JP6264862B2

JP6264862B2 - 発光装置の製造方法

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Publication number: JP6264862B2
Application number: JP2013247566A
Authority: JP
Inventors: 公博宮本; 篤史板東
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015106620A

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

集合基板を個片化して複数の発光装置とする発光装置の製造方法が知られている（特許文献１、２参照）。

特開２０１２−１８２１８０号公報特開２０１３−０５８６９５号公報

ところで、発光装置の光の取り出し効率は、光取り出し面（例：封止部材の表面）がレンズ状に形成されることにより高められることが一般に知られている。しかしながら、集合基板を個片化して複数の発光装置とする上記従来の製造方法では、光取り出し面が平面状に形成されてしまい、これをレンズ状に形成することができないという問題があった。

そこで、本発明は、集合基板を個片化して複数の発光装置とする発光装置の製造方法において、光取り出し面がレンズ状に形成された発光装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、本発明は、集合基板を個片化して複数の発光装置とする発光装置の製造方法であって、発光素子載置領域が溝部に囲まれた集合基板を準備する工程と、前記発光素子載置領域に樹脂を滴下することにより前記溝部に縁が位置する凸レンズを形成する工程と、前記溝部で集合基板を個片化する工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法である。

本発明によれば、集合基板を個片化して複数の発光装置とする発光装置の製造方法において、光取り出し面がレンズ状に形成されるため、光取り出し面での全反射が抑制された光取り出し効率に優れる発光装置を容易に製造することができる。

本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

［本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法］
図１−１、１−２、１−３は、本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。

図１に示すように、本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法は、集合基板１０を個片化して複数の発光装置１００とする発光装置の製造方法であって、発光素子載置領域１２が溝部１４に囲まれた集合基板１０を準備する工程（第１工程）と、発光素子載置領域１２に樹脂２０を滴下することにより溝部１４に縁が位置する凸レンズＹを形成する工程（第２工程）と、溝部１４で集合基板１０を個片化する工程（第３工程）と、を有する発光装置の製造方法である。

以下、順に説明する。

（第１工程）
まず、図１−１に示すように、発光素子載置領域１２が溝部１４に囲まれた集合基板１０を準備する。集合基板１０は樹脂成形体１６を含むリードフレーム基板で、溝部１４は樹脂成形体１６に形成されている。樹脂成形体１６は凹部Ｘを有しており、発光素子載置領域１２は樹脂成形体１６が有する凹部Ｘの内部底面に形成されている。他方、溝部１４は、樹脂成形体１６が有する凹部Ｘの外部上面に形成されている。樹脂成形体１６が有する凹部Ｘの形状や発光素子載置領域１２の形状は特に限定されない。

リードフレーム基板の材料は特に限定されないが、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子から発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、打ち抜き加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。リードフレームは、通常、均一な膜厚で形成されているが、部分的に厚く又は薄く形成されていてもよい。

樹脂成形体１６を含む集合基板１０としては、リードフレーム等の金属基板のほかに、セラミック、ガラスエポキシ、ガラス等の絶縁性基板を用いることもできる。

樹脂成形体１６の成形材料には、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂のほか、液晶ポリマー、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂を用いることができる。また、成形材料中に酸化チタンなどの白色顔料などを混合して、樹脂成形体１６の凹部Ｘ内における光の反射率を高めることもできる。なお、本実施形態のように、樹脂成形体１６が凹部Ｘを有する場合においては、樹脂成形体１６を光の反射率の高い材料とすることで、光取り出し面での反射光が樹脂２０に覆われている凹部Ｘの外部上面で反射されやすくなるため、光取り出し効率が向上する。

樹脂成形体１６は、例えば射出成形、ポッティング成形、樹脂印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形したものを用いることができる。

発光素子載置領域１２には、発光素子３０が載置される。発光素子載置工程は、第１工程に含まれてもよいし、第１工程と第２工程の間に発光素子載置工程を有することもできる。発光素子載置領域１２に載置される発光素子３０には、例えば発光ダイオードチップを用いることができる。発光ダイオードは、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅ、窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）、ＧａＰ等を用いることができる。溝部１４に囲まれる発光素子載置領域１２の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。１つである場合は、１つの発光素子載置領域１２に対して１つの凸レンズＹが形成され、複数である場合は、複数の発光素子載置領域１２に対して１つの凸レンズＹが形成される。

溝部１４は、ブレードの刃先角や刃幅を適宜選定することにより、様々な形状に形成することができる。溝部１４の内壁上端の角は、多少のＲ形状を有していてもよいが、直角あるいは直角に近い形状であることが好ましい。このようにすれば、溝部１４の内壁上端をエッジ部分としてより一層機能させ後述する樹脂２０を堰止めることが容易になるため、凸レンズＹを十分な高さに容易に形成することができる。

溝部１４は、樹脂成形体１６を成形する際に、金型にてあらかじめ形成しておいてもよいが、樹脂成形体１６の成形後にブレード等を用いて形成することが好ましい。ブレードを用いて形成された溝部１４は、金型にてあらかじめ形成する場合よりも溝部１４の内壁上端の角を直角あるいは直角に近い形状にすることができるため（換言すると、Ｒ形状になることを抑制できるため）、凸レンズＹを十分な高さに容易に形成することができる。

（第２工程）
次に、図１−２に示すように、発光素子載置領域１２に樹脂２０を滴下する。滴下された樹脂２０は、樹脂成形体１６の凹部Ｘの内部に充填され、発光素子３０を封止する。樹脂２０は、樹脂成形体１６の凹部Ｘの内部が充たされると、凹部Ｘの内部から溢れ出し、凹部Ｘの外部上面に拡がる。しかし、凹部Ｘの外部上面に形成されている溝部１４にまで達すると、自らの表面張力により拡がりを止め、発光素子載置領域１２の上方に向けて凸状に盛り上がる。これにより、凹部Ｘの外部上面の溝部１４に縁が位置する凸レンズＹが形成される。溝部１４に縁が位置する凸レンズＹは、上面視における発光装置１００の外形寸法が、凸レンズＹの外形寸法とほぼ等しくなるため、発光装置１００の外形寸法に対して最大限大きな凸レンズを設けることが可能となり、光の取り出し効率が向上するとともに、発光装置１００を小型化することができる。

発光素子載置領域１２が凹部Ｘの内部底面に形成されている場合、樹脂２０の滴下は、樹脂成形体１６の凹部Ｘの内部が充たされた時点で一度中断してもよい。この場合は、樹脂成形体１６の凹部Ｘの内部に充填された樹脂２０を硬化した後、樹脂２０の滴下を再開する。このようにすれば、樹脂成形体１６の凹部Ｘの内部に充填される樹脂とこの樹脂の上において凸状に盛り上がる樹脂とに別個の材料を用いたり、一方の樹脂にのみフィラーを含有させたり、双方の樹脂に異なるフィラーを含有させたりすることが可能となり、双方の樹脂層で効率よく個別の機能を発揮させることができる。

樹脂２０の材料は、絶縁性を有し、発光素子３０から出射される光を透過可能であり、固化前は流動性を有する材料であればよい。具体的には、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐候性に優れ、固化後の体積収縮が少ないため好ましい。

樹脂２０に含有させることができるフィラーには、例えば蛍光体や拡散材などを用いることができる。

蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。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）、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−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。特に、青色発光素子に組み合わせて白色発光させる蛍光体としては、青色で励起されて黄色のブロードな発光を示す蛍光体を用いることが好ましい。

蛍光体は、複数の種類の蛍光体を組み合わせて用いても良い。例えば、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ：Ｅｕ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｚｎ：Ｃｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＢ_ｘＮ_３＋ｘ：Ｅｕ、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ及びＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕなどの蛍光体を所望の色調に適した組み合わせや配合比で用いて、演色性や色再現性を調整することもできる。

拡散剤としては、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラック等が挙げられる。

ここで、蛍光体は樹脂２０に含有させるのみに限らず、第２工程の前に、発光素子３０の表面に蛍光体を含む蛍光体層を形成する工程を別に設けてもよい。この場合、蛍光体層を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スプレー法、電着法、静電塗装法を用いることができる。あるいは樹脂２０に蛍光体を分散させた材料から成る蛍光体シート、蛍光体含有ガラス板等を、接着剤等を用いて発光素子３０に接着してもよい。蛍光体としては、上述したように、当該分野で公知のものを使用することができる。

（第３工程）
次に、図１−３に示すように、溝部１４で集合基板１０を個片化する。個片化は、例えば、図１−３にて切断線Ｚで示した箇所をブレードなどで切断することにより行う。個片化の態様は特に限定されないが、溝部１４の一部領域を残して個片化すれば、凸レンズＹの表面に傷を付けることがなく個片化を行うことができる。なお、溝部１４の一部領域を残して個片化する場合は、例えば、個片化に際して、溝部１４の形成時に用いたブレードよりも細いブレードを用いる。

溝部形成時と個片化時の切断を、それぞれブレードでの切断により行う場合において、溝部１４の一部領域を残して集合基板１０を個片化すれば、溝部１４以外の位置で個片化するよりも、ブレードの消耗を低減することができる。また、図面上では溝部１４の幅を誇張して図示しているが、実際には溝部１４の幅は狭いので、上面視における発光装置１００の外形寸法が凸レンズＹ（樹脂２０）の大きさにほぼ等しくなる。このため、発光装置１００を小型化することができるとともに、集合基板１０から得ることができる発光装置１００の数を増やすことができるため、量産性を向上させることができる。

以上説明した本発明の実施形態１によれば、集合基板１０を個片化して複数の発光装置１００とする発光装置の製造方法において、発光素子載置領域１２の上方に凸レンズＹを形成することができる。したがって、光取り出し面が曲面状に形成された発光装置１００を提供することが可能となる。よって、光取り出し面での全反射が抑制された光取り出し効率に優れる発光装置１００を製造することができる。

［本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法］
図２−１、２−２、２−３は、本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法を説明する模式図である。各図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図（平面図中のＡ−Ａ断面の一部を拡大した図）である。

図２−１、２−２、２−３に示すように、本発明の実施形態２に係る発光装置の製造方法は、集合基板１０がセラミック基板１８を含み、溝部１４がセラミック基板１８に形成されている点で、本発明の実施形態１に係る発光装置の製造方法と相違する。

（第１工程）
図２−１に示すように、発光素子載置領域１２が溝部１４に囲まれた集合基板１０を準備する。集合基板１０はセラミック基板１８を含んでおり、溝部１４はセラミック基板１８に形成されている。溝部１４は、例えばブレードを用いて形成する。

溝部１４の側面は、溝部１４の側面の上部から溝部１４の側面の中間まで鉛直面が形成されており、該中間から溝部１４の底部まで断面視Ｖ字状の傾斜面が形成されている。このような形状を有する溝部１４は、溝部１４の略半分の深さに相当する高さだけ側面が傾斜しているベベルカット用刃を入れてハーフダイシングすることにより形成することができる。
（第２工程）
次に、図２−２に示すように、発光素子載置領域１２に樹脂２０を滴下する。滴下された樹脂２０は、集合基板１０の上面に拡がる。しかし、集合基板１０の上面に形成されている溝部１４にまで達すると、自らの表面張力により拡がりを止め、発光素子載置領域１２の上方に向けて凸状に盛り上がる。これにより、発光素子載置領域１２の上方に凸レンズＹが形成される。

（第３工程）
図２−３に示すように、溝部１４で集合基板１０を個片化する。個片化は、切断線Ｚで示した箇所（Ｖ字状の最深部）をブレイク加工で切断することにより行う。個片化をブレイク加工で行うことにより個片化時に切削粉が発生しないため、凸レンズへの切削粉等のごみの付着が抑制される。

実施形態２の場合によっても、実施形態１の場合と同様に、発光素子載置領域１２の上方に凸レンズＹを形成して、光取り出し面がレンズ状に形成された発光装置２００を提供することが可能となり、光取り出し面での全反射が抑制された光取り出し効率に優れる発光装置２００を製造することができる。

なお、上記のとおり、本発明の実施形態１、２に係る発光装置の製造方法によれば、凸レンズＹを個片化された後に個別に形成するのではなく、個片化される前に連続的に形成することができるため、凸レンズＹが形成された発光装置の製造コストを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。

１０集合基板
１２発光素子載置領域
１４溝部
１６樹脂成形体
１８セラミック基板
２０樹脂
３０発光素子
１００発光装置
２００発光装置
Ｘ凹部
Ｙ凸レンズ
Ｚ切断線

Claims

集合基板を個片化して複数の発光装置とする発光装置の製造方法であって、
発光素子載置領域が溝部に囲まれた集合基板を準備する工程と、
前記発光素子載置領域に樹脂を滴下することにより前記溝部に縁が位置する凸レンズを形成する工程と、
前記溝部で集合基板を個片化する工程と、を有し、
前記集合基板は樹脂成形体を含み、
前記溝部は、前記樹脂成形体に形成されている発光装置の製造方法。
前記溝部で集合基板を個片化する工程は、前記溝部の一部領域を残して個片化する工程である請求項１に記載の発光装置の製造方法。
前記集合基板はセラミック基板を含む請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
前記集合基板はリードフレーム基板を含む請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
前記集合基板は、前記発光素子載置領域を有する底面を備えた凹部を有し、
前記凸レンズを形成する前に、前記凹部に蛍光体を含む樹脂を充填する工程を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。