專利名稱：發(fā)光光源及其制造方法以及發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光元件，特別涉及使用了發(fā)光二極管裸芯片的發(fā)光光源及其制造方法、和使用該發(fā)光光源的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為下一代的照明光源，使用了發(fā)光二極管裸芯片(以下稱作LED裸芯片)的發(fā)光光源受到關(guān)注。這是因?yàn)?，使用了LED裸芯片的發(fā)光光源與以往的白熾電燈或熒光燈等相比，壽命較長(zhǎng)，無(wú)Hg而對(duì)環(huán)境影響較小。此外，由于LED裸芯片自身較小，所以能夠使發(fā)光光源小型化、輕量化。
作為使用了LED裸芯片的發(fā)光光源，例如有包含LED裸芯片、連接到LED裸芯片上的基板、和含有熒光體而將LED裸芯片覆蓋的熒光體層的發(fā)光光源等。在這樣的發(fā)光光源中，也有使用發(fā)光色為藍(lán)色系的LED裸芯片、和包含在熒光體層中并發(fā)出黃色系的光的熒光體、從而得到白色的輸出光的發(fā)光光源，特別受到關(guān)注。
另一方面，作為將LED裸芯片與基板電連接的方法，有將經(jīng)由非導(dǎo)電性膏糊粘接在基板上的LED裸芯片與基板通過(guò)多條金線連接的方法、將經(jīng)由導(dǎo)電性膏糊或Au-Sn的共晶接合而粘接在基板上的LED裸芯片與基板通過(guò)金線連接的方法、經(jīng)由凸點(diǎn)(bump)將LED裸芯片與基板進(jìn)行倒裝芯片(flip-chip)連接的方法等。在使用上述的采用了LED裸芯片的發(fā)光光源作為照明光源的情況下，由于在通過(guò)線進(jìn)行電連接的方法中，線的陰影容易投影在照射面上，所以不使用線的倒裝芯片連接的方法更為適合。
該倒裝芯片連接的方法一般是經(jīng)由由金或釬焊構(gòu)成的凸點(diǎn)將LED裸芯片與基板上的導(dǎo)體圖案電連接的方法。另外，該凸點(diǎn)是直接形成在LED裸芯片、或基板上所形成的導(dǎo)體圖案上。此外，還有在將LED裸芯片與基板連接后、再將底填料填充到LED裸芯片與基板之間的空隙中的方法(參照例如專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-101075號(hào)公報(bào))。所謂的底填料，一般是液狀的材料，例如由環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂構(gòu)成。由此，能夠?qū)ED裸芯片與基板的接合加固。此外，通過(guò)進(jìn)一步在底填料中含有無(wú)機(jī)填料，能夠緩和施加在凸點(diǎn)上的應(yīng)力，能夠防止例如由于在其后的工序及實(shí)際使用中施加的熱而使LED裸芯片從基板上的導(dǎo)體圖案上剝離的情況。
但是，底填料有上升到LED裸芯片的側(cè)面上的情況、或擴(kuò)散到LED裸芯片與基板之間的間隙以外的情況。在這些情況下，存在熒光體層的形狀也不穩(wěn)定、即覆蓋LED裸芯片的熒光體層的厚度變得不均勻、輸出光的色度變得不均勻的問(wèn)題。
進(jìn)而，在底填料與熒光體層的材料不同的情況下，特別是在熒光體層含有粘接性較差的聚硅氧烷樹(shù)脂的情況下，還有底填料與熒光體層的界面容易分離的問(wèn)題。
此外，構(gòu)成熒光體層的材料立體地形成熒光體層以使其覆蓋LED裸芯片，為了保持其形狀而需要較高的粘性。因此，在不使用底填料的情況下，在以往的方法中，構(gòu)成熒光體層的材料幾乎不流入到LED裸芯片與基板之間，在那里產(chǎn)生間隙。
如果在留有上述空隙的狀態(tài)下將熒光體層加熱固化，則會(huì)出現(xiàn)包含在空隙中的空氣受熱膨脹、壓迫覆蓋LED裸芯片的熒光體層而使熒光體層的形狀變化、或形成使空氣漏出的通孔的情況。在此情況下，產(chǎn)生了覆蓋LED裸芯片的熒光體層的厚度變得不均勻、輸出光的色度變得不均勻、或發(fā)光效率降低等的問(wèn)題。
此外，如果在LED裸芯片與基板之間存在空隙，則水分會(huì)積存，成為在基板的電極間及LED裸芯片的pn結(jié)合處之間產(chǎn)生離子遷移、或LED裸芯片劣化的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種即使不使用底填料也能夠消除LED裸芯片等發(fā)光元件與基板之間的空隙的發(fā)光光源及其制造方法、還有使用該發(fā)光光源的發(fā)光裝置。
本發(fā)明的發(fā)光光源，具有發(fā)光元件；基板，包含導(dǎo)體圖案；熒光體層材料，包含熒光體與透光性母材；上述發(fā)光元件連接在上述導(dǎo)體圖案上，上述熒光體層材料覆蓋上述發(fā)光元件；其特征在于，在上述發(fā)光元件與上述基板之間至少配置有上述熒光體層材料中的上述透光性母材。
此外，本發(fā)明的發(fā)光裝置的特征在于，具備多個(gè)發(fā)光光源。
此外，本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的特征在于，包括第1工序，將發(fā)光元件以留有空隙的方式連接在包含導(dǎo)體圖案的基板上；第2工序，在比大氣壓低的低壓氣氛中，將連接在上述基板上的發(fā)光元件用包含熒光體與透光性母材的熒光體層材料覆蓋；第3工序，通過(guò)設(shè)定為比上述低壓氣氛高的高壓氣氛，將覆蓋子上述發(fā)光元件上的熒光體層材料中所包含的至少上述透光性母材填充到上述發(fā)光元件與上述基板之間。
根據(jù)本發(fā)明，即使不使用底填料也能夠消除發(fā)光元件與基板之間的空隙。因而，能夠提供不會(huì)在熒光體層中發(fā)生形狀變化或形成空氣漏出的貫通孔、熒光體層的厚度均勻的發(fā)光光源以及使用它的發(fā)光裝置。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于不使用底填料，所以能夠從以往的工序中省略填充底填料的工序而縮短生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間，防止底填料與熒光體層的界面剝離，因此能夠提供本發(fā)明的發(fā)光裝置的合理的制造方法。


圖1是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的一例的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的一例的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的一例的剖視圖。
圖4是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的一例的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的一例的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的另一例的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的另一例的剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的另一例的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的另一例的剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的另一例的剖視圖。
圖11是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的另一例的剖視圖。
圖12是表示本發(fā)明的發(fā)光裝置的一例的立體圖。
圖13是表示本發(fā)明的發(fā)光裝置的一例的分解立體圖。
圖14是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的另一例的桌上站立型的照明裝置的立體圖。
圖15是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的另一例的平板型的圖像顯示裝置的立體圖。
圖16是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的另一例的分段式的數(shù)字顯示裝置的立體圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下的實(shí)施方式中，也有時(shí)對(duì)于相同的部分賦予相同的標(biāo)號(hào)而省略重復(fù)的說(shuō)明。
<本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法和發(fā)光光源的實(shí)施方式>
圖1～圖4是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的一例的剖視圖。
首先，如圖1所示，利用凸點(diǎn)5將發(fā)光元件1以留有空隙(gap)的方式連接到基板2上的導(dǎo)體圖案4b上(第1工序)，在基板2的表面上配置掩模15以使其包圍發(fā)光元件1。
該發(fā)光元件1是在下表面上具有P電極和N電極兩者的所謂單面電極類型，P電極及N電極經(jīng)由凸點(diǎn)5電連接在導(dǎo)體圖案4b上。發(fā)光元件1只要是將電能變換為光的光電變換元件就可以，不受材料及構(gòu)造等特別地限定，可以使用例如LED、激光二極管(LD)、表面發(fā)射LD、無(wú)機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等。
基板2是所謂的金屬基基板，具備樹(shù)脂膜8、兩層絕緣層7a及7b(整體稱作絕緣層7)、和粘貼在絕緣層7a的背面上的金屬基6。在絕緣層7a及7b的表面上，分別形成有用來(lái)對(duì)發(fā)光元件1供電的導(dǎo)體圖案4a及4b(整體稱作導(dǎo)電圖案4)。導(dǎo)體圖案4a及4b夾著絕緣層7b，通過(guò)例如導(dǎo)通孔(未圖示)等電連接。另外，金屬基6具有將絕緣層7加固、并且將在發(fā)光元件1發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的熱釋放的功能。
樹(shù)脂膜8對(duì)導(dǎo)體圖案4b進(jìn)行保護(hù)、和確保導(dǎo)體圖案4b與反射板9(后述)之間的絕緣。樹(shù)脂膜8的材質(zhì)只要是保持電氣絕緣的材料就可以，沒(méi)有特別的限定，可以使用例如一般使用的由白色的環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的抗蝕劑等。這里，將樹(shù)脂膜8做成白色的理由是為了將從發(fā)光元件1發(fā)出的光有效地向外部引出。此外，樹(shù)脂膜8在與發(fā)光元件1的位置對(duì)應(yīng)的部分上形成有孔(開(kāi)窗)。該孔是例如通過(guò)先在絕緣層7b整體的表面上形成樹(shù)脂膜后，將對(duì)應(yīng)部分的樹(shù)脂膜除去而形成的。
絕緣層7的材質(zhì)只要是保持電氣絕緣的材料就可以，沒(méi)有特別的限定，可以使用例如陶瓷材料、玻璃環(huán)氧材料及熱固性樹(shù)脂等。此外，材料中也可以還含有無(wú)機(jī)填料。作為該熱固性樹(shù)脂，可以使用例如環(huán)氧樹(shù)脂等，作為該無(wú)機(jī)填料，可以使用例如熱傳導(dǎo)性較高的氧化硅填料或氧化鋁填料等。
掩模15是熒光體層材料成形用的模，在與發(fā)光元件1的位置對(duì)應(yīng)的部分上具備孔，從而當(dāng)掩模15覆蓋在基板2上時(shí)，發(fā)光元件1相應(yīng)地進(jìn)入到該各孔中。
在上述第1工序中，對(duì)于將發(fā)光元件1與基板2連接的方法沒(méi)有特別的限定。即，可以使用任何一般的連接方法，只要能將包含在發(fā)光元件1中的電極與包含在基板2中的導(dǎo)體圖案4電連接，并在發(fā)光元件1與基板2之間產(chǎn)生空隙就可以。特別優(yōu)選利用凸點(diǎn)5連接的方法，這是因?yàn)樵诎l(fā)光光源的照射方向上沒(méi)有遮擋光輸出的部分。
另外，為了更高密度地安裝發(fā)光元件1，本實(shí)施方式中的基板2具有使用兩層絕緣層7a、7b的多層構(gòu)造，但如果不需要做成多層構(gòu)造，則也可以是使用1層絕緣層的單層構(gòu)造，也可以是3層以上的多層構(gòu)造。此外，基板2并不受上述的材料等限定。
接著，如圖2所示，在比大氣壓低的低壓氣氛中，使用橡皮刷16，將連接在基板2上的發(fā)光元件1用熒光體層材料3覆蓋(第2工序)。
上述所謂的比大氣壓低的低壓氣氛，例如是壓力為20Pa～100Pa的氣氛。
熒光體層材料3只要是至少含有熒光體和透光性母材、并能夠保持立體的形狀以使熒光體層材料3覆蓋發(fā)光元件1的材料就可以，沒(méi)有特別的限定。
上述熒光體只要是至少能受發(fā)光元件1所發(fā)出的光的激勵(lì)而發(fā)光的部件就可以，并沒(méi)有特別的限定，可以使用例如通過(guò)Ce3+激活的石榴石類熒光體(Y3Al5O12:Ce3+等)、通過(guò)Eu2+激活的堿土類正硅酸鹽類熒光體((Sr，Ba)2SiO4:Eu2+等)、通過(guò)Eu2+激活的Ca-α塞隆(silon)類熒光體、以及通過(guò)Eu2+激活的鎵硫化合物(thiogallate)類熒光體(CaGa2S4:Eu2+等)等。該熒光體既可以是一種，也可以是多種組合。
對(duì)于上述發(fā)光元件1所發(fā)出的激勵(lì)光的波長(zhǎng)沒(méi)有特別的限定，可以使用例如在420nm～470nm的波長(zhǎng)區(qū)域中具有發(fā)光峰的藍(lán)色光、在350nm～410nm的波長(zhǎng)區(qū)域中具有發(fā)光峰的近紫外光等。具體而言，可以使用能發(fā)出在350nm～410nm的波長(zhǎng)區(qū)域中具有發(fā)光峰的近紫外光的發(fā)光元件來(lái)激勵(lì)紅色熒光體、綠色熒光體、藍(lán)色熒光體，從而得到發(fā)出白色光的發(fā)光光源。
對(duì)于上述透光性母材并沒(méi)有特別的限制，只要是具有通過(guò)施加熱或紫外線等而固化的性質(zhì)的透光性的材料、或者是至少能夠?qū)晒怏w分散的玻璃等無(wú)機(jī)透明材料就可以。作為透光性母材，可以使用例如樹(shù)脂或低熔點(diǎn)玻璃等。如果該透光性母材在發(fā)光元件1的發(fā)光峰波長(zhǎng)處的光譜透射率為70％以上則更為優(yōu)選。此外，作為上述樹(shù)脂，如果使用選自環(huán)氧樹(shù)脂、聚硅氧烷樹(shù)脂及含氟樹(shù)脂中的至少1種樹(shù)脂，則由于透光性良好，所以更為優(yōu)選。特別是，由于聚硅氧烷樹(shù)脂彈性高、能夠保護(hù)發(fā)光元件不受外力損傷，并且耐熱性及耐光性良好，所以更加優(yōu)選。
在上述第2工序中，覆蓋發(fā)光元件1的方法并不特別限定于使用掩模和橡皮刷的所謂絲網(wǎng)印刷方式。
另外，在本實(shí)施方式的制造方法中，熒光體層材料3也可以還含有無(wú)機(jī)填料。無(wú)機(jī)填料只要是一般作為填充劑使用、并且光透過(guò)率較高的材料就可以，沒(méi)有特別的限制，可以使用例如二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈦及氧化鎂等。特別是，二氧化硅由于光譜透射率較高、具有增粘效應(yīng)，所以作為熒光體層的熱固化前的粘性調(diào)節(jié)材料是優(yōu)選的。作為粘性調(diào)節(jié)材料而使用的二氧化硅的原始粒子的粒徑為15nm，較細(xì)微，其平均粒徑為100nm以下。進(jìn)而，在除了該原始粒子還使用平均粒徑為100nm～10μm的二氧化硅的情況下，通過(guò)該二氧化硅的熱傳導(dǎo)性效應(yīng)，能夠使LED裸芯片產(chǎn)生的熱有效地向外部散逸，同時(shí)降低了熒光體層的熱膨脹收縮率，這對(duì)于抑制向LED裸芯片的應(yīng)力是有效的。特別是，如果使用平均粒徑為100nm～10μm、更優(yōu)選為100nm～5μm的無(wú)機(jī)填料，則填料會(huì)填充到LED裸芯片與基板之間的約10μm的間隙中，能夠有效地得到上述效果。
此外，作為無(wú)機(jī)填料，在使用折射率高的氮化硅、藍(lán)寶石、氧化鋯等的情況下，與LED裸芯片的折射率差變小，更容易將光從LED裸芯片向外引出。
接著，如圖3所示，通過(guò)設(shè)為比上述第2工序的低壓氣氛高的高壓氣氛，將覆蓋發(fā)光元件1的熒光體層材料3填充到發(fā)光元件1與基板2之間的空隙中(第3工序)。此時(shí)，由于熒光體層材料3的一部分被填充到空隙中，在熒光體層材料3的表面會(huì)形成凹陷的部分(以下將該凹陷的部分稱作凹部)。
上述所謂的高壓氣氛，是例如壓力為10kPa～90kPa的氣氛。即，通過(guò)在第2工序中提高氣壓，由于真空差壓而將熒光體層材料3填充到發(fā)光元件1與基板2之間的空隙中。
這里所謂的填充，并不限于完全將空隙填埋的狀態(tài)，只要將空隙填埋為例如在使用發(fā)光光源時(shí)，熒光體層材料3中不會(huì)發(fā)生形狀的變化及形成貫通孔的程度就可以。具體而言，只要用熒光體層材料3填充了發(fā)光元件1與基板2之間的空隙的例如70％以上的體積就可以。
此外，只要填充在上述的發(fā)光元件1與基板2之間的熒光體層材料3至少含有透光性母材就可以，在發(fā)光元件1與基板2之間的空隙的高度比上述熒光體的粒徑小等情況下，熒光體也有可能沒(méi)有被填充。
另外，在本實(shí)施方式的制造方法中，當(dāng)上述第2工序中熒光體層材料3含有無(wú)機(jī)填料時(shí)，填充至發(fā)光元件1與基板2之間的空隙的熒光體層材料3中也可以含有無(wú)機(jī)填料。在發(fā)光元件1與基板2之間還含有無(wú)機(jī)填料的情況下，當(dāng)發(fā)光元件1與基板2的接合時(shí)施加的應(yīng)力被緩和，并且由發(fā)光元件1產(chǎn)生的熱被有效地向基板散熱，所以更為優(yōu)選。
接著，如圖4所示，維持上述第3工序的高壓氣氛，使用橡皮刷16，再將熒光體層材料3填補(bǔ)到熒光體層材料3的表面的凹部中，接著，在大氣壓氣氛中，將掩模15拆下。
對(duì)熒光體層材料3進(jìn)行填補(bǔ)的工序是為了使熒光體層材料3的表面變得平坦、并且熒光體層材料3的厚度更均勻而進(jìn)行的。但是，如果由于例如凹部非常小等理由而無(wú)此需要，則可以省略該工序。
最后，如圖5所示，首先使熒光體層材料3固化，接著將反射板9安裝到基板2的表面上，然后形成覆蓋熒光體層材料3與反射板9的透鏡板10。由此，完成本實(shí)施方式的發(fā)光光源。
使上述熒光體層材料3固化的方法由熒光體層材料3的性質(zhì)、特別是由透光性母材的性質(zhì)決定，例如有加熱及光照射等的方法。例如，在使用聚硅氧烷樹(shù)脂作為透光性母材的情況下，只要在135℃下加熱60分鐘就可以。
反射板9在對(duì)應(yīng)于發(fā)光元件1的安裝位置設(shè)有反射孔，可以由例如鋁等金屬板、白色樹(shù)脂、陶瓷及表面鍍層的樹(shù)脂等形成。在使用鋁金屬板作為反射板9的情況下，如果例如陽(yáng)極氧化而形成氧化膜，則能夠提高反射率，并且還能夠確保電氣絕緣性，所以更為優(yōu)選。
透鏡板10具備對(duì)應(yīng)于各發(fā)光元件1的安裝位置而以半球狀突出的凸透鏡，通過(guò)例如壓鑄成形法、澆注成形法或注射成形法形成。在透鏡板10中，可以使用具有透光性的材料、例如環(huán)氧樹(shù)脂、玻璃、聚硅氧烷樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、非晶性聚酯、非晶性聚烯烴、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)烯烴樹(shù)脂、及含氟樹(shù)脂等。
另外，在本實(shí)施方式的制造方法中僅表示了一個(gè)發(fā)光光源，但可以同時(shí)制造同樣的多個(gè)發(fā)光光源。
在本發(fā)明的發(fā)光光源中，可以將熒光體層材料3填充到發(fā)光元件1與基板2之間的空隙中。因而，能夠抑制熒光體層材料3發(fā)生形狀的變化以及形成空氣漏出的貫通孔等，因此能夠使熒光體層材料3的厚度變得均勻。
<本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的其他實(shí)施方式>
圖6～圖9是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的制造方法的另一例的工序剖視圖。在圖6～圖9中，對(duì)于圖1～圖4中所示的相同的部分賦予相同的標(biāo)號(hào)而省略重復(fù)的說(shuō)明。此外，在圖7及圖9中表示的分配器17沒(méi)有做成剖面。
首先，如圖6所示，將發(fā)光元件1利用凸點(diǎn)5以留有空隙的方式連接在基板2上的導(dǎo)體圖案4b上(第1工序)，在基板2的表面上配置杯狀的反射板9，以使其包圍發(fā)光元件1。反射板9對(duì)應(yīng)于發(fā)光元件1的安裝位置而設(shè)有反射孔。
接著，如圖7所示，在比大氣壓低的低壓氣氛中，使用分配器17將熒光體層材料3裝入到反射板9的反射孔內(nèi)，從而將連接在基板2上的發(fā)光元件1用熒光體層材料3覆蓋(第2工序)。
上述所謂的低壓氣氛，是例如壓力為20Pa～100Pa的氣氛。
接著，如圖8所示，通過(guò)提高上述第2工序的氣壓而形成高壓氣氛，將覆蓋發(fā)光元件1的熒光體層材料3填充到發(fā)光元件1與基板2之間的空隙中(第3工序)。此時(shí)，由于熒光體層材料3的一部分被填充到空隙中，熒光體層材料3的表面水平地下降。
上述所謂的高壓氣氛是例如壓力為10kPa～90kPa的氣氛。即，通過(guò)在第2工序中提高壓力，由于真空差壓而將熒光體層材料3填充到發(fā)光元件1與基板2之間的空隙中。
接著，如圖9所示，維持上述第3工序的高壓氣氛，使用分配器17再將另外一部分的熒光體層材料3填補(bǔ)到熒光體層材料3的表面上。
最后，使熒光體層材料3固化，接著形成覆蓋熒光體層材料3和反射板9的透鏡板。由此，如上述圖5所示那樣，完成了本實(shí)施方式的發(fā)光光源。
<本發(fā)明的發(fā)光光源的其他實(shí)施方式>
圖10是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的另一例的剖視圖。在圖10中，對(duì)于圖5中所示的相同的部分賦予相同的標(biāo)號(hào)而省略重復(fù)的說(shuō)明。
本實(shí)施方式的發(fā)光光源除了還具備由副底座構(gòu)成的副基板12以外，與圖5所示的發(fā)光光源具有同樣的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，該發(fā)光光源具備發(fā)光元件1、包含導(dǎo)體圖案4的基板2、包含熒光體和透光性母材的熒光體層材料3、反射板9和透鏡板10，還具備在表面上具有導(dǎo)體圖案13的副基板12、和線14。
發(fā)光元件1經(jīng)由凸點(diǎn)5配置在導(dǎo)體圖案13之上，并與導(dǎo)體圖案13電連接。熒光體層材料3配置為，使其覆蓋發(fā)光元件1以及導(dǎo)體圖案13的一部分，進(jìn)而，熒光體層材料3也填充在發(fā)光元件1與副基板12之間。副基板12配置在基板2上的導(dǎo)體圖案4b之上。此外，導(dǎo)體圖案13通過(guò)線14連接在導(dǎo)體圖案4b上。進(jìn)而，反射板9與透鏡板10配置在基板2上。
副基板12通過(guò)一般的方法、例如使用導(dǎo)電性膏糊的方法等芯片焊接到基板2上的導(dǎo)體圖案4b上。此外，使用線14將副基板12上的導(dǎo)體圖案13的一部分連接在導(dǎo)體圖案4b上。由此，發(fā)光元件1被電連接在基板2上。
線14只要是一般在引線接合中使用的線就可以，沒(méi)有特別的限定，可以使用例如金線等。
副基板12、發(fā)光元件1和熒光體層材料3的構(gòu)造并不限于上述構(gòu)造。此外，這里的發(fā)光元件1使用背面具備電極的單面電極型，但也可以使用在表、背面具備電極的雙面電極型等。
通過(guò)做成這樣的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的發(fā)光光源除了上述的效果以外還具有以下的效果。首先，由于發(fā)光元件1預(yù)先連接在副基板12上，所以可以在連接到基板2上之前對(duì)安裝在副基板12上的發(fā)光元件1進(jìn)行例如是否可正常運(yùn)行等檢查。通過(guò)這樣的預(yù)先檢查，能夠得到例如能夠提高作為發(fā)光光源的制造成品率等的效果。此外，還具有在輸出光的光色難以均勻的情況下、能夠選擇使用能輸出更符合要求的光色的發(fā)光光源等效果。
圖11是表示本發(fā)明的發(fā)光光源的又一例的剖視圖。在圖11中，對(duì)于與圖5所示的發(fā)光光源相同的結(jié)構(gòu)部件賦予相同的標(biāo)號(hào)而省略其說(shuō)明。
本實(shí)施方式的發(fā)光光源除了不具備反射板9以外，與圖5所示的發(fā)光光源具有同樣的結(jié)構(gòu)和效果。
如圖11所示，該發(fā)光光源具備發(fā)光元件1、包含導(dǎo)體圖案4的基板2、包含熒光體和透光性母材的熒光體層材料3、和透鏡板10。
發(fā)光元件1連接在基板2上。熒光體層材料3配置為，使其覆蓋發(fā)光元件1以及導(dǎo)體圖案4b的一部分，進(jìn)而，熒光體層材料3也填充在發(fā)光元件1與基板2之間。進(jìn)而，透鏡板10配置在基板2之上。透鏡板10覆蓋發(fā)光元件1、熒光體層材料3，形成為半球狀的凸透鏡。
<本發(fā)明的發(fā)光裝置的實(shí)施方式>
圖12是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的一例的立體圖。此外，圖13是該發(fā)光裝置的分解立體圖。在圖12及圖13中，對(duì)于與圖5所示的發(fā)光光源相同的結(jié)構(gòu)部件賦予相同的標(biāo)號(hào)而省略其說(shuō)明。
本實(shí)施方式的發(fā)光裝置使用了多個(gè)圖5所示的發(fā)光光源的結(jié)構(gòu)，具有與圖5所示的發(fā)光光源同樣的效果。
如圖13所示，該發(fā)光裝置具備在表面上具有分別覆蓋64個(gè)上述發(fā)光元件1(圖5)的熒光體層材料3的小片(pieces)的基板2、配置在該基板2的表面上的連接端子11及反射板9、和覆蓋反射板9以及熒光體層材料3的透鏡板10。
連接端子11形成在基板2的表面上，是通過(guò)上述的導(dǎo)體圖案4(圖5)對(duì)發(fā)光元件1供電的部件。這里，32個(gè)發(fā)光元件1通過(guò)上述的導(dǎo)體圖案4b(圖5)串聯(lián)地連接，再連接到連接端子11a和11b上。此外，其余的32個(gè)發(fā)光元件1連接在連接端子11c和11d上。
反射板9是使從發(fā)光元件1發(fā)出的光向規(guī)定方向反射的部件，在反射板9上，分別對(duì)應(yīng)于熒光體層材料3的小片的安裝位置而設(shè)有64個(gè)反射孔。
透鏡板10使反射的光向所期望的方向聚光，在透鏡板10上，分別對(duì)應(yīng)于熒光體層材料3的小片的安裝位置而設(shè)有以半球狀突出的64個(gè)凸透鏡。
另外，將每個(gè)熒光體層材料3的小片的形狀做成圓柱狀是因?yàn)?，能夠限制從發(fā)光元件1向外部放射的一部分光，因此，在將發(fā)光光源1作為1個(gè)元件考慮時(shí)，其在功能上能夠更接近于點(diǎn)光源。
<本發(fā)明的發(fā)光裝置的其他實(shí)施方式>
圖14是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的另一例的臺(tái)燈型照明裝置的立體圖。在圖14中，照明裝置18具備發(fā)光部19，該發(fā)光部19具有本發(fā)明的發(fā)光光源，通過(guò)開(kāi)關(guān)20能夠進(jìn)行開(kāi)啟/關(guān)閉控制及光量控制。
圖15是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的另一例的平板型圖像顯示裝置的立體圖。在圖15中，圖像顯示裝置21具備具有本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光部22。
圖16是表示使用了本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光裝置的另一例的分段式數(shù)字顯示裝置的立體圖。在圖16中，數(shù)字顯示裝置23具備具有本發(fā)明的發(fā)光光源的發(fā)光部24。
以下，根據(jù)實(shí)施例來(lái)更具體地說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例)在本實(shí)施例中，作為發(fā)光裝置，制造了與圖12及圖13所示的發(fā)光裝置具有相同結(jié)構(gòu)的、包含64個(gè)LED裸芯片的卡型發(fā)光裝置。此外，本實(shí)施例的發(fā)光裝置是使用了多個(gè)與圖5所示的發(fā)光光源具有相同結(jié)構(gòu)的發(fā)光光源的結(jié)構(gòu)，圖5為實(shí)施例的部分剖視圖，圖1～圖4作為表示本實(shí)施例的制造方法的部分剖視圖，可以進(jìn)行參考。
開(kāi)始，以如下方式制造基板2。首先，在由鋁板(大小3cm×3cm、厚度1mm)構(gòu)成的金屬基6上，層疊含有無(wú)機(jī)填料的環(huán)氧樹(shù)脂和銅箔(厚度10μm)，通過(guò)加熱壓接而形成絕緣層7a(厚度100μm)。然后，將銅箔蝕刻，形成所希望的導(dǎo)體圖案4a。在它們之上，再層疊含有無(wú)機(jī)填料的環(huán)氧樹(shù)脂和銅箔(厚度10μm)，通過(guò)加熱壓接而形成絕緣層7b(厚度100μm)。然后，將銅箔蝕刻，形成所希望的導(dǎo)體圖案4b，將導(dǎo)體圖案4a與導(dǎo)體圖案4b通過(guò)導(dǎo)通孔電連接。最后，如圖1所示，在涂布了白色的環(huán)氧樹(shù)脂后，在白色環(huán)氧樹(shù)脂的安裝LED裸芯片的位置上開(kāi)窗而形成樹(shù)脂膜8，從而完成了基板2。
接著，以如下方式將作為發(fā)光元件1的LED裸芯片連接到基板2上，并通過(guò)熒光體層材料3將發(fā)光元件1覆蓋。首先，將LED裸芯片(長(zhǎng)寬大致為300μm、高度約100μm、發(fā)光峰波長(zhǎng)460nm)經(jīng)由凸點(diǎn)5安置到基板2的導(dǎo)體圖案4b上。通過(guò)施加超聲波而將該凸點(diǎn)5熔融，由此將LED裸芯片與導(dǎo)體圖案4b連接。接著，使用絲網(wǎng)印刷方式，將連接在基板2上的LED裸芯片用熒光體層材料3覆蓋。
用熒光體層材料3對(duì)LED裸芯片的覆蓋是如下這樣進(jìn)行的。首先，如圖1所示，將掩模15配置在基板2的表面上。該掩模15是用來(lái)填充熒光體層材料3的模，并具有下述的結(jié)構(gòu)在與LED裸芯片各自的位置對(duì)應(yīng)的部分上具有孔，從而當(dāng)掩模15覆蓋在基板2上時(shí)，LED裸芯片進(jìn)入到該各孔中。
接著，在壓力為30Pa的低壓氣氛中，如圖2所示，使用橡皮刷16，利用絲網(wǎng)印刷方式，將LED裸芯片用熒光體層材料3覆蓋。該熒光體層材料3是在由聚硅氧烷樹(shù)脂構(gòu)成的透光性母材中添加了熒光體和無(wú)機(jī)填料而形成的，所述熒光體是由Eu2+激活的堿土類正硅酸鹽類熒光體((Sr，Ba)2SiO4:Eu2+)用干燥爐脫水處理后而構(gòu)成的；所述和無(wú)機(jī)填料是由用干燥爐脫水處理后的二氧化硅(SiO2)構(gòu)成的。此外，熒光體層材料3需要在壓力為667Pa(＝5Torr)的低壓氣氛中攪拌而將氣泡擠出后再使用。通過(guò)在低壓氣氛中攪拌，能夠進(jìn)一步減少絲網(wǎng)印刷后的熒光體層材料3內(nèi)的氣泡。
接著，如圖3所示，在壓力65kPa的高壓氣氛中，通過(guò)真空差壓將熒光體層材料3填充到每個(gè)LED裸芯片與基板2之間。每個(gè)LED裸芯片與基板2之間的高度有10μm以上，不僅是透光性母材，熒光體與無(wú)機(jī)填料也被填充到LED裸芯片與基板2之間的空隙中。此時(shí)，由于一部分熒光體層材料3被填充到該空隙中，因此，在每小片熒光體層材料3的表面出現(xiàn)了凹部。
進(jìn)而，如圖4所示，維持高壓氣氛(壓力為65kPa)，使用橡皮刷16，再用另一部分的熒光體層材料3將每小片熒光體層材料3的表面的凹部填補(bǔ)，使表面變得平坦。接著，在大氣壓氣氛(100kPa)中，將掩模15拆下，再在135℃下加熱60分鐘，使聚硅氧烷樹(shù)脂固化，從而形成熒光體層。
接著，以如下方式完成本實(shí)施例的發(fā)光裝置。首先，在樹(shù)脂膜8上安裝對(duì)鋁進(jìn)行了陽(yáng)極氧化而得到的反射板9，然后形成由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的透鏡板10，以使其覆蓋熒光體層材料3和反射板9。此外，在制造基板的同時(shí)，在基板2的表面上形成用來(lái)經(jīng)由導(dǎo)體圖案4對(duì)發(fā)光元件1供電的連接端子11。
在反射板9上，分別對(duì)應(yīng)于各LED裸芯片，設(shè)有倒圓錐筒狀的反射孔。此外，在反射板9的安裝中使用粘接劑。具體而言，在反射板9的背面涂布粘接劑后安裝反射板9，并使各熒光體層材料3進(jìn)入到反射板9的各反射孔中。
透鏡板10是將用來(lái)成形為透鏡板的模(未圖示)配置在安裝有上述反射板9的基板2上、并將環(huán)氧樹(shù)脂注入到該模之中而形成的。
導(dǎo)體圖案4b形成為，使每32個(gè)LED裸芯片串聯(lián)地連接，并分別連接到連接端子11a和11d、以及連接端子11c和11d上。
通過(guò)以上的工序，得到了本實(shí)施例的包含64個(gè)LED裸芯片的卡型發(fā)光裝置。
(比較例)本比較例的發(fā)光裝置除了一直在大氣壓下用熒光體層材料3將LED裸芯片覆蓋以外，在與實(shí)施例1的發(fā)光裝置相同的條件下制造。
以下，比較實(shí)施例與比較例的發(fā)光裝置。
利用奧林巴斯公司制的金屬顯微鏡檢查上述這些發(fā)光裝置的各100個(gè)熒光體層(假設(shè)每1個(gè)LED裸芯片具有1個(gè)熒光體層)的側(cè)面。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在比較例的發(fā)光裝置中，在這些熒光體層中的65個(gè)中觀察到了空氣漏出而形成的貫通孔，在35個(gè)中觀察到空氣層膨脹的跡象，相對(duì)于此，在實(shí)施例中完全沒(méi)有觀察到貫通孔及膨脹的跡象。該貫通孔及膨脹的跡象被認(rèn)為是在將熒光體層材料加熱固化時(shí)、處于每個(gè)LED裸芯片與基板之間的空氣膨脹而形成的，是導(dǎo)致輸出光的色度變得不均勻的原因之一?？傊?，在本實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，完全觀察不到貫通孔及膨脹的跡象，與比較例相比顯示出顯著的差異。
此外，經(jīng)由連接端子使細(xì)微的順?lè)较螂娏髁鹘?jīng)這些發(fā)光裝置，來(lái)檢查順?lè)较螂妷旱臏p少。具體而言，在溫度為60℃、相對(duì)濕度為95％的恒溫恒濕下，向串聯(lián)連接了各32個(gè)LED裸芯片的實(shí)施例及比較例的發(fā)光裝置中，使40mA的電流流入1000小時(shí)，然后使10μA的電流流過(guò)而測(cè)量電壓。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在比較例的發(fā)光裝置中，電壓從80V減少到75V，相對(duì)于此，在本實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，電壓沒(méi)有減少。電壓隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而減少被認(rèn)為是由于水分等積存在處于發(fā)光光源內(nèi)的空隙中、特別是處于每個(gè)LED裸芯片與基板之間的空隙中。該水分等的積存是導(dǎo)致離子遷移的原因之一?？傊?，在本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光裝置中，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)電壓沒(méi)有減少，與比較例相比顯示出顯著的差異。
本發(fā)明在不脫離其主旨的范圍內(nèi)也可以作為上述以外的形態(tài)來(lái)實(shí)施。在本申請(qǐng)中公開(kāi)的實(shí)施方式是例示性的，但并不限于此。與上述說(shuō)明書(shū)的記載相比，權(quán)利要求書(shū)的記載更優(yōu)先地解釋本發(fā)明的范圍，在與權(quán)利要求書(shū)等同的范圍內(nèi)的所有變更都包含在權(quán)利要求書(shū)中。
如以上說(shuō)明，本發(fā)明能夠提供一種發(fā)光光源及其制造方法、以及使用該發(fā)光光源的發(fā)光裝置，該發(fā)光光源通過(guò)消除發(fā)光元件與基板之間的空隙，從而使輸出光的色度變得均勻，并且提高了發(fā)光效率。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光光源，具有發(fā)光元件；基板，包含導(dǎo)體圖案；和熒光體層材料，包含熒光體與透光性母材；其中，所述發(fā)光元件連接在所述導(dǎo)體圖案上，所述熒光體層材料覆蓋所述發(fā)光元件；其特征在于，在所述發(fā)光元件與所述基板之間至少配置有所述熒光體層材料中的所述透光性母材。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光光源，其中，在所述發(fā)光元件與所述基板之間還配置有所述熒光體。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光光源，其中，所述發(fā)光元件利用凸點(diǎn)連接在所述導(dǎo)體圖案上。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光光源，其中，所述透光性母材具有在所述發(fā)光元件的發(fā)光峰波長(zhǎng)處的光譜透射率為70％以上的特性。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光光源，其中，所述透光性母材是選自環(huán)氧樹(shù)脂、聚硅氧烷樹(shù)脂及含氟樹(shù)脂中的至少1種。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光光源，其中，所述熒光體層材料還含有無(wú)機(jī)填料。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光光源，其中，所述無(wú)機(jī)填料是選自二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈦及氧化鎂中的至少1種。
8.一種發(fā)光裝置，具備多個(gè)發(fā)光光源，其特征在于，所述發(fā)光光源具有發(fā)光元件；基板，包含導(dǎo)體圖案；熒光體層材料，包含熒光體與透光性母材；其中，所述發(fā)光元件連接在所述導(dǎo)體圖案上；所述熒光體層材料覆蓋所述發(fā)光元件；在所述發(fā)光元件與所述基板之間至少配置有所述熒光體層材料中的所述透光性母材。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其中，在所述發(fā)光元件與所述基板之間還配置有所述熒光體。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其中，所述發(fā)光元件利用凸點(diǎn)連接在所述導(dǎo)體圖案上。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其中，所述透光性母材具有在所述發(fā)光元件的發(fā)光峰波長(zhǎng)處的光譜透射率為70％以上的特性。
12.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其中，所述透光性母材是選自環(huán)氧樹(shù)脂、聚硅氧烷樹(shù)脂及含氟樹(shù)脂中的至少1種。
13.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其中，所述熒光體層材料還含有無(wú)機(jī)填料。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其中，所述無(wú)機(jī)填料是選自二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈦及氧化鎂中的至少1種。
15.一種發(fā)光光源的制造方法，其特征在于，包括第1工序，將發(fā)光元件以留有空隙的方式連接在包含導(dǎo)體圖案的基板上；第2工序，在比大氣壓低的低壓氣氛中，將連接在所述基板上的發(fā)光元件用包含熒光體與透光性母材的熒光體層材料覆蓋；第3工序，通過(guò)設(shè)定為比所述低壓氣氛高的高壓氣氛，將覆蓋于所述發(fā)光元件上的熒光體層材料中所包含的至少所述透光性母材填充到所述發(fā)光元件與所述基板之間。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光光源的制造方法，其中，在所述第3工序中，還將覆蓋于所述發(fā)光元件上的熒光體層材料中所包含的所述熒光體填充到所述發(fā)光元件與所述基板之間。
17.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光光源的制造方法，其中，還包括在所述第3工序之后、向覆蓋于所述發(fā)光元件上的熒光體層材料填補(bǔ)所述熒光體層材料的工序。
18.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光光源的制造方法，其中，所述第2工序在壓力為20Pa～100Pa的低壓氣氛中進(jìn)行，所述第3工序在壓力10kPa～90kPa的高壓氣氛中進(jìn)行。
19.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光光源的制造方法，其中，在所述第1工序中，將所述發(fā)光元件與所述基板利用凸點(diǎn)連接。
20.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光光源的制造方法，其中，所述熒光體層材料還含有無(wú)機(jī)填料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光光源，具有發(fā)光元件(1)、包含導(dǎo)體圖案(4)的基板(2)、包含熒光體及透光性母材的熒光體層材料(3)；其中，發(fā)光元件(1)連接在導(dǎo)體圖案(4)上，熒光體層材料(3)覆蓋發(fā)光元件(1)；在發(fā)光元件(1)與基板(2)之間至少配置有熒光體層材料(3)中的透光性母材。由此，能夠提供消除了LED裸芯片等發(fā)光元件與基板之間的空隙，從而使得輸出光的色度均勻、發(fā)光效率高的發(fā)光光源。
文檔編號(hào)H01L33/50GK101044632SQ200580035130
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者谷本憲保, 矢野正, 高橋清, 清水正則, 緒方俊文 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社