(57)【要約】【課題】封止部材に接続電極が直接形成されたＬＥＤ装置は、基板に形成した接続電極を封止部材側に転写するようにしていたので製造しづらかった。あわせて封止部材が樹脂であると水蒸気などガスが透過し蛍光体を劣化させることがあった。【解決手段】接続電極１８上に、白色反射部材１７及びＬＥＤ素子１６、並びに蛍光体層１２、ガラス１１が積層している。ＬＥＤ素子１６はバンプ１５を備え、接続電極１８と接続している。白色反射部材１７は、ガラス１１とともにＬＥＤ素子１６を封止している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を封止する封止部材が接続電極を備えた半導体発光装置において、
前記半導体発光素子が突起電極を備え、
前記半導体発光素子の前記突起電極側と反対側に蛍光体層とガラスが積層し、
前記半導体発光素子の側面及び前記突起電極を除く底面が白色反射部材により封止され、
該白色反射部材の下面に前記接続電極を備え、
該接続電極が前記突起電極と接続する
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記突起電極がメッキ電極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】
前記白色反射部材が前記蛍光体層の側部を封止してい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】
前記ガラスが凹部を備え、該凹部に蛍光体層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
半導体発光素子を封止する封止部材が接続電極を備えた半導体発光装置の製造方法において、
大判のガラスを準備するガラス準備工程と、
前記ガラスに蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記蛍光体層を備えた前記ガラスに、突起電極を備えた複数の前記半導体発光素子を配置する半導体発光素子配置工程と、
前記半導体発光素子の側面と、前記突起電極を除く電極面を白色反射部材で覆う白色部材配置工程と、
前記突起電極に接続するように前記白色反射部材上に前記接続電極を形成する接続電極形成工程と、
該接続電極が形成された前記大判のガラスを前記半導体発光装置に個片化する個片化工程と
を備えることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記蛍光体層形成工程において前記ガラスに前記蛍光体層を印刷することを特徴とする請求項５に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体発光素子配置工程において粘着シートに複数の前記半導体発光素子を配列してから前記大判のガラスに転写することを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記白色反射部材配置工程において前記突起電極を覆うように前記白色反射部材を塗布してから、該突起電極が露出するように該白色反射部材を研磨することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記接続電極を電解メッキ法で形成することを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の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】
本発明は、封止部材に接続電極を形成した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）を封止部材で取り囲み、この封止部材に外部基板との接続電極を直接的に形成させた半導体発光装置（以後とくに断らない限りＬＥＤ装置と呼ぶ）が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の図２Ａ〜Ｄを図５（ａ）〜（ｄ）に再掲示し、図５に示されたＬＥＤ装置とその製造方法を説明する。図５は従来のＬＥＤ装置の構造と製造方法の説明図である。まず図５（ｄ）により薄型パッケージ電子デバイス２１６（ＬＥＤ装置）の構造を説明する。薄型パッケージ電子デバイス２１６は、下部に電気接続部２０２，２０４，２０６（接続電極）を備え、電気接続部２０４上には接着剤２１８を介して電子デバイス２０８（ＬＥＤ素子）がダイボンドされ、固定材２１４（封止部材）で電気接続部２０２，２０４，２０６及び電子デバイス２０８をモールド固定している。なお、電気接続部２０２，２０６と電子デバイス２０８はワイヤボンド２１０，２１２で接続している。
【０００４】
図５（ａ）〜（ｄ）によりこの薄型パッケージ電子デバイス２１６の製造方法を説明する。基板２００上には３つの電気接続部２０２，２０４，２０６（トレース又はパッド等）が設けられている（ａ）。電子デバイス２０８は電気接続部２０４の上に接着剤２１８により搭載され、電子デバイス２０８と電気接続部２０２，２０６をワイヤボンド２１０，２１２で結合する（ｂ）。次に電子デバイス２０８と電気接続部２０２〜２０６、ワイヤボンド２１０，２１２を固定剤２１４で封止固定する（ｃ）。最後に基板２００を除去し、電気接続部２０２〜２０６が薄型パッケージ電子デバイス２１６上のパッケージ接続部として露出する（ｄ）。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７３６０５号公報  （図２Ａ〜Ｄ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示したようなＬＥＤ装置では、電極（電気接続部２０２〜２０６）を備えた基板（基板２００）にＬＥＤ素子（電子デバイス２０８）を実装し、封止部材（固定部材２１４）でＬＥＤ素子とともに基板表面をモールドしてから、基板だけを除去し封止部材下面に電極を残す。すなわちＬＥＤ素子の実装に耐えられるよう基板にしっかり接着した電極をこの基板から剥がすことになり、基板除去に困難がともなう。
【０００７】
また良く知られた手法として封止部材（固定部材２１４）に蛍光体を含有させ、ＬＥＤ装置の色度を調整する場合、封止部材が樹脂であると、樹脂が水蒸気等のガスを透過しやすいため蛍光体が劣化しＬＥＤ装置の寿命を短くすることがある。長寿命化に有効なガラスによる気密封止は、例えばＬＥＤ素子を実装する基板上にガラスキャップを備える構造をとるように、基板が必須となるので、ＬＥＤ素子を実装する基板を持たず封止部材に接続電極を形成したＬＥＤ装置には適用できない。
【０００８】
そこで本発明は、これらの課題を解決するため、封止部材に接続電極を形成しても、長寿命でありながら製造し易い半導体発光装置及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明は、半導体発光素子を封止する封止部材が接続電極を備えた半導体発光装置において、
前記半導体発光素子が突起電極を備え、
前記半導体発光素子の前記突起電極側と反対側に蛍光体層とガラスが積層し、
前記半導体発光素子の側面及び前記突起電極を除く底面が白色反射部材により封止され、
該白色反射部材の下面に前記接続電極を備え、
該接続電極が前記突起電極と接続することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体発光装置はガラスと白色反射部材で蛍光体層と半導体発光素子を封止している。ガス透過性の極めて少ないガラスは、半導体発光装置とともに蛍光体層を挟持し半導体発光素子直上の蛍光体層を水蒸気などのガスから防御する。白色反射部材は半導体発光素子から発した光線を上部にのみ向かわせるので、封止部材であるとともに反射枠も兼ねている。またガラスは硬質であるため半導体発光装置の強度を高めている。突起電極は接続電極と半導体発光素子間に白色反射部材が存在できるようにし、白色反射部材による半導体発光素子の封止を確保している。
【００１１】
前記突起電極がメッキ電極であると良い。
【００１２】
前記白色反射部材が前記蛍光体層の側部を封止していることが好ましい。
【００１３】
前記ガラスが凹部を備え、該凹部に蛍光体層が形成されていても良い。
【００１４】
上記課題を解決するため本発明は、半導体発光素子を封止する封止部材が接続電極を備えた半導体発光装置の製造方法において、
大判のガラスを準備するガラス準備工程と、
前記ガラスに蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記蛍光体層を備えた前記ガラスに、突起電極を備えた複数の前記半導体発光素子を配置する半導体発光素子配置工程と、
前記半導体発光素子の側面と、前記突起電極を除く電極面を白色反射部材で覆う白色部材配置工程と、
前記突起電極に接続するように前記白色反射部材上に前記接続電極を形成する接続電極形成工程と、
該接続電極が形成された前記大判のガラスを前記半導体発光装置に個片化する個片化工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の製造方法は、大判のガラスに、蛍光体層の形成、半導体発光装置の配置、白色反射部材からなる層の形成、接続電極層の形成、というように層ないし部材を積み重ね、こうして作成された半導体発光装置の集合体を最後に個片化する。
【００１６】
前記蛍光体層形成工程において前記ガラスに前記蛍光体層を印刷しても良い。
【００１７】
前記半導体発光素子配置工程において粘着シートに複数の前記半導体発光素子を配列してから前記大判のガラスに転写しても良い。
【００１８】
前記白色反射部材配置工程において前記突起電極を覆うように前記白色反射部材を塗布してから、該突起電極が露出するように該白色反射部材を研磨しても良い。
【００１９】
前記接続電極を電解メッキ法で形成しても良い。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明の半導体発光装置は、ガラスと半導体発光素子により蛍光体層を挟んでいるので、蛍光体層が水蒸気などのガスから防御されるとともに、半導体発光素子の側部及び底部も白色反射部材で封止されているので長寿命化が達成される。さらに上部のガラスから下に向かって蛍光体層、白色反射部材及び半導体発光素子、並びに接続電極を積層した構造であるので製造し易い。
【００２１】
さらに本発明の半導体発光装置の製造方法は、前述の半導体発光装置の構造そのものから由来する長寿命性及び製造し易さに加え、大判のガラスで工程を進め最後に個片化する集合工法であるため製造効率が良く製造し易い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。
【図２】図１に示したＬＥＤ装置の製造方法の説明図。
【図３】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。
【図４】本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。
【図５】従来のＬＥＤ装置の構造と製造方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
（第１実施形態）
【００２４】
図１は本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０（半導体発光装置）の断面図である。ガラス１１の下面には蛍光体層１２が付着し、さらに蛍光体層１２の下面にＬＥＤ素子１６が付着している。ＬＥＤ素子１６は、サファイア基板１３（透明基板）の下に半導体層１４を備え、半導体層１４の下面にアノード用及びカソード用のバンプ１５（突起電極）が付着している。蛍光体層１２及びＬＥＤ素子１６の側面、並びにバンプ１５が占める領域を除くＬＥＤ素子１６の底面は白色反射部材１７で封止されている。白色反射部材１７は、外郭がガラス１１と等しく、下面にバンプ１５と接続する２個の接続電極１８を備えている。
【００２５】
蛍光体層１２は、珪酸塩系（又は窒化物系）の緑色蛍光粒子及び窒化物系の赤色蛍粒子とともにオルガノポリシロキサンなど焼結するとガラス質になるバインダを含み、厚みが７０〜１００μｍである。このバインダは無機質であるため耐光性が良くＬＥＤ装置１０の長寿命化にとって好ましい。なおオルガノポリシロキサンなどの無機バインダの代わりにシリコーン樹脂などの有機バインダを使っても良い。また蛍光体層１２にビーズ等のスペーサを混入させても良い。この場合、蛍光体層１２の厚さがスペーサで決定されるようになり、高い精度で厚さが管理されＬＥＤ装置１０毎の色度が均一になる。
【００２６】
ＬＥＤ素子１６のサファイア基板１３は厚さが８０〜１２０μｍであるが、さらに薄くすればサファイア基板１３の側面から出射する光が減り、上方へ向かう光が増える。半導体層１４は厚さが７μｍ程度であり、ｐ型半導体層とｎ型半導体層を含む青色発光ダイオードである。半導体層１４の下面にはｐ型半導体層及びｎ型半導体層の露出部があり、それぞれの露出部にバンプ１５が形成され、バンプ１５はアノード及びカソード電極となる。バンプ１５は電解メッキ法で形成し、厚さが１０〜３０μｍ程度になる。なおｎ型半導
体層の露出部だけにｎ側のバンプ１５を形成するのではなく、層間絶縁膜と金属配線を追加し、ｐ型半導体層上にもｎ側のバンプ１５を積層させるようにすると、バンプ形状に対する自由度が増すためＬＥＤ装置１０の電極設計が楽になる。
【００２７】
白色反射部材１７は、二酸化チタン等の反射性微粒子、前述のオルガノポリシロキサンなどの無機バインダ、溶媒及び触媒とを混練したペーストを１５０℃程度で焼結したものである。高度な長寿命化が不要な場合は、蛍光体層１２と同様にシリコーン樹脂などの有機バインダを使っても良い。また接続電極１８はメッキ用共通電極であるＴｉＷ層と、電解メッキ法で作成したＣｕ層、Ｎｉ層及びＡｕ層とを有し、総厚が１０μｍ程度である。
【００２８】
ＬＥＤ装置１０の配光特性を簡単に説明する。半導体層１４から出射した青色光のうち直接上方に向かう成分は、一部がＬＥＤ装置１０から出射し、残りが蛍光体層１４を励起する。半導体層１４から横又は下方に出射した青色光は、ＬＥＤ素子１６の側面に配置された白色反射部材１７、半導体層１４に含まれる反射層（一般に突起電極を備えるＬＥＤ素子は反射層を備えることが多い）で反射し上方に向かう。同様にこの青色光で励起された蛍光体層１２による緑色光及び赤色光も全て上方に向かう（吸収等の損失は無視する）。これらの青色光、緑色光及び赤色光が混色し、白色光が得られる。
【００２９】
図２により図１のＬＥＤ装置１０の製造方法を説明する。図２はＬＥＤ装置１０を製造するための工程説明図である。（ａ）は、大判のガラス１１を準備するガラス準備工程を示している。
【００３０】
（ｂ）は、ガラス１１に蛍光体層１２を形成する蛍光体層形成工程を示している。ペースト状の蛍光体層１２をガラス１１に印刷する。その後、流動性が無いながらもタック性を保持する程度まで蛍光体層１２を仮硬化する。
【００３１】
（ｃ）は、蛍光体層１２を備えたガラス１１に、バンプ１５を備えた複数のＬＥＤ素子１６を配置する半導体発光素子配置工程を示している。粘着シート（図示せず）上にＬＥＤ素子１６を蛍光体層１２の印刷ピッチで配列し、この粘着シートをガラス１１に重ね、ＬＥＤ素子１６を大判のガラス１１に一括して転写する。粘着シートは加熱すると粘着性を失うものが良く、ＬＥＤ素子１６の転写時に粘着シートを裏面から加圧及び加熱する。ＬＥＤ素子１６のバンプ１５を上側にしてソーターにより蛍光体層１２にＬＥＤ素子１６を一個ずつ配置しても良い
【００３２】
（ｄ）及び（ｅ）は、ＬＥＤ素子１６の側面と、バンプ１５を除くＬＥＤ素子１６の電極面を白色反射部材１７で覆う白色部材配置工程を示している。まずバンプ１５の上面が埋まる程度に白色反射部材１７をガラス１１上に配置しスキージで平坦化する（ｄ）。その後１５０℃程度で焼成しバインダを硬化させる。このとき蛍光体層１２のバインダも硬化する。次に研磨材や刃で白色反射部材１７の表面を削りバンプ１５の上面を露出させる（ｅ）。なお白色反射部材１７の上面がバンプ１５の上面より低くなるように塗布しても良い。このときは白色反射部材１７を塗布したらバンプ１５の上面を磨く。またバンプ１５の表面を露出させるのにリフトオフ法を用いても良い。
【００３３】
（ｆ）は、バンプ１５に接続するように白色反射部材１７上に接続電極１８を形成する接続電極形成工程を示している。先ず白色反射部材１７及びバンプ１５上面全体にスパッタ法でＴｉＷからなるメッキ用共通電極を形成する。次にホトリソグラフィ法により、接続電極１８を形成する領域が開口したメッキ用マスクを形成する。続いて電解メッキ法で開口部にＣｕ層を形成し、その後Ｎｉ層とＡｕ層を形成する。メッキ用マスクを除去したら最後に接続電極１８をマスクとして接続電極１８間のメッキ用共通電極をエッチングする。以上のようにして白色反射部材１７上にバンプ１５と接続した接続電極１８が形成さ
れる。Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕ層を形成するのに電解メッキ法を採用したが、電解メッキ法だけに限られず、蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法など他のメッキ法でも良い。しかしながら電解メッキ法は大気中及び低温で処理できるため扱いやすい。また接続電極１８は印刷法で形成しても良い。
【００３４】
（ｇ）は、接続電極１８が形成された大判のガラス１１をＬＥＤ装置１０に個片化する個片化工程を示している。ダイシング装置を使って、白色反射部材１７ごとガラス１１を切断し単個のＬＥＤ装置１０を分離する。
【００３５】
ＬＥＤ素子１６は反射層を備えているものとしていたが、反射層を備えていないときはＬＥＤ素子１６底部の白色反射部材１７に加え、バンプ１５の反射を利用してもよい。この場合、バンプ１５の半導体層１４側の面を高反射アルミとするのが好ましい。
（第２実施形態）
【００３６】
図３により本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ装置３０を説明する。図３はＬＥＤ装置３０の断面図である。ＬＥＤ装置３０は、第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０に対し、蛍光体層３２がガラス１１の下面全体に広がっていることと、このため白色反射部材３７が蛍光体層３２の側面に付着していないことが相違している。蛍光体層３２の側面は外気に触れているが、蛍光体層３２の厚さが７０〜１００μｍ程度と薄い上、ＬＥＤ素子１６の直上だけの蛍光体層３２が劣化していなければ良いので、一定レベルの寿命は確保できる。さらに長寿命化させる場合はＬＥＤ装置３０の側面にガスバリア層を形成すると良い。
【００３７】
ＬＥＤ装置３０の製造方法は、第１実施形態の図２（ｂ）の蛍光体層形成工程において採用した印刷法の代わりに、コーター等を使ってガラス１１面全体に均一な厚さの蛍光体層３２を形成する。その他の工程は第１実施形態を同じである。この結果、蛍光体層形成工程において印刷マスクが不要になり位置あわせも粗いもので済むため、第１実施形態よりも製造が容易になる。
（第３実施形態）
【００３８】
図４により本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ装置４０を説明する。図４はＬＥＤ装置４０の断面図である。ＬＥＤ装置４０は、第１実施形態のＬＥＤ装置１０に対し、ガラス４１が凹部を備えること、その凹部下面に蛍光体層４２が配置されていること、並びにＬＥＤ素子１６及び白色反射部材４７が凹部に入り込んでいることが相違している。このような構造にすることで、蛍光体層４２及び白色反射部材４７とガラス４１の密着性を改善できる。また白色反射部材４７が薄くなるので、白色反射部材４７のクラックや割れなどが発生しにくくなる。
【００３９】
ＬＥＤ装置４０の製造方法としては、まず大判のガラス４１を準備するガラス準備工程において、大判のガラス４１に凹部を形成する。凹部はエッチング法で形成し、エッチング液にはフッ化アンモニウムを用いる。また蛍光体層形成工程においては、ディスペンサで適量の蛍光体ペーストを各凹部に滴下し、必要に応じて硬化前の蛍光体層４２を仮硬化する。これ以降の工程は第１実施形態の図２（ｃ）〜（ｇ）に等しい。
【符号の説明】
【００４０】
１０，３０，４０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１，４１…ガラス、
１２，３２，４２…蛍光体層、
１３…サファイア基板、
１４…半導体層、
１５…バンプ（突起電極）、
１６…ＬＥＤ素子（半導体発光素子）、
１７，３７，４７…白色反射部材、
１８…接続電極。
【図１】
2012138454.tif 000003
【図２】
2012138454.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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