JP6540026B2

JP6540026B2 - 発光装置

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Publication number: JP6540026B2
Application number: JP2014266741A
Authority: JP
Inventors: 小林　弘; 弘小林
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-07-10
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Description

本発明は発光装置に関する。

一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を用いた発光装置は、発光素子や保護素子等の電子部品と、それらを配置する基板と、発光素子や保護素子等を保護するための透光性樹脂とで構成される。

発光装置を白色発光させるために、発光素子から出力される青色系の光の一部を蛍光体により波長変換して、その波長変換された黄色系の光と発光素子からの青色系の光との混色により、白色系の光を発光させる方法が知られている。特許文献１には、電着法と呼ばれる方法を用いることで、発光素子に均一な厚さの蛍光体層を形成する発光装置が開示されている。上記の電着法により蛍光体層を形成した発光装置は、発光素子の極近傍に蛍光体層を形成することができるため、点光源に近い配光特性を得ることができる。点光源は、発光面積が小さく、組み込む応用製品の設計が容易になるメリットがあり、照明分野をはじめ、多くの分野への展開が期待されている。

特開２００３−６９０８６号公報

上記の電着法は、蛍光体粒子を含む浴液に電界を生じさせることで、蛍光体粒子を発光素子の表面に堆積させるものである。また、発光素子の周囲に露出する導体配線も蛍光体粒子で覆われる。ただし、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間では、絶縁性材料である支持体が露出しているので蛍光体粒子が電着されず蛍光体層で覆われないおそれがあった。蛍光体層で覆われなければ蛍光体によって励起されないので発光素子から出力される青色系の光が強くなり、均一な発光が得られない場合がある。そこで、より均一な発光が得られる発光装置が求められていた。

上記課題は、例えば、次の手段により解決することができる。

支持体と、支持体の表面に離間して形成された少なくとも一対の導体配線と、電極を有し、電極が導体配線の上に配置される発光素子と、発光素子の外縁と、発光素子が配置される領域の周囲の導体配線の表面と、を連続して覆う蛍光体層と、を有し、発光素子の下側に位置する一対の導体配線間の距離のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間の距離が最も狭い発光装置。

本発明に係る実施形態によれば、発光素子の下側に位置する一対の導体配線間のうち、均一な発光に影響が大きい発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間を蛍光体層で覆いやすくできる。したがって、より均一な発光を得ることが可能となる。

実施形態１に係る発光装置の模式的平面図である。図１中のＡ−Ａ断面を示す図である。図１に示す発光装置の支持体と導体配線の模式的平面図である。実施形態２に係る発光装置の模式的平面図である。図４中のＢ−Ｂ断面を示す図である。図４に示す発光装置の支持体と導体配線の模式的平面図である。図４中のＣ−Ｃ断面を示す図である。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る発光装置の模式的平面図である。図２は図１中のＡ−Ａ断面を示す図である。図３は図１に示す発光装置の支持体と導体配線の模式的平面図である。図１〜３に示すように、実施形態１に係る発光装置１００は、支持体１１と、支持体の表面に形成される少なくとも一対の導体配線１４ａ、１４ｂと、電極を有する発光素子１２と、蛍光体層１３と、を有している。なお、少なくとも一対の導体配線１４ａ、１４ｂは離間して形成される。発光素子１２の電極は導体配線上に配置される。蛍光体層１３は発光素子の外縁と、発光素子が配置される領域の周囲の導体配線の表面と、を連続して覆う。発光素子の下側に位置する一対の導体配線間の距離のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離が最も狭い発光装置である。以下、詳細に説明する。

（支持体１１）
支持体１１は、発光素子１２や保護素子１６（後述する図４を参照）などの電子部品を配置するためのものである。支持体１１は、特に限定されないが、例えば矩形平板状などのような上面が平坦な形状を有していることが好ましい。支持体１１は、絶縁性の部材であり、ガラスエポキシ樹脂や熱可塑性樹脂などのほか、好ましくはアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックスを用いて構成される。

（導体配線１４ａ、１４ｂ）
導体配線１４ａ、１４ｂは、支持体１１上に形成された部材であり、支持体１１に配置された発光素子１２と外部電源とを電気的に接続し、発光素子１２に対して外部電源からの電圧を印加するために用いられる。本実施形態において、導体配線１４ａ、１４ｂは、その一部が支持体１１に埋め込まれており、支持体１１の上面及び下面において露出している。これにより、上面及び下面の導体配線が電気的に接続され、支持体１１の裏面側から発光素子１２に通電可能となっている。

発光素子１２は導体配線１４ａ、１４ｂ上に載置されている。導体配線１４ａ、１４ｂは、発光素子１２で生じた熱が導体配線１４ａ、１４ｂを伝って効率的に放熱されるよう、発光素子１２の周囲において広い範囲に形成されることが好ましい。なお、発光素子１２の周囲に設けられる導体配線１４ａ、１４ｂの表面には、電着法によって蛍光体層１３や反射層１７（後述する図４〜７を参照）などが形成されることが好ましい。電着法で形成することで均一な厚みの蛍光体層１３や反射層１７を形成することができる。ただし、電着法で蛍光体層１３を形成する場合には、絶縁性材料である支持体１１上には蛍光体層１３は形成されにくい。蛍光体層１３は蛍光体粒子が導電性の材料の上に堆積することにより形成される。蛍光体粒子が堆積される時、蛍光体層１３のｚ方向のみでなく、蛍光体層１３のｘ、ｙ方向にも堆積される。これによりｘ、ｙ方向に堆積させた蛍光体粒子により、絶縁性材料である支持体１１上を覆うことができる。しかし、導体配線間の距離が広い場合や、堆積させる蛍光体層１３が薄い場合は、導体配線間を蛍光体層１３によって覆うことは難しい。そこで導体配線間の距離を狭くすることにより、一対の導体配線１４ａ、１４ｂ上に形成された蛍光体層１３を絶縁性材料である支持体１１上でも繋がり易くすることができる。ただし、一対の導体配線間の距離全てを狭くすると駆動時の極性が異なっているため、導体配線１４ａ、１４ｂが繋がってしまいショートする懸念がある。そこで、図１〜３に示すように、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離を狭くすることで、蛍光体層１３で覆いやすくしながら、ショートが発生しにくい発光装置とすることができる。またショートを抑制するためにも、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離が、導体配線間の距離で最も狭いことが好ましい。なお、堆積させる蛍光体層１３を厚くすることでも発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９を蛍光体層１３で覆いやすくできる。しかし、蛍光体層１３を厚くすることで色ムラや出力低下のおそれがあるので、導体配線間の距離を狭くすることがより好ましい。

発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離は、特に限定されないが、蛍光体層１３で覆いやすくするためには狭い方が好ましく、具体的には０．０２〜０．０８ｍｍが好ましく、より好ましくは０．０２〜０．０５ｍｍ、更に好ましくは０．０２〜０．０４ｍｍである。また、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離は、好ましくは後述する蛍光体の平均粒径に対して１．５〜３０倍であり、より好ましくは２〜１５倍である。

導体配線１４ａ、１４ｂは、導電性を有する材料であればよいが、物理的、化学的に安定な材料から構成されていることが好ましい。具体的には、導体配線１４ａ、１４ｂは、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等によって形成することができる。また、導体配線１４ａ、１４ｂは、載置される発光素子１２からの光を効率よく取り出すために、その表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われているのが好ましい。本発明に係る実施形態では、図１に示すように発光素子１２の外縁上の下側の周辺に位置する導体配線１４ａ、１４ｂの面積が大きくなるので、支持体１１より導体配線１４ａ、１４ｂの反射率が高ければ出力向上にも繋がる。また、導体配線１４ａ、１４ｂは、支持体表面又は内部において、屈曲、変形していてもよい。

導体配線１４ａ、１４ｂの厚みは、特に限定されるものではないが、薄いよりも厚い方が放熱性を高めることができるため好ましく、具体的には５μｍ〜８０μｍ程度の厚みであることが好ましい。

支持体１１としてセラミックスを用いる場合、支持体１１はいわゆるポストファイア法（post firing、逐次焼成法）やコファイア法（co-firing、同時焼成法）の何れでも製造できる。ポストファイア法とは、予め焼成しておいた大径のセラミックス板上に、導体配線１４ａ、１４ｂを形成する方法である。一方、コファイア法とは、セラミックス板と導体配線１４ａ、１４ｂの焼成を同時に行う方法である。セラミックス板はグリーンシートと呼ばれるセラミックス前駆体のシートを焼成することで製造されるが、焼成の際に寸法収縮が起こる。グリーンシートの寸法は焼成時の収縮を見込んで設計されているが、焼成後の寸法精度はポストファイア法に比べて悪い。このため、支持体１１の上に後述する実施形態２である図４〜７に示すように透光部１８を形成する際に透光部１８の成形金型とセラミックスの寸法が合わず、透光部１８の位置がずれる問題がある。したがって、寸法精度の高い支持体１１を得るためには、ポストファイア法を採用することが好ましい。ポストファイア法によって導体配線１４ａ、１４ｂを形成する場合、フォトリソ技術を用いたリフトオフによる真空蒸着法やスパッタ法によって、微細なパターンを形成することも可能である。一方、コファイア法によれば、セラミックス板と導体配線１４ａ、１４ｂの密着性が向上し、また同時に焼成するため製造コストが抑えられるという利点がある。なお、導体配線１４ａ、１４ｂのうち、支持体１１に埋め込まれた部分はコファイア法で形成した後に、上面及び／又は下面に露出する部分についてはポストファイア法のように形成してもよい。これにより、支持体１１内部に導体配線１４ａ、１４ｂを埋め込む場合であっても、寸法精度を確保しつつ製造コストを抑えることができる。また、コファイア法によれば、打ち抜き形成されたグリーンシートを積層して焼成することにより、支持体１１に発光素子１２や保護素子１６等を収納するためのキャビティを形成することも容易となる。

（発光素子１２）
発光素子１２は、支持体１１に形成された導体配線１４ａ、１４ｂに実装される。発光素子１２としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光ダイオードとしては、例えば、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体などの種々の半導体を用いて成長用基板上に発光層を含む積層構造が形成されたものを用いることが好ましい。成長用基板としては、サファイアなどの絶縁性基板やＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓなどの導電性基板などを用いることができる。なお、発光素子１２は、発光素子１２の外縁よりも内側となる位置に電極を有している。発光素子１２の電極の形状は特に限定されず、電極は略矩形や円形などの種々の形状に形成することができる。発光素子１２の電極の材質は特に限定されるものではない。また、導体配線１４ａ、１４ｂ上に載置される発光素子１２の数は特に限定されず、１つであってもよいし複数であってもよい。

（接合部材）
接合部材は、支持体１１に形成された導体配線１４ａ、１４ｂ上に、発光素子１２を接合させるための部材である。接合部材は、少なくとも発光素子１２の電極と導体配線１４ａ、１４ｂとの間に介在するように配置される。接合部材としては、発光素子１２と導体配線１４ａ、１４ｂとを導通させることができる材料を用いる。例えば、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｓｎなどのハンダ材料や、金などの金属バンプ、異方性導電ペーストなどがある。

発光素子１２は、この接合部材によって、導体配線１４ａ、１４ｂの上に支持されるので、発光素子１２の半導体層の下面と支持体１１の上面とは、接合部材の厚さと、発光素子１２の電極の厚さと、支持体上面から露出する導体配線の厚さの総和に相当する距離だけ離間している。このため、発光素子１２の半導体層の下面と支持体１１の上面までの距離については特に限定されるわけではないが、図２に示すように、この離間された距離も蛍光体層１３で覆うので短い方が好ましく、具体的には、６μｍ〜２００μｍ程度であることが好ましい。

（蛍光体層１３）
蛍光体層１３は、発光素子１２から出射された光により励起されて発光素子１２から出射された光とは異なる波長の光を発する蛍光物質を含んでおり、発光素子１２からの光を異なる波長に変換する。蛍光体層１３は、発光素子１２からの光をより短波長に変換させるものでもよいが、光取り出し効率の観点からはより長波長に変換させるものであることが好ましい。

蛍光体層１３は、少なくとも発光素子１２の外縁と、発光素子１２が配置される領域の周囲の導体配線１４ａ、１４ｂの表面と、を連続して覆うように設けられる。なお、より均一な発光を得るためには、蛍光体層１３によって発光素子１２の上面及び側面も覆われていることが好ましい。

蛍光体層１３は、均一な厚み（ほぼ均一な厚みを含む。）で形成されていることが好ましい。蛍光体層１３の厚みが均一に形成される場合には、蛍光体層１３の厚みにより色ムラが引き起こされることを抑制することができる。なお、蛍光体層１３の厚みは特に限定されるものではないが、蛍光体層１３の厚みが厚ければ発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９を蛍光体層１３で覆いやすくできるので厚い方が好ましく、具体的には１０〜２００μｍ程度であることが好ましい。

蛍光体層１３に含まれる蛍光物質としては、光で励起されるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ、ＭＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：ＥｕのほかＭＳｉ₇Ｎ₁₀：Ｅｕ、Ｍ_1.8Ｓｉ₅Ｏ_0.2Ｎ₈：Ｅｕ、Ｍ_0.9Ｓｉ₇Ｏ_0.1Ｎ₁₀：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活されるサイアロン系蛍光体は、Ｍ_p/2Ｓｉ_12-p-qＡｌ_p+qＯ_qＮ_16-p：Ｃｅ、Ｍ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。ｑは０〜２．５、ｐは１．５〜３である。）などがある。
Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ₅（ＰＯ₄）₃Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ₂Ｂ₅Ｏ₉Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｒ、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｒ、ＣａＡｌ₂Ｏ₄：Ｒ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｒ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₁₂：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕなどがある。

Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｙ_0.8Ｇｄ_0.2）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｙ₃（Ａｌ_0.8Ｇａ_0.2）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｙ₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅなどもある。

その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ₂ＧｅＯ₄：Ｍｎ、ＭＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。

これらの蛍光体の具体的な組み合わせとしては、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ（青色発光）と、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（緑色発光）又はＢａＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ（緑色から黄色発光）と、（Ｓｒ，Ｃａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（赤色発光）との組み合わせ；、Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、Ｃａ₂Ｂ₅Ｏ₉Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ（青色発光）と、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（黄色発光）との組み合わせ；Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、Ｃａ₂Ｂ₅Ｏ₉Ｃｌ：Ｅｕ又はＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ等（青色発光）と、Ｌｕ₃ＡｌＯ₁₂：Ｃｅ（緑色発光）と、（Ｓｒ，Ｃａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ（赤色発光）との組み合わせが挙げられる。これにより、可視光の短波長領域の３６０〜４７０ｎｍの範囲の発光ピーク波長を有する光源と組み合わせると、演色性の良好な白色系の混色光を得ることができる。また、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（青色発光）又はＹ₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（青色発光）と、（Ｓｒ，Ｃａ）ＳｉＮ₃：Ｅｕ（赤色発光）との組み合わせ；Ｌｕ₃ＡｌＯ₁₂：Ｃｅ（緑色発光）と、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（黄色発光）との組み合わせ；Ｌｕ₃ＡｌＯ₁₂：Ｃｅ（緑色発光）と、ＣａＡｌＳｉＢａＮ₃：Ｅｕ（赤色発光）との組み合わせ等が挙げられる。これにより、４５０ｎｍ付近（例えば、４００〜４６０ｎｍ）に発光ピーク波長を有する光源と組み合わせることにより、発光効率をさらに向上させることができる。

なお、蛍光体の形状は、特に限定されないが、例えば、球形又はこれに類似する形状であることが好ましく、具体的には０．１〜１００μｍの平均粒径、特に１〜１０μｍの平均粒径を有する形状であることがより好ましい。

本発明において、蛍光体の平均粒径とは、電気抵抗法によりコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて粒径分布を測定した場合の、５０％粒子径（体積基準）を示す。電気抵抗法は、分散させた粉体が電極間を通過する際の電気抵抗と粒径との相関性を利用する方法であることから、粒子が強く凝集しており一次粒子にまで分散させることが難しい場合は、凝集した二次粒子の粒径を測定することになる。

以上のとおり、実施形態１に係る発光装置１００によれば、発光素子１２の下側に位置する一対の導体配線間の距離のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離が最も狭い。このため、発光素子の下側に位置する一対の導体配線間のうち、均一な発光に影響が大きい発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間を蛍光体層で覆いやすくすることができる。したがって、より均一な発光を得ることが可能となる。

[実施形態２に係る発光装置２００]
図４は実施形態２に係る発光装置２００の模式的平面図である。図５は図４のＢ−Ｂ断面を示す図である。図６は図４に示す発光装置の支持体と導体配線の模式的平面図である。図７は図４のＣ−Ｃ断面を示す図である。図４〜７に示すように、実施形態２に係る発光装置２００は、保護素子１６と反射層１７と透光部１８とを備える点で、実施形態１に係る発光装置２００と相違する。以下、実施形態１と相違する点を中心に説明を行う。

実施形態２の発光装置２００のように導体配線１４ａ、１４ｂは発光素子１２を中心として円状に形成されることが好ましい。このように形成することで熱抵抗が低くなり発光素子１２で生じた熱が導体配線１４ａ、１４ｂを伝って効率的に放熱される。なお、特に限定されるわけではないが、円状とは円弧が半円以上であるとする。

また、図４に示すように透光部１８の凸部の下部では反射率の高い反射層１７の面積が、露出している支持体１１の面積よりも大きい方が出力向上のために好ましい。なお、特に限定されるわけではないが、透光部１８の凸部の下部の反射層１７の面積は、好ましくは透光部１８の凸部の下部の露出している支持体１１の面積に対して１．５倍以上であり、より好ましくは２倍以上である。

図６に示すように導体配線１４ａを円弧が半円以上である円状に形成した場合は、発光素子１２の下部の導体配線１４ｂは電極形状と同じように形成されていることが好ましい。このように形成することで発光素子１２の下部の導体配線１４ａの面積を大きくすることができる。これにより、熱抵抗が低い導体配線１４ａで効率的に放熱することができる。なお、特に限定されるわけではないが、発光素子１２の下部の導体配線１４ａの面積は、好ましくは発光素子１２の下部の導体配線１４ｂの面積に対して５倍以上であり、より好ましくは８倍以上である。

図４に示すように導体配線１４ａ、１４ｂ上に発光素子１２及び保護素子１６等を載置する時に目印となる認識対象部２０a、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを設けてもよい。認識対象部２０a、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは１つでもよいし複数設けてもよい。また、認識対象部の形状は視認や画像認識可能である限り特に限定されるものではなく円型、三角型、Ｔ字型などの形状でもよい。例えば、認識対象部２０ａのようにＬ字型でもよいし、認識対象部２０ｂのように四角型でもよい。また、図４に示すように発光素子１２の認識対象部２０a、２０ｂは発光素子１２の対角線上に設けられることが好ましい。このように、載置したい素子の対角線上に認識対象部２０a、２０ｂを設けることで載置位置のズレを認識しやすくなる。また、保護素子１６では導体配線１４ａ、１４ｂを保護素子１６の大きさに合わせて形成し認識対象部２０ｃ、２０ｄとしている。このように、載置したい素子の形状に合わせて認識対象部２０ｃ、２０ｄを形成することでも載置位置のズレを容易に認識することができるので好ましい。なお特に限定されるわけではないが、認識対象部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄから認識する素子の外縁までの距離は０．０２ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。

また、発光素子１２の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間が２つ以上ある場合でも発光素子１２の同一側面上に位置していてもよい。ただし、蛍光体層１３が導体配線間上でも覆いやすくするために一対の導体配線間同士の距離は近いよりも離れている方が好ましい。なお、一対の導体配線間同士の距離は特に限定されるわけではないが、０．２ｍｍ以上が好ましい。一対の導体配線間同士の距離とは、発光素子１２の外縁上の下側に位置し、一対の導体配線間同士に挟まれる導体配線部分の長さである。

支持体１１は任意にキャビティ１５を有してもよい。キャビティ１５に発光素子１２や保護素子１６が収納されることによって、側面から外力がかかっても発光素子１２や保護素子１６の破壊を抑制することができたり、後述する透光部１８によって発光素子１２や保護素子１６を埋設することが容易になったりする。また、図４、図７に示すように保護素子１６のみがキャビティ１５に収納されている場合には、発光素子１２からの光を保護素子１６が吸収することを抑制できるのでより好ましい。

（保護素子１６）
前述したように保護素子１６は導体配線１４ａ、１４ｂ上に任意に載置されてもよい。保護素子１６としては例えばツェナーダイオードなどを用いることができる。また、図４、図７に示すように発光素子１２の光が保護素子１６によって吸収されないよう、保護素子１６は反射層１７により覆われていることが好ましい。

（反射層１７）
反射層１７は、導体配線１４ａ、１４ｂの上に形成された蛍光体層１３を任意に覆ってもよい。反射層１７が蛍光体層１３上に形成されるので、仮に蛍光体層１３により発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間が覆われていない場合でも、蛍光体層１３で覆われていない箇所を反射層１７で覆うことができる。これにより、蛍光体によって励起されないので発光素子から出力される青色系を反射層１７により遮ることができるのでより均一な発光を得ることができる。

反射層１７は発光素子１２から出射される光、または蛍光体層１３で波長変換される光を効率よく反射させることができる部材を用いて形成される。具体的には、発光素子１２から出射される光、または蛍光体層１３で波長変換される光のピーク波長において７０％以上を反射する部材、より好ましくは８０％以上を反射する部材、更に好ましくは９０％以上を反射する部材を用いて形成される。発光素子１２から出射された光、または蛍光体層１３で波長変換された光が透過、吸収されにくい部材が好ましい。また、絶縁性の材料であることが好ましい。このような反射性が高い部材としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＢａＳＯ₄、ＭｇＯ等があり、これらの部材を単独又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

反射層１７の厚みは、特に限定されるものではないが、薄いより厚い方が蛍光体層１３により覆われていない箇所を覆うことができるため好ましく、具体的には１μｍ〜１００μｍ程度の厚みであることが好ましい。また、反射層の厚みは、好ましくは発光素子の厚みの１％〜５０％の厚みであり、より好ましくは３％〜３５％である。

（透光部１８）
蛍光体層１３又は反射層１７は、剥がれを防止するために任意に透光部１８で覆われてもよい。透光部１８は発光素子１２から出射される光を透過させる部材を用いて形成される。具体的には、発光素子１２から出射される光の６０％以上を透過させる部材を用いて形成され、好ましく７０％以上を透過させる部材、より好ましく８０％以上を透過させる部材、さらに好ましくは９０％以上を透過する部材を用いて形成される。このような透光性が高い部材としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を一例として挙げることができる。また、透光部１８にレンズ機能をもたせる場合は、透光部１８の表面を盛り上がらせて砲弾形状や凸レンズ形状としてもよい。

発光素子１２の下面と導体配線１４ａ、１４ｂの上面の間の隙間（隣接する接合部材の間）には、透光性材料が配置されない、つまり、空隙であることが好ましい。特に、透光性材料が樹脂材料からなる場合には、発光素子１２の下部に樹脂が充填されると、発光装置の動作時や実装時に加わる熱応力によって透光性材料が膨張する。これにより、発光素子１２と導体配線１４ａ、１４ｂの接合領域における接合強度が弱まってしまうためである。接合強度が弱まると、発光素子１２と導体配線１４ａ、１４ｂが剥離してしまい不灯になるおそれがある。

発光素子１２の外縁上の周辺に蛍光体層１３によって覆われていない箇所がある場合には、蛍光体層１３で覆われていない箇所から樹脂が侵入するので発光素子１２の下部に樹脂が充填されやすくなる。このため、透光部１８を樹脂材料で形成する場合は、発光素子１２の外縁上の周辺を蛍光体層１３で覆いやすくすることで不灯の防止にも繋がる。透光部１８を形成する方法としては、ディスペンス、印刷、ポッティング、キャスティング、スピンコート、トランスファー成形、圧縮成形等を用いることができる。

［実施形態１に係る発光装置１００の製造方法］
次に、実施形態１に係る発光装置１００の製造方法について説明する。

（第１工程）
まず、導体配線１４ａ、１４ｂを有する支持体１１を準備する。なお、導体配線１４ａ、１４ｂは、発光素子１２を載置した場合に、発光素子１２の下側に位置する一対の導体配線間の距離のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離が最も狭い。

（第２工程）
次に、導体配線１４ａ、１４ｂの上に発光素子１２を載置するとともに、発光素子１２を導体配線１４ａ、１４ｂに接合部材を用いて接合する。接合の態様は、接合部材の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、超音波、熱、荷重、光、フラックス等などは接合の一例である。なお、発光素子１２の周囲には、発光素子１２に接合されずに露出したままの導体配線１４ａ、１４ｂが存在する。これらの露出する導体配線１４ａ、１４ｂは、接合部材としてハンダ材料を用いる場合において、発光素子１２との接合に用いられない余分なハンダ材料を逃がす効果（つまり、余分なハンダ材料が、発光素子１２の下方から露出する導体配線１４ａ、１４ｂ側へ移動し、露出する導体配線１４ａ、１４ｂに接合される。）がある。したがって、これらの露出する導体配線１４ａ、１４ｂを設けておけば、発光素子１２を導体配線１４ａ、１４ｂに対して適量のハンダで接合することができるとともに、ハンダ量の過多から生じる発光素子１２と導体配線１４ａ、１４ｂの接合不良を低減させることができる。

（第３工程）
次に、発光素子１２の外縁と、発光素子１２が配置される領域の周囲の導体配線１４ａ、１４ｂの表面と、を連続して覆う蛍光体層１３を形成する。蛍光体層１３を形成する方法としては、電着法、静電塗装法を一例として挙げることができる。電着法及び静電塗装法によれば、蛍光体物質を付着させたい部位に導電性を持った素材を用いることで、支持体１１上において選択的に均一な厚みの蛍光体層１３を形成することができる。これにより、蛍光体層１３の厚みにより色ムラが引き起こされることを抑制することができる。なお、電着法による場合は、例えば、蛍光体粒子を含む溶液（電着用の浴液）中に、発光素子１２を載置した支持体１１を配置し、溶液中における電気泳動により、蛍光体粒子を支持体１１の導体配線１４ａ、１４ｂ及び発光素子１２の表面に堆積させることにより、蛍光体層１３を形成してもよい。発光素子１２の表面に対する蛍光体粒子の堆積は、発光素子１２の表面が導電性の材料からなる場合には、例えば、発光素子１２自体に電圧を印加することにより、帯電された蛍光体粒子を電気泳動させて発光素子１２の表面に堆積させることができる。

サファイアなどの絶縁性基板を成長用基板として有する発光素子１２を用いる場合などにおいては、発光素子１２の表面が非導電性の部位（成長用基板などの部分）を有することになり、発光素子１２自体に電圧を印加しても当該部位に蛍光体粒子を堆積させることはできない。したがって、この場合は、例えば、当該非導電性の部位に導電性を有する被覆層を設けた後、その被覆層に電圧を印加することにより、当該非導電性の部位に蛍光体粒子を堆積させることができる。この場合、例えばＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎなどからなる被覆層を一例として挙げることができる。

［実施形態２に係る発光装置２００の製造方法］
次に、本発明の実施形態２に係る発光装置２００の製造方法について説明する。

（第１工程）
まず、導体配線１４ａ、１４ｂを有する支持体１１を準備する。実施形態１に係る製造方法の場合と同様に、導体配線１４ａ、１４ｂは、発光素子１２を載置した場合に、発光素子１２の下側に位置する一対の導体配線間のうち、発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間１９の距離が最も狭い。

（第２工程）
次に、導体配線１４ａ、１４ｂの上に発光素子１２及び保護素子１６を載置するとともに、発光素子１２及び保護素子１６を導体配線１４ａ、１４ｂに接合部材を用いて接合する。接合の態様については、実施形態１に係る製造方法の場合と同様であるので、説明を省略する。

（第３工程）
次に、支持体１１の上に、発光素子１２を覆うように蛍光体層１３を形成する。形成の態様については、実施形態１に係る製造方法の場合と同様であるので、説明を省略する。

（第４工程）
次に、導体配線１４ａ、１４ｂ上に形成された蛍光体層１３を覆う反射層１７を形成する。反射層１７を形成する方法としては、実施形態１に係る製造方法において説明した蛍光体層１３を形成する場合と同様に電着法、静電塗装法が好ましい方法となる。

ただし、電着法により反射層１７を形成する場合は、電着法により蛍光体層１３を形成する場合とは異なり、反射材料を発光素子１２の表面に堆積させない。このため、サファイアなどの絶縁性基板を成長用基板として有する発光素子１２を用いる場合などにおいては、蛍光体層１３を形成する時に非導電性の部位に設けた導電性を有する被覆層を除去もしくは絶縁性に改質させる。除去もしくは改質する方法の一例としては、例えば次の（１）から（３）の方法を挙げることができる。
（１）蛍光体層１３を形成した後に電着用の浴液に被覆層の材料を選択的に溶解させる材料を投入することにより、電着用の浴液を、塩酸や硫酸等の酸性浴液あるいは水酸化ナトリウムやアンモニアなどのアルカリ浴液として、被覆層を溶解し除去する。
（２）蛍光体層１３を形成した後に、電着用の浴液から取り出したうえ、塩酸や硫酸等の酸性浴液あるいは水酸化ナトリウムやアンモニアなどのアルカリ浴液などの溶解液に被覆層を浸漬させて被覆層を溶解し除去する。
（３）蛍光体層１３を形成した後に酸化処理等によって絶縁性に改質する。

ここで、上記（１）及び（２）の場合には、Ａｌ、Ｚｎなどからなる被覆層を用いることが好ましい。また、上記（３）の場合は、絶縁性への改質に加えて、透光性（特に高い透光性）を有する部材に改質させることが好ましいが、この場合は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｐｂなどからなる被覆層を用いることが好ましい。なお、被覆層の厚みは、上記の処理が可能な厚みであればよく、例えば１００Å〜１００００Åとすることができる。

発光素子１２の成長用基板が導電性である場合、蛍光体層１３を形成した後に絶縁性の被覆層を形成すれば、反射層１７が発光素子１２上に形成されることを防止することができる。この場合の被覆層の材料としては、例えばＡｌ_ｘＯ_ｙ（１＜ｘ、１＜ｙ）、ＳｉＯ_ｘ（１＜ｘ）等の酸化物、ポリメタクリル酸メチルやポリイミドやシリコーン樹脂のような有機物等を一例として挙げることができる。

（第４工程）
次に、発光素子１２、保護素子１６、蛍光体層１３及び反射層１７を覆う透光部１８を形成する。形成の態様については、実施形態１に係る製造方法の場合と同様であるので、説明を省略する。

以上、実施形態について説明したが、これらの説明は一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載された構成を何ら限定するものではない

本発明に係る実施形態は、色ムラを抑制可能な発光装置とすることができ、各種表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、さらには、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置など、広範囲の用途に利用することができる。

１１…支持体
１２…発光素子
１３…蛍光体層
１４ａ，１４ｂ…導体配線
１５…キャビティ
１６…保護素子
１７…反射層
１８…透光部
１９…発光素子の外縁上の下側に位置する一対の導体配線間
２０…認識対象部
１００，２００…発光装置

Claims

支持体と、
前記支持体の表面に離間して形成された少なくとも一対の導体配線と、
電極を有し、前記電極が前記導体配線の上に配置される発光素子と、
前記発光素子の外縁と、前記発光素子が配置される領域の周囲の前記導体配線の表面とを連続して覆う均一な厚みの蛍光体層とを有し、
前記発光素子の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離が広い部分と狭い部分が有り、
前記発光素子の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離のうち、前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離が最も狭い発光装置。
前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記導体配線間の距離が、前記導体配線間の距離の中で最も狭い請求項１に記載の発光装置。
前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記導体配線間の距離が０．０２〜０．０４ｍｍである請求項１または請求項２に記載の発光装置。
前記蛍光体層を覆う透光部を有している請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記蛍光体層が、前記発光素子の上面及び側面を覆う請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
前記導体配線の上に形成された前記蛍光体層を覆う反射層を有している請求項１〜５いずれか１項に記載の発光装置。
前記蛍光体層の厚みが１０〜２００μｍである請求項１〜６いずれか１項に記載の発光装置。
支持体の表面に離間して形成された少なくとも一対の導体配線を準備する工程と、
発光素子の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離のうち、前記発光素子の外縁上の下側に位置する前記一対の導体配線間の距離が最も狭い位置で前記一対の導体配線と前記発光素子の電極とを接合する工程と、
前記発光素子の外縁と、前記発光素子が配置される領域の周囲の前記導体配線の表面とを連続して覆う均一な厚みの蛍光体層を電着法により形成する工程とを有する発光装置の製造方法。
前記蛍光体層を覆う透光部を形成する工程を含む請求項８に記載の発光装置の製造方法。
前記導体配線の上に形成された前記蛍光体層を覆う反射層を形成する工程を含む請求項８に記載の発光装置の製造方法。
前記反射層を電着法により形成する請求項８に記載の発光装置の製造方法。