(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体にフリップチップ実装された矩形の発光素子と、前記発光素子を覆う封止部材とを有する発光装置の製造方法であって、
前記封止部材を前記発光素子の側面に沿って塗布する第１の工程と、
前記封止部材を前記発光素子の上面から塗布する第２の工程と、
を具備し、
前記第１の工程は、前記封止部材を前記発光素子の直交する周囲２辺のみに沿って塗布し、
前記第２の工程は、前記封止部材を塗布していない側から前記封止部材を塗布した２辺の交点へ向かって、前記発光素子の対角線上に沿って塗布することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
支持体にフリップチップ実装された矩形の発光素子と、前記発光素子を覆う封止部材とを有する発光装置の製造方法であって、
前記封止部材を前記発光素子の側面に沿って塗布する第１の工程と、
前記封止部材を前記発光素子の上面から塗布する第２の工程と、
を具備し、
前記支持体は前記発光素子と対向して接続される配線パターンを有し、
前記配線パターンは、前記発光素子の中央から、前記発光素子のいずれか一辺に向かって外側に延びるように形成されており、
前記第１の工程において、前記封止部材は、前記配線パターンが延在された辺以外に沿って塗布することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項３】
支持体にフリップチップ実装された矩形の発光素子と、前記発光素子を覆う封止部材とを有する発光装置の製造方法であって、
前記封止部材を前記発光素子の側面に沿って塗布する第１の工程と、
前記封止部材を前記発光素子の上面から塗布する第２の工程と、
を具備し、
前記第１の工程の前に、前記支持体を加熱することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記請求項２又は３記載の発光装置の製造方法において、
前記第１の工程において、前記封止部材を前記発光素子の直交する周囲２辺のみに沿って塗布し、
さらに前記第２の工程において、前記封止部材を塗布していない側から前記封止部材を塗布した２辺の交点へ向かって、前記発光素子の対角線上に沿って塗布することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記請求項１又は３記載の発光装置の製造方法において、
前記支持体は前記発光素子と対向して接続される配線パターンを有し、
前記配線パターンは、前記発光素子の中央から、前記発光素子のいずれか一辺に向かって外側に延びるように形成されており、
前記第１の工程において、前記封止部材は、前記配線パターンが延在された辺以外に沿って塗布することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記請求項１又は２記載の発光装置の製造方法において、
前記第１の工程の前に、前記支持体を加熱することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法において、
前記第１の工程、及び、前記第２の工程の少なくとも１つの工程によって、前記支持体と前記発光素子との間に空隙が設けられることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記請求項１乃至７のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法において、
前記発光素子の表面には、蛍光体がバインダーなしで付着していることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記請求項１乃至８のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法において、
前記封止部材の粘度は、９Ｐａ・ｓ以上２３Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を支持体上にフリップチップ実装した発光装置の製造方法に係り、特に、発光素子と支持体との間に空隙が設けられるように発光素子を封止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）や半導体レーザ（以下、「ＬＤ」という）等の発光素子を、支持体にバンプ等を介してフリップチップ実装する場合、一般に発光素子と支持体との間にバンプの高さに応じて空間が形成される。この発光素子と支持体との間に樹脂などのアンダーフィル材を充填することによって、発光素子と支持体との間で効率良く熱伝導させ放熱性を高めたり、発光素子と支持体との密着性を改善して信頼性を高めたりすることが行われている。
【０００３】
このような発光素子の封止に関する従来技術として、フリップチップ実装における樹脂塗布工程において、接着樹脂を注出するニードルの先端を特殊な形状にし、半導体チップ搭載部に接着樹脂を非円形状、または複数点状に塗布している（例えば、特許文献１参照）。これにより、半導体チップを配線基板に搭載したときに、半導体チップの四隅まで均一に接着樹脂が広がるようにした半導体チップ実装方法が開示されている。
【０００４】
また、半導体部品を基板上にバンプを介して実装する半導体部品封止方法において、バンプ配列位置を規定し、樹脂に囲まれた空隙部と半導体部品外部とを結ぶ空気抜け穴を設けている（例えば、特許文献２参照）。これにより、フリップチップ実装を行った半導体部品と基板間の間隙に樹脂が浸透してゆく過程で間隙内からの空気抜けを円滑にし、効率よく樹脂を浸透させる半導体部品封止方法が開示されている。
【０００５】
また、印刷塗布を用いた樹脂封止方法により、フリップチップ実装された発光素子とサブマウント基板との間に空気層からなる緩衝層を形成する。また、発光素子を被覆する樹脂が、発光素子とサブマウント基板の間に形成される空間の端部に、スペーサー層を形成する発光装置の製造方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５０８４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３４５３４号公報
【特許文献３】特開２００７−２４３０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２のような方法では、発光素子が設けられた発光装置を実装する際の半田リフローによって、発光素子と支持体との間に設けられたアンダーフィル材が膨張し、支持体から発光素子が持ち上げられようとする。このように、アンダーフィル材の膨張、収縮により発光素子と支持体との接合性が大幅に低下し、場合により発光素子自体が変形して最悪不灯に至る恐れがあった。
また、特許文献３のような方法では、印刷塗布に使用する特殊な金型を必要とするため、製造方法をより簡便にする要求があった。
【０００８】
そこで本発明は、従来のこのような問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、フリップチップ実装を行った発光素子と支持体との間に、発光素子を覆う封止部材が必要以上に入り込まないように塗布することを、より簡便な方法で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、前記課題は次の手段により解決される。
【００１０】
本発明に係る発光装置の製造方法は、支持体にフリップチップ実装された矩形の発光素子と、前記発光素子を覆う封止部材とを有する発光装置の製造方法であって、前記封止部材を前記発光素子の側面に沿って塗布する第１の工程と、前記封止部材を前記発光素子の上面から塗布する第２の工程と、を具備し、前記第１の工程は、前記封止部材を前記発光素子の直交する周囲２辺のみに沿って塗布し、前記第２の工程は、前記封止部材を塗布していない側から前記封止部材を塗布した２辺の交点へ向かって、前記発光素子の対角線上に沿って塗布することを特徴とする。これにより、より簡便な方法で、封止部材に覆われた発光素子と支持体との間に空隙が形成された発光装置を提供することができる。
【００１１】
また、前記製造方法は、前記第１の工程において、前記封止部材を前記発光素子の直交する周囲２辺のみに沿って塗布し、さらに前記第２の工程において、前記封止部材を塗布していない側から前記封止部材を塗布した２辺の交点へ向かって、前記発光素子の対角線上に沿って塗布するのが好ましい。これにより、さらに効率良く発光素子を封止すると共に、発光素子と支持体との間に空隙を形成することができ、かつ封止部材内のボイドの発生を抑制することができる。
【００１２】
また、前記製造方法は、前記支持体は前記発光素子と対向して接続される配線パターンを有し、前記配線パターンは、前記発光素子の中央から、前記発光素子のいずれか一辺に向かって外側に延びるように形成されており、前記第１の工程において、前記封止部材は、前記配線パターンが延在された辺以外に沿って塗布しても良い。これにより、発光素子と支持体との間に空隙が形成される過程で、空隙の形成を円滑にし、かつ封止部材内のボイドの発生をさらに抑制することができる。
【００１３】
また、前記第１の工程の前に、前記支持体を加熱することが好ましい。これにより、封止部材が発光素子と支持体との間に入り込む前に、封止部材の硬化を促進させることができ、さらに効率良く空隙を形成することができる。
【００１４】
また、前記第１の工程、及び、前記第２の工程の少なくとも１つの工程によって、前記支持体と前記発光素子との間に空隙が設けられる。これにより、発光装置として実装する際に半田リフローの熱によって封止部材が膨張・収縮したとしても、リフロー前後で発光素子と支持体との接合性を維持することができる。また、バンプ等の接合部材として、接合強度の低いものでも使用可能となる。
【００１５】
また、前記発光素子の表面には、蛍光体をバインダーなしで付着させても良い。これにより、封止部材への蛍光体、拡散部材、フィラーの混合を不要とすることができる。
【００１６】
また、前記封止部材の粘度は、９Ｐａ・ｓ以上２３Ｐａ・ｓ以下であるのが好ましい。封止部材の流動特性を前記範囲に調整することで、封止部材の塗布量を制御でき、封止部材が過大に発光素子と支持体との間に侵入して空隙の形成を阻害される事態を回避して、空隙を容易に形成できる。またバンプの十分な機械的強度を得ることができる。
さらに、前記封止部材の入り込み率が１０％以上６５％以下が好ましい。封止部材の入り込み率とは、発光素子に対向する支持体の面積に対して、発光素子の下に入り込んだ封止部材の面積との比率（封止部材の入り込み率）を算出した。この比率にバンプは含まれない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発光装置の製造方法によれば、フリップチップ実装された発光素子と支持体との間に、発光素子を覆う封止部材が必要以上に入り込まないように塗布することができ、より簡便な方法で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
【図２】第一の実施形態に係る発光素子を封止した後を示す概略断面図である。
【図３】第二の実施形態に係る発光素子を封止した後を示す概略断面図である。
【図４】第三の実施形態に係る発光素子を封止した後を示す概略断面図である。
【図５】第四の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
【図６】第五の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
【図７】参考例１に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
【図８】参考例２に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
【図９】発光素子を剥離した後を光学顕微鏡にて支持体表面を撮影した写真である。
【図１０】実施例１及び２並びに参考例１及び２のシェア強度維持率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化する発光装置の製造方法を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。
【００２０】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としても良いし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２１】
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態について図面を用いて詳述する。図１は、第一の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。図２は、第一の実施形態に係る発光素子を封止した後を示す概略断面図である。なお図１は、封止部材を塗布する前の段階であり、上面視において発光素子を透過して、支持体の配線パターン及び接合部材が図示されている。また、塗布経路を示す矢印は、ノズルの移動経路を示しており、実線は封止部材を注出しており、破線は封止部材を注出せず移動のみである。
【００２２】
第一の実施形態に係る発光装置は、同一面側に異種電極１２を有する矩形の発光素子１０と、発光素子１０がバンプ等の接合部材３０を介してフリップチップ実装される支持体２０と、発光素子１０を覆う封止部材４０と、を有する。発光素子１０と支持体２０との間には空隙５０が設けられている。発光素子１０の上面および側面は封止部材４０に覆われており、発光素子１０の下面の一部は封止部材４０により覆われていない。
発光素子１０は、立方体若しくは直方体を成しており、第１の電極１２ａ及び第２の電極１２ｂがそれぞれ形成される下面と、下面と対向して主に光が取り出される上面と、下面と上面との間に連続的に形成される側面と、から構成されている。発光素子１０は、第１の電極１２ａと第２の電極１２ｂとの異種電極１２が設けられており、第１の電極１２ａが発光素子１０の下面の大部分を占め、第２の電極１２ｂは発光素子１０の下面の中央付近から側面方向に向かって伸びている。
【００２３】
支持体２０の上面に、導電性部材からなる正負一対の配線パターンが形成されている。正負一対の配線パターンは、バンプ等の接合部材３０を介して発光素子１０の第１の電極１２ａ及び第２の電極１２ｂとそれぞれ電気的に接続されている。
第一の実施形態に係る発光装置の製造方法は、発光素子１０が接合部材３０を介してフリップチップ実装された支持体２０を用い、液状の封止部材４０を発光素子１０の側面に沿って塗布する第１の工程と、液状の封止部材４０を発光素子１０の上面から塗布する第２の工程と、を少なくとも具備する。これにより、フリップチップ実装された発光素子１０と支持体２０との間に、発光素子１０を覆う封止部材４０が必要以上に入り込まないように設けることができる。よって、発光装置として実装する際に半田リフローの熱によって封止部材４０が膨張・収縮したとしても、発光素子１０と支持体２０との接合性が低下するのを抑制することができる。
【００２４】
このような封止部材４０の塗布は、ディスペンサ内部に貯溜された封止部材４０がノズル（図示しない）から注出されることによって行なうことができる。さらに、ノズルは、水平移動させることができ、封止部材４０を発光素子１０の周囲に自在に塗布することができる。また、ノズルからの封止部材４０の注出量は、ディスペンサ内部の封止部材４０に加えられる圧力を加減したり、ノズルの移動スピードを変化させたりする等して自在に調整することができる。
【００２５】
支持体２０にフリップチップ実装された発光素子１０に対して、まず第１の工程では、発光素子１０の側面に沿って封止部材４０を注出しながらノズルを移動させる。注出された封止部材は４０、発光素子１０の側面及びその近傍の支持体２０の上面を覆うように配置される。このとき支持体２０は、第１の工程で封止部材４０が塗布される前に、封止部材４０が半硬化される程度に加熱されているのが好ましい。これにより、発光素子１０の側面及びその近傍の支持体２０の上面に塗布された封止部材４０が、発光素子１０と支持体２０との間に深く入り込む前に半硬化されるため、さらに効率良く空隙５０を形成することができる。またこれは、第１の工程で塗布される封止部材４０だけに限らず、第２の工程で塗布される封止部材４０においても同様に半硬化することができる。
【００２６】
次に、第２の工程では、発光素子１０の上面から封止部材４０を注入する。注出された封止部材４０は、発光素子１０の上面に塗布されると共に、発光素子１０と支持体２０との間に空隙が形成されるように発光素子１０全体を覆う。
第２の工程は、発光素子１０の上面において、発光素子１０の側面側から発光素子１０の中央方向に向かって封止部材４０を注出しながらノズルを移動させることが好ましい。注出された封止部材４０は、発光素子１０の上面に塗布されると共に、発光素子１０と支持体２０との間に空隙が形成されるように発光素子１０全体を覆うのを促進する。
このような封止部材４０の粘度としては、９Ｐａ・ｓ以上２３Ｐａ・ｓ以下の範囲に調整するのが好ましい。これにより、封止部材４０が発光素子１０と支持体２０との間に深く入り込むのをさらに軽減することができる。
以上により封止部材４０の塗布は終了し、続いて塗布された封止部材４０をさらに加熱して完全に硬化することによって、本実施形態に係る発光装置とすることができる。
【００２７】
また、塗布経路を示す矢印６０のように、第１の工程において、封止部材４０を発光素子１０の直交する周囲２辺のみに沿って塗布し、封止部材４０を塗布しない状態でノズルをもう１辺に沿って移動し、さらに第２の工程において、封止部材４０を塗布していない側から封止部材４０を塗布した２辺の交点へ向かって、発光素子１０の対角線上に沿って塗布する。これにより、さらに効率良く発光素子全体を封止することができると共に、発光素子１０と支持体２０との間に空隙５０を形成することができる。さらに、発光素子１０は、中央部から側面に伸びる第２の電極１２ｂが形成されているものを用い、第１の工程で封止部材４０が塗布される２辺と異なる辺になるように第２の電極１２ｂを配置している場合に、この工程を行うことで、封止部材内にボイドが発生するのを抑制することができる。空気は第２の電極１２ｂの位置から外部に流れていきやすいため、第１の工程で第２の電極１２ｂの部分を覆っていないからである。また、第１の工程及び第２の工程において比較的最後に第２の電極１２ｂ部分が覆われるようになるため余分な空気が空隙５０に残らないためである。
【００２８】
発光素子１０と対向して接続される支持体２０の配線パターンが、発光素子１０の中央から、発光素子１０のいずれか一辺に向かって外側に延びるように形成されている場合、第２の工程における封止部材が塗布された際に、延在された配線パターンに沿って外側に空気が抜ける傾向にある。このため、第１の工程においては、封止部材を配線パターンが延在された辺以外に沿って塗布するのが好ましい。これにより、封止部材内にボイドが発生するのをさらに抑制することができる。
【００２９】
以上の工程により、発光装置は、発光素子１０と、支持体２０と、接合部材３０と、封止部材４０と、を少なくとも有する。
支持体２０の上面には、導電性部材からなる正負一対の配線パターンが形成されている。正負一対の配線パターンは、バンプ等の接合部材３０を介して発光素子１０の第１の電極１２ａ及び第２の電極１２ｂとそれぞれ電気的に接続されている。発光素子１０は、支持体２０との間に空隙５０が形成されるように封止部材４０に覆われている。より具体的には、封止部材４０は、発光素子１０の上面、及び、発光素子１０の側面とその近傍の支持体２０の上面、を少なくとも覆っている。このとき封止部材４０の一部が、発光素子１０の側面側に配置された接合部材３０と接するように、発光素子１０と支持体２０との間に入り込んで発光素子１０の中央に空隙を形成している。
これにより、発光装置を実装する際に、半田リフローの熱によって封止部材４０が膨張・収縮したとしても、リフロー前後での発光素子１０と支持体２０との接合性を維持することができる。
【００３０】
＜第二の実施形態＞
次に第二の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する。図３は、第二の実施形態に係る発光素子を封止した後を示す概略断面図である。第一の実施形態と同様のところは説明を省略することもある。
【００３１】
第二の実施形態に係る発光装置は、発光素子１０の表面に蛍光体が積層された蛍光体層７０を用いることもできる。また、発光素子１０の下面を除く、上面及び側面に設けられた蛍光体層７０は、発光素子１０と共に封止部材４０で覆われている。これにより、発光素子１０からの光が蛍光体層７０に照射され、発光素子１０の発光色とは異なる色に変換することができるため、種々の蛍光体を適宜選択することによって所望の発光色を得ることができる。
また、このような蛍光体層７０は、封止部材４０を塗布する工程（第１の工程）の前に、電着により蛍光体をバインダーなしで発光素子１０に付着させて積層することで設けることができる。その後、発光素子１０の表面に設けられた蛍光体層７０の上から、前述の第１の工程及び第２の工程によって封止部材４０が塗布される。これにより、効率よく空隙５０を設けることができる。蛍光体層７０の表面は数μｍから数十μｍの凹凸が形成されており、封止部材４０が流動し難い。これは、半導体層が設けられていたり、サファイア等の基板が設けられていたりする発光素子よりも凹凸が大きく、封止部材４０との濡れ性が低いため、封止部材４０の樹脂流れが乏しいためである。よって、従来のような発光素子の上面の中央のみの滴下では空隙を制御できないのに対し、本発明による発光装置の製造方法では空隙を制御することができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３２】
＜第三の実施形態＞
次に第三の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する。図４は、第三の実施形態に係る発光素子を封止した後を示す概略断面図である。第一の実施形態及び第二の実施形態と同様のところは説明を省略することもある。
封止部材４０を形成した後に、発光素子１０の配光を制御する外側封止部材４１を設けることもできる。外側封止部材４１が発光素子１０を中心にして半球状に形成されており、集光することができる。
【００３３】
説明を容易にするために、封止部材４０と外側封止部材４１との界面を図示しているが、封止部材４０と外側封止部材４１に同じ材料、例えばシリコーン樹脂を用い、封止部材４０を仮硬化後、液状の外側封止部材４１が入っているキャスティングケースに封止部材４０を浸漬し、その後、封止部材４０と外側封止部材４１とを本硬化することよって、実質的に界面が形成されないようにすることができる。これにより、封止部材４０と外側封止部材４１との密着性を高めることができる。また、封止部材４０と外側封止部材４１との間に界面が形成されないため、光取り出しの低減を図ることができる。
【００３４】
この他には、まず第１の工程及び第２の工程によって塗布された封止部材４０を、加熱して半硬化状態にする。若しくは、予め支持体２０を加熱しておき、第１の工程及び第２の工程で封止部材４０を塗布すると共に半硬化状態にする。次に、半硬化状の封止部材４０の上に外側封止部材４１を塗布した後、封止部材４０と外側封止部材４１とを一緒に完全に硬化させることによっても、実質的に界面が形成されないようにすることができる。
【００３５】
これにより、封止部材４０によって空隙を形成する工程と、外側封止部材４１によってレンズを形成する工程と、を分けて行なうことができるため、外側封止部材４１の粘度を考慮しなくても良い。また、封止部材４０をシリコーンゴムを用い、外側封止部材４１を硬質のシリコーン樹脂を用いることにより、発光素子１０のシェア強度を維持しつつ強固な発光装置を提供することができる。
ただし、本実施形態に係る半球状にかかわらず、所望の配光特性に合わせて適宜形状を変更したものも使用することができる。
【００３６】
＜第四の実施形態＞
次に第四の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する。図５は、第四の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。第四の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第１の工程において封止部材を塗布する経路が異なる以外は、第一の実施形態と実質的に同様である。また、塗布経路を示す矢印は、ノズルの移動経路を示しており、実線は封止部材を注出している。
【００３７】
第四の実施形態に係る発光装置の製造方法は、発光素子１０の周囲一周を側面に沿って、封止部材４０を塗布する第１の工程と、発光素子１０の上面から封止部材４０を塗布する第２の工程と、を少なくとも具備する。
より具体的には、まず第１の工程では、発光素子１０の一角を始点にして、そのまま発光素子１０の側面に沿って周囲４辺を一回りするようにノズルを連続して移動させると共に、ノズルから封止部材４０を注出する。注出された封止部材４０は、発光素子１０の側面及びその近傍の支持体２０の上面を覆うように塗布される。次に、第２の工程では、第１の工程において発光素子１０の周囲を一周して始点まで戻ってきたノズルを、さらに発光素子１０の対角線上に沿って移動させると共に、ノズルから封止部材４０を注出する。注出された封止部材４０は、発光素子１０の上面に塗布されると共に、発光素子１０と支持体２０との間に空隙が形成されるように発光素子１０の上面を覆う。
これにより、フリップチップ実装された発光素子１０と支持体２０との間に、発光素子１０を覆う封止部材４０が必要以上に入り込まないように塗布することができる。
【００３８】
＜第五の実施形態＞
更に、第五の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する。図６は、第五の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。第五の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第１の工程において封止部材を塗布する経路が異なる以外は、第一の実施形態と実質的に同様である。また、塗布経路を示す矢印は、ノズルの移動経路を示しており、実線は封止部材を注出している。
【００３９】
第五の実施形態に係る発光装置の製造方法は、発光素子１０の中央から外側に延在する配線パターンを有する辺以外の、発光素子１０の側面に沿って封止部材４０を塗布する第１の工程と、発光素子１０の上面から封止部材４０を塗布する第２の工程と、を少なくとも具備する。
より具体的には、まず第１の工程では、発光素子１０の一角を始点にして、発光素子１０の中央から外側に延びている配線パターンが延在しない周囲３辺に沿って、ノズルを連続して移動させると共に、ノズルから封止部材４０を注出する。次に、第２の工程では、第１の工程における終点から発光素子１０の対角線上に沿ってノズルを移動させると共に、封止部材４０を注出する。
これにより、フリップチップ実装された発光素子と支持体との間に、発光素子を覆う封止部材が必要以上に入り込まないように塗布することができる。
【００４０】
以下、本実施形態の各構成について詳述する。
【００４１】
（支持体）
支持体は、発光装置の土台であって、各部材を直接又は間接的に接続するための部材である。支持体の表面には、導電性部材からなる正負一対の配線パターンが形成されており、発光素子や保護素子などが接合部材を介して電気的に接続されている。また、支持体の形状としては、平板状である他、発光素子が載置可能な凹部を有する形状であっても良く、特に限定されない。
このような支持体の材料としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂、セラミックス、フッ素系樹脂、変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂など、強度が有り、しかも、比較的切断しやすい部材を用いるのが好ましい。特に、セラミックスを材料とすることにより、耐熱性の高い支持体とすることができる。
【００４２】
（導電性部材）
配線パターンは支持体上に設けられており、その配線パターンに用いられる導電性部材の材料としては、Ａｕや銀白色の金属、特に、反射率の高いＡｇ、Ａｌなどを用いることが好ましいが、特に限定されない。具体的には、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｇ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｒｈ、Ｗ／Ｎｉ／Ａｇ、Ｗ，Ｎｉ／Ｒｈなど積層構造とするのが好ましい。これにより、発光素子からの光が支持体と反対側の方向に反射され、発光装置として光取り出し効率が向上する。
また、配線パターンを形成する方法の一例としては、支持体の配線パターンを形成しない領域にホトレジストパターンを形成し、電子ビーム蒸着、スパッタ、鍍金などの方法により導電性部材を堆積させる。その後、ホトレジストパターンを除去し、その上に堆積している導電性部材をリフトオフする等が挙げられる。
【００４３】
（接合部材）
接合部材は、発光素子と支持体とを電気的及び機械的に接続するための部材であり、導電性を有していれば特に限定されない。
本実施形態においては、接合部材としてバンプを使用しており、発光素子の電極と支持体の配線パターンとが接合される。より具体的には、まず支持体の配線パターンに対し、Ａｕからなるバンプを形成する。次に、発光素子の電極と支持体の電極とをバンプを介して対向させ、荷重、熱、超音波等を加えることによりバンプを溶着し、発光素子の電極と支持体の配線パターンとを接合する。
なお、バンプの材料として、Ａｕの他、共晶ハンダ（Ａｕ−Ｓｎ）、Ｐｂ−Ｓｎ、鉛フリーハンダ等を用いることもできる。また、発光素子の電極の形状や大きさは、設置するバンプの大きさや数により適宜選択される。
【００４４】
（発光素子）
発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）などを利用することができ、当該分野で使用されているもののいずれをも使用することができる。このような発光素子として、ＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を用いたもの、好適なものとして蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡＩＹＧａ（ｌ−Ｘ−Ｙ）Ｎ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ十Ｙ≦１）を挙げることができる。これら以外にも、半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
【００４５】
（封止部材）
封止部材は、支持体に実装された発光素子を封止するための部材であり、耐光性、透光性に優れたシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂などの有機物質や、ガラス、シリカゲルなどの耐光性に優れた無機物質を利用することができる。本実施形態では、耐光性に優れたシリコーン樹脂を使用するのが好ましい。また製造工程時の熱で樹脂が溶融しないよう、熱硬化性樹脂を使用する。さらに樹脂の熱応力を緩和させるため、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合混合物等の各種フィラーを混入してもよい。また、封止部材は、発光素子に蛍光体を付着させ積層した場合、蛍光体の保護層としての役割も果たすことができる。
【００４６】
（蛍光体）
蛍光体は、発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光に変換する部材である。特に、発光素子からの光を、より長波長に変換させるものの方が効率が良い。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるＹＡＧ：Ｃｅ（（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｎ１２：Ｃｅ）や窒化物系蛍光体の一種である（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、酸窒化物蛍光体（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、酸化物蛍光体（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、サイアロン蛍光体等が好適に用いられる。特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によって発光素子からの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光素子を、比較的簡単に形成することができる。
【００４７】
（外側封止部材）
外側封止部材は、発光素子などを外部環境から保護すると共に、発光効率及び配光を制御するためのものである。このような外側封止部材の材料としては、発光素子からの光を効率良く透過することができれば良く、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミドなどの有機物質や、ガラス、シリカゲルなどの耐光性に優れた無機物質が好適に用いられる。高密度に発光素子を配置させる場合は、熱衝撃による各部材間の接合破壊を抑制するために、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらを組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また最外部に形成されるため、硬質のものが好ましい。また、埃やゴミを付着しないようにタック性のないものが好ましい。
【００４８】
（空隙）
空隙は、封止部材を塗布する工程において、発光素子の側面に沿って塗布する第１の工程、及び、封止部材を発光素子の上面から塗布する第２の工程の少なくとも１つの工程によって、支持体と発光素子との間に意図的に設けられる空気層である。この空隙は、熱に起因した封止部材の膨張や変形によって生じる応力を緩和して、発光素子と支持体とが剥離する恐れを軽減している。また、アンダーフィル材を充填する工程が不要になるため、材料コストを削減できる上、作業も大幅に簡素化できる利点も得られる。
【実施例】
【００４９】
実施例１及び２について説明する。実施例１は、第一の実施形態に係る発光装置の製造方法に基づいて製造を行った。図１は、第一の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。実施例２は、第四の実施形態に係る発光装置の製造方法に基づいて製造を行った。図５は、第四の実施形態に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
参考例１及び２は、実施例１及び２とのシェア強度維持率を比較するため、実施例１及び２と異なる発光素子を封止する方法を用いた。図７は、参考例１に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。図８は、参考例２に係る発光素子を封止する方法を示す概略平面図である。
図９は、発光素子を剥離した後を光学顕微鏡にて支持体表面を撮影した写真である。（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は参考例１、（ｄ）は参考例２であり、シリコーン樹脂の侵入量を示す境界線を太線で概略的に付記している。図１０は、実施例１及び２並びに参考例１及び２のシェア強度維持率を示すグラフである。
実施例１及び２について、第一の実施形態、第四の実施形態と重複するところがある場合は、説明を省略することもある。参考例１及び２に用いる発光素子１１０、電極１１２、第１の電極１１２ａ、第２の電極１１２ｂ、支持体１２０、接合部材１３０、封止部材は実施例１及び２に用いたものと全て同一であり、封止部材を塗布する手法が異なるのみである。
【００５０】
実施例１では、発光素子の直交する周囲２辺のみに沿ってシリコーン樹脂を塗布し、さらにシリコーン樹脂を塗布していない側からシリコーン樹脂を塗布した２辺の交点へ向かって、発光素子の対角線上に沿って塗布してサンプルを試作した。
実施例２では、発光素子の一角を始点として周囲４辺を一回りするようにシリコーン樹脂を塗布し、さらにその終点から発光素子の対角線上に沿ってシリコーン樹脂を塗布してサンプルを試作した。
参考例１では、発光素子の対角線上に沿ってのみシリコーン樹脂を塗布してサンプルを試作した（塗布経路を示す矢印１６０ａを参照）。
参考例２では、発光素子の中央１点にシリコーン樹脂を塗布してサンプルを試作した（塗布経路を示す矢印１６０ｂを参照）。
【００５１】
これらの実施例１及び２並びに参考例１及び２に対して、発光素子の剥離後に光学顕微鏡にて支持体表面を撮影し、発光素子の下に入り込んだシリコーン樹脂の面積比率（封止部材の入り込み率）を算出した。この比率は、対向する発光素子下面の面積に対する、シリコーン樹脂が入り込んだ面積の比率であって、バンプは含まれない。
さらにまた、リフロー前後でそれぞれシェア試験を行い、リフロー前のシェア強度を１００％として、リフロー後のシェア強度も算出した（シェア強度維持率）。
以上の結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0005482160.tif 000002
【００５３】
発光素子と支持体との間に入り込む封止部材の量が多くなると、シェア強度維持率が低下する傾向を確認できた。参考例１及び２のいずれもシェア強度維持率は１００％を下回っており、特に、発光素子と支持体との間に封止部材が完全に入り込む参考例２においては、シェア強度維持率が３６％と非常に低い値を示すことが判った。一方、実施例１及び２においては、封止部材の入り込む量が抑制されており、リフロー前後でのシェア強度の低下は見られず、シェア強度維持率が１０４％と高い値を示した。これはリフローに伴い封止部材が膨張しても、シェア強度を低下させる程、発光素子を持ち上げないためである。
【００５４】
封止部材の入り込み率が６５％までは、シェア強度維持率は比較的高い値で維持されているが、封止部材の入り込み率がこれよりも大きくなるとシェア強度維持率が徐々に低下し、封止部材の入り込み率が８０％を超えると急激に低下する。このことから、封止部材の入り込み率は、６５％以下とすることが好ましい。封止部材の膨張という観点から封止部材の入り込み率が０％に近づいても構わないが、硬化前の封止部材の流動性を確保する観点から下限値は１０％以上、好ましくは２０％以上とすることが好ましい。
以上のことより、発光素子と支持体の間に入り込む封止部材を制御し、空隙を形成することによって、封止部材の膨張・収縮によるダメージを低減でき、さらにリフロー前後で接合強度が向上することが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の発光装置の製造方法は、ＬＥＤやＬＤ等の発光素子を支持体にフリップチップ実装して使用する表面実装型の発光装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    発光素子
１２    電極
１２ａ  第１の電極
１２ｂ  第２の電極
２０    支持体
３０    接合部材
４０    封止部材
４１    外側封止部材
５０    空隙
６０、６０ａ、６０ｂ  塗布経路を示す矢印
７０    蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005482160.tif 000009
【図８】
0005482160.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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