JP2014013855A - 半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体発光装置の発光素子の側面における接着材料による光吸収を防止し、発光効率が高く、製造コストを低減した半導体発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光装置の製造方法が、基体を準備する工程と、基体の上に接着材料を塗布する工程と、接着材料の上に、裏面に溝部が形成された発光素子を載置する載置工程と、接着材料を硬化させて、基体の上に発光素子を固定する工程とを含み、載置工程は、接着材料の上に、発光素子の裏面が接着材料に接するように配置し、発光素子と基体の間から押し出された接着材料を溝部中に留めて発光素子の側面上に這い上がらないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置に関し、特に、発光層で生じた光を高効率で外部に取り出して発光効率を高めた半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置に関する。
半導体発光装置では、基板の上に発光素子を接着材料により固定するが、この接着材料が発光素子の側面に這い上がり光を吸収して発光効率を低下させることが問題になる。これに対して、従来の半導体発光装置では、発光素子の側面に金属等の反射膜を形成し、側面に這い上がった接着材料はこの反射膜の上に付着するようにして、接着材料による光の吸収を防止し、発光効率を向上させていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−１７７００８号公報
しかしながら、このような半導体発光装置では、発光素子の側面の反射層で反射された光は減衰しているため、なおも光の取り出し効率が低下してしまうという問題があった。
また、発光素子の側面の反射層は、スパッタ装置等の高価な装置を用いて高い精度で形成する必要があるため、生産性が低いとともに、製造コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、反射層を用いることなく、半導体発光装置の発光素子の側面における接着材料による光吸収を防止し、発光効率が高く、製造コストを低減した半導体発光装置の提供を目的とする。
本発明は、
基体上に発光素子を固定する半導体発光装置の製造方法であって、
基体を準備する工程と、
該基体の上に接着材料を塗布する工程と、
該接着材料の上に、裏面に溝部が形成された発光素子を載置する載置工程と、
該接着材料を硬化させて、該基体の上に該発光素子を固定する工程とを含み、
該載置工程は、該接着材料の上に、該発光素子の裏面が該接着材料に接するように配置し、該発光素子と該基体の間から押し出された該接着材料を該溝部中に留めて該発光素子の側面上に這い上がらないようにする工程であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法である。
また、本発明は、
基体上に発光素子を固定する半導体発光装置の製造方法であって、
基体を準備する工程と、
該基体の上に接着材料を塗布する工程と、
該接着材料の上に、裏面の一部に金属層が形成され、該金属層が形成されない部分を溝部とした発光素子を載置する載置工程と、
該接着材料を硬化させて、該基体の上に該発光素子を固定する工程とを含み、
該載置工程は、該接着材料の上に、該金属層が該接着材料に接するように配置し、該金属層と該基体の間から押し出された該接着材料を該溝部中に留めて該発光素子の側面上に這い上がらないようにする工程であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法でもある。
また、本発明は、
基体と、
側面と裏面とを有し、該裏面の周囲に沿って溝部が設けられた発光素子と、
該基体の上に該発光素子の裏面を固定する接着材料とを含み、
該接着材料の一部が該溝部内に溜まって該発光素子の側面に達しないことを特徴とする半導体発光装置である。
また、本発明は、
基体と、
側面と裏面とを有し、該裏面の一部に金属層が形成され、該金属層の周囲の該金属層が形成されない部分を溝部とした発光素子と、
該基体の上に該金属層を固定する接着材料とを含み、
該接着材料の一部が該溝部内に溜まって該発光素子の側面に達しないことを特徴とする半導体発光装置でもある。
以上のように、本発明によれば、半導体発光装置の発光効率を向上させることができる。また、本発明によれば、半導体発光装置の生産性の向上が可能となる。
本発明の実施の形態１にかかる半導体発光装置の断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光素子の裏面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光素子の裏面図である。 本発明の実施の形態２にかかる半導体発光装置の断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる発光素子の裏面図である。 本発明の実施の形態２にかかる発光素子の裏面図である。
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる半導体発光装置の断面図である。半導体発光装置１００は、セラミック等からなる基体１を含む。基体１の上には、金属等からなる導体層２ａ、２ｂが設けられている。導体層２ａの上には、樹脂系接着材料等の接合材料６を用いて発光素子３が固定されている。
発光素子３は、例えばＬＥＤであり、クラッド層や活性層を含む（図示せず）。発光素子３の上面には電極４が設けられ、電極４と基体１の上の導体層２ｂとの間は、金等からなるワイヤ配線７で接続されている。
本発明の実施の形態１のかかる半導体発光装置１００では、発光素子３の裏面に溝部５が形成されている。図２Ａは、発光素子３の裏面図であり、溝部５は、発光素子３の裏面の周囲に沿って、例えばエッチングや切削により形成される。発光素子３の裏面が溝部５を有することにより、発光素子３を導体層２ａに接続材料６で固定する場合に、発光素子３の裏面と導体層２ａとの間に挟まれて周囲に押し出された接続材料６が、溝部５内に溜まる。これにより、接続材料６が発光素子３の側面３ａ上に這い上がって付着するのを防止できる。
半導体発光装置１００では、電極４に電圧を印加することにより、活性層（図示せず）から光が放出される。放出された光は、発光素子３の側面３ａ等に入射する。側面３ａに臨界角より大きい角度で入射した光は側面３ａで全反射される。一方、側面３ａに臨界角より小さい角度で入射した光は側面３ａに側面３ａを通って外部に取り出される。
上述のように、従来の半導体発光装置では、発光素子３を導体層２ａに接着材料６で固定する場合に、発光素子３と導体層２ａとの間から押し出された接続材料６は側面３ａに這い上がり付着した。このため、側面３ａから外部に放出される光は接続材料６で一部が吸収され、発光効率が、例えば２０〜３０％程度低下していた。また、反射層を形成しても反射光が減衰していた。
これに対して、半導体発光装置１００では、発光素子３の裏面に溝部５を設け、発光素子３と導体層２ａとの間から押し出された接続材料６はこの溝部５内に溜まるため、発光素子３の側面３ａには這い上がらない。このため、側面３ａから外部に放出される光は接続材料６で吸収されないため、従来より発光効率を高くすることができる。
図２Ｂは、発光素子３の裏面図であり、溝部５は、発光素子３の裏面の周囲に加えて、中央部にも十字に形成されている。かかる構造では、溝部５内に溜めることができる接続材料６の量を多くすることができる。なお、溝部５は、これ以外の形状（例えば円形）に設けても構わない。
実施の形態２．
図３は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態２にかかる半導体発光装置の断面図である。図３中、図１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
本発明の実施に形態２にかかる半導体発光装置２００では、発光素子３の裏面は平坦であり、裏面上の中央に金属層８を設けることにより、その周囲を溝部１５にしている。金属膜８は、焼結銀やナノペースト等の金属ペースト材料をインクジェット印刷やスクリーン印刷によって塗布、焼成することにより形成する。
半導体発光装置２００では、発光素子３の裏面に、金属層８を形成して溝部１５を設けることにより、発光素子３と導体層２ａとの間から押し出された接続材料６はこの溝部１５内に溜まるため、発光素子３の側面３ａには這い上がらない。このため、側面３ａから外部に放出される光は接続材料６で吸収されないため、従来より発光効率を高くすることができる。
また、発光素子３の裏面に金属膜８を形成することにより、発光素子３の裏面に入射した光を金属膜８で反射することができる。このため、発光素子３の裏面から外部に光が放出されて接着材料６で吸収されるのを防止でき、発光効率を向上させることができる。
また、発光素子３の裏面の殆どが金属膜８で覆われるため、接合材料６にはんだ等の金属材料を用いることによって、発光素子３で発生した熱を効率的に基体１から放出することができ、これによっても発光効率を高めることができる。
図４Ｂは発光素子３の裏面図であり、金属層８を４つのブロックに分けて形成することにより、溝部１５は、発光素子３の裏面の周囲に加えて、中央部にも十字型に形成される。かかる構造では、溝部１５内に溜めることができる接続材料６の量を多くすることができる。なお、金属層８は、これ以外の形状に設けても構わない。
１ 基体、２ａ、２ｂ 導体層、３ 発光素子、３ａ 側面、４ 電極、５ 溝部、６ 接合材料、７ ワイヤ配線、８ 金属膜、１５ 溝部、１００、２００ 半導体発光装置。

Claims (9)

  1. 基体上に発光素子を固定する半導体発光装置の製造方法であって、
    基体を準備する工程と、
    該基体の上に接着材料を塗布する工程と、
    該接着材料の上に、裏面に溝部が形成された発光素子を載置する載置工程と、
    該接着材料を硬化させて、該基体の上に該発光素子を固定する工程とを含み、
    該載置工程は、該接着材料の上に、該発光素子の裏面が該接着材料に接するように配置し、該発光素子と該基体の間から押し出された該接着材料を該溝部中に留めて該発光素子の側面上に這い上がらないようにする工程であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
  2. 上記発光素子の裏面をエッチングまたは切削して上記溝部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 基体上に発光素子を固定する半導体発光装置の製造方法であって、
    基体を準備する工程と、
    該基体の上に接着材料を塗布する工程と、
    該接着材料の上に、裏面の一部に金属層が形成され、該金属層が形成されない部分を溝部とした発光素子を載置する載置工程と、
    該接着材料を硬化させて、該基体の上に該発光素子を固定する工程とを含み、
    該載置工程は、該接着材料の上に、該金属層が該接着材料に接するように配置し、該金属層と該基体の間から押し出された該接着材料を該溝部中に留めて該発光素子の側面上に這い上がらないようにする工程であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
  4. 上記発光素子の裏面に、インクジェット印刷またはスクリーン印刷で金属ペースト材料を塗布し、焼成して上記金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
  5. 上記溝部は、上記発光素子の周囲に沿って設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
  6. 上記基体がその表面に導体層を含み、該導体層の上に上記発光素子が固定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
  7. 基体と、
    側面と裏面とを有し、該裏面の周囲に沿って溝部が設けられた発光素子と、
    該基体の上に該発光素子の裏面を固定する接着材料とを含み、
    該接着材料の一部が該溝部内に溜まって該発光素子の側面に達しないことを特徴とする半導体発光装置。
  8. 基体と、
    側面と裏面とを有し、該裏面の一部に金属層が形成され、該金属層の周囲の該金属層が形成されない部分を溝部とした発光素子と、
    該基体の上に該金属層を固定する接着材料とを含み、
    該接着材料の一部が該溝部内に溜まって該発光素子の側面に達しないことを特徴とする半導体発光装置。
  9. 上記基体がその表面に導体層を含み、該導体層の上に上記発光素子が固定されたことを特徴とする請求項７または８に記載の半導体発光装置。
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