発光ダイオード装置の製造方法
【課題】光の取出効率を十分に向上させながら、発光ダイオード装置を簡便に製造することのできる、発光ダイオードの製造方法を提供すること。
【解決手段】光半導体層３、および、その上に形成される電極部４を備える発光積層体５を用意し、光半導体層３の上に、電極部４を被覆するように、光反射成分を含有する封止樹脂層１４を形成し、封止樹脂層１４を、電極部４の上面が露出されるように、部分的に除去することにより、発光ダイオード素子２０を製造し、発光ダイオード素子２０と、端子１５が設けられたベース基板１６とを対向配置させ、電極部４と端子１５とを電気的に接続して、発光ダイオード素子２０をベース基板１６にフリップチップ実装して、発光ダイオード装置２１を製造する。
【解決手段】光半導体層３、および、その上に形成される電極部４を備える発光積層体５を用意し、光半導体層３の上に、電極部４を被覆するように、光反射成分を含有する封止樹脂層１４を形成し、封止樹脂層１４を、電極部４の上面が露出されるように、部分的に除去することにより、発光ダイオード素子２０を製造し、発光ダイオード素子２０と、端子１５が設けられたベース基板１６とを対向配置させ、電極部４と端子１５とを電気的に接続して、発光ダイオード素子２０をベース基板１６にフリップチップ実装して、発光ダイオード装置２１を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置の製造方法、詳しくは、光学用途に用いられる発光ダイオード装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード装置は、端子を有するベース基板と、それに実装される発光ダイオード素子とを備えており、かかる発光ダイオード素子は、電極部、それに接続される光半導体層、および、光半導体層を封止する封止樹脂層を備えている。
【０００３】
そのような発光ダイオード装置は、従来より、発光ダイオード素子の電極部と、ベース基板の端子とをワイヤーボンディングにより接続していたが、輝度向上に伴う熱量の増大やワイヤーの影による輝度の低下などから、近年では、光の取出効率を向上させるべく、発光ダイオード素子を、ベース基板にフリップ実装する方法が検討されている。
【０００４】
具体的には、発光ダイオード素子の電極部を、ベース基板の端子に対向配置させ、それらを電気的に直接接続することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１では、光のさらなる取出効率の向上を図るべく、高い反射率を有する金属から成膜された拡散膜を、光半導体層の表面に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、拡散膜を、光半導体層や封止樹脂層とは別に設ける必要があるため、その分、手間がかかるという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、光の取出効率を十分に向上させながら、発光ダイオード装置を簡便に製造することのできる、発光ダイオード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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の発光ダイオード装置の製造方法は、光半導体層、および、前記光半導体層の上に形成される電極部を備える発光積層体を用意する工程、前記光半導体層の上に、前記電極部を被覆するように、光反射成分を含有する封止樹脂層を形成する工程、前記封止樹脂層を、前記電極部の上面が露出されるように、部分的に除去することにより、発光ダイオード素子を製造する工程、および、前記発光ダイオード素子と、端子が設けられたベース基板とを対向配置させ、前記電極部と前記端子とを電気的に接続して、前記発光ダイオード素子を前記ベース基板にフリップチップ実装する工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の発光ダイオード装置の製造方法では、前記発光積層体を用意する工程において、前記発光積層体を、前記光半導体層の下に形成される支持基板を備えるように、用意し、前記封止樹脂層を形成する工程の後、前記発光ダイオード素子を製造する工程の前に、前記支持基板を、前記光半導体層から除去するか、あるいは、前記支持基板の下側部分を除去する工程を備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法により得られる発光ダイオード装置では、封止樹脂層は、光反射成分を含有するので、光反射作用を発現することができ、そのため、特許文献１に記載されるような拡散膜を封止樹脂層と別に設ける手間を省略することができる。
【００１２】
その結果、発光ダイオード装置の光の取出効率を向上させながら、かかる発光ダイオード装置を簡便に製造することができる。
【００１３】
さらに、光半導体層の上に、電極部を被覆するように、封止樹脂層を形成し、かかる封止樹脂層を、電極部の上面が露出されるように、部分的に除去するので、電極部の上面以外の面を、封止樹脂層によって封止することができる。
【００１４】
つまり、電極部の上面以外の面を封止樹脂層によって封止しながら、電極部の上面を露出させることができる。
【００１５】
そのため、電極部の上面を露出させる際の電極部の損傷を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であり、（ａ）は、発光積層板を用意する工程、（ｂ）は、封止樹脂層を形成する工程、（ｃ）は、ベース基板を除去する工程を示す。
【図２】図２は、図１に引き続き、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であり、（ｄ）は、封止樹脂層を、バンプの上面が露出されるように、部分的に除去した後、発光積層板を切断加工して、複数の発光積層体を得、各発光ダイオード素子を得る工程、（ｅ）は、発光ダイオード素子とベース基板とを対向配置する工程、（ｆ）は、発光ダイオード素子をベース基板にフリップチップ実装する工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１および図２は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図を示す。
【００１８】
この方法では、図１（ａ）に示すように、まず、発光積層板１を用意する。
【００１９】
発光積層板１は、支持基板２、その上に形成される光半導体層３、および、その上に形成される電極部４を備えており、複数の発光積層体５が整列配置された板状（図１において図示しないが、略円板状）に形成されている。すなわち、各発光積層体５は、それに対応する領域において、支持基板２、光半導体層３および電極部４をそれぞれ備えている。
【００２０】
支持基板２は、発光積層板１の外形形状に対応するように形成されており、例えば、平面視略円板状に形成されている。支持基板２は、次に説明する光半導体層３および電極部４を支持する。
【００２１】
支持基板２を形成する支持材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（サファイア）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮなどが挙げられる。好ましくは、サファイアが挙げられる。
【００２２】
支持基板２の厚みは、例えば、１００〜１０００μｍ、好ましくは、２００〜８００μｍである。
【００２３】
光半導体層３は、緩衝層６、その上に形成されるＮ形半導体層７、その上に形成される発光層８、および、その上に形成されるＰ形半導体層９を備えている。
【００２４】
緩衝層６は、支持基板２の上面全面に形成されている。緩衝層６は、支持基板２と、次に説明するＮ形半導体層７との格子定数の不正を緩衝する。
【００２５】
緩衝層６を形成する緩衝材料としては、例えば、元素半導体（単元素半導体）、酸化物半導体、化合物半導体（酸化物半導体を除く）などの半導体が挙げられる。
【００２６】
元素半導体としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどの４Ｂ元素（長周期型周期表における４Ｂ元素、以下同様）が挙げられる。
【００２７】
酸化物半導体としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ２などの典型元素の酸化物、例えば、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏなどの遷移元素の酸化物などが挙げられる。これらは、単独使用または併用することができる。
【００２８】
化合物半導体は、Ｏを除く複数の元素が結合する化合物であって、例えば、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどの３Ｂ元素と５Ｂ元素との化合物、例えば、ＺｎＳ、ＳｎＳｅ、ＺｎＴｅなどの２Ｂ元素と６Ｂ元素との化合物などが挙げられる。好ましくは、３Ｂ元素と５Ｂ元素との化合物が挙げられる。
【００２９】
上記した半導体のうち、好ましくは、化合物半導体が挙げられる。
【００３０】
緩衝層６の厚みは、例えば、０．５〜２００ｎｍ、好ましくは、１〜１００ｎｍである。
【００３１】
Ｎ形半導体層７は、緩衝層６の上面全面に形成されている。Ｎ形半導体層７を形成するＮ形半導体としては、特に限定されず、公知のＮ形半導体が挙げられ、上記した半導体に、例えば、５Ｂ元素、さらには、４Ｂ元素などの不純物が微量ドープ（添加）された不純物半導体が挙げられる。
【００３２】
発光層８は、緩衝層６の上面に、各発光積層体５に対応するパターンに形成されている。具体的には、発光層８は、発光積層板１に沿う方向（厚み方向に直交する方向、面方向、詳しくは、図１における紙面左右方向および紙面奥行き方向）に互いに間隔を隔てて配置されている。つまり、各発光層８は、その間において、Ｎ形半導体層７の上面を露出している。
【００３３】
発光層８を形成する発光材料としては、上記した緩衝層６で例示した半導体と同様の半導体が挙げられ、好ましくは、化合物半導体が挙げられる。
【００３４】
発光層８の厚みは、例えば、２０〜３００ｎｍ、好ましくは、３０〜２００ｎｍである。
【００３５】
Ｐ形半導体層９は、発光層８の上面全面に、発光層８と同一パターンに形成されている。Ｐ形半導体層９を形成するＰ形半導体としては、特に限定されず、公知のＰ形半導体が挙げられ、例えば、上記した半導体に、３Ｂ元素、２Ａ元素などの不純物が微量ドープ（添加）された不純物半導体が挙げられる。２Ａ元素としては、例えば、Ｂｅ、Ｍｇなどのアルカリ土類金属が挙げられる。
【００３６】
電極部４は、アノード電極１０およびカソード電極１１を備えている。
【００３７】
アノード電極１０は、Ｐ形半導体層９の上に、透明電極１２を挟むように形成されており、透明電極１２を介してＰ形半導体層９と電気的に接続されている。
【００３８】
透明電極１２は、Ｐ形半導体層９の上面に形成され、厚み方向に投影したときに、Ｐ形半導体層９に含まれるように、配置されている。透明電極１２を形成する電極材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）などの金属酸化物が挙げられ、その厚みは、例えば、１０〜２００ｎｍである。
【００３９】
アノード電極１０は、厚み方向に投影したときに、透明電極１２に含まれるパターンに形成されている。
【００４０】
アノード電極１０を形成する電極材料としては、例えば、金、アルミニウムなどが挙げられる。好ましくは、金が挙げられる。アノード電極１０の厚みは、例えば、１０〜３００ｎｍ、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００４１】
カソード電極１１は、Ｎ形半導体層７の上に形成され、具体的には、Ｐ形半導体層９および発光層８から露出するＮ形半導体層７の上面に形成されている。カソード電極１１は、Ｎ形半導体層７と電気的に接続されている。
【００４２】
カソード電極１１を形成する電極材料としては、例えば、金、アルミニウムなどが挙げられる。好ましくは、金が挙げられる。カソード電極１１の厚みは、例えば、１０〜３００ｎｍ、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００４３】
また、この電極部４には、バンプ１３が設けられている。
【００４４】
バンプ１３は、アノード電極１０の上面と、カソード電極１１の上面とに形成されている。各バンプ１３は、それぞれ、平面視において、アノード電極１０およびカソード電極１１に含まれるパターンに形成されている。
【００４５】
バンプ１３を形成する材料としては、例えば、金、銅、銀、鉛、錫、それらの合金（具体的には、はんだなど）などの導体が挙げられる。好ましくは、金が挙げられる。
【００４６】
各バンプ１３の厚みは、アノード電極１０の上面に形成されるバンプ１３の上面と、カソード電極１１の上面に形成されるバンプ１３の上面とが同じ高さとなるように、調整される。すなわち、バンプ１３の厚みは、面方向（厚み方向に直交する方向）に投影したときに、それらが同じ位置となるように、調整されている。
【００４７】
この発光積層板１を用意するには、まず、支持基板２を用意し、その上に、光半導体層３を、例えば、エピタキシャル成長法などの公知の成長法によって積層し、その後、電極部４を、公知のパターンニング法によって積層する。なお、光半導体層３における発光層８およびＰ形半導体層９は、上記した成長法の後に、例えば、マスクを用いるエッチング（後述）によって、上記したパターンに形成される。
【００４８】
次いで、図１（ｂ）に示すように、この方法では、封止樹脂層１４を、光半導体層３の上に、電極部４を被覆するように形成する。
【００４９】
封止樹脂層１４を形成する封止樹脂としては、例えば、封止材料と、光反射成分とを含有している。
【００５０】
封止材料は、特に限定されず、例えば、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、好ましくは、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００５１】
光反射成分としては、例えば、白色の化合物であって、具体的には、白色顔料が挙げられる。
【００５２】
そのような白色顔料としては、例えば、白色無機顔料が挙げられ、そのような白色無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどの酸化物、例えば、鉛白（炭酸亜鉛）、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、例えば、カオリン（カオリナイト）などの粘度鉱物などが挙げられる。
【００５３】
白色無機顔料として、好ましくは、酸化物、さらに好ましくは、酸化チタンが挙げられる。
【００５４】
酸化チタンであれば、高い白色度、高い光反射性、優れた隠蔽性（隠蔽力）、優れた着色性（着色力）、高い分散性、優れた耐候性、高い化学的安定性などの特性を得ることができる。
【００５５】
そのような酸化チタンは、具体的には、ＴｉＯ２、（酸化チタン（ＩＶ）、二酸化チタン）である。
【００５６】
酸化チタンの結晶構造は、特に限定されず、例えば、ルチル、ブルッカイト（板チタン石）、アナターゼ（鋭錐石）などであり、好ましくは、ルチルである。
【００５７】
また、酸化チタンの結晶系は、特に限定されず、例えば、正方晶系、斜方晶系などであり、好ましくは、正方晶系（具体的には、ルチル構造）である。
【００５８】
酸化チタンの結晶構造および結晶系が、ルチルおよび正方晶系であれば、封止樹脂層１４が長期間高温に曝される場合でも、光（とりわけ、波長４５０ｎｍ付近の光）に対する反射率が低下することを有効に防止することができる。
【００５９】
光反射成分は、粒子状であり、その形状は限定されず、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。光反射成分の最大長さの平均値（球状である場合には、その平均粒子径）は、例えば、１〜１０００ｎｍである。最大長さの平均値は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて測定される。
【００６０】
光反射成分の配合割合は、封止樹脂に対して、例えば、５〜９０質量％、好ましくは、着色性および光反射性の観点から、１０〜６０質量％である。
【００６１】
上記した光反射成分は、封止材料中に均一に分散混合される。
【００６２】
また、封止樹脂には、さらに、充填剤を添加することもできる。つまり、充填剤を、光反射成分（具体的には、白色顔料）と併用することができる。
【００６３】
充填剤は、上記した白色顔料を除く、公知の充填剤が挙げられ、具体的には、無機質充填剤が挙げられ、そのような無機質充填剤としては、例えば、シリカ粉末、タルク粉末、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ケイ素粉末などが挙げられる。
【００６４】
充填剤として、好ましくは、封止樹脂層１４の線膨張率を低減する観点から、シリカ粉末が挙げられる。
【００６５】
シリカ粉末としては、例えば、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末などが挙げられ、好ましくは、溶融シリカ粉末（すなわち、石英ガラス粉末）が挙げられる。
【００６６】
充填剤の形状としては、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。好ましくは、優れた充填性および流動性の観点から、球状が挙げられる。
【００６７】
従って、シリカ粉末として、好ましくは、球状溶融シリカ粉末が挙げられる。
【００６８】
充填剤の最大長さの平均値（球状である場合には、平均粒子径）は、例えば、５〜６０μｍ、好ましくは、１５〜４５μｍである。最大長さの平均値は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて測定される。
【００６９】
充填剤の添加割合は、充填剤および光反射成分の総量が、例えば、封止樹脂に対して、１０〜８０質量％となるように、調整され、線膨張率の低減および流動性の確保の観点から、封止樹脂に対して、好ましくは、２５〜７５質量％、さらに好ましくは、４０〜６０質量％となるように、調整される。
【００７０】
封止樹脂は、上記した封止材料と、光反射成分と、必要により添加される充填剤とを配合して、均一混合して、封止樹脂組成物として調製される。なお、封止樹脂組成物は、ペースト状、あるいは、シート状に形成される。
【００７１】
封止樹脂層１４を形成するには、上記した封止樹脂組成物を、電極部４を含む光半導体層３の上に、例えば、ラミネータやアプリケータを用いた塗布方法により塗布して、皮膜を形成する。その後、封止材料が熱硬化性樹脂である場合には、皮膜を、加熱により硬化させる。
【００７２】
また、封止樹脂組成物が、シート状に形成されている場合には、かかる封止樹脂組成物を、光半導体層３の上に載置し、加熱により硬化させることによって、封止層１４を成形することもできる。
【００７３】
さらには、封止樹脂組成物が、粉末状の熱硬化性樹脂を含有している場合には、封止樹脂組成物を、圧縮成形機によって、加熱しながら圧縮成形することによって、硬化させて、封止層１４を成形することもできる。
【００７４】
これによって、封止樹脂層１４が形成される。
【００７５】
そして、アノード電極１０に対応するバンプ１３の上面および側面と、かかるバンプ１３から露出するアノード電極１０の上面および側面と、アノード電極１０から露出する透明電極１２の上面および側面と、透明電極１２から露出するＰ形半導体層９の上面および側面と、発光層８の側面とが、封止樹脂層１４によって被覆される。
【００７６】
また、カソード電極１１に対応するバンプ１３の上面および側面と、かかるバンプ１３から露出するカソード電極１１の上面および側面とが、封止樹脂層１４によって被覆される。
【００７７】
さらに、Ｎ形半導体層７の上面（発光層８およびカソード電極１１から露出するＮ形半導体層７の上面）も、封止樹脂層１４によって被覆される。
【００７８】
このようにして形成される封止樹脂層１４は、その上面が、電極部４の上面、つまり、バンプ１３の上面よりも、上側に形成される。
【００７９】
封止樹脂層１４の上面と、バンプ１３の上面との間の長さＬ１は、例えば、２０００μｍ以下、好ましくは、１０〜１０００μｍである。
【００８０】
次いて、図１（ｃ）に示すように、支持基板２を、光半導体層３から除去する。
【００８１】
支持基板２の除去には、例えば、ドライエッチング、ウエットエッチングなどのエッチング、例えば、グラインド加工（研磨）などの機械加工などが採用される。好ましくは、研磨が採用される。
【００８２】
次いで、図２（ｄ）に示すように、封止樹脂層１４を、電極部４の上面が露出されるように、部分的に除去する。
【００８３】
具体的には、封止樹脂層１４において、バンプ１３の上面より上側にある上側部分を除去する。
【００８４】
封止樹脂層１４の上側部分の除去には、例えば、上記したエッチング、機械加工などが採用される。
【００８５】
上側部分が除去された封止樹脂層１４は、バンプ１３の上面を露出するとともに、その周囲の上面が、バンプ１３の上面と面一に形成される。
【００８６】
これにより、複数の発光積層体５に対応し、光半導体層３、電極部４および封止樹脂層１４を備える、複数の発光ダイオード素子２０が一体的に形成される。
【００８７】
その後、図２（ｄ）の１点破線で示すように、封止樹脂層１４が形成された発光積層板１を、各発光ダイオード素子２０に対応するように、切断加工（ダイシング）する。
【００８８】
つまり、発光積層板１から、各発光ダイオード素子２０を切り分ける。具体的には、電極部４、発光層８およびＰ形半導体層９の周囲の緩衝層６およびＮ形半導体層７を、図２（ｄ）の１点破線で示す厚み方向に沿って、ダイシングする。
【００８９】
これにより、各発光ダイオード素子２０が得られる。
【００９０】
次いで、この方法では、図２（ｅ）に示すように、各発光ダイオード素子２０を上下反転させる（裏返す）とともに、ベース基板１６を用意し、それらを対向配置させる。
【００９１】
ベース基板１６は、略平板状をなし、具体的には、絶縁基板の上に、導体層が回路パターンとして積層された積層板から形成されている。絶縁基板は、例えば、シリコン基板、セラミックス基板、ポリイミド樹脂基板などから形成され、好ましくは、セラミックス基板から形成されている。導体層は、例えば、金、銅、銀、ニッケルなどの導体から形成されている。
【００９２】
また、導体層は、端子１５を含んでいる。
【００９３】
端子１５は、絶縁基板の表面において、上記した発光ダイオード素子２０のバンプ１３に対応するパターンに形成されている。つまり、端子１５は、反転後のバンプ１３と、実質的に同一パターンに形成されている。端子１５は、例えば、金、銅、銀、ニッケルなどの導体から形成されている。これら導体は、単独使用または併用することができる。
【００９４】
その後、この方法では、図２（ｆ）に示すように、電極部４のバンプ１３と、端子１５とを電気的に接続して、発光ダイオード素子２０をベース基板１６にフリップチップ実装する。
【００９５】
フリップチップ実装では、発光ダイオード素子２０を、ベース基板１６の上に、バンプ１３と端子１５とが厚み方向に隣接するように載置し、続いて、バンプ１３を、例えば、加熱または超音波などによって、リフローさせる。
【００９６】
これにより、バンプ１３が端子１５と接触し、これにより、発光ダイオード素子２０がベース基板１６にフリップ実装され、発光ダイオード素子２０およびベース基板１６を備える発光ダイオード装置２１を得ることができる。
【００９７】
そして、この発光ダイオード装置２１では、封止樹脂層１４は、光反射成分を含有するので、光反射作用を発現することができ、そのため、拡散膜を封止樹脂層１４と別に設ける手間を省略することができる。
【００９８】
その結果、発光ダイオード装置２１の光の取出効率を向上させながら、かかる発光ダイオード装置２１を簡便に製造することができる。
【００９９】
さらに、光半導体層３の上に、電極部４を被覆するように、封止樹脂層１４を形成し、かかる封止樹脂層１４を、電極部４の上面が露出されるように、部分的に除去するので、電極部４において、上面以外の面を、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１００】
すなわち、アノード電極１０に対応するバンプ１３の側面と、バンプ１３から露出するアノード電極１０の上面および側面と、アノード電極１０から露出する透明電極１２の上面および側面と、透明電極１２から露出するＰ形半導体層９の上面および側面と、発光層８の側面とを、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１０１】
また、カソード電極１１に対応するバンプ１３の側面と、バンプ１３から露出するカソード電極１１の上面および側面とを、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１０２】
さらに、発光層８およびカソード電極１１から露出するＮ形半導体層７の上面を、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１０３】
つまり、電極部４における上記した各面を封止樹脂層１４によって封止しながら、電極部４の上面、つまり、バンプ１３の上面を露出させることができる。
【０１０４】
そのため、電極部４の上面を露出させる際に生ずる応力による電極部４の損傷、具体的には、機械加工（グラインド加工など）において発生する振動による電極部４の損傷などを有効に防止することができる。
【０１０５】
なお、図１（ｃ）の実線で示す実施形態では、支持基板２の全部を、光半導体層３から除去しているが、例えば、図１（ｃ）の仮想線で示すように、支持基板２の下側部分のみを除去することもできる。
【０１０６】
支持基板２の下側部分の除去には、上記したエッチングが採用される。
【０１０７】
なお、下側部分の除去後の支持基板２の厚みは、除去前の厚みに対して、例えば、８０％以下、好ましくは、３０％以下であり、通常、１％以上であり、具体的には、例えば、３２０μｍ以下、好ましくは、１０〜１２０μｍである。
【０１０８】
上記した範囲を超えると、光の取出効率が低下する場合があり、一方、上記した範囲に満たないと、次に説明する、光半導体層３を支持して、電極部４の損傷防止効果を十分に発現することができない場合がある。
【０１０９】
図１（ｃ）の仮想線で示すように、支持基板２の下側部分のみを除去すれば、図２（ｄ）に示す封止樹脂層１４の上側部分の除去において、電極部４にかかる応力を、残存する支持基板２の上側部分によって、光半導体層３を介して確実に支持することができる。そのため、電極部４の損傷をより一層防止することができる。
【０１１０】
一方、図１（ｃ）の実線で示すように、支持基板２の全部のみを除去すれば、図２（ｆ）に示す発光ダイオード装置２１において、発光ダイオード素子２０から発光され、上方に向かう光を遮ることがないので、光の取出効率を向上させることができる。
【実施例】
【０１１１】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。
【０１１２】
実施例１
支持基板、その上に形成される光半導体層、および、その上に形成される電極部を備える発光積層板を用意した（図１（ａ）参照）。
【０１１３】
発光積層板を用意するには、まず、サファイアからなる厚み４５０μｍの支持基板を用意し、エピタキシャル成長法によって、支持基板の上に、ＧａＮからなる厚み３０ｎｍの緩衝層、ＳｉがドープされたＮ形ＧａＮ（ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ、以下同様に示す）からなる厚み５μｍのＮ形半導体層、ＩｎＧａＮからなる厚み１２０ｎｍの発光層、および、ｎ−ＧａＮ：Ｍｇからなる厚み５０ｎｍのＰ形半導体層を、上記したパターンで順次積層した。なお、発光層およびＰ形半導体層は、それぞれ、エピタキシャル成長の後、エッチングによって上記したパターンに形成した。
【０１１４】
その後、ＩＴＯからなる厚み５０ｎｍの透明電極を、Ｐ形半導体層の上に形成し、続いて、透明電極の上に、金からなる厚み５０ｎｍのアノード電極を形成した。同時に、金からなる厚み５０ｎｍのカソード電極を、Ｎ形半導体層の上に形成した。
【０１１５】
続いて、金からなるバンプを、アノード電極およびカソード電極の上に、それぞれ、形成した。
【０１１６】
なお、アノード電極の上のバンプの厚みと、カソード電極の上のバンプの厚みとを、それらバンプの上面が、面方向に投影した時に、同じ高さとなるように、調整した。
【０１１７】
次いで、封止樹脂層を、光半導体層の上に、電極部を被覆するように形成した（図１（ｂ）参照）。
【０１１８】
具体的には、まず、熱硬化性シリコーン樹脂１００質量部、および、球状で、平均粒子径３００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ２、：ルチルの正方晶系）粒子２０質量部を均一に混合することにより、ペースト状の封止樹脂組成物を調製した。続いて、調製した封止樹脂組成物を、電極部を含む光半導体層の上に塗布することにより、皮膜を形成した。
【０１１９】
その後、皮膜を、加熱により硬化させた。
【０１２０】
封止樹脂層の上面は、バンプの上面よりも、３０μｍ（Ｌ１）、上側に形成した。
【０１２１】
その後、支持基板を、エッチングにより、光半導体層から除去した（図１（ｃ）実線参照）。
【０１２２】
次いで、封止樹脂層の上側部分（厚み３０μｍ）を、電極部の上面が露出されるように、グラインド加工（研磨）によって、除去した。なお、封止樹脂層の上側部分を、電極部の上面とその周囲の封止樹脂層の上面とが面一となるように、除去した（図２（ｄ）参照）。
【０１２３】
これにより、複数の発光ダイオード素子を一体的に形成した。
【０１２４】
その後、発光積層板をダイシングして、発光積層板から各発光ダイオード素子を切り分けた（図２（ｄ）１点破線参照）。
【０１２５】
その後、各発光ダイオード素子を裏返すとともに、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁基板の表面に、銅、ニッケルおよび金からなる端子を含む導体層が積層された、厚み１ｍｍのベース基板を用意し、発光ダイオード素子とベース基板とを対向配置させた（図２（ｅ）参照）。
【０１２６】
その後、バンプを、加熱によりリフローさせて、バンプと端子とを接触させて、それらを電気的に直接接続して、発光ダイオード素子をベース基板にフリップチップ実装した（図２（ｆ）参照）。これにより、発光ダイオード装置を作製した。
【０１２７】
実施例２
支持基板の全部を光半導体層から除去すること（図１（ｃ）実線参照）に代えて、支持基板の下側部分（厚み４２０μｍ）のみを除去した（図１（ｃ）仮想線参照）以外は、実施例１と同様にして、発光ダイオード素子を得、続いて、それをベース基板にフリップチップ実装することにより、発光ダイオード装置を作製した（図２（ｆ）仮想線参照）。
【０１２８】
つまり、図１（ｃ）の仮想線が参照されるように、支持基板の上側部分は、残存しており、その上側部分の厚みは３０μｍであった。
【０１２９】
比較例１
支持基板を光半導体層から除去する工程（図１（ｃ）実線参照）を実施しなかった以外は、実施例１と同様にして、発光ダイオード素子を得、続いて、それをベース基板にフリップチップ実装することにより、発光ダイオード装置を作製した（図２（ｆ）仮想線参照）。
【０１３０】
つまり、図１（ｂ）が参照されるように、支持基板は、全部残存していた。
【０１３１】
（評価）
１．電極部の検査
実施例１および２の発光ダイオード装置を厚み方向に沿って切断してサンプルを作製し、サンプルの電極部を、電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察したところ、電極部に損傷がないことを確認した。
２．光の取出効率の測定
実施例１、２および比較例１の発光ダイオード装置について、光の取出効率を、放射束から算出することによって求めた。
【０１３２】
その結果、実施例１および２の発光ダイオードの光の取出効率は、比較例１のそれに比べて、１０％および３％、それぞれ、高いことを確認した。
【符号の説明】
【０１３３】
２ 支持基板
３ 光半導体層
４ 電極部
５ 発光積層体
１４ 封止樹脂層
１５ 端子
１６ ベース基板
２０ 発光ダイオード素子
２１ 発光ダイオード装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置の製造方法、詳しくは、光学用途に用いられる発光ダイオード装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード装置は、端子を有するベース基板と、それに実装される発光ダイオード素子とを備えており、かかる発光ダイオード素子は、電極部、それに接続される光半導体層、および、光半導体層を封止する封止樹脂層を備えている。
【０００３】
そのような発光ダイオード装置は、従来より、発光ダイオード素子の電極部と、ベース基板の端子とをワイヤーボンディングにより接続していたが、輝度向上に伴う熱量の増大やワイヤーの影による輝度の低下などから、近年では、光の取出効率を向上させるべく、発光ダイオード素子を、ベース基板にフリップ実装する方法が検討されている。
【０００４】
具体的には、発光ダイオード素子の電極部を、ベース基板の端子に対向配置させ、それらを電気的に直接接続することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１では、光のさらなる取出効率の向上を図るべく、高い反射率を有する金属から成膜された拡散膜を、光半導体層の表面に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、拡散膜を、光半導体層や封止樹脂層とは別に設ける必要があるため、その分、手間がかかるという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、光の取出効率を十分に向上させながら、発光ダイオード装置を簡便に製造することのできる、発光ダイオード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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の発光ダイオード装置の製造方法は、光半導体層、および、前記光半導体層の上に形成される電極部を備える発光積層体を用意する工程、前記光半導体層の上に、前記電極部を被覆するように、光反射成分を含有する封止樹脂層を形成する工程、前記封止樹脂層を、前記電極部の上面が露出されるように、部分的に除去することにより、発光ダイオード素子を製造する工程、および、前記発光ダイオード素子と、端子が設けられたベース基板とを対向配置させ、前記電極部と前記端子とを電気的に接続して、前記発光ダイオード素子を前記ベース基板にフリップチップ実装する工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の発光ダイオード装置の製造方法では、前記発光積層体を用意する工程において、前記発光積層体を、前記光半導体層の下に形成される支持基板を備えるように、用意し、前記封止樹脂層を形成する工程の後、前記発光ダイオード素子を製造する工程の前に、前記支持基板を、前記光半導体層から除去するか、あるいは、前記支持基板の下側部分を除去する工程を備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法により得られる発光ダイオード装置では、封止樹脂層は、光反射成分を含有するので、光反射作用を発現することができ、そのため、特許文献１に記載されるような拡散膜を封止樹脂層と別に設ける手間を省略することができる。
【００１２】
その結果、発光ダイオード装置の光の取出効率を向上させながら、かかる発光ダイオード装置を簡便に製造することができる。
【００１３】
さらに、光半導体層の上に、電極部を被覆するように、封止樹脂層を形成し、かかる封止樹脂層を、電極部の上面が露出されるように、部分的に除去するので、電極部の上面以外の面を、封止樹脂層によって封止することができる。
【００１４】
つまり、電極部の上面以外の面を封止樹脂層によって封止しながら、電極部の上面を露出させることができる。
【００１５】
そのため、電極部の上面を露出させる際の電極部の損傷を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であり、（ａ）は、発光積層板を用意する工程、（ｂ）は、封止樹脂層を形成する工程、（ｃ）は、ベース基板を除去する工程を示す。
【図２】図２は、図１に引き続き、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であり、（ｄ）は、封止樹脂層を、バンプの上面が露出されるように、部分的に除去した後、発光積層板を切断加工して、複数の発光積層体を得、各発光ダイオード素子を得る工程、（ｅ）は、発光ダイオード素子とベース基板とを対向配置する工程、（ｆ）は、発光ダイオード素子をベース基板にフリップチップ実装する工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１および図２は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図を示す。
【００１８】
この方法では、図１（ａ）に示すように、まず、発光積層板１を用意する。
【００１９】
発光積層板１は、支持基板２、その上に形成される光半導体層３、および、その上に形成される電極部４を備えており、複数の発光積層体５が整列配置された板状（図１において図示しないが、略円板状）に形成されている。すなわち、各発光積層体５は、それに対応する領域において、支持基板２、光半導体層３および電極部４をそれぞれ備えている。
【００２０】
支持基板２は、発光積層板１の外形形状に対応するように形成されており、例えば、平面視略円板状に形成されている。支持基板２は、次に説明する光半導体層３および電極部４を支持する。
【００２１】
支持基板２を形成する支持材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（サファイア）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮなどが挙げられる。好ましくは、サファイアが挙げられる。
【００２２】
支持基板２の厚みは、例えば、１００〜１０００μｍ、好ましくは、２００〜８００μｍである。
【００２３】
光半導体層３は、緩衝層６、その上に形成されるＮ形半導体層７、その上に形成される発光層８、および、その上に形成されるＰ形半導体層９を備えている。
【００２４】
緩衝層６は、支持基板２の上面全面に形成されている。緩衝層６は、支持基板２と、次に説明するＮ形半導体層７との格子定数の不正を緩衝する。
【００２５】
緩衝層６を形成する緩衝材料としては、例えば、元素半導体（単元素半導体）、酸化物半導体、化合物半導体（酸化物半導体を除く）などの半導体が挙げられる。
【００２６】
元素半導体としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどの４Ｂ元素（長周期型周期表における４Ｂ元素、以下同様）が挙げられる。
【００２７】
酸化物半導体としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ２などの典型元素の酸化物、例えば、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏなどの遷移元素の酸化物などが挙げられる。これらは、単独使用または併用することができる。
【００２８】
化合物半導体は、Ｏを除く複数の元素が結合する化合物であって、例えば、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどの３Ｂ元素と５Ｂ元素との化合物、例えば、ＺｎＳ、ＳｎＳｅ、ＺｎＴｅなどの２Ｂ元素と６Ｂ元素との化合物などが挙げられる。好ましくは、３Ｂ元素と５Ｂ元素との化合物が挙げられる。
【００２９】
上記した半導体のうち、好ましくは、化合物半導体が挙げられる。
【００３０】
緩衝層６の厚みは、例えば、０．５〜２００ｎｍ、好ましくは、１〜１００ｎｍである。
【００３１】
Ｎ形半導体層７は、緩衝層６の上面全面に形成されている。Ｎ形半導体層７を形成するＮ形半導体としては、特に限定されず、公知のＮ形半導体が挙げられ、上記した半導体に、例えば、５Ｂ元素、さらには、４Ｂ元素などの不純物が微量ドープ（添加）された不純物半導体が挙げられる。
【００３２】
発光層８は、緩衝層６の上面に、各発光積層体５に対応するパターンに形成されている。具体的には、発光層８は、発光積層板１に沿う方向（厚み方向に直交する方向、面方向、詳しくは、図１における紙面左右方向および紙面奥行き方向）に互いに間隔を隔てて配置されている。つまり、各発光層８は、その間において、Ｎ形半導体層７の上面を露出している。
【００３３】
発光層８を形成する発光材料としては、上記した緩衝層６で例示した半導体と同様の半導体が挙げられ、好ましくは、化合物半導体が挙げられる。
【００３４】
発光層８の厚みは、例えば、２０〜３００ｎｍ、好ましくは、３０〜２００ｎｍである。
【００３５】
Ｐ形半導体層９は、発光層８の上面全面に、発光層８と同一パターンに形成されている。Ｐ形半導体層９を形成するＰ形半導体としては、特に限定されず、公知のＰ形半導体が挙げられ、例えば、上記した半導体に、３Ｂ元素、２Ａ元素などの不純物が微量ドープ（添加）された不純物半導体が挙げられる。２Ａ元素としては、例えば、Ｂｅ、Ｍｇなどのアルカリ土類金属が挙げられる。
【００３６】
電極部４は、アノード電極１０およびカソード電極１１を備えている。
【００３７】
アノード電極１０は、Ｐ形半導体層９の上に、透明電極１２を挟むように形成されており、透明電極１２を介してＰ形半導体層９と電気的に接続されている。
【００３８】
透明電極１２は、Ｐ形半導体層９の上面に形成され、厚み方向に投影したときに、Ｐ形半導体層９に含まれるように、配置されている。透明電極１２を形成する電極材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）などの金属酸化物が挙げられ、その厚みは、例えば、１０〜２００ｎｍである。
【００３９】
アノード電極１０は、厚み方向に投影したときに、透明電極１２に含まれるパターンに形成されている。
【００４０】
アノード電極１０を形成する電極材料としては、例えば、金、アルミニウムなどが挙げられる。好ましくは、金が挙げられる。アノード電極１０の厚みは、例えば、１０〜３００ｎｍ、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００４１】
カソード電極１１は、Ｎ形半導体層７の上に形成され、具体的には、Ｐ形半導体層９および発光層８から露出するＮ形半導体層７の上面に形成されている。カソード電極１１は、Ｎ形半導体層７と電気的に接続されている。
【００４２】
カソード電極１１を形成する電極材料としては、例えば、金、アルミニウムなどが挙げられる。好ましくは、金が挙げられる。カソード電極１１の厚みは、例えば、１０〜３００ｎｍ、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００４３】
また、この電極部４には、バンプ１３が設けられている。
【００４４】
バンプ１３は、アノード電極１０の上面と、カソード電極１１の上面とに形成されている。各バンプ１３は、それぞれ、平面視において、アノード電極１０およびカソード電極１１に含まれるパターンに形成されている。
【００４５】
バンプ１３を形成する材料としては、例えば、金、銅、銀、鉛、錫、それらの合金（具体的には、はんだなど）などの導体が挙げられる。好ましくは、金が挙げられる。
【００４６】
各バンプ１３の厚みは、アノード電極１０の上面に形成されるバンプ１３の上面と、カソード電極１１の上面に形成されるバンプ１３の上面とが同じ高さとなるように、調整される。すなわち、バンプ１３の厚みは、面方向（厚み方向に直交する方向）に投影したときに、それらが同じ位置となるように、調整されている。
【００４７】
この発光積層板１を用意するには、まず、支持基板２を用意し、その上に、光半導体層３を、例えば、エピタキシャル成長法などの公知の成長法によって積層し、その後、電極部４を、公知のパターンニング法によって積層する。なお、光半導体層３における発光層８およびＰ形半導体層９は、上記した成長法の後に、例えば、マスクを用いるエッチング（後述）によって、上記したパターンに形成される。
【００４８】
次いで、図１（ｂ）に示すように、この方法では、封止樹脂層１４を、光半導体層３の上に、電極部４を被覆するように形成する。
【００４９】
封止樹脂層１４を形成する封止樹脂としては、例えば、封止材料と、光反射成分とを含有している。
【００５０】
封止材料は、特に限定されず、例えば、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、好ましくは、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００５１】
光反射成分としては、例えば、白色の化合物であって、具体的には、白色顔料が挙げられる。
【００５２】
そのような白色顔料としては、例えば、白色無機顔料が挙げられ、そのような白色無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどの酸化物、例えば、鉛白（炭酸亜鉛）、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、例えば、カオリン（カオリナイト）などの粘度鉱物などが挙げられる。
【００５３】
白色無機顔料として、好ましくは、酸化物、さらに好ましくは、酸化チタンが挙げられる。
【００５４】
酸化チタンであれば、高い白色度、高い光反射性、優れた隠蔽性（隠蔽力）、優れた着色性（着色力）、高い分散性、優れた耐候性、高い化学的安定性などの特性を得ることができる。
【００５５】
そのような酸化チタンは、具体的には、ＴｉＯ２、（酸化チタン（ＩＶ）、二酸化チタン）である。
【００５６】
酸化チタンの結晶構造は、特に限定されず、例えば、ルチル、ブルッカイト（板チタン石）、アナターゼ（鋭錐石）などであり、好ましくは、ルチルである。
【００５７】
また、酸化チタンの結晶系は、特に限定されず、例えば、正方晶系、斜方晶系などであり、好ましくは、正方晶系（具体的には、ルチル構造）である。
【００５８】
酸化チタンの結晶構造および結晶系が、ルチルおよび正方晶系であれば、封止樹脂層１４が長期間高温に曝される場合でも、光（とりわけ、波長４５０ｎｍ付近の光）に対する反射率が低下することを有効に防止することができる。
【００５９】
光反射成分は、粒子状であり、その形状は限定されず、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。光反射成分の最大長さの平均値（球状である場合には、その平均粒子径）は、例えば、１〜１０００ｎｍである。最大長さの平均値は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて測定される。
【００６０】
光反射成分の配合割合は、封止樹脂に対して、例えば、５〜９０質量％、好ましくは、着色性および光反射性の観点から、１０〜６０質量％である。
【００６１】
上記した光反射成分は、封止材料中に均一に分散混合される。
【００６２】
また、封止樹脂には、さらに、充填剤を添加することもできる。つまり、充填剤を、光反射成分（具体的には、白色顔料）と併用することができる。
【００６３】
充填剤は、上記した白色顔料を除く、公知の充填剤が挙げられ、具体的には、無機質充填剤が挙げられ、そのような無機質充填剤としては、例えば、シリカ粉末、タルク粉末、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ケイ素粉末などが挙げられる。
【００６４】
充填剤として、好ましくは、封止樹脂層１４の線膨張率を低減する観点から、シリカ粉末が挙げられる。
【００６５】
シリカ粉末としては、例えば、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末などが挙げられ、好ましくは、溶融シリカ粉末（すなわち、石英ガラス粉末）が挙げられる。
【００６６】
充填剤の形状としては、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。好ましくは、優れた充填性および流動性の観点から、球状が挙げられる。
【００６７】
従って、シリカ粉末として、好ましくは、球状溶融シリカ粉末が挙げられる。
【００６８】
充填剤の最大長さの平均値（球状である場合には、平均粒子径）は、例えば、５〜６０μｍ、好ましくは、１５〜４５μｍである。最大長さの平均値は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて測定される。
【００６９】
充填剤の添加割合は、充填剤および光反射成分の総量が、例えば、封止樹脂に対して、１０〜８０質量％となるように、調整され、線膨張率の低減および流動性の確保の観点から、封止樹脂に対して、好ましくは、２５〜７５質量％、さらに好ましくは、４０〜６０質量％となるように、調整される。
【００７０】
封止樹脂は、上記した封止材料と、光反射成分と、必要により添加される充填剤とを配合して、均一混合して、封止樹脂組成物として調製される。なお、封止樹脂組成物は、ペースト状、あるいは、シート状に形成される。
【００７１】
封止樹脂層１４を形成するには、上記した封止樹脂組成物を、電極部４を含む光半導体層３の上に、例えば、ラミネータやアプリケータを用いた塗布方法により塗布して、皮膜を形成する。その後、封止材料が熱硬化性樹脂である場合には、皮膜を、加熱により硬化させる。
【００７２】
また、封止樹脂組成物が、シート状に形成されている場合には、かかる封止樹脂組成物を、光半導体層３の上に載置し、加熱により硬化させることによって、封止層１４を成形することもできる。
【００７３】
さらには、封止樹脂組成物が、粉末状の熱硬化性樹脂を含有している場合には、封止樹脂組成物を、圧縮成形機によって、加熱しながら圧縮成形することによって、硬化させて、封止層１４を成形することもできる。
【００７４】
これによって、封止樹脂層１４が形成される。
【００７５】
そして、アノード電極１０に対応するバンプ１３の上面および側面と、かかるバンプ１３から露出するアノード電極１０の上面および側面と、アノード電極１０から露出する透明電極１２の上面および側面と、透明電極１２から露出するＰ形半導体層９の上面および側面と、発光層８の側面とが、封止樹脂層１４によって被覆される。
【００７６】
また、カソード電極１１に対応するバンプ１３の上面および側面と、かかるバンプ１３から露出するカソード電極１１の上面および側面とが、封止樹脂層１４によって被覆される。
【００７７】
さらに、Ｎ形半導体層７の上面（発光層８およびカソード電極１１から露出するＮ形半導体層７の上面）も、封止樹脂層１４によって被覆される。
【００７８】
このようにして形成される封止樹脂層１４は、その上面が、電極部４の上面、つまり、バンプ１３の上面よりも、上側に形成される。
【００７９】
封止樹脂層１４の上面と、バンプ１３の上面との間の長さＬ１は、例えば、２０００μｍ以下、好ましくは、１０〜１０００μｍである。
【００８０】
次いて、図１（ｃ）に示すように、支持基板２を、光半導体層３から除去する。
【００８１】
支持基板２の除去には、例えば、ドライエッチング、ウエットエッチングなどのエッチング、例えば、グラインド加工（研磨）などの機械加工などが採用される。好ましくは、研磨が採用される。
【００８２】
次いで、図２（ｄ）に示すように、封止樹脂層１４を、電極部４の上面が露出されるように、部分的に除去する。
【００８３】
具体的には、封止樹脂層１４において、バンプ１３の上面より上側にある上側部分を除去する。
【００８４】
封止樹脂層１４の上側部分の除去には、例えば、上記したエッチング、機械加工などが採用される。
【００８５】
上側部分が除去された封止樹脂層１４は、バンプ１３の上面を露出するとともに、その周囲の上面が、バンプ１３の上面と面一に形成される。
【００８６】
これにより、複数の発光積層体５に対応し、光半導体層３、電極部４および封止樹脂層１４を備える、複数の発光ダイオード素子２０が一体的に形成される。
【００８７】
その後、図２（ｄ）の１点破線で示すように、封止樹脂層１４が形成された発光積層板１を、各発光ダイオード素子２０に対応するように、切断加工（ダイシング）する。
【００８８】
つまり、発光積層板１から、各発光ダイオード素子２０を切り分ける。具体的には、電極部４、発光層８およびＰ形半導体層９の周囲の緩衝層６およびＮ形半導体層７を、図２（ｄ）の１点破線で示す厚み方向に沿って、ダイシングする。
【００８９】
これにより、各発光ダイオード素子２０が得られる。
【００９０】
次いで、この方法では、図２（ｅ）に示すように、各発光ダイオード素子２０を上下反転させる（裏返す）とともに、ベース基板１６を用意し、それらを対向配置させる。
【００９１】
ベース基板１６は、略平板状をなし、具体的には、絶縁基板の上に、導体層が回路パターンとして積層された積層板から形成されている。絶縁基板は、例えば、シリコン基板、セラミックス基板、ポリイミド樹脂基板などから形成され、好ましくは、セラミックス基板から形成されている。導体層は、例えば、金、銅、銀、ニッケルなどの導体から形成されている。
【００９２】
また、導体層は、端子１５を含んでいる。
【００９３】
端子１５は、絶縁基板の表面において、上記した発光ダイオード素子２０のバンプ１３に対応するパターンに形成されている。つまり、端子１５は、反転後のバンプ１３と、実質的に同一パターンに形成されている。端子１５は、例えば、金、銅、銀、ニッケルなどの導体から形成されている。これら導体は、単独使用または併用することができる。
【００９４】
その後、この方法では、図２（ｆ）に示すように、電極部４のバンプ１３と、端子１５とを電気的に接続して、発光ダイオード素子２０をベース基板１６にフリップチップ実装する。
【００９５】
フリップチップ実装では、発光ダイオード素子２０を、ベース基板１６の上に、バンプ１３と端子１５とが厚み方向に隣接するように載置し、続いて、バンプ１３を、例えば、加熱または超音波などによって、リフローさせる。
【００９６】
これにより、バンプ１３が端子１５と接触し、これにより、発光ダイオード素子２０がベース基板１６にフリップ実装され、発光ダイオード素子２０およびベース基板１６を備える発光ダイオード装置２１を得ることができる。
【００９７】
そして、この発光ダイオード装置２１では、封止樹脂層１４は、光反射成分を含有するので、光反射作用を発現することができ、そのため、拡散膜を封止樹脂層１４と別に設ける手間を省略することができる。
【００９８】
その結果、発光ダイオード装置２１の光の取出効率を向上させながら、かかる発光ダイオード装置２１を簡便に製造することができる。
【００９９】
さらに、光半導体層３の上に、電極部４を被覆するように、封止樹脂層１４を形成し、かかる封止樹脂層１４を、電極部４の上面が露出されるように、部分的に除去するので、電極部４において、上面以外の面を、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１００】
すなわち、アノード電極１０に対応するバンプ１３の側面と、バンプ１３から露出するアノード電極１０の上面および側面と、アノード電極１０から露出する透明電極１２の上面および側面と、透明電極１２から露出するＰ形半導体層９の上面および側面と、発光層８の側面とを、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１０１】
また、カソード電極１１に対応するバンプ１３の側面と、バンプ１３から露出するカソード電極１１の上面および側面とを、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１０２】
さらに、発光層８およびカソード電極１１から露出するＮ形半導体層７の上面を、封止樹脂層１４によって封止することができる。
【０１０３】
つまり、電極部４における上記した各面を封止樹脂層１４によって封止しながら、電極部４の上面、つまり、バンプ１３の上面を露出させることができる。
【０１０４】
そのため、電極部４の上面を露出させる際に生ずる応力による電極部４の損傷、具体的には、機械加工（グラインド加工など）において発生する振動による電極部４の損傷などを有効に防止することができる。
【０１０５】
なお、図１（ｃ）の実線で示す実施形態では、支持基板２の全部を、光半導体層３から除去しているが、例えば、図１（ｃ）の仮想線で示すように、支持基板２の下側部分のみを除去することもできる。
【０１０６】
支持基板２の下側部分の除去には、上記したエッチングが採用される。
【０１０７】
なお、下側部分の除去後の支持基板２の厚みは、除去前の厚みに対して、例えば、８０％以下、好ましくは、３０％以下であり、通常、１％以上であり、具体的には、例えば、３２０μｍ以下、好ましくは、１０〜１２０μｍである。
【０１０８】
上記した範囲を超えると、光の取出効率が低下する場合があり、一方、上記した範囲に満たないと、次に説明する、光半導体層３を支持して、電極部４の損傷防止効果を十分に発現することができない場合がある。
【０１０９】
図１（ｃ）の仮想線で示すように、支持基板２の下側部分のみを除去すれば、図２（ｄ）に示す封止樹脂層１４の上側部分の除去において、電極部４にかかる応力を、残存する支持基板２の上側部分によって、光半導体層３を介して確実に支持することができる。そのため、電極部４の損傷をより一層防止することができる。
【０１１０】
一方、図１（ｃ）の実線で示すように、支持基板２の全部のみを除去すれば、図２（ｆ）に示す発光ダイオード装置２１において、発光ダイオード素子２０から発光され、上方に向かう光を遮ることがないので、光の取出効率を向上させることができる。
【実施例】
【０１１１】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。
【０１１２】
実施例１
支持基板、その上に形成される光半導体層、および、その上に形成される電極部を備える発光積層板を用意した（図１（ａ）参照）。
【０１１３】
発光積層板を用意するには、まず、サファイアからなる厚み４５０μｍの支持基板を用意し、エピタキシャル成長法によって、支持基板の上に、ＧａＮからなる厚み３０ｎｍの緩衝層、ＳｉがドープされたＮ形ＧａＮ（ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ、以下同様に示す）からなる厚み５μｍのＮ形半導体層、ＩｎＧａＮからなる厚み１２０ｎｍの発光層、および、ｎ−ＧａＮ：Ｍｇからなる厚み５０ｎｍのＰ形半導体層を、上記したパターンで順次積層した。なお、発光層およびＰ形半導体層は、それぞれ、エピタキシャル成長の後、エッチングによって上記したパターンに形成した。
【０１１４】
その後、ＩＴＯからなる厚み５０ｎｍの透明電極を、Ｐ形半導体層の上に形成し、続いて、透明電極の上に、金からなる厚み５０ｎｍのアノード電極を形成した。同時に、金からなる厚み５０ｎｍのカソード電極を、Ｎ形半導体層の上に形成した。
【０１１５】
続いて、金からなるバンプを、アノード電極およびカソード電極の上に、それぞれ、形成した。
【０１１６】
なお、アノード電極の上のバンプの厚みと、カソード電極の上のバンプの厚みとを、それらバンプの上面が、面方向に投影した時に、同じ高さとなるように、調整した。
【０１１７】
次いで、封止樹脂層を、光半導体層の上に、電極部を被覆するように形成した（図１（ｂ）参照）。
【０１１８】
具体的には、まず、熱硬化性シリコーン樹脂１００質量部、および、球状で、平均粒子径３００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ２、：ルチルの正方晶系）粒子２０質量部を均一に混合することにより、ペースト状の封止樹脂組成物を調製した。続いて、調製した封止樹脂組成物を、電極部を含む光半導体層の上に塗布することにより、皮膜を形成した。
【０１１９】
その後、皮膜を、加熱により硬化させた。
【０１２０】
封止樹脂層の上面は、バンプの上面よりも、３０μｍ（Ｌ１）、上側に形成した。
【０１２１】
その後、支持基板を、エッチングにより、光半導体層から除去した（図１（ｃ）実線参照）。
【０１２２】
次いで、封止樹脂層の上側部分（厚み３０μｍ）を、電極部の上面が露出されるように、グラインド加工（研磨）によって、除去した。なお、封止樹脂層の上側部分を、電極部の上面とその周囲の封止樹脂層の上面とが面一となるように、除去した（図２（ｄ）参照）。
【０１２３】
これにより、複数の発光ダイオード素子を一体的に形成した。
【０１２４】
その後、発光積層板をダイシングして、発光積層板から各発光ダイオード素子を切り分けた（図２（ｄ）１点破線参照）。
【０１２５】
その後、各発光ダイオード素子を裏返すとともに、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁基板の表面に、銅、ニッケルおよび金からなる端子を含む導体層が積層された、厚み１ｍｍのベース基板を用意し、発光ダイオード素子とベース基板とを対向配置させた（図２（ｅ）参照）。
【０１２６】
その後、バンプを、加熱によりリフローさせて、バンプと端子とを接触させて、それらを電気的に直接接続して、発光ダイオード素子をベース基板にフリップチップ実装した（図２（ｆ）参照）。これにより、発光ダイオード装置を作製した。
【０１２７】
実施例２
支持基板の全部を光半導体層から除去すること（図１（ｃ）実線参照）に代えて、支持基板の下側部分（厚み４２０μｍ）のみを除去した（図１（ｃ）仮想線参照）以外は、実施例１と同様にして、発光ダイオード素子を得、続いて、それをベース基板にフリップチップ実装することにより、発光ダイオード装置を作製した（図２（ｆ）仮想線参照）。
【０１２８】
つまり、図１（ｃ）の仮想線が参照されるように、支持基板の上側部分は、残存しており、その上側部分の厚みは３０μｍであった。
【０１２９】
比較例１
支持基板を光半導体層から除去する工程（図１（ｃ）実線参照）を実施しなかった以外は、実施例１と同様にして、発光ダイオード素子を得、続いて、それをベース基板にフリップチップ実装することにより、発光ダイオード装置を作製した（図２（ｆ）仮想線参照）。
【０１３０】
つまり、図１（ｂ）が参照されるように、支持基板は、全部残存していた。
【０１３１】
（評価）
１．電極部の検査
実施例１および２の発光ダイオード装置を厚み方向に沿って切断してサンプルを作製し、サンプルの電極部を、電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察したところ、電極部に損傷がないことを確認した。
２．光の取出効率の測定
実施例１、２および比較例１の発光ダイオード装置について、光の取出効率を、放射束から算出することによって求めた。
【０１３２】
その結果、実施例１および２の発光ダイオードの光の取出効率は、比較例１のそれに比べて、１０％および３％、それぞれ、高いことを確認した。
【符号の説明】
【０１３３】
２ 支持基板
３ 光半導体層
４ 電極部
５ 発光積層体
１４ 封止樹脂層
１５ 端子
１６ ベース基板
２０ 発光ダイオード素子
２１ 発光ダイオード装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体層、および、前記光半導体層の上に形成される電極部を備える発光積層体を用意する工程、
前記光半導体層の上に、前記電極部を被覆するように、光反射成分を含有する封止樹脂層を形成する工程、
前記封止樹脂層を、前記電極部の上面が露出されるように、部分的に除去することにより、発光ダイオード素子を製造する工程、および、
前記発光ダイオード素子と、端子が設けられたベース基板とを対向配置させ、前記電極部と前記端子とを電気的に接続して、前記発光ダイオード素子を前記ベース基板にフリップチップ実装する工程
を備えることを特徴とする、発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２】
前記発光積層体を用意する工程において、前記発光積層体を、支持基板の上に形成し、
前記封止樹脂層を形成する工程の後、前記発光ダイオード素子を製造する工程の前に、前記支持基板を、前記光半導体層から除去するか、あるいは、前記支持基板の下側部分を除去する工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項１】
光半導体層、および、前記光半導体層の上に形成される電極部を備える発光積層体を用意する工程、
前記光半導体層の上に、前記電極部を被覆するように、光反射成分を含有する封止樹脂層を形成する工程、
前記封止樹脂層を、前記電極部の上面が露出されるように、部分的に除去することにより、発光ダイオード素子を製造する工程、および、
前記発光ダイオード素子と、端子が設けられたベース基板とを対向配置させ、前記電極部と前記端子とを電気的に接続して、前記発光ダイオード素子を前記ベース基板にフリップチップ実装する工程
を備えることを特徴とする、発光ダイオード装置の製造方法。
【請求項２】
前記発光積層体を用意する工程において、前記発光積層体を、支持基板の上に形成し、
前記封止樹脂層を形成する工程の後、前記発光ダイオード素子を製造する工程の前に、前記支持基板を、前記光半導体層から除去するか、あるいは、前記支持基板の下側部分を除去する工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１７５０６９（Ｐ２０１２−１７５０６９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８７０２（Ｐ２０１１−３８７０２）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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