(57)【要約】【課題】１個の実装基板に複数個の発光素子を同時にフリップチップ接続することが可能な発光装置の製造方法を低コストに提供する。【解決手段】圧着用治具１６の略平坦な押圧面１６ａを各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに当接させ、圧着用治具１６を用いて各ＬＥＤチップ１４を同時に加熱しながら実装基板１１に向けて押圧することにより、接続部材１３を変形させ、圧着用治具１６の押圧面１６ａを各リフレクタ１５の頂部に当接させる。その後、圧着用治具１６を取り外し、変形した形状が保持された接続部材１３を介して配線層１２に各ＬＥＤチップ１４をフリップチップ接続させる。ここで、ＬＥＤチップ１４と接続部材１３とを合わせた高さＨｂは、リフレクタ１５の高さＨａよりも大きくなるように設定されており、各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａが、リフレクタ１５の頂部から突出している。【選択図】  図１
2017092092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の実装基板には複数個の発光素子毎に個別のリフレクタが配置形成されており、前記実装基板に形成された配線層に対して、接続部材を介して前記発光素子を仮接続する第１工程と、
圧着用治具の略平坦な押圧面を前記複数個の発光素子の上面に当接させ、前記圧着用治具を用いて前記複数個の発光素子を同時に加熱しながら前記実装基板に向けて押圧することにより、前記接続部材を変形させ、前記圧着用治具の押圧面を前記複数個のリフレクタの頂部に当接させる第２工程と、
前記圧着用治具を取り外し、変形した形状が保持された前記接続部材を介して、前記配線層に前記複数個の発光素子をフリップチップ接続させる第３工程と
を備え、
前記第１工程にて、前記発光素子と前記接続部材とを合わせた高さは、前記リフレクタの高さよりも大きくなるように設定され、前記発光素子の上面が前記リフレクタの頂部から突出している、発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程にて前記発光素子の上面に略平坦な板材を載置し、
前記第２工程にて、前記圧着用治具の略平坦な押圧面を前記板材の上面に当接させ、前記圧着用治具を用いて前記板材を介して前記複数個の発光素子を同時に加熱しながら前記実装基板に向けて押圧することにより、前記接続部材を変形させ、前記板材の下面を前記複数個のリフレクタの頂部に当接させる、
請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記板材は軟性を有する、
請求項２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記板材の下面に熱硬化性または熱軟化性の接着材を塗布しておき、前記第２工程にて加熱された前記接着材を介して、前記板材を前記発光素子および前記リフレクタに接着固定させる、
請求項２または請求項３に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程３の後に前記板材を除去する工程を備えた、
請求項２または請求項３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】
本発明は発光装置の製造方法に係り、詳しくは、１個の実装基板に複数個の発光素子を同時にフリップチップ接続する発光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１個の搭載基板に複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップをフリップチップ接続する技術が開示されている。
特許文献２には、リフレクタが形成された実装基板にＬＥＤ素子を実装し、そのＬＥＤ素子に対して蛍光体シートを加熱圧着ツールで圧着する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６５７５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より、１個の実装基板に複数個のＬＥＤチップをフリップチップ接続する際には、全てのＬＥＤチップを同時に加熱圧着するための圧着用治具（加熱圧着ツール）を用いる。
このとき、ＬＥＤチップ毎に個別のリフレクタが実装基板に配置形成されている場合には、圧着用治具がリフレクタを避けてＬＥＤチップのみを押圧する必要があるため、リフレクタの寸法形状やＬＥＤチップの配置状態に合わせた圧着用治具を用意しなければならない。
そのため、従来技術では、リフレクタの寸法形状やＬＥＤチップの配置状態が異なる発光装置のパッケージに応じて、多種類の圧着用治具を作製しておく必要があり、製造コストが増大するという問題があった。
【０００５】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、１個の実装基板に複数個の発光素子を同時にフリップチップ接続することが可能な発光装置の製造方法を低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【０００７】
＜第１局面＞
第１局面は、
１個の実装基板には複数個の発光素子毎に個別のリフレクタが配置形成されており、前記実装基板に形成された配線層に対して、接続部材を介して前記発光素子を仮接続する第１工程と、
圧着用治具の略平坦な押圧面を前記複数個の発光素子の上面に当接させ、前記圧着用治具を用いて前記複数個の発光素子を同時に加熱しながら前記実装基板に向けて押圧することにより、前記接続部材を変形させ、前記圧着用治具の押圧面を前記複数個のリフレクタの頂部に当接させる第２工程と、
前記圧着用治具を取り外し、変形した形状が保持された前記接続部材を介して、前記配線層に前記複数個の発光素子をフリップチップ接続させる第３工程と
を備え、
前記第１工程にて、前記発光素子と前記接続部材とを合わせた高さは、前記リフレクタの高さよりも大きくなるように設定され、前記発光素子の上面が前記リフレクタの頂部から突出している、発光装置の製造方法である。
【０００８】
第１局面では、第１工程にて、発光素子の上面がリフレクタの頂部から突出している。そのため、第２工程にて、圧着用治具の略平坦な押圧面により、複数個の発光素子を同時に押圧することができる。
第１局面によれば、略平坦な押圧面を有する圧着用治具を用いるため、リフレクタの寸法形状やＬＥＤチップの配置状態に関係なく、同じ圧着用治具を共通して使用することが可能であり、発光装置のパッケージに応じて多種類の圧着用治具を作製しておく必要が無いことから、製造コストを低減することができる。
【０００９】
＜第２局面＞
第２局面は、第１局面において、
前記第１工程にて前記発光素子の上面に略平坦な板材を載置し、
前記第２工程にて、前記圧着用治具の略平坦な押圧面を前記板材の上面に当接させ、前記圧着用治具を用いて前記板材を介して前記複数個の発光素子を同時に加熱しながら前記実装基板に向けて押圧することにより、前記接続部材を変形させ、前記板材の下面を前記複数個のリフレクタの頂部に当接させる。
【００１０】
第２局面では、圧着用治具が板材を介して発光素子の上面に当接するため、圧着用治具により発光素子の上面に傷が付くのを防止すると共に、圧着用治具から過大な熱が発光素子に加えられて発光素子が故障するのを防止することができる。
【００１１】
＜第３局面＞
第３局面は、第２局面において、前記板材は軟性を有する。
第３局面では、複数個の発光素子の上面の高さにバラツキがある場合に、軟性を有する板材により、その高さバラツキを吸収することが可能であるため、複数個の発光素子を確実にフリップチップ接続することができる。
【００１２】
＜第４局面＞
第４局面は、第２局面または第３局面において、前記板材の下面に熱硬化性または熱軟化性の接着材を塗布しておき、前記第２工程にて加熱された前記接着材を介して、前記板材を前記発光素子および前記リフレクタに接着固定させる。
第４局面では、板材を発光素子およびリフレクタに接着固定する工程を別途設ける必要が無いため製造コストが増大しないことに加えて、確実な接着固定を容易に実現できる。
【００１３】
＜第５局面＞
第５局面は、第２局面または第３局面において、前記工程３の後に前記板材を除去する工程を備える。
第５工程では、板材を備えない発光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【図２】第１実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【図３】従来技術の発光装置１０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【図４】第２実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【図５】第３実施形態の発光装置３０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【図６】第３実施形態の発光装置３０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【図７】第４実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための概略縦断面の端面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略する。
また、各図面では、説明を分かり易くするために、各実施形態の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは必ずしも一致しないことがある。
【００１６】
＜第１実施形態＞
第１実施形態の発光装置１０の製造方法の各工程について説明する。
工程１（図１（Ａ）を参照）：実装基板１１の平坦な表面には配線層１２が形成されている。
配線層１２上には接続部材（接合部材）１３が置かれ、接続部材１３上にはＬＥＤチップ１４が置かれており、接続部材１３を介して配線層１２にＬＥＤチップ１４が仮接続（仮接合）されている。
ＬＥＤチップ１４の上面１４ａは略平坦に形成されている。
配線層１２を含む実装基板１１の表面には、複数個のＬＥＤチップ１４毎に個別のリフレクタ１５が配置形成されており、ＬＥＤチップ１４はリフレクタ１５に囲まれている。
リフレクタ１５の開口部に近づくにつれてリフレクタ１５の横断面積が大きくなるように、リフレクタ１５の内周壁面は傾斜している。そのため、ＬＥＤチップ１４の放射光は、リフレクタ１５の内周壁面により反射され、リフレクタ１５の開口部から効率的に放射される。
【００１７】
接続部材１３には、例えば、バンプ、金属ペースト、金属ナノペースト、異方性導電接着剤などがある。
リフレクタ１５は、例えば、セラミックス材料（酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなど）、合成樹脂材料（エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ナイロン樹脂など）により形成されている。
【００１８】
ここで、ＬＥＤチップ１４と接続部材１３とを合わせた高さＨｂは、リフレクタ１５の高さＨａよりも大きくなるように設定されている（Ｈｂ＞Ｈａ）。
そのため、各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａが、リフレクタ１５の頂部（上部）から突出している。
尚、高さＨａは、配線層１２の表面からＬＥＤチップ１４の上面１４ａまでの寸法である。
また、高さＨｂは、配線層１２の表面からリフレクタ１５の頂部までの寸法である。
【００１９】
工程２（図１（Ｂ）を参照）：圧着用治具１６の略平坦な押圧面１６ａを下向きにし、その押圧面１６ａを各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに当接させる。
その結果、圧着用治具１６の押圧面１６ａと各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａとが同一の仮想平面上に位置する。
工程３（図１（Ｃ）を参照）：圧着用治具１６を用い、各ＬＥＤチップ１４を同時に加熱しながら実装基板１１に向けて押圧することにより、接続部材１３を変形させ、圧着用治具１６の押圧面１６ａを各リフレクタ１５の頂部に当接させる。
【００２０】
工程４（図２（Ａ）を参照）：圧着用治具１６を取り外すと、接続部材１３は工程３で変形した形状が保持される。
その結果、接続部材１３を介して配線層１２にＬＥＤチップ１４がフリップチップ接続され、配線層１２とＬＥＤチップ１４とが接続部材１３を用いて電気的および機械的に接続される。
工程５（図２（Ｂ）を参照）：実装基板１１および配線層１２をダイシングし、個々の発光装置１０を切り出して分割する。
【００２１】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態の発光装置１０の製造方法では、工程１（第１工程）にて、各ＬＥＤチップ１４の上面が各リフレクタ１５の頂部から突出している。そのため、工程３（第２工程）にて、圧着用治具１６の略平坦な押圧面１６ａにより、各ＬＥＤチップ１４を同時に押圧することができる。
第１実施形態では、略平坦な押圧面１６ａを有する圧着用治具１６を用いるため、各リフレクタ１５の寸法形状や各ＬＥＤチップ１４の配置状態に関係なく、同じ圧着用治具１６を共通して使用することが可能であり、発光装置１０のパッケージに応じて多種類の圧着用治具を作製しておく必要が無いことから、製造コストを低減することができる。
【００２２】
それに対して、図３に示す従来技術では、圧着用治具JGが各リフレクタ１５を避けて各ＬＥＤチップ１４のみを押圧する必要があるため、各リフレクタ１５の寸法形状や各ＬＥＤチップ１４の配置状態に合わせた凸部JGａを備えた圧着用治具JGを用意しなければならない。
そのため、従来技術では、各リフレクタ１５の寸法形状や各ＬＥＤチップ１４の配置状態が異なる発光装置１０のパッケージに応じて、凸部JGａの寸法形状や配置箇所が異なる多種類の圧着用治具JGを作製しておく必要があり、製造コストが増大するという問題があった。
第１実施形態によれば、このような従来技術の問題を解決することができる。
【００２３】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の発光装置１０の製造方法の各工程について説明する。
工程１（図４（Ａ）を参照）：第１実施形態の工程１と同じである。
工程２（図４（Ｂ）を参照）：上下両面が略平坦に形成された１個の板材２１を用意し、その板材２１を各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに載置する。
工程３（図４（Ｃ）を参照）：圧着用治具１６の略平坦な押圧面１６ａを下向きにし、その押圧面１６ａを板材２１の上面に当接させる。
その結果、圧着用治具１６の押圧面１６ａと板材２１の上面とが同一の仮想平面上に位置する。
そして、圧着用治具１６を用い、板材２１を介して各ＬＥＤチップ１４を同時に加熱しながら実装基板１１に向けて押圧することにより、接続部材１３を変形させ、板材２１の下面を各リフレクタ１５の頂部に当接させる。
【００２４】
工程４（図示略）：第１実施形態の工程４と同じく、圧着用治具１６を取り外すと、接続部材１３は工程３で変形した形状が保持され、接続部材１３を介して配線層１２にＬＥＤチップ１４がフリップチップ接続される。そして、板材２１を除去する。
工程５（図示略）：第１実施形態の工程５と同じである。
【００２５】
第２実施形態において、第１実施形態と異なるのは、板材２１を備える点である。
従って、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
そして、第２実施形態では、圧着用治具１６が板材２１を介して各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに当接するため、圧着用治具１６により各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに傷が付くのを防止すると共に、圧着用治具１６から過大な熱が各ＬＥＤチップ１４に加えられて各ＬＥＤチップ１４が故障するのを防止することができる。
また、第２実施形態では、工程４にて板材２１を除去するため、板材２１を備えない発光装置１０が得られる。
【００２６】
ところで、第２実施形態において、軟性を有する板材２１を用いれば、各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａの高さにバラツキがある場合に、板材２１の軟性により、その高さバラツキを吸収することが可能であるため、各ＬＥＤチップ１４を確実にフリップチップ接続することができる。
尚、板材２１の軟性の度合は、各ＬＥＤチップ１４の高さバラツキを吸収した上で、各ＬＥＤチップ１４を確実に押圧可能なように、実験的に最適値を求めて設定すればよい。
【００２７】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の発光装置３０の製造方法の各工程について説明する。
工程１（図５（Ａ）を参照）：第１実施形態の工程１と同じである。
工程２（図５（Ｂ）を参照）：各ＬＥＤチップ１４毎に個別の蛍光体板３１を用意し、その蛍光体板３１を各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに載置する。
蛍光体板３１の上下両面は略平坦に形成されている。
蛍光体板３１は、蛍光体（例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系など）の微粒子を含有した透明材料（例えば、合成樹脂材料、ガラス材料など）によって形成されており、波長変換部材（波長変換層）として機能する。
【００２８】
工程３（図５（Ｃ）を参照）：圧着用治具１６の略平坦な押圧面１６ａを下向きにし、その押圧面１６ａを各蛍光体板３１の上面に当接させる。
その結果、圧着用治具１６の押圧面１６ａと各蛍光体板３１の上面とが同一の仮想平面上に位置する。
そして、圧着用治具１６を用い、各蛍光体板３１を介して各ＬＥＤチップ１４を同時に加熱しながら実装基板１１に向けて押圧することにより、接続部材１３を変形させ、各蛍光体板３１の下面を各リフレクタ１５の頂部に当接させる。
【００２９】
工程４（図６（Ａ）を参照）：第１実施形態の工程４と同じく、圧着用治具１６を取り外すと、接続部材１３は工程３で変形した形状が保持され、接続部材１３を介して配線層１２にＬＥＤチップ１４がフリップチップ接続される。
工程５（図６（Ｂ）を参照）：実装基板１１および配線層１２をダイシングし、個々の発光装置３０を切り出して分割する。
【００３０】
発光装置３０では、ＬＥＤチップ１４から放射された一次光（青色光）と、その一次光の一部が蛍光体板３１に含有される蛍光体を励起することにより波長変換された二次光（黄色光）とが混色され、その混色により生成された白色光が、発光装置３０の光放射面である蛍光体板３１の表面から放射される。
【００３１】
尚、発光装置３０において、ＬＥＤチップ１４およびリフレクタ１５と蛍光体板３１とを固定一体化するには、蛍光体板３１の下面に接着材を塗布しておき、その接着材を介してＬＥＤチップ１４およびリフレクタ１５と蛍光体板３１とを接着固定すればよい。
【００３２】
ここで、熱硬化性または熱軟化性の接着材を用いた場合には、工程３において圧着用治具１６により各蛍光体板３１を押圧・加熱した際に、加熱された接着材を介して、蛍光体板３１をＬＥＤチップ１４およびリフレクタ１５に接着固定させることが可能である。
このようにすれば、蛍光体板３１をＬＥＤチップ１４およびリフレクタ１５に接着固定する工程を別途設ける必要が無いため製造コストが増大しないことに加えて、確実な接着固定を容易に実現できる。
【００３３】
ところで、第３実施形態では、各ＬＥＤチップ１４毎に個別の蛍光体板３１を設けたが、工程２において、各ＬＥＤチップ１４を覆う１個の蛍光体板を各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａに載置し、工程５において、実装基板１１および配線層１２に加えて蛍光体板をダイシングするようにしてもよい。
また、蛍光体板３１を、蛍光体を含有しない透明材料の板材に置き換えてもよい。
【００３４】
＜第４実施形態＞
第２実施形態の発光装置１０の製造方法の各工程について説明する。
工程１（図７（Ａ）を参照）：第１実施形態の工程１と同じである。
工程２（図７（Ｂ）を参照）：第１実施形態の工程２と同じである。ここで、圧着用治具１６は、硬性の基部４１と軟性の押圧部４２との積層構造であり、押圧部４２の表面が押圧面１６ａになっている。
工程３（図７（Ｃ）を参照）：第１実施形態の工程３と同じである。
工程４，工程５（図示略）：第１実施形態の工程４，工程５と同じである。
【００３５】
第４実施形態において、第１実施形態と異なるのは、圧着用治具１６が硬性の基部４１と軟性の押圧部４２との積層構造をとる点である。
従って、第４実施形態においても、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
そして、第４実施形態では、各ＬＥＤチップ１４の上面１４ａの高さにバラツキがある場合に、圧着用治具１６の軟性の押圧部４２により、その高さバラツキを吸収することが可能であるため、各ＬＥＤチップ１４を確実にフリップチップ接続することができる。
尚、押圧部４２の軟性の度合は、各ＬＥＤチップ１４の高さバラツキを吸収した上で、各ＬＥＤチップ１４を確実に押圧可能なように、実験的に最適値を求めて設定すればよい。
【００３６】
＜別の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００３７】
［Ａ］リフレクタ１５とＬＥＤチップ１４および接続部材１３との間に封止材を充填し、ＬＥＤチップ１４および接続部材１３を封止してもよい。
【００３８】
［Ｂ］ＬＥＤチップ１４は、どのような半導体発光素子（例えば、ＥＬ（Electro Luminescence）チップ、ＬＤ（Laser Diode）チップなど）に置き換えてもよい。
【００３９】
［Ｃ］前記各実施形態および前記［Ａ］［Ｂ］を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施形態の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。
【００４０】
＜実施形態の記載に基づく付記事項＞
前記した各実施形態および別の実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【００４１】
［付記１］前記板材は、蛍光体の微粒子を含有した透明材料によって形成された蛍光体板である、第２〜第５局面のいずれかに記載の発光装置。
付記１では、発光装置から放射された一次光（青色光）と、その一次光の一部が蛍光体板に含有される蛍光体を励起することにより波長変換された二次光（黄色光）とが混色され、その混色により生成された白色光が、発光装置の光放射面である蛍光体板の表面から放射される。
そのため、板材を蛍光体板として用いることで、白色発光の発光装置を低コストに製造することができる。
【００４２】
［付記２］前記圧着用治具は、硬性の基部と軟性の押圧部との積層構造であり、前記押圧部の表面が前記押圧面である、第１局面に記載の発光装置。
付記２では、複数個の発光素子の上面の高さにバラツキがある場合に、圧着用治具の軟性の押圧部により、その高さバラツキを吸収することが可能であるため、複数個の発光素子を確実にフリップチップ接続することができる。
【００４３】
本発明は、前記各局面、前記各実施形態、前記付記事項の記載に何ら限定されるものではない。前記各局面、前記各実施形態、前記付記事項および特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００４４】
１０，３０…発光装置
１１…実装基板
１２…配線層
１３…接続部材
１４…ＬＥＤチップ（発光素子）
１４ａ…ＬＥＤチップ１４の上面
１５…リフレクタ
１６…圧着用治具
１６ａ…押圧面
２１…板材
３１…蛍光体板
４１…基部
４２…押圧部
【図１】
2017092092.tif 000003
【図２】
2017092092.tif 000004
【図３】
2017092092.tif 000005
【図４】
2017092092.tif 000006
【図５】
2017092092.tif 000007
【図６】
2017092092.tif 000008
【図７】
2017092092.tif 000009