JP7239823B2 - 発光装置の製造方法及び発光装置 - Google Patents
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Description
本開示に係る実施形態は、光取出し効率が高い発光装置の製造方法及び発光装置を提供することを課題とする。
本開示に係る実施形態の発光装置は、光取出し効率が高い。
[発光装置]
図1Aは、実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。図1Bは、実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す平面図であり、一部を透過させて見た状態の平面図である。図1Cは、図1BのIC-IC線における断面図である。図1Dは、図1BのID-ID線における断面図である。
以下、発光装置100の各構成について説明する。
第1リード10a及び第2リード10bは、発光素子20の下面の一部が対向する位置に凹部15を有している。凹部15は、第1リード10aと第2リード10bのそれぞれに設けられている。具体的には、第1リード10aは、対向する2つの位置に凹部15を板厚方向に貫通させずに形成しており、2つの凹部15は、互いに離間して線対称となるように配置されている。また、第2リード10bは、対向する2つの位置に凹部15を板厚方向に貫通させずに形成しており、2つの凹部15は、互いに離間して線対称となるように配置されている。また、第1リード10aの凹部15と第2リード10bの凹部15は、対向する位置に設けられている。また、第1リード10aの凹部15と第2リード10bの凹部15は、互いに離間して線対称となるように配置されている。
凹部15の深さは、50μm以上100μm以下が好ましい。凹部15の深さが50μm以上であれば、後記するように接合部材30を凹部15に充填する際に、接合部材30が発光素子20の側面に這い上がりにくくなる。一方、100μm以下であれば、基板10の強度が向上する。また、凹部15の深さは、基板10の厚みの50%以下であれば、基板10の強度が向上する。
なお、基板10の厚みは、例えば、100μm以上250μm以下である。
また、第1リード10a及び第2リード10bは、表面にめっき層が形成されていてもよい。めっき層は、例えば、Au、Ag、Cu、Pt、又は、これらの一種を含む合金を用いることができる。めっき層がこれらの材料であれば、発光素子20からリードフレーム側に出射される光の反射率をより高めることができる。
発光素子20は、LED素子等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子20は、種々の半導体で構成される素子構造に正負一対の電極が設けられたものであればよい。特に、発光素子20は、蛍光体を効率よく励起可能な窒化物半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)のものが好ましい。この他、発光素子20は、硫化亜鉛系半導体、セレン化亜鉛系半導体、炭化珪素系半導体のものでもよい。
波長変換部材40は、発光素子20の発光面上、導光部材50上、及び光反射部材60上に設けられている。波長変換部材40の下面、すなわち、発光素子20の発光面と対面する面は、発光素子20の上面である発光面よりも大きく形成されている。
導光部材50は、波長変換部材40と発光素子20とを接合する接着部材が、発光素子20の側面に垂れ下がることで形成されたものである。
導光部材50としては、例えば、透光性の樹脂材料を用いることができる。また、導光部材50は、例えば、前記した波長変換部材40の母材或いはバインダーとなる樹脂等の透光性接着材料が挙げられる。また、シリカ、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、窒化硼素等の拡散剤が含有されていてもよい。これにより、波長変換部材40に、より均等に光を入射することができ、発光装置100の色ムラを抑制することができる。
導光部材50は、発光素子20の側面のうち発光部を含む領域を被覆すればよいが、光束及び光の取り出し効率を向上させる観点から、発光素子20の側面の略全部を被覆していることがより好ましい。
光反射部材60は、導光部材50の外側及び波長変換部材40の下方に設けられている。光反射部材60は、発光素子20の側面に導光部材50を介して設けられている。光反射部材60は、発光素子20の側面のうち、導光部材50で被覆している領域は導光部材50を介して包囲するように被覆し、導光部材50で被覆していない領域は直接発光素子20側面を被覆している。また、光反射部材60は、第1リード10aと第2リード10bとの間、及び、発光素子20の下面(基板10側)のうち、接合部材30が設けられていない部位を被覆している。
バインダーは、前記した反射物質や充填剤を、光反射部材60として発光素子20の側面及び下面(基板10側)に結着させるための樹脂である。母材或いはバインダーとなる樹脂としては、例えば、前記した波長変換部材40の母材或いはバインダーとなる樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、硬化後の体積収縮が少ないため、好ましい。
発光装置100を駆動すると、第1リード10a及び第2リード10bを介して外部電源から発光素子20に電流が供給され、発光素子20が発光する。発光素子20が発光した光は、上方へ進む光は、発光装置100の上方の外部に取り出される。また、下方へ進む光は、基板10及び光反射部材60で反射され、発光装置100の外部に取り出される。また、横方向へ進む光は、光反射部材60で反射され、発光装置100の外部に取り出される。ここで、後記するように、発光装置100が凹部15を有することで、発光素子20の側面への接合部材30の這い上がりが抑制される。これにより、導光部材50が所望の形状、例えば、断面視で、発光素子20の下面(基板10側)から波長変換部材40に向かって部材幅が広がるように三角形状に形成されている。そのため、発光素子20から横方向に進む光は、導光部材50と光反射部材60の界面で上方に反射されるため、発光装置100の外部に取り出される光束及び光の取り出し効率がより向上する。
また、第1リード10a及び第2リード10bに凹部15を設けることで、発光装置100の駆動時に生じる熱応力が発光素子20と凹部15の両方に分散されるため、発光装置100の特性異常が起きにくくなる。
次に、実施形態に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
図2は、実施形態に係る発光装置の製造方法のフローチャートである。図3Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、基板を準備する工程を示す断面図である。図3Bは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子を載置する工程を示す断面図であり、基板上にバンプを載置した状態を示す断面図である。図3Cは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子を載置する工程を示す断面図であり、バンプ上に発光素子を載置した状態を示す断面図である。図3Dは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、接合部材を充填する工程を示す断面図である。図3Eは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、波長変換部材を載置する工程を示す断面図であり、接着部材上に波長変換部材を載置した状態を示す断面図である。図3Fは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、波長変換部材を載置する工程及び導光部材を形成する工程を示す断面図である。図3Gは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、光反射部材を形成する工程を示す断面図であり、基板、発光素子、導光部材、及び、波長変換部材を光反射部材で被覆した状態を示す断面図である。図3Hは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、光反射部材を形成する工程を示す断面図であり、光反射部材の表面を除去して波長変換部材の上面を露出させた状態を示す断面図である。図3Iは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、個片化する工程を示す断面図である。図4Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、基板を準備する工程を示す平面図である。図4Bは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子を載置する工程を示す平面図である。図4Cは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、接合部材を充填する工程を示す平面図である。図4Dは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、波長変換部材を載置する工程及び導光部材を形成する工程を示す平面図である。
以下、各工程について説明する。なお、各部材の材質や配置等については、前記した発光装置100の説明で述べた通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。
基板準備工程S101は、凹部15を有する基板10を準備する工程である。
この工程S101では、発光素子20の下面の少なくとも一部が対向する予定の位置に凹部15が形成された基板10を準備する。基板10は、樹脂等からなるシート80に載置される。
この工程S101では、第1リード10aと、第1リード10aと電気的に離間する第2リード10bとからなる基板10を準備する。基板10は、第1リード10aと第2リード10bのそれぞれに凹部15が形成されている。
発光素子載置工程S102は、凹部15の少なくとも一部を覆うように基板10上に発光素子20を載置する工程である。ここでは、凹部15の一部が発光素子20に覆われている。
この工程S102では、バンプ70を介して、第1リード10a及び第2リード10b上に発光素子20をフリップチップ実装する。具体的には、まず、第1リード10a及び第2リード10b上にバンプ70を設ける。次に、バンプ70上に発光素子20を載置する。
なお、発光素子20の下面(電極形成面)にバンプ70を設けてから、基板10上に発光素子20を設けてもよい。
接合部材充填工程S103は、凹部15を介して基板10と発光素子20との間に接合部材30を充填する工程である。
なお、接合部材充填工程S103は、導光部材形成工程S105の前に行うことで、導光部材50が基板10の凹部15に入ったり、発光素子20の下面に付着したりすることを防止することができる。また、接合部材充填工程S103は、導光部材形成工程S105及び波長変換部材載置工程S104の前に行うことで、発光素子20が接合部材30で強固に固定された状態で、波長変換部材40の載置を行うことができる。そのため、波長変換部材40を発光素子20に載置する際、発光素子20に衝撃が加わっても発光素子20が基板10から剥がれることを抑制することができる。
波長変換部材載置工程S104は、発光素子20の上面に波長変換部材40を載置する工程である。
この工程S104では、例えば、まず、発光素子20の上面に接着部材51を配置する。次に、接着部材51を配置した発光素子20上に、波長変換部材40を載置する。これにより、接着部材51を介して波長変換部材40を、発光素子20の上面に接合する。後記するように、接着部材51は、波長変換部材40により押しつぶされ、所定の厚みの導光部材50となる。波長変換部材40の下面は、発光素子20の上面より幅広であるのが好ましい。これにより、接着部材51が発光素子20の側面に延在し易くなる。なお、波長変換部材40上に接着部材51を配置してから、波長変換部材40上の接着部材51が発光素子20の上面に配置されるように波長変換部材40を発光素子20上に載置してもよい。
導光部材形成工程S105は、発光素子20の側面に導光部材50を形成する工程である。
この工程S105では、接着部材51の量を調整することで、発光素子20と波長変換部材40との間に設けた接着部材51を発光素子20の側面に延在させ、発光素子20の側面に接着部材51である導光部材50を形成させる。
また、発光素子20の上面(発光面)と波長変換部材40の下面(光取り出し面と反対の面)との間に接着部材51である導光部材50が上下方向の所定の厚みで配置される。これにより、発光素子20と波長変換部材40をより強固に接着することができる。なお、発光素子20の上面と波長変換部材40の下面との間の導光部材50は、発光素子20と波長変換部材40とが接合されれば、極薄い状態で介在しているものであってもよい。このように、工程S104と工程S105とで、発光素子20の上面に波長変換部材40を載置して、発光素子20の側面に導光部材50を形成する工程を構成する。
光反射部材形成工程S106は、導光部材50の外側に光反射部材60を形成する工程である。
この工程S106では、まず、基板10、発光素子20、導光部材50、及び、波長変換部材40を光反射部材60で被覆する。ここでは、光反射部材60は、波長変換部材40の上面が被覆されるように設けられている。
これらの被覆は、例えば、固定されたシート80の上側において、シート80に対して上下方向或いは水平方向等に移動(可動)させることができる吐出装置(ディスペンサー)を用いて行うことができる。これらの被覆は、吐出装置を用いて、光反射部材60を構成する樹脂等をシート80上に充填することにより行うことができる。
また、圧縮成形法、トランスファー成形法等によって被覆することも可能である。
個片化工程S107は、発光装置100の集合体を個片化する工程である。
この工程S107では、個々の発光装置100となるように、所定の領域で発光装置100の集合体を切断する。切断は、例えば、ブレードで切断するダイシング方法等、従来公知の方法により行うことができる。
なお、個片化する前、又は後に、シート80を除去する。
図5Aは、他の実施形態に係る発光装置について、凹部の構成を模式的に示す平面図である。図5Bは、他の実施形態に係る発光装置について、凹部の構成を模式的に示す平面図である。図5Cは、他の実施形態に係る発光装置について、凹部の構成を模式的に示す平面図である。図5Dは、他の実施形態に係る発光装置について、凹部の構成を模式的に示す平面図である。
また、前記した発光装置100では、発光素子20の形状は平面視で正方形としたが、これに限らず、例えば、矩形、菱形、台形、円形、楕円形、星形等であってもよく、三角形、五角形、その他の多角形であってもよく、その他の形状であってもよい。
また、発光装置の製造方法は、複数の発光装置100を同時に製造するものとしたが、発光装置100を個別に製造するものであってもよい。この場合、個片化工程は不要である。また、発光装置100は、個片化した1つのものに限らず2つ以上の発光装置100が一体となったものであってもよい。
10a 第1リード
10b 第2リード
15、15A、15B、15C、15D 凹部
15a 矩形部
15b 延伸部
20 発光素子
30 接合部材
40 波長変換部材
50 導光部材
51 接着部材
60 光反射部材
70 バンプ
80 シート
90 ノズル
100 発光装置
Claims (18)
- 凹部を有する基板を準備する工程と、
前記凹部の少なくとも一部を覆うように前記基板上に発光素子を載置する工程と、
前記凹部を介して前記基板と前記発光素子との間に接合部材を充填する工程と、
前記発光素子の上面に波長変換部材を載置する工程と、
前記発光素子の側面に導光部材を形成する工程と、
前記導光部材の外側に光反射部材を形成する工程と、を含み、
前記接合部材を充填する工程は、前記導光部材を形成する工程の前に行う発光装置の製造方法。 - 前記凹部を有する基板を準備する工程は、平面視で、前記凹部の一部が前記発光素子を載置する予定の位置の外縁より外側となるように前記凹部が形成された前記基板を準備する請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子が平面視で矩形又は正方形であり、前記凹部を有する基板を準備する工程は、前記発光素子の4つの角部に対向する予定の位置に前記凹部が形成された前記基板を準備する請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部を有する基板を準備する工程は、対向する2つの位置に前記凹部が形成された前記基板を準備する請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部を有する基板を準備する工程は、平面視で矩形の前記凹部が形成された前記基板を準備する請求項3又は請求項4に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部を有する基板を準備する工程は、平面視で、前記凹部のそれぞれが40%以上60%以下隠れる予定の位置に、前記凹部が形成された前記基板を準備する請求項5に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部を有する基板を準備する工程は、前記基板と対向する前記発光素子の外縁に沿う予定の位置に前記凹部が形成された前記基板を準備する請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記導光部材を形成する工程は、前記発光素子と前記波長変換部材との間に設けた接着部材を前記発光素子の側面に延在させることで前記導光部材を形成する請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記接合部材を充填する工程は、前記凹部に前記接合部材を滴下する請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部を有する基板を準備する工程は、第1リードと、前記第1リードと電気的に離間する第2リードとからなる前記基板を準備する請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部は、前記第1リードと前記第2リードのそれぞれに形成されている請求項10に記載の発光装置の製造方法。
- 凹部を有する基板と、前記基板に載置された発光素子と、前記基板と前記発光素子との間に設けられた接合部材と、前記発光素子の上面に設けられた波長変換部材と、前記発光素子の側面に設けられた導光部材と、前記導光部材の外側に設けられた光反射部材と、備え、
前記凹部は、前記発光素子の下面の少なくとも一部が対向する位置に設けられ、前記凹部内及び前記発光素子の下面に前記接合部材が設けられ、
前記発光素子が平面視で矩形又は正方形であり、前記凹部は、前記発光素子の4つの角部に対向する位置に設けられている発光装置。 - 凹部を有する基板と、前記基板に載置された発光素子と、前記基板と前記発光素子との間に設けられた接合部材と、前記発光素子の上面に設けられた波長変換部材と、前記発光素子の側面に設けられた導光部材と、前記導光部材の外側に設けられた光反射部材と、備え、
前記凹部は、前記発光素子の下面の少なくとも一部が対向する位置に設けられ、前記凹部内及び前記発光素子の下面に前記接合部材が設けられ、
前記凹部は、対向する2つの位置に設けられている発光装置。 - 凹部を有する基板と、前記基板に載置された発光素子と、前記基板と前記発光素子との間に設けられた接合部材と、前記発光素子の上面に設けられた波長変換部材と、前記発光素子の側面に設けられた導光部材と、前記導光部材の外側に設けられた光反射部材と、備え、
前記凹部は、前記発光素子の下面の少なくとも一部が対向する位置に設けられ、前記凹部内及び前記発光素子の下面に前記接合部材が設けられ、
前記凹部は、前記基板と対向する前記発光素子の外縁に沿って設けられている発光装置。 - 凹部を有する基板と、前記基板に載置された発光素子と、前記基板と前記発光素子との間に設けられた接合部材と、前記発光素子の上面に設けられた波長変換部材と、前記発光素子の側面に設けられた導光部材と、前記導光部材の外側に設けられた光反射部材と、備え、
前記凹部は、前記発光素子の下面の少なくとも一部が対向する位置に設けられ、前記凹部内及び前記発光素子の下面に前記接合部材が設けられ、
前記基板は、第1リードと、前記第1リードと電気的に離間する第2リードとからなる発光装置。 - 前記凹部は、平面視で、前記凹部の一部が前記発光素子の外縁より外側の位置に設けられている請求項12乃至請求項15のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記基板は、第1リードと、前記第1リードと電気的に離間する第2リードとからなる、請求項15を引用する場合を除く、請求項12乃至請求項16のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記凹部は、前記第1リードと前記第2リードのそれぞれに設けられている請求項17に記載の発光装置。
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