(57)【要約】【課題】  疑似点灯が抑制され光学特性に優れた発光装置を提供する。【解決手段】  本発明は、光源と、該光源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物質を含有する光変換部材とを備える発光装置において、上記光源は、複数の半導体発光素子１０４からなり、それらの半導体発光素子１０４のうち少なくとも一部が光変換部材１０１により被覆されており、上記光変換部材１０１が被覆する半導体発光素子１０４ａと、該半導体発光素子１０４ａに隣接する半導体発光素子１０４ｂとの間に遮光部材１０２が介されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2006086191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源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物質を含有する光変換部材とを備える発光装置であって、
前記光源は、複数の半導体発光素子からなり、それらの半導体発光素子のうち少なくとも一部が前記光変換部材により被覆されており、
前記光変換部材が被覆する半導体発光素子と、該半導体発光素子に隣接する半導体発光素子との間に遮光部材が介されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光装置はさらに前記半導体発光素子が実装される支持基板を含み、前記複数の半導体発光素子は、同一面側に正負一対の電極を有する素子であって、前記複数の半導体発光素子は、前記支持基板の導体配線に前記正負一対の電極が導電性部材を介して接続されるように実装されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記遮光部材は、前記半導体発光素子が嵌合する貫通部を有する成形部材からなる請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記遮光部材は、前記半導体発光素子の側面を被覆するように塗布されている請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記遮光部材は、その上面が前記半導体発光素子の発光面より高くなるように前記支持基板に対して配置あるいは塗布されている請求項３または４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記遮光部材は、その上面が前記半導体発光素子の発光面とほぼ同一平面となるように前記支持基板に対して配置あるいは塗布されている請求項３または４に記載の発光装置。
【請求項７】
前記光変換部材は、前記半導体発光素子の発光面を被覆する請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項８】
前記遮光部材は、前記半導体発光素子の側面を被覆する絶縁性部材とその絶縁性部材上に形成された光反射層からなる請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項９】
前記遮光部材は、樹脂材料に拡散材が含有されてなる請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記遮光膜は、絶縁膜と、アルミニウム、銀及びロジウムからなる群から選択された少なくとも一種の金属を含む金属膜とからなる請求項７に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記拡散材は、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウムあるいは酸化珪素からなる群から選択された選択される少なくとも一種を含む請求項８に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードのような発光素子と、該発光素子により励起されて発光する蛍光体とを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、発光素子と、その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物質とを組み合わせ、白色系の混色光を発する発光装置が提案されている。特に、照明用光源として利用される発光装置は、複数の発光素子を含んでより高輝度化され、さらに、それらの発光素子により励起される蛍光体を発光素子の近傍に配置させることにより、蛍光体の波長変換効率の向上を実現させている。例えば、特許文献１に開示される発光ダイオードは、赤色発光素子と、青色発光素子と、その青色発光素子によって励起され、青色の波長帯域と赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する蛍光体を有する。この蛍光体は、青色発光素子および赤色発光素子が搭載されたリードフレームのカップ内に充填されており、青色発光素子および赤色発光素子を被覆している。また、赤色発光素子と青色発光素子の一方の電極は、それぞれ異なるリード電極に接続されており、赤色発光素子あるいは青色発光素子を、それぞれ単独で発光させることも可能となっている。このような発光ダイオードとすることにより、色再現性が高く発光効率の良い発光ダイオードとすることができる。
【０００３】
さらに、車載用光源として利用することができる発光装置において、照射光が所定の配光パターンとなるように、複数の発光素子を配列させ、それらの発光素子に対して蛍光体を含有する光変換部材が塗布される。そして、上記複数の発光素子から所定の発光素子を選択して駆動させることにより、選択された発光素子が発光し、その発光と蛍光体による蛍光との混色光による所望の配光パターンが観測される。
【特許文献１】特開２００４−８００４６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の発光素子を近接させて配置すると、駆動させている発光素子の光射光が、駆動させていない別の発光素子に塗布されている蛍光体を励起してしまうことがある。これにより、駆動されていない別の発光素子の領域から混色光が観測される（この現象を本明細書中では、以下「疑似点灯」と呼ぶこととする。）。このような疑似点灯が発生すると、発光装置からの光が照射されてなる配光パターンの輪郭が不明瞭となる。また、混色光を発する光源の大きさが必要以上に大きくなり、車両用光源としての光学設計上、不利となることがある。このように、疑似点灯が生じることにより、所望の光学特性を有する発光装置とすることができない。
そこで、本発明は、疑似点灯が生じることなく、光学特性に優れた発光装置することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために本発明に係る発光装置は、光源と、該光源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物質を含有する光変換部材とを備える発光装置であって、上記光源は、複数の半導体発光素子からなり、それらの半導体発光素子のうち少なくとも一部が上記光変換部材により被覆されており、上記光変換部材が被覆する半導体発光素子と、該半導体発光素子に隣接する半導体発光素子との間に遮光部材が介されていることを特徴とする発光装置である。
【０００６】
このように構成された本発明に係る発光装置において、遮光部材は、半導体発光素子からの出射光のうち、隣接する半導体素子を被覆する光変換部材方向への出射光を反射あるいは吸収し、隣接する半導体素子を被覆する光変換部材に入射させないようにすることができる。したがって、半導体発光素子を被覆する光変換部材に含有される蛍光物質は、その半導体発光素子に隣接する半導体発光素子からの光により励起されることがなくなり、疑似点灯が防止された所望の配光パターンを得ることができる。
【０００７】
また、複数の半導体発光素子は、同一面側に正負一対の電極を有し、導体配線を有する支持基板に対して、該正負一対の電極が導電性部材を介して該導体配線と接続するように、実装されている。これにより、半導体発光素子の放熱性が向上され、所望の配光パターンが得られる高出力な発光装置とすることができる。
【０００８】
また、上記遮光部材は、上記半導体発光素子が嵌合する貫通部を有する成形部材からなる。これにより、隣接する半導体発光素子に形成された光変換部材に対する光の入射を容易に遮断できる。
また、上記遮光部材は、上記半導体発光素子の側面を被覆するように塗布することにより形成してもよい。このようにすると、遮光部材は、半導体発光素子の側面に密着し、半導体発光素子からの光が側面方向に漏れ出すことがなくなるため、遮光部材の遮光性をさらに向上させることができる。
【０００９】
また、上記遮光部材は、少なくともその上面が上記半導体発光素子の発光観測側主面とほぼ同一平面となるように前記支持基板に対して配置あるいは塗布されていることが好ましく、より好ましくは、発光観測側主面より高くなるように前記支持基板に対して配置あるいは塗布する。これにより、遮光部材の遮光性を向上させることができ、遮光部材が混色光の出射方向に影となることがなくなる。したがって、遮光部材が発光装置の配光パターンに悪影響を及ぼすことがない発光装置とすることができる。
【００１０】
また、上記光変換部材は、上記半導体発光素子の発光観測側主面を被覆する用に設けることが好ましく、発光観測方位による色度のバラツキが少ない発光色の均一な発光装置とすることができる。
また、上記光変換部材は、上記半導体発光素子の発光面を均一な厚みで被覆することが好ましい。これにより、発光観測方位によって色度がより均一な発光装置とすることができる。
【００１１】
また、上記遮光部材は、上記半導体発光素子の側面を被覆する遮光膜とすることが好ましい。この本遮光膜の形成は、半導体素子を形成する工程の最終工程において、半導体素子の形成工程に利用される通常の形成方法を用いて行うことができる。例えば、スパッタリングにより半導体素子の電極を形成した後、スパッタリングにより遮光膜を形成方法することができる。そのため、遮光部材を有する半導体発光素子を量産性よく得ることができる。
また、上記遮光部材は、絶縁性部材を介して上記半導体発光素子の側面を被覆する光反射層であってもよい。これにより、遮光部材を有する半導体発光素子として、量産性のよい発光装置とすることができる。
また、上記遮光部材は、樹脂材料に拡散材が含有されてなっていてもよい。これにより、遮光部材の遮光性を向上させることができる。
【００１２】
また、上記遮光膜は、絶縁膜と、アルミニウム、銀あるいはロジウムから選択された少なくとも一種の金属を含む金属膜とからなっていてもよい。これにより、遮光部材の遮光性を向上させることができる。
【００１３】
また、上記遮光部材は、樹脂材料に拡散材あるいは白色系の顔料を含有させて構成してもよい。この拡散材は、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウムあるいは酸化珪素から選択される少なくとも一種を含有させることが好ましい。これにより、発光素子を被覆している光変換部材の方向に出射光が効率よく拡散され、隣接する発光素子の光変換部材方向に出射することがなくなる。したがって、遮光部材の遮光性を向上させるとともに、光変換部材による光変換効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、疑似点灯が抑制され、輪郭が明瞭な配光パターンを有する光学特性に優れた発光装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら詳述する。尚、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、本発明に係る発光装置は、以下の形態に限定されるものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の発光装置の模式的な斜視図であり、図２は実施の形態１の発光装置の一部を分解して示す斜視図である。
本実施の形態１の発光装置は、２つの半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂが１つのサブマウント（支持基板）１０３の上面にフリップチップ実装され、該半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの発光観測側主面にそれぞれ光変換部材１０１ａ，１０１ｂが塗布されてなる。そして、本実施の形態１では、さらに、２つの半導体発光素子１０４ａの側面および１０４ｂの側面をそれぞれ取り囲むように遮光部材１０２が設けられる。
【００１７】
以上のように構成された実施の形態１の発光装置は、半導体発光素子１０４ａからの出射光のうち、隣接する半導体素子１０４ｂを被覆する光変換部材１０１ｂ方向に出射される出射光は、遮光部材１０２により反射あるいは拡散され、隣接する半導体発光素子１０４ｂの光変換部材１０１ｂの方向へ透過させないようにすることができる。
したがって、半導体発光素子１０４ｂを被覆する光変換部材１０１ｂに含有される蛍光物質は、その半導体発光素子１０４ｂに隣接する半導体発光素子１０４ａからの光により励起されることがない。
また、逆に、半導体発光素子１０４ａを被覆する光変換部材１０１ａに含有される蛍光物質は、その半導体発光素子１０４ａに隣接する半導体発光素子１０４ｂからの光により励起されることがない。
これにより、本実施の形態１の発光装置においては、疑似点灯を防止することができ、所望の配光パターンを得ることができる。
【００１８】
なお、本願発明において、光変換部材に被覆される半導体発光素子は、複数の半導体発光素子のうち一部でもよいことは言うまでもない。すなわち、光変換部材により被覆される半導体発光素子と、光変換部材に被覆されない半導体発光素子とを、有する発光装置としてもよい。これにより、光変換部材により被覆されている半導体発光素子の領域から蛍光物質による発光あるいは混色光を得、光変換部材により被覆されていない領域からは発光素子からの単色光を得る発光装置とし、本願発明は、上述の効果を奏することができる。
【００１９】
また、本実施の形態１の発光装置において、複数の半導体発光素子はそれぞれ、同一面側に正負一対の電極を有する半導体発光素子であり、導体配線を有する支持基板１０３に対して、該正負一対の電極が導電性部材を介して該導体配線に接続されるように、フリップチップ実装されている。このようにすると、半導体発光素子の放熱性が向上され、高出力な発光装置とすることができる。さらに、電極を有する面に対して反対側の面から出射されるので、電極により遮られることがなく、輪郭が明瞭な所望の配光パターンが得られる。また、半導体発光素子の出射面には電極がなく平坦であることから、均一な厚みで光変換部材を配置することができる。
【００２０】
以下、実施の形態１の発光装置の製造方法について説明する。
本方法では、例えば、窒化アルミニウムからなり、例えば、Ａｕからなる導体配線が施された支持基板１０３を準備する。この導体配線は、発光素子のｐ側台座電極およびｎ側台座電極とそれぞれ対向する正負一対の導体からなる。
この支持基板１０３上に、発光素子を、そのｐ側およびｎ側台座電極がＡｕバンプを介して導体配線と対向するように載置し、さらに、荷重、超音波および熱をかけることにより、バンプを溶着する。このとき、半導体発光素子の間隔は、１００μｍ程度とする。なお、本実施の形態１の発光装置において、半導体発光素子１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれ独立して駆動させることができるように、即ち一つずつ、あるいは二つ同時に発光させることができるように、導体配線されている。
【００２１】
そして、実施の形態１の製造方法では、半導体発光素子１０４の周囲に遮光部材１０２を形成した後、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの発光観測側主面にそれぞれ光変換部材１０１ａ，１０１ｂを形成する。
具体的には、遮光部材１０２用の材料として、シリコーン樹脂に、白色顔料および拡散剤を含有させ、自転公転ミキサーにて攪拌を行い、白色顔料と拡散剤とシリコーン樹脂との混合物を準備する。その混合物を、スクリーン印刷により半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの周囲に塗布し、硬化させる。このようにして、白色顔料および拡散剤を含みシリコーン樹脂からなる遮光部材１０２が形成される。
尚、本実施の形態１において、遮光部材は、半導体発光素子の外郭を包囲するように、例えば、厚さ×幅が１００μｍ×１００μｍとなるように形成される。なお、溶着されたバンプの厚みは２０〜２５μｍ、半導体発光素子の厚みは約７０μｍであるが、遮光部材の高さは、その上面が、半導体発光素子の上面（発光面）と概ね同一平面上に位置するように設定される。ここでは、半導体発光素子の上面（発光面）と概ね同一平面上に位置するように設定したが、本発明においては、遮光部材の高さは、その上面が、図１２に示すように、半導体発光素子の上面（発光面）より高くなるようにすることがより好ましい。
【００２２】
以上方法により作製された発光装置において、発光素子１０４ａの側面から出射した光は、遮光部材１０２により反射され、発光素子１０４ａを被覆する光変換部材１０１ａのみに照射されるため、発光素子１０４ｂを被覆する光変換部材１０１ｂを照射することがない。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本発明に係る実施の形態２の発光装置の構成を示す分解斜視図である。この実施の形態２の発光装置は、図１の遮光部材１０２に代えて、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂが嵌合する貫通部を有する遮光部材１１２を用いて構成した点が実施の形態１の発光装置とは異なっている。すなわち、本実施の形態２の発光装置では、サブマウント１０３の上面に半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂをフリップチップ実装した後、貫通部に半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂが嵌合するよう、枠材である遮光部材１１２が配置される。そして、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの発光観測側主面にそれぞれ、光変換部材１０１ａ，１０１ｂが形成される。以上のようにする他は実施の形態１と同様に構成される。
【００２４】
本実施の形態２における遮光部材１１２は、例えば、白色顔料を含有するポリフタルアミド樹脂を射出成型することより作製される。
また、遮光部材１１２をサブマウントに配置した後、蛍光体を含むシリコーン樹脂を半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂ上にスクリーン印刷する。このとき、シリコーン樹脂は、遮光部材１１２と半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの間に生じた間隙にも浸潤し、硬化される。このようにして、遮光部材１１２は、光変換部材１０１ａ，１０１ｂを形成する樹脂材料によってサブマウント１０３に固定される。
【００２５】
このように配置された遮光部材１１２の貫通部の内壁面は、半導体発光素子の側面に対向し、半導体発光素子の側面から出射する光をその発光面側に形成された光変換部材の方向へ反射させることができる。したがって、半導体発光素子１０４ａから出射した光は、発光素子１０４ｂを被覆する光変換部材１０１ｂに照射されることがなく、半導体発光素子１０４ｂから出射した光が半導体発光素子１０４ａを被覆する光変換部材１０１ａに照射されることがないので、擬似点灯が防止される。従って、本実施の形態２の発光装置により、実施の形態１と同様、疑似点灯が防止され、配光パターンの境界が明瞭な信頼性の高い発光装置とすることができる。
【００２６】
以上の実施の形態２では、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂを実装した後、遮光部材（成形部材）１１２を取り付けるようにしたが、遮光部材（成形部材）を支持基板１０３上に実装した後、半導体発光素子を貫通部に嵌め込むようにして実装することもできる。また、半導体発光素子の発光観測主面に光変換部材を形成した後、遮光部材を半導体発光素子の側面方向に形成するようにしてもよいし、半導体発光素子の発光観測主面に光変換部材を形成した後、貫通部に嵌め込むようにして実装してもよい。
【００２７】
以下、本実施の形態１及び２の発光装置における各要素についてより詳細に説明する。
［遮光部材］
本実施の形態１，２における遮光部材１０２，１１２は、上述したように、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂから出射する光を反射あるいは拡散させることにより、半導体発光素子からの光が、別の半導体発光素子を被覆する光変換部材へ入射することを防ぐためのものである。
【００２８】
この遮光部材は、拡散材を含有する樹脂を半導体発光素子の側面に塗布および成型することにより形成することができる。このとき、樹脂材料の塗布方法は、実施の形態１で示したスクリーン印刷や孔版印刷とすることが好ましい。これにより、半導体発光素子の周囲に均一な厚みで遮光部材を形成することができる。
【００２９】
また、この遮光部材は、半導体発光素子から出射する光を反射あるいは拡散させることができる金属、樹脂あるいはガラスを材料とし、実施の形態２のように、半導体発光素子が嵌合する貫通孔を有するように成形することにより得ることもできる。このような遮光部材は、白色系の成型用樹脂、例えば、ポリフタルアミド、ポリイミド系樹脂のような熱可塑性樹脂を材料として形成することができる。あるいは、このような成型用樹脂に白色系の顔料や拡散材を適宜含有させることにより、高反射機能を持たせることもできる。さらに、半導体発光素子の側面に対向する遮光部材の壁面は、テーパ形状とさせておくことが好ましい。これにより、半導体発光素子の側面方向からの光を発光観測方向に効率よく出射させることができる。
【００３０】
また、遮光部材の貫通部の形状や大きさは、半導体発光素子の外形に合わせて適宜、調整される。さらに、遮光部材の厚みは、半導体発光素子の厚みに合わせて調整される。ここで、支持基板に実装された半導体発光素子に対して遮光部材が実装されたとき、その遮光部材の上面が少なくとも半導体発光素子の発光観測面上面とほぼ同一平面とすることが好ましい。これにより、遮光部材が混色光を遮光することがなくなるため、発光装置の光学特性に悪影響を及ぼすことがなくなる。
【００３１】
［半導体発光素子］
本実施の形態１，２における半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂは、蛍光体を励起することができる波長の光を発するレーザダイオードや発光ダイオードである。特に、半導体発光素子は、蛍光体を効率よく励起することができる特定の発光波長を発光する発光層を有することが好ましい。
【００３２】
半導体発光素子の材料として、ＢＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮなど種々の半導体を挙げることができる。同様に、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎなどを含有させ発光中心とすることもできる。蛍光体を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光することが可能な発光層の材料として特に、窒化物半導体（例えば、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、ＩｎやＧａを含む窒化物半導体としてＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が挙げられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。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。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００３３】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ等のバッファ層を形成し、その上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００３４】
窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子の例として、バッファ層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。
【００３５】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。ｎ型窒化物半導体を形成する場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半導体を形成する場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープする。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。
【００３６】
ｐ型半導体上には、発光素子に投入された電流をｐ型半導体の全領域に広げるための拡散電極が設けられる。さらに、拡散電極およびｎ型半導体には、バンプや導電性ワイヤのような導電部材と接続するｐ側台座電極およびｎ側台座電極がそれぞれ設けられる。
半導体発光素子のｐ側およびｎ側台座電極は、導電性ワイヤにより絶縁性部材に配される導電性部材や放熱部材と電気的に接続される。あるいは、半導体発光素子は、半田、バンプによりフリップチップ実装され、支持基板の導体配線やリード電極と電気的に接続される。
【００３７】
さらに、本実施の形態１及び２における半導体発光素子の透光性基板面に対し、反射防止膜を設けることが好ましい。あるいは、透光性基板の発光観測面を粗面化することが好ましい。これにより、フリップチップ実装された半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。また、半導体発光素子の側面は、出射する光が発光観測方向に反射されるように傾斜させる（テーパ形状とする）ことが好ましい。これにより、光取り出し効率が高い半導体装置とすることができる。
【００３８】
また、本実施の形態１及び２の発光装置では、素子の上面と下面に対向電極が形成された別の形態の半導体発光素子を用いることもできる。このような対向電極を有する半導体発光素子は、一方の電極が支持基板１０３に対向するように、導電性接着剤を介して固定される。すなわち、発光素子の一方の電極は、導電性接着剤を介して支持基板の導体配線と電気的に接続され、他方の電極は、上記導体配線とは極性の異なる導体配線に導電性ワイヤ等を介して接続される。この際、導電性接着剤の材料として、例えば、銀ペースト、Ａｕ−ＳｎやＡｇ−Ｓｎのような共晶材が挙げられる。
【００３９】
このような対向電極構造を有する半導体発光素子は以下のようにして作製できる。まずｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層を上述の半導体素子と同様にして積層後、第１の電極であるｐ電極を形成して、そのｐ電極とｐ型窒化物半導体層上に絶縁膜を形成する。そして、この半導体層に貼り合わせる支持基板を準備する。支持基板の具体的な材料としては、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ等である。貼り合わせ面には密着層、バリア層、共晶層を備えた構造が好ましい。例えばＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ、又はＴｉ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ等の金属膜を形成する。このような金属膜は共晶により合金化され、後工程で導通層となる。
【００４０】
次に支持基板の金属膜を形成した面と窒化物半導体層の表面とを向かい合わせて、プレスをしながら熱を加え合金化した後、異種基板側からエキシマレーザを照射するか、又は研削により異種基板を取り除く。その後、窒化物半導体素子を形成するためＲＩＥ等で外周エッチングを行い、外周の窒化物半導体層を除去した状態の窒化物半導体素子とする。また、光の取りだし効果を向上させるために窒化物半導体の露出面をＲＩＥ等で凹凸（ディンプル加工）を施してもよい。凹凸の断面形状はメサ型、逆メサ型があり、平面形状は、島状形状、格子状、矩形状、円状、多角形状などがある。次に、第２の電極であるｎ電極を前記窒化物半導体層の露出面に形成する。電極材料としては、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｗ／Ａｌ／ＷＰｔ／Ａｕなどが挙げられる。
【００４１】
［支持基板］
本形態における支持基板１０３は、少なくとも発光素子の電極に対向する面に導体配線が施され、実装された発光素子を固定・支持するための部材である。さらに、支持基板をリード電極に導通させるときには、発光素子に対向する面からリード電極に対向する面にかけて導電部材により導体配線が施される。
【００４２】
導体配線の材料とする金属は、Ａｕや銀白色の金属であるＡｌなどとされる。反射率の高い銀白色の金属とすることにより、発光素子からの光が支持基板と反対側の方向に反射され、発光装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。ここで、導体配線の材料とする金属は、金属相互間の接着性の良さ、いわゆる濡れ性等を考慮して選択されることが好ましい。例えば、Ａｕバンプを介して、Ａｕを含むＬＥＤチップの電極とを超音波ダイボンドにより接合するとき、導体配線は、ＡｕまたはＡｕを含む合金とする。
【００４３】
また、支持基板の材料は、発光素子と熱膨張係数がほぼ等しいもの、例えば窒化物半導体発光素子に対して窒化アルミニウムが好ましい。このような材料を使用することにより、支持基板と発光素子との間に発生する熱応力の影響を緩和することができる。あるいは、支持基板の材料は、静電保護素子の機能を備えさせることもでき安価でもあるシリコンが好ましい。
【００４４】
保護素子の機能を備えるサブマウントの一例として、例えば、Ｓｉダイオード素子のｎ型シリコン基板内に選択的に不純物イオンの注入を行うことによりｐ型半導体領域を形成し、逆方向ブレークダウン電圧を所定の電圧に設定する。このＳｉダイオード素子のｐ型半導体領域及びｎ型シリコン基板（ｎ型半導体領域）の上に、Ａｌよりなるｐ電極及びｎ電極が形成され、ｐ電極の一部とｎ電極の一部がそれぞれボンディングパッドとなる。
【００４５】
なお、ｎ電極の一部をボンディングパッドとせずに、ｎ型シリコン基板の下面の上には、パッケージ等の支持基板のリード電極と電気的に接続するためのＡｕよりなるｎ電極を形成してもよい。これにより、ｎ電極側はワイヤを用いることなく電気的接続を行うことができる。
【００４６】
支持基板に設けた導体配線と半導体素子の電極との接続は、例えばＡｕ、共晶材（Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ）、ハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ）、鉛フリーハンダ等の接合部材によって超音波接合を行う。
【００４７】
［光変換部材］
本願発明に利用可能な蛍光体は、発光素子から放出される可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光するものである。特に、本実施の形態１及び２に用いられる蛍光体は、少なくとも半導体発光素子から発せられた光によって励起され、波長変換した光を発する蛍光体をいい、結着剤により固着され、光変換部材とされる。ここで、結着剤としては、例えば、エポキシ樹脂や、耐光性の高いシリコーン樹脂のような透光性樹脂や金属アルコキシドを出発原料としてゾルゲル法により生成される透光性無機材料とすることもできる。
【００４８】
光変換部材の半導体発光素子への塗布方法としては、スクリーン印刷、インクジェット塗布、ポッティング、孔版印刷等種々の形成方法とすることができる。このとき、光変換部材は、半導体発光素子のうち、少なくとも発光観測面を被覆するようにすることが好ましい。あるいは、別工程にて、例えば、ガラスや透光性樹脂に蛍光体を含有させ、射出成型などにより形成された光変換部材としてもよい。このとき、半導体発光素子の外形に嵌合可能な形状を有し、少なくとも半導体発光素子の発光観測主面を被覆するような形状を有する光変換部材とすることが好ましい。あるいは、フリップチップ実装された半導体発光素子の発光観測主面（例えば、透光性基板面）のみを被覆することができるように、平板状の光変換部材とすることが好ましい。これにより、蛍光物質の波長変換効率が向上し、発光観測方位によって色度が均一な発光装置とすることができる。以下、本形態の光変換部材に含有させることができる蛍光体について詳述する。
【００４９】
（アルミニウム酸化物系蛍光体）
本実施の形態に用いられるアルミニウム酸化物系蛍光体とは、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された酸化物蛍光体であり、ＬＥＤチップから発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。
【００５０】
例えば、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２等が挙げられる。さらに、本実施の形態において、特にＹを含み、かつＣｅあるいはＰｒで付活され組成の異なる二種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ系蛍光体」と呼ぶ。））が利用される。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ1-xＳｍx）３（Ａｌ1-yＧａy）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが好ましい。
【００５１】
（Ｒｅ1-xＳｍx）３（Ａｌ1-yＧａy）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。
【００５２】
本発明の発光装置において、蛍光体は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、上述したＹＡＧ系蛍光体について言えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ1-xＳｍx）３（Ａｌ1-yＧａy）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため２種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色系の混色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
【００５３】
発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系の光と、赤色系の光とを混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。発光装置はこの混色を発させるために蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウムなどの透光性無機物中に含有させることもできる。このように蛍光体が含有されたものは、発光素子からの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。蛍光体と透光性無機物との比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。
【００５４】
また、２種類以上の蛍光体をそれぞれ発光素子からの入射光に対して順に配置させることによって効率よく発光可能な発光装置とすることができる。即ち、反射部材を有する発光素子上には、長波長側に吸収波長があり長波長に発光可能な蛍光体が含有された色変換部材と、それよりも長波長側に吸収波長がありより長波長に発光可能な色変換部材とを積層などさせることで反射光を有効利用することができる。
【００５５】
ＹＡＧ系蛍光体を使用すると、放射照度として（Ｅｅ）＝０．１Ｗ・ｃｍ−２以上１０００Ｗ・ｃｍ−２以下の発光素子と接する或いは近接して配置された場合においても高効率に十分な耐光性を有する発光装置とすることができる。
本実施の形態に用いられるセリウムで付活された緑色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体では、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λｐも５１０ｎｍ付近にあり７００ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である赤色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体でも、ガーネット構造であり熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λｐが６００ｎｍ付近にあり７５０ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００５６】
ガーネット構造を持ったＹＡＧ系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。Ｙの置換が２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくなり、８割以上では、赤み成分が増えるものの輝度が急激に低下する。また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を持ったＹＡＧ系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。ＹＡＧ系蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にあることが好ましい。このように構成すると、発光素子に投入する電流を増加させた場合、励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長にほぼ一致するため、蛍光体の励起効率を低下させることなく、色度ズレの発生を抑えた発光装置を形成することができる。
【００５７】
アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、以下のような方法で製造することができる。まず、蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。また、別の実施の形態の蛍光体の製造方法では、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて行う第一焼成工程と、還元雰囲気中にて行う第二焼成工程とからなる、二段階で焼成することが好ましい。
【００５８】
ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量は少なくとも含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいい、この弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止できる。また、第二焼成工程における還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体にて発光装置を形成した場合に、所望とする色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率の高い発光装置を形成することができる。
【００５９】
組成の異なる２種類以上のセリウムで付活されたアルミニウム・ガーネット系蛍光体は、混合させて用いても良いし、それぞれ独立して配置させても良い。蛍光体をそれぞれ独立して配置させる場合、発光素子から光をより短波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これによって効率よく吸収及び発光させることができる。
【００６０】
本実施の形態において使用される蛍光体は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体やルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体に代表されるアルミニウム酸化物系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。これらのＹＡＧ系蛍光体および窒化物系蛍光体は、混合して光変換部材中に含有させてもよいし、複数の層から構成される光変換部材中に別々に含有させてもよい。以下、それぞれの蛍光体について詳細に説明していく。
【００６１】
（ルテチウム・アルミニウム酸化物系蛍光体）
ルテチウム・アルミニウム酸化物系蛍光体とは、一般式（Ｌｕ１−ａ−ｂＲａＭｂ）３（Ａｌ１−ｃＧａｃ）５Ｏ１２（但し、ＲはＣｅを必須とする少なくとも１種以上の希土類元素である。ＭはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄから選択される少なくとも１種の元素であり、０．０００１≦ａ≦０．５、０≦ｂ≦０．５、０．０００１≦ａ＋ｂ＜１、０≦ｃ≦０．８である。）で表される蛍光体である。例えば、組成式が（Ｌｕ０．９９Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｌｕ０．９０Ｃｅ０．１０）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｌｕ０．９９Ｃｅ０．０１）３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ１２で表される蛍光体である。
【００６２】
ルテチウム・アルミニウム酸化物系蛍光体のうち、ガーネット構造を有するルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＬＡＧ系蛍光体」と呼ぶことがある。）は、次のようにして得られる。蛍光体原料として、ルテチウム化合物、希土類元素Ｒの化合物、希土類元素Ｍの化合物、アルミニウム化合物及びガリウム化合物を用い、各化合物について上記一般式の割合になるように秤取し、混合するか、又はこれら蛍光体原料にフラックスを加えて混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をルツボに充填後、還元性雰囲気中、１２００〜１６００℃で焼成し、冷却後、分散処理することにより、上記一般式で表される本発明の蛍光体を得る。
【００６３】
蛍光体原料として、酸化物又は熱分解により酸化物となる炭酸塩、水酸化物等の化合物が好ましく用いられる。また、蛍光体原料として、蛍光体を構成する各金属元素を全部又は一部含む共沈物を用いることもできる。例えば、これらの元素を含む水溶液にアルカリ、炭酸塩等の水溶液を加えると共沈物が得られるが、これを乾燥又は熱分解して用いることができる。また、フラックスとしてはフッ化物、ホウ酸塩等が好ましく、蛍光体原料１００重量部に対し０．０１〜１．０重量部の範囲で添加する。焼成雰囲気は、付活剤のセリウムが酸化されない還元性雰囲気が好ましい。水素濃度が３．０体積％以下の水素・窒素の混合ガス雰囲気がより好ましい。焼成温度は１２００〜１６００℃が好ましく、目的の中心粒径の蛍光体を得ることができる。より好ましくは１３００〜１５００℃である。
【００６４】
上記一般式において、Ｒは付活剤であり、Ｃｅを必須とする少なくとも１種以上の希土類元素であって、具体的には、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｒである。ＲはＣｅのみでもよいが、ＣｅとＣｅ以外の希土類元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素とを含んでいてもよい。Ｃｅ以外の希土類元素は、共付活剤として作用するためである。ここで、Ｒには、ＣｅがＲ全量に対し７０ｍｏｌ％以上含有されていることが好ましい。ａ値（Ｒ量）は、０．０００１≦ａ≦０．５が好ましく、０．０００１未満では発光輝度が低下し、０．５を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する。より好ましくは、０．００１≦ａ≦０．４、さらに好ましくは、０．００５≦ａ≦０．２である。ｂ値（Ｍ量）は、０≦ｂ≦０．５が好ましく、より好ましくは０≦ｂ≦０．４であり、さらに好ましくは０≦ｂ≦０．３である。例えば、ＭがＹの場合、ｂ値が０．５を越えると長波長紫外線〜短波長可視光、特に３６０〜４１０ｎｍ励起による発光輝度が非常に低下してしまう。ｃ値（Ｇａ量）は、０≦ｃ≦０．８が好ましく、より好ましくは０≦ｃ≦０．５であり、さらに好ましくは０≦ｃ≦０．３である。ｃ値が０．８を越えると発光波長は短波長にシフトし、発光輝度が低下する。
【００６５】
ＬＡＧ系蛍光体の中心粒径は１〜１００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５〜５０μｍの範囲であり、さらに好ましくは５〜１５μｍの範囲である。１μｍより小さい蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。これに対し、５〜５０μｍの粒径範囲の蛍光体は、光の吸収率及び変換効率が高く、光変換部材も形成しやすい。このように、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を含有させることにより、発光装置の量産性も向上する。また、上記中心粒径値を有する蛍光体が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は２０％〜５０％が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られる。
【００６６】
ルテチウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起され発光することから、光変換部材に含有される蛍光体として有効に利用することができる。さらに、組成式の異なる複数種のＬＡＧ系蛍光体、又はＬＡＧ系蛍光体を他の蛍光体とともに用いることにより、発光装置の発光色を種々変化させることができる。半導体発光素子からの青色系の発光と、該発光を吸収し黄色系の発光する蛍光体からの発光との混色により、白色系の混色光を発光する従来の発光装置は、発光素子からの光の一部を透過させて利用するため、構造自体を簡略化できると共に出力向上を行いやすいという利点がある。その一方、上記発光装置は、２色の混色による発光であるため、演色性が十分でなく、改良が求められている。そこで、ＬＡＧ系蛍光体を利用して白色系の混色光を発する発光装置は、従来の発光装置と比較してその演色性を向上させることができる。また、ＬＡＧ系蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体と比較して温度特性に優れるため、劣化、色ずれの少ない発光装置を得ることができる。
【００６７】
（窒化物系蛍光体）
本発明で使用される蛍光体は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体も使用することができる。
【００６８】
窒化物系蛍光体は、赤色系の光を発光可能な蛍光体であり、可視光、紫外線等又は他の蛍光体（例えば、ＹＡＧ系蛍光体）からの発光を吸収することによって励起され発光する。つまり、この窒化物系蛍光体は、発光素子によって発光された光（例えば、青色光）の一部を吸収して、黄から赤色領域の光を発光する。本形態において、窒化物系蛍光体を励起する発光スペクトルは、３６０〜４９５ｎｍであることが好ましい。さらに、４４０〜４８０ｎｍ近傍の発光スペクトルを有することが好ましい。窒化物系蛍光体の発光スペクトルは、５６０〜７００ｎｍ近傍にピーク波長を有することが好ましい。さらに、６００〜６８０ｎｍ近傍にピーク波長を有することが好ましい。例えば、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＢａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＭｇＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＺｎＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｂａ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＢａＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＭｇＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＺｎＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｍｇ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｐｒ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｐｒ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｔｂ、ＢａＧｅ７Ｎ１０：Ｃｅなどが挙げられるがこれに限定されない。窒化物蛍光体に含有される希土類元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕのうち少なくとも１種以上が含有されていることが好ましいが、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｙｂが含有されていてもよい。これらの希土類元素は、単体の他、酸化物、イミド、アミド等の状態で原料中に混合する。Ｍｎを用いると粒径を大きくすることができ、発光輝度の向上を図ることができる。
【００６９】
特に本蛍光体は、Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドである。この蛍光体の基本構成元素は、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ若しくはＬＸＳｉＹＯＺＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれか。）で表される。一般式中、Ｘ及びＹは、Ｘ＝２、Ｙ＝５又は、Ｘ＝１、Ｙ＝７であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Ｍｎが添加された（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒＸＣａ１−ＸＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれかである。ＳｒとＣａは、所望により配合比を変えることができる。蛍光体の組成にＳｉを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。
【００７０】
本蛍光体は、母体のアルカリ土類金属系窒化ケイ素に対して、Ｅｕ２＋を付活剤として用いる。添加物であるＭｎは、Ｅｕ２＋の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図る。Ｍｎは、原料中に含有させるか、又は、製造工程中にＭｎ単体若しくはＭｎ化合物を含有させ、原料と共に焼成する。
【００７１】
蛍光体には、基本構成元素中に、若しくは、基本構成元素とともに、Ｍｇ、Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ、Ｎａ，Ｋ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｆｅ，Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含有する。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有している。また、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ及びＮｉは、残光を抑えることができるという作用を有している。
【００７２】
このような窒化物系蛍光体は、発光素子によって発光された光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をＹＡＧ系蛍光体と共に使用して、発光素子により発光された光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色により暖色系の白色系の混色光を発光する発光装置を提供する。窒化物系蛍光体の他に加える蛍光体には、アルミニウム・ガーネット系蛍光体が含有されていることが好ましい。アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含有することにより、所望の色度に調節することができるからである。例えば、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、発光素子光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、発光素子により発光された光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の黄色光とが混色により白色系の混色光を発する。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と赤色発光する蛍光体とを、透光性を有する光変換部材中に一緒に混合し、発光素子により発光された青色光、あるいは蛍光体により波長変換された青色光とを組み合わせることにより白色系の光を発光する発光装置を提供することができる。特に好ましいのは、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色系の発光装置である。但し、所望の色温度の発光装置を提供するため、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の蛍光体量と、赤色発光の蛍光体量を適宜変更することもできる。この白色系の混色光を発光する発光装置は、特殊演色評価数Ｒ９の改善を図っている。従来の青色発光素子とセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質との組合せのみの白色系発光装置は、色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９がほぼ０に近く、赤み成分が不足していた。そのため特殊演色評価数Ｒ９を高めることが解決課題となっていたが、本発明において赤色発光の蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と共に用いることにより、色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９を４０付近まで高めることができる。
【００７３】
次に、Ｍｎ、Ｏが含有された本蛍光体（（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ）の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されない。
原料のＳｒ、Ｃａは、単体を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用することもできる。また原料Ｓｒ、Ｃａには、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などを含有するものでもよい。原料のＳｒ、Ｃａは、アルゴン雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。粉砕により得られたＳｒ、Ｃａは、平均粒径が約０．１μｍから１５μｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。より混合状態を良くするため、金属Ｃａ、金属Ｓｒ、金属Ｅｕのうち少なくとも１以上を合金状態としたのち、窒化し、粉砕後、原料として用いることもできる。
【００７４】
原料のＳｉは、単体を使用することが好ましいが、窒化物化合物、イミド化合物、アミド化合物などを使用することもできる。例えば、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ（ＮＨ２）２、Ｍｇ２Ｓｉなどである。原料のＳｉの純度は、３Ｎ以上のものが好ましいが、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ、金属ホウ化物（Ｃｏ３Ｂ、Ｎｉ３Ｂ、ＣｒＢ）、酸化マンガン、Ｈ３ＢＯ３、Ｂ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯなどの化合物が含有されていてもよい。Ｓｉも、原料のＳｒ、Ｃａと同様に、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。Ｓｉ化合物の平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。
【００７５】
次に、Ｓｒ、Ｃａを、窒素雰囲気中で窒化する。Ｓｒ、Ｃａは、混合して窒化しても良いし、それぞれ個々に窒化しても良い。これにより、Ｓｒ、Ｃａの窒化物を得ることができる。また、原料のＳｉを、窒素雰囲気中で窒化する。これにより、窒化ケイ素を得る。
Ｓｒ、Ｃａ若しくはＳｒ−Ｃａの窒化物を粉砕する。Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物を、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。
同様に、Ｓｉの窒化物を粉砕する。また、同様に、Ｅｕの化合物Ｅｕ２Ｏ３を粉砕する。Ｅｕの化合物として、酸化ユウロピウムを使用するが、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなども使用可能である。このほか、原料のＺは、イミド化合物、アミド化合物を用いることもできる。酸化ユウロピウムは、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。粉砕後のアルカリ土類金属の窒化物、窒化ケイ素及び酸化ユウロピウムの平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。
【００７６】
上記原料中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。また、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ等の上記元素を以下の混合工程において、配合量を調節して混合することもできる。これらの化合物は、単独で原料中に添加することもできるが、通常、化合物の形態で添加される。この種の化合物には、Ｈ３ＢＯ３、Ｃｕ２Ｏ３、ＭｇＣｌ２、ＭｇＯ・ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、金属ホウ化物（ＣｒＢ、Ｍｇ３Ｂ２、ＡｌＢ２、ＭｎＢ）、Ｂ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯなどがある。
【００７７】
上記粉砕を行った後、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕの化合物Ｅｕ２Ｏ３を混合し、Ｍｎを添加する。これらの混合物は、酸化されやすいため、Ａｒ雰囲気中、又は、窒素雰囲気中、グローブボックス内で、混合を行う。
【００７８】
最後に、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕの化合物Ｅｕ２Ｏ３の混合物をアンモニア雰囲気中で、焼成する。焼成により、Ｍｎが添加された（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕで表される蛍光体を得ることができる。ただし、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。
【００７９】
焼成は、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを使用することができる。焼成温度は、１２００から１７００℃の範囲で焼成を行うことができるが、１４００から１７００℃の焼成温度が好ましい。焼成は、徐々に昇温を行い１２００から１５００℃で数時間焼成を行う一段階焼成を使用することが好ましいが、８００から１０００℃で一段階目の焼成を行い、徐々に加熱して１２００から１５００℃で二段階目の焼成を行う二段階焼成（多段階焼成）を使用することもできる。蛍光体の原料は、窒化ホウ素（ＢＮ）材質のるつぼ、ボートを用いて焼成を行うことが好ましい。窒化ホウ素材質のるつぼの他に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材質のるつぼを使用することもできる。
【００８０】
以上の製造方法を使用することにより、目的とする蛍光体を得ることが可能である。本発明の実施例において、赤みを帯びた光を発光する蛍光体として、特に窒化物系蛍光体を使用するが、本発明においては、上述したＹＡＧ系蛍光体と赤色系の光を発光可能な蛍光体とを備える発光装置とすることも可能である。このような赤色系の光を発光可能な蛍光体は、波長が４００〜６００ｎｍの光によって励起されて発光する蛍光体であり、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられる。このようにＹＡＧ系蛍光体とともに赤色系の光を発光可能な蛍光体を使用することにより発光装置の演色性を向上させることが可能である。
【００８１】
以上のようにして形成されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体、および窒化物系蛍光体に代表される赤色系の光を発光可能な蛍光体は、発光素子の周辺において一層からなる光変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる光変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このような構成にすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による混色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。また、窒化物系蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体により波長変換された光の一部を吸収してしまうことを考慮して、窒化系蛍光体がＹＡＧ系蛍光体より発光素子に近い位置に配置されるように光変換部材を形成することが好ましい。このように構成することによって、ＹＡＧ蛍光体により波長変換された光の一部が窒化物系蛍光体に吸収されてしまうことがなくなり、ＹＡＧ系蛍光体と窒化物系蛍光体とを混合して含有させた場合と比較して、混色光の演色性を向上させることができる。
【００８２】
（酸窒化物系蛍光体）
上述の蛍光物質の他、本形態における蛍光物質には、さらに下記の一般式で表される酸窒化物蛍光体を含有させることができる。
ＬxＭyＯzＮ｛(2/3ｘ+(4/3)ｙ−(2/3)ｚ｝：Ｒ
ただし、ＬはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される少なくとも１種の元素を有し、ＭはＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群より選択される少なくとも１種の元素を有する。また、Ｎは窒素で、Ｏは酸素、Ｒは希土類元素である。ｘ、ｙ、ｚは以下の数値を満足する。
ｘ＝２、４．５≦ｙ≦６、０．０１＜ｚ＜１．５
またはｘ＝１、６．５≦ｙ≦７．５、０．０１＜ｚ＜１．５
またはｘ＝１、１．５≦ｙ≦２．５、１．５≦ｚ≦２．５
【００８３】
以下、酸窒化物蛍光体の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されないことは言うまでもない。まず、所定配合比となるように、Ｌの窒化物、Ｍの窒化物および酸化物、希土類元素の酸化物を原料として混合する。各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。
【００８４】
次に、上記原料の混合物を坩堝に投入し、焼成を行う。焼成は、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを使用することができる。焼成温度は、特に限定されないが、１２００から１７００℃の範囲で焼成を行うことが好ましく、１４００から１７００℃の焼成温度が、さらに好ましい。本蛍光体の原料は、窒化ホウ素（ＢＮ）材質の坩堝、ボートを用いて焼成を行うことが好ましい。窒化ホウ素材質の坩堝の他に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材質の坩堝を使用することもできる。また、焼成は、還元雰囲気中で行うことが好ましい。還元雰囲気は、窒素雰囲気、窒素−水素雰囲気、アンモニア雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気等である。以上の製造方法を使用することにより、目的とするオキシ窒化物蛍光体を得ることができる。
【００８５】
（アルカリ土類金属珪酸塩）
本実施の形態における発光装置は、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体として、ユウロピウムで付活されたアルカリ土類金属珪酸塩を有することもできる。アルカリ土類金属珪酸塩は、青色領域の光を励起光とし、暖色系の混色光を発光する発光装置とすることができる。該アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
ここで、好ましくは、ａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きい。
【００８６】
本実施の形態における発光装置は、アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。
Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ２Ｏ３：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、Ｍｅは、Ｂａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを示す。）
【００８７】
次に、本実施の形態におけるアルカリ土類金属珪酸塩からなる蛍光体の製造工程を説明する。
アルカリ土類金属珪酸塩の製造のために、選択した組成に応じて出発物質アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素ならびに酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合し、かつ、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、温度１１００℃および１４００℃で所望の蛍光体に変換する。この際、０．２モル未満の塩化アンモニウムまたは他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換することもできるし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換することもできる。
上述したような蛍光体、即ち、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋の一つまたはこれらの蛍光体を組み合わせることによって、所望の色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができる。
【００８８】
（その他の蛍光体）
本実施の形態において、蛍光体として紫外から可視領域の光により励起されて発光する蛍光体も用いることができ、具体例として、以下の蛍光体が挙げられる。
（１）Ｅｕ、ＭｎまたはＥｕとＭｎで付活されたアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体；例えば、Ｍ５（ＰＯ４）３（Ｃｌ、Ｂｒ）：Ｅｕ（但し、ＭはＳｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇから選択される少なくとも一種）、Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＣｌＢｒ：Ｍｎ、Ｅｕなどの蛍光体。
（２）Ｅｕ、ＭｎまたはＥｕとＭｎで付活されたアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体；例えば、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎなどの蛍光体。
（３）Ｅｕで付活された希土類酸硫化物蛍光体；例えば、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどの蛍光体。
（４）（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、Ｍｇ６Ａｓ２Ｏ１１：Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ
【００８９】
［拡散剤］
本形態において、光変換部材中に上述の蛍光物質に加えて、拡散剤を含有させても良い。また、本形態において、遮光部材中に、拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素およびそれらの混合物が好適に用いられる。これにより、良好な指向特性を有する発光装置が得られる。
【００９０】
ここで本明細書中において拡散剤とは、中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。１μｍ以上５μｍ未満の拡散剤は、蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色ムラを抑制することができ好ましい。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の拡散剤は、発光素子からの光波長に対する干渉効果が低い反面、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。これにより、蛍光物質含有の樹脂などを所望の場所に滴下することにより光変換部材を形成させる場合、シリンジ内において樹脂中の蛍光物質をほぼ均一に分散させその状態を維持することが可能となり、比較的取り扱いが困難である粒径の大きい蛍光物質を用いた場合でも歩留まり良く生産することが可能となる。このように本発明における拡散剤は粒径範囲により作用が異なり、使用方法に合わせて選択若しくは組み合わせて用いることができる。
【００９１】
［フィラー］
更に、本形態において、光変換部材中に蛍光物質に加えてフィラーを含有させても良い。また、本形態において、遮光部材中に、フィラーを含有させても良い。これにより、各部材の耐熱衝撃性や放熱性を向上させることができる。
具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤と中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。このような粒径のフィラーが光変換部材の材料である透光性樹脂中に含有されると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善されるだけでなく、透光性樹脂の熱伝導性および耐熱衝撃性を高めることができる。したがって、光変換部材中に蛍光物質に加えてフィラーを含有させることにより、その光変換部材の放熱性を向上させることができる。更に、透光性樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり、所望とするところに光変換部材を形成することができ、本形態の発光装置を歩留まり良く量産することができる。また、蛍光物質、フィラーおよび蛍光体の結着剤としての樹脂の混合割合を適宜調整することにより、光変換部材の耐熱衝撃性や放熱性を向上させることができる。
【００９２】
また、フィラーは蛍光物質と類似の粒径及び／又は形状を有することが好ましい。ここで本明細書中における「類似の粒径」とは、各粒子それぞれの中心粒径の差が２０％未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度（円形度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光物質とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光物質を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。
【００９３】
例えば、蛍光物質及びフィラーは、共に中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍとすることができる。このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。
【００９４】
実施の形態３．
本発明に係る実施の形態３は、本発明に係る発光装置の製造方法の一形態を示している。尚、図５から図１０が、実施の形態３の製造方法の流れを示す模式的な断面図である。
【００９５】
本方法では、まず、通常の方法で半導体発光素子を作製した後、図５に示すように、粘着シート７の上に半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂを並べて配置する。半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの正電極３ａおよび負電極３ｂが粘着シート７の接着面に対向するように半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂと粘着シート７とは接着される。
次に、図６に示すように、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの発光面（透光性基板１の表面）及び側面に、例えば、厚さ約２０００ÅのＳｉＯ２膜をスパッタリングにより形成し、その上に厚さ１０００Å〜３０００Åのアルミニウム膜をスパッタリングにより形成することにより、遮光膜５ａを形成する。これにより、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂにおいて、粘着シート７に対向した半導体側の実装面を除く、側面及び発光面（透光性基板１の表面）を覆う遮光膜５ａが形成される。
【００９６】
この遮光膜５ａの膜厚は、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの側面部分において１０００Å〜１００００Åの膜厚になるようにする。好ましくは、１０００Å〜３０００Åの膜厚になるようにする。この範囲の膜厚であれば、半導体発光素子の側面部分からの透過光を実質的に無くすことができ、又遮光膜の剥がれも抑制することができる。
【００９７】
遮光膜５ａを形成した後、図７に示すように、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの発光面に形成された遮光膜５ａを研磨により除去し、その後、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂを粘着シート７から分離する。以上の方法で、側面に遮光膜５ａが形成された半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂが作製される。
【００９８】
次に、半導体発光素子実装用の基板（サブマウント基板）３２ａを準備する。この基板３２ａの一方の主面には、配線電極３１が形成されている。この配線電極を形成するための導電性部材は、反射率の高いアルミニウム、銀や金およびそれらの合金を使用することが好ましい。サブマウント用基板の基板材料は、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの材料と熱膨張係数がほぼ等しいもの、例えば、窒化物系半導体発光素子に対しては窒化アルミニウムが好ましく、これにより接続部における熱膨張差に起因した歪を小さくでき、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００９９】
本実施の形態３の形成方法では、基板３２ａの上に、図８に示すように、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂを並べて実装する。各半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの正負両電極はそれぞれ、対応する配線電極にバンプ３３により電気的に導通するように固定される。具体的には、配線電極３１上の各半導体発光素子３の正負両電極３ａ，３ｂと対向する部分にそれぞれ、Ａｕからなるバンプ３３を形成する。次に、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの正負の電極３ａ，３ｂとサブマウント３２の配線電極３１とをそれぞれバンプ３３を介して対向させ、荷重、熱および超音波をかけることによりバンプ３３を溶着し、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの正負の電極３ａ，３ｂと配線電極３１とを接合する。なお、バンプ３３の材料として、Ａｕの他、共晶ハンダ（Ａｕ−Ｓｎ）、Ｐｂ−Ｓｎ、鉛フリーハンダ等を用いることもできる。
【０１００】
この際、正負の電極間の絶縁性を向上させて信頼性を向上させるために、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの正負両電極３ａ，３ｂ間及びサブマウント側の配線電極３１の分離部分とに絶縁体からなるアンダフィルを充填することが好ましい。このアンダフィルの材料としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がある。
【０１０１】
次に、図９に示すように、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの透光性基板１側から基板３２ａに対向させてスクリーン版３４ａを配置する。スクリーン版３４ａは、半導体発光素子の光出射面のみを開口し、それ以外はマスクするような構成としてある。
そして、シリコーン樹脂に蛍光体が分散されてなる蛍光体含有ペースト３６ａを、図１０に示すように、スキージ３５を使ってスクリーン印刷する。以上の工程により、図１１に示されるように、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの光出射面に蛍光体含有ペースト３６ａが形成される。さらに、蛍光体含有ペースト３６ａを硬化させると、蛍光体層３６が形成される。
【０１０２】
本実施の形態３の方法により製造された発光装置２００において、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの側面方向から出射した光は、遮光膜５ａにより反射されるため、その半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂに隣接する半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂを被覆する光変換部材３６を照射することがない。したがって、本実施の形態３の方法により、配光パターンの境界が明瞭な信頼性の高い発光装置を製造することができる。
すなわち、本実施の形態３にかかる製造方法により作製される発光装置では、実施の形態１及び２における遮光部材に代えて、半導体発光素子１０４ａ，１０４ｂの側面を被覆する光反射層５ａを形成した以外は、実施の形態１及び２の発光装置と同様に構成される。
【０１０３】
以上のように実施の形態３の製造方法おいて、遮光部材は、半導体発光素子の側面を被覆する絶縁性部材と、該絶縁性部材を被覆する金属材料からなる光反射層とを有する遮光膜とすることができる。
また、その遮光膜は、半導体発光素子の所定の箇所をマスクした後、スパッタリング、蒸着などの方法により半導体発光素子の側面に形成することができる。
【０１０４】
光反射層の具体的な材料は、反射率の高い銀白色の金属、例えば、アルミニウム、銀、ロジウム、あるいは、それらを一種以上含む金属膜および二酸化珪素のような絶縁膜とすることができる。これにより、半導体発光素子からの光は遮光膜によって効率よく反射され、その半導体発光素子を被覆する光変換部材の方向に出射する。したがって、遮光部材の遮光性を向上させ、光変換部材による波長変換効率を向上させることができる。
【０１０５】
ここで、金属膜を含む遮光膜とするとき、二酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムやそれらの混合物のような絶縁性材料からなる薄膜を介して半導体発光素子の側面に金属膜を形成することが好ましい。これにより、金属膜による半導体発光素子の短絡が防止され、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
本実施例として、図１に示す発光装置を作製した。
本実施例の発光装置において、半導体発光素子は、活性層として単色性発光ピークが可視光である４６０ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ半導体を有する窒化物半導体素子を用いる。
より詳細に説明すると、窒化物半導体発光素子（ＬＥＤチップ）は、洗浄したサファイア基板上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化物半導体を成膜させることにより作製できる。ドーパントガスとしてＳｉＨ４とＣｐ２Ｍｇを切り替えることによってｎ型窒化物半導体やｐ型窒化物半導体となる層を成長させる。
【０１０７】
本実施例のＬＥＤチップの素子構造としては透光性基板であるサファイア基板上に、アンドープの窒化物半導体であるＧａＮ層、Ｓｉドープのｎ型電極が形成されたｎ型コンタクト層となるｎ型ＧａＮ層、アンドープの窒化物半導体であるＧａＮ層を積層させ、さらに、バリア層となるＧａＮ層、井戸層となるＩｎＧａＮ層を１セットとして５セット積層して最後にバリア層となるＧａＮ層を積層させて活性層とし、該活性層は多重量子井戸構造としてある。さらに、活性層上にはＭｇがドープされたｐ型クラッド層としてＡｌＧａＮ層、Ｍｇがドープされたｐ型コンタクト層であるｐ型ＧａＮ層を順次積層させた構成としてある。なお、サファイア基板上には低温でＧａＮ層を形成させバッファ層とさせてある。また、ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。
【０１０８】
以上のように半導体層を成長させた後、エッチングによりサファイア基板上の窒化物半導体に同一面側で、ｐ型コンタクト層およびｎ型コンタクト層の各表面を露出させる。次に、ｐ型コンタクト層上にＩＴＯ（インジウムと錫の複合酸化物）を材料とするスパッタリングを行い、拡散電極がストライプ状に露出されたｐ型コンタクト層のほぼ全面に設けられる。このような電極とすることにより、拡散電極を流れる電流がｐ型コンタクト層の広範囲に広がるようにし、およびＬＥＤチップの発光効率を向上させることができる。
【０１０９】
さらに、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕを材料とするスパッタリングを順に行い、拡散電極２０５およびｎ型コンタクト層の一部に対し、積層させｐ側台座電極２０４とｎ側台座電極２０２とする。最後に、半導体が積層されたウエハをダイシングによりチップ化し、□＝１ｍｍ×１ｍｍのＬＥＤチップ２０１とする。
【０１１０】
図４は、本実施例におけるＬＥＤチップ２０１の上面図である。
本実施例のＬＥＤチップ２０１において、ｎ型台座電極２０２は、ストライプ状に露出されたｎ型半導体２０３の両隅、すなわちＬＥＤチップ２０１の対向する二辺に形成される。また、エッチングにより露出されたｎ型半導体２０３は、ＬＥＤチップ２０１の上面方向からみて、ｎ型台座電極２０２が形成される隅部の位置からＬＥＤチップ２０１の中央方向に向かって細くなった括れ部分を有する。また、互いに対向する一対の括れ部分を結ぶように延伸部を有する。さらに、その延伸部を挟むような位置に、ｐ側の半導体層、拡散電極２０５あるいはｐ側台座電極２０４が形成されている。
【０１１１】
また、本実施例に使用される図１に示す支持基板１０３は、窒化アルミニウムの材料にＡｕを材料とする導体配線が施される。導体配線は、バンプを介して発光素子のｐ側台座電極２０４およびｎ側台座電極２０２とそれぞれ対向する正負一対の導体配線とされている。発光素子は、そのｐ側およびｎ側台座電極がＡｕバンプを介して導体配線と対向される。さらに、荷重、超音波および熱をかけることにより、バンプを溶着し、サブマウントの導体配線に発光素子を接合する。このとき、半導体発光素子の間隔は、１００μｍ程度とする。なお、本実施例における２つの半導体発光素子は、それぞれ独立して駆動させることができるように、即ち一つずつ、あるいは二つ同時に発光させることができるように、導体配線に接続される。以上のようにして、実施例の発光装置の主要な要素が作製される。
【０１１２】
本実施例における発光装置の作製手順は、まず、半導体発光素子１０４を実装して、その周囲に遮光部材１０２を形成した後、半導体発光素子１０４の発光観測側主面に光変換部材１０１を形成する。光変換部材１０１および遮光部材１０２の形成方法について以下に詳細に説明する。
遮光部材は、拡散剤および白色系顔料を含有させたシリコーン樹脂をスクリーン印刷して半導体発光素子の周囲に配置し、硬化させることにより形成される。本実施例における遮光部材の材料は、シリコーン樹脂に、白色顔料および拡散剤を含有させ、自転公転ミキサーにて攪拌を行い、白色顔料と拡散剤とシリコーン樹脂との混合物としたものを用いる。本実施例における遮光部材は、半導体発光素子の外郭を包囲するように、厚さ×幅が１００μｍ×１００μｍとなるように形成させた。なお、溶着されたバンプの厚みが２０〜２５μｍ、ＬＥＤチップの厚みが７０μｍとし、遮光部材の側壁上面は、ＬＥＤチップの上面と略同一平面とさせてある。
【０１１３】
蛍光物質は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させ、これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。さらにフラックスとしてフッ化バリウムを混合した後坩堝に詰め、空気中１４００℃の温度で３時間焼成することにより焼成品が得られる。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して中心粒径が８μｍである（Ｙ０．９９５Ｇｄ０．００５）２．７５０Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ０．２５０蛍光物質を形成する。光変換部材の材料は、シリコーン樹脂に、上記蛍光物質を２０〜７５ｗｔ％含有させ、自転公転ミキサーにて５分間攪拌を行い、蛍光体と結着剤であるシリコーン樹脂との混合物とする。さらに、その混合物は、フリップチップ実装された半導体発光素子の発光観測側主面であるサファイア基板面に対し、スクリーン印刷後、硬化される。このようにして、光遮光膜１０１ａ，１０１ｂが形成される。ここで、半導体発光素子１０４ａおよび半導体発光素子１０４ｂに配される光変換部材は、それぞれの半導体発光素子ごとに配されており、半導体発光素子１０４ａに配された光変換部材と半導体発光素子１０４ｂに配された光変換部材との間には、半導体発光素子の間隔と略同じ間隔を有している。
【０１１４】
本実施例における発光装置１００において、発光素子１０４ａから出射した光の一部は、遮光部材１０２により反射され、光変換部材１０１のうち、発光素子１０４ａを被覆する領域のみに照射されるため、発光素子１０４ｂを被覆する光変換部材を照射することがない。したがって、本実施例により、配光パターンの境界が明瞭な信頼性の高い発光装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、光学特性に優れた発光装置であり、所定の配光パターンが要求される車両用灯具の光源としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発光装置の模式的な斜視図である。
【図２】図１の１部を分解して示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明に係る実施の形態２の発光装置の模式的な斜視図である。
【図４】本発明の実施例にかかる半導体発光素子の模式的な上面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の断面図である。
【図６】実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の模式的な断面図である。
【図７】実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の模式的な断面図である。
【図８】実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の模式的な断面図である。
【図９】実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の模式的な断面図である。
【図１０】実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の模式的な断面図である。
【図１１】実施の形態３の発光装置の製造方法における一工程の模式的な断面図である。
【図１２】本発明における遮光部材のより好ましい配置を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１・・・透光性基板、
２、２ａ、２ｂ・・・半導体層、
３ａ、３ｂ・・・電極、
５ａ・・・遮光膜材料層、
７・・・粘着シート、
１００・・・発光装置、
１０２、１１２・・・遮光部材、
１０３・・・支持部材（サブマウント）、
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、２０１・・・半導体発光素子、
２０２・・・ｎ型台座電極、
２０３・・・ｎ型半導体、
２０４・・・ｐ型台座電極、
２０５・・・拡散電極。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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