特許 6065586 発光装置及びその製造方法

(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】6065586

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】発光装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20170116BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/48

【請求項の数】11

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-288784(P2012-288784)

(22)【出願日】2012年12月28日

(65)【公開番号】特開2014-130959(P2014-130959A)

(43)【公開日】2014年7月10日

【審査請求日】2015年11月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119301

【弁理士】

【氏名又は名称】蟹田 昌之

(72)【発明者】

【氏名】宮田 忠明

【審査官】 吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０４５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９１５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１１４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９４５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８８１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５８３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０３２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２７１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６６０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２７５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１２８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３５３８２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上の配線パターンに複数の発光素子が実装された発光装置であって、
前記複数の発光素子の少なくとも１つに隣接する不良素子または所定の跡と、
前記不良素子または前記所定の跡を前記隣接する発光素子と共に封止する封止部材と、を備え、
前記所定の跡はダイボンド痕及び／又はダイボンド材残りであることを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記不良素子または前記所定の跡の少なくとも一部を被覆する反射部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記反射部材は、前記不良素子または前記所定の跡に隣接する発光素子の下方に充填されたアンダーフィルの一部であることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記反射部材は、白色の部材であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光装置。

【請求項5】

前記複数の発光素子を前記配線パターンに対しフリップチップ方式で接合する接合部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項6】

基板上の配線パターンに複数の発光素子を実装する工程と、
不良素子に代わる新たな発光素子を前記不良素子と同じ配線パターンにおいて前記不良素子または前記不良素子の取り外し後に残る跡に隣接して実装する工程と、
前記不良素子または前記不良素子の取り外し後に残る跡を前記新たな発光素子と同じ封止部材によって封止する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。

【請求項7】

前記不良素子の取り外し後に残る跡は、ダイボンド痕及び／又はダイボンド材残りであることを特徴とする請求項６に記載の発光装置の製造方法。

【請求項8】

前記不良素子または前記不良素子の取り外し後に残る跡の少なくとも一部が反射部材によって被覆されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置の製造方法。

【請求項9】

前記反射部材は、前記新たな発光素子の下方に充填するアンダーフィルの一部であることを特徴とする請求項８に記載の発光装置の製造方法。

【請求項10】

前記反射部材は、白色の部材であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光装置の製造方法。

【請求項11】

前記複数の発光素子を前記配線パターンに対しフリップチップ方式で超音波実装することを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項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、発光装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の発光素子が基板に実装された発光装置が提案された（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−３２２９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この従来の発光装置では、実装された複数の発光素子の中に不良素子が含まれていると、発光装置全体を廃棄しなければならないという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、複数の発光素子の中に不良素子が含まれていても破棄することなく利用できる発光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】

【0006】

本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、基板上の配線パターンに複数の発光素子が実装された発光装置であって、不良素子に代わる新たな発光素子が前記不良素子と同じ配線パターンに実装され、前記不良素子または前記不良素子の取り外し後に残る跡が前記新たな発光素子と同じ封止部材によって封止される、ことを特徴とする発光装置である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る発光装置の概略構成を示す図である。

【図2A】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の概略工程を示す図である。

【図2B】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の概略工程を示す図である。

【図2C】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の概略工程を示す図である。

【図2D】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の概略工程を示す図である。

【図2E】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の概略工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

【0009】

［本発明の実施形態に係る発光装置］
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ断面を示す図、図１（ｃ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ断面を示す図である。

【0010】

図１に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１は、基板２上の配線パターン４に複数の発光素子６ｅ、６ｂ、６ｆ、６ｄが実装された発光装置である。

【0011】

複数の発光素子６ｅ、６ｂ、６ｆ、６ｄのうち、発光素子６ｅ、６ｆは、不良素子６ａ、６ｃに代わる新たな発光素子である。なお、不良素子６ａは、基板２から取り外されているため、図１に現れていない。

【0012】

不良素子６ａ、６ｃのうち、不良素子６ａは、不良原因により電気的な短絡を生じるとの理由で基板２から取り外されている。他方、不良素子６ｃは、不良原因により電気的に接続されていないとの理由で基板２から取り外されてはない。

【0013】

不良素子６ａの取り外し後に残る跡１０（例：ダイボンド痕及び／又はダイボンド材残り）は、不良素子２を取り外したことによる反射率の低下を補うべく、反射部材１２により被覆されている。また、不良素子６ｃは、これが取り外されずに存在することによる反射率の低下を補うべく、反射部材１２によって被覆されている。

【0014】

なお、不良素子６ａについては取り外され、不良素子６ｃについても反射部材１２により被覆されているため、不良素子６ａ、６ｃは、ともに、発光装置１の発光面側に現れていない。

【0015】

ここで、新たな発光素子６ｅ、６ｆは、不良素子６ａ、６ｃと同じ配線パターン４において、不良素子６ａ、６ｃが実装された場所（発光素子が本来実装されるべきであった場所）に隣接して実装される。また、不良素子６ａの取り外し後に残る跡１０は、新たな発光素子６ｅと同じ封止部材８ａによって封止され、不良素子６ｃは、新たな発光素子６ｆと同じ封止部材８ｃによって封止される。

【0016】

したがって、本発明の実施形態によれば、新たな発光素子６ｅ、６ｆの発光点が不良素子６ａ、６ｃの発光点からずれることを防止して（つまり、可能な限り当初の発光点の位置を維持して）、不良素子に代えて新たな発光素子を設けることによる光学的性能への影響（例えば、レンズ状の封止部材８を設けた場合における発光装置１の出力の低下）を軽減することができる。

【0017】

よって、本発明の実施形態によれば、複数の発光素子の中に不良素子が含まれていても破棄することなく利用できる発光装置を提供することができる。

【0018】

なお、新たな発光素子６ｅ、６ｆを不良素子６ａ、６ｃと同じ配線パターン４に実装すれば、新たな発光素子６ｅ、６ｆを実装するために予備の配線パターン４を新たに又は予め設ける必要がないため、配線パターン４をシンプルにすることができ、設計の自由度が高い低価格で小型の発光装置を提供することができる。

【0019】

以下、各部材について説明する。

【0020】

（基板２）
基板２には、各種の部材を適宜用いることができる。例えば、紙にフェノールやエポキシなどの樹脂を含浸させたものや、帯状の樹脂や金属を基体とする部材などを、基板２の一例として挙げることができる。

【0021】

また、例えば、絶縁性材料や、細長いテープ状の銅箔やアルミニウム箔などの導電性部材を絶縁性材料で被覆したものなども、基板２の一例である。絶縁性材料としては、ポリイミドやＰＥＴ、ＰＥＮなどの絶縁性樹脂を一例として挙げることができる。

【0022】

基板２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１０μｍ〜２ｍｍ程度とすることができる。

【0023】

基板２の形状や面積などは特に限定されない。なお、形状の一例としては、例えば、板状、シート状（テープ状、フィルム状）、棒状、パイプ状、ワイヤ状、帯状などを挙げることができる。可撓性を有する帯状の基板を基板２として用いれば、発光装置１をロールツーロール工法で製造することが可能になる。

【0024】

（配線パターン４）
配線パターン４には、例えば、銅やアルミ・ニッケル・鉄・金・銀などの金属やそれらの合金、またはこれらの金属を含むメッキ・導電性ペースト・導電インク、あるいは錫・銀・銅・金・ビスマス・亜鉛・鉛などから形成される半田などを用いることができる。

【0025】

配線パターン４は、新たな発光素子６ｅ、６ｆを不良素子６ａ、６ｃに隣接して実装できるように設けられていることが好ましい。このようにすれば、新たな発光素子６ｅ、６ｆの位置が不良素子６ａ、６ｃの位置に近づくため、不良素子６ａを取り外した後にできる跡１０や不良素子６ｃを新たな発光素子６ｅ、６ｆと同じ封止部材８ａ、８ｃによって封止し易くなる。

【0026】

なお、配線パターン４には、例えば、発光素子の実装を行う際に用いるセルフアライメント用のパターン（例：発光素子の電極の形状と同じか近い幅などを有する切り欠きや突出部）やその他の位置決めパターンなどを複数設けることができる。このようにすれば、元々の発光素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはもちろんこと、不良素子６ａ、６ｃに代わる新たな発光素子６ｅ、６ｆを実装することが容易になる。

【0027】

（発光素子６ａ〜６ｆ）
発光素子６ａ〜６ｆには、例えば、表面実装型ＬＥＤ、ＬＥＤチップ、チップサイズパッケージＬＥＤなどの様々な発光ダイオードを用いることができるが、特にＬＥＤチップを用いれば、低コスト化を図ることができる。

【0028】

発光素子６ａ〜６ｆは、バンプや半田によるフリップチップ実装やワイヤを用いたワイヤボンディングなどの様々な接合部材を用いて様々な方法で配線パターン４に電気的に接続することができる。

【0029】

なお、バンプを用いたフリップチップ方式の超音波実装では、半田による実装の場合と異なり、同一の箇所に発光素子を複数回実装することが困難であるとされている。

【0030】

しかし、本発明の実施形態に係る発光装置１では、新たな発光素子６ｅ、６ｆを不良素子６ａ、６ｃと同一の位置ではなく、別の位置に実装することができる。別の位置に実装しても、不良素子６ａを取り外した後にできる跡１０や不良素子６ｃを新たな発光素子６ｅ、６ｆと同じ封止部材８ａ、８ｃによって封止できるからである。

【0031】

したがって、本発明の実施形態によれば、バンプを用いたフリップチップ方式の超音波実装によっても、不良素子６ａ、６ｃに代わる新たな発光素子６ｅ、６ｆを容易に実装することができる。

【0032】

不良素子には、所望の目的を達することができない様々な発光素子が含まれる。例えば、電圧上昇、電圧低下、または光束低下などの特性を示す発光素子は、不良素子の一例である。

【0033】

不良素子は、不良状態によっては基板２から取り外されてもよいし、取り外されず基板２に実装されたままであってもよい。例えば、発光素子が電気的接合不良などにより配線パターン４に電気的に繋がっていない場合の不良素子（オープン不良）においては、不良素子を取り外すことなくこれに代わる新たな発光素子を実装しても電気的性能への影響が少ない。したがって、この場合は、不良素子を取り外す必要はない（図１中の発光素子６ｃを参照）。不良素子を取り外さない場合は、不良素子を取り外す工程が不要となるため、工程数を削減でき、好ましい。

【0034】

（封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）
封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄには、例えば、エポキシやシリコーン及びこれらの変性タイプに代表される透明樹脂を用いることができる。

【0035】

封止樹脂８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄには、蛍光体や量子ドットなどに代表される波長変換部材や光を拡散させるための光拡散部材などが含まれていることが好ましい。

【0036】

波長変換部材としては、例えば、酸化物系や硫化物系や窒化物系などの蛍光体などを用いることができる。また、発光素子に青色発光する窒化ガリウム系発光素子を用いる場合には、青色光を吸収して黄色〜緑色に発光するＹＡＧ系やＬＡＧ系の蛍光体、緑色に発光するＳｉＡｌＯＮ系の蛍光体、及び赤色に発光するＳＣＡＳＮ系やＣＡＳＮ系の蛍光体を単独で又は組み合わせて用いることが好ましい。

【0037】

特に、液晶ディスプレイやテレビのバックライトなどの表示装置に用いる発光装置においては、ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体とＳＣＡＳＮ蛍光体とが組み合わされたものを波長変換部材として用いることが好ましい。また、照明用途の発光装置においては、ＹＡＧ系またはＬＡＧ系の蛍光体とＳＣＡＳＮ系またはＣＡＳＮ系の蛍光体とが組み合わされたものを波長変換部材として用いることが好ましい。

【0038】

光散乱部材としては、例えば、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素を用いることができる。

【0039】

なお、上記した波長変換部材や光散乱部材は、封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄとは別の部材に含めることもできる。このような別の部材としては、例えば、発光装置１において封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄから離間して設けられる部材や、発光装置１とは別個に設けられる部材（例：照明装置や液晶ディスプレイなどに付属するカバーやシートなど）などを一例として挙げることができる。

【0040】

波長変換部材を封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ内に設けた場合は、発光素子から発せられた光が波長変換部材に当たって拡散するが、封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ内のダイボンド痕や不良素子などをすべて反射部材１２で被覆することにより、発光への影響を少なくすることができる。他方、波長変換部材を封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ内に設けずに、つまり封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと離間して設けられる部材や発光装置１とは別個に設けられる部材に設けた場合は、ダイボンド痕や不良素子などを少なくとも一部被覆することで発光への影響を少なくできる。

【0041】

封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの形状は、レンズ効果を有する形状とすることが好ましい。これにより、輝度を高めることができる。

【0042】

なお、本発明の実施形態では、複数の封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄのそれぞれが１つの発光素子６ｅ、６ｂ、６ｆ、６ｄをそれぞれ封止する例について図示した。しかしながら、１つの封止部材は、２つ以上の発光素子をまとめて封止することもできる。この場合は、２つ以上の発光素子が２つ以上の跡１０や不良素子６ｃとともに１つの封止部材によって封止されることがある。

【0043】

（跡１０）
ダイボンド痕、ワイヤボンド痕、ダイボンド材残り、及び／又はワイヤ残りなどは、不良素子６ａの取り外し後に残る跡１０の一例である。

【0044】

ここで、ダイボンド痕やワイヤボンド痕とは、不良素子がダイボンド、ワイヤボンドされていたこと示す痕である。ダイボンド痕やワイヤボンド痕の一例としては、配線パターン４と発光素子６とを接合する接合部材の残骸や接合部材との合金層残り、配線パターン４に用いられている部材の浮き上がり、配線パターン４の剥離、発光素子の接合部や配線ワイヤによるボンディング痕や凹み、及び／又は配線パターン４上の凹凸を挙げることができる。合金層残りとは、ハンダや超音波接合による配線材料と、配線パターンに接合されたダイボンド材やワイヤの金属との合金層である。また、ダイボンド材やワイヤ材残りとは、不良素子をダイボンドやワイヤボンドする際に用いられた部材の残りである。

【0045】

（反射部材１２）
反射部材１２には、例えば、白色フィラーや白色粉末などを含有している白色の部材を用いることができる。このような白色の部材の一例としては、絶縁性で光反射率が高く耐熱や耐光性が高い樹脂を挙げることができ、より具体的には、例えば酸化チタンや酸化珪素、硫酸バリウム、酸化アルミニウム等を含有するシリコーン樹脂やこれらの変性タイプ、レジストなどを一例として挙げることができる。また、先述した波長変換部材を含有していても良い。

【0046】

なお、図１（ｃ）に示すように、フリップチップ実装された発光素子６ｆの下方に充填されたアンダーフィル材に反射部材１２を用いてもよい。この場合は、アンダーフィルにより不良素子６ｃが被覆される。このようにすれば、工程を増やすことなく、基板２の表面に不良素子６ｃが現れないようにすることができるため、発光装置１を低コストで提供することができる。

【0047】

反射部材１２は、基板２の全面に設けることもできる。この場合、反射部材にレジスト剤としての機能を付与していることが望ましい。

【0048】

なお、反射部材１２は、封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと配線パターン４との間に設けることもできる。

【0049】

［製造方法］
図２Ａ〜Ｅは、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の概略工程を示す図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面を示す図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ断面を示す図である。

【0050】

図２Ａ〜Ｅに示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１の製造方法は、次の工程を有している。

【0051】

（第１工程）
まず、図２Ａに示すように、配線パターン４が設けられた基板２を準備する。

【0052】

（第２工程）
次に、図２Ｂに示すように、印刷などの方法によって、基板２に反射部材１２を設ける。なお、図２Ｂに示すように、反射部材１２は、配線パターン４が露出する開口２を有している。この開口２の面積は、特に限定されるものではないが、不良素子に代わる新たな発光素子を容易に実装できるよう、２つ程度の発光素子を実装できる大きさであることが好ましい。

【0053】

（第３工程）
次に、図２Ｃに示すように、複数の発光素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを基板２上に設けられた配線パターン４に実装する。ここで、各発光素子は、例えば金バンプを用いて、フリップチップ方式により、配線パターン４に超音波実装される。

【0054】

（第４工程）
次に、複数の発光素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの良・不良を判定する。

【0055】

（第５工程）
次に、図２Ｄに示すように、複数の発光素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ中の不良素子６ａ、６ｃと同じ配線パターン４に不良素子６ａ、６ｃに代わる新たな発光素子６ｅ、６ｆを実装する。

【0056】

また、上記の新たな発光素子６ｅ、６ｆの実装前または実装後に、不良素子６ａについては、これを基板２から取り外す。不良素子６ａの取り外し後に残るダイボンド痕やダイボンド材残りなど（例：金のバンプの残り、金と配線パターン４の材料との合金層など）が不良素子６ａの取り外し後に残る跡１０となる。跡１０は、反射部材１２で被覆する。また、不良素子６ｃについては、基板２から取り外さず、発光素子６ｆの下方に充填するアンダーフィル材（反射部材１２の一例）の一部で被覆する。

【0057】

（第６工程）
次に、図２Ｅに示すように、発光素子６ｅ、６ｂ、６ｆ、６ｄを封止部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄによってそれぞれ封止する。ここで、不良素子６ａの取り外し後に残る跡１０と不良素子６ｃとは、新たな発光素子６ｅ、６ｆと同じ封止部材８ａ、８ｃによって封止する。また、本発明の実施形態では、不良素子６ａの取り外し後に残る跡１０を被覆する反射部材１２や、不良素子６ｃを被覆する反射部材１２も、新たな発光素子６ｅ、６ｆと同じ封止部材８ａ、８ｃによって封止する。

【0058】

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。

【符号の説明】

【0059】

１ 発光装置
２ 基板
４ 配線パターン
６ａ 発光素子
６ｂ 発光素子
６ｃ 発光素子
６ｄ 発光素子
６ｅ 発光素子
６ｆ 発光素子
８ａ 封止部材
８ｂ 封止部材
８ｃ 封止部材
８ｄ 封止部材
１０ 跡
１２ 反射部材

【図2A】

【図1】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】