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JPH09307145A - Optical semiconductor device - Google Patents

Optical semiconductor device

Info

Publication number
JPH09307145A
JPH09307145A JP11724896A JP11724896A JPH09307145A JP H09307145 A JPH09307145 A JP H09307145A JP 11724896 A JP11724896 A JP 11724896A JP 11724896 A JP11724896 A JP 11724896A JP H09307145 A JPH09307145 A JP H09307145A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical semiconductor
electrode
package
semiconductor element
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11724896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Tamemoto
広昭 為本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Chemical Industries Ltd filed Critical Nichia Chemical Industries Ltd
Priority to JP11724896A priority Critical patent/JPH09307145A/en
Publication of JPH09307145A publication Critical patent/JPH09307145A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve characteristic efficiency and reliability, by forming a smooth surface in an arrangement part in which at least an optical semiconductor element of a package electrode is arranged, and making a connecting part to which a conducting wire is connected into a rough surface. SOLUTION: An LED chip 104 wherein a light emitting layer using a gallium nitride based semiconductor is laminated on a light transmission insulating substrate 107 is used as an optical semiconductor element. The light transmission insulating substrate 107 of the LED chip 104 and a package electrode are bonded and fixed. An optical semiconductor element whose surface is electrically connected with an outer circuit is electrically connected with an electrode on the package electrode. The package electrode fixing the LED chip 104 and the vicinity are made a smooth surface 102, and an package electrode to which a conducting wire is connected by bonding and the vicinity are made a rough surface 101. Therefore, high output and/or high sensitivity and high reliability can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、光半導体素子を利用
した発光ダイオードや光センサーなどの光半導体装置に
関し、特に、光特性に優れ、かつ信頼性にも優れた光半
導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device such as a light emitting diode or an optical sensor using an optical semiconductor element, and more particularly to an optical semiconductor device having excellent optical characteristics and excellent reliability. .

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、光を電気に変換する受光素子或い
は電気を光に変換する発光素子を利用した光半導体装置
が様々な環境下で使用され高性能化の要求がますます求
められている。このような光半導体装置としては、レベ
ルメータ、ディスプレイ、バックライト、光センサーや
太陽電池等が挙げられる。光半導体装置は、光半導体素
子である発光素子や受光素子を外部からの力、水分、塵
芥などから保護するために樹脂保護体などであるパッケ
ージ内に収容するなどして使用される。外部からの電力
をパッケージに設けられたパッケージ電極、電気的接続
部材などを介して光半導体素子に供給し或いは、逆に光
半導体素子から外部に電力を供給し光半導体装置として
駆動する。このような光半導体装置の利用効率を高める
ためには、光半導体素子に入射する或いは放出する光を
有効に利用する必要がある。即ち、光半導体素子が配置
される電極の反射率を高め表面を高反射率とすることな
どが考えられる。このような電極表面粗さを規定したも
のとしては、特開昭62−76577号公報が挙げられ
る。
2. Description of the Related Art Today, optical semiconductor devices using a light-receiving element that converts light into electricity or a light-emitting element that converts electricity into light are used in various environments, and there is an increasing demand for higher performance. . Examples of such an optical semiconductor device include a level meter, a display, a backlight, an optical sensor and a solar cell. The optical semiconductor device is used by accommodating a light emitting element or a light receiving element which is an optical semiconductor element in a package which is a resin protector or the like in order to protect it from external force, moisture, dust and the like. Electric power from the outside is supplied to the optical semiconductor element via a package electrode provided on the package, an electrical connection member, or the like, or conversely, electric power is supplied from the optical semiconductor element to the outside to drive the optical semiconductor device. In order to improve the utilization efficiency of such an optical semiconductor device, it is necessary to effectively use the light that enters or is emitted from the optical semiconductor element. That is, it is conceivable to increase the reflectance of the electrode on which the optical semiconductor element is arranged so that the surface has a high reflectance. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-76577 can be cited as one that defines such electrode surface roughness.

【0003】一方、半導体は、反射光を有効利用させる
ために透光性絶縁基板上に配置させる、或いは透光性絶
縁体である樹脂によってパッケージ電極上に固定するも
のがある。このような光半導体装置は、上述の光素子と
は異なり小型化、軽量化、生産性及び信頼性向上などの
ために光半導体素子の各電極とパッケージ電極とを導電
性ワイヤーなどを用いそれぞれ電気的に接続させる必要
がある。このような光半導体素子の各電極とパッケージ
電極とを導電性ワイヤーでそれぞれ電気的に接続させた
光半導体装置の具体的一例を図3に示す。この光半導体
装置は、パッケージに表面が平滑面であるパッケージ電
極を有し、パッケージ電極上にペーストを利用して光半
導体素子を固定させる。光半導体素子の各電極を各パッ
ケージ電極と導電性ワイヤーによってそれぞれ電気的に
接続させてある。これによって、効率が高い光半導体装
置とすることができる。
On the other hand, some semiconductors are arranged on a translucent insulating substrate in order to make effective use of reflected light or fixed on a package electrode with a resin which is a translucent insulator. Such an optical semiconductor device is different from the above-described optical element in that each electrode of the optical semiconductor element and the package electrode are electrically connected using a conductive wire or the like in order to reduce size, weight, improve productivity and reliability. Need to be connected. FIG. 3 shows a specific example of an optical semiconductor device in which each electrode of such an optical semiconductor element and a package electrode are electrically connected by a conductive wire. This optical semiconductor device has a package electrode having a smooth surface on the package, and an optical semiconductor element is fixed on the package electrode by using a paste. Each electrode of the optical semiconductor element is electrically connected to each package electrode by a conductive wire. Thereby, an optical semiconductor device having high efficiency can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、効率向
上及び信頼性が求められる今日においては上記構成の光
半導体装置では十分でなく、温湿度変化が大きい環境下
においても更なる高輝度低電力化及び/又は高感度低ノ
イズ化や信頼性が求められている。本願発明は上記問題
点に鑑み光半導体装置の特性効率が高く信頼性の高い光
半導体装置とすることである。
However, the optical semiconductor device having the above configuration is not sufficient in the present day when efficiency improvement and reliability are required, and further higher brightness and lower power consumption are achieved even in an environment where temperature and humidity change greatly. / Or high sensitivity and low noise and reliability are required. In view of the above problems, the invention of the present application is to provide an optical semiconductor device having a highly efficient characteristic and high reliability of the optical semiconductor device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願発明は、パッケージ
内に配置された光半導体素子と、該光半導体素子の一方
の電極を第1のパッケージ電極に接続する導電性ワイヤ
ーと、前記光半導体素子が透光性絶縁体を介して配置さ
れた第2のパッケージ電極と、前記光半導体素子の他方
の電極を第2のパッケージ電極に電気的に接続する導電
性ワイヤーと、を有し、少なくとも前記第2のパッケー
ジ電極の光半導体素子が配置される配置部が平滑面を有
し、且つ少なくとも前記第2のパッケージ電極の導電性
ワイヤーが接続される接続部が粗面である光半導体装置
である。
According to the present invention, there is provided an optical semiconductor element arranged in a package, a conductive wire for connecting one electrode of the optical semiconductor element to a first package electrode, and the optical semiconductor element. Has a second package electrode disposed via a translucent insulator, and a conductive wire electrically connecting the other electrode of the optical semiconductor element to the second package electrode, and at least the above. An optical semiconductor device in which an arranging portion of the second package electrode where the optical semiconductor element is arranged has a smooth surface, and at least a connecting portion to which the conductive wire of the second package electrode is connected is a rough surface. .

【0006】また、前記平滑面は、0.1S以上0.8
S以下の光半導体装置、前記粗面は、1.6S以上10
S以下の光半導体装置でもある。さらに、前記光半導体
素子が発光素子である光半導体装置であり、前記透光性
絶縁体がペースト樹脂である光半導体装置でもある。
The smooth surface is 0.1 S or more and 0.8
S or less optical semiconductor device, the rough surface is 1.6S or more and 10
It is also an optical semiconductor device of S or less. Furthermore, the optical semiconductor device is an optical semiconductor device in which the optical semiconductor element is a light emitting element, and the optical semiconductor device is also in an optical semiconductor device in which the translucent insulator is a paste resin.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本願発明者の種々の実験の結果、
光半導体装置の光特性及び信頼性が光半導体素子が設け
られた電極面及び電気的接続部材が接続された電極面の
凹凸によることを見いだし、これに基づいて本願発明を
するに至った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of various experiments by the present inventor,
It has been found that the optical characteristics and reliability of the optical semiconductor device depend on the unevenness of the electrode surface on which the optical semiconductor element is provided and the electrode surface to which the electrical connection member is connected, and based on this, the present invention has been completed.

【0008】本願発明の構成による特性向上は、パッケ
ージ電極上に光半導体素子の固定面と光半導体素子と電
極を電気的に接続させる電気的接続部材の固定面とを形
成した場合、特に温湿度変化が大きくなれば同一電極面
であるが故に光半導体素子の固定面及び電気的接続部材
の接着強度が低下するなどにより光半導体装置の特性が
不安定化する、所望の特性を有しない、或いは光半導体
装置として機能しなくなる場合があると考えられる。さ
らに、光半導体素子自体が発熱する発光素子の場合は特
に顕著になると考えられる。
The improvement of the characteristics by the structure of the present invention is achieved especially when the fixing surface of the optical semiconductor element and the fixing surface of the electrical connecting member for electrically connecting the optical semiconductor element and the electrode are formed on the package electrode. If the change becomes large, the fixed surface of the optical semiconductor element and the adhesive strength of the electrical connection member are reduced because of the same electrode surface, and thus the characteristics of the optical semiconductor device become unstable, or the desired characteristics are not obtained, or It is considered that the optical semiconductor device may not function in some cases. Further, it is considered to be particularly remarkable in the case of a light emitting element in which the optical semiconductor element itself generates heat.

【0009】本願発明は、光半導体素子の固定される近
傍では平滑な電極表面を有し、電気的接続部材の接続さ
れる近傍では粗な電極表面とし、それぞれ機能分離して
使用する。これにより光半導体素子直下の光特性を向上
させると共に導電性ワイヤー、光半導体素子自体の接着
性が向上でき信頼性及び効率が高い小型軽量な光半導体
装置とすることができるものである。
According to the present invention, a smooth electrode surface is provided near the optical semiconductor element to be fixed, and a rough electrode surface is provided near the electrical connection member to be connected, and the functions are separated. This makes it possible to improve the optical characteristics immediately below the optical semiconductor element, improve the adhesiveness of the conductive wire and the optical semiconductor element itself, and obtain a compact and lightweight optical semiconductor device with high reliability and efficiency.

【0010】本願発明の光半導体素子が透光性絶縁体を
介して固定されるパッケージ電極面では、表面粗さが、
0.1S以上0.8S以下とすることによって光半導体
素子の剥離を防ぎつつ光半導体素子から或いは光半導体
素子への光の利用効率を高めることができる。また、ボ
ンディングされるパッケージ電極の表面粗さを1.6S
以上10S以下とすることによってボンディング強度を
増し密着性を向上させることができる。さらに、光半導
体素子の固定用ペーストの硬化時に生ずる流動性を抑制
することにより光半導体素子の接着強度を向上させるこ
ともできる。以下、本願発明の一例を図面を用いて説明
する。
The surface roughness of the package electrode surface on which the optical semiconductor element of the present invention is fixed via the translucent insulator is
By setting it to 0.1 S or more and 0.8 S or less, it is possible to prevent the peeling of the optical semiconductor element and improve the utilization efficiency of light from or to the optical semiconductor element. The surface roughness of the package electrode to be bonded is 1.6S.
When it is 10 S or less, the bonding strength can be increased and the adhesion can be improved. Furthermore, the adhesive strength of the optical semiconductor element can be improved by suppressing the fluidity that occurs when the fixing paste for the optical semiconductor element is cured. Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1及び図2は、本願発明の光半導体装置
を示した模式図である。サファイヤ等の透光性絶縁基板
上に窒化ガリウム系半導体を用いた発光層が積層さたL
EDチップを光半導体素子として用いている。LEDチ
ップの透光性絶縁基板と一方のパッケージ電極とが、エ
ポキシ樹脂などにより接着固定させてある。光半導体素
子である窒化ガリウム系半導体素子の表面と、外部回路
などと、を電気的に接続させるために光半導体素子が置
かれているパッケージ電極上に導電性ワイヤーである金
線などを介して一方の電極と電気的に接続させてある。
また、他方の電極を他のパッケージ電極と導電性ワイヤ
ーである金線などを介して接続させてある。光半導体素
子の発光層より導出された光の一部は、透光性絶縁基板
を透過しパッケージ電極で反射され反射光を有効利用す
ることが図られる。光の反射に大きく関与するLEDチ
ップが固着されたパッケージ電極及びその近傍を平滑な
鏡面状としたことにより、LEDチップより下方へ導出
された光の反射率は極めて高く、光のパッケージ外部へ
の取り出し効率が著しく高くなる。一方、導電性ワイヤ
ーがボンディング接続されるパッケージ電極及びその近
傍を粗面とすることにより、粗面にワイヤが食い込む投
錨効果も相乗しワイヤ接合強度が高くなる。従って、光
半導体装置は高信頼性化される。さらに、図2(B)に
示すようにLEDチップが固定される平滑面に隣接して
粗面を設けることにより硬化時に流動性を増したダイボ
ンド樹脂の広がりが粗面により少なくなりLEDチップ
とパッケージ電極とを接着固定される樹脂が多くなり接
着性をさらに向上させることもできる。
1 and 2 are schematic views showing an optical semiconductor device of the present invention. L in which a light emitting layer using a gallium nitride-based semiconductor is laminated on a transparent insulating substrate such as sapphire
The ED chip is used as an optical semiconductor element. The translucent insulating substrate of the LED chip and one of the package electrodes are bonded and fixed with an epoxy resin or the like. The surface of the gallium nitride-based semiconductor device, which is an optical semiconductor device, is electrically connected to an external circuit, etc., through a gold wire, which is a conductive wire, on the package electrode where the optical semiconductor device is placed. It is electrically connected to one of the electrodes.
In addition, the other electrode is connected to another package electrode via a gold wire which is a conductive wire. Part of the light emitted from the light emitting layer of the optical semiconductor element is transmitted through the translucent insulating substrate, reflected by the package electrode, and the reflected light can be effectively used. Since the package electrode to which the LED chip, which greatly contributes to the reflection of light, and the vicinity thereof are made into a smooth mirror surface, the reflectance of the light led out below the LED chip is extremely high, and the light outside the package is highly reflected. The take-out efficiency is significantly increased. On the other hand, by forming the package electrode to which the conductive wire is connected by bonding and the vicinity thereof as a rough surface, the anchor effect that the wire bites into the rough surface is also synergized and the wire bonding strength is increased. Therefore, the optical semiconductor device has high reliability. Further, as shown in FIG. 2 (B), by providing a rough surface adjacent to the smooth surface on which the LED chip is fixed, the spread of the die bond resin having increased fluidity at the time of curing is reduced due to the rough surface, so that the LED chip and the package The amount of resin that is adhesively fixed to the electrodes is increased, and the adhesiveness can be further improved.

【0012】本願発明者は、光半導体装置においてパッ
ケージ電極の表面粗さを、LEDチップがマウントされ
た部分及びその近傍、導電性ワイヤーが接合される部分
及びその近傍についてそれぞれ変化させたものを種々作
製し、光出力の測定及び冷熱サイクル試験を行い図4に
示した。図4中のA曲線は、LEDチップがマウントさ
れた部分及びその近傍の表面粗さと光出力の関係を測定
した結果である。測定サンプルの導電性ワイヤー接合部
表面は全サンプルとも5Sと一定にしてある。A曲線よ
りLEDチップがマウントされた部分及びその近傍の表
面粗さが小さい程、光出力が増加していることが分かっ
た。また図4中のB曲線は、ワイヤ接合部の表面粗さと
冷熱サイクル試験でこの接合部が破断するまでのサイク
ル数を測定した結果である。B曲線よりワイヤ接合部の
表面粗さが増加する程、破断に至るまでのサイクル数も
増加し信頼性が高くなることが分かる。なお、A、B両
曲線とも試験結果より得られた各プロット点を近似して
結んだ曲線を示したものである。なお、A曲線は、LE
Dチップがマウントされた部分及びその近傍の電極表面
平均粗さが0.8Sの時の光半導体素子の光出力を100%
として光出力を相対表示したものである。同様に、B曲
線は、導電性ワイヤー接合部の電極表面の平均粗さが
1.6Sの時の冷熱サイクル試験でこの接合部が破断す
るまでのサイクル数を100%として破断サイクル数を相対
表示したものである。図4においてLEDチップがマウ
ントされた部分及びその近傍の電極表面が、図中C線よ
り左側の領域にあることにより、光利用効率を極めて高
くできることが裏付けされる。また導電性ワイヤー接合
部の電極表面が、図中D線より右の領域にあることによ
り光半導体装置の信頼性を極めて高くすることができる
ことも裏付けされる。 以下、本願発明の各構成につい
て詳述する。
The inventor of the present invention has variously changed the surface roughness of the package electrode in the optical semiconductor device in the portion where the LED chip is mounted and its vicinity and the portion where the conductive wire is bonded and its vicinity. It was prepared, and the light output was measured and the thermal cycle test was conducted, and the result is shown in FIG. The A curve in FIG. 4 is the result of measuring the relationship between the surface roughness and the light output of the portion where the LED chip is mounted and its vicinity. The surface of the conductive wire joint portion of the measurement sample is fixed at 5 S for all the samples. From the curve A, it was found that the light output increased as the surface roughness of the portion where the LED chip was mounted and its vicinity was smaller. The curve B in FIG. 4 is the result of measuring the surface roughness of the wire joint and the number of cycles until the joint breaks in the thermal cycle test. From the B curve, it can be seen that as the surface roughness of the wire joint increases, the number of cycles leading to fracture also increases and the reliability increases. Note that both the A and B curves are curves obtained by approximating and connecting each plot point obtained from the test results. The curve A is LE
The optical output of the optical semiconductor device is 100% when the average surface roughness of the electrode on the part where the D chip is mounted and its vicinity is 0.8S.
Is a relative display of the light output. Similarly, the B curve is a relative display of the number of fracture cycles with 100% as the number of cycles until the joint breaks in the thermal cycle test when the average roughness of the electrode surface of the conductive wire joint is 1.6S. It was done. In FIG. 4, the portion on which the LED chip is mounted and the electrode surface in the vicinity thereof are in the region on the left side of the line C in the figure, which proves that the light utilization efficiency can be extremely increased. It is also supported by the fact that the reliability of the optical semiconductor device can be made extremely high by the fact that the electrode surface of the conductive wire bonding portion is in the region to the right of the line D in the figure. Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in detail.

【0013】(パッケージ電極の平滑面及び粗面10
1、102、201)本願発明の平滑面及び粗面とは、
パッケージ電極表面の凹凸程度のことをいい非接触法で
あるレーザー顕微鏡などによって測定することができ
る。具体的には、測定面にレーザー光を照射スキャニン
グしながらその反射光の焦点を探すことで測定面の凹凸
を焦点位置によって求め粗さを測定することができる。
本願発明の光半導体素子が透光性絶縁体を介して固定さ
れるパッケージ電極面では、表面粗さが好ましくは、
0.1S以上0.8S以下であり、より好ましくは0.
1S以上0.5S以下さらに好ましくは、0.1S以上
0.3S以下である。0.1S以上0.8S以下とする
ことによって光半導体素子の剥離を防ぎつつ光半導体素
子から或いは光半導体素子への光の利用効率を高めるこ
とができる。すなわち、0.1S以下の平滑面では光の
反射効率を向上させることができるが温湿度サイクルの
激しい環境下においては、光半導体素子をパッケージ電
極に固定する樹脂などの剥離が生じやすくなる。一方、
0.8S以下とすることにより反射効率を向上させるこ
とができる。
(Smooth surface and rough surface of package electrode 10
1, 102, 201) The smooth surface and the rough surface of the present invention are
The degree of unevenness of the package electrode surface can be measured by a non-contact method such as a laser microscope. Specifically, the roughness of the measurement surface can be determined by finding the unevenness of the measurement surface by the focus position by searching the focus of the reflected light while scanning the measurement surface with laser light.
In the package electrode surface on which the optical semiconductor element of the present invention is fixed via the translucent insulator, the surface roughness is preferably
It is 0.1 S or more and 0.8 S or less, more preferably 0.
1 S or more and 0.5 S or less, more preferably 0.1 S or more and 0.3 S or less. By setting it to 0.1 S or more and 0.8 S or less, it is possible to prevent the peeling of the optical semiconductor element and improve the utilization efficiency of light from or to the optical semiconductor element. That is, the light reflection efficiency can be improved on a smooth surface of 0.1 S or less, but under an environment where the temperature and humidity cycle is severe, the resin or the like for fixing the optical semiconductor element to the package electrode is likely to be peeled off. on the other hand,
When it is 0.8 S or less, the reflection efficiency can be improved.

【0014】本願発明の電気的接続部材である導電性ワ
イヤーが接続されるパッケージ電極面は、好ましくは、
1.6S以上10S以下であり、より好ましくは、5S
以上10S以下さらに好ましくは7.5S以上10S以
下である。1.6S以上10S以下とすることによって
金属ワイヤーなどの接着強度を増すと共に樹脂ペースト
の硬化時における流動性を抑制することができる。光半
導体素子が固定される底面において平滑性が高いため粗
面によって樹脂ペーストの流動を抑制することは密着性
が大きく向上させることができる。したがって、温湿度
サイクルの激しい環境下においても金属ワイヤーやLE
Dチップの密着性を向上させることができる。
The package electrode surface to which the conductive wire which is the electrical connection member of the present invention is connected is preferably
1.6S or more and 10S or less, more preferably 5S
Or more and 10 S or less, more preferably 7.5 S or more and 10 S or less. By setting it to 1.6 S or more and 10 S or less, it is possible to increase the adhesive strength of a metal wire or the like and suppress the fluidity of the resin paste during curing. Since the bottom surface to which the optical semiconductor element is fixed has high smoothness, suppressing the flow of the resin paste by the rough surface can significantly improve the adhesion. Therefore, even in environments with severe temperature and humidity cycles, metal wires and LE
The adhesion of the D chip can be improved.

【0015】このような粗面は、パッケージ電極全体を
まず平滑面として製作し、その後、光半導体素子が固定
されるダイボンドされる部分近傍をマスキングし、パッ
ケージ電極にエッチング処理又はショットブラスト処理
等で電極の表面を荒らす処理を加えることによって比較
的簡単に形成させることができる。或いは全体が粗面し
た電極のワイヤ接合部をマスキングし、光半導体素子が
マウントされる部分及びその近傍を電解研磨で鏡面状に
仕上げることによっても形成させることができる。粗面
及び平滑面は、エッチング時間、エッチング溶液、ブラ
スト時間、ブラスト材或いは電界研磨時間、研磨剤など
を種々選択することによって所望に形成させることがで
きる。
Such a rough surface is produced by first making the entire package electrode a smooth surface, and then masking the vicinity of the die-bonded portion where the optical semiconductor element is fixed, and etching or shot blasting the package electrode. It can be formed relatively easily by adding a treatment for roughening the surface of the electrode. Alternatively, it can also be formed by masking the wire bonding portion of the electrode having a rough surface as a whole, and finishing the portion where the optical semiconductor element is mounted and the vicinity thereof by electropolishing into a mirror surface. The rough surface and the smooth surface can be formed as desired by variously selecting the etching time, the etching solution, the blasting time, the blasting material or the electropolishing time, and the polishing agent.

【0016】(パッケージ電極)本願発明に用いられる
パッケージ電極とは、パッケージ外部からの電力を内部
に配置された光半導体素子に供給させるため或いはパッ
ケージ内部の電力を外部に供給させるためのものであ
る。したがって、所望に応じて種々の形状とすることが
できパッケージから延長して構成されていてもよく、ま
た一体に形成されていても良い。少なくとも一つのパッ
ケージ電極上には、光半導体素子を配置すると共に光半
導体素子の電極と電気的に接続される電気的接続部材が
接続される。パッケージ電極は、所望に応じて種々の大
きさに形成させることができる。光半導体素子が発光素
子の場合、パッケージ電極は、光半導体素子を配置する
と共に光半導体素子から放出された熱を外部に放熱させ
るため熱伝導性がよいことが好ましい。また、パッケー
ジ電極上に光半導体素子が配置されることから発光素子
が放出した光を有効利用させるため反射率が高いことが
好ましい。この様なパッケージ電極としては、銅、りん
青銅などの銅系合金、鉄系合金あるいはメタライズニッ
ケル等の素地金属の上に、金或いは銀等の貴金属メッキ
を施したものが好適に用いられる。この様なパッケージ
電極は電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが
加工性の観点から0.1mmから2mmの板厚が好まし
い。
(Package Electrode) The package electrode used in the present invention is for supplying the power from the outside of the package to the optical semiconductor element arranged inside or for supplying the power inside the package to the outside. . Therefore, it may have various shapes as desired, and may be formed by extending from the package, or may be integrally formed. On at least one package electrode, an optical semiconductor element is arranged and an electrical connection member electrically connected to the electrode of the optical semiconductor element is connected. The package electrodes can be formed in various sizes as desired. When the optical semiconductor element is a light emitting element, the package electrode preferably has good thermal conductivity in order to dissipate the heat emitted from the optical semiconductor element to the outside while disposing the optical semiconductor element. Further, since the optical semiconductor element is arranged on the package electrode, the reflectance is preferably high in order to effectively use the light emitted from the light emitting element. As such a package electrode, a copper-based alloy such as copper or phosphor bronze, an iron-based alloy, or a base metal such as metalized nickel plated with a noble metal such as gold or silver is preferably used. Various types of such package electrodes can be used depending on the electrical conductivity and the thermal conductivity, but a plate thickness of 0.1 mm to 2 mm is preferable from the viewpoint of workability.

【0017】(パッケージ103)パッケージ103
は、発光素子及び/又は受光素子を凹部に固定保護する
と共に外部との電気的接続が可能な如く電極を有するも
のである。また、パッケージは、光半導体素子や電気的
接続部材をさらに外部環境から保護するために透光性保
護部材などをパッケージの凹部に収容させてもよい。し
たがって、パッケージは、透光性保護部材との接着性が
よく透光性保護部材よりも剛性の高いものが求められ
る。また、透光性保護部材との接着性を向上させ熱膨張
時に透光性保護部材から働く力を外部に向かわせるため
に筒状部を外部に向けて広がる摺鉢形状としても良い。
さらに、可視光に分光特性を有する発光素子を収容し利
用させるためには遮光機能を持たせるために着色してい
ることが好ましい。
(Package 103) Package 103
Has an electrode that fixes and protects the light emitting element and / or the light receiving element in the concave portion and that can be electrically connected to the outside. Further, the package may have a translucent protective member or the like housed in the recess of the package to further protect the optical semiconductor element and the electrical connection member from the external environment. Therefore, the package is required to have good adhesiveness to the translucent protective member and higher rigidity than the translucent protective member. Further, in order to improve the adhesiveness with the translucent protective member and to direct the force exerted by the translucent protective member at the time of thermal expansion to the outside, the tubular portion may be shaped like a mortar that expands outward.
Further, in order to accommodate and use a light emitting element having a spectral characteristic for visible light, it is preferable that the light emitting element is colored to have a light shielding function.

【0018】また、光半導体素子と外部とを電気的に遮
断させるために絶縁性を有することが望まれる。さら
に、パッケージは、光半導体素子などからの熱の影響を
うけた場合、保護体との密着性を考慮して熱膨張率の小
さい物が好ましい。パッケージの内部表面は、エンボス
加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理して保
護体との密着性を向上させることもできる。
Further, it is desired to have an insulating property in order to electrically shut off the optical semiconductor element from the outside. Furthermore, when the package is affected by heat from the optical semiconductor element or the like, it is preferable that the package has a small coefficient of thermal expansion in consideration of the adhesion with the protective body. The inner surface of the package can be embossed to increase the adhesion area, or plasma-treated to improve the adhesion with the protector.

【0019】この様なパッケージとしてポリカーボネー
ト樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶
ポリマー(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂、ガラスエポキ
シ等を用いることができる。パッケージには、あらかじ
め発光素子が載せることができ発光素子の一方の電極と
電気的に接続できるパッケージ電極と、発光素子の他方
の電極と接続できる各電極と、を有している。したがっ
て、パッケージは電極と一体的に形成させてもよく、パ
ッケージが複数に分かれはめ込みなどにより組み合わせ
て構成させてもよい。この様なパッケージは、インサー
ト成形などにより比較的簡単に形成することができる。
Polycarbonate resin, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), ABS resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, PBT resin, glass epoxy and the like can be used as such a package. The package has a package electrode on which a light emitting element can be placed in advance and can be electrically connected to one electrode of the light emitting element, and each electrode that can be connected to the other electrode of the light emitting element. Therefore, the package may be formed integrally with the electrode, or the package may be divided into a plurality of pieces and combined by fitting or the like. Such a package can be formed relatively easily by insert molding or the like.

【0020】(光半導体素子104)本願発明に用いら
れる光半導体素子104としては、各種半導体によって
形成させた受光素子や発光素子があげられる。受光素子
としては、液晶成長法を利用して形成させたGe、S
i、InAs、CdS等の単結晶半導体や多結晶半導体
を用いたもの。プラズマ、熱、光などエネルギーを利用
した各種CVD法などにより形成させたSi、SiC、
SiGe等の微結晶、非晶質の半導体を用いた光センサ
ー、太陽電池などが挙げられる。半導体の構造としては
PN接合やPIN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造の
ものなど種々挙げられる。半導体の材料やその混晶度に
よって受光素子の受光波長を種々選択できる。ガラス、
耐熱性樹脂や金属基板上に上記構成の半導体を所望の大
きさに形成し電気的接続をとることによって受光素子が
形成できる。受光素子の電極としてはスパッタリングや
真空蒸着により形成させたAl、Ag、Au等の各種金
属やITO、SnO2、ZnO2などの金属酸化物さら
にはn+の半導体などを利用することができる。
(Optical semiconductor element 104) Examples of the optical semiconductor element 104 used in the present invention include a light receiving element and a light emitting element formed of various semiconductors. As the light receiving element, Ge or S formed by utilizing the liquid crystal growth method is used.
Those using a single crystal semiconductor such as i, InAs, CdS or a polycrystalline semiconductor. Si, SiC formed by various CVD methods using energy such as plasma, heat, and light,
Examples thereof include optical sensors using microcrystals such as SiGe and amorphous semiconductors, solar cells, and the like. As the structure of the semiconductor, various ones such as a homo structure or a hetero structure having a PN junction or a PIN junction can be mentioned. Various light receiving wavelengths of the light receiving element can be selected depending on the material of the semiconductor and the degree of mixed crystal thereof. Glass,
A light-receiving element can be formed by forming a semiconductor having the above-described configuration in a desired size on a heat-resistant resin or a metal substrate and making electrical connection. As the electrode of the light receiving element, various metals such as Al, Ag and Au formed by sputtering or vacuum deposition, metal oxides such as ITO, SnO2 and ZnO2, and n + semiconductor can be used.

【0021】一方、発光素子としては液相成長法やMO
CVD法等により基板上にGaAlN、ZnS、ZnS
e、SiC、GaP、GaAlAs、AlInGaP、
InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光
層として形成させたLED、LD等が用いられる。半導
体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合
を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構
成のものが挙げられる。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。さらに、量子効果を持たせるため発光層を
単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とさせても良い。
こうしてできた半導体に真空蒸着、スパッタリングや
熱、光、放電エネルギーなどを利用した各種CVD法を
用いて所望の電極を形成させる。発光素子の場合、上記
電極が形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の
刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより
直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を
切り込んだ後(ハーフカット)、外力によって半導体ウ
エハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復
直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極め
て細いスクライブライン(経線)を例えば碁盤目状に引
いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーか
らチップ状にカットする。
On the other hand, as a light emitting device, a liquid phase growth method or MO
GaAlN, ZnS, ZnS on the substrate by the CVD method etc.
e, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP,
An LED, LD, or the like in which a semiconductor such as InGaN, GaN, or AlInGaN is formed as a light emitting layer is used. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a PN junction, a heterostructure, and a double heterostructure. The emission wavelength can be variously selected from ultraviolet light to infrared light depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal thereof. Further, the light emitting layer may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure to have a quantum effect.
A desired electrode is formed on the thus-formed semiconductor by using various vapor deposition methods such as vacuum deposition, sputtering, heat, light, and discharge energy. In the case of a light emitting device, a semiconductor wafer on which the above electrodes are formed is directly full-cut by a dicing saw in which a blade having a diamond blade is rotated, or after cutting a groove having a width wider than the blade width (half-cut). ), The semiconductor wafer is broken by an external force. Alternatively, an extremely thin scribe line (meridian) is drawn on the semiconductor wafer, for example, in a checkerboard pattern by a scriber in which a diamond needle at the tip reciprocates linearly, and then the wafer is cut by an external force and cut into chips from the semiconductor wafer.

【0022】発光素子を野外などの使用を考慮する場
合、高輝度な半導体材料として緑色及び青色を窒化ガリ
ウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤
色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアル
ミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用
いることが好ましいが、用途によって種々利用できるこ
とは言うまでもない。
When the light emitting element is used outdoors, it is preferable to use gallium nitride compound semiconductors for green and blue as the high-luminance semiconductor material, and gallium / aluminum / arsenic semiconductors and aluminum for red. -It is preferable to use an indium-gallium-phosphorus-based semiconductor, but needless to say, it can be variously used depending on the application.

【0023】こうして形成させた光半導体素子は、所望
によってパッケージ内に複数配置することができる。例
えば、発光素子と受光素子とを同一のパッケージ内に配
したり、発光波長の異なる発光素子として青色を2個、
緑色及び赤色をそれぞれ1個ずつなどとすることが出来
る。また、発光波長は必ずしも青色、緑色、赤色に限ら
れる物ではなく、所望に応じて黄色などが発光できるよ
うに半導体のバンドギャプを調節すれば良い。具体的な
例としては、青緑色LEDチップに挟まれた黄色LED
チップを用いて白色光を発光させることが出来る。フル
カラー発光させるためには、RGBの発光色を発光する
光半導体素子を用いることができる。フルカラー発光色
とするためにはR(赤色)の発光波長が600nmから
700nm、G(緑色)の発光波長が495nmから5
65nm、B(青色)の発光波長が430nmから49
0nmであることが好ましい。
A plurality of the optical semiconductor elements thus formed can be arranged in the package as desired. For example, the light emitting element and the light receiving element are arranged in the same package, or two blue light emitting elements having different emission wavelengths are used.
For example, one green and one red can be used. Further, the emission wavelength is not necessarily limited to blue, green, and red, and the band gap of the semiconductor may be adjusted so that yellow or the like can be emitted as desired. As a specific example, a yellow LED sandwiched between blue-green LED chips
A chip can be used to emit white light. For full-color light emission, an optical semiconductor element that emits RGB light emission colors can be used. In order to obtain a full-color emission color, the emission wavelength of R (red) is 600 nm to 700 nm, and the emission wavelength of G (green) is 495 nm to 5 nm.
65 nm, B (blue) emission wavelength is 430 nm to 49
It is preferably 0 nm.

【0024】また、透光性絶縁基板上に形成された光半
導体素子は、放熱性向上のためにAgペーストなどの接
着剤を利用してパッケージ電極と接着固定させても良
い。
The optical semiconductor element formed on the translucent insulating substrate may be adhesively fixed to the package electrode using an adhesive such as Ag paste in order to improve heat dissipation.

【0025】(導電性ワイヤー105)本願発明に用い
られる導電性ワイヤー105とは、光半導体素子の各電
極及びパッケージ電極と電気的に接続するためのもので
ある。したがって、光半導体素子の電極やパッケージ電
極との密着性や電気伝導度がよいものが求められる。導
電性ワイヤーはワイヤーボンディング機器によって比較
的簡単に接続させることができる。導電性ワイヤーは、
光半導体素子の電極材料、パッケージ電極材料などによ
って種々選択することができるが、取り扱い易さなどか
ら金線などが好適に用いれる。
(Conductive Wire 105) The conductive wire 105 used in the present invention is for electrically connecting each electrode of the optical semiconductor element and the package electrode. Therefore, it is required to have good adhesion and electric conductivity to the electrodes of the optical semiconductor element and the package electrodes. Conductive wires can be connected relatively easily by wire bonding equipment. The conductive wire is
Various selections can be made depending on the electrode material of the optical semiconductor element, the package electrode material, and the like, but gold wire or the like is preferably used because it is easy to handle.

【0026】(透光性保護部材106)透光性保護部材
106は、光半導体素子104であるLEDチップ、光
センサーやその電気的接続のためのワイヤー等を外部
力、塵芥や水分などから保護するために設けられる。し
たがって、透光性保護体と発光素子とが密着して形成さ
れていてもよいし、放熱性や応力緩和のため発光素子と
密着していなくとも良い。また、透光性保護体は、透過
率の異なる層の多層構成など所望に応じて2層以上に分
割させて構成させてもよい。この様な透光性保護体の材
料として具体的には、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリ
コン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリ
ル樹脂などが好適に用いられる。以下、本願発明の具体
的実施例について詳述するが本願発明はこの具体的実施
例のみに限定されるものでないことは言うまでもない。
(Translucent Protective Member 106) The translucent protective member 106 protects the LED chip which is the optical semiconductor element 104, the optical sensor and wires for electrical connection thereof from external force, dust and water. It is provided to do. Therefore, the translucent protective body and the light emitting element may be formed in close contact with each other, or may not be in close contact with the light emitting element for heat dissipation and stress relaxation. Further, the translucent protective body may be divided into two or more layers, if desired, such as a multilayer structure of layers having different transmittances. As a material for such a translucent protective body, specifically, an epoxy resin, a urea resin, a silicon resin, a fluororesin, a polycarbonate resin, an acrylic resin, or the like is preferably used. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail, but it is needless to say that the present invention is not limited to only the specific embodiments.

【0027】(透光性絶縁体107)本願発明に用いら
れる透光性絶縁体107とは、絶縁性を有し光電変換素
子が発光或いは受光する波長感度において実質的に透光
或いは半透明のものである。したがって、半導体が形成
された透光性絶縁基板でもよいし、半導体素子をパッケ
ージ電極に固定させるための接着剤でもよい。半導体が
形成された透光性絶縁基板は、形成される半導体によっ
て種々好適に用いられるが窒化物ガリウム系半導体で
は、サファイヤ基板等が好適に用いられる。また、接着
剤として具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイ
ミド樹脂などの熱硬化性樹脂が好適にあげられる。さら
に、透光性絶縁基板を透光性樹脂で接着させたものも透
光性絶縁体となることは言うまでもない。
(Translucent Insulator 107) The translucent insulator 107 used in the present invention has an insulating property and is substantially translucent or semitransparent in the wavelength sensitivity at which the photoelectric conversion element emits or receives light. It is a thing. Therefore, it may be a translucent insulating substrate on which a semiconductor is formed, or an adhesive for fixing a semiconductor element to a package electrode. The translucent insulating substrate on which the semiconductor is formed is suitably used depending on the semiconductor to be formed, but for the gallium nitride based semiconductor, a sapphire substrate or the like is preferably used. Specific examples of suitable adhesives include thermosetting resins such as epoxy resins, acrylic resins and imide resins. Further, it goes without saying that a translucent insulating substrate bonded with a translucent resin also serves as a translucent insulator.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

[実施例1]光半導体素子として青色の発光色を有する
LEDチップを用いた。発光素子の半導体発光層として
InGaN(発光波長470nm)を使用してLEDチ
ップを構成させた。具体的には、厚さ400μmのサフ
ァイヤ基板上にN型及びP型窒化ガリウム化合物半導体
をMOCVD成長法でそれぞれ5μm、1μm堆積させ
ヘテロ構造のPN接合を形成させる。なお、P型窒化ガ
リウム半導体は、P型ドーパントであるMgをドープし
た後アニールし形成させてある。次に、LEDチップの
各電極となるようP型用の電極としてMgをまた、N型
用電極としてAlを使用しスパッタリングにより電極を
形成させた後、半導体ウエハーをスクライバーによって
スクライブラインを引き、外力によって350μm角の
大きさに切断しLEDチップを構成させる。
[Example 1] An LED chip having a blue emission color was used as an optical semiconductor element. An LED chip was constructed using InGaN (emission wavelength 470 nm) as a semiconductor light emitting layer of the light emitting device. Specifically, N-type and P-type gallium nitride compound semiconductors are deposited to a thickness of 5 μm and 1 μm respectively on a sapphire substrate having a thickness of 400 μm by MOCVD growth method to form a heterostructure PN junction. The P-type gallium nitride semiconductor is formed by doping Mg which is a P-type dopant and then annealing. Next, after forming electrodes by sputtering using Mg as a P-type electrode and Al as an N-type electrode so as to be the respective electrodes of the LED chip, a scribe line is drawn on the semiconductor wafer by a scriber to apply an external force. The LED chip is constructed by cutting into a size of 350 μm square.

【0029】パッケージ電極としてりん青銅板上に銀メ
ッキさせ平滑面を構成させた。このときの平滑面は、
0.5Sである。次にLEDチップがダイボンドされる
部分近傍をレジストによってマスキングし、ショットブ
ラスト処理によりワイヤーが接続される近傍の表面を荒
らした。この部分の粗面は、7.5Sである。マスクを
除去後、平滑面及び粗面化処理されたパッケージ電極を
液晶ポリマー内にインサート成形させてパッケージ凹部
及び外部底面にパッケージ電極表面が露出するパッケー
ジを形成させた。LEDチップをパッケージ内の凹部に
設けられたパッケージ電極上にダイボンダによってエポ
キシ樹脂を用い120℃15時間で硬化させ固定させ
た。ワイヤーホンデング機器を用いて直径0.03mm
のAu線をLEDチップの各電極及びLEDが積せ置か
れ粗面化処理されたパッケージ電極及び他方の電極とな
るパッケージ電極にそれぞれワイヤーボンデイングし
た。次に、パッケージ内の凹部に透光性保護体として無
着色のエポキシ樹脂を充填させ120℃16時間で硬化
させた。こうしてLEDチップが封入された光半導体装
置を100個形成した。
As a package electrode, a phosphor bronze plate was silver-plated to form a smooth surface. The smooth surface at this time is
It is 0.5S. Next, the vicinity of the portion where the LED chip was die-bonded was masked with a resist, and the surface in the vicinity where the wire was connected was roughened by shot blasting. The rough surface of this portion is 7.5S. After removing the mask, the package electrode having the smooth surface and the roughened surface was insert-molded in the liquid crystal polymer to form a package in which the surface of the package electrode was exposed in the package recess and the outer bottom surface. The LED chip was fixed on the package electrode provided in the recess in the package by epoxy resin using a die bonder at 120 ° C. for 15 hours. Diameter 0.03mm using wire-honding equipment
Au wire was wire-bonded to each electrode of the LED chip, the package electrode on which the LED was placed and subjected to the surface roughening treatment, and the package electrode to be the other electrode. Next, a non-colored epoxy resin as a translucent protective body was filled in the concave portion in the package and cured at 120 ° C. for 16 hours. In this way, 100 optical semiconductor devices in which the LED chips were encapsulated were formed.

【0030】この光半導体装置に20mAの電流を流し
その平均光出力及び−30℃1時間と85℃湿度85%
1時間の温湿度サイクル試験を500回繰り返した。温
湿度サイクル試験の後20mAの電流を流し発光の有無
を調べた。光出力と信頼性(耐冷熱サイクル数)の積で
示される出力・信頼性指数を比較例1、比較例2及び比
較例3と共に表1に示す。
A current of 20 mA was passed through this optical semiconductor device, and its average optical output and -30 ° C for 1 hour and 85 ° C for a humidity of 85%.
The 1-hour temperature-humidity cycle test was repeated 500 times. After the temperature / humidity cycle test, a current of 20 mA was applied to examine the presence or absence of light emission. The output / reliability index shown by the product of the light output and the reliability (the number of heat and cold cycles) is shown in Table 1 together with Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3.

【0031】(比較例1)電極全体の表面粗さが平均
0.5Sのパッケージ電極を用いた以外、実施例1と同
様にして100個の光半導体装置を形成させた。実施例
1と同様にして出力・信頼指数の平均を調べた。
Comparative Example 1 100 optical semiconductor devices were formed in the same manner as in Example 1 except that a package electrode having an average surface roughness of 0.5S was used. The average output / confidence index was examined in the same manner as in Example 1.

【0032】(比較例2)電極全体の表面粗さが平均
7.5Sのパッケージ電極を用いた以外、実施例1と同
様にして100個の光半導体装置を形成させた。実施例
1と同様にして出力・信頼指数の平均を調べた。
Comparative Example 2 100 optical semiconductor devices were formed in the same manner as in Example 1 except that a package electrode having an average surface roughness of 7.5 S was used. The average output / confidence index was examined in the same manner as in Example 1.

【0033】(比較例3)電極全体の表面粗さが平均
4.0Sのパッケージ電極を用いた以外、実施例1と同
様にして100個の光半導体装置を形成させた。実施例
1と同様にして出力・信頼指数の平均を調べた。
Comparative Example 3 100 optical semiconductor devices were formed in the same manner as in Example 1 except that a package electrode having an average surface roughness of 4.0 S was used. The average output / confidence index was examined in the same manner as in Example 1.

【0034】(実施例2)パッケージ電極として、電極
全体を粗面したりん青銅板用いた。このときの粗面は、
7.5Sである。各電極のワイヤ接合部として光半導体
素子の周縁をそれぞれ同心円上にレジストでマスキング
し、LEDチップ及び光センサーがマウントされる部分
及びその近傍などを電解研磨で鏡面状に仕上げた。この
平滑面の凹凸は、0.1Sである。マスクを除去後、粗
面及び平滑面化処理されたパッケージ電極を形成させ
た。この各パッケージ電極を液晶ポリマー内にインサー
ト成形させてパッケージ凹部及び外部底面にパッケージ
電極表面が露出したパッケージを形成させた。
Example 2 As a package electrode, a phosphor bronze plate with the entire surface of the electrode roughened was used. The rough surface at this time is
It is 7.5S. The periphery of the optical semiconductor element as the wire bonding portion of each electrode was concentrically masked with a resist, and the portion where the LED chip and the optical sensor were mounted and the vicinity thereof were electropolished to be mirror-finished. The unevenness of the smooth surface is 0.1S. After removing the mask, the roughened and smoothed package electrodes were formed. Each package electrode was insert-molded in a liquid crystal polymer to form a package in which the package electrode surface was exposed in the package recess and the outer bottom surface.

【0035】光半導体素子としてガラス基板上にプラズ
マCVD法によって形成させたアモルファスシリコン受
光層を有する光センサーと、サファイヤ基板上に液晶成
長法によって形成させた窒化ガリウム半導体発光層を有
するLEDチップと、をパッケージ内の凹部に設けられ
たパッケージ電極の平滑面上にダイボンダによってエポ
キシ樹脂を用い固定硬化させた。このときのエポキシ樹
脂は粗面がダム作用し流動を抑制していた。なお、電極
中心に受光素子と発光素子とを区分させる遮光部を形成
させてある。ワイヤーホンデング機器を用いて直径0.
03mmのAu線をLEDチップ及び光センサーの各電
極、パッケージ電極の粗面にそれぞれワイヤーボンデイ
ングした。次に、パッケージ内の凹部に透光性保護体と
して無着色のエポキシ樹脂を充填させ120℃16時間
で硬化させた。
An optical sensor having an amorphous silicon light receiving layer formed on a glass substrate by a plasma CVD method as an optical semiconductor element, and an LED chip having a gallium nitride semiconductor light emitting layer formed on a sapphire substrate by a liquid crystal growth method, Was fixed and cured with an epoxy resin by a die bonder on the smooth surface of the package electrode provided in the recess in the package. At this time, the rough surface of the epoxy resin acted as a dam to suppress the flow. A light-shielding portion that separates the light-receiving element from the light-emitting element is formed at the center of the electrode. Using wire-honding equipment, diameter of 0.
A wire of 03 mm of Au wire was wire-bonded to the respective electrodes of the LED chip and the optical sensor and the rough surface of the package electrode. Next, a non-colored epoxy resin as a translucent protective body was filled in the concave portion in the package and cured at 120 ° C. for 16 hours.

【0036】こうしてLEDチップ及び光センサーが封
入された光半導体装置としてのフォトインタラプタを1
00個形成した。形成された光半導体装置は、実施例1
と同様良好な光特性を示した上に信頼性が優れている。
In this way, the photo interrupter as an optical semiconductor device in which the LED chip and the optical sensor are enclosed is
00 pieces were formed. The formed optical semiconductor device is the first embodiment.
As well as showing good optical characteristics, it has excellent reliability.

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の請求項
1の構成により、光半導体装置において光半導体素子が
積置されるパッケージ電極表面の粗さを、高反射率が必
要な部分すなわち光半導体素子がマウントされた近傍部
では平滑面とし、また接合強度が必要なワイヤボンディ
ング部分では接合面積の増大、及び投錨効果が得られる
よう粗面として、高出力及び/又は高感度かつ高信頼性
とすることができる。また、本願発明の請求項2の構成
とすることにより、より発光効率及び/又は受光感度の
優れた光半導体装置とすることができる。本願発明の請
求項3の構成とすることにより、より使用環境の厳しい
条件下においても優れた特性を有する光半導体装置とす
ることができる。本願発明の請求項4の構成とすること
により、光半導体素子自身が発熱する光半導体装置にお
いても良好な特性を有する光半導体装置とすることがで
きる。本願発明の請求項5の構成とすることにより、光
半導体素子を固定する樹脂硬化時の流動を抑制しより使
用環境の厳しい条件下においても優れた特性を有する光
半導体装置とすることができる。
As described above, according to the structure of claim 1 of the present invention, in the optical semiconductor device, the roughness of the package electrode surface on which the optical semiconductor elements are stacked is adjusted to a portion where high reflectance is required, that is, light High output and / or high sensitivity and high reliability as a smooth surface in the vicinity where the semiconductor element is mounted and a rough surface to increase the bonding area and the anchoring effect in the wire bonding part where bonding strength is required. Can be Further, by adopting the configuration of claim 2 of the present invention, it is possible to provide an optical semiconductor device having more excellent light emission efficiency and / or light receiving sensitivity. With the configuration according to claim 3 of the present invention, it is possible to provide an optical semiconductor device having excellent characteristics even under a more severe environment of use. With the structure according to claim 4 of the present invention, an optical semiconductor device having good characteristics can be provided even in an optical semiconductor device in which the optical semiconductor element itself generates heat. With the configuration according to claim 5 of the present invention, it is possible to provide an optical semiconductor device having excellent characteristics even under conditions of a severer usage environment by suppressing the flow at the time of curing the resin for fixing the optical semiconductor element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本願発明の光半導体装置の概略断面図であり、
図1(A)は、光半導体装置の概略平面図であり、図1
(B)は、図1(A)のx−x断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical semiconductor device of the present invention,
1A is a schematic plan view of the optical semiconductor device.
FIG. 1B is a sectional view taken along line xx of FIG.

【図2】本願発明の別の光半導体装置の概略断面図であ
り、図2(A)は、光半導体装置の概略平面図であり、
図2(B)は、図2(A)のx−x断面図である。
2 is a schematic sectional view of another optical semiconductor device of the present invention, FIG. 2 (A) is a schematic plan view of the optical semiconductor device,
2B is a cross-sectional view taken along line xx of FIG.

【図3】本願発明と比較のための光半導体装置の概略平
面図であり、図3(A)は、光半導体装置の概略平面図
であり、図3(B)は、図3(A)のx−x断面図であ
る。
3 is a schematic plan view of an optical semiconductor device for comparison with the present invention, FIG. 3 (A) is a schematic plan view of an optical semiconductor device, and FIG. 3 (B) is FIG. 3 (A). FIG.

【図4】電極表面の平滑性及び粗面性が、信頼性及び反
射率にどのように影響するかを測定した結果を示す図で
ある。図4のAは、光半導体素子がマウントされた部分
及びその近傍の表面粗さと光出力との関係を表し、図4
のBは、ワイヤ接合部の表面粗さと冷熱サイクル試験で
接合部が破断するまでのサイクル数との関係を示す。
FIG. 4 is a diagram showing the results of measurement of how the smoothness and roughness of the electrode surface affect reliability and reflectance. 4A shows the relationship between the surface roughness and the light output of the portion where the optical semiconductor element is mounted and its vicinity, and FIG.
B of shows the relationship between the surface roughness of the wire joint and the number of cycles until the joint breaks in the thermal cycle test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・ワイヤ接合部のパッケージ電極(粗面部) 102・・・LEDチップの固着部及びその近傍のパッ
ケージ電極(平滑面部) 103・・・パッケージ電極支持部材(パッケージ本
体) 104・・・LEDチップ 105・・・LEDチップ表面より導出されたワイヤ 106・・・パッケージモールド封止部材 107・・・透光性絶縁体 201・・・ワイヤ接合部のパッケージ電極(粗面部) 302・・・パッケージ電極 303・・・パッケージ電極支持部材(パッケージ本
体) 304・・・LEDチップ 305・・・LEDチップ表面より導出されたワイヤ 306・・・パッケージモールド封止部材
101 ... Package electrode (rough surface portion) of wire joining portion 102 ... Package electrode (smooth surface portion) in the vicinity of the LED chip fixing portion 103 ... Package electrode supporting member (package body) 104 ... LED Chip 105 ... Wire led out from LED chip surface 106 ... Package mold sealing member 107 ... Translucent insulator 201 ... Package electrode (rough surface portion) at wire junction 302 ... Package Electrode 303 ... Package electrode support member (package body) 304 ... LED chip 305 ... Wire led out from LED chip surface 306 ... Package mold sealing member

【表1】 [Table 1]

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パッケージ内に配置された光半導体素子
と、該光半導体素子の一方の電極を第1のパッケージ電
極に接続する導電性ワイヤーと、前記光半導体素子が透
光性絶縁体を介して配置された第2のパッケージ電極
と、前記光半導体素子の他方の電極を第2のパッケージ
電極に電気的に接続する導電性ワイヤーと、を有し、 少なくとも前記第2のパッケージ電極の光半導体素子が
配置される配置部が平滑面を有し、且つ少なくとも前記
第2のパッケージ電極の導電性ワイヤーが接続される接
続部が粗面であることを特徴とする光半導体装置。
1. An optical semiconductor element arranged in a package, a conductive wire for connecting one electrode of the optical semiconductor element to a first package electrode, and the optical semiconductor element via a translucent insulator. And a conductive wire that electrically connects the other electrode of the optical semiconductor element to the second package electrode, and at least the optical semiconductor of the second package electrode. An optical semiconductor device, wherein an arrangement portion in which an element is arranged has a smooth surface, and at least a connection portion to which the conductive wire of the second package electrode is connected is a rough surface.
【請求項2】前記平滑面は、0.1S以上0.8S以下
である請求項1記載の光半導体装置。
2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the smooth surface is 0.1 S or more and 0.8 S or less.
【請求項3】前記粗面は、1.6S以上10S以下であ
る請求項1記載の光半導体装置。
3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the rough surface is 1.6 S or more and 10 S or less.
【請求項4】前記光半導体素子が発光素子である請求項
1記載の光半導体装置。
4. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor element is a light emitting element.
【請求項5】前記透光性絶縁体がペースト樹脂である請
求項1記載の光半導体装置。
5. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the translucent insulator is a paste resin.
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