(57)【要約】【課題】光取出効率及び品質上の信頼性を高めることができる発光装置を提供する。【解決手段】素子搭載基板６と、素子搭載基板６にアンダーフィル３２を介して搭載された発光素子３１と、発光素子３１を封止する光透過性部材からなる封止部材８と、封止部材８を覆う蛍光体層９とを備えた。これにより、従来のようにはＬＥＤ素子３１から出射される光がＬＥＤ素子側に戻ることがないため、光吸収損失の発生を抑制することができる。また、ＬＥＤ素子３１と素子搭載基板６との間に気泡が従来のようには残存することがないため、封止部材８の熱硬化時にバンプ１２，１３が外れることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子搭載基板と、
前記素子搭載基板にアンダーフィルを介して搭載された発光素子と、
前記発光素子を封止する光透過性部材からなる封止部材と、
前記封止部材を覆う蛍光体層とを備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記素子搭載基板はサブマウントである請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子は発光ダイオード素子からなる請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記アンダーフィルは反射性材料によって形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記アンダーフィルは熱伝導性材料によって形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記アンダーフィルは反射性材料と熱伝導性材料との混合材料によって形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
素子搭載基板に発光素子を搭載する工程と、
前記発光素子と前記素子搭載基板との間にアンダーフィルを注入する工程と、
前記発光素子を封止部材で封止する工程と、
前記封止部材を覆う蛍光体層を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体層を備えた発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、単一の発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子から発せられる光と、この光で蛍光体が励起されて発する波長変換光との混合により白色光を得ることができる発光装置が実用化されている。
【０００３】
従来、この種の発光装置には、素子搭載基板にバンプを介して実装されたＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子を封止する蛍光体含有の封止部材とを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このような発光装置においては、ＬＥＤ素子として青色光を発する青色ＬＥＤ素子であり、また蛍光体として青色光で励起されて黄色光を発する蛍光体であると、ＬＥＤ素子から発せられる青色の励起光と蛍光体から発せられる黄色の波長変換光との混合により白色光が得られる。
【特許文献１】特開２００３−８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１によると、ＬＥＤ素子が蛍光体含有の封止部材によって封止されているため、ＬＥＤ素子から発せられる光が蛍光体含有の封止部材内に入射した後に蛍光体で反射され易く、その一部の光がＬＥＤ素子に戻って吸収されていた。このため、光吸収損失が生じ、光取出効率が低下するという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に示す発光装置においては、素子封止時にＬＥＤ素子と素子搭載基板との間に形成された空隙に封止部材が入り込まず、気泡が残存する虞がある。このため、素子封止後（封止部材の熱硬化時）に気泡の熱膨張によってバンプが外れ、品質上の信頼性が低下するという問題もあった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、光取出効率及び品質上の信頼性を高めることができる発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、素子搭載基板と、前記素子搭載基板にアンダーフィルを介して搭載された発光素子と、前記発光素子を封止する光透過性部材からなる封止部材と、前記封止部材を覆う蛍光体層とを備えたことを特徴とする発光装置を提供する。
【０００９】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、素子搭載基板に発光素子を搭載する工程と、前記発光素子と前記素子搭載基板との間にアンダーフィルを注入する工程と、前記発光素子を封止部材で封止する工程と、前記封止部材を覆う蛍光体層を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、光取出効率及び品質上の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を説明するために示す図である。
【００１２】
〔発光装置１の全体構成〕
図１において、発光装置１は、ベースとしての素子搭載基板６と、この素子搭載基板６に搭載されたＬＥＤ素子３１と、このＬＥＤ素子３１を封止する封止部材８と、この封止部材８を覆う蛍光体層９とから大略構成されている。
【００１３】
（素子搭載基板６の構成）
素子搭載基板６は、Ａｌ2Ｏ3のセラミックス材料からなる薄板部材によって形成されている。素子搭載基板６の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他に、シリコン（Ｓｉ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは樹脂が用いられる。素子搭載基板６の光取出側面（表面）及び側面・裏面には、ＬＥＤ素子３の両電極にそれぞれ金（Ａｕ）からなるバンプ１２，１３を介して接続する電源供給用の配線パターン１４，１５が設けられている。配線パターン１４，１５は、例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），ニッケル（Ｎｉ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），Ａｕ，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の単層又は積層あるいは半田材料によって形成されている。
【００１４】
（ＬＥＤ素子３１の構成）
ＬＥＤ素子３１は、ｐ側電極及びｎ側電極を有するフリップチップ型の青色ＬＥＤ素子からなり、素子搭載基板６に搭載され、かつ封止部材８によって封止されている。ＬＥＤ素子３１は、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板上にＡｌＮからなるバッファ層（図示せず）及びｎ型半導体（ｎ−ＧａＮ）層・発光層・ｐ型半導体（ｐ−ＧａＮ）層を順次結晶成長させることにより形成されている。ＬＥＤ素子３１の平面縦横寸法は、例えば縦寸法及び横寸法をそれぞれ約１ｍｍとする平面サイズに設定されている。ＬＥＤ素子３１と素子搭載基板６との間に形成される空隙には、ＡｌＮ等の熱伝導（放熱）性部材からなるアンダーフィル３２が配設されている。アンダーフィル３２の材料としては、ＡｌＮの他に、二酸化チタン（ＴｉＯ2），硫酸バリウム（ＢａＳＯ4），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の反射性材料（白色フィラー）と熱伝導性材料との混合材料、透明材料あるいは反射性材料が用いられる。
【００１５】
なお、本実施の形態では、素子搭載基板６にＬＥＤ素子３１が搭載されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、サブマウントを介して素子搭載基板にＬＥＤ素子を搭載してもよい。
【００１６】
（封止部材８の構成）
封止部材８は、シリコーン等の光透過性樹脂材料からなり、前述したようにＬＥＤ素子３１を封止するように構成されている。
【００１７】
（蛍光体層９の構成）
蛍光体層９は、ＬＥＤ素子３１からの光（青色光）を受けて励起されることにより、波長変換光（黄色光）を発するＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）等の蛍光体を含有するシリコーン等の光透過性樹脂材料によって形成されている。そして、前述したように封止部材８を覆うように構成されている。蛍光体層９の厚さは均一な寸法に設定されている。これにより、ＬＥＤ素子３１から発せられる各光の行路長を蛍光体層９内において一定の寸法に近づけ、蛍光体層９から出射される光の色むらの発生が抑制される。
【００１８】
〔発光装置１の動作〕
ＬＥＤ素子３１に電源から配線パターン１４，１５を介して電圧が印加されると、ＬＥＤ素子３１の発光層において青色光を発し、この青色光がＬＥＤ素子３１の光取出面から封止部材８に出射される。この場合、ＬＥＤ素子３において発生する熱がアンダーフィル３２を介して素子搭載基板６に放散される。
【００１９】
次に、ＬＥＤ素子３１からの出射光が封止部材８を透過して蛍光体層９内に入射すると、蛍光体層９では入射光（青色光）を受けて励起されることにより黄色の波長変換光を発する。このため、ＬＥＤ素子３１から発せられる青色の励起光と蛍光体層９から発せられる黄色の波長変換光とが混合して白色光となる。そして、白色光が蛍光体層９を透過し、その光出射面から外部に出射される。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る発光装置の製造方法につき、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）はＬＥＤ素子の搭載工程を、図２（ｂ）はアンダーフィルの注入工程を、図２（ｃ）はＬＥＤ素子の封止工程を、図２（ｄ）は蛍光体層の形成工程をそれぞれ説明するために示す断面図である。
【００２２】
本実施の形態に示す発光装置の製造方法は、「ＬＥＤ素子の搭載」及び「アンダーフィルの注入」・「ＬＥＤ素子の封止」・「蛍光体層の形成」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。
【００２３】
「ＬＥＤ素子の搭載」
先ず、アンダーフィル塗布（注入）領域であって、素子搭載基板１０の配線パターン１４，１５にそれぞれＡｕ等のバンプ１２，１３を塗布する。次に、素子搭載基板６上にバンプ１２，１３を介して青色のＬＥＤ素子３１を搭載する。この場合、ＬＥＤ素子３１が素子搭載基板６上に搭載されると、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子３１のｐ側電極及びｎ側電極がそれぞれバンプ１２，１３を介して配線パターン１４，１５に接続される。
【００２４】
「アンダーフィルの注入」
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱伝導性部材からなるアンダーフィル３２をＬＥＤ素子３１の搭載側面（基板側面）と素子搭載基板６の素子搭載面との間に注入する。この場合、ＬＥＤ素子３１と素子搭載基板６との間にアンダーフィル３２が注入されると、図２（ｂ）に示すようにＬＥＤ素子３１と素子搭載基板６との間に形成される空隙にアンダーフィル３２が充填される。なお、アンダーフィル３２を素子搭載基板６に塗布する場合、「ＬＥＤ素子の搭載」工程前に実施することも可能である。
【００２５】
「ＬＥＤ素子の封止」
スクリーン印刷技術を用い、封止部材８となるシリコーン等の光透過性樹脂材料をＬＥＤ素子３１に塗布する。この場合、光透過性樹脂材料がＬＥＤ素子３１に塗布されると、図２（ｃ）に示すように封止部材８によってＬＥＤ素子３１がアンダーフィル３２と共に素子搭載基板６上で封止される。
【００２６】
「蛍光体層の形成」
スクリーン印刷技術を用い、ＹＡＧ等の蛍光体を含有するシリコーン等の光透過性樹脂材料を封止部材８に塗布する。この場合、光透過性樹脂材料が封止部材８に塗布されると、図２（ｄ）に示すように蛍光体層９によって封止部材８が素子搭載基板６上で被覆される。
このようにして、発光装置１を製造することができる。
【００２７】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００２８】
（１）ＬＥＤ素子３１から発せられる光が封止部材８を介して蛍光体層９に入射するため、従来のようにはＬＥＤ素子３１から出射される光がＬＥＤ素子側に戻ることがない。このため、光吸収損失の発生を抑制することができ、光取出効率を高めることができる。
【００２９】
（２）ＬＥＤ素子３１と素子搭載基板６との間にはアンダーフィル３２が配設されているため、ＬＥＤ素子３１と素子搭載基板６との間に気泡が従来のようには残存することがない。このため、封止部材８の熱硬化時にバンプ１２，１３が外れることがなく、品質上の信頼性を高めることができる。
【００３０】
以上、本発明の発光装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００３１】
（１）本実施の形態では、蛍光体層９の厚さが均一な寸法に設定されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、その光取出面（光出射面）を光取出側に膨出する光学形状面で形成してもよい。
【００３２】
（２）本実施の形態では、蛍光体層９が蛍光体含有のシリコーン等の光透過性樹脂である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、蛍光体含有の無機ガラスからなるもの、あるいは蛍光体含有の有機・無機ハイブリッド材料からなるものでもよい。
【００３３】
（３）本実施の形態では、ＬＥＤ素子３１から発せられる青色光を受けて励起されることにより黄色の波長変換光を発する蛍光体層９である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤ素子から発せられる紫色光（波長３７０〜３９０ｎｍ）を受けて励起されることにより白色の波長変換光を発する蛍光体層であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光装置を説明するために示す断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…発光装置、６…素子搭載基板、８…封止部材、９…蛍光体層、１２，１３…バンプ、１４，１５…配線パターン、３１…ＬＥＤ素子，３２…アンダーフィル
【図１】
2007109948.tif 000003
【図２】
2007109948.tif 000004