半導体素子のダイボンド接合構造、サブマウント基板、該接合構造又は該基板を用いた発光装置、及び該発光装置を用いた照明器具、並びに半導体素子パッケージの製造方法
【課題】半導体素子と基板とのダイボンディング接合において、半導体素子が実装される装置の大型化を引き起こすことなく、接合部位からのダイボンド剤の溢れ出しを起こりにくくし、かつ半導体素子から基板への放熱が効率良く起こるようにする。
【解決手段】半導体素子（ＬＥＤ）３が載置される素子載置面２ａに、複数の環状凸条部２ｂが設けられる。ＬＥＤ３と素子載置面２ａとをダイボンディング接合する際に、環状凸条部２ｂがダイボンド剤４の広がりを抑制するため、ダイボンド剤４は素子載置面２ａの周辺部へ溢れ出しにくくなる。また、環状凸条部２ｂは、ＬＥＤ３と素子載置面２ａとの接合面面積を大きくするため、ＬＥＤ３の放熱効率を向上することができる。更に、環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａの直下に設けられるため、ＬＥＤ３が実装される装置の大型化を引き起こさない。
【解決手段】半導体素子（ＬＥＤ）３が載置される素子載置面２ａに、複数の環状凸条部２ｂが設けられる。ＬＥＤ３と素子載置面２ａとをダイボンディング接合する際に、環状凸条部２ｂがダイボンド剤４の広がりを抑制するため、ダイボンド剤４は素子載置面２ａの周辺部へ溢れ出しにくくなる。また、環状凸条部２ｂは、ＬＥＤ３と素子載置面２ａとの接合面面積を大きくするため、ＬＥＤ３の放熱効率を向上することができる。更に、環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａの直下に設けられるため、ＬＥＤ３が実装される装置の大型化を引き起こさない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を基板へダイボンディング接合する際に利用される半導体素子のダイボンド接合構造、及びこの接合構造を備えたサブマウント基板に関する。また、本発明は、その接合構造又は基板を用いた発光装置、及びこの発光装置を用いた照明器具、並びに半導体素子パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を基板へダイボンディング接合する際には、半導体素子と基板との間にこれらを接合させる接着剤としてダイボンド剤が充填される。このとき、充填されたダイボンド剤の量が多すぎると、半導体素子と基板との接合部位から溢れ出したダイボンド剤が、半導体素子周辺の配線パターン等に接触し、電極間ショート等を引き起こすことがある。
【０００３】
そこで、特許文献１に示されるように、半導体素子と基板との接合部位の周囲にプリントされたインクから成るダム部を設け、半導体素子を基板へ接合する際に、接合部位から溢れ出したダイボンド剤をダム部により堰き止めることが知られている。
【０００４】
また、特許文献２に示されるように、ダイボンド領域内の周辺部にダイボンド剤を堰き止めるバンプを設けることが知られている。
【０００５】
ところで、一般的に、半導体素子の基板への接合は、サブマウント基板を介して行われる。サブマウント基板の役割の一つは、半導体素子から発せられた熱を吸収して放熱することにより、半導体素子を冷却することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７９５７６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２に示されるような構成においては、ダム部及びバンプは、半導体素子と基板との接合部位から溢れ出したダイボンド剤を堰き止めるものであって、ダイボンド剤の溢れ出しそのものを防ぐものではない。そのため、半導体素子と基板との適切な接合に必要とされるダイボンド剤まで溢れ出してしまうと、半導体素子と基板との接合面面積が小さくなり、十分な接合強度、放熱性、又は所定の電気特性が得られない虞がある。また、半導体素子と基板との接合面面積が元々小さいため、半導体素子から基板への放熱が十分ではない。更に、ダム部は、接合部位の周囲に配置されるため、その分だけ半導体素子が搭載された装置の大型化を引き起こし、装置の小型化及び高集積化を妨げる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであって、装置を大型化することなく、半導体素子と基板との接合部位からのダイボンド剤の溢れ出しを抑制し、かつ半導体素子から基板への放熱が効率良く行われる半導体素子のダイボンド接合構造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】
【０００９】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装して成る半導体素子のダイボンド接合構造であって、前記素子載置面は、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記接合構造において、前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１１】
上記接合構造において、前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１２】
上記接合構造において、前記凹曲面には、光反射材が積層されていることが好ましい。
【００１３】
上記接合構造において、前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることが好ましい。
【００１４】
上記接合構造において、前記環状凸条部は、複数のバンプから構成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子が実装されるサブマウント基板であって、前記半導体素子を実装する実装面は、該実装面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記基板において、前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１７】
上記基板において、前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１８】
上記基板において、前記凹曲面には、光反射材が積層されていることが好ましい。
【００１９】
上記基板において、前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記半導体素子のダイボンド接合構造のいずれか一つを用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置であり、また、この発光装置を用いた照明器具である。
【００２１】
本発明は、上記サブマウント基板のいずれか一つを用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置であり、また、この発光装置を用いた照明器具である。
【００２２】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条のバンプを、最も内側にある環状凸条のバンプから外側に向かって順に、内側にある環状凸条のバンプを取り囲むように形成し、該バンプ上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されるサブマウント基板を用い、該サブマウント基板上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、半導体素子を基板の素子載置面へダイボンディング接合する際に、素子載置面に設けられた環状凸条部がダイボンド剤の広がりを抑えるため、半導体素子装置を大型化することなく、ダイボンド剤の素子載置面周辺への溢れ出しを抑制できる。また、環状凸条部は、半導体素子と素子載置面との接合面面積を大きくするため、半導体素子の放熱効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図２】（ａ）は上記接合構造の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図３】上記接合構造の一変形例の横断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図５】（ａ）は上記接合構造の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図６】（ａ）は上記接合構造の一変形例の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図８】（ａ）は上記接合構造の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図１０】上記接合構造におけるサブマウント基板の拡大図。
【図１１】上記接合構造の横断面図。
【図１２】本発明の一実施形態に係る発光装置の分解斜視図。
【図１３】本発明の一実施形態に係る照明器具の分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造（以下、接合構造という）、サブマウント基板、この接合構造又はこの基板を用いた発光装置、この発光装置を用いた照明器具、及び半導体素子パッケージの製造方法について、図面を参照して説明する。以下の説明においては、半導体素子として発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light emitting diode）という）を用いた構成を示す。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る接合構造１は、サブマウント基板２上に設けられる。サブマウント基板２上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４によりダイボンディング接合される。なお、通常、サブマウント基板２上には複数のＬＥＤ３が設けられるが、本実施形態においては、説明を簡略化するため１つのＬＥＤ３のみが示される（以下、同様）。
【００２８】
サブマウント基板２は、四角状の基板であり、優れた熱伝導率及び電気絶縁性を持つ金属窒化物又は金属酸化物等から成り、例えば、窒化アルミ（ＡｌＮ）から構成される。サブマウント基板２は、その上面中央にＬＥＤ３が載置される円形の素子載置面２ａを備える。図１に示されるように、素子載置面２ａは、素子載置面２ａ方向から見て曲線形から成る複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。本実施形態においては、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、環状凸条部２ｂの各々は、素子載置面２ａと直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつＬＥＤ３に対して凸曲面となる断面形状を有する。このような形状の環状凸条部２ｂを備えたサブマウント基板２は、環状凸条部２ｂの形状に加工した金型を用いて窒化アルミニウムの粉末を焼結成形することにより得られる。
【００２９】
サブマウント基板２の上面には、電極２ｃ、２ｄが配置される。電極２ｃ、２ｄは、それぞれＬＥＤ３のｎ−パッド３ａ及びｐ−パッド３ｂと金ワイヤ５（図２（ａ）参照）により電気的に結ばれる。また、図示されていないが、電極２ｃ、２ｄは、ＬＥＤ３への通電を制御する外部回路とも接続される。
【００３０】
ＬＥＤ３は、本実施形態においては、フェイスアップタイプの横型ＬＥＤチップである。ＬＥＤ３は、その上面にｎ−パッド３ａとｐ−パッド３ｂとを備える。ｎ−パッド３ａは、ｎ−電極としても働き、例えば、Ｔｉ／Ａｌから構成される。ｐ−パッド３ｂは、その下方においてｐ−電極３ｃと接している。ｐ−電極３ｃは、透明電極とされ、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極から構成される。ｎ−パッド３ａ及びｐ−電極３ｃの下方には、発光部３ｄが支持体３ｅ上に載置された状態で配置される。支持体３ｅは、発光部３ｄより出射された光を透過させる材料から構成され、例えば、サファイア基板から成る。ｐ−電極３ｃ及び支持体３ｅが発光部３ｄより出射された光を透過させる材料から構成されているため、ＬＥＤ３は、その上方及び下方の両方に光を照射することができる。
【００３１】
ダイボンド剤４としては、クリーム半田又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ鉛フリー半田等が利用可能である。ダイボンド剤４には、高い熱伝導率と、ＬＥＤ３より発せられる光によって劣化しない特性とが求められる。
【００３２】
ダイボンド剤４によるサブマウント基板２とＬＥＤ３とのダイボンディング接合は、以下のように行われる。まず、ダイボンド剤４が、サブマウント基板２の素子載置面２ａ中央に配置され、ダイボンド剤４の融点以上の温度まで加熱されることにより溶融される。この溶融されたダイボンド剤４の上にＬＥＤ３が載置された後、これらの部材はダイボンド剤４の融点以下の温度まで徐冷される。これにより、ダイボンド剤４が素子載置面２ａとＬＥＤ３とをつなぎ合わせた状態で固化し、素子載置面２ａとＬＥＤ３とが接合される。
【００３３】
このとき、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａの周辺部へ溢れ出そうとするダイボンド剤４を堰き止める土手として働く。周辺部へ溢れ出そうとするダイボンド剤４は、環状凸条部２ｂが連続的かつ複数設けられているため、それらを乗り越えようとする度に堰き止められる。この作用により、環状凸条部２ｂは、ダイボンド剤４の周辺部への溢れ出しを効率良く抑制することができる。
【００３４】
また、環状凸条部２ｂを設けることにより、ＬＥＤ３からサブマウント基板２への放熱効率が向上する。通常、半導体素子が基板上に接合されるとき、その接合面は平面であるため、接合面面積が小さく、半導体素子から基板への放熱効率は低い。これに対し、本実施形態においては、環状凸条部２ｂを設置することによりサブマウント基板２上面の表面積が増大し、結果として、サブマウント基板２とＬＥＤ３との接合面面積が大きくなる。これにより、サブマウント基板２は、ＬＥＤ３から発せられた熱を効率良く吸収して放熱することが可能となる。更に、環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａの下方に設けられるため、サブマウント基板２の大型化を引き起こさない。
【００３５】
図３に示されるように、上記実施形態の一変形例である接合構造１ａは、上記とは一部形状を相違する環状凸条部２ｂを備える。各々の環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａと直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜となっている辺を斜辺とする直角三角形を断面形状として有する。接合構造１ａは、上記接合構造１と同様の機能を有する。
【００３６】
本実施形態及びその変形例によれば、ダイボンド剤４によりサブマウント基板２とＬＥＤ３とをダイボンディング接合する際に、サブマウント基板２の大型化を引き起こすことなく、ダイボンド剤４の溢れ出しを起こりにくくすることができる。また、ＬＥＤ３からサブマウント基板２への放熱効率を向上することができる。
【００３７】
図４及び図５に示されるように、本発明の第２の実施形態に係る接合構造１１は、サブマウント基板２１上に設けられる。サブマウント基板２１上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４１によりダイボンディング接合される。
【００３８】
サブマウント基板２１は、その上面中央にＬＥＤ３を載置する素子載置面２ａを備える。図４に示されるように、素子載置面２ａは、素子載置面２ａ方向から見て曲線形から成る複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。ここで、図５（ａ）（ｂ）に示されるように、環状凸条部２ｂの各々は、素子載置面２ａと直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつＬＥＤ３に対して凹曲面となる断面形状を有する。
【００３９】
ダイボンド剤４１は、ＬＥＤ３より出射された光を透過させるものであり、例えば、シリコーンをベースとしたダイボンド剤である。
【００４０】
図５（ａ）（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ３の発光部３ｄから下方へ出射された光は、支持体３ｅ及びダイボンド剤４１を透過し、サブマウント基板２１上面の環状凸条部２ｂに達する。ここで、環状凸条部２ｂは、その凹曲面をＬＥＤ３に対して配向しているため、ＬＥＤ３から出射された光を上方へと反射する（破線矢印で示す）。上方へと反射された光は、ＬＥＤ３の支持体３ｅ及びｐ−電極３ｃを透過し、ＬＥＤ３の上方へと照射される。このようにして、サブマウント基板２１は、サブマウント基板２と比較して、より多くの光を上方へと照射させることができる。
【００４１】
図６（ａ）（ｂ）に示されるように、本実施形態の変形例である接合構造１１ａを備えたサブマウント基板２１ａは、その環状凸条部２ｂの凹曲面に蒸着により積層された光反射材２ｅを備える。光反射材２ｅは、例えば、９０％以上の光反射率を有する銀やアルミニウム等の薄膜から構成される。これにより、サブマウント基板２１ａは、サブマウント基板２１と比較して、ＬＥＤ３より下方に出射された光を更に効率良く上方へ反射することが可能となる。
【００４２】
本実施形態及びその変形例によれば、サブマウント基板２が与える効果に加え、ＬＥＤ３からの光取り出し効率を向上することができる。
【００４３】
図７及び図８に示されるように、本発明の第３の実施形態に係る接合構造１２は、サブマウント基板２２上に設けられる。サブマウント基板２２上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４によりダイボンディング接合される。
【００４４】
図７に示されるように、サブマウント基板２２は、その上面中央にＬＥＤ３を載置する素子載置面２ａを備える。素子載置面２ａは、素子載置面２ａ方向から見て多角形（四角形）から成る複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。
【００４５】
図８（ａ）（ｂ）に示されるように、サブマウント基板２２は、ＬＥＤ３の周縁部に位置する環状凸条部２ｂを備え、これが他の環状凸条部２ｂよりＬＥＤ３側に迫り出し、ＬＥＤ３の外周側面と当接する位置決め部材となっている。これにより、サブマウント基板２２とＬＥＤ３とを接合する際に、ＬＥＤ３の位置決めが容易となる。位置決め部材となる環状凸条部２ｂの高さは、ＬＥＤ３上面へのダイボンド剤４の迫り上がり、及びＬＥＤ３の上方に配置される部材との干渉を防ぐため、ＬＥＤ３上面の高さよりも低く設定される。
【００４６】
本実施形態によれば、サブマウント基板２が与える効果に加え、サブマウント基板２２上におけるＬＥＤ３の接合位置を容易に決定することができる。これにより、ＬＥＤ３の位置精度が向上するため、ＬＥＤ３の光学特性ばらつきが低減するほか、ワイヤボンディング等の後工程における負担が軽減される。
【００４７】
図９乃至図１１に示されるように、本発明の第４の実施形態に係る接合構造１３は、サブマウント基板２３上に設けられる。サブマウント基板２３上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４によりダイボンディング接合される。
【００４８】
サブマウント基板２３は、その上面中央にＬＥＤ３を載置する素子載置面２ａを備える。図１０に示されるように、素子載置面２ａは、複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。ここで、環状凸条部２ｂは、複数のバンプ２ｆから構成される。
【００４９】
バンプ２ｆは、円錐台形状とされ、隣り合うバンプ２ｆとは距離を隔てて配置される。バンプ２ｆは、ワイヤボンダ（ボールボンダ）を応用した装置や、複数の金属ボールを固定保持して一括ボンドする装置等を利用し、素子載置面２ａへ容易に設置することができる。なお、バンプ２ｆの形状は、円錐台形状に限定されない。
【００５０】
図１１に示されるように、素子載置面２ａ上にＬＥＤ３を接合する際、素子載置面２ａの周辺部に溢れ出そうとする一部のダイボンド剤４は、バンプ２ｆによりトラップされるが、他のダイボンド剤４は、バンプ２ｆ間の隙間を通って周辺部へ溢れ出そうとする。しかし、バンプ２ｆ間の隙間を通って周辺部へ溢れ出そうとするダイボンド剤４は、バンプ２ｆにトラップされたダイボンド剤４により表面張力によって引っ張られるため、バンプ２ｆが存在しない場合と比較して、周辺部へ溢れ出しにくくなる。これにより、バンプ２ｆは、ダイボンド剤４の素子載置面２ａ周辺部への溢れ出しを抑制することができる。
【００５１】
本実施形態によれば、サブマウント基板２が与える効果に加え、環状凸条部２ｂの作製に複雑な形状の金型が不要となるため、サブマウント基板２３の製造コストを低減することができる。
【００５２】
上記接合構造１、１ａ、１１、１１ａ、１２、若しくは１３のいずれか、又は上記サブマウント基板２、２１、２１ａ、２２、若しくは２３のいずれかを用い、半導体素子として個体発光素子を実装して成る発光装置を作製することができる。
【００５３】
図１２に示されるように、本発明の一実施形態に係る発光装置６は、上述したサブマウント基板２と、個体発光素子としてＬＥＤ３を備える。
【００５４】
ＬＥＤ３を備えたサブマウント基板２は、金属基板６１上に固着される。金属基板６１は、例えば、銅基板とされ、その上面中央にサブマウント基板２が載置されるサブマウント基板載置面６１ａと、サブマウント基板載置面６１ａの近傍に配置される電極６１ｂ、６１ｃとを備える。電極６１ｂ、６１ｃは、それぞれサブマウント基板２の電極２ｃ、２ｄと金ワイヤ５（図示せず）により電気的に結ばれる。電極６１ｂ、６１ｃは、配電線６１ｄを介して、それぞれ電極６１ｅ、６１ｆと電気的に接続されている。電極６１ｅ、６１ｆは、サブマウント基板２への電力供給を制御する制御装置７１ａ（図１３参照）と電気的に接続されている。
【００５５】
金属基板６１上には、透明樹脂キャップ６２が配置される。透明樹脂キャップ６２は、略半球面形状であり、シリコーン等から構成され、サブマウント基板２及びＬＥＤ３を覆うように金属基板６１上に固着される。透明樹脂キャップ６２は、その表面においてＬＥＤ３より出射された光を拡散させて均質なものとするほか、サブマウント基板２及びＬＥＤ３を埃や衝撃等から保護する。
【００５６】
透明樹脂キャップ６２の上には、蛍光キャップ６３が被せられる。蛍光キャップ６３は、透明樹脂キャップ６２よりも大きい直径を有する略半球面形状であり、シリコーン等から構成され、透明樹脂キャップ６２を覆うように金属基板６１上に固着される。蛍光キャップ６３は、その内側表面に蛍光シート６３ａを備える。
【００５７】
発光装置６は、金属基板６１からサブマウント基板２を介してＬＥＤ３へと通電されることにより、ＬＥＤ３を発光させる。このとき、ＬＥＤ３の発光に伴って生じた熱は、サブマウント基板２により効率良く放熱されるため、ＬＥＤ３の温度上昇を防ぐことができ、安定なＬＥＤ３の発光を実現することができる。ＬＥＤ３から出射された光は、透明樹脂キャップ６２及び蛍光キャップ６３を透過して、発光装置６の外部へと照射される。発光装置６の外部へと照射される光は、発光装置６の使用目的に応じて蛍光シート６３ａを任意に選択することにより、例えば、任意の可視光色、紫外線をカットした光、又は蛍光感のある光とすることができる。
【００５８】
本実施形態によれば、サブマウント基板２とＬＥＤ３とを含む発光装置６を提供することができる。発光装置６は、その個体発光素子と蛍光シート６３ａとを任意に組み合わせることにより、種々の光学特性を有した光を照射可能である。
【００５９】
図１３に示されるように、本発明の一実施形態に係る照明器具７は、上述した発光装置６を用いた照明器具である。照明器具７は、発光装置６を搭載し、発光装置６の発光及び消光を制御するユニット配線基板７１と、発光装置６から発せられる熱を放熱する放熱シート７２と、ユニット配線基板７１の上面に固着される光学レンズ７３とを備える。
【００６０】
ユニット配線基板７１は、その上面に複数の発光装置６を備える。本実施形態においては、８つの発光装置６がユニット配線基板７１上に正方形を形作るように設置され、その正方形の一辺につき３つの発光装置６が配置される。各々の発光装置６は、ユニット配線基板７１の上面中央に設けられた制御装置７１ａと、配電回路７１ｂにより電気的に結ばれている。制御装置７１ａは、商用電源（図示せず）と電気的に結ばれており、商用電源から得た電力を配電回路７１ｂを介して発光装置６へと供給する。ユニット配線基板７１は、その周辺部に複数のビス孔７１ｃを備え、このビス孔７１ｃを介してビス７１ｄにより放熱シート７２へ螺着される。
【００６１】
放熱シート７２は、例えば、厚さ１ｍｍ程度のアクリル系シートから構成され、ユニット配線基板７１の下面に接合される。放熱シート７２は、ユニット配線基板７１のビス孔７１ｃに対応する位置にビス孔７２ａを備え、このビス孔７２ａを介してビス７１ｄによりユニット配線基板７１へ螺着される。
【００６２】
光学レンズ７３は、発光装置６から照射される光を透過させるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びガラス等の材料から構成される。光学レンズ７３は、その表面の各々の発光装置６に対応する位置にレンズ部７３ａを有する。レンズ部７３ａは、レンズを備え、発光装置６から出射された光を屈折させることにより、その光の照射範囲を広げるものである。
【００６３】
以上のような構成を備えた照明器具７は、ユーザからの指令に従って発光装置６への通電を制御し、発光装置６を発光及び消光させる。発光装置６の発光に伴って生じた熱は、発光装置６のサブマウント基板２（図示せず）及び放熱シート７２により効率良く放熱されるため、照明器具７は、安定な発光を行うことができる。なお、図示されていないが、照明器具７は、放熱シート７２の下方に筺体を備え、この筺体に設けられた保持構造を介して天井等に取り付けられる。
【００６４】
なお、本発明に係る半導体素子のダイボンド接合構造、サブマウント基板、この接合構造又はこの基板を用いた発光装置、この発光装置を用いた照明器具、及び半導体素子パッケージの製造方法は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、半導体素子は、ＬＥＤに限定されず、トランジスタやダイオード等であってもよい。また、サブマウント基板を構成する材料は、窒化アルミ（ＡｌＮ）に限定されず、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）等であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ、１１、１１ａ、１２、１３ 半導体素子のダイボンド接合構造
２、２１、２１ａ、２２、２３ サブマウント基板
２ａ 素子載置面
２ｂ 環状凸条部
２ｅ 光反射材
２ｆ バンプ
３ 半導体素子（ＬＥＤ）
４、４１ ダイボンド剤
６ 発光装置
７ 照明器具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を基板へダイボンディング接合する際に利用される半導体素子のダイボンド接合構造、及びこの接合構造を備えたサブマウント基板に関する。また、本発明は、その接合構造又は基板を用いた発光装置、及びこの発光装置を用いた照明器具、並びに半導体素子パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を基板へダイボンディング接合する際には、半導体素子と基板との間にこれらを接合させる接着剤としてダイボンド剤が充填される。このとき、充填されたダイボンド剤の量が多すぎると、半導体素子と基板との接合部位から溢れ出したダイボンド剤が、半導体素子周辺の配線パターン等に接触し、電極間ショート等を引き起こすことがある。
【０００３】
そこで、特許文献１に示されるように、半導体素子と基板との接合部位の周囲にプリントされたインクから成るダム部を設け、半導体素子を基板へ接合する際に、接合部位から溢れ出したダイボンド剤をダム部により堰き止めることが知られている。
【０００４】
また、特許文献２に示されるように、ダイボンド領域内の周辺部にダイボンド剤を堰き止めるバンプを設けることが知られている。
【０００５】
ところで、一般的に、半導体素子の基板への接合は、サブマウント基板を介して行われる。サブマウント基板の役割の一つは、半導体素子から発せられた熱を吸収して放熱することにより、半導体素子を冷却することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７９５７６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２に示されるような構成においては、ダム部及びバンプは、半導体素子と基板との接合部位から溢れ出したダイボンド剤を堰き止めるものであって、ダイボンド剤の溢れ出しそのものを防ぐものではない。そのため、半導体素子と基板との適切な接合に必要とされるダイボンド剤まで溢れ出してしまうと、半導体素子と基板との接合面面積が小さくなり、十分な接合強度、放熱性、又は所定の電気特性が得られない虞がある。また、半導体素子と基板との接合面面積が元々小さいため、半導体素子から基板への放熱が十分ではない。更に、ダム部は、接合部位の周囲に配置されるため、その分だけ半導体素子が搭載された装置の大型化を引き起こし、装置の小型化及び高集積化を妨げる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであって、装置を大型化することなく、半導体素子と基板との接合部位からのダイボンド剤の溢れ出しを抑制し、かつ半導体素子から基板への放熱が効率良く行われる半導体素子のダイボンド接合構造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】
【０００９】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装して成る半導体素子のダイボンド接合構造であって、前記素子載置面は、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記接合構造において、前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１１】
上記接合構造において、前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１２】
上記接合構造において、前記凹曲面には、光反射材が積層されていることが好ましい。
【００１３】
上記接合構造において、前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることが好ましい。
【００１４】
上記接合構造において、前記環状凸条部は、複数のバンプから構成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子が実装されるサブマウント基板であって、前記半導体素子を実装する実装面は、該実装面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記基板において、前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１７】
上記基板において、前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることが好ましい。
【００１８】
上記基板において、前記凹曲面には、光反射材が積層されていることが好ましい。
【００１９】
上記基板において、前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記半導体素子のダイボンド接合構造のいずれか一つを用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置であり、また、この発光装置を用いた照明器具である。
【００２１】
本発明は、上記サブマウント基板のいずれか一つを用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置であり、また、この発光装置を用いた照明器具である。
【００２２】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条のバンプを、最も内側にある環状凸条のバンプから外側に向かって順に、内側にある環状凸条のバンプを取り囲むように形成し、該バンプ上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されるサブマウント基板を用い、該サブマウント基板上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、半導体素子を基板の素子載置面へダイボンディング接合する際に、素子載置面に設けられた環状凸条部がダイボンド剤の広がりを抑えるため、半導体素子装置を大型化することなく、ダイボンド剤の素子載置面周辺への溢れ出しを抑制できる。また、環状凸条部は、半導体素子と素子載置面との接合面面積を大きくするため、半導体素子の放熱効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図２】（ａ）は上記接合構造の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図３】上記接合構造の一変形例の横断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図５】（ａ）は上記接合構造の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図６】（ａ）は上記接合構造の一変形例の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図８】（ａ）は上記接合構造の横断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造を示す斜視図。
【図１０】上記接合構造におけるサブマウント基板の拡大図。
【図１１】上記接合構造の横断面図。
【図１２】本発明の一実施形態に係る発光装置の分解斜視図。
【図１３】本発明の一実施形態に係る照明器具の分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態に係る半導体素子のダイボンド接合構造（以下、接合構造という）、サブマウント基板、この接合構造又はこの基板を用いた発光装置、この発光装置を用いた照明器具、及び半導体素子パッケージの製造方法について、図面を参照して説明する。以下の説明においては、半導体素子として発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light emitting diode）という）を用いた構成を示す。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る接合構造１は、サブマウント基板２上に設けられる。サブマウント基板２上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４によりダイボンディング接合される。なお、通常、サブマウント基板２上には複数のＬＥＤ３が設けられるが、本実施形態においては、説明を簡略化するため１つのＬＥＤ３のみが示される（以下、同様）。
【００２８】
サブマウント基板２は、四角状の基板であり、優れた熱伝導率及び電気絶縁性を持つ金属窒化物又は金属酸化物等から成り、例えば、窒化アルミ（ＡｌＮ）から構成される。サブマウント基板２は、その上面中央にＬＥＤ３が載置される円形の素子載置面２ａを備える。図１に示されるように、素子載置面２ａは、素子載置面２ａ方向から見て曲線形から成る複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。本実施形態においては、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、環状凸条部２ｂの各々は、素子載置面２ａと直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつＬＥＤ３に対して凸曲面となる断面形状を有する。このような形状の環状凸条部２ｂを備えたサブマウント基板２は、環状凸条部２ｂの形状に加工した金型を用いて窒化アルミニウムの粉末を焼結成形することにより得られる。
【００２９】
サブマウント基板２の上面には、電極２ｃ、２ｄが配置される。電極２ｃ、２ｄは、それぞれＬＥＤ３のｎ−パッド３ａ及びｐ−パッド３ｂと金ワイヤ５（図２（ａ）参照）により電気的に結ばれる。また、図示されていないが、電極２ｃ、２ｄは、ＬＥＤ３への通電を制御する外部回路とも接続される。
【００３０】
ＬＥＤ３は、本実施形態においては、フェイスアップタイプの横型ＬＥＤチップである。ＬＥＤ３は、その上面にｎ−パッド３ａとｐ−パッド３ｂとを備える。ｎ−パッド３ａは、ｎ−電極としても働き、例えば、Ｔｉ／Ａｌから構成される。ｐ−パッド３ｂは、その下方においてｐ−電極３ｃと接している。ｐ−電極３ｃは、透明電極とされ、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極から構成される。ｎ−パッド３ａ及びｐ−電極３ｃの下方には、発光部３ｄが支持体３ｅ上に載置された状態で配置される。支持体３ｅは、発光部３ｄより出射された光を透過させる材料から構成され、例えば、サファイア基板から成る。ｐ−電極３ｃ及び支持体３ｅが発光部３ｄより出射された光を透過させる材料から構成されているため、ＬＥＤ３は、その上方及び下方の両方に光を照射することができる。
【００３１】
ダイボンド剤４としては、クリーム半田又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ鉛フリー半田等が利用可能である。ダイボンド剤４には、高い熱伝導率と、ＬＥＤ３より発せられる光によって劣化しない特性とが求められる。
【００３２】
ダイボンド剤４によるサブマウント基板２とＬＥＤ３とのダイボンディング接合は、以下のように行われる。まず、ダイボンド剤４が、サブマウント基板２の素子載置面２ａ中央に配置され、ダイボンド剤４の融点以上の温度まで加熱されることにより溶融される。この溶融されたダイボンド剤４の上にＬＥＤ３が載置された後、これらの部材はダイボンド剤４の融点以下の温度まで徐冷される。これにより、ダイボンド剤４が素子載置面２ａとＬＥＤ３とをつなぎ合わせた状態で固化し、素子載置面２ａとＬＥＤ３とが接合される。
【００３３】
このとき、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａの周辺部へ溢れ出そうとするダイボンド剤４を堰き止める土手として働く。周辺部へ溢れ出そうとするダイボンド剤４は、環状凸条部２ｂが連続的かつ複数設けられているため、それらを乗り越えようとする度に堰き止められる。この作用により、環状凸条部２ｂは、ダイボンド剤４の周辺部への溢れ出しを効率良く抑制することができる。
【００３４】
また、環状凸条部２ｂを設けることにより、ＬＥＤ３からサブマウント基板２への放熱効率が向上する。通常、半導体素子が基板上に接合されるとき、その接合面は平面であるため、接合面面積が小さく、半導体素子から基板への放熱効率は低い。これに対し、本実施形態においては、環状凸条部２ｂを設置することによりサブマウント基板２上面の表面積が増大し、結果として、サブマウント基板２とＬＥＤ３との接合面面積が大きくなる。これにより、サブマウント基板２は、ＬＥＤ３から発せられた熱を効率良く吸収して放熱することが可能となる。更に、環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａの下方に設けられるため、サブマウント基板２の大型化を引き起こさない。
【００３５】
図３に示されるように、上記実施形態の一変形例である接合構造１ａは、上記とは一部形状を相違する環状凸条部２ｂを備える。各々の環状凸条部２ｂは、素子載置面２ａと直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜となっている辺を斜辺とする直角三角形を断面形状として有する。接合構造１ａは、上記接合構造１と同様の機能を有する。
【００３６】
本実施形態及びその変形例によれば、ダイボンド剤４によりサブマウント基板２とＬＥＤ３とをダイボンディング接合する際に、サブマウント基板２の大型化を引き起こすことなく、ダイボンド剤４の溢れ出しを起こりにくくすることができる。また、ＬＥＤ３からサブマウント基板２への放熱効率を向上することができる。
【００３７】
図４及び図５に示されるように、本発明の第２の実施形態に係る接合構造１１は、サブマウント基板２１上に設けられる。サブマウント基板２１上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４１によりダイボンディング接合される。
【００３８】
サブマウント基板２１は、その上面中央にＬＥＤ３を載置する素子載置面２ａを備える。図４に示されるように、素子載置面２ａは、素子載置面２ａ方向から見て曲線形から成る複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。ここで、図５（ａ）（ｂ）に示されるように、環状凸条部２ｂの各々は、素子載置面２ａと直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつＬＥＤ３に対して凹曲面となる断面形状を有する。
【００３９】
ダイボンド剤４１は、ＬＥＤ３より出射された光を透過させるものであり、例えば、シリコーンをベースとしたダイボンド剤である。
【００４０】
図５（ａ）（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ３の発光部３ｄから下方へ出射された光は、支持体３ｅ及びダイボンド剤４１を透過し、サブマウント基板２１上面の環状凸条部２ｂに達する。ここで、環状凸条部２ｂは、その凹曲面をＬＥＤ３に対して配向しているため、ＬＥＤ３から出射された光を上方へと反射する（破線矢印で示す）。上方へと反射された光は、ＬＥＤ３の支持体３ｅ及びｐ−電極３ｃを透過し、ＬＥＤ３の上方へと照射される。このようにして、サブマウント基板２１は、サブマウント基板２と比較して、より多くの光を上方へと照射させることができる。
【００４１】
図６（ａ）（ｂ）に示されるように、本実施形態の変形例である接合構造１１ａを備えたサブマウント基板２１ａは、その環状凸条部２ｂの凹曲面に蒸着により積層された光反射材２ｅを備える。光反射材２ｅは、例えば、９０％以上の光反射率を有する銀やアルミニウム等の薄膜から構成される。これにより、サブマウント基板２１ａは、サブマウント基板２１と比較して、ＬＥＤ３より下方に出射された光を更に効率良く上方へ反射することが可能となる。
【００４２】
本実施形態及びその変形例によれば、サブマウント基板２が与える効果に加え、ＬＥＤ３からの光取り出し効率を向上することができる。
【００４３】
図７及び図８に示されるように、本発明の第３の実施形態に係る接合構造１２は、サブマウント基板２２上に設けられる。サブマウント基板２２上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４によりダイボンディング接合される。
【００４４】
図７に示されるように、サブマウント基板２２は、その上面中央にＬＥＤ３を載置する素子載置面２ａを備える。素子載置面２ａは、素子載置面２ａ方向から見て多角形（四角形）から成る複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。
【００４５】
図８（ａ）（ｂ）に示されるように、サブマウント基板２２は、ＬＥＤ３の周縁部に位置する環状凸条部２ｂを備え、これが他の環状凸条部２ｂよりＬＥＤ３側に迫り出し、ＬＥＤ３の外周側面と当接する位置決め部材となっている。これにより、サブマウント基板２２とＬＥＤ３とを接合する際に、ＬＥＤ３の位置決めが容易となる。位置決め部材となる環状凸条部２ｂの高さは、ＬＥＤ３上面へのダイボンド剤４の迫り上がり、及びＬＥＤ３の上方に配置される部材との干渉を防ぐため、ＬＥＤ３上面の高さよりも低く設定される。
【００４６】
本実施形態によれば、サブマウント基板２が与える効果に加え、サブマウント基板２２上におけるＬＥＤ３の接合位置を容易に決定することができる。これにより、ＬＥＤ３の位置精度が向上するため、ＬＥＤ３の光学特性ばらつきが低減するほか、ワイヤボンディング等の後工程における負担が軽減される。
【００４７】
図９乃至図１１に示されるように、本発明の第４の実施形態に係る接合構造１３は、サブマウント基板２３上に設けられる。サブマウント基板２３上にはＬＥＤ３が、ダイボンド剤４によりダイボンディング接合される。
【００４８】
サブマウント基板２３は、その上面中央にＬＥＤ３を載置する素子載置面２ａを備える。図１０に示されるように、素子載置面２ａは、複数の環状凸条部２ｂを備え、環状凸条部２ｂの各々は、最も内側にある環状凸条部２ｂから外側に向かって順に、内側にある環状凸条部２ｂを取り囲むように構成される。ここで、環状凸条部２ｂは、複数のバンプ２ｆから構成される。
【００４９】
バンプ２ｆは、円錐台形状とされ、隣り合うバンプ２ｆとは距離を隔てて配置される。バンプ２ｆは、ワイヤボンダ（ボールボンダ）を応用した装置や、複数の金属ボールを固定保持して一括ボンドする装置等を利用し、素子載置面２ａへ容易に設置することができる。なお、バンプ２ｆの形状は、円錐台形状に限定されない。
【００５０】
図１１に示されるように、素子載置面２ａ上にＬＥＤ３を接合する際、素子載置面２ａの周辺部に溢れ出そうとする一部のダイボンド剤４は、バンプ２ｆによりトラップされるが、他のダイボンド剤４は、バンプ２ｆ間の隙間を通って周辺部へ溢れ出そうとする。しかし、バンプ２ｆ間の隙間を通って周辺部へ溢れ出そうとするダイボンド剤４は、バンプ２ｆにトラップされたダイボンド剤４により表面張力によって引っ張られるため、バンプ２ｆが存在しない場合と比較して、周辺部へ溢れ出しにくくなる。これにより、バンプ２ｆは、ダイボンド剤４の素子載置面２ａ周辺部への溢れ出しを抑制することができる。
【００５１】
本実施形態によれば、サブマウント基板２が与える効果に加え、環状凸条部２ｂの作製に複雑な形状の金型が不要となるため、サブマウント基板２３の製造コストを低減することができる。
【００５２】
上記接合構造１、１ａ、１１、１１ａ、１２、若しくは１３のいずれか、又は上記サブマウント基板２、２１、２１ａ、２２、若しくは２３のいずれかを用い、半導体素子として個体発光素子を実装して成る発光装置を作製することができる。
【００５３】
図１２に示されるように、本発明の一実施形態に係る発光装置６は、上述したサブマウント基板２と、個体発光素子としてＬＥＤ３を備える。
【００５４】
ＬＥＤ３を備えたサブマウント基板２は、金属基板６１上に固着される。金属基板６１は、例えば、銅基板とされ、その上面中央にサブマウント基板２が載置されるサブマウント基板載置面６１ａと、サブマウント基板載置面６１ａの近傍に配置される電極６１ｂ、６１ｃとを備える。電極６１ｂ、６１ｃは、それぞれサブマウント基板２の電極２ｃ、２ｄと金ワイヤ５（図示せず）により電気的に結ばれる。電極６１ｂ、６１ｃは、配電線６１ｄを介して、それぞれ電極６１ｅ、６１ｆと電気的に接続されている。電極６１ｅ、６１ｆは、サブマウント基板２への電力供給を制御する制御装置７１ａ（図１３参照）と電気的に接続されている。
【００５５】
金属基板６１上には、透明樹脂キャップ６２が配置される。透明樹脂キャップ６２は、略半球面形状であり、シリコーン等から構成され、サブマウント基板２及びＬＥＤ３を覆うように金属基板６１上に固着される。透明樹脂キャップ６２は、その表面においてＬＥＤ３より出射された光を拡散させて均質なものとするほか、サブマウント基板２及びＬＥＤ３を埃や衝撃等から保護する。
【００５６】
透明樹脂キャップ６２の上には、蛍光キャップ６３が被せられる。蛍光キャップ６３は、透明樹脂キャップ６２よりも大きい直径を有する略半球面形状であり、シリコーン等から構成され、透明樹脂キャップ６２を覆うように金属基板６１上に固着される。蛍光キャップ６３は、その内側表面に蛍光シート６３ａを備える。
【００５７】
発光装置６は、金属基板６１からサブマウント基板２を介してＬＥＤ３へと通電されることにより、ＬＥＤ３を発光させる。このとき、ＬＥＤ３の発光に伴って生じた熱は、サブマウント基板２により効率良く放熱されるため、ＬＥＤ３の温度上昇を防ぐことができ、安定なＬＥＤ３の発光を実現することができる。ＬＥＤ３から出射された光は、透明樹脂キャップ６２及び蛍光キャップ６３を透過して、発光装置６の外部へと照射される。発光装置６の外部へと照射される光は、発光装置６の使用目的に応じて蛍光シート６３ａを任意に選択することにより、例えば、任意の可視光色、紫外線をカットした光、又は蛍光感のある光とすることができる。
【００５８】
本実施形態によれば、サブマウント基板２とＬＥＤ３とを含む発光装置６を提供することができる。発光装置６は、その個体発光素子と蛍光シート６３ａとを任意に組み合わせることにより、種々の光学特性を有した光を照射可能である。
【００５９】
図１３に示されるように、本発明の一実施形態に係る照明器具７は、上述した発光装置６を用いた照明器具である。照明器具７は、発光装置６を搭載し、発光装置６の発光及び消光を制御するユニット配線基板７１と、発光装置６から発せられる熱を放熱する放熱シート７２と、ユニット配線基板７１の上面に固着される光学レンズ７３とを備える。
【００６０】
ユニット配線基板７１は、その上面に複数の発光装置６を備える。本実施形態においては、８つの発光装置６がユニット配線基板７１上に正方形を形作るように設置され、その正方形の一辺につき３つの発光装置６が配置される。各々の発光装置６は、ユニット配線基板７１の上面中央に設けられた制御装置７１ａと、配電回路７１ｂにより電気的に結ばれている。制御装置７１ａは、商用電源（図示せず）と電気的に結ばれており、商用電源から得た電力を配電回路７１ｂを介して発光装置６へと供給する。ユニット配線基板７１は、その周辺部に複数のビス孔７１ｃを備え、このビス孔７１ｃを介してビス７１ｄにより放熱シート７２へ螺着される。
【００６１】
放熱シート７２は、例えば、厚さ１ｍｍ程度のアクリル系シートから構成され、ユニット配線基板７１の下面に接合される。放熱シート７２は、ユニット配線基板７１のビス孔７１ｃに対応する位置にビス孔７２ａを備え、このビス孔７２ａを介してビス７１ｄによりユニット配線基板７１へ螺着される。
【００６２】
光学レンズ７３は、発光装置６から照射される光を透過させるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びガラス等の材料から構成される。光学レンズ７３は、その表面の各々の発光装置６に対応する位置にレンズ部７３ａを有する。レンズ部７３ａは、レンズを備え、発光装置６から出射された光を屈折させることにより、その光の照射範囲を広げるものである。
【００６３】
以上のような構成を備えた照明器具７は、ユーザからの指令に従って発光装置６への通電を制御し、発光装置６を発光及び消光させる。発光装置６の発光に伴って生じた熱は、発光装置６のサブマウント基板２（図示せず）及び放熱シート７２により効率良く放熱されるため、照明器具７は、安定な発光を行うことができる。なお、図示されていないが、照明器具７は、放熱シート７２の下方に筺体を備え、この筺体に設けられた保持構造を介して天井等に取り付けられる。
【００６４】
なお、本発明に係る半導体素子のダイボンド接合構造、サブマウント基板、この接合構造又はこの基板を用いた発光装置、この発光装置を用いた照明器具、及び半導体素子パッケージの製造方法は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、半導体素子は、ＬＥＤに限定されず、トランジスタやダイオード等であってもよい。また、サブマウント基板を構成する材料は、窒化アルミ（ＡｌＮ）に限定されず、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）等であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ、１１、１１ａ、１２、１３ 半導体素子のダイボンド接合構造
２、２１、２１ａ、２２、２３ サブマウント基板
２ａ 素子載置面
２ｂ 環状凸条部
２ｅ 光反射材
２ｆ バンプ
３ 半導体素子（ＬＥＤ）
４、４１ ダイボンド剤
６ 発光装置
７ 照明器具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装して成る半導体素子のダイボンド接合構造であって、
前記素子載置面は、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、
前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とする半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項２】
前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項３】
前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項４】
前記凹曲面には、光反射材が積層されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項５】
前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項６】
前記環状凸条部は、複数のバンプから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項７】
ダイボンディングによって半導体素子が実装されるサブマウント基板であって、
前記半導体素子を実装する実装面は、該実装面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、
前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とするサブマウント基板。
【請求項８】
前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項７に記載のサブマウント基板。
【請求項９】
前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項７に記載のサブマウント基板。
【請求項１０】
前記凹曲面には、光反射材が積層されていることを特徴とする請求項９に記載のサブマウント基板。
【請求項１１】
前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載のサブマウント基板。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の半導体素子のダイボンド接合構造を用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光装置を用いた照明器具。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載のサブマウント基板を用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光装置を用いた照明器具。
【請求項１６】
ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、
前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条のバンプを、最も内側にある環状凸条のバンプから外側に向かって順に、内側にある環状凸条のバンプを取り囲むように形成し、
該バンプ上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする半導体素子パッケージの製造方法。
【請求項１７】
ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、
前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されるサブマウント基板を用い、
該サブマウント基板上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする半導体素子パッケージの製造方法。
【請求項１】
ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装して成る半導体素子のダイボンド接合構造であって、
前記素子載置面は、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、
前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とする半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項２】
前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項３】
前記環状凸条部の各々は、前記素子載置面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項４】
前記凹曲面には、光反射材が積層されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項５】
前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項６】
前記環状凸条部は、複数のバンプから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のダイボンド接合構造。
【請求項７】
ダイボンディングによって半導体素子が実装されるサブマウント基板であって、
前記半導体素子を実装する実装面は、該実装面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を備え、
前記環状凸条部の各々は、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されていることを特徴とするサブマウント基板。
【請求項８】
前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て外側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凸曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項７に記載のサブマウント基板。
【請求項９】
前記環状凸条部の各々は、前記実装面と直交する側面方向から見て内側に向かって下り傾斜で、かつ前記半導体素子に対して凹曲面となる断面形状を有していることを特徴とする請求項７に記載のサブマウント基板。
【請求項１０】
前記凹曲面には、光反射材が積層されていることを特徴とする請求項９に記載のサブマウント基板。
【請求項１１】
前記半導体素子の周縁部に位置する前記環状凸条部は、他の環状凸条部より前記半導体素子側に迫り出し、前記半導体素子の外周側面と当接する位置決め部材となることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載のサブマウント基板。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の半導体素子のダイボンド接合構造を用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光装置を用いた照明器具。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載のサブマウント基板を用いて、前記半導体素子として固体発光素子を実装して成る発光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光装置を用いた照明器具。
【請求項１６】
ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、
前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条のバンプを、最も内側にある環状凸条のバンプから外側に向かって順に、内側にある環状凸条のバンプを取り囲むように形成し、
該バンプ上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする半導体素子パッケージの製造方法。
【請求項１７】
ダイボンディングによって半導体素子を該素子載置面に実装する半導体素子パッケージの製造方法であって、
前記素子載置面に、該素子載置面方向から見て曲線形又は多角形から成る複数の環状凸条部を、最も内側にある環状凸条部から外側に向かって順に、内側にある環状凸条部を取り囲むように構成されるサブマウント基板を用い、
該サブマウント基板上に半田を介して前記半導体素子を実装して成ることを特徴とする半導体素子パッケージの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１１９４８５（Ｐ２０１２−１１９４８５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７７９６（Ｐ２０１０−２６７７９６）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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