JP6809203B2 - 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。
発光素子を収納するハウジングを設ける代わりに、発光素子の側面を反射性部材で覆った発光装置が知られている（例えば特許文献１）。この発光装置は、複数の発光素子の上に波長変換部を形成し、波長変換部を切断して得られた側面を発光部としている。
特許文献１に開示された方法により、小型の発光装置を得ることができる。このような小型の発光装置において、光取り出し効率のよい発光装置を得る方法が求められている。
本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、以下の構成を含む。
電極形成面と、電極形成面と反対側の基板面と、電極形成面と前記基板面との間の第１〜第４側面と、を備えた発光素子を準備する工程と、凸部を有する上面を備えた下金型を準備する工程と、下金型の上面の凸部の上面に、第１側面を対向させて発光素子を載置する工程と、凸部の側面と、発光素子の第１側面以外の面とを、被覆部材で被覆する工程と、下金型を除去し、凸部の側面を被覆する被覆部材を側壁とし、第１側面を底面とする凹部を形成し、凹部内に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。
電極形成面と、電極形成面と反対側の基板面と、電極形成面と前記基板面との間の第１〜第４側面と、を備えた発光素子を準備する工程と、凸部を有する上面を備えた下金型を準備する工程と、下金型の上面の凸部の上面に、第１側面を対向させて発光素子を載置する工程と、凸部の側面と、発光素子の第１側面以外の面とを、被覆部材で被覆する工程と、下金型を除去し、凸部の側面を被覆する被覆部材を側壁とし、第１側面を底面とする凹部を形成し、凹部内に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。
本発明の実施形態によれば、小型で、見切り性のよい発光装置を容易に得ることができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。また、被覆部材、透光性部材、導光部材等の樹脂部材については、硬化又は固化前の液状の場合と、硬化又は固化後の固体状の場合等について同じ名称を用いる。また、個片化前の集合体の状態及び個片化された状態においても同じ名称を用いる。
＜実施形態１＞
実施形態１に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置１０を図１Ａ〜図１Ｃに示す。発光装置１０は、発光素子２０と、発光素子２０の第１側面２１に設けられた透光性部材３０と、透光性部材３０の側面及び発光素子２０の第１側面２１以外を覆う被覆部材４０とを含む。透光性部材３０は発光装置１０の発光面（光取り出し面）として機能する。
実施形態１に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置１０を図１Ａ〜図１Ｃに示す。発光装置１０は、発光素子２０と、発光素子２０の第１側面２１に設けられた透光性部材３０と、透光性部材３０の側面及び発光素子２０の第１側面２１以外を覆う被覆部材４０とを含む。透光性部材３０は発光装置１０の発光面（光取り出し面）として機能する。
図２Ａ〜図９Ｂを参照しながら、実施形態１に係る発光装置の製造方法について説明する。発光素子の電極形成面２５側から見た概略断面図（例えば図３Ａ）と、発光素子の第３側面２３側から見た概略断面図（例えば図３Ｂ）とを、それぞれ図示する。
（発光素子を準備する工程）
発光素子２０として、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を準備する。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、発光素子２０は、積層構造体２７と、電極２８と、を備えている。積層構造体２７は、発光層を含む半導体層と、透光性の素子基板と、を備える。積層構造体２７は、略直方体であり、以下の６つの面を備える。１つは電極２８が供えられた半導体層面を含む電極形成面２５である。電極形成面２５の反対側の面は素子基板からなる基板面２６である。電極形成面２５と基板面２６との間に４つの側面を備える。４つの側面は、発光装置１０の発光面に配置される第１側面２１と、第１側面２１の反対側の第２側面２２と、を備える。さらに、第１側面２１と第２側面２２の間の第３側面２３と、第３側面２３の反対側の第４側面２４と、を備える。ここでは、電極形成面２５及び基板面２６がそれぞれ長辺と短辺を備えた長方形である例を示している。第１側面２１と第２側面２２は、長方形の長辺側に配置された長側面でる。第３側面２３と第４側面２４、長方形の短辺側に配置された短側面である。
発光素子２０として、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を準備する。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、発光素子２０は、積層構造体２７と、電極２８と、を備えている。積層構造体２７は、発光層を含む半導体層と、透光性の素子基板と、を備える。積層構造体２７は、略直方体であり、以下の６つの面を備える。１つは電極２８が供えられた半導体層面を含む電極形成面２５である。電極形成面２５の反対側の面は素子基板からなる基板面２６である。電極形成面２５と基板面２６との間に４つの側面を備える。４つの側面は、発光装置１０の発光面に配置される第１側面２１と、第１側面２１の反対側の第２側面２２と、を備える。さらに、第１側面２１と第２側面２２の間の第３側面２３と、第３側面２３の反対側の第４側面２４と、を備える。ここでは、電極形成面２５及び基板面２６がそれぞれ長辺と短辺を備えた長方形である例を示している。第１側面２１と第２側面２２は、長方形の長辺側に配置された長側面でる。第３側面２３と第４側面２４、長方形の短辺側に配置された短側面である。
（下金型を準備する工程）
図３Ａ、図３Ｂに示すように、上面に複数の凸部１０１を備えた下金型１００を準備する。各凸部１０１は、発光素子２０を載置させるための上面１０１ａを備える。凸部１０１の上面１０１ａは発光素子２０の第１側面（後述の光取り出し面）が載置可能なように、平坦な面を備えていることが好ましい。尚、この下金型１００の凸部１０１は、後の工程で下金型を除去した後に透光性部材３０が配置される凹部となる部分である。凸部１０１と凸部１０１の間には、凸部の上面１０１ａよりも低い位置にある平面部１０２を備えている。
図３Ａ、図３Ｂに示すように、上面に複数の凸部１０１を備えた下金型１００を準備する。各凸部１０１は、発光素子２０を載置させるための上面１０１ａを備える。凸部１０１の上面１０１ａは発光素子２０の第１側面（後述の光取り出し面）が載置可能なように、平坦な面を備えていることが好ましい。尚、この下金型１００の凸部１０１は、後の工程で下金型を除去した後に透光性部材３０が配置される凹部となる部分である。凸部１０１と凸部１０１の間には、凸部の上面１０１ａよりも低い位置にある平面部１０２を備えている。
凸部１０１の大きさは、適宜選択することができる。例えば、１つの凸部に１つの発光素子２０を載置する場合、凸部１０１の上面１０１ａの大きさは、少なくとも発光素子の第１側面２１の面積の５０％〜２００％程度の大きさの面積とすることが好ましく、更に、１００％〜１２０％程度の面積とすることが好ましい。また、１つの金型に設けられる複数の凸部は、全て同じ形状とすることが好ましい。
隣接する凸部１０１との距離が等しくなるように配置するのが好ましい。換言すると、複数の平面部１０２の幅は、同じであることが好ましい。より好ましくは、凸部１０１及び平面部１０２を、縦方向及び横方向に規則正しく配列（行列状に配列）させることが好ましい。
下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａの形状は、円形、楕円形、多角形（例えば、四角形、六角形）、もしくは、これらを組みあわせた形状とすることができる。また、凸部１０１の側面１０１ｂは、凸部１０１の上面１０１ａに対して垂直又は傾斜した面とすることができる。つまり、凸部１０１の側面１０１ｂを垂直とすると、凸部１０１の形状は円柱状、角柱状（例えば、四角柱状、六角柱状）などの柱状とすることができる。また、凸部１０１の側面１０１ｂを傾斜した面とする場合は、凸部１０１の形状は、円錐台、角錐台などの錐台形とすることができる。尚、凸部１０１の側面１０１ｂを傾斜させる場合は、傾斜角は上面（水平面）１０１ａに対して３０度〜９０度程度とすることができる。
下金型１００の凸部１０１の高さ（凸部の上面１０１ａと平面部１０２との距離）は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることが好ましく、さらに、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度が好ましい。
下金型の凸部１０１と凸部１０１の間の平面部１０２は、平坦な面とすることが好ましい。この平面部１０２は、発光装置１０の発光面となる透光性部材の周囲を取り囲む側壁の上面となる面を形成する面である。従って、平坦な面とすることが好ましい。ただし、これに限らず、例えば、下金型１００の平面部１０２面に、微細な凹部又は凸部を備えていてもよい。
下金型１００は、凸部１０１の上面１０１ａ、凸部１０１と凸部１０１の間の平面部１０２に、貫通孔を備えていてもよい（例えば、図３Ａに示す貫通孔１０１ｃ）。貫通孔１０１ｃは、真空吸着用の孔であり、例えば、シートや発光素子などを吸着して保持することができる。
例えば、下金型１００の上面に凸部１０１を備える場合、その上にシートごと発光素子を載置する際に、凸部の位置が視認しにくくなる。そのため、凸部１０１の形状に沿うようにシートを吸着することで、発光素子の載置位置（すなわち凸部１０１の上面１０１ａ）を視認し易くすることができる。また、シートを吸着して下金型の上面の形状に沿った形状としておくことで、下金型１００の上面形状に近い形状となるように被覆部材を形成することができる。例えば、シートを金型に吸着させて、凸部１０１に沿うようにあらかじめシートＳ１を変形させておくことで安定した形状の被覆部材を形成することができる。あるいは、被覆部材を形成する際に、圧力によってシートを下金型１００の凸部１０１に沿った形状に変形させてもよい。
被覆部材を成形する際は、上述のように、上面に凸部を備えた下金型１００のみを用いることができるほか、図４Ａ、図４Ｂに示すような上金型２００を備えていてもよい。下金型のみの場合は、後述の被覆部材の形成を、ポッティング、印刷、スプレー等で行うことができる。下金型と上金型とを用いる場合は、後述の被覆部材の形成を、トランスファモールド、圧縮成形、射出成型などで行うことができる。上金型を用いる場合は、上金型の下面と、下金型の上面とが対向するように配置する。上金型の下面は、平坦面とすることができ、あるいは、微細な凹凸を設けてもよい。また、上金型の下面と、下金型の凸部の上面との間に被覆部材を注入可能な隙間を空けて、すなわち、離間するように配置させることが好ましい。
（発光素子を載置する工程）
図３Ａ、図３Ｂに示すように、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａに発光素子２０を載置する。このとき、発光素子２０の第１側面２１を、凸部１０１の上面１０１ａと向かい合わせて載置する。換言すると、第２側面２２を上側にして載置する。載置された発光素子２０の固定は、接着剤を用いることができるほか、真空吸着してもよい。接着剤を用いる場合は、凸部１０１の上面１０１ａに接着剤を設けてもよく、または、発光素子の第１側面２１に接着剤を設けた状態で、凸部１０１の上面１０１ａに載置してもよい。真空吸着する場合は、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａに真空吸着用の貫通孔１０１ｃを設けておき、その上に載置した発光素子を吸引（吸着）することができる。この場合、貫通孔１０１ｃの開口径は、発光素子２０の面積（第１側面２１の面積）よりも小さくすることが好ましい。
図３Ａ、図３Ｂに示すように、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａに発光素子２０を載置する。このとき、発光素子２０の第１側面２１を、凸部１０１の上面１０１ａと向かい合わせて載置する。換言すると、第２側面２２を上側にして載置する。載置された発光素子２０の固定は、接着剤を用いることができるほか、真空吸着してもよい。接着剤を用いる場合は、凸部１０１の上面１０１ａに接着剤を設けてもよく、または、発光素子の第１側面２１に接着剤を設けた状態で、凸部１０１の上面１０１ａに載置してもよい。真空吸着する場合は、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａに真空吸着用の貫通孔１０１ｃを設けておき、その上に載置した発光素子を吸引（吸着）することができる。この場合、貫通孔１０１ｃの開口径は、発光素子２０の面積（第１側面２１の面積）よりも小さくすることが好ましい。
図３Ａ、図３Ｂでは、下金型１００の１つの凸部１０１の上面１０１ａに１つの発光素子２０を載置した例を示している。これに限らず、１つの凸部１０１に複数の発光素子２０を載置してもよい。また、２つ以上の複数の凸部１０１の上にまたがるように１つの発光素子２０を載置してもよい。
発光素子２０は、第１側面２１を凸部１０１の上面１０１ａと対向させるように配置させるため、電極形成面２５は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、横方向に向いている。発光素子２０を凸部１０１の上面１０１ａに載置する際に、発光素子２０の電極２８の表面２８ａが、凸部１０１の上面１０１ａよりも外側に配置されるようにする。換言すると、発光素子２０の電極２８の表面２８ａが、下金型１００の平面部１０２の上方に配置されるようにする。
発光素子２０は、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａの上に直接載置してもよく、又は、図３Ａ等に示すように、シートＳ１を介して下金型１００の凸部１０１の上に載置してもよい。例えば、個片化された発光素子２０を、第１側面２１を平らなシートＳ１の上面に対向するようにして配置する。その後に、下金型１００の上面にシートＳ１ごと発光素子２０を配置することができる。あるいは、あらかじめ下金型１００の凸部１０１を覆うようにシートＳ１を配置しておき、このシートＳ１上に発光素子２０を載置することができる。
シートは、例えば図３Ａ、図３Ｂに示すように、下金型１００の複数の凸部１０１の上面１０１ａを覆うことができる大きさのシートが好ましく、下金型１００の凸部１０１の形状に沿って変形可能な伸縮性のあるシートが好ましい。より好ましくは、下金型１００の複数の凸部１０１の全ての凸部１０１を含む上面を覆う大きさのシートが好ましい。シートとしては、例えば、シリコーン、塩化ビニール、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリイミド等からなるシートが挙げられる。シートの厚みは、特には限定されないが、下金型１００の凸部１０１の高さよりも低い程度とすることが好ましい。また、発光素子２０の高さよりも低い程度とすることが好ましい。なお、この厚みは、シートを伸ばさない状態での厚みであり、下金型１００の凸部１０１の形状に沿って伸ばした際には、０．０６ｍｍ程度とすることが好ましい。また、シートは、その上面（発光素子が載置される面）は、粘着性を有することが好ましい。
このシートは、後述の工程において被覆部材を形成する際にも、そのまま下金型１００の上面に配置されている。そのため、被覆部材は、下金型の上面とは、直接的には接していない。そして、下金型を除去後、又は下金型を除去する際に同時に、シートも除去することで、発光素子の光取り出し面側に凹部を備えた被覆部材を形成することができる。このように、シートを用いて形成された被覆部材は、実際には金型の凸部の大きさよりも、シートの厚み分だけ大きな凸部に対応した凹部として形成される。
（被覆部材で被覆する工程）
下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａに発光素子２０を載置した後、図４Ａ、図４Ｂに示すように、下金型１００の上方に上金型２００を配置し、型閉する。
下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａに発光素子２０を載置した後、図４Ａ、図４Ｂに示すように、下金型１００の上方に上金型２００を配置し、型閉する。
次に、図５Ａ、図５Ｂに示すように、下金型１００と上金型２００の間の空間に被覆部材４０を充填する。被覆部材４０は、凸部１０１の側面１０１ｂを覆い、平面部１０２を覆う。発光素子２０の大きさによっては、凸部１０１の上面１０１ａの一部も覆う。また、被覆部材４０は、凸部１０１上の発光素子２０を覆う。詳細には、被覆部材４０は、発光素子２０の第１側面２１以外を覆う。第１側面２１以外の面とは、電極形成面２５、基板面２６、第２側面２２、第３側面２３、第４側面２４の５つの面である。このように、複数の発光素子２０を１つの被覆部材４０で被覆することで、発光装置中間体を形成する。ここで、発光装置中間体とは、発光素子２０と被覆部材４０とを備えたものであり、透光性部材が形成される前の段階の成形品を指す。
次に、型開して、上金型２００を外して形成された面（図５Ａ、図５Ｂの上金型２００と接する面）側にシートＳ２を貼り付けた状態で発光装置中間体１０Ａを下金型１００から外す。図６Ａ、図６Ｂは、下金型１００から取り出した発光装置中間体１０Ａを上下反転させた状態を示す。上述の方法によって形成された発光装置中間体１０Ａは、上側に凹部５０を備えている。凹部５０の底面５１には、発光素子２０の第１側面２１が露出されている。また、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａよりも発光素子２０の第１側面２１の面積が小さい場合は、発光装置中間体１０Ａの凹部５０の底面５１には、発光素子２０の第１側面２１の周囲に被覆部材４０が配置されている。また、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａよりも発光素子２０の第１側面２１の面積が大きい場合及び同じ大きさの場合は、発光装置中間体１０Ａの凹部５０の底面５１は発光素子２０の第１側面２１のみからなる。
発光装置中間体１０Ａの凹部５０の側壁５２は、被覆部材４０から構成される。凹部５０の側壁５２の高さは、下金型１００の凸部１０１の高さに相当する高さである。シートＳ１を用いて被覆部材４０を形成した場合は、凸部１０１の高さとシートＳ１の厚みとを足した高さが、凹部５０の側壁５２の高さとなる。
（透光性部材を形成する工程）
次に、発光装置中間体１０Ａの凹部５０内に、透光性部材３０を充填する。透光性部材３０は、ポッティング、スプレー塗布、印刷等で設けることができ、特にポッティングが好ましい。例えば、図７Ａ、図７Ｂに示す例では、凹部５０の上端と同じ高さまで透光性部材３０を充填している。以上のようにして、図８Ａ、図８Ｂに示すような、発光装置集合体１０Ｂを得ることができる。発光装置集合体１０Ｂは、個片化する前の状態の成形品を指す。
次に、発光装置中間体１０Ａの凹部５０内に、透光性部材３０を充填する。透光性部材３０は、ポッティング、スプレー塗布、印刷等で設けることができ、特にポッティングが好ましい。例えば、図７Ａ、図７Ｂに示す例では、凹部５０の上端と同じ高さまで透光性部材３０を充填している。以上のようにして、図８Ａ、図８Ｂに示すような、発光装置集合体１０Ｂを得ることができる。発光装置集合体１０Ｂは、個片化する前の状態の成形品を指す。
（被覆部材を切断する工程）
次に、図８Ａに示すように発光素子２０と発光素子２０の間の切断ラインＸ１、Ｙ１で切断することで、図９Ａ、図９Ｂに示すような、個片化された発光装置１０を得ることができる。図８Ａに示すように、切断ラインＸ１は、発光素子２０と発光素子２０の間の被覆部材４０の中央付近とすることが好ましい。また、図８Ｂに示す切断ラインＹ１は、被覆部材４０の中央付近であって、かつ、発光素子２０の電極２８が露出されるように切断する。
次に、図８Ａに示すように発光素子２０と発光素子２０の間の切断ラインＸ１、Ｙ１で切断することで、図９Ａ、図９Ｂに示すような、個片化された発光装置１０を得ることができる。図８Ａに示すように、切断ラインＸ１は、発光素子２０と発光素子２０の間の被覆部材４０の中央付近とすることが好ましい。また、図８Ｂに示す切断ラインＹ１は、被覆部材４０の中央付近であって、かつ、発光素子２０の電極２８が露出されるように切断する。
以上の製造方法により、図９Ａ、図９Ｂに示す発光装置１０を得ることができる。
＜実施形態２＞
実施形態２に係る発光装置の製造方法を図１１Ａ〜図１８Ｂに示す。図１０は、実施形態２に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置６０の概略断面図である。実施形態２に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置６０の外観は、図１Ａ、図１Ｂと同様の外観である。
実施形態２に係る発光装置の製造方法を図１１Ａ〜図１８Ｂに示す。図１０は、実施形態２に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置６０の概略断面図である。実施形態２に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置６０の外観は、図１Ａ、図１Ｂと同様の外観である。
発光装置６０は、発光素子２０と、発光素子２０の第１側面２１、第３側面２３、第４側面２４、電極形成面２５、基板面２６、に接するように設けられた導光部材７０と、発光素子２０の第１側面２１上の導光部材７０上に設けられた透光性部材３０と、導光部材７０の側面を覆う被覆部材４０とを含む。透光性部材３０は発光装置６０の発光面（光取り出し面）として機能する。実施形態２は、導光部材７０を備えるほかは、実施形態１と同様である。
実施形態２に係る発光装置の製造方法は、実施形態１に係る発光装置の製造方法において、導光部材７０を形成する工程が追加されるほかは、同じ工程を備える。詳細には、発光素子を準備する工程、下金型を準備する工程、発光素子を載置する工程、被覆部材で被覆する工程、透光性部材を形成する工程は、実施形態１と同じである。実施形態２では、発光素子を載置する工程の前に、下金型上に導光部材を形成する工程が追加される。以下の説明において、発光素子を準備する工程及び下金型を準備する工程は省略する。また、被覆部材を形成する工程、透光性部材を形成する工程においても、特記する点以外については、基本的には実施形態１と同様である。
（導光部材を形成する工程）
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａの上に液状の導光部材７０を形成する。ここではシートＳ１を用いる場合について説明するため、詳細には凸部１０１の上面１０１ａ上のシートＳ１上に液状の導光部材７０を形成する。液状の導光部材７０は、各凸部１０１の上面１０１ａに分離された状態で形成される。凸部１０１間の平面部１０２には導光部材７０は形成されていない。
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、下金型１００の凸部１０１の上面１０１ａの上に液状の導光部材７０を形成する。ここではシートＳ１を用いる場合について説明するため、詳細には凸部１０１の上面１０１ａ上のシートＳ１上に液状の導光部材７０を形成する。液状の導光部材７０は、各凸部１０１の上面１０１ａに分離された状態で形成される。凸部１０１間の平面部１０２には導光部材７０は形成されていない。
（発光素子を載置する工程）
次に、図１２Ａ、図２Ｂに示すように、硬化前の導光部材７０上に、発光素子２０を載置する。発光素子２０を導光部材７０上に載置するだけで、もしくは載置した後に発光素子２０を押圧することにより、表面張力によって導光部材７０は発光素子２０の第３側面２３、第４側面２４、電極形成面２５、基板面２６に這い上がる。これにより、導光部材７０の外側面は下向きに拡がった形状になる。第１側面２１と凸部１０１の上面１０１ａとの間の導光部材７０の厚みは、例えば１〜３０μｍとすることができ、４〜２０μｍが好ましく、５〜１０μｍ程度が最も好ましい。
次に、図１２Ａ、図２Ｂに示すように、硬化前の導光部材７０上に、発光素子２０を載置する。発光素子２０を導光部材７０上に載置するだけで、もしくは載置した後に発光素子２０を押圧することにより、表面張力によって導光部材７０は発光素子２０の第３側面２３、第４側面２４、電極形成面２５、基板面２６に這い上がる。これにより、導光部材７０の外側面は下向きに拡がった形状になる。第１側面２１と凸部１０１の上面１０１ａとの間の導光部材７０の厚みは、例えば１〜３０μｍとすることができ、４〜２０μｍが好ましく、５〜１０μｍ程度が最も好ましい。
（被覆部材で被覆する工程）
次に、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、下金型１００の上方に上金型２００を配置し、型閉する。その後、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、下金型１００と上金型２００の間の空間に被覆部材４０を充填する。
次に、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、下金型１００の上方に上金型２００を配置し、型閉する。その後、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、下金型１００と上金型２００の間の空間に被覆部材４０を充填する。
次に、型開して、上金型２００を外して形成された面（図１４Ａ、図１４Ｂの上金型２００と接する面）側にシートＳ２を貼り付けた状態で発光装置中間体６０Ａを下金型１００から外す。図１５Ａ、図１５Ｂは、下金型１００から取り出した発光装置中間体６０Ａを上下反転させた状態を示す。上述の方法によって形成された発光装置中間体６０Ａは、上側に凹部５０を備えている。凹部５０の底面５１には、導光部材７０が露出されている。
（透光性部材を形成する工程）
次に、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、発光装置中間体６０Ａの凹部５０内に、透光性部材３０を充填し、発光装置集合体６０Ｂを得る。
次に、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、発光装置中間体６０Ａの凹部５０内に、透光性部材３０を充填し、発光装置集合体６０Ｂを得る。
（被覆部材を切断する工程）
次に、図８Ａに示すように発光素子２０と発光素子２０の間の切断ラインＸ１、Ｙ１で切断することで、図９Ａ、図９Ｂに示すような、個片化された発光装置６０を得ることができる。
次に、図８Ａに示すように発光素子２０と発光素子２０の間の切断ラインＸ１、Ｙ１で切断することで、図９Ａ、図９Ｂに示すような、個片化された発光装置６０を得ることができる。
以下に、各実施形態の発光装置の各構成部材に適した材料等について説明する。
（発光素子）
発光素子としては、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができ、青色、緑色、赤色等の可視光を発光可能な発光素子を用いることができる。半導体発光素子は、透光性基板と、その上に形成された半導体積層体とを含むことができる。また、半導体積層体は、透光性基板とは反対側（対向する面）に、電極を備えた電極形成面を備えている。透光性基板側は光の取り出し面として用いられる。
発光素子としては、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができ、青色、緑色、赤色等の可視光を発光可能な発光素子を用いることができる。半導体発光素子は、透光性基板と、その上に形成された半導体積層体とを含むことができる。また、半導体積層体は、透光性基板とは反対側（対向する面）に、電極を備えた電極形成面を備えている。透光性基板側は光の取り出し面として用いられる。
[半導体積層体]
半導体積層体は、複数の半導体層を含む。半導体積層体の一例としては、第１導電型半導体層（例えばｎ型半導体層）、発光層（活性層）および第２導電型半導体層（例えばｐ型半導体層）の３つの半導体層を含むことができる。紫外光や、青色光から緑色光の可視光を発光可能な半導体層としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料（例えばＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等）を用いることができる。赤色を発光可能な半導体積層体としては、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いることができる。
半導体積層体は、複数の半導体層を含む。半導体積層体の一例としては、第１導電型半導体層（例えばｎ型半導体層）、発光層（活性層）および第２導電型半導体層（例えばｐ型半導体層）の３つの半導体層を含むことができる。紫外光や、青色光から緑色光の可視光を発光可能な半導体層としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料（例えばＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等）を用いることができる。赤色を発光可能な半導体積層体としては、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いることができる。
[素子基板]
発光素子の素子基板は、透光性である。例えば、上記の窒化物系半導体材料の場合、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体からの発光を透過する半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）を用いることができる。また、ＧａＡｓ等の半導体材料の場合、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等が挙げられる。ここでの透光性とは、発光素子から出射される光の６０％、６５％、７０％又は８０％程度以上を透過し得る性質を指す。
発光素子の素子基板は、透光性である。例えば、上記の窒化物系半導体材料の場合、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体からの発光を透過する半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）を用いることができる。また、ＧａＡｓ等の半導体材料の場合、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等が挙げられる。ここでの透光性とは、発光素子から出射される光の６０％、６５％、７０％又は８０％程度以上を透過し得る性質を指す。
[電極]
発光素子が有する一対の電極は、半導体層の同一面側に配置されている。これらの一対の電極は、上述した第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。例えば、十数μｍ〜３００μｍが好ましい。また、電極としては、電気良導体を用いることができ、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｕＳｎ等の金属が好適である。
発光素子が有する一対の電極は、半導体層の同一面側に配置されている。これらの一対の電極は、上述した第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。例えば、十数μｍ〜３００μｍが好ましい。また、電極としては、電気良導体を用いることができ、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｕＳｎ等の金属が好適である。
（透光性部材）
透光性部材は、発光素子からの光を透過する部材であり、発光装置の発光面を構成する部材である。透光性材料としては、透光性樹脂、ガラス等が使用できる。特に、透光性樹脂が好ましく、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
透光性部材は、発光素子からの光を透過する部材であり、発光装置の発光面を構成する部材である。透光性材料としては、透光性樹脂、ガラス等が使用できる。特に、透光性樹脂が好ましく、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
透光性部材は、上記の透光性材料に加え、波長変換部材として蛍光体を含んでもよい。蛍光体は、発光素子からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＹＡＧ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＬＡＧ）；ユウロピウムおよび／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系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、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、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。
また、透光性部材には、粘度を調整する等の目的で、各種のフィラー等を含有させてもよい。
（導光部材）
導光部材は、発光素子と透光性部材との間に介在される部材である。透光性樹脂、ガラス等の透光性材料から形成することができる。透光性樹脂としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。導光部材は発光素子の表面と接触しているので、点灯時に発光素子で発生する熱の影響を受けやすい。熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れているので、導光部材に適している。なお、導光部材は、光の透過率が高いことが好ましい。そのため、通常は、導光部材には、光を反射、吸収又は散乱する添加物は添加されないことが好ましい。しかし、望ましい特性を付与するために、導光部材に添加物を添加するのが好ましい場合もある。例えば、導光部材の屈折率を調整するため、または硬化前の導光部材の粘度を調整するために、各種フィラーを添加してもよい。
導光部材は、発光素子と透光性部材との間に介在される部材である。透光性樹脂、ガラス等の透光性材料から形成することができる。透光性樹脂としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。導光部材は発光素子の表面と接触しているので、点灯時に発光素子で発生する熱の影響を受けやすい。熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れているので、導光部材に適している。なお、導光部材は、光の透過率が高いことが好ましい。そのため、通常は、導光部材には、光を反射、吸収又は散乱する添加物は添加されないことが好ましい。しかし、望ましい特性を付与するために、導光部材に添加物を添加するのが好ましい場合もある。例えば、導光部材の屈折率を調整するため、または硬化前の導光部材の粘度を調整するために、各種フィラーを添加してもよい。
（被覆部材）
被覆部材は、発光素子からの光を反射する光反射性部材で構成される。被覆部材は、透光性部材の側面を覆うように設けられる。さらに、被覆部材は発光素子の側面も覆うように設けられることが好ましい。導光部材を備える場合は、導光部材を覆うように設けられる。
被覆部材は、発光素子からの光を反射する光反射性部材で構成される。被覆部材は、透光性部材の側面を覆うように設けられる。さらに、被覆部材は発光素子の側面も覆うように設けられることが好ましい。導光部材を備える場合は、導光部材を覆うように設けられる。
被覆部材は、透光性部材、導光部材、発光素子に対する熱膨張率の関係が、所定の関係となるような材料から形成される。すなわち、被覆部材は、被覆部材と発光素子との熱膨張率差ΔＴ４０が、透光性部材と発光素子との熱膨張率差ΔＴ３０よりも小さくなるように、材料が選択される。例えば、発光素子が、サファイアの透光性基板と、ＧａＮ系半導体から成る半導体積層体とを含む場合、発光素子の熱膨張率はおよそ５〜７×１０−６／Ｋとなる。一方、透光性部材又は導光部材を、シリコーン樹脂から形成した場合、透光性部材の熱膨張率は、２〜３×１０−５／Ｋとなる。よって、被覆部材は、シリコーン樹脂よりも熱膨張率の小さい材料から形成することにより、ΔＴ４０＜ΔＴ３０とすることができる。
被覆部材に樹脂材料を使用する場合、一般的に、熱膨張率は１０−５／Ｋオーダーとなり、一般的な発光素子の熱膨張率に比べて一桁大きい。しかしながら、樹脂材料にフィラー等を添加することにより、樹脂材料の熱膨張率を低減することができる。例えば、シリコーン樹脂に、シリカ等のフィラーを添加することにより、フィラーを添加する前のシリコーン樹脂に比べて、熱膨張率を低くすることができる。
被覆部材に使用できる樹脂材料としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。
被覆部材は、光反射性樹脂から形成することができる。光反射性樹脂とは、発光素子からの光に対する反射率が７０％以上の樹脂材料を意味する。被覆部材に達した光が反射されて、発光装置の発光面に向かうことにより、発光装置の光取出し効率を高めることができる。
光反射性樹脂としては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものが使用できる。光反射性物質としては、例えば、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、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが好適である。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などが利用できるが、特に、繊維状のものは被覆部材の熱膨張率を低下させる効果も期待できるので好ましい。
以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
１０、６０…発光装置
１０Ａ、６０Ａ…発光装置中間体
１０Ｂ、６０Ｂ…発光装置集合体
１１…発光面（正面、長側面）
１２…側面（背面、長側面）
１３…側面（短側面）
１４…側面（短側面）
１５…電極面（下面）
１６…上面
２０…発光素子
２１…第１側面（発光面、長側面）
２２…第２側面（長側面）
２３…第３側面（短側面）
２４…第４側面（短側面）
２５…電極形成面
２６…基板面
２７…積層構造体
２８…電極
２８ａ…電極の表面
３０…透光性部材
４０…被覆部材
５０…凹部
５１…凹部の底面
５２…凹部の側壁
７０…導光部材
１００…下金型
１０１…凸部
１０１ａ…凸部の上面
１０１ｂ…凸部の側面
Ｈ１…凸部の高さ
Ｗ１…凸部の幅
Ｄ１…凸部の奥行
１０１ｂ…凸部の側面
１０１ｃ…貫通孔
１０２…平面部（凸部と凸部の間）
２００…上金型
Ｓ１、Ｓ２…シート
１０Ａ、６０Ａ…発光装置中間体
１０Ｂ、６０Ｂ…発光装置集合体
１１…発光面（正面、長側面）
１２…側面（背面、長側面）
１３…側面（短側面）
１４…側面（短側面）
１５…電極面（下面）
１６…上面
２０…発光素子
２１…第１側面（発光面、長側面）
２２…第２側面（長側面）
２３…第３側面（短側面）
２４…第４側面（短側面）
２５…電極形成面
２６…基板面
２７…積層構造体
２８…電極
２８ａ…電極の表面
３０…透光性部材
４０…被覆部材
５０…凹部
５１…凹部の底面
５２…凹部の側壁
７０…導光部材
１００…下金型
１０１…凸部
１０１ａ…凸部の上面
１０１ｂ…凸部の側面
Ｈ１…凸部の高さ
Ｗ１…凸部の幅
Ｄ１…凸部の奥行
１０１ｂ…凸部の側面
１０１ｃ…貫通孔
１０２…平面部（凸部と凸部の間）
２００…上金型
Ｓ１、Ｓ２…シート
Claims (5)
- 電極形成面と、該電極形成面と反対側の基板面と、前記電極形成面と前記基板面との間の第１〜第４側面と、を備えた発光素子を準備する工程と、
凸部を有する上面を備えた下金型を準備する工程と、
前記下金型の上面の凸部の上面に、前記第１側面を対向させて発光素子を載置する工程と、
前記凸部の側面と、前記発光素子の前記第１側面以外の面とを、被覆部材で被覆する工程と、
前記下金型を除去し、前記凸部の側面を被覆する被覆部材を側壁とし、前記第１側面を底面とする凹部を形成し、該凹部内に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。 - 前記発光素子を載置する前に、前記凸部の上面に導光部材を配置させる工程を含む請求項１に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子を準備する工程は、シート上に発光素子を載置する工程を含み、前記下金型の上面に、前記シートを介して前記発光素子を載置する請求項１又は請求項２に記載の発光装置の製造方法。
- 前記下金型に前記シートを吸着する貫通孔を備える請求項３に記載の発光装置の製造方法。
- 前記透光性部材は、波長変換部材を備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2016246606A JP6809203B2 (ja) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | 発光装置の製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| JP5860289B2 (ja) | 2012-01-05 | 2016-02-16 | シチズン電子株式会社 | Ｌｅｄ装置の製造方法 |
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| JP6438648B2 (ja) * | 2013-11-15 | 2018-12-19 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
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2017
- 2017-12-18 US US15/844,625 patent/US10243118B2/en active Active
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