半导体装置的安装构造、背光灯装置及安装基板的制作方法_4

文档序号:9370892阅读:来源:国知局
基板、上述氮化物系的半导体基板等。基板的厚度优选为例如190 μm左右以下,更优选为180 μm左右以下,进一步优选为150 μπι左右以下。
[0151]基板也可以在表面上具有多个凸部或凹凸。另外,伴随于此,也可以在氮化物半导体层叠体的基板侧的表面(氮化物半导体层叠体的配置有上述电极的面的相反面)具有多个凸部或凹凸。该凹凸由基板形状引起,例如,也可以具有其高度为0.5?2.0 μ m左右、间距为10?25 μπι左右的表面粗糙度。基板相对于C面、A面等规定的晶面具有O?10°左右的斜角。基板也可以在与第一半导体层之间具有中间层、缓冲层、基底层等半导体层或绝缘层等。
[0152]半导体层生长用基板通过使用蓝宝石基板那样的具有透光性的基板,不从半导体层叠体除去就可用于发光装置。或者也可以从半导体层叠体除去这种基板。该生长用的基板的除去可利用激光剥离法等进行。具体而言,从基板侧向半导体层照射透射基板的激光(例如,KrF准分子激光),在半导体层和基板的界面产生分解反应,而从半导体层分离基板。但是,生长用的基板也可以从半导体层完全除去,并且也可以在半导体层的端部或角部残存一些基板。生长用的基板可以在将发光元件安装至基体的前后任一时间除去。
[0153]在氮化物半导体层叠体为除去半导体层生长用基板的层叠体的情况下,能够得到实现更薄型化、小型化的发光装置。另外,通过除去不直接助于发光的层,能够阻止该层引起的从发光层射出的光的吸收。进而,能够阻止基板引起的光散射。因此,能够进一步提高发光效率。其结果,能够提高发光亮度。
[0154]另外,发光元件5也可以具有作为所谓的立式冲模或贴合冲模等公知的层叠结构,例如日本特开2008 - 300719号公报、日本特开2009 — 10280号公报等记载的层叠结构。
[0155]发光元件的平面看的形状没有特别限定,优选为四边形或与四边形近似的形状。发光元件的大小可以根据发光装置的大小适当调整其上限。例如,可举出发光元件一边的长度为百μπι?2mm左右,具体地,优选为1400X200 μm左右、1100X200 μm左右、900X200 μπι 左右等。
[0156]发光元件5优选为在其侧面及上面没有起伏及参差不齐、直线性良好的元件。由此,能够减少这些起伏及参差不齐引起的、微小的外力等导致的发光元件的裂纹。例如,发光元件5上面的表面粗糙度Ra优选为15nm以下,示例10?15nm左右。发光元件5侧面的表面粗糙度Ra优选为2 μπι以下,更优选为1.0 μπι以下、0.5 μπι以下。特别优选发光元件侧面的表面粗糙度Ra为0.3 μ m以下,更优选为0.2 μ m以下。表面粗糙度Ra表示根据例如JISB060,’ 01/IS04287等的测定法测定的值。
[0157](第一电极及第二电极)
[0158]第一电极及第二电极优选形成在半导体层叠体的同一侧(在存在基板的情况下,其相反侧的面)。由此,能够进行使基体4的正负的外部连接端子3与发光元件5的第一电极和第二电极相对并接合的倒装片安装。
[0159]第一电极及第二电极能够利用例如Au、Pt、Pd、Rh、N1、W、Mo、Cr、Ti等或它们的合金的单层膜或层叠膜而形成。具体而言,可列举出从半导体层侧起以Ti/Rh/Au、W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au、Ni/Pt/Au、Ti/Rh等的方式层叠的层叠膜。膜厚也可以是在该领域中使用的膜的膜厚的任一项。
[0160]另外,第一电极及第二电极优选将相对于从发光层射出的光的反射率比电极的其它材料高的材料层作为这些电极的一部分而分别配置在靠近第一半导体层及第二半导体层的一侧。作为反射率高的材料,可举出银或银合金或铝。作为银合金,也可以使用在该领域中公知的材料的任一种。该材料层的厚度没有特别限定,可举出能够有效地反射从发光元件射出的光的厚度,例如20nm?I μπι左右。该反射率高的材料层的与第一半导体层或第二半导体层的接触面积越大越好。
[0161]此外,在使用银或银合金的情况下,为了防止银的迀移,优选形成覆盖其表面(优选,上面及端面)的覆盖层。
[0162]作为这种覆盖层,只要利用通常可作为导电材料使用的金属及合金形成即可,例如,可举出含有铝、铜、镍等的单层或层叠层。其中,优选使用AlCu。为了有效地防止银的迀移,覆盖层的厚度可列举数百nm?数μπι左右。
[0163]第一电极及第二电极只要分别与第一半导体层及第二半导体层电连接,电极的整个面就可与半导体层接触,第一电极的一部分也可以不位于第一半导体层之上及/或第二电极的一部分也可以不位于第二半导体层之上。即,例如,第一电极也可以经由绝缘膜等配置在第二半导体层上,第二电极也可以配置在第一半导体层上。由此,能够容易地变更与元件连接部的连接部中的第一电极或第二电极的形状,并能够容易地安装一对外部连接端子3。
[0164]作为这里的绝缘膜,没有特别限定,也可以是在该领域中使用的膜的单层膜及层叠膜的任一种。通过使用绝缘膜等,第一电极及第二电极不管第一半导体层及/或第二半导体层的平面面积如何,均可设定成任意的大小及位置。
[0165]第一电极及第二电极的形状可以根据半导体层叠体的形状、基体4的外部连接端子3(更具体而言,元件连接部)的形状等设定。第一电极、第二电极及元件连接部优选分别设为平面看成四边形或与四边形相近的形状。通过将第一电极及第二电极的形状和与其对应的元件连接部的形状设为大致同一形状,能够利用自对准直效果而容易地进行半导体层叠体和基体4的接合及对位。在该情况下,优选至少在与基体4连接的半导体层叠体的最表面上,第一电极及第二电极的平面形状大致相同。另外,优选夹着半导体层叠体的中央部分而分别配置第一电极及第二电极。
[0166]第一电极及第二电极的第一主面(与半导体层相反侧的面)也可以具有高度差,但优选为大致平坦。这里的平坦是指,从半导体层叠体的第二主面(与第一主面相反侧的面)到第一电极的第一主面的高度和从半导体层叠体的第二主面到第二电极的第一主面的高度为大致相同。这里的大致相同允许半导体层叠体高度的±10%左右的变动。
[0167]这样,通过使第一电极及第二电极的第一主面大致平坦,即实际上将两者配置于同一面上,将发光元件5水平地安装至基体4上变得容易。为了形成这样的第一电极及第二电极,能够例如通过镀敷等设置金属膜,然后以成为平坦的方式进行研磨或切削而实现。
[0168]也可以在不阻碍二者的电连接的范围内,在第一电极和第一半导体层之间及第二电极和第二半导体层之间配置DBR(分布布拉格反射器)层等。DBR是例如在由任意氧化膜等构成的基底层上层叠低折射率层和高折射率层的多层结构,选择性地反射规定的波长光。具体而言,通过将折射率不同的膜以1/4波长的厚度交替层叠,能够高效地反射规定的波长。作为材料,可以含有选自由S1、T1、Zr、Nb、Ta、Al构成的组群的至少一种氧化物或氮化物而形成。
[0169]不管有无半导体生长用基板,发光元件5的厚度作为含有电极的厚度,优选为200 μπι以下,更优选为180 μπι以下、150 μπι以下。另外,仅根据除去了基板的氮化物半导体层叠体,优选为20 μm以下,更优选为15 μm以下、10 μπι以下。
[0170]发光元件5也可以在氮化物半导体层叠体的正负电极的配置面侧配置加强层。这里的加强层只要是对氮化物半导体层叠体可加强其强度的层,就可以利用绝缘体、半导体及导电体的任一种材料形成。加强层也可以是作为整体的单层或层叠层、配置于多个部位的单层或层叠层等的任一种。另外,加强层也可以是其一部分确保发光元件5的功能所必须的绝缘性及导电性等的层。特别是,也可以将用于构成发光元件5的膜的一部分厚膜化。具体而言,也可以通过镀敷、溅射法等公知的方法将作为电极等发挥作用的导电性的层厚膜化。也可以将配置于它们之间的层间绝缘膜、表面保护膜等厚膜化。由此,一边确保适当的强度,一边不配置附加的层,而能够防止引起发光装置的大型化。
[0171]例如,从一个观点来看,能够使为了在构成发光元件5的氮化物半导体层叠体及正负电极、它们之间电气绝缘、保护等目的而任意形成的绝缘层以外,且比正负电极更靠基体4侧的层作为加强层发挥作用。另外,从另一观点来看,为了作为发光元件5发挥作用,可以通过将最小限度需要的层厚膜化而作为加强层发挥作用。另外,可以使附加性地设于这种层上的层作为加强层发挥作用。为了使这些层作为加强层发挥作用,优选除去半导体层生长用的基板,且以由金属材料构成的层的整体体积相对于氮化物半导体层叠体、电极、绝缘性的保护膜、埋设在电极间的树脂层等整体体积成为5?95%左右的方式进行调节,更优选设为10?70%左右,15?50%左右。另外,从其他观点来看,可以使未与发光元件5的电极连接的导电层、用于将这种导电层与电极绝缘的绝缘层、用于保护的保护层、这些导电层、绝缘层、保护层等作为加强层发挥作用。这些加强层优选在其最薄的部位,总厚度为I μπι左右以上,更优选为3μηι左右以上、5μηι以上、10 μπι以上。通过具备具有适当厚度的加强层,能够确保发光装置的强度,同时将元件的大型化/厚膜化抑制在最小限度。
[0172]发光元件5优选倒装片安装于基体4上。在该情况下,通常,第一电极及第二电极利用接合部件或上述的凸块等与上述的基体4的外部连接端子3接合。这样的接合部件可以利用该领域中公知的材料的任一种,可列举出导电性的焊料。具体而言,例如可举出锡一铋系、锡一铜系、锡一银系、金一锡系等焊料(具体而言,以Ag、Cu和Sn为主成分的合金,以Cu和Sn为主成分的合金,以Bi和Sn为主成分的合金等);共晶合金(以Au和Sn为主成分的合金,以Au和Si为主成分的合金,以Au和Ge为主成分的合金等)银、金、钯等导电性浆料;凸块、各向异性导电材料、低熔点金属等焊剂材料等。其中,通过使用焊料,能够与上述的外部连接端子3的形状、突出图案的位置及大小相辅相成而发挥高精度的自校准效果。因此,将发光元件5安装于适当部位变得容易,能够提高量产性,制造更小型的发光装置。另外,在除去生长用基板的情况下,优选使用各向异性导电浆料或各向异性导电薄膜。焊料在将发光元件5固定于外部连接端子3的情况下,优选以成为氮化物半导体层叠体厚度的I?3倍左右的厚度的方式设定。由此,能够发挥更高精度的自校准效果,且能够更小型化/薄型化。例如,焊料的厚度优选为2?50 μ m左右,更优选为5?30 μ m左右。
[0173]〔密封部件7〕
[0174]密封部件7是具有至少将发光元件5的一部分密封(覆盖)或将发光元件固定于基体的功能的部件。其材料没有特别限定,可列举出陶瓷、树脂、电介质、浆料、玻璃或它们的复合材料等。其中,从可以容易成形为任意形状的观点来看,优选树脂。
[0175]作为树脂,可举出热固性树脂、热可塑性树脂、它们的改性树脂或含有一种以上这些树脂的混合树脂等。具体而言,可举出环氧树脂组合物、改性环氧树脂组合物(硅改性环氧树脂等)、硅树脂组合物、改性硅树脂组合物(环氧改性硅树脂等)、混合硅树脂、聚酰亚胺树脂组合物、改性聚酰亚胺树脂组合物、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯树脂、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、ABS树脂、苯酚树脂、丙烯酸树脂、PBT树脂、脲醛树脂、BT树脂、聚氨酯树脂等树脂。
[0176]密封部件7中使用的树脂的线膨胀系数及玻化温度等没有特别限定,例如优选为10ppm/°C左右以下的线膨胀系数,更优选为80ppm/°C左右以下、60ppm/°C左右以下,优选为100°C以下的玻化温度,更优选为75°C以下、50°C以下。
[0177]密封部件7也可以具有透光性,但更优选为相对于来自发光元件5的光的反射率为60%以上、70%以上、80%以上、90%以上的遮光性材料。
[0178]因此,上述的材料优选在例如树脂中含有二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、钛酸钾、氧化铝、氮化铝、氮化硼、莫来石、氧化铌、氧化锌、硫酸钡、碳黑、各种稀土氧化物(例如,氧化钇、氧化钆)等光反射材料、光散射材料或着色材料等。
[0179]密封部件7也可以含有玻璃纤维、钙硅石等纤维状填料、碳等无机填料。另外,也可以含有散热性高的材料(例如,氮化铝等)。另外,密封部件7中也可以含有后述的荧光体。优选这些添加物相对于例如密封部件7的全部重量含有10?95重量%左右、20?80
重量%左右、30?60重量%左右。
[0180]通过含有光反射材料,能够高效地反射来自发光元件5的光。特别是通过使用光反射率比基体4高的材料(例如,在基体4中使用氮化铝的情况下,使用含有二氧化钛的有机硅树脂作为密封部件7),能够确保操作性,同时减小基体4的大小,提高发光装置的光取出效率。在仅含有二氧化钛作为光反射材料的情况下,优选相对于密封部件7的全部重量含有20?60重量%左右,更优选含有30?50重量%左右。
[0181]另外,通过具有密封部件,能够提高除去、剥离半导体层的生长基板或支承体等工艺中的密封部件7的强度。进而,能够确保发光装置整体的强度。通过利用散热性高的材料形成密封部件,能够在维持发光装置的小型化的状态下提高散热性。
[0182]密封部件7的外形没有特别限定,例如为圆柱、四边形柱等多边形柱或与这些形状相近的形状、圆锥台、四棱锥台等多棱锥台,一部分也可
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