发光装置及其制造方法与流程

本发明涉及发光装置及其制造方法。

背景技术

目前，在发光装置中，配置于发光元件周边的反光材料利用的是通过使透光性树脂含有反光性填料而赋予了反光性的树脂(专利文献1)。

另外，专利文献2记载有使用在树脂中含有46重量％以上的反光性填料的树脂材料而形成封装体，并在封装体的凹部搭载有led的发光装置。因此，正在寻求光输出效率优异的发光装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2012－243822号公报

专利文献2：(日本)特开2010－047773号公报

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种光输出效率更加优异的发光装置及其制造方法。

本发明之一实施方式提供的是一种发光装置，其具备：发光元件；透光部件，其设置于该发光元件的上表面；反光性的包覆部件，其包覆所述发光元件的侧面及所述透光部件的侧面，所述包覆部件具备：第一包覆部件，包覆所述发光元件的侧面及透光部件的侧面，且包含第一反光材料和氟系的第一树脂；第二包覆部件，包覆该第一包覆部件，且包含第二反光材料及第二树脂，所述第一反光材料和所述第一树脂的折射率差比所述第二反光材料及第二树脂的折射率差大。

本发明的另一实施方式提供的是一种发光装置，其具备：发光元件；透光部件，其设置于该发光元件的上表面；反光性的包覆部件，其包覆所述发光元件的侧面及所述透光部件的侧面，所述包覆部件具备：第一包覆部件，包覆所述发光元件的侧面及透光部件的侧面，且包含第一反光材料和氟系的第一树脂；第二包覆部件，包覆该第一包覆部件，且包含第二反光材料及第二树脂。

本发明的再另一实施方式提供的是一种发光装置的制造方法，其包括如下工序：在发光元件的周围配置含有第一反光材料及氟系的第一树脂的第一混合物；将所述第一混合物加热，形成与所述发光元件相接的第一包覆部件；在该第一包覆部件的周围填充含有第二反光材料及第二树脂的第二混合物，形成包覆所述第一包覆部件的第二包覆部件。

根据本发明的一实施方式，能够提供一种实现光束的进一步增大的发光装置及其制造方法。

附图说明

图1a是本实施方式的发光装置的概略俯视图。

图1b是图1a的ib－ib线的概略剖视图。

图1c是图1b的主要部分的放大图。

图2a是用于对图1a的发光装置的制造方法进行说明的概略剖视工序图。

图2b是用于对图1a的发光装置的制造方法进行说明的概略剖视工序图。

图2c是用于对图1a的发光装置的制造方法进行说明的概略剖视工序图。

图2d是用于对图1a的发光装置的制造方法进行说明的概略剖视工序图。

附图标记说明

1发光元件

2透光部件

3包覆部件

3a第一包覆部件

3b第二包覆部件

3x第一混合物

4安装基板

5框体

10发光装置

具体实施方式

在本申请中，为了便于说明，各附图所示的部件的大小及位置关系等往往进行了放大。进而，相同的名称、符号原则上表示的是相同或同类的部件。

〔发光装置10〕

如图1a及1b所示，本实施方式的发光装置10例如具备：发光元件1、设置于发光元件1的上表面的透光部件2、包覆发光元件1的侧面及透光部件2的侧面的反光性的包覆部件3。在此，上表面指的是发光元件的光输出面。包覆部件具备：包覆发光元件的侧面及透光部件的侧面且含有第一反光材料和氟系的第一树脂的第一包覆部件、包覆该第一包覆部件且含有第二反光材料及第二树脂的第二包覆部件。优选地，第一反光材料和第一树脂的折射率差比第二反光材料及第二树脂的折射率差大。

在含有折射率差更大的第一反光材料及第一树脂的第一包覆部包覆发光元件的侧面的情况下，与含有折射率差更小的第二反光材料及第二树脂的第二包覆部包覆发光元件的侧面的情况相比，使从发光元件射出的光更容易反射。其结果是，能够抑制来自包覆部件的光泄漏，在以透光部件2的上表面作为光输出面的发光装置10中，能够实现光输出效率更加优异的发光装置。

(包覆部件3)

包覆部件3包覆发光元件1的侧面及透光部件2的侧面。另外，包覆部件3也可以包覆发光元件1的下表面。

包覆部件3优选具有高反光性，例如，对于后述的发光元件射出的光的反射率优选为60％以上、70％以上、75％以上、80％以上或85％以上。

包覆部件3具备：含有第一反光材料及氟系的第一树脂的第一包覆部件3a、包覆该第一包覆部件3a且含有第二反光材料及第二树脂的第二包覆部件3b。而且，优选地，组合反光材料及树脂，使得在构成第一包覆部件3a的第一反光材料及氟系的第一树脂的折射率差和构成第二包覆部件3b的第二反光材料及第二树脂的折射率差之间存在大小关系。

优选地，构成第一包覆部件3a的第一反光材料及氟系的第一树脂的折射率差比构成第二包覆部件3b的第二反光材料及第二树脂的折射率差大。

作为第一反光材料及第二反光材料，例如可举出：氧化钛、锆、氧化铝、氧化硅等。它们可单独使用或组合两种以上使用。第一反光材料和第二反光材料的种类可以是全部或部分相同，也可以是全部或部分不同。这些反光材料可以以5～50重量％被包含在树脂中。第一反光材料及第二反光材料在第一包覆部件3a及第二包覆部件3b中可以具有相同的含有率，也可以具有不同的含有率。其中，优选地，第一包覆部件3a中的第一反光材料的含有率比第二包覆部件3b中的第二反光材料的含有率大。由此，能够进一步提高第一包覆部件的反光率。即，在包覆部件3中，能够使更接近光源及发光面的位置反射更多的光，所以能够有效地抑制来自包覆部件3的漏光。

第一包覆部件3a中的第一反光材料的含量例如为45～90重量％左右。第二包覆部件3b中的第二反光材料的含量例如为20～45重量％左右。

就第一树脂及第二树脂而言，树脂本身可以具有反光性，也可以不具有反光性。进而，可以是热塑性树脂，也可以是热固性树脂。其中优选地，第一树脂及第二树脂均是热塑性树脂，或者，第一树脂及第二树脂均是热固性树脂。这是为了容易地制造发光装置。

第一树脂是氟系树脂，即，含有氟原子的树脂，只要含有氟原子即可，可以为全氟化树脂、部分氟化树脂、氟化树脂共聚物。例如可举出：聚四氟乙烯(ptfe)、聚三氟氯乙烯(pctfe，ctfe)、全氟烷氧基氟树脂或它们和全氟烷基乙烯基醚、六氟丙烯、乙烯等形成的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fep)、乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ectfe)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚氟乙烯(pvf)等。

第二树脂可以是氟系树脂，也可以不是氟系树脂。可使用本领域公知的树脂。例如，除上述的含有氟原子的树脂以外，还可举出：硅树脂、硅改性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、氧杂环丁烷树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酰亚胺树脂、聚邻苯二酰胺等热固性树脂。第二树脂也可以与第一树脂相同，但优选不同。其中，第二树脂更优选为硅系树脂。在使用硅系树脂作为第二树脂的情况下，第一树脂所使用的氟系树脂与硅系树脂同样，优选使用热固性树脂。

在第一包覆部件3a中，例如，对于从后述的发光元件射出的光而言，第一树脂和第一反光材料的折射率差优选为0.4～1.4。

在第二包覆部件3b中，例如，对于从后述的发光元件射出的光而言，第二树脂和第二反光材料的折射率差优选为0.1～1.3。

第一包覆部件3a的折射率差优选比第二包覆部件3b的折射率差大0.1～1.5，更优选为大0.1～1.3。

不管第一反光材料和第一树脂的折射率差是否比第二反光材料和第二树脂的折射率差大，第一树脂及第二树脂都可以是相同的树脂，第一反光材料也可以是与第二反光材料相同的反光材料。例如，只要第一反光材料和第一树脂的折射率差比第二反光材料和第二树脂的折射率差大的关系存在，第一树脂及第二树脂可以是相同的树脂，第一反光材料也可以是与第二反光材料相同的反光材料。

在一实施方式中，优选地，第一反光材料及第二反光材料为相同的材料，第一树脂的折射率比第二树脂的折射率低。

在其他实施方式中，优选地，第一树脂及第二树脂为相同的树脂，第一反光材料的折射率可以比第二反光材料的折射率低。

第一包覆部件3a至少包覆发光元件1的侧面的一部分或全部、以及透光部件2的侧面的一部分或全部，优选包覆这些侧面的全部。进而，第一包覆部件3a优选包覆发光元件的下表面的一部分或全部，如后所述，在透光部件2的平面面积比发光元件的平面面积大的情况下，优选进一步包覆透光部件的下表面的一部分。此外，这里的包覆可以是经由其他部件的包覆，但优选为与发光元件接触的包覆。

第二包覆部件3b优选经由第一包覆部件3a包覆发光元件1的侧面和透光部件2的侧面。另外，第二包覆部件3b优选经由第一包覆部件3a进一步包覆发光元件的下表面的一部分或全部，如后所述，在透光部件2的平面面积比发光元件的平面面积大的情况下，优选经由第一包覆部件3a进一步包覆透光部件的下表面的一部分。

如后所述，在发光元件搭载于安装基板的情况下，第一包覆部件3a及第二包覆部件3b(特别是第一包覆部件3a)优选以不使安装基板的上表面露出的方式与安装基板的上表面接触而进行包覆。

包覆透光部件2的侧面的第一包覆部件3a的厚度ta(图1)可以是0.1～50μm。

包覆透光部件2的侧面的第二包覆部件3b的厚度tb(图1)可以是100～1000μm。第一包覆部件3a及第二包覆部件3b的厚度可以全部均匀，也可以局部地厚或薄。

优选地，第一包覆部件3a较厚。在本实施方式的发光装置10中，由于包覆部件3具备第一包覆部件3a，能够抑制向第二包覆部件3b入射的光，进一步减小第二包覆部件3b的厚度。进而，包覆部件3能够使发光装置10的发光面上的发光部(即，透光部件2的上表面)和非发光部(即，包覆部件3的上表面)之间亮度差更加明显。

(发光元件1)

发光元件例如可举出发光二极管等半导体发光元件。发光元件1包含半导体层叠体和一对电极。半导体层叠体包含第一导电型半导体层(例如，n型半导体层)、发光层(活性层)及第二导电型半导体层(例如，p型半导体层)这三个半导体层。半导体层例如可由iii－v族化合物半导体、ii－vi族化合物半导体等半导体材料形成。具体地说，可使用inxalyga1-x-yn(0≦x、0≦y、x+y≦1)等氮化物系半导体材料(例如，inn、aln、gan、ingan、algan、ingaaln等)。这样的半导体层叠体通常形成在蓝宝石(al2o3)、尖晶石(mgal2o4)之类的透光性绝缘性材料的基板、允许发自半导体层叠体的光透过的半导体材料(例如，氮化物系半导体材料)的基板上，这种基板最终可以从半导体层叠体，也可以不进行去除。

一对电极可以形成于半导体层叠体的一面，也可以分别形成于半导体层叠体的双面。其中，一对电极优选形成于半导体层叠体的一面。由此，能够将未配置电极的一侧的面作为主要光输出面，从而使整个面与透光部件接合，提高光的输出效率。一对电极可使用良导体形成，例如可举出cu、au、ag、ni、sn等金属的单层膜或层叠膜。

半导体层叠体、电极可分别设为任意形状。例如，在俯视时可以是圆、椭圆，或者是三角形、四边形、六边形等多边形等。

发光元件1可以不搭载于安装基板，但优选搭载于安装基板。另外，在搭载于安装基板的情况下，从上述的光输出方面考虑，优选采用倒装芯片安装。

在发光元件1搭载于安装基板4的情况下，第一包覆部件3a还可以配置在发光元件1和安装基板4之间。具体地说，在发光元件1和安装基板4之间的空间，第一包覆部件3a包覆发光元件1的下表面及安装基板4的上表面。这时，优选地，在发光元件1和安装基板4之间的空间内，且在包覆发光元件1的下表面的第一包覆部件3a和包覆安装基板4的上表面的第一包覆部件3a之间进一步配置第二包覆部件3b。

(透光部件2)

透光部件2配置于发光元件1的上表面，优选使从发光元件1射出的光的60％以上、65％以上、70％以上或80％以上透过。

透光部件2可由透光性树脂、玻璃、陶瓷等透光性材料形成。作为透光性树脂，可使用硅树脂、硅改性树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、甲基戊烯树脂、聚降冰片烯树脂等热塑性树脂。特别优选耐光性、耐热性均优异的硅树脂。透光部件因为光的透过率越高越好，所以通常优选不添加对光进行反射、吸收或散射的添加物。例如，为了调节透光部件的折射率，或者为了调节固化前的透光部件的粘度，也可以添加各种填料。

透光部件2可含有波长转换物质。作为含有波长转换物质的透光部件2，优选使用波长转换物质的烧结体、使上述的透光性树脂、玻璃、陶瓷等含有波长转换物质而形成的材料。作为波长转换物质，可举出：氧化物系、硫化物系、氮化物系的波长转换物质等。具体地说，在使用发蓝色光的氮化镓系发光元件作为发光元件的情况下，可举出：吸收蓝色光而发黄色～绿色系光的yag系、lag系、发绿色光的sialon系(β赛隆)、sgs波长转换物质、发红色光的scasn、casn系、用锰激活后的氟硅酸钾系波长转换物质(ksf系波长转换物质，k2sif6：mn)、硫化物系波长转换物质等波长转换物质，可将它们单独或组合使用。

波长转换物质例如相对于透光部件可含有2～50重量％。

除含有波长转换物质以外，透光部件2例如还可以含有光扩散物质等各种填料等。

优选地，在俯视发光装置10时，透光部件2至少与发光元件1的上表面的外形相同，或者，比发光元件1的上表面的外形大或小。例如，在俯视时，透光部件2的外形可以是圆形、椭圆形、以及正方形、长方形等多边形等所需的形状。优选地，透光部件2例如具有50～300μm的厚度。

〔发光装置的制造方法〕

如图2a～图2d所示，本实施方式的发光装置的制造方法例如包含如下工序：

在发光元件1的周围配置含有第一反光材料及氟系的第一树脂的第一混合物3x；

将第一混合物3x加热，形成与发光元件1相接的第一包覆部件3a；

在第一包覆部件3a的周围填充含有第二反光材料及第二树脂的第二混合物，形成包覆第一包覆部件3a的第二包覆部件3b。

需要说明的是，除上述的工序以外，还优选包含将发光元件1搭载于安装基板4，并在发光元件的上表面配置透光部件2等工序。

(发光元件的准备)

准备发光元件1。发光元件1例如优选搭载于安装基板。安装基板优选在绝缘性基材上具有与发光元件的电极对应的一对配线层。基材优选由散热性良好的材料形成，例如可使用玻璃、树脂(包含纤维强化树脂)、树脂(包含纤维强化树脂)、陶瓷、玻璃、金属、纸等构成。作为树脂，可举出：环氧树脂、玻璃环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪(bt)树脂、聚酰亚胺树脂等。作为陶瓷，可举出：氧化铝、氮化铝、氧化锆、氮化锆、氧化钛、氮化钛、或它们的混合物等。作为金属，可举出：铜、铁、镍、铬、铝、银、金、钛、或它们的合金等。只要是挠性基板(柔性基板)，基材也可以使用聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、液晶聚合物、环烯烃聚合物等形成。

配线层形成于基材的至少上表面，也可以形成于基材的内部、侧面及/或下表面。另外，配线层可由铜、铁、镍、钨、铬、铝、银、金、钛、钯、铑或它们的合金形成。这些金属或合金可以是单层，也可以是多层。从散热性方面考虑，特别优选铜或铜合金。

通过一对电极分别经由导电部件连接在对应的一对配线层上，发光元件能够实现倒装芯片安装。作为导电部件，可举出：金、银、铜等凸块、含有银、金、铜、铂、铝、钯等金属粉末和树脂粘合剂的金属糊剂、锡－铋系、锡－铜系、锡－银系、金－锡系等软焊料、低熔点金属等焊料等。

优选在将发光元件搭载于安装基板的前后，在发光元件的上表面载置透光部件。透光部件例如可通过透光性粘接剂而固定在发光元件的上表面。粘接剂可使用由本领域公知的树脂等构成的粘接剂。另外，在发光元件和透光部件的固定中，可采用基于压接、烧结、表面活性化接合、原子扩散接合、羟基键合等直接接合。

(第一混合物的配置)

预先制备第一混合物。第一混合物含有第一反光材料及氟系的第一树脂。第一混合物可通过将第一反光材料添加到氟系的第一树脂中，然后进行搅拌而制备。第一树脂优选使用利用有机溶剂等适当的溶剂而制成浆料或溶液的材料。浆料或溶液所含的第一树脂的含量优选为5～20重量％左右。第一混合物所含的第一反光材料的含量优选为10～30重量％。为了调节粘度，也可以在第一混合物中进一步添加填料等添加剂。

如图2b所示，将第一混合物3x配置在发光元件1的周围。例如图2a所示，根据第一混合物3x的粘度等，优选在包围发光元件1的区域配置用于围堵第一混合物3x的框体5。第一混合物3x可通过点胶机等涂布在发光元件1的周围，也可利用喷射器等涂布在发光元件1的周围。如图2b所示，考虑到后续工序中的第一树脂的收缩，配置于发光元件1的周围的第一混合物3x优选以其上表面隆起的方式配置在发光元件的周边。另外优选地，通过配置框体5或者在发光元件1的周围进行涂布，使发光元件的侧面的第一混合物3x的厚度(例如，图2b中的t)成为100～1000μm。优选地，第一混合物3x不涂布在发光元件1的上表面。第一混合物3x还配置在发光元件1和安装基板4之间。另外，在透光部件2配置于发光元件1的上表面的情况下，第一混合物3x优选不涂布在透光部件2的上表面。但是，在发光元件的上表面或透光部件的上表面涂布有第一混合物3x的情况下，只要在后续工序中将存在于它们的上表面的第一混合物3x或第一包覆部件3a去除即可。去除例如可通过在第二包覆部件形成后进行高压水洗等本领域公知的方法进行。

(第一包覆部件3a的形成)

接下来，将配置于发光元件1的周围的第一混合物3x加热。在此，加热与发光元件1一同进行。加热方法例如可举出：通过加热板或激光照射等的加热、导入至烘箱中的加热等。加热温度可根据要使用的第一树脂的种类而适当调节，例如可以是60～300℃，优选为80～200℃。另外，加热时间例如可以是1～5小时。通过这种加热，如图2c所示，第一包覆部件3a得以烧成。在发光元件1上配置有透光部件2的情况下，第一混合物3x在与发光元件1及透光部件2贴紧的同时收缩，能够形成接触并包覆它们的侧面等的第一包覆部件3a。通过第一混合物3x固化时的收缩，第一包覆部件3a的厚度变得比第一混合物3x还薄(例如，图2c中的m)。在这种情况下，如果发光元件1已搭载于安装基板4，涂布在安装基板4上的第一混合物通过加热还以与安装基板贴紧的方式收缩，包覆其上表面。

在发光元件的侧面的上端或透光部件配置于发光元件上的情况下，透光部件的侧面的上端有时因第一树脂的收缩而薄膜化，在某些情况下会露出。另一方面，在配置上述第一混合物时，通过将第一混合物以上表面隆起的方式配置，能够防止这种薄膜化或露出。

例如，第一混合物的收缩因第一树脂所含的溶剂挥发而产生。即，通过将使用溶剂而制成了浆料或溶液的含有第一树脂的第一混合物加热，第一混合物中的溶剂挥发，第一混合物的体积减小。并且，随着溶剂的挥发，第一反光材料及第一树脂以收缩方式贴紧并包覆发光元件1及透光部件2。

通过使用利用溶剂而制成了浆料或溶液的第一树脂，能够使第一混合物含有更多的第一反光材料。而且，通过之后在使溶剂挥发的同时固化第一树脂，能够形成以高含量含有第一反光材料的第一包覆部件。在此，高含量指的是第一包覆部件中的第一反光材料的含量例如在50重量％以上。

如图1c所示，第一包覆部件优选在表面上具有凹凸。表面上具有凹凸的第一包覆部件可通过以高含量含有第一反光材料而形成。即，第一包覆部件优选以高含量含有第一反光材料，具有由第一反光材料引起的凹凸。由此，能够提高与后述的第二包覆部件3b的贴紧程度。

框体5可以在第一包覆部件形成之后或第二包覆部件形成之后去除。

(第二包覆部件3b的形成)

如图1a及图1b所示，在第一包覆部件的周围配置第二包覆部件3b。包覆第一包覆部件的第二包覆部件3b通过填充含有第二反光材料及第二树脂的第二混合物并进行固化而形成。

第二混合物例如可利用与第一混合物的制备同样的方法来制备。

第二混合物的填充可采用通过点胶机的涂布、通过喷射器的涂布、通过印刷的涂布等各种方法。

优选地，第二混合物不涂布在发光元件1的上表面，或在透光部件2配置于发光元件1的上表面的情况下不涂布在透光部件2的上表面。在已经涂布于发光元件的上表面或透光部件的上表面的情况下，只要在后续工序中将存在于它们的上表面的第二混合物或第二包覆部件3b去除即可。去除例如可通过高压水洗等本领域公知的方法执行。

第二包覆部件3b的上表面优选与透光部件2的上表面大致为同一面。由此，即使第一包覆部件3a因收缩而从透光部件2的侧面的上方后退，也可通过第二包覆部件3b可靠地包覆透光部件2的侧面。由此，能够防止来自从透光部件2的侧方的漏光，提高来自发光元件的光输出效率，能够使从发光元件输出的光束增加。

第二包覆部件3b的固化可根据要使用的第二树脂的种类而采用热固化等本领域公知的方法来进行。

通过这种结构，即，通过用第一包覆部件包覆发光元件等的侧面，并且进一步用第二包覆部件包覆所述第一包覆部件的双重包覆，能够使从发光元件射出的光被有效地反射。另外，在将折射率差更大的第一包覆部件与发光元件接触配置的情况下，能够更有效地进行反射。由此，能够有效地防止来自发光元件的侧面的漏光。其结果，能够使从光输出面射出的光束进一步增加。

特别是在使用折射率差较大的树脂及反光材料构成包覆部件的情况下，通常，因为随着树脂的固化而来的收缩较大，所以难以以适当的厚度或大小配置在适当部位，但如上所述，通过以包覆使用了折射率差更大的树脂及反光材料而成的第一包覆部件的方式配置第二包覆部件，能够由第一包覆部件可靠地使从发光元件射出的光反射，且能够由第二包覆部件可靠地确保适当部位的适当厚度及大小，通过使两者协同地发挥作用，能够避免来自发光元件的侧面的漏光，在成为光输出面的发光元件的上表面增加输出光束，在发光元件的上表面配置有透光部件的情况下，能够增加从透光部件的上表面输出的光束。