(57)【要約】【課題】発光モジュールの光取り出し効率を向上する。【解決手段】発光モジュール１０は、ＬＥＤ素子１２と、ＬＥＤ素子１２を搭載するための基板１４と、ＬＥＤ素子１２と基板１４との間に配置され、ＬＥＤ素子１２を基板１４に固定するダイアタッチ剤層１６と、基板１４とダイアタッチ剤層１６との間に配置された反射層２４とを備える。ダイアタッチ剤層１６は、ＬＥＤ素子１２が発する励起光を波長変換して第１変換光を出射する第１波長変換素子２１を含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を搭載するための基板と、
前記半導体発光素子と前記基板との間に配置され、前記半導体発光素子を前記基板に固定する接着層と、
を備える発光モジュールであって、
前記接着層は、前記半導体発光素子が発する励起光を波長変換して第１変換光を出射する第１波長変換素子を含有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記基板と前記接着層との間に配置された反射層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記接着層の層厚は、２００μｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記半導体発光素子における前記基板側の面と対向する面上に配置された第２波長変換素子をさらに備え、
前記接着層に含有される前記第１波長変換素子が出射する第１変換光の第１波長と、前記第２波長変換素子が出射する第２変換光の第２波長は、互いに異なることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記第１波長は、前記第２波長よりも長いことを特徴とする請求項４に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板上にＬＥＤ素子をダイアタッチ剤を用いて固定した構造の発光モジュールが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２９０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような構造の発光モジュールでは、ＬＥＤ素子の発光層から基板方向に発光した光の一部は、ＬＥＤ素子から出射した後、ダイアタッチ剤を透過して基板に入射する。基板表面の反射率が高い場合、これらの光の多くは基板表面で反射し、再度ＬＥＤ素子内に入射する。一般的にＬＥＤ素子の構成材料の屈折率が高いため、隣接する媒体との境界で全反射が生じ易く、ＬＥＤ素子内に光が閉じこもりやすい。せっかくＬＥＤ素子から外部に出射した光も、再度ＬＥＤ素子内に戻ると発光モジュール外部に多くは取り出せない。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光取り出し効率を向上することのできる発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、半導体発光素子と、半導体発光素子を搭載するための基板と、半導体発光素子と基板との間に配置され、半導体発光素子を基板に固定する接着層とを備える。接着層は、半導体発光素子が発する励起光を波長変換して第１変換光を出射する第１波長変換素子を含有する。
【０００７】
基板と接着層との間に配置された反射層をさらに備えてもよい。また、接着層の層厚は、２００μｍ未満であってもよい。
【０００８】
半導体発光素子における基板側の面と対向する面上に配置された第２波長変換素子をさらに備えてもよい。接着層に含有される第１波長変換素子が出射する第１変換光の第１波長と、第２波長変換素子が出射する第２変換光の第２波長は、互いに異なってもよい。第１波長は、第２波長よりも長くてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光取り出し効率を向上することのできる発光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図２】本実施形態に係る発光モジュールの発光を説明するための図である。
【図３】発光モジュールの実施例をまとめた表を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る発光モジュール１０の概略断面図である。図１に示すように、この発光モジュール１０は、励起光を発光するＬＥＤ素子１２と、ＬＥＤ素子１２を搭載するための基板１４と、ＬＥＤ素子１２と基板１４との間に配置され、ＬＥＤ素子１２を基板１４に固定する接着層としてのダイアタッチ剤層１６と、ＬＥＤ素子１２の電極と基板１４の電極とを電気的に接続するボンディングワイヤ１７と、ＬＥＤ素子１２の側方を囲うように設けられたケース１８と、ＬＥＤ素子１２およびダイアタッチ剤層１６を覆うようにケース１８内に充填された封止部材２０と、を備える。ＬＥＤ素子１２が発光する励起光は、例えば青色光や紫色光であってよい。
【００１３】
ダイアタッチ剤層１６を形成するダイアタッチ剤には、透明部材が用いられる。このような透明部材には、例えばガラスやセラミックスが挙げられる。
【００１４】
本明細書において、ダイアタッチ剤に用いられるガラスは、温度を変化させて線膨張係数や弾性率などの機械物性を測定したときに屈曲点（ガラス転移点）を持つ物質を指し、有機物であってもよいし、無機物であってもよい。ＬＥＤ素子１２を基板１４に固定する際には温度をかけることが多い。しかし、温度が高すぎるとＬＥＤ素子１２の電極部分が溶融する不具合が生じる可能性がある。本実施形態においても、ダイアタッチ剤としては、加工性の点でガラス転移温度が５００℃以下のガラスが好適である。例えば、無機ガラスとしては、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、鉛ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、無アルカリガラス、ＰｂＯ・Ｂ２Ｏ３、アルミナ、窒化アルミ、亜鉛系ガラス等が挙げられる。
【００１５】
また、ダイアタッチ剤に用いられるセラミックスは、非金属無機材料なら種類は問わず、中でも透明なものとして例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、ベリリア（ＢｅＯ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、カルシア（ＣａＯ）、ハフニア（ＨｆＯ２）ジルコニア（ＺｒＯ２）、トリア（ＴｈＯ２）、酸化ディスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）、酸化ホロニウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、ＬｉＡｌ５Ｏ８、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＳｉＯ２、ＰＺＴ（ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｘ，Ｌａｘ）（Ｚｒｙ，Ｔｉ１−ｙ）１−ｘ／４Ｏ３、（Ｐｂ，Ｂｉ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ，Ｂａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，（Ｐｂ，Ｓｍ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，（Ｓｒ，Ｎｂ）（Ｚｒ，Ｔｉ）０３，（Ｌａ，Ｎｂ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｈｆ，Ｔｉ）Ｏ３，（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，（Ｐｂ，Ｂａ）（ＬａＮｂ）Ｏ３，（Ｓｒ，Ｃａ）（Ｌｉ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｏ３，（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６，（ＰＢ，Ｂａ，Ｌａ）Ｎｂ２Ｏ６、Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３、ＮａＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３、Ｂ−サイアロン（（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８）、Ｎｂ２Ｏ５等が挙げられる。
【００１６】
上記のようなセラミックスは、製法によらず例えば粉体を成形して温度、圧力、時間をかけて焼結させる。例えば、真空中でスパッタリングや化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いて製膜することができる。あるいは、金属アルコキシドを原料としたゾル−ゲル法、ポリシラザンから製造する方法を用いることができる。
ここで、ゾル−ゲル法に用いられる原料は各種あり、一般式（１）で表せる。
Ｒ１ｎＭ（ＯＲ２）ｍ  ・・・  （１）
Ｒ１，Ｒ２：水素又は有機基  Ｍ：下記に示した元素
ｎ：０もしくは整数  ｍ：自然数
金属アルコキシドを溶剤中で水と触媒を添加することによってゾル−ゲル反応を起こし、セラミックスを生成する。一般式（１）中のＭに使用できる元素には、Ｌｉ、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ、Ｃｓ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ、Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕが挙げられる。これらの金属アルコキシドは例えばＡｌ（ＯＣ３Ｈ７）３，Ｂａ（ＯＣ３Ｈ７）２，Ｌａ（ＯＣ３Ｈ７）３，Ｐｂ（ＯＣ５Ｈ１１）２，Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４，Ｂ（ＯＣＨ３）３，Ｓｎ（ＯＣ３Ｈ７）４，Ｓｒ（ＯＣ３Ｈ７）２，Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）４，Ｔｉ（Ｃ５Ｈ１１）４，Ｚｒ（ＯＣ３Ｈ７）４，Ｚｒ（ＯＣ５Ｈ１１）４がある。ポリシラザンは（ＳｉＨ２ＮＨ）ｎで表される化合物で大気中の水分と反応してＳｉＯ２を生成する。これらセラミックスに樹脂や添加物を必要に応じて添加することも可能である。
【００１７】
ダイアタッチ剤には他にも、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリシリコーン樹脂、ポリシルセスキオキサン、フッ素樹脂などの有機ガラスを用いることができる。フッ素樹脂は、フッ素原子が分子中にあれば特に種類は問わず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられる。例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、フッ素ポリイミド（ＦＰＩ）、ポリペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）（ＢＶＥ）、パーフルオロシクロヘキサン、テトラフルオロエチレン／パーフルオロジオキソールコポリマー（ＴＦＥ／ＰＤＤ）等が挙げられる。
【００１８】
本実施形態に係る発光モジュール１０において、ダイアタッチ剤層１６は、ＬＥＤ素子１２が発する励起光を波長変換して第１波長を有する第１変換光を出射する第１波長変換素子２１を含有する。本明細書において、「波長変換素子」とは、ＬＥＤ素子からの励起光で励起した後、蛍光や燐光を発する物体を指す。
【００１９】
本実施形態において、第１波長変換素子２１としては、粒子状または粉末状のものが用いられる。第１波長変換素子２１とダイアタッチ剤の混合は、攪拌ミキサー、ホモジナイザー、ビーズミル、２軸混練機、自公転混合機、３本ロール、乳鉢などを用いることができる。
【００２０】
波長変換素子の種類は特に限定されず、有機物であってもよいし無機物であってもよい。例えば、無機化合物では酸化物系、窒化物系などがあり、具体的には酸化物系としては、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｎ，Ｏ）４：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕなどが挙げられる。窒化物系としては、Ｙ−ＳｉＯ−Ｎ：Ｃｅ、Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｃｅ、ＡｌＮ：Ｅｕ、ＳｒＳｉ６Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒＳｉ９Ａｌ１９ＯＮ３１：Ｅｕ、ＳｒＳｉＡｌ２Ｏ３Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ５ＡｌＯ２Ｎ７：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉＡｌ２Ｏ３Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ５ＡｌＯ２Ｎ７：Ｅｕ、Ｓｒ３Ｓｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１：Ｅｕ、Ｓｒ５Ｓｉ２１Ａｌ５Ｏ２Ｎ３５：Ｅｕ、β−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ（（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ）、ＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ）、ＡｌＯＮ：Ｍｎ、α−ｓｉａｌｏｎ：Ｙｂ、ＭＹＳｉ４Ｎ７：Ｅｕ（Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ）、α−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ（Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ）、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｃｅ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）、ＬａＳｉ３Ｎ５：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＳｉＮ３：Ｅｕなどが挙げられる。硫化物系としては、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌなどが挙げられる。また、有機物としては、ｂｒｉｌｌｉａｎｔｓｕｌｆｏｆｌａｖｉｎｅ  ＦＦ、ｂａｓｉｃ  ｙｅｌｌｏｗ  ＨＧ、ｅｏｓｉｎｅ、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  ６Ｇ、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ  Ｂなどが挙げられる。
【００２１】
ダイアタッチ剤には波長変換素子以外に充填剤が添加されてもよい。このような充填剤にはチクソ剤、光散乱剤、高熱伝導粒子などがある。具体的には、充填剤として、ＳｉＯ２、ＣａＡｌ２Ｏ４、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、Ａｓ２Ｓ３、ＺｎＳ、ＮａＦ、ＢａＦ２、ＰｂＦ２、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＮａＩ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＡｇＣｌ、ＴｌＣｌ、ＫＢｒ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＫＩ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩ、ＧａＮ、ＢＮ、ＡｌＮ、Ｃ、ＳｉＣなどの無機物粒子やその表面に金属薄膜をコーティングした粒子などを用いることができる。さらに、充填剤として、ポリアミド、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＯＭ（ポリアセタールコポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＳＵ（ポリスルホン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、フラン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ＡＤＣ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂などの有機物の粒子やその表面に金属薄膜をコーティングした粒子などを用いることができる。充填剤には、金属粒子が添加されてもよい。そのような金属には、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、銅、ステンレス、銀、ニッケル、金、白金、亜鉛、インジウム、スズ、ビスマスなどが挙げられる。
【００２２】
第１波長変換素子２１と充填剤を合わせた充填量は、好ましくは０．０１体積％から８０体積％であってよい。０．０１体積％より少ない場合にはＬＥＤ素子１２の下面の光を有効に取り出すことが難しくなる可能性がある。８０体積％より多く充填すると、ダイアタッチ剤の接着力が低下し、ＬＥＤ素子１２を良好に固定することが困難となる可能性がある。
【００２３】
基板１４は、ＬＥＤ素子１２を搭載できるものであれば材質は問わない。基板１４の表面には、ＬＥＤ素子１２に給電するための給電配線が形成されており、ボンディングワイヤ１７は該給電配線の所定位置に接合される。基板１４としては、紙−フェノール基板、ガラス−エポキシ基板、セラミックス基板、ポリイミドフィルム基板、ＰＥＴフィルム基板など絶縁物に給電配線を施したものを利用できる。また、導電性の金属板に絶縁性接着剤を介して給電配線を施した金属基板も使用可能である。金属板の材料としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、ステンレス、モリブデンなどを用いることができる。基板１４には上下貫通穴が設けられていてもよい。また、基板１４は積層基板であってもよい。
【００２４】
本実施形態に係る発光モジュール１０において、基板１４とダイアタッチ剤層１６との間に反射層２４が設けられてもよい。この反射層２４は、少なくとも基板１４上のＬＥＤ素子１２およびダイアタッチ剤層１６が位置する部分に設けられていることが好ましい。反射層２４は、第１波長変換素子２１が発する第１変換光の波長での反射率が７０％以上有ることが好ましい。
【００２５】
反射層２４は、基板１４の表面に例えば二酸化チタン粒子を混合した白色インクを塗布することで形成されてよい。これは可視光域の短波長側の光を吸収するので、例えば、波長４００ｎｍで発光するＬＥＤ素子１２を用いた場合には、ＬＥＤ素子１２からの励起光を吸収する。それ故に基板１４の表面上に形成される反射層２４の光反射率は、波長４００ｎｍで４０％以上であることが特に好ましい。
【００２６】
発光モジュール１０を組み立てる場合、まず最初に、ＬＥＤ素子１２を整列させた粘着シートからピックアップし、ダイアタッチ剤をＬＥＤ素子１２に塗布する。次に、ＬＥＤ素子１２を所定の場所に、所定圧力で基板１４に搭載する。ダイアタッチ剤の塗布量と加圧によってダイアタッチ剤層１６の厚みをコントロールできる。その後、硬化炉でダイアタッチ剤層１６を硬化する。硬化温度は例えば５０℃から２００℃で硬化することができる。
【００２７】
ダイアタッチ剤層１６の硬化が終了した後、ワイヤーボンダーを用いてＬＥＤ素子１２と基板１４を電気接続する。ボンディングワイヤ１７は、例えば、金、銀、銅、アルミニウムなど電気導電性の高い金属が用いられる。中でも、接続信頼性の点から金、銀が好ましく用いられる。金属の接続は、加熱、加圧を行いながら、ワイヤーに超音波を印加して表面の酸化膜を破りながら接続することによって、強度を高めている。弾性率の低いダイアタッチ剤層１６を厚くすると超音波が吸収されるので接続信頼性が落ちる可能性がある。また、ダイアタッチ剤に含まれる波長変換素子の発熱を逃がすためにも、ダイアタッチ剤層１６の厚みは２００μｍ未満であることが好ましい。好適にＬＥＤ素子１２を基板１４に固定することも考慮すると、ダイアタッチ剤層１６の厚みは、０．５μｍ乃至２００μｍであることが好ましい。
【００２８】
ＬＥＤ素子１２は、搬送時の外力や湿度などの外部環境から保護するために、透明な封止部材２０で封止される。封止部材２０は、ＬＥＤ素子１２における基板側の面（すなわち下面）と対向する面（すなわち上面）を覆うように配置されている。このような封止部材２０としては、ガラスやセラミックスを用いることができる。封止部材として用いるガラスやセラミックスは、上記においてダイアタッチ剤として例示したものを用いることができる。
【００２９】
本実施形態に係る発光モジュール１０において、封止部材２０は、図１に示すように、ＬＥＤ素子１２が発する励起光を波長変換して第２波長を有する第２変換光を出射する粒子状の第２波長変換素子２２を含有してもよい。第２波長変換素子２２は、ＬＥＤ素子１２の上面上に配置されている。第２波長変換素子２２としては、上述した第１波長変換素子２１と同様のものを用いることができる。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る発光モジュール１０の発光を説明するための図である。ここでは、ＬＥＤ素子１２の発光点Ｐで発光した励起光について考察する。発光点Ｐにおいて、ＬＥＤ素子１２はランバーシアン（全方向）に発光する。
【００３１】
発光点ＰからＬＥＤ素子１２の上面方向に発光した励起光の一部は、ＬＥＤ素子１２の上面から出射した後、封止部材２０を通過して発光モジュール１０外に出射される（光線Ｌ１）。
【００３２】
また、発光点ＰからＬＥＤ素子１２の上面方向に発光した励起光の別の一部は、封止部材２０中に含有される第２波長変換素子２２により第２波長を有する第２変換光に波長変換される。第２波長変換素子２２は、ランバーシアンに第２変換光を発光し、この第２変換光は発光モジュール１０外に出射される（光線Ｌ２，Ｌ３）。
【００３３】
一方、発光点ＰからＬＥＤ素子１２の下面方向（基板方向）に発光した励起光の一部は、ＬＥＤ素子１２の下面から出射した後、ダイアタッチ剤層１６中に含有される第１波長変換素子２１により第１波長を有する第１変換光に波長変換される。第１波長変換素子２１は、ランバーシアンに第１変換光を発光する。この第１変換光の一部は、ＬＥＤ素子１２の下面からＬＥＤ素子１２内に再度入射する（光線Ｌ４）。上述したように、一般的にＬＥＤ素子は屈折率が高く、隣接する媒体との境界で全反射が生じ易い。従って、ＬＥＤ素子１２内に再度入射した光線Ｌ４は、ＬＥＤ素子１２内で反射を繰り返すうちに熱に変わり、消滅する。
【００３４】
また、第１波長変換素子２１から発光した第１変換光の別の一部は、ダイアタッチ剤層１６から封止部材２０中に出射される（光線Ｌ５）。この光線Ｌ５は、ケース１８の内壁で反射した後、封止部材２０中を進み、発光モジュール１０外に出射される。
【００３５】
また、第１波長変換素子２１から発光した第１変換光のさらに別の一部は、基板１４上面に形成された反射層２４で反射した後、ダイアタッチ剤層１６から封止部材２０中に出射される（光線Ｌ６）。この光線Ｌ６は、ケース１８の内壁で反射した後、封止部材２０中を進み、発光モジュール１０外に出射される。
【００３６】
このように、本実施形態に係る発光モジュール１０においては、ＬＥＤ素子１２を発光させると、ＬＥＤ素子１２で発光した励起光（光線Ｌ１）と、第１波長変換素子２１で発光した第１変換光（光線Ｌ５，Ｌ６）と、第２波長変換素子２２で発光した第２変換光（光線Ｌ２，Ｌ３）とが混合された光が得られる。例えば励起光が青色光であり、第１変換光および第２変換光が黄色光である場合には、白色光が得られる。
【００３７】
ここで、第１波長変換素子２１が出射する第１変換光の第１波長と、第２波長変換素子２２が出射する第２変換光の第２波長は、互いに異なってもよい。より具体的には、第１変換光の第１波長は、第２変換光の第２波長よりも長くてもよい。図２に示すように、第１波長変換素子２１で発光した第２変換光は、第１波長変換素子２１を含有する封止部材２０を通過した後、発光モジュール１０外に出射される。第１変換光の第１波長が第２変換光の第２波長よりも長くすることで、第１変換光が第２波長変換素子２２に吸収されるのを防止または少なくとも抑制することができる。なお、発光モジュール内での色ムラを防止するために、第１波長変換素子２１および第２波長変換素子２２の励起スペクトルのピークからの半値を示す波長は、４６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態に係る発光モジュール１０においては、ＬＥＤ素子１２を基板１４に接着するためのダイアタッチ剤層１６に第１波長変換素子２１が含有されている。ＬＥＤ素子１２の下面から出射された光は、速やかに第１波長変換素子２１で第１変換光に波長変換されるとともに出射方向も全方向（ランバーシアン）に変換される。第１波長変換素子２１からの第１変換光の出射方向がランバーシアンになることで、ＬＥＤ素子１２の下面から出射された光のうち、再度ＬＥＤ素子１２内に入射する光を少なくできるとともに、発光モジュール１０外に出射する光を多くすることができる。すなわち、本実施形態に係る発光モジュール１０によれば、光取り出し効率を向上することができる。
【００３９】
また、一般的に波長変換素子は、ＬＥＤ素子からの励起光をそれよりも波長の長い変換光に変換する際に、そのエネルギー差の分だけ発熱する。波長変換素子は特性上温度が上昇すると波長変換効率が低下するので、温度は低く抑えることが望ましい。本実施形態に係る発光モジュール１０においては、ダイアタッチ剤層１６中に第１波長変換素子２１が含有されているので、第１波長変換素子２１と基板１４との距離が近い。従って、第１波長変換素子２１での発熱を効率的に基板１４に放熱することができ、第１波長変換素子２１の波長変換効率の低下を抑制できる。
【００４０】
次に、本発明者が作成した発光モジュールの実施例について説明する。図３は、発光モジュールの実施例をまとめた表を示す。図３に示す表には、３つの比較例（比較例１〜３）と１４の実施例（実施例１〜１４）に関して、使用した基板、反射層、ダイアタッチ剤およびＬＥＤ素子の種類と、測定した全光束、反射率および熱抵抗とがまとめられている。
【００４１】
「全光束」は、ＪＩＳ８１０５−５に準拠して測定した。直径１ｍの積分球内に発光モジュールを設置し、大塚電子株式会社のＭＣＰＤ−３７００と発光モジュールの駆動電源を同期させて、発光モジュールの発光と同時に発光スペクトルを測定した。発光スペクトルから全光束を得た。分光器を用いて発光スペクトルを計測し、全光束を測定した。測定した実施例１の全光束を１００とした場合の比率で他の実施例の全光束を示した。
【００４２】
「反射率」は、以下のようにして測定した。直径５ｃｍの積分球に入射光窓を開け、入射光窓と反対側に２°傾けてサンプル設置窓を開けた。最初にサンプル設置窓に硫酸バリウム製の白板をセットして、その反射率を１００％とした。次に基板をセットし同様の方法で反射率を測定した。
【００４３】
「熱抵抗」は、株式会社キャッツ電子設計のＬＤＶ−０２Ｂを用いて測定した。発光モジュールに電流を印加すると発光するが、同時に発熱する。ＬＥＤ素子の発熱を放熱せずに温度が上昇すると発光モジュールが故障する。一般的には１００℃程度に抑えることが望ましい。その為には、基板へ熱を逃がし、放熱させることが必要となる。その指標が「熱抵抗」になる。また、ＬＥＤ素子だけでなく、ＬＥＤ素子からの励起光を受けて変換光に波長変換する波長変換素子も発熱するので何らかの方法で放熱する必要がある。
熱抵抗が小さいほど、効果的に放熱できて駆動電流を大きくすることで高光束にできる。また、同じ電流値の場合でも放熱部を小さくできるので照明器を小さく設計できる。
【００４４】
波長変換素子は全て粉末状の物を用いた。変換光が赤色光である波長変換素子（以下、波長変換素子（赤）と呼ぶ）にはＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、変換光が緑色光である波長変換素子（以下、波長変換素子（緑）と呼ぶ）には（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、変換光が黄色光である波長変換素子（以下、波長変換素子（黄）と呼ぶ）には（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、変換光が青色光である波長変換素子（以下、波長変換素子（青）と呼ぶ）にはＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕをそれぞれ用いた。
【００４５】
以下、各比較例、実施例について詳細に説明する。
【００４６】
（比較例１）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に透明な熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（透明ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）を１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
【００４７】
（比較例２）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に酸化チタン粒子を７体積％含有した白色熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（白色ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）を１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。この比較例２では、白色熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（白色ペースト）はＬＥＤ素子の下面へ放射した光を上面へ反射するので、比較例１に比べて全光束が向上した。
【００４８】
（比較例３）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に透明な熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（透明ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４００ｎｍに発光ピーク波長を持つ紫色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）と波長変換素子（青）を各々１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
【００４９】
（実施例１）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に波長変換素子（黄）（緑）（赤）を各々１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）を１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
実施例１では、上述した比較例とは異なり、波長変換素子を含有したペーストでＬＥＤ素子を基板に固定したために大幅に全光束が向上した。上述したように、実施例１で測定した全光束を１００として相対値で各実施例の全光束を記した。
【００５０】
（実施例２）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に波長変換素子（赤）（緑）（黄）（青）を各々１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４００ｎｍに発光ピーク波長を持つ紫色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）と波長変換素子（青）を各々１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
【００５１】
（実施例３）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に波長変換素子（赤）（緑）（黄）を各々１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４００ｎｍに発光ピーク波長を持つ紫色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）と波長変換素子（青）を各々１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
【００５２】
（実施例４、５）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板に図３の表に示した波長変換素子を各々１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
【００５３】
（実施例６〜１０）
ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板上のＬＥＤ素子搭載部に図３の表に示した光線反射膜を成膜し、波長変換素子（赤）を１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を２００μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。図３の表から分かるように、ＬＥＤ素子を反射層上に搭載することによって、光を有効利用でき、全光束が大幅に向上した。
【００５４】
（実施例１１〜１３）
実施例１１〜１３では、基板について検討した。実施例１１では、ガラス−エポキシ製のＦＲ−４基板、実施例１２ではＬＥＤ素子搭載部に貫通穴を開け、銅を埋め込んだビア付きＦＲ−４基板、実施例１３ではアルミナ製基板のＬＥＤ素子搭載部に白色レジストの光線反射層を成膜して波長変換素子（赤）を１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を６０μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
図３の表から分かるように、ダイアタッチ剤を薄く塗布することによりＬＥＤ素子の熱と波長変換素子の発熱が効率的に放熱され、熱抵抗値は大きく下がった。これによって、照明器の容積を小さく設計できることができる。
【００５５】
（実施例１４）
鏡面に研磨した鏡面アルミニウム基板に穴開け加工したＦＲ−４を接着剤で貼り付けた。ＬＥＤ素子搭載部は鏡面アルミニウム部で光線反射膜となる。ここに波長変換素子（赤）を１．０体積％含有した熱硬化性ジメチルシリコーン製のダイアタッチ剤（波長変換素子ペースト）を６０μｍの厚みで塗布してＬＥＤ素子を固定し、熱硬化した。ＬＥＤ素子は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を持つ青色ＬＥＤを用いた。ＬＥＤ素子と基板は、金線を用いてワイヤーボンドを行い電気接続した。その後、透明ジメチルシリコーン樹脂に波長変換素子（黄）１．０体積％混合したペーストでＬＥＤ素子を封止して白色発光の発光モジュールを作製した。
【００５６】
図３に示す表から分かるように、実施例１〜１４の全てにおいて比較例１〜３よりも全光束が向上した。また、図３に示す表から、ダイアタッチ剤層の厚みが２００μｍである実施例１０の熱抵抗は、ダイアタッチ剤層の厚みが６０μｍである実施例１１〜１４の熱抵抗よりも２倍以上大きいことが分かる。従って、ダイアタッチ剤層の厚みは２００μｍ未満とすることが望ましい。
【００５７】
図４は、本発明の別の実施形態に係る発光モジュール４０の概略断面図である。なお、以下に示す実施形態において、図１に示す実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、重複する説明は適宜省略する。
【００５８】
発光モジュール４０においては、ＬＥＤ素子１２は、フリップチップタイプの素子である。このようなフリップチップタイプのＬＥＤ素子１２の場合でも、ＬＥＤ素子１２と基板１４の間に設けるアンダーフィル剤層に第１波長変換素子２１を含有することで、上記の発光モジュール１０と同様に光取り出し効率を向上できる。
【００５９】
図５は、本発明のさらに別の実施形態に係る発光モジュール５０の概略断面図である。本実施形態においても、ＬＥＤ素子１２はフリップチップタイプの素子である。
【００６０】
発光モジュール５０においては、第２波長変換素子２２は板状に形成されており、ＬＥＤ素子１２の上面上に接着剤で固定されている。そして、板状の第２波長変換素子２２、ＬＥＤ素子１２およびダイアタッチ剤層１６を覆うように、ケース１８内に封止部材２０が充填されている。本実施形態のように、第２波長変換素子２２の形態は特に限定されない。第２波長変換素子２２は、図５に示すように板状はもちろんのこと、球状、四角錐や円錐状に３次元加工したものを用いることができる。このような第２波長変換素子２２は、例えば溶液や粉体状の波長変換素子を樹脂やバインダーに混合して固化することで形成できる。
【００６１】
図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る発光モジュール６０の概略断面図である。本実施形態においても、ＬＥＤ素子１２はフリップチップタイプの素子である。
【００６２】
発光モジュール６０においては、封止部材２０の上方に光拡散板６２が設けられている。このように光拡散板６２を備えることで、発光モジュール６０の指向性を制御することができ、車両用灯具や一般照明器具など様々な用途に発光モジュール６０を用いることができる。
【００６３】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６４】
例えば、上述の実施形態では、半導体発光素子としてＬＥＤを例示したが、もちろんレーザ等の他の半導体発光素子を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，４０，５０，６０  発光モジュール、  １２  ＬＥＤ素子、  １４  基板、  １６  ダイアタッチ剤層、  １７  ボンディングワイヤ、  １８  ケース、  ２０  封止部材、  ２１  第１波長変換素子、  ２２  第２波長変換素子、  ２４  反射層、  ６２  光拡散板。
【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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