本發(fā)明涉及在基板上安裝有多個發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

已知有在基板上安裝有多個發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。

例如，在形成有圖案電極的基板上形成接合層后，將在接合層產(chǎn)生的氧化膜去除并涂覆助熔劑，以便使發(fā)光元件粘接在接合層上。然后，以相等間隔配置矩形狀的發(fā)光元件，對這些發(fā)光元件實施加熱處理使接合層熔融并固化，由此制造這樣的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。

例如，在專利文獻1公開了如下的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，以使形成于基板的接合層和圖案接觸的方式放置發(fā)光元件，通過加熱處理使接合層熔融，然后使固化，由此安裝多個發(fā)光元件。并且，在專利文獻1中記載了在制造半導(dǎo)體發(fā)光裝置時，預(yù)先涂覆助熔劑后在基板安裝發(fā)光元件，以便提高對圖案電極的潤濕性。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2011－40425號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在將多個發(fā)光元件隔開微小的間隔排列安裝而成的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，根據(jù)用途要求精細的配光圖案的控制。因此，需要將各個發(fā)光元件高精度對位，并且發(fā)光元件之間的間隔固定。

但是，在上述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的例子中，在加熱處理中，助熔劑的粘度有可能隨著接合層的熔融而降低并漏出到發(fā)光元件的四周，并流入發(fā)光元件和發(fā)光元件的間隙中。在助熔劑流入發(fā)光元件之間時，由于流入發(fā)光元件之間的助熔劑的界面張力，發(fā)光元件彼此被拉近，發(fā)光元件產(chǎn)生錯位。因此，不能保持多個發(fā)光元件之間的間隔均勻，發(fā)光元件的安裝精度降低。在使用安裝精度降低的多個發(fā)光元件的情況下，有可能對進行精密的配光圖案控制產(chǎn)生阻礙。

本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提高發(fā)光元件的安裝精度，進而提高半導(dǎo)體發(fā)光裝置的可靠性。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的一個方式提供半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有：基板，在該基板設(shè)有配線圖案；多個發(fā)光元件，它們在該基板上以相等間隔排列，經(jīng)由接合層與所述配線圖案電連接；以及多個突起，它們排列在露出于所述發(fā)光元件之間的間隙中的所述配線圖案上，抑制所述發(fā)光元件的錯位。

并且，本發(fā)明的另一個方式提供半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，該制造方法包括以下步驟：在形成于基板的配線圖案上，與多個發(fā)光元件的安裝區(qū)域?qū)?yīng)地形成用于以相等間隔排列所述發(fā)光元件的多個接合層；在露出于所述接合層之間的間隙中的所述配線圖案上形成多個突起；在所述接合層涂覆活性劑；在涂覆了所述活性劑的所述接合層上配置所述發(fā)光元件；使所述接合層熔融而固化，使所述發(fā)光元件與所述接合層接合。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高發(fā)光元件的安裝精度，進而提高半導(dǎo)體發(fā)光裝置的可靠性。

附圖說明

圖1示出本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的概略結(jié)構(gòu)，(a)是俯視圖，(b)是(a)的a-a截面圖，(c)是(a)中的r1區(qū)域的放大圖，(d)是(b)中的r2區(qū)域的放大圖。

圖2是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法的圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的b-b截面圖。

圖3是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法的圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的c-c截面圖，(c)是(a)中的r3區(qū)域的放大圖，(d)是(b)中的r4區(qū)域的放大圖。

圖4是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法的圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的d-d截面圖。

圖5是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法的圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的e-e截面圖。

圖6是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法的圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的f-f截面圖，(c)是(a)中的r5區(qū)域的放大圖，(d)是(b)中的r6區(qū)域的放大圖。

圖7是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起的配置例、即鋸齒狀排列的例子的說明圖。

圖8是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起呈鋸齒狀配置的例子的說明圖，示出了在突起的大小沒有偏差時、(a)發(fā)光元件的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況、(b)沒有安裝偏差的情況、(c)安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況時的例子。

圖9是在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的發(fā)光元件由于加熱處理而偏離安裝位置的情況的說明圖。

圖10是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起呈鋸齒狀配置的例子的說明圖，示出了在突起的大小為偏差的最大值時、(a)發(fā)光元件的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況、(b)沒有安裝偏差的情況、(c)安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況時的例子。

圖11是在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的發(fā)光元件由于加熱處理而偏離安裝位置的情況的說明圖。

圖12是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起應(yīng)用其它材料的例子的說明圖。

圖13是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起應(yīng)用其它材料的例子的說明圖。

圖14是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起的另一配置例、即排列成一列的例子的說明圖。

圖15是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起的另一配置例、即排列成一列的例子的說明圖。

圖16是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起被配置成一列的例子的說明圖，示出了在突起的大小沒有偏差時、(a)發(fā)光元件的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況、(b)沒有安裝偏差的情況、(c)安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況時的例子。

圖17是在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的發(fā)光元件由于加熱處理而偏離安裝位置的情況的說明圖。

圖18是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的突起被配置成一列的配置例的說明圖，示出了在突起的大小為偏差的最小值時、(a)發(fā)光元件的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況、(b)沒有安裝偏差的情況、(c)安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況時的例子。

圖19是在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中被配置在配線圖案上的發(fā)光元件由于加熱處理而偏離安裝位置的情況的說明圖。

標號說明

1半導(dǎo)體發(fā)光裝置；11基板；12配線圖案；13接合層；14發(fā)光元件；15間隙；16突起；17活性劑(助熔劑)。

具體實施方式

下面，參照附圖說明本發(fā)明的一實施方式。另外，在下面的附圖中，為了容易理解及提高視覺觀察性，即使是截面圖也適當省略了影線。并且，在下面的說明中，即使是不同的實施方式和變形例，也對相同的結(jié)構(gòu)標注相同的標號，并省略其說明。

對本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的一實施方式進行說明。

如圖1所示，半導(dǎo)體發(fā)光裝置1具有：基板11；配線圖案12，其設(shè)于基板11上；接合層13，其形成于配線圖案12上；發(fā)光元件14，其通過活性劑(后述)設(shè)于接合層13上；以及多個突起16，它們排列在露出于發(fā)光元件14之間的間隙15中的配線圖案12上。

基板11在本實施方式中是由陶瓷材料形成的板狀體，更具體地講是應(yīng)用了由氮化鋁形成的板狀的基板。另外，基板一般由玻璃環(huán)氧、樹脂、陶瓷等絕緣性材料、或者絕緣性材料和金屬材料的復(fù)合材料等形成。優(yōu)選基板利用耐熱性及耐候性高的陶瓷或者熱固化性樹脂。

配線圖案12主要作為發(fā)光元件14的安裝圖案及對發(fā)光元件14供給電源用的電流環(huán)流圖案而形成于基板11的表面。作為配線圖案，能夠使用al、ni、cu、ag、au等導(dǎo)電性材料，在本實施方式中，配線圖案12使用由au構(gòu)成的au圖案。

接合層13形成于配線圖案12上。接合層13將配線圖案12和發(fā)光元件14接合，將發(fā)光元件14粘著在基板11上，將發(fā)光元件14和配線圖案12電連接。因此，接合層13形成于基板11上的發(fā)光元件14的安裝區(qū)域中。

在本實施方式中，與發(fā)光元件14的安裝面積一致的俯視觀察呈矩形狀的由ausn膜構(gòu)成的接合層13，按照以相等間隔排列多個的方式蒸鍍在配線圖案12上。

在制造半導(dǎo)體發(fā)光裝置時，在接合層13涂覆活性劑，發(fā)光元件14經(jīng)由該活性劑粘著在對應(yīng)的部位的接合層13上。即，在半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造過程中，活性劑將形成于接合層13的氧化膜去除，并且作為接合層13的熔融前的發(fā)光元件14和接合層13的粘接劑發(fā)揮作用。在本實施方式中，活性劑使用助熔劑17。助熔劑17特別優(yōu)選在作為接合層的ausn膜的共晶溫度區(qū)域(290～320℃)中能夠得到穩(wěn)定的接合性、潤濕性良好、共晶接合后的空隙發(fā)生率較小的助熔劑。

發(fā)光元件14如圖1所示俯視觀察呈矩形狀，沿發(fā)光元件14的短邊方向以相等間隔排列多個地安裝在基板11上。另外，在圖1中為了便于說明而簡化了附圖，示出了排列4個發(fā)光元件14的例子，但發(fā)光元件14的數(shù)量不限于此，能夠適當變更。

在本實施方式中，將發(fā)光元件14的間隙15設(shè)為發(fā)光元件14的短邊的長度的大約6％，發(fā)光元件14以狹小間距進行安裝。具體而言，例如隔開41μm的間隙排列安裝短邊的長度為550～750μm的發(fā)光元件。

突起16排列在露出于接合層13之間的間隙即發(fā)光元件14之間的間隙15中的配線圖案12上。在本實施方式中，突起1是au凸塊，如圖1(c)所示，沿著發(fā)光元件14之間的間隙15的中心線呈鋸齒狀(之字狀)排列。

這樣構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1按照由如下所述的步驟構(gòu)成的制造方法進行制造。

如圖2所示，在基板11上形成配線圖案12，在配線圖案12上與多個發(fā)光元件14的安裝區(qū)域?qū)?yīng)地形成以相等間隔排列發(fā)光元件14用的多個接合層13。即，形成為以相等間隔排列與發(fā)光元件14的安裝面積一致的俯視觀察呈矩形狀的由ausn膜構(gòu)成的多個接合層13，配線圖案12從接合層13之間的間隙中露出。

然后，如圖3所示，在露出于接合層13之間的間隙中的配線圖案12上形成多個突起16。例如，使用直徑12.7μm的金線通過鍵合(bonding)將直徑約21μm、高度約30μm的au凸塊排列成鋸齒狀。即，由凸塊鍵(bumpbond)而形成突起16。另外，關(guān)于突起16的大小的詳細情況在后面進行說明。此時，優(yōu)選考慮發(fā)光元件14的安裝偏差(±2μm)、凸塊的偏差(±4.0μm)及似然度(0～12.0μm)決定au凸塊的鍵合位置。

如圖4所示，在接合層13上涂覆作為活性劑的助熔劑17。使用規(guī)定的分配器對于一個接合層13以相等間隔在三處涂覆助熔劑17，使得涂覆后的助熔劑直徑達到直徑0.4μm～0.5μm。

如圖5所示，在涂覆了作為活性劑的助熔劑17的各接合層13上放置發(fā)光元件14，以將發(fā)光元件14放置在基板11上的狀態(tài)投入共晶爐中進行加熱。由此，作為接合層13的ausn膜熔融并固化，發(fā)光元件14的背面和接合層13被共晶接合。

在接合層13熔融時，助熔劑17的粘度降低并沿著接合層的與發(fā)光元件的接觸表面整體流動，其殘渣從發(fā)光元件14的四周漏出而流出到配線圖案上(參照圖6)。即，如圖6(c)及圖6(d)的左側(cè)圖到右側(cè)圖所示，在進行共晶時，助熔劑17隨著時間的經(jīng)過逐漸溶出而流入配線圖案中。

作為突起16的多個au凸塊呈鋸齒狀排列在配線圖案12上，因而au凸塊之間成為助熔劑的逃逸場所(流路)，助熔劑17流入au凸塊之間。

最后，在發(fā)光元件14被接合在基板11的配線圖案12上后，通過清洗將助熔劑17的殘渣去除，由此制造了半導(dǎo)體發(fā)光裝置(參照圖1)。

在此，對呈鋸齒狀排列的突起的大小進行說明。

如上所述，考慮到發(fā)光元件14的安裝位置的偏差為±2.0μm、作為突起的au凸塊的大小的偏差為±4.0μm，優(yōu)選au凸塊的鍵合位置是從間隙的中心到au凸塊的中心位置的距離為7μm(參照圖7)。在考慮到發(fā)光元件的安裝偏差、au凸塊的偏差時，間隙的距離及au凸塊的大小例如如下所述。

圖8示出了在以au凸塊的大小沒有偏差(au凸塊直徑21μm)、從間隙的中心到au凸塊的中心的距離達到7μm的方式鍵合au凸塊的情況下，發(fā)光元件14的安裝位置產(chǎn)生偏差的例子。

如圖8(a)所示，在發(fā)光元件14的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到39μm。

如圖8(b)所示，在沒有安裝偏差的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到41μm。如圖8(c)所示，在安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到43μm。

無論在圖8(a)～(c)的哪種情況下，助熔劑17都有可能由于加熱處理而流入，使得發(fā)光元件偏離安裝位置，如發(fā)光元件彼此被拉近等。但是，即使是發(fā)光元件移動而偏離的情況下，發(fā)光元件也與au凸塊抵接，au凸塊作為限制發(fā)光元件的移動的擋塊發(fā)揮作用，因而發(fā)光元件之間的間隙不會低于35μm(參照圖9)。

圖10示出了在以au凸塊的大小存在最大值的偏差(偏差4μm、au凸塊直徑25μm)、從間隙的中心到au凸塊的中心的距離達到7μm的方式鍵合au凸塊的情況下，發(fā)光元件14的安裝位置產(chǎn)生偏差的例子。

如圖10(a)所示，在發(fā)光元件14的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到39μm。

如圖10(b)所示，在沒有安裝偏差的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到41μm。如圖10(c)所示，在安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到43μm。

無論在圖10(a)～(c)的哪種情況下，助熔劑17都有可能由于加熱處理而流入，使得發(fā)光元件偏離安裝位置。但是，即使是發(fā)光元件移動的情況下，發(fā)光元件也與au凸塊抵接，au凸塊限制發(fā)光元件的移動，因而發(fā)光元件之間的間隙不會低于39μm(參照圖11)。

這樣，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，在基板上形成配線圖案，在配線圖案上形成多個接合層。由于在基板上與以相等間隔排列的發(fā)光元件的安裝區(qū)域?qū)?yīng)地形成多個接合層，因而在接合層之間產(chǎn)生間隙，在該間隙中露出配線圖案。

在此，在從間隙露出的配線圖案上形成多個突起，在接合層上涂覆活性劑，在被涂覆了活性劑的接合層上配置發(fā)光元件。即，在使活性劑介于接合層與發(fā)光元件之間、并且以相等間隔對位配置發(fā)光元件的狀態(tài)下，對它們實施加熱處理。由此，利用活性劑將接合層表面的氧化膜去除，接合層熔融，發(fā)光元件和接合層被接合，接合層固化，由此發(fā)光元件被牢靠地固定。

此時，伴隨著接合層通過加熱而熔融，活性劑(助熔劑17)的粘度降低而流動到接合層的與發(fā)光元件的接觸面整體上，其殘渣從發(fā)光元件的四周漏出而流出到配線圖案上。由于在配線圖案上排列有突起，因而突起之間成為作為活性劑的逃逸場所的流路，所流出的活性劑流入突起之間，因而不會無秩序地擴散。因此，能夠降低因擴散在配線圖案上的活性劑的界面張力而導(dǎo)致的影響，能夠抑制發(fā)光元件彼此的拉近等發(fā)光元件的錯位。

并且，即使是發(fā)光元件由于擴散到突起之間的活性劑的微小的界面張力而移動的情況下，由于突起作為擋塊發(fā)揮作用，因而在發(fā)光元件產(chǎn)生的錯位也是有限的。因此，能夠提高發(fā)光元件的安裝精度，進而能夠提高半導(dǎo)體發(fā)光裝置的可靠性。

在上述的實施方式中，對突起16是au凸塊的例子進行了說明，但也能夠利用例如抗蝕劑或高粘度觸變樹脂(例如含有黑色填料的黑色的硅酮樹脂)形成突起。

如圖12所示，在利用抗蝕劑形成突起16的情況下，例如使用具有耐熱性的抗蝕劑將間隙方向的直徑約21μm、高度約10μm以上的突起排列成鋸齒狀?？刮g劑位置是考慮發(fā)光元件14的安裝偏差、抗蝕劑的偏差及似然度決定的。

并且，在如圖13所示利用高粘度觸變樹脂例如黑色的樹脂形成突起16的情況下，例如使用具有約10μm的內(nèi)徑的通用的超精密噴嘴涂覆含有黑填料的硅酮樹脂使達到直徑21μm來形成突起。優(yōu)選考慮發(fā)光元件14的安裝偏差、硅酮樹脂的涂覆的偏差及似然度來決定含有黑填料的硅酮樹脂的涂覆位置。

(變形例)

在上述的實施方式中說明了將突起16排列成鋸齒狀的例子。關(guān)于突起的排列不限于上述的實施方式，也能夠如圖14、圖15所示將突起排列成一列。

作為一例，說明將作為突起的au凸塊排列成一列時的發(fā)光元件間隙及au凸塊的大小。為了配置成一列，優(yōu)選以使au凸塊的中心位于間隙的中心線上的方式進行鍵合。

如上所述，在考慮到au凸塊發(fā)光元件14的安裝偏差為±2.0μm、作為突起的au凸塊的偏差為±4.0μm時，間隙的距離及au凸塊的大小例如如下所述。

圖16示出在以au凸塊的大小沒有偏差(au凸塊直徑35μm)、au凸塊的中心位于間隙的中心線上的方式進行鍵合的情況下，發(fā)光元件14的安裝位置產(chǎn)生偏差的例子。

如圖16(a)所示，在發(fā)光元件14的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到39μm。

如圖16(b)所示，在沒有安裝偏差的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到41μm。如圖16(c)所示，在安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到43μm。

無論在圖16(a)～(c)的哪種情況下，助熔劑17都有可能由于加熱處理而流入，使得發(fā)光元件偏離安裝位置。但是，即使是發(fā)光元件移動時，發(fā)光元件也與au凸塊抵接，au凸塊限制發(fā)光元件的移動，因而發(fā)光元件之間的間隙不會低于au凸塊的直徑35μm(參照圖17)。

圖18示出在以au凸塊的大小的偏差為最小值(偏差-4.0μm、au凸塊直徑31μm)、au凸塊的中心位于間隙的中心線上的方式進行鍵合的情況下，發(fā)光元件14的安裝位置產(chǎn)生偏差的例子。

如圖18(a)所示，在發(fā)光元件14的安裝偏差為最小值(-2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到39μm。

如圖18(b)所示，在沒有安裝偏差的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到41μm。如圖18(c)所示，在安裝偏差為最大值(+2.0μm)的情況下，發(fā)光元件之間的間隙達到43μm。

無論在圖18(a)～(c)的哪種情況下，助熔劑17都有可能由于加熱處理而流入，使得發(fā)光元件偏離安裝位置。但是，即使是發(fā)光元件移動時，發(fā)光元件也與au凸塊抵接，au凸塊限制發(fā)光元件的移動，因而發(fā)光元件之間的間隙不會低于au凸塊的直徑31μm(參照圖19)。