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JPH08330633A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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Publication number
JPH08330633A
JPH08330633A JP13056495A JP13056495A JPH08330633A JP H08330633 A JPH08330633 A JP H08330633A JP 13056495 A JP13056495 A JP 13056495A JP 13056495 A JP13056495 A JP 13056495A JP H08330633 A JPH08330633 A JP H08330633A
Authority
JP
Japan
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light emitting
semiconductor
circuit board
emitting element
semiconductor light
Prior art date
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Pending
Application number
JP13056495A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshifumi Bito
喜文 尾藤
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JPH08330633A publication Critical patent/JPH08330633A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 半導体発光素子を被着回路基板に搭載する場
合の生産性の低下と高コスト化を解消すると共に、半導
体発光素子と回路基板の接触抵抗のバラツキを解消でき
る半導体発光装置を提供する。 【構成】 半導体基板上に異なる不純物を含む少くとも
2層の半導体層から成る島状半導体層を設け、この島状
半導体層に一対の電極を設けた半導体発光素子1を被着
回路基板2上に搭載した半導体発光装置である。前記電
極は半導体基板上の島状半導体層と同じ側に設けられ、
この電極6,7上に金バンプ10を突出して設け、さら
にこの電極と被着基板2との間に柔軟性をもつ異方性導
電膜3を介在させて半導体素子を被着基板上に搭載し、
また島状半導体層と被着基板との間に透光性樹脂14を
介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばページプリンタ
ー用感光ドラムの露光用光源として用いられるLEDア
レイを備える半導体発光装置に関し、特に半導体発光素
子を被着回路基板に異方性導電膜を介して搭載すると共
に、半導体発光素子と被着回路基板間に透光性樹脂を介
在させて接続した半導体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】半導体発光装置として
は、図5に示すように、半導体基板101の一方の主面
101aに複数の半導体層から成る発光素子102を形
成し、この発光素子102上から半導体基板101上に
かけて個別電極103を形成すると共に、半導体基板1
01の他方の主面101bに共通電極104を形成した
ものが従来から知られている。この半導体発光素子10
5を駆動回路が形成された被着回路基板に搭載する場
合、図6に示すように、その半導体発光素子105の共
通電極104を導電性ペースト107を介して被着回路
基板106上の共通配線108に接続し、発光素子10
2ごとに設けられた個別電極103をボンディングワイ
ヤー109によって、被着回路基板106上の個別配線
110に一つづつ接続することが行われている。
【0003】なお、発光素子102は列状に多数設けら
れているが、図6における111は多数の発光素子10
2を選択的に発光させる駆動用ICである。
【0004】ところが、上記半導体発光装置のように、
個別電極103を被着回路基板106上の配線110に
一つづつ接続する場合、発光素子102がせいぜい30
0〜400dpi程度の密度にしか対応できないという
問題があった。すなわち、それ以上の密度になると、発
光素子102の個別電極103と被着回路基板106の
個別配線110とはボンディングワイヤー109では接
続することができなくなる。
【0005】また、発光素子102の個別電極103と
被着回路基板106の個別配線110をボンディングワ
イヤー109で個々に接続する場合、発光素子102が
高密度になると、生産性が低下するとともに、ワイヤー
ボンディングの作業性が煩雑で高コストになるという問
題があった。
【0006】そこで、図7に示すように、各発光素子1
02の個別電極103と共通電極104’を半導体基板
101の一方の主面101aに設け、この個別電極10
3と共通電極104’に金バンプ112をそれぞれ形成
して、半導体発光素子105を構成し、この半導体発光
素子105をマイクロバンプボンディング法によって被
着回路基板106の共通配線108と個別配線110に
フェノール系樹脂113などの収縮力によって押し付け
て接続することが提案されている。
【0007】ところが、この従来の半導体発光装置で
は、金バンプ112の高さが15〜20μm必要である
とともに、金バンプ112を被着回路基板106上の共
通配線108と個別配線110に接合させることなく、
当接させて接続することから、金バンプ112の高さの
違いによって接続状態が異なり、接続が不安定になって
接触抵抗のバラツキが生じ、発光素子102の発光特性
が不均一になると共に、金バンプ112の形成に長時間
を要するという問題があった。
【0008】
【発明の目的】本発明に係る半導体発光装置は、このよ
うな従来装置の問題点に鑑みて発明されたものであり、
半導体発光素子を被着回路基板に搭載する場合の生産性
の低下と高コスト化を解消すると共に、半導体発光素子
と被着回路基板の接触抵抗のバラツキを解消した半導体
発光装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体発光装置では、半導体基板上
に、異なる半導体不純物を含有する少なくとも2層の半
導体層から成る島状半導体層を設け、この島状半導体層
に電流を流すための一対の電極を設けた半導体発光素子
を被着回路基板上に搭載した半導体発光装置において、
前記電極を前記半導体基板における前記半導体層と同じ
側に設けると共に、この電極上に金バンプを突出して設
け、この電極と前記被着基板との間に異方性導電膜を介
在させて前記半導体発光素子を前記被着基板上に搭載
し、前記島状半導体層と前記被着基板との間に透光性樹
脂を介在させた。
【0010】
【作用】上記のように構成すると、半導体発光素子を被
着回路基板に搭載する場合、発光素子側の多数の電極と
被着回路基板上の多数の電極を一度に接続することがで
き、発光素子が高密度になっても、生産性を低下させる
ことがない。
【0011】また、異方性導電膜は柔軟性を有すること
から、金バンプを低く形成でき、金バンプの高さに多少
のバラツキがあっても、全ての金バンプを異方性導電膜
に接続することができ、半導体発光素子と被着回路基板
の接触抵抗のバラツキを解消できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図1は、本発明に係る半導体発光装置の
一実施例を示す図であり、1は半導体発光素子、2は被
着回路基板、3は半導体発光素子1と被着回路基板2を
接続するための異方性導電膜である。
【0013】図1に示す半導体発光素子1は、図2に示
すように、例えばシリコンなどから成る半導体基板4の
一方の主面4aにおいて一列に並列する複数の発光素子
(LED)5によって主として構成され、その半導体基
板4の一方の主面4aに各発光素子5毎に形成された個
別電極(アノード電極)6と、その基板4の一方の主面
4aの各発光素子5の両側に形成された共通電極(カソ
ード電極)7とを備えている。
【0014】発光素子5は、半導体基板4の一方の主面
4aに半導体結晶膜を有機金属気相エピタキシー(MO
CVD)や分子線エピタキシー(MBE)等により成長
させ、その成長層を発光素子5となる部分を残してエッ
チングすることで形成でき、例えば図3に示すように、
ガリウム砒素(GaAs)、ガリウム砒素リン(GaA
sP)、ガリウムリン(GaP)等の成長層であるバッ
ファ層5aと、アルミニウムガリウム砒素(Alx Ga
1-x As)の成長層であるn形半導体層5b、p形半導
体層5cおよびp+ 形半導体層5dとで構成され、さら
に窒化珪素(SiNx )や酸化珪素(SiO2 )などの
保護膜8をプラズマCVD等により形成することで構成
できる。
【0015】各個別電極9は、各発光素子5を覆う保護
膜8の一部をエッチングで除去することで露出するp+
形半導体層5dに接続され、図2に示すように、各発光
素子5の並列方向(図2における左右方向)に直角な方
向(図2において上下方向)に引き出され、一方の側方
側に引き出されるものと他の側方側に引き出されるもの
とが交互に並列し、その引き出し端の上に金バンプ(導
電性部材)10が形成されている。
【0016】各共通電極7は、保護膜8の一部をエッチ
ングで除去することで露出する半導体基板4の一方の主
面4aに接続され、発光素子5の配列に沿う帯状とさ
れ、その上に間隔をおいて複数の金バンプ(導電性部
材)10が形成されている。
【0017】各金バンプ10は、例えば各電極6、7上
の直径数十μm程度のバンプ形成部分を除いてレジスト
によって被覆し、しかる後に電気メッキによって金を厚
さ3〜4μm程度に成膜することで形成できる。メッキ
液の組成としては、例えばシアン化金カリウムを4〜8
重量%、クエン酸カリウムを30〜40重量%、第一り
ん酸カリウムを30〜40重量%、クエン酸を20〜3
0重量%、エチレンジアミン二酢酸ニッケルを2〜3重
量%それぞれ混合した液を用いることができる。その電
気メッキは、複数の発光素子5をシリコンウェハー上に
作り込んだ状態で、各電極6、7を全て互いに接続する
短絡配線を設け、その短絡配線を介し各電極6、7をメ
ッキ電極に接続することで行い、そのウェハを分断して
発光素子5を互いに分離する際に短絡配線を各電極6、
7相互間で切断するようにしてもよい。
【0018】また、図4に示すように、電極7をアルミ
ニウム薄膜により形成し、この電極7と金バンプ10と
の間に、クロム(Cr)11a、ニッケル(Ni)11
bおよび金(Au)11cを蒸着やスッパタリングによ
って順次成長させた三層金属膜11を介在させてもよ
い。
【0019】上記半導体発光装置1は、図1に示すよう
に、金バンプ10と被着回路基板2の配線との間に異方
性導電膜3を介在させて半導体発光素子1と被着回路基
板2を接続する。
【0020】異方性導電膜3は、樹脂のフィルム中に、
ニッケルやカーボン等で金属コーティングした微細粒子
が分散しているもので、フィルムの片面にはテープが付
いている。このテープを剥がし半導体発光素子1の金バ
ンプ10が形成された電極6、7と被着回路基板2の配
線12、13がちょうど繋がるように位置合わせし、被
着回路基板2の配線6、7上に異方性導電膜3を置いて
圧着する。
【0021】圧着は、まず約60℃〜70℃の熱を加え
て仮圧着し、つぎに170℃の熱を加えて本圧着すると
いう二段方式にする。この際、半導体発光素子1の金バ
ンプ10と被着回路基板2の配線12、13が丁度繋が
る場所にある金属コーティングしたプラスチックのボー
ルが潰れ、異方性導電膜3は接着材の役割をすると同時
に、半導体発光素子1の金バンプ10と被着回路基板2
の配線12、13間に電気を通す役割をもつ。
【0022】なお、金バンプ10が設けられた領域以外
の領域では、異方性導電膜3中の金属コーティングした
プラスティックボールが潰れることはなく、絶縁性が保
たれる。
【0023】マイクロバンプボンディング法では、金層
の厚みを15〜20μm程度にしなければならないが、
異方性導電膜3を用いる方法では、3〜4μm程度です
む。
【0024】発光素子1と被着回路基板2との間には隙
間ができるが、発光素子1の光を被着回路基板2に導い
て被着回路基板2の裏面側から効率よく放射するために
は、この隙間部分にシリコン樹脂等の透光性樹脂14を
充填するとよい。このように発光素子1と被着回路基板
2の隙間にシリコン樹脂14を充填すると、シリコン樹
脂14がないときのような空気層中での光の乱反射が防
止でき、発光素子1の光を効率よく被着回路基板2に放
射させることができる。
【0025】この場合、発光素子5と被着回路基板5間
の隙間部分のみならず、半導体発光素子1を保護するた
めに、この半導体発光素子1の周辺部全体を透光性樹脂
で被覆してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体発光
装置によれば、半導体発光素子と被着回路基板を異方性
導電膜を介して接続することから、発光素子が高密度に
なっても、多数の発光素子の電極と被着回路基板の配線
を一度に接続することができ、生産性を著しく向上させ
ることができるとともに、接続の信頼性が向上する。
【0027】また、発光素子と被着回路基板の隙間部分
に透光性樹脂を充填することから、発光素子の光を効率
よく被着回路基板の裏面側から放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体発光装置の一実施例を示す
断面図である。
【図2】本発明に係る半導体発光装置に用いられる半導
体発光素子の平面図である。
【図3】本発明に係る半導体発光装置に用いられる半導
体発光素子の断面図である。
【図4】本発明に係る半導体発光装置における半導体発
光素子と被着回路基板の接続部を拡大して示す図であ
る。
【図5】従来の半導体発光素子を示す断面図である。
【図6】従来の半導体発光装置を示す断面図である。
【図7】従来の他の半導体発光装置を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・半導体発光素子、2・・・被着回路基板、3・
・・異方性導電膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、異なる半導体不純物を
    含有する少なくとも2層の半導体層から成る島状半導体
    層を設け、この島状半導体層に電流を流すための一対の
    電極を設けた半導体発光素子を被着回路基板上に搭載し
    た半導体発光装置において、前記電極を前記半導体基板
    における前記半導体層と同じ側に設けると共に、この電
    極上に金バンプを突出して設け、この電極と前記被着基
    板との間に異方性導電膜を介在させて前記半導体発光素
    子を前記被着基板上に搭載し、前記島状半導体層と前記
    被着基板との間に透光性樹脂を介在させたことを特徴と
    する半導体発光装置。
JP13056495A 1995-05-29 1995-05-29 半導体発光装置 Pending JPH08330633A (ja)

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Cited By (5)

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