説明

半導体装置及びその製造方法

【課題】搭載部材に形成した素子搭載凹部内にLED素子を搭載した半導体装置において、高さ寸法の異なるLED素子を搭載する搭載部材を共通化する。
【解決手段】搭載部材11に形成した素子搭載凹部13の側面に、LED素子15上面の電極部16と接続する電極部17を、該素子搭載凹部13側面の上部から下部まで延びるように形成し、該素子搭載凹部13の側面とLED素子15との間の隙間に絶縁性樹脂18を充填して、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間の配線経路を絶縁性樹脂18で平坦化する。そして、この配線経路に配線19を形成してLED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間を該配線19で接続する。配線19は、インクジェット等の液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載した半導体装置及びその製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体素子の実装工程では、半導体素子を搭載部材(回路基板、リードフレーム等)にダイボンドした後に、該半導体素子の電極部と搭載部材の電極部との間をワイヤボンディングで配線するのが一般的である。
【0003】
しかし、特許文献1(特許第3992038号公報)に記載されているように、ワイヤボンディングを行うときの機械的なストレスによって不良が発生する可能性があるため、ワイヤボンディングに代わる接続信頼性の高い実装構造を低コストで実現することを目的として、配線基板上に搭載した半導体素子の周囲に流動性の樹脂材料をディスペンサで吐出して、半導体素子の上面と配線基板の表面との間を傾斜面でつなぐ樹脂スロープを形成した後、半導体素子上面の電極部と配線基板の電極部との間を接続する配線パターンを、インクジェット等の液滴吐出法により樹脂スロープ上に形成する配線技術が提案されている。
【0004】
上記特許文献1の実装構造では、半導体素子上面の電極部と配線基板の電極部との間の配線経路に半導体素子の高さ相当分の段差ができるため、配線パターンを液滴吐出法で形成するには、半導体素子の側面上端から配線基板上面に跨がる樹脂スロープを形成して、半導体素子上面の電極部と配線基板の電極部との間を、段差のない傾斜面で結ぶ必要がある。
【0005】
そこで、搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載することで、半導体素子上面の電極部と該搭載部材の素子搭載凹部の外側に設けた電極部とを同一高さとしたものがある。このような構造に対しては、特許文献2(特開2005−50911号公報)に記載されているように、搭載部材の素子搭載凹部の内周側面と半導体素子の外周側面との間の隙間(溝)に絶縁体を埋め込むことで、半導体素子上面の電極部と搭載部材の電極部との間の配線経路を平坦化して、該配線経路にインクジェット等の液滴吐出法で導電性のインクを吐出して配線を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3992038号公報
【特許文献2】特開2005−50911号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
搭載部材の素子搭載凹部内に搭載する半導体素子は、少し寸法が異なっても、機能的に同等の半導体素子であれば、同じ仕様の搭載部材の素子搭載凹部内に搭載可能であり、搭載部材を共通化してコストダウンが可能である。
【0008】
しかし、上記特許文献2の配線技術では、半導体素子上面の電極部と搭載部材の電極部の高さ位置が同一である必要があるため、高さ寸法が異なる半導体素子に対しては、その高さ寸法に応じて素子搭載凹部の高さ寸法(搭載部材の電極部の高さ位置)が異なる搭載部材を使用する必要があり、搭載部材を共通化できない。
【0009】
尚、搭載部材の素子搭載凹部の底面と半導体素子との間にスペーサを介在させて、当該スペーサの厚みを調整することで、半導体素子上面の電極部の高さ位置を搭載部材の電極部の高さ位置に合わせることが考えられるが、この方法では、スペーサが必要となり、部品数が増加すると共に、スペーサの接合等の工程を追加する必要があり、コストアップにつながる欠点がある。
【0010】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、搭載部材の素子搭載凹部内に半導体素子を搭載した半導体装置において、高さ寸法の異なる半導体素子を搭載する搭載部材を共通化することが可能となり、搭載部材の共通化によるコストダウンを実現できる半導体装置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】
【0011】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載した半導体装置において、前記素子搭載凹部の側面に前記半導体素子上面の電極部と接続する電極部を形成し、前記素子搭載凹部の側面と前記半導体素子との間の隙間に絶縁性樹脂を充填して前記半導体素子上面の電極部と前記素子搭載凹部側面の電極部との間の配線経路を前記絶縁性樹脂で平坦化し、前記配線経路に配線を形成して前記半導体素子上面の電極部と前記素子搭載凹部側面の電極部との間を該配線で接続した構成としたものである。
【0012】
この構成では、前記特許文献2のように、搭載部材の上面に電極部を形成する場合とは異なり、素子搭載凹部の側面に電極部を形成しているため、電極部の高さ位置がその下端から上端までの範囲に広がる。このため、搭載部材の素子搭載凹部内に搭載する半導体素子の高さ寸法が異なっていても、該半導体素子の高さ寸法が該素子搭載凹部側面の電極部の下端から上端までの高さ範囲内に収まっていれば、半導体素子上面の電極部と素子搭載凹部側面の電極部との間の配線経路を絶縁性樹脂で平坦化して配線することができる。これにより、高さ寸法の異なる半導体素子を搭載する搭載部材を共通化することが可能となり、搭載部材の共通化によるコストダウンを実現できる。
【0013】
この場合、素子搭載凹部の側面に形成する電極部の高さ方向の幅が広くなるほど、搭載可能な半導体素子の高さ寸法の範囲が広がることを考慮して、請求項2のように、素子搭載凹部側面の電極部は、該素子搭載凹部側面の上部から下部まで延びるように形成すると良い。このようにすれば、素子搭載凹部の側面に形成する電極部の高さ方向の幅を最大にすることができ、素子搭載凹部内に搭載する半導体素子の高さ寸法が該素子搭載凹部の高さ寸法以下であれば、搭載可能である。但し、本発明は、例えば、素子搭載凹部の側面の中間部から上部に延びるように電極部を形成しても良い等、素子搭載凹部の側面に形成する電極部の高さ方向幅を素子搭載凹部側面の高さ方向幅より小さくしても良いことは言うまでもない。
【0014】
また、請求項3のように、半導体素子上面の電極部と素子搭載凹部側面の電極部との間を接続する配線は、液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成するようにしても良い。いずれの方法を用いても、半導体素子上面の電極部と素子搭載凹部側面の電極部との間の配線経路が絶縁性樹脂で平坦化されているため、配線可能である。
【0015】
本発明は、上面に電極部が設けられた様々な半導体素子の搭載構造に適用可能であり、例えば、LED等の発光素子の搭載構造に適用しても良い。
【0016】
本発明を発光素子の搭載構造に適用する場合は、請求項4のように、素子搭載凹部の側面を傾斜状に形成して、該素子搭載凹部側面の電極部が発光素子の光を反射する反射板(リフレクター)としても機能するように形成しても良い。このようにすれば、反射板付きの発光素子パッケージを低コストで製造することができる。
【0017】
また、半導体素子を搭載する搭載部材は、回路基板を用いて形成しても良いし、リードフレームを用いて形成しても良い。リードフレームを用いる場合は、請求項5のように、リードフレームに素子搭載凹部を有するパッケージ本体を樹脂で成形し、該素子搭載凹部側面の電極部をリードフレームに一体に形成しても良い。このようにすれば、リードフレームの製造時に素子搭載凹部側面の電極部を一括して容易に形成できると共に、素子搭載凹部側面の電極部とリードフレームとを接続する配線手段が不要となり、半導体素子搭載パッケージを低コストで製造することができる。
【0018】
或は、請求項6のように、リードフレームに素子搭載凹部を有するパッケージ本体を樹脂で成形し、該素子搭載凹部側面の電極部を、液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成し、これをリードフレームの所定位置に接続した構成としても良い。この場合、素子搭載凹部の側面を傾斜状に形成すれば、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法を用いて素子搭載凹部側面に電極部を形成できる。本発明は、素子搭載凹部の側面を傾斜させない構成としても良く、この場合でも、素子搭載凹部の側面に、めっき、エッチング、導電板の貼付のいずれかにより電極部を形成したり、或は、素子搭載凹部側面の電極部をリードフレームに一体に形成すれば良い。また、素子搭載凹部の底面にリードフレームを露出させれば、素子搭載凹部側面に形成する電極部を該素子搭載凹部の底面にまで延ばして、該電極部をリードフレームに直接接続することができ、製造も容易である。
【0019】
尚、請求項7に係る発明は、請求項1に係る「半導体装置」の発明と実質的に同一の技術思想を「半導体装置の製造方法」の発明として記載したものである。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図1(a)は本発明の実施例1における高さ寸法の低いLED素子の搭載例を示す主要部の縦断面図、同図(b)は高さ寸法の高いLED素子の搭載例を示す主要部の縦断面図である。
【図2】図2(a)〜(d)は本発明の実施例1のLEDパッケージの製造工程を説明する工程図である。
【図3】図3(a)〜(e)は本発明の実施例2のLEDパッケージの製造工程を説明する工程図である。
【図4】図4(a)〜(e)は本発明の実施例3のLEDパッケージの製造工程を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明を実施するための形態をLED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】
【0022】
本発明の実施例1を図1及び図2を用いて説明する。
まず、図1に基づいてLEDパッケージの構成を説明する。
【0023】
搭載部材11は、リードフレーム12に素子搭載凹部13を有するパッケージ本体14を樹脂で成形して構成され、該素子搭載凹部13の側面が傾斜状に形成されている。素子搭載凹部13の底面には、リードフレーム12の素子搭載部12a(ダイパッド)が露出し、該素子搭載部12a上に半導体素子であるLED素子15(発光素子)がダイボンド(接合)されている。LED素子15の上面には、プラスとマイナスの2つの電極部16が形成されている。
【0024】
素子搭載凹部13の傾斜状の側面には、LED素子15上面の2つの電極部16と接続する2つの電極部17が形成されている。各電極部17は、それぞれリードフレーム12に一体に形成されている。この場合、素子搭載凹部13の側面に形成する電極部16の高さ方向の幅が広くなるほど、搭載可能なLED素子15の高さ寸法の範囲が広がることを考慮して、本実施例1では、素子搭載凹部13に側面に形成する電極部17は、該素子搭載凹部13の側面の上部から下部まで延びるように形成され、且つ、該電極部17がLED素子15の光を反射する反射板(リフレクター)としても機能するように構成されている。
【0025】
搭載部材11の素子搭載凹部13内に搭載可能なLED素子15は、高さ寸法が該素子搭載凹部13の側面(電極部17)の高さ寸法以下で且つリードフレーム12の素子搭載部12a上に搭載可能なサイズのLED素子である。これにより、図1(a)、(b)に示すように、高さ寸法の異なる複数種のLED素子15を同一仕様・寸法の搭載部材11の素子搭載凹部13内に搭載できるようになっている。
【0026】
素子搭載凹部13の側面とLED素子15との間の隙間には、透明な絶縁性樹脂18が充填され、該絶縁性樹脂18の上面の高さ位置がLED素子15の電極部16上面の高さ位置と一致することで、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間の配線経路が絶縁性樹脂18で平坦化されている。そして、この配線経路に配線19が形成され、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間が配線19で接続されている。この配線19は、液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成されている。ここで、液滴吐出法では、例えばインクジェット、ディスペンサ等で導電材料を配線経路上に吐出して配線19の厚膜パターンを形成する。
【0027】
尚、図示はしないが、素子搭載凹部13内には、LED素子15上面及び配線19等を封止するように透明な封止樹脂が充填されている。
【0028】
次に、上記構成のLEDパッケージの製造工程を図2を用いて説明する。
まず、図2(a)の素子搭載凹部成形工程で、リードフレーム12に素子搭載凹部13を有するパッケージ本体14を樹脂で成形して、該素子搭載凹部13の側面を傾斜状に形成すると共に、該リードフレーム12に一体に形成された反射板兼用の電極部17を、該素子搭載凹部13の側面に露出させる。
【0029】
この後、図2(b)のLED素子搭載工程に進み、素子搭載凹部13の底面に露出するリードフレーム12の素子搭載部12a上に、LED素子15をダイボンド(接合)する。
【0030】
この後、図2(c)の絶縁性樹脂充填工程(配線経路平坦化工程)に進み、素子搭載凹部13の側面とLED素子15との間の隙間に、液状の透明な絶縁性樹脂18(例えば紫外線硬化型樹脂)を充填して硬化させ、該絶縁性樹脂18の上面の高さ位置をLED素子15の電極部16上面の高さ位置と一致させることで、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間の配線経路を絶縁性樹脂18で平坦化する。
【0031】
この後、図2(d)の配線形成工程に進み、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間の配線経路に配線19を形成して、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間を配線19で接続する。この配線19は、液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成する。
【0032】
この後、図示はしないが、樹脂封止工程に進み、素子搭載凹部13内に、LED素子15上面及び配線19等を封止するように透明な封止樹脂を充填する。これにより、LEDパッケージが完成する。
【0033】
以上説明した本実施例1では、素子搭載凹部13の側面に電極部17を形成し、電極部17の高さ位置がその下端から上端までの範囲に広がりを持つようになるため、素子搭載凹部13内に搭載するLED素子15の高さ寸法が異なっていても、該LED素子15の高さ寸法が該素子搭載凹部13側面の電極部17の下端から上端までの高さ範囲内に収まっていれば、LED素子15上面の電極部16と素子搭載凹部13側面の電極部17との間の配線経路を絶縁性樹脂18で平坦化して配線することができる。これにより、高さ寸法の異なるLED素子15を搭載する搭載部材11を共通化することが可能となり、搭載部材11の共通化によるコストダウンを実現できる。
【0034】
この場合、素子搭載凹部13の側面に形成する電極部17の高さ方向の幅が広くなるほど、搭載可能なLED素子15の高さ寸法の範囲が広がることを考慮して、本実施例1では、素子搭載凹部13側面の電極部17を、該素子搭載凹部13側面の上部から下部まで延びるように形成しているため、素子搭載凹部13の側面に形成する電極部17の高さ方向の幅を最大にすることができ、素子搭載凹部13内に搭載するLED素子15の高さ寸法が該素子搭載凹部13の高さ寸法以下であれば、搭載可能である。
【0035】
但し、本発明は、例えば、素子搭載凹部13の側面の中間部から上部に延びるように電極部を形成しても良い等、素子搭載凹部13の側面に形成する電極部の高さ方向幅を素子搭載凹部13側面の高さ方向幅より小さくしても良い。
【0036】
また、本実施例1では、素子搭載凹部13の側面を傾斜状に形成して、該素子搭載凹部13側面の電極部17がLED素子15の光を反射する反射板としても機能するように形成したので、反射板付きのLEDパッケージを低コストで製造することができる。
【0037】
しかも、本実施例1では、素子搭載凹部13側面の電極部17をリードフレーム12に一体に形成しているため、リードフレーム12の製造時に素子搭載凹部13側面の電極部17を一括して容易に形成できると共に、素子搭載凹部13側面の電極部17とリードフレーム12とを接続する配線手段が不要となり、LEDパッケージの一層の低コスト化が可能である。
【実施例2】
【0038】
次に、図3を用いて本発明の実施例2を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【0039】
前記実施例1では、素子搭載凹部13側面の電極部17をリードフレーム12に一体に形成したが、本実施例2では、素子搭載凹部13側面の電極部21を液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成し、これをリードフレーム12の所定位置に接続した構成としている。
【0040】
具体的には、まず、図3(a)の素子搭載凹部成形工程で、リードフレーム12に素子搭載凹部13を有するパッケージ本体14を樹脂で成形する。
【0041】
この後、図3(b)の電極部形成工程に進み、素子搭載凹部13の側面の電極部21を液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成し、これをリードフレーム12の所定位置に接続する。この場合、素子搭載凹部13の側面を傾斜状に形成すれば、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法を用いて素子搭載凹部13側面に電極部21を形成できる。この場合も、素子搭載凹部13側面の電極部21がLED素子15の光を反射する反射板としても機能するように形成すると良い。
【0042】
但し、本発明は、素子搭載凹部13の側面を傾斜させない構成としても良く、この場合でも、素子搭載凹部13の側面に、めっき、エッチング、導電板の貼付のいずれかにより電極部21を形成することができる。また、素子搭載凹部13の底面にリードフレーム12を露出させれば、素子搭載凹部13側面に形成する電極部21を該素子搭載凹部13の底面にまで延ばして、該電極部21をリードフレーム12に直接接続することができ、製造も容易である。
【0043】
尚、図3(c)〜(e)に示すLED素子搭載工程、絶縁性樹脂充填工程(配線経路平坦化工程)、配線形成工程等は、前記実施例1と同じである。
【0044】
以上説明した本実施例2でも、高さ寸法の異なるLED素子15を搭載する搭載部材11を共通化することが可能となり、搭載部材11の共通化によるコストダウンを実現できる。
【実施例3】
【0045】
次に、図4を用いて本発明の実施例3を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同一部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【0046】
本実施例3では、素子搭載凹部13側面の電極部23は、厚いリードフレーム22をエッチングして形成されている。
【0047】
具体的には、まず、図4(a)の素子搭載凹部成形工程で、厚いリードフレーム22に素子搭載凹部13を有するパッケージ本体14を樹脂で成形する。
【0048】
この後、図4(b)の電極部形成工程(エッチング工程)に進み、素子搭載凹部13の内側部分をエッチングして素子搭載凹部13側面に電極部23を形成すると共に、素子搭載凹部13底面に素子搭載部22aを形成する。
【0049】
尚、素子搭載凹部成形工程の前に、電極部形成工程(エッチング工程)を実行して、厚いリードフレーム22に電極部23と素子搭載部22aを形成した後、素子搭載凹部成形工程を実行して、電極部23と素子搭載部22aが形成されたリードフレーム22に、素子搭載凹部13を有するパッケージ本体14を樹脂で成形するようにしても良い。
【0050】
図4(c)〜(e)のLED素子搭載工程、絶縁性樹脂充填工程(配線経路平坦化工程)、配線形成工程等は、前記実施例1と同じである。
【0051】
以上説明した本実施例3でも、高さ寸法の異なるLED素子15を搭載する搭載部材11を共通化することが可能となり、搭載部材11の共通化によるコストダウンを実現できる。
【0052】
尚、上記各実施例1〜3では、いずれも素子搭載凹部13の側面を傾斜状に形成したが、素子搭載凹部13の側面を傾斜させない構成としても良く、この場合でも、素子搭載凹部13の側面に、めっき、エッチング、導電板の貼付のいずれかにより電極部を形成したり、或は、リードフレームに一体に電極部を形成すれば良い。
【0053】
その他、本発明は、上記各実施例1〜3のようなLED素子の搭載構造に限定されず、上面に電極部が設けられた様々な半導体素子の搭載構造に適用可能であり、また、搭載部材は、上記各実施例1〜3のようなリードフレームを用いた構成に限定されず、回路基板を用いて搭載部材を形成しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【符号の説明】
【0054】
11…搭載部材、12…リードフレーム、12a…素子搭載部、13…素子搭載凹部、14…パッケージ本体、15…LED素子(発光素子,半導体素子)、16…電極部、17…電極部、18…絶縁性樹脂、19…配線、21…電極部、22…リードフレーム、22a…素子搭載部、23…電極部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載した半導体装置において、
前記素子搭載凹部の側面に前記半導体素子上面の電極部と接続する電極部を形成し、
前記素子搭載凹部の側面と前記半導体素子との間の隙間に絶縁性樹脂を充填して前記半導体素子上面の電極部と前記素子搭載凹部側面の電極部との間の配線経路を前記絶縁性樹脂で平坦化し、
前記配線経路に配線を形成して前記半導体素子上面の電極部と前記素子搭載凹部側面の電極部との間を該配線で接続したことを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記素子搭載凹部側面の電極部は、該素子搭載凹部側面の上部から下部まで延びるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記配線は、液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記半導体素子は、発光素子であり、
前記素子搭載凹部の側面は、傾斜状に形成され、
前記素子搭載凹部側面の電極部は、前記発光素子の光を反射する反射板としても機能するように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項5】
前記搭載部材は、リードフレームを用いて形成され、該リードフレームに前記素子搭載凹部を有するパッケージ本体が樹脂で成形され、
前記素子搭載凹部側面の電極部は、前記リードフレームに一体に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項6】
前記搭載部材は、リードフレームを用いて形成され、該リードフレームに前記素子搭載凹部を有するパッケージ本体が樹脂で成形され、
前記素子搭載凹部側面の電極部は、液滴吐出法、印刷法、めっき法、エッチング法のいずれかで形成した厚膜パターン又は導電板の貼付により形成され、前記リードフレームの所定位置に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項7】
搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載した半導体装置の製造方法において、
前記素子搭載凹部の側面に前記半導体素子上面の電極部と接続する電極部を形成する工程と、
前記素子搭載凹部内に前記半導体素子を搭載する工程と、
前記素子搭載凹部の側面と前記半導体素子との間の隙間に絶縁性樹脂を充填して前記半導体素子上面の電極部と前記素子搭載凹部側面の電極部との間の配線経路を前記絶縁性樹脂で平坦化する工程と、
前記配線経路に配線を形成して前記半導体素子上面の電極部と前記素子搭載凹部側面の電極部との間を該配線で接続する工程と
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−253197(P2012−253197A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−124687(P2011−124687)
【出願日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【出願人】(000237271)富士機械製造株式会社 (775)
【Fターム(参考)】