JP6519127B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置の製造方法に関する。
従来、基板に実装された発光素子の上に樹脂からなる封止部材を形成する発光装置が知られている。
例えば、特許文献１には、基板にフリップチップ実装された発光素子を被覆するように封止部材が形成された発光装置が記載されている。この発光装置では、素子封止時に素子と素子搭載基板との間に形成された空隙に気泡が残存することを抑制するため、また、光吸収損失の発生を抑制するために、素子と素子搭載基板との間に反射性材料からなるアンダーフィルが注入されている。
しかしながら、素子を実装した後に、各素子と搭載基板の間にアンダーフィルを注入すると、工程時間が長くなるという問題がある。
本開示は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子に対してアンダーフィルまたは光反射部材の形成を一括して行うことが可能な発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の発光装置の製造方法は、熱可塑性樹脂を有する発光素子を基板に載置する、発光素子載置工程と、前記発光素子載置工程の後、前記発光素子を加熱して前記熱可塑性樹脂を軟化させ、前記基板の表面を前記熱可塑性樹脂で被覆する、基板被覆工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法である。
本開示によれば、複数の発光素子に対してアンダーフィルまたは光反射部材の形成を一括して行うことが可能な発光装置の製造方法を提供することができる。
以下、本開示に係る発光装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として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の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
本実施形態に係る発光装置１００の製造方法は、主として、熱可塑性樹脂１０４を有する発光素子１０２を基板１１０に載置する、発光素子載置工程と、発光素子載置工程の後、発光素子１０２を加熱して熱可塑性樹脂１０４を軟化させ、基板１１０の表面を熱可塑性樹脂１０４で被覆する、基板被覆工程と、を有する。
図１は、本実施形態に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
本実施形態に係る発光装置１００の製造方法は、主として、熱可塑性樹脂１０４を有する発光素子１０２を基板１１０に載置する、発光素子載置工程と、発光素子載置工程の後、発光素子１０２を加熱して熱可塑性樹脂１０４を軟化させ、基板１１０の表面を熱可塑性樹脂１０４で被覆する、基板被覆工程と、を有する。
（発光素子載置工程）
まず、図１（Ａ）に示すように、表面に導電部材１０８を有する基板１１０を準備する。基板１１０は、その上に発光素子１０２が搭載される部材である。図１では平板形状であるが、キャビティーと称されるような凹部等を設けることもできる。なお、ここでは発光装置１つを用いて説明しているが、最終工程で分割するまでは基板１１０は集合体とし、分割することで個々の発光装置とされてもよい。
まず、図１（Ａ）に示すように、表面に導電部材１０８を有する基板１１０を準備する。基板１１０は、その上に発光素子１０２が搭載される部材である。図１では平板形状であるが、キャビティーと称されるような凹部等を設けることもできる。なお、ここでは発光装置１つを用いて説明しているが、最終工程で分割するまでは基板１１０は集合体とし、分割することで個々の発光装置とされてもよい。
（基板）
基板１１０の材料としては、絶縁性材料が好ましく、発光素子１０２から放出される光や外光等が透過しにくい材料が好ましい。また、ある程度の強度を有するものが好ましい。可撓性を有していてもよい。より具体的には、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂が挙げられる。なお、基板１１０の材料に樹脂を用いる場合は、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。樹脂を有する基板の場合、樹脂のみで構成されていてもよいし、例えば、細長いテープ状の銅箔やアルミニウム箔などが絶縁性樹脂などで被覆されることにより構成されていてもよい。
また、後に、発光素子を加熱して熱可塑性樹脂を軟化させる工程を有するため、基板の溶融温度は、用いる熱可塑性樹脂の軟化温度よりも高いことが好ましい。基板の変形を防ぐためである。
基板１１０の材料としては、絶縁性材料が好ましく、発光素子１０２から放出される光や外光等が透過しにくい材料が好ましい。また、ある程度の強度を有するものが好ましい。可撓性を有していてもよい。より具体的には、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂が挙げられる。なお、基板１１０の材料に樹脂を用いる場合は、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。樹脂を有する基板の場合、樹脂のみで構成されていてもよいし、例えば、細長いテープ状の銅箔やアルミニウム箔などが絶縁性樹脂などで被覆されることにより構成されていてもよい。
また、後に、発光素子を加熱して熱可塑性樹脂を軟化させる工程を有するため、基板の溶融温度は、用いる熱可塑性樹脂の軟化温度よりも高いことが好ましい。基板の変形を防ぐためである。
基板１１０の表面に形成される導電部材１０８は、発光素子１０２と電気的に接続し、発光素子１０２に外部からの電流（電力）を供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための電極またはその一部としての役割を担うものである。本実施形態では、導電部材１０８は基板１１０上で離間して、ひとつの発光装置につき、少なくとも一対設けられている。
導電部材１０８の材料は、基板１１０として用いられる材料等によって当該分野で公知のものを適宜選択することができる。例えば、基板１１０の材料としてセラミックを用いる場合は、導電部材１０８の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。
さらにその上に、金属膜を単層または多層で形成してもよい。例えば、銀、銅、金、アルミニウム、ロジウム等を単体又は合金で用いてもよい。熱伝導率等に優れた金を単体で用いることが好ましい。金属膜の膜厚は、０．０５μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましい。多層膜とする場合は、層全体の厚さをこの範囲内とするのが好ましい。
また、例えば、基板１１０の材料としてポリイミド等の樹脂を用いる場合は、導電部材１０８の材料は、銅やアルミニウムなどの金属または合金の単層または積層構造の導電性薄膜を用いることができる。
導電部材１０８の厚みは、例えば８μｍ〜２００μｍとすることができる。この程度の厚みであれば、可撓性の基板とする場合においても、基板１１０の可撓性を損なわない。
なお、導電部材１０８の表面には、図１（Ａ）に示すように、反射層１１７が形成されていてもよい。この反射層１１７は、発光素子１０２の光を反射可能な材料であり、発光素子との接続をとる部分の外側の領域において、導電部材１０８の表面を被覆している。
（反射層１１７）
反射膜は、樹脂、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ＰＰＡ、シリコーン樹脂、ユリア樹脂、セラミックインク等により形成することができる。また、反射層は、発光素子の出射光及び後述する波長変換部材により変換された波長の光を反射する材料によって形成されることが好ましい。従って、上述した樹脂に、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ等のフィラーを含有させることが好ましい。
反射層は、比較的薄い厚みで設けることが好ましく、特に、反射層よりも高い位置に発光素子の上面が位置するように設けることが好ましい。具体的には、被覆膜の膜厚は、５μｍ〜５０μｍ程度が挙げられる。
反射膜は、樹脂、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ＰＰＡ、シリコーン樹脂、ユリア樹脂、セラミックインク等により形成することができる。また、反射層は、発光素子の出射光及び後述する波長変換部材により変換された波長の光を反射する材料によって形成されることが好ましい。従って、上述した樹脂に、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ等のフィラーを含有させることが好ましい。
反射層は、比較的薄い厚みで設けることが好ましく、特に、反射層よりも高い位置に発光素子の上面が位置するように設けることが好ましい。具体的には、被覆膜の膜厚は、５μｍ〜５０μｍ程度が挙げられる。
（発光素子）
本実施の形態においては、発光素子１０２として発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色(波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光)や緑色（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）の発光素子を用いる場合には、ＺｎＳｅや窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ―ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、窒化物半導体を積層させるための絶縁基板としては、サファイアやスピネルが好適に用いられる。
本実施の形態においては、発光素子１０２として発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色(波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光)や緑色（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）の発光素子を用いる場合には、ＺｎＳｅや窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ―ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、窒化物半導体を積層させるための絶縁基板としては、サファイアやスピネルが好適に用いられる。
例えば、発光素子１０２は、成長用の絶縁基板の上に半導体層が積層されて形成されてなる。この半導体層は、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層が順に積層されており、ｎ型半導体層側にｎ側電極が形成されており、ｐ型半導体層側にはｐ側電極が形成されている。発光素子１０２は、絶縁基板を上にした状態で、一対の電極１０３（ｎ側電極およびｐ側電極）が一対の導電部材１０８に跨るように、接合部材１０６を介して載置されている。なお、発光素子１０２は単数個であっても、複数個用いていてもよい。発光素子をワイヤレスとすることにより、ワイヤによる光吸収が防止され、発光した光を効率よく取り出すことができる。
接合部材１０６は、発光素子１０２の、半導体側に形成された電極１０３と導電部材１０８とを電気的に接続するものであり、また、発光素子１０２を基板１１０に接着させる部材である。この接合部材１０６には導電性の部材を用いる。具体的な材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの導電性ペースト、Ａｕ含有合金、Ａｇ含有合金、Ｐｄ含有合金、Ｉｎ含有合金、Ｐｂ−Ｐｄ含有合金、Ａｕ−Ｇａ含有合金、Ａｕ−Ｓｎ含有合金等の半田材料、Ｓｎ含有合金、Ａｕ−Ｇｅ含有合金、Ａｕ−Ｓｉ含有合金、Ａｌ含有合金、Ｃｕ−Ｉｎ含有合金、金属とフラックスの混合物、異方性導電樹脂等を挙げることができる。
また、接合部材１０６としては、液状、ペースト状、固体状（シート状、ブロック状、粉末状）のものを用いることができ、組成や基体１０の形状等に応じて、適宜選択することができる。また、これらの接合部材１０６は、単一部材で形成してもよく、あるいは、数種のものを組み合わせて用いてもよい。
図１（Ａ）に示すように、発光素子１０２は熱可塑性樹脂１０４を有している。熱可塑性樹脂１０４は、少なくとも発光素子１０２の光取り出し面となる面及び発光素子１０２の電極１０３の一部を露出するように設けられていればよい。好ましくは、発光素子１０２の側面及び／または下面に接して形成される。
熱可塑性樹脂１０４は、後にアンダーフィルとして基板１１０と発光素子１０２との間を埋める部材となるため、発光素子からの光を反射可能な反射部材を含有していることが好ましい。
熱可塑性樹脂１０４は、後にアンダーフィルとして基板１１０と発光素子１０２との間を埋める部材となるため、発光素子からの光を反射可能な反射部材を含有していることが好ましい。
光反射部材としては、白色のフィラーであることが好ましく、また、主として無機化合物を用いることが好ましい。ここでの白色とは、フィラー自体が透明であった場合でも、フィラーの周りの材料と屈折率差がある場合に散乱で白色に見えるものも含む。
具体的には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ２Ｏ３等の酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ等の窒化物、ＭｇＦ２等のフッ化物が挙げられ、これらの材料の１種類以上を含むことが好ましい。これらは、単独で用いても良いし、または、混合して用いてもよい。あるいは、積層させてもよい。フィラーとしては、粒径が１ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲のものを用いることが好ましい。さらに好ましくは１００ｎｍ〜５μｍである。これにより、光を良好に散乱させることができる。また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよい。
具体的には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ２Ｏ３等の酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ等の窒化物、ＭｇＦ２等のフッ化物が挙げられ、これらの材料の１種類以上を含むことが好ましい。これらは、単独で用いても良いし、または、混合して用いてもよい。あるいは、積層させてもよい。フィラーとしては、粒径が１ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲のものを用いることが好ましい。さらに好ましくは１００ｎｍ〜５μｍである。これにより、光を良好に散乱させることができる。また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよい。
熱可塑性樹脂としては、発光色に対して透明である事が好ましく、具体的にはビニル系（ＰＶＣ，ＰＶＡ）、ポリスチレン系（ＰＳ，ＡＳ，ＰＥ，ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリアセタール（ＰＯＭ）、アクリル系（ＰＭＭＡ，ＭＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリウレタン（ＰＵ）、フッ素系（ＰＣＴＦＥ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＡ，ＥＴＦＥ，ＰＶＤＦ）、ポリアミド（ナイロン）系（ＰＡ）等がある。
特に、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂（ＡＳ）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、フッ素系であることが好ましい。
また熱可塑性樹脂の特性としては、素子の使用温度では軟化しないことが好ましい。具体的には熱可塑性樹脂の軟化温度は８０℃以上であることが好ましく、より好ましくは１００℃以上である。
熱可塑性樹脂の形状としては、発光素子１０２の光取り出し面（上面）と電極１０３（パッド電極ともいう）の表面（電気接続面）以外に形成されていれば良く、特に形状を限定するものではない。
発光素子への熱可塑性樹脂形成方法としては射出成形やトランスファー成形、圧縮成形、塗布、印刷等を用いることが出来る。
特に、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂（ＡＳ）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、フッ素系であることが好ましい。
また熱可塑性樹脂の特性としては、素子の使用温度では軟化しないことが好ましい。具体的には熱可塑性樹脂の軟化温度は８０℃以上であることが好ましく、より好ましくは１００℃以上である。
熱可塑性樹脂の形状としては、発光素子１０２の光取り出し面（上面）と電極１０３（パッド電極ともいう）の表面（電気接続面）以外に形成されていれば良く、特に形状を限定するものではない。
発光素子への熱可塑性樹脂形成方法としては射出成形やトランスファー成形、圧縮成形、塗布、印刷等を用いることが出来る。
（基板被覆工程）
次に、基板１１０に載置した熱可塑性樹脂１０４付き発光素子１０２を加熱して、熱可塑性樹脂１０４を軟化させる。これにより、図１（Ｂ）に示すように、発光素子１０２の側面に形成されていた熱可塑性樹脂１０４が軟化して、基板１１０の表面側に垂れさがり、基板１１０と発光素子１０２の隙間が熱可塑性樹脂１０４で埋められる。基板１１０と発光素子１０２の隙間が熱可塑性樹脂１０４で埋められていると、素子封止時に素子と素子搭載基板との間に形成された空隙に気泡が残存することを抑制することができる。また、基板１１０の表面を、光反射部材を含有した熱可塑性樹脂１０４で被覆することにより、基板１１０による光吸収損失の発生を抑制することができる。
次に、基板１１０に載置した熱可塑性樹脂１０４付き発光素子１０２を加熱して、熱可塑性樹脂１０４を軟化させる。これにより、図１（Ｂ）に示すように、発光素子１０２の側面に形成されていた熱可塑性樹脂１０４が軟化して、基板１１０の表面側に垂れさがり、基板１１０と発光素子１０２の隙間が熱可塑性樹脂１０４で埋められる。基板１１０と発光素子１０２の隙間が熱可塑性樹脂１０４で埋められていると、素子封止時に素子と素子搭載基板との間に形成された空隙に気泡が残存することを抑制することができる。また、基板１１０の表面を、光反射部材を含有した熱可塑性樹脂１０４で被覆することにより、基板１１０による光吸収損失の発生を抑制することができる。
加熱は、熱可塑性樹脂１０４が軟化する温度であればよく、例えば、ＰＣＴＦＥであれば２４０℃程度である。複数の発光素子１０２を載置した基板を加熱することで、複数の発光素子１０２のそれぞれに対して、基板１１０との隙間を熱可塑性樹脂１０４で埋めることができる。
加熱は発光素子１０２を基板１１０に固定させる際の加熱を兼ねていてもよい。発光素子１０２の基板１１０への固定は、接合部材１０６を用いることができる。特に、発光素子１０２に形成された例えば電極等の金属層と、基板１１０の表面に形成された導電部材１０８とを、半田等の金属の接合部材１０６で固定することが好ましい。金属材料により発光素子を接合することで、樹脂材料で生じるような熱や光による変色劣化が生じないため、光出力の減少を抑制することができる。また、金属材料であることから発光素子から生じる熱の放熱性にも優れており、高温動作にも耐えうる発光装置とすることができる。
また、この基板被覆工程における加熱工程は出来るだけ酸素を除外した雰囲気で行うことが好ましい。酸素下では樹脂の変色を誘発するため、酸素濃度は５％以下が好ましく、より好ましくは０．１％以下である。
また、この基板被覆工程における加熱工程は出来るだけ酸素を除外した雰囲気で行うことが好ましい。酸素下では樹脂の変色を誘発するため、酸素濃度は５％以下が好ましく、より好ましくは０．１％以下である。
なお、発光素子の固定は共晶接合に限られず、例えば、エポキシ、シリコーン等の樹脂、銀、金、パラジウム等の導電性ペースト、低融点を有する金属等のろう材等の固定部材を用いることもできる。
基板被覆工程の後、発光素子１０２の側面は熱可塑性樹脂１０４から露出されていてもよい。例えば、図１（Ｂ）に示すように、下部においては熱可塑性樹脂１０４に覆われており、上部については熱可塑性樹脂１０４から露出されていてもよいし、図５に示すように、発光素子１０２の側面が熱可塑性樹脂１０４の薄い層で覆われていてもよい。。
また、導電部材１０８の表面に反射層１１７が形成されている場合は、導電部材１０８と反射層１１７の境界を熱可塑性樹脂１０４が被覆するように形成することが好ましい。
また、導電部材１０８の表面に反射層１１７が形成されている場合は、導電部材１０８と反射層１１７の境界を熱可塑性樹脂１０４が被覆するように形成することが好ましい。
（封止部材被覆工程）
基板被覆工程の後、図１（Ｃ）に示すように、発光素子１０２及び熱可塑性樹脂１０４を、封止部材１１２で被覆する。封止部材１１２は、発光素子１０２を保護する、光取り出し効率を上げる等の目的で発光素子１０２上に形成される。光取り出し効率を高めるためには、発光素子から出射される光が封止部材の界面で極力全反射されずに外部に取り出し可能なように、封止部材１１２の表面形状を調整することが好ましい。
基板被覆工程の後、図１（Ｃ）に示すように、発光素子１０２及び熱可塑性樹脂１０４を、封止部材１１２で被覆する。封止部材１１２は、発光素子１０２を保護する、光取り出し効率を上げる等の目的で発光素子１０２上に形成される。光取り出し効率を高めるためには、発光素子から出射される光が封止部材の界面で極力全反射されずに外部に取り出し可能なように、封止部材１１２の表面形状を調整することが好ましい。
封止部材１１２の形成方法としては、樹脂の滴下、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等が挙げられる。本実施形態によれば、発光素子１０２と基板１１０との空隙に熱可塑性樹脂１０４が充填されているため、封止部材１１２の形成時に気泡が残存することが抑制される。
封止部材１１２は、電気的絶縁性を有し、発光素子１０２から出射される光を透過可能な材料であれば、特に限定されるものではない。封止部材の透過率は、好ましくは７０％以上である。光透過性樹脂としては、例えば、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、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
封止部材１１２には、波長変換部材、フィラー、拡散材等の添加剤を含んでいてもよい。例えば、波長変換部材としては、蛍光体や量子ドットを用いることができる。また、拡散材としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を用いることができる。
＜第１の実施形態の変形例＞
図２は、第１の実施形態の変形例を示す図である。
この発光装置２００は、基板１１０として、上面に凹部１１８を有する基板を用い、凹部１１８に封止部材１１２が充填されてなる点が第１の実施形態と異なっており、その他については第１実施形態と同様に形成されている。熱可塑性樹脂１０４は、図２に示すように、凹部１１８の底面の全てを被覆することが好ましい。このような変形例においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
図２は、第１の実施形態の変形例を示す図である。
この発光装置２００は、基板１１０として、上面に凹部１１８を有する基板を用い、凹部１１８に封止部材１１２が充填されてなる点が第１の実施形態と異なっており、その他については第１実施形態と同様に形成されている。熱可塑性樹脂１０４は、図２に示すように、凹部１１８の底面の全てを被覆することが好ましい。このような変形例においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（凹部を有する基板）
凹部を有する基板としては、ＢＴレジン等の樹脂基板、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板、エポキシやシリコーン等の樹脂にリードフレームをインサート成形したパッケージ等が好適に用いられる。基板に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂であることが好ましい。本実施形態においては、熱可塑性樹脂が軟化される工程を含むため、熱可塑性樹脂では基板が軟化してしまうためである。
凹部を有する基板としては、ＢＴレジン等の樹脂基板、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板、エポキシやシリコーン等の樹脂にリードフレームをインサート成形したパッケージ等が好適に用いられる。基板に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂であることが好ましい。本実施形態においては、熱可塑性樹脂が軟化される工程を含むため、熱可塑性樹脂では基板が軟化してしまうためである。
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態の発光装置２００及びその製造方法を示す図である。本実施形態では、第１実施形態における基板被覆工程と封止部材被覆工程の間に波長変換部材被覆工程を有する点が第１実施形態と異なっており、その他の部分は第１実施形態と同様である。つまり、図３（Ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂１０４を軟化させて基板１１０の表面を被覆した後で、発光素子１０２を被覆するように波長変換部材１１４を配置する。
図３は、第２の実施形態の発光装置２００及びその製造方法を示す図である。本実施形態では、第１実施形態における基板被覆工程と封止部材被覆工程の間に波長変換部材被覆工程を有する点が第１実施形態と異なっており、その他の部分は第１実施形態と同様である。つまり、図３（Ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂１０４を軟化させて基板１１０の表面を被覆した後で、発光素子１０２を被覆するように波長変換部材１１４を配置する。
（波長変換部材）
波長変換部材１１４は、発光素子１０２が発する光の少なくとも一部により励起されて発光素子の発光波長とは異なる波長の光を発する。代表的な波長変換部材としては、蛍光体や量子ドットが挙げられる。
波長変換部材１１４は、発光素子１０２が発する光の少なくとも一部により励起されて発光素子の発光波長とは異なる波長の光を発する。代表的な波長変換部材としては、蛍光体や量子ドットが挙げられる。
（蛍光体）
波長変換部材として用いられる蛍光体は、１種類の蛍光体を用いてもよいし、２種類以上の蛍光体を用いてもよい。ＬＥＤ用の蛍光体として公知の蛍光体のいずれを用いてもよい。例えば、粒径及び発光色の異なる第１の蛍光体及び第２の蛍光体の２種類の蛍光体を用いてもよい。このように、発光色の異なる蛍光体を複数種類用いることで、色再現性や演色性を向上させることができる。
波長変換部材として用いられる蛍光体は、１種類の蛍光体を用いてもよいし、２種類以上の蛍光体を用いてもよい。ＬＥＤ用の蛍光体として公知の蛍光体のいずれを用いてもよい。例えば、粒径及び発光色の異なる第１の蛍光体及び第２の蛍光体の２種類の蛍光体を用いてもよい。このように、発光色の異なる蛍光体を複数種類用いることで、色再現性や演色性を向上させることができる。
蛍光体としては、例えば黄色〜緑色蛍光体としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ系蛍光体）を用いることができる。緑色蛍光体としては、例えばクロロシリケート蛍光体およびβサイアロン蛍光体を用いることができる。赤色蛍光体としては、例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等のＳＣＡＳＮ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等のＣＡＳＮ系蛍光体、ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体、およびＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ等のＫＳＦ系蛍光体等を用いることができるが、これに限られない。
蛍光体の粒径としては特に限定されないが、２μｍ〜５０μｍ程度が好ましく、さらに好ましくは５μｍ〜２０μｍである。なお、蛍光体の粒径が大きいほど発光装置の光取り出し効率は高くなる傾向があるが、色むらは大きくなる傾向にある。
波長変換部材１１４の配置方法としては、例えば波長変換部材を含有する樹脂をシート状に成形して、ホットメルト方式で又は接着剤により接着する方法、電気泳動堆積法で蛍光体を付着させた後で透光性樹脂を含浸させる方法、波長変換部材を含有させた樹脂をポッティング、圧縮成型、スプレー、静電塗布、印刷等する方法が挙げられる。
ここで用いる樹脂材料としては、例えば、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、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂であることが好ましい。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
波長変換部材被覆工程の後は、図３（Ｃ）に示すように、第１の実施形態と同様に別途封止部材１１２で被覆してもよいし、波長変換部材１１４が封止部材を兼ねる構成としてもよい。
また、波長変換部材１１４は、発光素子１０２を基板１１０に載置する前、つまり、発光素子載置工程の前にあらかじめ形成されていてもよい。
図６は、波長変換部材があらかじめ形成された発光素子を示す図である。この発光素子では、発光素子１０２の下面に一対の電極１０３が形成されており、４つの側面を被覆するように、熱可塑性樹脂１０４が形成されている。発光素子１０２の上面は、熱可塑性樹脂から露出されており、発光素子１０２の露出面と熱可塑性樹脂１０４を覆うように、波長変換部材１１４が形成されている。
波長変換部材１１４は、前述の材料および方法で形成することができる。
図６は、波長変換部材があらかじめ形成された発光素子を示す図である。この発光素子では、発光素子１０２の下面に一対の電極１０３が形成されており、４つの側面を被覆するように、熱可塑性樹脂１０４が形成されている。発光素子１０２の上面は、熱可塑性樹脂から露出されており、発光素子１０２の露出面と熱可塑性樹脂１０４を覆うように、波長変換部材１１４が形成されている。
波長変換部材１１４は、前述の材料および方法で形成することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、図４（Ａ）に示すように、発光素子１０２の側面に透光性部材１１６を形成している点が第１の実施形態と異なっており、その他については第１の実施形態と同様にして形成することができる。
透光性部材１１６は、発光素子１０２の側面（ここでは、４つの側面）を覆うように形成されており、上方に向かって広がるような形状とされている。前述した封止部材と同様の材料を用いることができ、封止部材１１２との屈折率を調整することで、配光を制御することが可能となる。
第３の実施形態は、図４（Ａ）に示すように、発光素子１０２の側面に透光性部材１１６を形成している点が第１の実施形態と異なっており、その他については第１の実施形態と同様にして形成することができる。
透光性部材１１６は、発光素子１０２の側面（ここでは、４つの側面）を覆うように形成されており、上方に向かって広がるような形状とされている。前述した封止部材と同様の材料を用いることができ、封止部材１１２との屈折率を調整することで、配光を制御することが可能となる。
本発明に係る発光装置の製造方法は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、種々の発光装置の製造方法に使用することができる。
１００、２００、３００、４００ 発光装置
１０２ 発光素子
１０３ 電極
１０４ 熱可塑性樹脂
１０６ 接合部材
１０８ 導電部材
１１０ 基板
１１２ 封止部材
１１４ 波長変換部材
１１６ 透光性部材
１１７ 反射層
１１８ 凹部
１０２ 発光素子
１０３ 電極
１０４ 熱可塑性樹脂
１０６ 接合部材
１０８ 導電部材
１１０ 基板
１１２ 封止部材
１１４ 波長変換部材
１１６ 透光性部材
１１７ 反射層
１１８ 凹部
Claims (11)
- 側面側に熱可塑性樹脂を有し、上面側及び下面側に前記熱可塑性樹脂を有さない発光素子を基板に載置する、発光素子載置工程と、
前記発光素子載置工程の後、前記発光素子を加熱して前記熱可塑性樹脂を軟化させ、前記基板の表面を前記熱可塑性樹脂で被覆する、基板被覆工程と、
を有する発光装置の製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂は、光反射部材を含有する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子は、接合部材を介して前記基板に載置される、請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
- 前記基板被覆工程の後、前記発光素子及び前記熱可塑性樹脂を封止部材で被覆する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子が、波長変換部材を含有する熱硬化性樹脂をさらに有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記基板被覆工程の後で、前記発光素子の上部に波長変換部材を配置する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂は、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂（ＡＳ）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、フッ素系、の少なくとも１種を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記加熱により、前記接合部材を軟化させる、請求項３〜７のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記接合部材は、半田材料である、請求項３〜８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記接合部材は、異方性導電樹脂である、請求項３〜８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記基板被覆工程における雰囲気酸素濃度が５％以下である事を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
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