JP6500255B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。
従来の発光装置の製造方法として、基板上に搭載された複数の発光素子の各々を島状の蛍光体を含む透光性樹脂で封止する工程と、島状の透光性樹脂の間に光反射性樹脂を充填する工程と、ダイシングブレードを用いて発光素子、蛍光体を含む透光性樹脂、光反射性樹脂を含む発光装置に個片化する工程とを含む方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の発光装置の製造方法として、透光性板材の上にリング状のリフレクタと、リフレクタに囲まれた蛍光体を含む波長変換材料が形成された部材を形成する工程と、その部材をリフレクタと波長変換材料が下を向くようにして発光素子が搭載された基板に被せ、発光素子の周囲と上方にリフレクタと波長変換材料をそれぞれ設置する工程とを含む方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３６８２８１号公報 特開２０１３−６５８１２号公報
本発明の目的の一つは、発光素子が波長変換層に覆われ、かつリフレクタに囲まれた発光装置を簡易に製造することのできる発光装置の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［３］の発光装置の製造方法を提供する。
［１］格子状の反射材含有部と、前記反射材含有部の格子状の開口部を覆うとともに周りが前記反射材含有部によって囲まれた膜状の蛍光体含有部と、を備え、側面が枠で包囲されて保持された樹脂シートを準備する工程と、複数の発光素子の底面が基板の上面に配置されるように前記複数の発光素子を前記基板上に搭載する工程と、前記複数の発光素子の各々の周囲を前記複数の発光素子の上面の高さより大なる高さで前記反射材含有部が囲み、かつ前記複数の発光素子の各々の上方を前記反射材含有部の高さ以下の高さで前記蛍光体含有部が覆うように、前記樹脂シートの前記側面を前記枠が包囲して保持した状態で前記複数の発光素子が搭載された基板上に前記樹脂シートを被せる工程と、前記樹脂シートを前記基板に被せた後、前記樹脂シートの側面を前記枠が包囲して保持した状態で前記樹脂シートを加熱により軟化させ、前記複数の発光素子の上面に前記蛍光体含有部を、前記複数の発光素子の側面に前記反射材含有部を密着させる工程と、軟化した前記樹脂シートを硬化させた後、前記基板と前記樹脂シートを切断して、前記基板上の発光素子と、前記発光素子を囲む前記反射材含有部からなる環状のリフレクタと、前記発光素子の上面を覆う前記蛍光体含有部からなる波長変換層とを有する発光装置に個片化する工程と、を含む発光装置の製造方法。
［２］脱泡処理を施しながら、前記樹脂シートを軟化させる、上記［１］に記載の発光装置。
［３］前記脱泡処理が真空脱泡である、上記［２］に記載の発光装置の製造方法。
本発明によれば、発光素子が波長変換層に覆われ、かつリフレクタに囲まれた発光装置を簡易に製造することのできる発光装置の製造方法を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る樹脂シートの斜視図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１の切断線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂに沿って切断された樹脂シートの垂直断面図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す垂直断面図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ基板と樹脂シートを切断する前と後の状態を示す上面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の変形例を示す垂直断面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の変形例を示す垂直断面図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の変形例を示す垂直断面図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の変形例を示す垂直断面図である。
〔実施の形態〕
（樹脂シートの構成）
図１は、実施の形態に係る樹脂シート１０の斜視図である。また、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１の切断線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂに沿って切断された樹脂シート１０の垂直断面図である。
樹脂シート１０は、格子状の反射材含有部１１と、反射材含有部１１の格子の開口部を覆う膜状の蛍光体含有部１２と、を有する。樹脂シート１０は、その周囲を枠１３により保持されている。樹脂シート１０においては、蛍光体含有部１２が反射材含有部１１の格子の孔の内側に形成されている。なお、枠１３は、樹脂シート１０の形状を維持するための部材であるが、枠１３を用いなくても樹脂シート１０の形状の変化が小さい場合は不要である。
反射材含有部１１と蛍光体含有部１２の母材は、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、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂である。反射材含有部１１は、二酸化チタン等の白色染料を熱可塑性樹脂中に含み、蛍光体含有部１２は、蛍光体粒子を熱可塑性樹脂中に含む。
蛍光体含有部１２に含まれる蛍光体粒子の蛍光色は特に限定されず、例えば、黄色系の蛍光体粒子としては、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）系蛍光体や、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体の粒子が用いられる。例えば、後述する発光素子２１の発光色が青色であり、蛍光体の蛍光色が黄色である場合は、後述する発光装置３０の発光色は白色になる。
（発光装置の実装方法）
図３（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す垂直断面図である。
まず、図３（ａ）に示されるように、複数の発光素子２１が搭載された基板２０に対して、蛍光体含有部１２が発光素子２１の真上に位置するように樹脂シート１０の位置を合わせる。
基板２０は、例えば、Ａｌ２Ｏ３基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板、表面が絶縁膜で覆われたＡｌ基板やＣｕ基板等の金属基板、又はガラスエポキシ基板である。また、基板２０は、発光素子１１への電源供給経路となる配線（図示しない）を有する。
発光素子２１は、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）チップやＬＤ（Laser Diode）チップ等の発光素子である。発光素子２１は、フェイスアップ型の素子であってもよいし、フェイスダウン型の素子であってもよい。
次に、図３（ｂ）に示されるように、複数の発光素子２１の各々の周囲を反射材含有部１１が囲み、かつ上方を蛍光体含有部１２が覆うように、基板２０上に樹脂シート１０を被せる。この段階での樹脂シート１０は、半硬化状態である。
次に、図３（ｃ）に示されるように、樹脂シート１０を加熱により軟化させ、複数の発光素子２１の各々の上面に蛍光体含有部１２を、側面に反射材含有部１１を密着させる。
このとき、脱泡処理を施しながら樹脂シート１０を軟化させることにより、蛍光体含有部１２及び反射材含有部１１と発光素子２１との間の空気を効率的に抜き、蛍光体含有部１２及び反射材含有部１１をより確実に発光素子２１に密着させることができる。脱泡処理としては、真空脱泡や、振動を加える方法を用いることができる。
次に、図３（ｄ）に示されるように、基板２０と樹脂シート１０をダイシング等により切断して、発光装置３０に個片化する。各々の発光装置３０は、基板２０上の発光素子２１と、発光素子２１を囲む反射材含有部１１からなる環状のリフレクタ３１と、発光素子２１の上面を覆う蛍光体含有部１２からなる波長変換層３２とを有する。
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ基板２０と樹脂シート１０を切断する前と後の状態を示す上面図である。図４（ａ）の点線は切断位置を示す。
図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の変形例を示す垂直断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、樹脂シートの構成が上述の樹脂シート１０と異なる場合の例である。図５（ａ）〜（ｃ）に示される工程は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程に対応している。
図５（ａ）に示されるように、樹脂シート１０ａは、格子状の反射材含有部１１の上面が１枚の蛍光体含有部１２で覆われた構成を有する。樹脂シート１０ａにおいても、上述の樹脂シート１０と同様に、蛍光体含有部１２が反射材含有部１１の格子の開口部を覆っている。
図５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程と同様に発光装置への個片化までの工程を行うと、図５（ｃ）に示されるような発光装置３０ａが得られる。発光装置３０ａにおいては、発光素子２１及び発光素子２１を囲む環状のリフレクタ３１の上面が波長変換層３２に覆われている。
図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の他の変形例を示す垂直断面図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、樹脂シートの構成が上述の樹脂シート１０と異なる場合の例である。図６（ａ）〜（ｃ）に示される工程は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程に対応している。
図６（ａ）に示されるように、樹脂シート１０ｂにおいては、蛍光体含有部１２が蛍光体含有部１２の格子の孔の内側に形成され、格子の開口部を覆っている。そして、その蛍光体含有部１２の上面を樹脂膜１４が覆っている。
樹脂膜１４の母材は、反射材含有部１１と蛍光体含有部１２と同様の熱硬化性樹脂であり、樹脂膜１４は、添加材を含まない透明な樹脂か、光散乱材を含む樹脂である。
図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程と同様に発光装置への個片化までの工程を行うと、図６（ｃ）に示されるような発光装置３０ｂが得られる。発光装置３０ｂにおいては、波長変換層３２の上面が樹脂膜１４に覆われている。樹脂膜１４は波長変換層３２の保護膜として機能し、光散乱材含む場合は、面内の発光強度むらを低減することができる。
図７（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の他の変形例を示す垂直断面図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、樹脂シートの構成が上述の樹脂シート１０と異なる場合の例である。図７（ａ）〜（ｃ）に示される工程は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程に対応している。
図７（ａ）に示されるように、樹脂シート１０ｃにおいては、１枚の蛍光体含有部１２が格子状の反射材含有部１１の上面を覆い、格子の開口部を覆っている。そして、その蛍光体含有部１２の上面を１枚の樹脂膜１４が覆っている。
図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程と同様に発光装置への個片化までの工程を行うと、図７（ｃ）に示されるような発光装置３０ｃが得られる。発光装置３０ｃにおいては、発光素子２１及び発光素子２１を囲む環状のリフレクタ３１の上面が波長変換層３２に覆われており、波長変換層３２の上面が樹脂膜１４に覆われている。樹脂膜１４は波長変換層３２の保護膜として機能し、光散乱材含む場合は、面内の発光強度むらを低減することができる。
図８（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造工程の他の変形例を示す垂直断面図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、発光素子のサイズに対する蛍光体含有部１２のサイズが比較的大きい場合の例である。図８（ａ）〜（ｃ）に示される工程は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される工程に対応している。
図８（ａ）に示されるように、樹脂シート１０ｄにおいては、発光素子２１に対する蛍光体含有部１２のサイズが大きい。
このような場合、図８（ｂ）に示されるように、樹脂シート１０を加熱により軟化させると、発光素子２１の上面と側面に蛍光体含有部１２が密着する。
そして、発光装置への個片化までの工程を行うと、図８（ｃ）に示されるような発光装置３０ｄが得られる。発光装置３０ｄにおいては、上面と側面が波長変換層３２に覆われた発光素子２１が、環状のリフレクタ３１に囲まれている。
（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、発光素子が波長変換層に覆われ、かつリフレクタに囲まれた発光装置を簡易に製造することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
例えば、反射材含有部１１の格子の孔の形状は四角形に限られず、例えば、円形であってもよい。
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 樹脂シート
１１ 反射材含有部
１２ 蛍光体含有部
２０ 基板
２１ 発光素子
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 発光装置
３１ リフレクタ
３２ 波長変換層

Claims (3)

  1. 格子状の反射材含有部と、前記反射材含有部の格子状の開口部を覆うとともに周りが前記反射材含有部によって囲まれた膜状の蛍光体含有部と、を備え、側面が枠で包囲されて保持された樹脂シートを準備する工程と、
    複数の発光素子の底面が基板の上面に配置されるように前記複数の発光素子を前記基板上に搭載する工程と、
    前記複数の発光素子の各々の周囲を前記複数の発光素子の上面の高さより大なる高さで前記反射材含有部が囲み、かつ前記複数の発光素子の各々の上方を前記反射材含有部の高さ以下の高さで前記蛍光体含有部が覆うように、前記樹脂シートの前記側面を前記枠が包囲して保持した状態で前記複数の発光素子が搭載された基板上に前記樹脂シートを被せる工程と、
    前記樹脂シートを前記基板に被せた後、前記樹脂シートの側面を前記枠が包囲して保持した状態で前記樹脂シートを加熱により軟化させ、前記複数の発光素子の上面に前記蛍光体含有部を、前記複数の発光素子の側面に前記反射材含有部を密着させる工程と、
    軟化した前記樹脂シートを硬化させた後、前記基板と前記樹脂シートを切断して、前記基板上の発光素子と、前記発光素子を囲む前記反射材含有部からなる環状のリフレクタと、前記発光素子の上面を覆う前記蛍光体含有部からなる波長変換層とを有する発光装置に個片化する工程と、
    を含む発光装置の製造方法。
  2. 脱泡処理をしながら、前記樹脂シートを軟化させる、
    請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記脱泡処理が真空脱泡である、
    請求項２に記載の発光装置の製造方法。
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