JP2019067962A

JP2019067962A - 発光装置

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Publication number: JP2019067962A
Application number: JP2017193074A
Authority: JP
Inventors: 公康井手; Kimiyasu Ide
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-04-25

Abstract

【課題】発光装置の軸上光度を向上させ、蛍光体板を安定して接着させること。
【解決手段】発光装置は、実装基板１と、実装基板１上にフリップチップ実装された発光素子２と、発光素子２上に接着剤４を介して接着された蛍光体板３と、発光素子２を囲むダム５と、ダム５に囲まれた領域を埋める反射材６と、によって構成されている。基板１０の裏面（ｎ層１１が接する側とは反対側の面）には、凹凸加工が施されている。基板１０裏面の凹凸形状は、複数の凸部１０ａが周期的に配列されたパターンである。凸部１０ａは円錐台であり、三角格子状に周期的に配列されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板裏面に凹凸形状が設けられた発光素子と、基板裏面に接着された蛍光体板とを有した発光装置に関するものである。

車載用などの耐熱性が要求されるパッケージでは、発光素子としてフリップチップ型のものを用い、蛍光体を無機材料に混合した蛍光体板を発光素子の基板裏面（光取り出し側の面）に接着している。ＧａＮ基板を使用した発光素子では、光取り出しが悪いため、発光素子の裏面に凹凸形状を設け、蛍光体板への光の入射効率を高めている。

凹凸形状の形成方法としては、基板裏面に、凸部が周期的に配列されたパターンのマスクをナノインプリント法によって形成し、マスクが全て除去されるまでドライエッチングすることで形成する方法がある。この場合、凸部の形状は釣鐘状や半球状となる。

特許文献１には、発光素子の基板裏面に、蛍光体が混合された樹脂層を介して、透明板を設けた発光装置が記載されている。そして、基板裏面はＫＯＨ等によるウェットエッチングによって凹凸形状が設けられていることが記載されている。

また、特許文献２には、発光素子の基板裏面と蛍光体板の発光素子側の面に凹凸形状を設けた発光装置が記載されている。この凹凸形状の具体的な形状については記載がなく、その形成方法についても記載はない。

特開２０１５−２６７５３号公報国際公開第２０１０／０８２２８６号

しかし、基板裏面の凹凸形状における凸部を釣鐘状や半球状とすると、軸上光度が十分に向上しない。

また、蛍光体板はセラミックのため表面に粗さがあり、基板裏面の凹凸形状における凸部を釣鐘状や半球状にすると、蛍光体板表面の凹凸に引っかかって凸部が破損してしまう場合がある。

また、凸部形状を釣鐘状や半球状とすると、形成時のエッチング速度の面内ばらつきによって凸部の高さにばらつきが生じやすい。特許文献１のようにウェットエッチングにより凹凸形状を形成する場合も同様に、高さのばらつきが生じてしまう。

このように凸部の高さにばらつきがあったり、凸部が破損していると、基板裏面に蛍光体板を配置する際にぐらついたり、ずれが生じてしまう。

そこで本発明の目的は、軸上光度が高く、蛍光体板を安定させることができる構造の発光装置を実現することである。

本発明は、実装基板と、基板と基板上に積層された半導体層とを有し、実装基板上にフリップチップ実装された発光素子と、基板の裏面に接着剤を介して接着された蛍光体板と、を備えた発光装置において、基板の裏面は、錐台状の凸部が周期的に配列されたパターンの凹凸形状を有している、ことを特徴とする発光装置である。

凸部の配列周期は、発光素子の発光波長の０．７５〜１．２５倍とし、凸部の直径は、配列周期の０．２５〜０．７５倍とするのがよい。この範囲とすることで、光取り出しをより向上させることができ、軸上強度をより向上させることができる。

凸部の側面は、前記基板の主面に対して５０〜７０°の傾斜とするのがよい。傾斜角度をこの範囲とすることで光取り出しをより向上させることができ、また軸上強度をより向上させることができる。また、傾斜角度がこれよりも小さいと、凸部の上面の面積が小さくなり、蛍光体板３との接触面積が小さくなるため、蛍光体板を安定して配置することが難しくなる。

凸部の高さは、前記発光素子の発光波長の０．５〜１．５倍とするのがよい。１．５倍よりも高いと、光が広がって軸上強度が十分に向上しない場合がある。０．５倍よりも低いと光取り出しを向上させる効果が弱くなる。

凸部の上面の面積の合計は、基板の面積の１０〜４０％とするのがよい。１０％未満では、蛍光体板との接触面積が小さく、蛍光体板を十分に安定化できない可能性がある。また、４０％より大きいと、光取り出しが十分でなくなる場合がある。

凸部は、三角格子状の配列とすることが好ましい。光の広がりを抑え、軸上光度をより向上させることができる。

本発明では、発光素子の基板裏面の凸部形状を錐台状としており、基板主面に平行な平坦な上面を有した形状としている。そのため、発光素子からの光取り出しを向上させることができ、蛍光体板への光の入射を高めることができ、発光装置の軸上強度を向上させることができる。また、発光素子の基板裏面に蛍光体板を安定して配置することができる。

実施例１の発光装置の構成について示した図。発光素子２の構成について示した図。基板１０裏面の凹凸形状のパターンを示した図。基板１０裏面の凹凸形状の断面を示した図。発光素子２の製造工程について示した図。発光素子２の製造工程について示した図。マスク２０の除去工程について示した図。実施例１の発光装置の製造工程について示した図。基板１０裏面の凹凸形状を撮影したＳＥＭ画像。軸上強度を比較したグラフ。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１は、実施例１の発光装置の構成を示した図である。実施例１の発光装置は、図１に示すように、実装基板１と、実装基板１上にフリップチップ実装された発光素子２と、発光素子２上に接着剤４を介して接着された蛍光体板３と、発光素子２を囲むダム５と、ダム５に囲まれた領域を埋める反射材６と、によって構成されている。

（実装基板１の構成）
実装基板１は、ＡｌＮからなるセラミック基板である。実装基板１表面には配線パターンが形成され（図示しない）、発光素子２と接続されている。なお、実装基板１の材料はＡｌＮに限らず、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、などを用いることができる。ただし、放熱性の点からＡｌＮを用いることが好ましい。

（発光素子２の構成）
図２は、発光素子２の構成を示した図である。発光素子２は、図２に示すように、ＧａＮからなる基板１０と、基板１０表面上に順に積層されたｎ層１１、発光層１２、ｐ層１３と、を有している。また、ｐ層１３上には透明電極１４が設けられ、透明電極１４上にはｐ電極１５が設けられている。また、ｐ層１３表面からｎ層１１に達する溝が設けられ、その溝の底面に露出するｎ層１１上にｎ電極１６が設けられている。また、ｐ電極１５上、およびｎ電極１６上を除いて上面は絶縁膜１７に覆われている。発光素子２は青色発光のフリップチップ型素子であり、基板１０裏面側（ｎ層１１が設けられている側とは反対側の面）から光を取り出す構造である。

実装基板１上には、４つの発光素子２が２×２の正方格子状に配列されてフリップチップ実装されている。発光素子２のｐ電極１５、およびｎ電極１６側を実装基板１側に向け、基板１０裏面を上面に向けた状態であり、実装基板１の配線パターンと発光素子２のｐ電極１５、ｎ電極１６とが、Ａｕバンプやはんだを介して電気的に接続されている。

次に、発光素子２の各構成についてより詳しく説明する。

基板１０はＧａＮに限らず、発光波長に対して透光性を有した材料であれば任意の材料を用いることができる。たとえば、ＧａＮ以外のＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどのIII 族窒化物半導体、サファイア、ＳｉＣなどを用いることができる。ただし、III 族窒化物半導体を用いる場合に好適である。III 族窒化物半導体からなる基板１０では、サファイアなどに比べて光取り出しが難しいが、実施例１によるとIII 族窒化物半導体からなる基板１０であっても光取り出しを向上させることができる。

基板１０の裏面（ｎ層１１が接する側とは反対側の面）には、凹凸加工が施されている。この凹凸により光取り出しの向上を図っている。図３は、基板１０裏面の凹凸形状の平面パターンを示した図であり、図４は断面形状（図３中Ａ−Ａでの断面）を示した図である。図３、４のように、基板１０裏面の凹凸形状は、複数の凸部１０ａが周期的に配列されたパターンである。凸部１０ａは円錐台であり、三角格子状に周期的に配列されている。

凸部１０ａの形状は角錐台形状でもよい。要するに、基板10主面に対して平行な上面を有した錐台状であればよい。ただし、作製の容易さや光の広がりの対称性などの点から、実施例１のように円錐台とすることが好ましい。また、凸部１０ａの配列パターンは、三角格子以外にも正方格子など任意の周期的なパターンとすることができるが、三角格子とすることが望ましい。光の広がりを抑え、軸上光度をより向上させることができる。

凸部１０ａの高さＨは、発光素子２の発光波長をλとして、λの０．５〜１．５倍とすることが望ましい。１．５倍よりも高いと、光が広がって軸上強度が十分に向上しないため望ましくない。また、０．５倍よりも低いと光取り出しを向上させる効果が弱くなり望ましくない。より望ましくは０．６〜１．４倍、さらに望ましくは０．７５〜１．２５倍である。

また、凸部１０ａの高さＨのばらつき（高さＨの最大値と最小値との差）は、３０ｎｍ以下とすることが望ましい。基板１０裏面に蛍光体板３を配置するときの蛍光体板３の傾きやずれがより抑制され、蛍光体板３をより安定して配置することができる。より望ましくは２０ｎｍ以下、さらに望ましくは１０ｎｍ以下である。

凸部１０ａの側面の傾斜角度θ（基板１０主面に対する側面の角度）は、５０〜７０°とすることが望ましい。傾斜角度θをこの範囲とすることで光取り出しをより向上させることができ、また軸上強度をより向上させることができる。また、傾斜角度θがこれよりも小さいと、凸部１０ａの上面の面積が小さくなり、蛍光体板３との接触面積が小さくなるため、蛍光体板３を安定して配置することが難しくなる。より望ましい傾斜角度θは、５２〜６８°であり、さらに望ましくは５４〜６６°である。

凸部１０ａの配列周期Ｓ（隣接する凸部１０ａの中心間の距離）は、発光波長λの０．７５〜１．２５倍とすることが望ましい。この範囲とすることで、光取り出しをより向上させることができ、軸上強度をより向上させることができる。より望ましくは０．８〜１．２倍であり、さらに望ましくは０．９〜１．１倍である。

凸部１０ａの直径Ｒは、配列周期Ｓの０．２５〜０．７５倍とすることが望ましい。ここで直径Ｒは、円錐台の下面の直径である。凸部１０ａが円錐台でない場合には下面の外接円の直径とする。直径Ｒをこの範囲とすることで、光取り出しをより向上させることができ、軸上強度をより向上させることができる。より望ましくは０．３〜０．７倍であり、さらに望ましくは０．４〜０．６倍である。

また、凸部１０ａ上面の面積の合計は、基板１０の面積に対して１０〜４０％とすることが好ましい。１０％未満では、蛍光体板３との接触面積が小さく、蛍光体板３を十分に安定化できない可能性がある。また、４０％より大きいと、光取り出しが十分でなくなる場合がある。より望ましくは１５〜３５％であり、さらに望ましくは２０〜３０％である。

（蛍光体板３の構成）
蛍光体板３は、青色の波長帯を吸収して黄色の波長の光を発光する蛍光体（たとえばＹＡＧ蛍光体）とアルミナを混合して焼結した平板状のセラミック板である。蛍光体板３は、接着剤４によって発光素子２の基板１０裏面に接着されている。実施例１の発光装置では、発光素子２から放射される青色光の一部を蛍光体板３により黄色光に変換し、青色光と黄色光を混合することにより白色発光を実現している。実施例１では蛍光体板３の両面は平坦であるが、一方の面あるいは両面に凹凸形状を設けて光取り出しの向上を図ってもよい。また、黄色蛍光体に限らず、発光素子２からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体であれば任意でよい。また、セラミックに限らず、ガラス材料などであってもよい。

蛍光体板３は発光素子２の基板１０よりもサイズが大きく、基板１０裏面の端部からひさし状に迫り出している。そして、そのひさし下の領域に、発光素子２と蛍光体板３と接着の際にはみ出した接着剤４が硬化している。このはみ出した接着剤４は、蛍光体板３の発光素子２側の表面と発光素子２の側面の双方に接し、また反射材６と接する側面は逆テーパー状の傾斜を有している。逆テーパー状とは、光取り出し側に向かうにつれて（実装基板１から離れるにつれて）、実装基板１主面に平行な面での断面積が増加するような傾斜角度である。この傾斜のため、発光素子２から基板１０主面に平行な方向に放射される光を軸上方向（基板１０主面に垂直な方向）に反射させることができ、軸上光度を向上させることができる。なお、発光素子２と蛍光体板３との間には極薄く接着剤４の層が形成されているが、図１においては図示しない。

接着剤４の材料は、基板１０の屈折率よりも高く蛍光体板３の屈折率よりも小さな屈折率のものを用いることが好ましい。基板１０からの光取り出しをより向上させることができる。

ここで、基板１０裏面の凹凸形状における凸部１０ａは、円錐台状であるため、基板１０主面に対して水平で平坦な上面を有している。そして、凸部１０ａの高さはばらつきが少ない。そのため、基板１０裏面に蛍光体板３を載せた際に、基板１０裏面と蛍光体板３との接触面積が広くなり、蛍光体板３の傾きやずれなどを抑制することができ、蛍光体板３を安定して配置することができる。

（ダム５の構成）
ダム５は、実装基板１上に設けられており、発光素子２が実装された領域を囲うようにして壁状に設けられている。このダム５に囲われた領域内を反射材６が埋めている。反射材６は白色の樹脂であり、発光素子２からの光を軸方向に反射させる役割である。

以上、実施例１の発光装置によれば、発光素子２の基板裏面の凹凸形状において、凸部１０ａの形状を円錐台状としているため、発光素子２からの光取り出しが向上しており、軸上光度が向上している。

また、凸部１０ａは円錐台状であり、基板１０主面に対して水平で平坦な上面を有した形状であり、凸部１０ａの高さのばらつきも少ないことから、基板１０裏面に蛍光体板３を配置した際に基板１０裏面と蛍光体板３との接触面積が広く、蛍光体板３を安定させることができる。そのため、蛍光体板３への光の入射も増加し、効率的に光の波長を変換できる。

次に、実施例１の発光装置の製造工程について、図を参照に説明する。

まず、以下のようにして発光素子２を作製する。ＧａＮからなる基板１０を用意し、基板１０上に、発光素子２の素子構造を形成する。具体的には、まず、基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法によってｎ層１１、発光層１２、ｐ層１３を順に積層する。次にｐ層１３上の所定領域にスパッタや蒸着によって透明電極１４を形成し、透明電極１４上にスパッタや蒸着によってｐ電極１５を形成する。そして、ｎ電極１６の形成領域をドライエッチングしてｎ層１１を露出させる。次に、ｎ層１１上にスパッタや蒸着によってｎ電極１６を形成する。その後、ｐ電極１５およびｎ電極１６上を除いて上面全体を覆うようにして絶縁膜１７を形成する（図５（ａ）参照）。

次に、基板１０の裏面を研磨して基板１０の厚さを１４０μｍに薄くする。基板１０の厚さはこの値に限らないが、光取り出しや分割の容易さのため、基板１０は５０〜２５０μｍの厚さに薄くするのがよい。

次に、ナノインプリント法を用いて基板１０裏面にマスク２０を形成する（図５（ｂ）参照）。マスク２０は、その表面に凹凸形状を有し、凹部領域が凸部領域よりも薄くなっている。また、凹凸形状は平面視で円が三角格子状に周期的に配列したパターンである。その具体的な工程は次の通りである。

まず、基板１０裏面に液状のレジン２５を塗布する（図６（ａ）参照）。たとえばスピンコート、インクジェット、スプレーなどによって塗布する。レジン２５は、１液型のエポキシ系樹脂である。レジン２５はこれに限らず、ナノインプリント法で用いられている紫外線硬化樹脂であればよく、たとえば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂である。

次に、凹凸パターンが形成された型２６をレジン２５の上から押しつける（図６（ｂ）参照）。レジン２５は液状であるため、型２６の凸部が接触する部分は押し出されて薄くなり、凹部に入り込む。

次に、型２６をレジン２５に押しつけた状態で紫外線を照射し、レジン２５を硬化させる（図６（ｃ）参照）。

次に、型２６を硬化したレジン２５から外す（図６（ｄ）参照）。このようにして、表面に型２６の凹凸パターンが転写された硬化したレジンからなるマスク２０を形成する。マスク２０のうち凹部領域の厚さは５ｎｍ以下とするのがよい。次工程においてこの凹部領域をエッチングして基板１０を露出させるまでの時間を短縮でき、基板１０の凹凸加工がより容易となるためである。

次に、塩素ガスを用いてドライエッチングを行う。ＩＣＰ装置を用い、ガス流量は４０ｓｃｃｍ、アンテナ電力／バイアス電力は１５０（Ｗ）／５０（Ｗ）、圧力は０．７Ｐａとし、エッチングレートは１００ｎｍ／ｍｉｎである。塩素以外にも塩素系ガスを含むのであれば任意であり、たとえば、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄などを用いることができる。塩素系ガスを含む混合ガスであってもよい。マスク２０はドライエッチングによりエッチングされて薄くなっていく。ここで、マスク２０は表面の凹凸によって厚さが異なっているため、マスク２０のうち凹部の領域が先に全てエッチングされて基板１０表面が露出する。そして基板１０に達して基板１０表面が露出すると、その後は基板１０がエッチングされる。また、エッチング側面は傾斜する。この凹部のマスク２０が全てエッチングされて基板１０がエッチングされ、凸部１０ａ上のマスク２０はまだ残存している段階でドライエッチングは終了させる（図５（ｃ）参照）。このような段階であれば、基板１０のエッチング深さは任意である。

このドライエッチングの結果、基板１０裏面は円錐台状の凸部１０ａが三角格子状に周期的に配列したパターンに凹凸加工が施され、凸部１０ａ上面にマスク２０が残存した状態となる。ここで、凸部１０ａ上面は、基板１０裏面の研磨によって平坦化された面である。また、マスク２０が残存しているため、ドライエッチング前後で凸部１０ａの高さＨは変化せず、凸部１０ａ上面にも影響しない。よって、凸部１０ａの高さＨのばらつきは少なく、かつその上面は平坦である。

発明者は、残存したマスク２０について、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）によって除去できないか検討したが、除去できないことがわかった。残存したマスク２０について光電子分光法により元素分析したところ、マスク２０の表面からＣｌが検出された。この結果から、残存したマスク２０の表面には、硬化したレジンと塩素が反応して変質層２１が形成されているものと考えられる。つまり、ＢＨＦのみでマスク２０を除去できないのは、塩素系ガスによるドライエッチングによってマスク２０の表面に変質層２１が形成され、その変質層２１がＢＨＦに対して耐性を有しているためであると考えられる。そこで、図７に示す工程によって残存したマスク２０を除去する。

まず、窒素と酸素の混合ガスを用いて発生させたプラズマをマスク２０に照射する（図７のステップＳ１）。プラズマ生成にはＩＣＰ装置を用い、酸素流量は１００ｓｃｃｍ、窒素流量は１０ｓｃｃｍ、アンテナ電力／バイアス電力は３００（Ｗ）／３０（Ｗ）、圧力は５．０Ｐａ、照射時間は３分間とする。これにより、マスク２０の表面に形成された変質層２１を蒸発させて除去する。

なお、プラズマ照射の各種条件は上記に限らず、以下に示す条件であればよい。

プラズマを生成するためのガスは酸素に限らず、オゾンなど酸素系ガスであれば任意でよく、酸素系ガスに窒素、アルゴンなどの不活性ガスを混合した混合ガスであってもよい。

酸素プラズマの照射時間は、３分間以上であればよい。十分に変質層２１を除去することができる。ただし、照射時間が長くなると基板１０表面に何らかの影響を与える可能性があり、１０分間以下が望ましい。より望ましくは３〜８分間、さらに望ましくは３〜６分間である。

また、プラズマの生成は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ）など各種方式を用いることができる。誘導結合プラズマの場合、アンテナ電力は１００〜６００Ｗとすることが望ましい。この範囲であれば、効率的に変質層２１を除去することができる。より望ましくは２００〜５００Ｗであり、さらに望ましくは２５０〜４５０Ｗである。また、同様の理由から、バイアス電力は１０〜６０Ｗとすることが望ましい。より望ましくは２０〜５０Ｗであり、さらに望ましくは２５〜４５Ｗである。

次に、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いてマスク２０を溶かし除去する（図７のステップＳ２）。ＢＨＦの温度は６０℃とし、２０分間行う。マスク２０の表面に変質層２１が形成されている場合、変質層２１はＢＨＦに耐性を有しているためエッチングストッパとして作用し、マスク２０を除去することができない。そこで前工程の酸素プラズマ照射によりマスク２０表面の変質層２１を除去し、ＢＨＦによってマスク２０を溶かして除去することができるようにしている。なお、ＢＨＦに漬ける前に、素子上面全体にレジストからなる保護膜（図示しない）を形成しておき、電極や絶縁膜がエッチングされないようにする。

ＢＨＦの温度は、４０〜８０℃とすることが望ましい。この範囲であれば、効率的にマスク２０を除去することができる。より望ましくは５０〜７０℃、さらに望ましくは５５〜６５℃である。

また、ＢＨＦのフッ酸濃度は、１５〜３５％とすることが望ましい。フッ酸濃度が３５％よりも高いと、素子上面の保護膜が取れて電極を露出させてしまい、電極がエッチングされてしまう可能性があるため望ましくない。また、フッ酸濃度が１５％よりも低いと、マスク２０を除去できない、あるいは、マスク２０の除去速度が遅くなり、マスク２０の除去に時間がかかるため望ましくない。より望ましいフッ酸濃度の範囲は１７〜３３％であり、さらに望ましくは２０〜３０％である。

また、ＢＨＦによるエッチング時間は、マスク２０が全て除去できるのであれば任意であり、たとえば１０〜３０分間以上とする。１０分間未満では十分にマスク２０を除去できない可能性がある。より望ましくは１５〜２５分間であり、さらに望ましくは１８〜２２分間である。

このように、マスク２０の表面に酸素プラズマを照射した後にＢＨＦに漬けることで、マスク２０を溶かして除去することができる（図５（ｄ）参照）。

その後、素子上面に形成した保護膜をアセトンにより除去し、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、純水によって順に洗浄する。そして、ウェハを各素子ごとに分離する。以上のようにして発光素子２を製造する。

この発光素子２の製造方法によれば、ナノインプリント法を用いてマスク２０を形成して塩素系ガスによってドライエッチングして基板１０に凹凸加工を施す工程において、マスク２０を全て除去しきる前にドライエッチングを終了してマスク２０を残存させた場合であっても、マスク２０を除去することができる。従来は塩素系ガスによるドライエッチングで変質したマスク２０を除去できず、マスク２０が全て除去されるまでドライエッチングを続ける必要があったが、実施例１によればその必要がなくなり、任意の段階でドライエッチングを終了させることができるようになる。そのため、円錐台状や角錐台状などの平坦な上面を有した凸部１０ａを容易に形成することができる。

次に、実装基板１を用意し、実装基板１上の所定領域に発光素子２をフリップチップ実装する（図８（ａ）参照）。接続方式は、はんだを用いて加熱圧着する方法でもよいし、Ａｕバンプを用いる方法でもよい。

次に、発光素子２の基板１０裏面に接着剤４を塗布する。そして、発光素子２の基板１０裏面に蛍光体板３を載せて押圧し、接着剤４を硬化させて基板１０裏面と蛍光体板３とを接着する。蛍光体板３は基板１０よりもサイズが大きく、発光素子２の側面よりも外側に蛍光体板３がひさし状に迫り出した状態となる。接着のため押圧した際に、基板１０裏面と蛍光体板３との間の接着剤４がこのひさし下の部分にはみ出し、その状態で硬化する。はみ出した接着剤４は、側面が逆テーパー状となる（図８（ｂ）参照）。

ここで、基板１０裏面の凸部１０ａは高さＨのばらつきが少なく、また円錐台状であるため、基板１０主面に平行で平坦な上面を有している。また、基板１０裏面を研磨しているため、凸部１０ａ上面の平坦性も非常に高い。そのため、基板１０裏面に蛍光体板３を配置したときに接着剤４を介して基板１０裏面と蛍光体板３との接触面積が広くなり、蛍光体板３の傾きやずれが抑制され、蛍光体板３を基板１０主面に平行な姿勢に安定させることができる。その結果、発光素子２からの光を効率的に蛍光体板３へと入射させることができる。

次に、実装基板１上に、発光素子２を囲うようにして壁状のダム５を形成し、ダム５内の領域に反射材６を充填して硬化させる。以上によって図１に示す実施例１の発光装置を製造する。

図９は、実施例１の発光装置と比較例の発光装置とで基板１０裏面の凹凸形状を撮影したＳＥＭ画像である。実施例１の発光装置において、発光素子２の基板１０裏面の凹凸形状は、凸部１０ａの高さを２５０ｎｍ、上面の直径を２４１ｎｍ、下面の直径を４２２ｎｍ、凸部１０ａの配列周期を４３８ｎｍとした。比較例の発光装置は、発光素子２の基板１０裏面の凹凸形状を変更したものであり、他の構成は実施例１と同様である。比較例では、基板１０裏面の凸部１０ａを釣鐘状とし、その高さを２７８ｎｍ、下面の直径を４１３ｎｍ、凸部１０ａの配列周期を４４１ｎｍとした。比較例における釣鐘状の凸部１０ａは、ナノインプリント法によって形成したマスク２０を全て除去しきるまでドライエッチングを行うことで形成した。

図９のように、比較例では凸部１０ａの高さのばらつきが大きいことがわかる。また、凸部１０ａの先端は丸みを帯びていることがわかる。そのため、基板１０裏面に蛍光体板３を配置するときに蛍光体板３に傾きを生じたり、ずれを生じてしまう可能性がある。一方、実施例１では凸部１０ａの高さのばらつきは少なく、基板主面に平行で平坦な上面が形成されていることがわかる。そのため、基板１０裏面に蛍光体板３を配置するときに蛍光体板３が傾いたりずれてしまうことがなく、安定して所望の位置に蛍光体板３を配置することができる。

図１０は、実施例１の発光装置と比較例の発光装置とで軸上光度を比較した結果を示すグラフである。図１０に示すように、実施例１の発光装置は、比較例の発光装置に比べて軸上光度が２．２％向上していた。

本発明の発光装置は、各種の光源として利用することができ、たとえば車両のヘッドランプなどに利用することができる。

１：実装基板
２：発光素子
３：蛍光体板
４：接着剤
５：ダム
６：反射材
１０：基板
１１：ｎ層
１２：発光層
１３：ｐ層
１４：透明電極
１５：ｐ電極
１６：ｎ電極
１７：絶縁膜
２０：マスク
２１：変質層

Claims

実装基板と、基板と前記基板上に積層された半導体層とを有し、前記実装基板上にフリップチップ実装された発光素子と、前記基板の裏面に接着剤を介して接着された蛍光体板と、を備えた発光装置において、
前記基板の裏面は、錐台状の凸部が周期的に配列されたパターンの凹凸形状を有している、
ことを特徴とする発光装置。
前記凸部の配列周期は、前記発光素子の発光波長の０．７５〜１．２５倍であり、前記凸部の直径は、前記配列周期の０．２５〜０．７５倍である、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記凸部の側面は、前記基板の主面に対して５０〜７０°の傾斜を有している、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
前記凸部の高さは、前記発光素子の発光波長の０．５〜１．５倍である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記凸部の上面の面積の合計は、前記基板の面積の２０〜４０％である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
前記凸部は、三角格子状に配列されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。