JP6432343B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

発光装置の製造方法に関する。
発光ダイオード素子が埋め込まれた樹脂層を第１の一時保持用部材から第２の一時保持用部材に転写した後、樹脂層の一部をエッチングすることにより発光ダイオード素子にアノード側の電極パッドを形成する発光装置の製造方法が知られている。この発光装置の製造方法では、電極パッドの形成後、発光ダイオード素子ごとに樹脂層を分断して各発光ダイオード素子に対応した樹脂チップを作製する（特許文献１）。
特許第４６３１２３２号公報
しかしながら、上記従来の製造方法では、発光ダイオード素子が埋め込まれた樹脂層を第１の一時保持用部材から第２の一時保持用部材に転写しなければならないため、作業工程が増え且つ作業ミスによる製品不良が生じやすくなるという虞がある。
上記課題は、例えば、次の手段により解決することができる。
外部電極層と発光素子と樹脂層とを備える発光装置の製造方法であって、支持基板の上面上に分離層を形成する分離層形成工程と、前記分離層上に外部電極層を形成する外部電極層形成工程と、前記外部電極層上に複数の発光素子を載置する発光素子載置工程と、前記支持基板の下面側から分離層にレーザ光を照射し、前記支持基板と前記発光素子とを分離する支持基板分離工程と、を有する発光装置の製造方法。
上記した発光装置の製造方法によれば、量産性と歩留まりに優れた発光装置の製造方法を提供することができる。
実施形態１に係る発光装置の模式的平面図である。 図１中のＡ−Ａ断面を示す模式図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の模式的平面図である。 図４中のＡ−Ａ断面を示す模式図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。
［実施形態１に係る発光装置］
図１は実施形態１に係る発光装置の模式的平面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ断面を示す模式図である。図１では、発光素子４０、樹脂層５０、レンズ部材６０、蛍光体層７０、及び導電性部材８０を破線により透過的に示している。図１、図２に示すように、実施形態１に係る発光装置は、外部電極層３０と発光素子４０と樹脂層５０とを備える。
外部電極層３０は、例えば、発光装置が実装される実装基板上の電極に電気的に接続される。外部電極層３０としては例えばＣｕ、Ａｕ又はこれらの何れかの金属を主成分とする合金などを用いることができる。
発光素子４０は、樹脂層５０上に配置され、外部電極層３０と導電性部材８０を介して電気的に接続されている。導電性部材８０は樹脂層５０を貫通している。発光素子４０としては例えば窒化物半導体を用いた発光ダイオードやレーザダイオードなどを用いることができる。より具体的には、発光素子４０の一方の面側に正負一対の電極を有し、電極が設けられた側とは反対側の面が主な光取り出し面となるフリップチップ型の発光素子を用いることができる。
発光素子４０が有する正負一対の電極は、一対の外部電極層３０に接続されているが、樹脂層５０は、当該一対の外部電極層３０にまたがって一体的に配置されている。樹脂層５０としてはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。樹脂層５０には、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２などの粒状の光散乱部材を含有させてもよく、光散乱部材を含有させれば、発光素子４０から外部電極層３０側に出射される光を好適に反射し発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。さらに、図１、図２に示すように、発光装置は、発光素子４０の表面を覆う蛍光体層７０を有していてもよい。また、発光装置は、発光素子４０を覆うように配置されたレンズ部材６０を有していてもよい。
［実施形態１に係る発光装置の製造方法］
図３Ａから図３Ｇは実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。図３Ａから図３Ｇに示すように、実施形態１に係る発光装置の製造方法は、外部電極層３０と発光素子４０と樹脂層５０とを備える発光装置の製造方法であって、次の工程を有している。以下、順に説明する。
（分離層形成工程）
まず、図３Ａに示すように、支持基板１０の上面上に分離層２０を形成する。分離層２０は、支持基板１０上の略全面に形成されることが好ましい。このようにすれば、後述する外部電極層形成工程において、外部電極層３０を効率よくパターニングできるため、歩留りを向上させることができる。
支持基板１０としては、後述する支持基板分離工程においてレーザ光を透過することができる部材が用いられ、好ましくは透光性を有するサファイア基板が用いられる。
分離層２０は、特に限定されるわけではないが、後述する外部電極層形成工程において、レジストパターンや外部電極層３０をエッチングして外部電極層３０をパターニングする場合には、エッチングに対する耐性に優れた酸化物層（例：酸化ニオブ、または酸化チタン）であることが好ましい。このようにすれば、外部電極層形成工程において、外部電極層３０を分離層２０上に安定して形成することが可能となり、より歩留まりが向上する。
分離層２０は、特に制限されるものではないが、例えばスパッタリング法などにより形成することができる。
分離層２０の厚みは、特に制限されるものではないが、０．０２μｍ〜１μｍ程度とすることが好ましい。０．０２μｍ以上とすることで、エッチングに対する耐性を十分に得ることができ、１μｍ以下とすることで、後述する支持基板分離工程において、分離層２０を分解した後の残渣を少なくできるためである。
（外部電極層形成工程）
次に、図３Ｂに示すように、分離層２０上に外部電極層３０を形成する。外部電極層３０は、上述のとおり、例えばエッチングによるパターニングにより形成することができる。具体的には、例えば、次の（１）、（２）の方法などにより形成することができる。
（１）分離層２０上の全面に外部電極層３０を形成し、外部電極層３０が配置される領域を被覆するようにレジストパターンを形成する。次に、そのレジストパターンをエッチングマスクとして外部電極層３０をエッチングし、その後、レジストパターンを除去する。
（２）分離層２０上にフォトリソグラフィ法により、外部電極層３０が配置される領域に開口部を有するようにレジストパターンを形成する。次に、スパッタリング法または蒸着法などにより外部電極層３０を形成し、レジストパターンを除去（リフトオフ）することで外部電極層３０を所定の位置にパターニングする。
（発光素子載置工程）
次に、図３Ｃに示すように、外部電極層３０上に複数の発光素子４０を載置する。発光素子４０の載置方法には特に制限されるものではないが、例えば外部電極層３０上にＣｕ、Ａｕ又はこれらの何れかの金属を主成分とする合金からなる導電性部材８０を形成し、その導電性部材８０を介してフリップチップ型の発光素子４０を設けることができる。このようにすれば、発光素子４０が導電性部材８０を介して外部電極層３０と電気的に接続される。
発光素子４０の上面及び側面には、発光素子４０からの光の一部を吸収し、発光素子４０からの光の波長とは異なる波長の光を発する蛍光体を有する蛍光体層７０を形成してもよい。また、蛍光体を含有した板状の蛍光体層７０をＡｕＳｎなどの接着部材を介して発光素子４０の光取り出し面となる面に配置してもよい。蛍光体としては、黄色系、緑色系などを発光するＹＡＧ系蛍光体を用いることが好ましい。発光素子４０の表面に蛍光体層７０を形成することで、例えば発光素子４０からの光（例：青色系、紫色系など）と蛍光体からの光との混色光である白色光を発光装置から取り出すことができる。発光素子４０の表面に蛍光体層７０を形成する方法は特に制限されるものではないが、例えば電着法、ＩＰＳ法などにより形成することができる。また、板状の蛍光体層７０には、例えば樹脂、ガラス、セラミックなどに蛍光体を含有させたものを用いることができる。
（樹脂層形成工程）
次に、図３Ｄに示すように、上記した発光素子載置工程の後に、支持基板１０と発光素子４０との間において少なくとも１つの発光素子４０ごとに離間して樹脂層５０を形成する。なお、外部電極層３０上にも樹脂層５０を形成することで、外部電極層３０での光の吸収を抑制し、さらに光取り出し効率を向上させることができる。樹脂層５０は、発光装置の強度を向上させる役割も果たし、後述する支持基板分離工程において、支持基板１０が除去された状態でも強度を維持することができる。なお、樹脂層５０は、特に限定されるものではないが、例えば、ｎ個（ｎ≧１）の発光素子を囲うように樹脂からなる枠部材を形成し、その枠部材によって囲われた領域に樹脂を配置し硬化することで形成することができる。
樹脂層５０は、特に限定されるものではないが、例えば、トランスファーモールドや圧縮成形により形成することが好ましい。トランスファーモールドによれば所望の形状を有する樹脂層５０を精度よく形成することができ、圧縮成形によれば発光素子４０ごとに樹脂層５０を容易に形成できるので歩留りを向上させることができる。なお、樹脂層５０をｎ個（ｎ≧１）の発光素子４０ごとに離間させるには、例えば、ｎ個（ｎ≧１）の発光素子４０ごとに離間してレジストを形成した後、樹脂層５０をｎ個（ｎ≧１）の発光素子４０に対して一体的に形成し、その後、レジストを露出させ除去すればよい。この場合、レジストとしては、例えばポリイミド樹脂などを用いることができる。
（レンズ部材形成工程）
次に、図３Ｅに示すように、発光装置を覆うようにレンズ部材６０を形成する。レンズ部材６０としては、発光装置の光学特性によって様々な部材を用いることができるが、例えば凸レンズ形状、凹レンズ形状などに形成した樹脂などを用いることができる。レンズ部材６０は、特に限定されるものではないが、例えば圧縮成形により形成することができる。このとき、前述した樹脂層形成工程と同様に、レンズ部材６０を少なくとも１つの発光素子４０ごとに離間して形成することが好ましい。このようにすれば、後述する支持基板分離工程において、支持基板１０を分離することで、それぞれの発光装置にレンズ部材６０を設けることが可能となる。なお、この工程は必須ではなく工程簡略化のために適宜省略してもよい。
（支持基板分離工程）
次に、図３Ｆに示すように、支持基板１０の下面側から分離層２０にレーザ光を照射し、図３Ｇに示すように支持基板１０と発光素子４０とを分離する。すなわち、レーザ光を照射して分離層２０を化学的に分解することによって分離層２０を支持基板１０と発光素子４０の間から除去し、これにより支持基板１０と発光素子４０とを分離する。上記のとおり樹脂層５０は発光素子４０ごとに離間して形成されるため、本工程により複数の発光装置は個片化される。このように、本実施形態によれば、レーザダイシングやブレードダイシングなどにより支持基板１０を切断せずとも、複数の発光装置を個片化することができる。したがって、作業工程の削減及び作業ミスの低減を図ることが可能となるため、歩留りを向上させることができる。また、分離させた支持基板１０を他の発光装置の支持基板１０として再利用することも可能となるため、発光装置の量産性を向上させることもできる。さらに、支持基板１０を切断すると発光装置に負荷がかかるが、本実施形態によれば発光装置にこのような負荷がかかることがないため、信頼性に優れた発光装置を製造することが可能となる。
分離層２０として酸化ニオブまたは酸化チタンを用いる場合には、波長が４００ｎｍ以下であるレーザ光を照射することが好ましい。このようにすれば、分離層２０にレーザ光をより効率よく吸収させることができる。その結果、分離層２０を容易に分解して発光素子４０と支持基板１０とを効率よく分離することができるため、より量産性と歩留まりが向上する。なお、分離層２０は、樹脂層５０及び外部電極層３０から完全に取り除かれてもよいが、外部電極層３０が露出する限り樹脂層５０の一部に残されてもよい。
以上のとおり、実施形態１に係る発光装置の製造方法によれば、発光素子４０を一の支持基板１０から他の支持基板１０に転写する必要がなく、また外部電極層３０を露出させるために樹脂層５０をエッチングする必要もないため、発光装置の製造に要する工程数を削減して量産性と歩留まりを向上させることができる。したがって、実施形態１に係る発光装置の製造方法によれば、量産性と歩留まりに優れた発光装置の製造方法を提供することができる。
［実施形態２に係る発光装置］
図４は実施形態２に係る発光装置の模式的平面図であり、図５は図４中のＡ−Ａ断面を示す模式図である。図４では、発光素子４０、樹脂層５０、レンズ部材６０、蛍光体層７０、及び導電性部材８０を破線により透過的に示している。図４、図５に示すように、実施形態２に係る発光装置は、２つ以上の発光素子４０ごとに離間して樹脂層５０が形成されている点で、１つの発光素子４０ごとに離間して樹脂層５０が形成されている実施形態１に係る発光装置と相違する。このように、樹脂層５０は、１つの発光素子４０ごとに離間して形成されていてもよいし、２つ以上の発光素子４０ごとに離間して形成されていてもよい。なお、樹脂層５０は、１つの発光素子４０ごとに離間して形成される場合、図１、図２に示すように、１つの発光素子４０が電気的に接続される複数の外部電極層３０にまたがって一体的に配置される。他方、樹脂層５０は、２つ以上の発光素子４０ごとに離間して形成される場合、図４、図５に示すように、２つ以上の発光素子４０が電気的に接続される複数の外部電極層３０にまたがって一体的に配置される。
［実施形態２に係る発光装置の製造方法］
図６Ａから図６Ｇは実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する図である。図６Ａから図６Ｇに示すように、実施形態２に係る発光装置の製造方法は、樹脂層形成工程において、２つ以上の発光素子４０ごとに離間して樹脂層５０を形成する点で、１つの発光素子４０ごとに離間して樹脂層５０を形成する実施形態１に係る発光装置の製造方法と相違する。実施形態２に係る発光装置の製造方法によっても、実施形態１に係る発光装置の製造方法と同様に、量産性と歩留まりに優れた発光装置の製造方法を提供することができる。
［実施形態３に係る発光装置の製造方法］
図７Ａから図７Ｇは実施形態３に係る発光装置の製造方法を説明する図である。図７Ａから図７Ｇに示すように、実施形態３に係る発光装置の製造方法は、実施形態１に係る発光装置を製造する方法であるが、発光素子載置工程の前に、外部電極層３０上の発光素子４０が載置される面側に、導電性部材８０を含む樹脂層５０を少なくとも１つの発光素子４０ごとに離間して形成する点（図７Ｃ参照）で、発光素子載置工程の後に、支持基板１０と発光素子４０との間において少なくとも１つの発光素子４０ごとに離間して樹脂層５０を形成する実施形態１に係る発光装置の製造方法（図３Ｃ参照）と相違する。導電性部材８０は、樹脂層５０の発光素子４０が載置される側とは反対側において外部電極層３０に接合されており、また、樹脂層５０の発光素子４０が載置される側において樹脂層５０から露出している。このように、樹脂層５０は、発光素子載置工程の後に形成することもできるし、発光素子載置工程の前に形成することもできる。
実施形態３に係る発光装置の製造方法において、樹脂層５０は、具体的には、例えば次の（１）から（３）の工程により形成することができる。
（１）まず、発光素子載置工程の前に、外部電極層３０上に、電解メッキ法などにより導電性部材８０である金属メッキ層を形成する。
（２）次に、導電性部材８０を被覆するように、樹脂層５０をｎ個（ｎ≧１）の発光素子４０ごとに離間して形成する。これにより、導電性部材８０を内部に有する樹脂層５０が形成される。
（３）次に、樹脂層５０を発光素子４０が載置される面側から除去する。これにより、図７Ｃに示すように、樹脂層５０の発光素子が載置される面側から導電性部材８０が露出する。
以上のように樹脂層５０を形成した後、図７Ｄに示す発光素子載置工程において、樹脂層５０から露出した金属メッキ層（導電性部材８０）に発光素子４０を電気的に接続すれば、発光素子４０が金属メッキ層（導電性部材８０）を介して外部電極層３０と電気的に接続される。なお、発光素子４０と金属メッキ層（導電性部材８０）は、ＡｕＳｎなどの接合部材を介して接続されていてもよい。
以上、実施形態について説明したが、これらの説明は一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載された構成を何ら限定するものではない。
１０ 支持基板
２０ 分離層
３０ 外部電極層
４０ 発光素子
５０ 樹脂層
６０ レンズ部材
７０ 蛍光体層
８０ 導電性部材

Claims (9)

  1. 外部電極層と発光素子と樹脂層とを備える発光装置の製造方法であって、
    支持基板の上面上に分離層を形成する分離層形成工程と、
    前記分離層上に外部電極層を形成する外部電極層形成工程と、
    前記外部電極層上に複数の発光素子を載置する発光素子載置工程と、
    前記発光素子載置工程の前もしくは後に前記樹脂層を前記分離層上に形成する樹脂層形成工程と、
    前記支持基板の下面側から前記分離層にレーザ光を照射し、前記支持基板と前記発光素子とを分離する支持基板分離工程と、
    を有する発光装置の製造方法。
  2. 前記発光素子載置工程の後に、前記支持基板と前記発光素子との間において少なくとも１つの前記発光素子ごとに離間して前記樹脂層を形成する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記発光素子載置工程の前に、前記外部電極層上の前記発光素子が載置される面側に、前記外部電極層に接合された導電性部材が露出する前記樹脂層を少なくとも１つの前記発光素子ごとに離間して形成する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記樹脂層形成工程において、２つ以上の前記発光素子ごとに離間して前記樹脂層を形成する請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記分離層は、酸化ニオブ又は酸化チタンからなり、
    前記外部電極層形成工程において、エッチングにより前記外部電極層をパターニングする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記支持基板はサファイア基板である請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記樹脂層形成工程において、トランスファーモールドにより前記樹脂層を形成する請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  8. 前記樹脂層形成工程において、圧縮成形により前記樹脂層を形成する請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  9. 前記樹脂層形成工程において、少なくとも１つの前記発光素子ごとに離間してレジストを形成した後、前記樹脂層を少なくとも１つの前記発光素子に対して一体的に形成し、その後、前記レジストを露出させ除去することにより前記樹脂層を少なくとも１つの前記発光素子ごとに離間させる請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
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