JP2011233552A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程が簡単で且つ放射角による色ムラが低減した半導体発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】サファイア基板７３を剥離したＬＥＤ素子１３を回路基板１２にフリップチップ実装した状態で、回路基板１２とＬＥＤ１３を蛍光体シート１１が覆う。サファイア基板７３を取り去ったことでＬＥＤ素子１３側面からの放射光が減り色ムラが低減する。さらに回路基板１２の表面が略平坦化するので蛍光体シート１１の貼付けが簡単になる。
【選択図】図５

Description

本発明は、回路基板上に半導体発光素子をフリップチップ実装し、その上部に蛍光体を含有する樹脂シートを被せた半導体発光装置及びその製造方法に関する。

実装効率や放熱特性を向上させるため、しばしば回路基板上に半導体発光素子（以後とくに断らない限りＬＥＤ素子と呼ぶ）を搭載した半導体発光装置（以後とくに断らない限りＬＥＤ装置と呼ぶ）にフリップチップ実装が用いられる。またＬＥＤ素子を実装した回路基板の上部に樹脂層を容易に形成するため、蛍光体を含有した樹脂シート（以後とくに断らないかぎり蛍光体シートと呼ぶ）を回路基板上にラミネートする方法も知られている。

例えば特許文献１の図４には基板２４上に複数の青色発光ダイオード１２を実装した構成基板（集合基板とも言う）準備し、複数種類の波長変換シート５１〜５４（蛍光体シート、図中ではフィルムとして表示されている）から選んだ最適な波長変換シートで構成基板をラミネート処理する製造工程が示されている。なお段落（００１６）にはＬＥＤ（青色発光ダイオード）１２がフリップチップ実装でもよいということが記載されている。

特許文献１は、蛍光体堆積工程の複雑さ及び一貫性のない色温度を課題としていたので、放射角に依存する色ムラについては言及していない。しかしながら特許文献１の方法で製造したＬＥＤ装置は構造上色ムラが現れる。青色発光ダイオード１２は、段落（００１３）に記載されているように成長用ウェハーの一部分であるＧａＮベース（絶縁基板ともいう）を備え、このＧａＮベースがふつう厚さが２００μｍ程度あるので、フリップチップ実装した場合、ＧａＮベースの上面（半導体層と反対側）からの発光に加え側面からも発光する。またＧａＮベースの上面に配置された波長変換シート対し側面に配置された波長変換シートは、青色発光ダイオード１２の厚みにより延びたり傾斜したりしている。この結果、上面からの発光と側面からの発光は蛍光体層を通過する距離が同一でなくなるため色相が異なってしまい放射角度に依存する色ムラが生じる。

これに対し例えば特許文献２の図２にはＬＥＤチップ５が蛍光体シート１０で囲まれた状況が示されており、段落（００１０）には、ＬＥＤチップ５の全周に均一に蛍光体が存在し、よりムラのない白色光の形成が可能となることが記載されている。

特開２００７−１２３９１５号公報 （図４、段落（００１３）、 段落（００１６）） 特開２００９−９４２６２号公報 （図２、段落（００１０））

特許文献１は、構成基板（集合基板）上に複数の青色発光ダイオード（ＬＥＤ素子）を配置し波長変換シート（蛍光体シート）を被せてから個片のＬＥＤ装置を得ている。この製造工程は効率的であるが、前述したように特許文献１には放射角に依存する色ムラが存在する。また特許文献２の図２に示されたＬＥＤ装置は、色ムラが改善するとしても、ＬＥＤチップ５（ＬＥＤ素子）の外形に沿って個片化した蛍光体シート１０を密着させるため製造工程が煩雑になっている。そこで本発明は、これらの課題に鑑みてなされたもので
あり、製造工程が簡単で且つ放射角による色ムラが低減する半導体発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、一方の面に複数のバンプを備えた半導体発光素子を回路基板上にフリップチップ実装した半導体発光装置において、
蛍光体を含有した樹脂シートが前記回路基板及び絶縁基板が剥離された前記半導体発光素子を覆うことを特徴とする。

前記蛍光体が前記樹脂シート内で前記半導体発光素子側に偏在していても良い。

前記蛍光体が前記樹脂シート内で均一に分散していても良い。

前記バンプが金バンプであり、該金バンプが前記回路基板と金錫共晶で接合することが好ましい。

前記金バンプが電解メッキ法で形成されることが好ましい。

前記半導体発光素子が占める領域を除く前記回路基板の表面と前記樹脂シートの間に充填部材を備えることが好ましい。

前記充填部材が接着材であっても良い。

前記充填部材が反射性部材を含有するインクであっても良い。

上記目的を達成するために本発明の半導体発光装置の製造方法は、絶縁基板上に形成された半導体発光素子を回路基板上にフリップチップ実装した半導体発光装置の製造方法において、
個片化すると前記回路基板となる回路基板領域を配列した集合基板を準備する準備工程と、
前記半導体発光素子を前記集合基板にフリップチップ実装する実装工程と、
前記半導体発光素子から前記絶縁基板を剥離したのち蛍光体を含有した樹脂シートを前記集合基板に貼り付ける貼付工程と、
前記集合基板を個片化する個片化工程と
を備えることを特徴とする。

前記貼付工程において複数の樹脂シートを貼り付けても良い。

前記実装工程において前記集合基板と前記半導体発光素子を金錫共晶により接合することが好ましい。

前記貼付工程において前記樹脂シートを貼り付ける前に前記半導体発光素子が占める領域を除いた前記集合基板の表面に、その集合基板を平坦化するための充填部材を塗布しても良い。

前記充填部材が接着材又は反射性部材を含有するインクであっても良い。

本発明の半導体発光装置は、剥離した絶縁基板に比べ半導体発光素子の半導体層が数μｍ程度の厚さしかないため、半導体発光素子の側面からほとんど光が出射しない。この結果、たとえ半導体発光素子からの出射光が回路基板の垂直方向に集中していることが原因となって生ずる色ズレが残るとはいっても、半導体発光素子の側面から出射する光が上面（他方の面）から出射する光に対して蛍光体層を通過する際に持たざるを得ない光路差に基づく色ズレはなくなる。また本発明の半導体発光装置は、ＬＥＤ素子の周囲に厚さが均一な蛍光体層を形成する方法に比べ、ＬＥＤ素子上面に蛍光体シートを貼りつけるだけである。以上のように本発明の半導体発光装置は、製造工程が簡単なうえ放射角による色ムラが低減する。

本発明の製造方法によれば、集合基板上にフリップチップ実装した半導体発光素子から絶縁基板を剥離するので、この半導体発光素子を実装した集合基板は概ね平面となる。この結果、簡単に蛍光体シートを集合基板に貼り付けることが可能になる。また、この集合基板を個片化して得られる半導体発光装置は、前述の理由により色ムラが低減する。以上のようにして本発明の製造方法は、色ムラを低減させた半導体発光素子を簡単に製造できる。

本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置の斜視図。 図１のＬＥＤ装置の斜視図。 図２のＬＥＤ素子をバンプ面から見た平面図。 図２のＬＥＤ素子の断面図。 図１のＬＥＤ装置の断面図。 図５のＣで囲んだ領域の拡大図。 図１のＬＥＤ装置を製造するための説明図。 図７で用いた集合基板の平面図。 本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。 本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。 図１０のＬＥＤ装置を製造するための説明図。 本発明の第４実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。 図１２のＬＥＤ装置を製造するための説明図。 本発明の第５実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。 図１４のＬＥＤ装置を製造するための説明図。

以下、添付図１〜１５を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。
（第１実施形態）

添付図１〜８を参照して本発明の第１実施形態を詳細に説明する。先ず図１〜６によりＬＥＤ装置（半導体発光装置）、及びＬＥＤ素子（半導体発光素子）と回路基板ついて説明する。

図１により本実施形態のＬＥＤ装置の外観を説明する。図１はこのＬＥＤ装置１０の斜視図である。ＬＥＤ装置１０は回路基板１２の上に蛍光体を含有した蛍光体シート１１（樹脂シート）が貼り付いている。

図２により図１のＬＥＤ装置１０に実装されたＬＥＤ素子１３の実装状況を概説する。図２は図１のＬＥＤ装置１０から蛍光体シート１１を剥がしとった状態のＬＥＤ装置２０の斜視図である。回路基板１２の板材１６上には−電極１４と＋電極１５が形成されている。さらにその上にはＬＥＤ素子１３がフリップチップ実装されている。このＬＥＤ素子
１３のｎ側バンプ（図示せず）とｐ側バンプ（図示せず）はそれぞれ−電極１４と＋電極１５に接続している。なおＬＥＤ素子１３は厚みを無視し回路基板１２に貼り付くようにして描いた。

図３によりＬＥＤ素子１３の電極面を説明する。図３はＬＥＤ素子１３を電極面側から眺めた平面図である。ｎ型半導体層２１は、上層にあるｐ型半導体層２２から一部分が露出している。ｎ側バンプ２３はｎ型半導体層２１に接続し、ｐ側バンプ２４はｐ型半導体層２２に接続している。なおｎ側バンプ２３はｐ側バンプ２４より平面積が小さく、ｎ側バンプ２３およびｐ側バンプ２４は電解メッキ法で形成した金バンプである。また、成長用ウェハーの一部であったサファイア基板（絶縁基板、図示せず）はｎ側半導体層２１からレーザー剥離法により除去されている。

図４によりＬＥＤ素子１３の断面を説明する。図４は図３のＢＢ線に沿ったＬＥＤ素子１３の断面図である。なおｎ側バンプ２３とｐ側バンプ２４が同時に図示できるように図３ではＢＢ線を曲げている。図４に示すようにｎ型半導体層２１の下面にはｐ型半導体層２２とｎ側バンプ２３があり、ｐ型半導体層２２にはｐ側バンプ２４が付着している。発光層（図示せず）は、ｎ型半導体層２１とｐ型半導体層２２の境界部にあり、平面的には概ねｐ型半導体層２２に等しい。

図５によりＬＥＤ装置１０の積層構造を説明する。図５は、図２のＡ−Ａ線に沿うようにして描いた図１のＬＥＤ装置１０の断面図である。なおＬＥＤ素子１３のｎ及びｐ側バンプ２３，２４と回路基板１２のスルーホール１４ａ，１５ａを同時に図示するため図２ではＡ−Ａ線を屈曲させた。またＬＥＤ素子１３の断面は図４と同じである。

回路基板１２とＬＥＤ素子１３は蛍光体２５を含有した蛍光体シート１１によって覆われている。ＬＥＤ素子１３の上面は直接蛍光体シート１１と接し、蛍光体シート１１中の蛍光体２５は下部に偏在している。板材１６の上面には−電極１４及び＋電極１５、並びに下面にはマザー基板（図示せず）の電極と接続するための出力電極１４ｂ及び出力電極１５ｂが形成されている。−電極１４と出力電極１４ｂ、並びに＋電極１５と出力電極１５ｂはそれぞれスルーホール１４ａ，１５ａで接続している。

蛍光体シート１１は厚さが５０〜２００μｍでシリコーンからなる樹脂シートであり、蛍光体２５は蛍光体シート１１の下部に堆積している。さらに蛍光シートの下面には接着材（図示せず）が塗布され、この接着材でラミネート時に蛍光体シート１１と回路基板１２及びＬＥＤ素子１３とを接着する。板材１６は厚さが３００μｍでＢＴレジン（三菱瓦斯化学の商標名であり、ビスマレイミドトリアジン樹脂等からなる熱硬化性樹脂）からなる。−及び＋電極１４，１５と出力電極１４ｂ，１５ｂはニッケルと金を積層した銅箔である。スルーホール１４ａ，１５ａは直径が２００μｍで銅ペーストが充填されている。

図６により回路基板１２から蛍光体シート１１に至る積層構造を詳細に説明する。図６は図５のＣで囲んだ領域の拡大図である。回路基板１２の板材１６上には、＋電極１５、金錫共晶層２４ｃ、金バンプ部２４ｂ、ＵＢＭ（アンダーバンプメタル）層２４ａ、金属層２２ｂ、ｐ型ＧａＮ層２２ａ、発光層２１ａ、ｎ型半導体層２１、蛍光体シート１１が積層している。ｐ側バンプ２４は、金錫共晶層２４ｃ、金バンプ部２４ｂ、ＵＢＭ層２４ａの積層物であり、ｐ型半導体層２２は金属層２２ｂとｐ型ＧａＮ層２２ａの積層物であり、半導体層２６はｐ型半導体層２２と発光層２１ａ、ｎ型半導体層２１を含んでいる。

＋電極１５は、厚さが１０〜２０μｍの銅箔と、厚さが２μｍ程度のＮｉ層と厚さが０．３μｍ程度のＡｕ層が積層した構造になっている。金錫共晶層２４ｃは厚さが２〜３μｍでｐ側バンプ２４と＋電極１５を接合する。共晶接合は融点を３００℃〜４２０℃に設
定できるため、２５０℃前後のリフロー温度でＬＥＤ装置１０をマザー基板に実装するときに、共晶接合部が固体のまま維持されるので有利な接合法である。金バンプ部２４ｂは厚さが１０〜２０μｍである。ＵＢＭ層２４ａは、金バンプ部２４ｂを電解メッキ法で形成するときの共通電極が金バンプ部２４ｂを分離する際に残ったものであり、厚さが０．３μｍで、ＴｉＷとＡｕの２層構造になっている。

金属層２２ｂは、電流分布の改善やオーミックコンタクト、反射機能、原子拡散防止など様々な目的を達成するためＩＴＯ層、Ａｇ層、金層など様々な金属薄膜が積層したものである。金属層２２ｂとｐ型ＧａＮ層２２ａからなるｐ型半導体層２２は厚さが約１μｍである。ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層からなる発光層２１ａは厚さが６０ｎｍであり、ｎ型ＧａＮからなるｎ型半導体層２１は厚さが約４μｍである。この結果、半導体層２６は厚さが約５μとなる。

以上、本実施形態におけるＬＥＤ装置１０について説明してきた。ひき続き図７と図８により本実施形態の製造方法に係わる事項を説明する。

図７により本実施形態の製造方法を説明する。図７は本実施形態の製造方法の説明図である。（ａ）〜（ｇ）では集合基板７１（ないし回路基板１２）の断面が含まれるようにして特徴的な状況を示した。

（ａ）は集合基板７１の準備工程を示している。集合基板７１は一辺が約５０ｍｍの正方形であり回路基板領域が５００個ほど含まれる。ここで回路基板領域とは集合基板７１を切断すると回路基板１２になる領域である。集合基板７１の板材１６上には−及び＋電極１４，１５が形成されている。なお図示していないが既にスルーホール１４ａ，１５ａ並びには出力電極１４ｂ，１５ｂも形成済みである。

（ｂ）は実装工程においてＬＥＤ素子１３と集合基板７１とを位置合わせする工程を示している。予め集合基板７１上の回路基板領域のピッチに合わせて粘着シート７２上にＬＥＤ素子１３を配置しておく。フリップチップ実装のためＬＥＤ素子１３が配列した粘着シート７２を裏返し、各ＬＥＤ素子１３のｎ側及びｐ側バンプ２３，２４がそれぞれ−及び＋電極１４，１５と接続できるように位置あわせする。なお粘着シート７２は加熱により粘着力がなくなる。粘着シート７２にはＬＥＤ素子１３が形成されているサファイア基板７３（絶縁基板）を貼りつける。

（ｃ）は実装工程においてＬＥＤ素子１３を接合する工程を示している。位置あわせが完了したら集合基板７１を加熱台７６上に載せ、ヘッド７５で粘着シート７２の上から加圧する。このときの圧力は１個のＬＥＤ素子１３あたり１００ｇｗ程度である。ヘッド７５で集合基板７１を固定したら加熱台７６の温度を上昇させ接合部が３００℃を数秒維持できるようにする。加熱が終わり集合基板７１が冷却したら加圧を止め集合基板７１を取り出す。

（ｄ）は実装工程において粘着シート７２を剥がす工程を示している。前述のように粘着シート７２は加熱により粘着力を失うので集合基板７１から簡単に粘着シート７２を剥がすことができる。

（ｅ）は貼付工程においてサファイア基板７３をＬＥＤ素子１３から剥離する工程を示している。サファイア基板７３の上面からＬＥＤ素子１３に向かってレーザーを照射し、サファイア基板７３とＬＥＤ素子１３の界面を剥離する。

（ｆ）は貼付工程において蛍光体シート１１をラミネートする工程を示している。半導
体層がむき出しになったＬＥＤ素子１３がフリップチップ実装された集合基板７１を、下面に接着材を塗布した蛍光体シート１１で覆う。続いて集合基板７１を加熱して蛍光体シート１１の接着材を硬化し集合基板７１と蛍光体シート１１を接着する。なおＬＥＤ素子１３による蛍光体シート１１の凹凸は無視して描いている。

（ｇ）は個片化工程を示している。蛍光体シート１１で被覆された集合基板７１をダイシングする。これで回路基板領域が個片化し個別のＬＥＤ装置１０を得る。

図８により、図７（ａ）の状態にある集合基板７１について説明する。図８は集合基板７１の一部分を拡大した平面図である。集合基板７１には点線で示した切断線８１があり、切断線８１により囲まれた領域が回路基板領域である。個片化工程おいて切断線８１で個々の回路基板領域が分割される。各回路基板領域には−電極１４と＋電極１５が形成されている。同様に各領域には出力電極１４ｂ，１５ｂ（図示せず）とスルーホール１４ａ，１５ａ（図示せず）も形成されている。参考のためひとつの回路基板領域にＬＥＤ素子１３が実装される領域１３ａを点線で示した。
（第２実施形態）

以下、添付図９を参照しながら、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。ＬＥＤ装置の外観及びＬＥＤ素子１３、回路基板１２は第１実施形態と等しいので説明を省く。なお説明のなかでサフィックスをつけて第２実施形態であることを明示している部分がある。

図９により本実施形態のＬＥＤ装置１０ａ（サフィックス変更）の断面を説明する。図９も図２のＡ−Ａ線に沿うようにして描いたＬＥＤ装置１０ａの断面図である。第１実施形態との相違点は蛍光体シート１１ａだけである。蛍光体シート１１ａでは蛍光体２５ａが均一に分散している。

第１実施形態のように蛍光体２５を沈降させた蛍光体シート１１は、特許文献２の段落（０００２）に記載されるように白色光源として好ましいとされている。すなわち経験的に明るさ改善し色ズレが減る。しかしながらＬＥＤ素子１３が薄い場合は色ズレの低減よりも明るさの改善が主な効果となる。このとき蛍光体２５が蛍光体シート１１の一方の面に偏在しているため、一方の面の側は柔軟性が悪くなる。これに対し第２実施例のように蛍光体２５ａが蛍光体シート１１ａの中に均一に分散している場合は蛍光体シート１１ａの柔軟性は全体的に均一になり取り扱いが容易になる。
（第３実施形態）

以下、添付図１０と図１１を参照しながら、本発明の第３実施形態について詳細に説明する。ＬＥＤ装置の外観及びＬＥＤ素子１３、回路基板１２は第１実施形態と等しいので説明を省く。なお説明のなかでサフィックスをつけて第３実施形態であることを明示している部分がある。

図１０により本実施形態のＬＥＤ装置１０ｃ（サフィックス変更）の断面を説明する。図１０も図２のＡ−Ａ線に沿うようにして描いたＬＥＤ装置１０ｃの断面図である。回路基板１２及びＬＥＤ素子１３の上には３枚の蛍光体シート１１ｃ３，１１ｃ２，１１ｃ１が積層している。回路基板１２と蛍光体シート１１ｃ３の間であってＬＥＤ素子１３を除く空間に平坦化層１７（充填部材）がある。

図１１により本実施形態の製造方法を説明する。図１１は本実施形態の製造方法の説明図である。準備工程から実装工程における粘着シート７２（図示せず）を剥がす工程までは第１実施形態と共通であるから、粘着シート７２を剥がす工程（ｄ−１）から示した。

（ｄ−２）は実装工程と貼付工程の間において平坦化層１７を形成する工程を示している。粘着シート７２を剥がしたら、シリコーン樹脂を集合基板７１に塗布し加熱して硬化させる。シリコーン樹脂の表面はＬＥＤ素子１３とサファイア基板７３の境界面と同じ高さにする。シリコーン樹脂はＬＥＤ素子１３の周囲ばかりでなく下部にも染み込んでいる。

（ｅ−１）は貼付工程においてＬＥＤ素子１３からサファイア基板７３をレーザーで剥離する工程を示している。平坦化層１７の表面とほぼ同じ高さでＬＥＤ素子１３のｎ型半導体面が現れる。

（ｆ―１）は貼付工程において最下層の蛍光体シート１１ｃ３を配置する工程を示している。

（ｆ―２）は貼付工程において中央の蛍光体シート１１ｃ２を配置する工程を示している。

（ｆ―３）は貼付工程において最上層の蛍光体シート１１ｃ１を配置する工程を示している。それぞれの蛍光体シート１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３の下面には接着材が塗布されており加熱により硬化する。

（ｇ−１）は個片化工程を示している。蛍光体シート１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３で被覆された集合基板７１をダイシングし個別のＬＥＤ装置１０ｃを得る。

単一の蛍光体シートは平面的に蛍光体分布が不均一になることがある。このような場合、第３実施形態のように複数の蛍光体シート１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３を積層すると平面的な蛍光体分布が平均化されて輝度や色のムラを軽減できる。またｎ型半導体層の屈折率が約２．５と大きいので、下層の蛍光体シート１１ｃ３から順番に屈折率を小さくしていくことが好ましい。
（第４実施形態）

以下、添付図１２と図１３を参照しながら、本発明の第４実施形態について詳細に説明する。ＬＥＤ装置の外観及びＬＥＤ素子１３、回路基板１２は第１実施形態と等しいので説明を省く。なお説明のなかでサフィックスをつけて第４実施形態であることを明示している部分がある。

図１２により本実施形態のＬＥＤ装置１０ｄ（サフィックス変更）の断面を説明する。図１２も図２のＡ−Ａ線に沿うようにして描いたＬＥＤ装置１０ｄの断面図である。回路基板１２及びＬＥＤ素子１３の上には、蛍光体２５ｄが下方に偏在した蛍光体シート１１ｄが積層している。回路基板１２と蛍光体シート１１ｄの間であってＬＥＤ素子１３を除く空間に接着層１７ｄがある。

図１３により本実施形態の製造方法を説明する。図１３は本実施形態の製造方法の説明図である。準備工程からサファイア基板７３をＬＥＤ素子１３から剥離する工程（ｅ−２）までは第１実施形態と共通である。そこで一つ手前の粘着シート７２（図示せず）を剥がす工程（ｄ−３）から示した。

（ｅ−３）は貼付工程においてサファイア基板７３を剥離したあとで接着層１７ｄを形成する工程を示している。サファイア基板７３を剥離したら、シリコーン系接着材を集合基板７１に塗布する。このとき接着層１７ｄの表面をＬＥＤ素子１３のｎ型半導体層２１
の露出面と同じ高さにする。接着材はＬＥＤ素子１３の周囲ばかりでなく下部にも染み込んでいる。

（ｆ―４）は貼付工程において蛍光体シート１１ｄを貼り付ける工程を示している。蛍光体シート１１ｄを接着層１７ｄ上に配置し、集合基板７１を加熱して接着層１７ｄを硬化し、集合基板７１、接着層１７ｄ、蛍光体シート１１ｄを接着する。なお本実施形態では蛍光体シート１１ｄの下面に予め接着材を塗布しておかなくて良い。

（ｇ−２）は個片化工程を示している。蛍光体シート１１ｄで被覆された集合基板７１をダイシングし個別のＬＥＤ装置１０ｄを得る。
（第５実施形態）

以下、添付図１４と図１５を参照しながら、本発明の第５実施形態について詳細に説明する。ＬＥＤ装置の外観及びＬＥＤ素子１３、回路基板１２は第１実施形態と等しいので説明を省く。なお説明のなかでサフィックスをつけて第５実施形態であることを明示している部分がある。

図１４により本実施形態のＬＥＤ装置１０ｅ（サフィックス変更）の断面を説明する。図１４も図２のＡ−Ａ線に沿うようにして描いたＬＥＤ装置１０ｅの断面図である。回路基板１２及びＬＥＤ素子１３の上には、均一に蛍光体２５ｅが分散した蛍光体シート１１ｅが積層している。回路基板１２と蛍光体シート１１ｅの間であってＬＥＤ素子１３を除く空間には白色インク層１７ｅ（インク）がある。白インクは酸化チタンなどの反射性微粒子をバインダー中に混練したもので、流動性を持ち加熱により硬化する。

図１５により本実施形態の製造方法を説明する。図１５は本実施形態の製造方法の説明図である。準備工程から粘着シート７２（図示せず）を剥がす工程までは第１実施形態と共通である。そこで粘着シート７２を剥がす工程（ｄ−４）から示した。

（ｄ−５）は実装工程と貼付工程の間において白インク層１７ｅを形成する工程を示している。粘着シート７２を剥がしたら、白インクを集合基板７１に塗布し加熱して硬化させる。白色インク層１７ｅの表面はＬＥＤ素子１３とサファイア基板７３の境界面と同じ高さする。白色インク層１７ｅはＬＥＤ素子１３の周囲ばかりでなく下部にも染み込んでいる。

（ｅ−４）は貼付工程においてＬＥＤ素子１３からサファイア基板７３をレーザーで剥離する工程を示している。白インク層１７ｅの表面と同じ高さでＬＥＤ素子１３のｎ型半導体層２１の上面が現れる。

（ｆ―５）は貼付工程において蛍光体シート１１ｅを貼りつける工程を示している。蛍光体シート１１ｅを白インク層１７ｅ上に配置し、集合基板７１を加熱して蛍光体シート１１ｅを貼りつける。予め蛍光体シート１１ｅの下面には接着材を塗布しておく。

（ｇ−３）は個片化工程を示している。蛍光体シート１１ｅで被覆された集合基板７１をダイシングし個別のＬＥＤ装置１０ｅを得る。

白インク層１７ｅは蛍光体シート１１ｅから図の下側に向かって進む光を図の上方に反射するのでＬＥＤ装置１０ｅの発光効率が向上する。

本発明のＬＥＤ装置において、ＬＥＤ素子が薄いため、素子側面から出る光が少ないため色ムラが低減することはすでに述べた。ｎ型半導体層の屈折率が約２．５であるため、
ｎ型半導体層の表面に屈折率調整用の薄膜層や微小プリズムを設けると光り取り出し効率を改善できる。

バンプが金バンプであり、その金バンプが回路基板と金錫共晶で接合していると、前述のリフロー時の利点に加え、変形し易いバンプや接合部がサファイア基板をＬＥＤ素子から剥離する際に生じる応力を吸収できる。

この電解メッキ法は、比較的自由に金バンプの平面形状を設定できるので、前述の剥離時の応力緩和に加え放熱特性や接合強度に対し適切な形状を選べる。

第３〜５実施形態は、ＬＥＤ素子１３が占める領域を除く回路基板１２の表面と蛍光体シート１１ｃ３，１１ｄ，１１ｅの間に隙間を充填する部材を備えていた。この結果、ＬＥＤ装置１０ｃ、１０ｄ，１０ｅの表面を数μｍの精度で平坦化できる。この平坦性の良さは、例えば真空ノズルのチャックを容易するから生産性向上に繋がる。

この隙間に接着材などの部材を充填する工程はサファイア基板７３を剥がす工程の前後どちらであっても良い。また充填部材は印刷法やインクジェット塗布で集合基板上に配置しても良く、集合基板上に均一に充填部材を塗布してから研磨して半導体層表面を表出させても良い。充填部材が透明なら半導体層表面を多少覆っても問題ない。

板材１６はＢＴレジンばかりでなくアルミナや窒化アルミなどでも良い。とくに白インクを使う場合には板材自体の反射率は低いが熱伝導性の良い窒化アルミ、Ｓｉ、及び反射率は低いが価格の安いガラエポなどが発光効率を損なわずに使えるようになる。

本発明の製造方法は集合基板に蛍光体シートを貼りつける工法なので、蛍光体シートを予めロール状にしておくと生産性があがる。

１０，１０ａ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ、２０…ＬＥＤ装置（半導体光学装置）、
１１，１１ａ，１１ｃ１，１１ｃ２，１１ｃ３，１１ｄ，１１ｅ…蛍光体シート（樹脂シート）、
１２…回路基板、
１３…ＬＥＤ素子（半導体発光素子）、
１３ａ…ＬＥＤ素子の実装領域、
１４…−電極、
１４ａ，１５ａ…スルーホール電極、
１４ｂ，１５ｂ…出力電極、
１５…＋電極、
１６…板材、
１７…平坦化層（充填部材）、
１７ｄ…接着材、
１７ｅ…白インク層（インク）、
２１…ｎ型半導体層、
２１ａ…発光層、
２２…ｐ型半導体層、
２２ａ…ｐ型ＧａＮ層、
２２ｂ…金属層、
２３…ｎ側バンプ、
２４…ｐ側バンプ、
２４ａ…ＵＢＭ層、
２４ｂ…金バンプ部、
２４ｃ…金錫共晶層、
２５，２５ａ，２５ｄ，２５ｅ…蛍光体、
２６…半導体層、
７１…集合基板、
７２…粘着シート、
７３…サファイア基板、
７５…ヘッド、
７６…加熱台、
８１…切断線。

Claims (14)

1. 一方の面に複数のバンプを備えた半導体発光素子を回路基板上にフリップチップ実装した半導体発光装置において、
   蛍光体を含有した樹脂シートが前記回路基板及び絶縁基板が剥離された前記半導体発光素子を覆うことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記蛍光体が前記樹脂シート内で前記半導体発光素子側に偏在していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記蛍光体が前記樹脂シート内で均一に分散していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
4. 前記バンプが金バンプであり、該金バンプが前記回路基板と金錫共晶で接合することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
5. 前記金バンプが電解メッキ法で形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光装置。
6. 前記半導体発光素子が占める領域を除く前記回路基板の表面と前記樹脂シートの間に充填部材を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
7. 前記充填部材が接着材であることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
8. 前記充填部材が反射性部材を含有するインクであることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
9. 絶縁基板上に形成された半導体発光素子を回路基板上にフリップチップ実装した半導体発光装置の製造方法において、
   個片化すると前記回路基板となる回路基板領域を配列した集合基板を準備する準備工程と、
   前記半導体発光素子を前記集合基板にフリップチップ実装する実装工程と、
   前記半導体発光素子から前記絶縁基板を剥離してから蛍光体を含有した樹脂シートを前記集合基板に貼り付ける貼付工程と、
   前記集合基板を個片化する個片化工程と
   を備えることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
10. 前記貼付工程において複数の樹脂シートを貼り付けることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光装置の製造方法。
11. 前記実装工程において前記集合基板と前記半導体発光素子を金錫共晶により接合することを特徴とする請求項９又は１０に記載の半導体発光装置の製造方法。
12. 前記貼付工程において前記樹脂シートを貼り付ける前に前記半導体発光素子が占める領域を除いた前記集合基板の表面に、該集合基板を平坦化するための充填部材を塗布することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
13. 前記充填部材が接着材であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置の製造方法。
14. 前記充填部材が反射性部材を含有するインクであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置の製造方法。

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