JP7239823B2 - 発光装置の製造方法及び発光装置 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置の製造方法及び発光装置に関する。
従来、基板上に発光素子を載置し、発光素子上に蛍光体層を設けると共に発光素子の側面に導光部材を設けた発光装置が知られている。例えば、特許文献1には、発光素子の上面に第1の蛍光体層を設け、発光素子の側面に第2の蛍光体層を設けた半導体発光装置が開示されている。また、例えば、特許文献2には、発光素子の上面に波長変換部材を設け、発光素子の側面に側面導光部材を設けた発光装置が開示されている。
特開2018-49875号公報 特開2016-72515号公報
発光装置は、基板と発光素子との間に接合部材を設ける場合がある。接合部材は発光素子の側面に這い上がる場合があり、導光部材の形状に影響を及ぼす恐れがある。よって、上記特許文献の技術では、接合部材を設けた場合に、光取出し効率について、更なる改善の余地がある。
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。
本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、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、を含む。
本開示の実施形態に係る発光装置は、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ている。
本開示に係る実施形態の発光装置の製造方法は、光取出し効率が高い発光装置を製造することができる。
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。
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。 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1BのIC-IC線における断面図である。 図1BのID-ID線における断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための発光装置及び発光装置の製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
《実施形態》
[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。
発光装置100は、凹部15を有する基板10と、基板10に載置された発光素子20と、基板10と発光素子20との間に設けられた接合部材30と、発光素子20の上面に設けられた波長変換部材40と、発光素子20の側面に設けられた導光部材50と、導光部材50の外側に設けられた光反射部材60と、備えている。そして、凹部15は、発光素子20の下面の少なくとも一部が対向する位置に設けられ、凹部15内及び発光素子20の下面に接合部材30が設けられている。
つまり、発光装置100は、基板10と、発光素子20と、接合部材30と、波長変換部材40と、導光部材50と、光反射部材60と、備えている。
以下、発光装置100の各構成について説明する。
基板10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とからなる一対のリードフレームである。
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。
基板10は、1枚の板で構成されるものではなく、第1リード10aと第2リード10bとが離れる構成である。そのため、発光装置100の駆動時に基板10に加わる熱によるストレスを分散することができ、基板10にクラックが生じるのを抑制することができる。また、第1リード10aと第2リード10bとを同等の形状にすることで、発光装置100の駆動時に熱による負荷が第1リード10aと第2リード10bから発光素子20に均等に伝わる。そのため、発光素子20に亀裂が入るのを抑制することができる。
凹部15は、平面視で矩形に形成されており、発光素子20が平面視で正方形(又は矩形)である場合、発光素子20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100の駆動時に生じる熱応力は発光素子20の角部にかかり易い。そのため、発光素子20の角部に対向する位置に凹部15を設けることで、凹部15にも熱応力がかかり、発光素子20の角部にかかる熱応力を緩和することできる。これにより、発光装置100の特性異常が起きにくくなる。また、凹部15は、平面視で、凹部15の一部が発光素子20の外縁より外側の位置に設けられている。具体的には、凹部15は、平面視で、それぞれの凹部15の中心点が発光素子20の角部で隠れる位置に形成されている。
凹部15の一片の長さは、100μm以上300μm以下が好ましい。凹部15の一片の長さが100μm以上であれば、凹部15を形成し易く、また、発光素子20の位置合わせを行い易くなる。一方、300μm以下であれば、基板10の強度と放熱性を確保できる。300μmより大きくなると、基板10の体積が小さくなるため、基板10の強度が弱くなると共に、放熱性の確保が不十分になる恐れが生じる。
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。
第1リード10a及び第2リード10bとしては、例えば、Fe、Cu、Ni、Al、Ag、Au、又は、これらの一種を含む合金を用いることができる。
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、平面視で正方形である。発光素子20は、バンプ70を介して基板10上に載置されている。バンプ70は、2個設けている。直径が60μmのバンプ70を20個以下設ける場合は、接合部材30を用いて基板10と発光素子20との接着力を高めておくのがよい。バンプ70としては、例えばAuバンプを用いることができる。
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(InAlGa1-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。
接合部材30は、基板10と発光素子20との接着力を高めるためのものである。また、接合部材30は、基板10、発光素子20等を、塵芥、水分、外力等から保護するためのものである。接合部材30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。接合部材30の材料としては、例えば、フェニル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。特に、低粘度であり、ガスバリア性が高く、高硬度であるフェニル樹脂を用いることが好ましい。また、このような材料に加えて、必要に応じて着色剤、光拡散部材、フィラー、蛍光部材等を含有させることもできる。
接合部材30は、発光素子20の下面の少なくとも一部を被覆すればよい。好ましくは、図1C及び図1Dに示すように、接合部材30が発光素子20の下面全体を被覆するのがよい。これにより、発光素子20と基板10との接合力を高めることができる。また、発光素子20の下面における第1リード10aと第2リード10bとの間の領域に対応する領域に接合部材30が設けられることで、第1リード10aと第2リード10bの間に設けられる光反射部材60が発光素子20の下面に直接触れなくすることができる。光反射部材60は、接合部材30よりも劣化し易いため、発光素子20の下面に直接触れなくすることで、光反射部材60が光や熱によって劣化することを抑制することができる。
波長変換部材40は、発光素子20が発光する波長の光の一部を吸収し、異なる波長の光に変換して発光する波長変換物質を含有する部材である。波長変換部材40で用いられる波長変換物質は、例えば蛍光体である。
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。
波長変換部材40の母材或いはバインダーは、透光性の樹脂によって形成されていることが好ましい。ここでの樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、TPX樹脂、ポリノルボルネン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。又は、バインダーとなる樹脂としては、例えば、これらの変性樹脂やこれらの樹脂を一種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。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。また、波長変換部材40の母材或いはバインダーは、樹脂の他、ガラスによって形成されてもよい。
波長変換部材40に含有される蛍光体としては、例えば、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、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、セリウムで賦活されたテルビウム・アルミニウム・ガーネット、ユウロピウム及びクロムのうちのいずれか1つ又は2つで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム、ユウロピウムで賦活されたサイアロン、ユウロピウムで賦活されたシリケート、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウム等が挙げられる。
導光部材50は、発光素子20から光を取り出し易くし、発光素子20からの光を波長変換部材40に導光する部材である。導光部材50は、光束及び光の取り出し効率を向上させることができる。
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、波長変換部材40と発光素子20の間に配置され、発光素子20と波長変換部材40とを接合する部材である。導光部材50は、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。このような形態とすることで、発光素子20から横方向に進む光が導光部材50と光反射部材60の界面で上方に反射されるため、光束及び光の取り出し効率がより向上する。ただし、導光部材50の外側面の断面形状は、直線形状に限らず、湾曲形状であってもよい。例えば、導光部材50の湾曲形状は、光反射部材60側に膨らむ湾曲形状でもよいし、発光素子20側に凹む湾曲形状でもよい。
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、発光素子20が発光し、横方向又は下方向に進行する光を、発光装置100の発光領域である波長変換部材40側に反射するための部材である。
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。
光反射部材60は、例えば、反射物質を含有する樹脂層である。光反射部材60は、母材或いはバインダーとなる樹脂に、反射物質の他に、充填剤を含有して構成されてもよい。
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。
反射物質は、発光素子20が発光した光を反射する物質である。反射物質としては、例えば、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、窒化硼素等が挙げられる。また、シリコーンパウダー等の樹脂の粉末を用いてもよい。
充填剤は、樹脂層である光反射部材60の強度を上げるため、又は、光反射部材60の熱伝導率を上げるため等の理由から添加されるものである。充填剤としては、例えば、ガラス繊維、ウィスカー、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム等が挙げられる。
[発光装置の動作]
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。
[発光装置の製造方法]
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。
なお、図3A~図3Iは、図1BのIC-IC線に相当する断面図であり、複数の発光装置を同時に製造するときの2つの発光装置を模式的に示している。また、図4A~図4Dは、複数の発光装置を同時に製造するときの1つの発光装置を模式的に示しており、また、シートの図示は省略している。また、図4Cは、接合部材の配置がわかり易いようにドットで模式的に図示している。
発光装置の製造方法は、凹部15を有する基板10を準備する工程である、基板準備工程S101と、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、発光素子載置工程S102と、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、接合部材充填工程S103と、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、波長変換部材載置工程S104と、発光素子20の側面に導光部材50を形成する工程である、導光部材形成工程S105と、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、光反射部材形成工程S106と、を含む。また、発光装置の製造方法は、光反射部材形成工程S106の後に、発光装置100の集合体を個片化する工程である、個片化工程S107を行う。
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)
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。
この工程S101では、平面視で、凹部15の一部が発光素子20を載置する予定の位置の外縁より外側となるように凹部15が形成された基板10を準備する。すなわち、凹部15の全てが、平面視で、発光素子20で隠れないように凹部15を形成する。このようにすることで、後記するように、接合部材30を吐出するノズル90を垂直にして作業することができ、凹部15に接合部材30を充填し易くなる。
具体的には、この工程S101では、平面視で正方形である発光素子20の4つの角部に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。このようにすることで、発光素子20の下面に、より均等に接合部材30を設け易くなる。また、発光素子20を載置する位置を認識し易くなり、発光素子20をリードの所定位置に載置し易くなる。
また、基板10に形成された凹部15は、平面視で矩形であることが好ましい。凹部15が矩形に形成されていることで、接合部材30を塗布する位置を認識し易くなり、接合部材30を充填し易くなる。また、発光素子20を載置する位置を認識し易くなり、発光素子20をリードの所定位置に載置し易くなる。また、凹部15は、平面視で、凹部15のそれぞれが40%以上60%以下隠れる予定の位置に形成されていることが好ましい。凹部15が40%以上隠れることで、発光素子20の下面に位置する凹部15の面積が増え、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。一方、凹部15が60%以下隠れることで、凹部15に接合部材30を充填し易くなる。
凹部15は、凹部15の平面視における中心点が発光素子20に隠れる予定の位置に形成されるのがより好ましい。凹部15に接合部材30を充填した際、接合部材30の高さは、凹部15の中心点が最も高くなる。そのため、凹部15の中心点が発光素子20で覆われていると、接合部材30を発光素子20の下面に最初に触れさせることができる。これにより、接合部材30が発光素子20の側面へ這い上がることを抑制することができる。
この工程S101では、予め凹部15が形成された基板10を準備してもよいが、凹部15が形成されていない基板10に、例えば、エッチングやプレスにより凹部15を形成してもよい。また、第1リード10a及び第2リード10bは、必要に応じて、無電解めっき或いは電解めっきにより、表面にめっき層を形成する。
(発光素子載置工程)
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)
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。
この工程S103では、例えば、ポッティングにより、凹部15に硬化前の接合部材30(樹脂)を滴下することで凹部15に充填する。接合部材30の凹部15への滴下は、接合部材30が充填された樹脂吐出装置の先端のノズル90から未硬化の接合部材30を凹部15に吐出することで行うことができる。接合部材30を凹部15に充填し、凹部15内が完全に接合部材30で充填された後も接合部材30の滴下を続けると、発光素子20が凹部15の一部を覆っているため、接合部材30は発光素子20の下面(電極形成面)に触れる。発光素子20の下面は電極が形成された面であるため凹凸或いは段差が多く存在する。このため、発光素子20の下面に触れた接合部材30は、毛細管現象により発光素子20の下面に濡れ広がる。これにより、基板10と発光素子20との間に接合部材30が充填される。接合部材30は、基板10と発光素子20との間に配置され、発光素子20の側面に這い上がらないように、滴下量を調整する。また、基板10と発光素子20との間に配置され、発光素子20の側面に這い上がらないように、硬化前の接合部材30(樹脂)の粘度を調整しておくことが好ましい。接合部材30の粘度は、例えば室温(20±5℃)で、2Pa・s以上7Pa・s以下に調整される。その後、例えば、60℃以上150℃以下の温度で接合部材30を硬化させる。なお、接合部材30の滴下量や粘度を調整することで、図3D及び図4Cに示すように、接合部材30が発光素子20の下面全体に行き渡るようにすることもできる。これにより、発光素子20が接合部材30によってより一層安定した状態で基板10に固定される。
このように、基板10の所定の位置に凹部15が形成されているため、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が所望の形状となり、光束及び光の取り出し効率がより向上する。
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)
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)
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)
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。
この工程S106では、次に、例えば、光取り出し面側から、光反射部材60の表面を波長変換部材40の上面が露出するまで除去する。光反射部材60を除去する方法として、例えば、研削、研磨、ブラスト等がある。
(個片化工程)
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。
以上、発光装置及び発光装置の製造方法について、発明を実施するための形態により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、改変等したものも本発明の趣旨に含まれる。
《他の実施形態》
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。
図5Aに示すように、凹部15Aは、対向する2つの位置に設けられていてもよい。具体的には、凹部15Aは、平面視で、第1リード10aの発光素子20の外縁の一部が位置する部位に矩形に形成され、第2リード10bの発光素子20の外縁の一部が位置する部位に矩形に形成されている。そして、第1リード10aと第2リード10bの凹部15Aは、対向するように設けられている。すなわち、第1リード10aの凹部15Aは、図面上、発光素子20の縦方向の外縁の中央が位置する部位に縦方向に矩形に形成されている。同様に、第2リード10bの凹部15Aは、図面上、発光素子20の縦方向の外縁の中央が位置する部位に縦方向に矩形に形成されている。また、凹部15Aは、幅方向の一部が発光素子20の外縁より外側となるように形成されている。
このような形状の凹部15Aを有する基板10Aは、基板準備工程S101において、発光素子20を載置する予定の位置において、対向する2つの位置に凹部15Aが形成された基板10Aを準備することで得られる。凹部15Aをこのような形状とすることで、凹部15Aに接合部材30を充填し易くなる。また、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。
図5Bに示すように、凹部15Bは、基板10Bと対向する発光素子20の外縁に沿って設けられていてもよい。具体的には、凹部15Bは、平面視で、第1リード10aと第2リード10bとの間を除く、発光素子20の外縁が位置する部位に、略四角環状に形成されている。すなわち、第1リード10aの凹部15Bは、図面上、縦方向に矩形に形成されると共に、矩形の上端の部位及び下端の部位から内側の縁部まで形成されている。同様に、第2リード10bの凹部15Bは、図面上、縦方向に矩形に形成されると共に、矩形の上端の部位及び下端の部位から内側の縁部まで形成されている。また、凹部15Bは、幅方向の一部が発光素子20の外縁より外側となるように形成されている。
このような形状の凹部15Bを有する基板10Bは、基板準備工程S101において、基板10Bと対向する発光素子20の外縁に沿う予定の位置に凹部15Bが形成された基板10Bを準備することで得られる。凹部15Bをこのような形状とすることで、凹部15Bに接合部材30を充填し易くなる。また、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。
図5Cに示すように、凹部15Cは、基板10Cと対向する発光素子20の外縁の一部に沿って設けられていてもよい。具体的には、凹部15Cは、平面視で、第1リード10aと第2リード10bとの間、及び、基板10Cの内側の一部を除く、発光素子20の外縁が位置する部位に形成されている。すなわち、第1リード10aの凹部15Cは、図面上、縦方向に矩形に形成されると共に、矩形の上端の部位及び下端の部位から内側の縁部の手前まで形成されている。同様に、第2リード10bの凹部15Cは、図面上、縦方向に矩形に形成されると共に、矩形の上端の部位及び下端の部位から内側の縁部の手前まで形成されている。
このような形状の凹部15Cを有する基板10Cは、基板準備工程S101において、基板10Cと対向する発光素子20の外縁に沿う予定の一部の位置に凹部15Cが形成された基板10Cを準備することで得られる。凹部15Cをこのような形状とすることで、凹部15Cに接合部材30を充填し易くなる。また、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。
図5Dに示すように、凹部15Dは、平面視で、矩形部15aの一部から外側に延伸した延伸部15bを有していてもよい。具体的には、4つの凹部15Dのそれぞれが、矩形の延伸部15bを有している。ここでは、図面上、第1リード10aの上側の凹部15Dは、矩形部15aの左下部に左外側に延伸する延伸部15bを有しており、第1リード10aの下側の凹部15Dは、矩形部15aの左上部に左外側に延伸する延伸部15bを有している。また、第2リード10bの上側の凹部15Dは、矩形部15aの右下部に右外側に延伸する延伸部15bを有しており、第2リード10bの下側の凹部15Dは、矩形部15aの右上部に右外側に延伸する延伸部15bを有している。
このような形状の凹部15Dを有する基板10Dは、基板準備工程S101において、平面視で、矩形部15aの一部から外側に延伸した延伸部15bを有する凹部15Dが形成された基板10Dを準備することで得られる。凹部15Dをこのような形状とすることで、延伸部15bに接合部材30を塗布することで凹部15Dに接合部材30を配置することができるため、凹部15Dに接合部材30を充填し易くなる。また、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。また、図示しないが、凹部15Dの矩形部15aを発光素子20の外縁より内側の位置に設けた場合、延伸部15bが発光素子20の外縁より外側の位置に設けられていれば、後記するように凹部15Dが発光素子20の外縁より内側の位置に設けられている効果を得られると共に、凹部15Dに接合部材30を配置し易くなる。
また、前記した発光装置100では、凹部15は、発光素子20の4つの角部に対向する位置に設けられているものとしたが、これに限らず、凹部15の位置、数等は、適宜、調整してもよい。また、前記した発光装置100では、凹部15の形状は平面視で矩形としたが、これに限らず、例えば、L字形、正方形、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、前記した発光装置100では、凹部15は、凹部15の一部が発光素子20の外縁より外側の位置に設けられているものとしたが、凹部15の全部が、発光素子20の外縁より内側の位置に設けられていてもよい。すなわち、凹部15の全部が発光素子20に覆われていてもよい。このような構成によれば、基板10と発光素子20との接着力の向上を図ることができる。また、発光装置100の製造において、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。また、発光素子20の下面のより広い領域に接合部材30を設け易くなる。凹部15が発光素子20で完全に隠れる場合、凹部15に接合部材30を充填する手段としては、図5Dに示すような延伸部を凹部15から発光素子20の外縁よりも外側の位置まで設け、発光素子20の外縁よりも外側の位置から延伸部に接合部材30を滴下することで、延伸部を伝って凹部15に接合部材30を充填させることができる。また、別の手段として、樹脂吐出装置の先端のノズル90を斜めに傾けて直接凹部15に接合部材30を滴下することもできる。
また、凹部15の断面形状は、角部(側面と底面とが交差する箇所)が直角となる形状としたが、湾曲した形状であってもよい。角部が湾曲した形状であれば、凹部15に充填された接合部材30が凹部15内に効率よく広がり、発光素子20の下面へ接合部材30をより広げ易くなり、また、より迅速に広げることができる。
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、波長変換部材40は発光素子20ごとに設けるものとしたが、1枚の波長変換部材40で複数の発光素子20を一括に覆うものであってもよい。
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。
また、発光装置の製造方法は、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の側面に延在させることで導光部材50を形成するものとした。しかしながら、発光素子20の上面に波長変換部材40を載置した後に、発光素子20の側面に導光部材50を塗布することで導光部材50を形成してもよく、発光素子20の側面に導光部材50を形成した後に、発光素子20の上面に波長変換部材40を載置してもよい。
また、発光装置の製造方法は、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間、或いは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、製造途中に混入した異物を除去する異物除去工程等を含めてもよい。
本開示の実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、更には、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置等に利用することができる。
10、10A、10B、10C、10D 基板
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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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