JP2014103262A - 発光装置の製造方法、実装基板および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを削減することができる発光装置の製造方法、実装基板、および、この実装基板を用いた発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置の製造方法であって、軟性を有する基材１上にアルミニウムまたはその合金からなる導電部材２ａ，２ｂを備える基板（配線基板３０）を準備する基板準備工程と、導電部材２ａ，２ｂ上に、バンプ３ａ，３ｂを超音波接合にて設けるバンプ形成工程と、バンプ３ａ，３ｂと発光素子１０の電極とを超音波接合するボンディング工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置の製造方法、実装基板、および、実装基板を用いた発光装置に関する。

一般に、発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率がよく、鮮やかな色を発光することで知られている。この発光装置に係る発光素子は半導体素子であるため、球切れ等の心配が少ないだけでなく、初期駆動特性に優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等の発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。

発光装置は、主に、発光素子と、その発光素子を配置し発光素子と電気的に接続する導電配線を有する基板と、その基板上の発光素子を被覆する封止部材と、から構成されている。

従来、フレキシブル基板上にアルミニウムの外部電極（基板側電極）を設けた半導体装置用の基板がある（特許文献１参照）。フレキシブル基板は、リジッド基板と比べて安価になる場合があり、アルミニウムの外部電極は、一般的に銅等に比べて安価であるため、コストを削減するために、このような実装基板が求められている。
また、発光装置の構造として、外部電極（発光素子を実装する基板上の電極）と電気的に接続される電極面を光取り出し面の反対側片面のみに設けた発光素子を、フリップチップ方式（以下、適宜、フェースダウン素子：ＦＤ素子という）で実装したものがある。 このようなＦＤ素子の実装方法としては、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子１０の電極（ｐ側電極１１，ｎ側電極１２。以下、これらを適宜、電極パッドという）上にバンプ３ａ，３ｂを形成し、このバンプ３ａ，３ｂが形成された発光素子１０を、バンプ３ａ，３ｂを介して基材１上の電極（導電部材２ａ，２ｂ）に接合し、発光素子１０の電極パッドと基材１上に設けられた電極とを電気的に接続させたものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２０１１−１８７６３５号公報 特開２０１１−２２８４６３号公報

しかしながら、発光素子の電極パッド上にバンプを形成し、このバンプを形成した発光素子を実装する技術においては、以下に示す問題がある。
発光素子の製造工程において、複数の素子が形成されたウエハ側、すなわち発光素子側にスタッドバンプを形成すると、ウエハを分割してチップ（素子）を個片化する際に、バンプを避けて分割する必要があるためウエハを分割しにくく、また、発光素子やバンプが損傷する恐れがある。そして、発光素子やバンプが損傷すると、歩留まりが落ちるという問題がある。また、めっきバンプを形成する場合、接合に必要な厚みに設けるためには長時間めっきを行う必要があり、さらには、廃液処理が煩雑である。このため、十分にコストを低減することができないという問題がある。

本発明はかかる問題に鑑み、製造コストを削減することができる発光装置の製造方法、実装基板、および、この実装基板を用いた発光装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置の製造方法は、軟性を有する基材上にアルミニウムまたはその合金からなる導電部材を備える基板を準備する基板準備工程と、前記導電部材上に、発光素子の電極と前記導電部材とを電気的に接続するバンプを超音波接合にて設けるバンプ形成工程と、前記バンプと前記発光素子の電極とを超音波接合するボンディング工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る実装基板は、発光素子を実装する実装基板であって、軟性を有する基材と、当該基材上に設けられたアルミニウムまたはその合金からなる導電部材と、当該導電部材上に設けられた、前記発光素子の電極と前記導電部材とを電気的に接続するバンプと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る発光装置は、前記記載の実装基板を用いることを特徴とする。

本発明に係る発光装置の製造方法によれば、低コストで発光装置を製造することができる。また、導電部材の厚みを規定することで、バンプ形成時および発光素子を実装する際の超音波印加時に導電部材が破損しにくくなる。
本発明に係る実装基板によれば、低コストで発光装置を製造することができる。
本発明に係る発光装置によれば、低コストで製造できるため、経済性に優れる。

本発明に係る発光装置の一例を示す概略模式図であり、（ａ）は発光面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示す発光装置のＸ−Ｘ断面図である。 本発明における発光素子を実装する際の様子を示す概略模式図であり、（ａ）は発光素子を実装する前の図、（ｂ）は発光素子を実装した後の図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略模式図である。 従来における発光素子を実装する際の様子を示す概略模式図であり、（ａ）は発光素子を実装する前の図、（ｂ）は発光素子を実装した後の図である。

以下、本発明に係る発光装置の製造方法、実装基板および発光装置の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

≪実装基板および発光装置≫
まず、本発明の発光装置について説明するとともに、この発光装置に用いる本発明の実装基板について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、発光装置１００は、ここでは、基材１と、基材１上に設けられた導電部材２ａ，２ｂと、導電部材２ａ，２ｂ上に設けられたバンプ３ａ，３ｂと、バンプ３ａ，３ｂ上に設けられた発光素子１０と、発光素子１０と基材１と導電部材２ａ，２ｂとを被覆する封止部材２０と、を主に備える。そして、基材１と、導電部材２ａ，２ｂと、バンプ３ａ，３ｂとで、実装基板５０を構成している。なお、本発明の構成を分かりやすく示すために、図１（ａ）では、図１（ｂ）において図示している封止部材２０の図示を省略している。また、図１（ｂ）では、封止部材２０を透過した状態でバンプ３ａ，３ｂを図示している。
以下、各構成について説明する。

（実装基板）
図２に示すように、実装基板５０は、発光素子１０等の電子部品が実装される基板であり、基材１と、基材１上に設けられた導電部材２ａ，２ｂと、導電部材２ａ，２ｂ上に設けられたバンプ３ａ，３ｂと、を備える。
［基材］
基材１は、発光素子１０等の電子部品を配置するためのものである。基材１は、図１（ａ）に示すように、矩形平板状に形成することができる。なお、基材１のサイズや形状は特に限定されず、発光素子１０の数や配列間隔等、目的および用途に応じて適宜選択することができる。

基材１は、軟性を有する基材を用いており、この基材１上に形成される導電部材２ａ，２ｂを含めてフレキシブル基板（あるいはフレキシブルプリント基板等）等と呼ばれる。フレキシブル基板は、薄いフィルムの上に薄い導体を設けたもので、可撓性を有しており、屈曲・変形させることが可能であるため、リジッド基板では不可能な様々な用途にも使用が可能となっている。

基材１の材料としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂フィルムが挙げられる。その中でも低価格であるＰＥＴ、ＰＥＮを用いることが好ましい。基材１として樹脂フィルムを用いることで、基材１をフレキシブル基板として利用しやすくなる。
また、機械的強度向上等の目的で、基材の裏面（導電部材が配置される側と反対側）に金属膜を設けてもよい。
基材の厚みは、例えば１０〜１００μｍ程度とすることができる。

［導電部材］
導電部材２ａ，２ｂは、外部と、発光素子１０等の電子部品とを電気的に接続し、これら電子部品に、外部からの電流（電力）を供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための外部電極またはその一部としての役割を担うものである。

また、ここでは、導電部材２ａ，２ｂが、それぞれ、正の電極と、負の電極であり、これらの電極が基材１上で離間して設けられている。すなわち、導電部材２ａ，２ｂは、正の電極（アノード）としての導電部材２ａと、負の電極（カソード）としての導電部材２ｂとに、基材１上に水平に（横方向に）分別されて設けられている。そして、この導電部材２ａ，２ｂに跨がるように、バンプ３ａ，３ｂを介して発光素子１０が実装されている。

導電部材２ａ，２ｂの材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いる。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、例えば銅等の他の配線材料に比べて安価であるため、発光装置１００の製造コストを削減することができる。さらには、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、可視光に対して光反射率が高い、軽い、加工し易い等の利点をもつ。
ここで、本願のアルミニウム合金に含まれるアルミニウムの比率は９５％以上（例えば９９％）であり、合金として含まれる材料としては、例えばＳｉ，Ｆｅ,Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉ等が挙げられる。

導電部材２ａ，２ｂの厚みは、３０μｍ以上であることが好ましい。本発明においては、軟性を有する基材１上に設けられた導電部材２ａ，２ｂの材質としてアルミニウムまたはその合金を用い、また、発光素子１０を超音波接合により実装する。このとき、接合時にかかる圧力によって、軟性を有する基材が上下方向に歪み、導電部材２ａ，２ｂが破れやすい、もしくは発光素子１０が傾いて実装されてしまう、という問題がある。しかし、導電部材２ａ，２ｂの厚みが３０μｍ以上であれば、導電部材２ａ，２ｂの強度が向上するため、発光素子１０を実装する際に、導電部材２ａ，２ｂが破れにくくなり、また発光素子１０が傾いて実装されにくくなる。より好ましくは、４０μｍ以上、さらに好ましくは、５０μｍ以上である。導電部材２ａ，２ｂの厚みの上限は特に限定されるものではないが、１００μｍ以下とすることが好ましい。導電部材２ａ，２ｂの厚みが１００μｍ以下であれば、実装基板の可撓性を維持でき、また、コストダウンにもつながる。より好ましくは、７５μｍ以下、さらに好ましくは、５０μｍ程度である。

導電部材２ａ，２ｂは、放熱経路としての機能も有している。放熱性を高めるためには、広い面積で設けられることが好ましく、例えば、実装基板５０の短手方向に対して（例えば、図１（ａ）で基材１に平行な方向で断面Ｘに対し垂直な方向）に広い幅で設けられることが好ましい。例えば、５ｍｍ以上の幅とすることができ、より好ましくは１０ｍｍ以上、さらに好ましくは１５ｍｍである。

［バンプ］
バンプ３ａ，３ｂは、発光素子１０の電極パッドと導電部材２ａ，２ｂとを接続する部材である。バンプ３ａ，３ｂとしては、スタッドバンプを用いることができる。
ここでは、発光素子１０の電極パッドの１つであるｐ側電極１１と導電部材２ａとがバンプ３ａにより接続されている。また、発光素子１０の電極パッドの１つであるｎ側電極１２と導電部材２ｂとがバンプ３ｂにより接続されている。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子１０が実装される前においては、バンプ３ａ，３ｂは、基材１上に設けられた導電部材２ａ，２ｂ上にそれぞれ設けられている。そして、このバンプ３ａ，３ｂ上に発光素子１０が実装されて、発光装置１００を構成している。
このように、基材１上の導電部材２ａ，２ｂ上にバンプ３ａ，３ｂを設けることで、発光素子１０側にバンプ３ａ，３ｂを形成する必要がない。そのため、前記した発明の概要で説明したように、ウエハを分割することによって発光素子やバンプが損傷して歩留まりが落ちるという問題がない。また、めっきバンプを用いないことで、めっき工程を必要としない。そのため、発光装置１００の製造の際に、発光装置１００の製造コストを削減することができる。

バンプ３ａ，３ｂの材質としては、例えば金またはその合金を用いることができる。また、バンプ３ａ，３ｂの形状としては、例えば、ティアドロップ型（一部が引き伸ばされた球形状）、球、楕円球、半球、円柱、立方体、多角柱等が挙げられる。なお、図１（ａ）、（ｂ）においては、バンプ３ａ，３ｂは円柱であり、図１（ａ）に示す平面図においては、上面視で円形であり、図１（ｂ）に示す断面図においては、側面視で長方形である。ただし、前記したバンプ３ａ，３ｂの形状は厳密なものである必要はなく、上部および下部よりも中央部の直径が大きい樽型等であることができ、さらに、大きさ・高さのばらつきや形状の歪み等があっても、製造上の問題が起こらない程度であれば許容される。
バンプ３ａ，３ｂの大きさは、直径で３０〜２００μｍが好ましく、５０〜１２０μｍがより好ましい。これにより、発光素子を安定して実装することができる。高さについては１０〜１００μｍが好ましく、１５〜５０μｍがより好ましい。これにより、発光素子を安定して実装することができる。

バンプ３ａ，３ｂの配置や数については、放熱や発光素子１０の電極パッドの形状等により任意に設定することができる。バンプ３ａ，３ｂは、数が多いほど安定して実装できるため、好ましい。例えば、１つの電極パッドの面積０．０３ｍｍ^２に１個以上設けられていることが好ましい。間隔は、超音波接合時にバンプがつぶれる際に、バンプ同士が接触しない程度の間隔で設けられていることが好ましい。
また、実装後の発光素子１０の電極パッド面に一様（均一）に分布するよう配置されていることが好ましい。また、ｐ側電極１１とｎ側電極１２とではバンプの数量・大きさが同じで、配置が対称（左右対称・点対称）であることが好ましい。これにより、安定して実装することができる。
さらに、発光素子１０の中心により多くのバンプが（中心部において密度が高くなるよう）配置されていることがより好ましい。これにより、発光素子１０の放熱性を高めることができる。

［発光素子］
発光素子１０は、発光面と反対側の面に正と負の電極パッドを有し、バンプ３ａ，３ｂを介して導電部材２ａ，２ｂと接続されて実装基板５０上に実装されている。具体的には、ｐ側電極１１が、バンプ３ａを介して正極である導電部材２ａと接続され、ｎ側電極１２が、バンプ３ｂを介して負極である導電部材２ｂと接続されている。なお、発光面とは、実装基板５０に実装したときに、基材１と対向する側の面と反対側で、発光装置の光取り出し方向側の面である。

発光素子１０としては、ｎ層とｐ層と発光を行う発光領域を備える半導体層を有する発光ダイオードを用いるのが好ましく、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光）、緑色（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）の発光素子１０としては、ＺｎＳｅ、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰ等を用いることができる。また、赤色（波長６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの光）の発光素子１０としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等を用いることができる。なお、蛍光物質を用いた発光装置１００とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長の発光が可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に用いられる。そして、活性層の材料やその混晶を調整することによって、発光波長を種々選択することができる。さらに、これら以外の材料からなる発光素子１０を用いることもできる。なお、用いる発光素子１０の成分組成や発光色、大きさ、個数等は、目的に応じて適宜選択することができる。
発光素子１０は、光取り出し面側にサファイア等の透光性の基板を有することが好ましい。
また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子１０とすることもできる。

発光素子１０は、サファイア等の基板上にｎ層とｐ層が積層されており、ｐ層の一部を除去して露出されたｎ層とｎ側電極パッドが接続され、ｐ層とｐ側電極パッドが接続される。そのため、発光素子１０の一面にｐ側電極１１およびｎ側電極１２を形成すると、電極間で高さの違いが発生し、超音波印加時に全バンプに一様な荷重や超音波を印加することが難しくなる。そのため、両電極の高さを同一にすることが好ましい。

両電極の高さを同一にする発光素子１０として、例えば、サファイア基板と、ｎ層およびｐ層と、半導体層を被覆しｎ層とｐ層の段差を埋める絶縁層と、ｎ側電極パッドおよびｐ側電極パッドと、を主に備えているものが挙げられる。このようなｐ層とｎ層の段差を埋める絶縁層や電極パッドを有する構成により、ｐ側電極１１およびｎ側電極１２の高さを同一にすることができる（なお、絶縁層には、半導体層と同じ極性の電極パッドとの導通をとるため、貫通孔が設けられている）。
また、このような発光素子においては、ｐ層上に設けられた絶縁層の上にｎ側電極パッドを設けることができる。このように絶縁層を有することで、ｐ側電極パッドとｎ側電極パッドの配置や形状が半導体層の極性や形状により限定されることがなくなり、異なる極性の半導体層上にも電極パッドを延長して設けることができる。そのため、ｐ側電極１１とｎ側電極１２の上面の面積を同等にすることができる。
このような発光素子１０を本発明の実施形態に係る発光装置１００に用いることにより、ｐ側電極１１とｎ側電極１２ではバンプ３ａ，３ｂの数量を同じにすることができ、実装が容易となるため好ましい。

また、ｐ側電極１１およびｎ側電極１２の最表面には、金の層が設けられていることが好ましい。金の層を設けて電極を厚くすることで、バンプ３ａ，３ｂとの超音波接合時に電極が破壊されにくくなり、歩留まりを向上させることができる。このような金の層は、めっき等で設けることができる。

［封止部材］
封止部材２０は、基材１に実装された発光素子１０を、塵芥、水分、外力等から保護するためや、発光素子１０の光取り出し効率向上や波長変換等の光学特性向上のため等の目的で設けられる部材である。
図１（ｂ）に示すように、発光素子１０は、封止部材２０により被覆されている。ここでは、発光素子１０全体が封止部材２０に埋没するように設けられている。

封止部材２０の材質は、発光素子１０からの光を透過可能な透光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂や、それらの変性タイプ、さらにはユリア樹脂等を挙げることができる。これらの有機材料の他、酸化物等の無機材料でも良い。このような材料に加え、所望に応じて、光取り出し効率や波長を変換するための蛍光体、着色剤、光拡散剤、フィラー等を含有させることもできる。なお、封止部材２０は単一の層（部材）で形成することもできるし、あるいは、２層以上の複数の層として形成することもできる。また、封止部材２０の塗布量（充填量）は、実装基板５０に実装される発光素子１０が被覆される量であればよい。なお、封止部材２０にレンズ機能をもたせる場合には、封止部材２０の表面を盛り上がらせて半球形状や砲弾型形状、凸レンズ形状としてもよい。

基材１および／または導電部材２ａ，２ｂの表面には、導電部材２ａ，２ｂを保護するレジストが設けられていても良い。レジストは、光反射率を高める反射膜であることが好ましい。このような材料としては、酸化チタンを含有するシリコーン樹脂等の白色の絶縁性の材料を用いることができる。
導電部材２ａ，２ｂにバンプ３ａ，３ｂを形成しやすくするため、導電部材２ａ，２ｂのバンプ３ａ，３ｂが接合される領域には、レジストが形成されていないことが好ましい。しかしながら、レジストが軟性を有する材質、例えば薄いシリコーン樹脂のようなものである場合、導電部材２ａ，２ｂ上に設けられたレジストを超音波や圧力で破壊することで、バンプ３ａ，３ｂを導電部材２ａ，２ｂに接合することができる。この場合、バンプの３ａ，３ｂ周りのレジストは、発光素子１０の下方に設けられるため、後述のアンダーフィルを用いることなく、発光素子の信頼性や光取り出し効率を高めることができる。
なお、導電部材２ａ，２ｂ上にバンプ３ａ，３ｂを形成した後、導電部材２ａ，２ｂを被覆するレジストを設けることもできる。

［アンダーフィル］
また、発光装置１００は、実装基板５０と発光素子１０との間に図示しないアンダーフィルを備えていてもよい。アンダーフィルを設けることにより、光取り出し効率等の光学特性や、発光装置１００の放熱性が向上し、発光素子１０と実装基板５０との熱膨張や機械的な応力を緩和させることができる。そのため、発光装置１００の信頼性を向上させることができる。アンダーフィルの材料は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。アンダーフィルには上述した光拡散剤や波長変換部材を含有させてもよく、具体的には酸化チタン、窒化アルミニウム、酸化珪素、酸化アルミニウムおよびそれらの複合混合物等の無機材が樹脂に混入されてもよい。発光素子１０の光取り出し効率を高めるため、アンダーフィルとしては、白色、具体的には酸化チタンを含有するシリコーン樹脂を用いることが好ましい。アンダーフィルの量は、少なくとも実装基板５０と発光素子１０との間に生じた隙間を埋めることができる量であればよいが、前述の白色のアンダーフィルを用いる場合、導電部材２ａ，２ｂや基材１の表面等を被覆していてもよい。これにより、発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。

以上説明した本発明の発光装置１００によれば、発光装置１００を駆動したときに、発光素子１０からあらゆる方向に進む光のうち、上方へ進む光は、発光装置１００の上方の外部に取り出される。また、下方や横方向等に進む光は、基材１の表面、導電部材２ａ，２ｂ、あるいはアンダーフィルやレジストで反射・散乱して、発光装置１００の上方の外部に取り出されることになる。

≪発光装置の製造方法≫
次に、本発明に係る発光装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。

本発明に係る発光装置１００の製造方法は、基板準備工程と、バンプ形成工程と、ボンディング工程と、を含む。また、ここでは、ボンディング工程の後に、アンダーフィル形成工程および封止部材形成工程を含む。
以下、各工程について説明する。なお、発光装置の各部材の詳細については、前記した実装基板および発光装置で説明したとおりであるので、ここでは、適宜説明を省略する。

＜基板準備工程＞
図３（ａ）に示すように、基板準備工程は、軟性を有する基材１上にアルミニウムまたはその合金からなる導電部材２ａ，２ｂを備える基板（配線基板３０）を準備する工程である。この基板準備工程では、基材１の上面に、アルミニウムまたはその合金からなる導電部材２ａ，２ｂを形成する。導電部材２ａ，２ｂの形成は従来公知の方法で行えばよく、例えば、めっき、蒸着、基材１への貼り付け等によって形成する。基材１への貼り付けの場合は、基材１と導電部材２ａ，２ｂとは、樹脂等の接着剤で接着させることができる。導電部材２ａ，２ｂは、導電部材２ａ，２ｂの材料を基材１の一面に形成した後に、エッチング等で形を成形してもよい。
この基板準備工程において、導電部材２ａ，２ｂ上にレジストを設けることができる。レジストの形成は、印刷法を好適に用いることができる。

＜バンプ形成工程＞
図３（ｂ）に示すように、バンプ形成工程は、導電部材２ａ，２ｂ上に、発光素子１０の電極パッドと導電部材２ａ，２ｂとを電気的に接続するバンプ３ａ，３ｂを超音波接合にて設ける工程である。バンプ３ａ，３ｂは、発光素子１０を実装基板５０上に実装する際に、発光素子１０のｐ側電極１１およびｎ側電極１２がバンプ３ａ，３ｂにそれぞれ接続するように位置決めした部位に設ける。
バンプ３ａ，３ｂは、超音波接合により導電部材２ａ，２ｂに接合する。具体的には、導電部材２ａの所定位置にバンプ３ａを接触させ、加熱と加圧を行いながら超音波を印加することで接合する。同様にバンプ３ｂについても、導電部材２ｂの所定位置にバンプ３ｂを接触させ、加熱と加圧を行いながら超音波を印加することで接合する。なお、バンプ３ａ，３ｂを導電部材２ａ，２ｂ上に形成した後、切削やプレス等でバンプ３ａ，３ｂの平坦化の処理を行ってもよい。これにより、発光素子を安定して実装することができる。

通常、スタッドバンプは下記のようにして形成される。まず、キャピラリから突出している金ワイヤに高電圧をかけて、その熱で金ワイヤの先端を溶かす。この時、金は溶けた際の表面張力により球形に近い形状となる。次に、導電部材２ａ，２ｂ上にこの金ワイヤを押し付け、超音波ホーンからの超音波をキャピラリを介し、金ワイヤ先端に印加し、接合する。最後にキャピラリ側で金ワイヤを引きちぎることでバンプ３ａ，３ｂが形成される。ここで、形成されたバンプの形状はティアドロップ形状となる。

＜ボンディング工程＞
図３（ｃ）に示すように、ボンディング工程は、バンプ３ａ，３ｂと発光素子１０の電極パッド（ｐ側電極１１およびｎ側電極１２）とを超音波接合する工程である。
発光素子１０は、超音波接合により、導電部材２ａ，２ｂ上のバンプ３ａ，３ｂと接合する。具体的には、発光素子１０のｎ側電極１２と、導電部材２ｂ上のバンプ３ｂを接触させるとともに、発光素子１０のｐ側電極１１と、導電部材２ａ上のバンプ３ａを接触させ、加熱と加圧を行いながら超音波を印加する。

ここで、例えば、導電部材２ａ，２ｂとしてアルミニウム（厚さ：３０〜７０μｍ)を、基材１として、導電部材２ａ，２ｂが設けられる表面側にＰＥＮ（厚さ：２５〜５０μｍ）、裏面側にアルミニウム（厚さ：８０〜１２０μｍ）を有して構成された実装基板を用い、発光素子１０として「４００〜１２００μｍ」×「４００〜１２００μｍ」のものを用い、バンプ数を４〜８個とした場合の超音波接合の条件における好ましい範囲は、例えば、超音波周波数が１０〜１００ｋＨｚ、出力が０．１〜２０Ｗ、印加時間が０．２〜３秒、荷重が０．１〜１ｋｇｆである。
さらに好ましい範囲は、例えば、超音波周波数が４５〜６５ｋＨｚ、出力が１０〜１４Ｗ、印加時間が０．４〜０．８秒、荷重が０．１〜０．５ｋｇｆである。
ただし、荷重や出力は実装基板の性質やダイス形状やバンプ数・サイズ等によって大きく変わる。

超音波接合を行う理由としては、以下の事項が挙げられる。
基材１の材料によっては耐熱性が低く、はんだリフローのような高温が必要な実装方法が不適な場合がある。例えば、基材１の材料としてＰＥＮを用いた場合、超音波接合により、発光素子１０を比較的低温で短時間にて実装できるため、部品に対する熱負荷を軽減することができる。
また、導電部材２ａ，２ｂの材料によっては、はんだリフローによるはんだ接合が不可能である場合があるが、超音波接合を行うことにより、異種金属間でも発光素子１０を実装することができ、アルミニウム等の軽量でかつ安価な材料を使用することができる。

＜アンダーフィル形成工程＞
アンダーフィル形成工程は、実装基板５０と発光素子１０との間にアンダーフィルを形成する工程である。アンダーフィルの形成は、まず、アンダーフィルの材料を実装基板５０と発光素子１０との間に注入し、実装基板５０と発光素子１０との間に生じた隙間を埋める。次に、注入したアンダーフィルの材料を熱硬化させる。これにより、実装基板５０と発光素子１０との間にアンダーフィルを形成する。なお、アンダーフィルの形成は、アンダーフィルの材料を発光素子１０の実装前に実装基板５０上に設け、発光素子１０の実装後に熱硬化することで行ってもよい。

＜封止部材形成工程＞
図３（ｄ）に示すように、封止部材形成工程は、前記の発光素子１０を封止部材２０で被覆する工程である。すなわち、まず、発光素子１０を被覆するように封止部材２０となる部材を塗布する。その後、加熱や光照射等によってこの部材を硬化する。このようにして、発光素子１０を被覆する透光性の封止部材２０を形成する。なお、封止部材２０にレンズ機能をもたせる場合には、封止部材形成工程において、封止部材２０の表面を盛り上がらせて半球形状や砲弾型形状、凸レンズ形状とする。

以上説明したように、本発明の発光装置の製造方法によれば、基材１上に設けられた導電部材２ａ，２ｂ上にバンプ３ａ，３ｂを形成することで、発光素子１０側にバンプ３ａ，３ｂを形成する必要がない。そのため、発光装置１００の製造の際にコストがかからない。また、従来技術において、バンプとしてめっきバンプを形成すると、例えばめっき液に浸漬させて通電させる等のめっき工程が必要となるためコストがかかり、さらには廃液処理が必要となり環境に負荷をかけるという問題がある。しかしながら、スタッドバンプを用いることで、めっきバンプを用いないため、めっき工程を必要とせず、発光装置１００の製造の際のコストを低減することができる。また、めっき工程を必要としないため、めっき工程での廃液が生じず、環境にやさしい。
そして、以上のような構成を備える実装基板５０および発光装置１００は、基材１上に設けられた導電部材２ａ，２ｂ上にバンプ３ａ，３ｂが形成されることで、発光素子１０側にバンプ３ａ，３ｂを形成する必要がない。そのため、コストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
すなわち、前記に示す発光装置の製造方法や、実装基板および発光装置の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置の製造方法や、実装基板および発光装置を例示するものであって、本発明は、前記の製造方法や形態に限定するものではない。また、特許請求の範囲に示される部材等を、実施の形態の部材に特定するものではない。特に、実施の形態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は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

例えば、導電部材２ａ，２ｂの表面には、導電部材２ａ，２ｂにおける光反射の効率を向上させる金属部材を設けてもよい。金属部材の材料としては、特に限定されないが、例えば、銀のみ、あるいは、銀と、銅、金、ロジウム等の高反射率の金属との合金、または、これら、銀や各合金を用いた多層膜等を用いることができる。好ましくは、熱伝導率等に優れた金を単体で用いることである。また、金属部材の膜厚は、０．００５〜２０μｍ程度の金属箔であることが好ましく、多層膜とする場合は、層全体の厚さをこの範囲内とするのが好ましい。また、金属部材の形成方法は、めっき法、スパッタ法や蒸着法等を用いることができる。

導電部材２ａ，２ｂの表面に金属部材を設ける場合は、前記した実装基板の製造方法において、基板準備工程中、もしくは工程後であり、かつバンプ形成工程の前に、金属部材形成工程を行う。
金属部材を設ける方法としては、めっき法、スパッタ法、蒸着法、薄膜を接合させる方法等を用いることができる。めっき法を用いる場合、電解めっき、無電解めっきのいずれの方法でも用いることができる。例えば、導電部材２ａ，２ｂ上の該当部位を電気的に接続した上で、電解めっき法を用いるのが最も簡便である。また、スパッタ法、蒸着法を用いる場合は、フォトリソグラフィ法により、導電部材２ａ，２ｂ上のみに設けることができる。なお、パターン形成されていない導電部材２ａ，２ｂ上に金属部材を設けた後、導電部材２ａ，２ｂと金属部材を所定の形状にパターニングしてもよい。

その他、基材については、前記した実施形態では、板状の基材について説明したが、凹部を有し、凹部内に発光素子１０が実装される基材を用いてもよい。
また、ツェナーダイオード等の保護素子等を設けてもよい。さらに、前記した実施形態では、１つの発光素子１０を備える構成としたが、発光素子は、２つ以上設けられていてもよい。また、発光装置に搭載される発光素子が２以上の複数個である場合には、各発光素子の発光波長は異なるものであってもよい。例えば、ＲＧＢの３原色を発光する３つの発光素子を搭載してもよい。

発光装置の製造方法においては、本発明を行うにあたり、前記各工程の間あるいは前後に、前記した工程以外の工程を含めてもよい。例えば、基材１を洗浄する基材洗浄工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程や、バンプ３ａ，３ｂや発光素子１０の実装位置を調整する実装位置調整工程等、他の工程を含めてもよい。

１ 基材
２ａ，２ｂ 導電部材
３ａ，３ｂ バンプ
１０ 発光素子
１１ ｐ側電極
１２ ｎ側電極
２０ 封止部材
３０ 配線基板
５０ 実装基板
１００ 発光装置

Claims (7)

1. 発光装置の製造方法であって、
   軟性を有する基材上にアルミニウムまたはその合金からなる導電部材を備える基板を準備する基板準備工程と、
   前記導電部材上に、発光素子の電極と前記導電部材とを電気的に接続するバンプを超音波接合にて設けるバンプ形成工程と、
   前記バンプと前記発光素子の電極とを超音波接合するボンディング工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
2. 前記導電部材の厚みが３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記基材が樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置の製造方法。
4. 発光素子を実装する実装基板であって、
   軟性を有する基材と、当該基材上に設けられたアルミニウムまたはその合金からなる導電部材と、当該導電部材上に設けられた、前記発光素子の電極と前記導電部材とを電気的に接続するバンプと、を備えることを特徴とする実装基板。
5. 前記導電部材の厚みが３０μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の実装基板。
6. 前記基材が樹脂フィルムであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の実装基板。
7. 請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の実装基板を用いたことを特徴とする発光装置。

Images