(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、銀粒子を有機溶剤に分散させた銀融着ペーストを配置し、前記銀融着ペースト上に発光素子を配置し、加熱して、前記基体と前記発光素子とを接合する接合工程と、
原子層堆積法により、前記基体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を、
この順番に含み、
前記有機溶剤が、ジオールとエーテルとの混合物である発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記銀粒子は、平均粒径（メジアン径）が、０．０２μｍ〜１０μｍの銀粒子である請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記銀粒子は、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子と、２μｍ〜１５μｍの銀粒子の２種類の銀粒子の混合物である請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記加熱が、１５０℃〜２５０℃の温度で行われる請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程と、前記保護膜形成工程との間に、前記発光素子と前記基体上の電極とをワイヤーにより電気的に接続する工程をさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の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、発光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を光源とする発光装置において、基体の上に発光素子を配置する際、３００℃以上の高温に共晶点を有する共晶金属を基体と発光素子の間に配置し、加熱して接合する方法（以下、「共晶接合」という。）や、透明樹脂、もしくは銀粉を透明樹脂に混合し、導電性を持たせた銀ペーストを、基体と発光素子の間に配置し、加熱して接合する方法が知られている。
【０００３】
共晶金属としては、ＡｕＳｎ共晶が知られている（例えば特許文献１）。このＡｕＳｎ共晶は、ＡｕとＳｎの組成物を用いて製造する方法が知られている。このＡｕとＳｎの組成物を用いる場合、得られる半導体装置は、透明樹脂や銀ペーストに比べ樹脂を含まないため、劣化しにくく、かつ熱伝導性が高いという特性を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８０３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このＡｕとＳｎの組成物を用いる場合、接合するためには３００℃以上の高温加熱が必要である。そのため、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）等の一般的に使用されている樹脂パッケージでは高温に耐えることが難しく、ＡｕとＳｎの組成物を用いることができなかった。また、発光ダイオードを実装する配線基板やリードフレームの表面に高い反射率を有する銀メッキを施しても、共晶金属は光線反射率が低いため、光取り出し効果の向上を図ることができなかった。
【０００６】
また、高い反射率を有する銀を用いたパッケージは、この銀が空気中の硫黄により硫化されやすい。銀の硫化による反射率の低下が発生することにより、発光装置の出力が低下するという問題点があった。
【０００７】
このような問題を解決するため、スパッタ、ＣＶＤ等により無機材料からなる保護膜を形成して、前記導電部材の変色等を抑制することが知られている。
【０００８】
しかしながら、従来の方法では、保護膜によりある程度の抑制ができるものの、出力の低下を完全に抑えられないという問題があった。つまり、スパッタ、ＣＶＤ等では、材料成分がある程度の直進性をもって目的物に当たることで保護膜が形成されるので、例えば、発光素子の近傍では発光素子自体が障害物となり良質な保護膜を形成することができなかった。そのため、時間の経過に伴いそれらの部分から優先的に導電部材が劣化し変色してしまう等の問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、発光素子を基体に低温かつ樹脂を使用せずに接合させることができ、かつ、発光素子の出力低下を引き起こす銀の硫化を抑制する、発光装置の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は発光装置の製造方法であって、基体上に、銀粒子を有機溶剤に分散させた銀融着ペーストを配置し、前記銀融着ペースト上に発光素子を配置し、加熱して、前記基体と前記発光素子とを接合する接合工程と、原子層堆積法により、前記基体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を、この順番に含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光装置の製造方法によれば、発光素子を基体の上に低温で、樹脂を用いず接合させることができ、かつ、発光装置の出力低下を引き起こす発光装置内の銀の硫化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図６】図６は、実施例５における発光装置の光学顕微鏡写真である。
【図７】図７は、比較例４における発光装置の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発光装置の製造において、基体上に、銀粒子を有機溶剤に分散させた銀融着ペーストを配置し、前記銀融着ペースト上に発光素子を配置し、加熱して、前記基体と前記発光素子とを接合して製造した場合、原子層堆積法により、前記基体の表面上に保護膜を形成すると、発光素子の近傍等の影となる部分であっても、良質な保護膜を形成することが可能であり、その結果、時間の経過後にも銀の劣化および変色を抑制できることを、本発明者らは見出した。また、前記銀融着ペーストを用いて低温で発光素子と基体を接合することができる。
【００１４】
従って、本発明は発光装置の製造方法であって、基体上に、銀粒子を有機溶剤に分散させた銀融着ペーストを配置し、前記銀融着ペースト上に発光素子を配置し、加熱して、前記基体と前記発光素子とを接合する接合工程と、
原子層堆積法により、前記基体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程とをこの順番に含む。
【００１５】
本発明の製造方法において、前記銀融着ペーストに含まれる銀粒子は、平均粒径（メジアン径）が、好ましくは０．０２μｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．０６μｍ〜７μｍの銀粒子である。このような銀粒子を用いる銀融着ペーストにより低温で樹脂を用いずに、発光素子と基体を接合することができるためである。
【００１６】
また、銀粒子は、比表面積が例えば０．１ｍ2／ｇ〜３ｍ2／ｇであり、好ましくは０．１５ｍ2／ｇ〜２．８ｍ2／ｇであり、より好ましくは０．１９ｍ2／ｇ〜２．７ｍ2／ｇである。これにより得られる銀融着ペーストにおける隣接する銀粒子の接合面積を大きくすることができる。その結果、このような銀粒子を用いる銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。銀粒子の比表面積は、ＢＥＴの方法により測定することができる。
【００１７】
本発明の製造方法において、前記銀融着ペーストに含まれる銀粒子は、２種類の銀粒子の混合物であってもよい。この場合、前記銀粒子は、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子と、２μｍ〜１５μｍの銀粒子の２種類の銀粒子の混合物であるのが好ましい。このような銀粒子の混合物を用いる銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。２種類の銀粒子の混合物の場合、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子と、２μｍ〜１５μｍの銀粒子との重量比は、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子：２μｍ〜１５μｍの銀粒子＝２：３であるのが好ましい。
【００１８】
本発明の製造方法において、前記銀融着ペーストに含まれる有機溶剤は、ジオールとエーテルとの混合物であるのが好ましい。このような有機溶剤を用いる銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。
【００１９】
前記ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール（２，２−ジメチルプロパン−１，３−ジオール）、１，２−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，３−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール類；２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、２，２，−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンのアルキレンオキサイド付加物；１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオール類が挙げられる。
【００２０】
前記エーテルとしては、例えば、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、１，３−ジオキソラン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
【００２１】
前記有機溶媒におけるジオールとエーテルの重量比は、ジオール：エーテル＝３〜５：１であるのが好ましく、４：１がより好ましい。このような有機溶剤の混合物を用いる銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。
【００２２】
前記銀融着ペーストは、前記銀粒子を有機溶剤に分散させて予め調製するのが好ましい。有機溶剤が２種類以上の溶剤を含む場合、予め溶剤を混合しておくのが好ましい。銀粒子が２種類以上の粒径を有する銀粒子を含む場合、予め銀粒子を混合しておくのが好ましい。銀粒子と有機溶剤を混合する際の比は、銀粒子：有機溶剤（重量比）＝４〜１３：１が好ましく、８〜１２：１がより好ましい。このような銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。有機溶剤と銀粒子を混合した後、必要に応じてメッシュ等を用いてろ過し、銀融着ペーストを得ることができる。均質な銀融着ペーストを得ることにより、低温で均質に発光素子と基体を接合することができるためである。得られた銀融着ペーストの粘度は、１〜３５Ｐａ・Ｓが好ましく、１０〜２５Ｐａ・Ｓがより好ましい。このような粘度のペーストを用いると、スタンピング法により小さい塗布径で安定してペースト供給が可能になるためである。
【００２３】
本発明の製造方法において、前記のように、まず、基体上に、銀粒子を有機溶剤に分散させた銀融着ペーストを配置する。前記銀融着ペーストの塗布径は、発光素子の裏面全面が濡れる量であるのが好ましい。前記銀融着ペーストの塗布径が発光素子の裏面全面が濡れる量であると、基体と発光素子との接合の耐熱衝撃性が高くなるためである。
【００２４】
＜基体＞
前記基体の形状は平板形状、カップ形状など種々の形態を採ることができる。発光素子の実装のし易さから、基体の形状として平板形状のものを用いることが好ましい。また、発光素子からの光取り出し効率の向上を図るため、基体はカップ形状を採ることもできる。基体をカップ形状とした場合、基体の外部に導電性の配線の一部を端子として露出させることもできる。基体上には同じ機能を有する発光素子や、異なる機能を有する半導体素子をマウントすることもできる。また基体上には抵抗素子、コンデンサーといった電子素子もマウントすることができる。
【００２５】
基体としては、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、窒化チタンまたはこれらの混合物を含むセラミック基板、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉまたはこれらの合金を含む金属基板、リードフレーム、ガラスエポキシ基板、ＢＴレジン基板、ガラス基板、樹脂基板、紙等を用いることができる。リードフレームとしては、例えば、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はそれらの合金より形成される金属フレ−ムが挙げられ、銅、鉄又はそれらの合金より形成される金属フレームが好ましい。リードフレームとしては、放熱性が必要な半導体装置では銅合金、半導体素子との接合信頼性が必要な半導体装置では鉄合金であるのがより好ましい。
【００２６】
配線基板又はリードフレームは、その表面が銀、酸化銀、銀合金、銀合金の酸化物、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金、金、金合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｒｈ、Ｒｈ合金等により被覆されていてもよく、発光素子がマウントされる部位の最表面が銀層で被覆されていてもよい。これらの被覆は、メッキ、蒸着、スパッタ、印刷、塗布等により行うことができる。
【００２７】
基体として、樹脂を用いたパッケージも使用することができる。パッケージとしてはリードが一体成型されているものの他、パッケージを成型した後にメッキなどにより回路配線を設けたものであってもよい。パッケージは、カップ形状や平板形状など種々の形態を採ることができる。パッケージを構成する樹脂としては、耐光性、耐熱性に優れた電気絶縁性のものが好適に用いられ、例えばポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ガラスエポキシ、セラミックスなどを用いることができる。また、発光素子からの光を効率よく反射させるためにこれらの樹脂に酸化チタンなどの白色顔料などを混合させることができる。パッケージの成形法としては、リードを予め金型内に設置して行うインサート成形、射出成形、押出成形、トランスファ成型などを用いることができる。
【００２８】
次に、前記銀融着ペースト上に発光素子を配置し、加熱して、前記基体と前記発光素子とを接合する（接合工程）。
【００２９】
本発明の発光装置の製造方法において、前記発光素子は、半導体発光素子であるのが好ましい。半導体発光素子は、例えば、無機基板上に半導体層を積層したものである。無機基板としては、透光性を有するものが好ましい。透光性無機基板としてはサファイア、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、無機ガラス、セラミックスなどから形成された基板を用いることができ、半導体層としては、ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いることができる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。このような半導体発光素子により、投入電力を高い効率で光に変換する事ができ、光出力の大きな半導体装置を得ることができる。
【００３０】
屋外などの使用を考慮する場合、高輝度な半導体発光素子を形成可能な半導体層として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体層やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体層を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。
【００３１】
半導体層に窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、透光性無機基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、ＺｎＯやＧａＮ等の材料を用いることができる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためには透光性無機基板にサファイアを用いることが好ましい。半導体発光素子をフェイスダウンで用いる場合、透光性無機基板は透光性が高いことを要する。
【００３２】
電極は光を遮らない材質が好ましいが、光を遮る材質も使用することができる。同一面側にｎ型電極とｐ型電極とを有する半導体発光素子の場合、ｐ型電極が半導体層の広範囲を占めるように施されていることが好ましい。
【００３３】
透光性のｐ型電極は、膜厚が１５０μｍ以下の薄膜で形成されていてもよい。また、ｐ型電極は金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯから形成されてもよい。ここで透光性のｐ型電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
【００３４】
電極の形状は、直線状以外に、曲線状、ひげ状、櫛状、格子状、枝状、鉤状、網目状等でもよい。ｐ型電極の総面積に比例して遮光効果が増大するので、遮光効果が発光増強効果を上回らないように延長導電部の線幅および長さを設計することが好ましい。ｐ型電極はＡｕ、Ａｕ―Ｓｎ等の金属や、金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯから形成されてもよい。また透光性のｐ型電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。半導体発光素子のサイズは任意に決めてよい。
【００３５】
本発明の製造方法において、前記発光素子は、前記基体の上に配置する表面上に、銀層、白金層等が配置されていてもよい。前記銀層および白金層は、例えば、スパッタ法、めっき法、蒸着法等により形成することができる。
【００３６】
本発明の製造方法において、前記加熱は、１５０℃〜２５０℃の温度で行われるのが好ましい。また、前記加熱は、０．５〜５時間行われるのが好ましい。また、加熱は、大気中または酸素雰囲気中で行われるのが好ましい。このような雰囲気中で接合することにより、銀同士の接合点が増加し、基体と発光素子との接合強度の向上が期待できるからである。
【００３７】
次に、原子層堆積法（以下、単に「ＡＬＤ」（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ともいう））により、前記基体の表面上に保護膜を形成する（保護膜形成工程）。つまり、発光観測面側から保護膜を形成する。スパッタ等の従来の方法と異なり、ＡＬＤとは、薄膜を原子層単位で形成する技術である。
【００３８】
２種類の反応物を原料として膜を作成する場合には、ＡＬＤは、
（１）ステップ１：形成しようとする薄膜の構成元素を含有する第１反応物を基板へ供給し、化学吸着させ、
（２）ステップ２：過剰な第１反応物及び副生成物を排気し、
（３）ステップ３：第２反応物を供給し、基板に吸着した第１反応物と反応させた後、
（４）ステップ４：過剰な第２反応物及び副生成物を排気する工程を含む。
以上の一連の動作を１サイクルとし、サイクル数を制御することにより所望の膜厚を得ることができる。
【００３９】
本発明においては、前記第１反応物として、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）シラノール（ＴＴＢＳ）、テトラキス（ジメチルアミノ）チタニウム（ＴＤＭＡＴｉ）、ニオビウムメトキシド等を用いることができる。また、本発明においては、前記第２反応物として、Ｈ2Ｏ（ガス）、ＴＭＡ等を用いることができる。第１反応物としてＴＭＡ、第２反応物としてＨ2Ｏ（ガス）を用いた場合、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の保護膜を形成することができる。第１反応物としてＴＴＢＳ、第２反応物としてＴＭＡを用いた場合、二酸化珪素（ＳｉＯ2）の保護膜を形成することができる。第１反応物としてＴＤＭＡＴｉ、第２反応物としてＨ2Ｏ（ガス）を用いた場合、酸化チタニウム（ＴｉＯ2）の保護膜を形成することができる。第１反応物としてニオビウムメトキシド、第２反応物としてＨ2Ｏ（ガス）を用いた場合、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の保護膜を形成することができる。前記保護膜としては、銀の劣化の抑制、光透過性および厚みの均一性の観点から、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の保護膜が好ましい。
【００４０】
スパッタ、ＣＶＤ等と異なり、ＡＬＤでは反応成分の直進性が低いので、障害物近傍であっても、反応成分が同等に供給され反応成分が単分子層ごとに形成される。その結果、障害物近傍の領域も障害物のない他の領域と同様に、より均一な膜厚及び膜質でより良質な保護膜を形成することができる。
【００４１】
また、ＡＬＤにより得られる保護膜は、従来の方法で得られる保護膜に比較して良質であり保護力に優れる。したがって、従来の方法で得られる保護膜は障害物のない領域であっても一定の割合で部分的に変色等が生じるが、ＡＬＤで得られる保護膜は障害物の有無にかかわらずほとんど変色は見られない。さらに、ＡＬＤにより得られる保護膜は膜厚が薄くても十分に反射膜を保護することができるので、従来の方法で得られる保護膜よりも薄く保護膜を形成することができる。保護膜を薄くすることができるため、保護膜における光の吸収が抑制でき、その結果、初期特性において光出力の高い発光装置とすることができる。
【００４２】
前記保護膜の厚みは、１ｎｍ以上５０ｎｍ未満、好ましくは２ｎｍ以上４０ｎｍ未満、より好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍ未満とすることができる。これにより、保護膜としての機能を保ちつつ発光素子からの光の吸収を抑制し出力の高い発光素子とすることができる。
【００４３】
本発明の製造方法は、前記接合工程と、前記保護膜形成工程との間に、前記発光素子と基体上の電極とをワイヤーにより電気的に接続する工程をさらに含むのが好ましい。
【００４４】
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、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための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。また、実施の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、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示にすぎない。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に誇張していることがある。
【００４５】
[実施の形態１]
図１Ａ〜図１Ｅに、本実施の形態の発光装置の製造方法の各工程を示す。
【００４６】
図１Ａに示すように、例えば、絶縁部材１２０及び導電部材１３０を有するパッケージを形成することができる（パッケージ形成工程）。
【００４７】
絶縁部材１２０は、導電部材１３０と一体に形成されるものであり、絶縁性であればその材料は限定されない。絶縁部材１２０の材料としては、耐光性、耐熱性に優れた電気絶縁性のものが好適に用いられ、例えばポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ガラスエポキシ、セラミックスを用いることができる。樹脂からなるパッケージの場合、導電部材１３０をパッケージ形成金型（図示せず）に配置して、そこにパッケージ材料となる樹脂を流し込み固めることで、パッケージを導電部材１３０と一体に形成することができる。パッケージの凹部底面には導電部材１３０の一部が露出している。導電部材１３０は、導電性基材１３０ａの露出部表面に反射膜１３０ｂが配置されている。反射膜１３０ｂは、発光素子１６０からの光を反射することができればよく、その材料は限定されない。反射膜１３０ｂとしては、例えば、銀、ニッケル、アルミニウム等の１種類以上の材料を用いて例えば電解メッキ法により製造することができ、特に反射率の高い銀を含む材料を用いて製造することが好ましい。
【００４８】
（発光素子配置工程）
次に、図１Ｂに示すように、基体１上、具体的には、導電部材１３０上に発光素子１６０を配置する（発光素子配置工程）。さらに具体的には、銀融着ペースト１１０を介して、発光素子１６０を導電部材１３０上に配置することができる。
【００４９】
本発明の製造方法においては、まず、導電部材１３０上に、銀粒子を有機溶剤に分散させた銀融着ペースト１１０を配置する。塗布径は、発光素子の裏面全面が濡れる量が好ましい。前記銀粉焼結ペーストの塗布径が発光素子の裏面全面が濡れる量であると、実装部材と発光素子との接合の耐熱衝撃性が高くなるためである。前記ペーストの配置方法は、ペーストの粘度に応じて、スタンピング法、ディスペンス法、インクジェット法、印刷法等を用いることができる。
【００５０】
銀融着ペースト１１０は、銀粒子を有機溶剤に分散させて予め調製しておくのが好ましい。前記銀融着ペーストに含まれる銀粒子は、平均粒径（メジアン径）が、好ましくは０．０２μｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．０６μｍ〜７μｍの銀粒子である。
【００５１】
また、銀粒子は、比表面積が例えば０．１ｍ2／ｇ〜３ｍ2／ｇであり、好ましくは０．１５ｍ2／ｇ〜２．８ｍ2／ｇであり、より好ましくは０．１９ｍ2／ｇ〜２．７ｍ2／ｇである。これにより得られる銀融着ペースト１１０における隣接する銀粒子の接合面積を大きくすることができる。銀粒子の比表面積は、ＢＥＴの方法により測定することができる。
【００５２】
本発明の製造方法において、前記銀融着ペーストに含まれる銀粒子は、２種類の銀粒子の混合物であってもよい。この場合、前記銀粒子は、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子と、２μｍ〜１５μｍの銀粒子の２種類の銀粒子の混合物であるのが好ましい。このような銀粒子の混合物を用いる銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。２種類の銀粒子の混合物の場合、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子と、２μｍ〜１５μｍの銀粒子との重量比は、平均粒径（メジアン径）が０．１μｍ〜１．５μｍの銀粒子：２μｍ〜１５μｍの銀粒子＝２：３であるのが好ましい。
【００５３】
本発明の製造方法において、前記銀融着ペーストに含まれる有機溶剤は、ジオールとエーテルとの混合物であるのが好ましい。
【００５４】
前記有機溶媒におけるジオールとエーテルの重量比は、ジオール：エーテル＝３〜５：１であるのが好ましく、４：１がより好ましい。
【００５５】
前記銀融着ペーストは、前記銀粒子を有機溶剤に分散させて予め調製するのが好ましい。銀粒子と有機溶剤を混合する際の比は、銀粒子：有機溶剤（重量比）＝４〜１３：１が好ましく、８〜１２：１がより好ましい。このような銀融着ペーストにより低温で発光素子と基体を接合することができるためである。有機溶剤と銀粒子を混合した後、必要に応じてメッシュ等を用いてろ過し、銀融着ペーストを得ることができる。均質な銀融着ペーストを得ることにより、低温で均質に発光素子と基体を接合することができるためである。得られた銀融着ペーストの粘度は、１〜３５Ｐａ・Ｓが好ましく、１０〜２５Ｐａ・Ｓがより好ましい。このような粘度のペーストを用いると、スタンピング法により小さい塗布径で安定してペースト供給が可能になるためである。
【００５６】
発光素子１６０は公知のもの、例えば半導体発光素子２００を用いることができる（図３参照）。半導体発光素子２００は、透光性無機基板２１０と、光を放射する半導体層２２０と、半導体層２２０上に設けられた電極２３０と、半導体層２２０が形成されている側と反対側に施された銀層２５０とを有する。半導体層２２０は、透光性無機基板２１０上にｎ型半導体層２２１、ｎ型半導体層２２１の上にｐ型半導体層２２２を積層している。電極２３０は、ｎ型半導体層２２１にはｎ側電極２３１を設け、ｐ型半導体層２２２にはｐ側電極２３２を設けている。半導体発光素子２００は、半導体層２２０の同一面側にｎ側電極２３１とｐ側電極２３２とを有し、電極が透光性無機基板の上になるように実装されるフェイスアップ構造を採っている。半導体発光素子２００の下面に施された銀層２５０は、１層だけでなく２層以上であってもよい。銀層２５０は、半導体層２２０からの光を効率よく反射させるために設けることが好ましい。銀層２５０は、光を８５％以上、好ましくは９０％以上反射できる厚さ、例えば０．０５μｍ以上であればよく、任意に調整できる。
【００５７】
また、発光素子１６０として、例えば、半導体発光素子３００を用いることができる（図４参照）。半導体発光素子３００は、透光性無機基板３１０と、光を放射する半導体層３２０と、半導体層３２０上に設けられた電極３３０と、電極３３０に施された銀層３４０とを有する。半導体層３２０は、透光性無機基板３１０上にｎ型半導体層３２１、ｎ型半導体層３２１の上にｐ型半導体層３２２を積層している。電極３３０は、ｎ型半導体層３２１にはｎ側電極３３１を設け、ｐ型半導体層３２２にはｐ側電極３３２を設けている。半導体発光素子３００は、半導体層３２０の同一面側にｎ側電極３３１とｐ側電極３３２とを有し、電極が透光性無機基板の下になるように実装されるフェイスダウン構造を採っている。ｎ側電極３３１とｐ側電極３３２は、共に表面に銀層３４０が施されている。銀層３４０は、ｎ側電極３３１とｐ側電極３３２の全面を覆うことが好ましいが、基体と接触する部分のみ銀層３４０を施しておくこともできる。半導体発光素子３００の表面に施された銀層３４０は、１層だけでなく２層以上であってもよい。また、半導体発光素子３００の表面の銀層３４０の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましいが、特に限定されない。半導体発光素子３００はフェイスダウン実装するため、透光性無機基板３１０が基体に略平行となるようにｎ側電極３３１とｐ側電極３３２との高さを揃えておくことが好ましい。
【００５８】
（ワイヤー接続工程）
次に、図１Ｃに示すように、発光素子１６０と導電部材１３０とを導電性のワイヤー１７０にて電気的に接続してもよい（ワイヤー接続工程）。
【００５９】
発光素子１６０が同一面側に一対の電極を有しており、その面側を上（発光観測面側）にして発光素子１６０を配置する場合（例えば図３に示す発光素子２００）は、図１Ｃに示すように、ワイヤー１７０もそれぞれの電極に対して必要になる。他の形態として、発光素子１６０が同一面側に一対の電極を有しており、その面側を下（基体側）にして発光素子１６０を配置する場合（例えば図４に示す発光素子３００）は、基体上に一対の電極を設け、それぞれの電極が銀融着ペースト１１０を介して通電することになるのでワイヤー１７０は不要である。ただし銀融着ペーストを基体上に塗布する際に、一対の電極間で絶縁が取れる形状に塗布する必要がある。
【００６０】
ワイヤー１７０は、発光素子１６０と導電部材１３０とを電気的に接続するためのものであり、その材料は限定されない。ワイヤー１７０の材料としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、銀の少なくともいずれか１つを含む材料を用いることができる。
【００６１】
（保護膜形成工程）
次に、図１Ｄに示すように、原子層堆積法（ＡＬＤ）により導電部材１３０上に保護膜１８０を形成する。
【００６２】
本発明においては、前記第１反応物として、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）シラノール（ＴＴＢＳ）、テトラキス（ジメチルアミノ）チタニウム（ＴＤＭＡＴｉ）、ニオビウムメトキシド等を用いることができる。また、本発明においては、前記第２反応物として、Ｈ2Ｏ（ガス）、ＴＭＡ等を用いることができる。第１反応物としてＴＭＡ、第２反応物としてＨ2Ｏ（ガス）を用いた場合、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の保護膜を形成することができる。第１反応物としてＴＴＢＳ、第２反応物としてＴＭＡを用いた場合、二酸化珪素（ＳｉＯ2）の保護膜を形成することができる。第１反応物としてＴＤＭＡＴｉ、第２反応物としてＨ2Ｏ（ガス）を用いた場合、酸化チタニウム（ＴｉＯ2）の保護膜を形成することができる。第１反応物としてニオビウムメトキシド、第２反応物としてＨ2Ｏ（ガス）を用いた場合、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の保護膜を形成することができる。前記保護膜としては、導電性部材の劣化の抑制、光透過性および厚みの均一性の観点から、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の保護膜が好ましい。
【００６３】
発光素子１６０の配置後に保護膜を形成する場合、従来の方法では発光素子１６０自体が障害物となり、その周囲近傍には保護膜の材料成分が十分に届かないという問題があった。その結果、保護膜の質が低下したり膜厚が薄くなったりして、発光素子１６０近傍の領域（領域Ａ（図２））の導電部材や銀融着ペースト１１０が劣化し変色等していた。保護膜の質が低下等した部分は他の部分に比較してピンホールが多く発生しており、それが原因となって導電部材１３０の反射膜１３０ｂや銀融着ペースト１１０が硫化、臭化等してしまい変色するものと考えられる。発光素子の周囲近傍は光出力が強いので、発光素子周囲近傍の反射膜の変色により、発光装置の光出力は大きく低下してしまう。
【００６４】
そこで、ＡＬＤを採用することにより、発光素子近傍の領域（領域Ａ（図２））であっても、膜質等に優れた保護膜１８０を形成することができる。これにより、領域Ａにおける導電部材１３０の反射膜１３０ｂや銀融着ペースト１１０の変色等を抑制することができる。
【００６５】
特に、一断面視において、銀融着ペースト１１０が発光素子側面まで至らずにその内側にのみ位置する場合は、発光素子底面の周縁部と反射膜との間に間隙が形成されることになる。このような場合であっても、ＡＬＤによれば、その間隙における反射膜にも保護膜を形成することができる。
【００６６】
ワイヤー接続工程の後で従来の方法により保護膜を形成する場合、ワイヤー１７０の存在により（ワイヤー１７０が障害物となり）、ワイヤー１７０の下部の反射膜１３０ｂには保護膜１８０の材料成分が十分に届かないという問題があった。その結果、保護膜１８０の質が低下したり膜厚が薄くなったりして、その部分の反射膜１３０ｂが変色等していた。特に、ワイヤー１７０の下部領域のうちワイヤー１７０と反射膜１３０ｂとの接続部近傍の領域（領域Ｂ（図２））においては、従来の方法では反射膜１３０ｂの変色だけでなく、反射膜１３０ｂが腐食されてしまい最終的にワイヤー１７０が切れてしまうという問題もあった。
【００６７】
ところが、ＡＬＤであれば、ワイヤー１７０直下の領域（特に領域Ｂ（図２））であっても、膜質等に優れた保護膜１８０を形成することができる。これにより、領域Ｂにおける保護膜の劣化を軽減し、変色等だけでなくワイヤーの切断も抑制することができる。
【００６８】
特に反射膜１３０ｂが銀を含む場合、反射率が高い点では有利であるものの、従来の方法では、時間経過に伴い反射膜が変色し出力が低下しやすいという問題があった。しかし、ＡＬＤで保護膜を形成すれば、反射膜が銀を含む材料であっても変色等を効果的に防ぐことができるので好ましい。
【００６９】
保護膜１８０としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化チタニウム（ＴｉＯ2）又は酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）を採用することができ、好ましくは酸化アルミニウム又は二酸化珪素、より好ましくは酸化アルミニウムとすることができる。これにより、発光素子からの光の吸収が抑制され、保護力に優れた保護膜とすることができる。
【００７０】
保護膜１８０の膜厚としては、１ｎｍ以上５０ｎｍ未満、好ましくは２ｎｍ以上４０ｎｍ未満、より好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍ未満とすることができる。これにより、保護膜としての機能を保ちつつ発光素子からの光の吸収を抑制し出力の高い発光素子とすることができる。
【００７１】
図１Ｄでは、パッケージの凹部底面だけでなく、絶縁部材１２０の上面及び内壁にも保護膜１８０が形成されているが、例えば絶縁部材１２０の上面及び内壁には保護膜１８０を形成しないようにしてもよい。パッケージの凹部底面においても、保護膜１８０を形成しない領域を部分的に設けることもできる。
【００７２】
（その他の工程）
図１Ｅに示すように、必要に応じて、パッケージの絶縁部材１２０よりなる凹部の内側に封止部材１９０を形成することができる（封止部材形成工程）。
【００７３】
封止部材１９０は、発光素子１６０からの光を効率よく外部に透過させると共に、外力、埃などから発光素子１６０やワイヤー１７０などを保護する。封止部材１９０の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。さらに、封止部材１９０は、蛍光物質及び光拡散部材などを含有してもよい。蛍光物質としては、発光素子１６０からの光を吸収し、発光素子からの光とは異なる波長の蛍光を発するものであればよく、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、ＴＡＧ（テルピウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、ストロンチウムシリケート系蛍光体等から選ばれる少なくとも１以上であることが好ましい。
【００７４】
[実施の形態２]
図５Ａ〜図５Ｅに、本実施の形態の発光装置の製造方法の各工程を示す。
【００７５】
図５Ａに示すように、例えば、側壁を含む絶縁部材５２０を有するパッケージを形成することができる（パッケージ形成工程）。
【００７６】
また、本実施の形態２ではパッケージが側壁を有する構成としたが、側壁を必ず設ける必要はない。パッケージの成形法としては、リードを予め金型内に設置して行うインサート成形、射出成形、押出成形、トランスファ成形などを用いることができる。
【００７７】
実施形態２は、図１Ａに示すパッケージを用いる代わりに、図５Ａに示すパッケージを用いる以外は、実施の形態１と同様にして行うことができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を用いて本発明に係る半導体装置及びその製造方法を説明する。
【００７９】
［実施例１］
２−エチル−１，３−ヘキサンジオールとジエチレングリコールモノブチルエーテルを重量比２−エチル−１，３−ヘキサンジオール：ジエチレングリコールモノブチルエーテル＝８：２で計量し、自転・公転ミキサー（商品名「あわとり錬太郎ＡＲ−２５０」、株式会社シンキー製）にて１分間攪拌および１５秒間脱泡のサイクルを用いて攪拌し、有機溶剤混合物を得た。
【００８０】
フレーク状銀粒子（製品名「ＡｇＣ−２３９」（福田金属箔粉工業株式会社製）、平均粒径（メジアン径）：２．０〜３．２μｍ、比表面積：０．６〜０．９ｍ2／ｇ）と、球状銀粉（製品名「ＥＨＤ」（三井金属鉱業株式会社製）、平均粒径（メジアン径）：０．４〜１．２μｍ、比表面積：１．６ｍ2／ｇ）を重量比が６：４になるよう、計量して銀混合物を得た。この銀混合物の合計重量と、前記有機溶剤混合物の重量比が５：０．４７となるよう、前記有機溶剤混合物を前記銀混合物に加えた。得られた混合物を、自転・公転ミキサー（商品名「あわとり錬太郎ＡＲ−２５０」、株式会社シンキー製）にて１分間攪拌および１５秒間脱泡のサイクルを、１サイクル用いて攪拌した。攪拌後、メッシュ（３３０Ｔメッシュ、線径４０μｍ）を用いてろ過し、銀融着ペーストを得た。なお、この銀融着ペーストは、粘度が２０．９Ｐａ・Ｓ（粘度計５ｒｐｍ、Ｅ型粘度計で３°×Ｒ９．７の測定コーンを用い、２５℃において測定）である。
【００８１】
アルミナセラミックより成る絶縁部材１２０と、タングステンから形成される導電性基材１３０ａをコファイア法によって形成し、電解めっき法により導電性基材１３０ａの露出部表面に、ニッケルと銀から形成される反射膜１３０ｂ（厚み７．５〜２８μｍ）を形成した。絶縁部材１２０は凹部を形成しており、凹部の側壁はリフレクターとして機能している。凹部の底面には前記反射膜１３０ｂが露出している。前記導電性基材１３０aと前記反射膜１３０ｂより成る導電部材１３０上に、前記銀融着ペースト１１０をスタンピングした。次いで、前記銀融着ペースト１１０上に、発光素子１６０（サファイア基板上にＩｎＧａＮ青色発光層を有し、サファイア基板の裏面へ銀反射膜を膜厚０．１μｍとなるようスパッタ成膜し、続いて白金（厚み０．２μｍ）、銀（厚み４μｍ）の順でスパッタ成膜した。外形は６００μｍ×６００μｍで厚みは１２０μｍ）を配置した。これを、１２０℃の大気雰囲気下で１０分間、次いで２００℃で１時間加熱した。発光素子１６０が実装されたパッケージを自然に室温に戻し、発光素子１６０の電極と導電部材１３０とをワイヤー１７０で配線した。
【００８２】
次に、原子層堆積法（ＡＬＤ）により、反射膜１３０ｂ、発光素子１６０、銀融着ペースト１１０等の表面にＡｌ2Ｏ3の保護膜１８０（厚み：１５ｎｍ）を形成し、その後シリコーン樹脂にて封止し、発光装置を得た。前記保護膜は、１００℃、真空度１００Ｐａ、原料として、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ3）3）および水を用い、ＴＭＡおよび水の供給時間０．１５秒毎サイクルの条件下に形成した。
【００８３】
［実施例２］
保護膜１８０の厚みを１５ｎｍの代わりに２０ｎｍに形成した以外は、実施例１と同様にして行った。
【００８４】
［実施例３］
保護膜１８０の厚みを１５ｎｍの代わりに１０ｎｍに形成した以外は、実施例１と同様にして行った。
【００８５】
［比較例１］
ＡＬＤにより保護膜１８０を形成する代わりに、ＳｉＯ2のスパッタを行って、シリカ保護膜（厚み：６０ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様にして行った。
【００８６】
［比較例２］
ＡＬＤにより保護膜１８０を形成する代わりに、形成法をスパッタにした以外は、実施例１と同様にして行った。
【００８７】
［実施例４］
銅合金の導電性基材５３０aと電解めっき法で作成した銀反射膜５３０ｂから成る導電部材５３０に、顔料を含むエポキシ樹脂から成る絶縁部材５２０をトランスファ成形する事によって得られたパッケージを用いた。また発光素子５６０の外形は４５０μｍ×４５０μｍで厚みは１５０μｍのものを用いた。それ以外は実施例１と同様にして行った。
【００８８】
［比較例３］
ＡＬＤにより保護膜５８０を形成する代わりに、ＳｉＯ2のスパッタを行って、シリカ保護膜（厚み：６０ｎｍ）を形成した以外は、実施例４と同様にして行った。
【００８９】
［実施例５］
フレーク状銀粒子（製品名「ＡｇＣ−２３９」（福田金属箔粉工業株式会社製）、平均粒径（メジアン径）：２．０〜３．２μｍ、比表面積：０．６〜０．９ｍ2／ｇ）のみを用いて作成した銀融着ペースト１１０を用い、発光素子１６０は外形が５００μｍ×３００μｍで、厚みが１５０μｍの発光素子を用いた以外は、実施例１と同様にして行った。
【００９０】
［比較例４］
ＡＬＤにより保護膜１８０を形成する代わりに、ＳｉＯ2のスパッタを行って、シリカ保護膜（厚み：６０ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様にして行った。
【００９１】
実施例１〜５および比較例１〜４により得られた半導体装置について、硫化試験を行った。硫化試験は、以下のようにして行った。まず、圧力容器中にＮａ2Ｓ（１ｇ）と半導体装置を両面テープで中空に固定した治具を配置し、密閉した。その密閉圧力容器をオーブン（Espec製）により任意の温度で２４時間加熱した。実施例１〜３および比較例１〜２により得られた半導体装置については８０℃で行い、それ以外は１２０℃で行った。その後、取出して、容器を開封した。実施例５において得られた半導体装置の硫化試験後の光学顕微鏡画像を図６に示す。また比較例４において得られた半導体装置の硫化試験後の光学顕微鏡画像を図７に示す。図６に比べて図７では、銀融着ペースト（図２の領域Aに相当）と、ワイヤー接続した導電部材周辺（図２の領域Bに相当）が黒く見える。実施例５においては、領域AおよびBの銀の硫化が抑制されていることが確認できた。
【００９２】
硫化試験前後の半導体装置について、積分球を用いて光束を測定した。光束維持率は、積分球を用いて測定した光束を、「（硫化試験後の光束／初期光束）×１００％］により算出した。それぞれの例において得られた半導体素子について、光束維持率等を比較した結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
0005975269.tif 000002
【００９４】
表１に示すように、従来用いられていたスパッタにより形成された保護膜を有する比較例１〜４においては、耐硫化性が低下することが確認できた。一方、本発明のＡＬＤにより形成された保護膜を有する実施例１〜５においては、耐硫化性が向上していることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る発光装置の製造方法は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、種々の発光装置の製造方法に使用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１          基体
１１０      銀融着ペースト
１２０      絶縁部材
１３０      導電部材
１３０ａ    導電性基材
１３０ｂ    反射膜
１６０      発光素子
１７０      ワイヤー
１８０      保護膜
１９０      封止部材
２００      半導体発光素子
２１０      透光性無機基板
２２０      半導体層
２２１      ｎ型半導体層
２２２      ｐ型半導体層
２３０      電極
２３１      ｎ側電極
２３２      ｐ側電極
２５０      銀層
３００      半導体発光素子
３１０      透光性無機基板
３２０      半導体層
３３０      電極
３４０      銀層
３２１      ｎ型半導体層
３２２      ｐ型半導体層
３３１      ｎ側電極
３３２      ｐ側電極
５          基体
５１０      銀融着ペースト
５２０      絶縁部材
５３０      導電部材
５３０ａ    導電性基材
５３０ｂ    反射膜
５６０      発光素子
５７０      ワイヤー
５８０      保護膜
５９０      封止部材
【図１Ａ】
0005975269.tif 000003
【図１Ｂ】
0005975269.tif 000004
【図１Ｃ】
0005975269.tif 000005
【図１Ｄ】
0005975269.tif 000006
【図１Ｅ】
0005975269.tif 000007
【図２】
0005975269.tif 000008
【図３】
0005975269.tif 000009
【図４】
0005975269.tif 000010
【図５Ａ】
0005975269.tif 000011
【図５Ｂ】
0005975269.tif 000012
【図５Ｃ】
0005975269.tif 000013
【図５Ｄ】
0005975269.tif 000014
【図５Ｅ】
0005975269.tif 000015
【図６】
0005975269.tif 000016
【図７】
0005975269.tif 000017