JP2015201605A - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発光素子を用いた発光装置は、大別すると、発光素子にパッド電極を設ける面が、実装基板と反対側の面であるフェイスアップ型と、実装基板と対向する面である発光素子の下面に電極を設けたフェイスダウン型の2種類がある。
これにより、発光装置のサイズ(とりわけ実装基板に垂直な方向から平面視したサイズ)を発光素子のチップに近いレベルまで小型化したCSP(Chip Size Package又はChip
Scale Package)を実現することができる。
このため、発光素子を形成した後に、成長基板を除去した発光装置又は成長基板の厚さを薄くした発光装置では、例えば、特許文献1に示されるように、発光素子を支持するために電極側(実装基板と対向する側)に樹脂層を設けるとともに、この樹脂層を貫く金属ピラーを形成して、この金属ピラーにより発光素子の電極と実装基板に設けた配線(配線層)とを電気的に接続している。
そして、この金属ピラーを含む樹脂層を有することで発光装置は十分な強度を確保することができる。
一方、特許文献1に記載されたような金属ピラーは、通常、電解メッキ法により形成されるため、このように厚い金属ピラー(金属膜)を形成するためには長い時間を要するため量産性(生産性)が低くなるという問題がある。
更に、厚膜にメッキ層を形成すると、樹脂層との間の応力や内部応力のためにメッキ層に反りが生じやすくなり、その結果、発光素子からメッキ層が剥がれる恐れがある。
そこで本発明は、生産性と放熱性とが両立する光装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、前記した構成の発光装置を、一方向に配列される半導体発光素子のそれぞれの電極を共通に接続するように金属ワイヤを配線することで内部配線を形成し、境界線に沿って切断することで個片化するという簡便な工程を行うことにより、高い生産性で製造することができる。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、斜視図、平面図、断面図の間において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
[発光装置の構成]
まず、図1〜図3を参照して、第1実施形態に係る発光装置の構成について説明する。
第1実施形態に係る発光装置100は、図1〜図3に示すように、外形が略直方体形状をしており、成長基板が除去されたLED(発光ダイオード)構造を有する半導体発光素子1(以下、適宜に「発光素子」と呼ぶ)と、発光素子1の一方の面側に設けられた支持体3と、発光素子1の他方の面側に設けられた蛍光体層(波長変換層)2とから構成されるCSPである。発光素子1の一方の面側には、n側電極13及びp側電極15が設けられ、支持体3の母体である樹脂層31内に設けられた内部配線である金属層(n側金属層)33n及び金属層(p側金属層)33pと、金属ワイヤ(n側金属ワイヤ)32n及び金属ワイヤ(p側金属ワイヤ)32pとを介して、それぞれ、樹脂層31の側面及び上面を被覆するように設けられた外部接続用電極(n側外部接続用電極)34n及び外部接続用電極(p側外部接続用電極)34pと電気的に接続されている。
また、図19(a)〜図29(a)に示した第2実施形態から第7実施形態に係る発光装置の斜視図についても、図1(a)に示した斜視図と同様である。
また、図2(b)、図3(a)及び図3(b)に示すように、発光装置100の短手方向の側面(YZ平面に平行な側面)及び長手方向の側面には、高さ方向(Z軸方向)の位置HDを境として段差部31gが設けられ、位置HDより下部の下部側面が、位置HDより上部の上部側面よりも、平面視で内側になるように形成されている。
なお、詳細は後記するが、発光装置100は、ウエハレベルで作製されるWCSP(ウエハプロセスによるCSP)である。
なお、本実施形態及び後記する他の実施形態において、発光装置100などは蛍光体層2を備えているが、CSPを構成する上で蛍光体層2は必須ではなく、設けないようにしてもよい。
また、断面図として示した図は、何れもXY平面に垂直な面(すなわち、XZ平面又はYZ平面に平行な面)による断面を示すものである。
発光素子1は、平面視で略長方形の板状の形状を有しており、一方の面側にn側電極13及びp側電極15を備えたフェイスダウン型のLEDチップである。
ここで、図4及び図5を参照して、発光素子1の一例について詳細に説明する。
図4及び図5に示した発光素子1は、n型半導体層12nとp型半導体層12pとを積層した半導体積層体12を備えている。半導体積層体12は、n側電極13及びp側電極15間に電流を通電することにより発光するようになっており、n型半導体層12nとp型半導体層12pとの間に活性層12aを備えることが好ましい。
また、半導体積層体12のp型半導体層12pの上面の略全面には、反射電極14a及びカバー電極14bが積層された全面電極14が設けられている。
また、半導体積層体12の下面の全部と、段差部12bの底面の一部である接合部13aと、p側電極15が設けられる全面電極14の上面の一部とを除き、半導体積層体12及び全面電極14の表面は、絶縁性の保護層16によって被覆されている。また、発光素子1は、n型半導体層12nの下面の全面に、光取り出し効率を向上させるための凹凸形状12cが形成されている。このような凹凸形状12cは、後記する発光装置100の製造工程において、半導体積層体12を結晶成長させるための成長基板(例えば、サファイア基板など)を除去した後に、エッチングすることにより形成することができる。
すなわち、発光素子1は、半導体積層体12の一方の面側に、n側電極13及びp側電極15が設けられている。
また、このように、n側電極13又はp側電極15を、発光素子1の上面及び側面に広範囲に設けることにより、後記する支持体3の樹脂層31に対して効率的に熱を伝導させることで放熱性を向上させることがきる。
反射電極14aは、p型半導体層12pの上面の略全面を覆うように設けられる。また、反射電極14aの上面及び側面の全体を被覆するように、カバー電極14bが設けられている。反射電極14aは、カバー電極14b及びカバー電極14bの上面の一部に設けられたp側電極15を介して供給される電流を、p型半導体層12pの全面に均一に拡散するための導体層である。また、反射電極14aは良好な光反射性を有し、発光素子1が発光する光を、光取り出し面である下方向に反射する反射膜としても機能する。
カバー電極14bとしては、良好な導電性とバリア性とを有する金属材料を用いることができ、例えば、Al、Ti、W、Au、AlCu合金などを用いることができる。また、カバー電極14bは、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。
また、p側電極15は、カバー電極14bの上面の一部に設けられている。
n側電極13及びp側電極15には、図2及び図3に示したように、支持体3の内部配線である金属ワイヤ32n及び金属ワイヤ32pがそれぞれ金属層33n及び金属層33pを介して接続される。
蛍光体層(波長変換層)2は、発光素子1が発光する光の一部又は全部を吸収して、発光素子1が発光する波長とは異なる波長の光に変換する波長変換層である。蛍光体層2は、波長変換材料として蛍光体の粒子を含有する樹脂層として形成することができる。また、蛍光体層2は、凹凸形状12c(図4(b)参照)が設けられた発光素子1の光取り出し面であるn型半導体層12nの下面側に設けられている。
また、別途に蛍光体粒子を含有する樹脂板を作製し、当該樹脂板を半導体積層体12の下面に接着することで形成することもできる。
支持体3は、樹脂層31と、実装基板に実装するための外部接続用電極34n,34pと、n側電極13及びp側電極15を、それぞれ対応する極性の外部接続用電極34n,34pと電気的に接続するための内部配線(金属ワイヤ32n,32p及び金属層33n,33p)とを備えている。
また、樹脂層31の長手方向の側面及び短手方向の側面において、高さ方向の位置HDを境として段差部31gが設けられ、平面視で、位置HDよりも下部が位置HDよりも上部より内側となるように形成されている。
また、金属ワイヤ32n,32pの露出面は、それぞれが露出する樹脂層31の側面又は上面と同一平面をなすように平坦に形成されている。
熱伝導部材としては、例えば、粒状のカーボンブラックやAlN(窒化アルミニウム)などを用いることができる。なお、熱伝導部材が導電性を有する材料の場合は、樹脂層31が導電性を有さない範囲の粒子密度で熱伝導部材を含有させるものとする。
また、接着材料の蛍光体層2への回り込み防止の観点からは、蛍光体層2から外部接続用電極34n,34pまでは、30μm程度以上離れるようにすることが好ましく、80μm程度以上離れるようにすることが更に好ましい。
なお、本実施形態では、金属ワイヤ32n,32pは、樹脂層31の側面部で外部接続用電極34n,34pと接続するため、樹脂層31の厚さの上限については、特に限定されるものではない。
このように、金属ワイヤ32nと金属層33nとを、より広い面積で接合させることにより、金属層33nから金属ワイヤ32nへの熱伝導性を向上させることができ、その結果として、発光装置100の放熱性を向上させることができる。なお、金属層33nを設けずに、金属ワイヤ32nのワイヤ形状としての側面でn側電極13の上面と接合させる場合も同様である。
なお、金属ワイヤ32nの形成方法の詳細については後記する。
なお、金属ワイヤ32pの構成は、金属ワイヤ32nと同様であるから、詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態では、外部接続用電極34n,34pが、金属ワイヤ32n,32pの露出面上にのみ設けられているが、樹脂層31の上面や側面にまで延在するように設ける場合には、外部接続用電極34nと外部接続用電極34pとを、例えば、200μm以上離間させることが好ましい。
また、長方形の断面形状を用いることで、ワイヤボンディングの際に、金属層33n,33pに均等に荷重がかかるため、金属層33n,33pの下側にある半導体積層体12への衝撃を低減することができる。このため、例えば、円形の断面形状のワイヤよりも、同じ断面積のワイヤを用いた場合に、半導体積層体12へのダメージを低減することができる。
更にまた、支持体3が直方体形状である場合は、長方形の断面形状を有するワイヤを用いると、当該ワイヤを屈曲させながら支持体3の形状内に隙間が少なくなるように配線することができる。これによって、支持体3における金属ワイヤ32n,32pの体積を大きくすることができるため好ましい。
また、断面形状が円形のAgワイヤで直径が100μm程度、断面形状が円形のCuワイヤ又はAlワイヤで直径が300μm程度のものまで利用することができる。
また、金属ワイヤ32n,32pを接続するときに発光素子1にかかる応力(負担)を考慮して、金属ワイヤ32n,32pの断面形状の短辺の長さ(厚さ)は、700μm以下程度とすることが好ましく、400μm以下程度とすることが更に好ましく、350μm以下程度とすることがより好ましく、250μm以下程度とすることがなお更に好ましい。
これによって、発光装置100をより安定して実装することができるとともに、実装基板への放熱性を向上させることができる。
なお、樹脂層31の長手方向の側面における金属ワイヤ32n,32pの露出面の形状が円形などの矩形以外の場合であっても、高さ方向の幅(例えば、円形の場合は、当該円の直径)を、樹脂層31の高さ方向の幅の3分の1以上とすることが好ましく、露出面の面積についても矩形の場合と同様である。
また、実装時に金属ワイヤ32nの露出面と金属ワイヤ32pの露出面とが短絡しないように、両露出面を200μm以上程度離間させることが好ましい。このため、金属ワイヤ32nの幅と金属ワイヤ32pの幅の合計の上限は、例えば、支持体3の長手方向の幅が500μm程度のサイズであれば、金属ワイヤ32n,32pの幅は合計で300μm以下程度、支持体3の長手方向の幅が2mm程度のサイズであれば、金属ワイヤ32n,32pの幅は合計で1800μm以下程度とすることができる。
金属層33n,33pは、ワイヤボンダを用いて金属ワイヤ32n,32pを接合する際の衝撃吸収層として機能し、半導体積層体12へのダメージを低減するものである。このため、金属層33n,33pの膜厚は、3μm以上50μm以下程度とすることが好ましく、20μm以上30μm以下程度とすることが更に好ましい。
また、金属層33n,33pは、樹脂層31から露出しないように埋設されており、金属ワイヤ32n,32pの長手方向の側面における露出面の下端の位置HBをかさ上げする機能も有している。
なお、金属層33n,33pは、n側電極13及びp側電極15の最上層として設けられるパッド電極の一部であると見ることもできる。
金属層33n,33pは、電解メッキ法により形成することができる。また、金属層33n,33pは、金属ワイヤをボールボンディングする際に形成されるワイヤバンプを用いて形成することもできる。
なお、外部接続用電極34n,34pを設けずに、金属ワイヤ32n,32pの樹脂層31からの露出面を、実装のための外部との接続面とするようにしてもよい。
また、外部接続用電極34n,34pは、総膜厚が0.1μm以上5μm以下程度、更に好ましくは0.5μm以上4μm以下程度とすることができる。
参考例に係る発光装置200,300,400についても同様に、上層側の内部配線である金属層234,334,434の樹脂層31からの露出面で、実装基板90と直接接合されるものとして説明する。
また、図6には、p側の電極及び配線構成についての断面を示したが、n側の電極及び配線構成についても同様であるから、n側についての図示は省略する。
そこで、サイドビュー型実装の際の実装面において、外部接続領域である金属ワイヤ32pの露出面の下端(Z軸方向の下端。図6(a)〜図6(d)においては、右端)の位置HBと、光取り出し面の上端の位置HEとの距離D1が、所定の距離以上となるように構成する。この所定の距離は、発光装置100のサイズなどにもよるが、例えば、100μmとすることができる。
ここで、発光装置100において金属ワイヤ32pに代えて、横断面の形状が一定でZ軸方向を軸とする柱状形状を有する金属層(例えば、メッキ層)を用いて上層側の内部配線を構成する場合について検討することで、発光装置100の放熱性について説明する。
この場合は、支持体203における樹脂層31の体積V2の占める割合が非常に小さく、金属層234の割合が大きいため、発光装置200は、非常に良好な放熱性を得ることができる。
この一方で、金属層234の露出面の下端と光取り出し面である蛍光体層2の上面(すなわち、発光素子1の下面)との距離D2が小さいため、実装時に光取り出し面が接着材料93によって汚損され易くなる。
この場合は、支持体303における樹脂層31の体積V3の占める割合が比較的小さく、金属層334の割合が大きいため、発光装置300は、良好な放熱性を得ることができる。
この一方で、金属層334の露出面の下端と光取り出し面である蛍光体層2の上面(すなわち、発光素子1の下面)との距離D3は、発光装置200における距離D2よりは大きいものの、比較的小さいため、実装時に光取り出し面の接着材料93による汚損を防止するには十分ではない。
この場合は、金属層434の露出面の下端と光取り出し面である蛍光体層2の上面(すなわち、発光素子1の下面)との距離D4は、十分に大きいため、実装時に光取り出し面の接着材料93による汚損を効果的に防止することができる。
この一方で、支持体403における樹脂層31の体積V4の占める割合が大きく、金属層434の割合が小さいため、発光装置400の放熱性が、発光装置300に比べて大きく低下することになる。
一方で、金属ワイヤ32pの下部がテーパ形状を有するため、支持体3における樹脂層31の体積V3を、発光装置400における樹脂層31の体積V4より小さくすることができる。従って、発光装置100は、発光装置400よりも良好な放熱性を得ることができる。
次に、図1〜図5を参照して、発光装置100の動作について説明する。なお、説明の便宜上、発光素子1は青色光を発光し、蛍光体層2は黄色光を発光するものとして説明する。
なお、発光素子1内を上方向に伝播する光は、反射電極14aによって下方向に反射され、発光素子1の下面から出射する。
そして、発光装置100の外部に取り出された黄色光及び青色光が混色することにより、白色光が生成される。
次に、図7を参照して、図1〜図3に示した発光装置100の製造方法について説明する。
図7に示すように、発光装置100の製造方法は、発光素子準備工程(ウエハ準備工程)S101と、金属層形成工程S102と、ワイヤ配線工程S103と、樹脂層形成工程S104と、表面切削工程S105と、ハーフダイシング工程S106と、外部接続用電極形成工程S107と、成長基板除去工程S108と、蛍光体層形成工程(波長変換層形成工程)S109と、個片化工程S110と、を含み、この順で各工程が行われる。
また、表面切削工程S105及びハーフダイシング工程S106が、内部配線を露出させるための工程(内部配線露出工程)である。
なお、図8〜図18において平面視と、複数の面による断面視とを示している場合があるが、各図での方向は座標軸で示している。
半導体積層体12が形成されると、半導体積層体12の上面の一部の領域について、p型半導体層12p、活性層12a及びn型半導体層12nの一部をエッチングにより除去してn型半導体層12nが底面に露出した段差部12bを形成する。
更に、境界領域については、成長基板11が露出するように、半導体積層体12をすべて除去するようにしてもよい。これによって、個片化工程S110において、半導体積層体12をダイシングする必要がなくなるため、樹脂からなる層のみのダイシングにより個片化を容易に行うことができる。なお、図8に示した例では、発光素子1の境界領域(図8の各図において、太い破線で示した境界線40の近傍領域)の半導体積層体12は完全に除去されている。
更に、n側電極13及びp側電極15の表面を除くウエハの表面全体に、例えば、スパッタリングにより、SiO2などの絶縁性材料を用いて、保護層16を形成する。
以上により、図8に示すように、ウエハ状態の発光素子1が形成される。
金属層33n,33pは、電解メッキ法などによって形成することができ、エッチングによるパターン形成法やリフトオフによるパターン形成法などの当該分野で公知の方法によって形状を整形することができる。また、金属ワイヤをn側電極13及びp側電極15の上面にボールボンディングすることでワイヤバンプを形成し、このワイヤバンプを金属層33n,33pとして用いるようにしてもよい。
なお、金属層形成工程S102を省略して、金属層33n,33pを形成せずに、n側電極13及びp側電極15上に金属ワイヤ32を直接接合するようにしてもよい。この場合においても、発光素子1の下面から位置HBまでの距離が所定値(例えば、100μm)以上となるように、金属ワイヤ32のアーチの高さを調整するようにすればよい。
また、金属ワイヤ32として、長方形の断面形状を有するリボン状のワイヤを用い、当該長方形の長辺が、金属層33n,33pに亘るように配線することで、金属ワイヤ32と金属層33n,33pとが良好に密着するように接合させることができて好ましい。
また、本例では、金属ワイヤ32として断面形状が長方形であるリボン状のワイヤを用いて配線したが、これに限定されるものではない。例えば、このリボン状の金属ワイヤ32の幅(断面の長辺の長さ)に相当する直径の円形の断面を有する金属ワイヤを用いて配線してもよい。また、配線方向と垂直な方向に隣接する発光素子1の金属層33n,33pに亘るように配線せずに、適宜な幅又は直径を有する金属ワイヤを用いて、個々の金属層33n,33pごとに配線するようにしてもよい。
また、金属ワイヤ32の材料は特に限定されるものではないが、Auに比べて安価なCuやAlなどの金属からなる金属ワイヤ32を用いることで、安価に体積の大きな内部配線を設けることができる。その結果、発光装置の放熱性を向上させることができる。
また、金属ワイヤ32を波状に屈曲させながら配線することで、完成後の支持体3(樹脂増31)に占める金属の体積を多くすることができる。更に、金属ワイヤ32を、両隣の発光素子1に亘って配線することでも、完成後の支持体3(樹脂増31)に占める金属の体積を多くすることができる。
このとき、樹脂層31は、上面が少なくともZ軸方向の位置HA以上となるように形成する。
また、溝31aの内側面が発光装置100の長手方向の上部側面となり、溝31bの内側面が短手方向の上部側面となる。
前記したように金属ワイヤ32の切断面を、金属ワイヤ32n,32pの側面として樹脂層31の側面に露出させるために、少なくとも溝31aは、樹脂層31の上面側から所定範囲の深さで、樹脂層31の一部をダイシング(ハーフダイシング)して除去する。
なお、本工程では、実装面ではない短手方向の側面を形成するための溝31bは、溝31aとは異なる深さでハーフダイシングして形成してもよく、本工程では溝31bを形成せずに、個片化工程S110でY軸方向に沿って厚さ方向に完全に切断するフルダイシングを行うようにしてもよい。
更に、位置HGを金属ワイヤ32n,32pの下端である位置HC以下とすることが好ましい。これによって、短手方向の側面についても、金属ワイヤ32n,32pを完全に切断して、切断面を樹脂層31から露出させることができる。
なお、成長基板11を除去しないでそのまま又は薄肉化して残す場合や、外部接続用電極形成工程S107の後で、成長基板11を除去する前に、成長基板11が設けられた側と反対側の面に、ウエハ状態を維持するための支持体として粘着シートを貼付する場合は、樹脂層31を厚さ方向にすべて除去するように溝31a及び溝31bを形成してもよい。
なお、金属ワイヤ32n,32pがAu以外のCuやAlの場合は、密着性を向上させるために、Au膜を形成する前に、下層側としてNi膜を形成することが好ましい。
このように、金属ワイヤ32n,32pの露出面にのみ外部接続用電極34n,34pを設ける場合は、無電解メッキ法により簡便に外部接続用電極34n,34pを形成することができる。
なお、図14(a)のC−C線に相当する断面については図示を省略したが、図15(b)に示したp側の配線構造と同様に、n側の配線構造が形成される。
なお、成長基板11を除去せずに、裏面研磨を行うことで薄肉化するようにしてもよい。
また、成長基板11を除去する前に、上面側にウエハ状態を維持するための支持体として、粘着シートを貼付するようにしてもよい。
なお、剥離した成長基板11は、表面を研磨することで、半導体積層体12を結晶成長させるための成長基板11として再利用することができる。
また、発光素子準備工程S101において、発光素子1の境界領域の半導体積層体12を完全に除去しておいた場合は、半導体積層体12は、樹脂からなる層である蛍光体層2及び樹脂層31により全面が樹脂封止されることになる。
なお、成長基板11を除去せずに有している場合や、境界線40の近傍領域に半導体積層体12を有している場合は、成長基板11や半導体積層体12もダイシングする。
以上の工程により、図1〜図3に示した発光装置100が完成する。
また、図7に示した製造方法において、樹脂層形成工程S104の次に、成長基板除去工程S108及び蛍光体層形成工程S109を行い、その後に、表面切削工程S105から外部接続用電極形成工程S107までを行うようにしてもよい。更にまた、表面切削工程S105の次に、成長基板除去工程S108及び蛍光体層形成工程S109を行い、その後に、ハーフダイシング工程S106及び外部接続用電極形成工程S107を行うようにしてもよい。
この場合は、樹脂層31及び蛍光体層2のフルダイシングにより、既に発光装置100が個片化されているため、個片化工程S110を省略することができる。また、樹脂層31の側面に段差部31g(図2(b)及び図3参照)が形成されない。
次に、図19及び図20を参照して、第2実施形態に係る発光装置について説明する。
図19及び図20に示すように、第2実施形態に係る発光装置100Aは、図1〜図3に示した第1実施形態に係る発光装置100に対して、支持体3に代えて支持体3Aを備えることが異なる。第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成については、同じ符号を付して、説明は省略する。
支持体3Aの金属ワイヤ32n,32pの上部の二股構造は、第1実施形態における製造方法の表面切削工程S105において、切削線41の高さを、アーチ状に配線された金属ワイヤ32の谷部の上面よりも高く設定することで形成されるものである。言い換えれば、アーチ状に配線された金属ワイヤ32の山部が露出する高さまで、樹脂層31とともに金属ワイヤ32を切削することで形成されるものである。このため、アーチ状に配線された金属ワイヤ32の谷部は樹脂層31に被覆されたままである。また、金属ワイヤ32n,32pの長手方向の側面における露出面の下端の位置HBは、第1実施形態と同様である。
また、第2実施形態における樹脂層31が、第1実施形態における樹脂層31よりも厚く形成されるため、側面が広くなる。そのため、発光装置100Aは、この広い側面を実装面として安定したサイドビュー型の実装をすることができる。
また、前記したように、発光装置100Aは、第1実施形態における表面切削工程S105において、切削線41の高さを変えることで製造することができるから、製造方法についての詳細な説明は省略する。
次に、図21及び図22を参照して、第3実施形態に係る発光装置について説明する。
図21及び図22に示すように、第3実施形態に係る発光装置100Bは、図19及び図20に示した第2実施形態に係る発光装置100Aに対して、支持体3Aに代えて支持体3Bを備えることが異なる。第2実施形態に係る発光装置100Aと同様の構成については、同じ符号を付して、説明は省略する。
また、トップビュー型の実装を行う場合は、実装面である上面において、外部接続用電極34n,34pが樹脂層31の上面にまで延在するように設けられているため、発光装置100Aよりも強固に実装基板と接合することができる。更に、より広範囲に設けられた外部接続用電極34n,34pを介して、発光素子1が発生した熱を効率的に外部に伝達することができるため、放熱性を向上させることができる。
なお、発光装置100Bの動作は、前記した発光装置100等と同様であるから、説明は省略する。
発光素子準備工程S101からハーフダイシング工程S106までは、第2実施形態と同様に行う。すなわち、表面切削工程S105及びハーフダイシング工程S106を行うことにより、樹脂層31の上面及び側面に金属ワイヤ32n,32pを露出させる。
また、レジストパターンは、フォトリソグラフィ法を用いて形成することもできる。
次に、図23及び図24を参照して、第4実施形態に係る発光装置について説明する。
図23及び図24に示すように、第4実施形態に係る発光装置100Cは、図21及び図22に示した第3実施形態に係る発光装置100Bに対して、支持体3Bに代えて支持体3Cを備えることが異なる。第3実施形態に係る発光装置100Bと同様の構成については、同じ符号を付して、説明は省略する。
本実施形態のように、実装型を考慮して、必要な領域にのみ外部接続用電極34n,34pを設けることができる。
なお、発光装置100Cの動作は、前記した発光装置100等と同様であるから、説明は省略する。
また、第4実施形態では、個片化工程S110において、樹脂層31及び蛍光体層2を境界線40(例えば、図8参照)に沿ってフルダイシングすることにより、発光装置100Cを個片化することができる。
他の工程については、第3実施形態と同様であるから説明は省略する。
次に、図25及び図26を参照して、第5実施形態に係る発光装置について説明する。
図25及び図26に示すように、第5実施形態に係る発光装置100Dは、図19及び図20に示した第2実施形態に係る発光装置100Aに対して、支持体3Aに代えて支持体3Dを備えることが異なる。第2実施形態に係る発光装置100Aと同様の構成については、同じ符号を付して、説明は省略する。
なお、発光装置100Dの動作は、前記した発光装置100等と同様であるから、説明は省略する。
また、外部接続用電極形成工程S107において、無電解メッキ法によって、樹脂層31の側面に露出した金属ワイヤ32n,32pの露出面にのみ、外部接続用電極34n,34pを形成することができる。
他の工程については、第2実施形態と同様であるから説明は省略する。
次に、図27及び図28を参照して、第6実施形態に係る発光装置について説明する。
図27及び図28に示すように、第6実施形態に係る発光装置100Eは、図25及び図26に示した第5実施形態に係る発光装置100Dに対して、支持体3Dに代えて支持体3Eを備えることが異なる。第5実施形態に係る発光装置100Dと同様の構成については、同じ符号を付して、説明は省略する。
従って、発光装置100Eは、長手方向の何れかの側面を実装面とするサイドビュー型の実装が可能であるとともに、上面を実装面とするトップビュー型の実装も可能なように構成されている。
なお、発光装置100Eの動作は、前記した発光装置100等と同様であるから、説明は省略する。
また、外部接続用電極形成工程S107において、レジストパターンを用いたスパッタリング法によって、樹脂層31の側面に露出した金属ワイヤ32n,32pの露出面のほか、これらの露出面より上方の樹脂層の表面及び上面にまで延在するように外部接続用電極34n,34pを形成することができる。
他の工程については、第3実施形態と同様であるから説明は省略する。
次に、図29及び図30を参照して、第7実施形態に係る発光装置について説明する。
図29及び図30に示すように、第7実施形態に係る発光装置100Fは、図25及び図26に示した第5実施形態に係る発光装置100Dに対して、支持体3Dに代えて支持体3Fを備えることが異なる。第5実施形態に係る発光装置100Dと同様の構成については、同じ符号を付して、説明は省略する。
従って、金属膜35n,35pは、長手方向の側面から所定の距離(例えば、100μm)以下となる領域まで延在するように設けることが好ましい。
また、発光装置100Fの動作は、前記した発光装置100等と同様であるから、説明は省略する。
他の工程については、第5実施形態と同様であるから説明は省略する。
以上説明した各実施形態に係る発光装置100〜100Fにおいて、次のように構成することもできる。
金属層33n,33pを設けずに、金属ワイヤ32n,32pをn側電極13及びp側電極15上に直接接合するようにしてもよい。
また、外部接続用電極34n,34pを設けずに、金属ワイヤ32n,32pの樹脂層31からの露出面を、外部と接続する際の接合部としてもよい。
また、外部接続用電極34n,34pは、金属ワイヤ32n,32pの樹脂層31からの露出面の全部又は一部を被覆するように設けてもよいし、樹脂層31の表面に延在するように設けてもよい。
また、金属ワイヤ32n,32pは、実装面とならない短手方向の側面において樹脂層31に被覆され、露出しないように構成してもよい。
また、蛍光体層2は設けなくともよく、蛍光体層2に代えて、透光性の樹脂層を設けてもよい。また、成長基板11を除去せずに、成長基板11の下面側に蛍光体層2を設けるようにしてもよい。
11 成長基板
12 半導体積層体
12n n型半導体層
12a 活性層
12p p型半導体層
12b 段差部
12c 凹凸形状
13 n側電極(電極)
13a 接合部
14 全面電極
14a 反射電極
14b カバー電極
15 p側電極(電極)
16 保護層
2 蛍光体層(波長変換層)
3,3A,3B,3C,3D,3E,3F 支持体
31 樹脂層
31a,31b 溝
31c,31d 溝
31g 段差部
32 金属ワイヤ
32n 金属ワイヤ(内部配線、n側金属ワイヤ)
32p 金属ワイヤ(内部配線、p側金属ワイヤ)
33n 金属層(電極、n側金属層)
33p 金属層(電極、p側金属層)
34n 外部接続用電極(n側外部接続用電極)
34p 外部接続用電極(p側外部接続用電極)
34a 切り欠き
35n,35p 金属膜
35a 切り欠き
40 境界線
41 切削線
90 実装基板
91 基板
92 配線パターン
93 接着材料
100,100A,100B,100C,100D,100E,100F 発光装置
Claims (13)
- 半導体積層体と、前記半導体積層体の一方の面に設けられる電極と、を有する半導体発光素子と、
前記半導体積層体の前記一方の面側に設けられる樹脂層と、を備え、
前記樹脂層内に金属ワイヤを有し、
前記金属ワイヤの側面で前記電極の上面に接続され、かつ、前記金属ワイヤの端面が前記樹脂層の側面から露出するように設けられ、
前記樹脂層の側面から露出した前記金属ワイヤの端面の下端が、前記電極の上面よりも前記半導体積層体から離れた位置に設けられていることを特徴とする発光装置。 - 前記樹脂層内に、前記電極の最上層として、膜厚が3μm以上50μm以下の金属層を更に有し、
前記金属ワイヤの側面で前記金属層の上面に接続されることで、前記金属ワイヤと前記電極とが電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記金属ワイヤの横断面の形状は長方形であり、前記長方形の長辺を含む側面で前記金属ワイヤが前記電極の上面と接合されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
- 前記樹脂層から露出した前記金属ワイヤの端面は、外部接続用電極によって被覆されることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記金属ワイヤは、Cu、Al又はこれらの金属を主成分とする合金から選択される材料からなり、
前記外部接続用電極は、少なくとも最表面がAu又はAuを主成分とする合金から選択される材料からなることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。 - 前記半導体積層体の他方の面側に設けられ、前記半導体発光素子が発光する波長の光を異なる波長の光に変換する波長変換層を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記半導体積層体の積層方向について、前記金属ワイヤの端面の幅が、前記樹脂層の側面の幅の3分の1以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記金属ワイヤの端面が露出する前記樹脂層の側面を実装面とすることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の発光装置。
- 半導体積層体と前記半導体積層体の一方の面に設けられる電極とを有する半導体発光素子を備える発光装置の製造方法であって、
複数の前記半導体発光素子が配列して形成されたウエハを準備するウエハ準備工程と、
前記ウエハにおいて一方向に配列される前記半導体発光素子のそれぞれの電極を共通に接続するように、前記電極の間をアーチ状に、金属ワイヤで配線するワイヤ配線工程と、
前記半導体積層体の一方の面側に、前記金属ワイヤが内在するように樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記ウエハを前記半導体発光素子を区画する境界線に沿って切断することで、複数の前記半導体発光素子に個片化する個片化工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記ワイヤ配線工程において、平面視で前記金属ワイヤが配線される前記一方向と直交する方向に互いに隣接して配列される前記半導体発光素子の電極同士を接続するように前記金属ワイヤを配線することを特徴とする請求項9に記載の発光装置の製造方法。
- 前記個片化工程は、前記ウエハを前記境界線に沿って切断することにより、前記金属ワイヤを前記樹脂層から露出させることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂層形成工程よりも後に、前記境界線に沿った領域について、前記樹脂層を内在する前記金属ワイヤとともに除去することにより、前記金属ワイヤを前記樹脂層から露出させる内部配線層露出工程を更に含むことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属ワイヤの横断面の形状が長方形であり、当該長方形の長辺が、前記積層方向に垂直な面と平行となるように前記金属ワイヤを配線することを特徴とする請求項9乃至請求12の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
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