KR20120110006A - 발광 다이오드 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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사토시 사토
히사타카 이토
야스나리 오오야부
유키 신보리
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

발광 다이오드 장치의 제조 방법은, 베이스 기판을 준비하는 공정, 전극부가 두께 방향 한쪽측에 마련된 광반도체층과 베이스 기판을 대향 배치시켜, 전극부와 단자를 전기적으로 접속하여, 광반도체층을 베이스 기판에 플립칩 실장하는 공정, 베이스 기판의 다른 쪽측에, 광반도체층 및 전극부를 피복하도록, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지층을 형성하는 공정, 봉지 수지층의 다른 쪽 측부를, 광반도체층이 노출되도록 제거하는 공정 및 시트 형상으로 형성된 형광체층을, 광반도체층의 다른 쪽 면과 접촉하도록 형성하는 공정을 구비한다.

Description

발광 다이오드 장치 및 그 제조 방법{LIGHT EMITTING DIODE DEVICE AND PRODUCING METHOD THEREOF}
본 발명은, 발광 다이오드 장치 및 그 제조 방법, 자세하게는, 발광 다이오드 장치의 제조 방법 및 그에 의해 얻을 수 있는 발광 다이오드 장치에 관한 것이다.
최근, 고에너지의 광을 발광할 수 있는 발광 장치로서, 백색 발광 장치가 알려져 있다. 백색 발광 장치에는, 예컨대, 베이스 기판과, 거기에 적층되어 청색광을 발광하는 LED(발광 다이오드)와, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있고, LED를 피복하는 형광체층과, LED를 봉지(封止)하는 봉지층이 마련되어 있다. 그러한 백색 발광 장치는, 봉지층에 의해 봉지되고, 베이스 기판으로부터 전력이 공급되는 LED로부터 발광되어, 봉지층 및 형광체층을 투과한 청색광과, 형광체층에 있어서 청색광의 일부가 파장 변환된 황색광의 혼색에 의해, 고에너지의 백색광을 발광한다.
그러한 백색 발광 장치를 제조하는 방법으로서, 예컨대, 다음 방법이 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보 참조).
즉, 우선, 기판부와, 그것의 둘레로부터 상측으로 돌출하는 백색의 반사틀로 이루어지는 기체(基體)를 형성하고, 그다음, 반도체 발광 소자를, 기판부의 중앙에 있어서 반사틀에 의해 형성되는 오목부의 바닥에, 반사틀의 안쪽으로 간격을 두도록 와이어본딩한다.
그다음, 오목부에, 형광체와 액상의 에폭시 수지의 혼합물을 도포에 의해 충전하고, 이어서, 형광체를 오목부의 바닥에 자연 침강시키고, 그 후, 에폭시 수지를 가열 경화시키는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보에서 제안되는 방법에 의해 얻을 수 있는 백색 발광 장치에서는, 침강에 의해 형성되는 형광체를 고농도로 포함하는 형광체층(파장 변환층)이 반도체 발광 소자의 상측의 영역에 구획되고, 에폭시 수지를 고농도로 포함하는 봉지부가 형광체층의 상측의 영역에 구획된다.
그리고, 그 백색 발광 장치에서는, 반도체 발광 소자가 청색광을 방사상으로 발광하고, 그 중, 반도체 발광 소자로부터 위쪽을 향해 발광된 청색광의 일부는, 형광체층에서 황색광으로 변환되는 것과 아울러, 나머지는 형광체층을 통과한다. 또한, 반도체 발광 소자로부터 옆쪽을 향해 발광된 청색광은, 반사틀에서 반사되고, 이어서, 상측을 향해 조사된다. 그리고, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보의 백색 발광 장치는, 그들 청색광 및 황색광의 혼합에 의해, 백색광을 발색하고 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보의 형광체층은, 혼합물에 있어서 형광체의 자연 침강에 의해 생기는 형광체의 농도 차이에 의해 구획되는 영역이기 때문에, 두께가 불균일해지기 쉽다. 그 경우에는, 형광체층에 있어서의 파장 변환의 효율이 불균일해져, 백색 발광 장치는 얼룩이 있는 백색광을 발광한다고 하는 문제가 있다.
또한, 형광체층을 형성하려면, 상기한 자연 침강을 이용하는 것으로부터, 장시간이 필요하게 되고, 또한 걸리는 시간을 엄밀하게 관리할 필요도 있기 때문에, 제조 공정이 복잡해진다. 그 결과, 제조 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다.
또한, 반도체 발광 소자를 반사틀과 간격을 두고 배치하고 있으므로, 반도체 발광 소자로부터 옆쪽을 향해 발광되는 광의 일부는, 반사틀에서 반사되기 전에 봉지부에 흡수되고, 그 때문에 광의 추출 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
또한, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보의 백색 발광 장치에서는, 반도체 발광 소자의 위에, 형광체층 및 봉지부가 순차 형성되어 있기 때문에, 반도체 발광 소자가 발광시에 발열되는 열은, 비록, 형광체를 고농도로 포함하는 형광체층을 열전도하더라도, 그 후, 에폭시 수지를 고농도로 포함하는 봉지부에 의해 용이하게 축열된다. 그 때문에, 반도체 발광 소자의 발광시의 방열이 불충분해지고, 그 결과, 반도체 발광 소자의 발광 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
또한, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보의 백색 발광 장치에서는, 와이어본딩에 의해, 반도체 발광 소자가 기판부와 접속되어 있기 때문에, 와이어의 그림자에 의해 휘도가 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있는 것과 아울러, 광반도체층의 발광 효율의 저하를 방지하면서, 균일한 백색광을 발광하여, 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 장치의 제조 방법, 및, 그 제조 방법으로 얻을 수 있는 발광 다이오드 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법은, 단자가 마련된 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 플립 실장되는 발광 다이오드 소자를 구비하는 발광 다이오드 장치의 제조 방법으로서, 상기 베이스 기판을 준비하는 공정, 전극부가 두께 방향 한쪽측에 마련된 광반도체층과, 상기 베이스 기판을, 상기 두께 방향으로 대향 배치시켜, 상기 전극부와 상기 단자를 전기적으로 접속하여, 상기 광반도체층을 상기 베이스 기판에 플립칩 실장하는 공정, 상기 베이스 기판의 상기 두께 방향 다른 쪽측에, 상기 광반도체층 및 상기 전극부를 피복하도록, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지층을 형성하는 공정, 상기 봉지 수지층의 상기 두께 방향 다른 쪽 측부를, 상기 광반도체층이 노출되도록 제거하는 공정, 및, 시트 형상으로 형성된 형광체층을, 상기 광반도체층의 상기 두께 방향 다른 쪽 면과 접촉하도록 형성하여, 상기 형광체층, 상기 광반도체층 및 상기 전극부를 구비하는 상기 발광 다이오드 소자를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에서는, 상기 봉지 수지층의 상기 두께 방향 다른 쪽 측부를 제거하는 공정에 있어서, 상기 광반도체층의 상기 두께 방향 다른 쪽 측부를 제거하는 것이 매우 적합하다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 장치는, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 플립 실장된 발광 다이오드 소자를 구비하고, 상기 발광 다이오드 소자는, 시트 형상으로 형성된 형광체층과, 상기 형광체층의 상기 두께 방향 한쪽 면에 형성되는 광반도체층과, 상기 광반도체층의 상기 두께 방향 한쪽 면에, 상기 광반도체층과 접속되도록 형성되는 전극부와, 상기 형광체층의 상기 두께 방향 한쪽측에, 상기 광반도체층 및 상기 전극부를 피복하고 또한 상기 전극부의 상기 두께 방향 한쪽 면을 노출하도록 형성되는, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에서는, 시트 형상의 형광체층을 형성하므로, 균일한 형광체층을 확실히 형성할 수 있다. 그 때문에, 형광체층에 있어서 균일한 파장 변환을 달성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 본 발명의 발광 다이오드 장치는, 균일한 백색광을 발광할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에서는, 시트 형상으로 미리 형성된 형광체층을 형성하므로, 형광체층을 단시간에 간편하게 형성할 수 있다. 그 때문에, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에서는, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지층을, 광반도체층을 피복하도록 형성하므로, 광반도체층으로부터 발광되는 광은, 다른 부재에 의해 흡수되기 전에, 봉지 수지층의 광반사 성분에 의해 반사된다. 그 때문에, 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 본 발명의 발광 다이오드 장치에서는, 형광체층이, 광반도체층의 두께 방향 다른 쪽 면에 형성되어 있으므로, 광반도체층의 열을, 형광체층을 통해, 두께 방향 다른 쪽측에 방열할 수 있다. 그 때문에, 광반도체층의 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법에서는, 광반도체층을 베이스 기판에 플립칩 실장하므로, 휘도의 향상을 도모하여, 더욱 추출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법의 한 실시 형태를 설명하는 공정도로서,
(a)는 베이스 기판을 준비하는 공정,
(b)는 광반도체층을 베이스 기판에 플립 실장하는 공정,
(c)는 봉지 수지층을 형성하는 공정
을 나타낸다.
도 2는 도 1에 이어서, 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법의 한 실시 형태를 설명하는 공정도로서,
(d)는 봉지 수지층의 상측부와 지지 기판을 제거하는 공정,
(e)는 형광체층을 형성하는 공정
을 나타낸다.
도 3은 도 1(b)에 나타내는 광반도체층을 준비하는 공정을 설명하는 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법의 다른 실시 형태(지지 기판을 부분적으로 잔존시키는 형태)를 설명하는 공정도로서,
(a)는 지지 기판을 부분적으로 잔존시키는 공정,
(b)는 형광체층을 지지 기판의 상면에 형성하는 공정
을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법의 한 실시 형태를 설명하는 공정도, 도 3은 도 1(b)에 나타내는 광반도체층을 준비하는 공정을 설명하는 단면도를 나타낸다.
도 2(e)에 있어서, 본 발명의 발광 다이오드의 한 실시 형태인 발광 다이오드 장치(21)는 베이스 기판(16)과, 베이스 기판(16)에 플립 실장된 발광 다이오드 소자(20)를 구비하고 있다.
베이스 기판(16)은 대략 평판 형상을 이루고, 구체적으로는, 절연 기판의 위에, 도체층이 회로 패턴으로서 적층된 적층판으로 형성되어 있다. 절연 기판은, 예컨대, 실리콘 기판, 세라믹스 기판, 폴리이미드 수지 기판 등으로 이루어지고, 바람직하게는, 세라믹스 기판, 구체적으로는, 사파이어(Al2O3) 기판으로 이루어진다. 도체층은, 예컨대, 금, 동, 은, 니켈 등의 도체로 형성되어 있다. 이들 도체는 단독 사용 또는 병용할 수 있다.
또한, 도체층은 단자(15)를 포함하고 있다.
단자(15)는, 절연 기판의 상면에 있어서, 면 방향으로 간격을 두고 형성되어 있고, 후술하는 범프(13)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또, 단자(15)는, 도시하지 않지만, 도체층을 사이에 두고 전력 공급부와 전기적으로 접속되어 있다.
발광 다이오드 소자(20)는 베이스 기판(16)의 위에 마련되어 있고, 형광체층(17)과, 형광체층(17)의 하면(두께 방향 한쪽 면)에 형성되는 광반도체층(3)과, 광반도체층(3)의 하면(두께 방향 한쪽 면)에 형성되는 전극부(4)와, 광반도체층(3)을 봉지하는 봉지 수지층(14)을 구비하고 있다.
형광체층(17)은 시트 형상으로 형성되어 있다.
형광체층(17)은, 예컨대, 형광체를 함유하는 형광체 조성물로 형성되어 있다.
형광체 조성물은, 바람직하게는, 형광체 및 수지를 함유하고 있다.
형광체로서는, 예컨대, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체를 들 수 있다. 그러한 형광체로서는, 예컨대, 복합 금속 산화물이나 금속 황화물 등에, 예컨대, 세륨(Ce)이나 유로퓸(Eu) 등의 금속 원자가 도프된 형광체를 들 수 있다.
구체적으로는, 형광체로서는, 예컨대, Y3Al5O12 : Ce(YAG(이트륨 알루미늄 가넷) : Ce), (Y, Gd)3Al5O12 : Ce, Tb3Al3O12 : Ce, Ca3Sc2Si3O12 : Ce, Lu2CaMg2(Si, Ge)3O12 : Ce 등의 가넷형 결정 구조를 갖는 가넷형 형광체, 예컨대, (Sr, Ba)2SiO4 : Eu, Ca3SiO4Cl2 : Eu, Sr3SiO5 : Eu, Li2SrSiO4 : Eu, Ca3Si2O7 : Eu 등의 실리케이트 형광체, 예컨대, CaAl12O19 : Mn, SrAl2O4 : Eu 등의 알루미네이트 형광체, 예컨대, ZnS : Cu, Al, CaS : Eu, CaGa2S4 : Eu, SrGa2S4 : Eu 등의 황화물 형광체, 예컨대, CaSi2O2N2 : Eu, SrSi2O2N2 : Eu, BaSi2O2N2 : Eu, Ca-α-SiAlON 등의 산질화물 형광체, 예컨대, CaAlSiN3 : Eu, CaSi5N8 : Eu 등의 질화물 형광체, 예컨대, K2SiF6 : Mn, K2TiF6 : Mn 등의 불화물계 형광체 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 가넷형 형광체, 더 바람직하게는, Y3Al5O12 : Ce(YAG)를 들 수 있다.
또한, 상기한 형광체는, 예컨대, 입자 형상을 이루고, 평균 입자 직경이, 예컨대, 0.1~30㎛, 바람직하게는, 0.2~10㎛이다. 형광체(형광체 입자)의 평균 입자 직경은 입도 분포 측정 장치에 의해 측정된다.
형광체는 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
형광체의 배합 비율은, 예컨대, 형광체 조성물에 대하여, 예컨대, 1~50중량%, 바람직하게는, 5~30중량%이다. 또한, 수지 100질량부에 대한 형광체의 배합 비율은, 예컨대, 1~100질량부, 바람직하게는, 5~40질량부이다.
수지는 형광체를 분산시키는 매트릭스이며, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 내구성의 관점에서, 실리콘 수지를 들 수 있다.
실리콘 수지는, 주로, 실록산 결합(-Si-O-Si-)으로 이루어지는 주쇄와, 주쇄의 규소 원자(Si)에 결합하는, 알킬기(예컨대, 메틸기 등) 또는 알콕실기(예컨대, 메톡시기) 등의 유기기로 이루어지는 측쇄를 분자 내에 갖고 있다.
구체적으로는, 실리콘 수지로서는, 예컨대, 탈수 축합형 실리콘 레진, 부가 반응형 실리콘 레진, 과산화물 경화형 실리콘 레진, 습기 경화형 실리콘 레진, 경화형 실리콘 레진 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 부가 반응형 실리콘 레진 등을 들 수 있다.
실리콘 수지의 25℃에 있어서의 동점도(動粘度)는, 예컨대, 10~30㎟/s이다.
수지는 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
수지의 배합 비율은, 형광체 조성물에 대하여, 예컨대, 50~99질량%, 바람직하게는, 70~95질량%이다.
형광체 조성물은, 형광체 및 수지를 상기한 배합 비율로 배합하고, 교반 혼합하는 것에 의해 조제된다.
형광체층(17)의 두께는, 예컨대, 20~500㎛, 바람직하게는, 50~300㎛이다.
광반도체층(3)은, 형광체층(17)의 하면에 있어서의 면 방향(두께 방향에 직교하는 방향, 다시 말해, 도 2(e)에 있어서의 지면 좌우 방향 및 지면 깊이 방향) 중앙부에 있어서 소정 패턴으로 형성되어 있다.
광반도체층(3)은, 두께 방향으로 투영했을 때에, 형광체층(17)에 포함되도록 형성되어 있고, 구체적으로는, 형광체층(17)의 하면의 중앙부에 형성되어 있다. 광반도체층(3)은, 반도체층(3)의 완충층(6), 그 아래에 형성되는 N형 반도체층(7), 그 아래에 형성되는 발광층(8) 및 그 아래에 형성되는 P형 반도체층(9)을 구비하고 있다.
완충층(6)은 광반도체층(3)의 외형 형상에 대응하도록 형성되어 있다.
완충층(6)은 다음에 설명하는 N형 반도체층(7)의 격자 상수의 부정을 완충한다.
완충층(6)을 형성하는 완충 재료로서는, 예컨대, 원소 반도체(단원소 반도체), 산화물 반도체, 화합물 반도체(산화물 반도체를 제외한다) 등의 반도체를 들 수 있다.
원소 반도체로서는, 예컨대, Si, Ge, Sn 등의 4B 원소(장주기형 주기표에 있어서의 4B 원소, 이하 동일)를 들 수 있다.
산화물 반도체로서는, 예컨대, Al2O3, ZnO, SnO2 등의 전형 원소의 산화물, 예컨대, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO2, Fe2O3, NiO, Cu2O 등의 천이 원소의 산화물 등을 들 수 있다. 이것들은 단독 사용 또는 병용할 수 있다.
화합물 반도체는, O를 제외한 복수의 원소가 결합하는 화합물이며, 예컨대, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlGaN, InGaN, AlInN, AlGaInN 등의 3B 원소와 5B 원소의 화합물, 예컨대, ZnS, SnSe, ZnTe 등의 2B 원소와 6B 원소의 화합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 3B 원소와 5B 원소의 화합물을 들 수 있다.
상기한 반도체 중, 바람직하게는, 화합물 반도체를 들 수 있다.
완충층(6)의 두께는, 예컨대, 0.5~200㎚, 바람직하게는, 1~100㎚이다.
N형 반도체층(7)은, 완충층(6)의 하면 전면에 형성되어 있다. N형 반도체층(7)을 형성하는 N형 반도체로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 N형 반도체를 들 수 있고, 상기한 반도체에, 예컨대, 5B 원소 또는 4B 원소 등의 불순물이 미량 도프(첨가)된 불순물 반도체를 들 수 있다.
N형 반도체층(7)의 두께는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 10㎚~10㎛이다.
발광층(8)은, 완충층(6)의 하면에, 면 방향 한쪽측(도 2(e)에 있어서의 우측) 단부에 있어서 소정 패턴으로 형성되어 있다. 다시 말해, 발광층(8)은, 면 방향 다른 쪽측 단부(도 2(e)에 있어서의 좌측)에 있어서, N형 반도체층(7)의 하면을 노출하고 있다.
발광층(8)을 형성하는 발광 재료로서는, 상기한 완충층(6)에서 예시한 반도체와 같은 반도체를 들 수 있고, 바람직하게는, 화합물 반도체를 들 수 있다.
발광층(8)의 두께는, 예컨대, 20~300㎚, 바람직하게는, 30~200㎚이다.
P형 반도체층(9)은, 발광층(8)의 하면 전면에, 발광층(8)과 동일 패턴으로 형성되어 있다. P형 반도체층(9)을 형성하는 P형 반도체로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 P형 반도체를 들 수 있고, 예컨대, 상기한 반도체에, 3B 원소, 2A 원소 등의 불순물이 미량 도프(첨가)된 불순물 반도체를 들 수 있다. 2A 원소로서는, 예컨대, Be, Mg 등의 알칼리 토류 금속을 들 수 있다.
P형 반도체층(9)의 두께는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 10㎚~10㎛이다.
전극부(4)는 광반도체층(3)과 전기적으로 접속되어 있고, 애노드 전극(10) 및 캐소드 전극(11)을 구비하고 있다.
애노드 전극(10)은, P형 반도체층(9)의 아래에, 투명 전극(12)을 사이에 두도록 형성되어 있고, 투명 전극(12)을 사이에 두고 P형 반도체층(9)과 전기적으로 접속되어 있다.
투명 전극(12)은 P형 반도체층(9)의 하면에 형성되고, 두께 방향으로 투영했을 때에, P형 반도체층(9)에 포함되도록 배치되어 있다. 투명 전극(12)을 형성하는 전극 재료로서는, 예컨대, 인듐주석산화물(ITO), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 등의 금속 산화물을 들 수 있고, 그 두께는, 예컨대, 10~300㎚, 바람직하게는, 20~200㎚이다.
애노드 전극(10)은, 두께 방향으로 투영했을 때에, 투명 전극(12)에 포함되는 패턴으로 형성되어 있다.
애노드 전극(10)을 형성하는 전극 재료로서는, 예컨대, 금, 알루미늄 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 금을 들 수 있다. 애노드 전극(10)의 두께는, 예컨대, 10~300㎚, 바람직하게는, 20~200㎚이다.
캐소드 전극(11)은 N형 반도체층(7)의 아래에 형성되고, 구체적으로는, P형 반도체층(9) 및 발광층(8)으로부터 노출되는 N형 반도체층(7)의 하면에 형성되어 있다. 캐소드 전극(11)은 N형 반도체층(7)과 전기적으로 접속되어 있다.
캐소드 전극(11)을 형성하는 전극 재료로서는, 예컨대, 금, 알루미늄 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 금을 들 수 있다. 캐소드 전극(11)의 두께는, 예컨대, 10~300㎚, 바람직하게는, 20~200㎚이다.
또한, 이 전극부(4)에는 범프(13)가 마련되어 있다.
범프(13)는 애노드 전극(10)의 하면과, 캐소드 전극(11)의 하면에 형성되어 있다. 각 범프(13)는, 각각, 평면에서 보아, 애노드 전극(10) 및 캐소드 전극(11)에 포함되는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 범프(13)는 상기한 베이스 기판(16)의 단자(15)와 실질적으로 동일 패턴으로 형성되어 있다.
범프(13)를 형성하는 재료로서는, 예컨대, 금, 은, 납, 주석, 그들의 합금(구체적으로는, 땜납 등) 등의 도체를 들 수 있다.
각 범프(13)의 두께는, 베이스 기판(16)으로의 플립칩 실장 전에 있어서는, 애노드 전극(10)의 하면에 형성되는 범프(13)의 하면과, 캐소드 전극(11)의 하면에 형성되는 범프(13)의 하면이 같은 높이(깊이)가 되도록 조정되어 있다. 즉, 각 범프(13)의 두께는, 면 방향으로 투영했을 때에, 그것들이 같은 위치(두께 방향 위치)가 되도록 조정되어 있다.
봉지 수지층(14)은 광반사 성분을 함유하고 있고, 구체적으로는, 봉지 수지층(14)은 봉지 재료와, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있다.
봉지 재료로서는, 예컨대, 열강화성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 열강화성 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 다이알릴프탈레이트 수지, 열강화성 우레탄 수지 등의 열강화성 수지를 들 수 있고, 바람직하게는, 열강화성 실리콘 수지, 에폭시 수지를 들 수 있다.
광반사 성분은, 예컨대, 백색의 화합물이며, 그러한 백색의 화합물로서는, 구체적으로는, 백색 안료를 들 수 있다.
백색 안료로서는, 예컨대, 백색 무기 안료를 들 수 있고, 그러한 백색 무기 안료로서는, 예컨대, 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄 등의 산화물, 예컨대, 백연(탄산아연), 탄산칼슘 등의 탄산염, 예컨대, 카올린(카오리나이트) 등의 점토 광물 등을 들 수 있다.
백색 무기 안료로서, 바람직하게는, 산화물, 더 바람직하게는, 산화티탄을 들 수 있다.
산화티탄이라면, 높은 백색도, 높은 광반사성, 우수한 은폐성(은폐력), 우수한 착색성(착색력), 높은 분산성, 우수한 내후성, 높은 화학적 안정성 등의 특성을 얻을 수 있다.
그러한 산화티탄은, 구체적으로는, TiO2, (산화티탄(Ⅳ), 이산화티탄)이다.
산화티탄의 결정 구조는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 루틸, 브루카이트(판티탄석), 아나타제(예추석) 등이며, 바람직하게는, 루틸이다.
또한, 산화티탄의 결정계는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 정방정계, 사방정계 등이며, 바람직하게는, 정방정계이다.
산화티탄의 결정 구조 및 결정계가 루틸 및 정방정계이면, 봉지 수지층(14)이 장기간 고온에 노출되는 경우에도, 광(구체적으로는, 가시광, 특히, 파장 450㎚ 부근의 광)에 대한 반사율이 저하되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
광반사 성분은 입자 형상이며, 그 형상은 한정되지 않고, 예컨대, 구 형상, 판 형상, 침 형상 등을 들 수 있다. 광반사 성분의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 그 평균 입자 직경)는, 예컨대, 1~1000㎚이다. 최대 길이의 평균치는 레이저 회절 산란식 입도 분포계를 이용해 측정된다.
광반사 성분의 배합 비율은, 봉지 재료 100질량부에 대하여, 예컨대, 0.5~90질량부, 바람직하게는, 착색성, 광반사성 및 봉지 수지 조성물의 핸들링성의 관점에서, 1.5~70질량부이다.
상기한 광반사 성분은 봉지 재료 중에 균일하게 분산 혼합된다.
또한, 봉지 수지 조성물에는 충전제를 더 첨가할 수도 있다. 다시 말해, 충전제를, 광반사 성분(구체적으로는, 백색 안료)과 병용할 수 있다.
충전제는, 상기한 백색 안료를 제외한, 공지의 충전제를 들 수 있고, 구체적으로는, 무기질 충전제를 들 수 있고, 그러한 무기질 충전제로서는, 예컨대, 실리카 분말, 탈크 분말, 알루미나 분말, 질화알루미늄 분말, 질화규소 분말 등을 들 수 있다.
충전제로서, 바람직하게는, 봉지 수지층(14)의 선팽창률을 저감하는 관점에서, 실리카 분말을 들 수 있다.
실리카 분말로서는, 예컨대, 용해 실리카 분말, 결정 실리카 분말 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 용해 실리카 분말(즉, 석영 유리 분말)을 들 수 있다.
충전제의 형상으로서는, 예컨대, 구 형상, 판 형상, 침 형상 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 우수한 충전성 및 유동성의 관점에서, 구 형상을 들 수 있다.
따라서, 실리카 분말로서, 바람직하게는, 구 형상 용해 실리카 분말을 들 수 있다.
충전제의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 평균 입자 직경)는, 예컨대, 5~60㎛, 바람직하게는, 15~45㎛이다. 최대 길이의 평균치는 레이저 회절 산란식 입도 분포계를 이용해 측정된다.
충전제의 첨가 비율은, 충전제 및 광반사 성분의 총량이, 예컨대, 봉지 수지 100질량부에 대하여, 10~80질량부가 되도록 조정되고, 선팽창율의 저감 및 유동성의 확보의 관점에서, 봉지 수지 100질량부에 대하여, 바람직하게는, 25~75질량부, 더 바람직하게는, 40~60질량부가 되도록 조정된다.
봉지 수지 조성물은, 상기한 봉지 재료와, 광반사 성분과, 필요에 따라 첨가되는 충전제를 배합하여, 균일 혼합하는 것에 의해 조제된다.
봉지 수지층(14)은, 형광체층(17)의 아래(두께 방향 한쪽측)에 있어서, 광반도체층(3) 및 전극부(4)의 측면을 피복하고, 또한, 전극부(4)의 하면(두께 방향 한쪽 면)을 노출하도록 형성되어 있다.
자세하게는, 봉지 수지층(14)에 의해, 애노드 전극(10)에 대응하는 범프(13)의 측면과, 이러한 범프(13)로부터 노출되는 애노드 전극(10)의 하면 및 측면과, 애노드 전극(10)으로부터 노출되는 투명 전극(12)의 하면 및 측면과, 투명 전극(12)으로부터 노출되는 P형 반도체층(9)의 하면 및 측면과, 발광층(8)의 측면과, N형 반도체층(7)의 측면과, 완충층(6)의 측면이 피복되어 있다. 또한, 애노드 전극(10)에 대응하는 범프(13)의 하면은 봉지 수지층(14)으로부터 노출되어 있다. 다시 말해, 애노드 전극(10)에 대응하는 범프(13)의 하면은 단자(15)의 상면과 접촉하고 있다.
또한, 봉지 수지층(14)에 의해, 캐소드 전극(11)에 대응하는 범프(13)의 측면과, 이러한 범프(13)로부터 노출되는 캐소드 전극(11)의 하면 및 측면이 피복되어 있다. 또한, 캐소드 전극(11)에 대응하는 범프(13)의 하면은 봉지 수지층(14)으로부터 노출되어 있다. 다시 말해, 캐소드 전극(11)에 대응하는 범프(13)의 하면은 단자(15)의 상면과 접촉하고 있다.
또한, 봉지 수지층(14)에 의해, N형 반도체층(7)의 하면(발광층(8) 및 캐소드 전극(11)으로부터 노출되는 N형 반도체층(7)의 하면)도 피복되어 있다.
또한, 봉지 수지층(14)에 의해, 광반도체층(3)으로부터 노출되는 형광체층(17)의 하면이 피복되어 있다.
이와 같이 하여, 광반도체층(3)은 봉지 수지층(14)에 의해 봉지되어 있다.
다음으로, 도 2(e)에 나타내는 발광 다이오드 장치(21)를 제조하는 방법에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
이 방법에서는, 우선, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 상기한 베이스 기판(2)을 준비한다.
또한, 도 1(b)의 가상선이 참조되는 바와 같이, 광반도체층(3)을 준비한다.
광반도체층(3)은 지지 기판(2)의 아래에 그와 함께 마련되고 광반도체층(3)의 아래에는 전극부(4)가 마련되어 있다.
광반도체층(3)을 형성하려면, 예컨대, 도 3이 참조되는 바와 같이, 지지 기판(2)의 위에 광반도체층(3) 및 전극부(4)를 순차 적층한다.
지지 기판(2)은, 예컨대, 평면에서 보아 대략 원판 형상으로 형성되어 있고, 광반도체층(3)을 지지한다.
지지 기판(2)을 형성하는 지지 재료로서는, 예컨대, Al2O3(사파이어), SiC, Si, GaN 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 사파이어를 들 수 있다.
지지 기판(2)의 두께는, 예컨대, 100~1000㎛, 바람직하게는, 200~800㎛이다.
광반도체층(3)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(2)의 상면에 있어서, 예컨대, 에피택셜 성장법 등의 공지의 성장법에 의해, 상기한 패턴으로 적층한다.
광반도체층(3)은, 지지 기판(2)의 상면에 있어서, 면 방향에 있어서 서로 간격을 두고 복수 배치되어 있다.
또, 완충층(6)을, 지지 기판(2)의 상면 전면에 형성한다. N형 반도체층(7)을, 완충층(6)의 상면 전면에 형성한다. 발광층(8) 및 P형 반도체층(9)을, 상기한 성장법의 뒤에, 예컨대, 마스크를 이용하는 에칭에 의해, 상기한 패턴으로 복수 형성한다.
이어서, 전극부(4)를, 광반도체층(3)의 상면에 있어서, 공지의 패터닝법에 의해 상기한 패턴으로 적층한다.
그 후, 도 3의 1점 파선으로 나타내는 바와 같이, 각 광반도체층(3) 사이의 지지 기판(2), 완충층(6) 및 N형 반도체층(7)을 절단 가공(다이싱)하는 것에 의해, 복수의 광반도체층(3)으로 분리한다. 즉, 광반도체층(3)을 개별화한다.
이에 의해, 상면에 전극부(4)가 마련되고, 하면에 지지 기판(2)이 마련된 광반도체층(3)을 준비한다.
그 후, 도 1(b)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 도 3에 나타내는 광반도체층(3)을 상하 반전시키고(뒤집고), 베이스 기판(16)과 두께 방향으로 대향 배치시킨다.
이어서, 도 1(b)의 가상선의 화살표에 나타내는 바와 같이, 범프(13)와 단자(15)를 전기적으로 접속하여, 광반도체층(3)을 베이스 기판(16)에 플립칩 실장한다.
플립칩 실장에서는, 광반도체층(3)을, 베이스 기판(16)의 위에, 범프(13)와 단자(15)가 두께 방향으로 인접하도록 탑재한 후, 범프(13)를, 예컨대, 가열 또는 초음파 등에 의해 리플로우시킨다. 이에 의해, 범프(13)가 단자(15)와 두께 방향으로 접촉한다.
이어서, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 베이스 기판(16)의 위(두께 방향 다른 쪽측)에, 지지 기판(2), 광반도체층(3) 및 전극부(4)를 피복하도록 봉지 수지층(14)을 형성한다.
봉지 수지층(14)을 형성하려면 , 상기한 봉지 수지 조성물을, 지지 기판(2), 광반도체층(3) 및 전극부(4)를 포함하는 베이스 절연층(16)의 위에, 예컨대, 라미네이터나 어플리케이터를 이용한 도포 방법에 의해 도포하여, 봉지 피막을 형성한다. 그 후, 봉지 재료가 열강화성 수지인 경우에는, 봉지 피막을 가열에 의해 경화시킨다.
또한, 봉지 수지 조성물이, 시트 형상으로 미리 형성되어 있는 경우에는, 이러한 봉지 수지 조성물을, 베이스 기판(16)의 위에, 지지 기판(2), 광반도체층(3) 및 전극부(4)를 매설하도록 탑재하고, 가열에 의해 경화시키는 것에 의해, 봉지 수지층(14)을 성형할 수도 있다.
또한, 봉지 수지 조성물이, 분말 형상의 열강화성 수지를 함유하고 있는 경우에는, 봉지 수지 조성물을 압축 성형기에 의해 가열하면서 압축 성형하는 것에 의해 경화시켜, 봉지 수지층(14)을 성형할 수도 있다.
이에 의해, 봉지 수지층(14)을 형성한다.
구체적으로는, 봉지 수지층(14)은 지지 기판(2)의 상면 및 측면과, 광반도체층(3)의 하면 및 측면과, 전극부(4)의 측면을 피복하고 있다.
이어서, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 광반도체층(3)의 상면보다 상측에 있는 봉지 수지층(14)의 상측부를, 광반도체층(3)이 노출하도록 제거한다.
구체적으로는, 봉지 수지층(14)의 상측부를 제거함과 아울러 지지 기판(2)을 제거한다.
봉지 수지층(14)의 상측부 및 지지 기판(2)의 제거에는, 예컨대, 상기한 에칭, 기계 가공(구체적으로는, 그라인드 가공 등) 등이 채용된다.
지지 기판(2)이 제거되고, 상측부가 제거된 봉지 수지층(14)은, 완충층(6)의 상면을 노출한다. 이에 의해, 봉지 수지층(14)에 있어서, 완충층(6)의 주위의 상면이, 완충층(6)의 상면과 같은 면에 형성된다.
이어서, 도 2(e)에 나타내는 바와 같이, 시트 형상으로 형성된 형광체층(17)을, 광반도체층(3)의 상면과 접촉하도록 형성한다.
형광체층(17)을 형성하려면, 예컨대, 상기한 형광체 조성물을, 광반도체층(3)(완충층(6))의 상면 및 광반도체층(3)을 노출하는 봉지 수지층(14)의 상면에 도포하여, 시트 형상의 형광체 피막(도시하지 않음)을 형성한다.
그 후, 형광체 피막을, 예컨대, 50~150℃로 가열하여 건조하는 것에 의해, 상기한 패턴의 시트 형상으로 형성한다.
이에 의해, 시트 형상의 형광체층(17)을 형성한다.
이에 의해, 형광체층(17), 광반도체층(3) 및 전극부(4)를 구비하는 발광 다이오드 소자(20)를 형성할 수 있고, 그에 따라, 베이스 기판(16)과, 베이스 기판(16)에 플립 실장된 발광 다이오드 소자(20)를 구비하는 발광 다이오드 장치(21)를 제조한다.
그리고, 상기한 발광 다이오드 장치(21)의 제조 방법에서는, 시트 형상의 형광체층(17)을 형성하므로, 균일한 형광체층(17)을 확실히 형성할 수 있다. 그 때문에, 형광체층(17)에 있어서 균일한 파장 변환을 달성할 수 있다. 그 결과, 이 발광 다이오드 장치(21)는 균일한 백색광을 발광할 수 있다.
또한, 상기한 발광 다이오드 장치(21)의 제조 방법에서는, 시트 형상으로 미리 형성된 형광체층(17)을 형성하므로, 형광체층(17)을 단시간에 간편하게 형성할 수 있다. 그 때문에, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 상기한 발광 다이오드 장치(21)의 제조 방법에서는, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지층(14)을, 광반도체층(3)을 피복하도록 형성하므로, 광반도체층(3)으로부터 발광되는 광은, 다른 부재에 의해 흡수되기 전에, 봉지 수지층(14)의 광반사 성분에 의해 반사된다. 그 때문에, 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 발광 다이오드 장치(21)에서는, 형광체층(17)이, 광반도체층(3)의 상면에 형성되어 있으므로, 광반도체층(3)의 열을, 형광체층(17)을 통해, 상측으로 방열할 수 있다. 그 때문에, 광반도체층(3)의 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기한 발광 다이오드 장치(21)의 제조 방법에서는, 광반도체층(3)을 베이스 기판(16)에 플립칩 실장하므로, 휘도의 향상을 도모하여, 더욱 추출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
도 4는 본 발명의 발광 다이오드 장치의 제조 방법의 다른 실시 형태(지지 기판을 부분적으로 잔존시키는 형태)를 설명하는 공정도를 나타낸다.
또, 상기한 각 부에 대응하는 부재에 대해서는, 도 4에 있어서 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2의 실시 형태에서는, 도 2(d)에 있어서, 지지 기판(2)을 전부 제거하고 있지만, 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(2)을 일부 제거하여, 지지 기판(2)을 부분적으로 잔존시키고, 그 후, 잔존한 지지 기판(2)의 상면에 형광체층(17)을 형성할 수도 있다.
다시 말해, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(2)의 상측부를 제거하여, 지지 기판(2)의 하측부를 잔존시킨다. 지지 기판(2)의 하측부는, 그 주위의 봉지 수지층(14)의 상면과 같은 면에 형성된다.
상측부의 제거 후의 지지 기판(2)의 두께는, 제거 전의 두께에 비하여, 예컨대, 80% 이하, 바람직하게는, 30% 이하이며, 통상, 1% 이상이며, 구체적으로는, 예컨대, 320㎛ 이하, 바람직하게는, 10~120㎛이다.
상기한 범위를 넘으면, 광의 추출 효율 및 방열 효율이 저하되는 경우가 있고, 한편, 상기한 범위에 미치지 않으면, 광반도체층(3)을 충분히 지지할 수 없는 경우가 있다.
이어서, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(2)의 상면 및 봉지 수지층(14)의 상면에 형광체층(17)을 형성한다.
이에 의해, 베이스 기판(16)과, 광반도체층(3)에 지지 기판(2)이 잔존하는 발광 다이오드 소자(20)를 구비하는 발광 다이오드 장치(21)를 얻는다.
도 4(b)의 발광 다이오드 장치(21)에서는, 잔존하는 지지 기판(2)에 의해 광반도체층(3)이 지지되므로, 봉지 수지층(14)의 상측부의 제거시에 있어서의 광반도체층(3)의 손상을 유효하게 방지할 수 있다.
도 4(b)의 발광 다이오드 장치(21)에 대하여, 도 2(e)의 발광 다이오드 장치(21)에서는, 광반도체층(3)의 상면에 형광체층(17)이 접촉하고 있으므로, 광반도체층(3)으로부터 발광되는 광은 형광체층(17)에 직접 도달한다. 그 때문에, 파장 변환 효율을 향상시켜, 발광 다이오드 장치(21)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 나타내고, 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1
사파이어(Al2O3)로 이루어지는 절연 기판의 상면에, 동, 니켈 및 금으로 이루어지는 단자를 포함하는 도체층이 적층된, 두께 1㎜의 베이스 기판을 준비했다(도 1(a) 참조).
또한, 사파이어로 이루어지는 두께 450㎛의 지지 기판을 준비했다(도 3 참조). 이어서, 에피택셜 성장법에 의해, 지지 기판의 위에, GaN으로 이루어지는 두께 30㎚의 완충층, Si가 도프된 N형 GaN(n-GaN : Si, 이하 동일하게 나타낸다)으로 이루어지는 두께 5㎛의 N형 반도체층, InGaN으로 이루어지는 두께 120㎚의 발광층 및 p-GaN : Mg로 이루어지는 두께 50㎚의 P형 반도체층을, 상기한 패턴으로 순차 형성했다(도 3 참조).
이어서, 전극부를, 광반도체층의 상면에, 패터닝법에 의해, 광반도체층과 접속되도록 형성했다(도 3 참조).
즉, ITO로 이루어지는 두께 50㎚의 투명 전극을, P형 반도체층의 위에 형성하고, 이어서, 투명 전극의 위에, 금으로 이루어지는 두께 50㎚의 애노드 전극을 형성했다. 동시에, 금으로 이루어지는 두께 50㎚의 캐소드 전극을, N형 반도체층의 위에 형성했다.
이어서, 금으로 이루어지는 범프를, 애노드 전극 및 캐소드 전극의 위에 각각 형성했다.
자세하게는, 애노드 전극의 위의 범프의 두께와, 캐소드 전극의 위의 범프의 두께를, 그들 범프의 상면이, 면 방향으로 투영했을 때에 같은 높이가 되도록 조정했다(도 3 참조).
그 후, 각 광반도체층 사이의 지지 기판, 완충층 및 N형 반도체층을 다이싱하는 것에 의해, 복수의 광반도체층으로 분리했다. 즉, 광반도체층을 개별화했다(도 3의 1점 파선 참조).
이에 의해, 지지 기판 및 전극부가 마련된 광반도체층을 준비했다.
이어서, 준비한 광반도체층을 뒤집고(상하 반전시키고), 광반도체층과 베이스 기판을 대향 배치시켰다(도 1(b) 참조).
그 후, 범프를, 가열에 의해 리플로우시켜, 범프와 단자를 접촉시키고, 그들을 전기적으로 직접 접속하여, 광반도체층을 베이스 기판에 플립칩 실장했다.
이어서, 봉지 수지층을, 베이스 기판의 위에, 지지 기판, 광반도체층 및 전극부를 피복하도록 형성했다(도 1(c) 참조).
구체적으로는, 우선, 열강화성 실리콘 수지 100질량부 및 구 형상의 평균 입자 직경 300㎚의 산화티탄(TiO2 : 루틸의 정방정계) 입자 20질량부를 균일하게 혼합하는 것에 의해, 페이스트 형상의 봉지 수지 조성물을 조제했다. 이어서, 조제한 봉지 수지 조성물을, 지지 기판, 광반도체층 및 전극부를 포함하는 베이스 기판의 위에 도포하고, 반경화 상태(B스테이지 상태)의 봉지 피막을 형성했다. 그 후, 봉지 피막을 가열에 의해 경화시켰다.
이에 의해, 봉지 수지층에 의해, 지지 기판, 광반도체층 및 전극부를 봉지했다(도 1(c) 참조).
이어서, 봉지 수지층의 상측부 및 지지 기판을 그라인드 가공에 의해 제거했다(도 2(d) 참조).
이에 의해, 광반도체층의 상면을, 봉지 수지층으로부터 노출시켰다. 또한, 봉지 수지층의 상측부와, 완충층의 상면이 같은 면이 되었다.
이어서, 시트 형상으로 형성된 두께 75㎛의 형광체층을, 광반도체층의 상면과 접촉하도록 형성했다(도 2(e) 참조).
자세하게는, Y3Al5O12 : Ce로 이루어지는 형광체 입자(구 형상, 평균 입자 직경 8㎛) 26질량부 및 실리콘 수지(부가 반응형 실리콘 레진, 동점도(25℃) 20㎟/s, 아사히화성 바커실리콘사 제품) 74질량부를 배합하여, 균일 교반하는 것에 의해, 형광체 조성물을 조제했다.
이어서, 조제한 형광체 조성물을, 광반도체층(완충층)의 상면 및 광반도체층을 노출하는 봉지 수지층의 상면에 도포하여, 시트 형상의 형광체 피막을 형성했다. 그 후, 형성한 형광체 피막을, 100℃에서 건조시켜, 상기한 패턴의 시트 형상의 형광체층을 형성했다.
이에 의해, 형광체층, 광반도체층 및 전극부를 구비하는 발광 다이오드 소자를 형성함과 아울러, 베이스 기판과, 베이스 기판에 플립 실장된 발광 다이오드 소자를 구비하는 발광 다이오드 장치를 제조했다.
또, 상기 설명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 해당 기술 분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는, 후기의 특허청구범위에 포함되는 것이다.

Claims (3)

  1. 단자가 마련된 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 플립 실장되는 발광 다이오드 소자를 구비하는 발광 다이오드 장치의 제조 방법으로서,
    상기 베이스 기판을 준비하는 공정과,
    전극부가 두께 방향 한쪽측에 마련된 광반도체층과, 상기 베이스 기판을, 상기 두께 방향으로 대향 배치시켜, 상기 전극부와 상기 단자를 전기적으로 접속하여, 상기 광반도체층을 상기 베이스 기판에 플립칩 실장하는 공정과,
    상기 베이스 기판의 상기 두께 방향 다른 쪽측에, 상기 광반도체층 및 상기 전극부를 피복하도록, 광반사 성분을 함유하는 봉지(封止) 수지층을 형성하는 공정과,
    상기 봉지 수지층의 상기 두께 방향 다른 쪽 측부를, 상기 광반도체층이 노출하도록 제거하는 공정과,
    시트 형상으로 형성된 형광체층을, 상기 광반도체층의 상기 두께 방향 다른 쪽 면과 접촉하도록 형성하여, 상기 형광체층, 상기 광반도체층 및 상기 전극부를 구비하는 상기 발광 다이오드 소자를 형성하는 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지 수지층의 상기 두께 방향 다른 쪽 측부를 제거하는 공정에 있어서, 상기 광반도체층의 상기 두께 방향 다른 쪽 측부를 제거하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치의 제조 방법.
  3. 베이스 기판과,
    상기 베이스 기판에 플립 실장된 발광 다이오드 소자
    를 구비하고,
    상기 발광 다이오드 소자는,
    시트 형상으로 형성된 형광체층과,
    상기 형광체층의 상기 두께 방향 한쪽 면에 형성되는 광반도체층과,
    상기 광반도체층의 상기 두께 방향 한쪽 면에, 상기 광반도체층과 접속되도록 형성되는 전극부와,
    상기 형광체층의 상기 두께 방향 한쪽측에, 상기 광반도체층 및 상기 전극부를 피복하고 또한 상기 전극부의 상기 두께 방향 한쪽 면을 노출하도록 형성되는, 광반사 성분을 함유하는 봉지 수지층
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 장치.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216712A (ja) * 2011-03-28 2012-11-08 Nitto Denko Corp 発光ダイオード装置の製造方法および発光ダイオード素子
JP6394052B2 (ja) 2013-05-13 2018-09-26 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP6277860B2 (ja) * 2013-07-19 2018-02-14 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
US9673364B2 (en) 2013-07-19 2017-06-06 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing the same
KR102123039B1 (ko) 2013-07-19 2020-06-15 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 장치 및 그 제조 방법
EP2854186A1 (en) * 2013-09-26 2015-04-01 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light source module, fabrication method therefor, and backlight unit including the same
JP2015106641A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP2015122452A (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 サンケン電気株式会社 発光装置
CN105098025A (zh) 2014-05-07 2015-11-25 新世纪光电股份有限公司 发光装置
JP2016015474A (ja) * 2014-05-07 2016-01-28 新世紀光電股▲ふん▼有限公司Ｇｅｎｅｓｉｓ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ． 発光デバイス
US9543465B2 (en) 2014-05-20 2017-01-10 Nichia Corporation Method for manufacturing light emitting device
JP6550768B2 (ja) * 2015-01-30 2019-07-31 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
TWI641285B (zh) 2014-07-14 2018-11-11 新世紀光電股份有限公司 發光模組與發光單元的製作方法
JP6582382B2 (ja) * 2014-09-26 2019-10-02 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP6511757B2 (ja) * 2014-09-30 2019-05-15 日亜化学工業株式会社 発光装置
KR102345751B1 (ko) * 2015-01-05 2022-01-03 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 패키지 및 그 제조 방법
CN105336837A (zh) * 2015-09-29 2016-02-17 佛山市国星光电股份有限公司 一种led器件及其制作方法
KR102263041B1 (ko) * 2016-02-26 2021-06-09 삼성전자주식회사 멀티 컬러를 구현할 수 있는 발광 소자
JP6932910B2 (ja) * 2016-10-27 2021-09-08 船井電機株式会社 表示装置
JPWO2019031183A1 (ja) * 2017-08-10 2020-08-20 シャープ株式会社 半導体モジュール、表示装置、及び半導体モジュールの製造方法
JP6721029B2 (ja) * 2018-12-05 2020-07-08 日亜化学工業株式会社 素子の実装方法及び発光装置の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191420A (ja) 2003-12-26 2005-07-14 Stanley Electric Co Ltd 波長変換層を有する半導体発光装置およびその製造方法
JP4747726B2 (ja) * 2004-09-09 2011-08-17 豊田合成株式会社 発光装置
KR100666265B1 (ko) * 2004-10-18 2007-01-09 엘지이노텍 주식회사 형광체 및 이를 이용한 발광소자
JP2007019096A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置及びその製造方法
JP2009512178A (ja) * 2005-11-04 2009-03-19 パナソニック株式会社 発光モジュールとこれを用いた表示装置及び照明装置
JP2007324417A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Sharp Corp 半導体発光装置とその製造方法
KR100880638B1 (ko) * 2007-07-06 2009-01-30 엘지전자 주식회사 발광 소자 패키지
US7791093B2 (en) * 2007-09-04 2010-09-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. LED with particles in encapsulant for increased light extraction and non-yellow off-state color
US7687810B2 (en) * 2007-10-22 2010-03-30 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Robust LED structure for substrate lift-off
JP2009111102A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Mitsubishi Chemicals Corp 集積型発光源およびその製造方法
JP5558665B2 (ja) * 2007-11-27 2014-07-23 パナソニック株式会社 発光装置
EP2216834B1 (en) 2007-11-29 2017-03-15 Nichia Corporation Light-emitting apparatus
US8431423B2 (en) * 2009-07-16 2013-04-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Reflective substrate for LEDS
US20110049545A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led package with phosphor plate and reflective substrate
TWI415308B (zh) * 2009-12-21 2013-11-11 Harvatek Corp 用於增加發光效率及散熱效果之晶圓級發光二極體封裝結構及其製作方法

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