JP2008300544A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりもさらに極めて精度が良く、モールド部材における蛍光体の含有量および分布を均一とさせた、発光特性に優れ、色度バラツキの少ない、歩留りの高い発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置において、モールド部材は、樹脂粒子および／または無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、該蛍光体粒子は、該樹脂粒子および／または該無機材料粒子と比重が異なり、励起光を照射すると励起光よりも長波長の蛍光を発する、粒子状の蛍光体であり、封止樹脂に、該樹脂粒子および／または該無機材料粒子と蛍光体粒子とが分散した発光装置およびその製造方法に関する。
【選択図】図１
【解決手段】基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置において、モールド部材は、樹脂粒子および／または無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、該蛍光体粒子は、該樹脂粒子および／または該無機材料粒子と比重が異なり、励起光を照射すると励起光よりも長波長の蛍光を発する、粒子状の蛍光体であり、封止樹脂に、該樹脂粒子および／または該無機材料粒子と蛍光体粒子とが分散した発光装置およびその製造方法に関する。
【選択図】図１
Description
本発明は発光素子から放出される発光波長の少なくとも一部を蛍光体により変換して放出する発光装置およびその製造方法に関する。
発光ダイオードなどの半導体発光素子から発する光を蛍光体によって波長変換することを利用した発光装置は、小型であり、消費電力が白熱電球よりも少なく、使用目的に応じた色の発光が可能である。したがって、該発光装置は、液晶ディスプレイ、携帯電話若しくは携帯情報端末等のバックライト用光源、室内外広告等に利用される表示装置、各種携帯機器のインジケータ、照明スイッチまたはＯＡ（オフィスオートメーション）機器用光源等に利用することができ、さらなる高効率化あるいは高信頼化を目指して研究が進められている。
このような発光装置を用いて所望の白色光を発光するためには、蛍光体を固定する封止樹脂において、均一に蛍光体が分散していることが好ましい。
発光装置において、蛍光体を均一に分散させる方法について特許文献１および２に開示されている。
図２８は、従来の発光装置の形成方法によって形成された発光装置の構造を示した模式的な断面図である。まず、図２８に基づいて、特許文献１に開示された発光装置の形成方法について説明する。
図２８に示す発光装置は、リードフレーム１００と、リードフレーム１００に搭載された発光素子２００と、リードフレーム１００と発光素子２００とを電気的に接続するボンディングワイヤ３００と、発光素子２００の発する光の波長を変換する蛍光体を含有し、発光素子２００を封止する透光性樹脂６００と、これらを封止し、かつ発光素子２００を保護するためのモールド部材５００とを備える。
特許文献１は、透光性樹脂６００における含有する蛍光体の密度が実質的に一定になるよう撹拌させながら保持する工程と、蛍光体および透光性樹脂６００との混合物の密度を保持したまま発光素子２００上に所望量塗布する工程とを備える発光装置の形成方法に関する。
しかし、特許文献１に開示した形成方法によると、蛍光体を含有する透光性樹脂６００を撹拌させる手段、透光性樹脂６００の温度を一定にする手段、および透光性樹脂６００における蛍光体の密度を均一に保持しながら排出する手段を有する装置が必要になり、製造方法が複雑である。また、透光性樹脂６００における蛍光体の密度を均一に保持しながら、透光性樹脂６００で発光素子２００を封止することは困難である。
また、図２９は、従来の発光装置の別の形成方法によって形成された発光装置の構造を示した模式的な断面図である。以下、図２９に基づいて特許文献２に開示された発光装置の形成方法について説明する。
図２９に示す発光装置は、リードフレーム１００と、リードフレーム１００に搭載された発光素子２００と、リードフレーム１００と発光素子２００とを電気的に接続するボンディングワイヤ３００と、これらを封止し、蛍光体４００を含有し、かつ発光素子２００を保護するためのモールド部材５００とを備える。
特許文献２は、モールド部材５００の材料となる樹脂と、該樹脂と、比重が異なり青色光を照射すると黄色の蛍光を発する無機材料の蛍光体とを予め混合した粒子を形成する第一の工程と、発光素子２００が搭載されタイバーで接続されたリードフレーム１００を金型に入れ固定すると共に、該粒子を軟化させて金型に注入し該発光素子２００の少なくとも一部を被覆する第二の工程と、樹脂を固体状にする第三の工程と、モールド部材５００が形成されたリードフレーム１００のタイバーを切断する第四の工程とを備える発光装置の形成方法に関する。
しかし、特許文献２に開示した形成方法によると、上述した粒子を軟化させて金型に注入し発光素子２００の少なくとも一部を被覆する第二の工程において、該樹脂中で蛍光体が沈降し、モールド部材５００中の蛍光体４００の分布が不均一となる問題が発生する。これは、樹脂の比重が約１〜１．５であるのに対して、蛍光体の比重が約４〜５であり、樹脂を固体状とする第三の工程までの間に樹脂と蛍光体との分離が発生するためである。その結果、モールド部材５００中の蛍光体４００の不均一、製造ロット毎の蛍光体４００の含有量バラツキが発生する。
特開平１０−２３３５３３号公報
特開２００６−２３７６４９号公報
蛍光体自体は、相互の密着力が弱いため発光素子上に配置固定させるためには、樹脂等からなり、発光素子を封止するモールド部材中等に含有させる必要がある。しかし、上述したような従来技術では、モールド部材の製造工程において、樹脂と蛍光体との比重の差による蛍光体の沈降を抑えることができず、樹脂中に蛍光体を均一に分散させることができないという問題点があった。
また、本発明者らは、モールド部材に分散された蛍光体の含有量や分布などは、発光素子から放出された励起光量と、該蛍光体が励起光を吸収して放出する蛍光の光量、色度または明度などを左右し、発光装置の色ムラや発光ムラに大きく影響することを発見した。
したがって、本発明は上述の問題点を解決することを目的とし、従来よりもさらに極めて精度が良く、モールド部材における蛍光体の含有量および分布を均一とさせた、発光特性に優れ、色度バラツキの少ない、歩留りの高い発光装置およびその製造方法を提供するものである。
本発明は、基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置において、モールド部材は、樹脂粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、蛍光体粒子は、樹脂粒子と比重が異なり、励起光を照射すると励起光よりも長波長の蛍光を発する粒子状の蛍光体であり、封止樹脂に、樹脂粒子と蛍光体粒子とが分散した発光装置に関するものである。
また、本発明は、基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置において、モールド部材は、無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、蛍光体粒子は、無機材料粒子と比重が異なり、励起光を照射すると励起光よりも長波長の蛍光を発する粒子状の蛍光体であり、封止樹脂に、無機材料粒子と蛍光体粒子とが分散した発光装置に関するものである。
また、本発明の発光装置において、蛍光体粒子の粒径は、樹脂粒子または無機材料粒子の粒径より大きいことが好ましい。
また、本発明の発光装置において、樹脂粒子の材料は、封止樹脂の材料と同じであることが好ましい。樹脂粒子の材料と、封止樹脂の材料とを同じにすることによって、該樹脂粒子と該封止樹脂との濡れ性がよく、封止樹脂との密着性も良好となるためである。
また、本発明の発光装置において、モールド部材は、樹脂粒子または無機材料粒子の層と蛍光体粒子の層とを交互に厚み方向に積層状に形成されていることが好ましい。樹脂粒子の層と蛍光体粒子の層とを交互に積層した発光装置は、色度および輝度において、平均的な発光を有するためである。
また、本発明の発光装置において、モールド部材は、樹脂粒子と蛍光体粒子と封止樹脂とを混合した混合層、および、封止樹脂からなる封止樹脂層が、厚み方向に２層の積層状に形成され、発光素子に近い側から厚み方向に混合層、封止樹脂層の順で形成される場合には、混合層に含まれる樹脂粒子が、封止樹脂層の封止樹脂よりも針入度が大きく、発光素子に近い側から厚み方向に封止樹脂層、混合層の順で形成される場合には、封止樹脂層の封止樹脂が、混合層に含まれる樹脂粒子よりも針入度が大きいことが好ましい。
針入度が大きい樹脂粒子または封止樹脂で発光素子の周りを覆うことにより、樹脂粒子または封止樹脂からの応力、体積変化による歪を抑えることにより、信頼性の低下が抑えられる。
また、本発明の発光装置において、封止樹脂の屈折率と、樹脂粒子または無機材料粒子の屈折率とが同じであることが好ましい。発光素子からの光取り出しが均一に行なわれるためである。したがって、均一な発光を有する発光素子を得ることができる。
また、本発明の発光装置において、封止樹脂の線膨張係数と、樹脂粒子または無機材料粒子の線膨張係数とが同じであることが好ましい。硬化した封止樹脂と樹脂粒子間の剥がれがなく、密着性を向上させることができるためである。
また、本発明の発光装置において、蛍光体粒子は、黄色蛍光を発するＥｕ（ユーロピウム）を賦活したα−サイアロンとしてＣａ（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16：Ｅｕ、ＢＯＳＥ：Ｅｕ系として（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：ＣｅおよびＴｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、青色蛍光を発する（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＡｌＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、Ｓｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17およびＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ25：Ｅｕ、緑色蛍光を発する（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したβ−サイアロンとして（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ、Ｂａ1.5Ｓｒ0.5ＳｉＯ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｔｂ、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｔｂ、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｔｂ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｍｎ）2ＳｉＯ4、ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・ａＡｌ2Ｏ3：Ｍｎ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＣｅＭｇＡｌ11Ｏ19：ＴｂおよびＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、赤色蛍光を発するＥｕ（ユーロピウム）を賦活した純窒化物であるカズン（ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｚｎ3（ＰＯ4）2：Ｍｎ、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ3、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）2Ｏ3、ＹＶＯ4：ＥｕおよびＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍから選ばれる少なくとも一つ以上からなる粒子状の蛍光体であることが好ましい。本発明の発光装置では、このような蛍光体を用いることにより、蛍光体による光の隠蔽を抑制し、発光装置の出力を向上させることができる。また、本発明の蛍光体を粒子状にした蛍光体粒子は、光の吸収率および変換効率が高く、かつ励起波長の幅が広い。したがって、発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光することができ、発光装置の量産性を向上することができる。
また、本発明の発光装置において、樹脂粒子は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ノルボネン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、非晶質ナイロン樹脂、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、エポキシ変成シリコーン樹脂および有機物変成シリコーン樹脂から選ばれる材料の少なくとも一つからなることが好ましい。該材料は透光性があり、耐熱性に優れるためである。
また、本発明の発光装置において、無機材料粒子は、シリカゲルおよび／またはガラスからなることが好ましい。シリカゲルおよび／またはガラスは、透光性があり、耐熱性に優れるためである。
また、本発明の発光装置において、基板はセラミック基板であり、セラミック基板上に互いに平行な複数の列を形成するように配置される配線パターンと、セラミック基板上の配線パターン間に搭載される、複数の発光素子と、発光素子と配線パターンとを電気的に接続するボンディングワイヤとを備え、発光素子とボンディングワイヤとをモールド部材で被覆してなることが好ましい。大きな面積に均一に蛍光体が分布し、発光の色度ズレ、輝度ムラが少ない、照明装置用の発光装置を得ることができるためである。
また、本発明は、基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置の製造方法において、モールド部材は、樹脂粒子および／または無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、蛍光体粒子は、樹脂粒子および／または無機材料粒子と比重が異なり、励起光を照射すると励起光よりも長波長の蛍光を発する、粒子状の蛍光体であり、樹脂粒子および／または無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂との混合物で発光素子を被覆する被覆工程と、封止樹脂を硬化させてモールド部材を形成する工程とを備える発光装置の製造方法に関する。
本発明の該製造方法によると、色ズレ、発光バラツキが少ない発光を有する発光装置が作製できる。また、発光装置間で色ズレ、発光バラツキが少なく歩留まり良好な発光装置が作製できる。また、長時間量産時においても、最初に形成された発光装置と、後に形成された発光装置間の発光バラツキを、極めて小さくすることができる。
また、本発明の発光装置の製造方法において、被覆工程の前に、樹脂粒子および／または無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂との混合物を作製する混合物作製工程を備えることが好ましい。
また、本発明の発光装置の製造方法において、被覆工程は、樹脂粒子および／または無機材料粒子と蛍光体粒子との混合物で発光素子を被覆する第１被覆工程と、第１被覆工程の後に、封止樹脂で樹脂粒子および／または無機材料粒子と蛍光体粒子との混合物を被覆する第２被覆工程とを備えることが好ましい。
また、本発明の発光装置の製造方法において、第１被覆工程は、樹脂粒子および／または無機材料粒子の層と蛍光体粒子の層とを交互に厚み方向に積層状に形成して、発光素子を被覆することが好ましい。
樹脂粒子および／または無機材料粒子の層と蛍光体粒子の層とを交互に積層した発光装置は、色度および輝度において平均的な発光を有するためである。
本発明の発光装置の構成は、発光の演色性を向上させ、色ズレが従来技術と比較して発生しにくい液晶ディスプレイや照明用光源を形成することが可能である。
また、本発明の発光装置は、発光ムラ、色ムラや形成された発光装置間における発光バラツキが少なく歩留りが高い。
本発明による製造方法を用いることによって、発光特性が安定した蛍光体粒子を有する白色系の光を発光可能な発光装置を量産性良く製造させることができる。さらに、比較的簡便に形成された発光装置内における発光ムラを低減させることができるため量産性と歩留りを向上させることができる。
以下、本願の図面において、同一の符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表わしてはいない。
また、以下本願の図において、「樹脂粒子」を用いて説明するが、これは便宜上のものである。したがって、以下に記載する「樹脂粒子」に該当する箇所は、本発明の発光装置の構成においては、「樹脂粒子」のみから構成されてもよいし、「樹脂粒子と無機材料粒子との混合物」から構成されてもよいし、「無機材料粒子」から構成されてもよいものとする。ただし、樹脂粒子の材料は樹脂であり、無機材料粒子の材料は無機材料であり、双方の材料は異なるものである。
≪第１の形態≫
図１は、本発明の発光装置の模式的な断面図である。以下、図１に基づいて説明する。発光装置１０００は、基板１と、基板１上に形成された配線パターン２と、基板１上に搭載された発光素子３と、配線パターン２と発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材とを備える。該モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。発光素子３は、一方の面にＰ側電極およびＮ側電極が形成され（図示せず）、該面を上面として２本のボンディングワイヤで配線パターン２に電気的に接続されている。
図１は、本発明の発光装置の模式的な断面図である。以下、図１に基づいて説明する。発光装置１０００は、基板１と、基板１上に形成された配線パターン２と、基板１上に搭載された発光素子３と、配線パターン２と発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材とを備える。該モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。発光素子３は、一方の面にＰ側電極およびＮ側電極が形成され（図示せず）、該面を上面として２本のボンディングワイヤで配線パターン２に電気的に接続されている。
本発明の記載においては、「粒子」とは、粒状の粒子のことを意味し、樹脂粒子５１および蛍光体粒子５は、あらかじめ粒子状に形成したものである。なお、樹脂粒子５１を作製する方法としては、一般的に知られているアトマイズ法、ジェットミル法等がある。
本発明において、モールド部材は、樹脂を材料とする樹脂粒子５１を含むものであり、モールド部材中、複数の蛍光体粒子５の間隔を一定に保つように、樹脂粒子５１が複数の蛍光体粒子５の間隙に充填されている。また、さらに、封止樹脂５２が、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５との間を充填し、これら双方を被覆して固定する役割を有し、モールド部材中は、封止樹脂５２中に樹脂粒子５１と蛍光体粒子５とが封止樹脂５２に分散して固定されている状態となる。
また、蛍光体粒子５の粒径は、樹脂粒子５１の粒径よりも、大きいことが好ましい。樹脂粒子５１の粒径が蛍光体粒子５の粒径よりも小さいことで、樹脂粒子５１同士の間隙を蛍光体粒子５が通り抜けて凝集することを防ぐことができるためである。樹脂粒子５１は、たとえば粒径０．０８〜１５μｍの粒状の形態を有する粒子であり、該蛍光体粒子５は、たとえば、粒径１〜５０μｍの粒状の形態を有する粒子であることが好ましい。また、樹脂粒子５１は、軟化等によって封止樹脂５２に溶解するものではなく、定まった形状を有するものであることが好ましい。
また、蛍光体粒子５を構成する蛍光体の材料は、樹脂粒子５１の材料と比重が異なり、一般的に、該蛍光体の方が樹脂粒子５１の材料よりも比重が大きい。たとえば該蛍光体の材料（たとえば（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4）の比重は４〜５であるのに対して、樹脂粒子５１の材料（たとえばシリコーン）の比重は、約１〜１．６である。したがって、一般的に、蛍光体を樹脂にて封止した場合、蛍光体の沈降が起こる場合がある。しかし、本実施形態の発明によれば、粒子状の樹脂粒子５１が蛍光体粒子５の間隙に充填されているため、蛍光体粒子５の沈降を抑えることが可能である。特に、上述したように、蛍光体粒子５の粒径が樹脂粒子５１の粒径よりも大きい場合には、蛍光体粒子５が樹脂粒子５１同士の間隙を通り抜けて、沈降するのを抑制することが可能となる。
発光素子３は、励起光として紫外光〜青色光を発するものを用いることができる。そして、蛍光体粒子５は、励起光を照射すると、励起光よりも長波長の蛍光を発する蛍光体を粒子状にしたものであり、蛍光を発することができるものである。発光装置１０００において、たとえば波長３５５〜４８５ｎｍの励起光を吸収して、赤色光を発する蛍光体、緑色光を発する蛍光体、青色光を発する蛍光体および黄色光を発する蛍光体を粒子状にした蛍光体粒子５が適宜混合されている。
発光装置１０００は、発光素子３から発する青色光と、蛍光体粒子５から発する蛍光を適宜調整して混合することで、所望の色度および輝度等を有する発光が設計されている。蛍光体粒子５は一般に発光波長よりも短波長の励起光波長で励起される方が発光効率はよいため、発光素子３からの励起光波長よりも長波長の蛍光を発する蛍光体を粒子状にした蛍光体粒子５を用いることが好ましい。なお、発光素子３には、紫外線発光のものや緑色発光のものを用いてもよい。また、本発明の発光装置においては、発光素子３の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されていればよい。
ここで、発光素子３から放出される可視光と、蛍光体粒子５から放出される光が可視光の混色によって色表現させる場合には、それぞれの可視光量の違いが大きな問題となる。本発明においては、色度は、蛍光体粒子５と樹脂粒子５１の重量を量るのみで決めることができ、簡易的に色ズレ、輝度ムラがない発光装置が得られる。たとえば、（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕからなる蛍光体粒子５とシリコーンからなる樹脂粒子５１との重量比を１：２．７８に設定すると、電球色の発光装置が得られる。（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕからなる蛍光体粒子５とシリコーンからなる樹脂粒子５１の重量比をほぼ１：４に設定すると、擬似白色の発光装置が得られる。ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、Ｃａ3（Ｓｒ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅからなる蛍光体粒子５とシリコーンからなる樹脂粒子５１の重量比を１：６．７８に設定すると、高演色である発光装置が得られる。
本発明で用いられる蛍光体粒子５の粒径は１μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ〜１５μｍである。粒径が１μｍより小さい蛍光体粒子５は、凝集体を形成する場合があり、封止樹脂５２中において密になって沈降されるため、モールド部材において励起光および蛍光の透過効率を減少させる虞がある。
また、上述の粒径範囲にある蛍光体粒子５は、励起光の吸収率および変換効率が高くかつ励起波長の幅が広い。本発明の発光装置１０００は、光学的に優れた特徴を有する比較的大粒径の蛍光体粒子５を有することで、発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光することができる。
なお、本発明の発光装置の色度特性評価は、たとえばＪＩＳＺ８７２２の条件Ｃ，ＤＩＮ５０３３ｔｅｉｌ７，ＩＳＯｋ７７２４１１に準拠のｄ・８（拡散照明・８°受光方式）光学系を採用した測定装置を用いて測定することができる。ここで、図２５はＣＩＥの色度座標を示すグラフである。本発明の発光装置の発光色度は、図中（ａ）の範囲に当てはまるように調整することが好ましい。
蛍光体粒子５を構成する蛍光体の材料は、特に限定されるものではないが、たとえば、黄色蛍光を発する、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したα−サイアロンとしてＣａ（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16：Ｅｕ、ＢＯＳＥ：Ｅｕ系として（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：ＣｅおよびＴｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、青色蛍光を発する、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＡｌＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、Ｓｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17およびＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ25：Ｅｕ、緑色蛍光を発する、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したβ−サイアロンとして（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ、Ｂａ1.5Ｓｒ0.5ＳｉＯ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｔｂ、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｔｂ、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｔｂ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｍｎ）2ＳｉＯ4、ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・ａＡｌ2Ｏ3：Ｍｎ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＣｅＭｇＡｌ11Ｏ19：ＴｂおよびＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、赤色蛍光を発する、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活した純窒化物であるカズン（ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｚｎ3（ＰＯ4）2：Ｍｎ、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ3、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）2Ｏ3、ＹＶＯ4：ＥｕおよびＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ等の無機系の蛍光体を用いることができる。
これらの無機系の蛍光体の材料の中で、発光素子に青色系発光素子を用いて擬似白色光を得るためには、蛍光体として（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕまたは（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、電球色を得るためには、（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕまたは（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅと（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：ＥｕまたはＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、高演色を得るためには、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：ＥｕまたはＣａＡｌＳｉＮ3：ＥｕとＣａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅまたは（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕがよい。また、温度特性、安定性および信頼性の観点から上述の蛍光体が好ましい。
また、蛍光体粒子５を構成する蛍光体の材料は、有機系蛍光体よりも、無機系蛍光体であることのほうが好ましい。発光効率が高く、扱いやすいためである。
なお、蛍光体粒子５を構成する無機系の蛍光体は、たとえば以下の通り作製することができる。まず、Ｙ、Ｇｄおよび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、共沈物を得る。次に、該共沈物を焼成し、得られた共沈酸化物と、酸化アルミニウムをと混合して混合原料を得る。該混合材料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℃の温度で３時間焼成して焼成品を得る。そして、該焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して蛍光体を得る。
本発明で用いられる樹脂粒子５１の材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ノルボネン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、非晶質ナイロン樹脂、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、エポキシ変成シリコーン樹脂および有機物変成シリコーン樹脂から選ばれる材料の少なくとも一つからなることが好ましい。該材料は、耐候性に優れ、透光性を有するためである。
また、本発明で用いられる無機材料粒子は、シリカゲルおよび／またはガラスからなることが好ましい。該無機材料粒子も耐候性に優れ、透光性を有するためである。
また、封止樹脂５２の材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ノルボネン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、非晶質ナイロン樹脂、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、エポキシ変成シリコーン樹脂および有機物変成シリコーン樹脂から選ばれる材料、シリカゲルおよびガラスから選ばれることが好ましい。
そして、該封止樹脂５２の材料は、樹脂粒子５１と同じ材料を用いることが好ましい。この場合において、封止樹脂５２と樹脂粒子５１との濡れ性が高く、密着性が高いため、たとえば封止樹脂５２と樹脂粒子５１との間に気泡等が生じることによる発光装置の欠陥が生じにくいため、発光装置１０００の歩留りが向上するためである。
本発明において、基板１には、たとえばガラスエポキシ基板、セラミック基板等を用いることができる。該セラミック基板としては、たとえば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミックからの一つまたはこれらの複合材料からなることが挙げられる。
発光素子３と基板１との接着は、熱硬化性樹脂などによって行なうことができる。該熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂やシリコーン樹脂などを挙げることができる。
また、本発明の発光装置において、封止樹脂５２の屈折率の値は、樹脂粒子５１または無機材料粒子の屈折率の値と実質的に同じであることが好ましい。ここで、「実質的に同じ」とは、本発明において「封止樹脂５２の屈折率の値／樹脂粒子５１または無機材料粒子の屈折率の値」が「１．３８〜１．５５の範囲」であることをいう。該屈折率が当該範囲であることによって、均一な発光を有する発光素子を得ることができる。該屈折率は、たとえば、分光光度計で測定することができる。
また、本発明の発光装置において、封止樹脂の線膨張係数は、樹脂粒子または無機材料粒子の線膨張係数と実質的に同じであることが好ましい。ここで、「実質的に同じ」とは、本発明において「封止樹脂５２の線膨張係数／樹脂粒子５１または無機材料粒子の線膨張係数」が「１．０Ｅ−４〜１．０Ｅ−６（１／ｋ）の範囲」であることをいう。該線膨張係数は、たとえば、ＴＭＡ法の測定値から公知の方法で算出することができる。
本発明において、発光素子３は、たとえば、窒化ガリウム系化合物半導体よりなるＬＥＤチップ、酸化亜鉛系化合物半導体よりなるＬＥＤチップＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体よりなるＬＥＤチップまたはＡｌＧａＡｓ系化合物半導体のＬＥＤチップなど公知のものを用いることができるが、特に限定はされない。
また、発光素子３の一方の面にＰ側電極、それに対向する面にＮ側電極を形成したものを用いても良く、この場合は上面となる側の電極について１本のボンディングワイヤで電気的な接続を行なうことができる。
また、発光素子３から発する光を蛍光体粒子５によって変換して所望の光を得るのではなく、たとえば赤色、緑色および青色の３色の光を発する発光素子３を組合わせて照明に必要な色を得てもよい。
以下、説明する実施の形態おいて、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１、無機材料粒子、封止樹脂５２および発光素子３は、適宜上述したものを組合せて用いることが可能である。
≪第２の形態≫
図２は、本発明の発光装置の別の模式的な断面図である。以下、図２に基づいて説明する。発光装置１１００は、基板１と、基板１上に形成された配線パターン２と、発光素子３と、該配線パターン２と該発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材と、光を反射するリフレクタ枠６とを基本的に備える。該モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。
図２は、本発明の発光装置の別の模式的な断面図である。以下、図２に基づいて説明する。発光装置１１００は、基板１と、基板１上に形成された配線パターン２と、発光素子３と、該配線パターン２と該発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材と、光を反射するリフレクタ枠６とを基本的に備える。該モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。
本実施形態は、リフレクタ枠６を備える以外は第１の形態と同じ構成である。リフレクタ枠６は、モールド部材と接する斜面において、光を効率よく反射し、発光装置の外部に光を放出する役割を有する。また、リフレクタ枠６は、モールド部材を保持する役割も有する。本形態では、リフレクタ枠６を備えることによって、励起光および蛍光体粒子５から発する光を効率よく外部に放出することができる。
以下、第２の形態の発光装置の構造を例に本発明における発光装置の製造方法について説明する。図３〜図７は、それぞれ本発明の発光装置の製造方法における各工程を示した模式的な断面図である。以下、図３〜７に基づいて各工程について説明する。
まず、図３に示すように、基板１に、配線パターン２の材料となる銅箔上に銀メッキ膜などの導電性の膜を貼り付ける。そして、フォトエッチング法などで該導電性の膜を所望のパターンにエッチングして、配線パターン２を形成する。
次に、図４に示すように、配線パターン２の上にリフレクタ枠６を接着シートなどで固定する。
次に、図５に示すように、基板１上に発光素子３を搭載し、熱硬化性樹脂等で固定する。そして、発光素子３と配線パターン２とをボンディングワイヤ４を用いて電気的に接続する。
次に、図６に示すように、樹脂粒子５１と、蛍光体粒子５と、封止樹脂５２との混合物を作製する混合物作製工程を経て、該混合物で発光素子３を被覆する（被覆工程）。
最後に、図７に示すように、封止樹脂５２を硬化させて、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５と封止樹脂５２とからなるモールド部材を形成して（モールド部材を形成する工程）、発光装置１１００を作製する。
また、本形態の発光装置は、別の製造方法で作製することもできる。図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の発光装置の別の製造方法における各工程を示した模式的な断面図である。以下、図８に基づいて各工程について説明する。
まず、図３〜５に基づいて上述した製造工程と同様にして、基板１と、基板１上に搭載された発光素子３と、発光素子３および配線パターン２を電気的に接続するボンディングワイヤ４と、リフレクタ枠６とからなる構造を作製する。
次に、図８（ａ）に示すように、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５との混合物で発光素子３を被覆する（第１被覆工程）。このとき、蛍光体粒子５と、樹脂粒子５１とは、均一に分散されていることが好ましい。
次に、図８（ｂ）に示すように、第１被覆工程の後に、封止樹脂５２で樹脂粒子５１と蛍光体粒子５との混合物を被覆する（第２被覆工程）。
最後に、該封止樹脂５２を硬化させて、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５と封止樹脂５２とからなるモールド部材を形成して（モールド部材を形成する工程）、発光装置１１００を作製する。
図２６および図２７は、本発明の発光装置の実施形態であって、モールド部材に封止樹脂層を少なくとも一層含む発光装置の断面図である。
図２６に示した実施形態は、発光素子３に近い側に樹脂粒子５１と蛍光体粒子５と封止樹脂５２とが混合している混合層が形成され、該混合層の上に厚み方向に封止樹脂５２からなる封止樹脂層が形成されたものである。つまり、モールド部材は、混合層と封止樹脂層とからなる２層の積層状に形成されている。
該実施形態の場合、封止樹脂層の封止樹脂５２と樹脂粒子５１との関係は、封止樹脂５２が樹脂粒子５１よりも針入度が小さく、硬いことが好ましい。そして、樹脂粒子５１の屈折率は封止樹脂５２の屈折率よりも大きいという関係を満足することが好ましい。封止樹脂５２よりも針入度が大きい樹脂粒子５１で発光素子３の周りを覆うことにより、封止樹脂５２からの応力、体積変化による歪を抑えることにより、信頼性の低下が抑えられる。また、屈折率が高い樹脂粒子５１を使用することにより発光素子３から発生する光をより多く発光素子３外に取り出せるようになる。
図２７に示した実施形態は、発光素子３に近い側に封止樹脂５２からなる封止樹脂層が形成され、該封止樹脂層の上に樹脂粒子５１と蛍光体粒子５と封止樹脂５２とが混合している混合層が形成されたものである。つまり、モールド部材は、封止樹脂層と混合層とからなる２層の積層状に形成されている。
該実施形態の場合、封止樹脂層の封止樹脂５２と樹脂粒子５１との関係は、樹脂粒子５１が封止樹脂５２よりも針入度が小さく、硬いことが好ましい。そして、封止樹脂層の屈折率は樹脂粒子５１の屈折率よりも大きいという関係を満足することが好ましい。樹脂粒子５１より針入度が大きい封止樹脂５２で発光素子３の周りを覆うことにより、封止樹脂５２からの応力や、体積変化による歪を抑えることにより、信頼性の低下が抑えられる。また、屈折率が高い封止樹脂５２を使用することにより発光素子３から発生する光をより多く発光素子３外に取り出せるようになる。
ここで、針入度は、一定温度に保った試料に規定の針が垂直に進入した長さ（ｍｍ）の１０倍で表わし、針入度が大きい試料ほど軟質ということになる。針入度は、ＪＩＳＫ２２２０にしたがって測定できる。ここで、発光素子と接する樹脂の針入度は５０（単位：１／１０ｍｍ）くらいの樹脂が最適に用いられる。
≪第３の形態≫
図９は、本発明の発光装置の別の模式的な断面図である。以下、図９に基づいて説明する。発光装置１４００は、基板１と、基板１上に形成された配線パターン２と、発光素子３と、配線パターン２と発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材と、光を反射するリフレクタ枠６とを基本的に備える。該モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。
図９は、本発明の発光装置の別の模式的な断面図である。以下、図９に基づいて説明する。発光装置１４００は、基板１と、基板１上に形成された配線パターン２と、発光素子３と、配線パターン２と発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材と、光を反射するリフレクタ枠６とを基本的に備える。該モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。
ここで、本形態は、モールド部材が樹脂粒子５１の層と蛍光体粒子５の層とを交互に厚み方向に積層状に形成された構造であること以外は、第２の形態と同じ構成である。なお、樹脂粒子５１の層および蛍光体粒子５の層は、厚み方向に積層されていれば、それぞれの層の厚さおよび層数は、特に限定されない。本形態によると、たとえば発光装置１４００を上面方向から目視した場合に、色度および輝度において平均的な発光を有する。
以下、第３の形態の発光装置の構造を例に本発明における発光装置の製造方法について説明する。図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の発光装置の製造方法における各工程を示した模式的な断面図である。以下、図１０に基づいて各工程について説明する。
まず、図３〜５に基づいて上述した製造工程と同様にして、基板１と、基板１上に搭載された発光素子３と、発光素子３および配線パターン２を電気的に接続するボンディングワイヤ４と、リフレクタ枠６とからなる構造を作製する。
次に、図１０（ａ）に示すように、樹脂粒子５１の層と蛍光体粒子５の層とを交互に厚み方向に順次積層状になるよう形成して、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５との混合物で発光素子３を被覆する（第１被覆工程）。
次に、図１０（ｂ）に示すように、第１被覆工程の後に、封止樹脂５２で樹脂粒子５１と蛍光体粒子５との混合物を被覆する。また、このとき、封止樹脂５２が、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５との間のすきまを埋め込むように被覆する（第２被覆工程）。
最後に、該封止樹脂５２を硬化させて、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５と封止樹脂５２とからなるモールド部材を形成して（モールド部材を形成する工程）、発光装置１４００を作製する。
以上、交互に厚み方向に順次積層状に形成することにより、蛍光体の沈殿防止、蛍光体の均一分布を可能とし、色度および輝度の均一性およびその再現性が良い発光装置を作製することが可能となる。
≪第４の形態≫
図１１は、本発明の発光装置の別の模式的な断面図である。以下、図１１に基づいて説明する。発光装置１５００は、砲弾型発光装置であり、搭載基板としての役割も果たすリードフレーム８と、リードフレーム８上に搭載された発光素子３と、該リードフレーム８と発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材と、さらにこれらを封止する砲弾型封止樹脂５３とを基本的に備える。モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。
図１１は、本発明の発光装置の別の模式的な断面図である。以下、図１１に基づいて説明する。発光装置１５００は、砲弾型発光装置であり、搭載基板としての役割も果たすリードフレーム８と、リードフレーム８上に搭載された発光素子３と、該リードフレーム８と発光素子３とを電気的に接続するボンディングワイヤ４と、これらを封止するモールド部材と、さらにこれらを封止する砲弾型封止樹脂５３とを基本的に備える。モールド部材は、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２を含む。
本形態において、発光素子３、蛍光体粒子５、樹脂粒子５１および封止樹脂５２は、第１の形態で説明したものを適宜利用することができる。
本形態の発光装置１５００は、高演色である光を放つことができる。
≪第５の形態≫
図１２（ａ）および（ｂ）は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。まず、以下、図１２（ａ）に基づいて説明する。発光装置１６００は、セラミック、好ましくは酸化アルミニウムで作製された基板１上に互いに平行な複数の列を形成するように配置される配線パターン３０が形成されており、基板１上の配線パターン３０が形成されていない部分に複数の発光素子（図示せず）が搭載されており、該発光素子と該配線パターン３０とは、ボンディングワイヤ（図示せず）で電気的に接続されている。そして、配線パターン３０は、負電極外部接続部９１および正電極外部接続部１０１と電気的に接続されている。また、図１２（ｂ）に示すように、該発光素子と該ボンディングワイヤとが、発光部１１０で被覆されている。発光部１１０は、配線パターン３０を被覆してもよい。ここで、発光部１１０は、該発光素子とモールド部材とを組合わせることによって、形成されるものである。そして、負電極外部接続部９１および正電極外部接続部１０１は、発光装置１６００を外部の電源等に電気的に接続するために用いることができる。また、基板１には、発光装置１６００を取り付けるためのネジ１３を備えることができる。
≪第５の形態≫
図１２（ａ）および（ｂ）は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。まず、以下、図１２（ａ）に基づいて説明する。発光装置１６００は、セラミック、好ましくは酸化アルミニウムで作製された基板１上に互いに平行な複数の列を形成するように配置される配線パターン３０が形成されており、基板１上の配線パターン３０が形成されていない部分に複数の発光素子（図示せず）が搭載されており、該発光素子と該配線パターン３０とは、ボンディングワイヤ（図示せず）で電気的に接続されている。そして、配線パターン３０は、負電極外部接続部９１および正電極外部接続部１０１と電気的に接続されている。また、図１２（ｂ）に示すように、該発光素子と該ボンディングワイヤとが、発光部１１０で被覆されている。発光部１１０は、配線パターン３０を被覆してもよい。ここで、発光部１１０は、該発光素子とモールド部材とを組合わせることによって、形成されるものである。そして、負電極外部接続部９１および正電極外部接続部１０１は、発光装置１６００を外部の電源等に電気的に接続するために用いることができる。また、基板１には、発光装置１６００を取り付けるためのネジ１３を備えることができる。
発光装置１６００の基板１上における複数の発光素子の配置の仕方は特に制限されるものではないが、一列に配置されて搭載されてなることが好ましい。また、複数の発光素子は、配線パターン３０の配置と平行となるように直線状に配置されることが特に好ましい。また、複数の発光素子の配置において、各発光素子の配置の間隔を調整することで所望の発光輝度を設定すること、色度調整や放熱調整を容易に行なうことができる。
また、発光装置１６００の外形形状、つまり、基板１は、ほぼ正方形状にし、また、発光部１１０の形状はほぼ長方形状とすることが好ましい。この基板１および発光部１１０を上述の形状とすることにより、負電極外部接続部９１、正電極外部接続部１０１、ネジ１３および外部接続コード用の孔等を配列よく形成できるためである。
以下、第５の形態の発光装置の構造を例に本発明における発光装置の製造方法について説明する。図１３〜１７は、それぞれ本発明の発光装置の製造方法における各工程を示した模式的な断面図である。以下、図１３〜１７に基づいて各工程について説明する。
まず、図１３に示すように、基板１に、配線パターン２の材料となる銅箔上に銀メッキ膜などの導電性の膜をプリントする。そして、フォトエッチング法などで該導電性の膜を所望のパターンにエッチングして、配線パターン２を形成する。
次に、図１４に示すように、基板１上に発光素子３を搭載し、熱硬化性樹脂等で固定する。そして、発光素子３と配線パターン２とをボンディングワイヤ４を用いて電気的に接続する。
次に、図１５に示すように、該発光素子３と配線パターン２とボンディングワイヤ４とを囲むように配置し、基板１上に長方形状のシリコーン樹脂ゴムシート７を密着させる。
次に、図１６に示すように、樹脂粒子５１と、蛍光体粒子５と、封止樹脂５２との混合物を作製する工程を経て、該混合物で発光素子３を被覆する（被覆工程）。
最後に、図１７に示すように、封止樹脂５２を硬化させて、その後にシリコーン樹脂ゴムシート７を取り除き、樹脂粒子５１と蛍光体粒子５と封止樹脂５２とからなるモールド部材を形成して（モールド部材を形成する工程）、発光装置１６００を作製する。
ここで、シリコーン樹脂ゴムシート７は、樹脂粒子５１と、蛍光体粒子５と、封止樹脂５２との混合物の漏れを防ぐダムのような機能を有している。したがって、シリコーン樹脂ゴムシート７はダムシートと呼べるような特徴を有している。また、シリコーン樹脂ゴムシート７は、何度も使用することが可能である。また、ダムシートの配置の形状を変えることにより発光部１１０の形状を容易にいろいろと変えられる。
≪第６の形態≫
図１８は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図１８に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図１８に示す例の発光装置１７００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
図１８は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図１８に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図１８に示す例の発光装置１７００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
本形態における第５の形態との差異点は、発光装置１７００の外形形状、つまり、基板１は、ほぼ正方形状にし、また、発光部１２０の形状はほぼ円形状とした点である。本形態によると、円形状である発光部１２０は、どの方向からも対称であり発光の指向角が均一となる。
≪第７の形態≫
図１９は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図１９に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図１９に示す例の発光装置１８００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
図１９は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図１９に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図１９に示す例の発光装置１８００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
本形態における第５の形態との差異点は、発光装置１８００の外形形状、つまり、基板１は、ほぼ円形状にし、また、発光部１３０の形状はほぼ六角形状とした点である。本形態によると、該六角形状である発光部１３０は、どの方向からも対称であり発光の指向角が均一となる。
≪第８の形態≫
図２０は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図２０に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図２０に示す例の発光装置１９００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
図２０は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図２０に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図２０に示す例の発光装置１９００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
本形態における第５の形態との差異点は、発光装置１９００の外形形状、つまり、基板１は、ほぼ円形状にし、また、発光部１４０の形状はほぼ円形状とした点である。本形態によると、該円形状である発光部１４０は、どの方向からも対称であり発光の指向角が均一となる。
≪第９の形態≫
図２１は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図２１に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図２１に示す例の発光装置２１００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
図２１は、本発明の発光装置の別の模式的な上面図である。以下、図２１に基づいて説明する。本形態は、第５の形態を応用したものである。したがって、図２１に示す例の発光装置２１００は、一部を除いては図１２に示した例の発光装置１６００と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
本形態における第５の形態との差異点は、発光装置２１００の外形形状、つまり、基板１は、ほぼ長方形状にし、また、発光部１６０の形状はほぼ長方形状とした点である。長方形状であるためにすきま部に容易に設置できる。
＜発光装置の照明用光源としての適用＞
図２２および図２３は、蛍光灯型ＬＥＤランプの模式的な斜視図である。図２４は、電球型ＬＥＤランプの模式的な断面図である。
図２２および図２３は、蛍光灯型ＬＥＤランプの模式的な斜視図である。図２４は、電球型ＬＥＤランプの模式的な断面図である。
図２２のように、上述の第５の形態で説明した発光装置１６００を複数組合せることで蛍光灯型ＬＥＤランプ７０００を作製することができる。また、図２３のように、上述の第８の形態で説明した発光装置１９００を複数組合せることで蛍光灯型ＬＥＤランプ８０００を作製することができる。また、図２４のように、上述の第５の形態で説明した発光装置１６００を複数組合せることで、ソケット部１４を有する電球型ＬＥＤランプ９０００を作製することも可能である。
なお、上述のＬＥＤランプは、第５の形態および第８の形態の発光装置以外に、上述した発光装置および発光部の形態、材料等を適宜組合せて作製することが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 基板、２ 配線パターン、３，２００ 発光素子、４，３００ ボンディングワイヤ、５ 蛍光体粒子、６ リフレクタ枠、７ シリコーン樹脂ゴムシート、８，１００ リードフレーム、１３ ネジ、１４ ソケット部、５０，５００ モールド部材、５１ 支持粒子、５２ 封止樹脂、５３ 砲弾型封止樹脂、９１ 負電極外部接続部、１０１ 正電極外部接続部、１１０，１２０，１３０，１４０，１６０ 発光部、４００ 蛍光体、６００ 透光性樹脂、１０００，１１００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，１８００，１９００，２１００ 発光装置、７０００，８０００ 蛍光灯型ＬＥＤランプ、９０００ 電球型ＬＥＤランプ。
Claims (16)
- 基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置において、
前記モールド部材は、樹脂粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、
前記蛍光体粒子は、前記樹脂粒子と比重が異なり、励起光を照射すると前記励起光よりも長波長の蛍光を発する、粒子状の蛍光体であり、
前記封止樹脂に、前記樹脂粒子と前記蛍光体粒子とが分散した発光装置。 - 基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置において、
前記モールド部材は、無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、
前記蛍光体粒子は、前記無機材料粒子と比重が異なり、励起光を照射すると前記励起光よりも長波長の蛍光を発する、粒子状の蛍光体であり、
前記封止樹脂に、前記無機材料粒子と前記蛍光体粒子とが分散した発光装置。 - 前記蛍光体粒子の粒径は、前記樹脂粒子または前記無機材料粒子の粒径より大きい請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記樹脂粒子の材料は、前記封止樹脂の材料と同じである請求項１または３に記載の発光装置。
- 前記モールド部材は、前記樹脂粒子または前記無機材料粒子の層と前記蛍光体粒子の層とを交互に厚み方向に積層状に形成された請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
- 前記モールド部材は、前記樹脂粒子と前記蛍光体粒子と前記封止樹脂とを混合した混合層、および、封止樹脂からなる封止樹脂層が、厚み方向に２層の積層状に形成され、
前記発光素子に近い側から厚み方向に混合層、封止樹脂層の順で形成される場合には、前記混合層に含まれる樹脂粒子が、封止樹脂層の封止樹脂よりも針入度が大きく、
前記発光素子に近い側から厚み方向に封止樹脂層、混合層の順で形成される場合には、前記封止樹脂層の封止樹脂が、前記混合層に含まれる樹脂粒子よりも針入度が大きい請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。 - 前記封止樹脂の屈折率の値は、前記樹脂粒子または前記無機材料粒子の屈折率の値と実質的に同じである請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
- 前記封止樹脂の線膨張係数は、前記樹脂粒子または前記無機材料粒子の線膨張係数と実質的に同じである請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
- 前記蛍光体粒子は、
黄色蛍光を発する、
Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したα−サイアロンとしてＣａ（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16：Ｅｕ、
ＢＯＳＥ：Ｅｕ系として（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4、
（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅおよび
Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、
青色蛍光を発する、
（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ、
ＺｎＳ：Ａｇ、
ＡｌＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、
ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、
Ｓｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ10Ｏ17および
ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ25：Ｅｕ、
緑色蛍光を発する、
（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したβ−サイアロンとして（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ、
ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ、
Ｂａ1.5Ｓｒ0.5ＳｉＯ4：Ｅｕ、
ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、
Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、
ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、
Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｔｂ、
Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｔｂ、
Ｙ2ＳｉＯ5：Ｔｂ、
Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、
ＺｎＳ：Ｃｕ、
Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、
Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、
（Ｚｎ，Ｍｎ）2ＳｉＯ4、
ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・ａＡｌ2Ｏ3：Ｍｎ、
ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、
Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、
ＣｅＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｔｂおよび
ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、
赤色蛍光を発する、
Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活した純窒化物であるカズン（ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）、
（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、
Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、
Ｚｎ3（ＰＯ4）2：Ｍｎ、
（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ3、
（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）2Ｏ3、
ＹＶＯ4：Ｅｕおよび
Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍから選ばれる少なくとも一つ以上からなる請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。 - 前記樹脂粒子は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ノルボネン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、非晶質ナイロン樹脂、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、エポキシ変成シリコーン樹脂および有機物変成シリコーン樹脂から選ばれる材料の少なくとも一つからなる請求項１〜９のいずれかに記載の発光装置。
- 前記無機材料粒子は、シリカゲルおよび／またはガラスからなる請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記基板は、セラミック基板であり、
前記セラミック基板上に互いに平行な複数の列を形成するように配置される配線パターンと、
前記セラミック基板上の前記配線パターン間に搭載される、複数の前記発光素子と、
前記発光素子と前記配線パターンとを電気的に接続するボンディングワイヤとを備え、
前記発光素子と前記ボンディングワイヤとを前記モールド部材で被覆してなる請求項１〜１１のいずれかに記載の発光装置。 - 基板上に搭載された発光素子の少なくとも一部が、モールド部材で被覆されてなる発光装置の製造方法において、
前記モールド部材は、樹脂粒子および／または無機材料粒子と、蛍光体粒子と、封止樹脂とを備え、
前記蛍光体粒子は、前記樹脂粒子および／または前記無機材料粒子と比重が異なり、励起光を照射すると前記励起光よりも長波長の蛍光を発する、粒子状の蛍光体であり、
前記樹脂粒子および／または前記無機材料粒子と、前記蛍光体粒子と、前記封止樹脂との混合物で前記発光素子を被覆する被覆工程と、
前記封止樹脂を硬化させてモールド部材を形成する工程とを備える、
発光装置の製造方法。 - 前記被覆工程の前に、
前記樹脂粒子および／または前記無機材料粒子と、前記蛍光体粒子と、前記封止樹脂との混合物を作製する混合物作製工程を備える請求項１３に記載の発光装置の製造方法。 - 前記被覆工程は、
前記樹脂粒子および／または前記無機材料粒子と前記蛍光体粒子との混合物で前記発光素子を被覆する第１被覆工程と、
前記第１被覆工程の後に、前記封止樹脂で前記樹脂粒子および／または前記無機材料粒子と前記蛍光体粒子との混合物を被覆する第２被覆工程とを備える請求項１３に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１被覆工程は、
前記樹脂粒子および／または前記無機材料粒子の層と前記蛍光体粒子の層とを交互に厚み方向に積層状に形成して、前記発光素子を被覆する請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
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