JP7393719B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
先ず、第1の実施形態について説明する。
以下、本実施形態に係る発光装置の構成、及び、発光装置の製造方法について順に説明する。
図1は本実施形態に係る発光装置1を示す端面図である。
図2Aは図1に示す発光装置1を方向Aから見た図であり、図2Bは図1に示す発光装置1を方向Bから見た図であり、図2Cは図1に示す発光装置1を方向Cから見た図である。図2Bおよび図2Cでは、発光装置1の外観に表れない部分の一部を破線で示している。
図3Aは本実施形態に係る発光装置1を搭載した光源装置50を示す端面図であり、図3Bはその正面図である。
図3A及び図3Bに示すように、発光装置1は、光源装置50の一部を構成する。光源装置50においては、実装基板51が設けられており、実装基板51の実装面51aに、一対の接合部材52a及び52bを介して、発光装置1が搭載されている。発光装置1は、構造体40の第2面(実装面)40bが実装基板51の実装面51aに対向する向きで配置されている。接合部材52a及び52bは導電性材料からなり、例えば、半田からなる。
先ず、光反射部材21内に第1積層体20Aおよび第1積層体20Aと隣接する第2積層体20Bが第1方向(X方向)に配列された中間構造体30を準備する。第1積層体20Aおよび第2積層体20Bは、それぞれ、第1方向(X方向)と直交する第2方向(Y方向)に配列された第1電極11aおよび第2電極11bと、第1電極11aおよび第2電極11bと接続する半導体積層体12と、半導体積層体12上に配置された透光性部材14と、を備える。中間構造体30は、第1電極11aおよび第2電極11bが光反射部材21から露出する第1面30aを有する。中間構造体30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30を購入する等して準備してもよい。以下、第1積層体20Aおよび第2積層体20Bを含む複数の積層体を、総称して「積層体20」ともいう。また、第1電極11aおよび第2電極11bを総称して、単に「電極」ともいう。
先ず、図4A及び図4Bに示すように、基板100を準備する。基板100は、例えば、母材として絶縁性の基材を有し、上面100aに金属層101a及び金属層101bが設けられている。金属層101a及び金属層101bは複数対あり、例えばマトリクス状に配列されている。
次に、好適には、図11A及び図11Bに示すように、中間構造体30の第1面30a(上面30a)に、X方向において隣り合う2つの第1電極11aに到達する溝105aを形成すると共に、X方向において隣り合う2つの第2電極11bに到達する溝105bを形成する。溝105aは、X方向において隣り合う2つの第1電極11aの一方から他方に向けてX方向に延びる。すなわち、溝105aは、第1積層体20Aの第1電極11aと第2積層体20Bの第1電極11aとの間に形成される。溝105bは、X方向において隣り合う2つの第2電極11bの一方から他方に向けてX方向に延びる。すなわち、溝105bは、第1積層体20Aの第2電極11bと第2積層体20Bの第2電極11bとの間に形成される。なお、各電極間に形成される溝105a及び溝105bはそれぞれ、1つであってもよく、複数であってもよい。溝105a及び105bの深さは、例えば、半導体積層体12に達しない深さであり、例えば、5μm以上30μm以下であり、好ましくは10μm以上20μm以下である。溝105a及び105bの幅、すなわち、Y方向における長さは、第1電極11a及び第2電極11bの幅よりも小さく、例えば、10μm以上200μm以下であり、好ましくは20μm以上100μm以下である。溝105a及び105bのYZ断面における形状は、例えば、半円形である。
次に、図12A及び図12Bに示すように、中間構造体30の第1面30a(上面30a)において、X方向において隣り合う2つの第1電極11a間及び2つの第2電極11b間に、一対の第1導電部材25c及び25dを形成する。第1導電部材25cは、第1積層体20Aの第1電極11aと第2積層体20Bの第1電極11aとの間に形成する。また、第1導電部材25dは、第1積層体20Aの第2電極11bと第2積層体20Bの第2電極11bとの間に形成する。中間構造体30が溝105a及び105bを備える場合は、第1導電部材25cは溝105a内に配置され、第1導電部材25dは溝105b内に配置される。一対の第1導電部材25c及び25dは、例えば、上面30aにおいて、導電材料をスパッタ、蒸着、塗布、スタンプ、めっき等の公知の方法を用いて形成する。
次に、図13A及び図13Bに示すように、積層体20間に位置する光反射部材21並びに一対の第1導電部材25c及び25dを切断することにより、切断面106を形成する。第1の実施形態に係る発光装置1の製造方法では、切断面106を形成する工程は中間構造体30を個片化する工程により実施される。換言すると、中間構造体30を積層体20毎に個片化することにより、切断面106を形成する。切断面106においては、光反射部材21と、第1導電部材25c及び25dが露出する。2つに切断された第1導電部材25cが第1導電層25aとなり、2つに切断された第1導電部材25dが第1導電層25bとなる。中間構造体30を個片化する方法としては、例えば、中間構造体30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。これにより、切断によって生じる熱に起因した光反射部材21等の変形を抑制できる。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て実施することができる。
次に、図14A及び図14Bに示すように、切断面106上に、第1導電部材25c(第1導電層25a)及び第1導電部材25d(第1導電層25b)にそれぞれ接続されるように、第2導電部材26a及び26bを形成する。図14Aおよび図14Bでは、第2導電部材26aは、第1面30a(上面30a)および切断面106において第1導電部材25cと接続するように形成されている。また、第2導電部材26bは、第1面30a(上面30a)および切断面106において第1導電部材25dと接続するように形成されている。なお、第2導電部材26a及び26bは、切断面106においてのみ第1導電部材25c及び25dと接続するように形成してもよい。
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1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14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14は、単層であってもよく多層であってもよい。透光性部材14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。
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。
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1の上面方向、すなわち、第3面40c側に導光する。接着剤層13a及び導光部材13の材料は、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13a及び導光部材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13a及び導光部材13は、光の透過率が高いことが好ましい。そのため通常、接着剤層13a及び導光部材13は、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。なお、接着剤層13a及び導光部材13は、上述の透光性部材14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52a及び52b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52a及び52b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を設ける場合は、例えば、透光性部材14で列挙したエポキシ樹脂等の樹脂材料、又は、接合部材52a及び52bで列挙した材料により、接着部材53を形成することができる。接合部材52a及び52bと、接着部材53は、同一の材料により形成してもよく、別の材料により形成してもよい。接合部材52a及び52b、接着部材53を異なる材料により形成する場合は、接合部材52a及び52bは導電性の材料である半田により形成し、接着部材53はエポキシ樹脂等の樹脂材料により形成することができる。
本実施形態においては、図12A及び図12Bに示す工程において、中間構造体30の上面30a上に一対の第1導電部材25c及び25dを形成している。第1導電部材25c及び25dは第1電極11a及び第2電極11bのそれぞれに接続され、X方向に延びる。次に、図13A及び図13Bに示す工程において、光反射部材21及び一対の第1導電部材25c及び25dを切断することにより、切断面106を形成している。これにより、第1導電部材25c及び25dが、それぞれ、第1導電層25a及び25bに分断される。次に、図14A及び図14Bに示す工程において、切断面106上に、一対の第1導電層25a及び25bに接続されるように、一対の第2導電層26a及び26bを形成している。この結果、構造体40の第1面40aと隣接した第2面40b上に、一対の第2導電層26a及び26bを設けることができる。
次に、第2の実施形態について説明する。
図15は、本実施形態に係る発光装置2を示す端面図である。
図15に示すように、本実施形態に係る発光装置2は、構造体40の第2面(実装面)40bにある光反射部材21に部分的に突出する突出部21tを有する。突出部21tは、構造体40の第2面(実装面)40bにおける第3面(光出射面)40c側の領域において、積層体20から遠ざかる方向に突出している。そして、第2導電層26a及び26bの端部26tが、突出部21tの側面上に配置されている。端部26tは、第1導電層25a及び25b側の端部の反対側に位置する。
図16A~図18Bは本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す図である。図16A~図18Aは平面図であり、図16B~図18Bは各平面図に対応する端面図である。図16Bは図16Aに示すH-H’線による端面図であり、図16Aと同じ工程を示す。図17B及び図18Bについても同様である。
次に、図16A及び図16Bに示すように、中間構造体30の上面30aに、孔115を形成する。孔115は、中間構造体30におけるX方向において隣り合う積層体20間の部分であって、第1導電部材25c及び25dを分断する位置に形成する。孔115を形成することにより、第1導電部材25cは2つの第1導電層25aに分割され、第1導電部材25dは2つの第1導電層25bに分割される。孔115の側面が、中間構造体30の切断面116となる。
次に、図17A及び図17Bに示すように、中間構造体30の上面30aから切断面116にわたって、第2導電部材26c及び26dを形成する。具体的には、液体状、ペースト状又は粉末状等の流動性を有する導電材料を、スパッタ、蒸着、塗布、スタンプ、めっき等の公知の方法を用いて形成する。
次に、図18A及び図18Bに示すように、孔115を分断するように光反射部材21並びに第2導電部材26c及び26dを切断することにより、中間構造体30を個片化する。具体的には、X方向及びY方向に延び、中間構造体30をZ方向に貫通する溝117を形成する。溝117の幅(溝117のX方向の長さ)は、第2導電部材26c及び26dが除去されない範囲で設定される。例えば、溝117の幅をW117とし、孔115の幅をW115とし、第2導電部材26c及び26dの厚さをt26としたとき、以下の式を満たすように幅W117を設定する。
次に、第3の実施形態について説明する。
図19は、本実施形態に係る発光装置3を示す端面図である。
図19に示すように、本実施形態に係る発光装置3においては、構造体40の第1面40aに溝105a及び105bが形成されておらず、第1導電層25a及び25bが第1面40aから突出している。このような発光装置3は、第1の実施形態に係る発光装置の製造方法において、図11A及び図11Bに示す工程を省略することにより、製造することができる。本実施形態によれば、第1の実施形態と比較して、製造プロセスをより簡略化することができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
10:発光素子
11a、11b:電極
12:半導体積層体
13:導光部材
13a:接着剤層
14:透光性部材
15a、15b:蛍光体層
16:透光層
20、20A、20B:積層体
21:光反射部材
21t:突出部
25a、25b:第1導電層
25c、25d:第1導電部材
26a、26b:第2導電層
26c、26d:第2導電部材
26t:端部
30:中間構造体
30a:上面
40:構造体
40a:第1面
40b:第2面
40c:第3面
40d:第4面
40e:第5面
40f:第6面
41:凹部
50:光源装置
51:実装基板
51a:実装面
52a、52b:接合部材
53:接着部材
100:基板
100a:上面
101a、101b:金属層
101c:凸部
102:アライメントマーク
103:接合部材
105a、105b:溝
106:切断面
115:孔
116:切断面
117:溝
121:粘着シート
122:キャリア
L:光
Claims (11)
- 第1電極および第2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、前記第1電極および前記第2電極が前記光反射部材から露出する第1面と、前記光反射部材からなり前記第1面と連続し且つ交差する第2面と、を有する構造体と、
前記第1面において、前記第1電極及び前記第2電極にそれぞれ接続され、前記第2面に到達した一対の第1導電層と、
前記第1面上から前記第2面上にわたって設けられ、前記一対の第1導電層にそれぞれ接続された一対の第2導電層と、
を備え、
前記第1面には、前記第1電極および前記第2電極のそれぞれから前記第2面に向かう一対の溝が形成されており、前記一対の第1導電層は前記一対の溝内にそれぞれ配置された発光装置。 - 側面発光型である請求項1に記載の発光装置。
- 前記透光性部材は、
蛍光体を含む蛍光体層と、
前記蛍光体層上に設けられ、蛍光体を実質的に含まない透光層と、
を有する請求項1に記載の発光装置。 - 前記蛍光体層の上面よりも前記発光素子側に蛍光体が偏在している請求項3に記載の発光装置。
- 前記蛍光体はマンガン賦活フッ化物系蛍光体である請求項3に記載の発光装置。
- 前記構造体は、前記発光素子と前記透光性部材との間に配置された導光部材をさらに有する請求項1に記載の発光装置。
- 前記一対の第1導電層は、前記第1電極の下面及び前記第2電極の下面とのみ接続される請求項1に記載の発光装置。
- 前記一対の第1導電層は、前記第1電極の側面及び下面の双方、並びに、前記第2電極の側面及び下面の双方と接続される請求項1に記載の発光装置。
- 前記構造体は、前記第2面と連続し前記第1面の反対側に位置する第3面と、前記第2面の反対側に位置する第4面と、前記光反射部材からなり前記第1面及び前記第2面と連続し且つ前記第1面及び前記第2面と交差した第5面と、前記光反射部材からなり前記第5面の反対側に位置する第6面と、をさらに有し、
前記一対の第1導電層は、前記第5面及び前記第6面から離隔している請求項1に記載の発光装置。 - 前記構造体は、前記第2面と連続し、前記第1面の反対側に位置する第3面をさらに有し、
前記第2面において、前記一対の第2導電層は、前記第3面から離隔している請求項1に記載の発光装置。 - 前記構造体は、前記第2面と連続し前記第1面の反対側に位置する第3面と、前記第2面の反対側に位置する第4面と、前記光反射部材からなり前記第1面及び前記第2面と連続し且つ前記第1面及び前記第2面と交差した第5面と、前記光反射部材からなり前記第5面の反対側に位置する第6面と、をさらに有し、
前記一対の第2導電層は、前記第5面及び前記第6面から離隔している請求項1に記載の発光装置。
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