JP2014078678A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップが発生する熱に起因する、半導体チップと波長変換部材との接着剥離を抑制すべく、半導体チップと波長変換部材との密着性を向上させる製造方法を提案する。
【解決手段】半導体チップを封止部材によって封止する封止工程と、半導体チップの表面が露出するまで封止部材を除去する除去工程と、除去工程によって形成された接合面に微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、接合面に波長変換部材を接合する接合工程とを有する製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体発光装置の製造方法に関するものであり、特に、パッケージの製造方法に関する。

半導体発光装置の製造方法について、様々な提案が成されている。例えば、特許文献１では、配線基板（本発明におけるリードフレームに相当する部材）上に固定された発光素子（本発明における半導体チップに相当する部材）に接着剤を塗布した後、予め板状に形成しておいた、蛍光体を含有する光透過部材（本発明における波長変換部材に相当する部材）を、発光素子に対して接合する構成が開示されている。また、特許文献２では、蛍光体を含有する波長変換層（本発明における波長変換部材に相当する部材）を、板状に形成してから接着剤を塗布し、発光素子を、波長変換層に対して接合する構成が開示されている。

特開２０１０−１５７６３８号公報 特開２０１２−１２４４８５号公報

しかし乍ら、自動車の前照灯の様に、大光量、且つ、光束の強い指向性を要求される様な製品においては、半導体チップや蛍光体が発生する熱の放熱が充分ではない場合に、半導体チップと、蛍光体を含有する板状の波長変換部材との接着が剥離してしまい、その影響により、発光性能が低下してしまうことが考えられる。この様な懸念事項に鑑み、本発明においては、半導体チップと、板状の波長変換部材との密着性を向上させる製造方法を提案する。

本発明は、半導体発光装置の製造方法であって、リードフレーム上に固定された半導体チップを、封止部材によって封止する封止工程と、半導体チップの表面が露出するまで、封止部材を除去する除去工程と、除去工程によって形成された接合面に、微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、接合面に、波長変換部材を接合する接合工程とを有することを特徴とする。

前述の半導体発光装置の製造方法においては、除去工程が、凹凸形成工程を兼ねていることが望ましい。

また、前述の半導体発光装置の製造方法においては、除去工程における除去方法が、研削であることが望ましい。

更に、前述の半導体発光装置の製造方法においては、凹凸形成工程において、接合面に対して、複数の方向に研削を行うことが望ましい。

本発明の半導体発光装置の製造方法においては、特許文献１や特許文献２に開示される製造方法と比較して、波長変換部材が半導体チップを覆うのみならず、封止部材の領域まで延設された状態となるため、接着剤の塗布面積（接触面積）が増えることとなり、半導体チップと封止部材とで形成される接合面に対する波長変換部材の密着性が向上する（剥離し難くなる）とともに、蛍光体における発熱の放熱性も、向上することとなる。

また、接合面が、微細な凹凸形成によって粗面化されることで、接着剤の塗布面積（接触面積（表面積））が実質的に更に増加することとなり、一層、密着性が向上するとともに、蛍光体における発熱の放熱性も、向上することとなる。

更に、熱の伝わり難い封止部材の部分において、波長変換部材が接合されることとなるため、その部分における熱による接着剤の劣化が抑制され、万一、接合面における半導体チップ部分のみが、熱の影響で波長変換部材から界面剥離したとしても、封止部材部分の接着によって保持されるため、その分、発光性能の低下が抑制されることとなる。

更にまた、接合面が粗面化されることで、半導体チップ部分においては、粗面化された表面の界面部分における、半導体チップ内部に向かう光の反射が抑制され、半導体チップ外部への光の取り出し効率が向上することとなる。

また更に、封止部材によって、半導体発光装置の筐体（パッケージ）を兼用可能であり、半導体チップと波長変換部材からなるアセンブリーを、別途、筐体へ挿入する等の工程を省略出来ることとなり、半導体発光装置の製造コストが抑制されることとなる。

また、本発明の半導体発光装置の製造方法においては、除去工程が、凹凸形成工程を兼ねているため、除去工程と凹凸形成工程との間の段替えの手間等が省けることとなり、工程を簡略化出来ることから、半導体発光装置の製造コストが抑制されることとなる。

また、本発明の半導体発光装置の製造方法においては、除去工程における除去方法が、研削であるため、例えば、レーザー照射による切断等の、他の除去方法に対して比較的安価であり、半導体発光装置の製造コストが抑制されることとなる。

また、本発明の半導体発光装置の製造方法においては、凹凸形成工程において、接合面に対して、複数の方向に研削を行うことにより、より確実に微細な凹凸が形成されることとなる。

図１は本発明によって製造される半導体発光装置の断面図である。（実施例１） 図２は図１の半導体発光装置における半導体チップの断面図である。（実施例１） 図３は図１の半導体発光装置の封止工程における断面図である。（実施例１） 図４は図１の半導体発光装置の除去工程における断面図である。（実施例１） 図５は図４の除去工程の別の断面の部分拡大図である。（実施例１） 図６は図１の半導体発光装置の別の封止工程を示す断面図である。（実施例２） 図７は本発明によって製造される別の半導体発光装置の断面図である。（別例） 図８は図４の除去工程における半導体発光装置を上方側から見た平面図である。（実施例１）

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、実施例では、フリップチップ実装による半導体発光装置を例に採り、その構成と製造方法について説明する。また、全ての図は、半導体発光装置の構成と製造方法を判り易くするために模式的に描いている。

先ず、実施例１の半導体発光装置１０の構成について説明する。

（半導体発光装置１０全体）
図１に示す様に、この半導体発光装置１０は、半導体チップ２０と、サブマウント基板３０と、封止部材４０と、結合部材５０と、波長変換部材６０と、伝熱部材７０と、リードフレーム８０とから成る。

（半導体チップ２０）
図２に示す様に、半導体チップ２０は、チップ本体２１と、ｐ電極２２と、ｎ電極２３とから成る。チップ本体２１は、基板２４と、バッファ層２５と、ｎ型コンタクト層２６と、発光層２７と、ｐ型コンタクト層２８とから成る。基板２４はサファイアや窒化ガリウム（ＧａＮ）等から成るが、フリップチップ実装の場合、熱伝導性（放熱性）の観点から、窒化ガリウムを用いることが望ましい。この基板２４に対して、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等を用いて、順次、バッファ層２５、ｎ型コンタクト層２６、発光層２７、ｐ型コンタクト層２８、ｐ電極２２を積層して形成してゆく。次いで、ｎ型コンタクト層２６、発光層２７、ｐ型コンタクト層２８、ｐ電極２２の一部をエッチング等で除去して切欠部２１Ａを形成し、ｎ型コンタクト層２６に、ｎ電極２３を形成するための面２６Ａを形成する。次いで、スパッタ法、若しくは、真空蒸着法等の方法を用いて、面２６Ａにｎ電極２３を形成することで、１つのチップ本体２１が完成する。なお、チップ本体２１は、１枚のウエハー（分割する前の基板２４）に複数のチップ本体２１が同時に形成されたものを、１つずつ分割することで得られる。また、前述したチップ本体２１の構成及び製造方法は、一般的な代表例であり、特にこれに限定されるものではない。

（サブマウント基板３０）
サブマウント基板３０は、後述するリードフレーム８０へ半導体チップ２０を実装する際に用いるものである。基板本体３１は、ガラスを含有したエポキシやセラミック等の、絶縁性が高いとともに、表面にメタライズ加工が可能な材料から成る凸字形の部材であり、凸状の面にｐ電極用配線パターン３２とｎ電極用配線パターン３３とが設けられている。図１の紙面において、ｐ電極用配線パターン３２とｎ電極用配線パターン３３とは、電気的に短絡（ショート）しない様に、基板本体３１の凸部の上側部分で、分離している。基板本体３１の凸部の上側部分におけるｐ電極用配線パターン３２が、導電性部材２２Ａを介して、半導体チップ２０のｐ電極２２に接合され、また、基板本体３１の凸部の上側部分におけるｎ電極用配線パターン３３が、導電性部材２３Ａを介して、半導体チップ２０のｎ電極２３に接合されることにより、サブマウント基板３０に対して、半導体チップ２０が配設（マウント）される。この配設方法は、所謂フリップチップ実装と呼ばれる方法である。導電性部材２２Ａと導電性部材２３Ａは、所謂バンプと呼ばれるもので、金や、金と錫の合金等が用いられる。なお、サブマウント基板３０は、形状も含めて種々の仕様が提案されており、これに限るものではなく、例えば、後述する基板３０Ａを小型化した様な構成としても良い。また、半導体チップ２０をリードフレーム８０に対して直接実装可能であれば、このサブマウント基板３０を省略した構成としても良い。

（封止部材４０）
封止部材４０は、チップ本体２１の側面全体を囲む様に形成され、チップ本体２１の側面等から放射されてくる光を、チップ本体２１側へ反射するための部材である。そのため、封止部材４０は白色の部材であることが好ましく、本実施例１では熱硬化性樹脂である透明シリコーン樹脂に、白色化のための酸化チタン（粒径０．１μｍ〜５０μｍ）やシリカ（粒径５ｎｍ〜２０ｎｍ未満）等を含有させた、熱硬化性の白色樹脂を用いているが、これに限らず、他の熱硬化性の白色樹脂（例えば、エポキシ樹脂に前述の様な白色化のための添加剤を混入したもの等）や、熱可塑性の白色樹脂（例えば、ポリフタルアミド樹脂やポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂等）の他、白色のセラミックペースト、ビークルベースの低温焼成用ガラスペーストに白色粉末を含有させたもの等も、適宜用いることが可能である。熱硬化性樹脂を採用する場合、耐熱性向上や硬化強度向上の観点から、ガラスを混入させても良い。また、この封止部材４０は、電気的には絶縁体であることが要求される。

（結合部材５０）
結合部材５０は、後述する波長変換部材６０を、半導体チップ２０の基板２４及び封止部材４０で形成される接合面に結合するための部材であり、本実施例１ではフィラーを含有したシリコーン系の透明な接着剤を用いているが、透明な低温焼成用ガラスペーストを用いても良い。また、この結合部材５０は、熱伝導性に優れる材料を用いることが望ましい。

（波長変換部材６０）
波長変換部材６０は、半導体チップ２０から放射されてくる光（主に青色光）を、白色光に変換するための部材である。本実施例１では、透明シリコーンから成る、色度調整して作製した蛍光体樹脂板を用いているが、蛍光体を含有したセラミックスの焼結体による板状（若しくはシート状）の部材や、蛍光体を含有したガラスから成る板状（若しくはシート状）の部材等を用いても良い。なお、波長変換部材６０における、後述する接合面１１と接合する面について、接合面１１と同様に、微細な凹凸を有する加工を施しておいても良い。波長変換部材６０にも微細な凹凸を形成しておけば、接合面１１との密着性の向上のみならず、半導体チップ２０の上面（接合面１１側）からの光の取り出し性能の向上にも寄与することとなる。蛍光体については、半導体チップ２０から放射されてくる光の波長に応じて、最終的に白色光に変換されるものであれば、任意に選択して良い。本実施例１では、半導体チップ２０は青色光を放射するものであり、蛍光体は青色光を黄色光に変換するものを採用しており、この青色光と黄色光とが混色することで、白色光が得られる。半導体チップ２０が、ＵＶ光（紫外線）を放射するものである場合は、複数種の蛍光体（例えば、ＲＧＢ蛍光体）を用いて白色光を得ることとなる。この波長変換部材６０の内部には、蛍光体以外に、伝熱性の高い粒子（換言すれば、熱伝導率の高い粒子）を含有させても良い。或いは、波長変換部材６０の内部に、伝熱性の高い、蛍光体含有セラミック粒子を含有させても良い。これ等の伝熱性の高い粒子の素材としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイアモンド等が挙げられる。また、これ等の伝熱性の高い粒子は、半導体チップ２０が放射する光の波長に対して透明性が高いことが望まれる。従って、炭化珪素の場合は、結晶構造によってバンドギャップが異なることから、光の波長に対する透明性を考慮した場合、４Ｈ−ＳｉＣや６Ｈ−ＳｉＣといった結晶構造を適宜選択することが望ましい。この様な伝熱性の高い粒子を波長変換部材６０の内部に含有させることにより、波長変換部材６０から、後述する伝熱部材７０へ、より効率的に熱が伝搬することとなる。なお、本実施例１では、半導体発光装置１０が白色光を放射する場合として説明しているが、他の色の光とする場合には、適宜、所望の蛍光体を用いて調整すれば良い。

（伝熱部材７０）
伝熱部材７０は、波長変換部材６０が、光の波長を変換する際に発生する熱や、半導体チップ２０から波長変換部材６０へ伝わった熱を、リードフレーム８０へ逃がす等して、熱が局存することを抑制するための部材であり、図８に示す様に、半導体チップ２０の周囲を囲む様な、矩形の環状を成している。なお、図８は、図４の除去工程における半導体発光装置を上方側から（矢印Ｐの方向から）見た平面図である。この伝熱部材７０を介した、リードフレーム８０からの放熱によって、結合部材５０としての接着剤の、熱による劣化が抑制されることから、接合面１１に対する波長変換部材６０の密着性の低下も抑制されて、剥離し難くなる。この伝熱部材７０は、結合部材５０を介して波長変換部材６０と接続し、リードフレーム８０とも接続している一方、それ以外の部分を封止部材４０に囲まれている。熱の伝搬のみに着目する場合、伝熱部材７０を半導体チップ２０に直接接触させることも有効であるが、半導体チップ２０から放射される光が、半導体発光装置１０を構成する部材によって吸収されることを抑制し、効率良く光を取り出す観点から、本実施例１では、伝熱部材７０と半導体チップ２０との間には、封止部材４０を介在させる構成としている。なお、本実施例１では、伝熱部材７０は封止部材４０に囲まれているが、伝熱部材７０の一部を封止部材４０の外部に露出させて、半導体発光装置１０の外表面に露出した態様とし、直接、半導体発光装置１０の外部へ放熱する様な構成としても良い。また、本実施例１では、伝熱部材７０の材料としてカーボン（炭素）を用いているが、銅、アルミニウム、鉄、金、白金、銀等の金属類に限らず、珪素（シリコン）やダイアモンド等、熱の伝搬性に優れる熱伝導率の高い材料、若しくはそれ等の材料の粒子を含有する伝熱部材の他、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等の窒化物粒子やセラミックス粒子を含有する伝熱部材等、特に限定されない。また、この熱の影響が比較的少ない場合には、半導体発光装置１０から伝熱部材７０を省略しても良い。また、本実施例１では、伝熱部材７０は、半導体チップ２０の周囲を囲む様な、矩形の環状を成しているが、所望の放熱特性が得られれば、円形や楕円形等、任意の形状に適宜変更しても良く、更に、伝熱部材７０を連続した環状とせずに、断続的に配置することとしても良い。

（リードフレーム８０）
リードフレーム８０は、放熱性にも優れる、銅合金や鉄合金等の導電性材料から成る板状の部材であり、その一部を、半導体発光装置１０の外表面に露出した態様とし、直接、半導体発光装置１０の外部へ放熱する様な構成としている。本実施例１のリードフレーム８０では、銅を母材として、表面に銀を鍍金したものを用いている。リードフレーム８０は、サブマウント基板３０におけるｐ電極用配線パターン３２に接合するｐ電極側リードフレーム８２と、サブマウント基板３０におけるｎ電極用配線パターン３３に接合するｎ電極側リードフレーム８３との２つから成り、ｐ電極側リードフレーム８２とｎ電極側リードフレーム８３とは、電気的に導通しない様、分離されている。リードフレーム８０と各電極用配線パターンとの接合にあたっては、図示しない導電性の接着剤（例えば、金と錫の合金からなるハンダや、銀ペースト等）が用いられる。また、ｐ電極側リードフレーム８２とｎ電極側リードフレーム８３とは、リードフレーム８０とサブマウント基板３０の下方側に形成される、封止部材４０の基板部分４１に対して巻き付く様に、コの字状に折り曲げられている。なお、この基板部分４１は、後述する別例の半導体発光装置１０Ａにおける基板３０Ａの基板本体３１Ａに相当する部分である。本実施例１では、リードフレーム８０をコの字状に折り曲げて、比較的コンパクトなパッケージとなる構成としているが、所謂スラグタイプと呼ばれる様な、リードフレーム８０を折り曲げない態様の構成を採用しても良い。

次に、実施例１の半導体発光装置１０の製造方法について説明する。本実施例１では、スクリーン印刷を用いた製造方法について説明する。

（封止工程）
先ず、図３に示す様に、サブマウント基板３０を介して半導体チップ２０が固定されるとともに、伝熱部材７０も接合されたリードフレーム８０を、上側枠体１０１と下側枠体１０２とで挟持するとともに、上方側と下方側とが開口した上側枠体１０１と、上方側が開口して下方側が閉塞された下側枠体１０２とから成る枠体１００の凹部１０３の中に、半導体チップ２０が凹部１０３からはみ出ないように、完全に収める。

この際、上側枠体１０１の上端面１０１Ａから、半導体チップ２０の基板２４の上端面２４Ａまでの距離は、封止部材４０が硬化を完了した際の同部分の寸法（埋没量）Ｈ０が、１０μｍ〜２００μｍ程度となる様に、封止部材４０の硬化後の収縮量若しくは膨張量を考慮して設定することが望ましく、更に望ましくは、３０μｍ〜７０μｍ程度に設定することが望ましい。これは、寸法Ｈ０が１０μｍ未満の場合、リードフレーム８０に対して半導体チップ２０を固定した際に、リードフレーム８０の上端面８０Ｂ（或いは、上側枠体１０１の下端面１０１Ｂ）から、半導体チップ２０の基板２４の上端面２４Ａまでの寸法（高さ）Ｈ２のバラツキ（レンジで２０μｍ程度）が吸収しきれない虞があるためであり、寸法Ｈ０が２００μｍを超えては、後述する除去工程に要する作業時間が掛かり過ぎるためである。本実施例１では寸法Ｈ０の狙い値を５０μｍに設定している。なお、伝熱部材７０の高さは、寸法Ｈ２と同等以上となる様に設定しておけば良い。

次いで、凹部１０３の空間部分を満たす様に、上側枠体１０１の上方側に開いた開口部から、半固体状の封止部材４０の原料を注入して充填し、封止部材４０の上端面４２が、上側枠体１０１の上端面１０１Ａと同一面を形成する様に、スキージ１０４を用いて均す。この半固体状の封止部材４０の原料には、チクソ性を付与するために、シリカ等を添加している。図３の紙面においては、スキージ１０４の移動方向Ｓは、左側から右側へ向かうこととなるが、封止部材４０の上端面４２を均すことが可能であれば、スキージ１０４の移動方向Ｓの向きは特に限定されない。

その後、充填された封止部材４０を硬化させる。封止部材４０の硬化にあたっては、採用した材料に応じて、自然乾燥による自然硬化のみならず、加熱や紫外線照射によって乾燥及び硬化を促進させたりする他、封止部材４０の材料自体に２液硬化性（反応硬化）のものを選択する等、任意の方法や材料を採用して良い。この様にして、封止部材４０による、半導体チップ２０の封止工程を行う。なお、本実施例１の封止部材４０である白色樹脂においては、熱硬化性樹脂を採用しているため、加熱して硬化させることとなる。

なお、この封止工程においては、封止部材４０が、チップ本体２１の上方側と側面全体を囲む様に形成されるのみならず、チップ本体２１の下方側や、ｐ電極２２とｎ電極２３の周囲、及び、導電性部材２２Ａ・２３Ａの周囲、並びに、サブマウント基板３０の周囲、更には、枠体１００の内部に配置されたリードフレーム８０の周囲を囲んで覆う様に形成されることとなる。本実施例１では、封止部材４０のうち、リードフレーム８０及びサブマウント基板３０よりも下方側に形成される基板部分４１を、一体形成した構成としているが、この部分を、別部材とし、リードフレーム８０やサブマウント基板３０に対して貼り付ける様な構成としても良い。別部材の材料は特に限定されないが、熱伝導性（放熱性）に優れる材料を用いることが望ましい。

（除去工程及び凹凸形成工程）
封止部材４０の硬化が完了したら、枠体１００を外し、図４に示す様に、半完成品状態の半導体発光装置１０のリードフレーム８０を、台座２００に固定する。図４において、台座２００は封止部材４０における基板部分４１と非接触に描かれているが、接触していても良い。また、台座２００と封止部材４０における基板部分４１との間に、何等かのスペーサーを介在させても良い。更に、封止工程における下側枠体１０２を、台座２００の代用としても良い。

除去工程では、一般的な半導体装置の研削に使用される研削機を用いて、封止部材４０の余剰部分である上端部分４０Ｃを研削して除去するとともに、半導体チップ２０の基板２４の余剰部分である上端部分２４Ｃや、伝熱部材７０の余剰部分である上端部分７０Ｃを研削して除去する。

研削にあたっては、寸法Ｈ０の下端を超えて、寸法Ｈ１（最深研削量）の下端まで研削し、封止部材４０から基板２４の表面となる上端接合面２４Ｂを完全に露出させる。寸法Ｈ１と寸法Ｈ０との差が、基板２４の研削量Ｔ１となるが、この研削量Ｔ１としては、後述する凹凸の状態を考慮し、１μｍ以上研削されていることが望ましい。一方、基板２４を研削し過ぎない様、研削量Ｔ１は最大でも５０μｍ程度に留めることが望ましい。例えば、寸法Ｈ０が２００μｍであった場合、寸法Ｈ１としては、寸法Ｈ２のバラツキを考慮して、少なくとも２１１μｍ程度に設定すれば良いが、前述した様に、基板２４を研削し過ぎない様、最大でも寸法Ｈ１を２５０μｍ程度に留めることが望ましい。なお、基板２４の初期の厚みＴ０は、一般的には薄くても５００μｍ程度であるため、研削量Ｔ１が５０μｍ程度であったとしても、４５０μｍ程度は基板２４の厚みが残されることとなる。

この除去工程の加工条件としては、研削機のスピンドルの回転数を５００〜１０００ｒｐｍ程度とし、その切り込み量は０．１〜０．５μｍ／回転程度、研削砥石の送り速度を１〜８ｍｍ／ｓｅｃ程度として、半導体チップ２０にダメージを与えない範囲で、適宜設定可能である。なお、研削砥石の材質及び表面硬度や表面粗さも、所望の凹凸の状態が得られる様に、任意に選択して良いが、本実施例１では、材質がダイアモンドであり、表面硬度が７０〜１５０ＧＰａ、平均粒子径が９〜１５μｍのものを使用している。

この除去工程は凹凸形成工程も兼ねており、図４におけるＺ−Ｚ断面の拡大図である図５に示される様に、除去後の封止部材４０の上端接合面４０Ｂや、研削後の半導体チップ２０の基板２４の上端接合面２４Ｂ、及び、研削後の伝熱部材の上端接合面７０Ｂによって形成される接合面１１に、微細な凹凸が形成される。

この凹凸の状態としては、半導体チップ２０が放射する光の波長レベルに加工することが望ましい。本実施例１では、半導体チップ２０が放射する光の波長が、４５０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光であるため、表面粗度の指標として、１つの凹凸の長さλがサブミクロンサイズとなる様に、凹凸を加工している。なお、凹凸の状態としては、回折格子の様に長さλが一定の長さで規則性を有していることが最も望ましいが、長さλの平均値が、光の波長レベルとなっていても良い。

或いは、表面粗度の指標としては、中心線平均粗さＲａが一般的にはよく用いられるため、前述の長さλを用いた指標に対する厳密な換算は困難であるものの、半導体チップ２０が放射する光の波長を４５０ｎｍ〜４６０ｎｍとした場合、この中心線平均粗さＲａとしては、０．５μｍ〜１．０μｍ程度であれば良い。従って、半導体チップ２０が放射する光の波長を４５０ｎｍ〜４６０ｎｍとした場合には、必要となるこの凹凸の高低差Ｔ２が、最大でも中心線平均粗さＲａの２倍程度の２．０μｍ以内に収まるとみて良いことから、基板２４の上端接合面２４Ｂを完全に露出させるために、研削量Ｔ１を最低でも２．０μｍ以上としておくことが望ましい。

なお、接合面１１の凹凸の状態をより一層均一なものとするべく、基板２４の上端接合面２４Ｂが完全に露出してから、複数の方向に研削を施すこととしても良い。例えば、図８に示す様に、先ず、除去工程として、封止部材４０の長手方向に沿う様に（換言すれば、封止部材４０の長手方向の長さＬ０の方向に沿う様に）、矢印Ｋ１の方向に沿って、回転している砥石を往復運動させて、封止部材４０の余剰部分である上端部分４０Ｃと、半導体チップ２０の基板２４の余剰部分である上端部分２４Ｃと、伝熱部材７０の余剰部分である上端部分７０Ｃとを、研削して除去し、基板２４の上端接合面２４Ｂを完全に露出させる。その後、凹凸形成工程として、矢印Ｋ１とは異なる方向である、矢印Ｋ２、矢印Ｋ３、矢印Ｋ４の方向に沿って、回転している砥石を往復運動させて、凹凸を形成する。なお、矢印Ｋ２、矢印Ｋ３、矢印Ｋ４は、それぞれ、矢印Ｋ１の方向に対して、右回り（換言すれば、反時計回り）に、４５°、９０°、１３５°回転した方向である。これ等の矢印Ｋ１、矢印Ｋ２、矢印Ｋ３、矢印Ｋ４の方向のバラツキの範囲としては、それぞれの狙いの方向に対して、±５°程度の振れ幅は許容される。凹凸形成工程における、矢印Ｋ１から矢印Ｋ４の４つの方向への砥石の往復運動は、必ずしも行う必要は無く、１つの方向について、往路方向若しくは復路方向の、いずれかの方向のみに限定して行うこととしても良いが、１つの方向について、往復運動を１〜５回程度行うことが望ましく、往復運動を２〜３回程度行うことが更に望ましい。また、矢印Ｋ１、矢印Ｋ２、矢印Ｋ３、矢印Ｋ４の加工する順序を任意に入れ替えたり、１つの加工順序を１セットとして、そのセットを複数回繰り返すこととしても良く、更に、矢印Ｋ１〜Ｋ４とは異なる別の方向の加工を加えても良い。本実施例１では、矢印Ｋ１から矢印Ｋ４の４つの異なる方向で、複数の方向の加工としているが、最低、２つの異なる方向で、複数の方向の加工としても良く、その場合は、矢印Ｋ１と矢印Ｋ３の様に、直交する方向を選択することが望ましい。また、必ずしも矢印Ｋ１を封止部材４０の長手方向に沿う様に設定する必要は無く、任意に設定しても良い。更に、これ等の複数の方向への研削を、除去工程の段階から連続して行うこととしても良い。

半完成品状態の半導体発光装置１０に対する凹凸形成が完了したら、この半完成品状態の半導体発光装置１０を純水洗浄した後、エアブローを施して、研削屑を除去する。この様にして、封止部材４０の上端接合面４０Ｂ、及び、半導体チップ２０の基板２４の上端接合面２４Ｂ、並びに、伝熱部材の上端接合面７０Ｂとから成る、波長変換部材６０を取り付ける為の接合面１１が形成されると同時に、接合面１１に微細な凹凸が施され、接合面１１が粗面化されることとなる。

なお、本実施例１では、除去工程と凹凸形成工程とを、研削によって兼用して行っているが、半導体発光装置１０の製造コストを然程考慮しなくとも良ければ、半導体チップ２０の基板２４がサファイアから成る場合は、先ず、レーザー照射による切断等の除去工程によって、基板２４の上端接合面２４Ｂが露出した状態の接合面１１を形成しておき、その後、研削や研磨等による凹凸形成工程を経て、接合面１１に微細な凹凸を形成することとしても良い。また、半導体チップ２０の基板２４が窒化ガリウムから成る場合であって、前述同様に半導体発光装置１０の製造コストを然程考慮しなくとも良ければ、エッチングによって、凹凸形成工程を行っても良い。

（接合工程）
接合工程では、凹凸形成が完了した半完成品状態の半導体発光装置１０に対し、波長変換部材６０を結合部材５０を介して接合する。接合にあたっては、半完成品状態の半導体発光装置１０の接合面１１に結合部材５０としての接着剤を塗布し、波長変換部材６０を貼り付ける方法が一般的であるが、波長変換部材６０に結合部材５０としての接着剤を塗布しておき、結合部材５０が塗布された面を、半完成品状態の半導体発光装置１０の接合面１１と接合する方法を採用しても良い。結合部材５０としての接着剤の塗布方法としては、スクリーン印刷や、ディスペンシング等、任意の方法を用いて良い。なお、これらの接合の際、半完成品状態の半導体発光装置１０に対して波長変換部材６０を押圧乃至加圧して結合部材５０としての接着剤の硬化の促進を図っても良い。また、図示はしないが、光の取り出し性能の向上の観点から、半導体チップ２０における上端接合面２４Ｂ（接合面１１）の部位に、結合部材５０とは別の透明層を形成しておき、上端接合面２４Ｂ（接合面１１）の周囲となる接合面１１の部位に結合部材５０を形成する態様としても良い。なお、この透明層は、波長変換部材６０を構成する部材の屈折率の数値と、半導体チップ２０における上端接合面２４Ｂを構成する部材の屈折率の数値との、間の数値となる屈折率を有するものであれば良い。また、この透明層は、無色透明でも良いが、半導体チップ２０が発光する波長の光が透過するものであれば良い。更に、この透明層も、結合部材５０と同等以上の熱伝導性に優れる材料からなることが望ましい。

更に、別の接合方法として、図示はしないが、半完成品状態の半導体発光装置１０に対して、スパッタ加工や、スクリーン印刷にて、直接的に波長変換部材６０を形成する方法を採用しても良い。これ等の方法の場合、結合部材５０としての接着剤は省略出来るため、厳密には接合工程ではないが、波長変換部材６０が、微細な凹凸が形成された接合面１１に密着する態様となる点が本発明の要旨であるため、この様な方法も接合工程に含まれるものとする。また、これ等の方法であれば、接合面１１と隣接する波長変換部材６０の側にも微細な凹凸が自ずと形成されることとなり、光の取り出し性能の向上の観点から好ましい。なお、これ等の接合方法を用いる際、光の取り出し性能の向上の観点から、半導体チップ２０における上端接合面２４Ｂ（接合面１１）の部位に、結合部材５０とは別に、前述した様な透明層を予め形成しておく態様としても良く、或いは、半導体チップ２０と波長変換部材６０との密着性の向上の観点から、半導体チップ２０の上端接合面２４Ｂ（接合面１１）の部位に、前述の結合部材５０を予め塗布しておく態様としても良い。

（分離工程）
リードフレーム８０は、複数のリードフレーム８０が縦横に接続された状態で形成されており、１つのリードフレーム８０に対して１つの半導体チップ２０が実装されているため、このリードフレーム８０をダイシング等の方法を用いて分離し、個々の半導体発光装置１０に切り離す。切り離された半導体発光装置１０のリードフレーム８０を、封止部材４０の基板部分４１に対して巻き付かせる様にコの字状に折り曲げることで、半導体発光装置１０が完成する。

本発明の半導体発光装置１０の製造方法においては、特許文献１や特許文献２に開示される製造方法と比較して、波長変換部材６０が半導体チップ２０を覆うのみならず、封止部材４０の領域まで延設された状態となるため、結合部材５０としての接着剤の塗布面積（接触面積）が増えることとなり、半導体チップ２０と封止部材４０とで形成される接合面１１に対する波長変換部材６０の密着性が向上し、剥離し難くなる。

例えば、特許文献１の様な構成の場合、結合部材５０としての接着剤の塗布面積は、半導体チップ２０の上端接合面２４Ｂの面積分（半導体チップ２０における長手方向の長さＬ１と短手方向の長さＷ１の積）のみとなる。一方、本発明の半導体発光装置１０では、結合部材５０としての接着剤の塗布面積は、接合面１１の面積分（封止部材４０における長手方向の長さＬ０と短手方向の長さＷ０の積）まで増加している。本実施例１の構成において、Ｌ０＝３．８ｍｍ、Ｗ０＝１．４ｍｍ、Ｌ１＝７００μｍ、Ｗ１＝３９０μｍとした場合、接合面１１の面積は、半導体チップ２０の上端接合面２４Ｂの面積に対して、約２０倍の面積増となる。

また、接合面１１が、微細な凹凸形成によって粗面化されることで、結合部材５０としての接着剤の塗布面積（接触面積）が実質的に更に増加することとなり、一層、密着性が向上することとなる。本実施例１の構成において、高低差Ｔ２＝１μｍ、長さλ＝４５０ｎｍとした場合、単位面積あたり約２倍の面積増となり、前述の面積増と合わせると、約４０倍の面積増となる。

更に、熱の伝わり難い封止部材４０の部分において、波長変換部材６０が接合されることとなるため、その部分における熱による結合部材５０としての接着剤の劣化が抑制され、万一、接合面１１における半導体チップ２０の部分のみが、熱の影響で波長変換部材６０から界面剥離したとしても、封止部材４０の部分の接着によって保持されるため、その分、半導体発光装置１０の発光性能の低下が抑制されることとなる。

更にまた、接合面１１が粗面化されることで、半導体チップ２０の部分においては、粗面化された表面の界面部分における、半導体チップ２０の内部に向かう光の反射が抑制され、半導体チップ２０の外部への光の取り出し効率が向上することとなる。また、前述の長さλをサブミクロンサイズとなる様に加工しているため、波長変換部材６０の直下において、半導体チップ２０の上端接合面２４Ｂから集中して光が取り出されるため、配光特性が向上するとともに、半導体チップ２０の内部に向かう光の反射が更に抑制され、半導体チップ２０の内部における反射光の再吸収が一層抑制されるため、光の取り出し効率が更に向上することとなる。また、接合面１１の粗面化にあたり、複数の方向への研削を行うことによって、前述の長さλのバラツキが一層抑制され、半導体チップ２０の外部への光の取り出し効率が、より一層向上することとなる。

また更に、封止部材４０によって、半導体発光装置１０の筐体（パッケージ）を兼用可能であり、半導体チップ２０と波長変換部材６０からなるアセンブリーを、別途、筐体へ挿入する等の工程を省略出来ることとなり、半導体発光装置１０の製造コストが抑制されることとなる。

（封止工程の別例）
前述の実施例１では、比較的簡便で安価に製造が可能である、スクリーン印刷を用いた製造方法について説明したが、封止工程としては、以下に挙げる別例を採用しても良い。

図６は、実施例１のスクリーン印刷に代わり、実施例２として、射出成形を用いた場合を示している。サブマウント基板３０を介して半導体チップ２０が固定されたリードフレーム８０を、上側金型３０１と下側金型３０２とで挟持するとともに、上側金型３０１と下側金型３０２とから成る金型３００のキャビティ３０３の中に、半導体チップ２０を完全に収める。

この際、上側金型３０１のキャビティ上端面３０１Ａから、半導体チップ２０の基板２４の上端面２４Ａまでの距離は、封止部材４０が硬化を完了した際の同部分の寸法（埋没量）Ｈ０Ａが、１０μｍ〜２００μｍ程度となる様に、封止部材４０の硬化後の収縮量若しくは膨張量を考慮して設定することが望ましく、更に望ましくは、３０μｍ〜７０μｍ程度に設定することが望ましい。寸法Ｈ０Ａが１０μｍ未満の場合、リードフレーム８０に対して半導体チップ２０を固定した際に、リードフレーム８０の上端面８０Ｂ（或いは、上側金型３０１の下端面３０１Ｂ）から、半導体チップ２０の基板２４の上端面２４Ａまでの寸法（高さ）Ｈ２Ａのバラツキ（レンジで２０μｍ程度）が吸収しきれない虞があるためであり、寸法Ｈ０Ａが２００μｍを超えては、後述する除去工程に要する作業時間が掛かり過ぎるためである。寸法Ｈ０Ａの狙い値は５０μｍに設定している。射出成形では、上側金型３０１のキャビティ上端面３０１Ａが、封止部材４０の上端面４２を形成することとなる。

次いで、キャビティ３０３を満たす様に、ゲート３０４から溶融した封止部材４０の原料を射出して充填し、冷却して固化する。封止部材４０の固化が完了したら、金型３００を開いて、半完成品状態の半導体発光装置１０を取り出す。この様にして、射出成形によって、封止部材４０による、半導体チップ２０の封止工程を行っても良い。比較的簡便に製造出来る点では、射出成形とスクリーン印刷とで然程差は無いが、成形設備としては、スクリーン印刷よりも射出成形機の方が汎用性が高いため、研削を必要としない他の半導体装置と、製造設備の共用化を図ることが出来る利点が有る。

更に封止工程の別例として、図示はしないが、実施例３として、ポッティング成形により、封止部材４０を形成しても良い。ポッティング成形の場合は、途中までスクリーン印刷と同様の手順で行うが、スキージ１０４によって封止部材４０の原料を均すことを行わず、封止部材４０の原料の自重によって、封止部材４０の上端面４２が平坦に均され、封止部材４０が硬化するまで待つこととなる。封止部材４０の固化が完了したら、枠体を外して、半完成品状態の半導体発光装置１０を取り出す。この様にして、ポッティングによって、封止部材４０による、半導体チップ２０の封止工程を行っても良い。ポッティングは、封止部材４０の上端面４２を平坦に均すために、スクリーン印刷や射出成形に比べて、やや時間を要するが、製造にあたっての技術的な難易度が低いため、簡便さにおいては、スクリーン印刷や射出成形よりも優れている。

（半導体発光装置の別例）
次に、半導体発光装置１０の別例として、半導体発光装置１０Ａの構成について説明する。

（半導体発光装置１０Ａ全体）
図７に示す様に、この半導体発光装置１０Ａは、実施例１の半導体発光装置１０に対し、サブマウント基板３０に代わって、基板３０Ａを有する点と、それに付随してリードフレーム８０Ａの構成及び封止部材４０の構成が異なっているため、ここでは半導体発光装置１０に対する相違点を主に説明し、同様の部分については説明を省略する。

（基板３０Ａ）
基板３０Ａは、基板本体３１Ａが、セラミック等からなる絶縁体であることが要求される。また、基板本体３１Ａの材料としては、熱伝導性に優れるものを用いることが望ましい。図７の紙面において、基板本体３１Ａの上方側には、ｐ電極用配線パターン３２Ａとｎ電極用配線パターン３３Ａが形成されている。ｐ電極用配線パターン３２Ａとｎ電極用配線パターン３３Ａとは、電気的に短絡（ショート）しない様に、分離している。

ｐ電極用配線パターン３２Ａは、導電性部材８４Ａを介してｐ電極側リードフレーム８２Ａと接続されており、ｎ電極用配線パターン３３Ａは、導電性部材８５Ａを介してｎ電極側リードフレーム８３Ａと接続されている。そして、導電性部材８４Ａと導電性部材８５Ａとは、それぞれ基板本体３１Ａに設けられたビアホール３４Ａとビアホール３５Ａの内部に配設されている。

（封止部材４０Ａ）
封止部材４０Ａは、図７の紙面において、半導体発光装置１０Ａの主な光の照射方向Ｄに対して反対側となる、ｐ電極用配線パターン３２Ａやｎ電極用配線パターン３３Ａよりも下方側の部位（換言すれば、基板３０Ａが占めている部分）には形成されていないが、チップ本体２１の側面全体を囲む様に形成され、また、チップ本体２１の下方側や、ｐ電極２２とｎ電極２３の周囲、及び、導電性部材２２Ａ・２３Ａの周囲を囲んで覆う様に形成される点は、半導体発光装置１０と同様である。

（リードフレーム８０Ａ）
リードフレーム８０Ａは、放熱性にも優れる、銅合金や鉄合金等に鍍金を施した、導電性材料から成る板状の部材であり、その一部を、半導体発光装置１０Ａの外表面に露出した態様とし、直接、半導体発光装置１０Ａの外部へ放熱する様な構成としている。リードフレーム８０Ａにおけるｐ電極側リードフレーム８２Ａとｎ電極側リードフレーム８３Ａとは、基板３０Ａに対して巻き付く様には折り曲げられておらず、板状のまま、基板３０Ａの下方側に配設されており、電気的に短絡（ショート）しない様に、分離している。このリードフレーム８０Ａも、複数のリードフレーム８０Ａが縦横に接続された状態で形成されており、１つのリードフレーム８０Ａを備えた基板３０Ａに対して、１つの半導体チップ２０が、ｐ電極用配線パターン３２Ａとｎ電極用配線パターン３３Ａを介して実装されているため、このリードフレーム８０Ａをダイシング等の方法を用いて分離し、個々の半導体発光装置１０Ａに切り離すことで、半導体発光装置１０Ａが完成する。なお、この図７では、リードフレーム８０Ａにおける、ダイシングのための加工代を取り除いた状態で図示しているが、この加工代を残存させておいても良い。

（半導体発光装置１０Ａの別例）
前述した半導体発光装置１０Ａにおいては、複数のリードフレーム８０Ａに対して、基板３０Ａが予め個々に形成された態様として説明したが、基板３０Ａ自体がリードフレーム８０Ａと同様に縦横に接続された状態で形成されたものを採用しても良い。その場合、基板３０Ａにおける、ダイシングのための加工代は、取り除いても良いし、残存させておいても良い。

本発明は、フリップチップ実装による半導体発光装置を実施例に採り、その製造方法について説明している。また、本発明の実施例では、１つの半導体発光装置につき、１つの半導体チップを有する構成にて説明しているが、本発明を適用可能な半導体発光装置としては、これに限られるものではなく、１つの半導体発光装置につき、複数の半導体チップを有する半導体発光装置にも、適用可能である。なお、１つの半導体発光装置につき、複数の半導体チップを有する半導体発光装置の場合は、各半導体チップが放出する光について、各半導体チップ間での自己吸収の発生を抑制するべく、各半導体チップ間の距離を設定し、封止部材４０が介在する様な構成とすることが望ましい。

１０ ・・・ 半導体発光装置（実施例１）
１０Ａ ・・・ 半導体発光装置（別例）
１１ ・・・ 接合面
２０ ・・・ 半導体チップ
２１ ・・・ チップ本体
２１Ａ ・・・ 切欠部
２２ ・・・ ｐ電極
２２Ａ ・・・ 導電性部材
２３ ・・・ ｎ電極
２３Ａ ・・・ 導電性部材
２４ ・・・ （半導体チップの）基板
２４Ａ ・・・ （半導体チップの基板の）上端面
２４Ｂ ・・・ （半導体チップの基板の）上端接合面
２４Ｃ ・・・ （半導体チップの基板の）上端部分
２５ ・・・ バッファ層
２６ ・・・ ｎ型コンタクト層
２６Ａ ・・・ 面
２７ ・・・ 発光層
２８ ・・・ ｐ型コンタクト層
３０ ・・・ サブマウント基板
３０Ａ ・・・ 基板
３１ ・・・ （サブマウント基板の）基板本体
３１Ａ ・・・ 基板本体
３２ ・・・ （サブマウント基板の）ｐ電極用配線パターン
３２Ａ ・・・ ｐ電極用配線パターン
３３ ・・・ （サブマウント基板の）ｎ電極用配線パターン
３３Ａ ・・・ ｎ電極用配線パターン
３４Ａ ・・・ ビアホール
３５Ａ ・・・ ビアホール
４０ ・・・ 封止部材
４０Ａ ・・・ 封止部材（別例）
４０Ｂ ・・・ （封止部材の）上端接合面
４０Ｃ ・・・ （封止部材の）上端部分
４１ ・・・ 基板部分
４２ ・・・ （封止部材の）上端面
５０ ・・・ 結合部材
６０ ・・・ 波長変換部材
７０ ・・・ 伝熱部材
７０Ｂ ・・・ （伝熱部材の）上端接合面
７０Ｃ ・・・ （伝熱部材の）上端部分
８０ ・・・ リードフレーム
８０Ａ ・・・ リードフレーム（別例）
８０Ｂ ・・・ （リードフレームの）上端面
８２ ・・・ ｐ電極側リードフレーム
８２Ａ ・・・ ｐ電極側リードフレーム（別例）
８３ ・・・ ｎ電極側リードフレーム
８３Ａ ・・・ ｎ電極側リードフレーム（別例）
８４Ａ ・・・ 導電性部材（別例）
８５Ａ ・・・ 導電性部材（別例）
１００ ・・・ 枠体
１０１ ・・・ 上側枠体
１０１Ａ ・・・ （上側枠体の）上端面
１０１Ｂ ・・・ （上側枠体の）下端面
１０２ ・・・ 下側枠体
１０３ ・・・ 凹部
１０４ ・・・ スキージ
２００ ・・・ 台座
３００ ・・・ 金型
３０１ ・・・ 上側金型
３０１Ａ ・・・ キャビティ上端面
３０１Ｂ ・・・ （上側金型の）下端面
３０２ ・・・ 下側金型
３０３ ・・・ キャビティ
３０４ ・・・ ゲート
Ｄ ・・・ 照射方向
Ｈ０ ・・・ 寸法（埋没量）
Ｈ０Ａ ・・・ 寸法（埋没量：実施例２）
Ｈ１ ・・・ 寸法（最深研削量）
Ｈ２ ・・・ 寸法（高さ）
Ｈ２Ａ ・・・ 寸法（高さ：実施例２）
Ｌ０ ・・・ （封止部材の長手方向の）長さ
Ｌ１ ・・・ （半導体チップの長手方向の）長さ
Ｔ０ ・・・ 厚み
Ｔ１ ・・・ 研削量
Ｔ２ ・・・ 高低差
Ｓ ・・・ 移動方向
Ｗ０ ・・・ （封止部材の短手方向の）長さ
Ｗ１ ・・・ （半導体チップの短手方向の）長さ
λ ・・・ （凹凸の）長さ

Claims (4)

1. リードフレーム上に固定された半導体チップを、封止部材によって封止する封止工程と、
   前記半導体チップの表面が露出するまで、前記封止部材を除去する除去工程と、
   前記除去工程によって形成された接合面に、微細な凹凸を形成する凹凸形成工程と、
   前記接合面に、波長変換部材を接合する接合工程とを有することを特徴とする、半導体発光装置の製造方法。
2. 前記除去工程が、前記凹凸形成工程を兼ねていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
3. 前記除去工程における除去方法が、研削であることを特徴とする、請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
4. 前記凹凸形成工程において、接合面に対して、複数の方向に研削を行うことを特徴とする、請求項３に記載の半導体発光装置の製造方法。

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