JP2015050302A - 発光装置 - Google Patents

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裕隆 田中
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Kiyoshi Nishimura
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陽光 佐々木
Akihiro Sasaki
陽光 佐々木
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Akiyoshi Habutsu
章義 羽布津
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Abstract

【課題】信頼性を高めた発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、基板と、複数の半導体素子と、波長変換層と、を含む発光装置が提供される。前記複数の半導体発光素子は、前記基板上に設けられる。前記波長変換層は、前記複数の半導体発光素子を覆い前記複数の半導体発光素子から放出される光の波長を変換する。前記複数の半導体発光素子のうちの隣り合う２つの前記半導体発光素子の間の第１領域における前記波長変換層の上面と、前記基板と、の間の第１距離は、前記隣り合う２つの前記半導体発光素子の上の第２領域における前記波長変換層の上面と前記基板との間の第２距離よりも短い。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光装置に関する。
例えば、青色光を発光する半導体発光素子と、光の波長を変換する蛍光体と、を組み合わせて白色光を発光する発光装置がある。このような発光装置において、信頼性を高めることが望まれる。
特開２０１２−８４７３３号公報
本発明の実施形態は、信頼性を高めた発光装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、基板と、複数の半導体素子と、波長変換層と、を含む発光装置が提供される。前記複数の半導体発光素子は、前記基板上に設けられる。前記波長変換層は、前記複数の半導体発光素子を覆い前記複数の半導体発光素子から放出される光の波長を変換する。前記複数の半導体発光素子のうちの隣り合う２つの前記半導体発光素子の間の第１領域における前記波長変換層の上面と、前記基板と、の間の第１距離は、前記隣り合う２つの前記半導体発光素子の上の第２領域における前記波長変換層の上面と前記基板との間の第２距離よりも短い。
本発明の実施形態によれば、信頼性を高めた発光装置が提供される。
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。 第２の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｇ）は、第３の実施形態に係る発光装置を例示する模式図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態に係る発光装置を例示する模式図である。 実施形態に係る発光装置の特性を例示するグラフ図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。
図１（ａ）は平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面の一部を例示す断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る発光装置１１０は、ベース部材７１と、グリス層５３と、金属板５１と、接合層５２と、実装基板部１５と、複数の半導体発光素子２０と、を含む。発光装置１１０は、例えば、照明装置２１０に用いられる。
ベース部材７１から実装基板部１５に向かう方向を積層方向（Ｚ軸方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
ベース部材７１の上に、グリス層５３、金属板５１、接合層５２、実装基板部１５、及び、複数の半導体発光素子２０が、この順で配置される。
すなわち、複数の半導体発光素子２０は、ベース部材７１と、Ｚ軸方向において離間する。実装基板部１５は、基板１０を含む。基板１０は、上面１０ｕｅを有する。基板１０には、例えば、セラミック、または、セラミックと樹脂の複合セラミックなどから形成される部材が用いられる。セラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、または、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などが用いられる。基板１０は、ベース部材７１と複数の半導体発光素子との間に設けられる。金属板５１は、ベース部材７１と実装基板部１５との間に設けられる。
図１（ｂ）に例示したように、接合層５２は、実装基板部１５と金属板５１との間に設けられる。接合層５２は、実装基板部１５と金属板５１とを接合する。
グリス層５３は、ベース部材７１と金属板５１との間に設けられる。グリス層５３は、金属板５１の熱をベース部材７１に伝達する。
以下、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した発光装置１１０（及び照明装置２１０）の例について、説明する。
発光装置１１０において、発光部４０が設けられる。金属板５１の上に、発光部４０が設けられる。金属板５１と発光部４０との間に、接合層５２が設けられる。
本願明細書において、上に設けられる状態は、直接的に上に設けられる状態の他に、間に別の要素が挿入される状態も含む。
金属板５１から発光部４０に向かう方向が積層方向に対応する。本願明細書において、積層される状態は、直接接して重ねられる状態の他に、間に別の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。
金属板５１は、例えば板状である。金属板５１の主面は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に平行である。金属板５１の平面形状は、例えば矩形である。金属板５１は、例えば、第１〜第４辺５５ａ〜５５ｄを有する。第２辺５５ｂは、第１辺５５ａから離間する。第３辺５５ｃは、第１辺５５ａの一端と、第２辺５５ｂの一端と、を接続する。第４辺５５ｄは、第３辺５５ｃと離間し、第１辺５５ａの他端と、第２辺５５ｂの他端と、を接続する。金属板５１の平面形状のコーナ部は、曲線状でも良い。金属板５１の平面形状は、矩形でなくても良く、任意である。
金属板５１には、例えば、銅やアルミニウムなどの金属材や、金属とセラミックの複合材などの基板が用いられる。金属板５１の表面には、部材の酸化防止やはんだの濡れ性向上の観点から、Ｎｉめっきなどの別の金属層が形成されていても良い。
発光部４０は、光を放出する。それと同時に、発光部４０は熱を発生する。接合層５２は、発光部４０で発生した熱を、金属板５１に効率良く伝導する。接合層５２には、例えば、はんだなどが用いられる。すなわち、接合層５２は、はんだを含む。例えば、接合層５２には、錫をベースにし、金、銀、銅、ビスマス、ニッケル、インジウム、亜鉛、アンチモン、ゲルマニウム及びシリコンのいずれかを少なくとも１種類以上含むはんだを用いることができる。例えば、ＳｎＡｇＣｕ合金などが用いられる。
発光部４０は、実装基板部１５と、発光素子部３５と、を含む。
実装基板部１５は、基板１０と、第１金属層１１と、第２金属層１２と、を含む。
基板１０は、第１主面１０ａと、第２主面１０ｂと、を有する。第２主面１０ｂは、第１主面１０ａとは反対側の面である。金属板５１は、基板１０の第２主面に対向している。換言すると、第２主面１０ｂは、金属板５１側の面である。すなわち、第２主面１０ｂは、接合層５２の側の面である。
本願明細書において、対向している状態は、直接面している状態に加え、間に別の要素が挿入されている状態も含む。
第１主面１０ａは、実装領域１６を含む。例えば、実装領域１６は、第１主面１０ａの外縁１０ｒから離間している。この例では、実装領域１６は、第１主面１０ａの中央部分に設けられる。第１主面１０ａは、周辺領域１７をさらに含む。周辺領域１７は、実装領域１６の周りに設けられる。
基板１０は、例えば、アルミナを含む。基板１０には、例えば、アルミナを主成分とするセラミックが用いられる。高い熱伝導性と、高い絶縁性と、が得られる。高い信頼性が得られる。
第１金属層１１は、第１主面１０ａ上に設けられる。第１金属層１１は、複数の実装パターン１１ｐを含む。複数の実装パターン１１ｐは、実装領域１６に設けられる。複数の実装パターン１１ｐの少なくともいずれか２つ以上は、互いに離間している。例えば、複数の実装パターン１１ｐの少なくともいずれかは、島状である。複数の実装パターン１１ｐの２つは、互いに独立している。複数の実装パターン１１ｐは、例えば、第１実装パターン１１ｐａ及び第２実装パターン１１ｐｂなどを含む。
複数の実装パターン１１ｐのそれぞれは、例えば、第１実装部分１１ａと、第２実装部分１１ｂと、を含む。この例では、実装パターン１１ｐは、第３実装部分１１ｃをさらに含む。第３実装部分１１ｃは、第１実装部分１１ａと第２実装部分１１ｂとの間に設けられ、第１実装部分１１ａと第２実装部分１１ｂとを繋ぐ。これらの実装部分の例については、後述する。
第１金属層１１は、複数の実装パターン１１ｐを互いに接続する接続部４４をさらに含んでも良い。この例では、第１金属層１１は、第１コネクタ用電極部４５ｅと第２コネクタ用電極部４６ｅとをさらに含む。第１コネクタ用電極部４５ｅは、複数の実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。第２コネクタ用電極部４６ｅは、複数の実装パターン１１ｐのその１つとは別の１つと電気的に接続される。例えば、１つの実装パターン１１ｐの一部の上に半導体発光素子２０が配置される。この半導体発光素子２０により、第１コネクタ用電極部４５ｅが、実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。さらに、別の１つの実装パターン１１ｐの一部の上に半導体発光素子２０が配置される。この半導体発光素子２０により、第２コネクタ用電極部４６ｅが、別の１つの実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。
この例では、発光部４０は、第１主面１０ａ上に設けられた第１コネクタ４５と、第２コネクタ４６と、をさらに含む。第１コネクタ４５は、第１コネクタ用電極部４５ｅと電気的に接続される。第２コネクタ４６は、第２コネクタ用電極部４６ｅと電気的に接続される。この例では、第１コネクタ用電極部４５ｅの上に、第１コネクタ４５が設けられている。第２コネクタ用電極部４６ｅの上に、第２コネクタ４６が設けられている。第１コネクタ４５と、第２コネクタ４６と、の間に発光素子部３５が配置される。これらのコネクタを介して、発光部４０に電力が供給される。
第２金属層１２は、第２主面１０ｂ上に設けられる。第２金属層１２は、第１金属層１１と電気的に絶縁されている。第２金属層１２の少なくとも一部は、Ｘ−Ｙ平面（第１主面１０ａに対して平行な第１平面）に投影したときに、実装領域１６と重なる。
図１（ｃ）は、発光装置１１０の一部を例示する透視平面図である。
第２金属層１２は、外縁１０ｒから離れている。第２金属層１２の平面形状は、例えば矩形である。第２金属層１２は、第１〜第４辺１２ｉ〜１２ｌを有する。第２辺１２ｊは、第１辺１２ｉから離間する。第３辺１２ｋは、第１辺１２ｉの一端と、第２辺１２ｊの一端と、を接続する。第４辺１２ｌは、第３辺１２ｋと離間し、第１辺１２ｉの他端と、第２辺１２ｊの他端と、を接続する。各辺の交点、すなわちコーナ部は、曲線状（アール形状）でも良い。第２金属層１２の平面形状は、矩形でなくても良く、任意である。
このように、基板１０の上面（第１主面１０ａ）に第１金属層１１が設けられ、基板１０の下面（第２主面１０ｂ）に第２金属層１２が設けられる。
発光素子部３５は、基板１０の第１主面１０ａ上に設けられる。発光素子部３５は、複数の半導体発光素子２０と、波長変換層３１と、を含む。
この例では、複数の半導体発光素子２０はアレイ状に配置される。半導体発光素子２０は、例えば、略円形状に配置される。例えば、半導体発光素子２０は、略等ピッチで配置される。
複数の半導体発光素子２０は、第１主面１０ａ上に設けられる。複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、光を放出する。半導体発光素子２０は、例えば窒化物半導体を含む。半導体発光素子２０は、例えば、ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を含む。ただし、実施形態において、半導体発光素子２０は任意である。
複数の半導体発光素子２０は、例えば、第１半導体発光素子２０ａ及び第２半導体発光素子２０ｂなどを含む。
複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、複数の実装パターン１１ｐのうちのいずれかの実装パターン１１ｐと、複数の実装パターン１１ｐのうちの上記のいずれかの隣の別の実装パターン１１ｐと、電気的に接続されている。
例えば、第１半導体発光素子２０ａは、複数の実装パターン１１ｐのうちの第１実装パターン１１ｐａと、第２実装パターン１１ｐｂと、電気的に接続されている。第２実装パターン１１ｐｂは、第１実装パターン１１ｐａの隣の別の実装パターン１１ｐに相当する。
例えば、複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、第１導電形の第１半導体層２１と、第２導電形の第２半導体層２２と、発光層２３と、を含む。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。
第１半導体層２１は、第１の部分（第１半導体部分２１ａ）と、第２の部分（第２半導体部分２１ｂ）と、を含む。第２半導体部分２１ｂは、積層方向（金属板５１から発光部４０に向かうＺ軸方向）に対して交差する方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１半導体部分２１ａと並ぶ。
第２半導体層２２は、第２半導体部分２１ｂと実装基板部１５との間に設けられる。発光層２３は、第２半導体部分２１ｂと第２半導体層２２との間に設けられる。
半導体発光素子２０は、例えば、フリップチップ型のＬＥＤである。
例えば、第１半導体層２１の第１半導体部分２１ａが、実装パターン１１ｐの第１実装部分１１ａと対向している。第２半導体層２２が、実装パターン１１ｐの第２実装部分１１ｂと対向している。第１半導体層２１の第１半導体部分２１ａは、実装パターン１１ｐと電気的に接続される。第２半導体層２２は、別の実装パターン１１ｐと電気的に接続される。この接続には、例えば、電気伝導率及び熱伝導率が高いはんだや金バンプなどが用いられる。この接続は、例えば、金属溶融はんだ接合により行われる。または、この接続は、例えば、金バンプを用いた超音波熱圧着法により行われる。
すなわち、例えば、発光素子部３５は、第１接合金属部材２１ｅと、第２接合金属部材２２ｅと、をさらに含む。第１接合金属部材２１ｅは、第１半導体部分２１ａと、いずれかの実装パターン１１ｐ（例えば第１実装部分１１ａ）と、の間に設けられる。第２接合金属部材２２ｅは、第２半導体層２２と、別の実装パターン１１ｐ（例えば、第２実装パターン１１ｐｂ）と、の間に設けられる。第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅの少なくともいずれかは、はんだ、または、金バンプを含む。これにより、第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅのそれぞれの断面積（Ｘ−Ｙ平面で切断したときの断面積）を大きくできる。これにより、第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅを介して、熱を効率良く、実装基板部１５に伝えることができ、放熱性が高まる。
例えば、半導体発光素子２０と実装基板部１５との間に、別の金属層を設けても良い。これにより、第１の金属層の酸化を抑制したり、はんだとの濡れ性を高めたりすることができる。この金属層は、半導体発光素子２０及び実装パターン１１ｐと電気的に接続されない。この金属層は回路に関係しない。
波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０の少なくとも一部を覆う。波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０から放出される光（例えば第１光）の少なくとも一部を吸収し、第２光を放出する。第２光の波長（例えばピーク波長）は、第１光の波長（例えばピーク波長）とは、異なる。波長変換層３１には、例えば、蛍光体などの複数の波長変換粒子と、複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂と、を含む。第１光は、例えば青色光を含む。第２光は、第１光よりも波長が長い光を含む。第２光は、例えば、黄色光及び赤色光の少なくともいずれかを含む。
この例では、発光素子部３５は、反射層３２をさらに含む。反射層３２は、Ｘ−Ｙ平面内で波長変換層３１を囲む。反射層３２には、例えば、金属酸化物などの複数の粒子と、その粒子が分散された光透過性樹脂と、を含む。金属酸化物などの粒子は、光反射性を有する。この金属酸化物などの粒子として、例えば、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の少なくともいずれか用いることができる。反射層３２を設けることで、半導体発光素子２０から放出された光が、積層方向に沿った方向（例えば上方向）に沿って効率良く出射できる。
発光部４０は、例えば、チップオンボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤモジュールである。
本実施形態においては、発光素子部３５（複数の半導体発光素子２０）から放出される光の光束発散度は、１０ｌｍ／ｍｍ２（ルーメン/平方ミリメートル）以上、１００ｌｍ／ｍｍ２以下である。望ましくは、２０ｌｍ／ｍｍ２以上である。すなわち、本実施形態においては、発光素子部３５から放出される光の発光面積に対する比（光束発散度）が、非常に高い。本願明細書においては、発光面積は、実質的に実装領域１６の面積に対応する。
本実施形態に係る発光装置１１０は、例えば、投光器などの照明装置２１０に利用される。
グリス層５３には、液体状または固体状の潤滑油（グリス）などが用いられる。グリス層５３には、例えば、絶縁性を有する潤滑油（絶縁性グリス）や、導電性を有する潤滑油（導電性グリス）などを用いても良い。絶縁性グリスは、例えば、シリコーンと、そのシリコーンに分散されたセラミック粒子と、を含む。導電性グリスは、例えば、シリコーンと、そのシリコーンに分散された金属粒子と、を含む。導電性グリスにおいては、例えば、絶縁性グリスよりも高い熱伝導率が得られる。例えば、発光素子部３５の熱は、グリス層５３により、ベース部材７１に伝導されて、放熱される。
本実施形態に係る発光装置１１０においては、例えば、金属板５１をＸ−Ｙ平面に投影したときに、金属板５１は、実装領域１６の面積の５倍以上の面積を有する。すなわち、本実施形態においては、実装領域１６の面積に対して、金属板５１の面積が非常に大きく設定されている。これにより、実装領域１６の上に設けられた発光素子部３５で生じる熱を、面積の大きい金属板５１により、面内方向（Ｘ−Ｙ面内方向）に広げる。そして、面内方向に拡がった熱が、例えば、ベース部材７１に向けて、伝達され、効率良く放熱される。
図２は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。
図２は、実装領域１６の上に設けられた発光素子部３５を例示している。
図２に例示したように、波長変換層３１は、上面（波長変換層上面３１ｕ）を有する。図２に表したように、この例では、複数の半導体発光素子２０の間の領域において、波長変換層上面３１ｕは凹状である。
半導体発光素子２０の上の領域における波長変換層上面３１ｕは、隣り合う半導体発光素子２０の間の領域における波長変換層上面３１ｕよりも上方に位置する。
例えば、複数の半導体発光素子２０のうちの隣り合う２つの半導体発光素子２０の間の領域を第１領域Ｒ１とする。隣り合う２つの半導体発光素子２０の上の領域を第２領域Ｒ２とする。
第１領域Ｒ１における波長変換層上面３１ｕと、基板１０と、の間の距離を第１距離Ｌ１とする。第２領域Ｒ２における波長変換層上面３１ｕと基板１０との間の距離を第２距離Ｌ２とする。
実施形態においては、第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２よりも短い。
すなわち、複数の半導体発光素子２０の間の領域において、波長変換層上面３１ｕに凹部が設けられている。
実施形態においては、例えば、第１距離Ｌ１は、０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下である。第２距離Ｌ２は、例えば、０．６ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との差の絶対値は、例えば、第２距離Ｌ２の０．０７倍以上０．８３倍以下である。半導体発光素子２０の高さは、０．０５ｍｍ〜０．６０ｍｍである。
隣り合う半導体発光素子２０の間の第１領域Ｒ１における波長変換層３１の高さは、第１距離Ｌ１に対応する。半導体発光素子２０の上の第２領域における波長変換層３１の高さは、第２距離Ｌ２に対応する。例えば、複数の半導体発光素子２０は、Ｘ−Ｙ面内にアレイ状に設けられる。波長変換層３１の表面形状は、例えば鱗状に観察される場合もある。
発光素子部３５で生じる熱の一部は、例えば、波長変換層３１に蓄積される。波長変換層３１に蓄積された熱は、例えば、半導体発光素子２０に伝達され、実装基板部１５へ向けて放熱される。例えば、半導体発光素子２０の間の領域における波長変換層３１において、熱が蓄積される。本実施形態では、半導体発光素子２０の間の領域における波長変換層３１の高さが低い。これにより、半導体発光素子２０の間の熱の蓄積を抑制することができ、放熱性を高めることができる。
本実施形態によれば、放熱性を高めた高信頼性の発光装置が提供される。
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。
図３は、発光装置１１０のＹ軸に対して垂直な面における模式的断面図である。実装領域１６は、中央部１６ｃと外周部１６ｅとを含む。
距離Ｌ２ｃは、中央部１６ｃに設けられた半導体発光素子２０の上の領域において、波長変換層上面３１ｕから基板１０までの距離である。
距離Ｌ１ｃは、中央部１６ｃに設けられた隣り合う半導体発光素子２０の間の領域において、波長変換層上面３１ｕから基板１０までの距離である。距離Ｌ１ｃは、距離Ｌ２ｃよりも短い。
距離Ｌ２ｅは、外周部１６ｅに設けられた半導体発光素子２０の上の領域において、波長変換層上面３１ｕから基板１０までの距離である。
距離Ｌ１ｅは、外周部１６ｅに設けられた隣り合う半導体発光素子２０の間の領域において、波長変換層上面３１ｕから基板１０までの距離である。距離Ｌ１ｅは、距離Ｌ２ｅよりも短い。
本実施形態において、距離Ｌ１ｃは、距離Ｌ１ｅよりも短い。すなわち、実装領域１６の中央部１６ｃに位置する半導体発光素子２０についての第１距離Ｌ１（すなわち距離Ｌ１ｃ）は、外周部１６ｅに位置する半導体発光素子２０についての第１距離Ｌ１（すなわち距離Ｌ１ｅ）よりも短い。
例えば、距離Ｌ１ｃは、０．５４ｍｍ以上０．６７ｍｍ以下である。距離Ｌ１ｅは０．７ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。距離Ｌ１ｃと距離Ｌ１ｅとの差の絶対値は、例えば距離Ｌ１ｃの０．３倍以上０．４５倍以下である。
本実施形態において、距離Ｌ２ｃは、距離Ｌ２ｅよりも短い。すなわち、実装領域１６の中央部１６ｃに位置する半導体発光素子２０についての第２距離Ｌ２（すなわち距離Ｌ２ｃ）は、外周部１６ｅに位置する半導体発光素子２０についての第２距離Ｌ２（すなわち距離Ｌ２ｅ）よりも短い。
例えば、距離Ｌ２ｃは、０．６ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。距離Ｌ２ｅは０．７５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である。距離Ｌ２ｃと距離Ｌ２ｅとの差の絶対値は、例えば距離Ｌ２ｃの０．２倍以上０．２５倍以下である。
発光素子部３５で生じる熱の一部は、例えば、波長変換層３１に蓄積される。例えば、中央部１６ｃの上の領域における波長変換層３１において、熱が蓄積しやすい。本実施形態においては、中央部１６ｃの上の領域における波長変換層３１の高さ（距離Ｌ１ｃ）は、外周部１６ｅの上の領域における波長変換層３１の高さ（距離Ｌ２ｃ）よりも低い。そして、距離Ｌ２ｃは、距離Ｌ２ｅよりも短い。これにより、中央部１６ｃの上の領域における波長変換層３１への熱の蓄積を抑制することができる。例えば、中央部１６ｃの上の領域における半導体発光素子２０の温度と、外周部１６ｅの上の領域における半導体発光素子２０の温度との、差が小さくなる。本実施形態によると、熱の蓄積を抑制し、放熱性を高めた高信頼性の発光装置が提供される。
（第３の実施形態）
図４（ａ）〜図４（ｇ）は、第３の実施形態に係る発光装置を例示する模式図である。 図４（ａ）は、第３の実施形態に係る発光装置１１０ａの実装領域１６の一部の平面図である。
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面を例示する模式的断面図である。
図４（ｃ）は、図４（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面を例示する模式的断面図である。
図４（ｄ）は、図４（ａ）のＤ１−Ｄ２線断面を例示する模式的断面図である。
図４（ｅ）は、図４（ａ）のＥ１−Ｅ２線断面を例示する模式的断面図である。
図４（ｆ）は、図４（ａ）のＦ１−Ｆ２線断面を例示する模式的断面図である。
図４（ｇ）は、図４（ａ）のＧ１−Ｇ２線断面を例示する模式的断面図である。
図４（ａ）に表したように、発光装置１１０ａには、基板１０の上面に複数の半導体発光素子２０が設けられる。複数の半導体発光素子２０は、第１半導体素子２０ｉと第２半導体素子２０ｊと第３半導体素子２０ｋと第４半導体素子２０ｌと、を含む。
第２半導体素子２０ｊは、基板１０の上面に対し平行な第１方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１半導体素子２０ｉと離間する。
第３半導体素子２０ｋは、基板１０の上面に対し平行で、第１方向と交差する第２方向（例えば、Ｙ軸方向）において第１半導体素子２０ｉと離間する。
第４半導体素子２０ｌは、Ｘ軸方向において第３半導体素子２０ｋと離間し、Ｙ軸方向において第２半導体素子２０ｊと離間する。
波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０を覆う。波長変換層３１は、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２と第３部分Ｐ３と第４部分Ｐ４と第５部分Ｐ５とを含む。
第１部分Ｐ１は、第１半導体素子２０ｉと第２半導体素子２０ｊとの間の領域である。 第２部分Ｐ２は、第１半導体素子２０ｉと第３半導体素子２０ｋとの間の領域である。 第３部分Ｐ３は、第２半導体素子２０ｊと第４半導体素子２０ｌとの間の領域である。 第４部分Ｐ４は、第３半導体素子２０ｋと第４半導体素子２０ｌとの間の領域である。 第５部分Ｐ５は、第１部分Ｐ１と第４部分Ｐ４との間の、及び、第２部分Ｐ２と第３部分Ｐ３との間の領域である。
第１部分Ｐ１、第２部分Ｐ２、第３部分Ｐ３及び第４部分Ｐ４は、隣り合う半導体発光素子２０の間の領域に設けられた領域Ｒ１である。
図４（ｂ）に表したように、第４部分Ｐ４における波長変換層上面３１ｕと基板１０との間の距離は、第１距離Ｌ１である。
図４（ｃ）に表したように、第１部分Ｐ１における波長変換層上面３１ｕと基板１０との間の距離は、第１距離Ｌ１である。
図４（ｄ）に表したように、第２部分Ｐ２における波長変換層上面３１ｕと基板１０との間の距離は、第１距離Ｌ１である。
図４（ｅ）に表したように、第３部分Ｐ３における波長変換層上面３１ｕと基板１０との間の距離は、第１距離Ｌ１である。
図４（ｆ）及び図４（ｇ）に表したように、第５部分における波長変換層上面３１ｕと基板１０との間の距離を、第３距離Ｌ３とする。
本実施形態に係る発光装置１１０ａにおいては、第３距離Ｌ３は、第１距離Ｌ１よりも短い。
第３距離Ｌ３が第１距離Ｌ１よりも短いことによって、半導体発光素子２０の間の波長変換層３１における熱の蓄積を抑制することができる。これにより、放熱性を高めた高信頼性の発光装置が提供される。
例えば、第１部分Ｐ１〜第４部分Ｐ４は、２つの半導体発光素子によって挟まれている。従って、これらの部分の熱の一部は、その半導体発光素子を介した経路により放熱される。これに対して、第５部分Ｐ５は、半導体発光素子ではなく、第１部分Ｐ１〜第４部分Ｐ４に挟まれている。このため、第５部分Ｐ５の熱は、放熱し難い。第５部分Ｐ５における波長変換層３１の高さを、他の部分よりも低くすることで、第５部分Ｐ５の熱を効果的に放熱することができる。
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態に係る発光装置を例示する模式図である。
図５（ａ）は、発光装置１１０ａのＸ−Ｙ平面における波長変換層上面３１ｕの凹凸を例示するグラフ図である。
図５（ａ）の縦軸は、波長変換層３１の高さｈである。図５（ａ）の横軸は、例えば、Ｘ−Ｙ平面内における位置ｘである。高さｈは、Ｚ軸方向における位置である。
この例では、半導体発光素子の高さは、０．４０ｍｍ、波長変換層３１の厚さ（半導体発光素子から波長変換層の上面までの距離）の平均値は、０．２５ｍｍである。この例では、外周部１６ｅは、位置ｘが０〜７．０ｍｍ付近の領域、及び、７．０ｍｍ〜１４．０ｍｍ付近の領域である。中央部１６ｃは、位置ｘが１３．０ｍｍ〜２０．０ｍｍ付近の領域である。中央部１６ｃにおいて、凹部の深さは、０．０４５ｍｍ〜０．０６０ｍｍ程度である。
図５（ｂ）は、発光装置１１０ａの波長変換層３１の模式的斜視図である。なお、この図は、発光素子部に光学レーザーの光を照射しながら位置ｘを変え、その反射光を測定することで得たものである。
図５（ｃ）は、発光装置１１０ａの波長変換層３１の模式的平面図である。
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に表すように、波長変換層上面３１ｕには、凹部３１ｕａ及び凸部３１ｕｂが設けられている。波長変換層上面３１ｕの形状は鱗状に観察される場合がある。これにより、放熱性を高めた高信頼性の発光装置が提供される。
図６は、実施形態に係る発光装置の特性を例示するグラフ図である。
図６は、実装領域１６の温度を例示している。図６の横軸は、波長変換層３１の凹凸の凹部の深さＲ１である。深さＲ１は、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との差の絶対値の、第２距離Ｌ２に対する比である。すなわち、深さＲ１は、｜Ｌ２−Ｌ１｜／Ｌ２である。図６の縦軸は、発光時における実装領域１６の中心部の温度Ｔ１である。
深さＲ１が０．７６のときに、温度Ｔ１は９６．１℃である。
深さＲ１が０．６９のときに、温度Ｔ１は９６．３℃である。
深さＲ１が０．６２のときに、温度Ｔ１は９７．８℃である。
深さＲ１は、例えば０．６９以上であることが望ましい。上限は０．９０である。深さＲ１が０．９０より大きくなると、隣接する領域間で熱の移動が抑制され、熱の不均衡が生じたりする恐れがあるためである。
なお、凹部は、例えば、製造時にフリップチップ型のＬＥＤの下側の電極間に樹脂を流し込んだり、その流し込む樹脂の粘度等によって生じさせることができる。凹部の深さは、それらの条件や使用する半導体発光素子の高さ等に影響する。
実施形態によれば、信頼性を高めた発光装置が提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子、波長変換層及び基板などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…基板、 １０ａ…第１主面、 １０ｂ…第２主面、 １０ｒ…外縁、 １１…金属層、 １１ａ…第１実装部分、 １１ｂ…第２実装部分、 １１ｃ…第３実装部分、
１１ｐ…実装パターン、 １１ｐａ…第１実装パターン、 １１ｐｂ…第２実装パターン、 １２…金属層、 １２ｉ〜１２ｌ…第１〜第４辺、 １５…実装基板部、 １６…実装領域、 １６ｃ…中央部、 １６ｅ…外周部、 １７…周辺領域、 ２０…半導体発光素子、 ２０ａ…第１半導体発光素子、 ２０ｂ…第２半導体発光素子、 ２０ｉ…第１半導体素子、 ２０ｊ…第２半導体素子、 ２０ｋ…第３半導体素子、 ２０ｌ…第４半導体素子、 ２１…第１半導体層、 ２１ａ…第１半導体部分、 ２１ｂ…第２半導体部分、 ２１ｅ…第１接合金属部材、 ２２…第２半導体層、 ２２ｅ…第２接合金属部材、 ２３…発光層、 ３１…波長変換層、 ３１ｕ…波長変換層上面、 ３１ｕａ…凹部、 ３１ｕｂ…凸部、 ３２…反射層、 ３５…発光素子部、 ４０…発光部、 ４４…接続部、 ４５…第１コネクタ、 ４５ｅ…第１コネクタ用電極部、 ４６…第２コネクタ、 ４６ｅ…第２コネクタ用電極部、 ５１…金属板、 ５２…接合層、 ５３…グリス層、 ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ…辺、 ７１…ベース部材、 １１０、１１０ａ、…発光装置、 ２１０…照明装置、 Ｌ１…第１距離、 Ｌ２…第２距離、 Ｌ３…第３距離、 Ｌ１ｃ、Ｌ１ｅ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｅ…距離、 Ｐ１…第１部分、 Ｐ２…第２部分、 Ｐ３…第３部分、 Ｐ４…第４部分、 Ｐ５…第５部分、 Ｒ１…深さ、 Ｔ１…温度、 ｈ…高さ、 ｘ…位置

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板上に設けられた複数の半導体発光素子と、
    前記複数の半導体発光素子を覆い前記複数の半導体発光素子から放出される光の波長を変換する波長変換層と、
    を備え、
    前記複数の半導体発光素子のうちの隣り合う２つの前記半導体発光素子の間の第１領域における前記波長変換層の上面と、前記基板と、の間の第１距離は、前記半導体発光素子の上の第２領域における前記波長変換層の上面と前記基板との間の第２距離よりも短い発光装置。
  2. 第１領域には、前記波長変換層の上面から前記基板方向に凹む凹部が形成されており、前記凹部の最も深い部分と、前記基板との間の前記第１距離は、前記第２距離よりも短い請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第１距離と前記第２距離との差の絶対値は、前記第２距離の０．６９倍以上０．９倍以下である請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記複数の半導体発光素子は、前記基板に設けられた実装領域上に設けられ、
    前記実装領域の中央部に位置する前記半導体発光素子についての前記第２距離は、前記実装領域の外側部に位置する半導体発光素子についての第２距離よりも短く、項 前記実装領域の中央部に位置する前記半導体発光素子についての前記第１距離は、前記実装領域の外側部に位置する半導体発光素子についての第１距離よりも、短い請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
  5. 前記中央部の前記凹部の深さは、前記外側部の前記凹部の深さよりも深い請求項２〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
  6. 前記複数の半導体発光素子は、
    第１半導体素子と、
    前記基板の上面に対して平行な第１方向において前記第１半導体素子と離間した第２半導体素子と、
    前記上面に対して平行で前記第１方向と交差する第２方向において前記第１半導体素子と離間した第３半導体素子と、
    前記第１方向において前記第３半導体素子と離間し前記第２方向において前記第２半導体素子と離間した第４半導体素子と、
    を含み、
    前記波長変換層は、
    前記第１半導体素子と前記第２半導体層との間に設けられた第１部分と、
    前記第１半導体素子と前記第３半導体層との間に設けられた第２部分と、
    前記第２半導体素子と前記第４半導体層との間に設けられた第３部分と、
    前記第３半導体素子と前記第４半導体層との間に設けられた第４部分と、
    前記第１部分と前記第４部分との間、及び、前記第２部分と前記第３部分との間に設けられた第５部分と、
    を含み、前記第５部分における前記波長変換層の上面と、前記基板と、の間の第３距離は、前記第１距離よりも短い請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
  7. 前記第１部分〜前記第４部分における前記凹部は溝状、前記第５部分における前記凹部は略円錐上である請求項６に記載の発光装置。
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