JP6582827B2 - Substrate, light emitting device, and method of manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本開示は、基板及び発光装置、並びに発光装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate, a light emitting device, and a method for manufacturing the light emitting device.
LED(発光ダイオード)などの発光素子を実装基板に実装するには、半田や熱硬化性樹脂などの接合部材が用いられる。このとき、発光素子は、半田ペーストや熱硬化性樹脂を介して実装基板の所定位置に配置された後、リフロー炉などで加熱することで実装基板と接合される。接合部材として半田を用いる場合は、加熱処理により半田が溶融して液状となるため、その後に半田が固化するまでの間に発光素子が位置ずれするおそれがある。また、接合部材として熱硬化性樹脂を用いる場合は、加熱処理の初期段階で熱硬化性樹脂が溶融して液状となるため、更なる加熱処理で熱硬化性樹脂が硬化するまでの間に発光素子が位置ずれするおそれがある。そこで、発光素子などの半導体素子の実装位置を安定させるために、以下のような手法が採用されている。 In order to mount a light emitting element such as an LED (light emitting diode) on a mounting substrate, a bonding member such as solder or a thermosetting resin is used. At this time, the light-emitting element is disposed at a predetermined position on the mounting substrate via a solder paste or a thermosetting resin, and then joined to the mounting substrate by heating in a reflow furnace or the like. In the case where solder is used as the bonding member, the solder melts into a liquid state by heat treatment, and thus the light emitting element may be displaced until the solder is solidified thereafter. In addition, when a thermosetting resin is used as the joining member, the thermosetting resin melts into a liquid state at the initial stage of the heat treatment, so light emission occurs until the thermosetting resin is cured by further heat treatment. The element may be displaced. In order to stabilize the mounting position of a semiconductor element such as a light emitting element, the following method is employed.
例えば、第1の手法として、半導体素子と実装基板とを半田ペーストを用いて接合する場合において、実装基板側に切り欠きなどを形成することで、リフロー時に半田が濡れ拡がる箇所を制限し、セルフアライメント効果によって半導体素子の実装位置を安定させる手法がある。
また、第2の手法として、実装基板の実装面に、半導体素子の接続用パッドに加えて、半導体素子の周囲にパッドを有する配線パターンを設けておき、半導体素子の周囲のパッド上に半田バンプを形成し、半導体素子をフリップチップ実装する際の位置決めに利用する手法がある(特許文献1参照)。
また、第3の手法として、実装基板の実装面に、フォトリソグラフィ法によって感光性樹脂を用いて半導体素子の周囲に突起を形成し、半導体素子をフリップチップ実装する際の位置決めに利用する手法がある(特許文献1参照)。
For example, as a first method, when joining a semiconductor element and a mounting substrate using a solder paste, by forming a notch or the like on the mounting substrate side, the location where the solder wets and spreads during reflow is limited. There is a method of stabilizing the mounting position of the semiconductor element by the alignment effect.
As a second method, in addition to the connection pads for the semiconductor elements, a wiring pattern having pads around the semiconductor elements is provided on the mounting surface of the mounting substrate, and solder bumps are formed on the pads around the semiconductor elements. Is used for positioning when flip-chip mounting a semiconductor element (see Patent Document 1).
Further, as a third technique, there is a technique in which protrusions are formed around the semiconductor element by using a photolithography method on the mounting surface of the mounting substrate and used for positioning when the semiconductor element is flip-chip mounted. Yes (see Patent Document 1).
第1の手法では、実装する半導体素子の形状に対応した切り欠きを有する専用の実装基板が必要となるため、実装基板を共通化できず、高コストとなる。また、セルフアライメント効果が不十分で半導体素子の実装位置を安定することが十分でないこともある。更に、実装基板に設けられた切り欠き部からの応力集中によって、半導体素子が損傷するおそれがある。 In the first method, a dedicated mounting substrate having a notch corresponding to the shape of the semiconductor element to be mounted is required. Therefore, the mounting substrate cannot be shared and the cost is increased. In addition, the self-alignment effect is insufficient and it may not be sufficient to stabilize the mounting position of the semiconductor element. Further, the semiconductor element may be damaged due to the stress concentration from the notch provided on the mounting substrate.
第2の手法では、メタルマスクを使用して実装基板に半田ペーストを塗布する必要があるが、凹凸形状を有する実装基板には、メタルマスクを配置することが困難であるため、適用できる実装基板の形状が制限される。また、実装基板の半田バンプを形成する領域に、導電性のパッドを有する配線パターンを設ける必要があり、半導体素子の形状が異なるごとに専用の実装基板が必要となる。このため、実装基板が共通化できず、高コストとなる。
また、半田ペーストを塗布後に半田バンプを形成するときと、半導体素子をフリップチップ実装するときとの、二回のリフローが必要なため、実装基板にかかる熱負荷が大きくなる。更にまた、半導体素子を実装するためのリフロー時には、接合用の半田バンプだけでなく、位置決め用の半田バンプも溶融するため、セルフアライメント効果を利用できる配線パターンを有する実装基板でないと、半導体素子が位置ずれするおそれがある。
In the second method, it is necessary to apply a solder paste to the mounting substrate using a metal mask, but it is difficult to dispose the metal mask on a mounting substrate having an uneven shape. The shape is limited. In addition, it is necessary to provide a wiring pattern having conductive pads in a region where solder bumps are to be formed on the mounting board, and a dedicated mounting board is required every time the shape of the semiconductor element is different. For this reason, the mounting substrate cannot be made common, resulting in high costs.
In addition, since two reflows are required when the solder bump is formed after the solder paste is applied and when the semiconductor element is flip-chip mounted, the thermal load on the mounting substrate is increased. Furthermore, during reflow for mounting the semiconductor element, not only the solder bumps for bonding but also the solder bumps for positioning are melted. Therefore, the semiconductor element must be a mounting board having a wiring pattern that can use the self-alignment effect. There is a risk of displacement.
第3の手法では、フォトリソグラフィ法で半導体素子の位置決め用突起を形成する際に、露光マスクを用いて感光性樹脂層を露光する必要がある。このため、第2の手法と同様に、凹凸形状を有する実装基板には、露光マスクを配置することが困難であり、適用できる実装基板の形状が制限される。また、半導体素子の形状に合わせて露光マスクを作成する必要があるため、高コストとなる。 In the third method, it is necessary to expose the photosensitive resin layer using an exposure mask when forming the positioning protrusions of the semiconductor element by photolithography. For this reason, similarly to the second method, it is difficult to dispose an exposure mask on a mounting substrate having an uneven shape, and the applicable mounting substrate shape is limited. Moreover, since it is necessary to create an exposure mask in accordance with the shape of the semiconductor element, the cost is increased.
本開示に係る実施形態は、安価に製造可能で発光素子の実装性の良好な基板及びそれを用いた発光装置、並びに発光装置の製造方法を提供することを課題とする。 An object of an embodiment according to the present disclosure is to provide a substrate that can be manufactured at low cost and has good mounting properties of a light-emitting element, a light-emitting device using the substrate, and a method for manufacturing the light-emitting device.
本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、金属部材を持つ基板上に、所定の間隔を空けて少なくとも2箇所に第2金属を配置する工程と、少なくとも2箇所に配置された前記第2金属の間であって、前記金属部材上に第1金属を配置する工程と、少なくとも2箇所に配置された前記第2金属の間であって、前記第1金属上に発光素子を配置する工程と、前記第1金属を加熱溶融し、前記発光素子を前記基板に接合する工程と、を有する。 A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present disclosure includes a step of disposing a second metal in at least two places at a predetermined interval on a substrate having a metal member, and the first disposed in at least two places. Between the two metals, the step of arranging the first metal on the metal member, and between the second metals arranged in at least two places, and arranging the light emitting element on the first metal And a step of heating and melting the first metal and bonding the light emitting element to the substrate.
本開示の他の実施形態に係る発光装置の製造方法は、基板上に、所定の間隔を空けて少なくとも2箇所に第2熱硬化性樹脂を配置する工程と、少なくとも2箇所に配置された前記第2熱硬化性樹脂の間であって、前記基板上に第1熱硬化性樹脂を配置する工程と、少なくとも2箇所に配置された前記第2熱硬化性樹脂の間であって、前記第1熱硬化性樹脂上に発光素子を配置する工程と、前記第1熱硬化性樹脂を加熱硬化し、前記発光素子を前記基板に接合する工程と、を有する。 A method for manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present disclosure includes a step of disposing a second thermosetting resin in at least two places on a substrate at predetermined intervals, and the step of disposing the at least two places. Between the second thermosetting resin, between the step of disposing the first thermosetting resin on the substrate, and between the second thermosetting resin disposed in at least two locations, 1 It has the process of arrange | positioning a light emitting element on thermosetting resin, and the process of heat-hardening said 1st thermosetting resin, and joining the said light emitting element to the said board | substrate.
本開示の実施形態に係る発光装置は、金属部材を持つ基板と、前記金属部材上に配置される、平面視において多角形の発光素子と、前記金属部材と前記発光素子との間に配置され、前記金属部材と前記発光素子とを接合する第1金属と、平面視において、前記発光素子の周囲の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、前記第1金属の融点よりも高い融点を持つ第2金属と、を有し、前記第2金属の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2金属の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触している。 A light emitting device according to an embodiment of the present disclosure is disposed between a substrate having a metal member, a polygonal light emitting element disposed on the metal member, and the metal member and the light emitting element in a plan view. A first metal that joins the metal member and the light emitting element; and at least two sides around the light emitting element in a plan view; A second metal having a melting point higher than the melting point, and at least one of the second metals is spaced from the side surface of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side surface of the light emitting element, or At least one of the second metals is in contact with a side surface of the light emitting element.
本開示の実施形態に係る基板は、平面視において多角形の発光素子が配置される領域に金属部材を持つ基板であって、平面視において、前記発光素子が配置される領域の周囲の、前記多角形の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、台座部と突起部とを持つ第2金属を有する。 A substrate according to an embodiment of the present disclosure is a substrate having a metal member in a region in which a polygonal light emitting element is arranged in a plan view, and the periphery of the region in which the light emitting element is arranged in a plan view. One or more locations are provided for each side along at least two sides of the polygon, and the second metal having a pedestal portion and a projection portion is provided.
本開示の他の実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置される、平面視において多角形の発光素子と、前記基板と前記発光素子との間に配置され、前記基板と前記発光素子とを接合する第1熱硬化性樹脂と、平面視において、前記発光素子の周囲であって、前記多角形の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられる第2熱硬化性樹脂と、前記発光素子を覆う透光性部材と、を有し、前記第2熱硬化性樹脂の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2熱硬化性樹脂の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触している。 A light-emitting device according to another embodiment of the present disclosure includes a substrate, a polygonal light-emitting element that is disposed on the substrate, and is disposed between the substrate and the light-emitting element. A first thermosetting resin that joins the light emitting element, and a first thermosetting resin that is provided around the light emitting element in a plan view and that is provided at one or more locations on each side along at least two sides of the polygon. 2 a thermosetting resin and a translucent member that covers the light emitting element, and at least one of the second thermosetting resins has a shortest distance of 100 μm or less from a side surface of the light emitting element. Or at least one of the second thermosetting resins is in contact with the side surface of the light emitting element.
本開示の他の実施形態に係る基板は、平面視において多角形の発光素子が配置される領域を持つ基板であって、平面視において、前記発光素子が配置される領域の周囲の、前記多角形の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、台座部と突起部とを持つ第2熱硬化性樹脂を有する。 A substrate according to another embodiment of the present disclosure is a substrate having a region in which a polygonal light-emitting element is arranged in a plan view, and the substrate around the region in which the light-emitting element is arranged in a plan view. One or more locations are provided for each side along at least two sides of the square, and the second thermosetting resin having a pedestal portion and a projection portion is included.
本開示の実施形態に係る基板及び発光装置、並びに発光装置の製造方法によれば、実装性の良好な基板を安価に製造でき、また、発光素子が良好に位置決めされた発光装置を安価に製造することができる。 According to the substrate, the light emitting device, and the method for manufacturing the light emitting device according to the embodiments of the present disclosure, it is possible to manufacture a substrate with good mountability at a low cost, and to manufacture a light emitting device with a well positioned light emitting element at a low cost. can do.
以下、実施形態に係る基板及び発光装置、並びに発光装置の製造方法について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。 Hereinafter, a substrate, a light emitting device, and a method for manufacturing the light emitting device according to the embodiment will be described. The drawings referred to in the following description schematically show the present embodiment, and the scale, spacing, positional relationship, etc. of each member are exaggerated, or some of the members are not shown. There may be. Moreover, in the following description, the same name and code | symbol indicate the same or the same member in principle, and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
<第1実施形態>
[発光装置の構成]
第1実施形態に係る発光装置の構成について、図1A及び図1Bを参照して説明する。
図1Aは、第1実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。図1Bは、第1実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図であり、図1AのIB−IB線における断面を示す。なお、図1Aにおいて、透光性部材の下方に配置される部材は、当該透光性部材を透視して記載している。また、図1Bにおいて、位置決め部材の近傍の一部(円形の破線で囲んだ領域)を拡大して示している。
<First Embodiment>
[Configuration of light emitting device]
The configuration of the light emitting device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the light emitting device according to the first embodiment. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of the light emitting device according to the first embodiment, and shows a cross section taken along line IB-IB in FIG. 1A. In FIG. 1A, the members disposed below the translucent member are described with the translucent member seen through. Further, in FIG. 1B, a part of the vicinity of the positioning member (a region surrounded by a circular broken line) is shown in an enlarged manner.
第1実施形態に係る発光装置100は、全体の形状が略直方体であって、上面に開口する凹部2aを有するカップ状に形成された実装基板1と、凹部1a内に配置された発光素子2と、発光素子2を被覆する透光性部材5と、を主として備えて構成されている。発光素子2は、凹部1aの底面に設けられた複数の位置決め部材13によって位置決めされ、接合部材3を用いて実装基板1と接合されているとともに、ワイヤ4によって実装基板1と電気的に接続されている。
The
実装基板(基板)1は、支持部材11と、第1電極121、第2電極122及び第3電極123からなる電極12と、位置決め部材13とを備えて構成されている。
支持部材11は、電極12の3つの部材である第1電極121、第2電極122及び第3電極123を所定の配置で支持する部材である。支持部材11は、絶縁性の樹脂材料を用いて形成することができる。
凹部1aは、内側面が支持部材11で構成され、底面が第1電極121、第2電極122及び第3電極123、並びに支持部材11で構成されている。
The mounting substrate (substrate) 1 includes a
The
The inner surface of the
支持部材11に用いられる樹脂材料としては、例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を挙げることができる。熱可塑性樹脂の場合、例えば、ポリフタルアミド樹脂、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、不飽和ポリエステルなどを用いることができる。熱硬化性樹脂の場合、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂などを用いることができる。
Examples of the resin material used for the
支持部材11の凹部1aの内面において光を効率よく反射するために、支持部材11に光反射性物質の粒子を含有させてもよい。光反射性物質は、例えば、酸化チタン、ガラスフィラー、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛などの白色フィラーなどの、樹脂材料に含有されたときに表面での光反射性の高い材料である。
また、発光装置100の見切り性を高めるために、すなわち、凹部1aの開口とそれ以外の領域との輝度のコントラストを高めるために、支持部材11に光吸収性物質を含有させてもよい。光吸収性物質としては、カーボンブラックやグラファイトなどの黒色顔料を好適に用いることができる。
In order to efficiently reflect light on the inner surface of the
Further, in order to improve the parting ability of the
電極12は、第1電極121、第2電極122及び第3電極123からなり、Cu系合金などの板金を打ち抜き加工することで形成することができる。
第1電極121、第2電極122及び第3電極123は、平面視において支持部材11内に配置されたインナー部121a,122a,123aと、支持部材11の側面から突出するアウター部121b,122b,123bとから構成されている。インナー部121a,122a,123aの一部は、凹部1aの底面を構成している。
The
The
凹部1aの底面を構成する第1電極121のインナー部121aは、発光素子2の一方の極性の電極とワイヤ4を介して電気的に接続するための領域である。また、アウター部121bは、発光装置100を外部の回路基板と接続するための領域である。同様に、凹部1aの底面を構成する第2電極122のインナー部122aは、発光素子2の他方の極性の電極とワイヤ4を介して電気的に接続するための領域であり、アウター部122bは、発光装置100を外部の回路基板など接続するための領域である。
The
第3電極123のインナー部123aは、凹部1aの底面の中央部に設けられ、発光素子2を接合(ダイボンド)するための領域として用いられる。
なお、第3電極123は発光素子2と電気的に接続されていないが、アウター部123bを、外部の回路基板やヒートシンクなどと接続することで、第3電極123を発光素子2が発生する熱を外部に伝達する経路とすることができる。
また、第3電極123と発光素子2の電極とを、ワイヤ4又は導電性の接合部材3を介して電気的に接続するようにして、第3電極123は、発光素子2を外部接続するための電極端子として用いてもよい。
The
Although the
Further, the
第1電極121、第2電極122及び第3電極123は、下面が支持部材11から露出しているが、これらの下面の一部が支持部材11に被覆されるように設けられていてもよい。例えば、インナー部121a,122a,123aの下面の一部に溝や段差を設け、支持部材11との接合力が高くなるように構成してもよい。
The
なお、実装基板1は、凹部1aを有するものに限らず、平板状の基体上に、発光素子2を接合するための金属部材が設けられた形態であってもよい。基体としては、樹脂板、セラミックス板、上面に絶縁層が設けられた金属板など用いることができ、発光素子2を接合するための金属部材や配線パターンは、金属箔を貼付したものや、基体の上面にメッキ処理を施すことで形成したものであってもよい。
The mounting
位置決め部材(第2金属)13は、接合時に加熱溶融される半田などの接合部材3を用いて発光素子2を実装基板1に接合する際に、発光素子2の位置ずれを防止するための部材である。
位置決め部材13は、凹部1aの底面を構成する第3電極123のインナー部123a上に設けられ、平面視において、発光素子2の外周に沿って、複数個(8個)が配置されている。各位置決め部材13は、台座部13aと突起部13bとを有しており、発光素子2は、台座部13a上に載置され、突起部13bによって位置決めされている。
位置決め部材13は、金属ワイヤをインナー部123a上にボールボンディングすることで形成されるボールバンプを用いることができる。なお、位置決め部材13は、金属ワイヤを用いて形成されるが、発光素子2とは電気的に接続されていない。
The positioning member (second metal) 13 is a member for preventing the displacement of the
The positioning
The positioning
位置決め部材13の形成に用いられる金属ワイヤの径(ワイヤの太さ)は、特に限定されないが、例えば、25μm〜30μm程度のものを好適に用いることができる。また、金属ワイヤの材料としては、Au,Ag,Cu,Alから選択される少なくとも1種、又は、それらの合金を好適に用いることができる。
また、位置決め部材13は、300℃以上で溶融する半田を用いることもできる。接合部材3よりも融点が高い半田を用いることで、発光素子2の接合時に接合部材3を加熱溶融させても、位置決め部材13は溶融せず、また、比較的低温で位置決め部材13を配置することができる。
The diameter of the metal wire (wire thickness) used for forming the positioning
The positioning
台座部13aは、ボールボンディングの際に金属ワイヤの先端に形成される金属ボールに相当し、突起部13bは、当該金属ボールと連続する金属ワイヤに相当する。なお、台座部13aは、金属ボールが上下方向に押し潰されて、上面が平坦な円盤状に形成されている。突起部13bである金属ワイヤは、台座部13aの上面から、略垂直に上方向に延伸するように設けられており、その上端が発光素子2の下面よりも高くなるように設けられている。これによって、発光素子2を実装基板1に接合する際に、発光素子2が位置決め部材13を乗り越えないようにすることができる。また、発光素子2の光取り出しに影響しないように、位置決め部材13の上端である突起部13bの上端は、発光素子2の光取り出し面である上面よりも低くなるように設けることが好ましい。
The
また、位置決め部材13の台座部13a上に発光素子2を載置することで、発光素子2の下面とインナー部123aの上面との距離が台座部13aの厚さによって定められる。このため、発光素子2を接合するために必要な接合部材3の量を、発光素子2の平面視での面積と台座部13aの厚さとの積によって定めることができ、適切な量の接合部材3を安定して供給することが可能となる。これによって、発光素子2とインナー部123aとの接合面積が不足したり、発光素子2の側方に接合部材3がはみ出したりすることを抑制することができる。その結果、発光素子2の実装の信頼性を高めることができる。
Further, by placing the
突起部13bは、発光素子2の側面と接触するように配置されてもよいが、平面視において、複数の位置決め部材13の突起部13bで囲まれた領域が、発光素子2の外形よりも少し広くなるように位置決め部材13を配置することが好ましい。これによって、発光素子2を、位置決め部材13の突起部13bで囲まれた領域内に、容易に載置することができる。
The
また、位置決め部材13の配置数及び配置位置は、発光素子2の平面視での形状によって適宜に定めることができる。発光素子2の平面視形状が矩形である場合は、矩形の各辺に沿って、辺ごとに1個以上を配置することが好ましく、2個配置することがより好ましい。位置決め部材13の配置の他の例については後記する。
更にまた、位置決め部材13は、台座部13aと突起部13bとを有する構成としたが、突起部13bを有さない構成であってもよい。位置決め部材13の形状の他の例についても後記する。
Further, the number and position of the
Furthermore, although the positioning
また、位置決め部材13は、少なくとも一つが、発光素子2の側面との最短距離が100μm以内若しくは原材料として用いる金属ワイヤの径の4倍以内で、より好ましくは50μm以内若しくは前記した金属ワイヤの径の2倍以内で、発光素子2の側面から離間しているか、又は、少なくとも一つが、発光素子2の側面と接触しているように配置されることが好ましい。これによって、発光素子2を良好な精度で位置決めすることができる。
In addition, at least one of the
発光素子2は、サブマウント21上に4個のLED(発光ダイオード)チップ22と1個の保護素子23とが搭載されて構成されている。発光素子2は、ワイヤ4を介して第1電極121及び第2電極122と電気的に接続されており、第1電極121及び第2電極122に電源が接続されることで、LEDチップ22が発光するように構成されている。
また、発光素子2は、平面視において矩形形状を有しており、当該矩形形状の各辺に沿って、1辺に2個ずつ配置された位置決め部材13によって位置決めされ、接合部材3によって第3電極123のインナー部123aの上面に接合されている。
The
The
サブマウント21は、LEDチップ22を搭載するための1次実装基板であり、樹脂やセラミックスなどの平板状の基体上に、LEDチップ22及び保護素子23を実装するための配線パターンが設けられている。また、この配線パターンは、ワイヤ4を介して、第1電極121のインナー部121a及び第2電極122のインナー部122aと電気的に接続されている。また、サブマウント21は、LEDチップ22が発生する熱のヒートシンクとして用いることもできる。
The
LEDチップ22は、発光ダイオードのベアチップであり、サブマウント21の配線パターンと電気的に接続されている。
ここで用いられるLEDチップ22は、形状や大きさ、半導体材料などが特に限定されるものではない。LEDチップ22の発光色としては、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。近紫外から可視光領域に発光波長を有する、InXAlYGa1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、X+Y≦1)で表される窒化物半導体からなるLEDチップを好適に用いることができる。
LEDチップ22は、正負の電極が同じ面側に配置されたフェイスアップ実装型やフェイスダウン実装型のものでもよく、正負の電極が互いに異なる面側に配置されたものでもよい。
The
The
The
保護素子23は、LEDチップ22をESD(静電放電)から保護するために設けられており、ツェナーダイオード、バリスタ、コンデンサなどを用いることができる。
The
なお、発光素子2は、LEDチップ22がサブマウント21上に実装された形態に限らず、例えば、単体のLEDチップ22であってもよく、1個のLEDチップ22をパッケージ化したCSP(Chip Scale Package 又は Chip Size Package)であってもよい。
また、発光素子2の平面視形状は矩形に限らず、三角形、六角形、その他の多角形、円形、楕円形などであってもよい。また、サブマウント21に搭載されるLEDチップ22の個数は1個以上であればよい。
The
The planar view shape of the
また、第3電極123のインナー部123a上に配置される発光素子2は、1個に限らず、2個以上であってもよい。2個以上の発光素子2を配置する場合は、各発光素子2に対して、位置決め部材13が設けられることが好ましいが、一部の位置決め部材13を、隣接して配置される発光素子2の位置決めのために共用するようにしてもよい。
Further, the number of
接合部材(第1金属)3は、発光素子2を実装基板1の第3電極123のインナー部123aの上面に接合するための部材である。
接合部材3は、加熱処理により溶融し、その後に冷却して固化させることで、発光素子2と実装基板1とを接合する金属が用いられる。
接合部材3は、位置決め部材13よりも融点の低い材料が用いられる。これによって、位置決め部材13が溶融しない加熱温度で、発光素子2を実装基板1に接合させることができる。
The bonding member (first metal) 3 is a member for bonding the
The joining
A material having a melting point lower than that of the positioning
接合部材3としては、Au,Ag,Cu,Sn,Bi,Znから選択される少なくとも1種、又は、それらの合金を挙げることができる。接合部材3は、150℃〜280℃で溶融する半田を好適に基いることができる。このような半田としては、例えば、Sn系の鉛フリー半田やAuSn系半田を挙げることができる。
Examples of the
ワイヤ4は、発光素子2の電極と、第1電極121のインナー部121a及び第2電極122のインナー部122aと、を電気的に接続するための導電性の配線である。ワイヤ4としては、前記した位置決め部材13を形成するために用いられる金属ワイヤと同様のものを用いることができる。また、ワイヤ4は、ワイヤボンディング用のボンダーを用いて配線することができる。
The
透光性部材5は、実装基板1の凹部1a内に実装された発光素子2を被覆するものである。透光性部材5は、発光素子2などを、外力、埃、水分などから保護するとともに、発光素子2などの耐熱性、耐候性、耐光性を良好なものとするために設けられている。透光性部材5の材質としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂などの良好な透光性を有する熱硬化性樹脂や、透光性を有するガラスを挙げることができる。このような材料に加えて、所定の機能を持たせるために、蛍光体(波長変換物質)や光反射性物質、光拡散物質、その他のフィラーを含有させるようにしてもよい。
なお、透光性部材5は、凹部1a内全体を充填するように設けられているが、凹部1a内の一部に設けられてもよい。また、透光性部材5は、発光素子2を封止するように設けられることが好ましい。
The
In addition, although the
透光性部材5は、例えば蛍光体の粒子を含有させることで、発光装置100の色調調整を容易にすることができる。なお、蛍光体としては、透光性部材5よりも比重が大きく、発光素子2からの光を吸収し、波長変換するものを用いることができる。蛍光体は、透光性部材5よりも比重が大きいと、蛍光体を沈降させて、発光素子2の表面の近傍に配置することができる。
具体的には、例えば、YAG(Y3Al5O12:Ce)やシリケートなどの黄色蛍光体、あるいは、CASN(CaAlSiN3:Eu)やSCASN((Sr,Ca)AlSiN3:Eu)、KSF(K2SiF6:Mn)などの赤色蛍光体、を挙げることができる。
透光性部材5に含有させるフィラーとしては、例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、MgOなどの粒子を好適に用いることができる。また、所望外の波長の光を除去する目的で、例えば、有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させるようにしてもよい。
The
Specifically, for example, yellow phosphors such as YAG (Y 3 Al 5 O 12 : Ce) and silicate, CASN (CaAlSiN 3 : Eu), SCASN ((Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu), KSF And red phosphors such as (K 2 SiF 6 : Mn).
As a filler contained in the
[発光装置の製造方法]
次に、第1実施形態に係る発光装置の製造方法について、図2〜図10を参照して説明する。
図2は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図3Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における共通実装基板準備工程を示す平面図である。図3Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における共通実装基板準備工程を示す断面図であり、図3AのIIIB−IIIB線における断面を示す。図4Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程を示す平面図である。図4Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程を示す断面図であり、図4AのIVB−IVB線における断面を示す。図5Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程において、金属ボールを形成する工程を示す断面図である。図5Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程において、台座部を形成する工程を示す断面図である。図5Cは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程において、突起部を形成する工程を示す断面図である。図6Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における接合部材配置工程を示す平面図である。図6Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における接合部材配置工程を示す断面図であり、図6AのVIB−VIB線における断面を示す。図7Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における発光素子配置工程を示す平面図である。図7Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の発光素子配置工程を示す断面図であり、図7AのVIIB−VIIB線における断面を示す。図8は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における接合工程を示す断面図である。図9は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における配線工程を示す断面図である。図10は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法における透光性部材形成工程を示す断面図である。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
Next, a method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 3A is a plan view illustrating a common mounting substrate preparation process in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view showing the common mounting substrate preparation step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment, and shows a cross section taken along line IIIB-IIIB in FIG. 3A. FIG. 4A is a plan view showing a positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 4B is a cross-sectional view showing the positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment, and shows a cross section taken along line IVB-IVB in FIG. 4A. FIG. 5A is a cross-sectional view showing a step of forming a metal ball in the positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 5B is a cross-sectional view showing a step of forming the pedestal portion in the positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 5C is a cross-sectional view showing a step of forming a protrusion in the positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 6A is a plan view illustrating a joining member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view showing the bonding member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment, and shows a cross section taken along line VIB-VIB in FIG. 6A. FIG. 7A is a plan view showing a light-emitting element arranging step in the method for manufacturing the light-emitting device according to the first embodiment. FIG. 7B is a cross-sectional view showing the light-emitting element arranging step of the method for manufacturing the light-emitting device according to the first embodiment, and shows a cross-section along the line VIIB-VIIB in FIG. 7A. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a bonding process in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a wiring process in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a translucent member forming step in the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment.
本実施形態に係る発光装置の製造方法は、実装基板準備工程S11と、発光素子実装工程S12と、透光性部材形成工程S13と、個片化工程S14と、が含まれている。
なお、本実施形態に係る発光装置の製造方法は、実装基板準備工程S11から透光性部材形成工程S13までは、複数の実装基板1が、アウター部121b,122b,123bで連結された集合体の状態で用いられ、各実装基板1に対応する発光装置100が製造された後に、個片化工程S14において発光装置100が個片化されるが、1個のみ又は個片化された実装基板1を用いて発光装置100を製造するようにしてもよい。
The method for manufacturing a light emitting device according to the present embodiment includes a mounting substrate preparation step S11, a light emitting element mounting step S12, a translucent member forming step S13, and a singulation step S14.
In addition, the manufacturing method of the light-emitting device according to the present embodiment is an assembly in which a plurality of mounting
実装基板準備工程S11は、実装基板1を準備する工程であり、共通実装基板準備工程S111と、位置決め部材配置工程S112とが含まれている。
The mounting substrate preparation step S11 is a step of preparing the mounting
共通実装基板準備工程S111は、位置決め部材13が設けられていない実装基板1である共通実装基板10を準備する工程である。
共通実装基板10は、凹部1aの底面に露出する第3電極123のインナー部123aの上面よりも小さな発光素子2であれば実装可能なように構成されており、次の位置決め部材配置工程S112において位置決め部材13が配置されることで、個別の発光素子2の形状に対応した実装基板1となる。
The common mounting substrate preparation step S111 is a step of preparing the common mounting
The
共通実装基板10は、板金を打ち抜き加工することで、第1電極121、第2電極122及び第3電極123が形成されたリードフレームを形成し、当該リードフレームを支持部材11の形状に対応したキャビティを有する上下金型で挟み込み、金型のキャビティ内に樹脂を注入して樹脂成形することで形成することができる。
なお、共通実装基板10は、樹脂パッケージであるが、セラミックスの原材料であるグリーンシートを積層して焼成することでセラミックスパッケージを形成するようにしてもよく、セラミックスや樹脂などからなる平板状の基体上に、金属箔の貼付やメッキによって導電膜を形成し、エッチングなどによって配線パターンを形成した基板であってもよい。また、購入することで共通実装基板10を準備するようにしてもよい。
The
The
位置決め部材配置工程(第2金属を配置する工程)S112は、凹部1aの底面に露出する第3電極123のインナー部123aの上面に、少なくとも2個の位置決め部材13を、所定の間隔を空けて配置することで、共通実装基板10を個別の発光素子2の実装に対応した実装基板1とする工程である。
位置決め部材13は、発光素子2を位置決めする部位である突起部13bが、発光素子2の配置予定領域123cの周囲を囲むように、複数個が配置される。位置決め部材13は、互いに向かい合う一対の辺のそれぞれに沿って配置することが好ましいが、互いに隣接する2辺のそれぞれに沿って配置するようにしてもよい。位置決め部材13の個数は特に限定されないが、発光素子2の一辺に対し1〜5個程度が好ましく、1〜3個が特に好ましい。位置決め部材13の個数を減らすことで作業効率を向上することができる。
In the positioning member arranging step (the second metal placing step) S112, at least two
A plurality of the
位置決め部材13は、金属ワイヤをボールボンディングすることで形成される金属バンプが用いられる。
まず、ボンダーのキャピラリ600から導出される金属ワイヤ601の先端に、アーク放電を利用して金属ボール602を形成する(図5A参照)。
次に、キャピラリ600を移動して、熱や超音波振動を印加することで、金属ボール602を、第3電極123のインナー部123aの上面の所定の位置に接合させる。このとき、キャピラリ600の平坦な先端面600aで金属ボール602を押し潰すことで、上面が平坦な台座部13aが形成される(図5B参照)。
次に、キャピラリ600を上昇させて金属ワイヤ601を引き出し、カッター603を用いて金属ワイヤ601を所定の高さで切断することで、突起部13bを形成する(図5C参照)。但し、カッター603を用いずに、キャピラリ600を上昇させて金属ワイヤ601を引き出し、キャピラリ600を外側方向にスライドさせることで、金属ワイヤ601を切断することもできる。キャピラリ600を外側方向にスライドさせることで、発光素子2の実装の際に金属ワイヤ601が邪魔にならない。
以上の手順によって、位置決め部材13を形成することができる。
同様の手順で、順次に複数箇所に位置決め部材13を形成する。
The positioning
First, a
Next, the capillary 600 is moved, and heat and ultrasonic vibration are applied to join the
Next, the capillary 600 is raised, the
The positioning
The
なお、位置決め部材配置工程S112は、発光素子配置工程S122よりも前に行えばよく、接合部材配置工程S121の後に行うようにしてもよい。 The positioning member arrangement step S112 may be performed before the light emitting element arrangement step S122, or may be performed after the bonding member arrangement step S121.
発光素子実装工程S12は、発光素子2を実装基板1に実装する工程であり、接合部材配置工程S121と、発光素子配置工程S122と、接合工程S123と、配線工程S124とが含まれている。
The light emitting element mounting step S12 is a step of mounting the
接合部材配置工程(第1金属を配置する工程)S121は、第3電極123のインナー部123aの上面の、少なくとも2箇所に所定の間隔を空けて配置された位置決め部材13の間の領域である発光素子2の配置予定領域123c内に、適量の接合部材3を配置する工程である。接合部材3としては、リフロー法による半田接合に適した半田ペーストを用いることができる。接合部材3の適量は、位置決め部材13の台座部13aの厚さと、発光素子2の平面視での面積との積に基づいて定めることができる。接合部材3が半田ペーストである場合は、例えば、ディスペンサを用いて供給することができる。
Bonding member arrangement step (step of arranging the first metal) S121 is a region between the positioning
発光素子配置工程(発光素子を配置する工程)S122は、発光素子2を、その配置予定領域123cに設けられている接合部材3上に配置する工程である。発光素子2は、コレットなどを用いてピックアップされ、配置予定領域123cに配置される。
このとき、発光素子2は、位置決め部材13の台座部13a上に載置される。このため、接合部材3は、発光素子2によって過剰に押圧されることがないため、ペースト状の接合部材3が、平面視で発光素子2の外側にはみ出すことが抑制される。
Light emitting element arrangement | positioning process (process which arrange | positions a light emitting element) S122 is a process of arrange | positioning the
At this time, the
接合工程(発光素子を基板に接合する工程)S123は、発光素子2が配置された実装基板1に加熱処理を施すことで、接合部材3である半田を加熱溶融させ、発光素子2を実装基板1に接合する工程である。
加熱処理としては、リフロー炉などの加熱装置610を用いることができる。また、加熱処理における加熱温度は、接合部材3である半田(第1金属)の融点以上であり、位置決め部材13である金属バンプ(第2金属)の融点未満とする。これによって、位置決め部材13が溶融しないため、発光素子2を位置決めしたまま実装基板1に接合することができる。
In the bonding step (step of bonding the light emitting element to the substrate) S123, the mounting
As the heat treatment, a
配線工程S124は、ワイヤ4を用いて、発光素子2と、実装基板1の外部接続用電極である第1電極121及び第2電極122と、を電気的に接続する工程である。ワイヤ4は、ワイヤボンディング用のボンダーを用いて配線することができる。
The wiring step S <b> 124 is a step of electrically connecting the
透光性部材形成工程S13は、凹部1a内に実装された発光素子2を、透光性部材5で被覆する工程である。透光性部材5は、発光素子2に加えて、ワイヤ4及び凹部1aの底面に露出している電極12のインナー部121a,122a,123aも被覆するように形成することが好ましい。
本工程は、凹部1a内に透光性部材5を塗布することで行われる。透光性部材5の塗布方法としては、ポッティング法を好適に用いることができる。液状の樹脂材料などを凹部1a内に充填した後、固化又は硬化させることで透光性部材5を形成することができる。また、凹部1a内に透光性部材5を充填する方法としては、各種の印刷方法や樹脂成形方法を用いることもできる。
Translucent member formation process S13 is a process which coat | covers the
This step is performed by applying the
個片化工程S14は、互いに連結して形成された発光装置100を個片化する工程である。発光装置100の個片化は、複数の実装基板1を連結しているアウター部121b,122b,123bを、カッターなどを用いて切断することで行うことができる。
以上のように各工程を行うことによって、発光装置100を製造することができる。
以上のような構成を採ることで、実装基板を共通化することができ、結果として実装性の良好な基板、及び、発光装置を安価に製造することができる。
The separation process S14 is a process of separating the
The
By adopting the above configuration, the mounting substrate can be shared, and as a result, a substrate with good mounting properties and a light-emitting device can be manufactured at low cost.
<位置決め部材の形状の変形例>
第1実施形態における位置決め部材の形状の変形例について、図11A及び図11Bを参照して説明する。図11A及び図11Bは、それぞれ第1実施形態における位置決め部材の形状の変形例を示す断面図である。
<Modification of shape of positioning member>
A modification of the shape of the positioning member in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11A and 11B. 11A and 11B are cross-sectional views showing modifications of the shape of the positioning member in the first embodiment.
(変形例1−1)
位置決め部材13Aは、金属ボール602を用いて形成される位置決め部材13の台座部13aに相当する部位のみを有し、突起部13bを有さないものである。このため、発光素子2は位置決め部材13A上に載置されず、発光素子2の側面がボール状の位置決め部材13Aの側面によって位置決めされる。
(Modification 1-1)
The positioning
位置決め部材13Aは、前記した位置決め部材13の形成方法において、金属ボール602を第3電極123のインナー部123aの上面に接合した後に、金属ボール602の上端の高さで金属ワイヤ601を切断することで形成することができる。
なお、位置決め部材13Aが接合部材3の膜厚よりも厚くなるように、すなわち、位置決め部材13Aの上端が発光素子2の下面よりも高くなるように、適切な径の金属ワイヤ601を選択することが好ましい。
The positioning
Note that the
(変形例1−2)
位置決め部材13Bは、位置決め部材13の台座部13aに相当する金属ボール602を積層することで形成される積層バンプである。位置決め部材13Bは、複数の金属バンプを積層することで、接合部材3の膜厚に対して十分な厚さを有するように形成することができる。
位置決め部材13Bも、位置決め部材13Aと同様に、発光素子2の側面が位置決め部材13Bの側面によって位置決めされる。
(Modification 1-2)
The positioning
Similarly to the
(その他の変形例)
なお、位置決め部材13のように、突起部13bを有する構成であっても、発光素子2を台座部13a上に載置せずに、台座部13aの側面で発光素子2を位置決めするようにしてもよい。
(Other variations)
In addition, even if it is the structure which has the
<位置決め部材の配置箇所の変形例>
第1実施形態における位置決め部材の配置箇所の変形例について、図12A〜図12Fを参照して説明する。図12A〜図12Fは、それぞれ第1実施形態における位置決め部材の配置箇所の変形例を示す平面図である。なお、図12A〜図12Fにおいて、位置決め部材13の詳細構造は省略している。
第1実施形態に係る発光装置100において、位置決め部材13の配置箇所は、発光素子2の平面視形状が矩形の場合に、当該矩形の辺ごとに、2個ずつ配置するようにしたが、配置箇所を減らすようにしてもよい。
なお、図12A〜図12Fにおいて、位置決め部材13は、台座部13aに相当する部位の側面で位置決めするように示しているが、台座部13aと突起部13bとを有し、突起部13bで位置決めするものでもよく、前記した変形例の位置決め部材13Aや位置決め部材13Bであってもよい。
<Modification of the location of the positioning member>
The modification of the arrangement | positioning location of the positioning member in 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIG. 12A-FIG. 12F. FIG. 12A to FIG. 12F are plan views showing modifications of the location of the positioning member in the first embodiment. 12A to 12F, the detailed structure of the positioning
In the
12A to 12F, the positioning
(変形例2−1)
図12Aに示した変形例は、発光素子2の平面視形状が四角形の場合において、当該四辺形の4辺の内、2辺に沿って位置決め部材13を配置している。位置決め部材13は、互いに向かい合う一対の辺のそれぞれに沿って配置することが好ましいが、互いに隣接する2辺のそれぞれに沿って配置するようにしてもよい。互いに向かい合う一対の辺のそれぞれに位置決め部材13を配置して発光素子2を挟み込むことで、当該一対の辺が向かい合う方向と直交する方向についても、発光素子2を移動し難くすることができる。
なお、位置決め部材13は、それぞれの辺ごとに2箇所以上に配置するようにしてもよく、一方の辺に沿って1箇所、他方の辺に沿って2箇所以上に配置するようにしてもよい。
(Modification 2-1)
In the modification shown in FIG. 12A, when the planar view shape of the
The
一般的に、平面視での形状が、全ての内角が180°未満である凸形状の多角形(凸多角形)の発光素子2に対して、当該多角形の少なくとも互いに向かい合う一対の辺のそれぞれに沿って位置決め部材13を配置することで、有効に位置決めすることができる。ここで、「互いに向かい合う一対の辺」とは、当該一対の辺が平行に向かい合う場合に限らず、一対の辺の成す角度が90°未満であればよい。
In general, with respect to a
(変形例2−2)
図12Bに示した変形例は、発光素子2の平面視形状が四角形の場合において、当該四辺形の4辺の内、3辺に沿って位置決め部材13を配置している。位置決め部材13を、3辺以上に沿って配置することで、発光素子2をより確実に位置決めすることができる。
(Modification 2-2)
In the modification shown in FIG. 12B, when the planar view shape of the
(変形例2−3)
図12Cに示した変形例は、発光素子2の平面視形状が四辺形の場合において、当該四辺形の4辺全てに沿って位置決め部材13を配置している。このように、発光素子2の平面視形状が多角形の場合に、当該多角形の辺ごとに、少なくとも1個の位置決め部材13を配置することで、発光素子2をより確実に位置決めすることができる。
(Modification 2-3)
In the modification shown in FIG. 12C, when the planar view shape of the
(変形例2−4)
図12Dに示した変形例は、発光素子2の平面視形状が矩形の場合において、3辺にそれぞれ1個の位置決め部材13を配置し、1辺に2個の位置決め部材13を配置している。ここで、位置決め部材13と発光素子2の側面との間の隙間が比較的大きく設定される場合は、発光素子2の上面に垂直な軸回りの回転による位置ずれが発生し易くなる。このため、少なくとも一辺について、2個以上の位置決め部材13を配置することで、回転による位置ずれを抑制することができる。
また、発光素子2の平面視形状が、矩形以外の多角形の場合であっても同様に、何れかの1辺について2個以上の位置決め部材13を配置することが好ましい。
(Modification 2-4)
In the modification shown in FIG. 12D, when the planar view shape of the
Similarly, even when the planar view shape of the
(変形例2−5)
図12Eに示した変形例は、発光素子2の平面視形状が矩形の場合において、当該矩形の1辺が、第3電極123の端部の辺に沿って、その近傍に配置され、他の3辺にそれぞれ2個の位置決め部材13を配置している。接合部材3である半田を加熱溶融した際に、第3電極123の端部の辺に沿って配置された発光素子2の辺については、アライメント効果により位置決めされるため、位置決め部材13の配置を省略することができる。また、他の3辺に沿って配置される位置決め部材13は、辺ごとに1個以上であればよい。
また、発光素子2の平面視形状が、矩形以外の多角形の場合であっても同様に、当該多角形の1辺を、第3電極123の端部の辺に沿って配置することで、当該1辺について、位置決め部材13の配置を省略することができる。
なお、発光素子2が接合部材3から受ける応力が大きくならないように、アライメント効果を利用する辺は、1辺とすることが好ましい。
(Modification 2-5)
In the modification shown in FIG. 12E, when the planar view shape of the
Further, even when the planar view shape of the
In addition, it is preferable that the side using the alignment effect is one side so that the stress that the
(変形例2−6)
図12Fに示した変形例は、発光素子2の平面視における形状が六角形(略正六角形)であり、位置決め部材13が、当該六角形の6辺の一辺置きに配置されている。言い換えれば、位置決め部材13は、互いに隣り合わない3つの辺のそれぞれに沿って配置されている。このように、発光素子2の平面視形状が五角形以上の多角形の場合は、一部の辺について、位置決め部材13を設けないようにしても、発光素子2を位置決めすることができる。
なお、位置決め部材13は、当該六角形の一つの辺と、その一つの辺と隣り合う辺以外の3辺の内から選ばれる2つの辺のそれぞれと、に沿って設けるようにしてもよい。すなわち、他の3辺から選ばれる2辺同士は、互いに隣接していてもよい。
(Modification 2-6)
In the modification shown in FIG. 12F, the shape of the
The positioning
<第2実施形態>
第2実施形態に係る発光装置について、図13A〜図13Cを参照して説明する。
図13Aは、第2実施形態に係る発光装置において、発光素子の位置決め及び接合を説明するための断面図である。図13Bは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程において、台座部を形成する工程を示す断面図である。図13Cは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法における位置決め部材配置工程において、突起部を形成する工程を示す断面図である。
Second Embodiment
A light emitting device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 13A to 13C.
FIG. 13A is a cross-sectional view for explaining positioning and bonding of the light emitting elements in the light emitting device according to the second embodiment. FIG. 13B is a cross-sectional view illustrating a step of forming a pedestal portion in the positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the second embodiment. FIG. 13C is a cross-sectional view showing a step of forming a protrusion in the positioning member arranging step in the method for manufacturing the light emitting device according to the second embodiment.
第2実施形態に係る発光装置は、第1実施形態に係る発光装置100において、金属からなる位置決め部材13に代えて、熱硬化性樹脂からなる位置決め部材(第2熱硬化性樹脂)13Cを用い、金属からなる接合部材3に代えて、熱硬化性樹脂からなる接合部材(第1熱硬化性樹脂)3Cを用いるものである。他の構成については、第1実施形態の発光装置100と同様であるから、説明は省略する。
The light emitting device according to the second embodiment uses a positioning member (second thermosetting resin) 13C made of a thermosetting resin instead of the positioning
第2実施形態における位置決め部材13Cは、位置決め部材13と同様に、台座部13Caと突起部13Cbとを有するものである。また、発光素子2は、台座部13Ca上に載置され、発光素子2の側面は、突起部13Cbによって位置決めされる。
また、接合部材3Cとして熱硬化性樹脂を用いるため、加熱処理によって、発光素子2を実装基板1に接合させることができる。
熱硬化性樹脂を硬化させるために必要な加熱温度は、一般的なSn系の鉛フリー半田の融点よりも低いため、発光素子2や実装基板1などに過度の負荷をかけることなく発光素子2を実装基板1に実装することができる。
Similar to the positioning
Further, since the thermosetting resin is used as the
Since the heating temperature necessary for curing the thermosetting resin is lower than the melting point of a general Sn-based lead-free solder, the light-emitting
第2実施形態に係る発光装置は、第1実施形態に係る発光装置100の製造方法の位置決め部材配置工程S112において、熱硬化性樹脂を用いて位置決め部材13Cを形成し、接合部材配置工程S121において、接合部材3Cとして熱硬化性樹脂を配置することで製造することができる。他の工程については、第1実施形態と同様であるから、詳細な説明は省略する。
In the light emitting device according to the second embodiment, the positioning
本実施形態における位置決め部材配置工程S112において、位置決め部材13Cは、例えばディスペンサ620を用いて、液状の熱硬化性樹脂であるAステージ樹脂を所定の位置に供給し、加熱処理して硬化させることで、台座部13Caを形成する(図13B参照)。この段階では、台座部13Caは、仮硬化させてBステージ樹脂とすることが好ましい。また、第3電極123のインナー部123a上に供給するAステージ樹脂が適度に広がり、上面の少なくとも一部が平坦面となるようにAステージ樹脂の粘度を調整することが好ましい。これによって、台座部13Caの上面に平坦面を形成することができる。その結果、当該平坦面で発光素子2の下面の高さ方向の位置決めを精度よくできるため、接合部材3Cの必要な供給量を適切に定めることができる。
In positioning member arrangement process S112 in this embodiment,
次に、例えばディスペンサ630を用いて、液状の熱硬化性樹脂であるAステージ樹脂を台座部13Ca上に供給し、加熱処理して硬化させることで、突起部13Cbを形成する(図13C参照)。このとき、突起部13Cbを台座部13Caとともに本硬化させるように加熱することで、台座部13Caと突起部13Cbとを強固に接合させることができる。
Next, for example, by using a
また、突起部13Cbを形成するために用いるAステージ樹脂は、台座部13Caを形成するために用いたAステージ樹脂よりも粘度を高くすることが好ましい。これによって、小さな底面積で、より高い突起部13Cbを形成することができる。
なお、発光素子2の光取り出しに影響しないように、位置決め部材13Cの上端である突起部13Cbの上端が、発光素子2の上面よりも低くなるように設け、発光素子2の上面と位置決め部材13Cとが接触しないようにすることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the A stage resin used for forming the protrusion 13Cb has a higher viscosity than the A stage resin used for forming the pedestal 13Ca. As a result, a higher protrusion 13Cb can be formed with a small bottom area.
In order not to affect the light extraction of the
ここで、熱硬化性樹脂は、架橋反応する温度以上に加熱することにより、本硬化してCステージ樹脂となり、その後の加熱によって溶融しなくなる。このため、位置決め部材13Cを本硬化させてCステージ樹脂とした後に、接合工程S123を行うようにすることで、接合工程S123における加熱処理で位置決め部材13Cが溶融しないため、発光素子2を精度よく位置決めすることができる。
Here, when the thermosetting resin is heated to a temperature higher than the crosslinking reaction temperature, the thermosetting resin is fully cured to become a C-stage resin and is not melted by the subsequent heating. For this reason, after the
なお、位置決め部材13Cの配置箇所は、前記した第1実施形態及びその変形例2−1〜変形例2−4と同様である。
また、複数の位置決め部材13Cを形成する際に、1個ずつ台座部13Caと突起部13Cbとを形成してもよいが、仮硬化状態の複数の台座部13Caのみを先に形成し、次に、複数の突起部13Cbを形成し、その後に、全ての位置決め部材13Cを本硬化させるようにしてもよい。これによって、加熱処理の合計時間を短縮することができる。
In addition, the arrangement | positioning location of 13 C of positioning members is the same as that of 1st Embodiment mentioned above and its modification 2-1 to modification 2-4.
Further, when forming the plurality of
本実施形態における接合部材配置工程S121において、接合部材3Cとして液状の、すなわちAステージの熱硬化性樹脂を発光素子2の配置予定領域123c内に配置する。
また、接合部材3Cの硬化を、例えば、80℃〜90℃程度の温度に加熱することでAステージ樹脂からBステージ樹脂に変化させる仮硬化と、150℃程度の温度に加熱することでBステージ樹脂からCステージ樹脂に変化させる本硬化と、の2段階で行うことで、発光素子2に掛かる熱応力を低減することができて好ましい。これによって、発光素子2にクラックなどの損傷が発生することを防止することができる。
接合部材3Cとしては、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、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの樹脂を1種類以上含むハイブリッド樹脂などを挙げることができ、なかでも、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましい。なお、このような材料を本硬化させるための温度は、120℃〜180℃程度である。
In the bonding member arrangement step S121 in the present embodiment, a liquid, that is, A-stage thermosetting resin is arranged as the
Further, the curing of the joining
Examples of the
なお、第1実施形態において、接合部材3として、硬化温度が位置決め部材13の融点よりも低い熱硬化性樹脂を用いるようにしてもよい。また、第2実施形態において、接合部材3Cとして、位置決め部材13Cの耐熱温度よりも低い融点を有する半田を用いるようにしてもよい。
In the first embodiment, a thermosetting resin having a curing temperature lower than the melting point of the positioning
本開示の実施形態に係る発光装置は、照明用装置、車載用発光装置などに利用することができる。 The light emitting device according to the embodiment of the present disclosure can be used for an illumination device, an in-vehicle light emitting device, and the like.
1 実装基板(基板)
1a 凹部
10 共通基板
11 支持部材
12 電極
121 第1電極
121a インナー部
121b アウター部
122 第2電極
122a インナー部
122b アウター部
123 第3電極(金属部材)
123a インナー部
123b アウター部
123c 配置予定領域
13 位置決め部材(第2金属)
13a 台座部
13b 突起部
13A,13B 位置決め部材(第2金属)
13C 位置決め部材(第2熱硬化性樹脂)
13Ca 台座部
13Cb 突起部
2 発光素子
21 サブマウント
22 LEDチップ
23 保護素子
3 接合部材(第1金属)
3C 接合部材(第1熱硬化性樹脂)
4 ワイヤ
5 透光性部材
100 発光装置
600 キャピラリ
600a 先端面
601 金属ワイヤ
602 金属ボール
603 カッター
610 加熱装置
620,630 ディスペンサ
621,631 熱硬化性樹脂
1 Mounting board (board)
DESCRIPTION OF
123a
13C Positioning member (second thermosetting resin)
13Ca pedestal part
3C bonding member (first thermosetting resin)
DESCRIPTION OF
Claims (24)
少なくとも2箇所に配置された前記第2金属の間であって、前記金属部材上に第1金属を配置する工程と、
少なくとも2箇所に配置された前記第2金属の間であって、前記第1金属上に発光素子を配置する工程と、
前記第1金属を加熱溶融し、前記発光素子を前記基板に接合する工程と、を有し、
前記第2金属の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2金属の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触し、
前記第2金属は、300℃以上で溶融する半田である発光装置の製造方法。 Disposing a second metal in at least two places on a substrate having a metal member at a predetermined interval;
Disposing the first metal on the metal member between the second metals disposed in at least two locations;
A step of disposing light emitting elements on the first metal between the second metals disposed in at least two places;
Heating and melting the first metal, and bonding the light emitting element to the substrate ,
At least one of the second metals is separated from the side surface of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side surface of the light emitting element, or at least one of the second metal is separated from the side surface of the light emitting element. Touch,
The method of manufacturing a light emitting device , wherein the second metal is solder that melts at 300 ° C. or higher .
少なくとも2箇所に配置された前記第2金属の間であって、前記金属部材上に第1金属を配置する工程と、 Disposing the first metal on the metal member between the second metals disposed in at least two locations;
少なくとも2箇所に配置された前記第2金属の間であって、前記第1金属上に発光素子を配置する工程と、 A step of disposing light emitting elements on the first metal between the second metals disposed in at least two places;
前記第1金属を加熱溶融し、前記発光素子を前記基板に接合する工程と、を有し、 Heating and melting the first metal, and bonding the light emitting element to the substrate,
前記第2金属は、台座部と突起部とを持ち、 The second metal has a pedestal and a protrusion,
前記発光素子は、前記台座部上に配置され、 The light emitting element is disposed on the pedestal;
平面視において、少なくとも2つの前記第2金属の前記突起部の間に前記発光素子が配置され、 In plan view, the light emitting element is disposed between the protrusions of at least two of the second metals,
前記第2金属の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2金属の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触している発光装置の製造方法。 At least one of the protrusions of the second metal is separated from the side of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side of the light emitting element, or at least one of the protrusions of the second metal. And a method of manufacturing a light emitting device in contact with a side surface of the light emitting element.
少なくとも2箇所に配置された前記第2熱硬化性樹脂の間であって、前記基板上に第1熱硬化性樹脂を配置する工程と、
少なくとも2箇所に配置された前記第2熱硬化性樹脂の間であって、前記第1熱硬化性樹脂上に発光素子を配置する工程と、
前記第1熱硬化性樹脂を加熱硬化し、前記発光素子を前記基板に接合する工程と、を有し、
前記第2熱硬化性樹脂は、台座部と突起部とを持ち、
前記発光素子は、前記台座部上に配置され、
平面視において、少なくとも2つの前記第2熱硬化性樹脂の前記突起部の間に前記発光素子が配置され、
前記第2熱硬化性樹脂の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2熱硬化性樹脂の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触している発光装置の製造方法。 A step of disposing a second thermosetting resin in at least two places on the substrate at a predetermined interval;
A step of arranging the first thermosetting resin on the substrate between the second thermosetting resins arranged in at least two places;
A step of arranging a light emitting element on the first thermosetting resin between the second thermosetting resins arranged in at least two places;
Heat curing the first thermosetting resin, and bonding the light emitting element to the substrate ,
The second thermosetting resin has a pedestal part and a protrusion part,
The light emitting element is disposed on the pedestal;
In plan view, the light emitting element is disposed between the protrusions of at least two of the second thermosetting resins,
At least one of the protrusions of the second thermosetting resin is separated from the side surface of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side surface of the light emitting element, or of the second thermosetting resin. at least one of the protrusions method aspect and in contact with not that the light-emitting device of the light emitting element.
前記金属部材上に配置される、平面視において多角形の発光素子と、
前記金属部材と前記発光素子との間に配置され、前記金属部材と前記発光素子とを接合する第1金属と、
平面視において、前記発光素子の周囲の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、前記第1金属の融点よりも高い融点を持つ第2金属と、
を有し、
前記第2金属の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2金属の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触し、
前記第2金属は、300℃以上で溶融する半田である発光装置。 A substrate having a metal member;
A polygonal light emitting element in a plan view, disposed on the metal member;
A first metal disposed between the metal member and the light emitting element and joining the metal member and the light emitting element;
A second metal having a melting point higher than the melting point of the first metal provided in one or more places along each of the two sides along at least two sides around the light emitting element in a plan view;
Have
At least one of the second metals is separated from the side surface of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side surface of the light emitting element, or at least one of the second metal is separated from the side surface of the light emitting element. Touch ,
The light emitting device , wherein the second metal is solder that melts at 300 ° C. or higher .
前記金属部材上に配置される、平面視において多角形の発光素子と、
前記金属部材と前記発光素子との間に配置され、前記金属部材と前記発光素子とを接合する第1金属と、
平面視において、前記発光素子の周囲の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、前記第1金属の融点よりも高い融点を持つ第2金属と、
を有し、
前記第2金属は、台座部と突起部とを持ち、
前記発光素子は、前記台座部上に配置され、
平面視において、少なくとも2つの前記第2金属の前記突起部の間に前記発光素子が配置され、
前記第2金属の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2金属の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触している発光装置。 A substrate having a metal member;
A polygonal light emitting element in a plan view, disposed on the metal member;
A first metal disposed between the metal member and the light emitting element and joining the metal member and the light emitting element;
A second metal having a melting point higher than the melting point of the first metal provided in one or more places along each of the two sides along at least two sides around the light emitting element in a plan view;
Have
The second metal has a pedestal and a protrusion,
The light emitting element is disposed on the pedestal;
In plan view, the light emitting element is disposed between the protrusions of at least two of the second metals,
At least one of the protrusions of the second metal is separated from the side of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side of the light emitting element, or at least one of the protrusions of the second metal. One is a side and in contact with that light emission device of the light emitting element.
前記第2金属は、前記四角形の4辺の内、少なくとも2辺に沿って設けられている請求項8又は請求項9に記載の発光装置。 In plan view, the light emitting element is a quadrangle,
The light emitting device according to claim 8 or 9 , wherein the second metal is provided along at least two sides of the four sides of the quadrangle.
前記第2金属は、前記四角形の4辺の内、少なくとも3辺に沿って設けられている請求項8又は請求項9に記載の発光装置。 In plan view, the light emitting element is a quadrangle,
The light emitting device according to claim 8 or 9 , wherein the second metal is provided along at least three sides of the four sides of the quadrangle.
前記第2金属は、前記四角形の4辺全てに沿って設けられている請求項8又は請求項9に記載の発光装置。 In plan view, the light emitting element is a quadrangle,
The light emitting device according to claim 8 or 9 , wherein the second metal is provided along all four sides of the quadrangle.
前記第2金属は、前記六角形の一つの辺と、その一つの辺と隣り合う辺以外の2つの辺のそれぞれと、に沿って設けられている請求項8又は請求項9に記載の発光装置。 In plan view, the light emitting element is hexagonal,
The light emission according to claim 8 or 9 , wherein the second metal is provided along one side of the hexagon and two sides other than the side adjacent to the one side. apparatus.
平面視において、少なくとも2つの前記第2金属の前記突起部の間に前記発光素子が配置されている請求項19に記載の発光装置。 The light emitting element is disposed on the pedestal;
The light-emitting device according to claim 19 , wherein the light-emitting element is arranged between the protrusions of at least two of the second metals in a plan view.
平面視において、前記発光素子が配置される配置予定領域の周囲の、前記多角形の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、台座部と突起部とを持つ第2金属を有し、
前記第2金属は、300℃以上で溶融する半田である発光素子用の基板。 A substrate for a light emitting element having a metal member in a region where a polygonal light emitting element is arranged in a plan view,
In plan view, a second region having at least one pedestal portion and a projecting portion is provided for each side along at least two sides of the polygon around a region where the light emitting element is to be arranged . Has metal,
The substrate for a light emitting element, wherein the second metal is solder that melts at 300 ° C. or higher .
前記基板上に配置される、平面視において多角形の発光素子と、
前記基板と前記発光素子との間に配置され、前記基板と前記発光素子とを接合する第1熱硬化性樹脂と、
平面視において、前記発光素子の周囲であって、前記多角形の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられる第2熱硬化性樹脂と、
前記発光素子を覆う透光性部材と、
を有し、
前記第2熱硬化性樹脂は、台座部と突起部とを持ち、
前記発光素子は、前記台座部上に配置され、
平面視において、少なくとも2つの前記第2熱硬化性樹脂の前記突起部の間に前記発光素子が配置され、
前記第2熱硬化性樹脂の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面との最短距離が100μm以内で前記発光素子の側面から離間している、又は、前記第2熱硬化性樹脂の前記突起部の少なくとも1つが、前記発光素子の側面と接触している発光装置。 A substrate,
A polygonal light emitting element in plan view, disposed on the substrate,
A first thermosetting resin disposed between the substrate and the light emitting element, and joining the substrate and the light emitting element;
A second thermosetting resin that is provided around the light-emitting element and is provided at least one place for each side along at least two sides of the polygon in plan view;
A translucent member covering the light emitting element;
Have
The second thermosetting resin has a pedestal part and a protrusion part,
The light emitting element is disposed on the pedestal;
In plan view, the light emitting element is disposed between the protrusions of at least two of the second thermosetting resins,
At least one of the protrusions of the second thermosetting resin is separated from the side surface of the light emitting element within a shortest distance of 100 μm from the side surface of the light emitting element, or of the second thermosetting resin. A light-emitting device in which at least one of the protrusions is in contact with a side surface of the light-emitting element.
平面視において、前記発光素子が配置される配置予定領域の周囲の、前記多角形の少なくとも2辺に沿って、それぞれの辺ごとに1箇所以上設けられ、台座部と突起部とを持つ第2熱硬化性樹脂を有する発光素子用の基板。 A substrate for a light-emitting element having a region where a polygonal light-emitting element is arranged in a plan view,
In plan view, a second region having at least one pedestal portion and a projecting portion is provided for each side along at least two sides of the polygon around a region where the light emitting element is to be arranged . A substrate for a light-emitting element having a thermosetting resin.
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