特許 6029821 発光素子パッケージ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029821

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】発光素子パッケージ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/52 20100101AFI20161114BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/52

   H01L33/62

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2011-256926(P2011-256926)

(22)【出願日】2011年11月25日

(65)【公開番号】特開2013-115070(P2013-115070A)

(43)【公開日】2013年6月10日

【審査請求日】2014年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098420

【弁理士】

【氏名又は名称】加古 宗男

(74)【代理人】

【識別番号】100191433

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 友希

(72)【発明者】

【氏名】塚田 謙磁

(72)【発明者】

【氏名】藤田 政利

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雅登

(72)【発明者】

【氏名】川尻 明宏

(72)【発明者】

【氏名】杉山 和裕

(72)【発明者】

【氏名】橋本 良崇

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２７８５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４１２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００３１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００３１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４５８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５０９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１４４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３３／５２

Ｈ０１Ｌ３３／６２

Ｈ０１Ｌ２１／６０−２１／６０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搭載部材に形成された素子搭載凹部内に発光素子が搭載され、該発光素子上面の電極部と該搭載部材上面の電極部との間が配線で接続された発光素子パッケージにおいて、
前記搭載部材は、前記素子搭載凹部内に搭載された前記発光素子上面の電極部が該搭載部材上面の電極部と同じ高さとなるように形成され、
前記発光素子上面の電極部と前記搭載部材上面の電極部との間の配線経路は、前記素子搭載凹部内の前記発光素子の周囲の隙間に充填された透明な絶縁性樹脂により平坦化され、
前記配線経路上に前記発光素子上面の電極部のうちの前記搭載部材上面の電極部に近い側の一部と前記搭載部材上面の電極部のうちの前記発光素子上面の電極部に近い側の一部とに跨がってそれぞれの電極部の全部が覆われないように撥液性のプライマ樹脂インクで撥液性のプライマ樹脂層が直線状又は直線帯状に形成され、
前記プライマ樹脂層上に前記発光素子上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分と前記搭載部材上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分とに跨がって導電性のインクで前記配線が直線状又は直線帯状に形成されていることを特徴とする発光素子パッケージ。

【請求項2】

前記プライマ樹脂層の線幅は、前記配線の線幅よりも太く、且つ、該配線は、該プライマ樹脂層からはみ出さないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。

【請求項3】

搭載部材に形成した素子搭載凹部内に発光素子を搭載し、該発光素子上面の電極部と該搭載部材上面の電極部との間を配線で接続した発光素子パッケージの製造方法において、 前記素子搭載凹部内に前記発光素子を、該発光素子上面の電極部が前記搭載部材上面の電極部と同じ高さとなるように搭載する工程と、
前記素子搭載凹部内の前記発光素子の周囲の隙間に透明な絶縁性樹脂を充填して該発光素子上面の電極部と前記搭載部材上面の電極部との間の配線経路を該絶縁性樹脂で平坦化する工程と、
前記配線経路上に前記発光素子上面の電極部のうちの前記搭載部材上面の電極部に近い側の一部と前記搭載部材上面の電極部のうちの前記発光素子上面の電極部に近い側の一部とに跨がってそれぞれの電極部の全部が覆われないように撥液性のプライマ樹脂インクを吐出して撥液性のプライマ樹脂層を直線状又は直線帯状に形成する工程と、
前記プライマ樹脂層上に前記発光素子上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分と前記搭載部材上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分とに跨がって導電性のインクを吐出又は印刷して前記配線を直線状又は直線帯状に形成して前記発光素子上面の電極部と前記搭載部材上面の電極部との間を該配線で接続する工程とを含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搭載部材に形成した素子搭載凹部内に発光素子を搭載した発光素子パッケージ及びその製造方法に関する発明である。

【背景技術】

【0002】

従来より、半導体素子の実装工程では、半導体素子を搭載部材（回路基板、リードフレーム等）にダイボンドした後に、該半導体素子側の電極部と搭載部材側の電極部との間をワイヤボンディングで配線するのが一般的である。

【0003】

しかし、特許文献１（特許第３９９２０３８号公報）に記載されているように、ワイヤボンディングを行うときの機械的なストレスによって不良が発生する可能性があるため、ワイヤボンディングに代わる接続信頼性の高い実装構造を低コストで実現することを目的として、配線基板上に搭載した半導体素子の周囲に流動性の樹脂材料をディスペンサで吐出して、半導体素子の上面と配線基板の表面との間を傾斜面でつなぐ樹脂スロープを形成した後、半導体素子上面の電極部と配線基板の電極部との間を接続する配線パターンを、インクジェット等の液滴吐出法により樹脂スロープ上に形成する配線技術が提案されている。

【0004】

上記特許文献１の実装構造では、半導体素子上面の電極部と配線基板の電極部との間の配線経路に半導体素子の高さ相当分の段差ができるため、配線パターンを液滴吐出法で形成するには、半導体素子の側面上端から配線基板上面に跨がる樹脂スロープを形成して、半導体素子上面の電極部と配線基板の電極部との間を、段差のない傾斜面で結ぶ必要がある。

【0005】

そこで、搭載部材に形成した素子搭載凹部内に半導体素子を搭載することで、半導体素子上面の電極部と該搭載部材の素子搭載凹部の外側に設けた電極部とを同一高さとしたものがある。このような構造に対しては、特許文献２（特開２００５−５０９１１号公報）に記載されているように、搭載部材の素子搭載凹部の内周側面と半導体素子の外周側面との間の隙間（溝）に絶縁体を埋め込むことで、半導体素子上面の電極部と搭載部材の電極部との間の配線経路を平坦化して、該配線経路にインクジェット等の液滴吐出法で導電性のインクを吐出して配線を形成することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３９９２０３８号公報

【特許文献2】特開２００５−５０９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献２のように、インクジェット等の液滴吐出法で導電性のインクを吐出して配線を形成する場合、配線を形成する下地表面（樹脂表面）のインク滴の濡れ性が高いため、インク滴の着滴径が大きくなって配線の線幅が広がってしまい、細線化の要求を十分に満たすことができない。また、この配線形成方法を例えばＬＥＤ等の発光素子パッケージに適用すると、発光素子の側面から透明な充填樹脂（配線の下地材）を通して放出される光が配線で遮られる割合が増加して、外部に放出される光の取り出し効率が低下するという欠点がある。

【0008】

また、半導体素子上面の電極部と搭載部材の電極部との間をつなぐ配線経路には、素子（チップ）、樹脂、搭載部材（リードフレーム等）が存在するため、濡れ性が異なる複数の下地表面に跨がって導電性のインクを吐出して配線を形成する必要がある。このため、下地表面の濡れ性が変わる毎に、配線の線幅や厚みが不均一になり、配線が通電オン／オフの繰り返しにより発生する熱応力等により断線する可能性があった。しかも、配線とその下地表面との密着性が低いため、配線が下地表面から剥がれることがあり、これも断線を生じさせる原因となっていた。

【0009】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、発光素子側の電極部と該搭載部材側の電極部との間を接続する配線を液滴吐出法又は印刷法で形成した発光素子パッケージの配線の細線化及び接続信頼性向上並びに発光素子の光の取り出し効率向上を実現できる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、搭載部材に形成された素子搭載凹部内に発光素子が搭載され、該発光素子上面の電極部と該搭載部材上面の電極部との間が配線で接続された発光素子パッケージにおいて、前記搭載部材は、前記素子搭載凹部内に搭載された前記発光素子上面の電極部が該搭載部材上面の電極部と同じ高さとなるように形成され、前記発光素子上面の電極部と前記搭載部材上面の電極部との間の配線経路は、前記素子搭載凹部内の前記発光素子の周囲の隙間に充填された透明な絶縁性樹脂により平坦化され、該配線経路上に前記発光素子上面の電極部のうちの前記搭載部材上面の電極部に近い側の一部と前記搭載部材上面の電極部のうちの前記発光素子上面の電極部に近い側の一部とに跨がってそれぞれの電極部の全部が覆われないように撥液性のプライマ樹脂インクで撥液性のプライマ樹脂層が直線状又は直線帯状に形成され、前記プライマ樹脂層上に前記発光素子上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分と前記搭載部材上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分とに跨がって導電性のインクで前記配線が直線状又は直線帯状に形成されていることを特徴とするものである。

【0011】

この構成では、発光素子上面の電極部と搭載部材上面の電極部との間の配線経路を絶縁性樹脂で平坦化し、該配線経路上に撥液性のプライマ樹脂層を直線状又は直線帯状に形成し、該プライマ樹脂層上に発光素子上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分と前記搭載部材上面の電極部のうちの該プライマ樹脂層で覆われていない部分とに跨がって導電性のインクで配線を形成するため、配線を形成するインク滴の着滴径が大きくなることを、その下地となる撥液性のプライマ樹脂層によって防止できて、配線の線幅が広がることを防止でき、配線の細線化を実現できる。従って、発光素子の側面から放出される光が配線で遮られる割合を配線の細線化により低減できて、外部に放出される光の取り出し効率を高めることができる。また、配線の下地となる撥液性のプライマ樹脂層を発光素子上面の電極部の搭載部材上面の電極部に近い側の一部と搭載部材上面の電極部のうちの発光素子上面の電極部に近い側の一部とに跨がって形成するようにしているため、発光素子上面の電極部と搭載部材上面の電極部との間の配線経路に、発光素子（チップ）、絶縁性樹脂、搭載部材等、濡れ性が異なる複数の部材が存在していても、これらをプライマ樹脂層で覆って配線全体の下地表面の濡れ性を均一化でき、液滴吐出法で形成する配線の線幅や厚みが不均一になることを防止できて、配線の線幅や厚みの均一化できる。しかも、配線とその下地表面（プライマ樹脂層）との密着性を向上できて、配線が下地表面から剥がれることを防止でき、上述した配線の線幅や厚みの均一化と相俟って配線の断線を効果的に防止でき、発光素子パッケージの配線を細線化しながら接続信頼性も向上できる。

【0013】

更に、本発明では、プライマ樹脂層を直線状又は直線帯状に形成しているが、配線の下地となるプライマ樹脂層は、光の透過を減少させるため、直線状又は直線帯状に形成することで、発光素子の側面から透明な絶縁性樹脂を通して放出される光がプライマ樹脂層で減少される割合を少なくできて、外部に放出される光の取り出し効率を高めることができる。

【0014】

具体的には、請求項２のように、プライマ樹脂層の線幅を配線の線幅よりも太くして、該配線が該プライマ樹脂層からはみ出さないように形成すれば良い。このようにすれば、配線の下面全体をプライマ樹脂層に密着させることができ、配線とプライマ樹脂層との密着性を確実に高めることができる。

【0015】

尚、請求項３に係る発明は、請求項１に係る「発光素子パッケージ」の発明と実質的に同一の技術思想を、カテゴリーの異なる「発光素子パッケージの製造方法」の発明として記載したものである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は本発明の一実施例のＬＥＤパッケージの構造を図３のＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。

【図2】図２は図３のＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。

【図3】図３はＬＥＤパッケージの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態をＬＥＤパッケージに適用して具体化した一実施例を説明する。
搭載部材１１は、リードフレーム、回路基板等により形成され、その所定位置に素子搭載凹部１２が形成されている。この搭載部材１１の素子搭載凹部１２の底面中央部には、発光素子であるＬＥＤ素子１３がダイボンディング（接合）されている。素子搭載凹部１２の深さ寸法（高さ寸法）は、ＬＥＤ素子１３の高さ寸法とほぼ同一に設定され、素子搭載凹部１２内に搭載したＬＥＤ素子１３上面の電極部１４が搭載部材１１上面の電極部１５とほぼ同じ高さとなっている。

【0018】

搭載部材１１の素子搭載凹部１２内のうちのＬＥＤ素子１３の周囲に、透明な絶縁性樹脂１６がインクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により充填されている。図１及び図３に示すように、ＬＥＤ素子１３上面の電極部１４と搭載部材１１上面の電極部１５との間をつなぐ配線経路は、絶縁性樹脂１６で平坦化され、該絶縁性樹脂１６の上面に、後述する配線１７の下地となる撥液性のプライマ樹脂層２０がＬＥＤ素子１３上面の電極部１４のうちの搭載部材１１上面の電極部１５に近い側の一部と搭載部材１１上面の電極部１５のうちのＬＥＤ素子１３上面の電極部１４に近い側の一部とに跨がって直線状又は直線帯状に形成されている。具体的には、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により撥液性のプライマ樹脂インクを絶縁性樹脂１６上に吐出してプライマ樹脂層２０のパターンを直線状又は直線帯状に描画する。

【0019】

そして、液滴吐出法で描画したプライマ樹脂層２０を乾燥・硬化させた後に、インクジェット、ディスペンサ等の液滴吐出法により導電性のインク（Ａｇ等の導体粒子を含むインク）をプライマ樹脂層２０上に吐出して、該プライマ樹脂層２０上に、配線１７のパターンをＬＥＤ素子１３上面の電極部１４のうちの該プライマ樹脂層２０で覆われていない部分と搭載部材１１上面の電極部１５のうちの該プライマ樹脂層２０で覆われていない部分とに跨がって描画し、これを乾燥・焼成して、ＬＥＤ素子１３上面の電極部１４と搭載部材１１上面の電極部１５との間を該配線１７で接続する。

【0020】

この場合、プライマ樹脂層２０は、配線１７が該プライマ樹脂層２０からはみ出さないように該配線１７の線幅よりも製造ばらつき相当値以上太い線幅に形成されている。具体的には、プライマ樹脂層２０の線幅は、例えば、配線１７の線幅の１．２〜２．５倍、より好ましくは、１．５〜２．０倍の範囲で設定すると良い。尚、搭載部材１１の素子搭載凹部１２内に搭載したＬＥＤ素子１３及び配線１７等は、透明な封止材料１８によって封止されている。

【0021】

以上説明した本実施例によれば、ＬＥＤ素子１３の電極部１４と搭載部材１１の電極部１５との間の配線経路を絶縁性樹脂１６で平坦化し、該配線経路上に撥液性のプライマ樹脂層２０を形成し、該プライマ樹脂層２０上に液滴吐出法で配線１７を形成するため、配線１７を形成するインク滴の着滴径が大きくなることを、その下地となる撥液性のプライマ樹脂層２０によって防止できて、配線１７の線幅が広がることを防止でき、配線１７の細線化を実現できる。従って、本発明をＬＥＤパッケージに適用する場合でも、ＬＥＤ素子１３の側面から放出される光が配線１７で遮られる割合を配線１７の細線化により低減できて、外部に放出される光の取り出し効率を高めることができる。

【0022】

また、配線１７の下地となる撥液性のプライマ樹脂層２０をＬＥＤ素子１３の電極部１４の一部と搭載部材１１の電極部１５の一部とに跨がって形成するようにしているため、ＬＥＤ素子１３の電極部１４と搭載部材１１の電極部１５との間の配線経路に、ＬＥＤ素子１３のチップ、絶縁性樹脂１６、搭載部材１１等、濡れ性が異なる複数の部材が存在していても、これらをプライマ樹脂層２０で覆って配線１７全体の下地表面の濡れ性を均一化でき、液滴吐出法で形成する配線１７の線幅や厚みが不均一になることを防止できて、配線１７の線幅や厚みの均一化できる。しかも、配線１７とその下地表面（プライマ樹脂層２０）との密着性を向上できて、配線１７が下地表面から剥がれることを防止でき、上述した配線１７の線幅や厚みの均一化と相俟って配線１７の断線を効果的に防止でき、ＬＥＤパッケージの配線１７を細線化しながら接続信頼性も向上できる。

【0023】

しかも、本実施例では、液滴吐出法でプライマ樹脂インクを絶縁性樹脂１６上に吐出してプライマ樹脂層２０を線状又は帯状に形成するようにしているため、ＬＥＤ素子１３の側面から透明な絶縁性樹脂１６を通して放出される光がプライマ樹脂層２０で減少される割合を少なくできて、外部に放出される光の取り出し効率を高めることができる。

【0024】

また、本実施例では、プライマ樹脂層２０を配線１７が該プライマ樹脂層２０からはみ出さないように該配線１７の線幅よりも製造ばらつき相当値以上太い線幅（具体的には該配線１７の線幅の１．２〜２．５倍の線幅）に形成するようにしたので、配線１７の下面全体をプライマ樹脂層２０に密着させることができ、配線１７とプライマ樹脂層２０との密着性を確実に高めることができる。

【0025】

尚、配線１７を形成する方法は、液滴吐出法に限定されず、スクリーン印刷等の印刷法で形成しても良い。
その他、本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0026】

１１…搭載部材、１２…素子搭載凹部、１３…ＬＥＤ素子（発光素子）、１４…電極部、１５…電極部、１６…絶縁性樹脂、１７…配線、１８…封止材料、２０…プライマ樹脂層

【図1】

【図2】

【図3】