JP7007561B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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第1面と、第1面の反対側の第2面と、第1面と第2面との間の側面と、を備える複数の透光性部材を、支持部材1の上面と第1面を対向させ、且つ、互いに離間して配置させる工程と、透光性部材の第2面上及び側面上に金属膜を形成する工程と、透光性部材の第2面に形成された金属膜を除去し、側面に金属膜を備えた金属膜付透光性部材を形成する工程と、発光面と、発光面の反対側の電極形成面と、発光面と電極形成面との間の側面と、を備えた発光素子を、金属膜付透光性部材の前記透光性部材の第2面と、発光素子の発光面とを対向して配置する工程と、発光素子の側面と、金属膜付透光性部材の側面と、を被覆する被覆部材を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法。
第1面と、第1面の反対側の第2面と、第1面と第2面との間の側面と、を備えた透光性部材と、発光面と、発光面の反対側の電極形成面と、発光面と電極形成面との間の側面と、を備え、発光面が透光性部材の第1面と対向して配置された発光素子と、透光性部材の側面上に配置された側面部と、第2面側において側面部から側方に延伸した延伸部とを有する金属膜と、発光素子の側面と、金属膜の側面部の側面と、を被覆する被覆部材と、を備える発光装置。
図7は、実施形態に係る発光装置の製造方法で得られる発光装置100の一例である。発光装置100は、発光素子5と、透光性部材2と、被覆部材6と、金属膜3と、を備える。透光性部材2は発光素子5の発光面上に配置され、被覆部材6は、発光素子5の側面に配置される。金属膜3は、透光性部材2の側面に配置される側面部31と、被覆部材6の上面に延伸する延伸部32と、を備える。このような構成の発光装置100の製造方法について、以下、説明する。尚、透光性部材2と金属膜3とを合わせて、金属膜付透光性部材10とも称する。
透光性部材2の第1面Qを、支持部材1の上面と対向させて配置する工程を行う。なお、本実施形態1では、複数の透光性部材2を、互いに離間させて、透光性部材2の第1面Qを支持部材1の上面と対向させて配置する。この工程は、例えば下記のように行うことができる。
次に、透光性部材2の第2面R上と側面T上に金属膜3を形成する。金属膜3として、反射率の高い部材を用いることで、透光性部材2の発光面となる第1面Qから効率よく光を取り出すことができる。
次に、図3A及び3Bに示すように、透光性部材2の第2面Rに形成された金属膜3を除去する。金属膜3の除去は、切削や研磨、切断、エッチング等によって行うことができる。透光性部材2の第2面R上の金属膜3を除去することで、透光性部材2を露出させることができる。これにより、側面Tに金属膜3を備えた金属膜付透光性部材10を得ることができる。尚、金属膜3に加えて、透光性部材2の一部を除去してもよい。その場合、透光性部材2の第2面Rが除去されることになるが、新たに露出された透光性部材2の面も、第1面Qの反対側の面であるため、第2面Rと称する。また、透光性部材2の第2面Rを含む金属膜付透光性部材10の面を、第2面R’と称する。
次に、図4A及び図4Bに示すように、発光素子5を、その発光面と金属膜付透光性部材10の第2面R’とが対向するように配置する。発光素子5は、少なくとも発光層を含む半導体層を含み、発光面と、発光面と反対側の面である電極形成面に正負一対の電極5a、5bを有する。このように、ウエハ状態から個々に分離した発光素子5を用いる。例えば特性の選別を行った後に、所望の特性を有するものだけを発光装置の製造に用いることで、バラつきの少ない発光装置を形成することができる。
次に、図5A、図5Bに示すように、発光素子5と、金属膜付透光性部材10とを一体的に覆う被覆部材6を形成する。
次に、被覆部材6と金属膜3の一部を除去することで、個片化された発光装置100を形成する。具体的には、図6A及び6Bに示すように、複数の発光素子5間の被覆部材6及び金属膜3をライン状に切断する。切断時には、切断に用いる切断刃等の幅に応じて、一定の幅の除去部8が除去される。これにより、個片化された発光装置100を得ることができる。
図9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300の一例である。発光装置300は、発光素子5と、透光性部材2と、被覆部材6と、金属膜3と、を備える。実施形態1に係る発光装置100では、図7に示すように、金属膜3が側面部31と側面部32の上端から側方に向かって延伸する延伸部32とで構成されているのに対し、実施形態2では、金属膜3が側面部31のみである点が異なる。そのため、発光装置200の上面において、透光性部材2の周囲に金属膜3が枠状に配置され、その外周には被覆部材6の上面が配置される。これにより、光学特性として発光領域と非発光領域とのコントラスト差が大きくなり光束がアップし、レンズ底面に反射効率のよい金属膜3の延伸部32を配置することにより、レンズ内に滞留する光の出力効率がアップする。
支持部材1は、シート状の樹脂、セラミックス、ガラス等を用いることができる。特に、耐熱性の観点から、シート状のポリイミド樹脂を用いることが好ましい。支持部材1の平面形状、大きさ、厚み等は、配置する透光性部材2の大きさや数によって適宜調整することができる。特に、均一な厚みを有し、その表面が平坦なシート状の支持部材1であると、透光性部材2を安定的に配置しやすく好ましい。
透光性部材2は、発光素子から出射される光に対して透光性(例えば光透過率50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは85%以上)を有するものであればよい。透光性部材2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、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂を用いることができる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。ガラスでもよい。透光性部材2は、これらの母材のうちの1 種を単層で、若しくはこれらの母材のうちの2種以上を積層して構成することができる。このほか、透光性部材2は、蛍光体と無機物(例えばアルミナ)との焼結体、又は蛍光体の板状結晶などを用いることができる。
金属膜3の材料としては、反射率の高い金属又は合金を用いることができる。特に、金属膜3は、銀、アルミニウム、又はこれらの合金であることが好ましい。また、金属膜3の厚さは、1nm~100nmであることが好ましい。このような比較的薄い金属膜であれば、小型の発光装置を形成することができる。
発光素子5は、当該分野で一般的に用いられる発光ダイオード、レーザダイオード等を用いることができる。例えば、窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaP、GaAsなどのIII-V族化合物半導体、ZnSe、II-VI族化合物半導体等、種々の半導体を利用することができる。なお、発光素子5は、半導体層を成長させるための基板を有していてもよい。基板としては、サファイア等の絶縁性基板、SiC、ZnO、Si、GaAs、ダイヤモンド、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からなる基板が挙げられる。なお、基板はレーザリフトオフ法等を利用して除去されていてもよい。
被覆部材6は、例えば、母材である樹脂に光反射性又は光吸収性物質を含有させた材料により形成することができる。これにより、被覆部材6を所望の形状に成形しやすい。樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、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、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、ポリフタルアミド(PPA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上の樹脂を組み合わせて用いてもよい。特に、耐熱性、耐光性の観点から、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、又はハイブリッドシリコーン樹脂が好ましい。また、接着性の観点から、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ハイブリッドエポキシ樹脂が好ましい。なお、被覆部材6の厚み(発光素子5の側面から発光装置の側面までの距離)は、例えば10μm~100μmとすることで、主発光面Q以外からの発光素子の光を十分に遮光しつつ、小型の発光装置を形成することができる。
レンズ9は、透光性部材2を経由した発光素子から出射される光に対して透光性( 例えば光透過率50 % 以上、好ましくは70 % 以上、より好ましくは85 % 以上) を有するものであればよい。レンズの母材は、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、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂を用いることができる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。ガラスでもよい。レンズ9は、これらの母材のうちの1 種を単層で、若しくはこれらの母材のうちの2 種以上を積層して構成することができる。
2 透光性部材(Q 第1面、R 第2面、T 側面)
3 金属膜(31 金属膜の側面部、32 延伸部)
5 発光素子(5a、5b 発光素子の電極)
6 被覆部材
8 除去部
9 レンズ
10 金属膜付透光性部材(R’ 第2面)
100、200、300 発光装置
Claims (15)
- 第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、前記第1面と前記第2面との間の側面と、を備える複数の透光性部材を、支持部材の上面と前記第1面とが接するように対向させ、且つ、複数の前記透光性部材を互いに離間して配置させる工程と、
前記透光性部材の前記第2面上及び前記側面上に金属膜を形成する工程と、
前記透光性部材の前記第2面に形成された前記金属膜を除去し、前記側面に前記金属膜を備えた金属膜付透光性部材を形成する工程と、
発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、前記発光面と前記電極形成面との間の側面と、を備えた発光素子を、前記金属膜付透光性部材の前記透光性部材の前記第2面と、前記発光素子の前記発光面を対向して配置する工程と、
前記発光素子の前記側面と、前記金属膜付透光性部材の前記側面と、を被覆する被覆部材を形成する工程と、
前記支持部材を除去することで、前記透光性部材と、その周囲に前記金属膜が枠状に配置された前記金属膜付透光性部材を含む上面を備える発光装置とする工程と、を含む発光装置の製造方法。 - 前記金属膜を、前記透光性部材の前記側面上と前記支持部材の前記上面上に連続して形成する請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記被覆部材を、前記支持部材の前記上面上に形成された前記金属膜を被覆させて形成する、請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子間の前記被覆部材及び前記金属膜をライン状に切断する工程を含む、請求項3に記載の発光装置の製造方法。
- 前記支持部材の前記上面上の前記金属膜を除去し、前記透光性部材の前記側面のみに前記金属膜を備えた前記金属膜付透光性部材を形成する請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属膜を、スパッタで形成する、請求項1から5のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属膜は、銀、アルミニウム、又はこれらの合金である、請求項1から6のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属膜の厚さは、1nm~100nmである、請求項1から7のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記透光性部材の前記第2面に形成された前記金属膜を、研削又はリューターで除去する、請求項1から8のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 第1面と、前記第1面の反対側であって発光面となる第2面と、前記第1面と前記第2面との間の側面と、を備えた透光性部材と、
発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、前記発光面と前記電極形成面との間の側面と、を備え、前記発光面が前記透光性部材の前記第1面と対向して配置された発光素子と、
前記透光性部材の前記側面上に配置された側面部と、前記第2面側において前記側面部から側方に延伸し前記透光性部材の前記第2面と同一面の上面を有する延伸部とを有する金属膜と、
前記発光素子の前記側面と、前記金属膜の前記側面部の側面と、を被覆する被覆部材と、を備える発光装置。 - 前記金属膜は、銀、アルミニウム、又はこれらの合金である、請求項10に記載の発光装置。
- 前記被覆部材の母材は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ハイブリッドシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ハイブリッドエポキシ樹脂のうちのいずれか1つである、請求項10又は11に記載の発光装置。
- 前記金属膜の厚さは、1nm~100nmである、請求項10から12のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記被覆部材はフィラーを含有し、前記フィラーはアルミナ、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、酸化イットリウム、酸化ガドリニウムのうち少なくとも1つを含む請求項10から13のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記被覆部材はフィラーを含有し、前記フィラーの含有量は、20wt%以上80wt%以下である請求項10から13のいずれか一項に記載の発光装置。
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Rong Zhang et al.,"Lens Forming by Stack Dispensing for LED Wafer Level Packaging",IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology,Vol. 5, No. 1,2015年01月,pages 15-20 |
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