(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子を載置する基体と、
該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、
を有する発光装置であって、
該発光素子の少なくとも一部は、透光性の第１の樹脂で被覆されており、
該第１の樹脂は、蛍光体が含有された体積固体百分率が３０体積％〜７０体積％であるシリコーンレジンであり、
該第１の樹脂の少なくとも一部は、第２の樹脂で被覆されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
発光素子と、
該発光素子を載置する基体と、
該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、
該基体と該蓋体との間にある、気密封止される気体層と、
を有する発光装置であって、
該発光素子の少なくとも一部は、透光性の第１の樹脂で被覆されており、
該第１の樹脂は、蛍光体が含有された体積固体百分率が３０体積％〜７０体積％であるシリコーンレジンであり、
該第１の樹脂の少なくとも一部は、第２の樹脂で被覆されており、
該発光素子から放出される光は、該第１の樹脂、該第２の樹脂、該気体層及び該蓋体の順に外部に放出されることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記基体は、凹部形状を形成しており、該凹部は、底面部と、該底面から延びる側面部と、を有しており、該凹部は、開口部分の開口面積が、底面部分の底面積よりも大きく、該凹部の底面部は、前記発光素子が載置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の樹脂は、前記凹部内で前記凹部形状に符合していることを特徴とする請求項１乃至３の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の樹脂は、接触角が６０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体は、前記第１の樹脂中に均一に分散されていることを特徴とする請求項１乃至５の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記凹部は、側面部に反射面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光装置は、前記基体の凹部の側面部から前記基体の凹部の底面部並びに前記発光素子の側面及び上面までを、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂のいずれかにより被覆されていることを特徴とする請求項１乃至７の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光装置は、前記発光素子の周囲部分の前記基体の凹部の底面部における前記第１の樹脂の膜厚よりも、前記発光素子の上面における前記第１の樹脂の膜厚の方が薄いことを特徴とする請求項１乃至８の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光装置は、前記発光素子の周囲部分における前記第１の樹脂の上面が、前記発光素子上における前記第１の樹脂の上面と、ほぼ同一の高さであることを特徴とする請求項１乃至９の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記発光装置は、前記基体の凹部の底面側における前記樹脂の上面は、前記基体の凹部の底面部に対してほぼ平行な平面部分を有していることを特徴とする請求項１乃至１０の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記発光装置は、前記基体の凹部の側面部を前記第１の樹脂がほぼ均一の厚さで被覆されていることを特徴とする請求項１乃至１１の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記凹部の上面は、前記第２の樹脂により、前記凹部の底面部に対して、ほぼ平行な平面が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１４】
発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、を有する発光装置の製造方法であって、
基体に発光素子を載置する工程と、
該発光素子の少なくとも一部を、蛍光体が含有された体積固体百分率が３０体積％〜７０体積％となるシリコーンレジンである第１の樹脂で被覆する工程と、
該第１の樹脂の上に、さらに第２の樹脂で被覆する工程と、
該第１の樹脂及び第２の樹脂を硬化する工程と、
該発光素子を気密封止する蓋体を該基板に設ける工程と、
を有する発光装置の製造方法。
【請求項１５】
発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、を有する発光装置の製造方法であって、
基体に発光素子を載置する工程と、
該発光素子の少なくとも一部を、蛍光体が含有された体積固体百分率が３０体積％〜７０体積％となるシリコーンレジンである第１の樹脂で被覆する工程と、
該第１の樹脂を乾燥する工程と、
該第１の樹脂の上に、さらに第２の樹脂で被覆する工程と、
該第１の樹脂及び第２の樹脂を硬化する工程と、
該発光素子を気密封止する蓋体を該基板に設ける工程と、
を有する発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶のバックライト、照明光源、各種インジケーター、ディスプレイ及び交通信号灯などに利用可能な発光装置に関する。特に、屋外での使用が可能であり、信頼性が高く、経時変化の少ない発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、発光素子は、半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。近年、赤色光、緑色光を発光する発光素子だけでなく、青色光が高輝度に発光可能な、窒化物半導体（ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を利用した発光素子が開発されている。
【０００３】
例えば、発光素子を用いた発光装置として、発光素子を固定したステム上に、該発光素子を包むように透明樹脂をレンズ状にモールドし、このモールド部を透明ガラスをもつ金属製罐で密封した発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この透光性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂を用い、レンズ状にモールドされている。
【０００４】
また、近年、発光素子の光の一部を蛍光体により波長変換し、当該波長変換された光と波長変換されない発光素子の光とを混合して放出することにより、発光素子の光と異なる発光色を発光する発光装置が開発されている。特に、白色系に発光する発光装置は、一般照明、ディスプレイ、液晶用バックライト等、幅広い分野で使用可能であるため、特に白色系の発光装置に使用される蛍光体が求められている。白色の発光装置の発光色は、光の混色の原理によって得られる。発光素子から放出された青色光は、蛍光体層の中へ入射した後、層内で何回かの吸収と散乱を繰り返した後、外部へ放出される。一方、蛍光体に吸収された青色光は励起源として働き、黄色の蛍光を発する。この黄色光と青色光が補色の関係にあることより混ぜ合わされて人間の目には白色として見える。これより、青色発光素子を用いた白色の発光装置が製造されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５２−１１７８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示すように、樹脂中に蛍光体を均一に混合して発光素子上に塗布した場合、発光素子の上面部分の樹脂の膜厚が厚く、発光素子の上面部分から放出される光は、蛍光体に吸収されるため、発光装置の正面輝度が低い。そのため、発光強度が低いという問題が生じている。
【０００７】
また、エポキシ系樹脂等の封止樹脂は、発光素子からの強い光や熱に弱いという性質を有する。特に、短波長の発光が可能な窒化物半導体素子を用いた発光素子の場合、赤色や緑色に比べてエネルギーが高いために、封止樹脂が発光素子の周辺から次第に劣化、着色し、その着色部が発光素子からの光を吸収してしまい、光取り出し効率の低下が生じている。また、駆動時には発光素子の温度が上昇し、発光素子からの熱によっても封止樹脂の劣化や着色が生じ、特に小型の発光装置は、放熱性の問題から熱による影響を受けやすい。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の発明では、ステムに固定された発光素子を透明ガラスをもつ金属製罐で密封するため、発光素子から発生する熱が、該金属製罐内に蓄熱される。この発光素子から発生した熱及び金属製罐内に蓄積される熱とにより、発光素子を包み込む透明樹脂が劣化するという問題が生じている。
【０００９】
そこで、本発明は、発光装置から放出される光出力の高い発光装置を提供することを目的とする。また、発光素子から放出される熱や光による封止樹脂の劣化を防止した発光装置を提供することを目的とする。さらに、該発光装置の簡易な製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決すべく、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【００１１】
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、を有する発光装置であって、該発光素子の少なくとも一部は、透光性の第１の樹脂で被覆されており、該第１の樹脂は、蛍光体が含有されており、該第１の樹脂の少なくとも一部は、第２の樹脂で被覆されていることを特徴とする発光装置に関する。これにより、高い発光強度を有する発光装置を提供することができる。発光素子から放出された光は、第１の樹脂を透過する。該第１の樹脂を透過した光は、第２の樹脂を透過する。屈折率の関係から、第１の樹脂のみ光が透過した場合よりも、第１の樹脂及び第２の樹脂と光が透過した場合の方が、光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００１２】
また、一般的にシリコーンレジンは、他のシリコーン（オイル・ゴム）に比べて耐熱性が高いが、樹脂を厚くすると（例えば２００μｍ以上）、クラック等が生じるという問題が生じていた。また、レジンには、ワニス（溶剤を含むもの）として使用することが多く、溶剤揮発による気泡発生、および硬化収縮によって、ワイヤー断線等の問題もある。加えて、溶剤が揮発しきっていない場合、発光素子、ワイヤー、発光装置を構成する部材全体へ悪影響を及ぼすこと等の問題から、発光素子の封止樹脂には、シリコーンレジン（特にシリコーンワニス）はあまり使用されていない。これに対し、本発明は、蛍光体が含有されているシリコーン等の第１の樹脂を用いて発光素子を被覆しているため、駆動による発光素子の発熱、気密封止による該熱の蓄積及び発光装置周辺の高温雰囲気などによって、２００℃以上２５０℃以下の高温に長時間（例えば１００時間）さらしても、熱による劣化を生じない。また、クラックなどの問題も生じず、気泡も発生しない。これは、蛍光体等の無機物をシリコーンワニスに加えることにより、樹脂中の溶剤が揮発しやすくなり、樹脂中に溶剤が残留しなくなるためと考えられる。さらに、ガラスキャップなどの蓋体で気密封止をすることで、ワイヤーが露見されることによるワイヤー保護の問題も解消される。
【００１３】
さらに、第２の樹脂は、発光素子と直接接触しないため、発光素子で発生した熱は、直接第２の樹脂に伝達されず、ワニス等より耐熱性に乏しい樹脂を用いても熱による劣化が生じない。つまり、一般に樹脂は金属に比べ、熱抵抗が高いため、第１の樹脂によって第２の樹脂まで熱が伝達されにくいため、熱がダイスの共晶部位を伝って放熱されているからである。
【００１４】
なお、発光素子の光放出部分に樹脂を用いない場合は、発光素子から放出された光が、気密封止された空気中に放出される。このとき、発光素子に対する空気の屈折率が低いため、発光素子と空気との界面で全反射が起こり、空気中に放出されない光が存在する。これにより、発光素子からの放出される光の取り出し効率が低下する。よって、発光素子の光放出部分に空気よりも屈折率の高い樹脂を被覆して、光取り出し効率の向上を図ることが必要である。
【００１５】
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、該基体と該蓋体との間にある、気密封止される気体層と、を有する発光装置であって、該発光素子の少なくとも一部は、透光性の第１の樹脂で被覆されており、該第１の樹脂は、蛍光体が含有されており、該第１の樹脂の少なくとも一部は、第２の樹脂で被覆されており、該発光素子から放出される光は、該第１の樹脂、該第２の樹脂、該気体層及び該蓋体の順に外部に放出されることを特徴とする発光装置に関する。このように、四層構造にすることにより、屈折率の差を利用して、光取り出し効率の向上を図ることができる。例えば、（Ａ）発光素子から放出された光が、屈折率のわずかに低い第１の樹脂中を透過し、該第１の樹脂よりも屈折率の低い第２の樹脂を透過し、該第２の樹脂よりも屈折率の低い気体層を透過させた方が、（Ｂ）発光素子から放出された光が、屈折率のわずかに低い第１の樹脂中を透過し、該第１の樹脂よりも屈折率の低い第２の樹脂を透過させた場合よりも、高い光取り出し効率を有する。
【００１６】
前記基体は、凹部形状を形成しており、該凹部は、底面部と、該底面から延びる側面部と、を有しており、該凹部は、開口部分の開口面積が、底面部分の底面積よりも大きく、該凹部の底面部は、前記発光素子が載置されていることが好ましい。上記構成にすることにより、例えば、凹部の開口部分の形状が、直径の大きい方が開口側である円錐台の形状を成している場合や、凹部の形状が、半球状の形状を成している場合は、発光素子から放出される光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、光の指向特性の制御を図ることができる。凹部の開口部分の形状を、広口にすることにより、発光素子から放出された光が、該凹部の側面部に照射され、その照射された光が外部に放出するからである。
【００１７】
前記第１の樹脂は、前記凹部内で前記凹部形状に符合していることが好ましい。上記構成にすることにより、発光素子の上面から放出される発光素子の正面輝度を高め、発光装置全体としての色調バラツキを低減することができる。これは、発光素子の上面に蛍光体を薄く塗布することにより、該蛍光体に吸収される発光素子からの光量を低減して、発光素子の正面輝度を高めることによる。また、蛍光体が含有されている樹脂を用いることにより、所望の色調を有する発光装置を提供することができる。また、蛍光体の含有量を多くすることにより、少量の樹脂で所望の色調に調整することができる。
【００１８】
前記第１の樹脂は、体積固体百分率が７０％以下であることが好ましい。また、揮発性溶剤の含有率調整によって、蛍光体等が沈降しない下限値に近い粘度にまで下げた状態が好ましい。加えて第１の樹脂の膜厚は、発光素子上面から数μｍ〜数十μｍ程度までとすることが好ましい。この状態で、有機溶剤を揮発させると、発光素子表面上部に蛍光体等はほとんど無い状態であり、側面に蛍光体等が多く蓄積された状態となる。これにより、発光素子表面に均一に蛍光体を塗布することができ、色調ばらつきを低減することができる。また、凹部を有する基体を用いた場合、第１及び第２の樹脂の硬化に伴い、樹脂の這い上がりを防止することができる。また、凹部を有する基体を用いた場合、第１の樹脂の硬化に伴い、凹部の中央付近が凹む。その中央付近の凹み部分の下側に発光素子を載置すると、その発光素子の上面は第１の樹脂が薄肉となっているから、発光素子の上面から放出された光は第１の樹脂中に含まれる蛍光体にほとんど吸収されず、強い光を上方に放出する。それに対し、凹部側面部に蛍光体が含まれている第１の樹脂が塗布される。発光素子の側面から放出された光は、この第１の樹脂中に含まれる蛍光体に吸収され、凹部側面部に反射して発光素子の上方へと蛍光体からの光が放出される。この発光素子の上面から放出された光と、凹部側面部の蛍光体から放出された光と、の混色光により、輝度の高い、所望の色調を有する発光装置を容易に造ることができる。
【００１９】
前記第１の樹脂は、一般に、接触角が６０°以下であることが好ましい。接触角が６０°より大きいと、発光素子を載置した基体に樹脂を被覆する際、発光素子周囲へ樹脂が回り込み難く、所定の位置に第１の樹脂を配置することが困難となる。これに対し、接触角が６０°以下になると、発光素子周囲へ樹脂が回り込みやすくなり、所定の位置に第１の樹脂を配置することができる。但し、接触角以外にも、樹脂の粘度、発光素子などの部材への濡れ性、樹脂の塗布量、樹脂の塗布方法などの要素も加わるため、これらの種々の要素を変更することにより、上記問題を解決することができるため、接触角が６０°より大きすぎると使用できなくなるものではない。
【００２０】
前記蛍光体は、前記第１の樹脂中に均一に分散されているが好ましい。これにより、発光装置から放出される光の色調ばらつきを低減することができる。
【００２１】
前記凹部は、側面部に反射面が形成されていることが好ましい。これにより、発光素子から放出された光が、該凹部の側面部に照射され、その照射された光の大部分が外部に放出するからである。
【００２２】
前記発光装置は、前記基体の凹部の側面部から前記基体の凹部の底面部並びに前記発光素子の側面及び上面までを、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂のいずれかにより被覆されていることが好ましい。発光素子の発光部分を被覆することにより、発光素子と第１及び第２の樹脂との界面での全反射を抑制することができるからである。また、発光素子を被覆することにより、発光素子の保護を図ることができる。さらに、発光素子から離れた位置に蛍光体を配置すると、色調ばらつきが生じやすいが、本発明では、発光素子を被覆している第１の樹脂に蛍光体が含有されているため、色調ばらつきを低減することができる。
【００２３】
前記発光装置は、前記発光素子の周囲部分の前記基体の凹部の底面部における前記第１の樹脂の膜厚よりも、前記発光素子の上面における前記第１の樹脂の膜厚の方が薄いことが好ましい。これにより、発光素子の上面から放出する光（例えば、青色光）と、発光素子の側面から放出する光により波長変換された蛍光体からの光（例えば、黄色光）との混色により所望の色調（例えば、白色光）を有する発光装置を提供することができる。特に、発光素子の上面から放出する光の発光強度を高めることにより、発光装置からの光出力を高めることができる。また、蛍光体からの光は、基体の凹部の側面部で反射され、発光素子からの光と混色することにより、さらに色調ばらつきを低減することができる。一方、発光素子の上面のみに、樹脂を配置させた場合、蛍光体の分散の程度に応じて、色調がばらつきやすくなるため、均一な色調を有する発光装置を提供することが難しい。
【００２４】
前記発光装置は、前記発光素子の周囲部分における前記第１の樹脂の上面が、前記発光素子上における前記第１の樹脂の上面と、ほぼ同一の高さであることが好ましい。これにより、光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００２５】
前記発光装置は、前記基体の凹部の底面側における前記樹脂の上面は、前記基体の凹部の底面部に対してほぼ平行な平面部分を有していることが好ましい。平面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができる。また、均一に光を放出することができる。特に、第１の樹脂の表面が、基体の凹部の形状に応じて、平面形状を有する底面部と、側面部とを有する部分とを有し、凹部内から放出される光の均一化を図ることができる。
【００２６】
前記発光装置は、前記基体の凹部の側面部を前記第１の樹脂がほぼ均一の厚さで被覆されていることが好ましい。発光素子から放出される光の一部は、基体の凹部の側面部に照射される。このため、該側面部に均一な厚さの被膜を形成しておくことにより、発光素子から放出される光が第１の樹脂中の蛍光体に照射され、該側面部から均一な蛍光体からの光を放出することができる。これにより、発光装置の光の均質化を図ることができる。また、樹脂が側面部まで延びているため、第１の樹脂の乾燥、加熱による硬化の際に、第１の樹脂の有機溶剤を効率的に飛散することができる。
【００２７】
前記第２の樹脂は、前記蛍光体と同一若しくは異なる蛍光体や拡散剤などのフィラー等が含有されていてもよい。紫外線を発光する発光素子を用いて、蛍光体を発光させる場合において、第１の樹脂中に含有される蛍光体と、第２の樹脂中に含有される蛍光体が同一のときは、発光素子からの放出される光を漏らすことなく、効果的に利用することができる。また、第１の樹脂中に含有される蛍光体（例えば、青色発光）と、第２の樹脂中に含有される蛍光体（例えば、黄色発光）が異なるときは、これらの蛍光体のみによって、色味を決定することができる。可視光に発光する発光素子を用いる場合も、同様である。特に、青色に発光する発光素子、第１の樹脂中に含有される蛍光体（例えば、赤色発光）と、第２の樹脂中に含有される蛍光体（例えば、黄色発光）が異なるときは、これらの蛍光体のみによって、演色性に優れ、発光強度の高い発光装置を提供することができる。
【００２８】
前記凹部の上面は、前記第２の樹脂により、前記凹部の底面部に対して、ほぼ平行な平面が形成されていることが好ましい。これにより、指向特性の調整が容易な発光装置を提供することができる。
【００２９】
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、を有する発光装置の製造方法であって、基体に発光素子を載置する工程と、該発光素子の少なくとも一部を、蛍光体が含有された第１の樹脂で被覆する工程と、該第１の樹脂の上に、さらに第２の樹脂で被覆する工程と、該第１の樹脂及び第２の樹脂を硬化する工程と、該発光素子を気密封止する蓋体を該基板に設ける工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。これにより、光出力の高い発光装置を容易に製造することができる。
【００３０】
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、を有する発光装置の製造方法であって、基体に発光素子を載置する工程と、該発光素子の少なくとも一部を、蛍光体が含有された第１の樹脂で被覆する工程と、該第１の樹脂を乾燥する工程と、該第１の樹脂の上に、さらに第２の樹脂で被覆する工程と、該第１の樹脂及び第２の樹脂を硬化する工程と、該発光素子を気密封止する蓋体を該基板に設ける工程と、を有する発光装置の製造方法に関する。第１の樹脂を乾燥した後に、第２の樹脂を被覆するため、第１の樹脂を所定の形状に保持することができる。第１の樹脂には蛍光体が含有されているため、第１の樹脂の形状によって、色調バラツキが生ずるからである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
【００３２】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかる発光装置における基体の凹部を拡大した概略断面図である。以下、図面を参照にして、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００３３】
本発明にかかる発光装置１００は、発光素子１と、該発光素子１を載置する基体５と、該発光素子１を被覆する第１の樹脂１０と、第１の樹脂を被覆する第２の樹脂２０と、該発光素子１を気密封止する、該基体５に設けられる蓋体８と、を有する。蓋体８は、発光素子１からの光を放出するため、透光性の窓部７と、該窓部７を嵌合したリッド６とを有する。基体５は金属からなり、中央部に発光素子１を収納するための凹部５ａを有する。また、前記凹部５ａの周辺部であるベース部は、厚さ方向に貫通された貫通孔を２つ有し、それぞれの貫通孔は前記凹部５ａを挟んで対向している。該貫通孔内には、絶縁部材３である硬質ガラスを介して正及び負のリード電極２がそれぞれ挿入されている。
【００３４】
尚、前記リード電極２の両端部は前記ベース部表面から突出しており、且つ前記リード電極２の底面は前記凹部５ａの底面と略同一平面上に位置している。本明細書では、前記基体５の凹部５ａ開口方向の各部材表面を主面とし、該主面と対向する反対側の表面を背面と表現する。
【００３５】
このように構成された金属製基体５の主面側において、前記基体５の凹部５ａ内に発光素子１を配置し、前記発光素子１の各電極をワイヤー４にて各リード電極２と電気的に接続する。このようにして導電可能とされた基体５の主面側を、透光性窓部７とリッド６とを有する蓋体８にて気密封止している。
【００３６】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。第１の樹脂１０は、発光素子が載置されている凹部５ａの底面部５ｂから凹部５ａの側面部５ｃまで延びており、該凹部５ａの形状に符合する凹部５ａの形状を成している。この凹部５ａの形状に符合するとは、物理的意味で凹部５ａと同じ形状を有するという意味ではなく、凹部５ａの形状に沿って、凹部５ａの内側に凹部５ａとほぼ同様の形状を形成する意味であり、凹部５ａの形状がテーパー状であれば、凹部５ａの内側に沿って第１の樹脂１０がテーパー状を形成することを意味する。
【００３７】
この第１の樹脂１０は、凹部５ａ内にポッティングする方法や、凹部５ａの側面部５ｃから流し込む方法や、スプレー式に第１の樹脂１０を吹き飛ばす方法などを用いることができる。このとき樹脂の粘度や接触角などを考慮して、樹脂を選択する。本発明では、第１の樹脂１０を凹部５ａ内に注入する方法は問わないが、該第１の樹脂１０を乾燥、加熱させて、第１の樹脂１０中の有機溶剤を揮発させて硬化させる。このとき、体積収縮率の大きい樹脂を用いて、凹部５ａの中央部を凹ませている。これにより第１の樹脂１０中に有機溶剤が残存しないようにしている。特に、第１の樹脂１０中に蛍光体３０を混入することにより、有機溶剤の揮発を促進することができる。蛍光体３０の混入量により有機溶剤の揮発度合いがことなるため、蛍光体３０の混入量を適宜調整する。特に、蛍光体３０の混入量は、第１の樹脂１０に対して１〜５０重量％が好ましく、特に１５〜２５重量％が好ましい。ここで、第１の樹脂１０を凹部５ａの符合する形状を形成するのは、有機溶剤や水分を残留させないだけでなく、凹部５ａの中央部の凹み部分の下側に発光素子１を載置して、発光装置１００の正面から放出される光の混色光による色調バラツキの調整も図っている。つまり、例えば、凹部５ａの中央部の凹み部分の下側に発光素子１を載置して、該発光素子１の上面から放出される光により、青色光を主として放出させ、該発光素子１の側面から放出される光により、第１の樹脂１０中の蛍光体３０に吸収及び散乱させ凹部５ａの側面部５ｃにて反射させる光により、黄色光を主として放出させ、発光装置１００の正面で、混色光となり、外部に白色光として放出される。図１２に示すように、従来は、発光素子１の上面部分に蛍光体３０が多く塗布されていたため、該上面から放出される青色光が不足して、その結果、全体として、発光装置１００からの光出力が低下していた。そこで二つの方法が考えられる。一つ目は、発光素子１の上面から放出される光を多くするため、発光素子の上面を被覆せず、発光素子の側面部のみ蛍光体を含有した樹脂を配置することも考えられる。しかし、発光素子が露出してしまい、発光素子の保護が十分にされないという問題がある。二つ目は、発光素子の上面を被覆するため、発光素子の側面部のみ蛍光体を含有した樹脂を配置して、その後、発光素子の上面を蛍光体が含有されていない樹脂をポッティングするなどして、発光素子を被覆することも考えられる。しかし、第１の樹脂を二段階に塗布する必要があるため、製造が困難となる。このように、第１の樹脂１０を発光素子１に載置する際の製造工程の簡易さや、実質的に発光素子１の上面に蛍光体３０を配置させないこと、蛍光体３０の塗布量、分散性などによる色調バラツキを考慮すると、本発明のように、均一に蛍光体３０を分散させた第１の樹脂１０を、一回の塗布のみで発光素子１に塗布する製造方法が最も好ましい。また、第１の樹脂１０を発光素子１の発光部分に配置することにより、発光素子１からの光の取り出しを高めることができるなどの効果もある。但し、本工程では、発光素子１の上面に蛍光体３０がわずかに配置されるが、光取り出し効率を低下させるまでに到っていないことから、実質的には、蛍光体が含有されていない樹脂を配置したのと同じ効果を得ることができる。
【００３８】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆され、さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２０で被覆されている。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２０を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００３９】
第２の樹脂２０は、第１の樹脂１０の凹みを埋めて、該第２の樹脂２０の上面に平面形状を形成している。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。さらに、この平面形状は、凹部５ａの側面部５ｃの上端とほぼ同一平面上であることが光取り出しの観点から好ましい。特に、第１の樹脂１０が凹部５ａの側面部５ｃのほぼ全面を被覆して、さらに、第１の樹脂１０の全体を第２の樹脂２０で被覆することにより、光取り出し効率の向上と、製品毎の色調バラツキを低減することができる。
【００４０】
＜発光装置１００の製造方法＞
発光装置１００は、以下の製造方法により製造することができる。
【００４１】
凹部５ａが設けられた基体５に、発光素子１を載置する。基体５には、予めリード電極２が設けられている。発光素子１は、共晶接合やエポキシ樹脂等で基体５の凹部５ａの底面部５ｂに、ダイボンディングする。発光素子１をダイボンディングした後、ワイヤー４を発光素子１の電極部分とリード電極２とをボンディングして、電気的接続をとる。
【００４２】
このように形成された発光素子１が載置された基体５の凹部５ａ内に、予め蛍光体３０を均一に分散させた第１の樹脂１０を流し込む。この時、第１の樹脂１０と凹部５ａとの隙間に空気が入らないようにする。空気が入ることにより、色調バラツキや第１の樹脂１０と凹部５ａとの剥離などが生じるなどの問題が生じるからである。第１の樹脂１０を凹部５ａ内に流し込んだあと、有機溶剤を揮発させる。第１の樹脂１０を乾燥することにより、有機溶剤の除去を行うが、その乾燥と同時、若しくは、その乾燥後第２の樹脂と同時に、加熱して、第１の樹脂１０を硬化させる。この乾燥、加熱は、徐々に行い、第１の樹脂１０中に気泡が発生しないようにする。
【００４３】
さらに、第２の樹脂２０をポッティング、流し込み、スプレー噴霧等の手段を用いて、第１の樹脂１０の表面を被覆する。第２の樹脂２０で被覆した後、加熱して、第２の樹脂２０を硬化させる。この時、第１の樹脂１０も併せて硬化することもできる。第２の樹脂２０は、体積収縮率の低い樹脂、例えば、付加型シリコーンなどを用いて、第２の樹脂２０の表面を平坦かつ平滑にしている。第２の樹脂２０の上面は、凹部５ａの最上部とほぼ同じ高さとなるまで、第２の樹脂２０を注入しておくことが好ましい。
【００４４】
第１の樹脂１０を発光素子１に被覆した後、基体５に、気密封止するために、窓部７とリッド６とを有する蓋体８を設ける。例えば、金属製の基体５と、金属製のリッド６とを溶接等行い、気密封止する手段を用いることができる。
【００４５】
以上の工程を経ることにより、発光装置１００を製造することができる。
【００４６】
＜異なる実施の形態＞
図４は、本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態と、第１の樹脂１０及び第２の樹脂２０の配置が異なる以外は、同じである。
【００４７】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２０で被覆されている。該第１の樹脂１０には、蛍光体３０が均一に分散されて含有されている。上述と同様に、第１の樹脂１０を塗布して、発光素子１を被覆する。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２０を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００４８】
第１の樹脂１０の上面は、凹部５ａの底面部５ｂとほぼ平行な平面形状を形成している。第１の樹脂１０は、凹部５ａの側面部５ｃの上端付近まで延びていない。この形状においても、発光素子１上における樹脂１０の上面１０ａの膜厚は、発光素子１の周囲部分における樹脂１０の上面１０ｂの膜厚よりも薄いため、発光素子１の上面からの光出力を低下させることなく、外部に取り出すことができる。
【００４９】
第２の樹脂２０は、さらに、凹部５ａ内を埋めている。第２の樹脂２０の上面は、平面形状を形成している。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。さらに、この平面形状は、凹部５ａの側面部５ｃの上端とほぼ同一平面上であることが光取り出しの観点から好ましい。特に、凹部５ａの底面部５ｂ、第１の樹脂１０の上面、第２の樹脂２０の上面、及び窓部７の下面は、ほぼ平行な平面形状を形成していることが好ましい。
【００５０】
＜異なる実施の形態＞
図５は、本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。発光装置３００は、発光装置１００と凹部５ａ内を除いて、ほぼ同様の構成を採るため、ほぼ同一の構成を採るところは、同符号を用いる。
【００５１】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２１で被覆されている。該第１の樹脂１０には、蛍光体３０が均一に分散されて含有されている。上述と同様に、第１の樹脂１０を塗布して、発光素子１を被覆する。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２１を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００５２】
第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０の凹みを埋めて、該第２の樹脂２１の上面に該第１の樹脂１０の形状に符合する形状を形成している。この第２の樹脂２１は、底面部と側面部とから成っており、該底面部は、平面形状をなしていることが好ましい。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０と、同一系統の材料を用いること好ましいが、異種材料を用いることもできる。同一系統の材料を用いることにより、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１との密着性やなじみをよくすることができるからである。第２の樹脂２１は、発光素子１と直接接触しないため、発光素子１で発生した熱は、直接第２の樹脂２１に伝達されず、ワニス等により耐熱性に乏しい樹脂を用いても熱による劣化が生じないからである。つまり、一般に樹脂は金属に比べ、熱抵抗が高いため、第１の樹脂によって第２の樹脂まで熱が伝達されにくいため、熱伝達がし易いダイスの共晶部位を伝って放熱されているからである。
【００５３】
発光装置３００の製造方法は、第２の樹脂２１を設ける以外は、発光装置１００の製造方法と、ほぼ同様である。
【００５４】
発光素子１を載置させた基体５の凹部５ａ内に、第１の樹脂１０を流し込む。第１の樹脂１０を乾燥した後、第１の樹脂１０の上に第２の樹脂２１を流し込む。第２の樹脂２１も、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１との界面に気泡が入らないように流し込む。第１の樹脂１０は、乾燥後、凹部５ａに符合する形状を成している。第２の樹脂２１を乾燥する。その後、第１の樹脂１０及び第２の樹脂２１を加熱して、硬化させる。これにより、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１との界面を無くすることができ、該界面での反射をなくすることができる。この塗布、硬化方法をとることにより、蛍光体３０が含有されている第１の樹脂１０の上に、蛍光体３０が含有されていない第２の樹脂２１を設けることができる。第２の樹脂２１は、体積収縮率の高い樹脂を用いて、第２の樹脂２１の底面部の表面（上面）を平坦かつ平滑にしている。このように、第２の樹脂２１も、発光素子１の上面部分を薄くすることで、発光素子１の上面から放出される光を効率よく取り出すことができる。
【００５５】
但し、第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０を加熱、硬化した後、第１の樹脂１０の上に被覆することができる。これにより、第２の樹脂２１を配置する際、第１の樹脂１０の歪みや凹みを無くすることができるからである。
【００５６】
第２の樹脂２１を塗布して硬化した後、蓋体８を基体５に設ける。基体５に取り付けた後、気密封止するため、基体５と蓋体８のリッド６とを溶接によりシールする。
【００５７】
以上の工程を経ることにより、発光装置３００を製造することができる。
【００５８】
＜異なる実施の形態＞
図６は、本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。発光装置４００は、発光装置１００と凹部５ａ内を除いて、ほぼ同様の構成を採るため、ほぼ同一の構成を採るところは、同符号を用いる。
【００５９】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２０で被覆されている。該第１の樹脂１０には、蛍光体３０が均一に分散されて含有されている。第２の樹脂２０には、蛍光体３１が均一に分散されて含有されている。上述と同様に、第１の樹脂１０を塗布して、発光素子１を被覆する。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２０を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００６０】
第２の樹脂２０は、第１の樹脂１０の凹みを埋めて、該第２の樹脂２０の上面に該第１の樹脂１０の形状に符合する形状を形成している。この第２の樹脂２０は、底面部と側面部とから成っており、該底面部は、平面形状をなしていることが好ましい。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。第２の樹脂２０は、第１の樹脂１０と、ワニス以外の樹脂であって同一系統の材料を用いること好ましいが、異種材料を用いることもできる。第２の樹脂２０は、体積収縮がほとんど生じない樹脂を用いることが好ましい。
【００６１】
第２の樹脂２０中には、蛍光体３１が含有されている。第２の樹脂２０中に含有されている蛍光体３１は、第１の樹脂１０に含有されている蛍光体３０と同一種類のものでも良いが、異なる種類ものが好ましい。蛍光体を種々変更することにより、多色に発光する発光装置を提供することができるからである。例えば、紫外線を発光する発光素子１を用いる場合、該紫外線により、第１の樹脂１０中の蛍光体３０が青色に発光し、この青色光により、第２の樹脂２０中の蛍光体３１が黄色に発光し、これらの混色光により、白色に発光する発光装置４００を提供することができる。これにより、発光素子１の主発光波長のバラツキに伴う色調ズレを抑止することができ、蛍光体３０、３１のみにより、色調を調整することができる。一方、青色を発光する発光素子１を用いる場合、該青色光により、第１の樹脂１０中の蛍光体３０が黄赤色に発光し、発光素子１の青色光により、第２の樹脂２０中の蛍光体３１が黄色に発光する場合、これらの混色光により、演色性が改善された、電球色に近い色温度２０００〜６０００Ｋの発光装置４００を提供することができる。
【００６２】
発光装置４００の製造方法は、発光装置１００の製造方法と、ほぼ同様であるため省略する。
【００６３】
以下、本発明の実施形態における各構成について詳述する。
【００６４】
＜発光素子＞
本発明において発光素子１は特に限定されず、赤色系、緑色系に発光する発光素子に限られず、青色系に発光する発光素子も使用することができる。また、これらの可視光に発光する発光素子だけでなく、可視光の短波長領域から紫外線領域で発光する発光素子、例えば３６０ｎｍ近傍の紫外線領域で発光する発光素子も使用することができる。但し、発光装置１００に、蛍光体を用いる場合、該蛍光体を励起可能な発光波長を発光できる発光層を有する半導体発光素子が好ましい。このような半導体発光素子としてＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を挙げることができるが、蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。また所望に応じて、前記窒化物半導体にボロンやリンを含有させることも可能である。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、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種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００６５】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、およびＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等のバッファー層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００６６】
窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子例として、バッファー層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。
【００６７】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化物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。一方、ｐ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化物半導体は、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、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させることができる。
【００６８】
発光装置１００において、白色系を発光させるには、蛍光体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。発光素子と蛍光体との励起、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。
【００６９】
例えば、基体５本体を金属により作成されている場合は、紫外線による構成部材の劣化を抑制することができる。よって、発光装置１００に近紫外または紫外線領域を主発光波長とする発光素子１を用い、前記発光素子１からの光の一部を吸収して他の波長を発光することが可能な蛍光体とを組み合わせることで、色ムラの少ない色変換型発光装置が得られる。
【００７０】
前記蛍光体は、窓部７中に混入させたり、窓部７に被着させたりすることができる。窓部７に被着させる際には、比較的紫外線に強い樹脂や無機物であるシリカ等を用いることが好ましい。
【００７１】
＜基体＞
基体５は、気密封止可能な樹脂や、金属を用いることができる。樹脂は所定の型枠ないにリード電極などを載置してトランスファーモールドすることにより、所定の形状を有する基体５を成型することができる。該基体５は、発光素子１を載置する部分に凹部５を設けておく。該凹部５の底面部５ｂ及び側面部５ｃは、発光素子１からの光を反射して外部に光を放出することができるように、反射面を設けることが好ましい。若しくは、該基体５の材料を反射率の高い樹脂で成形することもできる。
【００７２】
発光装置１００の基体５は、金属材料を用いている。金属材料を用いることにより、気密封止をより簡易に行うことができ、また、発光素子１から発生する熱を外部に簡易に放熱することができる。
【００７３】
発光装置１００に用いられる基体５は、発光素子１を収納する凹部５ａと、リード電極２が配置されたベース部とからなる。前記凹部５ａの背面と前記リード電極２の底面はほぼ同一面上に位置している。これにより、安定性の高い発光装置１００を提供することができる。
【００７４】
発光装置１００において、発光素子１から発せられる熱の放熱性及び基体５の小型化を考慮すると、基体５は薄肉で形成されることが好ましい。一方、基体５の材料の金属と、該金属と隣接する絶縁部材３と、の熱膨張率等の差を緩和させ信頼性を向上させるためには、それぞれの接触面を大きくする必要があり、基体５は厚肉で形成されることが好ましい。そこで、基体５において、発光素子１が配置される部分とリード電極２を固定する部分とを分別し、それぞれの領域において目的に合わせて形状及び肉厚を設定することにより、信頼性の向上を図る。
【００７５】
以下、それぞれの構成部材について詳述する。
【００７６】
＜基体の凹部＞
発光装置１００に用いられる基体５は、中央部に発光素子１を収納し、前記発光素子１からの発熱を良好に放熱することが可能な凹部５ａを有する。前記凹部５ａの背面は、発光装置１００の実装面、つまりリード電極２の底面とほぼ同一平面上に位置しており、実装用基板（図示しない）の表面と接するように構成されている。このように構成することにより、実装用基板の表面に配線とは別途高熱伝導性領域を設け、該高熱伝導性領域と前記凹部５ａの背面とを導電性部材にて固着することにより、発光素子１からの発熱を直接実装基板へと放熱することができ、発光素子１への電流投下量を増大させ出力向上を図ることができる。また、基体１の背面に導電性を有する支持体を設ける場合は、前記支持体も前記凹部底面と同様に前記高熱伝導性領域と導電性部材にて固着することが好ましい。
【００７７】
また前記凹部５ａの底面部の膜厚は、良好な放熱性を有するように外周部に相当するベース部より薄肉に形成されている。これにより、前記薄肉部と前記ベース部である厚肉部とに熱抵抗差を設けることができ、効率よく前記薄肉部より放熱することができる。前記凹部底面である薄肉部の膜厚は、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。このように設定された凹部底面は熱抵抗が低く好ましい。このように、発光装置１００は、発光素子１からの発熱を外部より熱抵抗が低く設定された領域より短い放熱経路にて直接実装基板に放熱することを可能とし、低熱抵抗化を実現している。また、前記凹部５ａの底面である薄肉部主面は前記ベース部である厚肉部主面とほぼ平行をなし、これらの境界部主面である凹部の内壁は屈曲している。これにより、前記薄肉部と前記厚肉部との熱抵抗差が大きくなり、さらに放熱性を向上させることができる。
【００７８】
前記凹部５ａは、発光装置１００の中央部に位置することが好ましく、これにより良好な指向特性が得られる。但し、発光装置１００の隅部に凹部５ａを設けることもできる。また、矩形の基体５を用いて、凹部５ａを２個以上設けることもでき、所望の位置に凹部５ａを設けることもできる。
【００７９】
また凹部５ａは、前記発光素子１全体を収納することが可能な容積を有することが好ましい。これにより、発光素子１の四方側面から発光される光を前記凹部５ａの側面部５ｃで反射させて、良好に正面方向へ取り出すことができる。これにより、特に窒化物半導体からなる発光素子１にみられる、発光ムラや色むらを改善することができる。また、色変換層を用いて発光素子１の波長を変換させる場合、前記凹部５ａ内に配置された前記発光素子１全体を色変換層で容易に被覆することが可能となる。
【００８０】
基体５の凹部５ａは、底面部５ｂと、該底面部５ｂから延びる側面部５ｃとを有する。凹部５ａは、開口部分の開口面積が底面部分の底面積よりも大きいことが好ましい。特に、凹部５ａの開口方向からみて円錐台になっていることが指向特性制御から好ましい。また、三角錐台や四角錐台などの多角錐台なども使用することができる。さらに、半球状や半楕円球状などの湾曲形状のものも使用することができる。凹部５ａを湾曲形状とすることにより、集光性を高めることができる。凹部５ａの開口部分が広口の方が、光取り出しの観点から好ましい。
【００８１】
基体５は、金属材料を用いて、特に発光素子１が配置される凹部５ａの放熱性を高めているため、樹脂１０の部材は無機物に限らず有機物を用いることも可能であり、大電流投下による前記有機物の劣化はほとんどおこらず、良好な光学特性が得られる。
【００８２】
一方、外壁側である前記凹部５ａの背面は、逆凸形状となっており、凹部５ａの背面とリード電極２の底面との間に溝を有することが好ましく、これにより、実装基板に実装する際、各リード電極２間で短絡が生じることを防止することができ、信頼性高く良好に実装することが可能となる。前記溝がない場合、前記リード電極２の底面に付着される半田が隣接するベース部等に付着し各電極間の絶縁が取れなくなりショートしてしまう恐れがある。
【００８３】
凹部５ａは、例えば金属平板に絞り加工を施すことにより構成される。本実施の形態では、金属平板の主面方向から絞り加工を施して、金属を背面方向に流し凹部５ａを形成する。この流れた金属が凹部５ａの背面の一部となるように構成することで、実装面の面積を大きくすることができる。また、凹部５ａの側面部５ｃの底面側の膜厚を厚くすることができる。具体的には、実装面を構成する凹部５ａの膜厚は、主面側が平坦である発光素子１の載置部は薄く、主面側が凹部５ａの側面部５ｃの一部である前記発光素子１の載置部の外周部は厚く構成されている。これにより、放熱性が向上される他、基体５の機械的強度が増し、好ましい。また、精度良く実装することが可能となり、好ましい指向特性が得られる。
【００８４】
＜ベース部＞
本明細書では、金属製基体５において凹部５ａを囲む平板部分をベース部とする。前記ベース部は、厚さ方向に貫通された貫通孔を少なくとも１つ有する。前記貫通孔はリード電極２を固定するためのものであり、本実施の形態の発光装置１００は、前記貫通孔を２つ有する。それぞれの貫通孔は、凹部５ａを挟んで対向して設けられ、各内部に絶縁部材３を介して正又は負のリード電極２がそれぞれ挿入されている。このように構成することにより、各リード電極間の中心に発光素子１を配置させることができ、良好な指向特性が得られる。
【００８５】
ここで、発光装置１００の正及び負のリード電極２は、少なくとも一方がベース部の貫通孔内に絶縁部材３を介して挿入されていれば良く、他方のリード電極２は金属製基体５と一体成形されていてもよい。このように構成すると、熱発生源である基体５の凹部５ａの発光素子１配置面から前記他方のリード電極２まで絶縁部材３を有さず連続した材料にて構成されているため、熱が良好に分散され、前記凹部５ａの底面、前記他方のリード電極２の底面、及びそれらの間の背面から良好に熱を放熱することができる。
【００８６】
また、発光装置１００において、金属製基体５のベース部の膜厚は凹部５ａの底面厚より厚いことを特徴とする。ベース部の厚みは０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。０．３ｍｍより薄い場合、基体５全体の強度が低下してしまう。またリッドとの溶接時に起こる応力歪により溶接界面にクラックが生じる恐れがあり、このように気密性が不完全になると、水分が内部に侵入しワイヤー４や発光素子１が腐食され信頼性が低下してしまう。また１．０ｍｍ以上の膜厚にすると、前記溶接界面にパルス電流が伝わりにくくなり、シールが不完全になる恐れがある。また発光装置が厚型化するとともにコストが高くなる。
【００８７】
また、前記ベース部の外側縁部は、ベース部底面に沿って鍔部を有することが好ましい。このように構成することにより、前記鍔部を設けることにより露出される基体５端面と発光面側に配置されるリッド６の内壁、及び前記鍔部の上面と前記リッド６上面とが合わさり、これらの位置決めを容易に行うことができ、量産性が向上され好ましい。
【００８８】
金属製基体５の熱膨張率は、前記絶縁部材３の熱膨張率と同様の値か、若しくは大きい値であることが好ましい。前者の場合、互いの部材が破損されることなく熱密着させることができる。また後者の場合、これらの熱膨張率の差が０．０１×１０−４／ｄｅｇ以下であれば、互いの接触面積を出来るだけ大きくすることで熱膨張率の差による破損を回避しつつ前記熱膨張率の差の効果によりほどよく金属製基体５が貫通孔の内部方向に収縮され、前記貫通孔の内壁に基材１の酸化膜を設けなくても、前記金属製基体５と前記絶縁部材３とを密着させることができる。これにより、作業工程が簡略化され生産性が良好な発光装置１００が得られる。
【００８９】
また、金属製基体５の基材は、強い強度を有することが好ましく、これにより薄型の基体を信頼性高く形成することができる。金属製基体５の好ましい基材として、コバール、鉄などが挙げられる。コバールとはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金であり、絶縁部材に用いられる低融点ガラスと近似の熱膨張率を有するので良好に気密封止を行うことができる。これら基材１の最表面にはＡｇメッキを施すことが好ましい。このように構成すると、基体表面の光反射散乱率が向上される他、Ａｇ層が溶接用ろう材となり、発光素子１、ワイヤー４、及びリッド６と、金属製基体５本体との密着性が向上され好ましい。更に、発光素子１からの光が照射される基体の主面側はＡｇ層を光沢にメッキし、他の部材との密着性を高めたい部分のみのＡｇ層を無光沢にメッキすると、これらの効果は増殖される。
【００９０】
本発明で用いられる金属製基体５は、上記のように構成され、これにより高い信頼性を有する発光装置１００を安価に得ることができる。
【００９１】
＜リード電極＞
発光装置１００は、正及び負のリード電極２を有し、そのうちの少なくとも一方は、金属製基体５のベース部と絶縁部材３を介して一体的に設けられる。例えば、ベース部に貫通孔を設け、該貫通孔内に絶縁部材３を介して挿入されている。リード電極２の先端部は、ベース部の表面から突出しており、且つリード電極２の底面は凹部５ａの実装面側底面と略同一平面上に位置している。但し、リード電極２の底面は凹部５ａの実装面側底面と異なる高さを有していてもよい。
【００９２】
リード電極２のワイヤー４の接続面である上面は、０．０２ｍｍ２〜０．２ｍｍ２の範囲の面積を有することが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ２〜０．１５ｍｍ２である。このように構成されることにより、ワイヤーボンディングの精度が良好で且つ小型化の発光装置が得られる。
【００９３】
また、リード電極２の実装面側である底面がベース部背面から突出している場合、前記底面は前記上面より広い面積を有するように構成することができる。このように構成すると、リード電極２が発光装置１００の支持体の役割を兼ね合わせ、安定して表面実装することが可能となると共に、実装基板との接触面積が広くなるため放熱性が向上される。このような形状のリード電極２は、例えば柱状に形成されたリード電極２の底面側をプレス加工することにより得ることができる。リード電極２の底面側の好ましい形状として、逆Ｔ字型、末広がり型、逆テーパー型等が挙げられる。
【００９４】
＜リッド＞
発光装置１００は、金属製基体５の主面側に、透光性窓部７と金属部とからなるリッド６を有する蓋体８を備える。前記窓部７は、発光装置１００の発光面であり中央部に配置されることが好ましい。
【００９５】
本実施の形態において、窓部７は、金属製基体５の凹部５ａに配置された発光素子１の上面に位置しており、凹部５ａの内壁の延長線と交点を有する。発光素子１の側面からから発光される光は、凹部５ａの側面部５ｃにて反射散乱され正面方向に取り出される。これらの反射散乱光の存在範囲は、ほぼ凹部５ａの側面部５ｃの延長線内であると考えられる。そこで、上記のように発光面である窓部７の面積を調整することにより、前記反射散乱光は効率よく窓部７に集光され、高輝度な光を発光することが可能な発光装置１００が得られる。
【００９６】
リッド６の基材は、基体５本体及び窓部７の透光性部材と熱膨張係数が近似していることが好ましい。また、リッド６の材質の表面は基材５の保護膜としてＮｉメッキ層を有することが好ましい。
【００９７】
上記リッド６は、例えば、カーボン製の封着治具を用いて、リッド本体に形成された開口部内にタブレット状のガラスを配置し通炉させることによりガラスとリッド本体とを気密絶縁的に封着させることができる。
【００９８】
リッド６の形状は、基体５の溶接部と密接可能な滑らかな平面を有し、且つ基体５を気密封止できれば特に限定されるものではない。中央部が凸形状のリッド６を用いると、前記リッド６の窓部７の背面に蛍光体を良好にバインダーさせることができ、歩留まり良く発光装置を形成することができる。また、凸形状のリッド６に柔軟性を有する部材を注入し、金属製基体５に電気的に接続された発光素子１を挿入して一体化させると、耐熱応力に優れた発光装置が得られる。
【００９９】
更に、前記窓部７表面を、曲線を帯びたレンズ形状とすると、光の収束が良好となり、正面方向の光度が高い発光装置が得られる。例えば、青色に発光する発光素子１が載置された金属製基体５に、指向角が４５度程度に設定され、且つ背面に前記青色の光の一部を吸収し黄色の光を発光する蛍光体を固着されてなる砲弾側レンズを載置すると、これらの混色により高輝度に白色ビームを発光することが可能な小型化発光装置が得られる。このような発光装置は、携帯電話等の小型機械に備えられた描写機能に必要とされるフラッシュの用途に用いることができる。
【０１００】
＜樹脂＞
図３は、樹脂の接触角を示す概略図である。樹脂の接触角θは、蛍光体を含んでいない。
【０１０１】
第１の樹脂１０は、発光素子１の一部を被覆している。発光装置１００は、基体５及び蓋体８とにより、気密封止されているため、第１の樹脂１０は、外部からの障害物や水分などから発光素子１を保護するために用いることよりも、発光素子１からの光を効率的に取り出すことを主目的としている。これは、発光素子１と空気との界面で生じていた発光素子１からの光の全反射を抑制するため、発光素子１と空気との間に第１の樹脂１０と設け、屈折率差により、発光素子１からの光を全反射させることなく、第１の樹脂１０中を透過し、空気中に放出するものである。ゆえ、第１の樹脂１０は、発光素子１よりも屈折率が低く、気体層よりも高い方が好ましい。
【０１０２】
第１の樹脂１０は、基体５の凹部５ａの内部に塗布されており、該凹部５ａの形状に符合する形状を形成することが好ましい。例えば、凹部５ａの開口部分が広口の円錐台の形状を成している場合は、第１の樹脂１０も、該凹部５ａの内面に符合する円錐台の形状を成している。例えば、凹部５ａの開口部分が広口の四角錐台の形状を成している場合は、第１の樹脂１０も、該凹部５ａの内面に符合する四角錐台の形状を成している。凹部５ａ内の底面側における第１の樹脂１０の上面は、凹部５ａの底面部５ｂに平行な平面形状を形成することが光取り出し効率、及び、色調バラツキの観点から好ましい。但し、第１の樹脂１０は、凹部５ａの形状に符合しない、例えば、凹部５ａの底面部５ｂのみに配置したり、発光素子１表面のみに配置したりしてもよい。
【０１０３】
第１の樹脂１０は、基体５と蓋体８とにより気密封止されている気体、例えば窒素、ヘリウム等よりも、高い屈折率を有するものを使用する。光取り出し効率の向上を図るためである。なお、気密封止されている気体は、金属性基体５やワイヤー４を腐食させないために、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい。
【０１０４】
第１の樹脂１０は、体積固体百分率７０％以下であることが好ましい。特に、該体積固体百分率が３０〜６０体積％であることが好ましい。第１の樹脂１０は、硬化に伴い、樹脂中の有機溶剤が揮発され、体積収縮する。このとき、蛍光体３０を含有していない樹脂と、蛍光体３０を含有している樹脂と、を同条件で硬化させた場合、蛍光体３０を含有している樹脂の方が、体積収縮が大きい。これは、有機溶剤の揮発が促進されているためであると考えられる。このように、体積固体百分率の小さい樹脂を使用することにより、凹部５ａの形状により符合した発光装置１００を提供することができる。但し、この体積収縮によって、ワイヤー断線は発生していない。これは、第１の樹脂１０の厚みが薄いため、内部応力の差が少なく、第１の樹脂１０とワイヤー４との接触面積が小さいためと考えられる。
【０１０５】
第１の樹脂１０は、接触角が６０°以下であることが好ましい。また、凹部５ａの側面部５ｃが開口部分の方が底面部５５ｂよりも広口で側面部５ｃが斜面となっている場合、例えば、テーパー形状でも、第１の樹脂１０がその凹部５ｃの側面部５ｃから滑り落ちない程度の粘度を有していることが好ましい。
【０１０６】
第１の樹脂１０は、耐熱性樹脂であることが好ましい。
【０１０７】
第１の樹脂１０は、蛍光体３０が均一に分散されていることが好ましく、適度な粘度を有することが好ましい。第１の樹脂１０の粘度が高いと、発光素子１及び基体５の凹部５ａに所定量で適切な塗布が困難だからである。また、第１の樹脂１０を塗布する際、第１の樹脂１０が発光素子１の周囲に回り込まないことも生じる。一方、第１の樹脂１０の粘度が低いと、第１の樹脂１０を硬化させるまでに、蛍光体３０が沈降若しくは浮上してしまい、樹脂中に均一に分散させることができない。
【０１０８】
第１の樹脂１０に含有されている有機溶剤は、キシレン、トルエン、ベンゼンなどである。これらの有機溶剤が揮発することにより、第１の樹脂１０の体積収縮を起させることができる。
【０１０９】
第２の樹脂２０、２１は、第１の樹脂１０の上に形成されている。第２の樹脂２０、２１は、第１の樹脂１０の凹みを埋める。第２の樹脂２０、２１の上面は、凹部５ａの底面とほぼ平行な平面であることが好ましい。特に、凹部５ａが平面となる位置まで第２の樹脂２０、２１で覆うことが好ましい。例えば、体積固体百分率または重量固体百分率が１００％の体積収縮がない樹脂を用いて、凹部５ａ及び第１の樹脂１０の凹みを埋めることで、該第２の樹脂２０の上面が、平らな面を形成することができる。また、第２の樹脂２１に体積固体百分率または重量固体百分率が３０〜８０％の体積収縮が大きい樹脂を用いて、第１の樹脂１０を被覆することもできる。第２の樹脂２０、２１の材質は、特に限定されず、耐熱性樹脂以外の通常の樹脂も使用することができる。
【０１１０】
第２の樹脂２０、２１の屈折率は、第１の樹脂１０の屈折率と同じか若しくは小さいことが好ましい。光取り出し効率の向上を図ることができるからである。また、気体層の気体の屈折率は、第２の樹脂２０、２１の屈折率よりも小さいことが好ましい。よって、発光素子１の屈折率が最も高く、第１の樹脂１０、第２の樹脂２０、気体層の順に屈折率が小さくなることが好ましい。但し、発光素子１、第１の樹脂１０、第２の樹脂２０、２１、気体層、窓部７の屈折率は、適宜選択する。
【０１１１】
光出力を高める場合は、第２の樹脂２０に蛍光体を含有させないことが好ましい。
【０１１２】
第２の樹脂２０、２１は、発光素子１からの光を透過させるため、透光性である。該第２の樹脂２０、２１中にも蛍光体３０を含有させることもできる。この時、第１の樹脂１０の蛍光体３０は、第２の樹脂２０、２１の蛍光体よりも、長波長側に主発光波長を有する蛍光体であることが好ましい。これにより、蛍光体の発光効率を高めることができるからである。一方、発光素子１に紫外線を発光する発光素子を用いて、第１の樹脂１０中の蛍光体３０に照射すると、該発光素子１からの紫外線により励起され、青色に発光する。この青色に発光した蛍光体３０の光により第２の樹脂２０、２１中の蛍光体が励起され、黄色に発光する。これにより、青色光と黄色光との混色光により白色に発光する発光装置１００を提供することができる。ただし、蛍光体は、これらに限定されず、種々の組合せで使用することができる。
【０１１３】
第２の樹脂２０は、硬化収縮しない樹脂を用いることが好ましい。配光特性や光取り出し効率の向上を図ることができるからである。但し、硬化収縮する樹脂を用いることもできる。
【０１１４】
＜蛍光体＞
発光装置１００は、発光素子１と該発光素子１から発光される光の少なくとも一部を吸収し他の光を発光することが可能な蛍光体３０とを組み合わせることにより、所望の色調を有する光を得ることができる。また、蛍光体３０は、拡散剤や顔料等他の部材と互換性を有しており、またこれらを組み合わせて用いることも可能である。これら蛍光体は、第１の樹脂１０及び第２の樹脂２０中にも混入させて、所望の発光色を得ることができる。
【０１１５】
ここで、本実施例で用いられている蛍光体について詳述する。
【０１１６】
発光装置では、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光素子から発光された光を励起させて発光でき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をベースとした蛍光体を用いている。
【０１１７】
具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体としては、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光体の粒子を揃えることができる。
【０１１８】
本明細書において、Ｃｅ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特に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換され、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体を含む広い意味に使用する。
【０１１９】
更に詳しくは、一般式（ＹzＧｄ1-z）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ1-aＳｍa）3Ｒｅ‘5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
【０１２０】
この蛍光体は、ガーネット構造（ざくろ石型構造）のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【０１２１】
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてＣｅに加えＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｅｕらを含有させることもできる。
【０１２２】
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ざくろ石型）系蛍光体の組成のうち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
【０１２３】
Ｙの一部をＧｄで置換する場合、Ｇｄへの置換を１割未満にし、且つＣｅの含有（置換）を０．０３から１．０にすることが好ましい。Ｇｄへの置換が２割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ｃｅの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能な発光装置を形成することができる。
【０１２４】
このようなフォトルミネセンス蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ、及びＣｅ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バリウムや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℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、つぎ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。
【０１２５】
本願発明の発光装置において、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、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・ガーネット（ざくろ石型）蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
【０１２６】
また、本発明で用いられる蛍光体の粒径は１μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３μｍ〜３０μｍである。３μｍより小さい粒径を有する蛍光体は、比較的凝集体を形成しやすく、液状樹脂中において密になって沈降されるため、光の透過効率を減少させてしまう。本発明では、このような蛍光体を有しない蛍光体を用いることにより蛍光体による光の隠蔽を抑制し発光装置の出力を向上させる。また本発明の粒径範囲である蛍光体は光の吸収率及び変換効率が高く且つ励起波長の幅が広い。このように、光学的に優れた特徴を有する大粒径蛍光体を含有させることにより、発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光することができ、発光装置の量産性が向上される。
【０１２７】
ここで本発明において、粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値である。前記体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、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各物質を分散させ、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。この体積基準粒度分布曲線において積算値が５０％のときの粒径値であり、本発明で用いられる蛍光体の中心粒径は３μｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましい。また、この中心粒径値を有する蛍光体が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は２０％〜５０％が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより製品毎の色度バラツキが低減され良好な色調を有する発光装置が得られる。
【０１２８】
蛍光体３０は、第１の樹脂１０中に均一に分散されていることが好ましいが、蛍光体３０を第１の樹脂１０中に沈降させてもよい。蛍光体３０は、発光素子１の近傍に配置する方が、光取り出しの観点から好ましい。また、少量の蛍光体で色調を決定することができるからである。
【０１２９】
また、上記ＹＡＧ蛍光体に限られず、種々の蛍光体を用いることができる。例えば、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属である。）やＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属である。）、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｒ、Ｍ５（ＰＯ４）３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などを用いることができる。
【０１３０】
その他の蛍光体として、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。
【０１３１】
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。
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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、以下に実施例として示されるように、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。
【０１３４】
＜拡散剤＞
更に、本発明において、第１の樹脂１０及び第２の樹脂２０中に、蛍光体３０に加えて拡散剤を含有させても良い。拡散剤を含有することにより、光の拡散効果と、増粘性と、応力拡散効果などがある。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。これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。
【０１３５】
拡散剤は、中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。中心粒径がおよそ４００ｎｍ以上の拡散剤は、発光素子及び蛍光体からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光体を用いることにより生じやすい色ムラを抑制することができる。一方、中心粒径がおよそ４００ｎｍ未満の拡散剤は、発光素子からの光波長に対する干渉効果が低いことから、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。これにより、ポッティング等により色変換部材を配置させる場合、シリンジ内において樹脂中の蛍光体をほぼ均一に分散させその状態を維持することが可能となり、比較的取り扱いが困難である粒径の大きい蛍光体を用いた場合でも歩留まり良く生産することが可能となる。このように本発明における拡散剤は粒径範囲により作用が異なり、使用方法に合わせて選択若しくは組み合わせて用いることができる。
【０１３６】
＜フィラー＞
更に、本発明において、第１の樹脂１０及び第２の樹脂２０中に、蛍光体３０に加えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤と中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される。その他、粒径が１μｍ以上のフィラーを用いることにより透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤーの断線や前記発光素子底面と基体の凹部底面と剥離等を防止することができる信頼性の高い発光装置が得られる。更には樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
【０１３７】
また、フィラーは蛍光体と類似の粒径及び／又は形状を有することが好ましい。ここで、本明細書において類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が２０％未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度（円形度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光体とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光体を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。更に、蛍光体及びフィラーは、共に中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍであると好ましく、このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。
【０１３８】
【実施例】
＜実施例１乃至３＞
図７は、本発明の実施の形態にかかる発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。図７における発光装置のＡ−Ａ部分の概略断面図は、図１（ｂ）の発光装置の概略断面図とほぼ同じであるため省略する。発光装置２００は、発光装置１００と凹部５ａ内を除いて、ほぼ同様の構成を採るため、ほぼ同一の構成を採るところは、同符号を用いる。図９は、比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。図７に示すように、実施例１乃至３の発光装置では、蛍光体３０が第１の樹脂１０中に均一に分散されている。これに対し、図９に示すように、比較例１の発光装置では、蛍光体が第１の樹脂１０中に含有されていない。その第１の樹脂１０中には、気泡４０が発生している。
【０１３９】
発光素子１は、４６０ｎｍ近傍に主発光波長を有する青色発光の発光素子を使用した。
【０１４０】
基体５の凹部５ａは、底面部５ｂと側面部５ｃとからなる、開口部上面が広口の円錐台形状を成している。
【０１４１】
第１の樹脂１０は、シリコーン（商品名：アレムコシール５２９（アレムコプロダクツ株式会社製））を使用した。該シリコーンは、体積固体百分率が５０．０％、重量固体百分率が５４．０％、混合粘度１００〜３００ｃｐｓ、揮発性４．２０ｌｂｓ／ｇａｌ、比重１．０２ｇ／ｃｃである。
【０１４２】
第２の樹脂２０は、シリコーン（商品名：シリコーンＫＪＲ−９０２３（信越化学工業株式会社製）を使用した。該シリコーンは、重量固体百分率１００％、混合粘度４０００ｃｐｓ、主剤と副剤の混合比１００：１０、ＪＩＳ−Ａ硬度２２である。
【０１４３】
第１の樹脂１０中に含有する蛍光体３０は、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅの、いわゆるＹＡＧ蛍光体を使用する。第２の樹脂２０には、蛍光体は含まれていない。
【０１４４】
実施例１は、該シリコーンに対して、ＹＡＧ蛍光体を１０重量％含有する。実施例２は、該シリコーンに対して、ＹＡＧ蛍光体を２０重量％含有する。実施例３は、該シリコーンに対して、ＹＡＧ蛍光体を３０重量％含有する。これに対し、比較例１は、該シリコーンのみである。
【０１４５】
表１は、実施例１乃至３、比較例１の接触角及び調合粘度を測定した結果を示す。接触角は、３回測定して、平均値を調べた。
【０１４６】
【表１】
0004661032.tif 000002
【０１４７】
実施例１乃至３及び比較例１を、以下の製造方法により発光装置２００を製造した。
【０１４８】
凹部５ａが設けられた基体５に、発光素子１を載置する。発光素子１は、Ａｕ−Ｓｎ共晶接合を用いて基体５の凹部５ａの底面部５ｂにダイボンディングした。発光素子１をダイボンディングした後、発光素子１の電極部と基体５に設けられたリード電極２とをワイヤーボンディングして電気的接続を行った。
【０１４９】
このように形成された発光素子１が載置された基体５の凹部５ａ内に、予め蛍光体３０を均一に分散させた第１の樹脂１０を流し込む。蛍光体３０は、上記のＹＡＧ蛍光体を用いた。蛍光体３０は、所定量秤量して第１の樹脂１０中に均一に分散させた。実施例１乃至３における蛍光体３０の調合量は、第１の樹脂１０に対して、１０重量％、２０重量％、３０重量％と三種類用意した。第１の樹脂１０は、上記のシリコーンを用いた。第１の樹脂１０は、揮発しやすいため、所定量秤量したあと、蛍光体３０を混入して、すばやく攪拌を行った。これらの蛍光体３０が均一に分散された第１の樹脂１０と凹部５ａとの隙間に空気が入らないように流し込んだ。実施例１乃至３及び比較例１は、基体５の凹部５ａから流出しない程度に、凹部５ａの上端まで流し込んだ。
【０１５０】
第１の樹脂１０を凹部５ａ内に流し込んだあと、有機溶剤を揮発させた。揮発させる有機溶剤は、有害なものを含んでいるため、排気設備のあるドラフト内で２４時間、排気しながら、有機溶剤を揮発させた。
【０１５１】
次に、第２の樹脂２０を、凹部５ａの第１の樹脂１０の凹み部分にポッティングした。凹部５ａの上端とほぼ同じ高さになる位置まで、第２の樹脂２０をポッティングした。この第２の樹脂２０の上面は、凹部５ａの底面部５ｂと平行な平面である。なお、第２の樹脂２０は、予め主剤と副剤とを１００：１０の割合で混合しておき、脱泡しておく。
【０１５２】
この後、１時間かけて、常温から９０℃〜９５℃まで昇温した。９０℃〜９５℃で約２時間保持した後、さらに１時間かけて１７０℃〜１８５℃まで昇温した。１７０℃〜１８５℃で約１時間保持した後、常温までゆっくりと温度を下げた。
【０１５３】
最後に、気密封止するために、基体５に、窓部７とリッド６とを有する蓋体８を設けた。気密封止は、窒素中にて行った。溶接機を用いて、該蓋体８を基体５に設けた後、気密封止するために、接触部分をシールした。
【０１５４】
以上の工程を経ることにより、実施例１乃至３の発光装置２００を製造した。
蛍光体３０を含有していない以外は、同条件で比較例１の発光装置を製造した。
【０１５５】
基体５の凹部５ａにおいて、第１の樹脂１０は、凹部５ａに符合する形状を成している。第１の樹脂１０は、底面部と側面部とからなり、第１の樹脂１０の底面部は、凹部５ａの底面部５ｂに平行かつ平面であり、第１の樹脂１０の側面部は、凹部５ａの側面部５ｃと平行かつ平滑な曲面である。
【０１５６】
発光素子１上における第１の樹脂１０の上面１０ａは、発光素子１の周囲部分における第１の樹脂１０の上面１０ｂと、ほぼ同一の高さである。発光素子１の周囲部分５ｃの第１の樹脂１０の膜厚よりも、発光素子１上における第１の樹脂１０の上面１０ａの膜厚の方が薄い。基体５の凹部５ａの側面部の第１の樹脂１０ｃは、ほぼ均一の厚さで凹部５ａの側面部５ｃを被覆している。第１の樹脂１０は、硬化前に対して約５０体積％、体積収縮していた。
【０１５７】
上記工程より得られた実施例１乃至３，比較例１の色調を表２に示す。
【０１５８】
【表２】
0004661032.tif 000003
【０１５９】
蛍光体３０の第１の樹脂１０中への配合量が少量であると、多量の樹脂量が必要となり、膜厚が厚くなってしまい、熱衝撃や物理的衝撃によるクラック発生の問題及び有機溶剤の揮発が不完全になり樹脂劣化の問題などが生じる。これに対し、蛍光体３０の第１の樹脂１０中への配合量が多量であると、色度のシフト量が大きくなるために、所望の色調に調整することが難しい。よって、蛍光体３０の配合量は、蛍光体の性能、基体の形状、樹脂の性能等によって決定される。
【０１６０】
＜熱衝撃試験＞
実施例１乃至３、比較例１について、熱衝撃試験を行った。
【０１６１】
熱衝撃試験は、以下の方法により行う。まず、２つの容器を用意し、１つの容器には―４０℃の溶液を入れ、もう１つの容器には、１００℃の溶液を入れる。この２つの容器それぞれに発光装置２００を１分間ずつ交互に浸積する。この２つの容器それぞれに１回ずつ浸積した場合を１サイクルとして、１０００サイクル行う。
【０１６２】
その結果、図に示すように、比較例１の発光装置は、基体５の凹部５ａ内の第１の樹脂１０に気泡４０が発生した。この第１の樹脂１０の気泡４０の発生は、第１の樹脂１０中に残留している有機溶剤が、急激な温度差により、発生したものと考えられる。
【０１６３】
これに対し、実施例１乃至３の発光装置は、いずれも、基体５の凹部５ａ内の第１の樹脂１０に気泡は発生しておらず、所定の色調を有していた。
【０１６４】
このように、第１の樹脂１０中に蛍光体３０を含有させないと、樹脂中の有機溶剤が揮発し難くなり、有機溶剤の一部が残留する。この有機溶剤の残留により、気泡４０が発生し、色調バラツキ及び光取り出し効率の低下などが生じる。これに対し、第１の樹脂１０中に蛍光体３０を含有させると、樹脂中の有機溶剤が揮発し易くなり、有機溶剤が残留しない。有機溶剤の残留がないため、気泡が発生せず、色調バラツキ及び光取り出し効率の低下なども生じない。
【０１６５】
＜指向特性測定＞
つぎに、実施例２及び比較例１の発光装置の指向特性を測定した。実施例１及び比較例１の発光装置は、樹脂を配置した後、リフロー前とリフロー後とで指向特性を測定した。
【０１６６】
図８は、本発明の実施の形態にかかる発光装置の指向特性を示す図である。（ａ）は、リフロー前にｃからａへ移動させたとき、（ｂ）は、リフロー前にｄからｂへ移動させたとき、（ｃ）は、リフロー後にｃからａへ移動させたとき、（ｄ）は、リフロー後にｄからｂへ移動させたときである。図１１は、比較例の発光装置の指向特性を示す図である。（ａ）は、リフロー前にｃからａへ移動させたとき、（ｂ）は、リフロー前にｄからｂへ移動させたとき、（ｃ）は、リフロー後にｃからａへ移動させたとき、（ｄ）は、リフロー後にｄからｂへ移動させたときである。指向特性はＣＩＥ標準規格に合致するものである。実施例２と比較例１は、同一のレンズ形状を有する窓部を用いている。
【０１６７】
指向特性の測定原理の概略を説明する。指向特性は、発光装置の窓部から所定の距離（０．１ｍ）離間して、受光部を配置する。この受光部を、窓部を原点に所定の距離離間したままｃからａへ、ｄからｂへと半円状に移動させる。その移動した時に、受光部で受光した照度を測定して、これが相対照度（光度）としている。発光素子の真上を９０°、窓部と同一平面上を０°若しくは１８０°とする。
【０１６８】
測定結果より、実施例２の発光装置は、ｃからａへ、ｄからｂへの照度より、正面付近で極めて発光出力が高い。例えば、比較例１の６０°、１２０°の時の相対照度は０．５５〜０．６５であるのに対し、実施例２の６０°、１２０°の時の相対照度は０．７５〜０．８５である。よって、６０°から１２０°付近での相対照度は比較例１よりも実施例２の方が高く、発光装置としても発光出力も高い。
【０１６９】
また、色度ｘ値及びｙ値について、比較例１の発光装置は、１５°〜２０°、１６０°〜１６５°付近で、色度が急激に０．１〜０．１５ずれており、配光色度バラツキが大きいが、実施例２の発光装置は、前記範囲での色度は０．０１〜０．０５しかずれておらず、配光色度バラツキが極めて小さい。
【０１７０】
このように、本発明では、配光色度バラツキの低減を図ることができ、光取り出し効率の向上を図ることもできる。
【０１７１】
＜光取り出し効率の測定＞
実施例２の発光装置を６種類用意して光取り出し効率を測定した。表３は、光取り出し効率を測定した結果である。
【０１７２】
【表３】
0004661032.tif 000004
【０１７３】
実施例２の発光装置において、第２の樹脂量を種々かえたものを６種類用意した。比較例２の発光装置は、第２の樹脂２０を塗布していないこと以外は、実施例２の発光装置と同じ構成を採る。この比較例２の発光装置の光取り出し効率を１００％と基準に用いた。６種類の実施例２の発光装置及び比較例２の発光装置は、いずれも同条件で光出力を測定した。
【０１７４】
この結果から、第１の樹脂１０と第２の樹脂２０とを形成した実施例２の発光装置は、第１の樹脂１０のみを形成した比較例２の発光装置よりも、１４〜１７％もの光取り出し効率の向上を図ることができた。
【０１７５】
＜実施例４乃至６＞
実施例４乃至６も、第１の樹脂１０を代えた以外は、同条件で発光装置を製造した。そのため、同条件のところは、記載を省略する。
【０１７６】
図７は、本発明の実施の形態にかかる発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。図１０は、比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【０１７７】
樹脂１０は、エポキシ樹脂（商品名：ＥｐｉＦｉｎｅ  ６６７３／ＥｐｉＦｉｎｅ  Ｈ−２１５（ファインポリマーズ株式会社製））を使用した。
【０１７８】
実施例４は、該エポキシ樹脂に対して、ＹＡＧ蛍光体を１０重量％含有する。実施例５は、該エポキシ樹脂に対して、ＹＡＧ蛍光体を２０重量％含有する。実施例６は、該エポキシ樹脂に対して、ＹＡＧ蛍光体を３０重量％含有する。これに対し、比較例３は、該エポキシ樹脂のみである。
【０１７９】
表４は、実施例４乃至６、比較例３の接触角及び調合粘度を測定した結果を示す。接触角は、３回測定して、平均値を調べた。
【０１８０】
【表４】
0004661032.tif 000005
【０１８１】
実施例４乃至６のエポキシ樹脂にＹＡＧ蛍光体を混入すると、接触角が約３度程度大きくなり、粘度上昇が生じている。
【０１８２】
この結果、実施例４乃至６は、色調バラツキのない、熱衝撃性の高い発光装置を製造することができた。接触角が６０度以下であると、凹部５ａ内に樹脂１０をポッティングする際に、発光素子１の周囲部分への樹脂の回り込みが行われる。これに対し、接触角が６０度よりも大きくなると、発光素子１の周囲部分へ樹脂がうまく回り込まず、凹部５ａ内の一部が被覆されない箇所５ｅが生じる。これにより、発光装置からの色調バラツキを生じる。但し、樹脂の調合粘度を調節したり、塗布方法を変更したりすることで、発光素子１の周囲部分へ樹脂を回り込ませることができる。
【０１８３】
【発明の効果】
以上のことから、本発明は、光出力の高い発光装置を提供することができる。また、発光素子から放出される熱や光による封止樹脂の劣化を防止することができる。つまり、封止樹脂に蛍光体を含有することにより、封止樹脂の有機溶剤の揮発を促し、有機溶剤の残留を無くすることができる。これにより、第１の樹脂を硬化した後の、発光装置の駆動による有機溶剤の揮発に伴う気泡の発生をなくし、色調バラツキを低減することができる。また、封止樹脂にワニスを使用することができる。該ワニスは蛍光体を混入することにより溶剤からの影響を抑止することができる。また、熱劣化を生じ難い封止樹脂及び発光装置を提供することができる。また、製造工程の簡略化を図ることができる。また、樹脂中の蛍光体を多量に用いることにより、少量の樹脂で基体の凹部を被覆することができ、所望の色調に調整することができる。これにより、本発明は、重要な技術的意義を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略平面図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態にかかる発光装置における基体の凹部を拡大した概略断面図である。
【図３】  樹脂の接触角を示す概略図である。
【図４】  本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図５】  本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図６】  本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態にかかる発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【図８】  本発明の実施の形態にかかる発光装置の指向特性を示す図である。
【図９】  比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【図１０】  比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【図１１】  比較例の発光装置の指向特性を示す図である。
【図１２】  従来の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略断面図である。
【符号の説明】
１    発光素子
２    リード電極
３    絶縁部材
４    ワイヤー
５    基体
５ａ  凹部
５ｂ  凹部の底面部
５ｃ  凹部の側面部
５ｄ  発光素子の周囲部分
６    リッド
７    窓部
８    蓋体
１０  樹脂
１０ａ  発光素子上における樹脂の上面
１０ｂ  発光素子の周囲部分における樹脂の上面
１０ｃ  基体の凹部の側面部の樹脂
２０、２１  第２の樹脂
３０、３１  蛍光体
４０  気泡
１００、２００、３００、４００  発光装置
【図１】
0004661032.tif 000006
【図２】
0004661032.tif 000007
【図３】
0004661032.tif 000008
【図４】
0004661032.tif 000009
【図５】
0004661032.tif 000010
【図６】
0004661032.tif 000011
【図７】
0004661032.tif 000012
【図８】
0004661032.tif 000013
【図９】
0004661032.tif 000014
【図１０】
0004661032.tif 000015
【図１１】
0004661032.tif 000016
【図１２】
0004661032.tif 000017