JP2014112669A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体シートを使用することにより小型で作り易く発光色の管理が容易な構造を維持したまま、大きな全光束が得られるＬＥＤ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体発光装置(10)は、透明絶縁基板(13)と、透明絶縁基板の下面に形成された半導体層(14)を有する半導体発光素子(16)と、透明絶縁基板の側面を被覆し且つ半導体発光素子の発光の一部を波長変換する蛍光樹脂(12)と、蛍光樹脂の上面を被覆するとともに透明絶縁基板に貼り付けられている蛍光体シート(11)を有し、蛍光体シートの平面形状と蛍光樹脂の周囲形状が等しく、蛍光体シートの平面形状が装置全体の平面外形を定めている。
【選択図】図２

Description

本発明は、チップサイズパッケージに有効な半導体発光装置及びその製造方法に関する。

高輝度化にともない半導体発光素子（以下とくに断らない限り「ＬＥＤダイ」と呼ぶ）も大型化し、１ｍｍ×（０．５〜１）ｍｍ程度のものが入手できるようになってきた。この大きさは抵抗等の他のチップ部品と同程度になるため、ＬＥＤダイを樹脂等でパッケージ化した半導体発光装置（以下とくに断らない限り「ＬＥＤ装置」と呼ぶ）はＬＥＤダイと同程度の平面サイズを有することが望まれるようになっている。このパッケージはＬＥＤダイのサイズを直接的に反映するためチップサイズパッケージ（以下「ＣＳＰ」と呼ぶ）と呼ばれることがある。ＣＳＰでは、実装面積が小さくて済むことやパッケージ用部材が少なくて良い。また、ＣＳＰでは、必要な輝度に応じてマザー基板に搭載する個数を簡単に変えられることから照明装置等の設計の自由度を増すという特徴がある。

図１０は、第１の従来例として示すＣＳＰ化した発光装置１００（ＬＥＤ装置）の断面図である。

図１０に記載の発光装置１００は、ＣＳＰの究極的なものであり、ＬＥＤダイのチップサイズがパッケージの外形と一致したＬＥＤ装置であり、特許文献１に示されているものである。

ＬＥＤ装置１００において、積層体１１２ｃ（半導体層）の上面には蛍光体層１３０とレンズ１３２が積層している。積層体１１２の下部には電解メッキ時の共通電極がエッチングされずに残ったシード金属１２２ａ、１２２ｂ、銅配線層１２４ａ、１２４ｂ、電解メッキで形成した柱状の銅ピラー１２６ａ、１２６ｂがある。

積層体１１２ｃは、ｐ型クラッド層１１２ｂ、発光層１１２ｅ、ｎ型クラッド層１１２ａを備えている。積層体１１２ｃの下面は一部が開口した絶縁層１２０で覆われている。銅ピラー１２６ａ、１２６ｂの下部には半田ボール１３６ａ、１３６ｂが付着している。また銅ピラー１２６ａ、１２６ｂの間に補強樹脂１２８を充填している。

図１０に示したＬＥＤ装置１００の平面サイズは、積層体１１２ｃの平面サイズと一致する。ＬＥＤ装置１００は、ＬＥＤ装置１００が配列して連結したウェハーを個片化して得られ、ＣＳＰで区分される製品群のなかで最も小型化しているためＷＬＰ（ウェハーレベルパッケージ）と呼ばれることもある。ＬＥＤ装置１００は、積層体１１２ｃ上にもともとあった透明絶縁基板（特許文献１の段落００２６、図２参照。）を除去しているため発光層１１２ｅからの光が上方（矢印Ｃ）にのみ出射する。このためＬＥＤ装置１００の上部にのみ蛍光体層１３０を設ければ良い。

図１０に示したＬＥＤ装置１００では、透明絶縁基板を除去するのにレーザーが用いられるが、その場合、製造装置が大掛かりになったり製造工程が長くなったりする。また、ＬＥＤ装置１００は、ウェハーレベルで蛍光体層１３０を形成しているため、ウェハー上の個別のＬＥＤダイが有する発光特性のばらつきに対応することができない。この結果、発光色の管理が難しくなるという課題がある。

特開２０１０−１４１１７６号公報

そこで本願の発明者は、小型でありながら作り易く発光色の管理が容易なＬＥＤ装置として、透明絶縁基板を残し、その下面に形成された半導体層の側面とともに透明絶縁基板の側面を白色反射部材で被覆し、透明絶縁基板の上面を蛍光体シートで被覆したフリップチップ実装用のＬＥＤ装置を試作した（特開２０１２−２２７４７０号公報参照）。

図１１は、第２の例として示すＬＥＤ装置２００の断面図である。また、ＬＥＤ装置２００は、特開２０１２−２２７４７０号公報に示されたＬＥＤ装置である。

ＬＥＤ装置２００は、サファイヤ基板２１４ｂ（透明絶縁基板）とその下面に形成された半導体層２１５ｂとを有するＬＥＤダイ２１６ｂを中心として、ＬＥＤダイ２１６ｂの上面に出射光を波長変換する蛍光体シート２１１ｂ、側面に白色反射部材２１７ｂを備えている。蛍光体シート２１１ｂとサファイヤ基板２１４ｂの間には接着層２１３ｂがあり、蛍光体シート２１１ｂとサファイヤ基板２１４ｂとが接着している。またＬＥＤダイ２１６ｂの半導体層２１５ｂと接続する突起電極２１８ｂ、２１９ｂは、それぞれアノードとカソードであり、マザー基板と接続するための外部接続電極となっている。なお、マザー基板とは抵抗やコンデンサなど他の電子部品とともにＬＥＤ装置２００を実装する基板である。

ＬＥＤ装置２００は、個別のＬＥＤダイ２１６ｂの発光特性に応じて蛍光体シート２１１ｂを変更できるため発光色の管理が容易であり、白色反射部材２１７ｂの厚さが１００μｍ以下でも充分であるため小型である。さらに、多数のＬＥＤダイ２１６ｂを配列した状態で加工を行い、最後に個片化することで個別のＬＥＤ装置２００を得られる集合工法が適用できるため製造し易い。

図１１に示したＬＥＤ装置２００では、評価用回路基板にＬＥＤダイ２１６ｂをフリップチップ実装し、ＬＥＤダイ２１６ｂを蛍光樹脂で被覆しただけの比較用ＬＥＤ装置に対し、全光束が７０％程度になった。すなわち、ＣＳＰ化では、発光損失を極力小さくしなければならない。

本発明の目的は、小型で作り易く、発光色の管理が容易な構造を維持したまま大きな全光束が得られる半導体発光装置及びその製造方法を提供することである。

半導体発光装置は、透明絶縁基板と、透明絶縁基板の下面に形成された半導体層を有する半導体発光素子と、透明絶縁基板の側面を被覆し且つ半導体発光素子の発光の一部を波長変換する蛍光樹脂と、蛍光樹脂の上面を被覆するとともに前記透明絶縁基板に貼り付けられている蛍光体シートとを有し、蛍光体シートの平面形状と前記蛍光樹脂の周囲形状が等しく、蛍光体シートの平面形状が装置全体の平面外形を定めている。

半導体発光装置は、半導体発光素子に含まれる透明絶縁基板の側面を蛍光樹脂で被覆し、さらに透明絶縁基板の上面に蛍光体シートを貼り付けている。側面の蛍光樹脂は、厚さを１００μｍ程度にできるため、半導体発光装置の平面サイズを略半導体発光素子の平面サイズと等しくでき小型化を阻害しない。蛍光樹脂で枠状に半導体発光素子を囲んだ状態で、蛍光体シートが蛍光樹脂の上面を被覆するとともに透明絶縁基板に貼り付いている。このとき蛍光体シートの平面外形及び蛍光樹脂の周囲の形状は半導体発光装置の平面外形となっている。この結果、半導体発光装置は集合工法が適用でき、作り易い構造となっている。透明絶縁基板の上部に蛍光体シートを貼り付け、透明絶縁基板の周囲を蛍光樹脂で被覆すると、透明絶縁基板の上部に蛍光体シートを貼り付け、透明絶縁基板の周囲を白色反射樹脂で被覆したときよりも全光束が多くなる。

半導体発光装置では、半導体発光素子の下面にマザー基板の電極と接続するための接続電極を備えていても良い。

半導体発光装置では、半導体発光素子がサブマウント基板又はリード上にフリップチップ実装されていても良い。

半導体発光装置では、半導体発光素子の下面が接続電極の占める領域を除き前記蛍光樹脂で被覆されていても良い。

半導体発光装置では、半導体発光素子の下面が接続電極の占める領域を除き白色反射部材で被覆されていても良い。

半導体発光装置では、接続電極の占める領域を除く半導体発光素子の下面、及び、リードの側面が前記蛍光樹脂で被覆されていても良い。

透明絶縁基板とその下面に形成された半導体層とを有する半導体発光素子の発光の一部を波長変換して用いる半導体発光装置の製造方法は、蛍光体を含有する樹脂をシート状に加工した大判蛍光体シートと複数の前記半導体発光素子とを準備する準備工程と、大判蛍光体シートと透明絶縁基板とが接するようにして大判蛍光体シートに半導体発光素子を配列し且つ大判蛍光体シートと半導体発光素子とを接着する素子配列工程と、半導体発光素子の側部に蛍光体微粒子を含有する蛍光樹脂を充填する蛍光樹脂充填工程と、大判蛍光体シート及び蛍光樹脂を切断し半導体発光装置に個片化する個片化工程を有する。

上記の半導体発光装置の製造方法では、まず個片化すると多数の蛍光体シートが得られる大判蛍光体シートの上に、半導体発光素子を配列させて接着する。このとき半導体発光素子の透明絶縁基板が大判蛍光体シートに接するようにしておく。続いて整列した半導体発光装置の間に蛍光樹脂を充填し、最後に個片化して所望の半導体発光装置を得る。このように、上記の半導体発光装置の製造方法は、いわゆる集合工法が適用できるため、一連の工程で多数の半導体発光装置を同時に大量に得られるため製造しやすいものとなる。またこの方法で製造した半導体発光装置は、半導体発光素子の周囲を覆う蛍光樹脂の厚さを１００μｍ同程度にできるため、半導体発光装置の平面サイズが半導体発光素子の平面サイズと略等しくなり小型化が阻害されない。さらに本製造方法で製造した半導体発光装置の全光束が、透明絶縁基板の周囲を白色反射樹脂で被覆した半導体発光装置よりも多くなる。

透明絶縁基板とその下面に形成された半導体層とを有する半導体発光素子の発光の一部を波長変換して用いる半導体発光装置の製造方法は、個片化するとサブマウント基板又はリードとなる大判サブマウント基板、又は、リードフレームと複数の前記半導体発光素子とを準備する準備工程と、大判サブマウント基板又はリードフレームと半導体発光素子の半導体層側が接するようにして大判サブマウント基板又はリードフレームに半導体発光素子を配列し且つ大判サブマウント基板又はリードフレームと半導体発光素子とを接続する素子配列工程と、半導体発光素子の側部に蛍光体微粒子を含有する蛍光樹脂を充填する蛍光樹脂充填工程と、透明絶縁基板に蛍光体微粒子を含有する樹脂をシート状に加工した大判蛍光体シートを貼り付ける大判蛍光体シート貼付工程と、大判サブマウント基板又はリードフレーム、大判蛍光体シート及び蛍光樹脂を切断して半導体発光装置に個片化する個片化工程を有する。

上記の半導体発光装置の他の製造方法では、まず、半導体発光素子とともに個片化すると多数のサブマウント基板又はリードが得られる大判サブマウント基板又はリードフレームを準備する。次にこの大判サブマウント基板又はリードフレームの上に半導体発光素子を配列させて接続する。このとき半導体発光素子の半導体層に形成された接続電極が大判サブマウント基板又はリードフレームに接するようにしておく。続いて整列した半導体発光装置の間に蛍光樹脂を充填し、最後に個片化して所望の半導体発光装置を得る。このように上記の半導体発光装置の他の製造方法は、いわゆる集合工法が適用できるため、一連の工程で多数の半導体発光装置を同時に大量に得られるため製造しやすいものとなる。またこの方法で製造した半導体発光装置は、半導体発光素子の周囲を覆う蛍光樹脂の厚さを１００μｍ程度にできるため、半導体発光装置の平面サイズが半導体発光素子の平面サイズと略等しくできるので小型化が阻害されない。また大判サブマウント基板又はリードフレームに半導体発光素子を配列させる際、発光特性の揃った半導体発光素子を選択して配列させられ、さらにこの発光特性にあわせて蛍光体シートを選択できるので、半導体発光装置の発光色の管理が容易になる。さらに本製造方法で製造した半導体発光装置の全光束が、透明絶縁基板の周囲を白色反射樹脂で被覆した半導体発光装置よりも多くなる。

半導体発光装置は、蛍光樹脂が１００μｍ程度の厚さにできるため小型化が阻害されないうえ、蛍光体シートで透明絶縁基板とともに蛍光樹脂の上面を被覆する構造であるため、集合工法が適用でき、作り易い構造となっている。さらに、半導体発光装置の全光束が、透明絶縁基板の周囲を白色反射樹脂で被覆した半導体発光装置の全光束よりも大きくなる。以上のように、上記の半導体発光装置は、小型で作り易い構造を維持したまま大きな全光束が得られる。

半導体発光装置の製造方法は、いわゆる集合工法が適用できるため一連の工程で多数の半導体発光装置を同時に大量に得られ、さらに蛍光樹脂の厚さを１００μｍ程度にできるため小型化が阻害されない。また集合工法の適用にあたり特性の揃った半導体発光素子を選択できるため半導体発光装置の発光色の管理が容易になる。さらにこの半導体発光装置の全光束が、透明絶縁基板の周囲を白色反射樹脂で被覆した半導体発光装置の全光束よりも大きくなる。以上のように、上記の半導体発光装置の製造方法は、小型で作り易く発光色の管理が容易な構造を維持したまま大きな全光束が得られる半導体発光素子を製造できる。

（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤ装置１０の外観図である。 図１(ａ）のＡＡ´断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、ＬＥＤ装置１０の製造方法の説明図である。 他のＬＥＤ装置４０の断面図である。 更に他のＬＥＤ装置５０の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、更に他のＬＥＤ装置６０の外観図である。 図６（ａ）のＢＢ´断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、ＬＥＤ装置６０の製造工程の説明図である。 更に他のＬＥＤ装置９０の断面図である。 第１の従来例におけるＬＥＤ装置の断面図である。 第２の例におけるＬＥＤ装置の断面図である。

以下、図面を参照して、半導体発光装置及びその製造方法について説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお、図面の説明において、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、ＬＥＤ装置１０の外観を示し、図１（ａ）が平面図、図１（ｂ）が正面図、図１（ｃ）が底面図である。

図１（ａ）に示すようにＬＥＤ装置１０を上部から眺めると長方形の蛍光体シート１１が観察される。図１（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置１０を正面から眺めると、蛍光体シート１１下に蛍光樹脂１２があり、さらにその下に２個の接続電極１５が観察される。図１（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置１０を下から眺めると、半導体層１４を囲む蛍光樹脂１２と、半導体層１４の内側の領域にある２個の接続電極１５が観察される。このようにＬＥＤ装置１０は、蛍光体シート１１の平面形状と蛍光樹脂１２の周囲の形状が等しく、蛍光体シート１１の平面形状がＬＥＤ装置１０の全体の平面外形を定めている。

図２は、図１（ａ）のＡＡ´断面図である。

図２に示す様に、ＬＥＤ装置１０では、ＬＥＤダイ１６（半導体発光素子）の側部が蛍光樹脂１２で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光樹脂１２の上部が蛍光体シート１１覆われている。ＬＥＤダイ１６は、サファイヤ基板１３（透明絶縁基板）、半導体層１４及び二つの接続電極１５からなり、接続電極１５上に半導体層１４及びサファイヤ基板１３が積層している。またサファイヤ基板１３と蛍光体シート１１の間には接着材１７が存在する。

蛍光体シート１１はフェニル系シリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し、シート状に加工したもので、蛍光体シート１１の厚さが１００〜３００μｍ程度である。濃度消光による損失を軽減したい場合は、蛍光体シート１１を厚めに設定する。蛍光樹脂１２もシリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し熱硬化させたものであり、幅は概ね１００μｍである。接着材１７も熱硬化型のシリコーン接着材であり、厚さも概ね１００μｍ以下である。この結果、底面サイズが０．８ｍｍ×０．３ｍｍのＬＥＤダイ１６の場合、ＬＥＤ装置１０の平面サイズは１．０ｍｍ×０．５ｍｍとなり、サーフェースマウンタ（表面実装機）で扱いやすい大きさになる。

蛍光体シート１１及び蛍光樹脂１２は、ＬＥＤダイ１６の青色発光を波長変換し白色化する。蛍光樹脂１２は、蛍光体シート１１より薄いことが多いので、このようなときには蛍光樹脂１２の蛍光体の濃度を蛍光体シート１１の蛍光体の濃度より大きくしておくと良い。

ＬＥＤダイ１６に含まれるサファイヤ基板１３は、厚さが８０〜１２０μｍ程度である。サファイヤ基板１３の下面に形成された半導体層１４は、厚みが１０μｍ程度で、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含み、その境界面が発光層となる。半導体層１４の下部には層間絶縁膜や保護膜が存在し、保護膜上に接続電極１５が形成される。二つの接続電極１５はアノード及びカソードであり、それぞれ層間絶縁膜上の配線を介してｐ型半導体層及びｎ型半導体層と接続している。接続電極１５は、抵抗やコンデンサなど他の電子部品が実装されたマザー基板と接続するための外部接続電極であり、半田付けのため表面に金層を備えている。

図３は、ＬＥＤ装置１０の製造工程の説明図である。

最初に、図３（ａ）に示す準備工程において、大判蛍光体シート１１ａとＬＥＤダイ１６を準備する。このとき所望の発光色が得られるように、蛍光体シート１１の波長変換特性にあうような発光特性を有するＬＥＤダイ１６を選択しておく。大判蛍光体シート１１ａは、個片化により多数の蛍光体シート１１（図１、図２参照）が得られるものである。大判蛍光体シート１１ａには、数１００から数１０００個のＬＥＤダイ１６を貼り付けることとなるが、図３（ａ）ではＬＥＤダイ１６を２個示している（以下同様）。大判蛍光体シート１１ａは、薄いため支持台上に載置されるが図示していない（以下同様）。図３（ａ）〜図３（ｅ）の各工程は、大判蛍光体シート１１ａの片面のみの処理に限定され、さらに重力を利用するので、図１に対し上下方向を倒置して図示している。

次に、図３（ｂ）に示す素子配列工程（１）において、大判蛍光体シート１１ａに接着材１７を塗布する。塗布は印刷法で良く、接着材１７を塗布する区画とＬＥＤダイ１６の平面的な大きさを等しくしておく。なお接着材１７はＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３（図２参照）に塗布しても良い。この場合はピッカー（又はソーター）でＬＥＤダイ１６を取り上げたら、いったんＬＥＤダイ１６に接着材をつけ、その後大判蛍光体シート１１ａに貼り付ければ良い。

次に、図３（ｃ）に示す素子配列工程（２）において、大判蛍光体シート１１ａにＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３（図２参照）を貼り付ける。ＬＥＤダイ１６はピッカー等で一個ずつ大判蛍光体シート１１ａ上に配置しても良い。また、いったん他の粘着シートに複数のＬＥＤダイ１６を配列させておき、この複数のＬＥＤダイ１６を一括して大判蛍光体シート１１ａに貼り付けることもできる。大判蛍光体シート１１ａにＬＥＤダイ１６を配置し終えたら、加熱し接着材１７を硬化させる。なお、この硬化は、架橋が完全でない仮硬化でもよい。

次に、図３（ｄ）に示す蛍光樹脂充填工程において、ＬＥＤダイ１６の側部に蛍光樹脂１２を充填し、その後加熱して蛍光樹脂１２を硬化させる。充填に際し予め大判蛍光体シート１１ａの外周部を図示していないダム材でとり囲んでおき、ディスペンサで正確に計量した硬化前の蛍光樹脂１２を滴下する。なお接続電極１５を厚めに設定しておけば、蛍光樹脂１２が多少半導体層１４（図１参照）を覆っても許容される。半導体層１４は、保護膜で覆われているので、充填量が僅かに少なくても許容される。

最後に、図３（ｅ）に示す個片化工程において、大判蛍光体シート１１ａ及び蛍光樹脂１２を切断しＬＥＤ装置１０に個片化する。切断にはダイサーを使用する。切断に先立ち前述の支持台から大判蛍光体シート１１ａをダイシングテープ上に移しておく。切断をする工程では不良発生率の増加を低く抑えられるので、個片化前の大判の状態で各ＬＥＤ装置１０の電気的及び光学的検査を済ましておいてもよい。

以上のようにして得られたＬＥＤ装置１０と、ＬＥＤダイ２１６ｂ（図１１参照）の側面を白色反射部材２１７ｂ（図１１参照）で被覆し上面に蛍光体シート２１１ｂ（図１１参照）を貼り付けたＬＥＤ装置２００（図１１参照）の全光束を、積分球を用いて比較した。このときＬＥＤ装置２００とＬＥＤ装置１０に、６５ｍＡの電流を流し発光させたところ、ＬＥＤ装置２００の全光束が２３．０ｌｍであったのに対しＬＥＤ装置１０の全光束は２６．５ｌｍになった。なお、ＬＥＤ１０とＬＥＤ２００で、蛍光体シート１１、２１１ｂ及びＬＥＤダイ１６、２１６ｂは、同じものを用いた。

図４は、他のＬＥＤ装置４０の断面図である。

図１〜図３で示したように、ＬＥＤ装置１０の底面は、半導体層１４が露出していた。しかしながら半導体層１４を露出させなくても良い。そこで図４に示すＬＥＤ装置４０では、底面において半導体層１４が露出しない構成を有している。図４に示したＬＥＤ装置４０と図２で示したＬＥＤ装置１０との違いは、ＬＥＤ装置４０では底部において蛍光樹脂１２が接続電極１５を除いて半導体層１４を被覆していることだけである。

ＬＥＤ４０は、図３（ｄ）の蛍光樹脂充填工程で蛍光樹脂１２を多めに充填し、蛍光樹脂１２の硬化後、蛍光樹脂１２の上面側を研磨して接続電極１５を露出させることにより製造できる。ＬＥＤ装置４０の底部に蛍光樹脂１２が存在すると、底部における汚染から半導体層１４を保護することができ、さらに半導体層１４の底部周辺から漏れ出す青色光を波長変換できるので発光効率を向上させられる。このほか透明なマザー基板にＬＥＤ装置４０を実装すれば、マザー基板の両面が発光する発光モジュールを提供できるようになる。

図５は、更に他のＬＥＤ装置５０の断面図である。

図５に示すＬＥＤ装置５０も、同様に半導体層１４を露出させない構成を有している。図５に示したＬＥＤ装置５０と図２で示したＬＥＤ装置１０との違いは、ＬＥＤ装置５０では底部において白色反射部材１８が接続電極１５を除いて半導体層１４を被覆していることだけである。

ＬＥＤ装置５０は、図３（ｄ）の蛍光樹脂充填工程で蛍光樹脂１２を充填し硬化させた後、さらに白色反射部材１８を追加し、白色反射部材１８を硬化させたら白色反射部材１８の上面側を研磨して接続電極１５を露出させることにより製造できる。ＬＥＤ装置５０の底部に白色反射部材１８が存在すると、ＬＥＤ装置４０と同様に底部における汚染から半導体層１４を保護することができ、さらに半導体層１４の底部周辺から漏れ出す青色光を反射し発光効率を向上させられる。白色反射部材１８は、シリコーン樹脂やオルガノポリシロキ酸などのバインダに酸化チタンやアルミナなどの反射性微粒子を混練したものであり、加熱により硬化する。

図６は、更に他のＬＥＤ装置６０の外観を示し、図６（ａ）が平面図、図６（ｂ）が正面図、図６（ｃ）が底面図である。

ＬＥＤ装置１０、４０及び５０では、ＬＥＤダイ１６の底面に形成された接続電極１５が外部接続電極となっていた（図２、図４及び図５参照）。しかしながら、ＬＥＤ装置はＬＥＤダイ１６の底面に外部接続電極を設ける場合に限られず、半導体装置のパッケージにおいて良く知られているように、ＬＥＤダイ１６をサブマウント基板やリードフレームに実装してもよい。そこで、ＬＥＤ装置６０では、ＬＥＤダイ１６をサブマウント基板６４に実装した。

図６（ａ）に示すように、ＬＥＤ装置６０を上部から眺めると長方形の蛍光体シート１１が観察される。図６（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置６０を正面から眺めると、蛍光体シート１１下に接着材６５、蛍光樹脂１２、サブマウント基板６４が観察される。サブマウント基板６４は基材６２の下に２個の接続電極６３を備えている。図６（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置６０を下から眺めると、基材６２に囲まれた二つの接続電極６３が観察される。このようにＬＥＤ装置６０は、ＬＥＤ装置１０等と同様に、蛍光体シート１１の平面形状と蛍光樹脂１２の周囲の形状が等しく、蛍光体シート１１の平面形状がＬＥＤ装置６０の全体の平面外形を定めている。

図７は、図６（ａ）のＢＢ´断面図である。

ＬＥＤ装置６０では、ＬＥＤダイ１６の側部及び底部が蛍光樹脂１２で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光樹脂１２の上部が蛍光体シート１１と接着材６５により接着している。ＬＥＤダイ１６は、サブマウント基板６４上にフリップチップ実装されている。サブマウント基板６４は、基材６２の上面と下面に接続電極６１、６３を備え、接続電極６１がＬＥＤダイ１６の接続電極１５と接続し、接続電極６３が外部接続電極となる。なお基材６２は、コストや熱伝導性等を考慮し、例えば、表面に備えられた絶縁層により接続電極６１，６３などの配線要素から絶縁した状態を維持できる金属板、セラミック板又は樹脂板などから選択する。接続電極６１と接続電極１５は、ＬＥＤ装置６０をマザー基板に実装するときに接続部を溶融させないため高融点半田で接続する。

図８は、ＬＥＤ装置６０の製造工程の説明図である。

最初に、図８（ａ）で示す準備工程において、大判サブマウント基板６４ａとＬＥＤダイ１６を準備する。このときＬＥＤダイ１６の発光特性を揃えておく。また大判サブマウント基板６４ａは個片化すると多数のサブマウント基板６４（図６、図７参照）が得られるものである。大判サブマウント基板６４ａには数１００から数１０００個のＬＥＤダイ１６を接続することとなるが、図８（ａ）ではＬＥＤダイ１６を２個で示している（以下同様）。大判サブマウント基板６４ａは、支持台上に載置されるが図示していない（以下同様）。

次に、図８（ｂ）に示す素子配列工程において、大判サブマウント基板６４ａの接続電極６１にＬＥＤダイ１６の接続電極１５が接触するようにしてＬＥＤダイ１６を配列し、その後加熱して接続電極６１と接続電極１５を接続する。ＬＥＤダイ１６はピッカー等で一個ずつ大判サブマウント基板６４ａ上に配置しても良い。また、いったん他の粘着シートに複数のＬＥＤダイ１６を配列させておき、この複数のＬＥＤダイ１６を一括して大判サブマウント基板６４ａに配置することもできる。

次に、図８（ｃ）に示す蛍光樹脂充填工程において、ＬＥＤダイ１６の側部に蛍光樹脂１２を充填し、その後加熱して蛍光樹脂１２を硬化させる。充填に際し予め大判サブマウント基板６４ａの外周部を図示していないダム材で囲んでおき、ディスペンサで正確に計量した硬化前の蛍光樹脂１２を滴下する。なお蛍光樹脂１２を多めに滴下するかスキージ法を採用する場合は、蛍光樹脂１２を充填し硬化させたら蛍光樹脂１２の上部を研磨しサファイヤ基板１３の上面を露出させても良い。

次に、図８（ｄ）に示す大判蛍光体シート貼付工程（１）において、サファイヤ基板１３及び蛍光樹脂１２の上面全体に接着材６５を塗布する。

次に、図８（ｅ）に示す大判蛍光体シート貼付工程（２）において、大判蛍光体シート１１ａを貼り付ける。このとき所望の発光色を得るためＬＥＤダイ１６の発光特性にあう波長変換特性を有する大判蛍光体シート１１ａを選択する。

最後に、図８（ｆ）に示す個片化工程において、大判蛍光体シート１１ａ、蛍光樹脂１２及び大判サブマウント６４ａを切断し、個片化されたＬＥＤ装置６０を得る。切断にはダイサーを使用する。切断に先立ち前述の支持台から大判サブマウント基板６４ａをダイシングテープ上に移しておく。切断をする工程では不良発生率の増加を低く抑えられるので、個片化前の大判の状態で各ＬＥＤ装置６０の電気的及び光学的検査を済ましておいてもよい。

図９は、更に他のＬＥＤ装置９０の断面図である。

図６〜図８で示したＬＥＤ装置６０は、ＬＥＤダイ１６をサブマウント基板６４上にフリップチップ実装していた。しかしながら、ＬＥＤ装置では、サブマウント基板６４にＬＥＤダイ１６を実装する場合に限られず、例えばリードフレーム又はリード上に実装しても良い。そこで、ＬＥＤ装置９０では、リード９１上にＬＥＤダイ１６をフリップチップ実装した。

ＬＥＤ装置９０では、ＬＥＤダイ１６の側部及び底部並びにリード９１の側部が蛍光樹脂１２で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光樹脂１２の上部が蛍光体シート１１と接着材６５により接着している。ＬＥＤダイ１６は、リード９１上にフリップチップ実装されている。リード９１は、大判のリードフレームを個片化して得たものであり、上面がＬＥＤダイ１６の接続電極１５と接続し、下面が外部接続電極となっている。ＬＥＤ装置６０と同様にリード９１と接続電極１５は、ＬＥＤ装置９０をマザー基板に実装するときに接続部を溶融させないため高融点半田で接続する。

ＬＥＤ装置９０は、図８に示したＬＥＤ装置６０の製造工程に対し、大判サブマウント基板６４ａを大判のリードフレームに置き換えればよい。大判のリードフレームは隙間があるので大判のリードフレームをシート上に配置して蛍光樹脂１２を充填しても良いし、金型を使って蛍光樹脂１２を充填しても良い。サファイヤ基板１３の上面又はリード９１の下面に蛍光樹脂１２が付着するときは研磨により不要な蛍光樹脂１２を除去すれば良い。

ＬＥＤ装置９０は、ＬＥＤダイ１６の底部とリード９１の側部を覆う蛍光樹脂１２が存在するため、ＬＥＤ装置９０の底部の汚染から半導体層１４を保護することができ、さらにマザー基板からＬＥＤダイ１６に向かってＬＥＤ装置９０に入り込もうとする応力を緩和できる。また半導体層１４の底部周辺から漏れ出す青色光を波長変換できるので発光効率を向上させられる。またＬＥＤ装置４０と同様にＬＥＤ装置９０も底面側に出射する光を利用できる。

１０，４０，５０，６０，９０ ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１ 蛍光体シート、
１１ａ 大判蛍光体シート、
１２ 蛍光樹脂、
１３ サファイヤ基板（透明絶縁基板）、
１４ 半導体層、
１５，６１，６３ 接続電極、
１６ ＬＥＤダイ（半導体発光素子）、
１７，６５ 接着材、
１８ 白色反射部材、
６２ 基材、
６４ サブマウント基板、
６４ａ 大判サブマウント基板、
９１ リード。

Claims (9)

1. 半導体発光装置において、
   透明絶縁基板と、
   前記透明絶縁基板の下面に形成された半導体層を有する半導体発光素子と、
   前記透明絶縁基板の側面を被覆し、且つ、前記半導体発光素子の発光の一部を波長変換する蛍光樹脂と、
   前記蛍光樹脂の上面を被覆するとともに前記透明絶縁基板に貼り付けられている蛍光体シートと、を有し、
   前記蛍光体シートの平面形状と前記蛍光樹脂の周囲形状が等しく、
   前記蛍光体シートの前記平面形状が装置全体の平面外形を定める、
   ことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記半導体発光素子の下面にマザー基板の電極と接続するための接続電極を更に有する、請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記半導体発光素子は、サブマウント基板上にフリップチップ実装されている、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
4. 前記半導体発光素子は、リード上にフリップチップ実装されている、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
5. 前記半導体発光素子の下面が、前記接続電極の占める領域を除き前記蛍光樹脂で被覆されている、請求項２〜４の何れか一項に記載の半導体発光装置。
6. 前記半導体発光素子の下面が、前記接続電極の占める領域を除き白色反射部材で被覆されている、請求項２〜４の何れか一項に記載の半導体発光装置。
7. 前記接続電極の占める領域を除く前記半導体発光素子の下面、及び、前記リードの側面が前記蛍光樹脂で被覆されている、請求項２〜４の何れか一項に記載の半導体発光装置。
8. 透明絶縁基板とその下面に形成された半導体層とを有する半導体発光素子の発光の一部を波長変換して用いる半導体発光装置の製造方法において、
   蛍光体を含有する樹脂をシート状に加工した大判蛍光体シートと、複数の前記半導体発光素子とを準備する準備工程と、
   前記大判蛍光体シートと前記透明絶縁基板とが接するようにして、前記大判蛍光体シートに前記半導体発光素子を配列し、前記大判蛍光体シートと前記半導体発光素子とを接着する素子配列工程と、
   前記半導体発光素子の側部に蛍光体微粒子を含有する蛍光樹脂を充填する蛍光樹脂充填工程と、
   前記大判蛍光体シート及び前記蛍光樹脂を切断し前記半導体発光装置に個片化する個片化工程と
   を有する半導体発光装置の製造方法。
9. 透明絶縁基板とその下面に形成された半導体層とを有する半導体発光素子の発光の一部を波長変換して用いる半導体発光装置の製造方法において、
   個片化するとサブマウント基板又はリードとなる大判サブマウント基板、又は、リードフレームと、複数の前記半導体発光素子とを準備する準備工程と、
   前記大判サブマウント基板又は前記リードフレームと、前記半導体発光素子の前記半導体層側が接するようにして、前記大判サブマウント基板又は前記リードフレームに前記半導体発光素子を配列し、前記大判サブマウント基板又はリードフレームと前記半導体発光素子とを接続する素子配列工程と、
   前記半導体発光素子の側部に蛍光体微粒子を含有する蛍光樹脂を充填する蛍光樹脂充填工程と、
   前記透明絶縁基板に蛍光体微粒子を含有する樹脂をシート状に加工した大判蛍光体シートを貼り付ける大判蛍光体シート貼付工程と、
   前記大判サブマウント基板又は前記リードフレーム、前記大判蛍光体シート及び前記蛍光樹脂を切断して、前記半導体発光装置に個片化する個片化工程と、
   を有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。

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