JP2016092090A - Light-emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
近年、半導体発光素子(以下、単に発光素子とも言う)を用いた照明装置等が種々開発されており、高信頼性の要求が高まっている。高信頼性の1つである異常電流や異常電圧に対する耐性を高めるために、保護素子を発光素子とともに発光装置内に設けた発光装置が提案されている。保護素子を設けることで大過電圧、サージ電流等から発光素子の破壊を防止することができる。 In recent years, various lighting devices and the like using semiconductor light emitting elements (hereinafter also simply referred to as light emitting elements) have been developed, and the demand for high reliability is increasing. In order to increase resistance to abnormal current and abnormal voltage, which is one of high reliability, a light emitting device in which a protective element is provided in a light emitting device together with a light emitting element has been proposed. By providing the protective element, it is possible to prevent the light emitting element from being destroyed due to a large overvoltage, surge current, or the like.
例えば、特許文献1には、発光素子と保護素子の電極が金線などのワイヤを介することなく、接触または導電性接着剤により支持体と電気接続することで、異常電流や異常電圧に対して破壊しにくい発光装置が記載されている。 For example, in Patent Document 1, the electrodes of the light emitting element and the protective element are electrically connected to the support by contact or a conductive adhesive without using a wire such as a gold wire, thereby preventing an abnormal current or an abnormal voltage. A light emitting device that is difficult to destroy is described.
特許文献1に記載された発光装置では、保護素子が発光素子からの光を吸収してしまうので、出力が低下してしまうという問題があった。 In the light emitting device described in Patent Document 1, the protection element absorbs light from the light emitting element, which causes a problem in that the output is reduced.
本発明は、保護素子による光吸収を抑制可能な発光装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the light-emitting device which can suppress the light absorption by a protection element.
本発明の発光装置は、導体配線を有する支持体と、支持体上に載置された発光素子と、支持体上に載置された、基板の少なくとも一部が除去され、発光素子よりも厚みの薄い保護素子とを有する。
または、発光装置は、導体配線を有する支持体と、支持体上に載置された発光素子と、支持体上に載置された保護素子とを有し、発光素子と保護素子は両方とも基板の少なくとも一部が除去される。
The light-emitting device of the present invention includes a support having conductor wiring, a light-emitting element placed on the support, and at least a part of the substrate placed on the support, and is thicker than the light-emitting element. And a thin protective element.
Alternatively, the light-emitting device includes a support body having conductor wiring, a light-emitting element placed on the support body, and a protection element placed on the support body, and both the light-emitting element and the protection element are substrates. At least a portion of is removed.
本発明によれば、保護素子による光吸収を抑制可能な発光装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-emitting device which can suppress the light absorption by a protection element can be provided.
本願においては、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誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称、符号については同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。一実施例及び一実施形態において説明された内容は、他の実施例及び実施形態等に利用可能である。 In the present application, the size and positional relationship of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. In the following description, the same name and reference numeral indicate the same or similar members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. The contents described in one example and one embodiment can be used in other examples and embodiments.
実施の形態1に係る発光装置は、支持体と、発光素子と、保護素子とを備える。この発光装置は、サイドビュータイプ及びトップビュータイプのいずれでもよいが、特にトップビュータイプの発光装置とすることが好ましい。 The light emitting device according to Embodiment 1 includes a support, a light emitting element, and a protective element. The light emitting device may be either a side view type or a top view type, and is particularly preferably a top view type light emitting device.
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。各図面は概略図であり、そこに示された配置、寸法、比率、形状等は実際と異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Each drawing is a schematic diagram, and the arrangement, dimensions, ratio, shape, and the like shown therein may be different from actual ones.
<実施の形態1>
図1(a)は、実施の形態1に係る発光装置100の概略平面図である。図1(b)は発光装置100の概略側面図である。図1(c)は発光装置100の保護素子30の基板除去前の概略側面図である。
本実施形態に係る発光装置100は、導体配線40a、40bが配された支持体10と、支持体10上に電気的に接続されるように載置された発光素子20と保護素子30を有し、保護素子30は基板の一部が除去されて、発光素子20よりも厚みが薄くされている。
<Embodiment 1>
FIG. 1A is a schematic plan view of the
The
保護素子30の基板の一部が除去されていることから、基板の除去前と比較して保護素子30の体積は小さくなっている。これにより、発光素子20から横方向に出射される光が保護素子30によって吸収されることを抑制することができる。
Since a part of the substrate of the
さらに保護素子30の厚みは発光素子20よりも薄いことを特徴としているので、配光特性への影響も低減されている。
Further, since the
また、支持体10の同一平面上に発光素子20と保護素子30を載置することができるため、薄型の発光装置を作製することができる。
In addition, since the
以下、発光装置の構成材料について詳述する。 Hereinafter, constituent materials of the light emitting device will be described in detail.
(支持体10)
発光装置は、発光素子を載置するための支持体を備えている。
支持体は、通常、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックス(HTCC、LTCC)などの絶縁性材料、絶縁性材料と金属部材との複合材料等によって形成される。支持体は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックス又は熱硬化性樹脂を利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、BTレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせて形成された支持体でもよい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステルなどを利用することができる。なかでも、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を用いることがより好ましい。
(Support 10)
The light emitting device includes a support for mounting the light emitting element.
The support is usually formed of an insulating material such as glass epoxy, resin, ceramics (HTCC, LTCC), a composite material of an insulating material and a metal member, or the like. The support preferably uses ceramics or thermosetting resin with high heat resistance and weather resistance. Examples of the ceramic material include alumina, aluminum nitride, and mullite. For example, a support formed by combining these ceramic materials with an insulating material such as BT resin, glass epoxy, or epoxy resin may be used. As the thermosetting resin, epoxy resin, triazine derivative epoxy resin, modified epoxy resin, silicone resin, modified silicone resin, acrylate resin, urethane resin, unsaturated polyester, and the like can be used. Among these, it is more preferable to use a triazine derivative epoxy resin.
支持体の形状は、特に限定されるものではなく、平板、凹凸部を有したもの、発光素子から横方向に出射される光を上方に効率的に取り出すためのリフレクタを有したもの等いずれでもよい。なお保護素子の光吸収を更に低減させたい場合は、後述する実施の形態2である図3(aは平面図、bは断面図、cは保護素子の基板除去前の断面図)に示すような発光素子を載置する第一の主面と、保護素子を載置する第二の主面とを有し、第一の主面が第二の主面より上方に位置することが好ましい。これにより発光素子から横方向に出射される光が保護素子に吸収されることを抑制させることができる。また保護素子の厚みが、基板を除去した分薄いので第一の主面と第二の主面の高さの差が小さくても発光素子から横方向に出射された光が保護素子の側面に当たらないようにすることができる。 The shape of the support is not particularly limited, and any of those having a flat plate, a concavo-convex portion, a reflector having a reflector for efficiently extracting light emitted from the light emitting element in the lateral direction, etc. Good. If it is desired to further reduce the light absorption of the protective element, as shown in FIG. 3 (a is a plan view, b is a cross-sectional view, and c is a cross-sectional view before removing the substrate of the protective element), which is a second embodiment described later. It has a 1st main surface which mounts a light emitting element, and a 2nd main surface which mounts a protection element, and it is preferable that a 1st main surface is located above a 2nd main surface. Thereby, the light emitted from the light emitting element in the lateral direction can be suppressed from being absorbed by the protective element. Further, since the thickness of the protective element is thin enough to remove the substrate, the light emitted from the light emitting element in the lateral direction is applied to the side surface of the protective element even if the height difference between the first main surface and the second main surface is small. You can avoid hitting.
(導体配線40a、40b)
支持体は、その表面及び/又は内部に発光素子と接続される導体配線を有する。導体配線としては、支持体に配置される配線パターン及びリードフレームなどが挙げられる。配線パターンは、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等によって形成することができる。また、配線パターンが表面に配置される場合には、載置される発光素子からの光を効率よく取り出すために、その表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われているのが好ましい。また、配線パターンは、支持体表面又は内部において、屈曲、変形していてもよい。配線パターンの厚みは、例えば、1μm〜500μmが挙げられる。
(
A support body has the conductor wiring connected with a light emitting element on the surface and / or inside. Examples of the conductor wiring include a wiring pattern and a lead frame arranged on a support. The wiring pattern can be formed of a metal such as copper, aluminum, gold, silver, tungsten, iron or nickel, or an alloy such as iron-nickel alloy or phosphor bronze. In addition, when the wiring pattern is arranged on the surface, the surface is covered with a highly reflective material such as silver or gold in order to efficiently extract light from the light emitting element to be placed. preferable. Further, the wiring pattern may be bent or deformed on the surface of the support or inside thereof. As for the thickness of a wiring pattern, 1 micrometer-500 micrometers are mentioned, for example.
リードフレームは、例えば、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、銅合金、ステンレス鋼、インバー合金等によって形成することができる。異種の金属をクラッドしたクラッド材であってもよい。これらのリードフレームは、表面を金、銀、ニッケル、パラジウム又はそれらの合金などでメッキすることが好ましい。リードフレームの厚みは、例えば、10μm〜1000μmが挙げられる。 The lead frame can be formed of, for example, aluminum, iron, nickel, copper, copper alloy, stainless steel, invar alloy, or the like. A clad material clad with a dissimilar metal may be used. These lead frames are preferably plated with gold, silver, nickel, palladium, or an alloy thereof. As for the thickness of a lead frame, 10 micrometers-1000 micrometers are mentioned, for example.
なお、導体配線は、発光素子及び保護素子を電気的に接続されるもののみならず、発光素子又は保護素子を載置する、放熱性を向上させるなど、他の機能を付与するためにも利用することができる。従って、支持体は、正負一対の導体配線のみならず、複数の正極側配線、負極側配線を有していてもよい。 Note that the conductor wiring is used not only for electrically connecting the light emitting element and the protective element but also for providing other functions such as mounting the light emitting element or the protective element and improving heat dissipation. can do. Therefore, the support may have not only a pair of positive and negative conductor wires but also a plurality of positive electrode side wires and negative electrode side wires.
(発光素子20)
本実施形態で用いられる発光素子は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子を意味する。なかでも、基板上に、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体による発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。なお発光装置を更に薄型にさせたい場合は、後述する実施の形態3である図4に示すように発光素子の基板も少なくとも一部を除去させることが好ましい。これにより、発光素子と保護素子の両方の厚みが薄くなるので、発光装置を更に薄型化させることができる。この場合は発光素子の厚みが、保護素子の厚みより薄くなることがある。ただし、基板を除去していない保護素子を載置した場合と比較すると、保護素子による光吸収は抑制されている。
(Light emitting element 20)
The light emitting element used in this embodiment means an element called a so-called light emitting diode. Among them, a laminated structure including a light emitting layer made of various semiconductors such as nitride semiconductors such as InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN, III-V group compound semiconductors, II-VI group compound semiconductors on the substrate. What was formed is mentioned. In order to make the light emitting device thinner, it is preferable to remove at least a part of the substrate of the light emitting element as shown in FIG. Thereby, since the thickness of both a light emitting element and a protection element becomes thin, a light emitting device can be made still thinner. In this case, the thickness of the light emitting element may be smaller than the thickness of the protective element. However, light absorption by the protection element is suppressed as compared with the case where the protection element from which the substrate is not removed is placed.
発光素子は、対向する面に正負電極がそれぞれ形成されたものであってもよく、同一面側に正負電極がともに形成されていてもよい。正負電極は、1つずつ形成されていてもよいし、それぞれ2つ以上形成されていてもよい。 The light emitting element may be one in which positive and negative electrodes are formed on opposite surfaces, and both positive and negative electrodes may be formed on the same surface side. One positive electrode and one negative electrode may be formed, or two or more of each may be formed.
電極は、その材料、膜厚、構造において、特に限定されず、金、銅、鉛、アルミニウム又はこれらの合金を含む単層構造又は積層構造のいずれでもよい。また、各電極の表面には、パッド電極として、Ni、Ti、Au、Pt、Pd、W等の金属又は合金の単層膜又は積層膜を形成してもよい。電極の膜厚は特に限定されないが、なかでも、最終層(最も表面側)にAuが配置され、その膜厚が100nm程度以上であることが好ましい。 The electrode is not particularly limited in its material, film thickness, and structure, and may be either a single layer structure or a laminated structure containing gold, copper, lead, aluminum, or an alloy thereof. Further, a single layer film or a multilayer film of a metal or an alloy such as Ni, Ti, Au, Pt, Pd, or W may be formed on the surface of each electrode as a pad electrode. Although the film thickness of an electrode is not specifically limited, It is preferable that Au is arrange | positioned at the last layer (most surface side) especially, and the film thickness is about 100 nm or more.
同一面側に正負の電極を有する発光素子を用いる場合は、フェイスアップ実装及びフリップチップ実装のいずれの形態でもよいが、フリップチップ実装されていることが好ましい。この場合、ワイヤーボンドが不要となったり、レーザーリフトオフ法等により発光素子の基板を除去できたりするので、より薄型の発光装置とすることができる。 When a light emitting element having positive and negative electrodes on the same surface side is used, either face-up mounting or flip chip mounting may be used, but flip chip mounting is preferable. In this case, since a wire bond is not required or the substrate of the light emitting element can be removed by a laser lift-off method or the like, a thinner light emitting device can be obtained.
対向する面にそれぞれ正負電極を有する発光素子を用いる場合は、一方の電極が形成された面を支持体の導体配線に載置し、もう一方の電極をワイヤを介して支持体と極性が反対の導体配線と電気的に接続する。
発光素子の基板には成長用基板と貼り合わせ用基板とがあり、安価に製造することができることから成長用基板を用いることが好ましい。成長用基板とは半導体層を成長させる時に下地になる基板のことである。貼り合わせ用基板とは成長用基板に半導体層を成長させた後、成長用基板から切り離した半導体層を貼り付ける別の基板のことである。
発光素子の厚みは特に限定されないが、10μm〜1000μmのものを使用することが好ましく、薄型化の観点から10μm〜500μmが特に好ましい。また、発光素子の厚みとは半導体層の厚みと基板の厚みの合計のことであり、発光素子上に形成される電極部は含んでいない。
When using light-emitting elements with positive and negative electrodes on opposite surfaces, the surface on which one electrode is formed is placed on the conductor wiring of the support, and the other electrode is opposite in polarity to the support via the wire It is electrically connected to the conductor wiring.
There are a growth substrate and a bonding substrate as the substrate of the light-emitting element, and it is preferable to use the growth substrate because it can be manufactured at low cost. The growth substrate is a substrate that becomes a base when a semiconductor layer is grown. The bonding substrate is another substrate to which a semiconductor layer separated from the growth substrate is bonded after the semiconductor layer is grown on the growth substrate.
Although the thickness of a light emitting element is not specifically limited, It is preferable to use the thing of 10 micrometers-1000 micrometers, and 10 micrometers-500 micrometers are especially preferable from a viewpoint of thickness reduction. The thickness of the light emitting element is the total thickness of the semiconductor layer and the substrate, and does not include an electrode portion formed on the light emitting element.
本実施形態の発光装置では、発光素子は、1つの発光装置において1つのみ載置されているが、複数載置されていてもよい。発光素子が複数載置されている場合には、並列、直列又はこれらの組み合わせなど、接続形態は特に限定されない。複数載置することによって発光面積を大きくすることができ、光束を向上させることができる。 In the light emitting device of this embodiment, only one light emitting element is placed in one light emitting device, but a plurality of light emitting elements may be placed. When a plurality of light emitting elements are mounted, the connection form is not particularly limited, such as parallel, series, or a combination thereof. By mounting a plurality of light emitting areas, the light emitting area can be increased, and the luminous flux can be improved.
(保護素子30)
本実施形態の保護素子は発光素子に対して逆並列に電気接続されており、基板の少なくとも一部が除去されてなる。保護素子の基板とは、発光素子の基板と同様に成長用基板と貼り合わせ用基板とがある。成長用基板とは半導体層を作製する時に下地になる基板のことである。例えば、サファイア上にGaNをエピタキシャル成長した場合は、サファイアが成長用基板である。また熱拡散法やイオン注入によりシリコン内にpn接合を形成すれば、シリコンが成長用基板である。また、発光素子と同様に成長用基板に半導体層を成長させた後、成長用基板から切り離した半導体層を貼り付ける別の基板のことが貼り合わせ用基板である。
(Protective element 30)
The protection element of this embodiment is electrically connected in antiparallel with the light emitting element, and at least a part of the substrate is removed. The substrate of the protective element includes a growth substrate and a bonding substrate, similarly to the substrate of the light emitting element. The growth substrate is a substrate that becomes a base when a semiconductor layer is manufactured. For example, when GaN is epitaxially grown on sapphire, sapphire is the growth substrate. If a pn junction is formed in silicon by thermal diffusion or ion implantation, silicon is the growth substrate. Similarly to the light emitting element, another substrate to which the semiconductor layer separated from the growth substrate is attached after the growth of the semiconductor layer on the growth substrate is a bonding substrate.
保護素子は特に限定されず、基板を有するものであればどんなものでもよい。同一面側に正負の電極を有する場合は、発光素子同様にフリップチップ実装されていることが好ましい。この場合、レーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法等により保護素子の基板を除去するのが容易になる。ただし、基板を除去する方法も特に限定されず、研磨、レーザーリフトオフ法等基板の少なくとも一部を除去できるのであればどのような手法でもよい。対向する面に正負電極がそれぞれ形成された保護素子の場合は、基板除去後に電極を形成し、発光素子と同様にワイヤを介して電気的に接続する。また、保護素子の体積が小さくなればなるほど光吸収を抑制することができるので、基板の全てが除去されたものが好ましい。ここでの基板の除去とは、保護素子を支持体に載置後に除去することであり、載置前の基板の研磨等は含んでいない。 The protective element is not particularly limited, and any protective element may be used as long as it has a substrate. When the positive and negative electrodes are provided on the same surface side, it is preferable that the chip is flip-chip mounted like the light emitting element. In this case, it becomes easy to remove the substrate of the protective element by a laser lift-off method, a chemical lift-off method, or the like. However, the method for removing the substrate is not particularly limited, and any method may be used as long as at least a part of the substrate can be removed, such as polishing or a laser lift-off method. In the case of a protective element in which positive and negative electrodes are formed on opposite surfaces, the electrode is formed after removing the substrate and electrically connected via a wire in the same manner as the light emitting element. Further, since the light absorption can be suppressed as the volume of the protective element becomes smaller, it is preferable that the substrate is completely removed. The removal of the substrate here means removing the protective element after mounting on the support, and does not include polishing of the substrate before mounting.
例えば、保護素子がサファイア上に形成された窒化物半導体である場合、保護素子の厚みは10〜230μm程度である。保護素子の厚みとは、半導体層の厚みと基板の厚みの合計であり、保護素子上に形成される電極は含んでいない。半導体層の厚みは通常1〜30μm程度である。基板の厚みが、例えば、50〜200μmとすると基板を除去することで、保護素子の厚みを約10分の1まで小さくすることができる。これにより、保護素子による発光素子の光吸収を抑制できる。 For example, when the protective element is a nitride semiconductor formed on sapphire, the thickness of the protective element is about 10 to 230 μm. The thickness of the protective element is the sum of the thickness of the semiconductor layer and the thickness of the substrate, and does not include an electrode formed on the protective element. The thickness of the semiconductor layer is usually about 1 to 30 μm. When the thickness of the substrate is, for example, 50 to 200 μm, the thickness of the protective element can be reduced to about 1/10 by removing the substrate. Thereby, the light absorption of the light emitting element by a protective element can be suppressed.
なお、ここでいう保護素子とは、大過電圧、サージ電流等から発光素子の破壊を防止するものである。具体的には、過熱、過電圧、過電流、保護回路、静電保護素子等が挙げられる。搭載される保護素子は、1つでもよいし、2つ以上の複数個でもよい。 Note that the protective element here is to prevent destruction of the light emitting element from a large overvoltage, surge current, or the like. Specifically, overheating, overvoltage, overcurrent, a protection circuit, an electrostatic protection element, etc. are mentioned. One protective element may be mounted, or two or more protective elements may be mounted.
(光反射部材50)
保護素子は、任意に光反射部材で埋設されていてもよい。光反射部材が保護素子を被覆することにより、発光素子からの光が保護素子に吸収されることを抑制することができる。埋設する手法は塗布、印刷、電着等どのような手法を用いてもよい。
光反射部材は、少なくとも保護素子の一部を被覆していればよい。本実施形態の保護素子は基板を除去した分薄くなっているので、基板を除去していない保護素子を被膜する場合と比較して少ない量の光反射部材で埋設することができる。また、基板を除去していない保護素子を埋設した場合よりも、光反射部材の高さが保護素子の基板分低くなるので、配光特性に与える影響を小さくすることができる。
(Light reflecting member 50)
The protective element may optionally be embedded with a light reflecting member. When the light reflecting member covers the protective element, the light from the light emitting element can be prevented from being absorbed by the protective element. Any method such as coating, printing, or electrodeposition may be used as the method of embedding.
The light reflecting member only needs to cover at least a part of the protective element. Since the protective element of the present embodiment is thin as the substrate is removed, the protective element can be embedded with a small amount of light reflecting member as compared with the case where the protective element from which the substrate is not removed is coated. In addition, since the height of the light reflecting member is lower by the substrate of the protective element than when the protective element from which the substrate is not removed is embedded, the influence on the light distribution characteristics can be reduced.
光反射部材は、発光素子からの光に対する反射率が60%以上である反射性材料、さらに、70%、80%又は90%以上の反射性材料で形成されているものが好ましい。
反射性材料は、例えば、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料等により形成することができる。なかでも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、樹脂が好ましい。
The light reflecting member is preferably made of a reflective material having a reflectance of 60% or more with respect to light from the light emitting element, and further made of a reflective material of 70%, 80%, or 90% or more.
The reflective material can be formed of, for example, ceramic, resin, dielectric, pulp, glass, or a composite material thereof. Among these, a resin is preferable from the viewpoint that it can be easily formed into an arbitrary shape.
樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。具体的には、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変成エポキシ樹脂、アクリル樹脂の1種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等が挙げられる。 Examples of the resin include a thermosetting resin and a thermoplastic resin. Specifically, a silicone resin, a modified silicone resin, an epoxy resin, a modified epoxy resin, a resin containing one or more of an acrylic resin, a hybrid resin, or the like can be given.
また、これら材料、例えば、樹脂に、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、酸化亜鉛、硫酸バリウム、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)などの光反射部材、光散乱材又は着色剤等を含有させることが好ましい。ガラスファイバー、ワラストナイトなどの繊維状フィラー、カーボンブラック等の無機フィラー、放熱性の高い材料(例えば、窒化アルミ等)を含有させてもよい。これらの光反射部材等は、例えば、透光層の全重量に対して5〜60%程度で含有することができる。 In addition, these materials, for example, resin, titanium dioxide, silicon dioxide, zirconium dioxide, potassium titanate, alumina, aluminum nitride, boron nitride, mullite, niobium oxide, zinc oxide, barium sulfate, various rare earth oxides (for example, oxidation) It is preferable to contain a light reflecting member such as yttrium or gadolinium), a light scattering material, or a colorant. Glass fibers, fibrous fillers such as wollastonite, inorganic fillers such as carbon black, and materials with high heat dissipation (for example, aluminum nitride) may be included. These light reflecting members and the like can be contained at about 5 to 60% with respect to the total weight of the light transmitting layer, for example.
(透光層60)
発光素子と保護素子は、任意に透光層で被覆されていてもよい。透光層は、発光素子から出射される光を通過させる層であり、発光素子から出射される光の60%以上を透過するもの、さらに、70%、80%又は90%以上を透過するものが好ましい。このような層は、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂、あるいはガラス等により形成することができる。また、透光層にレンズ機能をもたせる場合は、透光層の表面を盛り上がらせて砲弾形状や凸レンズ形状としてもよい。
(Translucent layer 60)
The light emitting element and the protective element may be optionally covered with a light transmitting layer. The light transmissive layer is a layer that allows light emitted from the light emitting element to pass through, and transmits 60% or more of light emitted from the light emitting element, and further transmits 70%, 80%, or 90% or more. Is preferred. Such a layer is, for example, a resin such as a silicone resin, a silicone modified resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polycarbonate resin, an acrylic resin, a trimethylpentene resin, a polynorbornene resin, or a hybrid resin containing one or more of these resins, or It can be formed of glass or the like. In addition, when the light transmitting layer has a lens function, the surface of the light transmitting layer may be raised so as to have a shell shape or a convex lens shape.
透光層には、蛍光体や拡散材などが含有されていてもよい。
(蛍光体)
蛍光体は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、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)系蛍光体、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)系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)系蛍光体、βサイアロン蛍光体、CASN系やSCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、硫化物系蛍光体などが挙げられる。発光装置が液晶ディスプレイのバックライト等に用いられる場合、青色光によって励起され、赤色発光する蛍光体(例えば、KSF系蛍光体)と、緑色発光する蛍光体(例えば、βサイアロン蛍光体)を用いることが好ましい。これにより、発光装置を用いたディスプレイの色再現範囲を広げることができる。また、照明等に用いられる場合、青緑色に発光する素子と赤色蛍光体とを組み合わせて用いることができる。
The light-transmitting layer may contain a phosphor or a diffusing material.
(Phosphor)
As the phosphor, those known in the art can be used. For example, yttrium-aluminum-garnet (YAG) phosphors activated with cerium, lutetium-aluminum-garnet (LAG) activated with cerium, nitrogen-containing calcium aluminosilicate (CaO- activated with europium and / or chromium) Al 2 O 3 —SiO 2 ) -based phosphor, europium-activated silicate ((Sr, Ba) 2 SiO 4 ) -based phosphor, β-sialon phosphor, CASN-based and SCASN-based phosphors Body, KSF phosphor (K 2 SiF 6 : Mn), sulfide phosphor and the like. When the light emitting device is used for a backlight of a liquid crystal display or the like, a phosphor that is excited by blue light and emits red light (for example, KSF phosphor) and a phosphor that emits green light (for example, β sialon phosphor) are used. It is preferable. Thereby, the color reproduction range of the display using a light-emitting device can be expanded. Moreover, when used for illumination etc., the element which light-emits blue-green, and a red fluorescent substance can be used in combination.
蛍光体は、例えば、中心粒径が50μm以下であるものが好ましい。中心粒径は、市販の粒子測定器又は粒度分布測定器等によって測定及び算出することができる。特に、蛍光体としてYAG等を用いる場合には、これらの超微粒子を極めて均一に分散して焼結されたバルク体(例えば、板状体)であることが好ましい。このような形態によって、単結晶構造及び/又は多結晶構造として、ボイド、不純物層を低減することによって高度な透明性を確保することができる。 For example, the phosphor preferably has a center particle size of 50 μm or less. The central particle size can be measured and calculated by a commercially available particle measuring device or particle size distribution measuring device. In particular, when YAG or the like is used as the phosphor, a bulk body (for example, a plate-like body) in which these ultrafine particles are dispersed and sintered extremely uniformly is preferable. With such a form, a high degree of transparency can be ensured by reducing voids and impurity layers as a single crystal structure and / or a polycrystalline structure.
また、蛍光体は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。これらの材料としては、半導体材料、例えば、II−VI族、III−V族、IV−VI族半導体、具体的には、CdSe、コアシェル型のCdSxSe1−x/ZnS、GaP等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。このような蛍光体は、例えば、粒径1〜20nm程度(原子10〜50個)程度が挙げられる。このような蛍光体を用いることにより、内部散乱を抑制することができ、光の透過率をより一層向上させることができる。なお、量子ドット蛍光体は、不安定であるため、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)などの樹脂で表面修飾又は安定化してもよい。これらは透明樹脂(例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等)に混合され成形されたバルク体(例えば、板状体)であってもよいし、ガラス板の間に透明樹脂とともに封止された板状体であってもよい。 The phosphor may be, for example, a so-called nanocrystal or a light-emitting substance called a quantum dot. Examples of these materials include semiconductor materials such as II-VI, III-V, and IV-VI semiconductors. Specifically, CdSe, core-shell CdS x Se 1-x / ZnS, and GaP Examples include highly dispersed particles of size. Examples of such a phosphor include a particle size of about 1 to 20 nm (10 to 50 atoms). By using such a phosphor, internal scattering can be suppressed and the light transmittance can be further improved. Since the quantum dot phosphor is unstable, it may be surface modified or stabilized with a resin such as PMMA (polymethyl methacrylate). These may be a bulk body (for example, a plate-like body) mixed and molded with a transparent resin (for example, an epoxy resin, a silicone resin, etc.), or a plate-like body sealed with a transparent resin between glass plates. May be.
(製造方法)
本実施形態の発光装置100の製造方法について図2を用いて説明する。
(Production method)
A method for manufacturing the
(支持体準備)
まず、図2(b)のように、支持体上に正負一対の導体配線40a、40bを有する支持体10を準備する。導体配線40a、40bは、公知の方法で支持体の表面や支持体の内部に公知の方法で形成することができる。
(発光素子、保護素子載置工程)
次に、図2(c)のように発光素子20と保護素子30を導体配線40a、40b上に載置し電気接続させる。この時、発光素子20と保護素子30は逆並列に電気接続する。載置方法は、フェイスアップ実装やフリップチップ実装がある。図2(c)に示すように、発光素子20、保護素子30ともにフリップチップ実装することにより、導体配線40a、40bと電気接続を取ることができるため好ましい。
(保護素子の基板除去工程)
続いて、図2(d)のように保護素子30の基板を除去する。除去方法は研磨、レーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法等がある。載置時にフリップチップ実装されているとレーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法により保護素子の基板を除去できる。除去工程により保護素子30の体積が小さくなるので、発光素子からの光吸収を抑制することができる。
(保護素子を光反射部材で埋設する工程)
除去工程後に、後述する実施の形態4である図5のように保護素子30を光反射部材50で埋設させてもよい。埋設方法は、塗布、印刷、電着等がある。例えば塗布や印刷の場合は、光反射部材50として樹脂で埋設するのが好ましい。ノズルを用いて光反射部材50を塗布して保護素子30を埋設してもよいし、保護素子30の位置に開口部を有するマスクを用いて光反射部材50を印刷して保護素子30を埋設してもよい。他にも電着により光反射部材50で保護素子30を埋設してもよい。具体的には電気泳動技術を用いて保護素子30の周りに光反射部材50を配置させることで埋設できる。また、電着によって埋設することで光反射部材50の厚みを均一にすることができる。光反射部材50には二酸化チタン、ジルコニア、アルミナなど光反射率が高いものが好ましい。
(Preparation of support)
First, as shown in FIG. 2B, a
(Light emitting element and protective element mounting process)
Next, as shown in FIG. 2C, the
(Protection element substrate removal process)
Subsequently, the substrate of the
(Process of embedding protective element with light reflecting member)
After the removing step, the
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る発光装置200について説明する。なお、実施の形態1に係る発光装置と重複する構成については説明を省略する。実施の形態2は、図3(aは平面図、bは断面図、cは保護素子の基板除去前の断面図)に示すように支持体10が発光素子20を載置する第一の主面と、保護素子30を載置する第二の主面とを有し、第一の主面が第二の主面より上方に位置することを特徴としている。これにより、より保護素子30の光吸収を抑制した発光装置200を提供することができる。第一の主面と第二の主面の高さの差が、保護素子の基板を除去した厚み分小さくても同等の効果が得られるので、発光装置の薄型化も可能である。また、発光素子からの横方向の光吸収を抑制するためには、第一の主面と第二の主面の高さの差は保護素子30の高さ以上が好ましい。このため、実施の形態2では第一の主面と第二の主面の高さの差が除去した保護素子の基板分厚みが薄くなっているので、発光装置を薄型化できる。また、透光層60については任意であり、実施の形態2のように発光素子20と保護素子30を被覆していてもよい。
(Embodiment 2)
Next, the
(実施の形態3)
実施の形態3に係る発光装置300について説明する。なお、実施の形態1、2に係る発光装置と重複する構成については説明を省略する。実施の形態3では、図4(aは平面図、bは断面図)に示すように発光素子20の基板の少なくとも一部が除去されていることを特徴としている。これにより、より薄型化が可能な発光装置300を提供することができる。発光素子20の載置方法はフリップチップ実装が好ましく、発光素子20の基板除去も保護素子30の基板除去同様にレーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法等がある。発光素子、保護素子の両方とも基板を除去しているので、発光素子が保護素子より厚みが薄くなることがある。ただし、保護素子の体積は除去した基板分小さくなっているので、従来の基板を除去していない保護素子の場合と比較すると光吸収は少なくなっている。また、発光素子の基板も保護素子の基板と同様に全てが除去されているのが好ましい。
(Embodiment 3)
A
(実施の形態4)
実施の形態4に係る発光装置について説明する。なお、実施の形態1〜3に係る発光装置と重複する構成については説明を省略する。実施の形態4では、図5(aは平面図、bは断面図)に示すように保護素子30が光反射部材50で埋設されていることを特徴としている。これにより、より保護素子30による光吸収を抑えた発光装置400を提供することができる。実施の形態4と基板を除去していない保護素子30を光反射部材50で埋設する場合とを比較すると、基板の分だけ厚みが薄くなるので、配光特性への影響も低減されたり、保護素子30を埋設するために必要な光反射部材50も少なくなったりする。保護素子30を埋設する方法は、塗布、印刷、電着等公知の方法を用いることができる。
(Embodiment 4)
A light-emitting device according to Embodiment 4 will be described. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure which overlaps with the light-emitting device which concerns on Embodiment 1-3. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5 (a is a plan view and b is a cross-sectional view), the
本実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、プロジェクタ装置、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などに利用することができる。 The light emitting device according to the present embodiment includes a backlight device for a liquid crystal display, various lighting devices, a large display, various display devices such as advertisements and destination guides, a projector device, a digital video camera, a facsimile, a copier, a scanner, and the like It can be used for an image reading apparatus and the like.
10…支持体
20…発光素子
30…保護素子
40a,40b…導体配線
50…光反射部材
60…透光層
100,200,300,400…発光装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記支持体上に載置された発光素子と、
前記支持体上に載置された、基板の少なくとも一部が除去され、前記発光素子よりも厚みの薄い保護素子と、を有する発光装置 A support having conductor wiring;
A light emitting element mounted on the support;
A light-emitting device that is placed on the support and has a protective element from which at least a part of the substrate is removed and is thinner than the light-emitting element
前記保護素子を載置する第二の主面とを有し、
前記第一の主面が前記第二の主面より上方に位置する請求項1または2に記載の発光装置 The support includes a first main surface on which the light emitting element is placed;
A second main surface on which the protection element is placed;
The light emitting device according to claim 1, wherein the first main surface is located above the second main surface.
前記支持体上に載置された発光素子と、
前記支持体上に載置された保護素子とを有し、
前記発光素子と前記保護素子は両方とも基板の少なくとも一部が除去されること、
を特徴とする発光装置。 A support having conductor wiring;
A light emitting element mounted on the support;
A protective element placed on the support,
The light emitting element and the protective element are both removed at least part of the substrate;
A light emitting device characterized by the above.
前記保護素子を載置する第二の主面とを有し、
前記第一の主面が前記第二の主面より上方に位置する請求項5または6に記載の発光装置。 The support includes a first main surface on which the light emitting element is placed;
A second main surface on which the protection element is placed;
The light emitting device according to claim 5 or 6, wherein the first main surface is located above the second main surface.
前記支持体上に、基板を備えた保護素子をフリップチップ実装する工程と、
前記保護素子の基板の少なくとも一部を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 Placing the light emitting element on a support having conductor wiring;
A step of flip-chip mounting a protective element comprising a substrate on the support;
A removing step of removing at least a part of the substrate of the protective element;
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising:
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