JP2014175416A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の形状の凹凸を封止材の表面に形成し、効果的に光取出効率を向上させることのできる発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置１の製造方法は、ＬＥＤチップ２を封止材５により封止する工程と、複数の貫通孔１１を有するシート１０を、貫通孔１１内の空気を上方に逃がしながら封止材５の表面に押し当て、表面に貫通孔１１に対応する突起６を形成する工程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

従来の発光装置として、ＬＥＤチップを封止する封止材の上面に凹凸が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような凹凸を設けることにより、封止材の上面における内面反射を低減し、光取出効率を向上させることができる。

この封止材の上面の凹凸は、それに対応する凹凸を有する成形型を封止材の上面に押し当てることにより形成される。

特開２００９−５１３０２１号公報

しかしながら、従来の成形型を用いた方法により封止材の上面に凹凸を形成する場合、成形型の凹凸の凹部と封止材の間に空気が入り込み、封止材に形成される凸部に表面の欠けや内部の気泡を発生させるおそれがある。このような場合、内面反射を効果的に低減することができず、所望の光取出効率を得ることが難しい。

このため、本発明の目的の一つは、所望の形状の凹凸を封止材の表面に形成し、効果的に光取出効率を向上させることのできる発光装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［５］の発光装置の製造方法を提供する。

［１］ＬＥＤチップを封止材により封止する工程と、複数の貫通孔を有するシートを、前記貫通孔内の空気を上方に逃がしながら前記封止材の表面に押し当て、前記表面に前記貫通孔に対応する突起を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法を提供する。

［２］前記突起を形成する工程は、前記シートを前記封止材の前記表面に押し当てた後、前記封止材の前記貫通孔から上方に突出した部分を除去する工程を含む、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。

［３］前記突起を形成する工程は、前記シートを前記封止材の前記表面に押し当て、前記貫通孔から前記封止材の一部を上方に突出させる工程と、前記封止材の前記貫通孔から突出した前記一部を除去する工程と、を含む、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。

［４］前記シートは可とう性を有し、前記封止材の前記表面の形状に合わせて密着させるように前記シートを前記表面に押し当てる、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

［５］前記突起を形成した後、前記シートを選択的に溶解又は分解させて除去する、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

本発明によれば、所望の形状の凹凸を封止材の表面に形成し、効果的に光取出効率を向上させることのできる発光装置の製造方法を提供することができる。

図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。 図２は、封止材の表面の突起の形成に用いられるシートの一部を示す斜視図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す垂直断面図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、シートを変形性させて用いる場合の発光装置の製造工程を示す垂直断面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係る突起形成工程を表す、封止材及びシートの部分的に拡大された垂直断面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、比較例に係る突起形成工程を表す垂直断面図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る突起形成工程を表す、封止材及びシートの部分的に拡大された垂直断面図である。

〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、底部４ｂと環状の側壁部４ａを有するケース４と、ケース４に含まれるリードフレーム３と、ケース４内の側壁部４ａに囲まれた領域内のリードフレーム３上に搭載されたＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２を封止する封止材５と、を有する。

ＬＥＤチップ２は、例えば、チップ基板と、発光層及びそれを挟むクラッド層を含む結晶層とを有する。ＬＥＤチップ２は、フェイスアップ型でもよいし、フェイスダウン型でもよい。ＬＥＤチップ２は、ワイヤーや導電バンプ等によりリードフレーム３に電気的に接続される。

リードフレーム３は、全体またはその表面がＡｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電材料からなる。また、リードフレーム３の代わりに、例えば、表面に導体パターンを有する基板を用いてもよい。

ケース４は、例えば、ポリフタルアミド樹脂、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、ＰＣＴ（Polycyclohexylene Dimethylene Terephalate）等の熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなり、射出成形により形成される。ケース４は、光反射率を向上させるための、二酸化チタン等の光反射粒子を含んでもよい。

封止材５は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂材料や、ガラスからなる。また、封止材５は、蛍光体粒子を含んでもよい。例えば、ＬＥＤチップ２の発光色が青色であり、封止材５に含まれる蛍光体の蛍光色が黄色である場合は、発光装置１の発光色は白色になる。

封止材５は、表面に複数の突起６を有する。複数の突起６は、モスアイ構造等の突起構造を封止材５の表面に構成する。これらの突起６により、ＬＥＤチップ２から発せられる光の封止材５の表面（封止材５と空気の界面）における内面反射を低減し、発光装置１の光取出効率を向上させることができる。突起６は、複数の貫通孔を有するシートを硬化前の封止材５に押し当てることにより形成される。

図２は、封止材５の表面の突起６の形成に用いられるシート１０の一部を示す斜視図である。シート１０は、複数の貫通孔１１を有する。

貫通孔１１の形状は特定の形状に限定されないが、例えば、円錐台、角錐台や、上端が平らなドーム型は、内面反射を抑えるのに適した形状を有する突起６を形成するために好ましい形状である。この場合、錐台やドーム型の底面が封止材５側に位置するようにしてシート１０を封止材５に押し当てる。

図２においては、貫通孔１１がドットパターンを構成するように配置されているが、例えば、貫通孔１１の平面形状が線状形状であり、ラインアンドスペースパターンを構成するように配置されてもよい。また、複数の貫通孔１１の形状は均一でなくてもよく、周期的に配置されなくてもよい。

シート１０の材料は、例えば、ポリイミド、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料である。シート１０を突起６の形成後に溶解又は分解させて除去する場合は、例えば、化学エッチングやアッシングにより選択的に除去することのできるレジスト材をシート１０の材料として用いる。

（発光装置の製造）
図３（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光装置１の製造工程を示す垂直断面図である。

図３（ａ）に示されるように、ケース４内のリードフレーム３上に設置されたＬＥＤチップ２を用意する。

次に、図３（ｂ）に示されるように、ケース４内に封止材５を充填し、封止材５によりＬＥＤチップ２を封止する。

次に、図３（ｃ）に示されるように、複数の貫通孔１１を有するシート１０を、封止材５の表面に押し当てる。これにより、封止材５の表面が貫通孔１１の形状に合わせて変形する。シート１０を封止材５の表面に押し当てるタイミングは、封止材５が硬化する前、例えば封止材５が半硬化の状態であるときである。

なお、シート１０を封止材５の表面に押し当てるときには、貫通孔１１内の空気をシート１０の上面の貫通孔１１の開口部から上方に逃がすために、その開口部を塞がないようにする。例えば、底面に凹凸を有する部材、ローラー、スキージ等を用いて、貫通孔１１の開口部から空気を逃がしつつ、シート１０を封止材５の表面に押し当てる。これにより、封止材５の表面に形成される突起６に、表面の欠けや、内部の気泡が発生しない。

次に、図３（ｄ）に示されるように、シート１０を剥離する。これにより、シート１０の表面に、シート１０の貫通孔１１の形状が転写され、貫通孔１１に対応する突起６が形成される。シート１０を剥離するタイミングは、封止材５が硬化する前、例えば封止材５が半硬化の状態であるときでもよいし、硬化した後であってもよい。

また、シート１０を剥離する代わりに、化学エッチングやアッシング等により、シート１０を選択的に溶解又は分解させて除去してもよい。

なお、シート１０が、ポリイミド、ＰＴＦＥ等の可とう性を有する材料からなる場合には、封止材５の表面の形状に合わせて変形し、密着することができるため、封止材の表面の形状に依らず突起６を形成することができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、シート１０を変形性させて用いる場合の発光装置１の製造工程を示す垂直断面図である。

まず、図４（ａ）に示されるように、ケース４内で封止材５によって封止されたＬＥＤチップ２を用意する。この例における封止材５は、凸レンズ形状を有するものとする。

次に、図４（ｂ）に示されるように、封止材５の表面の形状に合わせて密着させるように、可とう性を有するシート１０を封止材５の表面に押し当てる。

次に、図４（ｃ）に示されるように、シート１０を剥離する。これにより、シート１０の湾曲した表面に、シート１０の貫通孔１１の形状が転写され、貫通孔１１に対応する突起が形成される。

以下に、シート１０を用いて欠けや気泡を含まない突起６が形成される過程を、比較例を用いて詳細に説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、突起６が形成される工程を表す、封止材５及びシート１０の部分的に拡大された垂直断面図である。

図５（ａ）、（ｂ）は、シート１０を封止材５の表面に押し当てる前後の状態を示している。シート１０は、上部の塞がった凹部ではなく、上部の開口した貫通孔１１を有するため、シート１０を封止材５の表面に押し当てるときに、貫通孔１１内の空気を上方へ逃がすことができる。

そして、図５（ｃ）に示されるように、シート１０を剥離すると、封止材５の表面に欠けや気泡を含まない突起６が形成される。

図６（ａ）〜（ｃ）は、比較例に係る突起形成工程を表す垂直断面図である。この比較例においては、複数の貫通孔１１を有するシート１０の代わりに、複数の凹部２１を有する成形型２０を用いて突起３０を形成する。

図６（ａ）、（ｂ）は、成形型２０を封止材５の表面に押し当てる前後の状態を示している。成形型２０の凹部２１は上部の塞がっているため、成形型２０を封止材５の表面に押し当てるときに、凹部２１内の空気３１を外部へ逃がすことができず、凹部２１と封止材５の隙間や封止材５の内部に空気３１が残留する。

その結果、図６（ｃ）に示されるように、成形型２０を封止材５の表面から離すと、表面の欠け３２や内部の気泡３３を含む突起３０が形成される。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、封止材５の表面に突起６を形成する工程において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図７（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る突起６が形成される工程を表す、封止材５及びシート１０の部分的に拡大された垂直断面図である。

図７（ａ）、（ｂ）は、シート１０を封止材５の表面に押し当てる前後の状態を示している。シート１０は、上部の開口した貫通孔１１を有するため、シート１０を封止材５の表面に押し当てるときに、貫通孔１１から上方に封止材５の一部が突出する場合がある。

図７（ｂ）に示される封止材５のシート１０の上面よりも上側の突出部分７が、貫通孔１１から上方に突出した部分である。この突出部分７は、シート１０の剥離を妨げたり、突起６による内面反射の低減を妨げたりするおそれがある。

そこで、図７（ｃ）に示されるように、Ｏ₂アッシング等のアッシング、ウォータージェットによる処理、スキージによる処理等により、突出部分７を除去する。スキージを用いる場合は、封止材５の硬化前に突出部分７を除去する。アッシングやウォータージェットを用いる場合は、封止材５の硬化後でも突出部分７を除去することができる。

そして、図７（ｄ）に示されるように、シート１０を剥離すると、封止材５の表面に欠けや気泡を含まない突起６が形成される。本実施の形態によれば、突出部分７の除去により、突起６の上端の高さを揃えることができるため、意図的に部分７を生じさせた後、除去してもよい。すなわち、貫通孔１１から封止材５の一部を上方に突出させて突出部分７を形成する工程を意図的に実施してもよい。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、貫通孔１１を有するシート１０を用いて封止材５の表面に突起６を形成することにより、欠けや気泡を含まない突起６を得ることができる。これにより、ＬＥＤチップ２から発せられた光の封止材５の表面における内面反射を効果的に低減し、発光装置１の光取出効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ 発光装置
２ ＬＥＤチップ
５ 封止材
６ 突起
７ 突出部分
１０ シート
１１ 貫通孔

Claims (5)

1. ＬＥＤチップを封止材により封止する工程と、
   複数の貫通孔を有するシートを、前記貫通孔内の空気を上方に逃がしながら前記封止材の表面に押し当て、前記表面に前記貫通孔に対応する突起を形成する工程と、
   を含む発光装置の製造方法。
2. 前記突起を形成する工程は、前記シートを前記封止材の前記表面に押し当てた後、前記封止材の前記貫通孔から上方に突出した部分を除去する工程を含む、
   請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記突起を形成する工程は、
   前記シートを前記封止材の前記表面に押し当て、前記貫通孔から前記封止材の一部を上方に突出させる工程と、
   前記封止材の前記貫通孔から突出した前記一部を除去する工程と、
   を含む、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記シートは可とう性を有し、
   前記封止材の前記表面の形状に合わせて密着させるように前記シートを前記表面に押し当てる、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記突起を形成した後、前記シートを選択的に溶解又は分解させて除去する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

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