JP2018157180A - 樹脂成形体及び発光装置の製造方法並びに発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の用途に高度に対応する形状のレンズ又は高寿命な封止樹脂を有する発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】搭載基板１１上に発光素子１２を搭載する工程と、発光素子を埋設するように搭載基板上に熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する工程と、熱硬化性樹脂にプラズマ照射又は赤外線照射を行い、熱硬化性樹脂の表面部分１３Ｐ１のみを硬化させる工程と、表面部分が硬化された熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ、樹脂成形体を形成する工程と、を含む。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、例えば発光ダイオードなどの発光素子及び当該発光素子を封止する樹脂成形体を含む発光装置、並びに樹脂成形体及び発光装置の製造方法に関する。

従来から、発光素子及び当該発光素子を封止する樹脂体を含む発光装置が知られている。例えば、当該樹脂体は、発光素子からの放出光を集光、拡散又は導光するレンズとして作用する。特許文献１には、樹脂型の凹部にＬＥＤチップが実装された基板を圧着させ、これを加熱することで樹脂を硬化させる工程を含む光半導体装置の製造方法が開示されている。

特開2013-105817号公報

例えば、封止樹脂を発光装置のレンズとして用いる場合、樹脂材料がレンズ形状に成形される。また、発光装置に限らず、導光材料などの光学素子を樹脂によって形成する場合など、樹脂材料は、種々の形状に成形されることができる。ここで、樹脂を成形する際には、高い自由度でかつ単純な工程で所望の形状の樹脂成形体を作製できることが好ましい。また、封止樹脂によるレンズを有する発光装置は、集光用途や拡散用途、導光用途など種々の用途に対応する形状のレンズを有することが好ましい。

また、レンズなどの集光用途として用いる場合のみならず、封止樹脂は、長時間に亘ってその封止機能が低下しないこと、また、これによって、長時間に亘って装置の機能（例えば出荷時の発光装置の光学特性）を保持し続けることが好ましい。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、種々の形状の樹脂成形体を容易に作製することが可能な樹脂成形体の製造方法を提供することを目的としている。また、本発明は、種々の用途に高度に対応する形状のレンズを有する発光装置及びその製造方法を提供することを目的としている。また、本発明は、封止樹脂の劣化が抑制され、高品質かつ高寿命な発光装置を提供することを目的としている。

本発明による発光装置の製造方法は、搭載基板上に発光素子を搭載する工程と、発光素子を埋設するように搭載基板上に熱硬化性樹脂を塗布する工程と、熱硬化性樹脂にプラズマ照射又は赤外線照射を行い、熱硬化性樹脂の表面部分のみを硬化させる工程と、表面部分が硬化された熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ、樹脂成形体を形成する工程と、を含むことを特徴としている。

また、本発明による樹脂成形体の製造方法は、基板上に熱硬化性樹脂を塗布する工程と、熱硬化性樹脂にプラズマ照射又は赤外線照射を行い、熱硬化性樹脂の表面部分のみを硬化させる工程と、表面部分が硬化された熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程と、を含むことを特徴としている。

また、本発明による発光装置は、搭載基板と、搭載基板上に搭載された発光素子と、発光素子を埋設するように搭載基板上に形成された熱硬化性樹脂からなり、互いに異なる硬度の表面領域及び内部領域を有するレンズと、を有することを特徴としている。

また、本発明による発光装置は、搭載基板と、搭載基板上に形成された発光素子と、発光素子を埋設するように搭載基板上に形成された樹脂成形体からなり、互いに異なる硬度の表面領域及び内部領域を有し、表面領域の外部露出面に複数の凹凸を含む波状構造を有する封止樹脂と、を有することを特徴としている。

実施例１に係る発光装置の断面図である。 実施例１に係る発光装置の上面図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施例１に係る発光装置におけるレンズの表面の拡大断面図である。 実施例１の変形例１に係る発光装置の断面図である。 実施例１の変形例２に係る発光装置の断面図である。 実施例２に係る発光装置の断面図である。 実施例２に係る発光装置の上面図である。 実施例２の変形例１に係る発光装置の断面図である。 実施例２の変形例２に係る発光装置の断面図である。 実施例３に係る発光装置の断面図である。 実施例４に係る発光装置の断面図である。 実施例４に係る発光装置の上面図である。 実施例５に係る発光装置の断面図である。 実施例５に係る発光装置の上面図である。 実施例５に係る発光装置における封止樹脂の上面の画像である。 実施例５に係る発光装置の光学特性を示す図である。 比較例に係る発光装置の光学特性を示す図である。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１Ａは、実施例１に係る発光装置１０の断面図である。また、図１Ｂは、発光装置１０の模式的な上面図である。なお、図１Ａは、図１ＢのＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１Ａ及び図１Ｂを用いて、発光装置１０の構成について説明する。発光装置１０は、搭載基板１１と、搭載基板１１上に搭載された発光素子１２と、発光素子１２を埋設して封止する樹脂成形体からなるレンズ１３とを有する。

例えば、搭載基板１１は、発光素子１２への給電用の金属配線（図示せず）が設けられた搭載面（実装面）を有する。発光素子１２は、当該搭載面上に固定され、例えばワイヤボンディングなどによって当該配線に接続されている。

発光素子１２は、例えば、発光ダイオードなどの半導体発光素子である。本実施例においては、搭載基板１１に面する表面（下面）以外の発光素子１２の表面、例えば発光素子１２の上面及び側面は、発光素子１２の光取り出し面として機能する。

レンズ１３は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂などの高分子材料からなる熱硬化性樹脂からなる。また、レンズ１３は、熱硬化性樹脂が成形されて硬化された樹脂成形体からなる。レンズ１３は、発光素子１２からの放出光に対して透光性を有する。本実施例においては、レンズ１３は透明である。

レンズ１３は、発光素子１２から放出された光を集光、拡散又は導光するレンズとして機能する。例えば、本実施例においては、レンズ１３は、半球状の表面形状を有し、発光素子１２からの放出光を拡散させる光拡散レンズとして機能する。

また、図１Ａに示すように、レンズ１３は、互いに硬度が異なる表面領域１３Ａ及び内部領域１３Ｂを有する。本実施例においては、表面領域１３Ａは、内部領域１３Ｂよりも高い硬度を有する。表面領域１３Ａは、レンズ１３の最表面を構成する領域である。内部領域１３Ｂは、レンズ１３における表面領域１３Ａの内部に設けられた領域である。本実施例においては、内部領域１３Ｂが発光素子１２を埋設して発光素子１２を封止している。表面領域１３Ａは、内部領域１３Ｂを覆うように設けられている。

また、本実施例においては、図１Ｂに示すように、搭載基板１１は、その発光素子１２の搭載面が矩形の形状を有する。また、発光素子１２は、矩形の上面形状を有する。また、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、レンズ１３は、搭載基板１１上に形成された円柱形状のベース部ＢＳと、ベース部ＢＳ上に形成された半球状のレンズ部ＬＺとを有する。また、ベース部ＢＳ及びレンズ部ＬＺは一体的に形成されている。

図２Ａ〜図２Ｄは、それぞれ発光装置１０の製造工程を示す模式的な断面図である。図２Ａ〜図２Ｄを用いて発光装置１０の製造方法について説明する。

［発光素子１２の搭載］
図２Ａは、発光素子１２が搭載された搭載基板１１を示す図である。まず、搭載基板１１上に発光素子１２を搭載する（工程１）。本実施例においては、配線などが施された搭載基板１１に発光素子１２を接合し、ワイヤボンディングによって発光素子１２と当該配線とを接続した。

［熱硬化性樹脂１３Ｐの塗布］
図２Ｂは、熱硬化性樹脂１３Ｐが塗布された搭載基板１１を示す図である。発光素子１２が搭載された搭載基板１１に対し、発光素子１２を埋設するように搭載基板１１上に熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する（工程２）。本実施例においては、熱硬化性樹脂１３Ｐとしてシリコーン樹脂を用いた。また、発光素子１２上に塗布装置のノズルを配置し、所定量の熱硬化性樹脂１３Ｐをポッティングした。また、本実施例においては、塗布後にレンズ形状を有するように、熱硬化性樹脂１３Ｐの粘度及び塗布量を調節した。

［熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐ１の硬化］
図２Ｃは、表面部分１３Ｐ１が硬化された熱硬化性樹脂１３Ｐを示す図である。熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布した後、熱硬化性樹脂１３Ｐに対してプラズマ照射又は赤外線照射を行う（工程３）。これによって、熱硬化性樹脂１３Ｐにおける表面部分（搭載基板１１に接していない部分）１３Ｐ１のみを硬化させる。

例えば、照射するプラズマとしては、酸素又はアルゴンガスをプラズマ化したものを用いることができる。また、例えば、熱硬化性樹脂１３Ｐとしてシリコーン樹脂を用いる場合、赤外線照射によっても熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐ１のみを硬化させることができる。

本工程によって、熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐ１のみが硬化され、レンズ１３の表面領域１３Ａとなる表面硬化領域が形成される。なお、ここでは、表面部分１３Ｐ１以外の熱硬化性樹脂１３Ｐは未硬化の状態である。しかし、表面部分１３Ｐ１が硬化されることで、熱硬化性樹脂１３Ｐの塗布直後の形状（外形）は、本工程後も維持される。

［熱硬化性樹脂１３Ｐの硬化］
図２Ｄは、熱硬化性樹脂１３Ｐが硬化されることで形成されたレンズ１３を示す図である。表面部分１３Ｐ１が硬化された熱硬化性樹脂１３Ｐを加熱して硬化させる（工程４）。本実施例においては、熱硬化性樹脂１３Ｐを含む搭載基板１１をヒータなどの加熱装置によって１５０℃に加熱した。これによって、熱硬化性樹脂１３Ｐの全体が硬化され、レンズ１３として機能する樹脂成形体が形成される。

本工程後においては、既に硬化された表面部分１３Ｐ１と未硬化の熱硬化性樹脂１３Ｐの内部部分との両方が加熱され、硬化される。そして、熱硬化性樹脂１３Ｐにおける硬化済みの部分である表面部分１３Ｐ１はレンズ１３の表面領域１３Ａとなり、未硬化であった当該内部部分はレンズ１３の内部領域１３Ｂとなる。換言すれば、レンズ１３の表面部分１３Ａは、２段階（工程３及び４）の硬化工程を経て硬化される。一方、レンズ１３の内部領域１３Ｂは、１段階（工程４）の硬化工程を経て硬化される。

このように、発光装置１０の製造方法は、搭載基板１１上の発光素子１２を埋設するように搭載基板１１上に熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する工程（工程２）と、熱硬化性樹脂１３Ｐにプラズマ照射又は赤外線照射を行い、熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐ１のみを硬化させる工程（工程３）と、熱硬化性樹脂１３Ｐを加熱して硬化させ、樹脂成形体を形成する工程（工程４）とを含む。

これによって、熱硬化性樹脂１３Ｐの塗布直後（工程２の直後）の形状が硬化後まで維持される。すなわち、熱硬化性樹脂１３Ｐを所望のレンズ形状となるように塗布しておけば、その形状のレンズ１３を形成することができる。従って、種々の形状となるように熱硬化性樹脂を塗布することで、種々の用途に高度に対応する形状のレンズを容易に形成することができる。

なお、プラズマ処理などによる表面部分１３Ｐ１の硬化工程を省略した場合、所望の形状の樹脂成形体を形成することが困難となる。具体的には、樹脂材料は、加熱時においては、粘度が一旦低下した後に硬化が開始される。従って、硬化前に塗布直後の形状が崩れ、意図しない形状で硬化（成形）されることとなる。

一方、本実施例においては、熱硬化性樹脂１３Ｐの表面を硬化させることで、塗布直後の形状を硬化開始まで維持することができる。従って、所望の形状のレンズ１３を成形することができるのである。また、成形用の金型を用いる必要がないため、低コストで成形を行うことができる。

なお、本実施例においては、上記工程によって発光装置１０を製造する場合について説明した。しかし、発光素子１２の搭載工程は省略されてもよい。すなわち、基板（例えば搭載基板１１などの基板）上に熱硬化性樹脂１３Ｐを所望の形状となるように塗布し（工程２Ａ）、プラズマ処理による表面硬化工程（工程３）、その後の全体硬化工程（工程４）を行うことで、種々の樹脂成形体を容易に製造することができる。すなわち、本発明は、樹脂成形体の製造方法としても実施することができる。

また、上記した工程を経て作製された発光装置１０のレンズ１３（又は樹脂成形体）においては、互いに異なる硬度を有する表面領域１３Ａ及び内部領域１３Ｂを有する。なお、本実施例においては、表面領域１３Ａの方が内部領域１３Ｂよりも高い硬度を有する場合について説明した。しかし、材料及び処理条件によっては、内部領域１３Ａの方が表面領域１３Ａよりも高い硬度を有していてもよい。

すなわち、熱硬化性樹脂１３Ｐを硬化させる工程（工程４）においては、熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐ１を他の部分とは異なる硬度に硬化させる。なお、本願の発明者らは、少なくとも硬度を分析することで、レンズ１３（樹脂成形体）の表面領域１３Ａと内部領域１３Ｂとを区別することができることを確認している。

図３は、レンズ１３の表面領域１３Ａの部分を拡大して示す部分拡大断面図である。なお、図３は、図１Ａの破線で囲まれた部分を拡大して示す図である。図３に示すように、レンズ１３は、複数の微細な凹凸を有する粗面化されたレンズ面１３Ｓを有する。これは、熱硬化性樹脂１３Ｐにプラズマ処理又は赤外線照射を行ったことに起因すると解される。すなわち、熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐ１を硬化させる工程は、熱硬化性樹脂１３Ｐの表面部分１３Ｐに複数の凹凸が形成され、表面部分１３Ｐが粗面化される工程を含む。

発光装置１０においては、レンズ１３が微細な凹凸からなるレンズ面１３Ｓを有することで、レンズ面１３Ｓから光が出射されやすくなる。従って、発光装置１０の光取り出し効率が向上する場合が多い。従って、レンズ１３は、高い輝度で光を集光、拡散又は導光することができる。なお、レンズ面１３Ｓの凹凸は、レンズ１３のレンズ作用には影響を与えない程度の微細なサイズ及び形状を有する。すなわち、レンズ面１３Ｓの凹凸は、発光素子１２からの放出光が不感となるサイズ及び形状を有する。

なお、この微細な凹凸は、レンズ面１３Ｓ（半球面）のみならず、レンズ１３の表面領域１３Ａの全体に形成されている。従って、この微細な凹凸は、発光素子１２から搭載基板１１に水平な方向に向かって放出された光についても高い取り出し効果を示す。従って、発光装置１０は、搭載基板１１上の全ての方向に亘って高い取り出し効率で光を出力することができる。

なお、本実施例においては、レンズ１３が球面状のレンズ部ＬＺを有する場合について説明したが、レンズ１３の形状はこれに限定されない。レンズ１３は、錐状の形状を有していてもよい。レンズ１３は、発光素子１２からの放出光を集光、拡散又は導光するように構成されていればよい。また、レンズ１３が円柱形状のベース部ＢＳを有する場合について説明したが、ベース部ＢＳの形状はこれに限定されない。また、レンズ１３は、ベース部ＢＳを有していなくてもよく、搭載基板１１上にレンズ部ＬＺが形成されていてもよい。

このように、発光装置１０は、搭載基板１１上に搭載された発光素子１２と、発光素子１２を埋設するように搭載基板１１上に形成された樹脂成形体からなり、互いに硬度が異なる表面領域１３Ａ及び内部領域１３Ｂを有するレンズ１３とを有する。また、レンズ１３は、複数の凹凸からなる粗面化されたレンズ面１３Ｓを有する。従って、種々の用途に高度に対応する形状のレンズ１３を有し、高い光取り出し効率を有する発光装置１０を提供することができる。

図４Ａは、実施例１の変形例に係る発光装置１０Ａの断面図である。発光装置１０Ａは、レンズ１４の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。発光装置１０Ａは、尖端形状のレンズ１４を有する。レンズ１４は、レンズ１３と同様に、互いに硬度が異なる表面領域１４Ａ及び内部領域１４Ｂを有する。

本変形例においては、レンズ１４は、搭載基板１１上に形成された円柱状のベース部ＢＳと、ベース部ＢＳ上に形成された円錐形状のレンズ部ＬＺ１とからなる。また、本変形例においては、レンズ１４のレンズ部ＬＺ１は、発光素子１２の放出光の光軸ＡＸとは異なる方向の光軸ＡＸ１を有する。すなわち、発光素子１２の光軸ＡＸとレンズ１４の光軸ＡＸ１とは異なる方向に設けられる。

レンズ１４のレンズ形状は、例えば、熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する際（例えば上記工程２、図２Ｂ参照）において、塗布時のノズルの位置及び移動量などを調節することで、容易に形成することができる。また、レンズ１３と同様に、表面硬化（例えばプラズマ照射）を行った後で全体硬化（例えばヒータによる加熱）を行うことで、塗布時の形状を崩さずに容易に成形することができる。なお、発光素子１２の放出光の光軸ＡＸとは、発光素子１２の発光領域の中心を通って搭載基板１１の搭載面に垂直な方向に延びる直線をいう。

本変形例においては、レンズ１４は、尖端形状を有する。従って、発光素子１２からの放出光を配光制御を容易に行うことができる。例えば、発光装置１０Ａは、出射光を絞りつつ所望の出射方向に出射させることができる。

また、本変形例においては、レンズ１４は、発光素子１２の放出光の光軸ＡＸとは異なる方向の光軸ＡＸ１を有するように形成されている。従って、発光素子１２からの放出光を所定の方向に出射させることに適した構成となる。

図４Ｂは、実施例１の変形例２に係る発光装置１０Ｂの断面図である。発光装置１０Ｂは、レンズ１５の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本変形例においては、発光装置１０Ｂは、錐台形状のベース部ＢＳ１を有するレンズ１５を有する。レンズ１５は、レンズ１３と同様に、互いに異なる硬度の表面領域１５Ａ及び内部領域１５Ｂを有する。

本変形例においては、レンズ１５は、搭載基板１１上に形成され、搭載基板１１に向かってテーパ形状をなす錐台形状のベース部ＢＳ１と、ベース部ＢＳ１上に形成されたレンズ部ＬＺとを有する。本変形例においては、ベース部ＢＳ１は円錐台形状を有し、レンズ部ＬＺは半球形状を有する。

より具体的には、ベース部ＢＳ１は、底面（小面積側の底面）が搭載基板１１に面し、上面（大面積側の底面）がレンズ部ＬＺに面するように錐台形状に形成されている。すなわち、ベース部ＢＳは、搭載基板１１上において逆テーパの形状をなして形成されている。また、レンズ部ＬＺは、ベース部ＢＳ１の当該上面上に半球状に形成されている。

レンズ１５についても、レンズ１３又は１４と同様に、例えば、熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する際に、ノズルの位置及び移動量などを調節することで、容易に形成することができる。

なお、例えばレンズ１５のように、搭載基板１１から離れるに従って搭載基板１１に水平な方向の断面積が大きくなるような形状の場合、金型を用いて成形することが困難となる場合がある。具体的には、抜き勾配や金型の凹凸の関係から、成形できる形状に制約がある場合や、金型の形状及び成形工程が複雑化する場合、成形自体が困難となる場合があるからである。しかし、本変形例のように、加熱前に樹脂表面のみを硬化させて外形を確定させることで、容易に所望の形状に成形することができる。

また、本変形例においては、レンズ１５が搭載基板１１に向かって先細りとなる錐台形状のベース部ＢＳ１を有する。このベース部ＢＳ１の側面は、発光素子１２から放出された光をレンズ部ＬＺに向けて反射させる。従って、光取り出し効率が向上する。

上記した実施例及びその変形例に示すように、例えば金型を用いる場合に困難となる形状のレンズであっても、熱硬化性樹脂の表面部分を硬化させて全体の硬化前に形状を確定させることで、容易にレンズ成形を行うことができる。また、種々の用途に高度に対応する形状のレンズを有する発光装置を提供することができる。

図５Ａは、実施例２に係る発光装置２０の断面図である。また、図５Ｂは、発光装置２０の模式的な上面図である。なお、図５Ａは、図５ＢのＷ−Ｗ線に沿った断面図である。本実施例においては、発光装置２０は、レンズ２１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有している。

レンズ２１は、レンズ１３と同様に、互いに硬度が異なる表面領域２１Ａ及び内部領域２１Ｂを有する。本実施例においては、レンズ２１は、一体的に形成されたベース部ＢＳ及びレンズ部ＬＺ２からなる。ベース部ＢＳは搭載基板１１上に形成され、レンズ部ＬＺ２はベース部ＢＳ上に形成されている。また、レンズ部ＬＺ２は、ベース部ＢＳから搭載基板１１に水平な方向（側方）に突出する突出領域ＰＡを有する。

本実施例においては、ベース部ＢＳは、搭載基板１１上に形成された円柱状の部分である。レンズ部ＬＺ２は、ベース部ＢＳ上に形成された球状の部分である。また、レンズ部ＬＺ２は、ベース部ＢＳの直径よりも大きな直径（搭載基板１１に水平な方向の最大サイズ）でベース部ＢＳ上に形成されている。

レンズ２１は、例えば、実施例１で示した工程と同様に、熱硬化性樹脂１３Ｐを発光素子１２上に塗布する際のノズルの位置及び移動量などを調節することで、容易に形成することができる。

本実施例においては、レンズ部ＬＺ２がベース部ＢＳから突出した突出領域ＰＡを有するように形成されている。これによって、発光装置２０における広角成分の光取り出し効率が向上する。また、当該広角成分における配光制御性が向上する。例えば、広角成分についても所望の輝度及び配光分布を有するように光を拡散させることができる。

図６Ａは、実施例２の変形例１に係る発光装置２０Ａの断面図である。発光装置２０Ａは、レンズ２２の構成を除いては、発光装置２０と同様の構成を有する。レンズ２２は、レンズ２１と同様に、互いに硬度が異なる表面領域２２Ａ及び内部領域２２Ｂを有する。また、レンズ２２は、ベース部ＢＳ１の構成を除いてはレンズ２１と同様の構成を有する。

本変形例においては、レンズ２２は、搭載基板１１に向かってテーパ形状をなす錐台形状のベース部ＢＳ１と、ベース部ＢＳ１上に形成されたレンズ部ＬＺ２とを有する。本変形例においては、ベース部ＢＳ１は、円錐台形状を有する。レンズ部ＬＺ２は、ベース部ＢＳ１の上面（円錐台における大面積側の底面）の直径よりも大きな直径を有するように球状に形成されている。本変形例は、レンズ２１のベース部ＢＳがレンズ１５のベース部ＢＳ１（実施例１の変形例２、図５Ｂ参照）に置き換わった構成に相当する。

本変形例においては、ベース部ＢＳ１は、搭載基板１１に向かってテーパ形状をなす錐台形状を有する。従って、発光素子１２からの放出光がベース部ＢＳ１の側面からレンズ部ＬＺに向かって反射されやすくなる。従って、光取り出し効率が向上する。

図６Ｂは、実施例２の変形例２に係る発光装置２０Ｂの断面図である。発光装置２０Ｂは、レンズ２３の構成を除いては、発光装置２０と同様の構成を有する。レンズ２３は、レンズ部ＬＺ３の構成を除いては、レンズ２１と同様の構成を有する。レンズ２３は、互いに異なる硬度の表面領域２３Ａ及び内部領域２３Ｂを有する。

本変形例においては、レンズ２３は、発光素子１２の放出光の光軸ＡＸとは異なる方向の光軸ＡＸ２を有するレンズ部ＬＺ３を有する。本変形例においては、レンズ部ＬＺ３は、発光素子１２の光軸ＡＸとは異なる方向（光軸ＡＸ２に沿った方向）にベース部ＢＳから突出して延びる円柱状の部分を有する。また当該柱状部の端部には半球状の部分が形成されている。

レンズ２３は、例えば、熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する工程において、塗布中にノズルを搭載基板１１の面内方向に移動させることで形成することができる。

本変形例においては、レンズ２３は、発光素子１２から放出された光を発光素子１２の光軸ＡＸから傾斜した方向に向けて出力する導光レンズとして機能する。レンズ２３のように、ある程度複雑な形状のレンズを成形する際にも、樹脂材料の粘度調整や塗布装置の制御を行うだけで、容易に成形を行うことができる。また、発光装置２０Ｃは、高い光取り出し効率を有する導光レンズを有する発光装置となる。

本実施例及びその変形例に示すように、例えば金型を用いる場合に困難となる形状のレンズであっても、熱硬化性樹脂の表面部分を硬化させて全体の硬化前に形状を確定させることで、容易に成形することができる。また、種々の用途に高度に対応する形状のレンズを有する発光装置を提供することができる。

図７は、実施例３に係る発光装置３０の断面図である。発光装置３０は、レンズ３１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。レンズ３１は、レンズ１３と同様に、互いに硬度が異なる表面領域３１Ａ及び内部領域３１Ｂを有する。

レンズ３１は、発光素子１２に対して複数（本実施例においては２つ）のレンズ部ＬＺを有する。本実施例においては、レンズ３１は、発光素子１２の光取り出し面上に一体的に形成された２つの球状部をレンズ部ＬＺとして有する。

レンズ３１は、例えば、熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する工程（工程２）において、発光素子１２上においてノズルの位置を変えて２回に分けて塗布を行うことで形成することができる。

発光装置３０においては、発光素子１２からの放出光は、２つのレンズ部ＬＺの各々によって異なる方向に向かって取り出される。すなわち、レンズ３１は、発光素子１２からの放出光を複数の取り出し光に分離する構成を有する。従って、発光装置３０は、複数の発光素子１２からの放出光を複数の出力先に出力する用途に適した構成を有する。

このように、発光装置３０は、複数のレンズ部ＬＺ（拡散部、集光部又は導光部）を有するレンズ３１を有する。従って、種々の用途に高度に対応する形状のレンズ３１を有する発光装置３０を提供することができる。

図８Ａは、実施例４に係る発光装置４０の断面図である。また、図８Ｂは、発光装置４０の模式的な上面図である。なお、図８Ａは、図８ＢのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。発光装置４０は、発光素子４１及びレンズ４２の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有している。

発光装置４０においては、発光素子４１は、搭載基板１１上に並置された複数（本実施例においては３つ）の発光セグメント４１Ａを有する。例えば、３つの発光セグメント４１Ａは、互いに異なる波長の光（例えば赤色、緑色及び青色）を放出する３つの発光ダイオードをそれぞれ含む。本実施例においては、３つの発光セグメント４１Ａが搭載基板１１上に三角格子状に配置されている。換言すれば、発光セグメント４１Ａの各々は、搭載基板１１上において正三角形の頂点を構成するように配置されている。

また、レンズ４２は、当該複数の発光セグメント４１Ａの各々上に形成されたレンズ部ＬＺを有する。本実施例においては、レンズ４２は、発光セグメント４１Ａの各々上にレンズ部ＬＺとして球状部を有する。また、レンズ４２のレンズ部ＬＺは、一体的に形成されている。なお、レンズ４２は、レンズ１３と同様に、互いに異なる硬度の表面領域４２Ａ及び内部領域４２Ｂを有する。

レンズ４２は、例えば、レンズ３１と同様に、１つの発光セグメント４１Ａの上方にノズルを配置した状態で熱硬化性樹脂１３Ｐを塗布する工程を３回繰り返すことで形成することができる。

発光装置４０においては、発光セグメント４１Ａ毎にそれぞれレンズ部ＬＺが構成されている。１つの発光セグメント４１Ａから放出された光は、１つのレンズ部ＬＺを介して外部に取り出される。発光装置４０は、例えば、光の取り出し方向と、光の取り出しタイミングとを切り替えるような用途に適した構成となる。

なお、本実施例においては、発光セグメント４１Ａの各々が三角格子状に配置された場合について説明したが、発光セグメント４１Ａの配置構成はこれに限定されない。例えば、発光セグメント４１Ａの各々は、一列に整列して直線状に配置されていてもよい。また、レンズ４２のレンズ部ＬＺは、発光セグメント４１Ａの各々の上部（光軸上）に配置されていればよい。

このように、発光装置４０は、搭載基板１１上に並置された複数の発光セグメント４１Ａを有する発光素子４１と、複数の発光セグメント４１Ａの各々上に形成されたレンズ部ＬＺを有するレンズ４２とを有する。従って、種々の用途に高度に対応する形状のレンズ４２を有する発光装置４０を提供することができる。

なお、上記した実施例は、互いに組み合わせることができる。例えば、実施例４に係る発光装置４０のレンズ４２のレンズ部ＬＺのいずれかは、実施例１の変形例１に係る発光装置１０Ａにおけるレンズ部ＬＺ１と同様に、尖端形状を有していてもよい。

図９Ａは、実施例５に係る発光装置５０の断面図である。図９Ｂは、発光装置５０の模式的な上面図である。図９Ａは、図９ＢのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。また、図９Ｃは、発光装置５０における封止樹脂５３の観察画像である。図９Ａ〜図９Ｃを用いて、発光装置５０について説明する。

発光装置５０は、凹部５１Ｒを有する搭載基板５１と、搭載基板５１の凹部５１Ｒ内に搭載された発光素子１２と、搭載基板５１の凹部５１Ｒ内に設けられて発光素子１２を封止する封止樹脂５３と、を有する。本実施例においては、発光素子１２は、実施例１の発光装置１０と同様の構成を有する。

より具体的には、本実施例においては、搭載基板５１は、底面５１Ａ及び側面５１Ｂを有する円錐台形状の凹部５１Ｒを有する。発光素子１２は、搭載基板５１における凹部５１Ｒの底面５１Ａ上に搭載されている。なお、搭載基板５１は、凹部５１Ｒの底面５１Ａ上に、発光素子１２に接続されたパッド電極及び配線（図示せず）を有する。

また、本実施例においては、封止樹脂５３は、搭載基板５１の凹部５１Ｒ内において凹部５１Ｒ内の領域（空間）を充填するように設けられている。また、封止樹脂５３は、互いに異なる硬度を有する表面領域５３Ａ及び内部領域５３Ｂを有する。本実施例においては、封止樹脂５３は、発光装置１０のレンズ１３と同様の樹脂成形体からなる。また、表面領域５３Ａは内部領域５３Ｂよりも高い硬度を有する。

なお、本実施例においては、封止樹脂５３の表面領域５３Ａは、封止樹脂５３のうち、外部雰囲気中に露出する領域である。また、封止樹脂５３の内部領域５３Ｂは、搭載基板５１における凹部５１Ｒの底面５１Ａ及び側面５１Ｂと、封止樹脂５３の表面領域５３Ａとに囲まれた封止樹脂５３の部分である。

また、本実施例においては、封止樹脂５３の表面領域５３Ａは、外部露出面Ｓ１に複数の凹凸Ｐ１を含む波状構造を有する。また、本実施例においては、封止樹脂５３の表面領域５３Ａは、内側領域５３Ｂとの界面Ｓ２に、外部露出面Ｓ１の凹凸Ｐ１を反映する複数の凹凸Ｐ２を含む波状構造を有する。本実施例においては、封止樹脂５３の表面領域５３Ａは、全体として波状構造層を形成している。

例えば、発光装置５０は、凹部５１Ｒを有する搭載基板５１の凹部５１Ｒ内に発光素子１２を搭載すること、熱硬化性樹脂を搭載基板５１の凹部５１Ｒ内に塗布することを除いては、発光装置１０と同様の工程を経て作製することができる。

例えば、本実施例においては、以下に示すような工程によって封止樹脂５３を形成した。まず、発光素子１２が搭載された搭載基板５１の凹部５１Ｒ内に熱硬化性樹脂（熱硬化性樹脂１３Ｐと同様の熱硬化性樹脂）を塗布し、当該凹部５１Ｒ内を当該熱硬化性樹脂で充填する（上記工程２に相当）。続いて、当該熱硬化性樹脂にプラズマ照射を行って表面部分を硬化させる（上記工程３に相当）。これによって表面領域５３Ａの凹凸Ｐ１及びＰ２となる凹凸が形成され、波状の表面硬化層が形成される。

ここで、凹凸Ｐ１及びＰ２が形成されるメカニズムについて説明する。当該プラズマ照射の際には、当該プラズマが照射された部分で樹脂の体積の減少による樹脂の収縮が生じ、波状の凹凸面が形成されていく。また、この樹脂収縮は、プラズマが照射される（プラズマ粒子が到達する）一定の深さの部分までは同様に起きる。

従って、プラズマ照射によって、一定の深さ（厚み）を保持するように、外面及び内面の両方に凹凸（凹凸Ｐ１及びＰ２）が形成された波状の表面硬化層が形成される。また、表面領域５３Ａと内部領域５３Ｂとの界面Ｓ２の凹凸Ｐ２は、表面領域５３Ａの外部露出面Ｓ１の凹凸Ｐ１を反映したような形状及び配置で形成される。

なお、プラズマの照射時間や照射強度などを調節することによって、凹凸の深さやサイズ、また硬化部分の深さなどを調節することができる。例えば、凹凸Ｐ１の深さ及びサイズの一例としては、本実施例においては、外部露出面Ｓ１の算術平均粗さＲａは、約２０μｍ〜７０μｍの範囲内である。

また、その後、例えばヒータを用いて全体を加熱することによって、既に硬化している表面部分を含め、熱硬化性樹脂の全体を硬化させる（上記工程４に相当）。これによって、先に硬化した表面部分が表面領域５３Ａとなり、その内側の部分が内部領域５３Ｂとなる。このようにして、封止樹脂５３を形成することができる。

なお、本実施例においては、熱硬化性樹脂は凹部５１Ｒ内を充填する（発光素子１２を埋設する）ように塗布されればよい。例えば、当該熱硬化性樹脂は、プラズマ照射前には、表面部分がレンズ形状を有していてもよいし、平坦な形状を有していてもよい。

図９Ｃは、発光装置５０の上面の観察画像である。図の左側は、封止樹脂５３における表面領域５３Ａの上面（外部露出面Ｓ１）の全体の観察画像であり、右側はその部分拡大図である。図９Ｃに示すように、表面領域５３Ａに波状の（シワのような）凹凸Ｐ１が形成されていることがわかる。

本実施例においては、封止樹脂５３は、発光素子１２からの放出光に対して透光性を有し、例えば透明である。すなわち、封止樹脂５３は、透光性の樹脂成形体からなる。また、本実施例においては、搭載基板５１は、発光素子１２からの放出光に対して反射性を有し、例えば白色樹脂からなる。

従って、本実施例においては、発光素子１２から放出された光は、その一部が搭載基板５１の凹部５１Ｒの底面５１Ａ及び側面５１Ｂに反射されつつ、封止樹脂５３の表面領域５３Ａから外部に取り出される。換言すれば、封止樹脂５３は、発光装置５０における光取り出し部を構成する。また、封止樹脂５３の表面領域５３Ａは、発光装置５０における光取り出し面として機能する。

なお、封止樹脂５３は、蛍光体粒子を含んでいてもよい。封止樹脂５３が蛍光体粒子を含む場合、封止樹脂５３は、発光素子１２からの放出光に対して波長変換を行う波長変換体として機能する。例えば、封止樹脂５３が蛍光体粒子を含んでいることで、種々の波長の光を取り出すことができる。

図１０Ａは、発光装置５０の光学特性を示す図である。図１０Ａは、発光装置５０における発光素子１２の正面位置を０°としたときの角度毎の光強度を測定し、その測定結果を、当該０°での光強度を１００とした場合の相対強度で示した図である。また、図１０Ｂは、比較例に係る発光装置１００の光学特性を発光装置５０と同様の条件で測定した結果を示す図である。

なお、比較例の発光装置１００として、プラズマ照射を行わずに熱硬化性樹脂の全体をヒータで硬化させて封止樹脂を形成したことを除いては同様の工程を経て作製した発光装置を準備した。発光装置１００においては、封止樹脂の表面は平坦なものであった。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示されているように、発光装置５０は、発光装置１００と同等の光学特性を有していることがわかる。換言すれば、封止樹脂５３が表面領域５３Ａ（光取り出し面）に波状の凹凸Ｐ１を有していても光学特性にはほとんど影響がないことがわかる。

また、本願の発明者は、封止樹脂５３が表面領域５３Ａに凹凸Ｐ１を有することで、発光装置５０の封止樹脂５３の劣化が抑制されることを確認した。具体的には、本願の発明者は、発光装置５０（実施例）と発光装置１００（比較例）とに対し、封止樹脂の状態及び光学特性を調査するための耐久試験を行った。その結果、発光装置５０が発光装置１００に比べて長く封止樹脂の形状を維持していること、及び長く光学特性を維持していることを確認した。

具体的には、まず、封止樹脂が蛍光体を含まない構成の発光装置５０及び１００を準備し、これらを２５０℃に加熱した状態で封止樹脂の形状変化を調査する加熱耐久試験を行った。その結果、発光装置１００では、開始後１５０分で封止樹脂にクラックが発生した。一方、発光装置５０では、開始後１７０分で封止樹脂にクラックが発生した。

同様に、封止樹脂が蛍光体を含む構成の発光装置５０及び１００に対しても同様の加熱耐久試験を行った。その結果、発光装置１００では、２２０分で封止樹脂にクラックが発生した。一方、発光装置５０では、２２０分経過後も封止樹脂にクラックが発生しなかった。

また、発光装置５０及び１００を導通させた状態で封止樹脂の形状変化を調査する試験を行った。その結果、発光装置１００は６６７時間で封止樹脂にクラックが発生した。また、発光装置１００においては、封止樹脂の表面形状が変化していた。一方、発光装置５０では１０００時間経過後も封止樹脂５３にクラックは発生しておらず、また形状変化も発光装置１００に比べて小さなものであった。

なお、光取り出し面として封止樹脂を構成する場合、封止樹脂の変形及びクラックの発生などの使用中の形状変化は、光学特性の変化に直結する。従って、クラックの発生が遅いほど、発光装置の光学特性が変化しないと言え、発光装置としての寿命が長いと言える。本実施例においては、上記したいずれの試験でも、封止樹脂のクラックの発生までの時間が長くなる又は発生しなくなることが確認できた。

なお、封止樹脂の材料である熱硬化性樹脂は、硬化した後も、装置の使用（すなわち熱を受けること）によって徐々に硬度が上がり、最終的には変形又はクラックを起こす。これは、熱を受け続けることで樹脂内部に応力が蓄積されることに起因する。また、樹脂のクラック（割れ）及び変形は、外部に開放されている部分、すなわち封止樹脂５３では表面領域５３Ａで起きやすい。この使用後の樹脂のさらなる硬化及び変形は、封止樹脂の劣化と言える。

本実施例においては、封止樹脂５３の表面領域５３Ａが凹凸Ｐ１を有することで、この表面領域５３Ａが応力を緩和する応力緩和層として機能する。従って、硬化した後（製品の使用開始後）の封止樹脂５３の変形又はクラックの発生が抑制され、その硬化後の形状が長時間維持される。すなわち、封止樹脂５３を有することで、発光装置５０は、劣化しにくい高寿命な発光装置となる。

また、本願の発明者は、発光装置５０及び１００を導通させた状態での光強度の変化を調査する試験を行った。その結果、１０００時間経過後も、発光装置５０は、１０００時間経過後も、開始直後の９７％以上の光強度を有していた。一方、発光装置１００は、１０００時間経過後においては、開始直後の９０％〜９５％の光強度を有していた。従って、封止樹脂５３の劣化が抑制されることで、光強度の低下が抑制されていることが確認できた。すなわち、封止樹脂５３を有することで、発光装置５０は、高品質かつ高寿命な発光装置となる。

なお、本実施例においては、発光装置５０が封止体として封止樹脂５３を有する場合について説明した。しかし、封止樹脂５３は、例えば発光装置１０と同様に、レンズ形状を有していてもよい。例えば、封止樹脂５３がレンズ１３と同様の外形を有する場合であっても、高品質かつ高寿命なレンズを有する発光装置５０となる。

また、本実施例においては、搭載基板５１が凹部５１Ｒを有し、発光素子１２が凹部５１Ｒ内に搭載される場合について説明した。しかし、搭載基板５１は凹部５１Ｒを有していなくてもよい。例えば、搭載基板５１は平板形状を有していてもよく、発光素子１２は搭載基板５１の主面（平坦面）上に搭載されていてもよい。

なお、レンズ機能を有さない封止樹脂の場合、搭載基板５１のように凹部５１Ｒ内に発光素子１２を搭載してその凹部５１Ｒ内を封止用領域として確定しておくことで、例えば金型等を用いることなく容易にかつ安定して封止樹脂５３を形成することができる。

また、本実施例においては、発光装置５０が発光素子１２を有する場合について説明したが、発光素子１２の構成はこれに限定されない。例えば、発光装置５０は、発光装置４０のように、複数の発光セグメント４１Ａを有する発光素子４１を有していてもよい。この場合、封止樹脂５３は、当該発光セグメント４１Ａの全体を一体的に封止していてもよく、また、発光セグメント４１Ａの各々を個別に封止する封止セグメントを有していてもよい。

また、本実施例においては、封止樹脂５３の表面領域５３Ａが外部露出面Ｓ１に凹凸Ｐ１を有し、かつ内部領域５３Ｂとの界面Ｓ２に凹凸Ｐ２を有する場合について説明した。しかし、表面領域５３Ａは、外部露出面Ｓ１に凹凸Ｐ１を含んでいればよい。なお、表面領域５３Ａと内部領域５３Ｂとの界面Ｓ２に凹凸Ｐ２を有することで、表面領域５３Ａによる封止樹脂５３の応力緩和効果が増大又は安定し、高寿命化を図ることができる。

上記したように、本実施例においては、発光装置５０は、搭載基板５１と、搭載基板５１上に搭載された発光素子１２と、発光素子１２を埋設するように搭載基板５１上に形成された樹脂成形体からなり、互いに異なる硬度の表面領域５３Ａ及び内部領域５３Ｂを有し、当該表面領域５３Ａの外部露出面Ｓ１に複数の凹凸Ｐ１を含む波状構造を有する封止樹脂５３と、を有する。従って、封止樹脂５３の劣化が抑制され、高品質かつ高寿命な発光装置５０を提供することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、２０、２０Ａ、２０Ｂ、３０、４０、５０ 発光装置
１１、５１ 搭載基板
１２、４１ 発光素子
１３、１４、１５、２１、２２、２３、３１、４２ レンズ（樹脂成形体）
５３ 封止樹脂
１３Ａ、５３Ａ 表面領域
１３Ｂ、５３Ｂ 内部領域
１３Ｐ 熱硬化性樹脂
１３Ｐ１ 表面部分
ＢＳ、ＢＳ１ ベース部
ＬＺ、ＬＺ１〜ＬＺ３ レンズ部

Claims (16)

1. 搭載基板上に発光素子を搭載する工程と、
   前記発光素子を埋設するように前記搭載基板上に熱硬化性樹脂を塗布する工程と、
   前記熱硬化性樹脂にプラズマ照射又は赤外線照射を行い、前記熱硬化性樹脂の表面部分のみを硬化させる工程と、
   前記表面部分が硬化された前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させ、樹脂成形体を形成する工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
2. 前記熱硬化性樹脂の前記表面部分のみを硬化させる工程は、前記熱硬化性樹脂の前記表面部部分に複数の凹凸が形成されて前記表面部分が粗面化される工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 基板上に熱硬化性樹脂を塗布する工程と、
   前記熱硬化性樹脂にプラズマ照射又は赤外線照射を行い、前記熱硬化性樹脂の表面部分のみを硬化させる工程と、
   前記表面部分が硬化された前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程と、を含むことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
4. 搭載基板と、
   前記搭載基板上に搭載された発光素子と、
   前記発光素子を埋設するように前記搭載基板上に形成された樹脂成形体からなり、互いに異なる硬度の表面領域及び内部領域を有するレンズと、を有することを特徴とする発光装置。
5. 前記レンズは、前記発光素子の放出光の光軸とは異なる方向の光軸を有することを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
6. 前記レンズは、前記搭載基板上に形成され、前記搭載基板に向かってテーパ形状をなす錐台形状のベース部と、前記ベース部上において前記ベース部に一体的に形成されたレンズ部とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の発光装置。
7. 前記レンズは、前記搭載基板上に形成されたベース部と、前記ベース部上において前記ベース部に一体的に形成され、前記ベース部から前記搭載基板に水平な方向に突出する突出領域を有するレンズ部とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の発光装置。
8. 前記ベース部は、前記搭載基板に向かってテーパ形状をなす錐台形状を有することを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 前記レンズ部は、前記発光素子の放出光の光軸とは異なる方向に光軸を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の発光装置。
10. 前記レンズは、前記発光素子上に複数のレンズ部を有することを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１つに記載の発光装置。
11. 前記発光素子は、前記搭載基板上に並置された複数の発光セグメントを有し、
    前記レンズは、前記複数の発光セグメントの各々上に形成されたレンズ部を有することを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか１つに記載の発光装置。
12. 搭載基板と、
    前記搭載基板上に形成された発光素子と、
    前記発光素子を埋設するように前記搭載基板上に形成された樹脂成形体からなり、互いに異なる硬度の表面領域及び内部領域を有し、前記表面領域の外部露出面に複数の凹凸を含む波状構造を有する封止樹脂と、を有することを特徴とする発光装置。
13. 前記封止樹脂は、前記表面領域と前記内部領域との界面に、前記外部露出面の前記複数の凹凸を反映した複数の凹凸を有することを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
14. 前記搭載基板は、凹部を有し、
    前記発光素子は、前記搭載基板の前記凹部の底面上に搭載され、
    前記封止樹脂は、前記搭載基板の前記凹部内を充填するように形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の発光装置。
15. 前記封止樹脂は、レンズ形状を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の発光装置。
16. 前記封止樹脂は、前記発光素子の放出光に対して透光性を有し、
    前記封止樹脂は、蛍光体粒子を含むことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１つに記載の発光装置。