(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を光取り出し面とする一つ以上の発光素子と、
前記発光素子の上面と接合する下面と、前記発光素子から出射される光を前記下面から入射して、外部に放出する上面とを有する透光性部材と、
前記透光性部材の上面を露出させて前記透光性部材の表面と前記発光素子の側面とを被覆する光反射性部材と、を備え、
前記透光性部材は、当該透光性部材の下面から当該透光性部材の上面に向けて凸形状に形成され、当該透光性部材の上面に連続する第１側面と、当該透光性部材の下面に連続する第２側面と、当該透光性部材の第１側面および第２側面に連続する第２上面とを有し、
前記透光性部材の第１側面は、前記透光性部材の上面に略垂直な面を有し、
前記透光性部材の第２側面は、前記透光性部材の下面と略垂直な面を有し、
前記透光性部材は、当該透光性部材の上面面積が、一つ以上の前記発光素子の上面面積の和よりも小さく、当該透光性部材の下面面積が、一つ以上の前記発光素子の上面面積の和よりも大きく、
前記光反射性部材は、平面視において前記透光性部材の上面の周囲に設けられたセラミックスを含み、当該セラミックスは前記透光性部材の第１側面及び第２上面を被覆する発光装置。
【請求項２】
前記透光性部材の上面面積は、当該透光性部材の前記下面面積の５０％以下である請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記透光性部材は、一枚で形成され、
前記発光素子が複数であるときに、前記複数の発光素子の上面と一枚の前記透光性部材の下面とが接合される請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透光性部材は、無機物である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子と前記透光性部材とは接着材で接合され、
前記接着材は、前記発光素子の上面から側面の少なくとも一部に連続すると共に、前記光反射性部材と発光素子の側面との間に介在して設けられ、
前記光反射性部材と発光素子の側面との間に介在する前記接着材の上面は、前記透光性部材の下面と接合して設けられている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記透光性部材の下面の端部と前記接着材の端部とは一致する請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記接着材は、無機系接着材である請求項５又は請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記透光性部材の第２上面は、前記透光性部材の第１側面との接続部分に湾曲面を有しする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光素子は、基板に実装され、前記基板は、発光素子の直下の領域に、当該発光素子の上面面積の和よりも大きい放熱用端子を有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光素子は、基板に実装され、前記基板の上面と下面とにそれぞれ一対の電極パターンを備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記光反射性部材は、平面視において前記透光性部材の上面の周囲に設けられたセラミックスを含む請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記透光性部材は、蛍光体を含有する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の
【請求項１３】
前記セラミックスの上面に反射膜が設けられている請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記反射膜は金属膜である請求項１３に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いる発光装置は、光出力が大きくなるに伴って、照明用はもとより車両用ヘッドライトとしても積極的に使用されるようになっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、発光素子に接続して設けた透光性部材と、透光性部材の少なくとも一部を被覆する光反射性樹脂と、を備える発光装置が提案されている。この発光装置において、前記透光性部材の外周側面は、上面方向から下面方向に向かって広がる傾斜面を下面に接するように有し、前記透光性部材の下面の面積は、前記発光素子の上面の面積よりも大きく形成されている。さらに、この発光装置は、前記透光性部材の下面および前記発光素子の上面が接合されており、前記透光性部材の下面であって、前記発光素子と接合されていない部分および前記傾斜面が、前記光反射性樹脂により被覆されている構成を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４８２３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、車両用途等の発光装置には、より高輝度の光を照射する光源が求められている。
本開示の実施形態は、より高輝度な発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の実施形態に係る発光装置は、上面を光取り出し面とする一つ以上の発光素子と、前記発光素子の上面と接合して設けられ、上面と下面とを有し、前記発光素子から出射される光を前記下面から入射して、前記上面から外部に放出する透光性部材と、前記透光性部材の上面を露出させて前記透光性部材の表面と前記発光素子の側面とを被覆する光反射性部材と、を備え、前記透光性部材は、前記上面面積が、一つ以上の前記発光素子の上面面積の和よりも小さく、当該透光性部材の下面面積が、一つ以上の前記発光素子の上面面積の和よりも大きい構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の実施形態に係る発光装置は、より高輝度な発光装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る発光装置の一部を断面にして模式的に示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る発光装置の透光性部材を一部断面にして模式的に示す斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線における発光装置の断面を模式的に示す断面図である。
【図５】第１実施形態に係る発光装置の基板を模式的に示す平面図である。
【図６】第１実施形態に係る発光装置の基板を模式的に示す底面図である。
【図７】第１実施形態に係る発光装置の照射される光の状態を模式的に示す説明図である。
【図８Ａ】第１実施形態に係る発光装置の製造方法において基板の状態を模式的に示す説明図である。
【図８Ｂ】第１実施形態に係る発光装置の製造方法において基板に発光素子を実装した状態を模式的に示す説明図である。
【図８Ｃ】第１実施形態に係る発光装置の製造方法において発光素子上に接着材を塗布した状態を模式的に示す説明図である。
【図８Ｄ】第１実施形態に係る発光装置の製造方法において発光素子上に接着材を介して透光性部材を接合した状態を模式的に示す説明図である。
【図８Ｅ】第１実施形態に係る発光装置の製造方法において発光素子の周縁に光反射性部材をアンダーフィルとして設けた状態を模式的に示す説明図である。
【図８Ｆ】第１実施形態に係る発光装置の製造方法において発光素子及び透光性部材の上面を除く表面に光反射性部材を設けた状態を模式的に示す説明図である。
【図９Ａ】第２実施形態に係る発光装置に使用する透光性部材を示す断面図である。
【図９Ｂ】第３実施形態に係る発光装置に使用する透光性部材を示す断面図である。
【図９Ｃ】第４実施形態に係る発光装置に使用する透光性部材を示す断面図である。
【図１０】第５実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図である。
【図１１】第５実施形態に係る発光装置であって図１０のＡ−Ａ線における発光装置の断面を模式的に示す断面図である。
【図１２】第６実施形態に係る発光装置の断面を模式的に示す断面図である。
【図１３】第７実施形態に係る発光装置の断面を光反射性部材の短手方向の中心で切断して模式的に示す断面図である。
【図１４】第８実施形態に係る発光装置の断面を光反射性部材の短手方向の中心で切断して模式的に示す断面図である。
【図１５】透光性部材の上面及び下面の面積比と、輝度比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、各実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係等が誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称および符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。さらに、各図において示す方向は、構成要素間の相対的な位置を示し、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
【００１０】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る発光素子の構成の一例を、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、発光装置１は、少なくとも１つ以上の発光素子１０と、この発光素子１０からの光を下面７から入射して上面３から外部に放出する透光性部材２と、この透光性部材２の上面３を露出させ透光性部材２の表面及び発光素子１０の側面を被覆する光反射性部材２０と、を主に有し、ここでは、発光素子１０を実装する基板３０を更に備えている。
【００１１】
（発光素子）
発光素子１０は、公知のものを利用でき、例えば、発光ダイオードを用いるのが好ましい。また、発光素子１０は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。さらに、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。なお、発光素子１０は、前記した以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。発光素子１０は、組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。発光素子１０は、同一面側に正負一対の電極を有するものが好ましい。これにより、発光素子１０を基板上にフリップチップ実装することができる。この場合、一対の電極が形成された面と対向する面が、発光素子の主な光取り出し面１１となる。また、発光素子１０を基板上にフェイスアップ実装する場合は、一対の電極が形成された面が発光素子１０の主な光取り出し面１１となる。
【００１２】
本実施形態では、発光素子１０は、一対の電極が接続部材を介して基板３０の導体配線（正極３２、負極３３、中間電極３４）にフリップチップ実装されている。発光素子１０は、電極の形成された面を下面として、下面と対向する上面を光取り出し面１１としている。
本実施形態に係る発光装置１は複数の発光素子１０を備え、複数の発光素子１０は平面視において、全体として矩形状になるように配置されている。
【００１３】
（透光性部材）
図１から図４に示すように、透光性部材２は、下面７から上面３に向けて凸形状に形成されている。透光性部材２の下面７は、発光装置１が備える複数の発光素子１０の上面（つまり光取り出し面１１）と接合して設けられる。透光性部材２は、上面３と、上面３と対向する下面７とを有し、発光素子１０から出射される光を下面７から入射し、下面７よりも面積が小さな上面３から外部に放出する。この透光性部材２は、一枚の板状に形成されており、上面３と、この上面３に連続する第１側面４と、この第１側面４に連続する第２上面５と、この第２上面５に連続する第２側面６と、この第２側面に連続する下面７とを備えている。
【００１４】
透光性部材２の下面７は、発光装置１が備える複数の発光素子１０からの光が入射される面である。この下面７は、下面７と接合される発光素子１０の上面の面積を合計した和よりも大きな面積となるように形成されている。また、下面７は、その表面が平坦になるように形成されている。そして、透光性部材２の下面７は、発光素子１０の光取り出し面１１を全て包含するように、発光素子１０の光取り出し面１１よりも大きく形成されている。透光性部材２の下面７が発光素子１０の上面面積の和よりも大きな面積で形成されることにより、発光素子１０から照射される光をロスなく入射することができる。下面７は、下面７と接合される少なくとも一つ以上の発光素子１０の上面面積の和に対して、１０５〜１５０％の範囲で大きな面積になるように形成されている。
【００１５】
また、透光性部材２の下面７は、発光素子１０に接着材１５により接合されるときに、その接着材１５が発光素子１０の側面にフィレット状に広がりフィレット１６を形成しうる大きさであることが好ましい。つまり、透光性部材２の下面７は、接着材１５により形成されたフィレット１６の端部と当該下面７の端部とが一致する大きさであることが好ましい。さらに、透光性部材２の下面７は、透光性部材２と発光素子１０とを接合させる際に、多少の位置ずれが生じたとしても、発光素子１０の上面をすべて透光性部材２の下面７で覆うことができる大きさである。そのため、透光性部材２は、実装ずれによる輝度の変化が殆どなく、製造工程における歩留まりを向上できる。なお、透光性部材２の下面７と、上面３とが互いに平行な平坦面となるように形成されている。この下面７には、第２側面６が連続して形成されている。
【００１６】
透光性部材２の上面３は、発光装置１の発光面として、下面７から入射した光を外部に放出する。この上面３は、下面７の面積よりも小さくなるように形成されている。透光性部材２は、上面３が光反射性部材２０に覆われることなく光反射性部材２０から露出するように配置される。この上面３は、その表面が平坦になるように形成されている。そして、平面視において上面３と下面７とは略相似形状であり、上面３と下面７とはそれぞれの重心位置が重なるように形成されている。この上面３には、第１側面が連続して形成されている。
透光性部材２の上面３の面積は、発光装置１が備える一つ以上の発光素子の上面面積の和よりも小さいことが好ましい。さらに、透光性部材２の上面３の面積は、透光性部材２の下面７の面積に対して、７０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。このように上面３の面積を小さく絞ることにより、透光性部材２の下面７から入射された発光素子１０からの出射光を、より小さな面積である上面３（つまり発光装置１の発光面）から放出させることができる。つまり、発光装置１は、透光性部材２により発光面の面積が絞られて、高輝度でより遠くを照らすことが可能となる。
【００１７】
透光性部材２の第１側面４は、上面３に対して略垂直に形成されている。この第１側面４は、上面３に対して略垂直に形成されることで、発光装置１の製造時において光反射性部材２０の上面３への這い上がりを抑制することができる。第１側面４は、光反射性部材２０の這い上がりを抑制できる角度として、例えば、上面３に対して９０度プラスマイナス５度の範囲とし、本明細書中ではこの範囲を略垂直としている。第１側面４が上面３に対して略垂直に形成されることで、透光性部材２の上面３を発光装置１の発光面とした際に、発光装置1の上面における発光部と非発光部との境界が明確となる。この第１側面４には、第２上面５が連続して形成されている。
【００１８】
透光性部材２の第２上面５は、下面７の下面面積の大きさに伴って形成される。本実施形態において、第２上面５は、上面３及び下面７に互いに略平行となるように形成されている。また、第２上面５は、第１側面４との接続部分に曲面部を有するように形成されている。第２上面５が、第１側面４との接続部分に曲面部を有することにより、接続部分における機械的な強度を上げることができるとともに、第２上面５と下面７との間における光の減衰を抑制することができる。この第２上面５には、第２側面６が連続して形成されている。
【００１９】
透光性部材２の第２側面６は、下面７に対して略垂直な面に形成されている。この第２側面６が下面７に対して略垂直に形成されることで、発光装置１の製造時において透光性部材２と発光素子１０とを接合する際の接着材１５の当該側面に対する這い上がりを抑制することができる。第２側面６は、接着材１５の這い上がりが抑制されることで、発光素子１０から照射された光の抜けを防止することができる。
【００２０】
透光性部材２は、発光素子１０から出射される光を透過して外部に取り出すことが可能な材料で構成されている。透光性部材２は上面３が光反射性部材２０から露出して発光装置１の光取り出し面（つまり発光面）１１となる。
透光性部材２は、光拡散材や、発光素子１０から入射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有することができる。蛍光体を含有する透光性部材２は、例えば、蛍光体の焼結体や、ＹＡＧガラスのように、樹脂、ガラス、他の無機物等に蛍光体粉末を含有させたものが挙げられる。蛍光体の焼結体としては、蛍光体だけを焼結して形成したものでもよいし、蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結して形成したものでもよい。蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結する場合、焼結助剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等の無機材料を用いることが好ましい。これにより、発光素子１０が高出力であったとしても、光や熱による焼結助剤の変色や変形を抑制することができる。
【００２１】
透光性部材２は、光透過率が高いほど、後述の光反射性部材２０との界面において、光を反射させやすいことから、輝度を向上させることができるため好ましい。なお、透光性部材２は、発光素子１０からの光出力が大きい場合には、無機物のみで構成されることがより好ましい。
透光性部材２の厚みは、例えば、上面３から下面７までの寸法が、例えば、５０〜３００μｍ程度である。前記した厚みのうち、第２側面６の高さは、例えば、上面３から下面７までの高さの１０〜５０％程度が好ましい。第２側面６の高さが大きいほど、第２上面５の上方に配置される光反射性部材２０の量が少なくなり、上面３の周辺の光反射性部材２０を介して光が漏れる虞がある。また、高さが小さいほど、欠けなどが生じやすく、また発光素子１０からの光が上面３に伝播されにくくなる。
【００２２】
また、透光性部材２に含有させることができる蛍光体としては、この分野で用いられる蛍光体を適宜選択することができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦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（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ）、β サイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ系蛍光体（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。白色に発光可能な発光装置１とする場合、透光性部材２に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるよう調整される。透光性部材２に含有される蛍光体の濃度は、例えば、５〜５０質量％程度である。
透光性部材２に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などを用いることができる。
【００２３】
（接着材）
発光素子１０と透光性部材２とは接着材１５で接合することができる。接着材１５は、発光素子１０の上面から側面の少なくとも一部に連続すると共に、光反射性部材２０と発光素子１０の側面との間に介在して設けられる。光反射性部材２０と発光素子１０の側面との間に介在する接着材１５の上面は、透光性部材２の下面７と接合して設けられている。
接着材１５は、エポキシ又はシリコーンのような周知の接着剤、高屈折率の有機接着剤による接着、低融点ガラスによる接着などを用いることができる。なお、接着材１５は、無機系接着材であることがより好ましい。接着材１５が無機系接着材であると、熱及び光で劣化し難いため、特に高輝度の光を照射する発光素子１０を用いる場合に都合がよい。
接着材１５は、発光素子１０の上面と併せて側面上方にまで設けられることが好ましい。接着材１５は、発光素子１０の側面上方まで設けられることで、透光性部材２の下面７と発光素子１０の側面との間に濡れ広がり、透光性部材２の下面７の縁部まで連続するフィレット１６を形成する。フィレット１６は、平面視矩形の発光素子１０の四つの側面を覆うように形成される。接着材１５がフィレット１６を備えることにより、発光素子１０の側面側からの光も合せて透光性部材２に入射させることができ、発光装置１の光取り出し効率を上げることができる。また、フィレット１６は、発光素子１０の側面において高さ方向の中心よりも下方となる位置まで形成されることが好ましい。なお、透光性部材２と発光素子１０との「接合」は、圧着、焼結、水酸基接合法、表面活性化接合法、原子拡散結合法などの直接接合法などによる直接接合を用いてもよい。
【００２４】
光反射性部材２０は、図１、図２及び図４に示すように、透光性部材２の上面３以外に向かう光を、上面３から放出するように反射させると共に、発光素子１０の側面を被覆して、発光素子１０を外力、埃、ガスなどから保護するものである。この光反射性部材２０は、透光性部材２の上面３を発光装置１の発光面（つまり光出射面）として露出させて、透光性部材２及び発光素子１０並びに基板３０の上面の一部を覆うように設けられている。光反射性部材２０は、具体的には、透光性部材２の第１側面４、第２上面５、第２側面６、フィレット１６の側面、発光素子１０の側面及び下面側を覆うように設けられている。発光素子１０の光取出面１１は、少なくとも光反射性部材２０で直接被覆されていないことにより、透光性部材２に光を入光することが可能となるように形成される。光反射性部材２０は、発光素子１０からの光を反射可能な部材からなり、透光性部材２と光反射性部材２０との界面で、発光素子１０からの光を反射させて、透光性部材２内へ光を入射させる。このように、発光素子１０から出射された光は、光反射性部材２０により反射されて透光性部材２内を通過し、発光装置１の発光面である透光性部材２の上面３から、外部へと出射される。
【００２５】
ここで、光反射性部材２０の上面の高さは、透光性部材２の上面３の高さと同等か、上面３よりも低いことが好ましい。光出射面となる透光性部材２の上面３から出射された光は、横方向にも広がりを持つ。そのため、光反射性部材２０の上面の高さが、透光性部材２の上面３の高さよりも高い場合には、透光性部材２の上面３から出射された光が光反射性部材２０に当たって反射され、配光のばらつきが生じる。よって、光反射性部材２０は、透光性部材２の第１側面４の外周を覆い、光反射性部材２０の高さを上面３の高さと同等あるいは低くするように設けるようにする。そうすることで、発光素子１０から出射された光を発光装置１の外部に効率よく取り出すことができるので好ましい。
【００２６】
光反射性部材２０は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂からなる母材に光反射性物質を含有させることで形成することができる。光反射性物質の材料としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどを用いることができる。光反射性部材２０は、光反射性物質の含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置の形状、大きさに応じて、適宜濃度、密度を調整するとよい。また、光反射性部材２０は、光反射性に加え、放熱性を併せ持つ材料とすると光反射性を持たせつつ、放熱性を向上させることができる。このような材料として、例えば、セラミックスが挙げられ、具体的には、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムや窒化ホウ素が挙げられる。
【００２７】
なお、光反射性部材２０は、線膨張率が異なる２種類の光反射性部材２１，２２を備える構成としてもよい。つまり、光反射性部材２０は、発光素子１０と基板３０との間及び発光素子１０と側面のフィレット１６を覆う高さまで、低線膨張の光反射性部材２１が設けられる。光反射性部材２１は、アンダーフィルとして、発光素子１０と基板３０との間に配置され光反射性部材２２よりも低線膨張の材料を用いることで、発光素子１０と基板３０との接合部における応力の緩和が可能となる。また、光反射性部材２１を設けた後に、透光性部材２の上面の高さまで、光反射性部材２２を設け、第１側面４、第２上面５、第２側面６及び光反射性部材２１を覆うように構成している。
【００２８】
（基板）
基板３０は、少なくとも１つ以上の発光素子１０を実装し、発光装置１を電気的に外部と接続する。
図４から図６に示すように、基板３０は、平板状の支持部材３１と、支持部材３１の表面及び内部に配置された導体配線３２〜３４、３６〜３８とを備えて構成されている。具体的には、基板３０は、導体配線として、発光素子１０が実装される基板上面に正極３２と、負極３３と、中間電極３４とを備えている。また、基板下面にビア３６で正極３２と接続された外部接続正極３７と、ビア３６で負極３３と接続された外部接続負極３８とを備えている。基板上面の正極３２と負極３３とは、それぞれ発光素子１０との接続部から基板の端部に向かって延長され、それぞれの一部が光反射性部材２０から露出している。基板上面において、正極３２と負極３３それぞれの一部が光反射性部材２０から露出することにより、この露出された領域を発光装置の外部接続電極として用いることができる。つまり、発光装置１は、発光装置の上面側と下面側とそれぞれに外部接続のための一対の電極パターンを備えている。これにより、発光装置１を２次実装基板へ実装する際に、発光装置１への給電部材を発光装置１の上面と下面のどちら側からでも、また上面と下面を挟み込むように接続させることが可能となる。
【００２９】
さらに、基板３０は、下面に、発光素子１０とは電気的に独立する放熱用端子３９を備えている。なお、基板３０は、発光素子１０の電極の構成に応じて電極の形状、大きさ等の構造が設定され、ここでは、発光素子１０に設けられる素子電極が一例として３か所（素子ｎ電極、素子ｐ電極、素子ｎ電極）であるので、その構成に対応して形成されている。放熱用端子３９は、発光装置１が備える全ての発光素子１０の上面面積の和よりも大きな面積になるように形成されており、発光素子１０の直下の領域とオーバーラップするように設置されている。このような放熱用端子３９の設置により、発光素子１０の駆動により発生する熱を外部に放出し易くなる。さらに、基板３０は、基板上面に電極の極性を示すカソードマークＣＭが設けられている。
【００３０】
支持部材３１は、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子１０から出射される光や外光などを透過しにくい材料を用いることが好ましい。また、ある程度の強度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどのセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン（bismaleimide triazine resin）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの樹脂が挙げられる。支持部材３１は、キャビティを有する構造としてもよい。これにより、前述の光反射性部材２０を滴下して硬化するなどして、容易に形成することができる。
導体配線３２〜３４、３６〜３８及び放熱用端子３９は、支持部材３１の表面または内部に設けられ、例えば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｗ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｎｉなどの金属又はこれらを含む合金などを用いて形成することができる。このような導体配線は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。
【００３１】
発光装置１は、以上説明した構成を備えているので、一例として、オートバイ、自動車等の車両あるいは船舶、航空機等の乗り物のヘッドライトとして使用される場合に、発光素子１０から出射される光をより遠くへ照射することができる。すなわち、図７に示すように、発光装置１では、１つ以上の発光素子１０から光が出射されると、光反射性部材２０に反射されずに、透光性部材２中を伝搬して上面３に直接向かう光と、光反射性部材２０に反射して上面３から出る光とがある。そして、発光装置１では、透光性部材２の下面７の面積が、発光素子１０の上面面積の和よりも大きいので、発光素子１０から照射される光をロスなく受光することができる。そして、発光装置１では、透光性部材２の上面３から直接出る光と併せて、光反射性部材２０を介して反射して上面３から出る光が、発光素子１０からロスなく送られる。さらに、透光性部材２の上面３の面積は、発光素子１０の上面面積の和よりも小さく、また、透光性部材の下面７の面積よりも小さいため、発光素子１０からの出射光は透光性部材２により、上面３に集約される。これにより、ヘッドライトのハイビーム用途等に適した、高輝度で、より遠方に光を照射することができる発光装置１とすることができる。なお、図７では、代表的な光の照射方向を模式的に矢印で示している。
【００３２】
また、発光装置１では、透光性部材２と光反射性部材２０との接合面積が大きくなることから、透光性部材２の放熱性を高めることができる。さらに、発光装置１では、透光性部材２の第２上面５と第２側面６とが光反射性部材２０により係止されており、透光性部材２の剥離が生じにくい。そのため、発光装置１では、透光性部材２に蛍光体を含有させている場合に、透光性部材２の姿勢を初めに設定した状態に維持することで、発光素子１０と透光性部材２との位置関係が変わることがなく、発光装置１の発光色ムラが生じにくい。
【００３３】
［発光装置の製造方法］
次に発光装置の製造方法について、図８Ａ〜図８Ｆを中心に参照しながら説明する。
（基板の準備工程）
はじめに、図８Ａ、図５及び図６に示すように、基板３０を準備する。基板３０は、平面視矩形状の板状の支持部材３１と導体配線３２〜３４，３６〜３８と、放熱用端子３９とを備える。支持部材３１の上面には、発光素子１０を実装するための導体配線として、正極３２と負極３３と中間電極３４とが形成されている。支持部材３１の下面には、導体配線として、外部接続正極３７と外部接続負極３８とが形成されている。外部接続正極３７と外部接続負極３８との間には、放熱用端子３９が形成されている。なお、本実施形態においては、基板３０は、基板上面の一つの隅部分に沿ってカソードマークＣＭが正極３２等の電極材料と同じ材料で設けられている。
【００３４】
（発光素子の実装工程）
図８Ｂに示すように、基板３０に一つ以上の発光素子１０が実装される。ここでは、２つの発光素子１０が基板３０にバンプＢＰ等の接続部材を介して実装される。２つの発光素子１０は、全体として平面視で矩形状になるように整列して配置されている。２つの発光素子１０の間隔は、例えば、後記する接着材１５のフィレット１６が発光素子１０間で連続して形成される間隔であることが好ましい。具体的には、発光装置１が２つ以上の発光素子１０を備える場合、隣接する発光素子１０間の距離は、発光素子１０の厚みの２倍以下であることが好ましい。
【００３５】
（接着材の供給工程）
図８Ｃに示すように、発光素子１０の上面に接着材１５を滴下する。滴下された接着材１５は、透光性部材２により押圧され、発光素子１０の側面まで亘って濡れ広がり、フィレット１６が形成される。滴下する接着材１５の量及び粘度は、発光素子１０の側面にフィレットが形成されでき、かつ接着材１５が基板３０まで濡れ広がらない程度に適宜調整される。
【００３６】
（透光性部材の接合工程）
図８Ｄに示すように、透光性部材２は、発光素子１０の上面に配置された接着材１５を介して透光性部材２の下面が発光素子１０上に接合される。この透光性部材２は、例えば無機材料から形成されることで、光及び熱による劣化が少なく、信頼性の高い発光装置１とすることができる。透光性部材２は、下面７の面積が、一つ以上の発光素子１０の上面面積の和よりも大きく形成され、発光素子１０の側面から透光性部材２の下面７の外縁までの距離が同等になるように配置されることが好ましい。また、透光性部材２の重心は、上面３の中心が、全体として平面視で矩形状になるように整列して配置された１つ以上の発光素子１０の全体の重心に重なるように配置されることが好ましい。発光素子１０と接合した透光性部材２は、下面７の面積が発光素子１０の上面面積の和よりも大きい。そのため、透光性部材２は、発光素子１０の側面よりも側方に突出する大きさの差の幅部分に亘って接着材１５によりフィレット１６が形成される。また、フィレット１６は、２つの発光素子１０の対向する側面においても形成され、発光素子１０の四側面すべてに形成される。
【００３７】
（光反射性部材の供給工程）
図８Ｅ、図８Ｆに示すように、発光素子１０と透光性部材２と基板３０とを覆う光反射性部材２０が設けられる。本実施形態に係る発光装置１は、光反射性部材２０として、２種類の光反射性部材２１，２２を備える。
（第１の供給工程）
初めに、発光素子１０と基板３０との間及び発光素子１０と側面のフィレット１６を覆う高さまで、光反射性部材２１が供給される。光反射性部材２１はアンダーフィルとして、発光素子１０と基板３０との間に配置されるため、光反射性部材２２よりも低線膨張の材料を用いることが好ましい。これにより、発光素子１０と基板３０との接合部における応力の緩和が可能となる。
（第２の供給工程）
次に、透光性部材２の第１側面４と、第２上面５と、第２側面６とを覆う光反射性部材２２が供給される。この際、透光性部材２の上面３が光反射性部材２２から露出するよう、光反射性部材２２の供給は透光性部材２から離間した基板３０上面に滴下することが好ましい。また、光反射性部材２２は、光反射性部材２１の表面を覆う。
光反射性部材２１，２２は、例えば、シリコーン樹脂に酸化チタンが含有されている、所謂、白樹脂をここでは使用している。
【００３８】
（個片化工程）
光反射性部材２０の形成後に基板３０が各発光装置の単位ごとに切断され、発光装置１が形成される。なお、発光装置１は、発光素子１０を少なくとも１つ以上備えており、３つや、４つ、あるいは、５つ以上であることや、１つであっても構わない。前記のような各工程により製造された発光装置１は、一つ以上の発光素子１０から出る光を、発光素子１０の上面面積の和よりも大きな透光性部材２の下面７からロスなく入射し、透光性部材２の下面７よりも小さな上面３から外部に高輝度な光として放出することができる。
【００３９】
つぎに、第２実施形態から第４実施形態について、図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明する。なお、第２実施形態から第４実施形態では、透光性部材の形状以外の構成は第１実施形態と同じであるため、説明を適宜省略する。
＜第２実施形態＞
図９Ａに示すように、透光性部材２Ａは、下面７Ａから上面３Ａに向けて凸形状に形成されている。透光性部材２Ａは、上面３Ａと、第１側面４Ａと、第２上面５Ａと、第２側面６Ａと、下面７Ａとを備える。そして、透光性部材２Ａは、第１側面４Ａと第２上面５Ａとの接続部分が直角に形成されている点が、第１実施形態の透光性部材２と異なる。透光性部材２Ａが、第１側面４Ａと第２上面５Ａとが直角に形成されていても、発光装置として前記した第１実施形態と同等の作用効果を奏することができる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
図９Ｂに示すように、透光性部材２Ｂは、下面７Ｂから上面３Ｂに向けて凸形状に形成されている。透光性部材２Ｂは、平担で水平な上面３Ｂと、この上面３Ｂに連続し上面３Ｂに対して略垂直な第１側面４Ｂと、この第１側面４Ｂに連続して傾斜する傾斜面８Ｂと、この傾斜面８Ｂに連続して上面３Ａと略平行に形成された第２上面５Ｂと、この第２上面５Ｂに連続して第２上面５Ｂに対して略垂直な第２側面６Ｂと、この第２側面６Ｂに連続して上面３Ｂに略平行な下面７Ｂとを備える。そして、透光性部材２Ｂは、第１側面４Ｂと第２上面５Ｂの間に傾斜面８Ｂを有する点が、第１実施形態の透光性部材２と異なる。傾斜面８Ｂは、一例として、第２上面５Ｂに対して１０〜６０度の角度範囲で傾くように形成されている。透光性部材２Ｂは、傾斜面８Ｂを備えることにより、発光素子１０からの光を、反射回数を減らして効率よく上面３Ｂに向けて送ることができ、輝度の高い発光装置とすることができる。
【００４１】
＜第４実施形態＞
図９Ｃに示すように、透光性部材２Ｃは、下面７Ｃから上面３Ｃに向けて凸形状に形成されている。透光性部材２Ｃは、平担で水平な上面３Ｃと、この上面３Ｃに連続して上面３Ｃに対して略垂直な第１側面４Ｃと、この第１側面４Ｃに連続して凹状に湾曲する湾曲面８Ｃと、この湾曲面８Ｃに連続し上面３Ｃに対して略平行な第２上面５Ｃと、この第２上面５Ｃに連続して第２上面５Ｃに対して略垂直な第２側面６Ｃと、この第２側面６Ｃに連続して上面３Ｃに略平行な下面７Ｃとを備えている。そして、透光性部材２Ｃは、第１側面４Ｃと第２上面５Ｃの間に広い範囲に亘って形成した湾曲面８Ｃを有する点が、第１実施形態の透光性部材２と異なる。湾曲面８Ｃは、第１側面４Ｃと第２上面５Ｃを、例えば、内側に凸となる円弧曲線として連続するように構成されている。透光性部材２Ｃが湾曲面８Ｃを備えることで、発光素子１０からの光を、反射回数を減らして効率よく上面３Ｂに向けて送ることができ、輝度の高い発光装置とすることができる。また、湾曲面８Ｃが有ることで、応力集中を緩和して透光性部材２Ｃの構造的な強度を向上することができる。
【００４２】
＜第５実施形態＞
つぎに、第５実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、第５実施形態では、次に説明する事項以外の構成は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４３】
図１０及び図１１に示すように、発光装置１Ｄでは、光反射性部材２０Ｄとして、光反射性物質を含む樹脂（光反射性部材）２２Ｄと光反射性を有するセラミックス（光反射性部材）２３とを含むように構成されている。セラミックス２３は、光反射性部材２０Ｄと透光性部材２とを上方から見た平面視において、透光性部材２の上面３の周囲に設けられている。透光性部材２と接する領域に有機物を含む材料（例えば、樹脂）が設けられると、高密度の光により、光反射性部材２０Ｄの透光性部材２と接する領域にひび割れが生じるおそれがある。特に、発光装置１の発光面の周囲である透光性部材２の上面３の周囲にひび割れが生じると、割れ目から光が抜けてしまい、発光装置１としての輝度が低下してしまう。そこで、本実施形態では、発光装置１Ｄの発光面の周囲に発光面（上面３）と隣接するように耐光性に優れるセラミックス２３を設けることで、透光性部材２の周囲でひび割れが生じるのを抑制することができ、高輝度の発光装置１Ｄとすることができる。また、セラミックス２３は樹脂に比較して高い放熱性を有する材料であるため、透光性部材２からの放熱性を向上させることができる。
【００４４】
図１１に示すように、第１側面４及び第２上面５はセラミックス２３により被覆されており、第２側面６は光反射性物質を含む樹脂２２Ｄにより被覆されている。そして、図１０に示すように、平面視において、光反射性物質を含む樹脂２２Ｄは、セラミックス２３を取り囲むように設けられている。なお、光反射性部材２０Ｄは、セラミックス２３を含む構成として、光反射性物質を含む樹脂（光反射性部材）２２Ｄとは別体で、セラミックス２３を透光性部材２の上面３の周囲に隣接した状態で設けることとしている。
【００４５】
＜第６実施形態＞
つぎに、第６実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、第６実施形態では、次に説明する事項以外の構成は第５実施形態と同じであるため説明を省略する。発光装置１Ｅでは、平面視において、透光性部材２の上面３の周囲に反射膜２５が設けられている。具体的には、図１２に示すように、発光装置１Ｅでは、反射性を有するセラミックス２３の上面に反射膜２５が設けられている。これにより、セラミックス２３が一部の光を透過したとしても、セラミックス２３から抜ける光を反射膜２５で反射させることができるため、発光装置１の輝度の低下を低減することができる。反射膜２５としては、金属を用いることができ、例えば、チタン又はニッケルを用いることができる。このように反射膜２５をセラミックス２３の上面に設けることで、高い輝度を維持して放熱性にも優れる構成とすることができる。
【００４６】
＜第７実施形態＞
つぎに、第７実施形態について図１３を参照して説明する。なお、第７実施形態では、次に説明する事項以外の構成は第５実施形態と同じであるため説明を省略する。また、図１３は、矩形に設けた光反射性部材２０Ｆの短手方向の中央から長手方向に切断して模式的に示す断面である。第７実施形態は、第５実施形態で説明したセラミックス２３Ｆが、図１３に示すように、透光性部材２の第１側面４、第２上面５、及び第２側面６を被覆するように範囲を広げて設けた構成としたものである。このとき、セラミックス２３Ｆは、平面視で、透光性部材２の第２上面５の外周の外側まで設けられている。なお、光反射物質を含む樹脂２２あるいは光反射性部材２１は、少なくともフィレット１６の側面、発光素子１０の側面及び下面側に設けられていればよい。ここでは、セラミックス２３Ｆの側面には、光反射物質を含む樹脂２２が覆うように設けられている。このように、発光装置１Ｆでは、セラミックス２３Ｆの設ける範囲を広げることで、放熱性をさらに向上させることができる。
【００４７】
＜第８実施形態＞
つぎに、第８実施形態について図１４を参照して説明する。なお、第８実施形態では、次に説明する事項以外の構成は第７実施形態と同じであるため説明を省略する。第８実施形態では、第７実施形態に、第６実施形態と同様に反射膜２５Ｇを設ける構成としている。図１４に示すように、発光装置１Ｇでは、セラミックス２３Ｆは、平面視で、透光性部材２の第２上面５の外周の外側まで設けられ、当該セラミックス２３Ｆの上面に反射膜２５Ｇが形成されている。このように反射膜２５Ｇをセラミックス２３Ｆに形成することで、輝度の低下を低減することができる。反射膜２５Ｇは、第６実施形態で説明したものと同じ構成である。
【００４８】
なお、第５実施形態及び第７実施形態では、セラミックス２３，２３Ｆは、予め透光性部材２に設けられる形状で形成されている。また、第６実施形態及び第８実施形態のように反射膜２５、２５Ｇを設ける場合には、透光性部材２の上面にマスクを設けて、スパッタ等により形成しいている。
【００４９】
なお、図１５に、発光装置１において、第１実施形態で説明した透光性部材２と、第３実施形態で説明した透光性部材２Ｂとのそれぞれの輝度について、上面と下面との面積比を変えて測定した結果を示す。
図１５に示すように、上面及び下面の面積比が１００％、つまり上面と下面が同じ面積である透光性部材を用いた発光装置よりも、上面が下面よりも小さい面積である透光性部材２，２Ｂを用いた発光装置の方が、輝度が向上することが分かる。
具体的には、上面と下面とが同じ面積である透光性部材を用いた発光装置の輝度を１００％とすると、上面が下面の面積の約７０％である透光性部材２、２Ｂを用いた発光装置の輝度は約１２０％、上面が下面の面積の約５０％である透光性部材２、２Ｂを用いた発光装置の輝度は約１４０％まで向上している。
【００５０】
以上説明した発光装置に設ける透光性部材２、２Ａ〜２Ｃは、上面３、３Ａ〜３Ｃ及び下面７、７Ａ〜７Ｃに凹凸を形成することや、上面３、３Ａ〜３Ｃをレンズ機能を持つように曲面としても構わない。透光性部材２、２Ａ〜２Ｃの下面７、７Ａ〜７Ｃに形成される凹凸により、発光素子１０からの入射光を散乱させることができ、輝度ムラや色ムラが低減されやすい。特に、１つの透光性部材２、２Ａ〜２Ｃに複数の発光素子１０を接合する場合には、各発光素子１０の配置の影響やそれによる配光、輝度ムラ、色ムラの影響を低減させるので好ましい。
【００５１】
さらに、透光性部材２、２Ａ〜２Ｃと発光素子１０とを接合する接着材１５に蛍光体、光拡散材等を含有させてもよい。
また、第１実施形態では、基板３０上において２個の発光素子１０が実装されている構成として説明したが、発光素子１０の搭載個数はこれに限定されるものではなく、所望とする発光装置１の大きさや必要とされる輝度に応じて適宜変更することができる。発光素子１０を複数個搭載する場合には、発光素子１０のそれぞれに対して透光性部材２、２Ａ〜２Ｃを接合してもよいし、複数の発光素子１０に対して１つの透光性部材２、２Ａ〜２Ｃを接合させてもよい。
【００５２】
また、本発明に係る発光装置１において、ツェナーダイオード等の保護素子を基板３０に搭載してもよい。これらの保護素子を、光反射性部材２０に埋設することにより、発光素子１０からの光が保護素子に吸収されたり、保護素子に遮光されたりすることによる光取り出しの低下を防止することができる。さらに、本発明に係る発光装置１で例示した図９Ａ〜図９Ｃで示す構成等は、発光装置１Ｄ〜１Ｇにおいても同様に適用することができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の発光装置は、オートバイ、自動車等の車両あるいは船舶、航空機等の乗り物のヘッドライト用光源として使用することができる。また、その他、スポットライト等の各種照明用光源、ディスプレイ用光源、車載部品など、種々の光源に使用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ｄ〜１Ｇ      発光装置
２      透光性部材
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ    透光性部材
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ    上面
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ    第１側面
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ    第２上面
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ    第２側面
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ    下面
８Ｂ    傾斜面
８Ｃ    湾曲面
１０    発光素子
１１    光取り出し面
１５    接着材
１６    フィレット
２０、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ    光反射性部材
２１    光反射性部材（アンダーフィル）
２２    光反射性部材
２３、２３Ｆ  光反射性部材（セラミックス）
２５、２５Ｇ    反射膜
３０    基板
３１    支持部材
３２    導体配線（正極）
３３    導体配線（負極）
３４    導体配線（中間電極）
３６    導体配線（ビア）
３７    導体配線（外部接続正極）
３８    導体配線（外部接続負極）
３９    放熱用端子
ＣＭ    カソードマーク
ＢＰ    バンプ
【図１】
0006332294.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
0006332294.tif 000009
【図８Ｂ】
0006332294.tif 000010
【図８Ｃ】
0006332294.tif 000011
【図８Ｄ】
0006332294.tif 000012
【図８Ｅ】
0006332294.tif 000013
【図８Ｆ】
0006332294.tif 000014
【図９Ａ】
0006332294.tif 000015
【図９Ｂ】
0006332294.tif 000016
【図９Ｃ】
0006332294.tif 000017
【図１０】
0006332294.tif 000018
【図１１】
0006332294.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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