JP2018195800A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光取り出し効率が高い発光装置及びその発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】発光装置１０は、矩形の基板２２と、基板上に実装された発光素子１６と、発光素子の周囲に間隔を空けて囲むように設けた反射部材１７と、反射部材内の発光素子を覆うように反射部材の内側に充填された導光部材２４と、前記導光部材上に設けられた透光性部材２５と、を備え、前記反射部材は、前記発光素子の側面にして設けられた第１反射部材１８と、前記第１反射部材の外側に位置し前記発光素子を包囲して設けられた第２反射部材２０とを有し、前記第１反射部材は、前記透光性部材に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有し、前記第２反射部材は、前記透光性部材の側面と、前記第１反射部材の外側面とを覆い、前記第２反射部材の上面は前記透光性部材の上面と同一平面である構成とした。【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

発光装置として、例えば、特許文献１，２には、発光素子の周囲に被覆部材を設ける構成が開示されている。

特開２０１３−２１９３９７号公報 特開２０１６−２１９７４３号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示された発光装置は、さらに光取り出し効率の高いものが求められている。

そこで、本開示に係る実施形態は、光取り出し効率が高い発光装置及びその発光装置の製造方法を提供することを課題とする。

本開示の実施形態に係る発光装置は、矩形の基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の周囲に間隔を空けて囲むように設けた反射部材と、前記反射部材内の発光素子を覆うように前記反射部材の内側に充填された導光部材と、前記導光部材上に設けられた透光性部材と、を備え、前記反射部材は、前記発光素子の側面に対向して設けられた第１反射部材と、前記第１反射部材の外側に位置し前記発光素子を包囲して設けられた第２反射部材とを有し、前記第１反射部材は、前記透光性部材に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有し、前記第２反射部材は、前記透光性部材の側面と、前記第１反射部材の外側面とを覆い、前記第２反射部材の上面は前記透光性部材の上面と同一平面である構成とした。

また、本開示の他の実施形態に係る発光装置の製造方法は、基板上に複数の発光素子を配列する工程と、前記発光素子の間に、前記発光素子から離間する第1反射部材を設ける工程と、前記発光素子を覆い、第1反射部材と接する導光部材を設ける工程と、前記導光部材と前記第1反射部材の上に透光性部材を設ける工程と、前記透光性部材と前記第1反射部材の一部を除去し第1溝を形成する工程と、前記第１溝内に、前記透光性部材と前記第1反射部材と接する第２反射部材を設ける工程と、前記第２反射部材を切断して個片化する工程と、を含むこととした。

本開示の実施形態に係る発光装置によれば、反射部材、透光性部材で囲まれた領域を導光部材で満たしているため、光取り出し効率が高く、また、第１反射部材の間隔が広がるような傾斜する内側面により、より多くの光を広範囲に伝播できる。
本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、第１反射部材の内側面に傾斜を形成し、第２反射部材で装置の外壁を形成し、また、導光部材で発光素子の周りを満たす発光装置を容易に製造することができる。

第１実施形態に係る発光装置を、発光面側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る発光装置を、電極側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る発光装置を、その長手方向に平行で、かつ、発光面に垂直な面で切断して断面を示す斜視図である。 第１実施形態に係る発光装置を、その長手方向に平行で、かつ、発光面に平行な面で切断して示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置を、その短手方向に平行で、かつ、発光面に垂直な面で切断して示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図４のフローチャートにおける発光素子を配列する工程を説明するための一部を省略した状態の基板の平面図である。 図４のフローチャートにおける、第１反射部材を設ける工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、導光部材を設ける工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、除去する工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、透光性部材を設ける工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、第１溝を形成する工程及び第２溝を形成する工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、第２反射部材を設ける工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、個片化する工程を説明するための断面図である。 図４のフローチャートにおける、第１溝を形成する工程及び第２溝を形成する工程を説明するための平面図である。 図４のフローチャートにおける、第２反射部材を設ける工程を説明するための平面図である。 図４のフローチャートにおける、個片化する工程を説明するための平面図である。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造工程を説明するための断面図である。 第３実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 第４実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 第５実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 第６実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。 本発明に係る実施形態の変形例を示す発光装置の第１反射部材を部分的に示す断面図である。 本発明に係る実施形態の他の変形例を示す発光装置の第１反射部材を部分的に示す断面図である。

以下、実施形態に係る発光装置及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。さらに、図５Ａ〜図５Ｈ及び図６Ａ〜図６Ｃあるいは図８では、全体の一部のみを部分的に取り出して示している。各図において、発光装置１０から照射される中心的な光の照射方向Ｂｒは、矢印で示されている。なお、以下の説明において、発光装置１０から放射される光の照射方向Ｂｒを上、その逆方向を下として説明する。

＜発光装置＞
図１及び図３Ａ〜図３Ｃに示すように、発光装置１０は、矩形の基板２２と、基板２２上に実装された発光素子１６と、発光素子１６を覆う導光部材２４と、導光部材２４上に設けられた透光性部材２５と、透光性部材２５及び導光部材２４の周囲に発光素子１６を囲むように設けた反射部材１７と、素子電極１５と、配線１４とを備えている。この発光装置１０は、発光面１２である透光性部材２５を介して光を照射するものである。図に示した例では、この透光性部材２５は、蛍光体層２６及びその上に積層された透光層２８を含んでいる。尚、本発明において蛍光体層２６は必ずしも必須ではない。以下の説明は透光性部材２５が蛍光体層２６を含む場合を例として説明する。また、反射部材１７は、発光素子１６の側面に対向して設けられた第１反射部材１８と、第１反射部材１８の外側に位置し発光素子１６を包囲して設けられた第２反射部材２０とを有している。
以下、各構成について順次説明する。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、発光素子１６は、透光性基板と、半導体層と、素子電極１５と、を備えている。この発光素子１６は、その上面視形状が、矩形、特に、長辺と短辺をもつ長方形状であることが好ましい。また、発光素子１６は、その他の形状であってもよく、例えば六角形状であれば発光効率を高めることもできる。発光素子１６は、同一面側に正負（ｐ，ｎ）電極を有することが好ましい。また、発光素子１６は1つの発光装置１０中に1個でもよいし、複数個含まれてもよい。なお、複数の発光素子１６を含む場合は、直列又は並列に接続することができる。

なお、透光性基板は、通常、半導体発光素子を製造する際に用いられるものであればよく、具体的には、サファイア基板が使用される。また、半導体層は、半導体層の積層体、即ち少なくともｎ型半導体層とｐ型半導体層を含み、また活性層をその間に介することが好ましい。半導体層は、その半導体材料として、波長変換物質を効率良く励起できる短波長の光を発光可能な材料である、窒化物半導体を用いることが好ましい。窒化物半導体は、主として一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される。さらに、素子電極１５は、同一面側に形成されている。素子電極１５は、実装が可能な金属材料である必要があるが、電気的な接続を可能とする導電部材であれば、金属の種類を特に限定する必要はない。この素子電極１５は、後記する基板２２と接合部材を介して接合される。

接合部材は、発光素子１６の素子電極１５と、基板２２の配線１４との間に介在するように設ければよい。例えば、基板２２の配線１４において発光素子１６を載置する領域に設けてもよく、又は、発光素子１６の素子電極１５側に設けてもよく、あるいは、その両方に設けてもよい。接合部材は、導電性の液状又はペースト状で、粘度等に応じてポッティング法、印刷法、転写法等の方法から適宜選択することができる。

基板２２は、少なくとも、配線１４及び配線を保持する基体と、により構成される。
配線１４は、基体の少なくとも上面（前面）に形成され、基体の内部及び／又は側面及び／又は下面（後面）にも形成されていてもよい。配線１４は、例えば、銅あるいは銅合金で形成することができる。また、基体は、リジッド基板であれば、樹脂若しくは繊維強化樹脂、セラミックス、ガラス、金属、紙などを用いて構成することができる。基材は、特に発光素子の線膨張係数に近い物性を有する基材を使用することが好ましい。

導光部材２４は、反射部材１７で囲まれた領域を充填するように設けられ、基板２２に搭載される発光素子１６を封止する部材である。導光部材２４としては、発光素子１６が発する光の波長に対して良好な透光性を有し、封止部材として耐候性、耐光性及び耐熱性の良好な材料が好ましい。発光素子１６の側面に導光部材２４を設けることで、発光素子１６の側面からの光を、より効率よく透光性部材２５に導く。このことにより、光の損失を抑制して、発光装置１０の光取り出し効率を向上できる。

導光部材２４の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフタルアミド樹脂、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、不飽和ポリエステルなどを用いることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、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などを用いることができる。

反射部材１７は、発光装置の側壁を構成し、発光素子１６からの光を反射して発光面１２から外部に取り出すものである。この反射部材１７は、第１反射部材１８と、第２反射部材２０とを備えている。反射部材１７は、第１反射部材１８と第２反射部材２０とにより光の取り出し効率を高めるものである。
反射部材１７は、前方への光取り出し効率の観点から、発光素子の発光ピーク波長における光反射率が、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがよりいっそう好ましい。さらに、反射部材１７は、白色であることが好ましい。よって、反射部材１７は、母材中に白色顔料を含有してなることが好ましい。

反射部材１７の母材は、樹脂を用いることができ、例えばシリコーン樹脂、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、又はこれらの変性樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。具体的なシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂が挙げられる。また、反射部材の母材は、上記樹脂中に各種のフィラーを含有してもよい。このフィラーとしては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。フィラーは、これらのうちの１種、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、熱膨張係数の小さい酸化珪素が好ましい。また、フィラーとして、ナノ粒子を用いることで、発光素子の青色光のレイリー散乱を含む散乱を増大させ、波長変換物質の使用量を低減することもできる。なお、ナノ粒子とは、粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒子とする。また、本明細書における「粒径」は、例えば、Ｄ_５０で定義される。

白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムのうちの１種、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。白色顔料の形状は、特に限定されず、不定形若しくは破砕状でもよく、流動性の観点では球状が好ましい。また、白色顔料の粒径は、例えば０．１μｍ以上０．５μｍ以下程度が挙げられ、光反射や被覆の効果を高めるためには小さい程好ましい。反射部材中の白色顔料の含有量は、適宜選択でき、光反射性及び液状時における粘度などの観点から、例えば１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下が好ましく、２０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下がより好ましく、３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下がよりいっそう好ましい。なお、「ｗｔ％」は、重量パーセントであり、第１反射部材１８又は第２反射部材２０の全重量に対する当該材料の重量の比率を表す。

第１反射部材１８は、上面視において長辺と短辺を有する発光素子１６を用いる場合は、発光素子１６の短辺に対向する位置に設けられている。この第１反射部材１８は、透光性部材２５に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面１９を有している。言い換えれば、一対の第１反射部材１８のそれぞれは、それらの間の距離が照射方向Ｂｒに向かって徐々に拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面１９を有している。また、第１反射部材１８の外側面は、第２反射部材２０の内側面に当接した状態で設けられている。そして、第１反射部材１８の上端部は、蛍光体層２６の下面に当接した状態で設けられている。さらに、第１反射部材１８は、基板２２の短辺に対向する基板側面に当接し、第１反射部材１８の下面が、基板２２の下面と同一平面になるように設けられている。なお、第２反射部材２０が設けられている位置では、第２反射部材２０の下端に第１反射部材１８の一部が入り込んで、第２反射部材２０の下端が第１反射部材１８の下端よりも高い位置になっている。第１反射部材１８は、一例として、後記する第２反射部材２０と同じ光反射性材料を使用している。

第２反射部材２０は、第１反射部材１８及び発光素子１６を囲むように設けられている。第２反射部材２０は、発光装置１０の側壁を形成している。第２反射部材２０は、その上端部を透光性部材２５の上面と同一平面になるように設け、透光性部材２５の側面を覆っている。また、図３Ｃに示すように、第２反射部材２０は、基板２２の長手方向における周縁上面に当接するように設けられている。第２反射部材２０の厚みはどのようなものでもよいが、図３Ａ等では、第２反射部材２０は、第１反射部材１８に対して厚みが半分以下になるように設定されている。第２反射部材２０は、第１反射部材１８の厚みと同じか薄いほうがより好ましい。第２反射部材２０を薄くすることで、発光面１２を広くとることができ、取り出した光を広範囲に伝播できる。
第２反射部材２０は、後記する製造方法の手順により先に第１反射部材１８が設置された後に、第１反射部材１８に設けた溝に充填されることで製造される。第２反射部材２０は、第１反射部材１８の厚みよりも薄くなるように設定されている第２反射部材２０の材料と第１反射部材１８の材料とは同じでも異なっていてもよい。ここでは、同じ材料として一例を説明しているので、例えば、上記で述べた反射部材を用いられることが好ましい。

このような構成により、第１反射部材１８及び第２反射部材２０は、発光素子１６及び蛍光体からの光の吸収を抑制できる。また、第１反射部材１８及び第２反射部材２０は、発光素子１６及び蛍光体からの光を反射し、発光面１２へ導く役割を果たす。第２反射部材２０の厚みを薄くすることで、発光装置１０の上面に発光面１２を可能な限り広く取ることができ、光取り出し効率が改善される。

蛍光体層２６は、第１反射部材１８と導光部材２４との上面に設けられている。この蛍光体層２６は、発光素子１６からの光を波長変換するものである。例えば、発光素子１６が青色光を発し、蛍光体層２６は、蛍光体である波長変換物質が青色光の一部を例えば、黄色光に変換する。これにより、これらの光が混色した光（例えば白色光）を発光装置１０から出射させることができる。なお、蛍光体層２６に含有させる波長変換物質は複数種類でもよく、波長変換物質に代えて、又は加えて、上記の反射部材の母材と同様のフィラーを含有してもよい。

また、蛍光体層２６は、含有する波長変換物質（蛍光体）として、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、緑〜黄色に発光する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、緑色に発光する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）系蛍光体、緑〜赤色に発光するユーロピウム及び／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−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）系蛍光体、青〜赤色に発光するユーロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）系蛍光体、緑色に発光するβサイアロン蛍光体、赤色に発光するＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕで表されるＣＡＳＮ系又は（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕで表されるＳＣＡＳＮ系蛍光体などの窒化物系蛍光体、赤色に発光するＫ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ（ＫＳＦ）系蛍光体、赤色に発光する硫化物系蛍光体などが挙げられる。

透光層２８は、蛍光体層２６からの光及び発光素子１６からの光ならびに反射部材１７からの光を透過して外部に取り出す。また、透光層２８の上面を発光面１２とする。透光層２８は、蛍光体層２６に当接して、かつ、その周側面を第２反射部材２０に当接した状態で設けられている。透光層２８の上面と第２反射部材２０の上面とは同一平面となるように形成されている。透光層２８は、透光性を有し、封止部材として耐候性、耐光性及び耐熱性の良好な材料が好ましい。

なお、ここで述べる「透光性」とは、発光素子の発光ピーク波長における光透過率が、好ましくは６０％以上であること、より好ましくは７０％以上であること、よりいっそう好ましくは８０％以上であることを言う。透光層２８の母材は、シリコーン樹脂、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、又はこれらの変性樹脂を用いることができる。透光層２８の母材は、ガラスでもよい。なかでも、透光層２８の母材は、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。具体的なシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂が挙げられる。透光性部材２５は、これらの母材のうちの１種、若しくはこれらの母材のうちの２種以上を積層して構成することができる。また、透光層２８の母材は、上記樹脂若しくはガラス中に上記の第１反射部材１８及び第２反射部材２０の母材と同様のフィラーを含有してもよい。

発光装置１０は、以上のように構成されているので、発光素子１６から光が照射されると、導光部材２４を透過して透光性部材２５（蛍光体層２６及び透光層２８）を通過し発光面１２から外部に取り出される。また、発光素子１６からの光の一部は、第１反射部材１８の傾斜面あるいは湾曲の内側面１９により発光面１２側に取り出され易くなる。また、第２反射部材２０は、蛍光体層２６及び透光層２８の側面を覆っていることで、第２反射部材２０により反射して光が、発光面１２から取り出されることになる。

なお、第１反射部材１８は、所要の厚み（例えば、基板２２と同等かそれ以上の厚み）があり、基板２２と共に発光装置１０の枠体を形成して発光装置全体の強度を維持している。そして、第１反射部材１８の上端部よりも上に蛍光体層２６及び透光層２８を配置することで、発光装置１０の上面に発光面１２を可能な限り広く取ることができる。さらに、第１反射部材１８の上部に傾斜面又は湾曲の内側面１９が形成されていることで、発光素子１６からの光を発光面１２から取り出し易くなる。したがって、発光装置１０は、光取り出し効率が改善され、色調ムラも緩和される。

＜発光装置の製造方法＞
次に、第１実施形態に係る発光装置の製造方法について以下に説明する。
図４に示すように、発光装置の製造方法は、発光素子１６を配列する工程Ｓ１０１と、第１反射部材１８を設ける工程Ｓ１０２と、導光部材２４を設ける工程Ｓ１０３と、透光性部材２５を設ける工程Ｓ１０５と、第１溝３２を形成する工程Ｓ１０６と、第２反射部材２０を設ける工程Ｓ１０８と、個片化する工程Ｓ１０９を含む手順で行われる。なお、発光装置の製造方法では、導光部材２４を設ける工程Ｓ１０３の後に除去する工程Ｓ１０４を行うこととしてもよく、さらに、第１溝３２を形成する工程Ｓ１０６の次に第２溝３４を形成する工程Ｓ１０７を行うこととしてもよい。以下各工程について説明する。

最初に、図４及び図５Ａに示すように、発光素子１６を配列する工程Ｓ１０１では、配線１４が形成された基板２２上に複数の発光素子１６を配列する。発光素子１６を配列する場合には、接合部材を介してフリップチップ実装で行われることが好ましい。発光素子１６は、行方向及び列方向に複数が所定の間隔を空けて配列される。配列された発光素子１６は、列側の間隔が行側の間隔よりも大きくなるように配置されている。また、基板２２は、列側に貫通穴２２ａが形成されている。貫通穴２２ａは、行方向、詳細には、発光素子１６の短辺に対向する位置に連続して形成され、基板２２の周縁には形成されていない。また、基板２２は、その裏面に粘着シート３０が貼り付けられた状態で作業が行われる。

第１反射部材１８を設ける工程Ｓ１０２では、基板２２上に行方向及び列方向に配列された発光素子１６において、列方向に並ぶ発光素子１６の列間に第１反射部材１８を設ける。言い換えると、図５Ａにおいて、列方向に形成された貫通穴２２ａ内に第１反射部材１８を設ける。詳細には、図５Ｂに示すように、基板２２の上に搭載された発光素子１６の短辺に対向する両側に、第１反射部材１８が設けられる。
この第１反射部材１８は、予め粘度が調整されており、貫通穴２２ａ内に入り込んだ状態で、基板２２の上面若しくはそれ以上の高さを維持するように、発光素子１６から離間して設けられる。基板２２には、第１反射部材１８が設けられる領域に沿って貫通穴２２ａが予め設けられ、基板２２の下面側に、貫通穴２２ａの開口を塞ぐように粘着シート３０で塞がれている。そのため、第１反射部材１８の下面は、基板２２の下面と同一平面となるように形成される。また、第１反射部材１８の上部には、表面張力や粘性により傾斜面あるいは曲面となる部分が形成される。第１反射部材１８は、発光素子１６の上端よりも高くなるように設けられる。なお、第１反射部材１８を設けるときに所定の形状、高さとなるようにガイドを基板上に配置した状態とし、第１反射部材１８が硬化したら配置したガイドを除去することとしてもよい。第１反射部材１８は、トランスファ成形、射出成形、圧縮成形、ポッティングなどにより形成することができる。

次に、図４及び図５Ｃに示すように、導光部材を設ける工程Ｓ１０３では、第１反射部材１８と発光素子１６との間の空間、及び、発光素子１６同士の空間が導光部材２４で満たされるように充填される。ここでは、導光部材２４は、第１反射部材１８及び発光素子１６が埋まる高さまで充填して硬化させる。なお、導光部材２４は、硬化させるときに、熱硬化性樹脂である場合には加熱、紫外線硬化性樹脂であるときには紫外線の照射を積極的に行うことが好ましい。充填方法としては、トランスファ成形、射出成形、圧縮形成、ポッティング等が挙げられる。

図４及び図５Ｄに示すように、除去する工程Ｓ１０４では、発光素子１６の上方に導光部材２４が位置するように残し、第１反射部材１８の上部の一部が除去される高さまで導光部材２４と第１反射部材１８とが平坦になるよう除去される。なお、除去するときには砥石による研磨、円盤状の回転刃、鉋等で導光部材２４及び第１反射部材１８とが除去されることとしてもよい。

その後、図４及び図５Ｅに示すように、透光性部材を設ける工程Ｓ１０５では、予め蛍光体を含有する蛍光体層２６になるシート部材と、透光層２８となるシート部材とを重ねた透光性部材２５であるシート部材を、透光性の接合部材を介して、導光部材２４及び第１反射部材１８の上面に設けられる。なお、図５Ｅにおいて、蛍光体層２６のシート部材は、透光層２８のシート部材よりも厚く形成されているがこれに限らない。蛍光体層２６と透光層２８は、同じ厚さでもいいし、透光層２８が蛍光体層２６より厚く形成されてもよい。また、上記ではシート状の透光性部材２５を使用しているが、これには限らない。液状の透光性部材２５を噴霧しても形成してもいいし、印刷等で形成してもよい。

続いて、図４、図５Ｆ及び図６Ａに示すように、第１溝３２を形成する工程Ｓ１０６では、第１反射部材１８の中心を通るように、透光性部材２５（蛍光体層２６及びその上に積層された透光層２８）と第１反射部材１８の一部を除去して所定溝幅の第１溝３２が、円盤状の回転刃等よりダイシングされ、形成される。ここで、第１溝３２の深さは、透光性部材２５を貫通し、第１溝３２の先端が第１反射部材１８内にあるのがよい。次工程である第１溝３２内に第２反射部材２０を設ける工程Ｓ１０８において、透光性部材２５の側面すべてを第２反射部材２０で覆うことができる。これにより、個片化する工程Ｓ１０９で個片化した時に、透光性部材２５側面からの色漏れを防止できる。

第１溝３２は、第１反射部材１８の中心を移動しながら回転するブレードを用いた加工装置により行われる。なお、第１溝３２を形成する場合には、基板２２を載置しているテーブルをＸ方向及びＸ方向に直交するＹ方向に移動させ加工装置は、固定して加工作業を行うことや、テーブルは固定して加工装置を移動して加工作業を行うことのどちらであってもよい。また、ここでは、第１溝３２に直交する方向である行方向に、第２溝を形成する工程Ｓ１０７を行っている。第２溝３４は、２次元的に配列された多数の発光素子１６の行間に対して形成される。なお、第２溝３４は透光性部材２５と導光部材２４を貫通して基板２２まで到達するように形成されることが好ましい。これにより、次工程である第２反射部材を設ける工程Ｓ１０８において、行間側の導光部材２４全体が第２反射部材２０で覆われ、導光部材２４からの外部への色抜けを防止できる。

そして、図４、図５Ｇ及び図６Ｂに示すように、第２反射部材を設ける工程Ｓ１０８では、第１溝３２内、及び第２溝３４内に第２反射部材２０がトランスファ成形、射出成形、圧縮成形、ポッティング等で充填される。第２反射部材２０は、一例として、第１反射部材１８と同じ材料で形成されている。なお、ここでは、第２反射部材２０が硬化した後に、透光層２８のシート部材及び第２反射部材２０の厚みを調整するために除去加工を行っている。ここでは、透光層２８が平坦で所定の厚みになるように除去加工が行われる。

最後に、図４、図５Ｈ及び図６Ｃに示すように、個片化する工程Ｓ１０９では、第２反射部材２０の中心を行列方向に加工装置により、粘着シート３０に到達するまで円盤状の回転刃、超音波カッターの切断刃、押し切り型のカッター等でダイシングして、切溝３８を形成する。個片化する工程Ｓ１０９は、第１溝３２及び第２溝３４を形成したときよりも幅の狭いブレードが使用されて加工作業が行われる。個片化されることにより１つ１つの発光装置１０が粘着シート３０に接着している状態となっている。そして、粘着シート３０を剥がすことにより、個々の発光装置１０となる。
なお、発光装置１０では、第１反射部材１８が、基板２２と同一位置に下面が位置するように構成されている。そのため、このような発光装置１０の構成では、反射部材１７の部分を円盤状の回転刃、超音波カッターの切断刃、押し切り型のカッター等でダイシングすることで個片化することとなり、基板２２の切断をすることがなく、個片化を容易にすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、発光装置の第２実施形態について図７及び図８を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図７に示すように、発光装置１０Ａは、基板２２上の第１反射部材１８と発光素子１６の間の領域に第３反射部材３６を発光素子１６の長辺及び／もしくは短辺に対向して設けている。第３反射部材３６は、第１反射部材１８の内側面に接し透光性部材２５に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有している。言い換えれば第３反射部材３６のそれぞれは、第１反射部材１８の内側面に接し、対向する間の距離が照射方向Ｂｒに向かって徐々に拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有している。
この第３反射部材３６は、発光素子１６の高さよりも低くなるように設けられている。そして、第３反射部材３６は、発光素子１６から離間するように設けられている。第３反射部材３６は、第１反射部材１８及び第２反射部材２０と同じ材料で形成されることや、あるいは、異なる材料で形成されることとしてもよい。第３反射部材３６を設けることにより、基板２２の上面での光の吸収が減少するとともに光が発光面１２へ適切に導かれて、光取り出し効率をさらに改善することができる。

発光装置１０Ａは、図４で示す各工程の内、第１反射部材を設ける工程Ｓ１０２を行った後で、導光部材を設ける工程Ｓ１０３を行う前に、第３反射部材を設ける工程を行うことにより製造される。すなわち、図８に示すように、第３反射部材を設ける工程は、第１反射部材１８の内側に列方向に沿って第３反射部材３６を設けている。第３反射部材３６は、予め設定された粘度に調整され、発光面１２に向かって傾斜面あるいは曲面を形成することとなる。第３反射部材を設ける工程を行った後には、導光部材を設ける工程Ｓ１０３を行い、その後の工程は、図４に示す通りとなる。

次に、図９から図１２を参照して第３実施形態から第６実施形態について説明する。なお、既に説明した同じ部品には同じ符号を付して説明を適宜省略する。
＜第３実施形態＞
図９に示すように、発光装置１０Ｂでは、第１反射部材の下面と基板２の下面とは同一平面になるように形成される。詳細には、基板２２の下面となる配線１４の下端が第１反射部材１８と同一平面となるように形成される。なお、既に説明した他の実施形態においても基板２２の下面が第１反射部材１８と同一平面として形成することが好ましい。これにより、発光装置は、実装時に安定し、傾きにくくなり実装制精度を上げることができる。
なお、配線１４は、基板２２の下面側において、一方と他方の長さを変えて設定されてもよい。配線１４の長短が極性を示すことで、発光装置１０Ｂを外部の装置に接続するときに間違いを防止し易くなる。

＜第４実施形態＞
図１０に示すように、発光装置１０Ｃでは、配線１４について、基板２２に貫通穴を形成して作成するビア１１４を介する構成としてもよい。ビア１１４は、基板２２の厚み方向に形成した貫通穴の内周面に設けた円筒形状の内壁面配線１１４ａと、内壁面配線１１４ａ内に設けた充填部材１１４ｂとを備えている。ビア１１４の内壁面配線１１４ａは、既に説明した配線１４と同様の部材を使用することができる。そして、内壁面配線１１４ａは、基板２２の上面の配線１４を介して素子電極１５に導通するとともに、基板２２の下面に形成された配線１４に接続する。また、ビア１１４の充填部材１１４ｂは、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性部材が充填されることで形成される。なお、充填部材１１４ｂは、基板２２の厚みの寸法よりも長い寸法に形成されている。そして、配線１４は、予め基板２２の上面及び下面の所定範囲に設けられ充填部材１１４ｂの上下端において周囲に位置し内壁面配線１１４ａに導通するベース配線１４ａと、このベース配線１４ａに対面し充填部材１１４ｂを覆うとともに素子電極１５に導通する接続配線１４ｂにより形成されている。なお、配線１４は、基板２２の上面側及び下面側において、素子電極１５に対応してそれぞれ独立するように設けられ、内壁面配線１１４ａにより対向する上下の配線１４が導通するように形成されている。
なお、発光装置１０Ｃでは、第１反射部材１８の下面が、基板２２の上面に接するように設置されている。そして、第１反射部材１８の上面は、発光素子１６の上面よりも高い位置になるように形成されている。また、発光装置１０Ｃは、第２反射部材２０が基板２２の厚み方向の中央側から透光性部材２５の上面までの範囲に形成されている。

＜第５実施形態＞
図１１に示すように、発光装置１０Ｄは、第２反射部材２０Ｄが透光性部材２５Ｄに向かって対向する間隔が狭くなるように傾斜する傾斜面２０ｄを有するように形成されている。第２反射部材２０Ｄは、例えば、第１反射部材１８Ｄの高さ方向の中段から透光性部材２５Ｄの上面まで、断面形状が三角形に形成される。第２反射部材２０Ｄが形成されることで、第１反射部材１８Ｄは、第２反射部材２０Ｄと対面する部分が傾斜面となる。また、蛍光体層２６Ｄ及び透光層２８Ｄは、第２反射部材２０Ｄが形成されることで、断面形状が台形となる。なお、第２反射部材２０Ｄは、透光性部材２５Ｄの上部側面を所定の厚みに形成することができるので、発光装置１０Ｄが他の部品に接触すること等による透光性部材２５Ｄの破損の抑制をより向上させることができる。
なお、発光装置１０Ｄを製造する場合には、図５Ｆを参照すると、第２反射部材２０Ｄを設けるための第１溝３２を断面形状がＶ字形状にすることで形成できる。なお、第２反射部材２０Ｄは、透光性部材２５Ｄ側の厚みが大きく、基板２２側に向かうにしたがって厚みが小さくなるように設定されていれば、断面形状は台形や三角形あるいは階段状であってもよい。

＜第６実施形態＞
図１２に示すように、発光装置１０Ｅは、第４実施形態で示す発光装置１０Ｃにおいて、発光素子１６を複数（図面では２つ）備えるように形成されている。発光装置１０Ｅでは、設けられている２つの発光素子１６を同時に点灯及び消灯の動作を行わせるために、配線１４の一方のベース配線１４ａが、互いに導通するように導通配線１４ｃにより接続されるように形成されている。なお、他の実施形態の発光装置であっても、発光装置１０Ｅと同様に複数の発光素子１６を備える構成としてもよい。

さらに、以上説明した第１実施形態〜第６実施形態において、第２反射部材２０，２０Ｄは、第１反射部材１８、１８Ｄと比較して、部材の強度を大きくする、あるいは、部材の硬度を大きくすることがより好ましい。つまり、第２反射部材２０，２０Ｄの部分は、外部の他の部品、例えば、導光板と接触し易いため、過度な負荷が加わっても、部材強度あるは部材硬度が大きいことで、変形や欠けの破損を抑制することができる。ここで、部材の硬度を大きくする場合は、第１反射部材及び第２反射部材のベースの樹脂が同じであっても、例えば、含有する酸化チタン等の含有材料の添加量を変えることで硬度を大きくできる。また、同じシリコーン樹脂を使用する場合であっても、硬度の異なるものを選択して、硬度の高いシリコーン樹脂を第２反射部材２０，２０Ｄとして使用する。さらに、第２反射部材２０，２０Ｄと、第１反射部材１８、１８Ｄと、を異なる樹脂にすることで、硬度を変えることができる。例えば、シリコーン樹脂を第１反射部材１８、１８Ｄに使用し、シリコーン樹脂よりも一般的に硬度が大きなエポキシ樹脂を第２反射部材２０，２０Ｄに使用する。

また、部材の強度が大きい場合とは、例えば、ベースとなる樹脂が同じシリコーン樹脂の場合、引張り強度を比較して引張り強度が大きなシリコーン樹脂を言う。さらに、部材の強度が大きい場合とは、例えば、ベースとなる樹脂が同じエポキシ樹脂の場合、曲げ強度を比較して曲げ強度が大きなエポキシ樹脂を言う。なお、樹脂の種類が異なる場合は、例えば、一方がシリコーン樹脂で他方がエポキシ樹脂であるときには、曲げ強度と引張り強度とにおいて一方の強度に換算して比較することで強度の大小を判定することとする。
なお、部材の硬度あるいは部材の強度を判定する場合には、ＪＩＳ等、公知の測定方法により測定することで判定することができる。また、部材の強度は、変形や破壊に対する抵抗力をいうものである。

＜変形例について＞
なお、各実施形態では、基板２２に貫通穴２２ａを形成して第１反射部材１８の下面と基板２２の下面を同一平面とすることとして説明したが、図１３Ａに示すように、第１反射部材１８の一部の下面が基板２２の下面と同一平面となるように形成してもよい。ここでは、第１反射部材１８の左右の端部が基板２２の上面に当接した状態で、第１反射部材１８の中央の端部が基板２２の下面と同一平面となるように設けるようにしている。このように第１反射部材１８の下面を基板２２の貫通穴２２ａの内外とすることで、基板２２と第１反射部材１８との接合面積を多くして密着力を向上させることができる。

また、図１３Ｂに示すように、基板２２に貫通穴２２ａを形成することなく、第１反射部材１８を基板２２の上面に設置することとしてもよい。このように基板２２の上面に第１反射部材１８を設ける構成にすることで、第１反射部材１８の材料の使用量を基板２２に貫通穴２２ａを形成する場合よりも減らすことができる。

さらに、第１反射部材１８と第２反射部材２０の材料を変える構成としてもよい。また、第１反射部材１８と、第２反射部材２０と、第３反射部材３６とをそれぞれ異なる反射材料としてもよい。反射材料を変えることで、例えば、光の取り出し効率を調整することがし易くなる。

また、透光性部材２５は、蛍光体層２６と、透光層２８とを備える構成として説明したが、透光層２８のみで使用することや、あるいは、蛍光体層２６で使用する構成としてもよい。
そして、蛍光体層２６に使用される波長変換物質（蛍光体）としては、前記したもの以外でも、当該分野で公知のものを使用することができる。さらに、蛍光体層２６は、一層のみを設けることだけではなく、複数の層として設けることとしてもよい。そして、蛍光体層は、複数の層として設ける場合には、蛍光体層ごとに波長変換物質を変えて設けるようにしてもよい。

第１反射部材１８は、発光素子を囲むように設けられていてもよい。言い換えると、発光素子１６の全側面に一定の距離を離して設けられていてもよい。この第１反射部材１８は、透光性部材２５に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有する。これにより、発光素子１６からの光が第１反射部材１８によりさらに発光面から取り出しやすくなり、光取り出し効率が改善される。
この場合、行方向の貫通穴２２ａのように、列方向にも貫通穴が形成されている基板を準備することで実現可能となる。

なお、発光装置の製造方法において、第１反射部材１８の一部及び導光部材２４の一部を除去するように除去する工程Ｓ１０４を行うことなく、次の透光性部材を設ける工程Ｓ１０５を行っても構わない。除去する工程Ｓ１０４を行わない場合には、導光部材２４を第１反射部材１８の上端までの高さになるように充填することが好ましい。
そして、第２溝を形成する工程Ｓ１０７は、行うことなく、第１溝３２のみで個片化する工程Ｓ１０９まで作業を行っても構わない。その場合には、第２溝３４が形成される部分に後で発光素子１６からの光を反射することができる反射板を表裏側面に設けることとしても構わない。

１０，１０Ａ〜１０Ｄ 発光装置
１２ 発光面
１４ 配線
１４ａ ベース配線
１４ｂ 接続配線
１４ｃ 導通配線
１５ 素子電極
１６ 発光素子
１７ 反射部材
１８ 第１反射部材
１９ 内側面
２０ 第２反射部材
２２ 基板
２４ 導光部材
２５ 透光性部材
２６ 蛍光体層
２８ 透光層
３０ 粘着シート
３２ 第１溝
３４ 第２溝
３６ 第３反射部材
３８ 切溝
Ｓ１０１ 発光素子を配列する工程
Ｓ１０２ 第１反射部材を設ける工程
Ｓ１０３ 導光部材を設ける工程
Ｓ１０４ 除去する工程
Ｓ１０５ 透光性部材を設ける工程
Ｓ１０６ 第１溝を形成する工程
Ｓ１０７ 第２溝を形成する工程
Ｓ１０８ 第２反射部材を設ける工程
Ｓ１０９ 個片化する工程
Ｂｒ 照射方向

Claims (17)

1. 矩形の基板と、
   前記基板上に実装された発光素子と、
   前記発光素子の周囲に間隔を空けて囲むように設けた反射部材と、
   前記反射部材内の発光素子を覆うように前記反射部材の内側に充填された導光部材と、
   前記導光部材上に設けられた透光性部材と、を備え、
   前記反射部材は、前記発光素子の側面に対向して設けられた第１反射部材と、前記第１反射部材の外側に位置し前記発光素子を包囲して設けられた第２反射部材とを有し、
   前記第１反射部材は、前記透光性部材に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有し、
   前記第２反射部材は、前記透光性部材の側面と、前記第１反射部材の外側面とを覆い、前記第２反射部材の上面は前記透光性部材の上面と同一平面である発光装置。
2. 前記第１反射部材の下面と前記基板の下面とは同一平面にある請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１反射部材の少なくとも一部は前記基板の上面に配置される請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 前記透光性部材は、前記第１反射部材の上端部よりも上に位置する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記第２反射部材は、前記透光性部材に向かって対向する間隔が狭くなるように傾斜する傾斜面を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記第１反射部材の材料と前記第２反射部材の材料とは同じである請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記第１反射部材の材料と前記第２反射部材の材料とが異なっている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記第２反射部材の強度は、前記第１反射部材の強度より大きい、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 前記第２反射部材の硬度は、前記第１反射部材の硬度より大きい、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記透光性部材は、蛍光体層とその上に積層された透光層を含む請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
11. 前記反射部材は、前記第１反射部材の内側面に接し前記透光性部材に向かって対向する間隔が拡がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有する第３反射部材をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
12. 基板上に複数の発光素子を配列する工程と、
    前記発光素子の間に、前記発光素子から離間する第１反射部材を設ける工程と、
    前記発光素子を覆い、第1反射部材と接する導光部材を設ける工程と、
    前記導光部材と前記第1反射部材の上に透光性部材を設ける工程と、
    前記透光性部材と前記第1反射部材の一部を除去し第１溝を形成する工程と、
    前記第１溝内に、前記透光性部材と前記第１反射部材と接する第２反射部材を設ける工程と、
    前記第２反射部材を切断して個片化する工程と、を含む発光装置の製造方法。
13. 前記発光素子は行方向及び列方向に配列されており、前記第１反射部材を設ける工程は列方向に並ぶ前記発光素子の列間のみに設ける工程である請求項１２に記載の発光装置の製造方法。
14. 前記第２反射部材を設ける工程の前に、行方向に並ぶ前記発光素子の行間の前記導光部材と前記透光性部材の一部を除去し第２溝を形成する工程を備え、
    前記第２反射部材を設ける工程は、前記第２溝内に前記透光性部材と前記導光部材と接する前記第２反射部材を設ける工程を含む請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
15. 前記透光性部材を設ける工程は、前記導光部材を前記第１反射部材の上面を覆うように設ける工程であり、前記透光性部材を設ける工程の前に、前記第１反射部材の一部及び前記導光部材の一部を除去し、前記発光素子の上方に前記導光部材を残す工程をさらに含む請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
16. 前記基板は貫通穴を有し、前記貫通穴に前記第１反射部材の一部を形成する工程を含む請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
17. 前記導光部材を設ける工程の前に、前記基板上に前記第１反射部材の内側面に接し前記透光性部材に向かって対向する間隔が広がるように傾斜する傾斜面あるいは曲面の内側面を有する第３反射部材を設ける工程をさらに含む請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。

Images