JP4765688B2 - LIGHT EMITTING DEVICE MANUFACTURING METHOD AND LIGHT EMITTING DEVICE - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置の製造方法および発光装置に係り、特に基板上に半導体発光素子が搭載されて樹脂層により封止された構造を有する発光装置のダイシング方法および発光装置の樹脂封止構造に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device and a light emitting device, and more particularly to a dicing method for a light emitting device having a structure in which a semiconductor light emitting element is mounted on a substrate and sealed with a resin layer, and a resin sealing structure for the light emitting device. .
発光装置を製造する際、一例として、配線基板上に複数の発光素子が搭載されて樹脂層により封止(被覆)された状態から個々の発光装置に分割する方法がある。この分割のために樹脂層および配線基板を切断する際、通常は、ダイシング・ブレードを用いた切削に伴って発生する摩擦熱の除去、潤滑性の付与、樹脂や基板に由来する切削屑の除去等を目的として、ダイシング・ブレードの近傍に開口されたノズルから切削部近傍に純水を流しながら行うことによって切削屑を流去している。 When manufacturing a light-emitting device, as an example, there is a method in which a plurality of light-emitting elements are mounted on a wiring board and divided into individual light-emitting devices from a state of being sealed (covered) by a resin layer. When cutting the resin layer and wiring board for this division, the frictional heat generated by cutting with a dicing blade is usually removed, the lubricity is imparted, and the cutting waste derived from the resin and the board is removed. For the purpose, etc., cutting waste is washed away by flowing pure water near the cutting part from a nozzle opened near the dicing blade.
しかし、切削部や基板表面の一部が一時的に乾燥することがあり、その乾燥領域では樹脂の切削屑が樹脂層の切断面や基板上の配線パターン上に付着して固着してしまい、基板分割後の発光デバイスに切削屑が固着したまま残存する。結果として、発光装置の信頼性や歩留りを低下させ易く、特にLEDチップの上面および側面から光を取り出す場合の取り出し効率を著しく低下させるという問題がある。 However, a part of the cutting part or the substrate surface may be temporarily dried, and in the dry region, the resin cutting waste adheres to and adheres to the cut surface of the resin layer or the wiring pattern on the substrate, The cutting waste remains on the light emitting device after the substrate division. As a result, there is a problem that the reliability and yield of the light emitting device are likely to be lowered, and the extraction efficiency is particularly lowered when light is extracted from the upper surface and side surfaces of the LED chip.
なお、特許文献1,2等には、素子形成後の半導体ウェハをチップに分割するダイシング中に発生する切削屑のデバイス上への固着を防止することにより、デバイスの組み立て後の歩留りを改善する技術が開示されている。例えば特許文献1には、O2 プラズマ処理によりウェハの表面を親水化した後にウェハ表面に純水を流しながらダイシングを行うことにより、切削屑を流去する。この際、ダイシング中のウェハ表面に乾燥領域が発生しなくなり、切削屑を効果的に除去できる。
しかし、前述したような半導体ウェハのダイシング工程は、基板上に複数の発光素子が搭載されて樹脂層により封止された状態から個々の発光装置に分割する工程とは異なり、素子封止樹脂層の切削屑が発生する余地はなく、発光素子を実装する基板自体および発光素子の封止に適切な樹脂層に対する切削屑の対策を特に必要とするものではない。 However, the dicing process of a semiconductor wafer as described above is different from the process of dividing a light emitting device from a state where a plurality of light emitting elements are mounted on a substrate and sealed by a resin layer, and an element sealing resin layer There is no room for generation of cutting scraps, and it is not particularly necessary to take measures for cutting scraps on the substrate itself on which the light emitting element is mounted and a resin layer suitable for sealing the light emitting element.
本発明者は、基板上に複数の発光素子が搭載されて樹脂層により封止された状態から個々の発光装置に分割するために樹脂層および基板の切断を行う際に、樹脂層の切削屑が樹脂層の切断面や基板上の配線パターンに固着し、発光装置の信頼性の低下や、発光素子チップからの光の取り出し効率を著しく低下させるという問題に適切な対策を講じることの重要性を感じた。 The inventor cuts the resin layer and the substrate when cutting the resin layer and the substrate in order to divide the light emitting device from the state where a plurality of light emitting elements are mounted on the substrate and sealed by the resin layer. It is important to take appropriate measures against problems such as sticking to the cut surface of the resin layer and the wiring pattern on the substrate, reducing the reliability of the light emitting device, and significantly reducing the light extraction efficiency from the light emitting element chip I felt.
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、素子封止樹脂層の切削屑の固着を十分に抑制することができ、信頼性、歩留り、光の取り出し効率の低下を防止し得る発光装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and can sufficiently suppress the sticking of cutting scraps of the element sealing resin layer, thereby preventing a decrease in reliability, yield, and light extraction efficiency. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light emitting device to be obtained.
また、本発明の他の目的は、信頼性や歩留りの低下を防止し、特に光の取り出し効率の低下を防止し得る発光装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a light emitting device that can prevent a decrease in reliability and yield, and in particular, a decrease in light extraction efficiency.
本発明の発光装置の製造方法は、発光素子が基板上に搭載され、前記発光素子が透光性の樹脂層により封止された発光装置の製造方法であって、発光素子が上面に搭載されて樹脂層により封止された状態の基板上の全面に親水化処理を施す第1の工程と、前記親水化処理後に前記樹脂層および基板の表面に洗浄水を流しながら前記発光素子を避けた位置で前記樹脂層および基板を切断し、発光装置に分割する第2の工程と、を具備する。ここで、樹脂層および基板を別々のダイシング・ブレードにより順次に切断する場合と、樹脂層および基板を同じダイシング・ブレードにより連続的に切断する場合がある。 A method of manufacturing a light emitting device according to the present invention is a method of manufacturing a light emitting device in which a light emitting element is mounted on a substrate and the light emitting element is sealed with a translucent resin layer, and the light emitting element is mounted on an upper surface. A first step of performing a hydrophilic treatment on the entire surface of the substrate sealed with a resin layer, and avoiding the light emitting element while flowing cleaning water over the surface of the resin layer and the substrate after the hydrophilic treatment. A second step of cutting the resin layer and the substrate at a position and dividing the resin layer and the substrate into light-emitting devices. Here, there are a case where the resin layer and the substrate are sequentially cut by separate dicing blades, and a case where the resin layer and the substrate are successively cut by the same dicing blade.
本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子が搭載された基板と、前記基板上の発光素子を封止した発光素子と、を具備する発光装置であって、前記基板および樹脂層は、表面が親水化処理されており、前記発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された端面を有する。ここで、樹脂層および基板は、各切断端面が揃っている場合と、樹脂層の端面が基板の端面よりも発光素子側に後退している場合と、樹脂層の端面が基板の端面よりも突出している場合がある。 The light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a light emitting element, a substrate on which the light emitting element is mounted, and a light emitting element in which the light emitting element on the substrate is sealed, wherein the substrate and the resin layer are The surface is hydrophilized and has end faces that are cut after the resin sealing of the light emitting element. Here, in the resin layer and the substrate, when the respective cut end surfaces are aligned, when the end surface of the resin layer is receded to the light emitting element side from the end surface of the substrate, the end surface of the resin layer is more than the end surface of the substrate It may be protruding.
請求項1の発光装置の製造方法によれば、発光素子が上面に搭載されて当該発光素子チップが樹脂層により封止された状態の基板上の全面に親水化処理を施した後にダイシングを行うので、ダイシング中に樹脂層および基板により生じる切削屑が、樹脂層および基板の表面へ固着することを防止することができ、信頼性と歩留りが著しく改善された発光装置を製造することができる。二段階のダイシングより、一段階のダイシングの方が、製造に要する時間を短縮することができる。
According to the method of manufacturing a light emitting device of
請求項2の製造方法によれば、プラズマ処理により容易に親水化処理を行うことが可能になる。
According to the manufacturing method of
請求項3の製造方法によれば、樹脂層および基板を切断する際、まず、樹脂層を第1のダイシング・ブレードにより切断し、次に、基板を第2のダイシング・ブレードにより切断することにより、切断対象に応じて適切なダイシング・ブレードを使用することができる。 According to the manufacturing method of claim 3, when the resin layer and the substrate are cut, first, the resin layer is cut by the first dicing blade, and then the substrate is cut by the second dicing blade. An appropriate dicing blade can be used depending on the object to be cut.
請求項4の製造方法によれば、第1のダイシング・ブレードの厚みを第2のダイシング・ブレードの厚みよりも厚くすることにより、樹脂層の端面が基板の端面よりも発光素子側に後退した状態で維持される。この場合、切断時に発生した切削屑が基板および樹脂層の境界部分に付着し難くなり、信頼性や歩留りの低下を防止し、特に光の取り出し効率の低下を防止することができる。仮に、切断後に樹脂層が熱などにより膨脹したとしても、その切断面が基板の切断面と揃うようになる。このように、樹脂層の端面が基板の端面より外側に突出するおそれがなくなり、発光装置のサイズを規格内に維持することができる。
According to the manufacturing method of
請求項5の製造方法によれば、樹脂層および基板を切断する際、樹脂層および配線基板を同一のダイシング・ブレードにより連続的に切断することにより、樹脂層および基板を簡単に、かつ短時間で切断することができる。
According to the manufacturing method of
請求項6の発光装置によれば、基板および樹脂層の表面が親水化処理されており、発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された基板および樹脂層の各端面が揃っているので、複数の発光装置を高密度に実装することができる。これは基板より樹脂層が突出していないので、基板を高密度に実装した場合でも隣り合う樹脂層が互いに干渉することがないからである。 According to the light emitting device of claim 6, since the surfaces of the substrate and the resin layer are subjected to a hydrophilic treatment, and each end face of the substrate and the resin layer cut after the resin sealing of the light emitting element is aligned, Light emitting devices can be mounted with high density. This is because the resin layer does not protrude from the substrate, so that even when the substrate is mounted at a high density, adjacent resin layers do not interfere with each other.
請求項7の発光装置によれば、基板および樹脂層の表面が親水化処理されており、発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された基板および樹脂層の各端面のうち、樹脂層の端面は基板の端面よりも発光素子側に後退しているので、樹脂層が熱などにより膨脹してもその端面が基板の端面より外側に突出するおそれがなくなり、発光装置のサイズを規格内に維持することができる。 According to the light emitting device of claim 7, the surfaces of the substrate and the resin layer are subjected to a hydrophilic treatment, and among the end surfaces of the substrate and the resin layer cut after the resin sealing of the light emitting element, the end surface of the resin layer is Since it is retracted to the light emitting element side from the end face of the substrate, there is no possibility that the end face protrudes outside the end face of the substrate even if the resin layer expands due to heat or the like, and the size of the light emitting device is maintained within the standard. be able to.
請求項8の発光装置によれば、発光素子から出射された光が樹脂層を透過するに際し、その透過距離を長くすることができる。樹脂層に蛍光物質が含有されている場合は、色調を変えることができる。 According to the light emitting device of the eighth aspect, when the light emitted from the light emitting element is transmitted through the resin layer, the transmission distance can be increased. When the resin layer contains a fluorescent substance, the color tone can be changed.
請求項9の発光装置によれば、樹脂層はシリコーン樹脂が用いられており、樹脂層の表面がプラズマ処理によってガラス状に改質されているので、切断時に発生した切削屑が基板および樹脂層の表面に付着し難くなり、信頼性や歩留りの低下を防止し、特に光の取り出し効率の低下を防止することができる。 According to the light emitting device of claim 9, since the resin layer is made of silicone resin, and the surface of the resin layer is modified into glass by plasma treatment, the cutting waste generated at the time of cutting is removed from the substrate and the resin layer. It is difficult to adhere to the surface of the glass, and it is possible to prevent a decrease in reliability and yield, and in particular, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this description, common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.
前記基板および樹脂層の端面に付着した切屑の数は、10μm以上の切屑が0個/mm2 であることが好ましい。基板および樹脂層の端面に付着した切屑の数を規定することにより、光の取り出し効率の低下を防止することができる。 The number of chips adhering to the substrate and the end face of the resin layer is preferably 0 / mm 2 of chips of 10 μm or more. By defining the number of chips attached to the end surfaces of the substrate and the resin layer, it is possible to prevent the light extraction efficiency from being lowered.
前記発光素子は発光ダイオードチップであり、前記樹脂層はシリコーン樹脂であることが好ましい。発光素子が発光ダイオードチップであり、樹脂層がシリコーン樹脂である組み合わせを用いることにより、本発明を実際的な製品に容易に適用することができる。 Preferably, the light emitting element is a light emitting diode chip, and the resin layer is a silicone resin. By using a combination in which the light emitting element is a light emitting diode chip and the resin layer is a silicone resin, the present invention can be easily applied to a practical product.
前記樹脂層に蛍光物質を混合することもできる。これにより発光素子の発光色と蛍光物質の発光色との組み合わせに応じて所望の混色発光を得ることが可能になる。また、蛍光物質の含有量または種類を代えることにより、実現可能な色調範囲を拡げることが可能になる。また、樹脂の膜厚を調節することにより、色調を容易に調節することが可能になる。 A fluorescent material may be mixed in the resin layer. This makes it possible to obtain a desired mixed color emission according to the combination of the emission color of the light emitting element and the emission color of the fluorescent material. Further, by changing the content or type of the fluorescent substance, it is possible to expand the realizable color tone range. In addition, the color tone can be easily adjusted by adjusting the film thickness of the resin.
<第1の実施形態>
図1乃至図3は、本発明の発光素子の第1の実施形態に係るLEDデバイスの製造工程の一部であって、基板上に実装された複数個のLEDチップを樹脂により封止する樹脂封止工程と、封止後の親水化処理工程と、樹脂層および基板の切断工程の一例を概略的に示している。図4(a)および(b)は、樹脂層および基板の分割により得られたLEDデバイスの断面構造の例を概略的に示している。図1乃至図4において、1は基板、2はLEDチップ、3は光あるいは熱などによる硬化性と透光性を有する樹脂、4は第1のダイシング・ブレード、5は第2のダイシング・ブレードである。ここで、ダイシング・ブレード(ダイシングソー)は、例えばダイヤモンド製の刃先を有し、その回転によって後述するように樹脂層、基板を切断するものである。
<First Embodiment>
1 to 3 are a part of a manufacturing process of an LED device according to the first embodiment of the light emitting device of the present invention, and a resin for sealing a plurality of LED chips mounted on a substrate with a resin. An example of the sealing process, the hydrophilic treatment process after sealing, and the cutting process of the resin layer and the substrate is schematically shown. 4A and 4B schematically show an example of a cross-sectional structure of an LED device obtained by dividing a resin layer and a substrate. 1 to 4, 1 is a substrate, 2 is an LED chip, 3 is a resin that is curable and translucent by light or heat, 4 is a first dicing blade, and 5 is a second dicing blade. It is. Here, the dicing blade (dicing saw) has a cutting edge made of diamond, for example, and cuts the resin layer and the substrate as will be described later by rotation thereof.
次に、図1乃至図4を参照しながらLEDデバイスの製造工程を詳しく説明する。まず、図1に示すように、大きな基板1上に複数個のLEDチップ2を例えば行列状の配置で実装する。この際、LEDチップ2をフェイスダウン状態で実装する場合には、例えば基板上の配線パターン部とLEDチップの電極部とが金属バンプ(図示せず)を介して接合するようにフリップチップ接続する。あるいは、LEDチップ2をフェイスアップ状態で実装する場合には、LEDチップの電極部と基板1上の配線パターン部とを導電性ボンディングワイヤ(図示せず)を介して接続する。
Next, the manufacturing process of the LED device will be described in detail with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1, a plurality of
次に、樹脂層3を例えばスクリーン印刷してLEDチップ2の外面を封止する。このようにLEDチップ2が樹脂層3により封止された状態の基板1上の全面に親水化処理を施す。この際、例えばシリコーン樹脂層を用い、親水化処理をプラズマ処理により行った場合には、樹脂層の表面はガラス状に改質される。
Next, the resin layer 3 is screen-printed, for example, and the outer surface of the
上記親水化処理の後に、例えば図1中に点線Aで示す切断予定位置で樹脂層および基板のダイシングを行い、複数のLEDデバイスに分割する。この際、まず、図2(a)に示すように、切断予定位置で樹脂層表面の切削部に洗浄水(通常は純水)を流しながらLEDチップ2を避けた切断予定位置で樹脂層を第1のダイシング・ブレード4により切断する。この後、第1のダイシング・ブレード4を上方へ引き上げる。この際、樹脂層は切断時にダイシング・ブレードに押されて少し縮むが、第1のダイシング・ブレード4を引き上げると、図2(b)に示すように、樹脂層は縮んだ分だけ伸びるが、切断部分に対応して隙間が生じた状態になる。
After the hydrophilization treatment, for example, the resin layer and the substrate are diced at a planned cutting position indicated by a dotted line A in FIG. 1, and divided into a plurality of LED devices. At this time, first, as shown in FIG. 2A, the resin layer is placed at the planned cutting position where the
次に、図3に示すように、前記第1のダイシング・ブレード4に代えて第2のダイシング・ブレード5を用い、再び前記切断予定位置で基板表面の切削部に洗浄水を流しながら基板の厚み方向の全体を切削して基板を切断した後、第2のダイシング・ブレード5を上方へ引き上げる。
Next, as shown in FIG. 3, the
上記したように樹脂層および基板の分割に際して、全面に親水化処理が施されているので、洗浄水は樹脂層表面および基板表面を均一に広がりながら常に流れるようになり、局所的な乾燥領域が発生することがなく、しかも、切断部近傍で発生した切削屑は直ちに水流に乗って流去される。したがって、樹脂層および基板の切削屑が樹脂層の切断面や基板上の配線パターンに付着して固着することがないので、光の取り出し効率が著しく低下することなく、LEDデバイスの歩留りを改善することができる。 As described above, when the resin layer and the substrate are divided, the entire surface is subjected to a hydrophilic treatment, so that the cleaning water always flows while uniformly spreading on the resin layer surface and the substrate surface, and a local dry region is formed. There is no generation, and the cutting waste generated in the vicinity of the cutting portion is immediately carried away on the water stream. Therefore, since the resin layer and the cutting scraps of the substrate do not adhere to and adhere to the cut surface of the resin layer or the wiring pattern on the substrate, the yield of the LED device is improved without significantly reducing the light extraction efficiency. be able to.
また、親水化処理は、Arプラズマに限られるものではなく、基板や樹脂層の材料に応じて、O2 プラズマ,H2 プラズマ,N2 プラズマ、大気プラズマ、UVオゾン洗浄等を適宜選択して用いても構わない。また、第2のダイシング・ブレードにより切削して基板を切断した後、さらに、図1中に点線Bで示すように基板上のLEDチップ配列の各列間で基板を切断するようにしてもよい。また、基板の切断に際して、基板の材質によっては、基板の厚み方向の途中まで切削溝を形成した後、最終的な基板の分割を機械的な破断により一括して行うようにしてもよい。 Further, the hydrophilization treatment is not limited to Ar plasma, and O 2 plasma, H 2 plasma, N 2 plasma, atmospheric plasma, UV ozone cleaning, etc. are appropriately selected according to the material of the substrate and the resin layer. You may use. Further, after cutting the substrate by cutting with the second dicing blade, the substrate may be further cut between each row of the LED chip array on the substrate as indicated by a dotted line B in FIG. . Further, when cutting the substrate, depending on the material of the substrate, a cutting groove may be formed halfway in the thickness direction of the substrate, and then the final division of the substrate may be performed collectively by mechanical breakage.
また、樹脂層および基板の分割に際して、第1のダイシング・ブレードの厚みを第2のダイシング・ブレードの厚みよりも厚くすることにより、切断後に樹脂層が熱などにより膨脹したとしても、図4(a)に示すように樹脂層の切断面が基板の切断面と揃うようになる、または、図4(b)に示すように樹脂層の端面が基板の端面よりも発光素子側に後退した状態で維持される。 Further, when the resin layer and the substrate are divided, the thickness of the first dicing blade is made larger than the thickness of the second dicing blade, so that even if the resin layer expands due to heat or the like after cutting, FIG. The state in which the cut surface of the resin layer is aligned with the cut surface of the substrate as shown in a), or the end surface of the resin layer is retreated to the light emitting element side from the end surface of the substrate as shown in FIG. Maintained at.
図4(b)に示すように樹脂層の端面が基板の端面よりも発光素子側に後退した状態になっていると、切断時に発生した切削屑が基板および樹脂層の境界部分に付着し難くなり、信頼性や歩留りの低下を防止し、特に光の取り出し効率の低下を防止することができる。また、図4(b)に示すように樹脂層の端面が基板の端面よりも発光素子側に後退していると、使用段階で樹脂層が熱などにより膨脹したとしても、樹脂層の端面が基板の端面より外側に突出するおそれがなくなり、発光装置のサイズを規格内に維持することができる。 As shown in FIG. 4B, when the end surface of the resin layer is in a state of retreating to the light emitting element side from the end surface of the substrate, the cutting waste generated at the time of cutting hardly adheres to the boundary portion between the substrate and the resin layer. Therefore, it is possible to prevent a decrease in reliability and yield, and in particular, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency. Further, as shown in FIG. 4B, when the end surface of the resin layer is retracted to the light emitting element side from the end surface of the substrate, even if the resin layer expands due to heat or the like in the use stage, the end surface of the resin layer There is no possibility of protruding outward from the end face of the substrate, and the size of the light emitting device can be maintained within the standard.
また、樹脂層に蛍光物質を混合させるようにしてもよい。この蛍光物質は、LEDチップから放出される光を吸収して励起され、LEDチップの発光色とは異なる色(例えば補色関係を有する)の発光を行う。これにより、LEDチップの発光色と蛍光物質の発光色との組み合わせに応じて所望の混色発光を得ることが可能になる。さらに、蛍光物質の含有量または種類を代えることにより、実現可能な色調範囲を拡げることが可能になる。さらに、透光性樹脂の膜厚を調節し、色調を容易に調節することが可能になる。 Moreover, you may make it mix a fluorescent substance with a resin layer. This fluorescent material is excited by absorbing light emitted from the LED chip, and emits light of a color (for example, having a complementary color relationship) different from the emission color of the LED chip. Thereby, it becomes possible to obtain desired mixed color light emission according to the combination of the emission color of the LED chip and the emission color of the fluorescent material. Further, by changing the content or type of the fluorescent substance, it is possible to expand the realizable color tone range. Furthermore, the color tone can be easily adjusted by adjusting the film thickness of the translucent resin.
以下、上記した樹脂封止工程における各構成要素について詳述する。 Hereinafter, each component in the above-described resin sealing step will be described in detail.
(基板1) 基板は、AlN基板、アルミナセラミックス基板、ガラスエポキシ基板、などの絶縁基板上に金属箔による配線パターン(図示せず)あるいは接続端子部を有し、さらに必要に応じて所望の回路(図示せず)が形成されており、上面に搭載されるLEDチップと配線パターンあるいは接続端子部が電気的に接続される。なお、Si基板を用いてもよい。 (Substrate 1) The substrate has a wiring pattern (not shown) or connection terminal portion made of metal foil on an insulating substrate such as an AlN substrate, an alumina ceramic substrate, a glass epoxy substrate, and a desired circuit as necessary. (Not shown) is formed, and the LED chip mounted on the upper surface and the wiring pattern or the connection terminal portion are electrically connected. A Si substrate may be used.
(LEDチップ2) LEDチップは、460nm近傍に発光ピーク波長を持つ青色発光の発光素子、410nm近傍に発光ピーク波長を持つ青紫色発光の発光素子、365nm近傍に発光ピーク波長を持つ紫外線発光の発光素子などを使用することができる。また、緑色発光の発光素子、青緑色発光の発光素子、橙色発光の発光素子、赤色発光の発光素子、赤外線発光の発光素子などを使用することもできる。 (LED chip 2) The LED chip is a blue light emitting element having an emission peak wavelength in the vicinity of 460 nm, a blue-violet light emitting element having an emission peak wavelength in the vicinity of 410 nm, and an ultraviolet light emitting element having an emission peak wavelength in the vicinity of 365 nm. An element etc. can be used. Alternatively, a green light-emitting element, a blue-green light-emitting element, an orange light-emitting element, a red light-emitting element, an infrared light-emitting element, or the like can be used.
LEDチップ2の種類は特に制限されるものではないが、例えば、MOCVD法等によって基板上にInN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体を発光層として形成させたもの、一例として、サファイア基板上にn型GaNよりなるn型コンタクト層と、n型AlGaNよりなるn型クラッド層と、p型GaNよりなるp型コンタクト層とが順次に積層された構造のものを使用する。また、半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合などを有するホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることができる。また、活性層には、Si、Ge等のドナー不純物および/またはZn、Mg等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。LEDチップの発光波長は、その活性層のInGaNのIn含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
The type of the
そして、LEDチップ2は、アノード(p電極)・カソード(n電極)に対応する一対の電極(パッド電極、パッド端子)を有し、一対の電極が配線基板1上の配線パターンに電気的に接続された状態で実装されている。
The
ここで、フェイスダウン実装の場合には、例えば配線基板上の配線パターン部(あるいは導電パターン、リード電極)とLEDチップのパッド電極とが金属バンプ(例えば金バンプ)により接合されてフリップチップ接続されている。なお、フェイスダウン実装に際して、上記例に限らず、配線基板上の導電パターンとLEDチップのパッド電極との間が半田を用いて超音波接合された構造、金、銀、パラジウム、ロジウム等の導電性ペースト、異方性導電ペースト等を用いて接合された構造など、種々の形態を採用できる。 Here, in the case of face-down mounting, for example, the wiring pattern portion (or conductive pattern, lead electrode) on the wiring board and the pad electrode of the LED chip are joined by metal bumps (for example, gold bumps) and are flip-chip connected. ing. In face-down mounting, not limited to the above example, a structure in which the conductive pattern on the wiring board and the pad electrode of the LED chip are ultrasonically bonded using solder, a conductive material such as gold, silver, palladium, rhodium, etc. Various forms such as a structure bonded using a conductive paste, an anisotropic conductive paste, or the like can be employed.
一方、フェイスアップ実装の場合には、配線基板上にLEDチップが載置されてダイボンディングにより固着され、LEDチップの一対の電極と配線基板上の配線とが導電性ワイヤ(図示せず)によりボンディング接続されている。なお、フェイスアップ実装における配線基板とLEDチップとの接続は上記例に限らず樹脂接合、金属接合など種々の形態を採用できる。 On the other hand, in the face-up mounting, the LED chip is mounted on the wiring board and fixed by die bonding, and the pair of electrodes of the LED chip and the wiring on the wiring board are connected by a conductive wire (not shown). Bonded connection. The connection between the wiring board and the LED chip in face-up mounting is not limited to the above example, and various forms such as resin bonding and metal bonding can be adopted.
(樹脂3) 透光性の樹脂は、LEDチップ2からの光を効率よく外部に発するために、高い光の透過性が要求される。樹脂3の材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂であって、例えば、粒径が数nm〜10nmのシリカナノフィラーが例えば18重量%添加された高粘度のシリコーン樹脂を用いる。LEDチップ2の電極と配線パターンとを導電性ワイヤで接続する構造では、樹脂3は導電性ワイヤを保護する機能も有する。この場合、タック性のある柔らかいシリコーン樹脂を用いると、導電性ワイヤに対する負担が少ないので望ましい。また、樹脂に拡散剤を含有させることによって、LEDチップからの指向性を緩和させ、視野角を増やすこともできる。また、樹脂を一定の膜厚に形成することにより、色の明るさのむらを抑制することが可能になる。
(Resin 3) The light-transmitting resin is required to have high light transmittance in order to efficiently emit light from the
(蛍光物質) 蛍光物質は、LEDチップからの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであり、YAG蛍光体(Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体)、窒化物蛍光体、その他の蛍光体を使用可能である。これらの蛍光体は、LEDチップからの励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有するものを使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有するものも使用することができる。これらの蛍光体を様々と組み合わせて使用することにより、様々の発光色を有する発光装置を製造することができる。 (Fluorescent substance) A fluorescent substance absorbs light from an LED chip and converts it into light of a different wavelength, and is a YAG phosphor (rare earth aluminate fluorescence mainly activated by a lanthanoid element such as Ce). Body), nitride phosphors, and other phosphors can be used. These phosphors can be used with those having emission spectra in yellow, red, green, and blue by the excitation light from the LED chip, as well as emission spectra in yellow, blue-green, orange, etc., which are intermediate colors between them. Those having can also be used. By using these phosphors in various combinations, light emitting devices having various emission colors can be manufactured.
この際、YAG:Ce蛍光体(Y3 Al5 O12:Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であって、540nm近傍に発光ピーク波長を持つもの)を利用すると、その含有量によって、青色発光素子からの光を一部吸収して補色となる黄色系の発光が可能となる。したがって、青色発光のLEDチップと、透光性樹脂に含まれる蛍光物質としてYAG蛍光体との組み合わせを使用することによって、発光素子による発光とYAG蛍光体による発光との混色によって白色発光の発光装置を比較的簡単に信頼性良く形成できる。 At this time, a YAG: Ce phosphor (a rare earth aluminate phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Y 3 Al 5 O 12 : Ce, having an emission peak wavelength in the vicinity of 540 nm) is used. Then, depending on the content thereof, yellow light emission that partially absorbs light from the blue light-emitting element and becomes a complementary color becomes possible. Accordingly, by using a combination of a blue light emitting LED chip and a YAG phosphor as a fluorescent material contained in the translucent resin, a light emitting device that emits white light by mixing colors of light emitted from the light emitting element and light emitted from the YAG phosphor. Can be formed relatively easily and with high reliability.
前記したように第1の実施形態では、基板上にLEDチップを搭載して樹脂層により封止した発光装置を製造する場合、大きな基板上に複数個のLEDチップが搭載されて樹脂層により封止された状態から複数のLEDデバイスに分割する。この分割に際して、予め樹脂層および基板上の全面に予め親水化処理を施した後、樹脂層および基板の表面に洗浄水を流しながらLEDチップを避けた領域で樹脂層および基板のダイシングを行う。これにより、ダイシング中に樹脂層および基板により生じる切削屑が、樹脂層および基板の表面へ固着することを防止することができ、信頼性と歩留りが著しく改善された発光装置を製造することができる。 As described above, in the first embodiment, when manufacturing a light emitting device in which LED chips are mounted on a substrate and sealed with a resin layer, a plurality of LED chips are mounted on a large substrate and sealed with a resin layer. Divide into a plurality of LED devices from the stopped state. In this division, the entire surface of the resin layer and the substrate is previously subjected to a hydrophilic treatment, and then the resin layer and the substrate are diced in a region where the LED chip is avoided while flowing cleaning water over the surfaces of the resin layer and the substrate. Thereby, it is possible to prevent the chips generated by the resin layer and the substrate during dicing from adhering to the surfaces of the resin layer and the substrate, and to manufacture a light emitting device with significantly improved reliability and yield. .
前記親水化処理は、プラズマ処理により容易に行うことができる。また、樹脂層および基板を切断する際、まず、樹脂層を第1のダイシング・ブレードにより切断した後、基板を第2のダイシング・ブレードにより切断する。このように2段階で別々のダイシング・ブレードにより切断することにより、切断対象に応じて適切なダイシング・ブレードを使用することができる。 The hydrophilic treatment can be easily performed by plasma treatment. When cutting the resin layer and the substrate, first, the resin layer is cut by the first dicing blade, and then the substrate is cut by the second dicing blade. By cutting with separate dicing blades in two stages as described above, an appropriate dicing blade can be used according to the object to be cut.
前記した第1の実施形態の製造工程を経て得られたLEDデバイスは、LEDチップと、LEDチップを上面に搭載した基板と、基板上でLEDチップを封止した透光性の樹脂層とを具備し、基板および樹脂層は、表面が親水化処理されており、発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された端面を有する。そして、基板の切断端面と樹脂層の切断端面は揃っている、または、樹脂層の切断端面は基板の切断端面よりも発光素子側に後退している、または、樹脂層の切断端面は基板の切断端面よりも突出している。上述の後退の場合には、切断時に発生した切削屑が基板および樹脂層の境界部分に付着し難くなり、信頼性や歩留りの低下を防止し、特に光の取り出し効率の低下を防止することができる。また、樹脂層が熱などにより膨脹してもその端面が基板の端面より外側に突出するおそれがなくなり、発光装置のサイズを規格内に維持することができる。 The LED device obtained through the manufacturing process of the first embodiment described above includes an LED chip, a substrate on which the LED chip is mounted, and a translucent resin layer in which the LED chip is sealed on the substrate. The surface of the substrate and the resin layer is subjected to a hydrophilic treatment, and each of the substrate and the resin layer has an end face that is cut after the resin sealing of the light emitting element. Then, the cut end surface of the substrate and the cut end surface of the resin layer are aligned, or the cut end surface of the resin layer is set back from the cut end surface of the substrate to the light emitting element side, or the cut end surface of the resin layer is It protrudes from the cut end face. In the case of the above-mentioned retreat, the cutting waste generated at the time of cutting becomes difficult to adhere to the boundary portion between the substrate and the resin layer, preventing a decrease in reliability and yield, and in particular, preventing a decrease in light extraction efficiency. it can. Further, even if the resin layer expands due to heat or the like, there is no possibility that the end face protrudes outside the end face of the substrate, and the size of the light emitting device can be maintained within the standard.
また、基板および樹脂層は表面が親水化処理されているので、ダイシング工程で発生した切屑は洗浄水により流され易いので、基板および樹脂層の端面に付着した切屑の数は、10μm以上の切屑が0個/mm2 になっている。これにより、このように基板および樹脂層の端面に付着した切屑の数を規定することにより、光の取り出し効率の低下を防止することができる。 In addition, since the surface of the substrate and the resin layer is hydrophilized, the chips generated in the dicing process are easily washed away by the cleaning water. Therefore, the number of chips attached to the end surfaces of the substrate and the resin layer is 10 μm or more. Is 0 / mm 2 . Thereby, the fall of the light extraction efficiency can be prevented by regulating the number of chips adhering to the end surfaces of the substrate and the resin layer.
また、前記樹脂層としてシリコーン樹脂が用いられた場合、樹脂層の表面がプラズマ処理によってガラス状に改質されているので、切断時に発生した切削屑が基板および樹脂層の表面に付着し難くなり、信頼性や歩留りの低下を防止し、特に光の取り出し効率の低下を防止することができる。 In addition, when a silicone resin is used as the resin layer, the surface of the resin layer is modified into a glass shape by plasma treatment, so that cutting waste generated during cutting hardly adheres to the surface of the substrate and the resin layer. Therefore, it is possible to prevent a decrease in reliability and yield, and in particular, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency.
また、樹脂層に蛍光物質を混合しておくことにより、LEDチップの発光色と蛍光物質の発光色との組み合わせに応じて所望の混色発光を得ることが可能になる。蛍光物質の含有量または種類を代えることにより、実現可能な色調範囲を拡げることが可能になる。樹脂の膜厚を調節することにより、色調を容易に調節することが可能になる。例えばLEDチップとして青色発光素子を使用し、蛍光物質としてYAG蛍光体を使用することにより、白色系に発光する発光装置を簡易に実現することができる。 Further, by mixing the fluorescent material in the resin layer, it is possible to obtain desired mixed color light emission according to the combination of the emission color of the LED chip and the emission color of the fluorescent material. By changing the content or type of the fluorescent substance, it is possible to expand the realizable color tone range. By adjusting the film thickness of the resin, the color tone can be easily adjusted. For example, by using a blue light emitting element as an LED chip and using a YAG phosphor as a fluorescent material, a light emitting device that emits white light can be easily realized.
(実施例1) まず、図1に示すように、LEDチップが上面に搭載されて当該LEDチップが樹脂層により封止された状態の基板をArプラズマ装置にセットし、装置内にArガスを導入した。Arプラズマ装置として、例えばPanasonic製、型番PC30B−HSを用い、一例としてガス圧133Pa(1Torr)、RFパワー70W(13.56MHz)、処理時間4秒の条件でArプラズマ処理を行い、樹脂層および基板の表面を親水化した。なお、親水化処理は、LEDデバイスの性能や形状に何ら悪影響を与えるものではない。 (Example 1) First, as shown in FIG. 1, a substrate in which an LED chip is mounted on an upper surface and the LED chip is sealed with a resin layer is set in an Ar plasma apparatus, and Ar gas is introduced into the apparatus. Introduced. As an Ar plasma apparatus, for example, a product manufactured by Panasonic, model number PC30B-HS is used. As an example, Ar plasma treatment is performed under conditions of a gas pressure of 133 Pa (1 Torr), an RF power of 70 W (13.56 MHz), and a treatment time of 4 seconds. The surface of the substrate was made hydrophilic. The hydrophilic treatment does not have any adverse effect on the performance and shape of the LED device.
次に、前記親水化処理を施した基板をLEDデバイスに分割する。この際、まず、厚さが0.15mmの第1のダイシング・ブレードを用いて樹脂層を切断する。この際、切断部から切削屑が発生するが、切断部の近傍にノズルの先端から洗浄水を流下させることにより、切削屑は洗浄水の流れにより基板の周縁方向へ流される。この時、樹脂層表面および基板表面の親水性により、洗浄水の層が表面上に均一に広がり、乾燥領域は発生せず、樹脂層上および基板上に切削屑が残留することはない。 Next, the substrate subjected to the hydrophilic treatment is divided into LED devices. At this time, first, the resin layer is cut using a first dicing blade having a thickness of 0.15 mm. At this time, although cutting waste is generated from the cutting portion, the cutting waste is caused to flow toward the peripheral edge of the substrate by the flow of cleaning water by flowing the cleaning water from the tip of the nozzle in the vicinity of the cutting portion. At this time, due to the hydrophilicity of the resin layer surface and the substrate surface, the cleaning water layer spreads uniformly on the surface, no dry region is generated, and no cutting waste remains on the resin layer and the substrate.
次に、厚さが0.1mmの第2のダイシング・ブレードを用いて基板を切断する。この際、切断部から切削屑が発生するが、切断部の近傍にノズルの先端から洗浄水を流下させることにより、切削屑は洗浄水の流れにより基板の周縁方向へ流される。この時、樹脂層表面および基板表面の親水性により、洗浄水の層が表面上に均一に広がり、乾燥領域は発生せず、樹脂層上および基板上に切削屑が残留することはない。基板のダイシングを終了しても、洗浄水を暫く流し続けた後、基板を乾燥させる。 Next, the substrate is cut using a second dicing blade having a thickness of 0.1 mm. At this time, although cutting waste is generated from the cutting portion, the cutting waste is caused to flow toward the peripheral edge of the substrate by the flow of cleaning water by flowing the cleaning water from the tip of the nozzle in the vicinity of the cutting portion. At this time, due to the hydrophilicity of the resin layer surface and the substrate surface, the cleaning water layer spreads uniformly on the surface, no dry region is generated, and no cutting waste remains on the resin layer and the substrate. Even after the dicing of the substrate is completed, the substrate is dried after the cleaning water continues to flow for a while.
実施例1によれば、ダイシング中に樹脂層および基板により生じる切削屑が、樹脂層および基板の表面へ固着することを防止することができ、信頼性と歩留りが著しく改善された発光装置を製造することができる。 According to Example 1, it is possible to prevent cutting waste generated by the resin layer and the substrate during dicing from adhering to the surfaces of the resin layer and the substrate, and to manufacture a light emitting device with significantly improved reliability and yield. can do.
(実施例2) 実施例2は、前述した実施例1と比べて、樹脂層および基板を切断する際、図5に示すように、樹脂層および配線基板を同一のダイシング・ブレード5により連続的に切断するように変更したものである。この場合には、ダイシング・ブレード5を引き上げると、樹脂層は縮んだ分だけ伸び、樹脂層の端面は基板の端面よりも突出した状態になる。
(Example 2) In Example 2, when the resin layer and the substrate are cut, compared to Example 1 described above, the resin layer and the wiring substrate are continuously formed by the
実施例2によれば、実施例1と同様の効果が得られるほか、樹脂層および基板を簡単に、かつ短時間で切断することができる。 According to Example 2, the same effect as Example 1 can be obtained, and the resin layer and the substrate can be cut easily and in a short time.
本発明発光装置の製造方法および発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などに適用可能である。 The light emitting device manufacturing method and the light emitting device of the present invention can be applied to illumination light sources, various indicator light sources, in-vehicle light sources, display light sources, liquid crystal backlight light sources, and the like.
1…基板、2…LEDチップ、3…透光性を有する樹脂、4…第1のダイシング・ブレード、5…第2のダイシング・ブレード。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数個の発光素子が上面に搭載されて樹脂層により封止された状態の基板上の全面に親水化処理を施す第1の工程と、
前記親水化処理後に前記樹脂層および基板の表面に洗浄水を流しながら前記発光素子を避けた位置で前記樹脂層および基板を切断し、発光装置に分割する第2の工程と、
を具備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 in which a light-emitting element is mounted on a substrate and the light-emitting element is sealed with a light-transmitting resin layer,
A first step of applying a hydrophilic treatment to the entire surface of the substrate in a state where a plurality of light emitting elements are mounted on the upper surface and sealed with a resin layer;
A second step of cutting the resin layer and the substrate at a position avoiding the light emitting element while flowing washing water on the surface of the resin layer and the substrate after the hydrophilization treatment, and dividing into a light emitting device;
A method of manufacturing a light emitting device, comprising:
前記発光素子が搭載された基板と、
前記基板上の発光素子を封止した透光性の樹脂層と、
を具備する発光装置であって、前記基板および樹脂層は、表面が親水化処理されており、前記発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された端面を有し、当該各端面が揃っていることを特徴とする発光装置。 A light emitting element;
A substrate on which the light emitting element is mounted;
A translucent resin layer sealing the light emitting element on the substrate;
A surface of the substrate and the resin layer is subjected to a hydrophilic treatment, each of the substrate and the resin layer has an end face that is cut after the resin sealing of the light emitting element, and the end faces are aligned. A light emitting device characterized by the above.
前記発光素子が搭載された基板と、
前記基板上の発光素子を封止した透光性の樹脂層と、
を具備する発光装置であって、前記基板および樹脂層は、表面が親水化処理されており、前記発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された端面を有し、当該各端面のうち樹脂層の端面は基板の端面よりも発光素子側に後退していることを特徴とする発光装置。 A light emitting element;
A substrate on which the light emitting element is mounted;
A translucent resin layer sealing the light emitting element on the substrate;
The substrate and the resin layer each have a surface that has been subjected to a hydrophilic treatment, each of the substrate and the resin layer has an end face that is cut after resin sealing of the light emitting element, and the resin layer of the end faces A light-emitting device, wherein the end face is set back from the end face of the substrate toward the light-emitting element.
前記発光素子が搭載された基板と、
前記基板上の発光素子を封止した透光性の樹脂層と、
を具備する発光装置であって、前記基板および樹脂層は、表面が親水化処理されており、前記発光素子の樹脂封止後にそれぞれ切断された端面を有し、前記樹脂層の端面は前記基板の端面よりも外側に突出していることを特徴とする発光装置。 A light emitting element;
A substrate on which the light emitting element is mounted;
A translucent resin layer sealing the light emitting element on the substrate;
The surface of the substrate and the resin layer is subjected to a hydrophilic treatment, and each of the substrate and the resin layer has an end surface that is cut after sealing the resin of the light emitting element, and the end surface of the resin layer is the substrate. A light emitting device that protrudes outward from the end face of the light emitting device.
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