JP7470571B2

JP7470571B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP7470571B2
Application number: JP2020092934A
Authority: JP
Inventors: 洋志中井; 幸治市川; 聡平間; 裕之石河
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2040-05-28
Also published as: JP2021190519A

Description

本発明は、例えば、発光素子を含む発光装置に関する。

発光装置は、例えば、端子や配線などが設けられた基板と、当該基板上に実装された少なくとも１つの発光素子と、当該発光素子から放出された光の波長を変換する波長変換体と、を含む。例えば、特許文献１には、発光素及び波長変換層を有する発光装置が開示されている。

国際公開特許ＷＯ２００９／０６９６７１号公報

発光素子と波長変換体とを、例えば、透明な接着樹脂を用いて接合する場合、発光素子ごとに当該接着樹脂の塗布量がばらつき、所望の塗布量よりも多く塗布されてしまう場合がある。これにより、接着樹脂が発光素子の側面に垂れる又は波長変換体の側面に這い上がりを起こす可能性がある。

例えば、発光素子の側面に接着樹脂が垂れてしまった場合、接着樹脂が導光体として機能してしまい、発光素子の発光面から放出される光がシリコン等の発光素子の支持基板に吸収され、発光装置としての光取り出し効率が低下してしまう。

また、例えば、波長変換体の側面に大きな接着樹脂の這い上がりが発生すると、発光装置から得られる光の色ムラが発生してしまう。特に、接着樹脂が波長変換体上面まで達する這い上がりが発生してしまうと、発光装置の発光部に当該這い上がった接着樹脂を介して、発光素子から波長変換体を経由せずに発光装置から出射してしまい、光漏れによる著しい色ムラが発生してしまう。

従って、発光素子と波長変換体とを接着する接着樹脂の塗布量には高い精度が必要となる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、接着樹脂の発光素子側面への垂れ及び波長変換体側面への這い上がりを防止しつつ、発光装置の光取り出し効率を向上させることが可能な発光装置及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明に係る発光装置は、搭載基板と、前記搭載基板上に配された支持基板並びに前記支持基板上に形成された半導体発光層及び電極パッドを有する少なくとも１の発光素子と、前記搭載基板と前記電極パッドとにボンディングされた少なくとも１の導電性のワイヤと、前記電極パッド上に形成された少なくとも１のバンプと、前記少なくとも１の発光素子の前記半導体発光層上に形成される接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に前記少なくとも１の発光素子の上方から前記半導体発光層を覆うように配された波長変換板と、を、含み、前記少なくとも１のバンプは、上面視において、前記バンプの少なくとも一部が前記電極パッドの外縁から前記半導体発光層の側へ突出するように形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る発光装置の製造方法は、搭載基板上に配された少なくとも１の発光素子上に形成された電極パッド上に少なくとも１の導電性のワイヤをボンディングし且つ、少なくとも１のバンプを形成する素子ボンディング工程と、前記少なくとも１の発光素子に形成された半導体発光層上に接着樹脂層を塗布する塗布工程と、前記接着樹脂層上に前記少なくとも１の発光素子の上方から前記半導体発光層を覆うように波長変換板を配する接着工程と、を、含み、前記素子ボンディング工程において、前記少なくとも１のバンプは、上面視において、前記バンプの少なくとも１部が前記電極パッド外縁から前記半導体発光層の側へ突出するように形成されることを特徴としている。

本発明の実施例に係る発光装置の上面図である。図１のＡ－Ａ線に沿った発光装置の断面図である。本発明の実施例に係る発光装置の発光素子の拡大図である。図３のＣ－Ｃ線及びＤ－Ｄ線に沿った発光素子の断面図である。図１のＢ－Ｂ断面における隣接する発光素子の間のキャビティの拡大断面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造フローを示す図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。波長変換板を載置、押圧する際の接着樹脂の濡れ広がりを模式的に示した図である。図１２のＥ－Ｅ線及びＦ－Ｆ線に沿った発光素子の断面図である。波長変換板を載置、押圧する際の接着樹脂の濡れ広がりを模式的に示した図である。図１４のＧ－Ｇ線及びＨ－Ｈ線に沿った発光素子の断面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の実施例に係る発光装置の製造時の上面図である。本発明の変形例１に係る発光装置の上面図である。本発明の変形例２に係る発光装置の上面図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。尚、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。

図１は、発光装置１０の模式的な上面図を示している。また、図２は、図１の発光装置１０のＡ－Ａ線に沿った断面図を示している。

発光装置１０は、一方の面に凹形状のキャビティが形成されている躯体１１を有する。また、発光装置１０は、躯体１１のキャビティ内に格納されたサブマウント１３と、当該サブマウント１３上に並置された複数の発光素子２０と、を有する。また、発光装置１０は、複数の発光素子２０の各々上に一体的に形成された波長変換板３０を有する。

躯体１１は、上面視において矩形上の平面形状を有する発光装置１０の筐体として機能する基板であり、例えば、銅（Ｃｕ）等の熱伝導性の高い材料からなる。また、躯体１１は、上面に凹状に形成されたキャビティを有する。また、図示していないが、躯体１１の上面、キャビティ内部及び底面を含む外周部には絶縁膜が形成されており、躯体１１の表面は電気的に絶縁されるような態様を有する。

躯体１１は、キャビティ底面及び躯体１１の下面に互いに離間するように形成された金属製の第１の配線Ｔ１と第２の配線Ｔ２を有する。また、図示していないが、躯体１１のキャビティ内部と躯体１１の下面とに形成されている第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２は、おのおの貫通電極によって接続されている。また、躯体１１の下面側の第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２が発光装置１０の外部電極として機能する。尚、第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２の貫通電極においても、貫通電極と躯体１１の接合部は絶縁膜を介して接合されており、第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２は躯体１１と絶縁されている。換言すれば、第１の配線Ｔ１と第２の配線Ｔ２は、おのおの躯体１１のキャビティ内部の部分と躯体１１の下面部分において電気的に繋がっている。また、第１の配線Ｔ１と第２の配線Ｔ２は、おのおの絶縁されている、と同時に躯体１１に対しても絶縁されている。

尚、本実施例においては、躯体１１はＣｕを主材料とする場合について説明するが、躯体１１の主材料はこれに限定されない。例えば、躯体１１は、熱伝導性が高く絶縁性を有するアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス等の材料から形成されていてもよい。この場合、上述した絶縁膜を形成する必要はなく、躯体１１のキャビティ底面及び躯体１１の下面に直接金属製の電極である第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２を直接形成することが可能となる。

また、発光装置１０は、躯体１１のキャビティ底面に固定された搭載基板としてのサブマウント１３を有する。サブマウント１３は、矩形状の平面形状を有する基板であり、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱伝導性の高いセラミックス等の材料からなる。サブマウント１３は、当該キャビティ底面に、例えば、図示しない高熱伝導接着剤等により固定されている。躯体１１のキャビティ底面において、サブマウント１３、第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２は互いに離間するように配される。

また、サブマウント１３には、発光素子２０を載置して電気的に接続する複数の金属性の配線ＰＷが形成されている。本実施例においては、サブマウント１３上には４つの発光素子２０が１列に整列して配置されている場合について説明する。

発光素子２０の各々は、例えば、シリコンを主材料とする支持基板２１上に積層された半導体発光層としての発光部ＥＭ有する半導体発光素子であり、それぞれサブマウント１３の配線ＰＷの素子載置部（図示せず）上に載置されている。発光部ＥＭは、例えば、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層を積層させた構造からなる。また、ｎ型半導体層の上面は、発光部ＥＭの各々の上面であり、発光素子２０の各々における光取り出し面として機能する。ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）等を主材料とする窒化物半導体であり、多重量子井戸構造を有する発光層から青色の光を放射する青色発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

また、発光素子２０の各々は、支持基板２１上に発光部ＥＭと離間するように形成された電極パッドＢＰを有する。電極パッドＢＰは、発光部ＥＭのｐ型半導体層と電気的に接続されており、発光素子２０のアノード電極として機能する。電極パッドＢＰは、例えば、金（Ａｕ）からなる導電性のボンディングワイヤＢＷを介してサブマウント１３の配線ＰＷと電気的に接続されている。ボンディングワイヤＢＷは、ワイヤバンプＢＢと金ワイヤＷとからなる、いわゆる逆ボンディングの態様で構成されている。尚、本実施例においては、ボンディングワイヤＢＷが逆ボンディングである場合について説明するが、ボンディングワイヤＢＷの態様はこれに限定されず、電極パッドＢＰ上に圧着ボールを形成する順ボンディングの態様でもよい。

また、発光素子２０の下面は発光部ＥＭのｎ型半導体層と電気的に接続されており、発光素子２０の下面がカソード電極として機能する。発光素子２０の下面であるカソード電極は、例えば、図示しない導電性固着材等によりサブマウント１３の配線ＰＷと電気的に接続されている。

また、図１中左端の配線ＰＷは躯体１１の第１の配線Ｔ１とボンディングワイヤＢＷを介して電気的に接続されており、図中右端の配線ＰＷは躯体１１の第２の配線Ｔ２とボンディングワイヤＢＷを介して電気的に接続されている。すなわち、本実施例においては、４つの発光素子２０は、躯体１１の第１の配線Ｔ１と第２の配線Ｔ２との間で直列に接続されている。

尚、本実施例においては、発光素子２０の各々における発光部ＥＭは、矩形の上面形状を有する。また、サブマウント１３上においては、発光部ＥＭの各々が１列に整列するように配置され且つ、電極パッドＢＰの各々が発光部ＥＭの配列方向に沿って１列に整列するように配置されている。

発光装置１０は、発光素子２０の各々上に一体的に形成された矩形形状の平面形状の波長変換板３０を有する。波長変換板３０は、発光素子２０の各々からの放出光に対して波長変換を行う。波長変換板３０は、例えば、セリウム（Ｃｅ）をドープしたＹＡＧを主材料とする蛍光体粒子と、ガラス又はアルミナ等のセラミックのバインダとを含む板状の部材を含む。本実施例においては、波長変換板３０は、発光素子２０が放射する青色の光の波長変換を行い、白色の光を放射する波長変換板である。

また、波長変換板３０は、上面視において、発光素子２０の配列方向を長辺方向とする長方形の上面形状を有する。

また、本実施例においては、波長変換板３０における主面の一方が発光素子２０の上面に発光素子２０が放射する光を透過する接着樹脂層としての接着樹脂５０を介して接合される。また、他方の主面が外部に面する。すなわち、波長変換板３０の当該一方の主面は、発光素子２０によって放出された光を接着樹脂５０を介して受光する受光面として機能し、当該他方の主面は、発光装置１０の光取り出し面として機能する。

また、発光装置１０は、発光素子２０と波長変換板３０とを接合させる際の余剰な接着樹脂５０を吸引するドレインバンプ（以下、単にバンプを称する場合もある）４０有する。また、バンプ４０の各々は、発光素子２０の発光部ＥＭの配列方向に沿って１列に整列して配置されている。バンプ４０は、例えば、ボンディングワイヤＢＷと同一材料のＡｕからなる金属突起である。また、バンプ４０は、ボンディング装置によって形成され、ボンディングワイヤＢＷのボンディングと同一工程で行われる。

また、図２に示すように、バンプ４０は、電極パッドＢＰ上に形成されている第１のバンプ４１と、当該第１のバンプ４１上に形成され、第１のバンプ４１の中心位置よりも発光部ＥＭの側にオフセットされるように形成されている第２のバンプ４２と、からなる。第２のバンプ４２は、電極パッドＢＰの発光部ＥＭ側の辺を超えるように形成されており、第２のバンプ４２は電極パッドＢＰと発光部ＥＭとの間の図示しないウェハ保護膜上にオーバーハングされるように形成されている。

換言すれば、発光装置１０は、サブマウント１３と、サブマウント１３上に配された支持基板２１並びに支持基板２１上に形成された発光部ＥＭ及び電極パッドＢＰを有する発光素子２０と、サブマウント１３と電極パッドＢＰとにボンディングされたボンディングワイヤＢＷと、電極パッドＢＰ上に形成されたバンプ４０と、発光素子２０の発光部ＥＭ上に形成される接着樹脂５０と、接着樹脂５０上に発光素子２０の上方から発光部ＥＭを覆うように配された波長変換板３０と、を、含み、バンプ４０は、上面視において、バンプ４０の少なくとも一部が電極パッドＢＰの外縁から発光部ＥＭの側へ突出するように形成されている。

また、バンプ４０は、電極パッドＢＰ上に形成された第１のバンプ４１と、第１のバンプ４１上に形成された第２のバンプ４２と、からなり、第１のバンプ４１は、電極パッドＢＰ上において、電極パッドＢＰの外縁より内側に配され、第２のバンプ４２は、第１のバンプ４１上の第１のバンプ４１の中心位置から発光部ＥＭの側にオフセットされるように配され且つ、第２のバンプ４２の少なくとも一部が上面視において電極パッドＢＰの外縁から発光部ＥＭの側へ突出するように配されている。

尚、バンプ４０の第１のバンプ４１は、電極パッドＢＰ上において、ボンディングワイヤＢＷが形成されている発光部ＥＭの配列方向に沿った配列方向よりも発光部ＥＭの側にオフセットされるように形成されることが好ましい。例えば、波長変換板３０を発光素子２０上に載置する時に（具体的には、接着樹脂５０がバンプ４０に到達する以前に）、波長変換板３０が搭載位置から電極パッドＢＰの側に位置ずれが生じてしまった場合、ボンディングワイヤＢＷに接触することで、ボンディングワイヤＢＷの変形又は断線が生じることを防止できる。

また、接着樹脂５０は、図１及び図２に示すように、波長変換板３０から電極パッドＢＰの側にはみ出すように形成されている。言い換えれば、バンプ４０の少なくとも一部を覆うように形成されている。

また、電極パッドＢＰの側へはみ出した接着樹脂５０は、電極パッドＢＰ外端の縁を伝ってボンディングワイヤＢＷの側へ流れ込む。ボンディングワイヤＢＷまで到達した接着樹脂５０は、ボンディングワイヤＢＷの周囲を覆うように形成される。

また、図２に示すように、発光装置１０は、躯体１１のキャビティ内に波長変換板３０の光取り出し面である上面が露出されるように充填されている被覆部材１５を有する。被覆部材１５は、例えば、反射性を有する樹脂材料からなる。本実施例においては、被覆部材１５は、発光素子２０が放射する光を反射する白色樹脂である。なお、図１においては、躯体１１内の各要素の構造及び位置関係を明確にするために、被覆部材１５は省略している。

図３は、本発明の実施例に係る発光装置１０の発光素子２０の拡大図である。また、図４は、図３のＣ－Ｃ線及びＤ－Ｄ線に沿った発光素子２０の断面の拡大図である。Ｃ－Ｃ線はバンプ４０の位置の断面を示し、Ｄ－Ｄ線はボンディングワイヤＢＷの位置の断面を示している。

上述の通り、バンプ４０は、電極パッドＢＰ上においてボンディングワイヤＢＷよりも発光部ＥＭに近い位置に配置されている。また、図４に示すように、バンプ４０は、発光素子２０の各々における支持基板２１の電極パッドＢＰ上に設けられた第１のバンプ４１と、第２のバンプ４２との２段の金属バンプからなる。また、第２のバンプ４２は、第１のバンプ４１の中心位置よりも発光部ＥＭに近い位置に形成されており且つ、第２のバンプ４２は、電極パッドＢＰの外部に形成されている保護膜ＣＶをオーバーハングするように形成されている。また、バンプ４０は、図４に示すように、波長変換板３０と互いに離間して配置されるように形成される。バンプ４０と波長変換板３０が接触すると、電極パッドＢＰ及び保護膜ＣＶの破損又は波長変換板３０の搭載位置ずれが生じるおそれがある故、バンプ４０と波長変換板３０とは互いに離間して配されることが好ましい。

上述したように、発光素子２０の支持基板２１上には、支持基板２１上の発光部ＥＭ及び電極パッドＢＰを除く部分に形成されている保護膜ＣＶをさらに含み、第１のバンプ４１及び第２のバンプ４２の各々は、保護膜ＣＶと互いに離間するように配されている。また、バンプ４０は、波長変換板３０と互いに離間している。また、バンプ４０の少なくとも１部は、接着樹脂５０に覆われている。

発光素子２０の電極パッドＢＰにバンプ４０を設けることで、発光素子２０の上面に塗布した接着樹脂５０上に波長変換板３０を載置する際、余剰な接着樹脂５０をバンプ４０から吸引、貯留することにより、発光部ＥＭと波長変換板３０とを接合するための接着樹脂５０を適切な量に調整することが可能となる。

具体的には、発光部ＥＭ上にポッティングされた接着樹脂５０上に波長変換板３０を載置し、接着樹脂５０が発光部ＥＭと波長変換板３０との接合部に濡れ広がる。この時、当該接合部からはみ出る接着樹脂５０が毛細管現象により図４のＣ－Ｃ断面に示すように、バンプ４０の周囲に吸引して余剰な接着樹脂５０を貯留する。

また、バンプ４０によって吸引された余剰な接着樹脂５０は、毛細管現象により、電極パッドＢＰの外端部、特に電極パッドＢＰの表面と保護膜ＣＶの電極パッドＢＰの側の側面を伝達して電極パッドＢＰ内に広がっていく。電極パッドＢＰ内に広がった接着樹脂５０がボンディングワイヤＢＷまで到達すると、Ｄ－Ｄ断面に示すように毛細管現象によりボンディングワイヤＢＷの周囲に吸引、貯留される。

これにより、接着樹脂５０の発光部ＥＭと波長変換板３０との接合部の濡れ広がり時において、余剰な接着樹脂５０がバンプ４０を介して電極パッドＢＰ内のバンプ４０及びボンディングワイヤＢＷ周囲に吸引、貯留されることで、接着樹脂５０の発光素子２０の側面への垂れ又は波長変換板３０の側面への過剰な這い上がりを防止することが可能となる。

また、発光部ＥＭと波長変換板３０との接合部の全面に濡れ広がるために不足する接着樹脂５０、特に、上面視において矩形形状の接合部の４隅が濡れ広がるために接着樹脂５０が不足する場合がある。この時、当該４隅に濡れ広がる際の毛細管現象によって、バンプ４０及びボンディングワイヤＢＷ周囲に貯留された接着樹脂５０がバンプ４０を介して接合部に不足する量の接着樹脂５０が再度供給される。これにより、発光装置１０は、発光部ＥＭと波長変換板３０との接合部の全面を接着樹脂５０が濡れ広がるための適切な量を調整することが可能となる。また、貯留された接着樹脂５０が再度供給されることにより、バンプ４０周辺から波長変換板３０の側面への接着樹脂５０の過剰な這い上がりを防止することも可能となる。

また、波長変換板３０の下面の辺に沿った接着樹脂５０は、当該波長変換板３０の下面の辺の端部から当該波長変換板３０の下面の辺に対応する発光素子２０の辺の端部において、凹形状の断面形状を有する端部側面部５１が形成される。端部側面部５１は、接着樹脂５０の発光部ＥＭと波長変換板３０との接合部の濡れ広がり時において、余剰な接着樹脂５０がバンプ４０を介して電極パッドＢＰ内のバンプ４０及びボンディングワイヤＢＷ周囲に吸引されることにより、凹面の端部側面部５１が形成される。

すなわち、バンプ４０は、発光部ＥＭと波長変換板３０との接合部の接着樹脂５０の接合時において、濡れ広がり時においては接着樹脂５０のポッティング位置から最短距離の発光素子２０の側面へ垂れる可能性のある余剰な接着樹脂５０を吸引（ドレイン）し、ポッティング位置から最長距離の接合部の４隅へ濡れ広がるために不足する接着樹脂５０を供給（リドレイン）する接着樹脂量調節機能を有する。

上述したように、波長変換板３０の少なくとも１つの辺に沿った接着樹脂５０は、支持基板２１の上面から波長変換板３０の下面に至る凹面の端部側面部５１を有する。

図５は、図１のＢ－Ｂ断面における隣接する発光素子２０の間のキャビティを示すＢＴ部の拡大断面図である。

上述の通り、バンプ４０による接着樹脂５０の調節機能により、発光素子２０、特に支持基板２１の側面への接着樹脂５０の垂れは発生しない。

接着樹脂５０は、図５に示すように波長変換板３０側の面において、発光素子２０の端部から波長変換板３０に向かって延伸する素子間側面部５３と、波長変換板３０の下面に薄膜状に残留した天面部としての逆ベンド部５４と、が形成されたトンネル状の凹状部５２を有する。

素子間側面部５３は、接着樹脂５０の表面張力により、発光素子２０の端部から波長変換板３０に向かって、隣接する発光素子２０の間の中央部に傾いた角度で形成される。また、逆ベンド部５４は、隣接する発光素子２０の間において、中央部に下面側に凸形状の断面形状を有する形状（シリンドリカル形状）で形成される。

接着樹脂５０は、波長変換板３０載置時の濡れ広がり時において、図中破線のように発光素子２０に亘って濡れ広がる。その後、バンプ４０によって濡れ広がった余剰な接着樹脂５０が図中左右の発光素子２０の方向に吸引されることで、発光素子２０の間の中央部に残留した接着樹脂５０が逆ベンド部５４のような形状で形成される。

また、素子間側面部５３及び逆ベンド部５４は、図５に示すような断面形状をなすことにより、発光部ＥＭから放射された放射光ＬＭを偏向する機能を有する。尚、本実施例においては、図５に示した発光素子２０の間のキャビティが空気又は窒素等の気体である場合について説明する。

例えば、発光部ＥＭから素子間側面部５３に向かって放射光ＬＭが放射され、素子間側面部５３から出光する場合、透明樹脂である接着樹脂５０の屈折率は気体よりも大きい故、素子間側面部５３からの出射光は波長変換板３０の方向へ屈折される。また、当該出射光が逆ベンド部５４に入射される時、逆ベンド部５４は下面に凸の断面形状を有する故、逆ベンド部５４は凸レンズとして機能する。従って、逆ベンド部５４に入射した光は、さらに波長変換板３０の方向に屈折される。これにより、発光部ＥＭから波長変換板３０に直接向かわない放射光ＬＭは、接着樹脂５０の素子間側面部５３及び逆ベンド部５４によって上方である波長変換板３０の光取り出し面に導くことが可能となり、発光装置１０の光取り出し効率を向上させることが可能となる。

また、サブマウント１３上に配される複数の発光素子２０の各々の上面の取り付け高さ、すなわちサブマウント１３の上面から当該複数の発光素子２０の各々の上面までの高さ（以下、単に発光素子２０の取り付け高さと称する場合がある）が異なる場合、発光素子２０上の接着樹脂５０の量は、バンプ４０による接着樹脂５０の調節機能によって複数の発光素子２０上に塗布された接着樹脂５０と波長変換板３０との表面張力のそれぞれが釣り合う量にそれぞれ調整される。すなわち、バンプ４０は、複数の発光素子２０の上面のそれぞれの取り付け高さに応じて接着樹脂５０の量をセルフボリュームコントロールする。従って、複数の発光素子２０上の接着樹脂５０の厚さのそれぞれもバンプ４０の各々によってセルフコントロールされ、波長変換板３０を水平に載置することが可能となる。

また、図５に示すように、発光素子２０は、各々の辺において、上面と側面のなす角度が鋭角になるようにダイシングされている。これにより、発光素子２０の上面端部から接着樹脂５０が垂れることをより確実に防止することが可能となる。

上述したように、発光装置１０は、サブマウント１３と、各々がサブマウント１３上に１の方向に配列された支持基板２１及び支持基板２１の各々の上面に形成された発光部ＥＭを有する複数の発光素子２０と、支持基板２１の各々の上面において発光部ＥＭを覆いかつ複数の発光素子２０に亘って延在するように形成される接着樹脂５０と、複数の発光素子２０上に亘って延在し、下面と複数の発光素子２０の各々の上面とが接着樹脂５０によって接着された波長変換板３０と、を含み、接着樹脂５０は、隣り合う１の発光素子２０と他の発光素子２０との間の領域において、１の発光素子２０の上面の他の発光素子２０に面した縁から他の発光素子２０の上面の１の発光素子２０に面した縁まで延在しかつ下向きに凹の表面を含む凹状部を有する。

また、接着樹脂５０は、互いに隣接する発光素子２０の上面の向かい合う一方の辺から他方の辺において、複数の発光素子２０の上面の端部から波長変換板３０の方向に延伸する素子間側面部５３と、素子間側面部５３の間において、波長変換板３０の下面に薄膜状に形成された逆ベンド部５４と、が形成されている。また、逆ベンド部５４は、１の方向に沿って、下に凸の断面形状を有する。

また、複数の発光素子２０の各々の支持基板２１の上面と側面とがなす角度は、鋭角である。

次に、図６及び図７～１９を用いて、本願の実施例に係る発光装置１０の製造手順について説明する。

図６は、本発明の実施例に係る発光装置１０の製造フローを示す図である。また、図７～１９は、図６に示す製造手順の各ステップにおける発光装置１０の上面図を示す。

まず、図７に示すように金属の素子載置部及び配線ＰＷが形成されたサブマウント１３を用意する。

次に、図８に示すように素子載置部に接着剤を塗布し、発光素子２０を載置した後発光素子２０を固着する（ステップＳ１１）。

素子ボンディング工程として、図９に示すように、発光素子２０の電極パッドＢＰにボンディング装置を用いて、電極パッドＢＰとサブマウント１３の配線ＰＷをボンディングワイヤＢＷにてボンディングすると共に、バンプ４０を形成する（ステップＳ１２）。バンプ４０は、上述したように第１のバンプ４１を電極パッドＢＰ内のボンディングワイヤＢＷの形成位置よりも発光部ＥＭに近い位置に形成し、その後、第２のバンプ４２を電極パッドＢＰ外端から発光部ＥＭの側へオーバーハングするように第１のバンプ４１上に形成する。本実施例において、バンプ４０は、ボンディング装置のキャピラリー先端で金ワイヤをボール状（ＦＡＢ：Free Air Ball）にして電極パッドＢＰ又は第１のバンプ４１に押し付け、その後ワイヤを切断して形成している。次に、発光素子２０が直列に接続されるように発光素子２０の電極パッドＢＰとサブマウント１３の配線ＰＷとをボンディングワイヤＢＷを用いて電気的に接続する。尚、バンプ４０の形成及びボンディングワイヤＢＷのボンディングを行う工程は同一である故、どちらを先に形成してもよい。

次に、塗布工程として、図１０に示すように、発光部ＥＭに接着樹脂５０をポッティングする（ステップＳ１３）。

次に、接着工程として、図１１に示すように、波長変換板３０を発光素子２０の発光部ＥＭのそれぞれを覆うように載置して押圧した後に加熱して固着する（ステップＳ１４）。

ここで、ステップＳ１４時における接着樹脂５０の濡れ広がりの挙動とバンプ４０による接着樹脂５０の吸引、貯留及び再供給の挙動とを図１２～１５を用いて説明する。

図１２は、発光素子２０に接着樹脂５０を塗布した後、波長変換板３０を載置、押圧する際の接着樹脂５０の濡れ広がりを模式的に示した図である。また、図１３は、図１２のＥ－Ｅ線及びＦ－Ｆ線に沿った発光素子２０の断面の拡大図である。Ｅ－Ｅ線はバンプ４０の位置における断面図を示し、Ｆ－Ｆ線はボンディングワイヤＢＷの位置における断面図を示している。

接着樹脂５０は、例えば、発光部ＥＭの中心位置等にディスペンサによりポッティングされる。その後、当該接着樹脂５０上に波長変換板３０が載置され、波長変換板３０が上面から押圧される。

この時、上面視において、接着樹脂５０は、図１２中の中央部の破線矢印のようにポッティング位置から同心円状に押し出されるように濡れ広がる。

接着樹脂５０の濡れ広がりが発光部ＥＭの電極パッドＢＰ側の端部まで到達すると、接着樹脂５０は毛細管現象により図１２中の下部破線矢印及び図１３中Ｅ－Ｅ断面図の実線矢印のようにバンプ４０を伝ってバンプ４０の周囲に貯留される。

波長変換板３０の押圧により、接着樹脂５０の濡れ広がりがさらに拡大すると、バンプ４０の周囲の接着樹脂５０は、図１２中の下部破線矢印及び図１３中Ｆ－Ｆ断面図の実線矢印のように電極パッドＢＰの発光部ＥＭの側の縁を伝ってボンディングワイヤＢＷの周囲にまで広がる。

尚、この時、バンプ４０が形成される電極パッドＢＰからの高さは、第２のバンプ４２の底面が発光部ＥＭの上面と波長変換板３０の下面との間となるように形成されることが好ましい。これにより、押し出される接着樹脂５０をバンプ４０が効率的に吸引することが可能となる。すなわち、第２のバンプ４２の底面の位置は、発光部ＥＭの上面より高く、波長変換板３０の下面より低い位置に配される。

また、バンプ４０は、上述の通り、波長変換板３０と互いに離間して配置されるように形成される。

尚、この時、発光素子２０の端部まで接着樹脂５０が濡れ広がっていた場合でも、バンプ４０により発光素子２０の側面に垂れるような余剰な接着樹脂５０が吸引される故、発光素子２０の側面に接着樹脂５０が垂れることが防止できる。すなわち、波長変換板３０の押圧による接着樹脂５０の濡れ広がり及び押し出しにおいて、発光素子２０の端部からの接着樹脂５０の垂れよりバンプ４０による接着樹脂５０の吸引の方が優先的に行われる。

また、波長変換板３０の押圧（自重による押圧を含む）は、発光素子２０と波長変換板３０との接合部の全面に接着樹脂５０が濡れ広がるまで行わないことが好ましい。これにより、波長変換板３０が発光部ＥＭと接触し、発光部ＥＭを破損することを防止することが可能となる。

図１４は、波長変換板３０を押圧した後の接着樹脂５０の濡れ広がりを模式的に示した図である。また、図１５は、図１４のＧ－Ｇ線及びＨ－Ｈ線に沿った発光素子２０の断面の拡大図である。Ｇ－Ｇ線はバンプ４０の位置における断面図を示し、Ｈ－Ｈ線はボンディングワイヤＢＷの位置における断面図を示している。

波長変換板３０の押圧後、接着樹脂５０は毛細管現象により図１４中の発光部ＥＭ上に示した破線矢印のように発光素子２０と波長変換板３０との接合部の全面に接着樹脂５０が濡れ広がる。接着樹脂５０が発光素子２０と波長変換板３０との接合部の全面への濡れ広がりに不足する場合は、波長変換板３０の押圧時にバンプ４０及びボンディングワイヤＢＷ周囲に押し出され貯留された接着樹脂５０が図１４中の下部破線矢印及び図１５中の実線矢印のようにバンプ４０を介して接合部へ供給されることにより不足分を補うことが可能となる。

また、上述の通り、接着樹脂５０は発光素子２０の側面に垂れないような構造となる故、波長変換板３０の載置位置は、接着樹脂５０の表面張力により発光素子２０の上面にセルフアライメントされる。例えば、波長変換板３０は、発光素子２０の電極パッドＢＰのある側の反対側の側面、及び波長変換板３０の短辺に対応する発光素子２０の側面に対してセルフアライメントされる。また、同時に波長変換板３０がバンプ４０に接している場合には離間される。また、接着樹脂５０が波長変換板３０へ這い上がることが抑制される。

上述のように発光素子２０上面上に波長変換板３０が載置されたサブマウント１３を加熱して接着樹脂５０を硬化させ、波長変換板３０を発光素子２０上面上に固着させる。

次に、図１６に示すように、発光素子２０及び波長変換板３０が固着されたサブマウント１３を躯体１１のキャビティ底面に図示しない高熱伝導接着剤を介して固着する（ステップＳ１５）。

図１７に示すように、サブマウント１３の両端に形成された配線ＰＷと躯体１１のキャビティ底面に形成された第１の配線Ｔ１及び第２の配線Ｔ２とをボンディング装置にてボンディングワイヤＢＷを用いて電気的に接続する（ステップＳ１６）。

その後、図１８に示すように、躯体１１のキャビティ内部に反射性の被覆部材１５を充填し、発光装置１０を製造する（ステップＳ１７）。

上述したように、発光装置１０を製造する製造方法は、サブマウント１３上に配された発光素子２０上に形成された電極パッドＢＰ上にボンディングワイヤＢＷをボンディングし且つ、バンプ４０を形成する素子ボンディング工程と、発光素子２０に形成された発光部ＥＭ上に接着樹脂５０を塗布する塗布工程と、接着樹脂５０上に発光素子２０の上方から発光部ＥＭを覆うように波長変換板３０を配する接着工程と、を、含み、素子ボンディング工程において、バンプ４０は、上面視において、バンプ４０の少なくとも１部が電極パッドＢＰ外縁から発光部ＥＭの側へ突出するように形成される。また、接着工程において、接着樹脂５０は、隣り合う１の発光素子２０と他の発光素子２０との間の領域において、１の発光素子２０の上面の他の発光素子２０に面した縁から他の発光素子２０の上面の１の発光素子２０に面した縁まで延在しかつ下向きに凹の表面を含む凹状部を有するように形成されている。

本実施例によれば、発光素子２０の電極パッドＢＰ上にバンプ４０の第２のバンプ４２を電極パッドＢＰの外端から発光部ＥＭにオーバーハングさせて形成することにより、波長変換板３０を載置する際の余剰な接着樹脂５０をバンプ４０が吸引、貯留する。これにより、接着樹脂５０を発光素子２０の側面に垂れることを防ぐことが可能となる。

また、波長変換板３０の押圧後、発光素子２０と波長変換板３０との接合部全面に濡れ広がるために不足する接着樹脂５０に対して、バンプ４０が波長変換板３０の押圧時に貯留した接着樹脂５０を再度供給する。これにより、発光素子２０の側面への接着樹脂５０の垂れを防ぎつつ接着樹脂５０を適切な塗布量に制御することが可能となる。

また、バンプ４０が接着樹脂５０を吸引、貯留又は再供給をすることにより、隣接する発光素子２０の間の接着樹脂５０の層において、バンプ４０は、発光部ＥＭからの放射光ＬＭを波長変換板３０の上面である光取り出し面に偏向させる接着樹脂５０の素子間側面部５３及び逆ベンド部５４を形成する。これにより、発光装置１０の光取り出し効率を向上させることが可能となる。

従って、本発明は、接着樹脂５０の発光素子２０の側面への垂れ及び波長変換板３０側面への這い上がりを防止しつつ、発光装置１０の光取り出し効率を向上させることが可能な発光装置１０及びその製造方法を提供することが可能となる。

尚、本実施例においては、複数の発光素子２０の各々にバンプ４０を形成し当該複数の発光素子２０に亘って一体的に形成された波長変換板３０を接着樹脂５０で固着させる発光装置１０について説明した。しかし、発光装置１０に搭載される発光素子２０は複数に限定されない。

図１９は、本発明の変形例１に係る発光装置１０Ａの上面図である。

変形例１における発光装置１０Ａの構成は、上述した実施例と基本的に同じ構成であるが、搭載される発光素子２０が１つである点において実施例とは異なる。

発光装置１０Ａに搭載される発光素子２０が１つである場合においても、発光素子２０に波長変換板３０Ａを載置する際の接着樹脂５０の濡れ広がり時にバンプ４０による余剰な接着樹脂５０の吸引、貯留及び再供給は実施例と同様に実現可能である。

また、実施例と同様に、発光素子２０の電極パッドＢＰ上に形成されたバンプ４０による接着樹脂５０のセルフボリュームコントロール及び波長変換板３０の載置位置のセルフアライメントは行われる。

また、本実施例においては、発光装置１０は、複数の発光素子２０に亘って一体的に形成された波長変換板３０を接着樹脂５０で固着させる発光装置１０について説明した。しかし、波長変換板３０は発光素子２０の各々に個別に搭載させるようにしてもよい。

図２０は、本発明の変形例２に係る発光装置１０Ｂの上面図である。

変形例２における発光装置１０Ｂの構成は、上述した実施例と基本的に同じ構成であるが、発光素子２０の上面に載置される波長変換板３０が一体的に形成されておらず、発光素子２０の各々に波長変換板３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅが載置される点において実施例とは異なる。

変形例２においても、実施例と同様の効果を得ることが可能である。

また、変形例２の構成によれば、例えば、発光素子２０の放射する光に励起されて白色に波長変換を行う波長変換板３０Ｂ及び３０Ｄと、発光素子２０の放射する光に励起されて橙色に波長変換を行う波長変換板３０Ｃ及び３０Ｅとを交互に配置してもよい。これにより、発光装置１０は、発光装置１０の光取り出し面から放射される光を調色することが可能となる。変形例２においては発光素子２０を直列接続としているが、複数の発光素子２０を独立に発光可能なように、対応する複数の配線Ｔ１、Ｔ２を躯体１１に設け、波長変換板３０Ｂと３０Ｄ、及び波長変換板３０Ｃと３０Ｅに対応する発光素子２０を別々に発光させることで白色発光及び橙色発光させることもできる。

尚、本実施例、変形例１及び２においては、発光素子２０の発光部ＥＭが窒化物半導体を主材料とする青色ＬＥＤである場合について説明したが、発光部ＥＭの材料はこれに限定されず、その他の色の光を放射する種々のＬＥＤやレーザの半導体発光層に適用可能である。具体的には、支持基板２１上に発光部ＥＭと電極パッドＢＰが並置されるような発光素子２０であればよい。

また、本実施例、変形例１及び２においては、発光素子２０の放射する光に励起されて当該放射光の波長変換を行う波長変換板３０を備える発光装置について説明した。しかし、波長変換板３０は発光素子２０の放射する光の波長変換を行わない投光板であってもよい。

また、本実施例及び変形例２においては、隣接する発光素子２０の間のキャビティが空気又は窒素等の気体である場合について説明したが、隣接する発光素子２０の間のキャビティに被覆部材１５を充填してもよい。例えば、発光素子２０の間のキャビティに光反射性の被覆部材１５を充填すると、発光部ＥＭから素子間側面部５３に向かう放射光ＬＭを反射し、また波長変換板３０内を下面方向や横方向に伝搬する光（図示せず）を逆ベンド部５４で反射して波長変換板３０の表面側へ偏光するので光取り出し効率を向上できる。特に、波長変換板３０の発光素子２０の間に相当する部分からの光取り出し効率を向上できる。

換言すれば、複数の発光素子２０のうちの互いに隣接する発光素子２０の各々の支持基板２１の間には、接着樹脂５０の素子間側面部５３、逆ベンド部５４及び支持基板２１の側面を覆うように光反射性の材料からなる被覆部材１５が充填されている。

上述のように、被覆部材１５を充填することにより、波長変換板３０の内部で散乱され発光装置１０の下面側に放射される光を被覆部材１５が反射し、発光装置１０の光取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。

１０発光装置
１１躯体
１３サブマウント
１５被覆部材
２０発光素子
２１支持基板
３０波長変換板
４０バンプ
４１第１のバンプ
４２第２のバンプ
５０接着樹脂
５１端部側面部
５２凹状部
５３素子間側面部
５４逆ベンド部

Claims

搭載基板と、
前記搭載基板上に配された支持基板並びに前記支持基板上に形成された半導体発光層及び電極パッドを有する少なくとも１の発光素子と、
前記搭載基板と前記電極パッドとにボンディングされた少なくとも１の導電性のワイヤと、
前記電極パッド上に形成された少なくとも１のバンプと、
前記少なくとも１の発光素子の前記半導体発光層上に形成される接着樹脂層と、
前記接着樹脂層上に前記少なくとも１の発光素子の上方から前記半導体発光層を覆うように配された波長変換板と、
を含み、
前記少なくとも１のバンプは、上面視において、前記少なくとも１のバンプの少なくとも一部が前記電極パッドの外縁から前記半導体発光層の側へ突出するように形成されており、
前記少なくとも１のバンプの少なくとも一部は、前記接着樹脂層に覆われていることを特徴とする発光装置。
前記少なくとも１のバンプは、前記電極パッド上に形成された第１のバンプと、前記第１のバンプ上に形成された第２のバンプと、からなり、
前記第１のバンプは、前記電極パッド上において、前記電極パッドの外縁より内側に配され、
前記第２のバンプは、前記第１のバンプ上の前記第１のバンプの中心位置から前記半導体発光層の側にオフセットされるように配され且つ、前記第２のバンプの少なくとも一部が上面視において前記電極パッドの外縁から前記半導体発光層の側へ突出するように配されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記少なくとも１の発光素子の前記支持基板上には、前記支持基板上の前記半導体発光層及び前記電極パッドを除く部分に形成されている保護膜をさらに含み、
前記第１のバンプ及び前記第２のバンプの各々は、前記保護膜と互いに離間するように配されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
前記少なくとも１のバンプは、前記波長変換板と互いに離間していることを特徴とする請求項２～３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第２のバンプの底面の位置は、前記半導体発光層の上面より高く、前記波長変換板の下面より低い位置に配されることを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の発光装置。
前記波長変換板は、矩形の平面形状を有しており、
前記波長変換板の少なくとも１つの辺に沿った前記接着樹脂層は、前記支持基板の上面から前記波長変換板の下面に至る凹面を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。
発光装置の製造方法であって、
搭載基板上に配された少なくとも１の発光素子上に形成された電極パッド上に少なくとも１の導電性のワイヤをボンディングし且つ、少なくとも１のバンプを形成する素子ボンディング工程と、
前記少なくとも１の発光素子に形成された半導体発光層上に接着樹脂層を塗布する塗布工程と、
前記接着樹脂層上に前記少なくとも１の発光素子の上方から前記半導体発光層を覆うように波長変換板を配する接着工程と、
を、含み、
前記素子ボンディング工程において、前記少なくとも１のバンプは、上面視において、前記少なくとも１のバンプの少なくとも１部が前記電極パッドの外縁から前記半導体発光層の側へ突出するように形成されており、
前記接着工程において、前記少なくとも１のバンプの少なくとも一部が前記接着樹脂層に覆われることを特徴とした発光装置の製造方法。