JP6838528B2 - 基板の製造方法と発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る実施形態は、安価でかつ小型の発光装置を提供することを目的とする。
基体の上面に、第1配線部と第2配線部とを複数形成する配線形成工程と、
前記第1配線部上の少なくとも一部と前記第2配線部上の少なくとも一部とを含む領域上に第1の金属膜を形成して前記第1の金属膜を所定の形状に形成された凸部形成用レジストを用いてエッチングすることにより、前記第1配線上に第1凸部と前記第2配線上に第2凸部とを形成する凸部形成工程と、
前記基板上に第2の金属膜を形成して前記第2の金属膜上にアライメントマーク形成用レジストを用いてエッチングすることにより、アライメントマークを形成するアライメントマーク形成工程と、
を含み、
前記凸部形成用レジストと前記アライメントマーク形成用レジストとを同一の露光工程により露光することを特徴とする。
上記基板の製造方法と、
前記各単位実装領域において、同一面側にp側電極とn側電極とを備えた発光素子を、前記p側電極を前記第1凸部の上面に接合し、前記n側電極を前記第2凸部に接合する発光素子実装工程と、
を含む。
また、本発明に係る実施形態の発光装置によれば、安価でかつ小型の発光装置を提供することができる。
実施形態1.
実施形態1は、それぞれ発光素子が接続される配線を有する単位実装領域が配置された発光装置用の基板10とその製造方法に係る。
実施形態1の発光装置用の基板10は、基体15の一方の主面に複数の単位実装領域が集合状態で設けられた基板である。単位実装領域は、第1配線部の少なくとも1つと第2配線部の少なくとも1つを含む。図1に示す例では、単位実装領域はそれぞれ、一方の主面上で対向するように設けられた1対の第1配線1と第2配線2とを含み、単位実装領域にはそれぞれ1つの発光素子が実装される。単位実装領域は、6行×3列のマトリクス状に配置されている。そして、単位実装領域が横方向に配列された各行に対応させてアライメントマーク3が基体15の一辺にそって設けられている。アライメントマーク3は、例えば、基体表面に形成された金属膜を、矩形、円形、楕円形等の所定の形状に除去して基体15の表面を露出させた開口部が挙げられる。実施形態1の基板10では、基体15の表面が露出したアライメントマーク3の周りの金属膜を厚くしてアライメントマーク3を囲む金属枠3aを形成して、アライメントマーク3の認識を容易にしている。
以下の説明において、単位実装領域が縦方向に配列された列について、アライメントマーク3に近い側から第1列、第2列、第3列という。
単位実装領域は、1つの行又は1つの列を構成するように配列されていてもよく、更に、複数の行と複数の列を含むマトリクス状に配置されていることが好ましい。また、本明細書において列方向及び行方向のいずれか一方の方向を一方向ということもある。
図2は、実施形態1に係る発光装置用の基板10を用いて作製した発光装置100の構成を示す断面図である。尚、図2において、幅方向をX方向、厚さ方向をY方向、前後(奥行き)方向をZ方向として示しているが、X方向は基板10の行方向であり、Y方向は基板10の列方向であり、Z方向は厚さ(高さ)方向である。
以下、実施形態1の発光装置用基板の製造方法について説明する。
(1)基体準備工程
まず、基板10上に形成する発光装置の個数及び発光装置の最終形状に基づいて形状が設定された基体15を準備する(図3A)。具体的には、基体15の平面形状は、発光装置の取り個数及び個々の発光装置の平面形状に基づいて設定され、基体の厚さは発光装置の高さに基づいて設定される。基体15は、樹脂若しくは繊維強化樹脂、セラミックス、ガラス等により構成することができる。樹脂若しくは繊維強化樹脂としては、エポキシ、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン(BT)、ポリイミドなどが挙げられる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、若しくはこれらの混合物などが挙げられる。基体15は、可撓性を有していてもよく、例えば、それぞれ可撓性を有する、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどを用いて構成することができる。なお、これらの基体のうち、特に発光素子の線膨張係数に近い物性を有する基体を使用することが好ましい。これにより、発光素子が基体の熱膨張係数との差によって破壊されるおそれを低減することができる。基体15の線膨張係数は、15ppm/℃以下であることが好ましく、10ppm/℃以下であることがより好ましい。基体15の線膨張係数の下限値については、例えば1ppm/℃以上である。尚、発光素子の線膨張係数は、用いる半導体材料の種類等によって変動するが、発光素子において、支配的な体積を有する材料の線膨張係数に近似する。従って、発光素子が、サファイア基板を伴う場合は、通常、サファイア基板の体積が支配的であるために、その線膨張係数はサファイア基板の線膨張係数に近似し、例えば、7.7ppm/℃程度である。発光素子が、サファイア基板を伴わず、半導体層のみで構成される場合には、その線膨張係数は用いる半導体層の線膨張係数に近似し、GaN系半導体層からなる発光素子では、例えば、5.5ppm/℃程度である。また、基体15の線膨張係数が、10ppm/℃以下であることにより、基体が熱により変形しにくくなる。これにより、基体上に形成する第1凸部、第2凸部、及び/又は、アライメントマークの位置精度を向上させることができる。
次に、例えば、ルーター加工及び/又はレーザー加工を用いて、アライメントマークが縦方向に配列される領域と第1列の単位実装領域が配列される領域の間、第1列の単位実装領域が配列される領域と第2列の実装領域が配列される領域の間、第2列の実装領域が配列される領域と第3列の実装領域が配列される領域の間及び第3列の実装領域の外側に、基体15を貫通する貫通スリットSを形成してもよい。例えば、貫通スリットSは、単位実装領域の列のうち最も外側に位置する列の外側及び単位実装領域の列の間にそれぞれ形成することが好ましい。このようにすることで、単位実装領域の両側に貫通スリットSが位置するので基体を切断することが容易になる。貫通スリットを備える場合には、第1配線部及び第2配線部をそれぞれ、貫通スリットの内面を経て基体の下面に延在するように形成することが好ましい。このようにすることで、第1配線部及び第2配線部と基体との接合強度が向上する。尚、貫通スリットSの両端は基体の側面からは離れており、貫通スリットSが形成された後も、複数の単位実装領域は、基体15の外周部により支持されている。
次に、第1配線部及び第2配線部を形成するための配線用金属膜11を、基体15の一方の主面(上面)、他方の主面(下面)及び貫通スリットSの側面を含む基体15の表面に形成する(図3B)。実施形態1の製造方法では、配線用金属膜11は、図3Bに示すように、アライメントマークを形成する領域を含む基体15の表面全体に形成する。配線用金属膜11は、例えば、無電解銅メッキ層の上に電解銅メッキ層を形成することにより、所定の厚さに形成する。配線用金属膜11の厚さは、製造する発光装置に応じて適宜設定されるが、例えば、5μm〜30μm、好ましくは、10μm〜25μm、より好ましくは、15μm〜20μmの厚さに形成する。配線用金属膜11の材料は、製造する発光装置に応じて適宜選択することができるが、好ましくは、銅、ニッケル等の金属材料から選択される。
4−1.第1レジスト形成工程
まず、配線用金属膜11上全体にレジストR11を塗布する(図3C)。レジストR11としては、例えば、露光した部分が硬化するドライフィルムレジストを用いることができる。ドライフィルムレジストとしては、例えば、キャリアフィルム、感光層、又は、カバーフィルムからなり、キャリアフィルムはPET、感光層はアクリル系樹脂、カバーフィルムはポリエチレンを用いることができる。キャリアフィルム及びカバーフィルムはそれぞれ、例えば、20〜50μmの厚さのものを使用することができる。
次に、例えば、第1配線部1b及び第2配線部2bの配線パターンデータに基づいてレジストR11に直接光を照射して、第1配線部1b及び第2配線部2bに対応した部分(第1配線部1b及び第2配線部2bの上に位置する部分)を硬化させる。ここでは、配線パターンデータに基づいてレジストR11に直接光を照射する直接描画装置による例を示したが、第1配線部1b及び第2配線部2bに対応したパターンが形成されたマスクを介して露光するようにしてもよい。
次に、未硬化のレジストR11を除去する。例えば、現像液としては、トリクロロエタン、NaOH水溶液を用いることができる。この現像により、第1配線部1b及び第2配線部2bのパターンに対応したパターン形成されたレジストR11が形成される(図3D)。
次に、パターン形成されたレジストR11を用いて配線用金属膜11をエッチングすることにより、第1配線部1b及び第2配線部2bを形成する(図3E)。単位実装領域が一方向に配列されるように、第1配線部と第2配線部とを形成することが好ましい。このようにすることで、基板における小片基板の取り数を増加させやすくなる。また、単位実装領域を一方向に配置した列が一方向に直交する方向に複数並置されるように、第1配線部と前記第2配線部とを形成することが好ましい。このようにすることで、更に、基板における小片基板の取り数を増加させやすくなる。尚、本明細書において直交とは、90±5°を意味する。
アライメントマーク3が形成される部分は、配線用金属膜11の一部を除去して開口部を形成することにより、基体15が露出した部分とすることが好ましい。これにより、アライメントマーク3を基体15が露出した部分とすることができるため、後述する第3工程または第5工程において基体の露出部分とそれを囲む金属枠3aとの外観等の違いにより、良好に装置の認識を行うことができる。
次に、第1凸部、第2凸部及びアライメントマークを囲む金属枠を形成するための凸部用金属膜12を、基体15の一方の主面、他方の主面及び貫通スリットの側面を含む基体15の表面に形成する(図3F)。凸部用金属膜12は、図3Fに示すように、第1配線部1b及び第2配線部2bが形成されていない部分については、基体15の表面に直接形成する。第1配線部1b及び第2配線部2bが形成されている部分については、第1配線部1b及び第2配線部2bを介して形成する。尚、本実施形態1の製造方法では、凸部用金属膜12をアライメントマークが形成される領域を含む基体15の表面全体に形成するようにしたが、凸部用金属膜とは別の工程により、アライメントマークを囲む金属枠用の金属膜を形成するようにしてもよい。凸部用金属膜とは別に金属枠用の金属膜を形成する場合には、凸部用金属膜を第1の金属膜といい、金属枠用の金属膜を第2の金属膜という。言い換えると、実施形態1の凸部用金属膜形成工程における凸部用金属膜12は、第1の金属膜と第2の金属膜とを同一の金属膜形成工程により形成したものである。また、凸部用金属膜は、例えば無電解銅めっき層の上に電界銅めっきする事により、所定の厚さに形成する。凸部用金属膜12は、例えば8μm〜50μm、好ましくは10μm〜40μm、より好ましくは15μm〜30μmの厚さに形成する。凸部用金属膜12の材料は、製造する発光装置に応じて適宜選択することができるが、好ましくは、銅、ニッケル等の金属材料から選択される。
6−1.第2レジスト形成工程
まず、凸部用金属膜12の上全体にレジストR12を塗布する(図3G)。レジストR12としては、例えば、露光した部分が硬化するドライフィルムレジストを用いることができる。ドライフィルムレジストとしては、上記と同様の部材を用いることができる。第1凸部、第2凸部を形成するためのレジストを凸部形成用レジストとし、第2凸部を形成するためのレジストをアライメントマーク形成用レジストとすると、レジストR12は、凸部形成用レジストとアライメントマーク形成用レジストとを備える。
次に、例えば、第1凸部、第2凸部及びアライメントマークを囲む金属枠のパターンデータに基づいてレジストR12に直接光を照射して、第1凸部、第2凸部及び金属枠に対応した部分を硬化させる(図3H)。このレジストR12に直接光を照射する直接描画は、第1凸部のパターンに対応する照射と第2凸部のパターンに対応する照射との間、第1凸部及び/または第2凸部のパターンに対応する照射と金属枠3aのパターンに対応する照射の間で、例えば、照射位置の再設定を行うことなく、一連の連続した光照射により行う。換言すると、凸部形成用レジストとアライメントマーク形成用レジストとを同一の露光工程により露光する。尚、実施形態1の製造方法では、直接描画による例を示したが、第1凸部、第2凸部及び金属枠に対応したパターンが一体で形成されたフォトマスクを介して露光するようにしてもよい。
次に、未硬化のレジストR12を除去する(図3I)。例えば、現像液としては、上記と同様の部材を用いることができる。この現像により、第1凸部1a、第2凸部2a及び金属枠3aに対応したパターンに形成されたレジストR12が形成される。
次に、パターン形成されたレジストR12を用いて凸部用金属膜12をエッチングすることにより、第1凸部1a、第2凸部2a及び金属枠3aを形成する(図3J)。尚、本実施形態1の製造方法では、レジストR12を用いて第1凸部1a、第2凸部2a及び金属枠3aを形成したが、第1凸部、第2凸部を形成するための凸部形成用レジストと、金属枠3aを形成するためのアライメントマーク形成用レジストが別のレジストでもよい。ただし、凸部形成用レジストとアライメントマーク形成用レジストとを同一の露光工程により露光している。
第1工程では、図4Aに示すように、基板10上に発光素子30をフリップチップ実装する。具体的には、ペースト状態の導電性接着部材20を第1凸部1a上と第2凸部2a上とに塗布し、発光素子30のp側電極31とn側電極32とがそれぞれ第1凸部1aと第2凸部2aに対向するように発光素子30を載置して、導電性接着部材20をリフロー炉などで加熱して溶融させた後、冷却して固化させる。このとき、第1凸部1aと第2凸部2aとによるセルフアライメント効果により、第1凸部1aと第2凸部2aに対して、高い精度で発光素子30が実装される。ここで、導電性接着部材20は、例えば、半田である。
第2工程では、図4Bに示すように、透光性部材50を発光素子30上にそれぞれ接着する。具体的には、発光素子30の上に液状の導光部材40を塗布して、その上に透光性部材50を載置して、導光部材40を加熱処理により硬化させる。以下、本明細書における「液状」は、ゾル状、スラリー状を含むものとする。
第3工程では、図4Cに示すように、透光性部材50の側面を削って透光性部材50を所定の寸法に加工する。具体的には、例えば、所定の厚さの回転刃を回転させながらX方向及びY方向に走査することにより、例えば、隣接する透光性部材50の一方の透光性部材50の側面と他方の透光性部材50の側面とを同時に研削して、透光性部材50を発光装置ごとに所定の形状に加工する。この回転刃を走査する際、アライメントマークを基準に回転刃を位置あわせするが、実施形態1の基板においてはアライメントマークが第1凸部及び第2凸部に対して高い位置精度で形成されており、第1凸部及び第2凸部に対してセルフアライメント効果により位置精度よく発光素子が実装されるので、発光素子に対して精度よく回転刃を位置あわせして回転刃を走査できる。したがって、透光性部材50を実装された発光素子に対して、精度よく加工することができる。
第4工程では、図4Dに示すように、例えば、基板上に、発光素子30及び透光性部材50の周囲に、液状の被覆部材70を充填して加熱することにより硬化させる。これにより、基板上で透光性部材50及び発光素子30を被覆する光反射性の被覆部材70を基板上に形成する。このとき、例えば、透光性部材50が被覆部材70内に完全に埋め込まれるように被覆部材70を形成して硬化させた後、研削若しくはブラストなどによって透光性部材50の上面を被覆部材70から露出させる。ここで、被覆部材70は、アライメントマーク3が露出するように形成することが好ましい。以上のようにして、前記発光素子の間に、発光素子30が埋設されアライメントマーク3が露出する被覆部材を形成する。
第5工程は、図4Eに示すように、透光性部材50の側面及び発光素子30の側面を所定の幅で被覆する被覆部材70が形成されるように基板及び被覆部材70を切断ブレードにより切断する。基板及び被覆部材70を切断する際、アライメントマークを基準に切断ブレードを位置決めして切断位置を設定するが、実施形態1の基板10においてはアライメントマークが第1凸部1a及び第2凸部2aに対して高い位置精度で形成されており、第1凸部及び第2凸部に対してセルフアライメント効果により位置精度よく発光素子が実装されるので、発光素子30、任意に透光性部材50に対して精度よく、個々の発光装置に切断することができる。単位実装領域が一方向に配置されている場合には、一方向に直交する方向に切断して、少なくとも一つの発光素子を含む個々の発光装置に分離する。
また、アライメントマーク3が、発光素子30が実装される第1凸部1a及び第2凸部2aに対して高い位置精度で形成され、該アライメントマーク3に対して発光素子30の上に搭載された透光性部材50を成形することで、成形後の透光性部材50と切断位置の位置精度を高くできる。これにより、例えば、図4Fに示すように、透光性部材50の長手方向の側面を覆う被覆部材70の厚さを必要以上の厚さにする必要がなく、薄型の発光装置を製造することができる。
1a…第1凸部
2…第2配線
2a…第2凸部
3…アライメントマーク
10…基板
15…基体
20…導電性接着部材
30…発光素子
40…導光部材
50…透光性部材
55…透光性部材の母材
60…波長変換物質
61…第1蛍光体
62…第2蛍光体
70…光反射性の被覆部材
75…光反射性の被覆部材の母材
77…白色顔料
100…発光装置
101…小片基板
151…基体(個片化後)
S…貫通スリット
Claims (16)
- 発光装置用の基板の製造方法であって、
基体の上面に、配線用金属膜を形成して該配線用金属膜をエッチングすることにより第1配線部と第2配線部とを複数形成するとともにアライメントマークを形成する部分に基体の表面を露出させる開口部を形成する配線形成工程と、
前記第1配線部上の少なくとも一部と前記第2配線部上の少なくとも一部とを含む領域上に第1の金属膜を形成して前記第1の金属膜を所定の形状に形成された凸部形成用レジストを用いてエッチングすることにより、前記第1配線上に第1凸部と前記第2配線上に第2凸部とを形成する凸部形成工程と、
前記開口部により露出させた基体の表面及び前記開口部の周りの配線用金属膜上に第2の金属膜を形成し、該第2の金属膜上に、枠形状のアライメントマーク形成用レジストを、枠形状の内周が前記開口部の開口端より内側に位置し、枠形状の外周が前記開口部の開口端の外側に位置するように前記開口部の外周端に跨って形成して、前記第2の金属膜をエッチングすることにより、前記内周の内側に前記基体の表面を露出させたアライメントマークとアライメントマークを囲む金属枠とを形成するアライメントマーク形成工程と、
を含み、
前記凸部形成用レジストと前記アライメントマーク形成用レジストとを同一の露光工程により露光することを特徴とする基板の製造方法。 - 前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを同一の金属膜形成工程により形成することを特徴とする請求項1に記載の基板の製造方法。
- 前記第1配線部の少なくとも1つと前記第2配線部の少なくとも1つを含む単位実装領域が一方向に配列されるように、前記第1配線部と前記第2配線部とを形成する請求項1または2に記載の基板の製造方法。
- 前記アライメントマークを、前記一方向に配列された単位実装領域にそれぞれ対応するように前記一方向に形成する請求項3に記載の基板の製造方法。
- 前記単位実装領域を前記一方向に配置した列が前記一方向に直交する方向に複数並置されるように、前記第1配線部と前記第2配線部とを形成する請求項3又は4に記載の基板の製造方法。
- 前記列のうちの最も外側の列の外側及び前記列の間にそれぞれ貫通スリットを形成する工程を含む請求項5に記載の基板の製造方法。
- 前記第1配線部及び前記第2配線部をそれぞれ、前記貫通スリットの内面を経て基体の下面に延在するように形成する請求項6に記載の基板の製造方法。
- (1)発光装置用の基板の製造工程であって、
(i)基体の上面に、第1配線部と第2配線部とを複数形成する配線形成工程と、
(ii)前記第1配線部上の少なくとも一部と前記第2配線部上の少なくとも一部とを含む領域上に第1の金属膜を形成して前記第1の金属膜を所定の形状に形成された凸部形成用レジストを用いてエッチングすることにより、前記第1配線上に第1凸部と前記第2配線上に第2凸部とを形成する凸部形成工程と、
(iii)前記基体上に第2の金属膜を形成して前記第2の金属膜上にアライメントマーク形成用レジストを用いてエッチングすることにより、アライメントマークを形成するアライメントマーク形成工程と、
を含み、
前記第1配線部の少なくとも1つと前記第2配線部の少なくとも1つを含む単位実装領域が一方向に配列されるように、前記第1配線部と前記第2配線部とを形成し、
前記凸部形成用レジストと前記アライメントマーク形成用レジストとを同一の露光工程により露光する基板の製造工程と、
(2)前記各単位実装領域において、同一面側にp側電極とn側電極とを備えた発光素子を、前記p側電極を前記第1凸部の上面に接合し、前記n側電極を前記第2凸部に接合する発光素子実装工程と、
(3)透光性部材を前記発光素子上にそれぞれ接着する透光性部材接着工程と、
(4)前記透光性部材を前記アライメントマークの位置に基づいて、切断ブレードを位置決めし、前記透光性部材の側面を削って所定の形状に加工する透光性部材加工工程と、
(5)前記透光性部材加工工程後、前記アライメントマークの位置に基づいて切断ブレードを位置決めし、前記一方向に直交する方向に前記基板を切断し、少なくとも一つの前記発光素子を含む個々の発光装置に分離する分離工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを同一の金属膜形成工程により形成することを特徴とする請求項8に記載の発光装置の製造方法。
- 前記アライメントマークは、前記基体を露出させて設けられた開口部である、請求項8または9に記載の発光装置の製造方法。
- 前記アライメントマークを、前記一方向に配列された単位実装領域にそれぞれ対応するように前記一方向に形成する請求項8〜10のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記単位実装領域を前記一方向に配置した列が前記一方向に直交する方向に複数並置されるように、前記第1配線部と前記第2配線部とを形成する請求項8〜11のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記列のうちの最も外側の列の外側及び前記列の間にそれぞれ貫通スリットを形成する工程を含む請求項12に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1配線部及び前記第2配線部をそれぞれ、前記貫通スリットの内面を経て基体の下面に延在するように形成する請求項13に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の電極と前記第1凸部と第2凸部とを半田で接合する、請求項8〜14のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の間に、前記発光素子が埋設され前記アライメントマークが露出するように被覆部材を形成する被覆部材形成工程をさらに含む、請求項請求項8〜15のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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