JP2009170824A

JP2009170824A - 発光装置

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Publication number: JP2009170824A
Application number: JP2008009942A
Authority: JP
Inventors: Hideo Asakawa; 英夫朝川; Hiroshi Kono; 広志幸野; Michihide Miki; 倫英三木; Takahiro Hongo; 高宏本郷; Motohisa Kitani; 素久木谷
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2008-01-19
Filing date: 2008-01-19
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: JP5374876B2

Abstract

【課題】
金属部材の変色を防止しつつ、封止樹脂の剥離をも抑制できる高信頼性・長寿命の発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
金属部材と、前記金属部材の一部を露出させる底面と側面とを有する凹部を形成したパッケージと、前記凹部内に配置され前記金属部材と電気的に接続された発光素子と、前記凹部内に充填された封止樹脂と、を備えた発光装置であって、前記封止樹脂と前記底面および前記側面との界面に樹脂層を有し、前記樹脂層の水蒸気透過性は前記封止樹脂の水蒸気透過性よりも低く、前記樹脂層の線膨張係数は、前記封止樹脂の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする。さらに、前記樹脂層は、前記側面の６０％以上を覆っていることが好ましい。さらに、前記樹脂層はフィラー及び／又は蛍光体を含むことが好ましい。さらに、前記樹脂層の弾性率が１０００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、より詳細には、発光素子が封止樹脂にて封止されてなる発光装置に関するものである。

近年の発光素子の高出力化に伴い、耐熱性、耐光性に富むシリコーン樹脂が封止樹脂として頻繁に使用されるようになってきた。シリコーン樹脂は、透光性を有し、滴下等により発光素子を封止しやすいため、凹部を有する発光装置に広く使用されている。凹部の底面に発光素子を配置し、発光素子を透光性樹脂で封止した構造を有する発光装置を形成する際、光取り出し効率を向上させるために、開口部内に露出している内部リード電極に銀メッキを施す構造が多く採用される。

しかしながら、シリコーン樹脂を用いて封止した場合、シリコーン樹脂は水分や腐食性ガスを透過しやすいので、発光装置の用途によっては、内部リード電極の銀メッキが変色しやすいという問題が発生する。例えば、内部リード電極の銀メッキの硫化により、銀メッキが黒色化し、発光装置の出力低下が生じるという問題がある。このような問題を解決するために、特許文献１には、金属部分を透光性の無機材料で被覆することにより、空気が金属部分に触れることを防止し、金属部分の変色を防止した発光装置が開示されている。

特開２００７−３２４２５６号公報

シリコーン樹脂は、耐熱性、耐光性に優れている反面、パッケージとの接着性に劣る問題がある。つまり、封止樹脂にシリコーン樹脂を使用すると、パッケージと封止樹脂との間の機械的又は熱的な応力によって、凹部の開口部内縁から始まり凹部の内部に伝搬する剥離が起こる危険性が増加する。最悪の場合には、パッケージ凹部から、封止樹脂が完全に分離する可能性がある。

パッケージ凹部の開口部内縁と封止樹脂との間の剥離は、単に封止材料全体が分離する起点となる以外に、発光装置内への水分や不純物などの侵入の原因となる。剥離部分から侵入した水分や不純物などが凹部の内面に付着すると、凹部の反射率が悪化して発光装置の光取出し効率が低下し、また不純物などが発光素子まで到達すれば、発光装置の故障の原因となる。特許文献１は、金属部材に水分や不純物が到達することは抑制できるかもしれないが、封止樹脂の剥離は抑制できない。

特に、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いた場合には、シリコーン樹脂の線膨張係数が、パッケージの線膨張係数よりも大きいために、剥離箇所から不純物が侵入する問題はより深刻になる。発光装置の駆動中に発光装置の温度が上昇すると、シリコーン樹脂が凹部よりも膨張し、パッケージ凹部の開口部から外方に向かって膨らむ。このとき、封止樹脂とパッケージ凹部の開口部内縁との間が剥離していると、発光装置の温度上昇により封止樹脂が凹部からはみ出し、温度降下により封止樹脂が元通りに凹部内に収まる、ということが繰り返される。このときに、封止樹脂とパッケージの凹部の開口部内縁との界面の密着性が失われ、界面からや不純物などの侵入が起こりやすい。特許文献１のような構成の場合、無機材料と、有機物である封止樹脂との界面において剥離が起こりやすくなる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、金属部材の変色を防止しつつ、封止樹脂の剥離をも抑制できる高信頼性・長寿命の発光装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、金属部材と、前記金属部材の一部を露出させる底面と側面とを有する凹部を形成したパッケージと、前記凹部内に配置され前記金属部材と電気的に接続された発光素子と、前記凹部内に充填された封止樹脂と、を備えた発光装置であって、前記封止樹脂と前記底面および前記側面との界面に樹脂層を有し、前記樹脂層の水蒸気透過性は前記封止樹脂の水蒸気透過性よりも低く、前記樹脂層の線膨張係数は、前記封止樹脂の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする。

この発光装置においては、前記樹脂層は、前記側面の６０％以上を覆っていることが好ましい。

また、前記樹脂層はフィラー及び／又は蛍光体を含むことが好ましい。

さらに、前記樹脂層の弾性率が１０００ＭＰａ以上であることが好ましい。

本発明の発光装置によれば、金属部材の変色を防止しつつ、封止樹脂の剥離をも抑制できる高信頼性・長寿命の発光装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。

以下に、本発明の発光装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、本実施の形態の発光装置１０および２０は、金属部材１１と、金属部材１１の一部を露出させる底面１７と、側面１６とを有する凹部を形成したパッケージ１２の凹部内に、発光素子１３が金属部材１１と、導電ワイヤ１８または導電バンプ１９により電気的に接続されている。凹部内は、樹脂層１５および封止樹脂１４により順次覆われている。

本発明において、樹脂層１５は、パッケージ１２の底面１７および、側面１６の少なくとも一部とを被覆するように形成される。すなわち、封止樹脂と、金属部材が露出している底面１７との界面、および側面１６と封止樹脂１４との界面に配置されるように形成される。このとき、樹脂層１５の水蒸気透過性は封止樹脂１４の水蒸気透過性よりも低いものが選択される。また、樹脂層１５の線膨張係数は、封止樹脂１４の線膨張係数よりも小さい。

このように構成された発光装置によれば、水蒸気透過性の低い樹脂層１５で金属部材１１を被覆した上から、封止樹脂１４で封止されているため、金属部材１１の変色が抑制される一方、無機材料等でコートする場合と比べて、有機物である封止樹脂１４との密着性が格段に良いため、封止樹脂１４の剥離が生じにくくなる。

さらに、樹脂層１５は封止樹脂１４よりも線膨張係数が小さいため、接している各部材の線膨張係数の差を小さくすることができる。つまり、パッケージ１２および金属部材１１は通常、封止樹脂１４に比べて、線膨張係数がはるかに小さい材料で形成されており、その界面で剥離が生じやすい。そのため、封止部材１４と樹脂層１５、樹脂層１５と側面１６および底面１７とを密着性の良い部材で接合することにより、パッケージ１２から封止樹脂１４が剥離することを抑制することができる。

さらに、無機材料をコートすることで硫化を防止しようとする場合、形成過程の収縮によるクラックを考慮しなければならないため、無機材料層を発光素子１３の厚みよりも厚く形成することは困難であるが、本実施の形態の発光装置によれば、発光素子１３を樹脂層１５で完全に被覆する構成にすることもでき、この場合、導電部材１１の劣化のみならず、発光素子１３の水分および腐食性ガスによる劣化も抑制することができる。より具体的には、発光素子の劣化には２種類ある。まずひとつは、水分により発光素子の構成元素が溶出し、出力が低下する場合がある。もうひとつは、高湿条件や窒素酸化物、硫黄酸化物等の腐食性ガスによって発光素子の電極部に腐食が発生し、Ｖｆが悪化する問題がある。これらの問題は発光素子１３の表面に上記樹脂層１５が形成される事で回避することができる。これにより本発明の発光装置は、発光素子１３として、外部からの水分により劣化しやすい発光素子を用いた場合においても、透光性樹脂の材料や使用環境にかかわらず、光取り出し効率の高い発光装置を実現することができる。

さらに、本実施の形態の発光装置において、封止樹脂１４の、パッケージ１２および樹脂層１５との密着性の観点から、パッケージ１２の側面１６が広く被覆されるほうが望ましく、前記側面の６０％以上を覆うように形成するのが好ましい。これにより、側面１６と封止樹脂１４との密着性をさらに向上させることができる。側面１６および底面１７の全てを樹脂層１５で覆うと、線膨張係数の差の大きい封止樹脂１４と金属部材１１およびパッケージ１２が直接的に接することがないため、より好ましい。

また、樹脂層１５には、フィラー及び／又は蛍光体を含有させることができる。フィラーや蛍光体は粒子であるため、樹脂層１５に含有させて硬化させると、樹脂層１５の表面に粒子が存在する部分に対応した凸形状が形成され、後述の図４に示されるようにその表面が凹凸形状となる。この凹凸によって樹脂層１５の表面積が増加することにより、上に形成される封止樹脂１４との密着性を、より向上することができる。フィラー及び／又は蛍光体の粒径が１０〜２０μｍであれば、光取り出し効率が良好な状態で凹凸を形成することができ、好ましい。

図３は本実施の形態において、樹脂層１５および封止樹脂１４に蛍光体３２を含有させた状態を示し、図４は図３の部分拡大図を示す。図３および図４において、蛍光体３２は底面１７側に濃度が高くなるように形成されているが、均一に分散させていてもよい。

また、図４に示されるように、インサート成形の際に、パッケージ１２と金属部材１１との界面４１（側面１６と底面１７との界面）に生じる隙間に、封止樹脂１４よりも硬い樹脂で形成した樹脂層１５を配置して硬化させることにより、隙間に入り込んだ樹脂層１５がアンカーの役目を果たし、側面１６および底面１７と樹脂層１５との密着性を向上させることができる。ここで「硬い」とは、弾性率が１０００ＭＰａ以上のものを言う。また、本明細書において、弾性率とは曲げ弾性率のことをいう。封止樹脂１４として用いられるのに適したシリコーン樹脂の弾性率は２ＭＰａ程度であるため、わずかな隙間に入り込んだとしてもアンカー効果を持たせることは困難であるが、１０００ＭＰａ以上であれば、アンカー効果を持たせることができる。

また、このような硬い樹脂を使用することにより、凹部を形成する壁の厚みが１００μｍ以下の極めて薄い発光装置において、樹脂層１５で被覆される側壁１６の強度を向上させることができ、薄壁の欠けや割れを抑制することができる。

以下、上記した発光装置における各構成要素について詳述する。

（金属部材１１）
本実施の形態の金属部材１１は、パッケージ１２の凹部の底面１７において露出され、発光素子１３と電気的に接続されるものであり、例えば、パッケージ１２にインサートされた板状のリード電極や、パッケージ１２の表面に形成された導電パターンである。従って、発光素子と電気的に接続されて導電するという機能を果たすことができるものであれば、その材料は特に限定されないが、例えば、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等あるいはこれらの表面に銀、アルミニウム、銅、金等の金属メッキ膜が施こされたもの等が挙げられる。

本発明の金属部材１１は、発光素子１３の近傍に存在する。このため、金属部材の劣化は、発光装置の光出力、色調に大きく影響を与える。このため、本発明では、金属部材１１と後述する封止樹脂１４との界面に水蒸気透過性の低い樹脂層１５を設け、これにより金属部材の変色に起因する発光装置の出力低下を防止し、光反射率の波長依存性を保持するとともに、発光色の変化を防止している。特に、少なくとも最表面が銀または銀を必須とする合金により構成されてなる金属部材１１は、ガスによる変色が著しいことから、腐食性ガスが存在する条件下で使用される発光装置には不向きであったが、本発明に適用することにより、後述する封止樹脂の材料や使用環境にかかわらず、光出力の低下を防止した発光装置を実現することができる。

また、金属部材１１の最表面は、搭載される発光素子からの光を効率よく外部へ取り出すために、凹凸を有していることが好ましい。また、金属部材１１の最表面に凹凸を有している場合、後述する樹脂層との密着性が向上されるとともに樹脂層１５の形成時の収縮応力を緩和することができる。これにより、金属部材１１のとの密着性に優れた樹脂層１５を形成することができる。

本実施の形態では、一つの発光素子を単独で金属部材に固定した発光装置について説明しているが、発光素子を単独で配置させる形態に限定されることなく、受光素子、静電保護素子（ツェナーダイオード、コンデンサ等）、あるいはそれらを少なくとも二種以上組み合わせたものを搭載した発光装置とすることができる。なお、静電保護素子は、発光素子との極性を考慮して、発光素子と同一の金属部材あるいは異なる金属部材のいずれに配置してもよい。

（パッケージ１２）
パッケージ１２は、金属部材１１の一部を露出させる底面１７と側面１６とを有する凹部を形成し、該凹部に発光素子１３を配置させるものである。外部からの電流を発光素子に供給する電極が付加されるので、耐熱性や絶縁性を有するものが好適に用いられる。このようなパッケージの具体的材料としては、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン（以下ＢＴレジンとも呼ぶ）、セラミックス、液晶ポリマーやポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリフタルアミド樹脂が好適に挙げられる。また、発光素子からの光を効率よく反射させるためにパッケージを構成する樹脂に酸化チタンなどの白色顔料などを混合させることができる。

樹脂によりパッケージをモールド成形させる場合は、凹部内に配置される発光素子に電力を供給する導電部材となるリードフレームを、インサートして比較的簡単に形成することができる。

ガラスエポキシおよびＢＴレジンによりパッケージを構成させる場合は、銅張りガラスエポキシおよび銅箔を圧着したＢＴレジンに所望のパターンを作るためにケミカルエッチングを行う。これにドリル加工、パンチングプレス加工により凹部となる穴を作ったガラスエポキシおよびＢＴレジンを接着剤で張り合わせ形成する。

セラミックによりパッケージを構成させる場合は、セラミック焼成前の原料となるグリーンシート上に所望のパターンで高融点金属を含有した導電性ペーストを印刷する。グリーンシートを複数重ね合わせパッケージ形状にさせた後に焼成してセラミックパッケージを形成する。導電性ペーストは焼成時に樹脂成分が飛び外部および発光素子との電気的接続が可能な金属部材として残る。

（発光素子１３）
発光素子１３は、表面に複数の電極（図示せず）が形成されており、各電極が一対の金属部材１１と導電性ワイヤ１８等の導電部材にて電気的に接続されている。

発光素子の種類は特に制限されるものではないが、例えば、ＭＯＣＶＤ法等によって基板上にＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体を発光層として形成させたもの、一例として、サファイア基板上にｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ｎ型ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッド層と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが順次に積層された構造のものを使用する。また、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、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。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ができる。また、活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物および／またはＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。発光素子の発光波長は、その活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。

本実施の形態で用いられている発光素子１３は、同一面側に正および負の電極が形成されているが、対応する面に正および負の電極がそれぞれ形成されているものであってもよい。また、正および負の電極は、必ずしも１つずつ形成されていなくてもよく、それぞれ２つ以上形成されていてもよい。また、後述の蛍光物質を備えた発光装置とする場合、その蛍光物質を励起する光を発光可能な半導体発光素子が好ましい。このような半導体発光素子として、ＺｎＳｅやＧａＮなど種々の半導体を挙げることができるが、蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体が好適にあげられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。

図１において発光素子１３は、金属部材１１の表面に接合部材（図示していない）を用いてフェイスアップで固定されているが、これに限定されるものではなく、パッケージ１２の表面に直接固定されていてもよいし、これらの固定場所との間にヒートシンクを介して固定してもよい。また、図２のように導電バンプ１９を形成し、導電部材１１に発光素子の電極を直接接続するフリップチップ実装で固定してもよい。

（封止樹脂１４）
封止樹脂１４は、後述の樹脂層１５を覆うように、パッケージ１２の凹部内に充填され形成されており、発光素子からの光を効率よく外部に透過させると共に、外力、塵芥などから発光素子や導電ワイヤなどを保護するものである。

封止樹脂１４は、搭載する発光素子の光に対して透光性であればどのような樹脂材料によって形成されていてもよい。たとえば、シリコーン樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂等があげられる。なかでも、シリコーン樹脂は、耐熱性、耐光性に富み、滴下等により発光素子を封止しやすいため、好ましい。

これらの材料には、着色剤として、種々の染料または顔料等を混合して用いてもよい。たとえば、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、カーボンブラック等があげられる。更にまた、封止樹脂の光出射面側は、所望の形状にすることによってレンズ効果を持たせることができる。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた形状にすることができる。なお、本明細書において透光性とは、発光素子から出射された光を７０％程度以上透過させる性質を意味する。

封止樹脂１４には、光拡散材や波長変換部材を含有させてもよい。光拡散材は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる例えば、フィラーなどである。波長変換部材は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子から封止部材の外部へ出射される光の波長を変換することができる。波長変換部材としては、例えば、蛍光体があげられる。本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できる。同様に、Ｅｕおよび／またはＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できる。これらの蛍光体の他に、たとえば、特開２００５−１９６４６号公報、特開２００５−８８４４号公報等に記載の公知の蛍光体のいずれをも用いることができる。

（樹脂層１５）
本実施の形態のパッケージ１２の凹部の側面１６および底面１７は、水蒸気透過性が低い樹脂層１５にて覆われている。前述の封止樹脂１４よりも水蒸気透過性の低い樹脂であることにより、封止樹脂が透過してしまうガスに対してのバリア性を確保することができる。樹脂層１５の水蒸気透過性を１０ｇ／m^２・day（厚さは０．９mm厚、試験環境４０℃／９０%RH）以下にすることにより、効果的に変色を抑制することができる。

樹脂層の材料は、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、シルセスキオキサン誘導体、変成シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリノルボルネン樹脂等が挙げられる。なかでも、変成シリコーン樹脂は、発光素子からの光や熱による劣化が少なく、好ましい。

樹脂層の厚みは、金属部材１１の硫化を抑制し、かつ、樹脂層の上部に封止樹脂を形成することができる厚みであればよく、発光素子１３を被覆することができる程度であれば発光素子の劣化を抑制することができるため、好ましい。

さらに、樹脂層１５には前述の封止樹脂１４同様に、フィラーや蛍光体を含有させることができる。樹脂層１５と封止樹脂１４に、同じフィラーや蛍光体を含有させてもよいし、それぞれの樹脂に異なるフィラーや蛍光体を含有させてもよい。

次に、本発明の具体的実施例について、図５〜１０を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施例の発光装置５０は、縦１．０ｍｍ、横２．８ｍｍ、奥行き１．２ｍｍ、凹部の深さが０．４５ｍｍの表面実装型の発光装置である。

図５に示すように、パッケージ１２は、予め形成させたリード電極５１を金型内に配置させ、パッケージを形成する樹脂を注入させることにより成形した。パッケージの凹部内底面に導電部材であるリード電極の一部が露出しており、銀メッキが施されている。本実施例においてパッケージ１２は弾性率が６０００ＭＰａ、常温（２５℃）での線膨張係数が６０×１０^−６／K程度のポリフタルアミド樹脂により形成されている。

次に、図６に示されるように、凹部底面に、青色（４７０ｎｍ）が発光可能な窒化物半導体を発光層に持った発光素子１３を透光性エポキシ樹脂を接合部材として固定する。発光素子１３の各電極とリード電極５１とを金からなる導電性ワイヤ１８を用いてボンディングさせ電気的に導通をとってある。
本実施例において発光素子はサファイア基板上に窒化ガリウムからなるバッファ層、ＧａＮからなるｎ型コンタクト兼クラッド層、ＧａＡｌＮからなるｐ型クラッド層、ＧａＮからなるｐ型コンタクト層が積層されたものである。ｎ型コンタクト層およびｐ型クラッド層との間には単一量子井戸構造となるＩｎＧａＮ層が形成されている。サファイア基板上に形成された半導体層側から正極および負極の電極を形成させるために窒化物半導体の一部をエッチングさせてｎ型コンタクト層を露出させてある。ｐ型コンタクト層上には金薄膜をオーミック電極として形成させてある。

さらに、パッケージ１２の凹部の底面および側面を被覆するように、樹脂層１５を形成する。本実施例において、樹脂層１５の樹脂として弾性率が２８００ＭＰａ、常温（２５℃）での線膨張係数が１００×１０^−６／K程度、水蒸気透過性が２ｇ／m^２・day（厚さは０．９mm厚、試験環境４０℃／９０%RH）の変成シリコーン樹脂を用いており、発光素子からの光の波長を変換する蛍光体５２（粒径１０〜２０μｍ程度のYAG蛍光体）が含有されている。このような樹脂を、図７に示すように、凹部内に注入し、硬化させて樹脂層１５を形成させる。樹脂層の厚みは４０μｍ程度であり、側面と接する部分で側面を覆うように厚く形成される。また、発光素子の上面にも樹脂層が形成され、発光素子を被覆している。発光素子の厚みは９０μｍ程度である。このとき、図８に示すように蛍光体を沈降させて形成させると、色むらが抑制でき、より均一な色調を実現することができる。また、蛍光体を沈降させることで、樹脂層１５の線膨張係数を金属部材に近づくにつれて小さくすることができるため、好ましい。

次に、図９に示すようにパッケージの凹部内の少なくとも樹脂層１５および発光素子１３、さらに導電性ワイヤ１８を覆うように液状の封止樹脂１４を注入して硬化させる。このような封止用の透光性樹脂として、弾性率が２ＭＰａ、常温（２５℃）での線膨張係数が３００×１０^−６／K程度、水蒸気透過性が１５０ｇ／m^２・day（厚さは０．９mm厚、試験環境４０℃／９０%RH）のシリコーン樹脂を用いる。封止樹脂１４にも、樹脂層１５に含有させたものと同じ蛍光体５２を含有させ、沈降させて封止樹脂１４を形成する。

以上の工程を経て得られた発光装置５０と、比較例に係る発光装置とを、０．１ｐｐｍのＨ_２Ｓを含む環境下で２週間、常温（２５℃）で載置した。比較例は樹脂層を有しておらず、実施例と同様、ＹＡＧ蛍光体を混合したシリコーン樹脂を封止樹脂として使用する。

比較例の発光装置では、初期値に対し８７％の光出力であった。また色度座標において青色側にｘ＝０．０１０、ｙ＝０．０１８の色ずれを生じた。一方、実施例では初期値に対し９８％もの高い光出力を示した。また色度座標において青色側にｘ＝０．００１、ｙ＝０．００２しか色ずれしていない。

このように本発明に係る発光装置は、所定の環境下において、発光出力を高く維持することができるとともに、色ずれもほとんど生じていないという顕著な効果を示した。

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

図１は、本発明の一実施の形態である発光装置の模式的断面図である。図２は、本発明の一実施の形態である発光装置の模式的断面図である。図３は、本発明の一実施の形態である発光装置の模式的断面図である。図４は、図３の部分拡大図である。図５は、本発明の一実施の形態である発光装置の製造工程を示す模式的断面図である。図６は、本発明の一実施の形態である発光装置の製造工程を示す模式的断面図である。図７は、本発明の一実施の形態である発光装置の製造工程を示す模式的断面図である。図８は、本発明の一実施の形態である発光装置の製造工程を示す模式的断面図である。図９は、本発明の一実施の形態である発光装置の製造工程を示す模式的断面図である。図１０は、本発明の一実施の形態である発光装置の製造工程を示す模式的断面図である。

符号の説明

１０、２０、５０発光装置
１１導電部材
１２パッケージ
１３発光素子
１４封止樹脂
１５樹脂層
１６側面
１７底面
１８導電ワイヤ
１９導電バンプ
３２、５２蛍光体
４１隙間
５１リード電極

Claims

金属部材と、
前記金属部材の一部を露出させる底面と側面とを有する凹部を形成したパッケージと、
前記凹部内に配置され前記金属部材と電気的に接続された発光素子と、
前記凹部内に充填された封止樹脂と、
を備えた発光装置であって、
前記封止樹脂と前記底面および前記側面との界面に樹脂層を有し、
前記樹脂層の水蒸気透過性は前記封止樹脂の水蒸気透過性よりも低く、
前記樹脂層の線膨張係数は、前記封止樹脂の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする発光装置。
前記樹脂層は、前記側面の６０％以上を覆っている請求項１に記載の発光装置。
前記樹脂層はフィラー及び／又は蛍光体を含む請求項１または２に記載の発光装置。
前記樹脂層の弾性率が１０００ＭＰａ以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。