JP6699432B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

従来、ヘッドライト用の発光装置等の、特に高い信頼性が要求される発光装置においては、フェイスダウン実装された発光素子と基板の間の隙間に充填されるアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

アンダーフィルは、発光素子の電極を覆い、電極が空気に触れることによる損傷（腐食損傷等）を防ぐことができる。また、アンダーフィルは、白色のフィラー等を含むことにより反射材として機能し、発光素子の光取出効率を向上させることができる。

通常、アンダーフィルは、発光素子の近傍に滴下され、毛細管現象を利用して発光素子と基板の間の隙間に充填される。具体的には、滴下されたアンダーフィルは、発光素子が接続されたｐ電極とｎ電極の間の隙間を毛細管現象によって発光素子に向かって進み、発光素子下に達すると発光素子と基板との間の隙間を毛細管現象によって広がり、埋める。

特許文献１に記載の発光装置の製造方法によれば、ｐ電極とｎ電極の間隔が広いアンダーフィル配置部を設けて、そのアンダーフィル配置部にアンダーフィルを滴下する。アンダーフィル配置部は発光素子から離れているため、アンダーフィルを滴下するためのディスペンサーを発光素子の側面ぎりぎりまで接近させる必要がなく、誤ってアンダーフィルが発光素子の側面を覆ったり、上面に付着したりすることによる光取出効率の低下を抑えることができる。また、アンダーフィルの余剰分をアンダーフィル配置部に滞留させることができるため、アンダーフィルの滴下量が多すぎた場合であっても、アンダーフィルが発光素子の側面を覆ったり、上面に付着したりするおそれが少なくなる。

特開２０１４−２２５８１号公報

特許文献１に記載の発光装置の製造方法によれば、発光素子の意図しない部分にアンダーフィルが付着することによる光取出効率の低下を抑えることができるが、発光素子等の面積に対して小さいとはいえないアンダーフィル配置部を設ける必要があるため、発光装置が大型化するという問題がある。

本発明の目的は、このような問題を解決するため、発光装置を大型化することなく、精度よくアンダーフィルを充填することができる発光装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［５］の発光装置の製造方法を提供する。

［１］基板の表面にｐ電極及びｎ電極が配線された配線基板と、前記配線基板の前記ｐ電極及び前記ｎ電極に導電部材を介して接続された発光素子と、を有する発光装置の製造方法であって、前記配線基板の前記ｐ電極と前記ｎ電極の間の隙間の両側に対向する２つの突起を形成する工程と、前記２つの突起の、前記発光素子の反対側の位置にアンダーフィルを滴下し、滴下した前記アンダーフィルを前記２つの突起に接触させつつ前記配線基板の前記ｐ電極と前記ｎ電極の間の前記隙間を毛細管現象により前記発光素子に向かって流動させ、前記発光素子下に達した前記アンダーフィルを毛細管現象により前記配線基板と前記発光素子の間の隙間に充填する工程と、を含む、発光装置の製造方法。

［２］前記２つの突起が、前記ｐ電極と前記ｎ電極の上に形成されたダミーバンプである、上記［１］に記載の発光装置の製造方法。

［３］前記２つの突起が、前記ｐ電極と前記ｎ電極の一部の他の部分よりも厚く形成された部分、又は前記基板の一部の他の部分よりも厚く形成された部分である、上記［１］に記載の発光装置の製造方法。

［４］前記発光装置が前記発光素子に電気的に接続されたツェナーダイオードを有し、前記ツェナーダイオードの設置位置が前記配線基板の前記ｐ電極と前記ｎ電極の間の前記隙間の延長線上から外れている、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

［５］前記発光装置上に、平板状の蛍光体含有部材又は蛍光体からなる蛍光体板を有する、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

本発明によれば、発光装置を大型化することなく、精度よくアンダーフィルを充填することができる発光装置の製造方法を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る発光装置の上面図である。 図２は、図１の切断線Ａ−Ａにおいて切断された発光装置の垂直断面図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、図１の発光素子の周辺を拡大した上面図であり、図３（ａ）はアンダーフィルを充填する前の状態を示し、図３（ｂ）はアンダーフィルを充填した後の状態を示す。 図４（ａ）、（ｂ）は、図３の切断線Ｂ−Ｂにおいて切断された発光装置の垂直断面図であり、図４（ａ）はアンダーフィルを充填する前の状態を示し、図４（ｂ）はアンダーフィルを充填した後の状態を示す。 図５（ａ）、（ｂ）は、図３の切断線Ｃ−Ｃにおいて切断された発光装置の垂直断面図であり、図５（ａ）はアンダーフィルを充填する前の状態を示し、図５（ｂ）はアンダーフィルを充填した後の状態を示す。 図６（ａ）、（ｂ）は、ダミーバンプを設ける代わりに、配線基板のｐ電極とｎ電極の一部を他の部分よりも厚く形成した場合の例を示す。 図７（ａ）、（ｂ）は、ダミーバンプを設ける代わりに、配線基板の基板の一部を他の部分よりも厚く形成した場合の例を示す。

〔実施の形態〕
図１は、実施の形態に係る発光装置１の上面図である。図２は、図１の切断線Ａ−Ａにおいて切断された発光装置１の垂直断面図である。図１は、アンダーフィル１６及び封止樹脂１７を充填する前の状態を示している。

発光装置１は、基板１１の表面にｐ電極及びｎ電極が配線された配線基板１０と、配線基板１０のｐ電極及びｎ電極に導電部材を介して接続された発光素子２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）とを有する。

配線基板１０は、基板１１と、基板１０の表面に配線された電極１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有する。電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅは、発光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに電流を供給するｎ電極又はｐ電極として機能する。

基板１０は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板、表面が絶縁膜で覆われたＡｌ基板やＣｕ基板等の金属基板、又はガラスエポキシ基板であり、電極１２は、銅等の導電材料からなる。

なお、発光装置１の電極パターンは、図１、２に示される電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅで構成されるパターンに限定されず、また、発光素子の個数や配置も図１、２に示される発光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのものに限定されない。

発光素子２０は、例えば、チップ基板と、発光層及びそれを挟むクラッド層を含む結晶層とを有するＬＥＤチップである。発光素子２０は、配線基板１０側に結晶層を向けた状態で実装、すなわちフェイスダウン実装されている。チップ基板はサファイア等からなる透明基板であり、チップ基板側から光を取り出す。

図２に示される例では、発光素子２０ｃが、バンプ１４を介して電極１２ｃ、１２ｄに接続されている（フリップチップ実装）。発光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｄもこれと同様である。また、発光素子２０は、レーザーダイオード等のＬＥＤチップ以外の発光素子であってもよい。

バンプ１４は、はんだ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の導電材料からなる。また、バンプ１４の代わりに導電ペースト等の他の形態の導電材料を用いてもよい。

発光素子２０上には、蛍光体板２１が設置されている。蛍光体板２１は、平板状の蛍光体含有部材又は蛍光体、例えば、蛍光体粒子が分散した平板状の樹脂等の透明部材、平板状の蛍光体の焼結体、平板状の単結晶蛍光体からなる。蛍光体板２１に含まれる、又は蛍光体板２１を構成する蛍光体の蛍光色は特に限定されない。

発光素子２０は、蛍光体板２１に含まれる、又は蛍光体板２１を構成する蛍光体の励起光源として機能し、発光素子２０の発光色と蛍光体板２１の発光色の混色が発光装置１の発光色になる。例えば、発光素子２０の発光色が青色であり、蛍光体板２１の発光色が黄色である場合、発光装置１の発光色は白色になる。

アンダーフィル１６は、配線基板１０と発光素子２０の間の隙間に充填され、発光素子２０の電極を覆い、空気に触れることによる損傷（腐食損傷等）を防ぐことができる。また、アンダーフィル１６は、配線基板１０と発光素子２０の接合強度を向上させることもできる。

アンダーフィル１６は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなる。また、アンダーフィル１６は、白色のフィラー等を含むことにより反射材として機能し、発光素子の光取出効率を向上させることができる。

配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０、すなわち電極１２ａと電極１２ｂの間の隙間３０、電極１２ｂと電極１２ｃの間の隙間３０、電極１２ｃと電極１２ｄの間の隙間３０、及び電極１２ｄと電極１２ｅの間の隙間３０の両側に、対向する２つの突起であるダミーバンプ１５がそれぞれ設けられている。

ダミーバンプ１５がバンプ１４と同じ材料からなる場合は、バンプ１４と同じ工程において連続的に形成することができる。

また、発光装置１は、図１、２に示されるように、発光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの設置領域を取り囲むように形成された環状のダム１３を有してもよい。ダム１３は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなり、酸化チタン等の白色染料を含んでもよい。

ダム１３の内側の領域には、発光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを封止する封止樹脂１７が充填される。封止樹脂１７は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなる。また、封止樹脂１７は蛍光体を含んでもよい。

図３（ａ）、（ｂ）は、図１の発光素子２０ｃの周辺を拡大した上面図であり、図３（ａ）はアンダーフィル１６を充填する前の状態を示し、図３（ｂ）はアンダーフィル１６を充填した後の状態を示す。なお、図３（ａ）、（ｂ）においては、発光素子２０ｃ及びその上の蛍光体板２１を点線で示す。

図４（ａ）、（ｂ）は、図３の切断線Ｂ−Ｂにおいて切断された発光装置１の垂直断面図であり、図４（ａ）はアンダーフィル１６を充填する前の状態を示し、図４（ｂ）はアンダーフィル１６を充填した後の状態を示す。

図５（ａ）、（ｂ）は、図３の切断線Ｃ−Ｃにおいて切断された発光装置１の垂直断面図であり、図５（ａ）はアンダーフィル１６を充填する前の状態を示し、図５（ｂ）はアンダーフィル１６を充填した後の状態を示す。

アンダーフィル１６は、ディスペンサー等により配線基板１０上に滴下され、配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０（すなわち電極１２ａと電極１２ｂの間の隙間３０、電極１２ｂと電極１２ｃの間の隙間３０、電極１２ｃと電極１２ｄの間の隙間３０、及び電極１２ｄと電極１２ｅの間の隙間３０）の端部に接触すると、毛細管現象により、この隙間３０内を発光素子２０に向かって流動する。

ここで、アンダーフィル１６の滴下位置は、２つのダミーバンプ１５の、発光素子２０の反対側に位置する。図２（ａ）には、発光素子２０ｃ下に充填されるアンダーフィル１６の滴下位置３１が示されている。発光素子２０ａ、２０ｂ、２０ｄ下に充填されるアンダーフィル１６もそれぞれ同様の位置に滴下される。

アンダーフィル１６は、２つのダミーバンプ１５に接触しつつ、すなわち２つのダミーバンプ１５を中継点として、配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０に流入し、前記発光素子に向かって流動する。そして、発光素子２０の下に達したアンダーフィル１６は、毛細管現象により配線基板１０と発光素子２０の間の隙間に充填される。

ダミーバンプ１５に接触したアンダーフィル１６は、その濡れ性等によってダミーバンプに引き寄せられ、配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０に誘導される。このため、ダミーバンプ１５を設けない場合と比較して、滴下されたアンダーフィル１６が効率的に配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０に流入する。すなわち、アンダーフィル１６が蛍光体板２１の滴下位置側の一部に乗り上げたり、配線基板１０と発光素子２０の間の隙間の全体に行き渡らなかったりすることを防止できる。

ダミーバンプ１５を用いることにより、ディスペンサーのノズルを発光素子２０にそれほど接近させることなく、アンダーフィル１６を精度よく配線基板１０と発光素子２０の間の隙間に充填することができる。このため、アンダーフィル１６が蛍光体板２１の上に乗り上げて光取り出しが妨げられたり、ディスペンサーが蛍光体板２１に接触して蛍光体板２１が損傷したりすることを防止できる。発光素子２０や蛍光体板２１の設置位置にばらつきがある場合であっても同様である。特に、蛍光体板２１が平板状の単結晶蛍光体からなる場合は、ディスペンサーの接触により損傷を受けやすいため、ダミーバンプ１５による効果が大きい。

ディスペンサーのノズルと蛍光体板２１の接触をより確実に避けるためには、ダミーバンプ１５が、上面視にて蛍光体板２１の外側に位置することが好ましい。

また、ダミーバンプ１５はボール状であるため、配線基板１０との接触部分（電極１２との接触部分）近傍がくびれており、ダミーバンプ１５と配線基板１０との間に隙間がある。このダミーバンプ１５と配線基板１０との間の隙間には毛細管現象によりアンダーフィル１６が流入しやすいため、アンダーフィル１６を引きつけ、配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０に誘導するのに役立つ。

アンダーフィル１６を効率的に発光素子２０下まで到達させるため、アンダーフィル１６が流動するｐ電極とｎ電極の間の隙間３０は直線状であることが好ましい。

発光装置１は、図１に示されるように、発光素子２０に電気的に接続された、サージ電圧を吸収するためのツェナーダイオード２２を有してもよい。この場合、ツェナーダイオード２２がアンダーフィル１６の滴下の邪魔になることや、滴下されたアンダーフィル１６がツェナーダイオード２２側に引き寄せられることを防ぐため、ツェナーダイオード２２の設置位置が配線基板１０のｐ電極とｎ電極の間の隙間３０の延長線上から外れていることが好ましい。

また、発光装置１は、ダミーバンプ１５の代わりに、ダミーバンプ１５と同様の位置に形成される種々の突起を有してもよい。以下に、その例を示す。

図６（ａ）、（ｂ）は、ダミーバンプ１５を設ける代わりに、配線基板１０のｐ電極とｎ電極（電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）の一部を他の部分よりも厚く形成した場合の例を示す。図６（ａ）は図３（ａ）の上面図に対応し、図６（ｂ）は図５（ａ）の垂直断面図に対応する。

電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅの突起部１８は、ダミーバンプ１５と同様の位置に形成され、ダミーバンプ１５と同様に、アンダーフィル１６の流動の中継点となる。

図７（ａ）、（ｂ）は、ダミーバンプ１５を設ける代わりに、配線基板１０の基板１０の一部を他の部分よりも厚く形成した場合の例を示す。図７（ａ）は図３（ａ）の上面図に対応し、図７（ｂ）は図５（ａ）の垂直断面図に対応する。

基板１０の突起部１９は、ダミーバンプ１５と同様の位置に形成される基板１０の突起であり、ダミーバンプ１５と同様に、アンダーフィル１６の流動の中継点となる。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、ダミーバンプ１５等の突起をアンダーフィル１６の流動の中継点として用いることにより、アンダーフィル１６を発光素子２０と配線基板１０の間の隙間に精度よく充填することができる。

また、ダミーバンプ１５等の突起をアンダーフィル１６の流動の中継点として用いることにより、ディスペンサーのノズルが発光素子２０や蛍光体板２１に近づきすぎる、又は接触することによる問題を回避することができる。

また、ダミーバンプ１５は小型であるため、発光装置１のサイズにほとんど影響を与えない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ 発光装置
１０ 配線基板
１１ 基板
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ 電極
１３ ダム
１４ バンプ
１５ ダミーバンプ
１６ アンダーフィル
１７ 封止樹脂
１８、１９ 突起部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 発光素子
２１ 蛍光体板
３０ 隙間
３１ 滴下位置

Claims (5)

1. 絶縁基板上にｐ電極とｎ電極を形成した配線基板上に発光素子を実装し、前記配線基板と前記発光素子との間にアンダーフィルを充填する発光装置の製造方法であって、
   前記絶縁基板上に前記アンダーフィルに毛細管現象を生じさせる第１の隙間を形成して前記ｐ電極と前記ｎ電極とを配置する電極配置工程と、
   前記ｐ電極及び前記ｎ電極との間に前記アンダーフィルに毛細管現象を生じさせる第２の隙間を形成して前記配線基板上に前記発光素子を実装する発光素子実装工程と、
   前記発光素子の前記配線基板上の実装領域の外側の領域において、前記第１の隙間に隣接して前記第１の隙間と等しい隙間を有する一対の突起を形成する突起形成工程と、
   前記一対の突起の、前記発光素子と反対側の位置に前記アンダーフィルを滴下し、滴下した前記アンダーフィルを前記一対の突起に接触させつつ前記ｐ電極と前記ｎ電極の間の前記第１の隙間に流入させ、流入した前記アンダーフィルを、毛細管現象により前記ｐ電極と前記ｎ電極の間の前記第１の隙間内で流動進行させて前記発光素子下に向かわせ、前記発光素子下に達した前記アンダーフィルを毛細管現象により前記ｐ電極及び前記ｎ電極と前記発光素子の間の前記第２の隙間に充填するアンダーフィルの充填工程と、
   を含む、発光装置の製造方法。
2. 前記突起形成工程は、前記発光素子を前記配線基板上の前記ｐ電極と前記ｎ電極とに接続するバンプの形成時に、前記一対の突起を、前記ｐ電極と前記ｎ電極の上に前記バンプと同一の材料によってそれぞれ形成する、
   請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記突起形成工程は、前記一対の突起を、前記ｐ電極と前記ｎ電極の突起部、又は前記ｐ電極と前記ｎ電極が形成されていない前記配線基板の前記絶縁基板の突起部によって形成する、
   請求項１に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記発光装置が前記発光素子に電気的に接続されたツェナーダイオードを有し、
   前記ツェナーダイオードの設置位置が前記配線基板の前記ｐ電極と前記ｎ電極の間の前記第１の隙間の延長線上から外れている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記発光装置上に、平板状の蛍光体含有部材又は蛍光体からなる蛍光体板を有する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

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