JP2012015437A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７を回路基板１２の上面にフリップ実装し薄型で小型のＬＥＤ装置１０を作成したところ、期待していたほど明るくならなかったのでＬＥＤ装置１０の発光効率改善を目指す。
【解決手段】ツェナーダイオード１７は回路基板１２と接続する面とは反対側の面に反射層３７を備える。この反射層３７は、金属膜や反射性微粒子とバインダーとを混練した白色インクであることが好ましい。またＬＥＤ素子１３及びツェナーダイオード１７の電極が電解メッキ法で形成した金バンプであり、金錫共晶で回路基板１２と接合することが好ましい。
【選択図】図８

Description

本発明は、回路基板上に半導体発光素子と保護素子とをフリップチップ実装し、その上部に蛍光層を備える半導体発光装置に関する。

半導体発光装置（以後とくに断らない限りＬＥＤ装置と呼ぶ）では、半導体発光素子（以後とくに断らない限りＬＥＤ素子と呼ぶ）が静電気やサージによる高電圧で破壊することがあるため、保護素子としてツェナーダイオードが使われてきた。例えば特許文献１の図６には絶縁基板６０に形成された第１及び第２の端子電極６１，６２上にそれぞれＬＥＤチップ（半導体発光素子）６３及びツェナーダイオードチップ（保護素子）６５が実装され、ＬＥＤチップ６３とツェナーダイオードチップ６５が逆方向になるよう接続されている様子が示されている。

ちなみに特許文献１は、図６に示した従来技術が絶縁基板上にＬＥＤチップとツェナーダイオードチップを実装しているため基板面積が大きくなってしまい超小型で且つ静電対策を施した表面実装型ＬＥＤ（ＬＥＤ装置）が得られないという課題に対し、絶縁基板の上面にＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）を実装し、下面にツェナーダイオードチップを実装して解決を図った。特に図３には、実装効率や放熱特性が向上するフェースダウンボンディング（フリップチップ方式）で絶縁基板１０上面にＬＥＤチップ３を実装し、絶縁基板１０の下面に形成した凹部にツェナーダイオードチップ５をワイヤーボンディング実装した様子が示されている。

特許文献１のＬＥＤ装置は、回路基板（絶縁基板に相当）の上下の面にそれぞれＬＥＤ素子と保護素子（以下とくに断らない限りツェナーダイオードと呼ぶ）を備えているため厚くなってしまう。また回路基板の上面はＬＥＤ素子をフリップチップ実装しているといっても、下面はワイヤーボンディングしているため生産性が高いとは言えない。そこで本願発明者は実装効率の良さに着眼し、ＬＥＤ素子とともにツェナーダイオードも回路基板の上面にフリップ実装し薄型で小型のＬＥＤ装置を作成した。

特開２００１−３６１４０号公報 （図３，図６）

ところが本願発明者が作成したＬＥＤ装置は、明るさ（全光束）が期待値に対して９０％程度にしかならなかった。そこで本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ装置の発光効率改善を目的とする。

上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、回路基板上に半導体発光素子とともに保護素子もフリップチップ実装され、蛍光体層が前記回路基板及び前記半導体及び保護素子を覆う半導体発光装置において、
前記保護素子は前記回路基板と接続する面とは反対側の面に反射層を備えることを特徴とする。

前記反射層が金属膜であっても良い。

前記反射層は反射性微粒子とバインダーとを混練した白色インクであっても良い。

前記半導体発光素子と前記保護素子がそれぞれ電解メッキ法で形成した金バンプを備え、
前記半導体発光素子及び前記保護素子が前記回路基板の電極と金錫共晶で接合するのが好ましい。

前記回路基板が凹部を備え、該凹部に前記保護素子が実装されることが好ましい。

本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子から出射し保護素子に向かう光線、及び半導体発光素子の出射光を吸収した蛍光体が発する光線のうち保護素子に向かう光線を保護素子の反射層で反射し半導体発光装置の出射方向に向けるので発光効率が改善する。

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装置の回路図。 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２のツェナーダイオードをバンプ面から見た平面図。 図２のツェナーダイオードの断面図。 図１のＬＥＤ装置の断面図。 図８のＤで示す領域の拡大図。 図１のＬＥＤ装置における発光の説明図。 図２のツェナーダイオードを製造するための説明図。 図１のＬＥＤ装置を製造するための説明図。 図１２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。 図１４のＬＥＤ装置における発光の説明図。 本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。 図１６のＬＥＤ装置における発光の説明図。 図１６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。

以下、添付図１〜１９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１〜１３を参照して本発明の第１実施形態を詳細に説明する。図１は本実施形態のＬＥＤ装置（半導体発光装置）の外観を説明するために描いたＬＥＤ装置１０の斜視図である。このＬＥＤ装置１０は、回路基板１２の上に蛍光体を含有した樹脂層１１（蛍光体層）が積層している。樹脂層１１は蛍光体を含有するシリコーン樹脂からなる。

図２により図１のＬＥＤ装置１０に実装されたＬＥＤ素子１３（半導体発光素子）とツェナーダイオード１７（保護素子）の実装状況を概説する。図２は図１のＬＥＤ装置１０から樹脂層１１を剥がしとったＬＥＤ装置２０の斜視図である。図２に示すように回路基
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とツェナーダイオード１７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（カソード電極、図示せず）とｐ側バンプ（アノード電極、図示せず）はそれぞれ−電極１４と＋電極１５に接続している。同様にツェナーダイオード１７の二つの電極（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。

図３によりＬＥＤ装置２０の回路を説明する。図３はＬＥＤ装置２０の回路図である。ＬＥＤ素子１３のアノード及びカソードはそれぞれ＋電極１５及び−電極１４と接続する。ツェナーダイオード１７は、ＬＥＤ素子１３の順方向（図の左から右）を向くツェナーダイオード素子１７ｅと逆方向を向くツェナーダイオード素子１７fがカソード同士を接続するようにして向かい合ったものであり、ツェナーダイオード素子１７ｅ及びツェナーダイオード素子１７ｆのアノードはそれぞれ＋電極１５及び−電極１４と接続する。なおツェナーダイオード１７は、現在生産されているウェハーをフリップチップ実装に流用したため２素子構造となっている。しかしフリップチップ実装専用のウェハーを起こせば逆方向のツェナーダイオード素子１７ｆだけで済むようになり、このときツェナーダイオード素子１７ｆのカソードは＋電極１５に接続する。

図３において、−電極１４に＋方向の大きなサージが入ると、サージ電流は、まずツェナーダイオード素子１７ｆ、次にツェナーダイオード素子１７ｅを経由して＋電極１５に抜ける。＋電極１５に−方向の大きなサージが入る場合も同様である。このようにしてＬＥＤ素子１３はサージ（静電気も含む）から守られる。

図４によりＬＥＤ素子１３の電極面を説明する。図４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。

図５によりＬＥＤ素子１３の断面を説明する。図５は図４のＢ−Ｂ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４ではＢ−Ｂ線を曲げている。図５に示すようにサファイア基板２５の下にｎ型半導体層２１があり、さらにｎ型半導体層２１の下面にはｐ型半導体層２２がある。またｎ型半導体層２１及びｐ型半導体層２２の下面にはそれぞれｎ側バンプ２３及びｐ側バンプ２４が付着している。サファイア基板２５は厚さが５０〜３００μｍ、ｎ型半導体層２１は厚さが５μｍ程度であり、ｐ型半導体層２２は総厚が１μｍ程度で厚みが１００〜２００ｎｍのｐ型ＧａＮ層を含む。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、平面的な形状は概ねｐ型半導体層２２に等しい。ｎ及びｐ側バンプ２３，２４は厚さが１０〜３０μｍである。

図６によりツェナーダイオード１７の電極面を説明する。図６はツェナーダイオード１７を電極面側から眺めた平面図である。保護膜３６上には図２で示した−電極１４に接続するバンプ３３と、同じく＋電極１５に接続するバンプ３４とがある。ツェナーダイオード１７は２個のツェナーダイオード素子１７ｅ，１７ｆが向かい合ったものなので、バンプ３３，３４は特性上の違いを持たないがダイオードの一種であることを示すため便宜上大きさを変えた。

図７によりツェナーダイオード１７の断面を説明する。図７は図６のＣ−Ｃ線に沿ったツェナーダイオード１７の断面図である。ｎ型のＳｉ基板３１の上部には厚さが１００ｎｍのＡｌからなる反射層３７があり、Ｓｉ基板３１の下部に二つのｐ型半導体領域３２ａ，３２ｂがある。Ｓｉ基板３１及びｐ型半導体領域３２ａ，３２ｂの下面を覆う保護膜３
６は、ｐ型半導体領域３２ａ，３２ｂに開口部があり、それぞれの開口部はアルミ電極３５ａ，３５ｂで覆われている。このアルミ電極３５ａ，３５ｂにはそれぞれバンプ３４，３３が接続している。

図８によりＬＥＤ装置１０の積層構造を説明する。図８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とツェナーダイオード１７のバンプ３３と回路基板１２のスルーホール１４ａ，１５ａを同時に図示できるように図２ではＡ−Ａ線を屈曲させた。またＬＥＤ素子１３の断面は図５と同じで、ツェナーダイオード１７の断面は図７より簡略化している。

蛍光体を含有した樹脂層１１が回路基板１２とＬＥＤ素子１３、ツェナーダイオード１７を覆っている。回路基板１２は板材１６と−及び＋電極１４，１５、スルーホール１４ａ，１５ａ、出力電極１４ｂ，１５ｂからなっている。板材１６の上面に形成された−電極１４及び＋電極１５は、マザー基板（図示せず）の電極と接続するため板材１６の下面に形成された出力電極１４ｂ，１５ｂとそれぞれスルーホール１４ａ，１５ａで接続している。ＬＥＤ素子１３のｐ側バンプ２４とツェナーダイオード１７のバンプ３４（図示せず）は＋電極１５と接続し、ｎ側バンプ２３とバンプ３３は−電極１４と接続する。なおツェナーダイオード１７とＬＥＤ素子１３は一括して接合できるように同じ高さとしている。

樹脂層１１は厚さが４００μｍ程度でシリコーンからなる。板材１６は厚さが３００μｍでアルミナからなる。−及び＋電極１４，１５並びに出力電極１４ｂ，１５ｂは厚さが１０〜２０μｍ程度で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９により回路基板１２からツェナーダイオード１７のｐ型半導体領域３２ｂに至る積層構造を詳細に説明する。図９は図８のＤ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１４、金錫共晶層３３ｃ、金バンプ部３３ｂ、ＵＢＭ（アンダーバンプメタル）層３３ａ、アルミ電極３５ｂ、ｐ型半導体領域３２ｂが積層している。バンプ３３は、金錫共晶層３３ｃ、金バンプ部３３ｂ、ＵＢＭ層３３ａの積層物である。金錫共晶層３３ｃは厚さが２〜３μｍでバンプ３３と−電極１４を接合する。金錫共晶接合は融点を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ことから有利な接合法である。金バンプ部３３ｂは厚さが１０〜３０μｍである。ＵＢＭ層３３ａは、ウェハー状態で金バンプ部３３ｂを電解メッキ法で形成するときの共通電極（メッキ電極ともいう）がバンプ３３（及びバンプ３４）同士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。またアルミ電極３５ｂは厚さが１μｍ程度である。

以上、本実施形態におけるＬＥＤ装置１０の構造について説明してきた。ひき続き図１０で本実施形態のＬＥＤ装置１０における発光を説明する。図１０は、ＬＥＤ装置１０の発光の説明図であり、図８の断面図に蛍光体と代表的な光線を書き込んだものである。なお部材の番号は図示していない。

光線Ｌ１はＬＥＤ素子１３のｎ型半導体層２１とｐ型半導体層２２の境界面にある発光層からサファイア基板２５と樹脂層１１を通りＬＥＤ装置１０の外部に直接的に出射する光を示している。光線Ｌ２ａは樹脂層１１中で蛍光体１１ａに吸収される光を示している。光線Ｌ２ｂは蛍光体１１ａの発光がＬＥＤ装置１０の外部に出射する様子を示している。光線Ｌ３ａは樹脂層１１中で蛍光体１１ｂに吸収される光を示している。光線Ｌ３ｂは蛍光体１１ｂの発光がツェナーダイオード１７に向かい、ツェナーダイオード１７の反射
層３７で反射してＬＥＤ装置１０の外部に出射する様子を示している。この他にサファイア基板２５の側面や底面から出射する光線、回路基板１２の表面で反射される光線もあるが割愛している。

図１１と図１２により本実施形態のＬＥＤ装置１０の製造方法を説明する。図１１は本実施形態のツェナーダイオード１７を製造する方法の説明図である。（ａ）はウェハー３１ａを準備する工程を示している。ｎ型Ｓｉからなるウェハー３１ａの下面には複数のｐ型半導体領域３２ａ，３２ｂ（図示せず）が形成されており、さらに下面全体が保護膜３６（図示せず）で覆われている。なお保護膜３６は各ｐ型半導体領域３２ａ，３２ｂに対応して開口を備え、保護膜３６の開口部にはアルミ電極３５ａ，３５ｂ（図示せず）が設けられている。（ｂ）はウェハー３１ａの裏面を研磨する工程を示している。（ｃ）は電解メッキ法でバンプ３３を形成する工程を示している。電解メッキ法は、まずウェハー３１ａの下面全体にスパッタ法で共通電極を形成してから、バンプ領域が開口したレジスト膜を形成する。その後ウェハー３１ａを電解液に浸し、通電して金バンプ部を成長させ、レジスト膜をつけたまま金バンプ部３３ｂの下面に電解メッキ法またはスパッタ法で金錫共晶層３３ｃ（図示せず）を形成する。最後にレジストを除去し、バンプ３３とバンプ３４（図示せず）をエッチングマスクとして共通電極を除去する。（ｄ）は蒸着法又はスパッタ法でウェハー３１ａの上面にアルミニウムを１００ｎｍ堆積させ反射層３７ａを形成する工程を示している。（ｅ）は反射層３７ａにダイシング用シート３８を貼り付ける工程を示している。（ｆ）はダイシング機によりウェハー３１ａをツェナーダイオード１７に個片化する工程を示している。（ｇ）はピックアップできるようにダイシング用シート３８を拡張する工程を示している。

図１２は本実施形態のＬＥＤ装置１０を製造する工程の説明図である。（ａ）は粘着シート４１の下面に接着した多数のＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７を、集合基板４２の電極と位置合わせする工程を示している。ＬＥＤ素子１３もツェナーダイオード１７と同様にウェハーを準備し、裏面研磨、バンプ形成、個片化を経て作成する。集合基板４２には切断分離すると回路基板１２になる回路基板領域が多数配列しており、各回路基板領域には−電極１４や＋電極１５、スルーホール１４ａ，１５ａ（図示せず）、出力電極１４ｂ，１５ｂ（図示せず）が形成されている。粘着シート４１の下面ではＬＥＤ素子１３及びツェナーダイオード１７が予め回路基板領域のピッチに合わせて配列している。（ｂ）はＬＥＤ素子１３及びツェナーダイオード１７を集合基板４２の電極に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４２を加熱台４４上に載せ、ヘッド４３で粘着シート４１の上からヘッド４３で加圧する。その後、接合部が３００℃を数秒維持できるように加熱台４４の温度を上昇させる。加熱が終わり集合基板４２が冷却したら加圧を止め集合基板４２を取り出す。（ｃ）は粘着シート４１を剥がす工程を示している。粘着シート４１は加熱により粘着力を失うようにしてあるので集合基板４２から簡単に粘着シート４１を剥がすことができる。（ｄ）は集合基板４２上に樹脂層１１ｄを形成する工程を示している。ＬＥＤ素子１３及びツェナーダイオード１７が接合された集合基板４２を金型に装填し、集合基板４２を樹脂で覆ってから金型とともに樹脂を加熱し硬化させる。（ｅ）はダイシング機により集合基板４２を切断し、ＬＥＤ装置１０に個片化する工程を示している。

図１３により、図１２（ａ）の状態にある集合基板４２について説明する。図１３は集合基板４２の一部分を拡大した平面図である。集合基板４２には点線で示した切断線４５があり、切断線４５により囲まれた領域が回路基板領域である。図１２（ｅ）の個片化する工程では切断線４５を使って個々の回路基板領域を分割する。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（図示せず）とツェナーダイオード１７（図示せず）が
実装される領域１３ａ，１７ａ（点線で囲んだ白抜きの図形）を示した。

反射層３７の反射部材はアルミニウムに限らず、銀などの他の金属（なお銀は硫化防止のため表面をＳｉＯ２で被覆しておくと良い）、屈折率の異なる薄膜を多数積層した誘電体多層膜、酸化チタンなどの反射性微粒子と有機物ないし無機物のバインダーとを混練した白色インク（セラミックインクとも呼ばれる）であっても良い。特に白色インクは塗布により反射層３７を形成できるので、金属膜や誘電体多層膜にくらべ生産設備が簡単になる。また白色インクはアルミナからなる板材１６の拡散的な反射と反射特性が似ているため、金属や誘電体多層膜など鏡面反射を起こす反射部材を使う場合よりもツェナーダイオード１７実装部の放射強度ムラが目だない。白色インクは金属や誘電体多層膜比べて厚くする必要があるが、その厚さは３０μｍ程度あれば良い。

電解メッキ法は厚みの制御が容易であり、底面が概ね平面となる。例えば、ＬＥＤ素子用のウェハーとツェナーダイオード用のウェハーの厚みが異なっても、バンプの高さ調節でＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７の高さを揃えられるから、図１２（ｂ）のようにＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７を一括して接合できるようになる。バンプ３３，３４のコアとなる部材は金に限らず半田や銅、アルミニウムなど他の金属材料であっても良い。金バンプであれば前述のように金錫共晶による接合が適用できるのでリフロー時の安定性が保証される。

本実施形態では図８に示されるようにＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７が隣接している。これまでのツェナーダイオードは、裏面の反射率が低く実装領域を暗くしていた（放射強度ムラもある）ためＬＥＤ素子からできるだけ遠く離れた位置に配置されることが多かった。この配置関係は静電気によるＬＥＤ素子の破壊に対し弱くなる要因となっていた。いっぽう本実施形態は、ツェナーダイオード１７の裏面の反射率を向上させ暗い部分を生じにくくしたことでＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７を近接させることが可能となり、静電耐圧が向上するという副次的な効果も現れた。
（第２実施形態）

添付図１４，１５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装置の外観及び回路基板１２は第１実施形態と等しい。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１４により本実施形態のＬＥＤ装置１０ｂ（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１０ｂの断面図である。第１実施形態に対しツェナーダイオード１７ｂ（サフィックス変更）の断面形状と回路基板１２上に白色インク層５１を配置したこととだけが異なるので、これらの相違点について説明する。ツェナーダイオード１７ｂのＳｉ基板３１ｂ（サフィックス変更）は上側のコーナーが傾斜しており、反射層３７ｂ（サフィックス変更）も傾斜部を有する。この傾斜部はＳｉ基板３１ｂの上面の４辺とも形成されている。この傾斜部は図１１（ｂ）に示した製造工程（裏面を研磨する工程）が完了したら、厚めのブレードでハーフダイシングすることにより形成する。酸化チタンの微粒子を含む白色インク層５１は、図１２（ａ）に示した製造工程の（位置あわせをする工程）の前に、予め回路基板１２上面に対しＬＥＤ素子１３とツェナーダイオード１７ｂが占める部分を除いた領域にスクリーン印刷してから加熱し硬化させておく。

次に図１５で本実施形態のＬＥＤ装置１０ｂにおける発光を説明する。図１５は、ＬＥＤ装置１０ｂの発光の説明図であり、図１４の断面図に蛍光体と代表的な光線を書き込んだものである。なお部材の番号は図示していない。

光線Ｌ１はＬＥＤ素子１３の発光層からＬＥＤ装置１０ｂの外部に直接的に出射する光を示している。光線Ｌ４はサファイア基板２５の上面に向かい、サファイア基板２５の上面で全反射し側面から出射し、さらにツェナーダイオード１７ｂの傾斜部で反射してＬＥＤ装置１０ｂの外部に出射する光を示している。光線Ｌ５ａは蛍光体１１ｃに吸収される光を示している。光線Ｌ５ｂは蛍光体１１ｃの発光が白色インク層５１に向かって出射し、白色インク層５１で散乱的に反射しＬＥＤ装置１０ｂの外部に出射する様子を示している。なおツェナーダイオード１７ｂの上面で反射しＬＥＤ装置１０ｂの外部に出射する光線や蛍光体から直接ＬＥＤ装置１０ｂの外部に出射する光線、サファイア基板２５の底面から出射する光線などは図示していない。

以上のように本実施形態ではツェナーダイオード１７ｂに傾斜部があるので、サファイア基板２５の側面から出射しツェナーダイオード１７ｂに向かう光線を効率よくＬＥＤ装置１０ｂの外部に出射できるようになる。また白色インク層５１を備えることで回路基板１２の上面近傍における反射効率が改善する。白色インク層５１があるため回路基板１２の上面の反射特性に対する制限が緩和されるので、板材として窒化アルミなど反射率は低いが熱伝導性の優れた材料や安価な樹脂が使えるようになる。特に樹脂材料はＬＥＤ素子１３の発光による劣化が白色インク層５１で防止される。また白色インク層５１は樹脂材料に比べて熱伝導率が大きいので放熱性も改善する。
（第３実施形態）

添付図１６〜１８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装置の外観及び回路基板１２は第１及び第２実施形態と等しい。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１６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１６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。第１及び第２実施形態に対しツェナーダイオード１７ｃ（サフィックス変更）の断面形状が異なり、第２実施形態とは回路基板１２上に配置した白色インク層５２が異なるので、これらの相違点について説明する。ツェナーダイオード１７ｃは底面を除く外周全てが白色インクからなる反射層３７ｃで覆われている。白色インク層５２は、回路基板１２上面全体に配置されており、ＬＥＤ素子１３の下面にも浸み込んでいる。白色インク層５２は、図１２（ｃ）に示した製造工程の（粘着シートを剥がす工程）の後に、回路基板１２上面に対しＬＥＤ素子１３及びツェナーダイオード１７ｃを避けるようにしてインクジェットなどノズルを使う方法で白色インクを塗布したものである。

次に図１７で本実施形態のＬＥＤ装置１０ｃにおける発光を説明する。図１７は、ＬＥＤ装置１０ｃの発光の説明図であり、図１６の断面図に蛍光体と代表的な光線を書き込んだものである。なお部材の番号は図示していない。光線Ｌ１，Ｌ５ａ，Ｌ５ｂは第２実施形態の図１５と同じである。光線Ｌ６は、サファイア基板２５の上面で全反射し側面から出射してから、さらにツェナーダイオード１７ｃの反射層３７の側面部で拡散的に反射しＬＥＤ装置１０ｃの外部に出射する光を示している。なおツェナーダイオード１７ｃの上面で反射しＬＥＤ装置１０ｃの外部に出射する光線や蛍光体から直接ＬＥＤ装置１０ｃの外部に出射する光線、サファイア基板２５の底面から出射する光線などは図示していない。

図１８により本実施形態のツェナーダイオード１７ｃの製造方法を説明する。図１８は本実施形態のツェナーダイオード１７ｃを製造する方法の説明図である。（ａ）のウェハー３１ａを準備する工程と、（ｂ）のウェハー３１ａの裏面を研磨する工程と、（ｃ）のバンプ３３を形成する工程は、第１実施形態における図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と等しい。（ｄ）は、ウェハー３１ａの上面にダイシング用シート３８を貼り付ける工程を示
している。（ｅ）はダイシング機によりウェハー３１ａをツェナーダイオード１７ｄに個片化する工程を示している。（ｆ）はダイシング用シート３８を拡張する工程を示している。（ｇ）は個片化したツェナーダイオード１７ｄを粘着シート３９に転写する工程を示している。（ｈ）はツェナーダイオード１７ｄの上面を覆うようにして粘着シート３９上に白色インク層５２ａを形成する工程を示している。（ｉ）は白色インク層５２ａをダイシングし、底面を除き白色インクに覆われたツェナーダイオード１７ｃを完成させる工程を示している。（ｊ）はツェナーダイオード１７ｃを粘着シート３９ｂに転写しピックアップできるようにする工程を示している。

本実施形態は反射層３７ｃを白色インクとしたので大気中で塗布できるため前述のように金属薄膜や誘電体多層膜に比べ製造方法や装置が簡単になる。またＬＥＤ装置１０ｃは、ツェナーダイオード１７ｃの周囲を白色インクで覆っているのでサファイア基板２５の側面からツェナーダイオード１７ｃに向かう光線をＬＥＤ装置１０ｃの外部に出射できるめ、第１実施形態のＬＥＤ装置１０よりも反射効率が改善する。また白色インク層５１とＬＥＤ素子１３及びツェナーダイオード１７ｃとの間に隙間がないので第２実施形態のＬＥＤ装置１０ｂよりも反射効率が改善する。また白色インクがＬＥＤ装置１０ｃの底面に浸み込んでいる結果、ＬＥＤ素子１３の底面から出射する光が板材１６に届きにくくなるため板材１６を樹脂にした場合、より確実に板材１６の劣化が防止される。
（第４実施形態）

添付図１９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、ツェナーダイオード１７は第１実施形態と等しい。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１９も図２のＡ−Ａ線に沿うようにして描いたＬＥＤ装置１０ｄ（サフィックス変更）の断面図である。第１実施形態（図８）に対し回路基板１２ｄ（サフィックス変更）の断面形状だけが異なる。回路基板１２ｄは、ツェナーダイオード１７の実装領域に凹部があり、その凹部には−電極１４及び＋電極１５（図示せず）が配線されている。第１実施形態の製造方法（図１２）との相違点は接合する工程にあり、本実施形態の場合、先にツェナーダイオード１７と回路基板１２ｄを接合し、次にＬＥＤ素子１３と回路基板１２ｄとを接合する。

本実施形態では反射層３７がサファイア基板２５の上面より低くなっているのでサファイア基板２５の側面から出射しツェナーダイオード１７に向かう光線の一部を反射できるようになる。この結果、第１実施形態よりもＬＥＤ装置１０ｄの発光効率が改善する。また第２及び第３実施形態のように回路基板１２ｄ上面に白色インク層を設けても良い。反射層３７をサファイア基板２５の上面より低くする手法として凹部形成ではなくＳｉ基板３１やバンプ３３を薄くしても良い。一般にツェナーダイオード１７は薄い方が発光効率向上に係わる効果が大きくなる。

第１〜第４実施形態では蛍光体層を、ＬＥＤ素子１３とともにツェナーダイオード１７，１７ｂ、１７ｃを取り囲んで覆う樹脂層１１としていた。蛍光体層は樹脂層に限らず、ＬＥＤ素子とツェナーダイオードをともに覆っていれば、ＬＥＤ素子とツェナーダイオードから離間し上部に配置されていても良い。

１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，２０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１，１１ｄ…樹脂層（蛍光体層）、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…蛍光体、
１２，１２ｄ…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、
１７，１７ｂ，１７ｃ…ツェナーダイオード（保護素子）、
１７ａ…ツェナーダイオードの実装領域、
１７ｅ，１７ｆ…ツェナーダイオード素子
２１…ｎ型半導体層、
２２…ｐ型半導体層、
２３…ｎ側バンプ、
２４…ｐ側バンプ、
２５…サファイア基板、
３１，３１ｂ，３１ｃ…Ｓｉ基板、
３１ａ…ウェハー、
３２ａ，３２ｂ…ｐ型半導体領域、
３３，３４…バンプ、
３３ａ…金錫共晶層、
３３ｂ…金バンプ部、
３３ｃ…ＵＢＭ層、
３５ａ、３５ｂ…アルミ電極、
３６…保護膜、
３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ…反射層、
３８…ダイシング用シート、
３９、３９ｂ、４１…粘着シート、
４２…集合基板、
４３…ヘッド、
４４…加熱台、
４５…切断線、
５１，５２，５２ａ…白色インク層、
Ｌ１，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ、Ｌ４，Ｌ５ａ，Ｌ５ｂ，Ｌ６…光線。

Claims (4)

1. 回路基板上に半導体発光素子とともに保護素子もフリップチップ実装され、蛍光体層が前記回路基板及び前記半導体及び保護素子を覆う半導体発光装置において、
   前記保護素子は前記回路基板と接続する面とは反対側の面に反射層を備えることを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記反射層が金属膜であ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. 前記反射層は反射性微粒子とバインダーとを混練した白色インクであ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. 前記半導体発光素子と前記保護素子がそれぞれ電解メッキ法で形成した金バンプを備え、
   前記半導体発光素子及び前記保護素子が前記回路基板の電極と金錫共晶で接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

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