JP6471641B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
そして、このように、小型、薄型であっても、強固に実装基板に固定することができる発光装置を、容易又は高精度に製造する方法の確立が求められている。
図1Aは、実施形態1の発光装置の製造方法に係る、発光素子を基体上に配置する工程を示す概略平面図である。図1Bは、図1AのX−X’線における概略断面図である。図1Cは、実施形態1の発光装置の製造方法に係る、導電部材を形成する工程を示す概略平面図である。図1Dは、図1CのX−X’線における概略断面図である。図1E及び図1Fは、実施形態1の発光装置の製造方法に係る、遮光部材を形成する工程を示す概略断面図である。図1G及び図1Hは、実施形態1の発光装置の製造方法に係る、導電部材を切断する工程を示す概略断面図である。図1Iは、実施形態1に係る発光装置を実装基板に実装した発光モジュールを発光面側から見た概略正面図である。図1Jは、実施形態1に係る発光装置の概略断面図である。実施形態1では、少なくとも以下の工程を行うことで、各々の発光装置10を形成する。
まず、図1A及び図1Bに示されるように、2つの発光素子2は、主発光面Mと、主発光面Mと反対側の面であって一対の電極2a、2bを有する面と、を備えており、電極2a、2bを上向きにして隣接するように基体1上に配置する。
そして、図1C及び図1Dに示されるように、一方の発光素子2の電極2a、2bから他方の発光素子2の電極2a、2bにわたる一対の導電部材3(3a、3b)を形成する。言い換えると、一方の発光素子2と他方の発光素子2の電極上を架橋する一対の導電部材3(3a、3b)を形成する。
その後、図1E及び図1Fに示されるように、少なくとも発光素子2間を被覆する遮光部材4を形成する。
そして、図1G及び図1Hに示されるように、少なくとも、発光素子2間の一対の導電部3a、3b及び遮光部材4を、主発光面Mに対して垂直な方向に切断する。実施形態1では、この切断面を発光装置10の実装面Sとすることができる。
さらに、適宜遮光部材4を発光素子2の側面に沿って切断することで、図1Jに示されるように、主発光面Mに対して実装面Sが垂直なサイドビュー型の発光装置10に個片化することができる。
以上のように、実施形態1では、導電部材3を形成してから遮光部材4を形成する。なお、後述するように、各工程の順序を入れ替えてもよく、それらの形態については、実施形態2〜4で詳述する。
以下、実施形態1の各工程について図面を用いて詳細に説明する。
図1A及び図1Bに示されるように、主発光面Mと、主発光面Mと反対側の面であって一対の電極2a、2bを有する面と、を備える2つの発光素子2を、電極2a、2bを上向きにして隣接するように基体1上に配置する。
まず、発光素子2を少なくとも2つ準備する。発光素子2は、少なくとも発光層を含む半導体層を含み、主発光面Mと、主発光面Mと反対側の面であって正負一対の電極2a、2bを有する面と、を有する。このように、ウエハ状態から個々に分離した発光素子2を、選別を行った後に、所望の配光を有するものだけを基体1上に配置することができるので、歩留まりよく発光装置を形成することができる。
また、2つの発光素子2は、一方の発光素子2の一対の電極2a、2bと、他方の発光素子2の一対の電極2a、2bとが対向するように(すなわち、実施形態1では2つの発光素子2の長手方向の側面が対向するように)配置することが好ましい。これにより、一方の発光素子2の1つの電極と、他方の発光素子2の1つの電極とが対向する(すなわち、2つの発光素子2の短手方向の側面が対向する)ように配置する場合に比べ、後の工程において導電部材を少ない量で容易に形成しやすい。
なお、2つの発光素子2において、それぞれの発光素子2の同極同士が隣接するように配置してもよい。これにより、発光素子2の向きを変更せずに同じ向きで配置することができるので、基体1上への配置が容易である。さらに、実装面において正負の端子の左右の位置が異なる発光装置を形成することができる。
実施形態1では、次に、図1C及び図1Dに示されるように、一方の発光素子2の電極から他方の発光素子2の電極にわたる一対の導電部材3を形成する。すなわち、2つの発光素子2上に架橋するように、一対の導電部材3を形成する。実施形態1では、2つの発光素子2の隣接する異極にわたる導電部材3を形成することができる。具体的には、一方の発光素子2の正電極2aと他方の発光素子2の負電極2bとにわたる導電部材3aと、一方の発光素子2の負電極2bと他方の発光素子2の正電極2aとにわたる導電部材3bを形成することができる。
実施形態1では、次に、図1E及び図1Fに示すように、少なくとも発光素子2間を被覆する遮光部材4を形成する。具体的には、主発光面Mを露出させるように、2つの発光素子2及び一対の導電部材3を被覆する遮光部材4を基体1上に形成する。これにより、発光素子2の一対の導電部材3a、3bを絶縁させることができ、さらに、主発光面M以外からの光漏れを防止することができる。
なお、遮光部材は、前述のように一度に形成(形成した遮光部材の一部を除去する形態も一度に形成すると表す)してもよいし、さらに遮光部材を設けてもよい。すなわち、遮光部材を複数回に分けて形成してもよい。この形態については、実施形態4で詳述する。
次に、実施形態1では、図1G及び図1Hに示すように、発光素子2間の一対の導電部材3及び遮光部材4を、発光素子2の主発光面Mに対して垂直に交差する方向に切断する。これにより、発光装置の発光面(主発光面M)に対して垂直で、且つ一対の導電部材3が露出される発光装置10の実装面Sを形成することができる。実施形態1では、さらに発光素子2の側面に沿って平行に遮光部材4を切断することで、図1Hに示すように、個々の発光装置10に個片化することができる。
なお、実装面から露出する各導電部材の面積は、発光装置を実装基板へ実装する際に接合強度が十分に確保できる程度であると好ましく、例えば、実装面から露出する各導電部材の面積は、それぞれ0.03mm2以上とすることができる。また、実装面から露出する各導電部材の面積は、発光装置を実装基板へ実装したときにショートしない程度であれば、大きいほど好ましい。
以上の工程の他に、例えば、波長変換層を形成する工程、透光層を形成する工程、端子被覆膜を形成する工程等を適宜行ってもよい。
なお、波長変換層7を形成する工程、透光層8を形成する工程は、一対の導電部材3a、3bの切断(個片化)前に行うことが好ましい。
発光素子2は、当該分野で一般的に用いられる発光ダイオード、レーザダイオード等を用いることができる。例えば、窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaP、GaAsなどのIII−V族化合物半導体、ZnSe、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体を利用することができる。なお、発光素子2は、半導体層を成長させるための基板を有していてもよい。基板としては、サファイア等の絶縁性基板、SiC、ZnO、Si、GaAs、ダイヤモンド、窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジム等の酸化物からなる基板が挙げられる。なお、基板はレーザリフトオフ法等を利用して除去されていてもよい。
基体1は、前述のようにシート状の樹脂、セラミックス、ガラス等を用いることができる。特に、耐熱性の観点から、シート状のポリイミド樹脂を用いることが好ましい。
基体1の平面形状、大きさ、厚み等は、配置する発光素子2の大きさや数によって適宜調整することができる。特に、均一な厚みを有し、その表面が平坦なシート状の基体1であると、発光素子2を安定的に配置しやすく好ましい。
特に、基体1を発光装置の一部として用いる場合は、基体1として樹脂を用いることが好ましく、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、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等の樹脂等によって形成されたものが挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好ましい。
蛍光体及び/又は発光物質は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、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)系蛍光体、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−Al2O3−SiO2)系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)系蛍光体、βサイアロン蛍光体、CASN系又はSCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、硫化物系蛍光体等、ナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質等が挙げられる。発光物質の材料としては、半導体材料、例えば、II−VI族、III−V族、IV−VI族半導体、具体的には、CdSe、コアシェル型のCdSxSe1-x/ZnS、GaP等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。
導電部材3としては、導電性ペースト又は共晶合金を用いることができ、例えば、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、AuとSnとを主成分とする合金、AuとSiとを主成分とする合金、AuとGeとを主成分とする合金等の共晶合金、あるいは、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、又はこれらを組み合わせた材料によって形成することができる。実施形態1のように、遮光部材4よりも先に導電部材を形成する場合、言い換えると、発光素子2間に導電部材を保持させるように形成する場合は、前述のように、AuSn系の半田を用いることが好ましい。また、実施形態2以降で詳述するように、遮光部材4を形成した後に導電部材を形成する場合、言い換えると、遮光部材の凹部に導電部材を形成する場合や、2つの発光素子の電極上に架橋するように、遮光部材上にわたって一対の導電部材を設ける場合は、比較的低温で硬化可能な導電性ペーストを用いることが好ましい。これにより、遮光部材の変色や劣化を抑制し、発光装置の光取り出し効率を維持することができる。
遮光部材4は、例えば、母材である樹脂に光反射性又は光吸収性物質を含有させた材料により形成することができる。これにより、遮光部材4を所望の形状に成形しやすい。樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変成エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、変成ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、ポリフタルアミド(PPA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上の樹脂を組み合わせて用いてもよい。特に、耐熱性、耐候性の観点から、シリコーン系の樹脂を含むことが好ましい。
なお、遮光部材4の厚みは、例えば10μm〜100μmとすることで、主発光面M以外からの発光素子の光を十分に遮光しつつ、小型の発光装置を形成することができる。
図2Aは、実施形態2の発光装置の製造方法に係る、発光素子を基体上に配置する工程を示す概略断面図である。図2Bは、実施形態2の発光装置の製造方法に係る、遮光部材を形成する工程を示す概略平面図である。図2Cは、図2BのX−X’線における概略断面図である。図2Dは、実施形態2の発光装置の製造方法に係る、導電部材を形成する工程を示す概略断面図である。図2E及び図2Fは、実施形態2の発光装置の製造方法に係る、導電部材を切断する工程を示す概略断面図である。なお、図2A〜図2Fでは、一対の導電部材のうち、1つの導電部材23aのみを図示する。実施形態2の発光装置の製造方法では、実施形態1と異なり、導電部材を形成する前に、導電部材を設ける位置に一対の凹部を有する遮光部材を形成する。これにより、導電部材を、所望の領域に容易に形成することができる。
具体的には、まず、図2Aに示されるように、主発光面Mと、その反対側の面であって一対の電極2a、2bを有する面と、を備える2つの発光素子2を、電極2a、2bを上向きにして隣接するように基体1上に配置する。
次に、図2B及び図2Cに示されるように、一方の発光素子2の電極2a、2bから他方の発光素子2の電極2a、2bにわたる一対の凹部24a、24bを有する遮光部材24を形成する。言い換えると、それぞれの発光素子2の電極2a、2bの少なくとも一部が、凹部を形成する面の一部となるように(凹部内に露出されるように)、遮光部材24の一対の凹部24a、24bを形成する。
そして、図2Dに示されるように、一対の凹部24a内にそれぞれ導電部材23aを形成する。
次に、図2Eに示されるように、発光素子2間の一対の導電部材23a及び遮光部材24を主発光面Mに対して垂直に交差する方向に切断する。
なお、浅い凹部24qの深さは、例えば30μm〜100μmとすることができる。そうすることで、凹部に導電部材を形成したときに、導電部材が凹部の外へ溢れにくい。また、深い凹部24s(浅い凹部からさらに凹んでいる部分の深さ)は、例えば30μm〜100μmとすることができる。そうすることで、発光装置の実装面から十分な面積の導電部材を露出させやすい。
上述した工程以外は、実質的に実施形態1と同様の工程を行うことができるため、詳細な説明は省略する。
図3A〜図3Dは、実施形態3の発光装置の製造方法に係る、遮光部材の凹部を形成する工程を示す概略断面図である。図3Eは、実施形態3の発光装置の製造方法に係る、導電部材を形成する工程を示す概略断面図である。図3Fは、実施形態3の発光装置の製造方法に係る、導電部材を切断する工程を示す概略断面図である。実施形態3の発光装置30の製造方法では、遮光部材34の一対の凹部の形成方法が、実施形態2と異なる。なお、図3A〜図3Fでは、一対の凹部のうち、1つの凹部34aのみを図示する。また、一対の導電部材のうち、1つの導電部材33aのみを図示する。
実施形態3では、まず、実施形態1,2と同様に、基体1上に2つの発光素子2を隣接するように配置する。
そして、図3Aに示されるように、少なくとも発光素子2間を被覆する遮光部材34を一体に設ける。
その後、図3Bに示されるように、適宜ハーフダイシング、マスクを用いたエッチング等の公知の方法で遮光部材34の一部を除去することで、凹部34aを形成する。特に、汎用性や加工精度の観点から、ハーフダイシングで凹部34aを形成することが好ましい。
図4A及び図4Bは、実施形態4の発光装置の製造方法に係る、第1の遮光部材を形成する工程を示す概略断面図である。図4Cは、実施形態4の発光装置の製造方法に係る導電部材を形成する工程を示す概略断面図である。なお、図4Cは、図5のX−X’線における概略断面図である。図4D及び図4Eは、実施形態4の発光装置の製造方法に係る、第2の遮光部材を形成する工程を示す概略断面図である。図4F及び図4Gは、実施形態4の発光装置の製造方法に係る、導電部材を切断する工程を示す概略断面図である。なお、図4A〜図4Gでは、一対の導電部材のうち、1つの導電部材43aのみを図示する。実施形態4の発光装置の製造方法では、遮光部材を複数回に分けて形成する点で、実施形態1〜3と異なる。
実施形態4では、まず、図4Bに示されるように、主発光面Mと、主発光面Mと反対側であって一対の電極2a、2bを有する面と、を有する2つの発光素子2を、電極2a、2bを上向きにして隣接するように基体1上に配置する。
次に一対の電極2a、2bの上面が露出するように、少なくとも発光素子間を被覆する第1の遮光部材44aを形成する。第1の遮光部材44aは、例えば図4Aに示されるように、基体1上に配置した2つの発光素子2を一体に被覆する遮光部材を形成し、一対の電極2a、2bが露出するように切削・研磨等で遮光部材(及び導電部材)の一部を除去することで形成することができる。
次に、図4Cに示されるように、一方の発光素子2の電極2a、2bから他方の発光素子2の電極2a、2bにわたる一対の導電部材43aを形成する。このとき、それぞれの導電部材43aは、一方の発光素子2の電極上から、発光素子2間の第1の遮光部材44a上、他方の発光素子2の電極上へ連続的に形成する。
次に、図4Eに示されるように、一対の導電部材43a及び第1の遮光部材44aを被覆する第2の遮光部材44bを形成する。より詳細には、第1の遮光部材44a及び電極2a、2bの上面に、少なくとも導電部材43aの側面を被覆する第2の遮光部材44bを形成する。第2の遮光部材44bは、例えば図4Dに示されるように、導電部材43aの上面よりも高い位置まで遮光部材を設け、導電部材43aの上面が露出するように、その一部を切削・研磨等で除去することで形成することができる。これにより、発光装置40の背面Uからも一対の導電部材43aを露出させることができる。
そして、少なくとも発光素子2間の第1の遮光部材44a及び一対の導電部材43を、主発光面Mに対して垂直に切断し、個片化することで、発光装置40を形成することができる。なお、導電部材43の上面が第2の遮光部材44bに被覆された状態で、発光素子2間の第1の遮光部材44a及び第2の遮光部材44bで挟まれた一対の導電部材43aを主発光面Mに対して垂直に切断してもよい。これにより、一対の導電部材を保護しつつ、個々の発光装置40に個片化することができる。
上述した工程以外は、実質的に実施形態1と同様の工程を行うことができる。
図6A及び図6Bは、本発明の実施形態5の発光装置の製造方法を説明する概略平面図である。実施形態5は、3つ以上の発光素子2を一組として、それらの発光素子2の電極上にわたる一対の導電部材53(53a、53b)を形成する点で、実施形態1〜4と異なる。
そして、発光素子2及び導電部材53を被覆する遮光部材を形成し、少なくとも各発光素子2間の一対の導電部材53及び遮光部材を主発光面Mに垂直な方向に切断することで、実装面Sから一対の導電部材53が露出するサイドビュー型の発光装置に個片化することができる。
実施形態5では、例えば図6Aの一点破線で示される位置で切断することで、実装面Sと反対側の発光装置の上面からも一対の導電部材を露出させることができ、上面、下面のいずれかを実装面として自由に選択可能な発光装置を形成することができる。この場合、発光装置の上面と下面のうち、主発光面に対して正負の端子(正負の電極に接続するそれぞれの導電部材53a、53b)の左右の位置が同じとなる面を実装面として選択できるので、2つの発光素子2を基体1上に配置する際に、それぞれの発光素子2の同極同士が隣接(対向)するように配置してもよい。
そして、発光素子2間の導電部材53c及び遮光部材を主発光面に垂直に(図中の一点破線で示される位置で)切断することで、発光装置の実装面及び側面から導電部材が露出する発光装置を形成することができる。これにより、放熱性、実装性が高い発光装置を形成しやすい。
2 発光素子
2a、2b 電極
3(3a、3b)、23a、43(43a、43b)、53(53a、53b)、53c 導電部材
4、24、34、44 遮光部材
44a 第1の遮光部材
44b 第2の遮光部材
24a、24b、34a 凹部
24q、34q 浅い凹部
24s、34s 深い凹部
5、5a、5b ブレード
6 実装基板
7 波長変換層
8 透光層
9 端子被覆膜
10、20、30、40 発光装置
Claims (16)
- 主発光面と反対側の面に一対の電極を有する2つの発光素子を、前記電極を上向きにして隣接するように基体上に配置し、
少なくとも前記発光素子間を被覆する遮光部材を形成した後、該遮光部材に、一方の前記発光素子の前記電極から他方の前記発光素子の前記電極にわたる一対の凹部を形成し、
その後、前記凹部において、一方の前記発光素子の前記電極から他方の前記発光素子の前記電極にわたる一対の導電部材を形成し、
前記発光素子間の前記一対の導電部材及び前記遮光部材を、前記主発光面に対して垂直な方向に切断することを含む発光装置の製造方法。 - 主発光面と反対側の面に一対の電極を有する2つの発光素子を、前記電極を上向きにして隣接するように基体上に配置し、
一方の前記発光素子の前記電極から他方の前記発光素子の前記電極にわたる一対の導電部材を形成し、
少なくとも前記発光素子間を被覆し、かつ前記導電部材の上面を露出させるように遮光部材を形成し、
前記発光素子間の前記一対の導電部材及び前記遮光部材を、前記主発光面に対して垂直な方向に切断することを含む発光装置の製造方法。 - 主発光面と反対側の面に一対の電極を有する2つの発光素子を、前記電極を上向きにして隣接するように基体上に配置し、
一方の前記発光素子の前記電極から他方の前記発光素子の前記電極にわたる一対の導電部材を形成し、
少なくとも前記発光素子間を被覆する遮光部材を形成し、
前記発光素子間の前記一対の導電部材及び前記遮光部材を、前記主発光面に対して垂直な方向に切断して、互いに隣接する2つの面に前記導電部材を露出させることを含む発光装置の製造方法。 - 前記導電部材は、導電性ペースト又は共晶合金である請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 一方の前記発光素子の前記電極から他方の前記発光素子の前記電極にわたる一対の凹部を有する前記遮光部材を形成した後、前記凹部に前記導電部材を形成する請求項2、3又は請求項2もしくは3に従属する請求項4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部は、金型による成形で形成する請求項1、請求項2又は3に従属する請求項5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部は、前記発光素子を被覆するように前記遮光部材を設けた後、前記遮光部材の一部を除去することで形成する請求項1、請求項2又は3に従属する請求項5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部は、前記発光素子間において前記電極の上面よりも下側、且つ、前記主発光面よりも上側まで形成される請求項1、請求項2又は3に従属する請求項5〜7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記導電部材を形成した後に、前記発光素子及び前記導電部材を前記遮光部材で被覆する請求項2、3又は請求項2もしくは3に従属する請求項4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記導電部材は、前記発光素子間において前記電極の上面よりも下側、且つ、前記主発光面よりも上側まで形成される請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記2つの発光素子は、それぞれの発光素子の異極同士が隣接するように配置する請求項1〜10のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記遮光部材は、第1の遮光部材と第2の遮光部材とを含み、
前記電極の上面が露出するように前記第1の遮光部材を形成した後、
一方の前記発光素子の前記電極から他方の前記発光素子の前記電極にわたる前記一対の導電部材を形成し、
その後、前記導電部材及び前記第1の遮光部材を被覆する前記第2の遮光部材を形成することを含む請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子間において前記一対の導電部材及び前記遮光部材を切断した切断面が発光装置の実装面であり、前記実装面に対して垂直な主発光面側が発光装置の発光面である請求項1〜12のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記遮光部材を、前記基体の上面まで配置する請求項1〜13のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 透光性を有し、前記発光素子からの光を波長変換可能な波長変換部材を含有する前記基体を用い、前記基体を、前記発光素子間の前記一対の導電部材及び前記遮光部材と一緒に切断する請求項1〜14のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- さらに、前記遮光部材を前記発光素子の側面に対して平行に切断することで、個々の発光装置に個片化する請求項1〜15のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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