专利名称：光半导体器件及光半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及具备光半导体元件的光半导体器件及该光半导体器件的 制造方法。
背景技术：
光半导体器件作为照明或显示装置等各种装置的光源，用于广泛的 领域中。该光半导体器件具备发光二极管(LED)等光半导体元件； 第一引脚部，接合并载置该光半导体元件，电连接在光半导体元件上； 及第二引脚部，通过引线与该第一引脚部上的光半导体元件电连接(例 如，参照专利文献1及专利文献2)。向这些第一引脚部及第二引脚部施 加电压，向光半导体元件供电。在光半导体元件的第一主面上设有发光层，在该发光层上设有小于 第一主面的第一电极。该第一电极通过焊锡等接合构件接合在第一引脚 部，光半导体元件设置在第一引脚部的载置面上。并且，在作为第一主 面的相反面的第二主面上设有引线连接用的第二电极。并且，光半导体 元件由塑封树脂密封。在这种光半导体器件中，由于通过冲压加工等形成第一引脚部，所 以第一引脚部的载置面的平面度较低。因此，为了进行焊锡等接合构件 良好地填充在光半导体元件和第一引脚部的载置面之间的接合，需要增 大由接合构件形成的接合层的厚度，或者添加焊锡等接合构件来供给片 形焊锡等副资材。专利文献l:(日本)特开2006—156538号公报专利文献2:(日本)特开2006—66670号公报
但是，第一引脚部的载置面的平面度在每个光半导体器件上有差异， 按照平面度较低的载置面设定了接合构件的供给量，因此，在载置面的 平面度较高的情况下，剩余部分的接合构件从光半导体元件和第一引脚 部的载置面之间溢出，爬到光半导体元件的侧壁。光半导体元件通过发 光层分为阳极和阴极，所以当接合构件接触到光半导体元件的侧壁时， 会产生短路故障。发明内容本发明鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种可以防止因 接合构件爬到光半导体元件上而产生的短路故障的光半导体器件及其光 半导体器件的制造方法。本发明的实施方式涉及的第一特征在于，具备光半导体元件，具 有设置在第一主面上的发光层、设置在上述发光层上且小于上述第一主 面的第一电极、及设置在与上述第一主面不同的第二主面上的第二电极;第一引脚部，具有接合上述第一电极的区域中的小于上述第一主面的接 合区域、和形成在与上述接合区域相邻接的外周区域的第一槽部，上述 第一电极通过接合构件接合在上述接合区域，该第一引脚部与上述第一电极电连接；以及第二引脚部，通过连接构件与上述第二电极电连接。本发明的实施方式涉及的第二特征在于，在与第一引脚部的接合第 一电极的区域中小于第一主面的接合区域相邻接的外周区域，形成第一 槽部的工序，所述第一引脚部上设置光半导体元件，上述光半导体元件 具有设置在上述第一主面上的发光层、设置在上述发光层上且小于上述 第一主面的上述第一电极、及设置在与上述第一主面不同的第二主面上 的第二电极；利用接合构件在上述接合区域接合上述第一电极，在上述 第一引脚部上设置上述光半导体元件，将上述第一引脚部电连接在上述 第一电极上的工序；及利用连接构件，在上述第一引脚部上的上述光半 导体元件的上述第二电极上电连接第二引脚部的工序。 根据本发明，可以防止因接合构件爬到光半导体元件上而造成的短 路故障的发生。
图l是表示本发明的第一实施方式的光半导体器件的概略结构的截 面图。图2是将图1所示的光半导体器件具备的光半导体元件和第一引脚部 的接合部分放大表示的截面图。图3是表示图1所示的光半导体器件具备的第一引脚部及第二引脚部 的平面图。图4是说明图l所示的光半导体器件的制造方法的第一工序截面图。 图5是第二工序截面图。图6是放大表示本发明的第二实施方式的光半导体器件具备的光半导体元件和第一引脚部的接合部分的截面图。图7是表示本发明的第二实施方式的光半导体器件具备的第一引脚部及第二引脚部的平面图。图8是表示本发明的第三实施方式的光半导体器件的概略结构的截 面图。图9是表示图8所示的光半导体器件具备的第一引脚部及第二引脚部 的平面图。
具体实施方式
(第一实施方式) 参照图1至图5对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示，本发明的第一实施方式涉及的光半导体器件1A具备 发射光的光半导体元件2;通过接合构件3载置该光半导体元件2且与该 光半导体元件2电连接的第一引脚部4;通过连接构件5与该第一引脚部 4上的光半导体元件2电连接的第二引脚部6;覆盖第一引脚部4及第二
引脚部6的塑封部件即基体7;以及密封光半导体元件2的透光性部件8。如图2所示，光半导体元件2具备成为基体的导电性基材2a、设置 在该导电性基材2a的第一主面Ml上的n型半导体层2b、设置在该n型 半导体层2b上的发光层2c、设置在该发光层2c上的p型半导体层2d、 设置在该p型半导体层2d上且小于第一主面Ml的第一电极2e、具有绝 缘性并覆盖半导体层2b、 2d及发光层2c的周围的保护膜(钝化膜)2f、 及设置在第一主面M1的反面即第二主面M2上的第二电极2g。作为该 光半导体元件2使用例如发光二极管(LED)等。第一引脚部4及第二引脚部6是向光半导体元件2供电的一对引脚 端子。向这些第一引脚部4和第二引脚部6施加电压，向光半导体元件2 供电。由此，光半导体元件2从夹在n型半导体层2b和p型半导体2d 之间的发光层2c发出光。如图l、图2及图3所示，第一引脚部4具有收容光半导体元件2的 凹部4a和接合光半导体元件2的第一电极2e的区域即小于第一主面Ml 的接合区域Rl、和形成在与接合区域Rl邻接的外周区域R2上的第一槽 部4b。凹部4a例如形成为杯状，即，形成为倒圆锥台形状。接合区域Rl是在凹部4a的底面例如设置成正方形状的表面区域。 该接合区域R1的面积小于光半导体元件2的第一主面M1的面积，大于 第一电极2e的接合面M3的面积。外周区域R2是在凹部4a的底面设置 成围绕接合区域Rl的表面区域。该外周区域R2的面积是从凹部4a的底 面的面积中减去接合区域R1的面积的面积。此夕卜，第一槽部4b是多个 槽G1横跨外周区域R2，例如形成为格子状的槽G1的集合体。这里，光半导体元件2的第一电极2e例如通过焊锡等接合构件3与 第一引脚部4的接合区域R1接合，并设置在第一引脚部4上，与第一引 脚部4电连接。并且，作为接合构件3例如使用AuSn共晶焊锡等。并且， 光半导体元件2的第二电极2g例如通过金线等连接构件5与第二引脚部 6电连接。并且，光半导体元件2的大小是1.0x1.0x0.2 (高度)mm3。该光半
导体元件2的发光层2c的面积是0.9x0.9mm2,第二电极2g的面积是 0.8x0.8mm2。并且，第一引脚部4的凹部4a的开口的直径是2.5mm，圆 形底面的直径是2.0mm，深度是0.5mm。接合区域Rl的面积是 0.9x0.9mm2。第一槽部4b的槽Gl例如在正交的两个方向上以0.06mm 的间距配置。槽Gl的形状例如是深度为0.01 mm、宽度为O.Olmm的V 字形状。基体7具有将从光半导体元件2发射的光朝向外部反射的反射面7a， 是覆盖第一引脚部4及第二引脚部6的塑封部件。反射面7a倾斜为从内 部朝向外部变宽。这样的基体7例如由白色的塑封树脂形成。作为塑封 树脂例如使用聚酰胺类树脂等热可塑性树脂。透光性部件8是设置在第一引脚部4的凹部4a内及基体7上来密封 光半导体元件2的部件。该透光性部件8具有用于发出从光半导体元件2 发射的光的发出面8a。该发出面8a是与外部气体环境相接的溢出面，具 有发出从光半导体元件2发射的光的光取出面的功能。该透光性部件8例如可以由混合了粒子状的荧光体的荧光体混合树 脂等透光性树脂材料形成。作为透光性树脂材料例如使用硅树脂等。这 里，荧光体是变换从光半导体元件2发射出的光的波长的物质，例如发 出波长比光半导体元件2的光的波长长的光。作为该荧光体例如使用发 出黄光的荧光体或者使用发出黄光的荧光体及发出红光的荧光体两者。在这样的光半导体器件1A中，向第一引脚部4及第二引脚部6施加 电压，若向光半导体元件2供电，则光半导体元件2发射光。该光的一 部分通过透光性部件8仍然从发出面8a发出，另一部分被第一引脚部4 的凹部4a的侧壁或基体7的反射面7a反射而从发出面8发出。并且， 光的一部分入射到包含在透光性部件8中的荧光体中。由此，荧光体被 激励而发射光。该光的一部分也通过透光性部件8从发出面8a发出，另 一部分也被第一引脚部4的凹部4a的侧壁或基体7的反射面7a反射而 从发出面8a发出。这样，由光半导体元件2发射的光和由通过该光激励 的荧光体发射出的光混合，从透光性部件8的发出面8a发出。 接着，对光半导体器件1A的制造方法进行说明。在光半导体器件1A的制造工序中，首先形成第一引脚部4及第二引 脚部6，如图4所示，在第一引脚部4中的与接合区域R1邻接的外周区 域R2形成第一槽部4b。然后，避开第一引脚部4的凹部4a并覆盖第一 引脚部4及第二引脚部6来形成基体7，如图5所示，将光半导体元件2 的电极2e接合在接合区域Rl，在第一引脚部4上设置光半导体元件2， 通过连接构件5将该第一引脚部4上的半导体元件2的第二电极2g和第 二引脚部6电连接，最后通过透光性部件8密封光半导体元件2。若详细描述，最开始由板金部件通过模冲加工形成第一引脚部4及 第二引脚部6。然后，通过冲压加工形成第一引脚部4的凹部4a,如图4 所示，通过在该凹部4a的底面的外周区域R2加工槽Gl，在外周区域 R2形成第一槽部4b，为了得到较高的平面度对凹部4a的底面进行冲压。 由此，第一槽部4b在凹部4a的底面的与接合区域Rl邻接的外周区域 R2上形成。这时，接合区域Rl设定为比光半导体元件2的第一电极2e 的接合面M3大、比光半导体元件2的第一主面Ml小。接着，在用于将第一引脚部4及第二引脚部6定位于规定的位置形 成基体7的模具中安装第一引脚部4及第二引脚部6，采用例如注射成型 法，用白色的塑封树脂成型基体7。作为该白色塑封树脂例如使用聚酞酰 胺等热塑树脂。然后，如图5所示，在第一引脚部4的接合区域R1的中央载置焊锡 片3a。该焊锡片3a例如由AuSn共晶焯锡形成。悍锡片3a的大小例如是 300x300x25 (厚度)jim3。并且，如图5所示，在第一引脚部4上载置光 半导体元件2之前，焊锡膜3b事先设置在光半导体元件2的第一电极2e 上。该焊锡膜3b例如由AuSn共晶悍锡形成。焊锡3b的厚度例如是2jxm。由这种焊锡片3a及焊锡膜3b供给接合构件3。即，焊锡片3a和焊 锡膜3b熔融后形成一体而构成接合构件3。特别是，焊锡片3a对应于平 面底较低、表面粗糙度较高的第一引脚部4，用于在光半导体元件2和第 一引脚部4之间无间隙地填充焊锡。因此，供给的焊锡量变得比接合所
需的填充量多。接着，在N2 (卯％) +H2 (10%)的还原气体环镜下，将第一引脚部 4加热到高于AuSn共晶焊锡的融点(280°C)的温度(例如320'C)，通 过芯片安装(die mount)(未图示)，在第一引脚部4的接合区域Rl上， 隔着焊锡片3a，载置(安装)光半导体元件2。由此，光半导体元件2 的第一电极2e接合在第一引脚部4的接合区域Rl,光半导体元件2设置 在第一引脚部4的凹部4a的底面。这时，在熔融的焊锡从光半导体元件2和第一引脚部4之间溢出的 情况下，溢出的剩余部分的焊锡由于毛细管现像而向第一槽部4b的各槽 Gl渗入漫延，从而不会爬到光半导体元件2的侧壁上。由此，通过接合 构件3在第一引脚部4上接合光半导体元件2时，可以防止焊锡爬到光 半导体元件2上。这里，载置在第一引脚部4上的光半导体元件2通过在100ms期间 施加0.5N的载荷，接合到第一引脚部4上。并且，为了确保光半导体 元件2的焊锡膜3b和焊锡片3a的良好的接合性，也可以在加压后进行 清洗。该清洗可以通过微动载置了第一引脚部4的筒来进行。例如，清 洗通过使筒以四边形的轨迹轻运来进行。这时，例如四边形的一边(行 程)是200nm，筒的移动速度是100nm/s。并且，作为光半导体元件2，例如使用通过流过350mA的电流而得 到45Lm的光束的大功率型的光半导体元件2。该光半导体元件2的导电 性基材2a例如由SiC (碳化硅)形成，发光层2c例如是发出蓝光的发光 层。并且，第一引脚部4及第二引脚部6由厚度为1.5mm的铜板形成。 在这些第一引脚部4及第二引脚部6的表面分别镀敷厚度为lpm的镍、 厚度为lMm的银。并且，接合构件3的厚度是2pm。基体7的尺寸是 8.0x5.0x2.5 (高度)mm3。然后，例如利用金线等的连接构件5将光半导体元件2的第二电极 2g和第二引脚部6电连接。最后，在由第一引脚部4的凹部4a及基体7 的反面7a形成的凹部内填充硅树脂，密封光半导体元件2。这样，硅树
脂制的透光性部件8设置在基体7上，如图1所示，完成光半导体器件 1A。此外，作为硅树脂例如使用以5 10wt。/。的浓度混入直径为5-20pm 的荧光体的硅树脂。荧光体例如是组成为(Sr、 Ba) 2Si04: Eu2+的SOSE 类荧光体，将波长460nm的蓝色光变换为波长570nm的黄色光。因此， 从光半导体器件1A发射蓝色光和黄色光，这些光混合而得到视觉上的白 色光。这里，在本实施方式中，使用焊锡片3a，来对应由第一引脚部4的 载置面的平面度或表面粗糙度的不均匀造成的焊锡量的不足。但是，通 过加厚焊锡膜3b的厚度，不能提供充分的焊锡量的情况下，不需要利用 焊锡片3供给焊锡。在加厚焊锡膜3b的情况下，从光半导体元件2和第 一引脚部4之间溢出的多余的焊锡由于毛细管现像而渗入漫延到第一槽 部4b的各个槽Gl中，不会溢出到光半导体元件2的侧壁。由此，在通 过接合构件3将光半导体元件2接合在第一引脚部4上时，可以防止焊 锡爬到光半导体元件2上。如上所述，根据本发明的第一实施方式，通过在与第一引脚部4的 接合区域Rl邻接的外周区域R2形成第一槽部4b，在第一引脚部4上用 接合构件3接合光半导体元件2时，从光半导体元件2和第一引脚部4 之间溢出的多余的接合构件3渗入漫延到第一槽部4b的各个槽Gl中， 接合构件3不会爬到光半导体元件2的侧壁。由此，可以防止接合构件3 爬到光半导体元件2的侧壁，所以可以防止因接合构件3的爬到光半导 体元件2的侧壁上而造成的短路故障的发生。特别是，接合区域R1设置 为比光半导体元件2的第一主面M1小，在与第一主面M1相对的区域也 形成有各槽Gl,因此，在多余的接合构件3到达光半导体元件2的侧壁 之前流入各槽G1内。由此，能够可靠地防止接合构件3爬到光半导体元 件2的侧壁。进而，由于接合区域Rl大于第一电极2e的接合面M3，所以不在与 第一电极2e的接合面M3相对的区域形成槽Gl，所以可以提高光半导体
元件2对第一引脚部4的接合力。作为其结果，防止光半导体元件2从 第一引脚部4脱落，可以提高光半导体器1A的部件可靠性。(第二实施方式)参照图6及图7说明本发明的第二实施方式。在本发明的第二实施 方式中，对不同于第一实施方式的部分进行说明。并且，在第二实施方 式中，对于与在第一实施方式中说明的部分相同的部分赋予相同的符号， 省略其说明(其它实施方式也同样)。如图6及图7所示，在本发明的第二实施方式中，第一引脚部4在 接合区域R1内具有与第一槽部4b隔开形成的第二槽部4c。该第二槽部 4c以各槽G2与第一槽部4b的各槽Gl不连通的方式设置在接合区域Rl 内。并且，第二槽部4c的面积例如是0.5x0.5画2。光半导体器件1A的制造工序除第一实施方式的制造工序之外，还具 有在接合区域R1内，与第一槽部4b隔开形成第二槽部4c的工序。详细 说明如下。通过冲压加工形成第一引脚部4的凹部4a之后，在该凹部4a 的底面的外周区域R2加工槽Gl来在外周区域Rl形成第一槽部4b，同 时，在凹部4a的底面的接合区域Rl加工槽G2，由此在接合区域R1内 形成第二槽部4c，最后为了得到高平面度，对凹部4a的底面进行冲压。 之后的制造工序与实施方式1相同。如以上说明，根据本发明的第二实施方式，可以得到与第一实施方 式同样的效果。并且，通过在第一引脚部4的接合区域R1内，与第一槽 部4b隔开形成第二槽部4c，从而供给焊锡片3a来作为接合构件3时， 可以抑制熔融的焊锡片3a渗入漫延，足够用于接合的焊锡贮留在光半导 体元件2和第一引脚部4之间，所以可以抑制光半导体元件2和第一引 脚部4的接合故障的发生。其结果，防止光半导体元件2从第一引脚部4 脱落，可以提高光半导体器件1A的部件可靠性。并且，作为第一槽部4b及第二槽部4c的形成方法例如可以使用如 下方法，即，使并列的槽加工用的多个冲头向凹部4a的底面击打一次， 然后旋转卯°再向凹部4a的底面击打一次，同时形成第一槽部4b及第二 槽部4c。根据该方法，与使用排列成格子状的槽加工用的多个冲头的情 况相比，可以使各冲头的排列单纯，使工具的维护容易。进而，可以减 弱冲头打击时的力量，除此之外还可以防止各槽Gl、 G2的交差部分破 坏。(第三实施方式)参照图8及图9说明本发明的第三实施方式。在本发明的第三实施 方式中，说明与第一实施方式不同的部分。如图8及图9所示，在本发明的第三实施方式的光半导体器件1B中， 第一引脚部4是不具有凹部4a的平面框架，第一引脚部4的外周区域R2 以围绕接合区域R1的方式设置成凸缘状。如以上说明，根据本发明的第三实施方式，在上述的结构中也可以 得到与第一实施方式同样的效果。 (其它实施方式)并且，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内， 可以进行各种变更。例如，在上述的实施方式中，举出各种数值，但是这些数值为例示， 而不是限定。另外，在上述的实施方式中，将接合区域Rl设置成正方形状，但不 限于此，例如可以设为圆形，不限定其形状。同样，也不限定外周区域 R2的形状。此外，在上述的实施方式中，将接合区域Rl设定为大于第一电极 2e,但是不限定于此，例如可以设为小于第一电极2e。此外，在上述的实施方式中，作为第一槽部4b，沿正交的2方向形 成槽Gl，但是不限于此，例如可以沿一个方向或3个方向以上形成槽 Gl，或者也可以正交地形成。并且，在上述的实施方式中，将槽G1形成为V字形，但是不限于 此，例如可以形成为半圆形或四边形。最后，在上述实施方式中，作为设置第二电极2g的第二主面M2使 用了第一主面M1的反面，但是不限于此，例如可以使用导电性基材2a 的侧壁的一面，使用不同于第一主面M1的面即可。
权利要求
1.一种光半导体器件，其特征在于，具备光半导体元件，具有设置在第一主面上的发光层、设置在上述发光层上且小于上述第一主面的第一电极、及设置在与上述第一主面不同的第二主面上的第二电极；第一引脚部，具有接合上述第一电极的区域中小于上述第一主面的接合区域、和形成在与上述接合区域相邻接的外周区域的第一槽部，上述第一电极利用接合构件接合在上述接合区域，该第一引脚部与上述第一电极电连接；以及第二引脚部，通过连接构件与上述第二电极电连接。
2. 如权利要求l所述的光半导体器件，其特征在于， 上述接合区域大于上述第一电极的接合面。
3. 如权利要求l所述的光半导体器件，其特征在于， 上述第一引脚部具有在上述接合区域内与上述第一槽部隔开形成的第二槽部。
4. 一种光半导体器件的制造方法，其特征在于， 在与第一引脚部的接合第一电极的区域中小于第一主面的接合区域相邻接的外周区域，形成第一槽部的工序，所述第一引脚部上设置光半 导体元件，上述光半导体元件具有设置在上述第一主面上的发光层、设 置在上述发光层上且小于上述第一主面的上述第一电极、及设置在与上 述第一主面不同的第二主面上的第二电极；利用接合构件在上述接合区域接合上述第一电极，在上述第一引脚 部上设置上述光半导体元件，将上述第一引脚部电连接在上述第一电极 上的工序；及利用连接构件，在上述第一引脚部上的上述光半导体元件的上述第 二电极上电连接第二引脚部的工序。
5. 如权利要求4所述的光半导体器件的制造方法，其特征在于，在形成上述第一槽部的工序中，将上述接合区域设置为比上述第一 电极的接合面大。
6.如权利要求4所述的光半导体器件的制造方法，其特征在于， 具有在上述接合区域内与上述第一槽部隔开形成第二槽部的工序。
全文摘要
本发明提供一种可以防止因接合构件爬到光半导体元件上而产生的短路故障的光半导体器件。在光半导体器件(1A)中，具备光半导体元件(2)，具有设置在第一主面(M1)上的发光层(2c)、设置在发光层(2c)上且小于第一主面(M1)的第一电极(2e)、及设置在与第一主面(M1)不同的第二主面(M2)上的第二电极(2g)；第一引脚部(4)，具有接合第一电极(2e)的区域中的小于第一主面(M1)的接合区域(R1)、和形成在与接合区域(R1)邻接的外周区域(R2)上的第一槽部(4b)，第一电极(2e)利用接合构件(3)与接合区域(R1)接合，第一引脚部(4)电连接在第一电极(2e)上；以及第二引脚部，利用连接构件电连接在第二电极(2g)上。
文档编号H01L21/60GK101165929SQ200710166818
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月18日 优先权日2006年10月18日
发明者下川一生, 浮田康成 申请人:株式会社东芝