(57)【要約】【課題】　セラミックパッケージを使用して高輝度、高放熱かつ信頼性の高い発光装置を提供する。【解決手段】　本発明は、導電体１０５を内部に配した凹部を有するセラミックパッケージと、凹部内にて導電体１０５と接続された発光素子１０３とを有し、凹部をモールド部材１０７で封止した発光装置１００であって、凹部の内壁は、開口方向に広くなる形状を有するセラミック素地部に設けられた光反射部１０２と、光反射部１０２の周囲に露出しているセラミック素地部１０６とを備え、モールド部材１０７が、光反射部１０２とセラミック素地部１０６を被覆することを特徴とする。【選択図】　図１
2004111937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体を内部に配した凹部を有するセラミックパッケージと、該凹部内にて前記導電体と接続される発光素子とを有し、前記凹部内をモールド部材で封止した発光装置であって、
　前記凹部は、開口方向に内径が広くなる形状を有するセラミック素地部に設けられ前記発光素子の光を反射させる光反射部と、前記発光装置の主面方向から見て該光反射部の周囲に露出している第一のセラミック素地部とを備え、前記モールド部材が少なくとも前記光反射部と前記第一のセラミック素地部とを被覆することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記発光装置の主面方向から見て前記発光素子を少なくとも部分的に包囲するとともに前記光反射部の内側に設けられる第二のセラミック素地部をさらに備え、前記モールド部材がさらに前記第二のセラミック素地部を被覆する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第一のセラミック素地部と前記第二のセラミック素地部が、少なくとも一対の互いにほぼ平行な面を備えるように構成され、前記モールド部材が、前記第一のセラミック素地部と前記第二のセラミック素地部の互いにほぼ平行な面に設けられる請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記凹部は、開口部に階段状のセラミック素地部を有する請求項１乃至３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記凹部の底面は、該底面に載置された発光素子に対し互いにほぼ対称な形状を含む複数のセラミック素地部を有する請求項１乃至４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記光反射部は、高融点金属粒子で構成される第一の金属層と、該第一の金属層に設けられる第二の金属層とを有する請求項１乃至５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光素子は、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体を備える請求項１乃至６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光素子は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体を備える請求項１乃至７に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本願発明は、各種デ−タを表示可能なディスプレイ、ラインセンサ−など各種センサーの光源やインジケータなどに利用される半導体装置に関し、特に高放熱性且つ発光光率に優れ、信頼性の高い半導体発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　今日、ＲＧＢ（赤色系、緑色系、青色系）において１０００ｍｃｄ以上にも及ぶ超高輝度に発光可能なＬＥＤチップがそれぞれ開発された。これに伴い、ＲＧＢ（赤色系、緑色系、青色系）がそれぞれ発光可能なＬＥＤチップを用い混色発光させることでフルカラー表示可能なＬＥＤ表示器とすることができる。具体的には、フルカラ−大型映像装置や屋内外で使用される文字表示板等に利用されつつある。ＪＩＳ第２水準漢字のような複雑な文字を表示するためには、特に高精細な表示器が求められる。また、屋内外ともに行き先表示板等の用途では、かなり広い角度から視認可能な表示器であることも求められる。
【０００３】
　高精細、高視野角及び小形薄型化可能な発光装置として、ＬＥＤチップをセラミックのパッケージ内に配置した発光装置が考えられる。このようなセラミックのパッケージを用いた従来の発光装置の模式的な断面図を図３に示す。ＬＥＤチップ３０１は、セラミック基板の上に設けられた導体配線３０２の上に載置され、モールド部材３０３により封止されている。このようなセラミックをベースとしたパッケージは、グリーンシートと呼ばれる原材料を多層に積層したものを焼成することによって比較的簡単に形成することができる。
【０００４】
　また、ＬＥＤを高輝度に発光させようとするとＬＥＤチップからの発熱量が大きくなるが、セラミックの放熱性が良好なためＬＥＤチップの信頼性を確保することもできる。さらに、セラミックを利用したセラミックパッケージは、グリーンシート上にタングステンペーストなどを印刷することによってパッケージ形成と同時に配線を簡単に形成させることもできる。セラミックパッケージでは凹状の開口部の形成が容易であるため、ＬＥＤチップ搭載箇所の保護を目的とした樹脂封止が容易に行えるという利点を有する。ＬＥＤベアチップを直接搭載することで砲弾型ＬＥＤランプと比較して、ＬＥＤチップの全方位の発光が利用できるために、高視野角のディスプレイの作製も可能である（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３５６２７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　セラミック組成や焼結体の緻密性などから、セラミックは、ある程度の光を透過する。そのため、図３中に矢印で示されるように、ＬＥＤチップの側面方向に放出された光は、セラミックの内壁部３０４に一部進入する。セラミックパッケージの凹部の内壁部３０４に進入した光は、散乱されながら表面層を透過してくる。そのため、発光装置を正面から観測したときに凹部の外周に弱いリング状の発光が見られる。同様に、セラミックパッケージ内での光の損失が多くなることも考えられる。これが、セラミックパッケージを利用した発光装置において発光輝度を低下させる原因となる。そこで、上記特開平５−３３５６２７号公報に開示されるように、凹部の内壁に入射する光を発光観測面方向に反射させるため、セラミックの内壁に金属材料にて光反射部を設けることがある。このように、光反射部を設けることにより、上述したような発光輝度の低下を抑制することができる。
【０００７】
　しかしながら、セラミックパッケージの凹部において、光反射部と、モールド部材である有機樹脂などとは、密着性が悪い。さらに、光反射部に使用される金属は、モールド部材との熱膨張係数が大きく異なる。そのため温度サイクル時の熱ストレスにより、モールド部材が光反射部の部分から剥離するという問題を有する。さらに、凹部の内壁を開口方向が広くなるテーパー形状とすると、開口方向に応力を受けたモールド部材は、セラミックパッケージ本体からより一層脱落しやすくなる。
【０００８】
　したがって、本願発明は、セラミックパッケージを用いた半導体装置における上記問題点を解決し、高放熱性且つ発光光率に優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　以上の目的を達成するために本発明に係る発光装置は、導電体を内部に配した凹部を有するセラミックパッケージと、該凹部内にて上記導電体と接続される発光素子とを有し、上記凹部内をモールド部材で封止した発光装置であって、上記凹部は、開口方向に内径が広くなる形状を有するセラミック素地部に設けられ上記発光素子の光を反射させる光反射部と、上記発光装置の主面方向から見て該光反射部の周囲に露出している第一のセラミック素地部とを備え、上記モールド部材が少なくとも上記光反射部と第一のセラミック素地部とを被覆することを特徴とする。このように構成すると、モールド部材とセラミックパッケージとの間に生じる応力が緩和されるため、モールド部材とパッケージとの剥離が生じることがなくなる。さらに、光反射部に入射する光は発光観測面方向に反射されるため、高輝度、高放熱、かつ信頼性の高い発光装置とすることができる。
【００１０】
　また、上記凹部は、上記発光装置の主面方向から見て前記発光素子を少なくとも部分的に包囲するとともに上記光反射部の内側に設けられる第二のセラミック素地部をさらに備え、上記モールド部材がさらに上記第二のセラミック素地部を被覆する。また、上記第一のセラミック素地部と上記第二のセラミック素地部が、少なくとも一対の互いにほぼ平行な面を備えるように構成され、上記モールド部材が、上記第一のセラミック素地部と上記第二のセラミック素地部の互いにほぼ平行な面に設けられる。また、上記凹部が開口部に階段状のセラミック素地部を有することが好ましい。さらに、凹部の底面は、該底面に載置された発光素子に対し互いにほぼ対称な形状を含む複数のセラミック素地部を有することが好ましい。このように構成すると、モールド部材とセラミックパッケージとの間に生じる応力が上記互いに平行な面の方向において相殺しあうことにより緩和され、モールド部材とパッケージの剥離を生じさせることなく、さらに信頼性の高い発光装置とすることができる。
【００１１】
　また、本発明は、上記光反射部が高融点金属粒子で構成される第一の金属層と、該第一の金属層上に第二の金属層とを有する。このように構成すると、セラミック素地部及び光反射部の密着性が向上し、高輝度発光可能な発光装置を実現することができる。
【００１２】
　また、本発明は、発光素子が、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体を備える。また、本発明は、発光素子が、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体を備える。このように構成することによって、発光素子からの光の一部が蛍光体に吸収され異なる波長を有する光を発光可能な発光装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
　本願発明は、高視野角、高精細、小型薄型化、高信頼性を有する発光装置とすることができる。特に、請求項１の構成とすることによって、ＬＥＤチップからの光を効率よく反射させると共にモールド部材などとの密着性とが両立可能な発光装置とすることができる。したがって、コーテイング樹脂とセラミックパッケージの密着性の向上による耐水性、温度サイクル時のストレス緩和等の効果を有する。
【００１４】
　また、本願発明は、ＬＥＤチップからの光を反射する金属層をセラミックスなどとの密着性と反射性とに機能分離したものである。具体的には、金属粒子を第一の金属層とすることにより密着性を向上させることができる。また、凹部の内壁に設けられた第二の金属層は、光の反射効率を向上することができる。即ち、第一及び第二の金属層を設けることで、セラミックパッケージ内に進入していた光損失を低減できる。また、凹部内以外の発光が防止されるため、本発明にかかる発光装置をディスプレイとしたとき、ディスプレイなどのコントラストの向上が可能となった。
【００１５】
　また、表面に金属材料を有する光反射部の部分とモールド部材である有機樹脂とは本来、密着性が悪いが、本願発明の内壁部の一部にセラミック素地部を設けることで、密着性を向上させ、熱応力を緩和させることが可能となる。これにより発光装置の封止気密性が向上し、温度サイクル時の熱ストレスによるモールド材の剥離が防止され、セラミックパッケージを使用した発光装置の信頼性の向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。特に、露出させるセラミック素地部の形状が図面に示される形状に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１７】
　実施の形態１．
本願発明者は、種々の実験の結果、セラミックパッケージにおける凹部内の壁面の一部に光反射部を設け、該光反射部の周辺にセラミック素地部を光反射部から露出させることによって、モールド部材のセラミックパッケージからの剥離を抑制し、発光特性及び信頼性が飛躍的に向上しうることを見出し本願発明を成すに至った。
【００１８】
　即ち、セラミック材料をパッケージに利用した発光装置において、その凹部を開口方向に内径が広くなるテーパー形状に加工し、入射される光を発光観測面方向に反射させる光反射部を、凹部を形成する内壁面の一部に設ける。このようにすることによって、セラミックを透過し発光観測面側に生じていたリング状の発光を抑制することができ、光反射部が入射する光を発光観測面方向に反射させるため、高放熱及び高輝度発光可能な発光装置を形成することができる。さらに、発光装置の主面方向から見て光反射部の周辺、例えば凹部の開口部付近にセラミック素地部を露出させ、あるいは該セラミック素地部を階段状の構造とする。また、セラミックパッケージの凹部内をモールド部材で封止し、モールド部材が少なくとも光反射部と露出させたセラミック素地部とを被覆するようにする。このような構造とすることにより、熱膨張によってモールド部材にかかる応力が光反射部の周囲に露出しているセラミック素地部にて打ち消し合って緩和されるため、モールド部材の剥離を防ぐことが可能である。
【００１９】
　ところで、セラミックと一体的に光反射部を形成させる場合は、高融点金属を用いることが好ましい。しかしながら、高融点金属は、ＬＥＤチップからの光を必ずしも効率よく反射するとは限らない。本願発明は、セラミックとの密着性と反射性とを機能分離させることにより効率よい発光と信頼性を達成することができる。また、開口部内壁表面の凹凸を選択することによりモールド部材との密着性をも制御することができ、樹脂の熱膨張時においてもモールド部材の剥離が少なく信頼性が高くなる。
【００２０】
　実施の形態２．
さらに本願発明者らは、光反射部の周囲に露出させた第一のセラミック素地部とともに、発光装置の主面方向から見て光反射部の内側に、発光素子を包囲するように第二のセラミック素地部を設け、第一および第二のセラミック素地部が互いにほぼ平行な面を凹部内に少なくとも一対備えるように構成する。また、モールド部材は、少なくとも光反射部と第一および第二のセラミック素地部とを被覆するようにする。互いにほぼ平行な面をセラミック素地部に設けることにより、例えば傾斜させた光反射部等、光反射部の形状に関係なく、モールド部材にかかる種々の方向からの応力を緩和することができる。従って、このように構成することによって、モールド部材のセラミックパッケージからの剥離を抑制し、発光特性及び信頼性が飛躍的に向上しうることを見出し本願発明を成すに至った。以下、本願発明の構成要件について種々詳述する。
【００２１】
　［セラミックパッケージ］
本願発明に用いられるセラミックパッケージとは、外部環境などからＬＥＤチップを保護するためにセラミック材料で形成されたものであり、凹部内にＬＥＤチップが配置されると共にＬＥＤチップと外部とを電気的に接続する部材が設けられたものである。具体的に、セラミック材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。特に、原料粉末の９０〜９６重量％がアルミナであり、焼結助剤として粘度、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等が４〜１０重量％添加され１５００から１７００℃の温度範囲で焼結させたセラミックスや原料粉末の４０〜６０重量％がアルミナで焼結助剤として６０〜４０重量％の硼珪酸硝子、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどが添加され８００〜１２００℃の温度範囲で焼結させたセラミックス等が挙げられる。
【００２２】
　このようなパッケージは、焼成前のグリーンシート段階で種々の形状をとることができる。パッケージ内の導体配線は、タングステンやモリブデンなど高融点金属を樹脂バインダーに含有させたペースト状の材料から形成される。スクリーン印刷などの方法により、ペースト状の材料グリーンシートに設けたスルーホールを介して所望の形状とし、セラミック焼成によって導体配線となる。貫通孔を有するグリーンシートを多層に張り合わせることなどによりＬＥＤチップを載置する凹部を形成する。したがって、発光観測面側から見て円状、楕円状や孔径の異なるグリーンシートを積層することで階段状の開口部内壁などを形成することも可能である。さらに、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートと、種々の形状および大きさの貫通孔を有するグリーンシートを組み合わせることにより、開口方向に向かって内径が広くなる形状を有する凹部とすることができる。ここで、一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシートは、グリーンシートへの当接方向に狭くなる形状の刃を有する切削具を使用して切削加工により形成することが可能である。あるいは、通常の貫通孔を形成する際に使用する切削具のグリーンシート表面に対する当接角度を変化させることにより形成することが可能である。さらには、内径を段階的に変化させた貫通孔を有する複数枚のグリーンシートを重ね合わせ、取り敢えず階段状の内壁面を形成し、該階段状の内壁面に成型用金型を押し当て平滑面とすることにより、ある一定の方向に内径が大きくなる貫通孔を有するグリーンシトを形成することが可能である。
【００２３】
　このようなグリーンシートを積層させた後、焼結させることによってセラミックスパッケージとすることができる。また、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３などをグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。
【００２４】
　パッケージの凹部は、ＬＥＤチップや導電性ワイヤーなどを内部に配置させるものである。したがって、ＬＥＤチップをダイボンド機器などで直接積載などすると共にＬＥＤチップとの電気的接続をワイヤーボンディングなどで採れるだけの十分な大きさがあれば良い。凹部は、所望に応じて２以上の複数設けることができる。具体的には、１６×１６や２４×２４のドットマトリックスや直線状など種々選択させることもできる。凹部のドットピッチが４ｍｍ以下の高細密の場合には、砲弾型ＬＥＤランプを搭載する場合と比較して大幅にドットピッチが縮小したものとすることができる。また、本願発明の構成では、このような高細密においてもＬＥＤチップからの放熱性に関連する種々の問題を解決できる。ＬＥＤチップとパッケージ底部との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンＬＥＤチップなど配線と電気的に接続させるためにはＡｇペースト、ＩＴＯペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。また、発光素子は、露出しているセラミック素地部に絶縁性接着剤を介して直接固定されてもよい。このように構成することによって、発光素子は、導体配線に絶縁性接着剤を介して固定する場合と比較してセラミックパッケージに対し強固に固定される。
【００２５】
　［光反射部１０２］
光反射部１０２は、セラミックパッケージの主面側（発光観測面側）において、凹部を形成する内壁面の一部に対して設けられ、セラミックパッケージのセラミック素地部と直接接し第二の金属層の下地となる第一の金属層と、ＬＥＤチップから放出された光を反射させ効率よく外部に取り出すための反射機能を有する第二の金属層とを含む。以下、第一の金属層と第二の金属層について詳述する。
【００２６】
　（第一の金属層）
第一の金属層は、セラミックパッケージに直接接して形成されると共に第二の金属層を形成させる下地となるものである。したがって、セラミック焼成と同時に形成される第一の金属層は、セラミック形成時に溶融しないことが必要となる。このような第一の金属層に用いられる高融点金属としては、タングステン、クロム、チタン、コバルト、モリブデンやこれらの合金などが挙げられる。これらの金属粒子を樹脂ペーストに混合させグリーンシートの凹部内壁に塗布或いは印刷などしグリーンシートと共に焼成することによって第一の金属層を形成することができる。金属粒子の粒径を制御することによってセラミックや第一の金属層上に形成される第二の金属層さらには、その上に形成されるモールド部材との密着性をも制御することができる。第一の金属層に用いられる金属粒径によって、その上に形成される第二の金属層の表面粗さも制御することができる。そのため、第一の金属層に含有される金属粒子の粒径としては、０．３から１００μｍであることが好ましく、１から２０μｍがより好ましい。
【００２７】
　また、内壁面をスクリーン印刷する以外の反射導体層形成の方法としては、グリーンシートの開口部に完全に導体ペーストを流入し埋め込んだ後、内壁に導体層を残す範囲で開口部中心をレーザーで穴開けする方法を用いても良い。この場合、レーザー光源としては、炭酸ガスレーザー及びＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどが好適に挙げられる。さらに、第一の金属層は、必ずしも内壁の全面に形成させる必要はない。部分的に第一の金属層及び第二の金属層を形成させないことにより所望方向のみ光の反射をさせる。金属層が形成されていない部位は、セラミックを透過して光が広がったように見える。このように内壁に形成させる金属層を部分的に形成させることによって視野角を所望方向に広げることもできる。また、導体配線を構成する高融点金属含有の樹脂ペーストを内壁に塗布などすることにより光反射部を構成する第一の金属層として形成することもできる。
【００２８】
　（第二の金属層）
本願発明の第二の金属層は、第一の金属層上に形成させるものであって、ＬＥＤチップから放出された光を効率よく外部に取り出すための反射機能を有するものである。このような第二の金属層は、第一の金属層上にメッキや蒸着などを利用して比較的簡単に形成させることができる。第二の金属層として具体的には、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウムやそれらの合金、それらの多層膜などＬＥＤチップから放出された光に対して９０％以上の反射率を有する金属が好適に挙げられる。
【００２９】
　第二の金属層は、セラミックパッケージ内に配線された導体配線パターンの表面処理と同時に形成させることもできる。即ち、セラミック パッケージに設けられた導体配線に半田接続性などを考慮してＮｉ／Ａｇ又はＮｉ／Ａｕを第二の金属層形成と同時にメッキさせる場合もある。また、第二の金属層の形成と導電配線の表面とを別々に電気メッキを行っても良い。凹部の底面に配されている導電配線の表面を第二の金属層にて被覆することによって、ＬＥＤチップの下方における光の損失を抑制することができる。
【００３０】
　［ＬＥＤチップ１０３］
本願発明に用いられるＬＥＤチップ１０３は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。
【００３１】
　野外などの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用できることは言うまでもない。
【００３２】
　窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。窒化物系化合物半導体を用いたＬＥＤチップ例を示す。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成する。その上にＮ或いはＰ型のＧａＮである第１のコンタクト層、量子効果を有するＩｎＧａＮ薄膜である活性層、Ｐ或いはＮ型のＡｌＧａＮであるクラッド層、Ｐ或いはＮ型のＧａＮである第２のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。
【００３３】
　一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによってＬＥＤチップを形成させることができる。
【００３４】
　こうしたＬＥＤチップは、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって白色表示における混色性を向上させることもできる。例えば、緑色系が発光可能なＬＥＤチップを２個、青色系及び赤色色系が発光可能なＬＥＤチップをそれぞれ１個ずつとすることが出来る。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、緑色系の発光波長が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色系の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍであることが好ましい。本発明の発光装置において白色系の混色光を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光素子の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。なお、比較的紫外線により劣化されにくい部材との組み合わせにより４００ｎｍより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子を用いることもできる。
【００３５】
　［モールド部材１０７］
モールド部材とは、セラミックパッケージの開口部内に配されるものであり外部環境からの外力や水分などからＬＥＤチップを保護すると共にＬＥＤチップからの光を効率よく外部に放出させるためのものである。このような、モールド部材を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。高密度にＬＥＤチップを配置させた場合は、熱衝撃による導電性ワイヤーの断線などを考慮しエポキシ樹脂、シリコーン樹脂やそれらの組み合わせたものなどを使用することがより好ましい。また、モールド部材中には、視野角をさらに増やすために拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、ＬＥＤチップからの光の少なくとも一部を波長変換させる蛍光物質を含有させることもできる。
【００３６】
　［蛍光物質］
本願発明に用いられる蛍光物質は、発光素子から放出された可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光するものである。本実施の形態における蛍光物質は、上述したモールド部材中に含有される他、モールド部材とは別にＬＥＤチップを覆うように設けられるコーティング部材の中や、ＬＥＤチップをパッケージに固定するための絶縁性接着剤（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、硝子のような透光性無機部材）の中に含有される。また、本実施の形態における蛍光物質は、モールド部材の表面を被覆するように設けられる他、モールド部材の表面および発光素子から間隔を設けた位置に、蛍光体を含む層としてモールド部材中に設けることもできる。
【００３７】
　本実施の形態に用いられる蛍光体としては、少なくともＬＥＤチップの半導体発光層から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体をいい、該蛍光体を固着させる結着剤とともに波長変換部材とされる。本実施の形態において、蛍光体として紫外光により励起されて所定の色の光を発生する蛍光体も用いることができ、具体例として、例えば、
（１）Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎ
（２）Ｍ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ（但し、ＭはＳｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇから選択される少なくとも一種）
（３）ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ
（４）ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、Ｍｎ
（５）３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ
（６）Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ
（７）Ｍｇ６Ａｓ２Ｏ１１：Ｍｎ
（８）Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ
（９）（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ
（１０）ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ
（１１）Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＣｌＢｒ：Ｍｎ、Ｅｕ
（１２）Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ
（１３）Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、及び
（１４）Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等が挙げられる。
【００３８】
　また、これらの蛍光体は、一層からなる波長変換部材中に単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。さらに、二層以上が積層されてなる波長変換部材中にそれぞれ単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。
【００３９】
　ＬＥＤチップが発光した光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色系の混色光を発光することができる。具体的には、ＬＥＤチップからの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合やＬＥＤチップが発光した青色系の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色系の光が挙げられる。
【００４０】
　発光装置の発光色は、蛍光体と蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、蛍光体の沈降時間、蛍光体の形状などを種々調整すること及びＬＥＤチップの発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。発光装置の発光観測面側からは、ＬＥＤチップからの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。
【００４１】
　具体的な蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ系蛍光体」と呼ぶことがある。）が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが好ましい。
【００４２】
　（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。
【００４３】
　本実施の形態における発光装置における蛍光物質として、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため２種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色系の混色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
【００４４】
　このような蛍光体は、気相や液相中に分散させ均一に放出させることができる。気相や液相中での蛍光体は、自重によって沈降する。特に液相中においては懸濁液を静置させることで、より均一性の高い蛍光体を持つ層を形成させることができる。所望に応じて複数回繰り返すことにより所望の蛍光体量を形成することができる。
【００４５】
　以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。ここで本発明において、蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値であり、前記体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定し得られるものである。具体的には、気温２５℃、湿度７０％の環境下において、濃度が０．０５％であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ａ）により、粒径範囲０．０３μｍ〜７００μｍにて測定し得られたものである。
【００４６】
　本実施の形態において使用される蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体に代表されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。これらのＹＡＧ系蛍光体および窒化物系蛍光体は、混合して波長変換部材中に含有させてもよいし、複数の層から構成される波長変換部材中に別々に含有させてもよい。以下、それぞれの蛍光体について詳細に説明していく。
【００４７】
　（アルミニウム・ガーネット系蛍光体）
本実施の形態に用いられるアルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体であり、ＬＥＤチップから発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。例えば、上述したＹＡＧ系蛍光体の他、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２等が挙げられる。これらのうち、本実施の形態において、特にＹを含み、かつＣｅあるいはＰｒで付活され組成の異なる２種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体が利用される。
【００４８】
　発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系及び赤色系の光と、或いは、黄色系の光であってより緑色系及びより赤色系の光を混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。発光装置はこの混色を起こさせるために蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウムなどの透光性無機物中に含有させることもできる。このように蛍光体が含有されたものは、ＬＥＤチップからの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。蛍光体と透光性無機物との比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。
【００４９】
　また、２種類以上の蛍光体をそれぞれ発光素子からの入射光に対して順に配置させることによって効率よく発光可能な発光装置とすることができる。即ち、反射部材を有する発光素子上には、長波長側に吸収波長があり長波長に発光可能な蛍光体が含有された色変換部材と、それよりも長波長側に吸収波長がありより長波長に発光可能な色変換部材とを積層などさせることで反射光を有効利用することができる。
【００５０】
　ＹＡＧ系蛍光体を使用すると、放射照度として（Ｅｅ）＝０．１Ｗ・ｃｍ−２以上１０００Ｗ・ｃｍ−２以下のＬＥＤチップと接する或いは近接して配置された場合においても高効率に十分な耐光性を有する発光装置とすることができる。
【００５１】
　本実施の形態に用いられるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である緑色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体では、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λｐも５１０ｎｍ付近にあり７００ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である赤色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体でも、ガーネット構造であり熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λｐが６００ｎｍ付近にあり７５０ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００５２】
　ガーネット構造を持ったＹＡＧ系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。Ｙの置換が２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくなり、８割以上では、赤み成分が増えるものの輝度が急激に低下する。また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を持ったＹＡＧ系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。ＹＡＧ系蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にあることが好ましい。このように構成すると、発光素子に投入する電流を増加させた場合、励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長にほぼ一致するため、蛍光体の励起効率を低下させることなく、色度ズレの発生を抑えた発光装置を形成することができる。
【００５３】
　このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。また、別の実施の形態の蛍光体の製造方法では、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて行う第一焼成工程と、還元雰囲気中にて行う第二焼成工程とからなる、二段階で焼成することが好ましい。ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量は少なくとも含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいい、この弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止できる。また、第二焼成工程における還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体にて発光装置を形成した場合に、所望とする色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率の高い発光装置を形成することができる。
【００５４】
　組成の異なる２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は、混合させて用いても良いし、それぞれ独立して配置させても良い。蛍光体をそれぞれ独立して配置させる場合、発光素子から光をより短波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これによって効率よく吸収及び発光させることができる。
【００５５】
　（窒化物系蛍光体）
本実施の形態における蛍光物質は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体とすることができる。また、本実施の形態に用いられる窒化物系蛍光体としては、ＬＥＤチップから発光された可視光、紫外線、及びＹＡＧ系蛍光体からの発光を吸収することによって励起され発光する蛍光体をいう。例えば、Ｃａ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｂａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｂａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｂａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｂａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系など種々の組み合わせの蛍光体を製造することができる。希土類元素であるＺは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕのうち少なくとも１種以上が含有されていることが好ましいが、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｙｂが含有されていてもよい。これらの希土類元素は、単体の他、酸化物、イミド、アミド等の状態で原料中に混合する。希土類元素は、主に安定な３価の電子配置を有するが、Ｙｂ、Ｓｍ等は２価、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ等は４価の電子配置を有する。酸化物の希土類元素を用いた場合、酸素の関与が蛍光体の発光特性に影響を及ぼす。つまり酸素を含有することにより発光輝度の低下を生じる場合もある。その反面、残光を短くするなどの利点もある。但し、Ｍｎを用いた場合は、ＭｎとＯとのフラックス効果により粒径を大きくし、発光輝度の向上を図ることができる。
例えば、共付活剤としてＬａを使用する。酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）は、白色の結晶で、空気中に放置すると速やかに炭酸塩に代わるため、不活性ガス雰囲気中で保存する。
例えば、共付活剤としてＰｒを使用する。酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）は、通常の希土類酸化物Ｚ２Ｏ３と異なり、非化学量論的酸化物で、プラセオジムのシュウ酸塩、水酸化物、炭酸塩などを空気中で焼く８００℃に加熱するとＰｒ６Ｏ１１の組成をもつ黒色の粉体として得られる。Ｐｒ６Ｏ１１はプラセオジム化合物合成の出発物質となり、高純度のものも市販されている。
【００５６】
　特に本発明に係る蛍光体は、Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドである。この蛍光体の基本構成元素は、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ若しくはＬＸＳｉＹＯＺＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれか。）で表される。一般式中、Ｘ及びＹは、Ｘ＝２、Ｙ＝５又は、Ｘ＝１、Ｙ＝７であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Ｍｎが添加された（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒＸＣａ１−ＸＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。但し、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれかである。ＳｒとＣａは、所望により配合比を変えることができる。
蛍光体の組成にＳｉを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。
【００５７】
　発光中心に希土類元素であるユウロピウムＥｕを用いる。ユウロピウムは、主に２価と３価のエネルギー準位を持つ。本発明の蛍光体は、母体のアルカリ土類金属系窒化ケイ素に対して、Ｅｕ２＋を付活剤として用いる。Ｅｕ２＋は、酸化されやすく、３価のＥｕ２Ｏ３の組成で市販されている。しかし、市販のＥｕ２Ｏ３では、Ｏの関与が大きく、良好な蛍光体が得られにくい。そのため、Ｅｕ２Ｏ３からＯを、系外へ除去したものを使用することが好ましい。たとえば、ユウロピウム単体、窒化ユウロピウムを用いることが好ましい。但し、Ｍｎを添加した場合は、その限りではない。
【００５８】
　Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＢａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＭｇＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＺｎＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｂａ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＢａＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＭｇＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＺｎＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｍｇ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｐｒ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｐｒ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｔｂ、ＢａＧｅ７Ｎ１０：Ｃｅなどが製造できるがこれに限定されない。
【００５９】
　添加物であるＭｎは、Ｅｕ２＋の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図る。Ｍｎは、原料中に含有させるか、又は、製造工程中にＭｎ単体若しくはＭｎ化合物を含有させ、原料と共に焼成する。但し、Ｍｎは、焼成後の基本構成元素中に含有されていないか、含有されていても当初含有量と比べて少量しか残存していない。これは、焼成工程において、Ｍｎが飛散したためであると思われる。
蛍光体には、基本構成元素中に、若しくは、基本構成元素とともに、Ｍｇ、Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ、Ｎａ，Ｋ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｆｅ，Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含有する。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有している。また、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ及びＮｉは、残光を抑えることができるという作用を有している。
【００６０】
　このような窒化物系蛍光体は、ＬＥＤチップによって発光された青色光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をＹＡＧ系蛍光体と共に上記の構成を有する発光装置に使用して、ＬＥＤチップにより発光された青色光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色により暖色系の白色系の混色光を発光する発光装置を提供する。窒化物系蛍光体の他に加える蛍光体には、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質が含有されていることが好ましい。前記イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質を含有することにより、所望の色度に調節することができるからである。セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、ＬＥＤチップにより発光された青色光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、ＬＥＤチップにより発光された青色光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の黄色光とが混色により青白い白色に発光する。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と赤色発光する蛍光体とを、透光性を有するコーティング部材中に一緒に混合し、ＬＥＤチップにより発光された青色光とを組み合わせることにより白色系の混色光を発光する発光装置を提供することができる。特に好ましいのは、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色の発光装置である。但し、所望の色温度の発光装置を提供するため、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の蛍光体量と、赤色発光の蛍光体量を適宜変更することもできる。この白色系の混色光を発光する発光装置は、特殊演色評価数Ｒ９の改善を図っている。従来の青色発光素子とセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質との組合せのみの白色系発光装置は、色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９がほぼ０に近く、赤み成分が不足していた。そのため特殊演色評価数Ｒ９を高めることが解決課題となっていたが、本発明において赤色発光の蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と共に用いることにより、色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９を４０付近まで高めることができる。
【００６１】
　次に、本発明に係る蛍光体（（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ）の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されない。上記蛍光体には、Ｍｎ、Ｏが含有されている。
【００６２】
　原料のＳｒ、Ｃａを粉砕する。原料のＳｒ、Ｃａは、単体を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用することもできる。また原料Ｓｒ、Ｃａには、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などを含有するものでもよい。原料のＳｒ、Ｃａは、アルゴン雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。粉砕により得られたＳｒ、Ｃａは、平均粒径が約０．１μｍから１５μｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。Ｓｒ、Ｃａの純度は、２Ｎ以上であることが好ましいが、これに限定されない。より混合状態を良くするため、金属Ｃａ、金属Ｓｒ、金属Ｅｕのうち少なくとも１以上を合金状態としたのち、窒化し、粉砕後、原料として用いることもできる。
【００６３】
　原料のＳｉを粉砕する。原料のＳｉは、単体を使用することが好ましいが、窒化物化合物、イミド化合物、アミド化合物などを使用することもできる。例えば、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ（ＮＨ２）２、Ｍｇ２Ｓｉなどである。原料のＳｉの純度は、３Ｎ以上のものが好ましいが、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ、金属ホウ化物（Ｃｏ３Ｂ、Ｎｉ３Ｂ、ＣｒＢ）、酸化マンガン、Ｈ３ＢＯ３、Ｂ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯなどの化合物が含有されていてもよい。Ｓｉも、原料のＳｒ、Ｃａと同様に、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。Ｓｉ化合物の平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。
【００６４】
　次に、原料のＳｒ、Ｃａを、窒素雰囲気中で窒化する。この反応式を、以下の式１および式２にそれぞれ示す。
【００６５】
　３Ｓｒ　＋　Ｎ２　→　Ｓｒ３Ｎ２　・・・（式１）
　３Ｃａ　＋　Ｎ２　→　Ｃａ３Ｎ２　・・・（式２）
　Ｓｒ、Ｃａを、窒素雰囲気中、６００〜９００℃、約５時間、窒化する。Ｓｒ、Ｃａは、混合して窒化しても良いし、それぞれ個々に窒化しても良い。これにより、Ｓｒ、Ｃａの窒化物を得ることができる。Ｓｒ、Ｃａの窒化物は、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。
【００６６】
　原料のＳｉを、窒素雰囲気中で窒化する。この反応式を、以下の式３に示す。
【００６７】
　　　　　　３Ｓｉ　＋　２Ｎ２　→　Ｓｉ３Ｎ４　・・・（式３）
　ケイ素Ｓｉも、窒素雰囲気中、８００〜１２００℃、約５時間、窒化する。これにより、窒化ケイ素を得る。本発明で使用する窒化ケイ素は、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。
【００６８】
　Ｓｒ、Ｃａ若しくはＳｒ−Ｃａの窒化物を粉砕する。Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物を、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。
同様に、Ｓｉの窒化物を粉砕する。また、同様に、Ｅｕの化合物Ｅｕ２Ｏ３を粉砕する。Ｅｕの化合物として、酸化ユウロピウムを使用するが、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなども使用可能である。このほか、原料のＺは、イミド化合物、アミド化合物を用いることもできる。酸化ユウロピウムは、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。粉砕後のアルカリ土類金属の窒化物、窒化ケイ素及び酸化ユウロピウムの平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。
【００６９】
　上記原料中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。また、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ等の上記元素を以下の混合工程において、配合量を調節して混合することもできる。これらの化合物は、単独で原料中に添加することもできるが、通常、化合物の形態で添加される。この種の化合物には、Ｈ３ＢＯ３、Ｃｕ２Ｏ３、ＭｇＣｌ２、ＭｇＯ・ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、金属ホウ化物（ＣｒＢ、Ｍｇ３Ｂ２、ＡｌＢ２、ＭｎＢ）、Ｂ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯなどがある。
【００７０】
　上記粉砕を行った後、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕの化合物Ｅｕ２Ｏ３を混合し、Ｍｎを添加する。これらの混合物は、酸化されやすいため、Ａｒ雰囲気中、又は、窒素雰囲気中、グローブボックス内で、混合を行う。
【００７１】
　最後に、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕの化合物Ｅｕ２Ｏ３の混合物をアンモニア雰囲気中で、焼成する。焼成により、Ｍｎが添加された（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕで表される蛍光体を得ることができる。ただし、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。
【００７２】
　焼成は、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを使用することができる。焼成温度は、１２００から１７００℃の範囲で焼成を行うことができるが、１４００から１７００℃の焼成温度が好ましい。焼成は、徐々に昇温を行い１２００から１５００℃で数時間焼成を行う一段階焼成を使用することが好ましいが、８００から１０００℃で一段階目の焼成を行い、徐々に加熱して１２００から１５００℃で二段階目の焼成を行う二段階焼成（多段階焼成）を使用することもできる。蛍光体の原料は、窒化ホウ素（ＢＮ）材質のるつぼ、ボートを用いて焼成を行うことが好ましい。窒化ホウ素材質のるつぼの他に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材質のるつぼを使用することもできる。
【００７３】
　以上の製造方法を使用することにより、目的とする蛍光体を得ることが可能である。
【００７４】
　本発明の実施例において、赤味を帯びた光を発光する蛍光体として、特に窒化物系蛍光体を使用するが、本発明においては、上述したＹＡＧ系蛍光体と赤色系の光を発光可能な蛍光体とを備える発光装置とすることも可能である。このような赤色系の光を発光可能な蛍光体は、波長が４００〜６００ｎｍの光によって励起されて発光する蛍光体であり、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられる。このようにＹＡＧ系蛍光体とともに赤色系の光を発光可能な蛍光体を使用することにより発光装置の演色性を向上させることが可能である。
【００７５】
　以上のようにして形成されるアルミニウムガーネット系蛍光体、および窒化物系蛍光体に代表される赤色系の光を発光可能な蛍光体は、発光素子の周辺において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このような構成にすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による混色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。また、窒化物系蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体により波長変換された光の一部を吸収してしまうことを考慮して、窒化系蛍光体がＹＡＧ系蛍光体より発光素子に近い位置に配置されるように波長変換部材を形成することが好ましい。このように構成することによって、ＹＡＧ蛍光体により波長変換された光の一部が窒化物系蛍光体に吸収されてしまうことがなくなり、ＹＡＧ系蛍光体と窒化物系蛍光体とを混合して含有させた場合と比較して、混色光の演色性を向上させることができる。
【００７６】
　（アルカリ土類金属塩）
本実施の形態における発光装置は、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体として、ユウロピウムで付活されたアルカリ土類金属珪酸塩を有することもできる。該アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
　ここで、好ましくは、ａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きい。
【００７７】
　本実施の形態における発光装置は、アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。
【００７８】
　Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ２Ｏ３：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、Ｍｅは、Ｂａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを示す。）
　次に、本実施の形態におけるアルカリ土類金属珪酸塩からなる蛍光体の製造工程を説明する。
【００７９】
　アルカリ土類金属珪酸塩の製造のために、選択した組成に応じて出発物質アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素ならびに酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合し、かつ、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、温度１１００℃および１４００℃で所望の蛍光体に変換する。この際、０．２モル未満の塩化アンモニウムまたは他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換することもできるし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換することもできる。
【００８０】
　上述したような蛍光体、即ち、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋の一つまたはこれらの蛍光体を組み合わせることによって、所望の色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができる。
【００８１】
　［導電性ワイヤー１０４］
パッケージ凹部内に形成された導体配線１０５とＬＥＤチップ１０３の電極との接続は、導電性ワイヤや、導電性部材を介してＬＥＤチップ１０３の電極を導体配線１０５に対向させることにより行うことができる。導電性ワイヤー１０４としては、ＬＥＤチップ１０３の電極とセラミックパッケージ内に設けられた導体配線１０５とを接続させる電気的接続部材の１種であり、オーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／ｃｍ２／ｃｍ／℃以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／ｃｍ２／ｃｍ／℃以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤーは、各ＬＥＤチップの電極と、基板に設けられた導電性パターンなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００８２】
　本発明の実施例１を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な上面図である。また、図２は、図１のＣ−Ｃ‘における断面図である。
【００８３】
　本実施例におけるセラミックパッケージは、基板となるセラミック素地部２０２と、開口方向に向かって広くなる形状を有するセラミック素地部２０４と、セラミック素地部２０２とセラミック素地部２０４との間に設けられるセラミック素地部２０３と、パッケージの開口部を階段状の形状とするセラミック素地部２０５とを有する。基板となるセラミック素地部２０２は、スルーホールを有し、ＬＥＤチップ１０３に電力を供給するための導体配線１０５がパッケージの凹部底面からスルーロールを介して発光装置の実装面側に延在している。さらに、発光装置の実装面側に延在した導体配線は外部電極と接続する。セラミック素地部２０４は、開口方向に向かって広くなる形状となっており、パッケージの凹部を形成する内壁を有し、内壁に対して光反射部１０２が設けられている。セラミック素地部２０３は、該光反射部１０２を導体配線１０５から絶縁分離するとともに、露出された内壁面がパッケージ凹部底面に隣接している。セラミック素地部２０５は、開口部の内径がセラミック素地部２０４の内径より大きくされ、セラミック素地部２０４の一部が露出するような段差をセラミックパッケージの開口部に形成する。また、本実施例における発光装置は、発光装置の主面方向から見ると、光反射部１０２の周囲に露出している第一のセラミック素地部１０６ａを有する。第一のセラミック素地部１０６ａは、セラミック素地部２０４の上面およびセラミック素地部２０５の壁面によって形成されている。さらに、図２に示されるように、凹部内を封止するモールド部材が、光反射部１０２と第一のセラミック素地部１０６ａとを被覆している。
【００８４】
　導体配線１０５は、まず、タングステン（平均粒径約１μｍ）含有の樹脂ペースト（粘度約３００００ｐｓ）をスクリーン印刷させることにより形成され、さらに表面がＡｇにより被覆されている。また、導体配線１０５は、セラミック基板２０２のスルーホール２０１を介してセラミックパッケージの実装面側の導体配線１０５と接続されている。このようにすることにより、ＬＥＤチップ１０３からの光が導体配線１０５の表面にて反射されパッケージの開口方向に進行するため、発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。
【００８５】
　ＬＥＤチップ１０３は、パッケージの凹部底面に設けられる導体配線１０５の表面に絶縁性接着剤を介して固着される。さらに、第一のセラミック素地部１０６ａ、光反射部１０２、導体配線１０５、導電性ワイヤー１０４、及びＬＥＤチップ１０３は、モールド部材１０７にて封止されている。
【００８６】
　以下、本実施例にかかるセラミックスパッケージの形成について説明する。アルミナを主成分としたグリーンシートを所定のサイズで切り出し、パンチングマシーンを使用して通常の方法で０．３ｍφのスルーホール２０１を形成する。次に、発光装置の実装面側からスクリーン印刷法によりタングステン導体ペーストでスルーホール２０１の孔を埋め、導体配線１０５の部分の印刷を行う。最後に、ＬＥＤチップ１０３を載置する側の導体配線１０５の表面をＡｇにて被覆し、セラミック基板２０２として焼成されるグリーンシートを形成する。
【００８７】
　次に、導体配線、ＬＥＤチップを収めることが可能な大きさの貫通孔をパンチングマシーンにより設けたグリーンシートを形成する。形成されたグリーンシートは、発光観測面方向から見て、光反射部の内側に形成されるセラミック素地部となるものである。また、該グリーンシートは、第一の金属層と導体配線パターンの電気的絶縁のためにも設けられる。
【００８８】
　次に、一方の開口方向に内径が広くなる貫通孔を有するグリーンシートを切削加工により形成する。形成されたグリーンシートは、光反射部１０２を有するセラミック素地部２０４となる。また、セラミック素地部２０４の内径の最大値より大きい内径の貫通孔を有するグリーンシートを形成する。形成されたグリーンシートは、光反射部１０２の外側に形成されるセラミック素地部２０５となるものである。セラミック素地部２０５の内壁面は、セラミック素地部２０４の上面とともに凹部の開口部において階段状の第一のセラミック素地部１０６ａを形成する。
【００８９】
　以上のように形成された複数枚のグリーンシートを、該貫通孔の中心を揃えた状態で重ね合わせ、真空中で加熱プレスしパッケージの開口部を仮形成する。開口部が形成された後、開口部の内壁の一部に第一の金属層を構成させるタングステン樹脂ペーストを塗布する。第一の金属層には、配線層に用いるものと同様のタングステン粒子を用いる。なお、第一の金属層と導体配線パターンの電気的絶縁のため、グリーンシートは厚さ１５０μｍ程度で反射率が低下しないように構成する。
【００９０】
　これを焼結させることによって第一の金属層を有するセラミックス パッケージを構成する。次に第二の金属層として第一の金属層及び導体配線パターンの露出表面にそれぞれＮｉ／Ａｇ多層膜を電気メッキする。これにより開口部径２．０ｍｍφ、開口部深さ０．８ｍｍ、のセラミック パッケージを形成する。セラミックパッケージから外部電極との電気的取り出しは、金属コバールによる接続ピンを銀ロウ接続により形成する。
【００９１】
　一方、半導体発光素子であるＬＥＤは、主発光ピークが４５０ｎｍのＩｎＧａＮ半導体とする。ＬＥＤチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成する。ドーパントガスとしてＳｉＨ４とＣｐ２Ｍｇと、を切り替えることによってＮ型導電性を有する窒化ガリウム半導体とＰ型導電性を有する窒化ガリウム半導体を形成しＰＮ接合を形成する。（なお、Ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。）
　エッチングによりＰＮ各半導体表面を露出させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形成する。こうして出来上がった半導体ウエハーに対してスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてＬＥＤチップとする。この青色系が発光可能なＬＥＤチップ１０３をエポキシ樹脂でセラミック パッケージ開口部内の所定底辺にダイボンディング後、熱硬化により固定させる。その後、金線を導電性ワイヤ１０４として用い、ＬＥＤチップの各電極と、セラミック素地部２０２上の導体配線１０５とにワイヤ−ボンディングさせることにより電気的接続をとる。モールド部材１０７の形成材料としてシリコーン樹脂をＬＥＤチップが配置された凹部内に注入する。このとき、シリコーン樹脂が、第一のセラミック素地部１０６ａおよび光反射部１０２の上にあるように注入する。注入後、シリコーン樹脂を１５０℃１．５時間で硬化させ、第一のセラミック素地部１０６ａおよび光反射部１０２の上にモールド部材１０７を形成する。
【００９２】
　本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材と光反射部との間に働く応力がモールド部材と第一のセラミック素地部との間に働く応力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから脱落することなく、高輝度かつ信頼性の高い発光装置とすることができる。
【実施例２】
【００９３】
　本発明の実施例２を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な上面図である。また、図２は、図１のＣ−Ｃ‘における断面図である。
【００９４】
　本実施例におけるセラミックパッケージは、発光装置の主面方向から見て、光反射部１０２の周囲に露出している第一のセラミック素地部１０６ａと、光反射部１０２の内側に露出されＬＥＤチップ１０３を包囲するように設けられる第二のセラミック素地部１０６ｂとを有する。第二のセラミック素地部１０６ｂは、セラミック素地部２０２および２０３の露出面によって形成される。さらに、図２に示されるように、第一のセラミック素地部１０６ａと第二のセラミック素地部１０６ｂとが少なくとも一対の互いにほぼ平行な面を備えるように構成される。なお、本実施例における互いにほぼ平行な面は、基板となるセラミック素地部２０２の平面に平行な方向に一対と、同じ平面に垂直な方向に一対設けられている。このような互いにほぼ平行な面は、セラミックパッケージがセラミックグリーンシートの積層体を焼成してなるものであることから、セラミックグリーンシート積層体内壁面の形状の一部として容易に形成可能である。また、図２に示されるように、セラミックパッケージの凹部内を封止するモールド部材が、第一のセラミック素地部１０６ａと第二のセラミック素地部１０６ｂの互いにほぼ平行な面を被覆するように設けられている。ここで、モールド部材と第一及び第二のセラミック素地部の互いにほぼ平行な面との間に働く応力は、モールド部材と光反射部との間に働く応力をうち消すように構成される。また、上述したような方向に二対の平行な面を設けることにより、種々の方向からの応力を緩和することができる。以上のように構成する他は、実施例１と同様な発光装置とする。本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材と光反射部との間に働く応力がモールド部材と第一及び第二のセラミック素地部の互いにほぼ平行な面との間に働く応力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから脱落することなく信頼性の高い発光装置とすることができる。
【実施例３】
【００９５】
　本発明の実施例３を、図面を参照しながら説明する。図４は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な斜視図である。また、図５は、図４に示されるＸ−Ｘにおける断面図である。
【００９６】
　本実施例におけるセラミックパッケージ凹部の開口部付近は、セラミック素地部２０５によって内径が階段状に狭くなるような形状とされ、セラミック素地部２０５の端部が第二の光反射部１０２ｂの上方に位置するようにされ、第一のセラミック素地部１０６ａが形成される。また、凹部の底面の中央に基板となるセラミック素地部２０２が露出され、露出されたセラミック素地部２０２に直接ＬＥＤチップが絶縁性接着剤を介して固定されている。従って、ＬＥＤチップが絶縁性接着剤を介して導体配線に固定されている上記実施例とは異なる構成である。このようにセラミック素地部に直接固定することにより、導体配線に絶縁性接着剤を介して固定するときと比較して、発光素子のパッケージに対する固着力を向上させることができる。凹部の底面において露出されたセラミック素地部２０２のうち、絶縁性接着剤が配される部分の他は、第一の光反射部１０２ａの内側に設けられる第二のセラミック素地部１０６ｂとされ、発光素子を包囲する。さらに、本実施例における光反射部は、発光素子の周囲に設けられる第一の光反射部１０２ａの他、凹部を形成するセラミック素地部２０４の内壁に設けられる第二の光反射部１０２ｂとからなる。ここで、第二のセラミック素地部１０６ｂは、第二の光反射部１０２ｂの内側に設けられることにもなる。また、本実施例における第二の光反射部１０６ｂは、導体配線をも兼ねており、ＬＥＤチップ１０３を過電圧による破壊から守る保護素子４０１がその裏面電極を対向させて載置される。また、発光装置の主面側から見て、第一の光反射部１０２ａと、凹部底面において凹部側壁の近傍に設けられる導体配線との間にはセラミック素地部２０２の一部が露出されている。このように露出されたセラミック素地部は、モールド部材とセラミックパッケージとの密着性を向上させ、モールド部材がパッケージから剥離することを防ぐことができる。なお、上記凹部側壁の近傍に設けられる導体配線は、正負一対設けられ、ＬＥＤチップ１０３の電極と導電性ワイヤ１０４を介して接続される。
【００９７】
　また、導体配線が内壁に形成された複数のスルーホールを有するセラミックグリーンシートの焼成体を切断し、個々のセラミックパッケージとする際、スルーホールの中心を結ぶ位置で切断する。これにより、凹部内からセラミック素地部２０２とセラミック素地部２０３との間を通過しセラミックパッケージの側面に露出する導体配線が得られる。このように構成することにより、本実施例にかかる発光装置は、セラミックパッケージの側面が外部の配線基板に対向するように導電性部材を介して実装されると、実装面に平行な方向に出光することもできる。
【００９８】
　本実施例におけるモールド部材１０７は、第一のセラミック素地部１０６ａのうち凹部内に突出しているセラミック素地部２０５の端部の下面と、第一、第二の光反射部１０２ａ、１０２ｂと、第二のセラミック素地部１０６ｂを少なくとも被覆する。以上のように構成する他は上述した実施例と同様の構成とする。
【００９９】
　本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材１０７と光反射部との間に働く応力がモールド部材と階段状のセラミック素地部を形成する面との間に働く接着力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから剥離することなく信頼性の高い発光装置とすることができる。
【実施例４】
【０１００】
　本発明の実施例４を、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施例に係るセラミックパッケージを利用した発光装置の模式的な斜視図である。また、図７は、図６に示されるＸ−Ｘにおけるセラミックパッケージの断面図である。
【０１０１】
　本実施例におけるセラミックパッケージは、第一の光反射部１０２ａを凹部底面に有し、第一の光反射部１０２ａの周囲に第一のセラミック素地部１０６ａを有する。特に、本実施例における第一のセラミック素地部１０６ａは、露出されたセラミック素地部２０３の壁面を含む。なお、第一の光反射部１０２ａは、発光素子の側面方向からの出光を発光観測面方向に反射させる他、発光素子に接続して電力を供給する正負一対の導体配線をも兼ねる。また、第一のセラミック素地部１０６ａは、開口方向に広くなる凹部内壁面に設けられた第二の光反射部１０２ｂと、凹部底面に設けられた第一の光反射部１０２ａとの間に設けられており、両者を絶縁分離する。モールド部材１０７は、第一のセラミック素地部１０６ａと、正負一対の導体配線を絶縁分離するとともにＬＥＤチップ１０３を少なくとも部分的に包囲する第二のセラミック素地部１０６ｂと、第一の光反射部１０２ａにより周囲を包囲された第三のセラミック素地部１０６ｃと、第一、第二の光反射部１０２ａ、１０２ｂと、を少なくとも被覆する。なお、本実施例におけるモールド部材１０７は、第二の光反射部１０２ｂを被覆する形状としている。しかし、モールド部材１０７と光反射部との間に働く応力の影響を考慮して、モールド部材１０７を第二の光反射部１０２ｂから離間させて配置し、第二の光反射部１０２ｂを被覆しない形状とすることもできる。
【０１０２】
　また、本実施例におけるセラミックパッケージは、セラミック素地部２０５を有する実施例３のパッケージと異なり、第二の光反射部１０２ｂがセラミック素地部２０４の内壁面から上面にかけて連続して形成されている。従って、発光観測面方向から見て第二の光反射部１０２ｂの外側には、凹部内においてモールド部材によって被覆されるようなセラミック素地部が露出されていない。即ち、開口方向に広くなる内壁に設けられた光反射部の外側に、モールド部材と光反射部との間に働く応力の緩和に寄与する第一のセラミック素地部を有する上記実施例３と異なる構成である。しかし、本実施例におけるセラミックパッケージは、凹部底面にて露出されたセラミック素地部とモールド部材との密着力により、モールド部材と光反射部との間に働く応力が緩和される。
【０１０３】
　即ち、本実施例におけるセラミックパッケージは、凹部底面にて、正負一対の導体配線を絶縁分離するとともにＬＥＤチップ１０３を少なくとも部分的に包囲する第二のセラミック素地部１０６ｂと、第一の光反射部１０２ａにより周囲を包囲されＬＥＤチップ１０３を少なくとも部分的に包囲する第三のセラミック素地部１０６ｃとを有する。ここで、第二のセラミック素地部１０６ｂと第三のセラミック素地部１０６ｃの形状は、少なくとも一部が発光観測面方向から見て発光素子に対し互いに対称となるような形状とされる。例えば、図６に示されるように、凹部中央に載置されるＬＥＤチップ１０３の外縁にほぼ平行な辺を有する多角形の形状として、光反射部が形成されない領域をセラミック素地部２０２に設け、第三のセラミック素地部１０６ｃを形成する。さらに、該多角形の形状に対称な形状を含む第二のセラミック素地部１０６ｂをＬＥＤチップ１０３の向こう側に形成する。一般に、モールド部材とセラミック素地部との接着性は、モールド部材と光反射部との界面における密着性より強い。一方、本実施例のごとく第二、第三のセラミック素地部の形状とされることにより、ＬＥＤチップ１０３の各方位でモールド部材とセラミック素地部との密着が均等に行われ、両者の接着力が各方位において均等に働く。従って、モールド部材がセラミックパッケージから剥離することがなくなるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。
【０１０４】
　ＬＥＤチップ１０３は、導体配線を兼ねる第一の光反射部１０２ａに絶縁性接着剤４０２で固定される。一方、ＬＥＤチップ１０３を過電圧による破壊から守る保護素子４０１は、裏面電極が導電性部材を介して第一の光反射部１０２ａに接続するように固定される。以上のように構成する他は上述した実施例４と同様の構成とする。
【０１０５】
　本実施例の発光装置とすることにより、モールド部材と光反射部との間に働く応力がモールド部材とセラミック素地部との密着力によって緩和されるため、モールド部材がセラミックパッケージから脱落することなく信頼性の高い発光装置とすることができる。
【実施例５】
【０１０６】
　本実施における発光装置は、上述した実施例において、モールド部材中に蛍光物質を含有させる以外は、同様にして発光装置を形成する。
【０１０７】
　蛍光物質は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させ、これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。さらにフラックスとしてフッ化バリウムを混合した後坩堝に詰め、空気中１４００℃の温度で３時間焼成することにより焼成品が得られる。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して中心粒径が８μｍである（Ｙ０．９９５Ｇｄ０．００５）２．７５０Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ０．２５０蛍光物質を形成する。
【０１０８】
　シリコーン樹脂組成物（屈折率１．５３）に、上記蛍光物質（屈折率１．８４）５．５ｗｔ％含有させ、自転公転ミキサーにて５分間攪拌を行う。こうして得られた硬化性組成物をセラミックパッケージの凹部内に充填させる。最後に、７０℃×２時間、及び１５０℃×１時間熱処理を施す。
【０１０９】
　これにより、発光素子からの発光と、該発光を吸収し異なる波長を有する光を出光する蛍光物質による蛍光との混色光が発光可能な発光装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な上面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、本発明と比較のために示す従来の発光装置の模式的な断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な斜視図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例における発光装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
　１００・・・発光装置
１０２・・・光反射部
１０２ａ・・・第一の光反射部
１０２ｂ・・・第二の光反射部
１０３、３０１・・・ＬＥＤチップ
１０４・・・導電性ワイヤー
１０５、３０２・・・導体配線
１０６、２０２、２０３、２０４、２０５、３０４・・・セラミック素地部
１０６ａ・・・第一のセラミック素地部
１０６ｂ・・・第二のセラミック素地部
１０７、３０３・・・モールド部材
２０１・・・スルーホール
４０１・・・保護素子
４０２・・・絶縁性接着剤
【図１】
2004111937.tif 000003
【図２】
2004111937.tif 000004
【図３】
2004111937.tif 000005
【図４】
2004111937.tif 000006
【図５】
2004111937.tif 000007
【図６】
2004111937.tif 000008
【図７】
2004111937.tif 000009