JP2014093311A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光装置の光取り出し効率を向上させる。
【解決手段】 本発明は、少なくとも正負一対の導電配線が基体に配置されてなる支持体と、上記導電配線に導電性部材を介して接続される電極を有する発光素子と、上記支持体と上記発光素子との間に形成された隙間に配置されるアンダーフィルと、上記発光素子を覆う透光性部材とを備えた発光装置であって、上記アンダーフィルは、上記発光素子の下から側面にかけて延在して配置されており、上記発光素子の側面に沿った方向の下側よりも上側のフィラー含有量が少ないことを特徴とする。上記アンダーフィルは、上記フィラーを実質的に含有しない部位により上記発光素子の側面を被覆していることが好ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源等に利用可能な発光装置およびその製造方法に関する。

近年、様々な電子部品が提案され、また実用化されており、これらに求められる性能も高くなっている。特に、電子部品には、厳しい使用環境下でも長時間性能を維持することが求められている。このような要求は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）をはじめとする半導体発光素子を利用した発光装置についても例外ではない。すなわち、一般照明分野や車載照明分野において、発光装置に要求される性能は日増しに高まっており、更なる高出力（高輝度）化や高信頼性が要求されている。さらに、これらの高い性能を維持しつつ、低価格で供給することも要求されている。

一般に、発光装置は、半導体発光素子（以下、単に「発光素子」と呼ぶこともある。）や半導体発光素子の静電気による破壊を防ぐための保護素子のような各種の電子部品が搭載される支持体と、それら電子部品に電力を供給するための導電配線とを備えている。また、それらの部材に加えて、外部環境から電子部品を保護するための封止部材を有することもある。さらに、発光素子の上に配置させた透光性の封止部材（以下、「透光性部材」と呼ぶこともある。）に蛍光体を含有させることにより、発光素子からの光によって励起された蛍光体の発光が得られる発光装置とすることもできる。

このような発光装置において、光の取り出し効率を高めるとともに、より高出力の発光装置とするため、支持体や導電配線および封止部材等の材料による光の吸収損失を抑えることが重要となる。

例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているように、支持体の表面に光反射性の樹脂層を設けることにより、発光素子からの光の吸収損失を抑えて、光の取り出し効率を高めることが提案されている。

また、特許文献３に記載されたように、発光素子の同一面側の正負一対の電極を導電性部材で導電配線と接続するとともに発光素子を支持体に実装する、いわゆるフェイスダウン実装された発光素子と支持体との間に形成された隙間に、光を拡散するフィラーが含有されたアンダーフィルを充填することにより、発光素子の下からの光の漏れを防ぎ、光の取り出し効率を高めることが提案されている。

特開２００７−２８１２６０号公報 特開２００４−０５５６３２号公報 特表２０１１−５１４６８８号公報

しかしながら、特許文献３に記載されるように、アンダーフィルの材料は、その表面張力が小さいため、発光素子と支持体との間に形成された隙間にアンダーフィルを充填する際に、アンダーフィルが発光素子の側面まで覆ってしまう。その結果、発光素子側面を被覆するアンダーフィルにより発光素子の側面から出射される光が反射されて再び発光素子の内部に戻されてしまう。さらに、その光が発光素子の電極などに吸収されてしまうことにより、発光装置の光取り出し効率が低下してしまう。

また、蛍光体を含む透光性部材を発光素子の上に配置した発光装置において、発光素子の側面から出射される光が、発光素子側面を被覆するアンダーフィルにより反射される。これにより、発光素子の側面方向に存在する蛍光体に発光素子からの光が十分に照射され難くなるので、その方向に存在する蛍光体による波長変換が十分になされない虞がある。

そこで、本発明は、アンダーフィルを配置した発光装置において、その光取り出し効率を向上させることを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明に係る発光装置は、少なくとも正負一対の導電配線が基体に配置されてなる支持体と、上記導電配線に導電性部材を介して接続される電極を有する発光素子と、上記支持体と上記発光素子との間に形成された隙間に配置されるアンダーフィルと、上記発光素子を覆う透光性部材とを備えた発光装置であって、上記アンダーフィルは、上記発光素子の下から側面にかけて延在して配置されており、上記発光素子の側面に沿った方向の下側よりも上側のフィラー含有量が少ないことを特徴とする。

上記アンダーフィルは、上記フィラーを実質的に含有しない部位により上記発光素子の側面を被覆していることが好ましい。

また、本発明に係る発光装置の製造方法は、少なくとも正負一対の導電配線が基体に配置されてなる支持体と、上記正負一対の導電配線に導電性部材を介して接続される電極を有する発光素子と、上記支持体と上記発光素子との間に形成された隙間に配置されるアンダーフィルと、上記発光素子を覆う透光性部材とを備えた発光装置の製造方法であって、上記支持体の導電配線に上記発光素子の電極を上記導電性部材にて接続することにより、上記発光素子をフリップチップ実装する第一の工程と、フィラーを含有させたアンダーフィルを、上記支持体と上記発光素子との間に形成された隙間および上記発光素子の側面に配置する第二の工程と、上記アンダーフィルに含有されたフィラーを、上記アンダーフィル中で上記支持体のほうに向かって沈降させる第三の工程と、透光性部材を上記発光素子の上に配置する第四の工程と、を有することを特徴とする。

上記第三の工程は、上記フィラーを含有させたアンダーフィルに振動を与えることにより、そのアンダーフィル中で上記フィラーを沈降させる工程を含むことが好ましい。

上記第三の工程は、上記フィラーを遠心力により沈降させる工程を含むことが好ましい。

上記第三の工程は、上記アンダーフィルが硬化する温度よりも低い温度の下で、上記フィラーを沈降させる工程を含むことが好ましい。

さらに、本発明にかかる発光装置およびその製造方法では、上記透光性部材について、発光素子の側面方向に蛍光体を含有させることができる。

本発明によれば、発光素子の下や支持体の導電配線の上、発光素子と導電配線とを接続する導電性部材の表面などには、光を反射させるに十分な量のフィラーを配置させることができる。その一方、アンダーフィルに含まれるフィラーが沈降しているので、発光素子の側面に沿って這い上がったアンダーフィルの上部では、アンダーフィルの下部よりも光の透過量が大きくなっており、発光装置の光取り出し効率を上げることができる。また、発光素子の側面方向に存在する蛍光体による波長変換も効率よく行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態におけるアンダーフィル配置前の発光装置を示す模式的な上面図である。 図２は、図１に示すＩ−Ｉ方向の模式的な断面図である。 図３は、本発明の実施の形態における発光装置を示す模式的な上面図である。 図４は、図３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ方向の模式的な断面図である。 図５は、本発明との比較のために示す発光装置の模式的な上面図である。 図６は、図５に示すＶ−Ｖ方向の模式的な断面図である。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置およびその製造方法を例示するものであって、本発明は発光装置およびその製造方法を以下に限定するものではない。

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１は、本発明の実施の形態における発光装置１００を示す模式的な上面図である。図２は、図１に示すＩ−Ｉ方向の模式的な断面図である。図３は、本発明の実施の形態におけるアンダーフィル配置後の発光装置２００を示す模式的な上面図である。図４は、図３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ方向の模式的な断面図である。図５は、本発明との比較のために示す発光装置３００の模式的な上面図である。図６は、図５に示すＶ−Ｖ方向の模式的な断面図である。

図３および４に示されるように、本実施形態における発光装置２００を構成する主な部材は、導電配線１２が基体１１の上に配置されて構成された支持体と、その支持体の上に配置された発光素子１５と、発光素子１５の電極と導電配線１２とを接続する導電性部材１４と、発光素子１５と支持体との間に形成された隙間に配置されたアンダーフィル１６である。

発光素子１５は、電極が形成された面を支持体側にした状態で、支持体の上面にフリップチップ実装される。発光素子１５の電極は、正極と負極とを同一面側に有しており、その電極形状に沿ったパターン形状で、支持体の導電配線１２は正極と負極に絶縁分離されて配置されている。

このような発光素子の実装方式では、発光素子１５と支持体との接合強度を上げることと、支持体側に漏れる光を反射させることを目的として、発光素子と支持体との間に形成された隙間にアンダーフィル１６を配置させる。

その配置方法としては、液状のアンダーフィル１６の材料を発光素子１５と支持体との隙間に注入するようにディスペンサーにより塗布する。このようにすることで、液状のアンダーフィル１６の材料が毛細管現象で発光素子１５と支持体との隙間に入り込む。

ただし、この方式ではアンダーフィル１６の材料が発光素子１５の側面へ直に触れるため、発光素子１５の側面にも大量に付いてしまい、光取り出し面である発光素子１５の側面が光反射性のアンダーフィルにより被覆されてしまう。

その結果、図５および図６に示されるように、発光素子１５の側面を被覆するアンダーフィル１６により発光素子１５の側面から出射される光が反射されて、再び発光素子１５の内部に戻されてしまう。さらに、その光が発光素子１５の電極などに吸収されてしまうことにより、発光装置３００の光取り出し効率が低下してしまう。

また、図５および図６に示されるように、蛍光体１７を含む透光性部材１８を発光素子１５の上に配置した発光装置３００の場合は、発光素子１５の側面から出射される光が、発光素子１５の側面を被覆するアンダーフィル１６により反射される。このように発光素子１５からの光が遮光されることにより、発光素子１５の側面方向に存在する蛍光体１７に発光素子１５からの光が十分に照射され難くなるので、その方向に存在する蛍光体１７による波長変換が十分になされず、発光装置３００の光取り出し効率が低下する虞がある。

このような問題を解決するため、図３および図４に示すように、アンダーフィル１６中のフィラーをアンダーフィル材料の硬化前に、その自重により、支持体の方に向かって沈降させる。これにより、フィラーは、アンダーフィル１６中の含有率が発光素子の側面に沿った方向の上側よりも下側で大きくなり、支持体方向に向かう光に対する反射率が向上する。

その一方、アンダーフィル１６の上側、特に発光素子１５の側面を被覆しているアンダーフィル１６の一部は、フィラーの含有率が小さいので、光の透過率が大きくなる。その結果、発光素子１５の側面からの光がフィラーによって遮光されることがなくなるので、発光素子１５からの光取り出し効率が向上する。さらに、発光素子１５の側面方向に存在する蛍光体１７へも発光素子１５からの光が照射されるようになり、その方向に存在する蛍光体１７による波長変換が十分になされようになる。

本発明によれば、アンダーフィルの材料を塗布した直後では、アンダーフィル中のフィラー含有率がアンダーフィルの各部位で略均等であり、発光素子の下、導電配線、その導電配線と発光素子を接続する導電性部材など、発光装置を構成する各構成部材の表面に、光を反射させるのに十分なフィラー量を配置させることができる。その一方、アンダーフィル中でフィラーを沈降した後では、発光素子の側面にフィレット形状で這い上がったアンダーフィルの上部においてフィラーが沈降しているので、光の透過量が、その下部よりも上部で大きくなっており、発光素子からの光が透過しやすくなっている。

また、蛍光体を含む透光性部材を発光素子の上に配置した発光装置において、発光素子の特に側面からの光は、アンダーフィルにより遮光されることなく、透光性部材に含まれる蛍光体（特に発光素子の側面方向の蛍光体）にも向かうことができるので、蛍光体に十分に照射される。その結果、アンダーフィル中でフィラーを沈降させないものと比較して、蛍光体の波長変換効率の低下が抑えられた発光装置とすることができる。その一方、発光素子の下には、光反射性のアンダーフィルが支持体の表面を被覆するように配置されているので、支持体その他の構成部材による光吸収を抑えた、光取り出し効率が高い発光装置とすることができる。

なお、アンダーフィル中に含まれるフィラーを、放置して自重によって沈降させるよりもさらに効率良く沈降させる方法として、例えば、以下の工程を挙げることができる。

フィラーを含有するアンダーフィルに振動を与えることにより、アンダーフィル中でフィラーを沈降させる。アンダーフィルの材料を注入した後、支持体を遠心分離機に入れ、遠心力によりフィラーを沈降させる。アンダーフィルを硬化させる温度よりも低い温度の下で、アンダーフィルの樹脂粘度を低下させることにより、フィラーを沈降させる。

以下、本実施の形態における発光装置を構成する各部材について詳細に説明する。

（基体１１）
基体１１は、その上に発光素子１５の電極に接続する導電配線１２が配置され、本実施の形態における支持体を構成する部材である。この基体１１の材料としては、絶縁性部材が好ましく、より具体的には、セラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂が挙げられる。なかでも、耐熱性及び耐光性に優れたセラミックスを材料とすることが好ましい。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系（例えば、ＡｌＮ）、炭化物系（例えば、ＳｉＣ）等が挙げられる。なかでも、アルミナからなる又はアルミナを主成分とするセラミックスが好ましい。

また、基体１１の材料として樹脂を含む場合は、ガラス繊維や、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。また、金属部材の一部に絶縁部分を形成させたものでもよい。

（導電配線１２）
導電配線１２は、発光素子１５の電極と電気的に接続され、外部からの電流（電力）を発光素子１５に供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための電極またはその一部としての役割を担うものである。導電配線１２は、発光素子の電極に対応して、少なくとも一対の正極と負極が形成される。これにより、図１および図２に示されるように、導電配線１２の正極と負極との間に隙間が形成され、その隙間から基体１１の一部が露出される。

導電配線１２は、発光素子１５の載置面となる、基体１１の少なくとも上面に形成される。発光装置と他の実装基板との接続しやすさを考慮して、基体１１の上面だけでなく、基体１１の側面や下面に形成されていてもよい。導電配線１２の材料は、基体１１の絶縁部材として用いられる材料や製造方法などによって適宜選択することができる。例えば、基体１１の材料としてセラミックを用いる場合は、導電配線１２の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。さらに、その上に鍍金、スパッタリング、蒸着などの方法により、ニッケルや金、銀などのような別の金属材料を被覆してもよい。

また、導電配線１２の材料は、基体１１の材料がガラスエポキシ樹脂である場合、加工し易い材料が好ましい。また、基体１１の材料が成型されたエポキシ樹脂である場合には、導電配線１２の材料は、打ち抜き加工、エッチング加工、屈曲加工等の加工がし易く、かつ、比較的大きい機械的強度を有する部材が好ましい。

具体例としては、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、または、鉄−ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、モリブデン等の金属層やリードフレーム等が挙げられる。また、その表面を、さらに金属材料で被覆してもよい。この材料は、特に限定されないが、例えば、銀のみ、あるいは、銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等との合金、または、これら、銀や各合金を用いた多層膜等を用いることができる。また、金属材料の形成方法は、鍍金法の他にスパッタ法や蒸着法等を用いることができる。

（レジスト１３）
支持体上には、導電配線１２を絶縁するためのレジスト１３が導電配線１２を被覆するように配置されても構わない。このレジスト１３は、発光素子１５が導電配線１２と電気的に接続できる最小限の面積を残して、導電配線１２の上を被覆するように配置されることが好ましい。このようにレジスト１３を配置することにより、導電配線１２を絶縁する効果に加えて、さらにそのレジスト１３が白色系に着色されていることにより、反射率が向上され発光装置の光取り出し効率を上げることもできる。

レジスト１３の材料は、発光素子１５からの光を吸収しない材料であり、絶縁性であれば、特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。

（導電性部材１４）
導電性部材１４は、発光素子１５の電極と、支持体の導電配線１２とを電気的に接続するとともに、発光素子１５を支持体に機械的に接続および固定するための部材である。このような導電性部材１４は、液状やペースト状の材料を硬化させたり、固体状（シート状、ブロック状、粉末状）のものとしたりすることができ、組成や支持体の構成に応じて、適宜選択することができる。これらの導電性部材１４は、単一部材で形成してもよく、あるいは、数種のものを組み合わせて用いてもよい。導電性部材１４としては、具体的にはＡｕ含有合金、Ａｇ含有合金、Ｐｄ含有合金、Ｉｎ含有合金、Ｐｂ−Ｐｄ含有合金、Ａｕ−Ｇａ含有合金、Ａｕ−Ｓｎ含有合金、Ｓｎ含有合金、Ａｕ−Ｇｅ含有合金、Ａｕ−Ｓｉ含有合金、Ａｌ含有合金、Ｃｕ−Ｉｎ含有合金、金属とフラックスの混合物等を挙げることができる。

（発光素子１５）
基体１１に搭載される発光素子１５は、特に限定されず、公知のものを利用できるが、本実施形態においては、発光素子１５として発光ダイオードを用いるのが好ましい。

発光素子１５は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。

蛍光体を有する発光装置とする場合には、その蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。同一面側に正負の電極を有するものであってもよいし、異なる面に正負の電極を有するものであってもよい。

本実施形態の発光素子１５は、半導体成長用基板と、その基板の上に積層された半導体層を有する。この半導体層には、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層が形成されており、ｎ型半導体層にｎ型電極が形成されており、ｐ型半導体層にはｐ型電極が形成されている。半導体成長用基板は、透光性のサファイア基板とすることが好ましい。

これらの発光素子１５の電極は、図示されるように、導電性部材１４を介して基体１１に配置させた導電配線１２にフリップチップ実装されている。そして、電極の形成された面に向かい合う面、すなわち成長用基板の側を光取り出し面としている。発光素子１５は、正極と負極の導電配線１２に跨るように載置されて接合されている。この発光素子１５の実装方法は、例えば、半田ペーストを用いた実装や、導電性部材１４による実装が用いられる。

（蛍光体１７）
発光素子と好適に組み合わせて白色系の混色光を発光させることができる代表的な蛍光体としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）を挙げることができる。白色に発光可能な発光装置とする場合、蛍光体層に含まれる蛍光体の濃度を白色となるように調整する。蛍光体の濃度は、例えば、５〜５０％程度である。

また、発光素子に青色発光素子を用い、蛍光体にＹＡＧ系蛍光体と、赤色成分の多い窒化物系蛍光体とを用いることにより、アンバー色を発光させることもできる。アンバー色とは、ＪＩＳ規格Ｚ８１１０における黄色のうちの長波長領域と黄赤の短波長領域とからなる領域や、安全色彩のＪＩＳ規格Ｚ９１０１による黄色の領域と黄赤の短波長領域に挟まれた領域の色度範囲が該当し、例えば、ドミナント波長で言えば、５８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲に位置する領域をいう。

ＹＡＧ系蛍光体は、ＹとＡｌを含むガーネット構造の総称であり、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付活された蛍光体であり、発光素子から発光される青色光で励起されて発光する。ＹＡＧ系蛍光体としては、例えば、（Ｒｅ_１−ｘＳｍ_ｘ）_３（Ａｌ_１−ｙＧａ_ｙ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａからなる群から選択される少なくとも一種の元素である。）等を挙げることができる。

また、窒化物系蛍光体は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の希土類元素により賦活される、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の第ＩＩ族元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の第ＩＶ族元素と、Ｎと、を含む蛍光体である。この窒化物蛍光体の組成中に、Ｏが含まれていてもよい。

窒化物系蛍光体の具体例としては、一般式、Ｌ_ＸＭ_ＹＮ_{（（２／３）Ｘ＋（４／３）Ｙ）}：Ｒ若しくはＬ_ＸＭ_ＹＯ_ＺＮ_{（（２／３）Ｘ＋（４／３）Ｙ−（２／３）Ｚ）}：Ｒ（Ｌは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の第ＩＩ族元素である。Ｍは、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の第ＩＶ族元素である。Ｒは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の希土類元素である。Ｘ、Ｙ、Ｚは、０．５≦Ｘ≦３、１．５≦Ｙ≦８、０＜Ｚ≦３である。）で表されるものを挙げることができる。

（アンダーフィル１６）
発光素子１５と支持体との間に形成された隙間にはアンダーフィル１６が配置される。このアンダーフィルの主な目的は、発光素子１５の下に形成された隙間を埋めることである。これは、発光素子１５の下に隙間が存在すると、その後の封止部材の成形時に気泡が発生することがあり、この気泡が光学特性を著しく低下させる。もう一つの目的は、発光素子１５の周りに存在する支持体や導電配線のような光吸収性の部材を光反射性のアンダーフィルで覆うことである。これにより光吸収性の部材による光の損失を防ぐことができる。

アンダーフィル１６の材料は、発光素子１５からの光を透過する材料であれば、特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。

特に、発光素子としてサファイア基板を成長用基板としたＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた場合、発光素子自体が非常に強固であることと、発光素子のサイズを１ｍｍ×１ｍｍ四方程度とすることにより、発光素子を補強することをアンダーフィルの主な目的とする必要性は少なくなるので、アンダーフィルの材料として、耐光性に特化した材料を選択できる。

アンダーフィル１６に含有するフィラーとしては、白色系に着色されたフィラーであれば、光がより反射され易くなるので、光取り出し効率を向上させることができる。また、フィラーとしては、無機化合物を用いるのが好ましい。ここでの白色系の着色とは、フィラー自体が透明であった場合でもフィラー周りの材料と屈折率差がある場合に散乱で白色に見えるものも含む。

ここで、フィラーの反射率は、発光波長の光に対して５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。このようにすれば、発光装置１００の光の取り出し効率が向上する。

このような無機化合物のフィラー材料としては、具体的には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）₃、ＭｇＣＯ₃、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３等の酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ等の窒化物、ＭｇＦ_２等のフッ化物等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。あるいは、これらを積層させるようにしてもよい。

また、フィラーの粒径は、１ｎｍ〜３０μｍ程度が好ましい。フィラーの粒径をこの範囲とすることで、アンダーフィルとしての樹脂流動性が良くなり、狭い隙間でも問題なく被覆することが容易となる。なお、フィラーの粒径は、好ましくは、１００ｎｍ〜２０μｍ、である。フィラーの粒径が大きいほど沈降させやすくなるが、あまり大きすぎると光の散乱効果が少なくなり光反射率が低下する。また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよい。

（透光性部材１８）
本形態における透光性部材１８は、発光素子１５を外部環境から保護するとともに、発光素子１５から出力される光を光学的に制御するため、発光素子１５を被覆するように支持体の上に配置させる部材である。

透光性部材１８の材料として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂あるいはそれらを混合させた樹脂などの透光性樹脂や、ガラスなどとすることができる。これらのうち、耐光性および成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を選択することが好ましい。

透光性部材１８は、発光素子１５からの光を吸収して発光素子１５からの出力光とは異なる波長の光を発する蛍光体を含有させたり、さらに、発光素子からの光を拡散させるための拡散剤を含有させたりすることもできる。また、発光素子の発光色に対応させて、着色剤を含有させることもできる。

透光性部材１８の形状は、発光素子１５を保護するためであれば何れの形状でも構わないが、成形性や光学特性も考慮するならば、半球状の形状とすることが好ましい。

透光性部材１８は、発光素子１５やアンダーフィル１６を被覆するように圧縮成型や射出成型によって形成することができる。その他、透光性部材１８の材料の粘度を最適化して、発光素子１５の上に滴下して、材料自体の表面張力によって、図４に示されるように、半球状になるまで放置した後、透光性部材１８の材料を硬化させることにより形成することもできる。後者の形成方法による場合には、金型を必要とすることなく、より簡便な方法で封止部材を形成することができる。また、このような形成方法による封止部材の材料の粘度を調整する手段として、その材料本来の粘度の他、上述したような蛍光体や拡散剤を利用することもできる。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は、以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

図１は、本実施例におけるアンダーフィル配置前の発光装置１００を示す模式的な上面図である。図２は、図１に示すＩ−Ｉ方向の模式的な断面図である。図３は、本実施例における発光装置２００を示す模式的な上面図である。図４は、図３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ方向の模式的な断面図である。

図１に示されるように、本実施例における支持体は、支持体を構成する基体１１として厚さ２５μｍのポリイミドフィルムの上に、厚さ３５μｍの銅箔を接着剤で接着した後、その銅箔が所定のパターンの導電配線１２となるように、エッチングにより接着剤又は基体の表面を露出させ絶縁分離部を形成する。その後、厚さ２０μｍの所望のパターンをもつ白色のレジスト１３を形成する。

発光素子１５は、同一面側に少なくとも正負一対の電極を有しており、それらの各電極が金バンプにより、支持体の導電配線１２上に接続される。

発光素子１５を支持体に配置した後、アンダーフィル１６の材料を発光素子１５と支持体との間に流し込む。本実施例のアンダーフィル１６の材料は、シリコーン樹脂に二酸化チタンのフィラーを含有させたものである。アンダーフィル１６の注入後、図４に示されるように、アンダーフィル１６に含有されるフィラーが、シリコーン樹脂中を十分に沈降するまで放置した後、硬化させる。

図４に示されるように、シリコーン樹脂にＹＡＧ系蛍光体を含有させた透光性部材１８の材料を、発光素子１５の上面および発光素子１５の下からはみ出したアンダーフィルが被覆されるように支持体の上に滴下する。また、透光性部材１８の材料は、比較的高い粘度に調整することにより、滴下した後、図４に示されるように、その形が半球状となり支持体上に配置される。なお、透光性部材１８の材料が比較的高い粘度に調整されていることにより、透光性部材１８の材料中に含有されるＹＡＧ系蛍光体は、図３および４に示されるように、透光性部材１８の材料中に略均一に分散されており、発光素子１５の上だけでなく、発光素子１５の側面方向や、発光素子１５の下から横にはみ出したアンダーフィル１６の上にも配置される。

図４に示されるように、アンダーフィル１６は、発光素子１５の下から発光素子１５の側面にかけて延在して配置されている。さらに、アンダーフィル１６は、支持体の上に配置された発光素子１５の載置面から、その載置面に垂直な方向へ遠ざかるにしたがって徐々にフィラーの含有量が少なくなっている。そして、発光素子１５の側面は、フィラーが殆ど含まれていないアンダーフィル上部により被覆されている。これにより、発光素子からの光は、アンダーフィル１６により遮光されることなく、透光性部材１８に含まれる蛍光体に向かうことができるので、発光素子１５の側面方向に配置された蛍光体にも十分に照射される。その結果、図６に示されるように、アンダーフィル１６中でフィラーを沈降させないものと比較して、蛍光体の波長変換効率の低下が抑えられた発光装置とすることができる。その一方、本実施例の発光装置は、図３および図４に示されるように、発光素子１５の下およびその周辺には、光反射性のアンダーフィルが支持体の表面を被覆するように配置されているので、支持体その他の構成部材による光吸収を抑えた、光取り出し効率が高い発光装置とすることができる。

本発明に係る発光装置は、各種表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、さらには、ファクシミリ、コピー機、スキャナなどにおける画像読取装置、プロジェクタ装置などにも利用することができる。

１１・・・基体、１２・・・導電配線、１３・・・レジスト、１４・・・導電性部材、１５・・・発光素子、１６・・・アンダーフィル、１７・・・蛍光体、１８・・・透光性部材、１００、２００、３００・・・発光装置。

Claims (8)

1. 少なくとも正負一対の導電配線が基体に配置されてなる支持体と、前記導電配線に導電性部材を介して接続される電極を有する発光素子と、前記支持体と前記発光素子との間に形成された隙間に配置されるアンダーフィルと、前記発光素子を覆う透光性部材とを備えた発光装置であって、
   前記アンダーフィルは、前記発光素子の下から側面にかけて延在して配置されており、前記発光素子の側面に沿った方向の下側よりも上側のフィラー含有量が少ないことを特徴とする発光装置。
2. 前記透光性部材は、前記発光素子の少なくとも側面方向に蛍光体を含む請求項１に記載の発光装置。
3. 前記アンダーフィルは、前記フィラーを実質的に含有しない部位により前記発光素子の側面を被覆している請求項１または２に記載の発光装置。
4. 少なくとも正負一対の導電配線が基体に配置されてなる支持体と、前記正負一対の導電配線に導電性部材を介して接続される電極を有する発光素子と、前記支持体と前記発光素子との間に形成された隙間に配置されるアンダーフィルと、前記発光素子を覆う透光性部材とを備えた発光装置の製造方法であって、
   前記支持体の導電配線に前記発光素子の電極を前記導電性部材にて接続することにより、前記発光素子をフリップチップ実装する第一の工程と、
   フィラーを含有させたアンダーフィルを、前記支持体と前記発光素子との間に形成された隙間に配置する第二の工程と、
   前記アンダーフィルに含有されたフィラーを、前記アンダーフィル中で前記支持体のほうに向かって沈降させる第三の工程と、
   透光性部材を前記発光素子の上に配置する第四の工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
5. 前記第三の工程は、前記アンダーフィルに振動を与えることにより、前記フィラーを沈降させる工程を含む請求項４に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記第三の工程は、前記フィラーを遠心力により沈降させる工程を含む請求項４または５に記載の発光装置の製造方法。
7. 前記第三の工程は、前記アンダーフィルが硬化する温度よりも低い温度の下で、前記フィラーを沈降させる工程を含む請求項４から６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
8. 前記透光性部材は、蛍光体を含む請求項４から７のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。

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