JP2003037293A - チップ部品型発光素子とその製造方法 - Google Patents

チップ部品型発光素子とその製造方法

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JP2003037293A
JP2003037293A JP2001225064A JP2001225064A JP2003037293A JP 2003037293 A JP2003037293 A JP 2003037293A JP 2001225064 A JP2001225064 A JP 2001225064A JP 2001225064 A JP2001225064 A JP 2001225064A JP 2003037293 A JP2003037293 A JP 2003037293A
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insulating
insulating substrate
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Toshiyuki Hoshiba
俊之 星場
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で且つ高い信頼性を有する側面発光チップ
部品型発光素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】厚さ方向に貫通し且つ前記厚さ方向と垂直
な一方向に開口してなる凹部を有する絶縁性基板の、前
記凹部の背面側を塞ぐように絶縁部材を介して対向した
一対の電極からなる薄型平板が接合されてなるパッケー
ジと、前記凹部内にて前記一対の電極と電気的に接合さ
れた発光素子チップと、前記凹部内から前記絶縁性基板
上面にかけて設けられてなる透光性部材とを有するチッ
プ部品型発光素子であって、前記透光性部材は、上面に
遮断層を有すると共に前記絶縁性基板の開口部から一側
面が露出しており、前記一側面は隣接する前記パッケー
ジ側面とほぼ同一平面を成していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ内照明、
フルカラーディスプレイ、液晶バックライト等の光源と
して用いられる表面実装用のチップ部品型発光素子に関
し、特に側面方向から光を照射することが可能なチップ
型発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スイッチ内照明、フルカラーディスプレ
イ、液晶バックライト等の光源として、従来から広くチ
ップ部品型発光素子が用いられている。液晶表示素子の
バックライト等の導光板に入射させる光源は、板上の導
光板の側面に設置され前記導光板と平行方向に発光する
必要があるため、近年、ＬＥＤチップの光を側面方向か
ら光を取り出す側面発光のチップ型発光素子が用いられ
ている。
【０００３】例えば図９に示すように、ガラスエポキシ
などからなる絶縁性基板１の両端部にそれぞれ導電性被
膜からなる正及び負の一対の電極２ａ，２ｂを有し、そ
の表面にＬＥＤチップ５が配置され、ワイヤ６等により
前記一対の電極と電気的に接続されている。更に、上記
ＬＥＤチップ５は前記絶縁性基板１上にて透光性樹脂８
等にて被覆され、該透光性樹脂８の一側面側以外の外周
は不透光性反射ケースにて被覆されている。これによ
り、一側面方向に発光することが可能な側面発光のチッ
プ型発光素子が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のチップ型発光素子は、透光性樹脂が熱収縮を起こす
ため前記一側面である発光面が湾曲となりやすく、これ
により指向性が狭くなる傾向にある。このようなチップ
型発光素子を導光板の側面側に設置すると、導光板中に
光の入射がされない部分が生じ光が不均一となる。
【０００５】また、上記構成のチップ型発光素子はＬＥ
Ｄチップから発せられた熱を伝導する場所が主に前記導
電性被膜のみであるため放熱が十分に行われず、ＬＥＤ
チップの動作速度や周囲に存在する樹脂の劣化等を引き
起こしまい、大電流を投下することは不可能である。前
記導電性被膜の厚みを厚くすれば導電性は向上されるが
大型化してしまう。発光素子の使用環境条件が厳しくな
りつつある現在において、発光素子は更なる小型化が望
まれている。
【０００６】そこで、本発明は上記問題点を解決し、小
型化で且つ高い信頼性を有する側面発光チップ部品型発
光素子を提供すると共に、該側面発光チップ部品型発光
素子を量産性良く形成することが可能な製造方法を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係るチップ部品型発光素子は、厚さ方向
に貫通し且つ前記厚さ方向と垂直な一方向に開口してな
る凹部を有する絶縁性基板の、前記凹部の背面側を塞ぐ
ように絶縁部材を介して対向した一対の電極からなる薄
型平板が接合されてなるパッケージと、前記凹部内にて
前記一対の電極と電気的に接合された発光素子チップ
と、前記凹部内から前記絶縁性基板上面にかけて設けら
れてなる透光性部材とを有するチップ部品型発光素子で
あって、前記透光性部材は、上面に遮断層を有すると共
に前記絶縁性基板の開口部から一側面が露出しており、
前記一側面は隣接する前記パッケージ側面とほぼ同一平
面を成していることを特徴とする。
【０００８】以上のように構成された上記チップ部品型
発光素子は、前記一側面が発光面となり、該発光面は平
滑面であり、隣接する前記パッケージ側面とほぼ同一平
面を成しているため、良好な指向特性を有する発光が得
られる。また、外部接続電極として薄型平板を用いてい
るため、絶縁性基板の表面に導電性被膜を形成した外部
接続電極に比べ発光素子からの熱の伝達経路が短縮され
良好な放熱性を有する。更に、上記絶縁性基板と上記薄
型平板とが接合されてなるパッケージを用いているの
で、上記絶縁性基板部分により素子の機械的強度を維持
できる。これにより、高い機械的強度を十分維持しなが
ら前記薄型平板の厚さを従来薄くすることがでる。側面
での光反射効率が向上され、高輝度に発光することが可
能なチップ部品型発光素子が得られる。
【０００９】また、前記パッケージの凹部内壁におい
て、前記開口部と対向する側面は湾曲を帯びていること
を特徴とする。これにより発光面と反対方向であるパッ
ケージの奥方向へ放射される光を効率よく発光面側に取
り出すことができる。
【００１０】また、前記薄型平板と前記絶縁性基板の間
に絶縁層を有し、前記絶縁性基板の凹部内壁は金属層で
覆われており、前記絶縁層の上面は前記金属層表面と交
差し前記凹部内にて露出していることを特徴とする。こ
れにより、信頼性が維持されたまま光取り出し効率を向
上させることができる。
【００１１】また、前記薄型平板は、縁部において第１
の背面から一部除去されてなる第２の背面を有すること
を特徴とする。これにより、実装時における前記一対の
電極間の短絡を防止することができ、また、実装基板と
の接合強度を高めることができる。
【００１２】また、前記絶縁部材は、前記一対の電極間
から隣接する前記第一の背面かけて延在しているため、
更に信頼性が向上される。
【００１３】更には、前記薄型平板の一対の電極部にお
いて、各背面の一部にバンプを有し、前記絶縁部材は前
記一対の電極間から露出している前記薄型平板の背面に
それぞれ延在していることが好ましく、これによりバン
プによる実装が可能なチップ部品型発光素子とできる。
【００１４】本発明に係るチップ部品型発光素子の製造
方法は、厚さ方向に貫通し且つ前記厚さ方向と垂直な一
方向に開口してなる凹部を有する絶縁性基板の、前記凹
部の背面側を塞ぐように絶縁部材を介して対向した一対
の電極からなる薄型平板が接合されてなるパッケージ
と、前記凹部内にて前記一対の電極と電気的に接合され
た発光素子チップと、前記凹部内から前記絶縁性基板上
面にかけて設けられてなる透光性部材とを有するチップ
部品型発光素子の製造方法であって、絶縁性基板母材に
おいて、厚さ方向に貫通する貫通孔を複数設ける第１の
工程と、前記薄型平板となる複数の領域を有する金属薄
板母材の上記領域において主面側から厚さ方向に溝部を
形成し該溝部内に第１の絶縁部を設ける第２の工程と、
前記金属薄板母材の背面に前記第１の絶縁部が前記貫通
孔内に位置するように上記絶縁性基板を接合する第３の
工程と、前記発光素子チップの一方の電極を前記第一の
電極に接続し、前記発光素子チップの他方の電極を前記
第二の電極に接続する第４の工程と、前記薄型平板の前
記第１の絶縁部の各領域において、背面側から前記第１
の絶縁部を露出させる溝部を形成し、該溝部に第２の絶
縁部材を設ける第５の工程と、前記絶縁性基板母材上
に、上記複数の貫通孔を一単位とした開口部を有するマ
スクを配置させ、孔版印刷にて前記貫通孔内及び前記絶
縁性基板母材上に透光性部材を流し込み前記発光素子チ
ップを封止する第６の工程と、前記透光性部材の上面に
遮断層を設ける第７の工程と、前記薄型平板の背面側か
ら、共に前記貫通孔内部を通過するラインにてダイシン
グし、前記封止部材の一側面を露出させる第７の工程と
を有することを特徴とする。本製造方法を用いることに
より、信頼性の高い側面発光チップ部品型発光素子を容
易に作製することができる。
【００１５】また、上記第３の工程において、前記薄型
平板母材の上面に絶縁層を塗布し前記絶縁層の上面の一
部に前記絶縁性基板を接合した後、前記絶縁性基板の内
壁に金属層を形成することが好ましく、これにより歩留
まりが向上される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。 ＜実施の形態１．＞図１は、本発明に係る実施の形態に
係るチップ部品型発光素子の構成を示す。本実施の形態
のチップ部品型発光素子は、厚さ方向に貫通し且つ一側
面方向に開口した凹部形状のパッケージ側面部となる絶
縁性基板と、該絶縁性基板の背面側に接合されたパッケ
ージ底面となる薄型平板とからなるパッケージの内部
に、発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）が樹脂封止
され、該樹脂の一側面は露出され発光面となり且つ上面
は遮断層を有している。
【００１７】（絶縁性基板１）詳細に説明すると、絶縁
性基板１は、例えば厚さが０．０６ｍｍ〜２．０ｍｍ好
ましくは０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの樹脂積層品等からな
り、中央部に厚さ方向に貫通し且つ一側面方向に開口し
た凹部を有する。ここで、前記凹部の横断面形状は特に
限定されず、半楕円であってもよいし、また半楕円以外
の半円形又は方形でもよく、種々の形状の中から任意に
選定することができる。また、凹部内容積は、前記開口
部と対向した面から前記開口部に向かって広いことが好
ましい。これによりＬＥＤチップ５から凹部の側面に向
かって出射された光を側面で反射させて前記開口部であ
る発光面方向に取り出すことができる。
【００１８】（薄型平板２）また、薄型平板２は絶縁分
離部３，７において互いに分離された第１の金属薄板２
ａと第２の金属薄板２ｂが絶縁性樹脂で接合されること
により一体化されて構成される。本実施の形態では、第
１の金属薄板２ａ及び第２の金属薄板２ｂとを直接、実
装基板の電極に接続するように構成されたものである
が、薄型平板２の背面側の第１の金属薄板２ａと第２の
金属薄板２ｂにそれぞれバンプを形成してもよい。この
場合、第１の金属薄板２ａと第２の金属薄板２ｂの各下
面（チップ部品型発光素子において外側に面する表面）
は、バンプの部分を除いて樹脂層で絶縁することが好ま
しい。
【００１９】上記薄型平板２は、前記絶縁分離部３，７
が前記凹部内（中心）に位置するように、上記絶縁性基
板１の一方の面と接合されることにより構成される。
【００２０】（ＬＥＤチップ５）上記絶縁性基板及び上
記薄型平板により構成されたパッケージの凹部の内部に
おいて、ＬＥＤチップ５を、第１の金属薄板２ａ上に接
合し、前記ＬＥＤチップ５の正電極と負電極のうちの一
方の電極を第１の金属薄板２ａに接続し、ＬＥＤチップ
５の他方の電極を第２の金属薄板２ｂに接続する。尚、
本発明において、ＬＥＤチップ５は第１の金属薄板２ａ
に接合することは必ずしも必要ではなく、絶縁分離部
３，７上又は第２の金属薄板２ｂ上に接合するようにし
てもよい。また、ＬＥＤチップ５の下面（第１の金属薄
板２ａに接合する面）に、ＬＥＤチップ５の負電極又は
正電極が形成されている場合は、ＬＥＤチップ５の下面
を、導電性を有する材料を用いて金属薄板２ａ又は金属
薄板２ｂに接合するようにして、互いに電気的に導通さ
せるようにしてもよい。
【００２１】本発明において発光素子５は特に限定され
ないが、蛍光物質を用いた場合、前記蛍光物質を励起可
能な発光波長を発光できる発光層を有する半導体発光素
子が好ましい。このような半導体発光素子としてＺｎＳ
ｅやＧａＮなど種々の半導体を挙げることができるが、
蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化
物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０
≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体の構造
としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有
するホモ構造、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
て発光波長を種々選択することができる。また、半導体
活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井
戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。窒化物
半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイヤ、
スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が好適に用い
られる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成さ
せるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。
このサファイヤ基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化
物半導体を形成させることができる。サファイア基板上
にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等のバッファー層を形成
しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させ
る。窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子
例として、バッファ層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成し
た第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウ
ムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガ
リウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリ
ウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで
形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへ
テロ構成などが挙げられる。窒化物半導体は、不純物を
ドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上
させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合
は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ
等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半
導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、
Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化
物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型
化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱
やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好まし
い。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカット
させることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させ
ることができる。
【００２２】本発明の発光素子５において、白色系を発
光させるには、蛍光物質からの発光波長との補色関係や
透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光素子の発光波長は
４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ
以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。発光素子と蛍光物
質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるために
は、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。
なお本発明では、パッケージ内壁に金属層を設ける場
合、内壁をほぼ金属のみにて構成することができるた
め、紫外線による構成部材の劣化を抑制することができ
る。よって、本発明の発光装置に４００ｎｍより短い紫
外線領域を主発光波長とする発光素子を用い、前記発光
素子からの光の一部を吸収して他の波長を発光すること
が可能な蛍光物質と組み合わせることで、色ムラの少な
い色変換型発光装置が得られる。ここで、前記蛍光物質
を発光装置にバインダーする際には、比較的紫外線に強
い樹脂や無機物であるガラス等を用いることが好まし
い。
【００２３】（金属層１３）前記凹部内壁に金属層１３
を設けると、信頼性が向上される他、発光素子からの光
取り出し効率が向上される。この場合、絶縁性基板と薄
型平板とを接着固定させる材料に絶縁部材を使用し、こ
の絶縁層４を０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍの厚みで設ける
ことが好ましく、これにより前記絶縁性基板表面の金属
層１３と前記薄型平板の一対の電極との短絡を防止する
ことができる。また前記絶縁層４は、前記薄型平板上に
前記薄型平板の金属層１３の施された絶縁性基板との接
触面積よりも幅広く設けることが好ましく、これにより
凹部内壁である前記金属層１３表面と凹部底面である前
記薄型平板の電極部分表面との距離を前記絶縁層により
遠ざけるができ、前記金属層と前記電極部分との短絡を
良好に防止でき更に信頼性を高めることができる。
【００２４】（透光性部材８）以上のように凹部内に設
けられたＬＥＤチップ５は、透光性部材８にて封止８さ
れており、前記凹部内上面及び凹部端部上面である絶縁
性基板上面とに延在している。これにより、上面側に遮
断層を設ける場合、改めて凹部上面に接着剤を塗布する
必要がなく、また前記凹部内上面と前記凹部端部上面と
がほぼ同一平面を成しているため、これらの密着性が得
られ、信頼性の高いチップ部品型発光素子が得られる。
これに比べ、凹部内のみに透光性部材を設けた場合、後
に遮断層と前記絶縁性基板とを密着させるために前記凹
部端部上面に接着剤を塗布しなければならず、工程数が
増加する。また、別々に形成された前記凹部内部の透光
性部材の上面と前記凹部端部上面の接着剤層上面とを同
一平面とすることは困難であり、表面が平滑でなく段差
が生じる恐れがあり、信頼性高く遮断層を設けることが
困難である。ここで、本明細書の各構成部材において、
実装基板と接合される側の方向面を背面といい、該背面
と反対側を上面という。
【００２５】前記凹部の側面開口部から露出された前記
透光性樹脂は、隣接するパッケージの側面とほぼ同一平
面を成している。詳しくは、隣接する薄型平板、絶縁性
基板、及び遮断層の各側面とほぼ同一平面を成してい
る。これにより良好な指向特性が得られ、光学特性の優
れたチップ部品型発光素子が得られる。
【００２６】（遮断層９）発明で用いられる遮断層は、
透過率が低く且つ発光素子から発光された光を乱反射さ
せることが可能な部材からなることが好ましく、好まし
い材料として金属やフィラー含有樹脂等が挙げられる。
【００２７】次に、図５〜図８を参照して、本実施の形
態１のチップ部品型発光素子の製造方法について説明す
る。尚、以下の製造方法の説明では、一部分のチップ部
品型発光素子に対応する各構成要素を図示しているが、
実際の製造工程においては、複数の構成要素が集合され
た状態で各工程は行われる。
【００２８】（第１の工程）第１の工程では、図４に示
すように、パッケージの上部要素となる樹脂積層品から
なる絶縁性基板１に、ドリル等を用いた機械加工あるい
はレーザ光によるレーザ加工により貫通孔１５を形成す
る。この時、特殊形状ドリル等を用いて貫通孔１５の側
面を傾斜させることにより、上述したように反射効率を
高めることができる。また、絶縁性基板１には白色で且
つ上記した如く加工可能な材料を用いることが好まし
く、これによりパッケージ内での光反射効率を高めるこ
とができる。
【００２９】（第２の工程）第２の工程では、パッケー
ジの薄型平板２となる複数の領域を有する金属薄板母材
の上記各領域において、第１の金属薄板２ａと第２の金
属薄板２ｂとを絶縁分離するための分離スリットの一部
となる溝部１６を形成し、該溝部内に第１の絶縁部３を
形成する。この絶縁部３は白色材を用いることが好まし
く、これによりパッケージ内での光反射効率を高めるこ
とができる。具体的には、白色レジストの如く形成しや
すいものがよい。
【００３０】詳細には、例えばＣｕ、りん青銅等の銅合
金又はＳｎメッキ銅泊などからなる金属薄板母材の各領
域において、厚さ０．１ｍｍ以上の金属薄板母材２の上
面側に第１の金属薄板２ａと第２の金属薄板２ｂとを絶
縁分離するための分離スリットの一部となる溝部１６を
形成し、該溝部１６に、第１の金属薄板２ａと第２の金
属薄板２ｂとを絶縁して保持する樹脂３を設ける。この
時、溝部１６のみにマスキングをして樹脂層を形成す
る。以上の第２の工程及び第３の工程により、金属薄板
母材の各領域に薄型平板２が形成される。
【００３１】ここで、前記薄型平板の背面方向から凹部
を設けバンプを接続させてもよい。この時、前記凹部の
窪み深さは約０．１５ｍｍ程度の深さにすることが好ま
しく、このようにするとバンプとして用いられる導電性
材料が例えば半田であれば、その半田で形成される半田
ボールの直径が０．４６ｍｍ〜０．７６ｍｍのものまで
対応可能とでき、ファインピッチ化が可能となる。ま
た、凹部を設けてバンプを形成することにより、凹部の
底面及び側面の双方を接合面として接合部の面積を大き
くできるので、はんだ付け強度を向上させることができ
る。我々の検討では、上述の深さの凹部により、はんだ
付け強度を２倍にすることができる。
【００３２】（第３の工程）第３の工程では、図６
（ａ）に示すように、上面側から形成された溝部１６に
絶縁性樹脂が充填されてなる第１の絶縁部３が絶縁性基
板１の貫通孔１５内に位置するように絶縁性基板１と薄
型平板２とを絶縁層４を介して張り合わす。この時、薄
板平板２の接着側上面をケミカルエッチング法あるいは
ブラスト法により粗面化しておくことが好ましく、これ
により絶縁性基板１との密着力を向上させることができ
る。また、絶縁層４である接着フィルムの一部は、前記
貫通孔１５内にて露出していることが好ましく、これに
より後の工程で側面に金属層を設けても、該金属層と前
記薄型平板の電極との短絡を防止することができる。ま
た、薄型平板２と絶縁性基板１とが張り合わされてなる
パッケージは、絶縁性基板１により十分な機械的強度を
有する。
【００３３】次に、図６（ｂ）に示すように、第１の金
属薄板２ａと第２の金属薄板２ｂの各凹部の内表面に無
電解メッキ又は電解メッキ法によりＡｇあるいはＡｕ等
からなるメッキ層１２を形成する。尚、この時、第１及
び第２の金属薄板とメッキ層１２との間に特に良好な電
気的接触を得るためにＴｉあるいはＣｒからなる接合層
又は金属間化合物ができるのを防ぐためＮｉあるいはＰ
ｄからなる拡散防止層１１を構成することが好ましい。
【００３４】（第４の工程）第４の工程では、図６
（ｃ）に示すように、貫通孔１５に位置する第１の金属
薄板２ａ上にＬＥＤチップ５を搭載し、ＬＥＤチップ５
の正電極及び負電極のうちの一方の電極を第１の金属薄
板２ａに接続し、上記ＬＥＤチップ５の他方の電極を第
２の金属薄板２ｂに接続する。この際、前記貫通孔内
に、前記ＬＥＤチップを複数個配置し、後の第８の工程
であるダイシングの際に、各チップ部品型発光素子にお
いて前記ＬＥＤチップが少なくとも１つずつ載置されて
いるようにダイシングすると、量産性が向上され好まし
い。
【００３５】本実施の形態では、透光性基板を用いて構
成された同一面側に正電極と負電極とを有するＬＥＤチ
ップ５を用いて、ＬＥＤチップ５の正電極と第１の金属
薄板２ａ及びＬＥＤチップ５の負電極と第２の金属薄板
２ｂとをそれぞれ対向させて導電性材料１７により接続
する方法（フリップチップ法）を用いて接続しておりワ
イヤーを用いる必要がない分薄型を実現できる。なお、
尚、このＬＥＤチップ５の電極と第１の金属薄膜２ａ又
は第２の金属薄板２ｂとの接続は、導電性ワイヤー等を
用いて接続することもできる。
【００３６】（第５の工程）第５の工程では、前記薄型
平板２の前記第１の絶縁部３の各領域において、前記薄
型平板２の背面側から前記第１の絶縁部３が露出される
溝部を形成し、該溝部に第２の絶縁部材７を設ける。こ
れにより、薄型平板２を第１の金属薄板２ａと第２の金
属薄板２ｂとに絶縁分離することができる。このように
第１の金属薄板２ａと第２の金属薄板２ｂを絶縁分離す
る際に、第一段階絶縁分離工程を発光素子をダイボンド
する前に行い、発光素子をダイボンドした後に第二段階
絶縁分離工程を行うことにより、歩留まり高く信頼性の
高いチップ部品型発光素子が得られる。
【００３７】（第６の工程）第６の工程では、貫通孔１
５の内部に透光脂８を孔版印刷にて流し込み充填させる
ことにより、ＬＥＤチップ５を透光性樹脂８で封止す
る。本発明に用いられる封止部材８は、孔版印刷により
発光素子５が配置された貫通孔１５内及び両端部の絶縁
性基板１上面に一体成形される。
【００３８】本実施の形態において、封止部材８の材料
として透光性樹脂が用いられている。具体的には、脂環
式エポキシ樹脂、含窒素エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を好適に利用することができる。これらの樹脂にフィラ
ーを用いることもできる。例えば、これらの透光性樹脂
中に蛍光物質を分散させ、所望の波長をカットする着色
剤、所望の光を拡散させる酸化チタン、酸化アルミニウ
ムなどの無機拡散材やメラニン樹脂、ＣＴＵグアナミン
樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの有機拡散材、樹脂の
耐光性を高める紫外線吸収剤、酸化防止剤や有機カルボ
ン酸亜鉛、酸無水物、亜鉛キレート化合物などの硬化促
進剤を種々の添加剤の一つして含有させることもでき
る。
【００３９】本発明の発光装置の封止部材８は、絶縁性
基板の上面と絶縁性基板の貫通孔内とに一体成形されて
おり、前記封止部材の上面がパッケージ底面とほぼ平行
であり、且つ前記封止部材の外周側面は前記パッケージ
の外周側面とほぼ同一面上である。このように発光装置
の上面一体を封止部材とすることで、後の工程で前記封
止部材の上面に設けられる遮断層との密着性を向上させ
ることができる。また、既に絶縁性基板の上面に樹脂層
が存在するため、遮断層を密着させるために接着剤を改
めて塗布する必要がなく、量産性に優れている。また、
前記封止部材にフィラーを含有させてもよい。
【００４０】本発明に用いられるフィラーとは、光を散
乱させるものであれば特に限定されず、また２種類以上
のものを共に用いることもできる。ダイシング工程にお
いて、フィラーは大きい粒径のものを有していることが
好ましく、中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、好ましくは
２０μｍ〜５０μｍのフィラーを封止部材中に含有させ
るとダイシングブレードの目詰まりを回復させることが
できドレッサー効果をもたらすことができる。
【００４１】また、本発明の発光装置の封止部材８に、
前記フィラーと共に蛍光物質８を含有させてもよい。窒
化物系半導体を発光層とする半導体発光素子から発光さ
れた光を励起させて発光できるセリウムで付活されたイ
ットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースと
したものである。具体的なイットリウム・アルミニウム
酸化物系蛍光物質としては、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａ
ｌ５Ｏ１２Ｙ：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ
２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられ
る。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質にＢ
ａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有さ
れていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによっ
て、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えるこ
とができる。
【００４２】本明細書において、Ｃｅで付活されたイッ
トリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質は特に広義に
解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体
を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選
ばれる少なくとも１つの元素に置換され、あるいは、ア
ルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体
を含む広い意味に使用する。更に詳しくは、一般式（Ｙ
zＧｄ1-z）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示
されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ1-a
Ｓｍa）3Ｒｅ‘5Ｏ 12：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦
ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される
少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択
される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミ
ネッセンス蛍光体である。この蛍光物質は、ガーネット
構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルの
ピークを４５０ｎｍ付近にさせることができる。また、
発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまです
そを引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００４３】またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中
にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０
ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることがで
きる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長
波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。
すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換
量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加する
と共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は
低下する傾向にある。さらに、所望に応じてＣｅに加え
Ｔｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｅｕらを含有させることもできる。し
かも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光体の組成のうち、Ａｌの一部を
Ｇａで置換することで発光波長が短波長側にシフトす
る。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発
光波長が長波長側にシフトする。Ｙの一部をＧｄで置換
する場合、Ｇｄへの置換を１割未満にし、且つＣｅの含
有（置換）を０．０３から１．０にすることが好まし
い。Ｇｄへの置換が２割未満では緑色成分が大きく赤色
成分が少なくなるが、Ｃｅの含有量を増やすことで赤色
成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得
ることができる。このような組成にすると温度特性が良
好となり発光ダイオードの信頼性を向上させることがで
きる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフ
ォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間
色を発光することが可能な発光装置を形成することがで
きる。
【００４４】このようなフォトルミネセンス蛍光体は、
Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ、及びＣｅの原料として酸化物、又は高
温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学
量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、
Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を
蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、
酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。これに
フラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム
等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５
０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成
品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、
分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
【００４５】本願発明のチップ部品型発光素子におい
て、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以
上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
また、本発明で用いられる蛍光物質の粒径は１０μｍ〜
５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５μｍ〜
４０μｍである。１５μｍより小さい粒径を有する蛍光
物質は、比較的凝集体を形成しやすく、液状樹脂中にお
いて密になって沈降されるため、光の透過効率を減少さ
せてしまう。本発明では、このような蛍光物質を有しな
い蛍光物質を用いることにより蛍光物質による光の隠蔽
を抑制し発光装置の出力を向上させる。また本発明の粒
径範囲である蛍光物質は光の吸収率及び変換効率が高く
且つ励起波長の幅が広い。このように、光学的に優れた
特徴を有する大粒径蛍光物質を含有させることにより、
発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光するこ
とができ、発光装置の量産性が向上される。
【００４６】ここで本発明において、粒径とは、体積基
準粒度分布曲線により得られる値である。前記体積基準
粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を
測定し得られるもので、具体的には、気温２５℃、湿度
７０％の環境下において、濃度が０．０５％であるヘキ
サメタリン酸ナトリウム水溶液に各物質を分散させ、レ
ーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ａ）
により、粒径範囲０．０３μｍ〜７００μｍにて測定し
得られたものである。この体積基準粒度分布曲線におい
て積算値が５０％のときの粒径値を中心粒径とし、本発
明で用いられる蛍光物質の中心粒径は１５μｍ〜５０μ
ｍの範囲であることが好ましい。また、この中心粒径値
を有する蛍光物質が頻度高く含有されていることが好ま
しく、頻度値は２０％〜５０％が好ましい。このように
粒径のバラツキが小さい蛍光物質を用いることにより色
ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られ
る。
【００４７】（第７の工程）第７の工程では、前記透光
性部材の上面に遮断層を設ける。遮断層とは具体的に、
ＴｉＯ２等の反射・遮断の作用を有する物質が混合さ
れたエポキシ樹脂等の接着材料を用いてこれを孔版印刷
により塗布するか、若しくはメタル箔等を真空圧着によ
り固着させて形成される。
【００４８】（第８の工程）第８の工程では、ダイヤモ
ンドカッター等によりチップ部品型発光素子の個片に分
割する。この際、前記遮断層、前記封止部材、前記絶縁
性基板、及び前記薄型平板のそれぞれ一部分を共に前記
遮断層と垂直方向にダイシングし、前記封止部材の一側
面を露出させて発光面を形成する。これにより、前記発
光面は隣接する各構成部材の端面とほぼ同一平面とな
り、良好な指向特性を有するチップ部品型発光素子が得
られる。また、図７のように、各パッケージ内にＬＥＤ
チップを複数個配置し、各チップ部品型発光素子にそれ
ぞれＬＥＤチップが配置されるようにダイシングする
と、量産性が向上され好ましい。
【００４９】以上のような工程により、図８に示す構造
の実施の形態１のチップ部品型発光素子が製造される。
【００５０】変形例．本発明は、実施の形態で説明した
ＬＥＤチップが１つの場合に限定されるものではなく、
ＬＥＤチップの個数は任意に選択できる。例えば、赤
色、黄色の２色であってもよく、このようにすると発光
色を広げることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るチップ部品型発光素子は、厚さ方向に貫通し且つ前記
厚さ方向と垂直な一方向に開口してなる凹部を有する絶
縁性基板の、前記凹部の背面側を塞ぐように絶縁部材を
介して対向した一対の電極からなる薄型平板が接合され
てなるパッケージと、前記凹部内にて前記一対の電極と
電気的に接合された発光素子チップと、前記凹部内から
前記絶縁性基板上面にかけて設けられてなる透光性部材
とを有するチップ部品型発光素子であって、前記透光性
部材は、上面に遮断層を有すると共に前記絶縁性基板の
開口部から一側面が露出しており、前記一側面は隣接す
る前記パッケージ側面とほぼ同一平面を成していること
を特徴とする。このように構成することで、薄型平板の
厚さを従来例の基板や樹脂層に比較して薄くしても、上
記絶縁性基板により素子の機械的強度を維持でき、全体
としてのチップ部品型発光素子の厚さを薄くすることが
できることにより金属薄型平板を薄くすることができ、
放熱性が向上される。また、発光面が発光素子チップの
側面と対向した面であり且つ隣接するパッケージ部材、
具体的には、絶縁性基板、薄型平板、及び遮断層の側面
と同一平面を成していることにより、指向特性を狭める
ことなく良好な光学特性が得られる。また、この発光面
を形成する工程を各チップにダイシングする工程と掛け
合わせ、また一つのパッケージの複数の発光素子を配置
させ、ダイシング工程の際に発光面を形成すると同時に
チップ分割することにより、作業工程が簡略化され上記
チップ部品型発光素子を容易に製造することができ、量
産性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態のチップ部品型発光
素子の構成を示す模式的断面図及び平面図である。
【図２】 本発明に係る他の実施の形態のチップ部品型
発光素子の構成を示す平面図である。
【図３】 本発明に係る他の実施の形態のチップ部品型
発光素子の構成を示す模式的断面図及び平面図である。
【図４】 本発明に係るチップ部品型発光素子の製造方
法における第１の工程を説明するための模式的な断面図
である。
【図５】 本発明に係るチップ部品型発光素子の製造方
法における第２の工程を説明するための模式的な断面図
である。
【図６】 本発明に係るチップ部品型発光素子の製造方
法における第３〜第７の工程を説明するための模式的な
断面図である。
【図７】 本発明に係るチップ部品型発光素子の製造方
法における第８の工程を説明するための模式的な断面図
である。
【図８】 本発明に係る他の実施の形態のチップ部品型
発光素子の構成を示す模式的断面図である。
【図９】 従来のチップ部品型発光素子を説明する模式
的断面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁性基板 ２・・・薄型平板 ２ａ・・・第１の金属薄板 ２ｂ・・・第２の金属薄板 ３・・・第１の絶縁部 ４・・・絶縁層 ５・・・発光素子 ６・・・ワイヤー ７・・・第２の絶縁部 ８・・・フィラー含有透光性樹脂 ９・・・蛍光物質 １０・・・遮断層 １１・・・拡散防止層 １２・・・メッキ層 １３・・・金属層 １４・・・ドリル １５・・・貫通孔 １６・・・溝部 １７・・・導電性部材 １８・・・ダイヤモンドカッター

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 厚さ方向に貫通し且つ前記厚さ方向と垂
    直な一方向に開口してなる凹部を有する絶縁性基板の、
    前記凹部の背面側を塞ぐように絶縁部材を介して対向し
    た一対の電極からなる薄型平板が接合されてなるパッケ
    ージと、前記凹部内にて前記一対の電極と電気的に接合
    された発光素子チップと、前記凹部内から前記絶縁性基
    板上面にかけて設けられてなる透光性部材とを有するチ
    ップ部品型発光素子であって、 前記透光性部材は、上面に遮断層を有すると共に前記絶
    縁性基板の開口部から一側面が露出しており、前記一側
    面は隣接する前記パッケージ側面とほぼ同一平面を成し
    ていることを特徴とするチップ部品型発光素子。
  2. 【請求項２】 前記パッケージの凹部内壁において、前
    記開口部と対向する側面は湾曲を帯びていることを特徴
    とする請求項１に記載のチップ部品型発光素子。
  3. 【請求項３】 前記薄型平板と前記絶縁性基板の間に絶
    縁層を有し、前記絶縁性基板の凹部内壁は金属層で覆わ
    れており、前記絶縁層の上面は前記金属層表面と交差し
    前記凹部内にて露出していることを特徴とする請求項１
    又は２に記載のチップ部品型発光素子。
  4. 【請求項４】 前記薄型平板は、縁部において第１の背
    面から一部除去されてなる第２の背面を有することを特
    徴とする請求項１から３のいずれかに記載のチップ部品
    型発光素子。
  5. 【請求項５】 前記絶縁部材は、前記一対の電極間から
    前記第一の背面にかけて設けられていることを特徴とす
    る請求項１から４のいずれかに記載のチップ部品型発光
    素子。
  6. 【請求項６】 厚さ方向に貫通し且つ前記厚さ方向と垂
    直な一方向に開口してなる凹部を有する絶縁性基板の、
    前記凹部の背面側を塞ぐように絶縁部材を介して対向し
    た一対の電極からなる薄型平板が接合されてなるパッケ
    ージと、前記凹部内にて前記一対の電極と電気的に接合
    された発光素子チップと、前記凹部内から前記絶縁性基
    板上面にかけて設けられてなる透光性部材とを有するチ
    ップ部品型発光素子の製造方法であって、 絶縁性基板母材において、厚さ方向に貫通する貫通孔を
    複数設ける第１の工程と、 前記薄型平板となる複数の領域を有する金属薄板母材の
    上記領域において主面側から厚さ方向に溝部を形成し該
    溝部内に第１の絶縁部を設ける第２の工程と、前記金属
    薄板母材の背面に前記第１の絶縁部が前記貫通孔内に位
    置するように上記絶縁性基板を接合する第３の工程と、 前記発光素子チップの一方の電極を前記第一の電極に接
    続し、前記発光素子チップの他方の電極を前記第二の電
    極に接続する第４の工程と、 前記薄型平板の前記第１の絶縁部の各領域において、背
    面側から前記第１の絶縁部を露出させる溝部を形成し、
    該溝部に第２の絶縁部材を設ける第５の工程と、 前記絶縁性基板母材上に、上記複数の貫通孔を一単位と
    した開口部を有するマスクを配置させ、孔版印刷にて前
    記貫通孔内及び前記絶縁性基板母材上に透光性部材を流
    し込み前記発光素子チップを封止する第６の工程と、 前記透光性部材の上面に遮断層を設ける第７の工程と、 前記薄型平板の背面側から、共に前記貫通孔内部を通過
    するラインにてダイシングし、前記封止部材の一側面を
    露出させる第８の工程とを有することを特徴とするチッ
    プ部品型発光素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 上記第３の工程において、前記薄型平板
    母材の上面に絶縁層を塗布し前記絶縁層の上面の一部に
    前記絶縁性基板を接合した後、前記絶縁性基板の内壁に
    金属層を形成することを特徴とする請求項７に記載のチ
    ップ部品型発光素子の製造方法。
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