JPS6244838B2 - - Google Patents
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- JPS6244838B2 JPS6244838B2 JP56006888A JP688881A JPS6244838B2 JP S6244838 B2 JPS6244838 B2 JP S6244838B2 JP 56006888 A JP56006888 A JP 56006888A JP 688881 A JP688881 A JP 688881A JP S6244838 B2 JPS6244838 B2 JP S6244838B2
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- Japan
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- light
- light emitting
- emitting element
- alloy
- semiconductor device
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/8506—Containers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/857—Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
- H10W72/251—Materials
- H10W72/252—Materials comprising solid metals or solid metalloids, e.g. PbSn, Ag or Cu
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- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガラス封止型発光半導体装置に関する
もので、特に従来からシリコンダイオード等で実
施されているDHD（Double Heat sink Diode）
型ダイオードと同様の外形に封止される発光半導
体装置に関する。
もので、特に従来からシリコンダイオード等で実
施されているDHD（Double Heat sink Diode）
型ダイオードと同様の外形に封止される発光半導
体装置に関する。
従来から用いられている発光半導体装置は、第
１図に示す如く一方のリードフレーム１の先端に
発光素子２をダイボンドし、上記リードフレーム
１と同一方向にほぼ平行させて配置されたリード
フレーム４と上記発光素子２の上部電極との間を
金属細条３で電気的接続して配線基板等への接続
端子とし、ワイヤボンドされた発光素子２につい
ては樹脂５でレンズ状に気密封止し構成されてい
た。両リード線１，４間に印加された電圧により
放射された発光素子２からの光は、発光素子２の
上部よりリードフレームと反対方向、即ち樹脂レ
ンズの軸方向に放出される。
１図に示す如く一方のリードフレーム１の先端に
発光素子２をダイボンドし、上記リードフレーム
１と同一方向にほぼ平行させて配置されたリード
フレーム４と上記発光素子２の上部電極との間を
金属細条３で電気的接続して配線基板等への接続
端子とし、ワイヤボンドされた発光素子２につい
ては樹脂５でレンズ状に気密封止し構成されてい
た。両リード線１，４間に印加された電圧により
放射された発光素子２からの光は、発光素子２の
上部よりリードフレームと反対方向、即ち樹脂レ
ンズの軸方向に放出される。
この種の発光半導体装置は発光特性に基いてパ
イロツトランプ的に広く利用されているが、発光
素子はダイオード特性をも備えており、通常のダ
イオードと同様に配線基板に組み込んでダイオー
ドとしても利用することができ、特に発光特性を
も活かして各種の回路チエツク用や、バツテリー
過充電防止用ダイオード、定電圧ダイオード等と
して利用することができる。このように例えばダ
イオードとして利用する場合等において、装置の
形態が通常のダイオード型とは著しく違つて第１
図に示したような発光半導体装置特有のものであ
ると、配線基板への接続等において使い勝手の悪
い場合がしばしばある。
イロツトランプ的に広く利用されているが、発光
素子はダイオード特性をも備えており、通常のダ
イオードと同様に配線基板に組み込んでダイオー
ドとしても利用することができ、特に発光特性を
も活かして各種の回路チエツク用や、バツテリー
過充電防止用ダイオード、定電圧ダイオード等と
して利用することができる。このように例えばダ
イオードとして利用する場合等において、装置の
形態が通常のダイオード型とは著しく違つて第１
図に示したような発光半導体装置特有のものであ
ると、配線基板への接続等において使い勝手の悪
い場合がしばしばある。
本発明は上記従来装置の問題点に鑑みてなされ
たもので、従来のダイオード型と同様の外形状に
封止され、且つ内部に封止された素子から放出さ
れた発光をも利用することができる発光半導体装
置を提供するものである。次に図面を用いて発本
明を詳細に説明する。
たもので、従来のダイオード型と同様の外形状に
封止され、且つ内部に封止された素子から放出さ
れた発光をも利用することができる発光半導体装
置を提供するものである。次に図面を用いて発本
明を詳細に説明する。
第２図において、６は−化合物発光半導体
素子の一種であるGaP赤色発光素子で、半導体基
板の（LEDチツプ）６にほぼ平行に発光現象を
導くPN接合が従来公知の半導体技術によつて作
製されている。尚上記半導体基板６は第３図の断
面図に示す如くPN接合端７が基板側面に露出さ
れる構造に作製される場合には、PN接合端が後
述する封止用ガラス管壁との接触によつて汚染さ
れるのを避けるためにPN接合端をエツチングし
てメサ状に形成される。このときガラス管壁との
接触を避けるためには、その段差幅を30μｍ以上
にすることが望ましい。なお、GaAsP発光素子
の如く選択拡散によるプレーナタイプが適用で
き、ガラス管壁との接触を避け得るPN接合を作
製した発光素子の場合は特にメサ型に形成する必
要はない。
素子の一種であるGaP赤色発光素子で、半導体基
板の（LEDチツプ）６にほぼ平行に発光現象を
導くPN接合が従来公知の半導体技術によつて作
製されている。尚上記半導体基板６は第３図の断
面図に示す如くPN接合端７が基板側面に露出さ
れる構造に作製される場合には、PN接合端が後
述する封止用ガラス管壁との接触によつて汚染さ
れるのを避けるためにPN接合端をエツチングし
てメサ状に形成される。このときガラス管壁との
接触を避けるためには、その段差幅を30μｍ以上
にすることが望ましい。なお、GaAsP発光素子
の如く選択拡散によるプレーナタイプが適用で
き、ガラス管壁との接触を避け得るPN接合を作
製した発光素子の場合は特にメサ型に形成する必
要はない。
上記半導体基板６には電気的接続をとるための
電極が作製されており、Ｎ側基板面にはAu−Si
−Ni合金よりなる電極層８が、相対するＰ側基
板面にはAu−Be−Ag系合金からなる電極層９が
作製されている。ここで発光素子６は後述するよ
うにガラス封止されるため650℃前後の比較的高
い温度に晒される。従つて半導体基板に作製され
る電極８，９はいずれも上記封止処理温度に耐え
得ることが要求され、各半導体基板面のＰ及びＮ
層の夫々に上記耐熱性電極材料を用いてオーミツ
クコンタクトした電極が作製される。
電極が作製されており、Ｎ側基板面にはAu−Si
−Ni合金よりなる電極層８が、相対するＰ側基
板面にはAu−Be−Ag系合金からなる電極層９が
作製されている。ここで発光素子６は後述するよ
うにガラス封止されるため650℃前後の比較的高
い温度に晒される。従つて半導体基板に作製され
る電極８，９はいずれも上記封止処理温度に耐え
得ることが要求され、各半導体基板面のＰ及びＮ
層の夫々に上記耐熱性電極材料を用いてオーミツ
クコンタクトした電極が作製される。
両電極８，９が作製された半導体基板６は電気
的接続端子を導出するために、第２図の如く基板
６を挾んで両側に、Fe−Ni合金に銅被覆してな
るジユメツト線１０，１１が圧接される。該ジユ
メツト線１０，１１の圧接に際しては、第４図ａ
に示す如く半導体基板６のエツジがジユメツト線
１０，１１の端面に直接接触して応圧力等により
エツジ部を破損したり、不均一な応圧力により発
光出力が低下する虞れがある。このような不都合
を避けるために、少なくとも発光現象を生じる
PN接合７が近い側の、例えば第３図のＰ側電極
層９上には金属パンプ１２が予め搭載されて空間
が作り出されている。該金属バンプ１２は上記両
電極層と同様に耐熱性が要求されるため、Ag、
Au又はAg−Au合金が用いられ、これら金属材料
が厚さ20μｍ〜60μｍ、直径15μφ〜250μφの
ドーム又は台形状に電気メツキによつて形成され
ている。金属バンプ１２を設けることにより、両
ジユメツト線１０，１１間に応力を作用させて圧
接しても、第４図ｂの如く少なくともPN接合７
に近い側のジユメツト線１１の端面が半導体基板
に直接に接触することはなく、応力は金属バンプ
１２で吸収及び分散され、適正な当接状態を得る
ことができ、Ｐ側電極層９に直接ジユメツト線を
圧接した構造に比べて光度劣化を防いで寿命の長
い発光半導体装置となる。ちなみに、Ｎ側電極層
８をAu−Si合金、相対するＰ側電極層９をAu−
Be合金とし、これに金属バンプ（Au）１２を搭
載することが提案される。しかしながら、ガラス
封止の際の高温下にあつて、Ｐ側ではAu−Be電
極と半導体基板６のGaが反応してこれらが熔解
するに伴い、金属バンプ１２へもそれが不純物と
して混入し、金属バンプ１２の融点を降下し、バ
ンプ１２を熔解させる。このバンプの熔解によ
り、ジユメツト線１０，１１の圧接に際しては、
半導体基板６のエツジがジユメツト線１０，１１
の端面に直接接触して応圧力等によりエツジ部を
破損する虞れがある。またバンプ１２の熔解で
PN接合７がリークし特性を低下させる。さら
に、Ｎ側でもAu−Si合金では高温、高圧下にあ
つて電極層が溶け、ここでもオーミツク接触が保
てない。したがつて、先に述べたバンプ無しの場
合と同様の結果となる。ところが本発明による
Au−Si−Ni系合金からなる電極層８及びAu−Be
−Ag系合金からなる電極層９ではいづれも高融
点であり、ジユメツト線１０，１１の圧接下にあ
つてかつガラス封止時の処理温度に耐え得るた
め、金属バンプ１２に影響してこれを熔解させる
こと等もない。
的接続端子を導出するために、第２図の如く基板
６を挾んで両側に、Fe−Ni合金に銅被覆してな
るジユメツト線１０，１１が圧接される。該ジユ
メツト線１０，１１の圧接に際しては、第４図ａ
に示す如く半導体基板６のエツジがジユメツト線
１０，１１の端面に直接接触して応圧力等により
エツジ部を破損したり、不均一な応圧力により発
光出力が低下する虞れがある。このような不都合
を避けるために、少なくとも発光現象を生じる
PN接合７が近い側の、例えば第３図のＰ側電極
層９上には金属パンプ１２が予め搭載されて空間
が作り出されている。該金属バンプ１２は上記両
電極層と同様に耐熱性が要求されるため、Ag、
Au又はAg−Au合金が用いられ、これら金属材料
が厚さ20μｍ〜60μｍ、直径15μφ〜250μφの
ドーム又は台形状に電気メツキによつて形成され
ている。金属バンプ１２を設けることにより、両
ジユメツト線１０，１１間に応力を作用させて圧
接しても、第４図ｂの如く少なくともPN接合７
に近い側のジユメツト線１１の端面が半導体基板
に直接に接触することはなく、応力は金属バンプ
１２で吸収及び分散され、適正な当接状態を得る
ことができ、Ｐ側電極層９に直接ジユメツト線を
圧接した構造に比べて光度劣化を防いで寿命の長
い発光半導体装置となる。ちなみに、Ｎ側電極層
８をAu−Si合金、相対するＰ側電極層９をAu−
Be合金とし、これに金属バンプ（Au）１２を搭
載することが提案される。しかしながら、ガラス
封止の際の高温下にあつて、Ｐ側ではAu−Be電
極と半導体基板６のGaが反応してこれらが熔解
するに伴い、金属バンプ１２へもそれが不純物と
して混入し、金属バンプ１２の融点を降下し、バ
ンプ１２を熔解させる。このバンプの熔解によ
り、ジユメツト線１０，１１の圧接に際しては、
半導体基板６のエツジがジユメツト線１０，１１
の端面に直接接触して応圧力等によりエツジ部を
破損する虞れがある。またバンプ１２の熔解で
PN接合７がリークし特性を低下させる。さら
に、Ｎ側でもAu−Si合金では高温、高圧下にあ
つて電極層が溶け、ここでもオーミツク接触が保
てない。したがつて、先に述べたバンプ無しの場
合と同様の結果となる。ところが本発明による
Au−Si−Ni系合金からなる電極層８及びAu−Be
−Ag系合金からなる電極層９ではいづれも高融
点であり、ジユメツト線１０，１１の圧接下にあ
つてかつガラス封止時の処理温度に耐え得るた
め、金属バンプ１２に影響してこれを熔解させる
こと等もない。
ジユメツト線１０，１１間に当接された半導体
基板６は、少なくとも半導体基板６及び該基板６
と各ジユメツト線１０，１１との当接部分が透明
ガラス管１３内に挿通され、650℃程度に加熱さ
れて第２図の如く気密封止される。該ガラス封止
処理において電極材料、金属バンプ材料は高耐熱
性のものが用いられているため変形や破損の惧れ
はない。ガラス封止された半導体装置はジユメツ
ト線１０，１１の他端側にリード線１４，１５が
ガラス管の軸方向と同方向になるように接続さ
れ、ダイオード型の外形をもつ発光半導体装置を
得る。
基板６は、少なくとも半導体基板６及び該基板６
と各ジユメツト線１０，１１との当接部分が透明
ガラス管１３内に挿通され、650℃程度に加熱さ
れて第２図の如く気密封止される。該ガラス封止
処理において電極材料、金属バンプ材料は高耐熱
性のものが用いられているため変形や破損の惧れ
はない。ガラス封止された半導体装置はジユメツ
ト線１０，１１の他端側にリード線１４，１５が
ガラス管の軸方向と同方向になるように接続さ
れ、ダイオード型の外形をもつ発光半導体装置を
得る。
上記リード線１４，１５間に電圧を印加するこ
とにより半導体基板６からガラス管の軸方向に対
して垂直方向に光が放射される。放射された光は
軸回転方向に対する指向角は360゜と広く、また
樹脂レンズ等で拡大或いは散乱させないため、素
子から放射された直接光を利用することができ、
高輝度点光源となる。
とにより半導体基板６からガラス管の軸方向に対
して垂直方向に光が放射される。放射された光は
軸回転方向に対する指向角は360゜と広く、また
樹脂レンズ等で拡大或いは散乱させないため、素
子から放射された直接光を利用することができ、
高輝度点光源となる。
以上のように本発明によれば、半導体装置製造
の分野で広く用いられている共通の規格材料を利
用して新規な発光半導体装置を安価に得ることが
できる。発光半導体装置はワイヤボンドレス構造
を採るため熱歪み、機械的衝撃、或いは通電等に
よつて引き起こされる断線事故を軽減した耐久性
のある装置となり、またガラス封止に耐え得る電
極構造になつているため耐熱性のある発光装置と
なる。またリード線が発光方向に垂直にガラス管
と同軸に延びて導出されているため、配線基板へ
の組み込みに際しては基板面と水平に配置するこ
ともでき、小さい空間で実装することができる。
更には外形が従来のシリコンダイオードと同様の
形状を呈するため、従来の配線基板組み立てのた
めの自動挿入機を使用し得る。
の分野で広く用いられている共通の規格材料を利
用して新規な発光半導体装置を安価に得ることが
できる。発光半導体装置はワイヤボンドレス構造
を採るため熱歪み、機械的衝撃、或いは通電等に
よつて引き起こされる断線事故を軽減した耐久性
のある装置となり、またガラス封止に耐え得る電
極構造になつているため耐熱性のある発光装置と
なる。またリード線が発光方向に垂直にガラス管
と同軸に延びて導出されているため、配線基板へ
の組み込みに際しては基板面と水平に配置するこ
ともでき、小さい空間で実装することができる。
更には外形が従来のシリコンダイオードと同様の
形状を呈するため、従来の配線基板組み立てのた
めの自動挿入機を使用し得る。
第１図は従来の樹脂封止型発光半導体装置の断
面図、第２図は本発明による実施例の断面図、第
３図は本発明による発光素子の半導体基板側面
図、第４図ａは従来の発光素子を用いて発光素子
をジユメツト線に当接させた断面図、第４図ｂは
本発明による発光素子をジユメツト線に当接させ
た側面図である。 ６：半導体基板、７：PN接合、８：Ｎ側電
極、９：Ｐ側電極、１０，１１：ジユメツト線、
１２：金属バンプ、１３：ガラス管、１４，１
５：リード線。
面図、第２図は本発明による実施例の断面図、第
３図は本発明による発光素子の半導体基板側面
図、第４図ａは従来の発光素子を用いて発光素子
をジユメツト線に当接させた断面図、第４図ｂは
本発明による発光素子をジユメツト線に当接させ
た側面図である。 ６：半導体基板、７：PN接合、８：Ｎ側電
極、９：Ｐ側電極、１０，１１：ジユメツト線、
１２：金属バンプ、１３：ガラス管、１４，１
５：リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板主面とほぼ平行なPN接合を備え
てなる−族化合物半導体発光素子の主面及び
該主面に相対する裏面に夫々当接するジユメツト
線と、該ジユメツト線に電気的接続されたリード
線と、少なくとも上記発光素子本体及びジユメツ
ト線が発光素子と当接する接合部を完全に被つて
封止する透光性ガラス管とからなる発光半導体装
置において、上記発光素子基板に被着された電極
は、Ｎ層側電極がAu−Si−Ni系合金からなり、
Ｐ層側電極がAu−Be−Ag系合金からなり、上記
基板に被着されたPN接合に近いＰ層側電極上に
Au、Ag又はAu−Ag合金からなる金属バンプを
搭載してなることを特徴とする発光半導体装置。 ２ 上記発光素子のPN接合はメサ形状に形成し
たことを特徴とする請求の範囲第１項記載の発光
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP688881A JPS57120387A (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Light emitting semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP688881A JPS57120387A (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Light emitting semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120387A JPS57120387A (en) | 1982-07-27 |
| JPS6244838B2 true JPS6244838B2 (ja) | 1987-09-22 |
Family
ID=11650766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP688881A Granted JPS57120387A (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Light emitting semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57120387A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11520539B2 (en) | 2019-03-20 | 2022-12-06 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Information processing apparatus of providing criteria for introducing products and non-transitory computer readable medium |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5018188A (ja) * | 1973-06-20 | 1975-02-26 | ||
| JPS5160485A (en) * | 1974-11-25 | 1976-05-26 | Hitachi Ltd | Hatsukodaioodo oyobi sonoseizoho |
-
1981
- 1981-01-19 JP JP688881A patent/JPS57120387A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11520539B2 (en) | 2019-03-20 | 2022-12-06 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Information processing apparatus of providing criteria for introducing products and non-transitory computer readable medium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120387A (en) | 1982-07-27 |
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