(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板と、
前記樹脂基板上に形成した導体パターンと、
前記導体パターンの素子搭載部に樹脂を基材とする接着剤を介して取付けた半導体素子とを有し、
前記素子搭載部は、前記半導体素子底面との固着領域の外側に複数の切欠き部を有する形状を有し、前記接着剤は前記切欠き部において、樹脂基板に接触しており、
前記切欠き部のいずれもが、他の切欠き部のいずれかと前記搭載部の中心に関して対称の位置に設けられた曲線で構成された形状を有しており、且つ、前記半導体素子の底面の直下に達しない範囲に形成され、
前記半導体発光素子は、前記樹脂基板および前記導体パターンの一部と共に封止樹脂で覆われており、
前記樹脂基板および前記導体パターンと前記封止樹脂との間には、前記素子搭載部を取り囲むように絶縁保護膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂基板は前記半導体素子が搭載される側の導体パターンの形成される表面が樹脂から構成されるものであり、前記絶縁保護膜および前記封止樹脂がエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子は長方形であり、
前記素子搭載部は、前記切欠き部が前記半導体素子中心と各辺の中心との延長線上に位置する形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２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、半導体素子を接着剤を介して導体パターン上へ配置した半導体装置に関し、特に信頼性が向上した半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に特許文献１にて開示された半導体発光装置の斜視図を示す。
【０００３】
絶縁基板上に形成した電極パターン上に発光ダイオード素子が導電性接着剤を介して接合され、透光性樹脂体により封止されている。
【特許文献１】特開平１１−０４６０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６に示す半導体発光装置を用いた半導体発光デバイスにおいては、半導体発光装置の電極パターンが透光性樹脂体から剥離や、発光ダイオード素子が浮くことにより不点灯となる問題が生じていた。
【０００５】
本願発明者は、この問題が、半導体発光装置を回路基板等へ実装する際にリフロー方式でのはんだ付け工程後に発生することを見出した。そして、リフロー方式でのはんだ付け工程のような高温環境下において、電極パターンと透光性樹脂体との熱膨張係数差に起因して、電極パターンと透光性樹脂体との剥離、さらには、透光性樹脂体とともに発光ダイオード素子の電極パターンからの剥離が生じるものと考えた。
【０００６】
そこで、本発明は、半導体素子の剥離を防ぎ、信頼性の向上した半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体装置は、樹脂基板と、前記樹脂基板上に形成した導体パターンと、前記導体パターンの素子搭載部に樹脂を基材とする接着剤を介して取付けた半導体素子とを有し、前記素子搭載部は、前記半導体素子底面との固着領域の外側に複数の切欠き部を有する形状を有し、前記接着剤は前記切欠き部において、樹脂基板に接触しており、前記切欠き部のいずれもが、他の切欠き部のいずれかと前記搭載部の中心に関して対称の位置に設けられた曲線で構成された形状を有しており、且つ、前記半導体素子の底面の直下に達しない範囲に形成され、前記半導体発光素子は、前記樹脂基板および前記導体パターンの一部と共に封止樹脂で覆われており、前記樹脂基板および前記導体パターンと前記封止樹脂との間には、前記素子搭載部を取り囲むように絶縁保護膜が形成されている。
【０００８】
本発明の半導体装置によれば、切欠き部において樹脂を基材とする接着剤が樹脂基板と接触することにより、素子の樹脂基板や搭載部との接合強度を向上することができる。また、前記切欠き部は、搭載部における半導体素子底面との固着領域の外側に形成されるため、樹脂を基材とする接着剤と樹脂基板との接触面積を確保するだけでなく、気泡の巻きこみを抑制し、接着剤の導体パターンを超えての樹脂基板への到達を容易として、半導体装置の信頼性を向上することができる。そして、例えば、半導体素子を覆う封止樹脂を備える場合も、高温環境下における素子の剥離や浮きの発生を抑制することができる。また、切欠き部は、接着剤の半導体素子の側面の這い上がりを防止し、接着剤が半導体素子のPN接合面へ到達して短絡すること、光学特性が変化することを防ぐことができる。
【０００９】
本発明における半導体素子としては、半導体発光素子あるいは半導体受光素子を用いることができ、その一対の電極が半導体素子の上面と下面に形成されているもの、あるいは、上面のみに形成されているものを用いることができる。半導体素子の底面は、電極が半導体素子の上面と下面に形成されている場合には、下側の電極、電極が上面のみに形成されている場合には、半導体素子基板あるいは半導体発光層となり得る。
【００１０】
本発明における樹脂基板は、半導体素子が搭載される側の導体パターンの形成される表面が樹脂から構成されるものであり、ガラスエポキシ基板等の樹脂を含浸させたもの、金属薄板に樹脂膜を形成したものを含む。
【００１１】
本発明における接着剤は、樹脂を基材とするものであればよく、導電性接着剤、絶縁性接着剤、透光性接着剤等を、用途に応じて任意に選択することができる。また、搭載部を部分的に覆うよう形成されるものでも、完全に覆うよう形成されるものでもよい。
【００１２】
また、本発明の半導体装置において、搭載部は、複数の切欠き部を有し、複数の切欠き部のいずれもが、他の切欠き部のいずれかと前記搭載部の中心に関して対称の位置に設けられた形状を有することが好ましい。
【００１３】
この場合、切欠き部が対称に位置することにより、熱膨張係数差による熱応力の発生が局所的に偏ることなく、素子の周囲において均一の強度で搭載部および樹脂基板との接合を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置において、搭載部は、曲線で構成された切欠き部を有する形状であることが好ましい。
【００１５】
この場合、切欠き部において接着剤中への気泡の巻きこみを抑制し、素子の樹脂基板や搭載部との接合強度を向上することができる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置において、半導体素子が長方形である場合には、搭載部は、切欠き部が、半導体素子中心と各辺の中心との延長線上に位置するよう形成されていることが好ましい。つまり、搭載部は、半導体素子中心と半導体素子の角との延長上に切欠き部の存在しない形状であることが好ましい。
【００１７】
この場合、接着剤は、半導体素子の底面において、角と比較して辺からのはみ出し量が多いため、切欠き部により接着剤が樹脂基板上へ到達しやすくなり、接合強度を向上すると共に、半導体素子の側面への接着剤の這い上がりを抑制することができる。切欠き部がない場合には、辺を通して半導体素子の側面へ這い上がりやすいためである。
【００１８】
そして、接着剤と樹脂基板との接触面積の増加を目的として、接着剤量を増加した場合でも、半導体素子の側面への接着剤の這い上がりを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の半導体装置において、搭載部を取り囲むように、前記樹脂基板および前記導体パターンの配線部上に、絶縁膜が形成されていることが好ましい。特に、本発明の半導体装置において、半導体素子の上面に設けられた電極が導電ワイヤにより電気的に接続された導体パターンの結線部と搭載部との間において、前記樹脂基板および前記導体パターンの配線部上に絶縁膜が形成されていることが好ましい。
【００２０】
この場合、搭載部から広がった接着剤が導体パターンを汚染することを防止することができ、結線部への接着剤の到達による導電ワイヤの接続不良等の不具合の発生を防止することができる。そのため、接着剤の量や粘度の管理を容易とし、接着剤量を容易に増加することができ、接合強度を増大することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の第一の実施例について、図1乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例おける基板と導体パターンを示す平面図である。図２は、本発明の第一の実施例における要部の上面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ'線に沿う断面図である。図２において、接着剤４の図示は省略されている。
【００２３】
ガラスエポキシ基板１の表面上に形成された導体パターン２の搭載部２ａにAgの粒子をエポキシ樹脂に分散した導電性の接着剤４を介して、半導体発光素子３が取り付けられている。半導体発光素子３は、導体パターンの一部と共に、エポキシ樹脂からなる封止樹脂６で覆われている。
【００２４】
導体パターン２は、銅箔上にCu、Ni、Auからなるメッキ層により総厚約30μmで構成されており、正負の電極パターンから構成される。導体パターン２は、ガラスエポキシ基板１の半導体発光素子３の取り付けられる面と反対側の底面に側面を通して形成されており、底面には、回路基板等へはんだ付け等により実装を行うための端子部２ｃを有する。底面に形成された端子部２ｃは、実装基板へリフロー方式ではんだ付けして半導体発光デバイスを作製する場合に好適に用いることができる。
【００２５】
半導体発光素子３は、略正方形であり、その一対の電極が上面と底面に設けられ、底面側の電極は導電性の接着剤４を介して、上面側の電極はAuからなる導電ワイヤ５により導体パターン２の結線部２ｂに電気的に接合されている。
【００２６】
搭載部２ａは、直径０．２３５ｍｍの円の外周に4つの切欠き部２１ａが設けられた形状を有する。切欠き部２１ａは、接着剤4の基板1への到達を容易とする。切欠き部２１ａは、円の中心へ向かう凹欠であり、曲線で構成されている。曲線で構成することにより、切欠き部２１ａにおける接着剤４中への気泡の巻きこみを抑制することができる。
【００２７】
また、搭載部２ａは、中心から外側へ向かう突縁部２２ａを有し、突縁部２２ａは、上面から見て、半導体発光素子の中心と角との延長上に位置しており、放熱性を確保している。
【００２８】
また、搭載部２ａは、各切欠き部２１ａが半導体素子中心と各辺の中心との延長線上に位置する形状を有しており、半導体素子３の側面への這い上がりを有効に抑制している。
【００２９】
本実施例においては、切欠き部２１ａは、半導体発光素子中心と各辺の中心との延長線と搭載部２１ａの外縁の一部を形成する円の外周との４箇所の交点をそれぞれ中心とした直径０．０７ｍｍの弧と、該円とにより囲まれた部分に形成している。このように、１つの切欠き部の最大幅は、素子搭載部の最大幅の７分の１以上８分の１以下とすると、樹脂基板と接着剤との接触領域を確保しつつ搭載部を小さく形成できるため望ましい。
【００３０】
各切欠き部２１ａは、他の切欠き部２１ａのいずれかと、半導体素子３の中心位置となる搭載部の中心２３ａに関して対称に位置するよう形成され、素子周囲が均一の強度で接合されるものとなっている。
【００３１】
また、各切欠き部２１ａは、半導体発光素子３の底面に設けられた電極の直下に達しない範囲に形成されている。すなわち、各切欠き部２１ａは、搭載部における半導体素子底面の直下に対応する半導体発光素子底面との固着領域の外側に形成されている。
【００３２】
ここで、導体パターン２は、剥離防止の点では薄く、形成領域が小さい方が望ましい。導体パターン２と封止樹脂６との剥離は、導体パターン２と封止樹脂６の熱膨張係数差に起因するもので、リフロー方式でのはんだ付けにおいて半導体発光装置１０が高温に晒されることによると考えられるためである。
【００３３】
しかし、半導体発光素子底面の直下に切欠き部が存在すると、気泡の巻きこみおよび放熱効果が著しく低下する。接着剤に気泡が存在すると、リフロー方式のはんだ付け等の高温環境において、気泡の膨張により接合強度が低下し、半導体発光装置の信頼性が低下する。尚、放熱効果の低下は、半導体発光素子のPN接合部温度の上昇等を招き半導体発光素子の光学特性を低下させる。
【００３４】
つまり、切欠き部２１ａを、半導体発光素子３の底面に設けられた電極の直下に達しない範囲に形成することにより、接着剤４が切欠き部２１ａに気泡を巻きこまれる問題を回避し、信頼性の高い半導体発光装置１０を提供することができる。
【００３５】
導電性接着剤４は、搭載部２ａ、および、切欠き部２１ａにおいて露出したガラスエポキシ基板１上に切欠き部２１ａを充填するように連続して形成されている。そして、少なくとも切欠き部２１ａにおいて、樹脂基板１と接触し、比較的密着性の高い樹脂基板１と樹脂を基材とする接着剤４との接触領域を形成している。特に、樹脂基板１と接着剤４について、物性の近いエポキシ系樹脂を用いることにより、より接合強度の高い半導体発光装置１０を得ることができる。
【００３６】
次に本発明の第二の実施例について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第二の実施例における要部の上面図であり、接着剤４の図示は省略している。
【００３７】
本実施例の半導体装置の基本的な構成は、第一の実施例の半導体装置と同じであるので、詳細な説明は第一の実施例を参照して省略する。
【００３８】
本実施例の半導体発光装置において、半導体発光素子３は、略正方形であり、その一対の電極が上面に設けられ、底面は熱硬化性エポキシ樹脂からなる接着剤４を介して、両電極はAuからなる導電ワイヤ５により導体パターンのそれぞれ正負の電極パターンに電気的に接合されている。
【００３９】
次に本発明の第三の実施例について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第三の実施例における要部の上面図であり、接着剤４の図示は省略している。
本実施例の半導体装置の基本的な構成は、第二の実施例の半導体装置と同じであるので、詳細な説明は第一の実施例を参照して省略する。
【００４０】
本実施例の半導体発光装置において、ガラスエポキシ基板１および導体パターン２上には、熱硬化性エポキシ樹脂からなる。絶縁保護膜７が搭載部を取り囲むようにスクリーン印刷により形成されている。この絶縁保護膜７は、接着剤４の量の管理を容易とすることができる。そして、接着剤とガラスエポキシ基板との接触面積を増大し、接合強度を向上することを容易とすることができる。接着剤の粘度が低い場合も、接着剤４が導体パターン２の結線部２０ｂまで広がって結線部２０ｂを汚染し、導電ワイヤ５の接続が不良となることを防ぐことができる。
【００４１】
上記した第一の実施例、第二の実施例、および、第三の実施例の半導体発光装置を実装基板上にリフロー方式で約２６０℃の環境下ではんだ付けした半導体発光デバイスにおいては、半導体発光素子が搭載部から剥離して不灯となった不良の発生はなかった。
【００４２】
一方、第一の実施例の半導体発光装置における切欠き部を有さない構成の半導体発光装置を比較例として作製し、実装基板上にリフロー方式で約２６０℃の環境下ではんだ付けした半導体発光デバイスにおいては、半導体発光素子が搭載部から剥離して不灯となった不良の発生率は２〜３ｐｐｍであった。
【００４３】
尚、本発明の半導体発光装置は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例における基板と導体パターンを示す平面図である。
【図２】本発明の第一の実施例における要部の上面図である。
【図３】上記図２のＡ−Ａ'線に沿う要部の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施例における要部の上面図である。
【図５】本発明の第三の実施例における要部の上面図である。
【図６】従来の半導体発光装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：樹脂基板
２：導体パターン
２ａ：搭載部
２ｂ：結線部
２ｃ：端子部
２１ａ：切欠き部
３：半導体発光素子
４：樹脂を基材とする接着剤
５：導電ワイヤ
６：封止樹脂
７：保護膜
１０：半導体発光装置
【図１】
0005340583.tif 000002
【図２】
0005340583.tif 000003
【図３】
0005340583.tif 000004
【図４】
0005340583.tif 000005
【図５】
0005340583.tif 000006
【図６】
0005340583.tif 000007