(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に配置され、重合成分と硬化剤とを含有する異方導電性接着剤上にＬＥＤ素子を配置する配置工程と、
前記ＬＥＤ素子を所定の押圧時間、加圧体にて押圧しながら、前記異方導電性接着剤を昇温させ、前記重合成分の一部を前記硬化剤によって重合反応させ、前記ＬＥＤ素子を前記配線基板に仮接続する一次加熱工程と、
仮接続された前記配線基板と前記異方導電性接着剤と前記ＬＥＤ素子とを昇温させ、前記重合成分を重合反応させ、前記異方導電性接着剤を硬化させ、本接続させる二次加熱工程と、
を有する発光装置製造方法であって、
前記ＬＥＤ素子は蛍光体層を有しており、
前記重合成分にはエポキシ変性シリコーン系樹脂を含有させ、
前記硬化剤には、金属キレート化合物を用い、
前記一次加熱工程では、前記配線基板を１６０℃以上２１０℃以下の温度で所定の押圧時間押圧する発光装置製造方法。
【請求項２】
前記押圧時間は、６０秒以下の時間にする請求項１記載の発光装置製造方法。
【請求項３】
前記二次加熱工程での前記配線基板の温度は、前記一次加熱工程での前記配線基板の温度よりも低くし、
前記二次加熱工程での前記配線基板を加熱する加熱時間は、前記押圧時間よりも長くする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の発光装置製造方法。
【請求項４】
前記加圧体には、２０℃以上４０℃以下の温度を維持させる請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の発光装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子を用いた発光装置を製造する技術にかかり、特に、蛍光体層を有するＬＥＤ素子を配線基板に固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等のチップ部品を回路基板に実装する手法として、エポキシ系接着剤に導電性粒子を分散させた異方導電性接着剤を用い、チップ部品をフリップチップ実装する方法が広く採用されている(例えば、特許文献１、２参照。)。この方法によれば、チップ部品と回路基板との間が、異方導電性接着剤に含有される導電性粒子によって電気的に接続されるため、接続プロセスに要する時間を短くすることができ、生産効率を向上させることができる。【０００３】
そして現在では、蛍光体層を用いたＬＥＤ素子を用いて得られる白色発光装置が照明装置の主流になっており、種々の技術が開発されている。例えば、バンプに半田を用い、リフローしてＬＥＤ素子を配線基板に接続する技術があるが(特許文献３，４等)、加熱超音波などによってリフローする場合には、発光する本体半導体チップと、発光光を白色化する蛍光体層との間に剥離が発生する問題がある。また、半田だけで本体半導体チップを配線基板に固定しようとすると、本体半導体チップが配線基板から剥離する虞がある。【０００４】
解決策としては、配線基板の表面にフラックスを塗布したり、リフロー時に加重をかける、等の方法が挙げられるが、フラックス洗浄時に蛍光体層の剥離が生じやすく、また、高温下で加重がかけられると、蛍光体層が崩れるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４３０１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８６３２２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２１６７１２号公報
【特許文献４】特開２０１３−５４１８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、蛍光体層を破壊せずに、発光装置が得られる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者は、エポキシ変性シリコーン系樹脂が、酸無水物やイミダゾール化合物を硬化剤に用いたときよりも、金属キレート化合物を硬化剤として用いたときの方が低温で重合反応が進行してしまうことや、蛍光体層が、ＬＥＤ素子と配線基板との間を仮接続する際に、崩壊してしまうことの理由が、熱圧着が長時間であったり、熱圧着温度が高温であったりする点にあることを発見し、仮接続を行う際の配線基板の温度を低温にすることと、金属キレート化合物を採用することとで、異方導電性接着剤を用いたＬＥＤ素子を仮接続する工程において、異方導電性接着剤に含有されたエポキシ変性シリコーン系樹脂を低温短時間で、金属キレート化合物によって重合反応させる本発明を発明した。蛍光体層を低温にするためには、押圧体を配線基板よりも低温にすることも採用することができる。【０００８】
上記観点により、本発明は、配線基板上に配置され、重合成分と硬化剤とを含有する異方導電性接着剤上にＬＥＤ素子を配置する配置工程と、前記ＬＥＤ素子を所定の押圧時間、加圧体にて押圧しながら、前記異方導電性接着剤を昇温させ、前記重合成分の一部を前記硬化剤によって重合反応させ、前記ＬＥＤ素子を前記配線基板に仮接続する一次加熱工程と、仮接続された前記配線基板と前記異方導電性接着剤と前記ＬＥＤ素子とを昇温させ、前記重合成分を重合反応させ、前記異方導電性接着剤を硬化させ、本接続させる二次加熱工程と、を有する発光装置製造方法であって、前記ＬＥＤ素子は蛍光体層を有しており、前記重合成分にはエポキシ変性シリコーン系樹脂を含有させ、前記硬化剤には、金属キレート化合物を用い、前記一次加熱工程では、前記配線基板を１６０℃以上２１０℃以下の温度で所定の押圧時間押圧する発光装置製造方法である。【０００９】
また本発明は発光装置製造方法であって、前記押圧時間は、６０秒以下の時間にする発光装置製造方法である。【００１０】
また本発明は上記いずれかの発光装置製造方法であって、前記二次加熱工程での前記配線基板の温度は、前記一次加熱工程での前記配線基板の温度よりも低くし、前記二次加熱工程での前記配線基板を加熱する加熱時間は、前記押圧時間よりも長くする発光装置製造方法である。【００１１】
また本発明は上記いずれかの発光装置製造方法であって、前記加圧体には、２０℃以上４０℃以下の温度を維持させる発光装置製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
フラックスを用いないので、洗浄工程が不要である。また、蛍光体層が崩壊されないので、良品率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】(ａ)〜(ｄ)：本発明の製造工程を説明するための斜視図
【図２】(ａ)〜(ｃ)：本発明の製造工程を説明するための断面図(その一)
【図３】(ｄ)〜(ｆ)：本発明の製造工程を説明するための断面図(その二)
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜異方導電性接着剤＞
本発明に用いる異方導電性接着剤は、導電性ペーストからなるもので、バインダー樹脂であるエポキシ変性シリコーン系樹脂と、潜在性硬化剤である金属キレートと、導電成分である金属成分を含有する。この異方導電性接着剤は、フラックスを含まないものである。
【００１５】
バインダー樹脂であるエポキシ変性シリコーン系樹脂は、粘度安定性及び耐熱性が高いことから好ましいものである。このようなエポキシ変性シリコーン系樹脂としては、例えば、下記一般式（１）で表されるジグリシジルイソシアヌリル変性ポリシロキサンを用いることができる。
【００１６】
0006565902.tif 000002
【００１７】
ここで、Ｒは炭素数１〜６の低級アルキル基等のアルキル基、又は炭素環式芳香族基、複素環式芳香族等のアリール基である。アルキル基の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基を挙げることができ、特に好ましいアルキル基としてはメチル基を挙げることができる。また、アリール基の好ましい具体例としては、フェニル基を挙げることができる。ｎは１〜４０の数であり、好ましくは１〜９の数、より好ましくは１又は２の数である。
【００１８】
エポキシ変性シリコーン系樹脂は、一般式（１）のジグリシジルイソシアヌリル変性ポリシロキサンの他に、本発明の効果を損なわない範囲で、複素環系エポキシ化合物や脂環式エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物などを含有することができる。
【００１９】
複素環系エポキシ化合物としては、トリアジン環を有するエポキシ化合物を挙げることができ、例えば、１，３，５−トリス（２，３−エポキシプロピル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン（換言すれば、トリグリシジルイソシヌレート）を挙げることができる。
【００２０】
脂環式エポキシ化合物としては、分子内に２つ以上のエポキシ基を有するものが好ましく挙げられる。これらは液状であっても、固体状であってもよい。具体的には、グリシジルヘキサヒドロビスフェノールＡ、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等を挙げることができる。中でも、硬化物にＬＥＤ素子の実装等に適した光透過性を確保でき、速硬化性にも優れている点から、グリシジルヘキサヒドロビスフェノールＡ、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートを好ましく使用することができる。  
【００２１】
水素添加エポキシ化合物としては、前述の複素環系エポキシ化合物や脂環式エポキシ化合物の水素添加物や、その他公知の水素添加エポキシ化合物を使用することができる。これらの脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物は、一般式（１）のジグリシジルイソシアヌリル変性ポリシロキサンに対し、単独で併用してもよいが、２種以上を併用してもよい。また、これらのエポキシ化合物に加えて本発明の効果を損なわない限り、他のエポキシ化合物を併用してもよい。例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリールビスフェノールＡ、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、クレゾール、テトラブロモビスフェノールＡ、トリヒドロキシビフェニル、ベンゾフェノン、ビスレゾルシノール、ビスフェノールヘキサフルオロアセトン、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＦ、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、ビキシレノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどの多価フェノールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテル；グリセリン、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、チレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの脂肪族多価アルコールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエーテル；ｐ−オキシ安息香酸、β−オキシナフトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル；フタル酸、メチルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラハイドロフタル酸、エンドメチレンテトラハイドロフタル酸、エンドメチレンヘキサハイドロフタル酸、トリメリット酸、重合脂肪酸のようなポリカルボン酸から得られるポリグリシジルエステル；アミノフェノール、アミノアルキルフェノールから得られるグリシジルアミノグリシジルエーテル；アミノ安息香酸から得られるグリシジルアミノグリシジルエステル；アニリン、トルイジン、トリブロムアニリン、キシリレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、ビスアミノメチルシクロヘキサン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホンなどから得られるグリシジルアミン；エポキシ化ポリオレフィン等の公知のエポキシ化合物類が挙げられる。
【００２２】
金属キレート化合物は、その中心金属は特に限定されず、中心金属がアルミニウム、ジルコニウム、チタニウム等種々のものを用いることができる。これら金属キレートの中でも特に反応性の高いアルミニウムキレートを用いることが好ましい。
【００２３】
アルミニウムキレート剤としては、下記一般式（２）に表される、３個のβ−ケトエノラート陰イオンがアルミニウムに配位した錯体化合物が挙げられる。
【００２４】
0006565902.tif 000003
【００２５】
ここで、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立的にアルキル基又はアルコキシル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、オレイルオキシ基が挙げられる。
【００２６】
一般式（２）で表されるアルミニウムキレート剤の具体例としては、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビスオレイルアセトアセテート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等が挙げられる。
【００２７】
金属キレート化合物は、多孔質粒子中に含浸させた状態で、異方導電性接着剤に含有させ、潜在性硬化剤として用いることが望ましい。金属キレート化合物に加え、シラン化合物を補助的な硬化剤として配合することもできる。
【００２８】
導電成分である金属成分は、粉末状の金属からなるものである。金属成分を構成する金属としては、金、銀、銅、ニッケル、表面が金属メッキされた樹脂粒子等を用いることができる。
【００２９】
金属粉末の粒子径は、塗布安定性を確保する観点から、平均粒子径が３μｍ以上１０μｍ以下のものを用いることが好ましい。また、異方導電性接着剤中には熱伝導性フィラーを含有させてもよい。熱伝導性フィラーの一例として、半田、無鉛半田、酸化亜鉛、窒化ホウ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。それらのうち、放熱性とコストとの観点からは、無鉛半田が望ましい。
【００３０】
本発明の場合、異方導電性接着剤中における、エポキシ変性シリコーン系樹脂と金属キレート化合物の配合比（重量％）は、１００：２〜１００：１０とすることが好ましい。また、エポキシ変性シリコーン系樹脂と金属成分の配合比（体積％）は、１００：１〜１００：３０とすることが好ましい。他方、エポキシ変性シリコーン系樹脂と熱伝導性フィラーの配合比（体積％）についても、１００：１〜１００：３０とすることが好ましい。
【００３１】
＜発光装置の製造工程＞
先ず、図１(ａ)に示すように、アルミニウム（Ａｌ）配線層が形成されたセラミックから成る配線基板５１(厚さ０．４ｍｍ)を、ステージ５５上に配置し、図１(ｂ)に示すように、各配線基板５１のＡｌ配線層上に、異方導電性接着剤５０を約１０μgそれぞれ配置し、配線基板５１のＡｌ配線層を異方導電性接着剤５０と接触させる。その状態の断面図を、図２(ａ)に示す。図中の符号５４は導電粒子であり、ここでは表面が金属メッキされた樹脂粒子である。導電粒子５４の粒径は、５μｍ以上７μｍ以下が望ましい。また、図中の符号５９は、熱伝導性フィラーであり、粒径は３μｍ以上１０μｍ以下であり、ここでは無鉛半田の粒子が用いられている。
【００３２】
ステージ５５には、加熱装置５６が設けられている。加熱装置５６に設けられた発熱体５７には電源装置５８から電流が流されており、発熱体５７の発熱によってステージ５５は予め所定温度に昇温されている。配線基板５１と、配線基板５１上の異方導電性接着剤５０とは、昇温したステージ５５から加熱され、昇温する。
【００３３】
次に、図１(ｃ)、図２(ｂ)に示すように、異方導電性接着剤５０上に、ＬＥＤ素子５２(サイズ:０．６５ｍｍ×０．６５ｍｍ、厚さ０．３６ｍｍ)を配置する。ＬＥＤ素子５２は、本体半導体チップ１７の片面に蛍光体層１６が配置され、反対側の面に電極６１が設けられており、電極６１が異方導電性接着剤５０に接触して配置される。
【００３４】
ここでは、蛍光体層１６は、表面に保護層を有しており、図１(ｄ)、図２(ｃ)に示すように、圧着装置に設けられた加圧体５３をＬＥＤ素子５２の蛍光体層１６の表面に接触させる。
【００３５】
加圧体５３は、２０℃以上４０℃以下の室温程度の温度を維持するように温度制御されており、ステージ５５は、配線基板５１が１６０℃以上２１０℃以下、望ましくは１８０℃以上１９０℃以下の温度になるように温度制御されている。
【００３６】
その状態で、加圧体５３によってＬＥＤ素子５２が押圧されると、異方導電性接着剤５０は、ＬＥＤ素子５２が加圧体５３から加えられる押圧力によって配線基板５１の外側に向かって押し出され、ＬＥＤ素子５２と配線基板５１との間の距離が近接し、図３(ｄ)に示すように、配線基板５１のＡｌ配線層とＬＥＤ素子５２の電極６１との間に位置する導電粒子５４は、配線基板５１のＡｌ配線層と電極６１との両方に接触し、配線基板５１のＡｌ配線層と電極６１とが、導電粒子５４を介して電気的に接続される。
【００３７】
異方導電性接着剤５０は、昇温した配線基板５１によって一次加熱され、昇温されており、昇温によって異方導電性接着剤５０に含有される金属キレート化合物が、含有されたエポキシ変性シリコーン系樹脂(ジグリシジルイソシアヌリル変性ポリシロキサン）の一部を重合させると、重合反応によって得られた化合物によって、ＬＥＤ素子５２が配線基板５１に接着される。
【００３８】
ＬＥＤ素子５２の蛍光体層１６は、１９０℃よりも高温に加熱されると、崩壊する性質を有しており、本例では、加圧体５３は、上限２１０℃である配線基板５１よりも低い温度にされているため、配線基板５１と加圧体５３とによって挟まれたＬＥＤ素子５２が一次加熱される温度は、配線基板５１の上限温度２１０℃よりも低温になるようになっている。
【００３９】
また、蛍光体層１６は、加圧された状態で昇温されると崩壊しやすいので、加圧体５３がＬＥＤ素子５２を押圧する押圧時間は２０秒以下に設定されており、蛍光体層１６が崩壊しないようにされている。
【００４０】
押圧時間が経過し、加圧体５３による押圧が終了すると、図３(ｅ)に示すように、加圧体５３がＬＥＤ素子５２から離間される。この状態では、ＬＥＤ素子５２は配線基板５１に接着されており、ＬＥＤ素子５２と配線基板５１とは、相対的に移動しない仮接続された状態になっている。
【００４１】
配線基板５１と仮接続されたＬＥＤ素子５２とを仮接続の状態で運搬し、加熱炉の中に搬入し、配線基板５１と異方導電性接着剤５０とＬＥＤ素子５２とを二次加熱する。加熱炉での二次加熱の温度は、ステージ５５に設けられた加熱装置５６によって一次加熱されたときの温度よりも低温にされ、また、加熱炉中での加熱時間は、押圧時間よりも長時間にされている。
【００４２】
加熱炉中での二次加熱により、金属キレート化合物によるエポキシ変性シリコーン系樹脂の重合反応が進行され、その結果、異方導電性接着剤５０が硬化してＬＥＤ素子５２が配線基板５１に固定される本接続が行われ、図３(ｆ)の発光装置１０が得られる。
【００４３】
この発光装置１０に通電されると、本体半導体チップ１７が発光し、放射された発光光は蛍光体層１６を透過する際に波長変換され、発光装置１０からは、白色光が放出される。なお、本例の異方導電性接着剤５０にはフラックスは含有されておらず、発光装置１０の洗浄工程を設けなくても良い。
【００４４】
＜測定＞
発光装置１０を製造する工程において、一次加熱の際の配線基板５１の温度と押圧加熱を変え、加圧体５３によってＬＥＤ素子５２を押圧し、異方導電性接着剤５０によってＬＥＤ素子５２を配線基板５１に仮接続する際に、ＬＥＤ素子５２の蛍光体層１６側の表面温度と、配線基板５１の表面温度とを測定した。ＬＥＤ素子５２の蛍光体層１６側の温度は加圧体５３のＬＥＤ素子５２に接触する表面の温度と同じ値であるものとする。また、加熱炉で加熱せず、加圧体５３を除去した後の配線基板５１に電圧を印加し、ＬＥＤ素子５２と配線基板５１との間の導通抵抗値を測定した。測定結果を下記表１に示す。
【００４５】
【表１】
0006565902.tif 000004
【００４６】
導通抵抗については、所定値の電流をサンプルに流したときの抵抗値を測定し、抵抗値が電気的に接続されていないと判断する場合を「×」、測定した抵抗値が基準値以下である場合を「〇」、電気的に接続されているが抵抗値が基準値よりも大きい場合を「△」とした。
【００４７】
また、ＬＥＤ素子５２を配線基板５１から取り外すときの力を測定し、異方導電性接着剤５０の重合が十分ではなく、仮接続がされていない場合を「×」、仮接続がされている場合を「〇」、仮接続されているが、取り外すときの力が基準値よりも小さい場合を「△」とした。
【００４８】
表１中、「蛍光体形状」の項目は、加圧体５３を除去した後の蛍光体層１６中の蛍光体粒子の形状を顕微鏡で観察した結果であり、蛍光体粒子の変形が大きい蛍光体層１６には「×」を付し、変形が小さい蛍光体層１６には「〇」、変形が「×」と「〇」の中間の場合を「△」とした。この「蛍光体形状」の項目が「×」又は「△」の場合でも、蛍光体層１６が崩壊しておらず、機能する場合は本発明に含まれる。
【００４９】
この表１の結果から、加圧体５３の温度は３５℃以下にし、配線基板５１の温度は、１６０℃以上２１０℃以下、押圧時間は２０秒以上６０秒以下にすると、電気的接続と仮接続状態が良好になることが分かる。    
【符号の説明】
【００５０】
１０……発光装置
５０……異方導電性接着剤
５１……配線基板
５２……ＬＥＤ素子 
５３……加圧体
５４……導電粒子
５５……ステージ
５６……加熱装置
５７……発熱体
５８……電源装置
５９……熱導電性フィラー
６１……電極
１６……蛍光体層 
１７……本体半導体チップ 
【図１】
0006565902.tif 000005
【図２】
0006565902.tif 000006
【図３】
0006565902.tif 000007