JP6458793B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板を準備する工程と、基板の上面に発光素子を載置する工程と、基板の上面に、発光素子から離間して発光素子を囲み、かつ、発光素子の上面よりも高い位置に上面を有する透光性の枠体を配置する工程と、枠体で囲まれた領域に、発光素子の上面及び側面を被覆し、枠体の内側面と接する波長変換部材を配置する工程と、基板と、枠体と、波長変換部材とを被覆する透光性部材を形成する工程と、を備える発光装置の製造方法。
実施形態1に係る製造方法で得られる発光装置100を、図1A〜図1Cに示す。発光装置100の製造方法を、図2A〜図2Gに示す。発光装置100は、基板110と、発光素子120と、枠体130と、波長変換部材140と、透光性部材150と、を備える。詳細には、基板110は、絶縁性の母材111と、母材111の少なくとも上面に設けられる一対の導電部材112と、を備える。一対の導電部材112の上面には、発光素子120が載置されている。発光素子120は、下面120cに一対の電極122を備えている。発光素子120の電極122と、基板110の導電部材112とは、電気的に接続される。
図2Aに示すように、基板1100を準備する。基板1100の上面1100aには、導電部材1120が備えられている。導電部材1120は、発光素子に給電するための電極として機能するものであり、基板1100の上面1100aに正負電極となる1対が備えられる。ここでは、2つの発光装置を例示しているため、2対の導電部材1120が備えられている。基板1100の上面に備えられる導電部材1120は、外部接続端子として機能させてもよい。
図2Bに示すように、基板1100の上面1100aに発光素子120を載置する。この工程は、例えば、ダイボンド装置を用いて行うことができる。この場合、発光素子120は、ウエハシート等に貼り付けられた状態でダイボンド装置にセットされ、基板1100も同じダイボンド装置にセットされる。ダイボンド装置は、吸着機能を備えたコレットを備えており、発光素子120は、コレットによってウエハシート上から取り外される。そして、図2Bに示すように、発光素子120を吸着したコレット10を基板1100の上面1100aの所定の位置まで移動させる。基板1100の上面1100aの導電部材1120の上面上には、あらかじめ接合部材が形成されており、その接合部材の上に発光素子120を当接させた後、コレット10の吸着を解除する。これにより基板1100の上面に発光素子が載置される。その際に、超音波、熱、圧力などを印加してもよい。また、コレットを使うのではなく、例えば、所定の間隔で複数の発光素子を配置させたウエハシートを、発光素子を配置した面と基板の上面とを対向して転写するなどの方法で、基板の上面に発光素子を載置してもよい。
基板1100の上面1100aに、透光性の枠体130を形成する。枠体130は、発光素子120を囲むように形成される。枠体130は、発光素子120の側面120bから離間するように形成される。その際、発光素子120の側面120bと、枠体130の内側面130bとの距離が略一定となるように形成することが好ましい。上面視において発光素子120の外周の形状と、枠体130の内側面の形状とが略同じ形状であることが好ましい。例えば、図1Cに示すように、上面視が略正方形の発光素子120を用いる場合、枠体130も上面視が略正方形となるように形成することが好ましい。また、発光素子の中心と枠体の中心とが同じ位置になるようにすることが好ましい。これにより、発光素子120の各側面を被覆する波長変換部材の厚みを略等しくすることができる。
波長変換部材140を形成する。波長変換部材140は、枠体130で囲まれた領域に形成される。詳細には、波長変換部材140は、発光素子120の上面120a及び側面120bを被覆するように形成される。さらに、波長変換部材140は、枠体130の内側面130bにも接するように形成される。
基板1100上に、透光性部材150を形成する。透光性部材150は、圧縮成形、トランスファモールド等の方法で形成することができる。例えば、上述のように基板1100上に発光素子120、枠体130、波長変換部材140を形成した状態の中間体を、下金型上にセットし、未硬化の透光性部材を基板上に充填した後、上金型を型閉して圧縮成形する。
実施形態2に係る製造方法で得られる発光装置200を、図3に示す。また、発光装置200の製造方法を、図4A〜図4Dに示す。実施形態2に係る発光装置の製造方法は、枠体230の形成工程において、基板の上面において枠体230を変形させる工程を備える点が実施形態1と異なる。また、得られる枠体230の形状が、実施形態1と異なる。
実施形態3に係る製造方法で得られる発光装置300を、図5に示す。発光装置300は、発光素子120の下面121cと基板110の上面110aとの間に、光反射部材160を備える。光反射部材160を形成する工程は、実施形態1又は実施形態2に示した製造方法において、発光素子を載置する工程の後に行われる。さらに、光反射部材160を形成する工程は、枠体を形成する工程の前に行われることが好ましい。光反射部材160を備えることで、基板110による光の吸収を低減することができる。また、基板110の母材111がセラミックの場合、光が透過しやすい。そのため、発光素子120の下方の母材111が露出している部分を光反射部材160で被覆することで、発光素子120からの光を側方及び上方に取出しやすくすることができる。光反射部材160は、発光素子120の積層構造体121の側面120bの
実施形態4にかかる製造方法で得られる発光装置400を、図6に示す。発光装置400は、発光素子220を、電極222が上側になるように基板110の上面110aに載置している点が実施形態1〜3と異なる。そのため、電極が形成された側の面が発光素子の上面220aとなり、この上面220aよりも高い位置に枠体430の上面430aが配置される。
実施形態5にかかる製造方法で得られる発光装置500を、図7に示す。発光装置500は、発光素子220を、電極222が上側になるように基板110の上面110aに載置している点は実施形態4と同じである。実施形態5では、実施形態1〜3に示した製造方法において、発光素子220を載置する工程及び枠体530を形成する工程の後であって、波長変換部材140を形成する工程の前に、ワイヤ270の接続工程を備える点が実施形態4と異なる。
基板は、発光素子や保護素子などの電子部品を配置するためのものであり、絶縁性の母材と、母材の上面に、互いに離間して形成された少なくとも一対の導電部材と、を備える。基板の形状は、特に限定されないが、例えば、厚みが300μm〜500μm程度の矩形平板状などのような上面が平坦な形状を有していることが好ましい。基板は、最終的に個片化して複数の発光装置となるまでは、集合基板である。1枚の集合基板から得られる発光装置は、集合基板の大きさや、発光装置の大きさによって適宜変更することができる。例えば、20個×20個の発光装置はマトリクス状に配置された集合基板とすることができる。
発光素子としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光ダイオードとしては、例えば、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、あるいはII−VI族化合物半導体などの種々の半導体を用いて透光性の成長用基板上に発光層を含む積層構造が形成されたものを用いることが好ましい。成長用基板としては、サファイアが好ましい。
接合部材は、基板の上面に、発光素子を電気的に接合させる部材である。発光素子の電極を基板の上面と対向させて発光素子を載置する、いわゆるフリップチップ実装することができる。その場合、接合部材として、導電性の接合部材を用いる。導電性の接合部材としては、例えば、Sn−Cu、Sn−Ag−Cu、Au−Snなどのハンダ材料や、金などの金属バンプ、異方性導電ペーストなどがある。
発光素子に給電するためのワイヤとしては、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属及び少なくともそれらの金属を含有する合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。特に、熱抵抗等に優れた金を含有するワイヤを用いるのが好ましい。
枠体は、波長変換部材を形成する領域を規定するための部材であり、透光性である。透光性部材は、発光素子から出射される光を透過させる部材を用いて形成される。具体的には、発光素子から出射される光の60%以上を透過する部材が好ましく、より好ましく70%以上を透過させる部材、更に好ましくは80%以上を透過させる部材、特に好ましくは90%以上を透過する部材である。このような部材としては、例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、シリコーン樹脂、シリコーン変成樹脂、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、トリメチルペンテン樹脂、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等の樹脂を挙げることができる。
波長変換部材は、発光素子から出射された光により励起されて、発光素子から出射された光とは異なる波長の光を発する蛍光体を含んでおり、発光素子からの光を異なる波長に変換する。波長変換部材には、蛍光体のほか、拡散材、反射材、バインダー、樹脂等を含んでもよい。
透光性部材は、基板上に載置される発光素子等を保護する部材である。さらにレンズ機能を備えることもできる。透光性部材は、発光素子から出射される光を透過させる部材を用いて形成される。具体的には、発光素子から出射される光の60%以上を透過する部材が好ましく、より好ましく70%以上を透過させる部材、更に好ましくは80%以上を透過させる部材、特に好ましくは90%以上を透過する部材である。このような部材としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変成樹脂、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、トリメチルペンテン樹脂、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等の樹脂を挙げることができる。
置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、さらには、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、プロジェクタ装置など、広範囲の
用途に利用することができる。
110、1100…基板
111、1110…母材
112、1120…導電部材
110a、1100a…基板の上面
120、220…発光素子
120a、220a…発光素子の上面
120b…発光素子の側面
120c…発光素子の下面
121…積層構造体
122、222…電極
130、230、2300、330、430…枠体
131…第1枠体
132…第2枠体
130a、131a、132a、230a、330a、430a…枠体の上面
130b、131b、132b、230b、330b…枠体の内側面
130c、131c、132c、230c、330c…枠体の外側面
230d…枠体の突起部
140…波長変換部材
150…透光性部材
151…レンズ部
152…鍔部
160…光反射部材
270…ワイヤ
10…コレット
20、20A…ディスペンスノズル
30…押圧部材
Claims (9)
- 基板を準備する工程と、
前記基板の上面に1つの発光素子を載置する工程と、
前記基板の上面に、前記発光素子から離間して前記発光素子を囲み、前記発光素子の上面よりも高い位置に上面を有し、かつ、上面視において前記発光素子の外周の形状と略同じ形状である内側面を有する透光性の枠体を配置する工程と、
前記枠体で囲まれた領域に、前記発光素子の上面及び側面を被覆し、前記枠体の内側面と接する波長変換部材を配置し、前記発光素子の各側面を被覆する前記波長変換部材の厚みが略等しい、波長変換部材を配置する工程と、
前記基板と、前記枠体と、前記波長変換部材とを被覆する透光性部材を形成する工程と、
を備える発光装置の製造方法。 - 前記枠体を配置する工程は、未硬化の樹脂材料を前記基板の上面に供給した後、硬化する工程を含む、請求項1記載の発光装置の製造方法。
- 前記枠体を配置する工程は、未硬化の樹脂材料を複数積層させる工程を含む、請求項1又は請求項2記載の発光装置の製造方法。
- 前記枠体を配置する工程は、未硬化の樹脂材料を前記基板の上面に供給する工程と、前記枠体を上から押圧し、前記枠体の内側面側に突起部を形成する工程と、を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記枠体を配置する工程は、成形された枠体を、前記基板の上面に貼り付ける工程を含む、請求項1記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の下方又は周辺に、光反射部材を形成する工程を備える、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子は、積層構造体と電極とを有し、前記電極が形成された面を、前記基板の上面に対向させて載置する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記波長変換部材を形成する工程は、
前記枠体の上面よりも高い位置になるように未硬化の波長変換部材を配置する工程と、
前記未硬化の波長変換部材に熱を加えて、前記波長変換部材の上面を前記枠体の上面と略同じ位置に調整する工程と、を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 基板を準備する工程と、
前記基板の上面に発光素子を載置する工程と、
前記基板の上面に、前記発光素子から離間して前記発光素子を囲み、かつ、前記発光素子の上面よりも高い位置に上面を有する透光性の枠体を配置する工程と、
前記枠体で囲まれた領域に、前記発光素子の上面及び側面を被覆し、前記枠体の内側面と接する波長変換部材を配置する工程と、
前記基板と、前記枠体と、前記波長変換部材とを被覆する透光性部材を形成する工程と、
を備え、
前記枠体を配置する工程は、未硬化の樹脂材料を前記基板の上面に供給する工程と、前記枠体を上から押圧し、前記枠体の内側面側に突起部を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法。
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