(57)【要約】【課題】光の配光を制御し得るとともに、光取り出し面側において、光が照射される部材に対して経時的な光照射の影響を受けにくい材料を選択し、高輝度で信頼性の高い発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】発光素子１と、発光素子１上に載置された波長変換部材２と、発光素子１の側面を被覆する光反射部材３と、少なくとも上面において、発光素子１の外縁よりも内側に配置する外縁を有する貫通孔４ｂを有し、貫通孔４ｂが波長変換部材２の上方に配置された配光部材４とを備える発光装置１０及びその製造方法。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子上に載置された波長変換部材と、
前記発光素子の側面を被覆する光反射部材と、
少なくとも上面において、前記発光素子の外縁よりも内側に配置する外縁を有する貫通孔を有し、該貫通孔が前記波長変換部材の上方に配置された配光部材とを備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、上面の外縁から下面の外縁へと傾斜する前記配光部材の内壁によって構成されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光反射部材は、前記発光素子の側面から前記波長変換部材の側面にわたって被覆している請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記配光部材は、上面において、前記波長変換部材の外縁の内側に配置する外縁を有する前記貫通孔を備える請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記配光部材は、下面において、前記発光素子の外縁の外側に配置する外縁を有する前記貫通孔を備える請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記配光部材は、シリコンからなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記配光部材の前記内壁に反射膜が形成されている請求項２に記載の発光装置。
【請求項８】
基板を準備し、
前記基板をエッチングして、内壁が傾斜する複数の貫通孔を有する配光部材を形成し、
前記配光部材のそれぞれの貫通孔の下方に、上面から発光する発光素子を配置することを含む発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記基板はシリコン基板である請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングは、ウェットエッチングである請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記配光部材は、前記貫通孔を構成する内壁に反射膜を形成することを含む請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記発光素子を前記配光部材の前記貫通孔の下方に配置する前後に、１つ又は複数の貫通孔ごとに前記配光部材を分割する工程をさらに含む請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記発光素子の上面に波長変換部材を載置し、
該波長変換部材の上に前記配光部材を載置することを含む請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記発光素子の上面に波長変換部材を載置した後、
さらに、前記発光素子の側面から前記波長変換部材の側面にわたって光反射部材を被覆することを含む請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子と波長変換部材とを組み合わせた発光装置は、車載用光源などに広く実用化されており、光の取り出し効率をより向上させることが求められている。
そのために、発光装置の光出射面側に、光の広がりを抑制するアパーチャー等が配置され、光の取り出し効率を効果的に向上させている（例えば、特許文献１、２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２７６７９号
【特許文献２】特開２０１４−１４３３００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光素子から出射される光が取り出される光取り出し面では、その光が照射される部材、例えば、光反射部材等は、その出力の大きさから経時的に劣化しやすく、その形状及び機能を維持することが困難となり、光の漏れが懸念されている。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、光の配光を制御し得るとともに、光取り出し面側において、光が照射される部材に対して経時的な光照射の影響を受けにくい材料を選択し、高輝度で信頼性の高い発光装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の発明を含む。
（１）発光素子と、
該発光素子上に載置された波長変換部材と、
前記発光素子の側面を被覆する光反射部材と、
少なくとも上面において、前記発光素子の外縁よりも内側に配置する外縁を有する貫通孔を有し、該貫通孔が前記波長変換部材の上方に配置された配光部材とを備える発光装置。
（２）基板を準備し、前記基板をエッチングして、内壁が傾斜する複数の貫通孔を有する配光部材を形成し、前記配光部材のそれぞれの貫通孔の下方に、上面から発光する発光素子を載置することを含む発光装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、光の配光を制御し得るとともに、光取り出し面側において、光が照射される部材に対して経時的な光照射の影響を受けにくい材料を選択し、高輝度で信頼性の高い発光装置および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】
【０００７】
【図１Ａ】本開示の発光装置の実施形態を示す概略断面図である。
【図１Ｂ】本開示の発光装置の変形例を示す概略断面図である。
【図２】本開示の発光装置の製造方法の一実施形態を説明するための概略断面製造工程図である。
【図３】本開示の発光装置の製造方法の別の実施形態を説明するための概略断面製造工程図である。
【図４】配光部材の形成方法の一実施形態を説明するための概略平面図及びその断面図である。
【図５Ａ】配光部材の分割方法を説明するための概略断面図である。
【図５Ｂ】配光部材の別の分割方法を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下の説明は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
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。
【０００９】
実施形態１：発光装置
この実施形態の発光装置は、図１Ａに示すように、発光素子１と、この発光素子１上に載置された波長変換部材２と、発光素子１の側面を被覆する光反射部材３と、波長変換部材２の上方に配置された配光部材４とを備える。配光部材４は、少なくともその上面４ａにおいて、発光素子１の外縁よりも内側に配置する外縁を有する貫通孔４ｂを有し、この貫通孔４ｂが波長変換部材２の上方に配置されている。配光部材４は、それ自体が遮光性または光反射性を有するか、もしくはその表面に遮光膜や光反射膜を有することで、貫通孔４ｂから光が出射される構成とされている。
このような発光装置によれば、発光素子から出射された光を効率よく上面側に取り出すことができるとともに、発光素子から取り出された光を狭い範囲に定めることができ、高輝度の光を効率的に取り出すことができる。
この発光装置は、図１Ｂに示すように、さらに、貫通孔４ｂを構成する配光部材４の内壁に反射膜６を有することが好ましく、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、発光素子１を載置する支持基板５を備えることが好ましい。
【００１０】
（発光素子１）
発光素子１としては、例えば、発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子は、透光性基板と、その上に形成された半導体積層体とを含むことができる。透光性基板には、例えば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）のような透光性の絶縁性材料、半導体積層体からの発光を透過する透光性の半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）等を用いることができる。
半導体積層体は、例えば、ｎ型半導体層、発光層（活性層）及びｐ型半導体層等の複数の半導体層を含む。半導体層としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料が挙げられる。具体的には、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料を用いることができる。
発光素子１は、同一面側に一対の電極を有する形態でもよいし、異なる面側に一対の電極を備える形態でもよい。一対の電極は、電気良導体を用いることが好ましく、例えば、Ｃｕ等の金属が挙げられる。
【００１１】
発光素子１は、例えば、支持基板５上に配置されていることが好ましい。この場合、発光素子は、フェイスダウン又はフェイスアップのいずれの形態であってもよい。支持基板５は、発光素子１を支持させることができるものであれば、どのような材料及び／又は構成を有していてもよい。支持基板５の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．２〜５ｍｍ程度が挙げられる。支持基板５の形状、大きさは特に限定されるものではなく、意図する発光装置の形状及び大きさ等によって適宜調整することができる。平面形状としては、矩形等の多角形、円形、楕円形又はこれらに近似する形状が挙げられる。支持基板５は、その表面に凹凸等を有するものであってもよいが、表面が平坦な平板状又はシート状のものが好ましい。
【００１２】
支持基板５は、例えば、基体と配線とを含む配線基板であることが好ましい。基体は、樹脂（繊維強化樹脂を含む）、セラミックス、ガラス、金属、紙等及びこれらの複合材料などから選択して構成することができる。
例えば、プラスチックシート上に、接着材層が形成された、半導体の製造の分野で使用される粘着テープ等を利用することができる。樹脂としては、エポキシ、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン（ＢＴ）、ポリイミドなどが挙げられる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン又はこれらの混合物等が挙げられる。
基体に金属を用いる場合は、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はこれらの合金等が挙げられる。
可撓性基板（フレキシブル基板）とする場合は、基体の材料としてポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどを用いて構成してもよい。
支持基板５の下面には、放熱性を考慮して、さらに金属部材（Ｃｕ、Ａｌ等）、異種材料の絶縁性セラミック等が配置されていてもよい。
【００１３】
配線は、基体の少なくとも上面に形成され、基体の内部、側面及び／又は下面にも形成されていてもよい。また、配線は、発光素子が搭載される素子搭載部、外部接続用の端子部、これらを接続する引き出し配線部などを有することが好ましい。配線は、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、パラジウム、ロジウム又はこれらの合金で形成することができる。これらの金属又は合金の単層でも多層でもよい。特に、放熱性の観点においては銅又は銅合金が好ましい。配線の表層には、接合部材の濡れ性及び／又は光反射性等の観点から、銀、白金、アルミニウム、ロジウム、金又はこれらの合金等の層が設けられていてもよい。
【００１４】
発光素子は、通常、支持基板上に、Ａｕ系半田材（ＡｕＳｎ系半田、ＡｕＧｅ系半田、ＡｕＳｉ系半田、ＡｕＮｉ系半田、ＡｕＰｄＮｉ系半田等）、Ａｇ系半田材（ＡｇＳｎ系半田）等の金属材料からなる接続部材によって固定されていることが好ましい。この場合、発光素子は、支持基板上に、フェイスダウン実装されていてもよいし、フェイスアップ実装され、ワイヤによって電気的接続が取られていてもよい。
【００１５】
（波長変換部材２）
波長変換部材２は、蛍光体等の波長変換物質を含む部材であり、上面視、つまり光取り出し面側から見た場合、発光素子の全部を覆う大きさであることが好ましい。これにより、発光素子からの光の全てを波長変換することができ、輝度を高めやすい。
波長変換部材は、少なくとも発光素子上方の光取り出し面となる領域において均一な厚みであることが好ましく、板状又はシート状であることがより好ましい。厚みは、例えば、１０〜２００μｍが挙げられる。
【００１６】
波長変換物質として用いられる蛍光体は、少なくとも発光素子から出射された光によって励起されて、異なる波長の発光をするものであればよい。例えば、
(i)アルミニウムガーネット系等のガーネット系蛍光体（例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）系蛍光体等）、
(ii)ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）系蛍光体、
(iii)ユウロピウムで賦活されたシリケート系（（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4）蛍光体、
(iv)β−ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体、
(v)ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）系又はＳＣＡＳＮ系等の窒化物系蛍光体、
(vi)ＬｎＳｉ3Ｎ１１系、ＬｎＳｉＡｌＯＮ系等の希土類窒化物系蛍光体（Ｌｎは希土類元素）、
(vii)ＢａＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ系、Ｂａ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ系等の酸窒化物系蛍光体、
(viii)マンガンで賦活フッ化物錯体蛍光体（例えば、ＫＳＦ系（Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ）蛍光体）、
(iX)ＣａＳ系（ＣａＳ：Ｅｕ）、ＳｒＧａ2Ｓ4系（ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ）、ＳｒＡｌ2Ｏ4系、ＺｎＳ系等の硫化物系蛍光体、
(X)クロロシリケート系蛍光体などが挙げられる。
また波長変換物質は、半導体材料、例えば、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳxＳｅ1-x／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子であるいわゆるナノクリスタル、量子ドット（Ｑ−Ｄｏｔｓ）と称される発光物質でもよい。量子ドット蛍光体は、不安定であるため、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、これらのハイブリッド樹脂などで粒子の表面を被覆又は安定化してもよい。
【００１７】
波長変換部材２は、蛍光体の焼結体、蛍光物質と無機物（例えばアルミナ）との焼結体でもよいし、蛍光体を透光部材に分散させた部材でもよい。透光部材は、例えば、ガラス、樹脂等によって形成することができる。透光部材は、発光ダイオード等を搭載した一般的な発光装置の封止に用いられる透光性樹脂を用いることができる。透光性樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂又はこれらの変性樹脂もしくはハイブリッド樹脂、ガラス等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。波長変換部材は、透光性樹脂に目的又は用途に応じて波長変換物質に加えて、着色材、光拡散材、フィラー等を含有させてもよい。
【００１８】
波長変換部材は、単層でもよいし、積層構造でもよい。積層構造の場合、異なる波長変換物質及び／又は異なる透光部材を含むものであってもよいし、波長変換物質を含まず透光部材のみの層が積層されていてもよいし、波長変換物質に代えて、光拡散材を含む層が積層されていてもよい。波長変換物質を含まず材のみの層又は波長変換物質に代えて光拡散材を含む層は、透光部材において、発光素子から遠い側に配置されていることが好ましい。これにより、波長変換物質の種類にかかわらず、耐熱性及び耐光性等を向上させることができる。
光拡散材及びフィラーとしては、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、炭酸カルシウム等の無機粒子、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の有機粒子、ガラス粉末（好ましくは屈折率が調整されたガラス粉末）等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】
（光反射部材３）
光反射部材３は、発光素子から出射される光を反射し得る部材であり、例えば、発光素子から出射される光を７０％以上反射し得る部材が好ましい。光反射部材３は、例えば、光反射性樹脂によって形成することができる。光反射性樹脂としては、例えば、透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものが挙げられる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト等が挙げられる。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などが利用できる。透光性樹脂は、上述したものの中から選択することができる。
【００２０】
光反射部材３は、発光素子の側面を被覆している。また、発光素子１の下面をも被覆することが好ましい。支持基板５を備える場合には、発光素子１と支持基板５との間をも被覆することが好ましい。また、発光素子の側面から波長変換部材の側面にわたって、それらの全てを被覆していることがより好ましい。さらに、発光素子の上面は被覆しないことが好ましい。
【００２１】
（配光部材４）
配光部材４は、発光素子１の上方に配置されるものである。つまり、発光素子１の上方であって、波長変換部材２の上方に配置される。配光部材４は、発光素子１から出射された光を通す貫通孔４ｂを有する。従って、貫通孔は、発光素子の上方、波長変換部材の上方に配置されており、発光素子の上方かつ波長変換部材の上方に配置されることが好ましい。貫通孔の上面視の形状は、発光素子と異なる形状であってもよいが、同じ形状（相似）であることが好ましい。
配光部材４は、上面４ａの外縁から下面４ｃの外縁へと傾斜する貫通孔４ｂを構成する内壁を有することが好ましい。つまり、上面４ａにおいて幅狭の開口、下面４ｃにおいて幅広の開口を有することが好ましい。貫通孔４ｂは、少なくとも上面４ａにおいて、発光素子１の外縁よりも内側に配置する外縁を有することが好ましい。また、貫通孔４ｂは、配光部材４の下面４ｃにおいて、発光素子１からの光を効率よく取り出すために、発光素子１の外縁の外側に配置する外縁を有することが好ましい。さらに、貫通孔４ｂは、配光部材４の上面４ａにおいて、波長変換部材２の外縁よりも内側に配置する外縁を有することが好ましく、下面４ｃにおいて、波長変換部材２の外縁よりも外側に配置する外縁を有することが好ましい。貫通孔４ｂは、例えば、配光部材の厚みに相当する深さを有し、その深さは、例えば、５０μｍ〜１０００μｍが挙げられる。従って、配光部材４において貫通孔を構成する壁面の角度は、配光部材４の上面又は下面に対して、３５度〜６０度が挙げられ、４５度〜５５度が好ましい。
【００２２】
配光部材４は、遮光性又は反射性を有する材料であれば、金属又は非金属、例えば、ガラスエポキシ、樹脂（繊維強化樹脂を含む）、セラミックス（ＨＴＣＣ、ＬＴＣＣ）、ガラス、紙などの絶縁性材料等、これらの材料の２種以上からなる複合材料等の種々の材料を用いることができる。金属としては、銅、金、銀、アルミニウム等が挙げられる。非金属としては、シリコン、サファイア、セラミックス材料（例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなど）、これらのセラミックス材料に絶縁性材料（例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂）等を組み合わせて形成された基板でもよい。樹脂としては、エポキシ樹脂、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００２３】
配光部材４は、貫通孔４ｂ内に、波長変換部材の屈折率と空気の屈折率との間の屈折率を有する透光性の材料が埋め込まれていてもよい。このような材料としては、ガラス、サファイア等が挙げられる。
【００２４】
配光部材４は、図１Ｂに示すように、反射膜６を備えることが好ましい。特に、配光部材４の貫通孔４ｂを構成する内壁、下面４ｃ、上面４ａ及び／又は外側面において、反射膜６を備えることがより好ましい。
反射膜６は、発光素子からの光を５０％以上反射し得る材料によって形成することができ、８０％以上反射し得る材料によって形成することが好ましく、さらには９０％以上又は９５％以上反射し得る材料によって形成することがより好ましい。例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ルテニウム、錫、亜鉛、鉛等の金属又はこれらの合金（例えば、Ａｌ合金としては、Ａｌと、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の白金族系の金属との合金）の単層又は多層構造膜が挙げられる。反射膜を金属で構成する場合は、なかでも、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒの金属の単層膜等が好ましい。反射膜は、２種以上の誘電体を複数積層させた誘電体多層膜等であってもよい。誘電体多層膜としては、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射）膜が好ましい。ＤＢＲ膜を構成する誘電体としては、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物又は窒化物が挙げられる。なかでも、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の酸化物の積層構造が好ましい。反射膜を配置することにより、配光部材における貫通孔以外の部位からの光の漏れを略完全に阻止することができる。また、発光素子からの光の照射による配光部材の劣化を抑えることができる。
反射膜の厚みは、例えば、０．数〜数十μｍ程度が挙げられ、０．１〜１０μｍ程度が好ましく、０．３〜７μｍ程度がより好ましい。
【００２５】
実施形態２：発光装置の製造方法
上述した発光装置１０、１０Ａは、以下の製造方法により製造することができる。
まず、図２（ａ）に示すように、基板４ｘを準備し、
図２（ｂ）に示すように、基板４ｘをエッチングして、内壁が傾斜する複数の貫通孔４ｂを有する配光部材４を形成し、
図２（ｃ）、図３（ｃ）に示すように、配光部材４のそれぞれの貫通孔４ｂの下方に、上面から発光する発光素子１を配置することを含む。
このような方法により、簡便かつ容易に配光部材を製造し、この配光部材を発光素子の適所に配置して発光装置を製造することができるため、歩留まりを向上させ、製造コストの低減を図ることができる。
この製造方法では、さらに、図３（ｂ）に示すように、配光部材４の貫通孔４ｂの内壁に反射膜６を形成すること、図５Ａ及び５Ｂに示すように、発光素子１を配光部材４の貫通孔４ｂの下方に配置する前後に、１つ又は複数の貫通孔ごとにシリコン基板を分割すること、発光素子１の上面に波長変換部材２を載置すること及び／あるいは発光素子１の側面に又は発光素子１の側面から波長変換部材２の側面にわたって、光反射部材３を被覆することを含むことが好ましい。
【００２６】
（基板４ｘの準備）
基板４ｘは、配光部材４を構成するものであり、上述した材料により、例えば、板状又はシート状のものを準備する（図２（ａ））。基板４ｘは、上下面が互いに平行で、かつ平坦なものが好ましい。厚みは、得ようとする発光装置の大きさ等によって適宜調節することができ、１つの基板から複数の配光部材を得ることが好ましく、そのために、数センチ〜数十センチの長さ及び／又は幅を有するものが挙げられる。厚みは、均一であることが好ましいが、部分的に異なる部分が存在してもよく、例えば、５０〜数千μｍとすることができ、５０〜１０００μｍ程度が挙げられ、１００〜３００μｍが好ましい。
基板４ｘは、なかでも、貫通孔の形成の容易さから、結晶性を有する材料が好ましく、シリコンがより好ましい。シリコンを基板として用いる場合、特に基板４ｘの互いに平行な上下面は｛１１０｝面からなるものが好適である。ここで、｛１１０｝面とは、シリコンの常温及び常圧で安定な結晶構造であるダイヤモンド構造における結晶格子面のうちのひとつ（１１０）面及びその等価結晶面の全ての面を指す。等価結晶面とは、ミラー指数によって定義される等価結晶面又はファセットのファミリを意味する。なお、シリコン基板の上下面は、｛１１０｝面に対して±２度程度のオフ角は許容される。
【００２７】
（配光部材４の形成）
基板４ｘをエッチングして貫通孔４ｂを形成する。貫通孔４ｂの形成は、当該分野で公知の方法、例えば、基板４ｘの上面又は下面に開口を有するマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いたウェットエッチング、異方性エッチングを行うことができるドライエッチング等を利用することができる。なかでも、ウェットエッチングが好ましい。なお、エッチング方法によっては、マスクパターンを形成しない一方の面は、全面をマスクで被覆することが好ましい。
マスクパターンの開口は１つでもよいが、用いる発光素子の数に対応して複数であることが好ましい。
開口形状、大きさは上述した発光素子の外縁との関係を満たす限りにおいて任意に設定することができる。
【００２８】
特に、基板４ｘとしてシリコン基板を用いる場合、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスクパターン７の開口７ｂは、例えば、形成する基板４ｘの＜１００＞方向、＜１１０＞方向及び／又は＜１１２＞方向に沿った辺を有するものが挙げられる。なかでも、＜１００＞方向に沿った辺を有するものが好ましく、＜１００＞方向に沿った辺を有するものに加えて、さらに＜１１０＞方向に沿った辺を有することがより好ましい。開口を＜１００＞方向に沿った辺を有するものとすることにより、基板４ｘの貫通孔において、容易に４５度の傾斜面を得ることができる。ここで、＜１００＞方向とは、シリコンの常温及び常圧で安定な結晶構造であるダイヤモンド構造における結晶格子面のうちのひとつである（１００）面に対する垂直方向と、その等価結晶面に対する垂直方向の全ての方向とを指す。また、＜１００＞方向に沿った辺を有する開口は、その外縁（両端）が＜１００＞方向と略平行であることが好ましく、＜１１０＞方向に沿った辺を有する開口は、その外縁（両端）が＜１１０＞方向と略平行であることが好ましい。
図４（ａ）に示すように、＜１１０＞方向に沿った、マスクパターン７の開口７ｂの幅Ｙは、例えば、２００〜１０００μｍが挙げられる。＜１００＞方向に沿った、マスクパターン７の開口７ｂの幅Ｘは、例えば、２００〜１０００μｍが挙げられる。＜１１０＞方向に沿った、マスクパターン７の幅Ｑは、例えば、３００〜１１００μｍが挙げられる。＜１００＞方向に沿った、マスクパターン７の幅Ｚは、例えば、３００〜１１００μｍが挙げられる。
マスクパターン７の開口７ｂの形状は、得ようとする配光部材の特性等により適宜調節することができる。特に発光素子の形状に対応する形状とすることが好ましく、例えば、互いに平行な辺を一対又は二対備える四角形が好ましい。四角形は正方形であってもよいし、長方形であってもよい。
開口の深さは、マスクパターンの厚みに相当し、例えば、０．１〜１μｍとすることができる。
複数の開口を形成する場合、隣接する開口の間隔は、意図する配光部材の大きさ等によって適宜設定することができる。隣接する開口の間隔は、例えば、２００〜１０００μｍ程度が挙げられる。
【００２９】
マスクパターンは、レジスト膜又は絶縁膜（Ｓｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｌａ等の酸化膜又は窒化膜あるいはそれらの複合膜等）等を成膜し、この膜をフォトリソグラフィ及びエッチング工程によって形成するか、メタルマスクを利用する等当該分野で公知の材料、公知の方法を利用して形成することができる。特に、マスクパターンの材料は、後述するウェットエッチングのエッチャントの種類によって適宜選択することが好ましい。
【００３０】
上述したマスクパターンをマスクとして、異方性エッチングが可能なエッチャントを用いる限り、配光部材を加工するためのウェットエッチングは、どのような条件で行ってもよい。エッチャントとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）、ヒドラジン等又はこれらにイソプロパノール等を添加した混合液等が挙げられる。その濃度は、シリコン基板のエッチング速度等を考慮して、適宜設定することができる。なかでも、取り扱いが容易なＴＭＡＨを用いることが好ましい。ＴＭＡＨを用いることにより、他の異方性エッチャントに比較して、｛１１０｝面シリコン基板のエッチングにおいて異方性が高く、｛１１０｝面シリコン基板に対して、主面から約４５度傾斜した傾斜面を高精度で形成できる。
エッチング条件としては、エッチャントの温度を８０〜１１０℃に設定し、２〜１０時間程度の浸漬を行うことが挙げられる。浸漬時間は所望のエッチング量が得られる程度に調整すればよい。
【００３１】
傾斜面はどのような結晶面であってもよい。ここで用いたマスクパターンに＜１００＞方向に沿った辺を有する開口が形成されている場合には、形成される傾斜面は｛１００｝面であり、上面又は下面に対して４５度程度の傾斜角度を有する面である。一方、マスクパターンに＜１１０＞方向に沿った辺を有する開口が形成されている場合には、形成される傾斜面は｛１１１｝面であり、３５度程度の傾斜角度を有する面である。ここでの傾斜面の角度も、±２度程度のオフ角は許容される。
上述した傾斜面が形成された後、引き続きエッチングを継続すると、開口の対向する辺からの斜面によって、台形又は円錐台形状の凹部、さらに進むと貫通孔が形成される。
なお、マスクパターンの開口に応じた凹部を形成した場合には、凹部と反対側の面とを研磨等して凹部を貫通孔にする工程を行ってもよい。
【００３２】
（反射膜６の形成）
貫通孔４ｂ内には、基板４ｘに貫通孔４ｂを形成した後、反射膜６を形成することが好ましい。この場合、上述したマスクパターンをそのまま用いて貫通孔内にのみ反射膜を形成してもよいし、マスクパターンを除去した後、図３（ｂ）に示すように、貫通孔４ｂ内を含む配光部材４の一面に反射膜６を形成してもよい。あるいは、基板４ｘに貫通孔４ｂを形成する前に、基板４ｘの一面において貫通孔４ｂに対応する部位に開口を有する反射膜６を形成するか、基板４ｘの他面において全面に反射膜６を形成することで、貫通孔４ｂを除く基板４ｘの表面に反射膜６を形成してもよい。また、反射膜６は、配光部材４の側面に形成してもよい。基板４ｘに貫通孔４ｂを形成する前に反射膜６を形成する場合には、マスクパターンによって保護した状態でエッチングすることが好ましい。
図３（ｂ）では、配光部材４の幅狭の開口がある上面４ａ面に反射膜６が形成されているが、幅広の開口がある下面４ｃにのみ、貫通孔４ｂ内及び下面４ｃに、貫通孔４ｂ、上面４ａ及び下面４ｃに反射膜６が形成されていてもよい。
反射膜６は、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオン・ベーパー・デポジション（ＩＶＤ）法、スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、プラズマ蒸着法、化学的気相成長（ＣＶＤ）法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＥＣＲ−プラズマＣＶＤ法、電子ビーム蒸着（ＥＢ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法等の公知の方法によって形成することができる。
シリコン基板の｛１１０｝面からなる上下面及び／又は貫通孔内に反射膜６を形成する場合には、角度精度及び平滑度等に優れ、膜質の良い反射機能を有する反射膜６を形成することができる。その結果、配光部材４の反射効率を高めることができる。また、配光部材４を、簡易、簡便かつ高精度に効率よく製造することができる。さらに、配光部材自体の製造コストを低減することができる。
【００３３】
（波長変換部材２の配置）
発光素子１は、配光部材４の下方へ配置する前に、発光素子１の上に波長変換部材２を配置することが好ましい。この場合、発光素子１の上面の全体を波長変換部材２で被覆するように波長変換部材２を配置することが好ましい。
波長変換部材２は、上述した板状又はシート状である場合には、通常、発光素子１上に接着剤によって固定されている。接着剤は、当該分野で公知の接着材を用いることができ、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂又はこれらの変性樹脂もしくはハイブリッド樹脂を含んで構成されているものを利用することができる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂もしくはハイブリッド樹脂が、透光性、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。浸漬によって接着剤を発光素子の表面に付着させる場合、接着剤をそのまま用いてもよいし、有機溶剤等で希釈して用いてもよい。
波長変換部材２と発光素子１とは、接着剤を介さずに直接接合されていてもよい。直接接合は、例えば表面活性化結合、水酸基結合、原子拡散結合が利用できる。表面活性化結合は、接合面を真空中で処理することで化学結合しやすい表面状態として接合面同士を結合する方法である。水酸基結合は、例えば原子層堆積法などにより接合面に水酸基を形成し、それぞれの接合面の水酸基同士を結合させる方法である。原子拡散結合は、それぞれの接合面に１原子層相当の膜厚の金属膜を形成し、真空中や不活性ガス雰囲気でそれぞれの接合面を接触させることで金属原子同士を結合させる方法である。このような直接接合により、常温に近い環境下で発光素子１と波長変換部材２とを一体化することができる。
【００３４】
（光反射部材３の配置）
発光素子１は、配光部材４の下方へ配置する前に、発光素子１の側面に光反射部材３を配置することが好ましい。光反射部材３は、発光素子１の上に波長変換部材２を配置する前に、発光素子１の側面に配置してもよいが、発光素子１の上に波長変換部材２を配置した後、発光素子１の側面と波長変換部材２の側面との双方の一部又は全部を被覆するように配置することが好ましい。
発光素子１は、支持基板５に搭載されている場合には、発光素子１の下面、つまり、発光素子１と支持基板５との間においても光反射部材３が配置させることが好ましい。
光反射部材３は、ディスペンス、印刷、ポッティング、キャスティング、スピンコート、トランスファー成形、圧縮成形等を用いて、所望の部位に配置することができる。
【００３５】
（発光素子１を配置）
配光部材４の各貫通孔４ｂの下方に、上面から発光する発光素子１配置する。この場合、貫通孔４ｂの外縁が、発光素子１の外縁及び／又は波長変換部材２の外縁の外側に配置されるように、配光部材４を配置する。配光部材４は、例えば、波長変換部材２の上に接着剤を用いて固定することが好ましい。接着剤は、上述した接着剤のなかから適宜選択して用いることができる。
【００３６】
（配光部材４の分割）
図５Ａ、５Ｂに示すように、発光素子１を配光部材４の貫通孔４ｂの下方に配置する前後に、１つ又は複数の貫通孔４ｂごとに配光部材４を分割することが好ましい。つまり、基板４ｘに対して、複数の貫通孔４ｂを一括して形成し、その後、１つの発光装置を構成する配光部材４として、１つの貫通孔４ｂのみを有する配光部材４又は複数の貫通孔４ｂを有する配光部材４に分割する（図５Ａ）。１つの配光部材における貫通孔４ｂの数は、発光装置に搭載する発光素子１の数に対応させて、適宜設定することができる。
分割は、ブレード、レーザ照射等の公知の部材／装置を用いた方法を利用して行うことができる。特に、基板としてシリコン基板を用いる場合には、分割の補助溝及び／又はクラックを形成して、分割することが好ましい。このような補助溝及び／又はクラックは、例えば、ブレードダイシング、レーザダイシング等の公知の方法によって行うことができる。なかでも、内部加工可能なレーザダイシングを用いることが好ましい。これにより、どのような厚みであってもほぼ全面にクラックを形成でき、分割の際にデブリの発生を抑制することができる。内部加工可能なレーザダイシングを用いる場合は、例えば、レーザダイシング装置によって内部加工レーザを照射し、それぞれのＶ字溝の直下にクラックを形成し、その後、Ｖ字溝の下端から、それを起点にブレイク装置でシリコン基板を分割する。
【００３７】
配光部材４の分割は、配光部材４のみを分割してもよいが、複数の貫通孔４ｂが形成された配光部材４に対して複数の発光素子１を配置した後、図５Ｂに示すように、支持基板５及び／又は光反射部材３とともに、１つ又は複数の発光素子１ごとに、配光部材４を分割してもよい。このように、支持基板５及び／又は光反射部材３とともに配光部材４を分割する場合には、別途、発光装置ごとの分割を省略することができるため、製造工程が簡略化され、製造コストの低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本実施形態の発光装置によれば、近年需要が増している高輝度の発光装置等に対し、安価で品質の高い配光部材を用いることができ、種々の用途の発光装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  発光素子
２  波長変換部材
３  光反射部材
４  配光部材
４ａ  上面
４ｂ  貫通孔
４ｃ  下面
４ｘ  基板
５  支持基板
６  反射膜
７  マスクパターン
７ｂ  開口
１０、１０Ａ  発光装置
【図１Ａ】
2018056268.tif 000003
【図１Ｂ】
2018056268.tif 000004
【図２】
2018056268.tif 000005
【図３】
2018056268.tif 000006
【図４】
2018056268.tif 000007
【図５Ａ】
2018056268.tif 000008
【図５Ｂ】
2018056268.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月25日(2017.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子上に載置された波長変換部材と、
前記発光素子の側面を被覆する光反射部材と、
少なくとも上面において、前記発光素子の外縁よりも内側に配置する外縁を有する貫通孔を有し、該貫通孔が前記波長変換部材の上方に配置されたシリコンからなる配光部材とを備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、上面の外縁から下面の外縁へと傾斜する前記配光部材の内壁によって構成されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光反射部材は、前記発光素子の側面から前記波長変換部材の側面にわたって被覆している請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記配光部材は、上面において、前記波長変換部材の外縁の内側に配置する外縁を有する前記貫通孔を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記配光部材は、下面において、前記発光素子の外縁の外側に配置する外縁を有する前記貫通孔を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記配光部材の前記内壁に反射膜が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
基板を準備し、
前記基板をエッチングして、内壁が傾斜する複数の貫通孔を有する配光部材を形成し、
前記配光部材のそれぞれの貫通孔の下方に、上面から発光する発光素子及び波長変換部材を配置することを含む発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記基板はシリコン基板である請求項７に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記エッチングは、ウェットエッチングである請求項７または８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記配光部材は、前記貫通孔を構成する内壁に反射膜を形成することを含む請求項７〜９のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記発光素子を前記配光部材の前記貫通孔の下方に配置する前後に、１つ又は複数の貫通孔ごとに前記配光部材を分割する工程をさらに含む請求項７〜１０のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記発光素子の上面に前記波長変換部材を載置し、
該波長変換部材の上に前記配光部材を載置することを含む請求項７〜１１のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記発光素子の上面に前記波長変換部材を載置した後、
さらに、前記発光素子の側面から前記波長変換部材の側面にわたって光反射部材を被覆することを含む請求項７〜１２のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。