JP2003115614A - Method of fabricating light emitting device - Google Patents

Method of fabricating light emitting device

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of fabricating light emitting device in which chromaticity deviation in each orientation and uneveness of tint from the light emission observing plane are extremely lowered and wavelength conversion efficiency is improved. SOLUTION: There is provided the method of fabricating light emitting device comprising a light emitting element allocated on a support, a phosphor which emits the light by absorbing at least a part of the light emitted from a light emitting element and then converts the wavelength of the light, and a coating layer including the phosphor for covering the entire surface of the light emitting element from the surface of support. In the method of fabricating this light emitting device, under the condition that the light emitting element allocated on the support is heated, this element is sprayed with the coating solution including the phosphor from the upper side, while the coating direction is spirally rotated. Moreover, diameter of spiral coating is increased as the coating position comes closer to the surface of the light emitting element from the position where the spraying is started at the upper side of the light emitting element.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、照明用光源、LE BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention is an illumination light source, LE
Dディスプレイ、バックライト光源、信号機、照光式スイッチ、各種センサー及び各種インジケータなどに利用される発光装置の形成方法に関する。 D display, back light source, traffic signal, illuminated switch, a method of forming a light-emitting device to be used, such as various sensors and various indicators. 【0002】 【従来技術】近年、窒化ガリウム系化合物半導体を用いて構成された発光素子と蛍光体とを組み合わせた、白色光の発光が可能な発光装置(白色発光装置)が開発され、使用されるようになってきている。 [0002] In recent years, a combination of a light emitting element formed by using the gallium nitride compound semiconductor and the phosphor, emission light-emitting device capable of white light (white light emitting device) has been developed, it is used it has become to so that. この発光装置は、発光素子から出力される青色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光と発光素子からの青色光との混色により、白色の光を発光させるものであり、従来は、例えば、発光素子がマウントされたパッケージ等を、蛍光体を含む樹脂でモールドすることにより作製されていた。 The light-emitting device, a part of blue light emitted from the light emitting element and the wavelength conversion by the phosphor, the mixture of the blue light from the wavelength-converted light and the light-emitting element to emit white light are those conventionally, for example, a package or the like which the light-emitting element is mounted, it has been produced by molding a resin containing a phosphor. 【0003】図1に従来のLEDパッケージに発光素子のLEDを実装した状態の構造を表す模式断面図を示す。 [0003] shows a schematic cross-sectional view of the conventional LED package showing the structure of a state of mounting the LED light-emitting element in FIG. 2はパッケージ、3はLEDチップ、4は外部電極、5は導電性ワイヤー、6はモールド部材、11はL 2 package, the LED chip 3, external electrodes 4, the conductive wires 5, 6 the mold member, 11 is L
EDチップ上のコーティング層、12は支持体上のコーティング層である。 Coating layer on the ED chip, 12 is a coating layer on a support. LEDチップはパッケージ内に納められ、一方の外部電極上に絶縁性接着剤を介して接着されている。 LED chips are disposed within a package, it is bonded through an insulating adhesive on one of the external electrodes. LEDチップの正負一対の電極は、導電性ワイヤーによってそれぞれ外部電極とワイヤーボンディングされている。 A pair of positive and negative electrodes of the LED chip are external electrodes and wire bonding, respectively, by conductive wires. LEDチップの上および支持体上のコーティング層には、発光素子から出力された光を波長変換するための蛍光体が含まれている。 The coating layer on top of the LED chip and the support, and the light output from the light emitting element contains a phosphor for wavelength conversion. 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のLEDパッケージにおいてはコーティング層の厚み(蛍光体の量)が発光素子表面の各部分で異なり、発光素子からの光量、蛍光体からの光量が部分的に異なっていた。 However [0005] The thickness of the coating layer in the conventional LED package (the amount of the phosphor) is different in each part of the light-emitting element surface, the light quantity from the light emitting element, from the phosphor the amount of light is different in part. 特に、発光素子の角の部分にはコーティング層が形成されておらず、発光素子の角の部分では蛍光体による波長変換が行われず、発光素子全体における波長変換の効率の低下を招いていた。 In particular, no coating layer is formed on the corners of the light emitting element, the corner portion of the light emitting element not performed wavelength conversion by the phosphor, resulting in decrease in efficiency of wavelength conversion in the entire light emitting device. 【0005】そこで、本発明は、各方位における色度のずれや、発光観測面から見ての色調むらを極めて小さくし、波長変換の効率を向上した発光装置を提供することを目的とする。 [0005] Therefore, the present invention is, deviation or chromaticity in each direction, and extremely small color unevenness of watching the light emission observing surface, and an object thereof is to provide a light emitting device having improved efficiency of wavelength conversion. 【0006】 【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明は、支持体上に配置された発光素子と、該発光素子からの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、該蛍光体を有し前記支持体表面から前記発光素子表面全体を被覆するコーティング層とを有する発光装置の製造方法であって、前記支持体上に配置された発光素子を加温した状態で、前記発光素子の上方から前記蛍光体を含有した塗布液を霧状で且つ螺旋状に回転させながら吹き付けることを特徴とする発光装置の製造方法である。 [0006] According to an aspect of the present invention described in claim 1 includes a light emitting element disposed on the support, to absorb at least a portion of the light emitted from the light emitting element and a wavelength conversion a phosphor emitting a method for manufacturing a light emitting device having a coating layer which covers the entire light emitting surface of the device from the support surface having a fluorescent body, a light emitting element disposed on the support in warm conditions, a method of manufacturing the light emitting device characterized by spraying while the coating solution containing the phosphor from above the light emitting element is rotated and spirally mist. 【0007】これにより、各方位における色度のずれや、発光観測面から見ての色調むらを極めて小さくし、 [0007] Thus, deviation or chromaticity in each direction, the color unevenness of watching the light emission observing surface by very small,
波長変換の効率を向上した発光装置を提供することができる。 It is possible to provide a light emitting device having improved efficiency of wavelength conversion. 【0008】また、請求項2に記載の本発明は、前記螺旋状の径が、前記発光素子上方の噴射開始点から前記発光素子の表面に近づくにつれて大きいことを特徴とする請求項1記載の発光装置の製造方法である。 Further, the invention of claim 2, wherein the spiral diameter, from the light emitting element above the injection start point of claim 1, wherein the larger as it approaches the surface of the light emitting element it is a manufacturing method of a light-emitting device. 【0009】これにより、作業性を向上させ、かつ各方位における色度のずれや、発光観測面から見ての色調むらを極めて小さくし、波長変換の効率を向上した発光装置を提供することができる。 [0009] Thus, to improve the workability, and the deviation and the chromaticity in each direction, and extremely small color unevenness of watching the light emission observing surface, is possible to provide a light emitting device having improved efficiency of the wavelength conversion it can. 【0010】さらに、請求項3に記載の本発明は、前記発光素子上方の噴射開始点から前記発光素子の表面に近づくにつれて前記塗布液の回転速度は減少していることを特徴とする請求項1乃至2に記載の発光装置の製造方法である。 Furthermore, the present invention is claimed in claim 3, claim, characterized in that the rotational speed of the coating liquid is reduced as from the light emitting element above the injection start point closer to the surface of the light emitting element it is a manufacturing method of a light-emitting device according to 1 or 2. 【0011】これにより、塗布液に含まれる蛍光体粒子によって発光素子表面が衝撃を受けることがなく、かつ各方位における色度のずれや、発光観測面から見ての色調むらを極めて小さくし、波長変換の効率を向上した発光装置を提供することができる。 [0011] Thus, without undergoing impact emitting element surface by the phosphor particles contained in the coating liquid, and or chromaticity deviation in each direction, and extremely small color unevenness of watching the light emission observing surface, it is possible to provide a light emitting device having improved efficiency of wavelength conversion. 【0012】 【発明の実施の形態】本発明者は種々の実験の結果、発光素子の上面、側面、および角の上に配置された蛍光体と、それ以外の支持体上に配置された蛍光体とを略均等に配分させることによって発光観測面における色調むらや発光装置ごとのバラツキを改善できることを見出し本発明を成すに到った。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present inventors as a result of various experiments, the upper surface of the light emitting element, disposed on a side surface, and a phosphor disposed on the corner, the other support on the phosphor was led to form a present invention found that can improve the dispersion of each color unevenness or light-emitting device in emission observing surface by substantially uniformly distributing and body. 【0013】発光観測面における色調むらや発光装置ごとのバラツキは、コーティング層形成時にコーティング層中に含まれる蛍光体の平面分布における傾きが生ずることにより生ずると考えられる。 [0013] variation of each color unevenness or light emitting device in the light emitting observation plane is believed to result from the inclination occurs in a plane distribution of the phosphor contained in the coating layer during the coating layer formed. 即ち、コーティング層は蛍光体を含有させた樹脂を先の細いノズルの如き管から吐出させることによって所望のカップ上に配置させることができる。 That is, the coating layer may be disposed on a desired cup by ejecting a resin containing a phosphor from such tubes pointed object nozzle. 【0014】しかし、バインダ中に含有された蛍光体を発光素子の上に等量均一且つ、高速に塗布させることは極めて難しい。 [0014] However, an equal amount of the phosphor contained in the binder on the light emitting device uniformly and, it is extremely difficult to be applied to a high speed. また、バインダの粘度やコーティング層と接するパッケージ表面などとの表面張力により、最終的に形成されるコーティング層の形状が一定しない。 Further, the surface tension and the like package surface in contact with the viscosity and the coating layer of the binder, the shape of the coating layer to be finally formed is not constant. コーティング層の厚み(蛍光体の量)が部分的に異なり、 The thickness of the coating layer (amount of phosphor) is partially different,
発光素子からの光量、蛍光体からの光量が部分的に異なる。 Amount of light from the light emitting element, amount of light from the phosphor is partially different. 【0015】そのため発光観測面上において部分的に発光素子からの発光色が強くなったり、蛍光体からの発光色が強くなり色調むらが生ずる。 [0015] Therefore may become strong emission color from partially light-emitting element on the light emission observation surface, the color unevenness emission color becomes stronger from the phosphor occurs. また、各発光装置ごとのバラツキが生ずると考えられる。 It is also contemplated that variation of each light-emitting device is produced. 本発明では、発光素子の上とそれ以外に形成される蛍光体が均一に配置させることにより、色調むらや指向性などを改善させることができるものである。 In the present invention, by phosphor upper and formed other than that of the light emitting elements uniformly arranged, in which it is possible to improve the color tone irregularities and directivity. 【0016】図2に本発明の方法によって製造した発光装置の一例、LEDパッケージに発光素子のLEDを実装した状態の構造を表す模式断面図を示す。 [0016] One example of a light emitting device manufactured by the method of the present invention in FIG. 2, a schematic sectional view showing a structure of a state of mounting the LED light emitting element in the LED package. 102はパッケージ、103はLEDチップ、104は外部電極、 102 package, 103 LED chip, 104 an external electrode,
105は導電性ワイヤー、106はモールド部材、11 105 conductive wire, 106 the mold member, 11
1はLEDチップ上のコーティング層、112は支持体上のコーティング層である。 1 the coating layer on the LED chip, 112 denotes a coating layer on a support. LEDチップはパッケージ内に納められ、一方の外部電極上に絶縁性接着剤を介して接着されている。 LED chips are disposed within a package, it is bonded through an insulating adhesive on one of the external electrodes. LEDチップの正負一対の電極は、 A pair of positive and negative electrodes of the LED chip,
導電性ワイヤーによってそれぞれ外部電極とワイヤーボンディングされている。 It is external electrode and the wire bonding, respectively, by conductive wires. LEDチップの上面、側面、および角の上および支持体上のコーティング層には、発光素子から出力された光を波長変換するための蛍光体が含まれている。 The upper surface of the LED chip, the side surface, and the coating layer on top and support corners have a light output from the light-emitting device contains a phosphor for wavelength conversion. さらに、発光素子およびコーティング層はモールド部材によって封止されている。 Further, the light emitting element and the coating layers are sealed by a mold member. 【0017】以下、図2を参照しながら本発明の構成部材について詳述する。 [0017] Hereinafter, will be described in detail components of the present invention with reference to FIG. [コーティング層111、112]本発明に用いられるコーティング層111、112とは、モールド部材とは別にマウント・リードのカップ内やパッケージの開口部内などに設けられるものでありLEDチップ103の発光を変換する蛍光体及び蛍光体を結着する樹脂や硝子などである。 The coating layers 111 and 112 used in the coating layer 111, 112] The present invention has provided such separate the mount lead cup or package in opening the mold member converting the light emission of the LED chip 103 is resin or glass for binding the phosphor and phosphor to. 本発明のコーティング層111、112は、 Coating layers 111 and 112 of the present invention,
LEDチップ103の上面、側面および角の上に設けられたコーティング層111の厚みとLEDチップ以外の支持体上に設けられたコーティング層112の厚みとが略等しい。 The upper surface of the LED chip 103, and the thickness of the coating layer 112 provided on the support thickness and non-LED chips of the coating layer 111 provided on the sides and corners substantially equal. また、コーティング層はLEDチップ103 Further, the coating layer LED chip 103
の角の部分でも途切れることがなく、コーティング層は連続した層である。 Without disruption even in the portion of the corner, the coating layer is a continuous layer. 【0018】コーティング層では、カップなどによりL [0018] In the coating layer, L by such as a cup
EDチップから放出される高エネルギー光などが反射もされるため高密度になる。 Such as high energy light emitted from the ED chip is a high density to be also reflected. さらに、蛍光体によっても反射散乱されコーティング層が高密度の高エネルギー光に曝される場合がある。 Furthermore, there is a case where the coating layer is reflected scattered is exposed to a high density of high-energy light by the phosphor. そのため、発光強度が強く高エネルギー光が発光可能な窒化物系半導体をLEDチップとして利用した場合は、それらの高エネルギー光に対して耐光性のあるSi、Al、Ga、Ti、Ge、P、B及びアルカリ土類金属の1種又は2種以上有する酸化物を結着剤あるいはバインダとして利用することが好ましい。 Therefore, if the high-energy light stronger emission intensity has used capable of emitting nitride semiconductor as a LED chip, Si with light resistance to their high-energy light, Al, Ga, Ti, Ge, P, it is preferable to use one or oxides having two or more B and alkaline earth metals as the binder or binder. 【0019】コーティング層の具体的主材料の一つとしては、SiO 2 、Al 23 、MSiO 3 (なお、Mとしては、Zn、Ca、Mg、Ba、Srなどが挙げられる。)などの透光性無機部材に蛍光体を含有させたものが好適に用いられる。 [0019] As one specific main material of the coating layer, SiO 2, Al 2 O 3 , MSiO 3 ( Note that the M, Zn, Ca, Mg, Ba, etc. Sr and the like.), Such as It is preferably used which contains the phosphor on the transparent inorganic material. これらの透光性無機部材により蛍光体が結着され層状にLEDチップや支持体上に堆積される。 Phosphor These translucent inorganic member is deposited on the LED chip and the support on a layer are bound. 【0020】以下、コーティング層の具体的主材料として、SiO 2 、Al 23を例にとり説明する。 [0020] Hereinafter, as a specific main material of the coating layer, will be described as a SiO 2, Al 2 O 3 as an example. (SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層)SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層は、アルキルシリケートと高沸点有機溶剤とを所定の割合で混合してなるシリカゾル中に蛍光体(粉体)を均一に分散させた塗布液を調整して、その蛍光体が分散されたシリカゾルを発光素子の全面を覆うようにスプレーコーティングあるいはディスペンスした後、SiO 2成分を固着させることにより形成することができる。 (Coating layer fluorescent substance is bound by SiO 2) coating layer phosphor by SiO 2 becomes bound, the phosphor alkyl silicate and high boiling organic solvent to the silica sol during obtained by mixing at a predetermined ratio formed by adjusting the coating solution prepared by uniformly dispersing the (powder), its after the phosphor was spray coated or dispensing to the dispersed silica sol to cover the entire surface of the light-emitting element, to fix the SiO 2 component can do. 【0021】コンクリートの補強剤、プラスチックの顔料、あるいは表面コーティング剤等に使用されるアルキルシリケートは、以下のような構造式を有する。 The reinforcing agent concrete, alkyl silicates used in such plastic pigment or a surface coating agent, has the following structure formula. ここで、Rはアルキル基であり、メチル基の場合メチルシリケート、エチル基の場合エチルシリケート、n−プロピル基の場合N−プロピルシリケート、n−ブチル基の場合N−ブチルシリケートとなる。 Wherein, R is an alkyl group, if methyl silicate methyl group and ethyl silicate ethyl group, in the case of n- propyl N- propyl silicate, and if N- butyl silicate n- butyl group. 【0022】 【化1】 [0022] [Formula 1] 【0023】アルキルシリケートの一種であるエチルシリケートは、次の図のような構造をもち、主に四塩化ケイ素とエタノールとの反応、あるいは金属ケイ素とエタノールとの反応から合成される無色透明の液体である。 The ethyl silicate which is a type of alkyl silicate has a structure as shown in the following figure, mainly fourth reaction of silicon chloride and ethanol, or a colorless transparent liquid, which is synthesized from the reaction of silicon metal and ethanol it is. 【0024】 【化2】 [0024] [Formula 2] 【0025】エチルシリケートを触媒の存在下で水と反応させると以下のように加水分解反応する。 The hydrolysis reaction as follows ethyl silicate is reacted with water in the presence of a catalyst. 【0026】 【化3】 [0026] [Formula 3] 【0027】従って、エチルシリケートを加水分解させて生成するSiO にて蛍光体をバインドし、SiO [0027] Therefore, to bind the phosphor at SiO 2 to generate the ethyl silicate is hydrolyzed, SiO 2
により蛍光体がバインドされてなるコーティング層を発光素子の表面上、および発光素子の表面上以外の支持体上に形成することができる。 Makes it possible to form a coating layer where the fluorescent substance is bound on the surface of the light emitting element, and on the support other than on the surface of the light emitting element. (Al により蛍光体がバインドされてなるコーティング層)Al により蛍光体がバインドされてなるコーティング層は、アルミニウムアルコレート、あるいはアルミニウムアルコキサイドと高沸点有機溶剤とを所定の割合で混合してなるシリカゾル中に蛍光体(粉体)を均一に分散させた塗布液を調整して、その蛍光体が分散されたシリカゾルを発光素子の全面を覆うようにスプレーコーティングあるいはディスペンスした後、A (Al 2 O 3 by the coating layer fluorescent substance is bound) Al 2 O 3 with a coating layer where the fluorescent substance is bound, aluminum alcoholate or aluminum alkoxide and a high boiling organic solvent and a predetermined, phosphor silica sol during obtained by mixing in a ratio by adjusting the coating solution prepared by uniformly dispersing the (powder), the phosphor was spray coated or dispensing so as to cover the entire surface of the light-emitting element dispersed silica sol after, A
23成分を固着させることにより形成することができる。 It can be formed by fixing the l 2 O 3 component. 【0028】アルミニウムアルコレート、あるいはアルミニウムアルコキサイドは、塗料の増粘剤、ゲル化剤、 The aluminum alcoholate or aluminum alkoxide, the paint thickener, gelling agent,
硬貨剤、重合触媒、および顔料の分散剤として使用される有機アルミ化合物である。 Coin agent, polymerization catalyst, and an organic aluminum compound used as a dispersant for the pigment. 【0029】アルミニウムアルコレート、あるいはアルミニウムアルコキサイドの一種であるアルミニウムイソプロポキサイド、アルミニウムエトキサイド、およびアルミニウムブトキサイドは、常温で無色透明の液体であり、非常に反応性に富み空気中の水分によって水酸化アルミニウムを生成し、その後熱を加えると酸化アルミニウムを生成する。 The aluminum alcoholate or aluminum isopropoxide which is a kind of aluminum alkoxides, aluminum ethoxide, and aluminum butoxide is a colorless transparent liquid at room temperature, in the air rich in highly reactive moisture by generating an aluminum hydroxide, to produce an oxidized aluminum then adding heat. 例えば、アルミニウムイソプロポキサイドは以下のように、水と容易に反応し最終的には、水酸化アルミニウムあるいはアルミナとなる。 For example, such as aluminum isopropoxide or less, eventually it reacts readily with water, the aluminum hydroxide or alumina. 【0030】 【化4】 [0030] [of 4] 【0031】従って、アルミニウムイソプロポキサイドを空気中の水分と反応させた後、加熱により生成するA [0031] Thus, after the aluminum isopropoxide were reacted with moisture in the air, generated by heating A
23にて蛍光体をバインドし、蛍光体を含むAl The phosphor bound by l 2 O 3, Al 2 O containing phosphor
により蛍光体がバインドされてなるコーティング層を発光素子の表面上、および発光素子の表面上以外の支持体上に、コーティング層として形成することができる。 3 The surface of the coating layer to the light emitting device where the fluorescent substance is bound, and on the support other than on the surface of the light-emitting element can be formed as a coating layer. 【0032】以上のSiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層およびAl The above coating layer by SiO 2 fluorescent substance is bound and Al により蛍光体がバインドされてなるコーティング層は、同一の発光素子上にSiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層のみ、あるいはAl により蛍光体がバインドされてなるコーティング層のみ形成させてもよいし、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層と、Al Coating layer by 2 O 3 formed by a phosphor is bound, on the same light-emitting element by SiO 2 coating layer fluorescent substance is bound only, or the coating layer where the fluorescent substance is bound by Al 2 O 3 it may be formed only, and the coating layer where the fluorescent substance is bound by SiO 2, Al 2 O により蛍光体がバインドされてなるコーティング層とを組み合わせて同一の発光素子上に二つ以上の層を形成させてもよい。 3 by may be combined with the coating layer where the fluorescent substance is bound to form two or more layers on the same light-emitting element. 本発明におけるスプレーによるコーティング層の形成方法によれば、二層の膜厚を制御することも可能であるから、同じ形状のコーティング層を容易に形成させることができる。 According to the method of forming the coating layer by spraying in the present invention, since it is also possible to control the thickness of the two layers, the coating layer having the same shape can be easily formed. 例えば、同一の発光素子の上に、まずAl によるコーティング層を形成し、その上にSiO によるコーティング層を形成する。 For example, on the same light emitting element, first forming a coating layer by Al 2 O 3, to form a coating layer by SiO 2 thereon. ここで、蛍光体は二つの層両方に含まれてもよいし、一つの層のみに含まれてもよいし、二つの層両方に含まれなくても構わない。 Here, the phosphor may be included in both the two layers may be included only in one layer, may also not be included in both the two layers. このように構成すると、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層の屈折率は、Al により蛍光体がバインドされてなるコーティング層の屈折率より小さく、 With this configuration, the refractive index of the coating layer in which the phosphor by SiO 2 is bound is smaller than the refractive index of the coating layer where the fluorescent substance is bound by Al 2 O 3,
Al により蛍光体がバインドされてなるコーティング層の屈折率は窒化ガリウム系化合物半導体層の屈折率より小さいため、光の取り出し効率が高まるなどの効果がある。 Since the phosphor by al 2 O 3 is the refractive index of the coating layer formed is bound is smaller than the refractive index of gallium nitride-based compound semiconductor layer, an effect such as light extraction efficiency is increased. 【0033】このようにして形成された、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層あるいはAl により蛍光体がバインドされてなるコーティング層は、従来の樹脂とは異なり無機物であるため、紫外線による劣化が樹脂に比べて極めて小さく、紫外光を発光する発光装置(紫外域発光装置)と組み合わせて用いることもできる。 [0033] Thus formed, the coating layer where the fluorescent substance is bound by a coating layer or Al 2 O 3 phosphor by SiO 2 is bound, because the conventional resin is different inorganic , ultraviolet degradation is very small as compared with the resin, it may be used in combination with the light-emitting device which emits ultraviolet light (ultraviolet region light emitting device). また、スプレーコーティングにより、波長変換機能を有する蛍光体がバインドされてなるコーティング層を発光素子の全面、即ち上面、側面、および角の部分に同じ膜厚で形成することができるので、 Further, by spray coating, the entire surface of the light-emitting element a coating layer phosphor having a wavelength conversion function is bound, i.e. top surface, can be formed with the same film thickness in the portion of the side surfaces, and corners,
発光素子の全面に蛍光体が均一に分散して配置される。 Phosphor on the entire surface of the light emitting elements are arranged uniformly distributed.
それにより、窒化物半導体発光素子の全面、即ち上面、 Thereby, the entire surface of the nitride semiconductor light emitting device, i.e. the top surface,
側面、および角の部分からの発光を極めて高い効率で波長変換し、外部に取り出すことが可能である。 Side, and the light emission from the corners to the wavelength conversion with extremely high efficiency, it can be taken out to the outside. 【0034】これに対して、従来例のように樹脂の中に蛍光体を分散させた構成では、ほとんどの樹脂が青色光に含まれる紫外線により劣化するために長時間の使用に耐え得る素子を構成することができないので、紫外域で発光する発光素子を用いた白色発光装置の実用化はさらに困難であった。 [0034] In contrast, in the configuration in which a phosphor is dispersed in the resin as in the conventional example, most of the resin is an element capable of withstanding prolonged use to be deteriorated by ultraviolet rays contained in the blue light can not be made, practical use of white light emitting device using a light emitting element that emits light in ultraviolet region was more difficult. また、従来の方法では波長変換機能を有する蛍光体を含有するSiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層あるいは樹脂を発光素子の全面、即ち上面、側面、角の部分に同じ膜厚で形成することができなかったので、発光素子の全面に蛍光体が均一に分散して配置されなかった。 Further, the entire surface of the light-emitting element of the coating layer or resin where the fluorescent substance is bound by SiO 2 containing a phosphor having a wavelength conversion function in a conventional manner, i.e. top surface, side surfaces, the same thickness in the corners formed it therefore could not be, the phosphor is not arranged uniformly distributed over the entire surface of the light emitting element. したがって、窒化物半導体発光素子の全面からの発光を極めて高い効率で波長変換し、外部に取り出すことが困難であった。 Therefore, the light emission from the whole surface of the nitride semiconductor light emitting device and a wavelength conversion with extremely high efficiency, it is difficult to take out to the outside. [蛍光体]本発明に用いられる蛍光体としては、少なくともLEDチップ103の半導体発光層から発光された光で励起されて発光する蛍光体をいう。 The phosphor used in the phosphor present invention refers to a phosphor which emits light when excited by the light emitted from the semiconductor light emitting layer of at least an LED chip 103. 本実施の形態において、蛍光体として紫外光により励起されて所定の色の光を発生する蛍光体も用いることができ、具体例として、例えば、(1)Ca 10 (PO FCl:S In the present embodiment, by being excited by ultraviolet light as the phosphor can also be used a phosphor which generates light of a predetermined color, as a specific example, for example, (1) Ca 10 (PO 4) 6 FCl: S
b,Mn(白色)、(2)Re (PO Cl:E b, Mn (white), (2) Re 5 ( PO 4) 3 Cl: E
u(但し、ReはSr、Ca、Ba、Mgから選択される少なくとも一種)(青色)、(3)BaMg Al u (provided that at least one Re is selected Sr, Ca, Ba, from Mg) (blue), (3) BaMg 2 Al
1627 :Eu(青色)、(4)BaMg Al 16 16 O 27: Eu (blue), (4) BaMg 2 Al 16
27 :Eu,Mn(緑色)、(5)(SrEu)O・ O 27: Eu, Mn (green), (5) (SrEu) O ·
Al (緑色)、(6)3.5MgO・0.5Mg Al 2 O 3 (green), (6) 3.5MgO · 0.5Mg
・GeO :Mn(赤色)、(7)Y S:E F 2 · GeO 2: Mn (red), (7) Y 2 O 2 S: E
u(赤色)、(8)Mg As 11 :Mn(赤色)、(9)Sr Al 14 O 25 :Eu(青緑)(1 u (red), (8) Mg 6 As 2 O 11: Mn ( red), (9) Sr 4 Al 14 O 25: Eu ( blue-green) (1
0)(Zn、Cd)S:Cu(黄色)(11)SrAl 0) (Zn, Cd) S: Cu (yellow) (11) SrAl
:Eu(黄色)(12)Ca 10 (PO 2 O 4: Eu (yellow) (12) Ca 10 (PO 4) 6 C
lBr:Mn、Eu(青)(13)Gd :Eu lBr: Mn, Eu (blue) (13) Gd 2 O 2 : Eu
(赤色)及び(14)La S:Eu(赤色)等が挙げられる。 (Red) and (14) La 2 O 2 S : Eu ( red), and the like. 【0035】また、これらの蛍光体は、一層からなるコーティング層中に単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。 Further, these phosphors may be used alone in a coating layer composed of one, it may be used as a mixture. さらに、二層以上からなるコーティング層中にそれぞれ単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。 Further, it may be used alone respectively in the coating layer consisting of two or more layers may be mixed. 【0036】LEDチップ103が発光した光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色を発光することができる。 [0036] and light LED chip 103 emits light, if the light phosphor emits light is in such complementary colors can emit white by causing mixing the respective light. 具体的には、LEDチップ103からの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の3原色(赤色系、緑色系、青色系)に相当する場合やLEDチップ103が発光した青色の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色の光が挙げられる。 Specifically, the light from the LED chip 103, whereby the excited luminescent phosphor light three primary colors of each light (red, green-based, blue) or LED chip 103 when corresponding to the emitted light and blue light, whereby excited include yellow light of the phosphor to emit light. 【0037】発光装置の発光色は、蛍光体と蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、蛍光体の沈降時間、蛍光体の形状などを種々調整すること及びLEDチップの発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。 The emission color of the light emitting device, the ratio of the inorganic member such as various resins and glass acting as a binder of the phosphor and the phosphor, sedimentation time of the phosphor, to various adjusting the shape of the phosphor and it is possible to provide a color tone of any whitish such bulb color by selecting the emission wavelength of the LED chip. 発光装置の外部には、LEDチップからの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。 The outside of the light-emitting device, it is preferable that the light from the light and phosphor from the LED chip is transmitted through the molding member efficiently. 【0038】具体的な蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付活されたイットリウム・ [0038] As a specific phosphor, yttrium which is activated by activated with cadmium sulfide, zinc or cerium copper
アルミニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。 Aluminum garnet-based phosphor can be cited. 特に、高輝度且つ長時間の使用時においては(Re 1-x In particular, high luminance and in prolonged use (Re 1-x S
x3 (Al 1-y Ga y512 :Ce(0≦x<1、0 m x) 3 (Al 1- y Ga y) 5 O 12: Ce (0 ≦ x <1,0
≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。 ≦ y ≦ 1, where, Re is, Y, Gd, at least one element selected from the group consisting of La. )などが好ましい。 ) And the like are preferable. 蛍光体として特に(Re 1-x Sm x3 (Al 1-y Particularly phosphor (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y
Gay) 512 :Ceを用いた場合には、LEDチップと接する或いは近接して配置され放射照度として(Ee) Gay) 5 O 12: in the case of using the Ce is placed in contact with the LED chip or close to the irradiance (Ee)
=3W・cm -2以上10W・cm -2以下においても高効率に十分な耐光性を有する発光装置とすることができる。 = It can be a light emitting device having sufficient light resistance in high efficiency 3W · cm -2 or more 10 W · cm -2 or less. 【0039】(Re 1-x Sm x3 (Al 1-y Ga y [0039] (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y)
512 :Ce蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが470nm 5 O 12: Ce phosphor, for garnet structure, heat, resistant to light and moisture, the peak of the excitation spectrum is 470nm
付近などにさせることができる。 It can be like in the vicinity. また、発光ピークも5 Also, the light-emitting peak 5
30nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。 Tails to 720nm is in the vicinity of 30nm can have a broad emission spectrum. しかも、組成のAlの一部をGaで置換することで発光波長が短波長にシフトし、また組成のYの一部をGdで置換することで、発光波長が長波長へシフトする。 Moreover, shifting some of the Al composition in emission wavelength shorter by substituting Ga, also a part of Y of the composition by substituting Gd, the emission wavelength shifts to longer wavelengths. このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。 It is possible to continuously adjust the luminescent color by varying the way the composition. したがって、長波長側の強度がGdの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。 Therefore, a ideal conditions for converting by using a blue light-emitting nitride semiconductor, such as intensity of the long wavelength side is varied continuously in the composition ratio of Gd to white light. 【0040】このような蛍光体は、Y、Gd、Ce、S [0040] Such a phosphor, Y, Gd, Ce, S
m、Al、La及びGaの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。 m, Al, oxides as a raw material of La and Ga, or using readily become oxide compounds at high temperatures, to obtain a raw material mixed thoroughly them in stoichiometric proportions. 又は、Y、Gd、C Or, Y, Gd, C
e、Smの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。 e, a coprecipitated oxide obtained by baking those lysates dissolved in acid in a stoichiometric ratio was co-precipitated with oxalic acid to rare earth element Sm, aluminum oxide, the raw material mixture by mixing a gallium oxide and obtain. これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中13 This packed into a crucible and mixed with an appropriate amount of a fluoride such as ammonium fluoride as a flux in the air 13
50〜1450℃の温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を得る。 Get 2-5 hours firing the calcined product at a temperature in the range of from 50 to 1,450 ° C.. 次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、 Next to a ball mill the calcined product in water, washing,
分離、乾燥、最後に篩を通すことで所望の蛍光体を得ることができる。 Separated, dried, and finally it is possible to obtain the desired phosphor by passing a sieve. 【0041】本発明の発光装置において、蛍光体は、2 [0041] In the light-emitting device of the present invention, the phosphor 2
種類以上の蛍光体を混合させてもよい。 The more types of phosphors may be mixed. 即ち、Al、G In other words, Al, G
a、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2種類以上の(Re 1-x Sm x3 (Al 1-y Ga y512 :Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成分を増やすことができる。 a, Y, the content of La and Gd and Sm are two or more kinds of (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: RGB wavelength components by mixing Ce phosphor it can be increased. また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色光などを得ることができる。 In addition, the emission wavelength of the currently semiconductor light-emitting element, which variation occurs is because two or more kinds of phosphors by mixing adjustment can be obtained and the desired white light. 具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。 Specifically, the emit any point on the chromaticity diagram tied phosphor between the light-emitting element by the inclusion to adjust the amount of in accordance with the emission wavelength different phosphors chromaticity point of the light emitting element be able to. 【0042】このような蛍光体は、気相や液相中に分散させ均一に放出させることができる。 [0042] Such phosphors can be uniformly released dispersed in the gas phase or liquid phase. 気相や液相中での蛍光体は、自重によって沈降する。 Phosphor in the gas phase and liquid phase is precipitated by its own weight. 特に液相中においては懸濁液を静置させることで、より均一性の高い蛍光体を持つ層を形成させることができる。 Particularly in the liquid phase can be formed a layer having that is standing suspension, a more highly uniform phosphor. 所望に応じて複数回繰り返すことにより所望の蛍光体量を形成することができる。 Desired to form the desired phosphor weight by repeating a plurality of times in accordance with the. 【0043】以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなるコーティング層中に二種類以上存在してもよいし、二層からなるコーティング層中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。 The above manner phosphors formed may be present in the coating layer composed of one on the surface of the light emitting device two or more, one each coating layer consisting of two layers kind or it may be present in two or more. このようにすると、異なる蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。 In this way, white light is obtained by mixing light from different phosphors. この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。 In this case, in order to reduce the better mixing vital color unevenness of light emitted from the fluorescent substance, it is preferable that the average particle size and shape of each phosphor is similar. [LEDチップ103]本実施の形態において発光素子として用いられるLEDチップ103とは、蛍光体を励起可能なものである。 And [LED chips 103] LED chip 103 used as a light-emitting element in this embodiment are those that can excite the phosphor. 発光素子であるLEDチップ10 LED chip 10 is a light emitting element
3は、MOCVD法等により基板上にGaAs、In 3, GaAs on a substrate by MOCVD or the like, In
P、GaAlAs、InGaAlP、InN、AlN、 P, GaAlAs, InGaAlP, InN, AlN,
GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の半導体を発光層として形成させる。 GaN, InGaN, AlGaN, thereby forming a semiconductor such as InGaAlN as a light-emitting layer. 半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。 The structure of the semiconductor, MIS junction, homo structure with like PIN junction or PN junction include the hetero structure to heterostructure or double. 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。 It can be variously selected emission wavelength depending on the material and the mixed crystal ratio of the semiconductor layer. また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。 The semiconductor active layer may be a single quantum well structure or a multiple quantum well structure provided with thin layer (s) for quantum effect. 好ましくは、 Preferably,
蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体(一般式In i Ga j Al Phosphor efficiently excite relatively short wavelength light efficiently it can be a nitride-based compound semiconductor (formula In i Ga j Al
k N、ただし、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k= k N, where, 0 ≦ i, 0 ≦ j , 0 ≦ k, i + j + k =
1)である。 1). 【0044】窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、S [0044] When using a gallium nitride-based compound semiconductor, the semiconductor substrate is sapphire, spinel, SiC, S
i、ZnO、GaN等の材料が好適に用いられる。 i, ZnO, material such as GaN is preferably used. 結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用いることがより好ましい。 In order to form a good crystallinity gallium nitride is more preferable to use a sapphire substrate. サファイヤ基板上に半導体膜を成長させる場合、GaN、AlN等のバッファー層を形成しその上にPN接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。 When growing a semiconductor film on a sapphire substrate, GaN, it is possible to form a gallium nitride semiconductor having a PN junction thereon to form a buffer layer such as AlN preferred. また、サファイア基板上にSiO 2をマスクとして選択成長させたGaN Further, GaN was selectively grown SiO 2 as a mask on a sapphire substrate
単結晶自体を基板として利用することもできる。 It is also possible to use a single crystal itself as a substrate. この場合、各半導体層の形成後SiO 2をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。 In this case, it is also possible to separate the light emitting element and the sapphire substrate by causing the formation after SiO 2 of each of the semiconductor layers is etched away. 窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。 Gallium nitride-based compound semiconductor shows a N-type conductivity when not doped with impurities. 発光効率を向上させるなど所望のN型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、N型ドーパントとしてSi、Ge、Se、 If the formation of the desired N-type gallium nitride semiconductor such as improving the luminous efficiency, Si as an N-type dopant, Ge, Se,
Te、C等を適宜導入することが好ましい。 Te, it is preferable to appropriately introduce C like. 一方、P型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。 On the other hand, when forming the P-type gallium nitride semiconductor, Zn is a P-type dopant, Mg, Be, Ca, Sr, is doped with Ba or the like. 【0045】窒化ガリウム系化合物半導体は、P型ドーパントをドープしただけではP型化しにくいためP型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでP型化させることが好ましい。 The gallium nitride-based compound semiconductor, after just introduced P-type dopant for hard to P-type doped with a P type dopant, heating by a furnace, is P-type by annealing by low energy electron beam irradiation or plasma irradiation, etc. it is preferable. 具体的な発光素子の層構成としては、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化ガリウム半導体であるN型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるN型クラッド層、Zn及びSiをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるP型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるP型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。 The layer structure of the specific light-emitting element, gallium nitride, sapphire substrate or on a silicon carbide having a buffer layer formed of aluminum nitride, or the like at a low temperature, N-type contact layer is gallium nitride semiconductor, an aluminum nitride gallium semiconductor which N-type cladding layer is, the active layer is a nitride indium-gallium semiconductor formed by doping Zn and Si, P-type cladding layer is aluminum gallium nitride semiconductor, P-type contact layer is gallium nitride semiconductor are stacked It is preferably exemplified. LED LED
チップ103を形成させるためにはサファイア基板を有するLEDチップ103の場合、エッチングなどによりP型半導体及びN型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。 If the LED chip 103 having the sapphire substrate to form a tip 103, after forming the exposed surface of the P-type semiconductor and N-type semiconductor by etching, using a sputtering method, a vacuum deposition method on a semiconductor layer Te to form the electrodes of the desired shapes. SiC基板の場合、 In the case of the SiC substrate,
基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させることもできる。 It is also possible to form a pair of electrodes by using a conductive substrate itself. 【0046】次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後(ハーフカット)、外力によって半導体ウエハーを割る。 Next, whether the blade having the formed edge of the semiconductor wafer or the like of the diamond was the direct full-cut with a dicing saw which rotates, or after having cut a groove wider than the cutting edge width (half cut), dividing the semiconductor wafer by an external force. あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン(経線)を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。 Alternatively, after subtraction of very fine scribe lines (meridian), for example, in a grid pattern on the semiconductor wafer by a scriber in which a diamond needle tip is linearly reciprocated to cut the wafer from the split semiconductor wafer into chips by an external force. このようにして窒化物系化合物半導体であるLEDチップ103を形成させることができる。 In this way it is possible to form the LED chip 103 is a nitride-based compound semiconductor. 【0047】本発明の発光装置において発光させる場合は、蛍光体との補色等を考慮してLEDチップ103の主発光波長は350nm以上530nm以下が好ましい。 [0047] When light emission in the light emitting device of the present invention, the main emission wavelength of the LED chip 103 in consideration of the complementary color or the like of the phosphor is preferably 350nm or more 530nm or less. [パッケージ102]パッケージ102は、LEDチップ103を凹部内に固定保護する支持体として働く。 Package 102 The package 102 serves the LED chip 103 as a support for fixing protective in the recess. また、外部との電気的接続が可能な外部電極104を有する。 Moreover, with external electrodes 104 capable of electrical connection to the outside. LEDチップ103の数や大きさに合わせて複数の開口部を持ったパッケージ102とすることもできる。 In accordance with the number and size of the LED chip 103 may be a package 102 having a plurality of openings.
また、好適には遮光機能を持たせるために黒や灰色などの暗色系に着色させる、或いはパッケージ102の発光観測表面側が暗色系に着色されている。 Further, preferably it is colored in dark color such as black or gray in order to have a light shielding function, or light emission observing surface side of the package 102 is colored in a dark color. パッケージ10 Package 10
2は、LEDチップ103をさらに外部環境から保護するためにコーティング層111、112に加えて透光性保護体であるモールド部材106を設けることもできる。 2 may also be an LED chip 103 in addition to the coating layers 111 and 112 in order to protect from the external environment providing molding member 106 is a transmissive protecting member. パッケージ102は、コーティング層111、11 Package 102, the coating layer 111,11
2やモールド部材106との接着性がよく剛性の高いものが好ましい。 Those adhesion between 2 and mold member 106 is high good rigidity are preferred. LEDチップ103と外部とを電気的に遮断させるために絶縁性を有することが望まれる。 It is desired to have insulating properties in order to electrically cut off the LED chip 103 and the outside. さらに、パッケージ102は、LEDチップ103などからの熱の影響をうけた場合、モールド部材106との密着性を考慮して熱膨張率の小さい物が好ましい。 Furthermore, the package 102, when receiving the influence of heat from an LED chip 103, smaller ones thermal expansion coefficient in consideration of the adhesion between the mold member 106 is preferred. 【0048】パッケージ102の凹部内表面は、エンボス加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材との密着性を向上させることもできる。 The recesses in the surface of the package 102, or increasing the adhesion area by embossing, it is also possible to improve the adhesion between the mold member and a plasma treatment. パッケージ102は、外部電極104と一体的に形成させてもよく、パッケージ102が複数に分かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよい。 Package 102 may also be formed integrally with the outer electrode 104, the package 102 is divided into a plurality, it may be constituted by combining the like fitting. このようなパッケージ102は、インサート成形などにより比較的簡単に形成することができる。 Such package 102, can be relatively easily formed by insert molding or the like. パッケージ材料としてポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(P Polycarbonate resin as a package material, polyphenylene sulfide (P
PS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂やセラミック、金属などを用いることができる。 PS), liquid crystal polymer (LCP), ABS resin, epoxy resin, phenol resin, acryl resin, resin or ceramics such as PBT resin, metal and the like.
紫外線を含む光を発光するLEDチップを用いた発光装置を高出力で使用する場合、樹脂が紫外線によって劣化し、樹脂の黄変などによる発光効率低下や、機械的強度の低下による発光装置の寿命の低下などが生じることが考えられる。 When using a light emitting device using an LED chip that emits light containing ultraviolet light at high power, the resin is deteriorated by ultraviolet rays, such as light emitting efficiency decreases and by resin yellowing, the life of the light emitting device due to decreased mechanical strength it is conceivable that such as a decrease in results. そこで、パッケージ材料として金属を使用することは、紫外線を含む光を発光するLEDチップを高出力で使用した場合でも樹脂のようにパッケージが劣化することがないためより好ましい。 Therefore, it is preferable because the package as a resin even when an LED chip that emits light containing ultraviolet light using a high output is not deteriorated to use metal as a packaging material. 【0049】また、パッケージ102を暗色系に着色させる着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられる。 [0049] Also, preferably used are a variety of dyes and pigments as coloring agents for coloring the package 102 in a dark color. 具体的には、Cr 23 、MnO 2 、Fe 23やカーボンブラックなどが好適に挙げられる。 Specific examples include Cr 2 O 3, MnO 2, Fe 2 O 3 or carbon black are preferably exemplified. 【0050】LEDチップ103とパッケージ102との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。 The adhesion of the LED chip 103 and the package 102 may be performed by such a thermosetting resin.
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。 Specifically, epoxy resins, acrylic resins and imide resins. 紫外線を含む光を発光するLEDチップを用いた発光装置を高出力で使用する場合、LED When using a light emitting device using an LED chip that emits light containing ultraviolet light at high power, LED
チップ103とパッケージ102との接着部分は、LE Bonding portion between the chip 103 and the package 102, LE
Dチップから放出された紫外線などが封止部材の樹脂やあるいはそれに含まれる蛍光体などによっても反射され、パッケージ内においても特に高密度になる。 D ultraviolet rays emitted from the chip is reflected by a fluorescent substance contained resin and or that of the sealing member becomes particularly high density also in the package. そのため、接着部分の樹脂が紫外線によって劣化し、樹脂の黄変などによる発光効率低下や、接着強度の低下による発光装置の寿命の低下などが生じることが考えられる。 Therefore, resin bonding portion is deteriorated by ultraviolet rays, such as light emitting efficiency decreases and by resin yellowing, it is considered that such reduction of the lifetime of the light-emitting device due to the decrease in the adhesive strength occurs. このような紫外線による接着部分の劣化防止のために、ガラスや紫外線吸収剤を含有させた樹脂などを使用して接着することがより好ましい。 To prevent deterioration of the adhesion portion due to such ultraviolet rays, it is more preferable to adhere using a resin which contains a glass or ultraviolet absorber. 特に、パッケージに金属材料を使用した場合は、LEDチップ103とパッケージ102との接着はAu−Snなどの共晶はんだ等を使用して行われる。 In particular, when using a metal material in a package, adhesion of the LED chip 103 and the package 102 is performed using a eutectic solder, such as Au-Sn. そのため、接着に樹脂を使用した場合と異なり、紫外線を含む光を発光するLEDチップを用いた発光装置を高出力で使用した場合でも接着部分は劣化しない。 Therefore, unlike the case of using the resin in the adhesive, the bonded portion even when the light-emitting device using an LED chip that emits light containing ultraviolet light using a high output is not deteriorated. 【0051】また、LEDチップ103を配置固定させると共にパッケージ102内の外部電極104と電気的に接続させるためにはAgペースト、カーボンペースト、ITOペースト、金属バンプ等が好適に用いられる。 [0051] Further, Ag paste in order to external electrodes 104 electrically connected to the package 102 causes disposed fixing the LED chip 103, carbon paste, ITO paste, metal bumps or the like is preferably used. [外部電極104]外部電極104は、パッケージ10 External electrodes 104] External electrodes 104, Package 10
2外部からの電力を内部に配置されたLEDチップ10 LED chips 10 arranged power from 2 outside inside
3に供給させるために用いられるためのものである。 3 is intended to be used to supply the. そのためパッケージ102上に設けられた導電性を有するパターンやリードフレームを利用したものなど種々のものが挙げられる。 Various things can be mentioned such as those utilizing patterns and lead frame having a was conductivity provided therefore on the package 102. また、外部電極104は放熱性、電気伝導性、LEDチップ103の特性などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。 The external electrodes 104 may be heat dissipation, electrical conductivity, by taking into account the characteristics of the LED chips 103 are formed in a variety of sizes. 外部電極104 External electrodes 104
は、各LEDチップ103を配置すると共にLEDチップ103から放出された熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。 Preferably, the thermal conductivity is good for dissipating heat emitted from the LED chip 103 to the outside while arranging the LED chips 103. 外部電極104の具体的な電気抵抗としては300μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ・cm以下である。 The following are preferred 300μΩ · cm Specific electrical resistance of the external electrode 104, and more preferably not more than 3μΩ · cm. また、具体的な熱伝導度は、0.01cal/(s)(cm 2 )(℃/c Further, specific heat conductivity, 0.01cal / (s) (cm 2) (℃ / c
m)以上が好ましく、より好ましくは 0.5cal/ m) or more, more preferably 0.5 cal /
(s)(cm 2 )(℃/cm)以上である。 (s) (cm 2) is (° C. / cm) or more. 【0052】このような外部電極104としては、銅やりん青銅板表面に銀、パラジュウム或いは金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。 [0052] As the external electrodes 104, silver copper or phosphor bronze plate surfaces, is preferably used which has been subjected to a metal plating or solder plating such as palladium or gold. 外部電極104としてリードフレームを利用した場合は、電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが加工性の観点から、板厚は0.1mmから2mmであることが好ましい。 If using a lead frame as the external electrodes 104, electric conductivity, from the viewpoint can be various available processability by thermal conductivity, it is preferable thickness is 2mm from 0.1 mm. ガラスエポキシ樹脂やセラミックなどの支持体上などに設けられた外部電極104としては、 As the external electrodes 104 provided such as on a support such as a glass epoxy resin or ceramic,
銅箔やタングステン層を形成させることができる。 It can be formed copper foil or a tungsten layer. プリント基板上に金属箔を用いる場合は、銅箔などの厚みとして18〜70μmとすることが好ましい。 When a metal foil on a printed circuit board, it is preferable that the 18~70μm thickness of the copper foil. また、銅箔等の上に金、半田メッキなどを施しても良い。 In addition, gold on top of the copper foil or the like, may be subjected to solder plating. [導電性ワイヤー105]導電性ワイヤー105としては、LEDチップ103の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。 The Conductive wires 105] a conductive wire 105, the ohmic property between the electrodes of the LED chip 103, mechanical connectivity, what good electrical conductivity and heat conductivity. 熱伝導度としては0.01cal/(s)(cm 2 ) The thermal conductivity 0.01cal / (s) (cm 2 )
(℃/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5c (° C. / cm) or more, more preferably 0.5c
al/(s)(cm 2 )(℃/cm)以上である。 is al / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or more. また、作業性、および高出力の発光装置を形成する場合などを考慮して導電性ワイヤー105の直径は、好ましくは、Φ1 Further, the diameter of the workability, and the conductive wires 105 by considering the case of forming a light-emitting device of high output, preferably, .phi.1
0μm以上、Φ70μm以下である。 0μm more than, less than or equal to Φ70μm. このような導電性ワイヤー105として具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。 Such Specific examples electrically conductive wires 105, gold, copper, platinum, conductive wires using metals and their alloys, such as aluminum. このような導電性ワイヤー105 Such a conductive wire 105
は、各LEDチップ103の電極と、インナー・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。 Includes an electrode of each LED chip 103, such as the inner lead and the mount lead, it is possible to easily connect by wire bonding equipment. [モールド部材106]モールド部材106は、発光装置の使用用途に応じてLEDチップ103、導電性ワイヤー105、蛍光体が含有されたコーティング層11 [Mold member 106 'the mold member 106, depending on the intended use of the light-emitting device LED chip 103, a conductive wire 105, the coating layer 11 in which the phosphor is contained
1、112などを外部から保護するため、あるいは光取り出し効率を向上させるために設けることができる。 For protecting 1,112 and from outside, or may be provided in order to improve the light extraction efficiency. モールド部材106は、各種樹脂や硝子などを用いて形成させることができる。 Molding member 106 can be formed using various resins and glass. モールド部材106の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。 Specific material of the mold member 106, mainly epoxy resins, urea resins, silicone resins, such as a transparent resin or glass having excellent weather resistance such as a fluorine resin is preferably used. また、モールド部材に拡散剤を含有させることによってLEDチップ103からの指向性を緩和させ視野角を増やすこともできる。 It is also possible to increase the viewing angle to relax the directivity of the LED chip 103 by including a diffusing agent in the molding member. このような、モールド部材106は、コーティング層の結着剤と同じ材料を用いても良いし異なる材料としても良い。 Such molding member 106 may be may to different materials be made of the same material as the binder of the coating layer. また、モールド部材106には、蛍光体と共に紫外線吸収剤を含有させても良い。 In addition, the molding member 106 may contain an ultraviolet absorber with phosphor. これにより、コーティング層に含まれる蛍光体によって変換されずに透過する紫外線をモールド部材106において完全に吸収するため外部に紫外線を漏らさない、安全な発光装置が形成できる。 Thus, not leak the ultraviolet to the outside to completely absorb the ultraviolet rays transmitted without being converted by the phosphor contained in the coating layer in the molding member 106, a safety light emitting device can be formed. 【0053】なお、金属パッケージを使用して、窒素ガスなどと共にLEDチップ103を気密封止する場合は、モールド部材106は本発明に必須の構成部材ではない。 [0053] Incidentally, by using the metal package, to hermetically seal the LED chip 103 with nitrogen gas, the mold member 106 is not an essential component in the present invention. また、紫外線を発光するLEDチップを使用して発光装置を形成する場合であっても、フッ素樹脂等のように紫外線に強い樹脂をモールド部材として使用することができる。 Further, even when forming a light-emitting device using an LED chip that emits ultraviolet light, it can be used strong resin as a mold member to ultraviolet radiation as such as a fluorine resin. [スプレー装置300]本実施の形態では、図2および図4に示されるように、塗布液を収納する容器301、 [Sprayer 300] In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the container 301 for containing the coating solution,
塗布液の流量を調節するバルブ302、塗布液をノズル201に搬送した後ノズル201から容器301に搬送する循環ポンプ303、及び螺旋状に塗布液を噴出するノズル201が、それぞれ搬送管307、308、30 Valve 302 for adjusting the flow rate of the coating liquid, a nozzle 201 for ejecting a coating liquid coating solution circulating pump 303 for conveying from the nozzle 201 after transporting the nozzle 201 to the container 301, and spirally, each conveying pipe 307, 308 , 30
9で結ばれたスプレー装置300を用いる。 Using a spray device 300 connected by 9. (容器301)塗布液を収納する容器301には撹拌機304が取り付けてあり、塗布作業中は塗布液を常に撹拌している。 (Container 301) in the container 301 for containing the coating solution Yes in agitator 304 mounted in the coating operation is always stirred a coating solution. 容器301に収納されている塗布液は、撹拌機304によって常に撹拌されており、塗布液に含まれる蛍光体は溶液中で常に均一に分散している。 Coating liquid accommodated in the container 301 is always agitated by stirrer 304, phosphor contained in the coating liquid is always uniformly dispersed in solution. (バルブ302)バルブ302は、容器301から搬送管309を通して搬送されてくる塗布液の流量をバルブの開け閉めによって調節する。 (Valve 302) valve 302, the flow rate of the coating liquid which is conveyed through the conveying pipe 309 from the container 301 to adjust the opening and closing of the valve. (循環ポンプ303)循環ポンプ303は、塗布液を容器301からバルブ302およびコンプレッサー305 (Circulating pump 303) the circulation pump 303, valve 302 and compressor 305 to the coating solution from the container 301
を経由させてノズル201の先端部まで搬送管309を通して搬送し、その後、ノズル201から噴出されずに残った塗布液を、搬送管308を通して容器301まで搬送する。 By way of the conveyed through the conveying pipe 309 to the distal end of the nozzle 201, then the remaining coating solution without being ejected from the nozzle 201, conveyed through the conveyance pipe 308 to the container 301. 塗布液は、循環ポンプ303によって容器3 Coating liquid, the container 3 by the circulation pump 303
01からバルブ302を経由してノズル201の先端部まで搬送管309を通して搬送され、その後搬送管30 01 by way of the valve 302 is conveyed through the conveying tube 309 to the distal end of the nozzle 201, then the transport tube 30
8を通して容器301まで搬送されているため、常にスプレー装置内を循環している状態にある。 Because it is conveyed through 8 to the container 301, it is always in a state that circulates in the spray device. 従って、塗布液はスプレー装置全体にわたって撹拌、または循環状態にあるため、塗布液に含まれる蛍光体は、塗布作業中常に均一な分散状態にある。 Accordingly, since the coating solution stirred throughout the spray device, or in the circulation state, the phosphor contained in the coating liquid is always uniform dispersion state in the coating operation. (コンプレッサー305)コンプレッサー305は、搬送管307あるいは309を介して装置内に設置されており、搬送管307を通して搬送される空気を圧縮し、 (Compressor 305) Compressor 305 is installed in the device through a conveyance pipe 307 or 309, to compress the air that is conveyed through the conveying pipe 307,
搬送管309を通して搬送される塗布液の圧力を調節する。 Adjusting the pressure of the coating liquid is conveyed through the conveying pipe 309. コンプレッサー305により、圧縮空気および圧力調節された塗布液がそれぞれノズル201に搬送される。 The compressor 305, the compressed air and the pressure adjusted coating solution is conveyed to the nozzle 201, respectively. ここで圧縮空気の圧力は圧力計306によって監視される。 Wherein the pressure of the compressed air is monitored by a pressure gauge 306. 【0054】また、ノズルの手前には操作ハンドルが取り付けてあり、ハンドルの握り具合を調節することで、 [0054] Also, in front of the nozzle operating handle is attached, by adjusting the grip degree of the wheel,
ノズルの先端から噴出する塗布液の量を調節することが可能な構造となっている。 It has become possible structure to adjust the amount of the coating solution jetted from the tip of the nozzle. 【0055】以上のようなスプレー装置300を使用して、塗布液を高圧のガスと共に高速で噴出させて、発光素子の上面、側面および角の上に塗布する。 [0055] using a spray device 300 as described above, a coating liquid is ejected at high speed with high-pressure gas, the upper surface of the light emitting element is applied onto the sides and corners. (ノズル201)発光素子上面に垂直に向かうガスの流れに乗せて霧状の塗布液を噴出させるノズルを搭載した従来のスプレー装置では、発光素子側面が塗布液の噴出方向に平行であり、塗布開始直後、霧状の塗布液からなる噴霧は発光素子側面を素通りする。 In (nozzle 201) conventional spray equipment mounted with nozzles for ejecting atomized coating liquid put on the gas flow directed perpendicularly to the light emitting element upper surface, the light emitting element side is parallel to the ejection direction of the coating liquid, coating immediately after the start, spray consisting of atomized coating liquid to pass through the light-emitting element side. また、導電性ワイヤーの陰になる発光素子表面上には塗布されにくく、導電性ワイヤーの陰にならない発光素子表面上とコーティング層の厚みが異なっていた。 Moreover, on the light emitting element surface made behind the conductive wires hardly applied, the thickness of the light-emitting element on the surface not in the shadow of a conductive wire and the coating layer are different. そのため、発光素子の全面を被覆しようとすれば、発光素子あるいはノズルを回転させて塗布液の噴出方向に発光素子の全面を向けるか、発光素子を搭載している支持体表面への塗布を繰り返して形成される厚いコーティング層で発光素子の側面を被覆しなければならなかった。 Therefore, if an attempt cover the entire surface of the light-emitting element, or by rotating the light emitting element or the nozzle directs the entire surface of the light-emitting element in the injection direction of the coating solution, repeatedly applied to the surface of support mounted with the light emitting element I had to cover the side surface of the light emitting element with a thick coating layer formed Te. 従って、発光素子の角から側面を作業性良く塗布することができす、発光素子表面全体を被覆するコーティング層の厚さが発光素子の上面および側面で異なっていた。 Therefore, the side from the corner of the light emitting element be can be applied with good workability, the thickness of the coating layer covering the entire light-emitting element surface are different on the upper surface and the side surface of the light emitting element. さらに、高速で霧状の塗布液が吹き付けることにより、発光素子の正負一対の電極と外部電極とを結ぶ導電性ワイヤーが変形したり、 Furthermore, by atomized coating liquid sprayed at high speed, or deformed conductive wires connecting the pair of positive and negative electrodes and the external electrodes of the light emitting element,
断線するなどの問題があった。 There has been a problem such as disconnection. 【0056】本実施の形態では、塗布液とガス(本実施の形態では空気)がノズル201を通して螺旋状に噴出されることを特徴とする装置を使用する。 [0056] In this embodiment, the coating liquid and a gas (air in this embodiment) using the apparatus, characterized in that ejected helically through the nozzle 201. この装置のノズルの周囲にはガスの噴出口が数カ所設けられており、 Around the nozzle of the device is provided several places the spout of the gas,
それらの噴出口から噴出するガスの噴出方向は、塗布される面に対してそれぞれある一定の角度を付けられている。 Ejection direction of the gas ejected from their jets is attached a certain angle to each to the plane to be coated. したがって、塗布液の噴出口を中心に回転しているそれらのガス噴出口に同時にガスが送り込まれると、それぞれの噴出口から噴出するガスを集めた全体のガスの流れは、渦巻き状の流れ、螺旋状の流れ、あるいは竜巻における空気の流れを逆さまにしたような流れとなる。 Therefore, at the same time the gas to their gas injection ports are rotated about the spout of the coating solution is fed, the overall gas flow was collected gas ejected from the respective ejection ports, spiral flow, a flow like an upside-down flow of air in the spiral flow or tornado.
また、この装置のノズルの中心には塗布液の噴出口が設けられており、ガスの噴出と同時に塗布液を噴出すると、霧状となった塗布液が、螺旋状の流れ、あるいは竜巻における空気の流れを逆さまにしたようなガスの流れに乗って拡散していく。 Also, a spout of the coating solution is provided at the center of the nozzle of the apparatus, when ejected at the same time the coating liquid and ejection of the gas, a coating solution was atomized is, air in the spiral flow or tornado, It diffuses riding on the flow of such gas as an upside-down flow. 【0057】螺旋状に拡散した噴霧全体の径は、発光素子上方の噴射開始点から発光素子の表面に近づくにつれて大きい。 [0057] diameter of the entire spray diffused helically is greater as the injection start point of the light emitting element upward closer to the surface of the light emitting element. また、発光素子上方の噴射開始点から発光素子の表面に近づくにつれて塗布液からなる噴霧の回転速度が減少している。 The rotational speed of the spray consisting of the coating solution is reduced as the injection start point of the light emitting element upward closer to the surface of the light emitting element. 即ち、霧状の塗布液がノズルから噴出されて空気中で拡散すると、噴射開始点であるノズルの付近では円錐状に噴霧が広がるが、ノズルから離れた所では、円柱状に噴霧が広がる。 That is, when the atomized coating liquid is spread by ejected from a nozzle in the air, but the spray spreads in a conical shape in the vicinity of the nozzle is an injection start point, at a distance from the nozzle, the spray spreads cylindrical. そこで、本実施例では、発光素子の上面からノズル下端までの距離を調節して円柱状に噴霧が広がった状態の所に発光素子の表面がくるように設置することが好ましい。 Therefore, in this embodiment, is preferably placed such that the surface of the light emitting element at a state by adjusting the distance from the upper surface of the light emitting element to the nozzle lower end spread is sprayed in a cylindrical shape comes. このとき噴霧は、 Spray this time,
螺旋状に回転し、かつ速度が弱まっているため、導電性ワイヤーの陰になる発光素子表面上にも回り込み、発光素子上面全体だけでなく側面全体にも十分吹き付けられる。 Because rotated spirally, and the speed has weakened, also echo on the light emitting device surface comprising a negative of the conductive wires are sufficiently sprayed to the entire side surfaces as well as the whole light-emitting element top surface. これにより、発光素子あるいはノズルを固定した状態で作業を行うことができる。 Thus, it is possible to perform the work in a state of fixing the light-emitting element or the nozzle. また、円柱状に噴霧が広がった状態の所では噴霧の速度が弱まっているため、噴霧が発光素子の表面に吹き付けられたとき、含まれる蛍光体粒子によって発光素子の表面が衝撃を受けることがない。 Also, since the weakened rate of spray at the state where the spray is widened in a cylindrical shape, when the spray is blown to the surface of the light emitting element, the surface of the light emitting element by a phosphor particle that contains that shocked Absent. また、導電性ワイヤーの変形や断線がなく歩留まりが向上する。 Further, deformation or breakage of the conductive wires is improved yield without. 【0058】これにより、作業性を向上させ、かつSi [0058] Thus, to improve the workability, and Si
により蛍光体がバインドされてなるコーティング層で発光素子表面全体、即ち発光素子の上面、側面および角の部分を同じ膜厚で被覆することができる。 Entire light emitting surface of the device with a coating layer where the fluorescent substance is bound by the O 2, i.e., can be coated upper surface of the light emitting element, a portion of the sides and corners of the same thickness. [ヒーター205]本実施の形態では、図4に示されるように、塗布液が吹き付けられた瞬間にエタノールおよび溶剤を飛ばすため、発光素子はヒーター205上において温度50℃以上300℃以下の加温状態のもとで塗布されることが望ましい。 In the heater 205 the present embodiment, as shown in FIG. 4, to fly ethanol and solvent at the moment of coating solution has been sprayed, the light emitting element is a temperature 50 ° C. or higher on the heater 205 300 ° C. or less of the warming it is desirable to be applied under the conditions. これにより、塗布液が発光素子の上面、側面および角、さらに支持体表面に吹き付けられた後に吹き付けられた場所から流れ出すことはなく、塗布液を発光素子の上面、側面および角、さらに支持体表面に付着させることができる。 Thus, the upper surface of the coating solution is a light-emitting element, the side surface and the corner, not flow out from sprayed place after further blown to the surface of the support, the upper surface of the light emitting element a coating solution, sides and corners, further support surface it can be attached to. 従って、SiO Therefore, SiO 2
により蛍光体がバインドされてなるコーティング層で発光素子の上面、側面および角の部分を覆うことができる。 The upper surface of the light emitting element with a coating layer where the fluorescent substance is bound, can cover a portion of the sides and corners. 【0059】 【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、 [0059] EXAMPLES Hereinafter, a description will be given of an embodiment of the present invention,
本発明は具体的実施例のみに限定されるものではないことは言うまでもない。 The present invention is naturally not limited only to the specific examples. (実施例1)LEDチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジュウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。 (Example 1) LED chip, TMG (trimethyl gallium) gas on a sapphire substrate was cleaned, TMI (trimethyl indium-) gas, nitrogen gas and dopant gas flowed together with a carrier gas, a gallium nitride-based compound by MOCVD semiconductor the was formed by deposition. ドーパントガスとしてSiH 4とCp 2 Mgと、を切り替えることによってN型導電性を有する窒化ガリウム系半導体とP型導電性を有する窒化ガリウム系半導体を形成しPN接合を形成させる。 SiH 4 and Cp 2 Mg as a dopant gas, to form a gallium nitride semiconductor having gallium-based semiconductor and a P-type conductive nitride having a N type conductivity to form a PN junction by switching. 半導体発光素子として、 As the semiconductor light emitting element,
N型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層と、P型導電性を有する窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド層、P型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層を形成させた。 A contact layer which is gallium nitride semiconductor having N type conductivity, a cladding layer is gallium nitride aluminum semiconductor having P type conductivity, to form a contact layer which is gallium nitride semiconductor having P type conductivity. N型導電性を有するコンタクト層とP型導電性を有するクラッド層との間に厚さ約3nmであり、単一量子井戸構造とされるノンドープInGaNの活性層を形成させた。 A thickness of about 3nm between the cladding layer having a contact layer and a P-type conductivity having a N type conductivity, to form an active layer of undoped InGaN is a single quantum well structure. (なお、サファイア基板上には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせてある。また、P型導電性を有する半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。) エッチングによりサファイア基板上のPN各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。 (Note that on the sapphire substrate are allowed to the buffer layer to form a gallium nitride semiconductor at a low temperature. In addition, the semiconductor having P type conductivity is annealed at 400 ° C. or higher after the film formation.) Sapphire by etching after exposing the PN each semiconductor surface on the substrate, respectively to form the electrodes by sputtering. こうして出来上がった半導体ウエハーを、スクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子として350μm角のLEDチップを形成させた。 The thus resulting semiconductor wafer, after subtraction of the scribe line to form a LED chip 350μm angle as the light emitting element is divided by an external force. 【0060】一方、インサート成形によりポリカーボネート樹脂を用いてチップタイプLEDのパッケージを形成させた。 [0060] On the other hand, by using the polycarbonate resin to form a chip type LED package by insert molding. チップタイプLEDのパッケージ内は、LE The chip type LED package, LE
Dチップが配される開口部を備えている。 D chip is provided with an opening disposed. パッケージ中には、銀メッキした銅板を外部電極として配置させてある。 During packaging, it is allowed to place the silver-plated copper plate as an external electrode. パッケージ内部でLEDチップをエポキシ樹脂などを用いて固定させる。 Package interior LED chip is fixed by using an epoxy resin. 導電性ワイヤーである金線をLE Gold the LE is a conductive wire
Dチップの各電極とパッケージに設けられた各外部電極とにそれぞれワイヤーボンディングさせ電気的に接続させてある。 Respectively to the respective external electrodes provided on the respective electrodes and package D chips are then electrically connected by wire bonding. こうしてLEDチップが配置されたパッケージを8280個形成させた。 Thus the LED chip was 8280 pieces form the placed packages. 各パッケージの開口部を除く表面には、レジスト膜が形成されている。 On the surface except for the opening of each package, the resist film is formed. 8280個のLEDチップが配置されたパッケージを純粋電解質が入った容器中に配置させる。 The package 8280 pieces of LED chips are disposed pure electrolyte is placed in a container containing. 【0061】他方、蛍光体は、Y、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させた。 [0061] On the other hand, the phosphor, Y, Gd, and the solution, which is obtained by dissolving rare earth elements of Ce in an acid in a stoichiometric ratio was co-precipitated with oxalic acid. これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと混合して混合原料を得る。 A coprecipitated oxide obtained by firing this to obtain a mixed raw material is mixed with aluminum oxide. これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中1400°Cの温度で3時間焼成して焼成品を得た。 This packed in a crucible a mixture of ammonium fluoride as a flux, to obtain a calcined product was calcined for 3 hours at a temperature of 1400 ° C in air.
焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して(Y 0. 8 Gd 0.23 Al 512 :Ce蛍光体を形成させた。 The fired product is ball in water, washed, separated, dried, and finally through a sieve (Y 0. 8 Gd 0.2) 3 Al 5 O 12: to form a Ce phosphor. 【0062】次に、Si、Al、Ga、Ti、Ge、 Next, Si, Al, Ga, Ti, Ge,
P、B及びアルカリ土類元素の1種又は2種以上を有する酸化物である無機物で蛍光体をバインドする。 P, and bind the phosphor of an inorganic material is an oxide having one or more of B and alkaline earth elements. 本実施例では、一般的に使用されるSiO にて蛍光体をバインドし、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層を発光素子の表面上、および発光素子の表面上以外の支持体上に、コーティング層として形成する。 In this embodiment, binds the phosphor at SiO 2 is commonly used on the surface of the light-emitting element a coating layer where the fluorescent substance is bound by the SiO 2, and a support other than on the surface of the light emitting element above, to form a coating layer. 【0063】SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層は、アルキルシリケートと高沸点有機溶剤とを所定の割合で混合してなるシリカゾル中に蛍光体(粉体)を均一に分散させた塗布液を調整して、その蛍光体が分散されたシリカゾルを、パッケージ内に実装されてワイヤーボンディングされた発光素子の全面を覆うようにスプレーコーティングした後、SiO 2成分を固着させることにより形成する。 [0063] SiO 2 by the phosphor coating layer formed is bound, the coating of phosphor (powder) were uniformly dispersed in the silica sol during made by mixing alkyl silicate and a high-boiling organic solvent at a predetermined ratio adjust the liquid, a silica sol in which the phosphor is dispersed, is mounted in a package after spray coating so as to cover the entire surface of the light emitting device wire bonding is formed by fixing the SiO 2 component. 【0064】以下、図2および図4を参照して本発明における、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層のスプレーコーティングによる形成方法について、エチルシリケートを使用する場合を例にとり順を追って説明する。 [0064] Hereinafter, the present invention with reference to FIGS. 2 and 4, a method for forming by spray-coating the coating layer where the fluorescent substance is bound by SiO 2, step-by-step taking a case of using ethyl silicate as an example explain. 【0065】工程1. [0065] Step 1. アルキルシリケートとしてメチルシリケート、エチルシリケート、N−プロピルシリケート、N−ブチルシリケート、が使用できるが、本実施例では、SiO Methyl silicate as alkyl silicate, ethyl silicate, N- propyl silicate, N- butyl silicate, but can be used, in this embodiment, SiO を40wt%含むエチルシリケートを縮合させた無色透明のオリゴマー液体を使用する。 Ethyl silicate containing 2 40 wt% using a colorless and transparent oligomer liquid condensed. また、 Also,
エチルシリケートは、予め触媒存在下において水と反応させて加水分解反応を起こしたものを使用する。 Ethyl silicate is used which caused the hydrolysis reaction is reacted with water in advance the presence of a catalyst. 【0066】まず、エチルシリケートの加水分解溶液とエチレングリコールと蛍光体が重量比で1:1:1となる混合溶液を調整し、蛍光体が塗布液中で均一に分散するように撹拌して塗布液を調整した。 [0066] First, hydrolysis solution and ethylene glycol and the phosphor ethyl silicate in a weight ratio of 1: 1: 1 mixed solution was adjusted with stirring to the phosphor is uniformly dispersed in the coating solution a coating solution was adjusted. ここで、エチルシリケートは乾燥してゲル化しやすいため、ブタノール、 Here, since the ethyl silicate tends to gel and drying, butanol,
エチレングリコールのような高沸点(100℃〜200 High boiling, such as ethylene glycol (100 ° C. to 200 DEG
℃)の有機溶剤と混合することが好ましい。 Is preferably mixed with organic solvents ° C.). このように高沸点の有機溶剤と混合すると、乾燥したエチルシリケートのゲルがノズルの先端部などに付着し塗布液の噴出に対して障害物となることによる塗布液の噴出量の低下を防ぐことができ、作業性をよくすることができる。 With this mixed with the high boiling point organic solvent, to prevent a decrease of the ejection amount of the coating liquid due to dry ethyl silicate gel is an obstacle against the attachment ejected coating liquid, such as the tip of the nozzle it can be can be, to improve the workability. 【0067】工程2. [0067] Step 2. 上記塗布液を容器301に入れ、 Put the coating solution vessel 301,
循環ポンプ303によって塗布液を容器からノズル20 Nozzle 20 a coating liquid from the container by the circulation pump 303
1に搬送する。 Transported to the 1. 塗布液の流量はバルブ302によって調節する。 Flow rate of the coating solution is adjusted by a valve 302. 【0068】ここで、霧状の塗布液がノズル201から噴出されると、ノズルの付近では円錐状に噴霧が広がるが、ノズルから離れた所では、円柱状に噴霧が広がる。 [0068] Here, the atomized coating liquid is ejected from the nozzle 201, but the spray spreads in a conical shape in the vicinity of the nozzle, at a distance from the nozzle, the spray spreads cylindrical.
そこで、本実施例では、発光素子の上面からノズル下端までの距離を40〜50mmとして円柱状に噴霧が広がった状態の所に発光素子の表面がくるように設置する。 Therefore, in the present embodiment is installed so that the surface of the light emitting element at the state spraying distance from the upper surface to the nozzle the lower end in a cylindrical shape as a 40~50mm of the light emitting element is widened comes. 【0069】図2に示されるように、塗布液とガスを発光素子の上面、側面および角、さらに支持体表面に所望の膜厚になるまで繰り返し吹き付けて塗布液を付着させる。 [0069] As shown in FIG. 2, the upper surface of the light emitting element a coating solution and gas, side and corner, further to the support surface attaching repeatedly sprayed coating solution until a desired film thickness. ここで、所望の膜厚とは、コーティング層内に含まれる蛍光体によってLEDからの光が十分に波長変換され、蛍光体粒子によって光の透過率の低下を招かない程度のコーティング層の厚さをいう。 Here, the desired film thickness and the light from the LED is sufficiently wavelength conversion by the phosphor contained in the coating layer, the thickness of the coating layer to the extent that does not cause a decrease in transmittance of light by the phosphor particles of the say. 【0070】また、エチルシリケートの加水分解によって生成したエタノールおよび溶剤を塗布液が吹き付けられた瞬間に飛ばすため、発光素子はヒーター上において50℃以上300℃以下の温度で加温状態にあることが望ましい。 [0070] Also, to fly at the moment of ethanol and the solvent was produced by hydrolysis of the ethyl silicate coating solution was sprayed, the light emitting device to be in a heated state at a temperature of 50 ° C. or higher 300 ° C. or less on the heater desirable. これにより、塗布液が発光素子の上面、側面および角、さらに支持体表面に吹き付けられた後に流れ出すことはなく、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層を発光素子の上面、側面および角、さらに支持体表面に形成させることができる。 Thus, the upper surface of the coating liquid emitting element, sides and corners, not flow out after being sprayed on the further support surface, the upper surface of the light emitting element a coating layer where the fluorescent substance is bound by SiO 2, sides and corners It may be further formed on the support surface. 【0071】このスプレーによるコーティングを行うことにより、均一に蛍光体が分散した状態で、SiO により蛍光体をバインドしたコーティング層で発光素子の上面、側面および角の部分を覆うことができる。 [0071] By performing coating with the spray, uniformly in a state in which the phosphor is dispersed, the upper surface of the light emitting element with a coating layer which binds the phosphor by SiO 2, it is possible to cover a portion of the sides and corners. 【0072】工程3. [0072] Step 3. 手順2を行った後、室温で放置する。 After step 2, allowed to stand at room temperature. このとき、エチルシリケートは、空気中の水分と反応してSiO とエタノールに分解する。 In this case, ethyl silicate decomposes into SiO 2 and ethanol reacts with moisture in the air. したがって、 Therefore,
発光素子の表面にはSiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層が形成される。 On the surface of the light emitting element is a coating layer where the fluorescent substance is bound is formed by SiO 2. 【0073】工程4. [0073] Step 4. 表面にSiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層が形成された発光素子を、300℃の温度で2時間乾燥させることにより、エチルシリケートの加水分解の際に生成するエタノール、 The light emitting element coating layer phosphor by SiO 2 is bound to a surface is formed, by drying for 2 hours at a temperature of 300 ° C., ethanol produced during the hydrolysis of ethyl silicate,
および溶剤を完全に蒸発させ、SiO And the solvent completely evaporated, SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層を発光素子表面に固着させる。 2 by fixing the coating layer where the fluorescent substance is bound to the light emitting device surface. ここで、窒化物系発光素子は350℃以上の温度下に置かれると、発光素子としての性能が低下するため、300℃の温度下で発光素子表面への固着が可能なアルキルシリケートは、蛍光体のバインダとしての使用に適している。 Here, when the nitride-based light emitting device is placed under a temperature of above 350 ° C., since the performance of the light-emitting element decreases, alkyl silicate capable sticking to the light-emitting device surface at a temperature of 300 ° C., the fluorescence It is suitable for use as a binder of the body. 【0074】以上の工程により、均一に分散した状態の蛍光体を含み、層厚が約20μmのコーティング層が発光素子の上面、側面および角の上に形成される。 [0074] Through the above process, comprises a phosphor uniformly dispersed state, the upper surface of the coating layer is the light emitting element layer thickness of about 20 [mu] m, is formed on the sides and corners. 【0075】ここで、本実施の形態では、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層に含まれる蛍光体の含有量は、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層を介して出力される光が実質的に蛍光体71によって波長変換された白色光のみになるように、すなわち、発光素子により発光された青色光のほとんどが蛍光体に吸収されて該蛍光体を励起するように比較的大きく設定することが好ましい。 [0075] Here, in the present embodiment, the content of the phosphor contained in the coating layer in which the phosphor by SiO 2 is bound through the coating layer phosphor by SiO 2 is bound output as light is only the white light whose wavelength is converted by substantially phosphor 71 is, i.e., most of the blue light emitted by the light emitting element is absorbed by the phosphor to excite fluorescent body it is preferably set relatively large. このようにすると発光効率(発光素子に入力された電力に対する出力される光の比)を高くすることができる。 Such a light emitting efficiency can be increased (the ratio of light output relative to power input to the light emitting element) in. 【0076】また、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層に含有させる蛍光体の量は、所望の色調に対応させて種々の値に設定されるものであり、本発明は蛍光体の含有量により限定されるものではないが、本発明者らの検討によると、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層は、蛍光体を少しでも含むと、発光素子表面上への付着強度が強くなり、また割れにくくなることも確認されている。 [0076] The amount of phosphor to be contained in the coating layer phosphor by SiO 2 is bound is intended to be set to various values in correspondence to a desired color tone, the present invention is a phosphor without being limited by the content, according to the study of the present inventors, the coating layer where the fluorescent substance is bound by SiO 2, when the phosphor-containing little, the adhesion strength to the light emitting element on the surface It has also been confirmed that is less likely to become, also cracking strongly. 【0077】以上のように構成された実施の形態1の発光装置は、無機物であり、かつ紫外線による劣化がほとんどないSiO によって蛍光体がバインドされてなるコーティング層が発光素子の全面に形成されているので、LEDチップとして紫外域で発光する発光素子を用いることも可能となる。 [0077] The above configured light emitting device of the first embodiment as is inorganic, and a coating layer where the fluorescent substance is bound is formed on the entire surface of the light emitting element by SiO 2 is little deteriorated by ultraviolet rays since it is, it is possible to use a light emitting element that emits light in ultraviolet region as the LED chip. 【0078】得られた発光装置に電力を供給させることによって白色系を発光させることができる。 [0078] it is possible to emit white to light emitting device obtained by supplying power. 本発明による発光装置の発光光率は24.0lm/wであった。 Emitting light ratio of a light emitting device according to the present invention was 24.0lm / w. (実施例2)エチルシリケートの代わりに、フッ素樹脂(PTFE=ポリテトラフルオロエチレン)を用いて塗布液を調整して蛍光体をバインドする以外は、実施例1 Instead of (Example 2) Ethyl silicate, except that bind phosphor by adjusting the coating solution using a fluorine resin (PTFE = polytetrafluoroethylene), Example 1
と同様の方法により発光装置を形成した。 To form a light-emitting device in the same manner as. 【0079】以上の実施例2の発光装置は、実施例1と同等の性能が得られ、かつ実施例1に比較して製造歩留まりが向上した。 [0079] The above light emitting device of Example 2, Example 1 equivalent performance is obtained and, and has improved production yield compared to Example 1. (実施例3)図3に本実施例にかかる発光装置を示す。 A light-emitting device according to the present embodiment (Embodiment 3) FIG. 【0080】パッケージ405は金属からなり、中央部に凹部aを有する。 [0080] Package 405 is made of metal, it has a recess a at the central portion. また、前記凹部の周囲であるベース部bは、厚さ方向に貫通された貫通孔を2つ有し、それぞれの貫通孔は前記凹部を挟んで対向している。 Further, the base portion b is a periphery of the recess has two through holes passing through in the thickness direction, each of the through-holes are opposed to each other across the recess. 該貫通孔内には、絶縁部材403である硬質ガラスを介して正及び負のリード電極402がそれぞれ挿入されている。 The through-hole, via a hard glass which is an insulating member 403 is positive and negative lead electrodes 402 are inserted respectively.
また、金属パッケージの主面側に透光性窓部407と金属部からなるリッド406を有し、金属部と金属パッケージ405との接触面を溶接することによって、窒素ガスとともにパッケージ内の発光素子等が気密封止されている。 Also it has a lid 406 on the main surface of the metal package made of a transparent window portion 407 and the metal part, by welding the contact surface between the metal part and the metal package 405, the light-emitting element in the package together with the nitrogen gas etc. is hermetically sealed. 凹部a内に収納されるLEDチップ401は、紫外線を発光する発光素子であり、LEDチップ401と金属パッケージ405との接着はAu−Snなどの共晶はんだ等を使用して行われている。 LED chip 401 is housed in the recess a is a light emitting element that emits ultraviolet light, the adhesion between the LED chip 401 and the metal package 405 is made using eutectic solder such as Au-Sn. 【0081】図3に示されるように、まず、発光素子の上にを含むAl によりCCA−Blue(化学式、Ca 10 (PO ClBr、付活材Mn、E [0081] As shown in FIG. 3, first, CCA-Blue (Formula by Al 2 O 3 comprising on the light emitting element, Ca 10 (PO 4) 6 ClBr, Tsukekatsuzai Mn, E
u)蛍光体409がバインドされてなるコーティング層を形成し、その上にSiO によりイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体408がバインドされてなるコーティング層を実施例1と同様の方法により形成した。 forming a coating layer u) phosphor 409 is bound to the coating layer of yttrium-aluminum-garnet fluorescent material 408 is bound by SiO 2 was formed in the same manner as in Example 1 thereon. 【0082】このように構成すると、SiO により蛍光体がバインドされてなるコーティング層の屈折率はA [0082] With this configuration, the refractive index of the coating layer in which the phosphor by SiO 2 is bound in A
により蛍光体がバインドされてなるコーティング層の屈折率より小さく、Al により蛍光体がバインドされてなるコーティング層の屈折率は窒化ガリウム系化合物半導体層の屈折率より小さいため、発光素子からの光の取り出し効率が高まり出力を向上させることができるなどの効果がある。 l 2 O 3 less than the refractive index of the coating layer where the fluorescent substance is bound by, Al 2 O 3 for phosphor refractive index of the coating layer formed is bound is smaller than the refractive index of gallium nitride-based compound semiconductor layer by , the effect of such light extraction efficiency from the light-emitting element can be improved increasing output. 【0083】 【発明の効果】本発明によれば、コーティングの厚みが発光素子の上面、側面および角の部分でほぼ均一な本発明の発光装置とすることにより各方位による色度のずれが極めて少なく、発光観測面から見て色調ずれがない発光装置とさせることができる。 [0083] According to the present invention, the upper surface of the thickness of the coating is a light-emitting element, the chromaticity deviation by the orientation by the light-emitting device of substantially uniform present invention in the portion of the side face and corners very less, it is possible to color tone deviation is not emitting device as viewed from the light emission observing surface. また、歩留まりの高い発光装置とすることができる。 Also, it can have high yield emitting device. 【0084】 [0084]

【図面の簡単な説明】 【図1】 図1は本発明による方法によって製造された発光装置との比較のために示す、従来の発光装置の模式的な断面図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is shown for comparison with the light-emitting device manufactured by the method according to the invention, is a schematic sectional view of a conventional light emitting device. 【図2】 図2は本発明による方法によって製造された発光装置の模式的な断面図である。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device manufactured by the method according to the invention. 【図3】 図3は本発明による方法によって製造された発光装置の模式的な断面図である。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device manufactured by the method according to the invention. 【図4】 図4は、本発明の発光装置を形成させる工程を示した模式図である。 Figure 4 is a schematic diagram showing a step of forming a light-emitting device of the present invention. 【図5】 図5は、本発明の発光装置を形成させる装置を示した模式図である。 Figure 5 is a schematic view showing an apparatus for forming a light-emitting device of the present invention. 【符号の説明】 2、102・・・パッケージ3、103、401・・・LEDチップ4、104、402・・・外部電極5、105、404・・・導電性ワイヤー6、106・・・モールド部材11、111・・・LEDチップ上のコーティング層12、112・・・支持体上のコーティング層201・・・ノズル202、408、409・・・蛍光体203・・・エチルシリケート204・・・支持体205・・・ヒーター300・・・スプレー装置301・・・容器302・・・バルブ303・・・循環ポンプ304・・・撹拌機305・・・コンプレッサー306・・・圧力計307、308、309・・・搬送管403・・・絶縁性部材405・・・金属パッケージ406・・・リッド407・・・窓部a・・・凹部b・・・ベース [Description of Reference Numerals] 2 and 102 ... package 3,103,401 ... LED chip 4,104,402 ... external electrodes 5,105,404 ... conductive wire 6, 106 ... mold member 11, 111 coating layer 201 ... nozzle 202,408,409 ... phosphor 203 of the coating layer 12, 112 ... on the support on ... LED chips ... ethyl silicate 204 ... support 205 ... heater 300 ... spray device 301 ... vessel 302 ... valve 303 ... circulation pump 304 ... stirrer 305 ... compressor 306 ... pressure gauge 307, 308, 309 ... carrier tube 403 ... insulating member 405 ... the metal package 406 ... lid 407 ... window a ... recess b ... base Part

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 支持体上に配置された発光素子と、該発光素子からの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、該蛍光体を有し前記支持体表面から前記発光素子表面全体を被覆するコーティング層とを有する発光装置の製造方法であって、 前記支持体上に配置された発光素子を加温した状態で、 Yes What is claimed is: 1. A light emitting element disposed on a support, a phosphor which emits light at least partially absorb the wavelength conversion of light emitted from the light emitting element, the fluorescent body in and status the method for manufacturing a light emitting device was a light-emitting element disposed on the support was heated and a coating layer covering the entire light emitting surface of the device from the support surface,
    前記発光素子の上方から前記蛍光体を含有した塗布液を霧状で且つ螺旋状に回転させながら吹き付けることを特徴とする発光装置の製造方法。 Method of manufacturing a light emitting device characterized by spraying while rotating the coating solution containing the phosphor from above the light emitting element and spirally mist. 【請求項2】 前記螺旋状の径は、前記発光素子上方の噴射開始点から前記発光素子の表面に近づくにつれて大きいことを特徴とする請求項1記載の発光装置の製造方法。 Diameter wherein said helically method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the larger as approaching from the light emitting element above the injection start point on the surface of the light emitting element. 【請求項3】 前記発光素子上方の噴射開始点から前記発光素子の表面に近づくにつれて前記塗布液の回転速度は減少していることを特徴とする請求項1乃至2に記載の発光装置の製造方法。 3. Production of light-emitting device according to claim 1 or 2, wherein the rotational speed of the coating solution is decreased as from the light emitting element above the injection start point closer to the surface of the light emitting element Method.
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