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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023044976
(43)【公開日】2023-04-03
(54)【発明の名称】発光装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/60 20100101AFI20230327BHJP
【FI】
H01L33/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021153133
(22)【出願日】2021-09-21
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 雅信
【テーマコード(参考)】
5F142
【Fターム(参考)】
5F142AA04
5F142BA32
5F142CA11
5F142CA13
5F142CB23
5F142CD02
5F142CD15
5F142CD32
5F142CD44
5F142CE16
5F142CE32
5F142CG04
5F142CG05
5F142CG06
5F142CG24
5F142CG26
5F142CG45
5F142DA01
5F142DA13
5F142DA73
5F142DA74
5F142DB24
5F142DB44
5F142FA21
5F142GA21
5F142GA26
5F142GA29
(57)【要約】
【課題】発光素子の周囲を囲む反射部材の反射率が高く、かつ、迷光の発生を抑制することができる発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光装置100は、第1面を持つ基板10と、基板10の第1面に配置される1又は2以上の発光素子1と、発光素子1を囲み、基板10の第1面に配置される第1反射部材41と、を有し、第1反射部材41は、第1樹脂と、第1樹脂に含有される複数個の第1中空粒子と、を有し、第1中空粒子により第1反射部材41の表面に凹凸が形成されており、第1反射部材41の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、第1反射部材41の反射率が40%以上である。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1面を持つ基板と、
前記基板の第1面に配置される1又は2以上の発光素子と、
前記発光素子を囲み、前記基板の第1面に配置される第1反射部材と、を有し、
前記第1反射部材は、第1樹脂と、前記第1樹脂に含有される複数個の第1中空粒子と、を有し、
前記第1中空粒子により前記第1反射部材の表面に凹凸が形成されており、
前記第1反射部材の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、前記第1反射部材の反射率が40%以上である発光装置。
【請求項2】
前記第1反射部材の表面粗さRaが0.50μm以上2.0μm以下である請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第1反射部材は、前記基板の第1面に対して垂直方向の断面視において略半円又は略半楕円である請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記複数個の第1中空粒子は、メジアン径が16μm以上65μm以下である請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項5】
前記複数個の第1中空粒子は、中空シリカ、又は中空ガラスである請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項6】
前記複数個の第1中空粒子の含有量は、前記第1樹脂の質量100に対して20部以上50部以下である請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項7】
前記基板の第1面上に、更に前記発光素子を覆う封止部材を有し、
前記封止部材は、第2樹脂と、前記第2樹脂に含有される複数個の第2中空粒子と、を有する請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項8】
前記第2中空粒子は、前記封止部材の表面側に偏在している請求項7に記載の発光装置。
【請求項9】
前記複数個の第2中空粒子は、メジアン径が16μm以上65μm以下である請求項7又は請求項8に記載の発光装置。
【請求項10】
前記複数個の第2中空粒子は、中空シリカ、又は中空ガラスである請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項11】
前記第1反射部材の反射率が60%以上である請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項12】
第1面を持つ基板と、前記基板の第1面に配置される1又は2以上の発光素子と、を有する中間体と、第1樹脂と複数個の第1中空粒子とを混合した混合物と、を準備する工程と、
前記発光素子を囲むように前記基板の第1面に前記混合物を塗布する工程と、
前記混合物を硬化して第1反射部材を形成する工程と、を有し、
前記第1反射部材を形成する工程後において、前記第1中空粒子により前記第1反射部材の表面に凹凸が形成されており、
前記第1反射部材の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、前記第1反射部材の反射率が40%以上である発光装置の製造方法。
【請求項13】
前記準備する工程において、前記混合物には更に溶剤が混合され、
前記第1反射部材を形成する工程において、前記混合物中の前記溶剤を揮発させ、前記混合物を硬化する請求項12に記載の発光装置の製造方法。
【請求項14】
前記準備する工程において、前記混合物中の前記溶剤の含有量は、前記第1樹脂の質量100に対して1部以上30部以下である請求項13に記載の発光装置の製造方法。
【請求項15】
前記第1反射部材を形成する工程後において、前記第1反射部材の表面粗さRaが0.50μm以上2.0μm以下である請求項12乃至請求項14のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項16】
前記第1反射部材を形成する工程後において、前記第1反射部材の反射率が60%以上である請求項12乃至請求項15のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項17】
前記第1反射部材を形成する工程後において、前記基板の第1面と前記第1反射部材の成す角度が60度以上135度以下である請求項12乃至請求項16のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
発光素子を用いた種々の発光装置が開発されている。例えば、特許文献1には、発光素子の周囲に光反射性樹脂で枠を形成し、その内側に低粘度の光反射性樹脂を充填した発光装置が開示されている。また、例えば、特許文献2には、発光素子を封止する封止部材の表面が、充填剤の粒子に起因して形成された凹凸を有する発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第5648422号公報
【特許文献2】特許第5953736号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、発光素子の周囲を囲む反射部材の反射率が高く、かつ、迷光の発生を抑制することができる発光装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の実施形態に係る発光装置は、第1面を持つ基板と、前記基板の第1面に配置される1又は2以上の発光素子と、前記発光素子を囲み、前記基板の第1面に配置される第1反射部材と、を有し、前記第1反射部材は、第1樹脂と、前記第1樹脂に含有される複数個の第1中空粒子と、を有し、前記第1中空粒子により前記第1反射部材の表面に凹凸が形成されており、前記第1反射部材の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、前記第1反射部材の反射率が40%以上である。
【0006】
本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、第1面を持つ基板と、前記基板の第1面に配置される1又は2以上の発光素子と、を有する中間体と、第1樹脂と複数個の第1中空粒子とを混合した混合物と、を準備する工程と、前記発光素子を囲むように前記基板の第1面に前記混合物を塗布する工程と、前記混合物を硬化して第1反射部材を形成する工程と、を有し、前記第1反射部材を形成する工程後において、前記第1中空粒子により前記第1反射部材の表面に凹凸が形成されており、前記第1反射部材の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、前記第1反射部材の反射率が40%以上である。
【発明の効果】
【0007】
本開示に係る実施形態によれば、発光素子の周囲を囲む反射部材の反射率が高く、かつ、迷光の発生を抑制することができる発光装置及びその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図である。
図2】実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図である。
図3図2のIII-III線における断面図である。
図4図2のIV-IV線における断面図である。
図5図2のV-V線における断面図である。
図6図2のVI-VI線における断面図である。
図7】実施形態に係る発光装置において第1反射部材及び第2反射部材と、ワイヤを模式的に示す平面図である。
図8】実施形態に係る発光装置の第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。
図9】表面粗さRaと艶消しの関係を示すグラフである。
図10】基板の第1面と第1反射部材の成す角度の測定方法を説明するための模式断面図である。
図11】実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するフローチャートである。
図12A】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図12B】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図12C】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す拡大平面図である。
図12D】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図12E】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図12F】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図12G】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図12H】実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。
図13A】実施形態の第1変形例において、第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。
図13B】実施形態の第2変形例において、第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。
図13C】実施形態の第3変形例において、第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。
図13D】実施形態の第4変形例において、第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。
図14】実施形態の第5変形例を模式的に示す断面図である。
図15】実施形態の第5変形例における部分断面図である。
図16】実施形態の第5変形例において、封止部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
《実施形態》
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、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材のサイズや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、平面図と対応する断面図とで、各部材の寸法や配置位置が厳密には一致しないことがある。図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略したり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりする場合がある。更に以下の説明において、上下左右前後は相対的なものであり、絶対的な方向を示すものではない。そして、同一の名称、符号については、原則として同一も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場合がある。また、実施形態について、「被覆」や「覆う」とは直接接する場合に限らず、間接的に、例えば他の部材を介して被覆する場合も含む。本明細書において平面視とは、発光装置の光取り出し面側から観察することを意味する。
【0010】
[発光装置]
図1は、実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図である。図2は、実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図である。図3は、図2のIII-III線における断面図である。図4は、図2のIV-IV線における断面図である。図5は、図2のV-V線における断面図である。図6は、図2のVI-VI線における断面図である。図7は、実施形態に係る発光装置において第1反射部材及び第2反射部材と、ワイヤを模式的に示す平面図である。図8は、実施形態に係る発光装置の第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。なお、図8は、図5の符号Aの部位を模式的に示している。図9は、表面粗さRaと艶消しの関係を示すグラフである。図10は、基板の第1面と第1反射部材の成す角度の測定方法を説明するための模式断面図である。なお、図面において、被覆部材40の内部に配置された第1ワイヤ31、第2ワイヤ32、第3ワイヤ33等は視認できない場合があるが、説明の便宜上、第1ワイヤ31等を視認できる形態で表している。
【0011】
発光装置100は、第1面10aを持つ基板10と、基板10の第1面10aに配置される1又は2以上の発光素子1と、発光素子1を囲み、基板10の第1面10aに配置される第1反射部材41と、を有する。第1反射部材41は、第1樹脂51と、第1樹脂51に含有される複数個の第1中空粒子52と、を有し、第1中空粒子52により第1反射部材41の表面に凹凸が形成されており、第1反射部材41の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、第1反射部材41の反射率が40%以上である。
【0012】
発光装置100は、主として、複数の発光素子1と、複数の発光素子1が載置される第1基板10と、第1基板10が載置される第2基板20と、第1基板10と第2基板20とを電気的に接続するワイヤ130である第1ワイヤ31及び第2ワイヤ32と、ワイヤ130を被覆する被覆部材40と、第1基板10上に配置され、被覆部材40に接する第1反射部材41と、第2基板上に配置され、被覆部材40に接する第2反射部材42と、第1基板10上において発光素子1の側面を覆う第3反射部材7と、発光素子1の上面を覆う透光性部材5と、を備える。
以下、各構成について説明する。
【0013】
(第1基板)
第1基板10は、平板状の支持部材と、支持部材の上面に配置された配線と、を含む。第1基板10は上面である第1面10aに複数の発光素子1を載置する素子載置領域13を有し、素子載置領域13には、所定の電気回路が構成されるように配線が配置されている。第1基板10は、素子載置領域13よりも外側の上面に配置される配線として複数の第1端子110を有し、第1端子110は、素子載置領域13に配置された配線と電気的に接続される。第1基板10は、例えばシリコン等の半導体基板であり、上面の配線が配置されていない領域は絶縁膜で覆われている。配線は、支持部材の内部や下面にも配置されていてもよい。例えば、第1基板10は、複数の発光素子1を駆動制御するための回路が集積された集積回路(IC)基板を用いることができる。
素子載置領域13には、複数の発光素子1が行列状に載置されている。ただし複数の発光素子1は2行及び/又は2列以上の行列状に配置されているだけでなく、1行のみ、又は、1列のみに配置されていてもよい。平面視における素子載置領域13は、一例として、矩形の領域とすることができる。この素子載置領域13は、ここでは長方形であり、第1端子110は、素子載置領域13を挟むように、長方形の対向する長辺に沿って列状に配置されている。
【0014】
第1端子110は、素子載置領域13の外側において、長方形の素子載置領域13の一方の長辺に沿って列状に配置される複数の第1外部接続端子11と、一方の長辺と対向する他方の長辺に沿って列状に配置される複数の第2外部接続端子12と、を含む。第1外部接続端子11は、第1ワイヤ31の一端が接続される端子である。第2外部接続端子12は、第2ワイヤ32の一端が接続される端子である。複数の第1外部接続端子11及び複数の第2外部接続端子12は、ここでは一例として一つ一つが略矩形状であり、それぞれが互いに離隔して素子載置領域13の長辺に沿ってそれぞれ列状に配置されている。
【0015】
第1基板10は、ここでは、一例として、発光素子1の点灯又は消灯の駆動用信号を扱う第1駆動端子15を複数備える。第1駆動端子15は、例えば、第1外部接続端子11と交互に同じ列上に配置することができる。この第1駆動端子15には、後記する第3ワイヤ33が接続される。
また、複数の発光素子1は、第1基板10上に行列状に載置され、第1端子110(つまり第1外部接続端子11及び第2外部接続端子12)のいずれかと電気的に接続されている。複数の発光素子1は、所定個数ずつのグループとして、第1端子110と直列接続又は並列接続されていてもよい。
配線は、例えば、Cu,Ag,Au,Al,Pt,Ti,W,Pd,Fe,Ni等の金属又はその合金等を用いて形成することができる。このような配線は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。
【0016】
(第2基板)
第2基板20は、平板状の基材と、基材の少なくとも上面に配置された配線と、を含む。第2基板20は上面に第1基板10を載置する基板載置領域23を有し、更に基板載置領域23よりも外側の上面に第2端子120を備える。
基板載置領域23は、第1基板10が接合部材を介して載置される領域である。この基板載置領域23は第1基板10の平面視形状と同等の面積を備える領域として設定されている。第1基板10が平面視で長方形であれば、基板載置領域23も長方形とすることができる。ここで、第2端子120は、第1外部接続端子11とワイヤを介して接続される第1ワイヤ接続端子21と、第2外部接続端子12とワイヤを介して接続される第2ワイヤ接続端子22と、を含み、第1ワイヤ接続端子21と第2ワイヤ接続端子22は基板載置領域23を挟んで第2基板20上に配置されている。
【0017】
第1ワイヤ接続端子21は、基板載置領域23の外側において、長方形の基板載置領域23の一方の長辺に沿って列状に複数配置される。第1ワイヤ接続端子21は、第1外部接続端子11に一端が接続される第1ワイヤ31の他端が接続される端子である。
第2ワイヤ接続端子22は、基板載置領域23の外側において、長方形の基板載置領域23の他方の長辺(つまり、前述した一方の長辺と基板載置領域23を挟んで反対側に位置する辺)に沿って列状に複数配置される。第2ワイヤ接続端子22は、第2外部接続端子12に一端が接続される第2ワイヤ32の他端が接続される端子である。第1ワイヤ接続端子21及び第2ワイヤ接続端子22は、ここでは一例として一つ一つが略矩形状で、それぞれが互いに離隔して、基板載置領域23の長辺に沿ってそれぞれ一列に整列して配置されている。
【0018】
第2端子120は、例えば、既に説明した第1基板10の配線と同等の材料及び形成方法により形成することができる。
第2基板20は、ここでは、一例として、上面に、発光素子1の点灯又は消灯の駆動用信号を扱う駆動用の第2駆動端子16を複数備える。第2駆動端子16は、例えば、第1ワイヤ接続端子21よりも内側(つまり基板載置領域23側)の上面に配置されている。この第2駆動端子16には、後記する第3ワイヤ33が接続される。
【0019】
基材は、放熱性が高い材料を用いるのが好ましく、更に、高い遮光性や基材強度を備える材料であることがより好ましい。具体的には、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジンレジン、ポリフタルアミド等の樹脂、更に、樹脂と金属又はセラミックスとで構成される複合材等が挙げられる。基材は、平板状のものを用いることもできるし、上面にキャビティを備える基材を用いてもよい。この場合、第2基板20はキャビティの底を基板載置領域として、キャビティ内に第1基板10を載置することができる。
第2基板20は、基板載置領域23の表面に、第1基板10を載置するための配線を備えていてもよい。第1基板10と第2基板20とは、Ag焼結体、半田、接着用樹脂等の接合材を介して接合することができる。
【0020】
(ワイヤ)
ワイヤ130としては、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及び/又は少なくともそれらの金属を含有する合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。特に、熱抵抗等に優れた金を用いるのが好ましい。ワイヤの径は、例えば、15μm以上50μm以下が挙げられる。なお、ワイヤ130は、第1端子110と第2端子120とに接続される第1ワイヤ31及び第2ワイヤ32と、発光素子1の点灯又は消灯の駆動用信号を扱う第3ワイヤ33と、を含む。第3ワイヤ33は、第1基板10に配置される第1駆動端子15と、第2基板20に配置される第2駆動端子16とに接続されている。第1ワイヤ31、第2ワイヤ32、第3ワイヤ33は、長さが異なるのみで、それぞれ同等な部材で形成することができる。
ワイヤ130は、平面視で略長方形の第1基板10の長辺を跨いで、例えば、長辺と略直交するように配置することができる。
【0021】
(発光素子)
発光素子1は、例えば、平面視形状が略矩形であり、半導体積層体と、半導体積層体の表面に配置される正負の電極と、を備える。発光素子1は同一面側に正負の電極を備えており、電極を備える面を下面として第1基板10上にフリップチップ実装されている。この場合、電極が配置された面の反対側の上面が、発光素子1の主な光取り出し面となる。なお、発光装置100では、発光素子1は、第1基板10上において、行列方向に所定間隔を開けて整列して載置される。用いる発光素子1の大きさや個数は、得ようとする発光装置の形態によって適宜選択することができる。なかでも、より小さい発光素子1をより多く高密度に載置することが好ましい。これにより、照射範囲をより多い分割数で制御できるようになり、高解像度の照明システムの光源として用いることができる。例えば、1辺が40~100μmの平面視矩形状の発光素子1が1000~20000個用いられ、全体として長方形を成すように行列状に載置されたものが挙げられる。
【0022】
発光素子1は、任意の波長の物を選択することができる。例えば、青色や緑色の発光素子1としては、ZnSeや窒化物半導体(InAlGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPを用いたものが選択できる。また、赤色の発光素子1としては、GaAlAs、AlInGaP、で表される半導体を好適に用いることができる。更に、これら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1の組成や発光色は目的に応じて適宜選択することができる。
【0023】
(接合部材)
発光素子1は、図6に示すように、第1基板10の素子載置領域13に配置された配線上に、導電性の接合部材により接合されている。発光素子1を第1基板10にフリップチップ実装する場合、接合部材として、Au,Ag,Cu,Al等の金属材料からなるバンプを用いることができる。また、接合部材として、AuSn系合金、Sn系の鉛フリー半田等の半田を用いるようにしてもよい。この場合は、リフロー法によって、発光素子1を第1基板10に接合することができる。また、接合部材として、樹脂に導電性粒子を含有させた導電性接着材を用いることもできる。発光素子1と第1基板10との接合は、めっき法を用いて形成してもよい。材料としては、例えば、銅が挙げられる。
また、発光素子1と第1基板10との接合は、接合部材を介さずに、発光素子1の電極と第1基板10の配線とが直接接合により接合されていてもよい。
【0024】
(第3反射部材)
第3反射部材7は、図6に示すように、第1基板10の上面及び発光素子1の側面を被覆する部材である。発光素子1の上面は第3反射部材7から露出する。第3反射部材7は、発光素子1の下面と第1基板10との間を被覆してもよい。第3反射部材7は、発光素子1の側面から出射する光を反射して、発光装置100の発光面である透光性部材5の上面から出射させることができる。このため、発光装置100の光取り出し効率を高めることができる。また、発光素子1を個別点灯した際に、発光エリアと非発光エリアとの境界を明確にすることができる。これにより、発光エリアと非発光エリアとのコントラスト比が向上する。また、第3反射部材7は、第1反射部材41から離隔して配置されていてもよく、第1反射部材41に接して配置されていてもよい。
【0025】
なお、第3反射部材7は、比較的低弾性で形状追従性に優れた軟質の樹脂を用いることが好ましい。第3反射部材7の材料としては、良好な絶縁性を有する樹脂材料、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を好適に用いることができる。また、第3反射部材7は、母体となる樹脂に、光反射性物質の粒子を含有させた白色樹脂を用いることが好ましい。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸バリウム、硫酸バリウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、ガラスフィラー等を好適に用いることができる。なお、第3反射部材7は、カーボンブラック、グラファイト等の光吸収性物質を含有してもよい。
【0026】
(透光性部材)
透光性部材5は、透光性を有し、複数の発光素子1の上面を被覆する。透光性部材5は、複数の発光素子1の上面及び第3反射部材7の上面を一括して被覆する。透光性部材5の上面は発光装置100の発光面を構成する。透光性部材5は、波長変換部材を含有してもよい。ここでは、一例として、透光性部材5は波長変換部材を含有しており、発光素子1から出射される光の少なくとも一部を波長変換して外部に出射している。波長変換部材としては、例えば、蛍光体が挙げられる。
透光性部材5は、平面視で略長方形であり、複数の発光素子1の上面を被覆するように配置されている。
【0027】
透光性部材5は、シート状又は板状に加工されたものを発光素子1上に配置してもよいし、スプレー等によって発光素子1上に層状に塗布されてもよい。或いは、金型等を用いた射出成形、トランスファーモールド法、圧縮成型等によって形成してもよい。
波長変換部材を含有する透光性部材としては、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、他の無機物等の母材に蛍光体の粉末を含有させたものを挙げることができる。母材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂、又は、ガラス等の透光性材料を用いることができる。透光性部材5の厚みは、例えば、20μm以上100μm以下程度とすることができる。なお、透光性部材5は、複数の発光素子1の上面全てを被覆する大きさに形成されている。また、透光性部材5は、ここでは、後記する第1反射部材41に当接する位置まで延在して設けられている。
【0028】
蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Y(Al,Ga)12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Lu(Al,Ga)12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Tb(Al,Ga)12:Ce)、βサイアロン系蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)、αサイアロン系蛍光体(例えば、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu)、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN:Eu)若しくはSCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(例えば、KSiF:Mn)、KSAF系蛍光体(例えば、K(Si,Al)F:Mn)若しくはMGF系蛍光体(例えば、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn)等のフッ化物系蛍光体、ペロブスカイト構造を有する蛍光体(例えば、CsPb(F,Cl,Br,I))、又は、量子ドット蛍光体(例えば、CdSe、InP、AgInS又はAgInSe)等を用いることができる。
【0029】
(被覆部材)
被覆部材40は、素子載置領域13よりも外側においてワイヤ130(具体的には第1ワイヤ31及び第2ワイヤ32)を覆う遮光性の樹脂である。なお、被覆部材40は、一例として、第1ワイヤ31及び第2ワイヤ32を覆うと共に素子載置領域13を囲うように平面視で枠状に配置されている。被覆部材40は、後記する第1反射部材41に接するように配置されている。なお、被覆部材40は、第3ワイヤ33も併せて被覆している。被覆部材40は、透光性部材5から離隔して配置される。
【0030】
また、枠状に配置される被覆部材40は、平面視略長方形の第1基板10の長方形の長辺側では、短辺側の領域よりもより広い幅を有する。更に、被覆部材40は、被覆部材40の高さ(つまり第2基板20の上面から被覆部材40の上面までの距離)が、ワイヤ130の頂部130a(ここではワイヤのループトップ)の直上において最も高くなるように配置されている。言い換えると、被覆部材40は、被覆部材40の頂部40aが、ワイヤ130の頂部130aとオーバーラップするように配置されている。なお、被覆部材40の頂部40aの位置は、後記する第1反射部材41の頂部41aよりも上方に位置するように配置されている。
【0031】
遮光性の被覆部材40としては、例えば、遮光性を有するフィラーを含有する樹脂が挙げられる。母体の樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。遮光性を有するフィラーとしては、顔料、カーボンブラック、グラファイト等の光吸収性物質、上述した第3反射部材に含まれる光反射性物質と同様の光反射性物質等が挙げられる。具体的には、光反射性に優れた白色樹脂、光吸収性に優れた黒色樹脂、また光反射性及び光吸収性を有する灰色樹脂等が挙げられる。また被覆部材40は、これらの樹脂層が複数積層されていてもよい。
なかでも、光吸収による樹脂の劣化を考慮して、被覆部材40は、少なくとも最表面に光反射性を有する白色樹脂を用いることが好ましい。
【0032】
(第1反射部材、第2反射部材)
発光装置100は、素子載置領域13と第1端子110との間の第1基板10上において、素子載置領域13に沿って配置され、被覆部材40に接する第1反射部材41を有する。更に、発光装置100は、第2基板20の上面において、第2端子120より外側に配置され、被覆部材40に接する第2反射部材42を有する。つまり、被覆部材40は、第1基板10の上面から第2基板20の上面に亘って、第1反射部材41と第2反射部材42との間に配置される。
被覆部材40は、第1基板10上において素子載置領域13を囲うように配置された第1反射部材41と、第2基板20上において基板載置領域23を囲うように配置された第2反射部材42と、の間に配置される。このような被覆部材40の配置は、第1反射部材41と第2反射部材42とで囲まれた枠内に被覆部材40を構成する未硬化の樹脂を供給することで形成することができる。言い換えると、第1反射部材41及び第2反射部材42は、被覆部材40が供給される際の、未硬化の樹脂の流動を堰き止めるためのダムとして用いることができる。
【0033】
第1反射部材41及び第2反射部材42は、未硬化の樹脂を高さ方向に複数重なるように設けることで所定高さとすることができる。例えば、第1反射部材41及び第2反射部材42は、ノズルから所定粘度に調整された樹脂を基板上に1段配置し、その作業を繰り返すことで所定の高さとなるようにしている。
【0034】
第1反射部材41の第1基板10の上面からの高さは、第2反射部材42の第2基板20の上面からの高さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なる場合は、第2反射部材42を、第1反射部材41よりも高くすることが好ましい。この場合、第2基板20の上面から第1反射部材41の頂部までの高さと、第2基板20の上面から第2反射部材42の頂部までの高さと、の差を、第1基板10の厚み(つまり第1基板10の上面から下面までの距離)よりも小さくすることができる。これにより、被覆部材40を第1反射部材41と第2反射部材42との間に配置する際に、未硬化の被覆部材40が第2反射部材42の外側にあふれ出ることを抑制することができる。
【0035】
第1反射部材41は、平面視形状が素子載置領域13を囲む長方形の枠状に配置されている。被覆部材40は、一例として、第1反射部材41の頂部に接するように配置されている。
第1反射部材41は、素子載置領域13の外周に沿って第1基板10上に平面視で長方形の枠状に配置されている。第1反射部材41は、素子載置領域13の長手方向に沿う位置では、素子載置領域13の長手方向の辺と複数の第1端子110との間に、素子載置領域13の短手方向に沿う位置では、第1基板10上で、素子載置領域13と第1基板10の外縁との間に配置されている。
【0036】
なお、第1反射部材41は、第1基板10側から第1反射部材41の頂部に向かって傾斜する傾斜面を有することが好ましい。傾斜面は外側に凸の曲面であることが好ましい。具体的には、第1反射部材41は、第1基板10の第1面10aに対して垂直方向の断面視において略半円又は略半楕円であることが好ましい。これにより、被覆部材40は第1反射部材41と接する面を、被覆部材40側に凸の曲面とすることができる。被覆部材40がこのような形状を有することにより、透光性部材5から出射され第1反射部材41を透過し、被覆部材40に向かう光を、第1基板10側に反射させることができる。これにより、意図しない漏れ光や迷光が上方(光取り出し側)に向かうことが抑制されるため、光の散乱が抑制された発光装置を得ることができる。
【0037】
なお、本実施形態の略半円とは、真円を2等分したような厳密な意味での半円の場合に限られず、半円に近いと視認される程度の形状を含むものである。例えば、公差や誤差の範囲内で歪んだり変形したりした円を半円としたものであってもよい。具体的には、直径の長さに対して5%以内の公差や誤差の値の円を半円にしたものを含むものとする。直径の長さに対して5%を超える値である場合は、略楕円とする。なお、半円は、厳密な2等分でなくてもよい。
また、本実施形態の略半楕円とは、一平面上の二定点からの距離の和が一定である点の軌跡である厳密な意味での楕円形を2等分した場合に限られず、半楕円に近いと視認される程度の形状を含むものである。例えば、一方向に円を伸長させた長円形状、小判形状又は陸上競技用のトラック形状等を2等分したものであってもよい。すなわち、略楕円形を2等分にしたものであってもよい。略楕円形とは、長手方向又は短手方向に沿って延びる一対の直線又は曲線と、この一対の直線又は曲線に接続されると共に外側に向けて凸状に湾曲する一対の曲線と、によって囲まれる形状も含むものである。例えば、互いに対向する平行な2辺又は互いに対向する曲線状の2辺の同一側の端部同士をそれぞれ同一径の円弧(例えば半円の円弧)で結んだ形状が挙げられる。なお、半楕円は、厳密な2等分でなくてもよい。
【0038】
第1反射部材41は、図8に示すように、第1樹脂51と、第1樹脂51に含有される複数個の第1中空粒子52と、を有する。すなわち、第1反射部材41は複数個の第1中空粒子52を含有する。第1反射部材41は、第1中空粒子52により第1反射部材41の表面に凹凸が形成されている。具体的には、第1反射部材41の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下である。第1反射部材41の表面粗さRaが0.10μm以上であれば、第1反射部材41に当たる発光素子1からの光や、装置内部の反射光及び外来光が乱反射され、迷光の発生が抑制される。これにより、所望の照射パターンを得ることができる。一方、第1反射部材41の表面粗さRaが3.0μm以下であれば、第1反射部材41の表面に凹凸を形成し易くなる。
【0039】
第1反射部材41の表面粗さRaは0.50μm以上2.0μm以下であることが好ましい。第1反射部材41の表面粗さRaが0.50μm以上であれば、迷光の発生がより抑制される。一方、第1反射部材41の表面粗さRaが2.0μm以下であれば、第1反射部材41の表面に凹凸をより形成し易くなる。
なお、表面粗さRaの範囲は、図9に示す表面粗さRaと艶消しの関係を示すグラフを参考に決定したものである。
【0040】
第1反射部材41の表面粗さRaは、例えば、触針式段差膜厚計(KLA Tencor社製Alpha-Step-IQ)を用いて、200μm/sの速さで2000μmを測定した時の値とすることができる。
なお、発光装置100では、第1中空粒子52の一部が第1樹脂51から露出している。しかしながら、後記するように、第1中空粒子52は第1樹脂51から露出せず、第1中空粒子52の表面が第1樹脂51で被覆された状態であってもよい。また、図8では、第1中空粒子52を互いに隣接するように記載しているが、第1中空粒子52の間に第1樹脂51が介在している状態であってもよい。更に、第1中空粒子52は、隣接しているものと第1樹脂51が間に介在している状態が混在していても構わない。
【0041】
第1反射部材41の反射率は40%以上である。第1反射部材41の反射率が低い、すなわち、第1反射部材41の透過率が高いと、第1反射部材41を透過した光が第1基板10等で反射され、迷光を発生してしまう恐れがある。また、第1反射部材41の内部が透けて見えてしまい、外観が悪化する。第1反射部材41の反射率は40%以上であれば、第1反射部材41の反射率が優れたものとなり、前記した不具合を抑制することができる。本明細書における反射率は、発光素子の発光ピーク波長を基準にするが、450nmの光を基準にしてもよい。
【0042】
第1反射部材41の反射率は60%以上であることが好ましい。第1反射部材41の反射率が60%以上であれば、反射率がより優れた第1反射部材41とすることができる。第1反射部材41の反射率の上限については特に規定はないが、例えば80%以下であり、90%以下であってもよい。しかしながら、第1反射部材41の反射率は95%以上であることがより好ましい。
【0043】
第1反射部材41は、複数個の第1中空粒子52を含有することで、第1中空粒子52の外殻と、第1中空粒子52の内部の空洞との屈折率差の効果で、外観として白色を維持することができ、更に反射率についても高い水準を維持することができる。
【0044】
第1中空粒子52としては、例えば、中空ガラス、中空シリカ、多孔質シリカ、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、中空ポリマー粒子等が挙げられる。耐熱性、耐光性等の観点から、複数個の第1中空粒子52は、中空シリカ、又は中空ガラスであることが好ましい。
【0045】
複数個の第1中空粒子52は、メジアン径が16μm以上65μm以下であることが好ましい。メジアン径が16μm以上であれば、第1反射部材41の表面に凹凸を形成し易くなり、第1反射部材41の表面粗さRaを制御し易くなる。一方、メジアン径が65μm以下であれば、第1樹脂51に含有される第1中空粒子52の数が多くなり、第1反射部材41の反射率を制御し易くなる。メジアン径は、第1反射部材41の表面粗さRaを制御し易くする観点から、より好ましくは20μm以上であり、更に好ましくは30μm以上である。また、メジアン径は、第1反射部材41の反射率を制御し易くする観点から、より好ましくは60μm以下であり、更に好ましくは40μm以下である。
【0046】
メジアン径とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による体積基準の粒度分布における小径側からの体積累積頻度が50%に達する粒径(体積メジアン径)をいう。レーザー回折散乱式粒度分布測定法には、例えばレーザー回折粒度分布測定装置(製品名:MASTER SIZER3000、MALVERN社製)を用いて測定することができる。
【0047】
第1反射部材41に含有される複数個の第1中空粒子52の含有量は、第1樹脂51の質量100に対して20部以上70部以下であることが好ましい。複数個の第1中空粒子52の含有量が第1樹脂51の質量100に対して20部以上であれば、第1反射部材41の表面に凹凸を形成し易くなり、第1反射部材41の表面粗さRaを制御し易くなる。一方、70部以下であれば、第1樹脂51の粘度を調整し易くなり、第1反射部材41を形成し易くなる。複数個の第1中空粒子52の含有量は、第1樹脂51の質量100に対して20部以上50部以下であることがより好ましい。50部以下であれば、第1樹脂51の粘度をより調整し易くなる。また、第1反射部材41の表面粗さRaを制御し易くする観点から、より好ましくは30部以上である。
なお、「部」とは樹脂母材100gに対する添加物の質量(g)に相当するものである。すなわち、第1樹脂の質量100に対する第1中空粒子の部とは、言い換えると、第1樹脂100質量部に対する第1中空粒子の質量部である。
【0048】
第1樹脂51としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。
【0049】
第1樹脂51は、被覆部材40を構成する樹脂よりも高い粘度のものを用いることが好ましい。第1樹脂51の粘度は、例えば、第1樹脂51に含有させる粘度調整用フィラーの量等により調整することができる。
第1樹脂51の粘度は200Pa・s以上1200Pa・s以下であることが好ましい。第1樹脂51の粘度が200Pa・s以上であれば、第1反射部材41を所望の形状にし易くなる。一方、1200Pa・s以下であれば、吐出装置からの樹脂の吐出を迅速に行うことができ、作業性が向上する。第1樹脂51の粘度は、第1反射部材41を所望の形状にし易くする観点から、より好ましくは220Pa・s以上であり、更に好ましくは250Pa・s以上である。また、第1樹脂51の粘度は、樹脂の吐出を行い易くする観点から、より好ましくは900Pa・s以下であり、更に好ましくは550Pa・s以下である。
【0050】
第1樹脂51は、粘度を上げ、チクソ性を付与する為に、アエロジル(登録商標)等のナノフィラーを添加してもよい。本実施形態では、第1樹脂51はナノフィラー53を含有している。ナノフィラー53としては、例えば、ナノシリカが挙げられる。また、ナノフィラー53を多く充填し、粘度が高くなり過ぎた場合は、溶剤を添加して粘度を下げることができる。使用できる溶剤は母材の樹脂と相溶するものが好ましい。例えば、シリコーン樹脂を母材とする場合、芳香族系の炭化水素(キシレンやトルエン)、石油系炭化水素(ベンジン、石油エーテル等)、エーテル類(ジエチルエーテル、THF等)等を使用することができる。
【0051】
第1反射部材41は、複数個の第1中空粒子52が第1樹脂51中に分散している。複数個の第1中空粒子52が第1樹脂51中に分散していることで、第1反射部材41の反射率が向上する。
本実施形態において、複数個の第1中空粒子52が第1樹脂51中に分散しているとは、第1反射部材41の断面における所定箇所を観察した際、同じ面積の2か所の部位において、どの部位においても、第1中空粒子52の割合の差が1.5倍未満である場合をいうものとする。第1中空粒子52の割合(存在率)の算出は、具体的には以下のように行うことができる。
まず、第1反射部材41の断面画像を撮影し、任意の2か所の部位において、第1中空粒子52の存在率を算出する。2か所の画像は同一の撮影倍率とし、第1中空粒子52の存在率は、断面画像内の「第1中空粒子52の面積÷樹脂部分の面積」で算出する。それぞれの面積は、電子顕微鏡(日本電子株式会社製JSM-IT200)で撮影した断面画像から、電子顕微鏡の計測機能により、それぞれの面積を算出してもよいし、印刷した紙を切り抜いた質量から算出してもよい。なお、樹脂部分の面積は、写真に写っている基板等の樹脂部分以外の箇所を除いた部分である。
【0052】
発光装置100は、第1基板10の第1面10aと第1反射部材41の成す角度が60度以上135度以下であることが好ましい。角度がこの範囲であれば、第1反射部材41を形成し易く、また、第1反射部材41の機能がより向上したものとなる。
第1基板10の第1面10aと第1反射部材41の成す角度は、図10に示すように、第1反射部材41の断面をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製VHX-700F)で撮影し、計測機能により、第1基板10の第1面10aと第1反射部材41の外周部の角度θを計測することで算出することができる。
【0053】
第2反射部材42は、発光装置100において発光素子1及び透光性部材5よりも下方(つまり光取り出し側と反対側)に配置される。このため、第2反射部材42は、発光素子1から出射される光に対して透光性を有していてもよいし、有していなくてもよい。第2反射部材42は、製造工程において、第1反射部材41と同様に、未硬化の被覆部材40を堰き止めるためのダムとして用いることができる。このため、第1反射部材41と同工程又は連続した工程で配置されることが好ましく、製造方法の簡略化の観点から、第1反射部材41の第1樹脂51と同様の樹脂を用いることが好ましい。
【0054】
第2反射部材42は、第1反射部材41と同様に、表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であってもよく、また、反射率が40%以上であってもよい。その他の構成についても、第1反射部材41と同様であってもよい。
【0055】
以上の構成を備える発光装置100は、一例として、車両のヘッドライトの光源として使用することができる。この際、例えば、光源からレンズを介して外部へ光を照射する構成がとられる。発光装置100は、発光素子1を外部からの電源スイッチにより点灯する。なお、発光装置100は、予め設定された発光素子1の一部又は全部を個別に駆動させることができるように構成されている。
【0056】
発光装置としては、例えば、車両のヘッドライトの配光を可変させられるものが開発され、具体的には、複数のLEDを並べたものや、複数の発光素子が搭載され個別点灯が可能なLED(マルチチップタイプ)を使用したものが挙げられる。これらのLEDから出た光は灯具のレンズを通して前方へ照射されるが、細かな配光制御の為には、光の指向性がより重要になっている。
発光装置の製造方法として、発光素子の周りに光反射性の樹脂で枠を形成し、その内側を低粘度の光反射性樹脂で充填する方法が知られている。しかしながら、この方法ではヘッドライトや照明機器の灯具内で乱反射した光が、光反射性の樹脂の部分で反射することで迷光が発生することがある。そして、迷光がレンズを通して出てしまうことで、意図しない照射パターンとなってしまう。
迷光の対策として、樹脂部を黒くして余計な光を吸収させることも考えられるが、この場合、LEDの出力を低下させてしまう。また、太陽光が灯具内に入った場合に光を吸収してしまい、黒色の樹脂部が焼損してしまう恐れがある。また、酸化チタン等、短波光を吸収するフィラーが添加されている場合も同様の懸念がある。発光面や封止面の外光反射については、最表面に凹凸を付けることで対策することが考えられるが、樹脂枠部分については対策する方法が無かった。
【0057】
これに対し、本実施形態の発光装置100では、第1中空粒子52により第1反射部材41の表面に凹凸を形成するようにしている。そして、第1反射部材41の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であるため、第1反射部材41に当たる光が乱反射され、迷光の発生が抑制される。これにより、所望の照射パターンを得ることができ、レンズと組み合わせて使用する際に、レンズの光学設計を容易に行うことができる。また、第1反射部材41が複数個の第1中空粒子52を含有することで、第1反射部材41の反射率を40%以上とすることができる。これにより、第1反射部材41の反射率が優れたものとなる。
【0058】
[発光装置の製造方法]
次に、実施形態に係る発光装置の製造方法の一例について説明する。
図11は、実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するフローチャートである。図12Aから図12Hは、実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す平面図である。なお、図12Cは、実施形態に係る発光装置の製造方法を模式的に示す拡大平面図である。発光素子1は所定の間隔を開けて載置されているが、図12Cの拡大平面図以外では、間隔を省略して示している。
【0059】
発光装置100の製造方法は、第1面10aを持つ基板10と、基板10の第1面10aに配置される1又は2以上の発光素子1と、を有する中間体と、第1樹脂51と複数個の第1中空粒子52とを混合した混合物と、を準備する工程と、発光素子1を囲むように基板10の第1面10aに混合物を塗布する工程と、混合物を硬化して第1反射部材41を形成する工程と、を有する。そして、第1反射部材41を形成する工程後において、第1中空粒子52により第1反射部材41の表面に凹凸が形成されており、第1反射部材41を形成する工程後において、第1反射部材41の表面粗さRaが0.10μm以上3.0μm以下であり、第1反射部材41の反射率が40%以上である。
【0060】
また、前記準備する工程において、混合物には更に溶剤が混合され、第1反射部材41を形成する工程において、混合物中の溶剤を揮発させ、混合物を硬化するものであってもよい。本実施形態では、混合物に溶剤を混合した場合について説明する。
【0061】
具体的には、発光装置100の製造方法は、中間体及び混合物準備工程S101と、第1反射部材配置工程S102と、第2反射部材配置工程S103と、被覆部材配置工程S104と、を含む。
中間体及び混合物準備工程S101は、素子載置工程S11と、第3反射部材配置工程S12と、基板載置工程S13と、ワイヤ接続工程S14と、透光性部材配置工程S15と、混合物準備工程S16と、を含む。第1反射部材配置工程S102は、混合物塗布工程S17と、第1反射部材形成工程S18と、を含む。
以下、各工程について説明する。なお、各部材の材質や配置等については、前記した発光装置100の説明で述べた通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。
【0062】
素子載置工程S11は、複数の発光素子1を第1基板10の素子載置領域13に載置する工程である(図12A図12B参照))。素子載置工程S11は、複数の発光素子1が所定の間隔をあけて支持基板に配列されたものを準備し、複数の発光素子1を第1基板10の素子載置領域13に貼り付けた後、支持基板を剥離する。なお、素子載置工程S11を行う前に、予め第1端子110等の配線が配置された第1基板10を準備することが好ましい。第1端子110は、Cu,Al等の金属箔の貼付、Cu,Ag等の金属粉のペーストの塗布、Cu等のめっき等によって形成することができる。また、素子載置領域13において発光素子1と電気的に接続される配線は、エッチング法や印刷法等によってパターニングすることができる。なお、第1基板10は、購入等により準備してもよい。
発光素子1は、第1基板10上の素子載置領域13に、例えばめっき法によって電気的に接続させることができる。
【0063】
第3反射部材配置工程S12は、第1基板10の素子載置領域13に発光素子1が載置された後に、発光素子1の側面を第3反射部材7で覆う工程である(図12B図12C参照)。ここでは、第1基板10に発光素子1を載置した後に、第3反射部材7である、例えば白色樹脂を発光素子1間に配置する。なお、第3反射部材配置工程S12では、第3反射部材7を配置する前に発光素子1の上面をマスクで覆い、第3反射部材7の配置後にマスクを除去することで、発光素子1の上面を第3反射部材7から露出させることができる。
【0064】
基板載置工程S13は、第1基板10を第2基板20の基板載置領域23に載置する工程である(図12D図12E参照)。ここでは、発光素子1を載置した第1基板10を第2基板20の基板載置領域23に配置し、焼結金属、例えば、焼結Ag、焼結Cu等の接合材を介して接合する。なお、基板載置工程S13を行う前に、予め第2端子120等の配線が配置された第2基板20を準備することが好ましい。
【0065】
ワイヤ接続工程S14は、第1基板10の第1端子110と第2基板20の第2端子120とをワイヤ130で接続する工程である(図12F参照)。具体的には、第1基板10の複数の第1外部接続端子11と、第2基板20の複数の第1ワイヤ接続端子21と、を複数の第1ワイヤ31で接続し、かつ、第1基板10の複数の第2外部接続端子12と、第2基板20の複数の第2ワイヤ接続端子22と、を複数の第2ワイヤ32で接続する。なお、ワイヤ接続工程S14は、第1基板10の第1駆動端子15と、第2基板20の第2駆動端子16と、を第3ワイヤ33で接続する工程を含む。
【0066】
透光性部材配置工程S15は、複数の発光素子1を覆う透光性部材5を配置する工程である(図12G参照)。透光性部材5は、予め所定の大きさのシート状に加工されたものを準備し、発光素子1上に配置される。透光性部材5は発光素子1上に、樹脂等の透光性の接合部材を介して固定されてもよいし、接合部材を介さずに透光性部材5のタック性等を利用して固定されてもよい。
【0067】
混合物準備工程S16は、第1樹脂51と、複数個の第1中空粒子52と、を混合した混合物を準備する工程である。ここでは、更に、溶剤及びナノフィラー53を混合している。溶剤を混合することで、各部材を混合し易くなる。また、ナノフィラー53を混合することで、混合物の粘度を調整し易くなる。各部材の量は、第1反射部材41が所望の構成となるように適宜、調整する。
混合物の準備は、例えば、専用の撹拌容器に各部材を入れ、ヘラで手混ぜした後、撹拌機を用いて攪拌することにより行う。
【0068】
準備する工程において、混合物中の溶剤の含有量は、第1樹脂51の質量100に対して1部以上30部以下であることが好ましい。第1樹脂51の質量100に対して1部以上であれば、各部材を混合し易くなる。一方、30部以下であれば、混合物を硬化する際に溶剤を揮発させ易くなり、第1反射部材41の表面に凹凸を形成し易くなる。
なお、混合物準備工程S16は、透光性部材配置工程S15よりも前に行ってもよい。すなわち、予め混合物を準備しておき、混合物塗布工程S17で混合物を塗布する直前に、再度、攪拌してもよい。
【0069】
第1反射部材配置工程S102は、第1基板10上面であって素子載置領域13と第1端子110との間において、素子載置領域13に沿うように第1反射部材41を配置する工程である(図12H参照)。第1反射部材配置工程S102は、混合物塗布工程S17と、第1反射部材形成工程S18と、を含む。
【0070】
混合物塗布工程S17は、発光素子1を囲むように第1基板10の第1面10aに混合物を塗布する工程である。
混合物塗布工程S17では、第1反射部材41を形成する未硬化の混合物をディスペンサーのノズルから供給させながら、ノズルを素子載置領域13に沿って移動させることで第1反射部材41を形成するための混合物を塗布する。混合物を塗布する際は、第1樹脂51中に第1中空粒子52を分散させるため、混合物を手撹拌した後、例えば1000rpm以上で1分以上撹拌したのち、30分以内に塗布を開始することが好ましい。
【0071】
第1反射部材形成工程S18は、混合物を硬化して第1反射部材41を形成する工程である。混合物の硬化は、例えば、140℃以上160℃以下で、2時間以上6時間以下の条件で行う。第1反射部材形成工程S18では、混合物の硬化時に溶剤が揮発することで混合物の量が減り、第1中空粒子52が第1反射部材41の表面に配置され、第1反射部材41の表面に凹凸が形成される。
【0072】
第1反射部材41を形成する工程後において、第1中空粒子52により第1反射部材41の表面に凹凸が形成されており、第1反射部材41の表面粗さRaは0.10μm以上3.0μm以下である。第1反射部材41を形成する工程後において、第1反射部材41の表面粗さRaは0.50μm以上2.0μm以下であることが好ましい。また、第1反射部材41を形成する工程後において、第1反射部材41の反射率は40%以上である。第1反射部材41を形成する工程後において、第1反射部材41の反射率は60%以上であることが好ましい。また、第1反射部材41を形成する工程後において、基板10の第1面10aと第1反射部材41の成す角度は60度以上135度以下であることが好ましい。これらの事項については、前記した発光装置100の説明で述べた通りである。
【0073】
第2反射部材配置工程S103は、第2基板20の上面において第2端子120より外側に第2反射部材42を配置する工程である(図12H参照)。なお、第1反射部材41と第2反射部材42は同じ材料を用いることが好ましく、これにより、第1反射部材配置工程S102と第2反射部材配置工程S103とを同じ工程として行うことができる。
なお、第1反射部材配置工程S102及び第2反射部材配置工程S103では、先に、第2反射部材配置工程S103により第2反射部材42を配置し、その後、第1反射部材配置工程S102により第1反射部材41を配置するようにしてもよい。更に、第1反射部材配置工程S102は、第2反射部材配置工程S103と同時に行い、第1反射部材41及び第2反射部材42を略同時に配置するようにしてもよい。
【0074】
被覆部材配置工程S104は、第1反射部材41より外側において、前記第1反射部材41に接し、ワイヤ130を被覆する遮光性の被覆部材40を配置する工程である。具体的には、第1反射部材41と第2反射部材42との間に第1反射部材41及び第2反射部材42よりも低粘度の樹脂を母材とする遮光性の被覆部材40を配置する工程である。被覆部材40は、第1基板10と第2基板20とに亘って配置される。このため、被覆部材40は、第1基板10の側面も被覆する。
【0075】
以上、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれる。
以下、変形例について説明する。なお、各部材の材質や配置等については、実施形態の説明で述べた通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。
【0076】
《変形例》
図13Aから図13Dは、それぞれ、実施形態の第1変形例から第4変形例において、第1反射部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。図14は、実施形態の第5変形例を模式的に示す断面図である。図15は、実施形態の第5変形例における部分断面図である。図16は、実施形態の第5変形例において、封止部材の一部を模式的に示す拡大断面図である。なお、図16は、図15の符号Bの部位を模式的に示している。また、既に説明した構成は同じ符号を付して説明を省略するか、同じ説明を繰り返さないために記載を省略する。
【0077】
複数個の第1中空粒子52は、粒径の異なる第1中空粒子を複数組み合わせて使用することもできる。また、Ti、Zn、Zr、Al、Si等を含む酸化物粒子、中空ではない球状粒子、及び、AlN、MgF等、母材の第1樹脂51と屈折率の異なる粒子のうちの1種以上を第1中空粒子52と併用することができる。これらの粒子の含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置の形状、大きさに応じて、添加量、密度を調整する。また、第1反射部材は、その他の粒子をフィラー等として含有してもよい。第1反射部材に含有させる各粒子は、所望の表面粗さRa及び反射率となるように混合比を調整する。
具体的には、第1反射部材は、図13Aから図13Cに示すような構成であっても構わない。
【0078】
[第1変形例]
図13Aに示すように、第1反射部材41Aは、メジアン径の大きい第1中空粒子52aとメジアン径の小さい第1中空粒子52bを含有している。このような構成であっても、第1反射部材41Aの反射率を高くすると共に、迷光の発生を抑制することができる。
【0079】
[第2変形例、第3変形例]
図13Bに示すように、第1反射部材41Bは、酸化物粒子54を含有している。
図13Cに示すように、第1反射部材41Cは、中空ではない球状粒子55を含有している。球状粒子55としては、例えばシリカ、ガラスが挙げられる。
酸化物粒子54及び球状粒子55は第1中空粒子52よりもメジアン径が小さいため、第1中空粒子52の隙間に入り込んでいる。これらの構成によれば、反射率の向上を図ることができる。なお、酸化物粒子54及び球状粒子55は、その一部が第1樹脂51から露出している。しかしながら、酸化物粒子54及び球状粒子55は第1樹脂51から露出せず、酸化物粒子54及び球状粒子55の表面が第1樹脂51で被覆された状態であってもよい。
【0080】
[第4変形例]
図13Dに示すように、第1反射部材41Dは、第1中空粒子52が第1樹脂51から露出せず、第1中空粒子52の表面が第1樹脂51で被覆されている。このような構成によれば、例えば発光装置の製造の際に、混合物に混合する溶剤の量や揮発させる溶剤の量等の関係で第1中空粒子52が第1樹脂51から露出しない場合であっても、第1反射部材41Dの反射率を高くすると共に、迷光の発生を抑制することができる。
【0081】
[第5変形例]
発光装置100Aは、基板10に発光素子1Aをフェイスアップ実装したものである。発光素子1Aは、半導体積層体の表面に配置される正負の電極が素子用ワイヤ34を介して第1基板10に電気的に接続されている。発光装置100Aは、基板10の第1面10a上に、更に発光素子1Aを覆う封止部材60を有し、封止部材60は、第2樹脂61と、第2樹脂61に含有される複数個の第2中空粒子62と、を有する。封止部材60は、平面視において、発光素子1A及び素子用ワイヤ34を覆っている。封止部材60は、発光素子1A等を外力や埃、水分等から保護することができる。
【0082】
封止部材60は、第2樹脂61中に複数個の第2中空粒子62を含有する。第2中空粒子62は、封止部材60の表面側に偏在していることが好ましい。第2中空粒子62が封止部材60の表面側に偏在することで、封止部材60の表面に凹凸を形成することができる。これにより、外来光による封止部材60のテカリを抑制することができる。封止部材60の表面粗さRaは0.10μm以上3.0μm以下であることが好ましい。封止部材60の表面粗さRaが0.10μm以上であれば、封止部材60のテカリがより抑制される。一方、3.0μm以下であれば、封止部材60の表面に凹凸を形成し易くなる。
【0083】
第2中空粒子62が封止部材60の表面側に偏在しているとは、封止部材60において、第1基板10の第1面10aに対して垂直な方向の断面における所定箇所を観察した際、表面側に存在する第2中空粒子62の割合と、底面側に存在する第2中空粒子62の割合が、1.5倍以上異なっている場合をいうものとする。第2中空粒子62の割合(存在率)の算出は、具体的には以下のように行うことができる。
まず、封止部材60の断面画像を撮影し、表面を含む表面側の画像と、底面を含む底面側の画像において、第2中空粒子62の存在率を算出する。表面側の画像と底面側の画像は同一の撮影倍率とし、第2中空粒子62の存在率は、断面画像内の「第2中空粒子62の面積÷樹脂部分の面積」で算出する。それぞれの面積は、電子顕微鏡(日本電子株式会社製JSM-IT200)で撮影した断面画像から、電子顕微鏡の計測機能により、それぞれの面積を算出してもよいし、印刷した紙を切り抜いた質量から算出してもよい。なお、樹脂部分の面積は、写真に写っている基板等の樹脂部分以外の箇所を除いた部分である。
【0084】
発光装置100Aでは、第2中空粒子62の一部が第2樹脂61から露出している。しかしながら、第2中空粒子62は第2樹脂61から露出せず、第2中空粒子62の表面が第2樹脂61で被覆された状態であってもよい。また、図16では、第2中空粒子62を互いに隣接するように記載しているが、第2中空粒子62の間に第2樹脂61が介在している状態であってもよい。更に、第2中空粒子62は、隣接しているものと第2樹脂61が間に介在している状態が混在していても構わない。
第2中空粒子62は、第1中空粒子52と同様のものを用いることができる。複数個の第2中空粒子62は、メジアン径が16μm以上65μm以下であることが好ましい。より好ましくは20μm以上であり、更に好ましくは30μm以上である。また、より好ましくは60μm以下であり、更に好ましくは40μm以下である。また、複数個の第2中空粒子62は、中空シリカ、又は中空ガラスであることが好ましい。これらについては、第1中空粒子52の場合と同様の理由による。第2樹脂61は、第1樹脂51と同様のものを用いることができる。
【0085】
封止部材60は、ナノフィラー53を含有してもよい。また、複数個の第2中空粒子62は、粒径の異なる第2中空粒子を複数組み合わせて使用することもできる。また、第1反射部材と同様に、酸化物粒子54、中空ではない球状粒子55、及び、母材の第2樹脂61と屈折率の異なる粒子のうちの1種以上を第2中空粒子62と併用することができる。また、封止部材60は、その他の粒子をフィラー等として含有してもよい。
更に、封止部材60は、波長変換部材を含有してもよい。波長変換部材としては、例えば、蛍光体が挙げられる。蛍光体としては、例えば、発光装置100の透光性部材5で例示したものが挙げられる。
【0086】
発光装置100Aの製造方法は、第1基板10の第1面10aに発光素子1Aを配置して素子用ワイヤ34を接続し、第1反射部材41を形成した後、第1反射部材41の枠内に封止部材60を配置する工程を行えばよい。封止部材60を配置する工程では、例えば、ポッティングやスプレー等により、第2中空粒子62を混合した第2樹脂61を枠内に配置する。その後、例えば、120℃以上200℃以下の温度で第2樹脂61を硬化させ、封止部材60を形成する。なお、第2樹脂61の粘度を調整し、第2中空粒子62が封止部材60の表面側に偏在するようにすることが好ましい。
【0087】
その他、発光装置は複数の発光素子を有するものとしたが、発光素子が1つのみの発光装置であってもよい。また、第2反射部材及び被覆部材を備えない発光装置であってもよい。
発光装置の製造方法は、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間、或いは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、製造途中に混入した異物を除去する異物除去工程等を含めてもよい。
また、可能な範囲において、各工程は前後してもよい。また、混合物準備工程において、溶剤を混合しないものであってもよい。
【実施例0088】
以下、実施例について説明する。
No.A1~A9は実施形態の構成を満たす実施例であり、No.B1~B3は実施形態の構成を満たさない比較例である。
【0089】
[No.A1]
(樹脂の調合)
専用の撹拌容器(近畿容器株式会社製ハイレジスト容器BHR-150)にベース樹脂OE-6351(デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社製ジメチルシリコーン)を10g入れた。そこにナノシリカ(日本アエロジル株式会社製RX200)を1g(10部)、メジアン径20μmの中空ガラス(スリーエム製グラスバブルズiM16K)を5g(50部)、溶剤としてトルエン0.5g(5部)を加えてヘラでよく手混ぜした後、撹拌機(株式会社シンキー製あわとり練太郎ARV-310LED)を用いて1200pm/3分で均一に撹拌した。
【0090】
(樹脂の粘度測定)
撹拌完了した樹脂はE型粘度計(東機産業株式会社製TV-33)を用い、25℃/回転数1rpmでの粘度を測定した。
【0091】
(硬化物の透過率・反射率の測定)
スライドガラス上に0.18μmのフッ素樹脂テープを2枚重ねて作製した枠を貼り付け、その枠の内側に撹拌した樹脂を入れてスキージで摺り切り一杯までに厚みを調整し、150℃/4hrで硬化を行った。硬化後のサンプルの透過率は分光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製U-3900)に樹脂面から光が入る様にセットし透過スペクトルを測定し、得られた透過スペクトルの470nmの値を透過率とした。反射率については、分光測色計(株式会社村上色彩研究所製CMS-35SP)に樹脂面に光が当たるようにセットし、正反射光を含む条件で反射スペクトルを測定した。得られた反射スペクトルの470nmの値を反射率とした。
【0092】
(硬化物の表面粗さRaの測定)
撹拌した樹脂を内径0.66mmのニードルを取り付けたシリンジに入れ、ディスペンサー(武蔵エンジニアリング株式会社製ML-5000XII)でアルミナセラミックの基板上に線状に吐出し、150℃/4hrで硬化した。硬化物を触針式段差膜厚計(KLA Tencor社製Alpha-Step-IQ)を用いて、200μm/sの速さで2000μmを測定した時の値を表面粗さRaとした。
【0093】
(基板と硬化物の成す角度の測定)
上記のセラミック基板上に硬化した樹脂をカッターナイフで切り出し、その断面をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製VHX-700F)で撮影し、計測機能により、基板に接していた面と硬化物の外周部の角度を算出した。
【0094】
[No.A2]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径20μmの中空ガラス(グラスバブルズiM16K)50部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0095】
[No.A3]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径40μmの中空ガラス(グラスバブルズS38)50部、溶剤としてトルエン5部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0096】
[No.A4]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径65μmの中空ガラス(グラスバブルズK1)30部、溶剤としてトルエン30部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0097】
[No.A5]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径16μmの中空ガラス(グラスバブルズiM30K)25部、メジアン径40μmの中空ガラス(グラスバブルズS38)25部、溶剤としてトルエン3部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0098】
[No.A6]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径40μmの中空ガラス(グラスバブルズS38)40部、メジアン径0.5μmの中空ではない球状シリカ(株式会社アドマテックス製アドマファインSO-C2)10部、溶剤としてトルエン5部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0099】
[No.A7]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径40μmの中空ガラス(グラスバブルズS38)40部、メジアン径0.5μmの酸化チタン(ケマーズ株式会社製R-960)10部、溶剤としてトルエン5部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0100】
[No.A8]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径16μmの中空ガラス(グラスバブルズiM30K)25部、メジアン径40μmの中空ガラス(グラスバブルズS38)25部、メジアン径0.8μmのアルミナ(住友化学株式会社製スミコランダムAA-03)10部、溶剤としてトルエン3部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0101】
[No.A9]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径65μmの中空ガラス(グラスバブルズK1)20部、溶剤としてトルエン5部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0102】
[No.B1]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径0.5μmの酸化チタン(ケマーズ株式会社製R-960)100部、溶剤としてトルエン10部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0103】
[No.B2]
10gのベース樹脂OE-6351に対しナノシリカ(RX200)10部、メジアン径20μmの中空ではない球状シリカ(株式会社龍森製キクロスFR-2400TS)400部、溶剤としてトルエン10部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0104】
[No.B3]
10gのベース樹脂OE-6351に対しメジアン径40μmの中空ガラス(グラスバブルズS38)10部を加えてよく撹拌し、セラミック基板上に塗布・硬化した。樹脂の調合、硬化、樹脂の粘度の測定、硬化物の測定については、No.A1と同じ方法で行った。
【0105】
これらの結果を表1に示す。なお、表1において、測定ができなかったものは「-」で示す。
【0106】
【表1】
【0107】
表1に示すように、No.A1~A9は、実施形態の構成を満たすため、硬化物の反射率及び硬化物の表面粗さが良好な結果となった。なお、詳細には以下の結果となった。
No.A1は溶剤を添加したものであり、溶剤を添加しなかったNo.A2に比べ、表面粗さRaが大きかった。
No.A3、No.A4は中空ガラスのメジアン径がNo.A1に比べて大きいものであり、No.A1に比べ、表面粗さRaが大きかった。ただし、反射率はやや低下した。
No.A4は中空ガラスのメジアン径がNo.A3に比べて大きいものであり、No.A3に比べ、表面粗さRaが大きかった。ただし、反射率はやや低下した。また、No.A4は中空ガラスの添加量がNo.A9に比べて多いものであり、No.A9に比べ、表面粗さRaが大きく、また、反射率が高かった。
【0108】
No.A5はメジアン径の異なる2種類の中空ガラスを併用したものであり、No.A4に比べ、反射率が高かった。ただし、表面粗さRaはやや小さくなった。
No.A6は中空ガラスと中空ではない球状シリカを併用したものであり、No.A3に比べ、表面粗さRaが大きかった。ただし、反射率はやや低下した。
No.A7はNo.A6の球状シリカを同じメジアン径の酸化チタンに変更したものであり、No.A6に比べ、反射率が高かった。No.A7は、反射率と表面粗さRaのバランスが最も良いものとなった。
No.A8はメジアン径の異なる2種類の中空ガラスと中空ではないアルミナを併用したものであり、No.A5に比べ、反射率が高かった。
【0109】
一方、No.B1~B3は、実施形態の構成を満たさないため、以下の結果となった。
No.B1は中空粒子を用いずに酸化チタンを用いたため、反射率は高いものの、表面粗さRaが小さかった。
No.B2は中空粒子を用いずに中空ではない球状シリカを用いたため、表面粗さRaは大きいものの、反射率が低かった。
No.B3は中空ガラスの添加量が少ないため、樹脂の粘度が低くなり、所望の形状の硬化物を形成できなかった。そのため、硬化した樹脂と基板との成す角度も非常に小さかった。
【産業上の利用可能性】
【0110】
本開示の実施形態に係る発光装置は、車両の前照灯や、プロジェクタ等、種々の光源に利用することができる。
【符号の説明】
【0111】
1,1A 発光素子
5 透光性部材
7 第3反射部材
10 第1基板(基板)
10a 第1基板(基板)の第1面
110 第1端子
11 第1外部接続端子
12 第2外部接続端子
13 素子載置領域
15 第1駆動端子
16 第2駆動端子
20 第2基板
120 第2端子
21 第1ワイヤ接続端子
22 第2ワイヤ接続端子
23 基板載置領域
130 ワイヤ
130a ワイヤの頂部
31 第1ワイヤ
32 第2ワイヤ
33 第3ワイヤ
34 素子用ワイヤ
40 被覆部材
40a 被覆部材の頂部
41a 第1反射部材の頂部
41,41A,41B,41C,41D 第1反射部材
42 第2反射部材
51 第1樹脂
52 第1中空粒子
52a メジアン径の大きい第1中空粒子
52b メジアン径の小さい第1中空粒子
53 ナノフィラー
54 酸化物粒子
55 球状粒子
60 封止部材
61 第2樹脂
62 第2中空粒子
100,100A 発光装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12A
図12B
図12C
図12D
図12E
図12F
図12G
図12H
図13A
図13B
図13C
図13D
図14
図15
図16