(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する基台と、この基台に固着され前記電極と電気的接続部材を介して接続される発光素子と、透光性を有する樹脂とを備えた発光装置であって、前記樹脂は、前記発光素子が発光する出射光の少なくとも一部を波長変換する波長変換材料と、この波長変換材料の沈殿を抑制する所定の融解点を備えた沈殿防止剤が含有され、
前記樹脂は前記沈殿防止剤の融解点以上の所定の温度で硬化し、
前記発光素子を前記樹脂によって前記波長変換材料と共に封止するための加熱温度と加熱時間を調整することで前記波長変換材料の沈殿量をコントロールして、
前記波長変換材料を前記発光素子の近傍に沈殿させることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記沈殿防止剤は、脂肪酸アマイド系であり、前記樹脂の硬化温度より低い所定の融解点で組織が融解することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
電極を有する基台に発光素子を固着し、電気的接続部材を介して前記電極と前記発光素子を接続する実装工程と、
透光性を有する樹脂に前記発光素子が発光する出射光の少なくとも一部を波長変換する波長変換材料と前記樹脂の硬化温度より低い所定の融解点を備えた沈殿防止剤とを含有させる混合工程と、
前記樹脂に含有された前記波長変換材料と前記沈殿防止剤を攪拌する攪拌工程と、
前記樹脂を充填する充填工程と、
前記充填された樹脂を前記沈殿防止剤の融解点以上の温度で加熱し、前記発光素子を封止すると共に、この加熱温度と加熱時間を調整することで、前記波長変換材料の沈殿量をコントロールして、前記波長変換材料を前記発光素子の近傍に沈殿させる加熱工程とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子を用いた発光装置に関し、特に、発光素子の発光波長の一部を異なる波長に変換する波長変換材料を備えた発光装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略す）は、長寿命や小型化の特徴を生かして発光装置として幅広く利用されている。また、窒化ガリウム系化合物半導体等による青色を発光するＬＥＤが製品化されたことにより、その応用分野はカラー表示装置にまで広がり、また、携帯電話等のカラーバックライト装置や車載用表示装置、更には高輝度高出力の照明用発光装置へとますます応用分野が拡大している。この青色ＬＥＤの応用製品として、ＬＥＤチップを封止する樹脂に光の波長変換を行う波長変換材料としての蛍光物質を含有させて白色発光させる発光装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、この特許文献１を図面に基づいて説明する。図９（ａ）は特許文献１で開示されている従来の発光装置の模式断面図である。図９（ａ）において、５０は従来の発光装置であり、青色光等を発光するＬＥＤ５１、ケース５２、一対の電極５３、エポキシ材等による透光性の樹脂５４などで構成される。ＬＥＤ５１は、電極５３の一方に、例えば導電性接着剤やハンダなどによってダイマウントされ、他方の電極５３とはワイヤー５５により接続される。樹脂５４は、波長変換材料としてＹＡＧ系などの蛍光物質５６と酸化ケイ素などの沈殿防止剤５７を含有し、ＬＥＤ５１及びワイヤー５５等を物理的、化学的に保護する。
【０００４】
ここで、樹脂５４に沈殿防止剤５７を含有させることによって、樹脂５４内部での蛍光物質５６の沈降をある程度抑制することが出来るので、波長変換効率の高い粒子径の大きな蛍光物質５６を採用した場合でも、蛍光物質５６は樹脂５４の内部で均一な分散が保たれる。これにより、光ムラなどの不具合が生じ難いと言う効果がある。
【０００５】
また、ＬＥＤチップをガラス層によって被覆し、更に封止樹脂によって被覆する発光装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。この特許文献２の発光装置は、ガラス層の中に光の波長変換を行う蛍光物質と、光を散乱させる散乱剤、ガラスのクラックを防止する結合剤、蛍光物質の沈殿を防ぐセラミック粉末等の沈殿防止剤を含有させている。この発光装置は、ＬＥＤを被覆するガラス層によって水分や有害物質の浸透を防ぎ、ＬＥＤと蛍光物質の劣化を抑制して信頼性の高い発光装置を得ることが出来る。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６４２３３号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−２５１６４０号公報（第５−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の発光装置は以下のような課題がある。図９（ｂ）は、特許文献１の発光装置５０の作用を説明する拡大断面図である。ここで説明の都合上、図９（ａ）で示したＬＥＤ５１と電極５３とを接続するワイヤー５５は省略している。図９（ｂ）において、一対の電極５３に外部より駆動電流が供給されると、ＬＥＤ５１は動作を開始して、例えば青色の出射光Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を出射する。出射光Ｂ１は、蛍光物質５６や沈殿防止剤５７には衝突せず、樹脂５４を進行して外部に出射される。出射光Ｂ２は、蛍光物質５６ａに衝突する出射光であり、蛍光物質５６ａは出射光Ｂ２が衝突すると励起されて波長変換を行い、黄色光Ｅ１が外部に出射される。
【０００８】
次に出射光Ｂ３は、沈殿防止剤５７ａに衝突する出射光であり、沈殿防止剤５７ａに衝突すると反射して向きを変え出射光Ｂ４となる。この出射光Ｂ４は蛍光物質５６ｂに衝突し、蛍光物質５６ｂは出射光Ｂ４が衝突すると励起されて波長変換を行い、黄色光Ｅ２、Ｅ３が出射される。黄色光Ｅ２は、他の蛍光物質５６や沈殿防止剤５７には衝突せず、樹脂５４を進行して外部に出射される。一方黄色光Ｅ３は、沈殿防止剤５７ｂに衝突すると反射して向きを変え黄色光Ｅ４となる。この黄色光Ｅ４は蛍光物質５６ｃに衝突するが、黄色光Ｅ４は既に変換された光であるので蛍光物質５６ｃが励起されることは無い。このため、蛍光物質５６ｃに衝突した黄色光Ｅ４の大部分は遮られて外部に出射されない。
【０００９】
また、蛍光物質５６ｂに衝突する出射光Ｂ４は、出射光Ｂ３の反射光であるので出射光Ｂ３より弱い光である。また出射光Ｂ４は、ＬＥＤ５１から出射されて沈殿防止剤５７ａに反射して蛍光物質５６ｂに達するために光路が長く、減衰して更に弱い光となる。このため、出射光Ｂ４の衝突により蛍光物質５６ｂで励起されて外部に出射される黄色光Ｅ２は、弱い光となる。すなわち、ＬＥＤ５１からの出射光Ｂ２が直接衝突し、励起された蛍光物質５６ａから外部に出射される黄色光Ｅ１と、沈殿防止剤５７ａによって反射した出射光Ｂ４が衝突し、励起された蛍光物質５６ｂから外部に出射される黄色光Ｅ２とを比較すると、黄色光Ｅ２の方が弱い光となって外部に出射されることが理解出来る。
【００１０】
このように、沈殿防止剤５７は、ＬＥＤ５１からの出射光と蛍光物質５６からの黄色光を樹脂５４の内部で乱反射させるので、沈殿防止剤５７の存在によって外部への出射光が弱められ、発光装置の発光量が減少するという大きな課題がある。また、蛍光物質５６はＬＥＤ５１の近傍で、ある程度、沈殿しているほうが波長の変換効率が高いことが実験的に知られており、高い変換効率を実現するには、蛍光物質５６の沈殿量を適切にコントロールすることが必要である。しかし、従来の発光装置の沈殿防止剤５７は蛍光物質５６を樹脂５４の内部で均一に分散させるだけであり、蛍光物質５６の沈殿量を適切にコントロールすることは出来ない。
【００１１】
また、特許文献２の従来の発光装置においても、沈殿防止剤としてセラミック粉末等を含有させることにより、ＬＥＤからの出射光の進行が妨げられて、発光量が減少する課題がある。また、特許文献１と同様に、ＬＥＤ近傍の蛍光物質の沈殿量を適切にコントロールすることが出来ないので、高い変換効率を実現することが難しい。
【００１２】
本発明の目的は上記課題を解決し、波長変換材料の沈殿を抑制する沈殿防止剤が発光素子の出射光を妨げることが無く、また、波長変換材料の沈殿量を適切にコントロールして波長の変換効率を高め、高輝度で特性が安定した発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の発光装置とその製造方法は、下記記載の構成と方法を採用する。
【００１４】
本発明の発光装置は、電極を有する基台と、この基台に固着され前記電極と電気的接続部材を介して接続される発光素子と、透光性を有する樹脂とを備えた発光装置であって、前記樹脂は、前記発光素子が発光する出射光の少なくとも一部を波長変換する波長変換材料と、この波長変換材料の沈殿を抑制する所定の融解点を備えた沈殿防止剤が含有され、 前記樹脂は前記沈殿防止剤の融解点以上の所定の温度で硬化し、前記発光素子を前記樹脂によって前記波長変換材料と共に封止するための加熱温度と加熱時間を調整することで前記波長変換材料の沈殿量をコントロールして、前記波長変換材料を前記発光素子の近傍に沈殿させることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光装置により、発光素子を封止する樹脂に所定の融解点を備えた沈殿防止剤が含有されているので、発光素子からの出射光を波長変換する波長変換材料は、樹脂の中で沈殿量のコントロールが可能となり、高い波長変換効率を実現することが出来る。また、沈殿防止剤は樹脂の加熱によって組織が融解されるので、発光素子からの出射光の進行を妨げることが無く、これにより、発光色のばらつきや発光輝度のばらつきが抑制されて高輝度で特性が安定した発光装置を提供することが出来る。
【００１７】
また、樹脂は硬化のために沈殿防止剤の融解点以上の温度で加熱されるので、加熱によって沈殿防止剤の組織が融解され、この融解によって沈殿防止剤の機能が失われ波長変換材料の沈殿が開始する。また更に加熱が継続されることによって樹脂が硬化するので波長変換材料の沈殿は停止する。これにより、加熱温度または加熱時間、または、その両方を調整することによって波長変換材料が樹脂内部で沈殿する沈殿量をコントロールすることが可能となり、波長変換材料の適切な沈殿を実現して、波長変換効率に優れた高輝度の発光装置を実現することが出来る。
【００１８】
また、前記沈殿防止剤は、脂肪酸アマイド系であり、前記樹脂の硬化温度より低い所定の融解点で組織が融解することを特徴とする。
【００１９】
これにより、沈殿防止剤は脂肪酸アマイド系であるので、約１２０℃前後の加熱で沈殿防止剤の融解が開始され、それに伴って波長変換材料の沈殿が起きる。これにより、波長変換材料の沈殿量を適切にコントロールすることが出来る。また、加熱によって沈殿防止剤の組織が融解するので、樹脂内を通過する出射光や変換光を減衰させたり反射したりすることがない。この結果、出射光の発光効率や波長の変換効率に優れた高輝度な発光装置を実現することが出来る。
【００２０】
本発明の発光装置の製造方法は、電極を有する基台に発光素子を固着し、電気的接続部材を介して前記電極と前記発光素子を接続する実装工程と、透光性を有する樹脂に前記発光素子が発光する出射光の少なくとも一部を波長変換する波長変換材料と前記樹脂の硬化温度より低い所定の融解点を備えた沈殿防止剤とを含有させる混合工程と、前記樹脂に含有された前記波長変換材料と前記沈殿防止剤を攪拌する攪拌工程と、前記樹脂を充填する充填工程と、前記充填された樹脂を前記沈殿防止剤の融解点以上の温度で加熱し、前記発光素子を封止すると共に、この加熱温度と加熱時間を調整することで、前記波長変換材料の沈殿量をコントロールして、前記波長変換材料を前記発光素子の近傍に沈殿させる加熱工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の発光装置の製造方法により、樹脂は、樹脂の硬化温度より低い所定の融解点を備えた沈殿防止剤が含有されるので、波長変換材料は加熱工程において沈殿量が適切にコントロールされ、高い波長変換効率を実現することが出来る。また、波長変換材料は、樹脂が加熱されるまで沈殿防止剤によって樹脂内で均一に分散された状態が維持される。この結果、樹脂の混合／攪拌工程から樹脂の加熱工程までの作業時間が変化しても、波長変換材料の沈殿量に影響を及ぼすことが無いので、発光色のばらつきや輝度のばらつきが起き難く、発光特性が安定した発光装置を提供することが出来る。
【発明の効果】
【００２２】
上記の如く本発明によれば、発光素子を封止する樹脂に所定の融解点を備えた沈殿防止剤が含有されていることにより、発光素子からの出射光を波長変換する波長変換材料は、樹脂の中で沈殿量がコントロールされるので、高い波長変換効率を実現することが出来る。また、沈殿防止剤は樹脂の加熱によって組織が融解されるので、発光素子からの出射光の進行を妨げることが無く、これにより、発光色のばらつきや発光輝度のばらつきが抑制されて高輝度で特性が安定した発光装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の発光装置の実施例１を示す斜視図である。図２は本発明の発光装置の発光動作を説明する拡大断面図である。図３（ａ）は本発明の発光装置のＬＥＤを基台に固着する実装工程を示す断面図である。図３（ｂ）は本発明の発光装置のＬＥＤをワイヤーボンディングする実装工程を示す断面図である。図４（ａ）は本発明の発光装置に充填する樹脂に波長変換材料と沈殿防止剤を混合する混合工程を示す説明図である。図４（ｂ）は本発明の発光装置に充填する樹脂に波長変換材料と沈殿防止剤を混合後、樹脂を攪拌する工程を示す説明図である。
【００２４】
図５（ａ）は本発明の発光装置に樹脂を充填する充填工程を示す断面図である。図５（ｂ）は本発明の発光装置を加熱して樹脂を硬化させる加熱工程を示す断面図である。図６（ａ）は本発明の発光装置を加熱する加熱温度と樹脂の粘度変化の関係を示すグラフである。図６（ｂ）は本発明の発光装置を加熱する加熱時間と樹脂の粘度変化の関係を示すグラフである。図７（ａ）は本発明の発光装置の樹脂内部の波長変換材料の沈殿量が少ない場合を示す模式断面図である。図７（ｂ）は本発明の発光装置の樹脂内部の波長変換材料の沈殿量が適切である場合を示す模式断面図である。図７（ｃ）は本発明の発光装置の樹脂内部の波長変換材料の沈殿量が多い場合を示す模式断面図である。図８は本発明の発光装置の実施例２を示す斜視図である。
【実施例１】
【００２５】
本発明の発光装置の実施例１の構成を図１に基づいて説明する。実施例１の特徴は、熱伝導性を有し反射率の高いアルミ合金材等のカップと熱伝導性を有する基台とを備えた高輝度高出力型の白色発光装置である。図１において、１は本発明の発光装置である。２は熱伝導性を有する略直方体形状の基台であり、その材料は銅、アルミニウム等によって成るメタル材が好ましい。３は絶縁性を有するエポキシ材等によって成る絶縁部であり、基台２の上面と左右の側面、及び下面の一部を覆うように形成されている。４は発光素子としてのＬＥＤであり、基台２の上面に好ましくは熱伝導性を有する導電性接着剤（図示せず）やハンダ（図示せず）などによってダイマウントされる。
【００２６】
５は略円筒形状のカップであり、熱伝導性を有し、且つ、反射率の高いアルミ合金材等で成ることが好ましい。このカップ５は、基台２の上面にＬＥＤ４の周囲を囲むように接着剤等（図示せず）によって固着され基台２と熱結合される。６ａ、６ｂは絶縁部３の表面に銅箔等によって形成される一対の電極であり、その一部は基台２の上面に固着されるＬＥＤ４に近接して形成され、また、基台２の左右の側面と下面の一部分を覆うように形成される。７は電気的接続部材としての一対のワイヤーであり、ＬＥＤ４のアノード端子（図示せず）とカソード端子（図示せず）をそれぞれ電極６ａ、６ｂと電気的に接続する。尚、ＬＥＤ４と電極６ａ、６ｂを接続する電気的接続部材は、ワイヤー７に限定されず、例えば、半田バンプ等によるフェースダウンボンディングで実装し、接続しても良い。
【００２７】
８はカップ５の内部に充填される透光性を有するエポキシ材等によって成る樹脂であり、ＬＥＤ４やワイヤー７を封止し、物理的、化学的に保護する。９は樹脂８に含有される波長変換材料としてのＹＡＧ系の蛍光物質である。尚、蛍光物質９は蛍光染料、蛍光顔料、蛍光体等、ＬＥＤ４の発光波長を他の波長に変換出来る材料であればどのようなものを使用しても良い。１０は脂肪酸アマイド系などによって成る沈殿防止剤であり、蛍光物質９と一緒に樹脂８に含有される。尚、沈殿防止剤１０は樹脂８の加熱時に融解するが、ここでは説明のため模式的に図示している。
【００２８】
次に本発明の発光装置の動作を図２に基づいて説明する。図２は図１で示した発光装置１をＡ−Ａ’で断面した拡大断面図であり、図２に於いて、発光装置１の電極６ａ、６ｂに駆動電圧が印加されると、一対のワイヤー７を通ってＬＥＤ４に駆動電流が供給される。これにより、ＬＥＤ４は動作を開始し、ＬＥＤ４が青色を発光する青色ＬＥＤであるとすると、ＬＥＤ４に駆動電流が流れることによりＬＥＤ４から青色の出射光Ｂ１０が出射される。
【００２９】
ここで、この出射光Ｂ１０の一部は樹脂８の内部を進行して外部に出射され、また、他の一部は、樹脂８に含有されている蛍光物質９に衝突する。出射光Ｂ１０が衝突した蛍光物質９は、励起されて波長変換が行われ、蛍光物質９から黄色光Ｅ１０が出射される。この結果、発光装置１からは蛍光物質９に衝突せずに出射される出射光Ｂ１０と、蛍光物質９に衝突して波長変換された黄色光Ｅ１０とが混合された白色光Ｗ１０が出射され、発光装置１は白色光を発光する発光装置として機能する。尚、樹脂８には、図１で前述した如く、沈殿防止剤１０が含有されるが、樹脂８の加熱時に沈殿防止剤１０の組織は融解するので、沈殿防止剤１０が発光装置１の発光動作に影響を及ぼすことは無い。また、沈殿防止剤１０の作用については後述する。
【００３０】
また、本実施例においては、ＬＥＤ４を青色ＬＥＤとして説明し、蛍光物質９を黄色光を出射するＹＡＧ系蛍光体として説明したが、本発明の発光装置は、この組み合わせに限定されるものではない。例えば、蛍光物質９に様々な変換光を出力する蛍光顔料等を用いるならば、発光装置１の出射光は白色光に限らず、任意の色調を有する出射光を得ることが出来る。また、ＬＥＤ４は、例えば、紫外光を発光するＬＥＤであっても良い。
【００３１】
次に本発明の発光装置の製造方法を図面に基づいて説明する。図３（ａ）は本発明の発光装置１のＬＥＤ４を基台２に固着する実装工程を示している。この実装工程において、ＬＥＤ４は絶縁部３が刳り抜かれ基台２の表面が露出している実装領域１１に、熱伝導性を有する導電性接着剤（図示せず）やハンダ（図示せず）などによってダイマウントされる。これにより、ＬＥＤ４が駆動電流によって発熱したとしても、その熱は効率よく貴台２に放熱されることになる。
【００３２】
次に図３（ｂ）は、本発明の発光装置１のＬＥＤ４にワイヤーボンディングする実装工程を示している。この工程において発光装置１は、ワイヤーボンダー等（図示せず）により、一対のワイヤー７によって基台２の電極６ａ、６ｂと、ＬＥＤ４のアノード端子（図示せず）とカソード端子（図示せず）が電気的に接続される。尚、カップ５は基台２の上面にＬＥＤ４の周囲を囲むように接着剤等によって固着されるが、カップ５の固着はＬＥＤ４の実装工程の前後、どちらで行っても良い。
【００３３】
次に図４（ａ）は、本発明の発光装置１に充填する樹脂８に蛍光物質９と沈殿防止剤１０を含有させる混合工程を模式的に示している。この工程において、エポキシ材等によって成る樹脂８に、ＹＡＧ系の蛍光物質９と所定の融解点を備える脂肪酸アマイド系の沈殿防止剤１０をそれぞれ所定の割合で混合する。尚、樹脂８の硬化温度は、沈殿防止剤１０の融解点より高い温度に設定されることが好ましい。
【００３４】
次に図４（ｂ）は、本発明の発光装置１に充填する樹脂８を攪拌する工程を模式的に示している。この工程では、樹脂８に含有された蛍光物質９と沈殿防止剤１０が、樹脂８の内部で均一に分散するように樹脂８が攪拌される。また、樹脂８の内部に入った気泡を抜くために、樹脂８は真空炉（図示せず）で脱泡することが好ましい。この攪拌工程により樹脂８は、蛍光物質９と沈殿防止剤１０が均一に分散され、蛍光物質９は沈殿防止剤１０によって樹脂８の内部での沈殿が抑制される。
【００３５】
また、樹脂８が攪拌工程後に長時間放置されたとしても、蛍光物質９は沈殿防止剤１０の働きによってほとんど沈殿することが無い。この結果、後述する樹脂８の充填工程以降の工程が、樹脂の混合／攪拌工程の直後に実施されても、あるいは、一定の期間が経過後に実施されたとしても、樹脂８に含有される蛍光物質９と沈殿防止剤１０の分散状態は、ほとんど変化しない。
【００３６】
次に図５（ａ）は、本発明の発光装置１に樹脂８を充填する工程を示している。この工程において、樹脂８はカップ５の内部に適量を充填される。この樹脂８には、前述した如く、ＹＡＧ系の蛍光物質９と脂肪酸アマイド系の沈殿防止剤１０が含有されている。
【００３７】
次に図５（ｂ）は、樹脂８がカップ５の内部に充填された後、樹脂８を加熱して細部に浸透させ硬化させる加熱工程を示している。この加熱工程において、カップ５の内部に充填された樹脂８は、樹脂の硬化温度以上の温度で加熱される。ここで、樹脂８に含有される沈殿防止剤１０は、前述した如く、樹脂８の硬化温度より低い温度で融解するので、樹脂８の加熱から一定の時間を過ぎた時点で沈殿防止剤１０は、組織の融解が始まる。この沈殿防止剤１０の融解によって、樹脂８に含有されている蛍光物質９の沈殿の抑制力は減少、または無くなるので、蛍光物質９は樹脂８の内部でカップ５の底面に位置するＬＥＤ４の近傍に沈殿が始まる。
【００３８】
更に一定の時間が経過して樹脂８の加熱が進行すると、樹脂８はゲル化が始まって粘度が上昇し、これによって蛍光物質９の沈殿の進行は停止する。このように、蛍光物質９の沈殿は、沈殿防止剤１０の融解の開始時期と樹脂８の粘度上昇の開始時期に依存するので、加熱工程における加熱温度と加熱時間を調整することによって、蛍光物質９の沈殿量をコントロールすることが出来る。この蛍光物質９の沈殿量のコントロールの詳細については後述する。
【００３９】
次に図６（ａ）と図６（ｂ）に基づいて、樹脂８に含有される蛍光物質９の沈殿量のコントロールについて詳細に説明する。蛍光物質９の沈殿量は、前述した如く、加熱工程での加熱温度と加熱時間を調整することによってコントロールすることが出来るが、まず、図６（ａ）で加熱温度の調整による沈殿量のコントロールを説明する。図６（ａ）のＸ軸は、樹脂８を硬化させるための加熱工程での加熱時間を表し、Ｙ軸は、樹脂８の粘度を表している。図６（ａ）において、グラフＧ１は樹脂８を硬化させるために１７５℃の温度で加熱した場合の樹脂８の粘度特性を示す。また、グラフＧ２は樹脂８を硬化させるために１６０℃の温度で加熱した場合の樹脂８の粘度特性を示す。また、グラフＧ３は樹脂８を硬化させるために１４５℃の温度で加熱した場合の樹脂８の粘度特性を示す。
【００４０】
ここで、グラフＧ１は加熱温度が最も高いために、樹脂８の粘度上昇が早く、短い時間で樹脂８は硬化する。また、グラフＧ２の加熱温度は、グラフＧ１より低い温度で加熱されるため、樹脂８の粘度上昇はグラフＧ１より傾きが小さくなり、樹脂８の硬化はグラフＧ１より遅くなる。また、グラフＧ３の加熱温度は、グラフＧ２より更に低い温度で加熱されるため、樹脂８の粘度上昇はグラフＧ２より更に傾きが小さくなり、樹脂８の硬化はグラフＧ２より遅くなる。
【００４１】
これらのグラフＧ１〜Ｇ３において、樹脂８の粘度上昇によって蛍光物質９が樹脂８の内部で移動出来なくなるポイント、すなわち、蛍光物質９の沈殿が停止するポイントを図示する粘度Ｖ１とすると、その粘度Ｖ１に達する時間は、グラフＧ１では最も短い時間Ｔ１、グラフＧ２では中間の時間Ｔ２、グラフＧ３では最も長い時間Ｔ３となる。よって、樹脂８への加熱温度の差に応じて、蛍光物質９の沈殿が停止するまでの時間は、Ｔ１〜Ｔ３の時間差が生じることが理解出来る。
【００４２】
ここで、沈殿防止剤１０の融解点を仮に１２０℃とすると、グラフＧ１〜Ｇ３のどの加熱条件でも沈殿防止剤１０は、樹脂８が１２０度付近に達した時点で融解し蛍光物質９の沈殿が開始される。これにより、前述の粘度Ｖ１に達するまでの時間Ｔ１〜Ｔ３の時間差が、蛍光物質９の沈殿量の差となって現れる。すなわち、グラフＧ１の加熱条件では、沈殿経過時間が最も短いので蛍光物質９の沈殿量は最も少ない。また、グラフＧ２の加熱条件では、沈殿経過時間が中間値であるので蛍光物質９の沈殿量は中間である。また、グラフＧ３の加熱条件では、沈殿経過時間が最も長いので蛍光物質９の沈殿量は最も多い。この結果、加熱工程での加熱温度の設定を調整することによって、樹脂８に含有される蛍光物質９の沈殿量をコントロールすることが出来る。
【００４３】
次に図６（ｂ）に基づいて、加熱温度が同じで加熱時間や温度上昇の傾きの調整による沈殿量のコントロールを説明する。図６（ｂ）のＸ軸は、樹脂８を硬化させるための加熱工程での加熱時間を表し、Ｙ軸は、樹脂８の粘度を表している。図６（ｂ）において、グラフＧ４は樹脂８を所定の加熱温度に短時間で達するように加熱した場合の樹脂８の粘度特性を示す。また、グラフＧ５は所定の加熱温度に達するまで段階的に加熱した場合の樹脂８の粘度特性を示す。また、グラフＧ６は所定の加熱温度にやや長い時間で達するように緩やかに加熱した場合の樹脂８の粘度特性を示す。
【００４４】
ここで、グラフＧ４は樹脂８が短時間で所定の加熱温度に上昇するため、樹脂８の粘度上昇が早く、短い時間で樹脂８は硬化する。また、グラフＧ５は、樹脂８が段階的に加熱されるため、樹脂８の粘度も段階的に上昇し、樹脂の粘度上昇はグラフＧ４より遅くなる。また、グラフＧ６は、樹脂８が緩やかに加熱されるため、樹脂８の粘度上昇はグラフＧ５より更に遅くなる。これらのグラフＧ４〜Ｇ６において、樹脂８の粘度上昇によって蛍光物質９が樹脂８の内部で移動出来なくなるポイント、すなわち、蛍光物質９の沈殿が停止するポイントを図示する粘度Ｖ１とすると、その粘度Ｖ１に達する時間は、グラフＧ４では最も短い時間Ｔ４、グラフＧ５では中間の時間Ｔ５、グラフＧ６では最も長い時間Ｔ６となる。
【００４５】
よって、樹脂８への加熱温度が一定であっても、加熱時間や温度上昇の傾きの差に応じて、蛍光物質９の沈殿が停止するまでの時間は、Ｔ４〜Ｔ６の時間差が生じることが理解出来る。ここで、樹脂８の加熱温度を例えば１６０℃に設定し、沈殿防止剤１０の融解温度が１２０℃であるとすると、グラフＧ４〜Ｇ６のどの加熱条件でも沈殿防止剤１０は、樹脂８が１２０度付近に達した時点で融解し蛍光物質９の沈殿が開始される。これにより、蛍光物質９の沈殿の開始から、前述の粘度Ｖ１に達するまでの時間Ｔ４〜Ｔ６の時間差が、蛍光物質９の沈殿量の差となって現れる。
【００４６】
すなわち、グラフＧ４の加熱条件では、沈殿経過時間が最も短いので蛍光物質９の沈殿量は最も少ない。また、グラフＧ５の加熱条件では、沈殿経過時間が中間値であるので蛍光物質９の沈殿量は中間である。また、グラフＧ６の加熱条件では、沈殿経過時間が最も長いので蛍光物質９の沈殿量は最も多い。
【００４７】
この結果、加熱工程での加熱時間を調整することによって、樹脂８に含有される蛍光物質９の沈殿量をコントロールすることが出来る。また、加熱工程において、加熱温度、または加熱時間のどちらか一方を調整するのではなく、加熱温度と加熱時間の両方を調整して、蛍光物質９の沈殿量のコントロールを更にきめ細かくコントロールすることも可能である。尚、蛍光物質９の沈殿は、樹脂８の粘度や蛍光物質９の粒子径などに依存するので、これらの条件を考慮しながら加熱温度と加熱時間を調整することが好ましい。
【００４８】
次に図７（ａ）〜図７（ｃ）に基づいて、本発明の発光装置１の樹脂８に含有される蛍光物質９の沈殿状態を説明する。ここで、発光装置１のカップ５の内部に充填される樹脂８に含有される蛍光物質９は、前述した如く、攪拌されることによって樹脂８の内部で均一に分散されているが、前述の加熱工程で加熱され、沈殿防止剤１０の組織が融解した時点で、蛍光物質９はカップ５の底面に実装されているＬＥＤ４に向かって沈殿が開始される。次に加熱が進行して樹脂８の硬化が始まると、蛍光物質９は一定量の沈殿が進んだ時点で沈殿が止まり、図７（ａ）〜図７（ｃ）で示すような沈殿状態となる。
【００４９】
ここで、図７（ａ）は、樹脂８の硬化が早く起きて、蛍光物質９の沈殿量が少なく、蛍光物質９が樹脂８の内部にほぼ分散している場合を示している。この場合、ＬＥＤ４が発光する出射光は、蛍光物質９が分散しているので蛍光物質９に衝突する割合が比較的少ないために、蛍光物質９による波長の変換効率が低く抑えられてしまう。また、変換された光は、蛍光物質９が樹脂８の全体に渡って分散しているので、再び蛍光物質９に衝突する割合が高く、結果として発光装置の輝度は低下する。
【００５０】
また、図７（ｂ）は、樹脂８の硬化時間が適切で、蛍光物質９の沈殿がＬＥＤ４近傍に適切に沈殿している場合を示している。この場合、ＬＥＤ４が発光する出射光は、蛍光物質９がＬＥＤ４近傍に適切に分散しているので、蛍光物質９に衝突する割合が多くなり、蛍光物質９による波長の変換効率が高く、発光装置の輝度は高くなる。
【００５１】
また、図７（ｃ）は、樹脂８の硬化時間が遅いため、蛍光物質９の沈殿が進んでＬＥＤ４近傍に集中して沈殿している場合を示している。この場合、ＬＥＤ４が発光する出射光は、大部分が蛍光物質９に衝突して波長変換が行われるが、波長変換された光は、再び蛍光物質９に衝突して遮られる割合が大きくなり、発光装置の輝度は低下する。このように、樹脂８に含有される蛍光物質９の沈殿状態によって、発光装置１の波長変換効率が大きく変わるので、蛍光物質９の沈殿量は適切にコントロールされることが必要である。
【００５２】
ここで、本発明の発光装置１は、樹脂８に蛍光物質９と共に所定の加熱温度で融解する沈殿防止剤１０を含有させ、蛍光物質９が樹脂８の内部で沈殿することを抑制している。また、樹脂８の硬化のために加熱することにより、沈殿防止剤１０は樹脂８の内部で融解して蛍光物質９の沈殿を開始することが出来る。また、樹脂８への加熱を継続することによって樹脂８は硬化し、蛍光物質９の沈殿は停止する。この樹脂８の加熱工程での加熱温度と加熱時間を前述した如くに調整することにより、図７（ｂ）で示すような蛍光物質９の適切な沈殿を実現させることが、本発明の大きな特徴である。
【００５３】
以上のように本発明によれば、ＬＥＤ４を封止する樹脂８に含有される蛍光物質９は、所定の融解点を備えた沈殿防止剤１０によって沈殿が抑制され、また、樹脂８の加熱温度と加熱時間によって沈殿量がコントロールされるので、安定した高輝度の発光装置を提供することが出来る。また、蛍光物質９は、粒子径の大きい方が波長の変換効率が高いことが知られているが、本発明の発光装置は、粒子径の大きな蛍光物質に対しても沈殿の抑制と沈殿量のコントロールが出来るので、粒子径の大きな蛍光物質を用いて波長の変換効率を更に高めることが出来る。
【００５４】
また、樹脂８の加熱によって沈殿防止剤１０の組織が融解されるので、樹脂８内を通過する出射光や変換光を沈殿防止剤１０が減衰させたり反射させたりすることがない。この結果、波長の変換効率、及び出射光の発光効率に優れた高輝度な発光装置を実現することが出来る。また、樹脂８に含有される沈殿防止剤１０によって、蛍光物質９の沈殿が抑制されるので、樹脂８への蛍光物質９の混合／攪拌工程から樹脂８の加熱工程までの作業時間に長短があったとしても、樹脂８の蛍光物質９の分散状態はほとんど変化しないので、作業工程の時間経過の違いによって発光色のばらつきや発光輝度のばらつきが生じることは無く、安定した特性の製品を供給することが出来る。
【実施例２】
【００５５】
次に、本発明の発光装置の実施例２を図８に基づいて説明する。実施例２の特徴は、発光素子を実装した基台に樹脂を直接充填した薄型の発光装置である。図８に於いて、２０は本実施例の発光装置である。２１は絶縁性を有する略直方体形状の基台であり、その材料はエポキシ材等によって成る。２２ａ、２２ｂは基台２１の表面に銅箔等によって形成される一対の電極であり、基台２１の上面の一部と左右の側面と下面の一部分を覆うように形成される。２３は発光素子としてのＬＥＤであり、基台２１の上面に形成される電極２２ａに好ましくは熱伝導性を有する導電性接着剤（図示せず）やハンダ（図示せず）などによってダイマウントされる。
【００５６】
２４はＬＥＤ２３のアノード端子（図示せず）とカソード端子（図示せず）を電極２２ａ、２２ｂと接続する電気的接続部材としての一対のワイヤーである。尚、ＬＥＤ２３と電極２２ａ、２２ｂを接続する電気的接続部材は、ワイヤー２４に限定されず、例えば、半田バンプ等によるフェースダウンボンディングで実装し、接続しても良い。２５は透光性を有するエポキシ材等によって成る樹脂であり、基台２１の上面に充填されてＬＥＤ２３等を封止し、物理的、化学的に保護する。
【００５７】
２６は樹脂２５に含有される波長変換材料としてのＹＡＧ系の蛍光物質である。尚、蛍光物質２６は蛍光染料、蛍光顔料、蛍光体等、ＬＥＤ２３の発光波長を他の波長に変換出来る材料であればどのようなものを使用しても良い。また、樹脂２５には実施例１と同様に、脂肪酸アマイド系などによって成る沈殿防止剤が含有されているが、沈殿防止剤は樹脂２５を硬化させるための加熱によって融解するので、図８では省略している。
【００５８】
この発光装置２０の動作は、実施例１と同様であり、また、その製造方法も基本的に同様であるので、実施例２の動作及び製造方法の説明は省略する。また、樹脂２５に含有される蛍光物質２６の沈殿量のコントロール方法や蛍光物質２６の作用も実施例１と同様であるので説明は省略する。尚、本発明の発光装置は、実施例１及び実施例２の形態に限定されるものではなく、発光素子を封止する樹脂に波長変換材料と所定の融解点を備えた沈殿防止剤を含有させ、樹脂の加熱によって波長変換材料の沈殿量をコントロール出来るものであれば、どのような形態の発光装置であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の発光装置の実施例１を示す斜視図である。
【図２】本発明の発光装置の発光動作を説明する拡大断面図である。
【図３（ａ）】本発明の発光装置のＬＥＤを基台に固着する実装工程を示す断面図である。
【図３（ｂ）】本発明の発光装置のＬＥＤをワイヤーボンディングする実装工程を示す断面図である。
【図４（ａ）】本発明の発光装置に充填する樹脂に波長変換材料と沈殿防止剤を混合する混合工程を示す説明図である。
【図４（ｂ）】本発明の発光装置に充填する樹脂に波長変換材料と沈殿防止剤を混合後、樹脂を攪拌する工程を示す説明図である。
【図５（ａ）】本発明の発光装置に樹脂を充填する充填工程を示す断面図である。
【図５（ｂ）】本発明の発光装置を加熱して樹脂を硬化させる加熱工程を示す断面図である。
【図６（ａ）】本発明の発光装置を加熱する加熱温度と樹脂の粘度変化の関係を示すグラフである。
【図６（ｂ）】本発明の発光装置を加熱する加熱時間と樹脂の粘度変化の関係を示すグラフである。
【図７（ａ）】本発明の発光装置の樹脂内部の波長変換材料の沈殿量が少ない場合を示す模式断面図である。
【図７（ｂ）】本発明の発光装置の樹脂内部の波長変換材料の沈殿量が適切な場合を示す模式断面図である。
【図７（ｃ）】本発明の発光装置の樹脂内部の波長変換材料の沈殿量が多い場合を示す模式断面図である。
【図８】本発明の発光装置の実施例２を示す斜視図である。
【図９（ａ）】従来の発光装置の模式断面図である。
【図９（ｂ）】従来の発光装置の作用を説明する拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１、２０  発光装置
２、２１  基台
３  絶縁部
４、２３  ＬＥＤ
５  カップ
６ａ、６ｂ，２２ａ、２２ｂ  電極
７、２４  ワイヤー
８、２５  樹脂
９、２６  蛍光物質
１０  沈殿防止剤
１１  実装領域
Ｂ１０  出射光
Ｅ１０  黄色光
Ｗ１０  白色光
【図１】
0004820184.tif 000002
【図２】
0004820184.tif 000003
【図３（ａ）】
0004820184.tif 000004
【図３（ｂ）】
0004820184.tif 000005
【図４（ａ）】
0004820184.tif 000006
【図４（ｂ）】
0004820184.tif 000007
【図５（ａ）】
0004820184.tif 000008
【図５（ｂ）】
0004820184.tif 000009
【図６（ａ）】
0004820184.tif 000010
【図６（ｂ）】
0004820184.tif 000011
【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
0004820184.tif 000014
【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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