(57)【要約】【課題】搭載する半導体素子チップのサイズに関係なく、高い信頼性を有することが可能な実装用部品およびそれを用いた半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の実装用部品は、絶縁性部材の上面の一部に底面が多角形である半導体素子チップの前記底面を加熱溶融性の金属接合部材にて固定することが可能なダイパッドを備えた実装用部品であって、前記ダイパッドは、前記底面のサイズが相似状に異なる複数の半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する複数の細長部を周縁に有しており、前記細長部の幅は、先端側へ狭くなっていることを特徴とする。また、本発明の半導体装置は、絶縁性部材の上面の一部に底面が多角形である半導体素子チップの前記底面を加熱溶融性の金属接合部材にて固定されたダイパッドを備えた実装用部品を有する半導体装置であって、前記ダイパッドは、前記半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する複数の細長部を周縁に有しており、前記細長部の幅は、先端側へ狭くなっていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性部材の上面の一部に底面が多角形である半導体素子チップの前記底面を加熱溶融性の金属接合部材にて固定することが可能なダイパッドを備えた実装用部品であって、
前記ダイパッドは、前記底面のサイズが相似状に異なる複数の半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する複数の細長部を周縁に有しており、
前記細長部の幅は、先端側へ狭くなっていることを特徴とする実装用部品。
【請求項２】
前記細長部の先端は、鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の実装用部品。
【請求項３】
絶縁性部材の上面の一部に底面が多角形である半導体素子チップの前記底面が加熱溶融性の金属接合部材にて固定されたダイパッドを備えた実装用部品を有する半導体装置であって、
前記ダイパッドは、前記半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する複数の細長部を周縁に有しており、
前記細長部の幅は、先端側へ狭くなっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記細長部の先端は、鋭角であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁性部材の上面と前記金属接合部材との接触角は１００度以上であり、前記ダイパッドの上面と前記金属接合部材との接触角は８０度以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体素子チップは、発光素子チップであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下「ＬＥＤ」ともいう）等の半導体チップを搭載するための実装用部品、およびそれを用いた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体素子チップの実装用部品として、絶縁性基板の上面に形成した金属膜によるダイパッドの形状を、搭載する半導体素子チップの形状と相似形状とすることで、セルフアライメント効果により、リフロー時において半導体チップとダイパッド部との各辺をほぼ平行とすることが可能な実装用部品が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記の実装用部品において、ダイパッドの形状が半導体チップよりも緩やかに大きな相似形状の場合、半導体素子チップはダイパッド部の上面に沿って中心からずれるように移動してしまい、そのまま固定されてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、ダイパッドの中心から半導体素子チップがずれて固定されることを抑制するため、ダイパッドの矩形における長さ寸法及び幅寸法を半導体素子チップの長さ寸法及び幅寸法の０．５０〜１．５０倍とする手法が開示されている。さらに、接合部材の盛り上がり高さを低くすることを目的として、ダイパッドの周囲に当該ダイパッドから一体的に外向きに延びた略矩形形状の延長部を部分的に設けることも開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６４２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の構成の実装用部品において、半導体素子チップの底面が前記延長部の少なくとも一部を覆う大きさを有している場合、前記延長部は幅が均一な略矩形形状であることから、半導体素子チップの対角方向へのセルフアライメント効果はほとんど生じず、半導体素子チップをダイパッドの中心に固定することは困難である。
【０００７】
そこで本発明は、搭載する半導体素子チップのサイズに関係なく、信頼性高く実装することが可能な実装用部品およびそれを用いた半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実装用部品は、絶縁性部材の上面の一部に底面が多角形である半導体素子チップの前記底面を加熱溶融性の金属接合部材にて固定することが可能なダイパッドを備えた実装用部品であって、前記ダイパッドは、前記底面のサイズが相似状に異なる複数の半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する複数の細長部を周縁に有しており、前記細長部の幅は、先端側へ狭くなっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置は、絶縁性部材の上面の一部に底面が多角形である半導体素子チップの前記底面が加熱溶融性の金属接合部材にて固定されたダイパッドを備えた実装用部品を有する半導体装置であって、前記ダイパッドは、前記半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する複数の細長部を周縁に有しており、前記細長部の幅は、先端側へ狭くなっていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実装用部品および半導体装置では、前記細長部は、先端が鋭角であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の半導体装置において、前記絶縁性部材の上面と前記金属接合部材との接触角は１００度以上であり、前記ダイパッドの上面と前記金属接合部材との接触角は８０度以下であることが好ましい。
【００１２】
特に、本発明の半導体装置において、半導体素子チップが発光素子チップである場合は、各発光装置間における色むらを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実装用部品は、任意の大きさの半導体素子チップに対して良好なセルフアライメント効果を有するダイパッドを備えていることから、搭載する半導体素子チップの大きさに関係なく半導体素子チップを精度よく実装することができる。また、本発明の半導体装置は、半導体素子チップが精度よく実装されていることから、高い信頼性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術的思想を具体化するための実装用部品および半導体装置を例示するものであって、本発明の実装用部品および半導体装置を以下に限定するものではない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１５】
本発明の半導体装置は、絶縁性部材１０１と前記絶縁性部材１０１の上面に形成された金属からなるダイパッド１０２とを有する実装用部品を用い、前記ダイパッド１０２の上面側と半導体素子チップ１０３の底面側とを加熱溶融性の金属接合部材にて固定したものである。図１乃至図７は、第１乃至第７の実施形態を示す模式的平面図である。図１乃至図４に記載の実装用部品に搭載されている半導体素子チップ１０３，２０３，３０３，４０４は、それぞれサイズが相似状に異なる略正方形の底面を有する略直方体であり、図５乃至図７に記載の実装用部品に搭載されている半導体素子チップ５０３，６０３，７０３は、それぞれサイズが相似状に異なる略長方形の底面を有する略直方体である。
【００１６】
（絶縁性部材１０１）
本発明の実装用部品は、絶縁性部材１０１の上面側に金属製のダイパッド１０２が形成されている。絶縁性部材１０１の大きさや形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円柱、楕円柱、球、卵形、三角柱、四角柱、多角柱又はこれらに近似する形状等どのような形状でもよい。また、絶縁性部材１０１は、絶縁性を確保することができるものであれば、どのような材料によって形成されていてもよい。例えば、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂、セラミック、硝子等があげられる。なかでも、後述する接合部材との接触角が９０°を超える材料であることが適しており、さらに１００°以上の材料を用いることが好ましく、このような材料を選択することにより、半導体素子チップの固定時におけるセルフアライメント効果をより顕著に発現させることができる。また、絶縁性部材１０１に、着色剤として種々の染料又は顔料等を混合して用いてもよい。例えば、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、カーボンブラック等があげられる。ここで、本明細書において接触角とは、材料の性質を表すものであり、静止している液体の接合部材の自由上面が固体の上面に接する所で液面と固体面とのなす角度のことをいう。具体的には、接合部材の融点＋４０〜５０℃における静適法によって測定することができる。
【００１７】
（ダイパッド１０２）
絶縁性部材１０１の上面に形成されたダイパッド１０２を構成する材料は、少なくともダイパッド１０２の上面と後述する加熱溶融性の金属接合部材との接触角が９０度以下であれば、特に限定されないが、８０度以下の材料を用いることが好ましく、より好ましくは６０度以下、さらには４５度以下の材料であることが好ましい。また、別の観点から、ダイパッド１０２の上面と前記接合部材との接触角と、絶縁性部材１０１と前記接合部材との接触角との差は、１０度以上であることが好ましく、より好ましくは２０度以上、さらに好ましくは３０度以上であることが好ましい。これにより、接合部材は、絶縁性部材１０１よりも濡れ易いダイパッド１０２の領域に浸潤し、半導体素子チップ１０１をダイパッドの所望とする領域により容易にアライメントさせることができる。このように、少なくともダイパッドの上面の材料を選択することにより、半導体素子チップ１０１の固定時におけるセルフアライメント効果をより顕著に発現させることができる。また、半導体発光素子チップを用いる場合、少なくともダイパッドの上面は、半導体素子チップからの光に対して７０％以上の光反射率を有していることが好ましく、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上の光反射率を有するものが好ましい。ここで、本明細書において光反射率とは、村上色彩技術研究所製ＣＭＳ−３５ＳＰの分光光度計を用いたＳＣＩ方式にて測定した値をいう。ダイパッド１０２は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ等の単層膜又は積層膜により構成することができる。この成膜方法としては、公知の方法、例えば、蒸着、スパッタ法、メッキ法等、種々の方法を利用することができる。
【００１８】
本発明のダイパッド１０２の上面形状は、先端に向かって幅が狭まった形状の細長部を周縁に複数有しており、前記細長部は、リフローの工程の際に、底面のサイズが相似状に異なる複数の半導体素子チップの各底面角にそれぞれ対応する。これにより、半導体素子チップを位置ずれや浮きがなく、厳しい環境下にて使用しても高い信頼性を維持することが可能な状態で固定することができる。ここで、ダイパッド１０２の細長部は、先端に向かって幅が徐々に狭く構成されていれば特に限定されず、図１や図５に示すに先端に２角を有していてもよく、図２に示すように先端に設けられた各角部に丸みを帯びていてもよい。また、図３や図６のように、搭載する半導体素子チップ３０３，６０３の底面がダイパッド３０２，６０２に外接する大きさである場合、前記細長部の先端は鋭角であることが好ましい。これにより、半導体素子チップ３０３，６０３の底面をダイパッド３０２，６０２へ実装する精度をより高めることができる。また、図５乃至図７のように、隣り合う細長部の間に、搭載する半導体素子チップの辺と平行な辺を有していることが好ましく、これにより実装精度をさらに高めることができる。
【００１９】
（導電性部材１０５）
絶縁性部材１０１の上面には、ダイパッド１０２と離間して一対の導電性部材１０５が形成されており、該導電性部材１０５はそれぞれ半導体素子チップ１０３の電極と電気的に接続されている。導電性部材１０５は、導電性を有していれば特に限定されないが、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等あるいはこれらの上面に銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が施こされたもの等があげられる。
【００２０】
また、図４に示すように、導電性部材１０５の一方とダイパッド１０２とが連結部４０６にて一体的に繋がっていてもよい。この場合、連結部１０４は、ダイパッド１０２の細長部の先端部に設けることが好ましく、これにより連結部１０４がセルフアライメント効果の妨げとなることを抑制することができる。
【００２１】
（半導体素子チップ１０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３）
本発明で用いられる半導体素子チップ１０３は、従来から知られている半導体素子チップ１０３のうち、ダイパッド１０２と固定される底面が多角形であれば特に限定されず、底面と該底面と対向する上面とが同一形状でなくてもよい。また、具体的な材料構成は、例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものがあげられる。基板としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板、また炭化珪素、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等があげられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものがあげられる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、活性層にドープする不純物の種類を変化させるなどによって、紫外領域から赤色まで変化させることができる。また、本発明に用いられる半導体素子チップ１０３は、底面と対向する上面側にｎ電極及びｐ電極が形成された片面電極のものであってもよいし、上面および底面にそれぞれ各電極が形成された両面電極のものであってもよい。
【００２２】
半導体素子チップ１０３の底面は、全面又は一部に金属膜を有している。金属膜は、少なくとも最表面が、後述する加熱溶融性の金属接合部材との接触角が９０度より大きい材料で、かつ、接合部材より高融点の材料で構成されていることが好ましく、これにより、リフロー時に前記接合材料が半導体素子側へ拡散浸透することを防止することができる。具体的材料としてはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔなどがあげられる。また、成膜方法は、公知の方法、例えば、蒸着、スパッタ法、メッキ法等、種々の方法を利用することができる。金属膜は、蒸着やスパッタ、めっき等により形成することができる。
【００２３】
また、半導体発光素子チップを用いる場合、半導体素子チップの底面全体に金属膜を形成するのではなく、前記底面に互いに離間した金属部位を複数設けることが好ましい。これにより、発光素子チップの底面側からの光取り出し効率を高めることができる。また、このような金属部位は、少なくとも半導体発光素子チップの底面と対向する面が半導体発光素子チップからの光に対する反射率が７０％以上である光反射性機能を有していることが好ましく、これにより金属部位による光吸収を抑制することができる。また、半導体発光素子チップの底面側に電極が形成されている場合、電極自体を導電性と上記の光反射性機能とを兼ね備えた材料にて構成することもでき、具体的材料としてＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄなどがあげられる。
【００２４】
また、上記の光反射性機能を有する部材は、他の部材が混合されると光反射機能を大きく損なってしまう。そこで、半導体発光チップは、半導体素子チップの底面側から、光反射性機能を有する第一の層と、該第一の層を被服するＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｔｉ等の超高融点材料からなる第二の層と、該第二の層を被覆するＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等の接合部材との濡れ性が良好でかつ高融点材料の材料からなる第三の層と、を有していることが好ましい。これにより、接合部材が光反射性機能を有する第１の層に混入することを抑制することができる。これらの各層は、公知の方法、例えば、蒸着、スパッタ法、メッキ法等、種々の方法を利用して積層することができる。
【００２５】
（加熱溶融性の金属接合部材（図示していない））
加熱溶融性の金属接合部材は、半導体素子チップ１０３をダイパッド１０２ａ，１０２ｂに載置、固定するために用いられるものであり、例えば、ＳｎＰｂ系、ＳｎＡｇＣｕ系、ＡｕＳｎ系、ＳｎＺｎ系、ＳｕＣｕ系等のハンダ材料を好適に使用することができる。なかでも、ＡｕＳｎ系のハンダ材料が半導体装置をリフロー固定する場合に対しての耐熱性と接合信頼性の面で好ましい。また、任意に、これらに、濡れ性又はハンダクラック性を改善する目的で、Ｂｉ、Ｉｎ等を添加してもよい。
【００２６】
（ワイヤ１０４）
半導体素子チップ１０１の上面側の電極は、ワイヤ１０４にて導電性部材１０５と電気的な接続がとられている。ワイヤ１０４としては、半導体素子チップ１０１の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ２・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ２・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤ１０４の直径は、１０μｍ〜４５μｍ程度であることが好ましい。このようなワイヤ１０４としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金があげられる。
【００２７】
本発明の半導体装置は、通常、ダイパッド１０２の上面に固定された半導体素子チップ１０３は、導電性部材１０５と電気的に接続された後、封止部材にて被覆される。これにより、外力、水分等から半導体素子チップを保護することができるとともに、導通手段として用いたワイヤ等を保護することもできる。封止部材の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂またはこれらの組み合わせ等の耐候性に優れた樹脂又は硝子等があげられる。封止部材は、絶縁性部材１０１の材料と熱膨張係数の差が小さいものが好ましく、これにより各部材への熱応力による一体性の破壊を抑制することができる。封止部材には、顔料や拡散剤、蛍光物質を含有させてもよい。
【００２８】
半導体素子チップ１０１として半導体発光素子を用いる場合、封止部材は前記半導体発光素子からの光を透過することが可能な透光性を有していることが必須となる。透光性封止部材に拡散剤や蛍光物質を含有する、もしくは透光性封止部材の最表面に拡散剤を塗布することで、半導体発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができたり、半導体発光素子から部へ出射される光の波長を変換させたりすることができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光物質であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２などの無機蛍光物質など、種々の蛍光物質を好適に用いられる。
【００２９】
半導体発光装置において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光物質を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光とその光を一部吸収した前記蛍光物質が発光する補色となる黄色系の光とが混色され、白色系の光を比較的簡単に信頼性良く得ることができる。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光とその光を一部吸収した前記蛍光物質が発光する補色となる赤色系の光とが混色され、白色系の光を比較的簡単に信頼性良く得ることができる。これらの蛍光物質の他に、例えば、特開２００５−１９６４６号公報、特開２００５−８８４４号公報等に記載の公知の蛍光物質のいずれをも用いることができる。また、発光素子からの発光と、蛍光物質に波長変換された光との混色によって、所定の色の発光を得る発光装置である場合、絶縁性基板と発光素子との界面に、光反射性のダイパッドが形成されていることによって、発光素子の底面からの光が絶縁性部材を透過することにより生じる発光装置の側面への光の回り込みを低減することができる。これにより、光を適切に混色することができ、色むらの少ない発光を得ることが可能となる。
【００３０】
また、封止部材の形状は、特に限定されず、封止部材の一部として、又は、封止部材の上面側に付属するように、レンズが設けられていてもよい。例えば、半導体素子チップの上方に、封止部材としてプラスチック又は硝子からなるレンズ等が備えられていてもよいし、半導体素子チップを直接的に覆う封止部材の上方に、別途レンズが設けたれていてもよい。また、半導体発光素子チップを用いる場合、半導体発光素子チップからの光の取り出しを効率的に行うために、絶縁性部材１０１の上面側に反射部材、反射防止部材、光拡散部材等、種々の部品が備えられていてもよい。
【産業上の利用分野】
【００３１】
各種トランジスタ、スイッチングダイオード、ツェナーダイオード、可変容量ダイオード、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態の半導体装置の概略平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１  絶縁性部材
１０２  、２０２、３０２、４０２，５０２，６０２，７０２  ダイパッド
１０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３  半導体素子チップ
１０４  ワイヤ
１０５  導電性部材
４０６  連結部
【図１】
2008118071.tif 000003
【図２】
2008118071.tif 000004
【図３】
2008118071.tif 000005
【図４】
2008118071.tif 000006
【図５】
2008118071.tif 000007
【図６】
2008118071.tif 000008
【図７】
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