(57)【要約】【課題】高光束、高輝度で、グレア光の少ない発光装置を提供することにある。【解決手段】金属パターンが形成された基板上に一つ以上の発光素子を実装し、発光素子の上面および側面を樹脂層で覆う。樹脂層は、蛍光体を含有している。金属パターンは、少なくとも最表面層がAgを含むことが望ましい。基板上の少なくとも所定の軸方向において、金属パターンの端部は、樹脂層の外側面と一致する位置、もしくは、樹脂層の外側面よりも内側であって発光素子の端部よりも外側に位置するように形成する。これにより、蛍光体層の外側に金属パターンがないため、蛍光体層の側面から出射された光が反射されてグレア光となるのを防止する。傾向体操の内部の発光は、蛍光体層の下部の金属パターンにより高効率で反射できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された金属パターンと、前記金属パターン上に実装された一つ以上の発光素子と、前記発光素子の上面および側面を覆う樹脂層とを有し、
前記樹脂層は、蛍光体を含有し、
前記基板上の少なくとも所定の軸方向において、前記金属パターンの端部は、前記樹脂層の外側面と一致する位置、もしくは、前記樹脂層の外側面よりも内側であって前記発光素子の端部よりも外側に位置することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、前記金属パターンは、少なくとも最表面層がAgを含むことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、前記発光素子は、前記基板上に複数並べて配置され、前記所定の軸方向は、前記複数の発光素子の配列の短軸方向であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置において、前記金属パターンの前記端部は、前記樹脂層の外側面から２０μｍ以内に位置することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置において、前記金属パターンの前記端部は、前記樹脂層の外側面から、前記発光素子の側面上の前記樹脂層の膜厚の２０％以内に位置することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置において、前記金属パターンの上面および側面は、少なくとも一部が保護膜で覆われていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置において、前記金属パターンの少なくとも最表面層はAg合金で構成され、当該Ag合金は、Bi、Au、Pd、Cu、NdおよびGeのうちの少なくとも一つを含有することを特徴とする発光装置。
【請求項８】
光源と、前記アウターカバーとを有するヘッドランプであって、
前記光源として、前記請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置を用いることを特徴とするヘッドランプ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、
前記樹脂層は、印刷法により形成される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、基板に実装した半導体発光素子の周囲を光透過性材料で封止した半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップタイプの素子を基板実装し、素子周囲部を光透過性材料で封止したＬＥＤパッケージが知られている。例えば、特許文献１には、青色発光素子の周囲を、黄色蛍光体を含有する光透過性樹脂で封止した白色発光ＬＥＤパッケージが開示されている。また、特許文献２には、青色発光素子の周囲と、青色発光素子を実装する基板および基板上の金属パターンの端部とを同時に透過性樹脂で封止する構造のＬＥＤパッケージが開示されている。
【０００３】
自動車用ヘッドランプに用いられる白色ＬＥＤパッケージ等のように、大電流通電のパワーパッケージ用途のＬＥＤパッケージは、化学的安定性の観点から、基板上の金属パターンがAuで構成されているのが一般的である。近年、省電力のニーズの高まりと共にＬＥＤパッケージの高効率化が望まれており、特許文献３等に示されるように基板上の金属パターンに、可視光域において反射率の高いAgまたはAg合金が用いたものが増えてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０８３９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１０１０７５号公報
【特許文献３】特開２００７−２６６３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヘッドランプ向け白色ＬＥＤパッケージには、高光束、高輝度が求められる一方で、グレア光など本来不必要な箇所を照らしてしまうような配光を避ける必要がある。例えば図１１に示したＬＥＤパッケージは、基板101の金属パターン102上に発光素子104を接合材料105により実装し、蛍光体含有樹脂103により被覆している。金属パターン102が蛍光体含有樹脂103の外側にも配置されている。このようなＬＥＤパッケージは、蛍光体含有樹脂103の側面から放射された光が基板金属パターン102により反射される。特に金属パターン102として高反射なAgを用いた場合には、その反射量は従来のAuを用いた場合よりも大きくなる。側面からの放射光の反射光が多くなると、ＬＥＤパッケージとしての光束量は大きくなるが、ヘッドランプに使用する場合においては、本来の配光パターンとは異なる箇所を照らしてしまうといった問題が生じる。
【０００６】
一方で、図１２に示す構造のように、金属パターン102を蛍光体含有樹脂103よりも内側に配置した場合、樹脂103内の蛍光体によって励起され発せられた光または散乱された光のうち基板101に向かった光は、基板101により吸収される。一般的に基板101の材料は反射率が低く、可視光を吸収する性質のものが多く、基板101による光吸収による損失が生じるため、パッケージ全体としての光束量が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、高光束、高輝度で、グレア光の少ない発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では以下のような発光装置を提供する。すなわち、基板と、基板上に形成された金属パターンと、金属パターン上に実装された一つ以上の発光素子と、発光素子の上面および側面を覆う樹脂層とを有する発光装置であって、樹脂層は、蛍光体を含有する。基板上の少なくとも所定の軸方向において、金属パターンの端部は、樹脂層の外側面と一致する位置、もしくは、樹脂層の外側面よりも内側であって発光素子の端部よりも外側に位置する。これにより、樹脂層の外側面から発せられる光が、金属パターンで反射されないため、グレア光を防止できる。また、樹脂層内部の発光は、樹脂層の下の金属パターンで高効率に反射されるため、高光束で高輝度を実現できる。
【０００９】
金属パターンは、少なくとも最表面層がAgを含むことが反射率が高いため望ましい。
【００１０】
発光素子は、基板上に複数並べて配置されている構造の場合、所定の軸方向は、複数の発光素子の配列の短軸方向であるように設定する。これにより、短軸方向についてのグレア光を防止できるため、ヘッドライトに適した構成となる。
【００１１】
金属パターンの端部は、樹脂層の外側面から２０μｍ以内に位置することが望ましい。もしくは、金属パターンの端部は、樹脂層の外側面から、発光素子の側面上の樹脂層の膜厚の２０％以内に位置することが望ましい。これにより、樹脂層内部の発光を高効率で反射しつつ、金属パターンが樹脂層で被覆されるため、金属パターンを硫化等から保護することができる。よって金属パターンの劣化を防ぎ、光反射率を維持できる。
【００１２】
金属パターンの上面および側面は、少なくとも一部が保護膜で覆われる構成にすることも可能である。
【００１３】
金属パターンの少なくとも最表面層はAg合金、例えば、Bi、Au、Pd、Cu、NdおよびGeのうちの少なくとも一つを含有するもので構成することができる。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、光源と、アウターカバーとを有するヘッドランプであって、光源として、上記発光装置を用いるヘッドランプが提供される。これにより、グレア光を防止でき、対向車の運転者の視認の妨げとなりにくい。
【００１５】
また、本発明のさらに別の態様によれば、上記発光装置の製造方法であって、樹脂層は、印刷法により形成されることを特徴とする製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の発光装置（LEDパッケージ）の（ａ）A-A'断面図、（ｂ）断面図、（ｃ）上面図。
【図２】本実施形態において金属パターンを電極パターンと反射膜パターンとに分けた例を示す説明図。
【図３】本実施形態の金属パターンの端部を蛍光体含有樹脂層３外側面からX1,X2だけ内側に配置した発光装置の構成を示す断面図。
【図４】（ａ）本実施形態の金属パターンの上に保護膜を配置した発光装置を示す断面図、（ｂ）本実施形態の金属パターンの上面および側面に保護膜を配置した発光装置を示す断面図。
【図５】発光素子の下部をアンダーフィル剤で充填した発光装置を示す断面図。
【図６】本実施形態の発光装置（LEDパッケージ）を用いた反射型ヘッドライトの構成を示す説明図。
【図７】（ａ）比較例のLEDパッケージの金属パターンと蛍光体含有樹脂の上面形状を示す説明図((a)-1)およびその断面図((a)-2)、（ｂ）実施例のLEDパッケージの金属パターンと蛍光体含有樹脂の上面形状を示す説明図((b)-1)およびその断面図((b)-2)、（ｃ）比較例のLEDパッケージの金属パターンと蛍光体含有樹脂の上面形状を示す説明図((c)-1)およびその断面図((c)-2)。
【図８】（ａ）図７（ａ）の比較例のＬＥＤパッケージの正面輝度分布の測定結果を示す分布図、（ｂ）図７（ｂ）の実施例のＬＥＤパッケージの正面輝度分布の測定結果を示す分布図、（ｃ）図７（ｃ）の比較例のＬＥＤパッケージの正面輝度分布の測定結果を示す分布図。
【図９】（ａ）図３の構成で表３のNo.1のX1,X2値のＬＥＤパッケージの正面輝度分布の測定結果を示す分布図、（ｂ）図３の構成で表３のNo.2のX1,X2値のＬＥＤパッケージの正面輝度分布の測定結果を示す分布図、（ｃ）図３の構成で表３のNo.3のX1,X2値のＬＥＤパッケージの正面輝度分布の測定結果を示す分布図。
【図１０】Ag-Bi-Ge膜を樹脂コートした実施例試料と樹脂コートしない比較例試料の硫化試験前後の反射率を示すグラフ。
【図１１】従来のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図。
【図１２】従来のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態の発光装置について図面を用いて説明する。
【００１８】
本実施形態では、基板上の金属パターンにAgまたはAg合金を使用し、少なくとも所定の方向の端部において金属パターン端部が、蛍光体含有樹脂層の外側の端部（すなわち外側の側面）と一致する位置にあるか、もしくは、蛍光体含有樹脂層の層厚内（すなわち蛍光体含有樹脂の外側の側面よりも内側であって、蛍光体含有樹脂の内側の側面（すなわち発光素子の端部）よりも外側）に位置するように金属パターンと蛍光体含有樹脂層を構成するものである。
【００１９】
これにより、蛍光体含有樹脂層の側面からの放射光が金属パターンで反射されて、グレア光など本来不必要な箇所へ照射されてしまうような配光を避けることができる。
【００２０】
本実施形態の発光装置の具体的な構成について、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。
【００２１】
この発光装置は、車両用ヘッドランプの光源として用いられる大光量の白色ＬＥＤパッケージである。このＬＥＤ白色パッケージは、図１（ａ），（ｂ）に断面図を示したように、複数（ここでは４個）の発光素子（ＬＥＤ）2を基板1上に一列に配置し、その全体を蛍光体含有樹脂層3で一体に覆った構造である。
【００２２】
基板１上には、図１（ｃ）のように電極と反射膜を兼用する金属パターン5が所定の形状に配置されている。発光素子2は、金属パターン5上に接合材料4により接合されている。
【００２３】
蛍光体含有樹脂層3の端部（外側の側面）は、金属パターン5の端部と一致するように設計されている。これにより、蛍光体樹脂層5の周囲のグレア光を低減する。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）では、蛍光体含有樹脂層５の外周の４辺のすべてにおいて、金属パターン5の端部と蛍光体含有樹脂層3の端部とが一致する例について示しているが、必ずしも４辺すべてにおいて一致していなくてもよく、製品性能として必要な辺において少なくとも一致していればよい。
【００２５】
例えば、自動車用ヘッドランプの場合、長手方向に直交する短軸方向についての蛍光体含有樹脂層5の両端部、すなわち、蛍光体含有樹脂層3の４辺のうち２つの長辺、からのグレア光が製品性能に大きく影響する。少なくとも蛍光体含有樹脂層3の長辺において、金属パターン5の端部と蛍光体含有樹脂層3の端部とが一致していることが望ましい。
【００２６】
基板1としては、窒化アルミ、アルミナなどのセラミック基板、絶縁膜を形成したシリコンなどの半導体基板、絶縁膜を形成したCu、A1等の金属基板等の中から用途に応じて適したものを使用することが可能である。特に熱伝導率の観点からは窒化アルミ、コストの観点からはシリコンの使用が有利である。
【００２７】
金属パターン5は、AgまたはAg合金の単層構造の他、複数の金属を積層させた多層膜構造にすることが可能である。多層膜構造の場合、例えば基板1側から順に、密着層としてTi層、拡散バリア層としてNi層、Pd層、Pt層、TiN層のうち少なくとも１層、その上に、反射層として高反射金属層を積層する。反射層としては、白色光を反射するために可視光域における反射率、特に青色波長において反射率の高いAgまたはAg合金を用いることが好ましい。また、反射層とするAgに関しては化学的安定性を高めるために、元素添加により合金化することが好ましく、Bi、Au、Pd、Cu、Pt、Nd、Geのうちの少なくとも1種の元素を含有する合金であることが望ましい。
【００２８】
金属パターン5は、図１（ｃ）の構造の場合、反射膜としての機能の他に、発光素子2への給電を実施する導電電極としての機能を持つ。しかしながら、この構成に限られず、金属パターン5を図２のように電極パターン5ａと、反射膜パターン5ｂのように、複数の金属層に分割することも可能である。例えば、電極パターン5aは、最表面にAuを用いることにより、接合材料4としてAuバンプを用いた場合、Auバンプとの接合性を高めることが出来る。反射膜としてAgを用いることにより、反射率が高まり、LEDパッケージの光束量を増加させることが出来る。このような複数金属層の領域によって使い分けることにより、発光効率と信頼性を両立させたＬＥＤパッケージを作製することが可能である。
【００２９】
また、図１（ｃ）および図２では、金属パターン5または電極パターン5ａの端部に接続領域7を設け、接続領域7に外部配線を電気的に接続して給電を行う構成である。しかしながら、発光素子2への給電方法としては、この方法に限られるものではない。例えば、基板1にスルーホールを形成し、スルーホールに充填した金属によって基板1の裏面側から給電することも可能である。この場合、接続領域7は不要であるので、蛍光体含有樹脂3の周囲の４辺すべてを金属パターン5と一致させることができる。
【００３０】
発光素子2と金属パターン5との接合材料4としては、Au、Au−Sn等が好適に用いられる。接合材料4の形態としては、発光素子2がフリップチップ素子の場合、例えばAuバンプとすることが可能であるし、メタルボンディング素子の場合は、ダイボンディングとワイヤボンディング等で接合することが可能である。
【００３１】
発光素子2および蛍光体含有樹脂3の蛍光体の組み合わせは、所望の色の光が得られるように選択する。例えば、白色光を得るため、青色発光の発光素子2と、青色光の一部を吸収し黄色光を発光する黄色蛍光体を用いる。黄色蛍光体としてはYAGが好適に用いられる。白色光を得るための他の組み合わせとして、例えば、青色の発光素子２と、赤色蛍光体および緑色蛍光体の組み合わせ、紫外光を発光する発光素子2と、赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体の組み合わせとすること可能である。
【００３２】
なお、フリップチップタイプの発光素子2の場合、発光素子２内の基板としてはサファイア基板が可視光に透明であるため好適に用いられる。
【００３３】
蛍光体含有樹脂3の基材となる樹脂は、少なくとも発光素子2の発する光に透明が樹脂を用いる。例えば、シリコーン、エポキシ、および、シリコーンとエポキシの混合されたハイブリッドタイプの樹脂等が好適に用いられる。蛍光体含有樹脂にはこの他拡散材や増粘材等を混合することも可能である。
【００３４】
なお、図１（ａ），（ｂ）に示した発光装置は、蛍光体含有樹脂層3の少なくとも長辺において、金属パターン5の端部と蛍光体含有樹脂層の端部（外側の側面）とが一致するように構成しているが、必ずしも完全に一致していなくともよい。図３に示した発光装置のように、金属パターン5の端部が、蛍光体含有樹脂層3の層厚内（すなわち蛍光体樹脂層5の外側の側面よりも内側であって、内側の側面（発光素子3の端部）よりも外側）に位置するように金属パターン5と蛍光体含有樹脂層3を構成してもよい。
【００３５】
この場合、図３に図示した、蛍光体含有樹脂層3の端部（外側の側面）と金属パターン５の端部との距離X1、X2は、２０μｍ以下であることが好ましい。または、蛍光体含有樹脂層の層厚Ｌ（すなわち外側の側面と内側の側面との距離）に対して、距離X1、X2が２０％以下であることが好ましい。
【００３６】
図３の構造の場合、蛍光体含有樹脂層3により、AgまたはAg合金で構成される金属パターン5が覆われるため、硫化水素など周囲ガスによるAgの劣化を抑制することができるという利点もある。
【００３７】
また、図１（ａ）、（ｂ）の構造および図３の構造においては、金属パターン5のAgの劣化抑制効果を高めるため、図４（ａ）、（ｂ）に示すように金属パターン5の上に光透過性の保護膜8を形成することも可能である。保護膜8は、図４（ａ）のように金属パターン5の上面のみに形成する構成であってもよいし、図４（ｂ）のように上面と側面（端面）を覆うように形成する構成であってもよい。保護膜8は、図３の構造の金属パターン5に対しても同様に形成することが可能である。なお、保護膜8材料が、非電導性である場合には、図４（ａ），（ｂ）のように接合材料4を配置する位置を避けて配置する。
【００３８】
保護膜8の材料としてはSiO2、TiO2など無機系コーティング材や、シリコーン系樹脂、キレート皮膜等の有機系コーティング材を用いることができる。特に、SiO2、TiO2を真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤといった気相成長法で成膜することにより緻密性の高い保護膜を形成することが可能であるため好ましい。
【００３９】
図１（ａ），（ｂ）、図３および図４（ａ）、（ｂ）に記載の発光装置の各部の作用について説明する。発光素子2は青色光を発する素子であり、蛍光体含有樹脂３の蛍光体は、青色光を励起光として黄色光を発するものである場合を例に説明する。
【００４０】
発光素子2の上面および側面からは青色光が発せられ、発光素子２の上面および側面を覆っている蛍光体含有樹脂層３に入射する。入射した青色光の一部は、含有される蛍光体を励起し、蛍光体からは周囲に黄色蛍光が発せられる。発せられた黄色蛍光は、蛍光体含有樹脂層３の内部を進み、外部に出射される。また、青色光の一部は、蛍光体に吸収されることなく、蛍光体含有樹脂層３を透過し、外部に出射される。
【００４１】
蛍光体含有樹脂層3から発せられる黄色蛍光と、透過する青色光は、蛍光体粒子により散乱されながら蛍光体含有樹脂層3を通過する。よって、蛍光体含有樹脂層３の内部から基板１側に向かって進行する蛍光および青色光もあるが、本実施形態では、蛍光体含有樹脂層3が基板１と接する領域のほとんどは、金属パターン5によって覆われている。金属パターン5は、上述したように表面が反射率の高いAgまたはAg合金で形成されているため、蛍光および青色光は効率よく反射され、蛍光体含有樹脂層3の側面から外部に出射される。
【００４２】
また、蛍光体含有樹脂層3の側面から外部に出射された光の一部は、基板1方向に向かって出射される光もあるが、本実施形態では図１（ａ）、（ｂ）、図２、図３、図４の構成のように、蛍光体含有樹脂層3の少なくとも長辺については、端部よりも外側に金属パターン5が配置されていない。よって、蛍光体含有樹脂層3の側面から基板1方向に出射された光は、そのまま基板1に入射し、基板1に吸収されるため、グレア光とならない。
【００４３】
このように本実施形態の発光装置は、発光効率が高く、しかもグレア光等の不要な光を低減し、本来所望する配光パターンを得ることができる。
【００４４】
これに対し、図１１に示した比較例１のように、蛍光体含有樹脂層103の側面よりも外側に金属パターン102が配置されている場合には、蛍光体含有樹脂層103の側面から基板101方向に出射された光は、金属パターン102により反射されるため、グレア光となり、本来の配光パターンとは異なるパターンを形成してしまう。
【００４５】
また、図１２に示した比較例２のように、蛍光体含有樹脂層103よりも内側にのみ金属パターン102が形成されている場合には、蛍光体含有樹脂層103の内部を基板101方向に進む光を反射することができず、これらの光が基板101に吸収されてしまう。このため、発光効率が低下してしまう。
【００４６】
つぎに、本実施形態の発光装置の製造方法について説明する。
【００４７】
基板1に図１（ｃ）または図２等のように予め設計した形状の金属パターン5を形成する。例えば、基板1上にフォトリソグラフィーによってレジストパターンを形成した後に、真空蒸着、スパッタリング、CVD、電界めっき等の手法で、Ag、Ag合金を含む単層構造または多層構造の金属膜を成膜する。その後、リフトオフを実施することにより、所望の形状の金属パターン5を形成することができる。また、基板1に予め成膜を実施した後に、その上にレジストパターンを形成し、レジストパターンから露出された金属膜をウエットエッチング、ドライエッチング等の手法によりパターニングしても良い。
【００４８】
光透過性の保護膜8を形成する場合には、この時点で形成する。保護膜8のパターニングは、リフトオフまたはレジストパターンを用いたエッチング等により行うことができる。
【００４９】
また、図２のように、金属パターン5を電極パターン5aと反射膜パターン5bとに分けて形成する場合には、電極パターン5aと反射膜パターン5bとなる金属膜をそれぞれ形成し、パターニングする。
【００５０】
つぎに、別途製造しておいた発光素子2を基板に実装する。発光素子2と基板金属パターンとの接合材料4としてAuバンプを用いる場合、金属パターン5上にスタッドバンプを形成し、発光素子2をフリップチップボンディングする。これにより実装が完了する。発光素子2を実装した後に、発光素子2の下部を図５のようにアンダーフィル剤9によって充填することも可能である。
【００５１】
続いて、発光素子2の封止を行う。発光素子2に発光色に合わせて予め選択しておいた蛍光体を、所望の色温度にするのに必要な量を測量した後、基材となる樹脂に撹拌によって混合し蛍光体含有樹脂を作製する。この蛍光体含有樹脂により発光素子2の上面および側面を所定の厚さに覆う層を形成し封止する。封止する手法としては、印刷、ディスペンス等の公知の方法を用いることができるが、寸法精度の観点から印刷による封止が好ましい。
【００５２】
封止後に所定の温度に蛍光体含有樹脂を加熱し硬化させる。これにより、蛍光体含有樹脂層3が形成される。以上により、白色ＬＥＤパッケージを作製することができる。
【００５３】
続いて本実施形態の発光装置である白色ＬＥＤパッケージを用いたヘッドランプの構成例について図６を用いて説明する。
【００５４】
図６のヘッドランプは、本実施形態の白色ＬＥＤパッケージ60に対向する位置にリフレクター13を配置し、ＬＥＤパッケージ60からの光をリフレクター13に入射させ、拡散反射した光をアウターカバー23を通過させて取り出すリフレクタータイプの構成である。正面から見て蛍光体含有樹脂層3の外側の側面から外れた箇所で発光する光は、リフレクタータイプではリフレクター13の反射を経て不必要な箇所（ヘッドランプの配光パターンのカットオフラインから外れた個所）を照らすことになり、グレア光の要因となる。このため、ヘッドランプの配光設計上好ましくない。ヘッドランプでは、配光パターンの長軸方向が水平方向に向けられ、垂直方向のグレア光が対向車にとって運転の妨げになるため、特にＬＥＤパッケージの短軸方向についてグレア方向を抑制する必要がある。
【００５５】
本実施形態のＬＥＤパッケージは、蛍光体含有樹脂層3の少なくとも長辺については、端部よりも外側に金属パターン5を配置しないことにより、短軸方向からグレア光を発しないように構成しているため、ヘッドランプの垂直方向のグレア光を防止することができる。
【００５６】
なお、ヘッドランプには、リフレクタータイプの他に、ＬＥＤパッケージに対向する位置にプロジェクターレンズを配置し、ＬＥＤパッケージからの光を直接レンズに入射させて光を取り出すプロジェクタータイプもある。本実施形態のＬＥＤパッケージは、プロジェクタータイプにも適用可能であり、グレア光を防止できる。
【００５７】
このように、本実施形態では、ＬＥＤパッケージにおいて、金属パターン5にAgまたはAg合金を使用し、金属パターン5端部と蛍光体含有樹脂3端部とが一致するように金属パターン5と蛍光体含有樹脂層3の寸法を設計することで、パッケージの光束を大きく落とすことなく、且つ蛍光体含有樹脂層3の側面で発光した光の反射を低減し、配光上のグレア光を低減することが出来る。
【００５８】
また、金属パターン5を全て樹脂で覆うことにより、Agを金属パターン5に用いた場合であっても、硫化水素など周囲ガスによるAgの劣化を抑制することが可能である
【実施例】
【００５９】
本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例では、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した３種類のＬＥＤパッケージを作成し、その発光特性を測定した。図７(a)-1、(b)-1、(c)-1は、３種類のＬＥＤパッケージの金属パターン5と発光素子２の上面形状と、蛍光体含有樹脂３との位置関係を示す説明図である。図７(a)-2、(b)-2、(c)-2は、３種類のＬＥＤパッケージの短軸方向の断面図である。
【００６０】
基板1として、予め熱酸化膜（SiO2膜）を形成したシリコン基板を準備し、金属パターン5として、基板1側からTi層、Ni層、Ag−Bi−Ge層の順番で積層し、パターニングした。各層の厚みはTi層が750オングストローム、Ni層が2500オングストローム、Ag−Bi−Ge層が3000オングストロームである。
【００６１】
図７（ａ）の試料は、基板1の短軸方向について、発光素子2の両端と、金属パターン５の端部とが一致し、その外側に蛍光体含有樹脂層３が配置された比較例の試料である。図７（ｂ）の試料は、基板1の短軸方向について、蛍光体含有樹脂層3の端部（外側面）と金属パターン5の端部とが一致している実施例の試料である。図７（ｃ）の試料は、基板1の短軸方向について、蛍光体含有樹脂層3の両端よりも170μｍ外側まで金属パターン5が配置されている比較例の試料である。
【００６２】
なお、いずれの試料も金属パターン5は、反射膜としての機能と発光素子2への給電を行う電極の機能とを兼ねている。また、すべての試料において、蛍光体含有樹脂層3の側面方向および上面方向の層厚は、いずれも100μｍとした。発光素子2の実装間隔は100μｍとした。
【００６３】
これらの試料の製造方法は、実施の形態で説明した方法により製造した。
【００６４】
基板パターン5の最上層であるAg−Bi−G e層の反射率および熱酸化膜(SiO2)付きSi基板1の表面の反射率を測定したところ、表１のような結果であった。表１から明らかなように基板1は可視光域をほぼ吸収する光学的性質を有している。一方、Ag−Bi−G e層は高い反射率を示すことがわかる。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
つぎに、発光素子2の素子ひとつあたり、700 mAの電流を供給し、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の３種類の試料のＬＥＤパッケージから発せられる光束量を測定した。３種類の試料は、それぞれ５サンプルずつ用意し、測定結果はn= 5 の測定値の平均値より求めた。その結果を表２に示す。表２に示した数値は、図７（ａ）の試料の全光束を１として、図７（ｂ），（ｃ）の試料の光束量の相対値を示した。
【００６７】
【表２】
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【００６８】
図７（ｂ）の本実施例の試料は、図７（ａ）の比較例の試料よりも、光束量が約10 %向上しており、蛍光体含有樹脂層3に覆われる領域に光反射率の金属パーン5を配置することにより、光束量を増加させる作用があることが確認できた。
【００６９】
一方で、図７（ｃ）の比較例の試料は、図７（ｂ）の実施例の試料と比較して、光束量の向上率が約5%に留まっており、蛍光体含有樹脂層3よりも外側まで金属パターン5を配置しても、蛍光体含有樹脂層３に覆われる領域に金属パターン5を配置するほどの効果は得られなかった。
【００７０】
つぎに、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の３種類の試料のＬＥＤパッケージの正面輝度分布を測定した。その結果を、それぞれ図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。測定にあたっては、発光素子2に一つあたり700mAの通電を行った。
【００７１】
図７（ａ）の比較例の試料、図７（ｂ）の実施例の試料は、それぞれ図８（ａ）、図８（ｂ）の正面輝度分布のように蛍光体含有樹脂層3の形状を反映した領域のみが輝度が高くなっているのに対して、図７（ｃ）の比較例試料ついては、蛍光体含有樹脂層3から外れた箇所においても発光していることが確認できる。この外側の発光は、図７（ｃ）の試料においては蛍光体含有樹脂層3の外側側面よりも外側まで金属パターン5が配置されているため、蛍光体含有樹脂層3の側面から発せられた光が、Ag合金等の金属パターン5によって反射された光であると考えられる。
【００７２】
このように正面から見て蛍光体含有樹脂層3より外側で発光する光は、特にヘッドランプ向け光源として使用する場合、本来の配光パターンの外側の箇所を照らす不必要な配光の要因となるなど、配光パターンの設計上好ましくない。
【００７３】
以上のように、全光束量および正面輝度の測定結果より、図７（ｂ）のように金属パターン5の端部と蛍光体含有樹脂層3の外側端部とが一致するように金属パターン5と蛍光体含有樹脂層3の寸法を設計することで、パッケージの光束量を大きく落とすことなく、且つ蛍光体含有樹脂層3の外枠から外れた領域で発光する光を低減し、配光上のグレア光を低減することが出来ることが分かった。
【００７４】
（実施例２）
実施例２として、図３に示した構造のＬＥＤパッケージを製造した。図３のＬＥＤパッケージは、蛍光体含有樹脂層3の短軸方向の両端よりも、金属パターン5の両端がX1、X2だけ内側に位置している。
【００７５】
ここでは、表３に示すように、X1およびX2の寸法を異ならせた３種類の試料（No.1、No.2、No.3）を作製した。
【００７６】
【表３】
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【００７７】
X1、X2の寸法が異なる３種類の試料についての全光束量を測定した。その結果を表３に併せて示す。表３では、N o.1の試料の全光束量の測定値を基準としてNo.2およびNo.3の試料の全光束量の相対値を示している。また、３種類の試料の正面輝度分布の測定結果を図９に示す。なお、測定にあたっては、発光素子２の一つあたり700 mAの通電を行った。
【００７８】
表３より、全光束量はX1、X2の値に大きく依存せず、各試料はほぼ同じ値となっている。図９より、正面輝度分布に関しても、各試料に大きな違いは見られなかった。これらの測定結果を見るに、蛍光体含有樹脂層3の外側面（端部）よりも金属パターン5の端部がXだけ内側にある形状であっても、Xの寸法が２０μｍ以下の場合は、全光束量の増量効果およびグレア光の低減という本発明の効果を実現するできることが確認された。
【００７９】
（実施例３）
実施例３として、本発明の金属パターン5を蛍光体含有樹脂層3により被覆することによる、硫化による劣化抑制の効果を確認する実験を行った。
【００８０】
本実施例の試料は、実施例１の金属パターン5の最表面層として用いているAg−Bi−Ge層を、予め３ｃｍ角に切り出した熱酸化膜付きシリコン基板上に成膜した後、蛍光体含有樹脂層3の基材樹脂であるシリコーン樹脂をAg−Bi−Ge層付き基板上に塗布し熱硬化させて、Ag−Bi−Ge層の上面を封止することにより作製した（Ag−Bi−Ge層および基板の側面は封止していない）。ただし、シリコーン樹脂は、蛍光体を含有していない。Ag−Bi−Ge層の膜厚は、３０００オングストローム、樹脂層の膜厚は、５００μｍとした。また、比較例試料として、本実施例試料に同様のAg−Bi−Ge層のみを形成し、シリコーン樹脂封止層を形成しない試料を用意した。
【００８１】
硫化試験は、5%硫化アンモニウム水溶液雰囲気中にサンプルを10分間暴露した後、反射率を測定することにより行った。
【００８２】
図１０に硫化試験前後の反射率の測定結果を示す。本実施例の試料は、３４０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域で反射率がやや低下しているものの、それより長い波長では硫化試験前の反射率に近い反射率が維持されていた。これに対し、樹脂層で封止しなかった比較例の試料は、３３０ｎｍ〜８００ｎｍの全波長域で大きく反射率が低下していた。
【００８３】
この結果から、Ag合金の金属パターンに樹脂コートを実施することによって硫化が抑制されることが確認できた。
【符号の説明】
【００８４】
１…基板、２…発光素子、３…蛍光体含有樹脂、４…接合材料、５…金属パターン、５ａ…電極パターン、５ｂ…反射膜パターン、７…接続領域、８…保護膜、９…アンダーフィル剤、１３…リフレクター、２３…アウターカバー、６０…ＬＥＤパッケージ。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図８】
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【図９】
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