特許 6164214 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6164214

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】光半導体装置の製造方法及び光半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20170710BHJP

   H01L 33/60 20100101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/62

   H01L33/60

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-520042(P2014-520042)

(86)(22)【出願日】2013年6月6日

(86)【国際出願番号】JP2013065687

(87)【国際公開番号】WO2013183705

(87)【国際公開日】20131212

【審査請求日】2016年4月6日

(31)【優先権主張番号】特願2012-129141(P2012-129141)

(32)【優先日】2012年6月6日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100160897

【弁理士】

【氏名又は名称】古下 智也

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】東内 智子

(72)【発明者】

【氏名】高根 信明

(72)【発明者】

【氏名】山浦 格

(72)【発明者】

【氏名】稲田 麻希

(72)【発明者】

【氏名】横田 弘

【審査官】 高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２３９０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０２３７１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１７０８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００９１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４１７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２４５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０７４０３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０１０５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｃ０１Ｂ ３３／２０−３９／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に銀めっき層が形成された基板と、前記銀めっき層にボンディングされた発光ダイオードと、を備えた光半導体装置の製造方法であって、
前記銀めっき層を被覆する粘土膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後に、前記発光ダイオードと前記粘土膜で被覆された前記銀めっき層とをワイヤボンディングして電気的に接続する接続工程と、
を有する、
光半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記膜形成工程は、前記基板の表面側から粘土を溶媒で希釈した粘土希釈液を前記銀めっき層に塗布した後に前記粘土希釈液を乾燥させて前記粘土膜を形成する、
請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記膜形成工程の前に、前記基板の前記銀めっき層へ前記発光ダイオードをボンディングするボンディング工程を更に有する、
請求項１又は２に記載の光半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記膜形成工程と前記接続工程との間に、前記基板の前記銀めっき層へ前記発光ダイオードをボンディングするボンディング工程を更に有する、
請求項１又は２に記載の光半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記粘土膜の膜厚は、０．０１μｍ以上５００μｍ以下である、
請求項１〜４の何れか一項に記載の光半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記接続工程では、キャピラリに印可する荷重を６０ｇｆ以上１５０ｇｆ以下として前記粘土膜で被覆された前記銀めっき層にボンディングワイヤを押圧する、
請求項５に記載の光半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記接続工程では、前記キャピラリを振動させて前記粘土膜で被覆された前記銀めっき層に前記ボンディングワイヤを押圧する、
請求項６に記載の光半導体装置の製造方法。

【請求項8】

表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層にボンディングされた発光ダイオードと、
前記銀めっき層を被覆する粘土膜と、
前記発光ダイオードと前記銀めっき層とにワイヤボンディングされて、前記発光ダイオードへ電気的に接続された第１接続部と、前記銀めっき層へ電気的に接続された第２接続部と、前記第１接続部から前記第２接続部まで延びた延在部と、を有するボンディングワイヤと、
を備え、
前記延在部が前記粘土膜から露出し、
前記第２接続部の断面は、前記ボンディングワイヤと前記銀めっき層とが直接に接触している領域と、前記ボンディングワイヤと前記銀めっき層との間に前記粘土膜の一部が残留している領域と、を含む、
光半導体装置。

【請求項9】

前記第２接続部は、前記銀めっき層に接している接続面と前記接続面の反対側にある露出面を含み、
前記露出面が前記粘土膜から露出している、
請求項８に記載の光半導体装置。

【請求項10】

前記基板上に配置されて前記発光ダイオードを取り囲む光反射部と、
前記光反射部と前記基板とにより画成された空間に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
を更に備え、
前記延在部が前記透明封止部に接している、
請求項８又は９に記載の光半導体装置。

【請求項11】

前記第２接続部は、前記銀めっき層に接している接続面と前記接続面の反対側にある露出面を含み、
前記露出面が前記透明封止部に接している、
請求項１０に記載の光半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオードを備える光半導体装置の製造方法及び光半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１に記載の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を備える光半導体装置が知られている。この光半導体装置は、発光素子であるＬＥＤと、ＬＥＤを載置する成形体とを備えている。成形体は、ＬＥＤの一の電極と電気的に接続される第１のリードと、ＬＥＤの別の電極とワイヤを介して電気的に接続される第２のリードとを有している。また、成形体は、ＬＥＤが載置される底面と側面とを持つ凹部を有し、この凹部にはＬＥＤを封止する封止部材が充填されている。成形体は高い反射率を有するため、凹部の側面及び底面への光の透過が低減され、ＬＥＤからの光が効率よく放出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００７／０１５４２６号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光半導体装置の電極には、例えば銀めっき層が形成されることがある。この銀めっき層は、大気中に含まれるガスにより腐食して変色する。このような銀めっき層を有する光半導体装置を照明器具として用いたとき、ＬＥＤの動作保証時間よりも早く照度が低下する問題があった。特に、電極に形成された銀めっき層が硫化水素ガスにより硫化されると電極が黒色に変色する。従って、電極における反射率が低下して光半導体装置の照度が低下する。更に、発光素子がハイパワー化されると、発光素子が発する熱量が増大し、電極の温度が上昇する。この電極の温度上昇は、電極に形成された銀めっき層の硫化を促進させるおそれがある。

【0005】

従来は、成形体を構成する樹脂として熱可塑性樹脂が用いられていた。この熱可塑性樹脂は銀めっき層の変色よりも早く変色するものであったため、光半導体装置の照度低下の原因として銀めっき層の変色が占める影響は小さかった。しかし、近年、熱可塑性樹脂に代えて熱硬化性樹脂が成形体に用いられてきた。この熱硬化性樹脂の変色は銀めっき層の変色よりも遅い時期に現れる。このため、光半導体装置の照度低下の原因として銀めっき層の変色が占める影響が大きくなってきた。更に、このような光半導体装置に対する硫化水素ガスの評価を規格化する動きがある。

【0006】

そこで、本発明は、銀めっき層の硫化を抑制することが可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態に係る光半導体装置の製造方法は、表面に銀めっき層が形成された基板と、銀めっき層にボンディングされた発光ダイオードと、を備えた光半導体装置の製造方法であって、銀めっき層を被覆する粘土膜を形成する膜形成工程と、膜形成工程の後に、発光ダイオードと粘土膜で被覆された銀めっき層とをワイヤボンディングして電気的に接続する接続工程と、を有する。

【0008】

本発明の一実施形態に係る光半導体装置の製造方法によれば、膜形成工程においてガスバリア性を有する粘土膜で銀めっき層を被覆するため、銀めっき層の硫化を抑制することができる。これにより、銀めっき層の変色による光半導体装置の照度の低下を抑制することができる。更に、接続工程では、ワイヤボンディングを行うことにより、粘土膜を貫通したボンディングワイヤを銀めっき層に対して電気的に接続して、銀めっき層と発光ダイオードとの導通を確保することができる。その上、本発明に係る光半導体装置の製造方法によれば、膜形成工程の後に接続工程を実施することにより、粘土膜が形成された後にワイヤボンディングが実施されるため、膜形成工程の影響を受けていないボンディングワイヤを得ることができる。また、ボンディングワイヤがない状態で膜形成工程が実施されるため、銀めっき層上に確実に粘土膜を形成することができる。

【0009】

また、本発明の一実施形態では、膜形成工程が、基板の表面側から粘土を溶媒で希釈した粘土希釈液を銀めっき層に塗布した後に粘土希釈液を乾燥させて粘土膜を形成するものとすることができる。粘土希釈液によれば、基板表面側への塗布量又は溶媒に対する粘土の割合を調整することが可能であるため、粘土膜の膜厚を制御することが可能である。これにより、所定の膜厚を有する粘土膜を容易に形成することができる。更に、膜形成工程が接続工程の前に実施されるため、ボンディングワイヤへ粘土希釈液が付着することがない。従って、粘土からボンディングワイヤへの不要なストレスの印可が防止され、ボンディングワイヤの破断を抑制することができる。

【0010】

また、本発明の一実施形態は、膜形成工程の前に基板の銀めっき層へ発光ダイオードをボンディングするボンディング工程を更に有するものとすることができる。この工程によれば、ボンディング工程を実施する時に銀めっき層上には粘土膜がないため、銀めっき層に対して発光ダイオードを容易にボンディングすることができる。

【0011】

また、本発明の一実施形態は、膜形成工程と接続工程との間に、基板の銀めっき層へ発光ダイオードをボンディングするボンディング工程を更に有するものとすることができる。この工程によれば、発光ダイオードの表面に粘土膜が形成されないため、発光ダイオードの電極に対してワイヤボンディングを容易に実施することができる。

【0012】

また、本発明の一実施形態は、粘土膜の膜厚が０．０１μｍ以上５００μｍ以下であるものとすることができる。この粘土膜の膜厚によれば、粘土膜におけるクラックの発生を抑制してガスバリア性を確保すると共に、粘土膜の透明性を確保することができる。

【0013】

また、本発明の一実施形態は、接続工程がキャピラリに印可する荷重を６０ｇｆ以上１５０ｇｆ以下として粘土膜で被覆された銀めっき層にボンディングワイヤを押圧するものとすることができる。この荷重とすれば、粘土膜に対してボンディングワイヤを貫通させて、銀めっき層にボンディングワイヤを確実に接続することができる。

【0014】

また、本発明の一実施形態は、接続工程がキャピラリを振動させて粘土膜で被覆された銀めっき層にボンディングワイヤを押圧するものとすることができる。キャピラリを振動させることにより、粘土膜に対してボンディングワイヤを貫通させて、銀めっき層にボンディングワイヤを一層確実に接続することができる。

【0015】

本発明の一実施形態に係る光半導体装置は、表面に銀めっき層が形成された基板と、銀めっき層にボンディングされた発光ダイオードと、銀めっき層を被覆する粘土膜と、発光ダイオードと銀めっき層とにワイヤボンディングされて、発光ダイオードへ電気的に接続された第１接続部と、銀めっき層へ電気的に接続された第２接続部と、第１接続部から第２接続部まで延びた延在部と、を有するボンディングワイヤと、を備え、延在部が粘土膜から露出している。

【0016】

本発明の一実施形態に係る光半導体装置は、ガスバリア性を有する粘土膜で銀めっき層が被覆されているため、銀めっき層の硫化を抑制することができる。これにより、銀めっき層の変色による光半導体装置の照度の低下を抑制することができる。更に、ボンディングワイヤは、ワイヤボンディングにより銀めっき層に接続されているため、銀めっき層と発光ダイオードとの導通を確保することができる。その上、ボンディングワイヤの延在部が粘土膜から露出し、延在部に粘土膜が付着していないため、粘土膜からボンディングワイヤへの不要なストレスの印可が防止される。従って、ボンディングワイヤの破断を防止することができる。

【0017】

また、本発明の一実施形態は、第２接続部が銀めっき層に接している接続面と接続面の反対側にある露出面を含み、露出面が粘土膜から露出しているものとすることができる。この構成によれば、第２接続部の接続面が銀めっき層に接しているため、ボンディングワイヤと銀めっき層との間で導通を確保することができる。また、露出面が粘土膜から露出し、露出面上には粘土膜が付着していないため、粘土膜からボンディングワイヤへの不要なストレスの印可が防止される。従って、ボンディングワイヤの破断を更に抑制することができる。

【0018】

また、本発明の一実施形態は、基板上に配置されて発光ダイオードを取り囲む光反射部と、光反射部と基板とにより画成された空間に充填されて発光ダイオードを封止する透明封止部と、を更に備え、延在部が透明封止部に接しているものとすることができる。この構成によれば、延在部が直接に透明封止部に接しているため、延在部と透明封止部との間に粘土膜が存在しない。従って、粘土膜から延在部への不要なストレスの印可が防止されるため、ボンディングワイヤの破断を抑制することができる。更に、延在部が透明封止部に接しているため、延在部を保護することができる。

【0019】

また、本発明の一実施形態は、第２接続部が銀めっき層に接している接続面と接続面の反対側にある露出面を含み、露出面が透明封止部に接しているものとすることができる。第２接続部が直接に透明封止部に接しているため、第２接続部と透明封止部との間に粘土膜が存在しない。従って、粘土膜から第２接続部への不要なストレスの印可が防止されるため、ボンディングワイヤの破断を抑制することができる。更に、第２接続部が透明封止部に接しているため、第２接続部を保護することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、銀めっき層の硫化を防止すると共に、ボンディングワイヤの破断を抑制して銀めっき層と発光ダイオードとの導通を確保することが可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態に係る光半導体装置の断面を示す図である。

【図2】図１に示す光半導体装置の一部を拡大した断面を示す図である。

【図3】図１に示す光半導体装置の平面図である。

【図4】粘土膜の断面を模式的に示す図である。

【図5】第１実施形態に係る光半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態に係る光半導体装置の製造方法の効果を説明するための図である。

【図7】第２実施形態に係る光半導体装置の断面を示す図である。

【図8】図７に示す光半導体装置の一部を拡大した断面を示す図である。

【図9】第２実施形態に係る光半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図10】比較例と実施例１，２の条件と評価結果とを示す図である。

【図11】第２接続部を撮影したＳＥＭ像である。

【図12】図１１に示すＡ部を拡大したＳＥＭ像である。

【図13】図１２に示す断面の一部を拡大したＳＥＭ像である。

【図14】図１１に示すＢ部を拡大したＳＥＭ像である。

【図15】図１４に示す断面の一部を拡大したＳＥＭ像である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光半導体装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

【0023】

［第１実施形態］
第１実施形態に係る光半導体装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る光半導体装置の断面を示す図である。図２は、図１の一部を拡大した図である。図３は、図１に示す光半導体装置の平面図である。第１実施形態に係る光半導体装置１Ａは、基板１０と、基板１０上にボンディングされた発光ダイオードである青色ＬＥＤ３０と、青色ＬＥＤ３０に電圧を印可するためのボンディングワイヤ３４と、青色ＬＥＤ３０を取り囲むように基板１０上に配置された光反射部であるリフレクタ２０と、リフレクタ２０の内部空間に充填された透明封止部である透明封止樹脂４０と、を備えている。

【0024】

基板１０は、絶縁性の基体１２と、基体１２の表面に形成された配線層１３とを有している。配線層１３は、基体１２上に形成された銅めっき板１４と、銅めっき板１４上に形成された銀めっき層１６とを有している。配線層１３は、青色ＬＥＤ３０の電極に電圧を印可するために、青色ＬＥＤ３０の電極に電気的に接続される。この配線層１３は、青色ＬＥＤ３０の第１電極３０ａに電気的に接続される第１の部分１３ａと、第２電極３０ｂに電気的に接続される第２の部分１３ｂとを有している。第１の部分１３ｂと第２の部分１３ａとは互いに離間し、電気的に絶縁されている。第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとの間の隙間には、必要に応じて樹脂やセラミックからなる絶縁部１７を形成してもよい。

【0025】

光半導体装置１Ａは、銀めっき層１６を被覆する粘土膜１８を有している。この粘土膜１８は、銀めっき層１６を覆うことにより銀めっき層１６の硫化を抑制するガスバリアである。粘土膜１８には、天然粘土又は合成粘土の何れも用いることができ、例えば、スチーブンサイト、ヘクトサイト、サポナイト、モンモリロナイト及びバイデラナイトのうち少なくとも１つ以上を使用することができる。図４は、粘土膜１８の断面を模式的に示す図である。図４に示すように、天然粘土のモンモリロナイトは、厚さＨ１が１ｎｍ以下であり、厚さＨ１に直交する方向の長さＬが１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。このように天然粘土のモンモリロナイトは、アスペクト比が大きいため、ガスが粘土膜１８を通過して銀めっき層１６に到達するまでのパスルートが長くなる。従って、銀めっき層１６の硫化を抑制することができる。

【0026】

粘土膜１８の膜厚Ｈ２は、ガスバリア性と透光性の観点から０．０１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、０．０３μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましく、０．０５μｍ以上１０μｍ以下、０．０５μｍ以上１μｍ以下であることが更に好ましい。粘土膜１８の膜厚Ｈ２を０．０１μｍ以上５００μｍ以下とすることで、銀めっき層１６に対するガスバリア性と粘土膜１８の透明性とを両立させることができる。この場合、粘土膜１８の膜厚Ｈ２を０．０３μｍ以上５００μｍ以下、０．０５μｍ以上１００μｍ以下、０．０５μｍ以上１０μｍ以下、０．０５μｍ以上１μｍ以下にすることで、この効果を更に向上させることができる。

【0027】

粘土膜１８の膜厚Ｈ２は、ワイヤボンディング性の観点から５００μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以上５００μｍ以下であることが更に好ましい。このような範囲に設定することにより、良好なワイヤボンディング性を確保することができる。

【0028】

青色ＬＥＤ３０は、光半導体装置１Ａの光源である。図１を参照すると、青色ＬＥＤ３０の第１電極３０ａは、導電性を有するダイボンド材３２により配線層１３の第１の部分１３ａにダイボンドされている。また、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂは、ボンディングワイヤ３４により配線層１３の第２の部分１３ｂに接続されている。

【0029】

リフレクタ２０は、青色ＬＥＤ３０が発生した光を光半導体装置１Ａの外部に向けて反射させる。リフレクタ２０は、青色ＬＥＤ３０を取り囲むように基板１０の表面から立設し、青色ＬＥＤ３０を収容する内部空間２２を画成している。内部空間２２には青色ＬＥＤ３０を封止するための透明封止樹脂４０が充填されている。

【0030】

リフレクタ２０は、白色顔料を含む熱硬化性樹脂からなる。熱硬化性樹脂には、リフレクタ２０を容易に形成するために、室温（例えば２５℃）で加圧成形可能なものが用いられ、特に、接着性の観点からエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。白色顔料には、例えば、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン又は酸化ジルコニウムが用いられ、特に、光反射性の観点から酸化チタンが好ましい。

【0031】

透明封止樹脂４０は、青色ＬＥＤ３０を封止するものであり、リフレクタ２０により画成された内部空間２２に充填されている。内部空間２２に充填される樹脂には、少なくとも青色ＬＥＤ３０が発する光の波長を含む波長帯の光を透過するものが用いられる。透明封止樹脂４０には、透明性の観点からシリコーン樹脂又はアクリル樹脂を採用することが好ましい。また、透明封止樹脂４０は、光を拡散する無機充填材や青色ＬＥＤ３０から発生した光を励起光として光半導体装置１Ａから白色光を発生させる蛍光体４２を更に含んでいてもよい。

【0032】

第１実施形態に係る光半導体装置１Ａは、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂと配線層１３の銀めっき層１６とを電気的に接続するボンディングワイヤ３４を備えている。ボンディングワイヤ３４は、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂにボンディングされた第１接続部３５と、銀めっき層１６にボンディングされた第２接続部３６と、第１接続部３５から第２接続部３６へ延びた延在部３７とを有している。ボンディングワイヤ３４には、直径が５μｍ以上４０μｍ以下の金、銅、又はアルミニウム製のワイヤを用いることができる。

【0033】

第１接続部３５は、透明封止樹脂４０と接している青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに接続されているため、第１接続部３５も透明封止樹脂４０に接している。また、第１接続部３５の一部は粘土膜１８と接触することなく粘土膜１８から露出しており、粘土膜１８から露出した第１接続部３５の一部には粘土膜１８の付着がない。

【0034】

図２に示すように、第２接続部３６は、銀めっき層１６の表面１６ａに接している接続面３６ａと、接続面３６ａの反対側にある露出面３６ｂとを有している。銀めっき層１６の表面１６ａとボンディングワイヤ３４の接続面３６ａとが接することにより、銀めっき層１６とボンディングワイヤ３４との導通が確保されている。この接続面３６ａと銀めっき層１６の表面１６ａとは、ボンディングワイヤ３４と銀めっき層１６との導通が確保されるように接続されていればよい。そのため、接続面３６ａの全体が銀めっき層１６の表面１６ａと接していてもよいし、接続面３６ａの一部が銀めっき層１６の表面１６ａと接していてもよい。例えば、接続面３６ａと銀めっき層１６の表面１６ａとの間に、粘土膜１８の一部が挟まれていてもよい。また、第２接続部３６における接続面３６ａと露出面３６ｂとの間の側面部分の一部又は全部は、粘土膜１８に囲まれている。露出面３６ｂの全体は、粘土膜１８と接触することなく粘土膜１８から露出しており、粘土膜１８から露出した露出面３６ｂには粘土膜１８の付着がない。

【0035】

延在部３７は、透明封止樹脂４０内でワイヤループを形成している。そのため、延在部３７の側面の全体が透明封止樹脂４０に接している。また、延在部３７の全体が粘土膜１８に接触することなく粘土膜１８から露出しており、粘土膜１８から露出した延在部３７には粘土膜１８の付着がない。

【0036】

このように、本実施形態に係る光半導体装置１Ａは、ガスバリア性を有する粘土膜１８で銀めっき層１６の表面１６ａが被覆されているため、銀めっき層１６の硫化を抑制することができる。これにより、銀めっき層１６の変色による光半導体装置１Ａの照度の低下を抑制することができる。

【0037】

また、本実施形態に係る光半導体装置１Ａは、ボンディングワイヤ３４がワイヤボンディングにより銀めっき層１６に固着され、第２接続部３６の接続面３６ａが銀めっき層１６の表面１６ａに接している。これにより、ボンディングワイヤ３４と銀めっき層１６との間で導通を確保することができる。

【0038】

また、本実施形態に係る光半導体装置１Ａは、ボンディングワイヤ３４の第１接続部３５、露出面３６ｂ及び延在部３７が透明封止樹脂４０に接して粘土膜１８の付着がないため、粘土膜１８からボンディングワイヤ３４への不要なストレスの印可が防止される。従って、ボンディングワイヤ３４の破断を防止することができる。

【0039】

図５を参照して、光半導体装置１Ａの製造方法について説明する。図５に示すように、光半導体装置１Ａの製造方法は、準備工程Ｓ１０と、銀めっき層１６を被覆する粘土膜１８を形成する膜形成工程Ｓ２０と、青色ＬＥＤ３０を固定するボンディング工程Ｓ３０と、粘土膜１８で被覆された銀めっき層１６と青色ＬＥＤ３０とをワイヤボンディングして電気的に接続する接続工程Ｓ４０と、リフレクタ２０の内部空間２２に透光性樹脂である透明封止樹脂４０を充填する充填工程Ｓ５０と、を有する。

【0040】

準備工程Ｓ１０では、表面に銀めっき層１６が形成された基板１０と基板１０に固定されたリフレクタ２０を備えた生産物を準備する。まず、基体１２に銅めっき板１４が設けられた基板を準備する（工程Ｓ１１）。次に、銅めっき板１４上に銀めっき層１６を形成する（工程Ｓ１２）。そして、銀めっき層１６上にリフレクタ２０を固定する（工程Ｓ１３）。

【0041】

準備工程Ｓ１０の後に、膜形成工程Ｓ２０を実施する。はじめに、粘土を溶媒で希釈した粘土希釈液を作成する。まず、超純水に粉末のモンモリロナイトを混合して半透明溶液を作成して撹拌する。次に、イソプロピルアルコールを撹拌後の半透明溶液に投入して更に撹拌することにより、粘土希釈液が作成される。なお、溶媒における水とイソプロピルアルコールの比率は、例えば９：１である。溶媒としてイソプロピルアルコールを投入することにより、粘土希釈液を乾燥させるときに生じ得る粘土膜１８のムラを抑制し、粘土膜１８の膜厚Ｈ２を均一に近づけることができる。続いて、粘土希釈液をリフレクタ２０の内部空間２２に塗布する。本実施形態では、内部空間２２に粘土希釈液を滴下又は散布することにより、内部空間２２に粘土希釈液が塗布される。このとき、粘土希釈液が内部空間２２に露出した銀めっき層１６の全面を覆うように滴下量又は散布量を調整する。そして、粘土希釈液の溶媒を乾燥させる。例えば、粘土希釈液を塗布した生産物を７０℃の環境に５分間曝すことにより乾燥させる。以上の工程により、粘土希釈液で覆われた領域の全体に、粘土膜１８が形成される。

【0042】

なお、本実施形態の粘土膜１８の厚さＨ２は０．０１μｍ以上５００μｍ以下であるため、透光性を有している。このため、内部空間２２に露出する銀めっき層１６以外の領域上に粘土膜１８が形成されてもよい。例えば、リフレクタ２０の内壁面２０ａ上に粘土膜１８が形成されてもよい。これによれば、銀めっき層１６を確実に粘土膜１８で覆うことが可能な量の粘土希釈液を塗布することが可能となる。従って、銀めっき層１６のみを被覆するように粘土希釈液の塗布量を調整する必要がなく、少なくとも銀めっき層１６上に粘土膜１８を形成することができる量よりも多くなるように粘土希釈液の塗布量を調整すればよいため、粘土膜１８を容易に形成することができる。

【0043】

膜形成工程Ｓ２０の後に、ボンディング工程Ｓ３０を実施する。ボンディング工程Ｓ３０では、青色ＬＥＤ３０を銀めっき層１６上に導電性のダイボンド材３２を介して固定する。この工程により、青色ＬＥＤ３０の第１電極３０ａと配線層１３の第１の部分１３ａとが互いに電気的に接続される。

【0044】

ボンディング工程Ｓ３０の後に、接続工程Ｓ４０を実施する。接続工程Ｓ４０は、第１固着工程Ｓ４１と、ワイヤループ工程Ｓ４２と、第２固着工程Ｓ４３とを有している。この接続工程Ｓ４０に用いられるワイヤボンディング装置には、公知のものを用いることができる。ワイヤボンディング装置は、ボンディングワイヤ３４が挿通されるキャピラリ（図示せず）を備えている。キャピラリを所定の位置に移動させた後に降下させて、ボンディングワイヤ３４を青色ＬＥＤ３０の電極又は粘土膜１８が形成された銀めっき層１６に押し付けることにより、ボンディングワイヤ３４が固着される。この工程により、ボンディングワイヤ３４と青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂとが互いに電気的に接続される。

【0045】

第１固着工程Ｓ４１では、第１接続部３５を形成し、ボンディングワイヤ３４を青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに固着させる。この第１固着工程Ｓ４１には、ボールボンディング又はウエッジボンディングのいずれかの方法が用いられる。本実施形態では、青色ＬＥＤ３０の表面には粘土膜１８が形成されていないため、公知の条件によりボンディングワイヤ３４を青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに固着することができる。次に、ワイヤループ工程Ｓ４２を実施する。ワイヤループ工程Ｓ４２では、ボンディングワイヤ３４を繰り出しつつキャピラリを移動させて、ワイヤループを形成する（図１参照）。

【0046】

第２固着工程Ｓ４３では、第２接続部３６を形成し、ボンディングワイヤ３４を銀めっき層１６に固着させる。まず、ワイヤループを形成したボンディングワイヤ３４を粘土膜１８上に配置し、銀めっき層１６に向けて押圧する。このとき、キャピラリには、６０ｇｆ以上１５０ｇｆ以下の荷重が印可されることが好ましい。この荷重とすれば、粘土膜１８に対してボンディングワイヤ３４を貫通させて、銀めっき層１６にボンディングワイヤ３４を確実に接続することができる。また、荷重を印可しているときにキャピラリを、超音波帯域である８０ｋＨｚ以上１６０ｋＨｚ以下の周波数帯で振動させることが好ましい。この振動の印可により、粘土膜１８に対してボンディングワイヤ３４を貫通させて、銀めっき層１６にボンディングワイヤ３４を一層確実に接続することができる。そして、ボンディングワイヤ３４が銀めっき層１６に固着された後、キャピラリがボンディングワイヤ３４を保持した状態で、キャピラリを上昇させてボンディングワイヤ３４のテールを切断する。この工程により、ボンディングワイヤ３４と配線層１３の第２の部分１３ｂとが互いに電気的に接続される。

【0047】

続いて、充填工程Ｓ５０を実施する。充填工程Ｓ５０では、リフレクタ２０の内部空間２２に透明封止樹脂４０を充填し、この樹脂により青色ＬＥＤ３０と、ボンディングワイヤ３４の第１接続部３５、第２接続部３６及び延在部３７とを封止する。以上の工程により、光半導体装置１Ａが製造される。

【0048】

このように、本実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法によれば、膜形成工程Ｓ２０においてガスバリア性を有する粘土膜１８で銀めっき層１６を被覆するため、銀めっき層１６の硫化を抑制することができる。これにより、銀めっき層１６の変色による光半導体装置１Ａの照度の低下を抑制することができる。

【0049】

また、本実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法によれば、接続工程Ｓ４０では、ワイヤボンディングを行うことにより、粘土膜１８を貫通したボンディングワイヤ３４を銀めっき層１６に対して電気的に接続して銀めっき層１６と青色ＬＥＤ３０との導通を確保することができる。

【0050】

ところで、図６は比較例に係る製造方法により製造した光半導体装置の一部を拡大したＳＥＭ像である。本実施形態に係る製造方法では膜形成工程Ｓ２０を実施した後に接続工程Ｓ４０を実施するが、比較例に係る製造方法では接続工程Ｓ４０を実施した後に膜形成工程Ｓ２０を実施する点で本実施形態に係る製造方法と相違する。すなわち、比較例に係る製造方法では、膜形成工程Ｓ２０を実施するときに青色ＬＥＤ３０と銀めっき層１６とに接続されたボンディングワイヤ３４が存在している。この状態で銀めっき層１６に対して粘土希釈液を塗布した場合にはボンディングワイヤ３４にも粘土希釈液が付着する。そして、延在部３７に粘土希釈液が付着した状態で粘土希釈液を乾燥させると、図６に示すように、ボンディングワイヤ３４の延在部３７に粘土膜が付着し、粘土希釈液の組成や濃度によっては、延在部３７に付着した粘土膜３７ａが幕状に広がることもある。この延在部３７に付着した粘土膜３７ａは、ボンディングワイヤ３４に対して不要なストレスを与えるため、ボンディングワイヤ３４が破断する虞がある。

【0051】

一方、本実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法によれば、膜形成工程Ｓ２０が接続工程Ｓ４０の前に実施されるため、ボンディングワイヤ３４へ粘土希釈液が付着することがなく、ボンディングワイヤ３４への粘土膜１８の付着が防止される。従って、粘土膜１８からボンディングワイヤ３４への不要なストレスの印可が防止され、ボンディングワイヤ３４の破断を抑制することができる。

【0052】

また、本実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法によれば、ボンディングワイヤ３４がない状態で膜形成工程Ｓ２０が実施されるため、銀めっき層１６上に確実に粘土膜１８を形成することができる。

【0053】

また、本実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法によれば、粘土希釈液を用いて粘土膜１８を形成する。粘土希釈液は、基板１０への塗布量及び溶媒に対する粘土の割合を調整することが可能であるため、粘土希釈液を用いて粘土膜１８を形成することで粘土膜１８の膜厚Ｈ２を制御することが可能である。これにより、所定の膜厚Ｈ２を有する粘土膜１８を容易に形成することができる。

【0054】

その上、本実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法によれば、膜形成工程Ｓ２０と接続工程Ｓ４０との間に、ボンディング工程Ｓ３０を実施する。これら工程の順番によれば、青色ＬＥＤ３０の表面に粘土膜１８が形成されないため、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに対してボンディングワイヤ３４のボンディングを容易に実施することができる。

【0055】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る光半導体装置について説明する。図７は、第２実施形態に係る光半導体装置の断面を示す図である。図８は、図７の一部を拡大した図である。第２実施形態に係る光半導体装置１Ｂは、銀めっき層１６の表面１６ａ、青色ＬＥＤ３０の表面を覆う粘土膜１９と、粘土膜１９を貫通して青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに固着された第１接続部３８を有するボンディングワイヤ３４と、を備えている点で第１実施形態に係る光半導体装置１Ａと相違する。その他の構成は、光半導体装置１Ａと同様である。

【0056】

光半導体装置１Ｂは、銀めっき層１６を被覆すると共に青色ＬＥＤ３０を被覆する粘土膜１９を有している。この粘土膜１９は、青色ＬＥＤ３０の表面及び側面にも形成されているほかは、粘土膜１８と同様の構成を有する。

【0057】

光半導体装置１Ｂは、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂと配線層１３の銀めっき層１６とを電気的に接続するボンディングワイヤ３４を備えている。ボンディングワイヤ３４は、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂにボンディングされた第１接続部３８と、銀めっき層１６にボンディングされた第２接続部３６と、第１接続部３５から第２接続部３６まで延びた延在部３７とを有している。

【0058】

図８に示すように、第１接続部３８は、粘土膜１９が形成された青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに接続されている。第１接続部３８は、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂに接している接続面３８ａと、接続面３８ａの反対側にある露出面３８ｂとを有している。第２電極３０ｂと接続面３８ａとが接することにより、青色ＬＥＤ３０の第２電極３０ｂとボンディングワイヤ３４との導通が確保されている。この接続面３８ａと第２電極３０ｂとは、ボンディングワイヤ３４と第２電極３０ｂとの導通が確保されるように接続されていればよい。そのため、接続面３８ａの全体が第２電極３０ｂと接していてもよいし、接続面３８ａの一部が第２電極３０ｂと接していてもよい。例えば、接続面３８ａと第２電極３０ｂとの間に、粘土膜１９の一部が挟まれていてもよい。また、第１接続部３８における接続面３８ａと露出面３８ｂとの間の側面部分の一部又は全部は、粘土膜１９に囲まれている。露出面３８ｂの全体は、粘土膜１９と接触することなく粘土膜１９から露出しており、露出面３８ｂには粘土膜１９の付着がない。

【0059】

次に、第２実施形態に係る光半導体装置１Ｂの製造方法について説明する。図９は、第２実施形態に係る光半導体装置１Ｂの製造工程を示すフローチャートである。図９に示すように、第２実施形態に係る製造方法は、膜形成工程Ｓ２０の前にボンディング工程Ｓ３０を実施する点で、第１実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法と相違する。このため、第１固着工程Ｓ４１ｂでは、粘土膜１９が形成された第２電極３０ｂにボンディングワイヤ３４を固着する。その他の工程は、第１実施形態に係る製造方法と同様である。なお、第１固着工程Ｓ４１ｂにおけるボンディング条件は、第２固着工程Ｓ４３において粘土膜１９が形成された銀めっき層１６にボンディングワイヤ３４を固着するときのボンディング条件と同じである。

【0060】

第２実施形態に係る光半導体装置１Ｂの製造方法によれば、ボンディング工程Ｓ３０を実施する時に銀めっき層１６の表面１６ａ上には粘土膜１８がない。従って、銀めっき層１６に対して青色ＬＥＤ３０を容易にボンディングすることができる。

【0061】

以上、本発明の一側面の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0062】

例えば、上記実施形態では、発光ダイオードとして青色ＬＥＤを採用するものとして説明したが、青色以外の光を発生する発光ダイオードを採用してもよい。

【実施例】

【0063】

次に、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0064】

［実施例１］
実施例１では、粘土層を貫通して銀めっき層に固着されたボンディングワイヤが機械的及び電気的に接続されているかを確認した。実施例１では、銀めっき層上に粘土膜が形成された第１試験片と第２試験片を備え、それぞれの試験片が互いに電気的に絶縁された試験体を準備した。実施例１のそれぞれの試験片には、銀めっき層に粘土希釈液を５回滴下して厚さ７００ｎｍの粘土膜を形成した。また、第１試験片にボンディングワイヤの一端をボンディングし、第２試験片にボンディングワイヤの他端をボンディングした。ワイヤボンディングの実施条件は、キャピラリに印可する荷重を８０ｇｆとし、キャピラリを振動させる周波数を１２０ｋＨｚとした。なお、実施例１では、直径が２５μｍの田中電子工業株式会社製（ＳＲ−２５）のワイヤを用いた。

【0065】

ボンディングワイヤと銀めっき層との機械的な接続は、引張試験を実施して各試験片からボンディングワイヤが剥がれたときの引張荷重をプル強度として評価した。引張試験では、延在部にフックを引掛けた後にフックを上方に移動させることによりボンディングワイヤに引張荷重を与えた。また、ボンディングワイヤと銀めっき層との電気的な接続は、第１試験片と第２試験片との間の導通抵抗を測定して評価した。その結果、図１０に示すようにプル強度は５．２ｇｆであり、導通抵抗は０．２Ωであった。

【0066】

［実施例２］
実施例２では、銀めっき層に粘土希釈液を１０回滴下して厚さ１８００ｎｍの粘土膜を形成した点を除き、実施例１と同じ条件とした。そして、実施例１と同様の評価を行った。その結果、図１０に示すようにプル強度は５．８ｇｆであり、導通抵抗は０．３Ωであった。

【0067】

［比較例］
比較例は、銀めっき層上に粘土膜を形成していない点を除き、実施例１と同じ条件とした。そして、実施例１と同様の評価を行った。その結果、図１０に示すようにプル強度は７．７ｇｆであり、導通抵抗は０．２Ωであった。

【0068】

上述した結果より、粘土膜により被覆された銀めっき層に対して、ボンディングワイヤが問題なく機械的及び電気的に接続されていることが確認された。また、粘土膜を貫通させて銀めっき層にボンディングワイヤを固着した場合（実施例１，２）と、粘土膜が形成されていない銀めっき層にボンディングワイヤを固着した場合（比較例）とでは、プル強度及び導通抵抗において有意な差異がないことが確認された。

【0069】

［実施例３］
次に、実施例３では、粘土膜を貫通して銀めっき層にワイヤボンドされた第２接続部の断面の状態を確認した。図１１〜図１５は、第２接続部のＳＥＭ像である。まず、銀めっき層上に形成された粘土膜の厚さが３μｍである試験体を準備した。ワイヤボンディングの実施条件は、キャピラリに印可する荷重を８０ｇｆとし、キャピラリを振動させる周波数を１２０ｋＨｚとした（図１１の（ａ）部参照）。なお、実施例３では、直径が２５μｍの金製のワイヤを用いた。次に、第２接続部に対して集束イオンビーム加工（ＦＩＢ加工）を実施し第２接続部の断面を形成した（図１１の（ｂ）部参照）。

【0070】

図１２は、図１１の（ｂ）の領域Ａを拡大したＳＥＭ像である。層Ｌ１が銅めっき板であり、層Ｌ２が銀めっき層である。そして、層Ｌ３が粘土膜である。領域Ａ１を確認すると、ボンディングワイヤＷと銀めっき層Ｌ２とが直接に接触していることがわかった。一方、領域Ａ２を確認するとボンディングワイヤＷと銀めっき層Ｌ２との間に粘土膜Ｌ３が残留していることがわかった。

【0071】

図１３の（ａ）部及び図１３の（ｂ）部は、図１２に示す領域Ａ１の一部を更に拡大したＳＥＭ像である。図１３の（ｃ）部及び図１３の（ｄ）部は、図１２に示す領域Ａ２の一部を更に拡大したＳＥＭ像である。図１３の（ａ）部のＳＥＭ像によれば、銀めっき層Ｌ２とボンディングワイヤＷとの間に粘土膜Ｌ３が存在せず、ボンディングワイヤＷの接触面が銀めっき層に直接に固着されていることが確認された。また、ボンディングワイヤＷの結晶に僅かな変形があることが確認された。図１３の（ｂ）部のＳＥＭ像では、図１３の（ａ）部のＳＥＭ像と同様に、銀めっき層Ｌ２とボンディングワイヤＷとの間に粘土膜Ｌ３が存在せず、ボンディングワイヤＷの接触面が銀めっき層に直接に固着されていることが確認された。また、ボンディングワイヤＷの結晶に僅かな変形があることが確認された。一方、図１３の（ｃ）部のＳＥＭ像では、銀めっき層Ｌ２とボンディングワイヤＷとの間に粘土膜Ｌ３が存在することが確認された。この領域では、ボンディングワイヤＷの接触面と銀めっき層とは部分的に固着されていることが確認された。また、ボンディングワイヤＷの結晶の変形は確認されなかった。図１３の（ｄ）部のＳＥＭ像は、第２接続部の中心付近の断面である。そのため、ボンディングワイヤＷは確認されなかった。

【0072】

図１４は、図１１の（ｂ）部の領域Ｂを拡大したＳＥＭ像である。層Ｌ１が銅めっき板であり、層Ｌ２が銀めっき層である。そして、層Ｌ３が粘土膜である。領域Ｂ１，Ｂ３を確認するとボンディングワイヤＷと銀めっき層Ｌ２との間に粘土膜Ｌ３が残留していることがわかった。一方、領域Ｂ２を確認すると、ボンディングワイヤＷと銀めっき層Ｌ２とが部分的に接触していることがわかった。

【0073】

図１５の（ａ）部は、図１４に示す領域Ｂ１の一部を更に拡大したＳＥＭ像である。図１５の（ｂ）部は、図１４に示す領域Ｂ２の一部を更に拡大したＳＥＭ像である。図１５の（ｃ）部は、図１４に示す領域Ｂ３の一部を更に拡大したＳＥＭ像である。図１５の（ａ）部のＳＥＭ像によれば、ボンディング痕がわずかに確認されるものの、ボンディングワイヤＷの存在は確認できなかったが、粘土膜が点在していることが確認された。図１５の（ｃ）部のＳＥＭ像は、ボンディングワイヤが固着されていない領域の断面を示している。ボンディングされていない領域では、均一な膜厚を有する粘土膜が形成されていることが確認された。

【0074】

図１１〜図１５に示したＳＥＭ像によれば、銀めっき層とボンディングワイヤとは、部分的に粘土膜を含んだ状態で互いに固着されていることがわかった。

【符号の説明】

【0075】

１Ａ，１Ｂ…光半導体装置、１０…基板、１２…基体、１３…配線層、１４…銅めっき板、１６…銀めっき層、１７…絶縁部、１８，１９…粘土膜、２０…リフレクタ（光反射部）、２０ａ…内壁面、２２…内部空間３０…青色ＬＥＤ（発光ダイオード）、３２…ダイボンド材、３４…ボンディングワイヤ、３５，３８…第１接続部、３６…第２接続部、３６ａ，３８ａ…接続面、３６ｂ，３８ｂ…露出面、３７…延在部、４０…透明封止樹脂（透明封止部）、４２…蛍光体、Ｓ１０…準備工程、Ｓ２０…膜形成工程、Ｓ３０…ボンディング工程、Ｓ４０…接続工程、Ｓ５０…充填工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】