特許 6756346 発光モジュールの製造方法

(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】6756346

(24)【登録日】2020年8月31日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】発光モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/60 20100101AFI20200907BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20200907BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/60

   H01L33/62

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-123939(P2018-123939)

(22)【出願日】2018年6月29日

(65)【公開番号】特開2020-4882(P2020-4882A)

(43)【公開日】2020年1月9日

【審査請求日】2019年7月25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

(72)【発明者】

【氏名】酒巻 聡

(72)【発明者】

【氏名】長浜 靖典

(72)【発明者】

【氏名】佐野 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】家段 勝好

【審査官】 高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−０６１０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１８２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／００４７７８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２３９１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１１８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９３４５４（ＷＯ，Ａ１）

(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】

基板と、
正負一対の素子電極を備える電極形成面と、前記電極形成面と反対側の発光面と、を有する発光素子と、
前記素子電極と接続される配線電極と、
光反射性樹脂層と、
を備える発光モジュールの製造方法であって、
支持部材上に、前記電極形成面を上に向け、かつ前記発光面を下に向けた状態で、前記発光素子を配置する工程と、
前記支持部材上であって、前記発光素子の周囲に、被覆層を形成する工程と、
前記素子電極から前記被覆層の上にわたって前記配線電極を形成する工程と、
前記配線電極及び前記被覆層の上に、前記光反射性樹脂層を形成する工程と、
光反射性樹脂層の上に前記基板を接合する工程と、
前記支持部材を除去する工程と、
前記被覆層を除去する工程と、
を含む発光モジュールの製造方法。

【請求項2】

前記被覆層を除去する工程が、ドライエッチングにより前記被覆層を除去する請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。

【請求項3】

前記被覆層が、有機物で構成されてなる請求項２に記載の発光モジュールの製造方法。

【請求項4】

前記支持部材を除去する工程が、前記支持部材を透過する波長のレーザを照射することで前記支持部材を除去する請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。

【請求項5】

前記配線電極は、前記基板側の表面が、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ及びＲｈよりなる群から選択される少なくとも一つを含む材料で構成されてなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。

【請求項6】

前記発光素子を配置する工程において、複数の発光素子を所定の間隔を空けて配置し、
前記配線電極を形成する工程において、前記複数の発光素子の素子電極同士を接続するように前記配線電極を形成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光モジュールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置は、液晶ディスプレイのバックライトやディスプレイ等の各種の光源として広く利用されている。このような発光装置としては、配線を有する基板の上に発光素子を載置した構造が提案されている。例えば下記の特許文献１は、基板の上面に配線を有し、その配線に発光素子の下面の電極を接続した発光装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１００４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、発光装置のさらなる小型化が求められている。発光装置を小型化するためには、配線を形成する際に高精度で配置する必要がある。
本発明は、小型化が可能な発光モジュールの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様の発光モジュールの製造方法は、基板と、正負一対の素子電極を備える電極形成面と、前記電極形成面と反対側の発光面と、を有する発光素子と、前記素子電極と接続される配線電極と、光反射性樹脂層と、を備える発光モジュールの製造方法であって、支持部材上に、前記電極形成面を上に向け、かつ前記発光面を下に向けた状態で、前記発光素子を配置する工程と、前記支持部材上であって、前記発光素子の周囲に、被覆層を形成する工程と、前記素子電極から前記被覆層の上にわたって前記配線電極を形成する工程と、前記配線電極及び前記被覆層の上に、前記光反射性樹脂層を形成する工程と、光反射性樹脂層の上に前記基板を接合する工程と、前記支持部材を除去する工程と、前記被覆層を除去する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様に係る発光モジュールの製造方法によれば、小型化が可能な発光モジュールを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図10】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図11】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図12】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図13】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの製造工程を示す概略断面図である。

【図14】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図15】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光モジュールを例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

【0009】

図１は、本実施形態に係る製造方法によって得られる発光モジュールの概略断面図である。
発光モジュールは、基板６０と、基板６０の上面に設けられる光反射性樹脂層５０と、基板６０の上方に光反射性樹脂層５０を介して設けられる配線電極４０と、配線電極４０の上面に載置される発光素子２０と、を備えている。

【0010】

発光素子２０は、正負の素子電極２１を備える電極形成面２０ａと、電極形成面２０ａと反対側の発光面と、を有する。発光素子２０は、素子電極２１が配線電極４０の上面に対向するように、直接又はバンプ等を介してフリップチップ実装される。

【0011】

以下、発光モジュールの製造方法について、図２〜１２に示す模式断面図に基づいて詳細に説明する。

【0012】

（発光素子２０を配置する工程）
図２に示すように、支持部材１０上に、発光素子２０を配置する。発光素子２０は、電極形成面２０ａを上に向け、かつ発光面を下に向けた状態で配置する。発光モジュールにおいて、複数の発光素子２０を所定の間隔を空けて配置してもよい。この場合、後述する配線電極４０を形成する工程において、各発光素子２０の素子電極２１同士を配線電極４０によって電気的に接続することができる。

【0013】

支持部材１０は、発光素子２０を載置することが可能なものである。支持部材１０の形状は、特に限定されないが、上面が平坦であることが好ましい。支持部材１０と発光素子２０とは、接着層１３により貼り合わされている。接着層１３としては、例えば、ＶＰＡ等を用いることができる。

【0014】

支持部材１０の上面には、剥離層１１として、感光性樹脂層が形成されている。剥離層１１の上面には、保護層１２を介して接着層１３が形成されている。剥離層１１は、後に、光を照射することにより、支持部材１０から発光素子２０を分離するためのものである。
次に、図３に示すように、発光素子の載置領域以外の領域の接着層１３をエッチングにより除去する。保護層１２は、剥離層１１がエッチングされるのを防ぐ役割を有している。保護層１２の材料としては、金属を用いることが好ましい。保護層１２の金属としては、Ｔｉ等を用いることができる。

【0015】

（被覆層３０を形成する工程）
次に、支持部材上であって、発光素子２０の周囲に被覆層３０を形成する。被覆層３０は、支持部材上に被覆層３０の材料を塗布して設ける。塗布方法は、スピンコータによるスピンコート法、ディスペンサによる吐出など特に限定されない。被覆層３０は、有機物で構成される部材を用いることが好ましい。これにより、後述する被覆層３０を除去する工程において、エッチングにより容易に除去することができる。有機物としては、例えば、ポリイミドを用いることができる。

【0016】

例えば、被覆層３０としてレジストを用いる場合は、図４に示すように、支持部材１０及び発光素子２０を覆うようにレジストを設けた後、図４に示すように、発光素子２０の上方を覆う形状に形成されたマスクＭを介して露光し、現像することで、図５に示すように発光素子２０の電極形成面２０ａが露出する開口部を形成する。

【0017】

（配線電極４０を形成する工程）
次に、発光素子２０の素子電極２１から被覆層３０の上にわたって配線電極４０を形成する。配線電極は、第１金属層４１及び第２金属層４２を積層して形成する。

【0018】

配線電極を形成する工程においては、まず、図６に示すように、発光素子２０の素子電極２１と被覆層３０上の略全面に、第１金属層４１をスパッタ等で形成する。第１金属層４１は、後工程である第２金属層４２を形成する工程において、第２金属層４２を電解メッキ法で形成する際のシード層として用いられる。第１金属層４１の積層構造としては、例えば、支持部材１０側からＡｌ／Ｔｉ／Ｃｕ等が挙げられる。

【0019】

次に、図７に示すように、第１金属層４１の上にレジストＲを設ける。レジストＲは、平面視において、素子電極２１の少なくとも一部を含む開口部を有するように形成される。

【0020】

次に、図８に示すように、レジストＲの開口部内に、電解メッキ法によって第２金属層を形成する。第２金属層は、第１金属層を電解メッキのシード層、すなわち電流経路として用い、レジストの開口部内でメッキ成長させることで形成される。第２金属層としては、例えば、Ｃｕが挙げられる。

【0021】

次に、図９に示すように、レジストを除去すると、第２金属層が、配線電極の一部として現れる。

【0022】

続いて、図１０に示すように、エッチングにより第２金属層の一部を除去して第２金属層を薄膜化するとともに、第２金属層が形成されていない領域の第１金属層を除去する。これによって、発光素子２０の素子電極２１から被覆層３０の上にわたって、第１金属層４１と第２金属層４２が積層されてなる配線電極が形成される。

【0023】

このように、配線電極は、発光素子２０の素子電極２１に対して形成するため、発光素子２０を配置する工程において発光素子２０の位置ズレが生じたとしても、配線電極４０を設ける位置を調整することができる。これにより、基板上の配線電極に対して発光素子を配置する場合と比較して、発光素子２０の素子電極２１と配線電極４０の位置ズレによる接続不良を抑制することができる。

【0024】

（光反射性樹脂層５０を形成する工程）
次に、図１１に示すように、配線電極及び被覆層３０の上に、光反射性樹脂層５０を形成する。光反射性樹脂層５０としては、例えば、酸化チタンとシリコーン樹脂が混合されたものを用いることができる。光反射性樹脂層５０は、例えばトランスファーモールド、圧縮成形、ポッティング、印刷、スプレー等の方法で形成する。また、光反射性樹脂層５０は、酸化チタンとシリコーン樹脂が混合された材料からなるシートを、配線電極及び被覆層３０の上に貼り合わせることにより形成してもよい。

【0025】

（基板６０を接合する工程）
次に、図１２に示すように、光反射性樹脂層５０の上に別途準備した基板６０を接合する。基板６０には、ガラスやセラミック等を用いることができる。

【0026】

（支持部材１０を除去する工程）
次に、図１３に示すように、レーザリフトオフ法を用いて支持部材を除去する。具体的には、支持部材を透過する波長のレーザを支持部材側から剥離層１１に照射することによって、発光素子２０と支持部材１０とを分離する。

【0027】

（被覆層３０を除去する工程）
次に、図１に示すように、被覆層３０を除去する。被覆層３０の除去は、ドライエッチング等を用いることができる。剥離層１１、保護層１２及び接着層１３とともに、被覆層３０を除去することで、発光素子２０の周囲に配線電極４０及び光反射性樹脂層が露出する。
このようにして、発光モジュール１００を得ることができる。発光モジュール１００は、配線電極４０の上面と、配線電極４０の周囲に設けられる光反射性樹脂層５０の上面とは、同一面を形成している。

【0028】

以下、発光モジュールの各構成要素について説明する。

【0029】

（基板６０）
基板６０は、上面に光反射性樹脂層５０を形成することが可能なものであれば、その形状は特に限定されないが、上面が平坦であることが好ましい。基板６０は、絶縁性のものを用いることができ、例えば、ガラスやセラミック等を用いることが好ましい。

【0030】

（光反射性樹脂層５０）
光反射性樹脂層５０は、基板６０の上面に配置されている。光反射性樹脂層５０を発光素子２０と基板との間に設けることで、発光素子２０から基板６０側に向かう光を導光板側へ反射させることができる。

【0031】

光反射性樹脂層５０は、発光素子２０から出射される光に対して６０％以上の反射率を有し、好ましくは９０％以上の反射率を有する。光反射性樹脂層は、白色の顔料等を含有させた樹脂であることが好ましい。特に、酸化チタンを含有させたシリコーン樹脂が好ましい。これにより、基板６０の一面を被覆するために比較的大量に用いられる材料として酸化チタンのような安価な原材料を多く用いることで、発光モジュールを安価にすることができる。

【0032】

（配線電極４０）
配線電極４０は、発光素子２０の素子電極２１と電気的に接続される。配線電極４０を設けることにより、例えば複数の発光素子２０同士を電気的に接続することができ、ローカルディミング等に必要な回路を容易に形成することができる。

【0033】

配線電極４０の材料としては、電気抵抗が低い材料が好ましく、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｌよりなる群から選択される少なくとも一つを含むものが挙げられる。なかでも、Ｃｕを用いることが好ましい。また、配線電極４０は、基板側の表面が発光素子２０からの光に対する反射率が高い材料で構成されていることが好ましく、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈよりなる群から選択される少なくとも一つを含むものが挙げられる。なかでも、発光素子２０からの光に対して反射率の高いＡｌ、Ａｇ又はこれらの金属を含む合金が好ましい。特に、Ａｌは、発光素子２０からの光に対する反射性の他、配線回路として必要である導電性にも優れているため好ましい。配線電極４０の厚みは特に限定されるものではないが、例えば、０．１μｍ〜５μｍ程度である。

【0034】

（発光素子２０）
発光素子２０は、一対の電極を同じ面側に設けている。発光素子２０は、窒化物半導体等から構成される既知の半導体発光素子を適用できる。また、発光素子２０は、所望の発光色を得るために任意の波長のものを選択することができる。

【0035】

発光素子２０としては、様々な発光波長の発光ダイオードを利用することができる。また、所望の発光色を得るために、後述する蛍光体と組み合わせてもよい。特に、白色の発光を得るには、青色を発光する窒化物半導体発光素子と、青色光を吸収して黄色光や緑色光や赤色光を発する蛍光体とを組み合わせることが好ましい。

【0036】

（光反射性部材７０）
図１４に示すように、発光モジュール１００は、光反射性樹脂層及び配線電極４０の上であって、発光素子２０の周囲に光反射性部材７０を設けてもよい。光反射性部材７０によって発光素子２０の電極形成面２０ａおよび側面を覆うことにより、光の利用効率を向上させ得る。また、互いに隣接する発光素子２０間に光反射性部材７０を配置し得るので、複数の発光素子のうちの一部の発光素子を選択的に発光させた場合に、発光領域からの非発光領域への光の漏れを抑制し得る。

【0037】

図１５に示すように、発光素子２０の上方に透光性部材８０と、波長変換部材９０とをさらに設けてもよい。

【0038】

（透光性部材８０）
透光性部材８０は、発光素子２０と後述する波長変換部材９０との間に設けることが好ましい。これにより、発光素子２０から出射された光を効率良く波長変換部材９０に入射させることができる。透光性部材８０としては、透明樹脂、ガラス等を用いることができる。透明樹脂としては、耐久性、成形のしやすさ等の観点から、シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。

【0039】

（波長変換部材９０）
波長変換部材９０は、透光性部材８０の上面に配置されている。波長変換部材９０は、発光素子２０からの光を吸収して他の波長の光を発光することが可能な蛍光体を含む。これにより、発光モジュール１００は、発光素子２０からの光と波長変換部材９０で波長変換された光との混色光、例えば、白色光を外部に出射することができる。発光素子２０の種類及び蛍光体の種類を選択することにより、出射光の色を適宜調整することができる。

【0040】

図１５に示すように、発光モジュール１００においては、複数の発光素子２０に対して１つの透光性部材８０及び波長変換部材９０が設けられている。これにより、大面積の面状発光が可能な発光モジュール１００を構成することができる。なお、透光性部材８０及び波長変換部材９０は、発光素子２０毎に設けてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１００ 発光モジュール
１０ 支持部材
１１ 剥離層
１２ 保護層
１３ 接着層
２０ 発光素子
２０ａ 電極形成面
２１ 素子電極
３０ 被覆層
４０ 配線電極
４１ 第１金属層
４２ 第２金属層
５０ 光反射性樹脂層
６０ 基板
７０ 光反射性部材
８０ 透光性部材
９０ 波長変換部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】