JP6107024B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子を用いた発光装置およびその製造方法に関する。
一般に、発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率がよく、鮮やかな色を発光することで知られている。この発光装置に係る発光素子は半導体素子であるため、球切れなどの心配が少ないだけでなく、初期駆動特性に優れ、振動やオン・オフなどの繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）などの発光素子を用いた発光装置は、各種の光源として利用されている。
従来、このような発光装置としては、例えば特許文献１に示すように、ＬＥＤチップ（フリップチップ型ＬＥＤ）および蛍光体層（蛍光体）の側面が光反射性のコーティング層によって覆われた発光装置（発光デバイス）が提案されている。この発光装置は、ＬＥＤチップおよび蛍光体層の側面をコーティング層によって覆うことで、ＬＥＤチップから放出された光をコーティング層によって反射し、蛍光体層の上面から出射させることを企図している。
しかしながら、特許文献１で提案された発光装置は、ＬＥＤチップの側面のみならず、当該ＬＥＤチップ上に形成された蛍光体層の側面もコーティング層によって覆われているため、ＬＥＤチップから放出された光の進行が当該コーティング層によって妨げられ、蛍光体層の側面から光が出射しにくくなって光の取り出し効率が悪いという問題があった。
本発明は、前記した問題点に鑑みてなされたものであり、光の取り出し効率に優れた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。
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、基板に接着材料を介して実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設置された蛍光体層とを備える発光装置の製造方法であって、前記蛍光体層の側面に撥脂材料を設け、前記蛍光体層の側面に撥脂部を形成する撥脂部形成工程と、前記ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設置された前記蛍光体層とからなる発光素子を、前記接着材料を用いて前記基板上に実装する発光素子実装工程と、を含むこととした。
前記課題を解決するために本発明に係る発光装置は、基板に接着材料を介して実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設置された蛍光体層とを備える発光装置であって、前記蛍光体層の側面に、撥脂材料が付着している撥脂部を備え、前記接着材料が、前記ＬＥＤチップと前記基板との間、および、前記ＬＥＤチップの周囲に形成され、かつ、前記ＬＥＤチップと前記蛍光体層の境界面よりも下の領域に形成されている構成とした。
本発明に係る発光装置の製造方法によれば、ＬＥＤチップから放出され、蛍光体層の側面から出射される光の進行が接着材料によって妨げられることがない、光の取り出し効率が向上した発光装置を製造することができる。また、本発明に係る発光装置によれば、ＬＥＤチップから放出され、蛍光体層の側面から出射される光の進行が接着材料によって妨げられることがないため、光の取り出し効率を向上させることができる。
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。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部が省略されている場合がある。また、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。
＜第１実施形態＞
［発光装置の構成］
本発明の第１実施形態に係る発光装置１の構成について、図１を参照しながら説明する。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（ａ）に示すように、基板１０と、金属配線２０と、ＬＥＤチップ３０と、バンプ４０ｎ，４０ｐと、光反射性樹脂５０と、蛍光体層６０と、撥脂部７０と、接着材料８０とを備えている。なお、図１（ａ）では、基板１０、光反射性樹脂５０および蛍光体層６０の断面を示すハッチングは省略している。
［発光装置の構成］
本発明の第１実施形態に係る発光装置１の構成について、図１を参照しながら説明する。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（ａ）に示すように、基板１０と、金属配線２０と、ＬＥＤチップ３０と、バンプ４０ｎ，４０ｐと、光反射性樹脂５０と、蛍光体層６０と、撥脂部７０と、接着材料８０とを備えている。なお、図１（ａ）では、基板１０、光反射性樹脂５０および蛍光体層６０の断面を示すハッチングは省略している。
基板１０は、発光装置１を構成する各種部材を設置するためのものである。基板１０は、図１（ａ）に示すように平板状に形成されている。この基板１０上には、図１（ａ）に示すように、大部分の領域に金属配線２０が形成されている。基板１０の形状、大きさおよび素材は特に限定されず、任意の形状、大きさおよび素材で形成することができる。
金属配線２０は、外部の電源とＬＥＤチップ３０とを電気的に接続するものである。金属配線２０は、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ３０の一対の電極に対応して一対で構成され、基板１０上に所定の間隔をあけて形成されている。また、この金属配線２０上には、図１（ａ）に示すように、バンプ４０ｎ，４０ｐを介してＬＥＤチップ３０が実装されている。そして、金属配線２０上の所定領域と、金属配線２０，２０間には、図１（ａ）に示すように、接着材料８０が設けられている。金属配線２０の素材としては、例えば銅、銀、金、アルミニウムおよびそれらの合金などが挙げられる。また、金属配線２０の厚さは特に限定されず、任意の厚さで形成することができる。
ＬＥＤチップ３０は、電圧を印加することで発光し、その光により蛍光体を励起させるものである。ＬＥＤチップ３０は、図１（ａ）に示すように、周囲（側面の全周）に密着して光反射性樹脂５０が形成されており、上に蛍光体層６０が形成されている。このように、ＬＥＤチップ３０の周辺に光反射性樹脂５０や蛍光体層６０が形成されている素子のことを、ここでは発光素子と定義する。また、この発光素子は、例えばチップサイズパッケージ（ＣＳＰ：Chip Size Package）と言い換えることもできる。ＬＥＤチップ３０を含む発光素子は、図１（ａ）に示すように、接着材料８０を介して基板１０上および金属配線２０上に接着されている。そして、ＬＥＤチップ３０は、図１（ａ）に示すように、バンプ４０ｎ，４０ｐを介して、一対の金属配線２０と電気的に接続されている。
ここで、図１（ａ）では図示を省略しているものの、ＬＥＤチップ３０は、具体的には図１（ｂ）に示すように、チップ基板３１と、発光を行うチップ構造３２とから構成されている。以下、ＬＥＤチップ３０の具体的構造について、図１（ｂ）を参照しながら説明する。
チップ基板３１は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板材料で形成されればよく、大きさや厚さなどは特に限定されない。このようなチップ基板３１の素材としては、例えばＣ面、Ｒ面、Ａ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコーン、ＺｎＳ，ＺｎＯ，Ｓｉ，ＧａＡｓ、ダイヤモンド、および窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウムなどの酸化物基板が挙げられる。ＬＥＤチップ３０がフリップチップ接合され、チップ基板３１側に蛍光体層が設けられる場合には、チップ基板３１には透光性を有する基板、例えばサファイアや炭化ケイ素などを用いることが好ましい。
チップ構造３２は、例えば図１（ｂ）に示すように、窒化ガリウム系の化合物半導体からなるｎ型半導体層３２ａと活性層３２ｂとｐ型半導体層３２ｃとが積層された構造体のことである。チップ構造３２は、図１（ｂ）に示すように、ｐ型半導体層３２ｃの下面に全面電極３２ｄと、カバー電極３２ｅとが積層されている。また、チップ構造３２は、図１（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層３２ａの下面にｎ側電極３２ｎが設けられ、ｐ型半導体層３２ｃと電気的に接続されるカバー電極３２ｅの下面にｐ側電極３２ｐが設けられている。
なお、ＬＥＤチップ３０は、発光するチップ構造３２を有していればよく、チップ基板３１を備えるものに限られない。例えば、図１（ｃ）に示すように、サファイアを成長基板とし、その上に窒化ガリウム系の化合物半導体からなるチップ構造３２を形成した後、成長基板をＬＬＯ（レーザリフトオフ）などの方法で除去したＬＥＤチップ３０Ａであってもよい。このようにチップ構造３２のみのＬＥＤチップ３０Ａを用いることで、成長基板による吸収を防止することができ、光の取り出し効率の高い発光装置１とすることができる。
バンプ（ｎ側外部接続用電極）４０ｎおよびバンプ（ｐ側外部接続用電極）４０ｐは、ＬＥＤチップ３０と金属配線２０とを接続するためのものである。バンプ４０ｎおよびバンプ４０ｐは、図１（ａ）に示すようにＬＥＤチップ３０の下面に設けられ、図１（ｂ）に示すように、それぞれｎ側電極３２ｎおよびｐ側電極３２ｐと電気的に接続されている。バンプ４０ｎ，４０ｐの素材としては、例えば金、銅、銀、アルミニウム、ニッケルおよびそれらの合金などが挙げられる。また、バンプ４０ｎ，４０ｐの長さは特に限定されないが、金属配線２０上にＬＥＤチップ３０を平らに配置できるように調整する。
なお、ＬＥＤチップ３０と金属配線２０とを接合するための接合部材は、上述のバンプ４０ｎ，４０ｐに限られず、Ａｕ−ＳｎやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕをはじめとするはんだや、銀ペーストなどの導電性接着剤を用いることができる。また、後述する接着材料８０に異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）を用いることにより、接合部材自体を省略することもできる。また、基板１０がフィルム状の樹脂などで、軟性を有する場合には、バンプ４０ｎ，４０ｐを用いての超音波接合が困難であるため、はんだや異方性導電ペーストを用いることが好ましい。加えて、基板１０にポリエチレンテフタレートなどの耐熱性が低いまたは／および熱により変色する材料を用いる場合には、異方性導電ペーストを用いることが好ましい。これにより、はんだなどを用いる場合よりも低温で接合できるため、信頼性よく発光素子を実装することができる。また、基板１０の変色が抑制でき、光取り出しの高い発光装置とすることができる。
光反射性樹脂５０は、ＬＥＤチップ３０から出射された光を反射するためのものである。光反射性樹脂５０は、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ３０の側面の全周、すなわち周囲に形成されている。また、光反射性樹脂５０は、図１（ａ）に示すように、周囲に接着材料８０が形成されており、上に蛍光体層６０が形成されている。発光装置１は、このようにＬＥＤチップ３０の周囲に光反射性樹脂５０を形成することで、当該光反射性樹脂５０によって、ＬＥＤチップ３０の側面から放出される光を反射して蛍光体層６０に入射させることができる。
光反射性樹脂５０の素材としては、絶縁材料を用いることが好ましく、所定の強度を確保するために、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることが好ましい。光反射性樹脂５０としては、具体的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、フッ素樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド、ポリフタルアミドなどにＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２などの反射材を含有させたものを用いることができる。なお、光反射性樹脂５０の素材は、ＬＥＤチップ３０を構成する素材の屈折率よりも小さい屈折率を有するものを用いることが好ましい。
蛍光体層６０は、ＬＥＤチップ３０からの光を励起光として、ＬＥＤチップ３０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６０は、図１（ａ）に示すように平板状に形成されている。また、蛍光体層６０は、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ３０上および光反射性樹脂５０上に連続して形成されている。そして、蛍光体層６０は、図１（ａ）に示すように、側面の全周（周囲）に撥脂部７０が形成されている。
蛍光体層６０は、例えば蛍光体と、当該蛍光体同士を結着させるためのバインダ（結着剤）と、から構成されている。蛍光体としては、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など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、酸窒化物系蛍光体を用いることができる。また、バインダとしては、例えばＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＭＳｉＯ３（なお、Ｍとしては、Ｚｎ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｒ，Ｙなどが挙げられる。）などの透光性無機部材や、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性の樹脂、ガラスなどを用いることができる。ここで、例えば蛍光体層６０に含まれる蛍光体としてＹＡＧ系蛍光体を用い、ＬＥＤチップ３０として青色のＬＥＤチップを用いた場合、これらを混色させることで白色光を生成することができる。なお、蛍光体の粒径は、例えば２．５〜３０μｍの範囲のものを用いることができる。また、蛍光体と前記したバインダとの混合比率は、用途に応じて任意に定めることができる。
なお、蛍光体層６０は、あらかじめ蛍光体とバインダとを混合した材料を所定の形状（例えば、発光素子と略同様の形状のシートなど）に成形された後、ＬＥＤチップ３０に接着されていてもよい。これにより、発光装置１の色ばらつきを低減して生産性を向上させることができる。また、蛍光体をＬＥＤチップ３０上に電着などにより形成した後、透光性の樹脂や無機物のバインダにより結着させて形成したものであってもよい。これにより、発光装置１の色ばらつきを低減して生産性を向上させることができる。蛍光体層６０の形状は、平板状のほか、上面に凹凸や曲面を有していてもよい。また、蛍光体層６０の側面は垂直であってもよいが、傾斜していてもよい。また、蛍光体層６０の平面形状は、矩形や円形など、どのような形状であってもよいが、ＬＥＤチップ３０と略同様の形状であることが好ましい。
撥脂部７０は、図１（ａ）に示すように、蛍光体層６０の側面の全周、すなわち周囲に形成されている。この撥脂部７０は、発光装置１の製造工程において、蛍光体層６０の側面に形成される面であり、接着材料８０が蛍光体層６０に設けられることを防止するためのものである。この撥脂部７０を構成する撥脂材料としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）などのフッ素樹脂コーティング剤や、ＰＴＦＥとＰＦＡの複合塗料を用いることができる。また、撥脂部７０の厚さは、蛍光体層６０の側面からの光を妨げない程度の厚さであれば特に限定されないが、例えば５ｎｍ〜３０μｍの範囲内とすることができ、より好ましくは１００ｎｍ〜２μｍの範囲内とすることができる。
なお、撥脂部７０は、ここでは図１（ａ）に示すように、蛍光体層６０の側面全面に一様に形成されているが、接着材料８０に対する撥脂効果を発揮できるのであれば、例えば蛍光体層６０の側面にまばらに形成されていても構わない。また、撥脂部７０は、製造時に下から這い上がろうとする接着材料８０を撥脂できればいいため、蛍光体層６０の側面のＬＥＤチップ３０に近い一部にのみ、例えば蛍光体層６０の側面の下半分にのみ形成されていても構わない。この場合は、製造工程において用いられる接着材料８０の量を少なめに調整するなどして、製造時に接着材料８０が蛍光体層６０の上半分まで到達しないようにすることが好ましい。また、撥脂部７０は、前述の光反射性樹脂５０の側面の少なくとも一部にも設けられていてもよい。これにより、確実に接着材料８０が蛍光体層６０に設けられることを防止することができる。
接着材料８０は、ＬＥＤチップ３０を含む発光素子と、基板１０および金属配線２０とを接着するとともに、ＬＥＤチップ３０を含む発光素子を基板１０ないし金属配線２０に固定するための、樹脂からなる、もしくは樹脂を基材とする部材である。接着材料８０を設ける位置は特に限定されないが、例えば、図１（ａ）に示すように、金属配線２０上の所定領域と、金属配線２０，２０間に設けられている。また、接着材料８０は、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ３０と蛍光体層６０の境界面よりも下の領域に形成されており、光反射性樹脂５０の周囲を取り囲むように形成されている。
なお、接着材料８０は、発光素子の近傍においてＬＥＤチップ３０と蛍光体層６０の境界面よりも下の領域に形成されていればよい。例えば図１（ａ）に示すように、発光素子の近傍ではＬＥＤチップ３０と蛍光体層６０の境界面よりも下の領域に形成されており、発光素子から離れた部分ではその境界面より高い領域にあってもよい。
接着材料８０としては、ＬＥＤチップ３０と、基板１０および金属配線２０とを接着できるものであれば特に限定されないが、例えば異方性導電ペースト（ＡＣＰ）や、絶縁性の樹脂などを用いることができる。接着材料８０として異方性導電ペーストを用いることにより、チップサイズパッケージと金属配線２０との電気的な接続と固定を同時に行うことができ、好ましい。また、接着材料８０として樹脂を用いる場合は、耐熱性、耐光性の高いシリコーン樹脂を用いることが好ましい。また、接着材料８０には、ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２などの反射材が含まれていることが好ましい。これにより、発光素子に近い部分の光反射率を高めることができ、光取り出しのよい発光装置１とすることができる。
以上のような構成を備える発光装置１は、蛍光体層６０の側面に形成された撥脂部７０が存在することで、製造時にＬＥＤチップ３０と金属配線２０とを接着するために用いられる接着材料８０が前記した撥脂部７０によって撥脂され、蛍光体層６０の側面に接着材料８０が設けられていない、言い換えれば蛍光体層６０の側面が接着材料８０に被覆されずに露出した状態となっている。
これに対して、例えば図２（ａ）に示す比較例の発光装置１０１のように、蛍光体層６０の側面に撥脂部７０が形成されていない場合、製造時に用いられる接着材料８０が蛍光体層６０の側面まで這い上がるため、蛍光体層６０の側面から出射される光の進行が当該接着材料８０によって妨げられ、光の取り出し効率が低下する。一方、本発明に係る発光装置１によれば、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３０から放出され、蛍光体層６０の側面から出射される光の進行が接着材料８０によって妨げられることがないため、光の取り出し効率を向上させることができる。
［発光装置の製造方法］
以下、本発明の第１実施形態に係る発光装置１の製造方法について、図３および図４を参照（適宜図１を参照）しながら説明する。発光装置１の製造方法は、ここでは図３（ａ）〜図３（ｈ）と、図４（ａ）〜図４（ｃ）とにそれぞれ示すように、第１個片化工程と、キャリア貼り付け工程と、光反射性樹脂形成工程と、光反射性樹脂厚さ調整工程と、蛍光体層形成工程と、蛍光体層厚さ調整工程と、バンプ形成工程と、第２個片化工程と、撥脂部形成工程と、発光素子実装工程とを行う。なお、以下では、チップ基板３１上に窒化物半導体を積層したチップ構造３２がマトリクス状に配列されたウェハ状態のＬＥＤチップ３０を予め公知の方法で製造するものとし、当該ＬＥＤチップ３０の製造工程より後の工程について図面を参照して説明する。
以下、本発明の第１実施形態に係る発光装置１の製造方法について、図３および図４を参照（適宜図１を参照）しながら説明する。発光装置１の製造方法は、ここでは図３（ａ）〜図３（ｈ）と、図４（ａ）〜図４（ｃ）とにそれぞれ示すように、第１個片化工程と、キャリア貼り付け工程と、光反射性樹脂形成工程と、光反射性樹脂厚さ調整工程と、蛍光体層形成工程と、蛍光体層厚さ調整工程と、バンプ形成工程と、第２個片化工程と、撥脂部形成工程と、発光素子実装工程とを行う。なお、以下では、チップ基板３１上に窒化物半導体を積層したチップ構造３２がマトリクス状に配列されたウェハ状態のＬＥＤチップ３０を予め公知の方法で製造するものとし、当該ＬＥＤチップ３０の製造工程より後の工程について図面を参照して説明する。
第１個片化工程は、ウェハ状態のＬＥＤチップ３０を個片化する工程である。第１個片化工程では、図３（ａ）に示すように、ウェハ状態のＬＥＤチップ３０をダイシングシート（不図示）に貼付し、ダイシングにより各素子の境界線Ｌ１に沿って切断し、個片化する。
キャリア貼り付け工程は、個片化されたＬＥＤチップ３０をキャリアＣａ上に貼り付ける工程である。キャリア貼り付け工程では、例えば図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３０を、粘着シートＡｓが貼付されたキャリアＣａ上に所定の間隔を空けて配列する。このようにキャリアＣａ上に配列されたＬＥＤチップ３０は、図３（ｂ）に示すように、粘着シートＡｓによってキャリアＣａに貼付され、その位置が保持される。
光反射性樹脂形成工程は、ＬＥＤチップ３０上に光反射性樹脂５０を形成する工程である。光反射性樹脂形成工程では、図３（ｃ）に示すように、樹脂塗布装置Ａｐを用いたポッティング（滴下法）によって、反射材を含有した光反射性樹脂５０をＬＥＤチップ３０の上面および側面に塗布する。
光反射性樹脂厚さ調整工程は、光反射性樹脂５０の厚さを調整する工程である。光反射性樹脂厚さ調整工程では、図３（ｄ）に示すように、研磨機Ｇｒを用いて、予め定めておいた研磨線Ｌ２まで研磨（または研削）し、光反射性樹脂５０を所定の厚さに調整する。なお、ここでは図３（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ３０の上面の位置を研磨線Ｌ２の位置とし、ＬＥＤチップ３０の上面と同じ高さまで光反射性樹脂５０を研磨している。
蛍光体層形成工程は、ＬＥＤチップ３０の上に蛍光体層６０を形成する工程である。蛍光体層形成工程では、図３（ｅ）に示すように、樹脂塗布装置Ａｐを用いたポッティング（滴下法）によって、蛍光体を含有した蛍光体層６０の樹脂材料をＬＥＤチップ３０の上面に塗布する。
蛍光体層厚さ調整工程は、蛍光体層６０の厚さを調整する工程である。蛍光体層厚さ調整工程では、図３（ｆ）に示すように、研磨機Ｇｒを用いて、予め定めておいた研磨線Ｌ３まで研磨（または研削）し、蛍光体層６０を所定の厚さに調整する。これにより、発光装置１の発光色の色調を調整することができる。なお、研磨線Ｌ３の位置は、求める発光色の色調に応じて決定する。
バンプ形成工程は、ＬＥＤチップ３０にバンプ４０ｎ，４０ｐを形成する工程である。バンプ形成工程では、図３（ｇ）に示すように、ＬＥＤチップ３０のｎ側電極３２ｎおよびｐ側電極３２ｐ（図１（ｂ）参照）上に、それぞれバンプ４０ｎおよびバンプ４０ｐを形成する。ここで、バンプ４０ｎ，４０ｐの形成方法は特に限定されず、例えばワイヤボンダや、電解メッキ、無電解メッキなどのメッキ処理によって形成することができる。
第２個片化工程は、光反射性樹脂５０および蛍光体層６０が形成されたＬＥＤチップ３０を個片化する工程である。第２個片化工程では、図３（ｈ）に示すように、光反射性樹脂５０および蛍光体層６０が形成されたＬＥＤチップ３０をダイシングシート（不図示）に貼付し、ダイシングにより各素子の境界線Ｌ４に沿って切断し、個片化する。以上の工程により、ＬＥＤチップ３０を含む発光素子を作成する。
撥脂部形成工程は、蛍光体層６０の側面に撥脂部７０を付着させ、形成する工程である。撥脂部形成工程では、図４（ａ）に示すように、蛍光体層６０の側面に撥脂材料を設け、撥脂部７０を形成する。ここで、撥脂材料を設ける方法は特に限定されず、例えばスピンコート、ディップ、ポッティング、ＭＶＤ（分子気相成長）、スプレーなどの方法によって設けることができる。
発光素子実装工程は、発光素子を金属配線２０上に実装する工程である。発光素子実装工程では、図４（ｂ）に示すように、金属配線２０上の所定領域と、金属配線２０，２０間に接着材料８０を塗布する。次に、発光素子実装工程では、図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ３０と、ＬＥＤチップ３０の周囲に形成された光反射性樹脂５０と、ＬＥＤチップ３０上および光反射性樹脂５０上に設置された蛍光体層６０からなる発光素子を接着材料８０が塗布された金属配線２０上に実装する。
以上のような工程を行う発光装置１の製造方法は、撥脂部形成工程において蛍光体層６０の側面を撥脂処理するため、発光素子実装工程において金属配線２０上にＬＥＤチップ３０を含む発光素子を実装した際に、接着材料８０がＬＥＤチップ３０の上面を越えて蛍光体層６０の側面にまで這い上がろうとした場合であっても、撥脂部７０によって撥脂されることになる。従って、この製造方法によって製造された発光装置１は、ＬＥＤチップ３０と基板１０とを接着する接着材料８０が蛍光体層６０の側面に設けられていない状態となる。
また、前記した発光装置１の製造方法は、ＬＥＤチップ３０の周囲に光反射性樹脂５０が形成された発光素子を用いることで、ＬＥＤチップ３０の側面から放出される光を蛍光体層６０の方向に反射することができる、光反射率の高い発光装置１を製造することができる。
＜その他の実施形態＞
本発明のその他の実施形態について、図５および図６を参照しながら説明する。なお、以下では、前記した発光装置１と重複する構成および製造方法については説明を省略する。
本発明のその他の実施形態について、図５および図６を参照しながら説明する。なお、以下では、前記した発光装置１と重複する構成および製造方法については説明を省略する。
本発明の第２実施形態に係る発光装置１Ａは、図５（ａ）に示すように、平板状の蛍光体層６０Ａの底面積がＬＥＤチップ３０および光反射性樹脂５０の全体の面積よりも大きいことを特徴としている。すなわち、発光装置１Ａは、図５（ａ）に示すように、蛍光体層６０ＡがＬＥＤチップ３０および光反射性樹脂５０の外側にせり出すように形成され、蛍光体層６０Ａと光反射性樹脂５０との間に、面積の違いに応じた段差部が形成されている。なお、このような蛍光体層６０Ａを設けるには、発光装置１Ａの製造方法における蛍光体層形成工程において、ＬＥＤチップ３０上および光反射性樹脂５０上に、当該ＬＥＤチップ３０および光反射性樹脂５０の全体の面積よりも大きい面積を有する蛍光体層６０Ａを形成すればよい。
このような構成を備える発光装置１Ａは、図５（ａ）に示すように、蛍光体層６０ＡがＬＥＤチップ３０および光反射性樹脂５０の外側にせり出しているため、製造時にＬＥＤチップ３０と金属配線２０とを接着するために用いられる接着材料８０の這い上がりがせき止められ、蛍光体層６０Ａの側面に接着材料８０が設けられていない状態となっている。従って、発光装置１Ａによれば、前記した発光装置１と同様に、ＬＥＤチップ３０から放出され、蛍光体層６０Ａの側面から出射される光の進行が接着材料８０によって妨げられることがないため、光の取り出し効率を向上させることができる。
なお、発光装置１Ａは、図５（ａ）に示すように、製造工程において、ＬＥＤチップ３０および光反射性樹脂５０の外側にせり出した蛍光体層６０Ａの下面部分に接触する量の接着材料８０を用いているが、例えば図５（ｂ）に示す第３実施形態に係る発光装置１Ｂのように、接着材料８０の量を少なく調整することで、接着材料８０の這い上がりをより確実に防止することができる。
次に、本発明の第４実施形態に係る発光装置１Ｃは、図６に示すように、発光装置１のように光反射性樹脂５０を備えておらず、ＬＥＤチップ３０の周囲に接着材料８０Ａが直接形成されていることを特徴としている。すなわち、発光装置１Ｃは、図６に示すように、発光素子がＬＥＤチップ３０と、ＬＥＤチップ３０上に設置された蛍光体層６０Ｂとから構成されており、当該蛍光体層６０Ｂの側面に撥脂部７０が形成されている。また、発光装置１Ｃは、図６に示すように、接着材料８０ＡがＬＥＤチップ３０と蛍光体層６０Ｂの境界面よりも下の領域に形成されており、具体的にはＬＥＤチップ３０の周囲を取り囲むように形成されている。このような構成を備える発光装置１Ｃは、前記した発光装置１と同様に、ＬＥＤチップ３０から放出され、蛍光体層６０Ｂの側面から出射される光の進行が接着材料８０Ａによって妨げられることがないため、光の取り出し効率を向上させることができる。
なお、発光装置１Ｃは、図６に示すようにＬＥＤチップ３０の周囲に光反射性樹脂５０が形成されていないため、例えばＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２などの反射材を接着材料８０Ａに含有させ、当該接着材料８０Ａによって、ＬＥＤチップ３０の側面から光を蛍光体層６０Ｂの方向に反射させるように構成することが好ましい。
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、改変など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。
例えば、前記した発光装置１の製造方法では、図３（ａ）〜図３（ｆ）に示すように、第１個片化工程から蛍光体層厚さ調整工程、すなわち発光素子を作成する工程（以下、発光素子作成工程という）を製造方法に含めて説明したが、例えばこの発光素子作成工程を省き、ＬＥＤチップ３０の周囲に光反射性樹脂５０が形成され、かつ、ＬＥＤチップ３０上および光反射性樹脂５０上に蛍光体層６０が形成された発光素子を予め用意し、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、撥脂部形成工程および発光素子実装工程のみを行うこととしても構わない。
また、発光装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、発光ダイオードからなるＬＥＤチップ３０を備えていたが、当該ＬＥＤチップ３０の代わりにレーザーダイオードからなるＬＤチップを備えた構成としても構わない。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１０１ 発光装置
１０ 基板
２０ 金属配線
３０，３０Ａ ＬＥＤチップ
３１ チップ基板
３２ チップ構造
３２ａ ｎ型半導体層
３２ｂ 活性層
３２ｃ ｐ型半導体層
３２ｄ 全面電極
３２ｅ カバー電極
３２ｎ ｎ側電極
３２ｐ ｐ側電極
４０ｎ バンプ（ｎ側外部接続用電極）
４０ｐ バンプ（ｐ側外部接続用電極）
５０ 光反射性樹脂
６０，６０Ａ，６０Ｂ 蛍光体層
７０ 撥脂部
８０，８０Ａ 接着材料
Ａｐ 樹脂塗布装置
Ａｓ 粘着シート
Ｃａ キャリア
Ｇｒ 研磨機
Ｌ１，Ｌ４ 境界線
Ｌ２，Ｌ３ 研磨線
１０ 基板
２０ 金属配線
３０，３０Ａ ＬＥＤチップ
３１ チップ基板
３２ チップ構造
３２ａ ｎ型半導体層
３２ｂ 活性層
３２ｃ ｐ型半導体層
３２ｄ 全面電極
３２ｅ カバー電極
３２ｎ ｎ側電極
３２ｐ ｐ側電極
４０ｎ バンプ（ｎ側外部接続用電極）
４０ｐ バンプ（ｐ側外部接続用電極）
５０ 光反射性樹脂
６０，６０Ａ，６０Ｂ 蛍光体層
７０ 撥脂部
８０，８０Ａ 接着材料
Ａｐ 樹脂塗布装置
Ａｓ 粘着シート
Ｃａ キャリア
Ｇｒ 研磨機
Ｌ１，Ｌ４ 境界線
Ｌ２，Ｌ３ 研磨線
Claims (12)
- 基板に樹脂からなる又は樹脂を基材とする接着材料を介して実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設置された蛍光体層とを備える発光装置の製造方法であって、
前記蛍光体層の側面に、透光性を有し、前記接着材料をはじく撥脂材料を設け、前記蛍光体層の側面に撥脂部を形成する撥脂部形成工程と、
前記ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設置された前記蛍光体層とからなる発光素子を、前記接着材料を用いて前記基板上に実装する発光素子実装工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記発光素子実装工程は、前記ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの周囲に形成された光反射性樹脂と、前記ＬＥＤチップ上および前記光反射性樹脂上に設置された前記蛍光体層からなる前記発光素子を実装すること特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
- 前記ＬＥＤチップ上および前記光反射性樹脂上に、前記ＬＥＤチップおよび前記光反射性樹脂の全体の面積よりも大きい面積を有する前記蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程を、前記撥脂部形成工程より前に行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置の製造方法。
- 前記接着材料は、異方性導電ペースト又は反射材を含有する絶縁性の樹脂である、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記基板は一対の金属配線を備え、
前記発光素子実装工程において、前記一対の金属配線上および前記一対の金属配線の間に前記接着材料が位置して前記発光素子が実装される、請求項４に記載の発光装置の製造方法。 - 前記撥脂材料は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）及びＰＴＦＥとＰＦＡとの複合塗料から選択される請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 基板に樹脂からなる又は樹脂を基材とする接着材料を介して実装されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設置された蛍光体層とを備える発光装置であって、
前記蛍光体層の側面に、透光性を有し、前記接着材料をはじく撥脂材料が付着している撥脂部を備え、
前記接着材料は、前記ＬＥＤチップと前記基板との間、および、前記ＬＥＤチップの周囲に形成され、かつ、前記ＬＥＤチップと前記蛍光体層の境界面よりも下の領域に形成されていることを特徴とする発光装置。 - 前記ＬＥＤチップの周囲に形成された光反射性樹脂を備え、
前記蛍光体層は、前記ＬＥＤチップ上および前記光反射性樹脂上に設置されていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。 - 前記蛍光体層の面積は、前記ＬＥＤチップおよび前記光反射性樹脂の全体の面積よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
- 前記接着材料は、異方性導電ペースト又は反射材を含有する絶縁性の樹脂である、請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記基板は一対の金属配線を備え、
前記一対の金属配線上および前記一対の金属配線の間に前記接着材料が位置して前記ＬＥＤチップが実装されている、請求項１０に記載の発光装置。 - 前記撥脂材料は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）及びＰＴＦＥとＰＦＡとの複合塗料から選択される請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の発光装置。
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