JP5482378B2

JP5482378B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5482378B2
Application number: JP2010080156A
Authority: JP
Inventors: 良馬末永
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: US20130313602A1; MY168492A; CN101867003A; US8525218B2; CN101867003B; MY163993A; JP2010272847A; US20130056781A1; US8921882B2; US20100264438A1; US8330182B2

Description

本発明は、発光素子からの光を透過可能な光透過部材を備える発光装置に関する。

半導体発光素子は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子である半導体発光素子は球切れ等の心配がない。さらに初期駆動特性に優れ、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。また、半導体発光素子より放出される光源光と、これに励起されて光源光と異なる色相の光を放出できる波長変換部材とを組み合わせることで、光の混色の原理により、多様な色彩の光を出射可能な発光装置が開発されている。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、レーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等の半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。特に近年は、蛍光灯に代わる照明用の光源として、より低消費電力で長寿命の次世代照明として注目を集めており、更なる発光出力の向上及び発光効率の改善が求められている。また、車のヘッドライトなどの投光器、投光照明のように、指向性に優れ高輝度な光源も求められている。

このような発光装置として、例えば特許文献１に記載される発光装置９００が提案されており、この発光装置９００の断面図を図１０に示す。発光装置９００は、ＬＥＤ素子９０１と、このＬＥＤ素子９０１を搭載するケース９０４からなる。ケース９０４は、光取出側に開口しており、開口内部にＬＥＤ素子９０１が載置される。さらに、ケース９０４内には、光反射粒子を含有するコーティング材９０３が充填されており、ＬＥＤ素子９０１における光取出面を除く外面領域は、このコーティング材９０３でもって被覆されている。

加えて、成形されたコーティング材９０３の外面上であって、かつ光取出面上には、シート状の蛍光体層９０２が配設されている。蛍光体層９０２は、ＬＥＤ素子９０１からの放射光（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）を放射するＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）等の蛍光体を含む樹脂からなる。また、蛍光体層９０２は、ＬＥＤ素子９０１の光取出面全体を覆うように構成され、さらに光取出側に露出する発光面を有する。これにより、ＬＥＤ素子９０１からの一次光（青色光）と、この一次光の一部が波長変換された二次光（黄色光）とが混色されて、発光面より白色光が得られる。

特開２００７−１９０９６号公報

しかしながら、上記のような発光装置は、製造時の熱履歴や使用時の温度上昇により発光装置の各構成部材が熱変形した際に、蛍光体層９０２がその下面に位置するコーティング材９０３により押し上げられ、剥がれたり脱落したりする問題があった。また、蛍光体層９０２の発光面から大気中への放熱量は軽微であるため、熱伝達経路であるコーティング材９０３と蛍光体層９０２との接触面積を増大させる必要があったものの、蛍光体層９０２を大きくすると、発光面も大きくなり、輝度低下を招くという問題があった。

そこで本発明は、高輝度な発光を可能とし、優れた信頼性を有する発光装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、上面を光取り出し面とする発光素子と、上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、前記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。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おり、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。これにより、高輝度な発光を可能とし、優れた信頼性を有する発光装置を実現している。

また前記透光性部材の外周側面は、すべて傾斜面に形成することができる。

さらに前記透光性部材の外周側面は、上面から外周側面の中間まで垂直面を形成し、該中間から下面まで、前記傾斜面を形成することもできる。

さらにまた前記透光性部材の上面及び下面を各々略平坦面とし、互いに略平行に形成することもできる。

加えて前記透光性部材の上面を、前記光反射性樹脂と略同一平面に形成してもよい。

また前記傾斜面を略平坦面とすることもできる。

さらに前記透光性部材の下面が、前記発光素子の上面と接合されている接合面と、前記接合面から露出されている露出面とを有し、前記透光性部材の露出面と、前記傾斜面とのなす角度θ₂が鋭角であり、前記透光性部材の上面と、前記傾斜面とのなす角度θ₁が鈍角であるよう構成してもよい。

さらにまた前記露出面の面積は、好ましくは接合面の面積に対して１０〜１００％とする。

さらに発光装置は、前記発光素子及び光反射性樹脂を載置する基板を備えることもできる。

また前記透光性部材に、蛍光体が含有させることもできる。

さらに前記発光素子の側面を、前記光反射性樹脂により被覆してもよい。

あるいはまた、前記発光素子に、光取り出し面と対向する下面に一対の電極を設けることもできる。

さらに前記傾斜面の面積を、前記透光性部材の外周側面の面積の約５０％以上としてもよい。

他の発光装置は、上面を光取り出し面とする発光素子と、上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、前記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ことができる。ここで前記透光性部材の外周側面は、上面から外周側面の中間まで傾斜面が形成されており、該中間から下面まで、垂直面が形成されており、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垂直面並びに前記傾斜面を、前記光反射性樹脂により被覆することができる。

さらに他の発光装置は、上面を光取り出し面とする発光素子と、上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、前記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であって、前記透光性部材の外周側面は、上面から外周側面の中間まで傾斜面が形成されており、該中間から下面まで、前記傾斜面と逆方向の傾斜を有する逆傾斜面が形成されており、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並びに逆傾斜面を、前記光反射性樹脂により被覆することができる。

また前記傾斜面と前記逆傾斜面とのなす角度は、鋭角としてもよい。

本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態３に係る発光装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態４に係る発光装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態５に係る発光装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態１に係る透光性部材の製造方法を示す図である。本発明の実施の形態２に係る透光性部材の製造方法を示す図である。本発明の実施の形態３に係る透光性部材の製造方法を示す図である。本発明の実施の形態４に係る透光性部材の製造方法を示す図である。従来の発光装置を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については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。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

＜実施の形態１＞
図１に、本実施の形態１の発光装置１００の概略断面図を示す。図１に示す発光装置１００は、発光素子１０１と、発光素子１０１から出射される光を透過して外部に放出する透光性部材１０２とを有し、透光性部材１０２の外周側面は、上面から下面に向かって広がる傾斜面１０７を有し、透光性部材１０２の下面の面積は、発光素子１０１の上面の面積よりも大きく形成されて透光性部材１０２の下面および発光素子１０１の上面が接合されており、透光性部材１０２の下面であって、発光素子１０１と接合されていない部分および傾斜面１０７が光反射性樹脂１０３により被覆されている。以下に、本発明における発光装置１００の各部材及び構造について説明する。

（発光素子１０１）
本発明に用いられる発光素子１０１は、特に限定されず、公知のものを利用できるが、本発明においては、発光素子１０１として発光ダイオードを用いるのが好ましい。

発光素子は、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（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-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。また、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。さらに、これ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。用いる発光素子の組成や発光色、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。

蛍光体を有する発光装置とする場合には、その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（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。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。

本実施の形態１の発光素子１０１は、同一面側に正負一対の電極を有するものであり、一対の電極は、導電部材１０５を介して基板１０４の導体配線（図示しない）にフリップチップ実装されており、電極の形成された面と対向する面を光取り出し面としている。発光素子１０１は、透光性の成長用サファイア基板上に窒化物半導体を積層させて形成された発光素子であり、サファイア基板が発光素子１０１の上面側となり、光取り出し面となる。サファイア基板は窒化物半導体層の接合面に凹凸を有しており、これにより窒化物半導体層から出射された光が、サファイア基板に当たるときの臨界角を意図的に変えて、サファイア基板の外部に光が取り出されやすくすることができる。なお、成長用基板は除去してもよく、例えば、研磨、ＬＬＯ（Laser Lift Off）等で除去することができる。なお、このような成長用基板はサファイア基板に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

（透光性部材１０２）
本発明における透光性部材１０２は、発光素子１０１から出射される光を透過して外部に放出することが可能な材料であり、入射された光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を有することができる。具体的には、例えば、蛍光体の単結晶、多結晶もしくは蛍光体粉末の焼結体等の蛍光体インゴットから切り出したものや、樹脂、ガラス、無機物等に蛍光体粉末を混合して焼結したものが挙げられる。透明度が高いほど、後述の光反射性樹脂１０３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。透光性部材１０２の厚みは、特に限定されるものではなく、適宜変更可能であるが、例えば、５０〜３００μｍ程度である。

青色発光素子と好適に組み合わせて白色発光とでき、波長変換部材に用いられる代表的な蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等の蛍光体などが好適に用いられる。白色に発光可能な発光装置とする場合、透光性部材１０２に含有される蛍光体の濃度によって白色となるよう調整される。蛍光体の濃度は、適宜変更可能であるが、例えば、５〜５０％程度である。透光性部材１０２の厚みが薄いほうが光取り出し効率が良いため好ましいが、薄くなるほど強度が下がるため、前述の蛍光体濃度と厚みの好ましい範囲内にて、適宜調整されるのが好ましい。

さらに、波長変換部材を含有する透光性部材１０２と青色発光素子とを接合する接着材に赤色蛍光体を含有させることで、ＪＩＳ規格に沿うように、電球色に発光する発光装置とすることができる。つまり、発光素子１０１により発光された青色光と、蛍光体の黄色光乃至赤色光とが混色することにより、暖色系の白色に発光する。発光素子１０１近傍より、長波から短波に向かって蛍光体を配置することが光取り出し効率が良いと考えられることから、発光素子により近い接着材に赤色蛍光体を含有させることで、効果的に光を取り出すことができる。発光素子１０１の近傍に配置されることから、熱に強い蛍光体であることが好ましい。

透光性部材１０２は、発光素子からの光を入射する面となる下面（図１においては、接合面１０６ａおよび露出面１０６ｂ）と、発光素子からの光を出射する面となる上面１０８とを有している。透光性部材の上面および下面は、互いに略平行な平坦面であってもよいし、平坦面に凹凸形状を有する構造であってもよいし、曲面を有してもよい。例えば、光出射面側にレンズ形状を構成してもよい。例えば、透光性部材１０２の上面をレンズ形状とし、発光素子１０１からの光を集光することもできるし、凹凸構造として発光素子１０１からの光を拡散させることもできる。入射面側になる透光性部材１０２の下面に凹凸を設けることもできる。

透光性部材１０２の下面に形成される凹凸により、発光素子１０１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１０２に複数の発光素子１０１を接合する場合には、各発光素子１０１の配置の影響やそれによる配光、輝度ムラ、色ムラの影響が大きく、それが低減されるので好ましい。

（発光素子１０１と透光性部材１０２との接合）
例えば図１に示すように、発光素子１０１は、光取り出し面となる発光素子１０１の上面と、透光性部材１０２の下面とが、接合面１０６ａにおいて接合されている。接合は、例えば、圧着、焼結、エポキシ又はシリコーンのような周知の接着剤による接着、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で行うことができる。なお、ここでいう「接合」とは、直接接合しているものに限らず、接着剤やその他の部材を介して接合されているものも含むものとする。ここで、透光性部材１０２の下面の面積は、発光素子１０１の上面の面積よりも大きく形成されている。これにより、発光素子１０１の光出射面よりも大きな面をもって透光性部材１０２で受光することができ、光のロスを少なくすることができる。また、透光性部材１０２を、発光素子１０１の上方に配置させる際に、多少の位置ずれが生じたとしても、発光素子の上面をすべて透光性部材の下面１０６で覆うことができるため、実装ずれによる輝度の変化が殆どないため、歩留まりを向上できる。ここでいう面積とは、透光性部材１０２の下面および発光素子１０１の上面が平坦面であるときは、その表面積をいうが、平坦面でない場合には、透光性部材１０２の上面側から見て、透光性部材１０２と発光素子１０１とが重なる部分の面積をいうものとする。つまり、透光性部材の上面１０８側から見て、発光素子１０１の上面が、透光性部材１０２によって内包される形で覆われる大きさに形成される。このように形成すると、透光性部材１０２は、その下面であって、前記発光素子と接合されていない部分、言い換えると、発光素子１０１の上面と、透光性部材１０２の下面とが接合されている接合面１０６ａから露出されている部分（以下、露出面１０６ｂともいう）を有することになる。露出面１０６ｂの面積は、接合面１０６ａに対して、１０〜１００％であることが好ましい。

露出面１０６ｂと傾斜面１０７とが連結されている場合は、図１に示すように、透光性部材１０２の露出面１０６ｂと後述の傾斜面１０７とのなす角度θ₂が鋭角となり、接合面側にて外方向に突出した形状となる。これにより、発光素子１０１と透光性部材１０２との接合に、接着材を用いる場合であっても、露出面１０６ｂがあることによって、傾斜面１０７への接着材の這い上がりを抑制することができる。接着材は、発光素子からの光を吸収したり、散乱させたりするため、発光素子１０１からの光を、光反射性樹脂１０３により効率よく反射するためには、接合面１０６ａ以外の面には、接着材などの接合部材を介さないことが好ましい。ただし、接合面１０６ａから露出面１０６ｂ、さらに傾斜面１０７にまで接合部材が延在することを妨げるものではない。また、露出面１０６ｂは、光を反射する部材、例えば金属膜などで覆われていてもよい。これにより、接合部材が露出面１０６ｂにまで延在されても、露出面１０６ｂにおいて効果的に光を反射することが可能となる。

（傾斜面１０７）
本発明における透光性部材１０２の外周側面は、図１に示すように、上面から下面に向かって広がる傾斜面１０７を有している。このような傾斜面１０７と、前述の露出面１０６ｂとを光反射性樹脂１０３で被覆することにより、透光性部材１０２を光反射性樹脂１０３で係止することができ、透光性部材１０２が剥がれたり脱落したりするおそれがない。

さらに、透光性部材１０２と光反射性樹脂１０３との接合面積が大きくなることから、透光性部材１０２の放熱性を高めることができる。

また、透光性部材１０２に蛍光体を含有させている場合には、透光性部材１０２が剥離することによって、発光素子１０１から光出射面までの距離上に位置する蛍光体の分布量が変わり、色ズレが生じることがあり、好ましくない。本発明によれば、透光性部材１０２が光反射性樹脂１０３により係止されており、透光性部材１０２が剥離することがないため、色ズレが生じるおそれがない。

このように、傾斜面１０７を設けることにより、透光性部材１０２が上面１０８側において外部に露出される部分を小さくしつつ、光反射性樹脂１０３に埋め込まれた部分では大きく形成することができるため、輝度低下を招くことなく透光性部材１０２の放熱性を向上させ、発光装置の熱抵抗を低減させることができる。特に、透光性部材１０２に、蛍光体を含有させて発光素子からの光を波長変換する際には、蛍光体が、ストークスロスに起因する自己発熱を起こし、この熱によって蛍光体の光変換効率を低下させてしまうため、蛍光体の熱を効率的に放熱することが求められる。そこで、透光性部材１０２に蛍光体を含有させ、透光性部材１０２の放熱経路である光反射性樹脂１０３との接触面積を大きくすることで、透光性部材１０２、ひいては蛍光体の放熱性を高めることができる。傾斜面１０７を設けることにより、透光性部材１０２の上面１０８と透光性部材１０２の下面とを垂直に連結させて形成する場合に比べて側面の面積が大きくなり、光反射性樹脂１０３との接触面積を大きく取ることができる。

ここで、傾斜面１０７は、必ずしも上面１０８および下面と連結されていなくてもよく、その外周側面の少なくとも一部に上面から下面に向かって広がる傾斜面１０７を有していればよい。よって、透光性部材１０２の側面は、傾斜面１０７とは別に、異なる面を有していてもよい。なお、傾斜面１０７の面積を、前述の露出面１０６ｂの面積よりも大きく設定されていると、係止の効果が大きく、好ましい。

このような傾斜面１０７は、透光性部材１０２をダイシングして個片化して形成する際に、ダイシングブレードの刃先角や刃幅を適宜選定したり、またダイシング方法としてハーフダイシングを用いたりすることにより、比較的容易に形成することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、ベベルカット用刃１１２を用いて、透光性部材１０２にべベルカットを施すことで、図６（ｂ）に示す様に、透光性部材１０２の側面に傾斜面１０７を形成することができる。傾斜面１０７の表面は、光反射性樹脂１０３により覆われることから、凹凸が少ないほど光を反射させやすく、輝度を高めることができ、好ましい。

実施の形態１における透光性部材１０２は、発光素子１０１に接合される下面および出光面となる上面１０８が、略平坦および略平行の板状とされており、その側面に、上面から下面に向かって広がる傾斜面１０７を有している。図１について、言い換えると、傾斜面１０７は、平坦に形成された上面１０８とのなす角度θ₁が鈍角となるように形成されており、露出面１０６ｂと傾斜面１０７とが、光反射性樹脂１０３により一体に被覆されている。これにより、透光性部材１０２を、光反射性樹脂１０３によって上下方向から係止することができ、透光性部材１０２が剥がれたり脱落したりすることを防止することができる。さらに、透光性部材１０２と光反射性樹脂１０３との接合面積を大きくすることができることから、透光性部材１０２からの熱を、光反射性樹脂１０３へ伝達する面の面積を大きくすることができ、透光性部材１０２の放熱性を向上させることができる。

（光反射性樹脂１０３）
本発明において、光反射性樹脂１０３は、図１に示すように、透光性部材１０２の傾斜面１０７および露出面１０６ｂを覆う。少なくとも、発光素子１０１の光取出面は光反射性樹脂１０３から露出させることにより、透光性部材１０２に光を入光することが可能なように形成される。光反射性樹脂１０３は、発光素子１０１からの光を反射可能な部材からなり、透光性部材１０２と光反射性樹脂１０３との界面で、発光素子１０１からの光を透光性部材１０２内に反射させる。このように、透光性部材１０２内を光が伝播し、最終的に透光性部材１０２の上面１０８から、外部へと出射される。

ここで、光反射性樹脂１０３の上面は、透光性部材１０２の上面１０８の高さよりも低いことが好ましい。光出射面となる透光性部材１０２の上面１０８から出射された光は、横方向にも広がりを持つ。光反射性樹脂１０３の上面が、透光性部材１０２の上面の高さよりも高い場合には、透光性部材１０２の上面から出射された光が光反射性樹脂１０３に当たって反射され、配光のばらつきが生じる。よって、透光性部材の側面は光反射性樹脂１０３で覆いつつ、側面の外周を覆う光反射性樹脂１０３の高さを低くすることで、出射された光を外部に直接取り出すことができるため、好ましい。

また、光反射性樹脂１０３は、透光性部材１０２および露出面１０６ｂのみならず、発光素子１０１の側面をも被覆していると、好ましい。発光素子１０１から側面方向への出射光は、光反射性樹脂１０３によって発光素子内に反射され、透光性部材１０２の下面へと光を入射させる。

光反射性樹脂１０３の材料としては、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等の樹脂に反射性物質を含有させることで形成することができる。反射性物質の材料としては、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、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。その含有濃度、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。例えば、比較的小さい発光装置の場合には、第１の光反射部材の肉厚を小さくする必要があり、その薄肉部で光の漏れを抑制するために、反射性物質の濃度を高くすることが好ましい。一方で、光反射性樹脂１０３の塗布、成形などの製造工程において、反射性物質の濃度が高くなると製造上の困難性がある場合には、その濃度を適宜調整する。例えば、反射性物質の含有濃度を３０ｗｔ％以上、その肉厚を２０μｍ以上とするのが好ましい。

また、反射性に加え、放熱性を併せ持つ材料とすると反射性能を持たせつつ、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、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや窒化ホウ素が挙げられる。また、反射性物質とは別に、放熱性を高める目的で放熱性物質を添加してもよい。これらの放熱材料の、樹脂に対する含有濃度は、例えば５ｗｔ％以上であり、これにより、光反射性樹脂１０３の熱伝導率を、３Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好ましい。さらに、光反射性部材は、後述の基板１０４の主材料と同一材料を有していることが好ましく、これにより熱応力に対して強い発光装置が得られる。

光反射性樹脂１０３の成形方法も、特に限定されず、例えば、射出成形、ポッティング成形、樹脂印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形することができる。

また、本発明の発光装置において、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。これらの保護素子を、光反射性樹脂１０３に埋設することにより、発光素子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。

（基板１０４）
発光素子１０１は基板１０４に載置される。基板１０４の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材が挙げられる。また、絶縁部材を形成した金属であってもよいし、金属部材に絶縁部材を形成しているものであってもよい。特に、その表面に発光素子１０１との接続をとるための導体配線（図示しない）を形成することができるものが好ましく、そのような材料として、耐熱性および耐候性の高いセラミックスからなることが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが好ましい。なお、セラミックスからなる支持基板であっても、セラミックス以外の絶縁性材料からなる絶縁層をその一部に有していてもよい。このような材料としては、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等が挙げられる。発光素子１０１からの熱を適切に放熱するために、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

また、基板１０４がキャビティを有する構造としてもよい。これにより、前述の光反射性樹脂１０３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。このようなキャビティを形成する構造として、例えば、基板の貼り合わせ構造、樹脂材料の射出成形、立体回路基板（Molded Interconnect Device;MID）などが挙げられる。

また、実施の形態１では、基板１０４上において１個の発光素子１０１が実装されているが、発光素子１０１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１０１を複数個搭載する場合には、発光素子のそれぞれに対して透光性部材１０２を接合してもよいし、複数の発光素子に対して１つの透光性部材１０２を接合させてもよい。

＜実施の形態２＞
図２に、本実施の形態２の発光装置２００を示す。本実施の形態２の発光装置２００は、透光性部材１０２が、その側面に、傾斜面１０７及び逆傾斜面１１０を有している点が、実施の形態１の発光装置１００と異なる。このように、上方に向かって広がるように傾斜する、逆傾斜面１１０を備えることにより、発光素子１０１からの光を効率よく上面１０８方向に反射することができ、輝度の高い発光装置とすることができる。また、透光性部材１０２の外周側面全てを傾斜面で形成することにより、外周側面の面積を広くすることが可能であり、光反射性樹脂１０３との接合面積をより大きくすることができることから、放熱性が良く、好ましい。

本実施の形態２に示す透光性部材１０２は、図７のようにして形成することができる。すなわち、透光性部材の上面１０８から、略半分の厚みのところまでベベルカット用刃１１２を入れてハーフダイシングし（図７（ａ））、透光性部材１０２の反対側から、同様にダイシングする（図７（ｂ））ことにより形成することができる。

この透光性部材１０２は、図２及び図７（ｃ）に示すように、透光性部材の上面１０８と連結されてなる傾斜面１０７と、傾斜面１０７と連結され、傾斜面１０７とは対称形状に傾斜する逆傾斜面１１０と、逆傾斜面１１０と透光性部材の下面１０６とが連結されてなる。言い換えると、透光性部材１０２は、その厚み方向と直交する断面積が厚み方向の略中央で最大となるように、上面１０８から略中央部に至るに従い漸次大きくなり、略中央部から下面１０６に至るに従い漸次小さくなるように形成されている。また図２に示すように、傾斜面１０７と逆傾斜面１１０とのなす角度は鋭角であることが好ましい。

＜実施の形態３＞
図３に、本実施の形態３の発光装置３００を示す。本実施の形態３の発光装置３００は、透光性部材１０２が、その側面に、透光性部材１０２の下面に対して略垂直な垂直面１１１を有している点が、実施の形態１の発光装置１００と異なっており、透光性部材の上面１０８側の角部に傾斜面１０７が形成されている。本実施の形態３に示す透光性部材１０２は、鋭角で形成される角部を有さない。透光性部材１０２に鋭角で形成される角部が形成されていると、製造時の熱履歴や使用時の温度上昇により発光装置の各構成部材が熱変形した際に、該角部に応力が集中し、透光性部材１０２が破損するなどのおそれがある。本実施の形態のように、透光性部材１０２が、鋭角で形成される角部を有さないように形成されることにより、応力が特定の箇所に集中することを緩和することができる。

本実施の形態３に示す透光性部材１０２は、図８のようにして形成することができる。つまり、透光性部材の上面１０８から、略半分の厚みのところまでベベルカット用刃１１２を入れてハーフダイシングして断面形状がＶ字状の溝を形成し（図８（ａ））、次に、Ｖ字状の溝の最深部を通り、透光性部材の下面１０６に略垂直な直線（点線１１３で示す）上をダイシングブレードで切断することにより（図８（ｂ））、傾斜面１０７が上面１０８側の角部に形成された透光性部材１０２を得ることができる（図８（ｃ））。

＜実施の形態４＞
図４に、本実施の形態４の発光装置４００を示す。本実施の形態４の発光装置４００は、透光性部材１０２が、その側面に、傾斜面１０７及び上面１０８に対して略垂直な垂直面１１１を有している点、及び、基板１０４が平板ではなく、キャビティ構造となっている点が、実施の形態１の発光装置１００と異なっている。このようなキャビティを有することにより、光反射性樹脂１０３を容易に形成することができる。

本実施形態４の透光性部材１０２は、透光性部材の下面１０６側の角部に、外側に突出した傾斜面１０７が形成されている。このように、透光性部材１０２の下面側で係止部を設けることにより、上面側では、上面と外周側面とが垂直になるように形成されている。これにより、上面１０８、すなわち発光部の輪郭が樹脂に覆われることなく、見切りのよい発光部を形成することができる。

本実施の形態４に示す透光性部材１０２は、図９のようにして形成することができる。つまり、透光性部材の上面１０８から、透光性部材１０２の厚みの略半分の厚みまでが傾斜しているベベルカット用刃１１２を入れてダイシングして（図９（ａ））、その側面に傾斜面１０７及び透光性部材の上面１０８に対して略垂直な垂直面１１１を有する透光性部材１０２を得ることができる（図９（ｂ））。

＜実施の形態５＞
図５に、本実施の形態５の発光装置５００を示す。本実施の形態５の発光装置５００は、透光性部材１０２が、その側面に、傾斜面１０７及び上面１０８に対して略垂直な垂直面１１１を有している。傾斜面１０７は、平板状の透光性部材の角部を面取りするような形で形成されている。本実施の形態においても、実施の形態３と同様に、鋭角の角部を有さないため、透光性部材１０２にかかる応力を緩和することができる。また、角部が面取りされているため、光反射性樹脂１０３にボイドが発生することを抑制することができる。光反射性樹脂１０３を形成する際に、角部においてボイドが発生しやすいため、透光性部材１０２と光反射性樹脂１０２との界面において発生しやすい。しかしながら、透光性部材１０２と光反射性樹脂１０２との界面においてボイドが発生すると、界面で反射されるべき光が、ボイドによって反射されず、光取り出し効率が低下する。本実施の形態の透光性部材１０２のように、角部を面取りすることにより、ボイドの発生を抑制することができる。

以下、本発明に係る実施例を本発明の製造方法にそって詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１として、図１に示す発光装置を製造する。

（第一の工程）
まず、発光素子１０１を基板１０４に載置する。本実施例では、基板１０４として窒化アルミニウムを用いる。熱電導率が１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の窒化アルミニウム板材の表面に、発光素子１０１との電気的接続をとるための配線をタングステンをパターン印刷後、焼成して形成し、その上にニッケル、パラジウム、金メッキを順に施して形成している。この窒化アルミニウム集合基板の配線に、金からなるバンプ１０５を用いて、サファイア基板上に半導体層が積層されて形成された１ｍｍ×１ｍｍの発光素子１０１を、サファイア基板側が光出射面となるようにしてフリップチップ実装する。なお、図１は個々の発光装置を示すが、製造時においては集合基板に対して以下の第二〜三の工程を行い、最後に個片化することにより、個々の発光装置を作成する。

（第二の工程）
次に、発光素子１０１の上面に、側面に傾斜面１０７を有する透光性部材１０２を接合する。透光性部材１０２の外周側面には、上面から下面に向かって広がる傾斜面１０７を有している。透光性部材１０２の上面及び下面は、略平坦に形成されており、透光性部材１０２の下面１０６と傾斜面１０７とのなす角度θ₂が、４５°で形成されている。本実施例においては、接着材としてシリコーン樹脂を用い、熱硬化させることで透光性部材１０２と、発光素子１０１のサファイア基板とを接合面１０６ａにて接着させる。本実施例における透光性部材１０２は、ＹＡＧとアルミナを混合して焼結することで形成された蛍光体板である。透光性部材１０２が無機材料から形成されるため、劣化が少なく、信頼性の高い発光装置とすることができる。透光性部材１０２の下面の面積は、発光素子の上面の面積よりも大きく形成されており、透光性部材１０２は、接合面１０６ａから露出された露出面１０６ｂを有するようにして接合される。

（第三の工程）
次に、トランスファーモールド成形により、露出面１０６ｂ及び透光性部材の傾斜面１０７とを、光反射性樹脂１０３により、一体的に被覆する。本実施例において、光反射性樹脂１０３は、シリコーン樹脂に酸化チタンが３０ｗｔ%含有されてなる。また、酸化チタンを含有させた本実施例の光反射性樹脂１０３の熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。透光性部材１０２の熱を光反射性樹脂１０３を介して、効果的に放熱することが可能である。さらに、発光素子１０１の側面１０９も光反射性樹脂１０３によって露出面１０６ｂ及び透光性部材の傾斜面１０７と一体的に被覆されている。

（第四の工程）
最後に、前記第一の工程乃至第三の工程にて加工された集合基板をダイシングにより個々に切断し、実施例１に係る発光装置１００を得る。

このようにして、製造された発光装置１００は、透光性部材１０２が光反射性樹脂１０３により係止され、透光性部材１０２が脱落することがなく、さらに、透光性部材１０２の熱を、光反射性樹脂１０３を介して、効果的に放熱することができるため、発光装置の熱抵抗を低減させることができる。また、透光性部材１０２の上面１０８の面積、すなわち透光性部材１０２の光出射面を小さくする一方、透光性部材１０２と光反射性樹脂１０３との接触面積を大きくとることができることから、高輝度かつ放熱性に優れた発光装置とすることができる。また、蛍光体を含有していても、色ムラの少ない発光装置とすることができる。

本発明は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。

１００、２００、３００、４００、５００、９００…発光装置
１０１…発光素子
１０２…透光性部材
１０３…光反射性樹脂
１０４…基板
１０５…導電部材
１０６ａ…接合部
１０６ｂ…露出部
１０７…傾斜面
１０８…上面
１０９…側面
１１０…逆傾斜面
１１１…垂直面
１１２…ベベルカット用刃

Claims

上面を光取り出し面とする発光素子と、
上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、
前記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、
を備える発光装置であって、
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おり、
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ことを特徴とする発光装置。
請求項１に記載の発光装置であって、
前記透光性部材の外周側面がすべて傾斜面に形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項１に記載の発光装置であって、
前記透光性部材の外周側面は、
上面から外周側面の中間まで垂直面が形成されており、
該中間から下面まで、前記傾斜面が形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項１から３のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記透光性部材の上面及び下面が各々略平坦面で、互いに略平行に形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項４に記載の発光装置であって、
前記透光性部材の上面が、前記光反射性樹脂と略同一平面に形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項１から５のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記傾斜面が略平坦面であることを特徴とする発光装置。
請求項１に記載の発光装置であって、
前記透光性部材の下面が、
前記発光素子の上面と接合されている接合面と、
前記接合面から露出されている露出面と
を有し、
前記透光性部材の露出面と、前記傾斜面とのなす角度θ₂が鋭角であり、
前記透光性部材の上面と、前記傾斜面とのなす角度θ₁が鈍角であることを特徴とする発光装置。
請求項７に記載の発光装置であって、
前記露出面の面積が、接合面の面積に対して１０〜１００％であることを特徴とする発光装置。
請求項１から８のいずれか一に記載の発光装置であって、さらに、
前記発光素子及び光反射性樹脂を載置する基板を備えることを特徴とする発光装置。
請求項１から９のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記透光性部材は、蛍光体が含有されてなることを特徴とする発光装置。
請求項１から１０のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記発光素子の側面が、前記光反射性樹脂により被覆されていることを特徴とする発光装置。
請求項１から１１のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記発光素子が、光取り出し面と対向する下面に一対の電極を設けていることを特徴とする発光装置。
請求項１から１２のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記傾斜面の面積は、前記透光性部材の外周側面の面積の約５０％以上であることを特徴とする発光装置。
上面を光取り出し面とする発光素子と、
上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、
前記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、
を備える発光装置であって、
前記透光性部材の外周側面は、上面から外周側面の中間まで傾斜面が形成されており、
該中間から下面まで、垂直面が形成されており、
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垂直面並びに前記傾斜面が、前記光反射性樹脂により被覆されていることを特徴とする発光装置。
上面を光取り出し面とする発光素子と、
上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、
前記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、
を備える発光装置であって、
前記透光性部材の外周側面は、上面から外周側面の中間まで傾斜面が形成されており、
該中間から下面まで、前記傾斜面と逆方向の傾斜を有する逆傾斜面が形成されており、
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並びに逆傾斜面が、前記光反射性樹脂により被覆されていることを特徴とする発光装置。
請求項１５に記載の発光装置であって、
前記傾斜面と前記逆傾斜面とのなす角度が鋭角であることを特徴とする発光装置。
上面を光取り出し面とする発光素子と、
上面と下面を有し、前記発光素子から出射される光を下面から入射して、上面を介して外部に放出する透光性部材と、
前記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、
を備える発光装置であって、
前記透光性部材の下面の面積は、該透光性部材の上面の、前記光反射性樹脂から露出している部分の面積よりも大きく形成されており、
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が、前記光反射性樹脂により被覆されていることを特徴とする発光装置。
請求項１７に記載の発光装置であって、
前記透光性部材は、蛍光体が含有されてなることを特徴とする発光装置。
請求項１７又は１８に記載の発光装置であって、
前記発光素子の側面が、前記光反射性樹脂により被覆されていることを特徴とする発光装置。
請求項１７から１９のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記透光性部材の側面に、垂直面を形成してなることを特徴とする発光装置。
請求項１７から２０のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記透光性部材と発光素子とを接合する接着材に蛍光体を含有させてなることを特徴とする発光装置。