具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置及其制造方法，即使是板上芯片封裝型發(fā)光裝置，不設(shè)置特殊的電路圖案或不進(jìn)行電流控制，也能夠提高顯色性而不會使發(fā)光量過度削弱。本發(fā)明的板上芯片封裝型發(fā)光裝置將多個LED元件直接安裝在封裝基板上，其中，具有形成于所述封裝基板上的電路圖案，該電路圖案具有安裝有所述多個LED元件的多個安裝部和一對陽極電極及陰極電極，在安裝于所述電路圖案的各LED元件中，包括發(fā)光波長及溫度特性互不相同的多種LED元件，利用所述多種LED元件的溫度特性，作裝置整體構(gòu)成為，與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色性指數(shù)(Ra)增大。
【專利說明】具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為使用[￡0元件的發(fā)光裝置，板上芯片封裝（⑶8)型發(fā)光裝置受到關(guān)注。所謂板上芯片封裝是指不將發(fā)光元件等芯片暫時設(shè)為小型的封裝，而是將芯片直接安裝在大型封裝基板的電路圖案上的技術(shù)。在采用白色的發(fā)光裝置的情況下，一般地是在安裝了藍(lán)色的[￡0元件后，對[￡0元件進(jìn)行密封的密封樹脂含有黃色熒光體。
[0003]在此，藍(lán)色[￡0元件和黃色熒光體組合時，具有顯色性低之類的問題。因此，在對白色要求顯色性的情況下，除了黃色熒光體以外，采用使密封樹脂含有綠色熒光體或紅色熒光體的方法。但是，在將一種[￡0元件作為發(fā)光源，利用各種熒光體補償顯色性的方法中，各熒光體中的波長變換時的損失大，不可避免光量的降低。
[0004]特別是作為不使用損失大的紅色熒光體就可以維持高顯色性，并且使色溫度變化的發(fā)光裝置，已提出專利文獻(xiàn)1記載的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置具備裝置基板、在裝置基板上按規(guī)定排列圖案配置的第一色溫度的發(fā)光部組及第二色溫度的發(fā)光部組、向各發(fā)光部組獨立地供給電流的電源及電路圖案、控制從電源向各發(fā)光部組供給的電流的比率的控制器。
[0005]在此，第一色溫度的發(fā)光部組具有藍(lán)色發(fā)光類型的多個1^0芯片和密封這些120芯片且包括第一熒光體的第一熒光體層。另外，第二色溫度的發(fā)光部組的色溫度比第一色溫度低，具有120芯片、密封這些120芯片的第一熒光體層、配置于第一熒光體層上且包含第二熒光體的第二熒光體層。
[0006]專利文獻(xiàn)1:(0^)特開2008 — 218485號公報
[0007]但是，在專利文獻(xiàn)1記載的發(fā)光裝置中，必須個別地設(shè)置電源及電路圖案以便向各發(fā)光部組獨立地供給電流，必須具備控制向各發(fā)光部組供給的電流的比率的控制器，缺乏實用性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于上述情況而設(shè)立的，其目的在于提供一種具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置及其制造方法，即使是板上芯片封裝型的發(fā)光裝置，不設(shè)置特殊的電路圖案或不進(jìn)行電流控制，也能夠提高顯色性而不會使發(fā)光量過度削弱。
[0009]本發(fā)明提供一種板上芯片封裝型的發(fā)光裝置，將多個[￡0元件直接安裝在該芯片封裝型的封裝基板上，其中，具有電路圖案，該電路圖案形成于所述封裝基板上且具有安裝有所述多個[￡0元件的多個安裝部和一對陽極電極及陰極電極，在安裝于所述電路圖案的各120元件中，包括發(fā)光波長及溫度特性互不相同的多種1^0元件，利用所述多種1^0元件的溫度特性，作為裝置整體構(gòu)成為，與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色指數(shù)（％)增大。
[0010]根據(jù)該板上芯片封裝型的發(fā)光裝置，通過在電路圖案的陽極電極和陰極電極上施加電流，各[￡0元件發(fā)光。當(dāng)各[￡0元件發(fā)光時，各…!)元件自身發(fā)熱而使溫度上升，從各LED元件發(fā)出的光量發(fā)生變化。該光量的變化依賴于各種LED元件的溫度特性。這樣，雖然各種LED元件的光量發(fā)生變化，但作為裝置整體構(gòu)成為，與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色指數(shù)（Ra)增大，因此實現(xiàn)了較高的顯色性。
[0011]另外，各LED元件是正面朝上型和倒裝芯片型哪一種都可以。
[0012]在上述板上芯片封裝型發(fā)光裝置中，所述多種LED元件也可以包括藍(lán)色LED元件、綠色LED元件、紅色LED元件。
[0013]根據(jù)該板上芯片封裝型的發(fā)光裝置，從各LED元件發(fā)出藍(lán)色光、綠色光及紅色光，通過利用這些溫度特性的差異，與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色指數(shù)（Ra)增大。
[0014]在上述板上芯片封裝型的發(fā)光裝置中，也可以是，所述藍(lán)色LED元件從常溫時向使用溫度時的功率衰減率為8?20%，所述綠色LED元件從常溫時向使用溫度時的功率衰減率為10?40%，所述紅色LED元件從常溫時向使用溫度時的功率衰減率為10?60%。
[0015]在上述板上芯片封裝型的發(fā)光裝置中，也可以包括若通過所述藍(lán)色LED元件激勵則發(fā)出黃色光的黃色熒光體。
[0016]根據(jù)該板上芯片封裝型的發(fā)光裝置，黃色區(qū)域的光量由黃色熒光體覆蓋。
[0017]在上述板上芯片封裝型的發(fā)光裝置中，也可以是，所述多種LED元件包括藍(lán)色LED元件、紅色LED元件,包括若通過所述藍(lán)色LED元件或所述紅色LED元件激勵則發(fā)出綠色光的綠色熒光體、若通過所述藍(lán)色LED元件或所述紅色LED元件激勵則發(fā)出黃色光的黃色熒光體。
[0018]本發(fā)明還提供一種板上芯片封裝型的發(fā)光裝置的制造方法，在制造上述具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置時，包括以下工序：將具有生長基板、所述生長基板上的半導(dǎo)體發(fā)光部和所述半導(dǎo)體發(fā)光部上的電極的多個倒裝芯片型LED元件安裝在封裝基板上的安裝工序；在所述各LED元件被安裝在所述生長基板上的狀態(tài)下，將所述生長基板去除的去除工序。
[0019]根據(jù)該發(fā)光裝置的制造方法，在安裝工序中，多個LED元件倒裝片安裝在封裝基板上，各LED元件與封裝基板電連接。接著，在去除工序中將生長基板去除，半導(dǎo)體發(fā)光部留在封裝基板上。
[0020]這樣，在封裝基板上僅留下半導(dǎo)體層，因此，不會因為生長基板而使光學(xué)方面、熱方面等的性能變差。另外，由于在安裝LED元件后將生長基板去除，故而能夠在封裝基板上形成薄型的半導(dǎo)體層。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，提供一種板上芯片封裝型發(fā)光裝置及其制造方法，即使是板上芯片封裝型的發(fā)光裝置，不設(shè)置特殊的電路圖案或不進(jìn)行電流控制，也能夠提高顯色性而不會使發(fā)光量過度削弱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖I是表示本發(fā)明一實施方式的發(fā)光裝置的概略側(cè)視圖；
[0023]圖2是封裝基板的平面圖；
[0024]圖3是封裝基板的剖面圖；
[0025]圖4是表示發(fā)光裝置的發(fā)光光譜的一例的曲線圖；
[0026]圖5是表示發(fā)光裝置的溫度和平均顯色指數(shù)（Ra)的關(guān)系的表，(a)表示除了藍(lán)色LED元件、綠色LED元件及紅色LED元件之外,還包括黃色突光體的圖，(b)表示不含黃色突光體的圖；
[0027]圖6是表示本發(fā)明第二實施方式的封裝基板的平面圖；
[0028]圖7A(a)是安裝于封裝基板主體上的藍(lán)色LED元件的生長基板去除前的示意整體剖面圖，圖7A(b)是生長基板去除前的藍(lán)色LED元件的示意放大剖面圖；
[0029]圖7B (C)是安裝于封裝基板主體上的綠色LED元件的生長基板去除前的示意整體剖面圖，圖7B(d)是生長基板去除前的紅色LED元件的示意放大剖面圖；
[0030]圖8是表示將藍(lán)色LED元件放置在封裝基板主體的安裝位置上方的狀態(tài)的說明圖；
[0031]圖9是表示將藍(lán)色LED元件安裝在了封裝基板主體上的狀態(tài)的說明圖；
[0032]圖10是表示向藍(lán)色LED元件的生長基板照射激光的狀態(tài)的說明圖；
[0033]圖11是激光照射裝置的概略說明圖；
[0034]圖12是表示藍(lán)色LED元件的生長基板被去除后的狀態(tài)的說明圖；
[0035]圖13是封裝基板的剖面圖；
[0036]圖14表示變形例，是表示利用化學(xué)蝕刻將生長基板分離的狀態(tài)的說明圖；
[0037]圖15表示變形例，是表示藍(lán)色LED元件的生長基板被去除后的狀態(tài)的說明圖。
[0038]標(biāo)記說明
[0039]1:封裝主體
[0040]7:發(fā)光裝置
[0041]10:封裝基板主體
[0042]20:電路圖案
[0043]21:陽極電極
[0044]22:陰極電極
[0045]23:串聯(lián)連接部
[0046]24:并聯(lián)連接部
[0047]30:藍(lán)色LED元件
[0048]40:綠色LED元件
[0049]50:紅色LED元件
[0050]60:電線
[0051]70:密封樹脂
[0052]71:黃色熒光體
[0053]101:發(fā)光裝置
[0054]120:電路圖案
[0055]121:陽極電極
[0056]122:陰極電極
[0057]123:串聯(lián)連接部
[0058]124:并聯(lián)連接部
[0059]130:藍(lán)色 LED 元件
[0060]131:生長基板
[0061]132:半導(dǎo)體發(fā)光部
[0062]133:緩沖層
[0063]134:n 型 GaN 層
[0064]135:活性層
[0065]136:光導(dǎo)層
[0066]137:p 型 GaN 層
[0067]138:p 側(cè)電極
[0068]139:n 側(cè)電極
[0069]140:綠色 LED 元件
[0070]141:生長基板
[0071]142:半導(dǎo)體發(fā)光部
[0072]150:紅色 LED 元件
[0073]151:生長基板
[0074]152:半導(dǎo)體發(fā)光部
[0075]190:焊料

【具體實施方式】
[0076]圖1?圖5表不本發(fā)明的第一實施方式，圖1是發(fā)光裝置的概略側(cè)視圖。
[0077]如圖1所示，該發(fā)光裝置7具有玻璃的框體2、形成于框體2的下側(cè)并與外部電源電連接的端子部4，在框體2內(nèi)收納有封裝基板I。封裝基板I被從端子部4延伸且由無機(jī)材料構(gòu)成的支承部5支承，通過內(nèi)部導(dǎo)線6與端子部4電連接。
[0078]圖2是封裝基板的平面圖。
[0079]如圖2所示，封裝基板I為多個LED元件30、40、50直接安裝在封裝基板主體10上的板上芯片封裝型。發(fā)光裝置7具備封裝基板主體10、形成于封裝基板主體10上的電路圖案20、安裝于封裝基板主體10上的多個LED元件30、40、50。另外，發(fā)光裝置7具備在封裝基板主體10上對各LED元件30、40、50進(jìn)行密封的密封樹脂70 (參照圖3)。封裝基板50與內(nèi)部導(dǎo)線6直接連接。
[0080]封裝基板主體10的材質(zhì)是任意的，例如使用A1N、S1、Cu、A1203、SiC等。另外，封裝基板主體10也可使用例如環(huán)氧玻璃等合成樹脂。在本實施方式中，封裝基板主體10形成正方形，各LED元件30、40、50在縱向及橫向上排列配置。
[0081 ] 電路圖案20具有一對陽極電極21及陰極電極22，向各LED元件30、40、50供給電力。另外，電路圖案20具有安裝各LED元件的多個安裝部30、40、50，各LED元件30、40、50具有多個元件串聯(lián)排列的串聯(lián)連接部23、連接各串聯(lián)連接部23的兩端和陽極電極21或陰極電極22的并聯(lián)連接部24。在本實施方式中。排列有五個LED元件30、40、50的五個串聯(lián)連接部23通過并聯(lián)連接部24而連接，使用在縱向及橫向各五列共計25個LED元件30、40,50ο
[0082]在本實施方式中，使用藍(lán)色LED元件30、綠色LED元件40、紅色LED元件50這三種LED元件，多種LED元件被一體地進(jìn)行電氣控制。藍(lán)色LED元件30、綠色LED元件40、紅色LED元件50不僅發(fā)光波長互不相同，而且溫度特性也互不相同。在各串聯(lián)連接部23安裝有三個藍(lán)色LED元件30、一個綠色LED元件40、一個紅色LED元件50。
[0083]藍(lán)色LED元件30及綠色LED元件40具有例如InGaN系發(fā)光層，紅色LED元件50具有例如GaAs系發(fā)光層。例如，可以將藍(lán)色LED元件30的峰值波長設(shè)定為450nm，將綠色LED元件40的峰值波長設(shè)定為525nm，將紅色LED元件50的峰值波長設(shè)定為630nm。在本實施方式中，各LED元件30、40、50為正面朝上型，分別通過電線60與電路圖案20的串聯(lián)連接部23電連接。
[0084]另外，在本實施方式中，藍(lán)色LED元件30從常溫時開始向使用溫度時的功率衰減率比綠色LED元件40及紅色LED元件50大。例如，將常溫設(shè)定為20°C、將使用溫度設(shè)定為80°C時，可以將光量的衰減率設(shè)定為:藍(lán)色LED元件30為15%、綠色LED元件40為10%、紅色LED元件50為10%。
[0085]圖3是封裝基板的剖面圖。
[0086]如圖3所示，封裝基板主體10上的各LED元件30、40、50用密封樹脂70密封。密封樹脂70可以采用環(huán)氧類、有機(jī)硅類等透明樹脂。另外，密封樹脂70中含有若通過從藍(lán)色LED元件30發(fā)出的藍(lán)色光激勵則發(fā)出黃色光的熒光體71。作為通過藍(lán)色光激勵而發(fā)出黃色光的突光體71,可以使用YAG(Yttrium Aluminum Garnet)類、娃酸鹽類等的突光體。
[0087]如以上構(gòu)成的發(fā)光裝置7，通過在電路圖案20的陽極電極21及陰極電極22施加電流，從各LED元件30、40、50及黃色熒光體71發(fā)出所期望的波長的光，從發(fā)光裝置7發(fā)出白色光。
[0088]當(dāng)各LED元件30、40、50發(fā)光時，各LED元件30、40、50自身發(fā)熱，溫度上升，從各LED元件30、40、50發(fā)出的光量發(fā)生變化。該光量的變化依賴于各種LED元件30、40、50的溫度特性。本實施方式的發(fā)光裝置7構(gòu)成為，雖然各種LED元件30、40、50的光量發(fā)生變化，但作為裝置整體與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色指數(shù)(Ra)增大，因此實現(xiàn)了比較高的顯色性。由此，即使是板上芯片封裝型的封裝基板1，不設(shè)置特殊的電路圖案或不進(jìn)行電流控制，也能夠提高顯色性而不會使發(fā)光量過度削弱。
[0089]圖4是表示發(fā)光裝置的發(fā)光光譜的一例的曲線圖，縱軸為發(fā)光強度，橫軸為波長。常溫下的發(fā)光光譜為虛線，使用溫度下的發(fā)光光譜為實線。另外，在獲取圖4的數(shù)據(jù)時，使用藍(lán)色LED元件30的峰值波長為450nm、綠色LED元件40的峰值波長為525nm、紅色LED元件50的峰值波長為630nm、黃色熒光體71的峰值波長為590nm的發(fā)光裝置7。另外，用點劃線表示使用藍(lán)色LED元件和綠色熒光體、黃色熒光體及紅色熒光體的現(xiàn)有例的發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。另外，圖5是表示發(fā)光裝置的溫度和平均顯色指數(shù)(Ra)的關(guān)系的表，(a)表示除了藍(lán)色LED元件、綠色LED元件及紅色LED元件之外，還含有黃色熒光體的情況，(b)表不不含黃色突光體的情況。
[0090]隨著溫度的上升，各LED元件30、40、50及黃色熒光體71的光量降低，因此，如圖4所示，開始使用發(fā)光裝置7時，作為整體，光量降低。但是，本實施方式的發(fā)光裝置7構(gòu)成為，若藍(lán)色LED元件30、綠色LED元件40及紅色LED元件50的各發(fā)光成分衰減，則平均顯色指數(shù)(Ra)增大。
[0091]具體地，在含有黃色熒光體71的情況下，如圖5(a)所示，常溫(20°C )的Ra可設(shè)為82，50°C的Ra可設(shè)為92，使用溫度(80°C )的Ra可設(shè)為98。另外，在不含黃色熒光體71的情況下，如圖5(b)所示，常溫(20°C )的Ra為78，50°C的Ra為90，使用溫度(80°C )的Ra為95。這樣，無論有無黃色熒光體71，都能夠與發(fā)光裝置7的溫度上升一起增大Ra。
[0092]另外，在上述實施方式中，表示了使用藍(lán)色、綠色及紅色三種LED元件的情況，顯然，使用兩種LED元件的情況也可應(yīng)用本發(fā)明。另外，表示了藍(lán)色的LED元件的功率衰減率比綠色及紅色的LED元件高的情況，但也可以采用綠色或紅色的LED元件的功率衰減率比其它高的構(gòu)成。總之，只要是利用溫度特性的差異提高顯色性而構(gòu)成即可。另外，發(fā)光裝置7的細(xì)部構(gòu)成等也可適當(dāng)變更。
[0093]另外，各LED元件的功率衰減率能夠任意地變更，例如，可將藍(lán)色LED元件30的功率衰減率設(shè)為8?20%的范圍，將綠色LED元件40的功率衰減率設(shè)為10?40%的范圍、將紅色LED元件50的功率衰減率設(shè)為10?60%的范圍。
[0094]另外，也能夠?qū)晒怏w71設(shè)為若通過從紅色LED元件50發(fā)出的紅色光激勵則發(fā)出黃色光的上轉(zhuǎn)換熒光體。另外，也能夠使熒光體71與由紅色光激勵的熒光體和由藍(lán)色光激勵的熒光體混合而構(gòu)成。
[0095]在此，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，不設(shè)置綠色LED元件40而設(shè)置若通過藍(lán)色LED元件30激勵則發(fā)出綠色光的綠色熒光體，通過衰減率為8?12%的色LED元件30、衰減率為30?40%的紅色LED元件50、通過從藍(lán)色LED元件30發(fā)出的藍(lán)色光激勵而發(fā)出黃色光的熒光體71的組合，與常溫時相比，也能夠高效地增大使用溫度時的Ra。以550nm附近的衰減率成為8?12%的方式調(diào)整熒光體71，結(jié)果是，能夠?qū)⒊?25°C )的Ra設(shè)為92，將使用溫度(80°C)的Ra設(shè)為96。在此，熒光體的衰減率主要可以通過密封樹脂中的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用這種構(gòu)成的情況下，若將藍(lán)色LED元件30的光度設(shè)為10mcd以上且500mcd以下、將紅色LED元件50的光度設(shè)為3000mcd以上，則形成即使紅色LED衰減，Ra也不下降的狀態(tài)。另外，藍(lán)色LED元件30和紅色LED元件50的峰值波長的發(fā)光強度的比率優(yōu)選在常溫(25°C)下為1: 4?1: 6，在使用溫度(80°C )下為1: 2.5?1: 3.5。另外，熒光體引起的550nm附近的發(fā)光強度常溫時也好，使用溫度時也好，都需要設(shè)為藍(lán)色LED元件30和紅色LED元件50的峰值波長的發(fā)光強度之間。
[0096]圖6?圖12表示本發(fā)明的第二實施方式，圖6為封裝基板的平面圖。
[0097]如圖6所示，該發(fā)光裝置7的封裝基板101具備封裝基板主體10、形成于封裝基板主體1上的電路圖案120、安裝于封裝基板主體1上的多個LED元件130、140、150。另外，發(fā)光裝置7在封裝基板主體10上具備將各LED元件130、140、150密封的密封樹脂70 (參照圖13)。
[0098]電路圖案120具有一對陽極電極121及陰極電極122，向各LED元件130、140、150供給電力。另外，電路圖案120具有各LED元件130、140、150多個元件串聯(lián)排列的串聯(lián)連接部123、連接各串聯(lián)連接部123的兩端和陽極電極121或陰極電極122的并聯(lián)連接部124。在本實施方式中，排列有五個LED元件130、140、150的五個串聯(lián)連接部123通過并聯(lián)連接部124連接，使用在縱向及橫向上各五列共計25個LED元件130、140、150。
[0099]在本實施方式中，若各LED元件130、140、150發(fā)光，則各LED元件130、140、150自身發(fā)熱，溫度上升，各LED元件130、140、150發(fā)出的光量發(fā)生變化。該光量的變化依賴于各種LED元件130、140、150的溫度特性。本實施方式的發(fā)光裝置7構(gòu)成為，雖然各種LED元件
130、140、150的光量發(fā)生變化，但作為裝置整體與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色指數(shù)(Ra)增大，因此實現(xiàn)了較高的顯色性。
[0100]圖7A(a)是安裝于封裝基板主體上的藍(lán)色LED元件的生長基板去除前的示意整體剖面圖。
[0101]如圖7A(a)所示，該藍(lán)色LED元件130為倒裝片型，在生長基板131的表面上形成有由III族氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光部132。生長基板131例如由藍(lán)寶石構(gòu)成。另外，在半導(dǎo)體發(fā)光部132上，如后述地形成有P側(cè)電極138及η側(cè)電極139。
[0102]圖7A(b)是生長基板去除前的藍(lán)色LED元件的示意放大剖面圖。在圖7A(b)中，為了方便說明，將生長基板131的一部分省略而進(jìn)行圖示。
[0103]如圖7A(b)所示，半導(dǎo)體發(fā)光部132從生長基板131側(cè)起依次具有緩沖層133、η型GaN層134、活性層135、光導(dǎo)層136、ρ型GaN層137。在P型GaN層137上形成有ρ側(cè)電極138，并且在η型GaN層134上形成有η側(cè)電極139。
[0104]緩沖層133在生長基板131上形成，例如由AlN構(gòu)成。另外，也可以由GaN構(gòu)成緩沖層133。作為第一導(dǎo)電型層的η型GaN層134在緩沖層133上形成，由n —GaN構(gòu)成。作為發(fā)光層的活性層135在η型GaN層134上形成，由GaInN構(gòu)成，通過電子及正孔的注入而發(fā)出藍(lán)色光。另外，活性層135可以采用多重量子阱構(gòu)造。
[0105]光導(dǎo)層136在活性層135上形成，由ρ — AlGaN構(gòu)成。作為第二導(dǎo)電型層的P型GaN層137在光導(dǎo)層136上形成，由ρ — GaN構(gòu)成。從η型GaN層134到ρ型GaN層137，通過III族氮化物半導(dǎo)體的外延生長而形成。在此，各層的厚度例如可以將緩沖層133設(shè)為40nm，將η型GaN層134設(shè)為5 μ m，將活性層135設(shè)為2.5nm,將光導(dǎo)層136設(shè)為20nm，將P型GaN層137設(shè)為200nm，將半導(dǎo)體發(fā)光部132的厚度設(shè)為5262.5nm。另外，半導(dǎo)體層的層構(gòu)成是任意的，只要至少包括第一導(dǎo)電型層、活性層及第二導(dǎo)電型層，且，若在第一導(dǎo)電型層及第二導(dǎo)電型層施加電流，則通過電子及正孔的再耦合而在活性層發(fā)光即可。
[0106]P側(cè)電極138在ρ型GaN層137上形成，例如由Au等材料構(gòu)成。在本實施方式中，P側(cè)電極138通過真空蒸鍍法、派射法、CVD(Chemical Vapor Deposit1n)法等形成。η側(cè)電極139從ρ型GaN層137對η型GaN層134進(jìn)行蝕刻，在露出的η型GaN層134上形成。η側(cè)電極139例如由W/Al/Au構(gòu)成,通過真空蒸鍍法、派射法、CVD(ChemicAl VaporDeposit1n)法等形成。
[0107]圖7B(c)是安裝于封裝基板主體上的綠色LED元件的生長基板去除前的示意整體剖面圖。
[0108]如圖7B(c)所示，該綠色LED元件140是倒裝片型，是在生長基板141的表面上形成有由III族氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光部142的元件。生長基板141例如由藍(lán)寶石構(gòu)成。另外，在半導(dǎo)體發(fā)光部142上，如后述地形成有ρ側(cè)電極148及η側(cè)電極149。另夕卜，在此，對于綠色LED元件140的詳細(xì)的元件構(gòu)成不作說明。
[0109]圖7B(d)是生長基板去除前的紅色LED元件的示意放大剖面圖。
[0110]如圖7B(d)所示，該紅色LED元件150是倒裝片型，是在生長基板151的表面上形成有由GaAs系半導(dǎo)體層構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光部152的零件。生長基板151例如由GaAs構(gòu)成。另外，在半導(dǎo)體發(fā)光部152上，如后述地形成有ρ側(cè)電極158及η側(cè)電極159。另外，在此，對紅色LED元件150的詳細(xì)的元件構(gòu)成不作說明。
[0111]以下，參照圖8?圖12對發(fā)光裝置的制造方法進(jìn)行說明。本實施方式的發(fā)光裝置的制造方法包括:分類工序，其從分別具有生長基板131、141、151、生長基板131、141、151上的半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152、和半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152上的電極138、139、148、149、158、159的相互獨立的多個倒裝片型的LED元件130、140、150中，分出滿足所期望的性能的LED元件130、140、150 ;安裝工序，其不是將在分類工序中分出的多個LED元件130、140、150與生長基板131、141、151以外的基板接合，而是直接安裝于與每個LED元件130、140、150分別開的封裝基板主體10上。另外，就藍(lán)色LED元件130及綠色LED元件140而言，本實施方式的發(fā)光裝置的制造方法包括:剝離工序，其在各LED元件130、140直接安裝在封裝基板主體10上的狀態(tài)下，不進(jìn)行點徑比LED元件130、140大的激光掃描，而對各LED元件130、140的每一個，向元件整體均勻地照射激光，將生長基板131、141的全部分進(jìn)行剝離；退去工序,其對封裝基板主體10上的生長基板131、141的殘體通過吹風(fēng)使其一并退去。另外，各圖以藍(lán)色LED元件130為例進(jìn)行了說明，但在綠色LED元件140及紅色LED元件150中也進(jìn)行同樣的處理。
[0112]首先，進(jìn)行適于發(fā)光裝置的使用的滿足所期望的性能的LED元件130、140、150的分類。在此所說的所期望的性能是指，如果所制造的發(fā)光裝置的品質(zhì)的偏差不成為問題，則LED元件130、140、150僅在通電時點亮，或如果發(fā)光裝置的品質(zhì)的偏差成為問題，則LED元件130、140、150的順時針方向電壓、光量、色調(diào)等是否在規(guī)定的設(shè)計范圍內(nèi)。即，至少未點亮的不良的LED元件130、140、150在該階段被除外。
[0113]圖8是表示將藍(lán)色LED元件放置在封裝基板主體的安裝位置上方的狀態(tài)的說明圖。
[0114]如圖8所示，在封裝基板主體10的與藍(lán)色LED元件130的連接部位，事先蒸鍍由Au — Sn構(gòu)成的焊料190。另外,焊料190也可以使用Au — Sn以外的材料。
[0115]圖9是表示將藍(lán)色LED元件安裝于封裝基板主體上的狀態(tài)的說明圖。
[0116]接著，如圖9所示，在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的溫度條件、規(guī)定的負(fù)荷條件下，使ρ側(cè)電極138及η側(cè)電極139與焊料190接合。規(guī)定的環(huán)境除了例如將氮氣及氫氣混合成的合成氣體外，可以為氮氣等惰性環(huán)境。例如，作為合成氣體，可以使用氫氣5%、氮氣95%的合成氣體。另外，施加在各LED元件130、140、150上的負(fù)荷設(shè)定在例如5g重以上且50g重以下。溫度條件是任意的，但要使焊料190熔化，需要加熱到構(gòu)成焊料190的材料的共晶溫度或融點以上的溫度(例如，250°C以上且400°C以下的溫度)。例如，焊料190為Au80%、Sn20%的Au - Sn焊料的情況下，需要加熱到共晶溫度即約280°C以上。另外，例如由SnAgCu構(gòu)成焊料190的情況下，由于SnAgCu的融點約為220°C，因此需要至少加熱到約220°C以上。這樣，使焊料190熔融固化而將各LED元件130、140、150固定在封裝基板主體10上。
[0117]圖10是表示向藍(lán)色LED元件的生長基板照射激光的狀態(tài)的說明圖。
[0118]接著，如圖10所示，從封裝基板主體10的上方向各LED元件130、140照射激光束。激光束的光點徑形成為比各LED元件130、140的俯視看面積大，可以不使激光束進(jìn)行掃描而是向各LED元件130、140整體照射光束。在此，激光束對于光點徑向具有光的強度分布，因此越比LED元件130、140大，越可以更均勻地形成向LED元件130、140照射的光束的能量。各LED元件130、140為倒裝片型，因此生長基板131、141位于上側(cè)，激光束的能量被賦予生長基板131、141和半導(dǎo)體發(fā)光部132、142的界面，生長基板131、141從半導(dǎo)體發(fā)光部132、142 分離。
[0119]在此，各LED元件130、140的位置通過用CXD照相機(jī)等識別進(jìn)行配置而確定。這是為了可以在各LED元件130、140的每一個上安裝，在半導(dǎo)體發(fā)光部132、142通過晶圓狀的基板或副載體而連接的狀態(tài)下，不能用CCD照相機(jī)識別。假如以用CCD照相機(jī)可識別的方式在晶圓上形成切割線，則會在生長基板上產(chǎn)生裂紋或產(chǎn)生變形。另外，在本實施方式中，不需要如以晶圓的狀態(tài)照射激光束的情況那樣地考慮晶圓的翹曲等，因此能夠使激光束的焦點可靠地與生長基板131、141和半導(dǎo)體發(fā)光部132、142的界面一致。
[0120]在此，參照圖11對激光照射方法進(jìn)行說明。圖11是激光照射裝置的概略說明圖。
[0121]如圖11所示，激光照射裝置200具有激發(fā)激光束的激光振蕩器210、改變所激發(fā)的激光束的方向的反射鏡220、聚焦激光束的光學(xué)透鏡230及作為激光束的照射對象的作業(yè)對象物、即用于支承封裝基板主體10的載物臺240。另外，激光照射裝置200具有將激光束路徑維持在真空狀態(tài)的殼體250。
[0122]激光振蕩器210可以采用KrF、ArF等準(zhǔn)分子激光。由激光振蕩器210放出的光束被反射鏡220反射后方向變更。為了變更激光束的方向而設(shè)有多個反射鏡220。另外，光學(xué)透鏡230位于載物臺240的上方，對向封裝基板主體10射入的激光束進(jìn)行聚焦。
[0123]載物臺240通過未圖示的移動裝置向X方向及/或y方向移動，從而使載置于其上的封裝基板主體10移動。激光束通過生長基板131、141進(jìn)行照射，主要被生長基板131、141和半導(dǎo)體發(fā)光部132、142之間的界面吸收。俯視看，激光束以比各LED元件130、140大的點徑照射。在此，點徑可以設(shè)定為例如Imm以上且1mm以下。
[0124]圖12是表示藍(lán)色LED元件被去除后的生長基板的狀態(tài)的說明圖。
[0125]利用激光照射裝置將生長基板131、141的全部分剝離，由此，如圖12所示，能夠僅使半導(dǎo)體發(fā)光部132、142留在封裝基板主體10上。另外，被剝離的生長基板131、141的殘體可以通過向封裝基板主體10上吹風(fēng)而使其從封裝基板主體10上退去。即，只要在將所有生長基板131、141剝離后，將各生長基板131、141的殘體一并退去即可。
[0126]另外，關(guān)于紅色LED元件150，可以通過蝕刻去除生長基板151，由此僅半導(dǎo)體發(fā)光部152留在封裝基板主體10上。另外，不必將生長基板151全部去除，只要減薄至必要的厚度即可。在紅色LED元件150的生長基板151為GaAs的情況下，可以利用硫酸系進(jìn)行的蝕刻將GaAs減薄至任意的厚度。
[0127]圖13是封裝基板的剖面圖。
[0128]接著，如圖13所示，用密封樹脂70將封裝基板主體10上的半導(dǎo)體發(fā)光部132密封。密封樹脂70可以采用環(huán)氧類、硅酮類等透明樹脂。另外，密封樹脂70含有若通過從各半導(dǎo)體發(fā)光部132發(fā)出的藍(lán)色光激勵則發(fā)出黃色光的熒光體71。發(fā)出黃色光的熒光體71可以使用YAG(Yttrium Aluminum Garnet)系、娃酸鹽系等突光體。
[0129]完成的封裝基板I安裝于支承部5，通過端子部4和內(nèi)部導(dǎo)線6連接。之后，通過在端子部4組裝框體2，完成發(fā)光裝置7。
[0130]如以上說明，根據(jù)本實施方式的發(fā)光裝置的制造方法，在安裝工序中，多個LED元件130、140、150倒裝片安裝在封裝基板主體10上，各LED元件130、140、150與封裝基板主體10電連接。接著，在去除工序中，將生長基板131去除，半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152留在封裝基板主體10上。目前，只要不將半導(dǎo)體層增厚至可處理的程度(例如50μπι)，就不能在封裝基板主體10上僅配置半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152，但通過在封裝基板主體10上的生長基板131、141、151的剝離或蝕刻，能夠向封裝基板主體10上形成半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、
152。
[0131]這樣，由于在封裝基板主體10上只留有半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152，因此光學(xué)方面、熱方面等的性能不會受生長基板131、141、151的影響而惡化。另外，因為是在安裝各LED元件130、140、150后去除生長基板131、141、151，故而與圖3所示的封裝基板I相比，顯然，在封裝基板主體10上可以形成圖12所示的薄型半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152。
[0132]另外，在分類工序中可以分類使用預(yù)先滿足所期望的性能的LED元件130、140、150，可以提高成品率。即，如在生長基板上直接形成多個半導(dǎo)體元件構(gòu)造，且一并貼附于副載體或AlN基板上的現(xiàn)有情況那樣，不含初期不良的元件。另外，不需要向支承基板等其它基板的貼附，也不需要將支承基板等在封裝基板上剝下。
[0133]另外，在剝離時，向分離的各LED元件130、140的每一個照射激光即可，與在元件未被分離的狀態(tài)下對晶圓整體進(jìn)行線性掃描，或?qū)εc元件對應(yīng)的切割線的各區(qū)域照射激光的現(xiàn)有方法相比，能夠抑制生長基板131、141的剝離產(chǎn)生分布的情況，由此也可以提高成品率。特別是在本實施方式中，由于是通過點徑比LED元件130、140大的激光去除生長基板
131、141，因此可以向各LED元件130、140均勻地照射光束，能夠可靠地抑制生長基板131、141的剝離產(chǎn)生分布的情況，能夠可靠地提高成品率。通常，激光剝離是以多個LED元件鄰接的狀態(tài)的晶圓單位來進(jìn)行，即使以元件單位照射激光，也會對鄰接的LED元件造成影響，因此不能以元件單位進(jìn)行激光剝離。但是，如本實施方式，通過臨時從晶圓切出各LED元件，可以對各LED元件的每一個進(jìn)行完全獨立的狀態(tài)下的激光照射。
[0134]另外，根據(jù)本實施方式的發(fā)光裝置，由于在半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152上不存在生長基板131、141、151或極薄，因此能夠?qū)雽?dǎo)體發(fā)光部132、142、152形成薄型，能夠使從半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152發(fā)出的熱迅速地向封裝基板主體10側(cè)擴(kuò)散。g卩，減少從半導(dǎo)體發(fā)光部132、142、152通過生長基板131、141、151向密封樹脂70、熒光體71等的熱傳遞，能夠抑制密封樹脂70、熒光體71等的劣化。
[0135]另外，在生長基板131、141和半導(dǎo)體發(fā)光部132、142的材質(zhì)不同的藍(lán)色LED元件130及綠色LED元件140中，因不存在生長基板131、141，故而光不會在半導(dǎo)體發(fā)光部132、142和生長基板131、141的界面反射，來自半導(dǎo)體發(fā)光部132、142的光導(dǎo)出效率提高。實際制作本實施方式的發(fā)光裝置時，與具有生長基板131、141的發(fā)光裝置相比，能夠使發(fā)光效率提聞10?30%左右。
[0136]另外，在上述實施方式中，對藍(lán)色LED元件130及綠色LED元件140表示了向半導(dǎo)體發(fā)光部132、142和生長基板131、141的界面照射激光而去除生長基板131、141的情況，但例如，也可以通過蝕刻將生長基板131、141去除。該情況下，通過對生長基板131、141自身進(jìn)行蝕刻或?qū)π纬捎谏L基板131、141和活性層之間的犧牲層進(jìn)行蝕刻，能夠去除生長基板131、141。例如，第二實施方式的藍(lán)色LED元件130的情況下，通過將緩沖層133作為犧牲層進(jìn)行蝕刻，可將生長基板131、141分離。如圖14所示，緩沖層133從露出的側(cè)面朝向內(nèi)向逐漸被化學(xué)蝕刻。由此，如圖15所示，能夠在封裝基板主體10上形成去除了緩沖層133及生長基板131的半導(dǎo)體發(fā)光部132。
[0137]以上，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明，但上述記載的實施方式不限定本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。另外，應(yīng)注意的是，在實施方式中說明的特征的全部組合并非是用于解決發(fā)明的課題的技術(shù)方案所必須的。
【權(quán)利要求】
1.一種具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置，其將多個LED元件直接安裝在該芯片封裝型的封裝基板上，其中， 具有電路圖案，該電路圖案形成于所述封裝基板上且具有安裝有所述多個LED元件的多個安裝部和一對陽極電極及陰極電極， 在安裝于所述電路圖案的各LED元件中，包括發(fā)光波長及溫度特性互不相同的多種LED元件， 利用所述多種LED元件的溫度特性，作為裝置整體構(gòu)成為，與常溫時相比，使用溫度時的平均顯色指數(shù)即Ra增大。
2.如權(quán)利要求1所述的具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置，其中， 所述多種LED元件包括藍(lán)色LED元件、綠色LED元件、紅色LED元件。
3.如權(quán)利要求2所述的具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置，其中， 所述藍(lán)色LED元件從常溫時向使用溫度時的功率衰減率為8?20%， 所述綠色LED元件從常溫時向使用溫度時的功率衰減率為10?40%， 所述紅色LED元件從常溫時向使用溫度時的功率衰減率為10?60%。
4.如權(quán)利要求3所述的具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置，其中， 包括若通過藍(lán)色LED元件激勵則發(fā)出黃色光的黃色熒光體。
5.如權(quán)利要求1所述的具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置，其中， 所述多種LED元件包含藍(lán)色LED元件和紅色LED元件， 并且包括:若通過所述藍(lán)色LED元件或所述紅色LED元件激勵則發(fā)出綠色光的綠色熒光體；若通過所述藍(lán)色LED元件或所述紅色LED元件激勵則發(fā)出黃色光的黃色熒光體。
6.一種板上芯片封裝型的發(fā)光裝置的制造方法，在制造權(quán)利要求1?5中任一項所述的具有板上芯片封裝型的封裝基板的發(fā)光裝置時，包括以下工序: 將具有生長基板、所述生長基板上的半導(dǎo)體發(fā)光部和所述半導(dǎo)體發(fā)光部上的電極的多個倒裝芯片型LED元件安裝在封裝基板上的安裝工序； 在所述各LED元件被安裝在所述生長基板上的狀態(tài)下，將所述生長基板去除的去除工序。
【文檔編號】H01L33/62GK104335367SQ201380026677
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月21日
【發(fā)明者】今井勇次 申請人:株式會社De L