JP2019054277A - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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(発光装置)
図1は、本実施形態に係る発光装置1000の断面図である。
本実施形態の発光装置1000は、発光素子10のn側電極3n及びp側電極3pが露出する面を実装面とし、実装面の反対側の面を光出射面とする上面発光型(トップビュー型)の発光装置である。なお、これに限らず、側面発光型(サイドビュー型)の発光装置としてもかまわない。また、発光装置1000が、例えば他の配線基板等に実装された形態でもかまわない。
本実施形態では、光反射部材5の側壁5aの内側面5bは、半導体層2側から発光装置1000の光出射面側に向かって外側に傾斜する傾斜面を有する。光反射部材5の外側面は、実装面に対して略垂直に形成することができる。すなわち、光反射部材5の側壁5aは、半導体層2側から発光装置1000の光出射面側へ厚みが薄くなるテーパー形状である。なお、光反射部材5の側壁5aの内側面5bは、略平面の傾斜面であると、半導体層2からの光を効率的に光出射面側へ反射できるため好ましいが、傾斜面は平面でなくてもよい。例えば、傾斜面は、曲面、凹面、凸面、凹凸面(段差面)であってもよい。また、本実施形態では、凹部5cに透光部材6が設けられる。
以下、発光装置1000の製造方法について詳述する。
・第1の工程
図2Aは、本実施形態に係る発光装置1000の製造方法の第1の工程について示す概略図である。第1の工程では、まず発光素子10を準備する。
発光素子10を基体200上に配置する際には、接着剤を用いてもかまわない。接着剤の材料としては、アクリル系の樹脂等を好適に用いることができる。発光素子10と基体200との密着強度は、第3の工程において、例えば圧縮成形等で光反射部材5を形成する際に、発光素子10が基体200から剥離しない程度であることが好ましい。例えば、基体200の粘着力は、2〜5N/25mm程度とすることができる。
図2B〜図2Gは、発光装置1000の製造方法の第2の工程について示す概略図である。第2の工程では、発光素子10の基板1の側面1cの外側に被覆部材4を形成する。基板1の側面1cは、基板1の第1主面1aと第2主面1bとを接続する面である。被覆部材4(詳述すると、被覆部材4の外側面)は、後述の光反射部材5の側壁5aの内側面5bを形成するために設けられる。
本実施形態において、被覆部材4は、発光素子10の基板1の第2主面1b側の外側面が、基板1の第1主面1a側の外側面よりも外側に位置するように形成する。より詳細には、被覆部材4は、内側面が発光素子10の基板1の側面1cを被覆するように形成され、外側面は基板1の第1主面1a側から第2主面1b側へ外側に傾斜する傾斜面4aとなるように形成される。
例えば、吐出口の径が約0.1mm程度のディスペンスDを用い、粘度約1〜5Pa・s程度のシリコーン樹脂を含有する被覆部材4を、アクリル系の材料からなる基体200上に配置する場合、被覆部材4を配置してから、約10〜100秒程度放置することで、被覆部材4を所望の形状へと変形させることができる。
支持体300は、発光素子10と基体200とが被覆部材4で接着された後、発光素子10から剥離される。したがって、発光素子10と支持体300との密着強度は、発光素子10の基板1上に配置された被覆部材4と基体200との密着強度よりも弱いことが好ましい。なお、支持体300を剥離せずに、発光装置の一部として用いてもかまわない。
なお、発光素子10の基板1の第2主面上、すなわち発光素子10の基板1と基体200との間に被覆部材4が形成される場合は、第4の工程の前に、基板1の第2主面上の被覆部材4を除去することが好ましい。
図2H及び図2Iは、本実施形態に係る発光装置1000の製造方法の第3の工程について示す概略図である。第3の工程では、被覆部材4の傾斜面4aを光反射部材5で被覆する。具体的には、印刷、金型を用いた圧縮成形やトランスファー成形等によって、半導体層2の電極3n,3pを有する側の面及び側面と、被覆部材4の外側面を被覆するように、一体に又はそれぞれに光反射部材5を形成することができる。複数の発光素子10及び被覆部材4に対して、一体に光反射部材5を形成すると、光反射部材5の形状のばらつきを防ぐことができる。また、量産性を向上させることができるため好ましい。
本実施形態では、光反射部材5は、被覆部材4で被覆された複数の発光素子10毎にそれぞれ形成される。光反射部材5は、形成後、図2Iに示されるように発光素子10の電極3n,3pの一部が露出するように一部除去してもかまわない。除去は、研磨や切削等で行うことができる。これにより、発光装置1000の実装面に外部端子や配線等と接続する接続部を形成することができる。なお、光反射部材5は一部除去しなくてもよい。
光反射性材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、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、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)等が挙げられる。
前述の母材には、フィラー、反射材、拡散材、波長変換部材、着色材等が含有されていてもかまわない。
図2J及び図2Kは、本実施形態に係る発光装置1000の製造方法の第4の工程について示す概略図である。第4の工程では、発光素子10の基板1を半導体層2から除去する。本実施形態では、基板1と、第2の工程で形成した被覆部材4も除去する。具体的には、図2Jに示されるように、耐熱性を有し、熱により伸縮しにくいアクリル系の材料からなる厚み約20〜50μm程度、より好ましくは厚み約35μm程度のシート状の支持体400を準備し、光反射部材5から露出された電極3n,3pが支持体400上に対向するように、基体200ごと反転させ、光反射部材5で被覆された発光素子10を支持体400に配置(転写)する。配置する際に、接着剤等を用いてもよい。そして、光反射部材5で被覆された発光素子10から基体200を剥離する。したがって、光反射部材5で被覆された発光素子10と支持体400との密着強度は、光反射部材5で被覆された発光素子10と基体200との密着強度よりも大きいことが好ましい。支持体400の材料としては、耐熱性の観点から、アクリル等が好ましい。支持体400上に配置(転写)された光反射部材5で被覆された発光素子10は、光反射部材5から基板1の第2主面及び被覆部材4が露出する。ここで、基板1の第2主面及び被覆部材4が露出していない場合、例えば前述の接着剤(被覆部材4)が基板1上を覆っているような場合は、基板1が露出するように適宜接着剤(被覆部材4)を除去する等の処理を行う。
以上の製造方法により発光装置1000を形成することで、半導体層2からの光を光出射面側へ効率的に反射可能な光反射部材5の内側面5bの形状を容易に形成することができる。
図2Lは、本実施形態に係る発光装置1000の製造方法の透光部材形成工程について示す概略図である。第4の工程で形成された凹部5cには、透光部材6を設けることができる。そうすることで、半導体層2の表面を保護することができる。なお、波長変換部材を含有させた透光部材6を形成することで、発光装置1000の光を所望の発光色とすることができる。透光部材6は、波長変換部材のみで構成されてもよいが、透光性の母材に波長変換部材を含有するものが好ましい。
波長変換部材としては、例えば当該分野で公知の蛍光体を用いることができる。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)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系又は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。波長変換部材は、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、半導体材料を用いることができ、半導体材料としては、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。透光部材には、さらに、フィラー、反射材、拡散材、着色材等を含有させてもよい。
以上のような方法で形成された透光部材6の表面は、略平面であってもよいし、凹凸、段差、傾斜面、曲面を有していてもかまわない。
その他、図3に示されるように、透光部材6や光反射部材5の上面をさらに被覆する封止部材7を形成してもかまわない。これにより、透光部材6及び光反射部材5の表面を保護することができる。さらに、所望の配光特性を有する発光装置1000を形成することができる。封止部材7としては、前述の透光部材6の母材と同様の材料を用いることができ、透光性及び耐熱性の観点から、特にシリコーン系樹脂が好ましい。形状は、略半球状、略平板状等、特に限定されない。特に、平板状の薄い封止部材(例えば、約10〜30μm程度)であると、小型の発光装置1000とできるため好ましい。封止部材7の形成方法としては、スプレー、スパッタ、印刷、塗布等、圧縮成形、トランスファー成形等が挙げられる。封止部材7には、フィラー、反射材、拡散材、波長変換部材、着色材等を含有させてもよい。また、封止部材7は複数層形成してもかまわない。
また、図4に示されるように、透光部材6を形成する前に、光反射部材5よりも高反射率の反射層8を光反射部材5の内側面5bに設けてもよい。これにより、光をより効率的に反射させることができる。
具体的には、例えば、半導体層2の表面にマスクを形成した後、光反射部材5の内側面5bの傾斜面にスプレー、スパッタ、印刷、塗布等の方法で反射層8を形成することができる。反射層8としては、光反射率の高い金属材料又は絶縁性材料等で形成することができる。金属材料としては、例えばAg、Ag合金、Al、Au等が挙げられる。特に、光反射率が高く、耐酸化性に優れたAg合金が好ましい。絶縁性材料としては、樹脂に光反射性材料を添加したもの等を用いることができる。反射層8の厚さは、特に限定されるものではなく、半導体層2からの出射光を効果的に反射することができる厚さ(例えば、約20nm〜約1μm)とすることができる。反射層8は、半導体層2からの光に対する反射率が60%以上、より好ましくは70%、80%又は90%以上であると好ましい。
図5Aは、実施形態2に係る発光装置2000の概略断面図である。図5Bは、実施形態2に係る発光装置2000の概略平面図である。実施形態2では、第4の工程において被覆部材24を除去しない。したがって、発光装置2000は、光反射部材25の内側面25bの内側に被覆部材24を有する。具体的には、被覆部材24の外側面は、図5Aに示されるように、光反射部材25の内側面25bを被覆しており、半導体層2側よりも発光装置1000の光出射面側が外側に位置するように形成される。被覆部材24の内側面は、除去された基板1の側面の形状に対応しており、半導体層22に対して略垂直に形成される。図5Bに示されるように、平面視で、被覆部材24の上面(発光装置2000の光出射面側の面)は、略円形の外縁を有する略矩形環状である。すなわち、被覆部材24は、発光装置2000の光出射面側から半導体層22側へ厚みが薄くなるテーパー形状である。また、被覆部材24及び半導体層22からなる凹部25c(すなわち、被覆部材24の内側)には、透光部材26を設けることができる。それ以外は、実施形態1の発光装置1000と略同様に構成されており、適宜説明を省略する。
具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(沸点:150℃以下)、ホロン(沸点:198℃)、シクロヘキサノン(沸点:155℃)、メチルシクロヘキサノン(沸点:170℃)等のケトン系溶剤、 テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル)、酢酸エチル、メチルプロピルジグリコール、ヘキシルカルビトール、ブチルプロピレンジグルコール、ベンジルアルコール、ブチルカルビトール、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサノン(沸点:150℃以下)、メチルフェニルエーテル(沸点:153℃)、エチルフェニルエーテル(172℃)、メトキシトルエン(沸点:172℃)、ベンジルエチルエーテル(沸点:189℃)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:160℃)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(沸点:188℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点:194℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:231℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点:247℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:171℃)、エチレングリコールモノイソアミルエーテル(沸点:181℃)、ブチルカルビトール(沸点:231℃)等のエーテル系溶剤等が挙げられる。
3−メトキシ−3−メチル−1−ブチルアセテート(沸点:188℃)、エチレングリコールモノアセテート(沸点:182℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点:247℃)等のアセテート系溶剤、
プロピレンカーボネート(沸点:241℃)等の環状カーボネート系溶剤、 γ−ブチロラクトン(沸点:204℃)等のラクトン系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン(沸点:202℃)等のピロリドン系溶剤、α−ピネン(沸点:156℃)、β−ピネン(沸点:161℃)、リモネン(沸点:177℃)、ターピネオール(沸点:217℃)、ジヒドロターピネオール(沸点:207℃)、ジヒドロターピニルアセテート(沸点:220℃)等のテルペン系溶剤等が挙げられる。
その他、ジメチルホルムアミド(沸点:153℃)、ジメチルスルホキシド(沸点:189℃)等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの揮発剤には、適宜有機バインダ、粘度調整剤等を添加して用いてもかまわない。
10,20…発光素子
1,21…基板
1a…第1主面
1b,21b…第2主面
1c,21c…側面
2,22…半導体層
2n…n型半導体層
2a…発光層
2p…p型半導体層
3n,23n…n側電極
3p,23p…p側電極
3a…全面電極
3b…カバー電極
H…保護膜
4,24…被覆部材
4a…傾斜面
5,25…光反射部材
5a,25a…側壁
5b,25b…内側面
5c,25c…凹部
6,26…透光部材
7…封止部材
8…反射層
9…離型剤
200…基体
300,400…支持体
D…ディスペンス
Claims (13)
- 第1主面及び第2主面を有する基板と、前記第1主面上に設けられた半導体層と、前記半導体層と電気的に接続される電極と、を有する発光素子を準備する第1の工程と、
前記第1主面側よりも前記第2主面側の外側面が外側に位置するように、前記基板の側面側に被覆部材を形成する第2の工程と、
前記被覆部材の前記外側面を光反射部材で被覆する第3の工程と、
前記半導体層から前記基板を除去する第4の工程と、を有する発光装置の製造方法。 - 第2の工程において、前記被覆部材の前記外側面が傾斜面となるように、前記被覆部材を形成する請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第3の工程おいて、前記光反射部材は、前記半導体層の前記電極を有する側の面及び側面を被覆する請求項1又は2に記載の発光装置の製造方法。
- 第2の工程の前に、前記基板の第2主面側が接するように、前記発光素子を基体上に配置し、
前記第4の工程の前に、前記基体を除去する請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を前記基体上に配置した後に、前記被覆部材を形成する請求項4に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第4の工程において、さらに前記被覆部材を除去する請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第2の工程の前に、前記基板の前記側面を離型剤で被覆する請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第3の工程において、透光性を有する材料で前記被覆部材を形成する請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第4の工程において、レーザリフトオフによって前記基板を除去する請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第4の工程の後、前記基板が除去された部分に透光部材を形成する請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記透光部材は、波長変換部材を含有する請求項10に記載の発光装置の製造方法。
- 半導体層と、前記半導体層と電気的に接続される電極とを有する発光素子と、
前記半導体層の上面に設けられる透光部材と、
透光性を有しており、前記透光部材の側面を被覆し、前記半導体層側よりも前記透光部材の上面側の外側面が外側にある被覆部材と、
前記被覆部材の前記外側面を被覆する光反射部材と、を有することを特徴とする発光装置。 - 前記被覆部材の前記外側面は、傾斜面であることを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
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