(57)【要約】【課題】ＬＥＤチップを基板にボンディングするソルダがＬＥＤチップの実装領域外へのはみ出しを抑制した発光素子を提供する。【解決手段】本発明に係る発光素子は、発光半導体積層体、並びに前記発光半導体積層体の下方に互いに離隔して形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが実装され、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、前記第１電極パッドと前記第１電極との間を連結する第１ソルダ部と、前記第２電極パッドと前記第２電極との間を連結する第２ソルダ部と、を含み、前記１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は、ソルダ材料をＩＲレーザで溶融点以上に加熱することによって形成され、前記基板に対する前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱することなく、前記実装領域内に限定的に形成される。【選択図】図１
2019036699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光半導体積層体、並びに前記発光半導体積層体の下方に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップが実装され、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、
前記第１電極パッドと前記第１電極との間を連結する第１ソルダ部と、
前記第２電極パッドと前記第２電極との間を連結する第２ソルダ部と、を含み、
前記第１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は、ソルダ材料をＩＲレーザで溶融点以上に加熱することによって形成され、前記基板に対する前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱することなく、前記実装領域内に形成されたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１ソルダ部と前記第２ソルダ部は、前記ソルダ材料がＩＲレーザによって完全に溶融された後、硬化して形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１ソルダ部が前記第１電極パッドと接触する領域は、前記第１電極パッドの縁部の内側領域に限定され、前記第２ソルダ部が前記第２電極パッドと接触する領域は、前記第２電極パッドの縁部の内側領域に限定されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光半導体積層体は、上側から下側に向かって透光性基板、第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を順次含み、
前記第２導電型半導体層と前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドとの間には配線連結層が形成され、
前記配線連結層は、前記第２導電型半導体層の下部面に形成された導電性反射層と、
前記導電性反射層の下部面に形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の下部面に形成され、互いに離隔した第１中間導電部及び第２中間導電部からなる中間導電層と、
前記中間導電層の下部面に形成され、下部面に前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとが互いに離隔するように結合されている第２絶縁層と、
周囲が絶縁被覆で覆われた状態で前記第１導電型半導体層と前記第１中間導電部との間を連結する第１ビアと、
前記第１中間導電部と前記第１電極パッドとの間を連結する第２ビアと、
前記導電性反射層と前記第２中間導電部との間を連結する第３ビアと、
前記第２中間導電部と前記第２電極パッドとの間を連結する第４ビアと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極パッドは前記第１中間導電部より小さい面積を有し、前記第２電極パッドは前記第２中間導電部より大きい面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１ソルダ部は、前記第１電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記基準幅部及び前記最大幅部の前記第１電極パッド上への正射影は前記第１電極パッドの縁部を逸脱しないことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第２ソルダ部は、前記第２電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記基準幅部及び前記最大幅部の前記第２電極パッド上への正射影は前記第１電極パッドの縁部を逸脱しないことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
発光半導体積層体、及び前記発光半導体積層体の下部に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、を準備し、
前記第１電極と前記第２電極の各々にソルダ材料を塗布し、
前記ソルダ材料が前記第１電極パッドと前記第１電極との間及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間に介在するように、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの各々を前記第１電極と前記第２電極に各々向かい合わせる方向に前記ＬＥＤチップを前記基板上にローディングし、
ＩＲレーザ照射ユニットが前記ＬＥＤチップの上方から前記ＬＥＤチップを通過するようにＩＲレーザを照射することによって、前記ＩＲレーザで前記第１電極パッドと前記第１電極との間のソルダ材料及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間のソルダ材料を直接加熱することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１電極と前記第２電極の各々に塗布されるソルダ材料の塗布量は、前記ソルダ材料が前記ＩＲレーザによって加熱され、前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱しない程度と定められることを特徴とする、請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１電極と前記第２電極の各々の複数の地点にソルダ材料が塗布され、複数の地点に塗布された前記ソルダ材料は、前記ＩＲレーザによる加熱によって溶融されることによって一つに合一され、各々第１ソルダ部及び第２ソルダ部を形成することを特徴とする、請求項９に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
一つのＬＥＤチップに対するＩＲレーザ照射時間は５秒以下と定められることを特徴とする、請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記ＩＲレーザ照射ユニット一つで複数の基板の各々にソルダリングを行うために、前記ＩＲレーザ照射ユニットを複数のＬＥＤチップの上方を通過するパターンで移動させるか、又は、前記複数のＬＥＤチップを前記ＩＲレーザ照射ユニットから照射されるＩＲレーザが通過するように前記複数のＬＥＤチップを順次移動させることを特徴とする、請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関し、ＬＥＤチップを基板にボンディングするソルダ（ハンダ）がＬＥＤチップの実装領域外にはみ出ることの抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板、及び基板上にフリップチップボンディングされるフリップチップ型ＬＥＤチップを含む発光素子が知られている。このような発光素子において、フリップチップ型ＬＥＤチップは、第１導電型半導体層と連結された第１電極パッドと、第２導電型半導体層と連結された第２電極パッドとを含み、基板は、前記第１電極パッドと電気的に連結される第１電極と、前記第２電極パッドと電気的に連結される第２電極とを含む。また、第１電極パッドと第１電極との間の連結及び第２電極パッドと第２電極のための材料としてソルダが用いられる。各電極パッドと各電極とを各々連結しながらフリップチップ型ＬＥＤチップを基板上に実装するためにリフローソルダリング（ｒｅｆｌｏｗ  ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）工程が用いられる。ソルダの均一な分布のために、ＬＥＤチップの下部面積、即ち、ＬＥＤチップ実装面積以上のソルダを基板上に塗布し、その上にＬＥＤチップを載せた後、リフローソルダリング工程が行われる。
【０００３】
しかし、上記のような方法で製造された発光素子は、ソルダがＬＥＤチップの側面を覆うようになるので、ソルダに吸収される光により、略３％〜４％だけ発光量が減少する。また、上記のように製造された発光素子においては、フラックスが残留し、この残留フラックスの変色によって所望でない色座標変化がもたらされ得る。また、リフローソルダリング工程でソルダに加えられる熱の不均一によって溶融程度に差が発生し、これは、ソルダの電気伝導性及び信頼性を低下させるボイドをもたらす。また、このように発光素子を製造する場合、離散的サンプリングを通じてボンディング不良を確認する追加工程が必要であり、それでも不良検査が不正確な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ＬＥＤチップを基板にボンディングするソルダの、ＬＥＤチップの実装領域外へのはみ出しを抑制した発光素子を提供することにある。
【０００５】
本発明が解決しようとする他の課題は、ソルダでＬＥＤチップを基板にボンディングする際に、ソルダソルダの使用量を低減少し、ソルダがＬＥＤチップの実装領域外へのはみ出しを最小化できる発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る発光素子は、発光半導体積層体、並びに前記発光半導体積層体の下方に互いに離隔して形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが実装され、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、前記第１電極パッドと前記第１電極との間を連結する第１ソルダ部と、前記第２電極パッドと前記第２電極との間を連結する第２ソルダ部と、を含み、前記１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は、ソルダ材料をＩＲレーザで溶融点以上に加熱することによって形成され、前記基板に対する前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱することなく、前記実装領域内に形成される。
【０００７】
一実施例によって、前記第１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は、前記ソルダ材料がＩＲレーザによって完全に溶融された後、硬化して形成される。
【０００８】
一実施例によって、前記第１ソルダ部が前記第１電極パッドと接触する領域は、前記第１電極パッドの縁部の内側領域に限定され、前記第２ソルダ部が前記第２電極パッドと接触する領域は、前記第２電極パッドの縁部の内側領域に限定される。
【０００９】
一実施例によって、前記発光半導体積層体は、上側から下側に向かって透光性基板、第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を順次含み、前記第２導電型半導体層と前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドとの間には配線連結層が形成され、前記配線連結層は、前記第２導電型半導体層の下部面に形成された導電性反射層と、前記導電性反射層の下部面に形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の下部面に形成され、互いに離隔した第１中間導電部及び第２中間導電部からなる中間導電層と、前記中間導電層の下部面に形成され、下部面に前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとが互いに離隔して結合されている第２絶縁層と、周囲が絶縁被覆で覆われた状態で前記第１導電型半導体層と前記第１中間導電部との間を連結する第１ビアと、前記第１中間導電部と前記第１電極パッドとの間を連結する第２ビアと、前記導電性反射層と前記第２中間導電部との間を連結する第３ビアと、前記第２中間導電部と前記第２電極パッドとの間を連結する第４ビアとを含む。
一実施例によって、前記第１電極パッドは前記第１中間導電部より小さい面積を有し、前記第２電極パッドは前記第２中間導電部より大きい面積を有する。さらに、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの面積が同一であり得る。
上記のように構成することによって、電流拡散効果を高めながらも、第１電極パッドと第２電極パッドの面積を与えられた条件で最も広く、且つ互いにほぼ同一にすることができ、これは、第１電極パッドと第２電極パッドの各々の領域の内側に接触すべき第１ソルダ部と第２ソルダ部の面積を最大化しながらもほぼ同一にし、安定的且つ信頼性のあるボンディングを可能にする。
【００１０】
一実施例によって、前記第１ソルダ部は、前記第１電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記第１ソルダ部の基準幅部及び最大幅部の前記第１電極パッド上への正射影（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）は前記第１電極パッドの縁部を逸脱しない。
【００１１】
一実施例によって、前記第２ソルダ部は、前記第２電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記第２ソルダ部の基準幅部及び最大幅部の前記第２電極パッド上への正射影は前記第１電極パッドの縁部を逸脱しない。
【００１２】
本発明の一側面に係る発光素子の製造方法は、発光半導体積層体、及び前記発光半導体積層体の下部に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板とを準備し、前記第１電極と前記第２電極の各々にソルダ材料を塗布し、前記ソルダ材料が前記第１電極パッドと前記第１電極との間及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間に介在するように、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの各々を前記第１電極と前記第２電極に各々向かい合わせる方向に前記ＬＥＤチップを前記基板上にローディングし、ＩＲレーザ照射ユニットが前記ＬＥＤチップの上方から前記ＬＥＤチップを通過するようにＩＲレーザを照射することによって、前記ＩＲレーザで前記第１電極パッドと前記第１電極との間のソルダ材料及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間のソルダ材料を直接加熱する。
【００１３】
一実施例によって、前記第１電極と前記第２電極の各々に塗布されるソルダ材料の塗布量は、前記ソルダ材料が前記ＩＲレーザによって加熱され、前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱しない程度と定められる。
【００１４】
一実施例によって、前記第１電極と前記第２電極の各々の複数の地点にソルダ材料が塗布され、複数の地点に塗布された前記ソルダ材料は、前記ＩＲレーザによる加熱によって溶融されることによって一つに合一され、各々第１ソルダ部及び第２ソルダ部を形成する。
【００１５】
一実施例によって、一つのＬＥＤチップに対するＩＲレーザ照射時間は５秒以下と定められる。
【００１６】
一実施例によって、前記ＩＲレーザ照射ユニット一つで複数の基板の各々にソルダリングを行うために、前記ＩＲレーザ照射ユニットを、複数のＬＥＤチップの上方を通過するパターンで移動させるか、又は、前記複数のＬＥＤチップを前記ＩＲレーザ照射ユニットから照射されるＩＲレーザが通過するように前記複数のＬＥＤチップを順次移動させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、ＬＥＤチップを基板にボンディングするソルダがソルダ材料をＩＲレーザで溶融点以上に加熱することによって形成される。従ってソルダは、基板に対するＬＥＤチップの実装領域を逸脱することなく、ＬＥＤチップの実装領域外へのはみ出しが抑制される。
それ故、ＬＥＤチップの実装領域外に出ているソルダによる発光効率の低下が抑制された発光素子が具現される。また、本発明によると、ソルダの完全溶融を通じて、既存のＤＳＴを満足しながらもソルダの量を最小化できる。また、本発明は、ＬＥＤチップから出る光を吸収するＬＥＤチップの実装領域外のソルダをなくすことによって発光量を向上できる。また、本発明に係るリフローソルダリングで多く生じる残留フラックスの最小化が可能である。また、本発明によると、ＩＲレーザでソルダを溶融するので、照射範囲内の均一な加熱温度（ソルダ溶融点以上）でソルダを加熱でき、その結果、照射範囲内の完全溶融が可能であり、不均一なソルダ加熱時にもたらされるボイドを最小化できる。ボイドの最小化は、ソルダの電気伝導性及び信頼性を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る発光素子を示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る発光素子を示した平面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施例に係る発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図６】ＩＲレーザボンディングを用いて製造される発光素子と、リフローソルダリングボンディングを用いて製造される発光素子とを比較するための写真である。
【図７】リフローソルダリングボンディングを用いて製造された発光素子を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、添付の各図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。添付の各図面及び各実施例は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に理解できるように簡略化して例示したものであるので、各図面及び各実施例が本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例に係る発光素子を示した斜視図であり、図２は、本発明の一実施例に係る発光素子を示した平面図であり、図３は、本発明の一実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【００２１】
図１〜図３に示したように、本発明の一実施例に係る発光素子１は、ＬＥＤチップ１００と、ＬＥＤチップ１００が実装される基板２００とを含む。
【００２２】
ＬＥＤチップ１００は、長軸方向に沿って長く形成された発光半導体積層体１２０と、発光半導体積層体１２０の下部に互いに離隔するように形成された第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４とを含む。
【００２３】
このとき、第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４は、ＬＥＤチップ１００の長軸方向に長く延長され、短軸方向に沿って離隔している。第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４がＬＥＤチップ１００の長軸方向に沿って長く延長された構造、そして、第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４がＬＥＤチップ１００の短軸方向に沿って離隔して配列された構造は、以下で説明する第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０との接触面積を最大化するのに有利である。
【００２４】
また、基板２００は、第１電極パッド１４２に対応する第１電極２２０と、第２電極パッド１４４に対応する第２電極２４０と、第１電極２２０と第２電極２４０とを分離する線形電極分離部２３０とを含む。第１電極２２０及び第２電極２４０は板状の導電性金属材料で形成され、電極分離部２３０は、第１電極２２０と第２電極２４０との間に介在した絶縁性材料で形成され得る。
【００２５】
また、本発明の一実施例に係る発光素子１は、ＬＥＤチップ１００を基板２００に固定する一方、第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間、そして、第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間を電気的に連結するためのソルダ部３２０、３４０を基板２００とＬＥＤチップ１００との間に含む。ソルダ部３２０、３４０は、第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間を連結する第１ソルダ部３２０と、第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間を連結する第２ソルダ部３４０とを含む。
【００２６】
本実施例によると、１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０は、ＩＲレーザを用いてソルダペーストなどのソルダ材料をレーザ溶融点以上に加熱して完全に溶融させた後、これを硬化させることによって形成される。このとき、第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０を含むソルダ部３２０、３４０全体は、上述したＩＲレーザを用いた溶融方式を通じてＬＥＤチップ１００が基板２００を占有する実装領域の内側領域に限定的に形成される。それにもかかわらず、ＩＲレーザが、ソルダ材料を温度差が殆どない短時間に完全に溶融させるので、ソルダが均一な分布で形成され得る。
【００２７】
比較例として、リフローソルダリングを用いて同一の基板に同一のＬＥＤチップを実装する場合は、ＤＳＴ増加のために、図７に示したように、ソルダ部３００がＬＥＤチップ１００の実装領域外にはみ出てＬＥＤチップ１００の側面下部を覆う。このために、ＬＥＤチップ１００から出た相当量の光がソルダ部３００に吸収され、全体的な発光量が減少するしかない。そして、リフローソルダリング方式を用いて形成されたソルダ部３００は、熱的不均一による溶融程度差の発生によって多くのボイドを有し、このボイドは電気伝導性及び信頼性を低下させる。
【００２８】
図３に示したように、半導体積層体１２０は、透光性基板、即ち、サファイア基板１２１を含み、サファイア基板１２１の底面から下側に向かって順次形成された第１導電型半導体層１２２、活性層１２３及び第２導電型半導体層１２４を含む。このとき、第１導電型半導体層１２２がｎ型半導体層で、第２導電型半導体層１２４がｐ型半導体層であることが好ましい。
【００２９】
また、ＬＥＤチップ１００は、第２導電型半導体層１２４と第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４との間に形成された配線連結層１３０を含む。配線連結層１３０は、第２導電型半導体層１２４の下部面に形成された導電性反射層１３１と、導電性反射層１３１の下部面に形成される第１絶縁層１３２と、第１絶縁層１３２の下部面に形成され、互いに離隔した第１中間導電部１３３ａ及び第２中間導電部１３３ｂからなる中間導電層と、中間導電層の下部面に形成され、下部面には第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４が互いに離隔するように結合されている第２絶縁層１３４と、周囲が絶縁被覆Ｉで覆われた状態で少なくとも活性層１２３、第２導電型半導体層１２４、導電性反射層１３１及び第１絶縁層１３２を貫通して第１導電型半導体層１２２と第１中間導電部１３３ａとの間を連結する第１ビア１３５と、第２絶縁層１３４を貫通して第１中間導電部１３３ａと第１電極パッド１４２との間を連結する第２ビア１３６と、第１絶縁層１３２を貫通して導電性反射層１３１と第２中間導電部１３３ｂとの間を連結する第３ビア１３７と、第２絶縁層１３４を貫通して第２中間導電部１３３ｂと第２電極パッド１４４との間を連結する第４ビア１３８とを含む。
【００３０】
このとき、第１電極パッド１４２は第１中間導電部１３３ａより小さい面積を有し、第２電極パッド１４４は第２中間導電部１３３ｂより大きい面積を有することが好ましい。さらに、第１電極パッド１４２と第２電極パッド１４４の面積が同一であり得る。上述したように構成することによって、電流拡散効果を高めながらも、第１電極パッド１４２と第２電極パッド１４４の面積を与えられた条件で最も広く、且つ互いにほぼ同一にすることができ、これは、第１電極パッド１４２と第２電極パッド１４４の各々の領域の内側に接触すべき第１ソルダ部３２０と第２ソルダ部３４０の面積を最大化しながらもほぼ同一にし、安定的且つ信頼性のあるボンディングを可能にする。
【００３１】
第１ソルダ部３２０は、第１電極パッド１４２の縁部外に逸脱することなく、第１電極パッド１４２の縁部の内側領域に限定的に形成された状態で第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間を連結する。また、第２ソルダ部３４０は、第２電極パッド１４４の縁部外に逸脱することなく、第２電極パッド１４４の縁部の内側領域に限定的に形成された状態で第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間を連結する。
【００３２】
少量のソルダ材料（例えば、ソルダペースト）をＬＥＤチップ１００の第１電極パッド１４２と基板２００の第１電極２２０との間、そして、ＬＥＤチップ１００の第２電極パッド１４４と基板２００の第２電極２４０との間に各々介在させた後、ＬＥＤチップ１００を直接通過するようにＩＲレーザを照射することによってソルダ材料を急速に加熱し、完全に溶融させると、少量のソルダ材料が各々硬化し、最小限の面積及び均一な厚さで第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間及び第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間を堅固に連結させることができる。
【００３３】
一方、第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０は、各々厚さの中間に最大幅部を有するが、第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４と直接接する基準幅部が、第１電極パッド１４２の縁部の内側領域の内側及び第２電極パッド１４４の縁部の内側領域にあるとしても、第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０の最大幅部が第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４の縁部の外側領域に逸脱すると、ＬＥＤチップ１００から放出された光のうち一部が第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０に吸収される恐れがあり、また、最大幅部で第１ソルダ部３２０と第２ソルダ部３４０とが接触し、ショート不良をもたらす恐れもある。よって、第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０の各々の基準幅部の第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４上への正射影が、第１電極パッド１４２の縁部の内側領域及び第２電極パッド１４４の縁部の内側領域にあることは当然であり、第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０の最大幅部の第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４上への正射影も、第１電極パッド１４２の縁部の内側領域及び第２電極パッド１４４の縁部の内側領域にあることが好ましい。
【００３４】
本明細書において、前記第１ソルダ部又は前記第２ソルダ部の基準幅部は、電極パッドと直接接する部分を意味し、前記第１ソルダ部又は第２ソルダ部の最大幅部は、ソルダ部の全体の横断面のうち最も幅が大きい横断面の部分を意味する。上記のように形成された第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０は、光吸収による光放出量の低下問題を解決できると同時に、第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間及び第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間を信頼できるように連結することができる。
【００３５】
また、上記のように形成された発光素子１においては、第１電極パッド１４２及び第２電極パッド１４４の厚さが同一であり、基板２００の上面を基準にして、第１ソルダ部３２０及び第２ソルダ部３４０の厚さ及び最上端の高さが同一である。
【００３６】
以下では、図４〜図５を参照して、上述した発光素子の製造方法に対して説明する。
【００３７】
まず、図４に示したように、基板２００の第１電極２２０の複数の地点及び第２電極２４０の複数の地点にソルダペーストを塗布する。そして、前記各ソルダペーストが第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間及び第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間にあるように、第１電極パッド１４２と第２電極パッド１４４の各々を第１電極２２０と第２電極２４０に各々向かい合わせる方向に、ＬＥＤチップ１００を基板２００上にローディングする。
【００３８】
ソルダペーストの塗布量は、以下で説明するＩＲレーザソルダリングによってソルダがＬＥＤチップ１００の実装領域外に流れ出ない程度の量と定められる。そして、ソルダペーストが塗布される各地点及び量は、ＩＲレーザソルダリングによって各ソルダペーストが溶融されながら合一され、各々一つの第１ソルダ部又は第２ソルダ部を形成できる程度と定められる。
【００３９】
次に、図５に示したように、ＬＥＤチップ１００を通過するようにＩＲレーザＬを照射し、そのＩＲレーザＬが第１電極パッド１４２と第１電極２２０との間の各ソルダペースト及び第２電極パッド１４４と第２電極２４０との間の各ソルダペーストを略４００℃の温度に加熱し、前記各ソルダペーストを完全に溶融させる。間接熱伝逹を用いるリフロー方式とは異なり、ＩＲレーザを各ソルダペーストに直接集束させ、ＩＲレーザで直接加熱するので、素子内の温度変数とは関係なく、照射範囲内の均一な加熱が可能である。
【００４０】
このとき、ＩＲレーザ照射ユニット２はＬＥＤチップ１００の図で上方に整列配置される。そして、ＩＲレーザ照射ユニット２は、ＩＲレーザ光源と連結されたオプティックファイバで形成されたオプティックガイドと、前記オプティックガイドを通過したレーザを平行ビームにするコリメータと、平行ビームとなったＩＲレーザの断面サイズを調節するビーム調節機と、前記ビーム調節機で調節されたＩＲレーザを一点に集束させるための集束レンズとを含み得る。
【００４１】
さらに、前記ＩＲレーザ照射ユニットは、レーザ増幅器、オプティックカプラ、及びレーザ発振調節部などをさらに含み得る。レーザの出力は、ソルダペーストの溶融点に合わせて適宜選ばれる。該当のＬＥＤチップ１００を透過して照射されるＩＲレーザＬの照射時間は５秒を超えないことが好ましく、５秒を超えると、ＬＥＤチップ１００にバーニング（ｂｕｒｎｉｎｇ）現象をもたらし得る。このとき、ＩＲレーザ照射ユニット２は、１：ｎ（ｎは２以上の数）の割合で複数（ｎ個）のＬＥＤチップ１００のソルダリングに関与できる。一つのＩＲレーザ照射ユニット２で複数のＬＥＤチップ１００を基板２００にソルダリングするためには、ＩＲレーザ照射ユニット２を線形パターン又はジグザグパターンで移動するか、代案的に、基板２００及びその上の各ＬＥＤチップ１００を移動し、各ＬＥＤチップ１００がＩＲレーザ照射ユニット２から照射されるＩＲレーザを順次通過させる。
【００４２】
図６は、既存のリフローソルダリングを用いて製造された発光素子のサンプル（比較例）と、本発明に係るＩＲレーザソルダリングを用いて製造された発光素子のサンプル（実施例）とを比較して示す写真である。図６を参照すると、ＩＲレーザソルダリングを用いる場合、ＬＥＤチップの実装領域外にソルダ部がはみ出ていない一方、リフローソルダリングを用いる場合、ＬＥＤチップの実装領域外に相当量のソルダ部がはみ出ている。以下の［表１］のように、ＩＲレーザソルダリングを用いてＬＥＤチップの実装領域外にソルダ部がはみ出ないようにした白色発光素子は、リフローソルダリングを用いて製造された白色発光素子に比べて発光効率が増加することが確認された。
【００４３】
【表１】
2019036699.tif 000003
【００４４】
また、リフローソルダリングによって得られたソルダ部と比較すると、ＩＲレーザソルダリングによって得られたソルダ部においてボイドの面積が大きく減少したことを確認した。
【符号の説明】
【００４５】
１    発光素子
２    ＩＲレーザ照射ユニット
１００    ＬＥＤチップ
１２１    サファイア基板
１２２    第１導電型半導体層
１２３    活性層
１２４    第２導電型半導体層
１３０    配線連結層
１３１    導電性反射層
１３２    第１絶縁層
１３３ａ    第１中間導電部
１３３ｂ    第２中間導電部
１３４    第２絶縁層
１３５    第１ビア
１３６    第２ビア
１３７    第３ビア
１３８    第４ビア
１４２    第１電極パッド
１４４    第２電極パッド
２００    基板（又はパッケージ胴体）
２２０    第１電極
２３０    線形分離部
２４０    第２電極
３２０    第１ソルダ部
３４０    第２ソルダ部
【図１】
2019036699.tif 000004
【図２】
2019036699.tif 000005
【図３】
2019036699.tif 000006
【図４】
2019036699.tif 000007
【図５】
2019036699.tif 000008
【図６】
2019036699.tif 000009
【図７】
2019036699.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月13日(2018.2.13)
【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】
発光半導体積層体、並びに前記発光半導体積層体の下方に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップが実装され、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、
前記第１電極パッドと前記第１電極との間を連結する第１ソルダ部と、
前記第２電極パッドと前記第２電極との間を連結する第２ソルダ部と、を含み、
前記第１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は、ソルダ材料をＩＲレーザで溶融点以上に加熱することによって形成され、
前記第１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は各々、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記基準幅部及び前記最大幅部は前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドの縁部の以内に形成された、ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１ソルダ部と前記第２ソルダ部は、前記ソルダ材料がＩＲレーザによって完全に溶融された後、硬化して形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１ソルダ部が前記第１電極パッドと接触する領域は、前記第１電極パッドの縁部の内側領域に限定され、前記第２ソルダ部が前記第２電極パッドと接触する領域は、前記第２電極パッドの縁部の内側領域に限定されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光半導体積層体は、上側から下側に向かって透光性基板、第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を順次含み、
前記第２導電型半導体層と前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドとの間には配線連結層が形成され、
前記配線連結層は、前記第２導電型半導体層の下部面に形成された導電性反射層と、
前記導電性反射層の下部面に形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の下部面に形成され、互いに離隔した第１中間導電部及び第２中間導電部からなる中間導電層と、
前記中間導電層の下部面に形成され、下部面に前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとが互いに離隔するように結合されている第２絶縁層と、
周囲が絶縁被覆で覆われた状態で前記第１導電型半導体層と前記第１中間導電部との間を連結する第１ビアと、
前記第１中間導電部と前記第１電極パッドとの間を連結する第２ビアと、
前記導電性反射層と前記第２中間導電部との間を連結する第３ビアと、
前記第２中間導電部と前記第２電極パッドとの間を連結する第４ビアと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極パッドは前記第１中間導電部より小さい面積を有し、前記第２電極パッドは前記第２中間導電部より大きい面積を有することを特徴とする、請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
発光半導体積層体、及び前記発光半導体積層体の下部に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、を準備し、
前記第１電極と前記第２電極の各々にソルダ材料を塗布し、
前記ソルダ材料が前記第１電極パッドと前記第１電極との間及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間に介在するように、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの各々を前記第１電極と前記第２電極に各々向かい合わせる方向に前記ＬＥＤチップを前記基板上にローディングし、
ＩＲレーザ照射ユニットが前記ＬＥＤチップの上方から前記ＬＥＤチップを通過するようにＩＲレーザを照射することによって、前記ＩＲレーザで前記第１電極パッドと前記第１電極との間のソルダ材料及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間のソルダ材料を直接加熱して、
前記ソルダ材料のソルダ部は、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記基準幅部及び前記最大幅部は前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドの縁部の以内に形成されて、前記第１電極と前記第２電極の各々に塗布されるソルダ材料の塗布量は、前記ソルダ材料が前記ＩＲレーザによって加熱され、前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱しない程度と定められる、ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極の各々の複数の地点にソルダ材料が塗布され、複数の地点に塗布された前記ソルダ材料は、前記ＩＲレーザによる加熱によって溶融されることによって一つに合一され、各々第１ソルダ部及び第２ソルダ部を形成することを特徴とする、請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
一つのＬＥＤチップに対するＩＲレーザ照射時間は５秒以下と定められることを特徴とする、請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記ＩＲレーザ照射ユニット一つで複数の基板の各々にソルダリングを行うために、前記ＩＲレーザ照射ユニットを複数のＬＥＤチップの上方を通過するパターンで移動させるか、又は、前記複数のＬＥＤチップを前記ＩＲレーザ照射ユニットから照射されるＩＲレーザが通過するように前記複数のＬＥＤチップを順次移動させることを特徴とする、請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月2日(2018.5.2)
【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】
発光半導体積層体、並びに前記発光半導体積層体の下方に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップが実装され、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、
前記第１電極パッドと前記第１電極との間を連結する第１ソルダ部と、
前記第２電極パッドと前記第２電極との間を連結する第２ソルダ部と、を含み、
前記第１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は、ソルダ材料をＩＲレーザで溶融点以上に加熱することによって形成され、
前記第１ソルダ部及び前記第２ソルダ部は各々、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記基準幅部及び前記最大幅部は前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドの縁部の以内に形成され、
前記発光半導体積層体は、上側から下側に向かって透光性基板、第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を順次含み、
前記第２導電型半導体層と前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドとの間には配線連結層が形成され、
前記配線連結層は、前記第２導電型半導体層の下部面に形成された導電性反射層と、
前記導電性反射層の下部面に形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の下部面に形成され、互いに離隔した第１中間導電部及び第２中間導電部からなる中間導電層と、
前記中間導電層の下部面に形成され、下部面に前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとが互いに離隔するように結合されている第２絶縁層と、
周囲が絶縁被覆で覆われた状態で前記第１導電型半導体層と前記第１中間導電部との間を連結する第１ビアと、
前記第１中間導電部と前記第１電極パッドとの間を連結する第２ビアと、
前記導電性反射層と前記第２中間導電部との間を連結する第３ビアと、
前記第２中間導電部と前記第２電極パッドとの間を連結する第４ビアと、を含む、ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１ソルダ部と前記第２ソルダ部は、前記ソルダ材料がＩＲレーザによって完全に溶融された後、硬化して形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１ソルダ部が前記第１電極パッドと接触する領域は、前記第１電極パッドの縁部の内側領域に限定され、前記第２ソルダ部が前記第２電極パッドと接触する領域は、前記第２電極パッドの縁部の内側領域に限定されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１電極パッドは前記第１中間導電部より小さい面積を有し、前記第２電極パッドは前記第２中間導電部より大きい面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
発光半導体積層体、及び前記発光半導体積層体の下部に互いに離隔するように形成された第１電極パッド及び第２電極パッドを含むＬＥＤチップと、前記第１電極パッドに対応する第１電極、及び前記第２電極パッドに対応する第２電極を含む基板と、を準備し、
前記第１電極と前記第２電極の各々にソルダ材料を塗布し、
前記ソルダ材料が前記第１電極パッドと前記第１電極との間及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間に介在するように、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドの各々を前記第１電極と前記第２電極に各々向かい合わせる方向に前記ＬＥＤチップを前記基板上にローディングし、
ＩＲレーザ照射ユニットが前記ＬＥＤチップの上方から前記ＬＥＤチップを通過するようにＩＲレーザを照射することによって、前記ＩＲレーザで前記第１電極パッドと前記第１電極との間のソルダ材料及び前記第２電極パッドと前記第２電極との間のソルダ材料を直接加熱し、
前記ソルダ材料のソルダ部は、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドと接する部分に基準幅部を含む一方、厚さの中間に最大幅部を含み、前記基準幅部及び前記最大幅部は前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドの縁部の以内に形成されて、前記第１電極と前記第２電極の各々に塗布されるソルダ材料の塗布量は、前記ソルダ材料が前記ＩＲレーザによって加熱され、前記ＬＥＤチップの実装領域を逸脱しない程度と定められ、
前記第１電極と前記第２電極の各々の複数の地点にソルダ材料が塗布され、複数の地点に塗布された前記ソルダ材料は、前記ＩＲレーザによる加熱によって溶融されることによって一つに合一され、各々第１ソルダ部及び第２ソルダ部を形成する、ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項６】
一つのＬＥＤチップに対するＩＲレーザ照射時間は５秒以下と定められることを特徴とする、請求項５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記ＩＲレーザ照射ユニット一つで複数の基板の各々にソルダリングを行うために、前記ＩＲレーザ照射ユニットを複数のＬＥＤチップの上方を通過するパターンで移動させるか、又は、前記複数のＬＥＤチップを前記ＩＲレーザ照射ユニットから照射されるＩＲレーザが通過するように前記複数のＬＥＤチップを順次移動させることを特徴とする、請求項５に記載の発光素子の製造方法。