(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子の側面を白色部材で埋めていても、製造が容易で発光効率の優れたＬＥＤ装置を提供する。【解決手段】回路基板２２にＬＥＤ素子２１をフリップチップ実装する。ＬＥＤ素子２１は側面を白色部材１１で取り囲まれている。白色部材１１は反射性微粒子とシリコーン樹脂からなるバインダを含有している。このときＬＥＤ素子２１の上面と白色部材１１の上面とが略一致し、ＬＥＤ素子２１及び白色部材１１の上面に蛍光体層１５がある。【選択図】図１
2012069645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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において、
前記半導体発光素子は前記回路基板上にフリップチップ実装され、
前記半導体発光素子の側面を取り囲む白色部材を備え、
該白色部材は反射性微粒子とバインダを含有し、
前記半導体発光素子の上面と前記白色部材の上面とが略一致したことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子及び前記白色部材の上面に蛍光体層を備え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】
前記白色部材の前記バインダが焼結するとガラス質となる無機バインダ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】
前記白色部材のバインダが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５】
前記半導体発光素子と前記回路基板の間隙に前記白色部材が充填されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置の製造方法は、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の製造方法において、
前記回路基板が連結した集合基板を準備する準備工程と、
該集合基板に前記半導体発光素子をフリップチップ実装する実装工程と、
前記集合基板の全面に反射性微粒子を含有する白色部材を塗布する塗布工程と、
該白色部材を研磨する研磨工程と、
前記半導体発光装置を単個に分離する個片化工程と
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７】
前記研磨工程の後に蛍光体を含有した蛍光樹脂を塗布する蛍光樹脂塗布工程を備えることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光樹脂塗布工程の後に前記蛍光樹脂を研磨する蛍光樹脂研磨工程を備えることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記個片化工程の前に透明樹脂を塗布する透明樹脂塗布工程を備えることを特徴とする請求項６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。
【請求項１０】
前記白色部材のバインダが焼結するとガラス質となる無機バインダであることを特徴とする請求項６から９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１１】
前記白色部材のバインダがシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項６から９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、回路基板上に半導体発光素子をフリップチップ実装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）を回路基板に実装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、ＬＥＤ素子の側面に反射部材を設けたＬＥＤ装置が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の図１を図４に示す。図４は、反射剤入りの第１封止樹脂６がＬＥＤチップ４（ＬＥＤ素子）の周囲を埋めるようにしたＬＥＤ装置の断面図である。ＬＥＤチップ４は、セラミック材により作られたリフレクトケース１の中央に配置され、リフレクトケース１は四角錘状の開口２を備えている。ＬＥＤチップ４はリードフレーム３ａにダイボンディングされ、ＬＥＤチップ４の上面電極はリードフレーム３ｂとボンディングワイヤ５により接続している。
【０００４】
このＬＥＤチップ４は、エピタキシャル発光層から青色光が発光し、ＺｎＳｅ基板から黄色光が発光する。この黄色光と青色光のうち側方に向う光は第１封止樹脂６の反射材で反射しＬＥＤチップ４内へ戻される。下方に向う光はＬＥＤチップ４の底面に形成された反射層（図示せず）で反射される。このようにして最終的に青色光及び黄色光の全てがＬＥＤチップ４の上面から出射する。この結果、二色混合が効果的に行われ高輝度の白色光が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４３６２５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１のＬＥＤ装置は、ＬＥＤチップ４の上面と封止樹脂６の上面が一致している。上面同士を一致させる手法について特許文献１に記載はないが、ボンディングワイヤ５を損傷しないように封止樹脂６を配置させるには、ふつうディスペンサで正確な量の封止樹脂６を滴下するものと推定される。しかしながら精度の高い塗布は煩瑣であるばかりでなく、リフレクトケース１のようにＬＥＤチップ４を囲む部材を必要とするので一般的でない。またこのＬＥＤ装置はボンディングワイヤ５があるため発光効率を落としている。さらに近年の主流となっている青色(又は近紫外)発光ダイオードと蛍光体を備えるＬＥＤ装置でもない。
【０００７】
そこで本発明は、これらの課題を解決するため、ＬＥＤ素子の側面を白色樹脂又は白色インクで埋めていても、製造が容易で発光効率の優れたＬＥＤ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】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、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において、
前記半導体発光素子は前記回路基板上にフリップチップ実装され、
前記半導体発光素子の側面を取り囲む白色部材を備え、
該白色部材は反射性微粒子とバインダを含有し、
前記半導体発光素子の上面と前記白色部材の上面とが略一致したことを特徴とする。
【０００９】
前記半導体発光素子及び前記白色部材の上面に蛍光体層を備えても良い。
【００１０】
前記白色部材の前記バインダが焼結するとガラス質となる無機バインダであっても良い。
【００１１】
前記白色部材のバインダがシリコーン樹脂であっても良い。
【００１２】
前記半導体発光素子と前記回路基板の間隙に前記白色部材が充填されているのが好ましい。
【００１３】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置の製造方法は、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の製造方法において、
前記回路基板が連結した集合基板を準備する準備工程と、
該集合基板に前記半導体発光素子をフリップチップ実装する実装工程と、
前記集合基板の全面に反射性微粒子を含有する白色部材を塗布する塗布工程と、
該白色部材を研磨する研磨工程と、
前記半導体発光装置を単個に分離する個片化工程と
を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記研磨工程の後に蛍光体を含有した蛍光樹脂を塗布する蛍光樹脂塗布工程を備えていても良い。
【００１５】
前記蛍光樹脂塗布工程の後に前記蛍光樹脂を研磨する蛍光樹脂研磨工程を備えても良い。
【００１６】
前記個片化工程の前に透明樹脂を塗布する透明樹脂塗布工程を備えても良い。
【００１７】
前記白色部材のバインダが焼結するとガラス質となる無機バインダであっても良い。
【００１８】
前記白色部材のバインダがシリコーン樹脂であっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の半導体発光層装置は、反射性微粒子を含有した白色部材で回路基板上にフリップチップ実装した半導体発光素子の周囲を埋め、半導体発光素子と白色部材の上面同士を略一致させている。フリップチップ実装した半導体発光素子は上側（出射側）が透明基板、下側（実装側）が半導体層となる。この結果、接続用のボンディングワイヤが不要となるばかりでなく、白色部材を簡易な塗布法で配置しても研磨によって白色部材の上面と透明基板の上面とを簡単に一致させることができる。さらにボンディングワイヤによる光の損失もなくなっている。以上のように本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子の側面を白色部材で埋めていても製造が容易で発光効率が良い。
【００２０】
本発明の半導体発装置の製造方法は、回路基板が連結した集合基板に半導体発光素子をフリップチップ実装し、集合基板の全面に反射性微粒子を含有する白色部材を塗布してから、白色部材の上面を研磨し半導体発光素子の上面を露出させている。以上のように本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子の側面を白色部材で埋める際に集合基板に対し塗布及び研磨を行うため製造が容易であり、前述のようにボンディングワイヤがないので発光効率を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図１に示したＬＥＤ装置の製造方法の説明図。
【図４】従来のＬＥＤ装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図１〜３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。
【００２３】
図１は本実施形態のＬＥＤ装置（半導体発光装置）の断面図である。ＬＥＤ装置１０（半導体発光装置）は、回路基板２２上にＬＥＤ素子２１（半導体発光素子）をフリップチップ実装している。回路基板２２において板材２０上面に形成された電極１７はスルーホール１８を介して板材２０の下面に形成された電極１９と接続している。ＬＥＤ素子２１ではサファイア基板１２の下面に半導体層１３が形成され、半導体層１３に２個のバンプ１４が付着している。半導体層１３は発光層を備えたダイオードであり、それぞれのバンプ１４はアノードとカソードに相当する。バンプ１４は金属共晶接合により電極１７と接続している。
【００２４】
酸化チタン（反射性微粒子）をシリコーン樹脂（バインダ）に混練し加熱硬化させた白色シリコーン樹脂１１（白色部材）がＬＥＤ素子２１の側面を取り囲んでいる。またＬＥＤ素子２１と回路基板２２の間隙にも白色シリコーン樹脂１１が充填されている。ＬＥＤ素子２１の上面と白色シリコーン樹脂１１の上面とは一致している。ＬＥＤ素子２１及び白色シリコーン樹脂１１の上面に蛍光体層１５がある。蛍光体層１５には透明樹脂層１６が積層している。
【００２５】
板材２０は、厚さが数百μｍで、熱伝導性を考慮して樹脂、セラミック、金属から選ぶ。電極１７，１９は、例えば２０μｍ程度の銅箔上にニッケル層と金層を積層したものである。板材２０が樹脂の場合、スルーホール１８は熱伝導性をよくするため内部を金属ペーストで埋めておくと良い。サファイア基板１２は厚さが８０〜１２０μｍ、半導体層１３は厚さが７μｍ程度であり、バンプ１４は電解メッキ法で形成すれば厚さが１０〜３０μｍ程度になる。ＬＥＤ素子２１から下方向に出射した光を効率良く上方に向けるには、ＬＥＤ素子２１と回路基板２２の間に充填された白色シリコーン樹脂１１は厚さが３０μｍ以上あることが好ましい。蛍光体層１５は厚さが１００μｍ程度、透明樹脂層１６は厚さが数十μｍである。
【００２６】
図２によりＬＥＤ装置１０から出射する光の様子を説明する。図２は図１のＡで囲んだ領域の拡大図に、半導体層１３から出射した青色の光線Ｌ１，Ｌ２を書き加えたものである。半導体層１３から出射する青色光のうち光線Ｌ１は、サファイア基板１２、蛍光体層１５及び透明樹脂層１６を通りＬＥＤ装置１０から出射する。光線Ｌ２はサファイア基板１２の側面を抜け白色シリコーン樹脂１１に侵入し、ここで反射性微粒子により反射し再びサファイア基板１２に戻り、蛍光体層１５と透明樹脂層１６を通りＬＥＤ装置１０から出射する。下に向った光線（図示せず）は、下方の白色シリコーン樹脂１１、バンプ１４、又はフリップチップ実装用ＬＥＤ素子２１の反射層（図示せず、フリップチップ実装用ＬＥＤ素子は反射層を備えることが多い）で反射し上に向う。以上のようにＬＥＤ素子２１の半導体層１３から出射した光線Ｌ１，Ｌ２等は、吸収などの損失を除きサファイア基板の上面を通ってＬＥＤ装置１０から出射する。蛍光体層１５では青色光の一部が蛍光体により波長変換され、この波長変換された光と青色光の加色混合により白色化する。なお
蛍光体層１５の発光は等方的であるが下に向った光線は前述の青色光と同様にして上に向う。
【００２７】
図３により本実施形態のＬＥＤ装置１０の製造方法を説明する。図３はＬＥＤ装置１０の製造方法の説明図である。（ａ）は回路基板２２（番号は図示せず）が連結した集合基板２３を準備する準備工程である。集合基板２３は大判の板材２０に多数の回路基板領域を備え、各回路基板領域には電極１７、スルーホール１８（図示せず）と、電極１９（図示せず）が形成されている。
【００２８】
（ｂ）は集合基板２３にＬＥＤ素子２１をフリップチップ実装する実装工程である。一個ずつＬＥＤ素子２１を集合基板２３上に配置してもよいし、予め回路基板２３の電極ピッチにあわせて粘着シート上にＬＥＤ素子２１を配列させ、この粘着シートを集合基板２３に重ね、多数のＬＥＤ素子２１を一括して集合基板２３に配置しても良い。ＬＥＤ２１の配置が完了したらＬＥＤ素子２１を加圧及び加熱し電極１７に接合する。
【００２９】
（ｃ）は集合基板２３の全面に反射性微粒子を含有する白色シリコーン樹脂１１を塗布する塗布工程である。白色シリコーン樹脂１１はＬＥＤ素子２１を覆って良いので、スキージを使って集合基板２３に白色シリコーン樹脂１１を配置しても良い。最後に白色シリコーン樹脂を１５０℃程度に加熱し硬化させる。
【００３０】
（ｄ）は白色シリコーン樹脂１１を研磨する研磨工程である。白色シリコーン樹脂１１がＬＥＤ素子２１の上面に一致するまで研磨する。このときＬＥＤ素子２１の上面を多少研磨しても良い。
【００３１】
（ｅ）は蛍光体を含有した蛍光樹脂を塗布し蛍光体層１５を形成する蛍光樹脂塗布工程である。蛍光体はＹＡＧ等の黄色蛍光体、又は珪酸塩系の緑色蛍光体と窒化物系の赤色蛍光体を組み合わせたものであり、バインダはシリコーンで良い。蛍光樹脂は塗布後、１５０℃程度で硬化させる。
【００３２】
（ｆ）は蛍光体層１５を研磨する蛍光樹脂研磨工程である。ＬＥＤ装置１０の発光色（白色の色座標）は蛍光体の量に大きく影響されるので蛍光体層１５の研磨で厚さを調整する。また蛍光体として珪酸塩系の緑色蛍光体と窒化物系の赤色蛍光体を組み合わせた場合、ＬＥＤ素子２１のピーク波長の影響にも配慮する必要がある。
【００３３】
（ｇ）は透明樹脂を塗布し透明樹脂層１６を形成する透明樹脂塗布工程である。透明樹脂層１６は蛍光体層１５の機械的保護とともにガスバリヤとしも機能する。透明樹脂はシリコーンで良く、塗布後硬化させる。
【００３４】
（ｈ）は集合基板２０からＬＥＤ装置１０を単個に分離する個片化工程である。透明樹脂層１６まで形成された集合基板２３をダイシング装置により切断しＬＥＤ装置１０を個片化する。
【００３５】
本実施形態では、白色リコーン樹脂１１の塗布工程（ｃ）の後に白色シリコーン樹脂１１の研磨工程（ｄ）を備えていた。研磨工程（ｄ）は、高精度のディスペンサで塗布量を制御し、白色シリコーン樹脂１１の上面とＬＥＤ素子２１の上面を略一致させれば省くことができる。同様に本実施形態では蛍光樹脂塗布工程（ｅ）後の蛍光樹脂研磨工程（ｆ）も精度の高いディスペンサを使えば省略できる。しかしながら本実施形態のように集合基板によるＬＥＤ装置の製造方法は、多数のＬＥＤ素子を一括加工できるので研磨工程は大きな負荷とはならない。透明樹脂層１６及び透明樹脂塗布工程（ｇ）も、蛍光体層１５の強度が充分で蛍光体の耐環境性（特に水分）が高い場合は省略できる。
【００３６】
本実施形態では白色部材としてバインダをシリコーン樹脂としていた。白色部材としてはオルガノポリシロキサンのように焼結するとガラス質となる無機バインダと反射性微粒子とを混練し固化した白色セラミックインクでも良い。この白色セラミックインクは触媒により１５０℃程度で硬化する。また白色セラミックインクはバインダが無機質であるため光劣化が少ないという特徴もある。
【００３７】
本実施形態ではＬＥＤ素子２１は青色光を発光していたが、ＬＥＤ素子２１は近紫外光を発光しても良い。この場合、蛍光体層１５には青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を混錬しておく。このとき可視光は演色性が向上するばかりでなく、発光部位がＬＥＤ素子２１の上面だけになるので方位角による色ムラが低減する。また白色が不要な場合は蛍光体層１５はなくても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１…白色シリコーン樹脂（白色部材）、
１２…サファイア基板、
１３…半導体層、
１４…バンプ、
１５…蛍光体層、
１６…透明樹脂層、
１７，１９…電極、
１８…スルーホール、
２０…板材、
２１…ＬＥＤ素子（半導体発光素子）、
２２…回路基板、
２３…集合基板、
Ｌ１，Ｌ２…光線。
【図１】
2012069645.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012069645.tif 000005
【図４】
2012069645.tif 000006