヤーボンディング部
９    ワイヤー
１０    開口部
１１    開口部
１２    開口部
１３    封止樹脂
１４    光半導体基板側面
１５    屈曲部
１６    屈曲部
１０１    光半導体素子
１０２    基板
１０３    下地電極
１０４    Ｎｉめっき層
１０５    Ａｕめっき層
１０６    Ａｇめっき層
１０７    ＳｉＯ２膜
１０９    ワイヤー
１１０    開口部
１１１    開口部
１１２    封止樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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