知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5881318
(24)【登録日】2016年2月12日
(45)【発行日】2016年3月9日
(54)【発明の名称】発光素子パッケージの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/50 20100101AFI20160225BHJP
【ＦＩ】
H01L33/00 410
【請求項の数】1
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2011-132453(P2011-132453)
(22)【出願日】2011年6月14日
(65)【公開番号】特開2012-4567(P2012-4567A)
(43)【公開日】2012年1月5日
【審査請求日】2014年6月13日
(31)【優先権主張番号】61/354,429
(32)【優先日】2010年6月14日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】10-2010-0102419
(32)【優先日】2010年10月20日
(33)【優先権主張国】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リー、ヒョ ジン
(72)【発明者】
【氏名】パク、イル ウー
(72)【発明者】
【氏名】クワク、チャン フーン
【審査官】
吉岡 一也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−１７３７５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−１８７２１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２５９９７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−０４４５１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２７０９０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２８９９２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２８８４４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１透明部材が相互連結された第１透明部材アレイを設ける段階と、
前記複数の第１透明部材のそれぞれに量子点が分散された液体を注入する段階と、
複数の第２透明部材が相互連結された第２透明部材アレイを設ける段階と、
それぞれ前記複数の第１透明部材に対応するように前記複数の第２透明部材を配置し、前記複数の第１透明部材と前記複数の第２透明部材を実質的に同じ曲率を有する凸レンズ状の形状をなすように圧着して前記液体を密封することにより、複数の波長変換部を有する密封部材アレイを形成する段階と、
複数の発光素子がそれぞれ前記複数の波長変換部に対応するように前記密封部材アレイを前記複数の発光素子上に配置して発光素子パッケージアレイを形成する段階と、
前記発光素子パッケージアレイをダイシングして複数の発光素子パッケージを形成する段階と、
を含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。
前記複数の第１透明部材のそれぞれに量子点が分散された液体を注入する段階と、
複数の第２透明部材が相互連結された第２透明部材アレイを設ける段階と、
それぞれ前記複数の第１透明部材に対応するように前記複数の第２透明部材を配置し、前記複数の第１透明部材と前記複数の第２透明部材を実質的に同じ曲率を有する凸レンズ状の形状をなすように圧着して前記液体を密封することにより、複数の波長変換部を有する密封部材アレイを形成する段階と、
複数の発光素子がそれぞれ前記複数の波長変換部に対応するように前記密封部材アレイを前記複数の発光素子上に配置して発光素子パッケージアレイを形成する段階と、
前記発光素子パッケージアレイをダイシングして複数の発光素子パッケージを形成する段階と、
を含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、量子点を利用した発光素子パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
量子点は、約１０ｎｍ以下の直径を有する半導体物質のナノ結晶であって、量子閉じ込め（Ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を示す物質である。量子点は通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させる。量子点の発光は伝導帯から価電子帯に浮いた状態の電子が転移することで発生するが、同じ物質の場合にも粒子のサイズによって波長が変わる特性を示す。量子点のサイズが小さくなるほど短い波長の光を発光するため、サイズを調節することで所望の波長領域の光を得ることができる。
【0003】
このような量子点は有機溶媒に自然に配位された形態で分散され維持されるが、完全に分散されなかったり、酸素、或いは水分に露出される場合、発光効率が減少するという問題点がある。以上のような問題を解決するために、量子点を有機物で囲む方案が開発された。しかし、量子点自体を有機物でキャッピングしたり、バンドギャップがより大きい他の物質で囲む方法は、工程や費用の面でその効用性に問題が提起された。従って、さらに安定して発光性能も向上した量子点を利用できる方法の開発が求められた。例えば、これを解決するたためにポリマーセル（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｅｌｌ）やガラスセル（Ｇｌａｓｓ Ｃｅｌｌ）の内部に量子点が分散された有機溶媒、ポリマー等を含入させて酸素或いは水分から量子点を安全に保護する試みが進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、量子点を安定した形態で利用できる発光素子パッケージの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記した目的を達成するためになされた本発明による発光素子パッケージの製造方法は、複数の第１透明部材が相互連結された第１透明部材アレイを設ける段階と、前記複数の第１透明部材のそれぞれに量子点が分散された液体を注入する段階と、複数の第２透明部材が相互連結された第２透明部材アレイを設ける段階と、それぞれ前記複数の第１透明部材に対応するように前記複数の第２透明部材を配置し、前記複数の第１透明部材と前記複数の第２透明部材を実質的に同じ曲率を有する凸レンズ状の形状をなすように圧着して前記液体を密封することにより、複数の波長変換部を有する密封部材アレイを形成する段階と、複数の発光素子がそれぞれ前記複数の波長変換部に対応するように前記密封部材アレイを前記複数の発光素子上に配置して発光素子パッケージアレイを形成する段階と、前記発光素子パッケージアレイをダイシングして複数の発光素子パッケージを形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0041】
本発明に係る発光素子パッケージの製造方法によれば、レンズ形状の密封部材アレイをまずレンズ形態で形成し、これを発光素子と結合させることにより、工程効率性が向上することができ、また、密封部材アレイを発光素子と別に形成することにより、波長変換部の厚さがより精密に制御することができ、発光素子パッケージの全体にわたって均一な色座標を有するようにできる。
【0042】
さらに、このような発光素子パッケージを照光装置、ディスプレイ装置等に適用することで、装置の信頼性及び効率を向上させるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。
【図9】本発明の他の実施形態による製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図10】本発明の他の実施形態による製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図11】本発明の他の実施形態による製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図12】本発明の他の実施形態による製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図13】本発明の他の実施形態による製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図14】本発明のさらに他の実施例による発光素子パッケージの製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図15】本発明のさらに他の実施例による発光素子パッケージの製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図16】本発明のさらに他の実施例による発光素子パッケージの製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図17】本発明のさらに他の実施例による発光素子パッケージの製造方法を概略的に示した工程別断面図である。
【図18】本発明のさらに他の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。
【図19】本発明のさらに他の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。
【図20】本発明のさらに他の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。
【図21】本発明の一実施形態による発光素子パッケージから放出される光における波長帯別光強度の一例を示したグラフである。
【図22】本発明の一実施形態による発光素子パッケージから放出される光の色座標領域を示す図面である。
【図23】本発明で提案する発光素子パッケージの使用例を概略的に示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0044】
以下、添付された図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【0045】
しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当技術分野において平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等は、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面において同一の符号で表示される要素は同一の要素である。
【0046】
図１は、本発明の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。図１を参照すると、本実施形態による発光素子パッケージ１００は、発光素子１０１、一対のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂ、パッケージ本体１０３、レンズ状の密封部材１０４、波長変換部１０５及び透明封止材１０６を含む構造である。発光素子１０１は、電気信号の印加時に光を放出する光電素子であれば制限なく適用可能であり、代表的なものとしてはＬＥＤチップが挙げられる。一例として、発光素子１０１は青色光を放出する窒化ガリウム（ＧａＮ）系ＬＥＤチップであることができ、後述するように、上記青色光の少なくとも一部は波長変換部１０５により、他の色の光に変換されることができる。
【0047】
一対のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂは、導電性ワイヤＷを介して発光素子１０１と電気的に接続され、外部の電気信号を印加するための端子として利用されることができる。このために、一対のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂは電気伝導性に優れた金属物質からなることができる。図１に示したように、一対のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂのうち一方は発光素子１０１の実装領域として提供されることができる。但し、本実施形態では、発光素子１０１と接続された一対の電極（図示せず）が上部、即ち、密封部材１０４が配置された方向に位置し、一対の導電性ワイヤＷを介してリードフレーム１０２ａ、１０２ｂと接続された構造を示しているが、その接続方式は実施形態によって異なる。例えば、発光素子１０１は実装領域として提供されるリードフレーム１０２ａとワイヤを用いることなく直接に電気的に接続され、他のリードフレーム１０２ｂとだけ導電性ワイヤＷで接続されてもよい。また、導電性ワイヤＷなしに、所謂、フリップチップ（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ）ボンディング方式により発光素子１０１が配置されてもよい。一方、本実施形態では、１つの発光素子１０１のみが示されているが、発光素子１０１は２つ以上備えられてもよい。また、配線構造の一例として導電性ワイヤＷを示しているが、電気信号の伝達機能を果たすことが可能であれば、他の形態の配線構造、例えば、金属ラインにより適切に代替されてもよい。
【0048】
パッケージ本体１０３は、発光素子１０１に対して密封部材１０４が配置された位置の反対側に配置し、一対のリードフレーム１０２ａ、１０２ｂを固定する役割をすることができる。パッケージ本体１０３を成す物質は、特に制限されるものではないが、電気絶縁性を有し、かつ熱放出性能と光反射率に優れた物質を使用することが好ましい。このような側面で、パッケージ本体１０３は透明樹脂及び上記透明樹脂に光反射粒子（例えば、ＴｉＯ２）が分散された構造を有することができる。
【0049】
密封部材１０４は、発光素子１０１から放出された光の経路上に、本実施形態の場合は発光素子１０１の上部に配置され、凸レンズ状を有する。具体的には、密封部材１０４は外部面及び発光素子１０１に向かう内部面を備え、上記外部面及び内部面は発光素子１０１の上部に向かって凸形状を有する。この場合、図１に示すように、発光素子１０１と導電性ワイヤＷは凸状の上記内部面で囲まれるように配置されてもよく、密封部材１０４において、上記内部面で定義される空間にはシリコン樹脂等からなる透明封止材１０６が形成されてもよい。透明封止材１０６は発光素子１０１と導電性ワイヤＷを保護し、発光素子１０１を成す物質と屈折率マッチングを具現する等の機能を行うことができるが、本発明において必ずしも必要な要件ではないため、実施形態によって除外されることもある。
【0050】
波長変換部１０５は、密封部材１０４の内部に封入された構造であり、量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）を含む。このために、密封部材１０４は量子点を酸素や水分のような外部の環境から保護するのに適したガラスや透明な材質の高分子物質からなることができる。この場合、必ずしも必要な事項ではないが、波長変換部１０５は密封部材１０４の外観に対応する形状を有することができる。量子点は約１〜１０ｎｍの直径を有する半導体物質のナノ結晶（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌ）であり、量子閉じ込め（Ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を示す物質である。量子点は発光素子１０１から放出される光の波長を変換して波長変換光、即ち蛍光を発生させる。量子点としては、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶等が挙げられるが、本実施例では、量子点としてこれらをそれぞれ単独で、またはこれらの混合物を使用することができる。
【0051】
量子点物質についてより具体的に説明すると、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えば、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、及びＨｇＺｎＳＴｅで構成された群から選択されたいずれか１つであることができる。ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、及びＩｎＡｌＰＡｓで構成された群から選択されたいずれか１つであることができる。ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えばＳｂＴｅであることができる。
【0052】
量子点は、有機溶媒或いは高分子樹脂のような分散媒質に自然に配位された形態で分散され、上述したように、このような構造を有する波長変換部１０５は密封部材１０４に封入されている。この場合、分散媒質としては、量子点の波長変換性能に影響を与えず、光によって変質したり光を反射させたりせず、かつ光吸収を起こさない透明な媒質であれば制限なく使用できる。例えば、有機溶媒は、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）、クロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）、及びエタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）のうち、少なくとも１種を含むことができ、高分子樹脂は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｈｙｌｅｎｅ）、及びアクリレート（ａｃｒｙｌａｔｅ）のうち、少なくとも１種を含むことができる。分散媒質として高分子樹脂が使用される場合、量子点が分散された高分子樹脂が密封部材１０４に注入された後に硬化させることができる。
【0053】
一方、量子点の発光は伝導帯から価電子帯に浮いた状態の電子が転移することで発生するが、同一物質の場合にも粒子のサイズによって波長が変わる特性を示す。量子点のサイズが小さくなるほど短い波長の光を発光するため、量子点のサイズを調節することで所望の波長領域の光を得ることができる。この場合、量子点のサイズはナノ結晶の成長条件を適切に変更することで調節できる。
【0054】
前述したように、発光素子１０１は青色光を放出することができ、具体的には、約４３５ｎｍ〜４７０ｎｍを主波長とする光を放出することができる。この場合、上記青色光を変換する量子点は、ピーク波長が緑色光の波長帯である第１量子点と、ピーク波長が赤色光の波長帯である第２量子点と、を含むことができる。このとき、第１量子点と第２量子点は、そのサイズを適当に調節して、第１量子点のピーク波長を約５００〜５５０ｎｍ、第２量子点のピーク波長を約５８０〜６６０ｎｍとすることができる。一方、量子点は通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させる。これにより、本実施例の量子点は、第１量子点が約１０〜６０ｎｍの半値幅（Ｆｕｌｌ−Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ−Ｍａｘｉｍｕｍ；ＦＷＨＭ）を有し、第２量子点が約３０〜８０ｎｍの半値幅を有するようにすることができる。この場合、発光素子１０１は約１０〜３０ｎｍの半値幅を有する青色ＬＥＤチップを採用してもよい。
【0055】
図２１は、本発明の一実施形態による発光素子パッケージから放出される光における波長帯別光強度の一例を示したグラフであり、図２２は、本発明の一実施形態による発光素子パッケージから放出される光の色座標領域を示す図面である。
【0056】
本実施形態の場合、上述したように、発光素子パッケージに備えられる量子点の粒度を調節して波長帯を調節でき、例えば、下記の表１のような特性を有するように調節する。
【0057】
【表1】
【0058】
表１において、Ｗｐは、青色光、緑色光、赤色光の主波長（ｄｏｍｉｎａｎｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を意味し、ＦＷＨＭは、青色光、緑色光、赤色光の半値幅を意味する。表１を参照すると、青色光は、発光素子１０１自体から放出される光を、緑色光及び赤色光は、量子点から放出される光を意味し、このような青色光、緑色光及び赤色光は、図２１に示した光強度の分布を有するようになる。また、使用される量子点の粒度を調節して波長帯を調節でき、粒子サイズ別に量子点の濃度を調節して色座標を調節できるという特徴を有する。これにより、本実施例は、図２２に示すように、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ１９３１色座標系を基準に４つの頂点（０．１２７０、０．８０３７）、（０．４１１７、０．５８６１）、（０．４１９７、０．５３１６）及び（０．２５５５、０．５０３０）により囲まれた領域Ａ内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４つの頂点（０．５４４８、０．４５４４）、（０．７２００、０．２８００）、（０．６４２７、０．２９０５）及び（０．４７９４、０．４６３３）により囲まれた領域Ｂ内にあるように量子点の粒度と濃度を調節することができる。このような光分布を有する発光素子パッケージは、図４に示すように、既存の蛍光体を使用した製品に比べて非常に広い領域をカバーしており、色再現性がＮＴＳＣ基準に９５％以上で、発光強度も非常に高いことが分かる。
【0059】
さらに、前述したように、量子点は通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させ、第１及び第２量子点をより狭い色座標の領域内にあるようにすることができる。即ち、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ１９３１色座標系を基準に４つの頂点（０．１２７０、０．８０３７）、（０．３７００、０．６１８０）、（０．３７００、０．５８００）及び（０．２５００、０．５５００）により囲まれた領域Ａ'内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４つの頂点（０．６０００、０．４０００）、（０．７２００、０．２８００）、（０．６４２７、０．２９０５）及び（０．６０００、０．４０００）により囲まれた領域Ｂ'内にあるようにすることで、色再現性をさらに向上させることができる。このように、本実施例の発光素子パッケージ１００は発光素子１０１の主波長と、第１及び第２量子点の色座標（ＣＩＥ１９３１色座標系基準）を特定範囲または領域に限定することで、発光素子１０１、第１及び第２量子点の組み合わせから色再現性を向上させるようになる。
【0060】
一方、上記では発光素子パッケージ１００において、発光素子１０１は青色ＬＥＤチップであり、量子点は青色光を赤色光及び緑色光を波長変換することを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光素子１０１は紫外線ＬＥＤチップであり、量子点はピーク波長が青色光の波長帯である第１量子点と、ピーク波長が緑色光の波長帯である第２量子点と、ピーク波長が赤色光の波長帯である第３量子点と、を含むように粒度と濃度を調節できる。この場合、発光素子１０１、即ち、紫外線ＬＥＤチップは白色光を放出する波長変換部１０５の励起光源として機能する。
【0061】
本実施形態のように、個別の発光素子パッケージ１００に密封された量子点を有する波長変換部１０５が備えられることで、複数の発光素子パッケージ１００が実装されたモジュールを使用する場合に高い水準の信頼性が得られ、波長変換部１０５及び密封部材１０４がレンズ形態で提供されて指向角を適切に調節できるため、発光特性も向上するようになる。これに対し、複数の発光素子に対して量子点を有する波長変換部が一体に形成された構造の場合では、密封部材の一領域に欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）が発生することによってモジュール全体の信頼性が低下し、形状を多様に変更して指向角を調節することにも困難がある。
【0062】
図２は、本発明の他の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。図２を参照すると、本実施形態による発光素子パッケージ２００は、発光素子２０１、一対の外部端子２０２ａ、２０２ｂ、パッケージ本体２０３、レンズ状の密封部材２０４、波長変換部２０５及び透明封止材２０６を含む構造である。同じ名称の要素は以前の実施形態と同じものと理解することができ、以下では以前の実施形態と相違する構成を中心に説明する。
【0063】
本実施形態の場合、発光素子２０１はパッケージ本体２０３上に配置され、発光素子２０１と接続された一対の電極（図示せず）は以前の実施形態とは異なり、発光素子２０１の下部、即ち、密封部材２０４の反対側に配置されることができる。よって、図２に示したように、一対の導電性ワイヤＷはパッケージ本体２０３内に少なくとも一部が埋め込まれた構造を有することができる。このように、光放出経路上に導電性ワイヤＷが配置されなくなり、導電性ワイヤＷにより発光効率が低下するという問題を最小限に抑えることができる。発光素子２０１に電気信号を印加するための一対の外部端子２０２ａ、２０２ｂはパッケージ本体２０３の側面から下面に延長された形態を有し、この場合、本発明において必ずしも求められる事項ではないが、導電性ワイヤＷと外部端子２０２ａ、２０２ｂを接続するための一対の接続部２０７ａ、２０７ｂがさらに備えられてもよい。
【0064】
本実施形態の場合にも、図１の実施形態と同様に、複数の発光素子パッケージ２００が実装されたモジュールを使用する場合、高い水準の信頼性が期待でき、また、波長変換部２０５及び密封部材２０４がレンズ形態で提供されるため指向角を適切に調節でき、発光特性も向上するようになる。さらに、発光素子２０１の下部に反射率の高い物質（例えば、ＴｉＯ２）が配置されることで発光効率が向上し、この場合、ＴｉＯ２等の光反射粒子が分散された透明樹脂としてシリコン樹脂を使用することで高温高湿条件でパッケージの信頼性を向上させることができる。
【0065】
以下、図１及び図２の構造を有する発光素子パッケージの製造方法について説明する。先ず、図３及び図４は、図１の構造を有する発光素子パッケージの製造方法の一例を概略的に示した工程別断面図である。図３に示したように、波長変換部１０５が封入された密封部材１０４を形成する方法の例として、レンズ状を有する第１透明部材１０４ａの内壁に沿って量子点と上記量子点を分散させるための溶媒等を含有する波長変換部１０５を形成する。その後、第１透明部材１０４ａに対応する形状を有する第２透明部材１０４ｂを圧着して、波長変換部１０５が密封されるようにする。その次に、図４に示したように、密封部材１０４の内部面により形成される空間にシリコン樹脂等を用いて透明封止材１０６を形成し、発光素子１０１と結合させる。この場合、工程効率性の側面で、パッケージを構成する他の要素、即ち、リードフレーム１０２ａ、１０２ｂ、パッケージ本体１０３、導電性ワイヤＷ等を全て形成した後、これらを反転させて密封部材１０４と結合させることが好ましい。
【0066】
図５から図８は、図２の構造を有する発光素子パッケージの製造方法の一例を概略的に示した工程別断面図である。本実施形態の場合、複数の発光素子パッケージを製造する方法を挙げて説明する。先ず、図５に示したように、波長変換部２０５が封入された構造の密封部材２０４を形成し、密封部材２０４がアレイ形態であることを除いては、図３において説明した方法と同様である。その次、図６に示したように、密封部材２０４の内部面で定義される空間に透明封止材２０６を充填し、発光素子２０１をこれに結合させる。本実施形態の場合、発光素子２０１を透明封止材２０６に結合させる工程は、複数の発光素子２０１がキャリアシート２０８に付着された状態で行われることができる。キャリアシート２０８は発光素子２０１が付着される高分子フィルム等を利用することができる。
【0067】
その次に、キャリアシート２０８を発光素子２０１から分離して発光素子２０１を露出させ、発光素子２０１の露出した面に形成された一対の電極（図示せず）と接続されるように導電性ワイヤＷを形成する。この場合、導電性ワイヤＷは、密封部材２０４の表面に形成された接続部２０７と接触することができ、上述したように、接続部２０７は外部端子との接続のために提供されることができるが、実施形態によって除外されることもできる。次いで、図８に示したように、密封部材２０５と結合され、発光素子２０１及び導電性ワイヤＷを覆うようにパッケージ本体２０３を形成する。パッケージ本体２０３は光反射粒子（例えば、ＴｉＯ２）が透明樹脂に分散された構造を有し、発光素子２０１から放出された光を密封部材２０４が位置する方向に反射させる機能を果たすことができる。パッケージ本体２０３の形成後にそれぞれの発光素子パッケージ単位に分離し、図示していないが、分離された状態でパッケージ本体２０３の側面と下面に外部端子を形成することで、図２に示した構造を完成することができる。但し、発光素子パッケージの外部端子を形成する工程は、本実施形態のように、ダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）段階後に行ってもよいが、その前に行っても構わない。これについては図９から図１３を参照して説明する。
【0068】
先ず、図９に示したように、波長変換部３０５が封入された構造の密封部材３０４を形成し、上述の方法、即ち、第１透明部材３０４ａに波長変換部３０５を形成した後、第２透明部材３０４ｂを圧着させて密封する方法を用いることができる。但し、本実施形態における密封部材３０４の外観は凸レンズ状ではない直方体形状を有するようにしたが、これは密封部材３０４が多様な形状に変更可能なことを説明するためのものであり、密封部材３０４の外観が直方体形状を有すると、以前の実施形態における透明封止材を別途設けなくてもよくなる。
【0069】
その次、図１０に示したように、キャリアシート３０８上に複数の発光素子３０１を配置し、導電性ワイヤＷ、外部端子３０７及びこれらを接続させる接続部３０７を形成する。導電性ワイヤＷと外部端子３０７が直接接続される場合には接続部３０７を別途設けなくてもよくなる。次いで、図１１に示したように、発光素子３０１等を覆うようにパッケージ本体３０３を形成した後、図１２に示したように、波長変換部３０５を備える密封部材３０４を、発光素子３０１から放出された光の経路上に位置するようにパッケージ本体３０３に付着する。密封部材３０４が付着された後は発光素子パッケージ単位に分離することで、図１３に示したように発光素子パッケージ３００を得ることができ、各発光素子パッケージ３００は一対の外部端子３０２ａ、３０２ｂと、一対の接続部３０７ａ、３０７ｂを備えることができる。
【0070】
図１４から図１７は、本発明のさらに他の実施例による発光素子パッケージの製造方法を概略的に示した工程別断面図である。本実施形態では、図１４に示したように、密封部材４０４の一部に発光素子４０１を配置することで工程をより簡素化することができる。具体的には、第１透明部材４０４ａに波長変換部４０５を形成した後、第２透明部材４０４ｂを圧着させて密封部材４０４を形成する方法は類似するが、第２透明部材４０４ｂ上に発光素子４０１及びこれに電気信号を印加するための手段、即ち、導電性ワイヤＷ及び接続部４０７を直接形成する。この場合、密封部材４０４の外観は図１４のように凸レンズ状を有するか、または、他の形状、例えば直方体形状を有することができる。
【0071】
一方、図１４では第２透明部材４０４ｂに発光素子４０１を配置した後、波長変換部４０５を密封する手順を示しているが、密封段階を先に行った上で発光素子４０１を配置してもよい。このような方式で密封部材４０４が発光素子４０１と結合された状態が図１５に示しており、その後、図１６に示したようにパッケージ本体４０３を形成する。本実施形態では、パッケージ本体４０３が発光素子４０１ごとに別途に形成された構造を示しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、以前の実施形態のように、発光素子４０１全体に対して一体に形成された後、後続のダイシング工程によりパッケージ単位に分離されてもよい。その次に、図１７に示したように、パッケージ本体４０３の表面に外部端子４０７を形成し、パッケージ単位に分離することで発光素子パッケージを完成することができる。この場合、図１７に示すものとは異なり、外部端子４０７はパッケージ単位に分離された後に形成されてもよく、パッケージ本体４０３の側面以外の他の面まで延長されて形成されてもよい。
【0072】
図１８から図２０は、本発明のさらに他の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。先ず、図１８に示す実施形態の場合、発光素子５０１の光放出経路上に提供される少なくとも１つの面には密封部材５０４が配置され、前述したように、密封部材５０４の内部には量子点を含む波長変換部５０５が封入される。発光素子５０１は基板５０１ａ、第１導電型半導体層５０１ｂ、活性層５０１ｃ及び第２導電型半導体層５０１ｄが積層された発光ダイオード構造であることができる。発光素子５０１において密封部材５０４の反対側には一対の電極が配置され、図１８に示したように、一対の電極はバンプボールＢであることができる。本実施形態によるパッケージ構造５００は、図１９に示したように、フリップチップボンディングにより基板５０９に実装され、発光素子５０１から放出された光は波長変換部５０５を経て外部に放出されることができ、一対のバンプボールＢは基板上に形成された配線パターン５１０ａ、５１０ｂと接続される。この場合、基板５０９に実装される発光素子パッケージは、図１８に示した構造で単位パッケージに分離された状態、即ち、図１９に示した状態で実装されてもよく、これと異なり、分離されていない状態、即ち、図１８の状態のまま実装されてもよい。
【0073】
また、図２０に示した発光素子パッケージ６００は複数の発光素子６０１を含み、複数の発光素子６０１に対して密封部材６０４及び波長変換部６０５が一体に形成された構造を有する。各発光素子６０１は、一対の電極、例えば、バンプボールＢを備えることができ、バンプボールＢはパッケージ本体６０３の表面に沿って形成された外部端子６０２と接続されることができる。この場合、バンプボールＢと外部端子６０２は発光素子６０１間の電気的接続（直列、並列またはこれらの組み合わせ）を考慮して適切に配置されることができ、図２０に示した例は各発光素子６０１が互いに直列に接続された構造である。一方、複数の発光素子６０１において、密封部材６０４が付着された面を除いた面を覆うようにパッケージ本体６０３が形成されることができ、パッケージ本体６０３は発光素子６０１から放出された光を密封部材６０４が位置する方向に反射するように光反射物質を含むことができる。
【0074】
本実施形態のように、互いに異なる発光素子６０１に対して密封部材６０４及び波長変換部６０５を一体に形成することで、発光素子パッケージ６００全体にわたって放出される光の色座標が均一になる。互いに異なる色を発光する量子点を混合して使用するとき、混合される量子点の色の比率を変えると観察者側では他の波長の光に見えることもある。これを防止するためには正確な濃度の物質を正確な比率で混合する必要があり、混合に当たっては、量子点の濃度だけでなく発光効率も考慮しなければならない。量子点をモールディング樹脂と混合して使用する単品発光素子パッケージをアレイ形態で使用する白色光源の場合は、混合される量子点の濃度や均一性、及び混合された比率を調節することに限界があるため、単品発光素子パッケージ間に色座標ばらつきが発生することがある。これと異なり、本実施形態の発光素子パッケージ６００は、一体に形成された密封部材６０４及び波長変換部６０５を発光素子６０１とは別途に設けることで、発光素子パッケージ６００全体にわたって均一な色座標を有するようにすることができる。
【0075】
図２３は、本発明で提案する発光素子パッケージの使用例を概略的に示した構成図である。図２３を参照すると、照光装置７００は、発光モジュール７０１と発光モジュール７０１が配置される構造物７０４及び電源供給部７０３を含んで構成され、発光モジュール７０１には本発明で提案した方式により得られた１つ以上の発光素子パッケージ７０２が配置されることができる。電源供給部７０３は電源が入力されるインターフェース７０５と発光モジュール７０１に供給される電源を制御する電源制御部７０６を含むことができる。この場合、インターフェース７０５は過電流を遮断するヒューズと電磁波障害信号を遮蔽する電磁波遮蔽フィルターを含むことができる。
【0076】
電源制御部７０６は、電源に交流電源が入力される場合、交流を直流に変換する整流部と、発光モジュール７０１に適した電圧に変換する定電圧制御部を備えることができる。若し、電源自体が発光モジュール７０１に適した電圧を有する直流源（例えば、電池）であれば、整流部や定電圧制御部を省略してもよい。また、発光モジュール７０１自体がＡＣ−ＬＥＤのような素子を採用する場合は、交流電源が発光モジュール７０１に直接供給されることができ、整流部や定電圧制御部の省略も可能である。さらに、電源制御部は色温度等を制御することで、人間の感性による照明の演出を可能にする。また、電源供給部７０３は、発光素子パッケージ７０２の発光量と予め設定された光量とを比較するフィードバック回路装置と、所望の輝度や演色性等の情報が保存されたメモリ装置を含むことができる。
【0077】
このような照光装置７００は、画像パネルを備える液晶表示装置等のディスプレイ装置に利用されるバックライトユニットやランプ、フラット照明等の室内照明または街灯、看板、表示板等の室外照明装置として使用でき、多様な交通手段用照明装置、例えば、自動車、船舶、航空機等にも採用できる。さらに、ＴＶ、冷蔵庫等の家電製品や医療機器等にも広く採用できる。
【0078】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、添付された請求範囲によって定められる。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当技術分野の通常の知識を有する者に自明であり、これも本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【0079】
１０１：発光素子１０２ａ、１０２ｂ：リードフレーム
１０３：パッケージ本体
１０４：密封部材
１０５：波長変換部
１０６：透明封止材