(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子をフリップチップ形態にして基板上に設けられた端子と電気的結合を行うように構成された半導体発光装置であって、発光素子としての窒化ガリウム半導体素子と、
該発光素子が発生する発光素子発生光の進行路に配置され、該発光素子を封止し、該発光素子発生光を受け、前記発光素子発生光とは異なる波長に変換された変換光を発生する蛍光体を含有するガラス層とを備え、
前記発光素子発生光と前記変換光とによって実質的に白色系光を発生するようになっており、
前記ガラス層は、Ｇａ2Ｏ3、ＣｄＯ及びＢａＯから選択されるグループの少なくともいずれか１つを含むＳｉＯ2からなる
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基板がプリント基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
蛍光体がＳを含む２つの異なる組成物から構成されておりかつ、該それぞれの蛍光体が異なる波長の変換光を発生することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記２つの蛍光体の１つが赤色系の蛍光を発するＳｒＳ：Ｅｕ２＋であり、他の１つが緑系の蛍光を発生するＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕであることを特徴とする請求項１ないし３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記赤色系の蛍光体がＳｒＧｄ２Ｓ４：Ｅｕ２＋であることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
蛍光体を含んだガラス層が１００μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１ないし５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光素子がサブマウント介して前記基板上に設けられた端子に電気的に結合されていることを特徴とする請求項１ないし６に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体発光素子を用いた発光源と、該発光素子の発生光を受けて発生光とは異なる波長を出力して蛍光する蛍光体とを備え、発光素子からの光と蛍光体からの光とから白色系の光を生成する発光装置、いわゆる白色ＬＥＤに関する。
【０００２】
【発明の背景】
最近、半導体発光素子を用いて白色系の光を発生させるための発光装置すなわち白色ＬＥＤが提案されている。半導体発光素子は、少ない電気エネルギー消費で比較的強い光を発生することができる。また、電球や蛍光灯のように発熱せずしかも、経年使用による劣化あるいは球切れといった問題がない。このため、最近急激にその用途が拡大している。
半導体発光素子を用いた白色LEDを形成する技術を開示したものとして、特許２９２７２７９号がある。この特許には、窒化ガリウム系半導体素子の青色発光と、青色発光によって励起されたＹＡＧ蛍光体の、幅広いスペクトル成分をもつ黄色発光の組み合わせから、白色光を発生させる技術が開示されている。この従来技術では、基板上に半導体素子を置き、YAG蛍光体を含んだ透明樹脂でモルデイングし、白色ＬＥＤを形成するようになっている。
【０００３】
窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光源は、現在一般的な照明用の光源として用いられている電球や蛍光燈よりも寿命が長く、約１０年程度は使用できると考えられている。
【０００４】
しかし、この開示された発光装置では、発光ダイオードを保護するための保護層（モールド部材）が樹脂で形成されているためさまざまな問題が生じる。たとえば、保護層を樹脂で形成すると、経年使用において水分が進入して発光ダイオードの動作を阻害するという問題あるいは、発光ダイオードからの光に紫外線が含まれている場合には、紫外線を受けて変色し、発光ダイオードからの発光の透過性を低下させ、発光ダイオードの性能を事実上低下させるという問題がある。
【０００５】
また別の観点では、従来技術に開示されるYAG蛍光体は、広い範囲の黄色を中心とした発光を示す。しかし、これは、上記したように演色性が悪い。演色性を改善するために、本件出願人は、緑と赤色発光の2つの蛍光体の組み合わせにかかる発光装置を提案している。しかし、この蛍光体は耐湿性が悪く水分対策が重要となる。しかし、従来提案されている発光装置の構造では、十分な水分透過性を与えていない。
【０００６】
このような樹脂製の発光ダイオード保護層の問題に鑑み特開平１１−２５１６４０号及び、特開平１１−２０４８３８号には発光ダイオードを保護するため保護層について開示されている。これらの出願は、上記の特許に開示されるような樹脂製の発光ダイオード保護膜が水分の進入性に対して弱いことすなわち耐環境性に乏しいこと、および、紫外線を多量に浴びることによって変色し、透明度が低下して発光ダイオードの発光装置としての特性を阻害することすなわち耐紫外線性に乏しい点に鑑みて構成されたもので、発光ダイオードの保護層を樹脂ではなく ゾルゲルガラスで封止することを開示している。
【０００７】
しかし、上記特開平１１−２５１６４０号及び、特開平１１−２０４８３８号公報に開示されている発光装置は、以下のような問題が生じる。
【０００８】
いわゆるワイヤーボンデイング方式で発光ダイオードの電気的導通を確保するようにする場合には、上記の公開公報に開示される手法にかかるゾルゲルガラスによる発光ダイオードの封止を行うと以下のような問題が考えられる。
【０００９】
すなわち、ワイヤーボンディング方式では、外部電源への電気的導通を確保するために、発光ダイオードから導線であるワイヤーがガラス、エポキシの両方を通過して発光ダイオードの外側に位置するリード線に接続されるようになっている。しかしガラスと樹脂であるエポキシとでは熱膨張係数、吸湿性等が異なるため、ガラスーエポキシ界面では、ワイヤーに大きな応力が発生し、ワイヤーが切れるという問題がある。また、ゾルゲルガラスを使用すると、固化時に3割程度体積が減少するため、成形時においてもワイヤーに応力が発生して断線するという問題がある。すなわち、ワイヤーボンドによる導電経路を確保する構造では、ガラス層とエポキシカップとの界面の物理的特性の差に基づいて、ワイヤーの断線の問題が生じる。
【００１０】
要するに、従来の半導体発光素子を用いる発光装置では、半導体素子自体は高信頼性を有し、長寿命であるのに対し、半導体発光素子を保護し、外部電源との導通を確保するためのパッケージングの信頼性が低いという問題が指摘されている。
【００１１】
この場合、ガラス層を厚くして、界面を作るという方法もあるが、厚いひびの無いガラス層を作成するのは難しいという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような問題に鑑みて構成されたもので、信頼性の高い半導体発光素子のためのパッケージングを提供し、これによって高性能を維持しつつ十分長い寿命をもつ半導体発光素子を用いた発光装置を提供することを目的としている。
【００１３】
本発明のこの目的は、半導体発光素子を基板上に電気的に結合して構成する半導体発光装置であって、発光素子としての窒化ガリウム半導体素子と、
該発光素子が発生する発光素子発生光の進行路に配置され、該発光素子発生光を受け、前記発光素子発生光とは異なる波長に変換された変換光を発生する蛍光体を含有するガラス層とを備え、
前記発光素子発生光と前記変換光とによって実質的に白色系光を発生するようになったことを特徴とする発光装置によって達成することができる。
【００１４】
この場合、前記基板がプリント基板であることが望ましい。
また、好ましい態様では、蛍光体がＳを含む２つの異なる組成物から構成されておりかつ、 該それぞれの蛍光体が異なる波長の変換光を発生する。
【００１５】
この場合，前記２つの蛍光体の１つを赤色系の蛍光を発するＳｒＳ：Ｅｕ２＋であり、他の１つを緑系の蛍光を発生する（Ｓｒ，Ｂａ、Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ２＋とすることができる。
【００１６】
また、前記赤色系の蛍光体をＳｒＧｄ２Ｓ４：Ｅｕ２＋とすることができる。
好ましい態様では、蛍光体を含んだガラス層は、１００μｍ以下の厚さを有する。
【００１７】
本発明の好ましい態様では、前記ガラス層は、ＰｂO、Ｇa2O3，Ｂｉ2O3,CdO,ZnO,BaO,およびAl2O3から選択されるグループの少なくともいずれか１つを含むＳｉＯ２またはこれらを実質的に含まないＳｉＯ２からなる。
【００１８】
このようにガラス層の構成を工夫して、ＰｂO、Ｇa2O3、Ｂｉ2O3、CdO、ZnO、BaOおよびAl2O3から選択される化合物を含有させる。理由は以下の通りである。発光素子とその周りのガラス層等のパッケージング材料の界面で反射を起こす。全反射が生じる割合は、屈折率の差が多いほど多くなる。全反射が起こると、内部に光が跳ねかえされてしまうので、光の外部取り出し効率が下がる。したがって、発光体からの光を効率よく空気に伝達するためには、発光体からの光が通過する界面における反射を極力少なくすることが望ましい。このためには、それぞれの界面における屈折率の差を小さくすることが必要である。発光素子構造体が発光体、ガラス層の２層からなる場合には、界面は、発光体とガラス層、ガラス層と空気層との２つ存在することとなるから、発光体からの光の反射量を少なくするためには、２つの界面においてそれぞれ、屈折率の差を小さくすることが望ましい。
【００１９】
このため、ガラス層の屈折率は、空気と発光体の屈折率の中間の値になるように調節することが望ましい。
【００２０】
したがって、空気の屈折率と、発光素子の屈折率の中間の値を持つような、上記酸化物を、素子の表面につけ、無反射コーテイングの役割を持たせて、光の取り出し効率を上げるように構成することにより、数十パーセントも光出力向上を実現できる。エポキシで封止する場合に比して、ガラスコーテイングにすることにより
１）耐環境性が高くなる、２）高温動作できる、これに加えて、３）光の取り出し効率が高くなる材料を選ぶことができる、という利点がある。ちなみに、エポキシで屈折率約１．６を超えるものはない。このように観点において、空気の屈折率は１．０であり、また、発光ダイオードに使用されている化合物半導体は、屈折率が約３．４から１．８である。ガラス層を構成するＳｉＯ２の屈折率は約１．５であるが、ＳｉＯ２がＰｂO、Ｇa2O3，Ｂｉ2O3,CdO,ZnO,BaO,Al2O3等の透明化合物を含むと、屈折率は１．５から２．５程度に増大させることができる。したがって、ＳｉＯ２へのＰｂO、Ｇa2O3，Ｂｉ2O3,CdO,ZnO,BaO,Al2O3等の透明化合物を含有させることによって、ガラス層の屈折率を所定の値の調節し、これによって発光体からの光の取り出し効率を最大とすることができる。
【００２１】
ガラス層の外側にさらにエポキシの層がある場合には、ガラス層と当該エポキシの層の界面の屈折率も考慮する。すなわち、発光体からガラス層、エポキシ層および空気のそれぞれの界面における反射率が最小となるように上記透明化合物の量を調節することによって、ガラス層の屈折率を適宜調節すればよい。すなわち、この場合には発光体、ガラス層、エポキシ層、空気のそれぞれの屈折率の変化が等比級数となるように設定する。
【００２２】
本発明は、上記したように、窒化ガリウム系LEDの青色発光と蛍光体による変換された色の発光を組み合わせて、実質的に白色系の光を発する発光装置を提供するものである。本発明によって提供される白色LEDは、青色LEDと組み合わせて使うことにより、高信頼性長寿命の照明光源として使用できる。また、高出力の青色ＬＥＤを励起源にした白色LEDは、蛍光燈、電球等の置き換えとして使用することができる。本発明の発光装置は、耐環境性が弱いが、色再現性が高くなる蛍光体の組み合わせを、高信頼で使えるパッケージング手法を開発したことによって高性能の発光装置を提供することができたものである。
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施例について説明する。図１を参照すると、本発明の１実施例にかかる発光装置の概略断面図が示されている。本例の発光装置１００は、基板１０１を備えている。基板１０１は、エポキシ樹脂等のプラスチックワイヤリングボードのから構成するのが一般的であるが、これに限られるものではない。基板は、上記プラスチック等の絶縁層１０１ａと該絶縁層１０１ａの上面に適当な形態で導電経路１０１ｂすなわち電極部あるいは端子部が形成されており、外部から電気エネルギーをこれに接続される発光素子１０２に供給する。本例の発光素子１０２は、後述するように窒化ガリウム系半導体素子から構成され、フリップチップ形態で基板１０１上に配置され、この配置において下面側に接続端子部が設けられ、この端子部に適当な、導電性半田ボール等のバンプ（ソルダーボール）あるいは、ワイヤリング等の導電部１０３を結合することによって、基板上の電極部あるいは端子部１０１ｂとの電気的結合を確立するようになっている。発光素子の外側には光を通すゾルゲルガラス層１０５が形成されている。さらにその外部には、透明層１０６が形成されている。
発光ダイオード
本発明では、発光素子１０１は発光ダイオードであり具体的には窒化ガリウム系半導体素子を使用するが、この半導体素子にはAlInGaP、InGaN等が含まれる。
ゾルゲルガラス
図１において、本発明の上記ゾルゲルガラス層１０５について説明する。
【００２３】
まず、ゾルゲルガラスの製造について説明する。アルコキシシランの脱アルコール反応により編み目状のＳｉＯ２のゲルが生成する。これを乾燥させて固体化したものがゲルである。出来上がった物質の組成はＳｉＯ２で、普通のガラスと同じ組成を有するが、ゾルゲルガラスは、脱アルコール反応を金属触媒を用いて行う事により、常温から１５０℃程度の低温でＳｉＯ２が合成することができる点において通常のガラスの生成過程と異なる。但し、ＳｉＯ２の融点まで加熱して作られる通常のガラスとは、密度が異なる。また、ゾルゲルガラスは、エポキシ等の樹脂に比較すると、極めて密度が高い、また水分透過率はエポキシに比べると数十分の一から数百分の一程度である。
【００２４】
水分の透過性について、ゾルゲルガラスの場合、銅板、ニッケル板に数ミクロン厚のガラス皮膜を形成したのち、６０Ｃ９０％ＲＨ雰囲気中に１００Ｈ入れたとき金属の腐食を発生させることはなかった。また、アルミ板に約１０ミクロン厚で塗布後、１００Ｃの湯に１５０Ｈ浸して、アルミの光沢率を測定したところ９５％以上であった。ガラス被膜が水分を通さないために、金属板の表面に酸化を生じさせず、この結果金属表面の滑らかさが阻害されないことによる。
【００２５】
一方エポキシは、約２４時間程度、８０℃、湿度８５％程度の雰囲気に放置すると、２重量％程度水分を吸収する。
【００２６】
このように、本発明者らの比較研究によれば、ゾルゲルガラスの被膜は、エポキシの被膜よりも優れた耐水分透過性を有する。すなわち、ゾルゲルガラスは、水分がガラス内部に浸透しにくく、しかも、そこに含有される蛍光体との反応を抑制することができるため、蛍光体の劣化を防止することができる。
蛍光体
本発明では、蛍光体として、青色励起赤色蛍光体、青色励起緑色蛍光体の２種類の蛍光体を組み合わせる。ＳｒＳ：Ｅｕ２＋蛍光体は、赤色蛍光し、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ２＋は緑色蛍光する。なお、赤色蛍光体の具体例としては、ＳｒＧｄ２Ｓ４：Ｅｕ２＋がある。
【００２７】
本発明では、発光素子１０２の外部に、ゾルゲルガラス層を形成し、該ゾルゲルガラス層には、蛍光波長の異なる２種類の蛍光体が分散して含有されている。本発明は上記のような発光波長の異なる蛍光体を２種類使うことに特徴を有するが、本発明で使用する上記蛍光体は、本発明では、化学的に不安定なためこの分野では実用化されていなかったものである。本発明においては、不安定な蛍光体を安定に使うためのガラス封止と組み合わせることにより実用化できたものである。
【００２８】
図２に示すように、本例では、蛍光体１０７は、ガラス層１０５の外表面付近の含有濃度が発光素子表面付近よりも高い密度で分散されている。なお、発光素子１０２の下面には、発光素子１０２の発光にかかる光を反射する反射面を有する反射層が形成されており、発光素子１０２から反射した光を図１において情報に反射する構成となっている。この反射層は、発光素子１０２の電極部を兼ねることができるが、別途独立して形成することもできる。
白色ＬＥＤの生成
本発明では、InGaN等の窒化ガリウム系半導体素子を用いて半導体発光源から青色系の光を発生させるようになっている。そして、上記のように蛍光体には、この青色系の光を受けて緑色系の蛍光を発生するＴＧ：Eu系の蛍光部材と、上記の青色系の光を受けて赤色系の蛍光を発生するSrS:Eu系の蛍光部材とが含まれており、この蛍光体が発光ダイオードを被覆する透明モールド層に含有されて蛍光体を構成する。このように青色系の発光源を用い、緑色系の蛍光と赤色系の蛍光との混合によって形成される本発明にかかる白色ＬＥＤは、演色性が極めて良好であるという特徴を有する。
バンプ
図１において、発光装置１００は、発光素子として、SnPb系、In系、Au系、Ag系等を含む発光素子とその外部を取り囲んで設けられた蛍光体含有ガラス層１０１ｂと発光素子１０２の下部には電極部あるいは端子部が設けられるとともに、その下部に電気的結合を与える金属バンプ１０３が位置する構造になっており、これによって、発光素子構造体を構成１０４する。バンプ１０３は、一般的には、例えば１００−３００ミクロン径のはんだボールをを指す。これ以外に、金ボール、あるいは銅ボール等も使用することができる。この電気配線を含む基板１０１上に、窒化ガリウム系半導体発光素子１０２を載せリード接合する。この場合、半導体発光素子１０２をバンプ１０３の上に乗せ、半導体素子の電極部を金属の塊である、バンプでリード接続すなわちソルダージョイントによる接続をする。
サブマウント
発光装置の構造において、基本的な形態は、図１に示すように、この発光素子構造体の下方に基板が位置する構造であるが、図３ないし図４に示すように発光素子構造体と基板との間にサブマント１０８を介在させることもできるようになっている。サブマウント１０８は、本例では、約１００〜２００μｍの厚さを有しており、発光素子構造体の大きさよりも大きくなっている。このサブマウント１０８はシリコン、セラミック、金属等の材質で形成することができる。本例では、サブマウント１０８は上記金属バンプ１０３と電気結合するための導電部すなわち電極部１０９を上面に備えており、該電極部１０９から延設される導電経路１１０が形成される。この導電経路１１０は、サブマウントに設けられたスルーホール１１１を介して延び、基板に設けられた端子部１０１ｂに電気的に結合されている。スルーホール１１１の下部には、前記発光素子構造体の下部に設けられるのと同様の導電性バンプ（ソルダーボール）１１２が電極として形成されており基板１０１への導電経路を形成している。
【００２９】
図３における、基板１０１は図１に記載した基板１０１と同じ構造であってその上面には、上記サブマウント１０８の下部のバンプと導通する電気配線の端子部すなわちリード１０１ｂが形成されている。
【００３０】
本発明で使用される基板１０１は、代表的にはプリント基板であって、リードフレームはではなく、ＣＨＩＰＬＥＤと呼ばれるＰＷＢ（プリント基板）１０１を使用する。プリント基板の製造は従来の一般的な手法に従って行うことができる。この基板上には、プラスチック、セラミック、金属等の材料から構成される絶縁層Ｉの部分に埋め込まれるようにリード１０１ｂがエッチングによって形成される。
【００３１】
図４におけるサブマウントの形態は、図３のものとは異なっている。図４の構造では、発光素子構造体とサブマウント１０８との接続は、ソルダージョイントで行い、サブマウントと基板の間は、ワイヤーボンドで行う。発光装置１００は、発光素子１０２とその外部を取り囲んで設けられた蛍光体含有ガラス層１０５と発光素子１０２の下部には端子部が設けられるとともに、その下部に電気的結合を与える金属バンプ１０３が位置する構造の発光素子構造体を構成する。そして、本例では、発光素子構造体１０４には、発光素子１０２の下部の電極部とサブマウント１０８の上面の電極部１０９との電気接触を得るための導電バンプ１０３と、サブマウント１０８の上面部電極の外縁部に設けられ、基板外面に形成される電極面との電気接触を得るための別の導電バンプ１１２が設けられている。このサブマウント１０８の外部導電バンプ１１３は、ワイヤボンド１１３を介して基板上の電極板１０１ｂに接続される構造になっている。この場合、蛍光体含有ガラス層１０５はワイヤボンドの部分まで広がらないように構成されている。
発光装置の製造
発光装置１００の製造に当たっては、まず上記のように発光素子１０２およびその外部を取り囲む蛍光体含有ガラス層１０５をからなる発光素子構造体を形成する。
つぎに、図１に示す発光装置１００の構造の場合には、サブマウント１０８を介することなく、直接、バンプを介して発光素子構造体を基板の電極部１０１ｂに電気的に結合する。しかし、図３および図４に示す発光装置の場合には、発光素子構造体はサブマウント１０８を介して基板の電極部１０１ｂと電気接触を得る必要がある。この目的のために、発光素子構造体の下部すなわち、サブマウント１０８の上面およびサブマウントの下部すなわち、基板ＰＷＢの上面に半田バンプ２０４を形成する。この場合、発光素子構造体の下部のバンプ１０３および、サブマウント１０８の下面のバンプ１１２を別々に形成し、その後発光素子構造体の下にサブマウント１０８を配置し、発光素子構造体とサブマウント１０８の導電経路を確立し、その後、サブマウント１０８と基板１０１との導電経路を確立するようにすればよい。このようにして、発光素子構造体とサブマウント１０８のバンプをそれぞれの電極板に接合する。
【００３２】
金バンプの場合は、超音波と熱をかけて接合するのが普通である。はんだバンプの形成は、ステンシルマスク印刷、めっき等の手法を用いて行う。
【００３３】
また、半田ペーストをステンシルマスク印刷することによって基板上に導電部を形成することも知られている。この方法は、たとえば以下の通りである。まずＰＷＢ上にマスクをのせ、半田ペーストをへらを用いて該マスク上に広げる。されによって、マスクの穴が開口部から、半田ペーストがＰＷＢ（基板）上に進入して半田層がＰＷＢの表面上に形成される。次に、マスクをＰＷＢから除去することにより、ＰＷＢ上の所定の必要な部分に半田ペーストの層を形成されることになる。また、半田ボールを用いる方法では、球状のはんだをＰＷＢもしくは素子上に固定する。この場合、球状の半田として半田フラックス等を用いる事ができる。そして素子をＰＷＢ上の適切な位置に載せる。その後リフローによって、半田を溶かし接続する。さらに半田メッキの手法を用いることもできる。この場合、上記のステンシルマルク印刷と同様にＰＷＢ上のはんだを載せたい部分以外の対象表面のマスキングを行う。その後、半田を電解メッキを行う。
【００３４】
つぎに、はんだ付け方法の例について説明する。
まず、素子を半田にのせ、リフロー炉に投入すると、半田が溶融して素子とＰＷＢとが接着される。
【００３５】
そして、半導体発光素子表面に蛍光体を含むガラスをガラス層が約１００μｍ以下の厚さとなるように塗布する。蛍光体は温度に対して敏感な特性を有しているので、低温の製造プロセスであることが好ましい。ガラスのゾルゲル製膜法を用いれば、ガラスは低温で液状となっているため、比較的低温でガラス膜を塗布できる。その温度は約８０℃から１５０℃の程度である。このガラスのゾルゲル溶液に、蛍光体を混ぜ、それを塗布し温度を加えてガラス体に仕上げる。このようにして、蛍光体を含んだガラスを半導体チップの表面に塗布する。蛍光体として、青色励起緑色発光体、青色励起赤色発光体の2つを組み合わせる。チップはフリップチップにする。半導体チップの表面にガラスを塗布する工程で、ワイヤーの存在しない接続形式であるフリップチップの方が技術的に相性がよいためである。なお、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋蛍光体は、赤色発光し、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ２＋は緑色発光する。赤色発光蛍光体の具体例としては、ＳｒＧｄ２Ｓ４：Ｅｕ２＋がある。
【００３６】
蛍光体の光波長のスペクトルは図５および図６に示す通りである。上記２種類の蛍光体より、赤、緑の発光が得られ、LEDより青の発光が得られる。この３つの異なる波長の光の合成色として、３つ合わせて白色光を得ることができる。本発明に従う赤色、緑色で効率よく発光する蛍光体であって、YAG等の酸化物系の青色ＬＥＤ光で励起できる蛍光体は、従来知られていなかったものである。本発明者らは硫化物系の蛍光体が良好な結果をもたらすことを知見したものであるが、硫化物系は、水分と反応性が高く水分を該蛍光体物質から隔離する技術が極めて重要とする。これらの水分に敏感な硫化物系の蛍光物質を水分から隔離するために、本発明では、水分に対して極めて高い耐性を有するゾルゲルガラスを使用するという特有の構成をとる。
【００３７】
ガラスコーテイングは水分を通さず硫化物系蛍光体でも使用できる。
【００３８】
また  本発明にかかる発光装置は、基板上に実装したフリップチップ発光素子を使っている点が従来技術と異なる。パッケージング材料としてガラスという硬い材料をパッケージングに選ぶとき、より応力に対応できる素子構造であることが望ましい。フリップチップを、蛍光体のガラス封止技術と組み合わせることにより、より実用的な信頼性の高い構造のLEDパッケージングが実現できる。
【００３９】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、ガラスーエポキシ界面にワイヤーを通過させる必要がないので、フリップチップ構造とゾルゲルガラス蛍光体コーテイングとの組み合わせによって、信頼性が高く、寿命の長い、半導体発光素子を用いた演色性の良好な白色系発光装置を提供することができる。本発明においてサブマウントを用いる場合には、発光素子構造体と基板との間の熱膨張差による熱応力をサブマウントによって緩和することができ装置の安定性を向上させることができる。なお、本発明においてフリップチップ構造とするための基板は、ＰＷＢが好ましいがリードフレームタイプでもよい。この理由は、一般的に、ＰＷＢの方がフリップチップ素子をのせ易いという利点がある。また、大量一括処理（例えば数百個程度）に好適な製造プロセスを適用することができる。また材料が安いというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例にかかる発光装置の断面図、
【図２】蛍光体を含むガラス膜の断面写真、
【図３】本発明の他の実施例にかかる発光装置の断面図、
【図４】本発明のさらに他の実施例にかかる発光装置の断面図、
【図５】蛍光体の発光スペクトル、
【図６】蛍光体の発光スペクトルである。
【符号の説明】
１０１  配線付きプリント基板
１０２  窒化ガリウム発光半導体素子
１０３  導電バンプ
１０４  発光素子構造体
１０５  蛍光体を含むガラス層
１０６  透明層
１０７  蛍光体層
１０８  サブマウント
１０９  電極板
１１０  導電経路
１１１  スルーホール
１１２  バンプ
１１３  ワイヤボンド。
【図１】
0005110744.tif 000002
【図２】
0005110744.tif 000003
【図３】
0005110744.tif 000004
【図４】
0005110744.tif 000005
【図５】
0005110744.tif 000006
【図６】
0005110744.tif 000007