(57)【要約】【課題】発光素子の側面に、適量の未硬化樹脂を形成する方法を提供することができる。【解決手段】  発光素子を準備する工程と、発光素子の幅よりも広い幅の開口部と、底面と、壁部と、を備えた凹部を先端に有するスタンプピンを準備する工程と、壁部の内側面に透光性樹脂を付着させる工程と、発光素子の上面の上方にスタンプピンの凹部の開口部を配置し、かつ、発光素子の側面よりも外側に前記壁部の内側面を配置し、壁部の一部を発光素子の上面より下に位置するまで移動させて、壁部の内側面に付着した透光性樹脂を発光素子の側面に転写する工程と、備える発光装置の製造方法。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を準備する工程と、
前記発光素子の幅よりも広い幅の開口部と、底面と、壁部と、を備えた凹部を先端に有するスタンプピンを準備する工程と、
前記壁部の内側面に透光性樹脂を付着させる工程と、
前記発光素子の上面の上方に前記スタンプピンの前記凹部の開口部を配置し、かつ、前記発光素子の側面よりも外側に前記壁部の内側面を配置し、前記壁部の一部を前記発光素子の上面より下に位置するまで移動させて、前記壁部の内側面に付着した透光性樹脂を前記発光素子の側面に転写する工程と、
を備える発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記透光性樹脂は、前記凹部の前記底面に付着される請求項１記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記発光素子の上面の上に、透光性板状部材を配置させた後、前記透光性樹脂を被覆する遮光性部材を形成する工程を備える請求項１又は請求項２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、発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子（以下、発光素子）の上面に未硬化樹脂を供給し、その上に透光性板状部材を載置する工程を備えた発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１）。未硬化樹脂は、透光性板状部材の自重もしくは荷重をかけることで、発光素子の側面の一部を覆うように形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光素子の側面に、適切な量の未硬化樹脂を形成する方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の構成を含む。
発光素子を準備する工程と、発光素子の幅よりも広い幅の開口部と、底面と、壁部と、を備えた凹部を先端に有するスタンプピンを準備する工程と、壁部の内側面に透光性樹脂を付着させる工程と、発光素子の上面の上方にスタンプピンの凹部の開口部を配置し、かつ、発光素子の側面よりも外側に前記壁部の内側面を配置し、壁部の一部を発光素子の上面より下に位置するまで移動させて、壁部の内側面に付着した透光性樹脂を発光素子の側面に転写する工程と、備える発光装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
以上により、発光素子の側面に、適量の未硬化樹脂を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係る発光素子を示す概略上面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態に係る発光素子を示す概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、実施形態に係る発光素子を準備する工程を示す概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施形態に係るスタンプピンを示す概略側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すスタンプピンの先端部を示す概略斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示すスタンプピンを先端部側から見た概略図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｂの２Ｄ−２Ｄ線における概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、スタンプピンの変形例を示す概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、スタンプピンの変形例を示す概略斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【図６】図６は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施形態に係る発光装置の製造方法を示す概略図である。
【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、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための発光装置の製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではい。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。また、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いる。これらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、これらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、透光性樹脂は、硬化前及び硬化後のいずれについても同じ名称を用いる。
【０００９】
実施形態に係る発光装置の製造方法は、以下の工程を備える。
１）発光素子を準備する工程
２）スタンプピンを準備する工程
３）スタンプピンに透光性樹脂を付着させる工程
４）スタンプピンから発光素子に透光性樹脂を転写する工程
以下、各工程について詳説する。尚、１）及び２）の準備する工程は、この順に限らず、２）の工程後に１）の工程を行ってもよく、１）の工程と２）の工程とを並行して行ってもよい。
【００１０】
１）発光素子を準備する工程
発光素子１０の一例を図１Ａ、図１Ｂに示す。発光素子は、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができ、青色、緑色、赤色等の可視光、さらに紫外光を発光可能な発光素子を用いることができる。発光素子１０は、幅Ｗｃと長さＬｃとが同じである正方形である。発光素子１０は正方形に限らず、長方形でもよい。長方形の場合、長辺又は短辺のいずれかを幅Ｗｃ、又は長さＬｃとする。発光素子１０は、六角形、三角形等の多角形でもよい。六角形の場合の幅及び長さは、対向する２辺間の距離とすることができる。三角形の場合の幅及び長さは、いずれか１つの辺を幅、その１つの辺と対向する頂点までの距離を長さとすることができる。
【００１１】
発光素子１０は、発光層を含む積層構造体１１と、電極１２と、を備える。積層構造体１１は、電極１２が形成された下面（電極形成面）１０ｄと、それとは反対側の上面（光取り出し面）１０ａと、上面１０ａと下面１０ｄとの間の側面１０ｂと、を備える。積層構造体１１の上面１０ａは発光素子１０の上面でもある。積層構造体１１の側面１０ｂは発光素子１０の側面でもある。また、電極１２の下面は、発光素子１０の下面１０ｃである。発光素子１０の高さＨｃは、積層構造体１１の高さ及び電極１２の高さを合計した高さである。
【００１２】
積層構造体は、発光層を含む半導体層を含む。さらに、サファイア等の透光性基板を備えていてもよい。半導体積層体の一例としては、第１導電型半導体層（例えばｎ型半導体層）、発光層（活性層）および第２導電型半導体層（例えばｐ型半導体層）の半導体層を含むことができる。紫外光や、青色光から緑色光の可視光を発光可能な半導体層としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料を用いることができる。赤色を発光可能な半導体積層体としては、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いることができる。
【００１３】
発光素子は一対の電極を備えており、積層構造体の下面であって、同一面側（電極形成面）に配置されている。これらの一対の電極は、積層構造体と、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。例えば、電極の厚みは、十数μｍ〜３００μｍが好ましい。また、電極としては、電気良導体を用いることができ、例えばＣｕ等の金属が好適である。電極形状は、目的や用途等に応じて、種々の形状を選択することができる。発光素子の一対の電極は、それぞれ同じ形状でもよく、あるいは異なる形状でもよい。
【００１４】
発光素子を準備する工程は、上述のような発光素子を購入する、又は、構成部材の一部又は全部を形成する工程、加工する工程、分割する工程等を経て準備することができる。
【００１５】
また、準備された発光素子は、例えば、図１Ｃに示すように、粘着性を備えたシートＳ１上に載置しておくことが好ましい。その際、発光素子１０の電極１２をシートＳ１の上面に接するように載置することが好ましい。１枚のシートＳ１に複数の発光素子１０を配置することができる。このようなシートＳ１は、発光装置の製造工程内のみで用いられる部材であってもよい。つまり、最終的に得られる発光装置の構成部材ではない部材として用いることができる。また、シートＳ１は、最終的に得られる発光装置の構成部材となる部材であってもよい。例えば、ポリイミドなどの樹脂シートに配線を備えたフレキシブル基板などを用いてもよい。あるいは、セラミック基板、ガラスエポキシ基板などのリジッド基板を用いてもよい。このような、最終的に得られる発光装置の構成部材となる基板を用いる場合は、それらの基板と発光素子の電極とは、半田などの導電性接合部材で接続させておくことが好ましい。
【００１６】
２）スタンプピンを準備する工程
スタンプピン２０の一例を図２Ａ〜図２Ｄに示す。スタンプピン２０は、ダイボンダ（ダイボンド装置）において用いられる部品であり、上下方向、左右方向、前後方向などに可動するアームに取り付けられて用いられる。スタンプピン２０は、図２Ａに示すような外観を示す部材であり、本体部２１と、その先端側に備えられ外径が先細り形状となる先端部２２と、を有する長尺状の部材である。
【００１７】
スタンプピン２０は、本体部２１は円柱状であり、先端部２２は円錐台状部と四角柱状部とから構成される。本体部２１は角柱であってもよく、先端部２２は角錐台部と四角柱状部であってもよい。尚、先端部は錐台部を有さなくてもよい。
【００１８】
スタンプピン２０の先端部２２は、最先端となる端面に開口する開口部２３３と底面２３１と壁部２３２から構成される凹部２３を有している。凹部２３の底面２３１は正方形であり、壁部２３２は底面２３１を囲むように４つの辺に沿って枠状に形成されている。凹部の開口部２３３も正方形である。壁部２３２は、凹部２３の内側面を構成する内側面２３２ａと、内側面２３２ａの反対側の外側面２３２ｃを有する。さらに、内側面２３２ａと外側面２３２ｃとの間の下面２３２ｂと、を備える。また、図３Ａに示すように、対向する２つの辺にそれぞれ１つの壁部を備えた先端部２２Ａとしてもよい。あるいは、図３Ｂに示すように、４つの辺に、それぞれ離間する４つの壁部を備えた先端部２２Ｂとしてもよい。
【００１９】
スタンプピン２０の壁部２３２の高さＨｒは、積層構造体１１と同等以下の高さである。壁部２３２の内側面２３２ａは、発光素子１０の側面１０ｂと略平行な面、又は、発光素子の側面１０ｂに対して傾斜した面とすることができる。また、壁部２３２の外側面２３２ｃは内側面２３２ａと平行な面、又は、内側面２３２ａと傾斜した面とすることができる。壁部２３２の下面２３２ｂの幅（内側面の下端と外側面の下端との最短距離）は、例えば、発光素子の幅又は長さの１０％〜５０％程度の幅とすることができる。また、内側面２３２ａと外側面２３２ｃが、それぞれの下端で接してもよい。つまり、内側面２３２ａと外側面２３２ｃの間に下面を有していなくてもよい。
【００２０】
凹部の開口部２３３の幅Ｗｒは、発光素子の幅Ｗｃよりも広い。例えば、開口部２３３の幅Ｗｒは、発光素子の幅Ｗｃよりも６０〜１２０μｍ程度大きい幅とすることができる。例えば、発光素子の幅Ｗｃが約２００μｍの場合、凹部の開口部２３３の幅Ｗｒは約３００μｍとすることができる。また、開口部２３３の長さＬｒは、発光素子の長さＬｃよりも長い。例えば、開口部２３３の長さＬｒは、発光素子の長さＬｃよりも６０〜１２０μｍ程度大きい幅とすることができる。例えば、発光素子の長さＬｃが約１１００μｍの場合、開口部２３３長さＬｒは約１２００μｍとすることができる。
凹部の内側面２３２ａが、開口側に向けて広くなるように傾斜している場合は、その開口部の幅が発光素子の幅Ｗｃよりも広くなっていればよい。
【００２１】
発光素子が四角形以外の多角形の場合は、凹部の開口部の形状は、その発光素子の辺数に応じた形状とすることが好ましい。例えば、六角形の発光素子の場合は、凹部の開口部の形状も六角形とすることが好ましい。凹部の開口部が四角形以外の多角形の場合は、凹部の幅又は長さは、凹部の開口部の１つの辺の幅又は長さとして定義することもできる。
【００２２】
スタンプピン２０は、硬質な材料で構成される。例えば、セラミックス、超硬、硬質樹脂等が挙げられる。スタンプピンのサイズは、発光素子の大きさ等に応じて適宜変更することができる。
【００２３】
３）スタンプピンに透光性樹脂を付着させる工程
次に、図４Ａに示すように、スタンプピン２０に透光性樹脂を付着させる。ダイボンダに備えられた樹脂皿２００には、流動性のある未硬化の透光性樹脂４０ａが保持されている。スタンプピン２０を樹脂皿２００上に配置し、下降させる。スタンプピン２０の先端部２２の一部が透光性樹脂４０ａ内に浸かる位置まで下降させる。詳細には、先端部２２の凹部２３の底面２３１が浸かる位置まで下降させる。また、透光性樹脂４０ａを底面２３１が浸かる程度の厚みとし、樹脂皿２００に接触するまでスタンプピンを下降させてもよい。
【００２４】
次に、スタンプピン２０を上昇させる。スタンプピン２０の先端部２２には、図４Ｂに示すように、樹脂皿２００内の透光性樹脂４０ａの一部が付着している。詳細には、凹部２３の壁部２３２の内側面２３２ａに透光性樹脂４０ａが付着している。透光性樹脂４０ａは、壁部２３２の下面２３２ｂ及び外側面２３２ｃにも付着し、さらに、凹部２３の底面２３１にも付着している。
【００２５】
尚、透光性樹脂４０ａは、少なくとも壁部の内側面に付着していればよい。そのため、例えば、図７Ａに示すように、先端部２２ｃの凹部の底面が透光性樹脂４０ａと接しないように、スタンプピンを降下させてもよい。このような場合は、図７Ｂに示すように、スタンプピンの先端部２２ｃに付着する透光性樹脂４０ａの量を、少なくすることができる。
【００２６】
４）スタンプピンから発光素子に透光性樹脂を転写する工程
透光性樹脂４０ａを付着させたスタンプピン２０を、発光素子１０の上面の上方に配置させる。詳細には、凹部２３の中央と、発光素子１０の中央とが略一致するようにスタンプピン２０を配置する。さらに、発光素子１０の側面１０ｂの外側に壁部２３２が位置するように配置する。そして、図５Ａに示すように、壁部２３２の一部が発光素子１０の上面１０ａよりも下に位置するまでスタンプピン２０を移動させる。その後、スタンプピン２０を上昇させることで、図５Ｂに示すように、壁部２３２の内側面２３２ａに付着した透光性樹脂４０ａを発光素子１０の側面１０ｂに転写することができる。さらに、発光素子１０の上面にも透光性樹脂４０ａは転写される。尚、図７Ｂに示すように、透光性樹脂４０ａが、スタンプピンの凹部の底面に付着していない場合は、発光素子１０の側面のみに透光性樹脂４０ａが転写される。
【００２７】
以上のようにして、発光素子の上面及び側面に透光性樹脂４０を形成した後、以下の工程を経て発光装置１００を得ることができる。図６に発光装置を得る工程の一例を示す。
【００２８】
図６（ａ）は、上面及び側面に透光性樹脂４０が形成された発光素子１０が、シートＳ１に配置された状態を示す図である。ここでは、発光素子１０を２つ並べて配置した状態を示す。発光素子１０は、３以上の複数個を配置することができる。また、発光素子１０は、等間隔で配置させることが好ましい。
【００２９】
図６（ｂ）は、透光性樹脂４０上に、透光性板状部材５０を載置した状態を示す図である。透光性板状部材５０は、発光素子１０の上面１０ａ上に載置される部材であり、発光素子１０からの光は透光性板状部材を透過して外部に放出される。透光性樹脂４０は、発光素子１０と透光性板状部材との接着剤として機能することができる。透光性樹脂を発光素子の上面に形成することで透光性板状部材と発光素子との接着強度を向上させることができる。
【００３０】
図７Ｂに示すように透光性樹脂をスタンプピンの先端部の凹部の底面に付着させない場合は、透光性樹脂は発光素子の上面には転写されない。そのため、透光性板状部材は発光素子の上面の上に、透光性樹脂を介することなく配置される。透光性樹脂の量は、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
【００３１】
尚、透光性板状部材５０は、便宜上「板状」としているが、シート状、フィルム状、ブロック状など、種々の形状を含む部材を指すものであり、透光性樹脂を接着剤として発光素子の上面に貼り付けられる部材を指す。換言すると、透光性板状部材５０は、個体として搬送可能な状態で成形された部材である。
【００３２】
透光性樹脂４０は、透光性板状部材５０を載置する前の段階では未硬化である。そのため、透光性板状部材５０を載置する際に、透光性樹脂４０を押圧して変形させることができる。これにより図６（ｂ）に示すように、透光性樹脂４０の外側面が傾斜した面となる。
【００３３】
透光性板状部材としては、透光性樹脂、ガラス等が使用できる。特に、透光性樹脂が好ましく、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
【００３４】
透光性板状部材は、上記の透光性材料に加え、波長変換部材として蛍光体を含んでもよい。蛍光体は、発光素子からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）；ユウロピウムおよび／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系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）；硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。
また、透光性板状部材には、粘度を調整する等の目的で、各種のフィラー等を含有させてもよい。
【００３５】
透光性板状部材は、例えば、厚みが５０μｍ〜５００μｍとすることができる。また、上面視における大きさは、発光素子の上面の面積と略等しい大きさ、又は、それに近似した大きさとすることができる。
【００３６】
次に、遮光性部材６０を形成する。図６（ｃ）は、発光素子の周囲に遮光性部材６０を形成した状態を示す図である。遮光性部材６０は、隣接する発光素子の間を充填するように形成される。発光素子の下にも遮光性部材６０を形成することが好ましい。また、透光性板状部材５０の上面を覆わないように遮光性部材６０を形成することが好ましい。さらに、遮光性部材６０は、発光素子の側面に形成されている透光性樹脂４０の全てを被覆するように形成することが好ましい。
【００３７】
遮光性部材６０は、光反射性の樹脂部材とすることが好ましい。光反射性とは、発光素子からの光に対する反射率が７０％以上であること意味する。例えば、遮光性部材６０として、白色樹脂などが好ましい。遮光性部材に達した光が反射されて、発光装置の発光面に向かうことにより、発光装置の光取出し効率を高めることができる。
【００３８】
遮光性部材６０は、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂部材が好ましい。そして、これらの透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものが使用できる。光反射性物質としては、例えば、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、ムライトなどが好適である。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などが利用できるが、特に、繊維状のものは遮光性部材の熱膨張率を低下させる効果も期待できるので好ましい。
【００３９】
遮光性部材６０を硬化後、発光素子間の遮光性部材６０を切断することで、図６（ｄ）に示すよな、個片化された発光装置１００を得ることができる。尚、切断する際にシートＳ１の一部又は全部を切断してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る発光装置の製造方法は、発光素子上に未硬化の樹脂を形成する工程を備える発光装置の製造方法において適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…発光素子
１１…積層構造体
１２…電極
１０ａ…発光素子の上面（光取り出し面）
１０ｂ…発光素子の側面
１０ｃ…発光素子の下面（電極の下面）
１０ｄ…積層構造体の下面（電極形成面）
Ｗｃ…発光素子の幅
Ｌｃ…発光素子の長さ
Ｈｃ…発光素子の高さ
２０…スタンプピン
２１…本体部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ…先端部
２３…凹部
２３１…凹部の底面
２３２…凹部の壁部
２３３…凹部の開口部
２３２ａ…壁部の内側面
２３２ｂ…壁部の下面
２３２ｃ…壁部の外側面
Ｗｐ…端面の幅
Ｌｐ…端面の長さ
Ｗｒ…凹部の開口部の幅
Ｌｒ…凹部の開口部の長さ
Ｈｒ…凹部の壁部の高さ
１００…発光装置
４０、４０ａ…透光性樹脂
５０…透光性板状部材
６０…遮光性部材
２００…樹脂皿
Ｓ１…シート
【図１Ａ】
2018073975.tif 000003
【図１Ｂ】
2018073975.tif 000004
【図１Ｃ】
2018073975.tif 000005
【図２Ａ】
2018073975.tif 000006
【図２Ｂ】
2018073975.tif 000007
【図２Ｃ】
2018073975.tif 000008
【図２Ｄ】
2018073975.tif 000009
【図３Ａ】
2018073975.tif 000010
【図３Ｂ】
2018073975.tif 000011
【図４Ａ】
2018073975.tif 000012
【図４Ｂ】
2018073975.tif 000013
【図５Ａ】
2018073975.tif 000014
【図５Ｂ】
2018073975.tif 000015
【図６】
2018073975.tif 000016
【図７Ａ】
2018073975.tif 000017
【図７Ｂ】
2018073975.tif 000018