JP6304297B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置の製造方法に関する。
例えば特許文献１（図５０〜図６８参照）には、半導体基板と、半導体基板上に実装された光学素子と、光学素子上に積層された蛍光体層と、光学素子及び蛍光体層の側面を覆う反射樹脂部と、を備える光学装置の製造方法が記載されている。
特開２０１１−０６６１９３号公報
上記特許文献１に記載の光学装置の製造方法では、光学素子シートに蛍光体シートを積層させた後、光学素子シートと蛍光体シートとを一括して切断し、その溝内に反射樹脂層を形成するので、蛍光体層の側面を覆う反射樹脂部を確保するためには、蛍光体シートの切削幅を大きくせざるを得ない。
そこで、本発明の一実施の形態は、発光素子上に設けられる透光性部材の切削量を抑え且つその透光性部材の側面を被覆する被覆部材に十分な肉厚を持たせることができる発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施の形態の発光装置の製造方法は、基板上に第１発光素子と第２発光素子を互いに離間させてフリップチップ実装する第１工程と、第１側面を有する第１透光性部材を前記第１発光素子上に接着し、第２側面を有する第２透光性部材を前記第２側面が前記第１側面と離間し且つ向かい合うように前記第２発光素子上に接着する第２工程と、前記第１側面及び／若しくは前記第２側面を削って第１´側面及び／若しくは第２´側面を露出させる第３工程と、前記第１側面若しくは前記第１´側面、並びに前記第２側面若しくは前記第２´側面を被覆する光反射性の被覆部材を前記基板上に形成する第４工程と、前記第１側面若しくは前記第１´側面と、前記第２側面若しくは前記第２´側面と、の間において、前記基板及び前記被覆部材を切断する第５工程と、を順に備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態の発光装置の製造方法によれば、透光性部材の切削量を抑えながら、透光性部材の側面を被覆する被覆部材に十分な肉厚を持たせることができる。
本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造に使用する基板の一例の概略上面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る発光装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する発光装置及びその製造方法は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
なお、可視波長域は波長が３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲とし、青色域は波長が４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲、緑色域は波長が５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲、黄色域は波長が５６０ｎｍより長く５９０ｎｍ以下の範囲、赤色域は波長が６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲とする。
＜実施の形態１＞
図１Ａ及び図１Ｂは其々、実施の形態１に係る発光装置１００の概略斜視図及び概略断面図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置１００の製造に使用する基板１０の一例の概略上面図である。図３Ａ〜図３Ｅは其々、実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法の第１工程〜第５工程を示す概略断面図である。
なお、図１Ａ，１Ｂ中、発光装置１００における、幅方向をＸ方向、厚さ方向をＹ方向、前後（奥行き）方向をＺ方向として示す。このＸ、Ｙ、Ｚ方向（軸）は其々、他の２方向（軸）と垂直な方向（軸）である。より詳細には、右方向をＸ＋方向、左方向をＸ−方向、上方向をＹ＋方向、下方向をＹ−方向、前方向をＺ＋方向、後ろ方向をＺ−方向としている。Ｙ−方向が当該発光装置１００の実装方向である。Ｚ＋方向が当該発光装置１００の主発光方向である。また、図２及び図３Ａ〜図３Ｅ中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、図１Ａ，１Ｂ中のＸ、Ｙ、Ｚ方向に相当するが、図２及び図３Ａ〜図３Ｅ中ではＸ方向が横方向、Ｙ方向が縦方向、Ｚ方向が上下方向となる。以下、Ｘ方向を第１方向とし、Ｙ方向を第２方向とする。
（発光装置１００）
図１Ａ，１Ｂに示すように、実施の形態１に係る発光装置１００は、小片基板１０１と、導電性接着部材２０と、発光素子３０と、導光部材４０と、透光性部材５０と、光反射性の被覆部材７０１と、を備えている。小片基板１０１は、配線１１１と、その配線１１１を保持する基体１５１と、を有している。発光素子３０は、Ｘ方向に長くＹ方向に短い発光ダイオードチップである。発光素子３０は、導電性接着部材２０を介して、小片基板の配線１１１上にフリップチップ実装されている。透光性部材５０は、母材５５中に波長変換物質６０を含有して成っている。透光性部材５０は、Ｘ方向に長くＹ方向に短い直方体状の小片である。透光性部材５０は、前面視において、発光素子３０の全てを覆い隠す大きさである。透光性部材５０は、導光部材４０を介して発光素子３０上に接着されている。被覆部材７０１は、母材７５中に白色顔料７７を含有して成っている。被覆部材７０１は、小片基板１０１上に形成され、発光素子３０の側面、導光部材４０の側面、及び透光性部材５０の側面を被覆している。被覆部材７０１は、発光素子３０及び透光性部材５０の側方の全周を包囲している。透光性部材５０の前面と被覆部材７０１の前面は、実質的に同一面を構成している。
なお、配線１１１は、後述の配線１１が個片化されたものである。基体１５１は、後述の基体１５が個片化されたものである。被覆部材７０１は、後述の被覆部材７０が個片化されたものである。発光素子３０は、後述の第１発光素子３１若しくは第２発光素子３２を含むものである。透光性部材５０は、後述の第１透光性部材５１若しくは第２透光性部材５２を含むものである。
このような構成を有する発光装置１００は、例えば、回路基板に配線１１１の正極／負極の外部接続端子部を半田付けされ、回路を通じて給電されることにより発光する。このとき、被覆部材７０１の高い光反射性によって、発光素子３０及び透光性部材５０から側方に出射される多くの光が前方へ偏向され、発光装置１００の主たる発光領域は透光性部材５０の前面になる。
（発光装置１００の製造方法）
図２に示すように、基板１０は、複数の発光装置用の小片基板１０１が連結してなる集合基板である。基板１０は、配線１１と、その配線１１を保持する基体１５と、を有している。基体１５には、上面から下面に貫通したＹ方向に長尺な貫通孔Ｓが複数本、Ｘ方向に等間隔に形成されている。基板１０の上面において、２つの貫通孔Ｓに挟まれた領域、より詳細にはその中央部が、後述の第１発光素子３１及び第２発光素子３２を含む発光素子の実装領域となる。２つの貫通孔Ｓに挟まれた領域において、配線１１は、正極／負極の素子接続端子部を基体１５の上面の中央部に、正極／負極の外部接続端子部を基体１５の上面の左／右端部から貫通孔Ｓの側面を経て下面の左／右端部にかけて、並びにこれら端子部間を接続するリード配線部を基体１５の上面に、含んでいる。以上のように、基板１０の２つの貫通孔Ｓに挟まれた領域は、複数の発光装置用の小片基板１０１がＹ方向に連結されて構成されている。そして、２つの貫通孔Ｓ間をＸ方向に切断することで、１つの発光装置の小片基板１０１が個片化される。
図３Ａ〜図３Ｅに示すように、実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法は、以下の第１工程〜第５工程をこの工程番号順に備える。
第１工程は、図３Ａに示すように、基板１０上に第１発光素子３１と第２発光素子３２を互いに離間させてフリップチップ実装する工程である。すなわち、第１発光素子３１と第２発光素子３２の正極／負極の電極を其々、導電性接着部材２０を介して、配線１１の正極／負極の素子接続端子部に接続する。このとき、第１発光素子３１と第２発光素子３２は、上面視矩形状である場合、互いに対向する２側面がＸ方向に、他の互いに対向する２側面がＹ方向に、其々大略平行になるように実装されることが好ましい。より具体的には、例えば、ペースト状態の導電性接着部材（２０）を正極／負極の素子接続端子部に塗布し、その上に第１発光素子３１及び第２発光素子３２を載置して、導電性接着部材（２０）をリフロー炉などでの加熱処理により溶融させた後、冷却して固化させる。なお、本明細書及び図面中の括弧付きの符号は、その構成要素が最終形態に至る前の状態にあることを意味する。
第２工程は、図３Ｂに示すように、第１工程の後、第１側面５１Ｌを有する第１透光性部材５１を第１発光素子３１上に接着し、第２側面５２Ｌを有する第２透光性部材５２を第２側面５２Ｌが第１側面５１Ｌと離間し且つ向かい合うように第２発光素子３２上に接着する工程である。このとき、第１発光素子３１、第２発光素子３２、第１透光性部材５１、及び第２透光性部材５２が上面視矩形状である場合、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２は、その各側面が第１発光素子３１及び第２発光素子３２の各側面と其々大略平行になるように接着されることが好ましい。より具体的には、例えば、基板１０上に実装された第１発光素子３１及び第２発光素子３２上に液状の導光部材（４０）を塗布して、その上に第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２を載置して、導光部材（４０）をオーブンなどでの加熱処理により硬化させる。なお、本明細書における「液状」は、ゾル状、スラリー状を含むものとする。
なお、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２は、例えばシートを小片に切断すなわち個片化することで作製される。このシートの切断には、シートの切断幅を小さくしやすい観点から、非回転刃を用いるのが好ましい。非回転刃としては、例えば引き切り型又は押し切り型のカッターが挙げられる。また、第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌを比較的平坦にするため、非回転刃に超音波を印加することが好ましい。また、後述と同様の理由から、このシートの切断も、乾式の切断装置にて行うことが好ましい。
第３工程は、図３Ｃに示すように、第２工程の後、第１透光性部材の第１側面５１Ｌ及び／若しくは第２透光性部材の第２側面５２Ｌを削って第１´側面５１ＬＳ及び／若しくは第２´側面５２ＬＳを露出させる工程である。より具体的には、例えば、円盤状の回転刃である切削工具９０を、盤面をＸ方向に平行に向けて、Ｙ方向の所定位置すなわち切削工具９０の刃が第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌの少なくとも一方に接触する位置に設定し、基板１０上において、基板１０上面から離間させて、Ｘ方向に走査する。なお、第１´側面５１ＬＳは、第１透光性部材の第１側面５１Ｌを削った後に第１側面５１Ｌに代わって存在する側面である。また、第２´側面５２ＬＳは、第２透光性部材の第２側面５２Ｌを削った後に第２側面５２Ｌに代わって存在する側面である。
第４工程は、図３Ｄに示すように、第３工程の後、第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳ、並びに第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳを被覆する光反射性の被覆部材７０を基板１０上に形成する工程である。より具体的には、例えば、基板１０上における第１発光素子３１、第２発光素子３２、第１透光性部材５１、及び第２透光性部材５２の周囲に、液状の被覆部材７０を充填して、被覆部材７０をオーブンなどでの加熱処理により硬化させる。このとき、例えば、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２が被覆部材７０内に完全に埋め込まれるように被覆部材７０を形成した後、研削若しくはブラストなどによって第１透光性部材５１の上面及び第２透光性部材５２の上面を被覆部材７０から露出させる。このほか、第１透光性部材５１の上面及び第２透光性部材５２の上面が露出するように、第１透光性部材５１の上面及び第２透光性部材５２の上面を金型などで押さえながら、液状の被覆部材７０を充填及び硬化させてもよい。
第５工程は、図３Ｅに示すように、第４工程の後、第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳと、第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳと、の間において、基板１０及び被覆部材７０を切断する工程である。より具体的には、例えば、円盤状の回転刃である切削工具９２を、盤面をＸ方向に平行に向けて、Ｙ方向においては第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳと、第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳと、の間の中央に設定し、Ｘ方向に走査することで、基板１０及び被覆部材７０を切断する。なお、このとき、第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳを被覆する被覆部材７０、並びに第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳを被覆する被覆部材７０の少なくとも一方、好ましくはその両方が残存するように、基板１０及び被覆部材７０を切断する。また、この第５工程では、被覆部材７０の十分な肉厚を確保しやすくする観点から、第４工程完了時における、第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳと、第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳと、の間隔より小さい厚さの切削工具９２を用いることが好ましい。
以上、実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法では、第２工程において、予め分離した第１透光性部材５１と第２透光性部材５２を互いに離間させて第１発光素子３１と第２発光素子３２上に其々接着するので、第１透光性部材５１と第２透光性部材５２を離間させるための切削を必要としない。このため、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の切削量を抑えることができる。また、もし仮に、第２工程完了後の第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌの間隔が不十分であったとしても、第３工程において第１側面５１Ｌ及び／又は第２側面５２Ｌを削ることによって、その間隔を補正することができる。これにより、第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳと、第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳと、の間に充填される被覆部材７０の肉厚を高精度に管理することができる。したがって、実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法によれば、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の切削量を抑えながら、第１透光性部材５１の側面及び第２透光性部材５２の側面を被覆する被覆部材７０に十分な肉厚を持たせることができる。
なお、第１発光素子３１及び第２発光素子３２のフリップチップ実装、言い換えれば導電性接着部材２０の焼成は、比較的高温、例えば発光装置１００の回路基板などへの半田付け時より高温で行われることが多い。このため、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の第１発光素子３１及び第２発光素子３２への接着を、第１発光素子３１及び第２発光素子３２のフリップチップ実装より後に行うことで、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の熱による劣化を抑えることができる。特に、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２が波長変換物質６０を含有する場合には、波長変換物質６０の熱による劣化を抑えることができる。耐熱性の比較的低い波長変換物質６０としては、例えばマンガン賦活フッ化物系蛍光体が挙げられる。しかしながら、基板１０に固着された第１発光素子３１及び第２発光素子３２上に、予め分離した第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２を其々接着する場合、接着技術だけで第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌの間隔を高精度に制御することが難しくなる。本実施形態の第３工程は、このような課題を解決するものでもある。
以下、実施の形態１に係る発光装置１００の製造方法における好ましい形態について詳述する。
図３Ｃに示すように、第３工程において、第２工程完了時における第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌの間隔より大きい厚さの切削工具９０を用いることが好ましい。これにより、第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌを１つの切削工具９０により同時に削ることができる。したがって、第１´側面５１ＬＳと第２´側面５２ＬＳとの間隔を管理しやすく、ひいてはその間に充填される被覆部材７０の肉厚を管理しやすい。また、少ない工数で第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌを削ることができる。
図１Ｂ及び図３Ｂに示すように、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２は其々、母材５５と、母材５５中に含有された波長変換物質６０と、を含んでいる。波長変換物質６０は、第１発光素子３１及び第２発光素子３２の一次光を吸収して、その一次光の波長と異なる波長の二次光を発する。そして、第３工程より前において、第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌは其々、波長変換物質６０の存在により形成される凸部を有している。このような場合には、第３工程において、その凸部を削ぐことが好ましい。第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌにある凸部は、光反射性の被覆部材７０により直接被覆されることで、光の閉じ込め領域を形成し、それにより光損失を生じやすくなる。このため、第３工程において、この凸部を削いで第１´側面５１ＬＳ及び／若しくは第２´側面５２ＬＳを平らに均しておくと良い。
図１Ｂ及び図３Ｂに示すように、波長変換物質６０は、第１蛍光体６１を含んでいる。また、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の母材５５は、シリコーン樹脂又は変性シリコーン樹脂である。そして、第１蛍光体６１は、サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）系蛍光体であることが好ましい。サイアロン系蛍光体は比較的硬質の粒子であり、シリコーン樹脂又は変性シリコーン樹脂は比較的軟質の樹脂である。このため、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の形成時、例えばシートからの個片化時において、サイアロン系蛍光体はシリコーン樹脂又は変性シリコーン樹脂の切断端面より外側にはみ出して残りやすく、第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌに凸部を形成しやすい。よって、第３工程において、その凸部を削いで第１´側面５１ＬＳ及び／若しくは第２´側面５２ＬＳを平らに均す技術的意義が高くなる。
図１Ｂ及び図３Ｂに示すように、波長変換物質６０は、第２蛍光体６２を含んでいる。そして、第２蛍光体６２は、マンガン賦活フッ化物系蛍光体である。このような場合には、第３工程において、乾式の切削装置により第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌを削ることが好ましい。マンガン賦活フッ化物系蛍光体は、スペクトル線幅の比較的狭い発光が得られ色再現性の観点において好ましい反面、水分により劣化しやすい性質を有している。このため、乾式の切削装置により第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌを削ることで、切削水及び／若しくは冷却水などの水分によるマンガン賦活フッ化物系蛍光体の劣化を抑制乃至回避することができる。
図１Ａ、図１Ｂ、及び図３Ａ〜図３Ｅに示すように、第１発光素子３１、第２発光素子３２、第１透光性部材５１、及び第２透光性部材５２の其々の上面視（前面視）形状は、第１方向に延びる２つの長尺側面と、第１方向に垂直な第２方向に延び長尺側面より短い２つの短尺側面と、を含む形状である。このような場合、第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌは、第１方向に延びる長尺側面であることが好ましい。これは、第１透光性部材５１及び第２透光性部材５２の長尺側面を被覆する被覆部材７０の肉厚を管理することが、光取り出し効率の観点において技術的意義が大きいからである。
被覆部材７０の好ましい肉厚を得るために、第１´側面５１ＬＳと第２´側面５２ＬＳとの間隔は、以下のような範囲とするのが良い。下限値としては、側方への漏光を抑えて装置前方に光を効率良く取り出す観点において、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０７ｍｍ以上であることがより好ましい。また、上限値としては、発光装置を薄型又は小型に形成する観点において、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．３２ｍｍ以下であることがより好ましい。
以下、本発明の一実施の形態に係る発光装置の各構成要素について説明する。
（発光装置１００）
発光装置は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。上記実施の形態１の発光装置は、側面発光型（「サイドビュー型」とも呼ばれる）であるが、上面発光型（「トップビュー型」とも呼ばれる）にすることも可能である。側面発光型の発光装置は、実装方向と主発光方向が互いに垂直である。上面発光型の発光装置は、実装方向と主発光方向が互いに平行である。発光装置の前面視形状すなわち主発光方向から見た形状は、適宜選択できるが、矩形状が量産性において好ましい。特に、発光装置が側面発光型である場合の前面視形状は、長手方向と短手方向を有する長方形状が好ましい。一方、発光装置が上面発光型である場合の前面視形状は、正方形状が好ましい。また、第１発光素子及び第２発光素子も発光装置と同様の前面視形状とするのが良い。
（基板１０，小片基板１０１）
基板は、少なくとも、配線と、その配線を保持する基体と、により構成される。このほか、基板は、ソルダーレジスト又はカバーレイなどの絶縁保護膜を含んでいてもよい。小片基板も同様である。
（配線１１，１１１）
配線は、基体の少なくとも上面（前面）に形成され、基体の内部及び／若しくは側面及び／若しくは下面（後面）にも形成されていてもよい。また、配線は、発光素子が実装される素子接続端子部、外部回路と接続される外部接続端子部、及びこれら端子部間を接続するリード配線部などを有することが好ましい。配線は、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、ロジウム、又はこれらの合金で形成することができる。これらの金属又は合金の単層でも多層でもよい。特に、放熱性の観点においては銅又は銅合金が好ましい。また、配線の表層には、接合部材の濡れ性及び／若しくは光反射性などの観点から、銀、白金、アルミニウム、ロジウム、金若しくはこれらの合金などの層が設けられていてもよい。
（基体１５，１５１）
基体は、リジッド基板であれば、樹脂若しくは繊維強化樹脂、セラミックス、ガラス、金属、紙などを用いて構成することができる。樹脂若しくは繊維強化樹脂としては、エポキシ、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン（ＢＴ）、ポリイミドなどが挙げられる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、若しくはこれらの混合物などが挙げられる。金属としては、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、若しくはこれらの合金などが挙げられる。基体は、可撓性基板であれば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどを用いて構成することができる。なお、これらの基材のうち、特に発光素子の線膨張係数に近い物性を有する基材を使用することが好ましい。
（導電性接着部材２０）
導電性接着部材としては、金、銀、銅などのバンプ、銀、金、銅、プラチナ、アルミニウム、パラジウムなどの金属粉末と樹脂バインダを含む金属ペースト、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、低融点金属などのろう材のうちのいずれか１つを用いることができる。
（発光素子３０、第１発光素子３１、第２発光素子３２）
発光素子は、少なくとも半導体素子構造を備え、多くの場合に基板をさらに備える。発光素子としては、例えばＬＥＤチップが挙げられる。発光素子の前面視形状は、矩形、特に正方形状又は一方向に長い長方形状であることが好ましいが、その他の形状であってもよく、例えば六角形状であれば発光効率を高めることもできる。発光素子若しくはその基板の側面は、上面に対して、垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。発光素子は、同一面側に正負（ｐ，ｎ）電極を有することが好ましい。１つの発光装置に搭載される発光素子の個数は１つでも複数でもよい。複数の発光素子は、直列又は並列に接続することができる。半導体素子構造は、半導体層の積層体、即ち少なくともｎ型半導体層とｐ型半導体層を含み、また活性層をその間に介することが好ましい。半導体素子構造は、正負電極及び／若しくは絶縁膜を含んでもよい。正負電極は、金、銀、錫、白金、ロジウム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ニッケル又はこれらの合金で構成することができる。絶縁膜は、珪素、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素の酸化物又は窒化物で構成することができる。発光素子の発光ピーク波長は、半導体材料やその混晶比によって、紫外域から赤外域まで選択することができる。半導体材料としては、波長変換物質を効率良く励起できる短波長の光を発光可能な材料である、窒化物半導体を用いることが好ましい。窒化物半導体は、主として一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される。発光素子の発光ピーク波長は、発光効率、並びに波長変換物質の励起及びその発光との混色関係等の観点から、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましく、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がよりいっそう好ましい。このほか、ＩｎＡｌＧａＡｓ系半導体、ＩｎＡｌＧａＰ系半導体、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化珪素などを用いることもできる。発光素子の基板は、主として半導体素子構造を構成する半導体の結晶を成長可能な結晶成長用基板であるが、結晶成長用基板から分離した半導体素子構造に接合させる接合用基板であってもよい。基板が透光性を有することで、フリップチップ実装を採用しやすく、また光の取り出し効率を高めやすい。基板の母材としては、サファイア、スピネル、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、ガリウム砒素、ガリウム燐、インジウム燐、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、ダイヤモンドなどが挙げられる。なかでも、サファイアが好ましい。基板の厚さは、例えば０．０２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、基板の強度や発光装置の厚さの観点において、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
（導光部材４０）
導光部材は、発光素子と透光性部材を接着し、発光素子からの光を透光性部材に導光する部材である。導光部材の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。具体的なシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂が挙げられる。また、導光部材の母材は、後述の透光性部材の母材と同様のフィラーを含有してもよい。なお、以下、本明細書における「変性樹脂」は、ハイブリッド樹脂を含むものとする。
（透光性部材５０、第１透光性部材５１、第２透光性部材５２）
透光性部材は、発光素子上に設けられ、発光素子から出射される光を装置外部に透過させる部材である。透光性部材は、少なくとも以下のような母材により構成される。また、透光性部材は、以下のような波長変換物質を母材中に含有することで、波長変換部材として機能させることができる。但し、波長変換物質の含有は必須ではない。また、透光性部材は、波長変換物質と例えばアルミナなどの無機物との焼結体、又は波長変換物質の板状結晶などを用いることもできる。
（透光性部材の母材５５）
透光性部材の母材は、発光素子から出射される光に対して透光性を有するものであればよい。なお、「透光性」とは、発光素子の発光ピーク波長における光透過率が、好ましくは６０％以上であること、より好ましくは７０％以上であること、よりいっそう好ましくは８０％以上であることを言う。透光性部材の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂を用いることができる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。具体的なシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂が挙げられる。透光性部材は、これらの母材のうちの１種を単層で、若しくはこれらの母材のうちの２種以上を積層して構成することができる。
透光性部材の母材は、上記樹脂若しくはガラス中に各種のフィラーを含有してもよい。このフィラーとしては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。フィラーは、これらのうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、熱膨張係数の小さい酸化珪素が好ましい。また、フィラーとして、ナノ粒子を用いることで、発光素子の青色光のレイリー散乱を含む散乱を増大させ、波長変換物質の使用量を低減することもできる。なお、ナノ粒子とは、粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒子とする。また、本明細書における「粒径」は、例えば、Ｄ５０で定義される。
（波長変換物質６０）
波長変換物質は、発光素子が発する一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を発する。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光、例えば白色光を発する発光装置とすることができる。波長変換物質は、以下に示す具体例のうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
（第１蛍光体６１、第２蛍光体６２）
第１蛍光体及び第２蛍光体は、以下のような具体例の中から適宜選択することができる。例えば、第１蛍光体は緑色乃至黄色発光する蛍光体とし、第２蛍光体は赤色発光する蛍光体とすることができる。緑色発光する蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＹ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＬｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＴｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）系蛍光体、シリケート系蛍光体（例えば（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えばＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２））、ＳＧＳ系蛍光体（例えばＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ）などが挙げられる。黄色発光の蛍光体としては、αサイアロン系蛍光体（例えばＭｚ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、及びＬａとＣｅを除くランタニド元素）などが挙げられる。このほか、上記緑色発光する蛍光体の中には黄色発光する蛍光体もある。また例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、Ｙの一部をＧｄで置換することで発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることができ、黄色発光が可能である。また、これらの中には、橙色発光が可能な蛍光体もある。赤色発光する蛍光体としては、窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣＡＳＮ又はＳＣＡＳＮ）系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などが挙げられる。このほか、マンガン賦活フッ化物系蛍光体（一般式（Ｉ）Ａ２［Ｍ１−ａＭｎａＦ６］で表される蛍光体である（但し、上記一般式（Ｉ）中、Ａは、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＮＨ４からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、Ｍは、第４族元素及び第１４族元素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａは０＜ａ＜０．２を満たす））が挙げられる。このマンガン賦活フッ化物系蛍光体の代表例としては、マンガン賦活フッ化珪酸カリウムの蛍光体（例えばＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）がある。
（光反射性の被覆部材７０，７０１）
光反射性の被覆部材は、前方への光取り出し効率の観点から、発光素子の発光ピーク波長における光反射率が、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがよりいっそう好ましい。さらに、被覆部材は、白色であることが好ましい。よって、被覆部材は、母材中に白色顔料を含有してなることが好ましい。被覆部材は、硬化前には液状の状態を経る。被覆部材は、トランスファ成形、射出成形、圧縮成形、ポッティングなどにより形成することができる。
（被覆部材の母材７５）
被覆部材の母材は、樹脂を用いることができ、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。具体的なシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂が挙げられる。また、被覆部材の母材は、上記の透光性部材の母材と同様のフィラーを含有してもよい。
（白色顔料７７）
白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、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、珪酸マグネシウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムのうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。白色顔料の形状は、特に限定されず、不定形若しくは破砕状でもよいが、流動性の観点では球状が好ましい。また、白色顔料の粒径は、例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下程度が挙げられるが、光反射や被覆の効果を高めるためには小さい程好ましい。光反射性の被覆部材中の白色顔料の含有量は、適宜選択できるが、光反射性及び液状時における粘度などの観点から、例えば１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下が好ましく、２０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下がより好ましく、３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下がよりいっそう好ましい。なお、「ｗｔ％」は、重量パーセントであり、光反射性の被覆部材の全重量に対する当該材料の重量の比率を表す。
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
＜実施例１＞
実施例１の発光装置は、図１Ａ，１Ｂに示す発光装置１００の構造を有する、幅（横）１．８ｍｍ、厚さ（縦）０．３２ｍｍ、奥行き０．７０ｍｍの側面発光型のＬＥＤである。
小片基板１０１の大きさは、幅（横）１．８ｍｍ、厚さ（縦）０．３２ｍｍ、奥行き０．３６ｍｍである。基体１５１は、ＢＴ樹脂製（例えば三菱瓦斯化学社製：ＨＬ８３２ＮＳＦ ｔｙｐｅＬＣＡ）の直方体状の小片である。正負一対の配線１１１は、基体１５１側から銅／ニッケル／金が積層されて成っている。正／負一対の配線１１１は其々、基体１５１の前面の横方向の中央側に形成された素子接続端子部と、リード配線部と、後述の被覆部材７０１から左／右に露出され、基体１５１の前面の左／右端部から側面を経て後面の左／右端部にかけて形成された外部接続端子部と、を含んでいる。なお、素子接続端子部は、銅層が奥行き０．０４ｍｍの突起を含んでいる。
正負一対の配線１１１の素子接続端子部上には、１つの発光素子３０が導電性接着部材２０を介してフリップチップ実装されている。発光素子３０は、サファイア基板上に窒化物半導体のｎ型層、活性層、ｐ型層が順次積層された、青色（発光ピーク波長４５２ｎｍ）発光可能な、幅（横）１．１ｍｍ、厚さ（縦）０．２ｍｍ、奥行き０．１２ｍｍの直方体状のＬＥＤチップである。導電性接着部材２０は、奥行き０．０１５ｍｍの金−錫系半田（Ａｕ：Ｓｎ＝７９：２１）である。
発光素子３０上には、透光性部材５０が導光部材４０を介して接着されている。透光性部材５０は、フィラーとして酸化珪素のナノ粒子を含有するフェニル−メチルシリコーン樹脂である母材５５中に、波長変換物質６０としてユーロピウム賦活βサイアロンの第１蛍光体６１及びマンガン賦活フッ化珪酸カリウムの第２蛍光体６２と、を含有する、幅（横）１．２１ｍｍ、厚さ（縦）０．２４ｍｍ、奥行き０．１６ｍｍの直方体状の小片である。透光性部材５０は、発光素子３０側から、母材５５と第１蛍光体６１からなる層、母材５５と第２蛍光体６２からなる層、母材５５からなる層、が積層されて成っている。導光部材４０は、奥行き０．００５ｍｍのジメチルシリコーン樹脂の硬化物である。
小片基板１０１の前面上には、発光素子３０及び透光性部材５０の側方の全周を包囲するように、光反射性の被覆部材７０１が形成されている。被覆部材７０１は、幅（横）１．３５ｍｍ、厚さ（縦）０．３２ｍｍであって、フェニル−メチルシリコーン樹脂の硬化物である母材７５中に、白色顔料７７として酸化チタンを６０ｗｔ％含有して成っている。被覆部材７０１は、発光素子３０の側面、導光部材４０の側面、及び透光性部材５０の側面を直接被覆している。被覆部材７０１の前面は、透光性部材５０の前面と実質的に同一面を構成している。
このような実施例１の発光装置は、以下のように作製される。なお、本実施例１では、図２に示す構造の基板１０を用いる。
（第１工程）
基板１０上に、第１発光素子３１と第２発光素子３２を含む複数個の発光素子を、縦方向すなわちＹ方向に互いに離間させて並べて、其々フリップチップ実装する。より具体的には、基板１０の配線１１の各素子接続端子部上に導電性接着部材２０となる金−錫系半田のペーストを塗布し、その上に各発光素子を載置した後、リフロー（最高到達温度３２０℃）により、金−錫系半田を溶融、固化させればよい。このとき、各発光素子は、横方向すなわちＸ方向に長尺であるように、すなわち互いに長尺側面を向かい合わせて並べられる。第１発光素子３１と第２発光素子３２の間隔（中心間距離）は、０．３７ｍｍである。
（第２工程）
次に、各発光素子上に透光性部材を導光部材を介して接着することにより、複数の発光構造体を形成する。すなわち、少なくとも、第１発光素子３１上に第１透光性部材５１を導光部材４０を介して接着し、第２発光素子３２上に第２透光性部材５２を導光部材４０を介して接着する。このとき、第１透光性部材５１の長尺側面の１つである第１側面５１Ｌと、第２透光性部材５２の長尺側面の１つである第２側面５１Ｌと、を互いに離間させ且つ向かい合わせる。より具体的には、第１発光素子３１、第２発光素子３２上に導光部材４０となる液状樹脂を其々塗布し、その上に第１透光性部材５１、第２透光性部材５２を其々載置した後、オーブンで加熱して樹脂を硬化させればよい。ここで、第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌの間隔は、０．０８〜０．０９ｍｍである。なお、各透光性部材は、母材５５と第１蛍光体６１からなる第１シート、母材５５と第２蛍光体６１からなる第２シート、及び母材５５からなる第３シートをこの順に熱圧着により貼り合わせたシートを、超音波カッターを切断刃として具備する乾式の切断装置を用いて、小片に切断して作製する。なお、このとき、第１側面５１Ｌ及び第２側面５２Ｌは、主としてβサイアロンの第１蛍光体６１の存在により形成される凸部を有している。
（第３工程）
次に、各発光構造体における透光性部材の長尺側面を削る。すなわち、少なくとも、第１透光性部材の第１側面５１Ｌ及び／若しくは第２透光性部材の第２側面５２Ｌを削って第１´側面５１ＬＳ及び／若しくは第２´側面５２ＬＳを露出させる。より具体的には、乾式の切削装置に具備される厚さ０．１３ｍｍのダイシングブレードである切削工具９０を、ブレードの盤面をＸ方向に平行に向けて、Ｙ方向においては切削工具９０の刃が第１側面５１Ｌと第２側面５２Ｌの少なくとも一方に接触する位置に設定し、基板１０上においてＸ方向に走査すればよい。これにより、第１´側面５１ＬＳ及び第２´側面５２ＬＳは、凸部を削がれて均される。なお、この後、各発光構造体における透光性部材の短尺側面も同様に削ってもよい。
（第４工程）
次に、各発光構造体の側面を被覆する光反射性の被覆部材７０を基板１０上に形成する。より具体的には、トランスファ成形機を用いて、Ｙ方向に並ぶ複数の発光構造体を１つの直方体状ブロックの被覆部材７０で完全に埋め込むように、基板１０上に被覆部材７０を成形する。そして、研削装置を用いて、その被覆部材７０を上方から研削して、各透光性部材の上面を露出させればよい。
（第５工程）
最後に、各発光構造体間の基板１０と被覆部材７０を切断して発光装置１００を個片化する。より具体的には、厚さ０．０５ｍｍのダイシングブレードである切削工具９２を、ブレードの盤面をＸ方向に平行に向け、Ｙ方向においては第１側面５１Ｌ若しくは第１´側面５１ＬＳと、第２側面５２Ｌ若しくは第２´側面５２ＬＳと、の間の中央に設定し、Ｘ方向に走査することにより、基板１０及び被覆部材７０を切断すればよい。
本発明の一実施の形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、プロジェクタ装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置などに利用することができる。
１０…基板（集合基板）
Ｓ…貫通孔
１０１…小片基板
１１…配線
１１１…配線（個片化後）
１５…基体
１５１…基体（個片化後）
２０…導電性接着部材
３０…発光素子
３１…第１発光素子
３２…第２発光素子
４０…導光部材
５０…透光性部材
５１…第１透光性部材
５１Ｌ…第１側面
５１ＬＳ…第１´側面
５２…第２透光性部材
５２Ｌ…第２側面
５２ＬＳ…第２´側面
５５…透光性部材の母材
６０…波長変換物質
６１…第１蛍光体
６２…第２蛍光体
７０…光反射性の被覆部材
７０１…光反射性の被覆部材（個片化後）
７５…光反射性の被覆部材の母材
７７…白色顔料
９０，９２…切削工具
１００…発光装置

Claims (7)

  1. 基板上に第１発光素子と第２発光素子を互いに離間させてフリップチップ実装する第１工程と、
    第１側面を有する第１透光性部材を前記第１発光素子上に接着し、第２側面を有する第２透光性部材を前記第２側面が前記第１側面と離間し且つ向かい合うように前記第２発光素子上に接着する第２工程と、
    前記第１側面及び／若しくは前記第２側面を削って第１´側面及び／若しくは第２´側面を露出させる第３工程と、
    前記第１側面若しくは前記第１´側面、並びに前記第２側面若しくは前記第２´側面を被覆する光反射性の被覆部材を前記基板上に形成する第４工程と、
    前記第１側面若しくは前記第１´側面と、前記第２側面若しくは前記第２´側面と、の間において、前記基板及び前記被覆部材を切断する第５工程と、を順に備える、発光装置の製造方法。
  2. 前記第３工程において、前記第２工程完了時における前記第１側面と前記第２側面の間隔より大きい厚さの切削工具を用いる、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記第１透光性部材及び前記第２透光性部材が其々、母材と、前記母材中に含有された、前記第１発光素子及び前記第２発光素子の一次光を吸収して前記一次光の波長と異なる波長の二次光を発する波長変換物質と、を含み、
    前記第３工程より前において、前記第１側面及び前記第２側面が其々、前記波長変換物質の存在により形成される凸部を有しており、
    前記第３工程において、前記凸部を削ぐ、請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記母材が、シリコーン樹脂又は変性シリコーン樹脂であって、
    前記波長変換物質が、第１蛍光体を含み、
    前記第１蛍光体が、サイアロン系蛍光体である、請求項３に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記第１透光性部材及び前記第２透光性部材が其々、母材と、前記母材中に含有された、前記第１発光素子及び前記第２発光素子の一次光を吸収して前記一次光の波長と異なる波長の二次光を発する波長変換物質と、を含み、
    前記波長変換物質が、第２蛍光体を含み、
    前記第２蛍光体が、マンガン賦活フッ化物系蛍光体であって、
    前記第３工程において、乾式の切削装置により前記第１側面及び／若しくは前記第２側面を削る、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第１透光性部材、及び前記第２透光性部材の其々の上面視形状が、第１方向に延びる２つの長尺側面と、前記第１方向に垂直な第２方向に延び前記長尺側面より短い２つの短尺側面と、を含む形状であり、
    前記第１側面及び前記第２側面が前記長尺側面である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記第１´側面と前記第２´側面との間隔が、０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
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