JP7464837B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
第1部材とは、発光素子の側方に設けられる部材、もしくは、発光素子の側面を被覆する部材を指す。第1部材の高さは、供給する部材によって適宜調整される。
[発光装置]
はじめに、発光装置について説明する。
図1Aは、第1実施形態に係る発光装置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模式的に示す平面図である。図1Cは、図1AのIC-IC線における断面図である。
発光装置100は、半導体素子としての発光素子1と、配置部材2Aと、波長変換部材3と、を備えている。発光装置100は、4つの発光素子1が2行2列の行列方向に並べられている。また、発光装置100は、配置部材2Aとして、発光素子1の間に形成する第1部材2A1と、全ての発光素子1の周りを枠状に囲む第2部材2A2とを有している。
以下、発光装置の各構成を先に説明し、その後、発光装置の製造方法について説明する。
発光素子1は、半導体発光素子が一例として用いられる。発光素子1は、種々の半導体で構成される素子構造に正負一対の素子電極11,12が設けられたものであればよい。特に、発光素子1は、蛍光体を効率良く励起可能な窒化物半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)のものが好ましい。この他、発光素子1は、硫化亜鉛系半導体、セレン化亜鉛系半導体、炭化珪素系半導体のものでもよい。
発光素子1としては、例えば、平面視において、一辺の長さが100μm以上2mm以下の正四角形のものが挙げられるが、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形を用いることもでき、これら多角形を種々組み合わせてもよい。発光素子1は、ここでは、正四角形を4個用いて四角形の集合体を作成している。なお、発光素子1の配置は、四角形を2行3列の6個用い長方形の集合体としたり、1行目に2個、2行目に4個、3行目に4個、4行目に2個の発光素子1を並べ八角形や円形に近い集合体としたりすることもできる。更に、発光素子1は、3個の四角形をL字型に並べると共に、そのL字型の内側に三角形の発光素子を配置することで、全体として五角形になるように配置してもよい。複数の発光素子1が組み合わさった状態を考慮して、発光素子1の形態を決めることが好ましい。
配置部材2Aは、主に発光素子1の側面を被覆する部材、または、発光素子1の側面の側方に配置する部材である。配置部材2Aは、反射物質を含有させ、発光素子1が発光して横方向又は下方向に進行する光を、発光装置100の発光領域である波長変換部材3側に反射させるための反射部材であってもよい。
配置部材2Aは、発光素子1の側面、波長変換部材3の側面、及び、素子電極11,12の下面を除く発光素子1の下面に設けられている。配置部材2Aは、ここでは発光素子の側面に対面して当接するように設けられている。発光素子1の側面に当接するように設けることで、見切りをよくすることができる。配置部材2Aは発光素子1の側面の少なくとも一部を覆っていればよいが、配置部材2Aの高さは、少なくとも発光素子1の発光層よりも高い位置にあることが好ましい。さらに、配置部材2Aの高さは、5μm以上150μm以下が好ましく、特に5μm以上50μm以下が好ましい。この配置部材2Aは、発光素子1同士の間に第1部材2A1として設けられると共に、整列した発光素子1の全体を囲う外側面となる枠状に配置される第2部材2A2とが設けられている。ここで使用される第1部材2A1及び第2部材2A2は、一例として、同じ部材で形成されている。なお、配置部材2Aは、発光素子1の素子電極11,12間にも設けられているが、素子電極11,12の下面は、配置部材2Aから露出している。
配置部材2Aは、例えば、樹脂、セラミックス、ガラスなどを用いることができ、それらに反射物質を含有させてもよい。配置部材2Aは、母材あるいはバインダーとなる樹脂等に、反射物質の他に、充填剤を含有して構成してもよい。
充填剤は、樹脂層である配置部材2Aの強度を上げるため、又は、配置部材2Aの熱伝導率を上げるため等の理由から添加されるものである。充填剤としては、例えば、ガラス繊維、ウィスカー、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム等が挙げられる。
なお、第1部材2A1と第2部材2A2とをそれぞれ別の部材として配置部材2Aを形成することとしてもよい。例えば、第1部材2A1では、第2部材2A2よりも、反射物質の含有量を増やした部材を使用することとしてもよい。第1部材2A1は、形成される厚みが第2部材2A2に対して薄くなるので、反射部材を第2部材2A2よりも多く含むことで隣の発光素子1からの光の影響を受けにくくなる。
波長変換部材3は、発光素子1が発光する波長の光の一部を吸収し、異なる波長の光に変換して発光する波長変換物質を含有する部材である。波長変換部材3で用いられる波長変換物質は、例えば蛍光体である。波長変換部材3は、発光素子1の発光面上に設けられている。
波長変換部材3の母材あるいはバインダーは、透光性の樹脂によって形成されていることが好ましい。ここでの樹脂としては、例えば、前記した配置部材2Aの母材あるいはバインダーとなる樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、硬化後の体積収縮が少ないため、好ましい。また、波長変換部材3の母材あるいはバインダーは、樹脂の他、セラミックス、ガラスによって形成されてもよい。波長変換部材3はバインダーを用いずに波長変換物質のみを焼結させたものを用いても良く、アルミナ等のバインダーを少量用いて波長変換物質を固着させたものでもよい。さらに、波長変換部材3は蛍光体シートでもよい。
次に、発光装置の製造方法の一例について説明する。
図2は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図3Aは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において伸縮性シートを伸張させた状態を模式的に示す平面図である。図3Bは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において発光素子を載置する状態を模式的に示す平面図である。図3C1は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において発光素子間に第1部材を供給した状態を模式的に示す平面図である。図3C2は、図3C1のIIICII-IIICII線における断面図である。図3D1は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において伸縮性シートの伸長を解除した状態を模式的に示す平面図である。図3D2は、図3D1のIIIDII-IIIDII線における断面図である。図3Eは、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において伸縮性シートを剥がし支持基板に発光素子を載置した状態を模式的に示す平面図である。図3F1は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において支持基板上の発光素子を配置部材で被覆した状態を模式的に示す平面図である。図3F2は、図3F1のIIIFII-IIIFII線における断面図である。図3G1は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において配置部材を研削して素子電極を露出させた状態を模式的に示す平面図である。図3G2は、図3G1のIIIGII-IIIGII線における断面図である。図3H1は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法において支持基板を剥離した状態を模式的に示す平面図である。図3H2は、図3H1のIIIHII-IIIHII線における断面図である。
以下、各工程について説明する。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。
伸張工程S11は、伸縮性シート20を弾性力に抗して伸張させる工程である。この伸張工程S11では、伸縮性シート20を固定器具30に取り付け、固定器具30で伸縮性シート20を伸張させる。又は、伸縮性シート20を伸張させ、伸縮性シート20を伸張させた伸張状態で固定器具30に固定する。ここでは、固定器具30で伸縮性シート20を伸張させた状態であるものとする。
また、伸張工程S11では、伸縮性シート20の中心から、放射方向に伸縮性シート20を伸張させるものであってもよい。
さらに、この伸張工程S11では、伸縮性シート20は、X方向に沿った一方と他方との2方向、又は、X方向と直交するY方向に沿った一方と他方との2方向、のいずれかに伸縮性シート20を伸張させることとしてもよい。
また、伸張工程S11では、X方向に沿った一方(Xプラス方向)と他方(Xマイナス方向)との2方向と、X方向と直交するY方向に沿った一方(Yプラス方向)と他方(Yマイナス方向)との2方向と、の4方向に伸縮性シート20を伸張させてもよい。
また、発光装置100における発光素子1同士の間隔が、一例として、20μm以上100μm以下の実装間隔となるように設定されている。そして、伸長工程では、発光素子1同士が実装間隔となるように、伸縮性シート20を伸張させた際の相対する2方向の伸張幅は、100μm以上500μm以下にすることが好ましい。伸張幅が100μm以上であれば、伸縮性シート20に発光素子1及び第1部材2A1を載置し易くなる。一方、伸張幅が500μm以下であれば、発光素子1の実装部に歪みが生じることを抑制することができる。伸張幅は、より好ましくは、100μm以上300μm以下である。
載置工程S12は、伸張状態の伸縮性シート20の予め設定された領域に少なくとも一つの発光素子1を載置する工程である。この載置工程S12は、一例として、発光素子1の4つを1組として、各組の発光素子1を行列方向に配置するように載置している。そして、4つの発光素子1を含む各組を一列として、行列方向に、4行4列で配置する。ここでは、16組が行列方向に配置され、64個の発光素子1が載置されている。
また、載置工程S12では、例えば、伸縮性シート20の伸張を解除したときの各組の発光素子1同士の間隔が、第1部材2A1を介して20μ以上100μm以下となるように載置される。ここでは、載置工程S12は、伸縮性シート20の伸張しているときの各組の発光素子1同士の間隔が100μm以上500μm以下となるように発光素子1を載置することで、伸張を解除したときの発光素子1同士の間隔を20μm以上100μm以下となるようにしている。そして、載置工程S12では、素子電極11,12が伸縮性シート20に対向するように、発光素子1を伸縮性シート20に載置する。
供給工程S13は、伸縮性シート20上で発光素子1の側面の側方に第1部材2A1を供給する工程である。この供給工程S13は、例えば、供給ノズルを介して、発光素子1同士の間に配置部材2Aとなる第1部材2A1を供給する。そして、供給工程S13で供給される第1部材2A1の供給量は、伸縮性シート20の伸張が解除されたときに、発光素子1の高さと同等の高さになるように設定されている。供給工程S13では、図3C2に示すように、発光素子1同士の側面の側方、つまり、側面に対面する少なくとも一部の位置において、一例として、発光素子1の側面に当接して供給される。供給工程S13では、伸縮性シート20の所定の伸張状態であるときに供給された第1部材2A1が、伸張状態が解除されて、発光装置100の発光素子1同士の実装間隔となった場合、第1部材2A1がどのように形成されるのかが予め調べられている。そのため、第1部材2A1の供給量は、予め実装間隔で適切となるように設定することができる。
解除工程S14は、伸縮性シート20の弾性力によって伸張状態を解除する工程である。この解除工程S14では、伸縮性シート20を伸張状態としている固定器具30から外し、又は固定器具30と共に、伸縮性シート20の弾性力によって伸張状態を解除する。そして、この解除工程S14では、発光素子1を載置工程S12で載置した発光素子1同士の間隔(d1)より、伸縮性シート20の伸張状態を解除した後の発光素子1同士の間隔(d2)の方を狭くして、発光装置100の発光素子1同士の間隔(d2)を実装間隔とする。ここでは、各組の4つの発光素子1同士の間隔を狭くして発光素子1の実装間隔とする。また、伸張状態を保持している状態において、4つの発光素子1を1組として、1組内の隣り合う発光素子1の間隔より、1組の発光素子1が隣り合う組の発光素子1の間隔の方を広くすることにより、伸張状態を解除した際に、4つの発光素子1を1組として個片化し易くすることもできる。この解除工程S14では、伸縮性シート20の伸張状態を解除した後の各組の発光素子1の実装間隔を、第1部材2A1を介して20μm以上100μm以下となる範囲で設定することが好ましい。解除工程S14の後に供給した第1部材を硬化する工程を行うことが好ましい。
次に、発光装置の製造方法は、発光装置100における発光素子1を実装間隔として第1部材2A1を発光素子間に形成した後、素子電極11,12と反対の面が支持基板21に対向するように、発光素子1を支持基板21に載置する、支持基板21に載置する工程S15を行う。この工程S15では、まず、伸縮性シート20に発光素子1が載置された状態で、発光素子1の波長変換部材3が支持基板21に接着するように、発光素子1を支持基板21に載置する。
支持基板21としては、例えば、ポリイミドフィルム、PETフィルム等が挙げられる。
支持基板21の厚さは、例えば、5μm以上300μm以下が好ましく、10μm以上150μm以下が更に好ましい。
剥離工程S16は、伸縮性シート20を剥がして素子電極11,12を露出させる工程である。剥離工程S16は、波長変換部材3を支持基板21に対面させた状態で素子電極11,12側に接触している伸縮性シート20を剥離し、素子電極を上方に露出させた状態とする。この剥離工程S16を行うことで、伸縮性シート20に載置していた発光素子1を支持基板21に反転した状態で載置し移し替えている。従って、支持基板21には、発光素子1の波長変換部材3が対面し、素子電極11,12が上向きとなった状態で発光素子1が載置されている。
配置部材成形工程S17は、素子電極11,12を覆うように、発光素子1を配置部材2Aで被覆する工程である。この配置部材成形工程S17では、素子電極11,12を含めた発光素子1の全部を配置部材2Aで被覆している。この工程S17では、発光素子1を被覆する場合、例えば、固定された支持基板21の上側において、支持基板21に対して上下方向あるいは水平方向等に移動(可動)させることができる吐出装置(ディスペンサー)を用いて行うことができる。発光素子1の被覆は、吐出装置を用いて、配置部材2Aを構成する第2部材2A2である樹脂等を支持基板21上に充填することにより行うことができる。また、圧縮成形法、トランスファー成形法等によって被覆することも可能である。配置部材成形工程S17で用いる第2部材(配置部材)2A2は、第1部材2A1と同じ部材であってもよく、さらには、含有する反射物質の量を第1部材2A1及び第2部材2A2で異なるようにして使用してもよい。
素子電極露出工程S18は、配置部材2Aを研磨あるいは研削して素子電極11,12を露出させる工程である。素子電極露出工程S18では、配置部材2Aの一部を研磨等により削り素子電極11,12の底面が露出するようにする場合、支持基板21を移動させることで作業を行うことや、支持基板21を固定して研磨機構側を移動させることで作業を行うことや、支持基板及び研磨機構の両者を移動させること作業を行ってもよい。素子電極露出工程S18が終了すると、研磨された配置部材2Aをシャワーで洗い流す工程あるいはブロワーで吹き飛ばして研磨粉を除去する工程を行うことが好ましい。
支持基板剥離工程S19は、配置部材2Aを研磨して素子電極11,12を露出させた後、支持基板21を剥がす工程である。支持基板剥離工程S19では、配置部材2A及び支持基板21を外部から押さえて機械的な力により支持基板21を剥離することや、所定波長の紫外線を照射することで、支持基板21を配置部材2A及び発光素子1の波長変換部材3側から剥離するようにしてもよい。
個片化工程S20は、発光素子1を予め設定された数のグループごとに個片化する工程である。この個片化工程S20では、個々の発光装置100となるように、切断線15に沿って所定の領域で素子電極11,12を露出させた成形体を切断する。切断は、例えば、ブレードで切断するダイシング方法等、従来公知の方法により行うことができる。ここでは、個片化工程S20により、4つの発光素子1を備える発光装置100が得られる。
[発光装置]
つぎに、第2実施形態の発光装置及びその製造方法について説明する。
はじめに、発光装置について、図4を主に、適宜図6A乃至図6E2を参照して説明する。
図4は、第2実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図である。
発光装置100Bは、伸縮性シート20Bと、配線40と、発光素子1と、配置部材2Bと、波長変換部材3と、を備えている。この発光装置100Bは、伸縮性シート20Bに配線40を形成して発光装置100Bの基板として使用する構成が第1実施形態と異なる。
発光素子1は、一列で直線上に配置され、発光素子1同士の間隔は、20μm以上100μm以下の実装間隔となるように第1部材2B1を介して配置されている。発光素子1同士の間隔が20μm以上であれば、伸縮性シート20Bの伸張している間隔を広くとれるので、第1部材2B1を形成し易く、発光装置100Bを製造し易くなる。一方、発光素子1同士の間隔が100μm以下であれば、発光素子1を高密度化することができ、発光装置100Bを小型化することができる。
配線40は、一対の配線パターン41を、複数形成したものである。一対の配線パターン41は、2つの直線状の配線部42,43が、端部が相対するように所定の間隔を空けて伸縮性シート20上に配置されている。そして、配線部42,43の相対する端部には、配線面積を直線部分よりも広くした配線パッド42b、43bが形成されている。ここでは、配線40は、一対の配線パターン41が並列して4つ設けられ、また、発光素子1を載置する領域が等間隔で並行に並列するように形成されている。一対の配線パターン41は、一方の配線パッド42bに発光素子1の一方の素子電極11が接合され、他方の配線パッド43bに発光素子1の他方の素子電極12(図6C参照)が接合される。これにより、発光素子1は、一対の配線パターン41上に跨るように、かつ、並列に載置されている。
配線40の材料としては、銅等の金属性の材料、導電性ペースト、ストレッチャブルペースト等を用いることができる。これにより配線パッド42b、43bの間隔に伸縮があったとしても電極11、12と配線パッド42b、43bとの電気的接続を維持することができる。なお、配線40は、伸縮性を備えるストレッチャブルペーストを使用することが好ましい。
このような構成を備える発光装置100Bでは、複数の発光素子1をそれぞれ独立して点灯させたときに見切りがよく、また、小型化を実現することが可能となる。また、伸縮性シート20Bを一方向にのみ伸長するため、発光素子1同士の間隔差を小さくすることができる。
次に、発光装置の製造方法の一例について図5、図6A乃至図6E2を参照して説明する。
図5は、第2実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図6Aは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において伸縮性シートに伸縮性の材料で配線を形成した状態を模式的に示す平面図である。図6Bは、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において、配線を形成した伸縮性シートを伸張させた状態を模式的に示す平面図である。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、配線に発光素子を載置した状態を模式的に示す平面図である。図6D1は、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子間及び発光素子の周囲に配置部材を供給した状態を模式的に示す平面図である。図6D2は、図6D1のVIDII-VIDII線における断面図である。図6E1は、第2実施形態に係る発光装置の製造方法において、伸縮性シートの伸張を解除した状態を模式的に示す斜視図である。図6E2は、図6E1のVIEII-VIEII線における断面図である。
この配線形成工程S2では、発光素子1を載置する領域を有する一対の配線パターン41を、発光素子1を載置する領域が並列するように等間隔で複数形成している。
具体的には、2つの直線状の配線部42,43を、端部が相対するように所定の間隔を空けて伸縮性シート20B上に配置し、一対の配線パターン41を4つ形成する。なお、配線部42,43の相対する端部には、配線面積を直線部分よりも広くした配線パッド42b、43bが形成されている。そして、配線パッド42b、43bに発光素子1の素子電極11,12が電気的に接続される。
配線40は、例えば、伸縮性シート20Bの表面に銅箔を接合し、エッチングを行うことで形成することができる。又は、伸縮性シート20Bの表面に導電性ペーストやストレッチャブルペーストを塗布することで形成することができる。
一対の配線パターン41同士のパターン幅(スペース)は、20μm以上500μm以下が好ましい。パターン幅がこの範囲であれば、伸張状態を解除した後の発光素子1の実装間隔を調整し易くなる。パターン幅は、より好ましくは、50μm以上200μm以下である。
なお、図6D2及び図6E2で示すように、発光装置100Bでは、発光素子1を載置した直後の発光素子同士の間隔(d1)より、伸縮性シート20Bの伸張状態を解除した後の発光素子同士の間隔(d2)の方を狭くして、発光装置100Bの発光素子同士の間隔(d2)を実装間隔としている。そのため、配線パターン41は、発光素子1同士の実装間隔の範囲となるように、幅及びパターン幅が設定されている。
伸張工程S21は、伸縮性シート20Bを弾性力に抗して伸張させる工程である。この伸張工程S21では、伸縮性シート20Bを固定器具31Bに取り付け、固定器具31Bで伸縮性シート20Bを伸張させる。この伸張工程S21では、伸縮性シート20Bは、X方向に沿った一方と他方との2方向、又は、前記X方向と直交するY方向に沿った一方と他方との2方向、のいずれかに前記伸縮性シート20Bを伸張させることとしてもよい。このように伸長させることで、伸縮性シート20Bを一方向にのみ伸長させるため、発光素子1同士の間隔差を小さくすることができる。
さらに、この伸張工程S21では、伸縮性シート20Bの中心から、放射方向に伸縮性シート20Bを伸張させるものであってもよい。
また、伸張工程S21では、X方向に沿った一方(Xプラス方向)と他方(Xマイナス方向)との2方向と、X方向と直交するY方向に沿った一方(Yプラス方向)と他方(Yマイナス方向)との2方向と、の4方向に伸縮性シート20Bを伸張させてもよい。
ここでは、X方向に沿った一方(Xプラス方向)と他方(Xマイナス方向)との2方向と、X方向と直交するY方向に沿った一方(Yプラス方向)と他方(Yマイナス方向)との2方向と、の4方向に伸縮性シート20Bを伸張させている。そして、伸張工程S21では、伸縮性シート20Bの伸張と共に、配線40も伸張するので、配線が伸縮性シート20Bの伸張により破断することがない。
具体的には、隣り合う一対の配線パターン41の間隔が広がるように、相対する2方向に伸縮性シート20Bを伸張させた伸張状態で固定器具31Bに固定されている。
伸縮性シート20Bの伸張状態での固定は、伸縮性シート20Bの裏側から固定器具31Bの突き上げ部材により伸縮性シートを突き上げた後、突き上げた部位を、伸縮性シート20Bの表側から固定器具31Bの固定部材で固定することで行うことができる。
ここでは、配線40の左右の両側の部位を突き上げることで、左右の2方向に伸縮性シート20Bを伸張させる。
載置工程S22は、伸縮性シート20Bを弾性力に抗して伸張させた状態の伸縮性シート20Bに形成されている配線40上に、発光素子1を離間して載置する工程である。ここでは、配線40の相対する配線パッド42b、43bに発光素子1の素子電極11,12を電気的に接続するように実装している。そして、載置工程S22では、隣接する発光素子1同士間が100μm以上500μm以下の範囲において、同一の実装間隔となるように載置される。
供給工程S23は、伸縮性シート20B上で発光素子1の側面の少なくとも一部又は全部に対面するように第1部材2B1を供給する工程である。この供給工程S23は、例えば、供給ノズルを介して、発光素子1同士の間に配置部材2Bとなる第1部材2B1を供給する。そして、供給工程S23で供給される第1部材2B1の供給量は、伸縮性シート20Bの伸張が解除されたときに、発光素子1の高さと同等の高さになるように、ここでは設定されている。配置部材2Bは、発光素子1の側面の少なくとも一部を覆っていればよいが、配置部材2Bの高さは、少なくとも発光素子1の発光層よりも高い位置にあることが好ましい。供給工程S23では、図6D1及び図6D2に示すように、発光素子1同士の側面が対面する位置において、発光素子1の側面の少なくとも一部に第1部材が対面するように側面に当接(接触)した状態で供給される。
解除工程S24は、伸縮性シート20Bの弾性力によって伸張状態を解除する工程である。この解除工程S24では、伸縮性シート20Bを伸張状態としている固定器具31Bから外し、伸縮性シート20Bの弾性力によって伸張状態を解除する。具体的には、伸縮性シート20Bの伸張状態の解除は、固定器具31Bの固定部材を外し、突き上げ部材の突き上げを元に戻すことで行う。固定器具31Bを外し、伸張状態を解除することで、発光素子1を載置した直後の発光素子1同士の間隔(d1)より、伸縮性シート20Bの伸張状態を解除した後の発光素子1同士の間隔(d2)の方を狭くして、発光素子1同士の間隔(d2)を第1部材2B1を介した状態で実装間隔とする。また、第2部材2B2が発光素子1の側面に当接した状態となり、4つの発光素子1の周縁を枠状に囲んだ状態となる。これにより、4つの発光素子1を備える発光装置100Bが得られる。さらに、解除工程S24の後に第1部材2B1及び第2部材2B2を硬化する工程を行うことが好ましい。
次に、各実施形態に係る発光装置の第1変形例について説明する。
発光装置100Cは、発光素子1を3つ備える構成としてもよい。発光装置100Cでは、発光素子1から照射する光を、RGBとするように配置してもよい。そして、発光素子1が互いに対面する位置における間に第1部材2C1が形成され、発光素子1の周囲に第2部材2C2が設けられている。ここでは、配置部材2Cは、第1部材2C1と第2部材2C2とにより形成される。
発光装置100Cは、3つの発光素子1が、3つの発光素子1の中心を仮想的に結んだ直線が三角形となるように並べられている。すなわち、発光装置100Cは、3つの発光素子1のうち、2つが並列で載置され、残りの1つが、2つの発光素子1のそれぞれの横側に位置するように載置される。
青色(波長430~490nmの光)、緑色(波長495~565nmの光)の発光素子1としては、窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaP等を用いたものを使用することができる。赤色(波長610~700nmの光)の発光素子1としては、窒化物系半導体素子の他にもGaAlAs、AlInGaP等を用いることができる。
このような発光装置100Cでは、既に説明した発光装置の製造方法と同じ工程(例えば、図2、図3A~図3H2参照)により製造することができる。
各実施形態において、供給工程の第1変形例について図8A乃至図8Cを参照して説明し、供給工程の第2の変形例について図9A及び図9Bを参照してて説明する。
供給工程の第1変形例では、伸張させた伸縮性シート20に載置されている発光素子1同士の間に第1部材2D1が隙間一杯に供給される。そして、解除工程で伸縮性シート20の伸張を解除して発光素子1同士の間隔を実装間隔にする。解除工程で伸縮性シート20の伸張が解除されると、発光素子1の間で、その発光素子1の側面で第1部材2D1が押されて発光素子1間から溢れて波長変換部材3の上面を覆うようになる。その後、研磨工程を新たに行うことで、波長変換部材3を覆う第1部材2D1が除去され、第1部材2D1は、発光素子1の実装間隔となる隙間に充填された状態となる。このように、供給工程では、伸縮性シート20を伸張させて発光素子1同士の間に第1部材2D1を供給して波長変換部材3側にあふれ出たものを研磨することで、波長変換部材3を露出させ第1部材2D1を発光素子1間に形成することができようにしてもよい。供給工程は、解除工程の後に第1部材を研磨する第1部材研磨工程を行うことで、予め第1部材2D1の供給量を厳密に調整する必要がなくなる。
つぎに、各実施形態に係る発光装置の製造方法において、第1部材2E1を発光素子1の側面に近づけて供給する場合について説明する。発光素子1の側面に近接して第1部材(配置部材)2E1を配置する場合、伸縮性シート20を伸張させた状態で、ある程度粘度が高い第1部材2E1を、距離d1を開けた状態で予め設定された位置に配置する。そして、伸縮性シート20の伸張を解除することで、第1部材2E1と、発光素子1の側面との距離を縮めて第1部材2E1を発光素子1の側面に近接させ配置することができる。第1部材2E1の高さは、少なくとも発光素子1の発光層よりも高い位置にあることが好ましい。このように、第1部材2E1と発光素子1の側面とを当接(接触)しないで近接させた状態を維持して発光装置を形成することで、発光装置からの光を発光素子の側面側からも照射することができ、光取出しを向上させることができる。発光素子1の側面を覆わず近接に第1部材を供給しようとした場合、発光素子1からある程度離間した位置に第1部材を供給しなければ、発光素子1の側面への濡れ広がりを抑制することが難しい。しかし、伸縮性シート20を用いることで、発光素子1の側面により近接して配置することが可能となる。
次に、供給工程の第2変形例による発光装置の製造方法の一例について図10A乃至図10Fを参照して説明する。
図10Aは、他の実施形態に係る発光装置の製造方法で使用する伸縮性シートの平面図である。図10Bは、図10Aの伸縮性シートに配線を形成した状態を模式的に示す平面図である。図10Cは、図10Bにおいて、配線に発光素子を載置した状態を模式的に示す平面図である。図10Dは、図10Cにおいて、発光素子を配線に載置した状態の伸縮性シートを伸張させた状態を模式的に示す平面図である。図10Eは、図10Dにおいて、伸張した伸縮性シートの発光素子の側面の側方に、第1部材を供給した状態を模式的に示す平面図である。図10Fは、図10Eにおいて、伸縮性シートの伸張状態を解除して、第1部材を発光素子の側方に間隔を狭めて対面して配置した状態を模式的に示す平面図である。
次に、実施形態の応用例1乃至応用例8に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。以下の応用例1乃至応用例8では、既に説明した各工程の順序を入れ替えて行うことや、新たに行う工程を既に説明した工程の順序に入れることでも同等の作用効果を奏する。
実施形態の応用例1に係る発光装置の製造方法は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法で説明した、伸張工程S11、載置工程S12、供給工程S13、解除工程S14と、を行い、さらに、支持基板に載置する工程S15と、伸縮性シート20を剥がして素子電極を露出する剥離工程S16と、を含み、この順に行うものである。すなわち、発光装置は、支持基板21を有し、配置部材2Aを有さず、個片化していないものを発光装置としたものである。
次に、実施形態の応用例2に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
実施形態の応用例2に係る発光装置の製造方法は、第1実施形態に係る発光装置の製造方法で説明した、伸張工程S11と、載置工程S12と、供給工程S13と、解除工程S14と、配置部材成形工程S17と、伸縮性シートを剥離する剥離工程S16と、個片化工程S20を含み、この順に行っている。そして、配置部材成形工程S17では、発光素子1の周縁に設けられる第2部材2A2としての配置部材2Aは、素子電極11,12を露出する高さに充填されて研磨工程を必要としないように供給される。つまり、剥離工程S16を行う前に伸縮性シートと支持基板とで挟んでいる間に第2部材2A2を供給することで、素子電極11,12の裏面及び波長変換部材3の上面を第2部材2A2で覆うことなく発光素子1の側面を覆うことができる。なお、波長変換部材3の上面が配置部材2Aで被覆された場合は、研磨等により配置部材2Aを除去して、波長変換部材3の上面を露出させればよい。これにより、3つの発光素子1を備える、あるいは、4つの発光素子1を備える発光装置100が得られる。
次に、実施形態の応用例3に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
実施形態の応用例3に係る発光装置の製造方法は、伸張工程S11、載置工程S12、供給工程S13、解除工程S14を行った後に、発光素子1を配置部材2A(第2部材)で被覆する配置部材成形工程S17を行い、その後、個片化工程S20と、伸縮性シートを剥がす剥離工程S16を、この順に行う。
実施形態の応用例3に係る発光装置の製造方法では、実施形態の応用例2に係る発光装置の製造方法において、伸縮性シートを剥がして電極を露出させる剥離工程S16の前に、個片化する個片化工程S20を行うものである。なお、個片化工程S20では、伸縮性シート20は切断されてもよく、切断されなくてもよい。
次に、実施形態の応用例4に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
実施形態の応用例4に係る発光装置の製造方法は、それぞれの工程S11~S14、発光素子1を配置部材2A(第2部材)で被覆する配置部材成形工程S17と、伸縮性シート20を剥がして素子電極11,12を露出させる剥離工程S16と、を含み、この順に行うものである。すなわち、個片化していないものを発光装置としたものである。
次に、実施形態の応用例5に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
実施形態の応用例5に係る発光装置の製造方法は、伸張工程S11と、素子電極11,12を有する面とは反対の面である波長変換部材3が伸縮性シート20に対向するように、発光素子1を伸張状態の伸縮性シート20に載置する載置工程S12と、供給工程S13と、伸縮性シート20の弾性力によって伸張状態を解除する解除工程S14と、を含み、この順に行う。
次に、実施形態の応用例6に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
実施形態の応用例6に係る半導体装置の製造方法は、素子電極11,12が支持基板21に対向するように、発光素子1を支持基板21に載置する、支持基板に載置する工程S15と、伸縮性シートを剥がす剥離工程S16と、発光素子1を配置部材2Aで被覆する配置部材成形工程S17と、個片化工程S20と、を含み、この順に行うものである。
実施形態の応用例6に係る発光装置の製造方法では、支持基板を剥がす支持基板剥離工程S19を行わず、支持基板21上で発光素子1を個片化する。なお、個片化工程S20では、支持基板21は切断されてもよく、切断されなくてもよい。また、個片化工程S20の後に、支持基板21を剥がしてもよい。
次に、実施形態の応用例7に係る半導体装置の製造方法の一例について説明する。なお、発光装置の製造方法は、伸張工程S11~解除工程S14まで行った後、素子電極11,12が支持基板21に対向するように、発光素子1を支持基板21に載置する、支持基板に載置する工程S15と、支持基板21と伸縮性シート20との間に、発光素子1の側面を被覆する配置部材2Aを形成する配置部材成形工程S17と、支持基板21を剥がす支持基板剥離工程S19と、伸縮性シート20を剥がす剥離工程S16と、発光素子1を個片化する個片化工程S20と、を含み、この順に行う。
これにより、3つの発光素子1を備える、4つの発光素子1を備える発光装置100が得られる。
次に、実施形態の応用例8に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
実施形態の応用例8に係る発光装置の製造方法は、素子電極11,12が支持基板21に対向するように、発光素子1を支持基板21に載置する、支持基板に載置する工程S15と、支持基板21と伸縮性シート20との間に、発光素子1の側面を被覆する配置部材2Aを配置する配置部材成形工程S17と、伸縮性シートを剥がす剥離工程S16と、発光素子1を個片化する個片化工程S20と、を含み、この順に行うものである。
実施形態の応用例8に係る発光装置の製造方法では、支持基板21を剥がす支持基板剥離工程S19を行わず、支持基板21上で発光素子1を個片化する個片化工程S20を行っている。なお、個片化工程S20では、支持基板21は切断されてもよく、切断されなくてもよい。また、個片化工程S20の後に、支持基板21を剥がしてもよい。
なお、各実施形態で用いる伸縮性シートは、図11に示すように、配線40Gを伸縮性シート20Gの下面に形成することとしてもよい。図11は、各実施形態において、伸縮性シートの下面に配線を形成した構成を模式的に断面にして示す説明図である。
例えば、伸縮性シート20Gは、下面に配線40Gを形成し、伸縮性シート20Gを貫通するように設けたビア配線40g1,40g2を介して、発光素子1の素子電極11,12に電気的な接続を行うように形成することもできる。なお、ここでは、ビア配線40g1,40g2は、素子電極11,12との接続を、伸縮性シートの上面に形成した配線パッド41Gを介して行っている。また、第1部材2G1を供給する際に、発光素子1に当接しないように供給し、伸長解除後に発光素子1に当接するようにしてもよいし、発光素子1に当接しないように供給し、発光素子1の側面に近接して第1部材(配置部材)2G1を配置してもよい。
また、発光素子1は、三角形、台形、菱形、円形等、その他の形状であってもよい。
また、例えば、発光素子を載置する載置工程S11では、X方向に沿った一方と他方との2方向、又は、X方向と直交するY方向に沿った一方と他方との2方向、のいずれかに伸縮性シート20を伸張させるものであってもよい。
また、例えば、研磨して電極を露出させる素子電極露出工程S18では、支持基板21を剥がして、配置部材2Aで被覆した成形体を、別の支持基板に載置してから研磨してもよい。
また、半導体素子の実装方法及び半導体装置の製造方法は、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間、あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、製造途中に混入した異物を除去する異物除去工程等を含めてもよい。
2A、2B 配置部材
2A1、2B1、2C1、2D1、2E1、2F1、2G1 第1部材
2A2、2B2、2C2、2E2 第2部材
3 波長変換部材
11、12 素子電極
15 切断線
20,20B、20F、20G 伸縮性シート
21 支持基板
30、31B 固定器具
40、40F、40G 配線
41 一対の配線パターン
42、43 配線部
100 発光装置
S11 伸張工程
S12 載置工程
S13 供給工程
S14 解除工程
S15 支持基板に載置する工程
S16 剥離工程
S17 配置部材成形工程
S18 素子電極露出工程
S19 支持基板剥離工程
S20 個片化工程
Claims (22)
- 伸縮性シートを弾性力に抗して伸張させる工程と、
伸張状態の前記伸縮性シートの予め設定された領域に少なくとも一つの発光素子を載置する工程と、
前記伸縮性シート上で前記発光素子の側面の側方に第1部材を供給する工程と、
前記伸縮性シートの弾性力によって前記伸張状態を解除する工程と、を含む発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を載置する工程における少なくとも2つの前記発光素子の間隔よりも、前記伸張状態を解除する工程後における少なくとも2つの前記発光素子の間隔の方が狭い請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1部材を供給する工程は、前記第1部材が、前記伸張状態を解除した後に前記発光素子の側面に当接するように供給される請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1部材を供給する工程は、前記第1部材が、前記伸張状態を解除した後に前記発光素子の側面に当接しないように供給される請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1部材を供給する工程は、前記発光素子の側面の側方として、前記発光素子の側面に当接させて前記第1部材を供給する請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1部材を供給する工程は、前記発光素子の側面の側方として、前記発光素子の側面に間隔を空けて前記第1部材を供給する請求項1又は請求項2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において、前記伸縮性シートを固定器具に取り付け、前記固定器具で伸張させることで前記伸縮性シートを弾性力に抗して伸張させ、
前記伸張状態を解除する工程において、前記伸縮性シートを前記固定器具から取り外すことで、前記伸縮性シートの弾性力によって伸張状態を解除する請求項1乃至請求項6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において、前記伸縮性シートを伸張させ、前記伸縮性シートを伸張させた伸張状態で固定器具に固定し、
前記伸張状態を解除する工程において、前記伸縮性シートを前記固定器具から取り外すことで、前記伸縮性シートの弾性力によって伸張状態を解除する請求項1乃至請求項6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において、前記伸縮性シートは、X方向に沿った一方と他方との2方向、又は、前記X方向と直交するY方向に沿った一方と他方との2方向、のいずれかに前記伸縮性シートを伸張させる請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子を載置する工程において、前記伸縮性シートは、X方向に沿った一方と他方との2方向と、前記X方向と直交するY方向に沿った一方と他方との2方向と、の4方向に前記伸縮性シートを伸張させる請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子を載置する工程において、前記伸縮性シートの中心から、放射方向に前記伸縮性シートを伸張させる請求項1乃至請求項6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は、前記発光素子の4つを1組として、各組の前記発光素子を行列方向に載置し、
前記伸張状態を解除する工程は、前記各組の4つの前記発光素子同士の間隔を狭くして前記発光素子の実装間隔とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子を載置する工程は、前記発光素子の3つを1組として、各組の3つの前記発光素子の中心を仮想的に結んだ直線が三角形となる位置に前記発光素子を載置し、
前記伸張状態を解除する工程は、前記各組の3つの前記発光素子同士の間隔を狭くして前記発光素子の実装間隔とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記各組の3つの発光素子は、それぞれ、青色光を発光する第1発光素子、緑色光を発光する第2発光素子、赤色光を発光する第3発光素子である請求項13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、前記発光素子同士の間隔が100μm以上500μm以下となるように前記発光素子を載置し、
前記伸張状態を解除する工程は、前記発光素子同士の実装間隔を20μm以上100μm以下とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第1部材を供給する工程は、前記発光素子と前記第1部材との間隔が200μm以上500μm以下となるように前記第1部材を供給し、
前記伸張状態を解除する工程は、前記発光素子と前記第1部材との実装間隔を50μm以上200μm以下とする請求項1又は請求項14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前において、前記伸縮性シート上に配線を形成する工程を含み、
前記配線を形成する工程は、前記発光素子を載置する領域を有する一対の配線パターンを、前記発光素子を載置する領域が並列するように等間隔で複数形成する請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記伸張状態を解除する工程を行った後、前記伸縮性シートを剥がし、前記発光素子の電極を露出させる工程を含む請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記電極を露出させる工程の前に、前記電極と反対の面が支持基板に対向するように、前記発光素子を前記支持基板に載置する工程と、を含む請求項18に記載の発光装置の製造方法。
- 前記電極を露出させる工程の前又は後に、前記発光素子を個片化する工程を含む請求項18又は請求項19に記載の発光装置の製造方法。
- 前記電極を露出させる工程の後に、前記電極を覆うように、前記発光素子を配置部材で被覆する工程と、
前記配置部材を研磨して、前記配置部材から前記電極を露出させる工程と、を含む請求項19又は請求項20に記載の発光装置の製造方法。 - 前記電極を露出させる工程の後に、前記電極を覆うように、前記発光素子を配置部材で被覆する工程と、
前記配置部材を研磨して、前記配置部材から前記電極を露出させる工程と、
前記支持基板を剥がす工程と、
前記発光素子を個片化する工程と、を含む請求項19に記載の発光装置の製造方法。
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