JP6008940B2 - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光装置及びその製造方法に関する、特に、回路基板に半導体発光素子をフリップチップ実装し、蛍光体により半導体発光素子の発光色とは異なる色で発光する半導体発光装置及びその製造方法に関する。
ウェハーから切り出された半導体発光素子（以後とくに断らない限り「ＬＥＤダイ」と呼ぶ）をリードフレームや回路基板に実装し、樹脂やガラス等で被覆してパッケージ化した半導体発光装置（以後とくに断らない限り「ＬＥＤ装置」と呼ぶ）が普及している。ＬＥＤ装置は用途に応じて様々な形態をとるが、パッケージの小型化にあたり回路基板とＬＥＤダイの平面サイズをほぼ等しくすることがある。なお、パッケージは、チップサイズパッケージ（ＣＳＰともいう）の一形態である。
図１０は、従来の発光ダイオードを示す断面図である。
図１０は、特許文献１に記載の図１を示した図である。発光ダイオードは、サブマント１１８（回路基板）上にチップ（ＬＥＤダイ）が裏返った状態（フリップチップ）で相互接続１１７により接続している。チップは、図の下に向かって基板１１０、ｎ型半導体層１１２、活性領域１１４、ｐ型領域１１５、接点１１６が積層して構成されたものである。チップの上面及び側面は燐光層１２０、１１９（蛍光体）で覆われている。
図１０に示した発光ダイオードは、発光効率の改善を目指すものであるためサブマウント１１８について簡略化して描いているが、チップとサブマウント１１８の間にアンダーフィルのないことが特徴的事項となっている。
特開２００５−１３６４２０号公報
アンダーフィルがあると、フリップチップ実装を採用したＬＥＤ装置をマザー基板に実装する場合、リフロー工程における高温でアンダーフィルが膨張収縮し、ＬＥＤダイ下面に形成された半導体層を破壊することがある。これに対して、図１０に示した発光ダイオードのようにアンダーフィル自体がなければこのような不具合は起きないが、特許文献１にはその製造方法は記載されていない。
例えば、実験や試作などでしばしば行われるように、サブマウント１１８（回路基板）を台などに固定し、チップをフリップチップ実装するようにすれば所望の発光ダイオードは製造できる。しかしながら、このような方法では一個の回路基板（サブマウント１１８）をピックアップし、そこに一個のＬＥＤダイ（チップ）を実装するという工程になるので、手間がかかり、大量に製造するのには適していない。
また、図１０に示した発光ダイオードでは、ＬＥＤダイ（チップ）の上面ばかりでなく側面からも光を放射する。側面から放射される光は、そのままでは利用できないので何らかの手段で上面方向に向ける必要がある。
さらに、図１０に示した発光ダイオードは、ＬＥＤダイ（チップ）の底面がむき出しになっている。一般にＬＥＤダイの半導体層は保護膜（絶縁膜ともいう）で被覆されているので、図１０に示した発光ダイオードは保護膜を図示していないだけで底面に保護膜を備えているものと考えられる。しかしながら、たとえ保護膜が存在するとしても、ＬＥＤダイの底面がむき出しになっていると、保護膜にピンホールなどが存在する可能性があり、発光ダイオードの信頼性を担保できないという不具合が生じる。
本発明は、半導体発光素子の平面サイズと、半導体発光素子をフリップチップ実装する回路基板の平面サイズとをほぼ等しくしたときに、半導体発光素子と回路基板との間に間隙が適切に設けられ、且つ上面側に光を放射する半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、半導体発光素子の平面サイズと、その半導体発光素子をフリップチップ実装する回路基板の平面サイズとをほぼ等しくしたときに、半導体発光素子と回路基板との間に間隙が適切に設けられ、且つ上面側に光を放射しながら信頼性を向上できる半導体発光装置を提供することを目的とする。
電極を有する半導体発光素子、半導体発光素子を実装する回路基板、及び半導体発光素子の発光を波長変換する蛍光体層を備えた半導体発光装置の製造方法は、複数の前記半導体発光素子の電極を粘着シート側に向け半導体発光素子を粘着シート上に配列し、粘着シート上に配列した半導体発光素子の側面の間に樹脂を充填し、樹脂を硬化させて半導体発光素子ウェハーを作成し、半導体発光素子ウェハーから粘着シートを剥がし、個片化すると多数の回路基板が得られる大判回路基板に半導体発光素子ウェハーを重ね合わせて半導体発光素子の電極と大判回路基板上に形成された電極とを接合し、半導体発光素子の平面サイズと回路基板の平面サイズが等しくなる様に、半導体発光素子ウェハーが接合した大判回路基板を半導体発光装置に個片化する工程を有することを特徴とする。
半導体発光装置の製造方法では、先ず粘着シート上に半導体発光素子を配列してから半導体発光素子の側面を反射部材等の樹脂で被覆し、半導体発光素子ウェハーを作成する。続いて半導体発光素子ウェハーと、個片化すると回路基板が得られる大判回路基板とを重ね合わせて接合する。最後に、半導体発光素子ウェハーが積層した状態の大判回路基板を切断することにより、半導体発光装置を一括して大量に得ることができる。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、半導体発光素子の上面に前記蛍光体層を形成する工程を更に有することが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、樹脂は反射部材であることが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、粘着シート上に配列した前記半導体発光素子の側面、及び、粘着シートと半導体発光素子との間に、反射部材を充填することが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、樹脂は透光性樹脂であり、半導体発光素子と透光性樹脂の上部に前記蛍光体層を形成し、半導体発光素子の側面に透光性樹脂からなる層を残すようにして半導体発光素子の側部の蛍光体層及び前記透光性樹脂を除去し、半導体発光素子の側部の蛍光体層及び透光性樹脂が除去された部分に反射部材を充填する工程を更に有することが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、樹脂は蛍光体を含有する蛍光樹脂であり、粘着シート上に配列した半導体発光素子の側面の間に蛍光樹脂を充填するとともに、蛍光樹脂により半導体発光素子の上面に蛍光体層を形成することが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、半導体発光素子の側面に蛍光樹脂からなる層を残すようにして半導体発光素子の側部の蛍光樹脂を除去し、半導体発光素子の側部の蛍光樹脂を除去した部分に反射部材を充填する工程を更に有することが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、粘着シートと前記半導体発光素子との間に、前記蛍光樹脂を充填することが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、蛍光体層は、蛍光体を含有する蛍光体シートであることが好ましい。
さらに、半導体発光装置の製造方法では、複数の前記半導体発光素子の電極を粘着シート側に向け、半導体発光素子の電極が粘着シートの粘着層に沈み込むように、半導体発光素子を粘着シート上に配列することが好ましい。
半導体発光装置は、回路基板と、回路基板と間に隙間を有するように回路基板上にフリップチップ実装された半導体発光素子と、半導体発光素子からの発光を波長変換し且つ半導体発光素子の上面を被覆する蛍光体層と、半導体素子の側面を被覆する反射部材、透明性樹脂、又は蛍光樹脂から構成される樹脂を有し、半導体発光素子の平面サイズと回路基板の平面サイズが等しい、ことを特徴とする。
半導体発光装置では、フリップチップ実装した半導体発光素子の平面サイズと回路基板の平面サイズが略等しい。また、半導体発光素子の側面は反射部材等の樹脂で被覆されている。すなわち、半導体発光素子の側面を薄く覆う反射部材等の樹脂の外郭の平面サイズと回路基板の平面サイズを略等しくする場合、複数の半導体発光素子が反射部材等の樹脂で連結した半導体発光素子ウェハーと、個片化すると回路基板が得られる大判回路基板とを準備して、半導体発光素子ウェハーと大判回路基板とを接合する。それと、同時並行的に、蛍光体層を形成した後、半導体発光素子ウェハーが接合した大判回路基板を切断することにより、所望の半導体発光素子を一括して大量に得ることができる。
さらに、半導体発光装置では、半導体発光素子と回路基板との間に間隙を有しているため、マザー基板に半導体発光装置を実装する際のリフロー工程でアンダーフィルに関連した不具合が発生し難いとともに、半導体発光素子の底面が反射部材等の樹脂で被覆されているので、半導体発光素子の半導体層を被覆する保護膜のピンホールに係る不具合が著しく減少する。
さらに、半導体発光装置では、樹脂は反射部材であり、反射部材は蛍光体層の側面を被覆していることが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、反射部材は、半導体発光素子の底面を被覆していることが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、半導体発光素子の底面を被覆する反射部材の底面と、半導体発光素子の電極の底面の高さが一致していることが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、樹脂は透明性樹脂であり、透明性樹脂を被覆する反射部材を更に有することが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、樹脂は蛍光樹脂であり、蛍光樹脂を被覆する反射部材を更に有することが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、蛍光樹脂は、半導体発光素子の底面を被覆していることが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、蛍光体層は、蛍光樹脂により一体的に形成されていることが好ましい。
さらに、半導体発光装置では、蛍光体層は、半導体発光素子に貼り付けられた蛍光体を含有する蛍光体シートであることが好ましい。
半導体発光装置の製造方法では、半導体発光素子ウェハーと大判回路基板を準備し、これらの電極同士を接合してから切断して所望の半導体発光装置を得ているので、半導体発光素子と回路基板の平面サイズがほぼ等しくなり、大量生産に適応している。また、半導体発光装置の製造方法では、半導体発光素子と回路基板との間に間隙が適切に設けられる。そこで、半導体発光素子ウェハーにおいて半導体発光素子同士を連結する部材に反射部材を採用すれば、上面側にのみ光を放射する半導体発光装置を得ることができる。
半導体発光装置では、半導体発光素子と回路基板の平面サイズとをほぼ等しくしているので、半導体発光素子ウェハーと大判回路基板を準備し、これらの電極同士を接合してから切断して、所望の半導体発光装置を得るという製造方法が適用できるため、大量生産に適応している。また、半導体発光装置では、半導体発光素子と回路基板との間に間隙が適切に設けられるので、アンダーフィルで知られているリフロー工程時の不具合が生じない。さらに、半導体発光装置において、側面が反射部材で被覆されている場合には、上面側にのみ光を放射するようにできる。さらに、半導体発光装置において、半導体素子の底面が反射部材等の樹脂で被覆されている場合には、半導体発光素子の半導体層を被覆する保護膜のピンホールなどにまつわる不具合が軽減するため信頼性が向上する。
ＬＥＤ装置２１の外形図である。 図１のＡＡ´断面図である。 ＬＥＤ装置２１の製造工程を示す図である。 他のＬＥＤ装置４１の外形図である。 図４のＢＢ´断面図である。 更に他のＬＥＤ装置６１の断面図である。 ＬＥＤ装置６１の製造工程を示す図である（１）。 ＬＥＤ装置６１の製造工程を示す図である（２）。 更に他のＬＥＤ装置９１の断面図である。 従来の発光ダイオードを示す断面図である。
以下図面を参照して、ＬＥＤ装置について説明する。但し、本発明の技術的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（ａ）はＬＥＤ装置（半導体発光装置）２１の平面図、図１（ｂ）はＬＥＤ装置２１の正面図、及び図１（ｃ）はＬＥＤ装置２１の底面図である。
図１（ａ）に示す様に、ＬＥＤ装置２１を上部から眺めると長方形の蛍光体シート（蛍光体層）２２が観察できる。図１（ｂ）に示す様に、ＬＥＤ装置２１を正面から眺めると蛍光体シート２２の下に反射部材（樹脂）２３、２個のＬＥＤ電極（半導体発光素子の電極）２４ｃ、接続部材２５、内部接続電極（回路基板上に形成した電極）２６ａ及び２７ａ、回路基板２８、外部接続電極２６ｃ及び２７ｃが観察できる。図１（ｃ）に示す様に、ＬＥＤ装置２１を底面から眺めると、回路基板２８の占める領域の内側に外部接続電極２６ｃ及び２７ｃが観察できる。
図２は、図１のＡＡ´断面図である。
図２に示す様に、ＬＥＤ装置２１は、回路基板２８と、回路基板２８上にフリップチップ実装したＬＥＤダイ２４と、ＬＥＤダイ２４を被覆する反射部材２３及び蛍光体シート２２とを含んで構成されている。
ＬＥＤダイ２４では、サファイア基板２４ａの下面に半導体層２４ｂが形成され、半導体層２４ｂにＬＥＤ電極２４ｃが付着している。サファイア基板２４ａは、透明絶縁基板であり、その厚さは８０〜１２０μｍである。半導体層２４ｂは、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層及び絶縁膜を含み、その厚さは１０μｍ弱である。発光層は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との境界部にあり、発光層の平面形状はｐ型半導体層とほぼ等しい。
ｎ型半導体層領域（図示せず）は、電気的接続をとるためにｐ型半導体層から露出させたものであるが、発光に寄与しないので小さな面積しか与えられていないため、ｎ型半導体層領域にｎ側のＬＥＤ電極を形成すると、ｎ側のＬＥＤ電極が小さくなってしまう。そこで、半導体層２４ｂの絶縁膜を層間絶縁膜として使用し、絶縁膜上（図２では下側）に形成した金属配線（図示せず）を使って、フリップチップ実装しやすい様に、ＬＥＤ電極２４ｃの位置と平面的なサイズを調整している。なお、金属配線は、保護膜（図示せず）で被覆されている。ＬＥＤ電極２４ｃはＣｕ又はＡｕをコアとするバンプ電極であり、その厚さは１０〜３０μｍ程度である。
ＬＥＤダイ２４の側面を被覆する反射部材２３は、シリコーン樹脂にアルミナや酸化チタンなどの反射性微粒子を混練し硬化させたものであり、その厚さは１００μｍ程度である。蛍光体シート２２は、蛍光体を含有するシリコーン樹脂をシート状に延ばし硬化させたものであり、その厚さは１００μｍ程度である。蛍光体シート２２は、ＬＥＤダイ２４の上面及び反射部材２３の上面と接着している。
回路基板２８は、樹脂、金属及びセラミックなどのベース材を含んで構成され、その厚さは１００〜３００μｍ程度である。回路基板２８の上面には内部接続電極２６ａ、２７ａが形成され、回路基板２８の下面には外部接続電極２６ｃ、２７ｃが形成されている。内部接続電極２６ａ、２７ａは、スルーホール電極２６ｂ、２７ｂを介して、外部接続電極２６ｃ、２７ｃと接続されている。
内部接続電極２６ａ、２７ａは、接続部材２５を介して、ＬＥＤ電極２４ｃと接続されている。接続部材２５は高融点半田から構成され、ＬＥＤ装置２１をマザー基板（図示せず）に実装する際、リフロー炉で加熱しても接続部材２５が溶けないように考慮されている。なお、接続部材として、最初のリフロー温度で融解し、その後融点が上昇し、次のリフロー温度では融解しなくなる材料を使用しても良い。そのような接続部材は、ＬＥＤ電極２４ｃと内部接続電極２６ａ、２７ａとを第一回目のリフロー工程で接合し、外部接続電極２６ｃ、２７ｃとマザー基板の電極とを第二回目のリフロー工程で接合する場合に、好適である。
図３（ａ）〜図３（ｇ）はＬＥＤ装置２１の製造工程を示す図である。なお、図中、ＬＥＤダイ２４及び回路基板２８は簡略化して描いている。製造工程は一括して大量のＬＥＤ装置２１を製造するものであるが、説明のため図中では、４個のＬＥＤダイ２４だけを示している。
最初に、複数のＬＥＤダイ２４と粘着シート３３を準備し（図３（ａ）参照）、ＬＥＤ電極２４ｃを粘着シート３３側に向け、ＬＥＤダイ２４を粘着シート３３上に配列する（図３（ｂ）参照）（素子配列工程）。粘着シート３３は樹脂からなる基材３２上に粘着層３１を備えている。本製造工程では、ＬＥＤ電極２４ｃが突起した状態を確保するため、ＬＥＤ電極２４ｃを粘着層３１に沈み込ませ、ＬＥＤダイ２４の底面に反射部材２３が付着しないようにしている。ＬＥＤ電極２４ｃを沈み込ませる場合、個々のＬＥＤダイ２４を粘着シート３３上に配置するたびにＬＥＤ電極２４ｃを粘着層３１に押し込んでも良いし、全てのＬＥＤダイ２４を粘着シート３３上に配置してから一気に全ＬＥＤ電極２４ｃを粘着層３１に押し込んでも良い。
通常、発光特性に基づいてＬＥＤダイ２４をランク分けする工程があり、ランク分け工程でＬＥＤダイ２４のピックアップと配列を行っている。そこで、ランク分け工程おいて、所定のピッチ（後述する大判回路基板３５の電極ピッチ）で粘着シート３３上にＬＥＤダイ２４を配列させると良い。または、別の粘着シートにサファイア基板２４ａ側が接着するようにして、ＬＥＤダイ２４を所望のピッチで配列させ、別の粘着シートから粘着シート３３にＬＥＤダイ２４を転写しても良い。
次に、粘着シート３３上に配列したＬＥＤダイ２４の側面の間に反射部材２３を充填し、充填した反射部材２３を硬化させてＬＥＤウェハー３４（半導体発光素子ウェハー）を作成する（図３（ｃ）参照）（素子ウェハー作成工程の一部である反射部材充填工程）。硬化前の反射部材２３は、ＬＥＤダイ２４の間にディスペンサで適量充填され、その後加熱硬化される。なお、金型を使ってＬＥＤダイ２４の間に硬化前の反射部材２３を充填し、その後加熱硬化させても良い。また、スキージでＬＥＤダイ２４の間に反射部材２３を充填し、その後加熱硬化させても良い。金型による成型はデプレッション方式でもインジェクション方式でも良い。ところで、成型やスキージによって反射部材２３を充填すると、ＬＥＤダイ２４の上面にも反射部材２３が付着するので、反射部材２３を硬化させた後に、ＬＥＤウェハー３４の上面を研磨する必要がある。反射部材２３の硬化温度は１５０℃程度である。また、後述する接合工程における接合温度が高い場合には、反射部材２３のバインダーをシリコーン樹脂ではなくオルガノポリシロキサンなどのガラス質のものにしても良い。
次に、ＬＥＤダイ２４の上面に蛍光体シート２２を貼り付ける（図３（ｄ）参照）（素子ウェハー作成工程の一部である蛍光体層形成工程）。まず、ＬＥＤウェハー３４上に透明接着剤を塗布し、次に大判の蛍光体シート２２を貼り付ける。本製造工程では、ＬＥＤウェハー３４を作成した直後に蛍光体シート２２を貼り付けているが、後述する接合工程の後に蛍光体シート２２を貼り付けても良い。接合工程の前に蛍光体シート２２を貼り付けておく場合は、ＬＥＤウェハー３４が蛍光体シート２２により補強されて扱い易くなる。これに対して、接合工程の後に蛍光体シート２２を貼り付ける場合は、蛍光体シート２２中の蛍光体が接合工程の高温により劣化しないという利点がある。また、本製造工程では、蛍光体層として蛍光体シート２２を用いているが、蛍光体を含有した樹脂をＬＥＤウェハー３４上に塗布して蛍光体層を形成しても良い。さらに、蛍光体層のバインダーをオルガノポリシロキサンなどのガラス質のものにして、蛍光体層の耐熱性を上げても良い。
次に、ＬＥＤウェハー３４から粘着シート３３を剥がし（図３（ｅ）参照）、個片化すると多数の回路基板２８が得られる大判回路基板３５にＬＥＤウェハー３４を重ね合わせ、ＬＥＤ電極２４ｃと大判回路基板３５上に形成した電極（内部接続電極２６ａ、２７ａ（図１、図２参照））とを接合する（図３（ｆ）参照）（接合工程）。粘着シート３３は、ＬＥＤウェハー３４を作成する工程などで加熱されるため、加熱により粘着性を失うものではなく、紫外線を当てると粘着性を失う型式のものを用いる。粘着シート３３に紫外線等をあて粘着性を失わせ後に、粘着シート３３をＬＥＤウェハー３４から剥がす。これと並行して、大判回路基板３５の内部接続電極２６ａ、２７ａ上に、高融点半田ペーストを印刷しておく。ＬＥＤウェハーから突出しているＬＥＤ電極２４ｃと、大判回路基板３５上の内部接続電極２６ａ、２７ａとを位置合わせし、ＬＥＤウェハー３４と大判回路基板３５を重ね合わせ、加熱してＬＥＤ電極２４ｃと内部接続電極２６ａ、２７ａとを接合する。なお、接合にともなう加熱で反りが発生するときは、ＬＥＤウェハー３４の上面と大判回路基板３５の下面を金属平板（図示せず）で保持した状態で、加熱すると良い。
最後に、ＬＥＤダイ２４の上面に蛍光体シート２２を備えたＬＥＤウェハー３４が接合した大判回路基板３５を個片化して、ＬＥＤ装置２１を得る（図３（ｇ）参照）（個片化工程）。蛍光体シート２２及びＬＥＤウェハー３４が積層した大判回路基板３５をダイシングシート（図示せず）に貼り付け、ダイサーで切断する。このとき蛍光体シート２２及び反射部材２３を切断するブレードと、大判回路基板３５を切断するブレードとを異ならせても良い。ブレードを異ならせた場合、ＬＥＤ装置２１において、反射部材２３の外郭よりも回路基板２８の外郭が若干大きくなる。
図４（ａ）は他のＬＥＤ装置４１の平面図、図４（ｂ）はＬＥＤ装置４１の正面図である。
ＬＥＤ装置２１では、反射部材２３がＬＥＤダイ２４の側面のみを被覆していた。しかしながら、ＬＥＤ装置４１では、反射部材４３が光の放射面や電気的接続部以外の領域を被覆するように構成した。また、ＬＥＤ装置２１は、ＬＥＤ電極２４ｃがＬＥＤダイ２４の底面から突起していた。しかしながら、ＬＥＤ装置４１では、ＬＥＤ電極４４ｃがＬＥＤダイの底面で突起しないように構成した。
図４（ａ）に示す様に、ＬＥＤ装置４１を上部から眺めると枠状の反射部材４３の内側に蛍光体シート（蛍光体層）４２が観察できる。図４（ｂ）に示す様に、ＬＥＤ装置４１を正面から眺めると反射部材４３の下に２個の接続部材４５、内部接続電極（回路基板上に形成した電極）２６ａ、２７ａ、回路基板２８、及び外部接続電極２６ｃ、２７ｃが観察できる。なお、回路基板２８に係る内部接続電極２６ａ、２７ａ、外部接続電極２６ｃ、２７ｃ、スルーホール電極２６ｂ、２７ｂ（図５参照）は、ＬＥＤ装置２１の回路基板２８及びその電極（図１、図２参照）と同じものである。
図５は、図４のＢＢ´断面図である。
図５に示す様に、ＬＥＤ装置４１は、図２に示したＬＥＤ装置２１と同様に、回路基板２８、回路基板２８上にフリップチップ実装したＬＥＤダイ４４、ＬＥＤダイ４４を被覆する反射部材４３、及び蛍光体シート４２を含んで構成されている。蛍光体シート４２はＬＥＤダイ４４の上面のみを被覆している。反射部材４３は、ＬＥＤダイ４４の側面、ＬＥＤダイ４４の底面、及び蛍光体シート４２の側面を被覆している。
ＬＥＤダイ４４におけるサファイア基板４４ａ及び半導体層４４ｂは、図２に示したＬＥＤダイ２４におけるサファイア基板２４ａ及び半導体層２４ｂと同じである。しかしながら、ＬＥＤダイ４４のＬＥＤ電極４４ｃは、ＬＥＤダイ２１のＬＥＤ電極２４ｃと異なっている。すなわち、ＬＥＤ装置４１ではＬＥＤ電極４４ｃの底面と反射部材４３の底面は高さが等しい。また、回路基板２８の内部接続電極２６ａ、２７ａは、接続部材４５を介して、ＬＥＤ電極４４ｃと接続されている。
反射部材４３は、ＬＥＤ装置２１と同様に、シリコーン樹脂にアルミナや酸化チタンなどの反射性微粒子を混練し硬化させたものであり、側面部の反射部材４３の厚さは１００μｍ程度である。しかしながら、底面部の反射部材４３の厚さは１０μｍ程度と薄い。底面部の反射部材４３は、ＬＥＤダイ４４の底面における絶縁膜（又は保護膜）のピンホールを覆うことが主な目的となっている。絶縁膜からピンホールを完全に無くすことは困難であるので、反射部材４３によって絶縁膜のピンホールを覆うことにより、マイグレーションなどピンホールに関連して発生する不具合を回避している。なお、ＬＥＤダイ４４の底面部の反射部材４３は、ＬＥＤダイ４４の底部から漏れ出そうとする光を遮断するという機能もある。
前述のように、ＬＥＤ装置４１では、ＬＥＤ電極４４ｃの底面と反射部材４３の底面は高さが等しくなっている。なお、ＬＥＤ電極４４ｃは反射部材４３から若干飛び出していても問題はないが、底面同士の高さを揃えるためには、図３（ｅ）で示した接合工程の前段階でＬＥＤ電極４４ｃと反射部材４３を研磨すれば良い。また、ＬＥＤダイ２４の底面部を反射部材４３で被覆するには、図３（ａ）及び（ｂ）で示した素子配列工程において、ＬＥＤ電極４４ｃを粘着層３１に軽く沈み込ませるか、まったく沈み込ませないようにすれば良い。
蛍光体シート４２は、ＬＥＤ装置２１と同様に、蛍光体を含有するシリコーン樹脂をシート状に延ばし硬化させたものであり、蛍光体シート４２の厚さは１００μｍ程度である。
ＬＥＤ装置４１の製造工程について、図３を用いて以下に説明する。
最初に、図３（ａ）と同様の工程を行うが、ＬＥＤダイ４４には予め蛍光体シート４２を接着しておく。蛍光体シート４２をＬＥＤダイ４４の上面にのみ接着させるには、ＬＥＤダイ４４を個片化する前のウェハー（大判のサファイアからなるウェハー）に大判の蛍光体シート４２を貼り付け、その後ウェハーをＬＥＤダイ４４に個片化すれば良い。
次に、図３（ｂ）に相当する工程において、ＬＥＤダイ４４の底面と粘着層３１の間に隙間を設けるようにして、ＬＥＤダイ４４を粘着層３１上に配置する。
次に、図３（ｃ）に相当する工程において、ＬＥＤダイ４４の間に反射部材４３を充填し、反射部材４３がＬＥＤダイ４４と粘着層３１との間の隙間に入り込むようにする。なお、蛍光体シート４２の側面まで反射部材４３を充填する。その後、反射部材４３を硬化させる。
既にＬＥＤダイ４４上には蛍光体シート４２が貼り付けられているので、図３（ｄ）の蛍光体層形成工程は不要となる。その後、図３（ｅ）〜図３（ｇ）と同様の工程を経て、ＬＥＤ装置４１を得る。
図６は、更に他のＬＥＤ装置６１の断面図である。
前述したＬＥＤ装置２１及び４１では、反射部材２３及び４３が、ＬＥＤダイ２４及び４４の側面に接していたので、サファイア基板２４ａ及び４４ａから側方に出射した光は反射部材２３及び４３で反射しサファイア基板２４ａ、４４ａに戻ってくる。この光の内の一部分は、発光層により再吸収されたり迷光になったりする。そこで、以下では、上記の点を改善することを可能としたＬＥＤ装置６１について説明する。なお、図６において、図１に示したＬＥＤ装置２１と同じ構成には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図６に示す様に、ＬＥＤ装置６１では、ＬＥＤダイ２４の側面を透光性部材６２が被覆しており、ＬＥＤダイ２４の上面及び透光性部材６２の上部に蛍光体シート２２が貼り付けられている。さらに、蛍光体シート２２及び透光性樹脂６２の側面を反射部材６３が被覆している。
透光性樹脂６２は、シリコーン等の透明樹脂又はシリコーン等の透明樹脂に蛍光体を含有させた蛍光樹脂である。サファイア基板２４ａから側方に出射した光は、透光性樹脂６２を通り反射部材６３で乱反射する。乱反射した光の一部分は、透光性樹脂６２内を伝播して、蛍光体シート２２を通過してＬＥＤ装置６１の外部へ出射する。すなわち、サファイア基板２４ａに戻り、発光層により再吸収されたり迷光になったりする光の成分が少なくなるので、ＬＥＤ装置６１では光の損失が改善される。
図７（ａ）〜図７（ｄ−２）及び図８（ａ）〜図８（ｃ）はＬＥＤ装置６１の製造工程を示す図である。なお、図中、ＬＥＤダイ２４及び回路基板２８は簡略化して描いている。製造工程は一括して大量のＬＥＤ装置６１を製造するものであるが、説明のため図中では、４個のＬＥＤダイ２４だけを示している。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す工程は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した工程と同じ素子配列工程である。
次に、粘着シート３３上に配列したＬＥＤダイ２４の側面の間に透光性部材６２を充填し、透光性部材６２を硬化させる（図７（ｃ）参照）（素子ウェハー作成工程の一部）。なお、図７（ｃ）において透光性部材６２を充填方法は、図３（ｃ）で示した反射部材２３を充填する方法と等しい。
次に、ＬＥＤダイ２４の上面に蛍光体シート２２を貼り付ける（図７（ｄ）参照）（素子ウェハー作成工程の一部）。図７（ｄ）において蛍光体シート２２を貼り付ける方法は、図３（ｄ）で示した蛍光体シート２２を貼り付ける方法と等しい。
次に、ＬＥＤダイ２４の側面に透光性樹脂６２からなる層を残すようにして、ＬＥＤダイ２４の側部の蛍光体シート２２及び透光性樹脂６２を除去する(図７（ｄ−１）参照）（素子ウェハー作成工程の一部）。ＬＥＤダイ２４の側部の蛍光体シート２２及び透光性樹脂６２の除去は、ダイシングで行う。このとき、粘着シート３３の基材３２の表面を僅かに削っても良い。
次に、蛍光体シート２２及び透光性樹脂６２を除去した部分に反射部材６３を充填する(図７（ｄ−２）参照）（素子ウェハー作成工程の一部）。図７（ｄ−２）において反射部材６３を充填する方法は、図３（ｃ）で示した反射部材２３の充填方法と等しい。図７（ａ）〜図７（ｄ−２）までの工程で、ＬＥＤウェハー６４（半導体発光素子ウェハー）が完成する。なお、図３で示したＬＥＤウェハー３４と異なり、図７（ｄ−２）に示すＬＥＤウェハー６４は、ＬＥＤダイ２４が反射部材６３等で連結され且つ蛍光体層を備えた集合体となっている。
次に、ＬＥＤウェハー６４から粘着シート３３を剥がし（図８（ａ）参照）、個片化すると多数の回路基板２８が得られる大判回路基板３５にＬＥＤウェハー６４を重ね合わせ、ＬＥＤ電極２４ｃと大判回路基板３５上に形成した電極（内部接続電極２６ａ、２７ａ（図６参照））とを接合する（図８（ｂ）参照）（接合工程）。図８（ｂ）においてＬＥＤウェハー６４と大判回路基板３５とを接合する方法は、図３（ｅ）及び図３（ｆ）で示した接合方法と等しい。
最後に、ＬＥＤウェハー６４が接合した大判回路基板３５を個片化して、ＬＥＤ装置６１を完成する（図８（ｃ）参照）（個片化工程）。図８（ｃ）においてＬＥＤウェハー６４と大判回路基板３５とを切断する方法は、図３（ｇ）で示した切断方法と等しい。
図９は、更に他のＬＥＤ装置９１の断面図である。
前述したＬＥＤ装置６１では、ＬＥＤダイ２４の上面を被覆する蛍光体層を蛍光体シート２２とし、ＬＥＤダイ２４の側面に透光性樹脂６２を備えていた。これに対し、以下に説明するＬＥＤ装置９１（半導体発光装置）では、ＬＥＤ装置６１と同様に光の損失を減らしながら、ＬＥＤダイ２４上面の蛍光体層とＬＥＤダイ２４の側面の透光性樹脂とを一体化し、ＬＥＤダイ２４の底面に保護層を備えるように構成した。なお、図９において、図１に示したＬＥＤ装置２１と同じ構成には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図９に示す様に、ＬＥＤ装置９１では、ＬＥＤダイ２４の上面、側面、及び下面を蛍光樹脂９２が被覆している。さらに、蛍光樹脂９２の側面を反射部材９３が被覆している。
蛍光樹脂９２は、シリコーン等の透明樹脂に蛍光体を含有させたものである。前述したＬＥＤ装置６１と同様に、ＬＥＤ装置９１でも、サファイア基板２４ａから側方に出射した光が蛍光樹脂９２を通り反射部材９３で乱反射し、乱反射した光のうち一部分が蛍光樹脂９２内を伝播してＬＥＤ装置９１の外部へ出射する。すなわち、サファイア基板２４ａに戻り、発光層により再吸収されたり迷光になったりする光の成分が少なくなるので、ＬＥＤ装置９１では、光の損失が改善される。また、ＬＥＤ装置９１では、発光層から下方に向かう光は底部の蛍光樹脂９２で波長変換されて外部に出射し、出射した光の一部が上方に向かうため、ＬＥＤ装置９１の発光効率はＬＥＤ装置６１の発光効率より若干向上する。
ＬＥＤ装置９１の製造工程について、図７及び図８を用いて以下に説明する。
図７（ａ）と同様の工程を経た後に、図７（ｂ）に相当する工程において、ＬＥＤダイ２４の底面と粘着層３１の間に隙間を設けるようにして、ＬＥＤダイ２４を粘着層３１上に配置する。
次に、図７（ｃ）に相当する工程において、ＬＥＤダイ２４の間に蛍光樹脂９２を充填し、蛍光樹脂９２でＬＥＤダイ２４の上面を所定の厚みで覆い、蛍光樹脂９２がＬＥＤダイ２４と粘着層３１との間の隙間に入り込むようにする。その後、蛍光樹脂９２を硬化させる。次に、図７（ｄ）〜図７（ｄ−２）と同様の工程を経て、ＬＥＤウェハーを完成する。次に、図８（ａ）〜図８（ｃ）と同様の工程を経て、ＬＥＤ装置９１を得る。
２１、４１、６１、９１ ＬＥＤ装置（半導体発光装置）
２２、４２ 蛍光体シート（蛍光体層）
２３、４３、６３、９３ 反射部材
２４、４４ ＬＥＤダイ（半導体発光素子）
２４ａ、４４ａ サファイア基板
２４ｂ、４４ｂ 半導体層
２４ｃ、４４ｃ ＬＥＤ電極（半導体発光素子の電極）
２５、４５ 接続部材
２６ａ、２７ａ 内部接続電極（回路基板上に形成した電極）
２６ｂ、２７ｂ スルーホール電極
２６ｃ、２７ｃ 外部接続電極
２８ 回路基板
３１ 粘着層
３２ 基材
３３ 粘着シート
３４、６４ ＬＥＤウェハー（半導体発光素子ウェハー）
３５ 大判回路基板
６２ 透光性樹脂
９２ 蛍光樹脂

Claims (9)

  1. 電極を有する半導体発光素子、前記半導体発光素子を実装する個々の回路基板、及び前記半導体発光素子の発光を波長変換する蛍光体層を備える半導体発光装置の製造方法において、
    複数の前記半導体発光素子の電極を粘着シート側に向け、前記半導体発光素子を前記粘着シート上に配列し、
    前記粘着シート上に配列した前記半導体発光素子の側面の間に樹脂を充填し、
    前記樹脂を硬化させて半導体発光素子ウェハーを作成し、
    前記半導体発光素子の上面に前記蛍光体層を形成し、
    前記半導体発光素子ウェハーから前記粘着シートを剥がし、
    個片化すると多数の前記個々の回路基板が得られる大判回路基板に前記半導体発光素子ウェハーを重ね合わせて、前記半導体発光素子の電極と前記大判回路基板上に形成された電極とを接合し、
    前記半導体発光素子ウェハーが接合した前記大判回路基板を前記半導体発光装置に個片化する、工程を有し、
    前記樹脂と前記蛍光体層は異なった材料である、
    ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
  2. 前記樹脂は反射部材である、請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
  3. 前記粘着シート上に配列した前記半導体発光素子の側面、及び、前記粘着シートと前記半導体発光素子との間に、前記反射部材を充填する、請求項２に記載の半導体発光装置の製造方法。
  4. 電極を有する半導体発光素子、前記半導体発光素子を実装する個々の回路基板、及び前記半導体発光素子の発光を波長変換する蛍光体層を備える半導体発光装置の製造方法において、
    複数の前記半導体発光素子の電極を粘着シート側に向け、前記半導体発光素子を前記粘着シート上に配列し、
    前記粘着シート上に配列した前記半導体発光素子の側面の間に透明性樹脂を充填し、
    前記透明性樹脂を硬化させて半導体発光素子ウェハーを作成し、
    前記半導体発光素子と前記透光性樹脂の上部に前記蛍光体層を形成し、
    前記半導体発光素子の側面に前記透光性樹脂からなる層を残すようにして、前記半導体発光素子の側部の前記蛍光体層及び前記透光性樹脂を除去し、
    前記半導体発光素子の側部の前記蛍光体層及び前記透光性樹脂が除去された部分に反射部材を充填し、
    前記半導体発光素子ウェハーから前記粘着シートを剥がし、
    個片化すると多数の前記個々の回路基板が得られる大判回路基板に前記半導体発光素子ウェハーを重ね合わせて、前記半導体発光素子の電極と前記大判回路基板上に形成された電極とを接合し、
    前記半導体発光素子ウェハーが接合した前記大判回路基板を前記半導体発光装置に個片化する、
    工程を有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
  5. 前記粘着シートと前記半導体発光素子との間に、前記蛍光樹脂を充填する、請求項４に記載の半導体発光装置の製造方法。
  6. 前記蛍光体層は、蛍光体を含有する蛍光体シートである、請求項１〜５の何れか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
  7. 電極を有する半導体発光素子、前記半導体発光素子を実装する個々の回路基板、及び前記半導体発光素子の発光を波長変換する蛍光体層を備える半導体発光装置の製造方法において、
    複数の前記半導体発光素子の電極を粘着シート側に向け、前記半導体発光素子を前記粘着シート上に配列し、
    前記粘着シート上に配列した前記半導体発光素子の側面の間に前記蛍光樹脂を充填し、
    前記蛍光樹脂により前記半導体発光素子の上面に前記蛍光体層を形成し、
    前記蛍光樹脂を硬化させて半導体発光素子ウェハーを作成し、
    前記半導体発光素子の側面に前記蛍光樹脂からなる層を残すようにして、前記半導体発光素子の側部の前記蛍光体樹脂を除去し、
    前記半導体発光素子の側部の前記蛍光樹脂が除去された部分に反射部材を充填し、
    前記半導体発光素子ウェハーから前記粘着シートを剥がし、
    個片化すると多数の前記個々の回路基板が得られる大判回路基板に前記半導体発光素子ウェハーを重ね合わせて、前記半導体発光素子の電極と前記大判回路基板上に形成された電極とを接合し、
    前記半導体発光素子ウェハーが接合した前記大判回路基板を前記半導体発光装置に個片化する、
    工程を有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
  8. 複数の前記半導体発光素子の電極を粘着シート側に向け、前記半導体発光素子の電極が前記粘着シートの粘着層に沈み込むように、前記半導体発光素子を前記粘着シート上に配列する、請求項１〜７の何れか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
  9. 前記樹脂を滴下しながら、前記粘着シート上に配列した前記半導体発光素子の側面の間に樹脂を充填する、請求項１〜７の何れか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
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