JP2011086882A - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のＬＥＤ発光装置は蛍光体発光の利用効率が悪く、また小形薄型化が困難という課題があった。
【解決手段】ＬＥＤ素子１を回路基板２にフリップチップ実装し、蛍光体８を含む透光性樹脂３で封止してなるＬＥＤ発光装置１００において、ＬＥＤ素子１のＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａに近紫外光を透過し可視光を反射する光学フィルタ４を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ素子を用いたＬＥＤ発光装置に関するものである。

近年、発光ダイオード（以後ＬＥＤと略称する）は、従来の白熱電球や蛍光灯に代わって、環境負荷の少ない次世代照明器具の光源として実用化され始めている。
照明器具の光源として使用する上ではＬＥＤの発光色は白色ないし昼光色であることが望ましいが、この白色光を得るための技術としては、近紫外ＬＥＤの周囲に蛍光体を配し、近紫外ＬＥＤが発する近紫外光によって蛍光体を励起し、励起された蛍光体から発せられる可視光から白色光を得る方式が実用化されている。

より詳細に述べると、この方法は近紫外ＬＥＤが発する近紫外光によって励起された蛍光体から、二次的に出射される赤色と青色と緑色の可視光の混合によって白色光を得るもので、光の三原色を用いていることから演色性の良い白色光を得る最良の手法といわれている。
しかし一般的に蛍光体から出射される可視光の出射方向がまちまちであるため、これらを混合して得られる白色光をＬＥＤ発光装置から有効に取り出すことができず、充分な強度が得られていなかった。このため蛍光体から出射される可視光を効率よく混合し、強い白色光を得るための改良技術がいくつか開示されている。

その改良技術として、近紫外光によって励起された蛍光体から発せられる可視光の一部が、光として利用されるべき本来の方向に向かわず、ＬＥＤ素子自身やＬＥＤ素子の支持構造体あるいは容器の方向に戻ってしまうものを、反射や光のフィルタリングを用いて改善する手法がある。

例えば無機ＬＥＤが発する近紫外光の波長を変換する発光板と、光散乱手段と、ダイクロイックミラーなどによって発光効率を改善する「無機発光ダイオードを有する発光装置」が開示されている。（特許文献１参照）
以下に図面を用いて上記の従来技術を詳述する。

図１４は特許文献１に示された「無機発光ダイオードを有する発光装置」の側面図である。図１４において、５０は無機発光ダイオードを有する発光装置であり、無機発光ダイオード５５から発せられた一次光Ｂは発光板５４によって波長がより長い光に変換され、光子ランダム化層５３によって散乱された後、変換された光Ｗとして出射する。
そしてダイクロイックミラー５１および反射ミラー５２は、発光板５４によって変換された光Ｗの中で、光子ランダム化層５３に向わず側面や下面に戻ってきた光を反射し、再び光子ランダム化層５３に集結させ発光効率を向上させている。

この従来技術は、無機発光ダイオード５５が発する一次光Ｂを効率的に利用する上で有効であるが、一方では装置全体が無機発光ダイオード５５とダイクロイックミラー５１と発光板５４と光子ランダム化層５３を積層したうえ側部に反射ミラー５２を備える構造となるため、その構造が複雑かつ厚いものになってしまう。

例えば、ダイクロイックミラー５１ひとつをとっても、異なる屈折率をもつ複数の誘電体の多層膜を形成するための、透明かつ一定の厚みを持った基材が必要となる。同様に光子ランダム化層５３も一定の厚みないし大きさが必要である。

この様に特許文献１に示された従来技術は、いくつもの光学部品を組み合わせているため構造が複雑になり小さな形状を得ることも困難となるから、照明器具の光源とする上で様々な設計に対応させるための柔軟性に欠けるという課題があった。

特表２００８−５３０７９３号公報（特許請求の範囲、第２図）

本発明はこのような技術的背景からなされたもので、その狙いとするところは、近紫外ＬＥＤが発する近紫外光によって蛍光体を励起し、この蛍光体から発せられる可視光を混合して白色光を得るＬＥＤ発光装置において、この可視光を効率よく混合して白色光の強度を高めるとともに、小形薄型化によって照明器具の光源に柔軟に対応できるＬＥＤ発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明のＬＥＤ発光装置は下記記載の構成を採用する。
本発明のＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤ素子基板表面に半導体層を備えるＬＥＤ素子を回路基板にフリップチップ実装し、蛍光体を含む透光性樹脂で封止してなるＬＥＤ発光装置において、前記ＬＥＤ素子基板の裏面に近紫外光を透過し可視光を反射する光学フィルタを形成したことを特徴とする。

すなわちＬＥＤ素子からの近紫外光によって励起された蛍光体が発する可視光のうちＬＥＤ素子側に戻って来た光は、ＬＥＤ素子基板の裏面に形成されている光学フィルタによって反射され、本来の出射方向に向かうのでＬＥＤ発光装置の発光効率が高まる。またＬＥＤ素子と光学フィルタが一体化しているので、ＬＥＤ素子のサイズがほとんど増加しないため様々な構造のＬＥＤ発光装置に対応できる。

さらに光学フィルタは誘電体多層膜を用いたダイクロイックミラーであることが望ましい。

すなわちＬＥＤ素子基板の裏面に形成されたダイクロイックミラーは近紫外と可視光を正確に選別するので、ＬＥＤ素子から出射した近紫外光は素子裏面において透光性樹脂側に向けてダイクロイックミラーを通過し、透光性樹脂側からＬＥＤ素子側に戻ってきた可視光はダイクロイックミラーによって透光性樹脂側に反射され本来の出射方向に向かうのでＬＥＤ発光装置の発光効率が高まる。

さらにＬＥＤ素子の半導体層に、近紫外光を反射する反射層を形成することが望ましい。

すなわち半導体層から出射する近紫外光のうちＬＥＤ素子基板とは反対側、すなわち本来の出射方向と逆の方向に向う近紫外光は、半導体層に設けられた反射層で反射され、ＬＥＤ素子の中を経由してＬＥＤ素子基板の裏面から透光性樹脂側に出射するのでＬＥＤ発光装置の発光効率が高まる。

さらに回路基板に近紫外光および可視光を反射する反射膜を設けることが望ましい。

すなわちＬＥＤ素子の側面から出射してしまった近紫外光や、回路基板側に戻ってしまった可視光は、この回路基板に形成された反射層によって反射され、本来の出射方向に向かうのでＬＥＤ発光装置の発光効率が高まる。

さらにＬＥＤ素子は、回路基板とＬＥＤ素子の半導体層側の面とを対向させてフリップチップ実装するためのメッキバンプを有していることが望ましい。

すなわちＬＥＤ素子を回路基板にフリップチップ実装する際に電気的かつ機械的接続をとるバンプのうちメッキバンプは、平面形状を自由に選べるためＬＥＤ素子の平面にほぼ匹敵する面積を占めることができるため放熱特性と電気特性が良くなりＬＥＤ発光装置を小形薄型化することが出来る。

本発明によれば、ＬＥＤ素子基板と光学フィルタとの一体化によって、蛍光体から発せられる可視光線を効率よく出射し発光強度を高めることが可能となり、照明器具の光源として必須要件である小形薄型化をも実現することが出来る。

本発明によるＬＥＤ発光装置の第１の実施形態の構造を示す断面図である。 図１に示したＬＥＤ素子の断面図および平面図である。 図１に示した回路基板の断面図および平面図である。 図１に示した本発明によるＬＥＤ発光装置の製造工程図である。 図１に示したＬＥＤ発光装置の作用を示す断面図である。 本発明によるＬＥＤ発光装置の第２の実施形態の構造を示す断面図である。 図６に示したＬＥＤ素子の断面図および平面図である。 図６に示したＬＥＤ発光装置の製造工程図である。 図６に示した本発明によるＬＥＤ発光装置の作用を示す断面図である 本発明によるＬＥＤ発光装置の第３の実施形態の構造を示す断面図である。 図１０に示した回路基板の断面図および平面図である。 図１０に示したＬＥＤ発光装置の製造工程図である。 図１０に示したＬＥＤ発光装置の作用を示す断面図である。 ＬＥＤ発光装置の従来例の断面図である。

本発明のＬＥＤ発光装置の概要は、ＬＥＤ素子からの近紫外光及びその近紫外光によって蛍光体が発する可視光を、ＬＥＤ素子基板の裏面に形成した光学フィルタや回路基板および半導体層に設けた反射膜によって効率よく反射し、所望の方向に出射させることで発光強度を高めるものである。
（第１の実施形態）

［第１の実施形態の全図面説明：図１〜図５］
以下、図１〜図５を用いて構造を中心に本発明のＬＥＤ発光装置の第１の実施形態について説明する。
本発明のＬＥＤ発光装置の第１の実施形態は、ＬＥＤ素子からの近紫外光によって蛍光体が発する可視光の方向を、ＬＥＤ素子基板の裏面に形成した光学フィルタによって効率よく集結し、ＬＥＤ発光装置の発光強度を高めるものである。

まず図１を用いて本発明のＬＥＤ発光装置１００の構造を詳述する。
図１において、ＬＥＤ素子１は、ＬＥＤ素子基板１９の下面（表面）に、近紫外光を発光する窒化物半導体であり、順にＧａＮ層１１とＩｎＧａＮ層１２とＧａＰ層１３とが積層した半導体層１４が形成されている。なお図１に示す様にＬＥＤ発光装置１００は、方向Ｕに白色光Ｐｗを出射するものである。

なお図２に示すように、詳細にはＧａＮ層１１はｎ−ＧａＮ層１１ａとｎ−ＡｌＧａＮ層１１ｂとで構成され、またＧａＰ層１３はｐ−ＡｌＧａＮ層１３ａとｐ−ＧａＮ層１３ｂとで構成されている。
図１に戻る。光学フィルタ４は、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを１組として複数組を積み重ねた誘電体多層膜であり、ＬＥＤ素子１の光出射面であるＬＥＤ素子基板の裏面１９ａに直接かつ一体的に形成されている。

回路基板２はアルミナ、窒化アルミニウムあるいはガラスエポキシ材等を回路基板基材２２とし、ＬＥＤ素子１をバンプ１７ａと１７ｂによって固着し支持する。
スルーホール２１ａｔを含む正極基板電極２１ａおよびスルーホール２１ｂｔを含む負極基板電極２１ｂは、回路基板２の上面においてバンプ１７ａおよび１７ｂによってＬＥＤ素子１と電気的かつ構造的に結合し、回路基板２の下面においてＬＥＤ素子１と外部とを電気的に接続する電極部を備えている。なおスルーホール２１ａｔ，２１ｂｔは回路基板２にあけた貫通孔に銅を埋め込んだものである。

透光性樹脂３は、シリコーンあるいはエポキシ樹脂などからなり、内部には赤色蛍光体８ｒと緑色蛍光体８ｇと青色蛍光体８ｂとを含有し、白色発光しつつＬＥＤ発光装置全体を保護する。
なお、図１において赤色蛍光体８ｒと緑色蛍光体８ｇと青色蛍光体８ｂは模式的に描かれており、実際は数十ミクロン程度の３種類の蛍光体の粒子が透光性樹脂３の中に多数含有されている。また近紫外光Ｐｓ１と赤色可視光Ｐｒと緑色可視光Ｐｇと青色可視光Ｐｂについては第１の実施形態の作用および第１の実施形態の効果の説明において詳述する。

次に図２を用いてＬＥＤ素子１の構造を更に詳細に説明する。
図２（ａ）はＬＥＤ素子１のＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａ側の平面図であり、図２（ｂ）は 図２（ａ）に示すＬＥＤ素子１のＡ−Ａ‘部の断面図であり、図２（ｃ）はＬ ＥＤ素子１の半導体層１４の表面１９ｂ側の平面図である。
図２（ａ）に示す様に、ＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａのほぼ全面に光学フィルタ４が形成されている。また図２（ｂ）において、ＬＥＤ素子基板１９の下面側には、ｎ−ＧａＮ層１１ａと、ｎ−ＡｌＧａＮ層１１ｂと、ＩｎＧａＮ層１２と、ｐ−ＡｌＧａＮ層１３ａと、ｐ−ＧａＮ層１３ｂとからなる半導体層１４が形成され、ｐ−ＧａＮ層１３ｂには正極バンプ１７ａが形成されている。

また図２（ｂ）に示す様に、ｎ−ＡｌＧａＮ層１１ｂからｐ−ＧａＮ層１３ｂまでの半導体層は、ｎ−ＧａＮ層１１ａに負極バンプ１７ｂを設けるためホトリソグラフィーで除去され、露出したｎ−ＧａＮ層１１ａには、負極バンプ１７ｂが設けられている。
図２（ｃ）にこの様子が平面的に示されている。すなわち図２（ｃ）において、ＬＥＤ素子１の半導体層１４の矩形部Ｅがホトリソグラフィーで除去され、露出したｎ−ＧａＮ層１１ａに負極バンプ１７ｂが形成されている。なお正及び負極バンプ１７ａ，１７ｂは金メッキで形成されるため、形状を比較的自由に設定できる。このため正極バンプ１７ａと負極バンプ１７ｂでＬＥＤ素子１の表面をほぼ覆うような平面形状となっている。

次に図３を用いて回路基板２の構造を詳述する。
図３（ａ）は回路基板２の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す回路基板２のＢ−Ｂ‘部の断面図である。回路基板２はアルミナ、窒化アルミニウムあるいはＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン樹脂等からなる熱硬化性樹脂 登録商標）を材料とする回路基板基材２２の両面に配線用の銅箔を貼付したもので、図３（ａ）に示す様にホトリソグラフィーによって正極基板電極２１ａと負極基板電極２１ｂの上面側の電極を形成する。さらに図３（ｂ）に示す様に上正極基板電極２１ａ及び負極基板電極２１ｂの上面側の電極は、スルーホール２１ａｔおよび２１ｂｔによってそれぞれ正極基板電極２１ａと負極基板電極２１ｂの下面側の電極と結合している。

次に図４を中心に、図１から図３を併用して本発明のＬＥＤ発光装置１００の製造工程を説明する。
図４（ａ）においては、サファイヤを材料とするウエハーに有機金属気相成長法によって図２（ｂ）に示すｎ−ＧａＮ層１１ａからｐ−ＧａＮ層１３ｂまでの半導体層１４を一括して多数形成する。
本実形態において、ＧａＮ層１１は厚み２ミクロンのｎ−ＧａＮ層１１ａと厚み０．２ミクロンのｎ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層１１ｂとで形成し、ＩｎＧａＮ層１２は厚み０．１ミクロンのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎで形成し、ＧａＰ層１３は厚み０．５ミクロンのｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層１３ａと厚み０．３ミクロンのｐ−ＧａＮ層１３ｂとで構成している。

図４（ｂ）においては、ＬＥＤ素子１のｎ−ＧａＮ層１１ａに図２（ｂ）に示すＬＥＤ素子１の負極を形成するため、図２（ｃ）に示した矩形部Ｅをホトリソグラフィーにより除去し、ｎ−ＧａＮ層１１ａを露出させる。

図４（ｃ）においては、最終的に完成するＬＥＤ素子１を薄くするため、ウエハー裏面すなわち半導体層１４が形成されていないＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａを研磨する。本実施例においてはウエハーの厚みを２００ミクロンとした。
同時にこの工程でＬＥＤ素子１を回路基板２に固着するための金を材料とした正極バンプ１７ａと負極バンプ１７ｂとを、ウエハーに一括して形成する。本実施形態では、金メッキ法により厚み８ミクロンの金バンプを形成した。

図４（ｄ）においては、ウエハーに含まれるＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａに直接かつ一体的に光学フィルタを形成する。この光学フィルタは、近紫外光を通過させ可視光を反射させるため、高屈折率誘電体と低屈折率誘電体を積層した誘電体多層膜で、いわゆるダイクロイックミラーと呼ばれている。本実施形態では、酸化アルミニュウム約１００ｎｍと、酸化シリコン約５０ｎｍを蒸着させ１組の層とし、これを６組積層して誘電体多層膜を形成している。

図４（ｅ）においては、ダイシングによりウエハーを個々のＬＥＤ素子１に分割する。一方、以下に述べる様にＬＥＤ素子１を搭載する回路基板２の加工も同時に行なわれる。

次に図４（Ａ）および図４（Ｂ）を中心に、図１から図３を併用して回路基板の製造工程を説明する。
図４（Ａ）においては、回路基板を多数集結した集合回路基板（図示せず）を作成することによって一括して個々の回路基板２を形成する。基板の材料にはアルミナ、窒化アルミニウムあるいはＢＴレジンなどが適しているが、本実施例ではＢＴレジンを用い、スルーホール２１ａｔ，２１ｂｔを形成した後、両面に約１２ミクロンの銅箔を貼付し、ホトリソグラフィーで図３（ｂ）に示す電極２１ａおよび２１ｂを形成している。ここで回路基板２の表面側の電極２１ａ，２１ｂにおいてバンプ１７ａ，１７ｂと接する領域には金錫合金の薄膜を積層しておく

次に図４（Ｂ）においては、集合回路基板を個々の回路基板２に細断する。こののち、以下に述べる様に個々のＬＥＤ素子１を個々の回路基板２に実装する。

次に図４（ｆ）においては、ＬＥＤ素子１を回路基板２にフリップチップ実装する。すなわち、図３（ｂ）に示す回路基板２の正極基板電極２１ａと負極基板電極２１ｂに、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すＬＥＤ素子１の正極バンプ１７ａと負極バンプ１７ｂを対応して載置したのち、バンプ１７ａ，１７ｂと電極２１ａ，２１ｂ接触させた状態で加熱し金錫共晶結合を起こさせＬＥＤ素子１と回路基板２とを固着する。

次に図４（ｇ）においては、図１に示す様にＬＥＤ素子１と回路基板２の上面とをシリコーン、エポキシ樹脂などの透光性樹脂３で樹脂封止する。本実施形態では透明性に優れるシリコーン樹脂を用いた。
なお、透光性樹脂３には赤色蛍光体８ｒと緑色蛍光体８ｇと青色蛍光体８ｂとが添加されている。本実施形態では、赤色蛍光体８ｒとしてＥｕを添加したＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕと、緑色蛍光体８ｇとして（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕと、青色蛍光体８ｂとしてＳｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕを使用した。
以上の工程によって製造工程は終了しＬＥＤ発光装置１００が完成する。

なお、以上述べた様にＬＥＤ素子１と回路基板２とを単個ずつ実装し、さらに透光性樹脂３によって封止する方法以外にも、多数のＬＥＤ素子１を集合回路基板の各々の回路基板２に一括して実装し、さらに全体を透光性樹脂３によって封止したのち、縦横に細断して個々のＬＥＤ発光装置１００を得る製造方法があり、生産の効率化のため近年しばしば採用されている。またフリップチップ実装用のバンプとしては、放熱性が劣るものの金メッキバンプ以外に半田バンプ、スタッドバンプが使用出来る。
［第１の実施形態の作用説明］

次に図５を用いて本発明のＬＥＤ発光装置の作用を説明する。
図５において、ＬＥＤ素子１のＩｎＧａＮ層１２で発光した近紫外光Ｐｓ１は赤色蛍光体８ｒを励起し、この赤色蛍光体８ｒは赤色可視光Ｐｒを発光する。また近紫外光Ｐｓ２は緑色蛍光体８ｇを励起し、この緑色蛍光体８ｇは緑色可視光Ｐｇを発光する。さらに近紫外光Ｐｓ３は青色蛍光体８ｂを励起し、この青色蛍光体８ｂは青色可視光Ｐｂを発光する。

このとき赤色可視光Ｐｒの様に出射方向Ｕに向う光と、赤色可視光Ｐｒ１の様にＬＥＤ素子１側に戻る光とが存在するが、赤色可視光Ｐｒ１は、ＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａに設けられた光学フィルタ４によって反射され方向Ｕを向く。
すなわち光学フィルタ４が無ければＬＥＤ素子１の中に戻って消滅する可能性のあった赤色可視光Ｐｒ１は、この光学フィルタ４によって再び有効的に利用されるのである。
なお、図５においては、近紫外光Ｐｓ１，Ｐｓ１１，Ｐｓ２，Ｐｓ３と、可視光Ｐｒ，Ｐｒ１，Ｐｇ，Ｐｂの光学的関係が模式的に表されており、実際には光路は多種多様な方向・経路をとることを申し添える。
［第１の実施形態の効果説明］

以上述べたように本発明によれば、光学フィルタ４の採用によって、赤青緑の３種の蛍光体が発する可視光は効率よく出射するためＬＥＤ発光装置の発光強度を高めることが可能となる。さらに光学フィルタ４をＬＥＤ素子１の素子裏面１９ａに直接かつ一体的に形成し素子レベルで発光効率の改善を図ったことで、照明器具の光源として必要とされる小形薄型化をも実現したＬＥＤ発光装置を提供することが出来る。
（第２の実施形態）

［第２の実施形態の全図面説明：図６〜図９］
次に、図６〜図９を用いて構造を中心に本発明のＬＥＤ発光装置の第２の実施形態について説明する。なお第２の実施形態は、第１の実施形態のＬＥＤ素子１の上面にさらに反射層を追加したものである。なお以下の説明において第１の実施形態と同一の要素には同一番号を付して重複する説明は省略する。

まず図６を用いて本発明のＬＥＤ発光装置２００の構造を詳述する。
図６に示す様にＬＥＤ素子１０の素子上面１９ｂには、近紫外光を反射する反射層６が、半導体層１４の表面１９ｂに直接かつ一体的に形成されている。
図６におけるその他の構造と要素は、第１の実施形態と同じなので重複する説明は省略する。

次に図７を用いてＬＥＤ素子１０の構造を詳述する。
図７（ｂ）に示す様に、ＬＥＤ素子１０の半導体層１４のｐ−ＧａＮ層１３ｂには、正極バンプ１７ａと、さらにアルミニウムまたは誘電体多層膜などによる反射層６とが形成されている。なお反射層６は、反射層としての機能を高めるため、図７（ｃ）に示す様にバンプ１７ａの接続領域を除くｐ−ＧａＮ層１３ｂの全面に直接かつ一体的に形成されている。放熱効率を良くするため接続領域を除いて正極バンプ１７ａをほぼ反射層６と積層させている。
図７におけるその他の構造と要素は、第１の実施形態と同じなので重複する説明は省略する。

次に図８を中心に図７を併用して本発明のＬＥＤ発光装置２００の製造工程を説明する。
図８（ａ）から図８（ｄ）は第１の実施形態と同じなので重複する説明は省略する。
図８（ｄ１）では、ウエハーの上面すなわち半導体層１４が形成された素子上面１９ｂに図７（ｃ）の様に反射層６を形成する。この反射層６としては本実施形態では誘電多層膜を採用した。

図８（ｅ）から図８（ｇ）および図８（Ａ），（Ｂ）は第１の実施形態と同じなので重複する説明は省略する。
以上の工程によって製造工程は終了しＬＥＤ発光装置２００が完成する。
［第２の実施形態の作用説明］

次に図９を用いて本発明のＬＥＤ発光装置２００の作用を説明する。
図９において、ＬＥＤ素子１０のＩｎＧａＮ層１２で発光し、半導体層１４の表面１９ｂの方向（図９では下向きに相当する）に向う近紫外光Ｐｓ４は、半導体層１４の表面１９ｂに形成された反射層６によって反射され、ＬＥＤ素子１０の内部を経由しさらにＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａに形成された光学フィルタ４を通過して緑色蛍光体８ｇを励起する。この緑色蛍光体８ｇは緑色可視光Ｐｇ１を発光する。

すなわち本来の方向Ｕと反対の方向に出射した近紫外光Ｐｓ４は、半導体層１４の表面１９ｂに形成された反射層６によって反射され、緑色蛍光体８ｇを含む透光性樹脂側に向かい、緑色蛍光体８ｇを励起し緑色可視光Ｐｇ１の発生に寄与するのである。
［第２の実施形態の効果説明］

以上述べたように、本発明によればＬＥＤ素子１０から半導体層１４の表面１９ｂの方向に出射する近紫外光Ｐｓ４は反射層６で反射することで可視光の生成に寄与するため、ＬＥＤ発光装置の発光強度を高めることが可能となる。さらに反射層６を半導体層１４の表面１９ｂに直接かつ一体的に形成し素子レベルで発光効率の改善を図ったことで、照明器具の光源として必要とされる小形薄型化をも実現したＬＥＤ発光装置を提供することが出来る。
（第３の実施形態）

［第３の実施形態の全図面説明：図１０〜図１３］
以下、図１０〜図１３を用いて構造を中心に本発明のＬＥＤ発光装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、回路基板２に反射膜を形成したものである。
なお以下の説明において、第１及び第２の実施形態と同一要素には同一番号を付して重複する説明は省略する。

まず図１０を用いて本発明のＬＥＤ発光装置３００の構造を説明する。
図１０に示す様に、回路基板２０の基板上面２０ａには反射膜５ａおよび５ｂが形成されている。

次に図１１を用いて回路基板２０の構造を説明する。
図１１（ｂ）に示す様に、基板上面２０ａすなわち回路基板２０の正極基板電極２１ａの上および負極基板電極２１ｂの上には、反射膜５ａおよび５ｂが設けられている。
反射膜５ａおよび５ｂはロジウム、アルミニュウム、プラチナ、銀など白色の金属で形成された反射膜で、図１１（ａ），（ｂ）に示す様に二分されている。
なお図１１（ｂ）に示す様に、正極バンプ１７ａおよび負極バンプ１７ｂが位置する部分は、共晶結合となるように反射膜５ａおよび５ｂは除去されている。

次に図１２を中心に、図１１を併用して本発明のＬＥＤ発光装置３００の製造工程を説明する。
図１２（ａ）から図１２（ｇ）および図１２（Ａ）は、第２の実施形態と同じなので重複する説明は省略する。
図１２（Ｂ）では回路基板２０に反射膜６を形成する。すなわち図１１（ｂ）に示す様に、回路基板２０の基板上面２０ａに反射膜を蒸着した後、ホトリソグラフィーにより図１１（ａ），（ｂ）に示す様に、バンプ１７ａおよび１７ｂが接触する領域などを部分的に除去し、反射膜５ａおよび５ｂを形成する。なお本実施例では反射膜５ａおよび５ｂとして銀を用い、その厚みを約０．１ミクロンとした。

なお、一般的に回路基板２０の正極基板電極２１ａや負極基板電極２１ｂの様な配線用回路基板の電極には、信頼性や取扱い性確保のため、銅パターンの上にニッケルやロジウムなどのメッキを形成する場合が多く、一つの選択肢として正極基板電極２１ａや負極基板電極２１ｂのメッキ面の光沢度を上げて、反射膜５ａおよび５ｂの機能を代行させることも可能である。
以上の工程によって製造工程は終了しＬＥＤ発光装置３００が完成する。
［第３の実施形態の作用説明］

次に図１３を用いて本発明のＬＥＤ発光装置３００の作用を説明する。
図１３において、ＬＥＤ素子１０のＩｎＧａＮ層１２からＬＥＤ素子基板１９の裏面１９ａを通過した近紫外光Ｐｓ５は青色蛍光体８ｂを励起する。そして青色蛍光体８ｂが発する青色可視光の中で青色可視光Ｐｂ１の様に本来の方向Ｕとは逆、すなわち回路基板２０側に向う光は回路基板２０の基板上面２０ａに形成された反射膜５ａによって反射され本来の方向Ｕを向く。
［第３の実施形態の効果説明］

すなわち上記の説明の様に、回路基板２０の基板上面２０ａに形成された反射膜５ａおよび５ｂは、赤青緑の３種の蛍光体から出射される様々な方向の可視光（同様にＬＥＤ素子１の側面から出射する近紫外光）の有効利用に寄与するのでＬＥＤ発光装置の発光強度を高めることが可能となる。さらに反射層５ａおよび５ｂが回路基板２２と一体的に形成されているので照明器具の光源として必要とされる小形薄型化をも実現したＬＥＤ発光装置を提供することが出来る。

［発明の効果の全体説明］
以上述べた様に、本発明によれば、ＬＥＤ素子１０に形成された光学フィルタ４ないし反射層６ないし回路基板２０に形成された反射膜５ａおよび５ｂによって、赤青緑の３種の蛍光体から出射される可視光線及び近紫外光を効率よく利用できるためＬＥＤ発光装置の発光強度を高めることが可能となる。さらに光学フィルタ４ないし反射層６ないし反射層５ａを、ＬＥＤ素子１ないし回路基板２２と直接かつ一体的に形成し、素子レベルで発光効率の改善を図ったことで、照明器具の光源として必要とされる小形薄型化をも実現したＬＥＤ発光装置を提供することが出来る。
なお、以上説明した実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば任意に変更することができることは言うまでもない。

本発明のＬＥＤ発光装置は、近紫外光で蛍光体を励起することによって白色光を生成するＬＥＤ全般に利用可能であり、とくにカラーフィルターを備える液晶表示装置のバックライトに有効である。

１００ ＬＥＤ発光装置
１，１０ ＬＥＤ素子
１１ ＧａＮ層
１１ａ ｎ−ＧａＮ層
１１ｂ ｎ−ＡｌＧａＮ層
１２ ＩｎＧａＮ層
１３ ＧａＰ層
１３ａ ｐ−ＡｌＧａＮ層
１３ｂ ｐ−ＧａＮ層
１４ 半導体層
１７ バンプ
１７ａ 正極バンプ
１７ｂ 負極バンプ
１９ ＬＥＤ素子基板
１９ａ ＬＥＤ素子基板の裏面
１９ｂ 半導体層の表面
２，２０ 回路基板
２ａ、２０ａ 回路基板の上面
２００ ＬＥＤ発光装置
２１ 基板電極
２１ａ 正極基板電極
２１ａｔ スルーホール
２１ｂ 負極基板電極
２１ｂｔ スルーホール
２２ 回路基板素材
３ 透光性樹脂
４ 光学フィルタ
５ 反射膜
５ａ 正極反射膜
５ｂ 負極反射膜
６ 反射層
８ 蛍光体
８ｒ 赤色蛍光体
８ｂ 青色蛍光体
８ｇ 緑色蛍光体
３００ ＬＥＤ発光装置
５０ 無機発光ダイオードを有する発光装置
５１ ダイクロイックミラー
５２ 反射ミラー
５３ 光子ランダム化層
５４ 発光板
５５ 無機発光ダイオード
Ｂ 一次光
Ｗ 変換された光
Ｐｓ ＬＥＤ素子１が出射する近紫外光
Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ（ｎ） ある方向に発光される近紫外光
Ｐｒ （赤色蛍光体８ｒから出射された）赤色可視光
Ｐｇ （緑色蛍光体８ｇから出射された）緑色可視光
Ｐｂ （青色蛍光体８ｂから出射された）青色可視光
Ｐｗ 白色光
Ｕ 方向

Claims (5)

1. ＬＥＤ素子基板の表面に半導体層を備えるＬＥＤ素子を回路基板にフリップチップ実装し、蛍光体を含む透光性樹脂で封止してなるＬＥＤ発光装置において、
   前記ＬＥＤ素子基板の裏面に近紫外光を透過し可視光を反射する光学フィルタを形成したことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
2. 前記光学フィルタは誘電体多層膜を用いたダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
3. 前記ＬＥＤ素子の前記半導体層に、近紫外光を反射する反射層を形成したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
4. 前記回路基板に、近紫外光および可視光を反射する反射膜を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
5. 前記ＬＥＤ素子は、前記回路基板と前記ＬＥＤ素子の前記半導体層側の面とを対向させてフリップチップ実装するためのメッキバンプを有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
   

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