JP7150547B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発光装置及びその製造方法に関する。

ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置は高い発光効率を容易に得られることもあり、ディスプレイ等のバックライトおよび照明装置等の多くの機器で用いられている。発光装置の小型化を図るため、発光素子の実装後に発光素子を囲む光反射性樹脂を形成する発光装置の製造方法が知られている。例えば、基板上のＬＥＤ素子を透光性樹脂で覆う第１の工程と、透光性樹脂の硬化後にＬＥＤ素子の中間部の透光性樹脂をダイシングブレードにより除去する第２の工程と、第２の工程によって形成された溝部に光反射性樹脂を充填する第３の工程と、光反射性樹脂の硬化後にＬＥＤ素子の周囲に光反射性樹脂を残すように基板を切断して個々の発光ダイオードに分離する第４の工程とを含む発光ダイオードの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００２－３６８２８１号公報

上記の製造方法では、溝を形成する際のブレードの摩耗により光反射性樹脂壁の形状が変化する虞がある。そこで本開示では、小型化が可能な構成を有する発光装置を効率的に製造できる製造方法並びに小型化が可能な発光装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、例えば、次の手段により解決することができる。

基体と、前記基体の上面に形成された第１壁部と、前記第１壁部の側面を内側面とし、前記基体の上面を底面とする凹部と、を備える基板を準備する工程と、
前記凹部の底面に発光素子を実装する工程と、
前記発光素子と前記第１壁部を覆う封止部材を設ける工程と、
前記第１壁部上の前記封止部材を除去することにより、前記封止部材の上面から前記第１壁部に達する溝部を形成する工程と、
前記溝部内に第２壁部を設ける工程と、
前記第２壁部を含む位置で前記第２壁部及び前記基板を切断する工程と、を有する発光装置の製造方法。

上記の製造方法によれば、小型化が可能な構成を有する発光装置を効率的に製造することができる。また、上記の発光装置によれば、発光装置の小型化を図ることができる。

実施形態１の製造方法が有する基板を準備する工程を説明する模式的断面図である。 実施形態１の製造方法が有する発光素子を実装する工程を説明する模式的断面図である。 実施形態１の製造方法が有する封止部材を設ける工程を説明する模式的断面図である。 実施形態１の製造方法が有する溝部を形成する工程を説明する模式的断面図である。 実施形態１の製造方法が有する第２壁部を設ける工程を説明する模式的断面図である。 実施形態１の製造方法が有する第２壁部及び基板を切断する工程を説明する模式的断面図である。 実施形態１に係る発光装置を示す模式的斜視図である。 図２Ａの２Ｂ－２Ｂ断面図である。

［実施形態１に係る発光装置１の製造方法］
図１Ａ乃至図１Ｆは実施形態１に係る発光装置１の製造方法を説明する模式的断面図である。図１Ａ乃至図１Ｆに示すように、実施形態１に係る発光装置１の製造方法は、基体１３と、基体１３の上面に形成された第１壁部１１と、第１壁部１１の側面を内側面とし、基体１３の上面を底面とする凹部Ｘと、を備える基板１０を準備する工程と、凹部Ｘの底面に発光素子２０を実装する工程と、発光素子２０と第１壁部１１を覆う封止部材３０を設ける工程と、第１壁部１１上の封止部材３０を除去することにより、封止部材３０の上面から第１壁部１１に達する溝部Ｙを形成する工程と、溝部Ｙ内に第２壁部１２を設ける工程と、第２壁部１２を含む位置で第２壁部１２及び基板１０を切断する工程と、を有する。以下、各工程について説明する。

（基板１０を準備する工程）
まず、図１Ａに示すように、基体１３と第１壁部１１とを備える基板１０を準備する。第１壁部１１は基体１３の上面にあらかじめ形成されている。基板１０が基体１３と第１壁部１１を備えることにより、基板１０は第１壁部１１の側面を内側面とし、基体１３の上面を底面とする凹部Ｘを備える。なお、第１壁部１１が基体１３の上面に形成されている場合には、第１壁部１１の下面が基体１３の上面に接している場合のほか、第１壁部１１の下面と基体１３の上面との間に両者を接着する接着剤が介在している場合や、後述のように、第１壁部１１と基体１３とが一体に形成されている場合を含む。

基体１３は、例えば支持部１３１と電極部１３２を有する。基体１３が支持部１３１と電極部１３２を有する場合は、支持部１３１の上面及び／又は電極部１３２の上面が基体１３の上面となる。

支持部１３１は、電極部１３２を支持する部であり、例えば、樹脂成形体、セラミックス、ガラスエポキシ等の絶縁性部材、表面に絶縁性部材を形成した金属部材等を用いて作製されている。

電極部１３２は、凹部Ｘの底面に実装される発光素子２０と電気的に接続される部であり、例えば、銅、鉄、銀、金、アルミニウムなど及びこれらの合金を用いてなる。特に、銅を主材とするものは熱伝導率や強度などの観点から電極部１３２として好ましく用いることができる。

電極部１３２は、少なくともその一部が凹部Ｘの底面において露出する。凹部Ｘの底面に露出する電極部１３２の表面には、光反射性部材及び／又はダイボンド部材との接合性を高めるために、金、銀などのメッキ処理を施すようにしてもよい。この場合、電極部１３２は、前述した材料よりなる下地層とメッキ層とを有する。後述する溝部Ｙは第１壁部１１には達するが基体１３には達しないため、溝部Ｙの形成により、メッキが剥がれて電極部１３２の下地層が露出することはない。ゆえに、メッキ処理を施せば、下地層が銅等の比較的酸化しやすい金属層を備える場合であっても、下地層が露出して電極部１３２が酸化することが効果的に防止される。なお、メッキ処理に用いられる金属は、メッキ処理を施す目的に応じて、言い換えればメッキ処理を施す領域に応じて異なるようにしてもよい。

第１壁部１１の上面は、凹部Ｘの底面に実装される発光素子２０の上面よりも低いことが好ましい。このようにすれば、後述の発光素子２０を実装する工程において、各種器具が、第１壁部１１に接触しにくくなるため、凹部Ｘの底面（つまり平面視において第１壁部１１で囲まれた領域内）における発光素子２０の実装可能領域を大きくすることができる。各種器具とは、例えば、キャピラリやジグなどの発光素子２０を保持する器具や、ワイヤボンディングを行う際に用いる、発光素子２０と基板１０（具体的には凹部Ｘの底面に露出する電極部１３２）とを電気的に接続させる器具などをいう。上面が低いかどうかは、例えば、基板１０の上下方向における、基体１３の上面（凹部Ｘの底面）からの長さにより判断することができる。

凹部Ｘの数は１つであってもよいし、複数であってもよい。凹部Ｘは基板１０の上側に向けて開口している。凹部Ｘの内側面は、凹部Ｘの開口が凹部Ｘの底面より大きくなるように、外側に向かって傾斜する傾斜面Ｐを備えることが好ましい。つまり、第１壁部１１の断面視形状としては、半円形状、半楕円形状、多角形等が挙げられるが、なかでも、台形状、半円形状であることが好ましい。このようにすれば、第１壁部１１の上面が発光素子２０の上面より高い場合であっても、また低い場合にはより一層、上述した各種の器具が第１壁部１１に接触しにくくなる。ゆえに、発光素子２０の実装可能領域をさらに大きくすることができる。

第１壁部１１は、基板１０が凹部Ｘを有するものとなる形状に形成されていればよく、例えば、基体１３の上面に平面視で格子状に形成されている。この場合、第１壁部１１は、例えば、平面視において、行方向に伸びる複数の壁部と、列方向に伸びる複数の壁部と、を有し、前者の壁部と後者の壁部が垂直（垂直とみなせる場合を含む。）に交差するよう形成されている。このような格子状の第１壁部１１を設ければ、大きさや形状（凹部Ｘの内部空間や開口面積など）などが均一（均一とみなせる場合を含む。）である複数の凹部Ｘを、基体１３の上面におけるスペースを無駄にすることなく、基体１３上に容易に形成することができる。

第１壁部１１の材料としては、絶縁性材料を用いることができる。例えば、セラミック、樹脂、誘導体、バルプ、ガラス、または複合材料等が挙げられる。樹脂としては、当該分野で使用されているものであればどのようなものを用いてもよい。具体的には、エポキシ樹脂、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。第１壁部１１は、基体１３（特に支持部１３１。以下、本段落において同じ。）と別の材料で形成されていてもよいが、第１壁部１１と基体１３との密着性が優れるよう、基体１３と同じ材料で基体１３と一体に形成されていることが好ましい。このように、第１壁部１１と基体１３が一体に形成される場合であっても、本実施形態では、基体１３と第１壁部１１とを概念的に分離して理解し、基体１３の上面に第１壁部１１が形成されているものとみなす。

第１壁部１１の側面（つまり凹部Ｘの内側面）は高い光反射率を有していることが好ましい。これにより、簡単に、発光素子２０を収容する凹部Ｘの光反射率を高めることができる。第１壁部１１が高い光反射率を有する場合としては、セラミックや樹脂などを第１壁部１１として用いる場合のように第１壁部１１の材料そのものが高い光反射率を有する場合のほか、第１壁部１１の材料に光反射性物質を含有させることにより、第１壁部１１が高い光反射率を有する場合を含む。光反射性物質としては、例えば、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、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、ガラスフィラー等が挙げられる。

本実施形態では、本工程により、基体１３の上面に第１壁部１１があらかじめ形成されている基板１０を準備するものとする。ただし、まず第１壁部１１を備えない基体１３を配置し、ついでこの基体１３に第１壁部１１を配置することにより本工程による準備を行うことも可能である。

第１壁部１１と基体１３との密着性及び／又は製造法定の簡略化の観点から、基板１０には、リードフレームと樹脂部材とが一体成型された樹脂成形体付リードフレームを用いることが好ましい。この場合、リードフレームが電極部１３２となり、樹脂部材が支持部１３１と第１壁部１１とになる。このような樹脂成形体付リードフレームを用いれば、電極部１３２、支持部１３１、及び第１壁部１１を一体成型することができる。樹脂部材としては、当該分野で公知のものを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。

（発光素子２０を実装する工程）
次いで、図１Ｂに示すように、凹部Ｘの底面に発光素子２０を実装する。基板１０が電極部１３２を有する場合、発光素子２０は電極部１３２上に実装される。発光素子２０の数は１つであってもよいが、複数であってもよい。１つの凹部Ｘ内に配置される発光素子２０の数は１つであってもよいし、複数であってもよい。発光素子２０と基板１０（電極部１３２）との電気的接続は、例えば、フリップチップ方式やワイヤボンディング方式などにより行うことができる。本実施形態ではワイヤボンディング方式によるものとする。ワイヤボンディングによる場合、発光素子２０を実装する工程は、発光素子２０と電極部１３２とをワイヤで接続する工程を含む。発光素子２０と電極部１３２とをワイヤで接続するとは、基板１０に設けられた電極部１３２と発光素子２０の一対の電極の一方または双方をワイヤを用いて互いに電気的に接続することをいう。発光素子２０の一対の電極の一方のみがワイヤで接続される場合、発光素子２０の一対の電極の他方は、例えばダイボンディングにより電極部１３２に接続される。ワイヤは発光素子２０の電極と基板１０の電極部１３２とを互いに電気的に接続できる部材であればよく、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属、及び、これらの合金を用いたものが挙げられる。本工程では、キャピラリやジグなどの発光素子２０を保持する器具やワイヤボンディングを行う際に用いる発光素子２０と電極部１３２とを電気的に接続させる器具を用いることができる。

発光素子２０には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２０には、紫外領域から赤外領域までの間の任意の領域に発光波長がある発光素子を、目的に応じて適宜選択して用いることができる。サファイア基板１０やＧａＮ基板などの成長用基板上に、窒化物半導体（例：ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ）、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体、ＩＩ－ＶＩ族化合物半導体等の種々の半導体などにより発光層を含む積層構造が形成されたものを、発光素子２０として用いることができる。発光素子２０は、例えば、正負一対の電極を同一面側に備えていてもよいし、正負一対の電極を対向する面に各々備えていてもよい。本実施形態では、発光素子２０が正負一対の電極を同一面側に備えており、両電極がワイヤにより電極部１３２に接合されているものとする。

（封止部材３０を設ける工程）
次いで、図１Ｃに示すように、発光素子２０と第１壁部１１を覆う封止部材３０を設ける。封止部材３０は、発光素子２０やワイヤを覆うことにより、発光素子２０やワイヤを塵芥、水分、外力等から保護するための部材である。封止部材３０は、発光素子２０の光を透過する材料を用いた部材であることが好ましい。具体的な材料としては、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂材料を挙げることができる。封止樹脂はポッティングや圧縮成形の方法で設けることができる。

封止部材３０は、蛍光体を含有する樹脂材料を用いてなることが好ましい。蛍光体は発光素子２０からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長の光を発する材料からなる。蛍光体の具体的な材料としては、例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子を発光素子２０として用いる場合には、これらの発光素子で励起可能な蛍光体として、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（ＹＡＧ：Ｃｅ）、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（ＬＡＧ：Ｃｅ）、ユウロピウム及び／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系蛍光体（ＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ）、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（Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子との組み合わせにより、所望の発光色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。

封止部材３０は、蛍光体のほか、所望に応じて着色材や光拡散剤等のフィラーを含有する樹脂材料を用いてなるものであってもよい。

（溝部Ｙを形成する工程）
次いで、図１Ｄに示すように、第１壁部１１上の封止部材３０を除去することにより、封止部材３０の上面から第１壁部１１に達する溝部Ｙを形成する。除去には例えばブレードを用いることができる。溝部Ｙは、第１壁部１１の上面の一部が除去されることにより、溝部Ｙの底面が第１壁部１１の上面（正確には第１壁部１１の上面が存在した位置）よりも下に位置していることが好ましく、特に、溝部Ｙの底面は第１壁部１１の高さＴ１の２分の１程度の高さＴ２に位置していることが好ましい。この際、溝部Ｙは第１壁部の上面の一部のみを除去する溝であることが好ましい。溝部Ｙの先端（つまり溝部Ｙの底面）は、ブレードの劣化や摩耗による影響が表れやすい刃先部分により形成されるが、溝の底面が第１壁部に形成されることにより、溝の底面の形状が最終製品である発光装置における凹部の内側面の形状に関与しない。このため、安定した形状の発光装置を効率的に製造することができる。
さらに、第１壁部１１と後述する第２壁部１２の接触面積が増えるため、第１壁部１１と第２壁部１２の密着性が高まり、好ましい。また、溝部Ｙの幅Ｗ２は第１壁部１１の幅Ｗ１の２分の１程度の幅であることが好ましい。このようにしても、第１壁部１１と第２壁部１２の接触面積が増えるため、第１壁部１１と第２壁部１２の密着性が高まり、好ましい。なお、溝部Ｙの底面の高さＴ２や第１壁部１１の高さＴ１は、例えば、基体１３の上面（凹部Ｘの底面）を基準にして測定することができる。
なお、溝の形成はブレードの他、レーザーを用いて行うこともできる。

（第２壁部１２を設ける工程）
次いで、図１Ｅに示すように、溝部Ｙ内に第２壁部１２を設ける。第２壁部１２は光反射性物質を含有する樹脂材料を用いてなることが好ましい。樹脂材料や光反射性物質には、第１壁部１１で用いる材料や物質と同じ材料や物質を用いることができ。第２壁部１２はポッティングや圧縮成形などの方法で設けることができる。圧縮成形による場合は、圧縮成形後、第２壁部１２の上面を研磨することにより、第２壁部１２と封止部材３０の上面を面一にしてもよい。

（第２壁部１２及び基板１０を切断する工程）
次いで、図１Ｆに示すように、第２壁部１２を含む位置で第２壁部１２及び基板１０を切断する。第２壁部１２を含む位置で切断するとは、溝部Ｙの内側面が第２壁部１２の一部で被覆されるよう切断すること、換言すると、溝部Ｙの内側面に第２壁部１２の一部が付着したまま残るように切断すること意味する。また、基板１０を切断するとは、第１壁部１１と基体１３を切断することをいい、基体１３を切断するとは、基板１０が個片化されるよう、支持部１３１と電極部１３２のいずれか一方または双方を切断することをいう。本工程により、封止部材３０の側面が第２壁部１２により被覆された状態で、基板１０が個片化される。つまり、本工程により、封止部材３０の側面が第２壁部１２により被覆された状態となるように、溝部Ｙ内に配置されている第２壁部１２の一部と、その第２壁部１２の一部の下方に配置されている第１壁部１１の一部及び基体１３の一部が除去され、これにより基板１０が個片化され、１つ以上の発光装置１が得られる。切断後において、封止部材３０の側面を被覆する第２壁部１２の厚みＷ３は薄く、例えば８０μｍ程度である。切断にはブレードやレーザーなどを用いることができる。

以上説明した実施形態１に係る発光装置１の製造方法によれば、封止部材３０の側面が比較的薄い厚みＷ３の第２壁部１２で被覆された、小型化が可能な構成を有する発光装置１を、簡単な方法で製造することができる。したがって、小型化が可能な構成を有する発光装置１を効率的に製造することができる。

［実施形態１に係る発光装置１］
図２は実施形態１に係る発光装置１を示す模式的断面図である。図２に示すように、実施形態１に係る発光装置１は、基体１３と、基体１３の上面に配置された第１壁部１１と、第１壁部１１の上面に配置された第２壁部１２と、第１壁部１１の側面と第２壁部１２の側面を内側面とし、基体１３の上面を底面とする凹部Ｘと、凹部Ｘの底面に実装される発光素子２０と、凹部Ｘに配置される封止部材３０と、を備えている。封止部材３０は、発光素子２０を覆うとともに、第１壁部１１の内側面と上面、及び第２壁部１２の内側面を覆う。その他、基体１３や第１壁部１１などの部材や部は、前述した製造方法における部材や部と同じ構成を有するので、説明を省略する。実施形態１に係る発光装置によれば、発光素子２０と第１壁部１１との距離（例えば最短距離）をより短くすることができるため、発光装置の小型化を図ることができる。

以上、実施形態について説明したが、これらの説明によって特許請求の範囲に記載された構成は何ら限定されるものではない。

１ 発光装置
１０ 基板
１１ 第１壁部
１２ 第２壁部
１３ 基体
１３１ 支持部
１３２ 電極部
２０ 発光素子
３０ 封止部材
Ｐ 傾斜面
Ｘ 凹部
Ｙ 溝部
Ｗ１ 第１壁部の幅
Ｗ２ 溝部の幅
Ｗ３ 第２壁部の厚み
Ｔ１ 第１壁部の高さ
Ｔ２ 溝部の底面の高さ

Claims (7)

1. 基体と、前記基体の上面に形成された第１壁部と、前記第１壁部の側面を内側面とし、前記基体の上面を底面とする凹部と、を備える基板を準備する工程と、
   前記凹部の底面に発光素子を実装する工程と、
   前記発光素子と前記第１壁部を覆う封止部材を設ける工程と、
   前記第１壁部上の前記封止部材を除去することにより、前記封止部材の上面から前記第１壁部に達する溝部を形成する工程と、
   前記溝部内に第２壁部を設ける工程と、
   前記第２壁部を含む位置で前記第２壁部及び前記基板を切断する工程と、を有する発光装置の製造方法。
2. 前記基板を準備する工程において、前記第１壁部の上面は、前記凹部の底面に実装される前記発光素子の上面よりも低い請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記基板を準備する工程において、前記第１壁部の断面視形状は台形状である請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記基板を準備する工程において、
   前記基体は前記凹部の底面に露出する電極部を有し、
   前記第１壁部は前記電極部上に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記封止部材を設ける工程において、前記封止部材は蛍光体を含有する樹脂材料を用いてなる請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記基板を準備する工程において、前記第１壁部は光反射性物質を含有する請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
7. 前記第２壁部を設ける工程において、前記第２壁部は光反射性物質を含有する樹脂材料を用いてなる請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

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