JP2016092090A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の発光装置(100)は、導体配線を有する支持体(10)と、支持体上に載置された発光素子(20)と、支持体上に載置された、基板の少なくとも一部が除去され、発光素子(20)よりも厚みの薄い保護素子を有する。
または、発光装置は、導体配線を有する支持体(10)と、支持体上に載置された発光素子(20)と、支持体上に載置された保護素子(30)とを有し、発光素子(20)と保護素子(30)は両方とも基板の少なくとも一部が除去される。
【選択図】図1
Description
または、発光装置は、導体配線を有する支持体と、支持体上に載置された発光素子と、支持体上に載置された保護素子とを有し、発光素子と保護素子は両方とも基板の少なくとも一部が除去される。
図1(a)は、実施の形態1に係る発光装置100の概略平面図である。図1(b)は発光装置100の概略側面図である。図1(c)は発光装置100の保護素子30の基板除去前の概略側面図である。
本実施形態に係る発光装置100は、導体配線40a、40bが配された支持体10と、支持体10上に電気的に接続されるように載置された発光素子20と保護素子30を有し、保護素子30は基板の一部が除去されて、発光素子20よりも厚みが薄くされている。
発光装置は、発光素子を載置するための支持体を備えている。
支持体は、通常、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックス(HTCC、LTCC)などの絶縁性材料、絶縁性材料と金属部材との複合材料等によって形成される。支持体は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックス又は熱硬化性樹脂を利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、BTレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせて形成された支持体でもよい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステルなどを利用することができる。なかでも、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を用いることがより好ましい。
支持体は、その表面及び/又は内部に発光素子と接続される導体配線を有する。導体配線としては、支持体に配置される配線パターン及びリードフレームなどが挙げられる。配線パターンは、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等によって形成することができる。また、配線パターンが表面に配置される場合には、載置される発光素子からの光を効率よく取り出すために、その表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われているのが好ましい。また、配線パターンは、支持体表面又は内部において、屈曲、変形していてもよい。配線パターンの厚みは、例えば、1μm〜500μmが挙げられる。
本実施形態で用いられる発光素子は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子を意味する。なかでも、基板上に、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体による発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。なお発光装置を更に薄型にさせたい場合は、後述する実施の形態3である図4に示すように発光素子の基板も少なくとも一部を除去させることが好ましい。これにより、発光素子と保護素子の両方の厚みが薄くなるので、発光装置を更に薄型化させることができる。この場合は発光素子の厚みが、保護素子の厚みより薄くなることがある。ただし、基板を除去していない保護素子を載置した場合と比較すると、保護素子による光吸収は抑制されている。
発光素子の基板には成長用基板と貼り合わせ用基板とがあり、安価に製造することができることから成長用基板を用いることが好ましい。成長用基板とは半導体層を成長させる時に下地になる基板のことである。貼り合わせ用基板とは成長用基板に半導体層を成長させた後、成長用基板から切り離した半導体層を貼り付ける別の基板のことである。
発光素子の厚みは特に限定されないが、10μm〜1000μmのものを使用することが好ましく、薄型化の観点から10μm〜500μmが特に好ましい。また、発光素子の厚みとは半導体層の厚みと基板の厚みの合計のことであり、発光素子上に形成される電極部は含んでいない。
本実施形態の保護素子は発光素子に対して逆並列に電気接続されており、基板の少なくとも一部が除去されてなる。保護素子の基板とは、発光素子の基板と同様に成長用基板と貼り合わせ用基板とがある。成長用基板とは半導体層を作製する時に下地になる基板のことである。例えば、サファイア上にGaNをエピタキシャル成長した場合は、サファイアが成長用基板である。また熱拡散法やイオン注入によりシリコン内にpn接合を形成すれば、シリコンが成長用基板である。また、発光素子と同様に成長用基板に半導体層を成長させた後、成長用基板から切り離した半導体層を貼り付ける別の基板のことが貼り合わせ用基板である。
保護素子は、任意に光反射部材で埋設されていてもよい。光反射部材が保護素子を被覆することにより、発光素子からの光が保護素子に吸収されることを抑制することができる。埋設する手法は塗布、印刷、電着等どのような手法を用いてもよい。
光反射部材は、少なくとも保護素子の一部を被覆していればよい。本実施形態の保護素子は基板を除去した分薄くなっているので、基板を除去していない保護素子を被膜する場合と比較して少ない量の光反射部材で埋設することができる。また、基板を除去していない保護素子を埋設した場合よりも、光反射部材の高さが保護素子の基板分低くなるので、配光特性に与える影響を小さくすることができる。
反射性材料は、例えば、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料等により形成することができる。なかでも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、樹脂が好ましい。
発光素子と保護素子は、任意に透光層で被覆されていてもよい。透光層は、発光素子から出射される光を通過させる層であり、発光素子から出射される光の60%以上を透過するもの、さらに、70%、80%又は90%以上を透過するものが好ましい。このような層は、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂、あるいはガラス等により形成することができる。また、透光層にレンズ機能をもたせる場合は、透光層の表面を盛り上がらせて砲弾形状や凸レンズ形状としてもよい。
(蛍光体)
蛍光体は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LAG)、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO−Al2O3−SiO2)系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)系蛍光体、βサイアロン蛍光体、CASN系やSCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、硫化物系蛍光体などが挙げられる。発光装置が液晶ディスプレイのバックライト等に用いられる場合、青色光によって励起され、赤色発光する蛍光体(例えば、KSF系蛍光体)と、緑色発光する蛍光体(例えば、βサイアロン蛍光体)を用いることが好ましい。これにより、発光装置を用いたディスプレイの色再現範囲を広げることができる。また、照明等に用いられる場合、青緑色に発光する素子と赤色蛍光体とを組み合わせて用いることができる。
本実施形態の発光装置100の製造方法について図2を用いて説明する。
まず、図2(b)のように、支持体上に正負一対の導体配線40a、40bを有する支持体10を準備する。導体配線40a、40bは、公知の方法で支持体の表面や支持体の内部に公知の方法で形成することができる。
(発光素子、保護素子載置工程)
次に、図2(c)のように発光素子20と保護素子30を導体配線40a、40b上に載置し電気接続させる。この時、発光素子20と保護素子30は逆並列に電気接続する。載置方法は、フェイスアップ実装やフリップチップ実装がある。図2(c)に示すように、発光素子20、保護素子30ともにフリップチップ実装することにより、導体配線40a、40bと電気接続を取ることができるため好ましい。
(保護素子の基板除去工程)
続いて、図2(d)のように保護素子30の基板を除去する。除去方法は研磨、レーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法等がある。載置時にフリップチップ実装されているとレーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法により保護素子の基板を除去できる。除去工程により保護素子30の体積が小さくなるので、発光素子からの光吸収を抑制することができる。
(保護素子を光反射部材で埋設する工程)
除去工程後に、後述する実施の形態4である図5のように保護素子30を光反射部材50で埋設させてもよい。埋設方法は、塗布、印刷、電着等がある。例えば塗布や印刷の場合は、光反射部材50として樹脂で埋設するのが好ましい。ノズルを用いて光反射部材50を塗布して保護素子30を埋設してもよいし、保護素子30の位置に開口部を有するマスクを用いて光反射部材50を印刷して保護素子30を埋設してもよい。他にも電着により光反射部材50で保護素子30を埋設してもよい。具体的には電気泳動技術を用いて保護素子30の周りに光反射部材50を配置させることで埋設できる。また、電着によって埋設することで光反射部材50の厚みを均一にすることができる。光反射部材50には二酸化チタン、ジルコニア、アルミナなど光反射率が高いものが好ましい。
次に、実施の形態2に係る発光装置200について説明する。なお、実施の形態1に係る発光装置と重複する構成については説明を省略する。実施の形態2は、図3(aは平面図、bは断面図、cは保護素子の基板除去前の断面図)に示すように支持体10が発光素子20を載置する第一の主面と、保護素子30を載置する第二の主面とを有し、第一の主面が第二の主面より上方に位置することを特徴としている。これにより、より保護素子30の光吸収を抑制した発光装置200を提供することができる。第一の主面と第二の主面の高さの差が、保護素子の基板を除去した厚み分小さくても同等の効果が得られるので、発光装置の薄型化も可能である。また、発光素子からの横方向の光吸収を抑制するためには、第一の主面と第二の主面の高さの差は保護素子30の高さ以上が好ましい。このため、実施の形態2では第一の主面と第二の主面の高さの差が除去した保護素子の基板分厚みが薄くなっているので、発光装置を薄型化できる。また、透光層60については任意であり、実施の形態2のように発光素子20と保護素子30を被覆していてもよい。
実施の形態3に係る発光装置300について説明する。なお、実施の形態1、2に係る発光装置と重複する構成については説明を省略する。実施の形態3では、図4(aは平面図、bは断面図)に示すように発光素子20の基板の少なくとも一部が除去されていることを特徴としている。これにより、より薄型化が可能な発光装置300を提供することができる。発光素子20の載置方法はフリップチップ実装が好ましく、発光素子20の基板除去も保護素子30の基板除去同様にレーザーリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法等がある。発光素子、保護素子の両方とも基板を除去しているので、発光素子が保護素子より厚みが薄くなることがある。ただし、保護素子の体積は除去した基板分小さくなっているので、従来の基板を除去していない保護素子の場合と比較すると光吸収は少なくなっている。また、発光素子の基板も保護素子の基板と同様に全てが除去されているのが好ましい。
実施の形態4に係る発光装置について説明する。なお、実施の形態1〜3に係る発光装置と重複する構成については説明を省略する。実施の形態4では、図5(aは平面図、bは断面図)に示すように保護素子30が光反射部材50で埋設されていることを特徴としている。これにより、より保護素子30による光吸収を抑えた発光装置400を提供することができる。実施の形態4と基板を除去していない保護素子30を光反射部材50で埋設する場合とを比較すると、基板の分だけ厚みが薄くなるので、配光特性への影響も低減されたり、保護素子30を埋設するために必要な光反射部材50も少なくなったりする。保護素子30を埋設する方法は、塗布、印刷、電着等公知の方法を用いることができる。
20…発光素子
30…保護素子
40a,40b…導体配線
50…光反射部材
60…透光層
100,200,300,400…発光装置
Claims (13)
- 導体配線を有する支持体と、
前記支持体上に載置された発光素子と、
前記支持体上に載置された、基板の少なくとも一部が除去され、前記発光素子よりも厚みの薄い保護素子と、を有する発光装置 - 前記発光装置は、前記発光素子からの光を反射させる光反射部材が前記支持体上に形成されており、前記光反射部材は前記保護素子を埋設している請求項1に記載の発光装置。
- 前記支持体は、前記発光素子を載置する第一の主面と、
前記保護素子を載置する第二の主面とを有し、
前記第一の主面が前記第二の主面より上方に位置する請求項1または2に記載の発光装置 - 前記発光素子の基板の少なくとも一部が除去されてなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 導体配線を有する支持体と、
前記支持体上に載置された発光素子と、
前記支持体上に載置された保護素子とを有し、
前記発光素子と前記保護素子は両方とも基板の少なくとも一部が除去されること、
を特徴とする発光装置。 - 前記発光装置は、前記発光素子からの光を反射させる光反射部材が前記支持体上に形成されており、前記光反射部材は前記保護素子を埋設している請求項5に記載の発光装置。
- 前記支持体は、前記発光素子を載置する第一の主面と、
前記保護素子を載置する第二の主面とを有し、
前記第一の主面が前記第二の主面より上方に位置する請求項5または6に記載の発光装置。 - 前記保護素子の基板の全てが除去されている請求項1乃至7項のいずれか一項に記載の発光装置。
- 導体配線を有する支持体上に発光素子を載置する工程と、
前記支持体上に、基板を備えた保護素子をフリップチップ実装する工程と、
前記保護素子の基板の少なくとも一部を除去する除去工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記発光装置の製造方法は、前記除去工程後、前記保護素子に光反射部材を塗布する工程を有する請求項9に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光装置の製造方法は、前記除去工程後、前記保護素子に光反射部材を印刷する工程を有する請求項9に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光装置の製造方法は、前記除去工程後、前記保護素子に光反射部材を電着する工程を有する請求項9に記載の発光装置の製造方法
- 前記除去工程は、レーザーリフトオフ法を用いる請求項9乃至12のいずれか一項に記載の製造方法。
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