JP2017034160A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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(2)本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面との間にある側面と、を有する透光性部材と、前記側面の一部に配置される第1光反射部材と、前記第1の面の周囲に位置し、前記側面の他の一部と前記第1光反射部材の上面とに配置され、ポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成される被覆部材と、を準備する工程と、シリコーン樹脂から形成される接合部材を用いて、発光素子を前記第1の面に接合する工程と、を含む。
(3)本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、を有する透光性部材と、前記第1の面の少なくとも一部が露出されるように前記第1の面を覆う被覆部材と、を準備する工程と、前記被覆部材に対する濡れ性が、前記透光性部材に対する濡れ性よりも悪い接合部材を用いて、発光素子と露出された前記第1の面とを接合する工程と、前記被覆部材を除去する工程と、前記発光素子の側面と、前記透光性部材と、前記接合部材と、を覆う第2光反射材を形成する工程と、を含む。
(4)本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、を有する透光性部材と、前記第1の面の少なくとも一部が露出されるように前記第1の面を覆い、ポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成される被覆部材と、を準備する工程と、シリコーン樹脂からなる接合部材を用いて、発光素子を前記第1の面に接合する工程と、前記被覆部材を除去する工程と、前記発光素子の側面と、前記透光性部材と、前記接合部材と、を覆う第2光反射材を形成する工程と、を含む。
図1〜図9を参照しながら、本実施の形態に係る発光装置1000の製造方法について説明する。尚、第1光反射部材10及び被覆部材20は耐熱性シート等からなる支持部材30上に載置されている。
図1(b)に示すように、第1の面401と、第1の面401の裏面である第2の面402と、第1の面401と第2の面402との間にある側面403と、を有する透光性部材40と、透光性部材40の側面403の一部に配置される第1光反射部材10と、第1の面401の周囲に位置し、透光性部材40の側面403の他の一部と第1光反射部材10の上面とに配置される被覆部材20と、を準備する。
図1(b)に示す透光性部材40と、第1光反射部材10と、被覆部材20と、を準備する工程の一例について示す。透光性部材40とは後述する発光素子の光取り出し面と接合部材を介して接合される部材であり、発光素子から発する光を透過する材料により形成される。透光性部材40の材料としては、特に硬化前が液体状である樹脂材料が好ましい。透光性部材40の硬化前が液体状の場合には、図2(a)に示すように、まず支持部材30上に貫通孔105が形成された第1光反射部材10及び被覆部材20を準備する。
次に図1(b)に示す透光性部材40と、第1光反射部材10と、被覆部材20と、を準備する工程の別の一例について示す。図3(a)に示すように、支持部材30上に形成された貫通孔を有する第1光反射部材10と、第1光反射部材10の貫通孔内に配置された透光性部材40とを準備する。透光性部材40の形成方法をしては、上述のように第1光反射部材10の貫通孔内に液体状の透光性部材40を注入し、透光性部材40を硬化して形成してもよい。
次に図1(b)に示す透光性部材40と、第1光反射部材10と、被覆部材20と、の変形例について示す。まず、発光装置を薄型化する場合は図2(b)のCt1−Ct1線(破線)より上側を除去して図4(a)に示すように薄型化してもよい。つまり、第1光反射部材10及び透光性部材40の一部を除去し、z方向の厚みを薄くしてもよい。
図5(a)に示すように、硬化前の接合部材60を透光性部材40の第1の面401上に配置する。接合部材60を配置する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えばポッティング、印刷、転写、スプレー等が挙げられる。次に図5(b)に示すように、発光素子50を硬化前の接合部材60の上に配置する、もしくは配置した上で発光素子50を押圧し、その後に硬化することで接合部材60を形成する。つまり、接合部材60を介して発光素子50と、透光性部材40の第1の面401とを接合する。
次に、図6(a)に示すように被覆部材20を除去する。被覆部材20は濡れ性が悪い材料なので後述する発光素子50の側面と、第1光反射部材10と、接合部材60と、を覆う第2光反射部材を形成すると、被覆部材20と第2光反射部材の界面が剥離しやすくなる。このため、被覆部材20を除去することが好ましい。尚、被覆部材20の貫通孔の大きさが発光素子50の外縁よりも大きい方が、被覆部材20の除去が容易になるので好ましい。
図7(a)に示すように発光素子50の側面503と、第1光反射部材10と、接合部材60と、を覆う第2光反射部材70を形成する。第2光反射部材70を形成する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えば圧縮成形、トランスファー成形、射出成型等が挙げられる。尚、発光素子50の側面503は、接合部材60を介して第2光反射部材70に覆われてもよい。さらに、発光素子50の電極形成面502のうち、電極53、54で覆われていない部分も、第2光反射部材70で覆ってもよい。このとき、電極53、54の一部が第2光反射部材70から露出するように、第2光反射部材70の厚さ(z方向の寸法)を調節してもよい。
発光素子50は複数有り、発光素子50と隣接する発光素子50の間の第1光反射部材10及び第2光反射部材70を切断する。つまり、図8(a)に示す隣接する発光素子50の中間を通る破線X1、破線X2、破線X3および破線X4に沿って、図8(b)に示すように第1光反射部材10と、第2光反射部材70と、支持部材30と、をダイサー等で切断する。これにより図9(a)に示すように発光装置を個片化できる。最後に、図9(b)に示すように支持部材30を除去(剥離)することにより、発光装置1000を得る。
図10〜図17を参照しながら、発光装置2000の製造方法について説明する。発光装置1000と比較して透光性部材40の側面に第1光反射部材10が配置されていない点で相違する。その他の点については、発光装置1000と同様である。尚、透光性部材40は耐熱性シート等からなる支持部材30上に載置されている。
図10(b)に示すように、第1の面401と、第1の面401の裏面である第2の面402と、を有する透光性部材40と、第1の面の少なくとも一部が露出されるように第1の面を覆う被覆部材20と、を準備する。
図10(b)に示す透光性部材40と、被覆部材20と、を準備する工程の一例について示す。まず図11(a)に示すように、透光性部材40を支持部材30上に形成する。その後で図11(b)に示すように、被覆部材20を透光性部材40の第1の面401に配置する。被覆部材20の配置方法をしては、被覆部材20が接着性を有する場合には透光性部材40の第1の面401と貼り合わせることにより配置してもよい。また、印刷やスプレー等により被覆部材20を透光性部材40の第1の面401に形成することにより配置してもよい。尚、被覆部材20は透光性部材40の第1の面401の少なくとも一部が露出されるように第1の面を覆う。
次に図10(b)に示す透光性部材40と、被覆部材20と、の変形例の一例について示す。まず、発光装置を薄型化する場合は図11(b)のCt3−Ct3線(破線)より上側を除去してもよい。つまり、透光性部材40を除去し、z方向の厚みを薄くしてから、図12(a)に示すように被覆部材20を透光性部材40の第1の面401に配置してもよい。また、図12(b)に示すように透光性部材40に波長変換部材41及び/又は光拡散材42を含有させてもよい。
図13(a)に示すように、硬化前の接合部材60を第1の面401に配置する。接合部材60を配置する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えばポッティング、印刷、転写、スプレー等が挙げられる。次に図13(b)に示すように、発光素子50を硬化前の接合部材60の上に配置する、もしくは配置した上で発光素子50を押圧し、その後に硬化することで接合部材60を形成する。つまり、接合部材60を介して発光素子50と、透光性部材40の第1の面401とを接合する。
次に、図14(a)に示すように被覆部材20を除去する。被覆部材20は濡れ性が悪いので後述する発光素子50の側面と、第1光反射部材10と、接合部材60と、を覆う第2光反射部材を形成すると、被覆部材20と第2光反射部材の界面が剥離しやすいので被覆部材20を除去することが好ましい。
図15(a)に示すように発光素子50の側面503と、透光性部材40と、接合部材60と、を覆う第2光反射部材70を形成する。第2光反射部材70を形成する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えば圧縮成形、トランスファー成形、射出成型等が挙げられる。尚、発光素子50の側面503は、接合部材60を介して第2光反射部材70に覆われてもよい。さらに、発光素子50の電極形成面502のうち、電極53、54で覆われていない部分も、第2光反射部材70で覆ってもよい。このとき、電極53、54の一部が第2光反射部材70から露出するように、第2光反射部材70の厚さ(z方向の寸法)を調節してもよい。
発光素子50は複数有り、発光素子50と隣接する発光素子50の間の透光性部材40及び第2光反射部材70を切断する。つまり、図16(a)に示す隣接する発光素子50の中間を通る破線X5、破線X6、破線X7および破線X8に沿って、図16(b)に示すように透光性部材40と、第2光反射部材70と、支持部材30と、をダイサー等で切断する。これにより図17(a)に示すように発光装置を個片化できる。最後に、図17(b)に示すように支持部材30を除去(剥離)することにより、発光装置2000を得る。
(発光素子50)
発光素子50としては、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。半導体発光素子は、透光性基板51と、その一面に形成された半導体積層体52とを含むことができる。
発光素子50の透光性基板51には、例えば、サファイア(Al2O3)、スピネル(MgA12O4)のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体52からの発光を透過する半導体材料(例えば、窒化物系半導体材料)を用いることができる。
半導体積層体52は、複数の半導体層を含む。半導体積層体52の一例としては、第1導電型半導体層(例えばn型半導体層)、発光層(活性層)および第2導電型半導体層(例えばp型半導体層)の3つの半導体層を含むことができる。半導体層には、例えば、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、InXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等の窒化物系の半導体材料(例えばInN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等)を用いることができる。
発光素子50の電極53、54としては、電気良導体を用いることができ、例えばCu等の金属が好適である。
第1光反射部材とは、発光素子からの光に対する反射率が60%以上、好ましくは70%以上の部材であればよい。こうすることにより、第1光反射部材に達した光が反射され、光が透光性樹脂の外側に向かうことにより、発光装置の光取出し効率を高めることができる。
第2光反射部材の材料は、第1光反射部材と同様の材料を用いて形成することができる。第2光反射部材の材料は、第1光反射部材の材料と同じでもよいが、求められる特性に応じて変えてもよい。例えば、第1光反射部材と、第2光反射部材と、に含有される光反射性物質の含有量を変えてもよい。第2光反射部材は発光素子の側面を覆うので、第1光反射部材より強度を求められることがある。このため、光反射性物質を含有させた樹脂から第1光反射部材と、第2光反射部材と、を形成する場合には、第2光反射部材に含有する光反射性物質の量を第1光反射部材に含有する光反射性物質の量より減らして強度を高めてもよい。こうすることにより、より反射性を求められる第1光反射部材の反射率を高くすることが出来る。また、第1光反射部材は、その一部が除去される工程を有するため強度が求められることがある。この場合は、第1光反射部材に含有する光反射性物質の量を第2光反射部材に含有する光反射性物質の量より減らしてもよい。このようにすることで第1光反射部材の強度を第2光反射部材の強度より高くすることができる。尚、第1光反射部材は金属又は光反射性物質で形成され、第2光反射部材は光反射性物質を含有させた樹脂で形成されるような異種の材料で形成されてもよい。
透光性樹脂は発光素子を外部環境から保護するとともに、発光素子から出力される光を光学的に制御するため、発光素子の光取り出し面側に配置させる部材である。透光性部材は、透光性樹脂、ガラス等の透光性材料から形成することができる。透光性樹脂としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。さらに、ジメチル系シリコーン樹脂であれば高温耐性など信頼性において優れ、フェニル系シリコーン樹脂であれば屈折率を高くして発光素子からの光の取り出し効率を高めることができる。また、接合部材は、光の透過率が高いことが好ましい。また、望ましい特性を付与するために、透光性樹脂に波長変換部材や光拡散材等を添加してもよいし、硬化前の透光性部材の粘度を調整するために、各種フィラーを添加してもよい。
接合部材は、透光性を有する材料から形成することが好ましい。接合部材の材料としては、上述した透光性樹脂と同様の材料を用いて形成することができる。接合部材は発光素子の側面と接触しているので、点灯時に発光素子で発生する熱の影響を受けやすい。このため、耐熱性に優れている熱硬化性樹脂が、接合部材に適している。また、望ましい特性を付与するために、接合部材に添加物を添加してもよい。例えば、接合部材の屈折率を調整するため、または硬化前の接合部材の粘度を調整するために、各種フィラーを添加してもよい。また、接合部材に波長変換部材や光拡散材等を添加してもよい。
被覆部材は、硬化前の接合部材の濡れ性が第1光反射部材又は透光性部材より悪い材料から形成される。つまり、硬化前の接合部材60の接触角が第1光反射部材又は透光性部材の方が大きい材料から形成される。特に、濡れ性が悪いポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成されることが好ましい。また、接合部材がシリコーン樹脂からなる場合は、特に被覆部材の材料としてポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンを選択することで接合部材が被覆部材上を広がりにくくなる。
波長変換部材としては、発光素子からの発光で励起可能な蛍光体が使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(Ce:YAG)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(Ce:LAG)、ユウロピウムおよび/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系蛍光体(CaO−Al2O3−SiO2)、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体((Sr,Ba)2SiO4)、βサイアロン蛍光体、CASN系蛍光体、SCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体;KSF系蛍光体等のフッ化物系蛍光体、硫化物系蛍光体、塩化物系蛍光体、ケイ酸塩系蛍光体、リン酸塩系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。尚、KSF系蛍光体の一般式はA2[M1−aMn4+ aF6]…(I)で表すことができる。(式中、Aは、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種の陽イオンを示し、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素を示し、aは0.01<a<0.20を満たす。)また、一般式(I)におけるAがK+を含み、MがSiを含むフッ化物系蛍光体でもよい。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置(例えば白色系の発光装置)を製造することができる。
光拡散材42の材料としては、具体的には、SiO2、Al2O3、Al(OH)3、MgCO3、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、MgO、Mg(OH)2、SrO、In2O3、TaO2、HfO、SeO、Y2O3、CaO、Na2O、B2O3、SnO、ZrSiO4などの酸化物、SiN、AlN、AlONなどの窒化物、MgF2、CaF2、NaF、LiF、Na3AlF6のようなフッ化物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、各種を溶融混合させてガラス等として用いてもよい。あるいは、複数の層に分けてこれらを積層させるようにしてもよい。
10 第1光反射部材
20 被覆部材
30 支持部材
40 透光性部材
41 波長変換部材
42 光拡散材
50 発光素子
51 透光性基板
52 半導体積層体
53、54 電極
60 接合部材
70 第2光反射部材
101 切断部
401 第1の面
402 第2の面
501 光取り出し面
502 電極形成面
Claims (16)
- 第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面との間にある側面と、を有する透光性部材と、前記側面の一部に配置される第1光反射部材と、前記第1の面の周囲に位置し、前記側面の他の一部と前記第1光反射部材の上面とに配置される被覆部材と、を準備する工程と、
前記被覆部材に対する濡れ性が、前記第1光反射部材に対する濡れ性よりも悪い接合部材を用いて、発光素子を前記第1の面に接合する工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 前記被覆部材がポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成され、前記接合部材がシリコーン樹脂から形成される請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、前記第1の面と前記第2の面との間にある側面と、を有する透光性部材と、前記側面の一部に配置される第1光反射部材と、前記第1の面の周囲に位置し、前記側面の他の一部と前記第1光反射部材の上面とに配置され、ポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成される被覆部材と、を準備する工程と、
シリコーン樹脂から形成される接合部材を用いて、発光素子を前記第1の面に接合する工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 前記準備する工程の前に、前記被覆部材及び前記第1光反射部材を貫通する貫通孔を形成する工程を含む請求項1〜3いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子と前記第1の面とを接合する工程の後に、前記発光素子の側面と、前記第1光反射部材と、接合部材と、を覆う第2光反射材を形成する工程を含む請求項1〜4いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第2光反射材を形成する工程の前に、前記被覆部材を除去する工程を含む請求項1〜5いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子は複数有り、前記第2光反射部材を形成する工程の後に、前記発光素子と隣接する前記発光素子の間の前記第1光反射部材及び前記第2光反射部材を切断する工程を含む請求項1〜6いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、を有する透光性部材と、前記第1の面の少なくとも一部が露出されるように前記第1の面を覆う被覆部材と、を準備する工程と、
前記被覆部材に対する濡れ性が、前記透光性部材に対する濡れ性よりも悪い接合部材を用いて、発光素子と露出された前記第1の面とを接合する工程と、
前記被覆部材を除去する工程と、
前記発光素子の側面と、前記透光性部材と、前記接合部材と、を覆う第2光反射材を形成する工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 前記被覆部材がポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成され、前記接合部材がシリコーン樹脂から形成される請求項8に記載の発光装置の製造方法。
- 第1の面と、前記第1の面の裏面である第2の面と、を有する透光性部材と、前記第1の面の少なくとも一部が露出されるように前記第1の面を覆い、ポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種により形成される被覆部材と、を準備する工程と、
シリコーン樹脂からなる接合部材を用いて、発光素子を前記第1の面に接合する工程と、
前記被覆部材を除去する工程と、
前記発光素子の側面と、前記透光性部材と、前記接合部材と、を覆う第2光反射材を形成する工程と、
を含む発光装置の製造方法。 - 前記発光素子は複数有り、前記第2光反射部材を形成する工程の後に、前記発光素子と隣接する前記発光素子の間の前記透光性部材及び前記第2光反射部材を切断する工程を含む請求項8〜10いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記被覆部材を除去する工程において、接合部材の一部も除去する請求項1〜11いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第2光反射部材を形成する工程の後に、前記第2光反射部材の一部を除去し、前記発光素子の電極を露出させる工程を含む請求項1〜12いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記透光性部材が樹脂材料から成る請求項1〜13いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記透光性部材に波長変換部材が含有されている請求項1〜14いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記被覆部材の厚みが10〜150μmである請求項1〜15いずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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