JP6834469B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置及びその製造方法に関する。
発光素子を用いた表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く、鮮やかな色の発光をする。また、この発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。更に初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。近年、発光素子の高出力化と普及に伴う発光装置の低価格化が急速に進んでいる。
特許文献１には、絶縁基板の上面に一対の電極を設け、一方の電極の表面側に発光ダイオード素子を実装し、発光ダイオード素子と他方の電極の表面側とを金属細線でワイヤボンディングし、発光ダイオード素子及び金属細線を透光性樹脂にて封止されたチップ型発光ダイオードが記載されている。一対の電極の各裏面側に絶縁基板が配置されている。電極は銅箔の上にニッケルメッキ又は金メッキが施されていることが記載されている。
特許文献２には、薄板金属からなる基板に一対の電極を形成し、一方の電極側に発光ダイオード素子を載置することが記載されている。
特許文献３には、ＬＥＤを粘着シート上に整列させ、蛍光体が分散されたセラミックインクを塗布し仮硬化し、セラミックインクを研削して、ＬＥＤ間を切断分離し、分離されたＬＥＤを加熱してセラミックインクを本硬化する工程が記載されている。
特許文献４には、接続電極上に、白色反射部材、ＬＥＤ素子、蛍光体層、ガラスが積層された半導体発光装置が記載されている。
特開平８−２９８３４５号公報 特開２０００−０５８９２４号公報 特開２０１２−０３９０１３号公報 特開２０１２−１３８４５４号公報
しかしながら、特許文献１乃至４のいずれも放熱性の観点で改良の余地がある。
そこで、本実施形態に係る発光装置は、放熱性に優れた薄型の発光装置を提供すること、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第１電極と第２電極とを備える第１面と、前記第１面と対向する第２面と、側面とを持つ発光素子と離型性基材とを用い、前記発光素子の前記第１面が前記離型性基材に接するように載置する工程と、前記発光素子の前記第２面と前記側面とを波長変換部材で覆う工程と、前記波長変換部材で覆われた前記発光素子を前記離型性基材から剥がす工程と、前記発光素子の前記第１電極と接続するように前記発光素子の前記第１電極の少なくとも一部と前記波長変換部材上の一部とを覆う第１導電部材を形成し、また、前記発光素子の前記第２電極と接続するように前記発光素子の前記第２電極の少なくとも一部と前記波長変換部材上の一部とを覆う第２導電部材を形成する工程と、を有し、平面視における前記第１導電部材の面積及び前記第２導電部材の面積はそれぞれ前記発光素子の面積よりも大きい。
本発明の異なる側面における実施形態に係る発光装置の製造方法は、第１電極と第２電極とを備える第１面と、前記第１面と対向する第２面と、側面とを持つ発光素子と離型性基材とを用い、前記発光素子の前記第１面が前記離型性基材に接するように載置する工程と、前記発光素子の前記第２面と前記側面とを波長変換部材で覆う工程と、前記波長変換部材で覆われた前記発光素子を前記離型性基材から剥がす工程と、前記波長変換部材上の一部を覆うようにそれぞれ第１導電部材及び第２導電部材を形成する工程と、前記発光素子の前記第１電極と前記第１導電部材とを第１ワイヤで接続し、また、前記発光素子の前記第２電極と前記第２導電部材とを第２ワイヤで接続する工程と、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの全周を覆い、かつ、前記第１導電部材の少なくとも１部及び前記第２導電部材の少なくとも１部、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第１面に絶縁部材を形成する工程と、を有し、平面視における前記第１導電部材の面積及び前記第２導電部材の面積はそれぞれ前記発光素子の面積よりも大きい。
本発明の実施形態に係る発光装置は、第１電極と第２電極とを備える第１面と、前記第１面と対向する第２面と、側面とを持つ発光素子と、前記発光素子の前記第２面と前記側面とを覆う波長変換部材と、前記第１電極と電気的に接続され、前記波長変換部材と接し、かつ、前記第１面に形成される第１導電部材と、前記第２電極と電気的に接続され、前記波長変換部材と接し、かつ、前記第１面に形成される第２導電部材と、前記第１電極の少なくとも１部と前記第２電極の少なくとも１部と前記第１電極と前記第２電極との間の第１面に形成される絶縁部材と、を有し、前記第１面と前記波長変換部材の下面とは面一であり、前記波長変換部材は前記発光素子の前記第１面を覆っていない。
本発明の実施形態に係る発光装置は、放熱性に優れた薄型の発光装置を提供すること、及び、その製造方法を提供することができる。
第１実施形態に係る発光装置を示した概略斜視図である。 第１実施形態に係る発光装置の断面を示した概略斜視断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の断面を拡大した概略斜視断面図である。 第２実施形態に係る発光装置を示した概略平面図である。 第２実施形態に係る発光装置を示した概略断面図である。 第３実施形態に係る発光装置を示した概略背面図である。 第４実施形態に係る発光装置を示した概略断面図である。 第５実施形態に係る発光装置を示した概略断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。 実施例１に係る発光装置及び熱履歴を示した概略斜視図である。 実施例２に係る発光装置及び熱履歴を示した概略斜視図である。 比較例１に係る発光装置及び熱履歴を示した概略斜視図である。 実施例１，２、比較例１に係る発光装置におけるジャンクション温度を示すグラフである。
以下、実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば正面図や平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
また、実施形態に係る発光装置及びその製造方法において、「上」、「下」、「左」及び「右」などは、状況に応じて入れ替わるものである。本明細書において、「上」、「下」などは、説明のために参照する図面において構成要素間の相対的な位置を示すものであって、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。特に、発光装置の説明と発光装置の製造方法の説明とにおいて上下関係、左右関係が入れ替わることがある。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る発光装置を示した概略斜視図である。図２は、第１実施形態に係る発光装置の断面を示した概略斜視断面図である。図３は、第１実施形態に係る発光装置の断面を拡大した概略斜視断面図である。発光素子の第１電極、第２電極が設けられている側を発光素子及び発光装置において下面側と称呼し、その逆側を上面側と称呼する。
発光装置１００は、発光素子１０、波長変換部材２０、第１導電部材３１、第２導電部材３２、絶縁部材４０を備える。第１導電部材３１及び第２導電部材３２をまとめて導電部材３０と称呼することもある。また、第１導電部材３１を例に採って説明するが、特に断りのない限り、第２導電部材３２も同様の構成、効果を備えるものとする。
発光素子１０は、第１電極１１と第２電極１２とを備える。発光素子１０は第１面１５と、第１面１５と対向する第２面１６と、側面１７とを持つ。ここでは直方体の発光素子１０を用いて説明するため、発光素子１０は４つの側面１７を持ち、第１面１５及び第２面１６と接している。第１電極１１と第２電極１２は第１面１５に設けられている。
波長変換部材２０は、発光素子１０の第２面１６と側面１７とを覆い、第１面１５を覆っていない。発光素子１０の第１面１５は導電部材３０や絶縁部材４０に直接接している。発光素子１０の第１面１５と波長変換部材２０とは面一である。ここでの面一とは、第１面１５と波長変換部材２０の下面との段差が５μｍ以下であり、１μｍ以下が好ましい。第１面１５と波長変換部材２０の面との段差を小さくすることで第１面１５に波長変換部材２０が形成し難くすることができ、かつ、導電部材３０を形成する際の段差も抑えることができる。
第１導電部材３１は、第１電極１１と電気的に接続され、波長変換部材２０と接し、かつ、第１面１５に形成される。第２導電部材３２は、第２電極１２と電気的に接続され、波長変換部材２０と接し、かつ、第１面１５に形成される。導電部材３０は、波長変換部材２０の下面の３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上を覆う。これにより発光素子１０や波長変換部材２０から発せられた熱を、導電部材３０を伝って外部に放熱し易くすることができる。また、導電部材３０に光反射性の高い部材を用いることにより発光素子１０や波長変換部材２０から発せられた光を効率良く上方に反射させることができる。導電部材３０はペースト状のものや溶融された粒子等を用い波長変換部材２０に塗布等して薄膜状とするため発光装置１００全体の厚みを抑えることができる。
絶縁部材４０は、第１電極１１の少なくとも１部と第２電極１２の少なくとも１部と第１電極１１と第２電極１２との間の第１面１５に形成される。この絶縁部材４０の厚みを調整することで放熱性を維持しつつ半田実装時等の発光装置１００の傾きを抑えることができる。
以上の構成を採ることで、放熱性に優れた薄型の発光装置１００を提供することができる。
発光素子１０は第１電極１１、第２電極１２が第１面１５に設けられていることから、第２面１６側から主に光が放出される。発光素子１０の第２面及び４つの側面には波長変換部材２０が配置されている。
波長変換部材２０の上面の面積は特に限定されないが発光素子１０からの光を効率良く放出できる大きさが好ましい。例えば、波長変換部材２０の上面の面積は、発光素子１０の第２面１６の面積の１．５倍から２０倍とすることができ、２倍から１０倍が好ましい。波長変換部材２０の厚みは発光素子１０の厚みよりも大きければ特に限定されないが０．２ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍがさらに好ましい。波長変換部材２０の厚みを変えることにより色調を変えることができるからである。波長変換部材２０の上面は平坦であることが好ましい。発光装置１００全体の厚みを抑えることができるからである。ただし、波長変換部材２０の上面を凸レンズ形状とすることもできる。これにより発光素子１０からの光を集めることができる。凸レンズ形状は高さを抑えたものとすることもできる。
波長変換部材２０は薄板状の略直方体を成す。平面視において波長変換部材２０は正方形、矩形、三角形や六角形等の多角形にすることができる。
波長変換部材２０は蛍光体２１が透光性部材２２中に分散されているものを使用することができる。ただし透光性部材を使用せず蛍光体２１のみを使用することもできる。
第１導電部材３１及び第２導電部材３２は波長変換部材２０の下面側に配置されている。第１導電部材３１及び第２導電部材３２は同一面積、同一形状としてもよいが、アノード、カソードが認識できるように異なる面積、異なる形状としてもよい。また、導電部材３０の一部にカソードマークを設けてもよい。
第１導電部材３１及び第２導電部材３２は同一の材料を使用し、ほぼ同一の条件で形成することができる。第１導電部材３１及び第２導電部材３２の厚みはほぼ等しいことが好ましい。第１導電部材３１及び第２導電部材３２の厚みは特に限定されないが、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好ましい。これにより放熱性を向上させることができる。また、第１導電部材３１及び第２導電部材３２の厚みを０．００１ｍｍ〜０．０５ｍｍにすることで発光装置１００全体の高さを抑えることができる。
第１導電部材３１及び第２導電部材３２は、発光素子１０の第１面１５の一部を覆う。例えば、発光素子１０の第１面１５の５分の２ずつをそれぞれ第１導電部材３１、第２導電部材３２が覆う。第１電極１１と第２電極１２をそれぞれ横切る方向における第１面１５の長さにおいて、第１電極１１と第２電極１２との間は発光素子１０の全体の長さの５分の１とする。第１電極１１と第２電極１２をそれぞれ横切る方向と垂直の方向における第１導電部材３１、第２導電部材３２の大きさは特に限定されず、第１電極１１、第２電極１２の全体を覆うように第１導電部材３１、第２導電部材３２をそれぞれ形成してもよい。また、第１電極１１、第２電極１２の２分の１、若しくは４分の１等を覆うように第１導電部材３１、第２導電部材３２をそれぞれ形成してもよい。第１電極１１と第１導電部材３１との接触面積を増やすことで放熱性を向上させることができる。また、第１電極１１と第１導電部材３１との接触面積を減らすことで絶縁部材４０による光反射性を向上させることができる。
また、第１導電部材３１と第２導電部材３２との間は短絡しない間隔であればよく、例えば１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上である。
平面視において、第１導電部材３１及び第２導電部材３２は発光素子１０よりも外側に形成されている。これにより外部電極と接続される領域の第１導電部材３１と第２導電部材３２の距離を離すことができ、短絡を防止することができる。また、第１導電部材３１及び第２導電部材３２を大きくすることができ、発光装置１００の放熱効率を高めることができる。
第１導電部材３１及び第２導電部材３２は、絶縁部材４０よりも背面視において外周部に近い側が露出されている。第１導電部材３１は外部電極と接続するため、発光装置１００の背面側において絶縁部材４０から第１導電部材３１が露出している。発光装置１００の背面側において第１導電部材３１と第２導電部材３２とは離れている方が好ましい。短絡を防止するためである。
絶縁部材４０は、第１導電部材３１及び第２導電部材３２の短絡を防止すると共に、発光素子１０の光反射性を高めている。第１導電部材３１と第２導電部材３２の間に絶縁部材４０を設けることで、発光素子１０から下面側に抜けていく光を上面側に反射させることができるからである。
絶縁部材４０は、発光素子１０からの光や波長変換部材２０からの光に対して高い反射率を有する部材を使用することが好ましい。絶縁部材４０の反射率は、可視光領域において５０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上である。例えば、発光素子１０の発光波長における反射率が７０％以上であることが好ましい。
絶縁部材４０は、熱伝導性の高い部材を用いることが好ましい。発光素子１０や波長変換部材２０から放出される熱を導電部材３０や実装基板や外部電極などに伝導することで発光装置１００からの放熱性を高めることができる。絶縁部材４０の熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは２〜３Ｗ／ｍＫである。３Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を絶縁部材４０へ付与することにより絶縁性が損なわれるおそれがあるためである。
絶縁部材４０の面積は、発光素子１０の面積よりも大きいことが好ましい。発光素子１０から下面側に放出される光を効率良く上面側に反射させるためである。絶縁部材４０の面積は、波長変換部材２０の面積の３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上である。ただし、絶縁部材４０は、波長変換部材２０の下面からはみ出していないことが好ましい。
絶縁部材４０は、背面視における第１導電部材３１と第２導電部材３２との距離を離すことができる。
絶縁部材４０の厚みは特に限定されないが、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍがより好ましい。絶縁部材４０の厚みを厚くすることにより、熱を発光装置の横方向に逃がすことができるため、放熱性を向上させることができるからである。また、発光装置１００を、半田等を用いて実装基板に実装する際に絶縁部材４０の高さ分だけ実装基板と導電部材３０との間に半田等を蓄積することができる。これにより半田使用時の発光装置１００の傾きを抑制できたり、半田ボールの発生を抑制できたりすることができる。
一方、絶縁部材４０の厚みを抑えることで発光装置１００全体の厚みを抑えることができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。図４は、第２実施形態に係る発光装置を示した概略平面図である。図５は、第２実施形態に係る発光装置を示した概略断面図である。図５は図４のＶ−Ｖ線の断面図である。第２実施形態に係る発光装置は、波長変換部材が異なる以外は第１実施形態とほぼ同じ構成を採り、第１実施形態に係る発光装置とほぼ同じ構成を採るところについては説明を省略することもある。
発光装置２００は、発光素子１１０、波長変換部材１２０、第１導電部材１３１、第２導電部材１３２、絶縁部材１４０を備える。波長変換部材１２０は逆台形形状を成す。つまり波長変換部材１２０の下面側の面積よりも、上面側の面積の方が大きい。波長変換部材１２０の側面は上方に傾斜する。これにより発光素子１１０から側方に出射された光は波長変換部材１２０の側面に照射し、上方に反射され、発光装置２００の上方から放出される光量が増える。
波長変換部材１２０は蛍光体１２１が透光性部材１２２に分散されている。波長変換部材１２０の下面側の蛍光体１２１の濃度が上面側の蛍光体１２１の濃度よりも高い。例えば、波長変換部材１２０の上面側の一部を透光性部材１２２のみで形成することもできる。これにより蛍光体１２１からの発熱を効率良く第１導電部材１３１、第２導電部材１３２、絶縁部材１４０に伝達することができる。また、波長変換部材１２０上面の空気との界面で反射した光が、散乱により波長変換材料１２０内部に戻ることを抑制することができるため、発光装置２００の上方から放出される光量を更に増やすことができる。
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。図６は、第３実施形態に係る発光装置を示した概略背面図である。第３実施形態に係る発光装置は、第１導電部材、第２導電部材、絶縁部材が異なる以外は第１実施形態とほぼ同じ構成を採り、第１実施形態に係る発光装置とほぼ同じ構成を採るところについては説明を省略することもある。
発光装置３００は、発光素子２１０、波長変換部材２２０、第１導電部材２３１、第２導電部材２３２、絶縁部材２４０を備える。発光素子２１０と接続される箇所の第１導電部材２３１の幅が細く、外部電極と接続される箇所の第１導電部材２３１の幅が広い。第１導電部材２３１、第２導電部材２３２を極力両端に形成するとともに、第１導電部材２３１、第２導電部材２３２と発光素子２１０との接触面積を減らしている。絶縁部材２４０は第１導電部材２３１及び第２導電部材２３２の幅の広い部分と接触していないため、これら部材間の密着性を考慮しなくてもよい。
＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。図７は、第４実施形態に係る発光装置を示した概略断面図である。第４実施形態に係る発光装置は、波長変換部材の外周に反射部材を設けた以外は第１実施形態とほぼ同じ構成を採り、第１実施形態に係る発光装置とほぼ同じ構成を採るところについては説明を省略することもある。
発光装置４００は、発光素子３１０、波長変換部材３２０、第１導電部材３３１、第２導電部材３３２、絶縁部材３４０、反射部材３５０を備える。反射部材３５０は平面視において波長変換部材３２０の外周を覆っている。ただし、反射部材３５０は平面視における波長変換部材３２０の外周全部を覆っている必要はなく、例えば対向する２辺のみ、又は１辺のみとすることもできる。
反射部材３５０は酸化チタンや酸化アルミニウム、シリカなどの顔料を樹脂やガラスに含有させたものを使用することができる。反射部材３５０の高さは特に限定されないが波長変換部材３２０と同じであることが好ましい。また反射部材３５０の厚みは特に限定されないが発光素子３１０からの側方への光を効率良く上方等へ反射する厚みであることが好ましい。
＜第５実施形態＞
第５実施形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。図８は、第５実施形態に係る発光装置を示した概略断面図である。第５実施形態に係る発光装置は、発光素子と第１導電部材、第２導電部材とをワイヤで接続すること、波長変換部材の形状が異なること以外は第１実施形態とほぼ同じ構成を採り、第１実施形態に係る発光装置とほぼ同じ構成を採るところについては説明を省略することもある。
発光装置５００は、発光素子４１０、波長変換部材４２０、第１導電部材４３１、第２導電部材４３２、絶縁部材４４０、第１ワイヤ４６１、第２ワイヤ４６２を備える。発光素子４１０は第１電極４１１、第２電極４１２を備える。第１電極４１１は第１ワイヤ４６１を介して第１導電部材４３１と電気的に接続し、第２電極４１２は第２ワイヤ４６２を介して第２導電部材４３２と電気的に接続する。第１ワイヤ４６１及び第２ワイヤ４６２は絶縁部材４４０に全面覆われている。絶縁部材４４０の厚みは第１ワイヤ４６１等がある分厚くなる。
また、第１電極４１１と第１導電部材４３１とを離間して形成することもできる。これにより第１導電部材４３１の面積を小さくすることができる。
以下、各構成部材について詳述する。
（発光素子）
発光素子は、発光装置における光源であり、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子は、任意の波長の光を発光するものを選択することができ、波長４３０〜４７５ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色を発光するものが好ましい。発光素子として、例えば窒化物系半導体ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）を用いることができる。発光素子は、波長λ０＝４５０ｎｍをピークとする青色光を発光するように設計されたものであり、実際に発光した光のピーク波長λは、設計値λ０と同値またはその近傍の値である。
平面視において発光素子は正方形や矩形などの四角形に限定されず、三角形や五角形、六角形などの多角形のものも使用することができる。
（離型性基材）
離型性基材７０は、シート、基板などで表面に粘着性があり、発光素子１０を載置しただけで保持可能であり、加熱やＵＶ光照射などにより粘着力を失い容易に発光素子１０や波長変換部材２０を剥離させる。具体的には、ポリエステルなどの樹脂フィルムの表面に、熱により膨張するマイクロカプセルを含むゴム系粘着剤が塗布されたシートやＵＶ光照射により硬質化し粘着性を失うアクリル系粘着剤が塗布されたシートを用いることが好ましい。樹脂フィルムに代わり、硬質プラスチック板、金属板、セラミックス板なども代用することができる。
（波長変換部材）
波長変換部材は蛍光体を透光性部材に含有させたものを使用することができる。また、波長変換部材は蛍光体のみでもよい。
透光性部材は絶縁性で光を透過する材料で形成され、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂やガラスなどの無機物を使用することができる。熱硬化性樹脂では例えばシリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が使用される。フレキシビリティを発光装置へ付与するため、蛍光体を充填した後の曲げ弾性率が１０００ＭＰａを超えないものが使用できる。熱可塑性樹脂ではポリフタルアミド、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが使用される。無機物ではソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが使用される。
蛍光体としては、例えば、緑〜黄色に発光する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、緑色に発光する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）系蛍光体、緑〜赤色に発光するユーロピウム及び／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、青〜赤色に発光するユーロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）系蛍光体、緑色に発光する組成が（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕで表されるβサイアロン蛍光体、組成がＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕで表される硫化物系蛍光体、赤色に発光する組成がＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表されるＣＡＳＮ系又は（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表されるＳＣＡＳＮ系蛍光体などの窒化物系蛍光体、赤色に発光する組成が（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）で表されるＫＳＦ系蛍光体などのフッ化物蛍光体、赤色に発光する硫化物系蛍光体、赤色に発光する組成が（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）で表されるゲルマン酸塩系（ＭＧＦ系）蛍光体、などが挙げられる。
また、蛍光体は平均粒径が１μｍ〜４０μｍ程度のものを用いることが好ましく、５μｍ〜３０μｍ程度のものを用いることがより好ましい。また、蛍光体は平均粒径が１μｍ以下のナノ粒子を用いることもできる。
平面視において波長変換部材は正方形や矩形などの四角形に限定されず、三角形や五角形、六角形などの多角形のものも使用することができる。また、発光素子の形態と相似の形態とすることもできる。
（第１導電部材、第２導電部材）
第１導電部材、第２導電部材は、金、銀、銅、アルミニウム等の金属粉を樹脂材料や溶剤へ分散した導電性ペーストを使用することができる。樹脂材料としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が使用される。を使用することができる。第１導電部材、第２導電部材は厚みが一定であることが好ましいが、厚みが異なるものも使用することができる。また、発光素子との接続に金、銀、銅、半田等のバンプと薄膜状のものとを組み合わせたものであってもよい。
（絶縁部材）
絶縁部材は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂やガラスなどの無機物を使用することができる。熱硬化性樹脂では例えばシリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が使用される。熱可塑性樹脂ではポリフタルアミド、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが使用される。無機物ではソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが使用される。ただし、耐熱性に優れたシリコーン樹脂やガラスを用いることが好ましい。また、絶縁部材は反射性を持たせるために光反射性部材を樹脂等に含有させたものでもよい。さらに絶縁部材は金属部材を絶縁物で表面コートしたものでもよい。金属部材を用いることで熱伝導の高い構成とすることができる。
（反射部材）
反射部材は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂やガラスなどの無機物を使用することができる。熱硬化性樹脂では例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が使用される。熱可塑性樹脂ではポリフタルアミド、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが使用される。無機物ではソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが使用される。ただし、耐熱性に優れたシリコーン樹脂やガラスを用いることが好ましい。反射部材は熱硬化性樹脂等に光反射性物質を含有させたものを使用することが好ましい。光反射性物質としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｓｉの酸化物や、ＡｌＮ，ＭｇＦ２，ＢＮ等を適用することができ、酸化チタンが好ましい。
（その他）
波長変換部材には蛍光体の他に、光反射性物質や遮光部材を含有してもよい。光反射性物質を含有することにより発光素子からの光の分散性を向上させることができる。また、遮光部材を含有することにより外部からの光が波長変換部材に照射された際、波長変換部材のテカリを防止することができる。
ワイヤは、金、銀、銅、アルミニウム、これらの合金等を使用することができる。
＜第１実施形態に係る発光装置の製造方法＞
第１実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を用いて説明する。図９Ａ〜図９Ｆは、第１実施形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す概略断面図である。
（ａ）第１電極１１と第２電極１２とを備える第１面１５と、第１面１５と対向する第２面１６と、側面１７とを持つ発光素子１０と離型性基材７０とを用いる。発光素子１０の第１面１５が離型性基材７０に接するように載置する。
発光素子１０は１個でも良いが複数個を用いることにより生産性が向上する。発光素子１０は離型性基材上に等間隔に複数行、複数列、配置する。
離型性基材７０は粘着性のあるポリエステルフィルムを用いることが好ましいが、所定の樹脂、無機物、基板、金属板などを用いても良い。
また離型性基材７０に載置された発光素子１０を囲うように、離型性基材７０上に枠体を配置し、枠体で囲まれた発光素子１０又は離型性基材７０上に波長変換部材２０を配置してもよい。この枠体は発光素子１０を個々に囲むものでも良く、複数の発光素子１０をまとめて囲むものでもよい。枠体を設けることで波長変換部材２０の高さの調整が容易だからである。枠体を用いて発光素子１０を個々に囲む場合は、後に枠体を切り出し、反射部材として使用することもできる。枠体は樹脂、無機物、金属など貫通孔を有する板状のものを使用することが好ましいが、枠体を反射部材として使用する場合は樹脂、無機物等に光反射性物質を含有しておくことが好ましい。
この発光素子１０の離型性基材７０への載置において、発光素子１０の第１面１５及び第２面１６に離型性基材を貼り付け、貼り合わせることもできる。
（ｂ）発光素子１０の第２面１６と側面１７とを波長変換部材２０で覆う。
硬化又は固化前の波長変換部材２０は流動性を有しており、発光素子１０や離型性基材７０上に拡がる。波長変換部材２０は発光素子１０と離型性基材７０との隙間に入り込まず、発光素子１０の第１面に波長変換部材２０が付着することはない。
（ｃ）波長変換部材２０を硬化又は固化した後、波長変換部材２０で覆われた発光素子１０を離型性基材７０から剥がす。
離型性基材７０に粘着性のあるシリコーン樹脂を用いた場合、離型性基材７０の材料が発光素子１０に残存しないため好ましい。発光素子１０を離型性基材７０から剥がすため、発光素子１０の第１面１５と波長変換部材２０の下面とは面一となる。
（ｄ）発光素子１０の第１電極１１と接続するように発光素子１０の第１電極１１の少なくとも一部と波長変換部材２０上の一部とを覆う第１導電部材３１を形成する。また、同様に、発光素子１０の第２電極１２と接続するように発光素子１０の第２電極１２の少なくとも一部と波長変換部材２０上の一部とを覆う第２導電部材３２を形成する。この第１導電部材３１と第２導電部材３２とは同一の工程でほぼ同時に形成されることが好ましい。平面視における第１導電部材３１の面積及び第２導電部材３２の面積はそれぞれ発光素子１０の面積よりも大きい。このように簡易に発光素子１０の面積よりも大きい第１導電部材３１等を設けることができる。その結果、発光素子１０や波長変換部材２０から発せられる熱を効率良く外部に放出することができる。
ここで、発光素子１０の第１電極１１及び第２電極１２が露出するように、波長変換部材２０で覆われた発光素子１０の第１面１５側にマスクを施し、マスクから露出された第１電極１１に第１導電部材３１を形成し、また、マスクから露出された第２電極１２に第２導電部材３２を形成することが好ましい。これにより精度良く簡易に所定形状を有する第１導電部材３１を形成することができる。マスクはフォトレジスト膜を形成し、レーザー等で露光し、洗浄し、所定の位置に開口部を設ける方法により形成することができる。また、所定の貫通孔を持つ金属板や樹脂板などを用いることもできる。
第１導電部材３１及び第２導電部材３２を形成した後、マスクを除去することが好ましい。マスクにフォトレジストを用いた場合は、フォトレジストを再び洗浄することにより除去することができる。マスクに金属板等を用いた場合は、金属板等を剥離することにより除去することができる。
マスクを用いる方法の他に、発光素子１０の第１電極１１に原料となる粒子や液状、半液状の第１導電部材３１を塗布し、発光素子１０の第２電極１２に原料となる粒子や液状、半液状の第２導電部材３２を塗布することもできる。例えばインクジェットなどである。マスクの形成及び除去が不要であるため、簡易に第１導電部材３１等を形成することができる。
第１導電部材３１は導電性インクを用いて印刷することもできる。
（ｅ）第１導電部材３１の少なくとも１部及び第２導電部材３２の少なくとも１部、第１電極１１と第２電極１２との間の第１面１５に絶縁部材４０を配置する。絶縁部材４０はマスクを用いた印刷手段や塗布手段などを用いることができる。絶縁部材４０の配置は、反射性物質が含有された絶縁性の樹脂ペーストを用いることができる。硬化又は固化前の液状の絶縁部材４０を用い、所定の位置が開口したマスクを第１電極１１、第２電極１２、波長変換部材２０上に配置し、蛍光体２１が含有された透光性部材２２をスクリーン印刷する。透光性部材２２が硬化又は固化した後、マスクを除去することにより簡易に絶縁部材４０を形成することができる。なお、第１電極１１、第２電極１２、波長変換部材２０に段差がある場合でも所定の厚みの絶縁部材４０を簡易に設けることができる。また、硬化又は固化前の液状の絶縁部材４０を用いて塗布することにより絶縁部材４０を成形することもできる。マスクが不要であるため、製造の時間短縮を図ることができる。
（ｆ）複数の発光素子１０が配列された波長変換部材２０を切断し個片化する。切断はダイサーやカッターなどを用いる。切断箇所に第１導電部材３１、第２導電部材３２、絶縁部材４０が配置されていないことが好ましい。これにより波長変換部材２０の硬さに適したダイサーやカッターを用いて切断することができるからである。また、第１導電部材３１等の金属部材の延性を考慮しなくてすむからである。
以上の工程により、簡易に第１実施形態に係る発光装置を製造することができる。
＜第５実施形態に係る発光装置の製造方法＞
第５実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。第１実施形態に係る発光装置と同じ構成を採るところは説明を省略することもある。
上記（ａ）〜（ｃ）は同様である。
（ｄ１）波長変換部材４２０上の一部を覆うようにそれぞれ第１導電部材４３１及び第２導電部材４３２を形成する。第１導電部材４３１、第２導電部材４３２の形成箇所が異なる以外は第１実施形態と同様、マスクは塗布手段を用いて形成することができる。平面視における第１導電部材４３１の面積及び第２導電部材４３２の面積はそれぞれ発光素子４１０の面積よりも大きい
（ｄ２）発光素子４１０の第１電極４１１と第１導電部材４３１とを第１ワイヤ４６１で接続し、また、発光素子４１０の第２電極４１２と第２導電部材４３２とを第２ワイヤ４６２で接続する。第１ワイヤ４６１は発光素子４１０の第１電極４１１を先に接合し、次に第１導電部材４３１を後で接合することが好ましい。第１ワイヤ４６１は１本に限られず複数本使用してもよい。第２ワイヤ４６２についても第１ワイヤ４６１と同様である。
（ｅ１）第１ワイヤ４６１及び第２ワイヤ４６２の全周を覆い、かつ、第１導電部材４３１の少なくとも１部及び第２導電部材４３２の少なくとも１部、第１電極４１１と第２電極４１２との間の第１面に絶縁部材４４０を配置する。絶縁部材４４０の厚みや形成箇所が異なる以外は第１実施形態と同様、マスクや塗布手段を用いて形成することができる。絶縁部材４４０は第１ワイヤ４６１、第２ワイヤ４６２を断線しないようにマスクや塗布手段を用いる。第１ワイヤ４６１等の断線を抑制するためフォトレジストを用いたマスクが好ましい。
以上により、第５実施形態に係る発光装置を製造することができる。
＜実施例１、２＞
実施例１、２、比較例１に係る発光装置について図面を用いて説明する。図１０Ａは、実施例１に係る発光装置及び熱履歴を示した概略斜視図である。図１０Ｂは、実施例２に係る発光装置及び熱履歴を示した概略斜視図である。図１０Ｃは、比較例１に係る発光装置及び熱履歴を示した概略斜視図である。図１１は、実施例１，２、比較例１に係る発光装置におけるジャンクション温度を示すグラフである。実施例１及び２に係る発光装置は第１実施形態に係る発光装置と概ね同じである。
実施例１及び２に係る発光装置１００は、発光素子１０、波長変換部材２０、第１導電部材３１、第２導電部材３２、絶縁部材４０を備える。
発光素子１０は１辺が６５０μｍの正方形形状である。波長変換部材２０は一辺が３ｍｍの正方形であり、厚さは０．４５ｍｍである。実施例１の絶縁部材４０の厚みは１００μｍであり、実施例２の絶縁部材４０の厚みは２００μｍである。
比較例１は日亜化学工業株式会社製ＮＦＳＷ７５７のパッケージを使用する。発光素子は実施例１と同様である。
実施例１及び２、比較例１の発光装置の放熱状態についてシミュレーションを行った。設定条件は発光素子の発熱量は３２ｍＷ、雰囲気温度は２５℃である。比較例１のリードフレームの底面、実施例１及び２の絶縁部材の底面からの熱伝達係数は９０Ｗ／ｍ２Ｋ、それ以外の外表面の熱伝達係数は５Ｗ／ｍ２Ｋである。比較例１のリードフレームの熱伝導率は３５０Ｗ／ｍＫであり、実施例１及び２の導電部材の熱伝導率は４０Ｗ／ｍＫである。
その結果、比較例１よりも実施例１及び２の発光装置の方が、発熱温度が低い。つまり実施例１及び２の発光装置の方が、比較例１よりも放熱性に優れている。これは比較例１のパッケージの熱伝導率が実施例１及び２の発光装置よりも低いからである。
実施例１の発光装置よりも実施例２の発光装置の方がさらに発熱温度が低い。これは絶縁部材４０の厚みが放熱に寄与しているからである。
発光装置のジャンクション温度（Ｔｊ）を下げるには、絶縁部材４０の熱伝導率と厚さが影響する。絶縁部材４０の熱伝導率を向上させると、絶縁部材４０の厚さが１００μｍ、２００μｍともにＴｊは低下していき放熱性が改善されることがわかる。また、絶縁部材４０の熱伝導率が低い０．１Ｗ／ｍＫでは、絶縁部材４０が厚い２００μｍが１００μｍよりＴｊが高く放熱性に劣り、熱伝導率が低い材料では厚みが大きいと断熱性が強化される。一方、絶縁部材４０の熱伝導率が向上すると、絶縁部材４０が厚い２００μｍが１００μｍよりＴｊが低くなり、絶縁部材４０の側面方向からの放熱性が無視できなくなってくることがわかる。絶縁部材４０の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫに達すると、絶縁部材４０の厚みを厚くすることにより、比較例同様なＴｊが得られると推測できる。絶縁部材４０の熱伝導率が２〜３Ｗ／ｍＫに達すると、絶縁部材４０の厚みが１００μｍでも比較例同等以上の放熱性が得られていることより、絶縁部材４０の厚みを厚くすることにより比較例を大きく上回る放熱性が得られることが判明した。
本開示の実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内などの各種表示装置、更には、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナなどにおける画像読取装置、プロジェクタ装置など、種々の光源に利用することができる。
１０ 発光素子
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１５ 第１面
１６ 第２面
１７ 側面
２０ 波長変換部材
２１ 蛍光体
２２ 透光性部材
３０ 導電部材
３１ 第１導電部材
３２ 第２導電部材
４０ 絶縁部材
７０ 離型性基材
１００ 発光装置

Claims (15)

  1. 第１電極と第２電極とを備える第１面と、前記第１面と対向する第２面と、側面と、を持つ発光素子と離型性基材とを用い、前記発光素子の前記第１面が前記離型性基材に接するように載置する工程と、
    前記発光素子の前記第２面と前記側面とを波長変換部材で覆う工程と、
    前記波長変換部材で覆われた前記発光素子を前記離型性基材から剥がす工程と、
    前記発光素子の前記第１電極と接続するように前記発光素子の前記第１電極の少なくとも一部と前記波長変換部材上の一部とを覆う第１導電部材を形成し、また、前記発光素子の前記第２電極と接続するように前記発光素子の前記第２電極の少なくとも一部と前記波長変換部材上の一部とを覆う第２導電部材を形成する工程と、
    前記第１導電部材の少なくとも１部と、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第１面と、前記第２導電部材の少なくとも１部と、に連続して絶縁部材を配置する工程と、
    を有し、
    平面視における前記第１導電部材の面積及び前記第２導電部材の面積はそれぞれ前記発光素子の面積よりも大きい発光装置の製造方法。
  2. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材を形成する工程は、
    前記発光素子の前記第１電極及び前記第２電極が露出するように、前記波長変換部材で覆われた前記発光素子の前記第１面側にマスクを施し、
    前記マスクから露出された前記第１電極に前記第１導電部材を形成し、また、前記マスクから露出された前記第２電極に前記第２導電部材を形成する、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材を形成した後、前記マスクを除去する、請求項２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材を形成する工程は、
    前記発光素子の前記第１電極に第１導電部材を塗布し、前記発光素子の前記第２電極に第２導電部材を塗布する、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記波長変換部材で覆う工程は、
    前記離型性基材に載置された前記発光素子を囲うように、前記離型性基材上に枠体を配置し、前記枠体で囲まれた前記発光素子又は前記離型性基材上に前記波長変換部材を配置する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記波長変換部材で覆う工程は、
    前記離型性基材に載置された前記発光素子を囲うように、液状もしくは半液状の透光性樹脂に蛍光体を分散した前記波長変換部材を配置し硬化し、前記発光素子又は前記離型性基材上に前記波長変換部材を配置する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記絶縁部材の配置は、反射性物質が含有された絶縁性の樹脂ペーストを用いる、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
  8. 第１電極と第２電極とを備える第１面と、前記第１面と対向する第２面と、側面と、を持つ発光素子と離型性基材とを用い、前記発光素子の前記第１面が前記離型性基材に接するように載置する工程と、
    前記発光素子の前記第２面と前記側面とを波長変換部材で覆う工程と、
    前記波長変換部材で覆われた前記発光素子を前記離型性基材から剥がす工程と、
    前記波長変換部材上の一部を覆うようにそれぞれ第１導電部材及び第２導電部材を形成する工程と、
    前記発光素子の前記第１電極と前記第１導電部材とを第１ワイヤで接続し、また、前記発光素子の前記第２電極と前記第２導電部材とを第２ワイヤで接続する工程と、
    前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤの全周を覆い、かつ、前記第１導電部材の少なくとも１部及び前記第２導電部材の少なくとも１部、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第１面に絶縁部材を配置する工程と、
    を有し、
    平面視における前記第１導電部材の面積及び前記第２導電部材の面積はそれぞれ前記発光素子の面積よりも大きい発光装置の製造方法。
  9. 第１電極と第２電極とを備える第１面と、前記第１面と対向する第２面と、側面と、を持つ発光素子と、
    前記発光素子の前記第２面と前記側面とを覆う波長変換部材と、
    前記第１電極と電気的に接続され、前記波長変換部材と接し、かつ、前記第１面に形成される第１導電部材と、
    前記第２電極と電気的に接続され、前記波長変換部材と接し、かつ、前記第１面に形成される第２導電部材と、
    前記第１導電部材の少なくとも１部と、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第１面と、前記第２導電部材の少なくとも１部と、に連続して配置される絶縁部材と、
    を有し、
    前記第１面と前記波長変換部材の下面とは面一であり、
    前記波長変換部材は前記発光素子の前記第１面を覆っておらず、
    前記絶縁部材は発光装置の最下面に配置されている発光装置。
  10. 前記第１面と前記波長変換部材とは段差が５μｍ以下である請求項９に記載の発光装置。
  11. 平面視において、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は前記発光素子よりも外側に形成されている請求項９又は１０に記載の発光装置。
  12. 前記発光装置は、前記第１電極と前記第１導電部材とを接続する第１ワイヤと、前記第２電極と前記第２導電部材とを接続する第２ワイヤと、を更に有し、
    前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは前記絶縁部材に全面覆われている請求項９乃至１１の何れか一項に記載の発光装置。
  13. 平面視において、前記波長変換部材の外周は反射部材によって覆われている請求項９乃至１２の何れか一項に記載の発光装置。
  14. 前記発光装置は、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以下である請求項９乃至１３の何れか一項に記載の発光装置。
  15. 前記絶縁部材の面積は、前記発光素子の面積よりも大きい請求項９乃至請求項１４の何れか一項に記載の発光装置。
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