JP2012099544A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光装置10の製造方法は、発光素子3が載置された基材1上に、前記発光素子3を囲む枠状の第1の光反射性樹脂5aを形成する第1の光反射性樹脂形成工程と、前記第1の光反射性樹脂5aと前記発光素子3との間に、前記第1の光反射性樹脂5aより粘度の低い第2の光反射性樹脂5bを充填し、前記第2の光反射性樹脂5bによって前記発光素子3の側面を被覆する第2の光反射性樹脂充填工程と、を有し、前記第2の光反射性樹脂充填工程の後、さらに、前記第1の光反射性樹脂5aと前記第2の光反射性樹脂5bとを硬化する樹脂硬化工程を備える。
【選択図】図5
Description
前記第1の光反射性樹脂および前記第2の光反射性樹脂は同じ樹脂材料からなる。
前記第1の光反射性樹脂形成工程において、前記第1の光反射性樹脂を、その高さが、前記発光素子の上面と略同一かそれより低くなるように形成し、前記第2の光反射性樹脂充填工程において、前記発光素子の上面が前記第2の光反射性樹脂から露出するように前記第2の光反射性樹脂を充填する。
前記発光素子の上に透光性部材が配置されており、前記第2の光反射性樹脂充填工程において、前記発光素子及び前記透光性部材の側面が前記第2の光反射性樹脂によって被覆され、且つ、前記透光性部材の上面が前記第2の光反射性樹脂から露出されるように、前記第2の光反射性樹脂を充填する。
前記第1の光反射性樹脂形成工程において、前記第1の光反射性樹脂を、その高さが、前記透光性部材の上面と略同一かそれより低くなるように形成する。
前記透光性部材は、蛍光体を含有する。
前記第1の光反射性樹脂および前記第2の光反射性樹脂は、透光性の樹脂からなる母材中に、該母材の屈折率と異なる粒子を分散させてなる。
前記第1の光反射性樹脂の母材はシリコーン樹脂であり、前記第2の光反射性樹脂の母材は、前記第1の光反射性樹脂の母材より粘度の低いシリコーン樹脂である。
前記粒子は、Ti、Zr、Nb、Al、Siよりなる群から選択された少なくとも一種を含む酸化物、または、AlN、MgFである。
図1〜3は、本件発明の実施の形態1に係る発光装置10を示す模式図である。図1は模式斜視図、図2は模式平面図、図3は図2のA−A線における模式断面図である。発光装置10は、基材1上に、発光素子3と、発光素子3の上面に設けられた透光性部材4と、発光素子3および透光性部材4の側面を被覆する光反射性樹脂5と、を有する。光反射性樹脂5から露出した透光性部材4の上面が、発光装置の発光面4aであり、発光面4aから光が取り出される。発光装置10は、導電パターン2a、2bの光反射性樹脂5から延出され露出された部分を外部電源と接続される外部接続部として用いることができ、バンプ8a、8bを介して発光素子3および保護素子7に電流が供給される。
本実施形態の発光装置10の製造方法について、図4〜図7を用いて説明する。図4および図5は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する模式断面図であり、図6および図7は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する模式平面図である。
基材1としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材で構成される基板が挙げられる。また、絶縁部材を形成した金属であってもよいし、金属部材に絶縁部材を形成しているものであってもよい。特に、本実施形態では、第1の光反射性樹脂5aによって枠を形成し、その内側に第2の光反射性樹脂5bやその他の樹脂を充填できるため、基材1は平板上の基板とすることが好ましい。また、その表面に発光素子3との接続をとるための導体配線(導電パターン)を形成することができるものが好ましく、そのような材料として、耐熱性および耐候性の高いセラミックスからなることが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。また、光反射性樹脂5との密着性の点からも、セラミックス材料を用いることが好ましい。セラミックス材料は、金属材料からなる導電パターンよりも、光反射性樹脂5との密着性が高く、さらには光反射性樹脂5との熱膨張係数差が小さいため熱応力を緩和させることが可能となる。これにより発光装置の封止気密性が向上し、温度サイクル時の熱ストレスによる光反射性樹脂の剥離が防止され、発光装置の信頼性の向上が期待できる。また、基材1は、発光素子3からの熱を適切に放熱するために、熱伝導率が150W/m・K以上であることが好ましい。
正負一対の導電パターン2a、2bは、基材1上に、光反射性樹脂5に被覆された樹脂被覆部から基材1の外縁に向かって延出された形状で形成される。導電パターン2a、2bは、幅広とすることで、外部電源からの電流を発光素子3へと効率的に流すことができ、好ましくは発光素子3の幅より広い幅とする。導電パターン2a、2bの材料としては、基材1表面に形成可能であり、発光装置の正極および負極として用いることのできる材料を選択する。例えば、バンプと同じAuを用いる。導電パターン2a、2bは、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成できる。また、本実施形態の導電パターン2a、2bは、光反射樹脂5によって被覆された樹脂被覆部から基材1の外縁へ向かって延伸し、基材1の外縁にほぼ到達した位置で、さらに基材1の外縁に沿って連続して延伸している。これによって、外部電源と接続される外部接続部を大面積とでき、外部電源と接続し易い発光装置とできる。また、導電パターン4a、4bに用いられる金属材料は、外来光を反射し易いため、図2に示すように、光反射性樹脂5から露出した導電パターン6a、6bの図2中における下端の位置は発光面4aの図2中における下端の位置と略同一とすることが好ましい。これによって、図2中における発光面4aの下端よりも下側において、外来光からの照り返しを抑制でき、所望の照射パターンを得ることができる。
導電パターン2a、2bには、それぞれ、導電パターン2a、2bの延出方向に沿って長い形状であって基材1が露出した貫通孔6a、6bが設けられる。導電パターン2a、2bの延出方向は、導電パターン2a、2bが光反射性樹脂5で被覆された樹脂被覆部から基材1の外縁に向かって延伸した方向であり、本実施形態では基材1の長手方向と一致する。貫通孔6a、6bは、例えば、導電パターン2a、2bの形成の際に所定のマスクパターンを配置して形成することができる。貫通孔6a、6bは、少なくとも光反射性樹脂5で被覆される位置に設けられ、貫通孔6a、6bの内側で基材1と光反射性樹脂5が接触する。製造過程においては、貫通孔6a、6bは、第1の光反射性樹脂5aが形成される位置に、好ましくは第1の光反射性樹脂5aおよび第2の光反射性樹脂5bの両方が形成される位置に形成される。このように、第1の光反射性樹脂5aと第2の光反射性樹脂5bの両方が共通の貫通孔6a、6bを被覆するように各部材を配置することで、第1の光反射性樹脂5aと第2の光反射性樹脂5bの基材1との密着性を向上でき、剥離を抑制できる。
発光素子3としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ZnSeや窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。蛍光体を有する発光装置とする場合には、その蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
透光性部材4は、発光素子3から出射される光を透過して外部に放出することが可能な材料であり、光拡散材や、入射された光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有させてもよい。具体的には、例えば、蛍光体の単結晶、多結晶もしくは蛍光体粉末の焼結体等の蛍光体インゴットから切り出したものや、樹脂、ガラス、無機物等に蛍光体粉末を混合して焼結したものが挙げられる。透光性部材4の厚みは、特に限定されるものではなく、適宜変更可能であるが、例えば、50〜300μm程度である。発光素子3の上面に透光性部材4を設けることで、発光素子3単独よりも、基材1の表面または導電パターン2a、2bから発光装置の発光面4aまでの距離を大きくできるので、光反射性樹脂5による発光面4aの被覆を抑制できる。また、保護素子7を設ける場合には、透光性部材4を設けることで発光面4aを保護素子7の上面よりも高くでき、保護素子7を光反射性樹脂5によって完全に埋没させることができるので、保護素子7による光吸収を防止できる。
光反射性樹脂5は、本実施形態では、発光素子3および透光性部材4の側面を被覆しており、具体的には、発光素子3および透光性部材4の周囲を包囲する枠状の第1の光反射性樹脂5aを形成し、第1の光反射性樹脂5aと発光素子3および透光性部材4の間に第2の光反射性樹脂5bを充填し、これらを硬化して形成される。このとき、少なくとも発光素子3の上面(光取出面)は光反射性樹脂5から露出させることにより、透光性部材4に光を入光することが可能なように形成される。光反射性樹脂5は、発光素子3からの光を反射可能な部材からなり、発光素子3と光反射性樹脂5との界面、および、透光性部材4と光反射性樹脂5との界面で、発光素子3からの光を発光素子3および透光性部材4内に反射させる。このように、発光素子3および透光性部材4内を光が伝播し、最終的に透光性部材4の上面4aから、外部へと出射される。
図8に、本実施の形態2の発光装置20の模式断面図を示す。本実施の形態2の発光装置20は、透光性部材を設けず、発光素子3の上面を発光装置の発光面3aとする点が、実施の形態1の発光装置10と異なる。このように、透光性部材を省略することもできる。
図9に、本実施の形態3の発光装置30の模式平面図を示す。本実施の形態3の発光装置30は、正負一対の導電パターン32a、32bを光反射樹脂5によって被覆された樹脂被覆部から基材1の外縁へ向かって延伸させ、基材1の外縁にほぼ到達した位置で終端させた点が、実施の形態1の発光装置10と異なる。このように、正負一対の導電パターンは、少なくとも外部電源と接続可能な程度に樹脂被覆部から基材の外縁へ向かって延伸されていればよい。
2a、2b、2c、32a、32b 導電パターン
3 発光素子
3a、4a 発光面
4 透光性部材
5 光反射性樹脂
5a 第1の光反射性樹脂
5b 第2の光反射性樹脂
6a、6b 貫通孔
7 保護素子
8a、8b バンプ
10、20、30 発光装置
Claims (9)
- 発光素子が載置された基材上に、前記発光素子を囲む枠状の第1の光反射性樹脂を形成する第1の光反射性樹脂形成工程と、
前記第1の光反射性樹脂と前記発光素子との間に、前記第1の光反射性樹脂より粘度の低い第2の光反射性樹脂を充填し、前記第2の光反射性樹脂によって前記発光素子の側面を被覆する第2の光反射性樹脂充填工程と、を有し、
前記第2の光反射性樹脂充填工程の後、さらに、前記第1の光反射性樹脂と前記第2の光反射性樹脂とを硬化する樹脂硬化工程を備える発光装置の製造方法。 - 前記第1の光反射性樹脂および前記第2の光反射性樹脂は同じ樹脂材料からなる請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1の光反射性樹脂形成工程において、前記第1の光反射性樹脂を、その高さが、前記発光素子の上面と略同一かそれより低くなるように形成し、前記第2の光反射性樹脂充填工程において、前記発光素子の上面が前記第2の光反射性樹脂から露出するように前記第2の光反射性樹脂を充填する請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の上に透光性部材が配置されており、前記第2の光反射性樹脂充填工程において、前記発光素子及び前記透光性部材の側面が前記第2の光反射性樹脂によって被覆され、且つ、前記透光性部材の上面が前記第2の光反射性樹脂から露出されるように、前記第2の光反射性樹脂を充填する請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1の光反射性樹脂形成工程において、前記第1の光反射性樹脂を、その高さが、前記透光性部材の上面と略同一かそれより低くなるように形成する請求項4に記載の発光装置の製造方法。
- 前記透光性部材は、蛍光体を含有する請求項4または5に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1の光反射性樹脂および前記第2の光反射性樹脂は、透光性の樹脂からなる母材中に、該母材の屈折率と異なる粒子を分散させてなる請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1の光反射性樹脂の母材はシリコーン樹脂であり、前記第2の光反射性樹脂の母材は、前記第1の光反射性樹脂の母材より粘度の低いシリコーン樹脂である請求項7に記載の発光装置の製造方法。
- 前記粒子は、Ti、Zr、Nb、Al、Siよりなる群から選択された少なくとも一種を含む酸化物、または、AlN、MgFである請求項7または8に記載の発光装置の製造方法。
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