CN102386288A - 发光装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制反射膜的变色等而维持较高输出的发光装置及其制造方法。一实施方式的发光装置的制造方法是依序包括如下步骤：导电构件准备步骤，准备包含反射膜的导电构件；发光元件配置步骤，在反射膜上配置发光元件；以及保护膜形成步骤，利用原子层堆积法在反射膜上形成保护膜。

Description

发光装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种在导电构件上设置发光元件而成的发光装置的制造方法。
背景技术
在以发光元件作为光源的发光装置中已进行如下尝试：在发光元件的周围设置包含银等的反射膜而提高输出，进而利用溅镀、CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)等在反射膜上形成包含无机材料的保护膜而抑制反射膜的变色等(例如专利文献1)。
[先行技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2009-224538
发明内容
[发明所欲解决的问题]
然而，在先前方法中，虽然可以利用反射膜暂时提高输出，但是在使用时等，存在输出下降的问题。即，在溅镀、CVD等中，是通过材料成分以某种程度的直进性触碰至目的物而形成保护膜，所以例如在发光元件的附近，发光元件自身会成为障碍物而无法形成优质的保护膜。因此，存在随着时间的经过，从这些部分中反射膜优先变差而变色等问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制反射膜的变色等而维持较高输出的发光装置及其制造方法。
[解决问题的技术手段]
本发明的发光装置的制造方法依序包括如下步骤：导电构件准备步骤，准备包含反射膜的导电构件；发光元件配置步骤，在反射膜上配置发光元件；以及保护膜形成步骤，利用原子层堆积法在反射膜上形成保护膜。
本发明的发光装置的其他制造方法依序包括如下步骤：导电构件准备步骤，准备导电构件；发光元件配置步骤，在导电构件上配置发光元件；引线连接步骤，利用引线将导电构件与发光元件加以电性连接；反射膜形成步骤，在导电构件及引线的表面上形成反射膜；以及保护膜形成步骤，利用原子层堆积法在反射膜的表面上形成保护膜。
而且，本发明的发光装置包含：导电构件，其包含反射膜；发光元件，其安装在所述反射膜上；以及保护膜，其连续地覆盖所述发光元件的表面与所述反射膜的表面；且
所述经安装的发光元件附近的反射膜上所形成的保护膜的厚度与除所述发光元件附近以外的所述反射膜的表面上所形成的保护膜的厚度实质上相等。
[发明的效果]
根据如上所述构成的本发明，可提供一种能够抑制反射膜的变色等而维持较高输出的发光装置及其制造方法。
附图说明
图1(A)～(F)是用来说明一实施方式的发光装置的制造方法的示意图。
图2是图1(F)的虚线框中的放大图。
图3(A)～(G)是用来说明其他实施方式的发光装置的制造方法的示意图。
图4A是利用藉由ALD而形成的保护膜所包覆的引线与反射膜的连接部附近的照片。
图4B是利用藉由溅镀而形成的保护膜所包覆的引线与反射膜的连接部附近的照片。
图5A是放大表示一实施方式的发光装置中的与反射膜连接的引线端部的截面图。
图5B是对应于图5A的截面照片。
[符号的说明]
1     导电构件
1a    母材
1b    反射膜
2     封装体
2a    基部
2b    侧壁
3     发光元件
4     引线
5     保护膜
6     密封构件
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面说明用来实施本发明的方式。但是，以下所示的方式是例示用来使本发明的技术思想具体化的发光装置的制造方法，而并非将本发明限定于以下内容。而且，关于实施方式中所记载的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等，只要没有特定的记载，便仅仅是例示，而并非将本发明的范围仅限于此。再者，各附图所示的构件的大小或位置关系等存在为使说明明确而加以夸张的情况。
[实施方式1]
图1(A)～(F)表示本实施方式的发光装置的制造方法的各步骤。图2是图1(F)中的虚线框部的放大示意图。
(导电构件准备步骤)
首先，如图1(A)所示，准备在母材1a上设置反射膜1b而成的导电构件1(导电构件准备步骤)。在这里，不但母材1a，而且反射膜1b也具有导电性。在本实施方式中，导电构件是由母材和反射膜所构成。
母材1a只要具备导电性即可，其材料并无限定。作为母材1a，例如可以使用铜或铜合金。
反射膜1b只要能够反射来自发光元件3的光即可，其材料并无限定。作为反射膜1b，例如可以使用银、铝，特别优选的是设为含有高反射率的银的材料。
再者，关于图1(B)～(F)，为便于说明，母材1a和反射膜1b并未个别地图示，而是将它们一并表示为导电构件1。而且，导电构件既可以只包含反射膜，也可以使其他构件介于母材1a与反射膜1b之间。此外，反射膜1b无需形成于母材1a的整个面上，例如只要形成在发光元件3附近的区域(区域A(图2))即可。
(封装体形成步骤)
其次，如图1(B)所示，例如可以在导电构件1上形成包含基部2a及侧壁2b的封装体2(封装体形成步骤)。
关于封装体的材料并无限定，例如可以利用树脂、陶瓷来形成。当封装体是包含树脂时，通过将导电构件1配置在封装体形成模具(未图示)中，向其中灌入作为封装体材料的树脂并使其凝固，可以将封装体2与导电构件1形成为一体。在封装体的凹部底面露出了导电构件1的一部分。
封装体2是与导电构件1形成为一体，只要具有绝缘性，其材料便无限定。作为封装体2的材料，适合采用耐光性、耐热性优异的电气绝缘性材料，例如可以使用聚邻苯二甲酰胺等的热塑性树脂、环氧树脂等的热固性树脂、玻璃环氧化物、陶瓷。而且，在本实施方式中，封装体2是形成为具有侧壁2b的构成，但是不一定需要设置侧壁。
(发光元件配置步骤)
其次，如图1(C)所示，在反射膜1b上配置发光元件3(发光元件配置步骤)。具体而言，可以通过粘接构件(未图示)，将发光元件3配置在反射膜1b上。粘接构件既可以具有导电性，也可以具有绝缘性。
粘接构件是用来将发光元件3配置并固定在导电构件1上的构件，其材料并无特别限定。例如，当使粘接构件3为绝缘性时，可以使用环氧树脂、硅树脂，当使粘接构件3为导电性时，可以使用Au-Sn合金、SnAgCu合金、SnPb合金、InSn合金、Ag、Sn、Ag。
发光元件3可以使用公知的元件，例如可以设为包含能够发蓝色光或发绿色光的氮化物半导体(InXAlYCa1-X-YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)的LED(light-emitting diode，发光二极管)。
(引线连接步骤)
其次，如图1(D)所示，还可以利用导电性引线4将发光元件3与反射膜1b加以电性连接(引线连接步骤)。在这里，发光元件3与母材1a通过导电性的反射膜1b而电性连接。
发光元件3在同一面侧具有一对电极(未图示)，当使该侧为上(发光观测面侧)配置发光元件3时，如该图所示，还分别需要引线4。这时，如果发光元件3的导电构件侧具有绝缘性，那么粘接构件不一定需要为绝缘性构件，也可以考虑到导热率而设为金属等的导电性构件。作为其他方式，当发光元件在相反的两面上分别具有电极时，其中一个电极会通过导电性的粘接构件而通电，所以一根引线即可。另一方面，当发光元件在同一面侧具有一对电极并且使该侧为下(与发光观测面侧相反之侧(与导电构件1相对向之侧))配置发光元件时，两个电极可以分别通过导电性的粘接构件而通电，因此不需要引线。
引线4是用来将发光元件3与母材1a加以电性连接，其材料并无限定。作为引线4的材料，例如可以使用包含金、铜、铂、铝、银中的至少任一者的材料。
(保护膜形成步骤)
其次，如图1(E)所示，利用原子层堆积法(以下，也会仅称为「ALD」(Atomic LayerDeposition)))在反射膜1b上形成保护膜5。即，从发光观测面侧形成保护膜5。与溅镀等先前的方法不同，ALD是在每个原子层上形成反应成分层的方法。以下，就使用TMA(三甲基铝)及水(H2O)形成氧化铝(Al2O3)的保护膜的情况进行说明。
首先，导入TMA气体，使作为目的物的反射膜的表面的OH基与TMA发生反应(第1反应)。其次，排出剩余气体。然后，导入H2O气体，使经第1反应与OH基键合的TMA与H2O发生反应(第2反应)。其次，排出剩余气体。接着，通过以第1反应、排气、第2反应及排气作为一个循环，重复该循环，可以形成特定膜厚的Al2O3。
与溅镀、CVD等不同，在ALD中，反应成分的直进性较低，因此即使在障碍物附近，也会同等地供给反应成分，从而在每个分子层上形成反应成分。其结果使得障碍物附近的区域也与无障碍物的其他区域相同，能够以更均匀的膜厚及膜质形成更优质的保护膜。
通过ALD而获得的保护膜与通过先前方法所获得的保护膜相比更优质，保护能力更优异。因此，通过先前方法而获得的保护膜即使为无障碍物的区域，也会以一定比例局部地发生变色等，但是通过ALD而获得的保护膜无论有无障碍物，几乎都未观察到变色。此外，通过ALD而获得的保护膜即使膜厚较薄，也可以充分保护反射膜，所以能够形成比通过先前方法所获得的保护膜更薄的保护膜。由此，可以抑制保护膜上的光的吸收，所以能够形成为在初始特性中光输出较高的发光装置。
当在配置发光元件3之后形成保护膜5时，在先前方法中，存在发光元件3自身成为障碍物，保护膜5的材料成分未充分到达其周围附近的问题。其结果导致保护膜5的质量下降，或者膜厚变薄，发光元件3附近的区域(区域A(图2))的反射膜变差而变色等。保护膜的质量已下降等的部分与其他部分相比会产生更多针孔，可认为由于这个原因，反射膜会经硫化、溴化等而发生变色。发光元件的周围附近的光输出较强，所以由于发光元件周围附近的反射膜的变色，发光装置的光输出会大幅下降。
因此，通过采用ALD，即使在发光元件附近的区域(区域A(图2))，也可以形成膜质等优异的保护膜5。由此，可以抑制区域A内的反射膜1b的变色等。
而且，通过采用ALD，可以形成膜质等优异的保护膜5，此外还可以使所安装的发光元件3附近的反射膜1b上所形成的保护膜5的厚度与除发光元件3附近以外的反射膜1b的表面上所形成的保护膜5的厚度实质上相等。由此，根据本发明的制造方法，在形成保护膜5时可能成为障碍物的发光元件3的附近，也能够将膜质优异的保护膜5形成至为防止反射膜1b的变色所必需的厚度，从而可以有效地防止反射膜1b变差。
特别是当剖视时，将发光元件3固定在反射膜1b上的粘接构件并未到达发光元件侧面为止而只位于其内侧时，在发光元件底面的周缘部与反射膜之间会形成间隙。即使在这种情况下，通过ALD，也可以在该间隙中的反射膜上形成保护膜。
当在引线连接步骤之后利用先前方法形成保护膜时，由于存在引线4(引线4成为障碍物)，所以存在保护膜5的材料成分未充分到达引线4的下部的反射膜1b的问题。其结果导致保护膜5的质量下降或者膜厚变薄，该部分的反射膜1b发生变色等。特别是在引线4的下部区域中引线4与反射膜1b的连接部附近区域(区域B(图2))内，在先前方法中，不但会发生反射膜1b的变色，而且会出现反射膜1b被腐蚀而最终使引线4切断的问题。
然而，如果是采用ALD，即使在引线4正下方的区域(特别是区域B(图2))，也可以形成膜质等优异的保护膜5。由此，可以减轻区域B内的保护膜变差，不但可以抑制变色等，而且可以抑制引线的切断。
此外，根据使用ALD形成保护膜5的本发明的制造方法，保护膜5如图5A及图5B所示，是形成为填埋和反射膜1b连接的引线4的端部与反射膜1b之间所形成的间隙，所以可以防止该间隙周边的反射膜1b的变色或腐蚀。
而且，根据本发明，无论引线的形态(引线4的端部(连接部)的形状或从其端部起延伸的引线的方向)如何，均可以在引线4的端部周围的反射膜1b上形成厚度几乎相同的保护膜5。例如，如图5A及图5B所示，在成为引线4的端部的背后的反射膜1b上也形成了相同厚度的保护膜5。
此外，根据本发明，在引线4端部附近所形成的保护膜5的厚度与除引线4端部附近以外的反射膜1b的表面上所形成的保护膜5的厚度实质上相等。由此，可以有效地防止引线4端部的周边的反射膜1b的变色或腐蚀。
图4A、图4B表示保护膜形成步骤之后从发光观测面侧拍摄到的引线与反射膜的连接部附近的照片。图4A是利用ALD形成了包含Al2O3的膜厚30nm的保护膜的图，图4B是利用先前的溅镀形成了包含Al2O3的膜厚30nm的保护膜的图。这些照片是以使含有Ag的反射膜容易硫化的方式，在硫成分过多的状态下经过一定时间后所拍摄的(两者是在同一条件下的试验)。如图4A所示，通过ALD而形成的保护膜不管容易硫化的条件如何，不但在远离引线的无障碍物的区域，而且在引线正下方的区域(相当于图2的区域B)也未观察到因硫化所引起的变色。另一方面，如图4B所示，通过溅镀而形成的保护膜即使在远离引线的无障碍物的区域内也在多个部位发生点状变色，在包含引线正下方的区域在内的引线与反射膜的连接部的周边，已连续地发生变色(在引线与反射膜的连接部存在引线的微细凹凸，可认为由于其成为障碍物，所以不但引线正下方的区域，而且连接部的周边整体都已经发生变色)。根据这些实验结果可知，通过利用ALD形成保护膜，可以形成优质的保护膜。
为了提高作为发光装置的光输出，例如，还可以使用含有高反射率的银的材料的引线，利用引线有效地进行光反射。然而，与反射膜发生变色相同，含有包含银的材料的引线的变色也会成为问题。在这种情况下，只要利用ALD，也可以由于上述理由而从引线的发光观测面侧至相反侧(反射膜侧)在引线的整个表面形成保护膜，因此可以有效地抑制引线的变色等。
在封装体形成步骤之后利用先前方法形成保护膜时，存在因为封装体2的侧壁的存在(封装体侧壁成为障碍物)，保护膜5的材料成分未充分到达由侧壁所构成的凹部底面的侧壁附近(区域C(图2))的问题。其结果导致保护膜5的质量下降或者膜厚变薄，该部分的反射膜1b发生变色等。在封装体2的侧壁附近的反射膜1b的变色虽然与区域A内的反射膜1b的变色相比不会对输出造成不良影响，但是绝非可以忽视的问题。
因此，通过采用ALD，即使在侧壁2b附近的区域(区域C(图2))，也可以形成膜质等优异的保护膜5。由此，可以抑制区域C内的反射膜1b的变色，因此可以进一步减轻作为发光装置的光输出的下降。
当反射膜1b包含银时，虽然在反射率较高方面有利，但是在先前方法中，存在随着时间经过，反射膜发生变色而使输出容易下降的问题。但是，只要利用ALD形成保护膜，即使反射膜是含有银的材料，也可以有效地防止变色等，因而较佳。
作为保护膜5，例如可以采用氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)或氮化硅(Si3N4)，优选的可以设为氧化铝或二氧化硅，更优选的可以设为氧化铝。由此，可以抑制来自发光元件的光的吸收，形成为保护能力优异的保护膜。
作为保护膜5的膜厚，可以设为1nm以上未满50nm，优选的是2nm以上未满25nm，更优选的是3nm以上未满10nm。由此，可以一面保持作为保护膜的作用，一面抑制来自发光元件的光的吸收而形成为高输出的发光元件。
在图1(E)等中，不但在封装体2的凹部底面，而且在侧壁2b的上表面及内壁上也形成了保护膜5，但是也可以例如使侧壁2b的上表面及内壁上不形成保护膜5。在封装体2的凹部底面，也可以局部地设置未形成保护膜5的区域。
(其他步骤)
如图1(F)所示，根据需要，可以在由封装体的侧壁2b所构成的凹部的内侧形成密封构件6(密封构件形成步骤)。接着，切断导电构件1以使各自分别发挥作为发光装置的作用(导电构件切断步骤)之后，可以根据需要，将导电构件1弯折到封装体2的背面(导电构件弯折步骤)而形成为各个发光装置。
密封构件6是用来密封发光元件3的构件，只要使来自发光元件3的光透射至外部，其材料便无限定。作为密封构件6的材料，例如可以使用硅树脂、环氧树脂等。此外，在密封构件6中，也可以含有利用来自发光元件3的光进行发光的荧光构件。作为荧光构件，可以使用公知的构件，当发光元件3发出蓝色光时，通过设为发黄色光的YAG(yttrium aluminum garnet，钇铝石榴石)系荧光体、TAG(terbium aluminum garnet，铽铝石榴石)系荧光体、硅酸锶系荧光体等，可以作为整个发光装置获得白色光。
[实施方式2]
根据图3，说明本实施方式。再者，对与实施方式1相同的构件使用相同的编号，并且省略重复说明。
(导电构件准备步骤)
首先，如图3(A)所示，准备导电构件1(导电构件准备步骤)。在本实施方式中，与实施方式1不同，只由母材形成导电构件，在该阶段并未设置反射膜1b。
(封装体形成步骤)
其次，如图3(B)所示，可以在导电构件1上形成包含基部2a及侧壁2b的封装体2(封装体形成步骤)。
(发光元件配置步骤)
其次，如图3(C)所示，在导电构件1上配置发光元件3(发光元件配置步骤)。具体而言，可以通过粘接构件(未图示)将发光元件3配置在导电构件1上。
(引线连接步骤)
其次，如图3(D)所示，利用导电性的引线4将导电构件1与发光元件3加以电性连接(引线连接步骤)。
(反射膜形成步骤)
其次，在导电构件1及引线4的表面上形成反射膜1b(反射膜形成步骤)。为方便作图，在图3(E)中，在引线4的表面上并未图示反射膜1b，但是在本实施方式中，实际上不但在导电构件1的表面，而且在引线4的表面上也形成了反射膜1b。反射膜1b也覆盖了导电构件1与引线4的接合部分。
由此，可以抑制在引线4的表面上的光吸收，所以能够形成为输出更高的发光装置。
作为反射膜1b的形成方法，可以采用已有的方法。特别是如果采用电镀法，那么可以不在非导体的发光元件3的表面上形成反射膜(金属膜)，而在导电构件1及引线4等的表面上选择性地形成反射膜1b。再者，关于反射膜1b的材料，与实施方式1相同，可以设为银等。
(保护膜形成步骤)
其次，如图3(F)所示，利用ALD在反射膜1b的表面上形成保护膜5。为方便作图，在图3(F)中，在引线4的表面上并未图示保护膜5，但是在本实施方式中，实际上隔着反射膜1b，也在引线4的表面上形成了保护膜5。
(其他步骤)
如图3(G)所示，可以根据需要，在由封装体的侧壁2b所构成的的凹部的内侧形成密封构件6(密封构件形成步骤)。此外，在切断导电构件1以使各自分别发挥作为发光装置的作用(导电构件切断步骤)之后，可以根据需要将导电构件1弯折至封装体2的背面(导电构件弯折步骤)而形成为各个发光装置。
[工业上的可利用性]
本发明的发光装置的制造方法可以用于照明用光源、各种指示器用光源、车载用光源、显示器用光源、液晶的背光用光源、传感器用光源、信号机等各种发光装置的制造方法。

Claims (11)

1.一种发光装置的制造方法，其特征在于依序包括如下步骤：
导电构件准备步骤，准备包含反射膜的导电构件；
发光元件配置步骤，在所述反射膜上配置发光元件；以及
保护膜形成步骤，利用原子层堆积法，在所述反射膜的表面上形成保护膜。
2.根据权利要求1所述的发光装置的制造方法，其中在所述发光元件配置步骤与所述保护膜形成步骤之间，包含利用引线将所述反射膜与所述发光元件加以电性连接的引线连接步骤。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置的制造方法，其中在所述导电构件准备步骤与所述发光元件配置步骤之间，包含在所述导电构件上形成具有侧壁的封装体的封装体形成步骤。
4.一种发光装置的制造方法，其特征在于依序包括如下步骤：
导电构件准备步骤，准备导电构件；
发光元件配置步骤，在所述导电构件上配置发光元件；
引线连接步骤，利用引线将所述导电构件与所述发光元件加以电性连接；
反射膜形成步骤，在所述导电构件及所述引线的表面上形成反射膜；以及
保护膜形成步骤，利用原子层堆积法，在所述反射膜的表面上形成保护膜。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述反射膜包含银。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的发光装置的制造方法，其特征在于：所述保护膜为氧化铝或二氧化硅。
7.根据权利要求4所述的发光装置的制造方法，其特征在于：在所述反射膜形成步骤中，利用电镀法形成所述反射膜。
8.一种发光装置，其包含：
导电构件，其包含反射膜；
发光元件，其安装在所述反射膜上；
保护膜，其连续地覆盖所述发光元件的表面与所述反射膜的表面；
所述经安装的发光元件附近的反射膜上所形成的保护膜的厚度与除所述发光元件附近以外的所述反射膜的表面上所形成的保护膜的厚度实质上相等。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中所述发光元件与所述反射膜为引线接合，所述保护膜是形成为填埋和所述反射膜连接的引线端部与所述反射膜之间所形成的间隙。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其中所述引线端部周围的反射膜上形成了厚度几乎相同的所述保护膜。
11.根据权利要求9所述的发光装置，其中在所述引线端部附近所形成的保护膜的厚度与除所述引线端部附近以外的反射膜的表面上所形成的保护膜的厚度实质上相等。
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