(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板の上に半導体薄膜層を積層するとともに、この積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成し、且つ前記基板側を主光取出し面とする半導体発光素子と、
前記ｐ側及びｎ側の電極にそれぞれ導通する一対の電極のパターンを一体に形成するとともに、前記半導体発光素子を搭載する合成樹脂製のマウントカップと、
一対のリードのそれぞれの先端に前記マウントカップを搭載し且つ前記一対の電極パターンにそれぞれ導通するステーを形成したリードフレームとを含み、
前記マウントカップに形成する一対の電極の間の間隔を前記リードフレームのステーどうしの間隔より短くしたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記マウントカップは、その素材の合成樹脂の中に光反射性のフィラーを混入したことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップ型の半導体発光素子を備える半導体発光装置に係り、特に半導体発光素子の小型化に対応できるリードフレームとのアセンブリを可能とした半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体を利用した青色発光の発光素子は、結晶成長のための基板として現在ではサファイアが最も一般的なものとして利用されている。この絶縁性のサファイアを基板とする発光素子では、ｐ側及びｎ側の両方の電極は基板と反対側の面であって半導体の積層膜の表面に形成される。このようにｐ側及びｎ側の電極が同一面にあることを利用して、これらの電極のそれぞれにバンプ電極を形成し、基板側が発光方向を向く姿勢としたフリップチップ型のアセンブリとするものが従来から知られている。
【０００３】
図５はＧａＮ系化合物半導体を利用した半導体発光素子をフリップチップ型としてリードフレームに搭載したＬＥＤランプの概略図であって、同図の（ａ）は縦断面図、同図の（ｂ）は横断面図である。
【０００４】
図５において、プリント配線基板（図示せず）に導通固定されるリードフレーム５１の一対のリード５１ａ，５１ｂのそれぞれの上端にマウント部５１ｃ，５１ｄが形成され、これらのマウント部５１ｃ，５１ｄに半導体発光素子１を跨がせて搭載するとともに、全体をエポキシ樹脂を用いた樹脂ヘッド５２によって封止している。
【０００５】
半導体発光素子１は、図６に示すように、絶縁性であって光透過性のサファイアを利用した基板１ａにＧａＮのｎ型層１ｂ及びｐ型層１ｃを順に積層してこれらの層の間を活性層とし、ｎ型層１ｂの表面にはｎ側電極パッド１ｄ及びｐ型層１ｃの表面にはｐ側電極パッド１ｅを金属蒸着法によって形成したものである。そして、ｎ側及びｐ側の電極パッド１ｄ，１ｅにはバンプ電極２ａ，２ｂがそれぞれ形成されている。
【０００６】
半導体発光素子１は、バンプ電極２ａ，２ｂをマウント部５１ｄ，５１ｃの上に載せて超音波圧着と加熱圧着を加えることで接合され、リード５１ｂ，５１ａにそれぞれ導通固定される。そして、活性層からの光は基板１ａを抜けて図６において上向きに発光され、この基板１ａの上端面を主光取出し面とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図示の例の半導体発光素子１も含めて、素子の一般的な製造は、基板材料にＧａＮのｎ型層やｐ型層をウエハー状態で積層するとともにｎ側及びｐ側の電極パッドを蒸着形成し、ダイサーによってダイシングすることでチップ状の発光素子を得るというものである。そして、近来ではダイシング技術の進歩や電極形成のためのパターニングの精度の向上等によって、発光素子のより一層の小型化が可能となった。このような発光素子の小型化は、小型で薄型化が最も重要な設計課題となっている電子機器への対応の面で非常に有効とされている。
【０００８】
一方、半導体発光素子１を搭載するためのリードフレーム５１の製造では、ｐ側とｎ側との導通のためにマウント部５１ｃ，５１ｄを分断する加工が必要である。すなわちリードフレーム５１の先端側すなわちマウント部５１ｃ，５１ｄが最終的に形成される部分を一体にしてリード５１ａ，５１ｂが延びた二股状の部品として製作しておき、一体となっている部分の中央を切開してマウント部５１ｃ，５１ｄに分離する工程によって加工される。
【０００９】
ところが、切り開かれたマウント部５１ｃ，５１ｄとの間のギャップ５１ｅの切開幅は、リードフレーム５１の肉厚にも関係するが、従来では最小で０．４ｍｍ程度である。そして、加工誤差等を含むと０．４ｍｍ以上となってしまうことが殆どである。
【００１０】
このようにリードフレーム５１の加工の面から、マウント部５１ｃ，５１ｄとの間のギャップ５１ｅの幅には下限がある。その一方で半導体発光素子１は小型化が更に進み、バンプ電極２ａ，２ｂどうしの間隔もより短くなる傾向にある。したがって、バンプ電極２ａ，２ｂの間隔がギャップ５１ｅの幅よりも短くなると、これらのバンプ電極２ａ，２ｂのいずれか一方しかマウント部５１ｃ，５１ｄに接合できず、アセンブリできないことになる。
【００１１】
以上のように、半導体発光素子１は小型化が進んでいる一方で、リードフレーム５１についてはその製造上の制約からマウント部５１ｃ，５１ｄの間のギャップ５１ｅを狭めることができない状況にある。このため、二つに分離されたマウント部５１ｃ，５１ｄに搭載してＬＥＤランプ型とする場合では、半導体発光素子１とリードフレーム５１とのマッチングが採れず、装置の小型化の大きな障害となっている。
【００１２】
本発明において解決すべき課題は、半導体発光素子の小型化に対応できるリードフレームへの導通搭載のためのアセンブリ構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光透過性の基板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成し且つ前記基板側を主光取出し面とする半導体発光素子と、前記ｐ側及びｎ側の電極にそれぞれ導通する一対の電極のパターンを一体に形成するとともに前記半導体発光素子を搭載する合成樹脂製のマウントカップと、一対のリードのそれぞれの先端に前記マウントカップを搭載し且つ前記一対の電極パターンにそれぞれ導通するステーを形成したリードフレームとを含み、前記マウントカップに形成する一対の電極の間の間隔を前記リードフレームのステーどうしの間隔より短くしたことを特徴とする。
【００１４】
この構成では、ステーどうしの間の距離がリードフレームの製造上から或る値以上としなければならなくても、合成樹脂製のマウントカップに備える電極どうしの間の間隔を狭くすることによって、小型化されてｐ側及びｎ側の電極間の距離が短い半導体発光素子でも導通搭載が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、光透過性の基板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成し且つ前記基板側を主光取出し面とする半導体発光素子と、前記ｐ側及びｎ側の電極にそれぞれ導通する一対の電極のパターンを一体に形成するとともに前記半導体発光素子を搭載する合成樹脂製のマウントカップと、一対のリードのそれぞれの先端に前記マウントカップを搭載し且つ前記一対の電極パターンにそれぞれ導通するステーを形成したリードフレームとを含み、前記マウントカップに形成する一対の電極の間の間隔を前記リードフレームのステーどうしの間隔より短くしたことを特徴とする半導体発光装置であり、リードフレームの形状や大きさの態様に関係なくｐ側及びｎ側の電極間の距離が短い半導体発光素子でも導通搭載できるという作用を有する。
【００１６】
請求項２の発明は、前記マウントカップは、その素材の合成樹脂の中に光反射性のフィラーを混入したことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置であり、樹脂製のマウントカップであってもフィラーによる光反射が利用できるという作用を有する。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態による半導体発光装置の要部を示す縦断面図、図２及び図３は図１の平面図及び底面図である。なお、半導体発光素子は図６に示したものと同様であり、同じ構成部材については共通の符号で指示する。
【００１９】
図１において、プリント配線基板（図示せず）等に基端を導通固定されるリードフレーム３の一対のリード３ａ，３ｂのそれぞれの上端には直角に曲げたステー３ａ−１，３ｂ−１をそれぞれ形成し、これらのステー３ａ−１，３ｂ−１の上面に半導体発光素子１を導通固定したマウントカップ４を固定している。
【００２０】
リードフレーム３は従来例と同様に先端側すなわちステー３ａ−１，３ｂ−１部分を一体として二股状に形成していき、この一体部分を分断してステー３ａ−１，３ｂ−１に分離してその間をギャップ３ｃとしたものである。そして、このギャップ３ｃの開口幅Ｗは、現在の製造技術では０．４ｍｍ程度である。
【００２１】
マウントカップ４はたとえば白色系の液晶ポリマー（ＬＣＰ）を素材とし、半導発光素子１の周りを囲むすり鉢状に型製作されたものである。そして、半導体発光素子１から下方及び側方から抜ける光を発光方向に反射させるために、光反射性のたとえばＴｉＯ2等の化合物をフィラーとして混入している。
【００２２】
マウントカップ４の底部４ａには半導体発光素子１とリードフレーム３とを導通させるための一対の電極５，６を設ける。これらの電極５，６は、フィラーを混入したマウントカップ４とともに型製作するときに一体に封止されるもので、図２及び図３に示すように、長方形の平面形状を持つ。すなわち、電極５，６は底部４ａの中心部分にこの底部４ａよりも上に突き出る素子側導通部５ａ，６ａを形成するとともに、底部４ａの下面と同じ面内で露出するリード側導通部５ｂ，６ｂを備えている。
【００２３】
ここで、電極５，６はマウントカップ４を樹脂によって型成形するときに一体に封止するので、製造用の型に対するこれらの電極５，６の位置を正しく設定することで、互いの間の距離を小さくできる。すなわち、図１に示すように、電極５，６の素子側導通部５ａ，６ａどうしの間の間隔をリードフレーム３のギャップ３ｃの開口幅Ｗよりも短くした成形が可能である。したがって、半導体発光素子１のｎ側及びｐ側のバンプ電極２ａ，２ｂどうしの距離がたとえばギャップ３ｃの開口幅Ｗより短くても、素子側導通部５ａ，６ａにマウントできる。
【００２４】
電極５，６を一体に備えたマウントカップ４は、リード３ａ，３ｂのステー３ａ−１，３ｂ−１に図１及び図３の位置関係となるように搭載する。そして、ステー３ａ−１，３ｂ−１よりもリード側導通部５ｂ，６ｂの平面形状を大きくしておくことによって、図３に示すようにこれらのステー３ａ−１，３ｂ−１とリード側導通部５ｂ，６ｂとを半田７付けでき、これによってリードフレーム３にマウントカップ４が固定されると同時に、電極５，６とリード３ａ，３ｂとの導通が得られる。
【００２５】
このようにマウントカップ４をリードフレーム３に一体とすることで、マウントカップ４に予め設けた電極５，６はリード３ａ，３ｂに導通する。したがって、素子側導通部５ａ，６ａの上にバンプ電極２ａ，２ｂを載せて超音波圧着及び加熱圧着すれば、これらが接合して半導体発光素子１が実装される。この実装に際しては、先に述べたように素子側導通部５ａ，６ａの間の間隔がリードフレーム３のギャップ３ｃよりも短いので、半導体発光素子１が小型であってバンプ電極２ａ，２ｂの間隔が狭いものでも対応できる。
【００２６】
また、マウントカップ４にはＴｉＯ2等の光反射性の高いフィラーを混入しているので、半導体発光素子１から底部４ａ及び内周面４ｂ側に抜ける光を図１において基板１ａの上面の主光取出し面からの発光方向へ反射させて回収できる。したがって、マウントカップ４を合成樹脂製としていても、反射光による発光輝度の向上も可能となる。
【００２７】
図４はマウントカップ４に設ける電極５，６の形成パターンの別の例を示す要部の平面図である。
【００２８】
図示の例では、ｎ側及びｐ側の電極パッド１ｄ，１ｅは半導体発光素子１の平面外郭の中で対角線方向に離れて位置しているので、電極５，６の素子側導通部５ａ，６ａにはこれらの電極パッド１ｄ，１ｅに接合するバンプ電極２ａ，２ｂを含めるように展開させた形状を持たせている。このように、半導体発光素子１のｐ側及びｎ側の電極の配置や位置関係が変わっても、電極５，６のマウントカップ４内でのパターンを変更するだけの対応で済み、各種の半導体発光素子の搭載にも対応できる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、合成樹脂製のマウントカップに電極を形成するときにはそのパターン形成が自在なので電極どうしの間の間隔を短くでき、ｐ側及びｎ側の電極の間の距離が短い小型の半導体発光素子でも支障なくアセンブリでき、装置の小型化が更に促進される。
【００３０】
請求項２の発明では、マウントカップに光反射性のフィラーを混入することで、光反射機能を持たせることができるので、マウントカップを合成樹脂製としていても発光輝度の低下を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による半導体発光装置の要部の縦断面図
【図２】マウントカップに設ける電極のパターンと半導体発光素子との位置関係を示すための概略平面図
【図３】マウントカップに設ける電極のリード側導通部とリードとの位置関係を示す概略底面図
【図４】マウントカップに設ける電極パターンの別の例を示す概略平面図
【図５】従来のフリップチップ型の半導体発光素子を備えたＬＥＤランプの例であって、
（ａ）はその縦断面図
（ｂ）はその横断面図
【図６】従来例における半導体発光素子のリードフレームへの導通搭載構造を示す要部の縦断面図
【符号の説明】
１  半導体発光素子
１ａ  基板
１ｂ  ｎ型層
１ｃ  ｐ型層
１ｄ  ｎ側電極パッド
１ｅ  ｐ側電極パッド
２ａ，２ｂ  バンプ電極
３  リードフレーム
３ａ，３ｂ  リード
３ａ−１，３ｂ−１  ステー
３ｃ  ギャップ
４  マウントカップ
４ａ  底部
４ｂ  内周面
５，６  電極
５ａ，６ａ  素子側導通部
５ｂ，６ｂ  リード側導通部
【図１】
0004304760.tif 000002
【図２】
0004304760.tif 000003
【図３】
0004304760.tif 000004
【図４】
0004304760.tif 000005
【図５】
0004304760.tif 000006
【図６】
0004304760.tif 000007