CN101878540A - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

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佐野雅彦
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

本发明提供可实现降低了颜色不匀的高亮度发光的发光装置及其制造方法。本发明的发光装置具有发光元件、被射入从该发光元件所射出的光的光透射构件、和被覆构件，其中，光透射构件是具备露出于外部的发光面、和从该发光面连续的侧面的无机材料的光变换构件。并且，被覆构件含有光反射性材料，至少被覆光透射构件的侧面。由此，实质上可只将发光面作为发光装置中的光的发出区域。即，可实现指向性及亮度优越的发出光，进而对发出光的光学控制变为容易，提高了将各发光装置作为单元光的2次利用性。

Description

发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具备可透射来自发光元件的光的光透射构件的发光装置及其制造方法。
背景技术
半导体发光元件是小型且电力效率良好地发出鲜艳颜色的光。另外，半导体元件即发光元件没有灯泡烧坏(bulb burnout)等担心。进而，具有初期驱动特性优越、对于振动或重复开、关灯的耐受性强的特征。另外，开发有通过将从发光元件所发出的光源光、与被其激发可发出与光源光不同色相的光的波长变换构件组合，根据光的混色原理可射出多样色彩的光的发光装置。由于具有这些优越的特性，发光二极管(Light EmittingDiode：LED)、激光二极管(Laser Diode：LD)等半导体发光元件可作为各种光源而加以利用。特别是近年来，作为取代荧光灯的照明用的光源，作为更低耗电且寿命长的新一代照明而备受注目，并进一步要求发光输出的提高及发光效率的改善。另外，如汽车的前灯等投光器、投光装置那样，也要求高亮度的光源。
作为这样的发光装置，例如提出有如专利文献1所记载的发光装置100，将该发光装置100的剖面图示于图10。发光装置100是由LED元件102、和搭载该LED元件102的壳体103形成。壳体103在出光侧开口，在开口内部载置有LED元件102。进而，在壳体103内填充有含有光反射粒子111A的涂布材料111，在LED元件102的除了出光面105A以外的外表面区域也被该涂布材料111被覆。
另外，在所形成的涂布材料111的外表面上且出光面105A上，配置有薄片状的荧光体层110。荧光体层110是由含有通过受到来自LED元件2的放射光(蓝色光)而被激发、放射波长变换光(黄色光)的YAG(YttriumAluminium Garnet，钇铝石榴石)等荧光体的树脂形成。另外，荧光体层110以被覆LED元件102的出光面105A全体的方式而构成，并且具有露出于出光侧的发光面110A。由此，将来自LED元件102的一次光(蓝色光)、与对该一次光的一部分进行波长变换而得到的二次光(黄色)加以混色，从发光面110A得到白色光。
专利文献1：日本特开2007-19096号公报
专利文献2：日本特开2002-305328号公报
发明内容
但是，根据图10的发光装置100，向荧光体层110行进的光不仅从发光面110A侧射出(参照图10的箭头L1)，也从构成厚度的侧面104侧射出(参照图10的箭头L2)。其结果是，从发光面110A侧射出的出射光L1呈现白色，而从侧面104侧射出的出射光L2则因一次光的蓝色成分不足而带有黄色。即，根据荧光体层110的部位不同，一次光及二次光的混色率有所不同，有产生颜色不匀的问题。
另外，在将发光装置100作为单元光、在将其多个组合而作为照明等器具时，有时采取通过将来自单元发光装置的各成分利用透镜等光控制系统进行集光、扩散，从而将发出光的全体向所期望的放射方向矫正的手段。此时，在各单元光中的横方向的光成分不易控制放射方向，而且有时由于与前进方向的色差而使全体的发光特性降低，因此要加以截断。即，产生相当于横方向的光成分的光束损失，造成亮度的减少。也就是说，在发光装置100中，由于根据作为光的发出区域的荧光体层110的部位不同而产生颜色不匀，因此在2次利用该发光装置100时，需要除去不适合的光成分，有可能相对性地降低光束及亮度。另外，即使在使用1个发光装置的器具中，也有与上述同样的问题。
但是，如上所述，通过荧光体层110而向发光装置外发出的光是将来自LED元件102的一次光与在荧光体层110内进行波长变换而成的二次光的混合色，通过其混色的比例可得到所期望的色相。即，发出光的波长取决于荧光体层110内的波长变换构件的量、以及波长变换构件的填充密度。实际上，在荧光体层110中，只要含有能够将来自光源的出射光进行波长变换这种程度的波长变换构件，则会产生无法忽视的程度的厚度。该厚度取决于波长变换构件本身的粒径、或波长变换构件的填充密度，但估计至少为除去生长基板的半导体构造的4倍以上、通常为20倍以上。即，关于发光装置的发光，从侧面方向也是可充分目视的程度，上述的颜色不匀的问题与厚度成比例地变为显著。另外，伴随着用于以大电流驱动LED的投入电力的增加，有波长转换构件中的热应力增加的可能性。这样的波长变换构件中的发热或由此产生的热应力有诱发发光特性下降的倾向。特别是在为了实现高亮度的光源而将波长转换构件与发光元件接近或接触地配置的情况下，波长转换构件的发热量变大，因上述热引起的可靠性的问题也变为显著。另外，当集成多个发光元件而实现高亮度化时，在上述单一的发光元件中产生的问题变得更复杂化。例如，因发光元件的排列而在发光面内产生亮度不匀或颜色不匀，进而由于发光面积的增大而容易受到上述波长转换构件的密度或其分布不均匀的影响，容易产生颜色不匀。另外，通过发光元件的数量增加，除了使发热量增大，也会使导热路径产生变化，引起热分布的恶化。
发明内容
本发明是为了解决以往这样的问题点而做出的。本发明的目的是提供一种耐高温性优越、可实现降低了颜色不匀的高亮度发光或高输出发光的发光装置及其制造方法。
为了达成上述目的，本发明的第1发光装置的特征在于，是具有发光元件、被射入从该发光元件所射出的光的光透射构件、和被覆构件的发光装置，光透射构件是具备露出于外部的发光面、和从该发光面连续的侧面的无机材料的光变换构件，被覆构件含有光反射性材料，至少被覆光透射构件的侧面。
另外，本发明的第2发光装置的特征在于，被覆构件包围发光元件。
另外，本发明的第3发光装置的特征在于，光透射构件是板状，具有与发光面对置的受光面，发光元件接合于受光面。
另外，本发明的第4发光装置的特征在于，发光元件以倒装芯片(flip-chip)的方式安装于安装基板上。
另外，本发明的第5发光装置的特征在于，被覆构件被覆发光元件。
另外，本发明的第6发光装置的特征在于，在从发光面侧的俯视中，发光元件内包于光透射构件中。
另外，本发明的第7发光装置的特征在于，多个发光元件光学性地连接在一个光透射构件上。
另外，本发明的第8发光装置的特征在于，是具有发光元件、包围该发光元件的被覆构件、和光透射构件的发光装置，光透射构件是具备露出于外部的发光面、从该发光面连续的侧面、和与发光面对置的受光面的由无机材料形成的板状的光变换构件，在光透射构件的受光面上接合有多个发光元件，从该发光元件各自射入光，被覆构件含有光反射性材料，至少被覆光透射构件的侧面。
另外，本发明的第9发光装置的特征在于，发光元件各自以倒装芯片的方式安装于安装基板上。
另外，本发明的第10发光装置的特征在于，被覆构件被覆各发光元件。
另外，本发明的第11发光装置的特征在于，发光元件各自经由空隙与被覆构件分隔。
另外，本发明的第12发光装置的特征在于，在该发光装置的发光面侧，被覆构件具备与发光面为大致同一面的暴露面。
另外，本发明的第13发光装置的特征在于，在从发光面侧的俯视中，发光元件内包于光透射构件中。
另外，本发明的第14发光装置的特征在于，在光透射构件的受光面设置有接合发光元件的接合区域、和被被覆构件被覆的被覆区域。
另外，本发明的第15发光装置的特征在于，发光元件相互分隔，在光透射构件的受光面中，在接合区域之间设置有分隔区域，将被覆区域设置于分隔区域。
另外，本发明的第16发光装置的特征在于，光透射构件具有相比发光元件更向外突出的突出区域，在受光面的突出区域设置有被覆区域。
另外，本发明的第17发光装置的特征在于，被覆构件在透光性树脂中含有选自由Ti、Zr、Nb、Al组成的组中的至少一种氧化物的光反射性材料。
另外，本发明的第18发光装置的特征在于，被覆构件是由选自由Al2O3、AlN、MgF、TiO2、ZrO2、Nb2O5、SiO2组成的组中的至少一种的光反射性材料所构成的多孔质体。
另外，本发明的第19发光装置的特征在于，光变换构件含有荧光体，可对从发光元件发出的光的至少一部分进行波长变换。
另外，本发明的第20发光装置的特征在于，光变换构件是无机物与荧光体的烧结体。
另外，本发明的第21发光装置的特征在于，无机物是氧化铝(Al2O3)，荧光体是YAG(Y3Al5O12)。
另外，本发明的第22发光装置的制造方法，其是具有发光元件、被射入从该发光元件所射出的光的光透射构件、和被覆构件的发光装置的制造方法；其特征在于，具有下述工序：将发光元件安装于配线基板、并使该发光元件与该配线基板电连接的第1工序；将与发光元件的安装侧对置的出光侧的至少一部分与光透射构件光学性地连接的第2工序；和用被覆构件被覆构成光透射构件的厚度的侧面，以该被覆构件的外表面沿着光透射构件的外表面的方式对该被覆构件进行成形的第3工序。
根据本发明的发光装置，是下述结构：在光透射构件中，向外部发出光的发光面从被覆构件中露出，另一方面，从发光面连续的侧面用被覆构件加以被覆。即，实质上可只将发光面作为发光装置中的光的发出区域。通过将侧面用被覆构件加以被覆，可使从发光元件行进至侧面侧的光被邻接的被覆构件反射，从发光面侧取出该成分光。其结果是，可避免与中央区域色相不同的侧面通过光向外发出，能够抑制颜色不匀的产生。另外，通过在发光面侧取出向其侧面方向行进的光，可以抑制全体的光束量的损失，提高在发光面中的亮度。由此，可实现指向性及亮度优越的发出光，进而容易进行发出光的光学性控制，提高将各发光装置作为单元光的2次利用性。另外，可将热传导至被覆构件，提高光透射构件的放热性，提高发光装置的可靠性。进而，在集成有多个发光元件的发光装置中，可在面内得到均匀的亮度分布，实现降低了颜色不匀的高亮度的光源。
另外，根据本发明的发光装置的制造方法，在决定了光透射构件的位置后，当用被覆构件被覆光透射构件的侧面时，可以根据希望调节其发光面区域。另外，可将被光透射构件及被覆构件包围的发光元件容易地密封成气密状态。
附图说明
图1是关于实施方式1的发光装置的概略剖面图。
图2是关于实施方式1的发光元件的概略剖面图。
图3是表示关于实施方式1的发光装置的制造方法的示意图。
图4是表示关于实施方式2的发光装置的制造方法的示意图。
图5是表示关于实施方式3的发光装置的制造方法的示意图。
图6是关于实施方式4的发光装置的概略剖面图。
图7是关于比较例1的发光装置的概略剖面图。
图8是表示关于比较例1及实施例1的发光装置的配光色度的曲线图。
图9是表示相对于光透射构件的发光面的侧面的比例与度的关系曲线图。
图10是表示以往的发光装置的剖面图。
图11是表示在实施例3及比较例2的耐热性实验中的输出的曲线图。
图12是表示在实施例3及比较例2的耐热性实验中的色度值的曲线图。
图13是表示关于实施例3及比较例2的发光装置的耐热性实验前的光透射构件的周边的概略俯视图。
图14是表示关于比较例2的发光装置的耐热性实验后的光透射构件的周边的概略俯视图。
符号说明
1、20、30、40：发光装置
2：光反射性材料
3A：第1电极(n型衰减电极)
3B：第2电极(p型衰减电极)
5：生长基板(蓝宝石基板)
6：第1氮化物半导体层(n型半导体层)
7：第2氮化物半导体层(p型半导体层)
8：发光层(活性层)
9：配线基板(基板材)
10：发光元件
11：半导体构造
13：透光性导电层(透光性电极、ITO)
14：保护膜
15：光透射构件
15a：发光面
15b：受光面
15c：侧面
16：光透射构件的缺损部
17：粘接材(聚硅氧烷树脂)
24：导电构件
26、26b：被覆构件(密封构件、树脂)
33：端面
100、200：发光装置
102：LED元件
103：壳体
104：侧面
105A：出光面
110：荧光体层
110A：发光面
111：涂布材料
111A：光反射粒子
L1、L2：光
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施例加以说明。但是，以下所示的实施例是用于将本发明的技术思想具体化的发光元件及其制造方法的例示，本发明的发光装置及其制造方法并不特定为以下的内容。进而，本说明书是为了容易理解权利要求的范围，将对应于实施例所示的构件的编号赋予“权利要求书”及“发明内容”栏中所示的构件。但是，绝非将权利要求中所示的构件特定为实施例的构件。特别是记载于实施例的构成构件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等，如无特定的记载，则其意图并不是将本发明的范围只限定于此，只不过为说明例。
然而，各附图所示的构件的尺寸或位置关系等有时为了明确说明而有夸张。进而，在以下的说明中，对于相同的名称、符号，表示相同或同质的构件，适宜省略其详细说明。进而，构成本发明的各要素可以是以相同的构件构成多个要素从而以一个构件兼用多个要素的形态，相反地也可以是由多个构件分担一个构件的功能来实现。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也可利用于其它的实施例、实施方式等。另外，在本说明书中，“层上”等的“上”并不限于与上表面接触而形成的情况，也包含分隔地形成于上方的情况，还以也包含层与层之间存在有介在层的含义而使用。另外，在本说明书中，有时也将“被覆构件”记载为“密封构件”。
<实施方式1>
图1是本发明的实施方式1的发光装置1的概略剖面图，图1所示例子的发光装置1的主要构造如下。主要由发光元件10、透射从该发光元件10射出的光的光透射构件15、和被覆光透射构件15的一部分的被覆构件26构成。发光元件10介由导电构件24而安装在配线基板9上，进而在发光元件10的上方光学性地连接有光透射构件15。光透射构件15具有接受来自发光元件10的光的受光面15b、和将接受的光发出的面且是构成发光装置1的外表面的发光面15a。进而，光透射构件15具有与发光面15a大致垂直的面且是与厚度方向平行的侧面15c。
另外，光透射构件15的一部分用被覆构件26加以被覆，向外部发出光的发光面15a从被覆构件26中露出。被覆构件26含有可反射光的光反射性材料2，且被覆构件26至少被覆从光透射构件15的发光面15a连续的侧面15c，适合形成为被覆构件26的被覆区域的暴露面与发光面15a的面成为大致同一面。根据上述构造，从发光元件10射出的光在行进至光透射构件15之后，以发光面15a作为发光装置的窗部，从该窗部向外发出。该窗部相对于包围光透射构件的被覆构件，设置在射出方向的前面，也就是说，将被覆构件设定为相对于发光面为大致同一面、或设定为从发光面向受光面侧后退的外表面，从而使得来自光透射构件的发光面的光不被被覆构件所遮蔽。
另外，光透射构件15由可对从发光元件10射出的光的至少一部分进行波长变换的波长变换构件构成。即，成为来自发光元件10的出射光与将其一部分用波长转换元件加以波长转换而成的二次光加色混合、可发出所期望的波长光的发光装置。下面，对于本发明的发光装置1的各构件及构造加以说明。
(发光元件)
发光元件10可以利用公知的构成，具体而言，可利用半导体发光元件，GaN系半导体由于能够发出可效率良好地激发荧光物质的短波长的光，所以是优选的。实施方式1的发光元件10在同一面侧形成正电极和负电极，但并不限定于此形态，例如也可分别在一个面上形成正的和负的电极。另外，正的和负的电极是并不限定于一对，也可以分别形成多个。
作为半导体层11，从是可见光域的短波长域、近紫外线域、或比其更短的波长域这一点上，在实施例及在以下所说明的氮化物半导体可以优选地使用在此点与波长转换构件(荧光体)组合而成的发光装置中。另外，并不限定于此，也可以是ZnSe系、InGaAs系、AlInGaP系等半导体。
(发光元件结构)
从输出、效率方面出发，由半导体层形成的发光元件构造优选为在后述的第1导电型(n型)层、第2导电型(p型)层之间具有活性层的构造，但并不限定于此。另外，也可以在各导电型层上局部地设置绝缘、半绝缘性、逆导电型构造，另外也可以将它们附加地设置在第1、2导电型层上，也可附加地具有其它电路构造、例如保护元件构造，另外，也可为上述基板承担发光元件的导电型的一部分的构造，在基板不构成发光元件构造的情况下也可除去基板。另外，也可以是将基板在半导体层形成后除去的无基板的半导体元件构造，将该取出的半导体层粘接、以倒装芯片的方式安装于支撑基板例如导电性基板上的构造等，另外也可以是将其它的透光性构件、透光性基板粘接于半导体层的构造。具体而言，在半导体层的出光侧的主面上具有生长基板、粘接的构件、基板的情况下，生长基板、粘接的构件、基板设为透光性，在生长基板为不透光性、遮光性、光吸收性的生长基板的情况下，除去生长基板，而在将半导体层粘接在这样的基板上的情况下，是将基板设置于半导体层主面的光反射侧的构造。在从出光侧的透光性基板、构件向半导体层供给电荷的情况下，使用导电性的基板即可。另外，也可替代连接在半导体层上的透光性构件、基板而使用光透射构件15。另外，也可为通过玻璃、树脂等透光性构件粘接、被覆半导体层而成为被支撑的构造的元件。生长用基板的除去是例如保持在装置或基板材(submount)的芯片载置部，通过研磨、LLO(激光剥离技术，Laser LiftOff)来实施。另外，即使为透光性的异种基板，通过除去基板，可提高出光效率、输出，是优选的。
另外，作为发光元件、半导体层11的构造，可列举出具有MIS接合、PIN接合或PN接合的同质构造、异质构造或双异质构成。另外，也可将各层制成超晶格构造，或将作为活性层的发光层8制成形成为产生量子效果的薄膜的单量子阱构造或多量子阱构造。
设置于半导体层的电极优选为在实施例及以下所说明的一方的主面侧上设置有第1导电型(n型)、第2导电型(p型)层的电极的构造，但并不限定于此，也可以是相对于半导体层的各主面各自设置电极的构造，例如也可以是在除去上述基板的构造中在除去侧设置电极的构造。进而，对于发光元件的安装形态，也可采用公知的技术，例如在于同一面侧具有正负电极的元件构造中，可将其电极形成面侧作为主出光面来安装。另外，从导热的观点出发，优选为实施例及以下所说明的将与电极形成面对置的生长基板侧作为主出光面的倒装芯片安装，此外，可采用符合适宜元件构造的搭载手段。
搭载于图1的发光装置1中的发光元件10是氮化物半导体元件的LED芯片，将该LED芯片以倒装芯片的方式安装于作为配线基板9之一的基板材上。图2是发光元件10的概略剖面图。图2的发光元件10表示发光元件的一例。
对于发光元件10的构造，采用图2加以说明。发光元件10是在对置的一对主面中的作为一个主面侧的生长基板5上层叠作为半导体构造11的氮化物半导体层而形成的。半导体构造11是从下层侧开始依次层叠第1氮化物半导体层6、活性层8、第2氮化物半导体层7。另外，对于第1氮化物半导体层6及第2氮化物半导体层7，各自具备电连接的第1电极3A及第2电极3B。并且，当发光元件10介由第1电极3A及第2电极3B从外部供给电力时，从活性层8发出光。以下，作为该发光元件10的一例，说明氮化物半导体的发光元件的制造方法。
(光反射构造)
另外，发光元件10可具有光反射构造。具体而言，在半导体层的相互对置的2个主面中，将与出光侧对置的另一方的主面作为光反射侧(图1的下侧)，在该光反射侧设置反射构造，特别是可设置于半导体层内或电极等。
(透光性导电层)
进而，如图2所示，于p型半导体层7上形成透光性导电层13。进而也可于露出的n型半导体层6的大致整面上形成导电层。另外，透光性导电层13也可通过在其上方设置反射构造而将电极形成面侧作为反射侧，另外可以是使透光性导电层从衰减电极露出而从此处取出光的构造，另外也可以是作为未介由透光性导电层而将反射性电极设置于半导体层上的电极构造。另外，透光性导电层13的被覆区域不仅是n型半导体层6及p型半导体层7的双方的半导体层，也可只限定于任一方的半导体层。透光性导电层13优选为含有选自由Zn、In、Sn组成的组中的至少一种元素的氧化物。具体而言，为ITO、ZnO、In2O3、SnO2等含有Zn、In、Sn的氧化物的透光性导电层13，优选使用ITO。或者也可以是将Ni等金属制为3nm的薄膜而得到的金属膜、其它金属的氧化物、氮化物、它们的化合物的具有窗部的开口部的金属膜这样的光透射构造。像这样，通过在露出的p型半导体层7的大致整面上形成导电层，可均匀地将电流扩散于p型半导体层7全体。另外，透光性导电层13的厚度、尺寸要考虑该层的光吸收性与电阻·薄片阻抗、即光的透射、反射构造与电流扩散度，例如是厚度为1μm以下，具体而言，厚度为10nm至500nm。
(电极)
进而，在半导体层上形成电极层，在介入有上述透光性导电层的情况下，与其电连接。电极是连接在适宜地设置于p型半导体层7及n型半导体层6侧的透光性导电层13或半导体构造上而形成的，分别构成第1电极3A与第2电极3B。电极层将发光元件10与外部电极电连接，也可以作为衰减电极而发挥功能。例如，在金属电极层表面配置如Au突起(bump)这样的导电构件24，介由导电构件使发光元件的电极和与其对置的外部电极电连接。另外，在图2的例中，金属电极层3B重叠于透光性导电层13上，直接电连接。对于衰减电极，可适宜采用现有的构成。例如，由Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti中的任一金属或它们的合金或其组合形成。作为金属电极层的一例，从下面可采用W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au/Ni、Pt/Au或Ti/Rh的层叠构造。
另外，对于形成于上述氮化物半导体发光元件的p型氮化物半导体层7侧及n型氮化物半导体层6侧的电极层、或对于各导电型的电极，优选将金属种类或膜厚或层构造设定为相同的构成，这是因为，通过同时形成，与分别形成的情况相比，可简化含有上述透光性导电层的电极的形成工序。分别设置情况下的n型氮化物半导体层侧的电极例如可利用从n型氮化物半导体层6侧依次层叠而成的W/Pt/Au电极(作为其膜厚，例如分别为20nm/200nm/500nm)、或进一步层叠Ni而成的W/Pt/Au/Ni、或者Ti/Rh/Pt/Au电极等。
(保护膜)
在形成金属电极层后，除了与外部区域连接的区域，可在半导体发光元件10的大致整面上形成绝缘性的保护膜14。在图2的例中，在被覆于n型电极3A部分及p型电极3B部分上的保护膜14各形成有开口部，得到各电极的露出区域。对于保护膜14，可利用SiO2、TiO2、Al2O3、聚酰亚胺等。
另外，对于搭载于发光装置的发光元件，虽然对从其发光层输出的出射光的发光峰值波长并无特别加以限定，但例如可使用在从近紫外线至可见光的短波长区域即240nm～500nm附近、优选为380mm～420nm或450nm～470nm具有发光光谱的半导体发光元件。
(氮化物半导体发光元件)
以下，作为该发光元件10的一例，说明氮化物半导体的发光元件及其制造方法。
在图2的氮化物半导体的发光元件10中，在作为生长基板5的蓝宝石基板上，使作为第1氮化物半导体层6的n型半导体层、作为活性层8的发光层、和作为第2氮化物半导体层7的P型半导体层依次外延生长，形成氮化物半导体层11。接着，选择性地蚀刻除去发光层8及P型半导体层7的一部分，使n型半导体层6的一部分露出，在该露出区域形成作为第1电极3A的n型衰减电极。另外，在与n型电极3A为同一面侧的透光性导电层13上，形成作为第2电极3B的p型衰减电极。进而，仅露出n型衰减电极3A及p型衰减电极3B的规定表面，其它部分可由绝缘性的保护膜14被覆。另外，n型衰减电极3A可介由其透光性导电层形成于n型半导体层6的露出区域。当发光元件10介由第1电极3A及第2电极3B从外部供给电力时，从活性层8发出光，如图1的箭头所示，从上表面侧取出光线。即，在图1的发光元件10中，将其电极形成面侧作为安装侧(图1的下侧)，将与其对置的另一方的主面侧(图1的上侧)作为主要的出光侧。以下，关于半导体发光元件1的各构成要素具体地加以说明。
(生长基板)
生长基板5是使半导体层11外延生长的基板，作为氮化物半导体中的基板，有将C面、R面、及A面的任一面作为主面的蓝宝石或尖晶石(MgAl2O4)这样的绝缘性基板、或碳化硅(6H、4H、3C)、Si、ZnS、ZnO、GaAs、金刚石，及与氮化物半导体晶格接合的铌酸锂、镓酸钕等氧化物基板、GaN或AlN等氮化物半导体基板。
(氮化物半导体层)
作为氮化物半导体，是通式为InxAlyGa1-x-yN(0≤x、0≤y、x+y≤1)，也可与B或P、As形成混晶。另外，n型半导体层6、p型半导体层7不特别限定于单层、多层。对于氮化物半导体层11，具有作为活性层的发光层8，该活性层为单(SQW)或多量子阱构造(MQW)。以下，表示氮化物半导体层11的例子。
使用下述层叠而成的结构：在生长基板上，介由缓冲层等氮化物半导体的基底层、例如低温生长薄膜GaN和GaN层，例如层叠Si掺杂GaN的n型接触层和GaN/InGaN的n型多层膜层作为n型氮化物半导体层，接着，层叠InGaN/GaN的MQW的活性层，进而例如层叠Mg掺杂InGaN/AlGaN的p型多层膜层与Mg掺杂GaN的p型接触层作为p型氮化物半导体层。另外，氮化物半导体的发光层8(活性层)是例如具有含有阱层、含有障壁层与阱层的量子阱构造。用于活性层的氮化物半导体也可为p型不纯物掺杂，但优选为未掺杂或通过n型不纯物掺杂使发光元件高输出化。通过使Al含于阱层，可得到比GaN的带隙能量即波长365nm更短的波长。对应于发光元件的目的、用途等，从活性层发出的光的波长为360nm～650nm附近，优选为380nm～560nm的波长。阱层的组成是InGaN，适合用于可见光、近紫外线域，此时的障壁层的组成可以是GaN、InGaN。作为障壁层与阱层的膜厚的具体例，分别为1nm以上且30nm以下，1nm以上且20nm以下，可以是1个阱层的单量子阱、介由障壁层等的多个阱层的多量子阱构造。
接着，在p型半导体层7的表面形成构成为规定形状的掩模，对p型半导体层7及作为活性层的发光层8进行蚀刻。由此，构成n型半导体层6的n型接触层在特定位置露出。并且，如图2所示，在n型、p型接触层上分别形成n电极3A、p电极13及反射电极的衰减电极3B，使电极连接部露出，在元件的表面设置保护膜14，制作氮化物半导体的发光元件。
(配线基板)
另一方面，在图1的发光装置1中，安装有上述的发光元件10的配线基板9可利用至少在表面形成有与元件的电极连接的配线的基板。基板的材料可使用基板全体由氮化铝构成的氮化铝的单晶、多晶等结晶性基板，以及烧结基板，作为其它的材料，可以使用氧化铝等的陶瓷、玻璃、Si等半金属或金属基板，另外可以使用在它们的表面形成有氮化铝薄膜层的基板等、层叠体、复合体。金属基板、金属性基板、陶瓷基板的放热性高，因此优选。另外，配线图案的形成可以通过离子铣削法或蚀刻法等实施金属层的图案化。作为一例，可列举出在上述基板的由氮化铝形成的表面上的由铂薄膜等形成的配线图案等。进而，以保护配线图案为目的，也可以在基板的形成有配线图案侧的表面上形成由SiO2等薄膜形成的保护膜。并不限于与发光元件的电极连接的配线基板，对于载置元件的基板，也可以是不具有配线的基板，例如，也可以是在将电极形成面侧作为主发光侧的发光元件中，安装其基板侧而将元件的电极与装置的电极导线连接的形态。另外，作为该基板与被覆构件的形态，如图示的发光装置那样，除了将被覆构件设置于基板的上方的形态以外，也可以是将基板的侧面被覆的形态。
(光透射构件)
另外，图1的发光装置1具备透射来自发光元件10的光的光透射构件15。光透射构件15是可将所通过的光的至少一部分进行波长变换的光变换构件，优选具有波长变换构件。由此，在来自光源的一次光通过光透射构件15时，通过激发作为波长变换构件的荧光体，可以得到具有与主光源的波长不同的波长的二次光，其结果是，通过与未进行波长变换的一次光的混色，可实现具有所期望的色相的出射光。
另外，图1的光透射构件15以在从发光面15a的俯视中将发光元件10内包的方式构成。换而言之，如图1所示，光透射构件15的侧面15c从构成发光元件10的侧面的端面33向外突出。由此，根据图5例(实施方式3)的构成，可将来自光学性地连接的发光元件10的出射光用比发光元件10的上表面宽的受光面15b直接受光，因此光束的损失少。另外，光透射构件15的侧面15c相对于发光元件10的侧面的突出量，相对于发光元件的尺寸，例如为3％以上且30％以下，具体而言是5％以上且15％以下。作为例子，在实施例1的发光装置中，如图13所示，在光透射构件15的末端，以约50μm的宽度突出。
在此，作为在光透射构件中与波长变换构件同时具有的上述透光性构件，可使用与下述被覆构件同样的材料，例如可使用树脂、玻璃、无机物，另外也可以是由下述波长变换构件形成的成形体、晶体等。另外，对于发光面、受光面，在光透射构件为板状的情况下，优选两面均为大致平坦的面，更优选是对置的两面相互平行，由此，光从受光至发光良好地行进。另一方面，并不限于此，发光面、受光面不限于平坦的面，也可以是全部、部分具有曲面的形态、以及凹凸面等面状的形态，进而并不限定于面状的形态，也可以是各种形状或形态，例如用于进行集光、分散的形状，例如透镜状等光学性的形状。
另外，作为光透射构件的波长变换功能，除了利用了发光元件的光与其变换光的混色的发光装置以外，也可以是射出例如利用了发光元件的紫外光的变换光、或利用多个变换光的混色光这样的从发光元件的一次光变换得到的二次光的发光装置。
具备波长变换功能的光透射构件15具体而言由下述物质等构成，如：具备玻璃板、以及光变换构件的物质；或光变换构件的荧光体结晶或具有其相的单晶体、多晶体、无定形体、陶瓷体；或由荧光体结晶粒子形成的物质与适宜附加的透光性构件的烧结体、凝集体、多孔质性材料；在它们中混入或含浸透光性构件例如树脂的物质；或者含有荧光体粒子的透光性构件、例如透光性树脂的成形体等构成。另外，从耐热性的观点出发，与由树脂等有机材料构成相比，更优选光透射构件由无机材料构成。具体而言，优选由含有荧光体的透光性的无机材料形成，特别是通过由荧光体与无机物(结合材)的烧结体、或者由荧光体形成的烧结体或单晶来成形，可以提高可靠性。另外，在使用下述YAG(钇铝石榴石)的荧光体的情况下，除了YAG的单晶或高纯度的烧结体以外，将氧化铝(Al2O3)作为结合材(粘合剂)的YAG/氧化铝的烧结体从可靠性的观点是优选的。另外，光透射构件15的形状虽未特别加以限定，但在实施方式1中，将光透射构件15设定为板状。通过形成为板状，与构成为面状的发光元件10的射出面的结合效率良好，可容易地进行位置配合，以与光透射构件15的主面大致平行。而且，通过将光透射构件15的厚度设定为大致一定，可抑制所构成的波长变换构件的不均匀分布，其结果是，可将所通过的光的波长变换量设定为大致均匀，使混色的比例稳定，能抑制在发光面15a的部位的颜色不匀。因此，当在一个光透射构件15上搭载多个发光元件10的情况下，可减少因各发光元件10的配置而引起的发光面内的亮度或色度的分布不匀，得到大致均匀且高亮度的发光。另外，具备波长变换功能的光透射构件15的厚度在发光效率或色度调整中，优选为10μm以上且500μm以下，进而优选为50μm以上且300μm以下。
另外，可与蓝色发光元件适当地组合而得到白色发光，作为使用在波长变换构件中的代表性的荧光体，可列举出由铈赋活的YAG的荧光体及LAG(镥铝石榴石)的荧光体。特别是在高亮度且长时间的使用中，优选为(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce(0≤x＜1，0≤y≤1，其中Re为选自由Y、Gd、La、Lu组成的组中的至少一种的元素)等。另外，可使用含有选自由YAG、LAG、BAM、BAM:Mn、(Zn、Cd)Zn:Cu、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN、CASBN及CaAlSiN3:Eu组成的组中的至少1种的荧光体。
在发光装置1中，也可具备多个波长变换构件或具备其功能的光透射构件，例如上述光变换构件可以是将2种以上的荧光体混合而成的构件。除此以外，可具有多个包含多个相互不同波长的波长变换构件的光透射构件、或者具备其功能的光透射构件，例如该光透射构件的层叠体，进而，可以设置一个波长变换构件或具备其功能的光透射构件，并与其分开地在发光装置的出光窗部上、或者在从此处至光源的装置内的光路上设置具有光变换构件的光变换部，例如也可设置于光透射构件与发光元件之间、其结合构件中、发光元件与被覆构件之间。另外，使用具有黄～红色发光的氮化物荧光体等，可以增加红色成分，实现平均颜色评价数Ra高的照明或灯泡色LED等。具体而言，通过配合发光元件的发光波长来调整CIE的色度图上的色度点不同的荧光体的量而含有，可使在其荧光体间与发光元件所连结的色度图上的任意点发光。除此以外，可列举出将近紫外～可见光变换为黄色～红色域的氮化物荧光体、氧氮化物荧光体、硅酸盐荧光体、L2SiO4:Eu(L是碱土类金属)、特别是(SrxMae1-x)2SiO4:Eu(Mae是Ca、Ba等碱土类金属)等。作为氮化物系荧光体、含氧氮化物(氧氮化物)荧光体，有Sr-Ca-Si-N:Eu、Ca-Si-N:Eu、Sr-Si-N:Eu、Sr-Ca-Si-O-N:Eu、Ca-Si-O-N:Eu、Sr-Si-O-N:Eu等，作为碱土类氮化硅荧光体，由通式LSi2O2N2:Eu、通式LxSiyN(2/3x+4/3y):Eu或LxSiyOzN(2/3x+4/3y-2/3z):Eu(L是Sr、Ca、Sr与Ca中的任一种)表示。
另外，在发光装置中，对应于一个光透射构件15的发光元件10的搭载个数无特别限定。但由于将可发出通过一个光透射构件15的光的发光元件10设定为多个，可使向受光面15b行进的总光束量增加，进而可提高从发光面15a发出的光的亮度，因此是优选的。另外，在搭载多个发光元件10的情况下，发光元件10可相互结合而加以设置，但优选相互适度地分隔而加以设置。发光元件10的分隔距离可考虑发光装置的配光特性、放热性、以及发光元件的安装精度而适宜决定。例如，设定为相对于发光元件的尺寸在10％以内。
(被覆构件、密封构件)
密封构件26是如图1所示被覆光透射构件15的一部分，具体而言至少被覆光透射构件15的侧面15c。
另外，作为密封构件26的基材的树脂材料例如为透光性，但并不特别加以限定，优选使用聚硅氧烷树脂组合物、改性聚硅氧烷树脂组合物等，可使用环氧树脂组合物、改性环氧树脂组合物、丙烯酸树脂组合物等具有透光性的绝缘树脂组合物。另外，也可利用至少含有这些树脂中的至少一种树脂的混合树脂等、耐候性优越的密封构件。进而，也可使用玻璃、硅胶等耐光性优越的无机物。进而，通过将密封构件的发光面侧制成所期望的形状，可具有透镜效果，可使来自发光元件芯片的光聚集。在实施方式1中，从耐热性、耐候性的观点出发，使用聚硅氧烷树脂作为密封构件。
另外，在实施方式1中，密封构件26在上述树脂中含有光反射性材料2而形成。进而，密封构件26优选由至少2种折射率不同的树脂材料构成。由此，可以提高反射能力，可抑制透过树脂而向邻接构件的光渗出成分，即，可向所期望的方向引导光。另外，为了有效地实现上述效果，在成为基板的树脂、即在实施方式1中的聚硅氧烷树脂中，至少含有1种光吸收少的树脂材料。通过含有光反射性材料，可以提高密封构件26的反射率，进而更适合的是，由于透光性粒子的反射，可制成光吸收、损失低的被覆构件。即，来自LED芯片的出射光被被覆于LED芯片周围附近的构件26反射，并被导光至LED芯片侧或光透射构件15侧。另外，密封构件26也可使用1种树脂，例如聚硅氧烷树脂。例如，可利用将主剂与固化剂混合的2液式的聚硅氧烷树脂。
在密封构件、被覆构件26中所含的光反射性材料2是选自由Ti、Zr、Nb、Al、Si组成的组中的1种氧化物，或是AlN、MgF中的至少1种，具体而言，为选自由TiO2、ZrO2、Nb2O5、Al2O3、MgF、AlN、SiO2组成的组中的至少1种，在上述构件26中，特别是在透光性树脂中所含的光反射性材料，特别是作为其透光性的粒子，为选自由Ti、Zr、Nb、Al组成的组中的1种元素的氧化物，由此，可以提高材料的透光性及反射性、与基材的折射率差，因此是优选的。另外，被覆构件也可由上述光反射性材料的成形体构成，具体而言，也可制成上述粒子凝集而成的凝集体、烧结体等多孔质材料，另外，也可为通过溶胶凝胶法形成的成形体。在这样的多孔质体的被覆构件中，由于可增加上述光反射性材料与多孔质内的空气的折射率差，可以提高光反射性，因此是优选的。另一方面，当对多孔质材料的被覆构件与具备上述树脂等的母材的被覆构件进行比较时，在成形为所期望的形状、以及提高密封性能、气密性能方面，有不同的倾向，在制成具备其中任一方或双方的发光装置的情况下，优选制成具备上述母材的被覆构件。另外，考虑到两者的被覆构件的特性，也可形成作为两者的复合成形体的被覆构件，例如，也可制成下述成形体：在从外表面侧使树脂含浸到成形为所期望的形状的被覆构件中，从其外表面至深度方向的一部分用树脂含浸，用这样的构件密封发光元件来提高气密性，在发光元件侧的内表面侧实现由多孔质性带来的高反射性能。这样，被覆构件、密封构件或由它们形成的包围体不必完全密封、气密密封，也可以是内部区域与外部连通、或是气体透过性，只要是至少不漏光的形态、特别是在射出方向上不漏光的形态即可。
在上述母材中含有光反射性材料的被覆构件中，由于根据其含有浓度、密度而使光的渗出距离不同，因此可以对应于发光装置形状、尺寸来调整适当浓度、密度。例如，对于比较小的发光装置的情况，有必要减小被覆发光元件、光透射构件的被覆构件的壁厚，即，优选具备高浓度的光透射性材料，以使得用该薄壁的构件来抑制漏光。另一方面，在含有光反射性材料的被覆构件的原料调制、其原料的涂布、成形等制造过程中，在如果该原料中的光反射性材料的浓度变高时制造上有困难的情况下，需适宜调整其浓度。在此，对于具备母材的被覆构件已做过说明，对于上述多孔质体也同样适用。作为一例，在下述比较例的实验中，其含有浓度适宜为30wt％以上，其厚度为20μm以上是合适的。如果在此范围，则可以从发光面得到高亮度、且指向性高的发出光。另外，如果光反射性材料的浓度高，则树脂的热扩散性提高。进而，作为其它的例子，也可将聚硅氧烷树脂中的光反射性材料的含有浓度设定为20wt％以上且30wt％以下。如果在此范围，则可以制成具有适度的粘性的树脂，由密封构件、被覆构件26容易地形成下填充材等，因此是优选的。
(被覆区域)
如上所述，来自发光元件10的出射光行进在光透射构件15的受光面15b，在通过光透射构件15内之后，从发光面15a发出。因此，通过将光透射构件15中的至少侧面15c用密封构件26被覆，可以得到以下的作用、效果。第一，可避免从侧面15c区域漏出光。第二，可抑制与来自发光面15a的发光相比具有无法忽略程度的色差的光从侧面15c侧向外发出，可以降低全体发光色中的颜色不匀的产生。第三，通过将向侧面15c方向行进的光反射至出光方向侧、进而对向外部的发光区域进行限制，可以提高所发出的光的指向性，同时提高发光面15a中的亮度。第四，通过使从光透射构件15产生的热传导至密封构件26，可提高光透射构件15的放热性。在光透射构件15含有波长变换构件的情况下，因波长变换构件的发热显著，因此本构成特别有效。
另外，只要是从光透射构件15的发光面15a连续的侧面15c、即与光透射构件15的厚度方向平行的侧面15c侧被密封构件26被覆，且发光面15a从密封构件26露出，就不特别限定其外表面形状。例如，也可以是密封构件26比发光面15a更向外突出的构造(本实施方式)或凹陷构造(实施方式3)。但在实施方式1中，如图1所示，密封构件26的外表面沿着发光面15a的面状地构成，即，密封构件26的被覆区域的暴露面与发光面15a的面成为大致同一面地形成。由此，使得制造变为简易，成品率提高。另外，通过被覆侧面15c的大致整面，可提高光透射构件15的放热性。
在实施方式1中，密封构件26除了被覆光透射构件15的侧面15c，还被覆受光面15b的一部分。具体而言，如图1所示，在光透射构件15与配线基板9之间填充密封构件26，用密封构件26被覆发光元件10的周围。具体而言，在光透射构件15的受光面15b中，除了与发光元件10对置域以外的区域被密封构件26被覆。根据此构成，在光透射构件的受光面上，设置有发光元件10与光透射构件15的光学性连接的区域、和密封构件26的被覆区域，通过限定该光学性连接的区域，可从此处将发光元件10的一次光高效率地导光至光透射构件15侧。而且，用被覆区域的密封构件26使向光透射构件的受光面侧行进的光反射至出光侧，可抑制进入光透射构件的一次光的由配线基板9的光吸收等引起的光损失。如图1等所示，对于多个发光元件10接合于一个光透射构件15的情况，优选在该发光元件间也填充密封构件26，用密封构件26被覆在受光面15b中设置于发光元件接合的接合区域间的分隔区域。在光透射构件15内，接合有发光元件10的接合区域的正上方产生的热有着容易滞留在分隔区域上的倾向，通过此构成，可提高上述分隔区域的放热性。进而，如上所述，光透射构件15具有比发光元件10更向外突出的突出区域，通过用密封构件26被覆该受光面15b侧的突出区域，可以促进向光透射构件15、发光元件10的外周方向的导热从而提高放热性，因此是优选的。这样，通过增加密封构件26对光透射构件15的被覆区域，可进一步提高光透射构件15的放热性。
(添加构件)
另外，在被覆、密封构件26、光透射构件15中，除了光反射性材料2、光变换构件以外，可以添加粘度增量剂等根据用途而添加适当的构件，由此，可得到具有所期望的发光色、这些构件或装置表面的颜色例如为了提高相对于外光的对比度而将被覆构件的外表面着色为黑色等、和指向特性的发光装置。同样地，作为具有截断来自外来光或发光元件的不要的波长的滤波器效果的滤材，也可添加各种着色剂。
(粘接材)
在发光元件10与光透射构件15的界面处介于有粘接材17，由此固定双方的构件。该粘接材17优选为可将来自发光元件10的出射光有效地导光至光透射构件15侧、并将双方的构件光学性地连结的材质。作为其材料，可列举出用于上述各构件的树脂材料，作为一例，可使用聚硅氧烷树脂等透光性粘接材。另外，对于发光元件10与光透射构件15的附着，也可采用通过热压的结晶接合等。
(发光装置)
将上述发光元件10以倒装芯片的方式安装于配线基板9上，具备上述光透射构件、被覆构件，得到图1所示的例子的发光装置1。作为其制造方法的一例，对于其制造方法，采用图3加以说明。首先，如图3(a)所示，在配线基板9上、或发光元件10上根据倒装芯片安装的图案，形成突起24。接着，介由该突起24，以倒装芯片的方式安装发光元件10。在此例中，在基板材基板9上，在对应于一个发光装置的区域，排列地安装各1个LED芯片，但芯片的搭载个数可根据发光面、光透射构件的尺寸而作适宜变更。另外，发光元件10的安装也可以通过共晶而达成。由此，可加大配线基板9与发光元件10的接合面积，促进导热，因此可以提高放热性。
另外，在图3(b)中，在发光元件10的背面侧(蓝宝石基板背面或在通过LLO除去基板的情况下为氮化物半导体露出面)涂布作为粘接材17的聚硅氧烷树脂，层叠光透射构件15。之后，使聚硅氧烷树脂17热固化，粘接发光元件10与光透射构件15。
进而，在图3(c)中，进行丝网印刷。丝网印刷是将金属掩模配置在配线基板9上，涂布构成密封构件26的树脂，用涂刷器进行扩散。此时，以密封构件26的表面沿着光透射构件15的表面、即双方的表面位于大致同一面状的方式，用涂刷器形成光透射构件15的表面。或者，在浇注树脂26后也可以不使用涂刷器，而是利用自重使表面平坦化。或者，也可以利用传输模具加以形成。然后，在树脂26固化后，除去金属掩模，在规定位置(例如图3(c)中的虚线部)进行切割，切出蓝宝石基板尺寸而得到发光装置。
另外，对被覆发光元件10的周围的树脂26的配置方法无特别限定。例如，也可以形成构成配置有树脂26的区域的界面的封套，将此作为框体，在其内部填充树脂26。框体可在发光装置的形成后除去。或根据填充于内部的树脂的软度，也可残留框体。框体担负发光装置的外廓，可以提高发光装置的强度。另外，也可使用具备空腔的配线基板，将工序简化。另外，也可以是发光元件直接安装于发光装置的规定的载置部的形态，即也可以不具备基板材。另外，也可将切出的上述各个蓝宝石基板、或将其与透镜等粘接、密封而成的结构作为发光装置。
(实施方式2)
另一方面，将光透射构件15相对于发光元件10的位置配合的其它例作为实施方式2。图4是关于实施方式2的发光装置20的概略剖面图。在图4的发光装置20中，光透射构件15的侧面15c位于与发光元件10的端面33大致同一面上，即双方的侧面为大致同一面地构成。由此，可防止在上述实施方式1的光透射构件的突出于元件外方的部分、即其外缘部处的来自发光元件的光量不足、从而在该部分容易产生颜色不匀的现象。在本说明书中所称的“大致同一面”是指在上述的功能方面实质上为同一面即可，例如可以相对于该同一面的发光装置的光透射构件、发光元件的尺寸设定为为±10％左右。另外，并不局限于此，对于光透射构件的发光面与将其包围的被覆构件的外表面的同一面等，也可同样地适用。
(实施方式3)
进而，图5是表示关于实施方式3的发光装置30的概略剖面图。在图5的发光装置30中，光透射构件15只层叠发光元件10的一部分，即，光透射构件15的侧面15c位于比发光元件10的端面33靠内的内侧。
在图1(实施方式2)、图4(实施方式3)、图5(本实施方式)所示的任一形态中，在从出光侧的俯视中，发光面15a的周围均被密封构件26加以被覆。由此，从含有光反射性材料2的密封构件26的外表面区域不能发出光，即发光装置中的发光区域实质上取决于光透射构件15的发光面15a。因此，根据图1所示的实施方式1的构成，由于与发光元件相比可以使发光面15a增大，因此可提高来自发光装置的光束量、输出，根据图5所示的本实施方式的例子，通过减少发光区域，使发光面相对于发光元件缩小，可进一步将混色比例设为大致一定，因此可成为进一步降低了颜色不匀的发出光。另外，通过降低发光区域，可以提高相对亮度。另外，图4的构成可以说是介于图1与图5的例子中间的构成，能够释放出在光束与亮度、配色性方面双方取得了平衡的光。
(实施方式4)
另外，密封构件26至少构成光透射构件15中的发光面15a的周围、即与侧面15c面接触地形成以将发光装置的发光区域限定于发光面15a是重要的，对于密封构件26的其它的被覆区域，并无特别加以限定。在此，列举出在密封构件26的相对于发光元件10的被覆区域这一点上与实施方式1～3不同的发光装置40作为实施方式4。图6是关于实施方式4的发光装置40的概略剖面图。在发光装置40中，对于除了密封构件26b的被覆区域以外的构造，实质上与实施方式1～3同样，因此，对于同样的构成附上相同符号，适宜省略说明。
在实施方式4中，与实施方式1～3相比，密封构件26b对发光元件10的被覆区域不同。即，密封构件26b只被覆发光元件10的端面33侧的外方，但是发光元件表面中的从与上述光透射构件光学性地连接的连接部、和与基板电性或物理性的连接部所露出的露出部则未被被覆而分隔，在多个载置的发光元件10的相互分隔的区域中未填充而形成空隙。特别是在图6的例中，发光元件10的外侧的密封构件26b与发光元件10的端面33分隔。具体而言，在发光元件10的端面33侧，密封构件26b位于与该端面33大致平行且间隔的位置。即，发光元件10是通过光透射构件15与配线基板9将上下方向围住、且通过密封构件26b将左右方向围住周围而构成的。并且，形成以各包围构件作为边界的内部空间，在发光元件10的周边附近设置有空洞。这样，被覆构件是作为包围光透射构件的受光面侧的区域、发光元件的包围体而形成的形态，进而如图所示，优选为被覆基板的一部分、或设置于基板上来形成该包围体的形态，另外，优选如本实施方式那样，在包围体内部具备通过与发光元件分隔而形成的内部区域。此时，包围体如图所示，优选形成为将光透射构件作为包围体的窗部、具备其发光面的外框体，进而形成为将发光面设置于射出方向的前表面的外框体。
根据上述构造、即具备由上述包围构件形成的内部区域的构造，可抑制由发光元件的上述露出部被被覆而造成的光损失、例如密封构件的光吸收，即能够提高上述光学性连接部的光量，可制成输出、亮度高的发光装置。此时，优选以适当提高与发光元件的折射率差的方式对上述内部空间进行气密密封，由此形成元件与空气、气体的折射率差高的露出部。另外，对于多个发光元件光学性地连接于一个光透射构件的情况，在其元件间也同样地优选具有空隙。另一方面，在制成相对于上述发光元件、其光学性连接部为充分大的发光面的光透射构件的情况下，可适当地使用树脂等上述的光透射构件、被覆构件的基材。这时，在光透射构件的受光面中，具备与元件光学性连接的区域、和与填充于内部空间的透光性构件连接的填充构件连接区域，除了来自元件的发光直接进入光学性连接区域的路径，还可以从上述填充构件取出光、并从该填充构件连接区域进入，由此可形成比元件大的发光面。而且，密封构件26b的形状简单，可个别地制作密封构件26b，将其连接于光透射构件15侧而得到发光装置40。
实施例1
关于实施方式中的发光装置，为了确认发光特性的优越性，实施以下的实施例。实施例1的发光装置1如图1所示，具有一个光透射构件15，并搭载有2个约1mm×1mm的大致正方形的LED芯片，用密封构件26被覆光透射构件15及发光元件10的一部分。光透射构件15是板状，其发光面15a、及与该发光面15a对置的受光面15b是由约1.1mm×2.2mm构成的矩形状，进而其厚度为150μm。另外，密封构件26是含有TiO2粒子的聚硅氧烷树脂，如图1所示，在发光装置1的出光侧的俯视中，被覆发光面15a的周边区域，具体而言，被覆光透射构件15的侧面15c，且以沿着发光面15a的面状的方式形成。即，发光装置1是通过以发光面15a作为主发光面、将其周围用密封构件26加以被覆，由此抑制了从该被覆区域至外方的发光。进而，光透射构件15的受光面15B中，与发光元件10的光学性连接区域被被覆，进而通过在配线基板9与光透射构件15之间进行填充，发光元件10的侧面及安装侧也被被覆。
(比较例1)
另一方面，图7是表示关于比较例1的发光装置200的概略剖面图。发光装置200与实施例1的发光装置1相比，实质上只有密封构件26对光透射构件15的被覆区域是不同的。即，光透射构件15是从密封构件26的表面向上突出地形成的。进而，密封构件26未被覆光透射构件15的侧面15c，因此该侧面15c露出于外部。
如以上所述，在实施例1与比较例1的发光装置的制造方法中，在实施例1中，在层叠光透射构件15之后被覆密封构件26，而在比较例1中，先成形密封构件26，之后安装光透射构件15。因此，比较例1的密封构件26不被覆光透射构件15的侧面15c，换而言之，侧面15c露出于外部。其结果是，在比较例1的发光装置200中，来自发光元件10的出射光从光透射构件15的受光面15b行进时，在通过光透射构件15内之后，从露出的侧面15c及发光面15a发出于外部。也就是说，发光装置200的光透射构件15的构成与图12的发光装置100类似，即，来自光透射构件15的出射光不仅从发光面15a、而且也从侧面15c发出，双方的光是可辨识程度的色调不同。
实施例1及比较例1的发光装置的光束、亮度、配光色度的各特性如以下所示。
对于光束，实施例1与比较例1中的最大值分别为167[Lm](色度ΦY约0.339)、166[Lm](色度ΦY约0.322)，为几乎同等的特性，因此，可知在实施例1中，将光透射构件15的侧面15b用密封构件26被覆几乎没有遮光的影响。
对于亮度，发光的最大亮度与平均亮度的平均值在实施例中分别为6086[cd/cm2]与3524[cd/cm2]，在比较例1为3952[cd/cm2]与2500[cd/cm2]，即，相比于比较例1，实施例1提高了约40％亮度。进而，在图8中表示了在实施例1、比较例1的发光装置中所得到的配光色度特性。在实施例1及比较例1中，光轴上的色温的极大值均位于视野角度小的区域，伴随着出射角度的绝对值变大，色温减少。但在比较例1中，高角度与低角度的色温差显著大，详细来说，是双方的色相不同，可看出颜色不匀的产生。另一方面，在实施例1中，与比较例1相比，色温差极小，相比于比较例1将光轴作为极大值而成为急剧的曲线状的情况，实施例1相对于极大值呈现平缓的曲线，即，在视野角度的全域中，色温差少，颜色不匀的降低显著。在此，来自横方向的出射光与该光束的多少无关地成为在发光装置全体的发光中的颜色不匀的要因，因此用密封构件26将横方向的成分导光至发光面15a侧是优选的，这一点如上述所述，但以下，从亮度的观点来调查密封构件26的优越性。
在本发明的将光透射构件15的侧面15c被覆的发光装置(以下，表述为“被覆型”)中，当增加光透射构件15的厚度时，以此为基准，侧面15b中的密封构件26的被覆区域也增加。如上所述，在其侧面的密封构件26的光吸收几乎没有影响，因此，即使光透射构件15的厚度增加，向厚度方向的光成分也被导入发光面15a侧，实质上仅从该发光面15a发出向发光装置外发出。也就是，发光面15a的亮度不依赖于光透射构件15的厚度，经常是大致一定。
另一方面，如比较例1那样，如果是制成光透射构件15的侧面15c未被被覆的构造的发光装置(以下，记载为“非遮蔽型”)，则伴随光透射构件15的厚度增加，来自侧面的成份光、来自侧面的出射光的比例增加，换而言之，来自出光侧的出射面的发光的比例减少，即出射面的亮度减少。
因此，下面，对于在板状的光透射构件中，当来自发光面15a与两侧的侧面15c的出射光的比例为何种程度时对于通过侧面15c侧的被覆得到的亮度上升的效果、即通过密封构件26对侧面15c的反射效果是有效的光透射构件15的厚度范围进行了验证，其结果示于图9。图9中，被覆型及非遮蔽型均假设没有来自底面的受光面15b的发光，进而在非遮蔽型中，假设从发光面15a及侧面15c是均匀地发光，亮度以从各发光面15a射出的光作为对象([亮度]＝[光束]÷[发光面的面积])。而且，假设被覆型的全光束与非遮蔽型相比损失10％，表示伴随光透射构件15的厚度的比例(侧面比例]＝[两侧面的面积]÷[发光面的面积])的增加的亮度变化。在此所称的光束的10％损失，是指考虑了由在被覆型的密封构件26中的反射而造成的光吸收，但实际上，如上所述，密封构件26几乎没有光吸收，光损失量大多是估计并假定的数值。
根据图9，在被覆型中，发光区域不依赖于光透射构件的厚度，因此亮度成为大致一定。另一方面，在非遮蔽型中，随着光透射构件的厚度增加，由于来自发光面的发光量减少，相对亮度降低。另外，被覆型与非遮蔽型的亮度成为大致相同的情况是，光透射构件的厚度是0.04mm，侧面比例约12％，另外光束差为5％时，是厚度为0.02mm，侧面比例约为5.2％。因此可知，在比其厚的情况下，被覆型的亮度比非遮蔽型高。
如果将此适用于上述实施例1与比较例1的亮度特性，则可知侧面比例约为29％，上述光束差设定为5％时的亮度比([非遮蔽型的亮度]/[被覆型的亮度])大约近似于134％。进而，在将光束差设定为0％时的亮度比约为141％，与此相对照，上述实施例1与比较例1的光束差约为0.01％，亮度比约为141％。可看到良好的一致。
这样，基于上述假定的被覆型与非遮蔽型的比较验证与实施例1及比较例1的特性表现出良好的一致，可知该验证是有效的。
(被覆构件的壁厚与反射性能)
另外，对于介入密封构件26中的光反射性材料2，在实施例1的发光装置1中，作为密封构件26，在聚硅氧烷树脂中含有作为光反射性材料2的TiO2，这样，根据透明树脂中的光反射性材料的含量、和被覆构件26的壁厚，其反射能力、光到达该构件中的深度会产生变化。例如，在与实施例1同样的陶瓷基板上，将反射率高的Al的膜和反射率低的W的膜进行成膜，将与实施例1同样的TiO2粒子(平均粒径0.2μm)混炼于聚硅氧烷树脂中，分别调制相对于该聚硅氧烷树脂的重量比为25％、33％、50％的被覆构件的原料，在上述陶瓷基板上涂布其原料，以涂布转速为2000、4000、6000rpm的条件进行旋涂，使树脂热固化而制作样品，对于各原料、涂布条件的样品，通过测定其表面法线方向的光反射率，可评估上述光反射性、光到达深度等。
例如，以50wt％的原料、转速6000、2000rpm，可以得到壁厚分别为20μm、70μm的被覆构件，另一方面，光反射率不依赖于上述Al、W的反射膜的不同而成为大致一定的反射率，转速越大、即构件的厚度越小，仅看到稍微下降的倾向，例如在上述转速、构件厚度的条件下，反射率从94％下降至89％的范围。
另外，在25wt％、33wt％左右的样品中，由上述Al、W的反射膜造成的反射率的差、即[Al样品的反射率]-[W样品的反射率]大，特别是在高转速下其差有变得更大的倾向，进而，33wt％的样品与25wt％的样品相比，其差及其在高旋转区的差的差距也变小，例如在转速为2000rpm的33wt％的样品中，由Al、W反射膜而造成的差几乎没有。另外，对于反射率，是33wt％的样品较上述50wt％的样品低，进而，25wt％的样品比其更低。因此，作为反射性材料的含量，是30wt％以上，优选为40wt％以上，更优选为50wt％以上。对于厚度，可知只要为20μm以上程度即可，从此情况可知，光透射构件的外缘、光透射构件与基板之间、光透射构件从元件突出的部分、元件露出部、在元件间区域的被覆构件的厚度只要具有该程度就充分。
在实施例1的发光装置1中，光透射构件15与光透射构件9的对置面中的分隔距离以100μm以上而构成。因此，只要是填充于该分隔区域内的密封构件26，就具有上述范围内的厚度，因此确认了光被反射至受光面15b侧，可避免配线基板9的光吸收的影响。
实施例2
如图6所示的发光装置1，以如下方式制作在发光元件的周围具备空隙的装置。
与实施例1同样地，在基板上载置发光元件，将光透射构件连接于该发光元件。在此，将光透射构件设定为比基板大，大约2.2mm×3.2mm左右，以内包于该基板的方式加以配置，进而，发光元件也以内包于基板的方式加以配置。接着，将实施例1的被覆构件的树脂以被覆基板的侧面与光透射构件的受光面的一部分和侧面的方式加以涂布，使其热固化而成形。此时，通过基板的侧面，树脂起到坝的作用，以树脂无法进入于基板内部的方式进行阻挡，即，在基板的端部形成被覆构件的内壁，在该基板外侧被覆基板侧面的树脂被覆突出于该基板外侧的光透射构件的受光面，在树脂内壁与发光元件之间形成空隙。此时，空隙与从发光元件突出的基板区域大致相同，在发光元件的外周形成约400μm的基板突出部及空隙(从发光元件到树脂内壁的距离)。这样，制作在发光元件的周围具备空隙的发光装置，为了与此相比较，制作无空隙的变形例。其变形例是在上述树脂固化时，对树脂进行脱泡，由此使基板侧面的阻挡效果降低，使树脂进入至基板内部，被覆发光元件表面，使树脂固化而作为无空隙的被覆构件而加以成形，得到发光装置。
这2例的发光装置的发光特性是，ΦY分别为约0.37，在有空隙的例子中，得到光束206.4Lm，在无空隙的例子中，得到光束203.2Lm。另外，树脂涂布、成形前后的光束比、即相对于在基板上的发光元件上粘接有光透射构件的状态下的无被覆构件的发光装置的光束，对其进行树脂成形而得到的上述各例的具有被覆构件的发光装置的光束的比、即[具有被覆构件的光束]/[无被覆构件装置的光束]在有空隙的情况下光束比为7.0％，在无空隙的情况下光束比为4.8％。进而，在其它的ΦY值下也看到同样的倾向，即，通过被覆构件得到的输出提高、高输出化的效果在内包空隙的发光装置中更高。
但对于本领域技术人员来说，将发光区域的一部分进行光遮断而限制发光区域的操作，因可预测到产生如下的缺点，通常不进行。即，考虑到被覆构件的反射次数增加，由此有可能产生光损失，使所发出的光束降低。但根据本发明的形态，与以往的想法相反，通过将发光装置设定为上述的构成，即，即使限制发光区域，也可以控制光束的降低，而且可实现降低了颜色不匀的高亮度的发光。这不仅有通过密封构件得到的光遮断的效果，而且还有板状的光透射构件本身可抑制波长变换量的不均匀分布、有效地避免颜色不匀的发生的效果的协同效果。另外，对于在具有波长变换功能的一个光透射构件上搭载多个发光元件的情况，由于在各发光元件的正上方附近亮度高，随着从发光元件离开亮度下降，因此有在发光面内产生亮度不匀或颜色不匀的倾向，但根据本发明的构成，可降低这样的亮度不匀或颜色不匀，得到在发光面内大致均匀的高亮度的发光。另外，通过在光透射构件15的安装后使密封构件26成形的制造手段，可不依赖于光透射构件15的容量，保持其侧面侧与密封构件26的密着性，因此可以提高内在的发光元件的密封环境，制成寿命特性优越的发光装置。另外，这些在如实施例1那样在发光元件的周围填充有密封构件、通过密封构件被覆发光元件表面的情况下也相同。
实施例3
进而，对构成光透射构件的构件不同时的耐热性进行比较研究。实施例3的发光装置是与实施例1同样的发光装置，即，光透射构件15由无机材料构成，具体而言，是YAG的烧结体。另一方面，在比较例2的发光装置中，光透射构件15含有有机材料，是在聚硅氧烷树脂混合有YAG的树脂的薄片。树脂的薄片的膜厚是100～150μm左右。实施例3与比较例2的发光装置除了仅是光透射构件的构成材料在上述点上不同以外，对于其它要素，与实施例1的发光装置相同。
对于分别搭载有上述的YAG烧结体或由树脂薄片形成的光透射构件的实施例3或比较例2的发光装置，为了调查其耐热性，以700mA导通各发光装置，在85℃的环境下进行1000小时的连续点灯。将伴随时间经过的输出变化的曲线图示于图11，另外，将同样地伴随时间经过的色度值(ΦY)的变化的曲线图示于图12。根据图11，在搭载有YAG烧结体的实施例3的发光装置中，伴随时间经过，输出有上升的倾向，之后持续维持上升的输出，在经过1000小时后，与观测开始时相比，成为5％的输出增加。另一方面，在采用树脂薄片的比较例2的发光装置中，从观测刚开始后，输出大幅下降，然后输出没有恢复至初期值，在经过1000小时后，与刚开始后相比，成为20％以上的大幅度的降低率。
另外，对于色度值(ΦY)，在实施例3的搭载有YAG烧结体的发光装置中，如图12所示，在调查刚开始后虽微幅上升，但其上升幅度小。另外，伴随着时间的经过，色度值的波动少而稳定，在经过1000小时后，与初期值相比，停留在0.003的增加。另一方面，在比较例2的采用树脂薄片的发光装置中，色度值(ΦY)在刚开始之后大幅度上升。之后伴随时间的经过而下降。最终，与初期值相比，成为0.01的上升幅度，但途中的变动率大，色度不稳定。
进而，图13表示耐热性试验前的实施例3及比较例2的发光装置的状态，图14表示上述条件的耐热性实验的经过1000小时后的比较例2的发光装置的状态。各图均为表示光透射构件15周边的概略俯视图。如图14所示，比较例2的作为光透射构件15的树脂薄片的剥离严重，容易辨识到薄片的一部分缺损成块状这种程度的大的损伤(光透射构件的缺损部16)。另外，混炼在树脂中的YAG荧光体有大幅度不均匀分布，进而产生从被覆构件26延伸至光透射构件15的龟裂。另一方面，在实施例3的发光装置中，即使在耐热性实验后，图13所示的烧结体的光透射构件15的形状也无变化，而且YAG荧光体没有不均匀分布而均匀地分散。这样，可以认为，即使被覆构件26的被覆形态相同，通过树脂的薄片与烧结体的不同，光透射构件的放热性或热应力也不同。从以上可确认YAG烧结体相对于树脂薄片的优越性。
本发明的发光装置及其制造方法可适当地利用于照明用光源，LED显示器、背光光源、信号机、照明式开关、各种传感器及各种指示器等。

Claims (22)

1.一种发光装置，其特征在于，是具有发光元件、被射入从该发光元件所射出的光的光透射构件、和被覆构件的发光装置，
所述光透射构件是具备露出于外部的发光面、和从该发光面连续的侧面的无机材料的光变换构件，
所述被覆构件含有光反射性材料，至少被覆所述光透射构件的侧面。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述被覆构件包围所述发光元件。
3.如权利要求2所述的发光装置，其中，所述光透射构件是板状，具有与所述发光面对置的受光面，所述发光元件接合于所述受光面。
4.如权利要求3所述的发光装置，其中，所述发光元件以倒装芯片的方式安装于所述安装基板上。
5.如权利要求3所述的发光装置，其中，所述被覆构件被覆所述发光元件。
6.如权利要求3所述的发光装置，其中，在从所述发光面侧的俯视中，所述发光元件内包于所述光透射构件中。
7.如权利要求2所述的发光装置，其中，多个发光元件光学性地连接在一个光透射构件上。
8.一种发光装置，其特征在于，是具有发光元件、包围该发光元件的被覆构件、和光透射构件的发光装置，
所述光透射构件是具备露出于外部的发光面、从该发光面连续的侧面、和与所述发光面对置的受光面的由无机材料形成的板状的光变换构件，
在所述光透射构件的受光面上接合有多个所述发光元件，从该发光元件各自射入光，
所述被覆构件含有光反射性材料，至少被覆所述光透射构件的侧面。
9.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述发光元件各自以倒装芯片的方式安装于安装基板上。
10.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述被覆构件各自被覆所述发光元件。
11.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述发光元件经由空隙与所述被覆构件各自分隔。
12.如权利要求8所述的发光装置，其中，在该发光装置的所述发光面侧，所述被覆构件具备与所述发光面为大致同一面的暴露面。
13.如权利要求8所述的发光装置，其中，在从所述发光面侧的俯视中，所述发光元件内包于所述光透射构件中。
14.如权利要求13所述的发光装置，其中，在所述光透射构件的受光面，设置有接合所述发光元件的接合区域、和被所述被覆构件被覆的被覆区域。
15.如权利要求14所述的发光装置，其中，
所述发光元件相互分隔，在所述光透射构件的受光面中，在所述接合区域之间设置有分隔区域，
将所述被覆区域设置于所述分隔区域。
16.如权利要求14或15所述的发光装置，其中，
所述光透射构件具有相比所述发光元件更向外突出的突出区域，
在所述受光面的突出区域设置有所述被覆区域。
17.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述被覆构件在透光性树脂中含有选自由Ti、Zr、Nb、Al组成的组中的至少一种氧化物的所述光反射性材料。
18.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述被覆构件是由选自由Al2O3、AlN、MgF、TiO2、ZrO2、Nb2O5、SiO2组成的组中的至少一种的所述光反射性材料所构成的多孔质体。
19.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述光变换构件含有荧光体，可对从所述发光元件发出的光的至少一部分进行波长变换。
20.如权利要求19所述的发光装置，其中，所述光变换构件是无机物与所述荧光体的烧结体。
21.如权利要求20所述的发光装置，其中，所述无机物是氧化铝即Al2O3，所述荧光体是YAG即Y3Al5O12。
22.一种发光装置的制造方法，其是具有发光元件、被射入从该发光元件所射出的光的光透射构件、和被覆构件的发光装置的制造方法；其特征在于，具有下述工序：
将所述发光元件安装于配线基板、并使该发光元件与该配线基板电连接的第1工序，
将与所述发光元件的安装侧对置的出光侧的至少一部分与所述光透射构件光学性地连接的第2工序，
和用所述被覆构件被覆构成所述光透射构件的厚度的侧面，以该被覆构件的外表面沿着所述光透射构件的外表面的方式对该被覆构件进行成形的第3工序。
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