KR20120117659A - 발광 소자 전사 시트의 제조 방법, 발광 장치의 제조 방법, 발광 소자 전사 시트 및 발광 장치 - Google Patents

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도시키 나이토
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

발광 소자 전사 시트의 제조 방법은, 한쪽 측면에 전극부가 접속된 광반도체층과, 광반도체층의 다른쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하는 발광 소자 시트를 준비하는 공정, 발광 소자 시트를 복수로 분할하고, 발광 소자를 복수 형성하는 공정, 복수의 발광 소자를, 기재상에, 서로 간격을 두고 배치하는 공정, 기재상에 있어서, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지층을, 발광 소자를 피복하도록 형성하는 공정 및 반사 수지층으로부터 전극부의 한쪽 측면이 노출되도록, 반사 수지층을 일부 제거하는 공정을 포함한다.

Description

발광 소자 전사 시트의 제조 방법, 발광 장치의 제조 방법, 발광 소자 전사 시트 및 발광 장치{PRODUCING METHOD OF LIGHT EMITTING ELEMENT TRANSFER SHEET, PRODUCING METHOD OF LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING ELEMENT TRANSFER SHEET, AND LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은, 발광 소자 전사 시트의 제조 방법, 발광 장치의 제조 방법, 발광 소자 전사 시트 및 발광 장치, 자세하게는, 발광 소자 전사 시트의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 소자 전사 시트, 및 발광 장치의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 고에너지의 광을 발광할 수 있는 발광 장치로서, 백색 발광 장치가 알려져 있다. 백색 발광 장치에는, 예컨대, 다이오드 기판과, 거기에 적층되어 청색광을 발광하는 LED(발광 다이오드)와, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있고, LED를 피복하는 형광체층과, LED를 봉지(封止)하는 봉지층이 마련되어 있다. 그러한 백색 발광 장치는, 봉지층에 의해 봉지되어, 다이오드 기판으로부터 전력이 공급되는 LED로부터 발광되어, 봉지층 및 형광체층을 투과한 청색광과, 형광체층에 있어서 청색광의 일부가 파장 변환된 황색광의 혼색에 의해, 고에너지의 백색광을 발광한다.
그러한 백색 발광 장치를 제조하는 방법으로서, 예컨대, 다음 방법이 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보 참조).
즉, 우선, 기판부와, 그 둘레로부터 상측으로 돌출하는 백색의 반사틀로 이루어지는 기체(基體)를 형성하고, 이어서, 반도체 발광 소자를, 기판부의 중앙에 있어서 반사틀에 의해 형성되는 오목부의 저부에, 반사틀의 내측으로 간격을 두도록 와이어본딩한다.
이어서, 오목부에, 형광체와 액상의 에폭시 수지의 혼합물을 도포에 의해 충전하고, 계속하여, 형광체를 오목부의 저부에 자연 침강시키고, 그 후, 에폭시 수지를 가열 경화시키는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보에서 제안되는 방법에 의해 얻을 수 있는 백색 발광 장치에서는, 침강에 의해 형성되는 형광체를 고농도로 포함하는 형광체층(파장 변환층)이, 반도체 발광 소자의 상측의 영역에 구획되고, 에폭시 수지를 고농도로 포함하는 봉지부가, 형광체층의 상측의 영역에 구획된다.
그리고, 그 백색 발광 장치에서는, 반도체 발광 소자가 청색광을 방사상으로 발광하고, 그 중, 반도체 발광 소자로부터 위쪽을 향해 발광된 청색광의 일부는, 형광체층에서 황색광으로 변환되는 것과 아울러, 나머지는, 형광체층을 통과한다. 또한, 반도체 발광 소자로부터 측방을 향해 발광된 청색광은, 반사틀에서 반사되어, 계속하여, 상측을 향해 조사된다. 그리고, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보의 백색 발광 장치는, 그들 청색광 및 황색광의 혼색에 의해, 백색광을 발색하고 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제 2005-191420호 공보의 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 백색 발광 장치에서는, 광반도체 발광 소자와 반사틀이 간격을 두고 배치되어 있기 때문에, 광반도체 발광 소자로부터 측방을 향해 발광되는 광의 일부는, 반사틀에서 반사되기 전에, 봉지부에 흡수된다. 그 결과, 광의 추출 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 발광 장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자 전사 시트 및 그 제조 방법, 및 그 발광 소자 전사 시트를 이용하여 얻을 수 있는 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 발광 소자 전사 시트의 제조 방법은, 두께 방향 한쪽 측면에 전극부가 접속된 광반도체층과, 상기 광반도체층의 두께 방향 다른쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하는 발광 소자 시트를 준비하는 공정, 상기 발광 소자 시트를 복수로 분할하고, 상기 전극부, 상기 광반도체층 및 상기 형광체층을 구비하는 발광 소자를 복수 형성하는 공정, 복수의 상기 발광 소자를, 기재상에, 상기 형광체층이 상기 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치하는 공정, 상기 기재상에 있어서, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지층을, 상기 발광 소자를 피복하도록 형성하는 공정 및 상기 반사 수지층으로부터 상기 전극부의 두께 방향 한쪽 측면이 노출되도록, 상기 반사 수지층을 일부 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법은, 상기 발광 소자 전사 시트의 제조 방법에 의해, 발광 소자 전사 시트를 제조하는 공정, 상기 발광 소자 전사 시트를, 적어도 1개의 상기 발광 소자를 구비하는 개별편(個片)으로, 복수로 분할하는 공정, 상기 개별편과, 단자가 마련된 베이스 기판을, 두께 방향으로 대향 배치시켜, 상기 전극부와 상기 단자를 전기적으로 접속하여, 상기 발광 소자를 상기 베이스 기판에 플립칩 실장하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자 전사 시트는, 기재와, 광반도체층, 상기 광반도체층의 두께 방향 한쪽 측면에 접속된 전극부 및 상기 광반도체층의 두께 방향 한쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하고, 상기 기재상에, 상기 형광체층이 상기 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 발광 소자와, 광반사 성분을 함유하고, 상기 기재상에 있어서, 상기 발광 소자를 피복함과 아울러, 상기 전극부의 두께 방향 한쪽 측면을 노출시키는 반사 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치는, 상기 발광 소자 전사 시트가 복수로 분할되어 얻어지는, 적어도 1개의 상기 발광 소자를 구비하는 개별편과, 단자가 마련된 베이스 기판이, 두께 방향으로 대향 배치되고, 상기 전극부와 상기 단자가 전기적으로 접속되고, 상기 발광 소자가 상기 베이스 기판에 플립칩 실장되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 발광 소자 전사 시트의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 본 발명의 발광 소자 전사 시트에서는, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지층을, 발광 소자를 피복하도록 형성한다.
그 때문에, 이러한 발광 소자 전사 시트를 이용하는 발광 장치의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 장치에서는, 광반도체층으로부터 발광되는 광은, 다른 부재에 의해 흡수되기 전에, 반사 수지층의 광반사 성분에 의해 반사된다. 그 결과, 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 장치의 한 실시 형태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 발광 소자 전사 시트의 한 실시 형태를 나타내는 단면도로서,
(a)는 분할 전에 있어서의 발광 소자 전사 시트를 나타내고,
(b)는 분할시에 있어서의 발광 소자 전사 시트를 나타낸다.
도 3은 도 2에 나타나는 발광 소자 전사 시트의 제조 방법을 나타내는 공정도로서,
(a)는 발광 소자 시트를 준비하는 공정,
(b)는 발광 소자 시트가 분할되어 얻어진 발광 소자를 이형 기재상에 배치하는 공정,
(c)는 반사 수지층을, 발광 소자를 피복하도록 형성하는 공정,
(d)는 반사 수지층을 일부 제거하는 공정
을 나타낸다.
도 4는 도 1에 나타나는 발광 장치의 제조 방법을 나타내는 제조 공정도로서,
(a)는 발광 소자 전사 시트를 제조하는 공정,
(b)는 발광 소자 전사 시트를, 개별편으로 분할하는 공정,
(c)는 발광 소자를, 다이오드 기판에 플립칩 실장하는 공정
을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 발광 장치의 한 실시 형태의 단면도, 도 2는 본 발명의 발광 소자 전사 시트의 한 실시 형태를 나타내는 단면도로서, (a)는 분할 전에 있어서의 발광 소자 전사 시트를 나타내고, (b)는 분할시에 있어서의 발광 소자 전사 시트를 나타낸다.
도 1에 있어서, 이 발광 장치로서의 발광 다이오드 장치(1)는, 베이스 기판으로서의 다이오드 기판(2)과, 후술하는 발광 소자(3)를 구비하는 개별편(9)을 구비하고 있다.
다이오드 기판(2)은, 대략 평판 형상을 이루고, 구체적으로는, 절연 기판의 위에, 도체층이 회로 패턴으로서 적층된 적층판으로 형성되어 있다. 절연 기판은, 예컨대, 실리콘 기판, 세라믹스 기판, 폴리이미드 수지 기판 등으로 이루어지고, 바람직하게는, 세라믹스 기판, 구체적으로는, 사파이어(Al2O3) 기판으로 이루어진다. 도체층은, 예컨대, 금, 동, 은, 니켈 등의 도체로 형성되어 있다. 이들 도체는, 단독 사용 또는 병용할 수 있다.
또한, 도체층은, 단자(6)를 포함하고 있다.
단자(6)는, 절연 기판의 상면에 있어서, 면 방향으로 간격을 두고 형성되어 있고, 후술하는 전극부(8)에 대응하는 패턴으로 형성되고 있다. 또, 단자(6)는, 도시하지 않지만, 도체층을 사이에 두고 전력 공급부와 전기적으로 접속되어 있다.
개별편(9)은, 다이오드 기판(2)에 플립칩 실장되는 적어도 1개(도 1에서는 1개)의 발광 소자(3)와, 그 발광 소자(3)의 측방에 마련되는 반사 수지층(4)을 구비하고 있다.
발광 소자(3)는, 광반도체층(7)과, 광반도체층(7)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 1에 있어서의 하면))에 접속된 전극부(8)와, 광반도체층(7)의 두께 방향 다른쪽 측면(표면(도 1에 있어서의 상면))에 적층된 형광체층(5)을 구비하고 있다.
광반도체층(7)은, 도시하지 않지만, 예컨대, 두께 방향으로 순차 적층되는 완충층, N형 반도체층, 발광층 및 P형 반도체층을 구비하고 있다. 광반도체층(7)은, 공지의 반도체 재료로 형성되어 있고, 에피택셜 성장법 등의 공지의 성장법에 의해 형성된다. 광반도체층(7)의 두께는, 예컨대, 0.1~500㎛, 바람직하게는, 0.2~200㎛이다.
전극부(8)는, 광반도체층(7)과 전기적으로 접속되어 있고, 두께 방향으로 투영했을 때에, 광반도체층(7)에 포함되도록 형성되어 있다. 또한, 전극부(8)는, 예컨대, P형 반도체층에 접속되는 애노드 전극과, N형 반도체층에 형성되는 캐소드 전극을 구비하고 있다.
전극부(8)는, 공지의 도체 재료로 형성되고 있고, 그 두께는, 예컨대, 10~1000㎚이다.
형광체층(5)은, 광반도체층(7)의 두께 방향 다른쪽 측면(표면(도 1에 있어서의 상면)) 전면에 형성되어 있고, 두께 방향으로 투영했을 때에, 광반도체층(7)의 외형 형상과 동일 패턴의, 평면에서 볼 때 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다.
형광체층(5)은, 예컨대, 형광체를 함유하는 형광체 조성물로 형성되어 있다.
형광체 조성물은, 바람직하게는, 형광체 및 수지를 함유하고 있다.
형광체로서는, 예컨대, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체를 들 수 있다. 그러한 형광체로서는, 예컨대, 복합 금속 산화물이나 금속 황화물 등에, 예컨대, 세륨(Ce)이나 유로퓸(Eu) 등의 금속 원자가 도프된 형광체를 들 수 있다.
구체적으로는, 형광체로서는, 예컨대, Y3Al5O12 : Ce(YAG(이트륨 알루미늄 가닛) : Ce), (Y, Gd)3Al5O12 : Ce, Tb3Al3O12 : Ce, Ca3Sc2Si3O12 : Ce, Lu2CaMg2(Si, Ge)3O12 : Ce 등의 가닛형 결정 구조를 갖는 가닛형 형광체, 예컨대, (Sr, Ba)2SiO4 : Eu, Ca3SiO4Cl2 : Eu, Sr3SiO5 : Eu, Li2SrSiO4 : Eu, Ca3Si2O7 : Eu 등의 실리케이트 형광체, 예컨대, CaAl12O19 : Mn, SrAl2O4 : Eu 등의 알루미네이트 형광체, 예컨대, ZnS : Cu, Al, CaS : Eu, CaGa2S4 : Eu, SrGa2S4 : Eu 등의 황화물 형광체, 예컨대, CaSi2O2N2 : Eu, SrSi2O2N2 : Eu, BaSi2O2N2 : Eu, Ca-α-SiAlON 등의 산질화물 형광체, 예컨대, CaAlSiN3 : Eu, CaSi5N8 : Eu 등의 질화물 형광체, 예컨대, K2SiF6 : Mn, K2TiF6 : Mn 등의 불화물계 형광체 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 가닛형 형광체, 더 바람직하게는, Y3Al5O12 : Ce(YAG)를 들 수 있다.
형광체는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
형광체의 배합 비율은, 예컨대, 형광체 조성물에 대하여, 예컨대, 1~50질량%, 바람직하게는, 5~30질량%이다. 또한, 수지 100질량부에 대한 형광체의 배합 비율은, 예컨대, 1~100질량부, 바람직하게는, 5~40질량부이다.
수지는, 형광체를 분산시키는 매트릭스로서, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 내구성의 관점으로부터, 실리콘 수지를 들 수 있다.
실리콘 수지는, 주로, 실록산 결합(-Si-O-Si-)으로 이루어지는 주쇄와, 주쇄의 규소 원자(Si)에 결합하는, 알킬기(예컨대, 메틸기 등) 또는 알콕실기(예컨대, 메톡시기) 등의 유기기로 이루어지는 측쇄를 분자 내에 갖고 있다.
구체적으로는, 실리콘 수지로서는, 예컨대, 탈수 축합형 실리콘 레진, 부가 반응형 실리콘 레진, 과산화물 경화형 실리콘 레진, 습기 경화형 실리콘 레진, 경화형 실리콘 레진 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 부가 반응형 실리콘 레진 등을 들 수 있다.
실리콘 수지의 25℃에 있어서의 동점도(動粘度)는, 예컨대, 10~30㎟/s이다.
수지는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
수지의 배합 비율은, 형광체 조성물에 대하여, 예컨대, 50~99질량%, 바람직하게는, 57~95질량%이다.
형광체 조성물은, 형광체 및 수지를 상기한 배합 비율로 배합하고, 교반 혼합하는 것에 의해 조제된다.
형광체층(5)의 두께는, 예컨대, 0.1~1000㎛, 바람직하게는, 0.2~800㎛이다.
또한, 발광 소자(3)의 두께(형광체층(5), 광반도체층(7) 및 전극부(8)의 총 두께)는, 예컨대, 20~500㎛, 바람직하게는, 50~300㎛이다.
반사 수지층(4)은, 다이오드 기판(2)의 상면에 있어서, 평면에서 볼 때, 발광 소자(3)가 형성되는 영역 이외의 영역, 구체적으로는, 발광 소자(3)의 좌우 방향 양 외측 및 전후 방향 양측에 마련되고, 발광 소자(3)의 좌면, 우면, 전면 및 후면의 각 면에 밀착하고 있다. 이에 의해, 반사 수지층(4)은, 발광 소자(3)의 상면을 노출하고 있다.
이러한 반사 수지층(4)은, 예컨대, 광반사 성분을 함유하고 있고, 구체적으로는, 반사 수지층(4)은, 수지와, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지 조성물로 형성되어 있다.
수지로서는, 예컨대, 열경화성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 열경화성 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 다이알릴프탈레이트 수지, 열경화성 우레탄 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있고, 바람직하게는, 열경화성 실리콘 수지, 에폭시 수지를 들 수 있다.
광반사 성분은, 예컨대, 백색의 화합물이며, 그러한 백색의 화합물로서는, 구체적으로는, 백색 안료를 들 수 있다.
백색 안료로서는, 예컨대, 백색 무기 안료를 들 수 있고, 그러한 백색 무기 안료로서는, 예컨대, 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄 등의 산화물, 예컨대, 백연(탄산납), 탄산칼슘 등의 탄산염, 예컨대, 카올린(카올리나이트) 등의 점토 광물 등을 들 수 있다.
백색 무기 안료로서, 바람직하게는, 산화물, 더 바람직하게는, 산화티탄을 들 수 있다.
산화티탄이라면, 높은 백색도, 높은 광반사성, 우수한 은폐성(은폐력), 우수한 착색성(착색력), 높은 분산성, 우수한 내후성, 높은 화학적 안정성 등의 특성을 얻을 수 있다.
그러한 산화티탄은, 구체적으로는, TiO2(산화티탄(Ⅳ), 이산화티탄)이다.
산화티탄의 결정 구조는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 루틸, 브루카이트(판티탄석), 아나타제(예추석) 등이며, 바람직하게는, 루틸이다.
또한, 산화티탄의 결정계는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 정방정계, 사방정계 등이며, 바람직하게는, 정방정계이다.
산화티탄의 결정 구조 및 결정계가, 루틸 및 정방정계이면, 반사 수지층(4)이 장기간 고온에 노출되는 경우에도, 광(구체적으로는, 가시광, 특히, 파장 450㎚ 부근의 광)에 대한 반사율이 저하되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
광반사 성분은, 입자 형상이며, 그 형상은 한정되지 않고, 예컨대, 구 형상, 판 형상, 침 형상 등을 들 수 있다. 광반사 성분의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 그 평균 입자 직경)는, 예컨대, 1~1000㎚이다. 최대 길이의 평균치는, 레이저 회절 산란식 입도 분포계를 이용하여 측정된다.
광반사 성분의 배합 비율은, 수지 100질량부에 대하여, 예컨대, 0.5~90질량부, 바람직하게는, 착색성 및 광반사성의 관점으로부터, 1.5~70질량부이다.
또한, 광반사 성분의 배합 비율은, 반사 수지 조성물 100질량부에 대하여, 예컨대, 0.5~90질량부, 광반사율 및 핸들링성의 관점으로부터, 바람직하게는, 1.5~70질량부이다.
상기한 광반사 성분은, 수지 중에 균일하게 분산 혼합된다.
또한, 반사 수지 조성물에는, 충전제를 더 첨가할 수도 있다. 다시 말해, 충전제를, 광반사 성분(구체적으로는, 백색 안료)과 병용할 수 있다.
충전제는, 상기한 백색 안료를 제외하고, 공지의 충전제를 들 수 있고, 구체적으로는, 무기질 충전제를 들 수 있고, 그러한 무기질 충전제로서는, 예컨대, 실리카 분말, 탈크 분말, 알루미나 분말, 질화알루미늄 분말, 질화규소 분말 등을 들 수 있다.
충전제로서, 바람직하게는, 반사 수지층(4)의 선팽창률을 저감하는 관점으로부터, 실리카 분말을 들 수 있다.
실리카 분말로서는, 예컨대, 용해 실리카 분말, 결정 실리카 분말 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 용해 실리카 분말(즉, 석영 유리 분말)을 들 수 있다.
충전제의 형상으로서는, 예컨대, 구 형상, 판 형상, 침 형상 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 우수한 충전성 및 유동성의 관점으로부터, 구 형상을 들 수 있다.
따라서, 실리카 분말로서, 바람직하게는, 구 형상 용해 실리카 분말을 들 수 있다.
충전제의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 평균 입자 직경)는, 예컨대, 5~60㎛, 바람직하게는, 15~45㎛이다. 최대 길이의 평균치는, 레이저 회절 산란식 입도 분포계를 이용하여 측정된다.
충전제의 첨가 비율은, 충전제 및 광반사 성분의 총량이, 예컨대, 수지 100질량부에 대하여, 10~80질량부가 되도록 조정되고, 선팽창률의 저감 및 유동성의 확보의 관점으로부터, 수지 100질량부에 대하여, 바람직하게는, 25~75질량부, 더 바람직하게는, 40~60질량부가 되도록 조정된다.
또한, 충전제의 첨가 비율은, 충전제 및 광반사 성분의 총량이, 광반사율 및 핸들링성의 관점으로부터, 반사 수지 조성물 100질량부에 대하여, 바람직하게는, 1.5~70질량부이다.
반사 수지 조성물은, 상기한 수지와, 광반사 성분과, 필요에 따라 첨가되는 충전제를 배합하여, 균일 혼합하는 것에 의해 조제된다.
또한, 반사 수지 조성물은, B 스테이지 상태로서 조제된다.
이러한 반사 수지 조성물은, 예컨대, 액상 또는 반고형 상태로 형성되어 있고, 그 동점도는, 예컨대, 10~30㎟/s이다.
이와 같이 하여, 발광 소자(3)의 외측면은, 반사 수지층(4)에 의해 봉지되어 있다.
또, 광반도체층(7)의 하측에는, 도 1에 있어서 가상선으로 나타내는 바와 같이, 전극부(8)의 두께에 대응하는 하부 극간(12)이 형성되어 있다.
이 하부 극간(12)에도, 반사 수지층(4)이 충전되고, 또한, 이러한 하부 극간(12)에 있어서, 반사 수지층(4)은, 전극부(8)로부터 노출되는 광반도체층(7)의 하면 및 전극부(8)의 측면에도 밀착한다.
반사 수지층(4)의 두께는, 상기한 발광 소자(3)의 두께(형광체층(5), 광반도체층(7) 및 전극부(8)의 총 두께)와 같고, 구체적으로는, 예컨대, 20~500㎛, 바람직하게는, 50~300㎛이다.
상기한 개별편(9)은, 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 전사 시트(10)를, 복수로 분할하는 것에 의해, 얻을 수 있다.
발광 소자 전사 시트(10)는, 발광 소자(3)(및 반사 수지층(4))를, 다이오드 기판(2)(도 1 참조)에 전사하기 위한 전사 시트이며, 후술하는 바와 같이 분할되는 것에 의해, 복수(예컨대, 3개)의 개별편(9)을 형성한다.
발광 소자 전사 시트(10)는, 기재로서의 이형 기재(14)와, 이형 기재(14)에 지지된 복수(예컨대, 3개)의 발광 소자(3)와, 발광 소자(3)의 측면을 피복하는 반사 수지층(4)을 구비하고 있다.
구체적으로는, 발광 소자 전사 시트(10)에서는, 복수(예컨대, 3개)의 발광 소자(3)가, 이형 기재(14)상에 있어서, 형광체층(5)과 이형 기재(14)가 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 반사 수지층(4)은, 상기한 것처럼, 이형 기재(14)상에 있어서, 전극부(8)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 2(a)에 있어서의 상면)이 노출되도록, 발광 소자(3)를 피복하고 있다.
이들 발광 소자(3) 및 반사 수지층(4)을 지지하는 이형 기재(14)는, 예컨대, 대략 직사각형 형상 이형 시트(이형 필름)이며, 상면 및 하면이 평탄한 형상으로 형성되어 있다.
이형 기재(14)는, 가열에 의해 용이하게 박리할 수 있는 열박리 시트로 형성된다. 열박리 시트는, 지지층(15)과, 지지층(15)의 상면에 적층되는 점착층(16)을 구비하고 있다.
지지층(15)은, 예컨대, 폴리에스테르 등의 내열성 수지로 형성되어 있다.
점착층(16)은, 예컨대, 상온(25℃)에 있어서 점착성을 갖고, 가열시에 점착성이 저감되는(혹은, 점착성을 잃는) 열팽창성 점착제 등으로 형성되어 있다.
상기한 열박리 시트는, 시판품을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 리바알파 시리즈(등록상표, 닛토덴코 제품) 등을 이용할 수 있다.
열박리 시트는, 지지층(15)에 의해, 개별편(9)(발광 소자(3) 및 반사 수지층(4))을, 점착층(16)을 사이에 두고 확실히 지지하면서, 후술하는 바와 같이, 가열에 의한 점착층(16)의 점착성의 저하에 근거하여, 개별편(9)(발광 소자(3) 및 반사 수지층(4))으로부터 박리된다.
또한, 이형 기재(14)는, 예컨대, 폴리올레핀(구체적으로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체(EVA) 등의 비닐 중합체, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 폴리에스테르, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소 수지 등의 수지 재료 등으로 형성되어 있다. 또한, 이형 기재(14)는, 예컨대, 철, 알루미늄, 스텐리스 등의 금속 재료 등으로 형성할 수도 있다.
이형 기재(14)의 두께는, 예컨대, 10~1000㎛이다.
도 3은 도 2에 나타내는 발광 소자 전사 시트(10)의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
다음으로, 상기한 발광 소자 전사 시트(10)를 제조하는 방법에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다.
이 방법에서는, 우선, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 시트(11)를 준비한다.
발광 소자 시트(11)는, 복수(예컨대, 8개)의 발광 소자(3)를 일체적으로 구비하는 발광 소자(3)의 집합체 시트이며, 후술하는 바와 같이, 분할되는 것에 의해 복수(예컨대, 8개)의 발광 소자(3)를 형성한다.
구체적으로는, 발광 소자 시트(11)는, 면 방향으로 긴 시트 형상의 광반도체층(7)(광반도체 시트)과, 그 광반도체층(7)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(a)에 있어서의 하면))에, 각 발광 소자(3)에 대응하도록 접속된 복수의 전극부(8)와, 광반도체층(7)의 두께 방향 다른쪽 측면(표면(도 3(a)에 있어서의 상면))에 적층된 면 방향으로 긴 시트 형상의 형광체층(5)을 구비하고 있다.
이러한 발광 소자 시트(11)는, 예컨대, 우선, 상기한 형광체 조성물을 면 방향으로 긴 시트 형상으로 성형하고, 예컨대, 50~150℃로 가열하여 건조하는 것에 의해 형광체층(5)을 형성하고, 이어서, 형광체층(5)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(a)에 있어서의 하면))에, 공지의 방법에 의해, 면 방향으로 긴 시트 형상의 광반도체층(7)을 적층하고, 그 후, 광반도체층(7)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(a)에 있어서의 하면))에 전극부(8)를 접속하는 것에 의해 얻을 수 있다.
이어서, 이 방법에서는, 도 3(a)에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 발광 소자 시트(11)를 복수로 분할하고, 발광 소자(3), 자세하게는, 전극부(8), 광반도체층(7) 및 형광체층(5)을 구비하는 발광 소자(3)를, 복수(예컨대, 8개) 형성한다.
발광 소자 시트(11)를 분할하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 공지의 방법을 채용할 수 있다.
또, 상기의 분할에 의해 얻어진 복수(예컨대, 8개)의 발광 소자(3)를, 다음 공정(도 3(b)~도 3(d))에 있어서, 상하 방향을 반전시킨다.
이어서, 이 방법에서는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 복수(예컨대, 3개)의 발광 소자(3)를, 이형 기재(14)상에, 발광 소자(3)의 형광체층(5)이 이형 기재(14)와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치한다.
또, 각 발광 소자(3)의 간격은, 특별히 제한되지 않고, 목적 및 용도에 따라 적당히 설정된다.
이어서, 이 방법에서는, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 이형 기재(14)상에 있어서, 반사 수지층(4)을, 발광 소자(3)를 피복하도록 형성한다.
반사 수지층(4)을 형성하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 상기한 반사 수지 조성물을, 예컨대, 인쇄, 디스펜서 등의 도포 방법에 의해, 이형 기재(14)의 위에, 발광 소자(3)를 피복하도록 도포한다.
이어서, 이 방법에서는, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 반사 수지층(4)으로부터 전극부(8)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(d)에 있어서의 상면))이 노출되도록, 공지의 에칭법 등에 의해, 반사 수지층(4)을 일부 제거한다.
자세하게는, 전극부(8)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(d)에 있어서의 상면))과, 반사 수지층(4)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(d)에 있어서의 상면))이 같은 면이 되도록, 반사 수지층(4)을 일부 제거한다.
이에 의해, 이형 기재(14)의 위에 있어서, 발광 소자(3)를 피복함과 아울러, 전극부(8)의 두께 방향 한쪽 측면(이면(도 3(d)에 있어서의 상면))을 노출시키도록, 반사 수지층(4)을 형성하고, 발광 소자 전사 시트(10)를 제조할 수 있다.
이러한 발광 소자 전사 시트(10)의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 소자 전사 시트(10)에서는, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지층(4)을, 발광 소자(3)를 피복하도록 형성한다.
그 때문에, 후술하는 바와 같이, 이러한 발광 소자 전사 시트(10)를 이용하는 발광 다이오드 장치(1)의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 다이오드 장치(1)에서는, 광반도체층(7)으로부터 발광되는 광은, 다른 부재에 의해 흡수되기 전에, 반사 수지층(4)의 광반사 성분에 의해 반사된다. 그 결과, 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이러한 발광 소자 전사 시트(10)를 이용하는 발광 다이오드 장치(1)의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 다이오드 장치(1)에서는, 시트 형상으로 형성된 형광체층을 미리 준비하므로, 형광체층을 얇게, 단시간에, 간편하게 형성할 수 있다. 그 때문에, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 이러한 발광 소자 전사 시트(10)를 이용하는 발광 다이오드 장치(1)의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 다이오드 장치(1)에서는, 반사 수지층(4)에 의해, 광반도체층(7)의 하측의 하부 극간(12)에, 반사 수지층(4)을 양호하게 충전할 수 있다.
또한, 이러한 발광 소자 전사 시트(10)를 이용하는 발광 다이오드 장치(1)의 제조 방법 및 그것에 의해 얻을 수 있는 발광 다이오드 장치(1)에서는, 반사 수지층(4)에 의해, 발광 소자(3)를 봉지할 수 있으므로, 별도로, 봉지 수지 등을 이용하여 발광 소자를 봉지할 필요가 없고, 그 때문에, 비용 및 공정수의 삭감을 도모할 수 있다.
도 4는 도 1에 나타내는 발광 다이오드 장치(1)의 제조 방법을 나타내는 제조 공정도이다.
다음으로, 상기한 발광 소자 전사 시트(10)를 이용하여, 발광 다이오드 장치(1)를 제조하는 방법에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다.
이 방법에서는, 우선, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 상기의 방법(상기의 도 3(a)~도 (d)에 나타내는 방법)에 의해 제조된 발광 소자 전사 시트(10)를 준비한다.
이어서, 이 방법에서는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 전사 시트(10)를, 적어도 1개의 발광 소자(3)(도 4(a)에서는 1개)를 구비하는 개별편(9)으로, 복수(예컨대, 3개)로 분할한다.
이 공정에 있어서, 개별편(9)은, 상기한 것처럼, 발광 소자(3)와, 발광 소자(3)를 봉지하는 반사 수지층(4)을 구비하고 있고, 이형 기재(14)에 지지되어 있다.
이어서, 이 방법에서는, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 단자(6)가 마련된 다이오드 기판(2)을 준비하고, 개별편(9)과, 다이오드 기판(2)을, 두께 방향으로 대향 배치시킨다.
그리고, 발광 소자(3)의 전극부(8)와, 다이오드 기판(2)의 단자(6)를 전기적으로 접속하여, 발광 소자(3)를 다이오드 기판(2)에 플립칩 실장한다(실선 화살표 참조).
또한, 이 공정에 있어서, 반사 수지층(4)의 수지가 열경화성 수지로 이루어지는 경우에는, B 스테이지 상태이기 때문에, 개별편(9)과 다이오드 기판(2)을 두께 방향으로 압착시키고, 이에 의해, 광반도체층(7)의 하측의 하부 극간(12)(가상선 참조)에, 반사 수지층(4)을 충전한다.
그 후, 예컨대, 가열하는 것에 의해, 이형 기재(14)에 있어서의 점착층(16)의 점착성을 저하시켜, 개별편(9)으로부터, 이형 기재(14)를 박리시키는 것에 의해, 발광 소자(3) 및 반사 수지층(4)을, 다이오드 기판(2)에 전사한다(파선 화살표 참조).
또한, 필요에 따라, B 스테이지 상태의 반사 수지층(4)을 가열하여, 경화시킨다.
이에 의해, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 발광 다이오드 장치(1)를 얻을 수 있다.
이러한 발광 다이오드 장치(1) 및 그 제조 방법에서는, 상기의 발광 소자 전사 시트(10)가 이용되고 있기 때문에, 광반도체층(7)으로부터 발광되는 광은, 다른 부재에 의해 흡수되기 전에, 반사 수지층(4)의 광반사 성분에 의해 반사된다. 그 결과, 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이러한 발광 다이오드 장치(1) 및 그 제조 방법에서는, 시트 형상으로 형성된 형광체층을 미리 준비하므로, 형광체층을, 얇게, 단시간에, 간편하게 형성할 수 있다. 그 때문에, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 이러한 발광 다이오드 장치(1) 및 그 제조 방법에서는, 반사 수지층(4)에 의해, 광반도체층(7)의 하측의 하부 극간(12)에, 반사 수지층(4)을 양호하게 충전할 수 있다.
또한, 이러한 발광 다이오드 장치(1) 및 그 제조 방법에서는, 반사 수지층(4)에 의해, 발광 소자(3)를 봉지할 수 있으므로, 별도로, 봉지 수지 등을 이용하여 발광 소자를 봉지할 필요가 없고, 그 때문에, 비용 및 공정수의 삭감을 도모할 수 있다.
실시예
실시예 1(발광 소자 전사 시트의 제조)
완충층(GaN), N형 반도체층(n-GaN), 발광층(InGaN) 및 P형 반도체층(p-GaN : Mg)을 포함하는 광반도체층과, 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하는 전극부를 구비하는, 두께 0.2㎜, 최대 길이 100㎜의 시트 형상으로 연장하는 광반도체층(광반도체 시트)을 준비했다.
이어서, 광반도체층(광반도체 시트)의 표면에, 형광체층을 적층했다.
자세하게는, Y3Al5O12 : Ce로 이루어지는 형광체 입자(구 형상, 평균 입자 직경 8㎛) 26질량부 및 실리콘 수지(부가 반응형 실리콘 레진, 동점도(25℃) 20㎟/s, 아사히화성 바커실리콘사 제품) 74질량부를 배합하여, 균일 교반하는 것에 의해, 형광체 조성물을 조제했다.
이어서, 조제한 형광체 조성물을, 광반도체층의 표면에 인쇄에 의해 도포하여 형광체 피막을 형성한 후, 형광체 피막을, 100℃에서 건조시켜, 형광체층을 형성했다. 이에 의해 발광 소자 시트를 얻었다(도 3(a) 참조).
이어서, 발광 소자 시트를 복수로 분할(다이싱)하고, 전극부, 광반도체층 및 형광체층을 구비하는 발광 소자를, 복수 형성했다(도 3(a) 일점쇄선 참조).
이어서, 복수의 발광 소자를, 상면 및 하면이 평탄 형상으로 형성되고, 불소 수지로 이루어지는 두께 50㎛의 이형 기재상에, 형광체층이 이형 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치했다(도 3(b) 참조).
이어서, 반사 수지 조성물을 조제하고, 이러한 반사 수지 조성물을, 이형 기재상에 인쇄하고, 발광 소자를 피복하는 B 스테이지 상태의 반사 수지층을 형성했다(도 3(c) 참조).
반사 수지 조성물은, 열경화성 실리콘 수지 100질량부 및 구 형상의 평균 입자 직경 300㎚의 산화티탄(TiO2 : 루틸의 정방정계) 입자 20질량부를 균일하게 혼합하는 것에 의해 조제했다.
이어서, 반사 수지층으로부터 전극부의 두께 방향 한쪽 측면이 노출되도록, 반사 수지층을, 에칭에 의해 일부 제거했다(도 3(d) 참조).
그 후, 반사 수지층을 가열에 의해 경화시키는 것에 의해, 발광 소자 전사 시트를 얻었다.
실시예 2
실시예 1에 의해 얻어진 발광 소자 전사 시트(도 4(a) 참조)를, 적어도 1개의 발광 소자를 구비하는 개별편 및 그 개별편을 지지하는 이형 기재로, 복수로 분할했다(도 4(b) 참조).
이어서, 얻어진 개별편과, 두께 1㎜의 다이오드 기판을 두께 방향으로 대향 배치시켜, 발광 소자를 다이오드 기판의 상면에 플립 실장(플립 실장은 플립칩 실장이라고도 불린다)했다(도 4(c) 참조). 또, 다이오드 기판은, 사파이어로 이루어지는 절연 기판과, 그 상면에, 동, 니켈 및 금으로 이루어지는 단자를 포함하는 도체층을 구비하고 있었다.
이에 의해, 발광 다이오드 장치를 얻었다(도 4(d) 참조).
또, 상기 설명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 해당 기술 분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는, 후기의 특허청구범위에 포함되는 것이다.

Claims (4)

  1. 두께 방향 한쪽 측면에 전극부가 접속된 광반도체층과, 상기 광반도체층의 두께 방향 다른쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하는 발광 소자 시트를 준비하는 공정과,
    상기 발광 소자 시트를 복수로 분할하고, 상기 전극부, 상기 광반도체층 및 상기 형광체층을 구비하는 발광 소자를 복수 형성하는 공정과,
    복수의 상기 발광 소자를, 기재상에, 상기 형광체층이 상기 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치하는 공정과,
    상기 기재상에 있어서, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지층을, 상기 발광 소자를 피복하도록 형성하는 공정과,
    상기 반사 수지층으로부터 상기 전극부의 두께 방향 한쪽 측면이 노출되도록, 상기 반사 수지층을 일부 제거하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 전사 시트의 제조 방법.
  2. 두께 방향 한쪽 측면에 전극부가 접속된 광반도체층과, 상기 광반도체층의 두께 방향 다른쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하는 발광 소자 시트를 준비하는 공정과,
    상기 발광 소자 시트를 복수로 분할하고, 상기 전극부, 상기 광반도체층 및 상기 형광체층을 구비하는 발광 소자를 복수 형성하는 공정과,
    복수의 상기 발광 소자를, 기재상에, 상기 형광체층이 상기 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치하는 공정과,
    상기 기재상에 있어서, 광반사 성분을 함유하는 반사 수지층을, 상기 발광 소자를 피복하도록 형성하는 공정과,
    상기 반사 수지층으로부터 상기 전극부의 두께 방향 한쪽 측면이 노출되도록, 상기 반사 수지층을 일부 제거하는 공정을 포함하는 발광 소자 전사 시트의 제조 방법에 의해, 발광 소자 전사 시트를 제조하는 공정과,
    상기 발광 소자 전사 시트를, 적어도 1개의 상기 발광 소자를 구비하는 개별편(個片)으로, 복수로 분할하는 공정과,
    상기 개별편과, 단자가 마련된 베이스 기판을, 두께 방향으로 대향 배치시켜, 상기 전극부와 상기 단자를 전기적으로 접속하여, 상기 발광 소자를 상기 베이스 기판에 플립칩 실장하는 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  3. 기재와,
    광반도체층, 상기 광반도체층의 두께 방향 한쪽 측면에 접속된 전극부 및 상기 광반도체층의 두께 방향 다른쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하고, 상기 기재상에, 상기 형광체층이 상기 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 발광 소자와,
    광반사 성분을 함유하고, 상기 기재상에 있어서, 상기 발광 소자를 피복함과 아울러, 상기 전극부의 두께 방향 한쪽 측면을 노출시키는 반사 수지층
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 전사 시트.
  4. 기재와,
    광반도체층, 상기 광반도체층의 두께 방향 한쪽 측면에 접속된 전극부 및 상기 광반도체층의 두께 방향 다른쪽 측면에 적층된 형광체층을 구비하고, 상기 기재상에, 상기 형광체층이 상기 기재와 대향하도록, 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 발광 소자와,
    광반사 성분을 함유하고, 상기 기재상에 있어서, 상기 발광 소자를 피복함과 아울러, 상기 전극부의 두께 방향 한쪽 측면을 노출시키는 반사 수지층
    을 구비하는 발광 소자 전사 시트가 복수로 분할되어 얻어지는, 적어도 1개의 상기 발광 소자를 구비하는 개별편과, 단자가 마련된 베이스 기판이, 두께 방향으로 대향 배치되고, 상기 전극부와 상기 단자가 전기적으로 접속되어, 상기 발광 소자가 상기 베이스 기판에 플립칩 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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