JP2014090052A - Light-emitting element, light-emitting device and light-emitting device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性体を含有した絶縁層を有する発光素子、その発光素子を実装基板に実装した発光装置、及びその発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a light-emitting element having an insulating layer containing a magnetic material, a light-emitting device in which the light-emitting element is mounted on a mounting substrate, and a method for manufacturing the light-emitting device.
窒化物半導体などの半導体を利用したLED(発光ダイオード)チップを、正負電極と導通する配線パターンを設けた実装基板に実装する際に、LEDチップの電極を実装基板に設けられた電極用配線パターンに正しく位置決めする必要がある。
この位置決め(アライメント)のために、磁力を利用した方法が、例えば、特許文献1や特許文献2に記載されている。
When an LED (light emitting diode) chip using a semiconductor such as a nitride semiconductor is mounted on a mounting board provided with a wiring pattern that is electrically connected to positive and negative electrodes, an electrode wiring pattern in which the electrode of the LED chip is provided on the mounting board It is necessary to position correctly.
For this positioning (alignment), a method using magnetic force is described in
特許文献1(段落0040参照)には、発光ダイオード素子のバンプメタルをニッケル等で形成しておき所定方向に磁化させ、配列基板上の素子配置孔もそれに合わせて磁化させたり、外部から磁界を加えたりして配置を行うことで、発光ダイオード素子の配向制御を行う方法が記載されている。 In Patent Document 1 (see paragraph 0040), a bump metal of a light emitting diode element is formed of nickel or the like and magnetized in a predetermined direction, and an element arrangement hole on an array substrate is magnetized in accordance therewith, or a magnetic field is externally applied. A method for controlling the orientation of the light-emitting diode element by adding the arrangement is described.
また、特許文献2(例えば、段落0015及び図1参照)には、実装基板の表面に微小磁石からなる電極パッドを設け、磁力を有する接続用バンプが設けられている半導体チップを載置する際に、接続用バンプを電極パッドの上に位置させることで、電極パッドの磁石の引力によって接続用バンプを固定する方法が記載されている。 Further, in Patent Document 2 (see, for example, paragraph 0015 and FIG. 1), when mounting a semiconductor chip in which electrode pads made of micro magnets are provided on the surface of a mounting substrate and connection bumps having magnetic force are provided. Describes a method of fixing the connection bump by the attractive force of the magnet of the electrode pad by positioning the connection bump on the electrode pad.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載された方法のように、電極に磁性体を含有させる場合は、特に磁性体の含有量が多くなると、LEDチップの電極と半導体層との間の接触抵抗や電極間の接触抵抗の良好なオーミック性が得られないことがある。このため、LEDチップ自体や、LEDチップを実装基板に実装した発光装置の電気的特性が低下する恐れがある。また、電極や配線パターンで用いられる導電性材料と磁性体材料との組み合わせによっては、電極や配線パターンが錆易くなり、LEDチップや発光装置の信頼性が低下する恐れもある。
However, when the magnetic material is included in the electrode as in the methods described in
本発明は、かかる問題点に鑑みて創案されたものであり、LEDなどの発光素子を実装基板に搭載して発光装置を製造する際に、磁力を利用して位置合わせを容易に行うことができ、電気的特性に影響を及ぼしにくい発光素子を提供することを課題とする。 The present invention was devised in view of such problems, and when a light emitting device such as an LED is mounted on a mounting substrate to manufacture a light emitting device, alignment can be easily performed using a magnetic force. An object of the present invention is to provide a light-emitting element that can be used and hardly affects electrical characteristics.
前記した課題を解決するために、半導体層と、前記半導体層と電気的に接続される電極を有する発光素子であって、前記発光素子の実装面側に絶縁層を有し、前記絶縁層は、磁性体を含有する磁化領域を有するように構成される。 In order to solve the above-described problem, a light-emitting element having a semiconductor layer and an electrode electrically connected to the semiconductor layer, and having an insulating layer on a mounting surface side of the light-emitting element, And a magnetic region containing a magnetic material.
かかる構成によれば、発光素子は、絶縁層が有する磁化領域によって、磁気パターンを形成する。ここで、磁化領域を有する面を実装面として発光素子を実装基板に実装する際に、発光素子を実装する実装基板側に、発光素子が形成する磁気パターンと符合する磁気パターンを形成することにより、発光素子は実装基板側の磁気パターンと符合するように、位置合わせされて実装基板に載置される。
また、磁化領域を形成するための磁性体は絶縁層に含有されるため、電極などの電気的特性に影響を及ぼしにくくすることができる。
According to such a configuration, the light emitting element forms a magnetic pattern by the magnetization region of the insulating layer. Here, when the light emitting element is mounted on the mounting substrate with the surface having the magnetized region as the mounting surface, a magnetic pattern that matches the magnetic pattern formed by the light emitting element is formed on the mounting substrate side on which the light emitting element is mounted. The light emitting elements are aligned and placed on the mounting substrate so as to coincide with the magnetic pattern on the mounting substrate side.
In addition, since the magnetic material for forming the magnetized region is contained in the insulating layer, it is possible to make it difficult to affect the electrical characteristics of the electrodes and the like.
本発明に係る発光素子によれば、絶縁層に磁性体を含有させて磁気パターンを形成するため、電極の電気的特性への影響を低減させつつ、磁力を利用して実装時の位置合わせを容易に行うことができる。
本発明の他の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the light emitting device of the present invention, the magnetic layer is formed in the insulating layer to form the magnetic pattern. Therefore, the magnetic layer is used for alignment while reducing the influence on the electrical characteristics of the electrode. It can be done easily.
Other problems, configurations, and effects of the present invention will become apparent from the following description of embodiments.
以下、本発明における発光素子、その発光素子を実装基板に実装した発光装置、及びその発光装置の製造方法について説明する。 Hereinafter, a light emitting device, a light emitting device in which the light emitting device is mounted on a mounting substrate, and a method for manufacturing the light emitting device will be described.
<第1実施形態>
[発光装置の構成]
本発明の第1実施形態における発光装置の構造を、図1及び図2を参照して説明する。なお、図1(a)及び図1(b)は、図2(a)のA−A線における断面を示している。
図1(a)及び図2(a)に示すように、本発明の第1実施形態に係る発光装置100は、平面視で矩形状の実装基板20上に、LEDチップサイズのLEDパッケージである発光素子10がフリップチップ実装されている。
また、発光装置100は、発光素子10の全体が透光性の封止部材30によって封止されている。なお、図2(a)において、封止部材30の記載は省略している。
なお、実装基板20の形状は、平面視で矩形状に限定されず、円形、多角形など任意の形状とすることができる。
<First Embodiment>
[Configuration of light emitting device]
The structure of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show a cross section taken along line AA in FIG. 2A.
As shown in FIGS. 1A and 2A, the
In the
Note that the shape of the
(発光素子)
図1(a)及び図2(a)に示すように、本実施形態における発光素子10は略直方体形状をしており、図1(a)及び図1(b)に示すように、基板2上(図1(a)において下側)に積層された半導体発光素子構造体3を備えたLEDチップ1と、LEDチップ1のn側電極3n及びp側電極3pと実装基板20とを電気的に接続するためのバンプ(外部接続用電極)4n、4pと、光取り出し面であるLEDチップ1の上面(基板2側)に設けられた蛍光層5と、LEDチップ1の側面(すなわち、基板2の側面及び半導体発光素子構造体3の側面)及び下面(半導体発光素子構造体3側)を被覆する反射層6と、を備えて構成されている。
(Light emitting element)
As shown in FIG. 1A and FIG. 2A, the
本実施形態において、反射層6は絶縁性であって、磁性体を含有し、実装面側の2以上の所定の領域が、それぞれ所定の磁化方向に磁化されている。これにより、発光素子10を実装基板20に実装する際に、磁力を利用して容易に位置合わせが行えるものである。反射層6の磁化及び磁力を利用した実装の詳細については後記する。
In the present embodiment, the
図1(a)に示すように、発光素子10において、反射層6は、LEDチップ1の半導体発光素子構造体3側である下面を被覆するとともに、側面を包囲するように被覆している。
なお、本実施形態で「U字状」とは、すべての断面でU字状となる場合に限定されず、図1(a)に示すように、反射層6を貫通して設けられたバンプ4n、4pが含まれる断面において、反射層6の一部が分断される場合においても、他の断面で「U字状」となる場合は、反射層6は断面視で「U字状」に形成されているものとする。また、後記する他の実施形態においても同様である。
また、反射層6は、本実施形態のように、発光素子10の下面と側面とを被覆することが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、反射層6を、発光素子10の下面のみに設け、側面を被覆しないように構成してもよく、側面については、一部を被覆するようにしてもよい。
As shown in FIG. 1A, in the
In the present embodiment, the “U-shape” is not limited to a U-shape in all cross sections, and as shown in FIG. 1A, bumps provided through the
Moreover, although it is preferable that the
本明細書において、「半導体発光素子構造体」とは、具体的には、図1(b)に示すように、n型半導体層(第1半導体層)3aとp型半導体層(第2半導体層)3cとが積層され、その間に発光を行う活性層3bを有する積層構造体を含む、発光素子として機能する基本的な構造体のことをいう。また、この半導体発光素子構造体3は、同じ面にn型半導体層3aと電気的に接続するn側電極(電極、第1電極)3nと、p型半導体層3cと電気的に接続するp側電極(電極、第2電極)3pとを有する構造を備えているものである。
In this specification, the “semiconductor light-emitting element structure” specifically refers to an n-type semiconductor layer (first semiconductor layer) 3a and a p-type semiconductor layer (second semiconductor) as shown in FIG. Layer) 3c is a basic structure functioning as a light emitting element, including a stacked structure having an
また、本明細書において、第1実施形態及び他の実施形態において、上下の方向は、原則として各実施形態を説明する図面に示した通りとする。例えば、図1(a)に示す実施形態に係る発光素子10の上面は、蛍光層5の上面であり、発光素子10の下面は、反射層6の下面及びバンプ4n、4pの下面である。
また、底面視での形状とは下方から見た形状をいい、平面視での形状とは上方から見た形状をいう。
In the present specification, in the first embodiment and other embodiments, the vertical direction is basically as shown in the drawings describing each embodiment. For example, the upper surface of the
Further, the shape in a bottom view means a shape seen from below, and the shape in a plan view means a shape seen from above.
また、本明細書において、LEDチップ1について、半導体発光素子構造体3が形成された側の面を表面と呼び、基板2側を裏面と呼ぶこととする。基板2についても同様に、半導体発光素子構造体3が形成された側の面を表面と呼び、反対側の面を裏面と呼ぶ。また、図1(a)、図1(b)などにおいて、本実施形態の発光素子10は、フリップチップ(以下、適宜フェイスダウンともいう)実装型のLEDパッケージであるため、基板2に対して、半導体発光素子構造体3は、下側に設けられているが、便宜上、半導体発光素子構造体3の積層構造を説明する際には、基板面から離れる方向を「上」ということがある。
In the present specification, for the
また、本実施形態に係る発光素子10は、LEDチップ1として、透光性の基板2に窒化物半導体からなる半導体発光素子構造体3が積層された青色発光ダイオードを用い、蛍光層5として、LEDチップ1が発光する青色光を吸収し、黄色光を発光する蛍光体を含有する樹脂層を用い、LEDチップ1が発光する青色光と、蛍光層5が発光する黄色光とを混色して、白色光を出力する白色発光ダイオードを例として説明する。
Further, the
なお、本実施形態は、本発明の適用範囲を限定するものではなく、例えば、LEDチップ1が発光する光は、青色光に限定されず、紫色光や紫外光や、更に他の光色であってもよい。また、蛍光層5は、黄色光に変換するものに限定されず、赤色光又は緑色光に変換するものであってもよく、赤色光及び緑色光に変換する複数種類の蛍光体を含有するようにしてもよい。また、混色した出力光は、白色光に限定されず、有彩色光であってもよい。
また、発光素子10は、蛍光層5を有さず、蛍光層5に代えて蛍光体を含有しない透光性の保護層を配置した構成としてもよい。
更にまた、半導体発光素子構造体3は、窒化物半導体に限定されず、他の半導体材料を用いたものでもよい。
更に、発光素子10は、n型電極3nとp型電極3pとをそれぞれ異なる面に有するものであってもよい。つまり、発光素子10の上面と下面の両方に電極を備えるものであってもよい。
In addition, this embodiment does not limit the application range of this invention, For example, the light which
The light-emitting
Furthermore, the semiconductor light emitting
Furthermore, the
以下、発光素子10の構成各部について詳細に説明する。
(基板)
基板2は、半導体層をエピタキシャル成長させることができるものや、半導体発光素子構造体3を支持できるものなどであればよく、材料や大きさ、厚さ等は特に限定されない。
具体的な材料としては、C面、R面、A面のいずれかを主面とするサファイア(Al2O3)やスピネル(MgA12O4)、また炭化ケイ素(SiC)、酸化ガリウム(Ga2O3)、ZnS、ZnO、Si、GaAs、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合する窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)、ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板などを用いることができる。また、本実施形態における発光素子10は、フェイスダウン実装をするため、発光素子10の上面側となるLEDチップ1の裏面側(基板2側)が光取り出し面となる。従って、半導体発光素子構造体3で発光した光は、基板2を透過して光取り出し面から出射されるため、基板2は、少なくとも、この光の波長に対して透光性を有することが好ましい。このような材料としては、サファイアや炭化ケイ素などが挙げられる。
Hereinafter, each component of the
(substrate)
The
Specific examples of the material include sapphire (Al 2 O 3 ), spinel (MgA 1 2 O 4 ), silicon carbide (SiC), and gallium oxide (Ga) whose main surface is the C-plane, R-plane, or A-plane. 2 O 3 ), ZnS, ZnO, Si, GaAs, diamond, and oxide substrates such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), lithium niobate, and neodymium gallate that are lattice-bonded to a nitride semiconductor are used. be able to. In addition, since the
なお、本発明において、発光素子10は基板2を有さないように構成することもできる。例えば、基板2上にn型半導体層3a、活性層3b及びp型半導体層3cからなる半導体層を成長させた後に、例えば、レーザーリフトオフ法、メートル法(MeTRe法;Mechanical Transfer using a Release layer)やケミカルリフトオフ法などにより、基板2を半導体層から剥離して除去するようにしてもよい。
In the present invention, the
(半導体発光素子構造体)
半導体発光素子構造体3は、図1(b)に示すように、例えば窒化ガリウム系の化合物半導体からなるn型半導体層(半導体層)3aと活性層(半導体層)3bとp型半導体層(半導体層)3cとがこの順で積層された積層構造体を含む発光素子として機能する基本的な構造体のことである。本実施形態においては、半導体発光素子構造体3は、p型半導体層3c上に全面電極3dと、カバー電極3eとが積層され、基板2の同じ平面側にn型半導体層3aと電気的に接続するn側電極(第1電極)3nと、p型半導体層3cと電気的に接続するカバー電極3eの上面にp側電極(第2電極)3pとを有するLEDを構成している。
(Semiconductor light emitting device structure)
As shown in FIG. 1B, the semiconductor light-emitting
なお、全面電極3dは、p型半導体層3c上に、p型半導体層3cの略全面を覆うように設けられ、p側電極3p及びカバー電極3eを介して供給される電流を、p型半導体層3cの全面に均一に拡散するための電極である。また、フェイスダウン実装をする本実施形態における発光素子10においては、活性層3bで発光した光を光取り出し面である発光素子10の上面側(基板2の裏面側)に反射するための反射層としての機能も有する。
The full-
また、全面電極3dは、少なくとも活性層3bで発光する光の波長に対して、良好な反射率を有することが好ましい。したがって、全面電極3dとしては、光の反射率の高いAgやAlの単層膜、Agを最下層(p型半導体層3c側)とするNi、Tiなどとの多層膜を好適に用いることができる。より好ましくは、Agを最下層(p型半導体層3c側)とするAg/Ni/Ti/Ptの多層膜を用いることができ、この多層膜の膜厚は、例えば、それぞれ1000nm程度以下とすることができ、合計が2μm程度以下とすることができる。全面電極3dは、これらの材料を、例えば、スパッタリングや蒸着により、順次積層して形成することができる。
Moreover, it is preferable that the
カバー電極3eは、全面電極3dの上面及び側面を覆い、p側電極3pを全面電極3dから遮蔽し、全面電極3dの構成材料の、特にAgのマイグレーションを防止するためのバリア層として機能する。
The
カバー電極3eとしては、例えば、Ti、Au、Wなどの金属の単層膜やこれらの金属の多層膜を用いることができる。好ましくは、Tiを最下層(全面電極3d側)とするTi(最下層)/Au/W/Tiの多層膜を用いることができ、この多層膜の膜厚は、例えば、下層側からそれぞれ2nm、1700nm、120nm、3nmとすることができる。
As the
なお、本実施形態では、全面電極3d及びカバー電極3eをp型半導体層3c上にのみ設けるようにしたが、n型半導体層3a上にも全面電極及びカバー電極を設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the full-
また、n側電極3nはn型半導体層3aに、p側電極3pはカバー電極3e及び全面電極3dを介してp型半導体層3cに、それぞれ電気的に接続して、発光素子10に外部から電流を供給するためのパッド電極である。n側電極3nは、半導体発光素子構造体3のn型半導体層3aの露出面に設けられる。p側電極3pは、半導体発光素子構造体3のカバー電極3eの上面に設けられる。n側電極3n及びp側電極3pの上面には、それぞれ外部接続用電極として、バンプ4n及びバンプ4pが設けられている。
The n-
n側電極3n及びp側電極3pとしては、電気抵抗が低い材料が好ましく、Au、Cu、Ni、Al、Ptなどの金属やこれらの合金の単層、又は多層膜を用いることができる。n側電極3n及びp側電極3pは、例えば、Cu単層又はCu/Ni積層膜を下層(n型半導体層3a、カバー電極3e側)とし、Au又はAuSn合金を上層とする多層膜とすることができる。
As the n-
また、n側電極3nとn型半導体層3aとの良好な電気的コンタクトを得るために、n側電極3nの最下層(n型半導体層3a側)はTi、Al、AlCuSi合金などを用いることが好ましく、左端を最下層として、Ti/Au、Al/Ti/Au、Al/Ti/Pt/Au、Ti/Pt/Au、AlCuSi/Ti/Pt/Auなどの多層膜を用いることができる。また、AlCuSi合金を最下層として、AlCuSi/Ti/Pt/Auの多層膜とする場合は、各層の膜厚は、例えば、それぞれ500nm、150nm、50nm、700nmとすることができる。
Further, in order to obtain good electrical contact between the n-
本発明においては、磁性を有する領域を絶縁層(本実施形態においては、反射層6)に設けるため、発光素子10の電極(n側電極3n、p側電極3p、又はバンプ4n、4p)の材料を自由に選択することができる。
また、発光素子10の電極の形状にとらわれずに、磁性を有する領域を設けることができるため、実装時の発光素子10の位置決めを容易とすることが可能である。すなわち、電極に磁性領域を設ける場合には、電極の形状によって磁性領域の形状が制限されてしまうことがあるが、本発明では、例えば、電極を被覆するように絶縁層を設け、当該絶縁層に磁性領域を設けることで、電極の形状に制限されず、位置決めに好適な磁性領域を形成することができる。
なお、実装面と反対側の面に電極が設けられており、主に電極が設けられた面から光を取り出すように実装(以下、フェイスアップ実装ともいう)される発光素子を用いる場合には、発光素子10の電極には、透光性を有する材料を用いることが好ましい。
In the present invention, since an area having magnetism is provided in the insulating layer (in this embodiment, the reflective layer 6), the electrodes of the light emitting element 10 (n-
In addition, since a region having magnetism can be provided without being limited by the shape of the electrode of the light-emitting
In the case of using a light emitting element in which an electrode is provided on the surface opposite to the mounting surface and mounted mainly so as to extract light from the surface provided with the electrode (hereinafter also referred to as face-up mounting). The electrode of the
(バンプ(外部接続用電極))
バンプ(第1外部接続用電極)4n及びバンプ(第2外部接続用電極)4pは、それぞれn側電極3n及びp側電極3pに電気的に接続されており、実装基板などの外部回路と接続するための外部接続用電極である。
バンプ4n及びバンプ4pは、基板2の同じ面側(片面側)に配設され、反射層6を貫通して、外部回路との接続面である下面が露出している。
(Bump (external connection electrode))
The bump (first external connection electrode) 4n and the bump (second external connection electrode) 4p are electrically connected to the n-
The
バンプ4n、4pは、Au、Cu、Ni、Ag又はこれらの金属を含む合金の単層膜、又はこれらの多層膜を用いることができる。Auは、電気抵抗及び接触抵抗が低く好ましいが、安価なSnとの合金であるAuSn合金を用いることができる。
As the
バンプ4n、4pは、単層構造の場合は、前記した材料の線材を用いて、ワイヤボンダにより形成することができる。また、単層構造又は多層構造の場合は、電解メッキや無電解メッキなどのメッキ処理により形成することもできる。
In the case of a single layer structure, the
なお、本例では、バンプ4n,4pを用いて実装基板などの外部回路と接続するように構成したが、これに限定されるものではなく、バンプを設けずに、発光素子10を実装時に半田を用いて接合するようにしてもよい。半田ペーストを用いて接合する場合は、接合の際に半田ペーストによる粘着力が失われ、溶融した半田上で、発光素子10が固定されずに浮遊する状態となる。このような状態でも、本発明では、発光素子10と実装先の配線パターンとの間が磁力で位置決めされるため、容易に位置決めすることができる。
In this example, the
(蛍光層(波長変換部材))
蛍光層5は、光取り出し面である発光素子10の上面側、すなわち基板2の裏面側に設けられ、半導体発光素子構造体3が発光する波長の光の一部又は全部を吸収し、異なる波長の光に変換して発光する蛍光体を含有する層によって構成される波長変換部材である。
また、蛍光層5は、樹脂、セラミック又はガラスなどの透光性を有するバインダーに蛍光体を含有して形成される。また、蛍光体の他に、拡散材を含有して構成されてもよい。更に、蛍光層5は、単層構造だけでなく、多層構造とすることもでき、それぞれ異なる種類の蛍光体を含有する複数の層で構成されてもよい。また、蛍光層5の上に、拡散材を含有する層や表面に凹凸を有する層、及び/又は凸レンズなどの透光性部材を積層してもよい。
(Fluorescent layer (wavelength conversion member))
The
The
蛍光層5の厚さは、蛍光体の含有量、半導体発光素子構造体3が発光する光と、波長変換後の光との混色後の色調などによって定めることができるが、例えば、1μm以上かつ1000μm以下とすることができ、5μm以上かつ500μm以下とすることが好ましく、10μm以上かつ200μm以下とすることがより好ましい。
The thickness of the
(蛍光体)
蛍光層5に含有される蛍光体としては、窒化物半導体を活性層とするLEDチップ1が発光する光により励起されて発光可能な、Ce(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体をベースとしたものを用いることができる。具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体としては、YAlO3:Ce、Y3Al5O12Y:Ce(YAG:Ce)やY4Al2O9: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体にBa、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、イットリウムに代えてルテチウムを用いてもよい。
(Phosphor)
The phosphor contained in the
他にも青色、青緑色や緑色を吸収して赤色が発光可能な蛍光体としては、Eu及び/又はCrで付活されたサファイア(酸化アルミニウム)蛍光体やEu及び/又はCrで付活された窒素含有Ca−Al2O3−SiO2蛍光体(オキシナイトライド蛍光硝子)等が挙げられる。これらの蛍光体を利用して発光素子からの光と蛍光体からの光の混色により白色光を得ることもできる。 Other phosphors that can absorb blue, blue-green, and green and emit red light are sapphire (aluminum oxide) phosphors activated with Eu and / or Cr, and activated with Eu and / or Cr. And nitrogen-containing Ca—Al 2 O 3 —SiO 2 phosphor (oxynitride fluorescent glass). Using these phosphors, white light can also be obtained by mixing the light from the light emitting element and the light from the phosphor.
また、前記したCeで付活されたYAG系蛍光体とEu及び/又はCrで付活された窒素含有Ca-Al-Si-O-N系オキシナイトライド蛍光硝子とを組み合わせることにより、青色系が発光可能な半導体発光素子構造体3を利用して演色性の高い白色発光ダイオードを形成させることもできる。
Further, by combining the above-described YAG phosphor activated with Ce and nitrogen-containing Ca—Al—Si—ON—oxynitride fluorescent glass activated with Eu and / or Cr, It is also possible to form a white light emitting diode having high color rendering properties by using the semiconductor light emitting
(拡散材)
拡散材は、LEDチップ1及び蛍光体の発する光を拡散させるために添加されるものである。具体的には、酸化チタン、酸化ケイ素、中空酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、窒化硼素を用いることができる。また、シリコーンパウダーなどの樹脂の粉末を用いてもよい。拡散材の平均粒径は、例えば0.001μm以上かつ100μm以下とすることができ、0.005μm以上かつ50μm以下とすることが好ましい。
(Diffusion material)
The diffusing material is added to diffuse the light emitted from the
(バインダー(樹脂))
バインダーは、前記した蛍光体や拡散材を、蛍光層5としてLEDチップ1の光取り出し面に結着させるための樹脂である。バインダーとなる樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。例えば、ジメチル系シリコーン樹脂、フェニル系シリコーン樹脂、ジメチル/フェニルのハイブリッドシリコーン樹脂、エポキシ/シリコーンのハイブリッド樹脂、フッ素樹脂、アダマンタン樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ハイブリッドエポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。特に、耐熱、耐光性、透過率の高い、シリコーン樹脂、フッ素樹脂が好ましい。また、バインダーに、硬度を上げるために、ガラス成分を配合させてもよい。また、LEDチップ1との密着性を向上させるために、密着性付与剤を加えてもよい。密着性付与剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などを用いることができる。
(Binder (resin))
The binder is a resin for binding the above-described phosphor or diffusing material to the light extraction surface of the
本実施形態に係る発光素子10は、蛍光体5を備えるように構成したが、これに限定されるものではなく、蛍光層5を備えないで構成するようにしてもよい。また、蛍光層5を設ける場合において、蛍光体を樹脂などのバインダーで固定するものに限らず、蛍光体粒子をALD(Atomic Layer Deposition;原子層堆積)法やMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;有機金属化学的気相成長)法、PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition;プラズマCVD)法、大気圧プラズマ成膜法などにより、例えば、SiO2やAl2O3などの被膜を形成して、蛍光体粒子を発光素子10に固定するようにしてもよい。
Although the
(反射層(絶縁層))
反射層6は、絶縁層であり、LEDチップ1が発光し、横方向又は下方向に進行する光を、光取り出し面である蛍光層5側に反射する機能を備えた部材である。
本実施形態では、反射層6は、LEDチップ1の下面(半導体発光素子構造体3側)を被覆するとともに、側面を包囲するように被覆する、反射材を含有する樹脂層であり、バインダーとなる樹脂に、光反射材の他に、充填材を含有して構成されてもよい。
(Reflective layer (insulating layer))
The
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、反射層6は、高い保磁力を有する磁性体を含有し、発光素子10の実装面である下面側の層の少なくとも2つの所定の領域が、それぞれ所定の磁化方向に磁化した磁化領域が形成されている。
このように、反射層6に光反射機能と磁化領域形成機能とを兼ねた絶縁層とすることにより、発光素子10の製造工程を簡略化することができる。また、磁化領域を形成する絶縁層は、本実施形態のように、反射層6に限定されるものではない。例えば、SiO2やSiNなどで構成される絶縁性の保護層に磁化領域を形成したものであってもよい。
なお、磁化領域の詳細については後記する。
Further, in the present embodiment, the
Thus, the manufacturing process of the
Details of the magnetization region will be described later.
反射層6は、半導体発光素子構造体3の光取り出し面を露出させて設けられるため、LEDチップ1が発光した光は、光取り出し面に設けられた蛍光層5を通過して外部に取り出される。このとき、蛍光層5を通過する光の一部は、蛍光層5に含有される蛍光体により長波長の光に変換されて外部に取り出され、また、他の光は、半導体発光素子構造体3が発光したそのままの波長の光で蛍光層5を透過して外部に取り出される。そして、蛍光体により波長変換されて取り出される光(例えば、黄色光)と、波長変換されずに取り出される光(例えば、青色光)とが混色された光(白色光)が、発光素子10から出力される。
Since the
反射層6の厚さは、LEDチップ1が発光した光を反射するのに十分な厚さであることが好ましい。LEDチップ1の表面(半導体発光素子構造体3側)に形成された反射層6の厚さは、例えば、1μm以上かつ500μm以下とすることができ、5μm以上かつ200μm以下とすることが好ましく、10μm以上かつ100μm以下とすることがより好ましい。また、反射層6の半導体発光素子構造体3の側面側の厚さは、例えば、1μm以上かつ2000μm以下とすることができ、5μm以上かつ1000μm以下とすることが好ましく、10μm以上かつ500μm以下とすることがより好ましい。
The thickness of the
なお、特にLEDチップ1の側面側の反射層6の厚さに、ある程度のバラツキが生じることを考慮して、光反射材の添加量などを調整することが好ましい。すなわち、反射層6の厚さが、このバラツキの範囲内で最小の厚さの場合に、厚さや光反射材の添加量などによって定まる反射層6の反射率が、反射層6に入射する光を、実質的にすべて反射するだけの反射率となるように、前記した光反射材の添加量などを調整して反射層6を形成することが好ましい。
In particular, it is preferable to adjust the addition amount of the light reflecting material in consideration of a certain degree of variation in the thickness of the
(バインダー)
バインダーは、前記した光反射材、充填材、磁性体を、反射層6としてLEDチップ1の側面及び表面(半導体発光素子構造体3側)に結着させるための材料である。バインダーとしては、前記した蛍光層5に用いるバインダーと同じものを用いることができる。
(binder)
The binder is a material for binding the light reflecting material, the filler, and the magnetic material to the side surface and the surface (semiconductor light emitting
(光反射材)
光反射材は、LEDチップ1が発光した光を反射する部材である。光反射材としては、前記した蛍光層5に用いる拡散材と同じものを用いることができる。
また、光反射材をバインダーに混ぜないで、例えば、電気泳動堆積法により堆積させることで反射膜を形成するようにしてもよい。
(Light reflecting material)
The light reflecting material is a member that reflects the light emitted from the
In addition, the reflective film may be formed by depositing the light reflecting material without being mixed with the binder, for example, by electrophoretic deposition.
(磁性体)
磁性体は、キュリー温度が、室温ないし発光素子10の実装時にかかる温度よりも十分に高いものを用いる。例えば、フェライト(酸化鉄)、ネオジム鉄ボロン(Nd,Fe,B)、サマリウムコバルト(Sm,Co)、アルニコ(Al,Ni,Co)、サマリウム鉄窒素(Sm,Fe,N)、γ−Fe2O3、CrO2、Co−Ni薄膜、Co又はNbドープTiO2、エルビウムドープチタン酸バリウム(Er:BaTiO3)、CrドープZnTeなどがある。保磁力が高い磁性体である硬磁性体(フェライト(酸化鉄)、ネオジム鉄ボロン(Nd,Fe,B)、サマリウムコバルト(Sm,Co)、アルニコ(Al,Ni,Co)、サマリウム鉄窒素(Sm,Fe,N)など)の粉体や磁気記録材料として用いられるγ−Fe2O3、CrO2、Co−Ni薄膜などを用いることが好ましい。
(Magnetic material)
As the magnetic material, a material having a Curie temperature sufficiently higher than room temperature or a temperature required for mounting the
また、Coドープ二酸化チタン、Feドープ二酸化チタン、(Co,Nb)ドープ二酸化チタン、Tb2O3−B2O3−Ga2O3−SiO2ガラス、EuO−Al2O3−SiO2ガラス、希土類鉄ガーネット、TSLAG(Tb3(Sc,Lu)2Al3O12)結晶、TGG(Tb3Ga5O12)結晶、(Er,Sr)BaTiO3結晶、TAG(Tb3Al5O12)結晶、Zn(1−x)MnxTe、Zn(1−x)MnxSe、Cd(1−x)MnxTe、(Co,V,Mn)ドープZnO、(Co,V,Mn)ドープGaN、(Co,V,Mn)ドープAlN、GaMnAs、InMnAs、カルコパイライト型(Cd,Mn)GeP2、閃亜鉛鉱型CrAsなどの磁性を有する透光性の誘電体を用いることもできる。透光性を有する磁性体を用いることで、磁性体による光の吸収を抑制することができるため好ましい。
なお、前記組成式で、0≦x≦1である。
Also, Co-doped titanium dioxide, Fe-doped titanium dioxide, (Co, Nb) -doped titanium dioxide, Tb 2 O 3 —B 2 O 3 —Ga 2 O 3 —SiO 2 glass, EuO—Al 2 O 3 —SiO 2 glass , Rare earth iron garnet, TSLAG (Tb 3 (Sc, Lu) 2 Al 3 O 12 ) crystal, TGG (Tb 3 Ga 5 O 12 ) crystal, (Er, Sr) BaTiO 3 crystal, TAG (Tb 3 Al 5 O 12) ) Crystal, Zn (1-x) Mn x Te, Zn (1-x) Mn x Se, Cd (1-x) Mn x Te, (Co, V, Mn) doped ZnO, (Co, V, Mn) doped GaN, (Co, V, Mn ) doped AlN, GaMnAs, InMnAs, chalcopyrite (Cd, Mn) GeP 2, Toru having magnetism, such as sphalerite CrAs It can also be used sexual dielectric. It is preferable to use a magnetic body having translucency because absorption of light by the magnetic body can be suppressed.
In the composition formula, 0 ≦ x ≦ 1.
また、粉体の平均粒径は、特に限定されるものではないが、反射層6の厚さより小さく、かつ、5nm〜50μm程度とすることが好ましい。
なお、本実施形態では、磁性体を電極ではなく、絶縁層である反射層6に含有させるため、発光素子10の電気的特性への影響を低減させながら、大きな磁力を発揮できるように、十分な量の磁性体を含有させることができる。
The average particle size of the powder is not particularly limited, but is preferably smaller than the thickness of the
In the present embodiment, since the magnetic material is contained in the
また、磁性体は、実装面であり、かつ、磁化領域が形成される反射層6の下面側に含有されていればよく、側面側に含有されないように構成してもよい。更に、反射層6の下面において、磁性体が実装面側に偏在するように含有させてもよい。これによって、磁性体による光吸収を抑制することができる。また、少量の磁性体で強い磁力を得ることができる。
In addition, the magnetic body may be included on the mounting surface and on the lower surface side of the
発光素子10に設けられる磁化領域6n、6pは、後記する実装基板20側に設けられる磁化領域23n、23pと、実装されたときに接するように設けられることが好ましい。これにより、発光素子10側の磁化領域6n、6pと実装基板20側の磁化領域23n、23pとの間に、より強い磁力を働かせることができるため、発光素子10の位置決めが容易となる。加えて、発光素子10に設けられる磁化領域6n、6pと、実装基板20に実装される電極3n、3p又はバンプ4n、4pの表面とは、同一平面上にあることが好ましい。これにより、磁力を強く働かせながら、発光素子10の実装を容易とすることができる。
The
(充填材)
充填材は、樹脂層である反射層6の強度を上げるために添加されるものである。なお、充填材を添加することで、反射層6の熱伝導率を上げて放熱性を高めることができる。充填材としては、ガラス繊維、ウィスカー、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、窒化アルミニウムなどを用いることができる。
(Filler)
The filler is added to increase the strength of the
(実装基板)
実装基板20は、図1(a)及び図2(a)に示すように、支持基板21と、支持基板21の上面に配設された素子載置部22n、22pとを備えて構成されている。
支持基板21は、ガラス、セラミックス、エポキシ樹脂やポリイミドなどの樹脂などの絶縁材料、又は銅、アルミニウムなどの金属材料を基材として絶縁膜で被覆した複合材料を用いることができる。また、樹脂などの絶縁材料を基材として、裏面側に金属膜を設けた複合材料を用いることもできる。
実装基板20の形状は特に限定されるものではなく、厚肉の固い基板でもよく、薄肉のフレキシブル基板であってもよい。
(Mounting board)
As shown in FIGS. 1A and 2A, the mounting
The
The shape of the mounting
素子載置部(第1配線パターン)22n及び素子載置部(第2配線パターン)22pは、配線パターンの一部であって、発光素子10を実装するための部位である。本実施形態においては、素子載置部22n、22pは、磁性体を含有し、発光素子10の反射層6の磁化領域6n、6pと符合して磁気引力が作用するように素子載置部22n、22pの全域が、それぞれ所定の磁化方向に磁化され、それぞれ磁化領域23n、23pを形成している。
なお、磁化領域23n、23pの詳細については後記する。
The element mounting portion (first wiring pattern) 22n and the element mounting portion (second wiring pattern) 22p are part of the wiring pattern and are portions for mounting the
Details of the
また、実装基板20は、外部の電源と接続するための不図示の電極端子及びこの電極端子と前記した素子載置部22n、22pとを電気的に導通させるための不図示の配線パターンが設けられている。
素子載置部22n、22pを含めて、配線パターンは、金属などの導電性材料を用いて形成することができ、銅、アルミニウム、金などの電気良導体を用いることが好ましい。
また、素子載置部22n、22pが含有する磁性体としては、特に限定されないが、前記した反射層6に含有させる磁性体材料と同様のものを用いることができる。
Further, the mounting
The wiring pattern including the
The magnetic material contained in the
更にまた、素子載置部22n、22pの下層を磁性体材料を用いて形成し、バンプ4n、4pと電気的に接合する上層を前記した電気良導体を用い形成する多層構造としてもよい。なお、多層構造とする場合は、磁性体を含有する層は、例えば、前記した反射層6と同様に、磁性体の粉体を樹脂で固めることで形成することができる。磁性体を含有させる層を本来の電気配線のための層と分離することで、配線パターンの電気的特性の低下を防止することができる。また、配線パターンの電気的特性への影響を低減させつつ、大きな磁力を発揮できるように、十分な量の磁性体を下層に含有させることができる。
Furthermore, the lower layer of the
(封止部材)
封止部材30は、実装基板20の上面と、実装基板20上に実装された発光素子10とを封止する透光性の樹脂層である。封止部材30の材料としては、前記した蛍光層5のバインダーとして用いられる樹脂と同様のものを用いることができる。
また、蛍光層5に代えて又は蛍光層5に加えて、蛍光体を封止部材30中に含有させてもよい。
(Sealing member)
The sealing
Further, instead of the
(磁化領域)
次に、図2(a)及び図2(b)を参照して、発光素子10の反射層6及び実装基板20の素子載置部22n、22pの磁化領域について説明する。ここで、図2(b)は、図2(a)のA−A線における断面図である。また、図2(b)においては、磁化領域6n、6p、23n、23p以外の部材の断面のハッチングは省略している。
なお、図2(a)及び図2(b)において、濃淡の2色の何れかで網掛けを施した領域が磁化領域であることを示している。本例では、磁化方向は反射層6又は素子載置部22n、22pの膜面に垂直方向である。
(Magnetized region)
Next, with reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the magnetization region of the
In FIGS. 2A and 2B, it is shown that the shaded region in one of the two shades of color is a magnetized region. In this example, the magnetization direction is perpendicular to the film surface of the
また、図2において、濃い網掛けを施した領域がN極、淡い網掛けを施した領域がS極を示す。つまり、図2(a)において、濃い網掛けを施した領域は上面がN極で、図示されていないが、その下面がS極であり、淡い網掛けを施した領域は上面がS極で、下面がN極であることを示す。
また、図2(b)において、磁化領域の各層において上半分に濃い網掛けを、下半分に淡い網掛けを施した領域は、上面がN極、下面がS極であることを示し、上半分に淡い網掛けを、下半分に濃い網掛けを施した領域は、上面がS極、下面がN極であることを示す。
In FIG. 2, the dark shaded area indicates the N pole, and the light shaded area indicates the S pole. That is, in FIG. 2 (a), the dark shaded area has an N pole on the upper surface and is not shown, but its lower face is the S pole, and the light shaded area has an S pole on the upper face. , Indicating that the bottom surface is an N pole.
Further, in FIG. 2B, in each layer of the magnetized region, a region where the upper half is darkly shaded and the lower half is lightly shaded indicates that the upper surface is an N pole and the lower surface is an S pole. A region where light shading is applied to the half and dark shading is applied to the lower half indicates that the upper surface is the S pole and the lower surface is the N pole.
本実施形態では、反射層6に磁性体を含有させ、発光素子10の実装面である反射層6の底面側の所定の領域を、所定の磁化方向に磁化させて磁気パターンを形成するとともに、実装基板20の上面に配設された配線パターンである素子載置部22n、22pの磁化領域によって形成される磁気パターンと符合させることで、発光素子10を実装基板20に載置する際に、発光素子10と実装基板20との間の位置合わせが自動的に行われるように(セルフアライメント)するものである。
In the present embodiment, the
図2(a)及び図2(b)に示すように、発光素子10の反射層6の底面側の層において、n側電極3n(図1(b)参照)と接続されるバンプ4nを取り囲む磁化領域(第1磁化領域)6nは、上面側がS極(下面側がN極)となるように膜面に垂直に磁化されている。また、p側電極3p(図1(b)参照)と接続されるバンプ4pを取り囲む磁化領域(第2磁化領域)6pは、上面側がN極(下面側がS極)となるように膜面に垂直に磁化されている。また、磁化領域6n及び磁化領域6pは、平面視で発光素子10を中心線で2分した領域のそれぞれ左半分及び右半分が割当てられている。
このように、発光素子10の実装面である底面の略全面を磁化領域6n、6pとし、磁化領域6nと磁化領域6pとを等分することにより、発光素子10を実装基板20に載置する際に、位置合わせのために有効に作用する磁力が大きくなるため好ましい。
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the
As described above, the
また、発光素子10の平面視での形状が長手方向と短手方向とを有する長方形である場合、長手方向の一方の端部(辺)に磁化領域6nを設け、他方の端部(辺)に磁化領域6pを設けることが好ましい。ここで磁化領域6n、6pを端部に設けるとは、端部及びその近傍のみに設けることに限らず、図2に示した例のように、互いに端部から他方の磁化領域の近傍にまで設けることも含まれる。少なくとも、2つの磁化領域6n、6pを、互いになるべく離れた位置にまで設けることにより、磁化パターンが形成される領域が広くなるため、磁気パターンを利用した位置合わせの精度を高くすることができる。
また、平面視で矩形状の実装面において、前記したように対向する辺の近傍に磁化領域6n、6pを設ける他に、対角線上の両端(角部)に、それぞれ磁化領域6nと磁化領域6pとを設けるようにしてもよい。
When the shape of the
In addition to providing the
更にまた、平面視で、磁化領域6n及び磁化領域6pを、それぞれバンプ4n及びバンプ4pを取り囲むように設けることにより、磁化領域6n、6pによって形成される磁気パターンを利用したバンプ4n、4pの位置合わせを精度よく行うことができて好ましい。
Furthermore, by providing the
一方、実装基板20の素子載置部22nは全域が、上面側がS極となるように膜面に垂直に磁化されて、磁化領域(第3磁化領域)23nを形成している。また、素子載置部22pはその全域が、上面側がN極となるように膜面に垂直に磁化されて、磁化領域(第4磁化領域)23pを形成している。
On the other hand, the entire
このように構成することで、発光素子10を実装基板20に載置する際に、対向する発光素子10の下面と実装基板20の上面との間で磁気引力が作用する領域同士、すなわち、磁化領域6nと磁化領域23nとの組と、及び磁化領域6pと磁化領域23pとの組とが、それぞれ接触するように発光素子10が実装基板20に載置される。これによって、磁化領域6nに囲まれたバンプ4nと素子載置部22nとが接触し、磁化領域6pに囲まれたバンプ4pと素子載置部22pとが接触するように発光素子10が実装基板20に載置される。
磁力を利用した位置合わせの詳細については、後記する製造方法において説明する。
With this configuration, when the
Details of alignment using magnetic force will be described in the manufacturing method described later.
なお、発光素子10、実装基板20、及びこれらを構成する各部材の形状は図1に示したものに限定されず、任意の形状とすることができる。また、発光素子10のバンプ4n、4pと磁化領域6n、6pとの位置関係、及び磁化領域6n、6pと磁化領域23n、23pとの位置関係は、図1に示した例に限定されるものではない。磁化領域6n、6pは同形とすることに限定されず、また、それぞれバンプ4n、4pを取り囲むように形成することに限定されない。発光素子10側の磁気パターンと、実装基板20側の磁気パターンとが符合し、バンプ4nと素子載置部22nと、バンプ4pと素子載置部22pとが良好に接合されるよう磁化領域6n、6p、23n、23pが形成されていればよい。
In addition, the shape of the
[発光装置の動作]
図1に示した本発明の第1実施形態に係る発光装置100は、不図示の外部電源から実装基板20に設けられた不図示の電源接続用の電極端子を介して電力が供給されると、素子載置部22p、バンプ4p、LEDチップ1、バンプ4n、素子載置部22nの経路で電流が流れる。LEDチップ1に電流が流れることによって、LEDチップ1は青色光を発光する。LEDチップ1が発光した青色光は、直接に、又は反射層6、n側電極3n、p側電極3p、全面電極3dなどによって反射されて、基板2側(図1(a)の上方向)から蛍光層5を通過して取り出される。このとき、蛍光層5を通過する青色光の一部は、蛍光層5に含有される蛍光体によって吸収され、波長の長い黄色光に変換されて取り出される。これによって、発光素子10からは、蛍光層5を波長変換されずに通過する青色光と、蛍光層5で波長変換された黄色光とが混色された白色光が出力される。そして、発光装置100は、発光素子10から出力される白色光を、透光性の封止部材30を介して出力する。
[Operation of light emitting device]
When the
[発光装置の製造方法]
本発明の第1実施形態に係る発光装置の製造方法について、図3を参照して説明する。
図3に示すように、第1実施形態に係る発光装置100の製造方法は、発光素子製造工程S10と、発光素子載置工程S11と、電極接合工程S12と、封止工程S13と、が順次行われる。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
A method of manufacturing the light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, in the method for manufacturing the
(発光素子製造工程:S10)
まず、発光素子製造工程S10において、発光素子10を製造する。
ここで、発光素子10を製造する発光素子製造工程S10について、図4〜図6を参照(適宜図1及び図2参照)して詳細に説明する。
(Light emitting element manufacturing process: S10)
First, in the light emitting element manufacturing step S10, the
Here, the light emitting element manufacturing step S10 for manufacturing the
発光素子製造工程S10においては、図4に示すように、サブ工程である半導体発光素子構造体形成工程S100と、バンプ形成工程S101と、第1個片化工程S102と、チップ選別工程S103と、第1キャリア貼付工程S104と、反射層形成工程S105と、反射層厚さ調整工程S106と、清浄化工程S107と、第2キャリア貼付工程S108と、蛍光層形成工程S109と、蛍光層厚さ調整工程S110と、第2個片化工程S111と、着磁工程S112と、が順次行われる。 In the light emitting element manufacturing process S10, as shown in FIG. 4, the semiconductor light emitting element structure forming process S100, which is a sub process, a bump forming process S101, a first singulation process S102, a chip sorting process S103, First carrier sticking step S104, reflective layer forming step S105, reflective layer thickness adjusting step S106, cleaning step S107, second carrier sticking step S108, fluorescent layer forming step S109, and fluorescent layer thickness adjusting Step S110, second singulation step S111, and magnetization step S112 are sequentially performed.
次に、図5を参照(適宜図1、図2及び図4参照)して、各工程について具体的に説明する。
なお、本実施形態では、発光素子10は、基板2上に窒化物半導体を積層した半導体発光素子構造体3がマトリクス状に配列されて形成されたウエハ状態のLEDチップ1は、公知の方法で製造するものとして説明を簡略化し、チップ化されていないウエハ状態のLEDチップ1の製造工程より後の工程について図面を参照して説明する。
Next, referring to FIG. 5 (refer to FIGS. 1, 2 and 4 as appropriate), each step will be specifically described.
In this embodiment, the
(半導体発光素子構造体形成工程:S100)
基板2上に半導体発光素子構造体3を形成する半導体発光素子構造体形成工程S100について簡略化して説明する。
まず、サファイアなどからなる基板2上に、MOVPE法(有機金属気相成長法)を用いて、例えば、窒化ガリウム系などの化合物半導体からなる、n型半導体層3a、活性層3b及びp型半導体層3cを構成するそれぞれの半導体層を成長させる。
(Semiconductor light emitting element structure forming step: S100)
The semiconductor light emitting element structure forming step S100 for forming the semiconductor light emitting
First, an n-
次に、n側電極3nを形成するために、n型半導体層3aの一部を露出させる。ウエハ上にフォトレジストにて所定の形状のマスクを形成して、RIE(反応性イオンエッチング)にて、p型半導体層3c及び活性層3b、更にn型半導体層3aの一部を除去して、n型半導体層3aを露出させる。エッチングの後、レジストを除去する。
Next, in order to form the n-
次に、ウエハの全面に、全面電極3dとして、例えば、Ag/Ni/Ti/Ptを順次積層してなる多層膜をスパッタリングにて成膜する。そして、フォトリソグラフィ法により所定形状の全面電極3dを形成する。その後、カバー電極3eとして、例えば、Ti/Au/W/Tiを順次積層してなる多層膜をスパッタリングにて成膜する。そして、フォトリソグラフィ法により全面電極3dを遮蔽する所定形状のカバー電極3eを形成する。
また、類似の方法により、n側電極3nを形成する。
以上により、基板2上に半導体発光素子構造体3が形成されたウエハ状態のLEDチップ1が得られる。
Next, as a full-
Further, the n-
As described above, the
また、半導体発光素子構造体3の表面全体に、例えば、スパッタリングにより、絶縁性のSiO2などを保護層として積層してもよい。
Further, the entire surface of the semiconductor light emitting
(バンプ形成工程(外部接続用電極形成工程):S101)
次に、バンプ形成工程S101において、図5(a)に示すように、半導体発光素子構造体3の上面にバンプ4n、4pを形成する。なお、以降の製造方法の説明においては、バンプ4n、4pを合わせて、適宜にバンプ4と呼ぶこととする。バンプ4として、n側電極3n及びp側電極3p(図1(b)参照)上に、それぞれ、バンプ4n及びバンプ4pが形成される。
(Bump forming step (external connection electrode forming step): S101)
Next, in the bump forming step S101, bumps 4n and 4p are formed on the upper surface of the semiconductor light emitting
バンプ4は、n側電極3n及びp側電極3p(図1(b)参照)上に、ワイヤボンダを用いて形成することができる。例えば、Au(金)などの線材(ボンディングワイヤ)を、ワイヤボンダを用いて、半導体発光素子構造体3(のn側電極3n又はp側電極3p(図1(b)参照)上に接続し、半導体発光素子構造体3上に接続されたボンディングワイヤの端部に形成された球状の金属の塊をバンプ4として用いることができる。
The bump 4 can be formed on the n-
また、バンプ4の形成方法はこれに限定されず、例えば、フォトレジストを用いてバンプ形成領域に開口を有するマスクパターンを形成し、電解メッキや無電解メッキによって金属のバンプを形成することもできる。 The method for forming the bumps 4 is not limited to this. For example, a mask pattern having an opening in the bump formation region can be formed using a photoresist, and metal bumps can be formed by electrolytic plating or electroless plating. .
(第1個片化工程:S102)
次に、第1個片化工程S102において、図5(b)に示すように、バンプ4を形成したウエハ状態のLEDチップ1をダイシングシート(不図示)に貼付し、ダイシングにより素子構造の境界線12に沿って切断し、チップ11に個片化する。
(First piece separation step: S102)
Next, in the first singulation step S102, as shown in FIG. 5B, the wafer-
(チップ選別工程:S103)
次に、チップ選別工程S103において、個片化された各チップ11について、半導体発光素子構造体3のn側電極3n上及びp側電極3p(図1(b)参照)上に形成されたバンプ4に電源装置を接続してチップ11を発光させ、発光波長を測定する。そして、発光波長が所定の範囲にあるチップ11を選別する。
(Chip selection process: S103)
Next, in the chip selection step S103, bumps formed on the n-
(第1キャリア貼付工程(配列工程):S104)
次に、第1キャリア貼付工程S104において、チップ選別工程S103で選別したチップ11を、バンプ4を上側にして、所定の間隔を空けて粘着シート41が貼付されたキャリア40上に配列する。キャリア40上に配列されたチップ11は、粘着シート41によってキャリア40に貼付され、その位置が保持される。
(First carrier pasting step (array step): S104)
Next, in the first carrier sticking step S104, the
なお、第1キャリア貼付工程S104において、例えば、不図示のコレットを用いて1個ずつチップ11を吸着し、キャリア40上に配列することができる。このとき、チップ11の間隔は、ある程度のバラツキが許容される。
In the first carrier attaching step S104, for example, the
ここで、キャリア(平板状の治具)40は、チップ11の配列を保持する板状の治具である。キャリア40は、剛性を有するセラミックス、ガラス、金属、プラスチックなどの板状部材を用いることができる。
Here, the carrier (flat jig) 40 is a plate-like jig that holds the arrangement of the
(反射層形成工程(反射部材形成工程):S105)
次に、反射層形成工程S105において、図5(d)に示すように、キャリア40に貼付されたチップ11の表面(半導体発光素子構造体3側)及び側面に反射層6を形成する。具体的には、キャリア40を下金型50上に載置し、光反射材を含有した樹脂をチップ11を配列した面上に塗布し、上金型51で挟み込む。そして、上金型51から離型できる強度が得られるまで加熱して硬化(一次硬化)させる。その後、キャリア40を上下金型50,51から取り出し、オーブンに投入して、反射層6の樹脂を十分に硬化(二次硬化)させる。
(Reflective layer forming step (reflective member forming step): S105)
Next, in the reflective layer forming step S105, as shown in FIG. 5D, the
なお、前記した例では、樹脂をチップ11上に塗布した後で上金型51を下げ、圧縮成形するようにしたが、成形方法はこれに限定されるものではない。例えば、上下金型50,51を所定の位置に設置し、上下金型50,51の隙間から樹脂を注入するトランスファー成形を行うようにしてもよい。
In the example described above, the resin is applied onto the
(反射層厚さ調整工程:S106)
次に、反射層厚さ調整工程S106において、図5(e)に示すように、反射層6の表面(図5(e)において上面)を、研磨機60を用いて、研磨(又は研削)して、バンプ4を露出させるとともに、予め定めておいた研磨線61まで研磨(又は研削)して、反射層6を所定の厚さに調整する。このようにして、磁化領域6n、6pが形成される反射層6の表面と、後記する実装基板20と接合されるバンプ4の表面とを、同一平面上にすることができる。これによって、磁力を強く働かせながら、発光素子10の実装を容易とすることができる。
(Reflection layer thickness adjustment step: S106)
Next, in the reflective layer thickness adjusting step S106, as shown in FIG. 5E, the surface of the reflective layer 6 (upper surface in FIG. 5E) is polished (or ground) by using a polishing
(清浄化工程:S107)
次に、清浄化工程S107において、図5(f)に示すように、反射層6で一体化されたチップ11をキャリア40から剥離し、研磨により生じたバリや、ごみ等を除去する。
(Cleaning step: S107)
Next, in the cleaning step S107, as shown in FIG. 5F, the
清浄化の方法としては、ウォータージェットを用いることができる。他の清浄化の方法としては、例えば、プラズマ照射、レーザ照射、ブラストなどを用いることができる。 As a cleaning method, a water jet can be used. As other cleaning methods, for example, plasma irradiation, laser irradiation, blasting, or the like can be used.
(第2キャリア貼付工程:S108)
次に、第2キャリア貼付工程S108において、図5(g)に示すように、反射層6で一体化されているチップ11を、基板2が上側になるように、粘着シート43が貼付されたキャリア42に貼付する。なお、本工程で用いるキャリア42及び粘着シート43は、第1キャリア貼付工程S104で用いたキャリア40及び粘着シート41と同様のものを用いることができる。
(Second carrier pasting step: S108)
Next, in 2nd carrier sticking process S108, as shown in FIG.5 (g), the
(蛍光層形成工程:S109)
次に、蛍光層形成工程S109において、図5(h)に示すように、チップ11の基板2側の面に、蛍光層5を形成する。具体的には、キャリア42を下金型52上に載置し、蛍光体を含有した樹脂をチップ11の裏面上に塗布し、上金型53で挟み込んで、上金型53から離型できる強度が得られるまで加熱して硬化(一次硬化)させる。その後、キャリア42を上下金型52,53から取り出し、オーブンに投入して、蛍光層5の樹脂を十分に硬化(二次硬化)させる。
(Fluorescent layer forming step: S109)
Next, in the fluorescent layer forming step S109, as shown in FIG. 5H, the
なお、本工程も、前記した反射層形成工程S105と同様に、圧縮成形に限定されず、トランスファー成形など他の成形方法を用いるようにしてもよい。 In addition, this process is not limited to compression molding similarly to the above-described reflective layer forming process S105, and other molding methods such as transfer molding may be used.
(蛍光層厚さ調整工程:S110)
次に、蛍光層厚さ調整工程S110において、図5(i)に示すように、蛍光層5の上面を、研磨機60を用いて、予め定めておいた研磨線62まで研磨(又は研削)して、蛍光層5を所定の厚さに調整する。これにより、発光素子10の発光色の色調を調整することができる。
(Fluorescent layer thickness adjustment step: S110)
Next, in the fluorescent layer thickness adjusting step S110, as shown in FIG. 5I, the upper surface of the
(第2個片化工程:S111)
次に、第2個片化工程S111において、図5(j)に示すように、反射層6及び蛍光層5により一体化されている発光素子10をダイシングシート(不図示)に貼付し、ダイシングにより発光素子10の境界線13に沿って切断して個片化する。
(Second piece separation step: S111)
Next, in the second singulation step S111, as shown in FIG. 5 (j), the
(着磁工程:S112)
最後に、着磁工程S112において、着磁装置を用いて発光素子10の底面側の反射層6に磁界を印加し、所定の領域を所定の磁化方向に磁化することで磁化領域6n、6pを形成する。これによって、図1に示した発光素子10が完成する。
(Magnetization process: S112)
Finally, in the magnetizing step S112, a magnetic field is applied to the
ここで、図6を参照して、着磁装置の例について説明する。
図6(a)に示した着磁装置70は、ヨーク71と、着磁用の電源73と、両者を接続する電線74とから構成されている。ヨーク71はコア71nとコア71pとを有するように二股に形成されており、コア71n及びコア71pには、それぞれ互いに逆向きにコイル72n及びコイル72pが巻かれている。
Here, an example of a magnetizing apparatus will be described with reference to FIG.
The magnetizing
この例では、コイル72nとコイル72pとは直列に接続されており、コイル72n側を電源73の正極に、コイル72p側を電源73の負極に接続して電流を流すことにより、コア71nの上面がN極となる上向きの磁界が発生するとともに、コア71pの上面がS極となる下向きの磁界が発生する。
コア71n及びコア71pの上面の形状は、それぞれ発光素子10の磁化領域6n及び磁化領域6pの形状に一致している。
In this example, the
The shapes of the upper surfaces of the
図6(b)に示すように、着磁装置70のコア71nの上面及びコア71pの上面を、それぞれ発光素子10の磁化領域6n及び磁化領域6pとなる反射層6の底面に接触又は近接させ、前記したように磁界を発生させることで、磁化領域6nは垂直方向上向きに磁化し、磁化領域6pは垂直方向下向きに磁化する。
なお、着磁装置は二股のヨークを用いたものに限定されず、着磁コイルや磁化領域ごとに独立した複数の電磁石や永久磁石を用いたものでもよい。
As shown in FIG. 6B, the upper surface of the
The magnetizing device is not limited to one using a bifurcated yoke, and may be one using a plurality of electromagnets or permanent magnets that are independent for each magnetizing coil or magnetized region.
図3に戻って、発光装置100の製造方法について説明を続ける。
(発光素子載置工程:S11)
前記したように発光素子製造工程S10により製造された発光素子10は、発光素子載置工程S11において、実装基板20の素子載置部22n、22p上に電極の極性が整合するように載置される。
Returning to FIG. 3, the description of the method for manufacturing the
(Light emitting element mounting step: S11)
As described above, the
ここで、実装基板20は、予め、又は発光素子製造工程S10と並行して製造されるものとする。なお、実装基板20は、例えば、樹脂などの支持基板21上に金属などの導電材料を用いて配線パターンを形成することで製造される。このとき、配線パターンの内の素子載置部22n、22pについては、磁性体を含有した材料で形成される。そして、素子載置部22n、22pの所定の領域を、例えば、前記した発光素子10の着磁工程S112(図4参照)と同様にして着磁させることで、磁化領域23n、23pを形成することができる。
Here, the mounting
次に、図7を参照して、発光素子10が、磁力を利用して位置合わせをしながら、実装基板20上に載置される様子について説明する。
なお、図7の(a)〜(c)の各図の上段に示した平面図において濃い網掛けを施し、また、下段に示した正面図において上半分に濃い網掛けを施し、下半分に淡い網掛けを施した磁化領域6n、23nは、上面側がN極、下面側がS極となるように膜面に垂直方向に磁化されていることを示す。また、図7の(a)〜(c)の各図の上段に示した平面図において淡い網掛けを施し、下段に示した正面図において上半分に淡い網掛けを施し、下半分に濃い網掛けを施した磁化領域6p、23pは、上面側がN極、下面側がS極となるように膜面に垂直方向に磁化されていることを示す。
Next, with reference to FIG. 7, a state in which the
In addition, in the top view shown in the upper part of each figure of (a)-(c) of FIG. 7, dark shading is given, and in the front view shown in the lower part, dark shading is given to the upper half, and the lower half is given. The lightly shaded
まず、図7(a)に示すように、発光素子10は、上面をコレット80によって吸着され、コレット80に保持されたまま実装基板20に向けて搬送される。このとき、コレット80は、不図示の移動機構により、上段の平面図において上方から下方に向けて水平方向に移動するとともに、下段の正面図において上方から下方に向けて垂直方向に移動する。
なお、発光素子10において磁化領域6n及びバンプ4nが右側、磁化領域6p及びバンプ4pが左側にあり、実装基板20において磁化領域23n(素子載置部22n)が左側、磁化領域23p(素子載置部22p)が右側にある。すなわち、図7(a)の段階では、発光素子10の電極の極性と実装基板20の電極の極性とは逆向きとなっている。
First, as illustrated in FIG. 7A, the
In the
ここで、コレット(搬送手段)80は、軸部81と吸着部82と継手83とから構成されている。軸部81は、中空構造をしており、不図示の吸引装置によって吸引することにより、先端の吸着部82で発光素子10を吸着して保持できるように構成されている。また、軸部81の途中には、継手83が設けられ、継手83より先端側である吸着部82側が軸回りに回転自在となるように構成されている。
Here, the collet (conveying means) 80 includes a
また、軸部81は、発光素子10の磁化領域6n、6pと実装基板20の磁化領域23n、23pとの間に作用する磁力によって、撓むように可撓性を有することが好ましい。このように構成することによって、発光素子10は、実装基板20に載置される際に、発光素子10が搬送された位置が、実装基板20上の所定の位置に対して実装面内でズレがある場合でも、磁化領域間に作用する磁力によって発光素子10の載置箇所が所定の位置となるように自己調整(セルフアライメント)される。
In addition, the
前記した方法によるものの他に、液滴に発光素子を浮かせて載置位置を自己調整させる方法を用いることもできる。より詳細に説明すると、実装基板20の上に、表面張力により凸型に盛り上がった液滴を、磁化領域23n、23pを内包するように形成し、発光素子10を浮力と表面張力とを利用して液滴表面に浮かせる。そして、液滴を蒸発させる間に、発光素子10と実装基板20との磁化領域間に作用する磁力により、発光素子10が所定の載置位置に移動し、自己調整(セルフアライメント)される。
In addition to the method described above, a method of self-adjusting the mounting position by floating the light emitting element in the droplet can also be used. More specifically, droplets raised in a convex shape due to surface tension are formed on the mounting
次に、図7(b)に示すように、発光素子10が実装基板20の上面に更に近づくと、互いに近接して対向する、磁化領域6pの下面と磁化領域23nの上面は同極性(N極)であり、磁化領域6nの下面と磁化領域23pの上面は同極性(S極)であるため、これらの対向する磁化領域間には、それぞれ磁気斥力が作用する。このため、これらの磁気斥力によって発光素子10がコレット80の軸部81の軸回りに回転する。
そして、図7(c)に示すように、磁化領域6nと磁化領域23nとが対向し、磁化領域6pと磁化領域23pとが対向し、それぞれ対向する面間に磁気引力が作用する状態に、発光素子10と実装基板20とが位置合わせされる。
Next, as shown in FIG. 7B, when the
Then, as shown in FIG. 7C, the
このように、発光素子10の磁化領域6n、6pによって形成される磁気パターンと、実装基板20の磁化領域23n、23pによって形成される磁気パターンとが符合するように、発光素子10が実装基板20に載置される。これによって、発光素子10の外部接続用電極であるバンプ4n、4pと、実装基板20の配線パターンにおける素子接続用電極である素子載置部22n、22pと、が正しい極性となるように位置合わせされる。
このとき、コレット80の軸部81に回転性に加えて、好ましくは可撓性を持たせることで、電極の極性の向きの整合に加えて、図7(c)において、左右方向の位置合わせを行うこともできる。
As described above, the
At this time, in addition to the alignment of the polarity direction of the electrodes, in addition to the rotation of the
なお、図7(a)の段階で、発光素子10の磁化領域6nが左側、磁化領域6pが右側にあり、発光素子10の磁気パターンと実装基板20の磁気パターンとの電極の向きが整合している場合は、図7(b)及び図7(c)に示した発光素子10が実装基板20に近接する過程において、発光素子10は回転せずに、そのまま実装基板20に載置される。
7A, the
また、図7(c)に示したように、発光素子10が実装基板20に載置されると、不図示の吸引装置による吸引を停止することで、コレット80による発光素子10の吸着を停止し、不図示の移動機構を駆動してコレット80を発光素子10から離間させる。このとき、発光素子10は、実装基板20に磁気引力によって吸着された状態である。
Further, as shown in FIG. 7C, when the
図3に戻って、発光装置の製造方法について説明を続ける。
(電極接合工程:S12)
発光素子10が実装基板20に載置されると、次に、電極接合工程S12において、不図示の接合装置によって、発光素子10のバンプ4n、4pと実装基板20の素子載置部22n、22pとを接合する。
接合方法としては、例えば、発光素子10と実装基板20との間に圧力及び熱を印加する圧接工法、超音波を印加する超音波接合工法、導電性接着剤を用いる接着工法などの公知の工法を用いることができる。
Returning to FIG. 3, the description of the method for manufacturing the light emitting device will be continued.
(Electrode bonding step: S12)
When the
Examples of the bonding method include known methods such as a pressure welding method in which pressure and heat are applied between the light emitting
(封止工程:S13)
次に、封止工程S13において、発光素子10の全体と、実装基板20の上面とを、例えば、透光性の樹脂を用いて封止する。
封止方法としては、例えば、金型を用いた公知の成形方法や、封止樹脂材料を発光素子10及び実装基板20の上面に滴下し、加熱又は紫外線照射などによって硬化させる方法を用いることができる。
以上の工程により、図1(a)に示した発光装置100が製造される。
(Sealing process: S13)
Next, in the sealing step S13, the entire
As a sealing method, for example, a known molding method using a mold, or a method in which a sealing resin material is dropped on the upper surfaces of the
Through the above steps, the
<変形例>
次に、図8を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
なお、図8(a)においては、封止部材の記載は省略してあり、図8(b)においては、磁化領域以外の部材のハッチングは省略している。
<Modification>
Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 8A, the description of the sealing member is omitted, and in FIG. 8B, the hatching of members other than the magnetized region is omitted.
(変形例1)
図8(a)に示す変形例に係る発光装置100は、実装基板20の磁化領域23n、23pを、それぞれ発光素子10の対応する磁化領域6n、6pと、平面視で同じ形状とするものである。対応する磁化領域が完全に同一形状であることが好ましいが、ここで、平面視で同じ形状とは、磁化領域6nと磁化領域23nとの平面視の外形形状、及び磁化領域6pと磁化領域23pとの平面視の外形形状が、位置合わせ精度の範囲内で実質的に同じであることをいう。例えば、図8(a)に示した例のように、磁化領域6n、6pの内部において、バンプ4n、4pが設けられた領域が磁化されないことは無視するものとする。また、磁化領域23n、23p間に、磁化されない領域が含まれていてもよいものとする。
(Modification 1)
In the
図8(a)に示した例のように、実装基板20の磁化領域23n、23pの平面視での形状を、実質的に発光素子10の磁化領域6n、6pの形状と同じにすることで、発光素子10と実装基板20との間の磁気引力が最大となる位置、すなわち、磁気パターンが符合する位置が一義的に定まるため、電極の極性だけでなく、実装面内の上下左右の方向についても精度よく位置合わせすることができる。
As in the example illustrated in FIG. 8A, the shape of the
(変形例2)
図8(b)に示す他の変形例に係る発光装置100は、実装基板20の磁化領域23n、23pが、それぞれ実装面である実装基板20の上面に平行であって、図8(b)において、左側がN極、右側がS極となるように磁化されている。なお、この変形例では、発光素子10の磁化領域6n、6pは、図2に示した例と同様に、実装基板20の上面に垂直方向に磁化されている。
このように、各磁化領域は、磁化方向が実装面に垂直方向とすることに限定されず、発光素子10側の磁化領域6n、6p及び実装基板20側の磁化領域23n、23pの一方又は双方が、実装面に水平に磁化されるように構成してもよい。
(Modification 2)
In the
Thus, each magnetization region is not limited to a magnetization direction perpendicular to the mounting surface, and one or both of the
<第2実施形態>
次に、図9を参照して、本発明の第2実施形態に係る発光装置について説明する。
図9に示すように、第2実施形態に係る発光装置100Aは、実装基板20Aの素子載置部22An、22Apに磁化領域を設けずに、第1実施形態における発光素子載置工程S11(図3参照)において、実装基板20Aの裏面側に電磁石90を配置して、発光素子10の磁気パターンと符合する磁気パターンを発生させて位置合わせを行うものである。
Second Embodiment
Next, a light-emitting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, the
電磁石(磁界発生手段)90は、例えば、図6(a)に示した着磁装置70と同様の構成のものを用いることができる。図9に示した電磁石90は、着磁装置70と同様に、ヨーク91と、電源93と、両者を接続する電線94とから構成されている。ヨーク91はコア91nとコア91pとを有するように二股に形成されており、コア91n及びコア91pには、それぞれ互いに逆向きにコイル92n及びコイル92pが巻かれている。
As the electromagnet (magnetic field generating means) 90, for example, one having the same configuration as the magnetizing
この例では、コイル92nとコイル92pとは直列に接続されており、コイル92n側を電源93の正極に、コイル92p側を電源93の負極に接続して電流を流すことにより、コア91nの上面がN極となり上向きに磁界が発生し、コア91pの上面がS極となる下向きの磁界が発生する。
コア91n及びコア91pの上面の形状は、それぞれ実装基板20Aの素子載置部22An、22Apの形状と同形状をしている。
In this example, the
The shapes of the upper surfaces of the
第2実施形態では、発光素子載置工程S11(図3参照)において、発光素子10の磁化領域6n、6pと符合する磁気パターンを、実装基板20Aの裏面側から電磁石90を用いて発生させることで、発光素子10と実装基板20Aとの位置合わせを行う。
このため、配線パターンである素子載置部22n、22pに磁性体を含有させる必要がなく、素子載置部22n、22pは、電極として良好な導電性や防錆性を得ることができる。
In the second embodiment, in the light emitting element placement step S11 (see FIG. 3), a magnetic pattern that coincides with the
For this reason, it is not necessary to make the
なお、電磁石は二股のヨークを備えるものに限定されず、磁化領域ごとに独立した複数の電磁石を用いて構成したものでもよい。
また、コア91n及びコア91pの上面の形状を、それぞれ発光素子10の磁化領域6n及び磁化領域6pと平面視での形状と同形状とすることで、図8(a)に示した第1実施形態の変形例に係る発光装置100と同様に、発光素子10と実装基板20Aとの位置合わせを、電極の極性の整合だけでなく、実装面における上下左右の方向についても精度よく行うことができる。
The electromagnet is not limited to the one having a bifurcated yoke, and may be configured using a plurality of independent electromagnets for each magnetization region.
Further, the upper surface of the
第2実施形態に係る発光装置100Aは、実装基板20Aの素子載置部22An、22Apに磁化領域がなく、発光素子載置工程S11(図3参照)において電磁石を用いること以外は、第1実施形態に係る発光装置100と同様であるから、他の構成、他の製造工程、及び発光装置の動作については説明を省略する。
The
なお、本実施形態では、発光素子側に、垂直方向に互いに逆向きに磁化した2つの磁化領域を設け、実装基板の裏面側から、電磁石などの磁界発生手段によって、これと符合する磁界を発生させるようにしたが、これに限定されるものではない。発光素子側の磁化領域は1つであってもよく、3以上であってもよい。また、発光素子側の磁化領域が設けられる面(すなわち、実装面)は、後記する第4実施形態のように、電極が設けられる面と反対側の面であってもよい。 In this embodiment, two magnetized regions magnetized in opposite directions in the vertical direction are provided on the light emitting element side, and a magnetic field matching this is generated from the back surface side of the mounting substrate by a magnetic field generating means such as an electromagnet. However, the present invention is not limited to this. There may be one magnetized region on the light emitting element side, or three or more. Further, the surface on which the magnetized region on the light emitting element side (that is, the mounting surface) may be a surface opposite to the surface on which the electrode is provided, as in a fourth embodiment described later.
更にまた、発光素子側の磁化領域の磁化方向は、水平方向であってもよい。特に、磁化方向を水平方向とすることにより、磁化領域が1つであっても、発光素子の実装基板に対する載置方向(向き)を正しく整合させることができる。この場合は、磁界発生手段によって、発光素子側の磁化領域の磁化方向と符合するように、水平方向に磁界を発生させるようにすればよい。 Furthermore, the magnetization direction of the magnetization region on the light emitting element side may be a horizontal direction. In particular, by setting the magnetization direction to the horizontal direction, the mounting direction (direction) of the light emitting element with respect to the mounting substrate can be correctly aligned even if there is one magnetization region. In this case, a magnetic field may be generated in the horizontal direction by the magnetic field generation means so as to coincide with the magnetization direction of the magnetization region on the light emitting element side.
何れの場合も、実装基板に対して発光素子が、所定の方向、又は、所定の方向及び所定の位置に載置されたときに、磁界から発光素子側の磁化領域が磁気引力を受けるように、磁界発生手段によって磁界を発生させるようにすればよい。 In any case, when the light emitting element is placed in a predetermined direction or a predetermined direction and a predetermined position with respect to the mounting substrate, the magnetization region on the light emitting element side receives a magnetic attractive force from the magnetic field. The magnetic field may be generated by the magnetic field generating means.
<第3実施形態>
次に、図10を参照して、本発明の第3実施形態に係る発光装置について説明する。
図10に示すように、第3実施形態に係る発光装置100Bは、図1(a)に示した第1実施形態に係る発光装置100とは、反射層6に代えてLEDチップ1の底面と側面とを被覆する反射層6Bを設け、更に反射層6Bの底面側に絶縁層7を設けたことが異なる。すなわち、第3実施形態における発光素子10Bは、反射層6Bに磁性体を含有せず、発光素子10Bの底面に磁性体を含有する絶縁層7を設けたものである。そして、絶縁層7に、図2に示した磁化領域6n、6pに相当する磁化領域を形成するものである。
他の構成は第1実施形態に係る発光装置100と同様であるから、詳細な説明は省略する。
<Third Embodiment>
Next, a light-emitting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 10, the
Since other configurations are the same as those of the
第3実施形態における発光素子10Bは、反射層6Bに磁性体を含有せず、磁性体を含有する絶縁層7を独立して設けるため、反射層6Bは磁性体による光吸収などの影響を受けずに良好な反射性を得ることができる。
なお、発光素子10Bは、図4及び図5に示した第1実施形態に係る発光素子10の製造方法において、例えば、反射層6Bの形成の際に上金型51を用いずに、ポッティングにより反射樹脂材料を滴下供給し、チップ11の側面及び上面(半導体発光素子構造体3の上面)に反射層6Bを形成し、樹脂硬化後に、当該反射層6Bの上面に磁性体を含有した絶縁樹脂材料を供給して絶縁層7を積層すればよい。なお、反射層6Bは、絶縁層7に必要な厚さを考慮して、バンプ4n、4pの厚さよりも薄くなるように形成する。
Since the
The
以上説明した各実施形態に係る発光装置及びその変形例において、発光素子側の磁化領域と実装基板側の磁化領域とは、発光素子の電極(バンプ)と実装基板の素子載置部とが、互いの磁化領域間の磁力によって正しく位置合わせできるように形成されていればよい。すなわち、発光素子側の磁気パターンと実装基板側の磁気パターンとが符合して、発光素子が実装基板に対して、正しく位置合わせされるように磁化領域が形成されていればよい。 In the light emitting device and the modification thereof according to each embodiment described above, the magnetization region on the light emitting element side and the magnetization region on the mounting substrate side include an electrode (bump) of the light emitting element and an element mounting portion of the mounting substrate. What is necessary is just to be formed so that it can align correctly with the magnetic force between mutual magnetization area | regions. In other words, it is only necessary that the magnetized region is formed so that the magnetic pattern on the light emitting element side matches the magnetic pattern on the mounting board side and the light emitting element is correctly aligned with the mounting board.
例えば、発光素子及び実装基板の磁化領域は、それぞれ2領域に限定されず、3領域以上形成してもよく、また、1領域であってもよい。磁化領域が1領域の場合は、実装基板側の磁化領域又は電磁石などにより印加された磁界に吸引され、発光素子を実装基板に対して正しく位置合わせすることができる。発光素子及び実装基板のそれぞれにおいて、磁化方向の異なる2以上の磁化領域を設けることにより、発光素子の向きが特定できるため、実装基板に対して発光素子の向きを正しく合わせることができる。これによって、電極の配向が正しくなるように発光素子を実装基板に対して位置合わせすることができる。
また、磁化方向は、実装面に垂直方向に限定されず、発光素子側と実装基板側の磁化領域の一方又は両方が、実装面に水平方向であってもよい。更にまた、発光素子の磁化領域は、平面視で電極(バンプ)を取り囲むように形成するものに限定されず、発光素子の底面において任意の形状に形成することができる。
For example, the magnetization regions of the light emitting element and the mounting substrate are not limited to two regions, but may be formed by three or more regions, or may be one region. When the magnetized region is one region, the light-emitting element can be correctly aligned with the mounting substrate by being attracted by a magnetic field applied by a magnetizing region on the mounting substrate side or an electromagnet. By providing two or more magnetization regions having different magnetization directions in each of the light emitting element and the mounting substrate, the direction of the light emitting element can be specified, so that the direction of the light emitting element can be correctly aligned with the mounting substrate. Accordingly, the light emitting element can be aligned with the mounting substrate so that the orientation of the electrodes is correct.
Further, the magnetization direction is not limited to the direction perpendicular to the mounting surface, and one or both of the magnetization regions on the light emitting element side and the mounting substrate side may be in the horizontal direction on the mounting surface. Furthermore, the magnetized region of the light emitting element is not limited to be formed so as to surround the electrode (bump) in plan view, and can be formed in an arbitrary shape on the bottom surface of the light emitting element.
また、本発明の発光素子はフェイスダウン実装するものに限定されず、フェイスアップ実装型の発光素子であってもよい。この場合、発光素子の基板や基板側に磁性体を含有させた反射層又は反射層とは独立した磁性体を含有させた絶縁層を設け、磁化領域を形成すればよい。また、発光素子の電極と実装基板の電極とはワイヤボンディングによって接続すればよい。 Further, the light-emitting element of the present invention is not limited to the one mounted face-down, and may be a face-up mounting type light-emitting element. In this case, a magnetic layer may be formed by providing a reflective layer containing a magnetic material on the substrate of the light emitting element or an insulating layer containing a magnetic material independent of the reflective layer. The electrode of the light emitting element and the electrode of the mounting substrate may be connected by wire bonding.
<第4実施形態>
次に、図11を参照して、本発明の第4実施形態に係る発光装置について説明する。
図11に示すように、本実施形態に係る発光装置100Cは、発光素子10Cを実装基板20Cにフェイスアップ実装して構成されるものである。すなわち、本実施形態に係る発光装置100Cは、図1(a)に示した第1実施形態に係る発光装置100とは、発光素子10Cの実装方法が異なる。より詳細には、LEDチップ1Cの基板2側を実装面として実装基板20Cに実装されていること、LEDチップ1Cの半導体発光素子構造体3C側から光が取り出されること、n側電極3n及びp側電極3pと配線パターン22Cn及び配線パターン22Cpとが、それぞれボンディングワイヤ24n、24pによって電気的に接続されていること、水平方向に磁化された磁化領域6aが、LEDチップ1Cの裏面である基板2の裏面を被覆する反射層6Cに設けられていること、水平方向に磁化された磁化領域23fが、素子載置部22fに設けられていること、及び、LEDチップ1Cのn側電極3n及びp側電極3pが形成された領域を除く表面及び側面に蛍光層5が設けられていること、が異なる。
なお、素子載置部22fは、支持基板21上において、配線パターン22Cn,22Cpと同層に設けられる電気的にフロート状態のパターンである。
<Fourth embodiment>
Next, with reference to FIG. 11, the light-emitting device which concerns on 4th Embodiment of this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 11, a light emitting device 100C according to the present embodiment is configured by mounting a light emitting element 10C face up on a mounting substrate 20C. That is, the light emitting device 100C according to the present embodiment is different from the
The
ここで、磁化領域6aは、図11において、左側がN極、右側がS極となるように水平方向に磁化されている。また、磁化領域23fは、図11において、左側がS極、右側がN極となるように水平方向に磁化されている。すなわち、発光素子10C側の磁化方向と実装基板20C側の磁化方向とが互いに逆向きであり、磁化領域6aと磁化領域23fとの間に磁気引力が作用する状態で接合されている。
なお、発光素子10Cの実装面である底面の略全面を磁化領域6aとすることが好ましい。これにより、発光素子10Cを実装基板20Cに載置する際に、位置合わせのために有効に作用する磁力が大きくなり、実装の信頼性を向上することができる。
Here, in FIG. 11, the
It is preferable that substantially the entire bottom surface, which is the mounting surface of the light emitting element 10C, be the
本実施形態では、磁化領域23fは、配線パターン22Cn,22Cpと分離、独立した素子載置部22fに設けられている。発光素子と電気的に接続される配線パターンに磁化領域を設ける場合には、電気抵抗などの電気特性が悪化しないように、磁化領域の形状や配置を考慮する必要があるが、本実施形態のように、磁化領域23fを、発光素子10Cと電気的に接続される配線パターン22Cn,22Cpから独立させることで、電気特性などが悪化する恐れを低減させることができ、好ましい。また、磁化領域23fは、支持基板21に内在するように設けてもよい。
また、本実施形態において、素子載置部22fの平面視での形状は、発光素子10Cの底面形状と略同じである。すなわち、素子載置部22fの略全面が磁化領域23fとなっている。
In the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, the shape of the
なお、本実施形態では、実装基板20C側の磁化領域23fを、配線パターン22Cn,22Cpから独立した素子載置部22fに設けたが、これに限定されるものではない。第1実施形態と同様に、配線パターン22Cn、配線パターン22Cpの両方又は何れか一方に磁化領域22fを設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、磁化領域23fの磁化方向についても、水平方向に限定されるものではない。第1実施形態と同様に、反射層6Cの底面に、垂直方向で互いに逆向きの磁化領域6n及び磁化領域6p(図2参照)を設け、素子載置部22fに、それぞれ垂直方向で互いに逆向きの磁化領域23n及び磁化領域23p(図2参照)を設けるようにしてもよい
更にまた、図8(b)に示した第1実施形態の変形例のように、発光素子10C側又は実装基板20C側の何れか一方について磁化領域の磁化方向を水平方向とし、他方について磁化方向を垂直方向としてもよい。
Further, the magnetization direction of the
また、発光素子10Cの底面側に複数の(例えば、2つ)磁化領域を形成する場合は、それぞれの磁化領域が平面視で、n側電極3n及びp側電極3pと重なるように又は取り囲むように形成することが好ましい。これによって、発光素子10Cを実装基板20Cに実装する際に、電極の位置合わせをより精度よく行うことができる。
Further, when a plurality of (for example, two) magnetized regions are formed on the bottom surface side of the light emitting element 10C, the respective magnetized regions overlap or surround the n-
第4実施形態に係る発光装置100Cは、電力をボンディングワイヤ24n、24pを介して供給されることと、光取り出し面がLEDチップ1Cの半導体層側であることとが異なる以外は、同様に動作するため、詳細な説明は省略する。
The light emitting device 100C according to the fourth embodiment operates in the same manner except that power is supplied through the
次に、第4実施形態に係る発光装置100Cの製造方法について説明する。なお、第1実施形態に係る発光装置100と同様に工程については、説明は適宜省略する。
まず、反射層6Cに設けられる磁化領域6aとなる膜の製造方法の具体例について説明する。
図1(b)に示した第1実施形態と同様に、基板2の表面側にn型半導体層3a、活性層3b及びp型半導体層3cを順次にMOCVD法により結晶成長を行った後に、基板2の裏面側にマグネトロンスパッタリング法により、SiO2膜を厚さ150nmで形成する。更にその後に、Bi1.5Y1.0Dy1.0Fe3.8Al1.2Oxをターゲットとしてマグネトロンスパッタリング法により、約3μmの厚さの膜を形成し、大気中で750℃1時間程度アニール処理することで、絶縁膜として、磁性を有するガーネット膜を形成することができる。また、屈折率の異なるSiO2膜とガーネット膜とを積層することにより、これらの積層膜で構成される絶縁膜は反射膜としても機能する。
Next, a method for manufacturing the light emitting device 100C according to the fourth embodiment will be described. Note that, as for the
First, a specific example of a method for manufacturing a film that becomes the
Similarly to the first embodiment shown in FIG. 1B, after the crystal growth of the n-
このガーネット膜からなる絶縁膜を着磁させることで、LEDチップ1Cの底面に磁化領域6aを形成することができる。
更にまた、この絶縁膜の外側に、光反射部材を含有する反射膜を積層し、この絶縁膜と合わせて、磁化領域を設けた反射層6Cを構成するようにしてもよい。また、基板2の裏面に反射膜を形成し、この反射膜上に、例えば、前記したガーネット膜などの磁性を有する絶縁膜を積層するようにしてもよい。
By magnetizing the insulating film made of the garnet film, the
Furthermore, a reflective film containing a light reflecting member may be laminated outside the insulating film, and the
この後に、フォトリソグラフィ法、RIE法、スパッタリング法などを用いて、n側電極3n、p側電極3pなどを形成することで、LEDチップ1Cを製造することができる。
なお、LEDチップ1Cの半導体層側から光が取り出されるため、p型半導体層3c上に設ける全面電極は、ITO(インジウム−スズ酸化物)などの良好な透光性を有する導電材料を用いて形成することが好ましい。
Thereafter, the LED chip 1C can be manufactured by forming the n-
Since light is extracted from the semiconductor layer side of the LED chip 1C, the entire surface electrode provided on the p-type semiconductor layer 3c is made of a conductive material having good translucency such as ITO (indium-tin oxide). It is preferable to form.
このLEDチップ1Cを、第1実施形態と同様にして、磁力を利用して電極の極性が整合するように位置決めを行いつつ、例えば半田(不図示)などの接合部材を用いて素子載置部である素子載置部22f上に実装する。そして、n側電極3nと配線パターン22Cnと、及びp側電極3pと配線パターン22Cpとを、それぞれボンディングワイヤ24n、24pを用いて電気的に接続する。その後、発光素子10Cとボンディングワイヤ24n、24p、及び実装基板20Cを封止部材30を用いて封止する。これによって、発光装置100Cが完成する。
The LED chip 1C is positioned so that the polarities of the electrodes are matched using magnetic force in the same manner as in the first embodiment, and an element mounting portion is used using a bonding member such as solder (not shown), for example. It is mounted on the
1、1C LEDチップ
2 基板
3、3C 半導体発光素子構造体
3a n型半導体層(半導体層)
3b 活性層(半導体層)
3c p型半導体層(半導体層)
3d 全面電極
3e カバー電極
3n n側電極(電極、第1電極)
3p p側電極(電極、第2電極)
4 バンプ(外部接続用電極)
4n バンプ(第1外部接続用電極)
4p バンプ(第2外部接続用電極)
5、5C 蛍光層(波長変換部材)
6、6C 反射層(絶縁層)
6B 反射層
6n 磁化領域(第1磁化領域)
6p 磁化領域(第2磁化領域)
6a 磁化領域
7 絶縁層
10、10A、10B、10C 発光素子
11 チップ
12、13 境界線
20、20A、20C 実装基板
21 支持基板
22n、22An 素子載置部(第1配線パターン)
22p、22Ap 素子載置部(第2配線パターン)
22f 素子載置部
22Cn 配線パターン(第1配線パターン)
22Cp 配線パターン(第2配線パターン)
23n 磁化領域(第3磁化領域)
23p 磁化領域(第4磁化領域)
23f 磁化領域
24n ボンディングワイヤ
24p ボンディングワイヤ
30 封止部材
40、42 キャリア(平板状の治具)
41、43 粘着シート
50、52 下金型
51、53 上金型
60 研磨機
61、62 研磨線
70 着磁装置
71 ヨーク
71n、71p コア
72n、72p コイル
73 電源
74 電線
80 コレット(搬送手段)
81 軸部
82 吸着部
83 継手
90 電磁石(磁界発生手段)
91 ヨーク
91n、91p コア
92n、92p コイル
93 電源
94 電線
100、100A、100B、100C 発光装置
1,
3b Active layer (semiconductor layer)
3c p-type semiconductor layer (semiconductor layer)
3d
3pp p-side electrode (electrode, second electrode)
4 Bump (electrode for external connection)
4n Bump (first external connection electrode)
4p Bump (second external connection electrode)
5, 5C Fluorescent layer (wavelength conversion member)
6, 6C Reflective layer (insulating layer)
6B
6p magnetization region (second magnetization region)
22p, 22Ap element placement part (second wiring pattern)
22f Element placement portion 22Cn wiring pattern (first wiring pattern)
22Cp wiring pattern (second wiring pattern)
23n magnetization region (third magnetization region)
23p magnetization region (fourth magnetization region)
23f
41, 43
81
91
Claims (22)
前記発光素子の実装面側に絶縁層を有し、
前記絶縁層は、磁性体を含有する磁化領域を有することを特徴とする発光素子。 A light emitting element having a semiconductor layer and an electrode electrically connected to the semiconductor layer,
Having an insulating layer on the mounting surface side of the light emitting element;
The light-emitting element, wherein the insulating layer has a magnetized region containing a magnetic substance.
前記実装基板は、前記第1磁化領域との間に磁気引力が作用する方向に磁化された第3磁化領域と、前記第2磁化領域との間に磁気引力が作用する方向に磁化された第4磁化領域とを有することを特徴とする発光装置。 The mounting circuit board according to any one of Claims 7, 8, and 6, or 6, wherein the Claim 5, the Claim 6, and the Claim 6 are cited. A light emitting device equipped with a light emitting element,
The mounting substrate is magnetized in a direction in which a magnetic attraction acts between the third magnetization region and the second magnetization region, which is magnetized in a direction in which a magnetic attraction acts between the first magnetization region and the second magnetization region. A light emitting device having four magnetized regions.
前記発光素子の実装面を前記実装基板に対向させて載置する発光素子載置工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 10 to 16,
A method of manufacturing a light-emitting device, comprising: a light-emitting element mounting step of mounting the light-emitting element so that a mounting surface faces the mounting substrate.
前記発光素子の前記電極を有する面を前記実装基板に対向させて載置する発光素子載置工程と、
前記第1電極と前記第1配線パターンとを電気的に接続するとともに、前記第2電極と前記第2配線パターンとを電気的に接続する電極接合工程と、
をこの順で含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a light emitting device according to claim 15,
A light emitting element mounting step of mounting the surface of the light emitting element facing the mounting substrate;
An electrode joining step of electrically connecting the first electrode and the first wiring pattern and electrically connecting the second electrode and the second wiring pattern;
In this order. A method for manufacturing a light-emitting device.
前記発光素子の前記電極を有する面を前記実装基板に対向させて載置する発光素子載置工程と、
前記第1電極と前記第1配線パターンとを電気的に接続するとともに、前記第2電極と前記第2配線パターンとを電気的に接続する電極接合工程と、
をこの順で含み、
前記発光素子載置工程において、前記第1磁化領域と前記第3磁化領域と、前記第2磁化領域と前記第4磁化領域とを、それぞれ磁力を用いて位置合わせすることを特徴とする発光装置の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device according to claim 16,
A light emitting element mounting step of mounting the surface of the light emitting element facing the mounting substrate;
An electrode joining step of electrically connecting the first electrode and the first wiring pattern and electrically connecting the second electrode and the second wiring pattern;
In this order,
In the light emitting element mounting step, the first magnetization region, the third magnetization region, the second magnetization region, and the fourth magnetization region are aligned using magnetic force, respectively. Manufacturing method.
前記発光素子の実装面を前記実装基板に対向させて載置する発光素子載置工程を含み、
前記発光素子載置工程において、前記実装基板の前記発光素子を載置する側と反対側の面に磁界発生手段を設置して、前記発光素子が前記実装基板に対して所定の方向又は所定の方向及び所定の位置に載置されたときに、前記発光素子の前記磁化領域が磁界から磁気引力を受けるように、前記磁界発生手段によって前記磁界を発生させることを特徴とする発光装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the light-emitting device according to claim 10,
A light emitting element mounting step of mounting the light emitting element mounting surface facing the mounting substrate;
In the light emitting element mounting step, magnetic field generating means is installed on a surface of the mounting substrate opposite to the side on which the light emitting element is mounted, and the light emitting element is in a predetermined direction or a predetermined direction with respect to the mounting substrate. A method of manufacturing a light emitting device, wherein the magnetic field generating means generates the magnetic field so that the magnetized region of the light emitting element receives a magnetic attraction from the magnetic field when placed in a direction and at a predetermined position. .
前記発光素子の実装面を前記実装基板に対向させて載置する発光素子載置工程と、
前記第1電極と前記第1配線パターンとを電気的に接続するとともに、前記第2電極と前記第2配線パターンとを電気的に接続する電極接合工程と、
をこの順で含み、
前記発光素子載置工程において、前記実装基板の前記第1配線パターン及び前記第2配線パターンを有する側の反対側の面に磁界発生手段を設置して、前記磁界発生手段によって、前記第1磁化領域が前記第1配線パターンに向かって磁気引力を受けるとともに、前記第2磁化領域が前記第2配線パターンに向かって磁気引力を受けるように磁界を発生させることを特徴とする発光装置の製造方法。 The manufacturing method of the light-emitting device which mounts the light emitting element of Claim 8 on the mounting substrate which has the 1st wiring pattern connected with the said 1st electrode, and the 2nd wiring pattern connected with the said 2nd electrode. Because
A light emitting element mounting step of mounting the light emitting element with the mounting surface facing the mounting substrate;
An electrode joining step of electrically connecting the first electrode and the first wiring pattern and electrically connecting the second electrode and the second wiring pattern;
In this order,
In the light emitting element mounting step, a magnetic field generation unit is installed on a surface of the mounting substrate opposite to the side having the first wiring pattern and the second wiring pattern, and the first magnetization is generated by the magnetic field generation unit. A method of manufacturing a light emitting device, wherein a magnetic field is generated so that a region receives a magnetic attraction toward the first wiring pattern and a second magnetization region receives a magnetic attraction toward the second wiring pattern .
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