(57)【要約】      （修正有）【課題】金属の放熱部を有するパッケージの上に、封止部を高強度で接合した光半導体装置を提供する。【解決手段】光半導体装置１００の製造方法は、パッケージ５０を準備する工程であって、パッケージ５０は、表面と裏面とを有する基部１０と、基部１０を貫通するように設けられた金属の放熱部３０と、アノード電極２５およびカソード電極２５と、を有する工程と、基部１０の表面側の放熱部３０の上に、光デバイス４０を固定する工程と、基部１０の表面上に、少なくとも放熱部３０、アノード電極２５、およびカソード電極２５を覆うように液体状封止樹脂を提供して、第１封止部６１を形成する第１封止工程と、第１封止部の上に、トランスファモールド法で、トランスファモールド用封止樹脂からなる第２封止部６２を形成する第２封止工程とを含む。【選択図】図３
2017037908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体装置の製造方法であって、
パッケージを準備する工程であって、該パッケージは、
表面と裏面とを有する基部と、
該基部を貫通するように設けられた金属の放熱部と、
アノード電極およびカソード電極と、
を有する工程と、
該基部の表面側の該放熱部の上に、光デバイスを固定する工程と、
該基部の表面上に、少なくとも該放熱部、該アノード電極、および該カソード電極を覆うように液体状封止樹脂を提供して、第１封止部を形成する第１封止工程と、
該第１封止部の上に、トランスファモールド法で、トランスファモールド用封止樹脂からなる第２封止部を形成する第２封止工程と、を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記液体状封止樹脂および上記トランスファモールド用封止樹脂は、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
上記液体状封止樹脂は、離型剤を含まず、主剤と硬化剤とからなる２液性のエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
上記トランスファモールド用封止樹脂は、主剤と硬化剤と離型剤とからなるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項５】
表面と裏面とを有する基部と、該基部を貫通して設けられた放熱部と、アノード電極およびカソード電極と、を有するパッケージと、
該基部の表面側の該放熱部の上に配置された光デバイスと、
該基部の表面側を覆い、該光デバイスを封止した封止部と、を含む光半導体装置であって、
該封止部は、
少なくとも該放熱部、該アノード電極、および該カソード電極を覆う樹脂からなる第１封止部と、
該第１封止部の上に形成された樹脂からなる第２封止部と、の積層構造を有することを特徴とする光半導体装置。
【請求項６】
上記第１封止部は離型剤を含まない樹脂からなり、上記第２封止部は離型剤を含む樹脂からなることを特徴とする請求項５に記載の光半導体装置。
【請求項７】
上記第１封止部および上記第２封止部は、エポキシ樹脂を主成分とする封止部からなることを特徴とする請求項５または６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
上記封止部は、上記光デバイスが発光または受光する光を透過することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置およびその製造方法に関し、特に、高出力の半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体発光装置では、パッケージに発光デバイスを搭載し、その上に、レンズを兼ねた封止部がトランスファモールド法で形成される。パッケージは、ＰＰＡ等の樹脂からなる樹脂基板を有し、樹脂基板には、これを貫通する放熱部と、アノード電極およびカソード電極が設けられている。発光デバイスが搭載される放熱部は反射板を兼ねるため、例えば金でめっきされた金属が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９５３６１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トランスファモールド法では、金型を用いてエポキシ樹脂をレンズの形に成形して封止部を形成するが、エポキシ樹脂は金属の放熱部に対して密着性が低い。特に、トランスファモールド法ではエポキシ樹脂に離型剤を混ぜるため、密着性はより低くなり、パッケージからの封止部の剥離が問題となった。例えば、封止部はレンズを兼ねるため、半導体発光装置の使用時に封止部に応力がかかる場合もあり、かかる応力によるレンズの剥離も問題であった。また、封止部がレンズを兼ねる場合、透明のエポキシ樹脂を用いる必要があるが、透明のエポキシ樹脂は、炭素含有の黒色のエポキシ樹脂より密着性が低い点も問題であった。
【０００５】
一方、パッケージと封止部の密着性を向上させるために、パッケージ全体を封止部で覆う方法もあるが、この方法では封止部に用いるエポキシ樹脂の量が増え、製造コストが高くなる。特に、高出力の半導体発光装置では、放熱部がパッケージの裏面から露出して熱を放出するため、パッケージ全体を封止部で覆う方法は採用できない。
【０００６】
そこで、本発明は、金属の放熱部を有するパッケージの上に、封止部を高強度で接合した光半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の形態は、
光半導体装置の製造方法であって、
パッケージを準備する工程であって、パッケージは、
表面と裏面とを有する基部と、
基部を貫通するように設けられた金属の放熱部と、
アノード電極およびカソード電極と、
を有する工程と、
基部の表面側の放熱部の上に、光デバイスを固定する工程と、
基部の表面上に、少なくとも放熱部、アノード電極、およびカソード電極を覆うように液体状封止樹脂を提供して、第１封止部を形成する第１封止工程と、
第１封止部の上に、トランスファモールド法で、トランスファモールド用封止樹脂からなる第２封止部を形成する第２封止工程と、を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【０００８】
本発明の他の形態は、
表面と裏面とを有する基部と、基部を貫通して設けられた放熱部と、アノード電極およびカソード電極と、を有するパッケージと、
基部の表面側の放熱部の上に配置された光デバイスと、
基部の表面側を覆い、光デバイスを封止した封止部と、を含む光半導体装置であって、
封止部は、
少なくとも放熱部、アノード電極、およびカソード電極を覆う樹脂からなる第１封止部と、
第１封止部の上に形成された樹脂からなる第２封止部と、の積層構造を有することを特徴とする光半導体装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、放熱効果および発光効率が高く、かつ高強度の半導体発光装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置の平面図である。
【図３】図２の半導体発光装置をＡ−Ａ方向に見た場合の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置の製造工程のプロセスフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置の斜視図である。半導体発光装置１００は、パッケージ５０とその上に形成された封止部６０を有する。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置１００の平面図であり、理解を容易にするために、封止部６０は省略してある。また、図３は、図２の半導体発光装置１００をＡ−Ａ方向に見た場合の断面図である。図２、３中、図１と同一符合は、同一又は相当箇所を示す。
【００１３】
図２、３に示すように、パッケージ５０は、基部１０を含む。基部１０は、例えばプラスチック、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド系樹脂、ナイロン系樹脂からなる。基部１０は、平面部１１と、その周囲を囲む壁部１２からなり、平面部１１の中央には放熱部３０が設けられている。放熱部３０は、基部１０の平面部１１を貫通して、基部１０の裏側に露出する。基部１０の平面部１１には、放熱部３０を挟むようにアノード／カソード電極２５が設けられている。アノード／カソード電極２５は、基部１０の外部の外部端子２０と一体成形されている。
【００１４】
放熱部３０は、例えば銅等の金属からなり、その表面は、金や銀（例えばＡｇ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｎｉ）でめっきされている。金や銀でめっきすることで、反射率を向上させている。また、アノード／カソード電極２５および外部端子２０は、例えば銅等の金属からなる。
【００１５】
放熱部３０の上には、発光ダイオードやＬＥＤのような半導体発光素子４０がダイボンド等により固定されている。半導体発光素子４０のアノード／カソードと、アノード／カソード電極２５との間は、ボンディングワイヤ４５で電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４５は、例えば金やアルミニウムからなる。
【００１６】
パッケージ５０の上には、半導体発光素子４０等を封止するように、封止部６０が設けられている。封止部６０は、パッケージ５０の平面部１１の上に設けられた下層の第１封止部６１と、第１封止部６１の上に設けられた上層の第２封止部６２との積層構造からなる。封止部６０は、半導体発光素子４０から照射される光のレンズとしても機能する。
【００１７】
第１封止部６１は、液体の封止樹脂を固体化して形成される、離型剤を含まないエポキシ樹脂からなる。一方、第２封止部６２は、トランスファモールド法で形成されるため、エポキシ樹脂に離型剤が含まれる。離型剤には、シリコーン系材料やフッ素系材料が用いられる。
【００１８】
第１封止部６１の厚さは、少なくとも放熱部３０とアノード／カソード電極２５の表面を覆うものであれば、壁部１２の上端までの範囲で任意に厚さが選択できるが、例えば半導体発光素子４０およびボンディングワイヤ４５を覆うような厚さが好ましい。なお、第２封止部６２に比較して第１封止部６１の屈折率を大きくすることで、光の出射効率を高くすることができる。逆に、第２封止部６２に比較して第１封止部６１の屈折率が小さい場合は、封止部６０内での光の閉じ込めを少なくするために、第１封止部６１の厚さは薄い方が好ましい。
【００１９】
第１封止部６１と第２封止部６２との識別は、成分分析を行うことにより、第２封止部６２には、離型剤（シリコーン系材料、フッ素系材料）に起因するＳｉ元素やＦ元素が含まれるが、第１封止部６１にはそれらが含まれないことから可能となる。
【００２０】
また、それぞれの封止部６１、６２の厚さや屈折率の違いにもよるが、例えば光学顕微鏡を用いた観察や、偏光板の間に配置して光（全可視光）を通し、光の干渉の程度（虹の出来方）を観察することによっても識別することができる。
【００２１】
本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置１００を動作させた場合、半導体発光素子４０の動作により生じた熱は、放熱部３０を介して、放熱部３０の裏面から外部に放出される。また、半導体発光素子４０から出た光は、レンズとして機能する封止部６０を通って外部に出るが、放熱部３０の方向に出た光も、金等でめっきされた放熱部３０の表面で反射され、封止部６０を通って外部に出る。
【００２２】
また、金属からなる放熱部３０やアノード／カソード電極２５に接して形成される第１封止部６１として、接合力の強いエポキシ樹脂を配置し、その上にトランスファモールドで第２封止部６２を設けることにより、封止部６０に外部応力がかかった場合の、パッケージ５０と封止部６０との間の剥離を防止できる。
【００２３】
次に、図４を参照しながら、本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置１００の製造方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置１００の製造方法のプロセスフローである。
【００２４】
本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置１００の製造方法は、図４に示すように、以下の５つの工程（ａ）〜（ｅ）を含む。
【００２５】
工程（ａ）:パッケージ準備工程
上述のようなパッケージ５０を準備する。パッケージ５０は、基部１０と、基部１０の平面部１１を貫通するように設けられた放熱部３０と、放熱部３０の両側にそれぞれ設けられたアノード／カソード電極２５と、アノード／カソード電極２５に接続された外部端子２０を有する。放熱部３０は、銅等の金属から形成され、表面には金や銀がめっきされている。
【００２６】
工程（ｂ）：ダイボンディング工程
放熱部３０の上に、例えば銀ペーストを用いて半導体発光素子４０をダイボンドする。半導体発光素子４０は、例えばＧａＡｓやＧａＮからなるダイオードやＬＥＤである。
【００２７】
工程（ｃ）：ワイヤボンディング工程
半導体発光素子４０のアノード／カソードと、パッケージ５０のアノード／カソード電極２５とを、例えば金等のボンディングワイヤを用いて接続する。
【００２８】
工程（ｄ）：第１封止工程
液体状の封止樹脂を、パッケージ５０の平面部１１の上に、ポッティング法により塗布する。封止樹脂は、少なくとも放熱部３０とアノード／カソード電極２５の表面を覆う必要があるが、半導体発光素子４０やボンディングワイヤ４５も覆うことが好ましい。液体状の封止樹脂には、例えば、主剤（ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの共重合体）と硬化剤（ポリアミンや酸無水物）を混合した２液性のエポキシ樹脂が用いられる。主剤と硬化剤は、使用直前に混ぜることで、液体状の封止樹脂の塗布が可能となる。この封止樹脂は、トランスファモールド法に用いる封止樹脂のような離型剤は含まない。
【００２９】
２液性の封止樹脂としては、例えばＦＩＮＥ  ＰＯＬＹＭＥＲＳ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製のＴ−７００５ＡＤ（主剤）／Ｔ−７０００Ｂ１０（硬化剤）や、ＸＴ−１７８７ＤＣ３（主剤）／ＨＴ−６７８（硬化剤）の組み合わせが用いられる。
【００３０】
塗布した封止樹脂は、所定の時間、加熱することにより硬化し、第１封止部６１となる。Ｔ−７００５ＡＤ（主剤）／Ｔ−７０００Ｂ１０（硬化剤）の組み合わせの場合、１５０℃で４時間保持することにより硬化する。
【００３１】
封止樹脂は、２液性の樹脂に限らず、他の架橋反応の進んでいない液体状の封止樹脂を使用しても良い。
【００３２】
工程（ｅ）：第２封止工程
パッケージ５０の上にトランスファモールド用の金型を配置して、金型を例えば１５０℃程度に加熱した状態で金型中にトランスファー成型用封止樹脂（エポキシ樹脂）を射出する。成型時間は例えば１〜３分間で、射出圧力は例えば３〜８ＭＰａである。金型を冷却して離型した後、例えば約１５０℃で３時間、アフターキュアを行う。これにより、第１封止部６１の上に第２封止部６２が形成される。
【００３３】
トランスファー成型用封止樹脂には、例えば日東電工株式会社製のトランスファー成型用透明樹脂ＮＴ−３００ＨやＮＴ−６００Ｈが用いられる。これらのトランスファー成型用封止樹脂は、主剤と硬化剤とが予め混合され、架橋反応がある程度進んだ状態で市販されている。また、金型からの剥離を容易にするため、シリコーン系やフッ素系の離型剤を添加する。離型剤は、予めトランスファー成型用封止樹脂に混合されたものでも、トランスファー成型用封止樹脂には含まれずに別途金型等の塗布するものでも良い。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態では、封止部６０はレンズとして機能するため、第１封止部６１、第２封止部６２の材料として、透明の樹脂材料が用いられる。
【００３５】
以上の工程（ａ）〜（ｅ）により、図１〜３に示すような、本発明の実施の形態にかかる半導体発光装置１００が完成する。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態にかかる方法では、第１封止工程（工程（ｄ））で、パッケージ５０の基部１０の平面部１１の上に、離型剤を含まない液体状の封止樹脂を用いて第１封止部６１を形成する。液体状の封止樹脂では、樹脂材料の架橋反応が殆ど進んでいないため、密着性が高く、金属からなる放熱部３０やアノード／カソード電極２５の上でも、高い密着性を有する。特に、この封止樹脂は、トランスファモールド用封止樹脂のように離型剤を含む必要がないため、高い密着性を保持することができる。
【００３７】
また、第２封止工程（工程（ｅ））では、樹脂材料からなる第１封止部６１の上に、トランスファモールド用封止樹脂からなる第２封止部６２を形成するため、従来のように、金属からなる放熱部３０やアノード／カソード電極２５の上に直接トランスファモールド用封止樹脂からなる封止部を形成する場合と比較して、第１封止部６１と第２封止部６２の間の接合力を大きくすることができる。
【００３８】
この結果、金属の放熱部３０を有するパッケージ５０の上に、封止部（レンズ）６０を高強度で形成することが可能となる。これより、放熱効果および発光効率が高く、かつ高強度の半導体発光装置の提供が可能となる。特に、外部応力が加えられても封止部６０の破損が防止できる。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態では、半導体発光素子４０を用いた半導体発光装置１００について説明したが、本発明は、半導体発光素子４０の代わりに半導体受光素子を用いた半導体受光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  基部
２０  外部端子
２５  アノード／カソード電極
３０  放熱部
４０  半導体発光素子
４５  ボンディングワイヤ
５０  パッケージ
６０  封止部
６１  第１封止部
６２  第２封止部
１００  半導体発光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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