JP2007173561A

JP2007173561A - 発光装置の製造方法

Info

Publication number: JP2007173561A
Application number: JP2005369747A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujino; 崇史藤野; Takuma Hashimoto; 拓磨橋本; Shinya Ishizaki; 真也石崎; Satoru Mori; 哲森
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】気泡の発生を抑制した信頼性の高い発光装置を提供することである。
【解決手段】凹部２を有する基板１の凹部２底面に発光素子３を載置して硬化後に凹部２を完全に満たさない程度の適量の封止用樹脂４を凹部２に充填し、充填した封止用樹脂４を硬化させた後、封止用樹脂４の上に固着用樹脂５を介在させて光学部材６を載置することで基板１に固着させる。又、光学部材６を基板１に固着する際は、光学部材６の底面における周縁の一点を基板１に傾けて接地させ、徐々に光学部材６を水平にして載置することで基板１に固着させる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、光源として発光素子を用いた発光装置の製造方法に関するものである。

従来から、特開２００５−１１６８１７号公報（特許文献１）に示されるように、光源として発光素子を用いた発光装置は知られている。この発光装置は、図６に示すように、凹部２を有する基板１と、基板１の凹部２底面に載置された発光素子３と、基板１の凹部２に充填する封止用樹脂４と、凹部２を覆うように基板１に固着された光学部材６とからなっている。光学部材６は、環境温度の変化による封止用樹脂４の膨張収縮に対応するための剰余分収納部８を有している。

したがって、この発光装置は、高温時には膨張により過剰となった封止用樹脂４を剰余分収納部８に収納し、低温時には収縮により不足となった封止用樹脂４を剰余分収納部８から補給するため、環境温度の変化による発光装置の性能劣化を防ぐことができる。
特開２００５−１１６８１７号公報

しかしながら、上記従来例である光学装置にあっては、基板１に光学部材６を固着する際に、封止用樹脂４周辺の空気を巻き込むことで、光学部材６の底面と基板１の凹部２に充填された封止用樹脂４との界面に気泡が発生するという問題が生じる。この気泡は封止用樹脂４の硬化収縮によって発生するものであり、特に光学部材６の底面の中央部付近は、剰余分収納部８から充分に封止用樹脂４が補給されないため気泡が発生しやすくなる。発生した気泡は環境温度の変化に伴い膨張収縮し、これを繰り返すことで光学部材６が剥離して多大な光量損失を生じるなど、発光装置の信頼性を低下させる原因となる。

本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、気泡の発生を抑制した信頼性の高い発光装置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、本願請求項１記載の発明では、凹部を有する基板の凹部底面に発光素子を載置して硬化後に凹部を完全に満たさない程度の適量の封止用樹脂を凹部に充填し、充填した封止用樹脂を硬化させた後、封止用樹脂の上に固着用樹脂を介在させて光学部材を載置することで基板に固着させている。

又、本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の発光装置の製造方法において、光学部材の底面に固着用樹脂を塗布し、塗布した固着用樹脂を介在させて光学部材を載置することで基板に固着させることを特徴としている。

又、本願請求項３記載の発明では、上記請求項１又は２記載の発光装置の製造方法において、光学部材の底面における周縁の一点を基板に傾けて接地させ、徐々に光学部材を水平にして載置することで基板に固着させることを特徴としている。

又、本願請求項４記載の発明では、上記請求項１記載の発光装置の製造方法において、光学部材の底面には、底面の周縁まで通じる溝部が設けられており、光学部材を載置する時に、光学部材と固着用樹脂との間の空気が溝部から排気されるようになしたことを特徴としている。

本願請求項１記載の発明の発光装置の製造方法においては、封止用樹脂を凹部に充填して硬化させた後、封止用樹脂の硬化収縮分を補う少量の固着用樹脂を封止用樹脂の上に介在させており、樹脂の充填を二段階に分けて行っている。したがって、一度に凹部を満たす多量の樹脂を充填させる場合に比べて、硬化収縮量を減少させることができ、固着用樹脂と光学部材との界面である固着界面での気泡の発生を抑制することができる。このように、気泡の発生を抑制することで、光学部材の剥離による光量損失等の問題を解決している。

又、本願請求項２記載の発明の発光装置の製造方法においては、あらかじめ固着用樹脂を光学部材の底面に確実に塗布させてから載置しているため、固着界面に気泡が発生するのをより抑制することができる。これは、光学部材を直接、固着用樹脂に載置して固着させる場合に、光学部材の底面と固着用樹脂との濡れ性が悪いために、固着界面に気泡が発生するという問題を解決するものである。

又、本願請求項３記載の発明の発光装置の製造方法においては、光学部材の底面における周縁の一点を基板に傾けて接地させ、徐々に光学部材を水平にすることで固着させているため、固着用樹脂又は封止用樹脂周辺の空気は光学部材に巻き込まれることなく発光装置の外側へと排気され、気泡の発生を更に抑制することができる。

又、本願請求項４記載の発明の発光装置の製造方法においては、光学部材の底面には、底面の周縁まで通じる溝部が設けられているため、光学部材を固着させる際に凹部から溢れた固着用樹脂は溝部の周縁に向かって追い出され、これに伴い固着用樹脂周辺の空気も溝部から外部へと排気される。したがって、固着界面での気泡の発生をより抑制することができる。更に、光学部材の載置後においても、固着界面又は固着用樹脂内に発生した気泡を溝部から排気させることができる。

図１、２は、本願請求項１、３に対応した第一の実施形態である発光装置の製造方法を示している。この発光装置の製造方法は、まず、凹部２を有する基板１の凹部２底面に発光素子３を載置して硬化後に凹部２を完全に満たさない程度の適量の封止用樹脂４を凹部２に充填する。次に、充填した封止用樹脂４を硬化させた後、硬化した封止用樹脂４の上に固着用樹脂５を塗布する。最後に、光学部材６の底面における周縁の一点を基板１に傾けて接地させ、徐々に光学部材６を水平にして載置することで基板１に固着させる。

以下、この実施形態の発光装置の製造方法を、より具体的詳細に説明する。図１に示すように、この発光装置は、発光素子３と、基板１と、固着用樹脂５並びに封止用樹脂４と、光学部材６とからなっている。発光素子３は、ＳｉＣ単結晶板上に形成されたＧａＮ系化合物系半導体からなるＬＥＤチップであり、基板１は略直方体形状のアルミナから成り、基板１の中央部分には略円錐台状の凹部２が形成されている。この凹部２には正極と負極の電極が形成されており、発光素子３の底面に形成されたＰ型電極と正極とが半田付けされており、発光素子３の上面に形成されたＮ型電極と負極とが金ワイヤ９により接続されている。固着用樹脂５並びに封止用樹脂４は同じゲル状のシリコーン樹脂を使用しており、光学部材６としては一般的な凸レンズを用いている。

この発光装置の製造方法は図２に示すように、まず、基板１に設けられた凹部２の底面に発光素子３を半田付けした後、封止用樹脂４を凹部２から盛り上がる程度に充填させる。封止用樹脂４の硬化前界面１０を図２(a)に示す。硬化前界面１０まで充填された封止用樹脂４は、硬化後には凹部２を完全に満たさない程度にまで硬化収縮する。次に、硬化後の封止用樹脂４の上から固着用樹脂５を塗布し、凹部２から固着用樹脂５が少しはみ出した盛り上がった状態にする（図２(b)）。最後に、光学部材６の底面における周縁の一点を基板１に傾けて接地させ、徐々に光学部材６を水平にして載置することで基板１に固着させる（図２(c)(d)）。

したがって、この実施形態の発光装置の製造方法は、封止用樹脂４を凹部２に充填して硬化させた後、封止用樹脂４の硬化収縮分を補う少量の固着用樹脂５を封止用樹脂４の上に介在させており、樹脂の充填を二段階に分けて行っている。したがって、一度に凹部２を満たす量の樹脂を充填させる場合に比べて、硬化収縮量を減少させることができ、固着用樹脂５と光学部材６との界面である固着界面１１での気泡の発生を抑制することができる。このように、気泡の発生を抑制することで、光学部材６の剥離による光量損失等の問題を解決している。

又、光学部材６の底面における周縁の一点を基板１に傾けて接地させ、徐々に光学部材６を水平にすることで固着させているため、固着用樹脂５又は封止用樹脂４周辺の空気は光学部材６に巻き込まれることなく発光装置の外側へと排気され、気泡の発生を更に抑制することができる。

なお、この実施形態では、光学部材６の取り付け方法として上記の方法を用いているが、単純に光学部材６を水平にしたまま、固着用樹脂５の上に載置して固着させる場合であっても、請求項１記載の効果のみで充分に固着界面１１での気泡の発生を抑制することができるものである。

又、この実施形態においては、図３(a)に示すように光学部材６として底面に円錐状の凸部１２が設けられた凸レンズを用いてもよい。この場合、光学部材６を固着用樹脂５の上に載置する際に、凸部１２が塗布された固着用樹脂５内に挿入され、固着用樹脂５の一部が凸部１２の中央から外側へと押し出される。したがって、固着用樹脂５が押し出されるのに伴って固着用樹脂５周辺の空気も外側へと排気されるので、固着界面１１での気泡の発生を抑制することができる（図３(b)）。

図４は、本願請求項１〜３に対応した第二の実施形態である発光装置の製造方法を示している。なお、ここでは、上記第一の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第一の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この発光装置の製造方法は、あらかじめ固着用樹脂５を光学部材６の底面に塗布した後、塗布した固着用樹脂５と硬化した封止用樹脂４とを付き合わすことで、光学部材６を基板１に固着させる。

したがって、あらかじめ固着用樹脂５を光学部材６の底面に確実に塗布させてから載置しているため、固着界面１１に気泡が発生するのをより抑制することができる。これは、光学部材６を直接、固着用樹脂５に載置して固着させる場合に、光学部材６の底面と固着用樹脂５との濡れ性が悪いために、固着界面１１に気泡が発生するという問題を解決するものである。

図５は、本願請求項１、４に対応した第三の実施形態である発光装置の製造方法を示している。なお、ここでは、上記第一の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第一の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この発光装置の製造方法は、図５に示すように底面に溝部７を有する光学部材６を用いている。具体的な光学部材６の底面の構造は、図５(a)に示すように、底面において外周における一定の長さの弧から凸型に伸びた部分が四箇所等間隔に底面として残っており、他の部分が溝部７となっている。又、図５(ｂ)に示すように、図５(a)同様に凸型に伸びた部分が二箇所等間隔に底面として残っており、他の部分が溝部７となった構造でもよい。図５(c)に光学部材６の図５(a)及び(b)のＡ１−Ａ２での断面図を示す。図５(c)に示すように光学部材６に設けられた溝部７は一様に底面の中心部分から外周にいくほど溝が深くなっている。

したがって、この場合は、光学部材６を固着させる際に凹部２から溢れた固着用樹脂５は溝部７の周縁に向かって追い出され、これに伴い固着用樹脂５周辺の空気も溝部７から外部へと排気されるため、固着界面１１での気泡の発生を抑制することができる。更に、光学部材６の載置後においても、固着界面１１又は固着用樹脂５内に発生した気泡を溝部７から排気させることができる。

なお、この実施形態では請求項３記載の効果は奏しない。

本願発明の第一の実施形態である発光装置を示す断面図。本願発明の第一の実施形態である発光装置の製造方法の(a)〜(d)各過程を示す断面図。本願発明の第一の実施形態である発光装置を示す(a) 光学部材の斜視図、(b)断面図。本願発明の第二の実施形態である発光装置の製造方法を示す断面図。本願発明の第三の実施形態である発光装置を示す(a)光学部材の底面図、(b)光学部材の底面図、(c)断面図。従来例である発光装置を示す断面図。

符号の説明

１基板
２凹部
３発光素子
４封止用樹脂
５固着用樹脂
６光学部材
７溝部
８剰余分収納部
９金ワイヤ
10硬化前界面
11固着界面
12凸部

Claims

凹部を有する基板の凹部底面に発光素子を載置し、硬化後に凹部を完全に満たさない程度の適量の封止用樹脂を凹部に充填し、充填した封止用樹脂を硬化させた後、封止用樹脂の上に固着用樹脂を介在させて光学部材を載置することで基板に固着させる発光装置の製造方法。
光学部材の底面に固着用樹脂を塗布し、塗布した固着用樹脂を介在させて光学部材を載置することで基板に固着させることを特徴とする請求項１記載の発光装置の製造方法。
光学部材の底面における周縁の一点を基板に傾けて接地させ、徐々に光学部材を水平にして載置することで基板に固着させることを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置の製造方法。
光学部材の底面には、底面の周縁まで通じる溝部が設けられており、光学部材を載置する時に、光学部材と固着用樹脂との間の空気が溝部から排気されるようになしたことを特徴とする請求項１記載の発光装置の製造方法。