JP6881409B2 - 照明装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、照明装置およびその製造方法に関する。
液晶テレビ等のバックライト用の照明装置は、配線基板に面発光体を貼り合わせることで製造することが可能である。例えば、表面に導体を形成した絶縁性基板の裏面に接着シートを貼り合わせ、この絶縁性基板に貫通孔を形成し、貫通孔へ導電ペーストを充填印刷することで、配線基板が製造される。そして、配線基板において接着シートの剥離フィルムを剥離した後、接着シートの接着面を面発光体に接着させることで、照明装置が製造される。なお、特許文献１には、セラミックを貫通するビア導体やスルーホール導体との導通が安定した配線基板の製造方法が開示されている。
従来の照明装置の製造工程では、接着シートの剥離フィルムを剥離する際、導電ペーストが飛散する場合がある。この導電ペーストが、配線基板上に飛散した箇所によっては、配線基板と面発光体とを貼り合わせた後にショートするおそれがある。
そこで、本開示に係る実施形態は、面発光体の電気的接続の信頼性を向上させる照明装置およびその製造方法を提供することを課題とする。
本開示の実施形態に係る照明装置の製造方法は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子の素子電極を電気的に接続する配線を一面に備え他面を発光面とする支持部材と、を有する面発光体を準備する工程と、フィルム状の基材と、前記基材の一面における一部に形成された導体と、前記基材の他面に形成された接着部材と、を有し、厚み方向に貫通する貫通孔を備える基板を準備する工程と、前記面発光体において前記配線が形成された面上に、前記基板における前記接着部材の接着面を貼り合わせることで前記貫通孔の位置に形成された有底孔に連通した空間部を、前記基板と前記面発光体との間に有する中間体を形成する工程と、前記中間体において前記有底孔へ導電ペーストを充填して前記導電ペーストを硬化させた充填部材を介して前記配線と前記導体とを接続する工程と、を含み、前記中間体の前記空間部は、平面視において前記有底孔の開口よりも外側に位置する空間を有する。
本開示の実施形態に係る照明装置は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子の素子電極を電気的に接続する配線を一面に備え他面を発光面とする支持部材と、を有する面発光体と、フィルム状の基材と、前記基材の一面における一部に形成された導体と、前記基材の他面に形成された接着部材と、を有して厚み方向に貫通する貫通孔が形成された基板と、を備え、前記面発光体において前記配線が形成された面上に、前記基板における前記接着部材の接着面を貼り合わせることで前記貫通孔の位置に形成された有底孔に連通した空間部を、前記基板と前記面発光体との間に有し、前記有底孔内に充填された充填部材を介して前記配線と前記導体とが接続されており、前記空間部は、平面視において前記有底孔の開口よりも外側に位置する空間を有する。
本開示に係る実施形態によれば、面発光体の電気的接続の信頼性を向上させる照明装置およびその製造方法を提供することができる。
以下、本発明に係る照明装置の実施形態について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明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、平面図、断面図の間において、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、同一の名称および符号については原則として同一また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、本発明の各実施形態に係る照明装置において、「上」、「下」、「左」および「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。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明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、平面図、断面図の間において、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、同一の名称および符号については原則として同一また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、本発明の各実施形態に係る照明装置において、「上」、「下」、「左」および「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。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る照明装置を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図３は、第１実施形態に係る照明装置における充填部材の配置箇所の説明図である。なお、図１は、照明装置１０の発光面とは反対側の基板面を示している。
図１は、第１実施形態に係る照明装置を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図３は、第１実施形態に係る照明装置における充填部材の配置箇所の説明図である。なお、図１は、照明装置１０の発光面とは反対側の基板面を示している。
［照明装置の構成］
照明装置１０は、面発光体２０と、貫通孔が形成された基板３０と、を備えている。
面発光体２０は、複数の発光素子２５と、発光素子２５を支持する支持部材２４と、を備えている。支持部材２４は、配線２２を上面に備え、下面を発光面としている。配線２２は、複数の発光素子２５の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを電気的に接続している。
基板３０は、フィルム状の基材３１と、導体３２と、接着部材３３と、を備えている。導体３２は、基材３１の上面における一部に形成されている。接着部材３３は、基材３１の下面に形成されている。基板３０には、厚み方向に貫通する貫通孔３５が形成されている。
照明装置１０は、面発光体２０において配線２２が形成された面の上に、基板３０における接着部材３３の接着面を貼り合わせることで貫通孔３５の位置に形成された有底孔４１に連通した空間部４３を、基板３０と面発光体２０との間に有している。有底孔４１内には、導電ペーストが充填されており、この導電ペーストが硬化した充填部材５０によって、配線２２と導体３２とが接続されている。空間部４３は、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に位置する空間を有している（図２および図３参照）。なお、図３では、基板３０を破断し、面発光体２０の一部を露出させて、配線２２と接続された端子部２１の近傍を模式的に示している。
照明装置１０は、面発光体２０と、貫通孔が形成された基板３０と、を備えている。
面発光体２０は、複数の発光素子２５と、発光素子２５を支持する支持部材２４と、を備えている。支持部材２４は、配線２２を上面に備え、下面を発光面としている。配線２２は、複数の発光素子２５の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを電気的に接続している。
基板３０は、フィルム状の基材３１と、導体３２と、接着部材３３と、を備えている。導体３２は、基材３１の上面における一部に形成されている。接着部材３３は、基材３１の下面に形成されている。基板３０には、厚み方向に貫通する貫通孔３５が形成されている。
照明装置１０は、面発光体２０において配線２２が形成された面の上に、基板３０における接着部材３３の接着面を貼り合わせることで貫通孔３５の位置に形成された有底孔４１に連通した空間部４３を、基板３０と面発光体２０との間に有している。有底孔４１内には、導電ペーストが充填されており、この導電ペーストが硬化した充填部材５０によって、配線２２と導体３２とが接続されている。空間部４３は、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に位置する空間を有している（図２および図３参照）。なお、図３では、基板３０を破断し、面発光体２０の一部を露出させて、配線２２と接続された端子部２１の近傍を模式的に示している。
照明装置１０の各部の構成について順次に詳細に説明する。
配線２２は、発光素子２５の上面および支持部材２４の上面に所定形状にパターニングされている。配線２２は、発光素子２５に外部から電力を供給する配線である。配線２２は、発光装置の一般的なパッケージ基板配線を利用できる。そのような配線としては、金属材料を用いることができ、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等の単体金属またはこれらの金属を含む合金を好適に用いることができる。さらに好ましくは、光反射性に優れたＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ等の単体金属またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。また、配線２２は前記導電ペーストを印刷、硬化する事によっても得ることが出来る。
配線２２は、発光素子２５の上面および支持部材２４の上面に所定形状にパターニングされている。配線２２は、発光素子２５に外部から電力を供給する配線である。配線２２は、発光装置の一般的なパッケージ基板配線を利用できる。そのような配線としては、金属材料を用いることができ、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等の単体金属またはこれらの金属を含む合金を好適に用いることができる。さらに好ましくは、光反射性に優れたＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ等の単体金属またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。また、配線２２は前記導電ペーストを印刷、硬化する事によっても得ることが出来る。
配線２２は、端子部２１と電気的に接続されている。端子部２１は、平面視において、凹部として第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃを形成して構成されている。このうち第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃは、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に位置する空間部４３を備えている。
また、第１凹部２８ａは、第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの間に平面視において円形に形成されている。そして、第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの形状は、平面視において第１凹部２８ａの円周に沿って例えば半円環形状に形成されている（図３および図１３Ａ参照）。有底孔４１の開口４２の直径が５００〜６００μｍである場合、第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの溝幅は２００〜３００μｍである。空間部４３を備える第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの形状は平面視において例えば矩形状であってもよい。空間部４３を持った凹部の個数は、１つでも複数でも構わない。
また、第１凹部２８ａは、第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの間に平面視において円形に形成されている。そして、第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの形状は、平面視において第１凹部２８ａの円周に沿って例えば半円環形状に形成されている（図３および図１３Ａ参照）。有底孔４１の開口４２の直径が５００〜６００μｍである場合、第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの溝幅は２００〜３００μｍである。空間部４３を備える第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの形状は平面視において例えば矩形状であってもよい。空間部４３を持った凹部の個数は、１つでも複数でも構わない。
第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃの深さは、例えば５〜３０μｍである。第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃの底面は支持部材２４の上面の一部で形成されている。支持部材２４の上面から、端子部２１の導体配線の上面までの高さは、例えば０．１〜３０μｍである。配線２２は、端子部２１、充填部材５０および導体３２を介して外部電源に接続される。
発光素子２５は、例えばサファイア等の透光性の素子基板上に半導体層を備えている。半導体層は、素子基板側から順に、ｎ側半導体層と活性領域とｐ側半導体層とを備えている。紫外光や、青色光から緑色光の可視光を発光可能な発光素子２５としては、例えば、窒化物半導体であるＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等で表されるＧａＮ系やＩｎＧａＮ系を用いることができる。なお、素子基板は除去されてもよい。発光素子２５の平面視形状は、例えば矩形状であるが、円形、楕円形、三角形、六角形等の多角形であってもよい。発光素子２５は、同一面側に正負の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを有するものが好ましい。
複数の発光素子２５は、例えば直列および並列に電気的に接続されている。面発光体２０には、一例として４列×４行に並べられた１６個の発光素子２５が備えられている。この１６個の発光素子は、例えば、４並列４直列の回路に組まれて電気的に接続されている。なお、複数の発光素子２５は、それぞれが独立で駆動するように配線されてもよい。発光素子２５の間隔は、例えば３〜１０ｍｍ程度である。
支持部材２４は、発光素子２５等を支持する部材である。支持部材２４は、導光部材２７の上面と、発光素子２５および透光性部材２６の側面とを被覆する。支持部材２４は、光反射率の高い部材で構成されることが好ましい。発光素子２５の発光ピーク波長における支持部材２４の光反射率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがより一層好ましい。支持部材２４は、例えば光反射性物質を含有する樹脂材料を用いることができる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、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、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ムライト等が挙げられる。また、樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂材料を母材とすることが好ましい。また、支持部材２４は、反射率を向上させるため、適時ドット状の形状、フレネルレンズ状の形状を有するよう設計する事も可能である。
また、面発光体２０は、透光性部材２６と、導光部材２７と、接合部材２９と、をさらに備えている。
透光性部材２６は、発光素子２５の光取り出し面である下面を覆うように設けられている。透光性部材２６は、蛍光体を含む透光性の部材である。透光性部材２６に含まれる蛍光体の一例として、イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）の他、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２等が挙げられる。また、これらの発光素子２５に、支持部材２４および透光性部材２６を一体化したパッケージを用いることも可能である。
透光性部材２６は、発光素子２５の光取り出し面である下面を覆うように設けられている。透光性部材２６は、蛍光体を含む透光性の部材である。透光性部材２６に含まれる蛍光体の一例として、イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）の他、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２等が挙げられる。また、これらの発光素子２５に、支持部材２４および透光性部材２６を一体化したパッケージを用いることも可能である。
透光性部材２６の材料には、透光性の樹脂材料、ガラス等を用いることができる。例えば、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を用いることができる。また、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２６は、発光ダイオードからの光に対する透過率が７０％以上であることが好ましく、さらに８０％以上であることがより好ましい。
導光部材２７は、光源からの光が入射され、面状の発光を行う透光性の部材である。導光部材２７は、第１主面である下面と、第１主面とは反対側の第２主面である上面と、を備えている。導光部材２７の第１主面は発光面となる。導光部材２７の平面形状は例えば、略矩形や略円形等とすることができる。導光部材２７は、第２主面である上面側に、透光性部材２６を設置するための第４凹部２７ａを複数形成している。第４凹部２７ａには透光性部材２６が設置され、この透光性部材２６の上面に発光素子２５が接合されている。導光部材２７の第１主面は平坦とすることもできるが、凹凸、レンズ形状等を設けてもよい。導光部材２７の第１主面は、発光素子２５の直上にあたる部分に円錐形や多角錐系の凹みを設け、発光素子２５の直上の光を側面方向に分散させてもよい。また、発光素子２５の直上にあたる部分に半球状のレンズやフレネルレンズ等の凸を設け、発光素子２５の直上に出る光をさらに集光させてもよい。
導光部材２７の材料としては、アクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ、シリコーン等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラスなどの光学的に透明な材料を用いることができる。特に、熱可塑性の樹脂材料は、射出成型によって効率よく製造することができるため、好ましい。なかでも、透明性が高く、安価なポリカーボネートが好ましい。導光部材２７は、例えば、射出成型やトランスファーモールドで成形することができる。導光部材２７は単層で形成されていてもよく、複数の透光性の層が積層されて形成されていてもよい。
接合部材２９は、発光素子２５の光取り出し面と透光性部材２６とを固定する部材である。接合部材２９は、発光素子２５からの光を透光性部材２６に導光する部材であることが好ましい。接合部材２９の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、またはこれらの変性樹脂が挙げられる。接合部材２９の材料として、エポキシ樹脂を用いることでシリコーン樹脂を用いた場合より面発光体２０の硬度を向上させることができるので好ましい。また、シリコーン樹脂および変性シリコーン樹脂は、耐熱性および耐光性に優れているので好ましい。接合部材２９は、前記した透光性部材２６と同様の蛍光体を含有していてもよい。
基材３１は、充填部材５０を設置するための貫通孔３５が複数（図面では２箇所）形成されている。基材３１は、基板３０の本体であって、可撓性を有する絶縁性材料からなる。基材３１の材料としては、例えばポリイミドが好適である。また、ガラスクロスまたは炭素繊維等の繊維状の補強材に樹脂を含浸させた強化プラスチック成形材料（例えばガラスエポキシ、プリプレグ等）も好適である。他には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー等の樹脂フィルムを用いてもよい。基材３１の厚みは、例えば、１０〜４０μｍ程度である。
導体３２は、例えば、基材３１上に設けられた導電箔であり、平面視で所定の配線パターンに形成され、複数の発光素子２５と電気的に接続されて電気回路を形成するものである。導体３２は、充填部材５０を設置するための貫通孔が、基材３１の貫通孔３５に連通するように複数（図面では２箇所）形成されている。導体３２の材料は、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、例えば銅などの導電材料が挙げられる。また、導体３２は、メッキや導電性ペーストの塗布、印刷などで形成することができ、導体３２の厚みは、基材３１より薄く、例えば、５〜２５μｍ程度である。他の材料としては、アルミ箔、アルミ合金箔、ステンレス箔等を採用することもできる。
接着部材３３は、基材３１と面発光体２０とを接着するものである。接着部材３３は両面テープであってもよいし、ホットメルト型の接着シートであってもよいし、熱硬化樹脂または熱可塑樹脂の接着液や接着シートであってもよい。ここでは、接着部材３３は、一例として、アクリル系の両面テープであるものとする。なお、接着部材３３が両面テープである場合、基材３１の貫通孔３５および導体３２の貫通孔に連通する貫通孔が形成されている。接着部材３３は、その長さが基材３１の長さと同程度であり、その幅が基材３１の幅と同程度である。接着部材３３の厚みは、基材３１より厚く、例えば、５０μｍ程度である。両面テープが帯状である場合、複数の接着部材を、幅方向に一定のピッチで並べて接着するようにしてもよい。
基板３０の厚みは、例えば、２０〜１００μｍ程度である。基板３０に形成された貫通孔３５の直径は、例えば５００〜６００μｍ程度である。
基板３０の厚みは、例えば、２０〜１００μｍ程度である。基板３０に形成された貫通孔３５の直径は、例えば５００〜６００μｍ程度である。
照明装置１０は、基板３０の貫通孔３５に対して、面発光体２０の端子部２１が対向するように、面発光体２０の上に基板３０が貼り合わされている。基板３０と面発光体２０とを貼り合わせたときに貫通孔３５の位置には有底孔４１が形成される。端子部２１の第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃは、有底孔４１に連通しており、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に延在している。
充填部材５０は、有底孔４１内に、導電ペーストを充填して硬化させてなる部材である。充填部材５０は、面発光体２０の配線２２と、基板３０の導体３２と、を電気的に接続する。導電ペーストは、ナノ粒子、数十μｍ以下の球形状もしくは鱗片状の導電材料を樹脂に分散したものである。導電ペーストに熱伝導性が高いＡｇ、Ｃｕ等の金属材料を使用した場合、照明装置１０の放熱性を向上させることができる。
［照明装置の製造方法］
次に、照明装置１０の製造方法について図４ないし図１３Ｂを参照して説明する。図４は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において準備される発光素子集合体を模式的に示す平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図７は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において配線が形成された面発光体を模式的に示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。図９は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において貫通孔が形成された基板を模式的に示す平面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線における断面図である。図１１は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において貼り合わせにより形成された中間体を模式的に示す平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。図１３Ａは、図７に示す端子部の拡大図である。図１３Ｂは、図１１に示す有底孔の拡大図である。照明装置１０の製造方法は、面発光体準備工程Ｓ１と、基板準備工程Ｓ２と、貼り合わせ工程Ｓ３と、導電ペースト充填工程Ｓ４と、を含み、この順で各工程が行われる。以下、各工程について詳説する。
次に、照明装置１０の製造方法について図４ないし図１３Ｂを参照して説明する。図４は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において準備される発光素子集合体を模式的に示す平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図７は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において配線が形成された面発光体を模式的に示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。図９は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において貫通孔が形成された基板を模式的に示す平面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線における断面図である。図１１は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法において貼り合わせにより形成された中間体を模式的に示す平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。図１３Ａは、図７に示す端子部の拡大図である。図１３Ｂは、図１１に示す有底孔の拡大図である。照明装置１０の製造方法は、面発光体準備工程Ｓ１と、基板準備工程Ｓ２と、貼り合わせ工程Ｓ３と、導電ペースト充填工程Ｓ４と、を含み、この順で各工程が行われる。以下、各工程について詳説する。
面発光体準備工程Ｓ１は、複数の発光素子２５と、複数の発光素子２５の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを電気的に接続する配線２２を一面に備え他面を発光面とする支持部材２４と、を有する面発光体２０を準備する工程である。面発光体２０は、例えば、図５および図６に示す発光素子集合体９を準備して、発光素子集合体９の電極面に配線２２を形成することで製造することができる。発光素子集合体９は、４列×４行に並べられた１６個の発光素子２５と、発光素子２５を支持する支持部材２４と、透光性部材２６と、導光部材２７と、接合部材２９と、を備えている。発光素子集合体９は、配線２２を備えていない点が面発光体２０と相違する。発光素子集合体９は、予め製造されたものを用いてもよい。
発光素子２５を製造する場合には、例えば透光性の基板としてサファイア基板を用い、ＩｎＧａＮ系からなる活性領域を含む窒化物半導体からなる半導体層を、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相化学成長法）によって形成する。また、半導体層上に例えばＡｕ／Ｔｉ合金からなる正負の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを形成する。これにより、発光素子２５のチップを形成することができる。
発光素子集合体９を製造する場合には、まず、複数の第４凹部２７ａが形成された導光部材２７を準備する。例えばポリカーボネートを用いた導光部材２７の第２主面である上面には、４列×４行に並べられた１６個の第４凹部２７ａが備えられている。なお、本実施例においては発光素子２５を、４個直列とし、４組並列に設置しているが、適宜設計により２個直列とし、８組並列に配置する事も出来る。また、すべての発光素子を独立して接続することも可能である。
次に、導光部材２７の第４凹部２７ａに、蛍光体を含有する樹脂層を、例えばスクリーン印刷法、ポッティング法等で充填して硬化させることにより、透光性部材２６が形成される。また、透光性部材２６はシート状に形成し適当な寸法にカットしたものを導光部材２７の第４凹部２７ａに実装しても良い。
次に、透光性部材２６の上に接合部材の材料として例えば液状のシリコーン樹脂を塗布し、この接合部材の材料の上に、発光素子２５のチップを接合する。これにより、透光性部材２６の上面と発光素子２５の側面とに接合部材２９が配置され、透光性部材２６の上に、発光素子２５が固定される。
次に、導光部材２７の上に、発光素子２５を覆うように、支持部材の材料を、例えばトランスファーモールドで形成する。次に、支持部材の材料の一部を研削し、発光素子２５の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを露出させ、支持部材２４を形成する。支持部材２４は、発光素子２５、透光性部材２６、および接合部材２９のそれぞれの側面を被覆する。上記手順により発光素子集合体９を製造することができる。
次に、導光部材２７の第４凹部２７ａに、蛍光体を含有する樹脂層を、例えばスクリーン印刷法、ポッティング法等で充填して硬化させることにより、透光性部材２６が形成される。また、透光性部材２６はシート状に形成し適当な寸法にカットしたものを導光部材２７の第４凹部２７ａに実装しても良い。
次に、透光性部材２６の上に接合部材の材料として例えば液状のシリコーン樹脂を塗布し、この接合部材の材料の上に、発光素子２５のチップを接合する。これにより、透光性部材２６の上面と発光素子２５の側面とに接合部材２９が配置され、透光性部材２６の上に、発光素子２５が固定される。
次に、導光部材２７の上に、発光素子２５を覆うように、支持部材の材料を、例えばトランスファーモールドで形成する。次に、支持部材の材料の一部を研削し、発光素子２５の素子電極２３Ｎ、２３Ｐを露出させ、支持部材２４を形成する。支持部材２４は、発光素子２５、透光性部材２６、および接合部材２９のそれぞれの側面を被覆する。上記手順により発光素子集合体９を製造することができる。
発光素子集合体９の電極面に配線２２を形成する方法としては、例えば、スパッタ、蒸着、原子層堆積（Atomic Layer Deposition；ＡＬＤ）法、めっき等の公知の方法を用いることができる。発光素子２５の素子電極２３Ｎ、２３Ｐと支持部材２４上の略全面に、配線材料として、例えば下からＣｕ／Ｎｉ／ＡｕあるいはＮｉ／Ｒｕ／Ａｕ等の金属層をスパッタ等で形成する。次に、配線材料を例えば厚膜印刷法やレーザアブレーションによってパターニングし、配線２２を形成する。このとき、図７および図８に示すように、Ｐ側（図７において左側）の端子部２１や、Ｎ側（図７において右側）の端子部２１も形成する。端子部２１は、平面視において、他の配線よりも幅広く、発光素子２５の平面形状よりも大きく形成されている。各端子部２１は、第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃが形成されるように設けられる。このようにして面発光体２０を得ることができる。
なお、面発光体２０は、１６個の発光素子２５に対して２箇所の端子部２１を備えることとしたが、端子部２１の個数は、最大で１つの発光素子当たり２箇所であっても構わない。端子部２１は、後記する基板３０の貫通孔３５に対向する位置に、貫通孔３５と同じ数だけ設けられる。
基板準備工程Ｓ２は、図９および図１０に示すように、フィルム状の基材３１と、基材３１の一面における一部に形成された導体３２と、基材３１の他面に形成された接着部材３３と、を有し、厚み方向に貫通する貫通孔３５を備える基板を準備する工程である。接着部材３３は、例えば両面テープである。接着部材３３の一方の接着面は、基材３１に接着されており、他方の接着面は剥離フィルム３４で覆われている。
また、基板準備工程Ｓ２は、代替的に、基材３１に導体３２が形成された配線基板を準備する工程と、接着部材３３の一方の接着面を基材３１に貼り付ける工程と、貫通孔３５を形成する工程と、を有することとしてもよい。
また、基板準備工程Ｓ２は、代替的に、基材３１に導体３２が形成された配線基板を準備する工程と、接着部材３３の一方の接着面を基材３１に貼り付ける工程と、貫通孔３５を形成する工程と、を有することとしてもよい。
貫通孔３５は、面発光体２０の各端子部２１に対向する位置に、端子部２１と同じ個数だけ設けられる。貫通孔３５を形成するには、ドリルのほかには、例えば、パンチングやレーザー等を用いてもよい。貫通孔３５の平面形状は、例えば円形である。貫通孔３５の直径は、例えば５００〜６００μｍ程度であり、基板３０の厚みは、例えば、１００μｍ程度である。なお、貫通孔を形成する工程にパンチングやレーザーを用いた場合、貫通孔３５の形状は円形に限らず、楕円、長方形等の多角形、アレー状、星形等の形状とすることも出来る。
貼り合わせ工程Ｓ３は、面発光体２０において配線２２が形成された面上に、基板３０における接着部材３３の接着面を貼り合わせる工程である。この工程では、基板３０から剥離フィルム３４を剥がして接着部材３３の接着面を露出し、接着部材３３の接着面と、面発光体２０において配線２２が形成された面とを圧着して接合する。このとき、基板３０の貫通孔３５に対して、面発光体２０の端子部２１が対向するように位置合わせして接合する。
この貼り合わせ工程により、図１１および図１２に示す中間体４０が形成される。中間体４０は、基板３０と面発光体２０と、を備えている。中間体４０は、貫通孔３５の位置に形成された有底孔４１に連通した空間部４３を、基板３０と面発光体２０との間に有している。中間体４０の空間部４３は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に位置する空間を有している。端子部２１の第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃは、有底孔４１に連通しており、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に延在している。
導電ペースト充填工程Ｓ４は、中間体４０において有底孔４１へ導電ペーストを充填する工程である。この工程では、図１および図２に示すように、有底孔４１へ導電ペーストを充填して導電ペーストを硬化させた充填部材５０を介して配線２２と導体３２とを電気的に接続する（図１および図２参照）。導電ペーストを例えばスクリーン印刷法、ディスペンス法、インクジェット法等から適宜選ばれた手段により有底孔４１へ充填すると、導電ペーストは、有底孔４１の底面をなす端子部２１に接触する。このとき、導電ペーストは、端子部２１の導体配線の上面に接触するのみならず、毛細管現象により第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃに入り込む。これにより、導電ペーストはスムーズに有底孔４１に充填され第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃの底面および内周面まで入り込む。第２凹部２８ｂおよび第３凹部２８ｃの一部分は、空間部４３を形成している。そして、有底孔４１は、面発光体２０と基板３０との間に形成された空間部４３に連通しているので、導電ペーストは毛細管現象により空間部４３に充填される。空間部４３は、平面視において有底孔４１の開口４２よりも外側に延在しており、有底孔４１において開口４２の直下の空間よりもさらに奥深くに導電ペーストを到達させることができる。したがって、導電ペーストは、有底孔４１の底面までスムーズに入り込むことができるようになる。
また、仮に導電ペーストを有底孔４１へ充填する際に空気を巻き込んでしまった場合、開口４２の直下では導電ペーストが端子部２１に接触しつつ、空間部４３を空気の逃げ道にすることもできる。
その後、有底孔４１へ充填された導電ペーストは加熱硬化されて充填部材５０となり、充填部材５０は、面発光体２０の配線２２と、基板３０の導体３２とを電気的に接続する。以上の工程により、図１に示す照明装置１０を製造することができる。また、導電ペーストと端子部２１の導体配線との接触面積が増加する。
また、仮に導電ペーストを有底孔４１へ充填する際に空気を巻き込んでしまった場合、開口４２の直下では導電ペーストが端子部２１に接触しつつ、空間部４３を空気の逃げ道にすることもできる。
その後、有底孔４１へ充填された導電ペーストは加熱硬化されて充填部材５０となり、充填部材５０は、面発光体２０の配線２２と、基板３０の導体３２とを電気的に接続する。以上の工程により、図１に示す照明装置１０を製造することができる。また、導電ペーストと端子部２１の導体配線との接触面積が増加する。
以上のように構成された実施形態に係る照明装置の製造方法によれば、有底孔４１へ導電ペーストが充填されるときに、空間部４３によって導電ペーストと面発光体２０の配線との接触面積が増加して密着度が高くなる。そのため、接続信頼性の向上した照明装置を製造することができる。
また、第１実施形態に係る照明装置は、図１４に示すよう、充填部材に凹みを形成するようにしてもよい。図１４は、第１実施形態に係る照明装置の製造方法により製造された照明装置の変形例を模式的に示す断面図である。照明装置１０Ｂは、充填部材５０Ｂの断面形状が異なる点が、照明装置１０と相違する。有底孔４１に充填する導電ペーストの材料によっては、硬化後に、充填部材５０Ｂの上面の中央部が凹んで、基板３０の上面よりも低くなることがある。この場合でも、同様に第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃがあることで接続信頼性の向上した照明装置を製造することができる。
また、以下の方法で段差を形成して第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃとしてもよい。例えば、第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃの凹底面となる支持部材２４の上面に、予め深さ３０μｍ程度の窪みを形成しておいてもよい。この場合、凹部をより深くすることができる。また、この場合、配線２２の厚みを例えば５００Å（０．０５μｍ）程度に薄くすることができるので、面発光体の全体を薄くすることもできる。その他の方法として、例えば、配線２２を形成する際に第１凹部２８ａ、第２凹部２８ｂ、第３凹部２８ｃの凹底面が配線の上面となるように、端子部２１における凹底面以外の箇所の厚みを凹底面の箇所の厚みよりも３０μｍ程度厚くするようにしてもよい。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る照明装置について説明する。図１５は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法において配線が形成された面発光体を模式的に示す平面図である。図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図である。図１７は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法において貫通孔が形成された基板を模式的に示す断面図である。図１８は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法において貼り合わせにより形成された中間体を模式的に示す断面図である。図１９は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法により製造された照明装置を模式的に示す断面図である。
以下では、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第２実施形態に係る照明装置について説明する。図１５は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法において配線が形成された面発光体を模式的に示す平面図である。図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図である。図１７は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法において貫通孔が形成された基板を模式的に示す断面図である。図１８は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法において貼り合わせにより形成された中間体を模式的に示す断面図である。図１９は、第２実施形態に係る照明装置の製造方法により製造された照明装置を模式的に示す断面図である。
以下では、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る照明装置の製造方法は、前記した方法と同様なので説明を適宜省略する。前記面発光体準備工程Ｓ１では、図１５に示す面発光体２０Ｃを準備する。面発光体２０Ｃは、配線２２に接続された端子部の形状が、図７に示す面発光体２０と相違している。端子部２１Ｃは、凹部を備えず、略均一な厚みで平坦に形成されている。なお、面発光体２０Ｃは、図５に示す発光素子集合体９の電極面に、図１５に示すパターンで配線２２を形成することで製造できる。
前記基板準備工程Ｓ２では、図１７に示す基板３０Ｃを準備する。基板３０Ｃは、貫通孔の断面形状が、図１０に示す基板３０と相違している。貫通孔３５Ｃは、基板３０Ｃにおいて導体３２が形成された面から接着面へのパンチングにより形成されている。このため、貫通孔３５Ｃは、基板３０Ｃにおいて導体３２が形成された面よりも接着面の方が広く形成されている。また、貫通孔３５Ｃは、接着部材３３が配置された側の開口が、導体３２が配置された側の開口よりも大きく広がっている。貫通孔３５Ｃにおいて、接着部材３３側の開口近傍の内周面３６は、接着部材３３側の開口に近付くにつれて広がるようなテーパー面となっている。
前記貼り合わせ工程Ｓ３では、基板３０Ｃから剥離フィルム３４を剥がして接着部材３３の接着面を露出し、接着部材３３の接着面と、面発光体２０Ｃにおいて配線２２が形成された面とを圧着して接合する。このとき、基板３０Ｃの貫通孔３５Ｃに対して、面発光体２０Ｃの端子部２１が対向するように位置合わせして接合する。この貼り合わせ工程により、図１８に示す中間体４０Ｃが形成される。中間体４０Ｃは、基板３０Ｃと面発光体２０Ｃと、を備えている。中間体４０Ｃは、貫通孔３５Ｃの位置に形成された有底孔４１Ｃに連通した空間部４３Ｃを、基板３０Ｃと面発光体２０Ｃとの間に有している。空間部４３Ｃは、平面視において有底孔４１Ｃの開口４２よりも外側に位置する空間を有している。空間部４３Ｃは、基板３０Ｃの貫通孔３５Ｃの内周面３６と面発光体２０Ｃにおいて配線２２が形成された面との間に形成される。
前記導電ペースト充填工程Ｓ４では、中間体４０Ｃの有底孔４１Ｃへ導電ペーストを充填して導電ペーストを硬化させた充填部材５０を介して配線２２と導体３２とを電気的に接続する（図１９参照）。導電ペーストを例えばスクリーン印刷法により有底孔４１Ｃへ充填すると、導電ペーストは、有底孔４１Ｃの底面をなす端子部２１Ｃに接触する。有底孔４１Ｃは、基板３０Ｃの貫通孔３５Ｃの内周面３６と、面発光体２０Ｃにおいて配線２２が形成された面と、の間に形成された空間部４３Ｃに連通しているので、導電ペーストは空間部４３Ｃに充填される。空間部４３Ｃは、平面視において有底孔４１Ｃの開口４２よりも外側に延在しており、有底孔４１Ｃにおいて開口４２の直下の空間よりもさらに奥深くに導電ペーストを到達させることができる。そのため、導電ペーストをスムーズに有底孔４１Ｃ内に充填することができる。また、仮に導電ペーストを有底孔４１Ｃへ充填する際に空気を巻き込んでしまった場合、開口４２の直下では導電ペーストが端子部２１Ｃに接触しつつ、空間部４３Ｃを空気の逃げ道にすることもできる。
その後、有底孔４１Ｃへ充填された導電ペーストは加熱硬化されて充填部材５０となり、充填部材５０は、面発光体２０Ｃの配線２２と、基板３０Ｃの導体３２とを電気的に接続する。以上の工程により、図１９に示す照明装置１０Ｃを製造することができる。照明装置１０Ｃでは、導電ペーストと端子部２１Ｃの導体配線との接触面積が増加する。
なお、中間体４０Ｃにおいて面発光体２０Ｃを、図８に示す面発光体２０に置き換えて基板３０Ｃと貼り合わせてから導電ペーストを充填して照明装置を製造するようにしてもよい。
その後、有底孔４１Ｃへ充填された導電ペーストは加熱硬化されて充填部材５０となり、充填部材５０は、面発光体２０Ｃの配線２２と、基板３０Ｃの導体３２とを電気的に接続する。以上の工程により、図１９に示す照明装置１０Ｃを製造することができる。照明装置１０Ｃでは、導電ペーストと端子部２１Ｃの導体配線との接触面積が増加する。
なお、中間体４０Ｃにおいて面発光体２０Ｃを、図８に示す面発光体２０に置き換えて基板３０Ｃと貼り合わせてから導電ペーストを充填して照明装置を製造するようにしてもよい。
以上、本発明に係る照明装置について、発明を実施するための形態によって具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
９ 発光素子集合体
１０、１０Ｂ、１０Ｃ 照明装置
２０、２０Ｃ 面発光体
２１ 端子部
２２ 配線
２３Ｐ、２３Ｎ 素子電極
２４ 支持部材
２５ 発光素子
２６ 透光性部材
２７ 導光部材
２７ａ 第４凹部
２８ａ 第１凹部
２８ｂ 第２凹部
２８ｃ 第３凹部
２９ 接合部材
３０、３０Ｃ 基板
３１ 基材
３２ 導体
３３ 接着部材
３４ 剥離フィルム
３５、３５Ｃ 貫通孔
３６ 内周面
４０、４０Ｃ 中間体
４１、４１Ｃ 有底孔
４２ 開口
４３、４３Ｃ 空間部
５０ 充填部材
１０、１０Ｂ、１０Ｃ 照明装置
２０、２０Ｃ 面発光体
２１ 端子部
２２ 配線
２３Ｐ、２３Ｎ 素子電極
２４ 支持部材
２５ 発光素子
２６ 透光性部材
２７ 導光部材
２７ａ 第４凹部
２８ａ 第１凹部
２８ｂ 第２凹部
２８ｃ 第３凹部
２９ 接合部材
３０、３０Ｃ 基板
３１ 基材
３２ 導体
３３ 接着部材
３４ 剥離フィルム
３５、３５Ｃ 貫通孔
３６ 内周面
４０、４０Ｃ 中間体
４１、４１Ｃ 有底孔
４２ 開口
４３、４３Ｃ 空間部
５０ 充填部材
Claims (6)
- 複数の発光素子と、前記複数の発光素子の素子電極を電気的に接続する配線を一面に備え他面を発光面とする支持部材と、を有する面発光体を準備する工程と、
フィルム状の基材と、前記基材の一面における一部に形成された導体と、前記基材の他面に形成された接着部材と、を有し、厚み方向に貫通する貫通孔を備える基板を準備する工程と、
前記面発光体において前記配線が形成された面上に、前記基板における前記接着部材の接着面を貼り合わせることで前記貫通孔の位置に形成された有底孔に連通した空間部を、前記基板と前記面発光体との間に有する中間体を形成する工程と、
前記中間体において前記有底孔へ導電ペーストを充填して前記導電ペーストを硬化させた充填部材を介して前記配線と前記導体とを接続する工程と、を含み、
前記中間体の前記空間部は、平面視において前記有底孔の開口よりも外側に位置する空間を有する、照明装置の製造方法。 - 前記貫通孔は、前記基板において前記導体が形成された面から前記接着面へのパンチングにより形成され、
前記中間体の前記空間部は、前記基板の前記貫通孔の内周面と前記面発光体において前記配線が形成された面との間に形成される請求項１に記載の照明装置の製造方法。 - 前記面発光体は、前記配線と電気的に接続された端子部を備え、
前記端子部は、凹部を含んでおり、
前記基板の前記貫通孔に対して、前記面発光体の前記端子部が対向するように、前記面発光体の上に前記基板を貼り合わせて前記中間体が形成され、
前記中間体において、前記有底孔に連通した前記端子部の前記凹部の少なくとも一部は、前記空間部を含み、かつ平面視において前記有底孔の開口よりも外側に延在している請求項１に記載の照明装置の製造方法。 - 複数の発光素子と、前記複数の発光素子の素子電極を電気的に接続する配線を一面に備え他面を発光面とする支持部材と、を有する面発光体と、
フィルム状の基材と、前記基材の一面における一部に形成された導体と、前記基材の他面に形成された接着部材と、を有して厚み方向に貫通する貫通孔が形成された基板と、を備え、
前記面発光体において前記配線が形成された面上に、前記基板における前記接着部材の接着面を貼り合わせることで前記貫通孔の位置に形成された有底孔に連通した空間部を、前記基板と前記面発光体との間に有し、
前記有底孔内に充填された充填部材を介して前記配線と前記導体とが接続されており、
前記空間部は、平面視において前記有底孔の開口よりも外側に位置する空間を有する、照明装置。 - 前記貫通孔は、前記基板において前記導体が形成された面よりも接着面の方が広く形成されており、
前記空間部は、前記基板の前記貫通孔の内周面と前記面発光体において前記配線が形成された面との間に形成される請求項４に記載の照明装置。 - 前記面発光体は、前記配線と電気的に接続された端子部を備え、
前記端子部は、凹部を含んでおり、
前記基板の前記貫通孔に対して、前記面発光体の前記端子部が対向するように、前記面発光体の上に前記基板が貼り合わせされてなり、
前記有底孔に連通した前記端子部の前記凹部の少なくとも一部は、前記空間部を含み、かつ平面視において前記有底孔の開口よりも外側に延在している請求項４に記載の照明装置。
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