JP2021108358A - 発光装置及び発光モジュール、並びに、発光装置の製造方法及び発光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示に係る実施形態は、発光面間が狭い発光装置及び発光モジュール、並びに、発光装置の製造方法及び発光モジュールの製造方法を提供することを課題とする。
本開示に係る実施形態の発光モジュールは、発光面間を狭くすることができる。
本開示に係る実施形態の発光装置の製造方法は、発光面間が狭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モジュールの製造方法は、発光面間が狭い発光モジュールを製造することができる。
図1Aは、第1実施形態に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。図1Bは、第1実施形態に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す平面図である。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。図1Eは、第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。図1Fは、第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す底面図である。
[発光装置]
はじめに、発光装置100について説明する。
発光装置100は、発光装置100の光取り出し領域として、上面に複数の発光面を備える。
発光装置100は、サブマウント基板10と、サブマウント基板10上に設けられた発光素子20と、発光素子20上に設けられた光透過性部材30と、サブマウント基板10上で発光素子20の側面を被覆する第1被覆部材50と、を備える素子構造体15と、素子構造体15の側面を被覆して複数の素子構造体15を保持する第2被覆部材60と、を備えている。光透過性部材30の上面は、第2被覆部材60から露出しており、発光装置100が備える複数の発光面を構成している。
発光装置100は、それぞれが発光面を有する複数の素子構造体15が第2被覆部材60で保持されている。第2被覆部材60により、それぞれの素子構造体15を所望の配置で保持することができるため、複数の発光面をより狭い距離で高密度に配置することができる。
発光装置100は、主として、サブマウント基板10と、発光素子20と、保護素子25と、光透過性部材30と、導光部材40と、第1被覆部材50と、第2被覆部材60と、を備えている。
以下、発光装置100の各構成について説明する。
サブマウント基板10としては、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子20から出射される光や外光等を透過しにくい材料を用いることが好ましい。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミックス、PA(ポリアミド)、PPA(ポリフタルアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、又は、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、又は、フェノール樹脂等の樹脂を用いることができる。なかでも放熱性に優れるセラミックスを用いることが好ましい。
例えばサブマウント基板10としては、発光素子20が載置される上面に発光素子20と接続される上面配線2を備え、発光素子20が載置される上面と反対側の下面に外部電源と電気的に接続される外部接続電極3(例えば、アノード電極3a及びカソード電極3b)を備えるものが挙げられる。この場合、上面配線2と外部接続電極3とは、上面及び下面の双方におよぶ、つまりサブマウント基板10を貫通するビア4が形成されていてもよい。これによって、上面配線2と外部接続電極3とが電気的に接続される。
発光装置100において、発光装置100の上面で露出する光透過性部材30間の距離L2は0.2mm以下であることが好ましい。隣接する光透過性部材30間の距離L2が0.2mm以下であれば、例えば、発光装置100を車の配光可変型ヘッドランプ(Adaptive Driving Beam:ADB)の光源に用いる場合、光源を小さくすることができ、ヘッドライトレンズのサイズを小さくすることができる。そのため、光学系においてプライマリーレンズを省略することができる。また、ヘッドライトレンズを通過する光のロスを少なくすることができる。光源をより小さくする観点から、隣接する光透過性部材30間の距離L2は、より好ましくは0.1mm以下、更に好ましくは0.05mm以下である。光透過性部材30間の距離L2は、発光装置100の製造のし易さの観点から、好ましくは0.03mm以上である。
光透過性部材30として樹脂を用いる場合、また蛍光体や拡散材のバインダーとして樹脂を用いる場合、樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
発光素子20の側面を被覆する導光部材40は、光透過性部材30と発光素子20とを接合する接着部材が、発光素子20の側面に濡れ広がることで形成することができる。
導光部材40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40は、例えば、前記した光透過性部材30に用いる樹脂等の透光性接着材料が挙げられる。また、前記した拡散材が含有されていてもよい。これにより、光透過性部材30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。
第1被覆部材50は、断面視で、光透過性部材30側からサブマウント基板10に向かって、部材幅が広がるように、例えば断面視形状が三角形状に形成されている。第1被覆部材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、第1被覆部材50の湾曲形状は、第2被覆部材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。
また第1被覆部材50は、発光素子20の下面を被覆することが好ましい。これにより、発光素子20の下方に進む光が第1被覆部材50に入射するため、発光装置100の光束をより向上させることができる。また、サブマウント基板10と発光素子20との接着力をより高めることができる。
発光装置100は、ここでは一例として、2行2列の行列状に配置された4個の素子構造体15が第2被覆部材60により保持されている。素子構造体15は、それぞれ保護素子25が外側に位置するように配置されている。これにより、4つの光透過性部材30をより狭い間隔で行列状に配置することができる。発光装置は、素子構造体15を3個以下備えるものであってもよく、5個以上備えるものであってもよい。
次に、発光モジュール200について説明する。
発光モジュール200は、既に説明した構成の発光装置100と、発光装置100のサブマウント基板10が対面するように発光装置100が載置されたモジュール基板80と、を備えている。
なお、発光装置100が保護素子25を備えない場合、モジュール基板80側に保護素子25を備える構成とすることが好ましい。また、モジュール基板80は、保護素子25以外の他の電子部品を備える構成としてもよい。
モジュール基板80は、発光装置100を載置する部材であり、発光装置100を電気的に外部と接続する。モジュール基板80は、例えば平面視で略長方形に形成されている。
モジュール基板80の材料としては、例えば、サブマウント基板10に用いる材料として例示したものが挙げられる。
モジュール基板80は、上面に、発光装置100と電気的に接続するための配線を備えている。モジュール基板80の配線の材料としては、例えば、サブマウント基板10の配線に用いる材料として例示したものが挙げられる。また、絶縁性材料と金属部材との複合材料を用いてもよい。
発光モジュール200を駆動すると、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、上方へ進む光が、光透過性部材30を介して発光装置100の上方の外部に取り出される。また、下方へ進む光は、サブマウント基板10で反射され、光透過性部材30を介して発光装置100の外部に取り出される。また、横方向へ進む光は、第1被覆部材50及び/又は第2被覆部材60で反射され、光透過性部材30を介して発光装置100の外部に取り出される。この際、光透過性部材30間を狭く(例えば0.2mm以下)することで、例えば、発光モジュール200を車両用ヘッドライトの光源に用いる場合、光学系の構成を簡単かつ小型なものとすることができる。
図2は、第1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3は、第1実施形態に係る発光モジュールの製造方法のフローチャートである。図4Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、発光素子を載置する工程を示す断面図である。図4Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、光透過性部材を設ける工程を示す断面図である。図4Cは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第1被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図4Dは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、素子構造体を作成する工程を示す断面図である。図4Eは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において、素子構造体を載置する工程を示す断面図である。図4Fは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において、第2被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図4Gは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において、シート部材を除去する工程を示す断面図である。図4Hは、第1実施形態に係る発光モジュールの製造方法において、発光装置を載置する工程を示す断面図である。
はじめに、発光装置100の製造方法の一例について説明する。
発光装置100の製造方法は、サブマウント基板10と、サブマウント基板10上に設けられた発光素子20と、発光素子20上に設けられた光透過性部材30と、発光素子20の側面に設けられた導光部材40と、サブマウント基板10上で発光素子20の側面を被覆する第1被覆部材50と、を備える素子構造体15を複数準備する工程である素子構造体準備工程S101と、素子構造体15のサブマウント基板10がシート部材70に対面するように複数の素子構造体15をシート部材70に載置する工程である素子構造体載置工程S102と、複数の素子構造体15の側面を被覆して複数の素子構造体15を保持する第2被覆部材60をシート部材70上に形成する工程である第2被覆部材形成工程S103と、シート部材70を除去する工程であるシート部材除去工程S104と、を含む。
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。
素子構造体準備工程S101は、サブマウント基板10と、発光素子20と、光透過性部材30と、導光部材40と、第1被覆部材50と、を備える素子構造体15を複数準備する工程である。
この工程S101では、集合基板準備工程S101aと、発光素子載置工程S101bと、光透過性部材設置工程S101cと、導光部材設置工程S101dと、第1被覆部材形成工程S101eと、素子構造体作成工程S101fと、を含む各工程が行われる。
集合基板準備工程S101aは、集合基板11の分割後にサブマウント基板10となるサブマウント領域12を複数含む集合基板11を準備する工程である。
集合基板11は、発光素子20を載置する複数のサブマウント領域12を含む一枚の基板である。図4Aでは、便宜上、2つのサブマウント領域12を含む集合基板11を図示しているが、サブマウント領域12の数は、適宜、調整すればよい。
発光素子載置工程S101bは、複数のサブマウント領域12に発光素子20を載置する工程である。
この工程S101bでは、複数の発光素子20のそれぞれを、複数のサブマウント領域12のそれぞれに載置する。発光素子20は、電極形成面を実装面として、導電性接着材8によりサブマウント領域12に配置される配線上にフリップチップ実装されている。
光透過性部材設置工程S101cは、それぞれの発光素子20上に光透過性部材30を設ける工程である。
この工程S101cでは、例えば、発光素子20の電極形成面と反対側の上面(つまり主たる光取り出し面側)に、所定形状の光透過性部材30を接合する。
発光素子20に光透過性部材30を接合する場合、接着部材を用いずに、直接接合法で接合させてもよい。
導光部材設置工程S101dは、それぞれの発光素子20の側面に導光部材40を設ける工程である。
この工程S101dでは、接着部材の量を調整することで、発光素子20と光透過性部材30との間に設けた接着部材を発光素子20の側面に延在させ、発光素子20の側面に接着部材である導光部材40を形成させる。
このように、導光部材40に発光素子20と光透過性部材30とを接合する接着部材を用いる場合、光透過性部材設置工程と導光部材設置工程とは、同じ工程として行うことができる。
第1被覆部材形成工程S101eは、それぞれの発光素子20の側面を被覆する第1被覆部材50を集合基板11上に形成する工程である。
この工程S101eでは、発光素子20の側面に設けた導光部材40を介してそれぞれの発光素子20の側面を被覆する第1被覆部材50を集合基板11上に形成する。また、第1被覆部材50は、発光素子20と集合基板11との間にも配置されていてもよく、この工程S101eでは、それぞれの発光素子20の下面を被覆するように第1被覆部材50を設けることが好ましい。
素子構造体作成工程S101fは、集合基板11をサブマウント領域12毎に分割して複数の素子構造体15を作成する工程である。
この工程S101fでは、集合基板11の所定位置で分割することにより素子構造体15を個片化して、複数の素子構造体15とする。
発光装置100の製造方法は、個片化された複数の素子構造体15を組み合わせて製造する。つまり、素子構造体15毎に個片化された後に選別工程を行うことができるため、個片化された素子構造体15から所定範囲の発光特性を有するものを選別して、所望の組み合わせで発光装置100を形成することができる。これにより、色バラつきの少ない、所望の発光色の発光装置100を得ることができる。
また、各素子構造体15が第1被覆部材50を備えることにより、例えば光透過性部材30が波長変換部材を含む等、素子構造体15の発光色と発光素子20の発光色とが異なる場合でも、所定範囲の発光特性を有するものを容易に選別することができる。
素子構造体載置工程S102は、素子構造体15のサブマウント基板10がシート部材70に対面するように複数の素子構造体15をシート部材70に載置する工程である。つまり、複数の素子構造体15は、サブマウント基板10の下面(つまり発光素子20が載置される面と反対側の面)がシート部材70の上面と接するように、シート部材70上に載置される。シート部材70は、支持体71上に粘着剤72が設けられている。なお、素子構造体15が下面に外部接続電極3を備える場合は、外部接続電極3がシート部材70の粘着剤72に埋設するように、素子構造体15の下面を粘着剤72に押し込むようにシート部材70上に配置することが好ましい。これにより、後述する第2被覆部材形成工程S103において、外部接続電極3の表面への第2被覆部材60の回り込みを抑制することができる。
シート部材70としては、例えば、耐熱性の樹脂シート、UV硬化シート等、当該分野で公知のものが挙げられる。
第2被覆部材形成工程S103は、複数の素子構造体15の側面を被覆して複数の素子構造体15を保持する第2被覆部材60をシート部材70上に形成する工程である。
この工程S103では、例えば、ポッティングやスプレー等により、シート部材70上に第2被覆部材60を形成する未硬化の樹脂材料を配置する。その後、樹脂材料を硬化させ、第2被覆部材60を形成する。
なお、第2被覆部材60は、金型成形、印刷等によって形成してもよい。
シート部材除去工程S104は、シート部材70を除去する工程である。
この工程S104では、素子構造体15等が載置されたシート部材70を剥がして発光装置100とする。
次に、発光モジュール200の製造方法の一例について説明する。
発光モジュール200の製造方法は、発光装置100の製造方法を用いて発光装置100を準備する工程である発光装置準備工程S11と、発光装置100をサブマウント基板10がモジュール基板80に対面するように載置する工程である発光装置載置工程S12と、を含む。
なお、各部材の材質や配置等については、前記した発光モジュール200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。
発光装置準備工程S11は、前記した発光装置100の製造方法を用いて発光装置100を準備する工程である。
この工程S11では、前記した工程S101〜工程S104を行うことで発光装置100を製造する。
発光装置載置工程S12は、発光装置100のサブマウント基板10がモジュール基板80に対面するように発光装置100を載置する工程である。
この工程S12では、発光装置100をモジュール基板80の上面に載置する。発光装置100は、サブマウント基板10側を実装面として、モジュール基板80の上面に実装されている。
図5Aは、第2実施形態に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す平面図である。図5Bは、図5AのVB−VB線における断面図である。図5Cは、図5AのVC−VC線における断面図である。図5Dは、第2実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
[発光装置]
はじめに、発光装置100Aについて説明する。
発光装置100Aは、素子構造体15の代わりに素子構造体15Aを用いたものである。また、発光装置100Aは、第2被覆部材60の代わりに第2被覆部材60Aを用いたものである。その他の事項については、第1実施形態の発光装置100と同様であり、適宜説明を省略する。
次に、発光モジュール200Aについて説明する。
発光モジュール200Aは、発光装置100Aを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200と同様である。
図6Aは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第1被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図6Bは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、素子構造体を作成する工程を示す断面図である。図6Cは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において、素子構造体を載置する工程を示す断面図である。図6Dは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において、第2被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図6Eは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において、シート部材を除去する工程を示す断面図である。図6Fは、第2実施形態に係る発光モジュールの製造方法において、発光装置を載置する工程を示す断面図である。
はじめに、発光装置100Aの製造方法の一例について説明する。
発光装置100Aの製造方法は、発光装置100の製造方法で説明した工程S101〜工程S104を含む。以下、発光装置100Aの製造方法について、発光装置100の製造方法と異なる事項について説明する。
すなわち、発光装置100Aの製造方法は、第1被覆部材形成工程S101eにおいて、それぞれの発光素子20の側面及びそれぞれの光透過性部材30の側面を被覆する第1被覆部材50を集合基板11上に形成する。第1被覆部材50は、光透過性部材30の側面を被覆し、かつ、硬化後の体積を小さくするため、樹脂材料に、デカン、ドデカン等の沸点の高い有機溶剤を混合している。この工程S101eでは、有機溶剤が樹脂材料を硬化させる際に蒸発することで第1被覆部材50の上面のひけを生じ易くしている。これにより、隣接する光透過性部材30間等において、第1被覆部材50は光透過性部材30の側面を被覆し、かつ、第1被覆部材50の上面が断面視で凹状に形成され易くなる。
発光装置100Aの製造方法は、第2被覆部材形成工程S103において、それぞれの素子構造体15Aの側面を被覆する第2被覆部材60をシート部材70上に形成する。この際、第2被覆部材60は第1被覆部材50の上面も被覆する。
次に、発光モジュール200Aの製造方法の一例について説明する。
発光モジュール200Aの製造方法は、前記した発光装置100Aの製造方法を用いて準備した発光装置100Aを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200の製造方法と同様である。
図7Aは、第3実施形態に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す平面図である。図7Bは、図7AのVIIB−VIIB線における断面図である。図7Cは、図7AのVIIC−VIIC線における断面図である。図7Dは、第3実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
[発光装置]
はじめに、発光装置100Bについて説明する。
発光装置100Bは、素子構造体15Aの代わりに素子構造体15Bを用いたものである。その他の事項については、第2実施形態の発光装置100Aと同様であり、適宜説明を省略する。
次に、発光モジュール200Bについて説明する。
発光モジュール200Bは、発光装置100Bを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200と同様である。
図8Aは、第3実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第1被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図8Bは、第3実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、素子構造体を作成する工程を示す断面図である。図8Cは、第3実施形態に係る発光装置の製造方法において、素子構造体を載置する工程を示す断面図である。図8Dは、第3実施形態に係る発光装置の製造方法において、第2被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図8Eは、第3実施形態に係る発光装置の製造方法において、シート部材を除去する工程を示す断面図である。図8Fは、第3実施形態に係る発光モジュールの製造方法において、発光装置を載置する工程を示す断面図である。
はじめに、発光装置100Bの製造方法の一例について説明する。
発光装置100Bの製造方法は、発光装置100の製造方法で説明した工程S101〜工程S104を含む。以下、発光装置100Bの製造方法について、発光装置100Aの製造方法と異なる事項について説明する。発光装置100Bの製造方法は、断面視で、サブマウント基板10の下面から光透過性部材30の上面まで幅が同一である素子構造体15Bを作成することが発光装置100Aの製造方法と主に異なる。
次に、発光モジュール200Bの製造方法の一例について説明する。
発光モジュール200Bの製造方法は、前記した発光装置100Bの製造方法を用いて準備した発光装置100Bを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200の製造方法と同様である。
図9Aは、第4実施形態に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す平面図である。図9Bは、図9AのIXB−IXB線における断面図である。図9Cは、図9AのIXC−IXC線における断面図である。図9Dは、第4実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
[発光装置]
はじめに、発光装置100Cについて説明する。
発光装置100Cは、素子構造体15の代わりに素子構造体15Cを用いたものである。その他の事項については、第1実施形態の発光装置100と同様であり、適宜説明を省略する。
第3被覆部材90は樹脂材料を用いることが好ましい。第3被覆部材90は、例えば、光反射性を有する白色樹脂により、発光素子20の側面及び光透過性部材30の側面を被覆して形成される。
第3被覆部材90として白色樹脂、第2被覆部材60Aとして黒色又は灰色樹脂を用いることが好ましい。
溝部95は、第3被覆部材90の上面側から、第3被覆部材90の厚み方向に、第3被覆部材90の厚みの1/3以上の深さで形成することが好ましい。溝部95の深さは第3被覆部材90の厚みの1/3以上の深さであれば、見切り性が確保できると共に、第2被覆部材60Aの溝部95への流動が容易となる。なお、溝部95の深さは、発光装置100Cの強度を確保する観点から、また溝部形成時の他の部材への機械的損傷等を考慮して、第3被覆部材90の厚みの4/5以下が好ましい。また、溝部95は、断面視で三角形状に形成されているが、溝部95の断面視形状は任意の形状が選択できる。例えば、四角形状や、底面が湾曲した形状等であってもよい。
発光装置100Cは、断面視で、サブマウント基板10の下面から光透過性部材30の上面まで、素子構造体15Cの幅が略同じである。また、発光装置100Cは、断面視で、サブマウント基板10の幅と第3被覆部材90の外縁の幅が略同じである。これにより、素子構造体15C間における第2被覆部材60Aの幅を素子構造体15Cの下面から上面まで略同じとなるように形成することができる。
次に、発光モジュール200Cについて説明する。
発光モジュール200Cは、発光装置100Cを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200と同様である。
図10は、第4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11Aは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第1被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図11Bは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第3被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図11Cは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、素子構造体を作成する工程を示す断面図である。図11Dは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法において、素子構造体を載置する工程を示す断面図である。図11Eは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第2被覆部材を形成する工程を示す断面図である。図11Fは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法において、シート部材を除去する工程を示す断面図である。図11Gは、第4実施形態に係る発光モジュールの製造方法において、発光装置を載置する工程を示す断面図である。図11Hは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、溝部を形成する工程を示す平面図である。図11Iは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、素子構造体を作成する工程を示す平面図である。図11Jは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法において、素子構造体を載置する工程を示す平面図である。図11Kは、第4実施形態に係る発光装置の製造方法の素子構造体準備工程において、第2被覆部材を形成する工程を示す平面図である。
はじめに、発光装置100Cの製造方法の一例について説明する。
発光装置100Cの製造方法は、サブマウント基板10と、サブマウント基板10上に設けられた発光素子20と、発光素子20上に設けられた光透過性部材30と、発光素子20の側面に設けられた導光部材40と、サブマウント基板10上で発光素子20の側面を被覆する第1被覆部材50と、発光素子20の側面及び光透過性部材30の側面を被覆する第3被覆部材90と、を備える素子構造体15Cを複数準備する工程である素子構造体準備工程S201と、素子構造体15Cのサブマウント基板10がシート部材70に対面するように複数の素子構造体15Cをシート部材70に載置する工程である素子構造体載置工程S202と、複数の素子構造体15Cの側面を被覆して複数の素子構造体15Cを保持する第2被覆部材60をシート部材70上に形成する工程である第2被覆部材形成工程S203と、シート部材70を除去する工程であるシート部材除去工程S204と、を含む。
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100C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。
第3被覆部材形成工程S201fは、それぞれの発光素子20の側面及びそれぞれの光透過性部材30の側面を被覆する第3被覆部材90を集合基板11上に形成する工程である。
この工程S201fでは、発光素子20の側面に設けた導光部材40を介してそれぞれの発光素子20の側面を被覆すると共に、それぞれの光透過性部材30の側面を被覆する第1被覆部材50を集合基板11上に形成する。
この工程S101fでは、発光素子20の側面及び光透過性部材30の側面を被覆し、光透過性部材30の上面が露出するように第3被覆部材90を設ける。なお、第3被覆部材90は、光透過性部材30の上面を被覆するように設けた後、光透過性部材30の上面が露出するように第3被覆部材90の一部を研磨、研削、切削等により除去することで設けてもよい。
溝部形成工程S201gは、平面視で、発光素子20と保護素子25との間において光透過性部材30の側面に沿って第3被覆部材90に溝部95を形成する工程である。
発光装置100Cは保護素子25を備えるため、溝部95がない場合、保護素子25側の光透過性部材30の側面と、第2被覆部材60Aとの距離が長くなる。発光素子20と保護素子25との間に溝部95を形成し、溝部95に第2被覆部材60Aを設けることで、保護素子25側の光透過性部材30の側面と、第2被覆部材60Aとの距離が短くなる。そのため、発光装置100Cの見切り性がより向上する。
ここでは、例えば、平面視で2行4列に光透過性部材30が並べられている。そして、この工程S201gでは、行毎に、発光素子20と保護素子25との間において光透過性部材30の側面に沿って溝部95を形成する。
溝部95は、例えば、ブレードで切り込みを入れたり、マスクを用いて所定位置をエッチングしたりすることで形成することができる。
素子構造体作成工程S201hは、集合基板11をサブマウント領域12毎に分割して複数の素子構造体15Cを作成すること以外は、素子構造体作成工程S101fと同様である。
素子構造体載置工程S202は、素子構造体15Cのサブマウント基板10がシート部材70に対面するように複数の素子構造体15Cをシート部材70に載置すること以外は、素子構造体載置工程S102と同様である。
第2被覆部材形成工程S203は、それぞれの素子構造体15Cの側面を被覆する第2被覆部材60Aをシート部材70上に形成する工程である。
この工程S203は、溝部95に第2被覆部材60Aを形成する工程を含む。溝部95に第2被覆部材60Aを形成する工程では、例えば、ポッティングやスプレー等により、溝部95に第2被覆部材60Aを形成する未硬化の樹脂材料を配置する。その後、樹脂材料を硬化させ、第2被覆部材60Aを形成する。
その他の事項は、第2被覆部材形成工程S103と同様である。
シート部材除去工程S204は、シート部材除去工程S104と同様である。
次に、発光モジュール200Cの製造方法の一例について説明する。
発光モジュール200Cの製造方法は、発光装置準備工程S21と、発光装置載置工程と、を含む。発光装置準備工程S21では、前記した工程S201〜工程S204を行うことで発光装置100Cを製造する。
発光モジュール200Cの製造方法は、前記した発光装置100Cの製造方法を用いて準備した発光装置100Cを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200の製造方法と同様である。
図12Aは、第2実施形態の変形例に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す平面図である。図12Bは、図12AのXIIB−XIIB線における断面図である。図13Aは、第1実施形態の第1変形例に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す平面図である。図13Bは、第1実施形態の第2変形例に係る発光装置を備えた発光モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
発光モジュール200Dは、発光装置100Dと、モジュール基板80と、を備えている。
発光装置100Dは、発光色が異なる4種類の素子構造体16を備えている。発光装置100Dのその他の構成については、発光装置100Aと同様である。
発光装置100Dは、黒色樹脂又は灰色樹脂である第2被覆部材60Aを用いている。そのため、素子構造体16からの光が隣の素子構造体16に入射しないようにすることができ、色ずれの発生を防止することができる。
発光素子の発光色と素子構造体の発光色が同じ場合は、例えば、ガラス板の表面に拡散材を含有する樹脂層を設けた光透過性部材30を用いることで、他の素子構造体と高さを同程度とすることができる。素子構造体16として、発光色の異なる素子構造体を複数組み合わせる場合、各素子構造体の高さを同程度としておくことで、第2被覆部材60Aの光透過性部材30の上面への這い上がりを抑制することができる。各素子構造体において、所望の発光色を得るために必要な蛍光体量が異なる場合や蛍光体の有無による樹脂層の厚みの差は樹脂層を支持するガラス板の厚みで調整することができる。
発光モジュール200Dは、発光装置100Dを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200と同様である。
発光モジュール200Dの製造方法は、前記した発光装置100Dの製造方法を用いて準備した発光装置100Dを用いること以外は第1実施形態の発光モジュール200の製造方法と同様である。
発光モジュール200E及び発光装置100Eは、3つの素子構造体15が三角形の頂点を成すように配置されたものである。その他の構成については、第1実施形態の発光モジュール200及び発光装置100と同様である。
発光モジュール200F及び発光装置100Fは、素子構造体15Dが導光部材を有さないものである。その他の構成については、第1実施形態の発光モジュール200及び発光装置100と同様である。このように、発光装置及び発光モジュールは、導光部材を有していてもよいし、導光部材を有さないものであってもよい。
第3変形例に係る発光装置100Gは、発光素子20の側面及び光透過性部材30の側面を、素子構造体の幅が略同じとなる厚みで被覆する第3被覆部材90を備える。また、第2被覆部材として第2被覆部材60Aを用いている。更に、サブマウント基板10の電極の構成が第1実施形態の発光装置100と異なる。その他の構成については、第1実施形態の発光装置100と同様である。
具体的には、発光装置100の外部接続電極3は、略同じ幅でサブマウント基板10の長手方向に沿って延びる略矩形状の一対の外部接続電極3を備えるのに対し、発光装置100Gの外部接続電極3Aは、サブマウント基板10の長手方向に沿って延びる一対の外部接続電極3A(例えば、アノード電極3Aa及びカソード電極3Ab)のそれぞれが部分的に幅の太さが異なる領域を備えている。発光装置100Gは、サブマウント基板10を小型化するために、外部接続電極3Aをより細長い形状としている。つまり、発光装置100Gは、外部接続電極3Aの幅を細くすることで、素子構造体の小型化に対応することができる。これにより、図1A〜図1Fで示す発光装置100と比較して発光面間の距離を、より近づけることができる。
外部接続電極3Aのカソード電極3Abは、幅が太い太幅部3Ab1と、幅が細い細幅部3Ab2と、これらの間の幅の中間部3Ab3と、を含む。カソード電極3Abの幅は、太幅部3Ab1の幅Wb1、中間部3Ab3の幅Wb3、細幅部3Ab2の幅Wb2の順に大きい。なお、太幅部3Ab1は、カソード電極3Abの側面が幅方向に突出した凸部であり、ここでは、太幅部3Ab1は凸部の側面(平面視で斜めの部分)も含むものである。
また、ビア4は、発光面側からの平面視において発光素子20と重ならない位置に形成されていることが好ましい。これにより、発光素子20をサブマウント基板10に載置する際の実装性が安定する。例えば導電性接着材としてバンプを用いて発光素子20をサブマウント基板10に接合する場合、ビア4直上の上面配線と基体直上の上面配線とでは、配線直下の部材が異なるため、実装時に配線が受ける応力の分散に差が生じ、バンプの接合性に差が生じることがある。
アノード電極3Aaと、カソード電極3Abとは、略同じ面積とすることが好ましい。これにより、発光装置100Gをモジュール基板に実装する際に、導電性接着材を同じ高さで配置することができるので、発光装置100Gの傾斜を抑制することができる。
発光装置100Hは、サブマウント基板10の発光素子20が載置される上面と反対側の下面に放熱端子5を備えている。このため、発光装置100Hは、外部接続電極3Bのサブマウント基板10の長手方向の長さが、発光装置100Gの外部接続電極3Aに比べ、短く形成されている。
外部接続電極3Bのアノード電極3Baは、幅が太い太幅部3Ba1と、幅が細い細幅部3Ba2と、これらの間の幅の中間部3Ba3と、を含む。また、外部接続電極3Bのカソード電極3Bbは、幅が太い太幅部3Bb1と、幅が細い細幅部3Bb2と、これらの間の幅の中間部3Bb3と、を含む。
放熱端子5の材料としては、外部接続電極3に用いる材料として例示したものが挙げられる。放熱端子5は、外部接続電極3Bと絶縁されている。
それぞれの素子構造体における、アノード電極3Baと、カソード電極3Bbと、放熱端子5とは、それぞれ、略同じ面積とすることが好ましい。これにより、発光装置100Hをモジュール基板80Aに実装する際に、導電性接着材を同じ高さで配置することができるので、発光装置100Hの傾斜を抑制することができる。
その他の事項は、発光装置100Gと同様である。
発光装置100Hを載置するモジュール基板80Aは、発光装置100Hと接合される配線の形状及び位置を、外部接続電極3B及び放熱端子5の形状及び位置に合わせた形状としている。具体的には、モジュール基板80Aは、発光装置100Hのアノード電極3Ba及びカソード電極3Bbの形状と略一致するような形状の上面配線6Bを有する。同様に、モジュール基板80Aは、発光装置100Hの放熱端子5の形状と略一致するような形状の放熱端子7を有する。
ここで、モジュール基板80Aは、発光装置100Hの複数の放熱端子5全てを実装できる大きさの放熱パッドを有する。放熱パッドは、放熱パッドの表面の一部を覆うレジスト等の絶縁性の被覆層85によって区画された複数の放熱端子7を備える。つまり、モジュール基板80Aは、被覆層85の開口を発光装置100Hの放熱端子5の形状と略一致するように配置することで複数の放熱端子7を形成している。これにより、放熱性をより向上させることができる。
発光装置100I及び発光装置100Jは、平面視略長方形状の素子構造体を、長方形の長辺同士を接合させて、同じ向きに2つ並べたものである。その他の事項は、第2被覆部材として第2被覆部材60を用いたこと以外、発光装置100G及び発光装置100Hと同様である。また、モジュール基板80Bは、発光装置100Jを実装するものであり、配線の形状及び位置を、外部接続電極3B及び放熱端子5の形状及び位置に合わせている。その他の事項は、モジュール基板80Aと同様である。発光装置100Kは、素子構造体を2つの光透過性部材30同士が向き合うように6つ並べたものである。その他の事項は、第2被覆部材として第2被覆部材60を用いたこと以外、発光装置100Gと同様である。発光装置100Lは、素子構造体を2つの放熱端子5同士が向き合うように6つ並べたものである。その他の事項は、発光装置100Hと同様である。また、モジュール基板80Cは、発光装置100Lを載置するものであり、配線の形状及び位置を、外部接続電極3B及び放熱端子5の形状及び位置に合わせている。その他の事項は、モジュール基板80Aと同様である。
このように、素子構造体の数は2つであってもよく、6つであってもよく、その他の数であってもよい。
以上説明した発光装置及び発光モジュールは、第1被覆部材が発光素子の下面を被覆していてもよいし、発光素子の下面を被覆しないものであってもよい。また、発光装置及び発光モジュールは、第3被覆部材が溝部を有していてもよいし、溝部を有さないものであってもよい。
また、第1被覆部材、第2被覆部材、第3被覆部材、導光部材等の各部材には、所望の発光色、所望の部材表面の色、所望の配光特性等を得るための添加剤として、各種着色剤、フィラー、波長変換部材等を含有させてもよい。
また、サブマウント基板、モジュール基板は、平面視で略正方形であってもよい。サブマウント基板、モジュール基板は、その他の形状であってもよい。
図17Aは、第1実施形態に係る発光装置の他の製造方法のフローチャートである。図17Bは、第4実施形態に係る発光装置の他の製造方法のフローチャートである。
同様に、第4実施形態に係る発光装置の製造方法において、素子構造体載置工程S202を行った後、第2被覆部材形成工程S203を行う前に、粘着剤硬化工程S500を行うこととしてもよい。その他の形態に係る発光装置の製造方法においても、粘着剤硬化工程S500を行うこととしてもよい。
また、素子構造体準備工程は、サブマウント基板10上に複数の発光素子20を載置した後、それぞれの発光素子20上に光透過性部材30を設けるものとした。しかしながら、発光素子20上に光透過性部材30を設けた後、サブマウント基板10上に載置してもよい。また、集合基板11を分割した後、サブマウント基板10上に発光素子20及び光透過性部材30を設けてもよい。
3、3A、3B 外部接続電極
3a、3Aa、3Ba アノード電極
3b、3Ab、3Bb カソード電極
3Aa1、3Ab1 太幅部
3Aa2、3Ab2 細幅部
3Aa3、3Ab3 中間部
3Ba1、3Bb1 太幅部
3Ba2、3Bb2 細幅部
3Ba3、3Bb3 中間部
4 ビア
5 放熱端子
6B 上面配線
6Ba アノード電極側配線
6Bb カソード電極側配線
7 放熱端子
8 導電性接着材
10 サブマウント基板
11 集合基板
12 サブマウント領域
15、15A、15B、15C、15D 素子構造体
16 素子構造体
16a 赤色素子構造体
16b 白色素子構造体
16c 緑色素子構造体
16d 青色素子構造体
20 発光素子
25 保護素子
30 光透過性部材
31 透光板
32 透光層
40 導光部材
50 第1被覆部材
60、60A 第2被覆部材
70 シート部材
71 支持体
72 粘着剤
80、80A、80B、80C モジュール基板
85 被覆層
90 第3被覆部材
95 溝部
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I、100J、100K、100L 発光装置
200、200A、200B、200C、200D、200E、200F 発光モジュール
L1 隣接するサブマウント基板間の距離
L2 隣接する光透過性部材間の距離
Wa1 アノード電極の太幅部の幅
Wa2 アノード電極の細幅部の幅
Wa3 アノード電極の中間部の幅
Wb1 カソード電極の太幅部の幅
Wb2 カソード電極の細幅部の幅
Wb3 カソード電極の中間部の幅
Claims (26)
- サブマウント基板と、前記サブマウント基板上に設けられた発光素子と、前記発光素子上に設けられた光透過性部材と、前記サブマウント基板上で前記発光素子の側面を被覆する第1被覆部材と、を備える素子構造体と、
前記素子構造体の側面を被覆して複数の前記素子構造体を保持する第2被覆部材と、を備える発光装置。 - 前記第1被覆部材は、前記発光素子の下面を被覆する請求項1に記載の発光装置。
- 前記第1被覆部材は、前記発光素子の側面及び前記光透過性部材の側面を被覆する請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
- 前記素子構造体は、前記発光素子の側面及び前記光透過性部材の側面を被覆する第3被覆部材を備え、前記第3被覆部材は、前記第1被覆部材を介して前記発光素子の側面を被覆し、前記第2被覆部材は、前記第3被覆部材を介して前記発光素子の側面及び前記光透過性部材の側面を被覆する請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
- 前記サブマウント基板上に設けられた保護素子を備え、
前記発光素子と前記保護素子との間において前記光透過性部材の側面に沿って前記第3被覆部材に溝部を有し、前記溝部に前記第2被覆部材が設けられている請求項4に記載の発光装置。 - 前記第2被覆部材が黒色樹脂又は灰色樹脂である請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第2被覆部材が白色樹脂である請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記光透過性部材は、透光板と前記透光板の表面に設けられた樹脂層と、を含む請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の発光装置。
- 複数の前記素子構造体は、発光色が異なる2種類以上の素子構造体を備える請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記サブマウント基板は、前記発光素子が載置される上面に配置される上面配線と、前記上面と反対側の下面に配置される一対の外部接続電極と、前記上面配線と前記外部接続電極とを接続するビアとを備え、
一対の前記外部接続電極のそれぞれは、幅が太い太幅部と、幅が細い細幅部と、これらの間の幅の中間部とを含み、前記太幅部は前記ビアの直下に配置されている請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記サブマウント基板は、前記発光素子が載置される上面と反対側の下面に放熱端子を備える請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の発光装置。
- 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と、
前記サブマウント基板が対面するように前記発光装置が載置されたモジュール基板と、を備える発光モジュール。 - サブマウント基板と、前記サブマウント基板上に設けられた発光素子と、前記発光素子上に設けられた光透過性部材と、前記サブマウント基板上で前記発光素子の側面を被覆する第1被覆部材と、を備える素子構造体を複数準備する工程と、
前記素子構造体の前記サブマウント基板がシート部材に対面するように複数の前記素子構造体を前記シート部材に載置する工程と、
複数の前記素子構造体の側面を被覆して複数の前記素子構造体を保持する第2被覆部材を前記シート部材上に形成する工程と、を含む発光装置の製造方法。 - 前記素子構造体を複数準備する工程は、前記第1被覆部材が前記発光素子の下面を被覆する前記素子構造体を複数準備する工程である請求項13に記載の発光装置の製造方法。
- 前記素子構造体を複数準備する工程は、前記第1被覆部材が前記発光素子の側面及び前記光透過性部材の側面を被覆する前記素子構造体を複数準備する工程である請求項13又は請求項14に記載の発光装置の製造方法。
- 前記素子構造体を複数準備する工程は、前記発光素子の側面及び前記光透過性部材の側面を被覆する第3被覆部材を備え、前記第3被覆部材が前記第1被覆部材を介して前記発光素子の側面を被覆し、前記第2被覆部材が前記第3被覆部材を介して前記発光素子の側面及び前記光透過性部材の側面を被覆する前記素子構造体を複数準備する工程である請求項13又は請求項14に記載の発光装置の製造方法。
- 前記素子構造体を複数準備する工程は、
集合基板の分割後に前記サブマウント基板となるサブマウント領域を複数含む前記集合基板を準備する工程と、
複数の前記サブマウント領域に前記発光素子を載置する工程と、
それぞれの前記発光素子上に光透過性部材を設ける工程と、
それぞれの前記発光素子の側面を被覆する前記第1被覆部材を前記集合基板上に形成する工程と、
前記集合基板を前記サブマウント領域毎に分割して複数の前記素子構造体を作成する工程と、を含む請求項13乃至請求項15のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記素子構造体を複数準備する工程は、
集合基板の分割後に前記サブマウント基板となるサブマウント領域を複数含む前記集合基板を準備する工程と、
複数の前記サブマウント領域に前記発光素子を載置する工程と、
それぞれの前記発光素子上に光透過性部材を設ける工程と、
それぞれの前記発光素子の側面を被覆する前記第1被覆部材を前記集合基板上に形成する工程と、
それぞれの前記発光素子の側面及びそれぞれの前記光透過性部材の側面を被覆する第3被覆部材を前記集合基板上に形成する工程と、
前記集合基板を前記サブマウント領域毎に分割して複数の前記素子構造体を作成する工程と、を含む請求項16に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を載置する工程は、複数の前記サブマウント領域に保護素子を載置する工程を含み、
前記第3被覆部材を前記集合基板上に形成した後、前記集合基板を分割する前に、平面視で、前記発光素子と前記保護素子との間において前記光透過性部材の側面に沿って前記第3被覆部材に溝部を形成する工程を含み、
前記第2被覆部材を前記シート部材上に形成する工程は、前記溝部に前記第2被覆部材を形成する工程を含む請求項18に記載の発光装置の製造方法。 - 前記シート部材を除去する工程を更に含む請求項13乃至請求項19のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第2被覆部材が黒色樹脂又は灰色樹脂である請求項13乃至請求項20のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第2被覆部材が白色樹脂である請求項13乃至請求項20のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記光透過性部材は、透光板と前記透光板の表面に設けられた樹脂層と、を含む請求項13乃至請求項22のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記素子構造体を複数準備する工程は、発光色が異なる2種類以上の素子構造体を複数準備する工程であり、
前記素子構造体を前記シート部材に載置する工程は、発光色が異なる2種類以上の前記素子構造体を組み合わせて前記シート部材に載置する工程である請求項13乃至請求項23のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を載置する工程の後、前記第2被覆部材を形成する工程の前に、前記シート部材の粘着性樹脂を硬化する工程を含む請求項13乃至請求項24のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 請求項13乃至請求項25のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法を用いて発光装置を準備する工程と、
前記発光装置を前記サブマウント基板がモジュール基板に対面するように載置する工程と、を含む発光モジュールの製造方法。
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