(57)【要約】【課題】色むらの発生を抑制すること。【解決手段】実施形態の発光装置は、基板と、半導体発光素子と、枠と、封止樹脂とを具備する。半導体発光素子は、基板の所定の面に実装されている。枠は、半導体発光素子の周囲、かつ、所定面上に形成されている。封止樹脂は、半導体発光素子を覆うように枠により形成された空間内に形成され、半導体発光素子が放出した光を光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む。実施形態の発光装置において、封止樹脂の中央部分の所定面からの第１の高さに対する所定面からの枠の第２の高さの第１の割合が、０．９８以上１．１３以下であり、かつ、封止樹脂の枠に接する部分の所定面からの第３の高さに対する第１の高さの第２の割合が、０．８６以上１．１７以下である。【選択図】図６Ｂ
2015185684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
前記基板の所定の面に実装された半導体発光素子と；
前記半導体発光素子の周囲、かつ、前記所定面上に形成された枠と；
前記半導体発光素子を覆うように前記枠により形成された空間内に形成され、前記半導体発光素子が放出した光を該光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂と；
を具備し、
前記封止樹脂の中央部分の前記所定面からの第１の高さに対する前記所定面からの前記枠の第２の高さの第１の割合が、０．９８以上１．１３以下であり、かつ、前記封止樹脂の前記枠に接する部分の前記所定面からの第３の高さに対する前記第１の高さの第２の割合が、０．８６以上１．１７以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記所定の面に複数の前記半導体発光素子が実装され、
前記第２の割合が、１より大きく１．１７以下であり、
前記複数の半導体発光素子のうち隣り合う２つの半導体発光素子の間の領域における前記封止樹脂の上面と前記所定の面との距離が、該隣り合う２つの半導体発光素子の上の領域における前記封止樹脂の上面と前記所定の面との距離よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基板は、前記所定の面とは反対側の面に金属膜が形成され、
前記金属膜とはんだ付けにより接合された放熱部材を更に具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子は、フリップチップ型のＬＥＤであることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記基板の所定の面上に形成された金属配線層を更に具備し、
前記金属膜の面積は、前記金属配線層の面積よりも大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか１項に記載の発光装置の製造方法において、
前記金属膜と前記放熱部材とをはんだ付けにより接合する接合工程の後に、前記封止樹脂により前記半導体発光素子を封止する封止工程を実施すること
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】
本発明の実施形態は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置に用いられる発光装置として、例えば、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などの半導体発光素子が実装された面と反対側の面に、金属膜が形成された基板と、金属部材とはんだ付けされた放熱部材とを具備する発光装置がある。かかる発光装置の製造方法では、ＬＥＤチップなどを基板に実装する工程が実施された後に、半導体の周囲に樹脂を用いて枠を形成する工程が行われる。そして、発光装置の製造方法では、枠を形成する工程の後に、枠が形成する空間内に、半導体発光素子を封止するための樹脂であって、蛍光体を含む樹脂を充填する工程が行われる。そして、発光装置の製造方法では、樹脂を充填する工程の後に、樹脂を硬化させる工程が行われる。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤチップを基板に実装する工程において、既に、基板が反っている場合がある。また、枠に接触する部分の樹脂の厚さは、表面張力により、中央部分の厚さよりも大きくなる場合がある。したがって、上述の製造方法によって製造された発光装置では、枠が形成する空間内に設けられた樹脂の厚さは、基板上の位置ごとに異なる場合がある。このように、同一の発光装置において、樹脂の厚さにばらつきが生じる場合がある。樹脂の厚さのばらつきは、色むらの原因になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８４７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、色むらの発生を抑制することができる発光装置及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の発光装置は、基板と、半導体発光素子と、枠と、封止樹脂とを具備する。半導体発光素子は、基板の所定の面に実装されている。枠は、半導体発光素子の周囲、かつ、所定面上に形成されている。封止樹脂は、半導体発光素子を覆うように枠により形成された空間内に形成され、半導体発光素子が放出した光を光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む。実施形態の発光装置において、封止樹脂の中央部分の所定面からの第１の高さに対する所定面からの枠の第２の高さの第１の割合が、０．９８以上１．１３以下であり、かつ、封止樹脂の枠に接する部分の所定面からの第３の高さに対する第１の高さの第２の割合が、０．８６以上１．１７以下である。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の発光装置の製造方法によれば、色むらの発生を抑制することができるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、第１の実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。
【図２】図２は、反射層の高さの比の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る波長変換層の形状の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る波長変換層の形状の他の例を説明するための図である。
【図５Ａ】図５Ａは、発光装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、発光装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、実験１について説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実験１について説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る発光装置について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１Ａ〜図１Ｃは、第１の実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。図１Ａは平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ１−Ａ２線断面の一部を例示する断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに表したように、本実施形態に係る発光装置１１０は、ベース部材７１と、グリス層５３と、放熱板５１と、接合層５２と、実装基板部１５と、複数の半導体発光素子２０とを含む。発光装置１１０は、例えば、投光器などの照明装置２１０に用いられる。
【００１１】
ベース部材７１から実装基板部１５に向かう方向を積層方向（Ｚ軸方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
ベース部材７１の上に、グリス層５３、放熱板５１、接合層５２、実装基板部１５、及び、複数の半導体発光素子２０が、この順で配置される。
【００１３】
すなわち、複数の半導体発光素子２０は、ベース部材７１と、Ｚ軸方向において離間する。実装基板部１５は、セラミック基板１０を含む。セラミック基板１０は、上面１０ｕｅを有する。セラミック基板１０には、例えば、セラミック、または、セラミックと樹脂の複合セラミックなどから形成される部材がベース材料として用いられる。セラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、または、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などが用いられる。セラミック基板１０は、ベース部材７１と複数の半導体発光素子２０との間に設けられる。放熱板５１は、ベース部材７１と実装基板部１５との間に設けられる。
【００１４】
図１Ｂに例示したように、接合層５２は、実装基板部１５と放熱板５１との間に設けられる。接合層５２は、実装基板部１５と放熱板５１とを接合する。
【００１５】
グリス層５３は、ベース部材７１と放熱板５１との間に設けられる。グリス層５３は、放熱板５１の熱をベース部材７１に伝達する。
【００１６】
以下、図１Ａ及び図１Ｂに示した発光装置１１０（及び照明装置２１０）の例について、説明する。
【００１７】
発光装置１１０において、発光部４０が設けられる。放熱板５１の上に、発光部４０が設けられる。放熱板５１と発光部４０との間に、接合層５２が設けられる。
【００１８】
本願明細書において、要素Ａ上に要素Ｂが設けられる状態とは、要素Ａに直接的に上に要素Ｂが設けられる状態の他に、要素Ａと要素Ｂとの間に別の要素Ｃが挿入される状態も含む。
【００１９】
放熱板５１から発光部４０に向かう方向が積層方向に対応する。本願明細書において、要素Ａと要素Ｂとが積層される状態と、要素Ａと要素Ｂとが直接接して重ねられる状態の他に、要素Ａと要素Ｂとの間に別の要素Ｃが挿入されて重ねられる状態も含む。
【００２０】
放熱板５１は、例えば板状である。放熱板５１の主面は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に平行である。放熱板５１の平面形状は、例えば矩形である。放熱板５１は、例えば、第１〜第４辺５５ａ〜５５ｄを有する。第２辺５５ｂは、第１辺５５ａから離間する。第３辺５５ｃは、第１辺５５ａの一端と、第２辺５５ｂの一端と、を接続する。第４辺５５ｄは、第３辺５５ｃと離間し、第１辺５５ａの他端と、第２辺５５ｂの他端と、を接続する。放熱板５１の平面形状のコーナ部は、曲線状でも良い。放熱板５１の平面形状は、矩形でなくても良く、任意である。
【００２１】
放熱板５１には、例えば、銅やアルミニウムなどの金属材や、金属とセラミックの複合材などの基板が用いられる。放熱板５１の表面には、部材の酸化防止やはんだの濡れ性向上の観点から、Ｎｉめっきなどの別の金属層が形成されていても良い。なお、放熱板５１は、放熱部材の一例である。
【００２２】
発光部４０は、光を放出するともに熱を発生する。接合層５２は、発光部４０で発生した熱を、放熱板５１に効率良く伝導する。接合層５２は、例えば、はんだなどを含む。例えば、接合層５２には、錫をベースにし、金、銀、銅、ビスマス、ニッケル、インジウム、亜鉛、アンチモン、ゲルマニウム及びシリコンのいずれかを少なくとも１種類以上含むはんだを用いることができる。例えば、ＳｎＡｇＣｕ合金などが用いられる。また、はんだとしては、例えば、後述する発光装置１１０の製造方法の２番目の工程において、第１主面１０ａ側に凸となるように反っていたセラミック基板１０が平らな状態に変化する場合に、融点に達するようなはんだが好ましい。
【００２３】
発光部４０は、実装基板部１５と、発光素子部３５と、を含む。実装基板部１５は、セラミック基板１０と、第１金属層１１と、第２金属層１２と、を含む。
【００２４】
セラミック基板１０は、第１主面１０ａと、第２主面１０ｂと、を有する。第２主面１０ｂは、第１主面１０ａとは反対側の面である。放熱板５１は、セラミック基板１０の第２主面に対向している。すなわち、第２主面１０ｂは、放熱板５１側の面であり、接合層５２の側の面でもある。なお、第１主面１０ａは、第１の面の一例であり、第２主面１０ｂは、第２の面の一例である。
【００２５】
本願明細書において、要素Ａと要素Ｂとが対向している状態は、要素Ａと要素Ｂとが直接面している状態に加え、要素Ａと要素Ｂとの間に別の要素Ｃが挿入されている状態も含む。
【００２６】
第１主面１０ａは、実装領域１６を含む。例えば、実装領域１６は、第１主面１０ａの外縁１０ｒから離間している。この例では、実装領域１６は、第１主面１０ａの中央部分に設けられる。第１主面１０ａは、周辺領域１７をさらに含む。周辺領域１７は、実装領域１６の周りの領域である。
【００２７】
セラミック基板１０は、例えば、アルミナを含む。セラミック基板１０には、例えば、アルミナを主成分とするセラミックが用いられる。これにより、高い熱伝導性と、高い絶縁性と、が得られ、高い信頼性が得られる。
【００２８】
第１金属層１１は、第１主面１０ａ上に設けられる。第１金属層１１は、複数の実装パターン１１ｐを含む。複数の実装パターン１１ｐは、実装領域１６に設けられる。複数の実装パターン１１ｐの少なくともいずれか２つ以上は、互いに離間している。例えば、複数の実装パターン１１ｐの少なくともいずれかは、島状である。複数の実装パターン１１ｐは、例えば、第１実装パターン１１ｐａ及び第２実装パターン１１ｐｂなどを含む。
【００２９】
複数の実装パターン１１ｐのそれぞれは、例えば、第１実装部分１１ａと、第２実装部分１１ｂと、を含む。この例では、実装パターン１１ｐは、第３実装部分１１ｃをさらに含む。第３実装部分１１ｃは、第１実装部分１１ａと第２実装部分１１ｂとの間に設けられ、第１実装部分１１ａと第２実装部分１１ｂとを繋ぐ。
【００３０】
第１金属層１１は、複数の実装パターン１１ｐを互いに接続する接続部４４をさらに含む。本実施形態では、第１金属層１１は、第１コネクタ用電極部４５ｅと第２コネクタ用電極部４６ｅとをさらに含む。第１コネクタ用電極部４５ｅは、複数の実装パターン１１ｐのうちの１つと電気的に接続される。第２コネクタ用電極部４６ｅは、複数の実装パターン１１ｐのうち、その１つとは別の１つと電気的に接続される。例えば、１つの実装パターン１１ｐの一部の上に半導体発光素子２０が配置される。この半導体発光素子２０により、第１コネクタ用電極部４５ｅが、実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。さらに、別の１つの実装パターン１１ｐの一部の上に半導体発光素子２０が配置される。この半導体発光素子２０により、第２コネクタ用電極部４６ｅが、別の１つの実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。
【００３１】
この例では、発光部４０は、第１主面１０ａ上に設けられた第１コネクタ４５と、第２コネクタ４６と、をさらに含む。第１コネクタ４５は、第１コネクタ用電極部４５ｅと電気的に接続される。第２コネクタ４６は、第２コネクタ用電極部４６ｅと電気的に接続される。本実施形態では、第１コネクタ用電極部４５ｅの上に、第１コネクタ４５が設けられている。第２コネクタ用電極部４６ｅの上に、第２コネクタ４６が設けられている。第１コネクタ４５と、第２コネクタ４６と、の間に発光素子部３５が配置される。第１コネクタ４５及び第２コネクタ４６を介して、発光部４０に電力が供給される。
【００３２】
第２金属層１２は、第２主面１０ｂ上に設けられる。第２金属層１２は、第１金属層１１と電気的に絶縁されている。第２金属層１２の少なくとも一部は、Ｘ−Ｙ平面（第１主面１０ａに対して平行な第１平面）に投影したときに、実装領域１６と重なる。なお、第２金属層１２は、金属膜の一例である。
【００３３】
図１Ｃは、発光装置１１０の一部を例示する透視平面図である。第２金属層１２は、外縁１０ｒから離れている。第２金属層１２の平面形状は、例えば矩形である。第２金属層１２は、第１〜第４辺１２ｉ〜１２ｌを有する。第２辺１２ｊは、第１辺１２ｉから離間する。第３辺１２ｋは、第１辺１２ｉの一端と、第２辺１２ｊの一端と、を接続する。第４辺１２ｌは、第３辺１２ｋと離間し、第１辺１２ｉの他端と、第２辺１２ｊの他端と、を接続する。各辺の交点、すなわちコーナ部は、曲線状（アール形状）でも良い。第２金属層１２の平面形状は、矩形でなくても良く、任意である。
【００３４】
このように、セラミック基板１０の上面（第１主面１０ａ）に第１金属層１１が設けられ、セラミック基板１０の下面（第２主面１０ｂ）に第２金属層１２が設けられる。
【００３５】
発光素子部３５は、セラミック基板１０の第１主面１０ａ上に設けられる。発光素子部３５は、複数の半導体発光素子２０と、波長変換層３１と、を含む。
【００３６】
本実施形態では、例えば、複数の半導体発光素子２０は、アレイ状に配置される。また、半導体発光素子２０は、例えば、略円形状に配置される。また、半導体発光素子２０は、例えば、略等ピッチで配置される。
【００３７】
複数の半導体発光素子２０は、第１主面１０ａ上に設けられる。複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、光を放出する。半導体発光素子２０は、例えば窒化物半導体を含む。半導体発光素子２０は、例えば、ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を含む。ただし、実施形態において、半導体発光素子２０として、任意の発光素子を用いることができる。
【００３８】
複数の半導体発光素子２０は、例えば、第１半導体発光素子２０ａ及び第２半導体発光素子２０ｂを含む。
【００３９】
複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、複数の実装パターン１１ｐのうちのいずれかの実装パターン１１ｐと、複数の実装パターン１１ｐのうちの上記のいずれかの隣の別の実装パターン１１ｐと、電気的に接続されている。
【００４０】
例えば、第１半導体発光素子２０ａは、複数の実装パターン１１ｐのうちの第１実装パターン１１ｐａと、第２実装パターン１１ｐｂと、電気的に接続されている。第２実装パターン１１ｐｂは、第１実装パターン１１ｐａの隣の別の実装パターン１１ｐに相当する。
【００４１】
例えば、複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、第１導電形の第１半導体層２１と、第２導電形の第２半導体層２２と、発光層２３と、を含む。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。
【００４２】
第１半導体層２１は、第１の部分（第１半導体部分２１ａ）と、第２の部分（第２半導体部分２１ｂ）と、を含む。第２半導体部分２１ｂは、積層方向（放熱板５１から発光部４０に向かうＺ軸方向）に対して交差する方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１半導体部分２１ａと並ぶ。
【００４３】
第２半導体層２２は、第２半導体部分２１ｂと実装基板部１５との間に設けられる。発光層２３は、第２半導体部分２１ｂと第２半導体層２２との間に設けられる。半導体発光素子２０は、例えば、フリップチップ型のＬＥＤである。フリップチップ型のＬＥＤを半導体発光素子２０として適用した場合には、半導体発光素子２０の熱は、セラミック基板１０側から放出される。したがって、半導体発光素子２０の温度上昇が抑えられる。
【００４４】
例えば、第１半導体層２１の第１半導体部分２１ａが、実装パターン１１ｐの第１実装部分１１ａと対向している。第２半導体層２２が、実装パターン１１ｐの第２実装部分１１ｂと対向している。第１半導体層２１の第１半導体部分２１ａは、実装パターン１１ｐと電気的に接続される。第２半導体層２２は、別の実装パターン１１ｐと電気的に接続される。この接続には、例えば、電気伝導率及び熱伝導率が高いはんだや金バンプなどが用いられる。この接続は、例えば、金属溶融はんだ接合により行われる。または、この接続は、例えば、金バンプを用いた超音波熱圧着法により行われる。
【００４５】
ここで、発光素子部３５は、第１接合金属部材２１ｅと、第２接合金属部材２２ｅと、をさらに含む。第１接合金属部材２１ｅは、第１半導体部分２１ａと、いずれかの実装パターン１１ｐ（例えば第１実装部分１１ａ）と、の間に設けられる。第２接合金属部材２２ｅは、第２半導体層２２と、別の実装パターン１１ｐ（例えば、第２実装パターン１１ｐｂ）と、の間に設けられる。第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅの少なくともいずれかは、はんだ、または、金バンプを含む。これにより、第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅのそれぞれの断面積（Ｘ−Ｙ平面で切断したときの断面積）を大きくできる。したがって、第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅを介して、熱を効率良く、実装基板部１５に伝えることができ、放熱性が高まる。
【００４６】
なお、半導体発光素子２０と実装基板部１５との間に、別の金属層を設けても良い。これにより、第１の金属層の酸化を抑制したり、はんだとの濡れ性を高めたりすることができる。この金属層は、半導体発光素子２０及び実装パターン１１ｐと電気的に接続されない。この金属層は回路に関係しない。
【００４７】
波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０を覆って封止する。波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０から放出される光（例えば第１光）の少なくとも一部を吸収し、第２光を放出する。第２光の波長（例えばピーク波長）は、第１光の波長（例えばピーク波長）とは、異なる。波長変換層３１には、例えば、蛍光体などの複数の波長変換粒子と、複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂と、を含む。第１光は、例えば青色光である。第２光は、第１光よりも波長が長い光を含む。第２光は、例えば、黄色光、赤色光および緑色光の少なくともいずれかである。波長変換層３１は、封止樹脂の一例である。以下の説明では、「波長変換層３１」を「封止樹脂３１」と標記する場合がある。
【００４８】
本実施形態では、発光素子部３５は、反射層３２をさらに含む。反射層３２は、Ｘ−Ｙ平面内で波長変換層３１を囲む。反射層３２には、例えば、金属酸化物などの複数の粒子と、その粒子が分散された光透過性樹脂と、を含む。金属酸化物などの粒子は、光反射性を有する。この金属酸化物などの粒子として、例えば、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の少なくともいずれか用いることができる。反射層３２を設けることで、半導体発光素子２０から放出された光が、積層方向に沿った方向（例えば上方向）に沿って効率良く出射できる。なお、本実施形態では、反射層３２および実装基板部１５によって形成された空間に、蛍光体などの複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂（封止樹脂）が充填されて硬化されることにより、波長変換層３１が形成される。このため、反射層３２は、封止樹脂を囲む枠としての機能を有することから、単に、枠や枠樹脂などとも称される。以下の説明では、「反射層３２」を「枠３２」や「枠樹脂３２」などと標記する場合がある。
【００４９】
発光部４０は、例えば、チップオンボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤモジュールである。
【００５０】
本実施形態においては、発光素子部３５（複数の半導体発光素子２０）から放出される光の光束発散度は、１０ｌｍ／ｍｍ２（ルーメン/平方ミリメートル）以上、１００ｌｍ／ｍｍ２以下である。また、２５ｌｍ／ｃｍ２以上であることが好ましい。すなわち、本実施形態においては、発光素子部３５から放出される光の発光面積に対する比（光束発散度）が、非常に高い。本願明細書においては、発光面積は、実質的に実装領域１６の面積に対応する。
【００５１】
グリス層５３には、液体状または固体状の潤滑油（グリス）などが用いられる。グリス層５３には、例えば、絶縁性を有する潤滑油（絶縁性グリス）や、導電性を有する潤滑油（導電性グリス）などを用いても良い。絶縁性グリスは、例えば、シリコーンと、そのシリコーンに分散されたセラミック粒子と、を含む。導電性グリスは、例えば、シリコーンと、そのシリコーンに分散された金属粒子と、を含む。導電性グリスにおいては、例えば、絶縁性グリスよりも高い熱伝導率が得られる。例えば、発光素子部３５の熱は、グリス層５３により、ベース部材７１に伝導されて、放熱される。
【００５２】
本実施形態に係る発光装置１１０においては、例えば、放熱板５１をＸ−Ｙ平面に投影したときに、放熱板５１は、実装領域１６の面積の５倍以上の面積を有する。すなわち、本実施形態においては、実装領域１６の面積に対して、放熱板５１の面積が非常に大きく設定されている。これにより、実装領域１６の上に設けられた発光素子部３５で生じる熱を、面積の大きい放熱板５１により、面内方向（Ｘ−Ｙ面内方向）に広げる。そして、面内方向に拡がった熱が、例えば、ベース部材７１に向けて、伝達され、効率良く放熱される。
【００５３】
次に、本実施形態に係る波長変換層３１の高さの比の一例について説明する。図２は、反射層３２の高さの比の一例を説明するための図である。図２に示すように、第１主面１０ａからの波長変換層３１の高さを「Ｌ１」［μｍ］とする。また、波長変換層３１の反射層３２に接する部分の第１主面１０ａからの高さを「Ｌ２」［μｍ］とする。また、波長変換層３１の中央部分の第１主面１０ａからの反射層３２の高さを「Ｌ３」［μｍ］とする。
【００５４】
本実施形態に係る発光装置１１０では、Ｌ３に対するＬ１の割合（Ｌ１／Ｌ３）が０．９８以上１．１３以下である。さらに、本実施形態に係る発光装置１１０では、Ｌ２に対するＬ３の割合（Ｌ３／Ｌ２）が０．８６以上１．１７以下である。すなわち、発光装置１１０では、反射層（封止樹脂）３２の厚さのばらつきが抑制される。これにより、色むらの発生を抑制することができる。なお、Ｌ３は、第１の高さの一例であり、Ｌ１は、第２の高さの一例であり、Ｌ２は、第３の高さの一例である。
【００５５】
なお、Ｌ２に対するＬ３の割合が、１より大きい場合には、図３の例に示すように、波長変換層３１の反射層３２に接する部分の第１主面１０ａからの高さよりも、波長変換層３１の中央部分の第１主面１０ａからの反射層３２の高さのほうが高くなる。すなわち、波長変換層３１の形状は、いわゆるドーム形状となる。ここで、波長変換層３１の出光面の中央部から放出される光の明るさは、出光面の端部から放出される光の明るさよりも明るい場合がある。このように、中央部から放出される光の方が明るくなる理由の一例について説明する。実装領域１６の中央部に実装された半導体発光素子２０から放出される光は、その半導体発光素子２０の周囲に存在する多くの半導体発光素子２０から放出された光と重なる。これに対して、実装領域１６の中央部に実装された半導体発光素子２０から放出される光は、その半導体発光素子２０の周囲に存在する少ない数の半導体発光素子２０から放出された光としか重ならない。これらのことから、中央部から放出される光の方が明るくなる。中央部から放出される光の方が明るくなる場合に、出光面の中央部から放出される光の明るさと、出光面の端部から放出される光の明るさとが略同じになるように、Ｌ２に対するＬ３の割合が、１より大きな値となるように発光装置１１０を設計した場合には、発光装置１１０は、色むらの発生を抑制することができる。
【００５６】
また、Ｌ２に対するＬ３の割合が、１である場合には、図４の例に示すように、波長変換層３１の第１主面１０ａからの高さはどの部分でも同じとなる。したがって、この場合においても、色むらの発生を抑制することができる。
【００５７】
次に、本実施形態に係る発光装置１１０の製造方法の一例について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、発光装置１１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００５８】
図５Ａに示すように、１番目の工程（工程（１））では、セラミック基板１０の第１主面１０ａ上に複数の半導体発光素子２０を実装する。なお、半導体発光素子２０をセラミック基板１０に実装する時点で、セラミック基板１０は、第１主面１０側に凸となるように反っている場合がある。これは、セラミック基板１０のベース材料であるセラミックの線熱膨張係数と、第１金属層１１、第２金属層１２の線熱膨張係数との差が大きいこと、第２金属層１２の体積が第１金属層１１の体積よりも大きい、すなわちほぼ厚みが同じである場合に、第２金属層１２の面積が第１金属層１１の面積よりも大きいことなどが原因として考えられる。例えば、セラミックの線熱膨張係数は、７［ｐｐｍ／Ｋ］程度であり、第１金属層１１、第２金属層１２の線熱膨張係数は、１７〜１８［ｐｐｍ／Ｋ］である。
【００５９】
そして、２番目の工程（工程（２））では、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合する。すなわち、はんだ付けが行われた結果、接合層５２が、第２金属層１２と放熱板５１とを接合することとなる。ここで、２番目の工程では、はんだ付けを行うことにより、第２金属層１２に熱が加わると第２金属層１２が膨張する。第２金属層１２が膨張すると、第１主面１０側に凸となるように反っていたセラミック基板１０が略平らな状態に変化する。すなわち、セラミック基板１０が平坦化する。そこで、第２の工程では、このようなセラミック基板１０が平らな状態であるときに、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合する。このようにして第２金属層１２とはんだ付けされた放熱板５１は、平らな状態のセラミック基板１０と接合される。そして、放熱板５１は、セラミック基板１０や金属層などと比較して剛体であるため、第２金属層１２の温度が常温となった場合でも、セラミック基板１０を平らな状態のまま維持する。なお、２番目の工程は、接合工程の一例である。
【００６０】
そして、３番目の工程（工程（３））では、金属酸化物などの複数の粒子が分散された光透過性樹脂を含む枠樹脂（反射層）３２を、第１主面１０上に、かつ、複数の半導体発光素子２０の周囲を囲むように、形成する。そして、４番目の工程（工程（４））では、枠樹脂３２を加熱して硬化させる。すなわち、３番目の工程では、半導体発光素子２０の周囲に樹脂で枠が形成され、４番目の工程では、形成した枠が硬化される。なお、３番目の工程及び４番目の工程は、枠形成工程の一例である。
【００６１】
そして、５番目の工程（工程（５））では、４番目の工程において硬化された枠内に、蛍光体などの複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂（封止樹脂）８０を枠樹脂３２及びセラミック基板１０によって形成された空間内に充填する。ここで、後述する６番目の工程で封止樹脂８０が硬化された結果、Ｌ３に対するＬ１の割合（Ｌ１／Ｌ３）が０．９８以上１．１３以下であり、かつ、Ｌ２に対するＬ３の割合（Ｌ３／Ｌ２）が０．８６以上１．１７以下となるような量の封止樹脂８０が５番目の工程で充填される。なお、５番目の工程は、充填工程の一例である。
【００６２】
そして、図５Ｂに示すように、６番目の工程（工程（６））では、封止樹脂８０を硬化させる。これにより、波長変換層３１が形成される。６番目の工程では、平らな状態のセラミック基板１０の枠内に充填された封止樹脂８０を硬化させるので、Ｌ３に対するＬ１の割合（Ｌ１／Ｌ３）が０．９８以上１．１３以下であり、かつ、Ｌ２に対するＬ３の割合（Ｌ３／Ｌ２）が０．８６以上１．１７以下となるように封止樹脂８０を硬化させることができる。したがって、封止樹脂８０の厚みのばらつきが抑制されるので、後述の実験結果が示すように、色むらの発生を抑制することができる。なお、６番目の工程において、封止樹脂８０を硬化させる前に、封止樹脂８０中の気泡を除去するための真空脱泡処理を行うようにしてもよい。これにより、封止樹脂８０中に残存する気泡の量を抑制することができる。なお、６番目の工程は、平坦化工程の一例である。
【００６３】
そして、７番目の工程（工程（７））では、コネクタ４６などのセラミック基板１０の第１主面１０ａ上に実装される他の部品（表面実装部品）を実装する。そして、その後の工程で、放熱板５１の第２金属層１２側の面とは逆側の面にグリス層５３が形成され、グリス層５３の放熱板５１側の面とは逆側の面にベース部材７１が設けられる。
【００６４】
本実施形態に係る発光装置１１０の製造方法の一例について説明した。なお、３番目の工程及び４番目の工程を実施した後に、２番目の工程を実施してもよい。すなわち、半導体発光素子２０の周囲に樹脂で枠を形成し、形成した枠を硬化した後に、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合してもよい。
【００６５】
次に、充填する封止樹脂８０の量を変更することにより、Ｌ３に対するＬ１の割合と、Ｌ２に対するＬ３の割合とを変化させた場合の発光装置１１０からの光が照射された照射面の相関色温度の変化について実験した結果について説明する。この実験（実験１）では、Ｌ２に対するＬ３の割合が「２．５７」であり、かつ、Ｌ３に対するＬ１の割合が「０．４３」である場合（第１の場合）について照射面の相関色温度を色温度計で測定した。また、実験１では、Ｌ２に対するＬ３の割合が「２．０７」であり、かつ、Ｌ３に対するＬ１の割合が「０．５７」である場合（第２の場合）についても照射面の相関色温度を測定した。また、実験１では、Ｌ２に対するＬ３の割合が「１．１７」であり、かつ、Ｌ３に対するＬ１の割合が「０．９８」である場合（第３の場合）についても照射面の相関色温度を測定した。また、実験１では、Ｌ２に対するＬ３の割合が「１．０２」であり、かつ、Ｌ３に対するＬ１の割合が「０．９７」である場合（第４の場合）についても照射面の相関色温度を測定した。また、実験１では、Ｌ２に対するＬ３の割合が「０．８６」であり、かつ、Ｌ３に対するＬ１の割合が「１．１３」である場合（第５の場合）についても照射面の相関色温度を測定した。また、実験１では、Ｌ２に対するＬ３の割合が「０．８」であり、かつ、Ｌ３に対するＬ１の割合が「１．１９」である場合（第６の場合）についても照射面の相関色温度を測定した。
【００６６】
図６Ａには、第２の場合及び第５の場合のそれぞれの場合について相関色温度の測定結果を示す。図６Ａにおいて、横軸は、照射面の相対距離を示す。また、図６Ａにおいて、縦軸は、相関色温度を示す。ここで、照射面の相対距離とは、発光装置１１０からの光が照射された照射面の所定の位置から所定方向に進んだ位置と、所定の位置との距離を指す。すなわち、図６Ａには、照射面の所定の位置から所定方向に進んだ各位置において測定した相関色温度が示されている。
【００６７】
図６Ａにおいて、実線は、第２の場合に測定した相関色温度を示し、破線は、第５の場合に測定した相関色温度を示す。図６Ａの例から、第５の場合のほうが、第２の場合よりも色むらが抑制されていることがわかる。
【００６８】
次に、第１〜第６の場合のそれぞれについて、実験１の実験者（本願の発明者ら）の目視によって、色むらの評価を行った結果について説明する。なお、実験者は、所定の光学系（平凸レンズ及び反射鏡）を介して、第１〜第６のそれぞれの場合の発光装置から照射面に照射された光の色むらを評価した。図６Ｂは、実験者による色むらの評価結果を示す図である。図６Ｂにおいて、「×」は、非常に色むらが気になるという評価を示す。また、「△」は、やや色むらがきになるという評価を示す。また、「○」は、まったく色むらが気にならないという評価を示す。図６Ｂの例から、第３〜第５の場合には、色むらの発生が抑制されていることが分かる。したがって、Ｌ３に対するＬ１の割合（Ｌ１／Ｌ３）が０．９８以上１．１３以下、かつ、Ｌ２に対するＬ３の割合（Ｌ３／Ｌ２）が０．８６以上１．１７以下である場合には、色むらの発生を抑制することができる。
【００６９】
次に、実験者が行った実験２について説明する。□１ｍｍ×０．１のフリップチップ型のＬＥＤを金属（はんだ）でＤＰＣ（Direct  Plated  Copper）パターン上に接合したＤＰＣ基板に可視光反射の高い樹脂でバンクを内径３２．８ｍｍで成形後、バンク内にジメチルシリコーン中に蛍光体を３０重量％配合し、分散した状態で高さ基板面からの高さが０．３５〜０．５ｍｍ、相関色温度２９５０Ｋとなるように塗布した。同じように蛍光体を８重量％配合したジメチルシリコーンも基板面からの高さが０．３５〜０．４ｍｍ、相関色温度２９５０Ｋとなるように塗布した。その後、熱硬化させたモジュールの裏面とヒートスプレッタとの間で半田シートを挟んで接合した。本モジュールを熱導電性シートなどでペルチェに取り付け、点灯させる。この時のパッケージ温度：Ｔｃ＝９０度になるようにペルチェ温度を設定し、点灯して安定した状態の封止表面温度をサーモビューアで測定した。
【００７０】
その結果、蛍光体配合した封止樹脂厚が０．７５ｍｍの場合の封止温度が１３５度に対し、０．４５ｍｍでは１２５度となった。ジメチルシリコーンの長期耐熱性は明確になっていないが、分解温度に近づくほど劣化する事は明確であるため、なるべく低温である事が望ましい。
【００７１】
次に、実験者が行った実験３について説明する。実験者は、枠樹脂の厚さを封止樹脂厚と同じ０．３５〜０．４ｍｍとしたＣＯＢと０．６５〜０．７ｍｍとしたＣＯＢを試作し、レンズにて集光させる器具へ取り付け、照射面を観察したところ、０．６５〜０．７ｍｍ厚の枠ではチップと枠の間や発光中心へ向かうにしたがって、相関色温度が高くなった。ところが、０．３５〜０．５ｍｍの厚さの枠樹脂では封止樹脂面が枠の先端あるいはアール面と同じとなるため、発光面の厚さが略均一となり、相関色温度の分布が平坦となり、色むらが軽減される事がわかった。
【００７２】
実装するチップの厚さが４００μｍ、１００μｍと２種類を用いた場合、４００μｍ厚のチップでは基板面からバンクの高さを０．６〜０．７５ｍｍとし、封止樹脂の中心厚さを０．６〜０．６５ｍｍとすれば、バンク高さを０．７ｍｍよりも高くした時よりも同上の原理において照射面の色むらは低減される。より望ましくはチップ厚を１００μｍ以下にする事である。チップ厚が薄くなる事で形状の制御が容易となると共にチップ間の封止樹脂厚が大きくなることによってチップ間からの光取り出しの低下を招く事を防止できるので、チップ表面からの輝度とチップ間の輝度差が低下でき、色むらを低減できる。
【００７３】
次に、実験者が行った実験４について説明する。裏面に、ＣｕにＮｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ層、表面に同じくＣｕにＮｉ／Ｐｄ／Ｎｉメッキの配線層のＤＰＣ基板（５０×５０ｍｍ）に□１ｍｍ×０．１のフリップチップ型のＬＥＤを金属（Ａｕ／Ｓｎ）接合し、その後、基板表面に部品をはんだで実装した後、ＡｌＳｉＣ製のヒートスプレッタ（放熱部材）を蟻酸によりはんだ接合した実装基板にバンクを０．５ｍｍ、蛍光体を２４〜３０重量％配合したジメチルシリコーンを塗布し、硬化させた。
【００７４】
基板単体では裏面より表面金属パターンのセラミック被覆率が小さいため、配線パターン面に１５０μｍ程度凸に反っている。そのため、従来工程でＣＯＢを作成すると封止樹脂面が硬化した際、その面は凹に硬化させる事になり、封止樹脂層は４００〜３５０μｍとしているため、蛍光体の濃度はバンク側に向かって高くなるため、点灯時の色むらを完全に解消する事は困難である。しかし、ヒートスプレッタを先にはんだ接合する事により、基板の凸反りは５０μｍ程度まで低減させる。これにより蛍光体配合樹脂はより均一に硬化され、蛍光体濃度に不均衡による色むらは大幅に低減できる。
【００７５】
以上、第１の実施形態について説明した。第１の実施形態に係る発光装置１１０は、セラミック基板１０を具備する。発光装置１１０は、セラミック基板１０の第１主面１０ａに実装された半導体発光素子２０を具備する。発光装置１１０は、半導体発光素子２０の周囲、かつ、第１主面１０ａ上に形成された枠（枠樹脂）３２を具備する。発光装置１１０は、半導体発光素子２０を覆うように枠３２により形成された空間内に形成され、半導体発光素子２０が放出した光をこの光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂（波長変換層）３１を具備する。このような第１の実施形態に係る発光装置１１０において、封止樹脂３１の中央部分の第１主面１０ａからの第１の高さ（Ｌ３）に対する第１主面１０ａからの枠３２の第２の高さ（Ｌ１）の第１の割合（Ｌ１／Ｌ３）が、０．９８以上１．１３以下である。また、発光装置１１０において、封止樹脂３１の枠３２に接する部分の第１主面１０ａからの第３の高さ（Ｌ２）に対する前記第１の高さ（Ｌ３）の第２の割合（Ｌ３／Ｌ２）が、０．８６以上１．１７以下である。したがって、第１の実施形態に係る発光装置１１０によれば、上述した実験結果などが示すように、色むらの発生を抑制することができる。
【００７６】
なお、発光装置１１０において、Ｌ３がＬ１よりも０．５ｍｍ以内の範囲で小さくなるようにすることもできる。Ｌ３がＬ１よりも０．５ｍｍ以内の範囲で小さくなる場合には、封止樹脂３１は、反射層３２の外側に流れることなく、封止樹脂３１の厚みを均一にすることができる。また、発光装置１１０において、第１の割合（Ｌ１／Ｌ３）が１．３５以下の値となるようにこともできる。
【００７７】
また、発光装置１１０において、第２の割合（Ｌ３／Ｌ２）が、１より大きく１．１７以下である場合に、図７に示すように、複数の半導体発光素子２０のうち隣り合う２つの半導体発光素子２０の間の領域における封止樹脂３１の上面と第１主面１０ａとの距離Ｌ１０が、隣り合う２つの半導体発光素子２０の上の領域における封止樹脂３１の上面と第１主面１０ａとの距離Ｌ１１，Ｌ１２よりも小さくなるようにすることができる。図７に示すように、発光面に凹凸が形成されることにより、封止樹脂の発光面で発生する半導体発光素子２０から放出された光の全反射による光取り出し効率の低下を抑制することができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。例えば、従来の発光装置では、封止樹脂（波長変換層）の厚みが５００μｍ以上であり、放出する光の色の相関色温度を５０００Ｋ程度とする場合には、蛍光体が８％重量％配合された封止樹脂が用いられている。このように、蛍光体の密度が小さい場合には、蛍光体自身の熱が封止樹脂へのみ伝わる。この場合、封止樹脂の熱伝導率が非常に低いために、熱は半導体発光素子や実装基板部へ伝わりにくい。このため、半導体発光素子自身の温度が上昇する。そのため、放熱性が低い。そこで、第２の実施形態では、放熱性が高い発光装置について説明する。
【００７９】
図８は、第２の実施形態に係る発光装置について説明するための図である。図８の例に示すように、第２の実施形態に係る発光装置では、出光面がフラットな波長変換層３１が形成されている。また、図８の例に示すように、第２の実施形態に係る発光装置では、第１主面１０ａからの波長変換層３１の高さが３００〜４００μｍである。したがって、波長変換層３１における封止樹脂の量は、従来の発光装置における封止樹脂の量よりも少ない。従来の発光装置から放出される光の相関色温度と同程度の相関色温度の光を放出するために、第２の実施形態に係る発光装置では、波長変換層３１における蛍光体の密度を、従来の発光装置における蛍光体の密度よりも高くする。例えば、第２の実施形態に係る発光装置は、５０００Ｋ程度の相関色温度の光を放出するために、蛍光体が１７％重量％配合された封止樹脂を用いる。ここで、第２の実施形態に係る発光装置では、波長変換層３１中の蛍光体が半導体発光素子２０側に沈降して、半導体発光素子２０周辺で蛍光体の濃度が高い部分３１ａが存在する。
【００８０】
蛍光体の密度が大きくなることに伴って、封止樹脂の体積内で蛍光体粒子同士が接し、実装基板部１５や半導体発光素子２０へ蛍光体が接触する確率も高くなる。このため、高い青色光で励起される事による蛍光体自身の温度上昇（熱）が実装基板部１５や半導体発光素子２０へ伝わりやすくなる。したがって、第２の実施形態に係る発光装置は、放熱性を高い。
【００８１】
また、半導体発光素子２０間のセラミック基板１０の表面を覆うように、半導体発光素子２０間以外の封止部分の蛍光体の濃度よりも高濃度で封止樹脂３１を形成する事で、蛍光体からの熱を効率良く実装基板部１５や半導体発光素子２０の基板（サファイアなど）へ伝えることができるため、駆動時の封止温度をより低下させる事ができる。
【００８２】
次に、実験者が行った実験５について説明する。□１ｍｍ×０．１のフリップチップ型のＬＥＤを金属（はんだ）でＤＰＣパターン上に接合したＤＰＣ基板に可視光反射の高い樹脂でバンクを内径１９ｍｍで成形後、バンク内にジメチルシリコーン中に蛍光体を１７重量％配合し、分散した状態で基板面からの高さが０．３５〜０．５ｍｍ、相関色温度５０００Ｋとなるように塗布した。同じように蛍光体を８重量％配合したジメチルシリコーンも基板面からの高さが０．３５〜０．４ｍｍ、相関色温度５０００Ｋとなるように塗布した。その後、熱硬化させたモジュールの裏面とヒートスプレッタとの間ではんだシートを挟んで接合した。
【００８３】
本モジュールを熱導電性シートなどでペルチェに取り付け、点灯させる。この時のパッケージ温度：Ｔｃ＝９０度になるようにペルチェ温度を設定し、点灯して安定した状態の封止表面温度をサーモビューアで測定した。その結果、蛍光体が８重量％配合された場合の封止温度が１３５度であるのに対し、蛍光体が１７重量％配合された場合では１１０度となった。したがって、蛍光体が１７重量％配合された場合の発光装置のほうが、蛍光体が８重量％配合された場合の発光装置よりも放熱性が高い。
【００８４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００８５】
１０      セラミック基板
１２      金属層
２０      半導体発光素子
３１      波長変換層
５１      放熱板
５２      接合層
１１０    発光装置
【図１Ｂ】
2015185684.tif 000003
【図１Ｃ】
2015185684.tif 000004
【図２】
2015185684.tif 000005
【図３】
2015185684.tif 000006
【図４】
2015185684.tif 000007
【図５Ａ】
2015185684.tif 000008
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2015185684.tif 000010
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図１Ａ】
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