JP2013243344A - 発光装置 - Google Patents

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Tadaaki Miyata
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Abstract

【課題】光取り出し効率の優れた発光装置を提供する。
【解決手段】配線導体２２を備えた基体２０と、導電粒子が透光性樹脂３２中に混入された、異方性導電接着部材３０と、配線導体上に異方性導電接着部材を介して接合される半導体発光素子１０と、を有する発光装置であって、異方性導電接着部材において、半導体発光素子の周りの周囲領域における導電粒子３１の濃度を、半導体発光素子と基体の間に挟まれた下部領域における導電粒子の濃度より低くした。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子を用いた発光装置に関する。
半導体発光素子を用いた発光装置において、半導体発光素子への印加（給電）を、ワイヤを用いずに行うフリップチップ実装が知られている。例えば、絶縁性のサファイア基板上に窒化物半導体層を成長させたＧａＮ系半導体発光素子の場合、半導体層上（同一面側）にｐ電極とｎ電極とを形成し、それら電極を、回路基板に設けた配線と対向させるように配置し、導電性の接合部材で接合させて導通可能に接続させる方法が知られている。この方法は、半導体発光素子からの光が基板方向に抜けにくく、上面及び側面方向から効率よく放出させることができる。
基板と半導体発光素子とを導通させるための導電性の接合部材としては、半田やメッキバンプなどが知られているが、発光素子が小さい場合、ｐ電極とｎ電極との距離が短くなるため、短絡を起こしやすい。そのため、異方性導電接着剤を接合部材として用いることが知られている。異方性導電接着剤は、導電粒子を熱硬化性樹脂中に混合させたものであり、フィルム状（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）、ペースト状（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）、液状（ＡＣＩ：Anisotropic Conductive Ink）のものが知られている。特に微細な領域に設ける場合は、印刷することで任意の大きさ・領域に設けることのできるＡＣＰやＡＣＩが適している。導電粒子としては、金属粒子や、絶縁性粒子の表面に配線導体をコーティングした複合粒子が用いられており、半導体発光素子の接合部材として用いる場合、導電粒子として反射率の高いものを用いることが知られている（例えば特許文献１）。
特開２００７−１５７９４０号公報
異方性導電接着剤は、単に導通させるだけではなく、半導体発光素子を固定させるダイボンド部材としても機能するため、半導体発光素子よりも大きな面積（広い面積）で設けられる。また、ある程度の厚みで設ける必要があり、半導体発光素子の側面を少なくとも一部覆うようにフィレットが形成される場合がある。しかしながら、均一な導電性を得るためには、導電粒子は異方性導電接着剤中で一定の濃度で均一に分散されるように混合させる必要があり、そのために、上面視において半導体発光素子の周辺に設けられている部分や、フィレット中にも多数の導電粒子が存在する。導電粒子は少なくとも表面が金属であるため、半導体発光素子の側面から放出される光が、これら導電粒子によって多少吸収されてしまうことがある。
前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、配線導体を備えた基体と、導電粒子が透光性樹脂中に混入された異方性導電接着部材と、前記配線導体上に、前記異方性導電接着部材を介して接合される半導体発光素子と、を有する発光装置であって、
前記異方性導電接着部材は、前記半導体発光素子の周りの周囲領域における導電粒子の濃度が、前記半導体発光素子と前記基体の間に挟まれた下部領域における導電粒子の濃度より低いことを特徴とする。
このような構成によれば、前記周囲領域における異方性導電接着部材中の導電粒子による光の吸収を抑制し、光取り出し効率の優れた発光装置とすることができる。
図１は、本実施の形態に係る発光装置の断面図である。 図２Ａは、異方性導電接着剤を示す模式図である。 図２Ｂは、本実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図２Ｃは、本実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図２Ｄは、本実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図３Ａは、本実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図３Ｂは、本実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図４は、本実施の形態に係る発光装置の上面図である。 図５は、本実施の形態に係る発光装置の上面図である。 図６は、本実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための発光装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
図１、図２Ａ〜図２Ｄを参照して本発明の実施形態に係る発光装置を説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置の断面図であり、図２Ａ〜図２Ｄは、図１に示す発光装置の製造方法を説明する図である。
図１に示すように、発光装置１００は、正負一対の電極として機能する一対の配線導体２２と、その配線導体２２を保持する絶縁性の母材２１とを有する基体２０と、導電粒子３１が透光性樹脂３２中に混入された異方性導電接着剤３０と、基体２０上に、異方性導電接着剤３０を介して接合される半導体発光素子１０（以下、「発光素子」とも称する）と、を有する。
異方性導電接着部材３０中において、半導体発光素子１０の周りの周囲領域Ｂにおける導電粒子の濃度が、半導体発光素子１０と基体２０の間に挟まれた下部領域Ａにおける導電粒子の濃度より低くなっている。このように、発光素子からの光を吸収しやすい導電粒子を導通が必要な下部領域Ａにおける濃度が高くなるように偏在させることにより、下部領域Ａにおいて発光素子１０の電極と基体２０の配線導体２２間における導通を阻害することなく、周囲領域Ｂにおける導電粒子による光の吸収を抑制できる。ここで、本明細書において、「下部」「上部」「上側」「下側」は、基体２０に近い側を「下部」「下側」とし基体から遠い側を「上部」「上側」とするものであり、実際の使用形態における上下関係を指すものではない。さらに、直上や直下を指すもののほか、断面視において直上や直下に位置していない上下関係も含む。
以上のように、異方性導電接着部材３０は、発光素子の面積よりも大きい面積で設けられており、図１に示すように、発光素子１０の下に設けられる下部領域Ａと、発光素子１０の周りで側面より外側に設けられる周囲領域Ｂと、を有している。そして、異方性導電接着部材３０中の導電粒子３１の濃度は、下部領域Ａの方が、周囲領域Ｂよりも高い。つまり、基体２０の上面に平行な方向（横方向）において、異方性導電接着部材中の導電粒子の濃度の高い領域（下部領域Ａ）と、分布濃度の低い領域（外部領域Ｂ）というように、導電粒子を偏在させて濃度の異なる領域を設けている。このように、光を吸収し易い導電粒子を、導通が必要となる発光素子の下に多く配置させ、光の吸収が問題となる周囲領域において少なくすることで、発光素子１０の側面から放出される光が吸収されにくくなり、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
更に、異方性導電接着部材の周囲領域Ｂを、導電粒子が存在しない領域、すなわち、透光性樹脂のみからなる領域とすることもでき、これにより光の吸収をより少なくすることができる。また、発光素子１０の外側に導電粒子が存在したとしても、光の吸収が問題となる周囲領域における導電粒子の濃度を低くすれば、光の吸収を低減させることができる。すなわち、外部領域中の導電粒子の濃度を、発光素子に近い側を低い濃度で、また、発光素子から離れた側に高い濃度となるようにすることで、光の吸収を低減することができる。
図４及び図５は、発光装置の基体の上面視であり、母材２１上に一対の配線導体２２が設けられた基体２０と、各配線導体２２に接続された長方形の発光素子１０と、それを取り囲むように設けられた異方性導電接着部材３０を有している。発光素子１０の側面より外側の部分は、異方性導電接着部材の外部領域であり周囲領域Ｂを含む。この外部領域のうち、発光素子に近い側（周囲領域Ｂ）は、発光素子から遠い側（離隔領域Ｃ）に比べて導電粒子の濃度が低い。図４及び図５は、導電粒子の分布状態を濃淡で表現しており、黒い部分が濃度の高い領域で、発光素子１０の近傍の白い部分が濃度の率い領域を示す。このように導電粒子を発光素子から遠ざけることで、吸収を低減することができる。
尚、図５に示すように、（離隔領域Ｃ）において、導電粒子の濃度が低い領域が存在していてもよい。また、図４のように、異方性導電接着剤の上面視において、全ての方向に向かって濃度が異なるようにしてもよく、あるいは、図５に示すように、任意の方向において濃度を異ならせてもよい。ここでは、左右方向において、互いに離れるように設けた図を例示しているが、これに限らず、上下方向に離れるようにしてもよく、更に、いずれか１カ所に導電粒子を集めたような分布にするなどでもよい。いずれにしても、発光素子近傍に導電粒子が位置しないよう、離間した位置に配置するのが好ましい。
また、異方性導電接着部材３０の周囲領域Ｂは、発光素子１０の側面に沿って這い上がるフィレット部Ｂ１を有している。そして、フィレット部Ｂ１の導電粒子３１の濃度は、上側よりも下側の方が高い。つまり、基体２０の上面に垂直な方向（縦方向）に、導電粒子の濃度の異なる領域を設けている。これにより、発光素子１０の側面から放出された光が導電粒子３１によって吸収されにくくすることができる。
このように、導通に必要な導電粒子を、導通に不要な領域にまで分散させないように偏在させることで、光の吸収を低減させることができ、更に、硬化前の異方性導電接着剤中の導電粒子３１の量を減らすことできる。そのため、例えば、異方性導電接着剤中に蛍光体や光拡散材等を拡散混合させるような場合に、それらを介して波長変換や反射・散乱された光の、導電粒子による吸収量全体を低減することができ、光取り出し効率の優れた発光装置とすることができる。
異方性導電接着部材の内部（基体の上面に対して平行方向、垂直方向）において、導電粒子の濃度を異ならせるには、異方性導電接着剤が硬化する前に、導電粒子を、移動させる必要がある。ここでは、基体の裏面側（発光素子を載置させる部分の裏面側）に磁界発生部材を配置して硬化前の異方性導電接着剤に磁界を印加し、導電粒子を発光素子に近い側、基体側に引き寄せることで、異方性導電接着剤の中央近傍と外周近傍や、上側と下側とで、導電粒子の濃度を変化させている。尚、本明細書において「磁界発生部材」とは、磁界を発生しうる部材を指しており、既に磁石の他、コイルなど通電によって磁界を発生するものも含めるものとする。そのため、上述の「磁界発生部材を配置して磁界を印加」するとは、磁石の場合は、その磁石の持つ磁界を異方性導電接着剤に近づけるように移動して配置させることを指す。また、コイルなどの場合は、通電によって磁界を発生させた後に、磁石のように移動させて配置してもよく、あるいは、通電・非通電により、物理的な移動を伴わずに、磁界の印加・切断を制御してもよい。尚、異方性導電接着剤が硬化した後は、異方性導電接着剤への磁界の印加をやめてもよい。
以下、各部材について詳述する。
（基体）
基体２０は、絶縁部材である母材２１と、母材２１に保持され、正負一対の電極として機能する配線導体２２と、を備えており、用いる発光素子の数や、使用形態等に応じて種々の材質や形状のものを用いることができる。フレームインサートタイプの樹脂パッケージ、ガラスエポキシ樹脂パッケージ、セラミックパッケージ、金属パッケージなどのＬＥＤの他、柔軟性のないリジット基板、柔軟性のあるフレキシブル基板（可撓性基板）、さらには、これらを組み合わせたリジットフレキシブル基板などを用いた、ＣＯＢ（chip on board）やＣＯＦ（chip on film）を用いてもよい。配線導体は外部からの給電が可能なように端子部を有しており、端子部は、基体２０の上面、側面、下面などに設けることができる。ＣＯＢやＣＯＦの場合は、端子部にコネクタを設けることもできる。
基体２０の形状は、上面視において、外形が長方形、四角形、多角形、円形、楕円形、更にそれらを組み合わせたような形状となるよう構成することができる。また、断面視においては、図１で示すような平板状の基体２０のほか、側壁部と底面部を有する凹部を備えた、厚みの異なる基体とすることもできる。また、発光素子が載置される面（配線導体の上面）は、略同じ高さとすることが好ましく、これにより、発光素子実装後の加圧（熱圧着）時に、一様に荷重を加えやすくなり、信頼性よく接合させることができる。
母材としては、セラミック、樹脂、ガラス等を用いることができる。例えば、セラミックとしては、窒化アルミニウム、アルミナ、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等を用いることができる。樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂組成物、テフロン（登録商標）、ＦＲ−４、ＣＥＭ−３などをあげることができる。さらに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、液晶ポリマー、ナイロン等も用いることができる。これら母材中には、充填材（フィラー）としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２などの微粒子などを混入させてもよい。
配線導体２２としては、Ｃ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ及び、これらを含む金属（合金）やメッキを用いるのが好ましい。フレームインサートタイプの樹脂パッケージの場合、板状のリードを、所望の形状に加工したものを用いることができ、平板状のもののほか、部分的に厚みの異なるものや、上下方向に屈曲させたものでもよく、その厚みや形状等については、発光装置の形状等に応じて種々選択することができる。また、上記以外の基体については、フォトレジストを用いたビルドアップ法やサブトラクティブ法により形成されるものや、導電性ペーストを用いた印刷、電解メッキや無電解メッキなどによって形成されるものが用いられる。
また、異方性導電接着剤中の導電粒子を移動させる場合、後述のように磁界発生部材を用いるが、基体に設けられる配線導体２２の少なくとも一部が磁界発生部材であってもよい。例えば、発光素子への給電部材として利用される配線導体と、それとは別に、磁界発生部材としての配線導体との、両方を備えた基体とすることとができる。これにより、別部材として磁界発生部材を用いなくても、導電粒子を移動させることができる。
基体としては、上記の母材と配線導体２２とが必須の構成要素であるが、それ以外の部材を備えていてもよい。例えば、配線導体２２のうち、発光素子や保護素子などを実装させない部分を覆う絶縁性の被覆部材などを更に有していても構わない。特に、配線導体２２が光を吸収しやすい部材である場合は、高反射率の被覆部材（例えば、白色レジスト等）でそれらを被覆することで、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。また、配線導体２２とは別に、放熱部材として機能させる金属部材などを備えていても構わない。
（異方性導電接着部材）
異方性導電接着部材は、発光素子と基体の配線導体とを導通させるための部材であるとともに、発光素子を基体に固定させるための部材でもある。このような２つの機能を兼ね備えるため、接着剤としての透光性樹脂と、その中に導通部材としての導電粒子が混入された複合物である。
図１に示すように、異方性導電接着部材３０は、発光素子の下に設けられる下部領域Ａと、発光素子の側面より外側に設けられる周囲領域Ｂとからなっている。異方性導電接着剤３０の下部領域Ａは、発光素子１０の下側においては、発光素子１０の電極（図示せず）と基体２０の配線導体２２の間において、加圧（圧着）によって導電粒子３１が発光素子１０の電極と基体２０の配線導体２２とに接することで導通経路を形成する機能（主として）と、熱圧着によって透光性樹脂を硬化させることで発光素子１０を基体２０に固定させる機能を有している。周囲領域Ｂは、熱圧着によって透光性樹脂を硬化させることで下部領域Ａと発光素子１０との固定を補助し、より強固に密着させる機能を有している。そして、導電粒子の濃度が、下部領域Ａの方が、周囲領域Ｂよりも高くなるよう偏在させる、すなわち導電粒子を下部領域に集中的に存在させることで導通経路を確保しやすく、また、周囲領域の導電粒子を少なくすることで、光の吸収を低減することができる。
また、異方性導電接着部材の下部領域Ａや周囲領域Ｂのうち、配線導体２２の間に露出している基体の母材上にも導電粒子は存在している。これらの導電粒子は、導通には寄与しないものの、透光性樹脂よりも熱伝導率が高いため、放熱性を向上させることができる。また、発光素子１０は、その下面から基体に向けて放出されにくい構造となるよう発光素子の電極等を設けているが、一部、基体方向に放出される光があったとしても、導電粒子によって遮ることができる。これにより、光やけなどを防止することができる。また、異方性導電接着剤中に白色のフィラーなどを混入させておくと、そのような光を効率よく反射することもできる。
さらに、異方性導電接着部材で一対の電極となる配線導体とその間に露出する母材の、３つの部材を一体的に被覆することで、それら異部材間にかかる曲げ応力を、被覆された領域以外の部分へと逃がす（分散させる）ことができる。特に、基体が柔軟性のあるフレキシブル基板の場合、配線導体が存在しない領域、すなわち、発光素子がフリップチップ実装される領域が強度が弱くなっており、そのような場合、硬化後の硬度がフレキシブル基板の硬度と同等以上に硬くなるような異方性導電接着剤を用いることで、曲げに対する強度を向上させることができる。
更に、周囲領域Ｂを、透光性樹脂のみの領域とする、すなわち、導電粒子が存在しない領域とすることで、光の吸収をより低減させることができる。
また、周囲領域Ｂは、発光素子１０の側面に形成されるフィレット部Ｂ１を有している。このフィレット部Ｂ１は発光素子１０を横方向から固定する機能を有しており、発光素子１０の全周囲を覆うように設けることで、より強固に固定することができる。
フィレット部の導電粒子の濃度は、上側よりも下側が高くなっており、特に、発光素子の側面のうち、発光層（活性層）より上側に位置するフィレット部は、透光性樹脂のみからなるようにするのが好ましい。これにより、発光層の側面から、横方向から上方向に向けて放出される光が導電粒子に吸収されにくくすることができる。
異方性導電接着部材を構成する透光性樹脂としては、耐光性や耐熱性に優れ、発光素子からの光を透過しやすいものが好ましく、具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。
このような透光性樹脂に混合される導電粒子としては、少なくとも一部が磁性体であるものが好ましく、具体的にはニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ステンレス等が挙げられる。特に、強磁性体のニッケルが好ましい。導電粒子の大きさや形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、針状や不定形のものが挙げられ、大きさは1μｍ〜２０μｍ程度のものが好ましく、さらに２μｍ〜１０μｍ程度のものが好ましい。透光性樹脂中の導電粒子の含有量としては１０ｗｔ％以下が好ましく、更には１ｗｔ％以下とすることが好ましい。
また、導電粒子に加え、絶縁性で高反射率のフィラーや波長変換するための蛍光体（波長変換部材）などを混入させてもよい。高反射率のフィラーとしてはＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２などを使用することが出来る。蛍光体としては、後述の封止部材の説明で例示する蛍光体を使用することが出来る。ただしこの時のフィラーや蛍光体の粒子径が導電粒子径と同等以上である場合、電気的接合を達成できない。フィラーや蛍光体の粒子径としては導電粒子径の１／１０以下であることが好ましく、さらには１／１００以下であることが好ましい。
（封止部材）
異方性導電接着剤を硬化させて基体上に発光素子を固定した後、発光素子及び異方性導電接着部材を被覆するように封止部材を設けるのが好ましい。これにより、塵芥や水分、更には外力などから保護することができる。封止部材の材料としては、発光素子からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化しにくい耐光性を有するものが好ましい。
封止部材は、少なくとも発光素子を被覆するように設ければよく、その下に設けられている異方性導電接着部材の全てを被覆することは、必ずしも必要ではない。例えば、封止部材中に波長変換部材を混入させている場合などは、異方性導電接着部材に白色フィラーなどを混入させておき、封止部材を異方性導電接着部材と同じか、それよりも小さい面積で設けるのが好ましい。換言すると、異方性導電性接着部材の方が、封止部材よりも広い（大きい）面積で設けるのが好ましい。これにより、封止部材中の波長変換部材からの光が、異方性導電接着部材によって上方向に反射されやすくなる。
また、封止部材の外表面の形状については配光特性などに応じて種々選択することができる。例えば、図１では、封止部材４０の上面を凸状レンズ形状としており、これ以外にも、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状などとすることができ、その形状に応じて指向特性を調整することができる。封止部材は、ポッティング（滴下）法、圧縮成型法、印刷法、トランスファモールド法、ジェットディスペンス法などを用いることができる。また、封止部材が中空となるようにしてもよく、例えば、ドーム状の透光性被覆部材を被せて固定させるなどでもよい。
具体的な材料としては、樹脂、ガラス等が挙げられ、詳細には、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、フッ素樹脂組成物など、発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。特にジメチルシリコーン、フェニル含有量の少ないフェニルシリコーン、フッ素系シリコーン樹脂などシロキサン骨格をベースに持つ樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等も用いることができる。これらの樹脂硬度はＪＩＳＡ硬度１０以上、Ｄ硬度９０以下が好ましい。より好ましくはＪＩＳＡ硬度４０以上、Ｄ硬度７０以下である。
さらに、封止部材には、このような透光性の材料に加え、所望に応じて着色剤、光拡散剤、光反射材、各種フィラー、波長変換部材（蛍光部材）などを含有させることもできる。波長変換部材としては、発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであれば特に限定されない。具体的には、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが挙げられる。更に具体的には、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅや（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等が挙げられる。
（半導体発光素子）
半導体発光素子は、異方性導電接着剤を介してフリップチップ実装される。半導体層の同一面側に正負電極を有しており、これらの電極は、発光素子からの光を反射しやすい金属が用いられている。例えば、銀（Ａｇ）などの高反射率の電極を設けることで、発光素子（発光層）からの光をその下側から放出されにくい構造としている。異方性導電接着剤中の導電粒子は、発光素子の直下に位置しているが、このような電極を設けていることで、導電粒子による光の吸収が抑制されている。尚、電極としては、上記の銀の他の金属が積層されたものを用いることができる。
半導体発光素子は、任意の波長の半導体発光素子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。
蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質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。
また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子とすることができる。さらには、発光素子とともに、受光素子などを搭載することができる。
＜製造方法＞
図２Ａは、異方性導電接着剤を示す模式図であり、図２Ｂ〜図２Ｄは、本実施の形態の発光装置を得るための工程を説明したものである。詳細には、図２Ａは、導電粒子３１を透光性樹脂３２中に混入させた異方性導電接着剤である。この硬化前の時点では、導電粒子３１は透光性樹脂３２内において、ほぼ均一に分散するように保持されている。次に、図２Ｂのように、基体２０を用意し、その上面に設けられている一対の配線導体２２と、その間に露出している母材２１との、３つの部分を一体的に被覆するように異方性導電接着剤３０ｂｃを設ける。異方性導電接着剤３０ｂｃを設ける方法としては、印刷、ディスペンス等が挙げられる。また、このとき、後で載置する発光素子の面積よりも広い面積となるように設ける。
次に、異方性導電接着剤３０ｂｃの周囲に磁界を印加して、導電粒子３１を基体２０側に引き寄せる。図２Ｃでは、分かりやすいように磁界発生部材であるＵ字磁石Ｍを基体２０の下部側に配置して、導電粒子３１を引き寄せている。磁界を生じさせるものであれば、磁石の種類や形状に限定されるものではなく、電極となる配線導体２２上に、正負側で均等な量を引き寄せるように、同程度の磁界を印加するのが好ましい。
そして、このような状態、すなわち、透光性樹脂３２が硬化する前で、且つ、導電粒子３１が基体２０側に偏在している状態の異方性導電接着剤３０ｂｃの上に、発光素子１０を載置させる。このとき、発光素子１０の側面には異方性導電接着剤３０ｂｃのフィレット部Ｂ１が形成されている。そして、磁界を印加させたまま、もしくは磁界の印加を解除した後に、発光素子上方から加圧・加熱して透光性樹脂を硬化させる。このような工程を経ることで、図２Ｄに示すように、異方性導電接着剤３０ｂｃ中の導電粒子３１が、基体２０側に偏在した状態で硬化させることができる。すなわち、フィレット部Ｂ１中の導電粒子の濃度は、上側よりも下側の方が高くなっている異方性導電接着部材３０によって発光素子が接合される。これにより、発光素子の側面から放出される光が、導電粒子によって吸収されることを抑制することができる。さらには導電粒子の量を減らすことできるため、例えば、異方性導電接着部材３０中に拡散混合された蛍光体や光拡散材等からの光を導電粒子によって吸収される全体量を抑制することができる。
図３Ａ、図３Ｂは、図２Ａ〜図２Ｄで示した工程において、異方性導電接着剤３０ｂｃ中の導電粒子を基体側に移動させる工程と、発光素子１０を載置する工程とを、逆にした工程を説明する図である。図３Ａに示すように、基体２０上に異方性導電接着剤３０ｂｃを設けた後、導電粒子を基体側に移動させる前に発光素子１０を載置する。このとき、異方性導電接着剤３０ｂｃのフィレット部Ｂ１の内部は、導電粒子が均一に分散された状態となっている。
次いで、図３Ｂに示すように、磁界発生部材Ｍを基体２０の下側に配置して、異方性導電接着剤３０ｂｃ中のフィレット部Ｂ１の導電粒子３１を、基体２０側に移動させる。これにより、フィレット部Ｂ１の導電粒子３１の濃度は、上側よりも下側（基体側）の方を高くすることができる。
このように、発光素子を載置後に、導電粒子を移動させる場合、図６に示すように異方性導電接着剤３０の周囲領域Ｂの外側に、磁界発生部材Ｍを配置することで、図４に示すように発光素子から離れるように導電粒子を移動させることができる。
本発明に係る発光装置は、各種表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置、などにも利用することができる。
１００…発光装置
１０…発光素子
２０…基体
２１…母材（絶縁部材）
２２…配線導体
３０…異方性導電接着剤
３１…導電粒子
３２…透光性樹脂
Ａ…下部領域
Ｂ…外部領域
Ｂ１…フィレット部
４０…封止部材
Ｍ…磁界発生部材（Ｕ字磁石）

Claims (9)

  1. 配線導体を備えた基体と、
    導電粒子が透光性樹脂中に混入された、異方性導電接着部材と、
    前記配線導体上に、前記異方性導電接着剤を介して接合される半導体発光素子と、を有する発光装置であって、
    前記異方性導電接着部材は、前記半導体発光素子の周りの周囲領域における導電粒子の濃度が、前記半導体発光素子と前記基体の間に挟まれた下部領域における導電粒子の濃度より低いことを特徴とする発光装置。
  2. 前記周囲領域の異方性導電接着部材は、前記半導体発光素子の側面を被覆してフィレット部を形成している請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記フィレット部において、発光層より上側の異方性導電接着部材中の導電粒子の濃度が、前記発光層より下側の異方性導電接着部材中の導電粒子の濃度より低い請求項２記載の発光装置。
  4. 前記フィレット部において、発光層より上側の異方性導電接着部材は実質的に透光性樹脂のみからなる請求項３記載の発光装置。
  5. 前記異方性導電接着部材は、前記周囲領域の周りにさらに該周囲領域より導電粒子の濃度が高い離隔領域が形成されるように設けられている請求項１記載の発光装置。
  6. 前記異方性導電接着部材は、磁性体である導電粒子を含む請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
  7. 前記異方性導電接着部材中の導電粒子の含有量が、１ｗｔ％以下であることを特徴とする１〜５のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
  8. 前記配線導体は、少なくとも一部が磁界発生部材である請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
  9. 前記異方性導電接着部材及び前記半導体発光素子を被覆する封止部材を有する請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光装置。
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