(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、蛍光体粒子と光を反射するフィラーとを含む樹脂層とを有する発光装置の製造方法であって、
前記フィラーよりも前記蛍光体粒子を優先的に沈降させる蛍光体沈降工程を含み、
前記蛍光体沈降工程は、
前記フィラーを含む第１樹脂を少なくとも前記発光素子の上面を除く前記発光素子の周りに塗布して、第１樹脂層を形成する第１樹脂層形成工程と、
前記第１樹脂が硬化する前に、前記蛍光体粒子を含む第２樹脂を前記第１樹脂層及び前記発光素子上に塗布して、第２樹脂層を形成する第２樹脂層形成工程と、
前記第２樹脂層を形成した後硬化させる前に、前記蛍光体粒子を沈降させる沈降工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記沈降工程において、所定時間以上放置して、前記蛍光体粒子を沈降させて前記発光素子の上面と側面とを覆う蛍光体含有第１層と、前記フィラーを含む第１樹脂層の下方に位置する蛍光体含有第２層とを形成する請求項１に係る発光装置の製造方法。
【請求項３】
基体に設けられた凹部の底面に、マウント部を介して前記発光素子を実装する実装工程を含み、
前記第１樹脂層形成工程において、前記マウント部の周りに前記第１樹脂を充填する請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
基体の平坦な上面にマウント部を介して前記発光素子を実装し、前記マウント部の周りに前記マウント部から離して型枠を設ける工程を含み、
前記第１樹脂層形成工程において、前記マウント部の周りに前記第１樹脂を充填する請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記発光素子は、支持基板上に発光構造部が貼り付けられてなり、
基体に設けられた凹部の底面に、前記支持基板が対向するように前記発光素子を実装する実装工程を含み、
前記第１樹脂層形成工程において、前記支持基板の周りに前記第１樹脂を充填する請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記発光素子は、支持基板上に発光構造部が貼り付けられてなり、基体の平坦な上面に前記支持基板が対向するように前記発光素子を実装する実装し、前記マウント部の周りに前記マウント部から離して型枠を設ける工程を含み、
前記第１樹脂層形成工程において、前記マウント部の周りに前記第１樹脂を充填する請求項３記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体粒子の平均粒径を前記フィラーの平均粒径より１０倍以上大きくした請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
基体と、前記基体の上面にマウント部を介して実装された発光素子と、前記発光素子を封止する封止樹脂とを含む発光装置であって、
前記封止樹脂は、前記マウント部上で前記発光素子を覆う蛍光体含有第１層と、前記マウント部の周りの前記基体上面に形成された蛍光体含有第２層と、前記マウント部の周りの前記蛍光体含有第２層上に形成されたフィラー含有層と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項９】
前記蛍光体含有第２層に含まれている蛍光体粒子の平均粒径が、前記フィラーの平均粒径より１０倍以上大きい請求項８記載の発光装置。
【請求項１０】
支持基板上に発光構造部が貼り付けられてなる発光素子と、基体と、前記発光素子を封止する封止樹脂とを含み、前記発光素子を前記基体の上面に前記支持基板が対向するように実装した発光装置であって、
前記封止樹脂は、前記支持基板上で前記発光素子を覆う蛍光体含有第１層と、前記支持基板の周りの前記基体上面に形成された蛍光体含有第２層と、前記支持基板の周りの前記蛍光体含有第２層上に形成されたフィラー含有層と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
前記蛍光体含有第２層に含まれている蛍光体粒子の平均粒径が、前記フィラーの平均粒径より１０倍以上大きい請求項８記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発光素子周辺に蛍光体層が形成された発光装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置や照明装置の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子（以下、単に発光素子という）を用いた発光装置の研究が進められている。この発光素子を用いた発光装置は、従来使用されていた蛍光灯や白熱電球などに代わる新しい光源として注目されている。特に、ＬＥＤは、蛍光灯や白熱電球などの光源と比べて寿命が長く、また、少ないエネルギーで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。【０００３】
これらの中でも、特に、白色光の発光装置は、最も需要が見込まれるものであり、赤、青、緑の発光素子を搭載して白色光を発光するものや、発光素子と、それによって励起されて補色となる色を発光可能な蛍光体を用いて白色光を発光するものが知られている。一般照明として用いる場合、赤、青、緑の発光素子を用いた場合は演色性が低くなるため、蛍光体を用いた白色発光装置が好まれる。特に青色発光素子と、ＹＡＧ蛍光体を用いた白色発光装置が良く知られている。【０００４】
この発光素子と蛍光体とを用いて構成された発光装置は、発光素子を覆うように蛍光体層を形成することにより作製されるが、最近では、ケース内にサブマウントを用いて発光素子を載置した発光装置が用いられるようになってきており、そのような発光装置では光束を向上させ輝度の低下を防止するために種々の工夫がなされている。
例えば、特許文献１には、樹脂ケース内において発光素子が載置されたサブマウント周辺に酸化チタンを混入した反射層を設け、その反射層及び発光素子を覆うように蛍光体を含む光透過層を形成した構造の発光装置が開示されている。【０００５】
また、特許文献２には、樹脂ケース内において発光素子が載置されたサブマウントの周りに一次封止材を発光素子の側面まで覆うように充填して硬化した後、その上に蛍光体を含む二次封止材を充填して蛍光体を発光素子の上面と一次封止材の上面に強制的に沈降させた後二次封止材を硬化させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０２６４０１号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１や２に開示された発光装置では、発光素子の発光部に対して蛍光体層が大きくなると色むらやイエローリングができるという問題があった。
このような問題を解決するために、電着や印刷といった方法で発光素子の周囲のみに蛍光体層を形成することが考えられているが、電着は蛍光体の粒径に制限があり、蛍光体の分級が必要となる上、電位を帯びた端子やワイヤ部分にも蛍光体層が形成されてしまうという問題があり、さらに発光素子全体が電位を持つよう特殊処理された発光素子も必要になる。
一方、印刷には、上面に電極を持った発光素子はワイヤ配線が必要となるため蛍光体層の形成が難しく、フリップチップ実装タイプの発光素子を使用した場合に限定されるなどの問題があり、さらに印刷精度上の問題もある。【０００８】
そこで、本発明は、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を、低コストで製造することができる発光装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発光装置の製造方法は、発光素子と、蛍光体粒子と光を反射するフィラーとを含む樹脂層とを有する発光装置の製造方法であって、前記フィラーよりも前記蛍光体粒子を優先的に沈降させる蛍光体沈降工程を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る発光装置の製造方法において、前記蛍光体沈降工程は、
前記フィラーを含む第１樹脂を、少なくとも前記発光素子の上面を除く前記発光素子の周りに第１樹脂層を塗布する第１樹脂層形成工程と、
前記第１樹脂が硬化する前に、前記蛍光体粒子を含む第２樹脂を前記第１樹脂層及び前記発光素子上に第２樹脂層を塗布する第２樹脂層形成工程と、
第２樹脂層を形成した後硬化させる前に一定時間保持して蛍光体粒子を沈降させる沈降工程と、
を含むことが好ましい。【００１０】
本発明に係る第１の発光装置は、基体と、前記基体の上面にマウント部を介して実装された発光素子と、前記発光素子を封止する封止樹脂とを含む発光装置であって、前記封止樹脂は、前記マウント部上で前記発光素子を覆う蛍光体含有第１層と、前記マウント部の周りの前記基体上面に形成された蛍光体含有第２層と、前記マウント部の周りの前記蛍光体含有第２層上に形成されたフィラー含有層と、を有することを特徴とする。【００１１】
本発明に係る第１の発光装置は、支持基板上に発光構造部が貼り付けられてなる発光素子と、基体と、前記発光素子を封止する封止樹脂とを含み、前記発光素子を前記基体の上面に前記支持基板が対向するように実装した発光装置であって、
前記封止樹脂は、前記支持基板上で前記発光素子を覆う蛍光体含有第１層と、前記支持基板の周りの前記基体上面に形成された蛍光体含有第２層と、前記支持基板の周りの前記蛍光体含有第２層上に形成されたフィラー含有層と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成された本発明によれば、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を、低コストで製造することができる発光装置とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施形態１の発光装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は実施形態の発光装置の製造フローを示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態２の発光装置の断面図である。
【図４】本発明に係る実施形態３の発光装置の断面図である。
【図５】本発明に係る実施形態４の発光装置の断面図である。
【図６】本発明に係る実施形態２で説明した発光装置を実際に作製してその断面観察をしたときの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態の発光装置について図面を参照しながら説明する。
ただし、以下に示す実施形態は、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、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に限定するものではない。また、実施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、本発明の範囲を限定するものではない。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。
【００１５】
実施形態１．
本発明に係る実施形態１の発光装置１０は、図１に示すように、凹部４ｒを有する基体４と、その凹部４ｒの底面（基体の上面の一部）に設けられた凸部（マウント部）４ａの上に実装された発光素子１と、凹部４ｒに充填されて発光素子１を封止する封止樹脂６とを含んで構成されている。
そして、本実施形態１の発光装置１０において、封止樹脂６は、マウント部４ａ上で発光素子１を覆う蛍光体含有第１層６ａと、マウント部４ａの周りの凹部４ｒの底面側に形成された蛍光体含有第２層６ｂと、マウント部４ａの周りの蛍光体含有第２層６ｂ上に形成されたフィラー含有層６ｆとを含む層構造を有している。
以下、本実施形態１の発光装置１０を構成する各構成部材について詳細に説明する。
【００１６】
＜基体４＞
基体４は、凹部４ｒを有し、凹部４ｒの底面の中央部には、発光素子１が実装されるマウント部４ａが設けられて、マウント部４ａの周りには、例えば円環状の第２凹部が形成されている。また、第２凹部の底面（基体の上面の一部）には分離された２つのリード電極３が設けられており、そのリード電極３はそれぞれ外部接続端子５に接続されている。
基体４において、マウント部４ａは基体本体と一体で構成されていてもよいし、別体のサブマウントが取り付けられていても良い。
【００１７】
また、基体４は、リード電極３と外部接続端子５とが一体化された樹脂又はセラミックパッケージであっても良いし、リード電極３と外部接続端子５とが形成された基板をベースにして構成されていてもよい。
さらに、基体４の大きさや外形及び凹部形状は、目的や用途に応じて任意のものとすることができ、長方形、多角形、円形、及びそれらを組み合わせた形状などを用いることができる。また、基体４の好ましい材料としては、ガラスエポキシ樹脂、セラミック、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、Ａｌ、Ｃｕ等をあげることができ、それらを組み合わせたもの、例えば、セラミック中にＣｕを埋め込んだもの等を用いることができる。
【００１８】
＜発光素子１＞
発光素子１は、例えば、発光ダイオード等の半導体発光素子であり、例えば、サファイア基板上にＧａＮを結晶成長させることにより作製される。発光素子１の発光ピークは、後述のＹＡＧ系蛍光体と組み合わせて構成される場合には、例えば、４６０ｎｍに設定される。図１に示す発光装置１０では、上面に正負の電極が形成された発光素子を例示しているが、フリップチップ実装タイプの発光素子、Ｓｉ基板にＧａＮが貼り合わせられて両面に電極が形成された発光素子を用いることもできる。また、目的や用途に応じて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。
【００１９】
＜蛍光体含有第１層６ａ＞
蛍光体含有第１層６ａは、蛍光体粒子が混入された例えばシリコーン系樹脂からなり、マウント部４ａ上で発光素子１の上面及び側面を覆っている。蛍光体含有第１層６ａに含まれた蛍光体粒子は、発光素子１の上面及び側面からの光により励起されてその励起光とは異なる波長の光を発光する。蛍光体含有第１層６ａを構成する樹脂としては、目的や用途に応じてエポキシ系、ハイブリットシリコーン系樹脂を用いることもできる。混入する蛍光体粒子は、例えば、（ａ）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、（ｂ）体色が黄色である、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体が挙げられる。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。
また、混入する蛍光体は、フィラー含有層６ｆに混入するフィラーより比重が重いものであることが好ましい。
【００２０】
＜蛍光体含有第２層６ｂ＞
蛍光体含有第２層６ｂは、蛍光体含有第１層６ａと同様の蛍光体粒子が混入された例えばシリコーン系樹脂からなり、マウント部４ａの周りの第２凹部の底面上に形成されている。蛍光体含有第２層６ｂを構成する樹脂は、目的や用途に応じてエポキシ系、ハイブリットシリコーン系樹脂を用いることができるが、少なくとも後述のフィラー含有層６ｆと同種の樹脂が用いられる。
【００２１】
＜フィラー含有層６ｆ＞
フィラー含有層６ｆは、フィラーが混入された例えばシリコーン系樹脂からなり、マウント部４ａの周りの第２凹部内で蛍光体含有第２層６ｂを覆っている。このフィラー含有層６ｆは、発光素子１からの光（蛍光体粒子により波長変換された光を含む）を反射して光の取り出し効率を高めるとともに発光素子１からの光によって蛍光体含有第２層６ｂに含まれている蛍光体粒子が励起されるのを防止して、色むらやイエローリングの発生を防止している。また、このフィラー含有層６ｆは、フィラー含有層６ｆの上面がマウント部４ａの上面と実質的に同じ高さになるように形成されていることが好ましく、これにより、発光素子１の側面から出射された光（蛍光体粒子により波長変換された光を含む）が第２凹部内で複雑に反射を繰り返して色むらが生じるのを防止できる。
【００２２】
フィラー含有層６ｆを構成する樹脂は、目的や用途に応じてはエポキシ系、ハイブリットシリコーン系樹脂を用いることもできる。混入するフィラーとして、好ましくは反射率の高いＴｉＯ２を用いるが、目的や用途に応じてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等またはカーボンブラック等でもよい。これらは、単独で用いてもよいし、或いは複数を混合させることもできる。また、それぞれの部材の粒径や濃度、混合比率などは適宜選択することができる。ただし、混入するフィラーは、蛍光体含有第２層６ｂに混入する蛍光体粒子より比重が軽いものであることが好ましい。
【００２３】
以上のように構成された実施形態１の発光装置１０によれば、電着や高い精度の印刷技術等を用いることなく、後述する簡易な製造方法によって、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を低コストで製造することが可能になる。
【００２４】
次に、実施形態１の発光装置の製造方法について説明する。
本製造方法は、図１に示す発光装置の製造方法であって、流体である未硬化の樹脂中における蛍光体粒子の沈降速度がフィラーの沈降速度より早くなるように蛍光体粒子の平均粒径及び比重とフィラーの平均粒径及び比重とを設定して、未硬化の樹脂中でフィラーよりも蛍光体粒子を優先的に沈降させる蛍光体沈降工程を含み、それにより発光素子１の上面と側面を覆う蛍光体含有第１層６ａを形成するとともに、マウント部４ａの周りの第２凹部におけるフィラー含有層６ｆより下の底面側に蛍光体含有第２層６ｂが形成されるようにしている。
すなわち、本製造方法は、発光素子１を基体４の凹部４ｒ内に実装する実装工程に続いて行われる蛍光体沈降工程が後述する第１樹脂層形成工程と第２樹脂層形成工程とを含む。
以下、各工程について説明する。
【００２５】
＜実装工程＞
この工程では、基体４のマウント部４ａの上面に発光素子をダイボンディングした後、発光素子の正負の電極（図示せず）をワイヤーボンディングによりそれぞれリード電極３に接続する（図２（ａ））。尚、図２（ａ）において、２はボンディングワイヤーである。
【００２６】
＜第１樹脂層形成工程＞
第１樹脂層形成工程では、図２（ｂ）に示すように、凹部４ｒ内のマウント部４ａの周りの第２凹部にフィラーを混入分散した第１樹脂を充填する。この第１樹脂は、フィラー含有層６ｆ及び蛍光体含有第２層６ｂを構成する樹脂である。この充填は基体４のマウント部４ａの上面を覆わないよう、望ましくはマウント部４ａの上面より１０〜１００μｍ低い位置まで充填する。充填した第１樹脂層７は、基体４のマウント部４ａの側面及び凹部４ｒの壁面への樹脂の這い上がり現象と液状樹脂の表面張力のよりリフレクター形状（凹形状）となる。
そして、第１樹脂を硬化させることなく、次の第２樹脂層形成工程を行う。
【００２７】
＜第２樹脂層形成工程＞
第２樹脂層形成工程では、図２（ｃ）に示すように、第１樹脂層７を硬化させる前に、蛍光体粒子を含む第２樹脂を第１樹脂層７上及び発光素子１上に塗布して第２樹脂層８を形成する。
【００２８】
＜蛍光体粒子の沈降工程＞
第２樹脂層８を形成した後、例えば、所定時間以上常温で放置して、蛍光体粒子を自重により自然沈降させて、基体４のマウント部４ａ上に発光素子１の上面と側面とを覆う蛍光体含有第１層６ａを形成するとともに、第１樹脂層７を下方の蛍光体含有第２層６ｂと蛍光体粒子を実質的に含まないフィラー含有層６ｆとに分離する（図２（ｄ））。
すなわち、本発明は、第２樹脂層８中を自重により加速されて沈降（落下）してきた蛍光体が第１樹脂層７を通過する際にフィラーを押し退けて沈降する（優先的に沈降する）であろうことに着目してなされたものであり、この現象は、第２樹脂層８における蛍光体の落下に対する抵抗がフィラーを含むことにより大きくなった第１樹脂層７における蛍光体の落下に対する抵抗より小さいことを利用したものである。
言い換えれば、蛍光体粒子が沈降する沈降工程が、蛍光体粒子がフィラーを通過して沈降する工程を含むことで本発明がなされるものである。
尚、第１樹脂層７におけるフィラーは、蛍光体より上方にあればよく、例えば、蛍光体より上方で層状に沈降していてもよい。
以上のように、本発明は、フィラーの有無又は含有量の差によって生じる蛍光体の沈降に対する抵抗の差を利用したものであり、第１樹脂と第２樹脂として同一の樹脂を用いることができ、第１樹脂層７と第２樹脂層８とを一体化するためには、第１樹脂と第２樹脂として同一の樹脂を用いることが好ましい。
また、図１等では、蛍光体含有第２層６ｂにはフィラーが全く含まれていないように描いているか、蛍光体含有第２層６ｂにフィラーが含まれていても良いことはいうまでもない。加えて、フィラー含有層６ｆには蛍光体が全く含まれていないように描いているが、フィラー含有層６ｆの蛍光体含有第２層６ｂに隣接する領域（下方）には、完全に沈降しきれなかった蛍光体が含まれていても良い。
蛍光体粒子を沈降させるための時間は、蛍光体粒子の比重及び粒径と第１樹脂と第２樹脂の粘度に基づいて設定されるが、樹脂が自然硬化する時間を考慮して、例えば、蛍光体粒子の比重及び／又は粒径を大きくしたり、第１樹脂や第２樹脂の粘度を低くしたりして、沈降工程の時間を短くすることもできる。
【００２９】
このように、常温で放置することにより、自重により蛍光体粒子を沈降させることができるが、さらに沈降時間を短縮するために、発光素子１の法線方向に向くように構成されたスイング式の遠心分離機を用いて強制沈降することもできる。
【００３０】
＜樹脂硬化＞
蛍光体粒子の沈降が完了した後、第１樹脂及び第２樹脂を硬化させる。
以上の工程により、基体４のマウント部４ａ上に発光素子１の上面と側面とを覆う蛍光体含有第１層６ａと、蛍光体含有第２層６ｂと蛍光体粒子を実質的に含まないフィラー含有層６ｆを有する封止樹脂６によって封止された実施形態１の発光装置１０が作製される。
ここで封止樹脂６は第１樹脂と第２樹脂とからなる樹脂であることは言うまでもない。
尚、蛍光体粒子の沈降工程と樹脂の硬化工程とは、ステップキュア内でプログラム制御を行うことによって連続して行うこともできる。
【００３１】
（蛍光体粒子の比重及び粒径、フィラーの比重及び粒径の設定）
本実施形態１における硬化前の樹脂のような流体中を沈降する粒子の速度は、ストークスの式等により表されているように、粒子の密度（比重）、粒子の粒径の２乗に比例し、流体の粘度に反比例する。
したがって、通常使用される蛍光体粒子の比重が４〜５程度）であり、フィラーとして用いられる代表的にＴｉＯ２の比重が４前後であり、両者に大差がないことを考慮すれば、例えば、第１樹脂と第２樹脂をほぼ同一の粘度とし、蛍光体粒子の平均粒径をフィラーの平均粒径の１０倍以上、好ましくは２０倍以上、より好ましくは３０倍以上と（１桁以上大きく）することにより、実質的に蛍光体粒子のみを樹脂内で優先的に沈降させることができる。
尚、使用可能な蛍光体のうち、比較的軽いＣａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ蛍光体(窒化物系、赤色蛍光体)の比重が３前後であり、比較的重いＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体の比重が６．７程度であることを考慮しても蛍光体粒子の平均粒径をフィラーの平均粒径の１桁大きく（１０倍以上と）することにより、実質的に蛍光体粒子のみを樹脂内で優先的に沈降させることが可能であることが理解できる。
【００３２】
また、発光素子１が発光した光の波長変換層である蛍光体含有第１層６ａの厚さは、第１樹脂中の蛍光体粒子の量及び発光素子１及びマウント部４ａ上に形成する第２樹脂層８の厚さを調整することにより所望の値に設定できる。
尚、蛍光体含有第１層６ａのうち発光素子１の側面を覆う部分の厚さは、発光素子１の側面からマウント部４ａの外周端までの距離の影響も受けるが、その発光素子１の側面からマウント部４ａの外周端までの距離は任意に設定することが可能であり、発光素子１の側面を覆う部分の厚さの調整も容易である。
【００３３】
以上のように構成された実施形態１の発光装置の製造方法によれば、電着や高い精度に管理された印刷等を用いることなく、簡単な工程で、発光素子１を覆う比較的薄い蛍光体含有第１層６ａを均一な膜厚に形成することができ、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を低コストで製造することが可能になる。
【００３４】
以上のように構成された実施形態１の発光装置によれば、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を安価に提供することができる。
【００３５】
以上の実施形態１では、凹部４ｒを有するパッケージタイプの基体４を用いて発光装置を構成及び作製した例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、平坦な基板を基体として用いた発光装置に適用することもできる。
次に、基板を基体として用いた発光装置に係る実施形態２について説明する。
【００３６】
実施形態２．
以下、図３を参照しながら、本発明に係る実施形態２の発光装置について説明する。
図３において、図１の実施形態１の発光装置と同様のものには同様の符号を付して示しており、特に断らない限りそれらの構成は同様である。
【００３７】
本実施形態２の発光装置において、基板２４は、例えば、ガラスエポキシからなる基板ベース２４ａにヒートシンク２４ｂと内層配線２２が埋設され、一方の主面に形成された端子電極２３ａ，２３ｂがそれぞれ内層配線２２を介して他方の主面に形成された外部接続端子２５ａ，２５ｂとに接続されてなる。
基板２４において、ヒートシンク２４ｂは、対向する第１面と第２面とを有し、第１面と第２面間の距離によって定義される厚さが基板ベース２４ａの厚さと略同一になっている。
そして、ヒートシンク２４ｂは、第１面が基板ベース２４ａの一方の主面と略同一平面上に位置し、第２面が基板ベース２４ａの他方の主面と略同一平面上に位置するように基板ベース２４ａに埋め込まれている。
【００３８】
以上のように構成された基板２４を用いて、ヒートシンク２４ｂの第１面の上にサブマウント２７を介して発光素子１をダイボンディングして、発光素子の正負の電極をワイヤーボンディングによりそれぞれリード電極２３ａ，２３ｂに接続する。
その後、そのサブマウント２７及び発光素子１を囲む型枠をサブマウントから離して基板２４上に設け、実施形態１で説明した凹部４ｒに相当する樹脂充填部を形成する。
以下、実施形態１で説明した第１樹脂層形成工程、第２樹脂層形成工程、蛍光体粒子沈降工程、樹脂硬化工程を経て実施形態２の半導体装置は作製される。
【００３９】
以上のように作製された実施形態２の発光装置２０において、封止樹脂６は、実施形態１と同様、サブマウント２７上で発光素子１を覆う蛍光体含有第１層６ａと、サブマウント２７の周りの基板２４の一方の主面に形成された蛍光体含有第２層６ｂと、サブマウント２７の周りの蛍光体含有第２層６ｂ上に形成されたフィラー含有層６ｆとを含む層構造を有している。
図６に、実施形態２で説明した発光装置を実際に作製してその断面観察をしたときの写真を示す。この写真では、蛍光体含有第２層６ｂ上に形成されたフィラー含有層６ｆとを含む層構造が確認された。
【００４０】
以上のように構成された実施形態２の発光装置によれば、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を安価に提供することができる。
【００４１】
以上の実施形態１及び２では、マウント部４ａ又はサブマウント２７を用い、そのマウント部４ａ又はサブマウント２７の上に発光素子１を実装するようにした。また、発光素子１において、発光面側に正負の両方の電極が形成されているので、マウント部４ａ又はサブマウント２７は導電性を有していても有していなくてもよい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の実施形態に示すように、発光素子自体が支持基板等に貼り合わされた発光素子を基体上に設けるようにしてもよい。
【００４２】
実施形態３．
図４は、実施形態３の発光装置の構成を示す断面図である。実施形態３の発光装置において、発光素子は、支持基板３７に接着部層３８を介して発光構造部１２０が設けられてなる。実施形態３の発光構造部１２０において、ｐ型層１３の一部が複数の箇所で除去されて、その各箇所においてｎ型層１２に接するように複数の第１電極１８が形成されている。この複数の第１電極１８は、導電性を有する接着部材３８により互いに接続されるので分離して形成されていてもよい。図４では第１電極１８が分離して描かれているが実際は互いに電気的に接続されている。この第１電極１８は、導電性を有する接着部材３８を介して支持基板３７に電気的に接続されている。
【００４３】
また、各発光構造部１２０のｐ型層１３にはそれぞれ、絶縁層１４によって接着部材３８と電気的に分離された第２電極１５が形成されている。また、支持基板３７と接合部材３８とは同じ平面形状を有しているのに対して、ｐ型層１３とｎ型層１２を含む発光構造部の平面形状は、支持基板３７等に比べて小さく構成されている。このようにして、外側に配置された発光構造部１２０の第２電極１５を発光構造部の外側に延在して設け、その外側に延在した第２電極１５の上にパッド電極１６を形成している。
【００４４】
また、本実施形態３の発光素子では、図４に示すように、ｎ型層１２の光取り出し面側に凹凸部９を形成して、光取り出し効率を向上させて外部量子効率を向上させている。この凹凸部９に代えて、又は凹凸部９に加えて透明絶縁膜１７の表面に凹凸を形成するようにしてもよい。ここで、凹凸部９の形状としては、ドット状、格子状、ハニカム状、枝状、矩形状、多角形状、円形状など様々な形状の凸部又は凹部とすることができ、断面形状としては矩形状、台形状、錐体断面などとできる。その大きさは、適宜設定されるが、具体的には開口部、凸部、凹部の間隔、１辺の長さ（矩形状、多角形状）、直径（ドット状、円形状）を、１〜１０μｍ、好ましくは２〜５μｍである。
【００４５】
この図４に示した発光素子は次のようにして作製することができる。
まず、成長用基板上に例えば、窒化物半導体からなるｎ型層１２、ｐ型層１３を積層して半導体積層構造を形成する。ｎ型層１２とｐ型層１３の間に発光層を形成するようにしてもよい。
次に、ｐ型層１３を複数の箇所で除去して第１電極１８を形成するためにｎ型層１２の表面を一部露出させる。
そして、露出させたｎ型層１２の表面に第１電極１８を形成し、ｐ型層１３の表面に第２電極１５を形成する。
次に、半導体積層構造の上に、例えば、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１４を形成して、さらに、支持基板３７側に電気的に接続される第１電極１８の一部を露出させる。
次に、例えば、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕからなる接合層を形成する。
【００４６】
一方、例えば、Ｃｕ−Ｗからなる支持基板３７側にも、下地層のＴｉ−Ｐｔ(Ａｕの接合層と、その上のＳｎ−Ａｕからなる接着層を形成する。
そして、半導体積層構造側と支持基板側の接着層を熱圧着して、接合した後、レーザ光を成長用基板側から照射して成長用基板を除去して、さらにｎ型層１２に凹凸部９を形成する。
最後に、半導体積層構造の一部をエッチングにより除去して、その外側に第２電極１５を露出させて、透明絶縁膜１７とパッド電極１６とを形成する。
以上のようにして、図４に示す発光素子が作製される。
【００４７】
本実施形態３の発光装置において、基板３４は、例えば、ガラスエポキシからなる基板ベース３４ａに内層配線３２が埋設され、一方の主面に形成された端子電極３３ａ，３３ｂがそれぞれ内層配線３２を介して他方の主面に形成された外部接続端子３５ａ，３５ｂとに接続されてなる。
【００４８】
以上のように構成された基板３４を用いて、端子電極３３ｂの上に、発光素子の支持基板３７側をダイボンディングして、発光素子のパッド電極１６をそれぞれワイヤーボンディングにより端子電極３３ａに接続する。
その後、発光素子を囲む型枠を発光素子から離して設け、樹脂充填部を形成する。
以下、実施形態１で説明した第１樹脂層形成工程、第２樹脂層形成工程、蛍光体粒子沈降工程、樹脂硬化工程を経て実施形態３の半導体装置は作製される。
【００４９】
以上のように作製された実施形態３の発光装置３０において、封止樹脂６は、実施形態１と同様、支持基板３７と接合部材３８の上で発光構造部を覆う蛍光体含有第１層６ａと、支持基板３７と接合部材３８の周りの基板３４の一方の主面に形成された蛍光体含有第２層６ｂと、支持基板３７と接合部材３８の周りの蛍光体含有第２層６ｂ上に形成されたフィラー含有層６ｆとを含む層構造を有している。
【００５０】
以上のように構成された実施形態３の発光装置によれば、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を安価に提供することができる。
【００５１】
実施形態４．
図５は、実施形態４の発光装置４０の構成を示す断面図である。実施形態４の発光装置において、発光素子の構成が以下の点で実施形態３の発光素子とは異なっている。
すなわち、実施形態３の発光素子と実施形態４の発光素子はいずれも成長基板を剥離して別の支持基板を張り付けている点では同じであるが、実施形態３の発光素子では、発光構造部の一方の面の側から第１電極と第２電極とを取り出しているが、実施形態４の発光素子では、発光構造部の一方の面の側に第１電極を形成し、他方の面側に第２電極を形成している点で異なっている。
また、実施形態４の発光装置４０は、実施形態３の基板３４に代えて、凹部４４ｒを備えたパッケージ４４を用いて構成している点で実施形態３とは異なっている。
尚、実施形態４のパッケージ４４は、凹部４４ｒに底面にマウント部４ａを備えていない点で実施形態１の基体（パッケージ）４とは異なっている。
すなわち、実施形態４の発光装置４０では、発光素子４９に貼り付けられた支持基板４７がマウント部４ａに代わって発光構造部４６を必要な高さに保持している。
また、実施形態４の発光装置４０では、凹部４４ｒの側壁が上方に向かって拡がるように傾斜して、上方への光の取り出し効率を向上させている。
【００５２】
具体的には、実施形態４の発光素子４９は、次のように作製される。
まず、サファイアなどの半導体成長用基板の上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層をこの順に積層し、半導体積層構造を形成する。
その後、ｐ型半導体層の表面にｐ側電極とメタライズ層とを順に形成する。
これと並行して、支持基板４７の上にメタライズ層を形成し、メタライズ層が形成された支持基板４７を裏返しにして、支持基板４７側メタライズ層と半導体積層構造側のメタライズ層とを貼り合せる。次に半導体積層構造から半導体成長用基板を剥離し、剥離したことで露出されたｎ型半導体層の表面にｎ側電極を形成する。
以上のようにして、支持基板４７に発光構造部４６が貼り付けられてなる実施形態４の発光素子４９が作製される。尚、実施形態４の発光素子４９では、ｎ側電極は部分電極とし、ｎ側電極が形成されていない部分から光が出射される。
【００５３】
この支持基板として、例えばシリコン（Ｓｉ）、Ｇｅ、ＳｉＣなどの半導体からなる半導体基板、または金属単体基板、または相互に非固溶あるいは固溶限界の小さい２種以上の金属の複合体からなる金属基板を用いることができる。このうち、金属単体基板として具体的にはＣｕを用いることができる。また、金属基板の材料として具体的にはＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ等の高導電性金属から選択された１種以上の金属と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ等の高硬度の金属から選択された１種以上の金属と、からなるものを用いることができる。半導体材料の基板を用いる場合には、それに素子機能、例えばツェナーダイオードを付加した基板とすることができる。また金属基板としては、Ｃｕ−ＷあるいはＣｕ−Ｍｏの複合体を用いることが好ましい。
【００５４】
また、本実施形態４の発光装置４０において、基体としては、凹部４４ｒを有するパッケージ４４が使用される。実施形態４のパッケージ４４は、凹部４４ｒの底面にマウント部が設けられていない点で実施形態１の基体４とは異なるが、その点を除くと実施形態１の基体４と基本的な構成は同様である。
【００５５】
本実施形態４の発光装置４０において、パッケージ４４は、例えば、樹脂又はセラミックからなるパッケージベース４４ａに内層配線４２が埋設され、凹部４４ｒの底面に形成された端子電極４３ａ，４３ｂがそれぞれ内層配線４２を介して実装面に形成された外部接続端子４５ａ，４５ｂとに接続されてなる。
【００５６】
以上のように構成された発光素子４９とパッケージ４４とを用いて、端子電極４３ｂの上に、発光素子４９の支持基板４７側をダイボンディングして、発光素子４９の発光面側に形成された電極をそれぞれワイヤーボンディングにより端子電極４３ａに接続する。
その後、実施形態１で説明した第１樹脂層形成工程、第２樹脂層形成工程、蛍光体粒子沈降工程、樹脂硬化工程を経て実施形態３の半導体装置は作製される。
【００５７】
以上のように作製された実施形態４の発光装置４０において、封止樹脂６は、実施形態１と同様、支持基板４７の上で発光構造部４６を覆う蛍光体含有第１層６ａと、支持基板４７の周りの凹部４４ｒの底面に形成された蛍光体含有第２層６ｂと、支持基板４７の周りの蛍光体含有第２層６ｂ上に形成されたフィラー含有層６ｆとを含む層構造を有している。
【００５８】
以上のように構成された実施形態４の発光装置によれば、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を安価に提供することができる。
【００５９】
以上の実施形態３及び４のように、本発明では、基板上又はパッケージの凹部に設けられたサブマウントを用いることなく、発光構造部が支持基板等に貼り合わされた発光素子を基体上に設けるようにしてもよい。
【００６０】
また、本発明では、例えば、実施形態３の基板３４と実施形態４の発光素子４９とを組み合わせる、又は実施形態４のパッケージ４４と実施形態３の支持基板３７の上に発光構造部が設けられてなる発光素子を組み合わせる等、基体と発光素子は種々の組合せが可能である。
これらの組合せに係る発光装置も、実施形態１〜４の発光装置と同様の作用効果を有する。
【実施例】
【００６１】
実施例１．
実施例１として、以下のようにして発光装置を作製した。
尚、本実施例１では、樹脂、蛍光体粒子及びフィラーは次のものを使用した。
（１）樹脂（第１樹脂、第２樹脂共通）
・種類：ジメチル系シリコーン樹脂
・粘度：３．５〜３．９Ｐａ・ｓ
（２）蛍光体粒子
・組成：（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ
・比重：４．６８
・平均粒径：１５μｍ
・中心粒径：２４μｍ
（３）フィラー
・組成：ＴｉＯ２
・比重：３．９〜４．２
・平均粒径：０．２５μｍ【００６２】
本実施例１では、まず、リード電極が形成された基板上にサブマウントを介して発光素子を実装して、発光素子の上面に形成された正負の電極をそれぞれリード電極にワイヤボンディングした。
そして、サブマウント及び発光素子を囲む型枠をサブマウントから離して基板上に設け、樹脂充填部を形成した。【００６３】
次に、樹脂充填部におけるサブマウントの周りの第２凹部に相当する部分に、上記樹脂に上記フィラーを混入分散した第１樹脂を充填した。第１樹脂におけるフィラーと樹脂の配合比（重量比）は、樹脂：フィラー＝１００：３３とした。この充填において、第１樹脂は、サブマウントの上面より１００μｍ低い位置まで充填した。【００６４】
そして、第１樹脂を硬化させることなく、第１樹脂と同じ第２樹脂に上記蛍光体粒子を分散させた第１樹脂層上及び発光素子１上の型枠内に充填して第２樹脂層を形成して、蛍光体粒子を３０℃で３時間自然沈降させた。
尚、第２樹脂における蛍光体粒子と樹脂の配合比（重量比）は、樹脂：蛍光体粒子＝１００：２５とした。【００６５】
最後に、５０℃で３時間、その後昇温して、さらに１８０℃で２時間の条件下で樹脂を硬化させた後、型枠を外した【００６６】
以上のようにして実施例１の発光装置を作製したところ、色むらやイエローリングの発生が防止された発光装置を製造することができた。
【符号の説明】
【００６７】
１，４９  発光素子
２  ボンディングワイヤ
４  基体
４ａ  マウント部
４ｒ  凹部
５  外部接続端子
６ａ  蛍光体含有第１層
６ｂ  蛍光体含有第２層
６ｆ  フィラー含有層
７  第１樹脂層
８  第２樹脂層
９  凹凸部
１０，２０，３０，４０  発光装置
１２  ｎ型層
１３  ｐ型層
１４  絶縁膜
１５  第２電極
１６  パッド電極
１７  透明絶縁膜
１８  第１電極
２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ，４３ａ，４３ｂ  端子電極
２４，３４  基板
２４ａ  基板ベース
２４ｂ  ヒートシンク
２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ，４５ａ，４５ｂ  外部接続端子
２７  サブマウント
３０，４０  発光装置、
３２，４２  内層配線
３４ａ  基板ベース
３７，４７  支持基板
３８  接合部材
４４  パッケージ
４４ａ  パッケージベース
４４ｒ  凹部
４６  発光構造部
４９  発光素子
１２０  発光構造部
【図１】
0005861636.tif 000002
【図２】
0005861636.tif 000003
【図３】
0005861636.tif 000004
【図４】
0005861636.tif 000005
【図５】
0005861636.tif 000006
【図６】
0005861636.tif 000007