(57)【要約】【課題】基板と半導体発光素子を確実に接触させた構造を維持することのできる半導体発光装置を得ることを目的とする。【解決手段】少なくとも一方が透光性を有する一対の基板の間に複数の半導体発光素子が挟持された半導体発光装置において、隣り合う半導体発光素子の間に、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を有し、それぞれの半導体発光素子の側面を被覆するように第１の絶縁性接着剤が配置され、第１の絶縁性接着剤の間に第２の絶縁性接着剤が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透光性を有する一対の基板の間に複数の半導体発光素子が挟持された半導体発光装置において、
隣り合う半導体発光素子の間に、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を有し、それぞれの半導体発光素子の側面を被覆するように第１の絶縁性接着剤が配置され、第１の絶縁性接着剤の間に第２の絶縁性接着剤が配置されている半導体発光装置。
【請求項２】
前記第２の絶縁性接着剤は、前記第１の絶縁性接着剤と接触するように配置され、弾性材料を含む請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記弾性材料は、前記半導体発光素子の厚みよりも小さい直径を有する球体である請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第２の絶縁性接着剤の屈折率は、前記第１の絶縁性接着剤の屈折率よりも大きい請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁性接着剤の線膨張係数は、前記第１の絶縁性接着剤の線膨張係数よりも小さい請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁性接着剤はシリコーン樹脂であり、前記第２の絶縁性接着剤はエポキシ樹脂である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記基板は、少なくとも一方がガラス基板上に透光性導電膜を設けたものである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
基板上に第２の絶縁性接着剤を配置する工程と、
前記第２の絶縁性接着剤を半硬化させる工程と、
半導体発光素子を含む第１の絶縁性接着剤を前記基板上に配置する工程と、
前記基板と前記基板とは別の基板とを用いて前記半導体発光素子を挟持し、前記第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を硬化する接着剤硬化工程とを具備する半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記接着剤硬化工程において、前記第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤が接触するように基板上に配置される請求項８に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の絶縁性接着剤を基板上に配置する前に、第２の絶縁性接着剤に弾性材料を混合する工程を含む請求項８又は９に記載の半導体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、半導体発光素子を用いた半導体発光装置及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体発光素子の上下を基板で挟持する半導体発光装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型ディスプレイに用いるバックライトや壁面に配置される照明装置等に用いられる発光装置に対する薄型化及びコストダウンの要求は、これらディスプレイや照明装置等の薄型化、省スペース化の進展に伴い、益々増加している。
【０００３】
従来の半導体発光装置の代表的なものでは、実装基板等に各々の半導体発光素子を実装し、ワイヤボンディング等を施し配線を行う必要があった。ワイヤボンディングを行うと、少なくともワイヤの高さ分は発光装置が大きくなってしまうと共に、その製造工程も煩雑になるという問題があった。そこで、特許文献１乃至４のように、導電性の２枚の基板の間に複数の半導体発光素子を配置するような半導体発光装置が提案されている。このような半導体発光装置では、ワイヤボンディング等の方法で各々の半導体発光素子を正極及び負極と電気的に接続させる必要がないため、薄型化及びコストダウンを図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2009-010204号公報
【特許文献２】実開平06-010982号公報
【特許文献３】特開2008-034473号公報
【特許文献４】特開平11-177147号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１乃至４のような半導体発光装置では、半導体発光素子の保護及び基板同士の接触防止のため、基板と基板の間に絶縁性の接着剤が設けられる。しかし、接着剤が基板同士を引っ張り半導体発光素子を挟持する力（以下、「挟持力」と記載する）が強すぎると、基板もしくは、半導体発光素子に割れやクラックが発生し、半導体発光素子の駆動が困難となることがある。一方で、挟持力が小さすぎる場合には、導電性の基板と半導体発光素子の接触不良による発光素子の不灯、さらには、基板の剥がれが起こる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、発光素子の上下を基板で挟持するような発光装置において、基板と半導体発光素子を確実に接触させた構造を維持することのできる半導体発光装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体発光装置は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板の間に複数の半導体発光素子が挟持された半導体発光装置において、隣り合う半導体発光素子の間に、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を有し、それぞれの半導体発光素子の側面を被覆するように第１の絶縁性接着剤が配置され、第１の絶縁性接着剤の間に第２の絶縁性接着剤が配置されていることを特徴とする。
また、前記第２の絶縁性接着剤は、前記第１の絶縁性接着剤と接触するように配置され、弾性材料を含むことが好ましい。
また、前記弾性材料は、前記半導体発光素子の厚みよりも小さい直径を有する球体であることが好ましい。
また、前記第２の絶縁性接着剤の屈折率は、前記第１の絶縁性接着剤の屈折率よりも大きいことが好ましい。
前記第２の絶縁性接着剤の線膨張係数は、前記第１の絶縁性接着剤の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。
前記第１の絶縁性接着剤はシリコーン樹脂であり、前記第２の絶縁性接着剤はエポキシ樹脂であることが好ましい。
前記基板は、少なくとも一方がガラス基板上に透光性導電膜を設けたものであることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の半導体発光装置の製造方法は、基板上に第２の絶縁性接着剤を配置する工程と、前記第２の絶縁性接着剤を半硬化させる工程と、半導体発光素子を含む第１の絶縁性接着剤を前記基板上に配置する工程と、前記基板と前記基板とは別の基板とを用いて前記半導体発光素子を挟持し、前記第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を硬化する接着剤硬化工程とを具備することを特徴とする。
また、前記接着剤硬化工程において、前記第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤が接触するように基板上に配置されることが好ましい。
また、前記第２の絶縁性接着剤を基板上に配置する前に、第２の絶縁性接着剤に弾性材料を混合する工程を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体発光装置では、隣り合う半導体発光素子の間に、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を有し、それぞれの半導体発光素子の側面を被覆するように第１の絶縁性接着剤が配置され、第１の絶縁性接着剤の間に第２の絶縁性接着剤が配置されていることにより、基板と半導体発光素子を確実に接触させた構造を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の半導体発光装置の構造を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の半導体発光装置の構造を説明するための図１の部分的拡大図である。
【図３】本発明の半導体発光素子の構造を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の半導体発光装置の製造方法を説明するための上面図及び側面図である。
【図５】本発明の半導体発光装置の製造方法を説明するための上面図及び側面図である。
【図６】本発明の半導体発光装置の製造方法を説明するための上面図及び側面図である。
【図７】本発明の半導体発光装置の製造方法を説明するための上面図及び側面図である。
【図８】本発明の別の形態の半導体発光装置の構造を説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は一例であって、本発明を限定するものではなく、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等についても本発明を限定するものではない。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。また、説明を簡略化するために、同一の構成要件には同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
なお、説明の便宜上、「基板１０ａ」を「第１の基板」、「基板１０ｂ」を「第２の基板」と記載することがある。
【００１２】
図１及び図２に本発明の半導体発光装置の一例を示す。図１は、本発明の半導体発光装置の断面図であり、図２は、図１中の丸囲み部分の拡大図を示したものである。また、図３は、本発明に用いられる半導体発光素子の断面図を示したものである。
本発明の半導体発光装置１００は、図１に示すように、導電性の基板１０ａ及び１０ｂの間に挟持された複数の半導体発光素子２０を有する。隣り合う半導体発光素子の間には、それぞれの半導体発光素子の側面を被覆するように配置された第１の絶縁性接着剤３１と、第１の絶縁性接着剤の間に配置された第２の絶縁性接着剤３２とを有する。また、導電性の基板１０ａ及び１０ｂの一部は露出されており、外部との接続部１２ａ及び１２ｂとなっている。また、図２に示すように、本実施形態における基板には表面に導電膜１１ａ及び１１ｂが設けられ、第２の絶縁性接着剤中には、弾性材料３３を含んでいる。
【００１３】
本発明の各構成について説明する。
（半導体発光素子）
本発明で用いられる半導体発光素子は、対向して配置される一対の基板の間に挟持されている。例えば、その一方がｐ側電極、他方がｎ側電極となっており、電圧を印加することにより発光させることができる。半導体層の上下に電極を形成することにより、半導体発光素子自体の小型化が可能になる。さらに、導電性基板上に複数の半導体発光素子を分散して配置させることができるので、半導体発光装置の放熱性を向上させることができる。あるいは、同一面側にｐ側電極及びｎ側電極が設けられた構成であってもよい。
また、半導体発光素子２０の発光色は、可視光や紫外光などを選択することができる。可視光の場合、発光色は限定されず、緑色半導体発光素子、赤色半導体発光素子、及び青色半導体発光素子のいずれも使用可能である。また、その半導体材料についても特には限定されず、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族等のいずれの化合物を用いてもよい。
【００１４】
半導体発光素子２０は、例えば、図３に示すように、導電性の成長用基板２１上にｎ型半導体層２２、活性層２３、ｐ型半導体層２４が設けられ、ｐ型半導体層の上面にｐ側電極２５、成長用基板の裏面にはｎ側電極２６が設けられている。半導体発光素子２０は、その上面及び下面に電極を有する上下電極型の半導体発光素子であることが好ましいが、導電性の基板１０ａ又は１０ｂから電流を供給することのできる構造であれば電極は省略してもよい。また、導電性又は絶縁性の成長用基板２１を用いて半導体層を形成した後にこの成長用基板を除去し、半導体層のみで構成してもよいし、半導体層の表面側に別の支持基板等が設けられていてもよい。
【００１５】
半導体発光素子２０の大きさとしては、上面視における縦及び横（図１の紙面に垂直な方向および図１の紙面上で基板１０に平行な方向）が３５０μｍ以下、半導体発光素子の厚さ（図１の紙面上で基板１０に垂直な方向）が１００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、縦及び横が１００μｍ以下、厚さが５０μｍ以下のものである。
【００１６】
（基板）
本実施形態における基板は、図２に示すように、一対の基板１０ａ及び１０ｂの対向する面（内面）に導電膜１１ａ及び１１ｂが設けられている。基板は、複数の半導体発光素子を挟持するために用いられ、半導体発光装置の外形を規定するものである。また、少なくとも一方の面に導電性が付与されている場合には、その基板を導電性基板と記載することがある。また、半導体発光素子の同一面側にｐ側電極及びｎ側電極が設けられている場合には、両方の基板が導電性である必要はなく、少なくとも電極と接触する基板に導電性が付与されていればよい。
【００１７】
基板としては、少なくとも一方が透光性であることが好ましい。これにより、透光性の基板を通過した光が出射され、面状の半導体発光装置とすることができる。一方の基板を透光性とする場合には、他方の基板には反射膜を設けることで光取り出し効率を向上させることができる。また、両方の基板を透光性とし、両面発光型の半導体発光装置としてもよい。なお、本明細書において透光性とは、半導体発光装置への適用状態の厚みにおいて半導体発光素子や蛍光体からの光の透過率が５０％以上の材料を指すものとする。
【００１８】
基板の材料としては、その母材１０として、ポリイミド等の非導電性（絶縁性）の透明樹脂、ガラス、圧延された金属等を用いることができる。導電性材料の基板を用いる場合には、導電膜は省略可能である。また、導電膜は、少なくとも半導体発光素子と基板が接続される領域に設けられればよく、基板上に部分的に設けられてもよいが、導電膜と半導体発光素子の接着時の位置調整や、外部との導通部分の確保の観点から全面に設けられることが好ましい。基板上に設けられる導電膜１１としては、公知の材料を適宜用いることができる。特に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズなどの酸化物透光性導電膜、金属材料をメッシュ状、格子状の金属膜を用いて光を透過させる構造とする、若しくは、Ａｇ、Ａｕ，Ｃｕ、Ｎｉなどの金属を光透過性を保持する程度の薄膜で形成することが好ましい。例えば、透光性の基板とする場合には、ガラス基板上に、透光性導電膜としてＩＴＯを形成することが好ましい。また、基板に反射膜を設ける場合には、半導体発光素子と接触する面にＡｇからなる金属膜を設けることが好ましい。この場合、基板の母材が透光性を有する必要はないので、材料を任意に選択することが可能であり、放熱性の観点からＣｕからなる導電性基板を用いることが好ましい。
【００１９】
また、導電性基板は、延性、展性を有するフレキシブルな材料を用いることもできる。半導体発光素子は、通常ウエハ状態で作製されるため、それぞれの素子の厚みにばらつきが生じることがある。複数の半導体発光素子を用いる半導体発光装置では、厚みの薄い半導体発光素子が導電性基板との接触不良により電流が流れずに発光しないことがある。フレキシブル基板を用いることで、厚みの薄い半導体発光素子と導電性基板を接触させることができ、発光しない素子をなくすことで発光むらが生じるのを抑制することができる。フレキシブル基板としては、公知の材料のものを用いることができ、例えば、ポリイミド、エポキシ、Ｃｕが順次積層されたものが挙げられる。
【００２０】
また、基板の形状は、矩形、円形、楕円形等から任意に選択することができる。また、基板の大きさは、求める半導体発光装置の大きさに合わせて所望の大きさとすることができる。例えば、矩形の場合は、一辺の大きさが５〜３０ｃｍ程度が挙げられる。また、基板の厚みとしては、ガラスを用いる場合には、３０μｍ〜３ｍｍ程度、フレキシブル基板を用いる場合には１０μｍ〜１００μｍ程度が挙げられる。
【００２１】
また、導電性基板は、多層からなる構造としてもよく、導電膜以外にも、種々の機能を付与するような膜を設けることができる。例えば、基板と導電膜の間に設けられる密着層やバリア層として、金属、酸化物又は樹脂を適宜設けることができる。例えば、Ｎｉ、ＳｉＯ２、エポキシ等が挙げられる。また、基板の外側を保護するための保護層としてエポキシ、ポリイミド等を設けることができる。
さらに、透光性の基板の内面又は外面に、蛍光体を混合させた膜を形成し、半導体発光素子から放出された光を波長変換させるような構造としてもよい。例えば、ガラス基板で青色を発光する窒化物系半導体発光素子を挟持する半導体発光装置では、ＹＡＧを混合させたシリコーンをガラス基板上に塗布することで白色光を得ることができる。あるいは、ガラス自体に蛍光体を含有させることも可能である。
【００２２】
導電性基板としてガラス基板を用いた場合には、導電性基板を通して光を取り出しやすいが、経時変化や長時間の駆動により導電性基板が撓むことがあり、導電性基板１０ａ及び１０ｂの導電性材料同士が接着しショートしてしまうことがある。しかし、本発明を適用することで、発光装置内において周期的に異なる種類の絶縁性接着剤が配置されているので、応力による基板の撓みを吸収し、特定の領域において基板同士の接着力が強くなったり、もしくは接着力が弱くなって剥離したりすることもなく、安定した構造の半導体発光装置とすることができる。
【００２３】
また、導電性基板の表面には、外部との接続部１２が設けられることが好ましい。接続部とは、導電膜が絶縁性接着剤に被覆されない状態で、外部と接続可能なように露出されている基板の表面であり、例えば、半導体発光素子又は絶縁性接着剤が配置される発光領域と隣接して導電性基板を露出させて接続部を設けるものが挙げられる。また、図１に示すように、第１の導電導電膜と第２の導電膜が部分的に露出されるように配置することで接続部を設けることができる。また、導電性基板全体が導電性の材料で形成される場合には、半導体発光素子が接着される面（導電性基板の内面）に接続部を設ける必要はなく、半導体発光素子から離れた側の面（外面）に接続部を設けてもよい。
【００２４】
また、半導体発光装置内に配置される半導体発光素子２０の個数及び分布密度は、発光による発熱及び放熱特性を考慮して決定され、例えば、半導体発光素子の縦、横のサイズが１００μｍ程度の場合、半導体発光素子の個数は、基板１０が１０ｃｍ四方（面積１００ｃｍ２）あたり、１００個以下が好ましい。また、半導体発光素子の縦、横のサイズが１０μｍ程度の場合、半導体発光素子の個数は、基板１０が１０ｃｍ四方あたり、１００００個以下が好ましい。
【００２５】
（絶縁性接着剤）
本発明で用いられる絶縁性接着剤は、基板の間に設けられ、半導体発光素子が配置された部分を除いて充填されていることが好ましい。半導体発光素子の保護及び基板同士の接触防止のために設けられる。また、光取り出し効率の観点からは、透明性の高い材料で形成されることが好ましい。
具体的な材料としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、各種ホットメルトのような透光性を有する熱可塑性または熱硬化性の樹脂が用いられる。
【００２６】
本発明の絶縁性接着剤としては、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤が設けられている。本発明のように、２種類の絶縁性接着剤を所定の配置で基板の間に充填することで、基板と半導体発光素子を確実に接触させた構造を維持することができる。接着剤は、硬化時に収縮若しくは膨張することにより、接着剤塗布時から挟持力が変化する。また、時間の経過や、長時間の駆動によっても変質が起こり、挟持力が変化してしまうことがある。具体的には、接着剤の挟持力が強すぎると、基板もしくは、半導体発光素子にクラック等が発生し、半導体発光素子の駆動が困難となることがある。一方で、挟持力が小さすぎる場合には、導電性基板と半導体発光素子の接触不良による発光素子の不灯、さらには、導電性基板の剥がれが起こる可能性がある。
また、接着剤によっては、基板の撓みを吸収することができずに導電性基板同士が接触することがある。このような変化により、電気的抵抗が高くなったり、発光しない素子が生じる結果、装置としての発色や配光性にむらが生じるため絶縁性接着剤の硬化後からの挟持力の変化を防止する必要がある。本発明では、少なくとも２種類の絶縁性接着剤を用いてそれらを分布して配置させるので、基板同士を確実に接着させると共にその構造を維持し、基板にクラックが発生するのを防止することができる。また、接着剤の接着力が弱くなって基板が剥離したりすることもなく、安定した構造の半導体発光装置とすることができる。
【００２７】
（第１の絶縁性接着剤）
第１の絶縁性接着剤３１は、半導体発光素子の側面を保護する役割を持つものである。そのため、半導体発光素子と接触して配置されることが好ましい。半導体発光素子に近接して配置されるので、第１の絶縁性接着剤の挟持力が強すぎる場合には、半導体発光素子への負荷がかかるだけでなく、その近傍の導電膜や基板にクラックや割れが発生してしまうことがある。そのため、第１の絶縁性接着剤は、硬化後の収縮が少ないものが好ましい。また、第１の絶縁性接着剤が配置される領域では光密度が高くなっている。そのため、第１の絶縁性接着剤は、耐光性の高い、光による劣化の少ないものが好ましい。これにより、寿命特性を向上させることができる。第１の絶縁性接着剤の厚みとしては、少なくとも側面を被覆していればよく、半導体発光素子の側面から０．０１〜０．５ｍｍ程度の厚みを有することが好ましい。また、半導体発光素子と混合された状態で基板に配置された場合に、第２の基板の押圧で半導体発光素子の上面及び下面に位置する絶縁性接着剤が移動するような粘性もしくは柔らかさを有することが好ましい。
第１の絶縁性接着剤の具体的な材料としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。そのなかでも、上記特性を好適に満たすものとして、ジメチルシリコーン、もしくは旭硝子株式会社製のサイトップを用いることが好ましい。
【００２８】
（第２の絶縁性接着剤）
第２の絶縁性接着剤は、第１の絶縁性接着剤の間に配置される。第２の絶縁性接着剤をこのように配置することで、面内において接着性の安定した構造とすることができ、駆動時にも特性変化の少ない半導体発光装置とすることができる。つまり、第１の基板と第２の基板を接着するので、挟持力の大きいもの、言い換えると硬化後の収縮の大きいものが好ましい。接着剤硬化後の収縮により、基板同士の距離が縮まったとしても、半導体発光素子から離れた位置に配置されているため、半導体発光素子への影響は少ない状態で装置としての強度を維持することができる。
また、第１の絶縁性接着剤と、第２の絶縁性接着剤の間には空隙が設けられてもよいが、両者は接触して設けられることが好ましい。基板の間が絶縁性接着剤で充填されることで、基板の接着性及び半導体発光装置の配光性を安定させることができる。
第２の絶縁性接着剤の線膨張係数は、第１の絶縁性接着剤の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。基板同士が接着される第２の絶縁性接着剤に線膨張係数の小さいものを用いることで、基板同士の接着を安定させることができ、高温動作時にも特性変化の少ない半導体発光装置とすることができる。
具体的には、第２の絶縁性接着剤としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。高温動作、長時間の駆動においても絶縁性接着剤の変性や膨張が少なく、導通不良を防ぐことができる。
また、第２の絶縁性接着剤の屈折率は、第１の絶縁性接着剤の屈折率よりも大きいことが好ましい。第１の絶縁性接着剤との界面における光拡散効果により、光取り出し効率を向上させることができるためである。
また、第２の絶縁性接着剤としては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。詳細については後述するが、導通不良を大幅に軽減させることができる。
また、第１の絶縁性接着剤と第２の絶縁性接着剤の間に任意で別の絶縁性接着剤を設けてもよい。また、第１の絶縁性接着剤と第２の絶縁性接着剤の配置の比率としては、特には限定ざれず、任意に選択することが可能である。
【００２９】
（弾性材料）
図２に示すように、絶縁性接着剤中に弾性材料３３を含むことが好ましい。弾性材料は、導電性基板同士が接触するのを防ぐために設けられるものである。そのため、弾性材料は、絶縁性であることが求められる。また、基板に挟まれたときにその応力により割れ、欠けなどの発生しない弾性及び／又は強度を持つことが好ましい。弾性材料としては、プラスチック又はゴムからなる球体のビーズを用いることができる。具体的には、積水化学工業株式会社製のミクロパールＥＸ、ナトコ株式会社製のナトコスペーサ、信越化学工業株式会社製のシリコーンゴムパウダー等を用いることができる。
弾性材料の大きさは、半導体発光素子の厚みよりも小さいことが好ましい。導電性基板を貼り合わせるときに確実に半導体発光素子と導電性基板を接触させるためである。また、少なくとも１μｍ程度以上の大きさであることが好ましい。
また、弾性材料は、第２の絶縁性接着剤に混合されていることが好ましい。詳細は後述するが、弾性材料が、半導体発光素子の表面に付着すると、半導体発光素子にクラックや割れが発生してしまうがこれを防ぐことができるためである。また、弾性材料は、透光性の材料で形成されることが好ましい。
【００３０】
（補助電極）
図８に示すように、少なくとも一方の導電性基板の表面に補助電極４０を設けてもよい。補助電極は、基板と導電膜の間もしくは導電膜と絶縁性接着剤の間に設けられることが好ましい。本発明の発光装置では、接続部１２において外部の電源と接続されるが、接続部１２から遠い領域には電流が流れにくく、発光むらが生じてしまうことがある。補助電極を設けることで、面内において均一な強度の発光を得ることができる。また、透光性の基板を用いる場合、基板の表面に形成される導電膜は、透光性の確保のため薄膜で形成されることが多い。薄膜で形成されると、透光性が確保できる一方で、発光素子への電流供給が不十分となる傾向があり、このような場合に、補助電極を設けると効果的である。
補助電極としては、幅１０〜５００μｍ程度、長さは接続部側の端部から対向する辺までの長さと同程度のものが好ましい。補助電極の厚みとしては、少なくとも半導体発光素子の厚みよりは薄くすることが好ましく、具体的には、０．１〜３０μｍ程度であることが好ましい。また、補助電極の配置としては、１〜１０ｍｍ程度の間隔を空けて配置されることが好ましい。補助電極の配置される位置としては、発光素子から０．５〜５ｍｍの位置となるように配置すると効果的である。また補助電極の形状は特に限定されない。基板上に部分的に設けられた複数の導電膜を接続するように設けてもよい。
補助電極の具体的な材料としては、Ａｇ、Ａｕ，Ｃｕ等が挙げられる。
また、導電膜と同じ材料でも異なる材料で設けられてもよい。補助電極の形成方法としては、スパッタ、めっき、印刷、ディスペンサ等公知の方法を適宜用いることが可能である。
【００３１】
以下に、図４乃至７を参照しながら本発明の半導体発光装置の製造方法について説明する。図４乃至７において、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図を示している。
【００３２】
まず、図４に示すように、導電性基板を準備し、第１の導電性基板１０ａ上に第２の絶縁性接着剤３２を配置する。第２の絶縁性接着剤は、所定の量を導電性基板上に分布させるように配置することが好ましい。具体的には、１箇所につき０．０１〜１０．０μｌ程度配置し、１〜１０ｍｍ程度離間させて基板上に配置することが好ましい。具体的な塗布方法としては、ディスペンサもしくはスクリーン印刷等を用いることができる。
また、第２の絶縁性接着剤は、第１の導電性基板上にほぼ等間隔で配置されることが好ましい。これにより、後の工程で半導体発光素子を配置するための目印とすることができ、半導体発光素子を均等な間隔で配置することにより、均一な発光を得ることができるためである。
【００３３】
また、第２の絶縁性接着剤を塗布した後に、粘度を高くして流れないようにした状態とすることが好ましい。例えば、加熱もしくは、紫外光などの照射により半硬化させることが好ましい。樹脂系接着剤を用いる場合は、例えば、Ｂステージ状態とすることが好ましい。加熱条件としては、５０〜１００℃程度、１０〜６０分程度が挙げられる。これによって、接着剤が流れたりせずこの後の取り扱いがしやすく好ましい。
【００３４】
また、第２の絶縁性接着剤には、弾性材料が含まれることが好ましい。半導体発光素子が実装されるよりも先に、弾性材料を配置することにより、弾性材料が半導体発光素子の上面に付着することを防止することができる。また、弾性材料を含む第２の絶縁性接着剤を所定位置に分布させるように配置することで、半導体発光素子を配置する際に第２の絶縁性接着剤が塗布されている箇所とは異なる位置に半導体発光素子を配置するだけで、半導体発光素子と弾性材料の接触を防止し、発光素子へのクラックの発生を抑制することができる。
あるいは、第１の導電性基板上に、ディスペンサもしくはスクリーン印刷によって第２の絶縁性接着剤を配置し、その後、弾性材料をスプレー等を用いて第２の絶縁性接着剤中に含ませてもよい。このとき、半導体発光素子が配置される予定領域には、弾性材料が付着しないように、適宜マスク等を設け、半導体発光素子の配置前にマスクを除去することが好ましい。
【００３５】
続いて、図５に示すように、半導体発光素子２０を含む第１の絶縁性接着剤３１を導電性基板上に配置する。予め第１の絶縁性接着剤に半導体発光素子を混合して導電性基板上に塗布することで、工程中のハンドリングを良好にすることができる。特に小型の半導体発光素子（例えば、１００μｍ以下もの）を用いる場合に有利である。具体的には、半導体発光素子を実装基板等に実装する場合には、一般的にコレット等で吸着し、実装基板上へ搬送するが、コレットが吸着できる大きさには限界があるため、半導体発光素子が小型になればなるほど希望の位置に搬送することが困難となる。しかし、予め第１の絶縁性接着剤に半導体発光素子を混合し、絶縁性接着剤を含めた体積をスポイト等で吸引することで、小型の半導体発光素子であっても所望の位置へ搬送し、配置することができる。また、第２の接着剤を塗布した領域とは異なる箇所に配置することが好ましい。また、後の工程で絶縁性接着剤を硬化させるときに、第１の絶縁性接着剤と第２の絶縁性接着剤が接触するように配置することが好ましい。例えば、先に配置した第２の絶縁性接着剤から０．５〜５ｍｍ以内に配置することが挙げられる。また、１箇所につき０．００１〜３μｌ程度配置することが好ましい。具体的な塗布方法としては、ディスペンサ等を用いることができる。あるいは、第１の導電性基板上に、ディスペンサもしくは印刷によって第１の絶縁性接着剤を配置し、その後、半導体発光素子をスプレー等を用いて第１の絶縁性接着剤中に含ませてもよい。これにより、後の工程で半導体発光素子と第２の導電性基板を接触させることが容易となる。また、半導体発光素子を別の工程で配置させることもできる。その場合、第１の絶縁性接着剤をスクリーン印刷により形成することもでき、半導体発光素子の配置としては、粘着シート等で転写する方法などが挙げられる。
【００３６】
また、絶縁性接着剤及び／又は半導体発光素子は、不規則に配置されてもよいし、規則的に配置されていてもよい。複数の半導体発光素子を近接して配置してもよいが、熱源を分散させるという点からは、半導体発光素子は、各々が離間して配置されることが好ましい。
また、それぞれの半導体発光素子２０の電極の向きは、一方の電極が全て正極または負極となるように揃えてもよい。または、第１の導電性基板に接触する側が正極である半導体発光素子と上部電極が負極である半導体発光素子を混在して（電極の向きが不揃いで）配置してもよい。
また、同一面側に電極が形成されるような半導体発光素子を用いる場合には、第１の基板又は第２の基板を絶縁性のもので構成することができ、電極の向きが導電性基板側となるように配置することが好ましい。
【００３７】
次に、図６に示すように、第２の導電性基板を導電膜が形成された面同士が対向するように配置する。図１に示すように、同じ大きさの一対の基板を端部がそれぞれ露出するよう全部が重ならないように配置し、接続部を設けることが好ましい。このように構成することで、発光装置の外面に接続部を設ける必要がなく、外側には絶縁フィルム等により保護層を設けることで半導体発光装置の強度を高めることができるためである。また、第２の導電性基板を配置して硬化させる前に、導電性基板の隙間を絶縁性接着剤によって充填するために、第１の絶縁性接着剤及び／又は第２の絶縁性接着剤を注入してもよい。
【００３８】
最後に、図７に示すように、第２の導電性基板に加圧して第１の導電性基板と第２の導電性基板を貼り合わせて半導体発光素子を挟持し、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を硬化させることで半導体発光装置を得ることができる。第２の導電性基板を加圧することで、第１の絶縁性接着剤は、半導体発光素子の側面へと回り込み、第１の絶縁性接着剤中に含まれる半導体発光素子は第１の導電性基板と接触し、電気的に導通させることが可能になる。弾性材料が半導体発光素子の上方もしくは下方に配置されてしまった場合、基板を加圧することで半導体発光素子にクラックや割れが発生するが、本発明の製造方法によれば、これを確実に防止することができる。絶縁性接着剤の硬化方法としては、加熱もしくは、紫外光などの照射による方法が挙げられる。
具体的な加圧方法としては、ローラー等公知の方法を用いることができる。また、このとき加熱することにより、第１の絶縁性接着剤を軟化させることが好ましい。加熱条件としては、１２０〜１８０℃程度、１０〜６０分程度で行うことが好ましい。また、第１の絶縁性接着剤と、第２の絶縁性接着剤が接触するように、導電性基板を貼り合わせることが好ましい。空隙が形成されないようにすることで光取出しを向上させることができる。
また、導電性基板を貼り合わせた後に、さらに圧着ローラー等を用いて両者を強固に貼り合わせてもよい。
【００３９】
また、半導体発光素子の駆動方法は、その電極の向きが揃っている場合は、好ましくは、直流駆動または直流パルス駆動であり、一方、その電極の向きが揃っていない場合は、好ましくは、交流正弦波駆動、交流パルス駆動である。
投入する電流は、好ましくは、１個の半導体発光素子あたり、１０ｍＡ以下とし、導電性基板１０の１０ｃｍ四方あたり、１Ｗ以上１０Ｗ以下に設定することが好ましい。
また、このようにして得られた半導体発光装置を任意に分割し、発光装置として用いてもよい。
【００４０】
以下に本発明の半導体発光装置の実施例を示す。
＜実施例１＞
図１に示されるような本実施例の半導体発光装置１００は、ガラス基板上にＩＴＯによる透明導電膜が形成された導電性基板１０ａ及び１０ｂの間に複数の窒化物半導体発光素子２０が配置されている。この半導体発光素子は、図３に示すように、ＧａＮ基板上に、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層が形成され、ｐ型窒化物半導体層上にはＩＴＯでｐ側電極が、基板の裏面にはＴｉ／Ａｕでｎ側電極が形成されている。半導体発光素子の間には、半導体発光素子の側面を被覆する第１の絶縁性接着剤としてシリコーン樹脂が、第１の絶縁性接着剤の間に設けられた第２の絶縁性接着剤としてエポキシ樹脂が充填されている。また、導電性基板同士は、図１に示すように互いに端部を露出し合う様に対向しており、露出した端部の接続部１２で外部と接続されている。
【００４１】
本実施例の半導体発光装置は、両面発光タイプの半導体発光装置であり、導電性基板１０を通過した光が図１の上下方向側に出射される。発光した光のうち、半導体発光素子２０より上方に向かった光は、上方の導電性基板１０ｂを透過し、半導体発光装置１００の外に取り出される。また、半導体発光素子２０より下方に向かった光は、下方の導電性基板１０ａを透過し、半導体発光装置１００の外に取り出される。また、半導体発光素子の側方へ放出された光は、第１の接着剤と、第２の接着剤の界面で散乱し、上方もしくは下方へ進み、外部へと放出される。
【００４２】
このような半導体発光装置は、以下の方法により製造することができる。
まず、５ｃｍ四方の大きさで厚さが７００μｍのガラス基板の一方の面に、ＩＴＯを１０ｎｍ形成したものを２枚準備する。図４に示すように、一方の導電性基板（第１の導電性基板）のＩＴＯが形成された面に、第２の絶縁性接着剤６μｌずつディスペンサを用いて塗布する。このとき、所定量を１０ｍｍピッチの等間隔で基板上に塗布し、一辺の外周端部は５ｍｍ程度の幅で露出させておく。
このように、第１の導電性基板上に第２の絶縁性接着剤を塗布したものを、加熱装置により、８０℃で６０分保持することにより、第２の絶縁性接着剤をＢステージ状態とする。
【００４３】
続いて、図５に示すように、この第１の絶縁性接着剤を第１の導電性基板の露出している領域に１００μｍ角、厚さ７５μｍの半導体発光素子を含む第１の絶縁性接着剤を１．５μｌずつ塗布し、半導体発光素子１６個を配置する。
【００４４】
続いて、図６に示すように、ＩＴＯが形成された面同士が対向するように他方の導電性基板（第２の導電性基板）を配置する。このとき、先に露出させた外周端部が露出するようにずらして第１の導電性基板と第２の導電性基板を配置する。
【００４５】
続いて、図７に示すように、一対の導電性基板で半導体発光素子、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を挟んだ状態で、真空引きして加圧する。またこのとき、加熱して、１５０℃程度で保持する。半導体発光素子の周囲の第１の絶縁性接着剤は、第２の導電性基板の押圧により、素子の側方へと移動し、発光素子の側面を被覆する。第２の絶縁性接着剤は、加熱により軟化し、第２の導電性基板と密着する。
以上のようにして半導体発光装置を得ることができる。
【００４６】
本実施例の半導体発光装置では、導電性基板同士の密着性が高く、時間の経過や長時間の駆動、高温動作時における基板の剥離やクラックの発生は見られない。また、基板同士が強固に接着されていることで、半導体発光素子と導電性基板との接着性も良好である。
また、本実施例の製造方法によると、第１の絶縁性接着剤及び第２の絶縁性接着剤を第１の導電性基板上において確実に分布して配置することができる。
【００４７】
＜実施例２＞
本実施例の実施例１と異なる点は、図２に示すように、第２の絶縁性接着剤中に弾性材料が含まれる点であり、具体的には、第２の絶縁性接着剤に積水化学工業株式会社製のミクロパールＥＸが含まれている。第2の絶縁性接着剤に弾性材料を０．３ｗｔ％程度混合した後に、第１の導電性基板に第２の絶縁性接着剤を塗布する。それ以外は、実施例１と同様にして作製する。
本実施例の半導体発光装置は、実施例１の半導体発光装置と比較して、導電性基板同士の接触による不良を低減することができる。さらに、弾性材料が、半導体発光素子の上面もしくは下面に入り込むことがないので半導体発光素子の導通不良やクラックが発生することがない。
【００４８】
＜実施例３＞
本実施例の実施例１と異なる点は、第２の導電性基板に反射性を有する金属基板を用いる点であり、具体的には、Ｃｕ（３００μｍ）上に、Ｎｉ（５μｍ）を介してＡｇからなる導電膜（２μｍ）が形成されている。それ以外は、実施例１と同様にして作製する。本実施例の半導体発光装置では、第２の導電性基板側で光を反射し、第１の導電性基板側にのみ光を放出する点が、実施例１の発光装置とは異なっている。
本実施例の半導体発光装置では、実施例１と比較して、第２の導電性基板が導電性を有するとともに熱伝導率が高いので、放熱性に優れている。そのため、本実施例の半導体発光装置は、より多くの電流を流しても温度上昇が小さいという利点がある。
【００４９】
＜実施例４＞
本実施例の実施例１と異なる点は、第２の導電性基板にフレキシブル材料を用いる点であり、具体的には、第１の接着剤及び半導体発光素子を第１の導電性基板上に配置した後に、ポリイミド（１２．５μｍ）／エポキシ（１０μｍ）／Ｃｕ（１８μｍ）／Ｎｉ（５μｍ）／Ａｇ（２μｍ）からなる第２の導電性基板を用いてＡｇ層側を半導体発光素子及び接着剤と貼り合わせる。それ以外は、実施例１と同様にして作製する。
本実施例の半導体発光装置は、実施例１の半導体発光装置と比較して、柔軟性に富み自在に湾曲させることができるフレキシブルな発光装置５０を構成することもでき、例えば、曲面に沿って発光装置を配置することも可能である。
【００５０】
＜実施例５＞
本実施例の実施例１と異なる点は、図８に示すように、第１の導電性基板の導電膜上に補助電極が設けられている点であり、具体的には、第１の導電性基板に厚み２０μｍのＡｇペーストからなる長さ５ｃｍ、幅５００μｍのパターンを半導体発光素子の実装予定位置の間に等間隔で形成し、続いて第２の絶縁性接着剤を配置する。それ以外は、実施例１と同様にして作製する。
本実施例の半導体発光装置は、実施例１の半導体発光装置と比較して、半導体発光装置の面内において均等に電流を供給することが可能となり、半導体発光装置からの光取り出しを均一にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の半導体発光装置は、照明器具、車両搭載用照明、ディスプレイ、インジケータ等、広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  半導体発光装置
１０  導電性基板
１１  導電膜
１２  接続部
２０  半導体発光素子
２１  成長用基板
２２  ｎ型半導体層
２３  活性層
２４  ｐ型半導体層
２５  ｐ側電極
２６  ｎ側電極
３１  第１の絶縁性接着剤
３２  第２の絶縁性接着剤
３３  弾性材料
４０  補助電極
【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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