(57)【要約】【課題】発光素子パッケージの不良発生率を低減する。【解決手段】垂直電極型の発光素子２０を実装する搭載部材１０は、キャビティ１２の底面の素子実装部１４に下側電極１５を形成すると共に、該キャビティ１２の外側の部分（素子実装部１４よりも高く形成された部分）の上面に上側電極１６を形成し、発光素子２０の下面を素子実装部１４に実装して該発光素子２０の下面の電極２２を該素子実装部１４の下側電極１５に接続する。発光素子２０と搭載部材１０の上側電極１６との間のキャビティ１２内の隙間を透明な絶縁材料２４で埋め、発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６との間を接続する配線２５を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により絶縁材料２４上に跨がって形成する。搭載部材１０の上側部分を透明な絶縁封止材２６でモールドして発光素子２０と配線２５を封止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載部材の素子実装部に搭載した半導体パッケージにおいて、
前記搭載部材は、前記素子実装部に下側電極が形成され、且つ、該素子実装部の外側に該素子実装部よりも高く形成された部分に上側電極が形成され、
前記半導体素子は、上面と下面にそれぞれ電極が形成され、該半導体素子の下面が前記搭載部材の前記素子実装部に実装されて該半導体素子の下面の電極が該素子実装部の前記下側電極に接続され、
前記素子実装部に実装した前記半導体素子と前記搭載部材の前記上側電極との間の隙間が絶縁材料で埋められ、
前記半導体素子の上面の電極と前記搭載部材の前記上側電極との間を接続する配線が薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により前記絶縁材料上に跨がって形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
半導体素子を搭載部材の素子実装部に搭載した半導体パッケージにおいて、
前記搭載部材は、前記素子実装部に下側電極が形成され、且つ、該素子実装部の外側に該素子実装部よりも高く形成された部分に上側電極が形成され、
前記半導体素子は、片面の両側にそれぞれ電極が形成され、その電極側の面を横向きにして一方側の電極が下側で他方側の電極が上側に位置するように該半導体素子の側面が前記搭載部材の前記素子実装部に導電性接着剤で接合されて該半導体素子の一方側の電極が前記素子実装部の前記下側電極に該導電性接着剤で接続され、
前記素子実装部に接合した前記半導体素子と前記搭載部材の前記上側電極との間の隙間が絶縁材料で埋められ、
前記半導体素子の他方側の電極と前記搭載部材の前記上側電極との間を接続する配線が薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により前記絶縁材料上に跨がって形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
前記半導体素子は、発光素子であり、
前記絶縁材料は、透明な絶縁材料であり、
前記配線は、透明な導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
上面と下面にそれぞれ電極が形成された半導体素子を搭載部材の素子実装部に搭載する半導体パッケージの製造方法において、
前記搭載部材の前記素子実装部に下側電極を形成すると共に、該素子実装部の外側に該素子実装部よりも高く形成された部分に上側電極を形成する工程と、
前記半導体素子の下面を前記素子実装部に実装して該半導体素子の下面の電極を該素子実装部の前記下側電極に接続する工程と、
前記素子実装部に実装した前記半導体素子と前記搭載部材の前記上側電極との間の隙間を絶縁材料で埋める工程と、
前記半導体素子の上面の電極と前記搭載部材の前記上側電極との間を接続する配線を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により前記絶縁材料上に跨がって形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項５】
片面の両側にそれぞれ電極が形成された半導体素子を搭載部材の素子実装部に搭載する半導体パッケージの製造方法において、
前記搭載部材の前記素子実装部に下側電極を形成すると共に、該素子実装部の外側に該素子実装部よりも高く形成された部分に上側電極を形成する工程と、
前記半導体素子の電極側の面を横向きにして該半導体素子の一方側の電極が下側で他方側の電極が上側に位置するように該半導体素子の側面を前記素子実装部に導電性接着剤で接合して該半導体素子の一方側の電極を前記素子実装部の前記下側電極に該導電性接着剤で接続する工程と、
前記素子実装部に接合した前記半導体素子と前記搭載部材の前記上側電極との間の隙間を絶縁材料で埋める工程と、
前記半導体素子の他方側の電極と前記搭載部材の前記上側電極との間を接続する配線を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により前記絶縁材料上に跨がって形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子等の半導体素子を搭載部材の素子実装部に搭載した半導体パッケージ及びその製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１（特開２００２−３１４１４８号公報）、特許文献２（特開２００２−３１９７１１号公報）に記載されているように、チップの上面と下面にそれぞれ電極を形成した垂直電極型（表面実装型）の発光素子が実用化されている。これらの特許文献１，２に記載された実装構造は、発光素子を実装する基板の素子実装部に第１電極を設けると共に、該素子実装部の外側に第２電極を設け、発光素子の下面を基板の素子実装部に導電性接着剤で接合することで、発光素子の下面電極を基板の第１電極に該導電性接着剤で接合し、該発光素子の上面の電極と該基板の第２電極との間をワイヤボンディングで接続するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１４１４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１，２では、発光素子の上面の電極と該基板の第２電極との間をワイヤボンディングで接続するため、ワイヤボンディングを行うときの機械的・熱的なストレスによって不良品が発生する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、不良発生率を低減できる半導体パッケージ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、チップの上面と下面にそれぞれ電極が形成された垂直電極型（表面実装型）の半導体素子を搭載部材の素子実装部に搭載した半導体パッケージ及びその製造方法において、前記搭載部材の前記素子実装部に下側電極を形成すると共に、該素子実装部の外側に該素子実装部よりも高く形成された部分に上側電極を形成し、前記半導体素子の下面を前記素子実装部に実装して該半導体素子の下面の電極を該素子実装部の前記下側電極に接続し、前記素子実装部に実装した前記半導体素子と前記搭載部材の前記上側電極との間の隙間を絶縁材料で埋め、前記半導体素子の上面の電極と前記搭載部材の前記上側電極との間を接続する配線を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により前記絶縁材料上に跨がって形成するようにしたものである。
【０００７】
本発明では、搭載部材に高低差をつけて下側電極と上側電極を形成し、該搭載部材の素子実装部に実装した半導体素子と該搭載部材の上側電極との間の隙間を絶縁材料で埋めることで、半導体素子の上面の電極と搭載部材の上側電極との間を接続する配線の下地の段差を小さく形成して（或は配線の下地をほぼ平坦状又はなだらかな斜面状に形成して）、その上に配線を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により形成できるように構成したので、従来のワイヤボンディングによる機械的・熱的なストレスによる不良発生の問題を解消でき、不良発生率を低減できる。
【０００８】
本発明の技術思想は、片面の両側にそれぞれ電極が形成された水平電極型の半導体素子にも応用できる。具体的には、搭載部材に高低差をつけて下側電極と上側電極を形成し、水平電極型の半導体素子の電極側の面を横向きにして該半導体素子の一方側の電極が下側で他方側の電極が上側に位置するように該半導体素子の側面を前記素子実装部に導電性接着剤で接合して該半導体素子の一方側の電極を前記素子実装部の前記下側電極に該導電性接着剤で接続し、前記素子実装部に接合した前記半導体素子と前記搭載部材の前記上側電極との間の隙間を絶縁材料で埋め、前記半導体素子の他方側の電極と前記搭載部材の前記上側電極との間を接続する配線を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により前記絶縁材料上に跨がって形成するようにすれば良い。このようにすれば、水平電極型の半導体素子についても、垂直電極型の半導体素子とほぼ同様の配線構造を採用することができ、同様の効果を得ることができる。
【０００９】
本発明は、垂直電極型、水平電極型の様々な半導体素子に適用して実施でき、例えば、ＬＥＤ等の発光素子に適用する場合は、発光素子と搭載部材の上側電極との間の隙間を埋める絶縁材料として、透明な絶縁材料を用い、配線を透明な導電性材料で形成するようにすれば良い。このようにすれば、発光素子から放出される光が絶縁材料や配線を透過できるため、輝度（光取出効率）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施例１を示す発光素子パッケージの縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１を示す発光素子パッケージの平面図である。
【図３】図３は本発明の実施例２を示す発光素子パッケージの縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例３を示す発光素子パッケージの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態をＬＥＤ等の発光素子パッケージに適用して具体化した３つの実施例１〜３を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
搭載部材１０は、リードフレーム１１にキャビティ１２を有するパッケージ本体１３を絶縁性樹脂で成形して構成され、該キャビティ１２の底面部が素子実装部１４となっている。キャビティ１２は、側面がテーパ面（傾斜面）に形成され、その底面部に位置する素子実装部１４の上面には、リードフレーム１１に一体に形成された下側電極１５が露出している。パッケージ本体１３のキャビティ１２の外側の部分（素子実装部１４の外側に該素子実装部１４よりも高く形成された部分）の上面には、上側電極１６が露出している。      
【００１３】
一方、発光素子２０は、上面と下面にそれぞれ電極２１，２２が形成された垂直電極型（表面実装型）の発光素子である。この発光素子２０の下面が搭載部材１０の素子実装部１４に導電性接着剤２３で接合され、該発光素子２０の下面の電極２２が該素子実装部１４の下側電極１５に該導電性接着剤２３で接続されている。
【００１４】
搭載部材１０の素子実装部１４に実装した発光素子２０と搭載部材１０の上側電極１６との間のキャビティ１２内の隙間は、配線下地の段差が小さくなるように（或は配線下地がほぼ平坦面又はなだらかな傾斜面となるように）、透明な絶縁材料２４で埋められている。透明な絶縁材料２４は、例えば透明な絶縁性樹脂をインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法によりキャビティ１２内の隙間に充填して形成されている。尚、絶縁材料２４は、絶縁性樹脂以外の絶縁材（例えばガラス等）を用いても良い。
【００１５】
搭載部材１０の素子実装部１４に実装した発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６との間は、透明な配線２５で接続されている。透明な配線２５は、薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により絶縁材料２４上に跨がって形成されている。透明な配線２５は、線状や帯状に形成しても良いし、図２に示すように面状に形成しても良く、要は、他の導電物に接触してショートしない範囲内で、配線２５の位置ずれ等を考慮して配線２５の線幅を幅広に形成すれば良い。
【００１６】
ここで、本実施例１の配線２５の形成方法である「薄膜の成膜」は、乾式成膜法、湿式成膜法のいずれを用いても良く、例えば、ＩＴＯ等の透明な導電性材料を用いた物理蒸着「ＰＶＤ」（スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等）、化学蒸着「ＣＶＤ」（プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ等）、溶射（プラズマ溶射、アーク溶射等）、めっき法のいずれかを用いて配線２５のパターンを形成すれば良い。
【００１７】
また、「厚膜の成膜」は、例えば、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により導電性インクを吐出して配線２５のパターンを描画したり、導電性ペーストをスクリーン印刷して配線２５のパターンを形成しても良い。
【００１８】
また、「導電性部材の貼付」は、例えば、透明な導電性テープを貼着して配線２５を形成したり、或は、導電板を導電性接着剤で発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６に接合して配線２５を形成しても良い。
【００１９】
搭載部材１０の上側部分は、発光素子２０と配線２５を封止する透明な絶縁封止材２６でモールドされている。尚、透明な絶縁封止材２６をレンズ形状に形成して、透明な絶縁封止材２６がレンズを兼ねるように構成しても良い。
【００２０】
以上のように構成した本実施例１の発光素子パッケージを製造する場合は、まず、搭載部材形成工程で、搭載部材１０の素子実装部１４（キャビティ１２の底面部）に下側電極１５を形成すると共に、キャビティ１２の外側の部分（素子実装部１４の外側に該素子実装部１４よりも高く形成された部分）に上側電極１６を形成する。尚、この搭載部材１０は、別の製造会社で製造したものを入手しても良い。
【００２１】
この後、素子実装工程に移行し、垂直電極型の発光素子２０を搭載部材１０の素子実装部１４に実装する。この際、発光素子２０の下面を搭載部材１０の素子実装部１４に導電性接着剤２３で接合して、該発光素子２０の下面の電極２２を該素子実装部１４の下側電極１５に該導電性接着剤２３で接続する。
【００２２】
この後、絶縁材料充填工程に移行し、搭載部材１０のキャビティ１２内の隙間（搭載部材１０の上側電極１６と発光素子２０との間の配線経路の隙間）に、透明な絶縁性樹脂等をインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により充填して透明な絶縁材料２４を形成し、配線下地の段差を小さくする（或は配線下地をほぼ平坦面又はなだらかな傾斜面とする）。
【００２３】
この後、配線工程に移行し、搭載部材１０の素子実装部１４に実装した発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６との間を接続する透明な配線２５を、薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により絶縁材料２４上に跨がって形成する。
【００２４】
この後、封止工程に移行し、搭載部材１０の上側部分に透明な絶縁性樹脂等を吐出して搭載部材１０の上側部分を透明な絶縁封止材２６でモールドして、搭載部材１０上の発光素子２０と配線２５を透明な絶縁封止材２６で封止する。
【００２５】
以上説明した本実施例１によれば、搭載部材１０に高低差をつけて下側電極１５と上側電極１６を形成し、該搭載部材１０の素子実装部１４に実装した発光素子２０と該搭載部材１０の上側電極１６との間のキャビティ１２内の隙間を絶縁材料２４で埋めることで、発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６との間を接続する配線２５の下地の段差を小さく形成して（或は配線２５の下地をほぼ平坦状又はなだらかな斜面状に形成して）、その上に配線２５を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により形成できるように構成したので、従来のワイヤボンディングによる機械的・熱的なストレスによる不良発生の問題を解消でき、不良発生率を低減できる。
【００２６】
しかも、本実施例１では、搭載部材１０のキャビティ１２内の隙間を埋める絶縁材料２４として、透明な絶縁材料を用い、配線２５を透明な導電性材料で形成するようにしたので、発光素子２０から放出される光が絶縁材料２４や配線２５を透過することができ、輝度（光取出効率）を向上させることができる。
【００２７】
尚、本実施例１では、発光素子２０の下面の電極２２を素子実装部１４の下側電極１５に導電性接着剤２３で接続するように構成したが、発光素子２０の下面の電極２２に半田バンプ等のバンプを形成し、このバンプで素子実装部１４の下側電極１５に接続するようにしても良い。
【実施例２】
【００２８】
図３に示す本発明の実施例２の発光素子パッケージは、搭載部材１０のキャビティ１２内の素子実装部１４に複数の垂直電極型の発光素子２０を実装して構成している。この場合、素子実装部１４は、上記実施例１と同様に、リードフレーム１１に一体に形成した下側電極１５によって構成し、複数の発光素子２０の下面をそれぞれ素子実装部１４に導電性接着剤２３で接合して、複数の発光素子２０の下面の電極２２をそれぞれ該素子実装部１４の下側電極１５に該導電性接着剤２３で接続している。
【００２９】
搭載部材１０のキャビティ１２内の隙間（搭載部材１０の上側電極１６と複数の発光素子２０との間の配線経路の隙間）に、透明な絶縁性樹脂等をインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により充填して透明な絶縁材料２４を形成し、複数の発光素子２０に跨がる配線下地の段差を小さくしている（或は配線下地をほぼ平坦面又はなだらかな傾斜面としている）。
【００３０】
搭載部材１０の素子実装部１４に実装した複数の発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６との間を接続する透明な配線２５を、前記実施例１と同様に、薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により絶縁材料２４上に跨がって形成している。これにより、共通の下側電極１５と共通の上側電極１６との間に複数の発光素子２０を並列に接続した構成となっている。
【００３１】
更に、搭載部材１０の上側部分に透明な絶縁性樹脂等を吐出して搭載部材１０の上側部分を透明な絶縁封止材２６でモールドして、搭載部材１０上の複数の発光素子２０と配線２５を透明な絶縁封止材２６で封止している。
【００３２】
以上説明した本実施例２では、複数の発光素子２０の下面の電極２２をそれぞれ素子実装部１４の下側電極１５に導電性接着剤２３で接続すると共に、搭載部材１０のキャビティ１２内の隙間を透明な絶縁材料２４で埋め、複数の発光素子２０の上面の電極２１と搭載部材１０の上側電極１６との間を共通の配線２５で接続するようにしたので、複数の発光素子２０に対する配線２５の製造プロセスを簡略化できる。
【００３３】
尚、本実施例２では、共通の下側電極１５と共通の上側電極１６との間に複数の発光素子２０を並列に接続したたが、複数の発光素子２０を直列に接続した構成としても良い。複数の発光素子を直列接続する場合は、複数の発光素子を実装する共通の素子実装部に複数の下側電極を分割して形成し、或は、搭載部材に複数の素子実装部（複数のキャビティ）を形成して各素子実装部にそれぞれ下側電極を分割して形成し、該素子実装部の外側に該素子実装部よりも高く形成された部分に複数の上側電極を分割して形成し、複数の発光素子の上面の電極と複数の上側電極との間に選択的に配線を薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により形成するようにすれば良い。
【実施例３】
【００３４】
図４に示す本発明の実施例３の発光素子パッケージは、片面の両側にそれぞれ電極３１，３２が形成された水平電極型の発光素子３０（半導体素子）を前記実施例１と同様の構成の搭載部材１０の素子実装部１４に横向きに実装して構成している。
【００３５】
本実施例３では、水平電極型の発光素子３０の電極３１，３２側の面を横向きにして該発光素子３０の一方側の電極３１が下側で他方側の電極３２が上側に位置するように該発光素子３０の側面を素子実装部１４に導電性接着剤２３で接合して該発光素子３０の一方側の電極３１を素子実装部１４の下側電極１５に該導電性接着剤２３で接続している。
【００３６】
素子実装部１４に接合した発光素子３０と搭載部材１０の上側電極１６との間のキャビティ１２内の隙間に透明な絶縁性樹脂等をインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により充填して透明な絶縁材料２４を形成し、配線２５の下地の段差を小さくしている。発光素子３０の他方側の電極３２の少なくとも一部は、絶縁材料２４に埋設されず、絶縁材料２４から上方に突出している。
【００３７】
搭載部材１０の素子実装部１４に実装した発光素子３０の他方側の電極３２と搭載部材１０の上側電極１６との間を接続する透明な配線２５を、前記実施例１と同様に、薄膜又は厚膜の成膜若しくは導電性部材の貼付により絶縁材料２４上に跨がって形成している。      
【００３８】
更に、搭載部材１０の上側部分を透明な絶縁封止材２６でモールドして、搭載部材１０上の発光素子３０と配線２５を透明な絶縁封止材２６で封止している。
【００３９】
以上説明した本実施例３のように構成すれば、水平電極型の発光素子３０についても、垂直電極型の発光素子１０と同様の配線構造を採用することができ、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
尚、本発明は、発光素子パッケージに限定されず、発光素子以外の半導体素子を搭載部材に搭載した様々な構造の半導体パッケージに適用して実施できる等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１０…搭載部材、１１…リードフレーム、１２…キャビティ、１３…パッケージ本体、１４…素子実装部、１５…下側電極、１６…上側電極、２０…発光素子（半導体素子）、２１…上面の電極、２２…下面の電極、２３…導電性接着剤、２４…絶縁材料、２５…配線、２６…絶縁封止材、３０…発光素子（半導体素子）、３１…一方側の電極、３２…他方側の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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