(57)【要約】【課題】本発明は、半導体発光素子を共晶結合によって電極パターン上に載置する表面実装型半導体発光装置において、共晶結合時の高温環境下にあっても高熱の影響を受けることがなく、長期の使用に亘って高温高湿環境下および短波長領域の光環境下に晒されても高い発光効率および高い光取り出し効率が維持できると共に、実装の自由度が高い表面実装型半導体発光装置を提供することにある。【解決手段】Ｓｉウエハを加工して得られたＳｉ基材に、電極パターンと該電極パターンの一部の上に外部電極と接続して電力を導入するための立体的に形成された外部回路接続電極とを設け、電極パターン上に共晶結合された半導体発光素子と架空配線されたボンディングワイヤとを封止樹脂によって樹脂封止した構造とした。【選択図】図４
2007134602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する凹部が形成されたＳｉ基材の表面に絶縁層を介して複数に分離した電極パターンが形成され、前記電極パターンの少なくとも２つには少なくとも１箇所以上の上に外部回路接続電極が設けられ、前記凹部内底面に配置された電極パターン上に共晶結合によって半導体発光素子が載置されてボンディングワイヤを介して架空配線され、前記凹部内に封止樹脂が充填されて前記半導体発光素子および前記ボンディングワイヤが樹脂封止されていることを特徴とする表面実装型半導体発光装置。
【請求項２】
前記外部回路接続電極は立体的に形成され、且つ前記表面実装型半導体発光装置をマザーボードに実装するときに該マザーボードに対向する前記表面実装型半導体発光装置の面に略平行になるような面を有していることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型半導体発光装置。
【請求項３】
前記封止樹脂は透光性樹脂に１種以上の蛍光物質が混入していることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の表面実装型半導体発光装置。
【請求項４】
前記表面実装型半導体発光装置を実装するマザーボードに対し、光軸が前記マザーボードに略垂直な方向に向くような実装方法と、光軸が前記マザーボードに略平行な方向に向くような実装方法との両方の実装方法が可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装型半導体発光装置。
【請求項５】
開口を有する２つの凹部が対向する側に形成されたＳｉ基材の表面に絶縁層を介して複数に分離した電極パターンが形成され、前記電極パターンの少なくとも４つには少なくとも１箇所以上の上に外部回路接続電極が設けられ、前記夫々の凹部内底面に配置された電極パターン上に共晶結合によって半導体発光素子が載置されてボンディングワイヤを介して架空配線され、前記夫々の凹部内に封止樹脂が充填されて前記半導体発光素子および前記ボンディングワイヤが樹脂封止されていることを特徴とする表面実装型半導体発光装置。
【請求項６】
前記外部回路接続電極は立体的に形成され、且つ前記表面実装型半導体発光装置をマザーボードに実装するときに該マザーボードに対向する前記表面実装型半導体発光装置の面に略平行になるような面を有していることを特徴とする請求項５に記載の表面実装型半導体発光装置。
【請求項７】
前記封止樹脂は透光性樹脂に１種以上の蛍光物質が混入していることを特徴とする請求項５または６のいずれか１項に記載の表面実装型半導体発光装置。
【請求項８】
前記表面実装型半導体発光装置を実装するマザーボードに対し、光軸が前記マザーボードに略平行な方向で、且つ２つの前記凹部に載置された半導体発光素子の光出射方向が互いに反対方向を向くような実装方法が可能であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の表面実装型半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装するマザーボードに対して実装面と電極接続面とが同一面となる表面実装型半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装するタイプの半導体発光装置には、例えば図１２および図１３に示すようなものがある。図１２は平面図、図１３は図１２のＡ−Ａ断面図である。それは、板状の一対のリードフレーム５０ａ、５０ｂを光反射性を有する樹脂によってインサート成形して半導体発光装置５１のパッケージが形成され、パッケージのランプハウス５２に開口５３を有する擂鉢状の凹部５４が設けられている。リードフレーム５０ａ、５０ｂはベース材料がCuであり、インサート成形された後にAgメッキが施されている。
【０００３】
凹部５４の内底面にはリードフレーム５０ａ、５０ｂの夫々の一方の端部５５ａ、５５ｂが互いに対向するように露出しており、露出した一方のリードフレーム５５ａ上に下側電極としてＡｕＳｎの共晶合金を設けたＬＥＤチップ５６が共晶接合によってダイボンディングされ、ＬＥＤチップ５６の下側電極とリードフレーム５５ａとの電気的接続が図られている。一方、ＬＥＤチップ５６の上側のＡｕ電極はボンディングワイヤ５７を介して凹部５４の内底面に露出した他方のリードフレーム５５ｂに接続され、ＬＥＤチップ５６の上側電極とリードフレーム５５ｂとの電気的接続が図られている。
【０００４】
更に、凹部内には透光性を有する封止樹脂５８が充填され、ＬＥＤチップ５６及びボンディングワイヤ５７が樹脂封止されている。
【０００５】
夫々の一方の端部５５ａ、５５ｂがランプハウス５２の凹部内底面に露出したリードフレーム５０ａ、５０ｂの他方の端部５９ａ、５９ｂ側は、ランプハウス５２の対向する側面６０から外部側方に突出して突出部近傍でランプハウス５２の側面６０に沿って略直角に曲げられ、側面６０側を経て再度略直角に曲げられて底面６１側に回り込んでいる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この場合、ＬＥＤチップ５６を封止する封止樹脂５８に蛍光物質を混入し、ＬＥＤチップ５６から出射された光の一部で蛍光物質を励起して波長変換し、ＬＥＤチップ５６から出射された光とは異なる色調の光を放出するような半導体発光装置５１を実現することができる。
【０００７】
例えば、ＬＥＤチップから出射される光が青色光の場合、青色光に励起されて青色の補色となる黄色光に波長変換する蛍光物質を混入することにより、ＬＥＤチップから出射された青色光の一部が蛍光物質を励起することによって波長変換された黄色光と、ＬＥＤチップから出射された青色光との加法混色によって白色光を作り出すことができる。
【０００８】
同様に、ＬＥＤチップから出射される光が青色光の場合、青色光に励起されて緑色光及び赤色光にそれぞれ波長変換する２種類の蛍光体物質を混入することにより、ＬＥＤチップから出射された青色光の一部が蛍光物質を励起することによって波長変換された緑色光及び赤色光と、ＬＥＤチップから出射された青色光との加法混色によって白色光を作り出すこともできる。
【０００９】
また、ＬＥＤチップから出射される光が紫外光の場合、紫外光に励起されて青色光、緑色光及び赤色光にそれぞれ波長変換する３種類の蛍光物質を混入することにより、ＬＥＤチップから出射された紫外光の一部が蛍光物質を励起することによって波長変換された青色光、緑色光及び赤色光の加法混色によって白色光を作り出すこともできる。
【００１０】
更に、ＬＥＤチップから出射される光の波長と、封止樹脂に混入される少なくとも１種類以上の蛍光物質とを適宜組み合わせることによって白色光以外の種々な色調の光を作り出すことができる。
【００１１】
また、このようなタイプの半導体発光装置の一般的な製造工程は、多数個取りリードフレームを樹脂によってインサート成形して得られた複数のランプハウスの夫々にＬＥＤチップを載置してボンディングワイヤを架空配線し、それらを樹脂封止した後にリードフレームのタイバー部を切断して個々の半導体発光装置に分離し、ランプハウスから突出して半田接合端子部となるリードフレームを所望の形状にフォーミングすることによって完成する。
【特許文献１】特開２００３−７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、樹脂によりインサート成形されたリードフレーム上にＬＥＤチップを載置する場合、ＬＥＤチップは該ＬＥＤチップの下側電極に設けられたＡｕＳｎの共晶合金が半田を介してリードフレームに共晶結合される。その際、半導体発光装置のパッケージには３００℃以上の熱が加わることになり、パッケージのランプハウスを形成する樹脂はこのような高温環境下にあっても耐えうることが必要とされ、一般的な成形条件（例えば、成形温度や成形圧力など）に加えて特殊な実装温度環境に対する耐久性が要求される。
【００１３】
このような特殊な実装温度環境に耐えうる樹脂には、ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などのエンジニアリングプラスチックがあるが、ＬＥＤチップを実装するランプハウスに要求される可視光領域での高光反射率を満足するＰＰＡ（ポリフタルアミド）やナイロン９Ｔなどは、共晶結合温度が熱変形温度を超えるために使用することが困難である。
【００１４】
そこで、耐熱温度を上げるために樹脂にフィラーを混入することが考えられるが、フィラーを混入することによって光反射率が低下すると共に、流動性が低下する。そのため、成形温度、射出速度および射出圧力などの成形条件の調整が一般の樹脂よりも難しく、小型で薄肉成形が必要な表面実装型半導体装置に使用するには問題があった。
【００１５】
また、高温高湿環境下においては、フィラーを構成するＴｉＯ２の無機粒子の光酸化および熱酸化が加速される。そのため光反射率の低下が促進されて光取り出し効率が低くなり、半導体発光装置の光度低下が急速に進行する。
【００１６】
更に、半導体発光装置の小型・薄型化、半導体発光装置に実装されるＬＥＤチップの高出力化および発光光の短波長化によって、ランプハウスを形成する樹脂が受ける放射照度およびフォトンエネルギーがこれまで以上に強力になり、ランプハウスの光劣化による光反射率の低下が益々大きくなる。
【００１７】
すると、同一パッケージに短波長領域の光を発光するＬＥＤチップを実装した半導体発光装置と、長波長領域の光を発光するＬＥＤチップを実装した半導体発光装置とでは光度の経時変化の変化率が異なり、累積点灯時間が長くなるに伴って両者の間の光度差が次第に大きくなる。
【００１８】
また、ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを封止する封止樹脂は、ＬＥＤチップを水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護し、且つボンディングワイヤを振動及び衝撃等の機械的応力から保護する役割を有していると共に、ＬＥＤチップの光出射面とで界面を形成することによって、ＬＥＤチップの発光光をＬＥＤチップの光出射面から封止樹脂内に効率良く出射させる機能も有している。
【００１９】
更に、紫外〜可視〜赤外の波長領域の光を発光するＬＥＤチップを封止する封止樹脂には、導光損失を生じないように紫外〜可視〜赤外の波長領域に亘って透過率が高いこと、特にＬＥＤチップの点灯時の自己発熱による熱や発光光に含まれる短波長領域の光による透過率の低下が生じないこと、太陽光や照明光など外部から照射される光に含まれる短波長領域の光による透過率の低下が生じないこと、などの要件が求められる。
【００２０】
そこで、短波長領域の光に対して耐光性が良好なシリコーン樹脂や変性シリコーン−エポキシ樹脂を封止樹脂として使用すると、ランプハウスの劣化によってランプハウスと封止樹脂とで形成される界面に剥離を生じ、この界面剥離が半導体発光装置の外部（大気）との吸湿経路を形成してリードフレームに施されたＡｇメッキの酸化および硫化を齎す。リードフレームの酸化および硫化は反射率の低下を招き、ＬＥＤチップの発光光の反射率を低下させて光取り出し効率を下げ、半導体発光装置の光度低下を生じさせる。
【００２１】
このことは、ランプハウスとリードフレームとの間の密着力を減少させることにもなり、半導体発光装置の耐湿性、半導体発光装置の実装時の耐リフロー性の問題も含んでいる。
【００２２】
ところで、表面実装型半導体発光装置には、マザーボードに対する実装時に光軸を実装面に対して略垂直に向けて実装するタイプのトップビュータイプ表面実装型半導体発光装置と称されるものと、光軸を実装面に対して略平行に向けて実装するタイプのサイドビュータイプ表面実装型半導体発光装置と称されるものとがある。リードフレームを樹脂によってインサート成形して得られたパッケージに半導体発光素子を実装するタイプの半導体発光装置においては、リードフレームのフォーミング加工上、同一パッケージでトップビュータイプとサイドビュータイプの両タイプの実装方法を兼用することは不可能である。
【００２３】
リードフレームの替わりにリジッドな基板で構成したトップビュータイプ表面実装型半導体発光装置をサイドビュータイプの実装方法によってマザーボードに搭載したものがある。この場合トップビュータイプ表面実装型半導体発光装置の一般的な製造工程は、リジッドな多面取り基板上に所定の間隔で載置された複数のＬＥＤチップと、夫々のＬＥＤチップの上側電極に接続されて架空配線された複数のボンディングワイヤとを覆うように封止樹脂によって一体に樹脂封止し、所定の間隔でダイシングカットすることによって個々の半導体発光装置に分離するものである
【００２４】
このような製造工程を経て作製されたトップビュータイプ表面実装型半導体発光装置をサイドビュータイプの実装方法によってマザーボードに搭載する場合、マザーボードに形成された回路パターンと半導体発光装置に形成された電極パターンの夫々の面が互いに略平行になることがない。そのため、半田接合時に半田の溶融と同時に半導体発光装置の一方がマザーボードから立ち上がった状態となるいわゆるマンハッタン現象（トゥームストーン現象）と言われる半田不良、半田の溶融と同時に半田が半導体発光装置の電極パターンに吸い上げられ、半導体発光装置の電極パターンとマザーボードの回路パターンとの接触部に半田が存在しないいわゆるウィッキング現象と言われる半田不良などが発生し、マザーボードの品質低下を招いていた。
【００２５】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、半導体発光素子が基板に共晶接合される際の熱的影響を排除し、放熱性が良好で点灯時の自己発熱による発光効率の低下を抑制し、且つ高温高湿環境下および短波長領域の光環境下における光取り出し効率の低下を抑制することによって長期間の使用に亘って光学的特性の経時変化が少なく、製造コストも安価であり、マザーボードに対してトップビュータイプおよびサイドビュータイプの両方の実装方法が兼用できると共に、確実な実装が確保できる半導体発光素装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、開口を有する凹部が形成されたＳｉ基材の表面に絶縁層を介して複数に分離した電極パターンが形成され、前記電極パターンの少なくとも２つには少なくとも１箇所以上の上に外部回路接続電極が設けられ、前記凹部内底面に配置された電極パターン上に共晶結合によって半導体発光素子が載置されてボンディングワイヤを介して架空配線され、前記凹部内に封止樹脂が充填されて前記半導体発光素子および前記ボンディングワイヤが樹脂封止されていることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記外部回路接続電極は立体的に形成され、且つ前記表面実装型半導体発光装置をマザーボードに実装するときに該マザーボードに対向する前記表面実装型半導体発光装置の面に略平行になるような面を有していることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記封止樹脂は透光性樹脂に１種以上の蛍光物質が混入していることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記表面実装型半導体発光装置を実装するマザーボードに対し、光軸が前記マザーボードに略垂直な方向に向くような実装方法と、光軸が前記マザーボードに略平行な方向に向くような実装方法との両方の実装方法が可能であることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、開口を有する２つの凹部が対向する側に形成されたＳｉ基材の表面に絶縁層を介して複数に分離した電極パターンが形成され、前記電極パターンの少なくとも４つには少なくとも１箇所以上の上に外部回路接続電極が設けられ、前記夫々の凹部内底面に配置された電極パターン上に共晶結合によって半導体発光素子が載置されてボンディングワイヤを介して架空配線され、前記夫々の凹部内に封止樹脂が充填されて前記半導体発光素子および前記ボンディングワイヤが樹脂封止されていることを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項５において、前記外部回路接続電極は立体的に形成され、且つ前記表面実装型半導体発光装置をマザーボードに実装するときに該マザーボードに対向する前記表面実装型半導体発光装置の面に略平行になるような面を有していることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明の請求項７に記載された発明は、請求項５または６のいずれか１項において、前記封止樹脂は透光性樹脂に１種以上の蛍光物質が混入していることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明の請求項８に記載された発明は、請求項５〜７のいずれか１項において、前記表面実装型半導体発光装置を実装するマザーボードに対し、光軸が前記マザーボードに略平行な方向で、且つ２つの前記凹部に載置された半導体発光素子の光出射方向が互いに反対方向を向くような実装方法が可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、開口を有する凹部が形成されたＳｉ基材の表面に絶縁層を介して複数に分離した電極パターンが形成され、該電極パターンの上に部分的に外部回路接続電極が設けられ、凹部内底面に配置された電極パターン上に共晶結合によって半導体発光素子が載置されてボンディングワイヤを介して架空配線され、凹部内に封止樹脂が充填されて半導体発光素子およびボンディングワイヤが樹脂封止されている。
【００３５】
よって、半導体発光素子を共晶結合によって電極パターン上に載置する際の高温環境下にあっても高熱の影響を受けることがなく、長期の使用に亘って高温高湿環境下および短波長領域の光環境下に晒されても高い発光効率および高い光取り出し効率が維持できると共に、実装の自由度が高い表面実装型半導体発光装置が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
半導体発光素子を共晶結合によって電極パターン上に載置する際の高温環境下にあっても高熱の影響を受けることがなく、長期の使用に亘って高温高湿環境下および短波長領域の光環境下に晒されても高い発光効率および高い光取り出し効率が維持できるという目的を、Ｓｉウエハを加工して表面に電極を形成したＳｉ基材の電極上に半導体発光素子を共晶結合するようにして実現した。
【００３７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図８を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００３８】
図１〜図３は本発明の表面実装型半導体発光装置に係わる実施例１を示した図であり、図１は表面側から示した斜視図、図２は裏面側から示した斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００３９】
略四角柱状のＳｉ基材１の第一側面２の略中央部に開口３を有する凹部４が設けられている。凹部４の形状は、該凹部４の矩形の内底面５から矩形の開口３方向に向かって外側に開いた内周面６を有する形状を呈しているが、必ずしもこの形状に限られるものではない。
【００４０】
また、対向する凹部４の開口縁部７の夫々とＳｉ基材１の端面縁部８との間には、第一側面２から該第一側面２に略垂直にＳｉ基材１を貫通する貫通孔９が設けられている。貫通孔９は深さ方向に垂直な面で切断した断面が略矩形を呈しているが、必ずしもこの形状に限られるものではない。
【００４１】
更に、略四角柱状の四つの側辺（稜）１０は対向する端面１１から夫々内側に向かって途中まで削取された形状に形成されている。以上がベースとなるＳｉ基材の全体形状である。次にＳｉ基材に設けられた電極パターンについて説明する。まず、前記形状に加工されたＳｉ基材１の表面全面には酸化膜２０が形成されており、以下説明する電極パターンはすべて絶縁層となる酸化膜２０の上に形成されている。
【００４２】
Ｓｉ基材１の凹部４内底面５および内周面６には分離した一対の電極パターン１２ａ、１２ｂが形成されており、夫々の電極パターン１２ａ、１２ｂは内底面５から内周面６を経て第一側面２に延び、第一側面２を挟む削取面１３ａ、１３ｂに至っている。
【００４３】
更に、貫通孔９の内面にも電極パターン１２ａ、１２ｂが形成されており、第一側面２の電極パターン１２ａ、１２ｂは貫通穴９を経て貫通孔９の他方の開口が設けられた第二側面１４まで延び、第二側面１４に形成された電極パターン１２ａ、１２ｂに繋がって第二側面１４挟む削取面１３ｃ、１３ｄに至っている。
【００４４】
削取面１３ａ〜１３ｄの電極パターン上には電極が立体的に形成され、外部回路に接続されて電力を導入するための外部回路接合電極１５ａ〜１５ｄとなっている。従って、凹部４内底面５および内周面６に形成された一対の電極パターン１２ａ、１２ｂは夫々Ｓｉ基材１の削取面１３ａ、１３ｃおよび１３ｂ、１３ｃ上に設けられた外部回路接合電極１５ａ、１５ｃおよび１５ｂ、１５ｃに電気的に繋がっている。
【００４５】
また、凹部４内底面５に形成された電極ターン１２ａ、１２ｂの一方の電極パターン１２ａにＬＥＤチップ１６が載置され、ＬＥＤチップ１６の下側電極と電極パターン１２ａとが共晶結合で接続され、外部回路接合電極１５ａおよび１５ｃと電気的に導通している。一方、ＬＥＤチップ１６の上側電極はボンディングワイヤ１７を介して凹部４内底面５の他方の電極パターン１２ｂに接続され、外部回路接合電極１５ｂおよび１５ｄと電気的に導通している。ＬＥＤチップは透光性を有するＳｉＣ基板上にピーク波長が４８０ｎｍ以下の光を発光する窒化物系半導体の活性層を持ち、下側電極にＡｕＳｎあるいはＳｎの共晶電極を有している。
【００４６】
更に、凹部４内には透光性を有する封止樹脂１８が充填され、ＬＥＤチップ１６およびボンディングワイヤ１７を樹脂封止している。封止樹脂にはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーンーエポキシ樹脂、ＰＶＡ樹脂、フッ素系樹脂などが用いられる。
【００４７】
図４の表面側から示した斜視図、図５の裏面側から示した斜視図で表される表面実装型半導体発光装置は、上記図１〜図３に示された実施例１において外部回路接合電極１５ａと１５ｃ、１５ｂと１５ｄの夫々を接続するために設けられた貫通孔（スルーホール）の替わりに、夫々の側辺を大きく削取した形状に形成し、削取面１３ａと１３ｃ、１３ｂと１３ｄの夫々に形成された電極パターン同士を接続し、各削取面上に形成される外部回路接合電極１５ａと１５ｃ、１５ｂと１５ｄの夫々を一体化した構成となっている。その他の構成は上記図１〜図３に示された実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００４８】
図６は本発明の表面実装型半導体発光装置に係わる実施例２を示す断面図である。本実施例は、第一側面２側および第二側面１４側の夫々に開口を有する凹部４ａ、４ｂを設け、夫々の凹部４ａ、４ｂ内底面および内周面には分離した一対の電極パターン１２ａ、１２および１２ｃ、１２ｄが形成されており、夫々の電極パターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは図１に示す夫々独立した削取面１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｃに相当する位置に接続され、夫々の削取面１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｃ上には立体的に形成された外部回路接合電極１５ａ、１５ｂ、１５ｄ、１５ｃが設けられている。
【００４９】
夫々の凹部４ａ、４ｂの内底面に形成された電極ターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの一方の電極パターン１２ａ、１２ｃにＬＥＤチップ１６が載置され、夫々のＬＥＤチップ１６の下側電極と電極パターン１２ａ、１２ｃとが共晶結合で接続され、図１に示す外部回路接合電極１５ａ、１５ｄに相当する電極と電気的に導通している。一方、夫々のＬＥＤチップ１６の上側電極はボンディングワイヤ１７を介して凹部４内底面５の他方の電極パターン１２ｂ、１２ｄに接続され、図１に示す外部回路接合電極１５ｂ、１５ｃに相当する電極と電気的に導通している。
【００５０】
更に、夫々の凹部４ａ、４ｂ内には透光性を有する封止樹脂１８が充填され、ＬＥＤチップ１６およびボンディングワイヤ１７を樹脂封止している。封止樹脂にはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーンーエポキシ樹脂、ＰＶＡ樹脂、フッ素系樹脂などが用いられる。
【００５１】
本実施例の表面実装型半導体発光装置は、対向する面から互いに反対方向に向けてＬＥＤチップの発光光を放出する両面発光タイプである。
【００５２】
図７および図８は実施例１をマザーボードに実装した時の状態を示したものであり、図９は実施例２をマザーボードに実装した時の状態を示したものである。実施例１は図７で示すように半導体発光装置の光放出方向がマザーボードの実装面と略垂直になるように実装するトップビュータイプの実装方法と、図８で示すように半導体発光装置の光放出方向がマザーボードの実装面と略平行になるように実装するサイドビュータイプの実装方法との両方の実装方法を兼用することができる。
【００５３】
いずれの実装方法においても、半導体発光装置が、マザーボードに対して半導体発光装置に形成された外部回路接合電極のマザーボーに平行な面と垂直な面とで半田接合されるため、マザーボードへの表面実装型半導体発光装置の実装が強固に行なわれ、信頼性の高い実装を確保することができる。
【００５４】
次に、本発明の表面実装型半導体発光装置に係わる製造工程を図１０および図１１に基づいて説明する。図１０はＳｉウエハから多面取りＳｉ基材を作製する工程、図１１は多面取りＳｉ基材に電極パターンを形成する工程である。まず図１０より、（ａ）の工程で、Ｓｉウエハを準備する。（ｂ）の工程で、Ｓｉウエハの（１００）面に熱酸化膜を形成する。（ｃ）の工程で、酸化膜上にレジストをスピンコートしてプリベークする。（ｄ）の工程で、レジストをマスク露光および現像してＳｉウエハのエッチング部分のレジストを除去してその他の部分にレジストを残す。（ｅ）の工程で、ポストプリベークの後、レジストをマスクにしてフッ酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を混合したバッファードフッ酸（ＢＦＨ）で酸化膜を選択エッチングする。（ｆ）の工程で、レジスト除去後、ＲＣＡ１（１ｐＮＨ３（２５％）＋５ｐＨ２Ｏ＋１ｐＨ２Ｏ２）洗浄およびＲＣＡ２（１ｐＨＣｌ＋６ｐＨ２Ｏ＋１ＰＨ２Ｏ２）洗浄の後、ＨＦに浸漬する。（ｇ）の工程で、残った酸化膜をマスクにしてＫＯＨ系のアルカリウエットエッチングによってＳｉウエハをエッチングし、（１１１）面をエッチングの斜面とする凹部を形成する。（ｈ）の工程で、酸化膜を除去して多面取りＳｉ基材が完成する。
【００５５】
上記（ｇ）のＳｉウエハをエッチングする工程において、ＫＯＨ以外に、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）およびＮ２Ｈ４＋Ｈ２Ｏが使用可能である。また、ＸｅＦ２やＳＦ６＋Ｃ４Ｈ８ボッシュプロセスなどのドライプロセスによるエッチング、凹部斜面状のブレードを使用したダイシングプロセスによる凹部形成、ブラストによる凹部形成も可能である。また、エッチング方法によってはエッチングの面方位を変えることで斜面角度を制御することができる。
【００５６】
その後、上記多面取りＳｉ基材をベースとして、図１１で示す電極パターン形成工程に進む。図１１より、（ａ）の工程で、多面取りＳｉ基材を準備する。（ｂ）の工程で、多面取りＳｉ基材に熱酸化膜を形成する。（ｃ）の工程で、酸化膜上にレジストを塗布してプリベークする。（ｄ）の工程で、レジストをマスク露光および現像して電極パターンを形成する部分のレジストを除去してその他の部分にレジストを残す。（ｅ）の工程で、蒸着またはスパッタによって電極パターンとなるＴｉ／Ｎｉ／ＡｇＢｉＮｄを成膜する。（ｆ）の工程で、剥離液によってレジストをリフトオフ操作してレジストを除去すると、多面取りＳｉ基材に電極パターンが形成される
【００５７】
上記（ｅ）の電極パターンを形成する工程において、Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｇＢｉＮｄの成膜の他に、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＷ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＶ／Ａｕ、Ｃｒ／ＮｉＶ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｇＮｄＣｕ、Ｃｒ／Ｎｉ／ＡｇＮｄＣｕ、ＴｉＷ／ＡｇＮｄＣｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｇＢｉ、Ｃｒ／Ｎｉ／ＡｇＢｉ、ＴｉＷ／ＡｇＢｉ、Ｃｒ／Ｎｉ／ＡｇＢｉＮｄ、ＴｉＷ／ＡｇＢｉＮｄ、Ｃｒ／ＮｉＶ／ＡｇＢｉＮｄ、Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｇＢｉＡｕ、Ｃｒ／Ｎｉ／ＡｇＢｉＡｕ、ＴｉＷ／ＡｇＢｉＡｕ、Ｃｒ／ＮｉＶ／ＡｇＢｉＡｕなどの最終面の表面粗度（Ｒａ）が０．１μｍ以上でＡｇなどの光による硫化または酸化が起こらないような材料で成膜することも可能である。
【００５８】
あるいは、他の電極形成方法として、無電解メッキによってＣｕの薄膜を形成した後に電鋳によってＣｕの厚膜にし、電極パターンを形成する部分にレジストを残してその他の部分のレジストを除去する。そして、塩化第二鉄で露出したＣｕ厚膜をエッチングして所望の電極パターンを得ることができる。更に、Ｃｕの電極パターンの上に電解メッキによってＡｕ、ＡｇＢｉ、Ｐｄ、ＡｇＰｄ、Ａｇ／ＲｅおよびＡｇ／Ｒｈなどを成膜し、共晶結合が可能な電極パターンにすることができる。
【００５９】
また、Ｃｕ厚膜のエッチング液としては、塩化第二銅、過硫化アンモニウムを主体にしたもの、過硫化アンモニウムをアンモニア錯体化したもの、硫酸・過酸化水素を主体にしたもの、硫酸・過酸化水素をアンモニア錯体化したもの、塩素酸塩系を主体としたものなどが使用可能である。
【００６０】
更に、電極パターン上に外部回路接合電極を設ける方法は、電極パターン上にＡｕＳｎペーストをディスペンサで定量注入し、共晶温度で反応させることによって形成される。また、その後ＡｕＳｎの表面にバレルメッキなどによりＡｕを成膜したり、半田メッキを施すことによって、外部電極端子との半田接合時の半田濡れ性を向上させることができる。
また、ＡｕＳｎの他に、ＡｕＳｉやＡｕＧｅなどのぺーストでもよいし、表面の成膜によってはＡｕ、Ａｇのペーストで形成することも可能である。
【００６１】
以上、ここまではＳｉウエハを所望の形状に加工し、必要な電極パターンおよび外部回路接合電極を形成した多面取りＳｉ基材を作製するまでの工程を説明したが、その後の工程として、多面取りＳｉ基材に設けられた複数の凹部内にＬＥＤチップを載置し、ボンディングワイヤを架空配線した後に凹部内に封止樹脂を充填して加熱硬化させ、最後に所定の間隔で多面取りＳｉ基板を切断して分離することによって個々の表面実装型半導体発光装置が完成するものである。
【００６２】
本発明の表面実装型半導体発光装置の発光源としては、紫外〜可視〜赤外の波長（周波数）領域の光を発するＬＥＤチップが使用可能である。単色発光の半導体発光装置の発光源としては前記波長領域の光を発光するＬＥＤチップ全てが対象となるが、「背景技術」で述べたように、ＬＥＤチップから出射された光の一部で蛍光物質を励起して波長変換し、ＬＥＤチップから出射された光とは異なる色調の光を放出するような半導体発光装置が可能である。その場合の発光源としては、例えば、青色光を発光するＬＥＤチップとしては、上記実施例で挙げた、透光性を有するＳｉＣ基板上にピーク波長が４８０ｎｍ以下の光を発光する窒化物系半導体の活性層を持つＬＥＤチップの他に、ＴｉＯＮ系などの材料があり、紫外線発を発光するＬＥＤチップとしては、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＺｎＳ系、ＺｎＯ系およびＴｉＯ系などの材料がある。
【００６３】
これらの材料からなるＬＥＤチップから出射される光を受けて、波長変換して異なる波長の光を放出する蛍光物質としては、例えば、珪酸塩系蛍光物質を封止樹脂に混入することによって、例えばピーク波長４６３ｎｍの青色光がピーク波長が５６３ｎｍの緑色光に波長変換されて放出される光の色調も変わることになる。
【００６４】
一般的に、ＬＥＤチップから出射される黄色光よりも短波長領域の光を受けて黄色光に波長変換・色調変化をもたらす蛍光物質としては、Ｒ３Ｍ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｐｒの一般式で表される蛍光物質のうち、Ｒがイットリウム（Ｙ）およびガドリニウム（Ｇｄ）のうちの少なくとも一元素，Ｍがアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一元素であるような蛍光物質、あるいはオキシ窒化物ガラスを母体とする蛍光物質、または、チオガレートＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕなどが挙げられる。
【００６５】
また、ＬＥＤチップから出射される緑色光よりも短波長領域の光を受けて緑色光に波長変換・色調変化をもたらす蛍光物質としては、Ｙ３Ｍ５Ｏ１２：Ｃｅの一般式で表される蛍光物質のうち、Ｍがアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一元素であるような蛍光物質、チオガレートＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、珪酸塩蛍光物質Ｃａ３Ｓｒ（ＳｉＯ４）３：Ｃｅ、酸化物蛍光物質ＣａＳｒ２Ｏ４：Ｃｅ、酸窒化物系蛍光物質ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕなどが挙げられる。
【００６６】
また、ＬＥＤチップから出射される赤色光よりも短波長領域の光を受けて赤色光に波長変換・色調変化をもたらす蛍光物質としては、硫化物系蛍光物質Ｍ５Ｓ：Ｅｕの一般式で表される蛍光物質のうち、Ｍが窒化物系蛍光物質ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ２：Ｅｕなどが挙げられる。
【００６７】
また、ＬＥＤチップから出射される紫外光によって白色の光を得る場合、
青色光に波長変換するアルミン酸塩蛍光物質ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、ハロ燐酸塩蛍光物質（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、
緑色光に波長変換するアルミン酸塩蛍光物質ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、ハロ珪酸塩蛍光物質Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ：Ｅｕ，Ｍｎ、珪酸塩蛍光物質（（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ）１−ＸＥｕＸ）２ＳｉＯ４、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、
赤色光に波長変換する酸硫化物蛍光物質Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ，Ｂｉ、チオガレート（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ、
において、青色光、緑色光および赤色光に波長変換する蛍光物質の中から適宜選択して混合した蛍光物質が使用できる。
【００６８】
更に、赤色光に波長変換する蛍光物質としては他に、Ａ（Ｅｕ１−ｘ−ｙＭｘＳｍｙ）（Ｗ１−ｚＭｏｚ）２Ｏ８（但し前記式中、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓの元素からなる群のうちの少なくとも１種以上、ＭはＢ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｎｂ、Ｔａ、ＨｆおよびＰの元素からなる群のうちの少なくとも１種以上、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０＜ｙ≦０．１、ｚは０≦ｚ≦１である。）がある。
【００６９】
同様に、長紫外波長領域から青色波長領域のＬＥＤ光で赤色光に波長変換する蛍光物質として、ＡＥｕＸＬｎ１−ｘＭ２Ｏ８においてＥｕ３＋イオンを２次元または１次元に配列したもの（但し、０＜ｘ≦１、組成中のＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓの元素からなる群のなかの少なくとも１種であり、ＬｎはＹ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕの元素からなる群のなかの少なくとも一種であり、ＭはＷおよびＭｏのうちの１種である。）がある。
【００７０】
また、Ｒ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）の夫々色調の光の加法混色で白色を得る場合、白色の分光特性において黄色光の不足を補う蛍光物質として、（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５  ｂＡｌ２Ｏ３  ｃＢ２Ｏ３  ｄＧｅＯ２：ｙ  Ｅｕ２＋（但し、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）で示される２価のユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩、（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５  ｂＡｌ２Ｏ３  ｃＢ２Ｏ３    ｄＧｅＯ２：ｙ  Ｅｕ２＋（０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）で示されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩、構造的に安定で励起光や発光を長波長側にシフトできる物質としてオキシナイトライドガラス、β−サイアロン、α−サイアロンなど、構造中に窒素を含む酸窒化物蛍光物質などを挙げることができる。
【００７１】
以上説明したように、本発明の表面実装型半導体発光装置は、Ｓｉウエハを加工することによって得られたＳｉ基材上に半導体発光素子（ＬＥＤチップ）を共晶結合によって載置するようにした。そのため、半導体発光素子の共晶結合時の高温環境下にあってもＳｉ基材が高熱の影響を受けることが全く無く、同時にマザーボードに対して直接Ｓｉ基材を実装するために放熱効果も良好である。また、Ｓｉ基材は高温高湿環境下および短波長領域の光環境下に晒されても特性劣化がほとんどない。
【００７２】
そのため、製造過程から長期の使用に亘って高い発光効率および高い光取り出し効率を維持できる表面実装型半導体発光装置を実現することができる。また、外部電極と接続して電力を導入するための外部回路接続電極を直接Ｓｉ基材に立体的に設けると共に、外部回路接続電極を設ける位置に工夫を凝らした。
【００７３】
そのため、マザーボードに対する確実な実装が確保されると共に、トップビュータイプの実装とサイドビュータイプの実装の兼用が可能となり、実装の自由度が向上し、部品の共通化によるコストの低減を図ることができる。また、多面取りＳｉ基材に多数の半導体発光装置を形成することができるため、この点からもコストの低減化が実現できる。更に、両面発光タイプの表面実装型半導体発光装置も実現できるために、設計の自由度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例１を表面側から示した斜視図である。
【図２】同じく、本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例１を裏面側から示した斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例１の他の形態を表面側から示した斜視図である。
【図５】同じく、本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例１の他の形態を裏面側から示した斜視図である。
【図６】本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例２の断面図である。
【図７】本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例１の実装状態を示す正面図である。
【図８】同じく、本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例１の実装状態を示す正面図である。
【図９】本発明の表面実装型半導体発光装置の実施例２の実装状態を示す正面図である。
【図１０】本発明の表面実装型半導体発光装置の製造工程の一部を示す工程図である。
【図１１】同じく、本発明の表面実装型半導体発光装置の製造工程の一部を示す工程図である。
【図１２】従来の表面実装型半導体発光装置を示す平面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    Ｓｉ基材
２    第一側面
３    開口
４、４ａ、４ｂ    凹部
５    内底面
６    内周面
７    開口縁部
８    端面縁部
９    貫通孔
１０    側辺（稜）
１１    端面
１２ａ、１２ｂ    電極パターン    
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ    削取面
１４    第二側面    
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ    外部回路接合電極
１６    ＬＥＤチップ
１７    ボンディングワイヤ
１８    封止樹脂
２０    酸化膜
【図１】
2007134602.tif 000003
【図２】
2007134602.tif 000004
【図３】
2007134602.tif 000005
【図４】
2007134602.tif 000006
【図５】
2007134602.tif 000007
【図６】
2007134602.tif 000008
【図７】
2007134602.tif 000009
【図８】
2007134602.tif 000010
【図９】
2007134602.tif 000011
【図１０】
2007134602.tif 000012
【図１１】
2007134602.tif 000013
【図１２】
2007134602.tif 000014
【図１３】
2007134602.tif 000015