(57)【要約】【課題】使用環境の厳しい中であっても、高い信頼性を図ることができる半導体装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、絶縁性基板に半導体層が積層され、天面に設けられたｎ側電極１１３およびｐ側電極１１４からのワイヤ１４１，１４２により電源が供給される発光素子１１と、発光素子１１が銀ペーストＰを介在させて陰極としたダイパッド１２１に実装されたリードフレームである実装基体１２と、発光素子１１およびワイヤ１４１，１４２を封止するモールド部材１３とを備えている。ダイパッド１２１を陰極としたことで、銀ペーストＰが分解することにより発生するＡｇイオンを陰極に割り当てられたダイパッド１２１に留まらせることができるので、マイグレーションを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板に半導体層が積層され、天面に設けられた電極からのワイヤにより電源や信号が供給される半導体素子と、
前記半導体素子が銀ペーストを介在させて陰極としたダイパッドに実装された実装基体とを備えていることを特徴する半導体装置。
【請求項２】
前記実装基体には、底面にて陰極と導通を図る他の半導体素子が銀ペーストを介在させて導通搭載されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ダイパッドは、前記ワイヤのうち陰極のワイヤが接続されたワイヤパッドと接続されている請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子は、前記天面の電極として正極と陰極との電源端子が設けられた発光素子である請求項１から３のいずれかの項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、絶縁性基板に半導体層が積層され、天面に設けられた電極からのワイヤにより電源や信号が供給される半導体素子が実装基体に搭載された半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子が、ダイパッドが形成された実装基体に搭載された半導体装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載された発光デバイスは、表面側導電パターンが設けられた絶縁基板と、この絶縁基板の表面に実装されたＬＥＤチップとを備えたもので、絶縁基板の表面に設けられた表面側導電パターンに導電性接合材を介在させてＬＥＤチップが実装されている。このＬＥＤチップは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とにｎ側電極とｐ側電極とがそれぞれ設けられ、ｐ型半導体層を下にして導電ペーストによって絶縁基板の表面側導電パターンに接合され、ｎ側電極にボンディングワイヤが接続されている。
【０００４】
この発光デバイス（発光装置）では、ＬＥＤチップ（発光素子）が、直接、表面側導電パターンが設けられた絶縁基板に、ｐ型半導体層を下にして搭載されているため、発光素子と実装基体との接合に導電性接合材が用いられ、正極となる導電パターンとｐ型半導体層との導通を図っている。天面に設けられたｎ側電極と導通パターンとがワイヤを介在させて導通接続され、電源が供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光素子には、このような底面と天面とに電極が設けられたものの他に、絶縁性基板にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とにより形成された半導体層が積層され、天面にｎ側電極およびｐ側電極が設けられ、２本のワイヤにより電源が供給されるものがある。
【０００７】
このような発光素子の場合には、絶縁性基板と実装基体に設けられたダイパッドとの導通は不要であるため絶縁性接合材であるシリコーン系のペーストなどが使用される。
【０００８】
しかし、自動車などの照明部分に採用される発光装置では、使用環境が厳しく、高い接合信頼性が求められることから、シリコーン系のペーストより導電性接合材である銀ペーストが採用される傾向にある。
【０００９】
例えば、図５に示すように従来の発光装置１００は、２本のワイヤ１０１ａ，１０１ｂにより、天面に設けられたｎ側電極１０２ａとｐ側電極１０２ｂとに電源が供給される発光素子１０３が、ダイパッド１０４ａが設けられた実装基体１０２に、銀ペーストＰを介在させて搭載されている。ワイヤ１０１ａはカソード用ワイヤパッド１０４ｂに接続され、ワイヤ１０１ｂはダイパッド１０４ａと接続されたアノード用ワイヤパッド１０４ｃに接続されている。
【００１０】
このような発光装置１００である場合には、発光素子１０３およびワイヤ１０１ａ，１０１ｂを封止するモールド部材１０５と実装基体１０２との界面より水分が侵入し、陽極に電圧印加されたダイパッド１０４ａにおいて２Ａｇ＋２ＯＨ-→２ＡｇＯＨ＋ｅ-となる。
【００１１】
発生したＡｇＯＨは不安定であるため、２ＡｇＯＨ→Ａｇ2ＯＨ＋Ｈ2Ｏに分解してコロイド状酸化銀となる。そして、最終的に、コロイド状酸化銀とＡｇイオンが、陽極（ダイパッド１０４ａ）から陰極側（ｎ側電極１０２ａ）へ移動し、ｎ側電極１０２ａに達すると白色還元銀となり発光素子１０３の絶縁性基板であるサファイア基板の表面で結晶化するマイグレーション現象が起きる。
【００１２】
マイグレーションは、発光素子の側面で短絡が発生することで点灯しなくなるといった不具合となるため、使用環境が厳しい中で高い信頼性を求めて銀ペーストを使用しているのに、信頼性を損なう原因となってしまう。
【００１３】
そこで本発明は、使用環境の厳しい中であっても、高い信頼性を図ることができる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】
【００１４】
本発明の半導体装置は、絶縁性基板に半導体層が積層され、天面に設けられた電極からのワイヤにより電源や信号が供給される半導体素子が、実装基体の銀ペーストを介在させて金属薄膜により形成されたダイパッドに実装され、前記絶縁性基板が前記銀ペーストにより接着して搭載されたダイパッドが、陰極であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の発光装置によれば、銀ペーストからのマイグレーションの発生を防止することができるので、使用環境の厳しい中であっても、高い信頼性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す断面図
【図２】図１に示す発光装置の発光素子の断面図
【図３】本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す平面図
【図４】図３に示す発光装置の第２の発光素子の断面図
【図５】従来の発光装置を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本願の第１の発明は、絶縁性基板に半導体層が積層され、天面に設けられた電極からのワイヤにより電源や信号が供給される半導体素子と、半導体素子が銀ペーストを介在させて陰極としたダイパッドに実装された実装基体とを備えていることを特徴とする半導体装置である。
【００１８】
第１の発明によれば、半導体素子を搭載する実装基体のダイパッドを陰極とすることで、半導体素子の絶縁性基板とダイパッドとを接合する銀ペーストが分解することにより発生するＡｇイオンの移動が抑止されるため、銀ペーストからのマイグレーションの発生を防止することができる。
【００１９】
本願の第２の発明は、第１の発明において、実装基体には、底面にて陰極と導通を図る他の半導体素子が銀ペーストを介在させて導通搭載されていることを特徴とした半導体装置である。
【００２０】
第２の発明によれば、半導体素子を搭載するときに、銀ペーストを使用せずに、絶縁性接合材を使用すれば、マイグレーションの心配はない。しかし、実装基体に、底面を陰極とした導電パターンと導通を図る他の半導体素子が設けられていれば、他の半導体素子をダイパッドに導通搭載するときに導電性接合材を介在させる必要がある。従って、絶縁性基板に半導体層が形成された半導体素子をダイパッドに搭載するときも銀ペーストを使用することで、銀ペーストの塗布を一度に行うことができ、熱硬化するための温度条件も同じ環境で行うことができる。
【００２１】
本願の第３の発明は、第１または２の発明において、ダイパッドは、ワイヤのうち陰極のワイヤが接続されたワイヤパッドと接続されていることを特徴とした半導体装置である。
【００２２】
第３の発明によれば、陰極のワイヤが接続されたワイヤパッドとダイパッドとが接続されていると、ダイパッドを陰極とするのに、他から配線せずに、近くのワイヤパッドから配線することができる。
【００２３】
本願の第４の発明は、第１から３のいずれかの発明において、半導体素子は、天面の電極として正極と陰極との電源端子が設けられた発光素子であることを特徴とした半導体装置である。
【００２４】
第４の発明によれば、半導体素子が天面の電極として正極と陰極とが設けられた発光素子であれば、マイグレーションにより不点灯となってしまうことを防止することができる。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る半導体装置を、発光装置を例に、図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１に示す発光装置１０は、発光素子１１と、発光素子１１が搭載された実装基体１２と、発光素子１１を封止するモールド部材１３とを備えている。
【００２７】
発光素子１１は、図２に示すように、絶縁性基板１１１に、半導体層１１２が設けられ、天面に、陰極となるｎ側電極１１３と、陽極となるｐ型半導体層１１２ｃとが設けられた青色発光ダイオードである。
【００２８】
絶縁性基板１１１は、サファイア基板とすることができる。半導体層１１２は、ｎ型半導体層１１２ａと発光層１１２ｂとｐ型半導体層１１２ｃとを順次積層したものである。
【００２９】
ｎ側電極１１３は、発光層１１２ｂおよびｐ型半導体層１１２ｃとｎ型半導体層１１２ａの一部とをエッチングすることで露出したｎ型半導体層１１２ａ上に形成されている。ｐ側電極１１４は、ｎ側電極１１３を形成するときにエッチングされた残余のｐ型半導体層１１２ｃ上の領域に形成されている。ｎ側電極１１３とｐ側電極１１４とに電圧を印加することで点光源として機能する。
【００３０】
実装基体１２は、金属薄板を打ち抜き加工されて形成されたリードフレームである。このリードフレームにより発光素子１１が搭載されるダイパッド１２１と、発光素子１１からのワイヤ１４１，１４２が配線されるワイヤパッド１２２ａ，１２２ｂが形成されている。実装基体１２には、外部から電源の供給を受けるための外部端子（図示せず）が設けられている。
【００３１】
モールド部材１３は、青色光から黄色光を発光するＹＡＧ／非ＹＡＧ蛍光体を含有したシリコーン樹脂、エポキシ樹脂をトランスファー成型法により形成されたものである。
【００３２】
ここで、実装基体１２について、図１に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
発光素子１１は、絶縁性基板１１１が銀ペーストＰを介在させてダイパッド１２１に搭載されている。また、発光素子１１の天面に設けられたｎ側電極１１３は、ワイヤ１４１によりダイパッド１２１と接続されたワイヤパッド１２２ａに接続されている。つまり、ダイパッド１２１と、ワイヤパッド１２２ａとは陰極である。
【００３４】
発光素子１１の天面に設けられたｐ側電極１１４は、ワイヤ１４２によりワイヤパッド１２２ｂに接続されている。つまり、ワイヤパッド１２２ｂは陽極である。
【００３５】
このように陽極および陰極がリードフレームに割り付けられていることで、銀ペーストＰがモールド部材１３と実装基体１２との界面より水分が侵入して、銀ペーストＰが分解することにより発生するＡｇイオンを陰極に割り当てられたダイパッド１２１に留まらせることができるので、Ａｇイオンの移動が抑止される。従って、銀ペーストＰからマイグレーションが発生して、発光素子１１の側面を伝わって成長し、ｎ型半導体層１１２ａからｐ型半導体層１１２ｃまでのいずれかの層同士を短絡させてしまうことを防止することができる。
【００３６】
また、この実装基体１２では、陰極としたダイパッド１２１とワイヤパッド１２２ａとが接続されているので、ダイパッド１２１を陰極とするのに、導電パターンを他から配線せずに、近くのワイヤパッド１２２ａから配線することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光装置を図面に基づいて説明する。
【００３８】
図３に示す発光装置２０は、三個の発光素子２１が実装基体２２に搭載され、図示しないモールド部材により封止されている。
【００３９】
三個の発光素子は、青色光を発光する第１の発光素子２１１と、赤色光を発光する第２の発光素子２１２と、緑色光を発光する第３の発光素子２１３とによりカラー発光する。
【００４０】
第１の発光素子２１１は、図２に示す実施の形態１に係る発光素子１１と同様に、絶縁性基板に半導体層が積層され、天面にｎ側電極２１１ａとｐ側電極２１１ｂとが設けられている（図３参照）。ｎ側電極２１１ａとｐ側電極２１１ｂとは、それぞれワイヤ２５１ａ，２５１ｂにより電源が供給される。
【００４１】
第２の発光素子２１２は、図４に示すように、導電性基板２１２１にｎ型半導体層２１２２ａと発光層２１２２ｂとｐ型半導体層２１２２ｃとが積層された半導体層２１２２が設けられたものである。従って、第２の発光素子２１２は、ｎ側電極２１２ａが導電性基板２１２１の底面に設けられ、ｐ側電極２１２ｂがｐ型半導体層２１２２ｃ上の天面に設けられている。ｐ側電極２１２ｂは、ワイヤ２５２ｂにより電源が供給される。
【００４２】
第３の発光素子２１３は、第１の発光素子２１１と同様であり、天面にｎ側電極２１３ａとｐ側電極２１３ｂとが設けられている。ｎ側電極２１３ａとｐ側電極２１３ｂとは、それぞれワイヤ２５３ａ，２５３ｂにより電源が供給される。
【００４３】
実装基体２２は、ガラスエポキシ樹脂などにより形成された絶縁性基板２３、金属薄膜により配線された導電パターン２４が形成されたプリント配線基板である。
【００４４】
ここで、このプリント配線基板に設けられた導電パターン２４について詳細に説明する。導電パターン２４は、まず、第１の発光素子２１１用として、ダイパッド２４１ａと、カソード用ワイヤパッド２４１ｂと、アノード用ワイヤパッド２４１ｃと、カソード用外部端子２４１ｄと、アノード用外部端子２４１ｅとを備えている。
【００４５】
ダイパッド２４１ａは、略矩形状に形成され、銀ペーストＰを介在させて第１の発光素子２１１の絶縁性基板と接合している。このダイパッド２４１ａは、ｎ側電極２１１ａとワイヤ２５１ａを介在させて接続されたカソード用ワイヤパッド２４１ｂと、カソード用外部端子２４１ｄとに、連絡パターン２４１ｆにより導通接続されている。従って、発光装置２０に電源が接続されるときにはカソード用外部端子２４１ｄに陰極が接続されるので、ダイパッド２４１ａとカソード用ワイヤパッド２４１ｂとは陰極となる。
【００４６】
ｐ側電極２１１ｂとワイヤ２５１ｂを介在させて接続されたアノード用ワイヤパッド２４１ｃは、連絡パターン２４１ｇにより、アノード用外部端子２４１ｅに導通接続されている。従って、発光装置２０に電源が接続されるときにはアノード用外部端子２４１ｅに陽極が接続されるので、アノード用ワイヤパッド２４１ｃは、陽極となる。
【００４７】
次に、導電パターン２４は、第２の発光素子２１２用として、ダイパッド２４２ａと、アノード用ワイヤパッド２４２ｃと、カソード用外部端子２４２ｄと、アノード用外部端子２４２ｅとを備えている。
【００４８】
ダイパッド２４２ａは、略矩形状に形成され、銀ペーストＰを介在させて第２の発光素子２１２の導電性基板と接合している。このダイパッド２４２ａは、カソード用外部端子２４２ｄに、連絡パターン２４２ｆにより導通接続されている。従って、発光装置２０に電源が接続されるときにはカソード用外部端子２４２ｄに陰極が接続されるので、ダイパッド２４２ａは陰極となる。
【００４９】
ｐ側電極２１２ｂとワイヤ２５２ｂを介在させて接続されたアノード用ワイヤパッド２４２ｃは、連絡パターン２４２ｇにより、アノード用外部端子２４２ｅに導通接続されている。従って、発光装置２０に電源が接続されるときにはアノード用外部端子２４２ｅに陽極が接続されるので、アノード用ワイヤパッド２４２ｃは陽極となる。
【００５０】
そして、導電パターン２４は、第３の発光素子２１３用として、ダイパッド２４３ａと、カソード用ワイヤパッド２４３ｂと、アノード用ワイヤパッド２４３ｃと、カソード用外部端子２４３ｄと、アノード用外部端子２４３ｅとを備えている。
【００５１】
ダイパッド２４３ａは、略矩形状に形成され、銀ペーストＰを介在させて第３の発光素子２１３の絶縁性基板と接合している。このダイパッド２４３ａは、カソード用外部端子２４３ｄに、連絡パターン２４３ｆにより導通接続されている。従って、発光装置２０に電源が接続されるときにはカソード用外部端子２４３ｄに陰極が接続されるので、ダイパッド２４３ａとカソード用ワイヤパッド２４３ｂとは陰極となる。
【００５２】
ｐ側電極２１３ｂとワイヤ２５３ｂを介在させて接続されたアノード用ワイヤパッド２４３ｃは、連絡パターン２４３ｇにより、アノード用外部端子２４３ｅに導通接続されている。従って、発光装置２０に電源が接続されるときにはアノード用外部端子２４３ｅに陽極が接続されるので、アノード用ワイヤパッド２４３ｃは陽極となる。
【００５３】
以上のように構成された本実施の形態２に係る発光装置２０では、ダイパッド２４１ａ，２４２ａ，２４３ａがそれぞれ陰極となるため、第１〜第３の発光素子２１１〜２１３を実装基体２２に接合するための銀ペーストＰが水分により分解してＡｇイオンとなっても、ダイパッド２４１ａ，２４２ａ，２４３ａに留まらせることができる。従って、Ａｇイオンの移動が抑止されるので、銀ペーストＰからマイグレーションが発生して、第１〜第３の発光素子２１１〜２１３の側面を伝わって成長し、半導体層を短絡させてしまうことを防止することができる。
【００５４】
また、第１，第３の発光素子２１１，２１３とはｎ側電極の位置が異なる他の発光素子である第２の発光素子２１２は、図４に示すように、ｎ側電極２１２ａが導電性基板２１２１の底面に設けられているため、導電性接合材である銀ペーストＰを用いる必要がある。従って、図２に示すように、絶縁性基板１１１に半導体層１１２が積層され、天面にｎ側電極１１３とｐ側電極１１４とが設けられ、電源を天面側から供給するような第１，第３の発光素子では、絶縁性接合材を用いてダイパッド２４１ａ，２４３ａに接合してもよい。
【００５５】
しかし、第２の発光素子２１２を、銀ペーストＰを用いてダイパッド２４２ａに接合させるので、第１，第３の発光素子２１１，２１３も、絶縁性基板ではあるが、銀ペーストＰを用いてダイパッド２４１ａ，２４３ａに接合させる方が、第１〜第３の発光素子２１１〜２１３に対する銀ペーストＰの塗布を一度に行うことができ、熱硬化するための温度条件も同じ環境で行うことができるので望ましい。
【００５６】
更に、陰極のワイヤ２５１ａ，２５３ａが接続されたカソード用ワイヤパッド２４１ｂ，２４３ｂと、ダイパッド２４１ａ，２４３ａとが接続されていると、ダイパッド２４１ａ，２４３ａを陰極とするのに、他から導電パターンを配線せずに、近くのカソード用ワイヤパッド２４１ｂ，２４３ｂから配線することができる。
【００５７】
以上、実施の形態１，２について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１，２では、半導体装置として、発光装置を例に説明したが、絶縁性基板に半導体層が設けられ、天面に設けられた電極からのワイヤにより電源や信号が供給される半導体素子を搭載したものであれば、本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、使用環境の厳しい中であっても、高い信頼性を図ることができるので、絶縁性基板に半導体層が積層され、天面に設けられた電極からのワイヤにより電源や信号が供給される半導体素子が実装基体に搭載された半導体装置に好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  発光装置
１１  発光素子
１２  実装基体
１３  モールド部材
２０  発光装置
２１  発光素子
２２  実装基体
２３  絶縁性基板
２４  導電パターン
１１１  絶縁性基板
１１２  半導体層
１１２ａ  ｎ型半導体層
１１２ｂ  発光層
１１２ｃ  ｐ型半導体層
１１３  ｎ側電極
１１４  ｐ側電極
１２１  ダイパッド
１２２ａ，１２２ｂ  ワイヤパッド
１４１，１４２  ワイヤ
２１１  第１の発光素子
２１１ａ  ｎ側電極
２１１ｂ  ｐ側電極
２１２  第２の発光素子
２１２ａ  ｎ側電極
２１２ｂ  ｐ側電極
２１３  第３の発光素子
２１３ａ  ｎ側電極
２１３ｂ  ｐ側電極
２４１ａ，２４２ａ，２４３ａ  ダイパッド
２４１ｂ，２４３ｂ  カソード用ワイヤパッド
２４１ｃ，２４２ｃ，２４３ｃ  アノード用ワイヤパッド
２４１ｄ，２４２ｄ，２４３ｄ  カソード用外部端子
２４１ｅ，２４２ｅ，２４３ｅ  アノード用外部端子
２４１ｆ，２４１ｇ  連絡パターン
２４２ｆ，２４２ｇ  連絡パターン
２４３ｆ，２４３ｇ  連絡パターン
２５１ａ，２５１ｂ  ワイヤ
２５２ｂ  ワイヤ
２５３ａ，２５３ｂ  ワイヤ
２１２１  導電性基板
２１２２  半導体層
２１２２ａ  ｎ型半導体層
２１２２ｂ  発光層
２１２２ｃ  ｐ型半導体層
Ｐ  銀ペースト
【図１】
2012114386.tif 000003
【図２】
2012114386.tif 000004
【図３】
2012114386.tif 000005
【図４】
2012114386.tif 000006
【図５】
2012114386.tif 000007