(57)【要約】【課題】放熱性を向上させることができるとともに光出力の高出力化を図れる発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１０と、当該ＬＥＤチップ１０が一表面側に実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板２０の上記一表面側に配設された色変換部材７０とを備える。実装基板２０は、熱伝導性材料からなる伝熱板２１の一表面側に、ＬＥＤチップ１０の一対の電極１３，１３それぞれに電気的に接続される複数（２つ）のリードパターン２３，２３が形成されており、ＬＥＤチップ１０は、実装基板２０側の一面１１ａとは反対側の他面１１ｂの面積が上記一面１１ａの面積よりも大きな透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ側に、窒化物半導体材料からなる島状のＬＥＤ薄膜部１２が形成されている。【選択図】図１
2011049236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップが一表面側に実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板の前記一表面側に配設された色変換部材とを備え、実装基板は、熱伝導性材料からなる伝熱板の一表面側に、ＬＥＤチップの一対の電極それぞれに電気的に接続される複数のリードパターンが形成されてなり、ＬＥＤチップは、実装基板側の一面とは反対側の他面の面積が前記一面の面積よりも大きな透明導電性基板の前記他面側に、窒化物半導体材料からなる島状のＬＥＤ薄膜部が形成されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップの透明導電性基板と前記実装基板の前記伝熱板との間に前記ＬＥＤ薄膜部から放射された光を反射する反射膜を介在させてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップは、前記一対の電極のうちの一方の電極が前記ＬＥＤ薄膜部の表面に形成されるとともに他方の電極が前記透明導電性基板の前記一面側に形成されてなり、前記実装基板の前記複数のリードパターンのうち前記他方の電極に対応付けられたリードパターン上に搭載されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップは、前記透明導電性基板の前記他面側に複数の前記ＬＥＤ薄膜部が独立して形成されてなり、前記他方の電極が複数の前記ＬＥＤ薄膜部で共通化され１つだけ設けられてなることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
前記色変換部材の内側において前記ＬＥＤチップを囲む形で前記実装基板の前記一表面側に配設された光学部材と、光学部材の内側に充填され前記ＬＥＤチップを封止した透光性封止材料からなる封止部とを備え、光学部材と前記色変換部材との間に間隙が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を備えた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する蛍光体とを組み合わせ所望の混色光（例えば、白色光）を得るようにした発光装置の研究開発が各所で行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここにおいて、上記特許文献１には、図１０に示すように、ＬＥＤチップ１０’と、当該ＬＥＤチップ１０’が一表面側に実装された実装基板２０’と、透明樹脂（例えば、シリコーン樹脂など）の成形品により構成され実装基板２０’の上記一表面側でＬＥＤチップ１０’を囲む枠体４０’と、枠体４０’の内側に透明樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂など）を充填して形成されてＬＥＤチップ１０’および当該ＬＥＤチップ１０’の一対の電極（図示せず）それぞれに接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止し且つ弾性を有する封止部５０’と、封止部５０’に重ねて配置されるレンズ５５’と、ＬＥＤチップ１０’から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０’の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であってレンズ５５’と枠体４０’とで構成される光学部材６０’との間に空気層８０’が形成される形で配設されるドーム状の色変換部材７０’とを備えている。
【０００４】
実装基板２０’は、ＬＥＤチップ１０’が搭載される金属板からなる伝熱板２１’と、伝熱板２１’に積層されたガラスエポキシ基板からなる絶縁性基材２２’とで構成されており、当該絶縁性基材２２’における伝熱板２１’側とは反対側の表面にＬＥＤチップ１０’の両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターン２３’，２３’が設けられるとともに、絶縁性基材２２’においてＬＥＤチップ１０’に対応する部位に窓孔２６’が設けられており、ＬＥＤチップ１０’で発生した熱が絶縁性基材２２’を介さずに伝熱板２１’に伝熱できるようになっている。
【０００５】
ＬＥＤチップ１０’は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板１１’を用いており、導電性基板１１’の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなるＬＥＤ薄膜部（発光部）１２’がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、導電性基板１１’の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、ＬＥＤ薄膜部１２’の表面（導電性基板１１’の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。
【０００６】
また、ＬＥＤチップ１０’は、上述の伝熱板２１’に、ＬＥＤチップ１０’のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０’と伝熱板２１’との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０’に働く応力を緩和するサブマウント部材３０’を介して実装されている。サブマウント部材３０’は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０’で発生した熱を伝熱板２１’においてＬＥＤチップ１０’のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。ここにおいて、サブマウント部材３０’の材料としては、熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０’は、サブマウント部材３０’側の電極がサブマウント部材３０’におけるＬＥＤチップ１０’側の表面に設けられた導体パターン（図示せず）およびボンディングワイヤ１４’を介して一方のリードパターン２３’と電気的に接続され、ＬＥＤ薄膜部１２’側の電極がボンディングワイヤ１４’を介して他方のリードパターン２３’と電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８７６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図１０に示した構成の発光装置では、光出力の高出力化を図るためにＬＥＤチップ１０’への入力電力を増加させるにつれて、ＬＥＤチップ１０’のＬＥＤ薄膜部１２’における発光領域での発熱量が多くなるが、ＬＥＤ薄膜部１２’と伝熱板２１’上のサブマウント部材３０’との間に介在する導電性基板１１’の断面積がＬＥＤ薄膜部１２’の断面積と略同じであり、ＬＥＤ薄膜部１２’で発生した熱が導電性基板１１’の厚み方向にしか伝熱されないから、ＬＥＤチップ１０’の温度上昇を抑制する効果が制限されてしまう。また、ＬＥＤチップ１０’のＬＥＤ薄膜部１２’から導電性基板１１’側へ放射された光の一部が導電性基板１１’の側面と封止部５０’との界面でサブマウント部材３０’上の電極側へ反射されて多重反射が起こるので、当該多重反射に起因した光損失が生じ、光取り出し効率の向上が制限されてしまう。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、放熱性を向上させることができるとともに光出力の高出力化を図れる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】
【００１０】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップが一表面側に実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板の前記一表面側に配設された色変換部材とを備え、実装基板は、熱伝導性材料からなる伝熱板の一表面側に、ＬＥＤチップの一対の電極それぞれに電気的に接続される複数のリードパターンが形成されてなり、ＬＥＤチップは、実装基板側の一面とは反対側の他面の面積が前記一面の面積よりも大きな透明導電性基板の前記他面側に、窒化物半導体材料からなる島状のＬＥＤ薄膜部が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ＬＥＤ薄膜部で発生した熱が当該ＬＥＤ薄膜部に比べて大面積の透明導電性基板を通して放熱されるので、放熱性を向上させることができ、しかも、ＬＥＤ薄膜部から透明導電性基板側へ放射された光が透明導電性基板の側面で反射されて他面側から出射しやすくなるので、光取り出し効率の向上による光出力の高出力化を図れる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ＬＥＤチップの透明導電性基板と前記実装基板の前記伝熱板との間に前記ＬＥＤ薄膜部から放射された光を反射する反射膜を介在させてなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記ＬＥＤ薄膜部から前記透明導電性基板側へ放射された光を反射膜により反射させ前記透明導電性基板の前記他面において前記ＬＥＤ薄膜部が形成されていない部位から効率良く取り出すことができ、光取り出し効率の向上による光出力の高出力化を図れる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ＬＥＤチップは、前記一対の電極のうちの一方の電極が前記ＬＥＤ薄膜部の表面に形成されるとともに他方の電極が前記透明導電性基板の前記一面側に形成されてなり、前記実装基板の前記複数のリードパターンのうち前記他方の電極に対応付けられたリードパターン上に搭載されてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップと前記実装基板との間のボンディングワイヤの数を低減できて信頼性が向上する。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記ＬＥＤチップは、前記透明導電性基板の前記他面側に複数の前記ＬＥＤ薄膜部が独立して形成されてなり、前記他方の電極が複数の前記ＬＥＤ薄膜部で共通化され１つだけ設けられてなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記透明導電性基板の前記他面側に複数の前記ＬＥＤ薄膜部が独立して形成されてなり、前記他方の電極が複数の前記ＬＥＤ薄膜部で共通化されていることにより、小型化を図りつつ光出力の高出力化を図れる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記色変換部材の内側において前記ＬＥＤチップを囲む形で前記実装基板の前記一表面側に配設された光学部材と、光学部材の内側に充填され前記ＬＥＤチップを封止した透光性封止材料からなる封止部とを備え、光学部材と前記色変換部材との間に間隙が形成されてなることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記色変換部材が前記実装基板の前記一表面側で光学部材を覆い光学部材の光出射面との間に間隙が形成される形で配設されているので、前記ＬＥＤチップから放射され封止部および光学部材を通して前記色変換部材に入射し前記色変換部材中の前記蛍光体の粒子により散乱された光のうち光学部材側へ散乱されて光学部材を透過する光の光量を低減できて、前記ＬＥＤチップから放射される光と前記色変換部材の前記蛍光体から放射される光との混色光の取り出し効率を高めることができ、光出力の向上を図れ、しかも、外部雰囲気中の水分が前記ＬＥＤチップに到達しにくくなるという利点がある。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明では、放熱性を向上させることができるとともに光出力の高出力化を図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１の発光装置の概略断面図である。
【図２】同上の発光装置の概略斜視図である。
【図３】同上の発光装置の要部概略斜視図である。
【図４】実施形態２の発光装置の概略断面図である。
【図５】同上の発光装置の概略斜視図である。
【図６】同上の発光装置の要部概略斜視図である。
【図７】実施形態３の発光装置の概略断面図である。
【図８】同上の発光装置の概略斜視図である。
【図９】同上の発光装置の要部概略斜視図である。
【図１０】従来例を示す発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１０と、当該ＬＥＤチップ１０が一表面側に実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板２０の上記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材７０とを備えている。また、本実施形態の発光装置は、色変換部材７０の内側においてＬＥＤチップ１０を囲む形で実装基板２０の上記一表面側に配設されたドーム状の光学部材６０と、光学部材６０の内側に充填されＬＥＤチップ１０を封止した透光性封止材料からなる封止部５０とを備え、光学部材６０と色変換部材７０との間に間隙（ここでは、空気層）８０が形成されている。
【００２４】
ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップであり、窒化物半導体材料により形成されたＬＥＤ薄膜部１２と、ＬＥＤ薄膜部１２の厚み方向の一面側（図１における下面側）に結合されたｎ形ＺｎＯ基板からなる透明導電性基板１１とを備えている。ここにおいて、ＬＥＤチップ１０の透明導電性基板１１は、実装基板２０側の一面１１ａとは反対側の他面１１ｂの面積が上記一面１１ａの面積よりも大きくなる六角錘台状の形状に形成されており、ＬＥＤチップ１０は、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ側において上述のＬＥＤ薄膜部１２が島状に形成されている。
【００２５】
上述のＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤ薄膜部１２が、ｐ形窒化物半導体層１２ａと発光層１２ｂとｎ形窒化物半導体層１２ｃとの積層構造を有しており、ＬＥＤ薄膜部１２の平面視形状を透明導電性基板１１の上記他面１１ｂよりも小さな正方形状の形状に形成してある。また、ＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤ薄膜部１２のｎ形窒化物半導体層１２ｃにおける発光層１２ｂ側とは反対側の表面に、一対の電極１３，１３のうちの一方の電極（ここでは、ｎ電極）１３を形成し、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂの露出した部位に他方の電極（ここでは、ｐ電極）１３を形成してある。しかして、ＬＥＤチップ１０は、ｎ形窒化物半導体層１２ａと発光層１２ｂとｐ形窒化物半導体層１２ｃとの平面サイズを同じにすることができる。ここで、ＬＥＤチップ１０は、上記一方の電極１３が、ｎ形窒化物半導体層１２ｃに対してオーミック接触となるようにｎ形窒化物半導体層１２ｃの表面に形成されてｎ形窒化物半導体層１２ｃと電気的に接続されている。また、ＬＥＤチップ１０は、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ側において、上記他方の電極１３が、透明導電性基板１１に対してオーミック接触となるように透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ上に形成されており、透明導電性基板１１を介してｐ形窒化物半導体層１２ａと電気的に接続されている。なお、ＬＥＤ薄膜部１２は、後述のように当該ＬＥＤ薄膜部１２に透明導電性基板１１の基礎となるｎ形ＺｎＯウェハを結合する前に、主表面が（０００１）面であるサファイアウェハの上記主表面側に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）のようなエピタキシャル成長技術を利用して成膜している。ここで、ＬＥＤ薄膜部１２のエピタキシャル成長方法は、ＭＯＶＰＥ法に限定するものではなく、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などを採用してもよい。
【００２６】
上述のｎ形窒化物半導体層１２ｃは、ｎ形ＧａＮ層により構成されているが、単層構造に限らず、多層構造でもよい。
【００２７】
また、発光層１２ｂは、ＧａＮ層からなる障壁層によりＩｎＧａＮ層からなる井戸層が挟まれた量子井戸構造を有しており、当該発光層１２ｂの発光ピーク波長が４５０ｎｍとなるようにＩｎＧａＮ層の組成を設定してあるが、発光波長（発光ピーク波長）は特に限定するものではない。なお、発光層１２ｂの量子井戸構造は単一量子井戸構造に限らず、多重量子井戸構造でもよい。また、発光層１２ｂは、必ずしも量子井戸構造を有している必要はなく、単層構造でもよい。また、発光層１２ｂの材料も窒化物半導体材料であればよく、所望の発光波長に応じて、例えば、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＮなどを適宜採用してもよい。
【００２８】
また、ｐ形窒化物半導体層１２ａは、発光層１２ｂ上に形成されたｐ形ＧａＮ層で構成してあるが、単層構造に限らず、多層構造でもよく、例えば、ｐ形ＡｌＧａＮ層からなる第１のｐ形半導体層と、第１のｐ形半導体層上に形成されたｐ形ＧａＮ層からなる第２のｐ形半導体層とで構成してもよい。
【００２９】
ところで、ＧａＮおよびＺｎＯはウルツ鉱型の結晶構造でｃ軸方向に極性を有する有極性半導体であり、ＬＥＤ薄膜部１２は、ｎ形ＧａＮ層からなるｎ形窒化物半導体層１２ｃにおける発光層１２ｂ側とは反対側の表面がＮ極性面である（０００−１）面により構成され、ｐ形ＧａＮ層からなるｐ形窒化物半導体層１２ａにおける発光層１２ｂ側とは反対側の表面がＧａ極性面である（０００１）面により構成されており、透明導電性基板１１は、ＬＥＤ薄膜部１２側の上記一面１１ｂがＺｎ極性面である（０００１）面により構成され、ＬＥＤ薄膜部１２側とは反対側の上記他面１１ａがＯ極性面である（０００−１）面により構成されている。要するに、ＬＥＤ薄膜部１２と透明導電性基板１１とは、透明導電性基板１１のＺｎ極性面とｐ形窒化物半導体層１２ａのＧａ極性面とが結合されている。なお、透明導電性基板１１を構成するｎ形ＺｎＯ基板は、ドーピングではなく酸素空孔もしくは亜鉛の格子間原子欠陥によりｎ形の導電形を示すものを用いてもよいが、ドーピングによって導電形をｎ形とし且つ導電率を制御したもの、例えば、ＧａドープＺｎＯ基板（ＧＺＯ基板）や、ＡｌドープＺｎＯ基板（ＡＺＯ基板）を用いる方が、上記他方の電極１３とのオーミック接触の接触抵抗を低減するうえでより好ましい。
【００３０】
また、上述の各電極１３，１３は、Ｔｉ膜とＡｌ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあり、いずれも最表面側がＡｕ膜により構成されている。ここで、各電極１３，１３は、Ｔｉ膜の膜厚を１０ｎｍ、Ａｌ膜の膜厚を５０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。いずれにしても、本実施形態の発光装置におけるＬＥＤチップ１０では、一対の電極１３，１３が、同一の金属材料により形成されて、同一の電極構造を有しており、各電極１３，１３それぞれを構成する積層膜において厚み方向で重なる膜同士の密着性を高めることができるとともに、ｎ形窒化物半導体層１２ｃおよび透明導電性基板１１に対する密着性を高めることができる。ここにおいて、本実施形態では、各電極１３，１３を電子ビーム蒸着法（ＥＢ蒸着法）により同時に形成している。
【００３１】
上述のＬＥＤチップ１０では、各電極１３，１３として、Ｔｉ膜とＡｌ膜とＡｕ膜との積層膜を採用することにより、それぞれ、ｎ形窒化物半導体層１２ｃ、透明導電性基板１１に対して良好なオーミック接触（低オーミック抵抗のオーミック接触）を得ることができるが、上記積層膜に限らず、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ａｌ膜とＡｕ膜との積層膜、Ｔｉ膜とＡｌ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜の群から選択される１つの積層膜により構成してもよく、いずれの構成でも、各電極１３，１３の最表面側がＡｕ膜となるので、各電極１３，１３の酸化を防止することができるとともに、実装基板２０に実装して用いる場合に、各電極１３，１３とボンディングワイヤ１４，１４との接合信頼性を高めることができる。
【００３２】
また、ＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤ薄膜部１２における透明導電性基板１１側とは反対側の表面に全反射抑制用の微細凹凸構造１５が形成されており、ＬＥＤ薄膜部１２のｎ形窒化物半導体層１２ｃと封止部５０との界面での全反射を抑制できる。
【００３３】
上述のＬＥＤチップ１０では、上記他方の電極（ｐ電極）１３と上記一方の電極（ｎ電極）１３との間に順方向バイアス電圧を印加することにより、トンネル電流注入により上記他方の電極１３からｐ形窒化物半導体層１２ａへホールが注入されるとともに、上記一方の電極１３からｎ形窒化物半導体層１２ｃへ電子が注入され、発光層１２ｂに注入された電子とホールとが再結合することで発光し、ｎ形窒化物半導体層１２ｃの表面および透明導電性基板１１の上記他面１１ｂにおいてＬＥＤ薄膜部１２が形成されていない部位から光が放射される。なお、波長が４５０ｎｍの光に対するＺｎＯの屈折率は２．１、ＧａＮの屈折率は２．４である。
【００３４】
以下、上述のＬＥＤチップ１０の製造方法について説明する。
【００３５】
上述のＬＥＤチップ１０は、上記主表面が（０００１）面のサファイアウェハの上記主表面側にｎ形窒化物半導体層１２ｃと発光層１２ｂとｐ形窒化物半導体層１２ａとの積層構造を有するＬＥＤ薄膜部１２をＭＯＶＰＥ法などにより成長する結晶成長工程を行い、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してＬＥＤ薄膜部１２を正方形状の形状にパターニングするパターニング工程を行い、次に、サファイアウェハの上記主表面側のＬＥＤ薄膜部１２と透明導電性基板１１の基礎となるｎ形ＺｎＯウェハとを直接接合する接合工程を行ってから、ＬＥＤ薄膜部１２からサファイアウェハを除去するウェハリフトオフ工程を行い、続いて、ｎ形窒化物半導体層１２ｃの上記表面に微細凹凸構造１５を形成する微細凹凸構造形成工程を行い、その後、各電極１３，１３を形成する電極形成工程を行ってから、ｎ形ＺｎＯウェハにおけるＬＥＤ薄膜部１２側とは反対側に所定形状（透明導電性基板１１の上記一面１１ａの形状に相当する形状）にパターニングされたマスク層を形成するマスク層形成工程を行い、その後、塩酸系のエッチング液（例えば、塩酸水溶液など）を用いてエッチング速度の結晶方位依存性を利用した結晶異方性エッチングを行うことによりｎ形ＺｎＯウェハの一部からなる六角錘台状のｎ形ＺｎＯ基板である透明導電性基板１１を形成する加工工程を行い、その後、上記マスク層を除去するマスク層除去工程を行うようにしている。
【００３６】
上述のｎ形ＺｎＯウェハとしては、転位欠陥密度が１０３ｃｍ−２以下で結晶性の優れた単結晶ＺｎＯウェハであり、量産に適した水熱合成法を利用して製造されものを用いている。また、上述の接合工程では、ＬＥＤ薄膜部１２とｎ形ＺｎＯウェハとの互いの接合表面を清浄化した後、ＬＥＤ薄膜部１２におけるサファイアウェハ側とは反対側にｎ形ＺｎＯウェハを重ね合わせ、所定圧力（例えば、２ＭＰａ）を印加しながら、熱処理を行うことにより、ＬＥＤ薄膜部１２とｎ形ＺｎＯウェハとを直接接合する。ここで、上述の所定圧力の値は特に限定するものではなく、また、ｎ形ＺｎＯウェハのウェハサイズに応じて適宜変更すればよい。また、熱処理の条件としては、雰囲気を窒素ガス雰囲気として熱処理温度を８００℃としているが、これらの条件は一例であって、特に限定するものではない。
【００３７】
微細凹凸構造形成工程では、ｎ形窒化物半導体層１２ｃの上記表面側に転写層を形成し、微細凹凸構造１５に応じてパターン設計した凹凸パターンを形成したモールドを上記転写層に押し付けて上記凹凸パターンを上記転写層に転写した後で、上記転写層およびｎ形窒化物半導体層１２ｃをドライエッチングすることでｎ形窒化物半導体層１２ｃの上記表面側に微細凹凸構造１５を形成する。
【００３８】
また、電極形成工程では、ｎ形ＺｎＯウェハにおけるＬＥＤ薄膜部１２との接合面側に各電極１３，１３それぞれの形成予定領域が開口されたレジスト層をフォトリソグラフィ技術を利用して形成してから、電子ビーム蒸着法などにより各電極１３，１３を同時に形成し、続いて、上記レジスト層および上記レジスト層上の不要膜を、有機溶剤（例えば、アセトンなど）を用いて除去すればよい（リフトオフすればよい）。
【００３９】
六角錘台状の透明導電性基板１１の高さ（厚さ）は、ｎ形ＺｎＯウェハの厚さで規定することができ、本実施形態では、ｎ形ＺｎＯウェハとして厚さが５００μｍのものを用いているので、透明導電性基板１１の高さは５００μｍとなっているが、ｎ形ＺｎＯウェハの厚さは特に限定するものではない。また、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂに対する各側面１１ｃそれぞれの傾斜角は、ｎ形ＺｎＯウェハの結晶軸方向で規定される。本実施形態では、ＬＥＤ薄膜部１２側がＺｎ極性面である（０００１）面、ＬＥＤ薄膜部１２側とは反対側がＯ極性面である（０００−１）面のＺｎＯウェハに対して上述の結晶異方性エッチングを行うことにより透明導電性基板１１を形成しているので、透明導電性基板１１の各側面１１ｃは、｛１０−１−１｝面により構成されており、再現性良く傾斜角が６０°の側面１１ｃを形成することができる。
【００４０】
以上説明したＬＥＤチップ１０によれば、ＬＥＤ薄膜部１２から透明導電性基板１１側へ放射され透明導電性基板１１の側面１１ｃに入射する光のうち臨界角以上の入射角で入射する光は透明導電性基板１１と封止部５０との界面で全反射され、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂから出射されやすくなるから、光取り出し効率を向上させることができる。また、上述のＬＥＤチップ１０では、上述の結晶異方性エッチングを行うことにより透明結晶基板３の各側面１１ｃを形成しているので、各側面１１ｃの平滑性が良く、各側面１１ｃでの光の散乱を防止することができる。
【００４１】
また、上述の実装基板２０は、熱伝導性材料からなる矩形板状の伝熱板２１の一表面側に、ＬＥＤチップ１０の一対の電極１３，１３それぞれに電気的に接続される一対のリードパターン２３，２３が形成されており、ＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤ薄膜部１２よりも透明導電性基板１１が実装基板２０に近くなる形で実装基板２０に実装されている。
【００４２】
また、本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１０の透明導電性基板１１と実装基板２０の伝熱板２１との間にＬＥＤ薄膜部１２から放射された光を反射する反射膜２４を介在させてある。
【００４３】
実装基板２０は、上述の伝熱板２１の熱伝導性材料として、電気絶縁性を有し且つ熱伝導率の高いＡｌＮを採用しており、伝熱板２１の上記一表面上に、上述の一対のリードパターン２３，２３および反射膜２４が形成されている。なお、実装基板２０の平面視形状は、矩形状となっているが、矩形状に限らず、例えば、円形状、六角形状でもよい。また、反射膜２４の平面視形状は、六角形状となっているが、これに限らず、例えば、矩形状でも円形状でもよい。
【００４４】
実装基板２０の伝熱板２１は、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱させる機能を有するものであり、ガラスエポキシ樹脂基板などの有機系基板に比べて熱伝導率の高いものであればよく、ＡｌＮ基板に限らず、例えば、アルミナ基板や、ホーロー基板、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板などを採用してもよい。また、各リードパターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成され、最上層がＡｕ膜となっているが、当該積層膜の積層構造に限定するものではない。また、反射膜２４は、Ａｇ膜により形成されている。
【００４５】
ここで、反射膜２４は、Ａｇ膜の単層膜に限らず、例えば、Ａｇ膜と当該Ａｇ膜上のＡｕ膜との多層膜でもよく、このような多層膜を採用することで、反射膜２４の反射率を低下させることなく反射膜２４の耐酸化性および耐腐食性を向上させることができる。また、反射膜２４がＡｇ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている場合には、ＬＥＤチップ１０を、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することができ、ＬＥＤチップ１０をエポキシ樹脂などのダイボンド材を用いて接合する場合に比べて、ＬＥＤチップ１０から実装基板２０までの熱抵抗を低減することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、透明導電性基板１１がｎ形ＺｎＯ基板により構成されているので、透明導電性基板１１をサファイア基板により構成する場合に比べてＬＥＤ薄膜部１２から実装基板２０までの熱抵抗を低減することができて放熱性が向上し、ＬＥＤ薄膜部１２のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。なお、反射膜２４は、例えば、スパッタ法や電子ビーム蒸着法などにより形成すればよい。
【００４７】
また、本実施形態の発光装置は、実装基板２０と色変換部材７０とでパッケージを構成しており、実装基板２０の各リードパターン２３，２３において、色変換部材７０よりも内側の部位がインナーリード部２３ａを構成し、色変換部材７０よりも外側の部位がアウターリード部２３ｂを構成している。
【００４８】
上述の封止部５０の材料である透光性封止材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂や、ガラスなどを用いてもよい。
【００４９】
光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、ガラスなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材６０をシリコーン樹脂の成形品により構成しているので、光学部材６０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。
【００５０】
また、光学部材６０は、光出射面が、光入射面から入射した光を光出射面と間隙８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面に入射された光が光出射面と間隙８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。
【００５１】
色変換部材７０は、シリコーン樹脂のような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体および透光性材料により形成されている）。したがって、本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の光出射面（外面）を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。
【００５２】
以上説明した本実施形態の発光装置では、ＬＥＤ薄膜部１２で発生した熱が当該ＬＥＤ薄膜部１２に比べて大面積の透明導電性基板１１を通してＬＥＤ薄膜部１２の平面サイズよりも広い範囲へ放射状に放熱されるので、ＬＥＤ薄膜部１２の発光領域で発生した熱をより効率的に放熱させることが可能となって、放熱性を向上させることができ、しかも、ＬＥＤ薄膜部１２から透明導電性基板１１側へ放射された光が透明導電性基板１１の側面１１ｃで反射されて他面１１ｂ側から出射しやすくなるので、光取り出し効率の向上による高出力化を図れる。
【００５３】
また、本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１０の透明導電性基板１１と実装基板２０の伝熱板２１との間にＬＥＤ薄膜部１２から放射された光を反射する反射膜２４を介在させてあるので、ＬＥＤ薄膜部１２から透明導電性基板１１側へ放射された光を反射膜２４により反射させ透明導電性基板１１の上記他面１１ｂにおいてＬＥＤ薄膜部１２が形成されていない部位から効率良く取り出すことができ、光取り出し効率の向上による光出力の高出力化を図れる。なお、反射膜２４の材料としては、ＬＥＤチップ１０から放射される光に対する反射率が高く且つ熱伝導性の高い材料を用いることが望ましいことは勿論である。
【００５４】
また、本実施形態の発光装置は、色変換部材７０の内側においてＬＥＤチップ１０を囲む形で実装基板２０の上記一表面側に配設された光学部材６０と、光学部材６０の内側に充填されＬＥＤチップ１０およびボンディングワイヤ１４，１４を封止した透光性封止材料からなる封止部５０とを備え、光学部材６０と色変換部材７０との間に間隙８０が形成されている（つまり、色変換部材７０が、実装基板２０の上記一表面側で光学部材６０を覆い光学部材６０の光出射面との間に間隙８０が形成される形で配設されている）ので、光学部材６０と色変換部材７０との間に色変換部材７０に比べて屈折率の小さな空気層などの気体層が介在しており、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０および光学部材６０を通して色変換部材７０に入射し色変換部材７０中の蛍光体の粒子により散乱された光のうち光学部材６０側へ散乱されて光学部材６０を透過する光の光量を低減できて、ＬＥＤチップ１０から放射される光と色変換部材７０の蛍光体から放射される光との混色光の取り出し効率を高めることができ、光出力の向上を図れ、しかも、外部雰囲気中の水分がＬＥＤチップ１０に到達しにくくなるという利点がある。なお、気体層の気体は空気に限らず、例えば、窒素ガスなどでもよい。
【００５５】
（実施形態２）
以下、本実施形態の発光装置について図４〜図６を参照しながら説明する。
【００５６】
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、ＬＥＤチップ１０の一対の電極１３，１３のうちの一方の電極（ここでは、ｎ電極）１３がＬＥＤ薄膜部１２の表面に形成されるとともに、他方の電極（ここでは、ｐ電極）１３が透明導電性基板１１の上記一面１１ａ側に形成されており、ＬＥＤチップ１０が、実装基板２０の複数（ここでは、２つ）のリードパターン２３，２３のうち上記他方の電極１３に対応付けられたリードパターン２３におけるアウタリード部２３ｂ側とは反対側に設けられた平面視六角形状のダイパッド部２３ｃ上に、反射膜２４を介して搭載されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符合を付して説明を省略する。
【００５７】
しかして、本実施形態の発光装置では、実施形態１の発光装置に比べて、ＬＥＤチップ１０と実装基板２０との間のボンディングワイヤ１４の数を低減できて信頼性が向上する。
【００５８】
（実施形態３）
以下、本実施形態の発光装置について図７〜図９を参照しながら説明する。
【００５９】
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態２と略同じであって、ＬＥＤチップ１０の構造などが相違する。ここにおいて、ＬＥＤチップ１０は、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ側に複数（ここでは、４つ）のＬＥＤ薄膜部１２が独立して形成されており、上記他方の電極１３が複数のＬＥＤ薄膜部１２で共通化され透明導電性基板１１の上記一面１１ａに１つだけ設けられている。ここで、４つのＬＥＤ薄膜部１２は、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ上において、２×２のアレイ状に配置されている。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符合を付して説明を省略する。
【００６０】
また、本実施形態の発光装置では、複数のアウターリード部２３ｂのうち、ＬＥＤチップ１０の上記一方の電極（ｎ電極）１３の平面視形状を円形状とし、上記他方の電極（ｐ電極）１３の平面視形状を矩形状としてあるので、各アウターリード部２３ｂそれぞれの極性を各アウターリード部２３ｂの形状により視認することができ、誤接続を防止することができる。
【００６１】
以上説明した本実施形態の発光装置によれば、透明導電性基板１１の上記他面１１ｂ側に複数のＬＥＤ薄膜部１２が独立して形成され、上記他方の電極１３が複数のＬＥＤ薄膜部１２で共通化されていることにより、小型化を図りつつ光出力の高出力化を図れる。
【００６２】
ところで、上記各実施形態１〜３では、透明導電性基板１１を六角錘台状の形状としてあるが、これに限らず、錘台状の形状であればよく、例えば、四角錘台状の形状や円錐台状の形状でもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ＬＥＤチップ
１１  透明導電性基板
１１ａ  一面
１１ｂ  他面
１２  ＬＥＤ薄膜部
１３  電極
１４  ボンディングワイヤ
２０  実装基板
２１  伝熱板
２３  導体パターン
２４  反射膜
５０  封止部
６０  光学部材
７０  色変換部材
８０  間隙
【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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