JP2011060801A - Light-emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置、照明装置などに利用可能な発光装置に関し、特に、薄型タイプで光の取り出し効率が高く、歩留まり良く得られる発光装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a light-emitting device that can be used for a display device, a lighting device, and the like, and particularly relates to a light-emitting device that is thin and has high light extraction efficiency and high yield and a method for manufacturing the same.
従来使用されていた蛍光灯や白熱電球などに代わる表示装置や照明装置の光源として、半導体発光素子を用いた発光装置(LED)の研究が進められている。このLEDは、上記の光源と比べて寿命が長く、また、省エネルギーでの発光が可能であるため、次世代の照明用光源としての期待が大きい。しかし、蛍光灯なみの輝度(照度)とするためには、1個の半導体発光素子では光束が小さいため、複数個の半導体発光素子を用いる必要がある。 Research on light-emitting devices (LEDs) using semiconductor light-emitting elements as a light source for display devices and lighting devices that replace conventional fluorescent lamps and incandescent bulbs has been underway. Since this LED has a longer life than the above light source and can emit light with energy saving, it is highly expected as a light source for next generation illumination. However, in order to obtain brightness (illuminance) similar to that of a fluorescent lamp, a single semiconductor light emitting element has a small luminous flux, and thus it is necessary to use a plurality of semiconductor light emitting elements.
このような照明用光源としては、例えば発光素子を搭載した発光装置を、配線基板上に複数個実装するものや(例えば特許文献1)、発光素子を直接配線基板上に複数個実装するもの(例えば特許文献2)が知られている。 As such a light source for illumination, for example, a plurality of light emitting devices mounted with light emitting elements are mounted on a wiring board (for example, Patent Document 1), or a plurality of light emitting elements are directly mounted on a wiring board ( For example, Patent Document 2) is known.
特許文献1に記載されている光源は、あらかじめ正常駆動が確認された発光装置を、配線基板に実装しているため、例えば不灯など問題がある不良品を実装することを防ぐことができる。また、駆動時に一部の発光装置に問題が生じたときに、その不良品のみを交換することが比較的容易である。しかしながら、小型化、薄型化に限界がある。また、特許文献2に記載されている光源は、発光素子を直接配線基板等に搭載させるため、上記の方法に比べると薄型化は可能であるものの、配線の自由度が低い、という問題がある。
Since the light source described in
以上の課題を解決するため、本発明の発光装置は、発光素子と、発光素子が載置される凹部を複数有する光反射樹脂からなる基体と、上面が各凹部の底面に露出されると共に、下面が外部に露出される鍍金層からなる少なくとも1対の導電部材と、を有し、導電部材は、隣接する少なくとも1つの凹部に設けられる導電部材と、離間するよう設けられていることを特徴とする。これにより、薄型で、実装基板上での配線の自由度の高い発光装置を容易に形成することができる。 In order to solve the above problems, a light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element, a base made of light-reflecting resin having a plurality of recesses on which the light-emitting elements are placed, and an upper surface exposed to the bottom surface of each recess. At least one pair of conductive members made of a plating layer whose lower surface is exposed to the outside, and the conductive members are provided so as to be separated from the conductive members provided in at least one adjacent recess. And Accordingly, a light-emitting device that is thin and has a high degree of freedom in wiring on a mounting substrate can be easily formed.
また、本発明の発光装置の製造方法は、支持基板上に、互いに離間する一対の導電部材を、複数対形成する第1の工程と、一対の導電部材の上面の一部が底面に露出されている凹部を複数有する基体形成する第2の工程と、凹部の底面に露出さられている導電部材の上に発光素子を載置させる第3の工程と、発光素子を、透光性樹脂からなる封止部材で被覆する第4の工程と、支持基板を除去後、複数の凹部を有する位置で前記基体を切断する第5の工程と、を有することを特徴とする。これにより、薄型で、実装基板上での配線の自由度の高い発光装置を容易に形成することができる。 In the light emitting device manufacturing method of the present invention, the first step of forming a plurality of pairs of conductive members spaced apart from each other on the support substrate and a part of the upper surfaces of the pair of conductive members are exposed to the bottom surface. A second step of forming a substrate having a plurality of recesses, a third step of placing a light emitting element on a conductive member exposed on the bottom surface of the recess, and a light emitting element from a translucent resin. A fourth step of covering with a sealing member, and a fifth step of cutting the base at a position having a plurality of recesses after removing the support substrate. Accordingly, a light-emitting device that is thin and has a high degree of freedom in wiring on a mounting substrate can be easily formed.
本発明により、薄型で、2次実装基板上での配線の自由度の高い発光装置を、歩留まり良く容易に形成させることができる。 According to the present invention, a thin light-emitting device with a high degree of freedom of wiring on a secondary mounting substrate can be easily formed with a high yield.
本発明を実施するための最良の形態を、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体化するための発光装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the form shown below illustrates the light-emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and is not limited to the following.
また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に限定するものでは決してない。特に、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は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。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誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 Moreover, this specification does not limit the member shown by the claim to the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the extent that there is no specific description. It is just an example. It should be noted that the size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
本実施の形態の発光装置100を、図1A、図1B、図1Cに示す。図1Aは発光装置100の斜視図、図1Bは、図1Aに示す発光装置100の内部を説明する斜視図、図1Cは、図1Aに示す発光装置100の内部を説明する上面図である。
A light-
本実施の形態において、発光装置100は、発光素子と、発光素子が載置される凹部を有する複数の光反射樹脂からなる基体と、上面が各凹部の底面に露出されると共に、下面が外部に露出される鍍金層からなる少なくとも1対の導電部材を有している。そして、導電部材は、隣接する少なくとも1つの凹部に設けられる導電部材と、離間するよう設けられていることを特徴とする。
In the present embodiment, the light-
(基体)
本実施の形態において、基体は、側壁及び底面を有し上面を開口部とする凹部を複数有しており、凹部内に載置される発光素子からの光を反射可能な反射部材を含有する光反射樹脂からなる。各凹部の底面には、発光素子に給電するための電極となる一対の導電部材が露出されており、その上に少なくとも1つ以上の発光素子が載置されている。
(Substrate)
In the present embodiment, the base has a plurality of recesses having side walls and a bottom surface and an upper surface as an opening, and includes a reflective member capable of reflecting light from a light emitting element placed in the recess. It consists of light reflecting resin. A pair of conductive members serving as electrodes for supplying power to the light emitting elements are exposed on the bottom surface of each recess, and at least one light emitting element is placed thereon.
図1Cに示すように、基体100は上面視において外形が四角形(正方形)であり、開口部が円形である9個の凹部が縦3列×横3列の行列状に配置されており、各凹部に1つの発光素子が載置されている。
As shown in FIG. 1C, the
基体100の外形は、図1Cに示す正方形の他、長方形、円形、多角形、楕円形、更にはこれらを組み合わせたような形状等、目的や用途に応じて任意の形状を選択することができる。
As for the outer shape of the
基体100の上面は、図1Aのように凹部の開口部以外の部分を略同一の平面の他、段差や溝を有していてもよく、また、放物面や曲面としてもよく、目的や用途等に応じて、種々の形状とすることができる。
As shown in FIG. 1A, the upper surface of the
基体(側壁)100の高さは、発光素子103や導電性ワイヤ104が凹部S1の上面より下に位置するような高さとするのが好ましい。
The height of the substrate (side wall) 100 is preferably set such that the
凹部S1は、開口部の形状を、上記のような円形の他、正方形、長方形、多角形、楕円形などとすることができ、図1Aのように全て同じ大きさで同じ形状とすることで均一な発光とし易いが、これに限らず、点対称、線対称など規則的に配列させたり、或いは、不規則に配列させたりすることができ、大きさ、形状、個数も種々選択することができる。 In addition to the circular shape as described above, the concave portion S1 can have a square shape, a rectangular shape, a polygonal shape, an elliptical shape, and the like. Although it is easy to make uniform light emission, it is not limited to this, it can be regularly arranged such as point symmetry and line symmetry, or can be arranged irregularly, and the size, shape, and number can be selected variously. it can.
凹部S1の側壁の内面は、底面に対して垂直な面、或いは、傾斜した面とすることができ、特に、上面に向かって広がるような傾斜面とすることで、光を取り出し易くすることができ好ましい。また、図1Aでは曲面の内面としているが、これに限らず平面や、段差部、溝部などの加工を施された面とすることができ、また、平坦度の高い面や、粗面などとすることができる。更には、反射率を向上させるための金属膜などの反射膜などを表面に設けることもできる。 The inner surface of the side wall of the recess S1 can be a surface perpendicular to the bottom surface or an inclined surface, and in particular, an inclined surface that spreads toward the upper surface can facilitate light extraction. This is preferable. Moreover, although it is set as the inner surface of a curved surface in FIG. 1A, it is not restricted to this, It can be set as a plane, the surface which gave the process of a level | step difference part, a groove part, etc. can do. Furthermore, a reflective film such as a metal film for improving the reflectance can be provided on the surface.
凹部と、隣接する凹部との間の側壁は、基体の上面積と凹部の開口部の面積と数とによって決められるが、その厚み(隣接する凹部までの距離)が、あまり薄くなると、基体の強度が低下し易くなるので好ましくなく、ある程度の距離が有るのが好ましい。尚、上面に向かって広がるよう傾斜する側面を有する凹部の場合は、上面側で厚みが薄くなっても問題なく、ここでは底面側の厚みについて述べる。 The side wall between the recess and the adjacent recess is determined by the upper area of the substrate and the area and number of the openings of the recess. If the thickness (distance to the adjacent recess) becomes too thin, It is not preferable because the strength tends to decrease, and a certain distance is preferable. In the case of a recess having a side surface that is inclined so as to spread toward the upper surface, there is no problem even if the thickness is reduced on the upper surface side. Here, the thickness on the bottom surface side will be described.
図1Cに示すように、側壁の底面は、その内部において導電部材が離間するように埋設されている。各導電部材は、半田などを用いて回路基板等に接合する際に発光装置の裏面で短絡しないよう、十分な距離をおいて離間して設ける必要があり、凹部間の側壁は、特に底面において、導電部材間の距離よりも長い(厚い)側壁とするのが好ましい。導電部材を凹部の側壁に埋設しないようにする、すなわち、凹部の底面に導電部材の外縁が露出するように設けることもできるが、この場合は導電部材の面積が小さくなることで放熱性が低下し易く、また、製造工程時において導電部材が基体から脱落し易くなるため、好ましくは、凹部間の内壁に導電部材を埋設させるようにする。凹部の側壁のうち、基体の外周を構成するものについては、発光素子からの光が反射可能な(透過しにくい)厚みとするのが好ましい。 As shown in FIG. 1C, the bottom surface of the side wall is embedded so that the conductive member is separated inside. Each conductive member must be provided at a sufficient distance so as not to be short-circuited on the back surface of the light emitting device when bonded to a circuit board or the like using solder or the like. The side walls are preferably longer (thicker) than the distance between the conductive members. The conductive member may not be embedded in the side wall of the recess, that is, the outer edge of the conductive member may be exposed on the bottom surface of the recess, but in this case, the heat dissipation is reduced by reducing the area of the conductive member. In addition, since the conductive member is easily detached from the base during the manufacturing process, the conductive member is preferably embedded in the inner wall between the recesses. Of the side walls of the recess, those constituting the outer periphery of the substrate are preferably of a thickness that allows the light from the light emitting element to be reflected (not easily transmitted).
凹部の底面は、正負一対の導電部材が露出し、且つ、発光素子が載置可能な面積であればよく、開口部の形状と同じ形状、相似形状、或いは異なる形状とすることができる。また、正負の導電部材の間に設けられる基体は、導電部材と同じ高さ、又はそれよりも高くするのが好ましい。高くする場合は、その一部が導電部材の上に延在するようにするのが好ましく、これにより、導電部材間の基体の強度を向上し、製造工程時における脱落や破損を抑制することができる。 The bottom surface of the recess may have an area where the pair of positive and negative conductive members are exposed and on which the light emitting element can be placed, and may have the same shape as the opening, a similar shape, or a different shape. The base provided between the positive and negative conductive members is preferably the same height as the conductive member or higher. In the case of increasing the height, it is preferable that a part thereof extends on the conductive member, thereby improving the strength of the base between the conductive members and suppressing dropping and breakage during the manufacturing process. it can.
基体は発光素子からの光が反射可能なものであればよく、また、支持基板との線膨張係数の差が小さいものが好ましい。さらに、絶縁性部材を用いるのが好ましい。好ましい材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂を用いることができ、具体的にはエポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物などをあげることができる。 The substrate may be any substrate that can reflect light from the light-emitting element, and preferably has a small difference in linear expansion coefficient from the support substrate. Furthermore, it is preferable to use an insulating member. As preferable materials, resins such as thermosetting resins and thermoplastic resins can be used. Specifically, epoxy resin compositions, silicone resin compositions, modified epoxy resin compositions such as silicone-modified epoxy resins, and epoxy-modified resins. Examples thereof include a modified silicone resin composition such as a silicone resin, a polyimide resin composition, and a modified polyimide resin composition.
特に、熱硬化性樹脂が好ましく、特開2006−156704に記載されている樹脂が好ましい。例えば、熱硬化性樹脂のうち、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、ウレタン樹脂等が好ましい。具体的には、(i)トリグリシジルイソシアヌレート、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテルからなるエポキシ樹脂と、(ii)ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸からなる酸無水物とを、当量となるように溶解混合した無色透明な混合物を含む固形状エポキシ樹脂組成物を用いるのが好ましい。さらにこれら混合物100重量部に対して、硬化促進剤としてDBU(1,8−Diazabicyclo(5,4,0)undecene−7)を0.5重量部、助触媒としてエチレングリコールを1重量部、酸化チタン顔料を10重量部、ガラス繊維を50重量部添加し、加熱により部分的に硬化反応させ、Bステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物が好ましい。 In particular, a thermosetting resin is preferable, and a resin described in JP-A-2006-156704 is preferable. For example, among thermosetting resins, epoxy resins, modified epoxy resins, silicone resins, modified silicone resins, acrylate resins, urethane resins and the like are preferable. Specifically, (i) an epoxy resin composed of triglycidyl isocyanurate and hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, and (ii) hexahydrophthalic anhydride, 3-methylhexahydrophthalic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic anhydride It is preferable to use a solid epoxy resin composition containing a colorless and transparent mixture in which an acid anhydride composed of an acid is dissolved and mixed so as to be equivalent. Furthermore, with respect to 100 parts by weight of these mixtures, 0.5 parts by weight of DBU (1,8-Diazabicyclo (5,4,0) undecene-7) as a curing accelerator, 1 part by weight of ethylene glycol as a co-catalyst, oxidation A solid epoxy resin composition in which 10 parts by weight of a titanium pigment and 50 parts by weight of glass fiber are added and partially cured by heating to form a B stage is preferable.
また、国際公開番号WO2007/015426号公報に記載の、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂を必須成分とする熱硬化性エポキシ樹脂組成物が好ましい。例えば、1,3,5−トリアジン核誘導体エポキシ樹脂を含むことが好ましい。特にイソシアヌレート環を有するエポキシ樹脂は、耐光性や電気絶縁性に優れている。一つのイソシアヌレート環に対して、2価の、より好ましくは3価のエポキシ基を有することが望ましい。具体的には、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(α−メチルグリシジル)イソシアヌレート等を用いることができる。トリアジン誘導体エポキシ樹脂の軟化点は90〜125℃であることが好ましい。また、これらトリアジン誘導体エポキシ樹脂に、水素添加エポキシ樹脂や、その他のエポキシ樹脂を併用してもよい。更に、シリコーン樹脂組成物の場合、メチルシリコーンレジンを含むシリコーン樹脂が好ましい。 Moreover, the thermosetting epoxy resin composition which has the epoxy resin containing a triazine derivative epoxy resin as an essential component as described in international publication number WO2007 / 015426 is preferable. For example, it is preferable to include a 1,3,5-triazine nucleus derivative epoxy resin. In particular, an epoxy resin having an isocyanurate ring is excellent in light resistance and electrical insulation. It is desirable to have a divalent, more preferably a trivalent epoxy group for one isocyanurate ring. Specifically, tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, tris (α-methylglycidyl) isocyanurate, or the like can be used. The softening point of the triazine derivative epoxy resin is preferably 90 to 125 ° C. These triazine derivative epoxy resins may be used in combination with a hydrogenated epoxy resin or other epoxy resins. Furthermore, in the case of a silicone resin composition, a silicone resin containing a methyl silicone resin is preferable.
特に、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を用いる場合について具体的に説明する。トリアジン誘導体エポキシ樹脂に、硬化剤として作用する酸無水物を用いるのが好ましい。特に、非芳香族であり、かつ、炭素炭素2重結合を有さない酸無水物を用いることで耐光性を向上させることができる。具体的には、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物などが上げられる。特にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。また、酸化防止剤を用いるのが好ましく、例えば、フェノール系、硫黄系の酸化防止剤を使用することができる。また、硬化触媒としては、エポキシ樹脂組成物の硬化触媒として公知のものが使用できる。 In particular, the case where a triazine derivative epoxy resin is used will be specifically described. It is preferable to use an acid anhydride that acts as a curing agent for the triazine derivative epoxy resin. In particular, light resistance can be improved by using an acid anhydride which is non-aromatic and does not have a carbon-carbon double bond. Specific examples include hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, and hydrogenated methylnadic acid anhydride. In particular, methylhexahydrophthalic anhydride is preferred. Moreover, it is preferable to use antioxidant, for example, a phenolic-type and sulfur-type antioxidant can be used. Moreover, as a curing catalyst, a well-known thing can be used as a curing catalyst of an epoxy resin composition.
そして、これら樹脂中に光反射性を付与するための充填剤や、必要に応じて各種添加剤を混入させることができる。本発明では、これらを含めて基体101を構成する光反射樹脂と称する。例えば、充填材(フィラー)としてTiO2、SiO2、Al2O3、MgO、MgCO3、CaCO3、Mg(OH)2、Ca(OH)2などの微粒子などを混入させることで光の透過率を調整できる。発光素子からの光の約60%以上を反射するよう、より好ましくは約90%を反射するようにするのが好ましい。
And the filler for providing light reflectivity in these resins, and various additives can be mixed as needed. In the present invention, these are referred to as a light reflecting resin constituting the
上記のような各種充填材は、1種類のみ、或いは2種類以上を組み合わせて用いることができる。例えば、反射率を調整するための充填材と、後述のように線膨張係数を調整するための充填材とを併用するなどの用い方ができる。 Various fillers as described above can be used alone or in combination of two or more. For example, it is possible to use a combination of a filler for adjusting the reflectance and a filler for adjusting the linear expansion coefficient as will be described later.
例えば、白色の充填剤としてTiO2を用いる場合は、好ましくは10〜30wt%、より好ましくは15〜25wt%配合させるのがよい。TiO2は、ルチル形、アナタース形のどちらを用いても良い。遮光性や耐光性の点からルチル形が好ましい。更に、分散性、耐光性を向上させたい場合、表面処理により改質した充填材も使用できる。TiO2から成る充填材の表面処理にはアルミナ、シリカ、酸化亜鉛等の水和酸化物、酸化物等を用いることが出来る。また、これらに加え、充填剤としてSiO2を60〜80wt%の範囲で用いるのが好ましく、さらに、65〜75wt%用いるのが好ましい。また、SiO2としては、結晶性シリカよりも線膨張係数の小さい非晶質シリカが好ましい。また、粒径が100μm以下の充填材、更には60μm以下の充填材が好ましい。更に、形状は球形の充填材が好ましく、これにより基体成型時の充填性を向上させることができる。 For example, when TiO 2 is used as a white filler, it is preferably added in an amount of 10 to 30 wt%, more preferably 15 to 25 wt%. TiO 2 may be either a rutile type or an anatase type. The rutile type is preferable from the viewpoint of light shielding properties and light resistance. Furthermore, when it is desired to improve dispersibility and light resistance, a filler modified by surface treatment can also be used. For the surface treatment of the filler made of TiO 2, hydrated oxides such as alumina, silica and zinc oxide, oxides and the like can be used. In addition to these, it is preferable to use SiO 2 in the range of 60~80Wt% as a filler, further, preferably used 65~75wt%. As the SiO 2, less amorphous silica coefficient of linear expansion than the crystalline silica is preferable. Further, a filler having a particle size of 100 μm or less, and further a filler of 60 μm or less is preferable. Furthermore, a spherical filler is preferable, which can improve the filling property when molding the substrate.
また、基体の線膨張係数は、個片化する前に除去(剥離)される支持基板の線膨張係数との差が小さくなるように制御するのが好ましい。好ましくは30%以下、より好ましくは10%以下の差とするのがよい。支持基板としてSUS板を用いる場合、線膨張係数の差は20ppm以下が好ましく、10ppm以下がより好ましい。この場合、充填材を70wt%以上、好ましくは85wt%以上配合させるのが好ましい。これにより、支持基板と基体との残留応力を制御(緩和)することができるため、個片化する前の発光装置の集合体の反りを少なくすることができる。反りを少なくすることで、導電性ワイヤの切断など内部損傷を低減し、また、個片化する際の位置ズレを抑制して歩留まりよく製造することができる。例えば、基体の線膨張係数を5〜25×10−6/Kに調整することが好ましく、さらに好ましくは7〜15×10−6/Kに調整することが望ましい。これにより、基体成型後、冷却時に生じる反りを抑制し易くすることができ、歩留まりよく製造することができる。尚、本明細書において基体の線膨張係数とは、各種充填剤等で調整された遮光性樹脂からなる基体のガラス転移温度以下での線膨張係数を指す。この温度領域における基体の線膨張係数が、支持基板の線膨張係数と近いことが好ましい。 Further, it is preferable to control the linear expansion coefficient of the substrate so that the difference from the linear expansion coefficient of the support substrate to be removed (peeled) before being separated into pieces is reduced. The difference is preferably 30% or less, more preferably 10% or less. When a SUS plate is used as the support substrate, the difference in coefficient of linear expansion is preferably 20 ppm or less, and more preferably 10 ppm or less. In this case, it is preferable to add 70 wt% or more, preferably 85 wt% or more of the filler. Thereby, since the residual stress between the support substrate and the base can be controlled (relaxed), the warpage of the assembly of the light emitting devices before being separated into pieces can be reduced. By reducing the warpage, internal damage such as cutting of the conductive wire can be reduced, and the positional deviation at the time of singulation can be suppressed, and manufacturing can be performed with high yield. For example, the linear expansion coefficient of the substrate is preferably adjusted to 5 to 25 × 10 −6 / K, more preferably 7 to 15 × 10 −6 / K. Thereby, it is possible to easily suppress the warpage that occurs during cooling after the base is molded, and it is possible to manufacture with high yield. In this specification, the linear expansion coefficient of the substrate refers to the linear expansion coefficient below the glass transition temperature of the substrate made of a light-shielding resin adjusted with various fillers. The linear expansion coefficient of the substrate in this temperature region is preferably close to the linear expansion coefficient of the support substrate.
また、別の観点から、基体の線膨張係数は、導電部材の線膨張係数との差が小さくなるように制御するのが好ましい。好ましくは40%以下、より好ましくは20%以下の差とするのがよい。これにより、個片化後の発光装置において、導電部材と基体とが剥離するのを抑制し、信頼性に優れた発光装置とすることができる。 From another viewpoint, it is preferable to control the linear expansion coefficient of the base so that the difference from the linear expansion coefficient of the conductive member is small. The difference is preferably 40% or less, more preferably 20% or less. Thereby, in the light-emitting device after separation, it is possible to suppress the peeling of the conductive member and the substrate, and to obtain a light-emitting device with excellent reliability.
(導電部材)
導電部材は、発光素子へ通電させるための正負一対の電極として機能させるものであり、その上面が基体の凹部の底面に露出されると共に、下面が外部に露出される鍍金層からなる。基体に複数設けられている各凹部の底面には、それぞれ正負一対の電極として発光素子に通電可能となるよう、基体を介して少なくとも2つの導電部材が露出している。そして、本発明においては、この各凹部に設けられる導電部材が、隣接する少なくとも1つの凹部に設けられる導電部材と、それぞれ離間するように設けられていることを特徴としている。導電部材が、鍍金層のみから構成されることで、導電部材をそれぞれ離間するよう、独立して設けることができる。
(Conductive member)
The conductive member functions as a pair of positive and negative electrodes for energizing the light emitting element, and is composed of a plating layer whose upper surface is exposed at the bottom surface of the concave portion of the substrate and whose lower surface is exposed to the outside. At least two conductive members are exposed through the base so that the light emitting element can be energized as a pair of positive and negative electrodes on the bottom surface of each recess provided in the base. In the present invention, the conductive member provided in each recess is provided so as to be separated from the conductive member provided in at least one adjacent recess. Since the conductive member is composed only of the plating layer, the conductive members can be provided independently so as to be separated from each other.
例えば、図1Cに示すように、隣接する凹部のうちX方向に隣接する凹部S1の導電部材を離間するようにし、Y方向に隣接する凹部S1とは、連続しているようにすることができる。また、図2に示す発光装置200のように、X方向及びY方向に隣接する凹部S2に設けられる導電部材202を、両方向においてそれぞれ離間するように設けることができる。このように、各凹部間で一対の導電部材が設けられているため、凹部ごとの独立駆動が可能となるため、出力の調整が容易となる。また、発光素子から発生する熱を隣接する凹部の発光素子やその他の部材へ伝達しにくくすることができるため、耐熱性が向上する。このような構成とすることで、発光装置を複数用いる場合に比して、より小型化された発光装置とすることができる。また、2次実装基板上での配線の自由度が高く、各種照明装置等として用いる場合にデザインや配光特性などを自在に設計することができる。更に、導電部材が独立していると、線膨張係数の差による反りの影響を受けにくくすることができ、破損等も発生しにくくすることができる。
For example, as shown in FIG. 1C, the conductive members of the recess S1 adjacent in the X direction among the adjacent recesses can be separated, and the recess S1 adjacent in the Y direction can be continuous. . Further, like the
導電部材は、各凹部内で、正負一対の電極となるように少なくとも2つの部位が底面に露出していればよく、また、発光素子を直接或いはサブマウントなどの別部材を介して間接的に載置可能な面積を有する部位を設けるのが好ましい。図1Aでは、各凹部S1の底面の略半分以上を占める面積で一方の導電部材102が露出されており、この上に発光素子103を載置している。ここでは、発光素子103が凹部S1の底面の略中央に載置されるようにしており、これにより配向特性を均一にし易くなるので好ましい。また、発光素子103を導電部材102上に直接載置させることで、発光素子103からの熱を外部に放出し易くなるので好ましい。
The conductive member only needs to be exposed on the bottom surface in each recess so as to form a pair of positive and negative electrodes, and the light emitting element may be directly or indirectly via another member such as a submount. It is preferable to provide a portion having a mountable area. In FIG. 1A, one
各凹部S1の底面に露出する導電部材は、図1Cに示すように同一形状とするのが好ましいが、これに限らず、種々の形状、大きさ、数とすることができる。 The conductive members exposed on the bottom surface of each recess S1 are preferably the same shape as shown in FIG. 1C, but are not limited to this, and can have various shapes, sizes, and numbers.
凹部の側壁に埋設される導電部材は、隣接する導電部材と接しないようにするのが好ましく、また、図1B、図1Cに示すように、埋設されている部分の一部に貫通孔Hを設け、この内部に基体を設けるようにすることで、比較的大面積の導電部材と基体との密着性を向上させることができる。 The conductive member embedded in the side wall of the recess is preferably not in contact with the adjacent conductive member. Further, as shown in FIGS. 1B and 1C, a through hole H is formed in a part of the embedded portion. By providing the substrate and providing the substrate therein, the adhesion between the conductive member having a relatively large area and the substrate can be improved.
導電部材の具体的な材料としては、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト等の金属又は鉄−ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、モリブデン、Au−Snなどの共晶はんだ、SnAgCu、SnAgCuInなどのはんだ、ITO等が挙げられる。これらはんだ材料の中でも特に組成をコントロールして、はんだ粒子と第一の金属部の反応により一旦溶融し凝固すると、リフロー実装時などの追加の熱処理時に再溶解しない組成に調整したものが好ましい。 Specific materials for the conductive member include metals such as copper, aluminum, gold, silver, tungsten, iron, nickel, and cobalt, or eutectic such as iron-nickel alloy, phosphor bronze, iron-containing copper, molybdenum, and Au-Sn. Examples thereof include solder, solder such as SnAgCu and SnAgCuIn, and ITO. Among these solder materials, those that are adjusted to a composition that is not re-dissolved during additional heat treatment such as reflow mounting are particularly preferred when the composition is controlled and once melted and solidified by the reaction between the solder particles and the first metal part.
これらは単体又は合金として用いることができ、更には積層するなど複数層設けることもできる。例えば、最表面には、発光素子からの光を反射可能な材料が好ましく、具体的には金、銀、銅、Pt、Pd、Al、W、Mo、Ru、Rh等が好ましい。更に最表面の導電部材は高反射率、高光沢である事が好ましい。具体的には可視域の反射率は70%以上である事が好ましく、その際はAg、Ru、Rh、Pt、Pdなどが好的に用いられる。また、導電部材の表面光沢も高いほうが好ましい。具体的に光沢度は好ましくは0.5以上、より好ましくは1.0以上である。ここで示される光沢度は日本電色工業製 微小面色差計VSR 300Aを用い、45°照射、垂直受光で得られる数字である。また、支持基板側は回路基板等への実装に有利なAu、Sn、Sn合金、AuSnなどの共晶はんだ鍍金等が好ましい。 These can be used as a simple substance or an alloy, and can also be provided in a plurality of layers such as stacked. For example, a material capable of reflecting light from the light emitting element is preferable for the outermost surface, and specifically, gold, silver, copper, Pt, Pd, Al, W, Mo, Ru, Rh, and the like are preferable. Furthermore, it is preferable that the outermost conductive member has high reflectivity and high gloss. Specifically, the reflectance in the visible range is preferably 70% or more, and in this case, Ag, Ru, Rh, Pt, Pd, etc. are preferably used. Further, it is preferable that the surface gloss of the conductive member is high. Specifically, the glossiness is preferably 0.5 or more, more preferably 1.0 or more. The glossiness shown here is a number obtained by 45 ° irradiation and vertical light reception using a Nippon Denshoku Industries micro surface color difference meter VSR 300A. Further, eutectic solder plating such as Au, Sn, Sn alloy, AuSn and the like, which are advantageous for mounting on a circuit board or the like, is preferable on the support substrate side.
また、導電部材の最表面(最上層)と支持基板側(最下層)との間に、中間層を形成しても良い。導電部材や発光装置の機械的強度を向上させるためには、耐食性の高い金属、例えばNiを中間層に用いるのが好ましい。また、放熱性を向上させるためには、熱伝導率の高い銅を中間層に用いることが好ましい。このように、目的や用途に応じて、適した部材を中間層に用いるのが好ましい。この中間層についても、上記の金属の他、Pt、Pd、Al、W、Ru、Pdなどを用いることができる。中間層として、最上層や最下層の金属と密着性のよい金属を積層させてもよい。中間層の膜厚については、最上層や最下層よりも厚く形成するのが好ましい。特に、導電部材の全体の膜厚の80%〜99%の範囲の比率で形成するのが好ましく、更に好ましくは90%〜99%の範囲とするのが好ましい。 Further, an intermediate layer may be formed between the outermost surface (uppermost layer) of the conductive member and the support substrate side (lowermost layer). In order to improve the mechanical strength of the conductive member and the light emitting device, it is preferable to use a metal having high corrosion resistance, for example, Ni for the intermediate layer. Moreover, in order to improve heat dissipation, it is preferable to use copper with high thermal conductivity for the intermediate layer. Thus, it is preferable to use a suitable member for the intermediate layer according to the purpose and application. Also for this intermediate layer, Pt, Pd, Al, W, Ru, Pd, etc. can be used in addition to the above metals. As the intermediate layer, a metal having good adhesion to the metal of the uppermost layer or the lowermost layer may be laminated. The intermediate layer is preferably formed thicker than the uppermost layer or the lowermost layer. In particular, it is preferably formed at a ratio in the range of 80% to 99% of the entire film thickness of the conductive member, and more preferably in the range of 90% to 99%.
特に、金属からなる鍍金層の場合、その組成によって線膨張係数が規定されるため、最下層や中間層は、比較的支持基板との線膨張係数が近いものが好ましい。例えば、支持基板として、線膨張係数が10.4×10−6/KであるSUS430を用いた場合、その上の導電部材は次に挙げるような金属を含む(主成分とする)積層構造とすることができる。最下層側から、線膨張係数14.2×10−6/KであるAu(0.04〜0.1μm)、第1の中間層として線膨張係数12.8×10−6/KであるNi(又は線膨張係数16.8×10−6/KであるCu)(25〜100μm)、第2の中間層としてAu(0.01〜0.07μm)、最上層として線膨張係数119.7×10−6/KであるAg(2〜6μm)等の積層構造が好ましい。最上層のAgは線膨張係数が他の層の金属と大きく異なるが、発光素子からの光の反射率を優先しているためAgを用いている。最上層のAgを極めて薄い厚みとしているため、反りに対する影響は極めて微弱である。したがって、実用的に問題はない程度である。 Particularly, in the case of a plating layer made of metal, the linear expansion coefficient is defined by the composition thereof, and therefore, the lowermost layer and the intermediate layer preferably have a linear expansion coefficient that is relatively close to that of the support substrate. For example, when SUS430 having a linear expansion coefficient of 10.4 × 10 −6 / K is used as the support substrate, the conductive member thereon includes the following metal (main component) laminated structure: can do. From the bottom layer side, Au (0.04 to 0.1 μm) having a linear expansion coefficient of 14.2 × 10 −6 / K, and a linear expansion coefficient of 12.8 × 10 −6 / K as the first intermediate layer Ni (or Cu having a linear expansion coefficient of 16.8 × 10 −6 / K) (25 to 100 μm), Au (0.01 to 0.07 μm) as the second intermediate layer, and a linear expansion coefficient of 119. A laminated structure such as Ag (2 to 6 μm) of 7 × 10 −6 / K is preferable. Although Ag of the uppermost layer has a linear expansion coefficient that is significantly different from that of other layers of metal, Ag is used because priority is given to the reflectance of light from the light emitting element. Since the uppermost layer Ag has a very thin thickness, the influence on the warp is extremely weak. Therefore, there is no practical problem.
(封止部材)
封止部材は、基体の凹部内の発光素子を被覆すると共に、導電部材と接するように設けられるものであり、発光素子の他、受光素子や保護素子、更には導電性ワイヤなどの電子部品を、塵芥や水分、更には外力などから保護する部材である。
(Sealing member)
The sealing member covers the light emitting element in the recess of the base and is provided so as to be in contact with the conductive member. In addition to the light emitting element, the light receiving element, the protective element, and further electronic components such as a conductive wire are provided. It is a member that protects against dust, moisture, and external force.
封止部材の材料としては、発光素子からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化しにくい耐光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。更に、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも1種以上含むハイブリッド樹脂等も用いることができる。さらにまた、これらの有機物に限られず、ガラス、シリカゾル等の無機物も用いることができる。このような材料に加え、所望に応じて着色剤、光拡散剤、光反射材、各種フィラー、波長変換部材(蛍光部材)などを含有させることもできる。封止部材の充填量は、上記電子部品が被覆される量であればよい。 As a material for the sealing member, a material having a light-transmitting property capable of transmitting light from the light-emitting element and having light resistance that is not easily deteriorated by them is preferable. Specific examples of the material include a silicone resin composition, a modified silicone resin composition, an epoxy resin composition, a modified epoxy resin composition, and an acrylic resin composition. A composition can be mentioned. Furthermore, a silicone resin, an epoxy resin, a urea resin, a fluororesin, and a hybrid resin containing at least one of these resins can also be used. Furthermore, it is not limited to these organic materials, and inorganic materials such as glass and silica sol can also be used. In addition to such materials, a colorant, a light diffusing agent, a light reflecting material, various fillers, a wavelength conversion member (fluorescent member), and the like can be included as desired. The filling amount of the sealing member may be an amount that covers the electronic component.
封止樹部材の外表面の形状については配光特性などに応じて種々選択することができる。図1Aでは、封止部材の上面は平らな平面としているが、これに限らず、例えば、上面を凸状レンズ形状、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状などとすることで、指向特性を調整することができる。また、封止部材に加え、別部材としてレンズ部材を設けてもよい。さらに、蛍光部材入り成形体、例えば蛍光部材入り板状成形体、ドーム状成形体等を用いる場合には、封止部材としては密着性に優れた材料を選択することが好ましい。蛍光部材入り成形体は樹脂組成物の他、ガラス等の無機物を用いることが出来る。 The shape of the outer surface of the sealing tree member can be variously selected according to the light distribution characteristics. In FIG. 1A, the upper surface of the sealing member is a flat plane. However, the present invention is not limited to this. For example, the directivity can be adjusted by forming the upper surface into a convex lens shape, a concave lens shape, a Fresnel lens shape, or the like. Can do. In addition to the sealing member, a lens member may be provided as a separate member. Furthermore, when using a molded article containing a fluorescent member, for example, a plate-like molded article containing a fluorescent member, a dome-shaped molded article, etc., it is preferable to select a material having excellent adhesion as the sealing member. In addition to the resin composition, the fluorescent member-containing molded body may be made of an inorganic material such as glass.
(接合部材)
接合部材は、導電部材又は基体上に、発光素子、受光素子、保護素子などを直接又はサブマウントなどを介して間接的に載置し接続させるための接合部材であり、導電性接合部材又は絶縁性接合部材のいずれかを選択することができる。絶縁性接合部材としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にAlやAg膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。この場合、蒸着やスパッタあるいは薄膜を接合させるなどの方法を用いることができる。また、導電性接合部材としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Au−Sn共晶などのはんだ、低融点金属等のろう材を用いることができる。さらに、これら接合部材のうち、特に透光性の接合部材を用いる場合は、その中に半導体発光素子からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有させることもできる。
(Joining member)
The bonding member is a bonding member for mounting and connecting a light emitting element, a light receiving element, a protection element, etc. directly or indirectly via a submount on a conductive member or a base. Any of the adhesive bonding members can be selected. As the insulating bonding member, an epoxy resin composition, a silicone resin composition, a polyimide resin composition, a modified resin thereof, a hybrid resin, or the like can be used. In the case of using these resins, a metal layer having a high reflectance such as an Al or Ag film or a dielectric reflecting film can be provided on the back surface of the light emitting element in consideration of deterioration due to light or heat from the light emitting element. In this case, a method such as vapor deposition, sputtering, or bonding a thin film can be used. In addition, as the conductive bonding member, a conductive paste such as silver, gold, or palladium, solder such as Au—Sn eutectic, or a brazing material such as a low melting point metal can be used. Furthermore, when using a translucent joining member among these joining members, the fluorescent member which absorbs the light from a semiconductor light-emitting element and light-emits light of a different wavelength can also be contained in it.
(導電性ワイヤ)
発光素子の電極と、導電部材とを電気的に接続する導電性ワイヤは、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。特に、熱抵抗などに優れた金を用いるのが好ましい。
(Conductive wire)
Examples of the conductive wire that electrically connects the electrode of the light emitting element and the conductive member include conductive wires using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum, and alloys thereof. In particular, it is preferable to use gold excellent in thermal resistance.
(波長変換部材)
上記封止部材中に、波長変換部材として発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光部材を含有させることもできる。
(Wavelength conversion member)
In the sealing member, a fluorescent member that emits light having a different wavelength by absorbing at least a part of light from the light emitting element may be contained as a wavelength conversion member.
蛍光部材としては、発光素子からの光を、それより長波長に変換させるものの方が効率がよい。しかしながら、これに限らず、発光素子からの光を、短波長に変換させるもの、或いは、他の蛍光部材によって変換された光を更に変換させるものなど、種々の蛍光部材を用いることができる。このような蛍光部材は、1種の蛍光物質等を単層で形成してもよいし、2種以上の蛍光物質等が混合された単層を形成してもよいし、1種の蛍光物質等を含有する単層を2層以上積層させてもよいし、2種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層を2層以上積層させてもよい。 As the fluorescent member, it is more efficient to convert the light from the light emitting element into a longer wavelength. However, the present invention is not limited to this, and various fluorescent members such as one that converts light from the light emitting element into a short wavelength or one that further converts light converted by another fluorescent member can be used. Such a fluorescent member may be formed of a single layer of a single type of fluorescent material or a single layer in which two or more types of fluorescent materials are mixed. Two or more single layers containing the same may be laminated, or two or more single layers each containing two or more kinds of fluorescent substances may be laminated.
発光素子として窒化物系半導体を発光層とする半導体発光素子を用いる場合、その発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換する蛍光部材を用いることができる。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体や酸窒化物系蛍光体を用いることができる。より具体的には、(a)Eu賦活されたα若しくはβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート、各種アルカリ土類金属窒化アルミニウムケイ素(例:CaSiAlN3:Eu、SrAlSi4N7:Euなど)、(b)Eu等のランタノイド系の元素、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、アルカリ土類金属のハロシリケート、アルカリ土類金属シリケート、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、または、(c)Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩(d)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等、から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。好ましくは、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であるYAG系蛍光体である。YAG系蛍光体は、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12などの組成式で表される。また、Yの一部もしくは全部をTb、Lu等で置換したTb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ceなどもある。さらに、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、作用、効果を有する蛍光体も使用することができる。 In the case of using a semiconductor light-emitting element having a nitride-based semiconductor as a light-emitting layer as the light-emitting element, a fluorescent member that absorbs light from the light-emitting element and converts the wavelength into light having a different wavelength can be used. For example, a nitride phosphor or an oxynitride phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Eu or Ce can be used. More specifically, (a) Eu-activated α- or β-sialon phosphor, various alkaline earth metal nitride silicates, various alkaline earth metal aluminum silicon nitrides (eg, CaSiAlN 3 : Eu, SrAlSi 4 N 7 : Eu), (b) lanthanoid elements such as Eu, alkaline earth metal halogenapatites mainly activated by transition metal elements such as Mn, alkaline earth metal halosilicates, alkaline earth metal silicates, Alkaline earth metal halogen borate, alkaline earth metal aluminate, alkaline earth metal sulfide, alkaline earth metal thiogallate, alkaline earth metal silicon nitride, germanate, or (c) lanthanoids such as Ce Rare earth aluminates, rare earth silicates, alkaline earth metal rare earth silicates activated mainly by elements The salt (d) is preferably at least one selected from organic and organic complexes mainly activated by a lanthanoid element such as Eu. A YAG phosphor that is a rare earth aluminate phosphor mainly activated by a lanthanoid element such as Ce is preferable. YAG-based phosphors include Y 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 : Ce , (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 . Further, there are Tb 3 Al 5 O 12 : Ce, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, etc. in which a part or all of Y is substituted with Tb, Lu, or the like. Furthermore, phosphors other than the above phosphors and having the same performance, function, and effect can be used.
また、蛍光体をガラス、樹脂組成物等他の成形体に塗布したものも用いることが出来る。さらに、蛍光体入り成形体も用いることが出来る。具体的には、蛍光体入りガラスや、YAG焼結体、YAGとAl2O3、SiO2、B2O3などの焼結体、無機融液中でYAGを析出させた結晶化無機バルク体などを用いることができる。蛍光体をエポキシ、シリコーン、ハイブリッド樹脂等で一体成形したものも用いても良い。 Moreover, what apply | coated fluorescent substance to other molded objects, such as glass and a resin composition, can also be used. Furthermore, a molded body containing a phosphor can also be used. Specifically, glass containing phosphor, YAG sintered body, sintered body such as YAG and Al 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , crystallized inorganic bulk in which YAG is precipitated in an inorganic melt. The body can be used. A phosphor integrally formed with epoxy, silicone, hybrid resin, or the like may be used.
(発光素子)
本発明において、発光素子は、各凹部に1以上載置される半導体素子であり、同一面側に正負電極が形成された構造、或いは異なる面に正負電極が形成された構造、成長基板とは異なる基板を貼り合わせた構造等、種々の構造の半導体素子を用いることができる。
(Light emitting element)
In the present invention, the light-emitting element is a semiconductor element that is mounted one or more in each recess, and has a structure in which positive and negative electrodes are formed on the same surface side, or a structure in which positive and negative electrodes are formed on different surfaces, and a growth substrate. Semiconductor elements having various structures such as a structure in which different substrates are bonded to each other can be used.
発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ZnSeや窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。 A light emitting element having an arbitrary wavelength can be selected. For example, the blue, the green light emitting element, ZnSe and nitride semiconductor (In X Al Y Ga 1- X-Y N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), used after using GaP be able to. As the red light emitting element, GaAlAs, AlInGaP, or the like can be used. Furthermore, a semiconductor light emitting element made of a material other than this can also be used. The composition, emission color, size, number, and the like of the light emitting element to be used can be appropriately selected according to the purpose.
波長変換部材を有する発光装置とする場合には、その波長変換部材を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。 In the case of a light emitting device having a wavelength conversion member, a nitride semiconductor capable of emitting a short wavelength that can efficiently excite the wavelength conversion member (In X Al Y Ga 1- XYN, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) is preferred. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal.
(支持基板)
支持基板は、導電部材を形成するために用いる板状又はシート状部材であり、最終的に発光装置を個片化する前に除去するため、発光装置には具備されていない部材である。工程の最終段階において除去する、すなわち、導電部材や基体から剥がすため、折り曲げ可能な部材を用いる必要があり、材料にもよるが膜厚10μm〜300μm程度の板状部材を用いるのが好ましい。
(Support substrate)
The support substrate is a plate-like or sheet-like member used for forming the conductive member, and is a member that is not provided in the light-emitting device because it is removed before the light-emitting device is finally separated. In order to remove at the final stage of the process, that is, to peel off from the conductive member or the substrate, it is necessary to use a foldable member, and it is preferable to use a plate-like member having a film thickness of about 10 μm to 300 μm depending on the material.
支持基板としては、ステンレス(SUS)、鉄、銅、銀、コバール、ニッケルなどの金属板や、金属薄膜などを貼り付け可能なポリイミドからなる樹脂シートなどが好ましい。特に、アルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系等、種々のステンレスを用いることが好ましい。特に好ましいのは、フェライト系のステンレスである。特に好ましくは、400系、300系のステンレスが良い。更に具体的には、SUS430(10.4×10−6/K)、SUS444(10.6×10−6/K)、SUS303(18.7×10−6/K)、SUS304(17.3×10−6/K)等が好適に用いられる。400系のステンレスは、鍍金の前処理として酸処理を行うと、300系に比し表面が荒れやすくなる。したがって、酸処理を行った400系のステンレスの上に鍍金層を形成すると、その鍍金層の表面も荒れやすくなる。これにより封止部材や基体を構成する樹脂との密着性を良くすることができる。また、300系は酸処理では表面が荒れにくい。このため300系のステンレスを用いれば、鍍金層の表面の光沢度を向上させやすく、これにより発光素子からの反射率を向上して光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。 As the support substrate, a metal plate such as stainless steel (SUS), iron, copper, silver, kovar, nickel, or a resin sheet made of polyimide to which a metal thin film can be attached is preferable. In particular, it is preferable to use various stainless steels such as altensite, ferrite, and austenite. Particularly preferred is ferritic stainless steel. Particularly preferred is 400 series or 300 series stainless steel. More specifically, SUS430 (10.4 × 10 -6 /K),SUS444(10.6×10 -6 /K),SUS303(18.7×10 -6 /K),SUS304(17.3 × 10 −6 / K) or the like is preferably used. When the 400 series stainless steel is subjected to an acid treatment as a pretreatment for plating, the surface becomes more rough than the 300 series stainless steel. Accordingly, when a plating layer is formed on 400 series stainless steel that has been subjected to acid treatment, the surface of the plating layer is also likely to be rough. Thereby, adhesiveness with resin which comprises a sealing member and a base | substrate can be improved. In addition, the surface of 300 series is hardly roughened by acid treatment. For this reason, if 300 series stainless steel is used, it is easy to improve the glossiness of the surface of the plating layer, whereby the reflectance from the light emitting element is improved and a light emitting device with high light extraction efficiency can be obtained.
また、導電部材の表面光沢を上げる場合、メッキや蒸着、スパッタなどの手法を用いて形成する。より光沢度を上げるためには、支持基板の表面は平滑な方が好ましい。例えば、支持基板としてSUSを用いる場合は、結晶粒界の比較的小さな300番台のSUSを用いることで、表面光沢の高い導電部材の最表面を得る事ができる。 Moreover, when raising the surface gloss of a conductive member, it forms using methods, such as plating, vapor deposition, and sputtering. In order to further increase the glossiness, the surface of the support substrate is preferably smooth. For example, when SUS is used as the support substrate, the outermost surface of the conductive member having a high surface gloss can be obtained by using SUS having a relatively low crystal grain boundary in the 300s.
また、樹脂成形後の反りを緩和するために支持基板にスリット、溝、波形状の加工を施す事も出来る。
<製造方法>
以下、本発明の発光装置の製造方法について、図を用いて説明する。
Moreover, in order to relieve the warp after the resin molding, the support substrate can be processed into slits, grooves and corrugations.
<Manufacturing method>
Hereinafter, the manufacturing method of the light-emitting device of this invention is demonstrated using figures.
(第1の工程)
まず、SUS板などからなる支持基板を用意し、その表面に保護膜としてレジストを塗布する。このレジストの厚みによって後に形成される導電部材の厚みを調整することができる。レジストは、支持基板の上面にのみでもよく、又は下面(反対側の面)の全面にも形成してもよい。これにより、後工程の鍍金によって下面に導電部材が形成されるのを防ぐことができる。
(First step)
First, a support substrate made of a SUS plate or the like is prepared, and a resist is applied to the surface as a protective film. The thickness of the conductive member formed later can be adjusted by the thickness of the resist. The resist may be formed only on the upper surface of the support substrate or on the entire lower surface (opposite surface). Thereby, it can prevent that a conductive member is formed in a lower surface by the plating of a post process.
尚、用いる保護膜(レジスト)はフォトリソグラフィによって形成されるレジストの場合、ポジ型、ネガ型のいずれを用いてもよい。ここでは、ポジ型のレジストを用いる方法について説明するが、ポジ型、ネガ型を組み合わせて用いてもよい。また、スクリーン印刷により形成させるレジストや、シート状のレジストを貼り付けるなどの方法も用いることができる。 The protective film (resist) to be used may be either a positive type or a negative type in the case of a resist formed by photolithography. Although a method using a positive resist is described here, a positive resist and a negative resist may be used in combination. In addition, a method of attaching a resist formed by screen printing or a sheet-like resist can be used.
塗布したレジストを乾燥させた後、その上部に開口部を有するマスクを直接又は間接的に配置させて、紫外線を照射して露光する。紫外線は、レジストの感度等によって適した波長を選択することができる。その後、エッチング剤で処理することで開口部を有するレジストが形成される。ここで、必要であれば酸活性処理などを行ってもよい。 After the applied resist is dried, a mask having an opening is directly or indirectly placed on the resist and exposed to ultraviolet rays for exposure. As the ultraviolet light, a suitable wavelength can be selected depending on the sensitivity of the resist. Then, the resist which has an opening part is formed by processing with an etching agent. Here, if necessary, acid activation treatment or the like may be performed.
次いで、電解鍍金することで、レジストの開口部内に導電部材を形成させる。このとき、鍍金条件を調整することでレジストの膜厚よりも厚くなるように鍍金することができ、側面に突起部を有する導電部材とすることができる。鍍金後、レジストを洗浄して除去することで、互いに離間する一対の導電部材を複数対形成することができる。 Next, a conductive member is formed in the opening of the resist by electrolytic plating. At this time, by adjusting the plating conditions, the plating can be performed so as to be thicker than the thickness of the resist, and a conductive member having a protrusion on the side surface can be obtained. After plating, the resist is washed and removed, so that a plurality of pairs of conductive members separated from each other can be formed.
(第2の工程)
次いで、凹部を複数有する基体を形成する。このとき、一対の導電部材の上面の一部が凹部の底面に露出されるようにする。基体は、射出成形、トランスファモールド、圧縮成型等の方法によって形成することができる。
(Second step)
Next, a substrate having a plurality of recesses is formed. At this time, a part of the upper surface of the pair of conductive members is exposed to the bottom surface of the recess. The substrate can be formed by a method such as injection molding, transfer molding, or compression molding.
例えばトランスファモールドにより基体を形成する場合、導電部材を複数形成した支持基板を、上型及び下型からなる金型の内に挟み込むようにセットする。このとき、離型シートなどを介して金型内にセットしてもよい。金型を内には基体の原料である樹脂ペレットが挿入されており、支持基板と樹脂ペレットとを加熱する。樹脂ペレット溶融後、加圧して金型内に充填する。加熱温度や加熱時間、また圧力等については用いる樹脂の組成等に応じて適宜調整することができる。硬化後金型から取り出し、成型品を得ることができる。 For example, when the base is formed by transfer molding, the support substrate on which a plurality of conductive members are formed is set so as to be sandwiched between the upper and lower molds. At this time, you may set in a metal mold | die via a release sheet | seat. Resin pellets, which are base materials, are inserted into the mold, and the support substrate and the resin pellets are heated. After melting the resin pellets, pressurize and fill the mold. The heating temperature, heating time, pressure, and the like can be appropriately adjusted according to the composition of the resin used. After curing, the molded product can be obtained by taking out from the mold.
(第3の工程)
次いで、凹部内の導電部材上に、発光素子を接合部材を用いて接合し、導電性ワイヤを用いて導電部材に接続する。
(Third step)
Next, the light emitting element is bonded onto the conductive member in the recess using a bonding member, and connected to the conductive member using a conductive wire.
(第4の工程)
その後、発光素子、導電性ワイヤを被覆するように封止部材をトランスファモールド、ポッティング、印刷等の方法によって形成する。
(Fourth process)
Thereafter, a sealing member is formed by a method such as transfer molding, potting or printing so as to cover the light emitting element and the conductive wire.
(第5の工程)
封止部材を硬化後に、支持基板を剥がして除去する。その後、複数の凹部を有するように基体を切断する。切断の方法としては、ブレードによるダイシング、レーザ光によるダイシング等種々の方法を用いることができる。
(Fifth step)
After the sealing member is cured, the support substrate is peeled off and removed. Thereafter, the substrate is cut so as to have a plurality of recesses. As a cutting method, various methods such as dicing with a blade and dicing with a laser beam can be used.
本発明に係る発光装置は、小型で軽量であって、且つ、光取り出し効率の高い発光装置を容易に得ることができる。これらの発光装置は、各種表示装置、照明器具などにも利用することができる。 The light emitting device according to the present invention can easily obtain a light emitting device that is small and lightweight and has high light extraction efficiency. These light emitting devices can also be used for various display devices, lighting fixtures, and the like.
100、200・・・発光装置
101、201・・・基体
102、202・・・導電部材
103・・・発光素子
104・・・封止部材
105・・・導電ワイヤ
S1、S2・・・凹部
H・・・貫通孔
100, 200:
Claims (6)
該発光素子が載置される凹部を複数有する光反射樹脂からなる基体と、
上面が前記各凹部の底面に露出されると共に、下面が外部に露出される鍍金層からなる少なくとも1対の導電部材と、
を有し、
前記導電部材は、隣接する少なくとも1つの前記凹部に設けられる導電部材と、離間するよう設けられていることを特徴とする発光装置。 A light emitting element;
A substrate made of a light reflecting resin having a plurality of recesses on which the light emitting element is placed;
At least one pair of conductive members formed of a plating layer having an upper surface exposed at the bottom surface of each of the recesses and a lower surface exposed to the outside;
Have
The light emitting device, wherein the conductive member is provided so as to be separated from a conductive member provided in at least one of the adjacent concave portions.
前記一対の導電部材の上面の一部が底面に露出されている凹部を複数有する基体形成する第2の工程と、
前記凹部の底面に露出さられている導電部材の上に発光素子を載置させる第3の工程と、
前記発光素子を、透光性樹脂からなる封止部材で被覆する第4の工程と、
前記支持基板を除去後、複数の凹部を有する位置で前記基体を切断する第5の工程と、
を有する発光装置の製造方法。 A first step of forming a plurality of pairs of conductive members spaced apart from each other on a support substrate;
A second step of forming a base having a plurality of recesses in which a part of the upper surface of the pair of conductive members is exposed on the bottom surface;
A third step of placing the light emitting element on the conductive member exposed on the bottom surface of the recess;
A fourth step of covering the light emitting element with a sealing member made of a translucent resin;
A fifth step of cutting the substrate at a position having a plurality of recesses after removing the support substrate;
A method for manufacturing a light emitting device.
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