WO2017013870A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2017013870A1
WO2017013870A1 PCT/JP2016/003375 JP2016003375W WO2017013870A1 WO 2017013870 A1 WO2017013870 A1 WO 2017013870A1 JP 2016003375 W JP2016003375 W JP 2016003375W WO 2017013870 A1 WO2017013870 A1 WO 2017013870A1
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dam
light emitting
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resin
emitting device
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拓也 瀬貫
俊也 福留
林 茂生
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/505Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device.
  • semiconductor light-emitting elements such as light-emitting diodes and laser diodes are used as light sources for car headlights, outdoor and indoor lighting, and the like.
  • the orientation distribution and light color are controlled by covering the side surfaces of the light-emitting elements with a light-reflecting member (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • the light emitting elements are placed on a substrate on which wirings and the like are formed.
  • a frame-like light reflecting resin is formed so as to surround the light emitting element.
  • the light-reflecting resin is applied so as to surround the light emitting element in a viscous liquid state, and then cured.
  • a sealing resin containing a phosphor is filled between the light reflecting resin and the light emitting element.
  • the sealing resin is filled between the light emitting element and the light reflecting resin in a viscous liquid state and then cured. Thereby, the light emitting element is sealed on the substrate.
  • the base resin oozes out, covers the electrical components around the light emitting element, and deteriorates the contact characteristics of the electronic component.
  • the height of the light reflecting resin is preferably higher than that of the light emitting element, but it is difficult to form the light reflecting resin having a sufficient height by one application.
  • the width of the light reflecting resin is small.
  • the base resin oozes out, there is a problem that the width of the light reflecting resin cannot be reduced. .
  • the nozzle when applying the light reflecting member, if the size of the nozzle for application was large, the nozzle could not be brought close to the vicinity of the light emitting element. For this reason, there is a problem that the light reflecting resin cannot be applied in the vicinity of the light emitting element, and the light emitting device cannot be reduced in size.
  • an object of the present invention is to provide a light emitting device that is small and has good characteristics.
  • a light-emitting device includes a light-emitting element disposed on a mounting substrate, a reflective resin that is disposed around the light-emitting element and covers the light-emitting element, and at least both sides sandwiching the reflective resin
  • the dam has a resin dam and a surface layer covering at least a part of the surface of the resin dam, and an inner side surface of the resin dam facing the light emitting element is the surface layer.
  • the outer side surface of the resin dam that is not opposed to the light emitting element has an exposed surface where the resin dam is exposed at least partially.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a light emitting device according to an embodiment, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line IA-IA shown in (a).
  • 2A and 2B are schematic diagrams illustrating another example of the configuration of the light emitting device according to the embodiment, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IB-IB shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the first dam and the periphery of the first dam in the conventional light emitting device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional SEM photograph showing the configuration of the first dam in the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional SEM photograph showing the configuration of the first dam in the conventional light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the first dam of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the dam share strength of the first dam and the conventional dam in the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 8A is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed in a substantially linear shape with a light emitting element and a protective element interposed therebetween.
  • FIG. 8B is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed in a substantially linear shape with a light emitting element and a protective element interposed therebetween.
  • FIG. 8A is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed in a substantially linear shape with a light emitting element and a protective element interposed therebetween.
  • FIG. 8B is a schematic plan view
  • FIG. 8C is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed in a substantially linear shape with a light emitting element and a protective element interposed therebetween.
  • FIG. 8D is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed in a substantially linear shape with a light emitting element and a protective element interposed therebetween.
  • FIG. 9A is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element and is formed at a position close to only a side along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged.
  • FIG. 9B is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element and is formed at a position close to only a side along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged.
  • FIG. 9C is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element and is formed at a position close to only a side along a direction parallel to the arrangement direction of the light emitting elements.
  • FIG. 9D is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element, and is formed at a position close to only a side along a direction parallel to the arrangement direction of the light emitting elements.
  • FIG. 10A is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed at a position that surrounds the light emitting element and the protective element and is close to each other along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged and intersected.
  • FIG. 10B is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element and is formed at positions close to each other along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged and intersected.
  • FIG. 10A is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam is formed at a position that surrounds the light emitting element and the protective element and is close to each other along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged and intersected.
  • FIG. 10C is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element, and is formed at positions close to each other along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged and intersected.
  • FIG. 10D is a schematic plan view of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element and is formed at positions close to each other along a direction parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged and cross each other.
  • FIG. 11A is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG. 9A in the case of one light emitting element.
  • FIG. 11B is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG.
  • FIG. 11C is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG. 9C in the case of one light emitting element.
  • FIG. 11D is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG. 9D in the case of one light emitting element.
  • FIG. 12A is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG. 10A in the case of one light emitting element.
  • FIG. 12B is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG. 10B in the case of one light emitting element.
  • FIG. 12C is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG. 10C in the case of one light emitting element.
  • FIG. 12D is a schematic plan view showing a dam shape corresponding to FIG.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating an arrangement of a dam forming material when a dam is formed across a plurality of light emitting devices.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating an arrangement of dam forming materials when a dam is formed over a plurality of light emitting devices.
  • FIG. 14 is a schematic top view showing a dicing position corresponding to FIG. 8A on a mounting substrate on which a plurality of light emitting devices are formed.
  • FIG. 15A is a process cross-sectional schematic diagram illustrating a process of dicing a mounting substrate on which a plurality of light emitting devices are formed.
  • FIG. 15B is a process cross-sectional schematic diagram illustrating a process of dicing a mounting substrate on which a plurality of light emitting devices are formed.
  • FIG. 15C is a process cross-sectional schematic diagram illustrating a process of dicing a mounting substrate on which a plurality of light emitting devices are formed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a light emitting device according to an embodiment, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line IA-IA shown in (a).
  • 2A and 2B are schematic diagrams illustrating another example of the configuration of the light emitting device according to the embodiment, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IB-IB shown in FIG. 1 and 2 show individual light-emitting devices, but at the time of manufacture, a plurality of light-emitting devices are manufactured at the same time using the processes shown in FIGS. 14 and 15A to 15C, which will be described in detail later. Finally, it is separated into individual light emitting devices by dividing into individual pieces.
  • a light emitting device 1 shown in FIGS. 1A and 1B includes a mounting substrate 10, an extraction electrode 11, a wiring electrode 12, a light emitting element 13, a light transmission member 14, a protection element 15, and a first element. Dam 16, second dam 17, and reflecting member 18.
  • the light emitting device 1 includes a light emitting element 13 flip-chip mounted on the surface of the mounting substrate 10 as shown in FIG.
  • a light transmission member 14 is bonded to the emission surface of the light emitting element 13 via a transparent resin (not shown).
  • three sets of the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 are provided in one light emitting device 1.
  • the three sets of light emitting elements 13 are arranged so that one side of the light transmitting member 14 bonded to the upper surface of each light emitting element 13 is aligned on a straight line, and the straight line is parallel to the outer periphery of the mounting substrate 10.
  • each light emitting element 13 is connected to the wiring electrode 12 by a bump so as to straddle the two wiring electrodes 12.
  • a protective element 15 is connected on the wiring electrode 12 so as to straddle the two wiring electrodes 12.
  • a first dam 16 and a second dam 17 are provided at a position away from the three sets of the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 and the protective element 15 by a predetermined distance.
  • the 1st dam 16 is comprised by the 1st resin dam 16a and the 1st surface layer 16b which covers the surface of the 1st resin dam 16a, as shown in FIG.1, (b).
  • the second dam 17 includes a second resin dam 17a and a second surface layer 17b that covers the surface of the second resin dam 17a.
  • the second dam 17 is formed so that the side opposite to the side where the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 are provided is substantially perpendicular to the surface of the mounting substrate 10.
  • the second dam 17 has a flat surface that is substantially flush with the side surface of the mounting substrate 10.
  • the second dam 17 has a cross section of the second surface layer 17b at the uppermost portion of the flat surface of the second dam on the surface opposite to the side where the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 are provided. Except for this, the second resin dam is exposed on the entire surface except for this, and the second surface layer 17b is not formed.
  • the space between the first dam 16 and the second dam 17 is filled with the reflecting member 18 from the mounting substrate 10 to the upper end of the side surface of the light transmitting member 14.
  • the upper surface of the light transmitting member 14 is exposed without being covered with the reflecting member 18.
  • the reflection member 18 covers the periphery of the light emitting element 13, the light transmission member 14, the transparent resin, and the protection element 15. That is, the light emitting element 13 and the first dam 16 and the second dam 17 are connected via the reflecting member 18.
  • the reflecting member 18 is not provided on the side opposite to the side where the light emitting element 13 is formed with the first dam 16 interposed therebetween.
  • An extraction electrode 11 is provided on the mounting substrate 10 opposite to the side on which the light emitting element 13 is formed with the first dam 16 interposed therebetween. The extraction electrode 11 is formed integrally with the wiring electrode 12.
  • the mounting substrate 10 is an insulating substrate such as an AlN substrate. On the surface of the mounting substrate 10, a lead-out electrode 11 is provided together with the wiring electrode 12.
  • the extraction electrode 11 and the wiring electrode 12 are formed by, for example, gold plating.
  • the extraction electrode 11 may be provided on the back surface of the mounting substrate 10.
  • the wiring electrode 12 takes a complicated shape according to the electrode pattern of the light emitting element 13, but is simplified in FIGS. 1 and 2.
  • the light-emitting element 13 is formed with an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer in this order on a growth substrate such as a sapphire substrate and a GaN substrate, and the n-type semiconductor layer has an n-electrode,
  • the p-type semiconductor layer has a structure in which a p-electrode is provided.
  • the growth substrate is responsible for holding the semiconductor layer.
  • light generated in an active layer (not shown) is emitted to the light transmitting member 14 side through the growth substrate. That is, the semiconductor layer side (the mounting substrate 10 side in FIG.
  • the growth substrate side (the light transmitting member 14 side in FIG. 1B) is the mounting surface. It becomes an emission surface.
  • insulating sapphire GaN, SiC, AlGaN, AlN, or the like may be used.
  • the light transmission member 14 is a plate-like wavelength conversion member in which a wavelength conversion material (phosphor) for converting the wavelength of light from the light emitting element 13 is dispersed in a material such as resin, ceramic, or glass.
  • the wavelength conversion material is a known wavelength conversion material such as YAG, CASN, or SiAlON.
  • the surface on the light emitting element 13 side is an adhesive surface with the light emitting element 13, and the opposite side is the light emitting surface of the light emitting device 1.
  • the emission surface of the light emitting element 13 and the surface of the light transmitting member 14 bonded to the light emitting element 13 have the same size, and both are bonded with a transparent resin.
  • the exit surface of the light emitting element 13 and the surface of the light transmitting member 14 bonded to the light emitting element 13 are not limited to the same size.
  • the surface of the light transmitting member 14 that is bonded to the light emitting element 13 may be larger than the emission surface of the light emitting element 13.
  • the protection element 15 is an element for protecting an excessive voltage from being applied to the light emitting element 13, and is electrically connected to the light emitting element 13.
  • the protection element 15 is, for example, a Zener diode.
  • the protection element 15 is connected to the wiring electrode 12 so as to straddle the two wiring electrodes 12 so as to be in parallel with the light emitting element 13. At this time, the protection element 15 is connected to a metal pad on the wiring electrode 12 by a metal bump.
  • the protection element 15 is not limited to a Zener diode, and may be a diode, a varistor, a capacitor, a resistor, or the like, for example.
  • the transparent resin not shown has a function of a light guide member that adheres the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 and guides light emitted from the side surface of the light emitting element 13 to the light transmitting member 14.
  • a material transparent to light from the light emitting element 13 such as a silicone resin is used.
  • the reflective member 18 is made of a silicone resin mixed with light reflective particles such as titanium oxide.
  • the reflecting member 18 covers the side surfaces of the light emitting element 13, the transparent resin, and the light transmitting member 14, and has a function of reflecting light emitted from the light emitting element 13 to the light emitting surface of the light transmitting member 14.
  • the reflecting member forming material is necessary on the mounting substrate 10. It is provided so as to be filled only in such a region.
  • the first dam 16 and the second dam 17 are provided so as to surround the light emitting element 13 so that the reflecting member forming material does not spread to an unnecessary area.
  • the 1st dam 16 and the 2nd dam 17 may be arrange
  • the first dam 16 includes a first resin dam 16a formed of a silicone resin mixed with light reflecting particles such as titanium oxide, and a first surface layer formed on the surface of the first resin dam 16a. 16b.
  • the first surface layer 16b is formed of a resin contained in the material for forming the first resin dam 16a and covers the entire outer surface of the first resin dam 16a.
  • the second dam 17 is formed of a second resin dam 17a and a second surface layer 17b formed on the surface of the second resin dam 17a.
  • the material constituting the second resin dam 17a and the second surface layer 17b is the same as that of the first resin dam 16a and the first surface layer 16b.
  • the side opposite to the side where the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 are provided is formed substantially perpendicular to the mounting substrate 10.
  • the second surface layer 17b is not formed on the surface of the second dam 17 opposite to the side where the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 are provided, and the second resin dam 17a is not formed. Is exposed. The exposed surface of the second resin dam 17a and the side surface of the mounting substrate 10 are flush with each other as shown in FIG.
  • the height from the surface of the mounting substrate 10 to the tops of the first resin dam 16a and the second resin dam 17a is as shown in FIG. It is formed lower than the height to the surface.
  • first dam 16 and the second dam 17 have a bent portion 19 which is bent so that the first dam 16 and the second dam 17 approach the semiconductor element when viewed from above.
  • the configuration of the first dam 16 and the second dam 17 will be described in detail later.
  • first dam 16 and the second dam 17 are collectively referred to as a “dam” unless there is a need to distinguish between the first dam 16 and the second dam 17. Yes.
  • first resin dam 16a and the second resin dam 17a are collectively referred to as a “resin dam”. It is out.
  • first surface layer 16b and the second surface layer 17b are collectively referred to as a “surface layer”. I'm calling.
  • both the light emitting element 13 and the protection element 15 are semiconductor elements, when it is not necessary to distinguish between the light emitting element 13 and the protection element 15, the light emitting element 13 and the protection element 15 are combined. It is called a “semiconductor element”.
  • the dam is arranged on the mounting substrate 10 so as to sandwich the light emitting element 13. Specifically, as shown in FIG. 1, two dams are arranged so as to face each other with the light emitting element 13 interposed therebetween. One is a second dam 17 on the light emitting element 13 side that is disposed between the light emitting element 13 and the outer peripheral portion of the mounting substrate 10 adjacent to the light emitting element 13. The other is a first dam 16 on the side of the extraction electrode 11 provided so as to straddle the extraction electrode 11 adjacent to the Zener diode (protective element 15).
  • a reflective member 18 is filled so as to cover the side surface of the member 14.
  • the reflecting member 18 is also filled between the light emitting element 13 and the mounting substrate 10.
  • a wiring electrode 12 connected to the extraction electrode 11 is provided on the mounting substrate 10, and the light emitting element 13 is disposed so as to be conductively connected to the wiring electrode 12.
  • the position of the dam is determined by applying a paste-like dam-forming material from a nozzle in a thin line by a dispensing method.
  • the lower limit distance at which the nozzle can be adjacent to the semiconductor element such as the light emitting element 13 and the protective element 15 is determined by the thickness of the nozzle. If the method of supplying the dam forming material to the mounting substrate 10 from a higher position by the nozzle is adopted, the first dam 16 and the second dam 17 can be arranged in the vicinity of the semiconductor element.
  • the dam-shaped material When the dam forming material is applied near the semiconductor element, as shown in FIG. 1, the dam-shaped material is disposed at the position close to the position where the light emitting element 13 and the protective element 15 are disposed. It arrange
  • the dam is arranged near the semiconductor element, particularly the light emitting element 13, the light emitting edge becomes sharp in the near-field image of the light emission. Therefore, sharp light emission characteristics can be obtained when a light emitting device is systemized using an optical system. This is useful in a low beam of a headlamp.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the first dam and the periphery of the first dam in the conventional light emitting device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional SEM photograph showing the configuration of the first dam 16 in the light emitting device 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional SEM photograph showing the configuration of the dam in the conventional light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the first dam 16 and the periphery of the first dam 16 in the light emitting device 1 according to the present embodiment.
  • the first dam 16 includes a first resin dam 16a and a first surface layer 16b covering the surface of the first resin dam 16a.
  • the dam forming material is applied to the mounting substrate 10 and then left on the stage for 5 minutes, and then the temperature atmosphere is about 60 ° C. higher than the gelling temperature.
  • the first dam 16 is formed by heating for 3 hours. Since the dam forming material forming the first dam 16 is a viscous liquid, the viscosity of the dam forming material, the surface tension, the curing temperature, etc., as shown in FIG.
  • the lower end has a shape in which the width of the first resin dam 16a is narrow and the width of the first surface layer 16b is widened.
  • a leaching portion 16c in which the dam forming material spreads on the extraction electrode 11 as shown in FIG. 3 may be formed.
  • the reflective member 18 is formed on the side surface of the light emitting element 13 side on the right side (the reflective member 18 side) of the first resin dam 16 a in contact with the first dam 16. At this time, an interface layer 16 d is formed between the resin dam 16 and the extraction electrode 11.
  • the lower end of the first surface layer 16b from the surface of the lower end of the first resin dam 16a to the outer surface of the first surface layer 16b Is less than 40 nm, for example.
  • the lower end portion of the surface layer is expanded on the first surface according to the present embodiment. It is twice as large as the layer 16b. It has been found from composition analysis that the lower end portion of the first surface layer 16b shown in FIG. 3 (leaching portion 16c) covers the extraction electrode 11. If the extraction electrode is small as it is, an electrode contact failure is caused. Will wake up. Further, if the extraction electrode 11 is enlarged in consideration of the spread of the lower end portion of the first surface layer 16b, the size of the entire light emitting device is increased. Therefore, a first dam 16 having a suitable size is required.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the cross-sectional shapes of the first resin dam 16a and the first surface layer 16b.
  • the maximum width of the first resin dam 16a and the first surface layer 16b in the vicinity of the central portion in the height direction of the first resin dam 16a (the maximum width of the first dam 16). ) Is Wc, the bottom width of only the first resin dam 16a is Wb, and the combined height of the first resin dam 16a and the first surface layer 16b is H.
  • Table 1 shows the results of forming resin dams by changing the stage temperature for holding the mounting substrate 10 when applying the dam forming material to the mounting substrate 10 and measuring the dimensions of the resin dam and the surface layer under each condition.
  • the dam forming material was applied to the mounting substrate 10, left on the stage for 5 minutes, and then cured by heating for 3 hours in a temperature atmosphere about 60 ° C. higher than the gelling temperature. This treatment was performed in an air atmosphere where airflow control or the like was not performed.
  • the first resin dam 16a and the first surface layer 16b are combined with respect to the maximum width (maximum width of the first dam 16) Wc of the first resin dam 16a and the first surface layer 16b.
  • the ratio of height (height of the first dam 16) H was greater when the stage temperature was set to the gelation temperature ⁇ 5 ° C. or higher and + 10 ° C. or lower than when the stage temperature was set to room temperature. That is, when the stage temperature is set to the gelation temperature ⁇ 5 ° C. or higher and + 10 ° C. or lower, the shape in which the first resin dam 16a and the first surface layer 16b are combined is higher than the case where the stage temperature is set to room temperature. It can be seen that it is high.
  • the shear strength is a stress that causes the dam to be taken off from the electrode 11 or to break when a lateral stress is mechanically applied to the dam.
  • FIG. 7 shows the measurement results of the dam shear strength by the structure of the dam and the conventional dam in the light emitting device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows two measurement results for the dam according to the present embodiment and three measurement results for the dam according to the conventional example.
  • BONDING TESTER manufactured by RHESCA
  • the measurement conditions were as follows: for a probe of 5 kg, a locate amount of 2.0 ⁇ m, a moving speed of 0.1 mm / s, and a moving distance of 1.5 mm.
  • the dam share strength of 450 g / mm 2 or more was obtained in both measurements for the dam in the present embodiment.
  • the dam share strength of about 350 g / mm 2 (average value 358 g / mm 2 ) was obtained in all three measurements. Therefore, it can be seen that by setting the dam to the dam structure according to the present embodiment, the shear strength of the dam is increased by about 30% compared to the conventional dam structure.
  • the dam of this embodiment has a higher height when the bottom area is the same as compared with a resin dam and a surface layer formed using the same amount of dam forming material by a conventional method.
  • the cross-sectional area in the vertical direction with respect to the mounting substrate 10 is increased, and the force from the side surface direction of the dam per unit area is dispersed.
  • the width of the bottom portion of the resin dam becomes larger than that of the conventional example, and the bottom area of the resin dam increases, thereby stabilizing the structure of the dam itself and increasing the adhesive strength to the mounting substrate 10.
  • Shape 1] 8A to 8D are schematic plan views of a light-emitting device in which a dam is formed in a substantially linear shape with a light-emitting element and a protective element interposed therebetween. 8A to 8D, (a) shows a case where a part of the dam is not cut parallel to the long side direction of the light emitting device when the light emitting device is separated, and (b) shows that the light emitting device is separated. The light emitting device in the case where a part of the dam is cut in parallel with the long side direction of the light emitting device is shown.
  • FIGS. 8A is a basic configuration of the light emitting devices 2a to 2c shown in FIGS. 8B to 8D.
  • the light emitting device 3 three light emitting elements 13 are arranged side by side on the wiring electrode 12 integrated with the extraction electrode 11 on the mounting substrate 10 on which a set of extraction electrodes 11 is formed.
  • a Zener diode On the wiring electrode 12 between the light emitting element 13 and the extraction electrode 11, a Zener diode that functions as the protection element 15 is disposed.
  • a light transmitting member 14 is bonded to the light emitting element 13 on the surface opposite to the mounting substrate 10. In the drawing, the upper surface of the light transmitting member 14 is shown.
  • two dams composed of a resin dam and a surface layer are arranged on the mounting substrate 10 so as to sandwich the light emitting element 13.
  • One is a second dam 27 provided between the light emitting element 13 and the outer peripheral portion of the mounting substrate 10 adjacent to the light emitting element 13.
  • the other is a first dam 26 provided so as to straddle the extraction electrode 11 adjacent to the protection element 15 which is a Zener diode.
  • the first dam 26 and the second dam 27 are formed in a substantially straight line in common with the plurality of light emitting devices 2.
  • FIG. 8A the first dam 26 and the second dam 27 are shown cut for each light emitting device 2 in the process of separating the light emitting device 2.
  • the position of the dam on the mounting substrate 10 is determined by applying a paste-like dam forming material from a nozzle in a thin line shape by a dispensing method.
  • the dam forming material is attracted to the semiconductor element by the electrostatic force of the semiconductor element and approaches the semiconductor element. It arrange
  • the second dam 27a extends along the direction in which the three light emitting elements 13 are arranged, and on one side of the light emitting element 13 opposite to the side on which the protective element 15 is disposed. It is arranged to approach.
  • bent portions 19 are formed in the vicinity of the corners of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 arranged side by side.
  • the 1st dam 26a does not have a bending part similarly to the 1st dam 26 shown to FIG. 8A.
  • the first dam 26b is disposed so as to approach one side of the protective element 15.
  • the bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner portion of the protective element 15.
  • the second dam 27b does not have a bent portion.
  • both the first dam 26c and the second dam 27c are arranged so as to approach one side of the light-emitting element 13 and the protective element 15, respectively.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner portion of the protective element 15, and in the second dam 27c, the bent portion is bent near the corner portions of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 arranged side by side. A portion 19 is formed.
  • the bending part 19 may be formed in any of the 1st dams 26, 26a, 26b, and 26c, and the 2nd dams 27, 27a, 27b, and 27c, and may be formed in both.
  • the bent portion 19 is formed near the corner of the semiconductor element. That is, the starting point of the bent portion 19 is a corner portion of the semiconductor element.
  • the light emitting devices 2, 2a, 2b, and 2c shown in FIGS. 8A to 8D when the second dams 27, 27a, 27b, and 27c are separated into individual pieces, the light emitting devices 2, 2a, 2b, It is cut parallel to the long side direction of 2c.
  • the width of the second dams 27, 27a, 27b, 27c is smaller than the width of the first dams 26, 26a, 26b, 26c.
  • the side surfaces of the second dams 27, 27a, 27b, 27c along the outer periphery of the light emitting devices 2, 2a, 2b, 2c are substantially flat surfaces. Further, in the case of the light-emitting devices 2a and 2c shown in FIG. 8B (b) and FIG. 8D (b) in which the bent portion 19 is formed at the corner of the light-emitting element 13, at the corner where the light-emitting element 13 is arranged.
  • the second dams 27a and 27c in the region closer to the outer peripheral portion of the light emitting devices 2, 2a, 2b, and 2c than the bent portion 19 are not cut.
  • the lengths of the second dams 27a and 27c are shorter than the length of one side of the light emitting devices 2, 2a, 2b, and 2c adjacent to the second dams 27a and 27c.
  • Shape 2] 9A to 9D are schematic plan views showing an example of a light emitting device in which a dam surrounds a light emitting element and a protective element, and is formed at a position close to only a side along a direction parallel to the arrangement direction of the light emitting elements.
  • 9B to 9D (a) shows a case where a part of the dam is not cut when the light emitting device is separated, and (b) shows a case where a part of the dam is cut when the light emitting device is separated.
  • the light emitting device is shown.
  • the configuration of the light emitting devices 3, 3a, 3b, and 3c other than the dam is the same as that of the light emitting devices 2, 2a, 2b, and 2c shown in FIGS.
  • the light emitting device 3 shown in FIG. 9A is the basic configuration of the light emitting devices 3a to 3c shown in FIGS. 9B to 9D.
  • a dam 36 is formed so as to continuously surround the plurality of light emitting elements 13 and the protective element 15.
  • the dam 36a extends along the direction in which the three light emitting elements 13 are arranged, and the light emitting element 13 on the side opposite to the side where the protective element 15 is disposed. It arrange
  • positioned may be approached.
  • bent portions 19 are formed in the vicinity of the corners of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 arranged in the vicinity of the corners of the protective element 15.
  • a second dam 37a is formed in which a part of the dam 36a is cut when the light emitting device 3a is separated. The portion of the dam 36a other than the second dam 37a corresponds to the first dam.
  • the dam 36b extends along the direction in which the three light emitting elements 13 are arranged, and one side of the light emitting element 13 opposite to the side on which the protective element 15 is disposed. It is arranged to approach only.
  • bent portions 19 are formed in the vicinity of the corners of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 arranged side by side.
  • a second dam 37b is formed in which a part of the dam 36b is cut when the light emitting device 3b is separated. The portion of the dam 36b other than the second dam 37b corresponds to the first dam.
  • the dam 36c is disposed so as to approach only one side of the protective element 15 opposite to the side on which the light emitting element 13 is disposed.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner portion of the protective element 15.
  • a second dam 37c is formed in which a part of the dam 36c is cut when the light emitting device 3c is separated. The portion of the dam 36c other than the second dam 37c corresponds to the first dam.
  • the bending part 19 is formed in the corner
  • the widths of the second dams 37a, 37b, and 37c are smaller than the widths of the dams 36a, 36b, and 36c.
  • the side surfaces of the second dams 37a, 37b, and 37c along the outer peripheral portion of the light emitting devices 3a, 3b, and 3c are substantially flat surfaces.
  • FIG. 10A to FIG. 10D are schematic plan views showing examples of a light emitting device in which a dam surrounds the light emitting element and the protective element and is formed along directions parallel to the direction in which the light emitting elements are arranged and cross each other.
  • 10B to 10D shows a case where a part of the dam is not cut when the light emitting device is separated, and (b) shows a case where a part of the dam is cut when the light emitting device is separated.
  • the light emitting device is shown.
  • the configuration of the light emitting devices 4, 4a, 4b, and 4c other than the dam is the same as that of the light emitting devices 2, 2a, 2b, and 2c shown in FIGS.
  • FIGS. 10A is a basic configuration of the light emitting devices 4a to 4c shown in FIGS. 10B to 10D.
  • a dam 46 is formed so as to continuously surround the light emitting element 13.
  • the dam 46a extends along the direction in which the three light emitting elements 13 are arranged, and the light emitting element 13 on the side opposite to the side where the protective element 15 is disposed. It arrange
  • bent portions 19 are formed in the vicinity of the corners of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 aligned and in the vicinity of the corners of the protective element 15. That is, the dam 46a has a configuration in which the bent portions 19 are provided in both the long side direction and the short side direction of the three light emitting elements 13 arranged side by side. Also, in the light emitting device 4a shown in FIG. 10B (b), a second dam 47a is formed in which a part of the dam 46a is cut when the light emitting device 4a is separated. The portion of the dam 46a other than the second dam 47a corresponds to the first dam.
  • the dam 46b is along the direction in which the three light emitting elements 13 are arranged, and one side of the light emitting element 13 opposite to the side where the protective element 15 is disposed. It is arranged to approach. Further, the dam 46b is disposed so as to be close to one side of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 along the direction intersecting the arrangement direction of the three light emitting elements 13 arranged. Yes. In the dam 46b, bent portions 19 are formed in the vicinity of the corners of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 arranged side by side.
  • the dam 46b has a configuration in which the bent portions 19 are provided in both the long side direction and the short side direction of the three light emitting elements 13 arranged side by side. Further, in the light emitting device 4b shown in FIG. 10C (b), a second dam 47b is formed in which a part of the dam 46b is cut when the light emitting device 4b is separated. The portion of the dam 46b other than the second dam 47b corresponds to the first dam.
  • the dam 46c is along the direction intersecting the arrangement direction of the three light emitting elements 13 arranged, and the light emitting elements at both ends of the three light emitting elements 13 arranged. 13 are arranged so as to approach one side. Moreover, the dam 46c is arrange
  • positioned may be approached.
  • bent portions 19 are formed in the vicinity of the corners of the light emitting elements 13 at both ends of the three light emitting elements 13 aligned and in the vicinity of the corners of the protective element 15.
  • a second dam 47c is formed in which a part of the dam 46c is cut when the light emitting device 4c is separated. The portion of the dam 46c other than the second dam 47c corresponds to the first dam.
  • the bending part 19 is formed in the corner
  • the dams 46a, 46b, and 46c are separated from each other in the long side direction of the light emitting devices 4a, 4b, and 4c. Therefore, the width of the second dam is smaller than the width of the dams 46a, 46b, and 46c, and the side surfaces along the outer periphery of the light emitting devices 4a, 4b, and 4c of the second dam are It becomes a substantially flat surface.
  • FIGS. 9A to 9D are schematic plan views showing dam shapes corresponding to FIGS. 9A to 9D in the case where the number of the light emitting elements 13 is one.
  • 11B to 11D shows a case where a part of the dam is not cut when the light emitting device is separated, and (b) shows a case where a part of the dam is cut when the light emitting device is separated.
  • the light emitting device is shown.
  • the light emitting devices 5, 5a, 5b, and 5c other than the dams are the same as the light emitting devices 3, 3a, 3b, and 3c shown in FIGS. 9A to 9D, except that there is only one light emitting element 13. Since it is the same, description is abbreviate
  • the light emitting device 5 shown in FIG. 11A is the basic configuration of the light emitting devices 5a to 5c shown in FIGS. 11B to 11D.
  • a dam 56 is formed so as to continuously surround one light emitting element 13 and the protective element 15.
  • the dam 56a is disposed so as to approach one side of the light emitting element 13 opposite to the side on which the protective element 15 is disposed. Moreover, the dam 56a is arrange
  • positioned may be approached.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner of the light emitting element 13 opposite to the side where the protective element 15 is disposed and in the vicinity of the corner of the protective element 15 opposite to the side where the light emitting element 13 is disposed.
  • a second dam 57a is formed in which a part of the dam 56a is cut when the light emitting device 5a is separated. The portion of the dam 56a other than the second dam 57a corresponds to the first dam.
  • the dam 56b is disposed so as to approach only one side of the light emitting element 13 opposite to the side on which the protective element 15 is disposed.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner of the light emitting element 13 on the side opposite to the side where the protective element 15 is disposed.
  • a second dam 57b is formed in which a part of the dam 56b is cut when the light emitting device 5b is separated. The portion of the dam 56b other than the second dam 57b corresponds to the first dam.
  • the dam 56c is disposed so as to approach only one side of the protective element 15 opposite to the side on which the light emitting element 13 is disposed.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner of the protective element 15 on the side opposite to the side where the light emitting element 13 is disposed.
  • disconnected when the light-emitting device 5c was separated into pieces is formed.
  • the portion of the dam 56c other than the second dam 57c corresponds to the first dam.
  • the bending part 19 is formed in the corner
  • the dams 56a, 56b, and 56c shown in FIGS. 11B, 11C, and 11D (b) are parallel to the outer periphery of the light emitting devices 5a, 5b, and 5c when they are separated. Therefore, the width of the second dams 57a, 57b, 57c is smaller than the width of the dams 56a, 56b, 56c, and the light emitting devices 5a, 5b, 5c of the second dams 57a, 57b, 57c.
  • the side surface along the outer peripheral part of the is substantially flat.
  • Shape 5] 12A to 12D are schematic plan views showing dam shapes corresponding to FIGS. 10A to 10D in the case where the number of the light emitting elements 13 is one. 12B to 12D, (a) shows a case where a part of the dam is not cut when the light emitting device is separated, and (b) shows a case where a part of the dam is cut when the light emitting device is separated. The light emitting device is shown.
  • the configurations of the light emitting devices 6, 6a, 6b, and 6c other than the dam are the same as the light emitting devices 4, 4a, 4b, and 4c shown in FIGS. 10A to 10D, except that only one light emitting element 13 is provided. Since it is the same, description is abbreviate
  • the light emitting device 6 shown in FIG. 12A is a basic configuration of the light emitting devices 6a to 6c shown in FIGS. 12B to 12D.
  • a dam 66 is formed so as to continuously surround one light emitting element 13 and the protective element 15.
  • the dam 66a is disposed so as to approach the three sides of the light emitting element 13 that does not face the side where the protective element 15 is disposed. Moreover, the dam 66a is arrange
  • positioned may be approached.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner of the light emitting element 13 and in the vicinity of the corner of the protective element 15 on the side opposite to the side where the light emitting element 13 is disposed.
  • a second dam 67a is formed in which a part of the dam 66a is cut when the light emitting device 6a is separated. The portion of the dam 66a other than the second dam 67a corresponds to the first dam.
  • the dam 66b is disposed so as to approach the three sides of the light emitting element 13 that does not face the side where the protective element 15 is disposed.
  • a bent portion 19 is formed in the vicinity of the corner of the light emitting element 13.
  • a second dam 67b is formed in which a part of the dam 66b is cut when the light emitting device 6b is separated. The portion of the dam 66b other than the second dam 67b corresponds to the first dam.
  • the dam 66c approaches the two sides of the light emitting element 13 excluding the side where the protective element 15 is disposed and the side opposite to the side where the protective element 15 is disposed. Is arranged. Moreover, the dam 66c is arrange
  • positioned may be approached. In the dam 66c, bent portions 19 are formed in the vicinity of the corner of the light emitting element 13 and in the vicinity of the corner of the protective element 15 on the side opposite to the side where the light emitting element 13 is disposed. Further, in the light emitting device 6c shown in FIG. 12D (b), a second dam 67c is formed in which a part of the dam 66c is cut when the light emitting device 6c is separated. The portion of the dam 66c other than the second dam 67c corresponds to the first dam.
  • the bending part 19 is formed in the corner
  • the dams 66a, 66b, and 66c are separated from each other with respect to the long side direction of the light emitting devices 6a, 6b, and 6c.
  • the width of the second dams 67a, 67b, and 67c is smaller than the width of the first dams 66a, 66b, and 66c, and the light emitting device 6a of the second dams 67a, 67b, and 67c. , 6b and 6c have substantially flat side surfaces along the outer periphery.
  • the distance between the dams that sandwich the area where the light emitting element 13 is disposed can be set to the area where the light emitting element 13 is not disposed. It is shorter than the distance between the dams. Thereby, it can be set as the light-emitting device from which a sharp light emission near-field image is obtained.
  • a part of the dam may be cut on the light emitting element 13 side with respect to the substrate 10.
  • the side surface of the second dam may coincide with the end surface of the mounting substrate 10. Note that a method of dividing the light emitting device will be described in detail later.
  • FIG. 13A and FIG. 13B are diagrams showing the arrangement of dam forming materials when a dam is formed across a plurality of light emitting devices.
  • the bent portions 79a and 79b may be formed asymmetrically near the ends of the light emitting elements 13 arranged side by side or near the ends of the protective elements 15.
  • asymmetric means that the positions where the two bent portions of the dam are arranged are not equidistant when viewed from the center line in the direction in which the light emitting elements 13 are arranged or from the center line of the protection element 15.
  • a dam forming material is applied so as to surround the light emitting elements 13 and the protective elements 15 in the plurality of light emitting devices 1 in the same row. That is, as shown by an arrow P in FIG. 13A (a), in one light emitting device 1, the direction of application is different between the side closer to the light emitting element 13 and the side closer to the protective element 15. In this case, as shown in FIG. 13A (b), in one light emitting device 1, the arrangement positions of the bent portions 78a and 78b in the first dam 76a and the bent portions 79a and 79b in the second dam 77a are different. It will shift in a different direction.
  • the dam forming material when the dam forming material is started to be supplied by the nozzle from a position away from the semiconductor element, the dam forming material applied straight in the traveling direction of the nozzle at the position away from the semiconductor element is placed beside the semiconductor element. In order to receive an electrostatic force at this stage, it is then applied onto the mounting substrate 10 at a position close to the semiconductor element side. When the dam forming material is supplied again from the position away from the semiconductor element by the nozzle, the dam forming material does not receive an electrostatic force from the semiconductor element.
  • the dam forming material is applied again straight in the direction of travel of the nozzle, the bent portions 78a and 78b in the first dam 76a and the bent portions 79a and 79b in the second dam 77a are formed asymmetrically.
  • the positions of the bent portions 78a and 78b in the first dam 76a and the bent portions 79a and 79b in the second dam 77a with respect to the semiconductor element can be adjusted.
  • the light-emitting device 1 is usually mounted on the large mounting substrate 10 after the light-emitting elements 13, the light transmitting members 14, the reflecting members 18, and the dams corresponding to the plurality of light-emitting devices 1 are arranged. Is diced by a dicing blade, and is separated into individual light emitting devices 1. The details of the singulation method will be described later.
  • the dam 17 is configured to have a surface perpendicular to a position that coincides with the end surface of the mounting substrate 10.
  • the second resin dam 17a is exposed on the cut surface of the second dam 17 after being singulated, and the second surface layer 17b does not exist except for the upper portion of the second dam 17.
  • a second surface layer 17 b exists on the surface of the second dam 17 on the light emitting element 13 side.
  • the reflecting member 18 When the reflecting member 18 is formed, when the second surface layer 17b on the side in contact with the reflecting member 18 is taken into the reflecting member 18, the vicinity of the top of the second dam 17 not in contact with the reflecting member 18 In some cases, the second surface layer 17b is formed only.
  • the reflecting member 18 In order to dispose the reflecting member 18 around the light emitting element 13 without a gap, it is necessary to use a resin having a low viscosity as the reflecting member forming material. Since the reflecting member forming material is discharged onto the mounting substrate 10 and then spreads on the mounting substrate 10, the reflecting member forming material is spread only in a necessary region on the mounting substrate 10 (not spread to an unnecessary region). In addition, dams and frames are necessary around.
  • the AlN substrate used as the mounting substrate 10 is expensive, it is desired to reduce the usage amount of the AlN substrate by reducing the area of the light emitting device 1 as much as possible.
  • the resin is harder than the reflecting member 18 formed using the low-viscosity reflecting member forming material and is formed using the high-viscosity dam-forming material.
  • the second dam 17 defects in the reflecting member 18 in the manufacturing process of the light emitting device 1 can be reduced.
  • the durability of the light emitting device 1 itself can be improved.
  • a mounting substrate 10 (submount) on which a conductive pattern is formed is prepared.
  • the mounting substrate 10 for example, a baked AlN substrate is used.
  • a conductive pattern is formed in a matrix on the mounting substrate 10 by plating or the like. This conductive pattern becomes the extraction electrode 11 and the wiring electrode 12 in a later step.
  • a metal pad (see FIG. 1) for connecting the light emitting element 13 is formed on the conductive pattern.
  • FIG. 1 shows the light-emitting device 1 when three light-emitting elements 13 are connected in series, but the shape of the metal pad so that bump connection can be made to the p-type electrode and the n-type electrode of the light-emitting element 13 (LED). May be designed.
  • the actual conductive pattern on the mounting substrate 10 has a complicated shape corresponding to the electrode pattern of the light-emitting element 13, but is simplified in the light-emitting device described in this embodiment.
  • a conductive pattern as shown in FIG. 11A may be used.
  • the protection element 15 is connected to the wiring electrode 12.
  • the protection element 15 is mounted on the metal bump by a flip chip method, and is connected to the conductive pattern by ultrasonic welding.
  • the protection element 15 is connected to the conductive pattern so as to be in parallel with the light emitting element 13.
  • a blue LED chip in which a nitride compound semiconductor is formed on a GaN substrate is used.
  • a plurality of metal bumps are placed on a metal pad, and the light emitting element 13 is placed in a flip-chip manner with the growth substrate side facing up, and ultrasonic welding is performed.
  • the growth substrate may have a microtexture structure by making the back surface (the top surface as a mounted element) rough.
  • minute irregularities are formed by etching, blasting, laser, processing with a dicing blade, or the like.
  • the back surface of the growth substrate may be a flat surface.
  • a predetermined amount of transparent resin is applied as an adhesive to the center of the rear surface of the growth substrate of the light emitting element 13 using a dispenser.
  • the transparent resin is, for example, a silicone resin.
  • the light transmitting member 14 is placed on the transparent resin, and the transparent resin is pressed from above so that the entire top surface of the light emitting element 13 is covered. Thereafter, the transparent resin is cured by heating in an oven at 150 ° C. for 3 hours.
  • dispensing method was used for application
  • arbitrary methods such as a stamp method, may be used besides this.
  • the mounting substrate 10 on which the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 are arranged is held on a stage set at a temperature substantially the same as the gelling temperature of the dam forming material.
  • the stage temperature at this time is, for example, in a range of ⁇ 5 ° C. or higher and + 10 ° C. or lower with respect to the gelation temperature of the dam forming material.
  • the width of the lower end of the first surface layer 16b (from the surface of the lower end of the first resin dam 16a on the mounting substrate 10 shown in FIG. 6 to be described later to the end of the outer surface of the first surface layer 16b. Horizontal distance) can be suppressed to 40 nm or less, for example.
  • the stage temperature will be described in detail later.
  • the dam forming material is a silicone resin in which titanium oxide (TiO 2 ) or the like, which is a light reflective material, is dispersed.
  • TiO 2 titanium oxide
  • the structural requirements of the dam are required to be high.
  • the viscosity of the dam forming material is preferably high in order to form a thin wire having a high height, but if it is too high, it becomes difficult to discharge the dam forming material from the nozzle. Therefore, the viscosity of the dam forming material may be set to such a degree that the shape does not collapse so much after application, such as paste toothpaste.
  • a dam forming material is applied by a dispensing method so as to form a thin line having a width of about 200 ⁇ m along the row of the light transmitting member 14 and the protective element 15 of the mounting substrate 10.
  • the light emitting devices since the light emitting devices are prepared on the mounting substrate 10 in a matrix, the light emitting devices may be surrounded by one row or one row. Since the dam forming material plays the role of a dam that does not flow out to the outside (extraction electrode 11 side) when the reflecting member forming material is injected around the light emitting element 13, as shown in FIG. 13A (a). It may be applied in a closed curve.
  • the application pattern is not limited to the closed curve shape, and as shown in FIGS. 9A to 12D, the individual light emitting devices may be individually surrounded with respect to the group of light emitting elements 13 arranged in a matrix. Moreover, as shown to (a) of FIG. 13B, it is also considered to apply
  • thermosetting is performed at a temperature about 50 ° C. higher than the gelation temperature of the dam forming material, for example. The temperature at the time of thermosetting will be described in detail later.
  • first dam 16 and the second dam 17 are completed.
  • a resin layer not containing a light reflective material is formed as the first surface layer 16b and the second surface layer 17b.
  • the inside of the dam is filled with the reflecting member 18 forming material, so that the extraction electrode 11 on the submount needs to be provided outside the dam. Therefore, as shown in FIG. 1A, the thin line crosses over the conductive pattern on the mounting substrate 10, and the conductive pattern disposed on the opposite side of the light emitting element 13 and the protective element 15 across the thin line. Becomes the extraction electrode 11.
  • the conductive pattern disposed on the same side as the light emitting element 13 and the protective element 15 with the fine wire interposed therebetween serves as the wiring electrode 12.
  • Table 1 shows the ratio of the width / bottom ratio (H / Wc) of the resin dam including the surface layer and the maximum width including the surface layer of the resin dam (Wb / Wc) when the stage temperature is changed. ).
  • the dam was thermally cured by heating the mounting substrate 10 in an oven at 150 ° C. for 3 hours after forming all the dams around the light emitting device 1 arranged in a matrix.
  • the first surface layer 16b a heterogeneous layer (hereinafter referred to as the first surface layer 16b) was formed on the surface of the first dam 16 as shown in FIG.
  • the spreading width of the lower end portion of the first surface layer 16b was 40 nm or less when viewed from the lower end corner portion of the first resin dam 16a. Since the second dam 17 is the same as the first dam 16, the description thereof is omitted. Even in the conventional method, that is, when the stage temperature was set to room temperature, the surface layer existed as shown in FIG. 5, but the spread width of the lower end portion of the surface layer was 40 nm when viewed from the lower end corner portion of the resin dam. It was bigger.
  • stage temperature is the same as the gelation temperature of the dam forming material, as shown in Table 1, a dam having a resin dam aspect ratio (H / Wc) of 0.86 including the surface layer is obtained. It was. On the other hand, when the stage temperature was room temperature, H / Wc was 0.71.
  • the ratio of the bottom width to the maximum width of the resin dam including the surface layer (Wb / Wc) is 0.96. Met.
  • Wb / Wc was 0.94. Therefore, Wb / Wc is considered to be larger than 0.94 when the stage temperature is made the same as the gelation temperature of the dam forming material.
  • the bond strength (shear strength) of the dam was 465 g / mm 2 on average as shown in FIG. This was 1.3 times (30% increase) compared to the average value of 358 g / mm 2 when the stage temperature was room temperature.
  • the BONDING TESTER (manufactured by RHESCA) PTR-1100 was used for the measurement of the shear strength, and the measurement conditions were as follows: 5 kg for probe, locating amount 2.0 ⁇ m, moving speed 0.1 mm / s, moving distance 1.5 mm did.
  • a silicone resin in which TiO 2 fine particles are mixed is used as the dam forming material.
  • other materials such as carbon particles and fumed silica dispersed therein can be used to increase the mechanical strength after curing. The same effect was obtained.
  • the dam forming material was set so that the end of the dam forming material was 0.10 mm from the end of the semiconductor element. Specifically, a method of surrounding a plurality of light emitting devices as shown in FIG. 14 at a time was adopted. The diameter of the dam forming material applied on the mounting substrate 10 was 0.20 mm. As a result, the gap between the semiconductor element and the dam was about 0.05 mm at the side of the semiconductor element, and a deviation of about 1 ⁇ 2 from the set value of 0.10 mm occurred.
  • this shift is the side facing the semiconductor element approaching the semiconductor device when approaching the semiconductor device with respect to the direction of application of the dam forming material.
  • the distance from the semiconductor element started from the position aligned at the end of the semiconductor element facing away from the semiconductor element. That is, it has been found that the region where the dam approaches the semiconductor element is easily displaced in the direction in which the dam forming material is applied. Note that the direction of the apparent shift may be reversed by changing the pattern of application of the dam forming material.
  • the magnitude of the effect changes by changing the application speed, the nozzle diameter for discharging the dam forming material, the viscosity of the dam forming material, the resin or light reflective material contained in the dam forming material, and the distance from the object to the nozzle.
  • some of the dam forming materials did not appear to have shifted after curing.
  • a resin dam may be brought close to the side surface of the light emitting element 13, so that the planar shape and arrangement position of the dam are various as shown in FIGS. 11A to 12D.
  • a reflective member forming material is injected between the semiconductor element and the dam.
  • a silicone-based reflective resin having a low viscosity is used as the reflective member forming material.
  • the mounting substrate 10 is heated in an oven to cure the reflecting member forming material. Curing of the reflecting member forming material is performed at 150 ° C. for 3 hours, for example. Thereby, the reflection member 18 is completed.
  • the reflecting member 18 is an area on the mounting substrate 10 on which the light emitting element 13 is mounted, and is formed so as to surround the bottom surface and side surface of the light emitting element 13, the transparent resin, and the light transmitting member 14. Has been.
  • the reflective member forming material is not limited to silicone resin, but is a granular material in a low-viscosity liquid transparent medium mainly composed of resin such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, urea resin, fluorine resin, or glass.
  • the light reflecting material is dispersed.
  • As the light reflective material for example, titanium oxide or zinc oxide particles may be used.
  • the reflection member 18 can be formed by curing a liquid resin containing a light reflective material and a dispersant. By reflecting powdered titanium oxide and a dispersant in a liquid resin or glass and curing, the reflecting member 18 can have a reflecting function while maintaining insulation.
  • the first dam 16 and the second dam 17 are arranged on the inner side surface on the side where the light emitting element 13 is disposed and on the both sides of the outer side surface on the side where the light emitting element 13 is not disposed.
  • the surface layer 16b and the second surface layer 17b are formed.
  • the reflective member forming material is filled in the periphery of the light emitting element 13 and thermally cured, so that the first side surface in contact with the reflective member 18 is formed.
  • the surface layer 16 b and the second surface layer 17 b may be taken into the reflecting member 18.
  • the light emitting devices 1 arranged in a matrix on the mounting substrate 10 are separated into individual light emitting devices 1, that is, separated (diced).
  • a rotating grindstone (dicing blade 80) is used for the separation.
  • the dicing blade 80 having a width of about 100 to 150 ⁇ m is often used when cutting a hard object such as AlN.
  • FIG. 14 is a schematic top view showing a dicing position on the mounting substrate 10 on which the plurality of light emitting devices 1 are formed.
  • 15A to 15C are process cross-sectional schematic diagrams illustrating a process of dicing the mounting substrate 10 on which the plurality of light emitting devices 1 are formed in the row direction.
  • a light emitting element 13 is connected to each wiring electrode 12 of the light emitting device 1. Specifically, an n electrode and a p electrode (not shown) of the light emitting element 13 are connected to a metal pad formed on the wiring electrode 12 via a metal bump. Further, as shown in FIGS. 14 and 15A to 15C, in the two adjacent light emitting devices 1, the second dam 17 on the light emitting element 13 side and the first dam 16 on the extraction electrode 11 side are adjacent to each other. Has been placed.
  • the plurality of light emitting devices 1 before being separated as described above are cut into individual light emitting devices 1 using a rotating dicing blade 80.
  • the mounting substrate 10 is cut in the row direction and the column direction of the matrix-shaped mounting substrate 10 in which the plurality of light emitting devices 1 are arranged, as shown as cutting lines in FIG.
  • the dicing blade 80 is moved from the vicinity of the center of the second dam 17 to the side surface opposite to the light emitting element 13 in the extending direction of the second dam 17.
  • the dicing blade 80 is moved so as to alternately cut the first dam 16 and the second dam 17 in each of the plurality of light emitting elements 13.
  • the cutting in the row direction removes from the center of the second dam 17 to the end of the portion opposite to the light emitting element 13. It will be.
  • a dicing blade 80 is applied between the vicinity of the center of the second dam 17 and the side surface opposite to the light emitting element 13. Then, while rotating the dicing blade 80, the second dam 17, the wiring electrode 12, and the mounting substrate 10 are cut as shown in FIG. 15B. At this time, while the dicing blade 80 is moved in the direction in which the second dam 17 extends, the plurality of light emitting devices 1 are cut linearly.
  • the second dam 17 becomes a dam having a surface perpendicular to a position coinciding with the end surface of the mounting substrate 10.
  • the exposed surface of the second dam 17 is a cut surface of the second resin dam 17 a, and the second surface layer 17 b is not formed on the cut surface except for the top of the second dam 17.
  • the second surface layer 17b is formed between the reflecting member 18 and the second surface layer 17b.
  • the cutting position is designed so that an invalid portion does not occur outside the cutting portion. That is, as shown in FIGS. 15A to 15C, the plurality of light emitting devices 1 were separated and separated into pieces so that the outer end of the second dam 17 and the outer end of the dicing blade 80 were aligned. Thereby, since a part of 2nd dam 17 is removed, the usage-amount of the mounting substrate 10 which consists of AlN can be reduced.
  • the width of the second dam 17 is about 200 ⁇ m
  • the second dam 17 having a thickness of about 100 ⁇ m exists on the light emitting element 13 side even after cutting.
  • the second dam 17 having a thickness of about 50 ⁇ m exists even after cutting. That is, assuming that the thickness of the second dam 17 (that is, the first dam 16) before removing a part is Wc1, the thickness Wc2 of the second dam 17 after removing a part is 1 / It is sufficient if 4Wc1 ⁇ Wc2 ⁇ 1 / 2Wc1. Thereby, the mechanical strength of the light emitting device 1 can be increased and the durability of the light emitting device 1 can be increased.
  • the second dams 17 are all removed, and thus the light emitting device.
  • the mechanical strength of the cut surface of 1 is weak.
  • durability such as mechanical strength of the light emitting device 1 is lowered.
  • the size of the light emitting device is reduced in this method, only the cutting margin is increased, and the area of the mounting substrate 10 required by one light emitting device is the same size as before cutting, so there is no cost merit.
  • the second dam 17 has higher mechanical strength than the reflecting member 18. Therefore, if a part of the second dam 17 is left, it is possible to achieve both cost merit and mechanical strength durability of the light emitting device 1 by removing the remaining part.
  • the light-emitting element disposed on the mounting substrate, the reflective resin disposed around the light-emitting element and covering the light-emitting element, and at least on both sides sandwiching the reflective resin
  • the dam has a resin dam and a surface layer covering at least a part of the surface of the resin dam, and an inner side surface of the resin dam facing the light emitting element is the surface.
  • the outer side surface which is covered with the layer and does not face the light emitting element of the resin dam has an exposed surface where the resin dam is exposed at least partially.
  • the resin dam forming material does not ooze out on the upper part of the extraction electrode adjacent to the resin dam provided on the mounting substrate, it is possible to suppress electrode contact defects in the extraction electrode.
  • the dam is cut, so that the amount of mounting board used can be reduced, and the number per unit area of the mounting board can be reduced. Can be increased. Accordingly, it is an object to provide a light-emitting device that is small and has good characteristics.
  • the exposed surface and the side surface of the mounting substrate may be flush with each other.
  • the resin dam includes a first resin dam that does not have the exposed surface and a second resin dam that has the exposed surface, and the surface layer covers the surface of the first resin dam.
  • the light emitting edge becomes sharp in the near-field image of light emission, and sharp light emission characteristics can be obtained when systematized using an optical system. This is useful in a low beam of a headlamp.
  • Wc1 is the maximum width of the first dam and Wc2 is the maximum width of the second dam, 1 / 4Wc1 ⁇ Wc2 ⁇ 1 / 2Wc1 may be satisfied.
  • Wb / Wc> 0.94 may be satisfied, where Wc is the maximum width of the first dam and Wb is the width of the lower end of the first resin dam.
  • the ratio of the bottom width of the resin dam to the maximum width of the dam larger than 0.94, an effect of increasing the adhesive strength of the dam to the mounting board can be obtained.
  • the height of the dam is higher than that of the resin dam and surface layer formed using the same amount of dam forming material by the conventional method, and the cross-sectional area is increased, and it is applied from the side of the dam. This is because the force perpendicular to the force is dispersed.
  • the width of the bottom portion of the resin dam is increased and the bottom area is increased, so that the structure of the dam itself is stabilized and the adhesive strength to the mounting substrate is increased.
  • the thickness of the surface layer of the dam can be reduced, the width of the dam can be reduced and the area occupied by the dam on the mounting board can be reduced.
  • H / Wc> 0.80 may be satisfied, where Wc is the maximum width of the first dam and H is the height of the first dam.
  • the area occupied by the dam on the mounting board is reduced.
  • AlN or the like used for the mounting substrate is expensive, it is possible to reduce the amount of the mounting substrate used with respect to the light emitting element, and to obtain an effect of increasing the number of units per unit area of the mounting substrate.
  • the amount of resin to be used can be reduced, and cost reduction can be realized.
  • the width of the lower end of the first surface layer on the outer side surface of the first dam may be smaller than 40 nm.
  • the resin dam forming material oozes out above the take-out electrode adjacent to the resin dam provided on the mounting substrate. There is nothing. Therefore, the electrode contact defect in the extraction electrode can be suppressed.
  • the dam may be arranged so as to continuously surround the light emitting element.
  • the periphery of the light emitting element is continuously surrounded by the dam, it is possible to further suppress the resin dam forming material from exuding to the upper portion of the extraction electrode adjacent to the resin dam provided on the mounting substrate. . Therefore, it is possible to further suppress electrode contact defects in the extraction electrode.
  • a plate-like wavelength conversion material may be disposed on the emission surface of the light emitting element.
  • the plate-like wavelength conversion material is disposed on the emission surface of the light emitting element, the light emitting element can be sealed with the reflective resin and the wavelength conversion material. Moreover, a desired light emission characteristic can be realized by the wavelength conversion material.
  • the height from the mounting substrate to the top of the dam may be lower than the height from the mounting substrate to the surface of the wavelength conversion material.
  • the height from the mounting substrate to the top of the resin dam is lower than the height from the mounting substrate to the surface of the wavelength conversion material, the amount of the reflective resin used can be reduced. Therefore, cost reduction can be realized.
  • the light emitting device further includes a protective element electrically connected to the light emitting element, and the dam is adjacent to the light emitting element or the protective element at a position adjacent to at least one corner of the light emitting element or the protective element. You may have the bending part bent so that the protective element may be approached.
  • the dam forming material when the dam forming material is dispensed near a semiconductor element such as a light emitting element or a protective element, the dam forming material is attracted to the semiconductor element by electrostatic force. Therefore, the resin dam can be disposed in the vicinity of the semiconductor element even if ejection is performed from a nozzle located away from the semiconductor element. Therefore, the distance between the dams facing each other across the region where the light emitting element is arranged can be made shorter than the distance between the dams facing each other across the region where the light emitting element is not arranged.
  • the dam when a structure in which the fine wire of the dam forming material is brought close to the semiconductor element is taken, the distance from the side surface of the light emitting element 13 of the dam becomes large or small. Therefore, in the vicinity of the end of the side surface of the light emitting element 13 parallel to the dam, the dam is close to the set position, so that the dam may not remain inside as viewed from the light emitting element 13 after cutting. In this case, after the singulation process, the dam disappears in a region away from the side surface of the light emitting element 13 in the direction of applying the dam forming material, like the second dam 17 in FIG. Sometimes. That is, the reflection member 18 may be exposed at the end face of the end portion of the light emitting device 1.
  • the dam inclination is about 50 ⁇ m when applied at a distance of 100 ⁇ m.
  • the difference between the width of the dam and the width of the dicing blade is 50 ⁇ m or less.
  • the distance between the light emitting element and the dam may be 0.05 mm or more and 0.10 mm or less.
  • the dam when viewed from the separation side surface of the light emitting device 1, the dam is in substantially the same area as the existence range of the light emitting element 13 near the center, and the reflecting member 18 is on the outside (side away from the light emitting element). It becomes a certain structure. However, the region where there is no dam is a position away from the light emitting element 13. Further, since the exposure ratio of the reflecting member 18 is small, there is little adverse effect on the characteristics of the light emitting device 1, and it is possible to combine the maintenance of the light emission intensity and the low cost.
  • the shape of the dam is not limited to the shape described above, and may be formed on both sides of the light emitting element and the reflecting member, or may be formed so as to continuously surround the light emitting element and the reflecting member.
  • a semiconductor element such as the protective element described above may be provided, or an element other than the semiconductor element may be further provided.
  • width, height, thickness of the surface layer, etc. of the dam are not limited to the above-described numerical values, and may be changed as appropriate.
  • the mounting substrate the dam forming material, the reflecting member forming material, etc.
  • the above-described materials may be used, or other materials may be used.
  • the present invention can be used as light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes used as light sources for car headlights, outdoor and indoor lighting, and the like.

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Abstract

発光装置(1)は、実装基板(10)の上に配置された発光素子(13)と、発光素子(13)の周囲に配置され発光素子(1)を覆う反射部材(18)と、少なくとも反射部材(18)を挟んだ両側に配置されたダム(16、17)とを備え、ダム(16、17)は、樹脂ダム(16a、17a)と、樹脂ダム(16a、17a)の表面の少なくとも一部を覆う表面層(16b、17b)とを有し、樹脂ダム(16a、17a)の発光素子(13)に対向する内側側面は、表面層に覆われ、樹脂ダム(16a、17a)の発光素子(13)と対向しない外側側面は、少なくとも一部に樹脂ダム(16a、17a)が露出した露出面を有する。

Description

発光装置
 本発明は、発光装置に関する。
 従来、発光ダイオード、レーザダイオード等の半導体発光素子は、車のヘッドライト、屋外および屋内の照明等の光源として利用されている。これらの発光素子では、発光素子の側面を光反射性部材で被覆することにより、配向分布や光色を制御している(例えば、特許文献1~3参照)。
 特許文献1~3に記載の発光装置では、発光素子は、配線等が形成された基板上に載置されている。基板上には、発光素子を囲むように、枠状の光反射性樹脂が形成されている。光反射性樹脂は、粘性を有する液体状態で発光素子を囲むように塗布され、その後硬化されたものである。また、光反射性樹脂と発光素子との間には、蛍光体を含有する封止樹脂が充填されている。封止樹脂は、粘性を有する液体状態で発光素子と光反射性樹脂の間に充填され、その後硬化されたものである。これにより、発光素子は、基板上に封止されている。
特開2012-99544号公報 特開2012-79817号公報 特開2009-164157号公報
 従来にかかる発光装置では、発光素子を囲むように光反射性樹脂を塗布したときに、母体となる樹脂が染み出し、発光素子周辺の電気部品を覆い、電子部品の接点の特性が悪くなるという問題があった。また、発光素子を封止するためには、光反射樹脂の高さは発光素子よりも高いことが好ましいが、一回の塗布で十分な高さの光反射樹脂を形成することは難しかった。また、発光装置のサイズの増大を抑制するためには、光反射性樹脂の幅は小さいほど好ましいが、母体となる樹脂が染み出すため、光反射性樹脂の幅を小さくできないという問題があった。
 さらに、光反射性部材を塗布する際に、塗布用のノズルの大きさが大きいと発光素子の近傍までノズルを近づけることができなかった。そのため、光反射性樹脂を発光素子の近傍に塗布できず、発光装置を小型化できないという問題があった。
 そこで、上記課題を解決するため、本発明は、小型かつ特性のよい発光装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様にかかる発光装置は、実装基板の上に配置された発光素子と、前記発光素子の周囲に配置され前記発光素子を覆う反射樹脂と、少なくとも前記反射樹脂を挟んだ両側に配置されたダムとを備え、前記ダムは、樹脂ダムと、前記樹脂ダムの表面の少なくとも一部を覆う表面層とを有し、前記樹脂ダムの前記発光素子に対向する内側側面は、前記表面層に覆われ、前記樹脂ダムの前記発光素子と対向しない外側側面は、少なくとも一部に前記樹脂ダムが露出した露出面を有する。
 本発明によれば、小型かつ特性のよい発光装置を提供することができる。
図1は、実施の形態にかかる発光装置の構成の一例を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)に示すIA-IA線における断面図である。 図2は、実施の形態にかかる発光装置の構成の他の例を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)に示すIB-IB線における断面図である。 図3は、従来例の発光装置において第1のダムおよび第1のダムの周辺の構成を模式的に示す断面図である。 図4は、実施の形態にかかる発光装置における第1のダムの構成を示す断面SEM写真である。 図5は、従来例の発光装置において第1のダムの構成を示す断面SEM写真である。 図6は、実施の形態にかかる発光装置の第1のダムの構成を模式的に示す断面図である。 図7は、実施の形態にかかる発光装置における第1のダムおよび従来例にかかるダムのダムシェア強度を示す図である。 図8Aは、ダムを発光素子および保護素子を挟んで略直線状に形成した発光装置の概略平面図である。 図8Bは、ダムを発光素子および保護素子を挟んで略直線状に形成した発光装置の概略平面図である。 図8Cは、ダムを発光素子および保護素子を挟んで略直線状に形成した発光装置の概略平面図である。 図8Dは、ダムを発光素子および保護素子を挟んで略直線状に形成した発光装置の概略平面図である。 図9Aは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向と平行な方向に沿った側のみ近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図9Bは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向と平行な方向に沿った側のみ近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図9Cは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向と平行な方向に沿った側のみ近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図9Dは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向と平行な方向に沿った側のみ近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図10Aは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向及び交差する方向と各々平行な方向に沿って近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図10Bは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向及び交差する方向と各々平行な方向に沿って近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図10Cは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向及び交差する方向と各々平行な方向に沿って近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図10Dは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向及び交差する方向と各々平行な方向に沿って近接した位置で形成した発光装置の概略平面図である。 図11Aは、発光素子が一つの場合の図9Aに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図11Bは、発光素子が一つの場合の図9Bに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図11Cは、発光素子が一つの場合の図9Cに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図11Dは、発光素子が一つの場合の図9Dに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図12Aは、発光素子が一つの場合の図10Aに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図12Bは、発光素子が一つの場合の図10Bに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図12Cは、発光素子が一つの場合の図10Cに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図12Dは、発光素子が一つの場合の図10Dに対応するダム形状を示す概略平面図である。 図13Aは、複数の発光装置にわたってダムを形成するときのダム形成材料の配置を示す図である。 図13Bは、複数の発光装置にわたってダムを形成するときのダム形成材料の配置を示す図である。 図14は、複数の発光装置が形成された実装基板における、図8Aに対応するダイシング位置を示した上面概略図である。 図15Aは、複数の発光装置が形成された実装基板をダイシングする工程を示した工程断面概略図である。 図15Bは、複数の発光装置が形成された実装基板をダイシングする工程を示した工程断面概略図である。 図15Cは、複数の発光装置が形成された実装基板をダイシングする工程を示した工程断面概略図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら、説明を行う。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
 (実施の形態)
 [1.発光装置の基本構成]
 図1および図2を用いて、発光装置の基本構成を説明する。
 図1は、実施の形態にかかる発光装置の構成の一例を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)に示すIA-IA線における断面図である。図2は、実施の形態にかかる発光装置の構成の他の例を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)に示すIB-IB線における断面図である。なお、図1および図2は、個々の発光装置を示すが、製造時においては、後に詳述する図14および図15A~図15Cで示すような工程を用いて複数の発光装置を同時に製造し、最後に個片化することにより個々の発光装置に分離する。
 図1の(a)および(b)に示す発光装置1は、実装基板10と、取り出し電極11と、配線電極12と、発光素子13と、光透過部材14と、保護素子15と、第1のダム16と、第2のダム17と、反射部材18とを備えている。
 詳細には、発光装置1は、図1の(b)に示すように、実装基板10の表面にフリップチップ実装された発光素子13を備えている。発光素子13の出射面には、透明樹脂(図示せず)を介して光透過部材14が接着されている。
 発光素子13と光透過部材14とは、図1の(a)に示すように、例えば1つの発光装置1において3組設けられている。3組の発光素子13は、各々の発光素子13の上面に接着された光透過部材14の一辺が直線上に並び、この直線が実装基板10の外周と平行になるように配置されている。
 また、実装基板10上の表面側には、取り出し電極11および配線電極12がパターン形成されている。各発光素子13は、2つの配線電極12をまたぐように、バンプにより配線電極12に接続されている。また、配線電極12の上には、2つの配線電極12をまたぐように保護素子15が接続されている。
 また、3組の発光素子13および光透過部材14と、保護素子15とから所定の距離離れた位置には、第1のダム16および第2のダム17が設けられている。第1のダム16は、図1の(b)に示すように、第1の樹脂ダム16aと、第1の樹脂ダム16aの表面を覆う第1の表面層16bとで構成されている。第2のダム17は、第2の樹脂ダム17aと、第2の樹脂ダム17aの表面を覆う第2の表面層17bとで構成されている。第2のダム17は、発光素子13および光透過部材14が設けられた側と反対側が実装基板10の表面と略垂直に形成されている。言い換えると、第2のダム17は、実装基板10の側面とほぼ面一な平坦面を備えている。なお、第2のダム17の、発光素子13および光透過部材14が設けられた側と反対側の面には、第2のダムの平坦面の最上部に第2の表面層17bの断面が露出するのみで、これ以外は全面に第2の樹脂ダムが露出し第2の表面層17bは形成されていない。
 また、第1のダム16および第2のダム17の間には、実装基板10から光透過部材14の側面上端部まで、反射部材18で埋められている。光透過部材14の上面は反射部材18で被覆されることなく露出されている。反射部材18は、発光素子13、光透過部材14、透明樹脂および保護素子15の周囲を被覆している。つまり、反射部材18を介して発光素子13と第1のダム16および第2のダム17が接続されている。なお、第1のダム16を挟んで発光素子13が形成された側と反対側には、反射部材18は設けられていない。第1のダム16を挟んで発光素子13が形成された側と反対側の実装基板10の上には、取り出し電極11が設けられている。取り出し電極11は、配線電極12と一体に形成されている。
 実装基板10は、AlN基板などの絶縁性の基板である。実装基板10の表面には、配線電極12とともに外部への取り出し電極11が設けられている。
 取り出し電極11および配線電極12は、例えば金メッキで形成されている。取り出し電極11は、実装基板10の裏面に設けられてもよい。配線電極12は、発光素子13の電極パターンに応じて複雑な形状を取るが、図1および図2では簡略化して記載している。
 発光素子13は、図示を省略するが、サファイア基板およびGaN基板などの成長基板上に、n型半導体層、活性層、p型半導体層が順に形成され、n型半導体層にはn電極が、p型半導体層にはp電極がそれぞれ設けられた構成をしている。成長基板は、半導体層を保持する役目を負う。発光素子13において、活性層(図示せず)で発生した光は、成長基板を通して光透過部材14側へ出射される。すなわち、発光素子13の電極が設けられた半導体層側(図1の(b)において実装基板10側)が実装面となり、成長基板側(図1の(b)において光透過部材14側)が出射面となる。なお、成長基板の材質としては、絶縁性のサファイア、GaN、SiC、AlGaN、AlNなどを用いてもよい。
 光透過部材14は、発光素子13からの光を波長変換するための波長変換材料(蛍光体)が樹脂、セラミック、ガラスなどの材料に分散された、板状の波長変換部材である。波長変換材料は、例えば、YAG、CASN、SiAlONなどの公知の波長変換材料である。光透過部材14は、発光素子13側の面が発光素子13との接着面となり、その反対側が発光装置1の発光面となる。
 図1の(b)において、発光素子13の出射面と、光透過部材14の発光素子13と接着される面は同じ大きさであり、両者は透明樹脂で接着されている。なお、発光素子13の出射面と光透過部材14の発光素子13と接着される面は、同じ大きさに限られない。例えば、図2の(a)および(b)に示すように、光透過部材14の発光素子13と接着される面は、発光素子13の出射面よりも大きくてもよい。
 保護素子15は、過度な電圧が発光素子13に印加されないように保護するための素子であり、発光素子13に電気的に接続されている。保護素子15は、例えばツェナーダイオードである。保護素子15は、発光素子13に並列となるように、2つの配線電極12をまたぐように配線電極12に接続されている。このとき、保護素子15は、金属バンプにより配線電極12上の金属パッドに接続されている。なお、保護素子15はツェナーダイオードに限らず、例えば、ダイオード、バリスタ、コンデンサ、抵抗などであってもよい。
 図示されていない透明樹脂は、発光素子13と光透過部材14を接着させるとともに、発光素子13の側面から出た発光を光透過部材14に導く導光部材の機能も有する。透明樹脂は、シリコーン系樹脂等の発光素子13からの光に対して透明な材料を用いる。
 反射部材18は、酸化チタンなど光反射性の粒子を混ぜたシリコーン系樹脂などで構成されている。反射部材18は、発光素子13、透明樹脂及び光透過部材14の側面を覆い、発光素子13からの発光を光透過部材14の発光面へと反射する機能を有する。
 第1のダム16および第2のダム17は、後に説明する反射部材18の材料である反射部材形成材料を発光素子13の周囲に充填するときに、反射部材形成材料が実装基板10上の必要な領域のみに充填されるように設けられている。言い換えると、第1のダム16および第2のダム17は、反射部材形成材料が不必要な領域に広がらないように発光素子13を囲むように設けられている。または、第1のダム16と第2のダム17とは、発光素子13を挟んで反対側の位置に、反射部材18を介して配置されていてもよい。
 第1のダム16は、酸化チタンなど光反射性の粒子を混ぜたシリコーン系樹脂で形成される第1の樹脂ダム16aと、第1の樹脂ダム16aの表面に形成された第1の表面層16bとで形成されている。第1の表面層16bは、第1の樹脂ダム16aの形成材料に含まれる樹脂で形成されており、第1の樹脂ダム16aの外表面全体を覆っている。
 第2のダム17は、第1のダム16と同様、第2の樹脂ダム17aと、第2の樹脂ダム17aの表面に形成された第2の表面層17bとで形成されている。第2の樹脂ダム17aおよび第2の表面層17bを構成する材料は、第1の樹脂ダム16aおよび第1の表面層16bと同様である。
 また、第2のダム17において、発光素子13および光透過部材14が設けられた側と反対側が実装基板10と略垂直に形成されている。この場合、第2のダム17の、発光素子13および光透過部材14が設けられた側と反対側の面には、第2の表面層17bは形成されておらず、第2の樹脂ダム17aが露出している。第2の樹脂ダム17aの露出面と、実装基板10の側面とは、図1の(b)に示すように、面一となっている。
 また、実装基板10の表面から第1の樹脂ダム16aおよび第2の樹脂ダム17aの頂部までの高さは、図1の(b)に示すように、実装基板10の表面から光透過部材14の表面までの高さよりも低く形成されている。
 また、第1のダム16および第2のダム17は、上面視したときに、第1のダム16および第2のダム17が半導体素子に近付くように屈曲した屈曲部19を有している。第1のダム16および第2のダム17の構成については、後に詳述する。
 なお、以下においては、第1のダム16と第2のダム17とを特に区別する必要がない場合には、第1のダム16と第2のダム17とを合わせて「ダム」と呼んでいる。また、第1の樹脂ダム16aと第2の樹脂ダム17aとを特に区別する必要がない場合には、第1の樹脂ダム16aと第2の樹脂ダム17aとを合わせて「樹脂ダム」と呼んでいる。同様に、第1の表面層16bと第2の表面層17bとを特に区別する必要がない場合には、第1の表面層16bと第2の表面層17bとを合わせて「表面層」と呼んでいる。また、発光素子13と保護素子15とはいずれも半導体素子であるため、発光素子13と保護素子15とを特に区別する必要がない場合には、発光素子13と保護素子15とを合わせて「半導体素子」と呼んでいる。
 [2.ダムの構成]
 [2-1.ダムの配置]
 ダムを構成する樹脂ダムと表面層とは、同じ工程を経て同時に形成されている。
 ダムは、実装基板10上に、発光素子13を挟むように配置されている。具体的には、図1に示すように、発光素子13を挟んで対向するように、2本のダムが配置されている。1本は、発光素子13と、発光素子13に隣接する実装基板10の外周部との間に配置された発光素子13側の第2のダム17である。もう1本は、ツェナーダイオード(保護素子15)に隣接して取り出し電極11上にまたがるように設けられた取り出し電極11側の第1のダム16である。
 なお、上述したように、実装基板10上の第1のダム16と第2のダム17に挟まれた領域には、光透過部材14の上面を除いて、発光素子13、透明樹脂、光透過部材14の側面を覆うように反射部材18が充填されている。反射部材18は、発光素子13と実装基板10の間にも充填されている。また、実装基板10上には、取り出し電極11と接続する配線電極12が設けられており、発光素子13は配線電極12と導電接続するように配置されている。
 ダムは、後に詳述するように、ディスペンス法によってノズルからペースト状のダム形成材料を細い線状に塗布することで配置位置が決まる。
 ディスペンス法は、ノズルからダム形成材料を供給するので、ノズルの肉厚によって、発光素子13や保護素子15などの半導体素子とノズルとの隣接可能な下限距離が決まる。ノズルにより高い位置からダム形成材料を実装基板10に供給する方式を取ると、半導体素子近傍に第1のダム16および第2のダム17を配置することができる。
 なお、ダム形成材料を半導体素子の近くに塗布するとき、図1に示すように、発光素子13および保護素子15が配置されている位置に近い位置では、ダム形性材料が発光素子13および保護素子15に近接するように配置される。これは、静電気の力でダム形成材料が半導体素子である発光素子13および保護素子15に吸い寄せられるためであると考えられる。この物理現象を用い、半導体素子から離れた位置のノズルからダム形成材料を吐出したにもかかわらず、半導体素子の近くの必要な場所にだけダムを近づけて配置することができる。
 ダムを半導体素子、特に発光素子13の近くに配置すると、発光の近視野像において発光エッジがシャープになる。したがって、光学系を用いて発光装置をシステム化したときに、シャープな発光特性が得られる。これは、ヘッドランプのロービームなどにおいて有用である。
 なお、ダムの製造方法については、後に詳述する。
 [2-2.ダムの断面形状]
 次に、ダムの断面形状について、第1のダム16を例として図3~図6を用いて説明する。なお、第2のダム17については、第1のダム16と同様である。
 図3は、従来例の発光装置において第1のダムおよび第1のダムの周辺の構成を模式的に示す断面図である。図4は、発光装置1における第1のダム16の構成を示す断面SEM写真である。また、図5は、従来例の発光装置におけるダムの構成を示す断面SEM写真である。図6は、本実施の形態にかかる発光装置1において、第1のダム16および第1のダム16の周辺の構成を模式的に示す断面図である。
 図6に示すように、第1のダム16は、第1の樹脂ダム16aと、第1の樹脂ダム16aの表面を覆う第1の表面層16bとで構成されている。本実施の形態にかかる発光装置1では、後述するように、一例として、ダム形成材料を実装基板10に塗布後、5分間ステージ上に放置し、その後、ゲル化温度より約60℃高い温度雰囲気で3時間加熱することにより第1のダム16を形成している。第1のダム16を形成するダム形成材料は粘性を持った液体状であるため、ダム形成材料の粘度、表面張力および硬化温度等により、図6に示すように、第1の表面層16bの下端部は、第1の樹脂ダム16aの幅が狭くかつ第1の表面層16bの幅が広がった形状をしている。なお、例えば硬化温度が低い場合には、図3に示すようにダム形成材料が取り出し電極11上にしみ広がった浸出部16cが形成されることがある。
 ここで、第1の表面層16bの下端部の具体的な形状について説明する。
 図4において、第1の樹脂ダム16aの右側(反射部材18側)の発光素子13側の側面は、第1のダム16に接して反射部材18が形成されている。この時、樹脂ダム16において取り出し電極11との間には界面層16dが形成されている。反射部材18の形成されていない第1のダム16の外側側面において、第1の樹脂ダム16aの下端の表面から前記第1の表面層16bの外側表面までの、第1の表面層16bの下端の幅は、例えば40nmより小さい。
 なお、ダム形成材料を塗布するときに実装基板10を保持するステージ温度を室温にした場合、図5に示すように、表面層の下端部の広がりは、本実施の形態にかかる第1の表面層16bの場合の2倍以上の大きさである。図3に示した第1の表面層16bの下端部の広がり(浸出部16c)が取り出し電極11を覆うことが組成分析から判明しており、そのままでは取り出し電極が小さい場合には電極接点不良を起こすことになる。また、第1の表面層16bの下端部の広がりを考慮して取り出し電極11を大きくすると、発光装置全体のサイズが大きくなってしまう。そこで、適したサイズの第1のダム16が求められる。
 以下、第1のダム16の具体的な形状および大きさについて、図6、表1を用いて説明する。
 図6は、第1の樹脂ダム16aと第1の表面層16bの断面形状を示した模式図である。図6に示すように、第1の樹脂ダム16aの高さ方向の中央部付近における、第1の樹脂ダム16aと第1の表面層16bを合わせた最大幅(第1のダム16の最大幅)をWc、第1の樹脂ダム16aのみの底部幅をWb、第1の樹脂ダム16aと第1の表面層16bを合わせた高さをHとする。
 ダム形成材料を実装基板10に塗布するときの実装基板10を保持するステージ温度を変化させて樹脂ダムを形成し、各条件における樹脂ダムと表面層の寸法を測定した結果を表1に示す。
 ダム形成材料は、実装基板10に塗布後、5分間ステージ上に放置し、その後、ゲル化温度より約60℃高い温度雰囲気で3時間加熱することにより硬化した。この処理は、気流制御等のされていない大気雰囲気中で行った。
 表1より、第1の樹脂ダム16aと第1の表面層16bを合わせた最大幅(第1のダム16の最大幅)Wcに対する第1の樹脂ダム16aと第1の表面層16bを合わせた高さ(第1のダム16の高さ)Hの比は、ステージ温度をゲル化温度-5℃以上+10℃以下とした場合の方が、ステージ温度を室温とした場合よりも大きかった。つまり、ステージ温度をゲル化温度-5℃以上+10℃以下とした場合、ステージ温度を室温とした場合よりも、第1の樹脂ダム16aと第1の表面層16bを合わせた形状が高さ方向に高くなっていることがわかる。例えば、ステージ温度をゲル化温度-5℃以上+5℃以下とした場合には、H/WcはH/Wc>0.80であり、室温の場合のH/Wc=0.71よりも大きいことがわかる。
 また、Wb/Wcを比較すると、ステージ温度をゲル化温度-5℃以上+5℃以下とした場合には、Wb/Wcは0.96以上であり、ステージ温度を室温とした場合のWb/Wc=0.94よりも大きく、Wb/Wc>0.94であることがわかる。したがって、ステージ温度をゲル化温度-5℃以上+10℃以下とした場合、ステージ温度を室温とした場合よりも、第1の表面層16bの厚さが薄くなっていることがわかる。
 [2-3.ダムのシェア強度]
 次に、ダムのシェア強度について説明する。シェア強度とは、ダムに横からの応力を機械的に加えた際、ダムが取り出し電極11から剥がれるまたは破壊するに至る応力をいう。
 図7に、本実施の形態にかかる発光装置1におけるダムと従来のダムの構造によるダムのシェア強度の測定結果を示す。図7では、本実施の形態にかかるダムについて2つの測定結果、従来例にかかるダムについて3つの測定結果を示した。なお、ダムのシェア強度の測定には、BONDING TESTER(RHESCA製)PTR-1100を使用した。測定条件は、測定子5kg用、ロケート量2.0μm、移動速度0.1mm/s、移動距離1.5mmとした。
 図7に示すように、本実施の形態におけるダムについては、2つの測定において、いずれも450g/mm以上(平均値465g/mm)のダムシェア強度が得られた。これに対し、従来例にかかるダムについては、3つの測定において、いずれも350g/mm程度(平均値358g/mm)のダムシェア強度が得られた。したがって、ダムを、本実施の形態にかかるダムの構造とすることで、従来のダムの構造と比較して、ダムのシェア強度が約30%増加することがわかる。
 この理由として、従来の方法によって同量のダム形成材料を用いて形成された樹脂ダムおよび表面層と比較して、本実施の形態のダムは、底面積が同じ場合には高さが高くなることで、実装基板10に対して垂直方向の断面積が大きくなり、単位面積当たりにかかるダムの側面方向からの力が分散されることが挙げられる。また、樹脂ダムの底部の幅が従来例よりも大きくなり、樹脂ダムの底面積が増大することによってダムそのものの構造が安定し、実装基板10に対する接着強度が増加するものと考えられる。
 [2-4.ダムの平面形状]
 次に、表面層と樹脂ダムからなるダムの平面形状について説明する。
 [2-4-1.形状1]
 図8A~図8Dは、ダムを発光素子および保護素子を挟んで略直線状に形成した発光装置の概略平面図である。図8A~図8Dにおいて、(a)は発光装置を個片化するときにダムの一部を発光装置の長辺方向に対して平行に切断しない場合、(b)は発光装置を個片化するときにダムの一部を発光装置の長辺方向に対して平行に切断する場合の発光装置を示している。
 図8Aに示す発光装置2は、図8B~図8Dに示す発光装置2a~2cの基本構成である。発光装置3では、一組の取り出し電極11が形成された実装基板10上において、取り出し電極11と一体となっている配線電極12上に3個の発光素子13が並んで配置されている。発光素子13と取り出し電極11の間の配線電極12上には、保護素子15として機能するツェナーダイオードが配置されている。発光素子13には、実装基板10と反対側の面に光透過部材14が接着されている。なお、図面には、光透過部材14の上面が図示されている。
 発光装置2では、樹脂ダム及び表面層からなるダムは、実装基板10上に、発光素子13を挟むように2本配置されている。1本は、発光素子13と発光素子13に隣接する実装基板10の外周部との間に設けられた第2のダム27である。もう1本は、ツェナーダイオードである保護素子15に隣接して取り出し電極11上にまたがるように設けられた第1のダム26である。第1のダム26および第2のダム27は、複数の発光装置2に共通して略直線状に形成されている。なお、図8Aでは、第1のダム26および第2のダム27は、発光装置2の個片化の工程において発光装置2ごとに切断された状態で示している。
 ダムは、ディスペンス法によってノズルからペースト状のダム形成材料を細い線状に塗布することで実装基板10上の位置が決まる。ここで、図8B~図8Dに示すように、発光素子13または保護素子15などの半導体素子の近辺において、ダム形成材料は、半導体素子の静電気の力で半導体素子に吸い寄せられ、半導体素子に近付くように曲がった屈曲部19を備えるように実装基板10上に配置される。この状態で熱硬化することにより、半導体素子側に近付くように屈曲部19を有するダムが形成されることとなる。
 図8Bに示す発光装置2aでは、第2のダム27aは、3個並んだ発光素子13の並び方向に沿い、かつ、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。第2のダム27aでは、3個並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近に屈曲部19が形成されている。第1のダム26aは、図8Aに示した第1のダム26と同様、屈曲部を有していない。
 図8Cに示す発光装置2bでは、第1のダム26bは、保護素子15の一辺側に近づくように配置されている。第1のダム26bでは、保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。第2のダム27bは、図8Aに示した第2のダム27と同様、屈曲部を有していない。
 図8Dに示す発光装置2cでは、第1のダム26cおよび第2のダム27cのいずれもが、それぞれ発光素子13および保護素子15の一辺側に近づくように配置されている。第1のダム26cでは、保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成され、第2のダム27cでは、3個の並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近に屈曲部19が形成されている。
 なお、屈曲部19は、第1のダム26、26a、26b、26cおよび第2のダム27、27a、27b、27cのいずれに形成されてもよいし、両方に形成されていてもよい。また、屈曲部19は、半導体素子の角部付近に形成されている。すなわち、屈曲部19の起点は半導体素子の角部となる。また、図8A~Dの(b)に示した発光装置2、2a、2b、2cでは、第2のダム27、27a、27b、27cは個片化するときに発光装置2、2a、2b、2cの長辺方向に対して平行に切断される。したがって、第2のダム27、27a、27b、27cの幅は、第1のダム26、26a、26b、26cの幅よりも小さい。また、第2のダム27、27a、27b、27cの発光装置2、2a、2b、2cの外周部に沿った側面は、略平坦面となる。さらに、発光素子13の角部に屈曲部19が形成されている図8Bの(b)および図8Dの(b)に示す発光装置2aおよび2cの場合、発光素子13が配置された角部において、屈曲部19よりも発光装置2、2a、2b、2cの外周部に近い領域の第2のダム27aおよび27cは切断されてなくなる。また、第2のダム27aおよび27cの長さは、第2のダム27aおよび27cが隣接する、発光装置2、2a、2b、2cの一辺の長さよりも短くなる。
 [2-4-2.形状2]
 図9A~図9Dは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向と平行な方向に沿った側のみ近接した位置で形成した発光装置の一例を示す概略平面図である。図9B~図9Dにおいて、(a)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断しない場合、(b)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断する場合の発光装置を示している。なお、発光装置3、3a、3b、3cのダム以外の構成については、図8A~図8Dに示した発光装置2、2a、2b、2cと同様であるため、説明を省略する。
 図9Aに示す発光装置3は、図9B~図9Dに示す発光装置3a~3cの基本構成である。発光装置3では、図8Aに示した発光装置2と異なり、複数の発光素子13および保護素子15を連続して囲むようにダム36が形成されている。
 さらに、図9Bの(a)に示す発光装置3aでは、ダム36aは、3個並んだ発光素子13の並び方向に沿い、かつ、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。また、ダム36aは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にも近づくように配置されている。ダム36aでは、3個並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近と、保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図9Bの(b)に示す発光装置3aでは、発光装置3aを個片化するときにダム36aの一部が切断された、第2のダム37aが形成されている。なお、ダム36aのうち第2のダム37a以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図9Cの(a)に示す発光装置3bでは、ダム36bは、3個並んだ発光素子13の並び方向に沿い、かつ、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側にのみ近づくように配置されている。ダム36bでは、3個並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図9Cの(b)に示す発光装置3bでは、発光装置3bを個片化するときにダム36bの一部が切断された、第2のダム37bが形成されている。なお、ダム36bのうち第2のダム37b以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図9Dの(a)に示す発光装置3cでは、ダム36cは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にのみ近づくように配置されている。ダム36cでは、保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図9Dの(b)に示す発光装置3cでは、発光装置3cを個片化するときにダム36cの一部が切断された、第2のダム37cが形成されている。なお、ダム36cのうち第2のダム37c以外の部分は、第1のダムに相当する。
 なお、屈曲部19は、半導体素子の角部付近に形成されている。すなわち、屈曲部19の起点は半導体素子の角部となる。また、図9B、C、Dの(b)に示した発光装置3a、3b、3cでは、ダム36a、36b、36cは個片化するときに発光装置3a、3b、3cの長辺方向に対して平行に切断される。したがって、第2のダム37a、37b、37cの幅は、ダム36a、36b、36cの幅よりも小さい。また、第2のダム37a、37b、37cの発光装置3a、3b、3cの外周部に沿った側面は、略平坦面となる。
 [2-4-3.形状3]
 図10A~図10Dは、ダムを発光素子および保護素子を囲んで、かつ発光素子の並び方向及び交差する方向と各々平行な方向に沿って形成した発光装置の例を示す概略平面図である。図10B~図10Dにおいて、(a)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断しない場合、(b)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断する場合の発光装置を示している。なお、発光装置4、4a、4b、4cのダム以外の構成については、図8A~図8Dに示した発光装置2、2a、2b、2cと同様であるため、説明を省略する。
 図10Aに示す発光装置4は、図10B~図10Dに示す発光装置4a~4cの基本構成である。発光装置4では、図8Aに示した発光装置2と異なり、発光素子13を連続して囲むようにダム46が形成されている。
 また、図10Bの(a)に示す発光装置4aでは、ダム46aは、3個並んだ発光素子13の並び方向に沿い、かつ、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。また、ダム46aは、3個並んだ発光素子13の並び方向と交差する方向に沿い、かつ、3個並んだ発光素子13のうちの両端の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。さらに、ダム46aは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にも近づくように配置されている。ダム46aでは、3個並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近と、保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。すなわち、ダム46aは、3個並んだ発光素子13の長辺方向、短辺方向のいずれにも屈曲部19を備えた構成である。また、図10Bの(b)に示す発光装置4aでは、発光装置4aを個片化するときにダム46aの一部が切断された、第2のダム47aが形成されている。なお、ダム46aのうち第2のダム47a以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図10Cの(a)に示す発光装置4bでは、ダム46bは、3個並んだ発光素子13の並び方向に沿い、かつ、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。また、ダム46bは、3個並んだ発光素子13の並び方向と交差する方向に沿い、かつ、3個並んだ発光素子13のうちの両端の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。ダム46bでは、3個並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近に屈曲部19が形成されている。すなわち、ダム46bは、3個並んだ発光素子13の長辺方向、短辺方向のいずれにも屈曲部19を備えた構成である。また、図10Cの(b)に示す発光装置4bでは、発光装置4bを個片化するときにダム46bの一部が切断された、第2のダム47bが形成されている。なお、ダム46bのうち第2のダム47b以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図10Dの(a)に示す発光装置4cでは、ダム46cは、3個並んだ発光素子13の並び方向と交差する方向に沿い、かつ、3個並んだ発光素子13のうちの両端の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。また、ダム46cは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にも近づくように配置されている。ダム46cでは、3個並んだ発光素子13のうち両端の発光素子13の角部付近と、保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図10Dの(b)に示す発光装置4cでは、発光装置4cを個片化するときにダム46cの一部が切断された、第2のダム47cが形成されている。なお、ダム46cのうち第2のダム47c以外の部分は、第1のダムに相当する。
 なお、屈曲部19は、半導体素子の角部付近に形成されている。すなわち、屈曲部19の起点は半導体素子の角部となる。また、図10B、C、Dの(b)に示した発光装置4a、4b、4cでは、ダム46a、46b、46cは個片化するときに発光装置4a、4b、4cの長辺方向に対して平行に切断されるため、第2のダムの幅は、ダム46a、46b、46cの幅よりも小さく、且つ、第2のダムの発光装置4a、4b、4cの外周部に沿った側面は略平坦面となる。
 [2-4-4.形状4]
 図11A~図11Dは、発光素子13が一つの場合の図9A~図9Dに対応するダム形状を示す概略平面図である。図11B~図11Dにおいて、(a)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断しない場合、(b)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断する場合の発光装置を示している。なお、発光装置5、5a、5b、5cのダム以外の構成については、発光素子13が1つのみである点を除き、図9A~図9Dに示した発光装置3、3a、3b、3cと同様であるため、説明を省略する。
 図11Aに示す発光装置5は、図11B~図11Dに示す発光装置5a~5cの基本構成である。発光装置5では、図9Aに示した発光装置3と異なり、1つの発光素子13および保護素子15を連続して囲むようにダム56が形成されている。
 さらに、図11Bの(a)に示す発光装置5aでは、ダム56aは、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側に近づくように配置されている。また、ダム56aは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にも近づくように配置されている。ダム56aでは、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の角部付近と、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図11Bの(b)に示す発光装置5aでは、発光装置5aを個片化するときにダム56aの一部が切断された、第2のダム57aが形成されている。なお、ダム56aのうち第2のダム57a以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図11Cの(a)に示す発光装置5bでは、ダム56bは、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の一辺側にのみ近づくように配置されている。ダム56bでは、保護素子15が配置された側と反対側の発光素子13の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図11Cの(b)に示す発光装置5bでは、発光装置5bを個片化するときにダム56bの一部が切断された、第2のダム57bが形成されている。なお、ダム56bのうち第2のダム57b以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図11Dの(a)に示す発光装置5cでは、ダム56cは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にのみ近づくように配置されている。ダム56cでは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図11Dの(b)に示す発光装置5cでは、発光装置5cを個片化するときにダム56cの一部が切断された、第2のダム57cが形成されている。なお、ダム56cのうち第2のダム57c以外の部分は、第1のダムに相当する。
 なお、屈曲部19は、半導体素子の角部付近に形成されている。すなわち、屈曲部19の起点は半導体素子の角部となる。また、図11B、C、Dの(b)に示した発光装置5a、5b、5cでは、ダム56a、56b、56cは個片化するときに発光装置5a、5b、5cの外周に対して平行に切断されるため、第2のダム57a、57b、57cの幅は、ダム56a、56b、56cの幅よりも小さく、且つ、第2のダム57a、57b、57cの発光装置5a、5b、5cの外周部に沿った側面は略平坦面となる。
 [2-4-5.形状5]
 図12A~図12Dは、発光素子13が一つの場合の図10A~図10Dに対応するダム形状を示す概略平面図である。図12B~図12Dにおいて、(a)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断しない場合、(b)は発光装置を個片化するときにダムの一部を切断する場合の発光装置を示している。なお、発光装置6、6a、6b、6cのダム以外の構成については、発光素子13が1つのみである点を除き、図10A~図10Dに示した発光装置4、4a、4b、4cと同様であるため、説明を省略する。
 図12Aに示す発光装置6は、図12B~図12Dに示す発光装置6a~6cの基本構成である。発光装置6では、図10Aに示した発光装置4と異なり、1つの発光素子13および保護素子15を連続して囲むようにダム66が形成されている。
 また、図12Bの(a)に示す発光装置6aでは、ダム66aは、保護素子15が配置された側と対向しない発光素子13の三辺側に近づくように配置されている。また、ダム66aは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にも近づくように配置されている。ダム66aでは、発光素子13の角部付近と、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図12Bの(b)に示す発光装置6aでは、発光装置6aを個片化するときにダム66aの一部が切断された、第2のダム67aが形成されている。なお、ダム66aのうち第2のダム67a以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図12Cの(a)に示す発光装置6bでは、ダム66bは、保護素子15が配置された側と対向しない発光素子13の三辺側に近づくように配置されている。ダム66bでは、発光素子13の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図12Cの(b)に示す発光装置6bでは、発光装置6bを個片化するときにダム66bの一部が切断された、第2のダム67bが形成されている。なお、ダム66bのうち第2のダム67b以外の部分は、第1のダムに相当する。
 図12Dの(a)に示す発光装置6cでは、ダム66cは、保護素子15が配置された側および保護素子15が配置された側と反対側を除く発光素子13の二辺側に近づくように配置されている。また、ダム66cは、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の一辺側にも近づくように配置されている。ダム66cでは、発光素子13の角部付近と、発光素子13が配置された側と反対側の保護素子15の角部付近に屈曲部19が形成されている。また、図12Dの(b)に示す発光装置6cでは、発光装置6cを個片化するときにダム66cの一部が切断された、第2のダム67cが形成されている。なお、ダム66cのうち第2のダム67c以外の部分は、第1のダムに相当する。
 なお、屈曲部19は、半導体素子の角部付近に形成されている。すなわち、屈曲部19の起点は半導体素子の角部となる。また、図12B、C、Dの(b)に示した発光装置6a、6b、6cではダム66a、66b、66cは個片化するときに発光装置6a、6b、6cの長辺方向に対して平行に切断されるため、第2のダム67a、67b、67cの幅は、第1のダム66a、66b、66cの幅よりも小さく、且つ、第2のダム67a、67b、67cの発光装置6a、6b、6cの外周部に沿った側面は略平坦面となる。
 [2-4-6.その他の形状]
 上述した形状1~5に示すとおり、半導体素子付近のダムに屈曲部19を設けることにより、発光素子13が配置された領域をはさむダム間の距離を、発光素子13が配置されていない領域をはさむダム間の距離よりも短くしている。これにより、シャープな発光近視野像が得られる発光装置とすることができる。
 また、図8A~図8D、図9B~図9D、図10B~図10D、図11B~図11D、図12B~図12Dの各図における(b)に示したように、個片化前の実装基板10に対して発光素子13側においてダムの一部を切断してもよい。このとき、第2のダムの側面を実装基板10の端面と一致させてもよい。なお、発光装置の個片化の方法については、後に詳述する。
 また、図13Aおよび図13Bは、複数の発光装置にわたってダムを形成するときのダム形成材料の配置を示す図である。
 図13Aおよび図13Bに示すとおり、並んだ発光素子13の端部付近、或いは保護素子15の端部付近において、屈曲部79a、79bは非対称に形成される場合もある。ここで非対称とは、ダムの2つの屈曲部の配置される位置が、発光素子13の並び方向の中心線、或いは、保護素子15の中心線から見て等距離にないということを意味する。
 例えば、図13Aの(a)では、同じ行の複数の発光装置1における発光素子13および保護素子15を囲むように、ダム形成材料が塗布されている。すなわち、図13Aの(a)における矢印Pに示すように、1つの発光装置1においては、発光素子13に近い側と保護素子15に近い側とでは、塗布の方向が異なっている。この場合、図13Aの(b)に示すように、1つの発光装置1において、第1のダム76aにおける屈曲部78a、78bと第2のダム77aにおける屈曲部79a、79bとでは、配置位置が異なる方向にずれることとなる。
 一方、図13Bの(a)では、同じ行の複数の発光装置1に対して、ダム形成材料を、発光素子13に近い側と保護素子15に近い側のそれぞれに塗布している。このとき、図13Bの(a)における矢印Qに示すように、発光素子13に近い側と保護素子15に近い側とでは、塗布の方向は同一である。この場合、図13Bの(b)に示すように、1つの発光装置1において、第1のダム76aにおける屈曲部78a、78bと第2のダム77aにおける屈曲部79a、79bとでは、屈曲部の配置位置が同一方向にずれることとなる。
 ディスペンス法において、半導体素子から離れた位置からノズルによりダム形成材料を供給し始めると、半導体素子から離れた位置ではノズルの進行方向にまっすぐに塗布されていたダム形成材料が、半導体素子の横に来た段階で静電力を受けるため、その後半導体素子側に近付いた位置で実装基板10上に塗布される。また、半導体素子から離れた位置から再びノズルによりダム形成材料が供給されると、ダム形成材料は半導体素子から静電力を受けなくなる。したがって、ダム形成材料は再びノズルの進行方向にまっすぐに塗布されるので、第1のダム76aにおける屈曲部78a、78bおよび第2のダム77aにおける屈曲部79a、79bは、非対称に形成される。ダム形成材料の塗布スピードを調整することによって、半導体素子に対する第1のダム76aにおける屈曲部78a、78bおよび第2のダム77aにおける屈曲部79a、79bの位置を調整することができる。
 なお、ダム形成材料の塗布方法については、後に詳述する。
 [2-5.発光装置の個片化によるダムの切断面の構成]
 上述したように、発光装置1は、通常、大きな実装基板10上に複数の発光装置1に対応する発光素子13、光透過部材14、反射部材18、ダム等が配置された後、実装基板10をダイシングブレードによってダイシングすることで、個々の発光装置1に個片化される。なお、個片化の方法の詳細については、後述する。
 後述するように、第2のダム17の発光素子13側と反対側の部分を除去するようにダイシングブレードを当てて個片化すると、図1の(a)に示したように、第2のダム17は、実装基板10の端面と一致する位置に垂直な面を有する構成となる。個片化後の第2のダム17の切断面には、第2の樹脂ダム17aが露出しており、第2の表面層17bは第2のダム17の上部を除いて存在していない。第2のダム17の発光素子13側の表面には、第2の表面層17bが存在している。なお、反射部材18を形成する際に、反射部材18に接する側の第2の表面層17bが反射部材18に取り込まれた場合は、反射部材18と接していない第2のダム17の頂部付近のみに第2の表面層17bが形成されている場合もある。
 発光素子13の周りに反射部材18を隙間無く配置するには、粘度の低い樹脂を反射部材形成材料として用いる必要がある。反射部材形成材料は、実装基板10上に吐出された後、実装基板10上に広がるので、実装基板10上の必要な領域にのみ反射部材形成材料を広げる(不必要な領域に広げない)ために、周りにダムや枠が必要である。ここで、実装基板10として用いるAlN基板は高価であるので、できるだけ発光装置1の面積を小さくしてAlN基板の使用量を減らすことが望まれる。樹脂の粘度と熱硬化後の機械硬度には正の相関があるため、低粘度の反射部材形成材料を用いて形成された反射部材18より、高粘度のダム形成材料を用いて形成された硬い第2のダム17を切断することにより、発光装置1の製造工程における反射部材18の欠陥を低減することができる。さらに、発光装置1そのものの耐久性を向上することができる。硬い樹脂で形成された第2のダム17の外側ぎりぎりから内側にかけて、さらに硬い樹脂で形成された第2の樹脂ダム17aを残してダイシングすることにより、発光装置1の面積問題と強度問題を解消することができる。
 [3.発光装置の製造方法]
 次に、発光装置の製造方法について説明する。
 [3-1.実装基板の準備~保護素子の実装工程]
 まず、導電パターンが形成された実装基板10(サブマウント)を準備する。実装基板10には、例えば焼成したAlN基板を用いる。実装基板10上に、メッキ法などでマトリックス状に導電パターンを形成する。この導電パターンは、後の工程において取り出し電極11と配線電極12となる。導電パターンの上には、発光素子13を接続するための金属パッド(図1参照)を形成する。
 なお、一つの発光装置1に対して多数の発光素子13を用いるときは、フリップチップ接続で直列接続や並列接続ができるように、適宜導電パターンを形成してもよい。例えば、図1では、3個の発光素子13を直列接続したときの発光装置1を示したが、発光素子13(LED)のp型電極とn型電極にバンプ接続できるように金属パッドの形状を設計してもよい。なお、実装基板10上の実際の導電パターンは、発光素子13の電極パターンに対応して複雑な形状をしているが、本実施の形態に示す発光装置では簡略化して示している。一つの発光装置1に対して一つの発光素子13を用いるときは、例えば図11Aに示したような導電パターンとしてもよい。
 次に、保護素子15を、配線電極12に接続する。保護素子15は、金属バンプ上にフリップチップ方式で載置され、超音波溶接により導電パターンに接続される。保護素子15は、例えば、発光素子13に並列となるように導電パターンに接続される。
 [3-2.発光素子の実装工程]
 次に、発光素子13を実装基板10上に実装する。
 実装する発光素子13としては、GaN基板上に窒化物化合物半導体を形成した青色LEDチップを用いる。金属パッドに金属バンプを複数のせ、成長基板側を上にしてフリップチップ方式で発光素子13を乗せて超音波溶接する。
 なお、成長基板は、裏面(実装した素子としては天面)を粗面とすることによりマイクロテクスチャ構造を有していてもよい。成長基板の裏面を粗面とするには、エッチング加工、ブラスト加工、レーザー、ダイシングブレードによる加工などにより微小な凹凸を形成する。成長基板がサファイア等で、GaNより低屈折率である成長基板を基材とする場合には、成長基板の裏面は平坦面としてもよい。 
 [3-3.光透過部材接着工程]
 次に、光透過部材14を発光素子13の上に接着する。
 まず、発光素子13の成長基板裏面の中央に、接着剤として透明樹脂をディスペンサにより所定量塗布する。透明樹脂は、例えば、シリコーン系樹脂である。続いて、透明樹脂の上に光透過部材14を載せ、透明樹脂が発光素子13の上面を全て覆うように上から押圧する。その後、150℃のオーブンで3時間加熱し、透明樹脂を硬化させる。
 なお、透明樹脂の塗布にはディスペンス法を用いたが、このほかスタンプ法など任意の方法を用いてもよい。
 [3-4.ダム形成工程]
 次に、実装基板10上にダムを形成する。
 発光素子13及び光透過部材14が配置された実装基板10は、ダム形成材料のゲル化温度と略同じ温度に設定されたステージに保持される。このときのステージ温度は、例えば、ダム形成材料のゲル化温度に対して-5℃以上+10℃以下の範囲とする。これにより、第1の表面層16bの下端の幅(後述する図6に示す、実装基板10上の第1の樹脂ダム16aの下端の表面から第1の表面層16bの外側表面の端部までの水平距離)を、例えば40nm以下に抑えることができる。なお、ステージ温度については、後に詳述する。
 その後、一定温度に達した実装基板10上の所定位置に、ペースト状のダム形成材料を細い線状に塗布する。ダム形成材料は、光反射性材料の酸化チタン(TiO)等を分散させたシリコーン系樹脂である。ここで、ダムの構造的要件としては、高さが高いものが求められる。ディスペンス法では、高さの高い細線を形成するにはダム形成材料の粘度は高いほうがよいが、高すぎるとノズルからのダム形成材料の吐出が困難になる。そこで、ダム形成材料の粘度は、例えば、ペースト状歯磨きのような、塗布後にあまり形状が崩れない程度の粘度に設定してもよい。
 図13Aおよび図13Bに示したように、実装基板10の光透過部材14と保護素子15の列に沿って、ディスペンス法によりダム形成材料を幅200μm程度の細線となるように塗布する。ここで、実装基板10上にはマトリックス状に発光装置が準備されているので、一列または一行ごとに囲んでもよい。ダム形成材料は、発光素子13の周りに反射部材形成材料を注入する際に外側(取り出し電極11側)に流れ出さないためのダムの役割を担うので、図13Aの(a)に示したように閉曲線状に塗布してもよい。
 このほか、塗布パターンとしては、閉曲線状に限らず、図9A~図12Dに示したように、マトリックス状に配置された発光素子13群に対して個々の発光装置を個別に囲んでもよい。また、図13Bの(a)に示したように、多数のノズルを用いる塗布パターンを用いて格子状に塗布することも考えられる。
 次に、線状にダム形成材料が塗布された実装基板10を加熱し、ペースト状のダム形成材料を熱硬化させる。熱硬化時の加熱は、例えば、ダム形成材料のゲル化温度よりも50℃程度高い温度で行う。なお、熱硬化時の温度については、後に詳述する。
 以上により、第1のダム16および第2のダム17が完成する。同時に、第1のダム16および第2のダム17の表面には、光反射性材料を含まない樹脂層が第1の表面層16bおよび第2の表面層17bとして形成される。ダムと発光素子13および保護素子15との位置関係については、後に詳述する。
 なお、ダムの設置位置に関しては、ダムの内側は反射部材18形成材料を充填するため、サブマウント上の取り出し電極11をダムの外側に設ける必要がある。よって図1の(a)に示したように、細線は実装基板10上の導電パターンの上を横切ることになり、細線を挟んで発光素子13および保護素子15と反対側に配置された導電パターンが取り出し電極11となる。また、細線を挟んで発光素子13および保護素子15と同じ側に配置された導電パターンが配線電極12となる。
 ここで、ダム形成材料を実装基板10に塗布する際のステージ温度およびダムを熱硬化するときの温度について、実験例を挙げて説明する。表1は、ステージ温度を変化させたときの、表面層を含めた樹脂ダムの縦/横比(H/Wc)および樹脂ダムの表面層を含めた最大幅に対する底部幅の比(Wb/Wc)をまとめたものである。
 ダム形成材料の塗布は、実装基板10が保持されたステージの温度(=実装基板10の温度)を、ダム形成材料のゲル化温度程度以上であるに設定した。また、ダムの熱硬化は、マトリックス状に配置された発光装置1の周りの全てのダム形成後に、実装基板10を150℃のオーブンで3時間加熱することにより行った。
 その結果、ダムの断面をSEMで観察すると、図4に示したように、第1のダム16の表面に異質の層(以下、第1の表面層16bと呼ぶ。)が形成されていた。第1の表面層16bの下端部の広がり幅は、第1の樹脂ダム16aの下端角部から見て40nm以下であった。なお、第2のダム17については第1のダム16と同様であるため、説明を省略する。従来の方法、すなわち、ステージ温度を室温とした場合にも、図5に示したように表面層は存在したが、表面層の下端部の広がり幅は、樹脂ダムの下端角部から見て40nmより大きかった。
 また、ステージ温度をダム形成材料のゲル化温度と同じにしたときには、表1に示すように、表面層を含めた樹脂ダムの縦/横比(H/Wc)が0.86のダムが得られた。これに対し、ステージ温度を室温とした場合には、H/Wcは0.71であった。
 また、ステージ温度をダム形成材料のゲル化温度と同じにしたときには、表1に示すように、樹脂ダムの、表面層を含めた最大幅に対する底部幅の比(Wb/Wc)は0.96であった。これに対し、ステージ温度を室温とした場合には、Wb/Wcは0.94であった。したがって、ステージ温度をダム形成材料のゲル化温度と同じにしたときには、Wb/Wcは0.94よりも大きくなると考えられる。
 さらに、ステージ温度をダム形成材料のゲル化温度程度にしたときには、図7に示したように、ダムの接着強度(シェア強度)は平均465g/mmとなった。これは、ステージ温度を室温)にした場合の平均値358g/mmに比べ、1.3倍(30%増加)であった。なお、シェア強度の測定にはBONDING TESTER(RHESCA製)PTR-1100を使用し、測定条件は、測定子5kg用、ロケート量2.0μm、移動速度0.1mm/s、移動距離1.5mmとした。
 また、ダム形成材料としては、シリコーン系樹脂にTiO微粒子が混ざったものを用いたが、このほかカーボン粒子や、ヒュームドシリカを分散させたものなど、硬化後に機械強度が高くなる樹脂であれば同様の効果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 次に、ダムと半導体素子(発光素子13および保護素子15)との位置関係について、実験例を挙げて説明する。
 ダム形成材料は、半導体素子の端からダム形成材料の端が0.10mmになるように設定し、塗布を行った。具体的には、図14に示すような複数の発光装置を一度に囲う方法をとった。実装基板10上に塗布されたダム形成材料の直径は、0.20mmとした。その結果、半導体素子の横では半導体素子とダムの隙間は最小で約0.05mmとなり、設定値の0.10mmに対し1/2程度のずれが生じた。
 また、このずれは、図13Aの(b)および図13Bの(b)に示したように、ダム形成材料の塗布の進行方向に対して、半導体装置に近づくときには、近づく半導体素子の面する側の端部に並んだ位置から始まり、半導体素子から遠ざかるときには、遠ざかる半導体素子の面する側の端部に並んだ位置から始まっていた。つまり、半導体素子に対してダムが近づいて形成される領域は、ダム形成材料の塗布の進行方向にずれ易いことが分かった。なお、ダム形成材料の塗布のパターンを変えることにより、見た目上のずれの向きは逆もありうる。
 また、塗布速度、ダム形成材料を吐出するノズル径、ダム形成材料の粘度、ダム形成材料に含まれる樹脂や光反射性材料、対象物からノズルまでの距離を変えることによりその影響の大小は変化し、ダム形成材料の硬化後ではずれが発生していないように見えるものもあった。
 また、一発光装置ずつ囲んだ場合は、発光素子13側面に樹脂ダムを近づけることもあるので、ダムの平面形状および配置位置は、図11A~図12Dに示したように多岐にわたる。
 [3-5.反射部材形成工程]
 次に、ダムと半導体素子との間に反射部材18を形成する。
 ダム形成後、半導体素子とダムの間に、反射部材形成材料を注入する。反射部材形成材料として、例えば、粘性の低いシリコーン系反射樹脂を用いる。反射部材形成材料が半導体素子とダムの隙間にいきわたり、反射部材形成材料の表面が平坦になった後、実装基板10をオーブンで加熱し反射部材形成材料を硬化する。反射部材形成材料の硬化は、例えば、150℃で3時間行う。これにより、反射部材18が完成する。
 反射部材18は、図1に示したように、発光素子13が搭載された実装基板10上の領域であって、発光素子13の底面および側面、透明樹脂、光透過部材14を囲うように形成されている。
 反射部材形成材料は、シリコーン系樹脂に限らず、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂などの樹脂またはガラスを主材とする、粘性の低い液状の透明媒体中に、粒状体の光反射性材料を分散させたものである。光反射性材料としては、例えば、酸化チタンまたは酸化亜鉛の粒子を用いてもよい。反射部材18は、光反射性材料と分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させることで形成することができる。粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状の樹脂またはガラスに含有させて硬化することで、反射部材18は、絶縁性を保ちつつ反射機能を備えたものとすることができる。 
 発光素子13のごく近くに不透明の物(反射部材18)を配置すると、発光の近視野像において、発光エッジがシャープになる。その結果、光学系を用いて灯具化したときには、シャープな配光特性が得られる。これは、ヘッドランプのロービームなどにおいて有用な技術である。
 なお、ダム形成時には、第1のダム16および第2のダム17の発光素子13が配置されている側の内側側面と、発光素子13が配置されていない側の外側側面の両側に第1の表面層16bおよび第2の表面層17bが形成されているが、ダム形成後に反射部材形成材料を発光素子13の周辺に充填し熱硬化することで、反射部材18に接する内側側面の第1の表面層16bおよび第2の表面層17bは、反射部材18に取り込まれることもある。
 [3-6.発光装置の個片化工程]
 最後に、実装基板10上に発光装置1がマトリックス状に配設されたものを、個々の発光装置1に個片化、すなわち分離(ダイシング)する。分離には、例えば回転砥石(ダイシングブレード80)を用いる。
 ダイシングブレード80は、AlNなどの硬いものを切断する場合、100~150μm程度の幅のものがよく用いられている。
 図14は、複数の発光装置1が形成された実装基板10におけるダイシング位置を示した上面概略図である。図15A~図15Cは、複数の発光装置1が形成された実装基板10を行方向にダイシングする工程を示した工程断面概略図である。
 図14に示すように、発光装置1の各々の配線電極12には、発光素子13が接続されている。具体的には、発光素子13のn電極、p電極(図示せず)が、配線電極12上に形成された金属パッドに、金属バンプを介して接続されている。また、図14、図15A~図15Cに示すように、隣接する二つの発光装置1は、発光素子13側の第2のダム17と取り出し電極11側の第1のダム16とが隣り合うよう配置されている。
 このように配置された個片化前の複数の発光装置1を、回転するダイシングブレード80を用いて個々の発光装置1に切断する。実装基板10を、図14において切断線として示したように、複数の発光装置1が配置されたマトリクス状の実装基板10の行方向と列方向に切断する。行方向については、ダイシングブレード80を、第2のダム17の中央付近から発光素子13と反対側の側面の間を、第2のダム17の延びる方向に移動させる。列方向については、ダイシングブレード80を、複数の発光素子13それぞれにおける第1のダム16および第2のダム17を交互に切断するように移動させる。
 ダイシングブレード80の幅を100μm、第2のダム17の幅を約200μmとする場合、行方向の切断は、第2のダム17の中央から発光素子13と反対側の部分の端までを除去することとなる。
 まず、図15Aに示すとおり、第2のダム17の中央付近から発光素子13と反対側の側面の間にダイシングブレード80を当てる。そして、ダイシングブレード80を回転させながら、図15Bに示すように、第2のダム17、配線電極12および実装基板10を切断する。このとき、ダイシングブレード80を第2のダム17の延びる方向に移動させながら、複数の発光装置1の間を直線状に切断する。
 これにより、図15Cに示すように、第2のダム17は、実装基板10の端面と一致する位置に垂直な面を有するダムとなる。第2のダム17の露出面は、第2の樹脂ダム17aの切断面であり、この切断面には第2の表面層17bは第2のダム17の頂上部を除いて形成されていない。第2のダム17の発光素子13側の表面には、第2の表面層17bが反射部材18との間に形成された状態である。なお、反射部材18に接する内側側面の表面層が反射部材18に取り込まれた場合は、反射部材18と接していない第2のダム17の頂部のみに第2の表面層17bが形成されている場合もある。
 高パワーの発光素子13の場合、熱を多く発生するので、実装基板10の材料として熱伝導性の高い焼結AlNなどがよく用いられる。しかしながら、AlNなどは高価であり、使用量の低減が求められている。本実施の形態では、AlNからなる実装基板10からできるだけ多くの発光装置1を切り出すために、切断部の外側に無効な部分が発生しないように切断位置を設計している。すなわち、図15A~図15Cに示したように、第2のダム17の外端とダイシングブレード80の外端を合わせるようにして複数の発光装置1を分離し個片化を行った。これにより、第2のダム17の一部を除去するので、AlNからなる実装基板10の使用量を低減することができる。
 また、上述した方法では、第2のダム17の幅を約200μmとすると、切断後も100μm程度の厚さの第2のダム17が発光素子13側に存在することになる。切断時の誤差を考えると、切断後も50μm程度の厚さの第2のダム17が存在すると考えられる。すなわち、一部を除去する前の第2のダム17(つまり第1のダム16)の厚さをWc1とすると、一部を除去した後の第2のダム17の厚さWc2は、1/4Wc1<Wc2<1/2Wc1であればよい。これにより、発光装置1の機械強度を高くし発光装置1の耐久性を高くすることができる。
 なお、個片化時に、更に幅の広いダイシングブレード80を用いるなどして第2のダム17を全て除去する方法をとった場合には、第2のダム17がすべて除去されているため発光装置1の切断面の機械的強度は弱い。また、発光素子13の端面から発光装置1の切断面までの厚さが薄いと、発光装置1の機械的強度などの耐久性は下がる。また、この方式では発光装置の寸法は小さくなるが、切り代が大きくなるだけで、1つの発光装置が必要とする実装基板10の面積は切断前と同じ大きさであるため、コストメリットが無い。これに対し、本実施の形態では、第2のダム17は反射部材18に比べて機械強度が高い。したがって、第2のダム17の一部を残していれば、残りを除去することにより、コストメリットと発光装置1の機械強度的耐久性とを両立することができる。
 [4.効果等]
 以上、本実施の形態にかかる発光装置では、実装基板の上に配置された発光素子と、前記発光素子の周囲に配置され前記発光素子を覆う反射樹脂と、少なくとも前記反射樹脂を挟んだ両側に配置されたダムとを備え、前記ダムは、樹脂ダムと、前記樹脂ダムの表面の少なくとも一部を覆う表面層とを有し、前記樹脂ダムの前記発光素子に対向する内側側面は、前記表面層に覆われ、前記樹脂ダムの前記発光素子と対向しない外側側面は、少なくとも一部に前記樹脂ダムが露出した露出面を有する。
 これにより、実装基板上に設けられた樹脂ダムに隣接する取り出し電極の上部に、樹脂ダムの形成材料が染み出すことがないので、取り出し電極における電極接点不良を抑制することができる。また、複数の発光装置を同一の実装基板上に形成してその後個片化するときに、ダムを切断するので、実装基板の使用量を減らすことができ、実装基板の単位面積当たりの取れ数を増やすことが可能となる。したがって、小型かつ特性のよい発光装置を提供することを目的とする。
 また、前記露出面と前記実装基板の側面とは面一であってもよい。
 これにより、個片化した後の発光装置の強度を、より高くすることができる。
 また、前記樹脂ダムは、前記露出面を有しない第1の樹脂ダムと、前記露出面を有する第2の樹脂ダムとで構成され、前記表面層は、前記第1の樹脂ダムの表面を覆う第1の表面層と、前記第2の樹脂ダムの前記露出面以外の表面を覆う第2の表面層とを有し、前記ダムは、前記第1の樹脂ダムと前記第1の表面層とで構成される第1のダムと、前記第2の樹脂ダムと前記第2の表面層とで構成される第2のダムを有してもよい。
 これにより、ダムの一部である第2のダムにのみ露出面が形成される。すなわち、第2のダムのみ一部を除去することにより、複数の発光装置を、強度を保ちつつ個片化することができる。
 発光素子の近くにダムを配置すると、発光の近視野像において、発光エッジがシャープになり光学系を用いてシステム化したときにシャープな発光特性が得られる。これはヘッドランプのロービームなどにおいて有用である。
 また、前記第1のダムの最大幅をWc1、前記第2のダムの最大幅をWc2としたとき、1/4Wc1<Wc2<1/2Wc1を満たしてもよい。
 これにより、強度が保てる程度の第2のダムを残しつつ、第2のダムの一部を除去するので、発光装置の大きさを小さくすることができる。
 また、前記第1のダムの最大幅をWc、前記第1の樹脂ダムの下端の幅をWbとしたとき、Wb/Wc>0.94を満たしてもよい。
 これにより、ダムの最大幅に対する、樹脂ダムの底部幅の比を0.94より大きくすることで、ダムの実装基板への接着強度が増加するという効果が得られる。これは、従来の方法によって同量のダム形成材料を用いて形成された樹脂ダム及び表面層と比較してダムの高さが高くなることで、断面積が大きくなり、ダムの側面方向からかかる力に対して垂直方向の力が分散されるためである。また、樹脂ダムの底部の幅が大きくなり底面積が増大することによってダムそのものの構造が安定し、実装基板に対する接着強度が増加するためである。
 また、ダムの表面層の厚さを小さくすることができるので、ダムの幅を小さくし、実装基板上におけるダムの占有面積を小さくすることができる。
 また、前記第1のダムの最大幅をWc、前記第1のダムの高さをHとしたとき、H/Wc>0.80を満たしてもよい。
 これにより、表面層を含めた樹脂ダム(表面層と樹脂ダムを合わせてダムとする)の最大幅に対する高さの比を0.80より大きくすることで、実装基板においてダムの占める面積が小さくなる。実装基板に用いられるAlN等は高価なため、発光素子に対して実装基板の使用量を減らすことができ、実装基板の単位面積当たりの取れ数を増やすという効果が得られる。また、使用する樹脂の量も減らすことができ、コストダウンを実現することができる。
 また、前記第1のダムの前記外側側面における前記第1の表面層の下端の幅は、40nmより小さくてもよい。
 これにより、樹脂ダムの表面に形成された表面層の下端部広がり幅が40nmより小さいため、実装基板上に設けられた樹脂ダムに隣接する取り出し電極の上部に、樹脂ダムの形成材料が染み出すことがない。したがって、取り出し電極における電極接点不良を抑制することができる。
 また、前記ダムは、前記発光素子を連続して囲むように配置されていてもよい。
 これにより、発光素子の周りをダムにより連続して囲むので、実装基板上に設けられた樹脂ダムに隣接する取り出し電極の上部に、樹脂ダムの形成材料が染み出すことをさらに抑制することができる。したがって、取り出し電極における電極接点不良をさらに抑制することができる。
 また、前記発光素子の出射面には、板状の波長変換材料が配置されていてもよい。
 これにより、発光素子の出射面に板状の波長変換材料が配置されるので、反射樹脂と波長変換材料により発光素子を封止することができる。また、波長変換材料により、所望の発光特性を実現することができる。
 また、前記実装基板から前記ダムの頂部までの高さは、前記実装基板から前記波長変換材料の表面までの高さよりも低くてもよい。
 これにより、実装基板から樹脂ダムの頂部までの高さが、実装基板から波長変換材料の表面までの高さよりも低いので、反射樹脂の使用量を減少することができる。したがって、コストダウンを実現することができる。
 また、前記発光素子と電気的に接続された保護素子をさらに備え、前記ダムは、前記発光素子または前記保護素子の少なくともいずれかの角部と隣接する位置において、前記隣接する前記発光素子または前記保護素子に近づくように屈曲した屈曲部を有してもよい。
 これにより、ダム形成材料を発光素子や保護素子等の半導体素子近くにディスペンスするとき、静電気の力でダム形成材料が半導体素子に吸い寄せられる。したがって、半導体素子から離れた位置のノズルから吐出しても、半導体素子の近くに樹脂ダムを配置することができる。よって、発光素子の配置された領域を挟んで対向するダム間の距離を、発光素子の配置されていない領域を挟んで対向するダム間の距離よりも短くすることが可能となる。
 (変形例)
 以下、本実施の形態の変形例について説明する。
 本変形例において、ダム形成材料の細線を半導体素子に寄せた構造をとった場合、ダムの発光素子13の側面からの距離が大小する。そこで、ダムに平行な発光素子13の側面の端部付近においては、ダムが設定位置に近いので、切断後にダムが発光素子13から見て内側に残らない場合がある。この場合、個片化工程の後には、図1の(a)の第2のダム17のように、発光素子13の側面からダム形成材料の塗布方向に離れた領域では、ダムが無くなってしまうことがある。すなわち、発光装置1の端部において端面に反射部材18が露出する場合がある。
 実際、ダムの寄り度は、100μmの距離における塗布の場合には、50μm程度のダム寄りが発生したので、この状態では、ダムの幅とダイシングブレードの幅の差が50μm以下の場合には、発光素子13の側面からダム形成材料の塗布方向に離れた領域では、発光素子13側の切断面にダムが存在しないことになる。したがって、発光素子とダムとの距離は、0.05mm以上0.10mm以下であればよいといえる。
 このように、発光装置1の分離側面から見た場合に、ダムは、中央付近の発光素子13の存在範囲とほぼ同じ領域にあり、その外側(発光素子から離れた側)に反射部材18がある構造となる。しかしながら、このようにダムが無い領域は、発光素子13から離れた位置である。また、反射部材18の露出割合は少ないので、発光装置1の特性に与える悪影響は少なく、発光強度の維持と低コストを兼ね備えることが可能となる。
 以上、本実施の形態にかかる発光装置について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
 例えば、ダムの形状は上述した形状に限られず、例えば発光素子および反射部材を挟む両側に形成されてもよいし、発光素子および反射部材を連続して囲むように形成されてもよい。また、発光素子以外に上述した保護素子等の半導体素子を備えてもよいし、半導体素子以外の素子をさらに備えてもよい。
 また、ダムの幅、高さ、表面層の厚さ等は、上述した数値に限らず、適宜変更してもよい。
 まだ、実装基板、ダム形成材料、反射部材形成材料等は、上述した材料を用いてもよいし、その他の材料を用いてもよい。
 また、上述の実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
 本発明は、車のヘッドライト、屋外および屋内の照明等の光源として使用される発光ダイオード、レーザダイオード等の発光装置として利用できる。
 1、2、2a、2b、2c、3、3a、3b、3c、4、4a、4b、4c、5、5a、5b、5c、6、6a、6b、6c 発光装置
 10 実装基板
 11 取り出し電極
 12 配線電極
 13、13a 発光素子
 14 光透過部材(波長変換材料)
 15 保護素子
 16、26、26a、26b、26c、76a、76b 第1のダム
 17、27、27a、27b、27c、37a、37b、37c、47a、47b、47c、57a、57b、57c、67a、67b、67c、77a、77b 第2のダム
 16a 第1の樹脂ダム
 16b 第1の表面層
 16c 浸出部
 16d 界面層
 17a 第2の樹脂ダム
 17b 第2の表面層
 18 反射部材
 19、78a、78b、79a、79b 屈曲部
 36、36a、36b、36c、46、46a、46b、46c、56、56a、56b、56c、66、66a、66b、66c ダム
 80 ダイシングブレード
 

Claims (12)

  1.  実装基板の上に配置された発光素子と、前記発光素子の周囲に配置され前記発光素子を覆う反射樹脂と、少なくとも前記反射樹脂を挟んだ両側に配置されたダムとを備え、
     前記ダムは、樹脂ダムと、前記樹脂ダムの表面の少なくとも一部を覆う表面層とを有し、
     前記樹脂ダムの前記発光素子に対向する内側側面は、前記表面層に覆われ、
     前記樹脂ダムの前記発光素子と対向しない外側側面は、少なくとも一部に前記樹脂ダムが露出した露出面を有する
     発光装置。
  2.  前記露出面と前記実装基板の側面とは面一である
     請求項1に記載の発光装置。
  3.  前記樹脂ダムは、前記露出面を有しない第1の樹脂ダムと、前記露出面を有する第2の樹脂ダムとで構成され、
     前記表面層は、前記第1の樹脂ダムの表面を覆う第1の表面層と、前記第2の樹脂ダムの前記露出面以外の表面を覆う第2の表面層とを有し、
     前記ダムは、前記第1の樹脂ダムと前記第1の表面層とで構成される第1のダムと、前記第2の樹脂ダムと前記第2の表面層とで構成される第2のダムを有する
     請求項1または2に記載の発光装置。
  4.  前記第1のダムの最大幅をWc1、前記第2のダムの最大幅をWc2としたとき、1/4Wc1<Wc2<1/2Wc1を満たす
     請求項3に記載の発光装置。
  5.  前記第1のダムの最大幅をWc、前記第1の樹脂ダムの下端の幅をWbとしたとき、Wb/Wc>0.94を満たす
     請求項3または4に記載の発光装置。
  6.  前記第1のダムの最大幅をWc、前記第1のダムの高さをHとしたとき、H/Wc>0.80を満たす
     請求項3~5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7.  前記第1のダムの前記外側側面における前記第1の表面層の下端の幅は、40nmより小さい
     請求項3~6のいずれか1項に記載の発光装置。
  8.  前記発光素子と前記ダムとの距離は、0.05mm以上0.10mm以下である
     請求項1~7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9.  前記ダムは、前記発光素子を連続して囲むように配置されている
     請求項1~8のいずれか1項に記載の発光装置。
  10.  前記発光素子の出射面には、板状の波長変換材料が配置されている
     請求項1~9のいずれか1項に記載の発光装置。
  11.  前記実装基板から前記ダムの頂部までの高さは、前記実装基板から前記波長変換材料の表面までの高さよりも低い
     請求項1~10のいずれか1項に記載の発光装置。
  12.  前記発光素子と電気的に接続された保護素子をさらに備え、
     前記ダムは、前記発光素子または前記保護素子の少なくともいずれかの角部と隣接する位置において、前記隣接する前記発光素子または前記保護素子に近づくように屈曲した屈曲部を有する
     請求項1~11のいずれか1項に記載の発光装置。
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