(57)【要約】【課題】複数の発光素子と、複数の発光素子の上面を覆う連続した蛍光体層を有する発光装置であって、色むらの少ない発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様として、基板１０上に搭載された、フェイスダウン型の２つの発光素子１１、１２を用意する工程と、発光素子１１と発光素子１２の間の領域に、発光素子１１、１２の上面よりも高い位置まで樹脂１３を埋め込む工程と、樹脂１３が硬化した後、樹脂１３の上面に研磨処理を施し、その高さを発光素子１１、１２と揃え、かつ上面を平滑化する工程と、研磨処理の後、発光素子１１、１２及び樹脂１３の上面を覆う連続した蛍光体層１４を形成する工程と、を含む、発光装置１の製造方法を提供する。【選択図】図３
2017076673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に搭載された、フェイスダウン型の２つの発光素子を用意する工程と、
前記２つの発光素子の間の領域に、前記２つの発光素子の上面よりも高い位置まで樹脂を埋め込む工程と、
前記樹脂が硬化した後、前記樹脂の上面に研磨処理を施し、その高さを前記２つの発光素子と揃え、かつ前記上面を平滑化する工程と、
前記研磨処理の後、前記２つの発光素子及び前記樹脂の上面を覆う連続した蛍光体層を形成する工程と、
を含む、発光装置の製造方法。
【請求項２】
蛍光体粒子が分散した樹脂を前記２つの発光素子及び前記樹脂の上面に塗布し、硬化させることにより、前記蛍光体層を形成する、
請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
板状の蛍光体含有部材又は蛍光体を前記２つの発光素子及び前記樹脂の上に載せることにより、前記蛍光体層を形成する、
請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂が、透明又は白色の樹脂である、
請求項１〜３のいずれか１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】
本発明は、発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置として、発光素子を直接封止する蛍光体を含有しない第１の封止材と、さらにその第１の封止材を覆う蛍光体を含有する第２の封止材を有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、蛍光体の単結晶や焼結体、蛍光体と無機物（結合材）との焼結体等からなる板状の光透過部材がフリップチップ実装されたＬＥＤチップの上に設置され、光反射性材料を含む樹脂からなる封止樹脂でＬＥＤチップ及び光透過部材の周囲が被覆された発光素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来、変換材料の薄い層が製造プロセス中にチップに取り付けられた白色ＬＥＤチップが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６２２８６号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／０６９６７１号
【特許文献３】特開２００９−６０１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一つは、複数の発光素子と、複数の発光素子の上面を覆う連続した蛍光体層を有する発光装置であって、色むらの少ない発光装置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】
【０００７】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［４］の発光装置の製造方法を提供する。
【０００８】
［１］基板上に搭載された、フェイスダウン型の２つの発光素子を用意する工程と、前記２つの発光素子の間の領域に、前記２つの発光素子の上面よりも高い位置まで樹脂を埋め込む工程と、前記樹脂が硬化した後、前記樹脂の上面に研磨処理を施し、その高さを前記２つの発光素子と揃え、かつ前記上面を平滑化する工程と、前記研磨処理の後、前記２つの発光素子及び前記樹脂の上面を覆う連続した蛍光体層を形成する工程と、を含む、発光装置の製造方法。  
【０００９】
［２］蛍光体粒子が分散した樹脂を前記２つの発光素子及び前記樹脂の上面に塗布し、硬化させることにより、前記蛍光体層を形成する、上記［１］に記載の発光装置の製造方法。
【００１０】
［３］板状の蛍光体含有部材又は蛍光体を前記２つの発光素子及び前記樹脂の上に載せることにより、前記蛍光体層を形成する、上記［１］に記載の発光装置の製造方法。  
【００１１】
［４］前記樹脂が、透明又は白色の樹脂である、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の発光素子と、複数の発光素子の上面を覆う連続した蛍光体層を有する発光装置であって、色むらの少ない発光装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ比較例としての発光装置の垂直断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
【図４】図４は、樹脂の形成方法の変形例を示す垂直断面図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施の形態に係る発光装置の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。
【００１５】
発光装置１は、基板１０と、基板１０上に搭載されたフェイスダウン型の発光素子１１及び発光素子１２と、発光素子１１と発光素子１２との間の領域に埋め込まれた樹脂１３と、発光素子１１、１２、及び樹脂１３の上面を覆う連続した蛍光体層１４と、を有する。
【００１６】
基板１０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１０は、発光素子１１ａ及び発光素子１１ｂへの電源供給経路となる配線１５を表面に有する。
【００１７】
発光素子１１、１２は、それぞれチップ基板１１ａ、１２ａと、発光層を含む結晶層１１ｂ、１２ｂを有する発光素子であり、例えば、ＬＥＤチップ又はレーザーダイオードチップである。また、発光素子１１、１２は、結晶層１１ｂ、１２ｂが下側を向いたフェイスダウン型の発光素子である。図１に示される例では、発光素子１１、１２はフリップチップ型の発光素子である。
【００１８】
発光素子１１の電極１１ｃ、１１ｄは、一方がｎ側電極で、他方がｐ側電極である。同様に、発光素子１２の電極１２ｃ、１２ｄは、一方がｎ側電極で、他方がｐ側電極である。電極１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄは、半田ボール等の導電性部材１６を介して配線１５に接続される。
【００１９】
樹脂１３は、透明又は白色のシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂である。樹脂１３が白色である場合、白色顔料を含有する熱硬化性樹脂を用いる。樹脂１３の上面は研磨処理により平滑化されており、発光素子１１、１２の上面（チップ基板１１ａ、１２ａの上面）と同じ高さに位置する。
【００２０】
例えば、樹脂１３が透明の場合は、発光素子１１、１２から発せられる光をほとんど妨げないため、高い発光効率が得られる。また、樹脂１３が白色の場合は、発光素子１１、１２から側方に発せられる光を反射するため、発光装置１の指向性を高めることができる。
【００２１】
蛍光体層１４は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂と、その透明樹脂中に分散した蛍光体粒子１７からなる。蛍光体粒子１７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、発光素子１１、１２の発光色が青色であり、蛍光体粒子１７の蛍光色が黄色である場合は、発光装置１の発光色は白色になる。
【００２２】
蛍光体層１４は、少なくとも発光素子１１、１２、及び樹脂１３の上面を覆う。また、図１に示されるように、発光素子１１の側面のうちの発光素子１２と対向していない側面、及び発光素子１２の側面のうちの発光素子１１と対向していない側面も覆うことが好ましい。
【００２３】
樹脂１３の上面が平滑化され、発光素子１１、１２の上面と同じ高さを有するため、蛍光体層１４の平坦性及び厚さの均一性が高い。このため、発光素子１１、１２から発せられた光の蛍光体層１４中の光路差を小さくし、発光装置１の色むらを小さくすることができる。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ比較例としての発光装置５、及び発光装置６の垂直断面図である。
【００２５】
発光装置５は、発光装置１の樹脂１３の代わりに、上面が平坦でなく、凸状に湾曲した樹脂５１を有する。このため、図２（ａ）に示されるように、樹脂５１上の蛍光体層１４も凸状に湾曲しており、この湾曲部分内の発光素子１１、１２から発せられた光の光路（矢印で例示する）は平坦である場合と比較して長くなる。このため、発光装置５の色むらは、発光装置１の色むらよりも大きくなる。
【００２６】
また、発光装置６は、発光装置１の樹脂１３の代わりに、上面が平坦でなく、凹状に湾曲した樹脂６１を有する。このため、図２（ｂ）に示されるように、樹脂６１上の蛍光体層１４も凹状に湾曲しており、この湾曲部分内の発光素子１１、１２から発せられた光の光路（矢印で例示する）は平坦である場合と比較して短くなる。このため、発光装置６の色むらは、発光装置１の色むらよりも大きくなる。
【００２７】
（発光装置の製造方法）
以下に、発光装置１の製造方法の一例について具体的に説明する。
【００２８】
図３（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光装置１の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
【００２９】
まず、図３（ａ）に示されるように、基板１０上に搭載された、フェイスダウン型の発光素子１１、１２を用意する。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示されるように、発光素子１１と発光素子１２の間の領域に、発光素子１１及び発光素子１２の上面（チップ基板１１ａ、１２ａの上面）よりも高い位置まで樹脂１３をディスペンサーを用いた滴下等によって埋め込む。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示されるように、樹脂１３の上面にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の研磨処理を施し、その高さを発光素子１１及び発光素子１２の上面と揃え、かつ上面を平滑化する。このとき、発光素子１１及び発光素子１２はフェイスダウン型の発光素子であり、チップ基板１１ａ、１２ａの上面がストッパーとして機能するため、樹脂１３の研磨処理において発光素子１１及び発光素子１２がダメージを受けることはない。
【００３２】
ここで、研磨処理は、熱処理等によって樹脂１３が硬化した後に行うことが求められる。硬化前に研磨処理を施すと、研磨処理後に樹脂１３が収縮してその上面の高さが発光素子１１及び発光素子１２の上面よりも低くなるおそれがあるためである。
【００３３】
次に、図３（ｄ）に示されるように、ディスペンサーを用いた滴下、スクリーン印刷による印刷等により、発光素子１１、１２、及び樹脂１３の上面を覆うように蛍光体粒子１７を含む樹脂を塗布し、硬化させる。これにより、発光素子１１、１２、及び樹脂１３の上面を覆う連続した蛍光体層１４を形成する。
【００３４】
図４は、樹脂１３の形成方法の変形例を示す垂直断面図である。図３（ｂ）に示されるように発光素子１１と発光素子１２の間の領域中にのみ樹脂１３を形成するのではなく、図４に示されるように発光素子１１と発光素子１２の間の領域を埋め、さらに発光素子１１と発光素子１２の上面を覆うように樹脂１３を形成してもよい。その後、樹脂１３の上面に研磨処理を施し、さらに発光素子１１と発光素子１２の周囲の樹脂１３を除去することにより、図３（ｃ）に示される形態の樹脂１３を得ることができる。なお、周囲の樹脂１３は除去しなくてもよい。樹脂１３が白色樹脂である場合は、周囲の樹脂１３を残すことにより指向性を向上させることができる（後述する第２の実施の形態の樹脂２１と同様の形態になる）。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、蛍光体層の形態において第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００３６】
（発光装置の構成）
図５は、第２の実施の形態に係る発光装置２の垂直断面図である。
【００３７】
発光装置２は、基板１０と、基板１０上に搭載されたフェイスダウン型の発光素子１１及び発光素子１２と、発光素子１１と発光素子１２との間の領域に埋め込まれた樹脂２１と、発光素子１１、１２、及び樹脂２１の上面を覆う連続した蛍光体層２２と、を有する。
【００３８】
樹脂２１は、透明又は白色のシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂である。樹脂２１が白色である場合、白色顔料を含有する熱硬化性樹脂を用いる。樹脂２１の上面は研磨処理により平滑化されており、発光素子１１、１２の上面（チップ基板１１ａ、１２ａの上面）と同じ高さに位置する。
【００３９】
蛍光体層２２は、板状の蛍光体含有部材又は蛍光体、例えば、蛍光体粒子が分散した板状の樹脂等の透明部材、板状の蛍光体の焼結体、板状の単結晶蛍光体からなる。蛍光体層２２に含まれる、又は蛍光体層２２を構成する蛍光体の蛍光色は特に限定されない。
【００４０】
蛍光体層２２は板状の部材であるため、樹脂２１が形成されていなくても、その形状に変化は生じない。しかしながら、空気中にはハロゲン、硫黄等の電極等を腐食させる元素が含まれているため、発光素子１１と発光素子１２の間の領域が中空であることは好ましくない。そこで、樹脂２１を発光素子１１と発光素子１２の間の領域に形成することにより、発光素子１１、１２を保護することができる。
【００４１】
また、発光素子１１と発光素子１２の間の領域が中空である場合、発光素子１１、１２の屈折率（例えば２．４）と空気の屈折率（１．０）が大きく、発光素子１１、１２と、この中空領域との界面で反射が起こりやすい。そこで、空気よりも屈折率が発光素子１１、１２に近い透明な樹脂２１を発光素子１１と発光素子１２の間の領域に形成することにより、発光素子１１、１２から側方に発せられた光を取り出しやすくすることができる。
【００４２】
また、樹脂２１が白色の場合は、発光素子１１、１２から側方に発せられる光を反射するため、発光装置１の指向性を高めることができる。
【００４３】
樹脂２１は、上記の効果（保護、反射低減、指向性向上）をより高めるため、図５に示されるように、発光素子１１と発光素子１２との間の領域だけでなく、発光素子１１と発光素子１２の全ての側面を覆う様に、発光素子１１と発光素子１２の周囲にも形成されることが好ましい。
【００４４】
また、樹脂２１の上面が平滑化され、発光素子１１、１２の上面と同じ高さを有するため、樹脂２１の凹凸に起因する蛍光体層２２の傾きが抑えられている。このため、発光素子１１、１２から発せられた光の蛍光体層２２中の光路差を小さくし、発光装置２の色むらを小さくすることができる。
【００４５】
例えば、樹脂２１の上面が発光素子１１、１２の上面よりも高い位置にある場合、蛍光体層２２に傾きが生じ、光路差が大きくなるため、色むらが大きくなる。一方、樹脂２１の上面が発光素子１１、１２の上面よりも低い位置にある場合は、上記の樹脂２１による効果（保護、反射低減、指向性向上）が低下する。
【００４６】
（発光装置の製造方法）
以下に、発光装置２の製造方法の一例について具体的に説明する。
【００４７】
図６（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る発光装置２の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示されるように、基板１０上に搭載された、フェイスダウン型の発光素子１１、１２を用意する。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示されるように、発光素子１１と発光素子１２の間の領域を埋め、さらに発光素子１１と発光素子１２の上面を覆うように樹脂２１を形成する。このとき、図６（ｂ）に示されるように、樹脂２１が発光素子１１と発光素子１２の周囲も覆うことが好ましい。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示されるように、熱処理等によって樹脂２１が硬化した後に、樹脂２１の上面にＣＭＰ等の研磨処理を施し、その高さを発光素子１１及び発光素子１２の上面と揃え、かつ上面を平滑化する。このとき、発光素子１１及び発光素子１２はフェイスダウン型の発光素子であり、チップ基板１１ａ、１２ａの上面がストッパーとして機能するため、樹脂２１の研磨処理において発光素子１１及び発光素子１２がダメージを受けることはない。
【００５１】
次に、図６（ｄ）に示されるように、蛍光体層２２を発光素子１１及び発光素子１２の上に載せる。蛍光体層２２と発光素子１１及び発光素子１２の上面（チップ基板１１ａ、１２ａの上面）とは、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等によって接着されることが好ましい。
【００５２】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、樹脂の形態において第２の実施の形態と異なる。なお、第２の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００５３】
（発光装置の構成）
図７は、第３の実施の形態に係る発光装置３の垂直断面図である。
【００５４】
発光装置３は、基板１０と、基板１０上に搭載されたフェイスダウン型の発光素子１１及び発光素子１２と、発光素子１１と発光素子１２との間の領域に埋め込まれた樹脂３１と、発光素子１１、１２、及び樹脂３１の上面を覆う連続した蛍光体層２２と、発光素子１１の側面のうちの発光素子１２に対向していない側面及び発光素子１２の側面のうちの発光素子１１に対向していない側面を覆う樹脂３２と、を有する。
【００５５】
樹脂３１は、透明なシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂である。また、樹脂３２は、白色のシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂である。発光装置３においては、白色の樹脂３２により指向性を向上させ、また、透明な樹脂３１により光の吸収を抑えて光取出効率を向上させることができる。
【００５６】
また、樹脂３１及び樹脂３２の上面は研磨処理により平滑化されており、発光素子１１、１２の上面（チップ基板１１ａ、１２ａの上面）と同じ高さに位置する。
【００５７】
蛍光体層２２は、板状の蛍光体含有部材又は蛍光体、例えば、蛍光体粒子が分散した板状の樹脂等の透明部材、板状の蛍光体の焼結体、板状の単結晶蛍光体からなる。蛍光体層２２に含まれる、又は蛍光体層２２を構成する蛍光体の蛍光色は特に限定されない。
【００５８】
樹脂３１及び樹脂３２の上面が平滑化され、発光素子１１、１２の上面と同じ高さを有するため、蛍光体層２２の傾きに起因する色むらや、樹脂３１及び樹脂３２による効果（保護、反射低減、指向性向上）の低下が抑えられている。
【００５９】
（発光装置の製造方法）
以下に、発光装置３の製造方法の一例について具体的に説明する。
【００６０】
図８（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施の形態に係る発光装置３の製造工程の一例を示す垂直断面図である。
【００６１】
まず、図８（ａ）に示されるように、第１の実施の形態の図３（ａ）〜（ｂ）に示される工程と同様の工程を経て、発光素子１１と発光素子１２の間の領域に、発光素子１１及び発光素子１２の上面（チップ基板１１ａ、１２ａの上面）よりも高い位置まで樹脂３１を埋め込む。
【００６２】
次に、図８（ｂ）に示されるように、発光素子１１、１２、及び樹脂３１の上面、並びに発光素子１１の側面のうちの発光素子１２に対向していない側面及び発光素子１２の側面のうちの発光素子１１に対向していない側面を覆うように樹脂３２を塗布し、硬化させる。
【００６３】
次に、図８（ｃ）に示されるように、樹脂３２及び樹脂３１の上面にＣＭＰ等の研磨処理を施し、それらの高さを発光素子１１及び発光素子１２の上面と揃え、かつ上面を平滑化する。
【００６４】
次に、図８（ｄ）に示されるように、蛍光体層２２を発光素子１１及び発光素子１２の上に載せる。
【００６５】
（実施の形態の効果）
上記第１〜第３の実施の形態によれば、蛍光体層内の光路差を小さくし、発光装置の色むらを低減することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
例えば、上記第１〜第３の実施の形態においては、２つの発光素子が発光装置に含まれているが、３つ以上の発光素子が含まれていてもよい。この場合、発光素子の間の領域は複数存在し、それらの領域の各々に上面が平滑化された樹脂が形成される。
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
１、２、３                 発光装置
１０                       基板
１１、１２                 発光素子
１３、２１、３１、３２     樹脂
１４、２２                 蛍光体層
【図１】
2017076673.tif 000003
【図２】
2017076673.tif 000004
【図３】
2017076673.tif 000005
【図４】
2017076673.tif 000006
【図５】
2017076673.tif 000007
【図６】
2017076673.tif 000008
【図７】
2017076673.tif 000009
【図８】
2017076673.tif 000010