(57)【要約】【課題】封止部の光取り出し効率を向上させることの可能な発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】配線基板１０上の発光素子３０を取り囲むように、流出防止部２０を配線基板１０上に環状に形成する（ステップＳ１）。続いて、流出防止部２０が変形し始める温度以上で流出防止部２０を加熱する（ステップＳ２）。次に、配線基板１０のうち流出防止部２０で囲まれた部分の表面上に、吐出器２４０から液状またはゲル状の封止材料４０Ｄを滴下して発光素子３０を覆う（ステップＳ３）。次に、封止材料４０Ｄの粘性が低下し始める温度以上、封止材料４０Ｄの硬化反応が始まる温度および流出防止部２０が変形し始める温度よりも低い温度で、封止材料４０Ｄを加熱する（ステップＳ４）。続いて、更に封止材料４０Ｄに熱エネルギーを加えて硬化させることにより、ドーム状の封止部４０を形成する（ステップＳ５）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に、発光素子と、撥水性材料を含む流出防止部と、エネルギー硬化性の封止材料を含む封止部とを備えた発光装置の製造方法であって、
前記配線基板上に前記発光素子を配置する素子配置工程と、
前記発光素子を取り囲むように前記流出防止部を前記配線基板上に環状に形成すると共に、前記配線基板上の流出防止部を加熱する流出防止部形成工程と、
前記発光素子を覆うように前記封止材料を前記配線基板上に配置する封止材料配置工程と、
前記配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる硬化工程と
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記封止材料配置工程において、前記封止材料の硬化反応が始まらない程度のエネルギーを前記封止材料または前記配線基板に加えた状態で、前記封止材料を前記配線基板上に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記封止材料は熱硬化性の材料を含み、
前記封止材料配置工程において、前記封止材料の温度が前記封止材料の硬化反応が始まる温度よりも低くなるように前記封止材料または前記配線基板を加熱した状態で、前記封止材料を前記配線基板上に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記硬化工程において、前記配線基板のうち前記封止材料の配置された側の面が鉛直下向きとなるように前記配線基板を配置した状態で、前記配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
配線基板上に、発光素子と、エネルギー硬化性の封止材料を含む封止部とを備えた発光装置の製造方法であって、
前記配線基板上に前記発光素子を配置する素子配置工程と、
前記封止材料の硬化反応が始まらない程度のエネルギーを前記封止材料または前記配線基板に加えた状態で、前記発光素子を覆うように前記封止材料を前記配線基板上に配置する封止材料配置工程と、
前記配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる硬化工程と
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項６】
配線基板上に、発光素子と、エネルギー硬化性の封止材料を含む封止部とを備えた発光装置の製造方法であって、
前記配線基板上に前記発光素子を配置する素子配置工程と、
前記配線基板上に配置された発光素子を覆うように前記封止材料を前記配線基板上に配置する封止材料配置工程と、
前記配線基板のうち前記封止材料の配置された側の面が鉛直下向きとなるように前記配線基板を配置した状態で、前記配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる硬化工程と
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子を封止する封止部の改良された発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）等の発光素子の輝度や放射角度分布などの光学特性を改善すると共に発光素子を外部から保護する目的で、発光素子を封止する封止部が一般的に用いられている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７４６２号公報
【０００４】
この封止部は、エネルギー硬化性の封止材料からなり、例えば発光素子の光射出領域との対向部分を頂部とするドーム状の形状となっている。このようなドーム状の形状を有する封止部は、例えば以下のようにして形成される。まず、撥水性材料からなる流出防止部を、配線基板上に配置された発光素子を中心として環状に形成したのち、ポッティングやスクリーン印刷などにより発光素子を覆うようにエネルギー硬化性の封止材料を塗布する。次に、封止材料が熱硬化性の場合には、ヒータを備えた恒温槽の中に配線基板を配置し、封止材料を加熱する。すると、封止材料の粘性が一時的に低下して、封止材料の表面張力と、流出防止部の撥水作用とにより、封止材料の形状がドーム状に変化する。その後、更に封止材料を加熱して硬化させる。このようにしてドーム状の封止部が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようにして封止部を形成した場合に、流出防止部と配線基板との密着が十分ではないときには、流出防止部と配線基板との間に封止材料が入り込み、封止部の形状が崩れたり、所望の高さよりも低くなることがある。また、封止形状は、球を半分に割った形状（半球状の形状）、すなわち、高さが底面の半径と等しい形状となっていることが光学的に優れているとされるが、流出防止部による形状制御では封止形状をそのような形状に近づけることが容易ではない。そこで、封止材料として粘性の高い材料を選択することが考えられるが、そのようにした場合には、封止部を形成するのに要する時間が長くなるだけでなく、封止形状が不安定になることがある。このように、封止部を形成する際の種々の要因により、封止部の光取り出し効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、封止部の光取り出し効率を向上させることの可能な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】
本発明の第１の発光装置の製造方法は、配線基板上に、発光素子と、撥水性材料を含む流出防止部と、エネルギー硬化性の封止材料を含む封止部とを備えた発光装置の製造方法であって、以下の（Ａ１）〜（Ａ４）の各工程を含むものである。
（Ａ１）配線基板上に発光素子を配置する素子配置工程
（Ａ２）発光素子を取り囲むように流出防止部を配線基板上に環状に形成すると共に、配線基板上の流出防止部を加熱する流出防止部形成工程
（Ａ３）発光素子を覆うように封止材料を配線基板上に配置する封止材料配置工程
（Ａ４）配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる硬化工程
【０００８】
本発明の第１の発光装置の製造方法では、配線基板上の流出防止部を加熱したのち、封止材料を配線基板上に配置する。これにより、流出防止部と配線基板との密着性が向上するので、流出防止部と配線基板との間に封止材料が入り込むのが抑制される。
【０００９】
本発明の第２の発光装置の製造方法は、配線基板上に、発光素子と、エネルギー硬化性の封止材料を含む封止部とを備えた発光装置の製造方法であって、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ３）の各工程を含むものである。
（Ｂ１）配線基板上に発光素子を配置する素子配置工程
（Ｂ２）封止材料の硬化反応が始まらない程度のエネルギーを封止材料または配線基板に加えた状態で、発光素子を覆うように封止材料を配線基板上に配置する封止材料配置工程
（Ｂ３）配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる硬化工程
【００１０】
本発明の第２の発光装置の製造方法では、封止材料の硬化反応が始まらない程度のエネルギーを封止材料または配線基板にエネルギーを加えた状態で、封止材料を配線基板上に配置する。これにより、封止材料の粘性が一時的に低下するので、封止材料の形状が表面張力などによって所定の形状に変化する。
【００１１】
本発明の第３の発光装置の製造方法は、配線基板上に、発光素子と、エネルギー硬化性の封止材料を含む封止部とを備えた発光装置の製造方法であって、以下の（Ｃ１）〜（Ｃ３）の各工程を含むものである。
（Ｃ１）配線基板上に発光素子を配置する素子配置工程
（Ｃ２）配線基板上に配置された発光素子を覆うように封止材料を配線基板上に配置する封止材料配置工程
（Ｃ３）配線基板のうち封止材料の配置された側の面が鉛直下向きとなるように配線基板を配置した状態で、配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる硬化工程
【００１２】
本発明の第３の発光装置の製造方法では、配線基板のうち封止材料の配置された側の面が鉛直下向きとなるように配線基板を配置した状態で、配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させる。これにより、封止材料の形状が自重や表面張力などによって所定の形状に変化する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の発光装置の製造方法によれば、配線基板上の流出防止部を加熱したのち、封止材料を配線基板上に配置するようにしたので、流出防止部と配線基板との間に封止材料が入り込むのが抑制される。これにより、封止部の形状が崩れたり、所望の高さよりも低くなることがなくなるので、封止部の光取り出し効率が向上する。
【００１４】
本発明の第２の発光装置の製造方法によれば、封止材料の硬化反応が始まらない程度のエネルギーを封止材料または配線基板にエネルギーを加えた状態で、封止材料を配線基板上に配置するようにしたので、封止材料の形状が表面張力などによって所定の形状に変化する。これにより、封止形状が不安定になることがなくなるので、封止部の光取り出し効率が向上する。
【００１５】
本発明の第３の発光装置の製造方法によれば、配線基板のうち封止材料の配置された側の面が鉛直下向きとなるように配線基板を配置した状態で、配線基板上の封止材料にエネルギーを加えて当該封止材料を硬化させるようにしたので、封止材料の形状が自重や表面張力などによって所定の形状に変化する。これにより、封止形状が不安定になることがなくなるので、封止部の光取り出し効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る発光装置１の断面構造を表すものである。図２は、図１の発光装置１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表すものである。なお、図１，図２は、模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。
【００１８】
本実施の形態の発光装置１は、配線基板１０上に、流出防止部２０と、発光素子３０と、封止部４０とを備えている。
【００１９】
配線基板１０は、支持基板１１と、支持基板１１上に形成された第１引出電極１２および第２引出電極１３とを有している。支持基板１１は、例えば、ガラスエポキシ、セラミックなどからなるプリント基板である。第１引出電極１２は、例えば、銅または銀からなり、発光素子３０の配置される部分から封止部４０の配置されない部分に渡って延在して形成されている。第２引出電極１３は、例えば、銅または銀からなり、発光素子３０の配置される部分に隣接する部分から封止部４０の配置されない部分に渡って延在して形成されている。
【００２０】
流出防止部２０は、撥水性材料を含んで構成されており、発光素子３０の配置される部分を取り囲むように配線基板１０上に環状に形成されている。なお、流出防止部２０の内縁（発光素子３０の配置される側の縁）は、配線基板１０上において、発光素子３０の光射出領域の中心点を基準点として点対称となっていることが好ましく、例えば発光素子３０の光射出領域の中心点を中心とする円環形状となっていることが好ましい。
【００２１】
発光素子３０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）などの半導体発光素子を含んで構成されており、配線基板１０とほぼ直交する方向に光軸を有している。この発光素子３０は、一対の電極（図示せず）を有しており、例えば、上面の一部に一方の電極が形成され、下面の全部または一部に他方の電極が形成されている。そして、発光素子３０の一方の電極が例えばワイヤ３１を介して第２引出電極１３と電気的に接続されており、発光素子３０の他方の電極が例えばエポキシ樹脂と銀粒子とを混合させた銀ペーストからなる接着層３２を介して第１引出電極１２と電気的に接続されている。なお、発光素子３０は、サブマウント（図示せず）などの上に半導体発光素子を形成したものであってもよく、また、発光素子３０の上面からワイヤなどを介して他方の電極と第１引出電極１２とを電気的に接続するようにしてもよい。
【００２２】
封止部４０は、発光素子３０の光射出領域との対向部分（発光素子３０の光軸と交差する部分）を頂部４０Ａとするドーム状の形状となっており、発光素子３０を覆うように形成されている。これにより、封止部４０は、発光素子３０を外部環境から保護するだけでなく、発光素子３０の輝度や放射角度分布などの光学特性を改善するレンズとしても機能するようになっている。
【００２３】
この封止部４０は、熱や紫外線などにより硬化するエネルギー硬化性を有すると共に発光素子３０からの光を透過する光透過性を有する封止材料を含んで構成されている。ここで、このような性質を有する封止材料としては、例えばシリコーンやエポキシ樹脂がある。
【００２４】
このような構成を有する発光装置１は、例えば次のようにして製造することができる。なお、配線基板１０および発光素子３０は公知の製造方法で製造することが可能であることから、その製造方法についての説明は省略し、以下では、配線基板１０上に接着層３２を介して発光素子３０を配置した後に、流出防止部２０および封止部４０を設ける際の製造方法の一例について説明する。
【００２５】
図３は、発光装置１の製造工程の一例の流れを記載した流れ図である。図４は配線基板１０上に発光素子３０を配置したときの断面構成を表すものである。図５は、図４の配線基板１０をオーブン２００に投入したときの断面構成を表すものである。図６（Ａ），（Ｂ）はオーブン２００（図示せず）内において、吐出器２４０から封止材料４０Ｄを滴下している様子の断面構成を表すものである。
【００２６】
まず、図５を参照して、発光装置１を製造する際に用いるオーブン２００について説明する。このオーブン２００には、配線基板１０を載置する台座２１０が底部に設けられており、この台座２１０の底面に、電源３００の端子と接続された加熱器２２０が設けられている。また、このオーブン２００には、加熱器２２０とは別個の熱源として、加熱器２３０が上部に設けられている。これにより、電源３００から加熱器２２０，２３０に電流を供給して、加熱器２２０，２３０を発熱させ、その熱で配線基板１０や、配線基板１０上の流出防止部２０および封止部４０を加熱することが可能である。つまり、このオーブン２００は配線基板１０、流出防止部２０、封止部４０を加熱することの可能な熱源を２つ有しており、その一方が配線基板１０の下側から、他方が配線基板１０の上側から、それぞれ別個にまたは同時に配線基板１０、流出防止部２０、封止部４０を加熱することができるようになっている。なお、以下では、加熱器２２０，２３０を同時に駆動させた場合について説明するが、加熱器２２０，２３０のいずれか一方を駆動させるようにしてもよい。
【００２７】
まず、配線基板１０上の発光素子３０を取り囲むように、流出防止部２０を配線基板１０上に環状に形成する（ステップＳ１、図４）。続いて、配線基板１０をオーブン２００の台座２１０に載置したのち、加熱器２２０，２３０を駆動して、配線基板１０上の流出防止部２０に、流出防止部２０の粘性が低下する程度の大きさの熱エネルギーを加える。つまり、流出防止部２０が変形し始める温度以上で、流出防止部２０を加熱する（ステップＳ２、図５）。すると、流出防止部２０が一時的に軟化して、流出防止部２０の底面と配線基板１０表面とが密着するようになる。これにより、流出防止部２０と配線基板１０との密着性が向上する。
【００２８】
次に、配線基板１０をオーブン２００に投入した状態で、配線基板１０のうち流出防止部２０で囲まれた部分の表面上に、吐出器２４０から液状またはゲル状の封止材料４０Ｄを滴下して、発光素子３０を覆う（ステップＳ３、図６（Ａ），（Ｂ））。このとき、封止材料４０Ｄの硬化反応が始まらない程度のエネルギーをあらかじめ封止材料４０Ｄに加えておくか、または、加熱器２２０，２３０を駆動して、封止材料４０Ｄの硬化反応が始まらない程度のエネルギーをあらかじめ配線基板１０加えた状態で、封止材料４０Ｄを配線基板１０上に配置するようにしてもよい。なお、図示しないが、上記したポッティングの代わりにスクリーン印刷法などを用いて、配線基板１０上に封止材料４０Ｄを配置するようにしてもよい。
【００２９】
次に、加熱器２２０，２３０を駆動して、配線基板１０上の封止材料４０Ｄに、封止材料４０Ｄの粘性が低下する程度の大きさであって、かつ流出防止部２０が変形しない程度（例えば液状化しない程度）の熱エネルギーを加える。つまり、封止材料４０Ｄの粘性が低下し始める温度以上、封止材料４０Ｄの硬化反応が始まる温度および流出防止部２０が変形し始める温度よりも低い温度で、封止材料４０Ｄを加熱する（ステップＳ４）。すると、封止材料４０Ｄの粘性が一時的に低下して、封止材料４０Ｄの表面張力と、流出防止部２０の撥水作用とにより、封止材料４０Ｄの形状がドーム状に変化する。
【００３０】
続いて、更に封止材料４０Ｄに熱エネルギーを加えて硬化させることにより、ドーム状の封止部４０を形成する（ステップＳ５、図２）。このとき、図７に示したように、配線基板１０のうち封止材料４０Ｄの配置された側の面が鉛直下向きとなるように配線基板１０を配置した状態で、配線基板１０上の封止材料４０Ｄに熱エネルギーを加えて硬化させるようにしてもよい。このようにして、本実施の形態の発光装置１が製造される。
【００３１】
次に、本実施の発光装置１の作用、効果について説明する。この発光装置１では、発光素子３０の一対の電極の間に所定の電圧が印加されると、一方の電極から電子が、他方の電極から正孔がそれぞれ発光素子３０の活性層（図示せず）へ注入される。そして、この活性層に注入された電子と正孔が再結合することにより活性層から光子が発生し、その結果、光が発光素子３０の表面から封止部４０を介して外部に射出される。このとき、外部に射出される光は封止部４０の半球状の界面によって配光制御される。
【００３２】
ところで、一般に、封止部４０を形成する際に、流出防止部２０と配線基板１０との密着が十分ではないときには、流出防止部２０と配線基板１０との間に封止材料が入り込み、封止部の形状が崩れたり、所望の高さよりも低くなることがある。
【００３３】
しかし、本実施の形態では、流出防止部２０を配線基板１０上に形成したのち、封止材料４０Ｄを配線基板１０上に配置する前に、配線基板１０上の流出防止部２０に、流出防止部２０の粘性が低下する程度の大きさの熱エネルギーが加えられる。これにより、流出防止部２０が一時的に軟化して、流出防止部２０と配線基板１０との密着性が向上するので、流出防止部２０と配線基板１０との密着性が不十分なことに起因して封止部の形状が崩れたり、所望の高さよりも低くなる虞はないので、封止部４０の光取り出し効率が向上する。
【００３４】
例えば、図８に示したように、配線基板１０として、流出防止部２０との密着性が比較的あまり良くないサンプルＡを選択した場合には、封止材料４０Ｄを配線基板１０上に配置する前に流出防止部２０を加熱することにより、封止部４０の高さｈを封止部４０の半径ｒで除算した値（ｈ／ｒ）が０．６８から０．７３へと飛躍的に大きくなっている、つまり、封止部４０の形状が半球状の形状に近づいていることがわかる。また、配線基板１０として、流出防止部２０との密着性が比較的良いサンプルＢを選択した場合には、封止材料４０Ｄを配線基板１０上に配置する前に流出防止部２０を加熱することにより、ｈ／ｒが０．７０から０．７２へと大幅に大きくなっている、つまり、この場合にも、封止部４０の形状が半球状の形状に近づいていることがわかる。
【００３５】
また、一般に、流出防止部２０による形状制御では封止部４０の形状を半球状の形状に近づけることが容易ではなく、封止部４０の高さｈが低くなる傾向にある。そのため、従来は、封止材料４０Ｄとして粘性の高い材料を選択し、封止部４０を高くする場合があった。しかし、このようにした場合には、封止部４０を形成するのに要する時間が長くなるだけでなく、例えば、図９（Ａ）に示したように、封止部４０の形状が楕円状になったり、図９（Ｂ）に示したように、封止部４０の頂部４０Ａが発光素子３０の光射出領域の直上からずれてしまう場合があった。
【００３６】
しかし、本実施の形態において、封止材料４０Ｄの硬化反応が始まらない程度のエネルギーをあらかじめ封止材料４０Ｄまたは配線基板１０に加えた状態で、封止材料４０Ｄを配線基板１０上に配置する場合には、封止材料４０Ｄとして粘性の高い材料を選択した場合であっても、封止材料４０Ｄの形状が表面張力などによって半球状の形状に変化すると共に、封止材料４０Ｄの頂部４０Ａが発光素子３０の直上と一致するようになる。これにより、封止部４０の形状が楕円状になったり、封止部４０の頂部４０Ａが発光素子３０の光射出領域の直上からずれることがなくなるので、封止部４０の光取り出し効率が向上する。
【００３７】
例えば、図１０に示したように、ポッティングの位置を発光素子３０の光射出領域の直上から一の方向へ意図的にずらした場合であっても、封止材料４０Ｄの硬化反応が始まらない程度のエネルギーをあらかじめ配線基板１０に加えておくことにより、封止部４０の頂部４０Ａが発光素子３０の光射出領域の直上からのずれが大幅に小さくなっている、つまり、この場合にも、封止部４０の形状が半球状の形状に近づいていることがわかる。
【００３８】
また、本実施の形態において、配線基板１０のうち封止材料４０Ｄの配置された側の面が鉛直下向きとなるように配線基板１０を配置した状態で、配線基板１０上の封止材料４０Ｄに熱エネルギーを加えて硬化させるようにした場合には、封止材料４０Ｄとして粘性の高い材料を選択した場合であっても、封止材料４０Ｄの形状が自重や表面張力などによって半球状の形状に変化すると共に、封止材料４０Ｄの頂部４０Ａが発光素子３０の直上と一致するようになる。さらに、配線基板１０のうち封止材料４０Ｄの配置された側の面が鉛直上向きとなるように配線基板１０を配置した状態で、配線基板１０上の封止材料４０Ｄに熱エネルギーを加えて硬化させるようにした場合よりも、封止部４０の高さｈを高くすることができる。これにより、封止部４０の光取り出し効率がより一層向上する。
【００３９】
例えば、表１に示したように、封止材料４０Ｄを下向きにすることにより、ｈ／ｒが０．４３６から０．５０６へと大幅に大きくなっている、つまり、封止部４０の形状が半球状の形状に近づいていることがわかる。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る発光装置の上面構成図である。
【図２】図１の発光装置のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。
【図３】図１の発光装置の製造工程を説明するための流れ図である。
【図４】図１の発光装置の製造工程を説明するための断面構成図である。
【図５】図４の続きの製造工程を説明するための断面構成図である。
【図６】図５の続きの製造工程を説明するための断面構成図である。
【図７】図６における製造工程の一変形例を説明するための断面構成図である。
【図８】流出防止部の加熱の有無によるｈ／ｒの変化について説明するための関係図である。
【図９】ポッテイングにより封止部の形状や頂部が変形し得ることについて説明するための概念図である。
【図１０】配線基板１０の加熱の有無による封止部の頂部の位置ずれについて説明するための統計図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…発光装置、１０…配線基板、１１…支持基板、１２…第１引出電極、１３…第２引出電極、２０…流出防止部、３０…発光素子、３１…ワイヤ、３２…接着層、４０…封止部、４０Ａ…頂部、２００…オーブン、２１０…台座、２２０，２３０…加熱器、２４０…吐出器、３００…電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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