JP7389333B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本開示は、発光装置に関するものである。

発光ダイオードまたはレーザーダイオードのような発光素子を用いた発光装置は、室内照明等の一般照明、車載用光源、液晶ディスプレイのバックライト等を含む多くの分野で用いられている。
発光装置としては、発光素子と、発光素子の光取出し面側に配置される透光性部材と、発光素子と透光性部材とを接着する接着部材と、を備える発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－０１６７６６号公報

本開示に係る実施形態は、接着部材のフィレット形状の安定性、及び、光取出し効率に優れた発光装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本開示の実施形態に係る発光装置は、光取出し面となる第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面と前記第２面との間に複数の第３面と、を有し、前記第２面側に一対の電極を有する発光素子と、前記第１面側に配置される透光性部材と、前記発光素子と前記透光性部材との間にあって前記発光素子の前記第１面から複数の前記第３面までを覆い、前記発光素子と前記透光性部材とを接着する接着部材と、を備え、前記接着部材は、ナノ粒子を含有する樹脂からなり、前記ナノ粒子の粒径は１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、前記ナノ粒子の含有量は１０質量％以上２０質量％以下である。

また、本開示の実施形態に係る発光装置は、光取出し面となる第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面と前記第２面との間に複数の第３面と、を有し、前記第２面側に一対の電極を有する発光素子と、前記第１面側に配置される透光性部材と、前記発光素子と前記透光性部材との間にあって前記発光素子の前記第１面から複数の前記第３面までを覆い、前記発光素子と前記透光性部材とを接着する接着部材と、を備え、前記接着部材は、ナノ粒子を含有する樹脂からなり、前記ナノ粒子の粒径は３０ｎｍを超え１００ｎｍ未満であり、前記ナノ粒子の含有量は０．５質量％以上１０質量％以下である。

本開示の実施形態に係る発光装置によれば、接着部材のフィレット形状の安定性、及び、光取出し効率に優れる。

第１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る。 図１の発光装置のＩＩ方向から見た短手方向の側面図である。 図１の発光装置のＩＩＩＡ-ＩＩＩＡ線における長手方向の断面図である 。 図３Ａの部分拡大断面図であって、接着部材におけるナノ粒子の分布状態を模式的に示す。 第１実施形態に係る発光装置において、接着部材がフィレットを形成している発光装置の光出射状態を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の準備工程において、支持部材と電気的に接続された発光素子を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の塗布工程において、接着部材が第１面に塗布された発光素子を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の接着工程において、第１面側に配置された透光性部材を接着部材に押圧する状態を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の接着工程において、接着部材で第１面及び第３面が覆われると共に透光性部材と接着された発光素子を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の個片化工程において、個片化された発光装置を模式的に示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の構成を示し、接着部材におけるナノ粒子の分布状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 第３実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す長手方向の断面図である。 第３実施形態に係る発光装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態に係る発光装置の製造方法の被覆工程において、被覆部材で覆われた透光性部材が接着した発光素子を模式的に示す断面図である。 第３実施形態に係る発光装置の製造方法の個片化工程において、個片化された発光装置を模式的に示す断面図である。

実施形態に係る発光装置及び発光装置の製造方法を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、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、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。

［第１実施形態］
＜発光装置＞
第１実施形態に係る発光装置について説明する。
図１は、第１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る。図２は、図１の発光装置のＩＩ方向から見た短手方向の側面図である。図３Ａは、図１の発光装置のＩＩＩＡ-ＩＩＩＡ線における長手方向の断面図である。図３Ｂは、図３Ａの部分拡大断面図であって、接着部材におけるナノ粒子の分布状態を模式的に示す。図４は、第１実施形態に係る発光装置において、接着部材がフィレットを形成している発光装置の光出射状態を模式的に示す断面図である。

図１～図３Ｂに示すように、発光装置１は、光取出し面となる第１面１２と、第１面１２と対向する第２面１３と、第１面１２と第２面１３との間に複数の第３面１４と、を有し、第２面１３側に一対の電極１６、１７を有する発光素子１０と、第１面１２側に配置される透光性部材３０と、発光素子１０と透光性部材３０との間にあって発光素子１０の第１面１２から複数の第３面１４までを覆い、発光素子１０と透光性部材３０とを接着する接着部材４０と、を備え、接着部材４０は、ナノ粒子７０を含有する樹脂からなり、ナノ粒子７０の粒径は１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、ナノ粒子７０の含有量は１０質量％以上２０質量％以下である。
発光装置１は、発光素子１０の光取出し面となる第１面１２を上面側に配置する上面発光型発光装置、あるいは、発光素子１０の光取出し面となる第１面１２を側面側に配置する側面発光型発光装置のいずれであってもよい。以下では、上面発光型発光装置を例にとって、各構成を説明する。

（発光素子）
発光素子１０は、光取出し面となる第１面１２と、第１面１２と対向する第２面１３と、第１面１２と第２面１３との間に複数の第３面１４とを有する。発光素子１０の平面視形状は、第３面１４同士が隣接する角部１５を有する矩形、特に正方形状又は一方向に長い長方形状であることが好ましい。この発光素子１０の平面視形状は、その他の形状であってもよく、例えば六角形状等の五角以上の多角形であってもよい。発光素子１０の平面視形状が長方形状であれば、同じ発光面積を有する正方形状の発光素子に比べて、発光装置１を薄型化することができる。また、五角以上の多角形であれば、外形形状が正方形状である発光素子を第１面１２に垂直な軸回りに４５°回転して配置する場合に比べて、配置に必要な面積当たりの発光素子の面積の割合を大きくすることができ、発光効率を高めることができる。このため、発光装置１が従来と同じサイズでありながら、発光装置１を高出力化することができる。また、発光装置１の高出力化に代えて、又は加えて、発光装置１を従来よりも小型化することもできる。発光素子１０の第３面１４は、第１面１２に対して、垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。発光素子１０は、電圧を印加することで自ら発光する半導体素子であり、少なくとも半導体積層体１１を備え、半導体積層体１１の同一面側に一対の電極１６，１７を有する。発光素子１０は、一対の電極１６，１７が形成された面を第２面１３として、第２面１３と対向する第１面１２を光取出し面としている。発光素子１０は、半導体積層体１１の第１面１２側に素子基板をさらに備えてもよい。

半導体積層体１１は、公知のものを利用でき、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードを用いるのが好ましい。また、半導体積層体１１は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子１０としては、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１－Ｘ－Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。さらに、赤色の発光素子１０としては、窒化物系半導体の他にもＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。なお、発光素子１０は、前記した以外の材料からなる半導体積層体１１を用いることもできる。発光素子１０は、組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。窒化物系半導体を用いた発光素子１０の場合、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、好ましくは４４０ｎｍ以上４６５ｎｍ以下に発光ピーク波長を有するものを好適に使用することができる。このようにすることで発光装置１の演色性を向上させることができる。

電極１６，１７は、金、銀、錫、白金、ロジウム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ニッケル又はこれらの合金等で構成することができる。素子基板は、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、ガリウム砒素、ガリウム燐、インジウム燐、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、ダイヤモンド等で構成することができる。

（支持部材）
支持部材２０は、少なくとも１つ以上の発光素子１０を実装し、発光素子１０と外部とを電気的に接続する。支持部材２０は、平板状の基材２１及び基材２１の表面及び／又は内部（貫通孔）に配置された配線２２を備えて構成されている。また、基材２１の内部（貫通孔）は配線２２の他、導電性または絶縁性の部材で充填された充填部材２３を備えていてもよい。支持部材２０は、配線２２と発光素子１０の電極１６、１７とを導電性接着部材５０を介して接続することによって、発光素子１０と電気的に接続する。なお、支持部材２０の配線２２は、発光素子１０の電極１６、１７の構成、大きさに応じて形状、大きさ等の構造が設定される。
なお、後述するが、発光装置１の支持部材２０を除去することにより、発光装置１を小型化することができる。

支持部材２０の基材２１は、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子１０から出射される光や外光などを透過しにくい材料を用いることが好ましく、ある程度の強度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、基材２１は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン（bismaleimide triazine resin）、ポリフタルアミド等の樹脂で構成することができる。

配線２２は、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、ロジウム又はこれらの合金等で構成することができる。また、配線２２の表層には、導電性接着部材５０の濡れ性及び／又は光反射性等の観点から、銀、白金、アルミニウム、ロジウム、金又はこれらの合金等の層が設けられていてもよい。

導電性接着部材５０は、金、銀、銅等のバンプ、銀、金、銅、プラチナ、アルミニウム、パラジウム等の金属粉末と樹脂バインダを含む金属ペースト、錫－ビスマス系、錫－銅系、錫－銀系、金－錫系等の半田、低融点金属等のろう材のうちのいずれか１つを用いることができる。

（透光性部材）
透光性部材３０は、発光素子１０の第１面１２側に接着部材４０を介して設けられる。透光性部材３０は、発光素子１０と接着していればよいが、発光素子１０の第１面１２を全て包含するように、発光素子１０の第１面１２よりも大きく形成されていることが好ましい。つまり、透光性部材３０の下面周縁は、平面視において発光素子１０の第１面１２周縁よりも外側に位置することが好ましい。透光性部材３０の下面が発光素子１０の第１面１２よりも大きな面積で形成されることにより、発光素子１０から出射される光をロスなく透光性部材３０に入射することができる。

透光性部材３０は、発光素子１０から出射される光の少なくとも一部を波長変換可能な波長変換物質を含有する樹脂材料で構成されることが好ましい。樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも耐熱性、電気絶縁性に優れ、柔軟性のあるシリコーン樹脂を含むことが好ましい。

波長変換物質としては、蛍光体を用いることができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、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（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ系蛍光体（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）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を組み合わせることにより、様々な色の発光装置１（例えば白色系の発光装置１）を製造することができる。透光性部材３０に含有される蛍光体の濃度は、例えば、５０質量％以上２００質量％以下程度である。

さらに、透光性部材３０は、光拡散材を含有してもよい。光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化珪素などを用いることができる。透光性部材３０において蛍光体は、透光性部材３０の全体に分散されてもよいし、透光性部材３０の発光素子１０側あるいはその反対側に偏在していてもよい。

（接着部材）
接着部材４０は、発光素子１０と透光性部材３０との間にあって発光素子１０の第１面１２から複数の第３面１４までを覆い、発光素子１０と透光性部材３０とを接着する。接着部材４０は、第３面１４だけでなく第１面１２に跨って設けていればよい。接着部材４０は、第１面１２の全面を覆うことが好ましく、これによって、発光素子１０を透光性部材３０に強固に接着することができる。また、接着部材４０は、図面では４つの第３面１４の全てにおいて第３面１４の少なくとも一部を覆っている。さらに、接着部材４０は、ナノ粒子７０を含有する樹脂からなる。

図２に示すように、ナノ粒子を含有する接着部材４０は、側面視において、第３面１４を覆う接着部材４０の下辺４１が、第２面１３に達しないように形成される。そして、接着部材４０は、角部１５から第３面１４の中央に向かって下辺４１が凸状に湾曲していることが好ましい。接着部材４０は、第３面１４同士が隣接する角部１５を有する際、角部１５側では発光素子１０の高さ方向の中心よりも透光性部材３０側に位置させる。そして、接着部材４０は、第３面１４の幅方向の中央側では発光素子１０の高さ方向の中心よりも支持部材２０側となるように位置させる。なお、凸状に湾曲しているとは、一つの弧を示すだけでなく、細かな波状が繋がって全体的に弧のような状態になっているものも含む。また、図３Ａに示すように、ナノ粒子７０を含有する接着部材４０は、断面視において、第３面１４を覆う接着部材４０の外面４２が、透光性部材３０から第３面１４側に凹状に湾曲していることが好ましい。

このように、ナノ粒子７０を含有する接着部材４０は、下辺４１では凸状に湾曲する形状、及び、透光性部材３０から第３面１４に亘って凹状に湾曲する形状を有するため、接着部材４０の樹脂垂れ等が抑制される。その結果、発光素子１０と透光性部材３０との間に、接着部材４０の幅が透光性部材３０に向かって広くなるように傾斜した外面４２を有するフィレットを安定して形成することができる。また、このようなフィレットでは、接着部材４０と透光性部材３０とが接する面積、すなわち、接着部材４０と透光性部材３０の裏面（発光素子１０側の面）とが接する面積が、発光素子１０の第１面１２よりも大きくなる。なお、図１に示すように、接着部材４０は、平面視において透光性部材３０の裏面では、第３面１４の中央での幅が広く、第３面１４の角部１５側での幅が狭くなるように設けられている。つまり、本実施形態では、平面視において発光素子１０が長方形状であるため、接着部材４０は楕円形になっている。

図４に示すように、発光装置１は、発光素子１０及び接着部材４０が反射性物質を含有する被覆部材６０で覆われることができる。
接着部材４０がフィレットを形成している本実施形態に係る発光装置１では、第３面１４を覆う接着部材４０が発光素子１０から側方に出射する光Ｌに対して導光性部材として機能する。そのため、接着部材４０の外面４２で、側方に出射する光Ｌが透光性部材３０側に反射される。その結果、透光性部材３０側に出射する光Ｌの光束が増加して、発光装置１での光取出し性が向上する。

また、接着部材４０の第３面１４に対する被覆率は、第３面１４の表面積に対して１０～９５％であることが好ましい。このような接着部材４０により、発光素子１０と透光性部材３０との接着強度、及び、発光素子１０から出射する光の光取出し効率が向上する。さらに、接着部材４０は、第１面１２が露出しないように角部１５の上部を覆っていることが好ましい。このような接着部材４０により、発光素子１０と接着部材４０との界面に生じる引っ張り応力が集中する角部１５での接着部材４０の剥離が防止でき、発光素子１０と透光性部材３０との接着強度が向上する。

接着部材４０において、ナノ粒子７０の粒径は１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、ナノ粒子７０の含有量が１０質量％以上２０質量％以下である。
ナノ粒子７０の粒径が１ｎｍ以上、かつ、含有量が１０質量％以上であると、後記する発光装置１の製造の際の接着工程Ｓ３（図５、図６Ｄ参照）において、接着部材４０の粘度及び流動性が良好となり、接着部材４０の樹脂垂れ等が抑制される。
ナノ粒子７０の粒径が３０ｎｍ以下、かつ、含有量が２０質量％以下であると、ナノ粒子７０の量が多いために生じる接着部材４０の白濁、凝集したナノ粒子７０（凝集体）による光散乱が抑制されるため、発光装置１での光束が増加して光取出し性が向上する。

光学膜厚を光の波長の１／４以下としたときに、物質同士の境界面の反射が打ち消しあって反射率が最小になることが知られている。したがって、凝集体の大きさ（最大径）が、発光素子１０から出射される光の波長の１／４以下となるように、ナノ粒子７０の粒径を適宜選択したり、ナノ粒子７０の含有量を調整したりすることによって、凝集体による不要な光散乱が抑制され、光束が増加して光取出し性が向上する。

また、ナノ粒子７０やその凝集体は、発光素子１０の光を散乱させる作用を有することがある。特に、ナノ粒子７０はレイリー散乱により青色光など短波長光の散乱を増大させることができる。レイリー散乱の発生により、発光素子から出射する光Ｌが、接着部材４０と透光性部材３０との接着面に広く行き届き、透光性部材３０中の波長変換物質を効率良く励起して、光の取り出し効率を高めることができる。また、波長変換物質の配合量を減らして、発光装置の装置コストを削減することもできる。

接着部材４０において、含有されるナノ粒子７０は特に限定されず、有機物でもよいし、無機物でもよい。ナノ粒子７０は、発光装置１の光取り出し効率の観点から、透光性の物質が好ましい。ナノ粒子７０は、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、セルロースのうちの少なくとも一つを用いることができる。無機物の粒子は、耐熱性、耐光性において優れており、また熱伝導性が比較的高い。なかでも、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタンは、入手しやすく、比較的安価である。特に、酸化ジルコニウムは屈折率が高く、耐熱性を有して構造が安定しているため好ましい。ナノ粒子７０を含有する母材樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂を用いることができる。母材樹脂としては、シリコーン変性エポキシ樹脂、有機シリコーン樹脂が好ましく、有機シリコーン樹脂がさらに好ましい。ここで、具体的な有機シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂等が挙げられる。

ナノ粒子７０の形状は、球状であることが好ましいが、球状以外の形状であってもよい。なお、球状以外の形状のナノ粒子７０では、平均粒径を粒径として用いることが好ましい。

母材樹脂中の成分にはそれぞれＳＰ値（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ、溶解度パラメータ）があり、ＳＰ値の差が大きいと相溶性が悪いため成分が流れ出やすく、すなわち樹脂垂れとなりフィレットが正常に形成されない。この樹脂垂れは、母材樹脂の成分バランスが崩れているといえ、母材樹脂を硬化したときに、例えば流れ出た成分が樹脂硬化に対して寄与するような成分であれば、透光性部材３０との接着強度であるシェア強度が低下する。母材樹脂にナノ粒子７０を添加すると、このような樹脂垂れを抑制してフィレットを正常に形成できるため、シェア強度が向上する。さらに、正常に形成されたフィレットにより、光束も向上し、光取出し効率が向上する。

接着部材４０は、その屈折率が１．４５以上１．７０以下であることが好ましい。ここで、接着部材４０の屈折率とは、ナノ粒子を含有する樹脂全体の屈折率であって、ＮａランプＤ線からの光の波長（５８９ｎｍ）に対する屈折率を意味する。そして、接着部材４０として、ナノオーダーの酸化ジルコニウム粒子を含有するフェニルシリコーン樹脂を用いることで、接着部材４０の屈折率を、前記の範囲とすることができる。このような屈折率を有する接着部材４０を用いることで、発光素子１０と接着部材４０との境界面での全反射が少なくなるため、発光装置１での光束が増加し、光取出し性が向上できる。

図２～図３Ｂに示すように、接着部材４０は、側面視において凸状に湾曲している接着部材４０の下辺４１側の縁部４３（発光素子１０側の縁部）、又は、断面視において凹状に湾曲している接着部材４０の外面４２側の縁部４３にナノ粒子７０が存在することが好ましい。また、接着部材４０において、接着部材４０の縁部４３の少なくとも一部は、ナノ粒子７０が偏在する領域であることが好ましい。ここで、縁部４３の少なくとも一部は、４つの第３面１４を覆う接着部材４０のうちの少なくとも１つの第３面１４を覆う接着部材４０の一部分を意味し、４つの第３面１４の全ての接着部材４０に偏在領域があることが好ましい。

このように接着部材４０の縁部４３にナノ粒子７０が存在し、偏在することにより、縁部４３のナノ粒子７０同士が毛管力によって互いに引き寄せ合うため、接着部材４０の樹脂垂れ、すなわち、第３面１４における電極１６、１７側への接着部材４０の濡れ広がり等を抑制でき、フィレットを安定して形成することができる。なお、接着部材４０の透光性部材３０側の縁部４４においても、ナノ粒子７０が存在し、偏在していることが好ましい。

粒子の分散性が高いコロイド溶液では毛管力が発現しやすいため、ナノ粒子７０は、凝集抑制のための表面処理（すなわち、ナノ粒子７０の表面への付着物の形成）を施してもよい。また、分散剤をナノ粒子７０ともに配合してもよい。このようなナノ粒子７０の表面処理は、長錯脂肪族アミンとその誘導体、長錯脂肪族脂肪酸とその誘導体、シランカップリング剤、アミン基及び/又はカルボキシル基を有するシロキサン化合物、シラノール基、ハイドロジェンシラン基、アルコール基より選ばれる少なくとも1つを有するシロキサン化合物、シラノール基、アルコキシ基、ハイドロジェンシラン基より選ばれる少なくとも1つとビニルシリル基とを有するシロキサン化合物、モノグリシジルエーテル末端シロキサン化合物、モノヒドロキシエーテル末端シロキサン化合物、有機シラザン化合物、有機チタネート化合物、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、リン酸およびリン酸エステル化合物などが挙げられる。また、分散剤としては、上記表面処理剤のほか、酸性基又は塩基性基を有する高分子化合物、フッ素含有界面活性剤、ポリオール化合物、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、多価脂肪酸誘導体、シランカップリング剤の加水分解物、第4級アンモニウム塩化合物などが挙げられる。

図２～図３Ｂに示すように、発光素子１０の第３面１４において、ナノ粒子７０の数が、側面視で凸状に湾曲している接着部材４０の下辺４１側の縁部４３よりも第３面１４側で少ないことが好ましい。また、発光素子１０の第３面１４において、ナノ粒子７０の数が、断面視で凹状に湾曲している接着部材４０の外面４２側よりも第３面１４側で少ないことが好ましい。このような接着部材４０により、発光素子１０から出射する光が、ナノ粒子７０によって遮られることがないため、光束が増大して光取出し性が向上する。

＜発光装置の製造方法＞
第１実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。
図５は、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図６Ａは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の準備工程において、支持部材と電気的に接続された発光素子を模式的に示す断面図である。図６Ｂは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の塗布工程において、接着部材が第１面に塗布された発光素子を模式的に示す断面図である。図６Ｃは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の接着工程において、第１面側に配置された透光性部材を接着部材に押圧する状態を模式的に示す断面図である。図６Ｄは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の接着工程において、接着部材で第１面及び第３面が覆われると共に透光性部材と接着された発光素子を模式的に示す断面図である。図６Ｅは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の個片化工程において、個片化された発光装置を模式的に示す断面図である。

図５に示すように、第１実施形態に係る発光装置の製造方法は、準備工程Ｓ１と、塗布工程Ｓ２と、接着工程Ｓ３と、個片化工程Ｓ４と、を含む。なお、発光装置の構成については、図１～図３Ｂを参照する。以下、各工程について説明する。

（準備工程）
図６Ａに示すように、準備工程Ｓ１は、光取出し面となる第１面１２と、第１面１２と対向する第２面１３と、第１面１２と第２面１３との間に複数の第３面１４とを有し、第２面１３側に一対の電極１６、１７を有する複数の発光素子１０を、基材２１の表面と内部とに配線２２を有する支持部材２０に電気的に接続する工程である。発光素子１０と支持部材２０との接続は、公知の方法で行い、例えば、半田等の導電性接着部材５０を介して電極１６、１７と配線２２とを電気的に接続する。なお、発光素子１０は、第３面１４同士が隣接する角部１５を有してもよい。

（塗布工程）
図６Ｂに示すように、塗布工程Ｓ２は、支持部材２０に接続された発光素子の第１面１２に、接着部材４０を塗布する工程である。そして、接着部材４０は、ナノ粒子を含有する樹脂からなり、ナノ粒子の粒径は１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、ナノ粒子の含有量は１０質量％以上２０質量％以下である。また、接着部材４０の第１面１２への塗布方法は、公知の方法で行い、例えば、ピン転写やポッティングで行う。

（接着工程）
図６Ｃ、６Ｄに示すように、接着工程Ｓ３は、接着部材４０に透光性部材３０を押圧して、接着部材４０で第１面１２から複数の第３面１４までを覆い、その後、接着部材４０を硬化して発光素子１０と透光性部材３０とを接着する工程である。なお、複数の透光性部材３０の各々を発光素子１０の各々に押圧してもよいし、１つの透光性部材３０で複数の発光素子１０の各々を押圧してもよい。

接着工程Ｓ３では、第１面１２に塗布された接着部材４０に透光性部材３０を押圧して、その後、１５０℃で硬化することによって、発光素子１０と透光性部材３０との間の接着部材４０に所定形状のフィレットが形成される。また、フィレットの所定形状は、接着部材４０が含有するナノ粒子７０の粒径及び含有量を前記範囲内に制御することによって、形成される。また、接着部材４０が第２面１３に達しないように、フィレットの大きさは、例えばピン転写であれば、スキージの開度を調節して転写する樹脂量を調節する必要がある。接着部材４０の硬化については、加熱乾燥、自然乾燥等の従来公知の方法で行う。

フィレット形状としては、側面視において、第３面１４を覆う接着部材４０の下辺４１は、第２面１３に達しないように形成されると共に、角部１５から第３面１４の中央に向かって凸状に湾曲している形状であることが好ましい。また、フィレット形状は、断面視において、第３面１４を覆う接着部材４０の外面４２が、透光性部材３０から第３面１４側に凹状に湾曲している形状であることが好ましい。さらに、このようなフィレットを有する接着部材４０は、その縁部４３にナノ粒子７０が偏在していることが好ましい。

（個片化工程）
図６Ｅに示すように、レーザ照射あるいはブレード等の工具により発光素子１０間の支持部材２０を切断して発光装置１を作製する工程である。なお、接着工程において複数の発光素子に対して１つの透光性部材３０を押圧する場合には、個片化工程は、透光性部材３０及び支持部材２０を切断して発光装置を作製する工程である。

［第２実施形態］
＜発光装置＞
第２実施形態に係る発光装置について説明する。
図７は、第２実施形態に係る発光装置の構成を示し、接着部材におけるナノ粒子の分布状態を模式的に示す部分拡大断面図である。

第２実施形態に係る発光装置１Ａは、接着部材４０に含有するナノ粒子７０が、粒径が３０ｎｍを超え１００ｎｍ未満であり、含有量が０．５質量％以上１０質量％以下であること以外は、第１実施形態に係る発光装置１と同様である。

発光装置１Ａにおいても、発光素子１０が隣接する第３面１４同士が角部１５を有する場合、ナノ粒子７０の粒径及び含有量を前記範囲内に制御することによって、発光素子１０と透光性部材３０とを接着する接着部材４０が、側面視において凸状に湾曲し、断面視において凹状に湾曲しているフィレットを形成する。詳細には、側面視において、第３面１４を覆う接着部材４０の下辺は、第２面１３に達しないように形成されると共に、角部１５から第３面１４の中央に向かって凸状に湾曲している。また、ナノ粒子７０が、凸状に湾曲している接着部材４０の縁部に存在する。そして、断面視において、第３面１４を覆う接着部材４０の外面は、透光性部材３０から第３面１４側に凹状に湾曲している。ナノ粒子７０の粒径が大きい場合、接着部材４０に含有するナノ粒子７０が多くなると、図7に示すように、ナノ粒子７０は、接着部材４０中に均一に分散する傾向がある。発光装置１Ａにおいても、接着部材４０の縁部４３にはナノ粒子７０が存在することで、接着部材４０の樹脂垂れを防止する。接着部材４０中のナノ粒子７０の濃度が高い場合、接着部材４０に対してナノ粒子７０の全体量が多いため、ナノ粒子７０の濃度勾配が出にくいことが考えられる。

＜発光装置の製造方法＞
第２実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。
第２実施形態に係る発光装置１Ａの製造方法は、ナノ粒子７０の粒径と含有量範囲が異なる以外は、第１実施形態に係る発光装置１の製造方法と同様である。

［第３実施形態］
第３実施形態に係る発光装置について説明する。
図８は、第３実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す長手方向の断面図である。 図８に示すように、発光装置１Ｂは、透光性部材３０の上面に透光層３１、被覆部材６０を備えること以外は、第１、２実施形態に係る発光装置１、１Ａの構成と同様である。

（透光層）
発光装置１Ｂは、透光性部材３０の上に、波長変換物質を実質的に含有しない透光層３１を備える。これにより、透光層３１が透光性部材３０の保護層となるため、波長変換物質の劣化を抑制できる。透光層３１は、例えばシリコーン樹脂からなる。

（被覆部材）
被覆部材６０は、発光素子１０と、接着部材４０とを覆う部材で、反射性物質を含有する光反射性の部材であることが好ましい。被覆部材６０は、上方への光取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％以上であることがよりいっそう好ましい。さらに、被覆部材６０は、白色であることが好ましい。よって、被覆部材６０は、母材樹脂中に反射性物質として白色顔料を含有してなることが好ましい。

被覆部材６０の母材樹脂は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。具体的なシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル?メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂が挙げられる。

（白色顔料）
白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素のうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。白色顔料の形状は、適宜選択でき、不定形若しくは破砕状でもよいが、流動性の観点では球状が好ましい。また、白色顔料の粒径は、例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下程度が挙げられるが、光反射や被覆の効果を高めるためには小さい程好ましい。光反射性の被覆部材中の白色顔料の含有量は、適宜選択できるが、光反射性及び液状時における粘度などの観点から、例えば１０質量％以上８０質量％以下が好ましく、２０質量％以上７０質量％以下がより好ましく、３０質量％以上６０質量％以下がよりいっそう好ましい。

＜発光装置の製造方法＞
第３実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。
図９は、第３実施形態に係る発光装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図１０Ａは、第３実施形態に係る発光装置の製造方法の被覆工程において、被覆部材で覆われた透光性部材が接着した発光素子を模式的に示す断面図である。図１０Ｂは、第３実施形態に係る発光装置の製造方法の個片化工程において、個片化された発光装置を模式的に示す断面図である。

図９に示すように、第３実施形態に係る発光装置の製造方法は、被覆工程Ｓ５、個片化工程Ｓ４以外は、第１実施形態に係る発光装置の製造方法と同様である。

（被覆工程）
図１０Ａに示すように、被覆工程Ｓ５は、接着工程Ｓ３の後に、発光素子１０と接着部材４０とを覆う被覆部材６０を形成する工程である。被覆工程Ｓ５は、トランスファ成形、射出成形、圧縮成形、ポッティング等により液状状態の被覆部材６０を、発光素子１０と接着部材４０とを覆うように充填し、その後、加熱乾燥、自然乾燥等により硬化させる工程である。

（個片化工程）
図１０Ｂに示すように、個片化工程Ｓ４は、レーザ照射あるいはブレード等の工具により発光素子１０間の支持部材２０及び被覆部材６０を切断して、発光装置１Ｂを作製する工程である。この際、１つの発光装置１Ｂに２つ以上の発光素子１０が含まれるよう、適宜切断箇所を調整することができる。また、被覆工程Ｓ５の後かつ個片化工程Ｓ４の前において、支持部材２０を例えば研削によって除去してもよい。なお、接着工程において複数の発光素子に対して１つの透光性部材３０を押圧する場合には、個片化工程Ｓ４は、透光性部材、被覆部材及び支持部材２０を切断して発光装置を作製する工程である。

本開示の実施例に係る発光装置と比較例の発光装置を試作して、その効果を確認した。＜実施例１、２＞
支持部材にフェイスダウンで複数の発光素子を半田接合した。半田接合された複数の発光素子の光取出し面に接着部材を塗布し、塗布された接着部材の上に複数の透光層を上面に有する透光性部材を配置した。透光層を上面に有する透光性部材を発光素子側に押圧して実装した後、熱硬化により接着部材を硬化させて発光素子と透光性部材とを接着した。発光素子間に被覆部材を充填し、熱硬化により硬化させた。発光素子間の被覆部材及び支持部材を、１つの発光装置が２つの発光素子を備えるようにダイシングして実施例１、２に係る発光装置を作製した。発光装置の各構成要素の詳細は、以下のとおりである。

（支持部材）
ＢＴレジン基材の表面と内部とに配線を有する支持部材を用いた。
（発光素子）
４４８～４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する窒化物系半導体である青色ＬＥＤを用いた。
（透光性部材）
波長変換物質としてＫＳＦ系蛍光体、βサイアロンを含有するフェニルシリコーン樹脂を用いた。
（透光層）
透光層としてシリコーン樹脂を用いた。
（接着部材）
粒径５ｎｍの酸化ジルコニウム粒子（ナノ粒子）を表１に示す含有量で含有するフェニルシリコーン樹脂を用いた。接着部材の屈折率は表１に示すものを使用した。なお、表１の屈折率は、ＮａランプＤ線からの光の波長（５８９ｎｍ）に対する屈折率である。
（被覆部材）
反射性物質として酸化チタンを含有するフェニルシリコーン樹脂を用いた。

＜参考例１及び比較例１、２＞
実施例１、２に係る発光装置と比較するため、参考例１及び比較例１、２に係る発光装置を実施例１、２と同様にして作製した。接着部材としてナノ粒子を含有しないフェニルシリコーン樹脂を用いた発光装置を参考例１とした。接着部材としてナノ粒子の含有量が少ないフェニルシリコーン樹脂を用いた発光装置を比較例１とした。接着部材としてナノ粒子の含有量が多いフェニルシリコーン樹脂を用いた発光装置を比較例２とした。発光装置の各構成の詳細は、実施例と同様とした。なお、表１の屈折率はＮａランプＤ線からの光の波長（５８９ｎｍ）に対する屈折率である。

＜特性の評価＞
作製した発光装置について、フィレット出来栄え、光束比及びシェア強度を以下の手順で測定、評価した。
（フィレット出来栄え）
作製した発光装置について、接着部材のフィレットを目視にて観察し、樹脂垂れが観察されたものを「×：不良」、樹脂垂れ気味であるものを「△：やや不良」、樹脂垂れが観察されないものを「〇：良好」とした。その結果を表１に示す。

（光束比）
作製した発光装置について、積分球を用いて光束を測定し、その結果を光束比として表１に示す。光束比は、参考例１の光束値を１００とし、実施例１、２及び比較例１、２の光束値を参考例１の光束値に対する比率として算出した。光束比が、１００％以下のものを「×：不良」、１００％を超えるが、ナノ粒子を含有しない参考例１に対する向上率が０．５％未満のものを「△：やや不良」、１００％を超え、かつ参考例１に対する向上率が０．５％以上のものを「〇：良好」とした。

（シェア強度）
シェア強度は、常温で発光素子の短手方向の横から水平方向に押し、発光素子と透光性部材との間の接着部材に剥がれが生じたときの荷重として測定されたせん断強度である。この測定には、従来公知のシェア強度試験機（例えば、デイジー製シリーズ４０００）が用いられる。なお、測定方法の詳細は、ＭＩＬ規格（ＭＩＬ－ＳＴＤ－８８３Ｇ）に準じて行った。シェア強度は、１８０ｇｆ以上を実使用上で問題ない強度とした。シェア強度の測定結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１、２は、接着部材に含有されるナノ粒子の粒径及び含有量が所定範囲内であるため、フィレット出来栄え、光束比及びシェア強度において優れるものであった。

これに対し、比較例１は、接着部材に含有されるナノ粒子の含有量が少ないため、フィレット出来栄え、光束比及びシェア強度において劣っていた。比較例２は、接着部材に含有されるナノ粒子の含有量が多いため、光束比及びシェア強度において劣っていた。

＜実施例３～６＞
接着部材として、粒径４０ｎｍの酸化ジルコニウム粒子（ナノ粒子）を表２に示す含有量で含有するフェニルシリコーン樹脂を用いること以外は、実施例１、２と同様とした。

＜参考例２及び比較例３、４＞
実施例３～６に係る発光装置と比較するため、参考例２及び比較例３、４に係る発光装置を実施例３～６と同様にして作製した。接着部材としてナノ粒子を含有しないフェニルシリコーン樹脂を用いた発光装置を参考例２とした。接着部材としてナノ粒子の含有量が多いフェニルシリコーン樹脂を用いた発光装置を比較例３、４とした。なお、表２の屈折率はＮａランプＤ線からの光の波長（５８９ｎｍ）に対する屈折率である。

＜特性の評価＞
作製した発光装置について、フィレット出来栄え、光束比及びシェア強度を前記と同様にして測定、評価した。その結果を表２に示す。
なお、光束比の評価において、参考例２の光束値を１００として実施例３～６及び比較例３、４の光束比を算出した。そして、光束比が、１００％以下のものを「×：不良」、１００％を超えるが、ナノ粒子を含有しない参考例２に対する向上率が０．５％未満のものを「△：やや不良」、１００％を超え、かつ参考例２に対する向上率が０．５％以上のものを「〇：良好」とした。

表２に示すように、実施例３～６は、接着部材に含有されるナノ粒子の粒径及び含有量が所定範囲内であるため、フィレット出来栄え、光束比及びシェア強度において優れるものであった。

これに対し、比較例３、４は、接着部材に含有されるナノ粒子の含有量が多いため、光束比において劣っていた。比較例３、４では、接着部材中でのナノ粒子の全体量が多くナノ粒子が凝集する。その結果、比較例３、４では、凝集体により不要な光散乱が生じるため、光束が減少する。

また、上記実施例から、接着部材に含まれるナノ粒子が効果的に作用する含有量範囲は、ナノ粒子の粒径が関与していることがわかった。すなわち、ナノ粒子の粒径が小さければ含有量を多く、一方、ナノ粒子の粒径が大きければ含有量を少なくするといった調整を適宜行えばよい。

１ 発光装置
１Ａ 発光装置
１Ｂ 発光装置
１０ 発光素子
１１ 半導体積層体
１２ 第１面
１３ 第２面
１４ 第３面
１５ 角部
１６ 電極
１７ 電極
２０ 支持部材
２１ 基材
２２ 配線
２３ 充填部材
３０ 透光性部材
３１ 透光層
４０ 接着部材
４１ 下辺
４２ 外面
４３ 縁部
５０ 導電性接着部材
６０ 被覆部材
７０ ナノ粒子
Ｌ 光
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 塗布工程
Ｓ３ 接着工程
Ｓ４ 個片化工程
Ｓ５ 被覆工程

Claims (18)

1. 光取出し面となる第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面と前記第２面との間に複数の第３面と、を有し、前記第２面側に一対の電極を有する発光素子と、
   前記第１面側に配置される透光性部材と、
   前記発光素子と前記透光性部材との間にあって前記発光素子の前記第１面から複数の前記第３面までを覆い、前記発光素子と前記透光性部材とを接着する接着部材と、を備え、
   前記複数の第３面は、前記第３面同士が隣接する角部を有し、
   前記第１面を前記発光素子の上面とし、側面視において、前記第３面を覆う前記接着部材の下辺は、前記第２面に達しないように形成されると共に、前記角部から前記第３面の中央に向かって下方に凸状に湾曲し、
   前記接着部材は、ナノ粒子を含有する樹脂からなり、
   前記ナノ粒子の粒径は１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、前記ナノ粒子の含有量は１０質量％以上２０質量％以下である発光装置。
2. 前記ナノ粒子が、少なくとも前記凸状に湾曲している前記接着部材の下辺側の縁部に存在する請求項１に記載の発光装置。
3. 前記接着部材の縁部の少なくとも一部に、前記ナノ粒子が偏在している請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 前記発光素子の前記第３面において、前記ナノ粒子の数が、前記接着部材の縁部よりも前記第３面側で少ない請求項２又は請求項３に記載の発光装置。
5. 前記第１面に垂直に切断する断面視において、前記第３面を覆う前記接着部材の外面は、前記透光性部材から前記第３面側に凹状に湾曲している請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記ナノ粒子が、少なくとも前記凹状に湾曲している前記接着部材の外面側の縁部に存在する請求項５に記載の発光装置。
7. 前記接着部材の縁部の少なくとも一部に、前記ナノ粒子が偏在している請求項５又は請求項６に記載の発光装置。
8. 前記発光素子の前記第３面において、前記ナノ粒子の数が、前記凹状に湾曲している前記接着部材の外面側よりも前記第３面側で少ない請求項６又は請求項７に記載の発光装置。
9. 光取出し面となる第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面と前記第２面との間に複数の第３面と、を有し、前記第２面側に一対の電極を有する発光素子と、
   前記第１面側に配置される透光性部材と、
   前記発光素子と前記透光性部材との間にあって前記発光素子の前記第１面から複数の前記第３面までを覆い、前記発光素子と前記透光性部材とを接着する接着部材と、を備え、
   前記複数の第３面は、前記第３面同士が隣接する角部を有し、
   前記第１面を前記発光素子の上面とし、側面視において、前記第３面を覆う前記接着部材の下辺は、前記第２面に達しないように形成されると共に、前記角部から前記第３面の中央に向かって下方に凸状に湾曲し、
   前記接着部材は、ナノ粒子を含有する樹脂からなり、
   前記ナノ粒子の粒径は３０ｎｍを超え１００ｎｍ未満であり、前記ナノ粒子の含有量は０．５質量％以上１０質量％以下である発光装置。
10. 前記ナノ粒子が、少なくとも前記凸状に湾曲している前記接着部材の縁部に存在する請求項９に記載の発光装置。
11. 前記第１面に垂直に切断する断面視において、前記第３面を覆う前記接着部材の外面は、前記透光性部材から前記第３面側に凹状に湾曲している請求項９又は請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記接着部材と前記透光性部材とが接する面積が、前記発光素子の第１面よりも大きい請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の発光装置。
13. 前記ナノ粒子は、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタンのうちの少なくとも一つである請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の発光装置。
14. 前記接着部材の母材樹脂は、有機シリコーン樹脂からなる請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光装置。
15. 前記透光性部材は、波長変換物質を含有する請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置。
16. 前記発光素子と、前記接着部材とを覆う被覆部材をさらに備える請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光装置。
17. 前記被覆部材は、反射性物質を含有する請求項１６に記載の発光装置。
18. 前記接着部材は、屈折率が１．４５以上１．７０以下である請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置。

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