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(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】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】発光装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/58 20100101AFI20241107BHJP
   H01L 33/62 20100101ALI20241107BHJP
   H01L 33/54 20100101ALI20241107BHJP
   H01L 33/50 20100101ALI20241107BHJP
【FI】
H01L33/58
H01L33/62
H01L33/54
H01L33/50
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2022057277
(22)【出願日】2022-03-30
(65)【公開番号】P2023148970
(43)【公開日】2023-10-13
【審査請求日】2023-04-11
(73)【特許権者】
【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】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】▲蔭▼山 弘明
【審査官】百瀬 正之
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第10134709(US,B1)
【文献】特開平11-163412(JP,A)
【文献】国際公開第2021/249497(WO,A1)
【文献】特開2020-013948(JP,A)
【文献】特開2011-040495(JP,A)
【文献】特開2019-016763(JP,A)
【文献】特開2004-266235(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】
上面を有する基材と、前記上面に配置され、互いに離間して配置された複数の凸部を有する金属層とを含む基板を準備し、
前記金属層上であって、隣接する前記凸部の間において、発光素子の周辺に前記凸部が断続的に配置されるように、複数の発光素子を載置し、
前記複数の発光素子の上面のそれぞれに透光性部材を配置し、
一方又は複数方向から、前記発光素子の側面及び前記凸部の側面を被覆するように、樹脂を含む被覆部材を流動させて配置することを含む発光装置の製造方法。
【請求項2】
前記基板の準備を、
上面に平坦な金属層が配置された基材を準備した後、
前記金属層上に、前記凸部を電解めっきにより形成することを含む請求項1に記載の発光装置の製造方法。
【請求項3】
前記金属層の凸部は、その頂部を、前記発光素子の上面よりも高い位置に配置する請求項1に記載の発光装置の製造方法。
【請求項4】
前記被覆部材を、前記透光性部材の側面を被覆するように配置する請求項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項5】
前記凸部の頂部を、前記透光性部材の上面よりも高い位置に配置する請求項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項6】
前記透光性部材は、蛍光体を含有し、前記発光素子の上面に配置される第1透光層と、前記第1透光層上に配置される第2透光層とを含み、
前記凸部の頂部を、前記第1透光層の上面よりも高い位置に配置する請求項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項7】
前記第2透光層は、ガラス材料を含む請求項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項8】
前記凸部は、前記発光素子間における幅が50μm以下である請求項1に記載の発光装置の製造方法。
【請求項9】
前記被覆部材の上面は、前記透光性部材の上面と面一である請求項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項10】
前記発光装置の上面において、前記凸部は前記被覆部材から露出する請求項1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、複数の発光素子を備えた発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体発光素子は、車載ヘッドライトなどの光源として利用されている。
このような用途に用いられる発光装置として、複数の発光素子を備え、それぞれの発光素子を個別に点灯させることで所望の配光性を得る発光装置が提案されている(例えば、特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2011-040495号公報
【文献】特開2020-013948号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
隣接する発光部の一方が点灯し、他方が消灯する際の発光部と非発光部の輝度の差が明確な発光装置を提供することを目的とする。
【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、
上面を有する基材と前記上面に配置された金属層とを有する基板及び
前記金属層上に配置された複数の発光素子を備え、
前記金属層は、隣接する前記発光素子間において、頂部が前記発光素子の上面よりも高い位置に配置される凸部を有する。
また、本願の発光装置の製造方法は、
上面を有する基体と、前記上面に配置された金属層とを含み、互いに離隔して配置された複数の凸部を有する基板を準備し、
前記金属層上であって、隣接する前記凸部の間に発光素子を載置することを含む。
【発明の効果】
【0006】
本開示の実施形態によれば、発光部と非発光部の輝度の差が明確な発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1A】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略斜視図である。
図1B図1AのIB-IB線概略断面図である。
図2A】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2B】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2C】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2D】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2E】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2F】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2G】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2H】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2I】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図2J】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面である。
図3A】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略上面図である。
図3B】実施形態に係る発光装置の基板の一例を示す概略上面図である。
図4A】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略上面図である。
図4B】実施形態に係る発光装置の基板の一例を示す概略上面図である。
図5A】実施形態に係る発光装置の一例を示す概略上面図である。
図5B】実施形態に係る発光装置の基板の一例を示す概略上面図である。
図6A】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図6B】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図6C】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図7A】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図7B】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図7C】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図7D】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
図7E】実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す概略断面工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術的思想を具現化するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさ、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。以下の説明において、同一の名称、符号については同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。一実施例及び一実施形態において説明された内容は、他の実施例及び他の実施形態等に利用可能である。
本件明細書において、「上」、「下」という用語は、発光装置の発光を取り出す側とその逆側を指す用語としても用いる。例えば「上面」とは発光装置の光を取り出す側にある面を指し、「下面」とはその反対側の面を指す。本明細書において平面視とは、発光装置の発光を取り出す側から見た平面視を指す。本明細書において「被覆」「覆う」等の用語は直接接する場合に限定するものではなく、特に断らない限り、間接的に(例えば他の部材を介して)被覆する場合も含む。
【0009】
〔発光装置〕
図1A及び1Bに示すように、本実施形態の発光装置10は、基板13及び複数の発光素子14を備える。基板13は、上面を有する基材11と基材11の上面に配置された金属層12とを有し、複数の発光素子14は、金属層12上に配置されている。金属層12は、隣接する発光素子14間において、頂部が発光素子14の上面より高い位置に配置された凸部12Aを有する。以下、発光装置10の各部について詳述する。
【0010】
(基板13)
基板13は、発光素子14を支持するための部材である。基板13は、上面11aを有する基材11と、上面11aに配置された金属層12とを有する。
【0011】
(基材11)
基材11は、発光素子等の電子部品を支持するための基板を構成する基材として、当該分野で公知の材料を用いることができる。例えば、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、シリコンなどの半導体部材、銅などの導電性部材等が挙げられる。なかでも、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを好適に用いることができる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ムライトなどが挙げられる。また、これらのセラミックスに、例えば、BTレジン、ガラスエポキシ、エポキシ樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。また、基材として半導体部材、金属部材等を用いる場合は、金属層12は、絶縁層を介して基材11の上面11aに配置することができる。
基材11は、上面11a及び上面11aと反対側の下面とを有しており、上面及び下面はいずれも略平坦であることが好ましく、互いに略平行であることがより好ましい。基材11は例えば平板状である。
【0012】
(金属層12)
金属層12は、基材11の上面11aに配置される。金属層12は、凸部12Aと凸部12Aの周辺の平坦部12Bとを有する。
金属層12としては、例えば、金、アルミニウム、銀、銅、タングステン、チタン、プラチナ、ニッケル、パラジウム、鉄、錫等の金属又はそれらの少なくとも一種を含む合金等の単層又は積層層が挙げられる。また、金属層12は、部分的に異なる材料で構成されていてもよい。例えば、金属層12において、凸部12Aと平坦部12Bとは同じ金属材料によって構成されていてもよいし、異なる金属材料によって構成されていてもよい。なかでも、凸部12Aは、金、銀、アルミニウム等の反射性の高い金属で構成されている、又は少なくとも最表面にこれらの反射性の高い金属膜を備えることが好ましい。凸部12Aが、このように、発光素子14から出射される光を遮光(好ましくは反射)することができる金属材料から構成されることにより、隣接する発光素子間での光の伝搬を抑制することができる。具体的には、隣接する2つの発光素子の一方が点灯、他方が消灯の状態となる場合において、消灯された発光素子への、点灯された発光素子から出射される光が消灯された発光素子に吸収及び/又は反射されることを抑えることができる。これにより、消灯する発光素子が微小に発光しているように見える疑似点灯の発生を抑制することができる。
【0013】
金属層12は基板13の配線として、基板13上に配置される発光素子14や保護素子等の電子部品等に対する電力供給を行うことができる。このため、金属層12は、複数の発光素子14を個別に駆動し得る回路パターンを有する。このような個別点滅制御が可能な回路パターンは当該分野で公知であり、通常使用される回路パターンを利用することができる。例えば、図3B及び4Bに示した金属層12、12Sは、平面視において、4つの発光素子を一方向に配列して個別に駆動できる回路パターンを含んでおり、図5Bに示した金属層12Tは、発光素子を4×4で行列方向に配列して、かつ、個別に駆動することができる回路パターンを含んでいる。
金属層12は、凸部12A以外の上面の全てが平坦部12Bであることが好ましい。平坦部12Bとは、金属層12の上面が平坦な領域を意味する。具体的には、上面に、意図して凹凸を設ける加工を施していないことを意味し、例えば、平坦部の上面においては±数nm程度以下の表面粗さが許容される。金属層12における平坦部12Bの厚み(つまり、基材11の上面から平坦部12Bの上面までの最短距離)は、当該分野で基板の配線として通常使用される厚みであればよく、例えば、1μm以上10μm以下が挙げられる。
【0014】
凸部12Aは、隣接する発光素子間に配置され、発光素子間の光の伝播を抑制する機能を有する。そのため、凸部12Aは、その最上部(以下、「頂部12C」ということがある)が、図1Bに示すように、平坦部12Bに載置される発光素子14の上面14aよりも上方(つまり基材11の上面からの高さがより高い位置)に配置されることが好ましい。例えば、図1Bにおける平坦部12Bの上面からの凸部12Aの高さHは、10μm以上が挙げられ、40μm以上が好ましい。また、図1Bにおける平坦部12Bの上面からの凸部12Aの高さHは、350μm以下が挙げられ、75μm以下が好ましい。
【0015】
発光装置10は、図2A~2Jに示すように、発光素子14の上面に透光性部材16等の光学部材を備えていてもよい。発光装置10において、発光素子14上に透光性部材16が配置されている場合、凸部12Aの頂部12Cは、透光性部材16の上面より低い位置に配置されていてもよく(例えば図2H、2J)、透光性部材16の上面と同等の位置に配置されていてもよく(例えば図2A~2C、2E、2I)、透光性部材16の上面よりも高い位置に配置されていてもよい(例えば図2D、2F、2G)。なかでも透光性部材16の上面と同等の位置、又は、透光性部材16の上面よりも高い位置に頂部12Cが配置されることが好ましい。これにより、透光性部材16を介して、横方向に光が漏れ伝わることを抑制することができる。この場合、例えば、図2Dにおける金属層12の上面からの凸部12Aの高さH1は、20μm以上が挙げられ、50μm以上が好ましい。また、図2Dにおける金属層12の上面からの凸部12Aの高さH1は、400μm以下が挙げられ、100μm以下が好ましい。凸部12Aは、図2A~2Hに示すように、発光素子が載置される金属層12上に配置されていてもよい。また、図2I、2Jに示すように、発光素子が載置される金属層12と離隔して、基材11上に配置されていてもよい。この場合、基板13は、凸部12Aと基材11との間上に、平坦部12Bと同等の厚みを有する第2金属層12Dを有していてもよい。金属層12が第2金属層12Dを含む場合、凸部12Aの高さ(つまり図2IにおけるH2)は、上述した高さH、H1に、第2金属層12Dの厚みに相当する厚みを加算した厚みとなる。
【0016】
凸部12Aは、その幅(例えば図2AにおけるW)が、隣接する発光素子14が離隔する距離(例えば図2AにおけるW1)よりも小さい。具体的には、凸部12Aの幅Wは50μm以下であることが好ましい。ここでの幅Wは、図2Aに示すように、隣接する発光素子の側面同士が対向する方向における金属層12の長さを意味する。凸部12Aは、高さ方向において、幅Wが一定であってもよく、図2B、2E~2Gに示すように、上方に向かって幅が狭くなっていてもよいし、図2Cに示すように上方に向かって幅が広がっていてもよい。凸部12Aは、平面視において、その幅が部分的に異なっていてもよく、その幅が、一定であってもよい。また、凸部12Aは、平面視において、曲線状に配置されていてもよく、直線状に配置されていてもよい。また、凸部12Aは、その高さが部分的に異なっていてもよく、一定であってもよい。なかでも、凸部12Aは、平面視において、幅が一定の凸部12Aが発光素子間において直線状に配置されていることが好ましい。さらに、発光素子間において、凸部12Aの高さは一定であることが好ましい。これにより、隣接する発光素子間での光漏れを抑制し、発光部と非発光部の輝度の差が明確な発光装置を得ることができる。
【0017】
凸部12Aは、基材11上であって、平面視において発光素子14が配置される領域の間に配置される。この場合、凸部12Aは、隣接する発光素子間の全て又は一部に配置することができる。例えば、複数の発光素子が一列に整列している場合、隣接する全ての発光素子間に配置されていてもよいし、隣接する一部の発光素子間にのみ配置されていてもよい。複数の発光素子が二列に整列している場合、列方向に隣接する全ての発光素子間に亘って1つの凸部12Aが配置されていてもよいし、列方向に隣接する一部の発光素子間にのみ凸部12Aが配置されていてもよい。複数の発光素子が行列状に配置される場合、凸部12Aは、行方向及び/又は列方向に隣接する任意の発光素子間のみに配置されていてもよく、全ての発光素子間に配置されていてもよい。凸部12Aは、発光素子の配列、目的、用途に応じて適宜その配置を変更させることができる。なかでも、凸部12Aは、発光素子間の全てに配置されていることが好ましく、さらに、図1A等に示すように、行状又は列状に配置される外側の発光素子のさらに外側にも配置されていることがより好ましい。
凸部12Aは、平面視において、隣接する発光素子の互いに対向する辺の一部にのみ配置されていてもよいが、隣接する発光素子の互いに対向する辺と同じ長さ又は互いに対向する辺の長さ以上の長さで配置されていることが好ましい。例えば、図3A及び図4Aに示すように、複数の発光素子14が一方向に一列に配列されている場合には、凸部12Aは、隣接する発光素子14間から平面視で一方向に直交する方向に延長して、隣接する発光素子14の互いに対向する辺の長さ以上の長さで配置されていてもよい。同様に、複数の発光素子14が一方向に一列に配列されている場合、一方向に直交する方向に複数の凸部12Aが一列に配置されていてもよい。また、図5Aに示すように、複数の発光素子14が行列状に配列されている場合、凸部12Aは、隣接する全ての発光素子14間に配置されることが好ましい。この場合、隣接する全ての発光素子14間において、隣接する発光素子14の互いに対向する辺に沿って互いに対向する辺と同じ長さ以上の長さで配置されることが好ましい。また、行方向及び/又は列方向に隣接する発光素子間にそれぞれ配置される凸部12Aは、平面視においてそれぞれが同じ長さで配置されていてもよく、一部が異なる長さで配置されていてもよい。例えば、図5Aに示すように、一方向に隣接する発光素子間から、一方向に直交する方向(ここでは基板13の端部13E方向)に向かって延長して配置されていてもよい。このような配置によって、一方の発光素子から出射された光が、隣接する発光素子に干渉することを抑えることができる。ここでの延長部分は、発光素子の一辺の1/30~1/10が挙げられ、1/30~1/20が挙げられる。このような凸部12Aの配置により、発光素子間の光の伝播を抑制することができ、隣接する発光素子の一方点灯、他方が消灯している際の輝度差を明確にすることができる。なお、凸部12Aは、図3A及び4Aに示すように、一方向に配列される複数の発光素子の外側(つまり一方向に配列する発光素子のうちの一番端)に位置する発光素子14Mの外側(つまり発光素子14が隣接しない側M)に配置されていてもよい。これによって、外側に位置する発光素子14Mの配光を、内側に位置する発光素子14と同等とすることができる。
【0018】
また、図5A及び5Bに示すように、発光素子14が行列状に配列されている場合には、凸部12Aは、平面視において、行方向及び/又は列方向に断続的に配置されていることが好ましい。言い換えると、凸部12Aは、2×2以上の行列状に配列される発光素子間にそれぞれ配置される凸部12Aは、行方向及び/又は列方向に亘って連なる1つの凸部12Aとして配置されていてもよいが、互いに離隔する複数の凸部12Aとして配置されることが好ましい。例えば、図5に示すように、発光装置が2×2の行列状に配置された4つの発光素子を含む場合、4つの発光素子間に配置される4つの凸部12Aは、図5Aに示すように、平面視における4つの発光素子の中央部分Kで連続しないように配置されていることが好ましい。さらに、4つの発光素子の中央部分Kで、行方向及び列方向に、同じ間隔を有して配置されていることがより好ましい。このように、発光素子の周囲に断続的に、つまり所定の間隔を有して複数の凸部12Aが配置されている場合には、一方向又は複数方向から、後述する被覆部材が発光素子間を流動しやすくなるため、被覆部材を、容易に、発光素子の側面を被覆するように配置することができる。
【0019】
(発光素子14)
基板13の金属層12上には、複数の発光素子14が配置されている。発光素子14は、半導体レーザ、発光ダイオード等、公知の発光素子を利用することができる。例えば、発光素子14は、発光ダイオードである。
発光素子14は、その組成、発光色又は波長、大きさ、個数等、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、青色~緑色の波長の光を発する発光素子としては、ZnSe、窒化物系半導体(InAlGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPなどの半導体層を含むものを用いることができる。また、赤色の波長の光を発する発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどの半導体層を含むものが挙げられる。
発光素子は14、例えば、透光性の支持基板(例えば、サファイア基板)と、支持基板上の、半導体層とを含む。基板は半導体層との界面に凹凸を有していてもよい。これにより半導体層から出射された光が支持基板に当たるときの臨界角を意図的に変えることができ、支持基板の外部に光を容易に取り出すことができる。発光素子14は、支持基板を備えない構造であってもよい。支持基板を備えない発光素子は、成長用の支持基板上に半導体層を成長させた後に、研磨、LLO(Laser Lift Off)等で成長用基板を除去する等により得ることができる。
【0020】
発光素子14は、同一面側に正負の電極を有するものを用いることが好ましい。これにより、発光素子を基板上に容易にフリップチップ実装することができる。この場合、正負の電極が形成された面と反対側の面が主たる光取り出し面となる。発光素子の基板への実装は、半田等の導電性ペーストやバンプ等の公知の接合部材を用いて行うことができる。また、発光素子14の正負の電極と、基材上の配線パターン(ここでは金属層)とが直接接合されていてもよい。
あるいは、正負の電極が形成された面と反対側の面を基板13との実装面として、正負の電極が形成された面を主たる光取り出し面としてもよい。
発光素子14は、異なる面に正負の電極を有するものであってもよい。例えば、正負の電極が反対の面に各々設けられている電極構造の発光素子の場合、下面電極が金属層に接合され、上面電極が導電性ワイヤ等で別の金属層に接続される。
【0021】
発光素子14は、1つの発光装置において複数含まれている。複数の発光素子14は、基板13上に整列して配置されている。発光素子14の配置は、例えば、図1A等に示したように、一方向に一列に配置されてもよいが、図5Aに示したように、行列状に配置されていてもよい。発光素子の数は、得ようとする発光装置の特性、サイズ等に応じて適宜設定することができる。
複数の発光素子は、基板上において互いに近接して配置されていることが好ましい。車載用途として求められる輝度分布等を考慮すると、発光素子間距離は、発光素子自体のサイズ(例えば一辺の長さ)よりも短いものが好ましく、例えば、発光素子の一辺の長さサイズの30%程度以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましい。具体的には、30μm以上300μm以下が挙げられ、30μm以上80μm以下が好ましい。このように発光素子同士が近接して配置されることにより、小型の発光装置とすることができる。さらにこのように近接して配置される発光素子間に凸部12Cが配置されることにより、発光部と非発光部との輝度差が明確となり、小さい発光面積で高解像度の発光装置とすることができる。
【0022】
(被覆部材15)
発光装置15は、図1A及び図1Bに示すように、さらに、発光素子の側面及び凸部の側面を被覆する被覆部材15を備えることが好ましい。
被覆部材15は、発光素子の対向する側面及び凸部の側面を連続して被覆していることが好ましい。これにより、発光素子14及び凸部を外部環境による劣化や機械的な接触による損傷から保護することができる。
【0023】
被覆部材15は、遮光性を有することが好ましく、具体的には光反射性及び/又は光吸収性を有する部材である。なかでも、発光素子から出射される光を反射することができる材料を含むことが好ましい。例えば、発光素子から出射された光に対して60%以上の反射率を有することが好ましく、70%以上、80%以上又は90%以上の反射率を有することがより好ましい。これによって、発光素子と被覆部材との界面で、発光素子の側面から横方向に向かって出射される光を発光素子内に反射させて上面から取り出すことができる。これにより、発光素子から出射された光の、隣接する発光素子への光伝搬が抑制される。
被覆部材15は、母材の樹脂と、樹脂中に含まれる光反射性物質の粒子とを含む。樹脂としては、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、アクリル樹脂、フッ素樹脂の1種以上を含む樹脂が挙げられる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。光反射性物質の平均粒子径は、例えば0.05μm以上30μm以下が挙げられる。被覆部材15は、顔料、カーボンブラック等の光吸収材、蛍光体等の波長変換部材をさらに含んでいてもよい。被覆部材に15において、光反射性物質の粒子は、部分的に又は全体として偏在して配置されていてもよいが、分散して配置されていることが好ましい。被覆部材における光反射性物質の含有量は、得ようとする発光装置の特性等によって適宜調整することができる。例えば、光反射性物質の含有量を30wt%以上とすることが好ましい。
被覆部材15は、放熱性に優れる材料を用いてもよい。例えば、被覆部材15の熱伝導率は0.2W/m・K以上が好ましく、1W/m・K以上がより好ましい。被覆部材15の熱伝導率を高く設定することにより発光装置10の放熱性を向上させることができる。
【0024】
被覆部材15は、発光素子14の上面14a(つまり、発光素子の主たる光取り出し面)と面一又は略面一とすることができる。略面一とは、被覆部材の厚みの±10%程度、好ましくは±5%程度以下の高低差が許容されることを意味する。光取り出し面とは、後述するように、発光素子の上面に、この上面を被覆する透光性部材をさらに備える場合には、透光性部材の上面を意味する。従って、発光素子の上面に透光性部材が配置されている場合には、被覆部材の上面が透光性部材の上面と面一又は略面一であることが好ましい。
また、発光装置の上面において、凸部は被覆部材から露出していることが好ましい。この場合、凸部の頂部は被覆部材の上面と同じ高さでもよく、被覆部材の上面より低く又は高くてもよい。なかでも、被覆部材の上面と同じ高さ以上の高さであることが好ましい。
【0025】
発光装置10は、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。この際、保護素子が被覆部材に埋設して配置されることが好ましい。これにより、発光素子からの光が保護素子に吸収されたり、保護素子に遮光されたりすることによる光取り出しの低下を抑制することができる。
【0026】
(透光性部材16)
発光装置は、さらに、複数の発光素子の上面にそれぞれ配置される透光性部材16を備えることが好ましい。透光性部材16は、発光素子から出射される光を透過させ、その光を外部に放出することが可能な部材である。ここでの透光性とは、発光素子から出射された光を50%以上透過させることを意味し、さらに60%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上又は90%以上透過させることがより好ましい。
透光性部材16は、平面視において、発光素子の上面よりも小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。透光性部材16は、発光素子の上面から出射される光のより多くが入射されるように、発光素子の上面の全部を被覆することが好ましい。従って、発光素子上に配置される透光性部材は、平面視において、発光素子と同等の大きさ以上であることが好ましい。これにより、より高輝度な発光装置とすることができる。
発光素子よりも大きい透光性部材で複数の発光素子を個々に被覆する場合、透光性部材間距離は、透光性部材自体のサイズ(例えば一辺の長さ)よりも短いものが好ましく、例えば、透光性部材の上面の一辺の長さの20%以下であることがより好ましい。このように透光性部材同士を近接して配置させることにより、小さい発光面積で高解像度の発光装置とすることができる。
透光性部材としては、例えば、透光性樹脂、ガラス、セラミックス等を用いることできる。透光性樹脂としては、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、アクリル樹脂、フッ素樹脂の1種以上を含む樹脂を用いることができる。
また、透光性部材16は、入射された光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含むことができる。蛍光体を含有する透光性部材としては、例えば、蛍光体の焼結体や、透光性樹脂、ガラス、セラミックス等に蛍光体粉末を含有させたもの等が挙げられる。また、透光性樹脂、ガラス、セラミックス等の成形体である透光層の表面に蛍光体を含有する樹脂層等の蛍光体含有層を配置させたものでもよい。
例えば、図2Gに示すように、透光性部材16は、蛍光体を含有し、発光素子14の上面に配置される第1透光層16aと、第1透光層16a上に配置される第2透光層16bとを含むものが挙げられる。この場合、凸部12Aの頂部12Cは、少なくとも第1透光層16aの上面よりも高い位置に配置されることが好ましく、第2透光層16bの上面と同等又は第2透光層16bの上面よりも高い位置に配置されることがより好ましい。
透光性部材16が第1透光層16aと第2透光層16bの積層構造を有する場合、蛍光体は、第1透光層16a及び第2透光層16bの双方に含有されていてもよく、いずれか一方のみに含有されていてもよい。なかでも、蛍光体は、第1透光層16aにのみ含有されていることが好ましい。この場合、第2透光層16bは、上述した材料のいずれによって形成されていてもよいが、ガラス材料を含むことが好ましく、ガラスによって形成されていることがより好ましい。
【0027】
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)、CCA系蛍光体(例えば、Ca10(POCl:Eu)、SAE系蛍光体(例えば、SrAl1425:Eu)、クロロシリケート系蛍光体(例えば、CaMgSi16Cl:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)若しくはαサイアロン系蛍光体(例えば、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu)等の酸窒化物系蛍光体、SLA系蛍光体(例えば、SrLiAl:Eu)、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN:Eu)、SCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN:Eu)若しくはBSESN系蛍光体((Ba,Sr)Si)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、KSi0.99Al0.015.99: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。透光性部材は、単一種の蛍光体を含んでいてもよいし、複数の種類の蛍光体を含んでいてもよい。蛍光体を透光性部材に含有させる場合、透光性部材における蛍光体の濃度は、例えば5~50%程度とすることが好ましい。
透光性部材は、発光素子の上面(光取り出し面)を被覆するように接合されている。透光性部材と発光素子との接合は、例えば、圧着、焼結、表面活性化接合等の直接接合であってもよく、樹脂等の公知の接着材による接合であってもよい。
【0028】
複数の発光素子を個々に被覆する透光性部材は、その側面が、被覆部材に被覆されていることが好ましく、なかでも透光性部材の側面の全てが、被覆部材に被覆されていることがより好ましい。
また、複数の発光素子を個々に被覆する透光性部材の側面が、被覆部材に被覆され、隣接する透光性部材間に凸部が配置される場合には、凸部と透光性部材との間にも、被覆部材が配置されていることがより好ましい。
透光性部材の側面が被覆部材で被覆されている場合、透光性部材の上面は、被覆部材の上面と面一又は略面一であることが好ましい。これにより、透光性部材の側面から発する光同士の干渉を抑制することができる。
透光性部材の厚み(つまり透光性部材の下面から上面までの距離)は、例えば、50μm以上300μm以下とすることができる。なかでも、透光性部材は、その下面から上面までの高さが、発光素子の下面から上面までの高さよりも低いことが好ましい。
透光性部材は、例えば、全体として略直方体形状である。なお、所望の配光を得るために、上面を凹凸形状、曲面、凸レンズ状等の種々の形状とすることができる。
【0029】
(埋設部材)
発光装置は、基板と発光素子との間に埋設部材が配置されていてもよい。埋設部材は、例えばアンダーフィルである。基板と発光素子との間にアンダーフィルを配置することにより、発光素子と基板の熱膨張率の差による応力を吸収したり、放熱性を高めたりすることができる。
埋設部材としては、被覆部材で例示した透光性樹脂、光反射性物質等と同様のものを利用することができる。埋設部材を構成する材料は単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これにより、光の反射率及び/又は樹脂の線膨張係数を調整することが可能となる。
【0030】
〔発光装置の製造方法〕
本実施形態の発光装置の製造方法は、
図6Aに示すように、上面11aを有する基材11と、上面11aに配置された金属層12と、互いに離隔して配置された複数の凸部12Aを有する基板13を準備し、
図6Bに示すように、金属層12上であって、隣接する凸部12Aの間に発光素子14を載置することを含む。
【0031】
(基板の準備)
上述した基板の準備としては、上面に平坦な金属層が配置された基材を準備した後、金属層上に、凸部をめっきにより形成することが挙げられる。
【0032】
(基材の準備)
まず、図7Aに示すように、基材11の上面11a上に、所望の形状の第1レジスト層51を配置する。第1レジスト層51は、金属層12(具体的には金属層12の平坦部12B)を形成する領域に開口51aを有する。そして、図7Bに示すように、第1レジスト層51上及び第1レジスト層51から露出する基材11上(つまり開口51a)に、例えば、蒸着、スパッタ、めっき等によって金属層12を形成する。
【0033】
(凸部の形成)
次に、図7Cに示すように、第1レジスト層51上及び開口51aから露出する基材11の上面に形成された金属層12上に、所望の形状の第2レジスト層52を配置する。第2レジスト層52は、金属層12上の凸部を配置する領域に開口52aを有する。そして、第1レジスト層51上及び開口51aから露出する基材11の上面に形成された金属層12をシード層として、めっき法によって、図7Dに示すように、開口52aの底に露出する金属層12上に凸部12Aを形成する。その後、第1レジスト層及び第2レジスト層52を除去することにより、図7Eに示すように、凸部12Aを有する金属層12を備える基板13を得ることができる。
【0034】
上述した工程において、各レジスト層の高さ(つまり、基板の上面を被覆するレジスト層の厚み)は、得ようとする凸部の高さに相当する高さ以上の高さとすることが好ましい。また、レジスト層の開口部を画定する側面をレジスト層の上面から下面に向かって広がるように傾斜させることで、図2B、2E~2Gに示すように、上方に向かって幅が狭くなるように傾斜する側面を有する凸部12Aとすることができる。また、めっき法としては、無電解めっきを用いてもよいが、より短時間でめっきを成長させることができる電解めっきを用いることが好ましい。めっき液としては、銅(Cu)、金(Au)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)の1種以上を含む液を用いることができる。
上述した工程においては、上述した方法等の他、当該分野で公知の方法を利用することができる。
【0035】
(発光素子の配置)
図7E等に示すように、凸部12Aを含む金属層12を有する基板13を準備した後、図6Bに示すように、金属層12上であって、凸部12A間に発光素子14をそれぞれ配置する。発光素子14は、凸部12Aと離隔して、平坦な金属層12上に配置される。
発光素子14の金属層12上への配置は、例えば、接合部材によって接合することができる。接合部材としては、半田等の導電性ペーストやバンプ等の公知の接合部材が挙げられる。また、発光素子14の正負の電極と、金属層12とは接合部材を介さずに直接接合されていてもよい。
【0036】
(透光性部材の配置)
発光装置が、透光性部材16を備える場合、発光素子14は、予めその上面に透光性部材16が配置された発光素子14を基板上に配置してもよいし、基板13上に発光素子14を配置した後、発光素子14の上面に透光性部材16を配置してもよい。
また、発光素子14を基板13上に接合した後、基板と発光素子との間に埋設部材を配置してもよい。
【0037】
本実施形態の発光装置の製造方法は、図6Cに示すように、さらに、基板13上に載置された発光素子14の側面及び凸部12Aの側面を被覆する被覆部材15を配置する工程を含んでいてもよい。
被覆部材15は、例えば、射出成形、ポッティング、樹脂印刷、トランスファー成形、圧縮成形等の公知の方法を利用して形成することができる。この場合、被覆部材15は、発光素子又は透光性部材16の光取り出し面及び凸部12Aの頂部12Cを埋設するように形成し、その後、エッチング、研磨等により、光取り出し面及び頂部12Cを露出させてもよい。
【0038】
このような方法を利用することにより、凸部を所望の位置に、適当な幅及び高さで、容易に形成することができる。これにより、隣接する発光素子の一方が点灯、他方が消灯の状態となる場合において、消灯された発光素子への、点灯された発光素子からの出射される光が消灯された発光素子に吸収及び/又は反射されて、消灯している発光素子が微小に発光しているように見える疑似点灯の発生を抑制することができる。このようにして、発光部と非発光部の輝度の差が急峻な発光装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
【符号の説明】
【0040】
10、10S、10T 発光装置
11、11T 基材
11a 上面
12、12S、12T 金属層
12A 凸部
12C 頂部
12B 平坦部
12D 第2金属層
13、13S、13T 基板
13E 端部
14、14M 発光素子
14a 上面
15 被覆部材
16 透光性部材
16a 第1透光層
16b 第2透光層
51 第1レジスト層
51a 開口
52 第2レジスト層
52a 開口
図1A
図1B
図2A
図2B
図2C
図2D
図2E
図2F
図2G
図2H
図2I
図2J
図3A
図3B
図4A
図4B
図5A
図5B
図6A
図6B
図6C
図7A
図7B
図7C
図7D
図7E