(57)【要約】【課題】専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度を大きくすることができる発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】発光装置は、プリント配線基板１と、このプリント配線基板１上に搭載されたＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２を覆うと共に、蛍光体５を含んでドーム状の外形を有する透光性樹脂３と、この透光性樹脂３の内部にレーザ照射により形成された空洞４とを備えている。これにより、空洞４を画定する表面でＬＥＤチップ２の出射光を反射・拡散できるので、配光角を広くすることができる。また、空洞４はレーザ照射で形成するので、専用金型を用いなくてもよく、レーザの焦点を距離を変更すれば、透光性樹脂３の任意の位置に形成することができる。【選択図】図１
2015118951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
上記基体上に搭載された半導体発光素子と、
上記半導体発光素子を覆うと共に、蛍光体を含んでドーム状の外形を有する透光性樹脂と、
上記透光性樹脂の表面または内部にレーザ照射により形成された空洞と
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
上記空洞は上記透光性樹脂の内部に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１に記載された発光装置において、
上記空洞の断面形状は楕円形状であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記空洞は上記半導体発光素子上に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
基体上に半導体発光素子を搭載する工程と、
上記基体上に、ドーム状の外形を有するように、蛍光体を含む透光性樹脂を形成して、上記半導体発光素子を上記透光性樹脂で覆う工程と、
上記半導体発光素子を覆う上記透光性樹脂にレーザ照射を行って、上記透光性樹脂の表面または内部に空洞を形成する工程と
を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光装置としては、特開２００８−１８７２１２号公報(特許文献１)に開示されたものがある。この発光装置では、基体と、この基体上に形成された光反射部材とが凹部を構成している。また、上記凹部内に半導体発光素子を配置すると共に、半導体発光素子周囲に透光性樹脂を形成している。また、上記透光性樹脂の上面を蛍光材料含有樹脂で覆っている。
【０００３】
このような発光装置は、半導体発光素子の出射光を光反射部材で上方に反射するようにしているため、配光角は狭くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８７２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８は広配光角タイプの発光装置の模式断面図である。
【０００６】
上記発光装置では、基体８０１上に、上記光発射部材を形成せずに、ファネル状の外形を有する透光性樹脂８０３を形成している。この透光性樹脂８０３は、蛍光体８０５を含み、半導体発光素子８０２で覆っている。これにより、上記半導体発光素子８０２の出射光は透光性樹脂８０３の上面の凹面で反射・拡散される。
【０００７】
このよう透光性樹脂８０３は、基体８０１上に透光性樹脂８０３の材料となる液状樹脂を滴下させて、液状樹脂の硬化処理を行うだけでは形成できないため、専用金型で形成することになる。
【０００８】
しかしながら、上記透光性樹脂８０３を専用金型で形成する場合、透光性樹脂８０３の形状の変更は、専用金型の変更を必要とする。
【０００９】
すなわち、上記専用金型とは形状が異なる他の専用金型を使わなければ、配光特性を変えることができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度を大きくすることができる発光装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
なお、図８の発光装置は、本発明の課題を明確にするために便宜上提示するもので、公知技術ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、
基体と、
上記基体上に搭載された半導体発光素子と、
上記半導体発光素子を覆うと共に、蛍光体を含んでドーム状の外形を有する透光性樹脂と、
上記透光性樹脂の表面または内部にレーザ照射により形成された空洞と
を備えることを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、上記透光性樹脂の表面または内部に空洞を形成することにより、空洞を画定する表面で半導体発光素子の出射光を反射・拡散できるので、配光角を広くすることができる。
【００１４】
また、上記空洞はレーザ照射で形成するので、専用金型を用いなくてもよく、レーザの焦点を距離を変更すれば、透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に形成することができる。したがって、上記専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度を大きくすることができる。
【００１５】
また、上記透光性樹脂が蛍光体を含んでいるので、半導体発光素子の出射光の波長を他の波長に蛍光体で変換できる。したがって、上記発光装置の色度を制御できる。
【００１６】
図４は本発明の作用効果を説明するための発光装置の模式断面図である。また、図５は上記発光装置の色度図である。
【００１７】
図４に示すように、上記発光装置は、基体４０１と、この基体４０１上に搭載された半導体発光素子４０２と、半導体発光素子４０２を覆うと共に、蛍光体４０５を含んで表面が半球面である透光性樹脂４０３とを備えている。
【００１８】
図６は本発明の作用効果を説明するための他の発光装置の模式断面図である。また、図７は上記他の発光装置の色度図である。なお、図６では、図４に示した構成部と同一構成部は、図４に示した構成部の参照番号と同一の参照番号を付している。
【００１９】
図６に示すように、上記他の発光装置の透光性樹脂６０３以外の構成は、図４の発光装置の構成と同じである。この透光性樹脂６０３は透光性樹脂４０３を押し潰したような形状となっている。
【００２０】
図５，図７の比較から明らかなように、透光性樹脂の形状を変更することより、色度を変えることができる。
【００２１】
したがって、本発明の発光装置は、透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に空洞を形成することができるので、色度の制御の自由度を大きくすることができる。
【００２２】
一実施形態の発光装置では、
上記空洞は上記透光性樹脂の内部に形成されている。
【００２３】
上記実施形態によれば、上記透光性樹脂の内部に空洞を形成することにより、空洞を画定する表面(半導体発光素子の出射光を反射・拡散する表面)が例えば製造工程で損傷および汚染されるのを防いで、歩留まりを上げることができる。
【００２４】
一実施形態の発光装置では、
上記空洞の断面形状は楕円形状である。
【００２５】
上記実施形態によれば、上記空洞の断面形状は楕円形状であるので、配光角を確実により広くすることができる。
【００２６】
一実施形態の発光装置では、
上記空洞は上記半導体発光素子上に形成されている。
【００２７】
上記実施形態によれば、上記半導体発光素子上に空洞を形成するので、配光角を確実に広くすることができる。
【００２８】
本発明の発光装置の製造方法は、
基体上に半導体発光素子を搭載する工程と、
上記基体上に、ドーム状の外形を有するように、蛍光体を含む透光性樹脂を形成して、上記半導体発光素子を上記透光性樹脂で覆う工程と、
上記半導体発光素子を覆う上記透光性樹脂にレーザ照射を行って、上記透光性樹脂の表面または内部に空洞を形成する工程と
を備えたことを特徴としている。
【００２９】
上記構成によれば、上記透光性樹脂の表面または内部に空洞を形成することにより、空洞を画定する表面で半導体発光素子の出射光が反射・拡散されるようにすることができるので、配光角を広くすることができる。
【００３０】
また、上記空洞はレーザ照射で形成するので、専用金型を用いなくてもよく、レーザの焦点を距離を変更すれば、透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に形成することができる。したがって、上記専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度を大きくすることができる。
【００３１】
また、上記透光性樹脂が蛍光体を含んでいるので、半導体発光素子の出射光の波長を他の波長に蛍光体で変換できる。したがって、上記発光装置の色度を制御できる。
【００３２】
また、上記透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に空洞を形成することができるので、色度の制御の自由度を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の発光装置によれば、基体と、この基体上に搭載された半導体発光素子と、この半導体発光素子を覆うと共に、蛍光体を含んでドーム状の外形を有する透光性樹脂と、この透光性樹脂の表面または内部にレーザ照射により形成された空洞とを備えることによって、空洞を画定する表面で半導体発光素子の出射光を反射・拡散できるので、配光角を広くすることができる。
【００３４】
また、上記空洞はレーザ照射で形成するので、専用金型を用いなくてもよく、レーザの焦点を距離を変更すれば、透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に形成することができる。したがって、上記専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度を大きくすることができる。
【００３５】
また、上記透光性樹脂が蛍光体を含んでいるので、半導体発光素子の出射光の波長を他の波長に蛍光体で変換できる。したがって、上記発光装置の色度を制御できる。
【００３６】
また、上記空洞は透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に形成することができるので、色度の制御の自由度を大きくすることができる。
【００３７】
本発明の発光装置の製造方法は、基体上に半導体発光素子を搭載する工程と、その基体上に、ドーム状の外形を有するように、蛍光体を含む透光性樹脂を形成して、半導体発光素子を透光性樹脂で覆う工程と、その半導体発光素子を覆う上記透光性樹脂にレーザ照射を行って、上記透光性樹脂の表面または内部に空洞を形成する工程とを備えることによって、空洞を画定する表面で半導体発光素子の出射光が反射・拡散されるようにすることができるので、配光角を広くすることができる。
【００３８】
また、上記空洞はレーザ照射で形成するので、専用金型を用いなくてもよく、レーザの焦点を距離を変更すれば、透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に形成することができる。したがって、上記専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度を大きくすることができる。
【００３９】
また、上記透光性樹脂が蛍光体を含んでいるので、半導体発光素子の出射光の波長を他の波長に蛍光体で変換できる。したがって、上記発光装置の色度を制御できる。
【００４０】
また、上記透光性樹脂の表面および内部の任意の位置に空洞を形成することができるので、色度の制御の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の一実施形態の発光装置の模式断面図である。
【図２】図２は上記発光装置のＬＥＤチップの概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは上記発光装置の製造方法の工程図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａに続く上記発光装置の製造方法の工程図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは図３Ｂに続く上記発光装置の製造方法の工程図である。
【図４】図４は本発明の作用効果を説明するための発光装置の模式断面図である。
【図５】図５は図４の発光装置の色度図である。
【図６】図６は本発明の作用効果を説明するための他の発光装置の模式断面図である。
【図７】図７は図６の発光装置の色度図である。
【図８】図８は本発明の課題を説明するための発光装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の発光装置を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００４３】
図１は本発明の一実施形態の発光装置の模式断面図である。
【００４４】
上記発光装置は、プリント配線基板１と、このプリント配線基板１上に搭載されたＬＥＤ(発光ダイオード)チップ２と、このＬＥＤチップ２を覆って封止する透光性樹脂３と、この透光性樹脂３の内部にレーザ照射により形成された空洞４とを備えている。なお、プリント配線基板１は基体の一例であり、ＬＥＤチップ２は半導体発光素子の一例である。
【００４５】
上記プリント配線基板１は、絶縁材料からなる基板本体１１と、この基板本体１１の左側部分に設けられた第１電極パターン１２と、基板本体１１の右側部分に設けられた第２電極パターン１３とを有している。この第１電極パターン１２は、基板本体１１の上面の左側部分と、基板本体１１の左側の側面と、基板本体１１の下面の左側部分とに渡って設けられており、金属バンプ(図示せず)を介してＬＥＤチップ２の下部のＰ型用パッド電極２６(図２参照)に接続されている。一方、上記第２電極パターン１３は、基板本体１１の上面の右側部分と、基板本体１１の右側の側面と、基板本体１１の下面の右側部分とに渡って設けられており、金属バンプ(図示せず)を介してＬＥＤチップ２の下部のＮ型用パッド電極２５(図２参照)に接続されている。
【００４６】
上記透光性樹脂３は、主として例えばシリコンなどの透明な樹脂からなる。透光性樹脂３は、ＬＥＤチップ２と、第１電極パターン１２および第２電極パターン１３のそれぞれの一部とを覆うように、かつ、ドーム状の外形を有するように形成されている。また、上記透光性樹脂３は、ＬＥＤチップ２の出射光の波長を他の波長に変換する蛍光体５を含んでいる。この蛍光体５としては、赤色蛍光体(例えばＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、０.５ＭｇＦ2・３．５ＭｇＯ・ＧｅＯ2：Ｍｎ、ＣａＳ：Ｅｕ，Ｔｍ)、緑色蛍光体(例えばＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ)、青色蛍光体(例えば(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｃｅ)10(ＰＯ4)6Ｃｌ2：Ｅｕ、ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ)、青緑色蛍光体(例えばＳｒ4Ａl14Ｏ25：Ｅｕ、Ｓｒ4Ａl14Ｏ25：Ｅｕ，Ｄｙ)などの中から少なくとも一つを使用できる。
【００４７】
上記空洞４はＬＥＤチップ２上に形成されている。別の言い方をすれば、上下方向において、空洞４がＬＥＤチップ２に対して重なっている。また、上記空洞４の左右方向(プリント配線基板１の上面に対して平行な方向)の長さは、ＬＥＤチップ２の左右方向の長さと略同じなっている。また、上記空洞４の断面形状は楕円形状となっている。
【００４８】
図２は上記ＬＥＤチップ２の概略断面図である。
【００４９】
上記ＬＥＤチップ２は、基板を透過させて光を取り出すタイプのＬＥＤチップ２の一例である。より詳しくは、上記ＬＥＤチップ２は、絶縁性のサファイア基板２１上(図２においてはサファイア基板２１の下方)に、Ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２２、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２３、金属薄膜または透明導電膜からなるＰ型層用電極２４を順次積層して、Ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２２の露出面にＮ型用パッド電極２５を形成すると共に、Ｐ型層用電極２４の表面にＰ型用パッド電極２６を形成している。このＮ型用パッド電極２５とＰ型用パッド電極２６との間に電位差を与えると(電流が流れる，発光する)、発光領域２０から光が出射され、この光はサファイア基板２１を透過して上方(Ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２２側とは反対側の方向)に放射される。
【００５０】
以下、図３Ａ〜図３Ｃを用いて、上記発光装置の製造方法について説明する。
【００５１】
まず、上記ＬＥＤチップ２のＰ型用パッド電極２６を、金属バンプ(例えばＡｕバンプ)を介して第１電極パターン１２に接続すると共に、ＬＥＤチップ２のＮ型用パッド電極２５を、金属バンプ(例えばＡｕバンプ)を介して第２電極パターン１３に接続して、図３Ａに示すように、プリント配線基板１上にＬＥＤチップ２を搭載する。
【００５２】
次に、上記透光性樹脂３の材料である液状樹脂に蛍光体５を混ぜ込んだものをＬＥＤチップ２上に滴下させた後、硬化処理を行って、図３Ｂに示すように、ドーム状の外形を有する透光性樹脂３１を形成し、この透光性樹脂３１でＬＥＤチップ２を覆う。ここで、上記硬化処理は、液状樹脂が熱硬化性樹脂であれば、加熱処理であり、液状樹脂が紫外線硬化樹脂であれば、紫外線照射処理である。つまり、上記硬化処理は上記液状樹脂の性質に応じた処理となる。
【００５３】
次に、上記ＬＥＤチップ２を覆う透光性樹脂３１にレーザ照射を行って、図３Ｃに示すように、透光性樹脂３の内部に、ＬＥＤチップ２上に位置する空洞４を形成する。この空洞を画定する表面は、レーザ照射の熱により溶けて滑らかな面となっている。
【００５４】
このように、上記透光性樹脂３の内部に空洞４を形成することにより、図１の矢印で示すように、空洞４を画定する表面でＬＥＤチップ２の出射光を反射・拡散できるようになる。したがって、上記発光装置の配光角を広くすることができる。
【００５５】
また、上記空洞４はレーザ照射で形成するので、専用金型を用いなくてもよく、レーザの焦点を距離を変更すれば、透光性樹脂３の内部の任意の位置に形成することができる。したがって、上記専用金型を不要にでき、配光特性を決める加工の自由度は大きい。
【００５６】
また、上記透光性樹脂３が蛍光体５を含んでいるので、ＬＥＤチップ２の出射光の波長を他の波長に蛍光体５で変換できる。したがって、上記発光装置の色度を制御できる。
【００５７】
また、上記透光性樹脂３の内部の任意の位置に空洞４を形成することができるので、色度の制御の自由度は大きい。
【００５８】
また、上記透光性樹脂３の内部に空洞４を形成することにより、空洞４を画定する表面(ＬＥＤチップ２の出射光を反射・拡散する表面)が製造工程で損傷および汚染されるのを防いで、歩留まりを上げることができる。
【００５９】
また、上記空洞４の断面形状は楕円形状であるので、配光角を確実により広くすることができる。
【００６０】
また、上記ＬＥＤチップ２上に空洞４を形成するので、配光角を確実に広くすることができる。
【００６１】
上記実施形態では、透光性樹脂３の内部に空洞４を１つ形成していが、透光性樹脂３の内部に空洞４を２つ以上形成してもよい。
【００６２】
上記実施形態では、透光性樹脂３の内部に、断面形状が楕円形状の空洞４を形成していが、断面形状が他の形状(例えば円形や四角など)の空洞を形成してもよい。 この場合、上記空洞の数は単数でも複数でもよい。
【００６３】
上記実施形態では、内部にレーザ照射により空洞４が形成された透光性樹脂３を用いていたが、表面にレーザ照射で空洞を単数または複数形成された透光性樹脂を用いてもよい。つまり、上記透光性樹脂の表面にレーザ照射で凹部を単数または複数形成してもよい。
【００６４】
上記実施形態では、ＬＥＤチップ２のＰ型用パッド電極２６およびＮ型用パッド電極２５をプリント配線基板１側に向けていたが、ＬＥＤチップ２のＰ型用パッド電極２６およびＮ型用パッド電極２５をプリント配線基板１側とは反対側に向けてもよい。このようにする場合、上記ＬＥＤチップ２のＰ型用パッド電極２６を、金属ワイヤーを介して第１電極パターン１２に接続すると共に、ＬＥＤチップ２のＮ型用パッド電極２５を、金属ワイヤーを介して第２電極パターン１３に接続するようにしてもよい。
【００６５】
上記実施家形態では、ＬＥＤチップ２は、サファイア基板２１を有していたが、ＺｎＯ，ＧａＮ，ＳｉＣ，ＺｎＳｅ等の他の材料からなる基板を有するようにしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、ＬＥＤチップ２における半導体層の材料としては、窒化物系化合物半導体(IｎｘＧａｙＡｌｚＮ(ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１))が好適に利用できるが、それ以外にＳｉＣやＺｎＳｅ等の半導体を用いてもよい。
【００６７】
上記実施形態において、ＬＥＤチップ２が出射する光は、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内に入るようにしてもよい。
【００６８】
上記実施形態では、ＬＥＤチップ２が出射する光に透明であり、かつ、蛍光体５で波長変換された光に透明である樹脂であれば、透光性樹脂３として用いることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１…プリント配線基板
２…ＬＥＤチップ
３，３１…透光性樹脂
４…空洞
５…蛍光体
２０…発光領域
２１…サファイア基板
２２…Ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層
２３…Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
２４…Ｐ型層用電極
２５…Ｎ型用パッド電極
２６…Ｐ型用パッド電極
【図１】
2015118951.tif 000003
【図２】
2015118951.tif 000004
【図３Ａ】
2015118951.tif 000005
【図３Ｂ】
2015118951.tif 000006
【図３Ｃ】
2015118951.tif 000007
【図４】
2015118951.tif 000008
【図５】
2015118951.tif 000009
【図６】
2015118951.tif 000010
【図７】
2015118951.tif 000011
【図８】
2015118951.tif 000012