JP7186358B2 - 発光装置の製造方法、発光装置及び光源装置 - Google Patents
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Description
以下、実施形態に係る発光装置の製造方法、製造後の発光装置の構成、この発光装置を搭載した光源装置の構成について順に説明する。
なお、以下で参照する各図は模式的なものであり、構成要素は適宜強調又は省略されている。また、図間において、構成要素の寸法比は必ずしも一致していない。また、本開示において「垂直」または「直交」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等の間の角度が90°から±3°程度の範囲にある場合を含む。本開示において「平行」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等の間の角度が0°から±3°程度の範囲にある場合を含む。
まず、光反射部材21内に複数の積層体20が第1方向に配列された中間構造体23を準備する。各積層体20は、第1方向と交差する第2方向に配列された一対の電極、前記一対の電極12a,12bと接続する半導体積層体11および透光性部材16を含む。中間構造体23は、一対の電極12a,12bが光反射部材21から露出する第1面23aを有する。中間構造体23を準備する工程は、以下に説明する製造工程の一例により製造して準備してもよく、予め製造された中間構造体23を購入する等して準備してもよい。
溝105aの幅は、中間構造体23の第2面23bにおいて、第1方向(X方向)において隣接する積層体20間の離隔距離の例えば0.2倍~0.9倍であり、0.3倍~0.75倍であることが好ましい。また、溝105aの幅は、中間構造体23の第2面23bにおいて、25μm以上200μm以下であり、50μm以上100μm以下であることが好ましい。
溝105bの幅は、中間構造体23の第2面23bにおいて、第1方向(X方向)において隣接する積層体20間の離隔距離の例えば0.15倍~0.5倍であり、0.2倍~0.35倍であることが好ましい。また、溝105bの幅は、中間構造体23の第2面23bにおいて、25μm以上150μm以下であり、40μm以上80μm以下であることが好ましい。
溝105cの幅は、中間構造体23の第2面23bにおいて、第2方向(Y方向)において隣接する積層体20間の離隔距離の例えば0.25倍~0.65倍であり、0.3倍~0.55倍であることが好ましい。また、溝105cの幅は、25μm以上200μm以下であり、50μm以上100μm以下であることが好ましい。
次に、図9A及び図9Bに示すように、中間構造体23の第1面23aにおいて、隣接する積層体20の間にある光反射部材21に、第2方向(Y方向)に延びる第1溝106を形成する。第1溝106は、後述する導電膜25を形成する工程において、発光装置1の実装面となる面に導電膜25を配置するために形成される。中間構造体23が第2溝105を有する場合、例えば第1溝106は溝105bに対向する位置に形成される。第1溝106は溝105bには到達させないことが好ましい。これにより、導電膜25が発光面側に意図せず形成されることを防止することができる。
次に、図10A及び図10Bに示すように、中間構造体23の第1面23a上及び第1溝106の内面上に導電膜25を形成する。導電膜25を形成する方法としては、スパッタ、蒸着、塗布、スタンピング、印刷、ALD、CVD、めっき等の公知の方法を用いることができる。特に、導電膜25を形成する方法としてスパッタを用いることが好ましい。スパッタを用いることで、第1面23aにおいて露出する電極12a及び12bと、第1面23aおよび第1溝106の内面に位置する光反射部材21との接合強度が向上しやすくなる。これにより、第1面23a上および第1溝106の内面上から導電膜25が剥がれることを抑制することができる。
次に、例えば、レーザ光の照射、エッチング法、ブラスト又はフォトリソグラフィ法により、導電膜25を選択的に除去する。具体的には、第1面23aにおける電極12aと電極12bとの間の電極間領域107を被覆する導電膜25を除去すると共に、隣り合う電極12a間、及び、隣り合う電極12b間の領域であって、第1溝106が形成されていない電極間領域108を被覆する導電膜25を除去する。これにより、電極間領域107及び108に位置する光反射部材21が露出する。一方、電極12a及び12bは、導電膜25によって覆われている。また、第1溝106の内面も導電膜25によって覆われている。
次に、図11A及び図11Bに示すように、中間構造体23の第1溝106と重なる位置に孔109を形成する。孔109は、例えば、ドリルにより形成する。孔109は、第1溝106と重なる位置であって、隣り合う2つの電極間領域107の間に形成する。第1方向(X方向)における孔109の幅、例えば、孔109の直径は、第1溝106の幅以上とする。また、孔109の深さは、第1溝106の深さよりも深くする。孔109は、溝105bに到達させてもよい。孔109により、第1溝106が第2方向(Y方向)で分断されて、第1溝106内に形成された導電膜25のうち、第1溝106を挟んで隣接する2つの電極間領域107の間に位置する部分が除去される。これにより、導電膜25における電極12aに接続された部分と、電極12bに接続された部分とが分離される。
次に、図12A及び図12Bに示すように、中間構造体23を第1面23a側から切断して、第3溝110を形成する。第3溝110は、溝105a及び溝105bに対向する位置に形成される。第3溝110は、溝105a及び溝105bに到達させる。これにより、第3溝110、溝105a及び溝105bは、中間構造体23を第3方向(Z方向)に貫通し、中間構造体23を分割する。このように、第3溝110を形成することにより、第1溝106を通って導電膜25及び光反射部材21が切断される。この結果、複数の発光装置1が得られる。切断方法としては、例えば、中間構造体23の切断面に水等の流体を当てながらダイシングにより切断することが好ましい。これにより、切断によって生じる熱に起因して光反射部材21等が変形することを抑制することができる。なお、切断方法としては、ドライカット法を含むダイシングやレーザ等の公知の切断方法を用いることができる。
図13Aは本実施形態に係る光源装置を示す端面図であり、図13Bは光源装置の正面図である。
図14Aは本実施形態に係る発光装置を示す正面図であり、図14Bは発光装置の背面図であり、図14Cは発光装置の下面図である。
図13Bは光源装置50を図13Aに示す方向Dから見た図である。図14Aは発光装置1を図13Aに示す方向Dから見た図であり、図14Bは発光装置1を方向Eから見た図であり、図14Cは発光装置1を方向Fから見た図である。
以下、図13A、図13B、図14A~図14Cを参照して、本実施形態に係る発光装置1について説明する。発光装置1は、一対の電極を有する発光素子10と、発光素子10上に設けられた透光性部材16と、発光素子10及び透光性部材16を含む積層体20の側面を被覆する光反射部材21とを有する構造体30と、構造体30の第1面に設けられた一対の第1導電膜25Aと、構造体30の第2面に設けられた一対の第2導電膜25Bとを有する。
次に、図13Aおよび図13Bを参照して、実装基板51上に発光装置1が配置された光源装置50について説明をする。発光装置1は、第2面30dが実装面となるように実装基板51上に配置されている。
発光素子10は、例えばLEDチップである。発光素子10は、例えば、紫外~可視域の発光が可能な窒化物半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)を含む半導体積層構造を有し得る。発光素子10の発光ピーク波長は、発光装置の発光効率、蛍光体の励起スペクトル及び混色性等を考慮して、400nm以上530nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下がより好ましく、450nm以上475nm以下がさらに好ましい。
透光性部材16は発光素子10上に設けられ、発光素子10を保護する部材である。透光性部材16は、単層であってもよく多層であってもよい。透光性部材16が複数の層を有する場合、各層の母材は同じであってもよく、異なっていてもよい。
また、透光性部材16は、蛍光体と例えばアルミナなどの無機物との焼結体、又は蛍光体の板状結晶であってもよい。
光反射部材21は、発光装置1の上面方向への光取り出し効率の観点から、発光素子10の発光ピーク波長における光反射率が、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%以上であることがさらに好ましい。さらに、光反射部材21は、白色であることが好ましい。光反射部材21は、母材となる樹脂材料に光反射性物質を含有することができる。光反射部材21は、液体状の樹脂材料を固体化することにより得ることができる。光反射部材21は、トランスファ成形、射出成形、圧縮成形またはポッティング法などにより形成することができる。
導光部材13は、発光素子10の側面を被覆し、発光素子10の側面から出射される光を発光装置の上面方向に導光する。つまり、発光素子10の側面に到達した光の一部は側面で反射され発光素子10内で減衰するが、導光部材13はその光を導光部材13内に導光し発光素子10の外側に取り出すことができる。接着剤層13および導光部材13は、光反射部材21で例示した樹脂材料を用いることができる。特に、接着剤層13および導光部材13として、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の透光性樹脂を用いることが好ましい。なお、接着剤層13および導光部材13は、光の透過率が高いことが好ましい。そのため、通常は、接着剤層13および導光部材13に、光を反射、吸収又は散乱する添加物は実質的に含有しないことが好ましい。添加物を実質的に含有しないとは、添加物が不可避的に混入することを排除しないことを意味する。なお、接着剤層13および導光部材13は、上述の透光性部材16と同様の光拡散粒子及び/又は蛍光体を含有してもよい。
実装基板51は、ガラスエポキシ樹脂、セラミック又はポリイミドなどからなる板状の母材を備えている。また、実装基板51は、母材上に、銅、金、銀、ニッケル、パラジウム、タングステン、クロム、チタン、又はこれらの合金などからなるランド部や配線パターンを備えている。ランド部や配線パターンは例えばメッキ、積層圧着、貼り付け、スパッタ、蒸着、エッチングなどの方法を用いて形成される。
接合部材52は、当該分野で公知の材料のいずれをも用いることができる。具体的には、接合部材52は、例えば、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系等の半田(具体的には、AgとCuとSnとを主成分とする合金、CuとSnとを主成分とする合金、BiとSnとを主成分とする合金等)、共晶合金(AuとSnとを主成分とする合金、AuとSiとを主成分とする合金、AuとGeとを主成分とする合金等)、銀、金、パラジウム等の導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属等のろう材等が挙げられる。
接着部材53は、例えば、透光性部材16で列挙したエポキシ樹脂等の樹脂材料や接合部材52で列挙した部材を用いることができる。接合部材52および接着部材53は、同一の部材であってもよく、別の部材であってもよい。接合部材52および接着部材53が異なる部材である場合、接合部材52は導電性の材料である半田を選択し、接着部材53はエポキシ樹脂等の樹脂材料を選択することができる。
本実施形態においては、図9A及び図9Bに示す工程において、中間構造体23の第1面23aに第1溝106を形成し、図10A及び図10Bに示す工程において、第1面23a上及び第1溝106の内面上に導電膜25を形成し、電極間領域107を被覆する導電膜25を除去し、図11A及び図11Bに示す工程において、第1溝106を分断するように孔109を形成することにより、導電膜25における電極12aに接続された部分と電極12bに接続された部分とを分離し、図12A及び図12Bに示す工程において、溝110を形成することにより、第1溝106を通って光反射部材21および導電膜25を切断している。これにより、第1溝106の内面上に形成された導電膜25が、光出射面に対して交差した面に形成された外部電極となる。このようにして、光出射面30aに対して交差した第2面30dに電極が設けられた発光装置1を効率よく製造することができる。
次に、第1の変形例について説明する。
図15Aは本変形例に係る発光装置の製造方法を示す平面図であり、図15Bは図15Aに示すA-A’線による断面図である。
図15A及び図15Bが示す工程は、前述の実施形態における図1A及び図1Bが示す工程に相当する。
次に、第2の変形例について説明する。
図16Aは本変形例に係る発光装置の一例を示す正面図であり、図16Bは本変形例に係る発光装置の他の例を示す正面図である。
10:発光素子
11:半導体積層体
12a、12b:電極
13:接着剤層(導光部材)
14:蛍光体層
15:透光層
16:透光性部材
16a、16b:側面
20:積層体
21:光反射部材
21a、21b:部分
23:中間構造体
23a:第1面
23b:第2面
25:導電膜
25A:第1導電膜
25B:第2導電膜
30:構造体
30a:光出射面
30b:第1面
30c:第3面
30c1:電極側領域
30c2:光出射側領域
30d:第2面(実装面)
30d1:第1領域(電極側領域)
30d2:第2領域(光出射側領域)
30d3:中間領域
30e:第4面
30f:第5面
30g:凹部
45:反射材料
50:光源装置
51:実装基板
51a:上面
52:接合部材
53:接着部材
100:基板
100a:上面
101a、101b:金属層
101c:凸部
101d:窪み
102:認識対象部
103:接合部材
105a、105b:溝(第2溝)
105a1、105b1:側面
105c:溝
106:溝(第1溝)
107、108:電極間領域
109:孔
110:第3溝
121:粘着シート
122:キャリア
L:光
Claims (8)
- 光反射部材内に複数の積層体が第1方向に配列された中間構造体であって、各前記積層体は、前記第1方向と交差する第2方向に配列された一対の電極、前記一対の電極と接続する半導体積層体および透光性部材を含み、前記一対の電極が前記光反射部材から露出する第1面を有する中間構造体を準備する工程と、
前記第1面において、前記複数の積層体のうち隣接する2つの積層体の間にある前記光反射部材に第1溝を形成する工程と、
前記第1面上および前記第1溝内に、導電膜を形成する工程と、
前記第1面における前記一対の電極間の電極間領域を被覆する前記導電膜を除去し、前記電極間領域に位置する前記光反射部材を露出させる工程と、
前記第1溝内にある前記導電膜のうち、前記第1溝を挟んで隣接する2つの前記電極間領域の間に位置する部分を除去するように、前記第1溝の幅以上の幅を有し、かつ前記第1溝の深さ以上の深さを有する孔を形成する工程と、
前記第1溝を通って前記光反射部材および前記導電膜を切断し、複数の発光装置を得る工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記中間構造体を準備する工程は、
前記中間構造体の前記第1面と反対側の第2面において、前記2つの積層体の間にある前記光反射部材に第2溝を形成する工程を有し、
前記第1溝を形成する工程において、前記第2溝の幅よりも大きい幅を有する前記第1溝を、前記第2溝と対向するように形成する請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第1溝を形成する工程において、1つおきの前記第2溝に対向する位置に前記第1溝を形成する請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記中間構造体を準備する工程は、
基板上に前記複数の積層体を前記一対の電極が前記基板の上面に対向するように配置する工程と、
前記基板上に、前記基板及び前記複数の積層体を覆うように前記光反射部材を配置する工程と、
をさらに有し、
前記中間構造体は前記第1面と前記基板の上面とが対向するように配置され、前記基板の上面における前記光反射部材に覆われていない領域には認識対象部が形成されており、
前記第2溝は、前記認識対象部を基準として形成され、
前記中間構造体を準備する工程の後で、前記第1溝を形成する工程の前に、前記基板を除去することにより、前記一対の電極を露出させる工程をさらに備えた請求項2または3に記載の発光装置の製造方法。 - 前記中間構造体を準備する工程は、
前記光反射部材における 前記中間構造体の前記第2面側に位置する部分を除去することにより、前記透光性部材を露出させる工程をさらに有する請求項2~4のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。 - 一対の電極を有する発光素子と、前記発光素子上に設けられた透光性部材と、前記発光素子及び前記透光性部材を含む積層体の側面を被覆する光反射部材と、を有し、前記一対の電極が前記光反射部材から露出する第1面と、前記第1面と連続し前記光反射部材からなる第2面とを有する構造体と、
前記構造体の前記第1面上に設けられ、前記一対の電極と接続する一対の第1導電膜と、
前記構造体の前記第2面上に設けられ、前記一対の第1導電膜と連続して設けられた一対の第2導電膜と、
を備え、
前記構造体の前記第2面には、前記一対の第2導電膜の間に、内面が前記光反射部材からなる凹部が形成された、発光装置。 - 前記光反射部材の前記第2面のうち、前記一対の電極側の第1領域は、前記透光性部材側の第2領域に対して凹んでいる、請求項6に記載の発光装置。
- 請求項7記載の発光装置と、
前記構造体の前記第2面に対向する位置に設けられた実装基板と、
前記実装基板と前記第1領域との間に配置され、前記第2導電膜を前記実装基板に接合する接合部材と、
を備えた光源装置。
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