JP6065408B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置や照明装置の光源として利用可能な発光装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device that can be used as a light source of a display device or a lighting device, and a method for manufacturing the same.
従来、表示装置や照明装置の光源として、発光ダイオード(LED)等の半導体素子を用いた発光装置が提案されている。このようなLEDを用いた発光装置は、従来の電球や蛍光灯等の発光装置に比べて寿命が長く、発光効率も高い。従って、LEDを用いた発光装置は省エネルギーに繋がるため、環境への意識も高まる中で注目されている。 Conventionally, a light-emitting device using a semiconductor element such as a light-emitting diode (LED) has been proposed as a light source of a display device or a lighting device. A light emitting device using such an LED has a longer lifetime and higher luminous efficiency than conventional light emitting devices such as a light bulb and a fluorescent lamp. Therefore, a light emitting device using LEDs leads to energy saving, and has attracted attention as environmental awareness is increasing.
特に、照明装置の分野では、白色光の光質の要求が高く、色ムラ、輝度ムラ等の少ない発光装置が切望されている。しかし、一般的に青色発光素子に黄色発光蛍光体等を混色して白色化する発光装置は、均一な白色光を取り出すことが困難であり、特に、発光素子が配置された領域とその他の領域との輝度の差および色の差を低減することが非常に困難である。また、照明装置の分野では高出力が要求されているため、複数の発光素子が実装されることが多いが、このように複数の発光素子を用いると、基板上における発光素子が配置された領域と、基板上における発光素子が配置されていない領域との輝度の差および色の差が顕著に出てしまう。 In particular, in the field of lighting devices, there is a high demand for the light quality of white light, and a light emitting device with little color unevenness, brightness unevenness and the like is eagerly desired. However, in general, a light emitting device that whitens a yellow light emitting phosphor by mixing a blue light emitting element with a white color is difficult to extract uniform white light, and in particular, an area where the light emitting element is arranged and other areas. It is very difficult to reduce the difference in luminance and the difference in color. In addition, since a high output is required in the field of lighting devices, a plurality of light emitting elements are often mounted. However, when a plurality of light emitting elements are used in this way, a region on the substrate where the light emitting elements are arranged. As a result, a difference in luminance and a difference in color from a region where no light-emitting element is arranged on the substrate are prominent.
照明装置に用いられる発光装置としては、例えば特許文献1に示すような発光装置が従来提案されている。すなわち、特許文献1では、正面輝度分布の立ち上がりを急峻にし、発光色ムラを低減するために、光反射性(酸化チタン、アルミナ)のフィラーが添加された樹脂からなるブリッジ部を発光素子間に配置し、発光素子とブリッジ部とを一体に覆うように波長変換層を形成した発光装置が提案されている。なお、この発光装置のブリッジ部は、発光素子上に滴下される波長変換層の材料混合液の表面張力を維持することで波長変換層の膜厚を均一にするため、および、発光素子から斜め方向に広がるように出射された光を反射するために設けられるものである。
As a light-emitting device used in the illumination device, for example, a light-emitting device as disclosed in
また、その他にも、例えば図8(a)に示すように、基板110上に複数の発光素子120を配置し、当該複数の発光素子120と配線用導体130とをワイヤ140で接続した後、複数の発光素子120を覆うように、蛍光体151を含有する透光性の封止樹脂160を塗布し、発光素子120上に蛍光体151を沈降させた発光装置101も提案されている。この発光装置101は、発光素子120が青色発光するとともに、蛍光体151が、発光素子120から放出された青色光で励起されて黄色光を出すYAG蛍光体で構成されている。そして、発光装置101は、発光素子120から出た青色光と、蛍光体151から出た黄色光とが混色されて白色光を取り出せるように構成されている。
In addition, after arranging a plurality of
ここで、特許文献1で提案された発光装置は、複数の発光素子の上面からの光のみを取り出すものであった。そして、そもそも、特許文献1で提案された発光装置は、蛍光体が沈降することなく波長変換層内に分散しているため、発光素子と個々の蛍光体との間に距離があり、当該発光素子からの光を漏れなく蛍光体に入射させることができないという問題があった。さらに、特許文献1で提案された発光装置は、発光素子と波長変換層との間の屈折率差が原因で、当該発光素子からの光が、蛍光体に届くまでの間に減衰してしまうという問題があった。
Here, the light-emitting device proposed in
また、前記した発光装置101は、図8(a)に示すように、基板110上に複数の発光素子120が並べられているため、当該発光素子120間に必ず隙間が発生する。そして、発光装置101は、図8(a)に示すように、封止樹脂160に含有された蛍光体151が沈降すると、発光素子120上だけではなく、当該発光素子120間の隙間にも蛍光体151が付着することになる。また、図8(a)に示すように、複数の発光素子120を備える場合のみならず、例えば一つの発光素子120のみを備える場合であっても、同様に、発光素子120の周囲に蛍光体151が付着することになる。
Further, as shown in FIG. 8A, the light emitting device 101 has a plurality of
そして、このような状態で発光素子120を通電させて発光させると、図8(b)に示すように、発光素子120の上面120a側の領域では、発光素子120の上面120aから出る青色光と、その青色光によって励起された蛍光体151から出る黄色光とが混色され、白色光(図8(b)における実線矢印)が取り出される。
Then, when the
一方、図8(b)に示すように、発光素子120の上面120a側以外の領域では、発光素子120間の隙間に蛍光体151が沈降しているため、側面120b,120bから放出された青色光(図8(b)における一点鎖線矢印)が蛍光体151に十分に当たらず、結果的に黄色く見えてしまう。従って、発光装置101は、発光素子120間の隙間に、蛍光体151による黄色い線状の領域が形成され、これが色ムラの原因となっていた。また、発光装置101は、発光素子120の上面120a側から放出される青色光の量と比較して、発光素子120間の隙間部分から放出される青色光の量が少ないため、輝度が低く、輝度ムラの原因となっていた。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, in the region other than the
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、基板上における発光素子が配置された領域と、基板上における発光素子が配置されていない領域との間の色ムラおよび輝度ムラを低減することができる発光装置およびその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and reduces color unevenness and luminance unevenness between a region where a light emitting element is disposed on a substrate and a region where a light emitting element is not disposed on the substrate. It is an object to provide a light-emitting device that can be used and a method for manufacturing the same.
前記課題を解決するために本発明に係る発光装置の製造方法は、複数の発光素子と、当該複数の発光素子が配置される基板とを備える発光装置の製造方法であって、前記基板上に実装された前記複数の発光素子の間に、所定の粘度を有する透光性の第1樹脂を塗布する第1樹脂塗布工程と、前記複数の発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第1樹脂よりも粘度が低く、かつ、蛍光体を含有する透光性の第2樹脂を、前記第1樹脂を硬化させない状態で塗布する第2樹脂塗布工程と、前記複数の発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第2樹脂に含有される蛍光体を沈降させる蛍光体沈降工程と、を含むこととした。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a light-emitting device including a plurality of light-emitting elements and a substrate on which the plurality of light-emitting elements are disposed. A first resin application step of applying a translucent first resin having a predetermined viscosity between the plurality of light emitting elements mounted; and the first resin application step on the plurality of light emitting elements and the first resin. A second resin application step of applying a translucent second resin having a viscosity lower than that of one resin and containing a phosphor in a state where the first resin is not cured; And a phosphor precipitation step of precipitating the phosphor contained in the second resin on the first resin.
このような手順を行う発光装置の製造方法は、第1樹脂塗布工程において、発光素子間の隙間を埋めるように第1樹脂を塗布し、第2樹脂塗布工程において、第1樹脂よりも粘度が低く、かつ、蛍光体を含有する第2樹脂を発光素子および第1樹脂の上から塗布する。そのため、発光装置の製造方法は、第2樹脂に含まれる蛍光体の沈降が第1樹脂と第2樹脂との境界で止まるため、発光素子上および第1樹脂上に、切れ目のない連続した蛍光体層を形成することができる。 In the method for manufacturing a light emitting device that performs such a procedure, in the first resin application step, the first resin is applied so as to fill the gaps between the light emitting elements, and in the second resin application step, the viscosity is higher than that of the first resin. A second resin that is low and contains a phosphor is applied over the light emitting element and the first resin. For this reason, in the method for manufacturing a light emitting device, since the sedimentation of the phosphor contained in the second resin stops at the boundary between the first resin and the second resin, continuous fluorescence on the light emitting element and the first resin is continuous. A body layer can be formed.
また、前記課題を解決するために本発明に係る発光装置の製造方法は、一つの発光素子と、当該一つの発光素子が設けられた基板とを備える発光装置の製造方法であって、前記基板上に実装された前記発光素子の周囲に、所定の粘度を有する透光性の第1樹脂を塗布する第1樹脂塗布工程と、前記発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第1樹脂よりも粘度が低く、かつ、蛍光体を含有する透光性の第2樹脂を、前記第1樹脂を硬化させない状態で塗布する第2樹脂塗布工程と、前記発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第2樹脂に含有される蛍光体を沈降させる蛍光体沈降工程と、を含むこととした。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a light emitting device including one light emitting element and a substrate provided with the one light emitting element, A first resin application step of applying a translucent first resin having a predetermined viscosity around the light emitting element mounted thereon; and the first resin on the light emitting element and the first resin. A second resin coating step of applying a translucent second resin having a lower viscosity and containing a phosphor in a state where the first resin is not cured; and on the light emitting element and the first resin. And a phosphor sedimentation step of sedimenting the phosphor contained in the second resin.
このような手順を行う発光装置の製造方法は、第1樹脂塗布工程において、発光素子の側面を埋めるように第1樹脂を塗布し、第2樹脂塗布工程において、第1樹脂よりも粘度が低く、かつ、蛍光体を含有する第2樹脂を発光素子および第1樹脂の上から塗布する。そのため、発光装置の製造方法は、第2樹脂に含まれる蛍光体の沈降が第1樹脂と第2樹脂との境界で止まるため、発光素子上および第1樹脂上に、切れ目のない連続した蛍光体層を形成することができる。 In the method for manufacturing a light emitting device that performs such a procedure, in the first resin application step, the first resin is applied so as to fill the side surface of the light emitting element, and in the second resin application step, the viscosity is lower than that of the first resin. And the 2nd resin containing fluorescent substance is apply | coated from on a light emitting element and 1st resin. For this reason, in the method for manufacturing a light emitting device, since the sedimentation of the phosphor contained in the second resin stops at the boundary between the first resin and the second resin, continuous fluorescence on the light emitting element and the first resin is continuous. A body layer can be formed.
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記第1樹脂塗布工程において、前記第1樹脂が、少なくとも前記発光素子の上面と連なる高さまで塗布されることが好ましい。 In the light emitting device manufacturing method according to the present invention, it is preferable that in the first resin application step, the first resin is applied to a height that is at least continuous with the upper surface of the light emitting element.
このような手順を行う発光装置の製造方法は、第2樹脂に含まれる蛍光体を沈降させることで、発光素子の上面に加えて、当該発光素子の上面と側面との境界である角部の周囲や、複数の発光素子間の隙間、あるいは、発光素子の周囲にも、蛍光体層を切れ目なく連続して形成することができる。従って、発光装置の製造方法は、発光素子の上面、角部、側面から放出される光を全て蛍光体層に入射させることができる発光装置を製造することができる。また、発光装置の製造方法は、発光素子の上面に蛍光体層が密着して形成されているため、発光素子の上面から放出された光をより効率よく波長変換することができる発光装置を製造することができる。 In the manufacturing method of the light emitting device that performs such a procedure, in addition to the upper surface of the light emitting element, the corners that are the boundary between the upper surface and the side surface of the light emitting element are precipitated by precipitating the phosphor contained in the second resin. The phosphor layer can be formed continuously without a break in the periphery, the gap between the plurality of light emitting elements, or the periphery of the light emitting elements. Therefore, the method for manufacturing a light emitting device can manufacture a light emitting device that can make all the light emitted from the top, corners, and side surfaces of the light emitting element enter the phosphor layer. In addition, since the phosphor layer is formed in close contact with the top surface of the light emitting device, the light emitting device manufacturing method can manufacture a light emitting device capable of converting the wavelength of light emitted from the top surface of the light emitting device more efficiently. can do.
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記第1樹脂塗布工程において、前記第1樹脂が、前記発光素子の上面の一部を被覆するように塗布されることが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, in the first resin application step, the first resin is preferably applied so as to cover a part of the upper surface of the light emitting element.
このような手順を行う発光装置の製造方法は、第2樹脂に含まれる蛍光体を沈降させることで、発光素子の上面に加えて、当該発光素子の上面と側面との境界である角部や、発光素子間の隙間、あるいは、発光素子の周囲にも、蛍光体層を切れ目なく連続して形成することができる。従って、この製造方法によって製造された発光装置は、発光素子の上面、角部、側面から放出される光を全て蛍光体層に入射させることができる。 In the light emitting device manufacturing method that performs such a procedure, in addition to the upper surface of the light emitting element, the corners that are the boundary between the upper surface and the side surface of the light emitting element are deposited by precipitating the phosphor contained in the second resin. In addition, the phosphor layer can be continuously formed without gaps in the gaps between the light emitting elements or around the light emitting elements. Therefore, the light emitting device manufactured by this manufacturing method can make all the light emitted from the top, corners, and side surfaces of the light emitting element enter the phosphor layer.
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記第2樹脂塗布工程において、前記第1樹脂と同じ組成の樹脂を含有する前記第2樹脂を塗布することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the light-emitting device which concerns on this invention apply | coats said 2nd resin containing resin of the same composition as said 1st resin in said 2nd resin application | coating process.
このような手順を行う発光装置の製造方法は、第1樹脂と第2樹脂との界面が形成されず、硬化不良等の問題も発生しなくなるため、光取り出し率を向上させることができる。 In the method for manufacturing a light-emitting device that performs such a procedure, the interface between the first resin and the second resin is not formed, and problems such as poor curing do not occur, so that the light extraction rate can be improved.
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記複数の発光素子が、前記基板上に正方格子状または三角格子状に配置されていることが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, it is preferable that the plurality of light emitting elements are arranged in a square lattice shape or a triangular lattice shape on the substrate.
このような手順を行う発光装置の製造方法は、発光素子が前後左右、あるいは、前後左右斜めに規則正しく配置されているため、発光装置全体としての色ムラおよび輝度ムラを低減することができる。 In the method for manufacturing a light-emitting device that performs such a procedure, the light-emitting elements are regularly arranged in the front-rear, left-right, or front-back, left-right, and diagonal directions, so that color unevenness and luminance unevenness as the entire light-emitting device can be reduced.
そして、前記課題を解決するために本発明に係る発光装置は、前記したいずれかの発光装置の製造方法で製造される発光装置であって、基板上に配置された発光素子と、前記発光素子の側面に塗布された、所定の粘度を有する第1樹脂と、前記発光素子上および前記第1樹脂上に塗布された、前記第1樹脂よりも粘度が低い第2樹脂と、前記第1樹脂と前記第2樹脂との境界に形成された蛍光体層と、を備える構成とした。但し、本発明に係る発光装置は、光変換に影響を与えない範囲であれば、蛍光体層を構成する蛍光体の一部が、第1樹脂と第2樹脂との境界を越えて第1樹脂中に含まれていても構わない。 In order to solve the above problems, a light-emitting device according to the present invention is a light-emitting device manufactured by any one of the above-described methods for manufacturing a light-emitting device, the light-emitting element disposed on a substrate, and the light-emitting element A first resin having a predetermined viscosity applied to a side surface of the first resin, a second resin having a lower viscosity than the first resin, applied on the light emitting element and the first resin, and the first resin. And a phosphor layer formed at the boundary between the second resin and the second resin. However, in the light emitting device according to the present invention, a part of the phosphor constituting the phosphor layer exceeds the boundary between the first resin and the second resin as long as the light conversion is not affected. It may be contained in the resin.
このような構成を行う発光装置は、発光素子上および第1樹脂上に、切れ目のない連続した蛍光体層が形成されているため、当該発光素子の上面、角部、側面から放出される光を全て蛍光体層に入射させることができる。 In the light-emitting device having such a configuration, a continuous phosphor layer is formed on the light-emitting element and the first resin, so that light emitted from the upper surface, corners, and side surfaces of the light-emitting element is formed. Can be incident on the phosphor layer.
本発明に係る発光装置およびその製造方法によれば、発光素子の上面、角部、側面から放出される光を全て蛍光体層に入射させることができるため、面光源化が可能であり、かつ、基板上における発光素子が配置された領域と、基板上における発光素子が配置されていない領域との間の色ムラおよび輝度ムラを低減することができる。 According to the light emitting device and the method for manufacturing the same according to the present invention, since all the light emitted from the upper surface, corners, and side surfaces of the light emitting element can be incident on the phosphor layer, a surface light source can be realized. Color unevenness and luminance unevenness between a region on the substrate where the light emitting element is arranged and a region where the light emitting element is not arranged on the substrate can be reduced.
以下、本発明の実施形態に係る発光装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、まず実施形態に係る発光装置の全体構成を説明した後、その製造方法について説明することとする。なお、以下の説明で参照する図面では、部材のスケールや位置関係等が誇張、あるいは部材の一部が省略されている場合がある。そして、以下の説明では、同一の名称および符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 Hereinafter, a light emitting device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, first, the overall configuration of the light emitting device according to the embodiment will be described, and then the manufacturing method thereof will be described. In the drawings referred to in the following description, the scale and positional relationship of members may be exaggerated, or some members may be omitted. In the following description, the same name and reference sign indicate the same or the same members in principle, and the detailed description will be omitted as appropriate.
[発光装置]
発光装置1は、例えば、表示装置や照明装置の光源として利用できるものである。発光装置1は、ここでは図1に示すように、基板10と、発光素子20と、配線用導体30と、ワイヤ40と、蛍光体層50と、第1樹脂(第1樹脂部)61および第2樹脂(第2樹脂部)62からなる封止樹脂60と、を備えている。
[Light emitting device]
The
基板10は、発光素子20を実装して保護および保持するものである。基板10は、図1(a)に示すように、発光素子20が実装される底部と、当該底部から連続した周囲の内壁部とから構成されたキャビティ構造(凹状)を呈している。このように基板10をキャビティ構造とするのは、発光装置1を製造する際に、流動性を有する硬化前の封止樹脂60をせき止めるためである。なお、基板10は、図1に示すような一体的なキャビティ構造ではなく、例えばフラットな板部材の周縁にダム材を設置したキャビティ構造であっても構わない。
The
基板10の底部には、図1(a)に示すように、複数の発光素子20が図示しない接合部材を介して実装されている。また、基板10の底部には、図1(a)に示すように、発光素子20の他に、配線用導体30と、第1樹脂61の一部も配置されている。
As shown in FIG. 1A, a plurality of light-emitting
基板10の材料としては、熱伝導率が高く放熱性に優れ、発光素子20や波長変換部材である蛍光体51からの光を透過しない材料が好ましい。特に光に関しては、発光素子20の周辺における取り扱いが重要となるため、図1(a)に示すようなキャビティ構造の基板10の場合は、キャビティ内側にメッキや蒸着等を行って反射率を高めるように構成することが好ましい。基板10の具体的な材料としては、例えばセラミック、ガラスエポキシ樹脂、シリコン樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の絶縁材料を用いることができる。
The material of the
発光素子20は、電圧を印加することで自発光し、蛍光体51を励起させるものである。発光素子20は、図1(a)に示すように、基板10の底部に、発光面(図示省略)を上側にした状態で複数実装される。また、発光素子20の上面20aには、図1(b)に示すように、第2樹脂62内の蛍光体51が沈降して形成された蛍光体層50が形成されている。すなわち、図1(a)に示すように、発光素子20の上面20aには、蛍光体層50が接するように形成されている。そして、発光素子20の周囲、すなわち複数の発光素子20間の隙間と、発光素子20と基板10の内壁面との間の隙間には、図1(a)に示すように、第1樹脂61が充填されている。
The
発光素子20は、具体的にはLEDチップであり、例えば青色光(波長430nm〜490nmの光)を発光するものが用いられる。また、発光素子20としては、フェイスアップ構造、フェイスダウン構造、貼合せ構造のいずれの構造のものであっても構わないが、ここでは図1(a)に示すように、一例としてフェイスアップ構造のものを図示している。
The
なお、前記したフェイスアップ構造とフェイスダウン構造とは、いずれも発光素子の実装状態を示すものであり、フェイスアップ構造とは、発光素子20の基板(または半導体層)に対して同じ面側に一対の電極が形成され、その電極が形成された面側を、光出射面に向けて実装するタイプを示し、フェイスダウン構造とは、その電極が形成された面側を実装面に向けて実装する(フリップチップ実装ともいう)タイプを示している。また、前記した貼合せ構造とは、発光素子20の発光層を含む半導体層を取り出して、金属や絶縁性の土台に貼合せたものを示している。
Note that both the face-up structure and the face-down structure described above indicate the mounting state of the light-emitting element, and the face-up structure is on the same surface side with respect to the substrate (or semiconductor layer) of the light-emitting
ここで、発光素子20は、図2(a)、(b)に示すように、基板10上に正方格子状または三角格子状に配置されることが好ましい。ここで、正方格子状とは、図2(a)に示すように、発光素子20が前後左右に等距離で規則正しく配置されている状態を示している。また、三角格子状とは、図2(b)に示すように、発光素子20が前後左右に配置されるとともに、斜めにも配置されている状態を示している。これにより、発光装置1は、発光素子20が前後左右、あるいは、前後左右斜めに規則正しく配置されているため、発光装置1全体としての色ムラおよび輝度ムラを低減することができる。
Here, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
配線用導体30は、ワイヤ40を介して、発光素子20に電力を供給するものである。配線用導体30は、図1(a)に示すように、基板10の底部における発光素子20が実装されていない部分、すなわち複数の発光素子20間の隙間に、発光素子20の正極および負極(図示省略)に対応して複数形成されている。
The
ワイヤ40は、発光素子20と、基板10に形成された配線用導体30とを電気的に接続するためのものであり、ワイヤボンディングで一般的に用いられるものである。ワイヤ40の材料としては、金、銅、白金、アルミニウム、またはこれらの合金等を用いることができる。また、ワイヤ40の材料としては、この中で導電性に優れ、発光素子20の電極材料として一般的な金を用いることが好ましい。また、ワイヤ40の径は特に限定されず、当該ワイヤ40の材料、電流値、ワイヤボンディングの条件、発光素子20の仕様等に応じて決定される。
The
蛍光体層50は、発光素子20からの光を励起光として、発光素子20からの光とは異なる波長を発光する波長変換部材である。蛍光体層50は、後記するように、第2樹脂62に含まれる蛍光体51が沈降することによって形成された層であり、図1(b)に示すように、発光素子20の上面20aと、第1樹脂61上とに連続して途切れることなく形成されている。より具体的には、蛍光体層50は、図1(b)に示すように、第2樹脂62の最下部であって、発光素子20および第1樹脂61と、第2樹脂62との境界(界面)に形成されている。なお、このように蛍光体層50が第1樹脂61と第2樹脂62との境界に形成されているのは、後記するように、第1樹脂61の粘度が第2樹脂62の粘度よりも高く構成されており、蛍光体51の沈降が前記した境界で止まるためである。但し、発光装置1は、前記したように、光変換に影響を与えない範囲であれば、蛍光体層50を構成する蛍光体51の一部が、第1樹脂61と第2樹脂62との境界を越えて第1樹脂61中に含まれていても構わない。
The
蛍光体層50を構成する蛍光体51としては、例えばイットリウム、アルミニウムおよびガーネットを混合したYAG系蛍光体、Eu,Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体等を用いることができる。また、蛍光体層50を構成する蛍光体51は、1種類であっても白色光を作り出すことができるが、太陽光と比べてスペクトルが急峻で狭いため光質(演色性)が悪い。従って、複数種類の蛍光体51を混ぜて蛍光体層50を形成することで、急峻で狭いスペクトルを複数形成し、近似的に広いスペクトルに見せかけることで光質を上げることができる。
Examples of the
ここで、蛍光体層50は、例えば一般的に発光素子20から放出された360nm〜500nm程度の近紫外光〜青色光の一部が当たることで励起され、500nm〜700nm程度の黄色の光を出す。そして、発光素子20からの青色光と、蛍光体層50によって変換された黄色の光が混色されることで、白色光が取り出される。
Here, the
封止樹脂60は、基板10に配置された発光素子20、ワイヤ40等を塵芥、水分、外力等から保護するためのものである。封止樹脂60は、図1(a)、(b)に示すように、発光素子20の側面20b,20bと配線用導体30を覆う第1樹脂61と、発光素子20の上面20aを覆う第2樹脂62と、の2層で構成されている。但し、後記するように第1樹脂61と第2樹脂62とが同じ組成の樹脂を含有する場合は、2つの樹脂は一体となり、実質的には1層で構成されることになる。
The sealing
封止樹脂60を構成する第1樹脂61および第2樹脂62としては、発光素子20からの光を効率よく外部に放出するために透光性の素材が用いられるとともに、配線用導体30を保護するために絶縁性の素材が用いられる。また、第1樹脂61および第2樹脂62の素材としては、具体的にはシリコン樹脂やエポキシ樹脂を用いることができ、ここではシリコン樹脂を用いている。
As the
第1樹脂61としては、樹脂材料にフィラーを含有させた高粘度のものを用いる。第1樹脂61に含有させるフィラーとしては、発光素子20からの光を透過して拡散させるものが好ましく、例えばシリカ(SiO2)を用いることができる。これにより、発光装置1は、発光素子20から放出される光を拡散させることができ、発光素子20間の隙間も十分に光らせることが可能となる。なお、第1樹脂61の粘度としては、例えば80〜550Pa・s、好ましくは150〜200Pa・sの範囲内とすることが好ましい。
As the
第2樹脂62としては、蛍光体51を含有し、かつ、第1樹脂61よりも粘度が低い樹脂材料を用いる。これにより、後記する発光装置1の製造工程において、第1樹脂61上に蛍光体51を含有する第2樹脂62を塗布して蛍光体51を沈降させた際に、第1樹脂61と第2樹脂62の粘度の差によって、蛍光体51の沈降が第1樹脂61と第2樹脂62との境界で止まることになる。従って、図1(a)、(b)に示すように、第1樹脂61上に蛍光体層50が形成される。なお、第2樹脂62の粘度は、第1樹脂61の粘度と比較して、例えば120Pa・s以下、好ましくは2〜10Pa・sとすることが好ましい。また、第1樹脂61と第2樹脂62との粘度の差は、例えば第1樹脂61にフィラーを含有させる他、第1樹脂61と第2樹脂62とで粘度の異なる樹脂材料を用いることで調整することができる。
As the
ここで、第1樹脂61は、図1(b)に示すように、発光素子20の上面20aの一部を被覆するように塗布されていることが好ましい。すなわち、第1樹脂61は、ここでは図1(b)に示すように、発光素子20の側面20b,20bを超える高さまで形成されているとともに、発光素子20の上面20aの縁まで覆うように形成されている。また、第1樹脂61は、図1(b)に示すように、複数の発光素子20間の隙間において、発光素子20の上面20aの縁から上方向に盛り上がるようにドーム状に形成されている。これにより、発光装置1は、図1(b)に示すように、発光素子20の上面20aに加えて、当該発光素子20の上面20aと側面20b,20bとの境界である角部の周囲や、発光素子20間の隙間の上側、および、発光素子20と基板10の内壁面との間の隙間の上側にも、蛍光体層50を切れ目なく連続して形成することができる。
Here, as shown in FIG. 1B, the
また、第1樹脂61および第2樹脂62は、同じ組成の樹脂を含有するものを用いることが好ましい。これにより、発光装置1は、第1樹脂61と第2樹脂62との界面が形成されず、硬化不良等の問題も発生しなくなるため、発光装置1の光取り出し率を向上させることができる。
Moreover, it is preferable to use what contains resin of the same composition as the
以上のような構成を備える発光装置1は、発光素子20上および第1樹脂61上に、切れ目のない連続した蛍光体層50が形成されているため、当該発光素子20の上面20a、角部、側面20b,20bから放出される光を全て蛍光体層50に入射させることができる。従って、発光装置1によれば、発光素子20上と発光素子20間との色ムラおよび輝度ムラを低減することができる。
In the
[発光装置の製造方法]
以下、本発明の実施形態に係る発光装置1の製造方法について説明する。なお、以下の説明では、フェイスアップ構造の発光素子20を用いた発光装置1の製造方法を説明する。発光装置1の製造方法は、ここでは発光素子実装工程と、ワイヤボンディング工程と、第1樹脂塗布工程と、第2樹脂塗布工程と、蛍光体沈降工程と、樹脂硬化工程と、を行う。
[Method for Manufacturing Light Emitting Device]
Hereinafter, the manufacturing method of the light-emitting
発光素子実装工程は、図3(a)に示すように、基板10に複数の発光素子20を実装する工程である。発光素子実装工程では、図3(a)に示すように、接合部材(図示省略)を介して、基板10上に複数の発光素子20を配置する。
The light emitting element mounting step is a step of mounting a plurality of
ワイヤボンディング工程は、図3(b)に示すように、発光素子20と配線用導体30とをワイヤ40で接続する工程である。ワイヤボンディング工程では、図3(a)に示すように、ワイヤ40を介して、発光素子20の一対の電極(図示省略)と配線用導体30とを電気的に接続する。
The wire bonding step is a step of connecting the
第1樹脂塗布工程は、図4(a)に示すように、基板10上に実装された複数の発光素子20間に第1樹脂61を塗布する工程である。第1樹脂塗布工程では、図4(a)に示すように、所定の粘度を有する透光性の第1樹脂61を、複数の発光素子20間の隙間と複数の発光素子20と基板10の内壁面との間に塗布(充填)するとともに、それぞれの発光素子20の上面20aの一部を被覆するように塗布する。
The first resin application step is a step of applying the
第2樹脂塗布工程は、図4(b)に示すように、発光素子20上および第1樹脂61上に第2樹脂62を塗布する工程である。第2樹脂塗布工程では、図4(b)に示すように、第1樹脂61よりも粘度が低く、かつ、蛍光体51を含有する透光性の第2樹脂62を、第1樹脂61を硬化させない状態で塗布する。なお、この第2樹脂塗布工程では、図4(b)に示すように、樹脂中に蛍光体51が均一に分散した第2樹脂62を用いる。
The second resin application step is a step of applying the
蛍光体沈降工程は、図4(c)に示すように、第2樹脂62に含有される蛍光体51を沈降させる工程である。蛍光体沈降工程では、図4(c)に示すように、例えば自然沈降または遠心沈降によって、複数の発光素子20上および第1樹脂61上に、第2樹脂62に含有される蛍光体51を沈降させる。これにより、発光装置1の製造方法は、図4(c)に示すように、発光素子20の上面20aに加えて、当該発光素子20の上面20aと側面20b,20bとの境界である角部の周囲や、発光素子20間の隙間の上側、および、発光素子20と基板10の内壁面との間の隙間の上側にも、蛍光体層50を切れ目なく連続して形成することができる。
The phosphor sedimentation step is a step of sedimenting the
なお、前記したように、第2樹脂塗布工程では、樹脂中に蛍光体51が均一に分散した第2樹脂62を用いるため、蛍光体51を沈降させると、図4(c)に示すように、複数の発光素子20上および第1樹脂61上に均一の厚さの蛍光層50が形成される。すなわち、本発明の実施形態に係る発光装置1の製造方法では、第2樹脂塗布工程において、蛍光体51が均一に分散した第2樹脂62を用いることで、蛍光体層50の厚さを均一に制御する。
As described above, in the second resin coating step, since the
樹脂硬化工程は、図4(c)に示すように、第1樹脂61および第2樹脂62を硬化させる工程である。樹脂硬化工程では、例えば第1樹脂61および第2樹脂62を加熱することで硬化させる。なお、樹脂硬化工程は、前記した蛍光体沈降工程において、第2樹脂62内の蛍光体51を発光素子20上および第1樹脂61上に自然に沈降させた後に行なってもよく、あるいは、遠心沈降等によって、第2樹脂62内の蛍光体51を発光素子20上および第1樹脂61上に沈降させた後に行っても構わない。
The resin curing step is a step of curing the
以上のような手順を行う発光装置1の製造方法は、第1樹脂塗布工程において、発光素子20間の隙間を埋めるように第1樹脂61を塗布し、第2樹脂塗布工程において、第1樹脂61よりも粘度が低く、かつ、蛍光体51を含有する第2樹脂62を発光素子20および第1樹脂61の上から塗布する。そのため、発光装置1の製造方法は、第2樹脂62に含まれる蛍光体51の沈降が第1樹脂61と第2樹脂62との境界で止まることになるため、発光素子20上および第1樹脂61上に、切れ目のない連続した蛍光体層50を形成することができる。従って、発光装置1の製造方法によれば、面光源化が可能であり、かつ、基板10上における発光素子20が配置された領域と、基板10上における発光素子20が配置されていない領域との間の色ムラおよび輝度ムラを低減することができる発光装置1を製造することができる。
In the manufacturing method of the
以上、本発明に係る発光装置およびその製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 The light emitting device and the method for manufacturing the same according to the present invention have been specifically described above by the embodiments for carrying out the invention. However, the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and the scope of the claims is as follows. It must be interpreted widely based on the description. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.
例えば、前記した発光装置1は、図1(a)、(b)に示すように、第1樹脂61が発光素子20の上面20aの一部を被覆するように形成されていたが、図5(a)、(b)に示すように、第1樹脂61が少なくとも発光素子20の上面20aと連なる高さまで塗布される構成であっても構わない。すなわち、発光装置1Aは、図5(b)に示すように、発光素子20の上面20aと側面20b,20bとの境界である角部の位置まで第1樹脂61が形成されており、発光素子20の上面20aが第1樹脂61で覆われていない。また、第1樹脂61は、図5(b)に示すように、複数の発光素子20間の隙間において、発光素子20の角部から下方向に落ち込むように逆ドーム状に形成されている。
For example, in the light-emitting
このような構成を備える発光装置1Aは、図5(b)に示すように、発光素子20の上面20aに加えて、当該発光素子20の上面20aと側面20b,20bとの境界である角部や、発光素子20間の隙間の上側、および、発光素子20と基板10の内壁面との間の隙間の上側にも、蛍光体層50を切れ目なく連続して形成されている。従って、発光装置1Aによれば、発光素子20の上面20a、角部、側面20b,20bから放出される光を全て蛍光体層50に入射させることができる。また、発光装置1Aによれば、発光素子20の上面20aに蛍光体層50が密着して形成されているため、発光素子20の上面20aから放出された光をより効率よく波長変換することができる。
As shown in FIG. 5B, the light emitting device 1A having such a configuration includes a corner portion that is a boundary between the
なお、例えばフェイスアップ構造の発光素子20は、透光性のサファイア基板上にN型半導体層、発光層およびP型半導体層が配置されている。そのため、フェイスアップ構造の発光素子20は、発光層で発生した光がサファイア基板内を伝播し、発光素子20の上面のみならず側面からも光が十分に放出される。従って、このようなフェイスアップ構造の発光素子20の場合、前記した図1に示す発光装置1のように、第1樹脂61を発光素子20の上面20aの縁まで設けて蛍光体層50を上方向にドーム状に形成した形態のみならず、図5(a)に示す発光装置1Aのように、第1樹脂61を複数の発光素子20間の隙間のみに設けて蛍光体層50を下方向に逆ドーム状に形成した形態であっても、発光素子20間の隙間の上側に形成された蛍光体層50に光を十分に入射させることができる。すなわち、フェイスアップ構造の発光素子20の場合は、図1(a)および図5(a)のどちらの形態であっても、例えば複数の発光素子20間の隙間に蛍光体51による黄色い線状の領域が形成される等の色ムラが発生することがない。
For example, in the light-emitting
また、フェイスダウン構造の発光素子20も、フェイスアップ構造と同様に透光性のサファイア基板を備えているため、発光層で発生した光が当該サファイア基板内を伝播し、発光素子20の上面のみならず側面からも光が十分に放出される。従って、フェイスダウン構造の発光素子20の場合も、図1(a)および図5(a)のどちらの形態であっても、例えば複数の発光素子20間の隙間に蛍光体51による黄色い線状の領域が形成される等の色ムラが発生することがない。
Further, since the light-emitting
一方、貼合せ構造の発光素子20は、サファイア等の半導体成長用基板上にN型半導体層、発光層およびP型半導体層を積層したものを裏返し、光を通さないSi等の基板に貼合せた後にサファイア基板を剥離することで作成するため、Si等の基板上にN型半導体層、発光層およびP型半導体層が配置されている。そのため、貼合せ構造の発光素子20は、発光層で発生した光がSi基板を伝播しないため、発光素子20の上面から主に光が放出され、発光素子20の側面からは光がほとんどに放出されない。従って、このような貼合せ構造の発光素子20の場合、前記した図1に示す発光装置1のように、第1樹脂61を発光素子20の上面20aの縁まで設けて蛍光体層50を上方向にドーム状に形成した形態とすることが好ましい。これにより、例えば貼合せ構造の発光素子20の角部や、発光素子20の側面の上部から斜め方向に広がるように放出される光を、蛍光体層50のドーム状部分に漏れなく入射させることができる。
On the other hand, the light-emitting
また、前記した発光装置1,1Aは、図1(a)および図5(a)に示すように、基板10上に複数の発光素子20を実装していたが、図6および図7に示すように、基板10上に一つの発光素子20を実装しても構わない。この場合、発光装置1B,1Cは、図6および図7に示すように、発光素子20と基板0の内壁面との間の隙間に1次樹脂61が充填されており、発光素子20上および第1樹脂61上に、切れ目のない連続した蛍光体層50が形成されている。そして、これらの実施形態の場合も、発光素子20の上面20a、角部、側面20b,20bから放出される光を全て蛍光体層50に入射させることができる。
In the
1,1A,1B,1C,101 発光装置
10,110 基板
20,120 発光素子
20a,120a 上面
20b,20b,120b,120b 側面
30,130 配線用導体
40,140 ワイヤ
50 蛍光体層
51,151 蛍光体
60,160 封止樹脂
61 第1樹脂
62 第2樹脂
1, 1A, 1B, 1C, 101 Light-emitting
Claims (8)
前記基板上に実装された前記複数の発光素子の間に、所定の粘度を有する透光性の第1樹脂を塗布する第1樹脂塗布工程と、
前記複数の発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第1樹脂よりも粘度が低く、かつ、蛍光体を含有する透光性の第2樹脂を、前記第1樹脂を硬化させない状態で塗布する第2樹脂塗布工程と、
前記複数の発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第2樹脂に含有される蛍光体を沈降させる蛍光体沈降工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device comprising a plurality of light emitting elements and a substrate on which the plurality of light emitting elements are disposed,
A first resin application step of applying a translucent first resin having a predetermined viscosity between the plurality of light emitting elements mounted on the substrate;
A translucent second resin having a viscosity lower than that of the first resin and containing a phosphor is applied on the plurality of light emitting elements and the first resin in a state where the first resin is not cured. A second resin coating step,
A phosphor sedimentation step of precipitating the phosphor contained in the second resin on the plurality of light emitting elements and the first resin;
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising:
前記基板上に実装された前記発光素子の周囲に、所定の粘度を有する透光性の第1樹脂を塗布する第1樹脂塗布工程と、
前記発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第1樹脂よりも粘度が低く、かつ、蛍光体を含有する透光性の第2樹脂を、前記第1樹脂を硬化させない状態で塗布する第2樹脂塗布工程と、
前記発光素子上および前記第1樹脂上に、前記第2樹脂に含有される蛍光体を沈降させる蛍光体沈降工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 A manufacturing method of a light emitting device comprising one light emitting element and a substrate provided with the one light emitting element,
A first resin application step of applying a translucent first resin having a predetermined viscosity around the light emitting element mounted on the substrate;
A second translucent resin having a lower viscosity than the first resin and containing a phosphor is applied to the light emitting element and the first resin in a state where the first resin is not cured. 2 resin coating process;
A phosphor sedimentation step of precipitating the phosphor contained in the second resin on the light emitting element and the first resin;
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising:
前記発光素子の側面に塗布された、所定の粘度を有する第1樹脂部と、
前記発光素子上および前記第1樹脂部上に塗布された、前記第1樹脂部よりも粘度が低い第2樹脂部と、
前記第1樹脂部と前記第2樹脂部との境界に形成された蛍光体層と、
を備え、
前記第1樹脂部は、その表面形状が前記発光素子から前記内壁面の間において、前記発光素子の上面から下方に凹んでいることを特徴とする発光装置。 A light emitting device disposed on a concave substrate having an inner wall surface ;
A first resin portion having a predetermined viscosity applied to a side surface of the light emitting element;
A second resin part applied on the light emitting element and on the first resin part and having a lower viscosity than the first resin part;
A phosphor layer formed at a boundary between the first resin portion and the second resin portion;
With
The light emitting device characterized in that the surface shape of the first resin portion is recessed downward from the upper surface of the light emitting element between the light emitting element and the inner wall surface .
前記第1樹脂部は、その表面形状が複数の前記発光素子間において、前記発光素子の上面から下方に凹んでいることを特徴とする請求項7に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 7, wherein the first resin portion has a surface shape that is recessed downward from an upper surface of the light emitting element between the plurality of light emitting elements.
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