特許 6593237 発光素子の製造方法、及び発光装置の製造方法

(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】6593237

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】発光素子の製造方法、及び発光装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/44 20100101AFI20191010BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/44

   H01L33/50

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-57610(P2016-57610)

(22)【出願日】2016年3月22日

(65)【公開番号】特開2017-174909(P2017-174909A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】田中 志幸

(72)【発明者】

【氏名】土屋 陽祐

(72)【発明者】

【氏名】川岡 あや

(72)【発明者】

【氏名】石田 真

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４６１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５３６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６５３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６３４０３（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】

透明基板とその上に形成された複数の発光部からなるウェハの、前記透明基板の前記複数の発光部が形成された面と反対側の面に、蛍光体含有層を含む樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜を形成する前又は後に、スクライビングにより前記透明基板の前記複数の発光部が形成された面に分離予定面に沿ってスクライビングラインを形成する工程と、
前記スクライビングラインを形成する前又は後に、前記分離予定面に沿って前記樹脂膜を切断する工程と、
前記スクライビングラインを形成し、かつ前記樹脂膜を切断した後、ブレイキングにより前記分離予定面に沿って前記透明基板を分離する工程と、
を含む、発光素子の製造方法。

【請求項2】

前記樹脂膜が、前記蛍光体含有層上のクリア層有する、
請求項１に記載の発光素子の製造方法。

【請求項3】

前記クリア層が、前記蛍光体含有層の上面及び側面を覆うように形成される、
請求項２に記載の発光素子の製造方法。

【請求項4】

前記クリア層の屈折率が前記蛍光体含有層の屈折率よりも低い、
請求項２又は３に記載の発光素子の製造方法。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法により製造された発光素子を基板上にフリップチップ実装する工程と、
フリップチップ実装された前記発光素子の側面を覆うように白色の側壁を形成する工程と、
を含む、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、発光素子の製造方法、及び発光装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、個々のＬＥＤチップの上に直接又は封止樹脂を介して蛍光体を含む樹脂シートを設ける発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

【0003】

また、従来、複数のＬＥＤチップを１枚の蛍光体シートで封止する発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。

【0004】

また、従来、支持シート上の複数のＬＥＤチップを１枚の蛍光体シートで封止した後、蛍光体シートを切断して分割し、蛍光体シートに覆われた個々のＬＥＤチップを支持シートから剥離して、基板上に設置する発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。

【0005】

また、従来、１枚の基板上の複数のＬＥＤチップの各々の上に蛍光体層を設けた後、基板を分割して個片化する発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献６参照）。

【0006】

また、従来、複数のＬＥＤチップとなる領域を有するウエハの底面上に蛍光体を含む樹脂層を形成した後、ウエハ及び樹脂層を切断して、複数のＬＥＤチップに分割する発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献７参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３−２５８２０９号公報

【特許文献2】特開２０１４−２２７０４号公報

【特許文献3】特開２０１４−１１２７２４号公報

【特許文献4】特開２０１４−１９２３２６号公報

【特許文献5】特開２０１４−１６８０３６号公報

【特許文献6】特開２０１０−２４５５１５号公報

【特許文献7】特開２００２−２６１３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献７に記載の発光装置の製造方法によれば、スクライバーを用いてウエハ及び樹脂層を切断するとされているが、実際には、スクライバーにより樹脂層を切断することは困難である。

【0009】

本発明の目的の一つは、複数の発光素子間の発光色のばらつきが小さく、製造コストの低い発光素子の製造方法、及び発光装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［４］の発光素子の製造方法、及び下記［５］の発光装置の製造方法を提供する。

【0011】

［１］透明基板とその上に形成された複数の発光部からなるウェハの、前記透明基板の前記複数の発光部が形成された面と反対側の面に、蛍光体含有層を含む樹脂膜を形成する工程と、前記樹脂膜を形成する前又は後に、スクライビングにより前記透明基板の前記複数の発光部が形成された面に分離予定面に沿ってスクライビングラインを形成する工程と、前記スクライビングラインを形成する前又は後に、前記分離予定面に沿って前記樹脂膜を切断する工程と、前記スクライビングラインを形成し、かつ前記樹脂膜を切断した後、ブレイキングにより前記分離予定面に沿って前記透明基板を分離する工程と、を含む、発光素子の製造方法。

【0012】

［２］前記樹脂膜が、前記蛍光体含有層上のクリア層を有する、上記［１］に記載の発光素子の製造方法。

【0013】

［３］前記クリア層が、前記蛍光体含有層の上面及び側面を覆うように形成される、上記［２］に記載の発光素子の製造方法。

【0014】

［４］前記クリア層の屈折率が前記蛍光体含有層の屈折率よりも低い、上記［２］又は［３］に記載の発光素子の製造方法。

【0015】

［５］上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法により製造された発光素子を基板上にフリップチップ実装する工程と、フリップチップ実装された前記発光素子の側面を覆うように白色の側壁を形成する工程と、を含む、発光装置の製造方法。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複数の発光素子間の発光色のばらつきが小さく、製造コストの低い発光素子の製造方法、及び発光装置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係る発光素子の製造工程を概略的に表す斜視図である。

【図2】図２（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施の形態に係る発光素子の製造工程を表す垂直断面図である。

【図3】図３（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施の形態に係る発光素子の製造工程を表す垂直断面図である。

【図4】図４（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る発光装置の製造工程を表す垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔第１の実施の形態〕
図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係る発光素子１の製造工程を概略的に表す斜視図である。

【0019】

まず、図１（ａ）に示されるように、複数の発光素子構造を含むウエハ１０を準備する。

【0020】

次に、図１（ｂ）に示されるように、ウエハ１０の表面上に樹脂膜２０を形成する。樹脂膜２０は、例えば、スキージを用いた塗布、スプレーコート、又はスピンコートにより形成される。

【0021】

スキージを用いた塗布により樹脂膜２０を形成する場合は、厚さの均一性を高くすることができる。スピンコートにより樹脂膜２０を形成する場合は、コストを低く抑えることができる。また、スプレーコートにより樹脂膜２０を形成する場合は、ウエハ１０の反りの影響を受けにくく、樹脂膜２０を薄く形成することができるため、材料の無駄が少ない。

【0022】

次に、図１（ｃ）に示されるように、ウエハ１０と樹脂膜２０を切断して、複数の発光素子１に分割する。

【0023】

次に、部分的に拡大された断面図を用いて、より具体的に発光素子１の製造工程を説明する。

【0024】

図２（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施の形態に係る発光素子１の製造工程を表す垂直断面図である。

【0025】

図２（ａ）に示されるように、ウエハ１０は１枚の透明基板１１と、その表面に形成された複数の発光部１２とを含む。

【0026】

透明基板１１は、例えば、サファイア基板である。発光部１２は、典型的には、発光層１３と、発光層１３を挟むｎ型クラッド層１４とｐ型クラッド層１５、ｎ型クラッド層１４とｐ型クラッド層１５にそれぞれ接続されたｎ側電極１６とｐ側電極１７から構成される。

【0027】

図２（ｂ）に示されるように、樹脂膜２０は、ウエハ１０の透明基板１１側の面（透明基板１１の発光部１２が形成された面の反対側の面）上に形成される。樹脂膜２０は蛍光体含有層２１を含み、また、クリア層２２を含んでもよい。蛍光体含有層２１とクリア層２２厚さは、例えば、それぞれ１５０μｍ、５０μｍである。図２（ｂ）の直線３０は、分離予定面の位置を示す。

【0028】

蛍光体含有層２１は、粒子状の蛍光体を含む透明な膜状の樹脂からなる。蛍光体含有層２１を構成する樹脂としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明樹脂を用いることができる。蛍光体の蛍光色は特に限定されず、例えば、黄色系の蛍光体粒子としては、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）系蛍光体や、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が用いられる。例えば、発光部１２の発光色が青色であり、蛍光体の蛍光色が黄色である場合は、後述する発光装置１の発光色は白色になる。また、複数の種類の蛍光体を混合して用いてもよい。

【0029】

クリア層２２は、蛍光体を含まない透明な膜状の樹脂からなり、蛍光体含有層２１の保護膜として機能する。クリア層２２を構成する樹脂としては、蛍光体含有層２１を構成する樹脂と同じものを用いることができるが、蛍光体含有層２１からクリア層２２への光の透過率を向上させるため、蛍光体含有層２１を構成する樹脂よりも屈折率が小さいことが好ましい。また、クリア層２２には、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の拡散剤又はシリカ（ＳｉＯ_２）等の分散剤を添加してもよい。

【0030】

次に、図２（ｃ）に示されるように、レーザースクライビングにより透明基板１１の表面に分離予定面に沿ってスクライビングラインを形成する。スクライビングラインは、線状に並んだ窪み１８の集合であり、窪み１８の開口部は透明基板１１の表面にドットラインを形成する。

【0031】

なお、スクライビングラインの形成は、樹脂膜２０をウエハ１０の表面上に形成する前に実施してもよい。

【0032】

次に、図２（ｄ）に示されるように、分離予定面に沿って樹脂膜２０を切断する。樹脂膜２０の切断には、超音波カッター等を用いることができる。
このとき、樹脂膜２０を完全に切断するため、透明基板１１を僅かに削る程度の位置まで刃を入れることが好ましい。

【0033】

なお、樹脂膜２０の切断は、スクライビングラインの形成よりも前に実施してもよい。

【0034】

次に、図２（ｅ）に示されるように、ブレイキングにより分離予定面に沿って透明基板１１を分離し、複数の発光素子１を得る。ブレイキングとは、基板に外力を加え、曲げ応力や水平応力等の応力を発生させて、スクライビングラインを起点に基板を分断することをいう。

【0035】

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、クリア層が蛍光体含有層の側面を覆うように形成される点において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

【0036】

図３（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施の形態に係る発光素子２の製造工程を表す垂直断面図である。

【0037】

まず、図３（ａ）に示されるように、ウエハ１０の透明基板１１側の面上に蛍光体含有層２１を形成した後、分離予定面に沿って蛍光体含有層２１を切断する。蛍光体含有層２１の切断には、超音波カッター等を用いることができる。このとき、蛍光体含有層２１を完全に切断するため、透明基板１１を僅かに削る程度の位置まで刃を入れることが好ましい。

【0038】

次に、図３（ｂ）に示されるように、蛍光体含有層２１上にクリア層２２を形成する。クリア層２２を形成する前に蛍光体含有層２１が切断されているため、蛍光体含有層２１の上面のみならず側面もクリア層２２に覆われる。

【0039】

次に、図３（ｃ）に示されるように、分離予定面に沿ってクリア層２２を切断する。クリア層２２の切断には、超音波カッター等を用いることができる。このとき、クリア層２２を完全に切断するため、透明基板１１を僅かに削る程度の位置まで刃を入れることが好ましい。また、蛍光体含有層２１の側面を覆うクリア層２２を残すため、図３（ａ）に示される蛍光体含有層２１の切断幅よりもクリア層２２の切断幅を狭くする。

【0040】

次に、図３（ｄ）に示されるように、レーザースクライビングにより透明基板１１の表面に分離予定面に沿ってスクライビングラインを形成する。なお、スクライビングラインの形成は、蛍光体含有層２１を形成する前からクリア層２２を切断する後までの間の任意のタイミングで行うことができる。

【0041】

次に、図３（ｅ）に示されるように、ブレイキングにより分離予定面に沿って透明基板１１を分離し、複数の発光素子２を得る。

【0042】

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、第１、２の実施の形態に係る発光素子を有する発光装置についての形態である。なお、第１、２の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

【0043】

図４（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る発光装置３の製造工程を表す垂直断面図である。

【0044】

まず、図４（ａ）に示されるように、発光素子１を基板３１上にフリップチップ実装する。基板３１は、例えば、その表面に配線３２を有する配線基板であり、発光素子１のｎ側電極１６、ｐ側電極１７と配線３２がはんだボール３３により電気的に接続される。なお、基板３１はリードフレームインサート基板であってもよい。

【0045】

次に、図４（ｂ）に示されるように、発光素子１の側面を覆うように白色の側壁３４を形成する。白色の側壁３４は、例えば、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなる。側壁３４の上面の高さは、図４（ｂ）に示されるようにクリア層２２の上面の高さより高くてもよいし、クリア層２２の上面の高さと等しくてもよい。

【0046】

発光装置３は、光を反射する側壁３４にその側面を覆われているため、高い指向性を有する。また、発光素子１の透明基板１１は、その製法上、蛍光体含有層２１との界面に近い位置に露出した段差１９を有する。この段差１９によりアンカー効果が働き、発光素子１と側壁３４の密着性が向上する。

【0047】

なお、図４（ａ）、（ｂ）に示される例では第１の実施の形態に係る発光素子１が用いられているが、代わりに第２の実施の形態に係る発光素子２を用いてもよい。

【0048】

（実施の形態の効果）
上記実施の形態に係る発光装置によれば、複数の発光素子に含まれる蛍光体含有層を一括して形成するため、発光素子間の発光色のばらつきが小さい。また、個片化された発光素子の各々に蛍光体含有層を貼り付ける場合のように接着剤を使用する必要がないため、製造コストを低減することができる。

【0049】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、切削加工によりスクライビングラインを形成してもよい。

【0050】

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0051】

１、２ 発光素子
３ 発光装置
１０ ウエハ
１１ 透明基板
１２ 発光部
２０ 樹脂膜
２１ 蛍光体含有層
２２ クリア層
３１ 基板
３４ 側壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】