JP5242641B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に搭載された発光素子（半導体発光素子）が封止樹脂に覆われてなる発光装置、およびその製造方法に関するものであり、特に、封止樹脂を基板から剥離し難くする技術に関するものである。
ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）は、近年の効率向上に伴い、電球あるいは蛍光灯よりも省エネルギーの光源として、表示装置のバックライトや照明器具に広く用いられるようになってきている。従来、ＬＥＤのような発光素子を用いた発光装置は多く提案されており、特に、基板に搭載した発光素子を、蛍光体（蛍光粒子）を含有した樹脂で封止してなる発光装置が知られている。
このような発光装置では、蛍光体によって発光素子から発せられた短波長の光を励起し２次光を発生させることにより、発光素子からの光と蛍光体からの光とを合成することで、所定の色度の光を得ている。例えば、青色発光素子と黄色蛍光体とを組み合わせることにより、青色発光素子から発した青色光を蛍光体で黄色光に変換し、青色光と黄色光とを合成することによって、白色光を得ることができる。
ここで、封止樹脂を形成する方法として、例えば、金型を用いた圧縮成形がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、圧縮成形では、液状の蛍光体含有樹脂を硬化するために温度を上げると、樹脂粘度の低下が往々にして発生する。その際、樹脂中の蛍光体が重力によって沈降し、下型の凹部の底、すなわち完成した発光装置の封止樹脂の頂上部に、蛍光体が集中することがある。封止樹脂の頂上部に蛍光体が集中すると、発光素子から蛍光体が離れることになり、蛍光体の波長変換効率が低下する。このため、蛍光体を多く添加する必要があるが、コスト面から好ましくない。
また、発光素子に対し上方に出射される光は、蛍光体を通過するので発光波長スペクトルが広がる一方、発光素子に対し側方に出射される光は蛍光体を通過しないため、その発光波長スペクトルは発光素子の発光波長スペクトルに近いものとなる。このため、発光装置全体としては、方向によって発光波長スペクトル、すなわち色が異なることがある。
したがって、圧縮成形を用いて封止樹脂を形成した場合、発光装置として適切でないものとなることがあった。金型を回転することで発光素子および基板側に重力が作用するようにすれば上記の蛍光体が沈降する問題は解決できるが、成形機が煩雑になるなど問題が多い。
そこで、上記の蛍光体が沈降する問題を回避するため、また、全体的なコスト削減の要求に応じてコストをできる限り抑えるために、金型を用いた圧縮成形を使用しない封止方法も提案されている。このような封止方法としては、発光素子が搭載された側の基板表面に、発光素子を収容可能な貫通孔が形成されたダムシート（堰き止め部材）を貼り付けた後、液状の蛍光体含有樹脂を貫通孔に注入し加熱硬化することによって、封止樹脂を形成する方法がある。
この封止方法によれば、ダムシートにより液状の蛍光体含有樹脂を貫通孔内に堰き止めて、封止樹脂を形成することができる。また、加熱硬化時に樹脂中の蛍光体が重力によって沈降しても、蛍光体は発光素子側に沈降することになり、発光素子を覆うようになるので、方向による発光波長スペクトル、すなわち色の変動が抑制される。
しかしながら、上記の封止方法では、封止毎にダムシートを捨てていたため、コスト高になるという問題があった。そこで、ダムシートの替わりに、撥水膜を用いる方法が提案されている。
例えば特許文献２には、複数の発光素子を配設した平面基板上において、封止層の形成範囲を取り囲むように、撥水性の液状樹脂（例えば、フッ素樹脂）からなるリング状枠部を形成した後、液状の透明樹脂（例えば、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂など）をリング状枠部内に注入し加熱硬化することによって、封止層を形成する方法が記載されている。撥水膜としてのリング状枠部は、液状樹脂がリング状枠部を超えて拡がることを阻止することから、最終的に液状樹脂がリング状枠部内に均一な厚さとして保持され、目的とする寸法を有する封止層を得ることができる。
一方、近年においては、発光効率の一層の向上が求められている。そこで、発光効率を向上させるために、基板に搭載した発光素子を封止する蛍光体含有樹脂を、さらに透明樹脂で覆う構造を有する、２重封止型の発光装置が提案されている。上記の構造を撥水膜を用いて製造する場合、上述のように撥水膜を用いて発光素子を封止するように蛍光体含有樹脂を形成した後、蛍光体含有樹脂を覆うように透明樹脂を形成している。
特開２００７−１９４２８７号公報（２００７年８月２日公開） 特開平１０−２９４４９８号公報（１９９８年１１月４日公開）
しかしながら、従来の封止方法を用いて作製された発光装置では、封止樹脂に外部からの応力が加わると、封止樹脂が基板から剥離しやすいという問題点を有している。例えば、近年、特に大型の表示装置に対して薄型化の要求が強まっている。それゆえ、表示装置は薄型化の傾向にあるため、表示装置に発光装置を組み込む際に、表示装置の筐体と発光装置の封止樹脂とが接触し、基板と封止樹脂との界面で剥離が生じてしまうことがある。基板と封止樹脂との界面で剥離が起こると、最悪の場合、基板に形成された配線パターンと発光素子とを電気的に接続するワイヤーが断線し、接続不良となる。
また、基板に搭載した発光素子を蛍光体含有樹脂および透明樹脂で封止する、２重封止型の発光装置では、撥水膜を用いて蛍光体含有樹脂を形成すると、透明樹脂が撥水膜の上に形成されることになる。しかし、透明樹脂は撥水膜との密着性が低いため、透明樹脂に外部からの応力が加わると、非常に剥離しやすい。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、封止樹脂を剥離し難くすることができる発光装置、および、発光装置の製造方法を提供することにある。
本発明の発光装置の製造方法は、上記課題を解決するために、少なくとも１つの発光素子と該発光素子を覆う第１封止樹脂とを有する発光部が、基板の第１の面に少なくとも１つ搭載されている発光装置の製造方法であって、基板の第１の面の少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程と、上記酸化シリコン系絶縁膜を覆うように上記基板の第１の面に、撥水膜を形成する工程と、上記発光部を搭載させる領域に形成した酸化シリコン系絶縁膜を露出させるための開口部を、上記撥水膜に形成する工程と、上記基板に設けられた配線パターンの電極を覆っている上記酸化シリコン系絶縁膜を、加熱された金線によって突き破って当該配線パターンの電極に到達させて、当該配線パターンの電極と、上記発光素子の電極とを当該金線を用いてワンヤボンディングすることによって、上記開口部の酸化シリコン系絶縁膜の上に、上記発光素子を搭載する工程と、上記発光素子を覆うように上記開口部に液状樹脂を注入し、該液状樹脂を硬化させることによって上記第１封止樹脂を形成する工程と、上記第１封止樹脂の形成後、上記撥水膜を除去する工程と、上記第１封止樹脂を覆うように上記酸化シリコン系絶縁膜の上面に、第２封止樹脂を直接形成する工程とを含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、開口部に液状樹脂を注入すると、樹脂の表面張力で自己整合的に半球状となるため、発光素子を覆うことが可能となる。また、液状樹脂を硬化する際に温度を上げると、樹脂の粘度が下がり、樹脂自体が広がろうとするが、撥水膜によってはじかれるので、半球状に保たれた第１封止樹脂を形成することが可能となる。
また、第１封止樹脂は、基板に直接形成された酸化シリコン系絶縁膜に直接形成されている。それゆえ、従来のように第１封止樹脂が基板に直接形成される場合の密着強度に比べて、基板と酸化シリコン系絶縁膜との密着強度、および、酸化シリコン系絶縁膜と第１封止樹脂との密着強度の方が強いため、基板に対する第１封止樹脂の密着性を向上することが可能となる。したがって、外部からの応力が第１封止樹脂に加わっても、第１封止樹脂を剥離し難くすることが可能となる。
さらに、上記の構成によれば、撥水膜が除去されているので、第２封止樹脂は、撥水膜の上に形成されることなく、酸化シリコン系絶縁膜の上面に形成されることになる。よって、第２封止樹脂は優れた密着性を有することが可能となり、外部からの応力が第２封止樹脂に加わっても、第２封止樹脂が剥離する可能性を低くすることが可能となる。
また、本発明の発光装置の製造方法では、上記酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程は、上記酸化シリコン系絶縁膜を形成する前に、上記基板の第１の面の全域に、アルミナ系絶縁膜を直接形成する工程と、上記アルミナ系絶縁膜の上面の、少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を直接形成する工程とからなり、上記撥水膜を形成する工程では、上記アルミナ系絶縁膜の上面における酸化シリコン系絶縁膜が形成されていない領域と、上記酸化シリコン系絶縁膜を覆う領域とに、上記撥水膜を形成することを特徴としている。
上記の構成によれば、開口部に液状樹脂を注入すると、樹脂の表面張力で自己整合的に半球状となるため、発光素子を覆うことが可能となる。また、液状樹脂を硬化する際に温度を上げると、樹脂の粘度が下がり、樹脂自体が広がろうとするが、撥水膜によってはじかれるので、半球状に保たれた第１封止樹脂を形成することが可能となる。さらに、基板にはアルミナ系絶縁膜が形成されているので、基板の表面状態および材質の影響による、撥水膜の撥水性低下を防止することが可能となる。
また、第１封止樹脂は酸化シリコン系絶縁膜に直接形成され、酸化シリコン系絶縁膜は、基板に直接形成されたアルミナ系絶縁膜に直接形成されている。それゆえ、従来のように第１封止樹脂が基板に直接形成される場合の密着強度に比べて、基板とアルミナ系絶縁膜との密着強度、アルミナ系絶縁膜と酸化シリコン系絶縁膜との密着強度、および、酸化シリコン系絶縁膜と第１封止樹脂との密着強度の方が強いため、基板に対する第１封止樹脂の密着性を向上することが可能となる。したがって、外部からの応力が第１封止樹脂に加わっても、第１封止樹脂を剥離し難くすることが可能となる。
また、本発明の発光装置の製造方法では、上記酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程では、上記基板の第１の面の少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を直接形成することが好ましい。
本発明の発光装置の製造方法は、基板の第１の面の少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程と、上記酸化シリコン系絶縁膜を覆うように上記基板の第１の面に、撥水膜を形成する工程と、上記発光部を搭載させる領域に形成した酸化シリコン系絶縁膜を露出させるための開口部を、上記撥水膜に形成する工程と、上記基板に設けられた配線パターンの電極を覆っている上記酸化シリコン系絶縁膜を、加熱された金線によって突き破って当該配線パターンの電極に到達させて、当該配線パターンの電極と、上記発光素子の電極とを当該金線を用いてワンヤボンディングすることによって、上記開口部の酸化シリコン系絶縁膜の上に、上記発光素子を搭載する工程と、上記発光素子を覆うように上記開口部に液状樹脂を注入し、該液状樹脂を硬化させることによって上記第１封止樹脂を形成する工程と、上記第１封止樹脂の形成後、上記撥水膜を除去する工程と、上記第１封止樹脂を覆うように上記酸化シリコン系絶縁膜の上面に、第２封止樹脂を直接形成する工程とを含む方法である。
それゆえ、第１封止樹脂は、基板に直接形成された酸化シリコン系絶縁膜に直接形成されているので、基板に対する第１封止樹脂の密着性を向上することができる。したがって、外部からの応力が第１封止樹脂に加わっても、第１封止樹脂を剥離し難くすることができるという効果を奏する。
本発明における発光装置の実施の一形態を示す断面図である。 図１の発光装置の平面図である。 図１の発光装置の製造工程の流れを示すフローチャートである。 図１の発光装置の製造工程を示しており、アルミナ系絶縁膜および酸化シリコン系絶縁膜を形成したときの構成を示す断面図である。 図１の発光装置の製造工程を示しており、フッ素系撥水膜を形成したときの構成を示す断面図である。 図１の発光装置の製造工程を示しており、フッ素系撥水膜に開口部を形成したときの構成を示す図である。 図１の発光装置の製造工程を示しており、ＬＥＤチップを搭載したときの構成を示す断面図である。 図１の発光装置の製造工程を示しており、蛍光体含有封止樹脂を形成している様子を示す断面図である。 図１の発光装置の製造工程を示しており、フッ素系撥水膜を除去したときの構成を示す図である。 本発明における発光装置の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明における発光装置のさらに他の実施の形態を示す平面図である。 本発明における発光装置のさらに他の実施の形態を示す断面図である。 図１２の発光装置の製造工程の流れを示すフローチャートである。 図１２の発光装置の製造工程を示しており、透光性樹脂ドームおよび透光性樹脂層を形成している様子を示す図である。
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、照明装置および表示装置などの光源として利用することが可能な発光装置について説明する。なお、以下の説明では、図１の上側および下側を、発光装置の上側および下側とする。
図１は、本実施の形態の発光装置１０の一構成例を示す断面図である。図２は、発光装置１０の平面図である。図１および図２に示すように、発光装置１０は、基板１１、アルミナ系絶縁膜１２、酸化シリコン系絶縁膜１３、ＬＥＤチップ１４（発光素子）、および蛍光体含有封止樹脂１６（第１封止樹脂）を備えている。なお、図２では、ＬＥＤチップ１４を明示するために、蛍光体含有封止樹脂１６を適宜透視して記載している。
基板１１は、単層構造の平面基板である。基板１１の材質は、表面の反射作用が高いものが好ましく、セラミックなどが好適である。基板１１の上面（以下、実装面と称する）に、アルミナ系絶縁膜１２、酸化シリコン系絶縁膜１３、ＬＥＤチップ１４、および蛍光体含有封止樹脂１６が設けられている。また、基板１１の実装面には、電極を含む配線パターン（図示せず）が形成されている。配線パターンは、ＬＥＤチップ１４の搭載位置に応じて、予め定められた位置に設けられている。配線パターンには、いわゆるソルダーレジストは形成されていない。
アルミナ系絶縁膜１２は、基板１１の表面状態および材質の影響による、発光装置１０の製造工程にて形成するフッ素系撥水膜１７（後述する）の撥水性低下を防止するための、調整膜としての機能を奏する。アルミナ系絶縁膜１２は、アルミナを主体とする樹脂からなる絶縁膜であればよい。アルミナ系絶縁膜１２は、基板１１の実装面の全域に直接形成されている。
酸化シリコン系絶縁膜１３は、蛍光体含有封止樹脂１６の密着性を高めるためのものである。酸化シリコン系絶縁膜１３は、酸化シリコンを主体とする樹脂からなる絶縁膜であればよく、例えば、シリコン酸化膜などでもよい。酸化シリコン系絶縁膜１３は、アルミナ系絶縁膜１２の上面の全域に直接形成されている。
ＬＥＤチップ１４は、発光ピーク波長が４５０ｎｍ付近の青色光を発光する発光ダイオードであるが、これに限るものではない。ＬＥＤチップ１４は、基板１１の実装面、厳密には酸化シリコン系絶縁膜１３の上に、複数個（本実施例では４個）搭載されている。ＬＥＤチップ１４の電気的接続は、金線１５を用いたワイヤボンディングによって行われている。ＬＥＤチップ１４は、金線１５により、基板１１の配線パターンに電気的に接続されている。金線１５は、例えば金からなる。
蛍光体含有封止樹脂１６は、蛍光体を含有する樹脂からなる樹脂層である。蛍光体含有封止樹脂１６は、ＬＥＤチップ１４毎に設けられており、ＬＥＤチップ１４および当該ＬＥＤチップ１４に直接接続された金線１５を覆うように形成されている。蛍光体含有封止樹脂１６は、半球状（ドーム状）の外観形状を有している。
上記蛍光体としては、赤色蛍光体（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、および、緑色蛍光体Ｃａ３（Ｓｃ、Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅを用いる。但し、これに限らず、蛍光体としては、例えば、ＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）や、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）などを好適に用いることもできる。ＬＥＤチップ１４の発光色との組合せにより、発光装置１０から所定の色（色度）の発光を得るような蛍光体を、適宜選択することができる。
上記構成を有する発光装置１０では、それぞれの蛍光体含有封止樹脂１６の表面から光が出射される。つまり、発光装置１０では、１つのＬＥＤチップ１４と該ＬＥＤチップ１４を覆う蛍光体含有封止樹脂１６とが発光部を構成しており、この発光部が複数搭載されている。発光部は、図２に示すように、平面視で２行２列のマトリクス状に配置されているが、等間隔である必要は無く、発光部の配置は特に限定されない。但し、発光部個々の輝点状発光になることを抑制するためには、例えばマトリクス状や放射状などの等間隔な配列で、集積度の高いパターンとすることが好ましい。
なお、発光部は、発光装置１０に設定する光の強度などに応じて、その個数が決まるものである。それゆえ、発光部は、複数搭載されている場合に限らず、少なくとも１つ搭載されていればよい。
（発光装置の製造方法）
次に、発光装置１０の製造方法について説明する。
図３は、発光装置１０の製造工程の流れを示すフローチャートである。図４〜図９は、発光装置１０の各製造工程を簡略的に示している。
図３に示すように、発光装置１０の製造工程は、絶縁膜形成工程（ステップＳ１１）、撥水膜形成工程（ステップＳ１２）、撥水パターン形成工程（ステップＳ１３）、ＬＥＤチップダイボンド工程およびワイヤーボンド工程（ステップＳ１４）、蛍光体含有封止樹脂作製工程（ステップＳ１５）、および撥水膜除去工程（ステップＳ１６）を含む。以下、工程毎に詳細に説明する。
なお、絶縁膜形成工程の前に、基板１１に配線パターンを形成する工程があるが、この工程では、配線パターンを従来一般的に知られた材料および形成方法で形成するため、ここではその説明を省略する。
＜ステップＳ１１：絶縁膜形成工程＞
まず、図４に示すように、配線パターン（図示せず）が実装面に形成された基板１１に、アルミナ系絶縁膜１２および酸化シリコン系絶縁膜１３をこの順番に形成する。具体的には、配線パターンが実装面に形成された基板１１をチャンバー（図示せず）内に設置し、基板１１の実装面を酸素プラズマを用いて洗浄・活性化させる。そして、反応ガスとして、１００℃に加熱し気化させた酸化アルミニウム（Ａｌ３Ｏ２）を、予め５５℃に加熱したチャンバー内に導入する。その後、該チャンバー内に０．２３〜０．５０ｔｏｒｒの圧力を印加し、Åレベルの膜厚で、基板１１の実装面全域にアルミナ系絶縁膜１２を成膜する。
続いて、同一チャンバー内で、アルミナ系絶縁膜１２の上面を酸素プラズマを用いて洗浄・活性化させた後、反応ガスとして、１００℃に加熱し気化させたシラン基系成膜材料と触媒（Ｈ２Ｏ）とを、予め５５℃に加熱したチャンバー内に導入する。その後、該チャンバー内に０．２３〜０．５０ｔｏｒｒの圧力を印加し、Åレベルの膜厚で、アルミナ系絶縁膜１２の上面全域に酸化シリコン系絶縁膜１３を成膜する。なお、アルミナ系絶縁膜１２および酸化シリコン系絶縁膜１３の形成方法はこれに限定されない。
これにより、アルミナ系絶縁膜１２および酸化シリコン系絶縁膜１３が、基板１１側からこの順番で、基板１１の実装面全域に積層される。基板１１の配線パターンは、アルミナ系絶縁膜１２および酸化シリコン系絶縁膜１３により被覆される。最適な膜厚は、例えば、アルミナ系絶縁膜１２は１０ｎｍ〜１２ｎｍ、酸化シリコン系絶縁膜１３は１０ｎｍ〜１２ｎｍである。
＜ステップＳ１２：撥水膜形成工程＞
続いて、図５に示すように、酸化シリコン系絶縁膜１３の上面全域に、フッ素系撥水膜１７（撥水膜）を形成する。具体的には、ナノプリント技術を用いて、酸化シリコン系絶縁膜１３の上面全域に、フッ素系撥水膜１７（ＦＤＴＳ（perfluorodecyltrichlorosilane））を成膜する。なお、フッ素系撥水膜１７の形成方法はこれに限定されない。
これにより、フッ素系撥水膜１７が、酸化シリコン系絶縁膜１３の上面全域に積層される。つまりは、アルミナ系絶縁膜１２、酸化シリコン系絶縁膜１３、およびフッ素系撥水膜１７が、基板１１側からこの順番で、基板１１の実装面全域に積層される。フッ素系撥水膜１７の最適な膜厚は、例えば、１．５ｎｍ〜２．０ｎｍである。
＜ステップＳ１３：撥水パターン形成工程＞
続いて、撥水パターンを形成する。言い換えると、図６に示すように、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマ装置において、蛍光体含有封止樹脂１６の搭載領域に対応する開口部１９を形成するように、フッ素系撥水膜１７にパターニングを施す。撥水パターンは、蛍光体含有封止樹脂１６の形成領域を規定するための、フッ素系撥水膜１７に搭載されたパターンである。
具体的には、まず、パターンマスク１８を、フッ素系撥水膜１７の上に設置する（被せる）。パターンマスク１８は、ステンレス製の基材であり、開口部１９を形成するための開口部（貫通穴）が予め形成されている。続いて、図６に示すように、パターンマスク１８が搭載された基板１１をチャンバー１００内に設置する。チャンバー１００には、カソード電極１０１とアノード電極１０２とが対向して配置されている。基板１１は、カソード電極１０１の上に配置する。そして、ＲＩＥによって、パターンマスク１８に基づいて、フッ素系撥水膜１７に対しエッチングを行う。エッチング後、パターンマスク１８を除去する。
これにより、フッ素系撥水膜１７は部分的に除去される、すなわちフッ素系撥水膜１７に開口部１９が形成される。開口部１９は、蛍光体含有封止樹脂１６を形成する領域に対応するように形成される。開口部１９の上面視形状は、例えば円形（角部が丸みを有する長方形や、楕円形、真円形などを含む）であることが好ましいが、これに限らない。開口部１９の平面視形状によって、蛍光体含有封止樹脂１６の平面視外形形状が決まる。本実施例では、開口部１９の平面視形状は、角部が丸みを有する長方形となっている。
＜ステップＳ１４：ＬＥＤチップダイボンド工程およびワイヤーボンド工程＞
続いて、図７に示すように、ＬＥＤチップ１４を基板１１に実装する。具体的には、まず、各ＬＥＤチップ１４を、例えばシリコーン樹脂などの接着樹脂を用いて、開口部１９により露出した酸化シリコン系絶縁膜１３の上に、順次ダイボンディングする。これにより、１箇所の開口部１９につき、１つのＬＥＤチップ１４が設けられる。その後、各ＬＥＤチップ１４に対して順次、金線１５を用いて、ＬＥＤチップ１４の電極と基板１１の配線パターンの電極とをワイヤボンディングする。このとき、基板１１の配線パターンの電極は、アルミナ系絶縁膜１２および酸化シリコン系絶縁膜１３により覆われているが、これらの絶縁膜は比較的薄いため、加熱された金線１５は、これらの絶縁膜を突き破って配線パターンの電極に到達することが可能となっている。
＜ステップＳ１５：蛍光体含有封止樹脂作製工程＞
続いて、図８に示すように、蛍光体含有封止樹脂１６を形成する。具体的には、ディスペンサー１１０を用いて液状の蛍光体入り樹脂を、各開口部１９に順次注入する。蛍光体入り樹脂は、液状のシリコーン樹脂に粒子状蛍光体を分散させたものである。ディスペンサー１１０からは、所定の量、すなわち、ＬＥＤチップ１４および金線１５を覆う程度の蛍光体入り樹脂を吐出させる。開口部１９に液状の蛍光体入り樹脂を注入すると、樹脂の表面張力で自己整合的に半球状となるため、ＬＥＤチップ１４および金線１５を覆うことが可能となる。
蛍光体入り樹脂を注入した後は、上記の基板１１を、８０℃で９０分保持し、蛍光体入り樹脂の粘度を低下させ、蛍光体を沈降させる。その後、１２０℃、６０分の条件で蛍光体入り樹脂を硬化させる。この際、温度を上げると、蛍光体入り樹脂の粘度が下がり、樹脂自体が拡がろうとするが、フッ素系撥水膜１７によってはじかれる。フッ素系撥水膜１７は、液状の蛍光体入り樹脂をはじく性質を有しており、開口部１９に注入した蛍光体入り樹脂を、開口部１９以外に流出して拡がらせないように働く。よって、半球状を保持したまま、蛍光体入り樹脂を硬化させることが可能となっている。
これにより、ＬＥＤチップ１４毎に、ＬＥＤチップ１４および該ＬＥＤチップ１４に直接接続された金線１５を覆う（封止する）蛍光体含有封止樹脂１６が形成される。ＬＥＤチップ１４は、例えば、縦４００μｍ×横２５０μｍ×高３０μｍの外形を有しており、蛍光体含有封止樹脂１６は、少なくともこれを覆う程度の大きさで作製される。
＜ステップＳ１６：撥水膜除去工程＞
続いて、図９に示すように、フッ素系撥水膜１７を除去する。除去方法としては、例えば、前の撥水パターン形成工程で使用したリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、および、プラズマ電圧での反応性の高いラジカル雰囲気を用いた等方性処理プラズマエッチングモード（ＰＥ）、などを使用することができる。図９は、ＲＩＥを使用した場合の様子を示している。フッ素系撥水膜１７の除去後は、基板１１をチャンバー１００から取り出す。このようにして、図１に示した発光装置１０を作製し得る。
なお、場合によっては、１８４ｎｍ〜２５４ｎｍの波長を利用した紫外光（ＵＶ）による有機膜除去も可能であるが、照射時間が長くなることで基板１１の励起による変色が現れることがあるため、注意が必要である。
以上のように、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１４と蛍光体含有封止樹脂１６とを有する発光部が、基板１１の実装面に複数搭載され、基板１１と発光部との間に介在する、アルミナ系絶縁膜１２および酸化シリコン系絶縁膜１３を備え、アルミナ系絶縁膜１２は、基板１１の実装面の全域に直接形成され、酸化シリコン系絶縁膜１３は、アルミナ系絶縁膜１２の上面の全域に直接形成され、蛍光体含有封止樹脂１６は、ＬＥＤチップ１４を覆うように酸化シリコン系絶縁膜１３の上に直接形成されている構成を有する。
この構成によれば、蛍光体含有封止樹脂１６は酸化シリコン系絶縁膜１３に直接形成され、酸化シリコン系絶縁膜１３は、基板１１に直接形成されたアルミナ系絶縁膜１２に直接形成されている。それゆえ、従来のように蛍光体含有封止樹脂１６が基板１１に直接形成される場合の密着強度に比べて、基板１１とアルミナ系絶縁膜１２との密着強度、アルミナ系絶縁膜１２と酸化シリコン系絶縁膜１３との密着強度、および、酸化シリコン系絶縁膜１３と蛍光体含有封止樹脂１６との密着強度の方が強いため、基板１１に対する蛍光体含有封止樹脂１６の密着性を向上することが可能となる。したがって、外部からの応力が蛍光体含有封止樹脂１６に加わっても、蛍光体含有封止樹脂１６を剥離し難くすることが可能となる。発光装置１０は、蛍光体含有封止樹脂１６と下地層との密着性に優れている。
また、発光装置１０では、蛍光体含有封止樹脂１６は、フッ素系撥水膜１７を用いて形成されている。この形成方法によれば、金型が不要であるので、コストダウンを図ることが可能となる。
さらに、基板１１を下側に設置した状態（基板１１の実装面が上を向く状態）で成形を行うことができる。それゆえ、硬化時の温度上昇による樹脂の粘度低下により、樹脂中の蛍光体が、重力によってＬＥＤチップ１４側に沈降している。よって、蛍光体はＬＥＤチップ１４を覆うように配置されることになるので、蛍光体の波長変換効率が向上し、蛍光体の含有量は少なくても所望の波長スペクトルを得ることが可能となる。また、方向による波長スペクトル、すなわち色の変動も抑制することが可能となる。
なお、発光装置１０では、酸化シリコン系絶縁膜１３は、アルミナ系絶縁膜１２の上面の全域に形成されているが、これに限るものではなく、アルミナ系絶縁膜１２の上面の、少なくとも発光部が搭載されている領域（蛍光体含有封止樹脂１６を成形する領域）に形成（成膜）されていればよい。全域に形成する方が酸化シリコン系絶縁膜１３を簡単に形成することができるが、選択的に形成する場合においても、上述の、基板１１に対する蛍光体含有封止樹脂１６の密着性向上の効果を略同様に得ることができる。
また、酸化シリコン系絶縁膜１３が上記のように部分的に形成されている場合は、アルミナ系絶縁膜１２が基板１１の実装面の全域に形成されているので、フッ素系撥水膜１７は、部分的に、アルミナ系絶縁膜１２の上に形成されることとなる。それゆえ、アルミナ系絶縁膜１２によって、基板１１の表面状態および材質の影響による、フッ素系撥水膜１７の撥水性低下を防止することが可能となる。
但し、発光装置１０では、アルミナ系絶縁膜１２を必ずしも備える必要はない。つまりは、アルミナ系絶縁膜１２は、上述のように調整膜であるため、基板１１の材質によっては必ずしも必須構成ではない。フッ素系撥水膜１７の撥水性低下を防止するための調整は、フッ素系撥水膜１７の成膜条件や、基板１１の改質で、別途調整可能である。
アルミナ系絶縁膜１２を削除する場合であっても、蛍光体含有封止樹脂１６は、基板１１に直接形成された酸化シリコン系絶縁膜１３に直接形成されている。それゆえ、従来のように蛍光体含有封止樹脂１６が基板１１に直接形成される場合の密着強度に比べて、基板１１と酸化シリコン系絶縁膜１３との密着強度、および、酸化シリコン系絶縁膜１３と蛍光体含有封止樹脂１６との密着強度の方が強いため、基板１１に対する蛍光体含有封止樹脂１６の密着性を向上することが可能となる。したがって、外部からの応力が蛍光体含有封止樹脂１６に加わっても、蛍光体含有封止樹脂１６を剥離し難くすることが可能となる。
また、発光装置１０では、ＬＥＤチップ１４を、蛍光体を含有する蛍光体含有封止樹脂１６で封止しているが、蛍光体を含有しない透明樹脂で封止してもよい。発光装置１０から所定の色（色度）の発光を得るように、ＬＥＤチップ１４の発光色、蛍光体の有無、および蛍光体の種類を選択することができる。
また、ＬＥＤチップ１４の接続方法としてワイヤボンディングを用いているが、フリップチップによるボンディングも可能である。ワイヤボンディングの特色は、金線（ワイヤー）は既存の技術および設備を用いることが可能であり、低コストで製造が可能である反面、金線のエリアおよび金線が影になることによって、光束が低下することがある。フリップチップの特色は、既存の設備の流用が不可能なため、設備投資が必要となりコストアップとなる反面、ワイヤボンディングのようにＬＥＤチップから発光された光を遮る金線が存在しないので、光束が向上する。
なお、発光装置１０では、１つのＬＥＤチップ１４と該ＬＥＤチップ１４を覆う蛍光体含有封止樹脂１６とが発光部を構成していたが、これに限らず、発光部には、複数のＬＥＤチップ１４が含まれていてもよい。すなわち、複数のＬＥＤチップ１４と、該複数のＬＥＤチップ１４を一括して覆う蛍光体含有封止樹脂１６とが発光部を構成してもよい。
このような発光部を備える発光装置の一例を、図１０および図１１に示す。図１０に示す発光装置１０ａは、３つのＬＥＤチップ１４と、該３つのＬＥＤチップ１４を一括して覆う蛍光体含有封止樹脂１６とを有する発光部が、基板１１の実装面に１つ搭載されている構成を有する。図１１に示す発光装置１０ｂは、８つのＬＥＤチップ１４と、該８つのＬＥＤチップ１４を一括して覆う蛍光体含有封止樹脂１６とを有する発光部が、基板１１の実装面に１つ搭載されている構成を有する。
発光装置１０ａ・１０ｂでは、ＬＥＤチップ１４は整列しているが、不整列であってもよいし、個数もこれに限らない。１〜５個のＬＥＤチップ１４を蛍光体含有封止樹脂１６内に収める場合、縦×横×高が、例えば１０００×１０００×８５μｍ〜４００×２５０×３０μｍの外形サイズのＬＥＤチップ１４を用いることができる。また、発光部は複数搭載されていてもよい。上述のように、発光部は、発光装置に設定する光の強度などに応じて、その個数が決まるものである。
ここで、上述した発光装置１０では、フッ素系撥水膜１７を用いた方法で蛍光体含有封止樹脂１６を形成していたが、封止樹脂を剥離し難くすることができる発光装置を提供するという観点で言えば、蛍光体含有封止樹脂１６はいずれの方法で形成されていてもよい。つまりは、例えばダムシートや圧縮成形などを用いた方法で形成した蛍光体含有封止樹脂１６’を備える発光装置１０’（図示せず）においても、酸化シリコン系絶縁膜１３を備えているので、蛍光体含有封止樹脂１６’の密着性を向上し、剥離し難くするという効果を奏することができる。
なお、参考までに、平面視が円形の蛍光体含有封止樹脂を形成する場合、フッ素系撥水膜１７を用いた方法で蛍光体含有封止樹脂１６は半球状となるが、ダムシートを用いた方法で形成した蛍光体含有封止樹脂１６’は、上面が平坦に近くなり、円柱状の形状となる。ゆえに、外観に差異がある。
但し、フッ素系撥水膜１７を用いた方法では、ダムシートや圧縮成形などを用いた方法よりも有利な効果を奏することは、既に述べたとおりであり、特に、上述した本実施例の発光装置１０の製造方法によれば、ＬＥＤチップ１４を２層の樹脂で封止する、いわゆる２重封止型の発光装置において顕著な効果を奏する。これについては、本発明の他の実施形態として次に説明する。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１２は、本実施の形態の発光装置２０の一構成例を示す断面図である。図１２に示すように、発光装置２０は、前記実施の形態１の発光装置１０の構成に加えて、透光性樹脂ドーム２１（第２封止樹脂）および透光性樹脂層２２を備えている。発光装置２０は、ＬＥＤチップ１４を２層の樹脂で封止する、いわゆる２重封止型の発光装置である。
透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２は、例えば透光性シリコーン樹脂などの、透光性を有する樹脂からなる樹脂層である。透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２は、蛍光体を含有しない蛍光体非含有層である。透光性樹脂ドーム２１は、ＬＥＤチップ１４毎に設けられており、ＬＥＤチップ１４を覆う蛍光体含有封止樹脂１６を覆うように形成されている。透光性樹脂ドーム２１は、半球状（ドーム状）の形状を有している。透光性樹脂層２２は、透光性樹脂ドーム２１間における酸化シリコン系絶縁膜１３の上に形成されている。透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２は、一体化（一体成形）されている。
（発光装置の製造方法）
次に、上記構成を有する発光装置２０の製造方法について説明する。
図１３は、発光装置２０の製造工程の流れを示すフローチャートである。図１４は、発光装置２０の透光性封止樹脂作製工程を簡略的に示している。
発光装置２０の製造工程は、発光装置１０の製造工程に加えて、透光性封止樹脂作製工程（ステップＳ１７）を含む。すなわち、発光装置２０の製造工程は、図１３に示すように、絶縁膜形成工程（ステップＳ１１）、撥水膜形成工程（ステップＳ１２）、撥水パターン形成工程（ステップＳ１３）、ＬＥＤチップダイボンド工程およびワイヤーボンド工程（ステップＳ１４）、蛍光体含有封止樹脂作製工程（ステップＳ１５）、撥水膜除去工程（ステップＳ１６）、および透光性封止樹脂作製工程（ステップＳ１７）を含む。以下では、透光性封止樹脂作製工程について説明する。
＜ステップＳ１７：透光性樹脂層作製工程＞
撥水膜除去工程（ステップＳ１６）の後、透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２を形成する。具体的には、図１４に示すような圧縮形成によって、透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２を形成する。
圧縮成形では、図１４に示すように、固定上型１２１および可動下型１２２を備える成形型を用いる。可動下型１２２には、半球状（ドーム状）の小キャビティ（個別キャビティ）１２３と、大キャビティ１２４とが設けられている。小キャビティ（個別キャビティ）１２３の個数および配置は、圧縮成形を施す発光装置２０の発光部（ＬＥＤチップ１４および蛍光体含有封止樹脂１６）の個数および配置に対応する。
まず、可動下型１２２を固定上型１２１から開けた（離した）状態で、フッ素系撥水膜１７を除去した基板１１を、蛍光体含有封止樹脂１６が下側を向くように、固定上型１２１のセット部にセットする。すなわち、基板１１の裏面を固定上型１２１のセット部にセットする。そして、可動下型１２２の小キャビティ１２３に、後に透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２となる所要量の液状樹脂２３を、ディスペンサー１１０から均等に注入して満たす。ある小キャビティ１２３への液状樹脂２３が一杯になると、大キャビティ１２４を通って、別の小キャビティ１２３へ液状樹脂２３が流れ込むので、均一に分配される。注入後、蛍光体含有封止樹脂１６を小キャビティ１２３に没入するように、可動下型１２２を固定上型１２１側に移動させ、固定上型１２１により型締めする。
続いて、固定上型１２１および可動下型１２２を所要の型締圧力にて型締めすることにより、小キャビティ１２３内の液状樹脂２３に蛍光体含有封止樹脂１６を浸漬させながら、該小キャビティ１２３内の液状樹脂２３を圧縮成形する。このとき、大キャビティ１２４は、各小キャビティ１２３間の液状樹脂２３の連通路として作用することになるので、各小キャビティ１２３間における液状樹脂２３の過少を効率良く防止して、均等に分配することができる。
固定上型１２１および可動下型１２２を型締めしたときの大キャビティ１２４の隙間は、例えば、５０μｍ程度が好ましい。薄くしすぎると、液状樹脂２３の流動性が低下し、液状樹脂２３が基板１１全体に流動できないため、気泡が発生してしまう。
続いて、この状態のまま、１５０℃の温度で１分程度保持し、液状樹脂２３を硬化させる。その後、１５０℃、５時間の条件でアフターキュアを行い、固定上型１２１および可動下型１２２を取り除く。これにより、図１２に示したように蛍光体含有封止樹脂１６を覆う透光性樹脂ドーム２１と、酸化シリコン系絶縁膜１３を平坦に覆う透光性樹脂層２２とを形成することができる。例えば、基板１１から透光性樹脂ドーム２１の高さは１．４ｍｍ、基板１１から透光性樹脂層２２の高さは０．０５ｍｍである。
以上のように、発光装置２０は、蛍光体含有封止樹脂１６を覆う透光性樹脂ドーム２１と、透光性樹脂ドーム２１間一面に形成された透光性樹脂層２２とを備えている。
よって、蛍光体含有封止樹脂１６からの出射光を、均一化して透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２から出射させることが可能となる。したがって、発光部個々の輝点状発光になることを抑制するとともに、高い発光効率を得ることが可能となる。
また、従来において２重封止型の発光装置を撥水膜を用いて製造する場合、撥水性の材料の上に上層の透明樹脂が形成されることに起因する透明樹脂の剥離の問題があったが、発光装置２０では、フッ素系撥水膜１７が除去されているので、透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２は、フッ素系撥水膜１７の上に形成されることなく、酸化シリコン系絶縁膜１３の上に形成されることになる。よって、透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２は優れた密着性を有することが可能となり、外部からの応力が透光性樹脂ドーム２１に加わっても、透光性樹脂ドーム２１および透光性樹脂層２２が剥離する可能性を低くすることが可能となる。
なお、発光装置２０では、透光性樹脂層２２を必ずしも備える必要はない。つまりは、透光性樹脂層２２は、上述のように圧縮成形時に連通路として作用させる部分であるため、透光性樹脂ドーム２１の成形方法によっては必ずしも必須構成ではない。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、基板に搭載された発光素子が封止樹脂に覆われてなる発光装置に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、発光装置の製造方法、特に封止樹脂の形成方法に関する分野に好適に用いることができ、さらには、発光装置を複数備えてなる発光モジュール、およびそれを備える表示装置などの分野にも広く用いることができる。
１０，１０ａ，１０ｂ，２０ 発光装置
１１ 基板
１２ アルミナ系絶縁膜
１３ 酸化シリコン系絶縁膜
１４ ＬＥＤチップ（発光素子）
１５ 金線
１６ 蛍光体含有封止樹脂（第１封止樹脂）
１７ フッ素系撥水膜（撥水膜）
１８ パターンマスク
１９ 開口部
２１ 透光性樹脂ドーム（第２封止樹脂）
２２ 透光性樹脂層
１００ チャンバー
１１０ ディスペンサー
１２１ 固定上型
１２２ 可動下型

Claims (3)

  1. 少なくとも１つの発光素子と該発光素子を覆う第１封止樹脂とを有する発光部が、基板の第１の面に少なくとも１つ搭載されている発光装置の製造方法であって、
    基板の第１の面の少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程と、
    上記酸化シリコン系絶縁膜を覆うように上記基板の第１の面に、撥水膜を形成する工程と、
    上記発光部を搭載させる領域に形成した酸化シリコン系絶縁膜を露出させるための開口部を、上記撥水膜に形成する工程と、
    上記基板に設けられた配線パターンの電極を覆っている上記酸化シリコン系絶縁膜を、加熱された金線によって突き破って当該配線パターンの電極に到達させて、当該配線パターンの電極と、上記発光素子の電極とを当該金線を用いてワンヤボンディングすることによって、上記開口部の酸化シリコン系絶縁膜の上に、上記発光素子を搭載する工程と、
    上記発光素子を覆うように上記開口部に液状樹脂を注入し、該液状樹脂を硬化させることによって上記第１封止樹脂を形成する工程と、
    上記第１封止樹脂の形成後、上記撥水膜を除去する工程と、
    上記第１封止樹脂を覆うように上記酸化シリコン系絶縁膜の上面に、第２封止樹脂を直接形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
  2. 上記酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程は、
    上記酸化シリコン系絶縁膜を形成する前に、上記基板の第１の面の全域に、アルミナ系絶縁膜を直接形成する工程と、
    上記アルミナ系絶縁膜の上面の、少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を直接形成する工程とからなり、
    上記撥水膜を形成する工程では、上記アルミナ系絶縁膜の上面における酸化シリコン系絶縁膜が形成されていない領域と、上記酸化シリコン系絶縁膜を覆う領域とに、上記撥水膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 上記酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程では、上記基板の第１の面の少なくとも上記発光部を搭載させる領域に、酸化シリコン系絶縁膜を直接形成することを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
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