JP6550768B2 - Method of manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置の製造方法に関し、特に、薄型発光素子を用いた発光装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a light emitting device, and more particularly to a method of manufacturing a light emitting device using a thin light emitting element.
従来から、電子機器には、種々の光源が使用されている。例えば、電子機器に用いられる表示パネルのバックライト用の光源としては、薄型の発光装置が使用される。このような薄型の発光装置の一例としては、導電パターンが設けられた基板の上に、薄型の半導体発光素子をフリップチップ実装した発光装置が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, various light sources are used in electronic devices. For example, a thin light-emitting device is used as a light source for a backlight of a display panel used in an electronic device. As an example of such a thin light-emitting device, a light-emitting device in which a thin semiconductor light-emitting element is flip-chip mounted on a substrate provided with a conductive pattern is known (for example, Patent Document 1).
薄型の半導体発光素子の製造方法として、透光性基板の第1主面上に半導体積層体を形成する工程と、透光性基板と半導体積層体を分割する工程と、透光性基板の第2主面を研磨する工程とを含むものが知られている(例えば、特許文献2〜5)。分割工程では、透光性基板の第2主面に分割溝を形成する。分割溝は、例えばレーザスクライブによって形成できる。レーザスクライブでは、透光性基板の分割線に沿って高エネルギーのレーザ光を照射する。レーザ光が照射された部分は変質する。この変質部分に沿って、透光性基板と半導体積層体を分割できる。 As a method for manufacturing a thin semiconductor light emitting device, a step of forming a semiconductor laminate on a first main surface of a translucent substrate, a step of dividing the translucent substrate and the semiconductor laminate, 2 including a step of polishing the two principal surfaces is known (for example, Patent Documents 2 to 5). In the dividing step, a dividing groove is formed on the second main surface of the translucent substrate. The dividing grooves can be formed, for example, by laser scribing. In laser scribing, high energy laser light is emitted along the dividing line of the light transmitting substrate. The portion irradiated with the laser light is degraded. The light transmissive substrate and the semiconductor laminate can be divided along the altered portion.
変質部分は、分割後も透光性基板に残る。この変質領域は、発光素子からの発光を吸収する光吸収領域となる。よって、発光素子の発光強度の低下を抑制するために、透光性基板を研磨する工程において、変質領域が除去されるまで、透光性基板を薄くしている The altered portion remains on the translucent substrate even after the division. The altered region is a light absorbing region that absorbs light emitted from the light emitting element. Therefore, in order to suppress a decrease in light emission intensity of the light emitting element, the light transmissive substrate is thinned until the altered region is removed in the step of polishing the light transmissive substrate.
透光性基板が薄くなると、発光素子の強度が低下する。そのため、強度の低い発光素子を発光装置の基体に実装する際に、発光素子に欠陥が生じ得る。その結果、発光装置の歩留まりが低下する。 When the translucent substrate is thinned, the strength of the light emitting element is lowered. Therefore, when the light emitting element with low intensity is mounted on the base of the light emitting device, a defect may occur in the light emitting element. As a result, the yield of the light emitting device is reduced.
本発明の一実施形態は、透光性基板が薄くされた発光素子を備えた発光装置を、高い歩留まりで製造できる発光装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a light-emitting device that can manufacture a light-emitting device including a light-emitting element having a thin light-transmitting substrate with high yield.
本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法は、第1の主面と、第2の主面と、透光部及び当該透光部より光透過率の低い光吸収部を有する側面とを備える透光性基板と、前記透光性基板の前記第1の主面上に備えられた半導体積層体と、を含む発光素子を準備する第1工程と、
基体の上面に、前記半導体積層体が設けられた側を対向させて前記発光素子を接合する第2工程と、
前記発光素子の側面と前記基体の一部とを被覆する支持部材を設ける第3工程と、
前記第3工程より後に、前記透光性基板を、前記第2の主面側から薄くして、前記光吸収部を除去する第4工程と、を含む。
A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a first main surface, a second main surface, a light transmitting portion, and a side surface having a light absorbing portion having a light transmittance lower than that of the light transmitting portion. A first step of preparing a light emitting device including a light transmitting substrate having the above-described structure, and a semiconductor laminate provided on the first main surface of the light transmitting substrate.
A second step of bonding the light emitting element to the upper surface of the base so that the side on which the semiconductor laminate is provided is opposed;
A third step of providing a support member that covers a side surface of the light emitting element and a part of the base;
And a fourth step of removing the light absorbing portion by thinning the light transmitting substrate from the second main surface side after the third step.
本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、透光性基板が薄くされた発光素子を備えた発光装置を高い歩留まりで製造することができる。 According to the method for manufacturing a light-emitting device according to an embodiment of the present invention, a light-emitting device including a light-emitting element in which a light-transmitting substrate is thinned can be manufactured with a high yield.
以下、本発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、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。また、一実施形態、実施例において説明する内容は、他の実施形態、実施例にも適用可能である。
本明細書においては、発光装置の面について、光取り出し面を「上面」、光取り出し面と交差する面を「側面」、光取り出し面と反対側の面を「下面」と称する。また、発光装置を構成する各部材の面についても、発光装置の上面、側面、下面に対応する面を、各部材等の「上面」、「側面」、「下面」と称する。なお、必要に応じて、各部材の面を、「第1の主面」、「第2の主面」及び「端面」と称することがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. The contents described in one embodiment and examples are also applicable to the other embodiments and examples.
In this specification, regarding the surface of the light emitting device, the light extraction surface is referred to as “upper surface”, the surface intersecting with the light extraction surface is referred to as “side surface”, and the surface opposite to the light extraction surface is referred to as “lower surface”. In addition, regarding the surfaces of the respective members constituting the light emitting device, the surfaces corresponding to the upper surface, the side surface, and the lower surface of the light emitting device are referred to as “upper surface”, “side surface”, and “lower surface” of each member. In addition, as needed, the surface of each member may be called "1st main surface", "2nd main surface", and "end surface."
<実施形態1>
図1A〜図1Dに示すように、本実施形態に係る発光装置10は、基体11と、基体11の上面11uに実装された発光素子12と、その発光素子12の周囲を囲む支持部材13とを含んでいる。発光装置10は、発光素子12の上面12u(発光素子12の発光面12eに相当)側に、波長変換部材14を備えてもよい。
First Embodiment
As shown in FIGS. 1A to 1D, the
図1C〜図1Dに示すように、発光素子12は、透光性基板17と、その下面17d側に設けられた半導体積層体18とを含む。半導体積層体18は、透光性基板17の下面17d側から、第1導電型半導体層(例えばn型半導体層)18aと、活性層18bと、第2導電型半導体層(例えばp型半導体層)18cとが、この順に積層されている(図1D参照)。半導体積層体18の下面18d側には、一対の電極(第1電極19、第2電極20)が設けられている。
As shown in FIGS. 1C to 1D, the
発光装置10の基体11は、発光素子12が載置される部材である。この実施形態では、基体11は、平面視で長方形の絶縁性板状体である母材11aと、母材11aの表面に設けた一対の接続端子15、16と、を含む。接続端子15、16は、母材11aの上面110の一部に覆うよう設けられている。図1Cに示すように、第1の接続端子15は発光素子12の第1電極19と、第2の接続端子16は発光素子12の第2電極20と、それぞれ接続される。そのため、第1の接続端子15と第2の接続端子16の端部が、発光素子12の第1電極19、第2電極20と対応する位置に形成されている。なお、図1C、図1Dに示すように、接続端子15、16は、母材11aの上面110から、側面111を通って下面112まで延長して設けられていてもよい。
The
図1C、図1Dに示すように、発光素子12の電極19、20は、基体11の上面11uに設けられた接続端子15、16に、導電性の接合部材21によって接合される。これにより、接続端子15、16を通して、発光素子12に通電することができる。
As shown in FIGS. 1C and 1D, the
支持部材13は、接合部材21によって基体11上に接合された発光素子12の側面と基体11の一部とを被覆する。支持部材13を設けることにより、発光素子12を基体11上により強固に保持することができる。支持部材13は、発光素子12の一部と基体11の一部とを共に覆うことにより、発光素子12を基体11に固定する。支持部材13は、発光素子12の側面12sと、基体11の上面11uのうち発光素子12の周囲部分と、を覆う第1部分13aを含むことができる(図1C、図1D参照)。支持部材13の第1部分13aにより、発光素子12に横方向(x方向又はy方向)の力がかかったときに、発光素子12が基体11から剥離することや、発光素子12が損傷することを抑制できる。また、支持部材13は、発光素子12の下面12dと、基体11の上面11uとの隙間を埋める第2部分13bを含むことができる(図1C、図1D参照)。支持部材13の第2部分13bは、発光素子12を下面12d側から支持する。よって、発光素子12の上面12u側から下向き(−z方向)の力がかかったときに、発光素子12の受けるダメージを低減し得る。
The
波長変換部材14は、例えば蛍光体を含有する透光性材料の膜又は板状体である。蛍光体としては、発光素子12からの発光の波長を変換できる蛍光体を使用する。波長変換部材14は、少なくとも発光素子12の発光面12e(上面12u)を覆う。発光素子12の発光面12eから出射される発光の一部は、波長変換部材14によって、波長が変換される。波長変換部材14は、支持部材13の第1部分13aの上面13uも覆ってもよい。
The
次に、発光装置10の製造方法を説明する。本実施形態に係る製造方法は、以下の4工程を含んでいる。
第1工程:発光素子120を準備する。
第2工程:発光素子120を基体11の上面11uに接合する。
第3工程:支持部材13を設ける。
第4工程:発光素子120の透光性基板170を薄くする。
各工程について、以下に詳述する。
Next, a method for manufacturing the
1st process: The
Second step: The
Third step: The
Fourth step: The
Each step will be described in detail below.
〔第1工程:発光素子120を準備する〕
第1工程において、発光素子120を準備する。準備される発光素子120としては、例えば、下記の方法で製造された発光素子120を使用することができる。
まず、透光性材料からなるウェーハ170Wを準備する(図2A参照)。ウェーハ170Wは、発光素子120の半導体積層体18を成長させるための成長基板である。ウェーハ170Wの第1の主面171W上に、半導体積層体180を形成する(図2B参照)。本実施形態では、半導体積層体180を形成するために、ウェーハ170Wの第1の主面171W側から、第1導電型半導体層180a、活性層180b及び第2導電型半導体層180cを、この順に積層する。各半導体層180a、180b、180cは、エピタキシャル成長法により形成できる。
[First Step: Preparing Light-Emitting Element 120]
In the first step, the
First, a wafer 170W made of a translucent material is prepared (see FIG. 2A). The wafer 170 W is a growth substrate for growing the
ウェーハ170W及び半導体積層体180を分割する。分割のために、レーザスクライブ法を用いてもよい。レーザスクライブ法の一例について、図を参照しながら説明する。
The wafer 170 W and the
図2Cは、レーザスクライブ中におけるウェーハ170Wの第2主面172Wの模式図である。破線で示した「分割線Div」は、ウェーハ170Wが分割されるべき線である。実線で示した「レーザスクライブ線Ls」は、分割線Divに沿ってレーザ光の照射を完了したスクライブ線を示している。レーザ光Lの照射位置を分割線Divに沿って移動させることにより、線状の照射跡(スクライブ線)を形成する。図2Cの例では、レーザ光Lの照射位置を、x方向に延びる分割線Divに沿って、x方向(矢印Lxの方向)に移動させている。 FIG. 2C is a schematic diagram of second main surface 172W of wafer 170W during laser scribing. A “partition line Div” indicated by a broken line is a line to which the wafer 170W is to be divided. The “laser scribe line Ls” indicated by a solid line indicates a scribe line that has completed the irradiation of the laser light along the dividing line Div. By moving the irradiation position of the laser light L along the dividing line Div, a linear irradiation mark (scribe line) is formed. In the example of FIG. 2C, the irradiation position of the laser beam L is moved in the x direction (the direction of the arrow Lx) along the dividing line Div extending in the x direction.
図2Dは、図2CのB−C−D−E線に沿った断面図である。レーザ光Lは、ウェーハ170Wの第2主面172W上に集光される。第2主面172Wの表面近傍には、レーザ光Lの照射によって変質部Mが形成される。図2Cに示すように、B−C線は、レーザスクライブ線Lsと1ヶ所だけ交差しているので、図2DのB−C間での断面図には、第2主面172Wの1箇所だけ、変質部Mが形成される。一方、図2CのD−E線はレーザスクライブ線Lsと重なっているので、図2DのD−E間での断面図には、y方向に延びる帯状の変質部Mが形成される。 FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line B-C-D-E of FIG. 2C. The laser beam L is condensed on the second major surface 172W of the wafer 170W. In the vicinity of the surface of the second main surface 172W, the altered portion M is formed by the irradiation of the laser light L. As shown in FIG. 2C, the line B-C intersects with the laser scribe line Ls only at one place, so in the cross-sectional view between B-C in FIG. 2D, only one place of the second main surface 172W. , The altered portion M is formed. On the other hand, since the D-E line in FIG. 2C overlaps the laser scribe line Ls, in the cross-sectional view between D-E in FIG. 2D, a band-shaped degenerated portion M extending in the y direction is formed.
なお、変質部Mの形成位置は、ウェーハ170Wの第2主面172W上に限られない。レーザ光Lの焦点位置に変質部Mが形成されるため、レーザ光Lの焦点位置をウェーハ170Wの内部に位置決めすれば、変質部Mをウェーハ170Wの内部に形成できる。この際、半導体層180a、180b、180cが損傷されることを防止するため、変質部Mは半導体層から所定の距離離間した位置に設けられる。図2Eは、図2Dと同様に、図2CのB−C−D−E線に沿った断面図である。ただし、図2Eでは、図2Dとは異なり、ウェーハ170Wの第2主面172Wから深さdzの位置に焦点を合わせて、レーザ光Lを照射している。変質部Mは、ウェーハ170Wの内部(第2主面172Wから深さdzの周辺)に形成される。
The formation position of the altered portion M is not limited to the second main surface 172W of the wafer 170W. Since the altered portion M is formed at the focal position of the laser beam L, if the focal position of the laser beam L is positioned inside the wafer 170W, the altered portion M can be formed inside the wafer 170W. At this time, in order to prevent the
図2Eでは、レーザ光として、パルスレーザLpを使用している。パルスレーザLpを使用すると、スポット状の変質部Mが形成される。パルスレーザLpを使用する場合は、まず、分割線Div上の所定位置で且つ深さdzに焦点を合わせて、1〜数パルスのパルスレーザLpを照射する。この照射により、焦点位置の周囲に1つのスポット状変質部Mが形成される。次いで、レーザ光の焦点位置を、深さdzを変化させずに、分割線Div(図2C参照)に沿って距離Δdだけ移動する。その移動後の焦点位置で、1〜数パルスのパルスレーザLpを照射する。この手順を繰り返すことにより、深さdzに、複数のスポット状変質部Mを形成できる。隣接する2つのスポット状変質部Mの中心位置は、距離Δdだけ離れている(図2EのD−E間の断面図を参照)。 In FIG. 2E, a pulse laser Lp is used as the laser light. When the pulse laser Lp is used, a spot-like altered portion M is formed. When the pulse laser Lp is used, first, the pulse laser Lp of one to several pulses is irradiated at a predetermined position on the dividing line Div and at a depth dz. By this irradiation, one spot-like altered portion M is formed around the focal position. Then, the focal position of the laser beam is moved by a distance Δd along the dividing line Div (see FIG. 2C) without changing the depth dz. The pulse laser Lp of one to several pulses is irradiated at the focal position after the movement. By repeating this procedure, a plurality of spot-shaped altered portions M can be formed at the depth dz. The center positions of two adjacent spot-like altered portions M are separated by a distance Δd (see the cross-sectional view between D and E in FIG. 2E).
図2Eにおいて、B−C間の断面図には、深さdzに、スポット状変質部Mが1つだけ形成される。図2Cに示すように、B−C線は、レーザスクライブ線Lsと1ヶ所だけ交差しているためである。一方、図2CのD−E線はレーザスクライブ線Lsと重なっているので、図2DのD−E間での断面図には、y方向に並んだ複数のスポット状変質部Mが形成される。 In FIG. 2E, only one spot-like altered portion M is formed at the depth dz in the cross-sectional view between B and C. As shown in FIG. 2C, the line B-C intersects the laser scribe line Ls at only one place. On the other hand, since the D-E line in FIG. 2C overlaps the laser scribe line Ls, a plurality of spot-shaped altered portions M aligned in the y direction are formed in the cross-sectional view between D-E in FIG. 2D. .
レーザスクライブ線Lsを形成した後、そのレーザスクライブ線Lsに沿って、ウェーハ170W及び半導体積層体180を分割する。その結果、個々の発光素子120が得られる(図2F参照)。図2Fには、深さdzにスポット状変質部Mを形成するレーザスクライブ法(図2E参照)を用いて分割した発光素子120を示している。発光素子120は、ウェーハ170Wから分割された透光性基板170と、半導体積層体180から分割された半導体積層体18とを含んでいる。透光性基板170は、第1の主面171と、第2の主面172と、側面173とを備えている。側面173は、2つの透光部Trと、それらの間に変質部Mとを有している。変質部Mは、透光部Trより光透過率の低い「光吸収部Abs」でもある。この変質部M(光吸収部Abs)は、側面173の表面上のみに形成されており、透光性基板170の内部には形成されていない(図2G参照)。
After forming the laser scribing line Ls, the wafer 170W and the
図2F、図2Gに示すように、半導体積層体18は、透光性基板170の第1の主面171上に備えられている。半導体積層体18は、第1の主面171側から、第1導電型半導体層18aと、活性層18bと、第2導電型半導体層18cとをこの順に積層されている。
As shown in FIGS. 2F and 2G, the
図2Hは、下面を上向きに配置した発光素子120を示している。図2Hにおいて、半導体積層体18の上を向いている面18dは、図1Dにおける半導体積層体18の下面18dに相当する。従って、図2Hにおいても、面18dを「下面18d」と称する。半導体積層体18の下面18dの一部分をエッチング等で除去して、凹んだ部分(これを切り欠き部18xと称する)を形成する。切り欠き部18xの深さ(z方向の寸法)は、少なくとも、活性層18bと第2導電型半導体層18cとの厚さ(z方向の寸法)の合計よりも大きく、半導体積層体18の厚さ(z方向の寸法)よりも小さくする。その結果、切り欠き部18xの底面から第1導電型半導体層18aが露出する。
FIG. 2H shows the
切り欠き部18xを形成した後に、発光素子120に一対の電極19、20を形成する(図2H参照)。第1電極19は、第1導電型半導体層18aと電気的に接続するために、半導体積層体18の下面18d上に形成される。第2電極20は、第2電極20と第2導電型半導体層18cとを電気的に接続するために、切り欠き部18x内に露出した第2導電型半導体層18cの露出部分に形成される。
After forming the
図2Hでは、第1電極19は第1導電型半導体層18aと直接接触し、第2電極20は第2導電型半導体層18cと直接接触しているが、これに限られない。例えば、第1電極19と第1導電型半導体層18aとの間に、導電性材料を配置してもよい。別の例としては、切り欠き部18xの側面(活性層18bと第2導電型半導体層18cが露出している)から、半導体積層体18の下面18dの一部までを覆う絶縁膜を形成し、その絶縁膜の上に第2電極20を設けてもよい。この第2電極20と、切り欠き部18x内に露出した第2導電型半導体層18cの露出部分とを金属配線等で接続すれば、第2電極20と第2導電型半導体層18cとを電気的に接続できる。
In FIG. 2H, the
透光性基板170、半導体積層体18、電極19、20を含めた発光素子120の最大厚さ(z方向の寸法)は、800μm〜150μmにすることができ、500μm〜150μm、400μm〜150μm、300μm〜150μm、200μm〜150μmであるのが好ましい。
The maximum thickness (dimension in the z direction) of the
〔第2工程:発光素子120を基体11の上面11uに接合する〕
第2工程では、基体11を準備し、その基体11に、工程1で準備した発光素子120を接合する。
[Second Step: Joining Light-Emitting
In the second step, the
本実施形態の基体11は、図1Aに示すように、上面が長方形の板状体からなる母材11aと、母材11aの表面に設けられた接続端子15、16を備えている。
As shown in FIG. 1A, the
本実施形態の基体11は、例えば下記のような方法で製造することができる。
まず、絶縁性の母材11aを準備する。図3Aに示すように、母材11aは、絶縁性材料(例えば、セラミック、樹脂等)を長方形の板状部材に成型したものを用いる。樹脂製の母材11aの製造では、熱硬化性樹脂をモールド加工等により成型してもよく、樹脂ブロックを機械加工して成形してもよい。
The
First, an insulating
母材11aの表面に、所定形状の金属膜からなる接続端子15、16を設ける(図3B参照)。図1B及び図3Bに示すように、接続端子15、16は、素子接続部15a、16aと外部接続部15b、16bとを含み得る。素子接続部15a、16aは、発光素子12、120の電極19、20と接続するための部分である。平面視において、発光素子12、120を実装したときに、素子接続部15a、16aは発光素子12、120によって覆われる(図1B参照)。素子接続部15a、16aは外部接続部15b、16bに接続している。
素子接続部15a、16aは、外部接続部15b、16bを通って外部電極に導通する。言い換えれば、外部接続部15b、16bは、発光素子12、120を実装したときに、外部電極と接続できる必要がある。従って、外部接続部15b、16bは、発光素子12、120を実装したときに、発光素子12、120または支持部材13で覆われない位置に形成される。例えば、図1Bにおいて、接続端子15の外部接続部15bは、素子接続部15aから、発光素子12よりも外側まで、−x方向に延在する。接続端子16の外部接続部16bは、素子接続部16aから、発光素子12よりも外側まで、x方向に延在する。
The
外部接続部15b、16bは、幅(y方向の寸法)が一定でなくてもない。図1Bに示す外部接続部15b、16bは、素子接続部15a、16aに接続し且つ素子接続部15a、16aよりも幅の狭い幅狭部分と、幅狭部分に接続し且つ幅狭部分及び素子接続部15a、16aよりも幅の広い幅広部分とを含む。
図1A,図1Bに示すように、支持部材13の外側面が幅狭部分を横切るように、幅狭部分が配置されることがより好ましい。
The
As shown in FIGS. 1A and 1B, it is more preferable that the narrow portion be disposed such that the outer surface of the
図1D、図3Bに示すように、外部接続部15b、16bは、基体11の上面11uから、側面11sを通って下面11dまで延在してもよい。
As shown in FIGS. 1D and 3B, the
母材11aがセラミック材料から形成される場合には、グリーンシートを成型し、グリーンシートの表面に接続端子15、16を形成するための金属膜を印刷し、焼結するのが好ましい。セラミック材料の母材11aと接続端子15、16との接合力が向上する。また、母材11aは、絶縁材料で被覆した導電性部材から形成できる。例えば、長方形の金属板を準備し、その表面をアルミナ膜などの絶縁膜で被覆して、母材11aとすることもできる。
When the
上述した方法で作製された基体11に、発光素子120を接合する。基体11の第1の接続端子15の素子接続部15a及び第2の接続端子16の素子接続部16aの上に、接合部材21を塗布する(図3C参照)。接合部材21としては、導電性ペースト、又はリフロー可能な材料(半田、ロウ材等)が好適である。
The
第1工程で準備した発光素子120は、半導体積層体18が設けられた側(つまり、半導体積層体18の下面18d側)を下に向ける。そして、半導体積層体18の下面18d側を、基体11の上面11uに対向させる。半導体積層体18の下面18d側に設けた電極19、20を、基体11の接続端子15、16の素子接続部15a、16a上に塗布した接合部材21と接触させる。
The
接合部材21として導電性ペーストを使用する場合、発光素子120の透光性基板170の第2の主面172を軽く押す。接合部材21は、発光素子120の電極19、20と基体11の接続端子15、16の間で均一に広がる。一方、接合部材21として半田等のリフロー可能な材料を使用した場合、発光素子120を接合部材21の上に載置したまま、基体11をリフロー炉に入れる。接合部材21は溶融して、発光素子120の電極19、20と基体11の接続端子15、16の間で均一に広がる。リフロー炉から取り出すと、接合部材21は冷却されて硬化する。このようにして、接合部材21により、発光素子120は基体11にフリップチップ実装される(図3D参照)。発光素子120を基体11にフリップチップ実装した時、接合部材21の厚さ(z方向の寸法)は、約2〜50μmであるのが好ましい。
In the case of using a conductive paste as the bonding
〔第3工程:支持部材13を設ける〕
図3Eに示すように、発光素子120を基体11に接合した後、発光素子120と基体11を被覆する支持部材13を設ける。支持部材13は、絶縁性材料から形成されているのが好ましい。これにより、支持部材13が、発光素子120の半導体積層体18の側面に接触しても、短絡を回避することができる。支持部材13に適した絶縁性材料としては樹脂、ガラス又はこれらの組み合わせが挙げられる。特に樹脂材料は、成形性と機械加工性に優れているので好ましい。
[Third Step: Provide Support Member 13]
As shown in FIG. 3E, after the
支持部材13は、周知の方法によって成形することができる。支持部材13を樹脂材料から形成する場合には、スクリーン印刷、ポッティング、トランスファーモールド、コンプレッションモールド等の成形方法を利用できる。特に、熱硬化性樹脂材料を用いる場合は、トランスファーモールドが好ましい。
The
支持部材13は、第1部分13aと第2部分13bを含み得る。第1部分13aは、発光素子120の透光性基板170の少なくとも1つの側面173の一部を被覆する。支持部材13は、発光素子120の全ての側面173の少なくとも一部を被覆するのが好ましく、全ての側面173の全部を被覆するのが特に好ましい。支持部材13の第2部分13bは、発光素子120と基体11との隙間を充填する。支持部材13として第1部分13aのみを形成してもよいが、両方とも形成することが好ましい。これにより、支持部材13による発光素子120の保持能力を向上させることができる。第1部分13aと第2部分13bとは、同じ材料から形成してもよい。これにより、第1部分13aと第2部分13bを同時に形成することができる。一方、第1部分13aと第2部分13bとは、異なる材料から形成してもよい。第1部分13aと第2部分13bとに異なる機能を付与することができる。例えば、第1部分13aは反射率の高い材料から形成し、第2部分13bは接合力の高い材料から形成してもよい。
The
図3Eでは、支持部材13は、基体11の上面11uの一部を覆っている。これに限られず、支持部材13は、基体11の上面11uの略全面を覆ってもよい。つまり、平面視において、第1部分13aの外形と基体11の外形が略同一であってもよい。図3Eに示すように、支持部材13は、透光性基板170の第2の主面172を覆っていてもよい。
In FIG. 3E, the
〔第4工程:発光素子12の透光性基板170を薄くする〕
支持部材13で発光素子120を被覆した後、発光素子12の透光性基板170を、第1の主面171と対向する第2の主面172側から薄くする。図3Eでは、第2の主面172は支持部材13で覆われている。よって、第2の主面172上の支持部材13を除去した後に、さらに透光性基板170を薄くする。なお、薄くした後の透光性基板を符号17で示す。また、薄くした透光性基板17を備えた発光素子は符号12で示す。
[Fourth Step: Thinning
After covering the
透光性基板170は、その側面173の変質部M(すなわち、光吸収部Abs)が完全に除去されるまで、薄くされることが好ましい。例えば、透光性基板170は、図3EのX−X線まで薄くされる。光吸収部Absの除去によって光吸収部Absによる光吸収が回避されるので、発光素子12の光取出し効率が向上する。また、発光素子12全体の厚さも薄くなるので、発光装置10の厚さを薄くできる。
The
加工前の透光性基板170の厚さは、例えば110〜500μmである。この透光性基板170を厚さ1μm〜100μm程度まで薄くするのが好ましい。加工後の透光性基板17の光取り出し効率を向上させることができる。基板をすべて除去しないことにより、光取り出し効率を高めつつ、発光素子の強度も必要とされる程度に確保することができる。
The thickness of the
透光性基板170を薄くする加工方法は、化学的又は物理的、湿式又は乾式、圧力転写方式又は運動転写方式等の種々の原理/方式を利用することができる。例えば、化学エッチング(ウェットエッチング、ドライエッチング)、研磨(ラップ定盤及び遊離砥粒等)、研削(研削盤及び固定砥粒等)、切削(サーフェスプレーナー等)、ブラスト、及びこれらを組み合わせが挙げられる。研磨、研削及び切削は、材質と硬度が異なる透光性基板170と支持部材13とを、同時に、同程度の薄さに加工できるので好ましい。研磨及び研削は、乾式法、湿式法のいずれも利用できる。特に、湿式法が好ましく、研磨又は研削時における熱の発生を抑制でき、また、研磨くずを洗い流すことができる。
As a processing method for thinning the
本実施形態の製造方法によれば、厚い透光性基板170を備えた発光素子120(発光素子120の強度は相対的に高い)を基体11上に実装し、その後に透光性基板170を薄くしている。つまり、薄い透光性基板17を備えた発光素子12(発光素子12の強度は相対的に低い)を基体11上に実装する工程が不要である。そのため、強度の低い発光素子12の実装に起因した発光装置10の歩留まり低下を、抑制することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the
さらに、本実施形態の製造方法によれば、図3Eのように発光素子120を基体11上に支持部材13で保持した後に、透光性基板170を薄く加工する。その結果、透光性基板170の加工中に、発光素子120が切削ホイール等の工具により横方向(図3Eのx方向)の力を受けたときに、発光素子120が損傷したり基体11から剥離したりするのを抑制できる。また、発光素子120と基体11との隙間に支持部材13の第2部分13bを満たしてもよい。発光素子120が工具により下向き(図3Eの−z方向)の力を受けたときに、第2部分13bが発光素子120を支える。その結果、発光素子120の破損を抑制できる。
Furthermore, according to the manufacturing method of this embodiment, the light-emitting
支持部材13が発光素子12の半導体積層体18の側面を覆っていると、透光性基板170の加工中に半導体積層体18がダメージを受けるのを抑制できる。支持部材13が発光素子12の透光性基板170の側面173全体を覆っていると、切削工具等が最初に接触する外周縁(切削工具による衝撃を受けやすい部分)に透光性基板170が露出しづらい。その結果、加工中に透光性基板170に欠け(チッピング)が生じるのを抑制できる。
When the
発光素子12の透光性基板170の側面173全体が、支持部材13の第1部分13aで覆われている場合、透光性基板170を薄くする加工を行うと、第1部分13aも薄くされる。研磨、研削及び切削などの機械加工では、加工後の加工面(図3FのX−X線に位置する面)はほぼ面一になる。言い換えれば、図1Dに示すように、透光性基板17の上面17uと、第1部分13aの上面13uとはほぼ面一になる。ここで、「ほぼ面一」とは、2つの上面17u、13uが完全に面一であるか、それらの面の高さの差(z方向の相対的な位置の差)が±5μm程度以内であることを意味する。第1部分13aの上面13uは、透光性基板17の上面17uよりも高くしても、低くしてもよい。
When the
加工後の透光性基板17の上面17uは、例えば、表面粗さRaが1μm程度以下、もしくは上面のうち高い部分と低い部分の高さの差が500nm程度以下になるよう、平滑に加工がされるのが好ましい。また、透光性基板17の上面17uは、薄くされる加工の痕にさらに表面処理してもよい。例えば、透光性基板17の上面17uを格子状又は複数の線状の凹凸、複数の多角形状の凹凸、レンズ形状等に加工してもよい。これにより、透光性基板17の上面17u(発光素子12の発光面12eに相当)からの光取り出し効率を向上させることができる。表面処理は、例えば、エッチング、ブラスト、レーザ加工等によって行うことができる。エッチングでは、エッチング液で透光性基板17の上面17uをエッチングすると、上面17uに残存する研磨くず等を除去できる。なお、透光性基板17の上面17uの表面処理の際に、支持部材13の第1部分13aの上面13uも同時に処理され得る。透光性基板17の上面17uのみを選択的に表面処理するには、レーザ加工が好適である。
The processed
図3Gに示すように、透光性基板17の上面17uに、波長変換部材14や透光性部材を設ける工程をさらに備えてもよい。これにより、支持部材13から露出した発光素子12を保護することができる。波長変換部材14は、発光素子12からの光で励起される蛍光体を含有する。波長変換部材14は、支持部材13の第1部分13aの上面13uにも形成されていてもよい。
As shown to FIG. 3G, you may further provide the process of providing the
波長変換部材14は、蛍光体を含む透光性樹脂から形成することができる。波長変換部材14の形成方法としては、蛍光体を含む透光性樹脂から成るシートを、ホットメルト又は接着剤により透光性基板17の上面17uに接着する方法、電気泳動堆積法で透光性基板17の上面17uに蛍光体を付着させた後で当該堆積した蛍光体に透光性樹脂を含浸させる方法、蛍光体を含む透光性樹脂を、ポッティング、トランスファー成形、圧縮成形、キャスティングケースによる成形、スプレー法、静電塗布法、印刷法などの既知の技術により塗布する方法が挙げられる。これらの方法のうちで、スプレー法が好ましく、特に、間欠的にスプレーを噴射するパルススプレー法が好ましい。
The
図3Gに、パルススプレー法による波長変換部材14の形成工程を示す。基体11の上面11uと支持部材13の外側面とを覆う保護部材Pを設ける。保護部材Pの上端は、支持部材13の第1部分13aの上面13uよりも高くするのが好ましい。次に、スプレーノズルSnから、蛍光体を含む透光性樹脂Rを、透光性基板17の上面17u及び支持部材13の第1部分13aの上面13uに間欠的にスプレーする。上面17u、13uの面積がスプレーノズルSnの噴射範囲よりも広い場合には、スプレーノズルSnを水平方向(x方向)に移動しながらスプレーする。上面17u、13uの全面にほぼ均一に透光性樹脂Rをスプレーしたら、保護部材Pを除去する。支持部材13で覆われていない(つまり、支持部材13から露出している)基体11の上面11uと、支持部材13の外側面とは、保護部材Pで保護されていたので、波長変換部材14が形成されない。このようにして、図1Cに示す発光装置10が得られる。
FIG. 3G shows a process of forming the
また、波長変換部材14は、蛍光体を含むガラスから形成することができる。蛍光体を含むガラス板から成る波長変換部材14は、透光性基板17の上面17uに接着剤で接着できる。
Moreover, the
波長変換部材14の厚さは、例えば、1〜300μm程度にすることができ、1〜100μm程度が好ましく、5〜100μm程度、20〜60μm程度、30〜40μm程度がより好ましい。
The thickness of the
(変形例1)
上述した発光装置の製造方法において、第2工程では、複数の発光装置10を同時に製造できる基体(複合基体)を準備する。図4A、図4Bに示す複合基体24は、各発光装置10に使用される基体11(図1C、図3B)が複数連なっている。例えば、図4Aの複合基体24では、x方向に3列(xi〜xiii)、y方向に6行(yi〜yvi)、合計18個の基体11を含む。
(Modification 1)
In the method of manufacturing a light emitting device described above, in the second step, a substrate (composite substrate) capable of simultaneously manufacturing a plurality of light emitting
複合基体24の母材24aは、上面24uから下面24dに貫通し、y方向に伸びるスリット25を有している。母材24aには、複合接続端子22が設けられている。複合接続端子22は、母材24aの上面24uから、スリット25の内面を通って、下面24dまで延在している。
The
このように作製された複合基体24に、発光素子120(図3D)を結合する。具体的には、18対の接続端子を含む複合接続端子22上に、18個の発光素子120を、接合部材21で接合する。
The light emitting element 120 (FIG. 3D) is bonded to the
第3工程では、複合基体24の上面24uに、複数の支持部材13が形成される。各支持部材13は、y方向において隣接する発光素子120の間を満たすよう、6つの発光素子120を全て覆う(図4A参照)。つまり、図4Aに示す複合基体24では、y方向に伸びる3つの支持部材13が形成される。第4工程では、研削により、18個の発光素子120の透光性基板170を一括で薄くする(図3E〜図3F参照)。その後、18個の発光素子12の透光性基板17の上面17uに波長変換部材14を形成する(図3G参照)。
In the third step, the plurality of
次に、複合基体24を個々の発光装置10(図1A)に分割する。複合基体24には、y方向に6個、x方向に3個の発光装置が並んでいる。図4Aの破線Lに沿って、支持部材13及び複合基体24をダイサー、レーザなどで分割する。その結果、y方向に沿って並んだ発光装置が6つに分割される。また、この分割によって、スリット25の両側が切断されるので、x方向に並んだ3つの発光装置10も、スリットの位置で分離される。最終的に、18個の発光装置が得られる。
The
この変形例1では、複合基体24により、比較的少ない工数で複数の発光装置を同時に製造できる。なお、本変形例1では、18個の発光素子120を同時に形成できる複合基体24を例示した。しかし、これに限られず、より多数(数百〜数千個)の発光素子120を同時に形成できる複合基体24を用いてもよい。本実施形態のように、複数の発光素子120を1つの支持部材13で被覆することで、複数の発光素子120を個々に被覆する複数の支持部材13を形成する場合に比べて、複数の発光素子120を密集して配置することができる。そのため、上述の第4工程(透光性基板170を薄くする工程)において、透光性基板170と同時に支持部材13を薄くする加工の際に、加工(例えば研磨、研削及び切削)の効率が向上する。その結果として、発光装置10の製造の効率を高めることができる。また、支持部材13を研削等で薄くする場合、支持部材13の上方(切削面側)の角部に切削工具が接触したときに、当該角部が損傷するおそれがある。複数の発光素子120を1つの支持部材13で被覆することで、支持部材13の角部(すなわち、損傷しやすい部分)を少なくすることができる。これにより、支持部材13を薄くする加工の際に支持部材13の角部の欠けが発生するのを抑制し、安定した加工を行うことができる。
In the first modification, a plurality of light emitting devices can be simultaneously manufactured with a relatively small number of steps by the
(変形例2)
本実施の形態の変形例として、図5に示すように、複数の発光素子12を含む発光装置40を製造する。第2工程では、母材43に複数の発光素子12を接続するための接続端子45、45a、46を設けた複合基体44を形成する。図5の複合基体44では、複数の発光素子12(図5では5個)を載置できる寸法の母材43を含む。接続端子45、45a、46は、複数の発光素子12を、直列接続するようにパターニングされている。なお、接続端子45、45a、46は、複数の発光素子12を、並列接続するようにパターニングされてもよい。
(Modification 2)
As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 5, a
このように作製された複合基体44に、発光素子120(図3D)を結合する。接続端子45、45a、46上に、5個の発光素子120を、接合部材21で接合する。
The light emitting device 120 (FIG. 3D) is bonded to the
第3工程では、複合基体44の上面44uに支持部材13が形成される。支持部材13は、x方向に並んだ5つの発光素子120を全て覆う(図5参照)。第4工程では、5個の発光素子120の透光性基板170を同時に薄くする(図3E〜図3F参照)。その後、5個の発光素子12の透光性基板17の上面17uに波長変換部材14を形成する(図3G参照)。最終的に、図5に示す発光装置40が得られる。
In the third step, the
複数の発光素子12は、全て同じ種類の発光素子12であっても、互いに異なる発光素子12であってもよい。例えば、発光波長の異なる複数の発光素子を、1つの発光装置40に含んでもよい。
The plurality of
(変形例3)
本実施の形態の変形例として、図6に示すように、スルーホール11cを有する基体11’を形成する。なお、本変形例では、基体11’の形態が異なる以外は、実施形態1と同一である。
(Modification 3)
As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 6, a
基体11’の母材11bは、例えば、まず絶縁性材料を長方形の板状部材に成型し(図3A参照)、さらに2つのスルーホール11c、11dを貫通させることにより形成できる(図6参照)。接続端子15、16の形成では、まず、スルーホール11c、11dに導電材料を満たす。次いで、スルーホール11c、11dを覆い且つその中の導電性材料と接触するように、母材11bの上面110bと下面112bに金属膜を形成する。スルーホール11c、11d内の導電材料と金属膜とから、接続端子15、16が形成される。
The
以下に、各部材に適した材料等を詳述する。 Hereinafter, materials suitable for each member will be described in detail.
(発光素子12)
発光素子12としては、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。
(Light emitting element 12)
For example, a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode can be used as the
(透光性基板17)
発光素子12の透光性基板17に適した材料としては、例えば、サファイア(Al2O3)、スピネル(MgA12O4)のような絶縁性材料、窒化物系の半導体材料等が挙げられる。ウェーハ170Wの厚さは、通常、100〜500μm程度であり、150〜300μm程度であるのが好ましい。
透光性基板17は、第1の主面17d(図1D参照)に複数の凸部又は凹凸を有してもよい。透光性基板17は、C面、A面等の所定の結晶面に対して0〜10度程度のオフ角を有してもよい。
(Translucent substrate 17)
As a material suitable for the
The
(半導体積層体18)
第1導電型半導体層18a、活性層18b及び第2導電型半導体層18cに適した材料としては、例えば、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等の半導体材料が挙げられる。具体的には、InXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等の窒化物系の半導体材料、例えばInN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等を用いることができる。
(Semiconductor laminate 18)
Examples of materials suitable for the first
発光素子12の平面視における形状は特に限定されないが、例えば四角形が好ましい。発光素子12の大きさは、平面視の形状が正方形の場合には、例えば、一辺100μm〜2000μm程度である。平面視の形状が長方形の場合には、長辺と短辺の比が2:1〜50:1程度であることが好ましい。
The shape of the
発光素子12は、透光性基板17と半導体積層体18との間に、半導体積層体18とは別の半導体層(例えば中間層、バッファ層、下地層)又は絶縁層を設けてもよい。
In the
(基体11)
基体11は、母材11aと接続端子15、16とを含んでいる。
(Substrate 11)
The
(母材11a)
母材11aは、例えば、セラミック、樹脂、パルプ、ガラス、及びこれらの複合材料(例えば、複合樹脂)、あるいはこれら材料と導電材料(例えば、金属、カーボン等)との複合材料が挙げられる。
(
Examples of the
母材11aに好適なセラミックとしては、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、窒化チタン又はこれらの混合物を含むものが挙げられる。複合樹脂としては、ガラスエポキシ樹脂等が挙げられる。
Suitable ceramics for the
母材11aに好適な樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。ナフタレン系のエポキシ樹脂が含有されたBT樹脂及びそれらを含む組成物、液晶ポリマー及びそれらを含む組成物を利用してもよい。特に、BT樹脂を含む組成物が好ましい。
Examples of the resin suitable for the
母材11aには、ガラスエポキシ、ガラスシリコーン、ガラス変性シリコーンのプリプレグ基板を用いることができる。
As the
母材11aの厚さは、500μm程度以下が好ましく、470μm程度以下、300μm程度以下がより好ましく、200μm程度以下がさらに好ましい。また、強度等を考慮すると、20μm程度以上が好ましく、40μm程度以上がより好ましい。
About 500 micrometers or less are preferable, as for the thickness of the
母材の平面形状は、例えば、円形、四角形等の多角形又はこれらに近い形状が挙げられる。なかでも長方形が好ましい。 The planar shape of the base material may, for example, be a circle, a polygon such as a square, or a shape close to these. Among them, rectangular is preferable.
長方形の母材11aの場合、長さ(x方向の寸法)と幅(y方向の寸法)は、基体11に接合される発光素子12の大きさ及び個数によって決定される。例えば、基体11に上面視が長方形の発光素子12が1つ接合される場合は、母材11aの長さは、発光素子12の長辺の1.5〜5倍程度が好ましく、母材11aの幅は、発光素子12の短辺の1.0〜2.0倍程度であるのが好ましい。例えば、基体11に複数の発光素子12が接合される場合は、発光素子12の個数、配置に合わせて、基体11の長さと幅を適宜調整する。長手方向(x方向)に沿って複数の発光素子12を接合する場合には、母材11aの幅は変更せず、長さを長くすることができる。具体的には、2個の発光素子12を接合する場合には、母材11aの長さは、発光素子12の一辺の2.4〜6.0倍程度であるのが好ましい。また、長手方向に沿って3個の発光素子12を接合する場合には、母材11aの長さは、発光素子12の一辺の3.6〜6.0倍程度が好ましい。
母材11aは、コンデンサ、バリスタ、ツェナーダイオード、ブリッジダイオード等の保護素子を含むことができる。例えば、母材11aの一部に多層構造又は積層構造を設けて、これらの保護素子として機能させてもよい。
基体11は、母材11aと接続端子15、16とを備えるものに限られず、例えば、接続端子15、16となる金属膜又は金属板のみから形成することもできる。成型樹脂と金属のリードが一体に成形されたものであってもよい。
基体11は、その上面11u側に設けられた配線と、下面11d側に設けられて前記配線を支持する母材11aとを含み、第4工程より後に、母材11aを除去する工程を有していてもよい。発光装置が母材11aを備えないことで、発光装置を薄型化もしくは小型化することができる。
In the case of the
The
The
The
(接続端子15、16)
一対の接続端子15、16は、少なくとも、基体11の上面11u(つまり、発光素子12が実装される面)上に設けられる。さらに、基体11の側面11sを通って下面11dまで延在してもよい(図1C参照)。接続端子15、16は、金属膜の配線、リードフレームを利用できる。金属膜の配線は、メッキ、印刷等によって形成できる。接続端子15、16の厚さは、数μmから数十μmが好ましい。
(
The pair of
接続端子15、16は、例えば、Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti、Fe、Cu、Al、Ag又はこれらの合金の膜を1層又は複数層積層して形成することができる。接続端子15、16の表面には、例えばAg、Pt、Sn、Au、Cu、Rh又はこれらの合金の層が形成されていてもよい。接続端子15、16は、具体的には、W/Ni/Au、W/Ni/Pd/Au、W/NiCo/Pd/Au、Cu/Ni/Cu/Ni/Pd/Au、Cu/Ni/Pd/Au、Cu/Ni/Au、Cu/Ni/Ag、Cu/Ni/Au/Agなどの積層構造とすることができる。
The
(支持部材13)
支持部材13に好適な材料としては、樹脂、セラミック、パルプ、ガラスがあり、特に樹脂が好ましい。支持部材13に好適な樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等などが挙げられる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物(シリコーン変性エポキシ樹脂等)、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物(エポキシ変性シリコーン樹脂等)、ハイブリッドシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、不飽和ポリエステル、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂、ユリア樹脂、BTレジン、ポリウレタン樹脂等の樹脂が挙げられる。実施形態1の第4工程において、発光素子12の透光性基板170と支持部材13とを薄く加工するのを、研削で行う場合には、支持部材13は、研削で発生する熱で軟化し難い熱硬化性樹脂が好ましい。これにより、支持部材13の除去を容易に行うことができる。
(Supporting member 13)
Suitable materials for the
支持部材13は、透光性であってもよいが、発光素子12からの光に対する反射率が60%以上の反射性材料が好ましく、70%、80%又は90%以上の反射性材料がより好ましい。これにより、支持部材13を透過する光を低減し、発光素子12の発光面12eからの光取出し効率を高めることができる。支持部材13の反射率が基体11よりも高くすると(例えば、基体11に窒化アルミニウムを用い、支持部材13として二酸化チタンを95重量%含有するシリコーン樹脂を用いる)、発光装置の光取出し効率を特に高めることができる。反射性材料としては、支持部材13の材料(例えば、樹脂)に、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、硫酸バリウム、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)などの光反射材をあげることができる。
The
支持部材13は、添加物として、ガラスファイバー、ワラストナイトなどの繊維状フィラー、カーボン等の無機フィラー、放熱性の高い材料(例えば、窒化アルミニウム等)を含有させてもよい。これにより、支持部材13の強度、硬度、放熱性を高めることができる。これらの添加物は、例えば、支持部材13の全重量に対して、10〜95重量%程度含有させることが好ましい。
The
支持部材13の外形は、例えば、円柱、四角柱等の多角柱、円錐台、四角錐台等の多角錐台にすることができ、さらに、一部が凸レンズ状又は凹レンズ状であってもよい。特に、基体11の長手方向(x方向)に細長い形状を有していることが好ましい(図1A参照)。基体11の短手方向(y方向)に沿った面を有することが好ましい。
The outer shape of the
平面視において、支持部材13の長手方向(x方向)に沿った側面の少なくとも一方、好ましくは両方が、基体11の長手方向(x方向)に沿った側面と同一面を形成することが好ましい。支持部材13のx方向に沿った側面自体が発光装置10の外面となり、発光装置10を小型にすることができる。
In plan view, it is preferable that at least one of the side surfaces along the longitudinal direction (x direction) of the
平面視において、支持部材13は、発光素子12よりも大きいことが好ましい。特に、支持部材13の最外形の長手方向の長さは、発光素子の一辺の1.1〜4.0倍程度好ましい。具体的には、100〜1000μm程度が好ましく、200〜800μm程度がより好ましい。支持部材13の厚さ(平面視したときの発光素子12の側面から支持部材13幅)は、例えば、1〜100μm程度が挙げられ、5〜80μm程度、10〜50μm程度が好ましい。
In plan view, the
(第1電極19及び第2電極20)
第1電極19及び第2電極20は、例えば、Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti又はこれらの合金の膜を1層又は複数層積層して形成することができる第1電極19及び第2電極20は。具体的には、半導体積層体18側からTi/Rh/Au、W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au、Ni/Pt/Au、Ti/Rh等のように積層された積層膜が挙げられる。
(
The
第1電極19及び第2電極20は、それぞれ第1導電型半導体層18a及び第2導電型半導体層18cに近い側に、活性層18bから出射される光に対する反射率の高い材料層が配置されることが好ましい。反射率が高い材料層としては、例えば、Ag、Ag合金、Alの層が挙げられる。Ag層又はAg合金層を用いる場合には、Agのマイグレーションを抑制するために、その表面を被覆層で覆うのが好ましい。被覆層としては、例えば、Al、Cu、Ni又はその合金の層が利用できる。
In the
(接合部材21)
発光素子12の電極19、20と基体11の接続端子15、16とは、接合部材21で接合される。接合部材21に好適な材料としては、例えば、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの半田(具体的には、AgとCuとSnとを主成分とする合金、CuとSnとを主成分とする合金、BiとSnとを主成分とする合金等)、共晶合金(AuとSnとを主成分とする合金、AuとSiとを主成分とする合金、AuとGeとを主成分とする合金等)銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属などのろう材等が挙げられる。
(Jointing member 21)
The
(波長変換部材14)
波長変換部材14は、蛍光体と、透光性材料とを含む。透光性材料は、発光素子12から出射される光の60%以上を透過する材料、より好ましくは、70%、80%又は90%以上を透過する材料である。透光性材料としては、樹脂材料が好ましく、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、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、又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂、ガラス等が挙げられる。シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂がより好ましい。
(Wavelength conversion member 14)
The
蛍光体は、発光素子12からの光で励起されるものを用いる。例えば、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(YAG)系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LAG)、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(CaO−Al2O3−SiO2)系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)系蛍光体、βサイアロン蛍光体、CASN系又はSCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、硫化物系蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体を、青色光又は紫外線を発する発光素子12と適宜組み合わせることにより、様々な色の発光装置(例えば白色系の発光装置)を製造することができる。
A phosphor that is excited by light from the
波長変換部材14は、充填材(例えば、拡散剤、着色剤等)を含んでいてもよい。例えば、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラスが挙げられる。
The
蛍光体及び/又は充填材の含有量は、例えば、波長変換部材14の全重量に対して10〜80重量%程度が好ましい。
The content of the phosphor and / or filler is preferably about 10 to 80% by weight with respect to the total weight of the
以下に本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法の実施例を、具体的に説明する。 Examples of the method for manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be specifically described below.
実施例1
この実施例で製造する発光装置10は、図1A及び1Bに示すように、基体11、発光素子12、支持部材13、及び波長変換部材14を備える。
Example 1
The
基体11の母材11aは、ナフタレン系のエポキシ樹脂を含有するBT樹脂組成物を、市販のガラスクロスに含浸させて形成する。接続端子15、16は、母材11a側から、Cu/Ni/Au(合計厚さ:20μm)を積層して形成する。
The
発光素子12は、透光性基板17としてサファイア基板(厚さ:50μm)と、その上に形成された半導体積層体(厚さ:8〜12μm程度)18とを含む。半導体積層体18は、サファイア基板17とは反対側の表面(図1Dの下面18d)に、正負一対の電極19、20を有する。発光素子12は、その正負一対の電極19、20が、基体11の一対の接続端子15、16に、それぞれ、接合部材21としてAu−Sn共晶半田(厚さ:20μm)によって接続されている。
発光素子12は、青色光(発光中心波長455nm)を発光するLEDを用いる。LEDは、長さ(長手方向(x方向)の寸法)が1100μm、幅(短手方向(y方向)の寸法)230μm、厚さ(z方向の寸法)が100μmの直方体状である。
The
The
支持部材13は、外形寸法が、長さが1200μm、幅が300μm、厚さが150μmの略直方体状に成形されている。支持部材13の長手方向(x方向)に沿った側面は、基体11の長手方向(x方向)に沿った側面と同一面を形成している。支持部材13の第1部分13aにより、発光素子12の側面の全周を被覆する。発光素子12と基体11との隙間には、支持部材13の第2部分13bが、第1部分13aと一体的に設けられている。支持部材13の上面13uは、発光素子12の上面12uと略一致している(図1D参照)。支持部材13は、平均粒径14μmのシリカと、平均粒径0.25〜0.3μmの酸化チタンとを含むシリコーン樹脂から形成した。シリカと酸化チタンは、支持部材13の全重量に対して、それぞれ2〜2.5wt%及び40〜50wt%で含有する。
The supporting
発光素子12の上面12uに波長変換部材14(厚さ:20μm)が配置されている。この波長変換部材14は、YAG:Ce蛍光体を含有するシリコーン樹脂により形成されている。波長変換部材14は、支持部材13の上面13uも被覆している。波長変換部材14の外周縁は、支持部材13の上面13uの外周縁と一致している。
A wavelength conversion member 14 (thickness: 20 μm) is disposed on the
本実施例の発光装置10は、以下の製造方法によって製造することができる。まず、実施形態1の第1工程に従って、透光性基板170と、その第1の主面171上に配置された半導体積層体18と、半導体積層体18の下面18dに配置された一対の電極19、20とを備える発光素子120を準備する(図1D、図2H)。透光性基板170の側面173には、レーザスクライブによる変質部M(光吸収部Abs)が形成されている。図2Fにおいて、z方向の各寸法は、透光性基板170が約125μm、第1の主面171側の透光部Trが約80μm、変質部Mが約24μm、第2の主面172側の透光部Trが21μmである。図3A、図3Bに示したように、一対の接続端子15、16を備える基体11を準備する。この基体11に、図3Cに示すように、接続端子15、16の上に、接合部材21(半田)のバンプを形成する。発光素子120の一対の電極19、20をそれぞれ接続端子15、16上の接合部材21に対向するように、フリップチップで配置し、250℃で加熱して接合部材21をリフローし、冷却する。このようにして、基体11の上面11u上に発光素子12が接合される(図3D参照)。
The
その後、図3Eに示すように、発光素子120の全体を支持部材13で被覆する。支持部材13の被覆は、トランスファーモールドによって行う。このようなモールド法によって、発光素子120の側面に、支持部材13の第1部分13aを形成し、発光素子120と基体11との隙間に支持部材13の第2部分13bを配置することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 3E, the entire
図3E〜図3Fに示すように、発光素子120の基板170の第2の主面172側から、発光素子12の基板170と支持部材13の第1部分13aを、研削装置を用いて薄くする。研削用砥石としては、基板17よりも硬い材料(例えばダイヤモンド、SiC)から形成された研削ホイールを用い、加工レートを、例えば0.05〜5μm/秒程度に設定する。この実施例では、基板17が厚さ50μmになるまで、基板170と支持部材13とを同時に薄くする。光性基板170の側面173の変質部M(図2F)は除去される。研削後の発光素子12では、支持部材13の上面13uと発光素子12の基板17の上面17uとが面一となる(図3F)。
As shown in FIGS. 3E to 3F, the
基板17の上面17uに表面処理を施す。例えば、基板17の上面に格子状又は線状の溝又は山を形成する加工、レンズ形状への加工などが挙げられる。これらの表面処理は、公知の方法及び条件を適宜設定して利用することができる。次に、図3Gに示すように、基体11の上面11uと支持部材13の外側面とを覆う保護部材Pを設ける。と発光素子12の基板17の上面17uと支持部材13の上面に、波長変換部材14をパルススプレー法によって被覆する。
The
最後に、保護部材Pを除去して、発光装置10を得る(図1C)。 Finally, the protective member P is removed to obtain the light emitting device 10 (FIG. 1C).
実施例2
実施例2における発光装置10Aの製造方法では、発光素子12の透光性基板170と支持部材13とを薄くするのに、支持部材13が削れやすく、透光性基板170が削れにくい砥石(例えばアルミナ砥石)を用いて研削する。その結果、図7に示すように、支持部材13の上面13uが、発光素子12の透光性基板17の上面17uよりも若干(例えば、5μm程度)低くすることができる。
Example 2
In the manufacturing method of the light-emitting
なお、本発明は、実施形態及び実施例で例示した側面発光型(サイドビュータイプと称される)の発光装置10以外にも、上面発光型(トップビュータイプと称される)の発光装置にも適用することができる。
In addition to the side light emitting type (referred to as a side view type)
本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告、行き先案内等の各種表示装置、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、プロジェクタ装置などに用いることができる発光装置を製造するために利用することができる。 A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a backlight light source of a liquid crystal display, various lighting fixtures, a large display, various display devices such as an advertisement and a destination guide, and a digital video camera, a facsimile machine, a copier, The present invention can be used to manufacture a light emitting device that can be used for an image reading device in a scanner or the like, a projector device, or the like.
10、10A、40 発光装置
11 基体
11a、11b、82 母材
11c、11d スルーホール
12 発光素子
120 加工前の発光素子
13 支持部材
14 波長変換部材
15、15a、16、16a、 接続端子
17 透光性基板
170 加工前の透光性基板
18 半導体積層体
19、20 電極
21 接合部材
22 複合接続端子
24 複合基体
24a 母材
25 スリット
44 複合基体
45、45a、46 複合接続端子
Tr 透光部
M 変質部
Abs 光吸収部
10, 10A, 40 Light-emitting
Claims (7)
上面に接続端子を備えた基体の上面に、前記半導体積層体が設けられた側を対向させて前記発光素子を接合する第2工程と、
前記発光素子の側面と前記基体の一部とを覆い、前記基体の上面の接続端子の一部を露出する支持部材を設ける第3工程と、
前記第3工程より後に、前記透光性基板を、前記第2の主面側から、1μm〜100μmの厚みまで薄くして、前記光吸収部を除去する第4工程と、
前記第4工程より後に、前記支持部材の側面及び前記支持部材から露出する前記接続端子の上面を保護部材で被覆した状態で前記発光素子の上面に波長変換部材を形成する第5工程とを含む発光装置の製造方法。 A translucent substrate comprising a first main surface, a second main surface, a translucent portion and a side surface having a light absorbing portion having a light transmittance lower than that of the translucent portion, and the translucent substrate A first step of preparing a light emitting device including a semiconductor laminate provided on the first main surface;
A second step of bonding the light emitting element such that the side provided with the semiconductor laminate is opposed to the upper surface of the base having the connection terminal on the upper surface;
Have covered a part of the side surface and the base of the light emitting element, a third step of providing a support member to expose a portion of the connection terminals of the upper surface of the substrate,
After the third step, reducing the thickness of the light-transmissive substrate to a thickness of 1 μm to 100 μm from the second main surface side, and removing the light absorbing portion;
And a fifth step of forming a wavelength conversion member on the upper surface of the light emitting element in a state where the side surface of the support member and the upper surface of the connection terminal exposed from the support member are covered with a protective member after the fourth step. Manufacturing method of light-emitting device.
前記透光性基板を形成するためのウェーハ上に、複数の半導体層を積層する工程と、
前記ウェーハの分割線に沿って、前記透光性基板にレーザを照射して前記光吸収部を形成する工程と、
前記光吸収部に沿って複数の前記発光素子に分割する工程と、を含む方法によって製造された発光素子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。 The light emitting element is
Laminating a plurality of semiconductor layers on the wafer for forming the translucent substrate;
Irradiating the light-transmitting substrate with a laser along the dividing line of the wafer to form the light absorbing portion;
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitting element is manufactured by a method including: a step of dividing the light absorbing portion into a plurality of the light emitting elements.
前記第3工程において、隣接する前記発光素子の間が前記支持部材によって満たされており、
前記第4工程より後に、前記基体を、1つの前記発光素子を備えた発光装置に分割する工程をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
In the second step, a plurality of the light emitting elements are mounted on the upper surface of the base,
In the third step, the space between the adjacent light emitting elements is filled with the support member,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6 , further comprising the step of dividing the substrate into a light emitting device provided with one light emitting element after the fourth step.
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