JP2013254833A - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産が容易で発光素子の側面における光の取り出し効率が高い発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光装置１０は、光を放射する発光素子１３と、導体層１２ａ，１２ｂを有する基体１１とを備える。未硬化状態から硬化状態に遷移する接合材料１６によって発光素子１３が接合される導体層１２ａにおいて、発光素子１３が接合される領域１２ｃの周辺に、発光素子１３の接合時に領域１２ｃからはみ出た未硬化状態の接合材料１６が入り込む凹部１５が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関するものである。本発明は、特に、発光層で生じた光を高効率に外部に取り出すことができる半導体発光装置及びその製造方法に関するものである。
従来の半導体発光装置では、発光素子の側面及び裏面における接着剤による光吸収を低減するため、発光素子の底部及び側面に反射層を設けることで、光を発光素子の外部に向かって効果的に反射させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−１７７００８号公報
上記のような発光装置では、発光素子の側面に接着剤が這い上がり、発光素子の側面で光が接着剤によって吸収されるため、光の取り出し効率が低下してしまう。また、反射層をスパッタ等の高価な装置を用いて高い精度で形成する必要があるため、生産性に難がある。
本発明は、例えば、生産が容易で発光素子の側面における光の取り出し効率が高い発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一の態様に係る発光装置は、
光を放射する発光素子と、
未硬化状態から硬化状態に遷移する接合材料によって前記発光素子が接合される導体層であって、前記発光素子が接合される領域の周辺に、前記発光素子の接合時に前記領域からはみ出た未硬化状態の前記接合材料が入り込む凹部が設けられた導体層を有する基体とを備える。
本発明の一の態様によれば、発光装置の基体の導体層において発光素子が接合される領域の周辺に、発光素子の接合時に当該領域からはみ出た未硬化状態の接合材料が入り込む凹部を設けているため、生産が容易で発光素子の側面における光の取り出し効率が高い発光装置を提供することができる。
実施の形態１に係る半導体発光装置（発光素子の搭載前の状態）の断面図。 実施の形態１に係る半導体発光装置（発光素子の搭載後の状態）の断面図。 実施の形態１に係る半導体発光装置の基体の凹部の一例を示す平面図。 実施の形態１に係る半導体発光装置の基体の凹部の一例を示す平面図。 実施の形態２に係る半導体発光装置（発光素子の搭載後の状態）の断面図。 実施の形態３に係る半導体発光装置（発光素子の搭載後の状態）の断面図。
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。
実施の形態１．
図１及び図２は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の断面図である。図１は発光素子１３の搭載前の状態、図２は発光素子１３の搭載後の状態を示している。
半導体発光装置１０は、光を放射する発光素子１３と、導体層１２ａ，１２ｂを有する基体１１とを備える。導体層１２ａの上面には、凹部１５が形成されている。発光素子１３の上面には、電極１４が形成されている。発光素子１３は、導電性接着剤等、未硬化状態から硬化状態に遷移する接合材料１６により、基体１１の導体層１２ａに固着され、ワイヤ配線１７により基体１１と電気的に接続される。
ここで、導体層１２ａの上面は、発光素子１３の底面と同程度又はそれより広く、かつ、発光素子１３を載置できる形状をもつものとする。凹部１５は、この導体層１２ａの上面に対し、硝酸や硫酸等の酸を用いたハーフエッチングを行うことにより、任意の形状及び深さになるように形成したものである。
発光素子１３を基体１１に固着する際、平面視で発光素子１３の底部より外側にはみ出した余分な接合材料１６が導体層１２ａの凹部１５に流れ込むため、発光素子１３には底面にのみ接合材料１６が付着する。これによって、発光素子１３の側面に接合材料１６が這い上がらない状態で発光素子１３を搭載可能となるため、発光素子１３の側面部における光吸収がなくなり、光の取り出し効率を高めることができる。また、発光素子１３から発生する熱を接合材料１６及び導体層１２ａを介して安定的に放散することが可能となる。これによって、発光素子１３の温度を常に一定に保つことができ、発光効率の安定化を図ることが可能となる。
上記のように、本実施の形態では、未硬化状態から硬化状態に遷移する接合材料１６によって発光素子１３が接合される導体層１２ａにおいて、発光素子１３が接合される領域１２ｃの周辺に、発光素子１３の接合時に領域１２ｃからはみ出た未硬化状態の接合材料１６が入り込む凹部１５が設けられている。このため、発光素子１３の側面に未硬化状態の接合材料１６が這い上がるのを防ぐことができるので、発光素子１３の側面で光が接合材料１６によって吸収されることがなく、半導体発光装置１０の光の取り出し効率が向上する。また、光の取り出し効率を高めるために、反射層をスパッタ等の高価な装置を用いて高い精度で形成しなくてもよいため、半導体発光装置１０の生産が容易になる。
半導体発光装置１０は、以下の手順（製造方法）で製造される。
（１）基体１１に形成された導体層１２ａの所定の領域１２ｃの周辺に凹部１５を設ける。
（２）周辺に凹部１５が設けられた領域１２ｃに未硬化状態の接合材料１６を配する。
（３）図１に示すように、未硬化状態の接合材料１６が配された領域１２ｃに発光素子１３を載せる。このとき、領域１２ｃからはみ出た未硬化状態の接合材料１６が凹部１５に入り込む。
（４）図２に示すように、接合材料１６を硬化させて導体層１２ａに発光素子１３を接合するとともに、発光素子１３の電極１４と基体１１に形成された別の導体層１２ｂとをワイヤ配線１７により電気接続する。
前述したように、上記（１）の工程では、導体層１２ａに対してハーフエッチングを行うことにより、任意の形状及び深さの凹部１５を形成する。なお、他の方法により凹部１５を形成してもよい。例えば、導体層１２ａに対して切削加工やプレス加工等の機械加工を行うことにより、任意の形状及び深さの凹部１５を形成してもよい。
図３及び図４は、凹部１５の一例を示す平面図である。
図３の例では、凹部１５が四角形状をなしている。この例では、導体層１２ａの領域１２ｃが矩形状であり、領域１２ｃの四辺に沿って領域１２ｃ全体を囲むように凹部１５が形成されている。凹部１５は、凹部１５に入り込んだ接合材料１６が導体層１２ａの外側に漏れないように、溝状（堀状）になっている。
図４の例では、凹部１５が内側にも設けられている。この例では、導体層１２ａの領域１２ｃが複数（ここでは４つであるが、他の数でもよい）に分割して形成され、各領域１２ｃが凹部１５により隔てられている。また、各領域１２ｃが矩形状であり、各領域１２ｃの四辺に沿って領域１２ｃ全体を囲むように凹部１５が形成されている。図３の例と同様に、凹部１５は、凹部１５に入り込んだ接合材料１６が導体層１２ａの外側に漏れないように、溝状（堀状）になっている。
なお、凹部１５の形状は、円形状等、上記以外の任意の形状であってよい。
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体発光装置１０は、発光素子１３を取り囲む凹部１５を基体１１側に設けたものである。凹部１５は基体１１の上面の導体層１２ａをハーフエッチングや機械加工等により加工して形成する。
本実施の形態に係る半導体発光装置１０の製造方法は、基体１１の上面に設けられた、発光素子１３の底面と同程度又はそれより広く、かつ、発光素子１３を載置できる形状の上面をもつ導体層１２ａに凹部１５を形成する工程と、接合材料１６を用いて、基体１１と発光素子１３とを、凹部１５により発光素子１３の側面に接合材料１６が這い上がるのを防ぎながら接合する工程とを有する。
本実施の形態によれば、凹部１５を基体１１側に設けた構成により、発光素子１３の側面に接着剤等の接合材料１６が這い上がらない状態で発光素子１３を搭載可能となる。これによって、発光素子１３の側面部における光吸収がなくなるため、光の取り出し効率を格段に向上させることができる。また、発光素子１３から発生する熱を接合材料１６及び導体層１２ａを介して安定的に放散させ、発光素子１３の温度を常に一定に保つことが可能となるため、発光効率の安定化を図ることができる。
なお、半導体発光装置１０は、発光装置の一例であり、図１及び図２に示したもの以外の構成をとってもよい。例えば、発光素子１３を複数備え、それぞれの発光素子１３が１対１で又は１対ｎ（ｎ≧２：ｎは自然数）で接合される導体層１２ａに凹部１５が設けられていてもよい。また、発光素子１３としては、ＬＥＤや有機ＥＬ等、任意の種類のものを用いることができる。
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
図５は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の断面図である。図５は発光素子１３の搭載後の状態を示している。
実施の形態１では、図２に示したように、電極１４が発光素子１３の上面に形成されているが、図５に示すように、電極１４が発光素子１３の底面に形成されていてもよい。
実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
図６は、本実施の形態に係る半導体発光装置１０の断面図である。図６は発光素子１３の搭載後の状態を示している。
本実施の形態では、発光素子１３の導体層１２ａに接合される底面に、発光素子１３から放射される光を反射する金属膜１８が形成されている。
例えば、発光素子１３の底面に、焼結銀やナノペースト等の金属ペースト材料を略全面に薄く塗布焼成した金属膜１８を形成する。そして、この発光素子１３を、導電性接着材等の接合材料１６により、基体１１の導体層１２ａに固着し、ワイヤ配線１７により基体１１と電気的に接続する。
金属膜１８を形成することによって、発光素子１３から発光素子１３の底面側に放射される光を発光素子１３の上面や側面方向に反射させ、光の取り出し効率を格段に向上させることができる。また、発光素子１３の底面の略全面を金属膜１８で覆うことにより、接合材料１６にはんだ等の金属材料を用いることによって、発光素子１３からの発熱をより効率的に基体１１に放散させることが可能となり、発光効率をさらに高めることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
１０ 半導体発光装置、１１ 基体、１２ａ，１２ｂ 導体層、１３ 発光素子、１４ 電極、１５ 凹部、１６ 接合材料、１７ ワイヤ配線、１８ 金属膜。

Claims (4)

  1. 光を放射する発光素子と、
    未硬化状態から硬化状態に遷移する接合材料によって前記発光素子が接合される導体層であって、前記発光素子が接合される領域の周辺に、前記発光素子の接合時に前記領域からはみ出た未硬化状態の前記接合材料が入り込む凹部が設けられた導体層を有する基体と
    を備えることを特徴とする発光装置。
  2. 前記導体層の前記発光素子が接合される領域が複数に分割して形成され、各領域が前記凹部により隔てられたことを特徴とする請求項１の発光装置。
  3. 前記発光素子の前記導体層に接合される底面に、前記発光素子から放射される光を反射する金属膜が形成されたことを特徴とする請求項１又は２の発光装置。
  4. 基体に形成された導体層の所定の領域の周辺に凹部を設ける工程と、
    周辺に前記凹部が設けられた領域に未硬化状態の接合材料を配する工程と、
    未硬化状態の前記接合材料が配された領域に発光素子を載せ、前記接合材料を硬化させて前記導体層に前記発光素子を接合する工程と
    を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
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