JP6862819B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
電極を備える第1面と、前記第1面と反対側にある第2面と、前記第1面と前記第2面との間にある側面と、を備える発光素子を準備する工程と、
上面に第1凹部を備え、前記第1凹部の底面に凸部を備える金型を準備する工程と、
前記凸部の上面に前記発光素子を載置する工程と、
前記第1凹部内において、前記第1凹部の内側面と、前記凸部の側面と、前記発光素子の側面と、を被覆する第1被覆部材を形成する工程と、
前記金型を除去することにより、前記凸部の側面を被覆していた第1被覆部材を側壁とする第2凹部を形成する工程と、
前記第2凹部内に第1透光性部材を配置する工程と、
を含む。
実施形態1に係る発光装置100を図1A、図1Bに示す。発光装置100は、発光素子10と、発光素子10の上面に設けられた第1透光性部材20と、第1透光性部材20の側面を覆う第1被覆部材30とを含む。第1透光性部材20の上面は発光装置100の発光面(光取り出し面)21として機能する。発光素子10は、一対の電極13、14を備える第1面101と、反対側にある第2面102と、第1面と第2面との間にある側面103と、を備える。
図2に示すように、発光素子10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。発光素子の発光波長は、可視域(380〜780nm)を含め、紫外域から赤外域まで選択することができる。発光素子10は、透光性基板11と、半導体積層体12と、一対の電極13、14と、を備える。
図3A、図3Bに示すように、上面に第1凹部61を備え、第1凹部の底面611に凸部62を備える金型60を準備する。上面に複数の第1凹部61を備えることが好ましい。このようにすることで、複数の発光装置を一度に製造することができる。凸部62は、発光素子を載置させるための上面621を備える。凸部の上面621は、平坦な面を備えていることが好ましい。このようにすることで、発光素子を凸部の上面に載置させやすくなる。尚、金型の凸部は、後述する工程で金型を除去することにより、第1被覆部材を側壁とする第2凹部となる部分である。金型は凸部の上面621に真空吸着用の貫通孔63を備えている。このようにすることで、後述する発光素子の載置工程において、凸部の上面に載置した発光素子を固定することができる。
図4Aに示すように、凸部の上面621を発光素子の第2面102と向かい合うようにして、金型60の凸部の上面621に発光素子10を載置する。発光素子10の固定には、真空吸着を用いてもよい。真空吸着する場合は、金型の凸部の上面に真空吸着用の貫通孔63を設けておき、その上に載置した発光素子を吸着することで固定できる。この場合、貫通孔の開口径は、発光素子の第2面の面積よりも小さくすることが好ましい。
図5Aに示すように、金型の第1凹部内において、金型の第1凹部の内側面612と、金型の凸部の側面622と、発光素子の側面103と、を被覆する第1被覆部材30を形成する。尚、第1被覆部材30は、光反射性を有する。第1被覆部材30は、金型の第1凹部の底面611を被覆してもよい。第1被覆部材30は、発光素子の側面103の全面を覆うように設けることが好ましい。金型の第1凹部の内側面612と第1被覆部材30は別部材を介して被覆してもよいが、第1凹部の内側面と第1被覆部材30とが接することが好ましい。このようにすることで、第1被覆部材30の形状を第1凹部の形状と略同一にすることができる。第1被覆部材30の形状を第1凹部の形状と略同一になることで、第1被覆部材30の形状がばらつくことを抑制できる。
図6に示すように、複数の第1被覆部材30をシート70に貼り付ける工程を含んでもよい。また、複数の発光素子10をシート70に貼り付けもよい。発光装置中間体80がシートで繋がっていることで、後述する金型を除去する時に、複数の発光装置中間体を個別に金型から除去する場合よりも容易に発光装置中間体から金型を除去することができる。ここで、発光装置中間体80とは、発光素子10と第1被覆部材30とを備えたものであり、後述する第1透光性部材が形成される前の段階の成形品を指す。尚、発光素子の側面を被覆する第2透光性部材を備える場合には、発光装置中間体は、発光素子と第1被覆部材と第2透光性部材とを備える。
図7Aに示すように、金型を除去することにより、凸部の側面を被覆していた第1被覆部材30を側壁301とする第2凹部90を形成する。尚、図7Aは、金型から取り出した発光装置中間体80を上下反転させた状態を示す。第2凹部90は、発光素子10の第2面102を底面の一部とし、第1被覆部材30を側壁301としている。金型の凸部の上面の面積が発光素子の第2面の面積よりも大きい場合には、第2凹部90の底面は、発光素子の第2面と、その周囲に設けられた第1被覆部材30と、から構成されている。金型の凸部の上面の面積が発光素子の第2面の面積よりも小さい場合には、第2凹部の底面は、発光素子の第2面により構成されている。
図8に示すように、第2凹部内に第1透光性部材20を配置する。第1透光性部材20の側面201は、光反射性を有する第1被覆部材30により被覆される。これによって、発光装置の見切り性が向上する。また、上面視において、第1透光性部材20が第1被覆部材30に囲まれることが好ましい。これにより、発光装置の見切り性が更に向上する。第1透光性部材は、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8に示す例では、第1被覆部材30の上端と同じ高さまで第1透光性部材20を配置している。本実施の形態では、予め第2凹部の側壁が上述した第1被覆部材によって構成されていることで、硬化前の第1透光性部材を第2凹部に注入し、その後、第1透光性部材を硬化することで、第1透光性部材の側面を第1被覆部材により被覆することができる。従来の発光装置の製造方法では、個片化及び硬化された第1透光性部材を準備し、個片化及び硬化された第1透光性部材の側面を被覆する第1被覆部材を形成する工程を行っていたが、本実施形態では、従来の個片化及び硬化された第1透光性部材を準備する工程が不要になるので、発光装置を容易に製造することができる。
実施形態2に係る発光装置200を図9A〜9Dに示す。本実施の形態に係る発光装置200は、発光素子の側面103と第1透光性部材20とが対向する点で第1実施形態の発光装置100と相違する。その他の点については、第1実施形態の発光装置100と同様である。発光装置200は、発光素子の側面103方向から主に光を取り出すことができる。発光素子の側面103は、透光性基板11及び半導体積層体12の側面により構成される。尚、実施形態1の変形例と同様に発光装置200は発光素子の側面を被覆する第2透光性部材を備えていてもよい。第2透光性部材は発光素子の第1面及び/又は第2面の一部を被覆してもよい。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に発光素子を準備する。
図10に示すように、上面に第1凹部61を備え、第1凹部の底面に凸部62を備える金型60を準備する。上面に複数の第1凹部61を備えることが好ましい。このようにすることで、複数の発光装置を一度に製造することができる。凸部62は、発光素子を載置させるための上面621を備える。金型は凸部の上面621及び/又は第1凹部の内側面612に真空吸着用の貫通孔63を備えている。このようにすることで、後述する発光素子の載置工程において、凸部の上面及び/又は第1凹部の内側面に発光素子を固定することができる。
図11Aに示すように、凸部の上面621を発光素子の側面103と向かい合うようにして、金型60の凸部の上面621に発光素子10を載置する。発光素子10の固定には、例えば真空吸着を用いることができる。真空吸着する場合は、金型に設けた貫通孔63により発光素子を吸着して固定する。発光素子の側面を固定する場合は、貫通孔の開口径は、発光素子の側面の面積よりも小さくすることが好ましい。
図12に示すように、金型の第1凹部内において、金型の第1凹部の内側面612と、金型の凸部の側面622と、発光素子の側面103と、を被覆する第1被覆部材30を形成する。第1被覆部材30は、金型の第1凹部の底面611を被覆してもよい。本実施の発光装置の製造方法では、第1被覆部材30が、金型の凸部と対向する発光素子の側面の反対側にある発光素子の側面を被覆する。また、第1被覆部材30が発光素子の第1面101及び第2面102を被覆する。金型の凸部と対向する発光素子の側面の少なくとも一部は第1被覆部材から露出される。
図13に示すように、複数の第1被覆部材30をシート70に貼り付ける工程を含んでもよい。このようにすることで、容易に複数の発光装置中間体80から金型60を除去することができる。
図14Aに示すように、金型を除去することにより、凸部の側面を被覆していた第1被覆部材を側壁301とする第2凹部90を形成する。尚、図14Aは、金型から取り出した発光装置中間体80を上下反転させた状態を示す。第2凹部90は、発光素子10の側面103を底面の一部とし、第1被覆部材30を側壁301としている。金型の凸部の上面の面積が発光素子の側面の面積よりも大きい場合には、第2凹部の底面は、発光素子の側面と、その周囲に設けられた第1被覆部材と、から構成されている。金型の凸部の上面の面積が発光素子の側面の面積よりも小さい場合には、第2凹部の底面は、発光素子の側面により構成されている。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に第2凹部内に第1透光性部材を配置する。これにより、本実施形態の発光装置の製造方法は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に個片化及び硬化された第1透光性部材を準備する工程が不要になるので、発光装置を容易に製造することができる。
実施形態3に係る発光装置300を図15A、15Bに示す。本実施の形態に係る発光装置300は、第1被覆部材30が第2被覆部材31と第3被覆部材32とを備え、第3被覆部材が第2被覆部材を被覆する点で第1実施形態の発光装置100と相違する。第3被覆部材は、第2被覆部材の上面を被覆する。その他の点については、第1実施形態の発光装置100と同様である。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に発光素子を準備する。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に金型を準備する。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に金型の凸部の上面に発光素子を載置する。
図16に示すように、金型の第1凹部内において、金型の第1凹部の内側面612と、金型の凸部の側面622と、発光素子の側面103と、を被覆する第1被覆部材30を形成する。第1被覆部材30は、第2被覆部材31と第3被覆部材32とを備えている。また、第2被覆部材が第3被覆部材を被覆している。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に第1被覆部材をシートに貼り付ける工程を含んでもよい。また、複数の発光素子をシートに貼り付けもよい。このようにすることで、容易に複数の発光装置中間体から金型を除去することができる。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に、金型を除去することにより、凸部の側面を被覆していた第1被覆部材を側壁とする第2凹部を形成する。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に第2凹部内に第1透光性部材を配置する。これにより、本実施形態の発光装置の製造方法は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に個片化及び硬化された第1透光性部材を準備する工程が不要になるので、発光装置を容易に製造することができる。
実施形態4に係る発光装置400を図17に示す。本実施の形態に係る発光装置400は、発光素子10が支持基板50に実装されている点で第1実施形態の発光装置100と相違する。その他の点については、第1実施形態の発光装置100と同様である。支持基板50は絶縁性の基体52と導電性の配線53とを備えている。発光素子10が支持基板50に実装されることで、支持基板50を介して発光素子に電気を供給することができる。尚、実施形態1の変形例と同様に発光装置400は発光素子の側面及び/又は第2面を被覆する第2透光性部材を備えていてもよい。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様の発光素子を準備する。図18に示すように、本実施形態の発光素子10は支持基板50に実装されている。また、図19に示すように複数の発光素子10が、複数の支持基板50が繋がった集合基板51に実装されていてもよい。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に金型を準備する。
図20に示すように、金型の凸部の上面に発光素子10を載置する。第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に、真空吸着を用いて発光素子10を固定してもよい。支持基板の一部は、第1凹部内に位置していてもよい。複数の支持基板50が繋がった集合基板51に複数の発光素子10が実装されている場合は、集合基板51の一部は第1凹部の外側に位置する。
図21に示すように、金型の第1凹部内において、金型の第1凹部の内側面612と、金型の凸部の側面622と、発光素子の側面103と、を被覆する第1被覆部材30を形成する。第3被覆部材32は、金型の第1凹部の底面611を被覆してもよい。第1被覆部材30は、支持基板の金型と対向する面の一部を被覆してもよい。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に金型を除去することにより、凸部の側面を被覆していた第1被覆部材を側壁とする第2凹部を形成する。
第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に第2凹部内に第1透光性部材を配置する。これにより、本実施形態の発光装置の製造方法は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法と同様に個片化及び硬化された第1透光性部材を準備する工程が不要になるので、発光装置を容易に製造することができる。
支持基板50が繋がった集合基板51の場合は、図22に示すように、Ct−Ct線(破線)の部分を切断等して支持基板50を個片化してもよい。つまり、複数の支持基板50が繋がった部分を切断等して個片化してもよい。
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る。発光素子の発光波長は、可視域(380〜780nm)を含め、紫外域も選択することができる。発光素子は、透光性基板と半導体積層体と電極を含むことができる。
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。
発光素子の透光性基板は、サファイア(Al2O3)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。透光性基板は、発光素子から出射される光の60%、65%、70%又は80%程度以上を透過することができる。
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、10μm〜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。
第1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。第1透光性部材の材料としては、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ましい。
第2透光性部材は、発光素子の側面及び/又は発光素子の第2面を被覆する部材である。第2透光性部材の材料としては、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ましい。第2透光性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、第2透光性部材に適している。
第1被覆部材は、発光素子からの光を反射する部材であり、光反射性部材で構成される。第1被覆部材は、第1透光性部材の側面を覆うように設けられる。さらに、第1被覆部材は発光素子の側面も覆うように設けられる。発光装置が第2透光性部材を備える場合は、第1被覆部材が第2透光性部材を覆うように設けられる。
支持基板は発光素子を実装する基板である。支持基板は絶縁性の基体上に配線が形成されている。基体の材料としてはアルミナ、窒化アルミナ、ガラスエポキシ樹脂等を用いることができる。配線の材料としては、金、銀、銅等の導電性の材料を用いることができる。
10 発光素子
11 透光性基板
12 半導体積層体
13、14 電極
20 第1透光性部材
30 第1被覆部材
31 第2被覆部材
32 第3被覆部材
40 第2透光性部材
50 支持基板
51 集合基板
52 基体
53 配線
60 金型
61 第1凹部
62 凸部
63 貫通孔
64 空洞
70 シート
80 発光装置中間体
90 第2凹部
101 第1面
102 第2面
103 側面
Claims (13)
- 電極を備える第1面と、前記第1面と反対側にある第2面と、前記第1面と前記第2面との間にある側面と、を備える発光素子を準備する工程と、
上面に第1凹部を備え、前記第1凹部の底面に凸部を備える金型を準備する工程と、
前記凸部の上面に前記発光素子を載置する工程と、
前記第1凹部内において、前記第1凹部の内側面と、前記凸部の側面と、前記発光素子の側面と、を被覆する第1被覆部材を形成する工程と、
前記金型を除去することにより、前記凸部の側面を被覆していた第1被覆部材を側壁とする第2凹部を形成する工程と、
前記第2凹部内に第1透光性部材を配置する工程と、
を含み、
前記発光素子を載置する工程において、前記凸部の上面と前記発光素子の前記第2面とが向かい合い、且つ、前記凸部の上面と前記発光素子の前記第2面との間に位置する第2透光性部材により、前記凸部の上面と前記発光素子とが固定される発光装置の製造方法。 - 電極を備える第1面と、前記第1面と反対側にある第2面と、前記第1面と前記第2面との間にある側面と、を備える発光素子を準備する工程と、
上面に第1凹部を備え、前記第1凹部の底面に凸部を備える金型を準備する工程と、
前記凸部の上面に前記発光素子を載置する工程と、
前記第1凹部内において、前記第1凹部の内側面と、前記凸部の側面と、前記発光素子の側面と、を被覆する第1被覆部材を形成する工程と、
前記金型を除去することにより、前記凸部の側面を被覆していた第1被覆部材を側壁とする第2凹部を形成する工程と、
前記第2凹部内に第1透光性部材を配置する工程と、
を含み、
前記発光素子を載置する工程において、前記凸部の上面を前記発光素子の前記側面と向かい合うようにする発光装置の製造方法。 - 前記第2透光性部材が前記発光素子の側面を被覆する請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金型が複数の前記第1凹部を備える請求項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。
- 前記第1被覆部材を形成する工程において、複数の前記第1凹部内に形成された前記第1被覆部材がそれぞれ離間する請求項4に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1被覆部材を形成する工程の後に、複数の第1被覆部材をシートに貼り付ける工程を含む請求項5に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1被覆部材が第2被覆部材と第3被覆部材とを備え、前記第3被覆部材が前記第2被覆部材を被覆する請求項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。
- 前記発光素子のピーク波長における前記第2被覆部材の反射率は、前記第3被覆部材の反射率よりも高い請求項7に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子を載置する工程において、1つの前記凸部の上面に、複数の前記発光素子を載置する請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金型は、前記発光素子を吸着する貫通孔を備える請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1透光性部材は、波長変換部材を備える請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1透光性部材内において、前記波長変換部材が前記発光素子と対向する面側に偏在する請求項11に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子を載置する工程の前に、前記発光素子が支持基板に実装される請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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