JP6398626B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。
例えば特許文献１には、リードフレーム上に複数のＬＥＤダイをフリップチップ実装するＬＥＤダイ実装工程と、ＬＥＤダイの上面側とリードフレームの裏面側にそれぞれ大判の第１の粘着シートと第２の粘着シートを貼着するシート貼着工程と、第１の粘着シートと第２の粘着シートの内側に反射性の白色部材を充填する白色部材充填工程と、白色部材を切断分離しＬＥＤ装置を得る個片化工程と、を有するＬＥＤ装置の製造方法が記載されている。
特開２０１３−１４０８９４号公報
しかしながら、特許文献１に記載のＬＥＤ装置の製造方法では、個々のＬＥＤ装置におけるリードフレーム（電極部）に対するＬＥＤダイの実装姿勢にバラツキを生じやすい、という問題があった。
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、装置内における発光素子の姿勢のバラツキが少ない発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の発光装置の製造方法は、支持基体上にバンプを介して発光素子を載置する第１工程と、前記第１工程の後、前記発光素子の少なくとも下面を被覆する被覆部材を形成する第２工程と、を備え、前記第２工程において、下金型と上金型により前記支持基体と前記発光素子を挟み且つ押圧して前記バンプを塑性変形させること、並びに、前記下金型と前記上金型の間の空隙に前記被覆部材の液状材料を注入して固化させること、を含むことを特徴とする。
また、本発明の別の発光装置の製造方法は、支持基体上に複数の発光素子を各々バンプを介して載置する第１工程と、前記第１工程の後、前記複数の発光素子の少なくとも下面を各々被覆する被覆部材を形成する第２工程と、を備え、前記第２工程において、下金型と上金型により前記支持基体と前記複数の発光素子を挟み且つ押圧して前記バンプの少なくとも１つを塑性変形させること、並びに、前記下金型と前記上金型の間の空隙に前記被覆部材の液状材料を注入して固化させること、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、装置内における発光素子の姿勢のバラツキが少ない発光装置の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面図（ａ）〜（ｅ）である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面図（ａ）〜（ｅ）である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面図（ａ）〜（ｅ）である。
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する発光装置及びその製造方法は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態において説明する内容は、他の実施の形態にも適用可能である。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
＜実施の形態１＞
図１（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法の一例を示す概略断面図である。発光装置１００は、チップサイズパッケージ（Chip Size Package；以下「ＣＳＰ」と略記する）型の発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と略記する）である。発光装置１００は、少なくとも以下の第１工程と第２工程を経て製造される。なお、本実施の形態は、透光性部材５０の形成工程（第３工程）と個片化工程をさらに含むが、好ましい一例に過ぎず、これらの付加的工程は省略することもできる。
（第１工程）
まず、図１（ａ）に示すように、支持基体１０上にバンプ２０を介して発光素子３０を載置する。ここで、バンプ２０は、発光素子３０の下面側に設けられた正負一対の電極に各々対応して、１つの発光素子３０につき少なくとも２つ設けられる。なお、バンプ２０は、１つの正又は負の電極に対応して、複数設けられてもよい。
（第２工程）
次に、第１工程の後、発光素子３０の少なくとも下面、好ましくは発光素子３０の下面及び側面を被覆する被覆部材４０を形成する。そして、この第２工程においては、図１（ｂ）に示すように、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と発光素子３０を挟み且つ押圧してバンプ２０を塑性変形させること、並びに、図１（ｃ）に示すように、下金型６０と上金型７０（ここでは支持基体１０と上金型７０）の間の空隙に被覆部材の液状材料４３を注入して固化させること、を含む。
（第３工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、発光素子３０上に透光性部材５０を形成する。ここでは、透光性部材５０は、シート状若しくは板状であり、発光素子３０及び被覆部材４０の上面に接合することで形成される。なお、透光性部材５１は、蛍光体５５を含有していることが好ましいが、含有していなくてもよい。
最後に、図１（ｅ）に示すように、発光装置１００を得る。
以上のような発光装置１００の製造方法によれば、バンプ２０の塑性変形を利用することで、金型により装置内における発光素子３０の姿勢を整えることができる。また、バンプ２０への加圧と被覆部材４０の形成に同一の金型を用いることで、工数を抑え、簡便に発光素子３０の姿勢を整えることができる。ひいては、装置内における発光素子３０の姿勢のバラツキが少ない発光装置を製造することができる。これにより、発光装置の配光特性（光度分布、色度分布）のバラツキを少なくすることができる。さらに、装置内における発光素子３０の上面の高さのバラツキを少なくでき、ひいては発光装置の厚さのバラツキを少なくすることができる。また、発光素子３０の上面の被覆部材４０による意図しない被覆を抑制又は防止でき、一方で発光素子３０の側面を上面の高さまで被覆部材４０により被覆しやすく、発光装置の高い発光効率を保証することができる。
なお、本実施の形態１において、第１工程は、支持基体１０上に、複数の発光素子３０を、各々バンプ２０を介して載置する工程である。また、第２工程は、複数の発光素子３０の少なくとも下面を各々被覆する被覆部材４０を形成する工程である。そして、第２工程において、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と複数の発光素子３０を挟み且つ押圧してバンプ２０の少なくとも１つを塑性変形させること、並びに、下金型６０と上金型７０の間の空隙に被覆部材の液状材料４３を注入して固化させること、を含む。このように、複数の発光素子３０について、装置内における姿勢の調整を同時に且つ同じ金型により行うことで、作業効率が良く、また装置内における発光素子３０の姿勢のバラツキを抑えやすい。また、厚さの異なる複数の発光素子３０を用いても、装置内における発光素子３０の上面の高さのバラツキを少なくでき、ひいては発光装置の厚さのバラツキを少なくすることができる。また、厚さの異なる複数の発光素子３０を用いても、発光素子３０の上面の被覆部材４０による意図しない被覆を抑制又は防止でき、一方で発光素子３０の側面を上面の高さまで被覆部材４０により被覆しやすく、発光装置の高い発光効率を保証することができる。これらのことは、図１（ｄ）及び後述の図２（ｄ）に示すように、第２工程後において、複数の発光素子３０及びその周囲の被覆部材４０の上面が同一面つまり１つの平坦面を成すことに表れている。
また、本実施の形態１では、最後に、支持基体１０、バンプ２０、発光素子３０、被覆部材４０、及び透光性部材５０を含む複合体を、個々の発光装置１００に切断する（個片化工程）。この際、複合体の切断位置は特に限定されず、図１（ｅ）に示すように、１つの発光装置１００が、発光素子３０を１つだけ含むようにしてもよいし、複数の発光素子３０を含むようにしてもよい。
なお、発光装置内における発光素子の「姿勢」とは、少なくとも「傾き」を意味し、「高さ（浮き若しくは沈み）」の意味を更に含んでもよい。また、その「姿勢」の基準は、例えば、発光装置の実装側主面（ここでは下面）又は配線基板である支持基体１０の上面とすることができる。
以下、発光装置１００の製造方法の好ましい形態について説明する。
第２工程において、被覆部材の液状材料４３は、被覆部材４０の熱膨張係数をバンプ２０の熱膨張係数に近づけるため、無機の充填剤４５を含有することが好ましい。さらに、被覆部材の液状材料４３は、被覆部材４０に光反射性を付与するため、白色顔料４７を含有することが好ましい。特に、シリカは、熱膨張係数が比較的小さく、充填剤４５として好適に用いることができる。また、酸化チタンは、屈折率が比較的高く、光隠蔽性に優れ、白色顔料４７として好適に用いることができる。
ここで、例えば、被覆部材４０の母材に変性シリコーン樹脂（熱膨張係数７０ｐｐｍ、比重１．０５）を、充填剤４５にシリカ（例えば溶融シリカ；熱膨張係数０．５ｐｐｍ、比重２．２）を、白色顔料４７に酸化チタン（熱膨張係数８．５７ｐｐｍ、比重４．２７）を用いて、被覆部材４０の熱膨張係数を２０ｐｐｍに合わせることを考えると、被覆部材４０は、例えば、母材の量が２９ｗｔ％、充填剤４５の量が４１ｗｔ％、白色顔料４７の量が３０ｗｔ％であるようなフィラーリッチ組成となる。なお、「ｗｔ％」は、重量パーセントであり、被覆部材の液状材料４３（被覆部材４０でもよい）の全重量に対する各材料の重量の比率を表す。
被覆部材４０中の白色顔料４７の含有量は、被覆部材４０の光反射性の観点では多いほうが好ましいが、白色顔料４７は一般的に粒径がサブミクロン（例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下）であって被覆部材の液状材料４３の流動性に影響しやすいことから、１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下が好ましく、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下がより好ましい。充填剤４５の粒径は、発光素子３０の直下への充填性の観点では小さいほうがよいが、上述の白色顔料４７の含有量も考慮すると、被覆部材の液状材料４３の流動性を確保できる下限値が５μｍ程度と考えられる。充填剤４５の粒径の上限値は、発光素子からの放熱性の観点から、例えば１００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましい。被覆部材４０中の充填剤４５の含有量は、被覆部材４０の熱膨張係数がバンプ２０の熱膨張係数に近似（例えば熱膨張係数の差（バンプ２０基準）が４０％以内）するように適宜決めればよいが、例えば３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下が好ましく、４０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下がより好ましい。
上述のことから、被覆部材４０の発光素子３０の直下に位置する部位において、充填剤４５の高い充填性を確保するためには、支持基体１０の上面と発光素子３０の下面との間隔を５μｍ以上とすることが好ましい。すなわち、第２工程において、ｔＣ≧５μｍ＋（ｔＤ＋６σ）＋ｔＳ＋ｔＢを満たすように、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と複数の発光素子３０を挟み且つ押圧することが好ましい。ここで、ｔＣは、複数の発光素子３０を挟む部位における下金型６０（の上面）と上金型７０（の下面）との間隔である。ｔＤは、複数の発光素子３０の厚さの平均値である。σは、複数の発光素子３０の厚さの標準偏差である。ｔＳは、支持基体１０の厚さである。ｔＢは、下金型６０と支持基体１０の間に、及び／又は上金型７０と発光素子３０の間に緩衝部材（後述の緩衝部材８０）が設けられる場合における、その緩衝部材の厚さである。このようにすることで、被覆部材４０の発光素子３０の直下に位置する部位において、充填剤４５の高い充填性を確保することができる。なお、支持基体１０の上面と発光素子３０の下面との間隔の上限値は、特に限定されず、所望する発光装置の厚さに応じて適宜決めればよい。
第１工程において、バンプ２０は、展性金属と呼ばれる展性に富んだ金属材料により形成することが好ましい。具体的には、例えば、金、銀、銅、錫、白金、亜鉛、ニッケル、又はこれらの合金が挙げられ、特に金、銀、銅、錫、亜鉛、又はこれらの合金が好ましい。なかでも、金は、金属中で最も展性に優れ、また化学的に安定であり表面酸化が少なく接合しやすい性質を有するため、金又は金合金が特に好適である。また、銅は、熱伝導性に優れ、比較的安価であるため、銅又は銅合金も好ましい。バンプ２０をこのような比較的軟らかい金属又は合金により形成することで、バンプ２０が塑性変形しやすく、装置内における発光素子３０の姿勢を整えやすい。また、金型の押圧による発光素子３０の損傷を抑えることができる。
支持基体１０が配線１５を有する配線基板である場合、第１工程又は第２工程において、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と発光素子３０を挟み且つ押圧して、発光素子３０を、配線１５にバンプ２０を介して接合することが好ましい。これにより、発光素子３０の姿勢の調整及び被覆部材４０の形成に加え、発光素子３０の配線１５への電気的接続も同一の金型を用いて行うことができ、簡便である。また、第１工程において既に発光素子３０が配線１５にバンプ２０を介して接合されている場合には、第２工程において、バンプ２０と配線１５の金属間相互拡散を更に進行させ、バンプ２０と配線１５の接合強度を高めることができる。なお、支持基体１０がリードフレームである場合も、第１工程又は第２工程において、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と発光素子３０を挟み且つ押圧して、発光素子３０を、リードフレームにバンプ２０を介して接合することは同様に好ましい。
なお、第２工程において、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と発光素子３０を挟み且つ押圧してバンプ２０を塑性変形させる過程と、下金型６０と上金型７０の間の空隙に被覆部材の液状材料４３を注入して固化させる過程の順序は特に限定されず、また同時に進行させてもよい。但し、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、下金型６０と上金型７０により支持基体１０と発光素子３０を挟み且つ押圧してバンプ２０を塑性変形させた後に、下金型６０と上金型７０の間の空隙に被覆部材の液状材料４３を注入して固化させることは好ましい。これは、金型の予熱によって被覆部材の液状材料４３の粘度が変化するため、発光素子３０の姿勢の調整を先に終えておくことで、発光素子３０の姿勢を精度良く整え、また被覆部材４０内の歪みを抑えることができるからである。また、発光素子３０の上面の被覆部材４０による意図しない被覆を抑制又は防止しやすい点においても好ましい。
また、第２工程の下金型６０と上金型７０により支持基体１０と発光素子３０を挟み且つ押圧してバンプ２０を塑性変形させる過程において、バンプ２０の破壊を抑制するために、金型（下金型６０及び上金型７０）の温度を、バンプ２０を構成する金属材料の延性−脆性遷移温度以上とすることが好ましく、具体的な一例としては常温（５〜３５℃）以上とすることが好ましい。
＜実施の形態２＞
図２（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態２に係る発光装置２００の製造方法の一例を示す概略断面図である。図２に示す例の発光装置２００の製造方法において、図２（ａ）〜（ｅ）に示す過程は図１（ａ）〜（ｅ）に示す過程に其々対応しており、上述の実施の形態１と実質的に同様の構成については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
本実施の形態２では、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、上金型７１が発光素子３０の直上に位置する凸部７５を有している。そして、図２（ｄ）に示すように、第２工程において、その凸部７５により、被覆部材４１に、発光素子３０の上面を底面に含む第１凹部４８を形成する。これにより、被覆部材４１による発光装置の窓部（光取り出し部）の形成と、装置内における発光素子３０の姿勢の調整とを同一の金型を用いて行うことができる。
特に、本実施の形態２の凸部７５は、複数の発光素子３０の直上に跨って設けられている。そして、第２工程において、この凸部７５により、被覆部材４１に、複数の発光素子３０の上面を底面に含む第１凹部４８を形成する。これにより、複数の発光素子３０に跨る発光装置２００の窓部（光取り出し部）の形成と、装置内における複数の発光素子３０の姿勢の調整とを同一の金型を用いて行うことができ、簡便である。また、複数の発光素子３０が１つの透光性部材５１に光学的に結合した発光装置２００の製造に好適である。
被覆部材４１の第１凹部４８の外周に位置する部位（以下「壁部」と記す）は光反射部として、第１凹部４８の開口は発光装置２００の窓部として其々機能する。よって、第１凹部４８の形態により、発光装置２００の配光を調整することができる。また、被覆部材４１の壁部（の側面及び／又はエッジ）は、後述の透光性部材の液状材料５３を堰き止める堰としても機能する。よって、例えば滴下（ポッティング）法、スクリーン印刷法などの簡便な方法により、透光性部材５１を形成することができる。また、透光性部材５１の表面は、平坦面（硬化収縮による若干の凹面を含む）だけでなく、透光性部材の液状材料５３の表面張力を利用し、凸面に形成してもよい。
ここで、１つの凸部７５が１つの発光素子３０を押圧する場合、凸部７５は、上面視（平面視）において、その下面の中心が発光素子３０の上面の中心と一致するように設けられていることが好ましい。また、１つの凸部７５が複数の発光素子３０を押圧する場合、（断面図の図２（ｂ）及び（ｃ）から推測されるように、）凸部７５は、上面視（平面視）において、その下面の中心が複数の発光素子３０の上面の外側の輪郭線を結んで定義される領域の中心と一致するように設けられていることが好ましい。これにより、凸部７５による押圧力が発光素子３０の全体に均等に伝わりやすく、装置内における発光素子３０の姿勢を傾きの小さい姿勢に調整しやすい。
また、１つの凸部７５が１つの発光素子３０を押圧する場合、凸部７５は、上面視（平面視）において、その下面の輪郭線の内側に、発光素子３０の上面の全てが位置するように設けられていることが好ましい。また、１つの凸部７５が複数の発光素子３０を押圧する場合、（断面図の図２（ｂ）及び（ｃ）から推測されるように、）凸部７５は、上面視（平面視）において、その下面の輪郭線の内側に、複数の発光素子３０の上面の輪郭線のうち外側の線を結んで定義される領域の全てが位置するように設けられていることが好ましい。これにより、発光素子３０の上面の全面を均等に押圧しやすく、装置内における発光素子３０の姿勢を傾きの小さい姿勢に調整しやすい。一方、発光装置２００の窓部を比較的小さくするなどの目的で、以下のようにしてもよい。１つの凸部７５が１つの発光素子３０を押圧する場合、凸部７５は、上面視（平面視）において、その下面の全てが、発光素子３０の上面の輪郭の内側に位置するように設けられていてもよい。また、また、１つの凸部７５が複数の発光素子３０を押圧する場合、凸部７５は、上面視（平面視）において、その下面の全てが、複数の発光素子３０の上面の輪郭線のうち外側の線を結んで定義される領域の内側に位置するように設けられていてもよい。
上金型７１は、凸部７５を１つだけ有していてもよいが、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数の凸部７５を有していることが好ましい。これにより、複数の発光素子３０又は発光装置２００について、被覆部材４１による発光装置２００の窓部（光取り出し部）の形成と、装置内における発光素子３０の姿勢の調整とを同時に且つ同じ金型により行うことができ、作業効率が良く、また装置内における発光素子３０の姿勢のバラツキを抑えやすい。また、各発光装置２００内の発光素子３０の上面の高さを揃えるために、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、複数（好ましくは全て）の凸部７５の下面は、同一面内にあることが好ましい。但し、各発光装置２００内の発光素子３０の上面の高さを意図的に変えるために、複数の凸部７５の下面が、互いに高さ（厚さ方向の位置）の異なる面内にあってもよい。
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、凸部７５の側面は、凸部７５の下面に対して、（凸部７５の内側の角度として）好ましくは９０°より大きく１６０°以下、より好ましくは１００°以上１３５°以下の範囲で外側に傾斜していることが好ましい。これにより、被覆部材４１形成後に上金型７１を引き抜きやすく、被覆部材４１の壁部の損傷を抑制又は防止することができる。また、図２（ｄ）に示すように、第１凹部４８の上方側の開口径が大きくなるように第１凹部４８の側面が底面に対して外側に傾斜するので、発光装置２００の発光効率を高めやすい。なお、ここでいう傾斜は、第１凹部４８の側面が平面である場合だけでなく、湾曲面である場合（傾斜角度は接平面又は断面における接線で考える）も含むものとする。
また、本実施の形態２では、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、上金型７１は、複数の発光素子３０を所定個数取り囲む仕切り部７７を有している。そして、図２（ｄ）に示すように、第２工程において、この仕切り部７７により、被覆部材４１に、所定個数の発光素子３０を取り囲む第２凹部４９を形成する。これにより、各発光装置が第２凹部４９によりある程度区分された状態（第２凹部４９の底面が被覆部材４１である状態）に、又は分離された状態（第２凹部４９の底面が支持基体１１である状態）に形成される。したがって、少ない被覆部材４１の切削量で各発光装置を切断可能であり、個片化工程の工数を抑えることができる。なお、仕切り部７７をマスクとして、支持基体１１の上面にある配線１５の一部上を避けて被覆部材４１を形成し、その被覆部材４１から露出された配線１５の一部を外部接続端子部とすることもできる。また、仕切り部７７の側面も、上述の凸部７５の側面と同様に、仕切り部７７の下面に対して外側に傾斜していることが好ましい。これにより、発光装置２００の上面が下面より幅狭になるように被覆部材４１の外側面が内側に傾斜するので、発光装置２００を小型に形成することができる。
さらに、本実施の形態２では、図２（ｄ）に示すように、第１凹部４８内に透光性部材５１を形成する第３工程を備える。透光性部材５１は、透光性部材の液状材料５３を、第１凹部４８内に充填して、加熱等により固化させることで形成される。なお、透光性部材５１は、蛍光体５５を含有していることが好ましいが、含有していなくてもよい。
＜実施の形態３＞
図３（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態３に係る発光装置３００の製造方法の一例を示す概略断面図である。図３に示す例の発光装置３００の製造方法において、図３（ａ），（ｄ），（ｅ）に示す過程は図１（ａ），（ｄ），（ｅ）に示す過程に其々対応しており、上述の実施の形態１と実質的に同様の構成については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
本実施の形態３では、図３（ａ）に示すように、第１工程において、バンプ２１を多段スタッドバンプとしている。これにより、金型の押圧によるバンプ２１の厚さの調整しろを大きくすることができる。また、発光素子３１を嵩上げすることができる。それにより、被覆部材４２の発光素子３１の直下に位置する部位において、充填剤４５及び／又は白色顔料４７の充填性を高めることができる。なお、多段スタッドバンプは、ワイヤボンディング装置を用いて比較的容易に形成することができる。
なお、本実施の形態３では、図３（ａ）に示すように、支持基体１２は、基板治具である。この基板治具は、硬質の平板を含み、好ましくはその平板の上に各種のシート（フィルムを含む）が設けられてなる。
また、図３（ａ）に示すように、本実施の形態３の発光素子３１は、個片化前のウエハの状態にある。このウエハは複数の発光素子領域が２次元的に連なって成り、発光素子３１はその発光素子領域のうちの少なくとも１つと見なすことができる。ウエハの実装側主面には格子状の溝が設けられており、その溝により発光素子領域が区分されている。
本実施の形態３では、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２工程において、上金型７０と発光素子３１の間には、緩衝部材８０が設けられている。緩衝部材８０は、下金型６０と支持基体１２の間に設けられてもよく、上金型７０と発光素子３１の間及び下金型６０と支持基体１２の間の両方に設けられてもよい。緩衝部材８０は、金型による発光素子３１及び／又は支持基体１２の損傷を抑制又は防止することができる。
本実施の形態３では、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２工程において、下金型６０と上金型７０の間の空隙に被覆部材の液状材料４３を注入した後に、下金型６０と上金型７０により支持基体１２と発光素子３１を押圧してバンプ２１を塑性変形させている。このようにすれば、支持基体１２の上面と発光素子３１の下面との間隔が比較的大きい状態で、発光素子３１の直下に被覆部材の液状材料４３を注入することができる。よって、被覆部材４２の発光素子３１の直下に位置する部位において、充填剤４５及び／又は白色顔料４７の充填性を高めやすい。
本実施の形態３では、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２工程において、ウエハの実装側主面に溝が設けられていることで、その溝内に被覆部材の液状材料４３が入り、発光素子３１の側面の一部（特に半導体の積層体の側面）を被覆部材４２により被覆することができる。
本実施の形態３では、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第２工程において、下金型６０と上金型７０により支持基体１２と発光素子３１を押圧した際、支持基体１２のシートにバンプ２１の一部がめり込むことがある。これを利用すれば、バンプ２１のシートにめり込んだ部位は被覆部材４２から露出されやすいため、バンプ２１による発光装置３００の外部接続端子を形成しやすい。なお、支持基体１２のバンプ２１が配置される部位上に金属箔を設けておくことで、発光装置３００の下面に外部接続端子を面状に拡張して形成することができる。
本実施の形態３では、図３（ｄ）に示すように、第２工程の後、発光素子３１、バンプ２１、及び被覆部材４２を含む複合体と、支持基体１２と、を分離する第４工程を備える。これにより、被覆部材４２の下面を実装側主面とするＣＳＰ型の発光装置を製造することができる。また、この第４工程の後、複合体の下面（支持基体１２と接していた面）を研磨してもよい。
なお、第２工程内において、下金型６０と上金型７０により支持基体１２と発光素子３１を挟み且つ押圧してバンプ２１を塑性変形させる際、その押圧力を利用して発光素子３１の上面に透光性部材を接合することもできる。これにより、発光素子３１の姿勢の調整及び被覆部材４２の形成に加え、発光素子３１への透光性部材の接合も同一の金型を用いて行うことができ、簡便である。ここで用いる透光性部材は、透光性部材５０と同様のもののほか、蛍光体とセラミックス（例えばアルミナ）との焼結体などを用いることができる。接合方法としては、熱圧着、又は表面活性化接合（常温接合）などが挙げられる。例えば、図３中では、図３（ｂ）及び（ｃ）に示す緩衝部材８０の位置に、図３（ｄ）に示す透光性部材５０を配置し（移動させ）たと考えることができる。
以下、本発明の発光装置及びその製造方法における各構成要素について説明する。
（支持基体１０，１１，１２）
支持基体は、少なくとも発光装置の製造時において、発光素子を支持する台座となる。支持基体の半導体素子の載置面は、平坦であることが好ましい。支持基体は、主として、配線基板若しくはリードフレーム、又は基板治具である。
（配線基板）
配線基板は、発光素子と電気的に接続される配線と、その配線を保持する基材と、を有する。配線基板の厚さ（総厚）は、特に限定されないが、例えば０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下がより好ましい。配線基板の基材は、リジッド基板であれば、セラミックス、ガラス、金属、樹脂（繊維強化樹脂を含む）、紙などを用いることができる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、若しくはこれらの混合物などが挙げられる。金属としては、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、若しくはこれらの合金などが挙げられる。樹脂としては、エポキシ、ガラスエポキシ、ＢＴレジン、ポリイミドなどが挙げられる。配線基板の基材は、可撓性基板（フレキシブル基板）であれば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられる。バンプと被覆部材を併用した応力吸収構造により、配線基板の基材として、安価な樹脂や放熱性の良好な金属を採用しやすくなる。
（配線１５）
配線は、箔又は膜として、基材の少なくとも上面に形成され、基材の内部及び／又は下面にも形成されていてもよい。また、配線は、発光素子が接合されるランド（ダイパッド）部、外部接続端子部、及びこれらを接続する引き出し配線部を含むことが好ましい。配線は、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、ロジウム、又はこれらの合金で形成することができる。これらの金属又は合金の単層でも多層でもよい。特に、放熱性の観点においては銅又は銅合金が好ましい。また、配線の表層には、銀、白金、アルミニウム、ロジウム、金、錫、銅若しくはこれらの合金などの鍍金又は光反射膜が設けられていてもよく、なかでも光反射性に優れる銀又は銀合金が好ましい。これらの配線は、電解めっき、無電解めっき、スパッタ、蒸着、印刷、塗布、コファイア法、ポストファイア法などにより形成することができる。
（リードフレーム）
リードフレームは、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などの金属板に、プレス、エッチング、圧延など各種の加工を施したものが母体となる。リードフレームは、これらの金属の積層体で構成されてもよいが、単層で構成されるのが簡便で良い。特に、銅を主成分とする銅合金が好ましい。また、その表層に、銀、アルミニウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などのめっきや光反射膜が設けられていてもよく、なかでも光反射性に優れる銀が好ましい。リードフレームの厚さ（総厚）は、特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。
（基板治具）
基板治具の平板は、上述のリジッド基板の基材と同じ材料を用いることができる。シートは、粘着シート、保護シート、離型シートなどを用いることができる。
（バンプ２０，２１）
バンプは、金属又は合金からなる突起である。バンプは、ボールバンプ、スタッドバンプ、めっきバンプ、印刷バンプのほか、ピラーと呼ばれる柱状の突起などを用いることができる。形成当初（塑性変形させる前）のバンプの径は、特に限定されず、発光素子からの放熱性とバンプピッチによる塑性変形後の側部接触に配慮して適宜選択すればよい。形成当初（塑性変形させる前）のバンプの厚さ（高さ）は、特に限定されず、バンプ接合部の耐熱衝撃性の観点では厚い（高い）ほど有利であるが、一方で発光素子からの放熱性の観点では薄い（低い）ほど有利であるため、発光装置（の用途）に応じて適宜選択すればよい。
（発光素子３０，３１）
発光素子は、少なくとも半導体素子構造を備え、多くの場合に基板をさらに備える。発光素子は、例えばＬＥＤチップが挙げられる。発光素子の上面視形状は、矩形、特に正方形状又は一方向に長い長方形状であることが好ましいが、その他の形状であってもよい。発光素子（主に基板）の側面は、上面に対して、垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。発光素子は、同一面側に正負（ｐ，ｎ）両電極を有し、フリップチップ（フェイスダウン）実装される。１つの発光装置に搭載される発光素子の個数は１つでも複数でもよい。複数の発光素子は、直列又は並列に接続することができる。半導体素子構造は、半導体層の積層体、即ち少なくともｎ型半導体層とｐ型半導体層を含み、また活性層をその間に介することが好ましい。半導体素子構造は、電極及び／又は絶縁膜を含んでもよい。電極は、金、銀、錫、白金、ロジウム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ニッケル又はこれらの合金で構成することができる。絶縁膜は、珪素、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素の酸化物又は窒化物で構成することができる。発光素子の発光波長は、半導体材料やその混晶比によって、紫外域から赤外域まで選択することができる。半導体材料としては、蛍光体を効率良く励起できる短波長の光を発光可能な材料である、窒化物半導体（主として一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される）を用いることが好ましい。発光素子の発光波長は、蛍光体の発光との補色関係や樹脂部材の劣化等の観点から、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。また、蛍光体の励起、発光効率の観点から、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。このほか、ＩｎＡｌＧａＡｓ系半導体、ＩｎＡｌＧａＰ系半導体、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化珪素などを用いることもできる。発光素子の基板は、主として半導体素子構造を構成する半導体の結晶を成長可能な結晶成長用基板であるが、結晶成長用基板から分離した半導体素子構造に接合させる接合用基板であってもよい。基板が透光性を有することで、フリップチップ実装を採用しやすく、また光の取り出し効率を高めやすい。基板の母材としては、サファイア、スピネル、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、ガリウム砒素、ガリウム燐、インジウム燐、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、ダイヤモンドなどが挙げられる。基板の厚さは、例えば０．０２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、基板の強度や発光装置の厚さの観点において、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
（被覆部材４０，４１，４２、被覆部材の液状材料４３）
被覆部材は、例えば「アンダーフィル」若しくは「モールドアンダーフィル」などと呼ばれるものであってよい。被覆部材（特に発光素子の直下に位置する部位）は、バンプと配線又はリードフレームとの接合を補助する接着剤としても機能する。被覆部材は、固化前には流動性を有する状態つまり液状（ゾル状又はスラリー状を含む）である。被覆部材の母材は、熱硬化性樹脂若しくは熱可塑性樹脂、又はガラスを用いることができる。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂、不飽和ポリエステル、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、脂環ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないため、好ましい。
（充填剤４５）
充填剤は、有機物でもよいが、熱膨張係数がより低い観点において、無機物を用いることが好ましい。充填剤は、シリカ、ガラス、ワラストナイト（珪酸カルシウム）、マイカ、タルク、チタン酸カリウム、酸化アルミニウムなどが挙げられる。充填剤は、これらのうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。充填剤の形状は、特に限定されず、不定形（破砕状）でもよいが、流動性の観点では球状が好ましい。また、強化剤として機能させる充填剤は、繊維状又は板状（鱗片状）が好ましい。
（白色顔料４７）
白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。白色顔料は、これらのうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。白色顔料は、基本的には上述の充填剤とは異なるものとするが、上述の充填剤の中空粒子も補助的に使用することができる。白色顔料の形状は、特に限定されず、不定形（破砕状）でもよいが、流動性の観点では球状が好ましい。
（透光性部材５０，５１、透光性部材の液状材料５３）
透光性部材は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光に対して透光性（好ましくは光透過率７０％以上、より好ましくは８５％以上）を有する部材であればよい。透光性部材の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂が挙げられる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないため、好ましい。透光性部材は、その母材中に、蛍光体及び／又は充填剤（上述と同様のもの）などを含有することが好ましいが、これに限定されない。
（蛍光体５５）
蛍光体は、発光素子から出射される一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を出射する。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム、ユウロピウムで賦活されたサイアロン、ユウロピウムで賦活されたシリケート、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウムなどが挙げられる。このほか、蛍光体は量子ドットであってもよい。量子ドットは、粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度の粒子であり、粒径によって発光波長を変えることができる。量子ドットは、例えば、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化鉛、セレン化鉛、又はテルル化カドミウム・水銀などが挙げられる。蛍光体は、これらのうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色光）を出射する発光装置、又は紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。
（下金型６０、上金型７０，７１）
金型（下金型、上金型）は、トランスファーモールド法、射出成形法、圧縮成形法などの成形機における金型の機能と、圧着装置（少なくとも加圧が可能であり、好ましくは超音波印加及び／又は加熱が可能な装置）における金型の機能とを併せ持つものを用いることができる。
（緩衝部材８０）
緩衝部材は、金型からの発光素子又は支持基体への衝撃を緩和したり、発光素子又は支持基体の金型との直接的接触による損傷を回避したりすることができる。但し、緩衝部材の使用は、必須ではなく任意とする。緩衝部材は、粘着シート、保護シート、離型シート、弾性シートなどを用いることができる。
本発明に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、プロジェクタ装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置などに利用することができる。
１０，１１，１２…支持基体（１５…配線）
２０，２１…バンプ
３０，３１…発光素子
４０，４１，４２…被覆部材（４３…被覆部材の液状材料、４５…充填剤、４７…白色顔料、４８…第１凹部、４９…第２凹部）
５０，５１…透光性部材（５３…透光性部材の液状材料、５５…蛍光体）
６０…下金型
７０，７１…上金型（７５…凸部、７７…仕切り部）
８０…緩衝部材
１００，２００，３００…発光装置

Claims (13)

  1. 支持基体上に、金、銀、銅、錫、白金、亜鉛、ニッケル又はこれらの合金により形成されたバンプを介して発光素子を載置する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記発光素子の少なくとも下面を被覆する被覆部材を形成する第２工程と、を備え、
    前記第２工程において、下金型と上金型により前記支持基体と前記発光素子を挟み且つ押圧して前記バンプを塑性変形させること、並びに、前記下金型と前記上金型の間の空隙に前記被覆部材の液状材料を注入して固化させること、を含む発光装置の製造方法。
  2. 支持基体上に複数の発光素子を各々、金、銀、銅、錫、白金、亜鉛、ニッケル又はこれらの合金により形成されたバンプを介して載置する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記複数の発光素子の少なくとも下面を各々被覆する被覆部材を形成する第２工程と、を備え、
    前記第２工程において、下金型と上金型により前記支持基体と前記複数の発光素子を挟み且つ押圧して前記バンプの少なくとも１つを塑性変形させること、並びに、前記下金型と前記上金型の間の空隙に前記被覆部材の液状材料を注入して固化させること、を含む発光装置の製造方法。
  3. 前記支持基体の厚さをｔS、
    前記下金型と前記支持基体の間に、及び／又は前記上金型と前記発光素子の間に、緩衝部材が設けられる場合には、該緩衝部材の厚さをｔB、
    前記複数の発光素子の厚さの平均値をｔD、
    前記複数の発光素子の厚さの標準偏差をσ、
    前記複数の発光素子を挟む部位における、前記下金型と前記上金型との間隔をｔCとしたとき、
    前記第２工程において、ｔC≧５μｍ＋（ｔD＋６σ）＋ｔS＋ｔBを満たすように、前記下金型と前記上金型により前記支持基体と前記複数の発光素子を挟み且つ押圧する、請求項２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記上金型は、前記発光素子の直上に位置する凸部を有しており、
    前記第２工程において、前記凸部により、前記被覆部材に、前記発光素子の上面を底面に含む第１凹部を形成し、
    前記第１凹部内に透光性部材を形成する第３工程を備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記凸部は、前記複数の発光素子の直上に跨って設けられており、
    前記第２工程において、前記凸部により、前記被覆部材に、前記複数の発光素子の上面を底面に含む第１凹部を形成する、請求項２を引用する請求項４に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記上金型は、前記複数の発光素子を所定個数取り囲む仕切り部を有しており、
    前記第２工程において、前記仕切り部により、前記被覆部材に、前記所定個数の発光素子を取り囲む第２凹部を形成する、請求項２、３及び請求項２を引用する請求項４、５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記第１工程において、前記バンプを多段スタッドバンプとする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  8. 前記第２工程において、前記被覆部材は、さらに前記発光素子の周囲を被覆し、かつ前記発光素子の上面と、前記発光素子の周囲の前記被覆部材の上面とを同一面かつ平坦面とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  9. 前記第２工程において、前記被覆部材の液状材料は、無機の充填剤と、白色顔料とを含有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  10. 前記充填剤はシリカであって、前記白色顔料は酸化チタンである、請求項９に記載の発光装置の製造方法。
  11. 前記充填剤は、粒径の下限値が５μｍである、請求項９又は１０に記載の発光装置の製造方法。
  12. 前記支持基体は、配線を有する配線基板、又はリードフレームであって、
    前記第１工程又は前記第２工程において、前記下金型と前記上金型により前記支持基体と前記発光素子を挟み且つ押圧して、前記発光素子を、前記配線又はリードフレームに前記バンプを介して接合する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  13. 前記第２工程の後、前記発光素子、前記バンプ、及び前記被覆部材を含む複合体と、前記支持基体と、を分離する第４工程を備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
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