(57)【要約】【課題】成長基板のない状態でチップオンボード型のパッケージ基板本体上に半導体発光部を形成することのできる発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】複数の発光ダイオード発光部を有するチップオンボード型のパッケージ基板を備える発光装置の製造方法であって、複数の発光ダイオード素子を成長基板の他の基板に接合することなく各発光ダイオード素子ごとに別個にパッケージ基板本体に直接的に実装する実装工程と、パッケージ基板本体に各発光ダイオード素子が直接的に実装された状態で、発光ダイオード素子よりも大きなスポット径のレーザを走査させることなく各発光ダイオード素子ごとに素子全体にレーザを均一に照射し成長基板の全部分を剥離する剥離工程と、を含むようにした。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード発光部を有するチップオンボード型のパッケージ基板を備える発光装置の製造方法であって、
成長基板と、前記成長基板上の半導体発光部と、前記半導体発光部上の電極と、をそれぞれ有する互いに独立した複数のフリップチップ型の発光ダイオード素子から、所期の性能を満たす発光ダイオード素子を選別する選別工程と、
前記選別工程にて選別された複数の発光ダイオード素子を、成長基板の他の基板に接合することなく、前記各発光ダイオード素子ごとに別個にパッケージ基板本体に直接的に実装する実装工程と、
前記パッケージ基板本体に前記各発光ダイオード素子が直接的に実装された状態で、前記発光ダイオード素子よりも大きなスポット径のレーザを走査させることなく、前記各発光ダイオード素子ごとに素子全体にレーザを均一に照射し、前記成長基板の全部分を剥離する剥離工程と、を含むチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記剥離工程の後、前記パッケージ基板本体上の前記成長基板の残骸を、ガスを吹き付けることにより一括して退去させる退去工程を含む請求項１に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記実装工程にて、前記パッケージ基板本体上における前記各発光ダイオード素子の位置は、ＣＣＤカメラで認識して配置することで定まっている請求項２に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記パッケージ基板本体上に前記成長基板を除去されて残留する前記半導体発光部は、１０μｍ以下である請求項３に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記成長基板は、サファイア基板である請求項４に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記各発光ダイオード素子は、前記パッケージ基板本体に直接実装され、前記パッケージ基板本体上で縦方向及び横方向に整列し、前記パッケージ基板本体上の回路パターンにより互いに直列及び並列に電気的に接続される請求項５に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有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、チップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
III族窒化物半導体を用いた発光素子が実用化されている。このIII族窒化物半導体は、類似の結晶構造の異種材料からなる成長基板上に金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）または分子線蒸着法（ＭＢＥ）などを用いて成長されるものが一般的である。成長基板としては、六方晶系の構造を有するサファイア基板が主に用いられる。【０００３】
この成長基板を分離する方法として、レーザリフトオフ技術が主に用いられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、成長基板上にIII族窒化物半導体層を成長させ、このIII族窒化物半導体層上に第２の基板を接合した後、成長基板側からレーザビームを照射し、III族窒化物半導体層から成長基板を分離するレーザリフト方法が記載されている。【０００４】
また、特許文献２には上記第２の基板としてＡｌＮ基板を用いることが記載され、特許文献３には上記第２の基板としてサブマウントを用いることが記載されている。特許文献２及び特許文献３に記載の技術では、成長基板上に複数の半導体素子構造を形成した状態で、一括してＡｌＮ基板及びサブマウントに転写した後、成長基板をレーザビームを用いて剥離して、表面実装型のＬＥＤデバイスとしている。そして、ＡｌＮ基板及びサブマウントを含むＬＥＤデバイスは、発光装置のパッケージ基板に搭載される。すなわち、これらの技術はチップオンボード型でなく表面実装型に関する。【０００５】
ここで、レーザービームのスポット径を、ウェハの標準的なサイズである直径５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度とすると、分離に必要なパワーを得ることができない。従って、最終チップサイズ程度のレーザビームサイズでラインスキャンをする方式が用いられている。【０００６】
しかしながら、特許文献１から３に記載のリフトオフ方法では、レーザビームをラインスキャンしていることから、ウェハ全体に均一にビームを照射することが困難である。これにより、成長基板の剥離に分布が生じ、得られる発光素子の特性にばらつきが生じたり、初期不良の発光素子が多く存在することになり、歩留まりが悪いという問題がある。【０００７】
ここで、特許文献４には、成長基板上にIII族窒化物半導体層を成長させ、このIII族窒化物半導体層上に第２の基板を接合した後、ウェハ全体をラインスキャンせずに、素子に対応するスクライブラインの領域ごとにレーザを照射することが記載されている。しかし、この方法であっても、各素子の境界部分にビームを均一に照射することはできず、ウェハ単位で成長基板を剥離する際に各素子の境界部分で剥離に分布が生じることとなり、歩留まりは依然として悪い。また、ウェハにスクライブラインを形成すると、成長基板にひび割れが生じたりひずみが生じ、却って歩留まりが悪化することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−４９５１８号公報
【特許文献２】特表２００８−５３３７１６号公報
【特許文献３】特開２００５−２５２２２２号公報
【特許文献４】特開２０１２−１６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
また、第２の基板なしで発光素子を切り出す前に成長基板を分離させてしまうと、半導体層のみの状態となり、ハンドリングが困難となる問題点がある。これにより、半導体層をハンドリング可能な程度まで厚くしない限り、パッケージ基板に半導体層のみを配置することができない。そのようなわけで、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４では、いずれも第２の基板を利用している。【００１０】
そして、得られる発光素子が発光のために必要なIII族窒化物半導体層の他に第２の基板を有することから、発光素子をチップオンボード型のパッケージ基板に搭載した際に、第２の基板に起因して光学的、熱的等な性能が悪化するおそれがある。【００１１】
さらに、特許文献２及び特許文献３に記載された技術は、良品、不良品にかかわらず、成長基板上に形成された半導体素子構造を利用せざるを得ないことから、歩留まりが極めて悪いという問題点がある。【００１２】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成長基板のない状態でチップオンボード型のパッケージ基板本体上に半導体発光部を形成することのできる発光装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、複数の発光ダイオード発光部を有するチップオンボード型のパッケージ基板を備える発光装置の製造方法であって、成長基板と、前記成長基板上の半導体発光部と、前記半導体発光部上の電極と、をそれぞれ有する互いに独立した複数のフリップチップ型の発光ダイオード素子から、所期の性能を満たす発光ダイオード素子を選別する選別工程と、前記選別工程にて選別された複数の発光ダイオード素子を、成長基板の他の基板に接合することなく、前記各発光ダイオード素子ごとに別個にパッケージ基板本体に直接的に実装する実装工程と、前記パッケージ基板本体に前記各発光ダイオード素子が直接的に実装された状態で、前記発光ダイオード素子よりも大きなスポット径のレーザを走査させることなく、前記各発光ダイオード素子ごとに素子全体にレーザを均一に照射し、前記成長基板の全部分を剥離する剥離工程と、を含む発光装置の製造方法が提供される。【００１４】
この発光装置の製造方法によれば、実装工程にて、複数の発光ダイオード素子がパッケージ基板本体にフリップチップ実装され、各発光ダイオード素子がパッケージ基板本体に電気的に接続される。次いで、剥離工程にて成長基板が剥離され、半導体発光部がパッケージ基板本体上に残留する。
このように、パッケージ基板本体上に半導体層のみが残るため、成長基板等の他の基板に起因して光学的、熱的等な性能が悪化することはない。また、発光ダイオード素子を実装した後に成長基板を剥離するようにしたので、薄型の半導体層をパッケージ基板本体上に形成することができる。
また、リフトオフの際、分離した各発光ダイオード素子ごとにレーザを照射すればよく、素子が分離されない状態でウェハ全体をラインスキャンしたり素子に対応するスクライブラインの領域ごとにレーザを照射する従来の方法と比べて、成長基板の剥離に分布が生じることを抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。特に、発光ダイオード素子よりも大きなスポット径のレーザを用いたので、各発光ダイオードに均一にビームを照射することができる。
さらにまた、選別工程で予め所期の性能を満たす発光ダイオード素子を選別して使用することができ、これによっても歩留まりを向上させることができる。すなわち、成長基板上に複数の半導体素子構造を形成したまま、一括してサブマウントやＡｌＮ基板に貼り付けるような従来のもののように、初期不良の素子が含まれてしまうようなことはない。【００１５】
また、上記発光装置の製造方法において、前記剥離工程の後、前記パッケージ基板本体上の前記成長基板の残骸を、ガスを吹き付けることにより一括して退去させる退去工程を含んでもよい。【００１６】
また、上記発光装置の製造方法において、前記実装工程にて、前記パッケージ基板本体上における前記各発光ダイオード素子の位置は、ＣＣＤカメラで認識して配置することで定まっていてもよい。【００１７】
また、上記発光装置の製造方法において、前記パッケージ基板本体上に前記成長基板を除去されて残留する前記半導体発光部は、１０μｍ以下であってもよい。【００１８】
また、上記発光装置の製造方法において、前記成長基板は、サファイア基板であってもよい。【００１９】
また、上記発光装置の製造方法において、前記各発光ダイオード素子は、前記パッケージ基板本体に直接実装され、前記パッケージ基板本体上で縦方向及び横方向に整列し、前記パッケージ基板本体上の回路パターンにより互いに直列及び並列に電気的に接続されてもよい。【００２０】
また、本発明では、上記製造方法により製造された発光装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、成長基板のない状態でパッケージ基板上に薄型の半導体発光部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す発光装置の概略側面図である。
【図２】図２は、パッケージ基板の平面図である。
【図３】図３（ａ）は、半導体発光部として用いられる成長基板除去前の発光素子の模式全体断面図であり、図３（ｂ）は、半導体発光部として用いられる成長基板除去前の発光素子の模式拡大断面図である。
【図４】図４は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子をパッケージ基板本体の搭載位置上方にセットした状態を示している。
【図５】図５は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子をパッケージ基板本体に搭載した状態を示している。
【図６】図６は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子の成長基板にレーザを照射している状態を示している。
【図７】図７は、レーザ照射装置の概略説明図である。
【図８】図８は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子の成長基板が除去された状態を示している。
【図９】図９は、発光装置の断面図であり、（ａ）は本発明の一実施形態のものを示し、（ｂ）は従来のものを示す。
【図１０】図１０は、変形例を示す半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、化学エッチングで成長基板を分離している状態を示している。
【図１１】図１１は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子の成長基板が除去された状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１から図９は本発明の一実施形態を示し、図１は発光装置の概略側面図である。
【００２４】
図１に示すように、この発光装置１は、ガラスの筐体２と、筐体２の下側に形成され外部電源と電気的に接続される端子部４と、を有し、筐体２内にパッケージ基板５０が収容されている。パッケージ基板５０は、端子部４から延び無機材料からなる支持部５により支持され、内部導線６により端子部４と電気的に接続されている。
【００２５】
また、図２に示すように、パッケージ基板５０は、パッケージ基板本体１０と、このパッケージ基板本体１０上に配置された複数の半導体発光部２２と、パッケージ基板本体１０の回路パターン１１及び半導体発光部２２とを電気的に接続する後述のはんだ３２と、を備えている。また、パッケージ基板５０は、パッケージ基板本体１０上で半導体発光部２２を封止する封止樹脂４０（図９（ａ）参照）を備えている。パッケージ基板５０は、チップオンボード型であり、内部導線６と直接的に接続される。
【００２６】
パッケージ基板本体１０の材質は任意であるが、例えば、ＡｌＮ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ等が用いられる。尚、パッケージ基板本体１０に、例えばガラスエポキシ等の合成樹脂を用いることも可能である。パッケージ基板本体１０上には、各半導体発光部２２へ電力を供給する回路パターン１１が形成されている。本実施形態においては、パッケージ基板本体１０は正方形状に形成され、各半導体発光部２２は縦方向及び横方向に整列して配置される。
【００２７】
図３（ａ）は、半導体発光部として用いられる成長基板除去前の発光素子の模式全体断面図である。
図３（ａ）に示すように、この発光ダイオード素子２０は、フリップチップ型であり、成長基板２１の表面上に、III族窒化物半導体層からなる半導体発光部２２が形成されたものである。成長基板２１は、例えばサファイアからなる。また、半導体発光部２２上には、後述するように、ｐ側電極２８及びｎ側電極２９が形成される。
【００２８】
図３（ｂ）は、半導体発光部として用いられる成長基板除去前の発光素子の模式拡大断面図である。図３（ｂ）においては、説明のため、成長基板２１の一部を省略して図示している。
図３（ｂ）に示すように、半導体発光部２２は、バッファ層２３、ｎ型ＧａＮ層２４、活性層２５、光ガイド層２６、ｐ型ＧａＮ層２７を成長基板２１側からこの順に有している。ｐ型ＧａＮ層２７上にはｐ側電極２８が形成されるとともに、ｎ型ＧａＮ層２４上にはｎ側電極２９が形成されている。
【００２９】
バッファ層２３は、成長基板２１上に形成され、例えばＡｌＮで構成されている。尚、バッファ層２３をＧａＮで構成してもよい。第１導電型層としてのｎ型ＧａＮ層２４は、バッファ層２３上に形成され、ｎ−ＧａＮで構成されている。発光層としての活性層２５は、ｎ型ＧａＮ層２４上に形成され、ＧａｌｎＮで構成され、電子及び正孔の注入により青色光を発する。尚、活性層２５を多重量子井戸構造とすることもできる。ここで、青色光とは、例えば、ピーク波長が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光をいうものとする。本実施形態においては、活性層２５の発光のピーク波長は４５０ｎｍである。
【００３０】
光ガイド層２６は、活性層２５上に形成され、ｐ―ＡＩＧａＮで構成されている。第２導電型層としてのｐ型ＧａＮ層２７は、光ガイド層２６上に形成され、ｐ−ＧａＮで構成されている。ｎ型ＧａＮ層２４からｐ型ＧａＮ層２７までは、III族窒化物半導体のエピタキシャル成長により形成される。ここで、各層の厚さは、例えば、バッファ層２３を４０ｎｍ、ｎ型ＧａＮ層２４を５μｍ、活性層２５を２．５ｎｍ、光ガイド層２６を２０ｎｍ、ｐ型ＧａＮ層２７を２００ｎｍとし、半導体発光部２２の厚さを５２６２．５ｎｍとすることができる。尚、第１導電型層、活性層及び第２導電型層を少なくとも含み、第１導電型層及び第２導電型層に電圧が印加されると、電子及び正孔の再結合により活性層にて光が発せられるものであれば、半導体層の層構成は任意である。
【００３１】
ｐ側電極２８は、ｐ型ＧａＮ層２７上に形成され、例えばＡｕ等の材料からなる。本実施形態においては、ｐ側電極２８は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。ｎ側電極２９は、ｐ型ＧａＮ層２７からｎ型ＧａＮ層２４をエッチングして、露出したｎ型ＧａＮ層２４上に形成される。ｎ側電極２９は、例えばＷ／Ａｌ／Ａｕから構成され、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。
【００３２】
以下、図４から図８を参照して、発光装置の製造方法について説明する。
本実施形態の発光装置の製造方法は、成長基板２１と、成長基板２１上の半導体発光部２２と、半導体発光部２２上の電極２８，２９と、をそれぞれ有する互いに独立した複数のフリップチップ型の発光ダイオード素子２０から、所期の性能を満たす発光ダイオード素子２０を選別する選別工程と、選別工程にて選別された複数の発光ダイオード素子２０を、成長基板２１の他の基板に接合することなく、各発光ダイオード素子２０ごとに別個にパッケージ基板本体１０に直接的に実装する実装工程と、パッケージ基板本体１０に各発光ダイオード素子２０が直接的に実装された状態で、発光ダイオード素子２０よりも大きなスポット径のレーザを走査させることなく、各発光ダイオード素子２０ごとに素子全体にレーザを均一に照射し、成長基板２１の全部分を剥離する剥離工程と、パッケージ基板本体１０上の成長基板２１の残骸を、ガスを吹き付けることにより一括して退去させる退去工程と、を含んでいる。
【００３３】
図４は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子をパッケージ基板本体の搭載位置上方にセットした状態を示している。
まず、パッケージ基板５０に使用に適した、所期の性能を満たす発光ダイオード素子２０の選別を行う。ここで所期の性能とは、製造されるパッケージ基板５０の品質のばらつきが問題とならないのであれば、発光ダイオード素子２０が通電時に点灯するかしないかということになるし、パッケージ基板５０の品質のばらつきが問題となるのであれば、発光ダイオード素子２０の順方向電圧、光量、色調等が所定の設計範囲内であるかないかということになる。すなわち、少なくとも点灯しないような不良の発光ダイオード素子２０はこの段階で除かれる。
また、図４に示すように、パッケージ基板本体１０における発光ダイオード素子２０との接続部位には、予めＡｕ−Ｓｎからなるはんだ３２が蒸着されている。尚、はんだ３２としてＡｕ−Ｓｎ以外の材料を用いることもできる。
【００３４】
図５は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子をパッケージ基板本体に搭載した状態を示している。
次いで、図５に示すように、所定の雰囲気下、所定の温度条件、所定の荷重条件にて、ｐ側電極２８及びｎ側電極２９をはんだ３２に接合させる。所定の雰囲気は、例えば、窒素及び水素を混合したフォーミングガスの他、窒素等の不活性雰囲気とすることができる。例えば、フォーミングガスとして、水素５％、窒素９５％のものを用いることができる。また、発光ダイオード素子２０に加えられる荷重は、例えば５ｇ重以上５０ｇ重以下に設定される。温度条件は任意であるが、はんだ３２を溶融させるためには、はんだ３２を構成する材料の共晶温度又は融点以上の温度（例えば、２５０℃以上４００℃以下の温度）に加熱する必要がある。例えば、はんだ３２がＡｕ８０％、Ｓｎ２０％のＡｕ−Ｓｎはんだである場合、共晶温度である約２８０℃以上に加熱する必要ある。また、はんだ３２を例えばＳｎＡｇＣｕで構成した場合、ＳｎＡｇＣｕの融点が約２２０℃であるので、少なくとも約２２０℃以上に加熱する必要ある。このように、はんだ３２を溶融固化してパッケージ基板本体１０に発光ダイオード素子２０を固定する。
【００３５】
図６は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子の成長基板にレーザを照射している状態を示している。
次いで、図６に示すように、パッケージ基板本体１０の上方から発光ダイオード素子２０にレーザビームを照射する。レーザビームのスポット径は、発光ダイオード素子２０の平面視面積より大きく形成され、レーザビームを走査することなく、発光ダイオード素子２０全体にビームを照射することができる。ここで、レーザビームはスポットの径方向について光の強度分布があることから、発光ダイオード素子２０より大きいほど、発光ダイオード素子２０に照射されるビームのエネルギーをより均一にすることができる。発光ダイオード素子２０はフリップチップ型であることから、成長基板２１が上側に位置しており、レーザビームのエネルギーが成長基板２１と半導体発光部２２の界面に与えられ、成長基板２１が半導体発光部２２から分離する。
【００３６】
ここで、発光ダイオード素子２０の位置は、ＣＣＤカメラで認識して配置することで定まっている。これは、発光ダイオード素子２０ごとに搭載されていることから可能となっており、ウェハ状の基板やサブマウントにより半導体発光部２２が連結された状態では、ＣＣＤカメラで認識することはできない。仮にＣＣＤカメラで認識可能なようにウェハにスクライブラインを形成すると、成長基板にひび割れが生じたりひずみが生じてしまう。また、本実施形態においては、ウェハの状態でレーザビームを照射する場合のようにウェハの反り等を考慮する必要がないので、レーザビームの焦点を的確に成長基板２１と半導体発光部２２の界面に合わせることができる。
【００３７】
ここで、図７を参照してレーザ照射方法について説明する。図７は、レーザ照射装置の概略説明図である。
図７に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザビームを発振するレーザ発振器１１０、発振されたレーザビームの方向を変えるミラー１２０、レーザビームをフォーカシングする光学レンズ１３０及びレーザビームの照射対象である作業対象物、即ちパッケージ基板本体１０を支持するためのステージ１４０を有する。また、レーザ照射装置１００は、レーザビームの経路を真空状態に維持するハウジング１５０を有していてもよい。
【００３８】
レーザ発振器１１０は、ＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレーザとすることができる。レーザ発振器１１０で放出されたビームは、ミラー１２０で反射されて方向が変更される。ミラー１２０は、レーザビームの方向を変更するために複数設けられる。また、光学レンズ１３０は、ステージ１４０の上方に位置し、パッケージ基板本体１０に入射されるレーザビームをフォーカシングする。
【００３９】
ステージ１４０は、図示しない移動手段によりｘ方向及び／又はｙ方向に移動し、その上に載置されたパッケージ基板本体１０を移動する。レーザビームは、成長基板２１を通して照射され、主に成長基板２１と半導体発光部２２の間の界面で吸収される。レーザビームは、平面視にて発光ダイオード素子２０より大きなスポット径で照射される。ここで、スポット径は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００４０】
図８は、半導体発光部をパッケージ基板本体に形成する説明図であり、発光素子の成長基板が除去された状態を示している。
レーザ照射装置により成長基板２１の全部分を剥離することにより、図８に示すように、半導体発光部２２のみを回路パターン１１に電気的に接続された状態でパッケージ基板本体１０上に残すことができる。尚、剥離された成長基板２１の残骸は、パッケージ基板本体１０上にガスを吹き付けることにより、パッケージ基板本体１０上から退去させることができる。すなわち、全ての成長基板２１を剥離させた後に、各成長基板２１の残骸を一括して退去させればよい。
【００４１】
図９は、パッケージ基板の断面図であり、（ａ）は本発明の一実施形態のものを示し、（ｂ）は従来のものを示す。
次いで、図９（ａ）に示すように、パッケージ基板本体１０上の半導体発光部２２を封止樹脂４０で封止し、パッケージ基板５０が完成する。封止樹脂４０は、エポキシ系、シリコーン系等の透明樹脂とすることができる。また、封止樹脂４０には、各半導体発光部２２から発せられる青色光により励起されると黄色光を発する蛍光体４１が含有されている。黄色光を発する蛍光体４１としては、ＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)系、ケイ酸塩系等のものを用いることができる。
【００４２】
完成したパッケージ基板５０は支持部５に取り付けられ、端子部４と内部導線６により接続される。この後、端子部４に筐体２を組み付けることにより、発光装置１が完成する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の発光装置１の製造方法によれば、実装工程にて、複数の発光ダイオード素子２０がパッケージ基板本体１０にフリップチップ実装され、各発光ダイオード素子２０がパッケージ基板本体１０に電気的に接続される。次いで、剥離工程にて成長基板２１が剥離され、半導体発光部２２がパッケージ基板本体１０上に残留する。従来、半導体層をハンドリング可能な程度（例えば、５０μｍ）まで厚くしない限り、パッケージ基板本体１０に半導体発光部２２のみを配置することができなかったが、パッケージ基板本体１０上での成長基板２１のリフトオフにより、パッケージ基板本体１０上への半導体発光部２２の形成が可能となった。これにより、例えば１０μｍ以下のような薄型の半導体発光部２２をパッケージ基板本体１０に形成することができる。
【００４４】
このように、パッケージ基板本体１０上に半導体発光部２２のみが残るため、成長基板２１に起因して光学的、熱的等な性能が悪化することはない。また、発光ダイオード素子２０を実装した後に成長基板２１を除去するようにしたので、図９（ｂ）に示す従来のパッケージ基板２５０と比べても明らかなように、図９（ａ）に示す薄型の半導体発光部２２をパッケージ基板本体１０上に形成することができる。
【００４５】
また、選別工程で予め所期の性能を満たす発光ダイオード素子２０を選別して使用することができ、歩留まりを向上させることができる。すなわち、成長基板上に複数の半導体素子構造を形成したまま、一括してサブマウントやＡｌＮ基板に貼り付けるような従来のもののように、初期不良の素子が含まれてしまうようなことはない。また、支持基板等の他の基板への貼り付けは必要はないし、支持基板等をパッケージ基板上で剥がす必要もない。
【００４６】
さらに、リフトオフの際、分離した各発光ダイオード素子２０ごとにレーザを照射すればよく、素子が分離されない状態でウェハ全体をラインスキャンしたり素子に対応するスクライブラインの領域ごとにレーザを照射する従来の方法と比べて、成長基板２１の剥離に分布が生じることを抑制することができ、これによっても歩留まりを向上させることができる。特に、本実施形態においては、発光ダイオード素子２０よりも大きなスポット径のレーザにより成長基板２１を除去していることから、各発光ダイオード２０に均一にビームを照射することができ、成長基板２１の剥離に分布が生じることを的確に抑制することができ、歩留まりを確実に向上させることができる。通常、レーザリフトオフは、複数の発光ダイオード素子が隣接した状態のウェハ単位で行われ、素子単位でレーザを照射しようとしても、隣接する発光ダイオード素子にも影響が及ぶことから、素子単位でレーザリフトオフをすることはできない。しかしながら、本実施形態のように、一旦ウェハから各発光ダイオード素子を切り出すことにより、各発光ダイオード素子ごとに完全に独立した状態でのレーザ照射が可能となる。
【００４７】
また、本実施形態の発光装置１によれば、半導体発光部２２上に成長基板２１が存在しないことから、半導体発光部２２を薄型とすることができ、半導体発光部２２から発する熱をパッケージ基板本体１０側へ速やかに放散させることができる。すなわち、半導体発光部２２から成長基板２１を通じて封止樹脂４０、蛍光体４１等への伝熱を減じて、封止樹脂４０、蛍光体４１等の劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、成長基板２１が存在しないことにより、半導体発光部２２と成長基板２１との界面で光が反射することがなくなり、半導体発光部２２からの光取りだし効率が向上する。本実施形態の発光装置１を実際に製作したところ、成長基板２１を有するものと比較して、発光効率を１０〜３０％程度向上させることができた。
【００４９】
尚、前記実施形態においては、レーザを半導体発光部２２と成長基板２１の界面に照射して成長基板２１を除去するものを示したが、例えば、エッチングにより成長基板２１を除去するようにしてもよい。この場合、成長基板２１自体をエッチングするか、成長基板２１と活性層２５の間に形成された犠牲層をエッチングすることで、成長基板２１を除去することができる。前記実施形態の発光ダイオード素子２０の場合、バッファ層２３を犠牲層としてエッチングすることにより、成長基板２１を分離することが可能である。図１０に示すように、バッファ層２３は、露出されている側面から、内方向に向かって次第に化学エッチングされることとなる。
【００５０】
エッチング液は、エッチングすべきバッファ層２３の構成材料に応じて適宜に選択されるが、例えばバッファ層２３がＡｌＮよりなる場合には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液などを用いることができる。また、エッチング液として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液および水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を用いる場合には、純水で希釈されてなる、その濃度が５〜９９ｖｏｌ％のものであっても、また濃度が１００ｖｏｌ％のものであってもよい。
【００５１】
エッチング処理条件としては、エッチング処理温度は、常温（２５℃）〜５０℃であり、また、エッチング処理時間は、バッファ層２３の構成材料および厚み、エッチング溶液の種類および濃度にもよるが、例えばバッファ層２３がＡｌＮよりなり、その厚みが２０ｎｍであると共に、エッチング液として濃度１００％の水酸化カリウム溶液を用いた場合には、例えば５〜２０秒間である。これにより、図１１に示すように、バッファ層２３及び成長基板２１が除去された半導体発光部１２２をパッケージ基板本体１０上に形成することができる。
【００５２】
また、前記実施形態においては、成長基板２１としてサファイアを用いたものを示したが、他の材料を用いてもよいことは勿論であるし、その他発光装置１の具体的構成も適宜に変更可能であることは勿論である。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５４】
１  発光装置
２  筐体
４  端子部
５  支持部
６  内部導線
１０  パッケージ基板本体
１１  回路パターン
２０  発光素子
２１  成長基板
２２  半導体発光部
２３  バッファ層
２４  ｎ型ＧａＮ層
２５  活性層
２６  光ガイド層
２７  ｐ型ＧａＮ層
２８  ｐ側電極
２９  ｎ側電極
３２  はんだ
４０  封止樹脂
４１  蛍光体
５０  パッケージ基板
１００ レーザ照射装置
１１０ レーザ発振器
１２０ ミラー
１２２ 半導体発光部
１３０ 光学レンズ
１４０ ステージ
１５０ ハウジング
２５０ 従来のパッケージ基板
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月10日(2013.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード発光部を有するチップオンボード型のパッケージ基板を備える発光装置の製造方法であって、
成長基板と、前記成長基板上の半導体発光部と、前記半導体発光部上の電極と、をそれぞれ有する互いに独立した複数のフリップチップ型の発光ダイオード素子から、所期の性能を満たす発光ダイオード素子を選別する選別工程と、
前記選別工程にて選別された複数の発光ダイオード素子を、成長基板の他の基板に接合することなく、前記各発光ダイオード素子ごとに別個にパッケージ基板本体に直接的に実装する実装工程と、
前記パッケージ基板本体に前記各発光ダイオード素子が直接的に実装された状態で、前記発光ダイオード素子よりも大きなスポット径のレーザを走査させることなく、前記各発光ダイオード素子ごとに素子全体にレーザを均一に照射し、前記成長基板の全部分を剥離する剥離工程と、を含み、
前記実装工程に先立って、前記パッケージ基板本体における前記各発光ダイオード素子との接続部位に、８０％のＡｕと２０％のＳｎからなるＡｕ−Ｓｎはんだを設け、
前記実装工程にて、所定の雰囲気下、所定の温度条件、所定の荷重条件で、前記各発光ダイオード素子の前記電極と前記パッケージ基板本体の前記はんだとを接合し、前記はんだ以外の部材を介することなく前記各発光ダイオード素子を前記パッケージ基板本体に実装し、
前記剥離工程にて、前記はんだ以外の部材を介することなく前記各発光ダイオード素子が前記パッケージ基板本体に実装された状態で、前記各発光ダイオード素子にレーザを照射するチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記剥離工程の後、前記パッケージ基板本体上の前記成長基板の残骸を、ガスを吹き付けることにより一括して退去させる退去工程を含む請求項１に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記実装工程にて、前記はんだは２８０℃以上の温度に加熱される請求項２に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記実装工程における前記所定の雰囲気は、不活性雰囲気である請求項３に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記実装工程における前記所定の雰囲気は、窒素及び水素を混合したフォーミングガスである請求項４に記載のチップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法。
【国際調査報告】
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