(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のリードと、
第２のリードと、
前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、
前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、
前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、
前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、
前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、
前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、
を備え、
前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、
前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、
前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、
前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端と、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端と、は、互い違い状に形成され、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分が前記開口部の中心に向けてせり出したことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１のリードと、
第２のリードと、
前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、
前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、
前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、
前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、
前記半導体発光素子と前記第１のリードとを接続した第３のワイヤと、
前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、
前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、
を備え、
前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、
前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、
前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、
前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端と、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端と、は、互い違い状に形成され、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分が前記開口部の中心に向けてせり出したことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
第１のリードと、
第２のリードと、
前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、
前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、
前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、
前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、
前記半導体発光素子と前記第１のリードとを接続した第３のワイヤと、
前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、
前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、
を備え、
前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、
前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、
前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、
前記第１の切り欠きと、前記第２の切り欠きと、は、直線状に揃い、
前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端と、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端と、は、直線状に揃い、前記第１の半導体発光素子が前記半導体素子よりも前記開口部の中心に接近したことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
第１のリードと、
第２のリードと、
前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、
前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、
前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、
前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、
前記半導体発光素子と前記第１のリードとを接続した第３のワイヤと、
前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、
前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、
を備え、
前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、
前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、
前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、
前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端は、直線状であり、
前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端は、直線状であり、
前記第１のリードの前記先端と、前記第２のリードの前記先端と、は、幅方向にずれることなく対向し、
前記第１の切り欠きと、前記第２の切り欠きと、は、前記第１の半導体発光素子が前記開口部の中心に接近するように互い違い状にずれて形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記開口部において、前記第１及び第２のリードは前記樹脂部の上に設けられ、
前記第１の及び第２の切り欠きにおいて露出した前記樹脂部は、光を反射する拡散材が添加されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置に関し、特に、発光特性に優れ、且つ高い信頼性も兼ね備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などの半導体発光素子を搭載した発光装置は、安価で長寿命な発光装置として注目され、各種のインジケータ、光源、平面型表示装置、あるいは液晶ディスプレイのバックライトなどとして広く用いられている。
【０００３】
このような発光装置の典型例として、半導体発光素子を樹脂ステムにマウントしたものがある。
【０００４】
図３７は、従来の発光装置の典型例を表す概念図である。すなわち、同図（ａ）はその要部構成を表す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。
【０００５】
同図に例示した発光装置は、「表面実装型」などと称されるものであり、パッケージ（樹脂ステム）８００と、半導体発光素子８０２と、樹脂からなる封止体８０４とを有する。
【０００６】
樹脂ステム８００は、リードフレームから成形した一対のリード８０５、８０６を熱可塑性樹脂からなる樹脂部８０３によりモールドした構造を有する。そして、樹脂部８０３には開口部８０１が形成されており、その中に半導体発光素子８０２が載置されている。そして、半導体発光素子８０２を包含するようにエポキシ樹脂８０４により封止されている。
【０００７】
半導体発光素子８０２は、リード８０６の上にマウントされている。そして、半導体発光素子８０２の電極（図示せず）とリード８０５とが、ワイア８０９により接続されている。２本のリード８０５、８０６を通して半導体発光素子８０２に電力を供給すると発光が生じ、その発光がエポキシ樹脂８０４を通して光取り出し面８１２から取り出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、本発明者の検討の結果、図３７に例示したような従来の発光装置は、信頼性や長期的安定性の点で改善の余地があることが判明した。
【０００９】
すなわち、このような発光装置に対して、−４０℃〜＋１１０℃の温度範囲で７００サイクルの温度サイクル試験を実施すると、図３８に例示した如くエポキシ樹脂８０４にクラックＣが発生したり、また、樹脂ステム８００との界面Ｉにおいて剥離が生じたりする現象が見出された。また、半導体発光素子８０２に「割れ」が生じたり、半導体発光素子８０２がマウント面から剥離したり、あるいはワイア８０９に断線が生ずる場合もあった。
【００１０】
図３７に例示したような発光装置の場合、通常の民生用として要求されている温度サイクル試験のレベルは、１００サイクルであり、車載用としても３００サイクルであることから、現行の要求は満たしてることとなるが、今後、さらなる信頼性の向上を目指すためには、根本的な対処が必要である。
【００１１】
そして、同様の事情は図３７に例示した発光装置に限らず、半導体素子をエポキシ樹脂で封止した構造のものに共通して存在する。
【００１２】
本発明者は、故障のメカニズムを詳細に調べた結果、エポキシ樹脂８０４が物性的に硬くて脆く、硬化時のストレスが大きく、さらに外囲器である熱可塑性樹脂の樹脂部８０３との密着性にも改善の余地があることを知得した。
【００１３】
また、これとは別に、図３７に例示したような発光装置において、開口部８０１の中に２つ以上のチップを搭載したい場合がある。
【００１４】
例えば、同一の発光波長の２つ以上の半導体発光素子を搭載すれば、出力を増強することができる。
【００１５】
また、互いに異なる発光波長の２つ以上の半導体発光素子を搭載すれば、それらの混合色が得られ、色表現が多様化できる。この場合には、例えば、補色関係にある２色を用いて白色発光も可能である。
【００１６】
また、半導体発光素子と、この発光素子を保護するための素子を同一パッケージに搭載したい場合がある。具体的には、窒化物半導体を用いた発光素子の場合、静電気（ＥＳＤ）などから保護するために、ツェナー・ダイオードを並列逆方向に接続することが必要とされる場合が多い。
【００１７】
しかし、図３７に例示したような発光装置の場合、チップをマウントする十分なスペースがなく、また、ワイアをボンディングするスペースも十分でなかった。さらに、狭い開口部に２つのチップを無理に詰め込んだ場合、発光素子の光軸がが開口部の中心から大幅にずれてしまい、放出される光の強度分布すなわち配光特性が非対称状となってしまう。すると、例えば、液晶ディスプレイのバックライトなどの用途において要求される均一な発光パターンを満たすことができない。
【００１８】
図３９は、本発明者が本発明に至る過程で試作した発光装置の平面構成を表す概念図である。
【００１９】
すなわち、同図に例示した発光装置は、樹脂部９０３に略長方形状の開口９０１を設け、その底面において対向するリード９０５、９０６にそれぞれ、チップ９０２Ａ、９０２Ｂをマウントしている。そして、これらチップ９０２Ａ、９０２Ｂから、対向するリード９０６、９０５にワイア９０９Ａ、９０９Ｂがそれぞれ接続される。
【００２０】
しかし、この発光装置を試作評価した結果、以下の問題があることが判明した。
【００２１】
第１の問題は、チップ９０２Ａ、９０２Ｂをマウントする際にはみ出した接着剤が原因となって、ワイア９０９Ａ、９０９Ｂのボンディングが不十分となることである。すなわち、チップ９０２Ａ、９０２Ｂをリードにマウントする際には、通常、銀（Ａｇ）ペーストなどのペースト類や、金スズ（ＡｕＳｎ）や金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）などの半田などが用いられる場合が多い。
【００２２】
しかし、マウントの際には、これらの接着剤がリード９０５、９０６の上ではみ出すことが多い。この「はみ出し」がワイアのボンディング領域に達すると、ワイア９０９Ａ、９０９Ｂを熱圧着、あるいは超音波熱圧着することが困難となる。例えば、銀ペーストが付着していると、いわゆる「ブリーディング」が生じてワイアのボンディングが困難にする。また、一旦ボンディングできてもワイアの付着強度が大幅に低下する場合が多い。
【００２３】
これを防ぐために、ワイアをボンディングする場所をチップから離そうとすると開口部９０１を大きくする必要があり、寸法上の制限と相反する。
【００２４】
第２の問題は、図示した如く開口部９０１を略長方形とすると、樹脂部９０３の側壁の厚みが一様に薄くなり、機械的な強度が不足することである。この問題は、特に、開口部の中に充填する封止体が柔らかい樹脂の場合に深刻となる。例えば、充填する封止体としてシリコーン樹脂などを用いると、エポキシ樹脂を用いた場合と比較して残留ストレスが低減し、封止体のクラックやワイアの断線などを大幅に低減できる。しかし、シリコーン樹脂は比較的柔らかいため、樹脂部９０３の側壁が肉薄になると、横方向からの外力がチップやワイアまで影響を及ぼす場合がある。例えば、アセンブリやテストなどのために、発光装置を側面から挟み込んでピックアップすると、その力がチップやワイアにまで及んでワイアの変形などが生ずる場合があった。
【００２５】
第３の問題は、図示した如く開口部９０１を略長方形とすると、その中に充填する樹脂の量が増えて、樹脂ストレスが増大することである。すなわち、開口部９０１に充填される樹脂は、その硬化の際、あるいはその後の昇温や冷却などにより、ストレスを生ずる。
【００２６】
このストレスは、充填される樹脂の量に応じて変化し、充填量が多いと、樹脂ストレスも大きくなる傾向がある。しかも、図３８に関して前述したように、エポキシ樹脂はストレスが大きい。
【００２７】
その結果として、図示した如く略長方形の開口部９０１に封止樹脂を充填すると、樹脂ストレスが大きくなり、チップ９０２Ａ、９０２Ｂの剥離や、ワイア９０９Ａ、９０９Ｂの変形あるいは断線が生じやすくなるという問題があることが判明した。
【００２８】
つまり、発光装置に２つ以上のチップを搭載しようとすると、装置の外法の要請とは相反する問題が生ずる。
【００２９】
以上説明したように、従来の発光装置は、複数のチップを搭載することが容易でなく、また信頼性の点でも改善の余地があった。
【００３０】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものである。すなわち、その目的は、半導体発光素子を樹脂で封止した発光装置において、信頼性や長期的安定性を大幅に向上させ、複数のチップをコンパクトに搭載できる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の一態様によれば、第１のリードと、第２のリードと、前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、を備え、前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端と、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端と、は、互い違い状に形成され、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分が前記開口部の中心に向けてせり出したことを特徴とする発光装置が提供される。
【００３２】
また、本発明の他の一態様によれば、第１のリードと、第２のリードと、前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、前記半導体発光素子と前記第１のリードとを接続した第３のワイヤと、前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、を備え、前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端と、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端と、は、互い違い状に形成され、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分が前記開口部の中心に向けてせり出したことを特徴とする発光装置が提供される。
【００３３】
また、本発明の他の一態様によれば、第１のリードと、第２のリードと、前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、前記半導体発光素子と前記第１のリードとを接続した第３のワイヤと、前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、を備え、前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、前記第１の切り欠きと、前記第２の切り欠きと、は、直線状に揃い、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端と、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端と、は、直線状に揃い、前記第１の半導体発光素子が前記半導体素子よりも前記開口部の中心に接近したことを特徴とする発光装置が提供される。
【００３４】
また、本発明の他の一態様によれば、第１のリードと、第２のリードと、前記第１のリードにマウントされた第１の半導体発光素子と、前記第２のリードにマウントされた半導体素子と、前記第１の半導体発光素子と前記第２のリードとを接続した第１のワイアと、前記半導体素子と前記第１のリードとを接続した第２のワイアと、前記半導体発光素子と前記第１のリードとを接続した第３のワイヤと、前記第１の半導体発光素子と前記半導体素子とを覆うように設けられ、ＪＩＳＡ値の硬度が５０以上のシリコーン樹脂と、前記第１及び第２のリードの少なくとも一部を埋め込んだ樹脂部と、を備え、前記第１の半導体発光素子、前記半導体素子及び前記シリコーン樹脂は、前記樹脂部に設けられた開口部の中に設けられ、前記第１のリードにおいて、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第１の切り欠きが設けられ、前記第２のリードにおいて、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、の間に片側が開放された第２の切り欠きが設けられ、前記第１の半導体発光素子がマウントされた部分と、前記第２及び第３のワイアが接続された部分と、を含む前記第１のリードの先端は、直線状であり、前記半導体素子がマウントされた部分と、前記第１のワイアが接続された部分と、を含む前記第２のリードの先端は、直線状であり、前記第１のリードの前記先端と、前記第２のリードの前記先端と、は、幅方向にずれることなく対向し、前記第１の切り欠きと、前記第２の切り欠きと、は、前記第１の半導体発光素子が前記開口部の中心に接近するように互い違い状にずれて形成されていることを特徴とする発光装置が提供される。
【００３５】
なお、本願において「偏平円形」とは、一対の曲線部が一対の略直線部により接続された形状をいい、ここで、曲線部は円弧状でもよいが、完全な円弧状でなくてもよい。
【００３６】
なお、本願において「シリコーン樹脂」とは、アルキル基やアリール基などの有機基をもつケイ素原子が酸素原子と交互に結合した構造を骨格として有する樹脂をいう。もちろん、この骨格に他の添加元素が付与されたものも「シリコーン樹脂」に含むものとする。
【００３７】
なお、本願において「蛍光体」とは、波長変換作用を有するものを包含し、例えば、無機蛍光体のみならず、有機蛍光体あるいは波長変換作用を有する有機色素も含むものとする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、以上説明した形態で実施され、以下に説明する効果を奏する。
【００３９】
まず、本発明によれば、半導体発光素子を封止する樹脂として、従来のエポキシ樹脂に代わってシリコーン樹脂を用いることにより、従来のエポキシ樹脂に生じることがあった、クラックや剥離、あるいはワイアの断線などの可能性を低減することができ、耐候性及び耐光性を改善することもできる。
【００４０】
さらに、本発明によれば、シリコーン樹脂の中でも、ゴム状シリコーン樹脂を用いることにより、発光特性、信頼性、機械的強度などをさらに改善できる。
【００４１】
また、本発明によれば、パッケージの開口部に独特の形状を与え、かつ、その内部のリードの形状やチップの配置パターンも独特の構成とすることにより、限られたスペースに複数のチップを紺率良く配置し、しかもワイアボンディングの領域をうまく分離して、ボンディング不良を解消することもできる。その結果として、複数の発光素子を組みあわせ、あるいは発光素子と他の素子とを組み合わせた高性能且つ高信頼性を有する発光装置を実現することが可能となる。
【００４２】
また、本発明によれば、保護用ダイオードと発光素子とを積層させることにより、信頼性に優れた発光装置をコンパクトに実現することができる。
【００４３】
また、本発明によれば、１次光を放出する発光素子と、前記発光素子を覆うように設けられたシリコーン樹脂と、前記シリコーン樹脂に含有され、前記１次光を吸収して可視光を放出する蛍光体と、を備えることにより、搭載する発光素子のばらつき、駆動電流の変化、温度の変化、発光素子の劣化などによる配色バランスの変化を解消することが可能となる。
【００４４】
すなわち、本発明によれば、白色などの各種の色の安定した発光が得られ、コンパクトかつ信頼性の高い発光装置を提供することが可能となり、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態として、封止体の材料としてシリコーン樹脂を用い、なお且つチップの配置パターンを工夫した発光装置について説明する。
【００４６】
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる発光装置の要部構成を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００４７】
本実施形態の発光装置１Ａは、樹脂ステム１００と、その上にマウントされた半導体発光素子１０６Ａと、保護用ツェナー・ダイオード１０６Ｂと、これらを覆うように設けられた封止体１１１と、を有する。
【００４８】
封止樹脂ステム１００は、リードフレームから形成したリード１０１、１０２と、これと一体的に成形されてなる樹脂部１０３と、を有する。
【００４９】
樹脂部１０３は、典型的には、熱可塑性樹脂からなる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ナイロン系のもので、不活性な結合基を有するものを用いることができる。
【００５０】
熱可塑性樹脂としては、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：熱可塑性プラスチック）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ：結晶性ポリスチレン）などの高耐熱性樹脂を用いることができる。また、樹脂部１０３の外形の平面形状は、例えば、２．０ｍｍ×２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ×６．０ｍｍ程度の略正方形、または２．０ｍｍ×３．０ｍｍ〜５．０ｍｍ×７．０ｍｍ程度の略長方形などとすることができる。
【００５１】
リード１０１、１０２は、それぞれの一端が近接対向するように配置されている。リード１０１、１０２の他端は、互いに反対方向に延在し、樹脂部１０３から外部に導出されている。
【００５２】
樹脂部１０３には開口部１０５が設けられ、半導体発光素子１０６Ａ及びダイオード１０６Ｂは、その底面にマウントされている。開口部１０５の平面形状は、図示した如く略楕円形あるいは略偏平円形である。そして、素子１０６Ａ、１０６Ｂを取り囲む樹脂部１０３の内壁面は光取り出し方向に向けて傾斜し、光を反射する反射面１０４として作用する。
【００５３】
図１に例示した本実施形態の発光装置は、（１）封止体１１１の材料、（２）開口部１０５の形状、（３）開口部１０５の中のリードやチップの配置、に特徴を有する。
【００５４】
まず、封止体１１１の材料について説明する。  
本発明においては、開口部１０５内に充填された封止体１１１として、従来の「エポキシ樹脂」の代わりに、「シリコーン樹脂」を用いている。
【００５５】
すなわち、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂と比較すると、脆性が低く、クラックが生じにくい。また、本発明において用いるシリコーン樹脂は、熱可塑性樹脂などからなる樹脂部１０３との付着強度も強く、耐湿性が高く温度ストレスによるクラックや剥離も少ない。また、シリコーン樹脂を充填することにより周囲の温度変化による発光素子１０６ＡおよびＡｕワイヤ１０９に対する樹脂ストレスを著しく軽減させることができる。さらに、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂と比べると、発光素子１０６Ａなどから照射される光に対する耐光性も強い。
【００５６】
本発明者は、この観点からさらに検討を進めた結果、シリコーン樹脂の中でも、硬度が高い「ゴム状」のシリコーン樹脂を用いると優れた結果が得られることを見出した。すなわち、シリコーン樹脂としては、通常は、ＪＩＳ規格の硬度であるＪＩＳＡ硬度値がおよそ３０〜４０のものが広く知られている。これは、「ゲル状」に近い物性を有し、物理的に柔らかいものである。以下、このシリコーン樹脂を「ゲル状シリコーン樹脂」と称する。
【００５７】
これに対して、「ゴム状シリコーン樹脂」は、ＪＩＳＡ硬度がおよそ５０〜９０の範囲にある。ちなみに、従来の発光装置の封止体材料として広く用いられているエポキシ樹脂は、ＪＩＳＡ硬度がおよそ９５前後である。
【００５８】
本発明者は、「ゴム状シリコーン樹脂」と「ゲル状シリコーン樹脂」とを独自に比較検討した結果、以下の知見を得た。
【００５９】
（１）図１に例示したような発光装置は、所定領域に半田が被覆された実装基板に対して、リード１０１、１０２の外部に突出した部分（「アウターリード」などと称される）を固定する際に、「リフロー」などと称される半田溶融の工程を経ることが多い。しかし、ゲル状シリコーン樹脂の場合、加熱すると軟化し、樹脂部１０３との界面において剥離などが生ずる場合があった。
【００６０】
これに対して、ゴム状シリコーン樹脂の場合は、このような現象は見られず、１１０℃を越える条件においても、発光装置が安定した動作を示した。
【００６１】
（２）ゲル状シリコーン樹脂は柔らかいため、発光素子１０６Ａやワイア１０９Ａ、１０９Ｂなどに与えるストレスは小さい反面、外力に対して弱いという欠点を有する。すなわち、図１に例示したような発光装置は、例えば「表面実装型」のランプとして用いられ、アセンブリ装置により実装基板などにマウントされることが多い。この際に、アセンブリ装置の吸着コレットが封止体１１１の表面に圧接される場合が多い。ＪＩＳＡ硬度が３０〜４０のゲル状シリコーン樹脂を用いた場合には、吸着コレットを押し当てることにより、封止体１１１が変形し、これに伴ってワイア１０９Ａ（１０９Ｂ）が変形、断線したり、発光素子１０６Ａ（ダイオード１０９Ｂ）にストレスが与えられる場合がある。
【００６２】
これに対して、ＪＩＳＡ硬度が５０〜９０のゴム状シリコーン樹脂を用いた場合には、発光装置の選別やアセンブリ時における選別装置やアセンブリ装置によるシリコーン樹脂の変形を防止できる。
【００６３】
以上（１）及び（２）に説明したように、シリコーン樹脂の中でも、ゴム状シリコーン樹脂を用いることにより、発光特性、信頼性、機械的強度などをさらに改善できる。
【００６４】
シリコーン樹脂の硬度を上げる方法のひとつとしては、チクソ性付与剤を添加する方法を挙げることができる。
【００６５】
また、シリコーン樹脂を充填する際には、開口の狭いノズルを通して、樹脂ステム１００の開口部１０５の中に滴下する。しかる後に、硬化させて形成する。この際に、特に硬化前の粘度が１００ｃｐ〜１００００ｃｐのシリコーン樹脂を用いると、発光素子１０６Ａ（ダイオード１０９Ｂ）やワイア１０９Ａ（１０９Ｂ）に過度のストレスを与えることなく、狭い開口部にもくまなく充填でき、また硬化の際の残留ストレスも十分に低い範囲に抑制できることが分かった。
【００６６】
以上説明した知見に基づいて本発明者が行った一実施例によれば、硬化前の粘度が１０００ｃｐで硬化後のＪＩＳＡ硬度値が７０のゴム状シリコーン樹脂を用いて図１の発光装置を試作し、−４０℃〜＋１１０℃の温度範囲で温度サイクル試験を実施したところ、１５００サイクルでも、シリコーン樹脂からなる封止体１１１のクラックや剥離、発光素子１０６Ａ（ダイオード１０９Ｂ）の割れや剥離、ワイア１０９Ａ（１０９Ｂ）の断線などの問題は全く生じなかった。なお、この温度サイクル試験は、本願出願時においてさらに継続中である。
【００６７】
これに対して、エポキシ樹脂を用いた発光装置も試作し、同様の評価を行った結果、７００サイクル前後でエポキシ樹脂にクラックが生じた。すなわち、シリコーン樹脂を用いたものは、エポキシ樹脂を用いたものと比較して、大幅に信頼性が向上していることが確認できた。
【００６８】
本発明者はさらに、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂を用いた場合について、それぞれ半導体発光素子に負荷される応力について定量的な解析を行った。
【００６９】
この解析においては、パッケージの樹脂部１０３に深さ０．９ｍｍで直径２．４ｍｍの円形の開口を設け、その底部に半導体発光素子１０６をマウントし、ＪＩＳＡ硬度７０のシリコーン樹脂を充填した発光装置を対象とした。また、比較例として、同様の構成にエポキシ樹脂を充填したものを対象とした。いずれの発光装置においても、半導体発光素子のサイズは、２００μｍ×２００μｍで厚みが１５０μｍとした。
【００７０】
そして、この発光装置を２４０℃に昇温した状態で、半導体発光素子の上面（光出射面）の四隅端部（Ａ点）と下面（マウント面）の四隅端部（Ｂ点）において発光素子に負荷される応力を解析した。その結果を以下に示す。
樹脂          弾性率（MPa）    ２４０℃における応力（MPa）
Ａ点          Ｂ点
エポキシ樹脂      ２３７２    ３．５×１０−６  １．１×１０−６
シリコーン樹脂        ４８    １．７×１０−６  ７．８×１０−７ 
ここで、２４０℃という温度は、発光装置を実装基板などに半田リフローにより固定する際に負荷されうるピーク温度である。このように発光装置を昇温すると、樹脂の熱膨張に応じた応力が発光素子に負荷される。
【００７１】
エポキシ樹脂において生ずる、３．５×１０−６  という応力レベル、本発明者が行った信頼性試験の統計によれば、−４０℃〜＋１１０℃の温度範囲で温度サイクル試験を実施した時に、約１０００サイクル未満でワイアの断線が生ずるレベルである。
【００７２】
これに対して、シリコーン樹脂の場合、発光素子に負荷される応力は、エポキシ樹脂の場合の応力の半分程度である。このように応力が少ない結果として、発光装置において樹脂のクラックや発光素子の剥離あるいはワイアの変形や断線などか抑制され、１５００サイクルの温度サイクルにおいても、故障が皆無であるという、極めて高い信頼性が得られたものと考えられる。
【００７３】
以上詳述したように、シリコーン樹脂、特にゴム状シリコーン樹脂を用いることにより、従来のエポキシ樹脂に生じることがあった、クラックや剥離、あるいはワイアの断線などの可能性を低減することができることが確認された。
【００７４】
ところで、シリコーン樹脂を用いると、半導体発光素子１０６から放出される光あるいは発光装置の外部から侵入する光に対する耐久性も改善されるという効果も得られる。すなわち、エポキシ樹脂の場合、光の照射により変色が生じ、当初は透明であっても、長期間の使用のより光透過率が低下するという問題があった。
【００７５】
この現象は、光の波長が短いほど顕著となり、例えば、紫外線が照射された場合には、当初は透明なエポキシ樹脂が変色し、黄色から茶褐色さらには黒色になる。その結果として、光の取り出し効率が大幅に低下するという問題が生ずることがある。このような紫外線は、発光装置の外部から侵入する場合もある。
【００７６】
これに対して、本発明者は、独自の試作検討の結果、シリコーン樹脂を用いると極めて良好な結果が得られることを知得した。すなわち、シリコーン樹脂を用いた場合、紫外線などの短波長光を長期間照射しても、変色などの劣化は殆ど生じない。その結果として、耐光性あるいは耐候性に優れた発光装置を実現できる。
【００７７】
なお、図１に例示した発光装置において、樹脂部１０３に、光反射性を付与することもできる。例えば、樹脂部１０３を、６５重量％以上の熱可塑性樹脂と充填量３５重量％以下の充填剤とにより形成する。そして、充填剤が、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、酸化シリコン、酸化アルミニウム、シリカ、アルミナ等の高反射性の材料を含有し、例えば、酸化チタニウムの含有量を１０〜１５重量％とする。このように光を反射させる拡散材を添加した樹脂部により反射面１０４を構成することにより、素子１０６からの光を上方に反射し、発光装置の高輝度が実現できる。また、反射面１０４の形状を回転放物線形状などとすると、さらに高出力、高品質の発光装置を提供できる。
【００７８】
また、シリコーン樹脂からなる封止体１１１にもこのような拡散材を分散させることにより、光の配光特性をブロードに広げることも可能である。
【００７９】
以上、封止体１１１の材料について詳述した。
【００８０】
次に、開口部１０５の形状、及びその中でのリードやチップの配置について詳述する。
【００８１】
図１に例示した発光装置においては、開口部１０５は、略楕円形状に形成されている。
【００８２】
また、このような開口部の中を見ると、リード１０１とリード１０２とは分離されており、また、分離されたリード１０１の先端付近に切り欠き１０１Ｇが設けられ、領域１０１Ａと１０１Ｂとに分割されている。同様に、分離されたリード１０２の先端付近には１０２Ｇが設けられ、領域１０２Ａと１０２Ｂとに分割されている。
【００８３】
そして、発光素子１０６Ａは、銀（Ａｇ）ペーストなどの接着剤１０７によって、領域１０１Ａにマウントされ、ダイオード１０６Ｂも、同様に銀（Ａｇ）ペーストなどの接着剤１０７によって領域１０２Ｂにマウントされている。
【００８４】
さらに、発光素子１０６Ａに設けられた電極（図示せず）から対向する領域１０２Ａにワイア１０９Ａが接続され、ダイオード１０６Ｂに設けられた電極（図示せず）から対向する領域１０１Ｂにワイア１０９Ｂが接続されている。
【００８５】
以上説明した構成により、以下の作用効果が得られる。
【００８６】
まず、本発明によれば、リード１０１、１０２の先端付近に切り込み１０１Ｇ、１０２Ｇを設けるこにとより、チップ１０６Ａ及び１０６Ｂをマウントする部分（１０１Ａ、１０２Ｂ）と、ワイア１０９Ａ及び１０９Ｂをボンディングする部分（１０１Ｂ、１０２Ａ）と、を分離した。こうすることにより、チップをマウントする際に銀ペーストなどがはみ出しても、ワイアをボンディングする部分は清浄に保たれ、ワイアのボンディング不良を解消することができる。
【００８７】
また、本発明によれば、図１（ａ）に点線Ｐで例示したように従来は略円形であった開口部の形状を、長軸方向の長さが短軸方向の長さよりも長い形状、例えば略楕円形あるいは略偏平円形とすることにより、開口部１０５の面積を効果的に増やして、２以上のチップをマウントし且つそれらからワイアをボンディングするスペースも確保することができる。
【００８８】
さらに、本発明によれば、開口部をこのように略楕円形あるいは略偏平円形とすることにより、発光素子をできるだけ開口部の中心付近に配置することが容易となる。
【００８９】
さらに、本発明によれば、開口部をこのように略楕円形あるいは略偏平円形とすることにより、樹脂部１０３の側壁のうちで、角（コーナー）の部分１０３Ｃを肉厚にすることができる。その結果として、発光装置の機械的強度が維持され、アセンブリやテストの際に横方向から力を加えてもワイアの変形などの損傷を抑制することができる。
【００９０】
またさらに、本発明によれば、開口部をこのように略楕円形あるいは略偏平円形とすることにより、内部に充填する樹脂の量の増大を抑制し、樹脂ストレスを抑制することができる。すなわち、図３９に関して前述したように、封止体１１１として充填する樹脂の量が増えると樹脂ストレスが増大する。しかし、本発明によれば、樹脂量の増大を最小限に抑えつつ、複数のチップを配置するスペースを確保できる。その結果として、樹脂ストレスの増大による、チップの剥離や、ワイアの変形あるいは断線という問題を抑制することができる。この効果は、特に封止体１１１としてシリコーン樹脂を用いることにより相乗的な効果として得られる。
【００９１】
また、本発明によれば、発光装置の外法をコンパクトに維持しつつ、複数のチップを搭載することが可能となるため、図示したように保護用のダイオード１０６Ｂを発光素子１０６Ａと並列逆方向に接続することにより、信頼性を向上させることができる。また、異なる発光波長の発光素子を組み合わせることにより、従来は困難であった白色発光やその他多様な色の発光を実現できる。
【００９２】
さらに、本発明によれば、リード１０１、１０２に切り込み１０１Ｇ、１０２Ｇを設けることにより、チップのマウント工程やワイアのボンディング工程の際に、開口部の内部においてリードのパターンの角部を認識しやすくなる。その結果として、チップのマウント位置精度、ワイアのボンディング位置精度を従来よりも向上させることができる。
【００９３】
以下、図１を参照しつつ、本実施形態の発光装置における封止体１１１の材料、開口部１０５の形状、およびその内部の配置パターンについて説明した。
【００９４】
次に、これら各要素の変型例について説明する。
【００９５】
まず、図２乃至図４を参照しつつ、封止体１１１に関する変型例について説明する。
【００９６】
図２は、本実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第２の具体例を模式的に表す断面図である。同図については、図１に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９７】
本具体例の発光装置１Ｂも、樹脂ステム１００と、その上にマウントされた半導体発光素子１０６と、素子１０６を覆うように設けられたシリコーン樹脂からなる封止体１１１と、を有する。
【００９８】
但し、本具体例においては、封止体１１１は、発光素子１０６の周囲のみを覆い、その外側には、光透過性樹脂からなる第２の封止体２１３が設けられている。
【００９９】
第２の封止体２１３の材料としては、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などの各種の材料を用いることが可能である。また、第２の封止体２１３に着色しても良い。この場合にも、色素や着色剤に対する適応性の良い材料を自由に選択することが可能である。
【０１００】
さらに、第２の封止体２１３に光を散乱する拡散材を分散させても良い。このようにすれば、光を拡散させ、ブロードな配光特性を得ることができる。
【０１０１】
また、第２の封止体２１３としてシリコーン樹脂を用いれば、封止体１１１との密着性が増し耐湿性が向上する。
【０１０２】
なお、本具体例においては、シリコーン樹脂からなる封止体１１１がＡｕワイヤ１０９の全体を包囲しているので、樹脂ストレスによる断線がなく信頼性の高い発光装置が実現できる。すなわち、ワイアの一部が第２の封止体２１３まで突出していると、封止体１１１と２１３との界面で生ずるストレスにより断線などが生じやすくなる。これに対して、本具体例においては、ワイア１０９の全体が封止体１１１に包含されているので、断線の心配がない。
【０１０３】
図３は、本実施形態の発光装置の封止体に関する第３の具体例を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図２に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０４】
本具体例の発光装置１Ｃも、樹脂ステム１００と、その上にマウントされた半導体発光素子１０６と、素子１０６を覆うように設けられた封止体１１１と、を有する。
【０１０５】
そして、第２具体例と同様に、封止体１１１は、発光素子１０６の周囲のみを覆っている。但し、本具体例においては、封止体１１１の外側は、開放空間とされ、さらなる封止体は設けられていない。
【０１０６】
本具体例においても、開口部１０５の底面にマウントされた発光素子１０６の近傍のみを、封止体１１１で包囲することにより、発光部分のサイズを小さくすることにより、輝度が上昇し、さらに、反射面１０４による集光作用もさらに高くなる。
【０１０７】
特に、本具体例においては、略半球状の封止体１１１が発光点となり、その周囲を反射面１０４が取り囲む構成とされているので、従来のランプと同様の光学的な集光効果が得られる。
【０１０８】
さらに、第２具体例と同様に、封止体１１１がＡｕワイヤ１０９の全体を包囲しているので、樹脂ストレスによる断線がなく高い信頼性も確保することができる。
【０１０９】
図４は、本実施形態の発光装置の第４の具体例を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１０】
本具体例の発光装置１Ｄは、第１具体例のものと同様に、樹脂ステム１００と、その上にマウントされた半導体発光素子１０６と、素子１０６を覆うように設けられた封止体１１１と、を有する。
【０１１１】
そして、本具体例においては、封止体１１１の上に、凸状の透光体４１３が設けられている。このような凸状透光体４１３によって集光作用が得られる。透光体４１３の材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。特に、シリコーン樹脂を用いると、封止体１１１との屈折率の差を小さくすることができ、封止体１１１との界面での反射による損失を低減できる。
【０１１２】
また、透光体４１３の凸状形状は球面状には限定されず、必要とされる集光率あるいは光度分布に応じて適宜決定することができる。
【０１１３】
次に、図５乃至図１５を参照しつつ、開口部１０５の形状及びその内部の配置パターンに関する変型例について説明する。
【０１１４】
図５は、本実施形態の発光装置の第５の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１５】
本具体例の発光装置は、２つの半導体発光素子１０６Ａ、１０６Ｃを搭載している。同図の配置パターンにより、２つの素子を並列に接続する際には、素子１０６Ａおよび１０６Ｃの導電型を反転させたものを用いれば良い。すなわち、いずれか一方をｎサイドダウン構成とし、他方をｐサイドダウン構成とすればよい。
【０１１６】
本具体例においては、２つの発光素子１０６Ａ、１０６Ｃとして発光波長が同一のものを用いた場合には、光出力を倍増できる。
【０１１７】
また、互いに異なる発光波長とした場合には、混合色の発光が得られる。この際に、例えば、互いに補色関係にある青色の発光素子と、黄色の発光素子とを組み合わせると、白色の発光が得られる。また、赤色の発光素子と青緑色の発光素子とを組み合わせても白色の発光が得られる。
【０１１８】
図６は、図１あるいは図６に例示した構成において用いることができる半導体発光素子の構造を模式的に表す断面図である。この構造について簡単に説明すると、同図に例示した発光素子１０６Ａ（あるいは１０６Ｃ）は、導電性基板１２１上に、バッファ層１２２、ｎ型コンタクト層１２３、発光層１２４、ｐ型クラッド層１２５、ｐ型コンタクト層１２６が順次形成されている。
【０１１９】
発光層１２４は、例えば、バリア層とウエル層とを交互に積層した量子井戸（Quantum Well：ＱＷ）構造を有するものとすることができる。
【０１２０】
また、導電性基板１２１は、例えば、ｎ型半導体からなるものとすることができる。各層の材料は、例えば、III-Ｖ族系化合物半導体、II-IV 族系化合物半導体、IV-VI族系化合物半導体などをはじめとした各種の材料を用いることが可能である。
【０１２１】
基板１２１の裏面側には、ｎ側電極１２７が設けられている。一方、ｐ型コンタクト層１２６上には、透光性のｐ側電極１２８、及びこれに接続された金（Ａｕ）からなるボンディングパッド１２９が設けられている。さらに、素子の表面は、ＳｉＯ２からなる保護膜１３０により覆われている。
【０１２２】
このような発光素子１０６Ａ（１０６Ｃ）のｎ側電極１２７とｐ側電極１２８に電圧を印加すると、発光層１２４において発生した光が表面１３１から放出される。そして、その発光波長は、発光層の材料や膜厚を調節することにより、広範な範囲で調節することが可能である。
【０１２３】
本実施形態においては、このような半導体発光素子を用いて様々な発光色を実現することができる。
【０１２４】
図７は、本実施形態の第６の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図５に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１２５】
本変型例の発光装置は、保護用ダイオード１０６Ｂと、半導体発光素子１０６Ｄとを有する。発光素子１０６Ｄは、絶縁性基板の上に形成した構造を有し、その表面側にｐ側及びｎ側電極（図示せず）を有する。そして、これら電極からワイア１０９Ｂ及び１０９Ｃによって、リード１０１Ｂと１０２Ａにそれぞれ接続されている。保護用ダイオード１０６Ｂと発光素子１０６Ｄとは逆方向並列に接続されている。
【０１２６】
図８は、半導体発光素子１０６Ｄの構造の一例を表す断面図である。すなわち、同図に例示したものは、絶縁性基板１３３の上に半導体層を積層したものであり、絶縁性基板１３３上にバッファ層１２２、ｎ型コンタクト層１２３、発光層１２４、ｐ型クラッド層１２５、ｐ型コンタクト層１２６が順次形成されている。この場合も、発光層１２４は、バリア層とウエル層とを交互に積層した量子井戸（Quantum Well：ＱＷ）構造を有するものとすることができる。
【０１２７】
この積層構造体を表面からエッチング除去して露出したｎ型コンタクト層１２３上に、ｎ側電極１２７が設けられている。一方、ｐ型コンタクト層１２６上には、例えば厚さ数１０ｎｍのＮｉ／Ａｕ薄膜からなる透光性のｐ側電極１２８、及びこれに接続された金（Ａｕ）からなるボンディングパッド１２９が設けられている。さらに、素子の表面は、ＳｉＯ２からなる保護膜１３０により覆われている。
【０１２８】
このような発光素子１０６Ｄのｎ側電極１２７とｐ側電極１２８に電圧を印加すると、発光層１２４の組成や構造に応じて紫外線乃至緑色の範囲において強い発光が得られる。
【０１２９】
図７に例示した具体例によれば、このような絶縁性基板上に形成した半導体発光素子１０６Ｄと保護用のダイオード１０６Ｂとを限られたスペースの中にコンパクトに収容し、所定のワイア１０９Ａ〜１０９Ｃをボンディングすることも確実且つ容易となる。しかも、これらチップとワイアのボンディング部分とは、切り欠き１０１Ｇ、１０２Ｇにより分離されているので、接着剤の「しみ出し」によるボンディング不良も解消することができる。
【０１３０】
図９は、本実施形態の第７の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３１】
本具体例の発光装置も、保護用ダイオード１０６Ｂと、半導体発光素子１０６Ｄとを有する。但し、本変型例においては、開口部１０５が楕円形ではなく略偏平円形とされている。ここで、本願において、「略偏平円形」とは、図９に例示した開口部１０５の形状のように、対向する一対の略円弧状の曲線部が設けられ、これら曲線部が略直線部により接続されてなる形状をいうものとする。但し、ここで両側の曲線部は、厳密な円弧状である必要はない。すなわち、一対の曲線部が２本の略直線部によって接続された形状を「略偏平円形」というものとする。
【０１３２】
樹脂部１０３に開口部１０５を形成する際に、このような略偏平円形とすると加工が容易となる場合が多く、この点で有利である。しかも、四隅の角部（コーナー）１０３Ｃは、肉厚であるので、横方向からの応力や衝撃に対しても十分な機械的強度を確保できる。
【０１３３】
また、本変型例においては、一対のリード１０１、１０２の先端形状が互いに非対称である。つまり、発光素子１０６Ｄがマウントされる部分１０２Ｂが開口部１０５の中心に向けてせり出すように形成されている。このようにすれば、発光素子１０６Ｄを、開口部１０５の中央に配置することができ、放出光の強度分布すなわち配光特性を均一ないし対称に近づけることができる。また、輝度を高めることもできる。ここで、「中央に配置」とは、発光素子１０６Ｄのどこかの部分が開口部１０５の中心軸上にあることとする。
【０１３４】
なお、本変型例において発光素子１０６Ｄの代わりに、図６に例示したような導電性基板を用いた発光素子１０６Ａ（あるいは１０６Ｃ）を用いても良いことはもちろんである。
【０１３５】
図１０は、本実施形態の第８の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図９に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３６】
本具体例の発光装置も、保護用ダイオード１０６Ｂと、半導体発光素子１０６Ｄとを有する。但し、本変型例においては、一対のリード１０１、１０２の対向する先端部が「互い違い状」ではなく、直線状に揃っている。そして、ダイオード１０６Ｂと発光素子１０６Ｄは、それぞれ対角の位置にマウントされている。
【０１３７】
さらに、発光素子１０６Ｄがダイオード１０６Ｂよりも開口部１０５の中心に接近するように形成されている。つまり、光軸を開口部１０５の中心に接近させることにより、より均一な配光特性を得ることができる。
【０１３８】
図１１は、本実施形態の第９の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図１０に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３９】
本変型例の発光装置も、保護用ダイオード１０６Ｂと、半導体発光素子１０６Ｄとを有する。そして、一対のリード１０１、１０２の対向する先端部が「互い違い状」ではなく、直線状に揃っている。但し、本変型例においては、切り欠き１０１Ｇと１０２Ｇが「互い違い状」にずれて形成されている。このようにして、発光素子１０６Ｄを開口部１０５の中心に近づけることもできる。
【０１４０】
図１２は、本実施形態の第１０の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図１１に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４１】
本具体例においては、２つのチップが同じリードにマウントされている。さらに、これら２つのチップは略楕円形あるいは略偏平円形の開口部１０５において、開口の長手方向に沿って配列される。
【０１４２】
すなわち、本具体例の場合、半導体発光素子１０６Ａと１０６Ｃが、リード１０１の上に横方向に並んでマウントされている。そして、開口部１０５の短軸方向に対向配置されたリード１０２にそれぞれのワイア１０９Ａ、１０９Ｂが接続されている。
【０１４３】
略楕円形あるいは略偏平円形の開口部１０５において、複数のチップをこのように長軸すなわち長手方向に沿って配置すると、限られたスペースを有効に利用することが可能となる。
【０１４４】
図１３は、本実施形態の第１１の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図１２に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４５】
本具体例の場合、絶縁性基板の上に形成した発光素子１０６Ｄからの第２のワイア１０９Ｃをリード１０１に接続する必要がある。そこで、リード１０１に切り欠き１０１Ｇを設け、この切り欠き１０１Ｇを跨いでワイア１０９Ｃを接続する。このようにすれば、発光素子１０６Ｄやダイオード１０６Ｂのマウントの際の接着剤の「はみ出し」から、ボンディング領域を分離することができる。
【０１４６】
図１４は、本実施形態の第１２の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図１３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４７】
本実施形態においても、２つのチップが同一のリードにマウントされている。但し、これら２つのチップは、略楕円形あるいは略偏平円形の開口部１０５において、開口の短軸方向に沿って配列されている。そして、開口部１０５の長軸方向に対向配置されたリード１０２にそれぞれのワイア１０９Ａ、１０９Ｂが接続されている。
【０１４８】
略楕円形あるいは略偏平円形の開口部１０５において、複数のチップをこのように短軸方向に沿って配置しても、限られたスペースを有効に利用することが可能となる。
【０１４９】
図１５は、本実施形態の第１３の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図１４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５０】
同図に表した具体例の場合、発光素子１０６Ｄからの第２のワイア１０９Ｃをリード１０１に接続する必要がある。そこで、リード１０１に切り欠き１０１Ｇを設け、この切り欠き１０１Ｇを跨いでワイア１０９Ｃを接続する。このようにすれば、ダイオード１０６Ｂや発光素子１０６Ｄのマウントの際の接着剤の「はみ出し」から、ボンディング領域を分離することができる。
【０１５１】
図１６は、本実施形態の第１４の具体例を表す平面図である。同図についても、図１乃至図１５に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５２】
同図に表した具体例の場合、リード１０１に切り欠き１０１Ｇが設けられ、２つの部分１０１Ａ及び１０１Ｂに分割されている。また、リード１０２は、リード１０２Ａと１０２Ｂとに分割されて開口部１０５内に延出している。
【０１５３】
発光素子１０６Ｄと保護用ダイオード１０６Ｂは、リード１０１Ａの上に、開口部１０５の長軸に沿って配置されている。
【０１５４】
ダイオード１０６Ｂからリード１０２Ｂにワイア１０９Ａが接続されている。また、発光素子１０６Ｄからは、リード１０２Ａにワイア１０９Ｂが接続され、また、切り欠き１０１Ｇを跨いでリード１０１Ｂにワイア１０９Ｃが接続されている。
【０１５５】
本具体例のチップ配置によれば、発光素子１０６Ｄを開口部１０５の中央に配置することが可能である。さらに、切り欠き１０１Ｇを跨いでワイア１０９Ｃを接続することにより、ダイオード１０６Ｂや発光素子１０６Ｄのマウントの際の接着剤の「はみ出し」から、ワイア１０９Ｃのボンディング領域を分離保護することができる。
【０１５６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態として、複数のチップを積層して搭載した発光装置について説明する。
【０１５７】
図１７は、本発明の第２の実施の形態にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図１６に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５８】
本実施形態においては、半導体発光素子１０６Ｆが保護用ツェナー・ダイオード１０６Ｅの上に積層されている。すなわち、リード１０１の上にダイオード１０６Ｅがマウントされ、その上に発光素子１０６Ｆがフリップ・チップ・マウントされている。そして、ダイオード１０６Ｅからリード１０２にワイア１０９が接続されている。
【０１５９】
ここで、封止体１１１として、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂を用いると、信頼性などの各種の点で優れた結果が得られる点は、第１実施形態に関して前述した通りである。
【０１６０】
図１８は、本実施形態の発光装置のチップ部分を拡大した要部断面図である。保護用ダイオード１０６Ｅは、ｎ型シリコン基板１５０の表面にｐ型領域１５２が形成されたプレーナ構造を有する。そして、ｐ型領域１５２にはｐ側電極１５４が形成され、基板１５０の裏面側にはｎ側電極１５６が形成されている。さらに、ダイオードの表面側にもｎ側電極１５８が形成され、上下のｎ側電極１５６及び１５８を接続する配線層１６０がダイオードの側面に亘って形成されている。
【０１６１】
さらに、ダイオードの表面には高反射膜１６２が形成されている。高反射膜１６２は、発光素子１０６Ｆから放出される光に対して高い反射率を有する膜であり、例えば、金属膜としたり、あるいは、互いに屈折率が異なる２種類以上の薄膜を交互に積層したブラッグ反射膜とすることができる。
【０１６２】
一方、半導体発光素子１０６Ｆは、透光性基板１３８の上（図面では下方向となる）にバッファ層１２２、ｎ型コンタクト層１２３、ｎ型クラッド層１３２、活性層（発光層）１２４、ｐ型クラッド層１２５、ｐ型コンタクト層１２６がこの順に積層され、さらにｎ側電極１２７とｐ側電極１２８とがそれぞれ設けられた構造を有する。活性層１２４から放出される光は、透光性基板１３８を透過して図面上方に取り出される。
【０１６３】
そして、このような構造の発光素子１０６Ｆは、バンプ１４２、１４４によって、それぞれの電極がダイオード１０６Ｅの電極と接続されている。バンプ１４２、１４４は、例えば、金（Ａｕ）やインジウム（Ｉｎ）などを用いて形成することができる。
【０１６４】
さらに、ダイオードのｐ側電極１５４にはワイア１０９がボンディングされ、リード１０２と接続されている。
【０１６５】
図１８（ｂ）は、この発光装置の等価回路を表す回路図である。このように保護用ダイオード１０６Ｅを発光素子１０６Ｆに対して逆方向並列に接続することにより、サージあるいは静電気などに対して発光素子１０６Ｆを保護することができる。
【０１６６】
本実施形態によれば、保護用ダイオード１０６Ｅと発光素子１０６Ｆとを積層することにより、極めて狭いスペースに収容することができる。従って、発光装置の外寸を大きく必要がなくなり、図３７に例示したような従来の樹脂ステム（パッケージ）をそのまま使うことも可能となる。
【０１６７】
また、本実施形態によれば、ダイオード１０６Ｅの表面に高反射膜１６２を設けることより、発光素子１０６Ｆから放出される光を取り出し方向に反射して光取り出し効率を向上させることもできる。同時に、発光素子１０６Ｆからの光゛によりダイオード１０６Ｅの動作が影響を受けたり劣化したりするという問題も防ぐことができる。さらに、高反射膜１６２を設けることにより、ダイオード１０６Ｅの下に塗布されるペースト１０７の光による劣化も防ぐことができる。
【０１６８】
さらに、本実施形態によれば、透光性基板１３８の屈折率を、活性層１２４の屈折率と封止体１１１の屈折率の間の値とすることにより、界面での反射損失を低減して、光取り出し効率を向上させることもできる。
【０１６９】
さらに、本実施形態によれば、チップからリードに接続するワイアを１本に減らすことができる。その結果として、ワイアの変形や断線に伴う問題を抑制し、信頼性をさらに向上させることができる。
【０１７０】
また、本実施形態によれば、発光素子１０６Ｆの発光層１２４に接近して熱伝導の良好なバンプ１４２を設け、電極１５８、配線層１６０を介した放熱経路を確保することができる。つまり、発光素子１０６Ｆの放熱性を高めることができ、動作温度範囲が広く、長期信頼性も良好な発光装置を実現することができる。
【０１７１】
なお、本発明において、高反射膜１６２が設けられる場所はダイオード１０６Ｅの表面には限定されず、発光素子１０６Ｆの裏面側に設けても良く、あるいはダイオード１０６Ｅと発光素子１０６Ｆとの間に挿入しても良い。
【０１７２】
ところで、開口部１０５の中において、ダイオード１０６Ｅと発光素子１０６Ｆとを積み上げると、その部分だけ封止体１１１の厚みが薄くなる。その結果として、チップ上部の封止体１１１の強度が不足したり、樹脂ストレスが高くなる虞がある。その結果として、従来のエポキシ樹脂を用いた場合には、図３８に例示したようにチップの上の部分にクラックが生じやすくなったり、チップの剥離や割れが生ずる虞もある。
【０１７３】
これに対して、本発明によれば、封止体１１１として、シリコーン樹脂を用いることにより、樹脂のクラックを防止し、樹脂ストレスを低減することができる。  以下に、封止体としてシリコーン樹脂を用いた構造の変型例について説明する。
【０１７４】
図１９は、本実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第２の具体例を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図１８に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１７５】
本具体例においては、図２に表したものと同様に、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂からなる封止体１１１は、ダイオード１０６Ｅと発光素子１０６Ｆの積層体の周囲のみを覆い、その外側には、光透過性樹脂からなる第２の封止体２１３が設けられている。
【０１７６】
このようにすれば、図２に関して前述したように、高い信頼性を維持しつつ第２の封止体２１３の材料や混合物に関する自由度が増す。
【０１７７】
図２０は、本実施形態の発光装置の封止体に関する第３の具体例を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図１９に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１７８】
本具体例においては、図３に表したものと同様に、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂からなる封止体１１１は、ダイオード１６Ｅと発光素子１０６Ｆの周囲のみを覆い、その外側は、開放空間とされ、さらなる封止体は設けられていない。
【０１７９】
このようにすれば、図３に関して前述したように、発光部分のサイズを小さくすることにより、輝度が上昇し、さらに、反射面１０４による集光作用もさらに高くなり、従来のランプと同様の光学的な集光効果が得られる。
【０１８０】
図２１は、本実施形態の発光装置の第４の具体例を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図２０に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１８１】
本具体例においては、図４に表したものと同様に、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂からなる封止体１１１の上に、凸状の透光体４１３が設けられている。このような凸状透光体４１３によって集光作用が得られる。透光体４１３の材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。特に、シリコーン樹脂を用いると、封止体１１１との屈折率の差を小さくすることができ、封止体１１１との界面での反射による損失を低減できる。
【０１８２】
また、透光体４１３の凸状形状は球面状には限定されず、必要とされる集光率あるいは光度分布に応じて適宜決定することができる。
【０１８３】
本実施形態によれば、発光素子１０６Ｆを開口部１０５の中心に配置することができるので、このような凸状透光体４１３による集光効果をさらに効果的に得ることができる。
【０１８４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態として、前述した第１及び第２実施形態の発光装置において封止体１１１に蛍光体を含有させ、発光素子から放出された光を蛍光体により波長変換して取り出すことができるようにした発光装置について説明する。
【０１８５】
図２２は、本発明の第３の実施の形態にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図２１に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１８６】
本具体例の発光装置は、図１に例示したものと類似した全体構成を有する。但し、本実施形態においては、開口部１０５内に充填された封止体１１１は、蛍光体１１０を含有している。蛍光体１１０は、発光素子１０６から放出される１次光を吸収し、波長変換して２次光を放出する。蛍光体１１０の材質は、発光素子１０６から放出される１次光の波長と、要求される２光の波長などを考慮して適宜決定することができる。
【０１８７】
また、本発明においては、発光素子１０６から放出される１次光のうちの一部のみを蛍光体１１０によって２次光に波長変換し、未変換の１次光との混合光として取り出しても良いし、または、発光素子１０６から放射される１次光を全て蛍光体１１０に吸収させて実質的に２次光のみを取り出すようにしても良い。
【０１８８】
前者の方法による場合は、例えば、発光素子１０６から青色光が放出され、蛍光体１１０がその一部を黄色光に波長変換すると、青色光と黄色光とが混合して白色光を取り出すことが可能となる。ただし、これ以外にも１次光と２次光との多様な組み合わせが同様に可能である。白色光を得る場合には、１次光と２次光とが補色関係にあるようにすればよい。
【０１８９】
一方、後者の方法による場合は、２次光のみを取り出すので、１次光と２次光とのバランスに左右されにくいという利点がある。つまり、発光素子１０６と蛍光体１１０の発光特性の「ずれ」や「ばらつき」による変色などの問題を解消することができる。例えば、発光素子１０６の波長が素子毎にばらついたり、温度条件や経年変化などの要因によって発光素子１０６の波長がシフトしても、それが各蛍光体に与える影響は微小であり、蛍光体から得られる混合色のバランスは殆ど変化しない。その結果として、幅広い温度範囲、幅広い動作時間範囲に亘って、発光特性が極めて安定した発光装置を実現することができる。
【０１９０】
一方、いずれの方法においても、蛍光体１１０は、１種類のもののみを用いてもよいが、例えば、赤色に発光する蛍光体１１０Ａと、緑色に発光する蛍光体１１０Ｂと、青色に発光する蛍光体１１０Ｃと、を組み合わせてもよい。この場合、白色光が得られる。但し、後に詳述するように、これ以外にも多様な組み合わせが可能である。
【０１９１】
以下、本実施形態において用いることができる蛍光体１１０と、封止体１１１についてさらに詳細に説明する。
【０１９２】
（蛍光体１１０について）
本発明において用いる蛍光体１１０は、発光素子１０６から放出された１次光を吸収して発光する蛍光体、あるいは他の蛍光体から放出された発光を吸収して発光する材料である。蛍光体の変換効率は、１ルーメン／ワット以上であることが望ましい。
【０１９３】
白色発光は、赤色 （Ｒ）・緑色（Ｇ）・青色（Ｂ）の３原色の混合か、あるいは補色関係にある２色の混合により実現できる。３原色による白色発光は、発光素子１０６が放出した１次光を吸収して赤色を発光する第１の蛍光体と、緑色を発光する第２の蛍光体と、青色を放出する第３の蛍光体と、を用いることにより実現できる。
【０１９４】
または、青色光を放出する発光素子１０６と、その青色光を吸収して赤色を発光する第１の蛍光体と、緑色を発光する第２の蛍光体とを用いて、１次光と２次光とを混合させても実現できる。
【０１９５】
補色による白色発光は、上述した具体例の他に、例えば、発光素子１０６からの１次光を吸収して青色を発光する第１の螢光体とその青色発光を吸収して黄色を発光する第２の螢光体とを用いるか、発光素子１０６からの発光を吸収して緑色を発光する第１の螢光体とその緑色光を吸収して赤色に発光する第２の螢光体を用いることなどにより実現できる。
【０１９６】
また、発光波長の変化が−４０℃〜１００℃の温度範囲で波長変化が５０ｎｍ以下の螢光体を用いることで発光素子の温度特性に依存しない発光装置が実現できる。また発光素子１０６の実用的な駆動電流範囲において５０ｎｍ以下の波長変化を有する螢光体を用いることで素子駆動電流に伴う発光スペクトルの変化に依存しない発光装置が実現できる。
【０１９７】
青色光を発光する螢光体としては、例えば以下のものを挙げることができる。
ＺｎＳ：Ａｇ
ＺｎＳ：Ａｇ＋Ｐｉｇｍｅｎｔ
ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ
ＺｎＳ：Ａｇ＋Ｉｎ２Ｏ３
ＺｎＳ：Ｚｎ＋Ｉｎ２Ｏ３
（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ
Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ１０Ｏ１７
１０（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）・６ＰＯ４・Ｃｌ２
ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２５：Ｅｕ
緑色光を発光する螢光体としては，例えば以下のものを挙げることができる。
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ＋Ｐｉｇｍｅｎｔ
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，＋ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ
Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ
Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ
Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ
ＺｎＳ：Ｃｕ
Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ
ＺｎＳ：Ｃｕ＋Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ
Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ
Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ＋Ｉｎ２Ｏ３
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ２Ｏ３，
（Ｚｎ，Ｍｎ）２ＳｉＯ４
ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・ａＡｌ２Ｏ３：Ｍｎ
ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ
Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ
ＺｎＳ：Ｃｕ
３（Ｂａ，Ｍｇ，Ｅｕ，Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ２Ｏ３
Ｌａ２Ｏ３・０．２ＳｉＯ２・０．９Ｐ２Ｏ５：Ｃｅ，Ｔｂ
ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｔｂ
赤色光を発光する螢光体としては、例えば次のものを用いることができる。
Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ
Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ＋ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ
Ｚｎ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ２Ｏ３
（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ３
（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）２Ｏ３
ＹＶＯ４：Ｅｕ
Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ
黄色光を発光する螢光体としては、例えば次のものを用いることができる。
ＹＡＧ：Ｃｅ
上記したような赤色螢光体、緑色螢光体及び青色螢光体について、それらの重量比Ｒ：Ｇ：Ｂを調節することにより、任意の色調を実現できる。例えば、白色電球色から白色蛍光灯色までの白色発光は、Ｒ：Ｇ：Ｂ重量比が、１：１：１〜７：１：１及び１：１：１〜１：３：１及び１：１：１〜１：１：３のいずれかとすることで実現できる。
【０１９８】
また、混合した螢光体の総重量比を螢光体を含有する封止体の重量に対して１重量％〜５０重量％にすることで実質的な波長変換が実現でき、１０重量％〜３０重量％にすることで高輝度の発光装置が実現できる。
【０１９９】
さらに、これらのＲＧＢ蛍光体を適宜選択して配合した場合、封止体１１１の色調を白色とすることができる。つまり、白色に光る発光装置が、非点灯時においても白色に見える点で、「見栄え」が良く、視覚的、デザイン的にも優れた発光装置を提供することができる。
【０２００】
ここで、本発明において用いる螢光体は上記した無機螢光体に限定するものではなく、以下に例示する有機色素体も同様に用いて高輝度の発光装置を実現できる。
キサニセン系色素
オキサジン系色素
シアニン系色素
ローダミンＢ（６３０ｎｍ）
クマリン１５３（５３５ｎｍ）
ポリパラフェニレンビニレン（５１０ｎｍ）
クマリン１（４３０ｎｍ）
クマリン１２０（４５０ｎｍ）
トリスー（８−ヒドロキシノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３又はＡｌＱ）（緑色発光）
４−ジシアノメチレン−２−メチル−６（ｐ−ジメチルアミノスチリン）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）（オレンジ色／赤色発光）
複数種類の色素体を用いる場合でも、封止体であるシリコーン樹脂にそれぞれの色素体を添加して攪拌することによりそれぞれの色素を樹脂中にほぼ均一に分散させることができ、色素の励起効率を高くすることができる。
【０２０１】
本発明によれば、発光装置の発光色は、発光素子１０６の１次光と、封止体１１１に含有させる螢光体（色素体も含む）１１０の組み合わせにより多種多様のものが実現できる。つまり、赤色、緑色、青色、および黄色系などの蛍光体（色素体も含む）を配合することで任意の色調が実現できる。
【０２０２】
一方、本発明によれば、単一の蛍光体を用いた場合でも、従来の半導体発光素子では実現できなかった発光波長の安定性が実現できる。すなわち、通常の半導体発光素子は、駆動電流や周囲温度や変調条件などに応じて発光波長がシフトする傾向を有する。これに対して、本発明の発光装置により、実質的に２次光のみを取り出すものとすれば、発光波長が駆動電流や温度などの変化に依存せず、極めて安定するという効果が得られる。
【０２０３】
また、この場合、発光特性が発光素子１０６の特性に依存することなく添加する蛍光体１１０の特性で決まるため、発光装置ごとの特性が安定し歩留まり高く生産することができる。
【０２０４】
（封止体１１１の表面形状について）
本発明者は、封止体１１１に関して独自の試作検討を行った結果、その表面形状ついて新たな知見を得た。
【０２０５】
図２３は、封止体の表面の形状による放出光の強度分布を表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は封止体１１１の表面がほぼ平坦な場合、同図（ｂ）は封止体１１１の表面が凹状に窪んで形成された場合、同図（ｃ）は封止体１１１の表面が凸状に膨らんで形成された場合の発光装置からの放出光の強度分布Ｐをそれぞれ表す。
【０２０６】
図２３（ａ）に例示した平面形状の場合と比べて、同図（ｂ）に表した凹状の場合には放出光の強度分布すなわち配光特性は、垂直軸Ｚ方向に収束していることが分かる。これに対して、同図（ｃ）に表した凸状の場合には、放出光はｘｙ平面方向に広がった配光特性を有する。これは、封止体１１１を凸状に形成した場合には、その凸部付近に含有される蛍光体から放出された光がｘｙ平面方向に拡がるのに対して、凹状に形成した場合には封止体の表面付近に含有される蛍光体から放出された光も側壁の反射面１０４により反射されてｚ軸方向に進む割合が増加するためであると考えられる。
【０２０７】
ここで、封止体１１１の表面形状を凸状とするか、それとも凹状とするかは、その充填量により調節することができる。つまり、封止体１１１の充填量を調節することにより、所望する放出光の配光特性を得ることが可能である。
【０２０８】
但し、通常は、収束性が高く、ｚ軸上において輝度が高い発光装置が要求される場合が多い。封止体１１１の表面を凹状に形成すれば、このような要求に確実かつ容易に応ずることができる。
【０２０９】
また、平面型画像表示装置のように複数の発光装置を並列配置する場合に、封止体１１１の表面が凸状に形成されていると、凸部の蛍光体が、隣接する発光装置からの発光を受けて不必要な励起発光を生ずる虞がある。従って、このような用途においても、封止体１１１の表面は凹状とすることが望ましい。
【０２１０】
本発明によれば、これらの要求に対しても、封止体１１１の充填量を調節することにより、確実かつ容易に応ずることができる。
【０２１１】
（封止体１１１の材質について）
封止体１１１は、発光素子１０６からの１次光を変換する蛍光体１１０を含む部材である。このため、封止体１１１は、発光素子１０６からの１次光のエネルギーよりも大きな結合をエネルギーを有する材料からなることが望ましく、さらに、発光素子１０６からの１次光を透過し、蛍光体１１０により波長変換された発光も透過する特性を有するものであることが望ましい。
【０２１２】
しかし、封止体１１１の材料として従来のエポキシ樹脂を用いると、発光素子１０６から放出される１次光に対する耐光性が十分でない場合がある。具体的には、発光素子からの１次光を長期間に亘って受けると、当初は透明なエポキシ樹脂が変色し、黄色から茶褐色さらには黒色になる。その結果として、光の取り出し効率が大幅に低下するという問題が生ずることが判明した。この問題は、１次光の波長が短いほど、顕著となる。
【０２１３】
これに対して、本発明者は、独自の試作検討の結果、第１実施形態に関して前述したシリコーン樹脂を用いると極めて良好な結果が得られることを知得した。すなわち、シリコーン樹脂を用いた場合は、比較的短波長の光を長期間照射しても、変色などの劣化は殆ど生じない。その結果として、短波長光を１次光とした発光装置に用いて、高い信頼性を実現することができた。
【０２１４】
例えば、シリコーン樹脂は、紫外線から可視光のほぼ全ての波長範囲の光に対して高い透過率を有し、しかも、この波長範囲において、実用的なＬＥＤの発光を１０００時間照射しても、透過率は初期値の６０％以上保持する特性を有している。
【０２１５】
ここで、図２２に例示した構造を製造する際には、シリコーン樹脂は、所定の（複数の）蛍光体１１０を混合、攪拌しながら開口の狭いノズルを通して、開口部１０５にマウントされた発光素子１０６の上に塗布される。しかる後に、硬化させて形成する。
【０２１６】
この際に、特に硬化前の粘度が１００ｃｐ〜１００００ｃｐのシリコーン樹脂を用いると、蛍光体１１０が樹脂内に均一に分散された後に、沈降や偏析を生ずることがない。このため、励起された蛍光体から放出された発光が他の蛍光体で過度に散乱、吸収されること無く、屈折率の大きな蛍光体で適度に均一に散乱され、光の混合も均一に生ずるため色調の「むら」も抑制できる。
【０２１７】
さらに、本発明において用いるシリコーン樹脂は、第１実施形態に関して前述したように、樹脂部１０３との付着強度も強く、耐湿性が高く温度ストレスによるクラック等も少ない。また、シリコーン樹脂を充填することにより周囲の温度変化による発光素子１０６およびＡｕワイヤに対する樹脂ストレスを著しく軽減させることができる。
【０２１８】
またさらに、本発明者は、「ゴム状シリコーン樹脂」と「ゲル状シリコーン樹脂」とを独自に比較検討した結果、以下の知見を得た。すなわち、ゲル状シリコーンを用いた場合、通電動作中に蛍光体１１０が樹脂中を拡散し、色調が変化する現象が見られた。ＲＧＢ３色混合型の場合、赤色（Ｒ）蛍光体の比重が大きいため、この蛍光体が鉛直下方にマイグレートし、色度座標のｘ値が大きくなる現象が見られた。
【０２１９】
図２４は、通電時間に対して色度ｘの変化を測定した結果を表すグラフである。
同図に表したように、封止体１１１の材料としてゲル状シリコーン樹脂を用いた場合、通電時間が１００時間付近から色度ｘが上昇し始め、１０００時間を超えると加速度的に上昇する。これに対して、ゴム状のシリコーン樹脂を用いた場合は、通電動作により発光装置の温度が上昇した状態で１００００時間近く動作させても、色調の変化は観察されなかった。これは、ゴム状のシリコーン樹脂の場合は、硬度が高く緻密なため、蛍光体の拡散が生じにくいためであると考えられる。
【０２２０】
つまり、ゲル状シリコーン樹脂の代わりにゴム状シリコーン樹脂を用いることにより、発光特性の変動を解消できることが判明した。
【０２２１】
ここで、封止体１１１としてのシリコーン樹脂に、蛍光体１１０とともに、散乱剤を添加すると、発光素子１０６からの１次光を散乱して蛍光体に均等に当てることができるとともに、蛍光体１１０からの発光を散乱することにより均一な混色状態を実現できる。その結果として、より少ない量の螢光体１１０を用いても所望の発光特性を実現できる。
【０２２２】
以上詳述したように、本発明によれば、特定の硬度を有するシリコーン樹脂からなる封止体１１１に蛍光体１１０を含有させることにより、発光特性や信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【０２２３】
本実施形態は、本発明の第１及び第２実施形態の発光装置に適用して同様の作用効果を奏する。
【０２２４】
以下、図面にこれらの具体例を表す。
【０２２５】
図２５乃至図２７は、それぞれ図２乃至図４に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。これらの図についても、図１乃至図２４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図示した具体例においては、蛍光体１１０Ａと１１０Ｂと１１０Ｃとを混合した場合を表したが、本発明はこれに限定されず、他のいかなる組み合わせも同様に可能である。
【０２２６】
このように本発明の第１実施形態として前述した独特の開口部形状及びチップ配置パターンにより複数のチップを搭載した発光装置に蛍光体を組み合わせることにより、発光特性をさらに向上させ、任意の発光色を得ることも可能となる。
【０２２７】
図２８乃至図３１は、それぞれ図１７、図１９乃至図２１に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。これらの図についても、図１乃至図２７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また、これらの図示した具体例においても、蛍光体１１０Ａと１１０Ｂと１１０Ｃとを混合した場合を表したが、本発明はこれに限定されず、他のいかなる組み合わせも同様に可能である。
【０２２８】
このように本発明の第２実施形態として前述した独特のチップ積層構造により複数のチップを搭載した発光装置に蛍光体を組み合わせることにより、高い信頼性を確保しつつ、コンパクトで発光特性をさらに向上させた発光装置を実現することが可能となる。
【０２２９】
さらに、本実施形態は、本発明の第１乃至第２実施形態において封止体１１１に蛍光体を含有させたものには限定されない。以下、他の具体例のいくつかを紹介する。
【０２３０】
図３２は、本実施形態の具体例にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図３１に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０２３１】
本具体例の発光装置も、樹脂ステム１００と、その上にマウントされた保護用ダイオード１０６Ｅと半導体発光素子１０６Ｆとの積層体と、これらを覆うように設けられた封止体１１１と、を有する。封止体１１１は、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂からなり、その中に蛍光体１１０が含有される。
【０２３２】
但し、本具体例においては、封止体１１１の周囲には樹脂部１０３の側壁が設けられていない。このようにすると、蛍光体１１０からの２次光は、上方のみでなく横方向にも放出され、広い光度分布を実現できる。従って、幅広い視野角度や幅広い放射角度が要求されるような用途に応用して好適である。
【０２３３】
なお、本具体例における封止体１１１や樹脂ステム１００の形状は図示した具体例には限定されない。例えば、図３３に例示したように、封止体１１１を略半球状とし、また、樹脂ステム１００において、樹脂部１０３がリード１０１、１０２を埋め込んで素子周囲に低い側壁を有するものでも良い。
【０２３４】
図３４は、本実施形態の具体例にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図３３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０２３５】
本具体例の発光装置も、リードフレームから形成した一対のリード１０１、１０２を有する。但し、第１のリード１０１の先端にはその一部としてのカップ部６０１が設けられ、保護用ダイオード１０６Ｅと発光素子１０６Ｆとの積層体は、カップ部６０１の底にマウントされている。そして、ダイオード１０６Ｅからリード１０２ワイア１０９が接続されている。さらに、これらを包囲するように蛍光体１１０を含有する封止体１１１が設けられている。封止体１１１としては、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂を用いる。
【０２３６】
カップ部６０１の内壁側面は、反射面として作用し、発光素子１０６から放出される１次光を上方に反射する。そして、この１次光を受けた蛍光体１１０が所定の波長の２次光を放出する。
【０２３７】
本具体例の発光装置は、従来のランプ型半導体発光装置に代わるものであり、比較的広い放射角度を有し、汎用性の高い発光装置となる。
【０２３８】
図３５は、本実施形態の具体例にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。同図についても、図１乃至図３４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０２３９】
本具体例の発光装置は、図３４に例示した発光装置と類似した構成を有する。すなわち、本具体例の発光装置も、第１のリード１０１の先端にカップ部６０１が形成され、この底に保護用ダイオード１０６Ｅと発光素子１０６Ｆとの積層体がマウントされている。そして、ダイオード１０６Ｅからリード１０２にワイア１０９が接続されている。さらに、これらを包囲するように蛍光体１１０を含有する封止体１１１が設けられている。
【０２４０】
但し、本実施形態においては、ＪＩＳＡ硬度が５０以上９０以下のシリコーン樹脂からなる封止体１１１は小さく形成され、それを包囲するように透光体７１３が設けられている。
【０２４１】
蛍光体１１０を含有する封止体１１１を小さく形成することにより、発光部分を小さくして輝度を高くすることができる。そして、透光体７１３の上面がレンズ状の集光作用を有し、収束光を取り出すことも可能となる。
【０２４２】
また、透光体７１３によって封止体１１１を取り囲むことにより、蛍光体１１０を外気雰囲気から遮断し、湿気や腐食性雰囲気に対する耐久性が向上する。透光体７１３の材料としては樹脂を用いることができる。特に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いると、封止体１１１との密着性も良好となり、優れた耐候性、機械的強度が得られる。
【０２４３】
なお、本具体例も図示したものには限定されない。例えば、図３６に例示したように、蛍光体１１０を含有した封止体１１１をカップ部６０１の上に限定しても良い。このようにすると、さらに発光部分が小さくなり、輝度が上昇する。この場合に、ワイア１０９が封止体１１１と透光体７１３との界面を貫通することとなるが、封止体１１１と透光体７１３の材料を類似したものとすれば、界面でのストレスを抑制して断線を防止することも可能である。
【０２４４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の第１乃至第３の実施の形態について説明した。しかし、本発明のこれらの具体例に限定されるものではない。例えば、蛍光体の材質、発光素子の発光波長あるいは具体的な構造や材質、リードや封止体１１１の形状、各要素の寸法関係などに関しては、当業者が適宜設計変更したものも本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０２４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる発光装置の要部構成を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第２の具体例を模式的に表す断面図である。
【図３】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第３の具体例を模式的に表す断面図である。
【図４】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第４の具体例を模式的に表す断面図である。
【図５】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第５の具体例を模式的に表す断面図である。
【図６】図１あるいは図６に例示した構成において用いることができる半導体発光素子の構造を模式的に表す断面図である。
【図７】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第６の具体例を模式的に表す断面図である。
【図８】半導体発光素子１０６Ｄの構造の一例を表す断面図である。
【図９】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第７の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１０】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第８の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１１】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第９の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１２】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第１０の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１３】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第１１の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１４】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第１２の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１５】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第１３の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１６】第１実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第１４の具体例を模式的に表す断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。
【図１８】第２実施形態の発光装置のチップ部分を拡大した要部断面図である。
【図１９】第２実施形態の発光装置の封止体１１１に関する第２の具体例を模式的に表す断面図である。
【図２０】第２実施形態の発光装置の第３の具体例を模式的に表す断面図である。
【図２１】第２実施形態の発光装置の第４の具体例を模式的に表す断面図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。
【図２３】封止体の表面の形状による放出光の強度分布を表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は封止体１１１の表面がほぼ平坦な場合、同図（ｂ）は封止体１１１の表面が凹状に窪んで形成された場合、同図（ｃ）は封止体１１１の表面が凸状に膨らんで形成された場合の発光装置からの放出光の強度分布Ｐをそれぞれ表す。
【図２４】通電時間に対して色度ｘの変化を測定した結果を表すグラフである。
【図２５】図２に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図２６】図３に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図２７】図４に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図２８】図１７に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図２９】図１９に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図３０】図２０に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図３１】図２１に表したものにおいて、封止体１１１に蛍光体１１０を含有させたものである。
【図３２】第３実施形態の具体例にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。
【図３３】封止体１１１を略半球状とし、また、樹脂ステム１００において、樹脂部１０３がリード１０１、１０２を埋め込んで素子周囲に低い側壁を有する発光装置を表す断面図である。
【図３４】第３実施形態の具体例にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。
【図３５】第３実施形態の具体例にかかる発光装置の要部構成を模式的に表す断面図である。
【図３６】蛍光体１１０を含有した封止体１１１をカップ部６０１の上に限定した発光装置を表す断面図である。
【図３７】従来の発光装置の典型例を表す概念図である。すなわち、同図（ａ）はその要部構成を表す平面図であり、同図（ｂ）はその断面図である。
【図３８】エポキシ樹脂８０４にクラックＣが発生したり、また、樹脂ステム８００との界面Ｉにおいて剥離が生ずる様子を表す概念図である。
【図３９】本発明者が本発明に至る過程で試作した発光装置の平面構成を表す概念図である。
【符号の説明】
【０２４６】
１００  樹脂ステム
１０１、１０２  リード
１０１Ｇ、１０２Ｇ  切り欠き
１０３  樹脂部
１０４  反射面
１０５  開口部
１０６Ａ、１０６Ｃ、１０６Ｄ  半導体発光素子
１０６Ｂ  保護用ダイオード
１０７  接着剤
１０９  ボンディングワイヤ
１１０、１１０Ａ〜１１０Ｃ  螢光体
１１１  封止体（シリコーン樹脂）
１２１  光取り出し面
１２０  発光素子
１２１  導電性基板
１２２  バッファ層
１２３  コンタクト層
１２４  発光層
１２５  クラッド層
１２６  コンタクト層
１２７  ｎ側電極
１２８  ｐ側電極
１２９  ボンディングパッド
１３０  保護膜
１３１  光取り出し面
１３３  絶縁性基板
２１３  第２の封止体
【図１】
0004403199.tif 000002
【図２】
0004403199.tif 000003
【図３】
0004403199.tif 000004
【図４】
0004403199.tif 000005
【図５】
0004403199.tif 000006
【図６】
0004403199.tif 000007
【図７】
0004403199.tif 000008
【図８】
0004403199.tif 000009
【図９】
0004403199.tif 000010
【図１０】
0004403199.tif 000011
【図１１】
0004403199.tif 000012
【図１２】
0004403199.tif 000013
【図１３】
0004403199.tif 000014
【図１４】
0004403199.tif 000015
【図１５】
0004403199.tif 000016
【図１６】
0004403199.tif 000017
【図１７】
0004403199.tif 000018
【図１８】
0004403199.tif 000019
【図１９】
0004403199.tif 000020
【図２０】
0004403199.tif 000021
【図２１】
0004403199.tif 000022
【図２２】
0004403199.tif 000023
【図２３】
0004403199.tif 000024
【図２４】
0004403199.tif 000025
【図２５】
0004403199.tif 000026
【図２６】
0004403199.tif 000027
【図２７】
0004403199.tif 000028
【図２８】
0004403199.tif 000029
【図２９】
0004403199.tif 000030
【図３０】
0004403199.tif 000031
【図３１】
0004403199.tif 000032
【図３２】
0004403199.tif 000033
【図３３】
0004403199.tif 000034
【図３４】
0004403199.tif 000035
【図３５】
0004403199.tif 000036
【図３６】
0004403199.tif 000037
【図３７】
0004403199.tif 000038
【図３８】
0004403199.tif 000039
【図３９】
0004403199.tif 000040