JP2017079311A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リフレクタを備える発光装置の簡便な製造方法を提供する。
【解決手段】基板２０の上にＬＥＤチップ１０を載置するチップ載置ステップと、ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層３０を形成する封止層形成ステップと、封止層の上に保護層を形成する保護層形成ステップと、基板に対してＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、基板および封止層を貫通する溝を刃によって形成する溝形成ステップであって、溝形成ステップは、刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は発光装置の製造方法に関する。

ＬＥＤ発光装置は、配光制御のためにリフレクタを備える構成とすることが多い。一般的に、リフレクタを形成するには金型を必要とし、このことは発光装置の製造コスト上昇の要因となり得る。また、金型を用いてリフレクタを形成する場合、形成されるリフレクタの形状の精度は必ずしも高いものとはならず、結果としてリフレクタが必要以上に肉厚なものとなってしまう可能性がある。一方、金型を用いずにリフレクタを形成する方法も提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術においては、有機溶媒に可溶な材料からなるメッシュ状のマスクの内面に金属膜を形成した後、マスクを有機溶媒で溶解除去することで、上方に広がる形状のリフレクタを形成する（特許文献１の図７等参照）。

別の特許文献２には、逆Ｖ字状のテーパブレードによりセラミック基板およびガラス封止部材のダイシングを行うことでガラス封止部材にテーパ状の側面を形成し、更にガラス封止部材のダイシングを行ってＬＥＤチップごとに分割した後、セラミック基板の側面およびガラス封止部材の側面を取り囲むように白色樹脂部を設ける技術が記載されている（特許文献２の図１２等参照）。

特開２００３−０４６１４０号公報 特許第４５９０９９４号公報

上述の特許文献１の技術によれば、リフレクタを形成する際に金型を用いる必要がない。しかしながら、有機溶媒に可溶な材料から成るメッシュ状のマスクを形成し、リフレクタ形成の後にマスクを溶解除去することが必要であり、リフレクタ作成のための工程が煩雑になるという問題がある。
特許文献２の技術によれば、ガラス封止部材のテーパ状の側面を取り囲む白色樹脂部がリフレクタとして機能する。しかしながら、ＬＥＤチップごとに分離した後に白色樹脂部を形成するために金型を必要とする可能性がある。

本発明は上記に鑑み、リフレクタを備える発光装置の簡便な製造方法を提供することをその目的の一つとする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
すなわち、本発明の一局面に係る発光装置の製造方法は、基板の上にＬＥＤチップを載置するチップ載置ステップと、ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層を形成する封止層形成ステップと、封止層の上に保護層を形成する保護層形成ステップと、基板に対してＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、基板および封止層を貫通する溝を刃によって形成する溝形成ステップであって、保護層の下面または内部まで伸びるように溝を形成する溝形成ステップと、溝にリフレクタ材を充填する充填ステップと、保護層のうち、少なくとも溝を形成した部分に対応する部分を除去して分断する分断ステップと、を含む発光装置の製造方法であって、溝形成ステップは、刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる、発光装置の製造方法である。

上記局面に係る製造方法によれば、封止層のテーパ状の側面に沿う形状の面（テーパ面）を有するリフレクタを設けることができる。そのため、ＬＥＤチップからの光をリフレクタで反射させることで、封止層からの光取り出し効率が向上する。また、リフレクタを形成するために金型を用いないため、発光装置の製造が簡便であり、製造コストの低減にも貢献し得る。また、リフレクタのテーパ面の角度は、刃の刃先の角度で調整できるため、光の出射角の変更を容易に行い得る。更に、リフレクタを形成した後に保護層を分断することから、ＬＥＤチップごとに分離した後にリフレクタを形成するために金型を要するという問題も生じない。

本発明の別の局面に係る発光装置の製造方法は、基板の上にＬＥＤチップを載置するチップ載置ステップと、ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層を形成する封止層形成ステップと、基板に対してＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、基板を貫通し封止層の途中まで伸びる溝を刃によって形成する溝形成ステップと、溝にリフレクタ材を充填する充填ステップと、封止層のうち、溝を形成した部分を更に切削して分断する分断ステップと、を含む発光装置の製造方法であって、溝形成ステップは、刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる、発光装置の製造方法である。
このような方法によっても、上記したのと同様の効果を得ることができる。また、その場合、溝形成ステップは、チップの上面より高い位置まで伸びるように溝を形成することが好ましい。そうすることで、その後に形成されるリフレクタの上端がＬＥＤチップの上面より高い位置に存在することとなり、リフレクタによる高い反射効果が得られる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置の断面図である。 図２は、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の説明図である。 図３は、第１実施形態の変形例に係る発光装置の断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る発光装置の製造方法の説明図である。 図５は、第２実施形態に係る発光装置の断面図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置１の断面図である。発光装置１は、ＬＥＤチップ１０、リード部２１と絶縁部２２を有する基板２０、封止層３０、リフレクタ４０を備える。
ＬＥＤチップ１０はフリップチップ型であり、リード部２１に対してバンプを介して電気的に接続される。ただし、ＬＥＤチップ１０はフリップチップ型に限らず、フェイスアップ型でもよく、その場合、ワイヤボンディングによりリード部２１に対して電気的に接続され得る。
基板２０のリード部２１は銅、アルミニウム、金等の金属または導電性樹脂等の導電物質からなり、絶縁部２２はガラスエポキシ樹脂等の樹脂またはセラミックス等の絶縁物質からなる。
封止層３０はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明な樹脂またはガラス等の透光性を有する封止材により形成され、基板２０の上面およびＬＥＤチップ１０の露出部全体を覆うようにして逆四角錘台状に形成される。すなわち、封止層３０は、上方に向って横方向の断面積が大きくなるよう、側面がテーパ面となっている。封止層３０は、蛍光体粒子を含んでもよい。
リフレクタ４０は白色のシリコーン等の樹脂材からなり、封止層３０の側面を覆うように形成される。また、白色の樹脂材に限らず、発光波長に対し反射率が高いものであれば他の色の樹脂材であってもよい。

（発光装置１の製造方法）
図２は、本発明の第１実施形態に係る発光装置１の製造方法を説明するための図である。この製造方法においては、まず図２（Ａ）に示すように複数のＬＥＤチップ１０を用意し、それらの電極を基板２０のリード部２１に対して極性を合わせた上でバンプを介して載置し電気的に接続する。
次に、図２（Ｂ）に示すように、透光性を有する封止材により、基板２０の上面とＬＥＤチップ１０の露出部全体を覆う封止層３０を形成する。
次に、図２（Ｃ）に示すように、封止層３０の上面を覆う保護層５０を形成し、または、固着させる。保護層５０はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の樹脂やセラミックス等からなるものとすることができる。次に、基板２０に対してＬＥＤチップ１０を載置した側とは反対の側から、上に凸状の（すなわち、縁部に向かって先細りとなる形状を有する）第１のテーパ刃Ａによって、基板２０および封止層３０にテーパ状の溝（テーパ溝）を、複数のＬＥＤチップ１０の間に形成する。第１のテーパ刃Ａを回転させながら、刃先が封止層３０の上面に達して封止層３０が切断されるまで図２（Ｃ）の上方向に移動させる。刃先は更に保護層５０の内部にまで達してもよいが、保護層５０を貫通しないようにする。そして、第１のテーパ刃Ａを戻し、刃先を９０°回転させて先の切削方向と直交する方向に基板２０および封止層３０（場合によっては更に保護層５０）へのテーパ溝形成を同様に行う。これにより、封止層３０の四方にテーパ面３１が形成される。
なお、図２において、第１のテーパ刃Ａの刃面、および、第１のテーパ刃Ａによって形成されるテーパ溝の面を、断面視において直線状に記載しているが、本発明はこれに限らず、断面視において凸曲線状、凹曲線状としてもよく、要求されるリフレクタ４０の反射面の形状に合わせた任意の形状を採用することができる。

次に、図２（Ｄ）に示すように、形成したテーパ溝の内部に、白色の樹脂材からなるリフレクタ材４０’を充填する。
リフレクタ材４０’の硬化後、図２（Ｅ）に示すように、第１のテーパ刃Ａと比較して更に鋭角な第２のテーパ刃Ｂにより、硬化したリフレクタ材４０’と保護層５０のテーパ溝に対応する箇所のダイシングを行う。このとき、保護層５０を貫通するように、かつ、ＬＥＤチップ１０の全周にわたるようにダイシングを行うことで、各ＬＥＤチップ１０間が分離される。その際、少なくとも封止層３０の側面にはリフレクタ材４０’が残存するようにする。図２（Ｅ）の例においては、基板２０の絶縁部２２の一部を除去してリード部２１を露出させている。保護層５０および余分なリフレクタ材４０’を除去することで、図１に示す、同一仕様の複数の発光装置１が完成する。
図２（Ｅ）に示す例においては保護層５０を貫通するようにダイシングを行ったが、これに代えて、保護層５０を貫通しない高さまでダイシングを行いリフレクタ材４０’を分割して各リフレクタ４０とした後、保護層５０の全体を除去することで個々の発光装置１に分離してもよい。

（第１実施形態の効果）
封止層３０のテーパ面３１を覆うリフレクタ４０が設けられていることにより、ＬＥＤチップ１０からの光をリフレクタ４０で効果的に反射させることができ、封止層３０からの光取り出し効率が向上する。
リフレクタ４０を形成するために金型を用いないため、発光装置１の製造が簡便であり、製造コストの低減にも貢献し得る。
リフレクタ４０のテーパ面の角度は、第１のテーパ刃Ａの刃先の角度で調整できるため、光の出射角の変更が容易に行える。
保護層５０を切削分離して複数の発光装置１とする前に、テーパ溝に対してリフレクタ材４０’を充填してリフレクタ４０を形成するため、ＬＥＤチップ１０ごとに分離した後にリフレクタを形成するために金型を要するという問題も生じない。

１枚の基板２０上に複数のＬＥＤチップ１０を設けた後、全てのＬＥＤチップ１０を覆うように封止層３０を形成し、第１のテーパ刃Ａによりテーパ溝を形成し、リフレクタ４０を有する個々の発光装置１に更に分離することにより、リフレクタ４０での反射による光取り出し構造を有する発光装置１を容易に形成できるとともに、量産性および生産性を向上させることができる。
なお、保護層５０は、封止層３０よりも硬度が高いものとしてもよい。そうすることによって、第１のテーパ刃Ａによるテーパ溝形成時に、刃先が封止層３０を脱して保護層５０に入った時点で、第１のテーパ刃Ａにかかる切削抵抗が急激に変化（増加）する。その変化を検知することで、第１のテーパ刃Ａの刃先が保護層５０に入ったことを高精度に検知することができ、テーパ溝形成の精度を高めることができる。

（第１の実施形態の変形例）
図２に示す第１の実施形態に係る発光装置１の製造方法においては、リフレクタ４０を形成した後に保護層５０を除去したが、これに代えて、図３に示す発光装置１’のように、保護層５０’を除去せずに存置して発光装置１’の完成としてもよい。この場合、光透過性確保のため、保護層５０’は、透明な樹脂材料やガラス等の透光性を有する材料により形成する。保護層５０’は蛍光体粒子を含んでもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る発光装置１”の製造方法を図４に基づいて説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）の工程は図２（Ａ）、（Ｂ）に示すものと同様であるため説明を省略する。
図４（Ｂ）の工程の後、図４（Ｃ）の工程において、基板２０に対してＬＥＤチップ１０を載置した側とは反対の側から、上に凸状の（すなわち、縁部に向かって先細りとなる形状を有する）第１のテーパ刃Ａによって、基板２０および封止層３０にテーパ状の溝（テーパ溝）を、複数のＬＥＤチップ１０の間に形成する。第１のテーパ刃Ａを回転させながら、刃先がＬＥＤチップ１０の上面の高さを越え、かつ、封止層３０の上面に達しない位置まで図４（Ｃ）の上方向に移動させる。そして、第１のテーパ刃Ａを戻し、刃先を９０°回転させて先の切削方向と直交する方向に基板２０および封止層３０へのテーパ溝の形成を同様に行う。これにより、封止層３０の四方にテーパ面３１が形成される。
なお、図４において、第１のテーパ刃Ａの刃面、および、第１のテーパ刃Ａによって形成されるテーパ溝の面を、断面視において直線状に記載しているが、本発明はこれに限らず、断面視において凸曲線状、凹曲線状としてもよく、要求されるリフレクタ４０の反射面の形状に合わせた任意の形状を採用することができる。

次に、図４（Ｄ）に示すように、形成したテーパ溝の内部に、白色の樹脂材からなるリフレクタ材４０’を充填する。
リフレクタ材４０’の硬化後、図４（Ｅ）に示すように、第１のテーパ刃Ａと比較して更に鋭角な第２のテーパ刃Ｂにより、硬化したリフレクタ材４０’と封止層３０のテーパ溝に対応する箇所のダイシングを行う。このとき、封止層３０を貫通するように、かつ、ＬＥＤチップ１０の全周にわたるようにダイシングを行うことで、各ＬＥＤチップ１０間が分離される。図４（Ｅ）の例においては、基板２０の絶縁部２２の一部を除去してリード部２１を露出させている。余分なリフレクタ材４０’を除去することで、図５に示すように、同一仕様の複数の発光装置１”が完成する。

（第２実施形態の効果）
封止層３０のテーパ面３１を覆うリフレクタ４０が設けられていることにより、ＬＥＤチップ１０からの光をリフレクタ４０で効果的に反射させることができ、封止層３０からの光取り出し効率が向上する。
図４（Ｃ）の工程でテーパ溝をＬＥＤチップ１０の上面より高い位置まで形成することにより、その後形成されるリフレクタ４０の上端がＬＥＤチップ１０の上面より高い位置に存在することとなり、リフレクタ４０による十分な反射効果を得ることができる。

リフレクタを形成するために金型を用いないため、発光装置１”の製造が簡便であり、製造コストの低減にも貢献し得る。
リフレクタ４０のテーパ面の角度は、第１のテーパ刃Ａの刃先の角度で調整できるため、光の出射角の変更が容易に行える。
封止層３０を分離して複数の発光装置１”とする前に、テーパ溝に対してリフレクタ材４０’を充填してリフレクタ４０を形成するため、ＬＥＤチップ１０ごとに分離した後にリフレクタを形成するために金型を要するという問題も生じない。

１枚の基板２０上に複数のＬＥＤチップ１０を設けた後、全てのＬＥＤチップ１０を覆うように封止層３０を形成し、第１のテーパ刃Ａによりテーパ溝を形成し、リフレクタ４０を有する個々の発光装置１”に更に分離することにより、リフレクタ４０での反射による光取り出し構造を有する発光装置１”を容易に形成できるとともに、量産性および生産性を向上させることができる。

本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

以下、開示する。
（付記１）
基板の上にＬＥＤチップを載置するチップ載置ステップと、
前記ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層を形成する封止層形成ステップと、
前記封止層の上に保護層を形成する保護層形成ステップと、
前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、前記基板および前記封止層を貫通する溝を刃によって形成する溝形成ステップであって、前記保護層の下面または内部まで伸びるように前記溝を形成する溝形成ステップと、
前記溝にリフレクタ材を充填する充填ステップと、
前記保護層のうち、少なくとも前記溝を形成した部分に対応する部分を除去して分断する分断ステップと、を含む発光装置の製造方法であって、
前記溝形成ステップは、前記刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる、発光装置の製造方法。
（付記２）
前記分断ステップは、前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側からダイシングを行う、付記１に記載の発光装置の製造方法。
（付記３）
前記分断ステップは、前記保護層の全体を除去する、付記１に記載の発光装置の製造方法。
（付記４）
基板の上にＬＥＤチップを載置するチップ載置ステップと、
前記ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層を形成する封止層形成ステップと、
前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、前記基板を貫通し前記封止層の途中まで伸びる溝を刃によって形成する溝形成ステップと、
前記溝にリフレクタ材を充填する充填ステップと、
前記封止層のうち、前記溝を形成した部分を更に切削して分断する分断ステップと、を含む発光装置の製造方法であって、
前記溝形成ステップは、前記刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる、発光装置の製造方法。
（付記５）
前記溝形成ステップは、前記チップの上面より高い位置まで伸びるように前記溝を形成する、付記４に記載の発光装置の製造方法。
（付記６）
前記分断ステップは、前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側からダイシングを行う、付記４または付記５に記載の発光装置の製造方法。
（付記７）
前記保護層は、前記封止層よりも硬度が高い、付記１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。

１、１’、１” 発光装置
１０ ＬＥＤチップ
２０ 基板
２１ リード部
２２ 絶縁部
３０ 封止層
３１ テーパ面
４０ リフレクタ
４０’ リフレクタ材
５０、５０’ 保護層
Ａ 第１のテーパ刃
Ｂ 第２のテーパ刃

Claims (6)

1. 基板の上にＬＥＤチップを載置するチップ載置ステップと、
   前記ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層を形成する封止層形成ステップと、
   前記封止層の上に保護層を形成する保護層形成ステップと、
   前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、前記基板および前記封止層を貫通する溝を刃によって形成する溝形成ステップであって、前記保護層の下面または内部まで伸びるように前記溝を形成する溝形成ステップと、
   前記溝にリフレクタ材を充填する充填ステップと、
   前記保護層のうち、少なくとも前記溝を形成した部分に対応する部分を除去して分断する分断ステップと、を含む発光装置の製造方法であって、
   前記溝形成ステップは、前記刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる、発光装置の製造方法。
2. 前記分断ステップは、前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側からダイシングを行う、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記分断ステップは、前記保護層の全体を除去する、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
4. 基板の上にＬＥＤチップを載置するチップ載置ステップと、
   前記ＬＥＤチップを封止する透光性の封止層を形成する封止層形成ステップと、
   前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側から、前記基板を貫通し前記封止層の途中まで伸びる溝を刃によって形成する溝形成ステップと、
   前記溝にリフレクタ材を充填する充填ステップと、
   前記封止層のうち、前記溝を形成した部分を更に切削して分断する分断ステップと、を含む発光装置の製造方法であって、
   前記溝形成ステップは、前記刃として、その縁部へ向かって先細りとなる形状を有する刃を用いる、発光装置の製造方法。
5. 前記溝形成ステップは、前記チップの上面より高い位置まで伸びるように前記溝を形成する、請求項４に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記分断ステップは、前記基板に対して前記ＬＥＤチップを載置した側とは反対の側からダイシングを行う、請求項４または請求項５に記載の発光装置の製造方法。
   
   

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