(57)【要約】【課題】低コストで発光効率の高い発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、上面から光を放射する発光素子３と、発光素子３の底面に形成された複数の凸部５とを備えた。また、その発光装置は、発光素子３と基体１との隙間を一定に保つ凸部５を発光素子側に設け、凸部５は焼結銀やナノペースト等の高い熱伝導性を有する金属ペースト材料を任意の形状や高さに塗布焼成して形成することにより製造する。発光素子３を支持する凸部５の位置が一定となり、発光素子３の搭載位置精度の影響がなく、常に安定した搭載が可能となるため、より高い光学性能および放熱性能を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と底面とを有し上面から光を放射する発光素子と、
発光素子の底面に形成された複数の凸部と
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
発光装置は、発光素子の底面に金属膜を有し、
複数の凸部は、金属膜から突出していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
発光装置は、発光素子の底面中央が高く底面中央から外側に向かっていくにしたがって低くなる傾斜部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
【請求項４】
発光素子の底面に凸部を形成する工程と、
接合材を用いて、前記発光素子と基体とを前記発光素子の底面に形成した凸部により一定の隙間で接合する工程と
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項５】
凸部を形成する工程は、インクジェット印刷方式又はスクリーン印刷方式により金属ペースト材料を発光素子の底面に塗布して焼成して凸部を形成することを特徴とする請求項４記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
発光装置の製造方法は、さらに、
金属ペースト材料を発光素子の底面に塗布し焼成して金属膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項４又は５記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
発光装置の製造方法は、さらに、
発光素子の底面中央が高く底面中央から外側に向かっていくにしたがって低くなる傾斜部を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項４，５又は６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】
この発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関し、たとえば、発光素子の発光効率を高めるための実装構造を備えた半導体発光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体発光装置では、発光素子の発光効率を向上させる方法として、発光素子とそれを搭載する基体との間に一定の隙間を確保するための凸部を基体上に複数設けて、その凸部上に発光素子を搭載し、発光素子を水平に保つことで、光放射角度を安定させ、光の取出し効率向上を図っている。また、発光素子の温度上昇は発光効率を低下させる一因であるが、発光素子と基体との隙間を一定にすることで、発光素子の発熱を安定的かつ効率良く基体を経由して放散させることが可能となり、発光素子の発光効率を向上させている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８３８９９号公報
【特許文献２】特開平０５−１１０２０３号公報
【特許文献３】特開２００３−０３７３２４号公報
【特許文献４】特開２００１−１６８２５２号公報
【特許文献５】実願昭５９−１７１８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような発光装置にあっては、発光素子と基体との隙間を一定に保つ凸部を基体上に設けているため、発光素子を搭載する際に高い位置精度を必要とし、また、小型の発光素子の場合は、基体凸部と発光素子底面との接触する位置が不均等になりやすく、安定した搭載が困難になるという課題があった。
この発明は、生産性が高く、発光素子を常に安定した状態で搭載することのできる発光装置及びその製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る発光装置は、発光素子と基体との隙間を一定に保つ凸部を発光素子側に設けたものである。
また、この発明に係る発光装置の製造方法は、凸部を焼結銀やナノペースト等の高い熱伝導性を有する金属ペースト材料をインクジェット印刷方式やスクリーン印刷方式等により、任意の形状や高さに塗布焼成して形成するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、凸部を発光素子側に設けた構成により、発光素子を支持する凸部の位置が一定となり、発光素子の搭載位置精度の影響がなく、常に安定した搭載が可能となるため、より高い光学性能および放熱性能を得ることができる。
また、発光素子を基体に搭載する際の位置合せが容易となるため、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体発光装置を示す断面図であり、（ａ）は発光素子搭載前の状態を示し、（ｂ）は発光素子搭載後の状態を示す。
【図２】本発明の実施の形態１による発光素子の凸部の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２による半導体発光装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３による発光素子の凸部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による半導体発光装置を示す断面図である。
（ａ）は発光素子搭載前、（ｂ）は発光素子搭載後を示す。
基体１は、絶縁体である。基体１は、導体層２ａおよび２ｂを有する。
発光素子３は、上面に電極４とその反対面に凸部５が形成されている。
発光素子３は、導電性接着材等の接合材料６により、基体１の導体層２ａに固着し、ワイヤ配線７により基体１の回路と電気的に接続される。また、発光素子３の底面全体に導電層（あるいは発光素子３の底面の一部に電極）が形成されていてもよく、その場合は、発光素子３の底面の導電層（あるいは電極）が、導電性接着材等の接合材料６により、基体１の導体層２ａに電気的に接続される。発光素子３の底面には導電層（あるいは電極）がなくてもよい。
【０００９】
「発光素子の底面に凸部を形成する工程」および「塗布焼成工程」
凸部５は発光素子３の底面に焼結銀やナノペースト等の金属ペースト材料をインクジェット印刷やスクリーン印刷等によって、塗布焼成して複数個形成したものである。凸部５の形成材料には、接合材料６よりも高い熱伝導性を有する金属ペースト材料その他の高熱伝導性材料を用いるのが望ましい。
【００１０】
「凸部により一定の隙間で接合する工程」
発光素子３を基体１に固着する際、この凸部５によって、発光素子３は基体１の導体層２ａから上側に持ち上げられ、発光素子３の底面と基体１の導体層２ａとの間に確実に一定の隙間を設けることができる。
【００１１】
これによって、発光素子３を導体層２ａと水平に搭載することができるため、光放射角度が安定し、光の取出し効率を高めることができる。
【００１２】
複数の凸部５の高さは均等である。発光素子３と導体層２ａとの隙間が一定となるため、発光素子３から発生する熱を接合材料６および基体１を介して安定的に放散することが可能となる。これによって、発光素子３の温度を常に安定に保つことができ、発光効率の安定化を図ることが可能となる。
【００１３】
凸部５の高さは、０．０１〜０．０５ｍｍであるのがよい。これにより、基体１と発光素子３の線膨張係数が異なる場合に、発光素子３の発熱や周囲環境の温度変化等の熱ストレスに対して、凸部５によって得られる発光素子３と導体層２ａとの隙間に充填される接合材料６が緩衝材となるため、基体１と発光素子３との接合信頼性をより高めることが可能となる。
【００１４】
また、凸部５は発光素子３に設けていることから、発光素子３を基体１の導体層２ａに搭載する際に高度な位置合せ精度を必要としないため、生産性の向上を図ることができる。凸部を発光素子３に設けず基体１の導体層２ａに設けた場合は、導体層２ａの凸部に対して発光素子３がずれないように発光素子３を基体１の導体層２ａに搭載する必要があり高度な位置合せ精度を必要としてしまう。また、接合材料６にボールやころを混ぜて発光素子３と導体層２ａとの隙間が一定となるように接合する場合も、導体層２ａに対して発光素子３がずれないように発光素子３を導体層２ａに搭載する必要があり高度な位置合せ精度を必要としてしまう。
【００１５】
また、凸部５は発光素子３に設けていることから、発光素子３の底面側の表面積が凸部５の側面の表面積の分だけ増大するので、接合材料６による接合強度が増加し、発光素子３が導体層２ａから剥離することを防止することができる。
【００１６】
図２は、凸部５の形状と配置を示す平面図であり、（ａ）は点形状、（ｂ）は線形状の突起を設けた例を示す。点形状の場合は、円柱状、半球状、ボール状、お椀状、山状の形状がよい。線形状の場合は、四角柱状、三角柱状、かまぼこ状の形状がよい。
図２に示すように、凸部５は発光素子３の底面のコーナ（四角）に配置するのがよい。
また、さらに、凸部５は発光素子３の底面の中央にも配置するのがなおよい。
【００１７】
この凸部５の配置は、発光素子の底面中央を中心にして放射線状に配置しても良く、放射線状の配置は、点形状の凸部５又は線形状の凸部５のいずれでも形成できる。凸部５の配置は、十字状、Ｘ字状、Ｈ字状、などでもよいし、これらを組み合わせた配置でもよいし、その他の配置でもかまわない。
【００１８】
以上のように、この実施の形態では、発光素子の底面上に凸部を形成する工程と、接合材を用いて、前記発光素子と基体とを前記発光素子底面に設けた凸部により一定の隙間で接合する工程を有することを特徴とする半導体発光装置及びその製造方法を説明した。
【００１９】
この実施の形態によれば、凸部を発光素子側に設けた構成により、発光素子を支持する凸部の位置が一定となり、搭載位置精度の影響がなく、常に安定した搭載が可能となるため、より高い光学性能および放熱性能を得ることができる。
【００２０】
また、発光素子を基体に搭載する際の位置合せが容易となるため、生産性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、この実施の形態では、凸部を、焼結銀やナノペースト等の高い熱伝導性を有する金属ペースト材料をインクジェット印刷方式やスクリーン印刷方式により、任意の形状や高さに塗布焼成して形成したことを特徴とする半導体発光装置及びその製造方法を説明した。
【００２２】
この実施の形態によれば、大規模な半導体製造装置を用いることなく、安価な製造方法で発光素子底面に突起形状を設けることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による半導体発光装置を示す断面図である。
【００２４】
「金属膜を形成する工程」
発光素子３の底面に凸部５を形成する際に、凸部５と同じ材料の焼結銀やナノペースト等の金属ペースト材料をほぼ全面に薄く塗布焼成した金属膜８を同時に形成し、はんだ等の金属材料の接合材料６により、基体１の導体層２ａに固着し、ワイヤ配線７により基体１の回路と電気的に接続する。
【００２５】
この金属膜８を形成することによって、発光素子３の底面ほぼ全面が金属で覆われるため、接合材料６にはんだ等の金属材料を用いることで、発光素子３からの発熱をより効率的に基体１に放散させることが可能となり、発光効率を更に高めることができる。
なお、金属膜８は発光素子３にあらかじめ具備されていてもよい。
【００２６】
また、発光素子３から発光素子底面側に放射される光を発光素子３の上面や側面方向に反射させ、光の取り出し効率を格段に向上することができる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態では、前記金属ペースト材料を発光素子底面のほぼ全面に薄く塗布焼成した金属膜を形成し、基体との接合にはんだ等の金属材料を用いたことを特徴とする半導体発光装置及びその製造方法を説明した。
【００２８】
この実施の形態によれば、発光素子からの発熱を効率的に基体に放散させることが可能となり、発光効率を更に高めることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３による発光素子の凸部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。
【００３０】
「傾斜部を形成する工程」
本実施の形態は、凸部５を形成する金属ペースト材料を用い、インクジェット印刷等の方式にて、その塗布量の厚みを制御することにより、ピラミッド状の傾斜部９を形成したものである。傾斜部９の最大の高さは、凸部５の高さ以下である。
【００３１】
傾斜部９の高さは発光素子３の底面の中心で最も高く、外側周囲に向かっていくにしたがって低くなるように形成する。これにより、発光素子３を基体１に搭載する際に、発光素子３と接合材料６との間に発生する気泡は傾斜部９に沿って中央から外側に向かって押しだされ、発光素子３と接合材料６との間の気泡は接合時に排出除去される。このため、発光素子３と接合材料６と接合力や放熱性を向上することができる。傾斜部９は、ドーム状、富士山状、山状、円錐状、多角錐状に形成してもよい。
【００３２】
以上のように、この実施の形態では、発光素子底面に凸部と、前記発光素子の中心が最も高く、外側に向かっていくにしたがって低くなる傾斜部とを設けたことを特徴とする半導体発光装置及びその製造方法を説明した。
【００３３】
この実施の形態によれば、発光素子を基体に搭載する際に発光素子とはんだ等の接合材料との間に発生する気泡が傾斜部に沿って排出除去されるため、接合力や放熱性を向上することができる。
【００３４】
なお、従来から、底面に複数の電極を有するボール・グリッド・アレイ型パッケージ半導体装置が存在しているが、各実施の形態の発光装置は、
１．発光素子を有している点
２．底面全体が接合材料６により一つの導体層２ａに接合され、複数の凸部すべてが接続される点、
３．底面に金属膜８を有している点、
４．底面に傾斜部９を有している点
でボール・グリッド・アレイ型パッケージ半導体装置とは異なる。
【符号の説明】
【００３５】
１  基体、２  導体層、３  発光素子、４  電極、５  凸部、６  接合材料、７  ワイヤ配線、８  金属膜、９  傾斜部。
【図１】
2012243922.tif 000003
【図２】
2012243922.tif 000004
【図３】
2012243922.tif 000005
【図４】
2012243922.tif 000006