(57)【要約】【課題】発光素子をホットプレス加工によりガラス封止するための加熱されたガラスが金型に付着することを防ぐことが可能な発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】発光装置の製造方法は、ＬＥＤ素子２が搭載されたＡｌ２Ｏ３基板３の素子搭載面側にガラス４を配置する工程と、ガラス４のＡｌ２Ｏ３基板３とは反対側の面に対向して金属製の薄板７を配置する工程と、Ａｌ２Ｏ３基板３側の上金型８及び薄板７側の下金型６によるホットプレス加工によりガラス４をＡｌ２Ｏ３基板３の発光素子搭載面に融着し、ＬＥＤ素子２をガラス４によって封止する工程と、ガラス４の冷却後にガラス４に付着した薄板７を取り外す工程とを含む。【選択図】図２
2012054270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が搭載された基板の発光素子搭載面側に板状ガラスを配置する工程と、
前記板状ガラスの前記基板とは反対側の面に対向して金属製の薄板を配置する工程と、
前記基板側の第１の金型及び前記薄板側の第２の金型によるホットプレス加工により前記板状ガラスを前記基板の前記発光素子搭載面に融着し、前記発光素子を前記板状ガラスによって封止する工程と、
前記板状ガラスの冷却後に前記板状ガラスに付着した前記薄板を前記板状ガラスから取り外す工程とを含む発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属製の薄板は、前記冷却後における前記板状ガラスよりも外力によって変形しやすい柔軟性を有する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属製の薄板は、タンタル、モリブデン、ステンレス、及び銅からなる群から選択される少なくとも１種の金属を主として含有し、０．０２〜０．５ｍｍの厚みを有する請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の金型は、前記第１の金型に向かって突出して形成された突起部を有し、前記金属製の薄板は、前記第２の金型の前記突起部を含む加圧面の形状に沿うように形成された請求項１乃至３のいずれか１項に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】
本発明は、搭載基板上の発光素子が金型を用いてガラスにより封止される発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板上の発光素子がガラスにより封止された発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置は、複数の発光素子を配線基板に搭載しておき、板状の低融点ガラスのホットプレス加工を行うことにより各発光素子を一括してガラスにより封止し、その後ダイシングして個片化することで発光装置を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の発光装置の製造方法では、複数の発光素子が搭載された配線基板の搭載面に加熱により軟化した低融点ガラスを重ね、ヒータにより温度調整された下金型と上金型でホットプレス加工を行うことにより、配線基板の搭載面に低融点ガラスを融着させて発光素子を封止する。ホットプレス加工の後には上金型を下金型から離間させて低融点ガラスにより封止された配線基板及び発光素子を取り出すが、上金型を離間させる際、低融点ガラスの一部が上金型に付いて剥離したり、低融点ガラスが上金型から取り外せなくなる場合があった。このような場合には、その配線基板及び発光素子を製品として用いることができなくなる他、上金型から低融点ガラスを取り除く作業が必要となる。
【０００５】
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、加熱されたガラスが金型に付着することを防ぐことが可能な発光装置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】
本発明は、上記目的を達成するため、発光素子が搭載された基板の発光素子搭載面側に板状ガラスを配置する工程と、前記板状ガラスの前記基板とは反対側の面に対向して金属製の薄板を配置する工程と、前記基板側の第１の金型及び前記薄板側の第２の金型によるホットプレス加工により前記板状ガラスを前記基板の前記発光素子搭載面に融着し、前記発光素子を前記板状ガラスによって封止する工程と、前記板状ガラスの冷却後に前記板状ガラスに付着した前記薄板を前記板状ガラスから取り外す工程とを含む発光装置の製造方法を提供する。
【０００７】
上記発光素子の製造方法において、前記金属製の薄板は、前記冷却後における前記板状ガラスよりも柔らかい柔軟性を有するとよい。
【０００８】
また、上記発光素子の製造方法において、金属製の薄板は、タンタル、モリブデン、ステンレス、及び銅からなる群から選択される少なくとも１種の金属を主として含有し、０．０２〜０．５ｍｍの厚みを有するとよい。
【０００９】
また、前記第２の金型は、前記第１の金型に向かって突出して形成された突起部を有し、前記金属製の薄板は、前記第２の金型の前記突起部を含む加圧面の形状に沿うように形成するとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱されたガラスが金型に付着することを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
【図２】図２は、ホットプレス加工を行うためのプレス装置、及びプレス装置にセットされたＡｌ２Ｏ３基板等を示す概略図であり、（ａ）はホットプレス加工前の状態を、（ｂ）はホットプレス加工中の状態を、それぞれ示す。
【図３】図３は、薄板除去工程においてガラスから薄板を除去している状態を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係るホットプレス加工を行うためのプレス装置、及びプレス装置にセットされたＡｌ２Ｏ３基板等を示す概略図であり、（ａ）はホットプレス加工前の状態を、（ｂ）はホットプレス加工中の状態を、それぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
（発光装置１の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。
【００１３】
この発光装置１は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなる発光素子としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２と、ＬＥＤ素子２を搭載するＡｌ２Ｏ３基板３と、タングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成されてＡｌ２Ｏ３基板３に形成される回路パターン３１ａ，３１ｂと、ＬＥＤ素子２と回路パターン３１ａ，３１ｂとを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ３２ａ，３２ｂと、ＬＥＤ素子２を封止するとともにＡｌ２Ｏ３基板３と接着されるガラス封止部４０とを有する。
【００１４】
Ａｌ２Ｏ３基板３は、表面および裏面にメタライズされたＷ−Ｎｉ−Ａｕからなる回路パターン３１ａ，３１ｂを導通させるビアホール３０ａ，３０ｂを有している。
【００１５】
ガラス封止部４０は、低融点ガラスによって形成されており、金型によるホットプレス加工によってＡｌ２Ｏ３基板３と接着された後にダイサーでカットされ、上面４０ａおよび側面４０ｂを有して矩形状に形成されている。
【００１６】
このように構成された発光装置１は、回路パターン３１ａ，３１ｂ及びＡｕスタッドバンプ３２ａ，３２ｂを介してＬＥＤ素子２に通電することにより、ＬＥＤ素子２の発光光をガラス封止部４０の上面４０ａ及び側面４０ｂから放出する。
【００１７】
（発光装置１の製造方法）
次に、発光装置１の製造方法について、図２及び図３を参照して説明する。発光装置１の製造工程は、Ａｌ２Ｏ３基板３にＬＥＤ素子２を搭載する搭載工程、プレス装置１０内にＬＥＤ素子２が搭載されたＡｌ２Ｏ３基板３を配置する基板配置工程、Ａｌ２Ｏ３基板３の上にガラス封止部４０となるガラス４を配置するガラス配置工程、ガラス４の上に薄板７を配置する薄板配置工程、ガラス４を加熱してＡｌ２Ｏ３基板３にホットプレスするホットプレス工程、ホットプレス後に薄板７を除去する薄板除去工程、及びダイシングによりＬＥＤ素子２を個片化して発光装置１とするダイシング工程を含む。以下、これら各工程について詳細に説明する。
【００１８】
（搭載工程）
まず、ビアホール３０ａ，３０ｂが形成されたＡｌ２Ｏ３基板３を用意し、Ａｌ２Ｏ３基板３の表面及び裏面に回路パターン３１ａ，３１ｂの形状に応じてタングステンペーストをスクリーン印刷する。このＡｌ２Ｏ３基板３は複数のＬＥＤ素子２を搭載可能な大きさ（例えば、２２．５ｍｍ角）であり、ビアホール３０ａ，３０ｂはそれぞれのＬＥＤ素子２について形成されている。
【００１９】
次に、タングステンペーストが印刷されたＡｌ２Ｏ３基板３を１０００℃余で熱処理することによりタングステンを基板３に焼き付け、さらにこのタングステン上にＮｉめっき、Ａｕめっきを施すことで回路パターン３１ａ，３１ｂを形成する。次に、Ａｌ２Ｏ３基板３の素子搭載面側（表面側）に複数のＬＥＤ素子２を搭載し、それぞれのＬＥＤ素子２の電極をＡｕスタッドバンプ３２ａ，３２ｂによって回路パターン３１ａ，３１ｂに電気的に接合する。
【００２０】
（基板配置工程）
図２は、ホットプレス加工を行うためのプレス装置１０、及びプレス装置１０にセットされたＡｌ２Ｏ３基板３等を示す概略図であり、（ａ）はホットプレス加工前の状態を、（ｂ）はホットプレス加工中の状態を、それぞれ示す。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、プレス装置１０は、ヒータ５と、ヒータ５によって加熱される第１の金型としての下金型６と、下金型６に対向して配置され、下金型６に対して鉛直方向に相対移動可能な第２の金型としての上金型８とを有している。
【００２２】
基板配置工程では、下金型６にＡｌ２Ｏ３基板３の裏面側を接触させて、下金型６の上に複数のＬＥＤ素子２が搭載されたＡｌ２Ｏ３基板３を載置する。
【００２３】
（ガラス配置工程）
ガラス配置工程では、複数のＬＥＤ素子２が搭載されたＡｌ２Ｏ３基板３の素子搭載面側（上面側）に対向して、発光装置１のガラス封止部４０（図１参照）となる板状のガラス４を配置する。このガラス４は、６００℃以下の温度で軟化する低融点ガラスからなり、Ａｌ２Ｏ３基板３よりも小さく（例えば、２０．０ｍｍ角）形成され、所定の厚み（例えば０．７ｍｍ）を有している。また、ガラス４は、Ａｌ２Ｏ３基板３からはみ出す部分が無いように、その下側の面を複数のＬＥＤ素子２の表面に接触させて、Ａｌ２Ｏ３基板３と平行になるように載置される。
【００２４】
（薄板配置工程）
薄板配置工程では、ガラス４のＡｌ２Ｏ３基板３との対向面とは反対側の面に対向して、薄板７を配置する。この薄板７は、タンタル、モリブデン、ステンレス、及び銅からなる群から選択される少なくとも１種の金属を主として含有し、ガラス４よりも薄い０．０２〜０．５ｍｍの厚みを有する金属板からなる。また、薄板７はガラス４よりも大きく（例えば、２１．０ｍｍ角）、ガラス４の全体を覆うように、下金型６側の下側面７ａをガラス４の表面に接触させて載置される。
【００２５】
（ホットプレス工程）
ホットプレス工程では、まずヒータ５で発した熱を下金型６、Ａｌ２Ｏ３基板３、及びＬＥＤ素子２を介してガラス４に伝導し、ガラス４を軟化させる。次に、図略の加圧装置により上金型８を下金型６に向かって移動させ、窒素雰囲気中にて所定の圧力で軟化したガラス４をＡｌ２Ｏ３基板３に押し付けてホットプレス加工を行う。本実施の形態では、ガラス４を６００℃以上に加熱し、その後６０ｋｇｆの圧力で上金型８を下金型６に向かって加圧する。なお、上金型８を下金型６の温度と同等もしくはそれよりも低い温度に加熱しておいてもよい。
【００２６】
このホットプレス加工により、ガラス４がＡｌ２Ｏ３基板３の素子搭載面のうちＬＥＤ素子２が搭載されていない領域に融着し、複数のＬＥＤ素子２のそれぞれがガラス４によって封止される。
【００２７】
また、このホットプレス加工では、上金型８とガラス４との間に薄板７が介在し、上金型８は薄板７を介してガラス４を加圧する。このため、上金型８は薄板７の上側面７ｂに接触するが、上金型８がガラス４に直接接触することはない。
【００２８】
ホットプレス加工が終了したら、上金型８を下金型６から離れるように上方に移動させ、ガラス封止された複数のＬＥＤ素子２が搭載されたＡｌ２Ｏ３基板３をプレス装置１０から取り出す。この際、ガラス４の表面には薄板７が付着している。
【００２９】
（薄板除去工程）
図３は、薄板除去工程においてガラス４から薄板７を除去している状態を示す概略図である。
【００３０】
薄膜除去工程では、ホットプレス加工されたガラス４が冷却されて硬化した後、ガラス４から薄板７を取り外す。この作業は、例えばＡｌ２Ｏ３基板３を治具に固定し、ガラス４を工具等で把持して手作業によって行うことができる。薄板７は、硬化したガラス４よりも外力によって変形しやすい柔軟性を有しており、ガラス４を大きく撓ませることなくガラス４から取り外すことができる。
【００３１】
（ダイシング工程）
ダイシング工程では、薄板７を除去したガラス４をＡｌ２Ｏ３基板３と共にダイシングにより切断し、複数の発光素子１に個片化する。このダイシングは、Ａｌ２Ｏ３基板３をダイサーにセットし、複数のＬＥＤ素子２の間をダイシングブレードによりカットすることにより行う。個片化されたそれぞれのＬＥＤ素子２、Ａｌ２Ｏ３基板３、回路パターン３１ａ，３１ｂ、及びガラス４（ガラス封止部４０）は、発光装置１を構成する。
【００３２】
（実施の形態の効果）
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００３３】
（１）上金型８は薄板７を介してガラス４を押圧するので、上金型８がガラス４に接触することなくホットプレス加工を行うことができる。よって、ホットプレス加工後に容易に上金型８とガラス４とを分離でき、軟化したガラス４の一部が上金型８に付着して残留することがない。
【００３４】
（２）ホットプレス加工されたＡｌ２Ｏ３基板３及びガラス４は、プレス装置１０から直ちに取り出すことができるので、プレス装置１０は次のホットプレス加工を早期に行うことができる。
【００３５】
（３）薄板７はタンタル、モリブデン、ステンレス、又は銅を主成分とするので、適度な柔軟性を有し、ガラス４を損傷させることなく取り外すことができる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。
図４は、本実施の形態に係る製造方法におけるホットプレス加工を示す概略図であり、（ａ）はホットプレス加工前の状態を、（ｂ）はホットプレス加工中の状態を、それぞれ示す。
【００３７】
本実施の形態は、図４（ａ）に示すように、上金型９が平板上の本体部９０と、本体部９０から下金型６に向かって突出して形成された突起部９１とを有し、この上金型９の加圧面に沿うように薄板７Ａが形成されている点で第１の実施の形態と異なっている。この突起部９１は、Ａｌ２Ｏ３基板３の複数のＬＥＤ素子２が搭載された領域を囲うように形成されている。
【００３８】
薄板７Ａは、第１の実施の形態と同様に、タンタル、モリブデン、ステンレス、及び銅からなる群から選択される少なくとも１種の金属を主として含有し、０．０２〜０．５ｍｍの厚みを有する金属板からなる。また、薄板７Ａは、上金型９の本体部９０の加圧面９０ａ、及び突起部９１の加圧面９１ａに沿う形状に予め成型され、上金型９に固定された図略の係止部材によって上金型９の加圧面９０ａ，９１ａに接するように保持される。
【００３９】
図４（ｂ）に示すように、上金型９が下金型６に向かって加圧されると、突起部９１がガラス４に食い込み、プレス圧によるガラス４の外方への流動が規制される。
【００４０】
このホットプレス工程の後、第１の実施の形態と同様に薄板除去工程及びダイシング工程の加工が行われ、複数の発光装置１が得られる。
【００４１】
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、プレス圧によるガラス４の外方への流動が規制されるので、ガラス４にかかる圧力が上金型９の加圧面９０ａに対応した領域内で均等化される。これにより、ガラス４のＡｌ２Ｏ３基板３への融着をより確実に行うことができる。
【００４２】
［他の実施の形態］
以上、本発明の発光装置の製造方法を上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００４３】
例えば、上記各実施の形態では上金型８，９を下金型６に向かって移動させることによりホットプレス加工を行ったが、下金型６を上金型８，９に向かって移動させるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記各実施の形態では、１つの発光装置１に１つのＬＥＤ素子２が含まれるように発光装置１を構成したが、１つの発光装置が複数のＬＥＤ素子２を含んでもよい。
【００４５】
またさらに、上記の各実施の形態では、Ａｌ２Ｏ３基板にＬＥＤ素子を搭載したが、ＡｌＮ基板等のその他のセラミック基板やＷ−Ｃｕ等のメタル基板に代替可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１…発光装置、２…ＬＥＤ素子、３…Ａｌ２Ｏ３基板、４…ガラス、５…ヒータ、６…下金型、７，７Ａ…薄板、７ａ…下側面、７ｂ…上側面、８，９…上金型、１０…プレス装置、３０ａ，３０ｂ…ビアホール、３１ａ，３１ｂ…回路パターン、３２ａ，３２ｂ…Ａｕスタッドバンプ、４０…ガラス封止部、４０ａ…上面、４０ｂ…側面、９０…本体部、９０ａ，９１ａ…加圧面、９１…突起部
【図１】
2012054270.tif 000003
【図２】
2012054270.tif 000004
【図３】
2012054270.tif 000005
【図４】
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