JP2015128143A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面に導電性部材を有する絶縁性の基板を準備する第1工程と、第1工程の後に導電性部材を電着又は静電塗装により反射部材で被覆する第2工程と、第2工程の後に導電性部材の少なくとも一部を絶縁化して絶縁性部材とする第3工程と、基板を切断して個片化する第4工程と、を有し、導電性部材が、個片化された基板の端部から離間して配置される発光装置の製造方法。
【選択図】図5
Description
商用電源を用いた照明器具としては、JIS−C−8105−1で求められている安全性要求事項規則を満たさなければならない。特に、感電等の危険性を無くすために、発光装置の絶縁耐圧をあげる必要がある。
近年発光装置は更なる高出力化が求められている。そして、大電流を投入し、高出力化を実現するためには、発光装置の放熱性を高めることが重要であり、例えば、LED(以下、発光装置ともいう)は、放熱性の高いヒートシンク等の金属体に載置される。
以下、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法の各工程について詳述する。
第1工程は、導電性部材を有する絶縁性の基板10を準備する工程である。基板10はその上に発光素子30が載置される部材である。図1乃至図6では平面形状であるが、キャビティーと称されるような凹部等を有してもよい。なお、基板10は、第4工程で分割されるまでは集合体となっており、分割することで個々の発光装置とされる。これにより、複数の基板に一括で反射部材を堆積させることが可能となる。
端子部20aは、外部と発光素子とを電気的に接続し、発光素子30に外部からの電流(電力)を供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための電極、またはその一部としての役割を担うものである。本実施形態では、端子部20aは正負対の電極パターンを有しており、これら正負対の電極パターンが基板10上に離間して設けられている。
実装部20bは、後の工程で発光素子が実装され、その後、反射部材で被覆される部材である。本実施形態では端子部20aと実装部20bは連続して設けられているが、端子部と実装部とは離間して設けても良い。端子部と実装部が離間して設けられる場合は、ワイヤ等を用いて電気的に接続させることができる。
ここで、本実施形態における端子部20aと実装部20bのように、後に絶縁化されない導電性部材を基板表面に設けられる際には、その形成位置を基板端部から離間させることが肝要である。具体的には、基板表面に設けられる、後に絶縁化されない導電性部材の位置を、基板の厚みとを合わせた値が1.5mm以上、より好ましくは2mm以上となるよう基板端部から離間させることである。これにより、JISをはじめとする各種の規格で求められている絶縁耐圧を確保することができる。
本実施形態における発光装置100(図5)では、基板10の厚みが1mm、基板表面に形成されている導電性部材(端子部)が、表面端部から1mm離間して形成されている。基板10の表面端部、側面および裏面には、導電性部材や電着のための配線が露出していないため、発光装置100は、十分な絶縁耐圧が確保されていることになる。
さらにその上に金属膜を単層又は多層で形成してもよい。例えば、銀、銅、金、アルミニウム、ロジウム等を単体又は合金で用いても良い。好ましくは、化学的に安定した金を単体で用いることである。また、金属膜の膜厚は、0.05μm〜50μm程度であることが好ましく、多層膜である場合は、層全体の厚さをこの範囲内とするのが好ましい。
なお、本実施形態では、実装部20bは、後の工程で反射部材40により被覆されるため、反射性に優れる材料を用いなくても、光取り出し効率の低下は抑制される。
接続部20cは、基板10の集合体において、複数の実装部20bを電気的に接続する部材である。つまり、接続部20cは、基板10の集合体において、隣接する基板の実装部まで連続して形成されるため、個々の発光装置ごとに個片化した際には、基板の端部に配置されることになる。
図6に示すように、基板10の集合体の表面に設けられた複数の実装部20bは、接続部20cにより電気的に接続した状態で形成される。このような構成によれば、後の反射部材被覆工程において、反射部材を複数の基板に一括して堆積させることが可能となる。
第2工程は、導電性部材を電着又は静電塗装により反射部材で被覆する工程である。
反射部材は電着又は静電塗装により形成することができる。これらの方法を用いることにより、基板10を集合体の状態のまま効率よく反射部材40を被覆させることができる。
また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよいが、特に電気泳動での堆積を考慮すると、ほぼ球形の粒子状とすることが好ましい。
第3工程は、導電性部材の少なくとも一部を絶縁化して絶縁性部材とする工程である。本実施形態では、導電性部材は、端子部20aと、実装部20bと、接続部20cとを備えており、第3工程では接続部20cが絶縁化される。導電性部材を絶縁化する方法は特に限定されないが、ここでは金属膜を酸化する方法について説明する。
導電性を有し、後に絶縁化が可能な材料としては、Mg、Al、Zn、Pb、Sn、Inから選択された少なくとも一種を含む金属材料を挙げることができるが、なかでもAlを単独で用いることが好ましい。Alは高温、高湿下に一定時間晒すことで酸化でき、Al2O3とすることができる。Al2O3は電気絶縁性が高いため、Al2O3膜が個片化後の発光装置の基板端部に配置されたとしても、発光装置の絶縁耐圧は確保される。この場合、Al(アルミニウム)膜の膜厚は、0.1μm以下であることが好ましい。
第4工程は、基板を個片化する工程である。本実施形態では、個片化後の発光装置の端部から導電性部材が離間するように、接続部20cを含む位置で基板を切断して個片化する。基板を個片化する方法としては、ブレードによるダイシング、レーザ光によるダイシング等種々の方法を用いることができる。
ここで、第4工程は、必ずしも第3工程の後に行う必要はない。本実施形態のように接続部にアルミニウム膜を用いた場合、高温・高湿・高圧条件下にて、アルミニウムを絶縁化することができるため、基板が集合状態でも、個片状態でも、同条件にて絶縁化することができる。
しかし、第3工程の前に第4工程を行う場合、接続部が酸化されていないアルミニウム膜の状態だと、アルミニウムのような柔らかい金属は、切断時に伸びてバリとなってしまうことがある。このため、第4工程は第3工程の後に行うことが好ましい。
また、量産性の観点からも、個片化後に絶縁化するより、集合基板の状態で絶縁化することが好ましい。
個片化時に、絶縁性部材を含む位置で切断し、導電性部材が個々の発光装置の端部に配置されないようにすることで、発光装置の絶縁耐圧を確保することができる。
本実施形態では、第2工程の前に、実装部に発光素子を載置する工程を含む。
本実施形態において、発光素子30は電極形成面を実装部20bに面するように位置させて、電極形成面の裏面側を主光取り出し面として、後述する接合部材を介してフリップチップ実装されている。発光素子をフリップチップ実装することにより、電極の接続にワイヤが不要となり、ワイヤによる光吸収が防止され、発光した光を効率よく取り出すことができる。ただ、この構成に限らず基体への実装面側と反対側の電極形成面側を主光取り出し面としたフェイスアップ実装型とすることもできる。
樹脂枠形成工程は、基板10上に樹脂枠60を形成する工程である。樹脂枠形成工程は、第3工程の後に設けることが好ましい。
樹脂枠60は、実装部20bを囲み、その内側に発光素子30を配置させ、発光素子30を封止する封止部材50を堰き止めるための枠体として用いることができる。
樹脂枠60は、発光素子30から出射された光を反射させることが可能である。樹脂枠60は、実装部20bに保護素子およびこれらに接続されるワイヤが配置される場合には、これらを覆うように形成される。そのため、光を吸収しやすいAuやSi半導体を用いる場合であっても、発光素子30から出射された光が保護素子およびワイヤには到達せずに、樹脂枠60によって反射される。したがって、発光装置100の光の取り出し効率を向上させることができる。
樹脂枠形成工程の後に、発光素子30と反射部材40の表面を封止する封止部材を形成する工程を設けることができる。封止部材は、基板10に載置された発光素子30や反射部材40等を、塵芥、水分、外力等から保護する部材である。封止部材の材料は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、ガラス等を挙げることができる。このような材料に加え、所望に応じて着色剤、光拡散材、フィラー等を含有させることができる。封止部材が高い屈折率を持つことにより、発光素子30からの光取り出し量を多くすることができる。封止部材は1種で単層に形成してもよいし、2種以上の部材が混合された単層を形成してもよいし、単層を2層以上積層してもよい。2層以上積層する場合には、樹脂枠も2段以上形成してもよい。なお、透光性部材にレンズ機能を持たせてもよい。例えば封止部材の表面を盛り上がらせて凸レンズ形状としてもよい。
蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LAG)、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO−Al2O3−SiO2)、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光(例えば白色系)を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。特に、青色発光素子に組み合わせて白色発光させる蛍光体としては、青色で励起されて黄色のブロードな発光を示す蛍光体を用いることが好ましい。
本実施形態の発光装置の製造方法において、蛍光体は封止部材に含有させるのみに限らず、蛍光体層形成工程を封止部材形成工程と別に設けることができる。
蛍光体層形成工程は、封止部材形成工程の前に、発光素子30の表面に蛍光体を含む蛍光体層を形成する工程である。
本実施形態の発光装置の製造方法において、必要に応じて保護素子を備える工程を設けてもよい。保護素子は、例えばツェナーダイオード等である。保護素子の載置は反射部材被覆工程の前に行い、保護素子と導電性部材とを電気的に接続することが好ましい。また保護素子と導電性部材とを接続する際に、ワイヤを用いてもよい。
(
本実施形態の発光装置の製造方法において、封止部材形成工程の後に反射部材洗浄工程を設けることができる。反射部材洗浄工程は、封止部材から露出する反射部材を除去する工程である。例えば、第3工程の後に絶縁性部材(接続部)20dを被覆する反射部材を除去する工程である。
反射部材洗浄工程は、第4工程後に設けてもよいが、第4工程前に設けることが好ましい。第4工程前に反射部材洗浄工程を設けることで、基板の切断時に反射部材を切断しないため、切断時に反射部材が剥がれて、基板の切断面等に付着することがなく好ましい。
さらに、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法において、各工程に影響を与えない範囲において、各工程の間あるいは前後に、前記した工程以外の工程を含めてもよい。例えば基板を洗浄する基板洗浄工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程や、発光素子や保護素子の載置位置を調整する載置位置調整工程、等、他の工程を含めてもよい。
以下、第2実施形態について説明する。
第2実施形態に係る発光装置の製造方法は、第1工程と第2工程との間に、絶縁膜形成工程と、導電性部材形成工程とを備える点以外は上述した実施形態と同様にして行うことができる。具体的には以下のとおりである。
表面に導電性部材を有する絶縁性の基板11を準備する。
基板11は、表面に導電性部材を有する。導電性部材は、端子部21aと実装部21bを備える。端子部21aと実装部21bは後の第3工程では絶縁化されない。
(絶縁膜形成工程)
絶縁膜形成工程は、基板11上に絶縁膜70を形成する工程である。絶縁膜70は、基板11の上面を被覆する。端子部21aと実装部21bの少なくとも一部が絶縁膜から露出するように被覆される。少なくとも一部とは、具体的には、実装部21bにおいて、発光素子と直接接合される領域、端子部21aにおいて、後に外部接続端子として外部から電力を供給するための領域のことである。
(導電部材形成工程)
導電性部材形成工程は、絶縁膜上に接続部21cを形成する工程である。接続部21c上には、後の第2工程にて、反射部材が形成される。
(第2工程)
導電部材形成工程で形成された導電性部材(接続部21c)を電着又は静電塗装により反射部材で被覆する。
(第3工程)
第2工程の後に導電性部材(接続部21c)部を絶縁化して絶縁性部材とする。
(第4工程)
基板を切断して個片化する。
20a 導電性部材(端子部)
20b 導電性部材(実装部)
20c 導電性部材(接続部)
20d 絶縁性部材(接続部)
30 発光素子
31 保護素子
40 反射部材
50 封止部材
60 樹脂枠
70 絶縁膜
100 発光装置
Claims (9)
- 表面に導電性部材を有する絶縁性の基板を準備する第1工程と、
前記第1工程の後に前記導電性部材を電着又は静電塗装により反射部材で被覆する第2工程と、
前記第2工程の後に前記導電性部材の少なくとも一部を絶縁化して絶縁性部材とする第3工程と、
前記基板を切断して個片化する第4工程と、を有し、
前記導電性部材が、前記個片化された基板の端部から離間して配置されることを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記第4工程は、前記第3工程の後に行われる請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記導電性部材は、実装部と、接続部とを備え
前記第2工程は、前記実装部を反射部材で被覆する工程である請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第2工程の前に、前記実装部に発光素子を載置する工程を含む請求項3に記載の発
光装置の製造方法。 - 前記第3工程は、前記接続部を絶縁化する工程である請求項3または4に記載の発光装置の製造方法。
- 前記接続部は、金属膜で形成され、
前記第3工程は、前記金属膜を酸化させる工程である請求項3乃至5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記実装部と前記接続部とが、絶縁膜を介して重なるように配置されている請求項3乃至6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記反射部材は絶縁性部材である請求項1乃至7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第4工程の前に、反射部材洗浄工程を含む請求項8に記載の発光装置の製造方法。
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