JP5700544B2 - 発光ダイオード装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、反射樹脂シート、発光ダイオード装置およびその製造方法、詳しくは、発光ダイオード装置の製造方法、それに用いられる反射樹脂シート、および、発光ダイオード装置の製造方法により得られる発光ダイオード装置に関する。
近年、高エネルギーの光を発光できる発光装置として、白色発光装置が知られている。白色発光装置には、例えば、ダイオード基板と、それに積層され、青色光を発光するＬＥＤ（発光ダイオード）と、青色光を黄色光に変換でき、ＬＥＤを被覆する蛍光体層と、ＬＥＤを封止する封止層とが設けられている。そのような白色発光装置は、封止層によって封止され、ダイオード基板から電力が供給されるＬＥＤから発光され、封止層および蛍光体層を透過した青色光と、蛍光体層において青色光の一部が波長変換された黄色光との混色によって、高エネルギーの白色光を発光する。
そのような白色発光装置を製造する方法として、例えば、次の方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
すなわち、まず、基板部と、それの周部から上側に突出する白色の反射枠部とからなる基体を形成し、次いで、半導体発光素子を、基板部の中央において反射枠部によって形成される凹部の底部に、反射枠部の内側に間隔を隔てるようにワイヤーボンディングする。
次いで、凹部に、蛍光体と液状のエポキシ樹脂との混合物を塗布によって充填し、続いて、蛍光体を凹部の底部に自然沈降させ、その後、エポキシ樹脂を加熱硬化させる方法が提案されている。
特許文献１で提案される方法によって得られる白色発光装置では、沈降によって形成される蛍光体を高濃度で含む蛍光体層（波長変換層）が、半導体発光素子の上側の領域に区画され、エポキシ樹脂を高濃度で含む封止部が、蛍光体層の上側の領域に区画される。
そして、その白色発光装置では、半導体発光素子が青色光を放射状に発光し、そのうち、半導体発光素子から上方に向かって発光された青色光の一部は、蛍光体層で黄色光に変換されるとともに、残部は、蛍光体層を通過する。また、半導体発光素子から側方向かって発光された青色光は、反射枠部で反射して、続いて、上側に向かって照射される。そして、特許文献１の白色発光装置は、それら青色光および黄色光の混色によって、白色光を発色している。
特開２００５−１９１４２０号公報
しかし、特許文献１の製造方法により得られる白色発光装置では、半導体発光素子と反射枠部とが間隔を隔てて配置されているため、半導体発光素子から側方に向かって発光される光の一部は、反射枠部で反射される前に、封止部に吸収される。その結果、光の取出効率が低下するという不具合がある。
本発明の目的は、光の取出効率を向上させることができる発光ダイオード装置、その製造方法およびそれに用いられる反射樹脂シートを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の反射樹脂シートは、反射樹脂層を発光ダイオード素子の側方に設けるための反射樹脂シートであって、第１離型基材、および、前記第１離型基材の厚み方向一方面に設けられる前記反射樹脂層を備え、前記第１離型基材および前記反射樹脂層に、前記厚み方向を貫通する貫通孔が、前記反射樹脂層における前記貫通孔の内周面が前記発光ダイオード素子の側面と対向配置できるように、前記発光ダイオード素子に対応して形成されていることを特徴としている。
この反射樹脂シートでは、貫通孔が、反射樹脂層における貫通孔の内周面が発光ダイオード素子の側面と対向配置できるように、発光ダイオード素子に対応して形成されている。そのため、発光ダイオード素子を貫通孔内に、反射樹脂層における貫通孔の内周面と発光ダイオード素子の側面とが対向配置されるように、配置することができるので、反射樹脂層を発光ダイオード素子の側面に確実に密着させることができる。
そのため、得られる発光ダイオード装置では、発光ダイオード素子から発光される光は、他の部材によって吸収される前に、反射樹脂層によって反射される。
その結果、光の取出効率を向上させることができる。
また、本発明の発光ダイオード装置の製造方法は、反射樹脂層を、第１離型基材の厚み方向一方面に設ける工程、貫通孔を、前記第１離型基材および前記反射樹脂層に、前記厚み方向を貫通するように形成することによって、上記した反射樹脂シートを用意する工程、前記反射樹脂シートを基材の前記厚み方向一方面に、前記反射樹脂層と前記基材とが接触するように、積層する工程、発光ダイオード素子を前記基材の前記厚み方向一方面に配置する工程、前記反射樹脂層を、前記発光ダイオード素子の側面に密着させる工程、および、前記第１離型基材を前記反射樹脂層から引き剥がす工程を備えていることを特徴としている。
この方法では、反射樹脂層を発光ダイオード素子の側面に密着させる。
そのため、上記した方法により得られる発光ダイオード装置では、発光ダイオード素子から発光される光は、他の部材によって吸収される前に、反射樹脂層によって反射される。
その結果、光の取出効率を向上させることができる。
また、本発明の発光ダイオード装置の製造方法では、前記反射樹脂層を前記発光ダイオード素子の側面に密着させる工程では、前記第１離型基材を、前記基材に向けて押圧することが好適である。
この方法では、第１離型基材を基材に向けて押圧するため、第１離型基材と基材とに厚み方向に挟まれる反射樹脂層は、側方に流動する。そのため、反射樹脂層における貫通孔の内周面と発光ダイオード素子の側面とが対向配置されていれば、反射樹脂層は、発光ダイオード素子の側面に確実に密着することができる。
また、本発明の発光ダイオード装置の製造方法では、前記基材が、ダイオード基板であり、前記発光ダイオード素子を前記基材の前記厚み方向一方面に配置する工程では、前記発光ダイオード素子を前記反射樹脂シートの前記貫通孔内に配置して、前記発光ダイオード素子を前記基材にフリップ実装することが好適である。
この方法によれば、貫通孔が形成された反射樹脂シートをダイオード基板である基材に対して精度よく配置しておけば、その後、発光ダイオード素子を反射樹脂シートの貫通孔内に配置することにより、発光ダイオード素子の基材に対する精度のよい位置決めを簡単かつ確実に実施することができながら、発光ダイオード素子を基材にフリップ実装することできる。
また、本発明の発光ダイオード装置の製造方法では、前記基材が、第２離型基材であり、前記基材を前記反射樹脂層および前記発光ダイオード素子から引き剥がす工程、および、前記発光ダイオード素子をダイオード基板にフリップ実装する工程をさらに備えていることが好適である。
この方法では、反射樹脂層に側面が密着され、第２離型基材である基材が引き剥がされた発光ダイオード素子をダイオード基板にフリップ実装するので、発光ダイオード装置を簡単に製造することができる。
また、本発明の発光ダイオード装置は、ダイオード基板と、前記ダイオード基板にフリップ実装された発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子の側面に密着する反射樹脂層とを備えることを特徴としている。
この発光ダイオード装置では、発光ダイオード素子から発光される光は、他の部材によって吸収される前に、反射樹脂層によって反射される。
その結果、光の取出効率を向上させることができる。
また、本発明の発光ダイオード装置は、前記発光ダイオード素子の前記厚み方向一方面に形成される蛍光体層をさらに備えることが好適である。
この発光ダイオード装置は、発光ダイオード素子から発光された光と、蛍光体層によって波長変換された光との混色によって、高エネルギーの白色を発光することできる。
本発明の反射樹脂シートを用いる本発明の発光ダイオード装置の製造方法によれば、反射樹脂層を発光ダイオード素子の側面に密着させる。
そのため、上記した方法により得られる本発明の発光ダイオード装置では、発光ダイオード素子から発光される光は、他の部材によって吸収される前に、反射樹脂層によって反射される。
その結果、光の取出効率を向上させることができる。
図１は、本発明の発光ダイオード装置の一実施形態の平面図を示す。 図２は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を説明する製造工程図であり、（ａ）は、反射樹脂層を第１離型基材の上面に設ける工程、（ｂ）は、貫通孔を第１離型基材および反射樹脂層に形成する工程、（ｃ）は、反射樹脂シートをダイオード基板の上面に積層する工程、（ｄ）は、発光ダイオード素子を反射樹脂シートの貫通内に配置する工程を示す。 図３は、図２に引き続き、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を説明する製造工程図であり、（ｅ）は、第１離型基材をダイオード基板に向けて押圧する工程、（ｆ）は、緩衝シートを取り外し、第１離型基材を引き剥がす工程、（ｇ）は、発光ダイオード素子を個別化する工程を示す。 図４は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の他の実施形態（第２離型基材を用いる態様）を説明する製造工程図であり、（ａ）は、反射樹脂層を第１離型基材の上面に設ける工程、（ｂ）は、貫通孔を第１離型基材および反射樹脂層に形成する工程、（ｃ）は、反射樹脂シートを第２離型基材の上面に積層する工程、（ｄ）は、発光ダイオード素子を反射樹脂シートの貫通内に配置する工程を示す。 図５は、図４に引き続き、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の他の実施形態（第２離型基材を用いる態様）を説明する製造工程図であり、（ｅ）は、第１離型基材をダイオード基板に向けて押圧する工程、（ｆ）は、緩衝シートを取り外す工程、（ｇ）は、発光ダイオード素子を個別化する工程、（ｈ）は、発光ダイオード素子をダイオード基板にフリップ実装する工程を示す。
図１は、本発明の発光ダイオード装置の一実施形態の平面図、図２および図３は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の一実施形態を説明する製造工程図を示す。
図１および図３（ｆ）において、この発光ダイオード装置１は、基材としてのダイオード基板２と、ダイオード基板２にフリップ実装された発光ダイオード素子３と、発光ダイオード素子３の上面（厚み方向一方面）に積層される蛍光体層５と、発光ダイオード素子３および蛍光体層５の側方に設けられる反射樹脂層４とを備えている。
発光ダイオード装置１は、面方向（具体的には、図１の矢印で示される紙面左右方向および紙面前後方向）に互いに間隔を隔てて複数設けられている。詳しくは、複数の発光ダイオード装置１は、共通のダイオード基板２を備え、１つのダイオード基板２の上に、複数の発光ダイオード素子３、その側方に設けられる反射樹脂層４および発光ダイオード素子３の上にそれぞれ設けられる複数の蛍光体層５が設けられており、複数の発光ダイオード装置１は、集合体シート２４を形成している。
そして、図１の１点破線および図３（ｆ）の１点破線で示すように、各発光ダイオード素子３間のダイオード基板２および反射樹脂層４を厚み方向に沿って切断加工（ダイシング、後述）することにより、図３（ｇ）に示すように、個別化された各発光ダイオード装置１としても得られる。
ダイオード基板２は、略矩形平板状をなし、具体的には、絶縁基板の上に、導体層が回路パターンとして積層された積層板から形成されている。絶縁基板は、例えば、シリコン基板、セラミックス基板、ポリイミド樹脂基板などからなり、好ましくは、セラミックス基板、具体的には、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板からなる。導体層は、例えば、金、銅、銀、ニッケルなどの導体から形成されている。これら導体は、単独使用または併用することができる。
また、導体層は、端子６を含んでいる。
端子６は、絶縁基板の上面において、面方向に間隔を隔てて形成されており、後述する電極部８に対応するパターンに形成されている。なお、端子６は、図示しないが、導体層を介して電力供給部と電気的に接続されている。
ダイオード基板２の厚みは、例えば、２５〜２０００μｍ、好ましくは、５０〜１０００μｍである。
発光ダイオード素子３は、ダイオード基板２の上面（厚み方向一方面）に設けられており、平面視略矩形状に形成されている。また、発光ダイオード素子３は、１つのダイオード基板２の上面において、面方向（図１の矢印で示す左右方向および前後方向）に互いに間隔を隔てて複数整列配置されている。
発光ダイオード素子３は、図３（ｆ）に示すように、光半導体層７と、その下面に形成される電極部８とを備えている。
光半導体層７は、発光ダイオード素子３の外形形状に対応する平面視略矩形状に形成されており、面方向に長い断面視略矩形状に形成されている。
光半導体層７は、図示しないが、例えば、下側に順次積層される緩衝層、Ｎ形半導体層、発光層およびＰ形半導体層を備えている。光半導体層７は、公知の半導体材料から形成されており、エピタキシャル成長法などの公知の成長法によって形成される。光半導体層７の厚みは、例えば、０．１〜５００μｍ、好ましくは、０．２〜２００μｍである。
電極部８は、光半導体層７と電気的に接続されており、厚み方向に投影したときに、光半導体層７に含まれるように形成されている。また、電極部８は、例えば、Ｐ形半導体層に接続されるアノード電極と、Ｎ形半導体層に形成されるカソード電極とを備えている。
電極部８は、公知の導体材料から形成されており、その厚みは、例えば、１０〜１０００ｎｍである。
蛍光体層５は、発光ダイオード素子３の外形形状に対応する平面視略矩形状をなし、発光ダイオード素子３の上面全面に形成されている。
蛍光体層５は、例えば、蛍光体を含有する蛍光体組成物などから形成されている。
蛍光体組成物は、例えば、蛍光体および樹脂を含有している。
蛍光体としては、例えば、青色光を黄色光に変換することのできる黄色蛍光体が挙げられる。そのような蛍光体としては、例えば、複合金属酸化物や金属硫化物などに、例えば、セリウム（Ｃｅ）やユウロピウム（Ｅｕ）などの金属原子がドープされた蛍光体が挙げられる。
具体的には、蛍光体としては、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）：Ｃｅ）、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（Ｓｉ，Ｇｅ）３Ｏ１２：Ｃｅなどのガーネット型結晶構造を有するガーネット型蛍光体、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ、Ｌｉ２ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕなどのシリケート蛍光体、例えば、ＣａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕなどのアルミネート蛍光体、例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕなどの硫化物蛍光体、例えば、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮなどの酸窒化物蛍光体、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉ５Ｎ８：Ｅｕなどの窒化物蛍光体、例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ、Ｋ２ＴｉＦ６：Ｍｎなどのフッ化物系蛍光体などが挙げられる。好ましくは、ガーネット型蛍光体、さらに好ましくは、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）が挙げられる。
蛍光体は、単独使用または２種以上併用することができる。
蛍光体組成物における蛍光体の配合割合は、例えば、１〜５０重量％、好ましくは、５〜３０重量％である。また、樹脂１００質量部に対する蛍光体の配合割合は、例えば、１〜１００質量部、好ましくは、５〜４０質量部である。
樹脂は、蛍光体を分散させるマトリックスであって、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの透明樹脂などが挙げられる。好ましくは、耐久性の観点から、シリコーン樹脂が挙げられる。
シリコーン樹脂は、主として、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）からなる主鎖と、主鎖の硅素原子（Ｓｉ）に結合する、アルキル基（例えば、メチル基など）またはアルコキシル基（例えば、メトキシ基）などの有機基からなる側鎖とを分子内に有している。
具体的には、シリコーン樹脂としては、例えば、脱水縮合型シリコーンレジン、付加反応型シリコーンレジン、過酸化物硬化型シリコーンレジン、湿気硬化型シリコーンレジン、硬化型シリコーンレジンなどが挙げられる。好ましくは、付加反応型シリコーンレジンなどが挙げられる。
シリコーン樹脂の２５℃における動粘度は、例えば、１０〜３０ｍｍ２／ｓである。
樹脂は、単独使用または２種以上併用することができる。
樹脂の配合割合は、蛍光体組成物に対して、例えば、５０〜９９質量％、好ましくは、７０〜９５質量％である。
蛍光体組成物は、蛍光体および樹脂を上記した配合割合で配合し、攪拌混合することにより調製される。
また、蛍光体層５を、例えば、蛍光体のセラミックス（蛍光体セラミックプレート）から形成することもできる。その場合には、上記した蛍光体をセラミックス材料とし、かかるセラミックス材料を焼結することにより、蛍光体層５（蛍光体セラミックス）を得る。
蛍光体層５の厚みは、例えば、１００〜１０００μｍ、好ましくは、２００〜７００μｍ、さらに好ましくは、３００〜５００μｍである。
反射樹脂層４は、ダイオード基板２の上面に形成されており、その周端縁が、厚み方向に投影した時に、ダイオード基板２の周端縁と同一位置になるように形成されている。さらに、反射樹脂層４は、厚み方向に投影したときに、少なくとも発光ダイオード素子３（具体的には、電極部８）が形成される領域以外の領域に形成されている。
つまり、反射樹脂層４は、発光ダイオード素子３および蛍光体層５の側面を囲むとともに、電極部８から露出する光半導体層７の下面も被覆するように配置されている。
具体的には、反射樹脂層４は、図１に示すように、各発光ダイオード素子３および各蛍光体層５の左右方向両外側および前後方向両外側において、略矩形枠状に形成されており、それら枠部分が左右方向および前後方向にわたって連続して整列配置されることにより、１つダイオード基板２の上面において、平面視略格子状に形成されている。
より具体的には、図３（ｆ）に示すように、反射樹脂層４は、発光ダイオード素子３および蛍光体層５の外側面、具体的には、各発光ダイオード素子３および各蛍光体層５の左面、右面、前面（図１参照）および後面（図１参照）の各面に密着している。また、反射樹脂層４は、蛍光体層５の上面を露出している。
なお、光半導体層７の下側には、電極部８の厚みに対応する下部隙間１２（図２（ｄ）参照）が形成されており、かかる下部隙間１２にも、反射樹脂層４が充填されており、これによって、反射樹脂層４は、電極部８から露出する光半導体層７の下面および電極部８の側面にも密着している。
反射樹脂層４の上面は、蛍光体層５の上面と、面方向において実質的に面一に形成されている。
上記した反射樹脂層４は、例えば、光反射成分を含有しており、具体的には、反射樹脂層４は、樹脂と、光反射成分とを含有する反射樹脂組成物から形成されている。
樹脂としては、例えば、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、好ましくは、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
光反射成分は、例えば、白色の化合物であって、そのような白色の化合物としては、具体的には、白色顔料が挙げられる。
白色顔料としては、例えば、白色無機顔料が挙げられ、そのような白色無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどの酸化物、例えば、鉛白（炭酸鉛）、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、例えば、カオリン（カオリナイト）などの粘土鉱物などが挙げられる。
白色無機顔料として、好ましくは、酸化物、さらに好ましくは、酸化チタンが挙げられる。
酸化チタンであれば、高い白色度、高い光反射性、優れた隠蔽性（隠蔽力）、優れた着色性（着色力）、高い分散性、優れた耐候性、高い化学的安定性などの特性を得ることができる。
そのような酸化チタンは、具体的には、ＴｉＯ２、（酸化チタン（ＩＶ）、二酸化チタン）である。
酸化チタンの結晶構造は、特に限定されず、例えば、ルチル、ブルッカイト（板チタン石）、アナターゼ（鋭錐石）などであり、好ましくは、ルチルである。
また、酸化チタンの結晶系は、特に限定されず、例えば、正方晶系、斜方晶系などであり、好ましくは、正方晶系である。
酸化チタンの結晶構造および結晶系が、ルチルおよび正方晶系であれば、反射樹脂層４が長期間高温に曝される場合でも、光（具体的には、可視光、とりわけ、波長４５０ｎｍ付近の光）に対する反射率が低下することを有効に防止することができる。
光反射成分は、粒子状であり、その形状は限定されず、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。光反射成分の最大長さの平均値（球状である場合には、その平均粒子径）は、例えば、１〜１０００ｎｍである。最大長さの平均値は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて測定される。
光反射成分の配合割合は、樹脂１００質量部に対して、例えば、０．５〜９０質量部、好ましくは、着色性、光反射性および反射樹脂組成物のハンドリング性の観点から、１．５〜７０質量部である。
上記した光反射成分は、樹脂中に均一に分散混合される。
また、反射樹脂組成物には、さらに、充填剤を添加することもできる。つまり、充填剤を、光反射成分（具体的には、白色顔料）と併用することができる。
充填剤は、上記した白色顔料を除く、公知の充填剤が挙げられ、具体的には、無機質充填剤が挙げられ、そのような無機質充填剤としては、例えば、シリカ粉末、タルク粉末、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ケイ素粉末などが挙げられる。
充填剤として、好ましくは、反射樹脂層４の線膨張率を低減する観点から、シリカ粉末が挙げられる。
シリカ粉末としては、例えば、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末などが挙げられ、好ましくは、溶融シリカ粉末（すなわち、石英ガラス粉末）が挙げられる。
充填剤の形状としては、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。好ましくは、優れた充填性および流動性の観点から、球状が挙げられる。
従って、シリカ粉末として、好ましくは、球状溶融シリカ粉末が挙げられる。
充填剤の最大長さの平均値（球状である場合には、平均粒子径）は、例えば、５〜６０μｍ、好ましくは、１５〜４５μｍである。最大長さの平均値は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて測定される。
充填剤の添加割合は、充填剤および光反射成分の総量が、例えば、樹脂１００質量部に対して、１０〜８０質量部となるように、調整され、線膨張率の低減および流動性の確保の観点から、樹脂１００質量部に対して、好ましくは、２５〜７５質量部、さらに好ましくは、４０〜６０質量部となるように、調整される。
反射樹脂組成物は、上記した樹脂と、光反射成分と、必要により添加される充填剤とを配合して、均一混合することにより調製される。
また、反射樹脂組成物は、Ｂステージ状態として調製される。
このような反射樹脂組成物は、例えば、液状または半固形状に形成されており、その動粘度は、例えば、１０〜３０ｍｍ２／ｓである。
反射樹脂層４の厚みは、例えば、２５〜５００μｍ、好ましくは、５０〜３００μｍである。
次に、上記した発光ダイオード装置１を製造する方法について、図１〜図３を参照して説明する。
この方法では、まず、図２（ｂ）に示すように、反射樹脂シート１３を用意する。
図２（ｂ）に示す反射樹脂シート１３は、反射樹脂層４を発光ダイオード素子３（図２（ｃ）参照）の側方に転写するための転写シートである。
反射樹脂シート１３は、第１離型基材２１と、第１離型基材２１の上面（厚み方向一方面）に設けられる反射樹脂層４とを備えている。
そのような反射樹脂シート１３を得るには、図２（ａ）が参照されるように、まず、反射樹脂層４を、第１離型基材２１の上面（厚み方向一方面）に設けて、積層シート１７を得る。
反射樹脂層４を第１離型基材２１の上面に設けるには、例えば、まず、第１離型基材２１を用意する。
第１離型基材２１は、例えば、ポリオレフィン（具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などのビニル重合体、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどのポリエステル、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂などの樹脂材料などから形成されている。また、第１離型基材２１は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料などからも形成されている。
第１離型基材２１の厚みは、例えば、１０〜１０００μｍである。
次いで、反射樹脂層４を、第１離型基材２１の上面（厚み方向一方面）全面に積層する。
反射樹脂層４を第１離型基材２１の上面全面に積層するには、例えば、ディスペンサなどの公知の塗布方法によって、反射樹脂組成物を、第１離型基材２１の上面全面に塗布する。これによって、反射皮膜を形成し、形成した反射皮膜を加熱することにより、シート状の反射樹脂層４を得る。なお、反射樹脂層４は、加熱によってＢステージ状態とされる。
加熱条件としては、加熱温度が、例えば、４０〜１５０℃、好ましくは、５０〜１４０℃であり、加熱時間が、例えば、１〜６０分間、好ましくは、３〜２０分間である。
これによって、第１離型基材２１と、その上面に積層される反射樹脂層４とを備える積層シート１７を得る。
その後、図２（ｂ）に示すように、貫通孔９を、積層シート１７に厚み方向を貫通するように形成する。
すなわち、貫通孔９を、図２（ｃ）が参照されるように、発光ダイオード素子３に対応するように形成する。具体的には、反射樹脂シート１３を上下反転後、ダイオード基板２に積層する時に、発光ダイオード素子３および蛍光体層５が配置される領域と実質的に同一形状（具体的には、平面視略矩形状）であって、反射樹脂層４における貫通孔９の内周面が発光ダイオード素子３および蛍光体層５の側面と対向配置できる形状に、貫通孔９を形成する。
貫通孔９の最大長さは、特に限定されず、例えば、１〜１００００μｍである。
貫通孔９を積層シート１７に形成するには、例えば、エッチング（例えば、ドライエッチングなど）、金型による打ち抜き、ドリル穿孔などの公知の穿孔方法が採用される。
これによって、第１離型基材２１と反射樹脂層４とを連通するように穿孔して、上記したパターンの貫通孔９を積層シート１７に形成する。
これにより、反射樹脂シート１３を形成することができる。
次いで、この方法では、図２（ｃ）の下部に示すように、反射樹脂シート１３をダイオード基板２に積層する。
すなわち、まず、図２（ｂ）に示す反射樹脂シート１３を上下反転する。
その後、上下反転した反射樹脂シート１３を、ダイオード基板２の上面（厚み方向一方面）に、反射樹脂層４とダイオード基板２とが接触するように、積層する。
次いで、この方法では、図２（ｃ）の上部に示すように、上面に蛍光体層５が積層された発光ダイオード素子３を用意する。
具体的には、まず、蛍光体層５を用意し、次いで、その蛍光体層５の上面に発光ダイオード素子３を積層し、その後、それらを上下反転する。
蛍光体層５は、蛍光体組成物から形成する場合には、例えば、蛍光体組成物を、図示しない離型フィルムの上面に塗布して、蛍光体皮膜（図示せず）を形成する。その後、蛍光体皮膜を、例えば、５０〜１５０℃に、加熱して乾燥することにより、シート状の蛍光体層５を得る。その後、離型フィルムを蛍光体層５から引き剥がす。
あるいは、蛍光体層５を蛍光体のセラミックス（蛍光体セラミックプレート）から形成する場合には、例えば、上記した蛍光体をセラミックス材料とし、シート状に成形した後、それを焼結することにより、シート状の蛍光体層５（蛍光体セラミックス）を得る。
次いで、光半導体層７を、蛍光体層５の上面に、エピタキシャル成長法などの公知の成長法によって所定のパターンで形成し、その後、電極部８を、光半導体層７の上面に上記したパターンで形成する。
これにより、蛍光体層５の上面に発光ダイオード素子３を形成する。その後、必要により、所定サイズに切断加工（ダイシング）して、少なくとも１つの発光ダイオード素子３を含む平面視略矩形状に形成する（図１参照）。
その後、蛍光体層５および発光ダイオード素子３を上下反転することによって、上面に蛍光体層５が積層された発光ダイオード素子３を用意する。
次いで、図２（ｄ）に示すように、発光ダイオード素子３をダイオード基板２の上面（厚み方向一方面）に配置する。
具体的には、発光ダイオード素子３を反射樹脂シート１３の貫通孔９内に配置して、発光ダイオード素子３をダイオード基板２にフリップ実装する。フリップ実装は、電極部８と端子６とを電気的に接続することにより、実施する。
その後、図３（ｅ）に示すように、緩衝シート２６を、反射樹脂シート１３の上面に設ける。
緩衝シート２６は、次に説明する押圧（図３（ｅ）の矢印参照）において、押圧力が発光ダイオード素子３に対して不均一にかからないように、そのような押圧力を緩衝するシート（クッションシート）であって、例えば、弾性シート（フィルム）などから形成されている。
緩衝シート２６を形成する緩衝材料としては、上記した第１離型基材２１を形成する樹脂材料と同様の樹脂材料から形成されており、好ましくは、ビニル重合体、さらに好ましくは、ＥＶＡから形成されている。
緩衝シート２６の厚みは、例えば、０．０１〜１ｍｍ、好ましくは、０．０５〜０．２ｍｍである。
具体的には、緩衝シート２６を、平面視において、貫通孔９を含む反射樹脂シート１３（第１離型基材２１）の上面に形成する。
続いて、図３（ｅ）の矢印に示すように、反射樹脂シート１３を下方に向けて押圧する。
具体的には、例えば、プレス機などによって、緩衝シート２６を介して反射樹脂シート１３をダイオード基板２に向けて押圧する。
圧力は、例えば、０．０１〜７ＭＰａ、好ましくは、０．０５〜４ＭＰａである。
また、必要により、上記した押圧を、加熱とともに実施、つまり、熱プレス（具体的には、熱板により押圧する熱プレスなど）することもできる。
加熱温度は、例えば、２５〜１４０℃である。
これによって、反射樹脂層４に厚み方向に加えられた押圧力は、反射樹脂層４が第１離型基材２１およびダイオード基板２に挟まれていることから、側方、具体的には、面方向外方（左方、右方、前方および後方）伝導する。これによって、反射樹脂層４が発光ダイオード素子３および蛍光体層５の側面（左面、右面、前面および後面）に密着する。
なお、図２（ｄ）の仮想線が参照されるように、発光ダイオード素子３を貫通孔９内に配置した時に、反射樹脂層４における貫通孔９の内周面と、発光ダイオード素子３の側面との間に、微小な側部隙間２７が形成される場合がある。その場合においても、上記した押圧によって、反射樹脂層４が、面方向外方（左方、右方、前方および後方）に流動するため、側部隙間２７が反射樹脂層４に充填される。
また、上記した押圧によって、下部隙間１２も反射樹脂層４によって充填される。従って、下部隙間１２に充填される反射樹脂層４は、光半導体層７の下面および電極部８の側面に密着する。
その後、図３（ｆ）に示すように、緩衝シート２６（図３（ｅ）参照）を取り除き、続いて、第１離型基材２１（図３（ｅ）参照）を反射樹脂層４から引き剥がす。
その後、加熱により、Ｂステージ状態の反射樹脂層４を硬化させる。
これにより、図１に示すように、複数整列配置された発光ダイオード装置１からなる集合体シート２４を得る。
その後、図１の１点破線および図３（ｆ）の１点破線に示すように、互いに隣接する発光ダイオード素子３の間において、厚み方向に沿って、ダイオード基板２および反射樹脂層４を切断加工（ダイシング）する。
これにより、複数の発光ダイオード素子３に切り分ける。すなわち、発光ダイオード素子３を個別化（個片化）する。
これにより、図３（ｇ）に示すように、個別化された発光ダイオード素子３を備える発光ダイオード装置１を得る。
そして、上記した方法では、反射樹脂層４を発光ダイオード素子３の側面に密着させる。
しかも、この方法では、第１型基材２１をダイオード基板２に向けて押圧するため、第１離型基材２１とダイオード基板２とに厚み方向に挟まれる反射樹脂層４は、側方に流動する。そのため、反射樹脂層４における貫通孔９の内周面と発光ダイオード素子３の側面とが対向配置されているので、反射樹脂層４は、発光ダイオード素子３の側面に確実に密着することができる。
そのため、上記した方法により得られる発光ダイオード装置１では、発光ダイオード素子３から側方に発光される光は、他の部材によって吸収される前に、反射樹脂層４によって反射される。
さらに、この発光ダイオード装置１は、発光ダイオード素子３から上方に発光された青色光と、蛍光体層５によって波長変換された黄色光との混色によって、高エネルギーの白色を発光することできる。
その結果、光の取出効率を向上させることができる。
図４および図５は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の他の実施形態（第２離型基材を用いる態様）を説明する製造工程図を示す。
図２および図３の実施形態では、本発明の発光ダイオード装置の製造法における基材を、ダイオード基板２として説明しているが、例えば、図４および図５に示すように、第２離型基材（離型基材）２３とし、別途、ダイオード基板２を用意することにより、発光ダイオード装置１を得ることもできる。
次に、第２離型基材２３を用いて発光ダイオード装置１を製造する方法について、図４および図５を参照して説明する。なお、図４および図５において、上記した各部に対応する部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
まず、この方法では、図４（ａ）に示すように、第１離型基材２１および反射樹脂層４を備える積層シート１７を用意し、続いて、図４（ｂ）に示すように、貫通孔９を積層シート１７に形成することにより、反射樹脂シート１３を用意する。
続いて、図４（ｃ）の下部に示すように、反射樹脂シート１３を、上下反転し、その後、基材としての第２離型基材２３の上面に積層する。
第２離型基材２３は、上記した第１離型基材２１と同様の材料から形成されている。また、第２離型基材２３を、加熱により発光ダイオード素子３および反射樹脂層４から容易に剥離できる熱剥離シートから形成することもできる。熱剥離シートは、例えば、図４（ｃ）の仮想線で示すように、支持層１５と、支持層１５の上面に積層される粘着層１６とを備えている。
支持層１５は、例えば、ポリエステルなどの耐熱性樹脂から形成されている。
粘着層１６は、例えば、常温（２５℃）において、粘着性を有し、加熱時に、粘着性が低減する（あるいは、粘着性を失う）熱膨張性粘着剤などから形成されている。
上記した熱剥離シートは、市販品を用いることができ、具体的には、リバアルファシリーズ（登録商標、日東電工社製）などを用いることができる。
熱剥離シートは、支持層１５によって、反射樹脂層４および発光ダイオード素子３を、粘着層１６を介して確実に支持しながら、その後の加熱および熱膨張による粘着層１６の粘着性の低下に基づいて、発光ダイオード素子３および反射樹脂層４から剥離される。
第２離型基材２３の厚みは、例えば、１０〜１０００μｍである。
次いで、図４（ｄ）に示すように、発光ダイオード素子３を第２離型基材２３の上面に設ける。
具体的には、発光ダイオード素子３を反射樹脂シート１３の貫通孔９内に配置する。これにより、反射樹脂シート１３における貫通孔９の内周面と、発光ダイオード素子３および蛍光体層５の側面とが対向配置される。また、蛍光体層５が第２離型基材２３と接触するように、発光ダイオード素子３を貫通孔９内に配置する。
次いで、図５（ｅ）に示すように、緩衝シート２６を反射樹脂シート１３の上面に設け、続いて、図５（ｅ）の矢印で示すように、反射樹脂シート１３を下方に向けて押圧する。これによって、反射樹脂層４が発光ダイオード素子３および蛍光体層５の側面に密着する。
その後、図５（ｆ）に示すように、緩衝シート２６（図５（ｅ）参照）を取り除く。
続いて、図５（ｆ）の１点破線に示すように、互いに隣接する発光ダイオード素子３の間において、厚み方向に沿って、第２離型基材２３、反射樹脂層４および第１離型基材２１を切断加工（ダイシング）する。
これにより、複数の発光ダイオード素子３に切り分ける。すなわち、図５（ｇ）に示すように、反射樹脂層４により側面が密着された発光ダイオード素子３を個別化（個片化）する。
その後、図５（ｇ）の仮想線で示すように、第１離型基材２１を反射樹脂層４から引き剥がすとともに、第２離型基材２３を発光ダイオード素子３および反射樹脂層４から引き剥がす。なお、第２離型基材２３が熱剥離シートからなる場合には、加熱により、第２離型基材２３を引き剥がす。
その後、図５（ｈ）に示すように、発光ダイオード素子３を上下反転させ、それをダイオード基板２にフリップ実装する。
フリップ実装では、反射樹脂層４は、Ｂステージ状態であることから、その下面がダイオード基板２の上面に貼着するとともに、下部隙間１２（図２（ｄ）参照）に充填され、その後、加熱により、反射樹脂層４を硬化する。これにより、反射樹脂層４によって、発光ダイオード素子３が封止される。
これにより、発光ダイオード装置１を得る。
図４および図５の実施形態は、図２および図３の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、図４および図５の実施形態では、反射樹脂層４に側面が密着され、第２離型基材２３が引き剥がされた発光ダイオード素子３をダイオード基板２にフリップ実装するので、発光ダイオード装置１を簡単に製造することができる。
一方、図２および図３の実施形態によれば、貫通孔９が形成された反射樹脂シート１３をダイオード基板２に対して精度よく配置しておけば、その後、発光ダイオード素子３を反射樹脂シート１３の貫通孔９内に配置することにより、発光ダイオード素子３のダイオード基板２に対する精度のよい位置決めを簡単かつ確実に実施することができながら、発光ダイオード素子３をダイオード基板２にフリップ実装することできる。
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。
実施例１（図２および図３の態様）
まず、反射樹脂シートを用意した（図２（ｂ）参照）。
すなわち、まず、ポリエチレンテレフタレートからなる厚み２５μｍの第１離型基材を用意した。次いで、熱硬化性シリコーン樹脂１００質量部、および、球状で、平均粒子径３００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ２、：ルチルの正方晶系）粒子２０質量部を均一に混合することにより、反射樹脂組成物を調製し、調製した反射樹脂組成物を第１離型基材の上面全面に塗布して、反射皮膜を形成した。その後、反射皮膜を加熱して、Ｂステージ状態の厚み１００μｍの反射樹脂層を第１離型基材の上面全面に形成して、第１離型基材および反射樹脂層を備える積層シートを形成した（図２（ａ）参照）。
次いで、最大長さ４００μｍの平面視矩形状の貫通孔を、金型による打ち抜きによって、積層シートに形成した。これにより、反射樹脂層を用意した（図２（ｂ）参照）。
次いで、反射樹脂シートを上下反転し、その後、上下反転した反射樹脂シートを、厚み１ｍｍのダイオード基板の上面に積層した（図２（ｃ）の下部参照）。
別途、蛍光体層を用意し、次いで、その蛍光体層の上面に発光ダイオード素子を積層した。具体的には、まず、離型フィルムを用意し、その後、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅからなる蛍光体粒子（球形状、平均粒子径８μｍ）２６質量部、および、シリコーン樹脂（付加反応型シリコーンレジン、動粘度（２５℃）２０ｍｍ２／ｓ、旭化成ワッカーシリコーン社製）７４質量部を配合して、均一攪拌することにより、蛍光体組成物を調製し、それを、用意した離型フィルムの上面全面に塗布して、蛍光体皮膜を形成した。その後、蛍光体皮膜を、１００℃で乾燥させて、離型フィルムの上面全面に蛍光体層を形成した。その後、離型フィルムを蛍光体層から引き剥がした。
続いて、緩衝層（ＧａＮ）、Ｎ形半導体層（ｎ−ＧａＮ）、発光層（ＩｎＧａＮ）およびＰ形半導体層（ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ）を含む光半導体層と、アノード電極およびカソード電極を含む電極部とを備える厚み０．１ｍｍの発光ダイオード素子を、蛍光体層の上面に形成した。これにより、下面に蛍光体層が積層された発光ダイオード素子を形成した。
その後、発光ダイオード素子および蛍光体層を上下反転した（図２（ｃ）の上部参照）。
次いで、発光ダイオード素子をダイオード基板の上面に配置した（図２（ｄ）参照）。具体的には、発光ダイオード素子を反射樹脂シートの貫通孔内に配置して、発光ダイオード素子をダイオード基板にフリップ実装した。フリップ実装は、電極部と端子とを電気的に接続することにより、実施した。なお、反射樹脂層における貫通孔の内周面と、発光ダイオード素子の側面とは、面方向に対向配置された。
その後、ＥＶＡからなる厚み０．１２ｍｍの緩衝シートを、反射樹脂シートの上面に設けた（図３（ｅ）参照）。
次いで、反射シートを、プレス機によって、緩衝シートを介してダイオード基板に対して、圧力０．３ＭＰａで押圧した（図３（ｅ）の矢印参照）。これによって、反射樹脂層が発光ダイオード素子および蛍光体層の側面に密着した。
次いで、緩衝シートを取り除き、続いて、第１離型基材を反射樹脂層から引き剥がした（図３（ｆ）参照）。その後、反射樹脂層を加熱により硬化させた。
これにより、複数整列配置された発光ダイオード装置からなる集合体シートを得た（図１参照）。
その後、互いに隣接する発光ダイオード素子の間において、厚み方向に沿って、ダイオード基板および反射樹脂層をダイシングした（図１の１点破線および図３（ｆ）の１点破線参照）。
これにより、発光ダイオード素子を個別化し、それを備える発光ダイオード装置を得た（図３（ｇ）参照）。
実施例２（図４および図５の態様）
実施例１と同様にして、積層シートを形成し、貫通孔を形成し、続いて、反射樹脂シートを用意した（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）。
次いで、反射樹脂シートを上下反転し、その後、上下反転した反射樹脂シートを、熱剥離シート（商品名「リバアルファ」、日東電工社製）からなる厚み１００μｍの第２離型基材の上面に積層した（図４（ｃ）の下部参照）。
別途、以下の記載に従って用意した蛍光体層の上面に、実施例１と同様にして、発光ダイオード素子を積層し、それらを上下反転した（図４（ｃ）の上部参照）。
＜蛍光体層の用意＞
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅからなる蛍光体粒子（球形状、平均粒子径９５ｎｍ）４ｇ、バインダー樹脂としてｐｏｌｙ （ｖｉｎｙｌ ｂｕｔｙｌ−ｃｏ−ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ ｃｏ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）（シグマアルドリッチ社製、重量平均分子量９００００〜１２００００）０．２１ｇ、焼結助剤としてシリカ粉末（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製、商品名「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ ＨＳ−５」）０．０１２ｇ、および、メタノール１０ｍＬを乳鉢にて混合してスラリーとし、得られたスラリーをドライヤーにてメタノールを除去し、乾燥粉末を得た。
この乾燥粉末７００ｍｇを、２０ｍｍ×３０ｍｍサイズの一軸性プレスモールド型に充填後、油圧式プレス機にて約１０トンで加圧することで、厚み約３５０μｍの矩形状に成型したプレート状グリーン体を得た。
得られたグリーン体をアルミナ製管状電気炉にて、空気中、２℃／ｍｉｎの昇温速度で８００℃まで加熱し、バインダー樹脂などの有機成分を分解除去した後、引き続き、電気炉内をロータリーポンプにて真空排気して、１５００℃で５時間加熱し、厚み約２８０μｍのＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のセラミックプレート（ＹＡＧ−ＣＰ）からなる蛍光体層を用意した。
そして、発光ダイオード素子を、第２離型基材の上面に配置した（図４（ｄ）参照）。具体的には、発光ダイオード素子および蛍光体層を反射樹脂シートの貫通孔内に配置した。なお、反射樹脂層における貫通孔の内周面と、発光ダイオードおよび蛍光体層の側面とは、面方向に対向配置された。
その後、ＥＶＡからなる厚み０．１２ｍｍの緩衝シートを、反射樹脂シートの上面に設けた（図５（ｅ）参照）。
次いで、反射シートを、プレス機によって、緩衝シートを介して第２離型基材に対して、圧力０．３ＭＰａで押圧した（図５（ｅ）の矢印参照）。
これによって、反射樹脂層が発光ダイオード素子および蛍光体層の側面に密着した。
次いで、緩衝シートを取り除いた（図５（ｆ）参照）。
その後、互いに隣接する発光ダイオード素子の間において、厚み方向に沿って、第２離型基材、反射樹脂層および第１離型基材をダイシングした（図５（ｆ）の１点破線参照）。これにより、反射樹脂層により側面が密着された発光ダイオード素子を個別化した（図５（ｇ）参照）。
次いで、第１離型基材を反射樹脂層の上面から引き剥がすとともに、第２離型基材を、加熱によって発光ダイオード素子および反射樹脂層の下面から引き剥がした（図５（ｇ）の仮想線参照）。
その後、発光ダイオード素子を上下反転させ、それをダイオード基板にフリップ実装した（図５（ｈ）参照）。フリップ実装では、反射樹脂層を加熱により硬化させ、それによって、発光ダイオード素子（の側面）を封止した。
これにより、発光ダイオード装置を得た。
１ 発光ダイオード装置
２ ダイオード基板
３ 発光ダイオード素子
４ 反射樹脂層
５ 蛍光体層
９ 貫通孔
１３反射樹脂シート
２１第１離型基材
２３第２離型基材

Claims (4)

  1. 反射樹脂層を、第１離型基材の厚み方向一方面に設ける工程、
    貫通孔を、前記第１離型基材および前記反射樹脂層に、前記厚み方向を貫通するように形成することによって、請求項１に記載の反射樹脂シートを用意する工程、
    前記反射樹脂シートを基材の前記厚み方向一方面に、前記反射樹脂層と前記基材とが接触するように、積層する工程、
    発光ダイオード素子を前記基材の前記厚み方向一方面に配置する工程、
    前記反射樹脂層を、前記発光ダイオード素子の側面に密着させる工程、および、
    前記第１離型基材を前記反射樹脂層から引き剥がす工程
    を備えていることを特徴とする、発光ダイオード装置の製造方法。
  2. 前記反射樹脂層を前記発光ダイオード素子の側面に密着させる工程では、
    前記第１離型基材を、前記基材に向けて押圧することを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  3. 前記基材が、ダイオード基板であり、
    前記発光ダイオード素子を前記基材に配置する工程では、
    前記発光ダイオード素子を前記反射樹脂シートの前記貫通孔内に配置して、前記発光ダイオード素子を前記基材にフリップ実装することを特徴とする、請求項１または２に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  4. 前記基材が、第２離型基材であり、
    前記基材を前記反射樹脂層および前記発光ダイオード素子から引き剥がす工程、および、
    前記発光ダイオード素子をダイオード基板にフリップ実装する工程
    をさらに備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
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