CN116018692A - 发光装置以及发光装置的制造方法 - Google Patents

发光装置以及发光装置的制造方法 Download PDF

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楠瀬健
田村和也
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Abstract

本发明提供一种发光装置以及发光装置的制造方法。该发光装置具有：发光元件、含有板状的光反射材料(11)、二氧化硅以及碱金属且包覆所述发光元件的光反射性的包覆部件，并具有所述光反射材料的平均粒径为0.6μm以上、43μm以下且所述光反射材料的平均纵横比为10以上的、性能较高的光反射性的包覆部件。

Description

发光装置以及发光装置的制造方法
技术领域
本公开涉及发光装置以及发光装置的制造方法。
背景技术
LED等发光装置之中存在具有发光元件、以及包覆发光元件的一部分的光反射性的包覆部件的装置。例如，在专利文献1中，已经公开一种作为光反射性的包覆部件而含有在有机硅树脂等耐热性树脂、无机粘合剂的基材中含有二氧化钛、氧化锌、氧化钽、氧化铌、氧化锆、氧化铝等白色颜料的反射材料的部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2014-216416号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，由上述无机材料形成的光反射性的包覆部件为了提高发光装置的性能而尚有改进的空间。本说明书中的发光装置的性能例如是指耐热性、光通量、亮度、发光装置的发光面与包围该发光面的非发光面的亮度差的锐度(边界性(見切り性))、可靠性(使用寿命)等。
因此，本公开的目的在于提供一种具有发光装置的性能、特别是耐热性较高的光反射性的包覆部件的发光装置以及制作该发光装置的方法。
用于解决技术问题的技术方案
本公开的发光装置具有：发光元件、以及含有板状的光反射材料、二氧化硅以及碱金属且包覆所述发光元件的光反射性的包覆部件，所述光反射材料的平均粒径为0.6μm以上、43μm以下，所述光反射材料的平均纵横比为10以上。
另外，本公开的发光装置的制造方法包括：将二氧化硅的粉末、平均粒径为0.6μm以上、43μm以下且平均纵横比为10以上的板状的光反射材料的粉末、以及碱性溶液进行混合并形成混合物的工序；向发光元件涂布所述混合物的工序；通过对所述混合物进行加热而使之固化来形成光反射性的包覆部件的工序。
发明的效果
根据本公开的一个实施方式的发光装置以及发光装置的制造方法，能够提供具有发光装置的性能、特别是耐热性较高的光反射性的包覆部件的发光装置以及制作该发光装置的方法。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式的发光装置的剖视概要图。
图2是将图1所示的发光装置具有的光反射性的包覆部件的一部分放大后的剖视图。
图3是形成图1所示的发光装置具有的光反射性的包覆部件的光反射材料的粉末的立体概要图的一个例子。
图4A是表示图1所示的发光装置的第一制造方法的一个工序的剖视概要图。
图4B是表示图1所示的发光装置的第一制造方法的一个工序的剖视概要图。
图4C是表示图1所示的发光装置的第一制造方法的一个工序的剖视概要图。
图5是表示第一制造方法的另一个工序的剖视概要图。
图6A是表示图1所示的发光装置的第二制造方法的一个工序的剖视概要图。
图6B是表示图1所示的发光装置的第二制造方法的一个工序的剖视概要图。
图6C是表示图1所示的发光装置的第二制造方法的一个工序的剖视概要图。
图6D是表示图1所示的发光装置的第二制造方法的一个工序的剖视概要图。
图7是本公开的另一个实施方式的发光装置的剖视概要图。
图8A是表示图7所示的发光装置的制造工序的一个例子的剖视概要图。
图8B是表示图7所示的发光装置的制造工序的一个例子的剖视概要图。
图8C是表示图7所示的发光装置的制造工序的一个例子的剖视概要图。
图9是将制造过程中的第十实施例的发光装置的一部分放大后的剖视图。
图10是将第十一实施例的发光装置具有的包覆部件的一部分放大后的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明用于实施本发明的实施方式和实施例。需要说明的是，如下说明的发光装置以及发光装置的制造方法用于体现本发明的技术思想，除非有特定的说明，否则本发明不限于如下的方式。
在各附图中，具有相同功能的部件有时使用相同的标记。考虑到要点的说明或理解的容易性，有时为了方便而分为实施方式和实施例进行表示，但可以对以不同的实施方式或实施例表示的结构进行部分置换或组合。在后面叙述的实施方式和实施例中，省略针对与所述共通的事项的记述，只针对不同之处进行说明。特别是针对相同的结构产生的相同的作用效果，在每个实施方式和实施例不依次提及。为了明确说明，各附图所示的部件的大小和位置关系等有时也夸张进行表示。
第一实施方式
如图1所示，本实施方式的发光装置1具有：发光元件4、透光部件6、以及包覆发光元件4的光反射性的包覆部件5。
发光元件4包括：半导体层压体2、以及在半导体层压体2的下表面设置的一对电极3。
透光部件6覆盖发光元件4的上表面4a进行配置。透光部件6的表面的一部分从包覆部件5中露出，该透光部件6的表面之中从包覆部件5中露出的表面包括发光装置1的光射出面1a。
包覆部件5覆盖发光元件4的侧面及底面的一部分、以及透光部件6的侧面及底面的一部分进行配置。包覆部件5含有板状的光反射材料11、二氧化硅、以及碱金属。光反射材料11的平均粒径为0.6μm以上、43μm以下，光反射材料11的平均纵横比为10以上。
(发光元件)
发光元件4中包含的半导体层压体2例如具有：n型半导体层、p型半导体层、以及在n型半导体层及p型半导体层之间配置的发光部。发光元件4在半导体层压体2的与形成有电极3的面相反一侧的面具有用于使半导体层生长的生长用基板7(例如蓝宝石基板)。但是，生长用基板也可以在形成半导体层后除去。半导体层压体2射出的光的峰值波长例如在260nm以上、630nm以下的范围内。发光元件4例如射出紫外光或蓝色光。
在半导体层压体2的下表面设置的一对电极3为p电极和n电极。在生长用基板7中，生长用基板7的宽度(在俯视中为多边形状的生长用基板7的最长边的长度)优选为生长用基板7的厚度的2.5倍以上、3.5倍以下。当是这样的生长用基板7的厚度与宽度的关系时，来自发光元件4的光提取效率提高。
(透光部件)
透光部件6可以含有树脂，也可以为无机材料。当透光部件6为无机材料时，耐热性比含有树脂的透光部件高，所以能够制作耐热性较高的发光装置。作为无机材料，例如可以使用玻璃。透光部件6可以含有荧光体这样的波长转换材料。在透光部件6为在无机材料的母材中含有荧光体的部件的情况下，例如，作为荧光体，可以使用YAG(钇/铝/石榴石)，作为母材，可以使用氧化铝、或二氧化硅。需要说明的是，透光部件6也可以不含有波长转换材料。在该情况下，来自发光元件的光不进行波长转换，而是向外部射出。
(包覆部件)
在本实施方式中，包覆部件5使发光元件4的电极3的下表面3a、以及透光部件6的上表面6a露出而覆盖着发光元件4与透光部件6。在此提及的“覆盖着”，不只是包覆部件5与发光元件4和/或透光部件6相接而配置的状态，也包括包覆部件5经由其它的部件或空间(例如空气层)而配置在发光元件4和/或透光部件6之间的状态。另外，在本说明书中，“覆盖”、“包覆”、“被覆盖”等的表达也包括与“覆盖着”相同的状态。需要说明的是，在发光元件4的侧面与包覆部件5之间配置有其它的部件或空间(例如空气层)的情况下，与发光元件4的侧面对置的包覆部件5的内表面可以具有在剖视中随着从发光元件的下表面向着上表面而与发光元件4的侧面分离的倾斜面。该倾斜面在剖视中，例如可以为直线状，也可以为弯曲状。
从包覆部件5中露出的透光部件6的上表面6a为发光装置1的光射出面1a。但是，透光部件6在本实施方式的发光装置1中并非必需的结构部件。在未设有透光部件6的情况下，包覆部件5例如使发光元件4的上表面4a与电极3的下表面3a露出而配置。在该情况下，发光元件4的上表面4a为光射出面。
包覆部件5混合有多种无机材料。
包覆部件5包括光反射材料11、以及支承光反射材料11的支承部件12。支承部件12含有二氧化硅及碱金属。如后面所叙，包覆部件5经由对混合有光反射材料11的粉末、二氧化硅的粉末、以及碱性溶液的混合物进行加热的加热工序而形成。
包覆部件5可以只由无机材料构成，也可以主要由无机材料构成。
需要说明的是，在此，包覆部件5作为覆盖发光元件4及透光部件6的部件而使用，但也可以在其它的用途中使用。本实施方式的包覆部件5例如可以配置在安装基板的表面，作为用于对从发光元件向安装基板侧行进的光进行反射的光反射层来使用。另外，本实施方式的混合物50不限于使用为包覆部件5的材料，例如也可以在LED封装中使用于构成包围发光元件而配置的反射壁的材料。
(光反射材料)
例如如图3所示，光反射材料11的粉末为具有对置的两个主面11a、11b的板状颗粒。光反射材料11对置的两个主面11a、11b也称为光反射材料11的上表面和下表面。另外，光反射材料11的粉末也称为鳞片状颗粒。需要说明的是，图3只是为了方便说明光反射材料11的粉末的形状、而将光反射材料11的粉末例如视为薄圆柱状的示意性表示的图。
光反射材料11例如为氮化硼或氧化铝。当为上述材料时，可以使来自发光元件的峰值波长的光反射。
光反射材料11可以为一次颗粒，也可以为凝聚了两个以上一次颗粒的二次颗粒。另外，一次颗粒与二次颗粒也可以混合存在。
光反射材料11的平均纵横比为10以上，优选为10以上、70以下。光反射材料11的平均纵横比利用如下的方法来算出。
＜平均纵横比的算出方法＞
光反射材料11的平均纵横比通过在发光装置1的剖面中对在包覆部件5中含有的光反射材料11的厚度及横宽进行测量来算出。
首先，使通过发光装置1的光射出面1a的中心、且与光射出面1a大致正交的剖面露出。该剖面通过对发光装置1进行切割加工而露出。
接着，对露出的剖面进行镜面抛光。利用扫描式显微镜(SEM)对镜面抛光后的剖面进行拍摄，提取光反射材料11的剖面，选择包括大概1000个光反射材料11的剖面的测量区域。显微镜的像素数设定为大概2000万像素，倍率设定为500倍～3000倍。另外，在本说明书中，光反射材料11的剖面是指光反射材料11的与一方的主面11a和/或另一方的主面11b大致垂直的面。需要说明的是，板状的光反射材料11因其形状，而趋于在包覆部件5内使相互的主面11a或11b对置而重合地进行配置。因此，通过适当选择发光装置1的露出的剖面，能够利用SEM适当地提取光反射材料11的剖面。
接着，利用图像分析软件，对提取出的光反射材料11的各剖面的横宽(光反射材料的剖面的长边方向的长度)与厚度(光反射材料的剖面的短边方向的长度)分别逐一进行测量，算出横宽相对于厚度的平均值。然后，将100个光反射材料11的该测量值的平均值作为平均纵横比。
在光反射材料11为氮化硼的情况下，光反射材料11的平均纵横比例如为16.5以上、19.2以下。在光反射材料11为氧化铝的情况下，光反射材料11的平均纵横比例如为10以上、70以下。
另外，光反射材料11的平均粒径为0.6μm以上、43μm以下。
在此，上述的因加热工序而引起的光反射材料11的粉末与二氧化硅的粉末的熔焊、以及因加热工序而引起的光反射材料11的粉末向碱性溶液的洗提很少。因此，光反射材料11的粉末的形状及尺寸与经过加热工序而形成的包覆部件5中含有的光反射材料11的形状及尺寸实际上相同。因此，上述的光反射材料11的平均粒径通过利用如下的方法对光反射材料11的粉末的粒径进行测量来算出。
＜平均粒径的算出方法＞
光反射材料11的粉末的粒径例如使用(日本)日立高新技术株式会社产的扫描电子显微镜“TM3030Plus”来算出。
首先，将碳制的双面胶袋的一方的面粘贴在该显微镜的样品台，之后，在双面胶袋的另一方的面配置光反射材料11的粉末。将显微镜的像素数设定为123万像素，将倍率设定为1000倍～2000倍，获取100个光反射材料11的粉末(颗粒)的图像。之后，利用图像分析软件对各颗粒的粒径进行测量。在本说明书中，光反射材料11的粉末的粒径是从光反射材料11的主面11a或者11b观察时直径之中最大的直径。接着，算出测量出的颗粒的中值直径，将该算出值作为光反射材料11的平均粒径。另外，光反射材料11的粉末的粒径也可以利用SEM提取包覆部件的剖面，利用图像分析软件进行测量来算出。
在光反射材料11为氮化硼的情况下，光反射材料11的平均粒径例如为6μm以上、43μm以下。在光反射材料11为氧化铝的情况下，光反射材料11的平均粒径例如为0.6μm以上、10μm以下。
(二氧化硅)
包覆部件5中含有的二氧化硅与光反射材料11的含有比例为重量比，例如为1:4以上、1:1以下。即，包覆部件5中含有的光反射材料11的重量为包覆部件5中含有的二氧化硅的重量的、例如1倍以上、4倍以下。当为该范围时，可以减少混合物固化时的收缩。当光反射材料的量过多时，固化性可能降低。另一方面，当二氧化硅的量过多时，因固化引起的收缩增大，固化时可能产生裂纹。
二氧化硅的平均粒径例如为0.1μm以上、10μm以下。当为该范围内时，能够提高原料(光反射材料或二氧化硅)的单位容量的密度，所以可以确保包覆部件的强度。
二氧化硅的粉末的平均粒径优选比光反射材料的平均粒径小。由此，二氧化硅的粉末能够填埋在混合时于光反射材料彼此之间形成的空隙。二氧化硅的粉末的平均粒径通过利用激光衍射法对二氧化硅的粉末的粒度分布进行测量来算出。二氧化硅的平均粒径是在与碱性溶液混合前测量出的值。这是因为当二氧化硅的粉末与碱性溶液混合时则被溶融，所以难以从包覆部件5确认粒径。需要说明的是，对于从包覆部件算出二氧化硅与光反射材料的含有比例，例如也可以对利用SEM提取出的包覆部件的剖面进行观察，基于二氧化硅与光反射材料的占有率来算出。
(碱金属)
碱金属是在上述碱性溶液中含有的碱金属。碱金属例如为钾和/或钠。
具有如上所述的平均粒径及平均纵横比的光反射材料11在包覆部件5因发光元件4产生的热而被加热时，用作为包覆部件5的骨材。由此，能够抑制因发光元件4的热而使包覆部件5收缩，得到耐热性较高的发光装置1。上述发光装置1的使用时间变长。另外，包覆部件5可以利用光反射材料与二氧化硅的折射率差，使来自发光元件的光反射。
此外，通过这样得到可抑制因发光元件4的热而产生的收缩的包覆部件5，即使在由发光元件产生的热较大的条件(例如在向发光元件供给的电力量较大的情况)下，也可以使用发光装置1。通过增大向发光元件供给的电力量，能够增加单位发光装置的光量。另外，发出紫外光的发光元件与发出可见光的发光元件相比，光具有的能量较大，容易引起树脂的光劣化，所以有时搭载在耐久性相对于光能较高的陶瓷制封装中。然而，当使用本实施方式的包覆部件5时，可以提供无须使用陶瓷制封装、而是由包覆部件5包覆了发出紫外光的发光元件的发光装置。这样，具有包覆部件5的发光装置与包括陶瓷制封装的发光装置相比，能够抑制制造成本，另外，能够小型化。
包覆部件5的线性热膨胀系数(Coefficient of Terminal Expansion)在40℃～300℃的温度范围内优选为0.5ppm/℃以上、5ppm/℃以下。由此，假设在使用发光装置时包覆部件5的温度上升，也能够抑制包覆部件膨胀，能够提高可靠性。在本实施方式中，包覆部件5的线性热膨胀系数约为1ppm。
此外，包覆部件5优选含有散射材料。散射材料例如主要为氧化锆或二氧化钛。在发光元件射出紫外光的情况下，优选紫外波长区域的光吸收较少的氧化锆。由于包覆部件5含有散射材料，包覆部件5的光反射率提高。由此，发光装置1的发光面与包围该发光面的包覆部件5(非发光面)的亮度差急剧增大。也就是说，发光装置1的光射出面1a的边界性提高。
光散射材料可以以二氧化钛单体来使用，也可以使用对二氧化钛的表面进行了二氧化硅、氧化铝、氧化锆、锌、有机物等各种表面处理后的材料。
另外，光散射材料可以以氧化锆单体来使用，也可以使用对氧化锆的表面进行了二氧化硅、氧化铝、锌、有机物等各种表面处理后的材料。另外，也可以使用添加有钙或镁、钇、铝等的稳定氧化锆或部分稳定氧化锆。
在包覆部件中添加有散射材料的情况下，散射材料分散在二氧化硅中而存在。
散射材料的平均粒径优选比光反射材料11的平均粒径小。由此，因为散射材料配置在光反射材料11彼此的间隙中，所以，能够抑制从发光元件4射出的光经由光反射材料11之间的间隙而向发光装置1外射出。其结果是，发光装置1的光射出面1a的边界性提高。需要说明的是，散射材料的平均粒径利用激光衍射法进行测量。
在第一实施方式中，说明了具有透光部件6的发光装置，也可以为不具有透光部件6的发光装置。在具有第一实施方式这样的透光部件6的发光装置中，透光部件6的上表面与包覆部件5的上表面为同一个面。与此相对，不具有透光部件6的发光装置的发光元件的上表面与包覆部件的上表面为同一个面。
制造方法
＜第一制造方法＞
接着，参照图4A～图4C，对本实施方式的发光装置1的制造方法的一个例子(第一制造方法)进行说明。
(将发光元件安装在安装基板上的工序)
首先，准备将透光部件6配置在上表面4a的多个发光元件4。透光部件中含有荧光体。接着，如图4A所示，将该发光元件4隔着规定的间隔安装在安装基板20。
(将光反射材料的粉末、二氧化硅的粉末、以及碱性溶液进行混合来形成混合物的工序)
接着，将混合有光反射材料11的粉末、以及二氧化硅的粉末的混合粉与碱性溶液混合，准备混合物50。混合粉与碱性溶液的混合例如在混合至可得到均匀的粘性的程度后，利用可减压进行搅拌的搅拌脱泡机使之脱泡及搅拌。
光反射材料11的粉末的平均粒径为0.6μm以上、43μm以下，并且平均纵横比为10以上，优选为10以上、70以下。光反射材料11的粉末例如是氮化硼的粉末或氧化铝粉末。
二氧化硅的粉末例如平均粒径为0.1μm以上、10μm以下。
碱性溶液的浓度例如为1mol/L以上、5mol/L以下。当碱性溶液的浓度过低时，固化性变差，包覆部件5可能强度降低或产生降解。另一方面，当碱性溶液的浓度过高时，多余的碱金属析出，发光元件的可靠性可能降低。碱性溶液例如为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
二氧化硅的粉末与光反射材料11的粉末例如在重量比为1:4以上、1:1以下的范围内进行混合。即，二氧化硅的粉末与光反射材料11的粉末例如以相对于二氧化硅的粉末的重量，光反射材料11的粉末的重量为1倍以上、4倍以下进行混合。碱性溶液与混合粉例如以重量比为2:10以上、8:10以下进行混合。即，碱性溶液与混合粉以相对于碱性溶液的重量，混合粉的重量例如为1.25倍以上、5倍以下进行混合。当碱性溶液过少时，混合时会形成多个细块，难以成型。另一方面，当碱性溶液过多时，固化时可能产生裂纹，或固化而得到的包覆部件的强度可能降低。
此外，在使制造的发光装置1具有的包覆部件5中含有散射材料的情况下，在该混合物50中混合散射材料。散射材料的平均粒径例如比光反射材料11的粉末的平均粒径小。散射材料例如主要含有氧化锆或二氧化钛。
(向发光元件涂布混合物的工序)
在本工序中，至少在发光元件4的侧面涂布混合物50。如图4B所示，在制作发光装置1的本制造方法中，将混合物50涂布在安装基板20上，以覆盖发光元件4及透光部件6。在将混合物50涂布在安装基板20上的过程中和/或涂布后，优选使安装基板振动。由此，能够容易且广泛地涂布、扩散混合物50。需要说明的是，在未设有透光部件6的发光装置的情况下，在本工序中，也可以只覆盖发光元件4而将混合物50配置在安装基板20上。另外，也可以替代使安装基板振动，而振动并涂布混合物50。
另外，可以在涂布混合物50之前，在电极3和/或安装基板20的配线电极形成保护膜。由此，可以抑制电极3和/或安装基板20的配线电极因在混合物50中含有的碱性溶液而受到腐蚀等损坏。另外，通过在电极3和/或安装基板20的配线电极形成保护膜，能够在使用制造出的发光装置1期间，抑制因大气中的腐蚀性气体等而受到损坏。即，能够提高发光装置1的阻气性。上述保护膜可以使用原子层沉积法(ALD：Atomic layer deposition)来形成。
另外，对于电极3和/或安装基板20的配线电极的保护膜的形成，可以在涂布混合物50后实施，也可以在混合物50的涂布前及涂布后来实施。需要说明的是，通过在混合物50涂布前及涂布后实施形成对于电极3和/或安装基板20的配线电极的保护膜，能够进一步提高发光装置1的阻气性。
另外，在将混合物50配置在安装基板20上后，例如使用玻璃板按压混合物，能够使混合物50的上表面成型为平坦的形状。
通过这样按压混合物50的上表面而使之平坦，在制作出的发光装置1中，在包覆部件5中含有的光反射材料之中位于发光元件4及透光部件6的附近区域R1(参照图9)的光反射材料11与发光元件4及透光部件6的表面以0°以上、45°以下的角度进行配置。该光反射材料11的配置状态可以在后面叙述的实施例中实际验证。附近区域R1(参照图9)例如是处在距离发光元件4及透光部件6的表面10μm的范围内的区域。此外，在发光元件4和/或透光部件6的表面不平坦的情况下，将使该表面的凹凸平均化后的面为透光部件的平面。
这样，当位于附近区域R1的光反射材料11与发光元件4及透光部件6的表面以0°以上、45°以下的角度进行配置时，光反射材料11彼此可以在使相互的主面11a、11b对置并接近的状态进行配置。也就是说，附近区域R1中的光反射材料11的密度可增大。因此，在光反射材料11为高热传导材料、例如氮化硼、氧化铝等的情况下，能够促进由发光元件4及透光部件6产生的热的散热。
另外，在涂布混合物50之前，能够使二氧化硅或者氧化铝在安装基板20上成膜。由此，安装基板20与混合物50的粘接力提高。
(对混合物进行加热来形成光反射性的包覆部件的工序/加热工序)
接着，通过对混合物50进行加热，使之固化而形成光反射性的包覆部件5。该工序包括：使混合物50在第一温度T1下固化的临时固化工序、以及使混合物50在比第一温度T1高的第二温度T2下固化的正式固化工序。临时固化工序例如在80℃以上、100℃以下的第一温度T1下，进行10分钟以上、两小时以下。正式固化工序例如在150℃以上、250℃以下的第二温度T2下，进行10分钟以上、三小时以下。
这样在正式固化工序之前，在比正式固化工序低的温度下实施临时固化工序，由此而难以在形成的包覆部件5产生裂纹。
此外，通过加压进行临时固化工序、以及正式固化工序，形成的包覆部件5的光的反射率增高。这可以认为是因为，通过对混合物加压，混合物内的光反射材料在更密集配置的状态下进行固化。在正式固化工序期间施加的压力例如为1MPa。
(使透光部件露出的工序)
接着，如图4C所示，对包覆部件5进行打磨，使透光部件6的上表面6a露出。此时露出的透光部件6的上表面6a为发光装置1的光射出面1a。
(单片化工序)
接着，以包括一个发光元件4的方式，沿着规定的切割位置CL进行单片化，得到发光装置1。例如使用刀片来实施单片化。
在第一制造方法中，在涂布混合物的工序中，覆盖透光部件6的上表面6a来涂布混合物50，在后续的使透光部件露出的工序中使透光部件6的上表面6a露出。然而，在涂布混合物的工序中，也可以使透光部件6的上表面6a露出，来将混合物50配置在安装基板20上。由此，可以省略使透光部件露出的工序。
这样，如图5所示，在涂布混合物的工序中，在使透光部件6的上表面6a露出来涂布混合物50的情况下，优选在涂布混合物的工序之后且加热工序之前，在混合物50形成槽90。槽90优选在单片化工序中沿切割位置CL进行配置。另外，优选通过形成槽90，对包覆部件进行分割。由此，因为固化时产生的收缩应力从开槽位置朝向发光元件4侧，所以能够防止固化时发光元件4与混合物50剥离。其结果是，能够提高将混合物50固化而形成的包覆部件5与发光元件4的粘接强度。例如使用刀片来实施开槽。
如上所述，在单片化工序中，以一个发光装置包括一个发光元件的方式实施了单片化。但不限于此，也可以以一个发光装置包括两个以上的发光元件的方式来实施单片化。针对后面叙述的第二制造方法也是相同的。
＜第二制造方法＞
接着，参照图6A～图6D，说明本实施方式的发光装置1的制造方法的另一个例子(第二制造方法)。
(将光反射材料的粉末、二氧化硅的粉末、以及碱性溶液进行混合来准备混合物50的工序)
将混合有光反射材料11的粉末、以及二氧化硅的粉末的混合粉与碱性溶液进行混合，来准备混合物50。本工序与第一制造方法中将光反射材料的粉末、二氧化硅的粉末、以及碱性溶液进行混合来形成混合物50的工序相同。
(准备在侧面配置有混合物50的透光部件的工序)
如图6A所示，准备在侧面配置有混合物50的透光部件6。在侧面配置有混合物50的透光部件6例如可以如下所述进行制作。首先，在已准备的层状混合物50设置一个或者多个贯通孔，使具有贯通孔的层状混合物50成型。在设有多个贯通孔的情况下，多个贯通孔优选隔着规定的间隔进行设置。接着，在贯通孔配置透光部件6。由此，能够制作在侧面配置有混合物50的透光部件6。需要说明的是，透光部件可以包含波长转换部件(例如荧光体)，也可以不包含。
在透光部件6的侧面配置的混合物50可以在该阶段进行加热，也可以在后面叙述的、对发光元件4包覆了混合物50后进行加热。
贯通孔也可以在形成了层状混合物50后，通过冲孔来形成。
(将发光元件载置在第一透光部件的工序)
接着，如图6B所示，使上表面4a与透光部件6相接来载置多个发光元件4。需要说明的是，在此，使发光元件4的与形成有电极的面相反一侧的面为上表面4a。另外，使透光部件6的与发光元件侧的面相反一侧的面为上表面6a。
(向发光元件涂布混合物的工序)
接着，如图6C所示，将混合物50涂布在层状混合物50上，以覆盖发光元件4。与第一制造方法相同，在本制造方法中也优选在将混合物50进行涂布的过程中或/及涂布后使安装基板振动。另外，与第一制造方法相同，在本制造方法中也可以在涂布混合物50前和/或后，利用原子层沉积法在电极3表面配置保护膜。
(对混合物进行加热来形成光反射性的包覆部件的工序/加热工序)
接着，通过对混合物50进行加热，使之固化而形成包覆部件5。本工序与第一制造方法中对混合物进行加热来形成光反射性的包覆部件的工序(加热工序)相同。
(使电极露出的工序)
接着，如图6D所示，对包覆部件5进行打磨，使发光元件4的电极3的下表面3a露出。需要说明的是，在此，使电极3中与发光元件4侧的面相反一侧的面为下表面3a。
(单片化工序)
接着，以包括一个发光元件4的方式沿规定的切割位置CL进行单片化，得到发光装置1。例如使用刀片来实施单片化。
在此，以在透光部件6的侧面配置混合物50的例子进行了说明，但也可以替代混合物50，配置在树脂中含有二氧化钛的白色树脂。
＜其它实施方式及其制造方法＞
在第一实施方式的发光装置1中，透光部件6的上表面6a从包覆部件5中露出，发光装置1的上表面包括透光部件6的上表面6a及包覆部件5的上表面，但不限于此。例如，如图7所示，也可以将透光部件106的上表面106a及侧面106b从包覆部件5中露出，发光装置100的上表面只是透光部件106的上表面106a。透光部件106的上表面106a为发光装置100的光射出面100a。需要说明的是，透光部件106可以包含波长转换部件(例如荧光体)，也可以不包含。
上述发光装置100通过如下的制造方法进行制造。
首先，如图8A所示，将多个发光元件4隔着规定的间隔载置在透光片60上。发光元件4使发光元件4的上表面与透光片60对置而载置在透光片60上。
接着，如图8B所示，在透光片60上配置混合物50，以覆盖发光元件4。之后，对混合物50进行加热，形成光反射性的包覆部件5。该工序与第一制造方法及第二制造方法的对混合物进行加热来形成光反射性的包覆部件的工序(加热工序)相同地实施。
接着，如图8C所示，使电极3的下表面3a露出，沿着规定的切割位置CL进行单片化。由此，能够制作发光装置100。
需要说明的是，在本实施方式中，可以在露出的一对电极3的下表面3a各自配置金属膜。此时，金属膜优选除了该电极3的下表面3a以外，也覆盖该下表面3a周边的包覆部件5的下表面来配置。也就是说，金属膜优选使该金属膜的下表面的面积比露出的电极3的下表面3a的面积大地进行设置。由此，使发光装置1与配线基板的电连接良好。此外，在电极3含有Cu、且Cu露出的结构的情况下，由于Cu的氧化，在安装于配线基板时可能引起安装问题，但由于电极3由比Cu更难以氧化的金属膜包覆，所以不会产生上述可能性。作为上述金属膜，可以使用从电极3侧依次层压有Ni、Ru、Au的膜。当最表面为Au时，因为比Cu更难以氧化，所以能够抑制金属膜氧化。另外，在金属膜中，通过使与电极3接合的金属为Ni，能够使电极3与金属膜的紧密接触性良好。金属膜例如可以如下所述来形成。向电极3的下表面3a及包覆部件的下表面溅射金属膜，通过激光烧蚀除去金属膜，以使一对电极3电分离。
实施例及参考例
下面，针对实施例及参考例进行说明。
在第一参考例、第二参考例、第一实施例～第九实施例中，制作包覆部件，测量在1000℃下对该包覆部件加热一小时时的收缩维持率。另外，适当调整碱性溶液的添加量，以成为适合成型的粘度。
如下所述制作第一参考例的包覆部件5。
首先，将平均粒径为1μm且平均纵横比为4.6的光反射材料11的粉末与平均粒径为中值直径即0.4μm的二氧化硅的粉末进行混合，来准备混合粉。光反射材料11的粉末为氮化硼的粉末。二氧化硅的粉末与氮化硼的粉末使重量比为4:5来进行混合。
将该混合粉与浓度为3mol/L的碱性溶液进行混合，来准备混合物。碱性溶液为氢氧化钾溶液。碱性溶液与混合粉使重量比为5.8:9来进行混合。
接着，将混合物50在第一温度为90℃、1MPa的压力下加热一小时，使之临时固化。
接着，将混合物50在第二温度为200℃、1MPa的压力下加热两小时，使之正式固化，制作出包覆部件。
第二参考例、第一实施例～第九实施例的包覆部件5如表1所示，变更了光反射材料的材料、光反射材料的平均粒径、光反射材料的纵横比、以及二氧化硅的粉末与光反射材料的重量比，除了表1所示的条件以外，其它都以与第一参考例的制作方法相同的方法进行制作。
将第一参考例、第二参考例、第一实施例～第九实施例的包覆部件5由直径大概为3cm、厚度约为1mm大小的板状一分为二，在1000℃下将一分为二后的一方的包覆部件加热一小时。之后，算出加热后的包覆部件的分割剖面中一边的长度相对于一分为二后的包覆部件之中未加热的包覆部件的分割剖面中一边的长度的比例(收缩维持率)。其结果如表1所示。
[表1]
Figure BDA0004092532600000151
Figure BDA0004092532600000161
根据第一参考例、第二参考例、第一实施例～第九实施例的结果，第一实施例～第九实施例的收缩维持率为99.00％以上，与第一参考例、第二参考例的收缩维持率相比较大。因此，已经明确，含有二氧化硅、碱金属、以及平均粒径为0.6μm以上、43μm以下且纵横比为10以上的光反射材料的、第一实施例～第九实施例的包覆部件5的耐热性较高。
在第十实施例～第十三实施例中，制作具有包覆部件5的发光装置，对各自的光通量、发光面亮度、边界性、可靠性进行评估。另外，对于第十实施例，对按压涂布于发光元件4的包覆部件5时的剖面进行观察。对于第十一实施例，利用SEM对制作出的发光装置的剖面进行观察。
第十实施例
如下所述制作第十实施例的发光装置。
在粘合片上，将接合有含有YAG的板状透光部件6的发光元件配置为透光部件6侧面对粘合片的状态。发光元件4的俯视的形状为1mm×1mm的长方形，峰值波长为450nm～455nm。发光元件4在X、Y方向(宽度方向、进深方向)上都以1.8mm的间距配置在粘合片上。作为粘合片，使用了将聚酰亚胺作为基材的耐热片，但当是具有临时固化温度以上的耐热性的粘合片时，也可以为其它的原材料。透光部件6的俯视的形状为1.1mm×1.1mm的长方形，厚度为180um。发光元件4的厚度为200um。发光元件4的电极3含有高度为约50um的Cu。
制作使平均粒径为10um且平均纵横比为17左右的氮化硼与平均粒径为0.4um的二氧化硅以重量比1:1进行混合后的混合粉。之后，对制作出的混合粉10g，添加3mol/L的氢氧化钾溶液3.4g，使用搅拌棒进行混合后，由可减压进行搅拌的搅拌脱泡机使之脱泡及搅拌，由此而得到白色且均匀的粘度状的混合物50。
涂布得到的混合物50，以覆盖发光元件4与透光部件6。之后，使用玻璃板按压混合物50，将混合物50成型为大概1mm厚度的平坦的形状。
图9表示通过此时的透光部件6的上表面6a的中心、且与该上表面6a大致正交的剖面。如图9所示，混合物50中含有的光反射材料11之中位于发光元件4及透光部件6附近的光反射材料11倾向于光反射材料11的长边方向与发光元件4及透光部件6的边以0°以上、45°以下的角度进行配置。上述配置倾向被认为可以通过提高板状的光反射材料11的纵横比、并且在将混合物50涂布于发光元件4时减缓在发光元件4和透光部件6的附近流动的混合物50的流速来实现。
接着，通过对混合物50进行加热，使之固化来得到光反射性的包覆部件5。作为固化条件，使用增压炉，在1MPa的增压氮气环境中进行60分钟的临时固化。在片材剥离后，再利用增压炉，在1MPa的增压氮气环境中进行40分钟的正式固化。正式固化时的温度为200℃。
接着，对包覆部件5进行打磨，使电极3露出。
最后，使用厚度为100um的刀片进行单片化。单片化后，得到俯视的形状为1.7mm×1.7mm的长方形、厚度为约0.4mm的、射出白色光的发光装置。
第十一实施例
如下所述制作第十一实施例的发光装置。
对于将平均粒径为10um且平均纵横比为17左右的氮化硼、平均粒径为0.4um的二氧化硅、以及平均粒径为0.25um的二氧化钛以重量比5:5:3进行混合后的粉体材料13g，添加3mol/L的氢氧化钾溶液4g，除此以外，其它与第十实施例相同地得到发光装置。
利用SEM对该发光装置的剖面进行观察。图10表示通过透光部件6的上表面6a的中心、且与该上表面6a大致正交的剖面中的包覆部件5的一部分。根据图10，包覆部件5中存在孔隙13，孔隙13的一部分与光反射材料11相接。这样，通过局部产生孔隙13，具有在对包覆部件5进行加热、固化时抑制收缩的效果。
另外，本实施例的发光装置通过将二氧化钛作为散射材料14进行添加，与不添加二氧化钛的情况相比，能够实现反射率与遮光性的提高。
第十二实施例
如下所述制作第十二实施例的发光装置。
对于将平均粒径为10um且平均纵横比为17左右的氮化硼、平均粒径为0.4μm的二氧化硅、以及氧化锆以重量比5:5:4进行混合后的粉体材料14g，添加3mol/L的氢氧化钾溶液4.8g，除此以外，其它与第十实施例相同地得到发光装置。
本实施例的发光装置通过将氧化锆作为散射材料进行添加，与未添加氧化锆的情况相比，能够实现反射率与遮光性的提高。特别是因为氧化锆在射出紫外光的发光元件的波长区域即250nm～420nm的波长区域内吸收较少，反射特性良好，所以，在射出紫外光的发光装置中能够得到特性的提高。
对如上所述制作出的第十实施例～第十二实施例的发光装置的光通量、发光面亮度、边界性、可靠性进行比较并评估。
＜光通量＞
对于第十实施例～第十二实施例的发光装置，使用积分球对各发光装置的光通量进行评估。第十实施例的发光装置的光通量为161[lm]。第十一实施例的发光装置的光通量为162[lm]。第十二实施例的发光装置的光通量为162[lm]。向第十实施例～第十二实施例的发光装置供给的正向电流为350[mA]。
＜发光面亮度＞
在将发光装置与透镜等光学系统组合来使用的情况下，指定的发光区域(本公开的情况下为透光部件的光射出面)的亮度至关重要。对于第十实施例～第十二实施例的发光装置，使用Radiant Vision Systems(瑞淀光学系统)公司产的二维色度计，对透光部件6的射出面(露出面)的亮度进行评估。第十实施例的发光装置的亮度为33.7[cd/cm2]。第十一实施例的发光装置的亮度为37.3[cd/cm2]。第十二实施例的发光装置的亮度为35.8[cd/cm2]。向第十实施例～第十二实施例的发光装置供给的正向电流为350[mA]。
＜边界性＞
在车辆的前照灯等中，因为对于向发光区域外漏出的光成分应用安全标准，所以需要减少发光区域外的光成分(边界性)。在透光部件将从包覆部件漏出的光的亮度除以从透光部件6射出的光的平均亮度后的值作为边界性的指标的情况下，在第十实施例中得到7.2％的值，在第十一实施例中得到2.2％的值，在第十二实施例中得到3.6％的值。需要说明的是，从包覆部件漏出的光在俯视中是在从透光部件与包覆部件的分界地点向外侧离开125um后的地点测量的光。
＜可靠性＞
针对第十一实施例及第十二实施例的发光装置，在85℃的高温环境下，施加1.5A的电流，实施1000小时的使用寿命测试。工作时的结温为约175℃。需要说明的是，“结温”是发出发光元件的光的区域即活性层的温度。
施加了700mA的电流时的、1000小时后的输出维持率相对于初始值，第十一实施例的发光装置的输出维持率为102％，第十二实施例的发光装置的输出维持率为101％。
另外，对于第十一实施例的发光装置及第十二实施例的发光装置，在测试中未能确认裂纹的产生及发展。
第十三实施例
如下所述制作第十三实施例的发光装置。
在具有粘合性的聚酰亚胺片上，将具有280nm的峰值波长、且俯视的形状为1mm×1mm的长方形的发光元件4在以2.2mm间距、使蓝宝石基板侧为聚酰亚胺片侧的状态下进行排列。发光元件4的厚度为700μm。发光元件4的电极3含有高度约为30um的Au凸块。
对于将平均粒径为10.5μm且平均纵横比为16.5的氮化硼、以及平均粒径为0.4μm的二氧化硅以重量比1:1进行混合后的混合粉10g，添加3mol/L的氢氧化钾溶液3g，在容器内进行混合。之后，利用真空搅拌脱泡机进一步混炼，得到混合物50。
将得到的混合物50进行涂布，以覆盖发光元件4和透光部件6。之后，使用玻璃板，按压混合物50，成型为大概2mm厚度的平坦的形状。
然后使用烤炉，在大气中进行60分钟的临时固化。临时固化时的温度为95℃。之后，将保持有发光元件4的聚酰亚胺粘合片剥离。在片材剥离后，使用增压炉，在1MPa的N2环境气体中进行40分钟的正式固化。正式固化时的温度为200℃。
接着，对包覆部件5进行打磨，使电极3露出。
最后，使用厚度为100um的刀片进行单片化。单片化后，得到俯视的形状为2.1mm×2.1mm的长方形、厚度为约720μm的、射出紫外光的发光装置。
＜可靠性＞
对于如上所述制作出的发光装置，进行可靠性测试。
在25℃的室温环境下，施加500mA的电流，实施1000小时的使用寿命测试。工作时的结温为约100℃。
施加了350mA的电流时的、1000小时后的输出维持率相对于初始值为92％。测试后的外观上也未见到变色或裂纹等劣化。
上面，说明了本公开的实施方式、变形例、实施例及参考例，但公开内容在结构的细节上可以改变，实施方式、变形例、实施例及参考例中主要部件的组合和顺序的变化等可以在不脱离申请的本公开的范围及思想的情况下实现。
附图标记说明
1，100发光装置；1a，100a光射出面；2半导体层压体；3电极；3a下表面；4发光元件；4a上表面；5包覆部件；6，106透光部件；6a，106a上表面；7生长用基板；106b侧面；11光反射材料；11a，11b主面；12支承部件；13孔隙；14散射材料；20安装基板；50混合物；60透光片；90槽。

Claims (22)

1.一种发光装置，其特征在于，具有：
发光元件；
光反射性的包覆部件，其含有板状的光反射材料、二氧化硅、以及碱金属，包覆所述发光元件；
所述光反射材料的平均粒径为0.6μm以上、43μm以下，
所述光反射材料的平均纵横比为10以上。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述光反射材料为氮化硼，
所述光反射材料的平均粒径为6μm以上、43μm以下。
3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述光反射材料为氧化铝，
所述光反射材料的平均粒径为0.6μm以上、10μm以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述二氧化硅与所述光反射材料的含有比例为重量比，为1:4以上、1:1以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述碱金属为钾或钠。
6.如权利要求1～5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述包覆部件含有散射材料。
7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，
所述散射材料的平均粒径比所述光反射材料的平均粒径小。
8.如权利要求6或7所述的发光装置，其特征在于，
所述散射材料主要为氧化锆或二氧化钛。
9.如权利要求1～8中任一项所述的发光装置，其特征在于，
在所述发光元件上配置透光部件，所述透光部件的表面的一部分从所述包覆部件中露出，
所述透光部件的表面之中从所述包覆部件中露出的表面包括光射出面。
10.如权利要求9所述的发光装置，其特征在于，
所述透光部件为无机材料。
11.如权利要求1～10中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述发光元件射出紫外光。
12.如权利要求1～11中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述包覆部件在40℃～300℃的温度范围内，线性热膨胀系数为0.5ppm/℃以上、5ppm/℃以下。
13.一种发光装置的制造方法，其特征在于，包括：
将二氧化硅的粉末、平均粒径为0.6μm以上43μm以下且平均纵横比为10以上的板状的光反射材料的粉末、以及碱性溶液进行混合，形成混合物的工序；
向发光元件涂布所述混合物的工序；
通过对所述混合物进行加热，使之固化来形成光反射性的包覆部件的工序。
14.如权利要求13所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
形成所述光反射性的包覆部件的工序包括：
使所述混合物在第一温度下固化的临时固化工序；
使所述混合物在比所述第一温度高的第二温度下固化的正式固化工序。
15.如权利要求13或14所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述混合物的工序中，所述二氧化硅的粉末与所述光反射材料的粉末在重量比为1:4以上、1:1以下的范围内进行混合。
16.如权利要求13～15中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述混合物的工序中，所述碱性溶液与所述二氧化硅的粉末及所述光反射材料的粉末的重量比为2:10以上、8:10以下。
17.如权利要求13～16中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述混合物的工序中，使用浓度为1mol/L以上5mol/L以下的所述碱性溶液。
18.如权利要求13～17中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述混合物的工序中，使用氮化硼或氧化铝的所述光反射材料。
19.如权利要求13～18中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述混合物的工序中，使用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液的所述碱性溶液。
20.如权利要求13～19中任一项所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
包括在所述混合物中混合散射材料的工序。
21.如权利要求20所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在所述混合物中混合散射材料的工序中，使用平均粒径比所述光反射材料的粉末的平均粒径小的所述散射材料。
22.如权利要求20或21所述的发光装置的制造方法，其特征在于，
在所述混合物中混合散射材料的工序中，使用主要为氧化锆或二氧化钛的所述散射材料。
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