(57)【要約】【課題】  発光素子と基体の電極との間の接合を確実なものとし、発光デバイスの信頼性を向上させる。【解決手段】  発光素子２を被覆するコーティング材４として、金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる材料を用いる。これにより、高い発光効率を確保しながら、基体と発光素子の接合の信頼性を向上させることが可能になる。また、金属アルコキシドからなる液体材料をゾルゲル法により熱硬化させると、液体→ゾル→ゲル→固体に順次変化して収縮し、固体材料であるガラスが生成される。このゲルから固体に変化するときの収縮力を製造方法に利用することにより、発光素子２と基体３の電極８，９との接合をコーティング材の硬化と同時に行える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が形成された基体と、電極を有する発光素子と、前記基体の電極と前記発光素子の電極を電気的に接続する導電部材と、前記発光素子と前記基体の接続を保護するために設けられたコーティング材を備える発光デバイスにおいて、
前記コーティング材は、金属アルコシキドまたはポリメタロキサンを含む原材料が硬化してなる固体材料であることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記コーティング材は、金属アルコシキドから生成されたポリメタロキサンが硬化した固体材料からなることを特徴とする発光デバイス。
【請求項３】
前記発光素子は前記基体に形成された凹部の底面に配置され、前記コーティング材が前記凹部に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記コーティング材は前記基体と前記発光素子の間隙にも配されており、前記コーティング材の原材料が硬化する際の収縮により前記基体の電極と前記発光素子の電極の少なくとも一方の電極と前記導電部材との接合を維持するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記発光素子と前記基体との間隙の一部分には弾力性のある絶縁性接着剤が設けられ、前記絶縁性接着剤のない部分に前記コーティング材が配されたことを特徴とする請求項４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記基体には、前記発光素子を所定箇所に位置決めするためのストッパーが形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記導電部材が、前記発光素子の電極上に形成されたバンプであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記基体に形成された電極は、前記基体を貫通する貫通電極であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記基体がガラス材料からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
基体に形成された電極と発光素子に形成された電極が導電部材を介して電気的に接続された発光デバイスの製造方法において、
前記基体の電極と前記発光素子の電極の位置を合わせて前記発光素子を前記基体に固定する第１のステップと、
金属アルコキシドまたはポリメタロキサンを含むコーティング材を、前記発光素子と前記基体の間隙に供給する第２のステップと、
前記コーティング材を硬化させて、固体のコーティング材を生成する第３のステップを有し、
前記コーティング材の硬化時に生じる収縮により、前記基体の電極と前記発光素子の電極の少なくとも一方の電極と前記導電部材との接合を維持するようにしたことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第３のステップにおいて、金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンを硬化させて、固体のコーティング材を生成することを特徴とする請求項１０に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第３のステップが、ゾルゲル法にて、金属アルコキシドと水とにより加水分解及び重縮合反応したポリメタロキサンを更に重縮合および熱硬化させて固体のコーティング材料を生成するステップである請求項１０に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第１のステップにおいて、前記発光素子を弾力性のある絶縁性接着剤により前記基体に固着することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記基体上に、前記発光素子を所定箇所に位置決めするためのストッパーを形成するステップを有し、
前記第１のステップにおいて、前記発光素子を前記ストッパーにより前記基体の所定箇所に位置決めして固定することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を用いた発光デバイスに関し、特に、発光素子に設けたバンプとパッケージに設けた電極とが接合される発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光デバイスを製造するために、発光素子の電極とパッケージの電極とを接続するボンディング手法として、例えば、ワイヤボンディング、ダイボンディング及びフリップチップボンディングが知られている。
【０００３】
図７（Ａ）に、ワイヤボンディングにより電極を接続した発光デバイスの断面構成を模式的に示す。図示するように、基体６３の上面には凹部が形成され、その凹部の底面に発光素子６２が接着剤６７により固着されている。基体６３に設けた電極６８，６９は、基体６３の上面に形成された凹部の底面及び基体６３の下面において、互いに離間して設けられている。これらの電極６８，６９と発光素子６２に設けた電極とは、それぞれワイヤ６５，６６を用いたワイヤボンディングにより接続されている。つまり、基体６３に設けた電極６８と発光素子６２に設けた電極とはワイヤ６５を介して電気的に接続され、電極６９と発光素子６２に設けた電極とはワイヤ６６を介して電気的に接続される。図では、発光素子６２に設けた電極を省略している（後述の図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）においても同じ）。基体６３の凹部には、発光素子６２、ワイヤ６５，６６を被覆するためにコーティング材６４が充填されている。
【０００４】
例えば、電極６８，６９にはＡｇが用いられ、基体６３にはセラミック、または液晶ポリマー等からなる耐高温高熱性の樹脂が用いられる。また、コーティング材６４として光透過性に優れたエポキシ樹脂が用いられる。
【０００５】
図７（Ｂ）は、ワイヤボンディングとダイボンディングにより電極を接続した発光デバイス７２の構成を模式的に示す断面図である。ダイボンディングは、例えばエポキシ樹脂にＡｇ粒子を混合した導電接着剤７０を用いて両電極を直接接合する手法である。これにより、発光素子７２上のワイヤボンディングのための接続端子が１個で済むため、発光素子の有効発光面積を広げることができ、発光効率を改善することができる。
【０００６】
図示するように、図７（Ａ）に示した発光素子６２と同様に、発光素子７２は基体６３の上面に形成された凹部の底面に搭載されている。基体６３に設けた電極６８，６９は、基体６３の上面に形成された凹部の底面及び基体６３の下面で、互いに離間して設けられている。基体６３に設けられた電極６８と発光素子７２の下面とは導電接着剤７０により接続され、電極６９と発光素子７２の上面とはワイヤ６６を用いたワイヤボンディングにより接合されている。つまり、基体６３に設けた電極６８と発光素子７２の下面に設けた電極は直接的に接続され、電極６９と発光素子７２の上面に設けた電極とはワイヤ６６を介して電気的に接続される。基体６３の凹部には、発光素子７２、ワイヤ６６を被覆するためにコーティング材６４が充填されている。ワイヤボンディングとダイボンディングにより電極を接続した発光デバイスの構成は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００７】
図７（Ｃ）は、フリップチップボンディングにより電極を接続した発光デバイスの構成を模式的に示す断面図である。フリップチップボンディングは、発光素子に突起形状のバンプを設け、熱、荷重及び超音波を加える等により、バンプを基体に設けた電極に接合するものである。このフリップチップボンディングによれば、発光素子８２上のワイヤボンディングのための接続端子が不要になるため、発光素子の有効発光面積を更に広げることができ、発光効率を大幅に改善することができる。また、ワイヤボンディングにて必要なワイヤがなくなるため、薄型化も可能となる。
【０００８】
図示するように、発光素子８２は、前述の発光素子６２、７２と同様、基体６３の上面に形成された凹部の底面に搭載されている。基体６３に設けた電極６８，６９は、基体６３の上面に形成された凹部の底面及び基体６３の下面において、互いに離間して設けられている。基体６３に設けた電極６８，６９と発光素子８２とはフリップチップボンディングにより接合されている。つまり、基体６３に設けた電極６８と発光素子８２に設けた電極はバンプ７５を介して電気的に接続され、電極６９と発光素子８２に設けた電極とはバンプ７６を介して電気的に接続される。基体６３の凹部には、発光素子８２を被覆するコーティング材６４が充填されている。また、バンプ７５〜７６及び電極６８，６９の材料としてＡｕが例示できる。フリップチップボンディングにより電極を接合した発光デバイスの構成は、例えば、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３４７４３５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来の発光デバイスでは、発光素子を被覆するために、樹脂系のコーティング材６４が用いられているため、発光素子の発光及び発熱によって、樹脂系のコーティング材が劣化する場合があり、発光デバイスとしての信頼性が低下する可能性があった。
【００１１】
さらに、図７（Ａ）に示した発光デバイスでは、基体６３に設けた電極６８，６９及び発光素子６２にワイヤ６５，６６をボンディングするため、実装工程が長くなり、コストが高くなるという問題があった。また、何らかの原因でワイヤが切断されてしまう可能性がある。さらに、ワイヤが電極及び発光素子と接合されるワイヤボンディング部には、一層の接続信頼性が要求される。図７（Ｂ）に示した発光デバイスについても同様である。また、発光素子６２、７２上にワイヤボンディングのための接続端子が必要になり、発光素子の有効発光面積が小さくなるという欠点を有している。
【００１２】
また、図７（Ｃ）に示した発光デバイスでは、発光素子８２上にワイヤボンディングのための端子が不要なため、発光素子の有効発光面積が大きいという長所を有している。しかし、フリップチップボンディングにより、発光素子８２に設けたバンプと基体６３に設けた電極が接合されているため、発光素子８２の発熱によって電気的接続が不安定になる場合があり、発光デバイスとしての信頼性が低下する可能性があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、フリップチップボンディングと同等の発光効率を確保しながら、基体に設けた電極と発光素子に設けた電極やバンプの接合を確実なものとし、発光デバイスとしての信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明では、基体に形成された電極に導電部材を用いて発光素子を実装した構成の発光デバイスに、実装部を保護するために設けるコーティング材として、金属アルコシキドまたはポリメタロキサンを含む原材料が硬化してなる固体材料を用いることとした。さらに、基体に凹部を形成し、この凹部の底面に発光素子を配置し、コーティング材を凹部に充填させる構成とした。
【００１５】
さらに、コーティング材を基体と発光素子の間隙にも供給し、コーティング材の原材料が硬化する際の収縮により基体の電極と発光素子の電極の少なくとも一方の電極と導電部材との接合を維持するようにした。
【００１６】
また、コーティング材として、ゾルゲル法を用いて、金属アルコキシドと水とを、加水分解及び重縮合反応させ、熱硬化により変化した固体材料を用いた。
【００１７】
さらに、発光素子と基体の間隙の一部分に弾力性のある絶縁性接着剤を設け、絶縁性接着剤のない部分にコーティング材を供給することとした。
【００１８】
さらに、発光素子を所定箇所に位置決めするためのストッパーを基体に形成した。
【００１９】
また、本発明では、発光素子を基体に形成された電極に導電部材を用いて接続した発光デバイスを以下のような工程で製造することとした。すなわち、基体の電極と発光素子の電極の位置を合わせて発光素子を基体に固定する第１のステップと、金属アルコキシドまたはポリメタロキサンを含むコーティング材を、発光素子と基体の間隙に供給する第２のステップと、コーティング材を硬化させて、固体のコーティング材を生成する第３のステップを有し、コーティング材の硬化時に生じる収縮により、基体の電極と発光素子の電極の少なくとも一方の電極と導電部材との接合を維持するようにした。
【００２０】
第３のステップで、金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンを硬化させて、固体のコーティング材を生成するようにした。
【００２１】
さらに、第３のステップにおいて、ゾルゲル法にて、金属アルコキシドと水とにより加水分解及び重縮合反応したポリメタロキサンを更に重縮合および熱硬化させて固体のコーティング材料を生成するようにした。
【００２２】
さらに、基体に発光素子を搭載するための凹部を形成するステップを有し、第２のステップは、金属アルコキシドを含むコーティング材をこの凹部に供給し、発光素子を被覆するようにした。
【００２３】
また、第１のステップで、発光素子を弾力性のある絶縁性接着剤により基体に固着するようにした。これにより、コーティング材の供給によって発光素子が動くことが防げる。
【００２４】
また、基体上に発光素子を所定箇所に位置決めするためのストッパーを形成するステップを有し、第１のステップにおいて、発光素子をこのストッパーにより基体の所定箇所に位置決めして固定するようにした。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の発光デバイスによれば、高い発光効率を確保しながら、基体と発光素子の接合の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明の製造方法によれば、コーティング材を収縮させることにより、発光素子に設けたバンプと基体の電極を接合するようにした。これにより、両者の接合のためにワイヤや接着剤を用いる必要がなくなり、発光デバイスの実装工程が短縮する。また、コーティング材を収縮させることにより、発光素子の下面に対向する基体の上面において発光素子を引き込む力が生じる。これにより、発光素子に設けたバンプと基体に設けた電極との間の接合が確実になり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。したがって、発光デバイスとしての信頼性を向上させることが可能となる。また、発光素子上にワイヤボンディングのための接続端子が不要なため、フリップチップボンディングと同等の発光効率を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１による発光デバイスの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２による発光デバイスの構成を示す断面図である。
【図３】バンプと電極との接合原理を説明するための断面図である。
【図４】本発明の発光デバイスの構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明による発光デバイスの製造方法を示すフロー図である。
【図６】ゾルゲル法を説明するフロー図である。
【図７】従来の発光デバイスの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の発光デバイスを図４に模式的に示す。図示するように、発光デバイスは発光素子２を基体３に実装した構成である。発光素子２には電極１１，１２が形成され、この電極に電圧を供給して発光させる。また、発光素子の電極は、基体３に形成された電極８，９に導電部材２０により電気的に接続されている。この基体の電極８，９はパターンを持った配線であり、基体３の裏側から電気的に取り出せる構成になっている。発光素子と基体の接続を保護するために発光素子２の周囲にコーティング材４が設けられている。基体３上に実装された発光素子２を覆うようにコーティング材４を設けることもできる。そして、コーティング材４として、金属アルコシキドまたはポリメタロキサンを含む原材料が硬化してなる固体材料を用いることとした。金属アルコキシドからなる液体材料をゾルゲル法により熱硬化させると、液体→ゾル→ゲル→固体に順次変化して収縮し、固体材料であるガラスとなる。ポリメタロキサンはこのゾル状態にあたる。したがって、このコーティング材は、金属アルコシキドから生成されたポリメタロキサンが硬化した固体材料ということもできる。
【００２９】
したがって、基体３がガラスで作製されている場合、コーティング材４と基体３の密着力が向上する。なぜなら、基体とコーティング材がともにガラス材であるためである。また、基体に凹部を設け、この凹部の底面に発光素子を配置し、コーティング材を凹部に充填させると更に信頼性が向上する。また、基体に形成する電極は、表面に形成された薄膜電極だけではなく、基体を貫通する貫通電極でもよい。導電部材として、異方性の導電接着剤、バンプを例示できる。
【００３０】
さらに、発光素子と基体を接合するために発光素子と基体の間隙にも、金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンを含んだコーティング材を供給する。金属アルコキシドからなる液体材料をゾルゲル法により熱硬化させると、液体→ゾル→ゲル→固体に順次変化して収縮し、固体材料であるガラスが生成される。ポリメタロキサンはこのゾル状態にあたる。本発明は、ポリメタロキサンゾルが重縮合によって湿潤ゲルになり、加熱によって乾燥ゲルを経て最終的に固体になるまでに大幅な体積減少があることに着目したものであり、このときに生じる収縮力を利用することにより、発光素子と基体との接合を実現する。このゲルから固体に変化するときの収縮力を製造方法に利用することにより、発光素子と基体の電極との接合をコーティング材の硬化と同時に行うことができる。
【００３１】
具体的には、電極が形成された基体に発光素子を載置し、発光素子と基体との間隙に金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる材料を充填する。この材料を供給する方法としては、間隙に充填できる方法であればどのような方法でも良いが、ポッティング（滴下）、周辺部への塗布などが例示できる。間隙に確実に充填するために、減圧下でこの材料を供給しても良い。この材料は少なくとも間隙を充填するだけの量でよいが、発光素子を被覆するように供給すると接合強度が向上する場合がある。そして、その材料を熱硬化させ、固体材料であるガラスを生成する。この固体材料であるガラスが発光素子と基体とを固定する。すなわち、この固体材料が基体の電極と発光素子の電極の少なくとも一方の電極と導電部材との接合を維持させることとなる。さらに、固体材料（固化したコーティング材）を覆うように一般的に用いられている封止剤を設けてもよい。
【００３２】
金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンは熱硬化する際に収縮するため、発光素子が搭載された基体の面を基準にすると、発光素子の下面から基体の面に向けた力、すなわち発光素子を引き込む力が生じる。これにより、基体または発光素子に設けた電極と導電部材との間の接合が確実になり、電気的接続の信頼性を向上させ、発光デバイスとしての信頼性を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、基体に凹部を設けた構成にしてもよい。すなわち、この凹部に発光素子を載置して、金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる材料を凹部に供給して、この材料を凹部表面と発光素子の間隙に充填させてもよい。そして、その材料を熱硬化させ、固体材料であるガラスを生成する。この固体材料であるガラスがコーティング材となる。このとき、固体材料だけで凹部を充満するようにしてもよいし、発光素子を覆うように固形材料を形成した後に、この固体材料の上に一般的な封止材料を供給しても良い。
【００３４】
また、上述の構成は、導電部材として用いるバンプを発光素子の電極上に形成した構成にも適用できる。
【００３５】
以上のような構成により、発光素子の電極と基体の電極と間に導電部材を介在させて行う接合が確実になり、電気的接続の信頼性を向上させ、発光デバイスとしての信頼性を向上させることが可能となる。以下、より詳細な実施例を説明する。
〔実施例１〕
図１に、本実施例１の発光デバイス１の断面構成を模式的に示す。図示するように、電極１１，１２を有する発光素子２は、電極８，９を有する基体３の上面に形成された凹部の底面１４に搭載されている。電極８，９は配線材料からなり、凹部の底面１４及び基体３の下面において離間して設けられている。発光素子２と基体３の間には接着剤７が設けられており、発光素子２の載置位置が容易にずれないようになっている。発光素子２の電極と基体３の電極の間にはバンプ５、６が設けられている。また、基体３の凹部には、発光素子２を被覆するようにコーティング材４が供給されている。
【００３６】
発光素子２の上面及び側面から放出した光は、コーティング材４を通過して直接外部へ出射され、または、コーティング材４を通って基体３に形成された凹部の傾斜面１３または底面１４で反射して外部へ出射される。発光素子２の下面にはｐ型の電極１１及びｎ型の電極１２が設けられ、電極１１の下面にはバンプ５が、電極１２の下面にはバンプ６がそれぞれ設けられている。
【００３７】
尚、２個のバンプがｐ型の電極１１の下面に設けられ、１個のバンプがｎ型の電極１２の下面に設けられているが、本発明では、その数を限定するものではなく、少なくとも１個設けられていればよい。
【００３８】
発光素子２は、例えばＬＥＤ素子であり、その材料として、例えばＡｌＧａＡｓ等の半導体材料が用いられる。バンプ５、６には、図７（Ｃ）に示したバンプ７５，７６と同様に、例えばＡｕが用いられる。
【００３９】
ここで、基体３の凹部底面１４における電極と発光素子２に設けたバンプとは、コーティング材４がゾルゲル法によって収縮することを利用した新たな手法により接合されている。この新たな手法の詳細については後述する。そして、基体３に設けた電極８と発光素子２に設けた電極１１はバンプ５により電気的に接続され、電極９と電極１２はバンプ６により電気的に接続される。
【００４０】
基体３には、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示した基体６３と同様に、例えばセラミック、液晶ポリマー等からなる対高温高熱性の樹脂が用いられる。電極８，９には、発光素子から放出した光を反射させる目的のため、反射率の高いＡｇが望ましいが、図７（Ｃ）に示した電極６８，６９と同様にＡｕを用いることもできる。また、基体３に形成された凹部は、上から見て略円形のすり鉢形状になっており、下に向かうほど径が小さくなり、底面１４の径が最小となる。
【００４１】
接着剤７は、弾力性のある絶縁性接着剤であり、基体３に設けた電極８と発光素子２に設けた電極１１を接着し、基体３の凹部の底面１４に発光素子２を固定する。尚、接着剤７の接着面積は、発光素子２の下面の面積に対して十分に小さいものとする。
【００４２】
接着剤７を用いることにより、金属アルコキシドからなる液体材料を、基体３に形成された凹部に塗布しても、発光素子２は、基体３に形成された凹部の底面１４上で移動することがなく、固定された状態を維持することができる。また、金属アルコキシドからなる液体材料が熱硬化して収縮しても、発光素子２は、基体３に形成された凹部の底面１４に平行する方向に移動することがない。この場合、金属アルコキシドからなる液体材料の収縮に伴い、発光素子２は、接着剤７の弾力性で接着剤７が収縮することにより、下面に直交する下方向（基体３に形成された凹部の底面１４方向）へ、バンプ５が電極８に接触するまで、及び、バンプ６が電極９に接触するまで移動する。
【００４３】
コーティング材４は、金属アルコキシドからなる液体材料を、ゾルゲル法により熱硬化させて生成したガラスである。金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンを加熱すると収縮し、最終的に固体のガラスが生成される。この収縮する性質を利用してバンプと電極を接合する原理の詳細な説明、及びゾルゲル法の詳細な説明については後述する。
〔実施例２〕
図２に、本実施例２の発光デバイスの断面構成を模式的に示す。図示するように、発光素子２を固定するためのストッパー１５，１６が基体３上に形成されている。
【００４４】
図１に示した実施例１による発光デバイス１とこの実施例２による発光デバイスとを比較すると、両者とも、電極１１，１２及びバンプ５、６を有する発光素子２、電極８，９を有する基体３、及び、発光素子２を被覆するコーティング材４を備えている点で同一である。一方、実施例１では、基体３上に発光素子２を固定するために接着剤７を備えているのに対し、実施例２では、接着剤７の代わりにストッパー１５，１６を備えている点で相違する。
【００４５】
ストッパー１５，１６は、基体３に形成された凹部の底面１４上に設けられた凸形状の突起であり、発光素子２が凹部の底面１４上を移動して、バンプ５、６と電極６１，６２の位置ずれがおきないように、発光素子２を挟み込んでいる。発光素子２に設けたバンプと基体３の電極は接触している。つまり、ストッパー１５，１６は、基体３に形成された凹部の底面１４に、発光素子２を固定するために設けられている。
【００４６】
尚、図２では、２個のストッパー１５，１６が発光素子２を挟み込むように設けられているが、本発明では、その数及び形状を限定するものではなく、基体３の底面１４に発光素子２を固定できればよい。その形状は円柱であってもよいし、角柱であってもよい。
【００４７】
このように、ストッパーを用いることにより、金属アルコキシドからなる液体材料を基体３に形成された凹部に塗布しても、発光素子２は基体３の底面１４上で移動することがなく、固定された状態を維持することができる。また、金属アルコキシドからなる液体材料が熱硬化して収縮しても、発光素子２が、基体３の底面１４上を移動してバンプ５，６と電極８，９がずれることがない。
〔バンプと電極との接合〕
次に、金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる液体材料のコーティング材４を熱硬化させて収縮させることにより、バンプ５、６と電極８，９を接合する原理について説明する。図３は、発光素子２に設けたバンプ５、６と基体３に設けた電極８，９との接合原理を説明するための断面図であり、図１及び図２に示した断面図の一部を拡大したものである。
【００４８】
金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる液体材料のコーティング材４を、基体３に形成された凹部に塗布すると、発光素子２はコーティング材４により被覆される。この場合、発光素子２の下面と、この下面に対向する凹部の底面１４との間にも、コーティング材４が隙間なく充填される。
【００４９】
そして、コーティング材４を熱硬化させることによりコーティング材４が収縮すると、図３に示すような矢印の力、すなわち、発光素子２の下面と凹部の底面１４とが引き合う力（凹部の底面１４を基準面とすると、発光素子２の下面を引き込む力）が生じる。これは、コーティング材４が基体３に形成された凹部の上面において開放されているから、その収縮力が、基体３に形成された凹部の底面１４に向けて作用するからである。つまり、コーティング材４の収縮力が、基体３に形成された凹部の底面１４に対して発光素子２を引き込むように作用するからである。
【００５０】
このように、コーティング材４が収縮して図３に示すような矢印の力が生じるために、発光素子２に設けたバンプと基体３に設けた電極とが互いに押し合うことになる。これにより、互いの接合が確実になり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。したがって、発光デバイスとしての信頼性を向上させることが可能となる。
〔製造方法〕
次に、ゾルゲル法を用いて電極を接続する発光デバイスの製造方法について説明する。図５は、実施例１及び実施例２による発光デバイスの製造方法を示すフロー図である。ここで、発光素子２に電極１１，１２、バンプ５、６を設ける工程、基体３に凹部を形成する工程、電極８，９を設ける工程は省略する。金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる液体材料のコーティング材４、実施例１における接着剤７、及び、実施例２におけるストッパー１５，１６は、予め用意されているものとする。この製造方法における全ての工程は、製造装置を用いて実行される。
【００５１】
まず、ステップＳ４１で基体３に形成された凹部の底面１４に発光素子２を固定する。具体的には、以降の工程で発光素子２が動かないように、実施例１では接着剤７を用い、実施例２ではストッパー１５，１６を用いて固定する。
【００５２】
そして、金属アルコキシドからなる液体材料のコーティング材４を、基体３に形成された凹部に供給し、発光素子２を被覆する（ステップＳ４２）。この場合、後述するステップＳ４３において液体材料のコーティング材４が収縮して固体のコーティング材４が生成されたときにも、固体のコーティング材４によって発光素子２が被覆されているように、液体材料のコーティング材４を十分に塗布する必要がある。また、液体材料のコーティング材を減圧下で供給すると、基体と発光素子の間隙に容易にしかも確実に充填できるという効果がある。
【００５３】
そして、金属アルコキシドまたは金属アルコキシドから生成されたポリメタロキサンからなる液体材料のコーティング材４を熱硬化させる（ステップＳ４３）。この熱硬化により液体材料が、体積減少しながらゲル状態を経て固体のコーティング材４であるガラスが生成される。これにより、発光素子２に設けたバンプと基体３に設けた電極との間の接合が確実になる。
〔ゾルゲル法〕
次に、図５に示したステップＳ４３におけるゾルゲル法について詳細に説明する。図６は、ゾルゲル法を説明するフロー図である。このフロー図は、金属アルコキシドからなる液体材料のコーティング材４から、固体のコーティング材４であるガラスが生成されるまでの一連の状態変化を示している。
【００５４】
まず、金属アルコキシドに水を加えることにより、金属アルコキシドからなる液体材料が生成される（ステップＳ５１）。反応式は、図６のステップＳ５１における反応式の欄に示すように、ｎＭ（ＯＲ）4＋４ｎＨ2Ｏである。ここで、ＭはＳｉ等であり、ＲはＣＨ3等である。実施例は、図５のステップＳ５１における例の欄に示すように、触媒としてＮＨ4ＯＨ、亀裂防止剤としてＤＭＦをそれぞれ用いている。ＤＭＦはジメチルフォルムアミド（（ＣＨ3）2ＮＣＨＯ）である。
【００５５】
ステップＳ５１にて液体が室温〜６０℃で加水分解すると、金属水酸化物及びアルコールが生成される（ステップＳ５２）。反応式は、図６のステップＳ５２における反応式の欄に示すように、ｎＭ（ＯＨ）4＋４ｎＲＯＨ↑である。実施例は、図５のステップＳ５２における例の欄に示すように、ｎＳｉ（ＯＨ）４＋４ｎＣＨ３ＯＨである。
【００５６】
ステップＳ５２において液体が室温〜６０℃で重合すると、ゾル状のポリメタロキサンが生成される（ステップＳ５３）。反応式及び実施例は、それぞれ図６のステップＳ５３における反応式の欄及び例の欄に示すとおりである。
【００５７】
ここで、ステップＳ５１及びステップＳ５２における金属アルコキシド分子からなる液体の体積を１とすると、ステップＳ５３におけるＳｉＯ2粒子からなるゾルの体積は０．９となり、コーティング材４は液体からゾルへの状態変化に伴って収縮する。
【００５８】
ステップＳ５３においてゾルが室温〜６０℃で重合すると、湿潤ゲル状の金属酸化物が生成される（ステップＳ５４）。反応式及び実施例は、それぞれ図６のステップＳ５４における反応式の欄及び例の欄に示すとおりである。
【００５９】
ここで、ステップＳ５４における凝集粒子からなる湿潤ゲルの体積は０．６〜０．７となり、コーティング材４はゾルから湿潤ゲルへの状態変化に伴って収縮する。
【００６０】
ステップＳ５４における湿潤ゲルが１００℃で乾燥すると、乾燥ゲル状の金属酸化物が生成される（ステップＳ５５）。反応式及び実施例は、それぞれ図６のステップＳ５５における反応式の欄及び例の欄に示すとおり、ステップＳ５４の反応式及び実施例と同様である。
【００６１】
ここで、ステップＳ５５における凝集粒子からなる乾燥ゲルの体積は０．５〜０．６となり、コーティング材４は湿潤ゲルから乾燥ゲルへの状態変化に伴って収縮する。
【００６２】
ステップＳ５５における乾燥ゲルが３００℃にて焼成すると、固体の金属酸化物、すなわちガラスが生成される（ステップＳ５６）。反応式及び実施例は、それぞれ図６のステップＳ５６における反応式の欄及び例の欄に示すとおり、ステップＳ５４及びステップＳ５５の反応式及び実施例と同様である。
【００６３】
ここで、ステップＳ５６における固体の体積は０．３〜０．４となり、コーティング材４は乾燥ゲルから固体への状態変化に伴って収縮する。このように、コーティング材４は液体→ゾル→湿潤ゲル→乾燥ゲル→固体へと状態が変化し、その体積が３割から４割程度になるように収縮する。本発明の接合方法に寄与するのは、乾燥ゲル→固体のときの収縮が寄与していると考えられる。
【００６４】
基体へのコーティング材の供給は、液体状態であるＳ５１からＳ５３の間であればどの段階でも構わない。供給の方法によって選択が可能である。
【００６５】
以上のように、本実施例１，２の発光デバイスによれば、コーティング材４を収縮させることにより、発光素子２に設けたバンプと基体３に設けた電極とを接合できる。これにより、両者の接合のためにワイヤや接着剤を用いる必要がないから、発光デバイスの実装工程を短縮することができる。また、コーティング材４の収縮力が、基体３に形成された凹部の底面１４に発光素子２を引き込むように作用するから、発光素子２に設けたバンプと基体３に設けた電極との接合が確実になり、電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、コーティング材４はガラスであるから、樹脂系の材料に比べて、発光素子２からの光及び発熱に伴う影響を低減することができる。したがって、発光デバイスとしての信頼性を向上させることが可能となる。更に、発光素子上にワイヤボンディングのための接続端子が不要なので、フリップチップボンディングと同等の発光効率を確保できる。
【００６６】
以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、発光素子２、基体３、バンプ、接着剤７及びストッパー１５，１６の形状を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
２  発光素子
３  基体
４  コーティング材
５、６  バンプ
８，９  電極
１４  凹部の底面
１５，１６  ストッパー
２０  導電部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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