JP2010003722A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導体配線の鍍金不良が低減された半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、絶縁性基板と、半導体素子に接続する導体配線とから構成され、上記導体配線が上記絶縁性基板に配置された鍍金配線への電解鍍金によって設けられた支持体を備えた半導体装置であって、上記鍍金配線は、上記絶縁性基板の上面から上記絶縁性基板の二つの側面が隣接されてなる第一の角部まで延長された第一の鍍金配線と、上記絶縁性基板の上面から上記絶縁性基板の側面と背面とが隣接されてなる第二の角部まで延長された第二の鍍金配線と、上記半導体素子の搭載部が設けられる絶縁性基板の上面に配置された第三の鍍金配線と、を有し、上記第一乃至第三の鍍金配線が其々電気的に接続されており、少なくとも上記第一の角部における第一の鍍金配線と、上記第二の角部における第二の鍍金配線とに上記導体配線が其々設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオード、その発光ダイオードを過電圧による破壊から保護するための保護素子、レーザダイオードなどの半導体素子を支持体に搭載した半導体装置に関し、特に、支持体に設けられた導体配線の不良が少ない半導体装置に関する。

半導体素子を搭載するための支持体は、ガラスエポキシ樹脂やセラミックスを材料とする絶縁性基板に、半導体素子に接続する導体配線が設けられている。この導体配線は、外部の電極を支持体の電極に接続しやすくするため、半導体素子の搭載部から支持体の側面や支持体の背面における接続端子部まで導体配線を延長させて配置することが必要である。このような導体配線を形成する方法として、絶縁性基板に鍍金配線を施した後、その鍍金配線に通電させることにより、電解鍍金を行う方法がなされている。すなわち、絶縁性基板の厚さ方向に孔を空けて導電性材料を充填したり、絶縁性基板の表面に所定の配線パターンで導電性材料を印刷したりして、それらの導電性材料を電気的に接続して鍍金配線を形成した後、その鍍金配線に通電することにより、鍍金配線の上にニッケル、金、銀などの金属を鍍金して積層させた導体配線とする方法が採られている。

特開２００４−５５９９１１号公報。

しかしながら、絶縁性基板の厚さ方向に孔を空けて導電性材料を充填したり、絶縁性基板の表面に導電性材料を印刷したり、さらに、それらの導電性材料を電気的に接続したりする工程において、絶縁性基板の厚さ方向に空けた孔への導電性材料が十分に充填されていなかったり、絶縁性基板の表面に印刷された別の導電性材料との接続不具合を生じる危険性がある。このような導電性材料の接続の不具合により、それらの導電性材料から構成された鍍金配線に導通しても、所定の箇所に鍍金がなされず、鍍金不良箇所が生じてしまう。

そこで、本発明は、鍍金不良の発生が少ない半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明に係る半導体装置は、絶縁性基板と、半導体素子に接続する正負一対の導体配線とから構成され、上記導体配線が上記絶縁性基板に配置された鍍金配線への電解鍍金によって設けられた支持体を備えた半導体装置であって、上記鍍金配線は、上記絶縁性基板の二つの側面が隣接されてなる第一の角部に配置された第一の鍍金配線と、上記絶縁性基板の側面と背面とが隣接されてなる第二の角部に配置された第二の鍍金配線と、上記絶縁性基板の上面に配置された第三の鍍金配線と、を有しており、上記第一の鍍金配線および第二の鍍金配線は、上記第三の鍍金配線と電気的に接続されており、上記第一乃至第三の鍍金配線が正負一対の鍍金配線として上記絶縁性基板に設けられていることを特徴とする。

上記第一の鍍金配線あるいは上記第二の鍍金配線のうち何れか一方が、上記絶縁性基板の上面と向かい合う背面から間隔を空けて設けられており、他方が上記第一の角部あるいは上記第二の角部から上記絶縁性基板の背面まで延長されていることが好ましい。

上記第一の鍍金配線が上記絶縁性基板の上面から間隔を空けて設けられていることが好ましい。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子と、絶縁性基板に導体配線が施された支持体と、を備えた半導体装置の製造方法であって、上記絶縁性基板の厚さ方向に、複数の第一の貫通孔と、それらの第一の貫通孔とは別の第二の貫通孔を形成する工程と、上記第一の貫通孔および上記第二の貫通孔に導電性材料を充填し、それぞれの貫通孔に第一の鍍金配線および第二の鍍金配線を形成する工程と、上記絶縁性基板の上面に、導電性材料を配置して第三の鍍金配線を形成する工程と、上記第一の鍍金配線および上記第二の鍍金配線と上記第三の鍍金配線とを電気的に接続させた正負一対の鍍金配線を形成する工程と、上記第一の鍍金配線または上記第二の鍍金配線への電解鍍金により、上記第三の鍍金配線の上に導体配線を形成する工程と、を有することを特徴とする。

上記第一の貫通孔および第二の貫通孔を含む一対の分割線と、それらの分割線に交わり、複数の第一の貫通孔を結ぶ一対の分割線と、に沿って上記絶縁性基板を分割する工程を有することが好ましい。

上記第二の貫通孔は、上記第一の貫通孔よりも、上記分割線に沿った方向の内径が大きいことが好ましい。

上記絶縁性基板は、上記第一の貫通孔を形成する第一の絶縁層と、上記第二の貫通孔を形成する第二の絶縁層と、を積層することにより形成されることが好ましい。

上記絶縁性基板は、セラミックスまたはガラスエポキシ樹脂を主な材料とすることが好ましい。

本発明は、絶縁性基板の異なる部位にそれぞれ配置された第一の鍍金配線および第二の鍍金配線が、絶縁性基板の上面に配置された第三の鍍金配線と、それぞれ電気的に接続されている。そのため、第一の鍍金配線または第二の鍍金配線のうち、一方の鍍金配線が第三の鍍金配線との接続不良を生じることがあっても、他方の鍍金配線が第三の鍍金配線と接続されていれば、絶縁性基板の上面における導体配線の鍍金不良は回避される。したがって、本発明は、鍍金不良の発生が低減された支持体とすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置を例示するものであって、本発明は半導体装置を以下に限定するものではない。

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

絶縁性基板と、半導体素子に接続する導体配線とから構成され、上記導体配線が上記絶縁性基板に配置された鍍金配線への電解鍍金によって設けられた支持体を備えた半導体装置について、鍍金不良の発生が少ない半導体装置とするため、本発明者らは種々の検討を行った。その結果、鍍金配線を、絶縁性基板の上面から絶縁性基板の二つの側面が隣接されてなる第一の角部まで延長された第一の鍍金配線と、絶縁性基板の上面から絶縁性基板の側面と背面とが隣接されてなる第二の角部まで延長された第二の鍍金配線と、半導体素子の搭載部が設けられる絶縁性基板の上面に配置された第三の鍍金配線と、により構成し、それらの第一の鍍金配線および第二の鍍金配線を第三の鍍金配線と其々電気的に接続させ、第一の角部における第一の鍍金配線と、第二の角部における第二の鍍金配線とに導体配線を其々設けることにより課題を解決するに至った。

すなわち、本発明は、絶縁性基板の角部に延長する第一の鍍金配線および第二の鍍金配線の両方が、半導体素子の搭載部を電解鍍金するために用いられる第三の鍍金配線と、それぞれ接続されている。このように接続された第一乃至第三の鍍金配線を、極性の異なる導体配線ごとに絶縁分離して形成し、それらの鍍金配線への電解鍍金により正負一対の導体配線とする。これにより、第一の鍍金配線あるいは第二の鍍金配線のうち、一方が第三の鍍金配線との接続不良を生じることがあっても、他方の鍍金配線が第三の鍍金配線と接続されていれば、半導体素子の搭載部における鍍金不良は回避される。したがって、本発明は、半導体素子の搭載部における鍍金不良の発生が低減された支持体とすることができる。

第一の鍍金配線あるいは第二の鍍金配線のうち何れか一方が、半導体素子の搭載部が設けられた絶縁性基板の上面と向かい合う背面から間隔を空けて設けられており、他方が第一の角部あるいは第二の角部から絶縁性基板の背面まで延長されていることが好ましい。ここで、本明細書中において鍍金配線が「間隔を空けて設けられる」とは、各角部の一部に設けられた鍍金配線と絶縁性基板の上面または背面との間に絶縁性基板の一部が露出されており、鍍金配線が実質的に設けられていないことをいう。

例えば、支持体の第一の角部に設けられた第一の鍍金配線が、その絶縁性基板の背面から間隔を空けて設ける。すなわち、第一の角部の中ほどに設けられた第一の鍍金配線と、支持体の背面との間に絶縁性基板の一部を露出させる。さらに、絶縁性基板の上面に半導体素子の搭載部を設け、その上面と向かい合う絶縁性基板の背面に配置させた導体配線を電極端子とする。これにより、第一の鍍金配線に形成された導体配線を、半導体装置の電極端子として利用することなく、第一の鍍金配線を予備の鍍金配線としてだけ利用することができる。すなわち、絶縁性基板の第二の角部から背面まで延長された第二の鍍金配線に導体配線を形成し、その導体配線を半導体装置の電極端子として配線基板に半田付けする際、使用時における半田の亀裂を抑制する点から好ましい半田形状を得る必要がある。そこで、本形態のようにすることで、第二の角部に配置される半田が第一の角部の導体配線による影響をできるだけ受けないように、第一の角部から離れた第二の角部に電極端子を設け、その電極端子に半田を配置することができる。

また、第一の鍍金配線が、半導体素子の搭載部が設けられた絶縁性基板の上面と、その上面に向かい合う背面との両面から間隔を空けて設けられており、第二の鍍金配線が第二の角部から絶縁性基板の背面まで延長されていることが好ましい。これにより、予備配線として利用する第一の鍍金配線に鍍金された導体配線が半導体装置の上面および背面からできるだけ見えないようにすることができる。

あるいは、第一の鍍金配線および第二の鍍金配線の両方が、それぞれ第一の角部および第二の角部から絶縁性基板の背面まで延長されて設けられていることが好ましい。第一の角部における第一の鍍金配線および第二の角部における第二の鍍金配線に形成された導体配線のうちの一対を、半導体装置における正負一対の電極端子のうち、一方の極性の電極端子として機能させる。他方の極性の電極端子は、別の第一の角部における導体配線および第二の角部における導体配線を一対設ける。このように第一の角部における導体配線と第二の角部における導体配線の両方を半導体装置の電極端子として利用することにより、半導体装置の電極端子を配線基板に半田付けした際、第一の角部における導体配線または第二の角部における導体配線のうち、いずれか一方を予備の電極端子として利用することができる。例えば、第一の角部における導体配線と配線基板との接続不良が生じた場合でも、第二の角部における導体配線と配線基板との接続がなされていれば半導体装置に電力を供給することができる。そのため、半導体装置と配線基板との電気的な接続不良を生じさせることが少ない半導体装置とすることができる。

［半導体装置］
図１は、本形態の半導体装置を構成する支持体を、絶縁性基板の絶縁層ごとに分解して示す斜視図である。図２は、支持体として個片化する前の集合基板の状態を示す上面図である。図３は、本形態の半導体装置の上面図であり、図４は、その背面図である。また、図５および図６は、本形態の半導体装置をそれぞれ別の方向から見た側面図である。さらに、図７は、図３に示すＶＩＩ−ＶＩＩ方向における半導体装置の断面図である。なお、図１、図４、図５および図６において、鍍金配線および導体配線を網目状の部分で示す。

図７に示されるように、本形態の半導体装置１００は、発光素子に代表される半導体素子４０１と、その半導体素子４０１を搭載し、半導体素子４０１の電極と接続する導体配線を設けた支持体１０１とにより構成される。半導体素子４０１の上面の電極と導体配線との接続は導電性ワイア４０２によりなされている。また、支持体１０１は、半導体素子４０１および導電性ワイア４０２を被覆する封止部材４０３を備える。

本形態の支持体１０１は、図１に示されるように、複数の絶縁層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから構成された絶縁性基板と、半導体素子４０１に接続するための導体配線とから構成され、その導体配線が、絶縁性基板に配置された鍍金配線への電解鍍金によって設けられた支持体である。なお、図７において、絶縁層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに示された太線部分が鍍金配線および該鍍金配線の上に設けられた導体配線を示す。

支持体に設けられた鍍金配線は、図１に示されるように、支持体を構成する絶縁性基板の厚さ方向に延長された第一の鍍金配線および第二の鍍金配線と、半導体素子の搭載部を設けるため絶縁性基板の上面に配置された第三の鍍金配線と、を有している。

すなわち、本形態の支持体を構成する絶縁性基板は、半導体素子を配置するための搭載部を有する上面と、その上面に向かい合う背面と、それらを接続する複数の側面とからなる概観形状を有する。これらの側面のうち、隣接する二つの側面よりなる第一の角部に第二の鍍金配線が延長されており、さらに、絶縁性基板の側面と背面とが隣接する第二の角部に第二の鍍金配線が延長されている。ここで、本明細書中における「角部」とは、図示されたように、直方体を形成する複数の面の交線によってなる「角」が絶縁性基板の側に凹状に切り欠かれた形状や面取りされた形状の他、「角」そのもの形状（面取りや切り欠きされていない形状）を含むものとする。

本形態の支持体は、第一の鍍金配線または第二の鍍金配線に通電させることにより電解鍍金を行い、絶縁性基板の上面に延長された第三の鍍金配線、第一の角部における第一の鍍金配線および第二の角部における第二の鍍金配線に、導体配線が其々設けられた支持体である。

支持体１０１を絶縁層ごとに分解して示す図１に基づいて説明すると、絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂに形成された導体配線は、第一の鍍金配線に電解鍍金されることにより形成されており、絶縁層１０１ｂを挟んで上に絶縁層１０１ａ、下に絶縁層１０１ｃが配置されることにより、絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂに形成された導体配線が絶縁性基板の上面および背面から間隔を空けた箇所に配置されている。なお、絶縁層１０１ａおよび絶縁層１０１ｃの角部２０１ａおよび角部２０１ｃには、絶縁性基板の一部が露出されている。また、絶縁層１０１ｃの角部２０２ａに形成された導体配線は、第二の鍍金配線に電解鍍金することにより形成された導体配線であり、角部２０２ａから絶縁層１０１ｃの背面（すなわち、支持体１０１を構成する絶縁性基板の背面）に延長されて配置されている。また、絶縁層１０１ｂの上面に形成された導体配線が、第三の鍍金配線に電解鍍金することにより形成された導体配線である。これら第一乃至第三の鍍金配線は、図１に示されたように、絶縁層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃそれぞれの上面または側面を延長された複数の鍍金配線により電気的に接続されている。

なお、本形態の支持体は、図１および図２に示されたように、絶縁性基板の短手側に第二の角部を有するが、これに限定されることはない。すなわち、絶縁性基板の長手側に第二の角部を設けてもよいし、絶縁性基板の長手側と短手側の両方に第二の角部を設けてもよい。なお、本形態の支持体は、絶縁性基板の上面に形成された鍍金配線に電解鍍金を施すことにより形成された導体配線の一部を半導体素子の搭載部とする。しかし、この形態に限定されることなく、導体配線から露出された絶縁性基板の一部を半導体素子の搭載部としてもよい。以下、本形態の半導体装置の製造方法について説明する。

［半導体装置の製造方法］
本形態における半導体装置の製造方法は、絶縁性基板に導体配線が施された支持体を備えた半導体装置の製造方法にかかるものである。特に、支持体を形成する工程が、少なくとも以下に説明する工程１から工程４を有する。

工程１.絶縁性基板の厚さ方向に、複数の第一の貫通孔を形成し、その第一の貫通孔が形成された箇所とは別の部位に第二の貫通孔を形成する。

本形態の支持体は、図２に示されたような大判の絶縁性基板により形成させた集合基板を個片化することにより形成される。しかし、このような形成工程を採ることなく、所望の支持体の形状および大きさとなるように大判の絶縁性基板を既に個片化したものを予め形成しておき、その個片化した絶縁性基板に対して、各種の鍍金配線を施した後、金属鍍金により導体配線を形成してもよい。

絶縁性基板の貫通孔は、支持体の集合基板を個片化したときに、絶縁性基板の第一の角部に位置する箇所に第一の貫通孔が形成され、絶縁性基板の第二の角部に位置する箇所に第二の貫通孔が形成される。これらの貫通孔は、絶縁性基板へのプレス加工や切削加工により形成することができる。絶縁性基板は、絶縁性樹脂やセラミックスを材料とする。このうち、耐熱性を高めるため、セラミックスを絶縁性基板の材料とすることが好ましい。絶縁性樹脂の具体的な材料として、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂などを挙げることができる。このうち、絶縁性基板の強度を高めるため、ガラスエポキシ樹脂を絶縁性基板の材料とすることが好ましい。また、セラミックスの材料として、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などを挙げることができる。なお、セラミックスを材料とする絶縁性基板への貫通孔の形成は、未焼成のセラミックスグリーンシートへの貫通孔の形成として行い、さらに複数のセラミックスグリーンシートの積層体とした後、焼成することにより支持体を形成することができる。第二の貫通孔は、第一の貫通孔よりも、分割線に沿った方向の内径が大きいことが好ましい。例えば、第一の貫通孔の開口形状を円形とし、第二の貫通孔の開口形状を、短手方向の内径が第一の貫通孔の内径と同じ、長手方向の内径がその内径よりも大きい小判または楕円形状とすることにより形成することができる。これにより、絶縁性基板の厚さ方向に分割する量を少なくすることができるので、第二の貫通孔の長手方向に沿って集合基板を分割するときに、集合基板を分割しやすくすることができる。

絶縁性基板を複数の絶縁層の積層にて構成し、第一の貫通孔を形成する絶縁層と第二の貫通孔を形成する絶縁層を別々にすることが好ましい。すなわち、第一の貫通孔を形成して導電性材料を充填する第一の絶縁層と、第二の貫通孔を形成して導電性材料を充填する第二の絶縁層と、を形成し、それらの貫通孔の開口部が貫通方向に重ならないように積層することにより絶縁性基板を形成する工程を含むことが好ましい。これにより、予備配線としてだけ機能させる鍍金配線と、半導体装置の電極端子として機能させる導体配線を形成する鍍金配線とが分離して絶縁性基板の異なる部位に形成される。そのため、半導体装置を配線基板に半田付けして実装する際に、予備配線として機能させる鍍金配線に形成された導体配線に関わり無く、半導体装置の電極端子と配線基板との接続性を良好にすることができる。

工程２．第一の貫通孔および第二の貫通孔の其々に導電性材料を充填して、それぞれの貫通孔に第一の鍍金配線および第二の鍍金配線を形成し、これらの鍍金配線と、絶縁性基板の上面に導電性材料を配置することにより形成させた第三の鍍金配線とを電気的に接続させる。このような第一乃至第三の鍍金配線が接続された鍍金配線を正負一対形成する。

本形態の製造方法における絶縁性基板において導電性材料が配置される箇所は、絶縁性基板の上面と、第一および第二の貫通孔とである。貫通孔に充填される導電性材料は、支持体の集合基板を個片化したときに、絶縁性基板の第一の角部を形成する第一の貫通孔と、絶縁性基板の第二の角部を形成する第二の貫通孔とに充填される。

支持体は、一枚の絶縁性基板により構成されてもよいし、複数の絶縁性基板が積層されることにより構成されてもよい。なお、複数の絶縁性基板にて支持体を構成する場合、貫通孔に導電性材料を充填する工程と、絶縁性基板の上面に導電性材料を配置する工程とは、一枚の絶縁性基板に対してなされてもよいし、別々の絶縁性基板に対して各工程がなされていてもよい。すなわち、一枚の絶縁性基板の上面に導電性材料を配置し、同じ絶縁性基板に形成された第一および第二の貫通孔に導電性材料を充填し、それらの導電性材料を接続させる。あるいは、絶縁性基板の上面に導電性材料を配置させた第一の絶縁性基板と、第一および第二の貫通孔に導電性材料を充填させた第二の絶縁性基板と、の積層により支持体を構成する場合、第一の絶縁性基板の上面から厚み方向に鍍金配線を延長させたり、第二の絶縁性基板の貫通孔から上面に鍍金配線を延長させたりすることにより、各鍍金配線が電気的に接続させる構成としてもよい。

絶縁性基板の各部位に配置させる導電性材料は、同じ材料とすることもできるし、異なる材料とすることもできる。例えば、導電性材料は、銅、銀、金などの金属箔や、それらの金属を含む樹脂により構成された導電性ペーストや、タングステン、モリブデンあるいはマンガンなどの高融点金属を含む樹脂により構成された導電性ペーストとすることができる。これらの導電性材料は、スパッタリング、印刷または金属箔の配置などにより、絶縁性基板の上面または貫通孔に配置される。好ましくは、上述の導電性ペーストを、貫通孔が形成された絶縁性基板の上面に印刷することにより、絶縁性基板の上面への導電性材料の配置と、貫通孔への導電性材料の充填を同時に行い、絶縁性基板の各部位に配置された導電性材料により其々接続された第一乃至第三の鍍金配線の形成を同時に行うことができる。

工程３．第一の鍍金配線または第二の鍍金配線から第三の鍍金配線への通電による電解鍍金により、第一乃至第三の鍍金配線に正負一対の導体配線を形成する。

支持体に設けられる導体配線は、上述した第一の鍍金配線または第二の鍍金配線から第三の鍍金配線に通電することによる電解鍍金により形成される。第一の貫通孔における第一の鍍金配線および第二の貫通孔における第二の鍍金配線は、それぞれ第三の鍍金配線と電気的に接続されている。そのため、第一の鍍金配線あるいは第二の鍍金配線のうち、第一あるいは第二の貫通孔への導電性材料の未充填による接続不良が懸念されても、少なくとも一つの鍍金配線が外部の電極と接続されていれば、第一の鍍金配線あるいは第二の鍍金配線から第三の鍍金配線まで通電し、その第三の鍍金配線に電解鍍金される。これにより、絶縁性基板から露出された第三の鍍金配線が電解鍍金され、絶縁性基板の上面に導体配線が形成される。また、第一、第二の貫通孔における第一、第二の鍍金配線も電解鍍金されて、集合基板を第一、第二の貫通孔に沿って分割した際に支持体に形成される第一の角部および第二の角部に導体配線が形成される。

電解鍍金により鍍金配線に配置される金属材料として、例えば、ニッケル、金、銀などを挙げることができる。ここで、セラミックスを絶縁性基板の材料とする場合、タングステンを材料とする鍍金配線にニッケル、銀を順に電解鍍金したものが好ましい。導体配線の最表面を銀とすることにより、支持体における光の反射率を向上させることができるからである。また、ガラスエポキシ樹脂を絶縁性基板の材料とする場合、例えば、絶縁性基板の表面に配置させた銅箔を鍍金配線として、ニッケルおよび銀を順に電解鍍金することにより導体配線を形成することができる。

上述の工程１から工程３により形成された支持体に、半導体素子として、発光素子を配置する。発光素子として、発光ダイオードやレーザダイオードを利用することができる。好適に利用される発光ダイオードは、具体的には、液相成長法、ＨＤＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法により半導体成長用基板の上にＺｎＳ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を形成させたものが好適に用いられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。

発光素子は、絶縁性基板の上面に設けられた導体配線の一部を搭載部として、接着材にて固定される。接着材として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、それらの樹脂を含む混合樹脂などを選択することができる。また、裏面に電極を有する半導体素子の場合、接着材として、金、銀、銅を含む樹脂材料により構成された導電性接着材や、半田、金や錫を材料とする共晶材を選択することもできる。さらに、発光素子以外の半導体素子として、発光素子を過電圧による破壊から守る保護素子を搭載することもできる。このような保護素子として、例えば、ツェナーダイオードやコンデンサ、抵抗などを利用することができる。

半導体素子の上面側の電極と、支持体に設けられた導体配線とは、導電性ワイアにて接続される。導電性ワイアの材料として、例えば、金、銅、白金、アルミニウムなどの金属及びそれらの合金が挙げられる。このうち、延性に富み、電気伝導率の高い金が好適に利用される。

支持体に配置された半導体素子および導電性ワイアを被覆するように封止部材を支持体に形成する。封止部材は、半導体素子や導電性ワイアを外部環境から保護するための部材である。支持体が凹部を有する場合、凹部内に半導体素子や導電性ワイアを配置させた後、凹部内に封止材料を充填し、硬化させることにより、半導体素子や導電性ワイアを被覆する封止部材を形成することができる。また、圧縮成型、射出成型、トランスファーモールドなどの成型方法により封止部材を支持体に形成させることもできる。封止部材の材料として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、それらの樹脂を含む混合樹脂などの透光性樹脂や、ガラスから選択することができる。上述の成型方法による成型し易さを考慮して、透光性樹脂が好適に選択される。

発光素子を搭載した半導体装置とする場合、封止部材に蛍光物質を含有させたり、拡散材を含有させたりすることにより、発光素子により励起された蛍光物質による発光を出射させる半導体装置としたり、半導体装置の光学特性を制御することができる。また、封止部材を凸レンズ形状や凹レンズ形状、あるいはそれらを組み合わせた形状とすることにより、所望の光学特性を有する半導体装置とすることができる。

最後に、絶縁性基板に導体配線が形成された集合基板を所定の形状に分割することにより支持体として個片化する。例えば、図２に示したように、二つの第一の貫通孔２０１および該第一の貫通孔２０１の間に形成された第二の貫通孔２０２の中心を結ぶ一対の分割線３０２ａ、３０２ｂと、それらの分割線３０２ａ、３０２ｂにそれぞれ交わり、第一の貫通孔と該第一の貫通孔とは別の第一の貫通孔とを結ぶ一対の分割線３０１ａ、３０１ｂと、に沿って集合基板２００を分割する。このように、第一の貫通孔および第二の貫通孔の箇所で集合基板を分割することにより支持体として個片化する。貫通孔を含む分割線にて個片化をすることにより、バリや欠けを少なくして、集合基板を容易に分割することができる。集合基板を分割して支持体を形成する方法として、例えば、セラミックスを材料とする絶縁性基板の場合、金属製の切断刃を分割線に沿って押し当てることによる押圧力で分割をする方法を挙げることができる。また、ダイシングソーを分割線に沿って操作することにより集合基板から支持体を切り分けることができる。

また、この工程により、分割線３０１ａと分割線３０２ａ、分割線３０２ｂおよび分割線３０１ｂと分割線３０２ａ、分割線３０２ｂの各交点に形成された第一の角部に第二の鍍金配線に形成された導体配線を露出させるとともに、第一の角部と該第一の角部と隣り合う第一の角部の間であって、分割線３０２ａおよび分割線３０２ｂ上に形成された第二の角部に、第三の鍍金配線に形成された導体配線を露出させる。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

図１は、本実施例の支持体の絶縁性基板を構成する絶縁層の分解斜視図である。図２は、支持体として個片化する前の集合基板の一部を示す上面図である。図３は、本実施例における半導体装置の上面図である。図４は、本実施例における半導体装置の背面図である。図５は、本実施例における半導体装置を短手方向から見た側面図である。図６は、本実施例における半導体装置を長手方向から見た側面図である。図７は、図３に示すＶＩＩ−ＶＩＩ方向における断面図である。なお、図１、図４、図５および図６において、鍍金配線および導体配線を網目状の部分で示す。

本実施例の半導体装置１００は、セラミックスを絶縁性基板の材料とし、その絶縁性基板の表面に導体配線が施された支持体１０１と、その支持体１０１に配置された発光素子４０１と、その発光素子４０１の電極と導体配線とを接続する導電性ワイア４０２と、発光素子４０１を過電圧による破壊から守る保護素子（図示せず。）と、少なくとも発光素子４０１および導電性ワイア４０２を被覆する封止部材４０３とを備える。

本実施例の支持体１０１は、図３に示されるように、その上面側に、発光素子４０１および保護素子を収納するための凹部１０４を有している。さらに、支持体１０１は、凹部１０４を形成する側壁の内面に配置された反射部４０４と、凹部１０４の底面に配置された導体配線の一部に半導体素子の搭載部２０３（図１を参照。）を有する。ここで、反射部４０４は、半導体素子の搭載部２０３を有する導体配線が、凹部１０４の底面から凹部１０４を形成する側壁の内面まで延長されたものである。すなわち、反射部４０４を形成するための鍍金配線と、凹部１０４の底面に設けられた導体配線を形成するための鍍金配線は、接続されており、後者の鍍金配線に通電させることにより、凹部１０４の底面における導体配線と反射部４０４とが同時に形成される。この反射部４０４は、その最表面が導体配線の最表面と同じ銀で構成されるため、凹部１０４内の光を凹部１０４外へ反射させて取り出すためのリフレクタとして機能する。

本実施例における支持体の形成方法を説明する。図１は、支持体を構成する絶縁性基板が複数の絶縁層の積層体であることを説明するための図である。まず、絶縁層１０１ａを形成するグリーンシートと、絶縁層１０１ｂを形成するグリーンシートと、絶縁層１０１ｃを形成するグリーンシートとを供給する。すなわち、図１に示されたように、アルミナを主材料とするグリーンシートを絶縁層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの材料として、支持体１０１の凹部の側壁を形成する貫通孔を有する第一のグリーンシートと、半導体素子の搭載部を形成する第二のグリーンシートと、その第二のグリーンシートとともに支持体の第二の角部を形成するための貫通孔を有する第三のグリーンシートとを積層させる。第一乃至第三のグリーンシートの厚さは、絶縁層１０１ａ、絶縁層１０１ｂおよび絶縁層１０１ｃの層厚が、それぞれ０．５０ｍｍ、０．１０ｍｍおよび０．１０ｍｍとなるように調整する。

なお、図１に示されるように、第一のグリーンシートの貫通孔内面には、タングステンが樹脂に含有されてなる導電性材料を塗布しており、第二のグリーンシートの上面には、半導体素子に接続する導体配線に対応したパターン形状にて導電性材料を印刷することにより第三の鍍金配線を形成する。

また、第二のグリーンシートの上面から背面に至る厚さ方向に、貫通孔を形成し、その貫通孔に導電性材料を充填することにより導体配線２０４を形成するとともに、第二のグリーンシートの上面および背面に塗布された導電性材料と接続させる。また、図２に示されるように、導体配線２０４を形成するために設けた貫通孔とは別に、後に積層体に形成する第一の貫通孔２０１に通じる箇所に予め第一の貫通孔２０１を形成し、その第一の貫通孔２０１に導電性材料を充填させ上面および背面側の導電性材料と接続させることにより、第一の鍍金配線を形成する。本実施例における第一の貫通孔２０１の内径は、０．４０ｍｍとする。

また、第三のグリーンシートには、積層体としたとき上面方向から見て二つの第一の貫通孔２０１に挟まれた箇所に、小判形状の第二の貫通孔２０２を形成しておく。第二の貫通孔２０２の寸法は、長手方向の長さが０．８０ｍｍであり、短手方向の長さが０．３０ｍｍである。その第二の貫通孔２０２に導電性材料を充填し、第三のグリーンシートの上面に塗布された導電性材料とを接続させることにより、第二の鍍金配線を形成する。なお、第三のグリーンシートの上面に形成させた鍍金配線は、同じ配線パターンにて第二のグリーンシートの背面に形成させてもよい。

以上、第一乃至第三のグリーンシートを積み重ねてグリーンシートの積層体を構成した後、その積層体の厚さ方向に、図２に示されたように複数の第一の貫通孔２０１をマトリックス状に設ける。さらに、積層体の上面側（第一のグリーンシートの側）から第一の貫通孔の中心を縦と横に其々結ぶ複数の分割線３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂに沿って断面が楔形の溝を入れておく。一方、積層体の背面側（第三のグリーンシートの側）からも第二の貫通孔２０２を長軸方向に其々結ぶ複数の分割線３０２ａ、３０２ｂに沿って断面が楔形の溝を入れておく。最後に、焼成することにより集合基板を形成する。図２は、支持体１０１として個片化する前の集合基板２００の一部を示す上面図である。なお、図２において、第三のグリーンシートに設けられた第二の貫通孔２０２は、集合基板２００の上面側からは第一、第二のグリーンシートに隠れて見えないので、細い破線で描いている。また、絶縁層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける角部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、集合基板２００から支持体を個片化したときに、第一の貫通孔２０１が分割されることにより形成された角部である。絶縁層１０１ｃにおける角部２０２ａは、同じく、第二の貫通孔２０２が分割されることにより形成された角部である。

集合基板２００をニッケル、金、銀を含む電解液に順番に浸漬した後、第一または第二の鍍金配線に通電することにより、それらの鍍金配線にニッケル、金、銀を積層させる。

絶縁層１０１ｂにおける第一の貫通孔２０１および第二の貫通孔２０２にそれぞれ配置された第一の鍍金配線および第二の鍍金配線並びに、半導体素子の搭載部２０３となる導体配線を形成する第三の鍍金配線は、絶縁性基板の内部の配線を介して、電気的に接続している。すなわち、図１および図７に示されるように、支持体１０１を構成する絶縁層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうち最も下の絶縁層１０１ｃの上面に延長された導体配線により、第一の貫通孔および第二の貫通孔における第一の鍍金配線および第二の鍍金配線が電気的に接続されている。さらに、絶縁層１０１ｂの上面および背面に延長された導体配線並びに絶縁層１０１ｂの厚さ方向に延長された導体配線２０４により、図１中に点線で示したように、絶縁層１０１ｂにおける第三の鍍金配線が、絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂにおける第一の鍍金配線および絶縁層１０１ｃの角部２０２ａにおける第二の鍍金配線と接続されている。なお、図１に示されるように、第二の角部２０２ａおよび第二の角部２０２ｂは、支持体の短手側の側面にそれぞれ向かい合って設けられており、第二の角部２０２ａに配置された第二の鍍金配線に接続する第一、第三の鍍金配線と、第二の角部２０２ｂに配置された第二の鍍金配線に接続する第一、第三の鍍金配線と接続する第一、第三の鍍金配線とは電気的に絶縁されている。また、図７に示されるように、支持体１０１の凹部の内壁に配置された反射部４０４は、正負一対の導体配線のうち、一方の導体配線に設けられた半導体素子の搭載部２０３と電気的に接続されている。反射部４０４を形成する鍍金配線は、凹部の内壁から底面にまで延長されて、半導体素子の搭載部２０３を形成する第三の鍍金配線と接続している。

集合基板２００に電解鍍金するとき、第一の貫通孔２０１に設けられた第一の鍍金配線は、第二の貫通孔２０１に設けられた第二の鍍金配線の予備配線として機能する。すなわち、半導体素子の搭載部２０３を形成する第三の鍍金配線に電解鍍金をする際に、第二の鍍金配線の途中で接続不良が起きても、第一の鍍金配線が第三の鍍金配線に接続されていれば、第三の鍍金配線にまで電圧が印加され、その上に電解鍍金される。そのため、半導体素子の搭載部における鍍金不良が発生する心配がなくなる。

本実施例の支持体は、図２に示されたように、上述の集合基板２００を、第一の貫通孔２０１の中心および第二の貫通孔２０２の長軸を通る分割線３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂに沿って形成された溝で分割することにより形成される。すなわち、上述したように、集合基板２００の上面側においては、第一の貫通孔２０１の中心を結び、縦方向に平行に延びる二本の分割線３０１ａ、３０２ｂおよび横方向に平行に延びる二本の分割線３０２ａと、集合基板２００の背面側においては、第一の貫通孔２０１および第二の貫通孔２０２の長軸を通り横方向に平行に延びる二本の分割線および第一の貫通孔２０１の中心を通り縦方向に平行に延びる二本の分割線と、により囲まれた長方形（寸法が縦３．００ｍｍ×横２．００ｍｍ）を支持体の外形として、集合基板２００から支持体が個片化される。これらの分割線に沿った分割により、分割線３０１ａ、３０１ｂと分割線３０２ａ、３０２ｂとの四つの交点の位置に対応して、支持体の四隅に第一の角部が形成され、分割線３０２ａ、３０２ｂ上の上記交点に挟まれた位置に対応して、支持体の背面側に第二の角部が形成される。支持体の四隅に形成された第一の角部は、本実施例の支持体においては、絶縁層１０１ａの角部２０１ａと、絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂと、絶縁層１０１ｃの角部２０１ｃとにより構成される。本実施例では、こられの角部のうち、絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂの壁面に、そこの第一の鍍金配線上への電解鍍金により形成された導体配線が設けられる。また、絶縁層１０１ａの角部２０１ａおよび絶縁層１０１ｃの角部２０１ｃには絶縁層の材料であるアルミナが露出されている。すなわち、図１、図５および図６に示されるように、支持体は、その外形を成す側面のうち、隣接する二つの側面により形成された第一の角部（絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂ）に、凹部１０４を形成する側壁の上面および支持体の背面から間隔を空けた箇所に導体配線を有する。また、支持体は、図５に示されたように、その背面と、その背面に隣接する側面とにより形成された第二の角部２０２ａ、２０２ｂにおける第二の鍍金配線の上に形成された導体配線を有する。図１および図３に示されるように、本実施例の第二の角部２０２ａおよび第二の角部２０２ｂは、支持体の短手側の側面に向かい合って設けられており、絶縁性基板の内部から第二の角部２０２ａおよび第二の角部２０２ｂにそれぞれ導出された第一、第二の鍍金配線およびその上に形成された導体配線は、電気的に絶縁されている。本実施例の半導体装置は、これらの導体配線を正負一対の電極端子とする。

図８は、本実施例における半導体装置３００を短手方向から見た側面図である。図９は、本実施例における半導体装置３００を長手方向から見た側面図である。なお、図８および図９において、鍍金配線および導体配線を網目状の部分で示す。

上述したように、実施例１の支持体１０１は、支持体１０１の隣接する二つの側面によりなる第一の角部において、支持体の上面および背面から間隔を設けた部位に第二の鍍金配線を施している。これにより、集合基板の段階で鍍金する際に、側面と背面が隣接する第二の角部に設けられた鍍金配線の電気的接続不良が生じたときに、支持体の第一の角部における鍍金配線が予備の鍍金配線として機能する。

しかしながら、支持体１０１の第一の角部において上面および背面から間隔を設けた箇所に第二の鍍金配線を施しているため、図５および図６における角部２０１ｂに網目状の部分で示すように、支持体１０１の第一の角部における導体配線が、支持体の背面から間隔を空けて設けられる。このため、第二の角部２０２ａにおける導体配線だけでなく、第一の角部における導体配線でも半田付けにより配線基板との電気的接続を図ろうとした場合に、半田が導体配線の高さまで十分に行き渡らず、半田を介して支持体と配線基板との導通がとれなくなる虞もある。

一方、本実施例の半導体装置３００の支持体は、第一、第二の角部における第一、第二の鍍金配線の両方を、支持体の背面に達する位置まで延長させて設けている。このように構成する他は、先に説明した実施例１と同様に支持体を形成する。すなわち、実施例１と同様に形成したグリーンシートの積層体について、第二のグリーンシートにおける第一の貫通孔から第三のグリーンシートにおける第一の貫通孔に達するまで導電性材料を充填することにより、第一の鍍金配線を形成する。本実施例における支持体は、図８および図９に示されるように支持体の角部２０１ｂｃにおける第一の鍍金配線を支持体の背面に達する位置まで延長させて設けた後、鍍金配線に通電して電解鍍金をすることにより、支持体の第一の角部における導体配線が支持体の背面まで延長して設けられる。ここで、角部２０１ｂｃは、図１に基づいて説明すると、絶縁層１０１ｂの角部２０１ｂと、絶縁層１０１ｃの角部２０１ｃとにより構成された角部である。

本実施例の支持体は、絶縁性基板の第一の角部および第二の角部に形成させた導体配線を電極端子として、その電極端子を配線基板とを半田付けすることにより、半導体装置と配線基板とが電気的に接続される。つまり、角部２０１ｂｃに導出された導体配線と、第二の角部２０２ａに導出された導体配線とを一対として、正負一対の電極端子のいずれか一方の極性を有する電極端子とする。さらに、それらとは別の支持体側面における角部２０１ｂｃおよび第二の角部２０２ｂに導出された導体配線を一対として他方の極性を有する電極端子とする。

これにより、支持体の電極端子と配線基板とを半田付けしたとき、例えば、第二の角部に設けられた電極端子と、配線基板との電気的接続不良が生じても、支持体の四隅に其々設けられた第一の角部における電極端子が配線基板と接続していれば、支持体と配線基板との電気的接続が維持されることとなる。すなわち、本実施例における支持体は、その第一の角部における電極端子を、予備の電極端子として利用することができる。

本発明は、発光ダイオード、その発光ダイオードを過電圧による破壊から保護するための保護素子、レーザダイオードなどの半導体素子を支持体に搭載した半導体装置として、特に、支持体に設けられた導体配線の不良が少ない半導体装置として利用可能である。

図１は、本発明の半導体装置を構成する支持体の分解斜視図である。 図２は、支持体として個片化する前の集合基板の一部を示す上面図である。 図３は、本発明の一実施例における半導体装置の上面図である。 図４は、本発明の一実施例における半導体装置の背面図である。 図５は、本発明の一実施例における半導体装置の側面図である。 図６は、本発明の一実施例における半導体装置の別の側面図である。 図７は、図３に示すＶＩＩ−ＶＩＩ方向における半導体装置の断面図である。 図８は、本発明の別の実施例における半導体装置の側面図である。 図９は、本発明の別の実施例における半導体装置の別の側面図である。

符号の説明

１００、３００・・・半導体装置
２００・・・集合基板
１０１・・・支持体
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ・・・絶縁層
１０４・・・凹部
２０１・・・第一の貫通孔
２０１ａ・・・絶縁層１０１ａの角部
２０１ｂ・・・絶縁層１０１ｂの角部
２０１ｃ・・・絶縁層１０１ｃの角部
２０２・・・第二の貫通孔
２０２ａ、２０２ｂ・・・第二の角部
２０３・・・半導体素子の搭載部
２０４・・・導体配線
３０１ａ、３０１ｂ・・・縦方向の分割線
３０２ａ、３０２ｂ・・・横方向の分割線
４０１・・・半導体素子
４０２・・・導電性ワイア
４０３・・・封止部材
４０４・・・反射部

Claims (9)

1. 絶縁性基板と、半導体素子に接続する正負一対の導体配線とから構成され、前記導体配線が前記絶縁性基板に配置された鍍金配線への電解鍍金によって設けられた支持体を備えた半導体装置であって、
   前記鍍金配線は、前記絶縁性基板の二つの側面が隣接されてなる第一の角部に配置された第一の鍍金配線と、前記絶縁性基板の側面と背面とが隣接されてなる第二の角部に配置された第二の鍍金配線と、前記絶縁性基板の上面に配置された第三の鍍金配線と、を有しており、
   前記第一の鍍金配線および第二の鍍金配線は、前記第三の鍍金配線と電気的に接続されており、前記第一乃至第三の鍍金配線が正負一対の鍍金配線として前記絶縁性基板に設けられていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記第一の鍍金配線あるいは前記第二の鍍金配線のうち何れか一方が、前記絶縁性基板の上面と向かい合う背面から間隔を空けて設けられており、他方が前記第一の角部あるいは前記第二の角部から前記絶縁性基板の背面まで延長されている請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第一の鍍金配線が前記絶縁性基板の上面から間隔を空けて設けられている請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第一の鍍金配線および前記第二の鍍金配線は、それぞれ前記第一の角部および前記第二の角部から前記絶縁性基板の背面まで延長されている請求項１に記載の半導体装置。
5. 半導体素子と、絶縁性基板に正負一対の導体配線が施された支持体と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記絶縁性基板の厚さ方向に、複数の第一の貫通孔と、それらの第一の貫通孔とは別の第二の貫通孔を形成する工程と、
   前記第一の貫通孔および前記第二の貫通孔に導電性材料を充填し、それぞれの貫通孔に第一の鍍金配線および第二の鍍金配線を形成する工程と、
   前記絶縁性基板の上面に、導電性材料を配置して第三の鍍金配線を形成する工程と、
   前記第一の鍍金配線および前記第二の鍍金配線と、前記第三の鍍金配線とを電気的に接続させた正負一対の鍍金配線を形成する工程と、
   前記第一の鍍金配線または前記第二の鍍金配線への電解鍍金により、前記第三の鍍金配線の上に導体配線を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記第一の貫通孔および第二の貫通孔を含む一対の分割線と、それらの分割線に交わり、複数の第一の貫通孔を結ぶ一対の分割線と、に沿って前記絶縁性基板を分割する工程を有する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第二の貫通孔は、前記第一の貫通孔よりも、前記分割線に沿った方向の内径が大きい請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記絶縁性基板は、前記第一の貫通孔を形成する第一の絶縁層と、前記第二の貫通孔を形成する第二の絶縁層と、を積層することにより形成される請求項５から７のいずれか一項に記載の半導体装置の形成方法。
9. 前記絶縁性基板は、セラミックスまたはガラスエポキシ樹脂を主な材料とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。

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