JP3871820B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフロ−処理時にモ−ルド部内の電極に半田が侵入した場合にも、半田により部品が破損することを防止した半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チップ型の半導体発光素子として、図７に示すような構成のものが知られている。図７は、チップ型の半導体発光素子１を一部透視して示す斜視図である。図７において、基板２に一対の電極３、４が形成されており、電極４にはパッド部４ｂを設けている。３ａ、４ａは、一対の電極３、４の端子部である。
【０００３】
半導体発光チップ（以下ＬＥＤチップと略称する）５の表面側の電極５ａは、電極３と金属線６でワイヤボンデングされて電気的に接続される。また、ＬＥＤチップ５は電極４のパッド部４ｂに導電性ペ−ストにより接着されており、ＬＥＤチップ５の裏面側の電極は電極４と電気的に接続される。ＬＥＤチップ５と金属線６は透光性の合成樹脂を用いたモ−ルド部７で封止される。また、各電極３、４は、端子部３ａ、４ａの部分がモ−ルド部７の外部の基板上に延在し、基板２の側面を通り裏面に至る経路に形成されている。
【０００４】
このように図７の例では、各電極３、４の端子部３ａ、４ａの位置にモ−ルド部７の端面の一部が密着した状態で、ＬＥＤチップ５と金属線６が封止されている。チップ型の半導体発光素子１は、基板２の裏面を回路基板の表面に重ねた状態で実装され、リフロ−処理がなされて半田により電極３、４の端子部３ａ、４ａと回路基板の配線パタ−ンとが電気的に接続される。
【０００５】
図８は、基板２に形成される前記一対の電極と端子部の構成を部分的に拡大して示す断面図である。基板２上に最初に銅（Ｃｕ）層を形成し、次に銅層の上にニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層を電解メッキにより形成して、基板２上にＣｕ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の三層の導電層を被着している。
【０００６】
このように、一対の電極と端子部の表面にＡｕ層を形成することにより、端子部に半田が被着しやすく、また、前記ワイヤボンデングされる金属線として金線を用いる場合に、金線と電極との電気的接続が良好に行なえ、半導体発光素子１の品質が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
半導体発光素子１を回路基板に実装し、リフロ−処理を繰り返して実施すると、溶融する半田の量が多い場合には、半田が端子部３ａ、４ａの表面に形成されているＡｕ層を伝わり、モ−ルド部７の外部から端面を通過してモ−ルド部７の内部に形成されている一対の電極３、４に侵入してしまう場合がある。図９は、一方の端子部３ａから半田８が矢視Ｘで示すようにモ−ルド部７の端面を通り、電極３に侵入した状態を示す斜視図である。
【０００８】
図８に示すように、半田８が端子部３ａ、４ａの表面に形成されているＡｕ層を伝わりモ−ルド部７の端面を通過して各電極３、４に侵入すると、この際の半田８の衝撃力により電極３にワイヤボンデングされている金属線６が断線したり、ＬＥＤチップ５が電極４のパッド部４ｂから剥離してしまうことがある。このように、金属線６や半導体発光チップ５等の部品が半田８の侵入により破損すると、半導体発光素子１が正常に動作しないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、リフロ−処理時にモ−ルド部内に形成されている電極に半田が侵入した場合に、半田により部品が破損することを防止した半導体発光素子の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、基板と、前記基板の両側の端縁からそれぞれ前記基板の表面に沿って中央部に延びる表層を金とする一対の電極と、前記一対の電極の、前記基板の表面に沿って中央部に延びたそれぞれの端部と電気的に接続された半導体発光チップとを有し、前記一対の電極のそれぞれの前記端部に接続された半導体発光チップを透光性の合成樹脂でモールド封止してなるチップ型の半導体発光素子において、前記モールド内に位置し、半導体発光チップと接続する前記端部に至るまでの間の電極に金の表層を除去した金の断層部を設けたことを特徴とすることによって達成される。
【００１１】
本発明においては、モ−ルド部内の電極に部分的に金層の断層部を設けているので、リフロ−処理時に端子部の表面に形成されている金層を伝わり半田がモ−ルド部内の電極に侵入しても、金層の断層部で半田の流れが遮断されることになる。このため、半田による半導体発光素子の部品の破損を防止し、半導体発光素子を正常に動作させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例を一部透視して示す半導体発光素子の斜視図、図２は図１の平面図である。図７で説明した従来の半導体発光素子と同じ部分、または対応するところには同一の符号を付している。なお、本発明の半導体発光素子は、基板２の縦横の長さが、例えば２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ、または１．６ｍｍ×０．８ｍｍ程度の小型のものに特に有効に適用される。
【００１３】
図１、図２において、基板２の上面には、中央部において対向する一対の電極３、４が設けられ、これら電極３、４はそれぞれ基板２の端部から下面へと延在している。一方の電極４には、基板２の中央部より端部側にＬＥＤチップ５がダイボンデングされており、他方の電極３には、ＬＥＤチップ５と接続される金属線６がワイヤボンデングされる。金属線６としては金（Ａｕ）線を使用する。一対の電極３、４は、下からＣｕ層−Ｎｉ層−Ａｕ層の三層からなり、表面に被着されているＡｕ層の一部にＡｕ層を除去した断層部９、１０を形成する。
【００１４】
このようなＡｕ層の断層部９、１０は、ＬＥＤチップ５とＡｕ線６を封止している透光性の合成樹脂を用いたモ−ルド部７内で、モ−ルド部７の端面に近接した位置、すなわち、基板２の上面におけるモ−ルド部７の境界面と、Ａｕ線６またはＬＥＤチップ５の電極３、４との接続個所との間に形成される。
【００１５】
図３〜図５は、電極の表面に形成されているＡｕ層に断層部を設ける具体例を示す断面図である。図３〜図５においては、一対の電極の一方の電極３に形成されるＡｕ層の断層部９を示しているが、他方の電極４にも同様構成のＡｕ層の断層部が形成される。
【００１６】
図３は、Ａｕ層の断層部９として半透明のエポキシ樹脂等を用いたレジストを形成する例である。基板２に電極３を形成する際に、前記のようにＣｕ層の上にＮｉメッキを施した後に、Ａｕメッキの処理に先立ってＮｉ層の上にレジストを形成する半透明のエポキシ樹脂等を塗着する。
【００１７】
レジストは、絶縁物である半透明のエポキシ樹脂等を用いており、Ｎｉ層の上にＡｕメッキの処理を施してもレジスト上にはＡｕメッキ層は形成されない。このため、レジストの部分はＡｕ層の断層部が形成されることになる。また、基板２にＣｕ層を形成した後にＣｕ層上にレジストを塗着し、その後にＮｉ層とＡｕ層を電解メッキにより形成しても良い。この場合にも同様にレジスト上にはＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層は形成されず、レジストの部分にＡｕ層の断層部が得られる。
【００１８】
このように、一対の電極３、４には半透明のエポキシ樹脂等の絶縁材を用いたレジストによりＡｕ層の断層部９、１０が設けられているので、リフロ−処理時に端子部３ａ、４ａの表面に形成されているＡｕ層を伝わり半田がモ−ルド部７内の電極３、４に侵入しても、Ａｕ層の断層部９、１０で半田の流れが遮断されることになる。このため、電極３にワイヤボンデングされている金属線６や、電極４のパッド部４ｂにダイボンデングされている半導体発光チップ５等の半導体発光素子１の部品は、モ−ルド部７内に侵入する半田で破損することはない。
【００１９】
また、本発明の他の実施の形態として、半導体発光素子の極性を判別するために色分けして極性の記号を表示するペイント（以下、シルクという）を、前記レジストに代えてＡｕ層の断層部として一対の電極３、４に塗着してもよい。このようなシルクも絶縁物を用いているので、前記レジストと同様にＣｕ層またはＮｉ層の上にシルクを塗着し、その後にＡｕ層を電解メッキで形成しても、シルクの上にはＡｕメッキ層は形成されず、Ａｕ層の断層部が得られる。
【００２０】
図４は、電極３に別の構成のＡｕ層の断層部９を形成する例を示すものである。図４の例では、Ｎｉ層の一部である図示Ｘの部分を部分的に酸化させて、その表面に酸化ニッケル（ＮｉＯ）層を形成してＡｕ層の断層部９としている。
【００２１】
このようなＮｉＯ層は、例えばＮｉ層の前記Ｘ部分のみを空中に露出し、他の部分はマスキングする処理を行なうことにより形成することができる。Ｎｉ層の一部に部分的にＮｉＯ層を形成することにより、Ｎｉ層の上にＡｕメッキ処理を施しても、ＮｉＯ層の部分にはＡｕメッキ層は形成されず、Ａｕ層の断層部が得られる。
【００２２】
図５は、電極３に更に別の構成のＡｕ層の断層部９を形成する例を示すものである。図５の例では、図８の例で説明したように、基板２上にＣｕ層を形成し、Ｃｕ層の上にＮｉ層およびＡｕ層を電解メッキにより形成する。次に、Ａｕ層の一部である図示Ｙの部分を切削加工により機械的に削り取り、Ａｕ層の断層部９としている。
【００２３】
図４、図５の例においても、端子部３ａの表面に形成されたＡｕ層を伝わってモ−ルド内に侵入した半田の流れは、Ａｕ層の断層部９で遮断される。また、図４、図５に示した構成のＡｕ層の断層部は電極４にも形成されているので、リフロ−処理時に、金属線６やＬＥＤチップ５等の半導体発光素子の部品が半田の侵入で破損することを防止できる。
【００２４】
図１、図２の例は、ＬＥＤチップ５の一方の電極を導電性ペ−ストによりパッド部４ｂに接着する構成のチップ型の半導体発光素子の例であるが、本発明は他の形式の半導体発光チップを用いたチップ型の半導体発光素子にも適用される。図６は、本発明の更に別の実施の形態の半導体発光素子１ａを一部透視して示す斜視図である。
【００２５】
図３において、５ｘは例えば青色系の光を発光するチッ化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光チップ（ＬＥＤチップ）で、サファイア基板上にｎ形層（クラッド層）、活性層（発光層）、ｐ形層（クラッド層）を積層している。これらの積層したｎ形層、活性層、ｐ形層の一部をエッチングして露出させたｎ形層の上に一方の電極（ｎ側電極）５ｙを設ける。また、ｐ形層の上には他方の電極（ｐ側電極）５ｚを設ける。
【００２６】
ＬＥＤチップ５ｘは、ダイボンデングにより基板２上に実装し、ｎ側電極５ｙは金属線６ａでワイヤボンデングされて電極３に接続される。また、ｐ側電極５ｚは金属線６ｂでワイヤボンデングされて電極４に接続される。金属線６ａ、６ｂも金（Ａｕ）線を使用する。このように、図３の例ではＬＥＤチップ５ｘのｎ側電極５ｙとｐ側電極５ｚは表面側の同一の面に形成されており、ｎ側電極５ｙおよびｐ側電極５ｚと一対の電極３、４とは金属線６ａ、６ｂにより電気的に接続する構成としている。
【００２７】
図６の例において、図１で説明したようなＡｕ層の断層部９、１０をモ−ルド部７内の一対の電極３、４の一部に形成することにより、リフロ−処理時にモ−ルド部７内に半田が侵入しても、半田の流れは断層部９、１０で遮断される。このため、金属線６ａ、６ｂやＬＥＤチップ５ｘ等の部品の半田による破損を防止できる。
【００２８】
図６の例においても、図３〜図５で説明したと同様にしてレジストやシルクを形成することや、Ｎｉ層を部分的に酸化することにより、または、一旦Ｎｉ層上に形成したＡｕ層の一部を機械的に切削することにより、断層部９、１０を形成する。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、モ−ルド部内の電極に部分的に金層の断層部を設けているので、リフロ−処理時に端子部の表面に形成されている金層を伝わり半田がモ−ルド部内の電極に侵入しても、金層の断層部で半田の流れが遮断されることになる。このため、半田による半導体発光素子の部品の破損を防止して、半導体発光素子を正常に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体発光素子を一部透視して示す斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】表面に形成される金層に断層部を設ける例を示す電極の断面図である。
【図４】表面に形成される金層に断層部を形成する他の例を示す電極の断面図である。
【図５】表面に形成される金層に断層部を形成する他の例を示す電極の断面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の半導体発光素子を一部透視して示す斜視図である。
【図７】従来例の半導体発光素子を一部透視して示す斜視図である。
【図８】表面に金層が形成される例を示す電極の断面図である。
【図９】半田がモ−ルド部内に侵入した状態を示す従来例の半導体発光素子の斜視図である。
【符号の説明】
１、１ａ 半導体発光素子
２ 基板
３、４ 電極
３ａ、４ａ 端子部
４ｂ パッド部
５、５ｘ 半導体発光チップ（ＬＥＤチップ）
６、６ａ、６ｂ 金属線（金線）
７ モ−ルド部
８ 半田
９、１０ 断層部

Claims (1)

  1. 基板と、前記基板の両側の端縁からそれぞれ前記基板の表面に沿って中央部に延びる表層を金とする一対の電極と、前記一対の電極の、前記基板の表面に沿って中央部に延びたそれぞれの端部と電気的に接続された半導体発光チップとを有し、前記一対の電極のそれぞれの前記端部に接続された半導体発光チップを透光性の合成樹脂でモールド封止してなるチップ型の半導体発光素子において、前記モールド内に位置し、半導体発光チップと接続する前記端部に至るまでの間の電極に金の表層を除去した金の断層部を設けたことを特徴とするチップ型の半導体発光素子。
JP30178098A 1998-10-23 1998-10-23 半導体発光素子 Expired - Lifetime JP3871820B2 (ja)

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