(57)【要約】【課題】ダム材を備えたＬＥＤ装置において、ダム材により取り囲まれた領域に白色レジストやシリコーン樹脂等の反射部材を配置しようとすると位置精度の高いフォトリソグラフィ法や印刷法を適用しなければならなくなる。【解決手段】ダム材１１が取り囲む領域の底部に反射性シリコーン樹脂２１を流動塗布する。ことのき反射性シリコーン樹脂２１の上面はＬＥＤ２２の上面より低い。反射性シリコーン樹脂２１の厚みは略３０〜５０μｍであると良い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を実装した回路基板上に該半導体発光素子を取り囲むダム材を備え、該ダム材が取り囲んだ領域に封止樹脂を充填し、該封止樹脂で前記半導体発光素子を封止する半導体発光装置において、
前記ダム材が取り囲む領域の底部に流動塗布した反射部材を備え、
該反射部材の上面が前記半導体発光素子の上面より低い
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記反射部材の厚みが略３０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記反射部材が反射性粒子を混練したシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記反射部材が反射性粒子を混練したセラミックインクであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子を実装した回路基板上に該半導体発光素子を取り囲むダム材を備え、該ダム材が取り囲んだ領域に封止樹脂を充填し、該封止樹脂で前記半導体発光素子を封止する半導体発光装置の製造方法において、
前記回路基板に前記半導体発光素子を実装し前記ダム材を形成する工程と、
前記ダム材の内側の領域であって前記半導体発光素子の占める領域を除いた領域に硬化前の前記反射部材を流し込み、該反射部材を硬化させる工程と、
前記ダム材の内側の領域に硬化前の前記封止樹脂を充填し、該封止樹脂を硬化させる工程と
を備えることを特徴とする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】
回路基板上に半導体発光素子を実装した半導体発光装置及びその製造方法に関し、詳しくは回路基板上において半導体発光素子をダム材が取り囲み、そのダム材が取り囲んだ領域に樹脂を充填し、その樹脂で半導体発光素子を封止する半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子（以後とくに断らない限りＬＥＤ素子と呼ぶ）を回路基板に実装しパッケージ化した半導体発光装置（以後とくに断らない限りＬＥＤ装置と呼ぶ）のなかで、発光効率を改善させるため回路基板表面に白色の反射部材を備えたＬＥＤ装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１の図１には白色レジスト層６（反射部材）を備えた光源装置１０（ＬＥＤ装置）が示されている。光源装置１０は、基板１(回路基板)上に一対の電極２，３が形成され、これらの電極２，３と接続された発光ダイオードのチップ４（ＬＥＤ素子）が透明樹脂７に封止されている。発光ダイオードのチップ４は、一方の電極２上に配置されて、この電極２と電気的に接続している。また、チップ４と他方の電極３との間は、ワイヤ５によって電気的に接続している。透明樹脂７は上面が球面となったドーム形状となっている。この基板１上に白色レジスト層６（反射部材）が形成されている。白色レジスト層６は、発光ダイオードのチップ４や、ワイヤ５が接続する電極３の端子付近が開口部となっており、開口部以外の部分では電極２，３を覆っている。開口部は矩形状となっており、開口部の壁面６Ａは、チップ４や電極３の端子に近い箇所にある。
【０００４】
ＬＥＤ装置は回路基板や封止部材、反射構造などの構成部品の形状によりさまざまな形態をとる。これらのなかで、主に照明装置向けとして回路基板に複数のＬＥＤ素子を配列させ、そのＬＥＤ素子を取り囲むダム材を設け、そのダム材が取り囲んだ領域に樹脂を充填しＬＥＤ素子を封止するＬＥＤ装置が知られている。例えば特許文献２の図１に示された半導体発光装置１００は配線基板１（回路基板）と堰２２（ダム材）を備えた４つの発光部２とを有している。堰２２は各発光部２に配置された複数の半導体発光素子２１を取り囲み、半導体発光素子２１は堰２２に囲われた領域で封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０１１７１号公報    （図１）
【特許文献２】特開２００９−１３５４８５号公報    （図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の図４ではダム材（堰２２）の外側に反射部材（白色コーティング層）を備えている。しかしながら発光効率を大幅に改善するにはダム材の内側に反射部材を配置することが望ましい。この場合、先ず硬化前の白色の反射部材を回路基板上の所望の位置に配置する。反射部材が白色レジストである場合には、フォトリソグラフィ法で外郭や開口部を形成する。反射部材が白色塗料（インク）である場合には印刷法を適用する。次に反射部材を硬化しＬＥＤ素子を実装する。最後にダム材の形成と封止樹脂の充填を行う。ところがＬＥＤ素子の実装部のような反射部材の開口領域で発光効率を著しく低下させないためには、フォトリソグラフィ法や印刷法において高い位置精度が必要になるという課題が発生する。
【０００７】
そこで本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、ダム材により取り囲まれた回路基板領域に反射部材を容易に配置できる半導体発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子を実装した回路基板上に該半導体発光素子を取り囲むダム材を備え、該ダム材が取り囲んだ領域に封止樹脂を充填し、該封止樹脂で前記半導体発光素子を封止する半導体発光装置において、
前記ダム材が取り囲む領域の底部に流動塗布した反射部材を備え、
該反射部材の上面が前記半導体発光素子の上面より低いことを特徴とする。
【０００９】
前記反射部材の厚みが略３０〜５０μｍであることが好ましい。
【００１０】
前記反射部材が反射性粒子を混練したシリコーン樹脂であっても良い。
【００１１】
前記反射部材が反射性粒子を混練したセラミックインクであっても良い。
【００１２】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子を実装した回路基板上に該半導体発光素子を取り囲むダム材を備え、該ダム材が取り囲んだ領域に封止樹脂を充填し、該封止樹脂で前記半導体発光素子を封止する半導体発光装置の製造方法において、
前記回路基板に前記半導体発光素子を実装し前記ダム材を形成する工程と、
前記ダム材の内側の領域であって前記半導体発光素子の占める領域を除いた領域に硬化前の前記反射部材を流し込み、該反射部材を硬化させる工程と、
前記ダム材の内側の領域に硬化前の前記封止樹脂を充填し、該封止樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子を避けながらダム材で囲まれた領域の底部に隙間なく反射部材を敷き詰めている。この反射部材は、この領域に流動性のある反射部材を塗布し、その反射部材を硬化させることで容易に形成できる。以上のように本発明の半導体発光装置は、反射部材がダム材により取り囲まれた領域に容易に配置できる構造を備えている。
【００１４】
同様に本発明の半導体発光装置の製造方法は、ダム材と半導体発光素子の間に流動性のある反射部材を塗布し硬化させることで容易に反射部材を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態におけるＬＥＤ装置の斜視図。
【図２】図１から蛍光体樹脂（封止樹脂）を除いたＬＥＤ装置の斜視図。
【図３】図２から反射性シリコーン樹脂（反射部材）を除いたＬＥＤ装置の斜視図。
【図４】図１に示すＬＥＤ装置の製造方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図１〜４を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。
【００１７】
図１により本実施形態のＬＥＤ装置１０の外観を説明する。図１はＬＥＤ装置１０を上面方向から眺めた斜視図である。回路基板１３上には＋電極１４と−電極１５、合わせマ
ーク１６が形成され、枠状のダム材１１が配置されている。ダム材１１の内側には蛍光体樹脂１２（封止樹脂）が充填されている。
【００１８】
＋及び−電極１４，１５並びに合わせマーク１６は銅箔上にニッケルと金をメッキした金属パターンである。ダム材１１はシリコーン樹脂中に二酸化チタン等の反射性粒子が分散したもので、蛍光樹脂１２の流れ止めとともに側面方向（回路基板と平行な方向）に向かう光を正面方向（回路基板に垂直な方向）に向かわせる反射体としても機能している。蛍光体樹脂１２はシリコーン樹脂中にＹＡＧ等の蛍光体が分散したもので、ＬＥＤ素子２２（図２に示す）の青色発光を白色化する。
【００１９】
図２により反射部材の配置関係を説明する。図２は図１から蛍光体樹脂１２を取り去ったＬＥＤ装置１０の斜視図である。ダム材１１の内側には４個のＬＥＤ素子２２が配列している。反射性シリコーン樹脂２１（反射部材）はダム材の内側領域のなかでＬＥＤ素子２２が占めていない領域に隙間なく存在する。反射性シリコーン樹脂２１は、溶媒とともに反射性粒子として二酸化チタンをシリコーン樹脂に混練し、このシリコーン樹脂をダム材１１とＬＥＤ素子２２の隙間に流動塗布し焼結したものである。
【００２０】
ダム材１１の内側の底部に流動塗布した反射性シリコーン樹脂２１は、その上面をＬＥＤ２２の上面より低くし、ＬＥＤ２２の側面から出射する光を妨害しないようにする。反射性シリコーン樹脂２１は厚さを略３０〜５０μｍにする。この厚さが３０μｍより小さいと反射性シリコーン樹脂２１の反射特性が回路基板１３の表面の影響をおおきく受ける。厚さが３０μｍ以上になると実用的なレベルになり、５０μｍあれば略完全に回路基板１３の影響を受けなくなる。
【００２１】
図３により反射性シリコーン樹脂２１の下部を説明する。図３は図２から反射性シリコーン樹脂２１を取り去ったＬＥＤ装置１０の斜視図である。反射性シリコーン樹脂２１を取り去ると、ダム材１１の内側に＋電極１４及び−電極１５に加え接続用の電極３１，３２、３３が現れる。ＬＥＤ素子２２はフリップチップ実装され、これらの電極１４，１５，３１，３２，３３とＬＥＤ素子２２のアノード及びカソードがバンプを介して接続している。これらのＬＥＤ素子２２は直列接続している。
【００２２】
電極１４，１５，３１，３２，３３は反射性シリコーン樹脂２１に覆われているので反射電極とする必要がない。つまり電極１４，１５，３１，３２，３３の表面は、反射率は高いが硫化やマイグレーションへの対策が必要な銀層ではなく、着色し反射率もそれほど高くないが安定な金層を備えている。
【００２３】
図４によりＬＥＤ装置１０の製造方法を説明する。図４はＬＥＤ装置１０の製造方法の説明図である。一般的にＬＥＤ装置１０を製造する場合、複数の回路基板１３が連結した集合基板にＬＥＤ装置１０を形成し、最後に集合基板を切断して個片化することが多い。しかしながら本実施形態では、説明を簡単にするため単個の回路基板１３で製造工程を説明している。また回路基板１３に実装されているＬＥＤ素子２２も１個とした。
【００２４】
（ａ）は回路基板１３上にＬＥＤ素子２２を実装してからダム材１１を形成する工程を示している。先ず回路基板１３にＬＥＤ素子２２をフリップチップ実装する。回路基板１３の電極とＬＥＤ素子２２の電極は金錫共晶で接合する。この金錫共晶接合は、接合温度が約３００℃であり、回路基板１３をマザー基板にリフロー（温度は約２６０℃）するとき接合部が固体のまま維持されているという特徴がある。次にＬＥＤ素子２２を実装したらディスペンサで硬化前のダム材１１を配置する。このダム材１１は、約１５０℃で硬化させる。ＬＥＤ装置１０の発光色を精度良くコントロールするためには蛍光体樹脂１２の厚さも精度良くコントロールされる必要がある。蛍光体樹脂１２は塗布量で規定されるた
め、厚さを精度よくするためにはダム材１１の形状も高精度である必要がある。
【００２５】
（ｂ）は反射性シリコーン樹脂２１を配置する工程である。ダム材１１の内側の領域にＬＥＤ素子２２の上面を超えないように、ディスペンサでダム材１１とＬＥＤ素子２２の間の領域に硬化前の反射性シリコーン樹脂２１を塗布する。図示していないが、ＬＥＤ素子２２同士の隙間にも反射性シリコーン樹脂２１をいき亘らせる。焼結温度は約１５０℃であり、焼結後の反射性シリコーン樹脂２１の厚さが５０μｍ程度になると回路基板１３表面が完全に見えなくなる。
【００２６】
（ｃ）はダム材１１の内側の領域においてＬＥＤ素子１０を蛍光体樹脂１２で封止する工程である。ディスペンサにより正確な量の蛍光体樹脂１２をダム材１１の内側の領域に充填し、１５０℃で蛍光体樹脂１２を硬化させる。
【００２７】
本発明はもともと備えられていたダム材を活用し、塗布により反射部材の正確な配置を簡単に実現したものである。本実施形態ではＬＥＤ素子１０を回路基板に実装した後、反射部材を流動塗布しているので、反射部材はＬＥＤ素子接合時の高温の影響を受けることがないためシリコーンをはじめとするさまざまな樹脂が使えるようになる。また、反射部材は樹脂に限られず、オルガノポリシロキサン等のバインダー中に、溶媒とともに二酸化チタン粒子等の反射性粒子を混練した反射性セラミックインクでも良い。このセラミックインクはガラス質でありながら触媒により１５０℃程度の比較的低い温度で焼結できる。また無機質であるためＬＥＤ素子２２の発光で劣化せず長寿命化に寄与できるという特徴もある。
【００２８】
本実施形態では封止樹脂として蛍光体樹脂１２を使っていたが、封止樹脂は必ずしも蛍光体を含有しなくても良く、透明な封止樹脂や散乱材を混練した封止樹脂であっても良い。また蛍光体も封止樹脂中に混練させることに限定する必要はなく、樹脂の上部に蛍光体層を形成したりＬＥＤ素子２２の周辺部だけに蛍光体層を局在化させたりしても良い。
【００２９】
本実施形態ではＬＥＤ素子２２をフリップチップ実装していた。しかしながらＬＥＤ素子の実装方法はフリップチップ実装に限られず、ＬＥＤ素子の半導体層をＬＥＤ装置の上面側に向け、ワイヤで給電するフェイスアップ実装法であっても良い。なお本実施形態で採用したフリップチップ実装用のバンプには電解メッキ法等で形成したメッキバンプやスタッドバンプが使える。このときメッキバンプは厚さが２０〜３０μｍ程度であり、スタッドバンプは厚さが１００μｍ前後なので、反射部材を流動塗布すると回路基板１３とＬＥＤ素子２２の隙間に反射部材２１が入り込む。ＬＥＤ素子２２の下に反射部材を配置したくない場合は、ＬＥＤ素子２２下の領域に予めアンダーフィル材を配置しておくと良い。
【符号の説明】
【００３０】
１０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１…ダム材、
１２…蛍光体樹脂（封止樹脂）、
１３…回路基板、
１４…＋電極、
１５…−電極、
１６…合わせマーク、
２１…反射性シリコーン樹脂（反射部材）、
２２…ＬＥＤ素子（半導体発光素子）、
３１，３２，３３…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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