JP6679306B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファックス、プリンターなどの電子機器に使用される光センサ等に備えられる発光素子チップの発光素子、発光素子を樹脂により封止した発光素子パッケージ体、および発光素子の製造方法に関する。
従来から、複写機やプリンターなどの電子機器には、物体の有無の検出を非接触で行うための光センサが用いられている。光センサの一例として、フォトインタラプタがある。フォトインタラプタは、発光素子および受光素子の２つの素子を備え、発光素子から発生する光を受光素子で計測し、素子間の光の変化をとらえるセンサである。
発光素子の保護に使用する封止樹脂は、光透過性を有する樹脂であることが必要とされる。しかしながら、光透過性を有する樹脂は、封止樹脂として一般に使用される黒色エポキシ樹脂と比べて、応力が高くなるという問題がある。また、使用環境の温度変化により生じる封止樹脂の膨張および収縮の応力が大きいと、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素、gallium arsenide）を材料とする発光素子の発光強度の経年劣化が著しく進むという問題がある。
そこで、使用環境の温度変化から生じる内部応力を緩和するために、発光素子の本体部である発光素子チップを保護する樹脂として応力の異なる２つの樹脂を用いることが従来から提案されている。例えば、特許文献１には、低応力化したエポキシ系合成樹脂による下層のパッケージ体を、回路基板に搭載されたＬＥＤ半導体チップに直接被覆するように形成し、次いで、エポキシ系合成樹脂による上層のパッケージ体を、下層のパッケージ体の全体を被覆するように形成させる技術が開示されている。
ここで、発光素子チップの発光強度の劣化を防止するために樹脂で覆われる必要のある発光素子チップの領域は、発光素子チップの発光部（ＰＮ接合部）のうち発光素子チップの外部に露出している部位である。しかしながら、従来技術では、発光素子チップを直接覆う保護樹脂の流動性が高い場合（例えば、シリコーン樹脂の粘度が９〜１５パスカル秒（Ｐａ・Ｓ））、保護樹脂が流れてしまい、樹脂で覆われる必要のある発光素子チップの領域を覆うことができないという問題がある。また、発光素子チップを搭載する製品を小型化するためには、発光素子チップを直接覆う保護樹脂の量を少なくする必要があり、保護樹脂の量が少なすぎると、樹脂で覆われる必要のある発光素子チップの領域を覆うことができない場合がある。
また、上記特許文献１の技術では、ＬＥＤ半導体チップを搭載する回路基板の面積を大きくしなければならないという問題がある。これは、低応力化したエポキシ系合成樹脂がＬＥＤ半導体チップを覆うように形成される際に、当該エポキシ系合成樹脂が回路基板から外部に流れ出ないようにするための措置である。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質であるとともに、小型化および薄型化された発光素子等を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光素子の製造方法は、基板および当該基板上に配置された発光部を備えた発光素子チップの材料となる発光素子ウェハから発光素子を製造する製造方法であって、上記発光部を挟んで上記基板と反対側にある上記発光素子ウェハの上面に、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に区分するための、上記発光部と上記基板との境界部を超えた位置までの深さを有する溝を形成する第１ステップと、上記第１ステップにて形成した上記溝および上記発光素子ウェハの上記上面を、保護樹脂で覆う第２ステップと、上記第２ステップの後、上記第１ステップにて形成した上記溝に沿って、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に分割する第４ステップとを含み、上記第２ステップでは、スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことにより、上記発光素子ウェハの上記上面における上記保護樹脂に対して、上記発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成させる構成である。
本発明の一態様によれば、第２ステップにおいて、発光素子ウェハの上面を保護樹脂で覆うとともに、発光素子ウェハの上面における保護樹脂に発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成させることが可能となる。このため、発光素子ウェハの上面を保護樹脂で覆った後に、保護樹脂に開口部を形成するために、開口部に対応する領域の保護樹脂を除去するという工程を省略することが可能となる。それゆえ、発光素子を製造する工程を簡略化することが可能となる。
また、スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことによって、第２ステップにて形成された保護樹脂の薄膜は、発光素子ウェハの形状に沿った一定の厚さを有することが可能となる。このため、発光素子チップが光を放出する際、光軸のずれおよび当該ずれがばらつくことを軽減することが可能となる。その結果、発光素子と対となって使用される受光素子に対して、発光素子チップからの光量を向上させることが可能となり、発光素子チップの機能を最大限に利用することが可能となる。
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。まず、実施形態１について図１〜図５を参照しながら説明する。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。まず、実施形態１について図１〜図５を参照しながら説明する。
（発光素子１の要部構成）
図１の（ａ）は、本発明の一実施形態に係る発光素子１の要部構成を示す断面図である。図１の（ａ）に示すように、発光素子１は、銅などから成る第１リードフレーム３１上に搭載され、銀ペーストなどの導電性の接着剤３３により固定されている。発光素子１は、発光素子チップ２および保護樹脂３を備えている。発光素子チップ２は、例えば、半導体レーザおよび発光ダイオードであり、ｎ型半導体層（以下、基板２ａ称する）とｐ型半導体層とを接触させたものである。発光部２ｂは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが接しているＰＮ接合部であり、発光素子チップ２に順方向の電圧が加えられると、発光部２ｂから光が放出される。図１の（ａ）に示す例では、発光部２ｂは基板２ａ上に配置されている。
図１の（ａ）は、本発明の一実施形態に係る発光素子１の要部構成を示す断面図である。図１の（ａ）に示すように、発光素子１は、銅などから成る第１リードフレーム３１上に搭載され、銀ペーストなどの導電性の接着剤３３により固定されている。発光素子１は、発光素子チップ２および保護樹脂３を備えている。発光素子チップ２は、例えば、半導体レーザおよび発光ダイオードであり、ｎ型半導体層（以下、基板２ａ称する）とｐ型半導体層とを接触させたものである。発光部２ｂは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが接しているＰＮ接合部であり、発光素子チップ２に順方向の電圧が加えられると、発光部２ｂから光が放出される。図１の（ａ）に示す例では、発光部２ｂは基板２ａ上に配置されている。
第１リードフレーム３１と反対側にある発光素子チップ２の面には、電極パッド４が配置され、電極パッド４と銅などからなる第２リードフレーム３２とが、金などから成るワイヤ５により電気的に接続されている。なお、以下の説明において、電極パッド４が配置されている発光素子チップ２の面を発光素子チップ２の上面とする。また、発光部２ｂが発光素子チップ２の外部に露出する発光部２ｂの面（基板２ａと発光部２ｂとの境界部を含む発光部２ｂの面）を発光部２ｂの側面とする。なお、発光素子チップ２の側面は発光部２ｂの側面を含み、基板２ａの側面は発光素子チップ２の側面に含まれる。
ここで、保護樹脂３により覆われる必要のある発光素子チップ２の領域は、上述したように、発光部２ｂ（ＰＮ接合部）のうち発光素子チップ２の外部に露出している部位である。このため、図１の（ａ）に示すように、発光素子チップ２の側面において、外部に露出している発光部２ｂの部位が保護樹脂３により覆われている。これにより、発光素子チップ２の発光強度の劣化を防止することが可能となる。
図１の（ｂ）は、比較例としての発光素子１０１の概要を示す側面図である。図１の（ｂ）に示すように、保護樹脂１０３は、発光素子チップ１０２全体を覆う構成である。一方、図１の（ａ）に示す保護樹脂３は、発光素子チップ２の上面の一部、および発光素子チップ２の側面の一部を覆う構成である。この構成により、図１の（ａ）に示す保護樹脂３の量は、図１の（ｂ）に示す保護樹脂１０３の量よりも低減することが可能となり、発光素子１の小型化および薄型化が実現可能となる。
また、図１の（ａ）に示す保護樹脂３は、図１の（ｂ）に示す保護樹脂１０３と比較して、発光素子チップ２の形状に沿って一定の厚みで発光素子チップ２を保護している構成である。この構成により、図１の（ａ）に示す保護樹脂３の量は、図１の（ｂ）に示す保護樹脂１０３の量よりも低減することが可能となり、発光素子１の小型化および薄型化が実現可能となる。
（発光素子１の製造工程）
図２は、発光素子ウェハ２０の外形を示す図である。発光素子ウェハ２０は、基板２ａおよび基板２ａ上に配置された発光部２ｂを備えた発光素子１の材料となるものである。本発明の一実施形態に係る発光素子１は、発光素子ウェハ２０を保護樹脂３により覆った後に、発光素子ウェハ２０を発光素子１の単位にカットすることにより製造される。以下、発光素子１の製造工程について説明する。
図２は、発光素子ウェハ２０の外形を示す図である。発光素子ウェハ２０は、基板２ａおよび基板２ａ上に配置された発光部２ｂを備えた発光素子１の材料となるものである。本発明の一実施形態に係る発光素子１は、発光素子ウェハ２０を保護樹脂３により覆った後に、発光素子ウェハ２０を発光素子１の単位にカットすることにより製造される。以下、発光素子１の製造工程について説明する。
図３の（ａ）〜（ｆ）は、発光素子ウェハ２０から発光素子１を製造する工程を示す図である。図３の（ａ）は、図２に示す発光素子ウェハ２０のＡ‐Ａ‘断面図である。発光素子ウェハ２０は、基板２ａ上に、ｎ型半導体層（不図示）、発光部２ｂ、ｐ型発光層（不図示）が順に重畳されたものである。
図３の（ｂ）は、発光素子ウェハ２０を発光素子１の単位に仮分割する工程を示す図である。まず、発光素子ウェハ２０を、基板２ａを下にして（基板２ａがダイシングシート５０と接するように）ダイシングシート５０上に載せる。そして、発光素子ウェハ２０の上面に、発光部２ｂと基板２ａとの境界部を超えた位置までの深さを有するダイシング溝５１（溝）を厚みＨの方向に沿って形成する（第１ステップ）。ダイシング溝５１は、発光素子ウェハ２０を発光素子１の単位に区分するため溝である。例えば、発光素子ウェハ２０を、その上面から厚みＨの半分までの深さを有するダイシング溝５１を形成する（ハーフカット）。
ここで、発光素子ウェハ２０の上面とは、発光部２ｂを挟んで基板２ａと反対側にある発光素子ウェハ２０の面であり、紙面において発光素子ウェハ２０の上側の面である。また、厚みＨの方向とは、基板２ａおよび発光部２ｂが重畳されている方向である。
図３の（ｃ）は、図３の（ｂ）に示す発光素子ウェハ２０に対してメサエッチ処理を行う工程を示す図である。メサエッチ処理は、図３の（ｂ）に示すダイシング溝５１の表面を加工する処理であり、ダイシング溝５１のダメージ除去層をエッチングにて行う処理である。メサエッチ処理により、図３の（ｂ）に示すダイシング溝５１の表面は滑らかになり、図３の（ｃ）に示すメサエッチ溝５２が形成される。
図３の（ｄ）は、発光素子ウェハ２０を保護樹脂３で覆う（コーティングする）工程を示す図である。図３の（ｃ）に示す発光素子ウェハ２０に対して、ダイシング溝５１および発光部２ｂの上面を保護樹脂３で覆う（第２ステップ）。実施形態１におけるコーティング工程では、図３の（ｃ）に示す発光素子ウェハ２０の上面に保護樹脂３の液を塗布し、保護樹脂３の液が塗布された発光素子ウェハ２０を高速回転させ、その遠心力で保護樹脂３の薄膜を形成させる（スピンコート処理）。発光素子ウェハ２０の上面に塗布される保護樹脂３は液体状態であるため、コーティング工程によって、保護樹脂３の膜は、発光素子ウェハ２０の上面、およびメサエッチ溝５２の表面に、均一の厚みで形成されることができる。
保護樹脂３としては、例えば、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂およびポリウレタン樹脂であり、発光素子を封止する樹脂の中でも比較的弾性率が低い樹脂が用いられることが好ましい。これにより、上記スピンコート処理において、保護樹脂３の膜を均一の厚みとするとともに保護樹脂３の膜を薄く形成することが可能となる。その結果、より少ない量の保護樹脂３で発光部２ｂを覆うことが可能となる。
また、発光素子ウェハ２０にはダイシング溝５１が形成されている。このため、スピンコート処理において、保護樹脂３が覆う発光素子チップ２の領域をより少なくした状態で、発光素子チップ２を樹脂で保護したい箇所である発光部２ｂを安定して保護樹脂３により覆うことが容易可能となる。
ここで、電極パッド４は、図３の（ｄ）に示すコーティング工程の前に、発光素子ウェハ２０の上面に配置されていることが好ましい。なお、電極パッド４が発光素子ウェハ２０の上面に配置されるタイミングは、図３の（ｄ）に示すコーティング工程の前とすることに限定されない。例えば、当該タイミングは、後述する除去工程（図３の（ｅ）参照）の後に配置されてもよい。
図３の（ｅ）は、不要な箇所の保護樹脂３を除去する工程を示す図である。不要な箇所の保護樹脂３とは、電極パッド４上の保護樹脂３である。図３の（ｄ）にて説明したコーティング工程の後、発光素子ウェハ２０の上面における保護樹脂３に、発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成する（第３ステップ）。実施形態１における除去工程では、不要な箇所の保護樹脂３の表面に、光感光性レジストを塗布し、フォトリソマスクによる露光および現像を行い、レジストのパターンニングを行う。そして、電極パッド４上の保護樹脂３を、エッチングにて除去する。
除去工程により、電極パッド４は保護樹脂３により覆われない構成となり、電極パッド４にワイヤ５が接続された場合、ワイヤ５は１つ種類の樹脂により封止されることが可能となる。なお、発光素子ウェハ２０の上面において除去工程により除去される保護樹脂３は、電極パッド４上の保護樹脂３だけでなく、電極パッド４の周囲の保護樹脂３を含んでいてもよい。
図３の（ｆ）は、発光素子ウェハ２０を発光素子１の単位に切り離す工程を示す図である。図３の（ｆ）に示すように、図３の（ｅ）に示す発光素子ウェハ２０をメサエッチ溝５２に沿って切断し、発光素子ウェハ２０を発光素子１単位に分割する（第４ステップ）。以上の工程により、発光素子１が製造される。
図４は、図３の（ｆ）に示す発光素子ウェハ２０を示す上面図である。図４に示す切断跡５３は、図３の（ｆ）に示すメサエッチ溝５２に沿って発光素子ウェハ２０を切断した跡である。図４に示すように、ダイシングシート５０が引き伸ばされて拡大されることにより、隣接している発光素子１間の隙間が広がる。これにより、発光素子１を個々にピックアップすることが容易可能となる。
（発光素子１の比較）
次に、発光素子１の利点について、図５および図６を用いて説明する。図５の（ａ）は、本発明の一実施形態に係る発光素子１が第１リードフレーム３１上に搭載された状態を示す側面図であり、図５の（ｂ）は、発光素子１が第１リードフレーム３１上に搭載された状態を示す上面図である。図３の（ａ）〜（ｆ）にて説明した工程により製造された発光素子１は、図５に示すように、第１リードフレーム上に搭載され、ワイヤ５により電極パッド４と第２リードフレームとが電気的に接続されている。
次に、発光素子１の利点について、図５および図６を用いて説明する。図５の（ａ）は、本発明の一実施形態に係る発光素子１が第１リードフレーム３１上に搭載された状態を示す側面図であり、図５の（ｂ）は、発光素子１が第１リードフレーム３１上に搭載された状態を示す上面図である。図３の（ａ）〜（ｆ）にて説明した工程により製造された発光素子１は、図５に示すように、第１リードフレーム上に搭載され、ワイヤ５により電極パッド４と第２リードフレームとが電気的に接続されている。
図５の（ａ）に示すように、保護樹脂３は、基板２ａと発光部２ｂとの境界部を含む発光部の側面を覆うとともに、境界部を含む基板２ａの側面の一部も覆っている構成である。すなわち、保護樹脂３は、発光素子チップ２の側面において、発光素子チップ２の上面から発光部２ｂを超える位置までの領域を覆っている構成である。この構成により、保護樹脂３が覆っている発光素子チップ２の領域は、保護樹脂３が発光素子チップ２の側面の全てを覆う場合と比較して、縮小されることが可能となる。
また、図５の（ｂ）に示すように、保護樹脂３は、発光部２ｂを挟んで基板２ａと反対側にある発光素子チップ２の上面を覆い、発光素子チップ２の上面における保護樹脂３には、開口部が形成されている構成である。開口部は、発光素子チップ２の上面に配置される電極パッド４が露出するために形成されている。すなわち、保護樹脂３は、発光素子チップ２の上面において、電極パッド４が配置されている発光素子チップ２の領域（上記開口部に相当する領域）を除いた発光素子チップ２の上面を覆う構成である。この構成の場合、発光素子１が、保護樹脂３とは異なるモールド樹脂（不図示）により封止される際、ワイヤ５は、１つ種類の樹脂により封止されることが可能となる。なお、発光素子チップ２の上面における保護樹脂３に形成される開口部の大きさは、後に行われるワイヤ５を電極パッド４に接続することを妨げる大きさでなければ、電極パッド４の大きさと同一であってもよいし、電極パッド４の大きさよりも大きくてもよい。
図６の（ａ）〜（ｆ）は、発光素子１の比較例を示す図である。従来技術を用いて製造された発光素子１０１は、発光素子チップ１０２を第１リードフレーム３１上に搭載した後に、発光素子チップ１０２を保護樹脂１０３で覆うことにより製造される。
図６の（ａ）は、保護樹脂１０３がリードフレームのエッジまで流れた状態の発光素子１０１を示す側面図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示す発光素子１０１の上面図である。保護樹脂１０３は流動性が高い（例えば、シリコーン樹脂の粘度が９〜１５パスカル秒（Ｐａ・Ｓ））。このため、発光素子チップ１０２を保護樹脂１０３で覆う際、保護樹脂１０３がリードフレームのエッジにまで流れ出てしまうことがある。
図６の（ｃ）は、保護樹脂１０３がリードフレームの側面に流れた状態の発光素子１０１を示す側面図であり、図６の（ｄ）は、図６の（ｂ）に示す発光素子１０１の上面図である。発光素子チップ１０２を覆う保護樹脂１０３は、図６の（ａ）〜（ｂ）に示す状態からさらに流れ出て、リードフレームのエッジにまで流れ出てしまうことがある。
図６の（ｅ）は、保護樹脂１０３がリードフレームの裏面に流れた状態の発光素子１０１を示す側面図であり、図６の（ｆ）は、図６の（ｅ）に示す発光素子１０１の上面図である。発光素子チップ１０２を覆う保護樹脂１０３は、図６の（ｃ）〜（ｄ）に示す状態からさらに流れ出て、リードフレームの裏面を覆ってしまうことがある。
以上のように、流動性が高い保護樹脂１０３により発光素子チップ１０２を覆う場合、保護樹脂１０３の形状にばらつきが生じてしまう虞がある。このため、従来技術を用いて製造された発光素子１０１が一定の品質を維持した状態で提供されることは、困難である。特に、保護樹脂１０３が流れ出すことで、図６の（ｅ）の状態ではワイヤのボールネック部に保護樹脂の界面と重なり、ワイヤのネック部に応力が集中しやすくなる。更に、リードフレーム裏面を保護樹脂で覆ってしまうことで、発光素子を覆うモールド樹脂との密着性が低下することで品質の低下を招くことにつながる。また、保護樹脂１０３が、図６に示すように流れ出てしまうことにより、発光素子１０１の小型化が困難となり、その結果、発光素子１０１を搭載する製品の小型化までもが困難となる。
これに対して、本発明の一実施形態に係る発光素子１では、図５に示すように、保護樹脂３は、発光素子チップ２の形状に沿って一定の厚みで発光素子チップ２を保護している構成である。この構成により、発光素子１の光軸のずれ、および複数の発光素子１間において光軸のずれがばらつくことを軽減することが可能となる。その結果、発光素子と対となって使用される受光素子（不図示）に対して、発光素子からの光量を向上させることが可能となり、発光素子の機能を最大限に利用することが可能となる。
さらに、保護樹脂３は、図６に示す保護樹脂１０３よりも薄い膜であり、発光素子チップ２の上面の一部、および発光素子チップ２の側面の一部を覆う構成である。この構成により、図５に示す保護樹脂３の量は、図６に示す保護樹脂１０３の量よりも低減することが可能となり、発光素子１の小型化および薄型化が実現可能となる。その結果、発光素子１を搭載する製品の小型化および薄型化までもが実現可能となる。
また、従来技術を用いて製造された発光素子１０１は、保護樹脂１０３を発光素子チップ１０２ごとに塗布する必要がある（図６参照）。一方、本発明の一実施形態に係る発光素子１は、図３の（ｄ）にて説明した通り、発光素子ウェハ２０単位で保護樹脂３を塗布することが可能である。このため、１回の塗布で、複数の発光素子チップ２に保護樹脂３を塗布することが可能となり、発光素子１の製造工程を簡略化できる。
（発光素子パッケージ体１０の製造工程）
本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージ体１０を製造する工程について、図を示す図７を参照しながら説明する。図７の（ａ）は、第１リードフレーム３１（リードフレーム）に発光素子１を搭載して接着剤３３により固定した工程を示す上面図であり、図７の（ｂ）は、当該工程の側面図である。図７の（ｃ）は、図７の（ａ）〜（ｂ）の工程後、電極パッド４と第２リードフレーム３２とをワイヤ５で電気的に接続した工程を示す上面図であり、図７の（ｄ）は、当該工程の側面図である。
本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージ体１０を製造する工程について、図を示す図７を参照しながら説明する。図７の（ａ）は、第１リードフレーム３１（リードフレーム）に発光素子１を搭載して接着剤３３により固定した工程を示す上面図であり、図７の（ｂ）は、当該工程の側面図である。図７の（ｃ）は、図７の（ａ）〜（ｂ）の工程後、電極パッド４と第２リードフレーム３２とをワイヤ５で電気的に接続した工程を示す上面図であり、図７の（ｄ）は、当該工程の側面図である。
図７の（ｅ）は、図７の（ｃ）〜（ｄ）の工程後、発光素子１をモールド樹脂１１（硬質樹脂）により封止した工程を示す図であり、図７の（ｆ）は、当該工程の側面図である。モールド樹脂１１は、保護樹脂３よりも硬質の樹脂であり、発光素子１および第１リードフレーム３１を封止している。より具体的には、図７の（ｆ）に示すように、モールド樹脂１１は、発光素子１を封止し、さらにワイヤ５の全てを封止し、第１リードフレーム３１の裏面および第２リードフレーム３２の裏面も封止している。
モールド樹脂１１は、保護樹脂３よりも硬質の樹脂であり、保護樹脂３は、モールド樹脂１１と比較して応力が小さい。例えば、保護樹脂３として、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、またはポリウレタン樹脂が用いられる場合、モールド樹脂１１としては、エポキシ樹脂が用いられる。以上の工程により、発光素子１をモールド樹脂１１で封止した発光素子パッケージ体１０が製造される。
（発光素子パッケージ体１０の比較）
図８の（ａ）〜（ｈ）は、従来技術により発光素子パッケージ体１１０を製造する工程を示す図である。図８の工程では、保護樹脂１０３を塗布するタイミングが、図７に示した工程と異なる。
図８の（ａ）〜（ｈ）は、従来技術により発光素子パッケージ体１１０を製造する工程を示す図である。図８の工程では、保護樹脂１０３を塗布するタイミングが、図７に示した工程と異なる。
図８の（ａ）は、第１リードフレーム３１に発光素子チップ１０２を搭載して接着剤３３により固定した工程を示す上面図であり、図８の（ｂ）は、当該工程の側面図である。なお、図８の（ａ）〜（ｂ）では、発光素子チップ１０２を保護樹脂１０３で覆っていないため、発光部１０２ｂは、外部に露出した状態である。
図８の（ｃ）は、図８の（ａ）〜（ｂ）の工程後、発光素子チップ１０２の上面に配置された電極パッド４と第２リードフレーム３２とをワイヤ５で電気的に接続した工程を示す上面図であり、図８の（ｄ）は、当該工程の側面図である。
図８の（ｅ）は、図８の（ｃ）〜（ｄ）の工程後、発光素子チップ１０２を保護樹脂１０３により覆った工程を示す上面図であり、図８の（ｆ）は、当該工程の側面図である。図８の（ｆ）に示すように、ワイヤ５は、発光素子チップ１０２側の部位が保護樹脂１０３により覆われた状態である。また、保護樹脂１０３は、発光素子チップ１０２全体を覆うため、山のように盛り上がった形状となっている。
図８の（ｇ）は、図８の（ｅ）〜（ｆ）の工程後、発光素子チップ１０２を保護している保護樹脂１０３をモールド樹脂１１１により封止した工程を示す図であり、図８の（ｈ）は、当該工程の側面図である。図８の（ｈ）に示すように、モールド樹脂１１１は、発光素子チップ１０２を覆っている保護樹脂１０３を封止し、さらに保護樹脂１０３から第２リードフレーム３２までのワイヤ５の部位を封止している。なお、モールド樹脂１１１は、第１リードフレーム３１の裏面および第２リードフレーム３２の裏面までも封止していてもよい。以上の従来技術の工程により、発光素子チップ１０２をモールド樹脂１１１で封止した発光素子パッケージ体１１０が製造される。
ここで、モールド樹脂１１は、保護樹脂３よりも硬質の樹脂である。このため、図８の（ｈ）に示す発光素子パッケージ体１１０において、ワイヤ５は、保護樹脂１０３により覆われる部位と、モールド樹脂１１１により覆われる部位とに分けられる。このため、保護樹脂１０３とモールド樹脂１１１との線膨張率（温度の上昇に対応して長さが変化する割合）が異なることに起因して生じる応力により、ワイヤ５が断線しやすくなるという虞がある。
図９は、各種材料のヤング率および線膨張率の代表値を示す表である。一般的に、モールド樹脂１１１の材料は、エポキシ樹脂であり、図９に示すように、シリコーン樹脂の線膨張率は１００〜３００ＰＰＭ／℃であることに対して、エポキシ樹脂の線膨張率は４５〜６５ＰＰＭ／℃である。また、金を材料とするワイヤ５の線膨張率は１４．２ＰＰＭ／℃である。このように、材料ごとに線膨張率が異なることから、シリコーン樹脂からなる保護樹脂１０３と、エポキシ樹脂からなるモールド樹脂１１１との境界部において、使用環境下の温度変化による変位量が異なるために、金からなるワイヤ５に内部応力を発生させてしまう。その結果、従来技術により製造された発光素子パッケージ体１１０において、ワイヤ５が断線しやすくなるという虞がある。
一方、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージ体１０において、図７の（ｆ）に示すように、ワイヤ５は、モールド樹脂１１のみにより覆われる構成である。それゆえ、モールド樹脂１１により封止された発光素子１について、保護樹脂３とモールド樹脂との線膨張率が異なることに起因して生じる応力により、ワイヤ５が断線することを抑制できる。
また、図７の（ｆ）に示す保護樹脂３の量は、図８の（ｈ）に示す保護樹脂１０３の量よりも低減されている。このため、図７の（ｆ）に示すモールド樹脂１１の量を、図８の（ｈ）に示すモールド樹脂１１１の量よりも低減することが可能となる。また、発光素子チップを搭載するフレームサイズを図８のフレームに比べ、図７のフレームの方がより小さく出来る。それゆえ、図７の（ｆ）に示す発光素子パッケージ体１０は、図８の（ｈ）に示す発光素子パッケージ体１１０と比較して、小型化および薄型化されることが可能となる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。実施形態２では、実施形態１にて説明した保護樹脂３の材料として、低応力の光感光性樹脂を用いている。すなわち、図３の（ｄ）にて説明したコーティング工程で使用される保護樹脂３の材料は、低応力の光感光性樹脂となる。このため、図３の（ｅ）にて説明した除去工程において、実施形態２では、光感光性レジストを塗布するという処理を省略できる。なお、その他の工程については、実施形態１と同様の工程である。以上のように、保護樹脂３の材料として低応力の光感光性樹脂を用いることにより、発光素子１を製造する工程を簡略化することが可能となる。
本発明の他の実施形態について説明する。実施形態２では、実施形態１にて説明した保護樹脂３の材料として、低応力の光感光性樹脂を用いている。すなわち、図３の（ｄ）にて説明したコーティング工程で使用される保護樹脂３の材料は、低応力の光感光性樹脂となる。このため、図３の（ｅ）にて説明した除去工程において、実施形態２では、光感光性レジストを塗布するという処理を省略できる。なお、その他の工程については、実施形態１と同様の工程である。以上のように、保護樹脂３の材料として低応力の光感光性樹脂を用いることにより、発光素子１を製造する工程を簡略化することが可能となる。
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。実施形態３では、実施形態１にて説明したスピンコート処理を用いたコーティング工程（図３の（ｄ）参照）の代わりに、スクリーン印刷を用いたコーティング工程を行っている。スクリーン印刷に使用するスクリーンマスクは、発光素子ウェハ２０の上面に対して保護樹脂３が塗布される領域を制限するものであり、保護樹脂３の塗布が不要な箇所である電極パッド４上に保護樹脂３が塗布されないようにパターンニングされたものである。
本発明のさらに他の実施形態について説明する。実施形態３では、実施形態１にて説明したスピンコート処理を用いたコーティング工程（図３の（ｄ）参照）の代わりに、スクリーン印刷を用いたコーティング工程を行っている。スクリーン印刷に使用するスクリーンマスクは、発光素子ウェハ２０の上面に対して保護樹脂３が塗布される領域を制限するものであり、保護樹脂３の塗布が不要な箇所である電極パッド４上に保護樹脂３が塗布されないようにパターンニングされたものである。
実施形態３におけるコーティング工程は、図３の（ｃ）にて説明したメサエッチ処理工程の後、上記スクリーンマスクを使用してスクリーン印刷を行う。これにより、保護樹脂３の薄膜が、保護樹脂３の塗布が不要な電極パッド４上を含む領域を除いた発光素子ウェハ２０の上面に形成される。このようなスクリーン印刷を用いたコーティング工程を行うことにより、図３の（ｅ）にて説明した除去工程（第３ステップ）を省略することが可能となる。それゆえ、発光素子１を製造する工程を簡略化することが可能となる。なお、その他の工程については、実施形態１と同様の工程である。
（変形例）
コーティング工程では、上記のようなスクリーンマスクを用いてスプレーすることによりクリーン印刷を行ってもよい。スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことによって、コーティング工程により形成された保護樹脂３の薄膜は、発光素子ウェハ２０の形状に沿った一定の厚さを有することが可能となる。このため、発光素子チップ２が光を放出する際、光軸のずれおよび当該ずれがばらつくことを軽減することが可能となる。その結果、発光素子と対となって使用される受光素子に対して、発光素子チップ２からの光量を向上させることが可能となり、発光素子チップ２の機能を最大限に利用することが可能となる。
コーティング工程では、上記のようなスクリーンマスクを用いてスプレーすることによりクリーン印刷を行ってもよい。スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことによって、コーティング工程により形成された保護樹脂３の薄膜は、発光素子ウェハ２０の形状に沿った一定の厚さを有することが可能となる。このため、発光素子チップ２が光を放出する際、光軸のずれおよび当該ずれがばらつくことを軽減することが可能となる。その結果、発光素子と対となって使用される受光素子に対して、発光素子チップ２からの光量を向上させることが可能となり、発光素子チップ２の機能を最大限に利用することが可能となる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光素子の製造方法は、基板（２ａ）および当該基板上に配置された発光部（２ｂ）を備えた発光素子チップの材料となる発光素子ウェハ（２０）から発光素子（１）を製造する製造方法であって、上記発光部を挟んで上記基板と反対側にある上記発光素子ウェハの上面に、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に区分するための、上記発光部と上記基板との境界部を超えた位置までの深さを有する溝（ダイシング溝５１）を形成する第１ステップと、上記第１ステップにて形成した上記溝および上記発光素子ウェハの上記上面を、保護樹脂（３）で覆う第２ステップと、上記第２ステップの後、上記第１ステップにて形成した上記溝に沿って、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に分割する第４ステップとを含み、上記第２ステップでは、スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことにより、上記発光素子ウェハの上記上面における上記保護樹脂に対して、上記発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成させる。
本発明の態様１に係る発光素子の製造方法は、基板（２ａ）および当該基板上に配置された発光部（２ｂ）を備えた発光素子チップの材料となる発光素子ウェハ（２０）から発光素子（１）を製造する製造方法であって、上記発光部を挟んで上記基板と反対側にある上記発光素子ウェハの上面に、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に区分するための、上記発光部と上記基板との境界部を超えた位置までの深さを有する溝（ダイシング溝５１）を形成する第１ステップと、上記第１ステップにて形成した上記溝および上記発光素子ウェハの上記上面を、保護樹脂（３）で覆う第２ステップと、上記第２ステップの後、上記第１ステップにて形成した上記溝に沿って、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に分割する第４ステップとを含み、上記第２ステップでは、スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことにより、上記発光素子ウェハの上記上面における上記保護樹脂に対して、上記発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成させる。
上記の方法によれば、第２ステップにおいて、発光素子ウェハの上面を保護樹脂で覆うとともに、発光素子ウェハの上面における保護樹脂に発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成させることが可能となる。このため、発光素子ウェハの上面を保護樹脂で覆った後に、保護樹脂に開口部を形成するために、開口部に対応する領域の保護樹脂を除去するという工程を省略することが可能となる。それゆえ、発光素子を製造する工程を簡略化することが可能となる。
また、スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことによって、第２ステップにて形成された保護樹脂の薄膜は、発光素子ウェハの形状に沿った一定の厚さを有することが可能となる。このため、発光素子チップが光を放出する際、光軸のずれおよび当該ずれがばらつくことを軽減することが可能となる。その結果、発光素子と対となって使用される受光素子に対して、発光素子チップからの光量を向上させることが可能となり、発光素子チップの機能を最大限に利用することが可能となる。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１ 発光素子、
２ 発光素子チップ、２ａ 基板、２ｂ 発光部、
３ 保護樹脂
４ 電極パッド、５ ワイヤ、
１０ 発光素子パッケージ体
１１ モールド樹脂（硬質樹脂）
２０ 発光素子ウェハ
３１ 第１リードフレーム（リードフレーム）、３２ 第２リードフレーム、
３３ 接着剤
５０ ダイシングシート、５１ ダイシング溝、５２ メサエッチ溝、５３ 切断跡
２ 発光素子チップ、２ａ 基板、２ｂ 発光部、
３ 保護樹脂
４ 電極パッド、５ ワイヤ、
１０ 発光素子パッケージ体
１１ モールド樹脂（硬質樹脂）
２０ 発光素子ウェハ
３１ 第１リードフレーム（リードフレーム）、３２ 第２リードフレーム、
３３ 接着剤
５０ ダイシングシート、５１ ダイシング溝、５２ メサエッチ溝、５３ 切断跡
Claims (1)
- 基板および当該基板上に配置された発光部を備えた発光素子チップの材料となる発光素子ウェハから発光素子を製造する製造方法であって、
上記発光部を挟んで上記基板と反対側にある上記発光素子ウェハの上面に、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に区分するための、上記発光部と上記基板との境界部を超えた位置までの深さを有する溝を形成する第１ステップと、
上記第１ステップにて形成した上記溝および上記発光素子ウェハの上記上面を、保護樹脂で覆う第２ステップと、
上記第２ステップの後、上記第１ステップにて形成した上記溝に沿って、上記発光素子ウェハを上記発光素子単位に分割する第４ステップとを含み、
上記第２ステップでは、スプレーすることによりスクリーン印刷を行うことにより、上記発光素子ウェハの上記上面における上記保護樹脂に対して、上記発光素子単位ごとに開口部をそれぞれ形成させることを特徴とする発光素子の製造方法。
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