JP2010199565A - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高輝度特性を維持しつつ、複数のＬＥＤ素子の素子電極を一括で基板の対応する電極対に実装することを可能とするＬＥＤの製造方法を提供することである。
【解決手段】 エキスパンドテープ上にＬＥＤウエハを貼り付け、ＬＥＤウエハをエキスパンドテープ上で縦横方向に所定の素子サイズにダイシングして複数のＬＥＤ素子を形成するＬＥＤウエハダイシング工程と、エキスパンドテープを所定の大きさまでエキスパンドし、エキスパンドにより拡大エキスパンドテープ上に形成された複数の発光素子の素子電極を回路基板上の対応する電極対に一括して載置して圧着工程と、拡大エキスパンドテープを剥離する工程と、を備える発光ダイオードの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は発光ダイオードの製造方法に係り、特に発光ダイオード素子がフリップチップ実装される発光ダイオードの製造方法に関する。

近年、青色発光ダイオード素子と、青色発光ダイオード素子からの青色光の一部を励起させる蛍光体とを備えた白色光源が開発され、照明用、自動車ランプ用、ＴＶ・パソコン用の光源として、急速に発光ダイオード（以下ＬＥＤと記載する）への置き換えが進んでいる。これらの照明器具や電化製品に用いられるＬＥＤの製造方法については、さまざまな方法が提案されている。

ＬＥＤ素子がフリップチップ実装されるＬＥＤの従来の製造方法として、基板にＬＥＤ素子を単個で実装する製造方法が開示されている（特許文献１参照）。以下、この従来の製造方法を図５に基づいて簡単に説明する。

図５Ａに示すように、基材５１の上面５１ａに一対の上面電極５２を複数対設け、基板５１の下面５１ｂに一対の下面電極５６を複数対設け、基材５１の内部に設けた複数のビア導体５７を介して対応する上面電極５２と下面電極５６が電気的にそれぞれ接続され、一対の上面電極５２のそれぞれに一対のバンプ５３をそれぞれ形成して基板５８としている。

次に、図５Ｂに示すように、一対のバンプ５３上にＬＥＤ素子５４を個別に実装し、続いて、図５Ｃに示すように、基板５８上の各対のバンプ５３上に実装された複数のＬＥＤ素子５４の全体を覆うようにして、蛍光体層５５が基板５８の上面全体を封止するように形成される。そして、蛍光体層５５の上面を研磨した後、図５Ｄに示すように、蛍光体層５５と基板５８とを回転式ブレード５９によって同時に切断し、図５Ｅに示すように、個片化された複数のＬＥＤ５０を得る。

一方、端面（側面）から発光するＬＥＤの製造方法の従来技術として、エキスパンドテープ上にダイシングされた複数の素子群を製造工程に直接に関与させた製造方法が開示されている（特許文献２参照）。以下、この従来の製造方法について図６に基づいて簡単に説明する。

図６Ａに示すように、上下面に素子電極のアノード電極とカソード電極がそれぞれ位置するＬＥＤウエハ１の下面をダイシングシ−ト２上に貼り付けたのち、図６Ｂに示すように、ＬＥＤウエハ１を縦横方向に所望の素子サイズにフルダイシングしてダイシングシート２上に複数のＬＥＤ素子４を形成する。次に図６Ｃに示すように、ダイシングシ−ト２を所定の大きさにエキスパンドしてそれぞれのＬＥＤ素子４の間隔を拡大し、図６Ｄに示すように、ＬＥＤ素子４の上面に位置する素子電極４ａ上に電極板５を異方導電性接着剤６によって貼り付ける。

次に、図６Ｅに示すように、ダイシングシ−ト２を剥離したのち、各ＬＥＤ素子４の前記とは反対側の面の下面に位置する素子電極４ｂに電極板７を異方導電性接着剤８によって貼り付ける。さらに、図６Ｆに示すように、各ＬＥＤ素子４間に透光性絶縁物９を流入して充填し、図６Ｇに示すように、電極板５、７及び透光性絶縁物９の位置する部分を一方向にフルダイシングして複数のＬＥＤ１０を形成する。

特開２００８−５２１２１０号公報（第６−７頁、図２−３参照） 特開平１０−１４４６３１号公報（第４−５頁、図１−８参照）

しかしながら、上記のＬＥＤ１０の製造方法にあっては、個々のＬＥＤ素子の上下面（もしくは左右面）となる個所に一対の電極板５，７のそれぞれが形成されて小片化された状態で供給される。また、エキスパンドテ−プはＬＥＤウエハ１がエキスパンドテープ上で複数のＬＥＤ素子４に切断された状態から個々の素子の間隔を広げるためにエキスパンドテ−プを外周から引き延ばすだけの手段に止まっていた。このため、個々のＬＥＤ素子４にダイシングすることにより、上下面（もしくは左右面）に一対の電極板が形成された複数のＬＥＤ素子が得られたが、この後、単個で基板に実装されることになり、ＬＥＤ素子４のそれぞれの電極板を基板の電極に個別に載置する際の精度も高精度が要求され、実装時間が増加してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、高輝度特性を維持しつつ、複数のＬＥＤ素子の素子電極を一括で基板の対応する電極対に実装することを可能とするＬＥＤの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一実施例に係るＬＥＤの製造方法は、アノード電極とカソード電極から成る素子電極が位置する一面と、それに対向する対向面を有するＬＥＤウエハの対向面をエキスパンドテープ上に貼り付ける工程と、前記ＬＥＤウエハを縦横方向に所定のＬＥＤ素子のサイズにエキスパンドテープ上でダイシングを施し、複数のＬＥＤ素子を形成するＬＥＤウエハダイシング工程と、前記複数のＬＥＤ素子が貼着されているエキスパンドテープを所定の大きさまでエキスパンドする工程と、前記エキスパンドされた拡大エキスパンドテープ上に貼り付けられた複数のＬＥＤ素子の素子電極が位置する面を、複数の電極対が設けられた回路基板上に互いの電極位置を合わせて一括して載置して仮圧着する圧着工程と、前記拡大エキスパンドテープを剥離する工程と、を備えることを特徴とする。

前記圧着工程は、複数のＬＥＤ素子のそれぞれが有するアノード電極とカソード電極から成る一対の素子電極を、基板上の対応する対となる電極に一括で圧着して、それぞれのＬＥＤ素子と回路基板の対応する電極とを電気的に連結させる。

なお、前記圧着工程は、次の工程となる拡大エキスパンドテープの剥離工程に耐え得る強度での仮圧着としてもよい。この場合は、拡大エキスパンドテープの剥離工程の後で再度圧着させる本圧着工程を設けてもよい。

また、前記複数のＬＥＤ素子の素子電極は、バンプを介して回路基板上の複数の電極対に圧着されて実装されている。

さらに、前記回路基板上の対応する電極対に実装された複数のＬＥＤ素子に対して、複数のＬＥＤ素子の少なくとも上面を一括して覆うようにして、蛍光材料を含有する蛍光樹脂部を形成する工程と、前記回路基板と前記蛍光樹脂部とを縦横方向にフルダイシングして個々のＬＥＤに分離する工程と、を備えている。

なお、前記蛍光樹脂部を形成する工程では、前記複数のＬＥＤ素子上に蛍光樹脂シートを配置し、加熱により軟化した蛍光樹脂シートの一部が前記複数のＬＥＤ素子の側面を伝って覆うように形成する。

本発明のＬＥＤの製造方法によれば、エキスパンドされた拡大エキスパンドテ−プ上に貼り付けられた複数のＬＥＤ素子のそれぞれの素子電極を一括して回路基板上のそれぞれの電極対に実装することによって、複数のＬＥＤ素子を一括して基板に実装することが可能となる。

また、蛍光樹脂部を形成した後に個々のＬＥＤに分離するため、ごみ等の異物の付着を防止することができる。この結果、高輝度特性を維持しつつ、組み立て時間の短縮実装を可能とするＬＥＤの製造方法を実現することができる。

本発明に係るＬＥＤの製造方法の一実施例において、エキスパンドテープにＬＥＤウエハを貼り付ける工程からバンプを溶着して各ＬＥＤ素子を一括して回路基板上に圧着する工程までの製造工程を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤの製造方法の一実施例において、回路基板上に蛍光樹脂部を形成する工程から回路基板と蛍光樹脂部とをフルダイシングして個々のＬＥＤを形成する工程までの製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施例において製造されたＬＥＤの断面図である。 本発明に係るＬＥＤの製造工程の他の実施例における製造工程を示す断面図である。 従来のＬＥＤの製造方法の一例における製造工程を示す断面図である。 従来のＬＥＤの製造方法の他の例における製造工程を示す断面図である。

以下、本発明に係るＬＥＤの製造方法の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の製造方法によって製造されたＬＥＤの一例について説明する。図３に示すように、ＬＥＤ素子がバンプを介して実装されるＬＥＤ２０は、一対の電極１７a、１７ｂを有する回路基板１６ａと、その一対の電極１７ａ、１７ｂ上に、一対の素子電極であるアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂの位置するアクティブエリアを下にした状態で載置されたＬＥＤ素子１４と、前記回路基板１６ａの一対の電極１７ａ、１７ｂとアノード電極１３ａおよびカソード電極１３ｂとをそれぞれ電気的に接続している一対のバンプ１５と、を具備している。回路基板１６ａの一対の電極１７a、１７ｂは、それぞれスルーホール２２ａ、２２ｂによって基板の上面に形成された上面電極と基板の下面に形成された下面電極に電気的に接続されている。また、図３において、前記ＬＥＤ素子１４及びバンプ１５は、回路基板１６ａ上に形成された蛍光樹脂部１８によって封止されている。

次に、上記構成からなるＬＥＤ２０の製造方法について説明する。まず、図１Ａに示すように、素子電極が位置する一面（アクティブエリア）と、それに対向する対向面とを有するＬＥＤウエハ１１を、アクティブエリアを上にした状態でＬＥＤウエハ１１の対向面をエキスパンドテープ１２上に貼り付ける工程である。このＬＥＤウエハ１１のアクティブエリアにはＬＥＤ２０の素子電極としてのアノード電極１３ａ及びカソード電極１３ｂが複数対設けられている。

次に、図１Ｂに示すように、エキスパンドテープ１２上に貼り付けられたＬＥＤウエハ１１を、所定の位置で縦横方向に所望の素子サイズにフルダイシングして、エキスパンドテープ１２上に複数のＬＥＤ素子１４を形成するＬＥＤウエハダイシング工程となる。フルダイシングには例えばダイヤモンドブレードが用いられる。なお、ＬＥＤウエハ１１をフルダイシングして得られた複数のＬＥＤ素子１４は、エキスパンドテープ１２に貼り付けられたままである。

次に、図１Ｃに示すように、前記各ＬＥＤ素子１４が貼り付けられたままのエキスパンドテープ１２をエキスパンドする。このとき、エキスパンドテープ１２が拡大されて拡大エキスパンドテープ１２Ａとなり、各ＬＥＤ素子１４の間隔ｄがその分だけ拡大される。その結果、各ＬＥＤ素子１４の位置は、後述する回路基板１６上に配置される電極対の位置に対応する位置となる。

次に、図１Ｄに示すように、回路基板１６に形成された一対の正負両電極１７ａ、１７ｂの複数対の上面に対応して、一対のバンプ１５を複数対形成する。次いで、前記拡大エキスパンドテープ１２Ａ上に貼り付けられた複数のＬＥＤ素子１４のそれぞれをアノード電極１３ａとカソード電極１３ｂからなる一対の素子電極の位置する一面であるアクティブエリアを回路基板１６上に載置し、各ＬＥＤ素子１４のアノード電極１３ａ、カソード電極１３ｂと回路基板１６の一対の電極１７ａ、１７ｂとを前記対応する一対のバンプ１５を介して対向させる。バンプ１５を挟んでＬＥＤ素子１４の素子電極と回路基板１６の電極同士を押圧し、超音波や熱を加えることでバンプ１５を溶着して圧着する。超音波圧着の場合は約１５０度で数秒程度超音波を当て、熱圧着の場合は約３００度前後で数分程度熱を加える。これらの方法によって。拡大エキスパンドテ−プ１２Ａ上にある複数のＬＥＤ素子１４の素子電極が一括して回路基板１６上の対応する電極１７ａ、１７ｂに圧着されることになる。

なお、バンプ１５の材料としては、金（Ａｕ）、共晶ハンダ（Ａｕ−Ｓｎ）、Ｐｂ−Ｓｎ、鉛フリー半田等を用いることができる。また、本実施例においては、金（Ａｕ）を用いて超音波圧着を用いた場合と、共晶ハンダ（Ａｕ−Ｓｎ）を用いて熱圧着した場合で説明した。また、回路基板１６としては、ガラスエポキシ基板としても良いし、シリコーン基板を用いても良い。シリコーン基板は熱伝導性が良く、ＬＥＤ素子１４の冷却効果に優れているため好ましい。また、エキスパンドテープには、例えばポリイミドから成る耐熱シートを用いることが可能である。

前記実施例としては、エキスパンドテープ１２に貼り付けられた複数のＬＥＤ素子１４のそれぞれが有するアノード電極１３ａとカソード電極１３ｂから成る一対の素子電極を、回路基板１６上の対応する対となる電極１７ａ、１７ｂに一括で圧着して、それぞれのＬＥＤ素子１４の素子電極１３ａ、１３ｂと回路基板１６の対応する電極１７ａ、１７ｂとを電気的に連結し、拡大エキスパンドテープ１２Ａを剥離する工程から成り、圧着回数は一回で足りる。

別の実施例としては、エキスパンドテープ１２の条件に応じて、回路基板１６上の対応する電極対に複数のＬＥＤ素子１４のそれぞれの素子電極を次の拡大エキスパンドテープ１２Ａの剥離工程に耐えうる強度での仮圧着とし、図１Ｅに示すように、拡大エキスパンドテープ１２Ａの剥離工程の後に、例えば超音波ヘッド１９にて再度超音波を加えてバンプ１５を溶着し、各ＬＥＤ素子１４を一括して回路基板１６上に本圧着することも出来る。熱圧着の場合は、エキスパンドテープ１２の剥離工程に耐えうる強度での圧着で良いので、低温の仮圧着として、エキスパンドテープ１２の剥離後には仮圧着時よりも高温で本圧着して、圧着回数を二回に分けることも出来る。こちらの実施例においてもＬＥＤ素子１４が一括して回路基板１６に電気的及び機械的に接合されて実装される。

複数の電極対を有する回路基板１６上に実装された複数のＬＥＤ素子１４に対して、図１Ｆに示すように、複数のＬＥＤ素子１４を覆うようにして回路基板１６上に蛍光樹脂部１８を形成する。この蛍光樹脂部１８は、シリコーン樹脂等の透光性絶縁材料にＬＥＤ素子１４から発せられた光の一部を吸収して蛍光を発する蛍光材料を含有させたもので、各ＬＥＤ素子１４間に流入させて充填した後に硬化させる。蛍光材料としては、ＹＡＧ、ナイトライド、オキシナイトライド等からなる蛍光材料を用いることができる。また、透光性絶縁材料としては、透光性であれば特に限定されるものではなく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。

製造工程の最後に、図１Ｇに示すように、回路基板１６と蛍光樹脂部１８とを所定の位置で縦横方向にダイヤモンドブレードを用いてフルダイシングし、個々のＬＥＤ２０を形成する。

図４には蛍光樹脂部１８の形成に蛍光樹脂シートを用いたときの例が示されている。この実施例に係るＬＥＤの製造方法は、途中までの製造工程が前記実施例と同様であるため、前述の図１Ａから図１Ｅまでの説明を省略し、複数のＬＥＤ素子１４が一括して回路基板１６上のそれぞれの電極対に圧着され、拡大エキスパンドテープが剥離された後の工程について説明する。

図１Ｅのところで説明したように、各ＬＥＤ素子１４を回路基板１６上に一括して圧着した後、図４Ｆに示すように、素子電極の位置する一面と対向する面（拡大エキスパンドテープが取り除かれた後の面）に相当する、各ＬＥＤ素子１４の上面に蛍光樹脂シート２１を配置する。

次に、図４Ｇに示すように、蛍光樹脂シート２１を加圧、加熱して軟化させ、蛍光樹脂シート２１の一部が溶けてＬＥＤ素子１４の側面を覆うようにして、各ＬＥＤ素子１４の上面と側面を覆う蛍光樹脂部２１Ａを形成する。その後、図４Ｈに示すように、回路基板１６と蛍光樹脂部２１Ａとを所定の位置で縦横方向にダイヤモンドブレードを用いてフルダイシングし、個々の基板に表面実装されたＬＥＤ３０を形成する。

以上のように本発明によれば、拡大エキスパンドテ−プ１２Ａ上に貼り付けられた複数のＬＥＤ素子１４を一括して回路基板１６上の対応する電極対に圧着した後に、拡大エキスパンドテ−プ１２ＡをＬＥＤ素子１４から剥離することにより、複数のＬＥＤ素子１４を一括して回路基板１６のそれぞれの電極対に実装することができる。

また、蛍光樹脂部２１Ａを硬化させた後に個々のＬＥＤ素子１４に分離するため、ごみ等の異物の付着を防止することができる。さらに、蛍光樹脂部２１Ａの形成に、蛍光樹脂シート２１を採用することによりＬＥＤ素子１４の上面および側面のみに蛍光樹脂部２１Ａを形成することが可能となり、完成品の回路基板上面や周辺に不要な蛍光樹脂部２１Ａの形成を防止することができる。これによって、高輝度特性を維持しつつ、組み立て時間の短いＬＥＤ３０の製造方法を実現することができる。

本発明の製造方法で製造されたＬＥＤは、一般照明、自動車用ランプ、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話機等の携帯端末機器に広く利用することができる。

１１ ＬＥＤウエハ
１２ エキスパンドテープ
１２Ａ 拡大エキスパンドテープ
１３ａ アノード電極
１３ｂ カソード電極
１４ ＬＥＤ素子
１５ バンプ
１６ 回路基板
１７ａ、１７ｂ 回路基板の電極
１８ 蛍光樹脂部
１９ 超音波ヘッド
２０ ＬＥＤ
２１ 蛍光樹脂シート
２１Ａ 蛍光樹脂部
２２ａ、２２ｂ スルーホール
３０ ＬＥＤ

Claims (6)

1. 素子電極が位置する一面と、それに対向する対向面とを有する発光ダイオードウエハの対向面をエキスパンドテープに貼り付ける工程と、
   前記発光ダイオードウエハを縦横方向に所定のチップサイズにダイシングして複数の発光ダイオード素子をエキスパンドテープ上に形成する発光ダイオードウエハダイシング工程と、
   前記ダイシングされた複数の発光ダイオード素子が貼着されているエキスパンドテープを所定の大きさまでエキスパンドする工程と、
   前記エキスパンドされた拡大エキスパンドテープ上に貼り付けられた複数の発光ダイオード素子の素子電極が位置する面を、複数の電極対が設けられた回路基板上に互いの電極位置を合わせて一括して載置して圧着する圧着工程と、
   前記拡大エキスパンドテープを剥離する工程と、を備えたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
2. 前記圧着工程は、次の拡大エキスパンドテープの剥離の工程に耐え得る強度での仮圧着工程であり、拡大エキスパンドテープを剥離する工程の後に、複数の発光ダイオード素子の素子電極と回路基板上の電極を本圧着する本圧着工程を備えた請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
3. 前記圧着工程は、複数の発光ダイオード素子の素子電極と回路基板上の電極とを一括で一度に圧着する工程からなる請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
4. さらに、前記回路基板上に複数の発光ダイオード素子が回路基板上の電極に圧着され、拡大エキスパンドテープを剥離する工程の後、回路基板上の電極に圧着された素子電極の位置する一面と対向する対向面を覆うように前記複数の発光素子の対向面に一括して載置される、蛍光材料を含有する蛍光樹脂部を形成する工程と、
   前記蛍光樹脂部と前記回路基板とを縦横方向にフルダイシングして個々の発光ダイオードに分離する工程と、
   を備えている請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
5. 前記拡大エキスパンドテープ上の発光ダイオードウエハダイシング工程の後、拡大エキスパンドテープ上の複数の発光ダイオード素子の、素子電極が位置する一面を回路基板上に一括で載置して圧着する圧着工程では、各発光素子に素子電極として形成された一対のパッド電極と回路基板上に形成された一対の電極とが一対のバンプを介して接合される請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
6. 前記蛍光樹脂部を形成する工程では、前記複数の発光素子の素子電極がある一面と対向する対向面に載置した蛍光樹脂部は蛍光樹脂シートから成り、蛍光樹脂シートを載置後に、その蛍光樹脂シートを加熱する工程を有し、加熱により軟化した蛍光樹脂シートの一部が前記発光素子の側面を覆うように形成する請求項４に記載の発光ダイオードの製造方法。
   

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