JP5995695B2

JP5995695B2 - Ｌｅｄ装置の製造方法

Info

Publication number: JP5995695B2
Application number: JP2012264320A
Authority: JP
Inventors: 和小山田; 健二今津; 周作望月
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: JP2014110333A

Description

本発明は、チップサイズパッケージに有効なＬＥＤ装置の製造方法に関する。

高輝度化にともないベアチップであるＬＥＤダイも大型化し、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ＬＥＤ装置は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た。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ということばかりでなく、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。

ＣＳＰの究極的なものとしてＬＥＤダイのチップサイズがパッケージの外形と一致するＬＥＤ装置が知られている（例えば特許文献１の図６）。そこで特許文献１の図６（ａ）を図９に再掲しこのＬＥＤ装置について説明する。図９は、第１の従来例として示すＣＳＰ化した発光装置６（ＬＥＤ装置）の断面図である。なお一部符号を変更している。積層体１２ｃ（半導体層）の上面には蛍光体層３０とレンズ３２が積層している。積層体１２ｃ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２２ａ，２２ｂ、銅配線層２４ａ，２４ｂ、電解メッキで形成した柱状の銅ピラー２６ａ，２６ｂがある。

積層体１２ｃはｐ型クラッド層１２ａ、発光層１２ｅ、ｎ型クラッド層１２ｂを備えている。積層体１２ｃの下面は一部が開口した絶縁層２０で覆われている。銅ピラー２６ａ，２６ｂの下部には半田ボール３６ａ，３６ｂが付着している。また銅ピラー２６ａ，２６ｂの間に補強樹脂２８が充填されている。

図９に示したＬＥＤ装置６の平面サイズは積層体１２ｃの平面サイズと一致する。このＬＥＤ装置６は、ＬＥＤ装置６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。このＬＥＤ装置６は積層体１２ｃ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１２ｅからの光が上方（図中矢印で示した）にのみ出射する。このためＬＥＤ装置６の上部にのみ蛍光体層３０を設ければ良い。

図９に示したＬＥＤ装置６は、ふつう透明絶縁基板を除去するのにレーザーが用いられるため、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６は、ウェハーレベルで蛍光体層３０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。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、透明絶縁基板及び白色反射部材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装置を製作した（特許文献２の図１）。

特許文献２の図１に示されたＬＥＤ装置を図１０に再掲示しその構造を説明する。図１
０は第２の従来例として示すＬＥＤ装置１０ｂの断面図である。なお図１０では符号を変更している。ＬＥＤ装置１０ｂは、サファイヤ基板１４ｂ（透明絶縁基板）とその下面に形成された半導体層１５ｂとを有するＬＥＤダイ１６ｂを含み、側面に白色反射部材１７ｂを備え、ＬＥＤダイ１６ｂ及び白色反射部材１７ｂの上面に出射光を波長変換する蛍光体シート１１ｂを備えている。蛍光体シート１１ｂとサファイヤ基板１４ｂの間には接着層１３ｂがあり、蛍光体シート１１ｂとサファイヤ基板１４ｂとが接着している。またＬＥＤダイ１６ｂの半導体層１５ｂと接続する突起電極１８ｂ，１９ｂ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１０ｂを実装する基板である。また、白色反射部材１７ｂは厚さが１００μｍ以下でも充分に機能するのでＬＥＤ装置１０ｂを小型化できる。さらにＬＥＤ装置１０ｂは集合工法が適用できるため製造し易い。

特開２０１０−１４１１７６号公報（図６（ａ））特開２０１２−２２７４７０号公報（図１）

しかしながら前述のＬＥＤ装置１０ｂ同士を基板上に近接させた状態で載置しＬＥＤモジュールを構成したところ、このＬＥＤモジュールの発光色（色度座標）がＬＥＤ装置１０ｂ単体の発光色からずれてしまった。本願発明者がこの原因を調査したところ、一のＬＥＤ装置１０ｂから発した光の一部分が、隣接する他のＬＥＤ装置１０ｂに入り込み、当該他のＬＥＤ装置１０ｂの蛍光体を励起したためであることが判明した。

そこで本発明は、この課題に鑑みて為されたものであり、小型で作り易く、近接させて配列させても発光色がずれることのないＬＥＤ装置及びその製造方法を提供する。

以上の目的を達成するため本発明のＬＥＤ装置は、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ＬＥＤダイとを備えたＬＥＤ装置において、
前記透明絶縁基板の上面を被覆する蛍光体シートと、
前記透明絶縁基板及び前記蛍光体シートの側面を被覆する白色反射部材と
を備え、
前記蛍光体シートの平面サイズが前記透明絶縁基板の平面サイズより大きい
ことを特徴とする。

本発明のＬＥＤ装置は、ＬＥＤダイに含まれる透明絶縁基板の上面を蛍光体シートで被覆し、さらに透明絶縁基板及び蛍光体シートの側面を白色反射部材で被覆している。この側面の白色反射部材は、その厚さが数十μｍから１００μｍ程度にできるためＬＥＤ装置の平面サイズを略ＬＥＤダイの平面サイズと等しくできる。この結果、ＬＥＤ装置の小型化を阻害しない。またＬＥＤダイの発光を波長変換するために蛍光体シートを絶縁基板に貼り付けているだけなので本発明のＬＥＤ装置は作り易い。このとき蛍光体シートの平面サイズを透明絶縁基板の平面サイズより大きくしておくことにより、蛍光体シートの貼り付けにともなう加工上の公差を吸収できるため、本発明のＬＥＤ装置はいっそう作り易くなる。さらに当該ＬＥＤ装置は、白色反射部材で枠状にＬＥＤダイを囲んでいるので、ＬＥＤ装置同士を近接させて配列しても、各ＬＥＤ装置が側方に光を出射しないこと、及び白色反射部材が側方から侵入しようとする外光を遮っていること、とにより発光色がずれることがない。

前記ＬＥＤダイの電極が外部接続電極であっても良い。

前記ＬＥＤダイがサブマウント基板又はリードにフリップチップ実装されていても良い。

前記ＬＥＤダイの下面が前記電極を除き前記白色反射部材で被覆されていても良い。

上記の目的を達成するため本発明のＬＥＤ装置の製造方法は、蛍光体シートと、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ＬＥＤダイと、前記蛍光体シート及び前記ＬＥＤダイの側面を覆う白色反射部材とを備えたＬＥＤ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て形成され且つ支持シート上に貼り付けられた大判蛍光体シートと、複数の前記ＬＥＤダイ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ＬＥＤダイを配列し、前記大判蛍光体シートと前記ＬＥＤダイとを接着する素子配列工程と、前記ＬＥＤダイと接着する前記大判蛍光体シートの接着部及び前記大判蛍光体シートに含まれ前記接着部に隣接して前記接着部を取り囲む周辺部からなる前記蛍光体シートを残すようにして前記大判蛍光体シートから前記蛍光体シート以外の部分を切除する除去工程と、前記ＬＥＤダイ及び前記蛍光体シートの側部に反射性微粒子を含有する前記白色反射部材を充填し硬化させる白色反射部材充填工程と、前記蛍光体シートの側面の前記白色反射部材を残すようにして前記白色反射部材を切断し前記ＬＥＤ装置に個片化する個片化工程とを備えることを特徴とする。

本発明におけるＬＥＤ装置の一の製造方法では、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、ＬＥＤダイを配列させて接着する。このときＬＥＤダイ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。その後、透明絶縁基板に接着した大判蛍光体シート及びその周辺部を残すようにして、大判蛍光体シートから非接着部分を除去する。続いて整列したＬＥＤ装置の間に白色反射部材を充填し、最後に個片化して所望のＬＥＤ装置を得る。このように本発明におけるＬＥＤ装置の一の製造方法は、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ＬＥＤ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。さらに大判蛍光体シートの切除に際し、大判蛍光体シート接着部の周辺部も残すようにしているため、この部分で様々な公差が吸収されいっそう作り易くなっている。またこの方法で製造したＬＥＤ装置では、ＬＥＤダイの周囲を覆う白色反射部材の厚さを数十μｍから１００μｍにできるため、ＬＥＤ装置の平面サイズがＬＥＤダイの平面サイズと略等しくなり小型化が阻害されない。また本製造方法で製造したＬＥＤ装置は、ＬＥＤダイ及び蛍光体シートの側部が白色反射部材で被覆されるので、側面から入射しようとする外光を遮断できるため発光色のずれが生じない。

以上の目的を達成するため本発明のＬＥＤ装置の製造方法は、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ＬＥＤダイとを備えたＬＥＤ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ＬＥＤダイ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ＬＥＤダイ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ＬＥＤダイを配列し、前記大判サブマウント基板又はリードフレームと前記ＬＥＤダイとを接続する素子配列工程と、
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前記ＬＥＤダイの上面に貼り付ける大判蛍光体シート貼付工程と、
前記大判蛍光体シートと前記ＬＥＤダイの接着部及びその周辺部を残すようにして前記蛍光体シートを切除する除去工程と、
前記ＬＥＤダイ及び前記蛍光体シートの側部に反射性微粒子を含有する白色反射部材を充填し硬化させる白色反射部材充填工程と、
前記蛍光体シートの側面の前記白色反射部材を残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及び前記白色反射部材を切断し前記ＬＥＤ装置に個片化する個片化工程と
を備えることを特徴とする。

本発明におけるＬＥＤ装置の他の製造方法では、まず、ＬＥＤダイ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ＬＥＤダイを配列させて接続する。このときＬＥＤダイの半導体層に形成された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ＬＥＤダイの上部に大判蛍光体シートを貼りつけ、その後、ＬＥＤダイと接着している部分及びその周辺部を残すように大判蛍光体シートの非接着部を除去する。次にＬＥＤ装置間に白色反射部材を充填し、最後に個片化して所望のＬＥＤ装置を得る。このように本発明におけるＬＥＤ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ＬＥＤ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。さらに大判蛍光体シートの切除に際し、大判蛍光体シート接着部の周辺部も残すようにしているため、この部分で様々な公差が吸収されいっそう作り易くなっている。またこの方法で製造したＬＥＤ装置は、ＬＥＤダイの周囲を覆う白色反射部材の厚さを数十μｍ〜１００μｍにできるため、ＬＥＤ装置の平面サイズがＬＥＤダイ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。また本製造方法で製造したＬＥＤ装置は、ＬＥＤダイ及び蛍光体シートの側部が白色反射部材で被覆されるので、側面から入射しようとする外光を遮断できるため発光色のずれが生じない。

本発明のＬＥＤ装置は、白色反射部材の厚さを１００μｍ以下にできるため小型化が阻害されないうえ、波長変換部材として蛍光体シートを透明絶縁基板に貼り付けるだけでよいため作り易い構造となっている。さらにＬＥＤ装置の側面から入射しようとする外光を遮断できるので発光色のずれが生じない。以上、本発明のＬＥＤ装置は、小型で作り易く、近接させて配列させても発光色がずれることがない。

本発明のＬＥＤ装置の製造方法は、いわゆる集合工法の適用により一連の工程で多数のＬＥＤ装置が同時に大量に得られ、さらにＬＥＤ装置が蛍光体シートの貼り付けにともなう加工上の公差を吸収できる構造となっているため製造し易い。また白色反射部材は厚さを１００μｍ以下にできるため小型化を阻害しない。さらにＬＥＤ装置の側面から入射しようとする外光を遮断できるので発光色のずれが生じない。以上、本発明のＬＥＤ装置の製造方法は、小型で作り易く、近接させて配列させても発光色がずれることのないＬＥＤ装置を提供できる。

本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置の外観図。図１に示すＬＥＤ装置の断面図。図１に示すＬＥＤ装置の製造方法の説明図。本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ装置の外観図。図５に示すＬＥＤ装置の断面図。図５に示すＬＥＤ装置の製造工程の説明図。本発明の第４実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。第１の従来例におけるＬＥＤ装置の断面図。第２の従来例におけるＬＥＤ装置の断面図。

以下、添付図１〜８を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。

（第１実施形態）
添付図１〜３を参照して本発明の第１実施形態として示すＬＥＤ装置１０を詳細に説明する。まず図１によりＬＥＤ装置１０の外観を説明する。図１はＬＥＤ装置１０の外観図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。（ａ）に示すようにＬＥＤ装置１０を上部から眺めると、長方形で枠状の白色反射部材１２とその内側にある蛍光体シート１１が見える。（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置１０を正面から眺めると、白色反射部材１２の下に２個の電極１５が見える。（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置１０を下から眺めると、長方形で枠状の白色反射部材１２と、その内側にある半導体層１４と、半導体層１４の内側の領域にある２個の電極１５が見える。なお白色反射部材１２について（ａ）と（ｃ）を比較すると、（ｃ）の方が枠が太くなっている。

次に図２によりＬＥＤ装置１０の内部構造を説明する。図２は、図１（ａ）のＡＡ線に沿って描いたＬＥＤ装置１０の断面図である。ＬＥＤ装置１０では、ＬＥＤダイ１６の上部が蛍光体シート１１で覆われ、ＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート１１の側部が白色反射部材１２で覆われている。また蛍光体シート１１はサファイヤ基板１３より平面的に大きく、その周辺部は５０μｍ程度張り出している。ＬＥＤダイ１６は、サファイヤ基板１３（透明絶縁基板）、半導体層１４及び二つの電極１５からなり、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。白色反射部材１２はシリコーン樹脂に反射性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、厚さは概ね１０μｍ以下である。この結果、平面サイズが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。また蛍光体シート１１はＬＥＤダイ１６の青色発光を波長変換し白色化する。

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、保護膜上に電極１５が形成される。二つの電極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。また電極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、厚さが数１００ｎｍから数十μｍであり、半田付けのため表面に金層を備えている。

次に図３によりＬＥＤ装置１０の製造方法を説明する。図３はＬＥＤ装置１０の製造工程の説明図である。まず（ａ）で準備工程を説明する。準備工程では大判蛍光体シート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を選別しておく。ま
た大判蛍光体シート１１ａは個片化により多数の蛍光体シート１１が得られるものである。なお大判蛍光体シート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個で示している（以下同様）。また大判蛍光体シート１１ａは支持シート１１ｂ上に載置される。また本実施形態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（ｂ）と（ｃ）で素子配列工程について説明する。素子配列工程では、先ず（ｂ）で示すように、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（ｃ）に示すように大判蛍光体シート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（ｄ）で除去工程について説明する。除去工程では、大判蛍光体シート１１ａとＬＥＤダイ１６の接着部及びその周辺部を残すようにして蛍光体シート１１ａを切除する。このとき支持シート１１ｂの上部が僅かに切除されるよう切り込む深さを調整する。ＬＥＤダイ１６同士の間隔は０．５ｍｍとした場合、公差を加味し、例えば厚さが４００μｍのブレードでＬＥＤダイ１６間の大判蛍光体シート１１ａを切除する。このようにして蛍光体シート１１がサファイヤ基板１３の平面サイズより５０μｍ程度張り出させる。なお白色反射部材１２は完成時に厚さが３０〜５０μｍあれば充分に遮光できる。また切除用のブレードはＶ字型のものであっても良い。

次に（ｅ）で白色反射部材充填工程を説明する。白色反射部材充填工程ではＬＥＤダイ１６の側部及び蛍光体シート１１の間隙に白色反射部材１２を充填し、その後加熱して白色反射部材１２を硬化させる。充填に際し予め図示していない大判蛍光体シート１１ａの支持シート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白色反射部材１２を滴下する。なお電極１５を厚めに設定しておけば、白色反射部材１２が多少半導体層１４（図１参照）を覆っても許容される。また半導体層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（ｆ）で個片化工程を説明する。個片化工程では白色反射部材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し、蛍光体シート１１の側面に白色反射部材１２を残す。切断に先立ち前述の支持シート１１ｂ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良い。

（第２実施形態）
図１〜３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により底面において半導体層１４が露出しない第２実施形態としてＬＥＤ装置４０を説明する。図４はＬＥＤ装置４０の断面図である。ＬＥＤ装置４０と図２で示したＬＥＤ装置１０との違いは、ＬＥＤ装置
４０では底部において白色反射部材１２が電極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４０は、図３（ｅ）の白色反射部材充填工程で白色反射部材１２を多めに充填し、白色反射部材１２の硬化後、白色反射部材１２の上面側を研磨して電極１５を露出させることにより製造できる。またＬＥＤ装置４０の底部に白色反射部材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そうとする青色光を遮光できる。

（第３実施形態）
第１及び第２実施形態で示したＬＥＤ装置１０，４０では、ＬＥＤダイ１６の底面に形成された電極１５が外部接続電極となっていた（図２，４参照）。しかしながら本発明の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、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。そこで図５〜７により第３実施形態としてＬＥＤダイ１６をサブマウント基板５４に実装したＬＥＤ装置５０を説明する。

まず図５によりＬＥＤ装置５０の外観を説明する。図５はＬＥＤ装置５０の外観図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。（ａ）に示すようにＬＥＤ装置５０を上部から眺めると、長方形で枠状の白色反射部材１２とその内側に長方形の蛍光体シート１１とが見える。（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置５０を正面から眺めると、白色反射部材１２、サブマウント基板５４が見える。サブマウント基板５４は基材５２の下に２個の電極５３を備えている。（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置５０を下から眺めると、基材５２に囲まれた二つの電極５３が見える。

次に図６によりＬＥＤ装置５０の内部構造を説明する。図６は、図５（ａ）のＢＢ線に沿って描いたＬＥＤ装置５０の断面図である。ＬＥＤ装置５０では、ＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート１１の側部並びにＬＥＤダイ１６の底部が白色反射部材１２で覆われ、ＬＥＤダイ１６の上部と蛍光体シート１１とが接着材５５により接着している。また蛍光体シート１１はサファイヤ基板１３より平面的に大きく、その周辺部は５０μｍ程度張り出している。ＬＥＤダイ１６は、サブマウント基板５４上にフリップチップ実装されている。サブマウント基板５４は、基材５２の上面と下面に電極５１，５３を備え、電極５１がＬＥＤダイ１６の電極１５と接続し、電極５３が外部接続電極となる。なお基材５２は、コストや熱伝導性等を考慮し、表面に備えられた絶縁層より備え例えば電極５１，５３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。電極５１と電極１５は、ＬＥＤ装置５０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。

次に図７によりＬＥＤ装置５０の製造方法を説明する。図７はＬＥＤ装置５０の製造工程の説明図である。まず（ａ）で準備工程を説明する。準備工程では大判サブマウント基板５４ａ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５４ａは個片化すると多数のサブマウント基板５４が得られるものである。なお大判サブマウント基板５４ａ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７（ａ）ではＬＥＤダイ１６を２個で示している（以下同様）。また大判サブマウント基板５４ａ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（ｂ）で素子配列工程について説明する。素子配列工程では、大判サブマウント基板５４ａの電極５１にＬＥＤダイ１６の電極１５が接触するようにしてＬＥＤダイ１６を配列し、その後加熱して電極５１と電極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５４ａ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５４ａに貼り付けることもできる。

次に（ｃ）と（ｄ）で大判蛍光体シート貼付工程を説明する。大判蛍光体シート貼付工程では、ＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３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１１ａを貼り付ける。まず（ｃ）に示すように大判蛍光体シート１１ａを準備する。このとき大判蛍光体シート１１ａの下面には硬化前の接着材５５が塗布されている。続いて（ｄ）で示すように大判蛍光体シート１１ａをＬＥＤダイ１６の上面に重ね、加熱して貼り付ける。

次に（ｅ）で除去工程について説明する。除去工程では、大判蛍光体シート１１ａとＬＥＤダイ１６の接着部及びその周辺部を残すようにして蛍光体シート１１ａを切除する。ＬＥＤダイ１６同士の間隔は０．５ｍｍとした場合、公差を加味し、例えば厚さが４００μｍのブレードでＬＥＤダイ１６間の大判蛍光体シート１１ａを切除する。このようにして蛍光体シート１１がサファイヤ基板１３の平面サイズより５０μｍ程度張り出させる。なお白色反射部材１２は完成時に厚さが３０〜５０μｍあれば充分に遮光できる。

次に（ｆ）で白色反射部材充填工程を説明する。白色反射部材充填工程ではＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート１１の側部に白色反射部材１２を充填し、その後加熱して白色反射部材１２を硬化させる。充填に際し予め大判サブマウント基板５４ａ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白色反射部材１２を滴下する。

最後に（ｇ）で個片化工程を説明する。個片化工程では白色反射部材１２及び大判サブマウント基板５４ａを切断し、個片化されたＬＥＤ装置５０を得る。切断にはダイサーを使用し、蛍光体シート１１の側面に白色反射部材１２を残す。切断に先立ち前述の支持台から大判サブマウント基板５４ａ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５０の電気的及び光学的検査を済ましておいてもよい。

（第４実施形態）
図５〜図７で示したＬＥＤ装置５０は、ＬＥＤダイ１６をサブマウント基板５４上にフリップチップ実装していた。しかしながら本発明のＬＥＤ装置では、サブマウント基板５４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。そこで図８により第４実施形態としてリード８１上にＬＥＤダイ１６をフリップチップ実装したＬＥＤ装置８０を説明する。図８はＬＥＤ装置８０の断面図である。ＬＥＤ装置８０では、ＬＥＤダイ１６及び蛍光体シート１１の側部並びにリード８１の側部が白色反射部材１２で覆われ、ＬＥＤダイ１６の上部と蛍光体シート１１とが接着材５５により接着している。また蛍光体シート１１はサファイヤ基板１３より平面的に大きく、その周辺部は５０μｍ程度張り出している。ＬＥＤダイ１６はリード８１上にフリップチップ実装されている。リード８１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５０と同様にリード８１と電極１５は、ＬＥＤ装置８０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８０は、図７に示したＬＥＤ装置５０の製造工程に対し、大判サブウマウント基板５４ａ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支持シート上に配置して白色反射部材１２を充填しても良いし、金型を使って白色反射部材１２を充填しても良い。ＬＥＤ装置８０は、ＬＥＤダイ１６の底部とリード８１の側部を覆う白色反射部材１２が存在するため、ＬＥＤ装置
８０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８０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遮光している。

１０，４０，５０，８０…ＬＥＤ装置、
１１…蛍光体シート、
１１ａ…大判蛍光体シート、
１１ｂ…支持シート、
１２…白色反射部材、
１３…サファイヤ基板（透明絶縁基板）、
１４…半導体層、
１５，５１，５３…電極、
１６…ＬＥＤダイ、
１７，５５…接着材、
５２…基材、
５４…サブマウント基板、
５４ａ…大判サブマウント基板、
８１…リード。

Claims

蛍光体シートと、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ＬＥＤダイと、前記蛍光体シート及び前記ＬＥＤダイの側面を覆う白色反射部材とを備えたＬＥＤ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て形成され且つ支持シート上に貼り付けられた大判蛍光体シートと、複数の前記ＬＥＤダイ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ＬＥＤダイを配列し、前記大判蛍光体シートと前記ＬＥＤダイとを接着する素子配列工程と、
前記ＬＥＤダイと接着する前記大判蛍光体シートの接着部及び前記大判蛍光体シートに含まれ前記接着部に隣接して前記接着部を取り囲む周辺部からなる前記蛍光体シートを残すようにして前記大判蛍光体シートから前記蛍光体シート以外の部分を切除する除去工程と、
前記ＬＥＤダイ及び前記蛍光体シートの側部に反射性微粒子を含有する前記白色反射部材を充填し硬化させる白色反射部材充填工程と、
前記蛍光体シートの側面の前記白色反射部材を残すようにして前記白色反射部材を切断し前記ＬＥＤ装置に個片化する個片化工程と
を備えることを特徴とするＬＥＤ装置の製造方法。