JP6519177B2

JP6519177B2 - 発光装置及び発光装置の製造方法

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Publication number: JP6519177B2
Application number: JP2014266014A
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Inventors: 聰白濱
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Filing date: 2014-12-26
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Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、低消費電力、長寿命、高信頼性など多くの特長を有し、各種照明やバックライト用光源など様々な用途で広く利用されている。ＬＥＤを用いた発光装置として、特許文献１に開示されるような、小型のＣＳＰ（Chip Size Package）タイプのものが知られている。

特許文献１に記載の発光装置は、半導体層と、ｐ側電極及びｎ側電極と、ｐ側配線層及びｎ側配線層と、各配線層を絶縁する絶縁層と、を有し、外部端子として、各々の配線層が絶縁層の複数の面から露出される。このような構成とすることで、小型で実装性の良い発光装置を形成することができる。

しかしながら、上記の各電極及び配線層はメッキ法等で形成されるため、時間とコストがかかり、製造効率が悪くなる恐れがある。

特開２０１２−１４６８９８号公報

本発明の実施形態は、小型でより製造効率のよい発光装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る発光装置は、同一面側に正負の電極を有する発光素子と、前記電極を有する面に対向する第１主面と、その反対側の第２主面と、前記孔に対応する位置において前記第１主面から前記第２主面へ貫通する孔と、を有する光反射性基板と、前記孔に配置されて前記電極と接合する略球状のコアと、前記コアと前記孔の隙間に充填される被覆部と、を有する導電部材と、を備え、前記孔は、前記第２主面から前記第１主面へ狭くなるテーパー形状である発光装置。

本発明の実施形態によれば、小型で、より製造効率のよい発光装置を提供することができる。

実施形態１に係る発光装置１００Ａの断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第１の工程を示す断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第２の工程を示す斜視図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第２の工程を示す斜視図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第３の工程を示す断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第４の工程を示す断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第５の工程を示す断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の透光部材形成工程を示す断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の個片化工程を示す断面図である。実施形態１に係る発光装置１００Ａを配線基板２００へ実装した発光モジュール１０００の断面図である。実施形態２に係る発光装置１００Ｂを示す断面図である。実施形態３に係る発光装置１００Ｃを実装面側から見た平面図である。実施形態４に係る発光装置１００Ｄを示す断面図である。実施形態４に係る発光装置１００Ｅを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、実施形態の技術的思想を具現化するためのものであって、以下に限定するものではない。特に、構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各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に誇張していることがある。以下に記載される実施形態は、各構成等を適宜組み合わせて適用できる。

＜実施形態１＞
（発光装置）
図１は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの断面図である。発光装置１００Ａは、同一面側に正負の電極１２ｎ，１２ｐを有する発光素子１０を備える。また、発光素子１０の電極１２を有する面側に光反射性基板２０を備える。光反射性基板２０は、発光素子１０の電極１２を有する面に対向する第１主面２０ａと、その反対側の第２主面２０ｂとを有する。さらに、光反射性基板２０には、電極１２に対応する位置に、第１主面から第２主面へ貫通する（すなわち、光反射性基板２０の厚み方向に貫通する）孔２１がそれぞれ設けられている。発光素子１０の電極１２は、孔２１内に露出される。
孔２１には、導電部材３０が配置される。導電部材３０は、発光装置１００Ａに外部から電流を供給する端子である。導電部材３０は、電極１２と接合する略球状のコア３０ａと、コア３０ａと孔２１（詳細には、孔２１を形成する光反射性基板２０の内側面。以降、孔２１の内側面２２と記載することがある）の隙間を埋めるように充填される被覆部３０ｂと、を備える。本実施形態では、被覆部３０ｂは、発光素子１０の電極１２とコア３０ａとを接合させる接着部材として機能する。

より詳細には、本実施形態では、光反射性基板２０の第１主面２０ａ及び第２主面２０ｂは略平面であり、孔２１の内側面２２は、光反射性基板２０の第１主面２０ａ及び第２主面２０ｂに対して略垂直である。第１主面２０ａ側と第２主面２０ｂ側の孔２１の開口は、略同じ直径の略円形である。したがって、本実施形態の孔２１は略円柱状である。
また、本実施形態の孔２１は、平面視で発光素子１０の電極１２よりも大きく、電極１２が孔２１の内側に収まっている。さらに、孔２１の直径とコア３０ａの直径とが略等しく、孔２１の内側面２２とコア３０ａとが直接接する。コア３０ａの直径は、光反射性基板２０の厚みよりも大きく、コア３０ａは第２主面２０ｂから突出する。本実施形態では、被覆部３０ｂは、第２主面２０ｂよりも少ない位置まで充填される。

以上のような構成とすることで、次のような利点がある。まず、コア３０ａと被覆部３０ｂとを有する前述のような導電部材３０は、メッキ等で形成される導電部材に比べて、製造コスト及び時間を削減することができる。さらに、孔２１を有する光反射性基板２０を用いることで、容易に発光装置１００Ａを形成することができる。具体的には、導電部材を発光素子と接合してから光反射性物質を含有する樹脂等で埋めることで光反射性基板を設ける場合と比べて、導電部材と発光素子の電極とをそれぞれ位置合わせする高い精度が不要であり、発光装置の形成が容易である。また、導電部材を露出させる工程を省略でき、コストを削減することができる。
次に、平面視で電極１２が孔２１内に収まるので、半導体層１１と電極１２との段差が孔２１内に配置される。したがって、発光素子１０と光反射性基板２０とを隙間なく配置することができる。また、孔２１の内側面２２とコア３０ａとが接することで、光反射性基板２０とコア３０ａとが固定される。コア３０は発光素子１０の電極１２と接合されるので、ひいては、光反射性基板２０と発光素子１０とを固定することができる。また、光反射性基板２０の厚みよりも大きい直径のコア３０ａを用いることで、発光装置１００Ａをさらに配線基板へ実装する場合、コア３０ａを確実に電極１２及び配線基板と接合させることができる。さらに、コア３０ａが第２主面２０ｂから突出することで、実装性のよい発光装置１００Ａとすることができる。また、被覆部３０ｂが第２主面２０ｂよりも少ない位置まで充填されることで、被覆部３０ｂが孔２１外へ漏出しにくく、発光装置１００Ａのショート等の不具合を防ぐことができる。
以上のことから、製造効率が良く、容易に形成可能な、小型で信頼性の高い発光装置１００Ａを得ることができる。

ここで、本実施形態の発光装置１００Ａは、発光素子１０の電極１２を有する面と反対側の面が光出射面であり、導電部材３０が露出する光反射性基板２０の第２主面２０ｂが実装面のトップビュー型の発光装置である。しかし、これに限らず、サイドビュー型の発光装置としてもかまわない。例えば、導電部材３０が露出する孔２１を、光反射性基板２０の側面（すなわち、光反射性基板２０の第１主面２０ａ及び第２主面２０ｂ以外の面）にも設けることで、サイドビュー型の発光装置とすることができる。

以下、発光装置１００Ａの各構成部材について、好ましい形態を説明する。

（発光素子）
発光素子１０としては、ＬＥＤ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を用いることができる。発光素子１０は、少なくとも半導体層１１と正負の電極１２とを有し、正負の電極１２が同一面側に形成されていれば、材料や構成等は特に限定されない。また、発光装置は、複数の発光素子を有していてもかまわない。

なお、発光素子１０の電極１２を有する面は、（半導体層１１と電極１２の段差以外の）段差が少ないことが好ましい。これにより、発光素子１０と光反射性基板２０とを隙間なく配置させることができる。

半導体層１１は、例えば、ｎ型半導体層１１ａ、発光層１１ｂ、ｐ型半導体層１１ｃが順次積層されたものを用いることができる。半導体層１１としては、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等の窒化物半導体が好適に用いられる。その他、緑色〜赤色発光のガリウム砒素系、ガリウム燐系半導体でもよい。半導体層１１は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、発光層１１ｂは、単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。

正負の電極１２は、発光素子１０に外部から電流を供給するためのものであり、ｎ型半導体層と電気的に接続するｎ側電極１２ｎと、ｐ型半導体層と電気的に接続するｐ側電極１２ｐとを有する。電極１２の形状は特に限定されず、平面視で円形、正方形、多角形等、適宜選択することができる。電極１２の材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ等の単体金属及びそれらの合金等の金属材料が挙げられる。また、これらの金属材料を単層で、又は積層したものを利用できる。

その他、発光素子１０は、半導体層１１の成長用の基板等を適宜有していてもよい。基板の材料としては、特に透光性の基板であると好ましい。例えば、半導体層１１をＧａＮ等の窒化物半導体を用いて形成する場合には、サファイアやスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、またＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び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基板が挙げられる。

また、発光素子１０は、各半導体層の全面に均一に電流を拡散するための導体層や、電極及び／又は半導体層の一部を被覆して電極等のマイグレーションを防止する絶縁性の保護膜等を備えていてもかまわない。保護膜を備えることで、発光素子１０と光反射性基板２０とを接合させやすくなる。導体層の材料としては、透光性の導電性金属酸化物や、ＡｕとＮｉとを積層した金属薄膜等が好ましく、特に可視光領域において高い透光性を有するＩＴＯが好適に用いられる。保護膜の材料としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物やＳｉＮ等を用いることができる。

（光反射性基板）
光反射性基板２０は、発光素子１０の電極１２を有する面と対向する第１主面２０ａと、その反対側の第２主面２０ｂと、発光素子１０の電極１２に対応する位置において第１主面から第２主面へ貫通する孔２１と、を有しており、発光素子１０の光を反射可能な材料と厚みで形成されていれば、材料や構成等は特に限定されない。ここで、電極１２に対応する位置とは、発光素子１０の電極１２を有する面と、光反射性基板２０の第１主面２０ａとを重ね合わせたときに、光反射性基板２０が正負の電極１２ｎ，１２ｐの少なくとも一部をそれぞれ露出可能である位置を指す。すなわち、孔２１どうしの離間距離は、発光素子１０のそれぞれの電極１２の離間距離によって調整することが好ましい。なお、１つの発光素子が正負の電極を複数有する場合、少なくとも正負の電極をそれぞれ１つずつ露出可能な孔を有していればよい。発光装置が複数の発光素子を有する場合は、それぞれの電極に対応する一対の孔を複数有する光反射性基板を用いることができる。

光反射性基板２０の第１主面２０ａは、発光素子１０の電極１２を有する面と重ね合わせたときに、隙間ができにくい形状であると好ましい。すなわち、発光素子１０の電極１２を有する面と嵌合する形状であると好ましく、例えば、孔２１の周囲に半導体層１１に対応するような凹凸を有すると好適である。これにより、発光素子１０の光が隙間から漏れることを防ぐことができる。また、被覆部３０ｂが孔２１から流出することを防ぐことができる。

また、本実施形態の孔２１の内側面２２は、光反射性基板２０の第１主面２０ａ及び第２主面２０ｂに対して略垂直であるが、これに限定されない。例えば、孔２１の内側面２２は、傾斜面、曲面、凹凸面等、適宜選択することができる。実施形態２及び３で、実施形態１と異なる形状の孔を有する光反射性基板を用いる形態について説明する。

なお、孔２１の内側面２２に、適宜、内側面２２と導電部材３０との固定を強化するような処理を行ってもよい。処理としては、内側面２２に被覆膜や凹凸を設ける、内側面２２を粗面化する等が挙げられる。例えば、導電部材３０の被覆部３０ｂが半田等である場合、孔２１の内側面２２にメッキ等で被覆部３０ｂとの濡れ性が良好な金属の被覆膜を設けておくと、被覆部３０ｂと光反射性基板２０との密着性を向上させることができ、ひいては、発光素子１０、導電部材３０、光反射性基板２０の固定を強化することができる。内側面２２に凹凸や粗面を有する形態については、実施形態３で詳述する。

第１主面２０ａ側の孔２１の開口径は、本実施形態のように、平面視で発光素子１０の電極１２以上の大きさであると好ましい。なお、孔の開口径とは、第１主面２０ａ又は第２主面２０ｂ上における孔２１の直径である。これにより、孔２１内に、導電部材３０との接続に十分な広さの電極１２を露出させることができる。また、少なくとも電極１２の段差を孔２１内に収まるように配置させることができるので、発光素子１０の電極を有する面と光反射性基板２０の第１主面２０ａとの隙間を減らすことができ、安定的に重ね合わせることができる。
なお、孔２１の開口径は、平面視で発光素子１０の電極１２より小さくてもよい。また、電極１２の全てが孔２１内に配置されていなくてもかまわない。すなわち、電極１２の一部上に、光反射性基板２０が配置されていてもかまわない。また、孔２１の開口の形状は、平面視で円形、正方形、多角形等、適宜選択することができる。

光反射性基板２０は、発光素子１０の光を遮光可能な材料で構成されることが好ましい。特に、発光素子１０の出射光に対する反射率が約６０〜９０％以上の材料で形成されると好適である。また、発光素子１０の光を吸収しにくい材料であると好ましい。

光反射性基板２０としては、例えば、樹脂又はセラミックス等の母材に、光反射性物質を混合したものを用いることができる。樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性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などが挙げられる。具体的には、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂（シリコーン変性エポキシ樹脂等）、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂（エポキシ変性シリコーン樹脂等）、ハイブリッドシリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。特に、耐熱性の観点から、変性エポキシ樹脂・変性シリコーン樹脂・液晶ポリマーが好ましい。

光反射性物質としては、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、酸化亜鉛、硫酸バリウム、各種希土類酸化物（例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム）等が挙げられる。光反射性物質は、光反射性基板２０の全重量において、約２０〜８０重量％程度、より好ましくは約３０〜５０重量％程度であると好ましい。これにより、光反射性基板２０の光反射率を高めつつ、強度を確保することができる。光反射性基板２０は、さらに、フィラー、拡散材、波長変換部材、着色材等を含んでいてもよい。

（導電部材）
本実施形態では、導電部材３０は、孔２１内に露出する電極１２と接合する略球状のコア３０ａと、コア３０ａと孔２１（詳細には、孔２１の内側面２２）の隙間を埋めるように孔２１に充填される被覆部３０ｂと、を有する。なお、コア３０ａは、被覆部３０ｂから露出していてもよいし、表面の略全面が被覆されていてもかまわない。

（コア）
コア３０ａの直径は、平面視で孔２１の直径以下であることが好ましい。これにより、コア３０ａと電極１２とを接合させることができる。特に、コア３０ａの直径は、平面視で孔２１の直径と略同じであると、コア３０ａと孔の内側面２２とを接触させることができるので、コア３０ａと光反射性基板２０とを固定させることができる。コア３０ａは発光素子１０の電極１２と接合されるので、ひいては、光反射性基板２０と発光素子１０とを固定することができる。なお、コア３０ａの直径は、平面視で孔２１の直径の約５０〜９５％以上であると、コア３０ａと電極１２とを良好に接合させることができる。

また、コア３０ａの直径は、光反射性基板２０の厚み以上であることが好ましい。そうすることで、コア３０ａを光反射性基板２０の第２主面２０ｂと略同じ高さ、又は第２主面２０ｂよりも突出させることができる。例えば、コア３０ａは、第２主面２０ｂより約１０〜１００μｍ程度突出させることができる。これにより、コア３０ａを、発光素子１０の電極１２及び発光装置１００Ａを実装する配線基板と確実に接合させることができる。具体的には、光反射性基板の厚みよりも小さい直径のコアを有する発光装置の場合、発光装置を配線基板に実装する際の加熱等により、発光装置の電極に接合されたコアが配線基板側へ移動する恐れがあるところ、本実施形態のように光反射性基板の厚み以上の直径のコアを有すると、コアは電極と配線基板とに挟まれて移動しないため、双方と確実に接合させることができる。これにより、良好な放熱経路を確保できる。また、実装性の高い発光装置１００Ａとすることができる。

なお、電極１２と接合させることができれば、コア３０ａの直径は特に限定されない。例えば、コア３０ａの直径は平面視で孔２１の直径より大きくてもよいし、光反射性基板２０の厚みより小さくてもかまわない。また、本実施形態では、コア３０ａは断面視が略円形の略球状であるが、電極１２と接合できる形状であれば、コア３０ａの形状は特に限定されない。なお、本明細書における“略球状”とは、外形が必ずしも曲面でなくてもかまわない。
また、本実施形態では、コア３０ａは１つの孔２１に１つ配置されるが、これに限らず、１つの孔２１に複数配置されていてもよい。これにより、さらに放熱性を向上させることができる。

コア３０ａの材料は、導電性を有するものであり、金属等を好適に用いることができる。具体的には、主成分がＣｕ（具体的には、Ｃｕの含有率が約５０質量％以上）であることが好ましい。特に、Ｃｕの含有率が約９９質量％以上、又はＣｕと、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗのうち１種以上から選択される金属との合金であると、熱伝導性や電気伝導性に優れるため好適である。コア３０ａの直径は、孔２１の大きさにもよるが、約１〜１０００μｍ程度、より好ましくは約４０〜２００μｍ程度とすることができる。

（被覆部）
被覆部３０ｂは、コア３０ａが配置された孔２１内をある程度充填できる量で設けられると好ましい。また、溶融時に表面張力によって孔２１内に留まり、導電部材の形状を維持できる程度の量で設けられると好ましい。具体的には、コア３０ａと孔２１の隙間の約５０〜９５％程度を充填することが好ましい。これにより、発光素子１０とコア３０ａとを十分な強度で接合することができる。また、被覆部３０ｂが孔２１外へ漏れにくく、発光装置１００Ａのショートを防ぐことができる。

被覆部３０ｂの材料としては、導電性の材料を好適に用いることができるが、コア３０ａと発光素子１０の電極１２とが直接接するなどして導通可能な場合は、絶縁性の材料でもかまわない。
導電性の材料としては、特に半田が好ましいが、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ等の導電性ペーストでもかまわない。半田としては、Ａｕと、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのうち少なくとも１種類以上を含む合金を用いることが好ましい。その他、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐ等を用いてもかまわない。このように、被覆部３０ｂが導電性の材料であると、コア３０ａと発光素子１０の電極１２とが直接接しない場合でも、発光素子１０と導電部材３０とを導通させることができる。また、樹脂等の導電性の材料と比べて、発光素子１０の電極１２と良好に接着するので、発光素子１０と導電部材３０の密着性を向上させることができる。

絶縁性の材料としては、例えば樹脂等が挙げられる。樹脂は、フィラー、反射材、拡散材、着色材、波長変換部材等を含んでいてもよい。樹脂が光反射性を有すると、発光素子１０の光を発光装置１００Ａの光出射方向に反射させることができるため好ましい。樹脂等の絶縁性の材料からなる被覆部３０ｂは、前述の導電性の材料と比べて、光反射性基板１０と良好に接着するので、光反射性基板２０と導電部材３０の密着性を向上させることができる。また、絶縁性の材料からなる被覆部３０ｂであると、孔２１から溢れたとしても、発光装置１００Ａにショート等の不具合が発生しない。

（透光部材）
発光装置１００Ａは、図１に示すように、発光素子１０の光が取り出される面上に、発光素子１０の光を透過可能な透光部材４０を有していてもよい。これにより、発光素子１０の表面を保護することができる。また、所望の配光の発光装置１００Ａとすることができる。
なお、透光部材４０は、発光素子１０の光が取り出される面全てに設けられる必要はなく、一部に設けられていてもかまわない。また、発光素子１０の表面以外に設けられていてもよい。例えば、光反射性基板２０上や、発光素子１０と光反射性基板２０との間に隙間がある場合は、その隙間等に透光部材４０を設けることができる。

透光部材４０の形状は、膜状、ドーム状、板状等、適宜自由に選択することができ、複数層で構成されていてもよい。また、その表面は、平面、曲面、傾斜面、凹凸面等、適宜選択することができる。

透光部材４０は、透光性の母材に波長変換部材を含有するものが好ましい。これにより、所望の発光色の発光装置１００Ａとすることができる。母材の材料としては、樹脂や、ガラス等の無機物等を用いることができる。樹脂としては、前述の光反射性基板と同様の樹脂材料を用いることができる。特に、透光性、耐熱性及び耐光性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。

波長変換部材としては、例えば当該分野で公知の蛍光体を用いることができる。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）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−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）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（Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体などが挙げられる。波長変換部材は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。これらの材料としては、半導体材料を用いることができ、半導体材料としては、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ＣｄＳ_ｘＳｅ_１−ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。

波長変換部材は、透光部材４０中で偏在させてもよい。また、透光部材４０は波長変換部材のみで構成されていてもよいし、波長変換部材を含まなくてもよい。透光部材４０は、さらに、フィラー、反射材、拡散材、着色材等を含有していてもよい。

（発光モジュール）
図９は、実施形態１に係る発光装置１００Ａが配線基板２００に実装された発光モジュール１０００の断面図である。本実施形態では、発光装置１００Ａは、導電部材３０が露出する光反射性基板２０の第２主面２０ｂ側が、配線基板２００と対向するようにフリップチップ実装される。発光モジュール１０００は、少なくとも発光装置１００Ａと、配線基板２００と、発光装置１００Ａと配線基板２００とを接合する接着剤３００と、を有する。

（配線基板）
配線基板２００は、発光装置１００Ａが実装される実装基板である。配線基板２００は、少なくとも上面において、発光装置１００Ａの導電部材３０に対応する位置に正負の配線２０１を有する。配線基板２００は、配線２０１のみで構成されてもよいが、正負の配線間を絶縁する基体２０２を有していてもかまわない。

配線２０１の材料としては、導電性の高い材料が好適に用いられ、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ又はそれらの合金等の金属材料が挙げられる。なお、配線２０１は放熱性の観点から、Ｃｕ又はＣｕ合金が特に好ましい。また、配線２０１の表面に、ＡｕＰｔ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｈ若しくはこれらの合金から成る被膜を形成してもよい。また、Ａｇ又はＡｇ合金の配線の表面を酸化させた酸化物の被膜を有していてもよい。

基体２０２の材料としては、セラミックス、ガラスエポキシ、樹脂等の絶縁性材料が挙げられる。特に、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等が好ましく、ＬＴＣＣを用いてもかまわない。その他、金属材料の表面を絶縁性材料で被覆した絶縁性の基体を利用することもできる。

（接着剤）
接着剤３００は、発光装置１００Ａと配線基板２００とを接着するためのものである。具体的には、予め配線基板２００の配線２０１上に塗布や印刷等で配置しておき、その上に発光装置１００Ａの導電部材３０を配置して加熱することで、配線２０１と導電部材３０とを接合することができる。
接着剤３００としては、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ａｕ−Ｓｎ系等の半田（具体的には、ＡｇとＣｕとＳｎとを主成分とする合金、ＣｕとＳｎとを主成分とする合金、ＢｉとＳｎとを主成分とする合金等）、共晶合金（具体的には、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）、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電部材、低融点金属などのろう材等が挙げられる。特に、ＡｇとＣｕとＳｎとを主成分とする合金であると好ましい。

以下、本実施形態に係る発光装置１００Ａの製造方法について、図２〜図８を参照して説明する。

（発光装置の製造方法）
（第１の工程）
図２は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第１の工程を示す断面図である。第１の工程では、同一面側に正負の電極１２を有する発光素子１０を準備する。複数の発光素子１０を準備する場合は、樹脂等からなるシート上に所定の間隔を空けて配置しておいてもよい。これにより、第３の工程において、複数の発光素子１０と光反射性基板２０とを一括に実装することができ、製造効率を高めることができる。なお、複数の発光素子１０をシート上に配置する場合は、発光素子１０の電極を有する面と反対側の面がシートと接するように配置する。シートは除去してもよいし、発光装置１００Ａの構成部材の一部として利用してもかまわない。

（第２の工程）
図３Ａ及び図３Ｂは、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第２の工程を示す斜視図である。第２の工程では、第１主面と、その反対側の第２主面と、発光素子１０の電極１２に対応する位置において第１主面から第２主面へ貫通する孔２１と、を有する光反射性基板２０を準備する。第１の工程で複数の発光素子１０を準備する場合は、正負の電極１２ｎ，１２ｐに対応する孔２１を複数有する集合基板である光反射性基板２０を準備すると、第３の工程において発光素子１０と光反射性基板２０とを一括に配置することができ、製造効率を向上させることができる。

光反射性基板２０の孔２１は、圧縮成形やトランスファー成形で光反射性基板２０を成形する金型の形状によって形成することができる。また、板状の光反射性基板２０を形成し、打ち抜き、エッチング、レーザ加工等で形成することができる。
なお、第１の工程と第２の工程の順番は特に限定されず、適宜所望の順番で行うことができる。

（第３の工程）
図４は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第３の工程を示す断面図である。第３の工程では、発光素子１０の電極１２が、それぞれ孔２１から露出するように、発光素子１０の電極１２を有する面と光反射性基板２０の第１主面２０ａとを対向配置する。

具体的には、第１の工程で準備した発光素子１０の電極１２を有する面上に、第２の工程で準備した光反射性基板２０の第１主面２０ａを対向させて位置合わせし、フラックス等により仮固定することができる。なお、光反射性基板２０上に発光素子１０を位置合わせして配置してもよい。
フラックスは、予め光反射性基板２０の第１主面２０ａ及び／又は発光素子１０の電極１２を有する面に、ピン転写やディスペンサによる滴下等で配置することができる。フラックスで仮固定することにより、発光素子１０と光反射性基板２０との位置ずれを防ぐことができる。

第３の工程では、発光素子１０の電極１２が、光反射性基板２０の孔２１内に多く露出されるように、発光素子１０と光反射性基板２０とを配置することが好ましい。これにより、第５の工程において電極１２と導電部材とを確実に接合することができる。また、発光素子１０と光反射性基板２０との間に隙間ができないように配置することが好ましい。例えば、電極１２が孔２１内にそれぞれ収まるように、発光素子１０と光反射性基板２０とを配置することが好ましい。これにより、発光素子１０の半導体層１１と電極１２との段差が孔２１内に配置されるので、発光素子１０と光反射性基板２０とを隙間なく安定的に配置することができる。

（第４の工程）
図５は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第４の工程を示す断面図である。本実施形態の第４の工程では、光反射性基板２０のそれぞれの孔２１に、略球状のコア３０ａとコア３０ａを被覆する被覆部３０ｂとを有する略球状の導電部材３０をそれぞれ配置することができる。
例えば、被覆部３０ｂの厚みは、孔２１の大きさにもよるが、約１〜５０μｍ程度、より好ましくは約１〜１０μｍ程度とすることができる。これにより、第５の工程において、被覆部３０ｂをコア３０ａと電極１２とを良好に接続できる量、且つ、孔２１に留まることが可能な量で充填することができる。被覆部３０ｂは、適宜、単層構造又は多層構造とすることができる。

導電部材３０は、吸引治具等を用いて光反射性基板２０の孔２１に配置することができる。その他、例えば、光反射性基板２０の外縁を囲む枠を設け、第２主面上に孔の数だけ略球状の導電部材３０を配置して光反射性基板２０を揺すり、それぞれの孔２１に導電部材３０を配置させることができる。これにより、製造コストと時間を削減することができる。
第３の工程では、導電部材３０の少なくとも一部が孔２１に保持されるように配置すればよい。したがって、図５に示されるように、導電部材３０は孔２１内に収まっていなくてもよい。また、導電部材３０は、第３の工程において電極１２と接していなくてもかまわない。

導電部材３０を孔２１に配置する際、フラックス等を用いると、導電部材３０を確実に孔２１に保持させることができる。フラックスは、例えば、導電部材３０を配置する前に、予め前述と同様の方法で光反射性基板２０の孔２１内に配置しておくことができる。また、光反射性基板２０を篩うことで孔２１に導電部材が３０を配置する場合は、導電部材３０がそれぞれの孔２１に配置された後で、例えばスプレー噴霧等で設けることが好ましい。
なお、第４の工程は、光反射性基板２０の孔２１内にフラックスを配置する可能性があること、配置する導電部材３０が孔２１よりも小さい場合に、導電部材３０が孔２１から脱落する可能性があること等を考慮し、第３の工程の後に行うことが好ましい。

（第５の工程）
図６は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の第５の工程について示す断面図である。第５の工程では、導電部材３０と発光素子１０の電極１２とを接合する。なお、接合とは、接触させて固定し、電気的に接続することを示す。

本実施形態のように、第４の工程において、コア３０ａとコア３０ａを被覆しコア３０ａよりも融点の低い材料からなる被覆部３０ｂとを有する導電部材３０を孔２１に配置した場合は、第５の工程において、被覆部３０の融点以上で加熱することで、被覆部３０を溶融させ導電部材３０と電極１２とを接合することができる。具体的には、加熱により被覆部３０ｂを溶融させ、コア３０ａを自身の重みにより沈ませることで電極１２と接触させる。溶融した被覆部３０ｂは、孔２１の内側面２２とコア３０ａとの隙間を埋めるように、孔２１内に充填される。その状態で、被覆部３０ｂが冷えて固まることで、導電部材３０（詳細にはコア３０ａ）と電極１２とを接合することができる。

前述のように、コア３０ａと孔２１の内側面２２とが接触した状態で、コア３０ａと電極１２とを接合すると、光反射性基板２０が抜けにくく、部材どうしの密着性の高い発光装置１００Ａを形成することができる。また、コア３０ａが略球状であり、孔２１の内側面２２が略平面であると、コア３０ａが前述のように電極１２側に移動する際の抵抗を少なくできるので、コア３０ａと電極１２とを接触させやすく好ましい。
なお、発光素子１０と光反射性基板２０との間に隙間がある場合は、溶融した被覆部３０ｂが隙間にも配置されるが、正負どちらか一方の電極と電気的に接続する被覆部３０ｂが、他方の電極と電気的に接続しなければかまわない。

以上、略球状のコア３０ａが被覆部３０ｂで被覆された略球状の導電部材３０を用い、導電部材３０を完成させる形態について説明したが、次のように、コア３０ａと被覆部３０ｂとを別々に供給、配置することで、導電部材３０を形成してもよい。具体的には、まず、略球状のコア３０ａを、孔２１内に露出された電極１２と接するように配置する。その後、溶融した状態、ないし液状の被覆部３０ｂを、コア３０ａと孔２１（詳細には、孔２１の内側面２２）の隙間に滴下、印刷等の所望の方法で充填する。そして、被覆部３０ｂを硬化することで、導電部材３０を完成させることができる。

（透光部材形成工程）
図７は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の透光部材形成工程について示す断面図である。本実施形態では、適宜、発光素子１０の光が取り出される面上に透光部材４０を形成する透光部材形成工程を行ってもかまわない。透光部材４０は、例えば、スプレー噴霧、滴下法、電着、印刷、圧縮成型、トランスファーモールド等で形成することができる。その他、電着で形成してもよいし、予め準備したガラスや樹脂シート等の透光部材４０を配置してもよい。

（個片化工程）
図８は、実施形態１に係る発光装置１００Ａの製造方法の個片化工程について示す断面図である。集合基板である光反射性基板２０を用いる場合は、個々の発光装置１００Ａに個片化する個片化工程を行ってもよい。具体的には、ダイシング等で、発光素子１０毎又は発光素子１０群毎に光反射性基板２０を切断することができる。本実施形態では、例えば、発光素子１０の側面を被覆する透光部材４０と、光反射性基板２０とが略同一面となるように個片化することができる。これにより、図１に示す発光装置１００Ａを形成することができる。個片化工程は、透光部材形成工程の前後どちらに行ってもよいが、透光部材形成工程後に行うと製造効率がよく好ましい。
なお、個片化工程において、光反射性基板２０の側面に導電部材３０（コア３０ａ）が露出するように光反射性基板２０を個片化することで、サイドビュー型の発光装置を形成することができる。

以上のような工程を有する発光装置１００Ａの製造方法では、小型で信頼性の高い発光装置１００Ａを、製造効率よく、容易に形成することができる。なお、透光部材形成工程、個片化工程は有していなくてもよく、適宜その他の工程を有していてもよい。

＜実施形態２＞
図１０は、実施形態２に係る発光装置１００Ｂを示す断面図である。発光装置１００Ｂは、光反射性基板２０Ｂの孔２１Ｂの開口径が、第１主面２０ａＢ側と第２主面２０ｂＢ側とで異なる。本実施形態では、第２主面２０ｂＢ側の孔２１Ｂの開口径はコア３０ａＢの直径以上であり、第１主面２０ａＢ側の孔２１Ｂの開口径はコア３０ａＢの直径よりも小さい。具体的には、孔２１Ｂは第２主面２０ｂＢから第１主面２０ａＢへ狭くなるテーパー形状である。すなわち、孔２１Ｂの内側面２２Ｂは、孔２１Ｂが第２主面２０ｂＢから第１主面２０ａＢへ狭くなるように傾斜する。なお、第２主面２０ｂＢ側の孔２１Ｂの開口径がコア３０ａＢの直径以上であり、第１主面２０ａＢ側の孔２１Ｂの開口径がコア３０ａＢの直径よりも小さければ、孔２１Ｂ内側面２２Ｂは傾斜していなくてもよい。
なお、以上の構成以外は、実質的に実施形態１の発光装置１００Ａと略同様の構成を有する。

このような構成とすると、第１主面２０ａＢ側の孔２１Ｂの開口径がコア３０ａＢの直径よりも小さいことから、発光素子１０Ｂと接合されるコア３０ａＢによって光反射性基板２０Ｂが固定され、光反射性基板２０Ｂが脱落しない構成とすることができる。したがって、部材どうしの密着性の高い発光装置１００Ｂを形成することができる。

＜実施形態３＞
図１１は、実施形態３に係る発光装置１００Ｃを光反射性基板２０Ｃの第２主面２０ｂＣ側から見た平面図である。発光装置１００Ｃは、光反射性基板２０Ｃの孔２１Ｃの内側面２２Ｃに凹凸２３を有し、凹凸２３の凹部分には、導電部材３０Ｃの被覆部３０ｂＣが充填される。
凹凸２３は、例えば、平板状の光反射性基板を打ち抜いて孔を形成するための金型の形状によって設けることができる。なお、孔２１Ｃの内側面２２Ｃに凹凸２３を有すること以外は、実質的に実施形態１の発光装置１００Ａと略同様の構成を有する。

このような構成とすると、発光素子１０Ｃ、導電部材３０Ｃ、光反射性基板２０Ｃの一体性を向上させることができる。特に、孔２１Ｃが略円柱状又は略円錐状であり、略球状のコア３０ａＣと孔２１Ｃの内側面２２Ｃとが接する（すなわち、平面方向の断面視において、コア３０ａＣと内側面２２Ｃとが隙間なく接する面を有する）ような場合、被覆部３０ｂＣは、コア３０ａＣと内側面２２Ｃとが接する部分を境に上下に分離されるので、導電部材３０Ｃが光反射性基板２０Ｃから脱落しやすくなる可能性がある。しかし、コア３０ａＣと接する内側面２２Ｃに凹凸２３を有することで、被覆部３０ｂＣが一体化し、且つ、コア３０ａＣと被覆部３０ｂＣの接合面積が増えるので、導電部材３０Ｃが光反射性基板２０Ｃから脱落することを防ぐことができる。ひいては、発光素子１０Ｃ、導電部材３０Ｃ、光反射性基板２０Ｃの一体性を強化することができる。
なお、凹凸２３は、孔を形成する際にできる微細なものであってもかまわない。

＜実施形態４＞
図１２Ａは、実施形態４に係る発光装置１００Ｄを示す断面図である。図１２Ｂは、実施形態４に係る発光装置１００Ｅを示す断面図である。実施形態４の発光装置１００Ｄ，１００Ｅは、光反射性基板２０Ｄ，２０Ｅの第１主面２０ａＤ，２０ａＥ上に発光素子１０Ｄ，１０Ｅを囲む枠体２４Ｄ，２４Ｅを有する。なお、以上の構成以外は、実質的に実施形態１の発光装置１００Ａと略同様の構成を有する。

具体的には、図１２Ａに示される発光装置１００Ｄは、発光素子１０Ｄの発光が取り出される面（上面）上に透光部材４０Ｄを有し、光反射性基板２０Ｄの枠体２４Ｄが、発光素子１０Ｄの側面及び透光部材４０Ｄの側面を被覆するように配置されている。透光部材４０Ｄの上面と光反射性基板２０Ｄの上面は、略同一面上に設けられる。このような構成とすることで、見切り性の良い発光装置１００Ｄを形成することができる。なお、見切り性とは、光出射方向への指向性が高いことを指す。

図１２Ｂに示される発光装置１００Ｅは、発光素子１０Ｅを囲む光反射性基板２０Ｅの枠体２４Ｅの上面に透光部材４０Ｅが設けられる。枠体２４Ｅは、発光素子１０Ｅの発光が取り出される面（上面）よりも高く、発光素子１０と透光部材４０Ｅとは離間する。このような構成とすることで、指向性による色ムラの少ない発光装置１００Ｅを形成することができる。

光反射性基板２０Ｄ,２０Ｅの枠体２４Ｄ,２４Ｅは、例えば、光反射性基板を成形する金型の形状によって設けることができる。その他、光反射性物質を含む樹脂等で描画してもよいし、予め準備した格子状の枠体を、発光素子の周囲を囲むように位置合わせし、接着部材等で光反射性基板の第１主面上に接着することで形成することができる。

以下、実施形態２に係る発光装置１００Ｂの実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

＜実施例＞
実施例に係る発光装置１００Ｂは、平面視で約１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、高さ約０．３ｍｍの表面実装型の発光装置である。本実施例の発光装置１００Ｂは、１つの発光素子１０Ｂを有する。発光素子１０Ｂの形状は、平面視で約０．９５ｍｍ×０．９５ｍｍの正方形、高さ約０．１５ｍｍの略直方体であり、同一面上に正負の電極１２ｎＢ，１２ｐＢを有する。それぞれの電極１２ｎＢ，１２ｐＢは、平面視で直径約０．０９ｍｍの略円形であり、電極１２の中心どうしの離間距離は約０．７５ｍｍである。
光反射性基板２０Ｂは二酸化チタンを含有する変性エポキシ樹脂で形成され、第１主面２０ａＢとその反対側の第２主面２０ｂＢとを有する。光反射性基板２０Ｂは、平面視約１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、高さ約０．１ｍｍであり、電極１２に対応する位置において第１主面２０ａＢから第２主面２０ｂＢへ貫通する孔２１Ｂを有する。本実施例の孔２１Ｂの開口形状は、略正方形である。
電極１２Ｂがそれぞれの孔２１Ｂ内に露出するように、発光素子１０Ｂの電極１２Ｂを有する面と光反射性基板２０Ｂの第１主面２０ａＢとが対向配置される。第１主面２０ａＢ側の孔２１Ｂの開口径は約０．１ｍｍ×０．１ｍｍのであり、第２主面２０ｂＢ側の孔２１Ｂの開口径は約０．１３７ｍｍ×０．１３７ｍｍである。平面視で、第１主面２０ａＢ側の孔２１Ｂの中心どうしの離間距離は約０．７５ｍｍであり、発光素子１０Ｂの電極１２は、孔２１Ｂ内に収まっている。孔２１Ｂは、第２主面２０ｂＢから第１主面２０ａＢへ狭くなるテーパー形状であり、孔２１Ｂの内側面２２Ｂの傾斜角度は約２１°である。
コア３０ａＢはＣｕからなり、直径は約０．１２ｍｍである。コア３０ａＢは、孔２１Ｂ内で電極１２と接合し、孔２１Ｂの内側面２２Ｂと接する。また、コア３０ａＢは光反射性基板２０Ｂの第２主面２０ｂＢから約０．０２ｍｍだけ突出する。被覆部３０ｂＢはＳｎとＡｇとＣｕの合金からなり、孔２１Ｂの内側面２２Ｂとコア３０ａＢとの隙間を埋めるように孔２１Ｂ内に充填される。例えば、被覆部３０ｂＢは第２主面２０ｂＢよりも約０．０５ｍｍだけ低い位置まで充填される。
また、本実施例の発光装置１００Ｂは透光部材４０Ｂを備える。透光部材４０Ｂは、例えば蛍光体を含有するシリコーン樹脂であり、発光素子１０Ｂの電極１２を有する面以外の面上に膜厚約０．０３ｍｍで形成される。

以上のような構成とすることで、製造効率が良く、容易に形成可能な、小型で信頼性の高い発光装置１００Ｂとすることができる。また、第１主面２０ａＢ側の孔２１Ｂの開口径がコア３０ａＢの直径よりも小さく、孔２１Ｂが第２主面２０ｂＢから第１主面２０ａＢへ狭くなるテーパー形状であることで、コア３０ａＢが接合される発光素子１０Ｂから光反射性基板２０が脱落しにくい構成とすることができる。
さらに、導電部材３０Ｂが光反射性基板２０Ｂから脱落しにくい構成とすることができる。

１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ…発光装置
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ…発光素子
１１…半導体層
１１ａ…ｎ型半導体層
１１ｂ…発光層
１１ｃ…ｐ型半導体層
１２…正負の電極
１２ｎ、１２ｎＢ…ｎ側電極
１２ｐ、１２ｐＢ…ｐ側電極
２０、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ…光反射性基板
２０ａ、２０ａＢ、２０ａＤ、２０ａＥ…第１主面
２０ｂ、２０ｂＢ、２０ｂＣ…第２主面
２１、２１Ｂ、２１Ｃ…孔
２２、２２Ｂ、２２Ｃ…孔の内側面
２３…凹凸
２４Ｄ，２４Ｅ…枠体
３０、３０Ｂ、３０Ｃ…導電部材
３０ａ、３０ａＢ、３０ａＣ…コア
３０ｂ、３０ｂＢ、３０ｂＣ…被覆部
４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ…透光部材
２００…配線基板
２０１…配線
２０２…基体
３００…接着剤
１０００…発光モジュール

Claims

同一面側に正負の電極を有する発光素子と、
前記電極を有する面に対向する第１主面と、その反対側の第２主面と、前記電極に対応する位置において前記第１主面から前記第２主面へ貫通する孔と、を有する光反射性基板と、
前記孔に配置されて前記電極と接合する略球状のコアと、前記コアと前記孔の隙間に充填される被覆部と、を有する導電部材と、を備え、
前記孔は、前記第２主面から前記第１主面へ狭くなるテーパー形状である発光装置。
前記第２主面側の前記孔の開口径は、前記コアの直径以上であり、前記第１主面側の前記孔の開口径は、前記コアの直径よりも小さい、請求項１に記載の発光装置。
前記孔の内側面に凹凸を有する請求項１又は２に記載の発光装置。
前記コアは、前記孔の内側面と接する請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記コアは、前記第２主面から突出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
平面視で、前記電極は前記孔内に収まる請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
前記被覆部は、前記コアよりも融点が低い請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
前記コアはＣｕを含み、前記被覆部はＡｕと、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの内少なくとも１種類とを含む合金である請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。