JP6331376B2 - 発光装置の製造方法及び発光装置 - Google Patents
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Description
まず、基板の上面に、フリップチップタイプの発光素子を実装する。
次に、波長変換層形成用の未硬化樹脂を発光素子の上面に所定量供給する。
続いて、発光素子の上面より若干大きい透光性板状部材を搭載して樹脂を硬化する。
その後、波長変換層の側面、透光性板状部材の側面を覆う光反射性部材を形成する。
基板上に、複数の発光素子を一方向に所定の間隔で実装する実装工程と、
前記実装した複数の発光素子を覆い前記一方向に連続した第1樹脂層を形成する第1樹脂形成工程と、
前記複数の発光素子の間に前記第1樹脂層の表面から前記基板に達する溝を前記一方向に交差する方向に形成する溝形成工程と、
前記溝にそれぞれ第2樹脂を充填する第2樹脂充填工程と、を含むことを特徴とする。
基板上に、複数の発光素子を一方向に所定の間隔で実装する実装工程と、
前記実装した複数の発光素子を覆う第1樹脂層をスクリーン印刷により形成する第1樹脂形成工程と、
前記複数の発光素子の間に前記第1樹脂層の表面から前記基板に達する溝を前記一方向に交差する方向に形成する溝形成工程と、
前記溝にそれぞれ第2樹脂を充填する第2樹脂充填工程と、を含むことを特徴とする。
基板と、基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられ前記発光素子を覆う第1樹脂層と、該第1樹脂の周りに第1樹脂の側面に設けられた第2樹脂層とを含む発光装置であって、
前記第1樹脂層の側面は、第1側面と、第2側面とを有し、前記第1側面と前記第2側面は、基板に対する傾斜角が異なることを特徴とする。
基板と、基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられ前記発光素子を覆う第1樹脂層と、該第1樹脂の周りに第1樹脂の側面に設けられた第2樹脂層とを含む発光装置であって、
前記第1樹脂層の側面は、第1側面と、第2側面とを有し、前記第1側面及び前記第2側面はの少なくとも一方が、前記基板側の傾斜角が前記基板から離れた位置の傾斜角より小さいことを特徴とする。
また、本発明に係る発光装置によれば、安価で輝度の高い発光装置を提供することができる。
本実施形態の発光装置100は、図2に示すように、基板5の上に発光素子2、半導体素子3を覆う透光性の第1樹脂層20、第1樹脂層20の周りに設けられた第2樹脂層30を備える。第2樹脂層30は、第1樹脂層20の上面を除く基板5の上面全体を覆っている。発光装置100において、第2樹脂層30に囲まれて露出した第1樹脂層20の上面により発光面が構成される。以上のように構成された発光装置100は、発光面が第2樹脂層30に囲まれていることから、発光素子により発光した光を効率よく発光面から出射させることができ、高い正面輝度が得られる。
本実施形態の発光装置の製造方法は、集合基板上に複数の発光装置を一括して作製した後、個々の発光装置ごとに分離する製造方法であり、以下のように構成される。
図1Aに示すように、個々の発光装置に対応する単位領域1にそれぞれ負電極13と正電極16が形成された集合基板10を準備する。集合基板10は、マトリクス状に配置された複数の単位領域1を含む。各単位領域1は、それぞれ長方形の領域からなり、各単位領域1において、長手方向に発光素子2と半導体素子3が並んで設けられる。以下、各単位領域1において、図1に示すように発光素子2が設けられる領域を第1領域1aといい、半導体素子3が設けられる領域を第2領域1bという。ここで、マトリクス状に複数の単位領域1が配置されたとは、単位領域1の長手方向に直交する方向(第1方向)に複数の単位領域1が配置され、単位領域1の長手方向(第2方向)にも複数の単位領域1が配置されていることをいう。
さらに、第2延伸電極11bは幅が広くなった複数のバンプ接続部を有している。
第2負電極12と第2正電極15は、単位領域1の長手方向の中心線に対して線対称に形成されている。
以上のように、集合基板10の単位領域1において、負電極13と正電極16とを分離する所定の幅の分離部を除いて、負電極13又は正電極16のいずれかの電極が形成されている。
集合基板10の各単位領域1にそれぞれ発光素子2を実装する。
ここではまず、図1Bに示すように、発光素子2のn電極が単位領域1の第1負電極11に接続され、発光素子2のp電極が単位領域1の第1正電極14に接続されるように発光素子2を各単位領域1の第1領域1aに実装する。
次に、図1Cに示すように、第1方向に配列された単位領域1に実装した複数の発光素子2を一括して覆う第1樹脂層20を一方向に連続して(例えば、帯状に)形状に形成する。第1樹脂層の材料には、YAG系蛍光体を含有させたシリコーン樹脂を用いることができる。この第1樹脂層20は、例えばスクリーン印刷により形成する。このような形成方法により第1樹脂層20を形成することにより、おおよそ高低差がないものの、第1樹脂層20の上面にわずかな凹凸が形成される。つまり、発光素子2の上に形成された第1樹脂層20の表面が高くなり(凸部)、発光素子2間の表面が低くなる(凹部)。スクリーン印刷により第1樹脂層20を形成する場合、例えば、印刷時に用いる樹脂ペースト(硬化前の樹脂)の粘度は、例えば、200〜600Pa・s、好ましくは、400Pa・s程度に調整する。このような粘度に調整することにより、第1樹脂層20の上面に凹凸、特に凹部と凸部の高低差が明確になり、かつ凸部上面の形状が精度よく規定される。この凸部上面の形状が発光装置の発光面の形状となるため、発光面の形状がそろった発光装置を量産することができる。
その後、第1樹脂層を加熱硬化する。
本実施形態では、第1樹脂層をスクリーン印刷で形成することとしたが、本発明は、一方向に連続して発光素子を被覆する第1樹脂層を形成できるものであればこれに限られるものではなく、例えば、金型を用いたトランスファーモールドやコンプレッションモールド、スプレー等で形成することもできる。そのほか、別途形成したシート状の樹脂を用いることもできる。
次に、半導体素子3を単位領域1の第2領域1bにそれぞれ実装する。
半導体素子3は、第2領域1bに位置する第2負電極12と第2領域1bに位置する第2正電極15にそれぞれ例えばバンプにより接続される。
次に、図1Dに示すように、単位領域1の長辺に沿って集合基板10の第1側面10aから第2側面10bに至りかつ第1樹脂層20の表面から集合基板10に達する溝41(以降第1溝41と呼ぶ)を、単位領域1の長辺に平行に形成する。
この第1溝41が形成される位置は、最終的に個別の発光装置に分離されたときに、該発光装置における発光素子2の側面に形成される第1樹脂層20の厚さを規定することになる。したがって、第1溝41が形成される位置は、発光装置における発光素子2の側面に形成される第1樹脂層20の厚さに基づいて設定される。
また、第1溝41の幅は、個別の発光装置に分離されたときに、発光素子2の側面に形成された第1樹脂層20の外側に形成される第2樹脂の必要な厚さに基づいて設定される。
また、第1溝41は、次の工程において、毛細管現象により第2樹脂を浸透させることが好ましいため、第1溝41の幅は、毛細管現象により第2樹脂が浸透可能な幅に設定されることが好ましい。
さらに、第1溝41は、第1方向に隣接する単位領域1間に複数形成されていてもよく、好ましくは、図1Dに示すように、第1方向に隣接する一方の単位領域1の長辺に沿って形成される第1溝41とその第1溝と離間し、一方の単位領域1の長辺に沿って形成される異なる第1溝41とを2つ形成する。これにより、第1溝の幅を調整できるため、第2樹脂層の幅が厚い場合であっても、効率よく形成することができる。
また、第1溝41は、少なくとも集合基板10の表面に達する深さに形成するが、第1樹脂層の側面が第2樹脂層に確実に覆われるように集合基板10の表面を超え、厚さ方向の途中まで達する深さに形成することが好ましい。また、このように基板に溝を形成することで、溝中に充填される第2樹脂と集合基板10の密着力を高めることができ、信頼性の高い発光装置を形成することができる。
図1E、図1Fに示すように、第2樹脂層30を形成する。
第2樹脂の材料には、酸化チタンを含有させたシリコーン樹脂を用いることができる。
樹脂枠形成工程における硬化前の第2樹脂の粘度は、例えば、200〜600Pa・s、好ましくは、400Pa・s程度に設定される。
第2樹脂充填工程における硬化前の第2樹脂の粘度は、例えば、10P・s以下、好ましくは、4.5Pa・s程度に設定される。
このようにして、樹脂枠31内部に第2樹脂層32が形成され、樹脂枠31と第2樹脂層32とが一体化した第2樹脂層30が形成される。
以上の実施形態では、樹脂枠31と第2樹脂層32とを同一樹脂で形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、樹脂枠31と第2樹脂層32とを別の樹脂または材料で形成することもできる。
また、以上の実施形態では、樹脂枠を形成した後に第2樹脂を樹脂枠内に流し込んで、第2樹脂層を形成することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、樹脂枠を用いずに第2樹脂層を形成することもできる。
集合状態で作製された複数の発光装置を個々の発光装置ごとに分離する。
分離の方法は特に限定されないが、具体的には、図1Gに示すように、第1方向に隣接する単位領域1間において、その単位領域1間の中央部に第1分離溝42を形成し、第2方向に隣接する単位領域1間において、その単位領域1間の中央部に第2分離溝43を形成して分離する。例えば、第1溝41を2本形成した本実施形態の構成では、第1分離溝42は、第1溝41の間に例えば、第1溝41に接しないように形成する。
さらに、一方向に連続して形成された帯状の第1樹脂層20の形成幅、第1樹脂層20の形状及び第1溝の形成位置は、要求仕様に応じて適宜適切に選択できるので、要求仕様に応じて種々の寸法の発光装置を製造することができる。
したがって、本発明にかかる実施形態の発光装置の製造方法によれば、ニーズに対応した多種多用の発光装置の製造に対応できるので、多品種少量生産のニーズに対しても安価な発光装置を提供できる。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第1溝41間の間隔より広い幅の第1分離溝を形成するようにして個々の発光装置100に分離するようにしてもよい。この場合、分割後の発光装置においては、図3に示すように、長手方向に平行な側面に第1樹脂層20が形成されることなく、第2樹脂層が露出される。
尚、実施形態の発光装置の製造方法及び変形例の製造方法のいずれの場合であっても、発光素子2を覆う第1樹脂層20の周りに必要な厚さの第2樹脂層30が形成されるように、第1溝41の幅と第1分離溝42の幅及び位置が設定されることは言うまでもない。
尚、複数の発光素子の接続方法は、直列接続であっても並列接続であってもよい。
基板の材料としては、絶縁性材料であって、発光素子からの光や外光が透過しにくい材料が好ましい。例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド等の樹脂を挙げることができる。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。また、低温焼結セラミック(LTCC)は光反射率が高いため、本発明の発光装置に好適に用いることができる。
発光素子2としては、発光ダイオードが好ましく、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、蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を挙げることができる。この窒化物半導体発光素子は、例えば、サファイア基板等の透光性基板上に窒化物半導体層が形成されることにより作製され、半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
第1樹脂層の材料としては、透光性の高い材料が好ましく、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を用いることができる。第1樹脂層には、蛍光体を含有させることが好ましく、必要に応じて拡散剤やフィラー等を添加してもよい。
蛍光体は、選定された発光素子2に応じて選択される。
また、青色光を吸収して赤色発光する蛍光体としてはKSF蛍光体を用いてもよい。
半導体素子3は、発光素子2とは別に、必要に応じて、発光素子2に隣接して基板5上に配置されるものである。半導体素子3は例えばフリップチップ実装される。このような半導体素子として、発光素子を制御するためのトランジスタや以下に説明する保護素子を挙げることができる。保護素子は、発光素子2を過大な電圧印加による素子破壊や性能劣化から保護するための素子である。保護素子は、具体的には、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になるツェナーダイオード(Zener Diode)で構成される。保護素子は、発光素子2と同様にp電極とn電極とを有する半導体素子であり、発光素子2のp電極とn電極に対して逆並列となるように電気的に接続されている。保護素子の場合も、発光素子の場合と同様に、各導電部材の上に保護素子の各電極を対向させ、熱、超音波および荷重を印加することにより、導電部材と保護素子を接合する。
第2樹脂層30の材料としては、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、BTレジンや、PPAやシリコーン樹脂などが挙げられる。また、これらの母体となる樹脂に、発光素子2からの光を吸収しにくく、かつ母体となる樹脂に対する屈折率差の大きい反射部材(例えばTiO2,Al2O3,ZrO2,MgO)等の粉末を分散することで、効率よく光を反射させることができる。
3 半導体素子
5 基板
10 集合基板
20 第1樹脂層
20a 第1側面
20b 第2側面
30 第2樹脂層
41 溝(第1溝)
42 第1分離溝
43 第2分離溝
100 発光装置
Claims (8)
- 基板上に、複数の発光素子を一方向に所定の間隔で実装する実装工程と、
前記実装した複数の発光素子を覆い前記一方向に連続した第1樹脂層を形成する第1樹脂形成工程と、
前記複数の発光素子の隣接する発光素子間に前記第1樹脂層の表面から前記基板に達する溝を前記一方向に交差する方向に少なくとも2つ形成する溝形成工程と、
前記溝にそれぞれ第2樹脂を充填する第2樹脂充填工程と、
前記第2樹脂充填工程の後に、個々の発光装置ごとに分離する分離溝を前記隣接する発光素子間に形成された前記少なくとも2つの溝の間に形成する分離工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 基板上に、複数の発光素子を一方向に所定の間隔で実装する実装工程と、
前記実装した複数の発光素子を覆う第1樹脂層をスクリーン印刷により形成する第1樹脂形成工程と、
前記複数の発光素子の隣接する発光素子間に前記第1樹脂層の表面から前記基板に達する溝を前記一方向に交差する方向に少なくとも2つ形成する溝形成工程と、
前記溝にそれぞれ第2樹脂を充填する第2樹脂充填工程と、
前記第2樹脂充填工程の後に、個々の発光装置ごとに分離する分離溝を前記隣接する発光素子間に形成された前記少なくとも2つの溝の間に形成する分離工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 前記溝形成工程において、前記溝を前記基板の厚さ方向の途中まで達する深さに形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置の製造方法。
- 基板と、基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられ前記発光素子を覆う第1樹脂層と、該第1樹脂層の周りに第1樹脂層の側面に設けられた第2樹脂層とを含む発光装置であって、
前記第1樹脂層の側面は、第1側面と、第2側面とを有し、前記第1樹脂層の第1側面に設けられた第2樹脂層の外側に、前記第1樹脂層と同一の樹脂材料からなる樹脂層を有し、前記第1側面と前記第2側面は、基板に対する傾斜角が異なることを特徴とする発光装置。 - 前記第1側面は、前記基板からの距離に拘わらず実質的に傾斜角が一定であり、前記第2側面は、前記基板側の傾斜角が前記基板から離れた位置の傾斜角より小さいことを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
- 前記第1樹脂層は平面視において矩形であり、前記第1側面と前記第2側面は、それぞれ矩形の対向する2辺に設けられる請求項4又は5に記載の発光装置。
- 前記第1樹脂層は、基板側の底面より上面が小さい四角錐台形状である請求項4〜6のうちのいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第1樹脂層は、蛍光体を含む請求項4〜7のうちのいずれか1つに記載の発光装置。
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