JP6614313B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子と内部配線を有する樹脂層とを備える発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a semiconductor light emitting element and a resin layer having internal wiring.
発光ダイオード等の半導体発光素子(発光素子)を用いた発光装置は小型化が容易で、かつ高い発光効率が得られることから広く用いられている。
発光素子を用いた発光装置は、大別すると、発光素子にパッド電極を設ける面が、実装基板と反対側の面であるフェイスアップ型と、実装基板と対向する面である発光素子の下面に電極を設けたフェイスダウン型の2種類がある。
Light-emitting devices using semiconductor light-emitting elements (light-emitting elements) such as light-emitting diodes are widely used because they can be easily miniaturized and can provide high light emission efficiency.
A light emitting device using a light emitting element can be broadly divided into a face-up type in which the surface on which the pad electrode is provided on the light emitting element is a surface opposite to the mounting substrate, and a lower surface of the light emitting element that is a surface facing the mounting substrate. There are two types of face-down type with electrodes.
フェイスアップ型では発光素子をリード等にマウントし、発光素子とリードとの間をボンディングワイヤ等により接続する。このため、実装基板に実装して同基板の表面に垂直な方から平面視した場合、ボンディングワイヤの一部が発光素子よりも外側に位置する必要があり小型化に限界があった。 In the face-up type, the light emitting element is mounted on a lead or the like, and the light emitting element and the lead are connected by a bonding wire or the like. For this reason, when mounted on a mounting substrate and viewed in plan from the direction perpendicular to the surface of the substrate, a part of the bonding wire needs to be positioned outside the light emitting element, and there is a limit to downsizing.
一方、フェイスダウン型(フリップチップ型の形態を取ることが多い)では、発光素子の表面に設けたパッド電極と、実装基板上に設けた配線とを、実装基板の表面に垂直な方から平面視した場合に発光素子の内側に位置するバンプ又は金属ピラー等の接続手段により電気的に接続することが可能である。
これにより、発光装置のサイズ(とりわけ実装基板に垂直な方向から平面視したサイズ)を発光素子のチップに近いレベルまで小型化することができる。
On the other hand, in the face-down type (often flip chip type), the pad electrode provided on the surface of the light emitting element and the wiring provided on the mounting substrate are planar from the direction perpendicular to the surface of the mounting substrate. When viewed, it can be electrically connected by connecting means such as bumps or metal pillars located inside the light emitting element.
As a result, the size of the light emitting device (particularly, the size in plan view from the direction perpendicular to the mounting substrate) can be reduced to a level close to the chip of the light emitting element.
そして、最近ではより一層の小型化を進めるため、又は発光効率をより高めるために、サファイア等の成長基板(透光性基板)を除去、又はその厚さを薄くしたフェイスダウン型の発光装置が用いられている。 In recent years, there has been a face-down type light emitting device in which a growth substrate (translucent substrate) such as sapphire is removed or the thickness thereof is reduced in order to further reduce the size or increase the light emission efficiency. It is used.
成長基板は、その上に発光素子を構成するn型半導体層及びp型半導体層を成長させるために用いる基板であって、厚さが薄く強度の低い発光素子を支持することにより発光装置の強度を向上させる効果も有している。
このため、発光素子を形成した後に、成長基板を除去した発光装置又は成長基板の厚さを薄くした発光装置では、例えば、特許文献1に示されるように、発光素子を支持するために電極側(実装基板と対向する側)に樹脂層を設けるとともに、この樹脂層を貫く金属ピラーを形成して、この金属ピラーにより発光素子の電極と実装基板に設けた配線(配線層)とを電気的に接続している。
そして、この金属ピラーを含む樹脂層を有することで発光装置は十分な強度を確保することができる。
The growth substrate is a substrate used for growing an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer constituting the light-emitting element on the growth substrate, and supports the light-emitting element having a small thickness and low strength, thereby increasing the strength of the light-emitting device. It also has the effect of improving.
For this reason, in the light emitting device in which the growth substrate is removed after the light emitting element is formed or the light emitting device in which the thickness of the growth substrate is reduced, for example, as shown in
And by having the resin layer containing this metal pillar, a light-emitting device can ensure sufficient intensity | strength.
一方、発光素子ではないが、例えば、特許文献2や特許文献3には、実装基板の配線と、外部と接続するために樹脂の表面に設けられた端子とを、金属ワイヤで接続する方法が開示されている。
On the other hand, although it is not a light emitting element, for example, in
ここで、発光装置が十分な強度を有するために樹脂層は、例えば数十μmレベル以上又は1mm以上のように十分な厚さを有する必要がある。このため、金属ピラーも数十μm以上又は1mm以上というような厚さが必要となる。
一方、特許文献1に記載されたような金属ピラーは、通常、電解メッキ法により形成されるため、このように厚い金属ピラー(金属膜)を形成するためには長い時間を要するため量産性(生産性)が低くなるという問題がある。
更に、厚膜にメッキ層を形成すると、樹脂層との間の応力や内部応力のためにメッキ層に反りが生じやすくなり、その結果、発光素子からメッキ層が剥がれたり、安定した形状で発光装置を作製できなったりする恐れがある。
Here, in order for the light emitting device to have sufficient strength, the resin layer needs to have a sufficient thickness, for example, several tens of μm level or more, or 1 mm or more. For this reason, the metal pillar needs to have a thickness of several tens of μm or more or 1 mm or more.
On the other hand, since the metal pillars described in
Furthermore, when a plating layer is formed on a thick film, the plating layer is likely to warp due to stress between the resin layer and internal stress. As a result, the plating layer is peeled off from the light emitting element, and light is emitted in a stable shape. There is a risk that the device cannot be manufactured.
そこで、特許文献2や特許文献3に開示された方法を適用して、金属ピラーに代えて金属ワイヤを用いることが考えられる。 樹脂層が前記した範囲の厚さであれば、使用する金属ワイヤの長さを変えるだけで、生産性をほとんど変えることなく内部配線を形成することができる。
Therefore, it is conceivable to apply a method disclosed in
一方、発光素子は発熱量が多く、温度上昇に伴って発光出力が低下することが知られている。このため、発光素子で発生した熱を迅速に放熱して、過度に温度上昇しないようにする必要がある。ここで、支持体である樹脂層の厚さが厚くなると金属ワイヤも長くなる。しかしながら、一般的に金属ワイヤは、電解メッキ法で形成される金属ピラーに比べて細いため、長さが長くなると金属ワイヤの熱抵抗が大きくなり、金属ワイヤを熱伝導経路とする放熱性が低下することとなる。その結果、発光素子が過度に温度上昇すると、発光装置の発光出力が低下することとなる。
そこで本発明は、生産性と放熱性とのバランスがよい発光装置を提供することを課題とする。
On the other hand, it is known that the light emitting element generates a large amount of heat and the light emission output decreases as the temperature rises. For this reason, it is necessary to quickly dissipate the heat generated in the light emitting element so that the temperature does not rise excessively. Here, as the thickness of the resin layer as the support increases, the metal wire also increases. However, since metal wires are generally thinner than metal pillars formed by electrolytic plating, the thermal resistance of the metal wires increases as the length increases, reducing heat dissipation using the metal wires as heat conduction paths. Will be. As a result, when the temperature of the light emitting element is excessively increased, the light emission output of the light emitting device is decreased.
Thus, an object of the present invention is to provide a light-emitting device with a good balance between productivity and heat dissipation.
前記した課題を解決するために、本発明に係る一形態の発光装置の製造方法は、
第1導電型半導体層と第2導電型半導体層とを含む半導体積層体と、前記第1導電型半導体層に接続された第1電極と、前記第2導電型半導体層に接続された第2電極と、を含む発光素子を準備する工程と、
前記第1電極と前記2電極とを金属ワイヤにより接続する工程と、
前記金属ワイヤ及び前記発光素子を覆うように、第1樹脂層を形成する工程と、
前記金属ワイヤ及び前記第1樹脂層の一部を除去し、一端が前記第1電極に接続され他端が前記第1樹脂層から露出する第1金属ワイヤと、一端が前記第2電極に接続され他端が前記第1樹脂層から露出する第2金属ワイヤと、に分離する工程と、
前記第1樹脂層の表面に、前記第1金属ワイヤの他端に接続される第1金属層と、前記第2金属ワイヤの他端に接続される第2金属層と、を形成する工程と、を含む。
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a light-emitting device according to an aspect of the present invention includes:
A semiconductor stacked body including a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor layer; a first electrode connected to the first conductive semiconductor layer; and a second electrode connected to the second conductive semiconductor layer. Preparing a light emitting element including an electrode;
Connecting the first electrode and the two electrodes by a metal wire;
Forming a first resin layer so as to cover the metal wire and the light emitting element;
The metal wire and a part of the first resin layer are removed, one end is connected to the first electrode and the other end is exposed from the first resin layer, and one end is connected to the second electrode And the other end is separated into a second metal wire exposed from the first resin layer,
Forming a first metal layer connected to the other end of the first metal wire and a second metal layer connected to the other end of the second metal wire on the surface of the first resin layer; , Including.
本発明の発光装置によれば、支持体の内部配線において、金属メッキ層と、金属ワイヤ又は金属ワイヤバンプとを組み合わせることにより、金属メッキ層の変形や製造に要する時間の増加を抑えるとともに、金属ワイヤ又は金属ワイヤバンプによる熱抵抗の上昇を抑えることができる。 According to the light emitting device of the present invention, in the internal wiring of the support, by combining a metal plating layer and a metal wire or a metal wire bump, the deformation of the metal plating layer and an increase in time required for production are suppressed, and the metal wire Alternatively, an increase in thermal resistance due to metal wire bumps can be suppressed.
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法の実施形態について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明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、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。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又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
Embodiments of a light emitting device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below.
Note that the drawings referred to in the following description schematically show the present invention, and therefore the scale, spacing, positional relationship, etc. of each member are exaggerated, or some of the members are not shown. There is a case. In addition, the scale and interval of each member may not match in the plan view and the cross-sectional view thereof. Moreover, in the following description, the same name and the code | symbol are showing the same or the same member in principle, and shall abbreviate | omit detailed description suitably.
また、本発明の各実施形態に係る発光装置において、「上」、「下」、「左」及び「右」などは、状況に応じて入れ替わるものである。本明細書において、「上」、「下」などは、説明のために参照する図面において構成要素間の相対的な位置を示すものであって、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。 Further, in the light emitting device according to each embodiment of the present invention, “upper”, “lower”, “left”, “right”, and the like are interchanged depending on the situation. In the present specification, “upper”, “lower” and the like indicate relative positions between components in the drawings referred to for explanation, and indicate absolute positions unless otherwise specified. Not intended.
<第1実施形態>
[発光装置の構成]
まず、図1Aから図1Dを参照して、本発明の第1実施形態に係る発光装置の構成について説明する。
第1実施形態に係る発光装置100は、図1Aから図1Dに示すように、成長基板が除去されたLED(発光ダイオード)構造を有する半導体発光素子1(以下、適宜に「発光素子」と呼ぶ)と、発光素子1の一方の面側に設けられた支持体3と、発光素子1の他方の面側に設けられた蛍光体層(波長変換層)2とから構成される。発光素子1の一方の面側には、n側電極13及びp側電極15が設けられ、支持体3内に設けられる内部配線である金属ワイヤ32n,32p及び金属メッキ層33n,33pを介して、それぞれn側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pと電気的に接続されている。また、詳細は後記するが、発光装置100は、ウエハ状態で作製された後、分割することにより作製される。
<First Embodiment>
[Configuration of light emitting device]
First, the configuration of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1D.
The
また、本実施形態における発光装置100は、蛍光体層2によって、発光素子1が発光する光の一部又は全部を異なる波長の光に変換し、波長変換した光又は波長変換した光及び発光素子1が発光した光を出力する。例えば、発光素子1が青色光を発光し、蛍光体層2が青色光の一部を吸収して黄色光に波長変換するように構成することで、発光装置100を、青色光と黄色光とを混色した白色光を出力する白色光源とすることができる。
なお、本実施形態及び後記する他の実施形態において、発光装置100は蛍光体層2を備えているが、蛍光体層2は必須ではなく、設けないようにしてもよい。
In the
In the present embodiment and other embodiments described later, the
なお、本明細書では、各図に適宜に座標軸を付して示すように、便宜上、発光素子1のn側電極13及びp側電極15が設けられた面の法線方向を「+Z軸方向」とし、+Z軸方向から−Z軸方向を観察することを平面視と呼ぶ。また、平面視で長方形の形状を有する発光素子1の、長手方向をX軸方向とし、短手方向をY軸方向とする。
また、断面図として示した図は、何れもXY平面に垂直な面(XZ平面又はYZ平面に平行な面)による断面を示すものである。
In the present specification, as shown in the drawings with appropriate coordinate axes, the normal direction of the surface on which the n-
Each of the drawings shown as cross-sectional views shows a cross section by a plane perpendicular to the XY plane (a plane parallel to the XZ plane or the YZ plane).
次に、発光装置100の各部の構成について順次に詳細に説明する。
発光素子1は、平面視で略長方形の板状の形状を有しており、一方の面側にn側電極13及びp側電極15を備えたフェイスダウン型のLEDチップである。
Next, the configuration of each part of the
The light-emitting
(発光素子の例)
ここで、図2A,図2Bを参照して、発光素子1の一例について詳細に説明する。
図2A,図2Bに示した発光素子1は、n型半導体層12nとp型半導体層12pとを積層した半導体積層体12を備えている。半導体積層体12は、n側電極13及びp側電極15間に電流を通電することにより発光するようになっており、n型半導体層12nとp型半導体層12pとの間に発光層12aを備えることが好ましい。
また、半導体積層体12のp型半導体層12pが設けられた側又はn型半導体層12nが設けられた側の何れか一方の面側に、p型半導体層12pと電気的に接続されるp側電極15及びn型半導体層12nと電気的に接続されるn側電極13が設けられる。図2A,図2Bに示した例では、半導体積層体12のp型半導体層12pが設けられた側の面側(図2Bにおいて上面側)に、p側電極15及びn側電極13が設けられている。
(Example of light emitting element)
Here, an example of the light-emitting
The light-emitting
In addition, p that is electrically connected to the p-
半導体積層体12には、p型半導体層12p及び発光層12aが部分的に存在しない領域、すなわちp型半導体層12pの表面から窪んだ領域(この領域を「段差部12b」と呼ぶ)が形成されている。段差部12bの底面はn型半導体層12nの露出面であり、段差部12bには、n側電極13が形成されている。また、p型半導体層12pの上面の略全面には、全面電極14が設けられている。全面電極14は、良好な反射性を有する反射電極14aと、反射電極14aの上面及び側面の全体を被覆するカバー電極14bとによって構成されている。また、カバー電極14bの上面の一部にp側電極15が形成されている。
また、発光素子1のパッド電極であるn側電極13及びp側電極15の表面を除き、半導体積層体12及び全面電極14の表面は、絶縁性を有する保護層16で被覆されている。
In the semiconductor stacked
Further, except for the surfaces of the n-
半導体積層体12は、GaN、GaAs、AlGaN、InGaN、AlInGaP、GaP、SiC、ZnOのように、半導体発光素子に適した材料を用いることができる。本実施形態においては、発光素子1が発光する光の一部が、蛍光体層2によって異なる波長の光に変換されるため、発光波長の短い青色や紫色に発光する半導体積層体12が好適である。
The semiconductor stacked
n型半導体層12n、発光層12a及びp型半導体層12pは、InXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y<1)等のGaN系化合物半導体が好適に用いられる。また、これらの半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、発光層12aは、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。
As the n-
半導体積層体12としてGaN系化合物半導体を用いる場合は、半導体層を結晶成長させるのに適した成長基板11(図6A参照)上に、例えば、MOCVD法(有機金属気相成長法)、HVPE法(ハイドライド気相成長法)、MBE法(分子線エピタキシャル成長法)等の公知の技術により形成することができる。また、半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。
When a GaN-based compound semiconductor is used as the semiconductor stacked
また、半導体積層体12をエピタキシャル成長させるための成長基板としては、例えば、半導体積層体12をGaN(窒化ガリウム)などの窒化物半導体を用いて形成する場合には、C面、R面、A面の何れかを主面とするサファイアやスピネル(MgAl2O4)のような絶縁性基板、また炭化ケイ素(SiC)、ZnS、ZnO、Si、GaAs、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジム等の酸化物基板が挙げられる。
Further, as a growth substrate for epitaxially growing the semiconductor stacked
なお、本実施形態では、発光装置100の製造過程で、成長基板が半導体積層体12から剥離して除去されるため、完成した発光装置100における発光素子1は成長基板を有していない。
また、成長基板が除去された半導体積層体12の下面、すなわちn型半導体層12nの下面は粗面化により凹凸形状12cを有することが好ましい。凹凸形状12cを設けることにより、この面からの光取り出しの効率を向上させることができる。このような凹凸形状12cは、n型半導体層12nの下面をウェットエッチングすることにより形成することができる。
In the present embodiment, since the growth substrate is peeled off and removed from the semiconductor stacked
Moreover, it is preferable that the lower surface of the semiconductor stacked
全面電極14は、電流拡散層及び反射層としての機能を有するものであり、反射電極14aとカバー電極14bとを積層して構成されている。
反射電極14aは、p型半導体層12pの上面の略全面を覆うように設けられる。また、反射電極14aの上面及び側面の全体を被覆するように、カバー電極14bが設けられている。反射電極14aは、カバー電極14b及びカバー電極14bの上面の一部に設けられたp側電極15を介して供給される電流を、p型半導体層12pの全面に均一に拡散するための導体層である。また、反射電極14aは良好な反射性を有し、発光素子1が発光する光を、光取り出し面の方向に反射する反射膜としても機能する。ここで、反射性を有するとは、発光素子1が発光する波長の光を良好に反射することをいう。更に、反射電極14aは、蛍光体層2によって変換された後の波長の光に対しても良好な反射性を有することが好ましい。
The full-
The
反射電極14aは、良好な導電性と反射性とを有する金属材料を用いることができる。特に可視光領域で良好な反射性を有する金属材料としては、Ag、Al又はこれらの金属を主成分とする合金を好適に用いることができる。また、反射電極14aは、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。
The
また、カバー電極14bは、反射電極14aを構成する金属材料のマイグレーションを防止するためのバリア層である。特に反射電極14aとして、マイグレーションし易いAgを用いる場合には設けることが好ましい。
カバー電極14bとしては、良好な導電性とバリア性とを有する金属材料を用いることができ、例えば、Al、Ti、W、Auなどを用いることができる。また、カバー電極14bは、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。
The
As the
n側電極13は、n型半導体層12nが露出した半導体積層体12の段差部12bの底面に設けられている。また、p側電極15は、カバー電極14bの上面の一部に設けられている。n側電極13はn型半導体層12nに、p側電極15はカバー電極14b及び反射電極14aを介してp型半導体層12pに、それぞれ電気的に接続して、発光素子1に外部からの電流を供給するためのパッド電極である。n側電極13及びp側電極15には、支持体3(図1A〜図1D参照)の内部配線である金属ワイヤ32n及び金属ワイヤ32p等がそれぞれ接続される。
The n-
また、図2に示した例では、p側電極15は、本来のパッド電極であるパッド電極層15aと衝撃吸収層15bとが積層されて構成されている。衝撃吸収層15bは、必須の構成ではないが、金属ワイヤ32pをワイヤボンディングする際の衝撃を緩和して、半導体積層体12へのダメージを低減するためのものである。図2に示した例において、p側電極15のように、ワイヤボンディングとしてボールボンディングを行う場合は、接合部に印加される衝撃が比較的大きいため、衝撃吸収層15bを設けることが好ましい。
n側電極13も、p側電極15と同様に、衝撃吸収層を設けるようにしてもよい。また、p側電極15を設けずに、全面電極14の一部をパッド電極として、金属ワイヤ32pを全面電極14に直接接続するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 2, the p-
Similarly to the p-
n側電極13及びパッド電極層15aとしては、金属材料を用いることができ、例えば、Ag、Al、Ni、Rh、Au、Cu、Ti、Pt、Pd、Mo、Cr、Wなどの単体金属又はこれらの金属を主成分とする合金などを好適に用いることができる。なお、合金を用いる場合は、例えば、AlSiCu合金のように、組成元素としてSiなどの非金属元素を含有するものであってもよい。また、n側電極13及びパッド電極層15aは、これらの金属材料を単層で、又は積層したものを利用することができる。
また、衝撃吸収層15bは、例えば、ワイヤーボンディングの際の衝撃を吸収するための層であり、パッド電極層15aと同様の材料を用いることができるが、上面に接続される金属ワイヤ32pとの接合性の良好な材料を用いることが好ましい。衝撃吸収層15bは、衝撃を吸収するために、好ましくは、3μm以上50μm以下の厚さに形成され、より好ましくは20μm以上30μm以下の厚さに形成する。例えば、金属ワイヤ32pがCuである場合、衝撃吸収層15bもCuを用いることが好ましい。「衝撃吸収層15bとパッド電極層15aとの違いについて少し補足を予定(厚みで規定)。
As the n-
The
保護層16は、絶縁性を有し、n側電極13及びp側電極15の外部との接続部を除き、発光素子1の上面及び側面の全体を被覆する被膜である。保護層16は、発光素子1の保護膜及び帯電防止膜として機能する。
また、半導体積層体12の側面部に設けられる保護層16の外側に反射層を設ける場合は、保護層16は、発光素子1が発光した波長の光に対して、良好な透光性を有することが好ましい。更に、保護層16は、蛍光体層2が波長変換した後の波長の光に対しても良好な透光性を有することが好ましい。
保護層16としては、金属酸化物や金属窒化物を用いることができ、例えば、Si、Ti、Zr、Nb、Ta、Alからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物を好適に用いることができる。
The
Further, when a reflective layer is provided outside the
As the
また、保護層16として、屈折率の異なる2種以上の透光性誘電体を用いて積層し、DBR(Distributed Bragg Reflector)膜を構成するようにしてもよい。DBR膜によって、発光素子1の上面及び側面から漏出する光を反射して発光素子1内に戻すことで、発光素子1の光取り出し面である下面からの光取り出し効率を向上させることができる。DBR膜としては、例えば、SiO2とNb2O5とを交互に積層した多層膜を挙げることができ、少なくとも3ペア以上、好ましくは7ペア以上の多層膜とすることにより、良好な反射率を得ることができる。
Further, the
(発光素子の他の例)
次に、図3及び図4を参照して、発光素子の他の例について詳細に説明する。
なお、図2に示した例と同一又は対応する構成については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
(Other examples of light emitting elements)
Next, another example of the light emitting element will be described in detail with reference to FIGS.
In addition, about the structure which is the same as that of the example shown in FIG. 2, or respond | corresponds, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.
図3及び図4に示した他の例の発光素子1Aは、p側のパッド電極であるp側電極15が全面電極14の上面の一部に形成されているとともに、n側のパッド電極であるn側電極13が、p側電極15が設けられた領域及びその近傍を除き、半導体積層体12の上面及び側面の略全面に亘って、絶縁性の保護層16を介して延在するように設けられている。このように、n側電極13又はp側電極15を、発光素子1Aの上面及び側面に広範囲に設けることにより、後記する支持体3の樹脂層31に対して効率的に熱を伝導させることで放熱性を向上させることがきる。
なお、図3及び図4に示した例では、n側電極13を半導体積層体12の上面及び側面の広範囲に延在するように設けたが、p側電極15を広範囲に設けるようにしてもよい。また、n側電極13及びp側電極15の両方を、広範囲に相補的に設けるようにしてもよく、例えば、図3Aにおいて、発光素子1Aの左半分の広範囲な領域にp側電極15を設け、右半分の広範囲な領域にn側電極13を設けるようにすることもできる。
In another example of the
In the example shown in FIGS. 3 and 4, the n-
また、n側電極13及び/又はp側電極15を、反射電極14aが設けられない半導体積層体12の側面にまで延在するように設け、反射膜として機能させるようにしてもよい。これによって、半導体積層体12の側面から出射する光を半導体積層体12内へ反射させ、発光素子1の光取り出し面である下面からの光取り出し効率を向上させることができる。
なお、n側電極13及び/又はp側電極15を反射膜として機能させる場合は、これらの電極の少なくとも下層側(保護層16側)に、良好な反射性を有する材料を用いることが好ましい。可視光に対して良好な反射性を有する材料としては、例えば、Ag、Al又はこれらの金属を主成分とする合金を挙げることができる。
Further, the n-
When the n-
発光素子1Aでは、半導体積層体12の外周部の全周に、n型半導体層12nが露出する段差部12bが設けられている。また、半導体積層体12のp型半導体層12pの上面の略全面には、反射電極14a及びカバー電極14bが積層された全面電極14が設けられている。また、半導体積層体12の下面の全部と、段差部12bの底面の一部と、全面電極14の上面の一部とを除き、半導体積層体12及び全面電極14の表面は、絶縁性の保護層16によって被覆されている。また、発光素子1Aは、発光素子1と同様に、n型半導体層12nの下面の全面に、凹凸形状12cが形成されている。
In the
また、段差部12bの底面において、図3B、図4に示すように、保護層16は開口部を有している。すなわち、この開口部がn型半導体層12nが保護層16によって被覆されていない領域であり、n型半導体層12nとn側電極13との接合部13aとなっている。本例では、図3Aに示すように、半導体積層体12の外周部の全周に亘り、接合部13aが設けられている。このように広範囲に亘って接合部13aを設けることにより、n側電極13を介して供給される電流を、n型半導体層12nに均等に拡散できるため、発光効率を向上させることができる。
Further, as shown in FIGS. 3B and 4, the
なお、段差部12bは、半導体積層体12の外縁部の全周に設けるのではなく、一部に設けるようにしてもよい。段差部12bを設ける領域を低減することにより、p型半導体層12p及び発光層12aを有する領域が広くなり、発光量を増加させることができる。また、段差部12bを、外縁部に代えて又は外縁部に加えて、平面視で半導体積層体12の内側に設けるようにしてもよい。なお、段差部12bを、半導体積層体12の一部に偏在して設けずに、広範囲に断続的に設けることにより、段差部12bの領域を過剰に増加させることなく、前記したように、n型半導体層への電流拡散を均等にすることができる。例えば、段差部12bを、図3及び図4に示した例のように半導体積層体12の外縁部の全周に亘って連続して設けるのではなく、全周に亘って断続的に設けるようにしてもよい。
Note that the stepped
また、本実施形態における発光装置100(図1Aから図1D参照)では、便宜的に発光素子として発光素子1を用いるものとして説明するが、図2に示した発光素子1、又は図3及び図4に示した発光素子1Aの何れでも用いることができる。後記する他の実施形態においても同様に、発光素子1又は発光素子1Aの何れでも用いることができる。
In the light-emitting device 100 (see FIGS. 1A to 1D) in the present embodiment, the light-emitting
図1Aから図1Dに戻って、発光装置100の構成について説明を続ける。
蛍光体層(波長変換層)2は、発光素子1が発光する光の一部又は全部を吸収して、発光素子1が発光する波長とは異なる波長の光に変換する。蛍光体層2は、波長変換材料として蛍光体の粒子を含有する樹脂層として形成することができる。また、蛍光体層2は、図1Cに示すように、凹凸形状12c(図2B参照)が設けられた発光素子1の光取り出し面であるn型半導体層12nの下面側に設けられている。
Returning to FIG. 1D from FIG. 1A, the description of the configuration of the
The phosphor layer (wavelength conversion layer) 2 absorbs part or all of the light emitted from the
蛍光体層2の膜厚は、蛍光体の含有量や、発光素子1が発光する光と波長変換後の光との混色後の所望する色調などに応じて定めることができるが、例えば、1〜500μmとすることができ、5〜200μmとすることがより好ましく、10〜100μmとすることが更に好ましい。
The film thickness of the
また、蛍光体層2における蛍光体の含有量は、単位体積当たりの質量で、0.1〜50mg/cm3となるように調整することが好ましい。蛍光体の含有量をこの範囲にすることにより、色変換を十分に行うことができる。
Further, the phosphor content in the
樹脂材料としては、発光素子1が発光した光及び蛍光体層2が含有する蛍光体が波長変換した後の光に対して良好な透光性を有するものを用いることが好ましい。
このような樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂若しくはこれらの樹脂を少なくとも1種以上含む樹脂、又はハイブリッド樹脂などを好適に用いることができる。
As the resin material, it is preferable to use a resin material having good translucency with respect to light emitted from the light-emitting
As such a resin material, for example, a silicone resin, a modified silicone resin, an epoxy resin, a modified epoxy resin, a urea resin, a phenol resin, an acrylate resin, a urethane resin, a fluorine resin, or a resin containing at least one of these resins, Alternatively, a hybrid resin or the like can be preferably used.
また、蛍光体(波長変換材料)としては、発光素子1が発光する波長の光によって励起されて、この励起光と異なる波長の蛍光を発する蛍光物質であれば特に限定されず、粒状の蛍光体を好適に用いることができる。粒状の蛍光体は、光散乱性及び光反射性を有するため、波長変換機能に加えて光散乱部材としても機能し、光の拡散効果を得ることができる。蛍光体は、樹脂層である蛍光体層2中にほぼ均一の割合で混合することが好ましい。また、蛍光体は、蛍光体層2中に、2種類以上を一様に混在させてもよいし、多層構造となるように分布させてもよい。
The phosphor (wavelength conversion material) is not particularly limited as long as it is a phosphor that is excited by light having a wavelength emitted from the light-emitting
蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、Ce(セリウム)で賦活されたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体、Ceで賦活されたLAG(ルテチウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体、Eu(ユーロピウム)及び/又はCr(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、Eu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、KSF(K2SiF6:Mn)系蛍光体などを挙げることができる。また、量子ドット蛍光体も用いることができる。
As the phosphor, those known in the art can be used. For example, Ce (cerium) activated YAG (yttrium aluminum garnet) phosphor, Ce activated LAG (lutetium aluminum garnet) phosphor, Eu (europium) and / or Cr (chromium) Activated nitrogen-containing calcium aluminosilicate (CaO—Al 2
また、蛍光体層2に光拡散性を付与するために、透光性の無機化合物粒子、例えばSi、Al、Zn、Ca、Mg、Yなどの希土類若しくはZr、Tiなどの元素の、酸化物、炭酸塩、硫酸塩若しくは窒化物、又はベントナイト、チタン酸カリウムなどの複合塩などの無機フィラーを添加するようにしてもよい。このような無機フィラーの平均粒径は、前記した蛍光体の平均粒径の範囲と同程度の範囲のものとすることができる。
Further, in order to impart light diffusibility to the
蛍光体層2は、溶剤に前記した樹脂、蛍光体粒子、その他の無機フィラー粒子を含有するスラリーを調整し、調整したスラリーをスプレー法、キャスト法、ポッティング法などの塗布法を用いて半導体積層体12の下面に塗布し、その後に硬化させることにより形成することができる。
また、別途に蛍光体粒子を含有する樹脂板を作製し、当該樹脂板を半導体積層体12の下面に接着することで形成することもできる。
The
Alternatively, a resin plate containing phosphor particles can be prepared separately, and the resin plate can be bonded to the lower surface of the
なお、発光装置100において、蛍光体層2を設けずに、半導体積層体12の下面を光取り出し面として発光素子1が発光素子した光を直接出力するようにしてもよい。また、蛍光体層2に代えて、蛍光体を含有させずに、透光性の樹脂層を設けるようにしてもよく、光拡散性のフィラーを含有させた光拡散性の樹脂層を設けるようにしてもよい。
In the
支持体3は、平面視で発光素子1の外形を内包する直方体形状をしており、発光素子1のn側電極13及びp側電極15が設けられた面側と接合するように設けられ、成長基板が除去された発光素子1を機械的に保持する。また、支持体3は、平面視で蛍光体層2と略同じ外形形状をしている。
支持体3は、樹脂層31と、実装基板に実装するための外部接続用電極(n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34p)と、n側電極13及びp側電極15を、それぞれ対応する外部接続電極と電気的に接続するための内部配線(金属ワイヤ32n,32p及び金属メッキ層33n,33p)とを備えている。
The
The
樹脂層31は、発光素子1の補強部材としての母体である。また、樹脂層31は、図1C及び図1Dに示すように、支持体3の外形形状と略同じであり、平面視で、発光素子1の外形形状を内包するとともに蛍光体層2と略同じ外形形状をしている。また、樹脂層31は、発光素子1の上面及び側面を封止する封止樹脂層である。従って、発光素子1は、樹脂層31と、下面側に設けられた樹脂層である蛍光体層2とによって全面が封止される。
The
樹脂層31は、図1C及び図1Dに示すように、厚さ方向(Z軸方向)に貫通する金属ワイヤ32n,32pが埋設された第1樹脂層(ワイヤ埋設層)311と、厚さ方向に貫通する金属メッキ層33n,33pが埋設された第2樹脂層(メッキ埋設層)312とを積層して構成する。また、第1樹脂層311及び第2樹脂層312は良好に密着して一体化した樹脂層31を形成している。
As shown in FIGS. 1C and 1D, the
第1樹脂層311及び第2樹脂層312に用いられる樹脂材料は異なる材料を用いてもよいが、より良好な密着性を得るために、同じ樹脂材料を用いて形成することが好ましい。第1樹脂層311及び第2樹脂層312の樹脂材料としては、前記した蛍光体層2に用いるのと同様の樹脂材料を用いることができる。また、圧縮成型により第1樹脂層311及び第2樹脂層312を形成する場合は、原料として、例えば、粉状のエポキシ系樹脂であるEMC(エポキシ・モールド・コンパウンド)や粉状のシリコーン系樹脂であるSMC(シリコーン・モールド・コンパウンド)などを好適に用いることができる。
The resin materials used for the
また、第1樹脂層311及び第2樹脂層312には、熱伝導性を高めるため、熱伝導部材を含有させるようにしてもよい。第1樹脂層311及び第2樹脂層312の熱伝導率を高めることにより、発光素子1が発生した熱を迅速に伝導して外部に放熱させることができる。
熱伝導部材としては、例えば、粒状のカーボンブラックやAlN(窒化アルミニウム)などを用いることができる。なお、熱伝導部材が導電性を有する材料の場合は、第1樹脂層311及び第2樹脂層312が導電性を有さない範囲の粒子密度で熱伝導部材を含有させるものとする。
Further, the
As the heat conducting member, for example, granular carbon black, AlN (aluminum nitride), or the like can be used. In addition, when a heat conductive member is a material which has electroconductivity, the
また、第1樹脂層311及び第2樹脂層312として、透光性の樹脂材料に光反射性のフィラーを含有させた白色樹脂を用いるようにしてもよい。少なくとも、発光素子1の上面に接合する第1樹脂層311に白色樹脂を用いて、第1樹脂層311を光反射膜として機能させることにより、発光素子1の上面及び側面側から漏出する光を発光素子1内に戻すことができるため、発光素子1の光取り出し面である下面側からの光取り出し効率を向上させることができる。また、第1樹脂層311が光反射膜としての機能を有する場合は、発光素子1の全面電極14を、ITO(インジウム・スズ酸化物)やIZO(インジウム・亜鉛酸化物)などの透光性導電材料を用いて形成するようにしてもよい。
Further, as the
樹脂層31の厚さは、成長基板が剥離された発光素子1の補強部材として十分な強度を有するように下限を定めることができ、金属ワイヤ32n,32p及び金属メッキ層33n,33pからなる内部配線の熱抵抗、並びに金属メッキ層33n,33pの生産性を考慮して上限を定めることができる。
例えば、発光素子1の平面視での外形が1000μm×500μm程度の場合で、樹脂層31の厚さが50μm程度以上とすることができる。また、金属ワイヤ32n,32p及び金属メッキ層33n,33pからなる内部配線の熱抵抗を考慮して、樹脂層31の厚さは、1000μm程度以下とすることが好ましく、250μm程度以下とすることがより好ましい。
The lower limit of the thickness of the
For example, when the outer shape of the
金属ワイヤ32nは、第1樹脂層311内において厚さ方向に貫通して設けられ、n側電極13と金属メッキ層33nとの間を電気的に接続する内部配線である。また、金属メッキ層33nは、第2樹脂層312内において厚さ方向に貫通して設けられ、金属ワイヤ32nとn側外部接続用電極34nとの間を電気的に接続する内部配線である。すなわち、発光素子1のn側電極13は、金属ワイヤ32n及び金属メッキ層33nが直列に接続されてなる内部配線によって、n側外部接続用電極34nと接続されている。
The
同様に、金属ワイヤ32pは、第1樹脂層311内において厚さ方向に貫通して設けられ、p側電極15と金属メッキ層33pとの間を電気的に接続する内部配線である。また、金属メッキ層33pは、第2樹脂層312内において厚さ方向に貫通して設けられ、金属ワイヤ32pとp側外部接続用電極34pとの間を電気的に接続する内部配線である。すなわち、発光素子1のp側電極15は、金属ワイヤ32p及び金属メッキ層33pが直列に接続されてなる内部配線によって、p側外部接続用電極34pと接続されている。
Similarly, the
金属ワイヤ32n,32pとしては、良好な電気伝導性及び熱伝導性を有する材料を用いることが好ましく、例えば、Au、Cu、Al、Ag又はこれらの金属を主成分とする合金などを好適に用いることができる。また、金属ワイヤの表面にコーティングを施したものであってもよい。また、発光素子1が発生する熱を効率よく伝導するために、ワイヤ径は20μm程度以上とすることが好ましく、更に好ましくは30μm程度以上と、太いほど好ましい。
なお、発光素子1のn側電極13及びp側電極15に配線可能なサイズであれば、ワイヤ径の上限は特に限定されるものではないが、ワイヤボンディングの際に、ワイヤボンダから半導体積層体12にかかる衝撃で、半導体積層体12にダメージが生じない程度、例えば、3mm程度以下とすることが好ましく、1mm程度以下とすることが更に好ましい。
また、安価に、より太いワイヤを利用するために、Cu、Al又はこれらを主成分とする合金からなるワイヤを好適に用いることができる。
また、ワイヤの形状は特に限定されず、円形の断面形状を有するワイヤの他に、楕円形や長方形などの断面形状を有するリボン状のワイヤを用いるようにしてもよい。
As the
Note that the upper limit of the wire diameter is not particularly limited as long as it can be wired to the n-
Further, in order to use a thicker wire at a low cost, a wire made of Cu, Al or an alloy containing these as a main component can be preferably used.
The shape of the wire is not particularly limited, and a ribbon-like wire having a cross-sectional shape such as an ellipse or a rectangle may be used in addition to a wire having a circular cross-sectional shape.
また、金属ワイヤ32n,32pの配線経路は、特に限定されるものではないが、第1樹脂層311の厚さ方向に最短経路又はこれに近い経路で貫通するように設けられることが好ましい。また、金属ワイヤ32n,32pの熱抵抗と発光素子1の発熱量とを考慮して、発光素子1が過剰に温度上昇しないように、金属ワイヤ32n,32pの長さと径とを定めることができる。
The wiring paths of the
また、本実施形態のように、内部配線の第1層として金属ワイヤ32n,32pを用いると、配線経路を自由に設定することができるために、発光素子1のn側電極13及びp側電極15がどこに配置されていても、n側電極13及びp側電極15と容易に接続することができる。
また、第2層となる金属メッキ層33n,33pと半導体積層体12との距離が大きくなるため、半導体積層体12に対する金属メッキ層33n,33pの内部応力の影響を低減することができる。このため、半導体積層体12にクラックなどの損傷が起きるリスクを低減することができる。
In addition, when the
Further, since the distance between the
なお、図1Cに示すように、本実施形態における金属ワイヤ32pは、ワイヤの端面が、ワイヤボンディングの際の衝撃を吸収するための衝撃吸収層15b15bを上層として設けたp側電極15にボールボンディングにより接続されている。そのため、p側電極15との接合部である金属ワイヤ32pの先端にはバンプ32aが形成されている。また、金属ワイヤ32nは、ワイヤ端部の側面がn側電極13とウェッジボンディングにより接続されている。すなわち、金属ワイヤ32nは、一端に楔形状の先端部を有し、その楔形状の先端部でn側電極13に接続されている。なお、図1Cに示した例は、ワイヤの接続方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。例えば、何れの電極においても、ボールボンディングにより接続するようにしてもよく、ウェッジボンディングにより接続するようにしてもよい。さらに、金属ワイヤ32pの一端に形成された楔形状の先端部でp側電極15に接続するようにしてもよい。特にウェッジボンディングを用いて接続することによって、金属ワイヤ32を湾曲して配線することができるため、樹脂層31の内部に占める金属の体積を増やすことができる。このため、発光素子1から生じる熱を更に効率よく伝導することができる。
As shown in FIG. 1C, the
金属メッキ層33n,33pは、電解メッキ法により形成することができ、良好な電気伝導性及び熱伝導性を有する金属材料を用いることが好ましい。このような金属材料としては、Cu、Au、Ni、Pdを挙げることができる。更にこれらの中で、安価で、比較的に高い電気伝導性及び熱伝導性を有するCuを好適に用いることができる。
The
金属メッキ層33n,33pは、特に金属ワイヤ32n,32pよりも良好な熱伝導性を有するように、2つの金属メッキ層33n,33p同士が短絡しない程度に離間して、かつ、平面視で第2樹脂層312のできる限り広い範囲に設けることが好ましい。また、本例では、内部配線である金属メッキ層33n,33pは、平面視での形状が略四角形を有する柱状形状を有しているが、これに限定さるものではなく、円柱、多角柱、円錐台、錐台などの形状であってもよい。
The
金属メッキ層33n,33pは1回の電解メッキにより形成できる膜厚が、例えばCuの場合で、50〜150μm程度である。また、メッキ膜の膜厚が厚くなると、樹脂層との間の応力や内部応力により、メッキ膜に反りが生じ易くなる。このため、金属メッキ層33n,33pの膜厚は、好ましくは数回、より好ましくは1回の電解メッキで形成可能な膜厚とする。従って、金属メッキ層33n,33pの膜厚は、50〜200μm程度とすることが好ましい。
The
また、金属メッキ層33n,33pの上面は、第2樹脂層312の上面と同一面をなすように形成されている。そして、金属メッキ層33nの上面の全面及び金属メッキ層33nの上面に隣接する第2樹脂層312の上面の一部にまで延在するように、n側外部接続用電極34nが設けられている。同様に、金属メッキ層33pの上面の全部及び金属メッキ層33nの上面に隣接する第2樹脂層312の上面の一部にまで延在するように、p側外部接続用電極34pが設けられている。
The upper surfaces of the
n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pは、発光装置100を外部の実装基板に接合するためのパッド電極である。n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pは、樹脂層31の発光素子1と接合する面と反対側の面、すなわち樹脂層31の上面に設けられている。発光装置100は、樹脂層31の上面側を実装面とし、半田などの導電性の接着材料を用いてn側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pが実装基板の配線パターンに接合される。本実施形態では、蛍光体層2が設けられた面が光取り出し面であるから、発光装置100はトップビュー型の実装に適するように、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pが設けられている。
The n-side
n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pとしては、例えば、Au−Sn共晶半田などのAu合金系の接合材料を用いた実装基板との接合性を高めるため、少なくとも最上層をAuで形成することが好ましい。例えば、金属メッキ層33n,33pがCu、Alなどの、Au以外の金属で形成されている場合は、Auとの密着性を高めるために、スパッタリング法により、まず、Ti及びNiの薄膜を順次に形成し、Ni層の上層にAu層を積層して形成することが好ましい。
また、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pは、総膜厚が0.1〜5μm程度、更に好ましくは0.5〜4μm程度とすることができる。
As the n-side
The n-side
なお、金属メッキ層33n,33pがAuで形成されている場合は、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを設けずに、金属メッキ層33n,33pがパッド電極を兼ねるようにし、その上面を外部との接続面とするようにしてもよい。
また、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを、金属メッキ層33n,33pの上面の全部又は一部にのみ設け、第2樹脂層312の上面に延在しないように設けてもよく、反対に第2樹脂層312、更には第1樹脂層311の側面部にまで延在するように設けてもよい。樹脂層31の側面(図1A〜図1Dにおいて、XZ平面に平行な側面、すなわち、平面視で長手方向の辺を包含する側面)に延在するようにn側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを設けることにより、発光装置100をサイドビュー型の発光装置として実装基板に実装することができる。
When the
Further, the n-side
[発光装置の動作]
次に、図1A〜図1D及び図2を参照して、発光装置100の動作について説明する。なお、説明の便宜上、発光素子1は青色光を発光し、蛍光体層2は黄色光を発光するものとして説明する。
[Operation of light emitting device]
Next, the operation of the
発光装置100は、不図示の実装基板を介してn側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34p間に外部電源が接続されると、金属メッキ層33n,33p及び金属ワイヤ32n,32pを介して、発光素子1のn側電極13及びp側電極15間に電流が供給される。そして、n側電極13及びp側電極15間に電流が供給されると、発光素子1の発光層12aが青色光を発光する。
When an external power source is connected between the n-side
発光素子1の発光層12aが発光した青色光は、半導体積層体12内を伝播して、発光素子1の下面から出射して、一部は蛍光体層2に含有される蛍光体に吸収され、黄色光に変換されて外部に取り出される。また、青色光の一部は、蛍光体に吸収されずに蛍光体層2を透過して外部に取り出される。
なお、発光素子1内を下方向に伝播する光は、反射電極14aによって上方向に反射され、発光素子1の上面から出射する。
そして、発光装置100の外部に取り出された黄色光及び青色光が混色することにより、白色光が生成される。
The blue light emitted from the
The light propagating downward in the
The yellow light and the blue light extracted outside the
[発光装置の製造方法]
次に、図5を参照して、図1A〜図1Dに示した発光装置100の製造方法について説明する。
図5に示すように、発光装置100の製造方法は、発光素子準備工程S101と、ワイヤ配線工程S102と、第1樹脂層形成工程S103と、第1樹脂層切削工程S104と、メッキ層形成工程S105と、第2樹脂層形成工程S106と、第2樹脂層切削工程S107と、外部接続用電極形成工程S108と、成長基板除去工程S109と、蛍光体層形成工程(波長変換層形成工程)S110と、個片化工程S111と、を含み、この順で各工程が行われる。
以下、図6〜図9を参照(適宜図1A〜図1D、図2及び図5参照)して、各工程について詳細に説明する。なお、図6〜図9の各図において、発光素子1の詳細な構成(例えば、保護層16、半導体積層体12の積層構造など)については、記載を省略している。また、その他の各部材についても、形状、サイズ、位置関係を適宜に簡略化したり、誇張したりしている場合がある。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
Next, with reference to FIG. 5, the manufacturing method of the light-emitting
As shown in FIG. 5, the manufacturing method of the
Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9 (refer to FIGS. 1A to 1D, FIGS. 2 and 5 as appropriate). In addition, in each figure of FIGS. 6-9, description is abbreviate | omitted about the detailed structure (For example, the laminated structure of the
発光素子準備工程S101は、図2に示した構成の発光素子1を準備する工程である。本実施形態における発光素子準備工程S101では、複数の発光素子1が一枚の成長基板11上に配列されたウエハ状態で形成する。また、図6〜図9の各図において、座標軸は、図6Aに示したように、上下方向をZ軸、左右方向をX軸、紙面に垂直方向をY軸としている。また、上方向が+Z軸方向である。従って、図6〜図9の各図は、図1Bに示した平面図のA−A線における断面に相当する断面図を示したものである。
The light emitting element preparation step S101 is a process for preparing the
具体的には、まず、サファイアなどからなる成長基板11の上面に、前記した半導体材料を用いて、n型半導体層12n、発光層12a及びp型半導体層12pを順次積層して半導体積層体12を形成する。
半導体積層体12が形成されると、半導体積層体12の上面の一部の領域について、p型半導体層12p、発光層12a及びn型半導体層12nの一部をエッチングにより除去してn型半導体層12nが底面に露出した段差部12bを形成する。
Specifically, first, an n-
When the semiconductor stacked
また、段差部12bの形成と同時に、発光素子1同士の境界領域をエッチングしてn型半導体層12nを露出させるようにしてもよい。これによって、発光素子準備工程S101内の後工程で、半導体積層体12の、少なくとも発光層12aが含まれる側面を保護層16で被覆することができる。
更に、境界領域については、成長基板11が露出するように、半導体積層体12をすべて除去するようにしてもよい。これによって、個片化工程S111において、半導体積層体12をダイシングする必要がなくなるため、樹脂からなる層のみのダイシングにより個片化を容易に行うことができる。なお、図6(a)に示した例では、発光素子1の境界領域の半導体積層体12は完全に除去されている。
Further, simultaneously with the formation of the stepped
Further, in the boundary region, the entire semiconductor stacked
次に、段差部12bの底面にパッド電極であるn側電極13を形成する。また、p型半導体層12p及び発光層12aを有する発光領域となる領域には、p型半導体層12pの上面の略全面を被覆する反射電極14aと反射電極14aの上面及び側面を完全に被覆するカバー電極14bとからなる全面電極14を形成する。また、カバー電極14bの上面の一部にパッド電極であるp側電極15を形成する。
更に、n側電極13及びp側電極15の表面を除くウエハの表面全体に、例えば、スパッタリングにより、SiO2などの絶縁性材料を用いて、保護層16を形成する。
以上により、図6Aに示すように、ウエハ状態の発光素子1が形成される。
Next, the n-
Further, the
Thus, as shown in FIG. 6A, the
次に、ワイヤ配線工程S102において、図6Bに示すように、成長基板11上の各発光素子1について、n側電極13とp側電極15とを接続するように、ワイヤボンダを用いて金属ワイヤ32を配線する。配線された金属ワイヤ32は、図6Bに示すように、p側電極15とはボールボンディングにより接続し、金属ワイヤ32の先端にはバンプが形成され、n側電極13とはウェッジボンディングにより接続し、金属ワイヤ32の一端は楔形状の先端部でn側電極13に接続する。このとき、p側電極15の金属ワイヤ32の接合面から垂直方向又は垂直に近い方向に延伸する部分が、少なくとも所定の高さより高くなるように配線する。ここで所定の高さとは、図1Cに示した第1樹脂層311の上面の高さであり、図6Cに破線で示した切削線41の高さである。
Next, in the wire wiring step S102, as shown in FIG. 6B, for each light emitting
次に、第1樹脂層形成工程S103において、図6Cに示すように、発光素子1及び金属ワイヤ32を完全に封止するように、例えば、金型を用いた圧縮成型により第1樹脂層311を形成する。このとき、第1樹脂層311は、上面が少なくとも切削線41の高さよりも高くなるように形成する。
Next, in the first resin layer forming step S103, as shown in FIG. 6C, the
次に、第1樹脂層切削工程S104において、切削装置を用いて、第1樹脂層311を上面側から切削線41の厚さになるまで内在する金属ワイヤ32とともに切削する。これによって、金属ワイヤ32は、2本の金属ワイヤ32n,32pに分離されるとともに、図6Dに示すように、第1樹脂層311の上面と同一面となるように、金属ワイヤ32の横断面が、金属ワイヤ32n,32pの上面として露出する。
Next, in 1st resin layer cutting process S104, the
次に、メッキ層形成工程S105において、金属メッキ層33n,33pを形成する。この工程には、5つのサブ工程が含まれる。
まず、第1サブ工程(シード層形成工程)として、ウエハの上面全体、すなわち、第1樹脂層311の上面全体及び金属ワイヤ32n,32pの上面全体に、スパッタリング法により、Ni及びAuの薄膜を順次に積層することでシード層33aを形成する。
次に、第2サブ工程(メッキ層形成工程)として、電解メッキ法により、シード層33aを電解メッキの電流経路として用いて、シード層33a上にメッキ層33bを形成する。図7Aは、シード層33a上にメッキ層33bを形成した様子を示したものである。なお、メッキ層33bは、上面の高さが、少なくとも所定の高さ以上となるように形成する。ここで所定の高さとは、図1Cに示した第2樹脂層312の上面の高さであり、図8Aに破線で示した切削線42の高さである。
Next, in the plating layer forming step S105,
First, as a first sub-process (seed layer forming process), Ni and Au thin films are formed on the entire upper surface of the wafer, that is, the entire upper surface of the
Next, as a second sub-process (plating layer forming process), a
次に、第3サブ工程(レジストパターン形成工程)として、図7Bに示すように、フォトリソグラフィ法により、メッキ層33bの上面に、金属メッキ層33n,33pとなる領域を被覆するレジストパターン61を形成する。
次に、第4サブ工程(エッチング工程)として、レジストパターン61をマスクとして、例えば、ウェットエッチングにより、メッキ層33b及びシード層33aを除去する。これによって、図7Cに示すように、金属メッキ層33n,33pがパターニングされる。
更に、第5サブ工程(レジストパターン除去工程)として、アッシングや薬剤を用いることにより、レジストパターン61を除去することで、図7Dに示すように、金属メッキ層33n,33pが完成する。なお、シード層33aはメッキ層33bに比べて十分に薄い層であるため、本明細書では、便宜上、シード層33a及びメッキ層33bを合わせて金属メッキ層33n,33pとして説明している。
Next, as a third sub-process (resist pattern forming process), as shown in FIG. 7B, a resist
Next, as a fourth sub-process (etching process), the
Furthermore, as a fifth sub-process (resist pattern removal process), the
なお、第4サブ工程においてウェットエッチングによりメッキ層33b及びシード層33aをエッチングする場合は、厚さ方向だけでなく横方向にも等方的にエッチングが進行する。このため、メッキ層33b及びシード層33aの膜厚と、厚さ方向及び横方向のエッチングレート比とを考慮して、エッチングによるパターニング後の金属メッキ層33n,33pが、平面視で予め定められた間隔及びサイズとなるように、レジストパターン61を広く形成することが好ましい。
When the
次に、第2樹脂層形成工程S106において、図8Aに示すように、金属メッキ層33n,33pを封止するように、例えば、金型を用いた圧縮成型により第2樹脂層312を形成する。このとき、第2樹脂層312は、上面が少なくとも切削線42の高さよりも高くなるように形成する。
Next, in the second resin layer forming step S106, as shown in FIG. 8A, the
次に、第2樹脂層切削工程S107において、切削装置を用いて、第2樹脂層312を上面側から切削線42の厚さになるまで、内在する金属メッキ層33n,33pとともに切削する。これによって、図8Bに示すように、第2樹脂層312の上面と同一面となるように、金属ワイヤ32nと接続された金属メッキ層33n及び金属ワイヤ32pと接続された金属メッキ層33pの上面が露出する。
Next, in 2nd resin layer cutting process S107, the
次に、外部接続用電極形成工程S108において、図8Cに示すように、金属メッキ層33n,33pの上面及びその近傍の第2樹脂層312の上面に、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを形成する。
n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pとなる金属膜の成膜は、スパッタリング法を用いることができる。例えば、金属メッキ層33n,33pがCuで形成されている場合は、Au層との良好な密着性を得るために、Ti層及びNi層をこの順で成膜し、最上層にAu層を積層することで金属膜を形成することが好ましい。
また、金属膜のパターニングは、エッチングによるパターン形成法やリフトオフによるパターン形成法を用いることができる。
Next, in the external connection electrode formation step S108, as shown in FIG. 8C, the n-side
The metal film to be the n-side
The patterning of the metal film can use a pattern formation method by etching or a pattern formation method by lift-off.
エッチングによるパターン形成法は、次のような手順で行うことができる。まず、スパッタリング法などにより、ウエハの上面全体に、すなわち、金属メッキ層33n,33pの上面及び第2樹脂層312の上面の全体に、金属膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ法により、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pとなる領域を被覆するレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして不要な金属膜をエッチングにより除去し、その後にレジストパターンを除去する。
The pattern formation method by etching can be performed by the following procedure. First, a metal film is formed on the entire upper surface of the wafer, that is, on the entire upper surfaces of the
また、リフトオフによるパターン形成法は、次のような手順で行うことができる。まず、フォトリソグラフィ法により、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを形成する領域に開口を有するレジストパターンを形成する。次に、スパッタリング法などにより、ウエハ上面の全体に金属膜を成膜する。そして、レジストパターンを除去することにより、レジストパターン上に形成された不要な金属膜を除去する。
The pattern forming method by lift-off can be performed by the following procedure. First, a resist pattern having openings in regions where the n-side
なお、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを、第2樹脂層312の上面にまで延在させずに、金属メッキ層33n,33pの上面のみに形成する場合は、無電解メッキ法によりn側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pを形成することもできる。
Note that the n-side
次に、成長基板除去工程S109において、図8Dに示すように、例えば、LLO(レーザーリフトオフ法)やケミカルリフトオフ法等により、成長基板11を剥離して取り除く。このとき、半導体積層体12は、樹脂層31を母体とする支持体3により補強されているため、割れやひびなどの損傷を受けない。
Next, in the growth substrate removal step S109, as shown in FIG. 8D, the
また、成長基板11を剥離後の後工程として、露出した半導体積層体12の下面を研磨し、例えば、ウェットエッチング法により粗面化することで凹凸形状12c(図2B、図3B参照)を形成するようにしてもよい。
なお、剥離した成長基板11は、表面を研磨することで、半導体積層体12を結晶成長させるための成長基板11として再利用することができる。
Further, as a post-process after the
The peeled
次に、蛍光体層形成工程(波長変換層形成工程)S110において、半導体積層体12の下面側に蛍光体層2を形成する。蛍光体層2は、前記したように、例えば、溶剤に樹脂及び蛍光体粒子を含有させたスラリーをスプレー塗布することにより形成することができる。
また、発光素子準備工程S101において、発光素子1の境界領域の半導体積層体12を完全に除去しておいた場合は、半導体積層体12は、樹脂からなる層である蛍光体層2及び第1樹脂層311により全面が樹脂封止されることになる。
Next, in the phosphor layer forming step (wavelength conversion layer forming step) S110, the
In addition, in the light emitting element preparation step S101, when the semiconductor stacked
最後に、個片化工程S111において、各発光装置100の境界領域に設定された切断線43に沿ってダイシングすることにより、発光装置100を個片化する。
なお、発光素子準備工程S101において、発光素子1の境界領域の半導体積層体12を完全に除去しておいた場合は、切断箇所は樹脂からなる層だけとなるため、ダイシングを容易に行うことができる。
以上の工程により、図1A〜図1Dに示した発光装置100が完成する。
Finally, in the singulation step S111, the
In addition, in the light emitting element preparation step S101, when the
Through the above steps, the
また、本実施形態のように、支持体3を第1樹脂層(ワイヤ埋設層)311及び第2樹脂層(メッキ埋設層)312の積層構造とすると、各樹脂層(第1樹脂層311及び第2樹脂層312)の厚さで、内部配線として内在する金属ワイヤ32n,32p及び金属メッキ層33n,33pの配線長を管理することができる。このため、発光装置100間の放熱性のばらつきを少なくすることができる。その結果、発光素子1の温度上昇のばらつきが抑制され、温度上昇による発光出力のばらつきを低減することができる。後記する他の実施形態のように、樹脂層の積層順や積層数を変更する場合でも同様である。
Further, as in the present embodiment, when the
<第2実施形態>
[発光装置の構成]
次に、図10Aを参照して、第2実施形態及び第3実施形態に係る発光装置について説明する。
図10Aに示した第2実施形態に係る発光装置100Aは、支持体3Aが、発光素子1側から順に、内部配線として金属メッキ層33n,33pを内部に有する第1樹脂層(メッキ埋設層)311Aと、内部配線として金属ワイヤ32n,32pを内部に有する第2樹脂層(ワイヤ埋設層)312Aとを積層して構成される樹脂層31Aを備えている。
すなわち、発光装置100Aは、図1A〜図1Dに示した発光装置100に対して、内部配線である金属ワイヤ32n,32pと金属メッキ層33n,33pとを接続する順序を入れ替えて構成したものである。また、本実施形態では、発光素子として、図3及び図4に示した発光素子1Aを用いており、n側電極13及びp側電極15が発光素子1Aの上面側の広範囲に設けられている。
Second Embodiment
[Configuration of light emitting device]
Next, with reference to FIG. 10A, the light-emitting device which concerns on 2nd Embodiment and 3rd Embodiment is demonstrated.
In the
That is, the
本実施形態のように、第1層目の内部配線として金属メッキ層33n,33pを用いる場合は、金属メッキ層33n,33pを、n側電極13及びp側電極15の広い範囲と接触するように設けることができる。このため、n側電極13及びp側電極15を介した熱拡散性が向上し、発光装置100の温度上昇を効果的に抑制することができる。
特に図3及び図4に示した発光素子1Aのようにn側電極13及びp側電極15を発光素子1Aの上面側の広範囲に設け、n側電極13及びp側電極15と広範囲に接触するように金属メッキ層33n,33pを設ける場合には、n側電極13及びp側電極15が、金属メッキ層33n,33pによって実質的に厚膜化された構成とすることができる。これによってn側電極13及びp側電極15を介した熱拡散性が更に向上するとともに、パッド電極であるn側電極13及びp側電極15内での電流の拡散性も向上する。
When the
In particular, the n-
[発光装置の動作]
第2実施形態に係る発光装置100Aは、第1実施形態に係る発光装置100とは、内部配線の構成が異なるだけである。従って、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pに外部電源が接続され、内部配線を介して発光素子1のn側電極13及びp側電極15間に電力が供給された後の動作は、発光装置100と同様であるから、動作についての詳細な説明は省略する。
[Operation of light emitting device]
The
[発光装置の製造方法]
次に、図11を参照(適宜図5及び図10A参照)して、第2実施形態に係る発光装置100Aの製造方法について説明する。
図11に示すように、発光装置100Aの製造方法は、発光素子準備工程S201と、メッキ層形成工程S202と、第1樹脂層形成工程S203と、第1樹脂層切削工程S204と、ワイヤ配線工程S205と、第2樹脂層形成工程S206と、第2樹脂層切削工程S207と、外部接続用電極形成工程S208と、成長基板除去工程S209と、蛍光体層形成工程(波長変換層形成工程)S210と、個片化工程S211と、を含み、この順で各工程が行われる。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 11, the manufacturing method of the
まず、発光素子準備工程S201において、第1実施形態における発光素子準備工程S101と同様にして、ウエハ状態の発光素子1Aを準備する。
なお、発光素子1Aは、発光素子1の形成において、段差部12bを形成する領域を変更するとともに、保護層16を形成した後で、n側電極13及びp側電極15が保護層16の上面にまで延伸するように設ける領域を変更することで形成することができるため、詳細な説明は省略する。
First, in the light emitting element preparation step S201, the
In the formation of the light-emitting
次に、メッキ層形成工程S202において、以下に示す手順で、金属メッキ層33n,33pを形成する。
まず、フォトリソグラフィ法により、発光素子1が形成されたウエハの上面に、n側電極13の上面及びp側電極15の上面に開口を有する第1レジストパターンを形成する。次に、スパッタリング法により、ウエハの上面全体にシード層を形成する。
次に、フォトリソグラフィ法により、金属メッキ層33n,33pを形成する領域に開口を有する第2レジストパターンを形成する。この第2レジストパターンは、形成しようとする金属メッキ層33n,33pの厚さより厚く形成する。次に、シード層を電流経路として電解メッキ法によりメッキ層を形成する。
そして、第2レジストパターンを除去することにより、すなわち、リフトオフ法により、メッキ層をパターニングする。同時に第1レジストパターンも、不要なシード層とともに除去する。
以上の手順により、金属メッキ層33n,33pを形成することができる。
Next, in the plating layer forming step S202, the
First, a first resist pattern having openings on the upper surface of the n-
Next, a second resist pattern having openings in regions where the
Then, the plating layer is patterned by removing the second resist pattern, that is, by a lift-off method. At the same time, the first resist pattern is also removed together with an unnecessary seed layer.
The
次に、第1実施形態における第2樹脂層形成工程S106及び第2樹脂層切削工程S107と同様にして、第1樹脂層形成工程S203及び第1樹脂層切削工程S204を行うことにより、金属メッキ層33n,33pの上面が露出するように、第1樹脂層311Aを形成する。
Next, metal plating is performed by performing the first resin layer forming step S203 and the first resin layer cutting step S204 in the same manner as the second resin layer forming step S106 and the second resin layer cutting step S107 in the first embodiment. The first resin layer 311A is formed so that the upper surfaces of the
次に、ワイヤ配線工程S205において、第1実施形態におけるワイヤ配線工程S102と同様にして、ワイヤボンダを用いて、金属メッキ層33nの上面と金属メッキ層33pの上面との間に金属ワイヤ32(図6B参照)を配線する。金属メッキ層33pの上面とはボールボンディングにより接続し、金属ワイヤ32の先端にはバンプが形成され、金属メッキ層33nとはウェッジボンディングにより接続し、金属ワイヤ32の一端は楔形状の先端部で金属メッキ層33nに接続する。
次に、第1実施形態における第1樹脂層形成工程103及び第1樹脂層切削工程S104と同様にして、第2樹脂層形成工程S206及び第2樹脂層切削工程S207を行うことにより、金属ワイヤ32n,32pの上面が露出するように、第2樹脂層312Aを形成する。
Next, in the wire wiring step S205, similarly to the wire wiring step S102 in the first embodiment, the metal wire 32 (FIG. 5) is used between the upper surface of the
Next, by performing the second resin layer forming step S206 and the second resin layer cutting step S207 in the same manner as the first resin
以降の工程である外部接続用電極形成工程S208〜個片化工程S211は、それぞれ第1実施形態における及び外部接続用電極形成工程S108〜個片化工程S111と同様に行うことができるから、詳細な説明は省略する。
以上の工程により、図10Aに示した発光装置100Aが完成する。
Since the external connection electrode forming step S208 to the individualization step S211 which are subsequent steps can be performed in the same manner as in the first embodiment and the external connection electrode formation step S108 to the individualization step S111, the details are described. The detailed explanation is omitted.
Through the above steps, the
<第3実施形態>
[発光装置の構成]
次に、図10Bを参照して、第3実施形態に係る発光装置について説明する。
図10Bに示した第3実施形態に係る発光装置100Bは、支持体3Bが、発光素子1側から順に、内部配線として第1金属ワイヤ32n,32pを内部に有する第1樹脂層(ワイヤ埋設層)311と、内部配線として金属メッキ層33n,33pを内部に有する第2樹脂層(メッキ埋設層)312と、内部配線として第2金属ワイヤ35n,35pを内部に有する第3樹脂層(ワイヤ埋設層)313とを積層して構成される樹脂層31Bを備えている。
すなわち、発光装置100Bは、発光装置100における内部配線である金属ワイヤ32n,32p及び金属メッキ層33n,33pに加えて、更に第2金属ワイヤ35n,35pを接続してなる内部配線を内部に有する樹脂層31Bを、3層で構成したものである。
<Third Embodiment>
[Configuration of light emitting device]
Next, with reference to FIG. 10B, the light-emitting device which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated.
In the
That is, the
また、第3実施形態の変形例として、発光素子1側から順に、金属メッキ層、金属ワイヤ及び金属メッキ層をそれぞれ内部に有する樹脂層を積層するようにしてもよい。なお、積層数は2層又は3層に限定されるものではなく、4層以上とすることもできる。
このように、金属ワイヤを内部に有する樹脂層と、金属メッキ層を内部に有する樹脂層とを交互に積層して膜厚の厚い樹脂層を形成することができる。このとき、1層当たりの金属メッキ層の厚さを抑えることで、応力による金属メッキ層の反りや剥がれの発生を防止しつつ、多数の層を積層して膜厚の厚い樹脂層を形成することができる。また、樹脂層全体において、熱伝導性に優れる金属メッキ層による厚さの割合が低下しないため、放熱性に優れた厚い支持体を構成することができる。
As a modification of the third embodiment, resin layers each having a metal plating layer, a metal wire, and a metal plating layer may be laminated in order from the
Thus, a resin layer having a metal wire inside and a resin layer having a metal plating layer inside can be alternately stacked to form a thick resin layer. At this time, by suppressing the thickness of the metal plating layer per layer, the occurrence of warping or peeling of the metal plating layer due to stress is prevented, and a large number of layers are laminated to form a thick resin layer. be able to. Moreover, since the ratio of the thickness by the metal plating layer excellent in heat conductivity does not fall in the whole resin layer, the thick support body excellent in heat dissipation can be comprised.
[発光装置の動作]
第3実施形態に係る発光装置100Bは、第1実施形態に係る発光装置100とは、内部配線の構成が異なるだけである。従って、n側外部接続用電極34n及びp側外部接続用電極34pに外部電源が接続され、内部配線を介して発光素子1のn側電極13及びp側電極15間に電力が供給された後の動作は、発光装置100と同様であるから、動作についての詳細な説明は省略する。
[Operation of light emitting device]
The
[発光装置の製造方法]
次に、図12を参照(適宜図5及び図10B参照)して、第3実施形態に係る発光装置100Bの製造方法について説明する。
図12に示すように、発光装置100Bの製造方法は、発光素子準備工程S301と、第1ワイヤ配線工程S302と、第1樹脂層形成工程S303と、第1樹脂層切削工程S304と、メッキ層形成工程S305と、第2樹脂層形成工程S306と、第2樹脂層切削工程S307と、第2ワイヤ配線工程S308と、第3樹脂層形成工程S309と、第3樹脂層切削工程S310と、外部接続用電極形成工程S311と、成長基板除去工程S312と、蛍光体層形成工程(波長変換層形成工程)S313と、個片化工程S314と、を含み、この順で各工程が行われる。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
Next, with reference to FIG. 12 (refer to FIGS. 5 and 10B as appropriate), a manufacturing method of the
As shown in FIG. 12, the method for manufacturing the
まず、発光素子準備工程S301〜第2樹脂層切削工程S307を、それぞれ第1実施形態における発光素子準備工程S101〜第2樹脂層切削工程S107と同様に行う。これによって、発光素子1上に、第1金属ワイヤ32n,32pを内在する第1樹脂層311と、金属メッキ層33n,33pを内在する第2樹脂層312とが積層され、金属メッキ層33n,33pの上面が露出した、図8Bに示した状態となる。
First, the light emitting element preparation step S301 to the second resin layer cutting step S307 are performed in the same manner as the light emitting element preparation step S101 to the second resin layer cutting step S107 in the first embodiment, respectively. As a result, the
次に、第2ワイヤ配線工程S308において、第1実施形態におけるワイヤ配線工程S102と同様にして、ワイヤボンダを用いて、金属メッキ層33nの上面と金属メッキ層33pの上面との間に金属ワイヤを配線する。
次に、第1実施形態における第1樹脂層形成工程103及び第1樹脂層切削工程S104と同様にして、第3樹脂層形成工程S309及び第3樹脂層切削工程S310を行うことにより、第2金属ワイヤ35n,35pの上面が露出するように、第3樹脂層313を形成する。
Next, in the second wire wiring step S308, in the same manner as the wire wiring step S102 in the first embodiment, a metal wire is used between the upper surface of the
Next, in the same manner as the first resin
以降の工程である外部接続用電極形成工程S311〜個片化工程S314は、それぞれ第1実施形態における及び外部接続用電極形成工程S108〜個片化工程S111と同様に行うことができるから、詳細な説明は省略する。
以上の工程により、図10Bに示した発光装置100Bが完成する。
Since the external connection electrode forming step S311 to the individualization step S314, which are subsequent steps, can be performed in the same manner as in the first embodiment and the external connection electrode formation step S108 to the individualization step S111, respectively. The detailed explanation is omitted.
Through the above steps, the
<変形例>
次に、図13を参照して、ワイヤ配線工程(ワイヤ配線工程S102、ワイヤ配線工程S205、第1ワイヤ配線工程S302及び第2ワイヤ配線工程S308)の変形例について説明する。
<Modification>
Next, a modification of the wire wiring process (wire wiring process S102, wire wiring process S205, first wire wiring process S302, and second wire wiring process S308) will be described with reference to FIG.
前記した各実施形態において、金属ワイヤ32n,32p,35n,35p(以下、金属ワイヤ32と略す)を形成する際に、金属ワイヤ32をワイヤボンダ50を用いて、n側電極13とp側電極15との間、又は金属メッキ層33nと金属メッキ層33pとの間に、金属ワイヤ32を配線することを説明した。図13Bに示すように、ワイヤボンダ50を用いて、金属ワイヤ32の端部をn側電極13等の上面に加圧するとともに超音波振動を印加するボールボンディングにより、金属ワイヤ32の端部がn側電極13等に融着する。このとき、融着部には、金属ワイヤ32のワイヤ径よりも大きなボール状のバンプ32aが形成される。
In each of the above-described embodiments, when forming the
本変形例では、内部配線として金属ワイヤ32に代えて、図13Aに示すように、バンプ32aを積層したバンプ積層体32Aを用いるものである。前記したように、バンプ積層体32Aは、元の金属ワイヤ32より太く形成される。このため、バンプ積層体32Aを用いることにより、金属ワイヤ32を用いた場合よりも内部配線の熱抵抗が低くなり、その結果、発光装置100等の放熱性を向上させることができる。
なお、本変形例では、バンプ積層体32Aを内部配線として用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、バンプ積層体32Aに代えて1つのバンプ32aにより内部配線を構成するようにしてもよい。本明細書において、複数のバンプ32aを含むバンプ積層体32Aからなる内部配線要素と1つのバンプ32aからなる内部配線要素を総称して金属ワイヤバンプという。ここでいうバンプ32aの積層数は1つの場合とは、第1実施形態等における金属ワイヤの先端にバンプが形成されている形態を含むものではなく、実質的に金属ワイヤより太くなったバンプのみで構成されている場合をいう。
In this modification, instead of the
In this modification, the bump laminated
また、バンプ積層体32Aは、ワイヤボンダ50により、バンプ32aの形成と当該バンプ32aの上端での金属ワイヤ32の切断とを繰り返すことにより形成することができる。バンプ積層体32Aは、金属ワイヤ32と比較して径が太く、第1樹脂層311等を形成する際に倒れない程度の十分な剛性を有するように形成できるため、2つの電極間にΠ字状や逆U字状などのアーチ状に配線する必要がない。従って、本変形例では、ワイヤ配線工程において、各n側電極13等の上面に、所定の高さ以上(発光装置100等が完成時の当該バンプ積層体32Aが内在する第1樹脂層311等の厚さ以上)となるようにバンプ積層体32Aを形成する。
なお、後続の工程である第1樹脂層311等を形成する工程及び第1樹脂層311等を切削する工程は、金属ワイヤ32を内部配線として用いる場合と同様に行うことができる。
The
In addition, the process of forming the
<第4実施形態>
[発光装置の構成]
次に、図14及び図15、並びに図17〜図19を参照して、第4実施形態に係る発光装置について説明する。
図14及び図15に示した第4実施形態に係る発光装置100Cは、支持体3Cが、発光素子1C側から順に、内部配線として第1金属メッキ層33n,33pが埋設された第1樹脂層(メッキ埋設層)311Cと、内部配線としてバンプ積層体32An,32Ap及び横配線層36n,36pが埋設された第2樹脂層(ワイヤ埋設層)312Cと、内部配線として第2金属メッキ層37n,37pが埋設された第3樹脂層(メッキ埋設層)313Cとを積層して構成される樹脂層31Cを備えている。
また、最上層の樹脂層である第3樹脂層313Cの上面には、第3樹脂層313Cの上面と同一面となるように第2金属メッキ層37n,37pの上面が露出している。本実施形態では、第2金属メッキ層37n,37pの露出した上面が外部接続用電極を兼ねている。
<Fourth embodiment>
[Configuration of light emitting device]
Next, a light emitting device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15 and FIGS.
In the
Further, the upper surfaces of the second
図14Aに示すように、本実施形態において、発光素子1Cは、平面視で縦長の矩形状のp側電極15が4個配列されており、4個のp側電極15の間に、それぞれ平面視で円形のn側電極13が縦方向に2個ずつ、合計で6個が配列して設けられている。
発光素子1Cは、図2に示した発光素子1において、段差部12bを複数個所に形成し、各段差部12bにn側電極13を設けるとともに、p側電極15を複数個所に設けることで、外部から供給される電流の拡散性の向上を図るものである。発光素子1Cは、電極数が増加したこと以外は、発光素子1と同様であるから、発光素子1Cについての詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 14A, in the present embodiment, the
In the
第1樹脂層311Cは、発光素子1Cの上面側に設けられ、内部配線として、n側電極13と電気的に接続される6個の第1金属メッキ層33n(図17B参照)と、p側電極15を電気的と接続される4個の第1金属メッキ層33p(図17B参照)とを保持するとともに、発光素子1Cの上面及び側面を封止している。また、第1樹脂層311Cは、発光素子1Cの外縁部の外側で蛍光体層2と接しており、発光素子1Cは、第1樹脂層311C及び蛍光体層2によって、その全面が樹脂封止されている。
The
第1金属メッキ層33nは、図17Bに示すように、6個のn側電極13の上面にそれぞれ1個ずつ設けられ、図18Aに示すように、上面が1つの横配線層36nに接続される。なお、第1金属メッキ層33nは、平面視で円形となる円柱状の金属層である。
第1金属メッキ層33pは、図17Bに示すように、4個のp側電極15の上面にそれぞれ1個ずつ設けられ、図18Aに示すように、上面が1つの横配線層36pに接続される。なお、第1金属メッキ層33pは、平面視で縦長の矩形となる四角柱状の金属層である。
As shown in FIG. 17B, one first
One first
第2樹脂層312Cは、第1樹脂層311Cの上面に接して設けられ、横配線層36n,36pとバンプ積層体32An,32Apとが積層されてなる内部配線を内部に有する。
横配線層36n及び横配線層36pは、図18Aに示すように、平面視で、それぞれ3本の歯を有する櫛歯状及び4本の歯を有する櫛歯状に形成され、上下方向(Y軸方向)に歯が延伸し、互いの歯が嵌り合うように配置されている。なお、横配線層36n及び横配線層36pは、短絡しないように、互いに離間して配置されている。
なお、横配線層36n,36pは、下層の第1金属メッキ層33n,33pと同じ金属材料又は第1金属メッキ層33n,33pと接合性の良好な金属材料を用いて、スパッタリング法などにより形成することができる。
The
As shown in FIG. 18A, the
The
横配線層36nは、図18Aに示すように、下面側が6個の第1金属メッキ層33nと接続され、図18Bに示すように、上面側が9個のバンプ積層体32Anと接続される。
横配線層36pは、図18Aに示すように、下面側が4個の第1金属メッキ層33pと接続され、図18Bに示すように、上面側が12個のバンプ積層体32Apと接続される。
As shown in FIG. 18A, the
As shown in FIG. 18A, the
図18Aと図18Bとを比較すると、平面視で、下層側のn側の内部配線である第1金属メッキ層33nは、上層側のn側の内部配線であるバンプ積層体32Anの何れとも重ならないものがある。そこで、横方向(XY平面内)に延在して設けられた横配線層36nを介して、第1金属メッキ層33nとバンプ積層体32Anとが電気的に接続されるように構成されている。
Comparing FIG. 18A and FIG. 18B, in plan view, the first
また、図18Aと図18Bとを比較すると、平面視で、下層側のp側の内部配線である第1金属メッキ層33pは、上層側のp側の内部配線であるバンプ積層体32Apの何れかと重なるように配置されている。また、横方向(XY平面内)に延在して設けられた横配線層36pを介して、第1金属メッキ層33pとバンプ積層体32Apとが電気的に接続されるように構成されている。そのため、第1金属メッキ層33pとバンプ積層体32Apとが平面視で重ならないように配置することもできる。
18A and 18B are compared, in plan view, the first
平面視で、9個のバンプ積層体32Anは、図18Bに示すように、横配線層36n上であって、図19に示すように、上層側のn側外部配線用電極である第2金属メッキ層37nと重なる領域内に配置されている。
また、平面視で、12個のバンプ積層体32Apは、図18Bに示すように、横配線層36p上であって、図19に示すように、上層側のp側外部配線用電極である第2金属メッキ層37pと重なる領域内に配置されている。
In plan view, the nine bump laminates 32An are on the
Also, in plan view, the 12 bump laminates 32Ap are on the
第3樹脂層313Cは、第2樹脂層312Cの上面に接して設けられ、第2金属メッキ層37n,37pを内部配線として内部に有している。
第2金属メッキ層37n及び第2金属メッキ層37pは、上面が第3樹脂層313Cから露出しており、それぞれn側外部接続用電極及びp側外部接続用電極を兼ねるものである。また、第2金属メッキ層37nは、下面側に9個のバンプ積層体32Anが接続され、第2金属メッキ層37pは、下面側に12個のバンプ積層体32Apが接続されている。
The
The upper surfaces of the second
なお、第2金属メッキ層37n,37pは、少なくとも最上層がAu又はAuを主成分とする合金とすることが好ましい。また、第2金属メッキ層37n,37pが外部接続用電極を兼ねないで、第2金属メッキ層37n,37pの上面に、外部接続用電極を別途に設けるようにしてもよい。
The second
以上説明したように、複数(6個)のn側電極13は、n側の内部配線である第1金属メッキ層33n、横配線層36n及びバンプ積層体32Anによって、外部接続用電極を兼ねる1個の第2金属メッキ層37nに接続される。また、複数(4個)のp側電極15は、p側の内部配線である第1金属メッキ層33p、横配線層36p及びバンプ積層体32Apによって、外部接続用電極を兼ねる1個の第2金属メッキ層37pに接続される。
As described above, the plurality (six) of the n-
前記したように、平面視において、n側外部接続用電極である第2金属メッキ層37nは上半分(+Y軸方向側)の領域に設けられ、p側外部接続用電極である第2金属メッキ層37pは下半分(−Y軸方向側)の領域に設けられている。そのため、n側電極13及びp側電極15の直上方向に内部配線を積層して、それぞれ第2金属メッキ層37n及び第2金属メッキ層37pと接続するように設けることができない。
As described above, in plan view, the second
本実施形態では、内部配線を3層構造とし、横配線層36n,36pを介することで、発光素子1Cのn側及びp側のそれぞれの複数の電極を、単純な2つの矩形領域に区画された1組の外部接続用電極である第2金属メッキ層37n,37pと接続することができる。すなわち、内部配線を多層構成とすることにより、発光素子のパッド電極が複雑な配置であっても、単純に構成された外部接続用電極と接続することが可能となる。
なお、内部配線の構成は、図3及び図4に示した例に限定されるものではなく、例えば、バンプ積層体32An,32Apに代えて、金属ワイヤ32(図13B等参照)を用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the internal wiring has a three-layer structure, and the plurality of electrodes on the n side and the p side of the
The configuration of the internal wiring is not limited to the example shown in FIGS. 3 and 4. For example, a metal wire 32 (see FIG. 13B and the like) is used instead of the bump stacked bodies 32An and 32Ap. May be.
[発光装置の動作]
第4実施形態に係る発光装置100Cは、第1実施形態に係る発光装置100とは、内部配線の構成が異なるだけである。従って、n側外部接続用電極である第2金属メッキ層37n及びp側外部接続用電極である第2金属メッキ層37pに外部電源が接続され、内部配線を介して発光素子1Cのn側電極13及びp側電極15間に電力が供給された後の動作は、発光装置100と同様であるから、動作についての詳細な説明は省略する。
[Operation of light emitting device]
The
[発光装置の製造方法]
次に、図16を参照して、図14及び図15に示した第4実施形態に係る発光装置100Cの製造方法について説明する。
図16に示すように、発光装置100Cの製造方法は、発光素子準備工程S401と、第1メッキ層形成工程S402と、第1樹脂層形成工程S403と、第1樹脂層切削工程S404と、横配線層形成工程S405と、ワイヤバンプ形成工程S406と、第2樹脂層形成工程S407と、第2樹脂層切削工程S408と、第2メッキ層形成工程S409と、第3樹脂層形成工程S410と、第3樹脂層切削工程S411と、成長基板除去工程S412と、蛍光体層形成工程(波長変換層形成工程)S413と、個片化工程S414と、を含み、この順で各工程が行われる。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
Next, with reference to FIG. 16, the manufacturing method of the light-emitting
As shown in FIG. 16, the manufacturing method of the
以下、図17〜図19を参照(適宜図2及び図14〜図16参照)して、発光装置100Cの製造方法の各工程について説明する。なお、図17〜図19においては、1個の発光装置100Cについて作製する様子を図示するが、個片化工程S414において個片化するまでは、複数の発光素子1Cが配列されたウエハ状態で発光装置100Cが作製される。
Hereinafter, each process of the manufacturing method of the light-emitting
まず、発光素子準備工程S401において、第1実施形態における発光素子準備工程S101と同様にして、図17Aに示すように、成長基板11上に発光素子1Cが配列されるように形成されたウエハを準備する。
なお、各発光素子1Cの上面には、6個のn側電極13と4個のp側電極15とが形成される。
First, in the light emitting element preparation step S401, as in the light emitting element preparation step S101 in the first embodiment, as shown in FIG. 17A, a wafer formed so that the
Note that six n-
次に、第1メッキ層形成工程S402、第1樹脂層形成工程S403及び第1樹脂層切削工程S404を、それぞれ第2実施形態におけるメッキ層形成工程S202、第1樹脂層形成工程S203及び第1樹脂層切削工程S204と同様にして行うことにより、図17(b)に示すように、第1金属メッキ層33n,33pを内在し、その上面が露出した第1樹脂層311Cが形成される。
なお、各n側電極13上には1個の第1金属メッキ層33nが形成され、各p側電極15上には1個の第1金属メッキ層33pが形成される。
Next, the first plating layer forming step S402, the first resin layer forming step S403, and the first resin layer cutting step S404 are respectively performed as the plating layer forming step S202, the first resin layer forming step S203, and the first resin layer forming step in the second embodiment. By performing in the same manner as the resin layer cutting step S204, as shown in FIG. 17B, the
Note that one first
次に、横配線層形成工程S405において、スパッタリング法などにより、図18Aに示すように、第1樹脂層311Cの上面に横配線層36n,36pを形成する。なお、横配線層36n,36pのパターニングは、エッチングによるパターン形成法又はリフトオフによるパターン形成法で行うことができる。
次に、ワイヤバンプ形成工程S406において、ワイヤボンダを用いて、図18(b)に示すように、横配線層36n,36p上の所定の位置にバンプ積層体32An,32Apを形成する。このとき、バンプ積層体32An,32Apの上面は、完成後の第2樹脂層312Cの上面と同じか、当該上面より高くなるように形成する。
Next, in the horizontal wiring layer forming step S405, the
Next, in the wire bump formation step S406, as shown in FIG. 18B, bump laminates 32An and 32Ap are formed at predetermined positions on the
次に、第2樹脂層形成工程S407及び第2樹脂層切削工程S408を、第1実施形態における第2樹脂層形成工程S106及び第2樹脂層切削工程S107と同様に行うことにより、図18Bに示すように、横配線層36n,36p及びバンプ積層体32An,32Apを内在し、バンプ積層体32An,32Apの上面が露出した第2樹脂層312Cが形成される。
Next, by performing the second resin layer forming step S407 and the second resin layer cutting step S408 in the same manner as the second resin layer forming step S106 and the second resin layer cutting step S107 in the first embodiment, FIG. As shown, a
次に、第2メッキ層形成工程S409、第3樹脂層形成工程S410及び第3樹脂層切削工程S411を、それぞれ第1実施形態におけるメッキ層形成工程S105、第2樹脂層形成工程S106及び第2樹脂層切削工程S107と同様に行うことにより、第2樹脂層312C上に、図19に示すように、第2金属メッキ層37n,37pを内在し、第2金属メッキ層37n,37pの上面が露出した第3樹脂層313Cが形成される。
Next, the second plating layer forming step S409, the third resin layer forming step S410 and the third resin layer cutting step S411 are respectively performed as the plating layer forming step S105, the second resin layer forming step S106 and the second resin layer forming step in the first embodiment. By performing in the same manner as the resin layer cutting step S107, the second
次に、成長基板除去工程S412、蛍光体層形成工程S413及び個片化工程S414を、それぞれ第1実施形態における成長基板除去工程S109、蛍光体層形成工程S110及び個片化工程S111と同様に行うことにより、図14及び図15に示した発光装置100Cが完成する。
Next, the growth substrate removal step S412, the phosphor layer formation step S413, and the individualization step S414 are respectively performed in the same manner as the growth substrate removal step S109 , the phosphor layer formation step S110, and the individualization step S111 in the first embodiment. As a result, the
以上、本発明に係る発光装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 The light emitting device according to the present invention has been specifically described above with reference to embodiments for carrying out the invention. However, the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and is based on the description of the claims. It must be interpreted widely. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.
1,1A,1C 発光素子(半導体発光素子)
11 成長基板
12 半導体積層体
12n n型半導体層
12a 発光層
12p p型半導体層
12b 段差部
12c 凹凸形状
13 n側電極
13a 接合部
14 全面電極
14a 反射電極
14b カバー電極
15 p側電極
15a パッド電極層
15b 衝撃吸収層
16 保護層
2 蛍光体層(波長変換層)
3,3A,3B,3C 支持体
31,31A,31B,31C 樹脂層
311 第1樹脂層(ワイヤ埋設層)
311A 第1樹脂層(メッキ埋設層)
312 第2樹脂層(メッキ埋設層)
312A 第2樹脂層(ワイヤ埋設層)
313 第3樹脂層(ワイヤ埋設層)
311C 第1樹脂層(メッキ埋設層)
312C 第2樹脂層(ワイヤ埋設層)
313C 第3樹脂層(メッキ埋設層)
32 金属ワイヤ
32n,32p 第1金属ワイヤ(内部配線、金属ワイヤ)
35n,35p 第2金属ワイヤ(内部配線、金属ワイヤ)
32A バンプ積層体(内部配線、金属ワイヤバンプ)
32a バンプ
33n,33p 第1金属メッキ層(内部配線、金属メッキ層)
37n 第2金属メッキ層(内部配線、金属メッキ層、n側外部接続用電極)
37p 第2金属メッキ層(内部配線、金属メッキ層、p側外部接続用電極)
33a シード層
33b メッキ層
34n n側外部接続用電極
34p p側外部接続用電極
41,42 切削線
43 切断線
50 ワイヤボンダ
61 レジストパターン
100,100A,100B,100C 発光装置
1,1A, 1C Light emitting element (semiconductor light emitting element)
DESCRIPTION OF
3, 3A, 3B,
311A 1st resin layer (plating buried layer)
312 Second resin layer (plating buried layer)
312A Second resin layer (wire buried layer)
313 Third resin layer (wire buried layer)
311C 1st resin layer (plating buried layer)
312C Second resin layer (wire buried layer)
313C Third resin layer (plating buried layer)
32
35n, 35p Second metal wire (internal wiring, metal wire)
32A Bump laminate (internal wiring, metal wire bump)
37n Second metal plating layer (internal wiring, metal plating layer, n-side external connection electrode)
37p Second metal plating layer (internal wiring, metal plating layer, p-side external connection electrode)
Claims (4)
前記第1電極と前記2電極とを金属ワイヤにより接続する工程と、Connecting the first electrode and the two electrodes by a metal wire;
前記金属ワイヤ及び前記発光素子を覆うように、第1樹脂層を形成する工程と、Forming a first resin layer so as to cover the metal wire and the light emitting element;
前記金属ワイヤ及び前記第1樹脂層の一部を除去し、一端が前記第1電極に接続され他端が前記第1樹脂層から露出する第1金属ワイヤと、一端が前記第2電極に接続され他端が前記第1樹脂層から露出する第2金属ワイヤと、に分離する工程と、The metal wire and a part of the first resin layer are removed, one end is connected to the first electrode and the other end is exposed from the first resin layer, and one end is connected to the second electrode And the other end is separated into a second metal wire exposed from the first resin layer,
前記第1樹脂層の表面に、前記第1金属ワイヤの他端に接続される第1金属層と、前記第2金属ワイヤの他端に接続される第2金属層と、を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法。Forming a first metal layer connected to the other end of the first metal wire and a second metal layer connected to the other end of the second metal wire on the surface of the first resin layer; A method for manufacturing a light-emitting device.
前記第1金属ワイヤの他端の前記第1樹脂層から露出する面及び前記第2金属ワイヤの他端の前記第1樹脂層から露出する面と、前記第1樹脂層の上面とを同一面上に位置させる請求項1に記載の発光装置の製造方法。The surface exposed from the first resin layer at the other end of the first metal wire and the surface exposed from the first resin layer at the other end of the second metal wire are flush with the upper surface of the first resin layer. The manufacturing method of the light-emitting device according to claim 1, which is positioned above.
前記第1金属ワイヤと前記第2金属ワイヤとに接続される金属層を形成する工程と、Forming a metal layer connected to the first metal wire and the second metal wire;
前記金属層の一部を除去し、前記金属層を前記第1金属層と前記第2金属層とに分離する工程と、Removing a part of the metal layer and separating the metal layer into the first metal layer and the second metal layer;
を含む請求項1又は2に記載の発光装置の製造方法。The manufacturing method of the light-emitting device of Claim 1 or 2 containing.
前記第1金属層、前記第2金属層及び前記第2樹脂層のそれぞれの一部を除去して、前記第1金属層の上面と前記第2金属層の上面と前記第2樹脂層の上面とが同一面上に位置するように、前記第1金属層の上面及び前記第2金属層の上面を前記第2樹脂層から露出させる工程と、を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。A part of each of the first metal layer, the second metal layer, and the second resin layer is removed, and the upper surface of the first metal layer, the upper surface of the second metal layer, and the upper surface of the second resin layer And exposing the upper surface of the first metal layer and the upper surface of the second metal layer from the second resin layer so that they are positioned on the same plane. A method for manufacturing the light emitting device according to claim 1.
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