(57)【要約】      （修正有）【課題】スペースを節約するために厚さを低減し、熱放散問題に対処する薄膜基板を提供する。【解決手段】薄膜基板４０は、第１のパターン付の第１の導電膜４１１，４１２と、第２のパターン付の第２の導電膜４３１，４３２と、複数の開口４２２を有する、第１のパターン付の第１の導電膜４１１，４１２及び第２のパターン付の第２の導電膜４３１，４３２の間に設けられた絶縁フィルム４２１と、を備え、第１の導電膜４１１，４１２及び第２の導電膜４３１，４３２は開口を通して電気接続される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパターン付の第１の導電膜と、
第２のパターン付の第２の導電膜と、
複数の開口を有する、前記第１のパターン付の第１の導電膜及び前記第２のパターン付の第２の導電膜の間に設けられた絶縁フィルムと、
を備えた薄膜基板であって、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は前記開口を通して電気接続されることを特徴とする、発光ダイオードに用いられる薄膜基板。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜基板と、
前記薄膜基板上にある結晶粒子と、
前記結晶粒子を前記薄膜基板に接触させる手段と、
前記結晶粒子をパッケージ封入する透明接着剤と、
を備えた、化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造。
【請求項３】
発光ダイオードに用いられる薄膜基板の作製方法において、
複数の開口を有する絶縁フィルムを提供する工程、及び
前記絶縁フィルムの表裏をなす２つの面上に第１のパターン付の第１の導電膜及び第２のパターン付の第２の導電膜をそれぞれ形成する工程であって、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は前記開口を通して相互に接触するものである工程、
を含むことを特徴とする薄膜基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜基板、薄膜基板を備えた化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造及びその作製方法に関し、特に薄パッケージ封入構造及び光電半導体デバイスの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電デバイスに属する発光ダイオード（ＬＥＤ）は、小型、高効率及び長寿命であるという利点を有することから、次世代の優れた光源と見なされている。さらに、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）技術が急速に発展していて、フルカラーが電子ディスプレイ製品における現在のトレンドである。したがって、白色系ＬＥＤは、表示光及び大型ディスプレイスクリーンだけでなく、携帯電話及び電子手帳（ＰＤＡ）のような種々の民生エレクトロニクス製品にも適用できる。
【０００３】
図１はＬＥＤデバイスの従来のＳＭＤ（表面実装デバイス）の簡略な断面図である。ＬＥＤチップ１２が絶縁層１３ｃを覆うＮ型伝導銅箔１３ｂ上にチップボンディングペースト１１によって実装され、Ｐ型伝導銅箔１３ａ及びＮ型伝導銅箔１３ｂに金属ワイア１５を介して電気的に接続される。Ｐ型伝導銅箔１３ａ、Ｎ型伝導銅箔１３ｂ及び絶縁層１３ｃの集成体は基板１３上にある。さらに、環境及び外力による損傷に対してＬＥＤデバイス１０全体を保護できるように、透明封入材料１４が基板１３、金属ワイア１５及び半導体チップ１２を覆う。
【０００４】
ＬＥＤデバイス１０は基板１３として通常のプリント回路基板（ＰＣＢ）を利用する。ＬＥＤデバイス１０の総厚の下限は基板１３の絶縁層１３ｃによって定まり、したがってそれ以上薄くすることはできない。しかし、近年の民生エレクトロニクス製品のトレンドは軽薄短小形態に向かっている。したがって、民生エレクトロニクス製品の内部デバイスのそれぞれ及びその筐体は小型化する必要がある。その一方で、絶縁層１３ｃのほとんどは、熱放散性が劣り、したがって大電力化合物半導体には熱伝達経路として適していないエポキシ樹脂でつくられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０７９３２９号公報
【特許文献２】特開２０００−０８２８４７号公報
【特許文献３】特開平０９−１６２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の観点において、民生エレクトロニクス製品市場では薄パッケージ封入型光電化合物半導体デバイスが緊急に必要とされている。そのようなデバイスはスペースを節約するために厚さを低減することが必要なだけでなく、熱放散問題に対処する必要もある。そのようなデバイスにより、信頼性の高い大電力エレクトロニクス製品がより容易に作製されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発光ダイオードに用いられる薄膜基板は、第１のパターン付の第１の導電膜と、第２のパターン付の第２の導電膜と、複数の開口を有する、前記第１のパターン付の第１の導電膜及び前記第２のパターン付の第２の導電膜の間に設けられた絶縁フィルムと、を備え、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は前記開口を通して電気接続されることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造は、上述した薄膜基板と、前記薄膜基板上にある結晶粒子と、前記結晶粒子を前記薄膜基板に接触させる手段と、前記結晶粒子をパッケージ封入する透明接着剤と、を備え、薄膜基板は、第１のパターン付の第１の導電膜と、第２のパターン付の第２の導電膜と、複数の開口を有する、前記第１のパターン付の第１の導電膜及び前記第２のパターン付の第２の導電膜の間に設けられた絶縁フィルムと、を備え、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は前記開口を通して電気接続されることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る発光ダイオードに用いられる薄膜基板の作製方法は、複数の開口を有する絶縁フィルムを提供する工程、及び前記絶縁フィルムの表裏をなす２つの面上に第１のパターン付の第１の導電膜及び第２のパターン付の第２の導電膜をそれぞれ形成する工程であって、前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は前記開口を通して相互に接触するものである工程、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造において、半導体チップと外部電極の間には電気信号を伝えるためのプリント基板がなく、よってデバイスの熱放散が向上し、且つ薄膜基板の使用により、スペースを節約するためデバイスの厚さを減じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＬＥＤデバイスの従来のＳＭＤ（表面実装デバイス）の簡略な断面図である。
【図２Ａ】本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の一作製工程を示す略図である。
【図２Ｂ】本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の一作製工程を示す略図である。
【図２Ｃ】本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の一作製工程を示す略図である。
【図２Ｄ】本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の一作製工程を示す略図である。
【図２Ｅ】本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の一作製工程を示す略図である。
【図２Ｆ】本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の一作製工程を示す略図である。
【図３Ａ】本発明の別の実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の上面図である。
【図４】本発明にしたがう薄膜基板のそれぞれの層を示す分解組立図である。
【図５】本発明にしたがう薄膜基板の断面図である。
【図６Ａ】本発明の別の実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。
【図６Ｂ】本発明の別の実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図２Ａ〜図２Ｆは本発明にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の作製工程を示す略図である。図２Ａに示されるように、仮基板２１は第１の面２１１及び第２の面２１２を有する。本図において、第１の面は上面であり、第２の面は下面である。仮基板２１は金属材料、セラミック材料及びポリマー材料でつくられる。パターン付導電膜２２が、印刷、スクリーン印刷、電鋳、化学めっき（または無電解めっき）またはスパッタリングによって第１の面２１１上に形成される。導電膜２２の材料は、銀、ニッケル、銅、スズ、アルミニウムまたはこれらの金属材料の合金である。さらに、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）及び酸化インジウムタングステン（ＩＷＯ）も導電膜２２の材料に適し、導電膜２２はさらに、Ｎ型電極２２１及びＰ型電極２２２を有するか、または複数の絶縁領域をもつコンタクトパターンを有する。
【００１４】
図２Ｂ〜図２Ｃに示されるように、化合物半導体チップ２３がチップボンディング接着剤２４によってＮ型電極２２１上に実装され、次いでワイアボンディングにより金属ワイア２５を介してＮ型電極２２１及びＰ型電極２２２に電気的に接続される。さらに、ボンディングペーストの代りに、共融ボンディングによって半導体チップ２３をＮ型電極２２１上に実装することができる。続いて、エポキシ樹脂及びシリコーンのような透明封入材料２６が、半導体チップ２３、Ｎ型電極２２１、Ｐ型電極２２２及び金属ワイア２５を覆って被着される。透明封入材料２６にはさらに、励起された蛍光粉末２７から二次光が放射され得るように、蛍光粉末２７が混合される。二次光は半導体チップ２３からの一次光と混合されて白色光または複数の波長をもつ電磁放射波を形成する。混合される蛍光粉末２７の材料は、ＹＡＧ、ＴＡＧ、ケイ酸塩または窒化物をベースとする蛍光粉末である。透明封入材料２６は、トランスファー成形法または射出成形法により、半導体チップ２３を覆って被着される。
【００１５】
透明封入材料が硬化した後、曲げ、剥離、エッチング、レーザカッティングまたは研削によって基板２１が除去される。よって、導電膜２２の第２の面２２４が封入材料２６上に現れる。こうして、図２Ｅに示されるように、化合物半導体デバイス２０のパッケージ封入構造が完成する。導電膜２２の第２の面２２４は導電膜２２の第１の面２２３と表裏をなし、第１の面２２３は封入材料２６に覆われたままである。
【００１６】
半導体チップ２３からの光を導き、集中させて、封入材料２６の上面から放射させるため、図２Ｆに示されるように、封入材料２６の側面を反射層２８で覆うことができる。化合物半導体デバイス２０’の半導体チップ２３から放射された光は、反射層２８によって反射され、半導体チップ２３の回路面の上方に導かれて、封入材料２６から外に出る。反射層２８の材料は、二酸化チタンのような反射係数の高い材料を含む、不透明接着剤とすることができる。
【００１７】
Ｎ型電極２２１及びＰ型電極２２２の第２の面２２４は、透明封入材料２６で覆われていないから、表面実装のための外部コンタクトとしてはたらくことができる。さらに、半導体チップ２３から発生される熱は優れた熱伝導係数をもつ薄導電膜２２により直接に伝達され、よってパッケージ封入構造の熱放散効率が向上する。従来技術と比較すると、化合物半導体デバイス２０には全パッケージ封入構造のためのプリント回路基板が必要ではなく、したがって、パッケージ封入構造厚を０．２ｍｍ〜０．１５ｍｍまで減じることができる。本実施形態において、半導体チップ２３はＬＥＤ、レーザＬＥＤまたは光電池とすることができる。
【００１８】
図３Ａは本発明の別の実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。化合物半導体デバイス３０は、パターン付導電膜３２、半導体チップ３３及び透明封入材料３６を有する。半導体チップ３３はフリップチップボンディングによって導電フィルム３２の第１の面３２３上に実装され、複数のバンプ３５を介してＮ型電極３２１及びＰ型電極３２２に電気的に接続される。透明封入材料３６は導電膜３２の第１の面３２３及び半導体チップ３３を覆って被着され、導電膜３２の第２の面３２４は封入材料で覆われない。
【００１９】
半導体チップ３３からの光を導き、集中させて、封入材料３６の上面から放射させるため、図３Ｂに示されるように、封入材料３６の側面を反射層３８で覆うことができる。化合物半導体デバイス３０’の半導体チップ３３から放射された光は、反射層３８によって反射され、半導体チップ２３の回路面の上方に導かれて、封入材料３６から外に出る。本実施形態において、半導体チップ３３はＬＥＤ、レーザＬＥＤまたは光電池とすることができる。
【００２０】
図４は本発明にしたがう薄膜基板のそれぞれの層を示す分解組立図であり、図５は本発明にしたがう薄膜基板の断面図である。薄膜基板４０は、上層導電膜４１、絶縁層４２及び下層導電膜４３を有し、図５に示されるように、上層導電膜４１のＮ型電極４１２が絶縁層４２の複数の開口４２２を通して下層導電膜４３のＮ型電極４３２に接触する。同様に、上層導電膜４１のＰ型電極４１１が絶縁層４２の複数の開口４２２を通して下層導電膜４３のＰ型電極４３１に接触する。絶縁層４２の厚さは約０．０１〜０．１ｍｍであるから、上層導電膜４１及び下層導電膜４３は開口４２２を通して相互に容易に接触する。絶縁層４２は、ポリイミド、ＰＶ（ポリビニル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）またはアクリルでつくられた薄フィルム４２１である。ポリイミドが薄フィルム４２１として選ばれる場合には、流延、浸漬またはゾルゲルによってプレート上に形成される。続いて、直径が約０．１ｍｍの複数の開口４２２が、機械的穴開け加工、レーザ穴開け加工またはプラズマエッチングによって絶縁フィルム４２１に形成される。上層導電膜４１及び下層導電膜４３は、電気めっき、印刷または銅箔圧着によって絶縁フィルム４２１上に形成される。さらに、熱は開口４２２を通して上層導電膜４１と下層導電膜４３の間で容易に伝達される。
【００２１】
図６Ａ〜図６Ｂは本発明の別の２つの実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。化合物半導体デバイス６０は、基板４０、半導体チップ６３、金属ワイア６５及び透明封入材料６６を有する。半導体チップ６３はチップボンディング接着剤６４または共融ボンディングによって基板４０上に実装され、半導体チップ６３のＮ型基板である背面はチップボンディング接着剤６４によってＮ型電極４１２に電気的に接続することができる。さらに、図６Ｂに示されるように、化合物半導体デバイス６０’の半導体チップ６３’は、サファイア基板のような、非半導体基板上に形成される。したがって、半導体チップ６３’をＮ型電極４１２及びＰ型電極４１１に電気的に接続するには２本の金属ワイア６５’が必要である。透明封入材料６６にはさらに、励起された蛍光粉末６７から二次光が放射され得るように、蛍光粉末６７が混合される。二次光は半導体チップ６３’から放射される一次光と混合されて白色光または複数の波長をもつ電磁放射波を形成する。混合される蛍光粉末６７の材料は、ＹＡＧ、ＴＡＧ、ケイ酸塩または窒化物をベースとする蛍光粉末である。本実施形態において、半導体チップ６３はＬＥＤ、レーザＬＥＤまたは光電池とすることができる。透明封入材料６６は、トランスファー成形法または射出成形法により、半導体チップ６３を覆って被着される。
【００２２】
図７は本発明の別の実施形態にしたがう化合物半導体デバイスのパッケージ封入構造の断面図である。化合物半導体デバイス７０は、基板４０、半導体チップ７３及び透明封入材料６６を有する。半導体チップ７３は基板４０上に実装され、複数のバンプ７５を介してＮ型電極４１２及びＰ型電極４１１のそれぞれに電気的に接続される。本実施形態において、半導体チップ７３は、ＬＥＤ、レーザＬＥＤまたは光電池とすることができる。図６〜図７の実施形態に関しては、輝度を高めるために反射層も用いられる。
【００２３】
本発明の上述の実施形態の目的は説明に過ぎない。当業者であれば、添付される特許請求の範囲を逸脱しない数多くの別の実施形態を案出できるであろう。
【符号の説明】
【００２４】
２０、２０’  化合物半導体デバイス
２１  仮基板
２２  ランプ本体
２３  化合物半導体チップ
２４  チップボンディング接着剤
２５  金属ワイア
２６  透明封入材料
２７  蛍光粉末
２８  反射層
４０  薄膜基板
４１  上層導電膜
４２  絶縁層
４３  下層導電膜
２２１  Ｎ型電極
２２２  Ｐ型電極
４２１  絶縁フィルム
４２２  開口
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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