JP2016009823A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所望の発光色度を有する発光装置を歩留まりよく製造することのできる、発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置の製造方法は、各々が基板１ａ、発光構造体層１ｂ、電極１ｃ、及び蛍光体層４を有する、複数の発光素子７を形成する工程と、複数の発光素子７の発光色度を測定し、要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光素子７ａと、要求色度範囲外の発光色度を有する第２の発光素子７ｂに分類する工程と、第１の発光素子７ａを用いて、１つの第１の発光素子７ａを有し、要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光装置１０を形成し、第２の発光素子７ｂを用いて、複数の第２の発光素子７ｂを有し、要求色度範囲内の発光色度を有する第２の発光装置２０を形成する工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。
従来、ＬＥＤチップとその表面上の蛍光体層を有する複数の発光素子を有し、それら複数の発光素子が発する光の色度座標のｘ値の偏差の最大値が０．０１２５以上である発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された発光装置は、製品規格から外れた発光色度を有する発光素子を適切な条件で組み合わせることにより、所望の色度の光を発することができる。
特開２０１３−１３５０８２号公報
本発明の目的の一つは、所望の発光色度を有する発光装置を歩留まりよく製造することのできる、発光装置の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［４］の発光装置を提供する。
［１］基板上に発光構造体層が形成され、前記発光構造体層上に複数の電極が形成されたウエハを準備する工程と、前記ウエハの前記基板側の面を覆うように、蛍光体を含む樹脂からなる蛍光体層を形成する工程と、前記ウエハ及び前記蛍光体層を分割し、各々が前記基板、前記発光構造体層、前記電極、及び前記蛍光体層を有する、複数の発光素子を形成する工程と、前記複数の発光素子の発光色度を測定し、要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光素子と、前記要求色度範囲外の発光色度を有する第２の発光素子に分類する工程と、前記第１の発光素子を用いて、１つの前記第１の発光素子を有し、前記要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光装置を形成し、前記第２の発光素子を用いて、複数の前記第２の発光素子を有し、前記要求色度範囲内の発光色度を有する第２の発光装置を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法。
［２］前記第１の発光素子を用いて、１つの前記第１の発光素子を有し、前記要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光装置を形成する工程を含む、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。
［３］前記蛍光体層が形成された後、前記蛍光体層に覆われた前記ウエハを裏返して、前記ウエハの前記発光構造体層側の面を上側に向けた状態で、前記ウエハ及び前記蛍光体層の分割と、前記複数の発光素子の発光色度の測定を行う、前記［１］又は［２］に記載の発光装置の製造方法。
［４］前記複数の発光素子がフリップチップ型の素子である、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
本発明によれば、所望の発光色度を有する発光装置を歩留まりよく製造することのできる、発光装置の製造方法を提供することができる。
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。 図２（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
〔実施の形態〕
図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）〜（ｆ）、図３（ａ）〜（ｄ）、及び図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。以下、これらの図を用いて、本実施の形態に係る発光装置の製造工程について段階的に説明する。
（ウエハの準備）
まず、図１（ａ）に示される、基板１ａ上に発光構造体層１ｂが形成され、発光構造体層１ｂ上に複数の電極１ｃが形成されたウエハ１を準備する。図１（ａ）においては、電極１ｃの図示を省略する。
図１（ｂ）は、ウエハ１の発光構造体層１ｂ側の面の部分的な上面図である。図１（ｂ）中の点線は、後のダイシング工程において切断される位置を表している。この点線によって区画された領域がダイシング工程によって個々の発光素子となる領域であり、この領域の各々に、ｎ側電極及びｐ側電極である２つの電極１ｃが形成されている。
基板１ａは、サファイア基板等の透明基板である。基板１ａの直径は、例えば、８インチである。発光構造体層１ｂは、例えば、窒化物半導体からなる積層構造体であり、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた発光層を含む。
次に、このウエハ１を用いて発光素子を形成する工程について説明する。
（発光素子の形成）
まず、図２（ａ）に示されるように、ステンレス等からなるキャリアボード２の上に、両面接着シート３を介してウエハ１を固定する。このとき、ウエハ１の基板１ａ側の面が上を向くように、発光構造体層１ｂ側の面を両面接着シート３に接触させる。
両面接着シート３は、高温乖離可能なシートであることが好ましい。なお、キャリアボード２にウエハ１を固定する手段は両面接着シート３に限定されない。
次に、図２（ｂ）に示されるように、ウエハ１の基板１ａ側の面を覆うように、蛍光体を含む樹脂からなる蛍光体層４を圧縮成形により形成する。蛍光体層４は、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなり、粒子状の蛍光体を含む。
次に、図２（ｃ）に示されるように、環状の枠体６に保持されたダイシングテープ５を、ウエハ１を覆う蛍光体層４に貼り付ける。
次に、図２（ｄ）に示されるように、１７０℃程度の熱を加えた状態で、蛍光体層４に貼り付いたダイシングテープ５を上方に移動させ、蛍光体層４及びウエハ１をキャリアボード２（両面接着シート３）から剥がす。
次に、図２（ｅ）に示されるように、ダイシングテープ５に保持された状態の蛍光体層４に覆われたウエハ１を裏返し、上側を向いたウエハ１の発光構造体層１ｂ側の面にＡｒプラズマ等を用いたプラズマ洗浄を施した後、ウエハ１及び蛍光体層４をダイシングにより分割し、各々が基板１ａ、発光構造体層１ｂ、電極１ｃ、及び蛍光体層４を有する、複数の発光素子７を形成する。図２（ｆ）は、図２（ｅ）を部分的に拡大した図である。
発光素子７の発光色は、発光構造体層１ｂ中の発光層から発せられる光の色と、蛍光体層４に含まれる蛍光体の蛍光色の混色になる。例えば、発光構造体層１ｂ中の発光層の発光色が青色であり、蛍光体層４に含まれる蛍光体の蛍光色が黄色である場合は、発光素子７の発光色は白色になる。なお、発光素子７は、フリップリップ型の素子であり、例えば、ＬＥＤチップ又はレーザーダイオードチップである。
次に、ウエハ１の発光構造体層１ｂ側の面が上側を向いた状態のまま、露出した各発光素子７の発光構造体層１ｂ上の電極１ｃに電源を接続して、各発光素子７を順に発光させ、それぞれ発光色度を測定する。そして、各発光素子７のダイシングテープ５上の位置と発光色度の情報を含む特性マップデータを作成する。
次に、得られた特性マップデータに基づき、所定の要求色度の範囲内にある発光素子７（以下、第１の発光素子７ａと呼ぶ）と、要求色度の範囲外にある発光素子７（以下、第２の発光素子７ｂと呼ぶ）とに分類する。なお、発光強度等の、色度以外の発光特性に問題があり、不良と判断された発光素子７は廃棄される。
例えば、ＡＮＳＩ（American National Standards Institute）規格の３−ｓｔｅｐや７−ｓｔｅｐの色度範囲を上記の要求色度として設定する。
第１の発光素子７ａは、ＳＭＤ（Surface Mount Device）素子等の、単体でパッケージングされる素子として用いることができる。第２の発光素子７ｂは、単体では上記の要求色度の範囲内の色度の光を発することができないため、上記の要求色度の範囲内の色度の光を発することができるように、複数の第２の発光素子７ｂを組み合わせて用いる。
次に、上記の要求色度の範囲内の発光色度を有する第１の発光素子７ａを用いて発光装置を製造する工程について説明する。
（発光装置の製造１）
まず、図３（ａ）に示されるように、第１の発光素子７ａを基板１１上に所定の間隔で並べて実装する。このとき、各第１の発光素子７ａの発光構造体層１ｂ上の電極１ｃが、基板１１上の図示されない電極に接続される。
基板１１は、例えば、内層配線を有するＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板である。電極１ｃと基板１１の電極は、例えば、電極１ｃの表面に成膜されたＡｕＳｎ膜と、基板１１の電極上に印刷されたＡｇナノペーストを用いて、３００℃の熱処理を施すことにより接合される。
次に、図３（ｂ）に示されるように、ポッティング等により、基板１１上の第１の発光素子７ａ間の領域に白色樹脂１２を充填する。白色樹脂１２は、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂等の樹脂である。
次に、図３（ｃ）に示されるように、基板１１及び白色樹脂１２をダイシングにより分割する。
これにより、図３（ｄ）に示されるような、基板１１、発光素子７ａ、及び発光素子７ａを囲む白色樹脂１２を有する、発光装置１０が得られる。
発光装置１０は、１つの発光素子を有する発光装置である。発光装置１０に含まれる１つの発光素子７ａが上記の要求色度の範囲内の発光色度を有するため、発光装置１０も上記の要求色度の範囲内の発光色度を有する。
次に、上記の要求色度の範囲外の発光色度を有する第２の発光素子７ｂを用いて発光装置を製造する工程について説明する。
（発光装置の製造２）
まず、図４（ａ）に示されるように、ＣＯＢ（Chip On Board）パッケージの基板２１上に、複数の第２の発光素子７ｂを実装する。複数の第２の発光素子７ｂは、基板２１上に形成された環状のダム２２の内側の領域に実装される。
このとき、各第２の発光素子７ｂの発光構造体層１ｂ上の電極１ｃが、基板２１上の図示されない電極に接続される。電極１ｃと基板２１の電極は、例えば、電極１ｃの表面に成膜されたＡｕＳｎ膜と、基板２１の電極上に印刷されたＡｇナノペーストを用いて、３００℃の熱処理を施すことにより接合される。
１枚の基板２１上に実装される複数の第２の発光素子７ｂは、後述する発光装置２０の発光色度が上記の要求色度の範囲内になるように選定される。
基板２１は、例えば、表面に配線を有するアルミナ基板である。ダム２２は、例えば、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなる。
次に、図４（ｂ）に示されるように、ポッティング等により、基板２１上の第２の発光素子７ｂ間の領域に白色樹脂２３を充填し、その後、ポッティング等により、ダム２２の内側の領域に封止材２４を充填する。
白色樹脂２３は、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂等の樹脂である。封止材２４は、シリコーン系樹脂等の透明樹脂からなるが、各第２の発光素子７ｂが蛍光体層４を有するため、蛍光体を含まなくてもよい。
これにより、図４（ｂ）に示されるような、複数の第２の発光素子７ｂを有するＣＯＢ型の発光装置２０が得られる。個々の第２の発光素子７ｂの発光色度は、上記の要求色度の範囲内にないが、発光装置２０に含まれる複数の第２の発光素子７ｂの発光色度の平均値が上記の要求色度の範囲内にあるため、発光装置２０は、上記の要求色度の範囲内の発光色度を有する。
（実施の形態の効果）
上記の実施の形態によれば、蛍光体層を備えた発光素子の発光色度を測定してから発光装置に実装するため、発光素子を実装した後に蛍光体層を形成する場合と比較して、より正確に発光装置の発光色度を制御することができる。
また、発光色度が要求色度の範囲にない発光素子も、複数の素子を組み合わせて用いることにより、発光色度が要求色度の範囲にある発光装置を製造することができる。このため、廃棄される発光素子の数を低減し、発光装置の製造歩留まりを向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、蛍光体層４が圧縮成形により形成されるが、蛍光体層４の形成方法はこれに限定されるものではなく、スピンコート、スプレー塗布、蛍光体シートの貼り付け等の、他の方法を用いることができる。
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１ ウエハ
１ａ 基板
１ｂ 発光構造体層
１ｃ 電極
４ 蛍光体層
７ 発光素子
７ａ 第１の発光素子
７ｂ 第２の発光素子
１０、２０ 発光装置

Claims (4)

  1. 基板上に発光構造体層が形成され、前記発光構造体層上に複数の電極が形成されたウエハを準備する工程と、
    前記ウエハの前記基板側の面を覆うように、蛍光体を含む樹脂からなる蛍光体層を形成する工程と、
    前記ウエハ及び前記蛍光体層を分割し、各々が前記基板、前記発光構造体層、前記電極、及び前記蛍光体層を有する、複数の発光素子を形成する工程と、
    前記複数の発光素子の発光色度を測定し、要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光素子と、前記要求色度範囲外の発光色度を有する第２の発光素子に分類する工程と、
    前記第２の発光素子を用いて、複数の前記第２の発光素子を有し、前記要求色度範囲内の発光色度を有する第２の発光装置を形成する工程と、
    を含む発光装置の製造方法。
  2. 前記第１の発光素子を用いて、１つの前記第１の発光素子を有し、前記要求色度範囲内の発光色度を有する第１の発光装置を形成する工程を含む、
    請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記蛍光体層が形成された後、前記蛍光体層に覆われた前記ウエハを裏返して、前記ウエハの前記発光構造体層側の面を上側に向けた状態で、前記ウエハ及び前記蛍光体層の分割と、前記複数の発光素子の発光色度の測定を行う、
    請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記複数の発光素子がフリップチップ型の素子である、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
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