JP2022082985A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤による出射面から取り出される光量の低下を抑えることが可能な発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配された支持基板及び前記支持基板の上面に形成された半導体発光層を有する発光素子と、前記発光素子の上面上に透光性の接着樹脂層を介して配された、波長変換部と、前記波長変換部の底面の周囲から上方に延在し前記波長変換部を囲む透光性部材からなる透光部と、からなる波長変換構造体と、前記発光素子及び前記波長変換構造体の側面を被覆する光反射体と、を有し、前記半導体発光層の端部は、前記支持基板の上面の周縁より内側に位置し、前記波長変換構造体の底面の端部は、前記半導体発光層の端部よりも外側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を含む発光装置に関する。

従来から、端子及び配線などの導電パターンが設けられた基板と、当該基板上に実装された半導体発光層を有する発光素子と、発光素子から放出された光の波長を変換する波長変換体と、を含む発光装置が知られている。

例えば、特許文献１には、シリコン（Ｓｉ）基板上面に半導体層が貼り合わされたＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子と、当該ＬＥＤ素子上に透明接着剤を介して配置されかつ側面の少なくとも一部に傾斜面を含み上面サイズが下面サイズよりも小さい蛍光体セラミックプレートと、を有する半導体発光装置が開示されている。

特開２０１９－９６８７２号公報

しかしながら、特許文献１においては、透明接着剤が半導体層から外方にはみ出してＳｉ基板上に濡れ広がってしまう場合がある。これにより、半導体発光装置は、蛍光体セラミックプレート内の蛍光体材料で散乱されて下方に向かう光等が透明接着剤を導光してＳｉ基板へ到達、吸収されてしまい、蛍光体セラミックプレートの出射面から取り出される光量が低下する可能性がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、接着剤による出射面から取り出される光量の低下を抑えることが可能な発光装置を提供することを目的としている。

本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配された支持基板及び前記支持基板上に前記支持基板の上面に形成された半導体発光層を有する発光素子と、前記発光素子の上面上に透光性の接着樹脂層を介して配され、波長変換部と、前記波長変換部の底面の周囲から上方に延在し前記波長変換部を囲む透光性部材からなる透光部と、からなる波長変換構造体と、前記発光素子及び前記波長変換構造体の側面を被覆する光反射体と、を有し、前記半導体発光層の端部は、前記支持基板の上面の周縁より内側に位置し、前記波長変換構造体の底面の端部は、前記半導体発光層の端部よりも外側に位置することを特徴としている。

また、本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に１の方向に配列された支持基板及び前記支持基板上に前記支持基板の上面に形成された半導体発光層を有する複数の発光素子と、前記複数の発光素子の各々の上面上に亘って延在し、透光性の接着樹脂層を介して配され、波長変換部と、前記波長変換部の底面の周囲から上方に延在し前記波長変換部を囲む透光性部材からなる透光部と、からなる波長変換構造体と、前記複数の発光素子及び前記波長変換構造体の側面を被覆する光反射体と、を有し、前記半導体発光層の端部の各々は、前記支持基板の各々の上面の周縁より内側に位置し、前記波長変換構造体の底面の端部は、前記半導体発光層の各々の端部よりも外側に位置することを特徴としている。

本発明の実施例１に係る発光装置の上面図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の断面図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の波長変換構造体の断面拡大図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の相対光束及び相対輝度を示す図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 本発明の実施例２に係る発光装置の上面図である。 本発明の変形例１に係る発光装置の断面図である。 本発明の変形例２に係る発光装置の断面図である。 本発明の変形例３に係る発光装置の断面図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。

図１及び図２を参照しつつ、実施例１に係る発光装置１０の構成について説明する。

図１は、実施例１に係る発光装置１０の上面図である。また、図２は、図１に示した発光装置１０のＣＳ－ＣＳ線に沿った断面図である。なお、図１においては、発光装置１０の光反射体５０の内側の構造を図示するため、その図示を省略している。

発光装置１０は、基板１１と、基板１１の上面上に配された発光素子２０と、発光素子２０の上面上に配された波長変換構造体３０と、を有する。

基板１１は、例えば、絶縁性を有する基材からなる平板形状を有する基板である。基板１１は、例えば、高い熱伝導性を有するＡｌＮ等の基材からなる。また、基板１１は、上面上に形成された第１の配線電極１５及び第２の配線電極１７を有する。第１の配線電極１５及び第２の配線電極１７は、金属からなる電極であり、例えば、基板１１上にパターニングされて形成された銅（Ｃｕ）を主部材とした金属膜からなる。また、第１の配線電極１５は、発光素子２０が実装され得る実装面として機能する。また、基板１１は、上面と下面との間を貫通する図示しない貫通電極を有している。当該貫通電極を介して、第１の配線電極１５及び第２の配線電極１７はそれぞれ基板１１の下面に形成されたアノード及びカソードとしてそれぞれ機能する図示しない実装電極に接続されている。すなわち、第１の配線電極１５及び第２の配線電極１７が形成されている基板１１の上面が素子載置面として機能し、基板１１の下面が実装基板への実装面として機能する。

枠体１３は、基板１１の上面の外周部に設けられ、第１の配線電極１５及び第２の配線電極１７を囲繞するように形成された枠体である。枠体１３は、例えば、基板１１と同一材料であるＡｌＮからなる。基板１１は、枠体１３を設けることによって上方に向かって開口した凹形状のキャビティを形成する。下記に示す発光装置１０の各構成要素は、当該キャビティ内に配される。

発光素子２０は、基板１１の第１の配線電極１５上に載置された、例えば、発光ダイオードなどの半導体発光素子である。発光素子２０は、例えば、Ｓｉを主材料とする支持基板２１上に積層された半導体発光層としての発光部２２有する半導体発光素子である。発光部２２は、例えば、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層を積層させた構造からなる。また、ｎ型半導体層の上面は、発光部２２の各々の上面であり、発光素子２０における光取り出し面として機能する。本実施例１においては、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）等を主材料とする窒化物半導体であり、多重量子井戸構造を有する発光層から青色の光を放射する青色発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

本実施例では、支持基板２１は、発光素子２０が放出する光及び波長変換部３１が放射する光を透過しない不透光性部材から構成されている。また、本実施例では、支持基板２１は、発光素子２０が放出する光及び波長変換部３１が放射する光を吸収する光吸収性材料から構成されている。

支持基板２１と発光部２２との間には、光反射層２２Ｅが形成されている。当該光反射層２２Ｅは、発光部２２の発光層から放射された光や波長変換構造体３０からの戻り光を反射することにより、発光部２２の上面である光取り出し面からの光取り出し効率を向上させることが可能となる。

また、発光部２２の上面には、図示しない約２～３μｍの凹凸からなるマイクロコーンが形成されている。当該マイクロコーンを形成することによって発光部２２からの光取り出し効率を向上させることが可能となる。

また、発光素子２０は、支持基板２１上に発光部２２と離間して形成された電極パッド２３を有する。電極パッド２３は、発光部２２のｐ型半導体層と電気的に接続されており、発光素子２０のアノード電極として機能する。電極パッド２３は、例えば、金（Ａｕ）からなる導電性のボンディングワイヤＢＷを介して基板１１の第２の配線電極１７と電気的に接続されている。

また、発光素子２０の支持基板２１は、発光部２２のｎ型半導体層と電気的に接続されており、発光素子２０の下面がカソード電極として機能する。発光素子２０の下面であるカソード電極は、図示しない導電性の素子接合層を介して基板１１の第１の配線電極１５と電気的に接続されている。

なお、発光部２２は、矩形の上面形状を有する。また、発光部２２は、支持基板２１よりも一回り小さい上面形状を有する。言い換えれば、基板１１と、基板１１上に配された支持基板２１及び支持基板２１の上面に形成され発光部２２を備えた発光素子２０を有する。また、発光部２２の端部は、支持基板２１の上面の周縁より内側に位置している。本実施例１においては、支持基板２１は、図１に示した支持基板２１の短辺に沿った辺の長さが約１．０ｍｍで形成されている。また、発光部２２の電極パッド２３が形成されている側の辺を除く３辺は、支持基板２１の上面周縁から約１５μｍ内方に位置している。また、本実施例１においては、発光部２２が正方形の上面形状有する場合について説明する。

波長変換構造体３０は、発光素子２０の発光部２２上に接着樹脂４０を介して配されている。また、波長変換構造体３０は、上面視において、発光部２２の上面形状よりも大きい外形形状を有しかつ発光部２２の上面を覆うように配置されている。本実施例１においては、上面視における波長変換構造体３０の外形が約１．０ｍｍ四方の正方形で形成され、上面視における発光部２２の中心点と波長変換構造体３０の中心点が一致する位置に当該波長変換構造体３０が配されている。

また、波長変換構造体３０は、図２に示すように、発光素子２０が放射する光の波長変換を行う波長変換部３１と、波長変換部３１の側面の下端に形成されかつ当該波長変換部３１の外周部に形成された透光性の透光部３２と、からなる。

波長変換部３１は、発光素子２０の各々からの放出光に対して波長変換を行う波長変換体である。波長変換部３１は、例えば、セリウム（Ｃｅ）をドープしたＹＡＧを主材料とする蛍光体粒子と、アルミナ等のセラミックのバインダとを含む板状の部材を含む。本実施例１においては、波長変換部３１は、ＹＡＧ蛍光体を混合したアルミナを焼結して形成された蛍光体プレートからなる。また、本実施例１においては、波長変換部３１は、発光素子２０が放射する青色の光の波長変換を行い、白色の光を放射する波長変換体である。

波長変換部３１は、図２に示すように、下面の側から、幅広の第１の部分３１Ａ、第２の部分３１Ｂ、第３の部分３１Ｃを一体的に備えた形状を有する。第１の部分３１Ａは、発光部２２の上面と対向する下面を有しかつ上方に向かって延伸し、柱状に形成されている。第２の部分３１Ｂは、第１の部分３１Ａの上面端から上方に向かって窄むような傾斜側面３１ＢＳを有する錐台形状に形成されている。第３の部分３１Ｃは、第２の部分３１Ｂの上面から上方に向かって延伸し、波長変換構造体３０の上面としての上面３０Ｔを有し、柱状に形成されている。また、第１の部分３１Ａの下面は発光部２２の上面よりも小さい形状となるように形成されている。すなわち、波長変換構造体３０の波長変換部３１の下面の形状は、発光部２２よりも小さい。

本実施例１においては、第１の部分３１Ａの下面が約８００μｍ四方の正方形で形成され、上面３０Ｔが約６００μｍ四方の正方形で形成されている。また、本実施例１においては、第１の部分３１Ａの厚さが約１１０μｍ、第２の部分３１Ｂの厚さが約６０μｍ、第３の部分３１Ｃの厚さが約５０μｍで形成されている。また、波長変換部３１は、いずれかの辺に沿った方向の断面形状において、垂直方向に沿った方向の中心線に対して左右対称となるように形成されている。

透光部３２は、発光素子２０が放射する光及び波長変換部３１が放射する光を透過する透光性の透光部材である。透光部３２は、例えば、シリコーン系樹脂からなる熱硬化性の樹脂である。

透光部３２は、図１に示すように、波長変換部３１を囲むような形状で形成されている。透光部３２は、波長変換部３１の底面側から波長変換部３１の下部領域を囲むように形成されており、すなわち波長変換部３１の上部領域は、透光部３２で囲まれていない。そのため、光反射体５０は、透光部３２の外側面３２Ｓ２と上面３２Ｓ１を覆うと共に、波長変換部３１の上部領域の側面を覆う。

また、透光部３２は、図２に示すように、内側面が波長変換部３１の第１の部分３１Ａの側面に接しかつ当該第１の部分３１Ａの側面を覆うように形成されている。また、透光部３２は、第１の部分３１Ａの側面上端から傾斜側面３１ＢＳと同じ角度で延伸する上面３２Ｓ１と、上面３１Ｓ１の下端から垂直方向に沿った方向に延伸する垂直部としての外側面３２Ｓ２と、第１の部分３１Ａの側面下端から上方に傾斜して延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する底面３２Ｓ３と、を有する。

上記の通り、発光装置１０は、発光素子２０の上面上に透光性の接着樹脂４０を介して配され、波長変換部３１と、波長変換部３１の底面の周囲から上方に延在し波長変換部３１を囲む透光性部材からなる透光部３２と、からなる波長変換構造体３０を有し、発光部２２の端部は、支持基板２１の上面の周縁より内側に位置し、波長変換構造体３０の底面の端部は、発光部２２の端部よりも外側に位置する。また、透光部３２の外側面３２Ｓ２は、透光部３２の底面の外縁から垂直方向に延伸する垂直部を有している。また、透光部３２の底面３２Ｓ３は、外方に向かって上方に傾斜している。また、透光部３２の底面３２Ｓ３は、下向きに凹である。

波長変換部３１の第２の部分３１Ｂの側面である傾斜側面３１ＢＳと透光部３２の上面である上面３２Ｓ１とは、同一面上に連続するよう形成されている。波長変換部３１の第２の部分３１Ｂの傾斜側面３１ＢＳと透光部３２の上面３２Ｓ１とは、波長変換構造体３０の側面の傾斜面を構成する。また、波長変換部３１の第１の部分３１Ａの下面及び透光部３２の底面３２Ｓ３は、波長変換構造体３０の底面を構成する。

上記の通り、波長変換構造体３０の側面は、上方に向かって波長変換構造体３０の内側に向けて傾斜する第２の部分３１Ｂの傾斜側面３１ＢＳ及び透光部３２の上面３２Ｓ１からなる傾斜面を有する。また、透光部３２の上面３２Ｓ１は、傾斜側面３１ＢＳと同一面上に連続して形成されている。

なお、透光部３２の内側面である第１の部分３１Ａの高さは、波長変換構造体３０の底面から上面３０Ｔまでの高さの１／３以上となるように形成される。言い換えれば、透光部３２は、波長変換構造体３０の高さの１／３以上の領域まで延在している。また、透光部３２の内側面である第１の部分３１Ａの高さは、透光部３２の水平方向の幅（透光部３２の内側面と外側面３２Ｓ２との間の水平方向の距離）よりも大きくなるように形成される。言い換えれば、透光部３２の最大厚みは、透光部３２の幅（透光部３２の内側面と外側面３２Ｓ２との間の水平方向の距離）よりも大きい。本実施例１においては、透光部３２の内側面の高さが第１の部分３１Ａの厚さと同一の約１１０μｍ、内側面から外側面３２Ｓ２までの幅が約１００μｍ、第１の部分３１Ａの下面から外側面３２Ｓ２の上端までの高さが約５０μｍで形成されている。また、透光部３２は、いずれかの辺に沿った方向の断面形状において、第１の部分３１Ａの側面の各々を覆うような左右対称の形状となるように形成され、第１の部分３１Ａの外周を囲むように形成されている。

接着樹脂層としての接着樹脂４０は、発光素子２０から放射される光及び波長変換構造体３０から放射される光を透過する透光性の樹脂材料からなる接着剤である。接着樹脂４０は、例えば、シリコーン系樹脂からなる熱硬化性の樹脂である。

接着樹脂４０は、発光部２２の上面と波長変換構造体３０の第１の部分３１Ａの下面の間に所定の厚さで形成されかつ、発光部２２の上面並びに側面及び波長変換構造体３０の底面の各々の面を覆うように形成されている。すなわち、透光部３２の底面３２Ｓ３は接着樹脂４０により覆われている。

また、接着樹脂４０は、発光部２２及び波長変換構造体３０の各々と接着することにより、発光素子２０と波長変換構造体３０とを接着樹脂４０を介して固着している。また、接着樹脂４０は、発光部２２の側面の下端から透光部３２の底面３２Ｓ３の外端に向かって延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する接着樹脂側面部としての樹脂側面４０Ｓを有する。接着樹脂４０は、発光素子２０の発光部２２の側面の下端から透光部３２の底面の外縁をつなぐ樹脂側面４０Ｓを有する。

光反射体５０は、発光素子２０を封止しかつ波長変換構造体３０の側面を覆うように形成され、発光素子２０から放出される光及び波長変換構造体３０から出射される光に対して反射性を有する被覆部材である。光反射体５０は、例えば、二酸化チタン粒子等の光散乱性の粒子を含有するシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂であり、白色樹脂として構成される。言い換えれば、発光装置１０は、発光素子２０及び波長変換構造体３０の側面を被覆する光反射体５０を有する。また、光反射体５０は、光散乱粒子を分散させたシリコーン樹脂からなる。

光反射体５０は、透光部３２の上面上を覆い、発光装置１０の放射光として透光部３２の上面から直接に光が放出されないよう十分な厚みを有する。

光反射体５０は、波長変換部３１の第２の部分３１Ｂの側面、および、第３の部分３１Ｃの側面も覆う。

光反射体５０は、図２に示すように、波長変換構造体３０の上面３０Ｔを露出させるように、基板１１及び枠体１３で形成されたキャビティ内に充填されている。すなわち、光反射体５０から露出した波長変換構造体３０の上面３０Ｔは、発光装置１０における光取り出し面として機能する。また、光反射体５０は、発光素子２０の支持基板２１の上面外端から発光部２２までの間の領域及び接着樹脂４０の樹脂側面４０Ｓを覆うように形成されている。言い換えれば、光反射体５０は、支持基板２１上の発光部２２より外側領域を被覆する。

ここで、図３を用いて、発光装置１０における発光素子２０、接着樹脂４０及び波長変換構造体３０の構造と発光部２２から放射される光の光路について説明する。

図３は、図２の一点破線領域Ａで示した発光素子２０、接着樹脂４０及び波長変換構造体３０の断面拡大図である。

上述の通り、発光部２２は、図２及び図３に示した断面方向において約１．０ｍｍの幅を有する支持基板２１の上面端部から約１５μｍ内方に形成されている。また、波長変換構造体３０は、図２及び図３に示した断面方向において底面が約１．０ｍｍの幅を有し、波長変換部３１の第１の部分３１Ａが約８００μｍの幅で形成されかつ透光部３２が第１の部分３１Ａの外周に約１００μｍの幅で形成されている。すなわち、第１の部分３１Ａの側面（透光部３２の内側面）は、発光部２２の上面の端部から約８５μｍ内方に位置している。言い換えれば、発光部２２の上面の端部は、上面視において、透光部３２の領域に重なるように位置している。

また、透光部３２の底面３２Ｓ３は、第１の部分３１Ａの側面の下端から上方に向かって延伸しておりかつその表面が凹状の曲面の表面形状を有している。波長変換構造体３０は、後述する製法方法によって、波長変換部３１及び透光部３２が格子状に形成された蛍光体プレートをダイシングして個片化することにより形成される。従って、第２の部分３１Ｂの傾斜側面３１ＢＳ、傾斜側面３１ＢＳと同一面上に形成される透光部３２の上面３２Ｓ１及び透光部３２の外側面３２Ｓ２の各々の面は、ダイシング切断面である。

上述の通り、波長変換構造体３０の外周部には、約１００μｍの幅で透光部３２が形成されている。透光部３２は、蛍光体粒子を含有しない透光性のシリコーン樹脂である。すなわち、発光部２２から放射された放射光ＬＭ１のような光は、透光部３２の内部に入射された後、透光部３２の内部で散乱されることなく直進して波長変換部３１に入射される。

また、透光部３２は、波長変換構造体３０の内側に向けて傾斜する上面３２Ｓ１を有する。発光部２２から上面３２Ｓ１へ向かう放射光ＬＭ２のような光は、透光部３２の内部で散乱されることなく波長変換構造体３０の内側に向けて傾斜する上面３２Ｓ１を覆うように形成された光反射体５０に反射されて波長変換部３１に入射される。

また、透光部３２は、外端部に垂直方向に沿った方向に延伸する外側面３２Ｓ２を有する。発光部２２から波長変換構造体３０の外方へ向かう放射光ＬＭ３のような光は、透光部３２の内部で散乱されることなく外側面３２Ｓ２を覆うように形成された光反射体５０に反射されて波長変換部３１に入射される。

仮に、透光部３２が形成されている領域にも蛍光体粒子が含有されている場合、放射光ＬＭ１～ＬＭ３のような光は、当該領域の蛍光体粒子によって反射又は蛍光に波長変換されて散乱される。これにより、当該蛍光体粒子による反射光又は蛍光には図２で示した光取り出し面である上面３０Ｔの方向に向かわず外方に向かう光が含まれる。これらの光は、波長変換構造体３０の側面に形成された光反射体５０によって反射されるが、上面３０Ｔに到達するまでの間に多重反射を起こすことにより損失や減衰が発生し、発光装置としての光取り出し効率が低下する。また、これらの損失や減衰は、特に、発光部２２からの光が外方に向かって入射される発光部２２の上面端部より外方の領域で発生しやすい。

従って、本実施例１の発光装置１０は、上面視において発光部２２の上面端部を含む領域に透光部３２を設けた波長変換構造体３０を用いる。これにより、透光部３２は、放射光ＬＭ２及びＬＭ３のような波長変換構造体３０の内部で外方に向かう光を損失や減衰を抑制させつつ上面３０Ｔの方向へ導光させることが可能となる。

また、上述の通り、接着樹脂４０は、発光部２２の上面と波長変換構造体３０の第１の部分３１Ａの下面の間に所定の厚さで形成されかつ、発光部２２の上面並びに側面及び波長変換構造体３０の底面の各々の面を覆うように形成されている。また、接着樹脂４０は、発光部２２の側面の下端から透光部３２の底面３２Ｓ３の外端に向かって延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する樹脂側面４０Ｓを有する。

接着樹脂４０は、例えば、発光装置１０の製造時において、発光部２２の上面の中心位置にディスペンサによってポッティングされ、当該ポッティングされた接着樹脂４０上に波長変換構造体３０が載置された後に熱硬化されて形成される。樹脂側面４０Ｓは、ポッティングされた接着樹脂４０上に波長変換構造体３０が載置された際に接着樹脂４０が発光部２２の上面及び波長変換構造体３０の底面に濡れ広がることによって形成される。

透光部３２は、接着樹脂４０と同じくシリコーン樹脂からなる熱硬化性樹脂である。言い換えれば、透光部３２及び接着樹脂４０は、ともにシリコーン樹脂からなる。透光部３２及び接着樹脂４０は、互いに親和性が非常に良好である。従って、接着樹脂４０は、発光部２２の表面よりも透光部３２の表面に濡れ広がりやすい。また、透光部３２の底面３２Ｓ３は、外方に向かって上方へ傾斜しており、接着樹脂４０が底面３２Ｓに沿って濡れやすい形状となっている。また、透光部３２の底面３２Ｓは、凹状曲面を有しており濡れた接着樹脂４０を保持しやすい形状となっている。これにより、接着樹脂４０は、波長変換構造体３０を載置した際の濡れ広がりにおいて、透光部３２の上方に向かって延伸する底面３２Ｓ３に引き上げられる。これにより、接着樹脂４０は、支持基板２１の上面上への濡れ広がりが抑制される。

また、接着樹脂４０は、上述した発光部２２の上面に形成された約２～３μｍの凹凸からなるマイクロコーンへの毛細管現象によって発光部２２の上面に引き込まれることによって支持基板２１の上面上への濡れ広がりがさらに抑制される。

また、樹脂側面４０Ｓは、表面張力、マイクロコーンへの毛細管現象による発光部２２の上面に引き込み及び加熱硬化させた際の硬化収縮によって、発光部２２の側面下端から透光部３２の底面の外端まで延伸する凹状の曲面の表面形状を有する樹脂側面４０Ｓを形成する。

また、光反射体５０は、支持基板２１の上面及び樹脂側面４０Ｓを覆うように形成されている。すなわち、発光装置１０においては、接着樹脂４０が支持基板２１の上面に濡れ広がらずに形成されかつ当該支持基板２１の上面に光反射体５０が形成される。

これにより、樹脂側面４０Ｓは、波長変換部３１の下面に反射又は散乱された光や放射光ＬＭ４のように発光部２２の側面から下方に向かう光等が支持基板２１の上面に入射されることを抑制することが可能となる。また、上述した蛍光体粒子によって反射された反射光又は波長変換されて散乱する蛍光においても、支持基板２１の上面に導光されることを抑制することが可能となる。

上記のように、波長変換構造体３０内の外端部近傍において、当該外端部近傍の領域に透光部３２を設けることにより、当該領域で外方に向かう光を損失や減衰を抑制させつつ上面３０Ｔの方向へ導光することができる。また、本実施例１においては、接着樹脂４０が支持基板２１の上面に濡れ広がらないことにより、発光部２２からの放射光が支持基板２１に導光されず当該放射光が支持基板２１であるＳｉに吸光されることを抑制することができる。これらの作用により、発光装置１０は、光取り出し面である３０Ｔからの光取り出し効率を向上させることが可能となる。

図４は、上述の構成で製造された発光装置１０と比較例としての従来構造の発光装置との光束、輝度を比較した実験結果である。図４に示したグラフの第１縦軸（図中左の縦軸）は各々の発光装置から放射される光の相対光束を示しており、第２縦軸（図中右の縦軸）は、各々の発光装置から放射される光の相対輝度を示している。

なお、比較例としての従来構造は、実施例１の波長変換構造体３０と同様の外形寸法を有し、透光部３２が存在せず、透光部３２の領域が波長変換部３１と同一のＹＡＧ蛍光体を混合したアルミナ焼結体からなる波長変換体である。また、比較例の波長変換体の底面は、実施例１の透光部３２の底面３２Ｓ３のように上方に向かって延伸した凹状の表面形状ではなく、波長変換部３１の下面と同一面上で形成されている。支持基板２１上面において発光部２２の外側領域は、接着樹脂４０により覆われている。

発明者らの評価の結果、本実施例１の発光装置１０が放射する光の光束は、比較例の発光装置に対して２．４０％向上する結果が得られた。

また、本実施例１の発光装置１０が放射する光の光束は、比較例の発光装置に対して２．３７％向上する結果が得られた。

次に、図５～図９を用いて、波長変換部３１及び透光部３２の製造手順の一例について説明する。

図５は、第１のダイシングシートＤＳ１、平板状の蛍光体プレート３１Ｍ並びに蛍光体プレート３１Ｍ及びそれらを加工する際に用いられる第１のダイシングブレードＢ１の先端部分の近傍を示す断面図である。

図５の工程においては、まず、第１のダイシングシートＤＳ上に蛍光体プレート３１Ｍを配置する。なお、蛍光体プレート３１Ｍは、波長変換構造体３０の波長変換部３１の原材料であり、ＹＡＧ蛍光体を混合したセラミックスのアルミナ焼結体である。また、蛍光体プレート３１Ｍの厚さは、例えば、波長変換部３１の総厚であり、約２２０μｍの厚さで形成されている。

次に、第１のダイシングシートＤＳ１上に配置された蛍光体プレート３１Ｍに対して、第１のダイシングブレードＢ１を用いて蛍光体プレート３１Ｍの上面上に第１の溝を形成する。第１のダイシングブレードＢ１は、例えば、互いに平行な側面を有する矩形上の断面形状を有している。なお、図５においては、当該第１の溝の形成の際に蛍光体プレート３１Ｍに第１のダイシングブレードＢ１が挿入されている状態を示している。

第１の溝は、例えば、平板上の蛍光体プレート３１Ｍの上面上に第１のダイシングブレードＢ１によって当該上面に垂直な方向に形成されかつ上面視において互いに直交する方向の各々に格子状に形成される。なお、形成された第１の溝の各々の側面は、波長変換部３１の第１の部分３１Ａの側面に相当する。すなわち、第１の溝の１の溝と当該１の溝に隣接する平行な他の溝との間隔は、波長変換部３１の第１の部分３１Ａの下面の辺の長さとなる。本実施例１においては、互いに平行な隣接する第１の溝同士の間隔は、それぞれ約８００μｍで形成される。

図６は、上面に第１の溝が形成された蛍光体プレート３１Ｍ及び当該第１の溝に充填されたシリコーン樹脂からなる透光部材３２Ｍを示す断面図である。

図６の工程においては、図５の工程で蛍光体プレート３１Ｍの上面上に形成した第１の溝にディスペンサ等を用いて液状のシリコーン樹脂を充填した後にこれを加熱して当該シリコーン樹脂を熱硬化させて透光部材３２Ｍを形成する。透光部材３２Ｍは、波長変換構造体３０の透光部３２に相当する。

また、透光部材３２Ｍの上面は、充填時に生じるメニスカスと熱硬化時の硬化収縮によって、上面が凹状の曲面の表面形状を有するように形成される。当該透光部材３２Ｍの凹状の曲面を有する上面は、透光部３２の底面３２Ｍ３に相当する。なお、シリコーン樹脂は、充填時においてメニスカスの上端が蛍光体プレート３１Ｍの上面と一致するように充填される。なお、透光部３２の形成においては、波長変換部３１の総厚よりも大きい厚さを有する蛍光体プレート３１Ｍを用意し、シリコーン樹脂による透光部材３２Ｍを形成した後に当該透光部材３２Ｍのメニスカス上端まで蛍光体プレート３１Ｍの上面を研磨するようにしてもよい。

図７は、透光部材３２Ｍが形成された蛍光体プレート３１Ｍを第２のダイシングシートＤＳ２に配置した際の断面図である。

図７の工程においては、図６の工程の処理を施した蛍光体プレート３１Ｍを上面と下面とを反転させて第２のダイシングシートＤＳ２に配置する。なお、以降の説明においては、蛍光体プレート３１Ｍの第１の溝及び透光部材３２Ｍが形成された面を下面、当該面に対向して上方に面した面を上面と称する。

図８は、第２のダイシングシートＤＳ２、蛍光体プレート３１Ｍ並びに蛍光体プレート３１Ｍ及びそれらを加工する際に用いられる第２のダイシングブレードＢ２の先端部分の近傍を示す断面図である。

図８の工程においては、図７の工程で第２のダイシングシートＤＳ２上に配置された上面と下面とが反転された蛍光体プレート３１Ｍに対して、第２のダイシングブレードＢ２を用いて蛍光体プレート３１Ｍの上面上に第２の溝を形成する。第２のダイシングブレードＢ２は、例えば、互いに平行な側面を有し、先端部分においてテーパ形状を有している。なお、図８においては、当該第２の溝の形成の際に蛍光体プレート３１Ｍに第２のダイシングブレードＢ２が挿入されている状態を示している。

第２のダイシングブレードＢ２による第２の溝の形成は、例えば、第２のダイシングブレードＢ２の垂直方向の中心線が第１の溝の垂直方向の中心線と一致する位置に垂直な方向に形成される。蛍光体プレート３１Ｍは、当該第２の溝の形成によって個片化され、各々が透光部材３２Ｍで連結された波長変換部３１として形成される。また、形成された第２の溝の各々の側面は、波長変換部３１の第２の部分３１Ｂの傾斜側面３１ＢＳ、第３の部分３１Ｃの側面及び透光部３２の上面３２Ｓ１に相当する。

図９は、上面に第２の溝が形成された波長変換部３１並びに当該波長変換部３１を連結している透光部材３２Ｍ及びそれらを個片化する際に用いられる第３のダイシングブレードＢ３の先端部分の近傍を示す断面図である。

図９の工程においては、図８の工程で形成された波長変換部３１及び当該波長変換部３１を連結している透光部材３２Ｍに対して、第３のダイシングブレードＢ３用いて個片化を行い波長変換構造体３０を形成する。第３のダイシングブレードＢ３は、例えば、互いに平行な側面を有する矩形上の断面形状を有している。なお、図９においては、個片化の際に波長変換構造体３０のダイシングラインに第３のダイシングブレードＢ３が挿入されている状態を示している。

第３のダイシングブレードＢ３による個片化は、例えば、第３のダイシングブレードＢ３の垂直方向の中心線が第２の溝の垂直方向の中心線と一致する位置に垂直な方向に形成される。これにより、各々が個片化された波長変換構造体３０が形成される。また、個片化された際の透光部３２の切断面は、透光部３２の外側面３２Ｓ２に相当する。

なお、上述したように、第１のダイシングブレードＢ１を用いた第１の溝の形成間隔によって、波長変換部３１の第１の部分３１Ａの下面寸法を決定することができる。また、第２のダイシングブレードＢ２の形状によって、光取り出し面である波長変換構造体３０の上面３０Ｔの寸法、第３の部分３１Ｃの高さ及び第２の部分３１Ｂの傾斜側面３１ＢＳ並びに透光部３２の上面３２Ｓ１の傾斜角度を決定することができる。また、第１のダイシングブレードＢ１、第２のダイシングブレードＢ２及び第３のダイシングブレードＢ３の形状によって、透光部３２の幅及び外側面３２Ｓ２の上端部の高さを決定することができる。また、透光部材３２Ｍの形成時において、硬化前に流動性を有するシリコーン樹脂を充填することにより、メニスカス及び硬化収縮による上面の凹部形状を一様にすることができる。以上により、波長変換構造体３０の各寸法の加工精度を確保することができ、安定した形状の波長変換構造体３０を形成することが可能となる。

本実施例１においては、基板１１上に１の発光素子２０が配される場合について説明したが、基板１１上に複数の発光素子２０配するようにしてもよい。

図１０は、実施例２に係る発光装置１０Ａの上面図である。発光装置１０Ａは、実施例１の発光装置１０と基本的に同様の構成である。発光装置１０Ａは、基板１１Ａ上に複数の発光素子２０が１の方向に配列され、当該配列された複数の発光素子２０の各々の発光部２２の上面上に亘って一体的に形成された波長変換構造体６０を有する点について発光装置１０と異なる。言い換えれば、発光装置１０Ａは、基板１１Ａと、基板１１Ａ上に１の方向に配列された支持基板２１及び支持基板２１の上面に形成された発光部２２を有する複数の発光素子２０と、複数の発光素子２０の各々の上面上に亘って延在し、透光性の接着樹脂４０を介して配され、波長変換部６１と、波長変換部６１の底面の周囲から上方に延在し波長変換部６１を囲む透光性部材からなる透光部６２と、からなる波長変換構造体６０と、複数の発光素子２０及び波長変換構造体６０の側面を被覆する光反射体５０と、を有し、発光部２２の端部の各々は、支持基板２１の各々の上面の周縁より内側に位置し、波長変換構造体６０の底面の端部は、発光部２２の各々の端部よりも外側に位置する。

実施例１の波長変換構造体３０においては、底面及び光取り出し面である上面３０Ｔがそれぞれ正方形の形状を有するように形成されている。しかし、実施例２の波長変換構造体６０においては、底面及び光取り出し面である上面６０Ｔがそれぞれ長方形の形状を有するように形成されている。波長変換構造体６０は、矩形状の波長変換部６１と、該波長変換部６１の側面を囲むように波長変換部６１の側面に接して形成された透光部６２を備える。

透光部６２は、実施例１と同様に、波長変換部６１の側面の下端に形成されかつ当該波長変換部３１の外周部に形成されている。

また、複数の発光素子２０の配列方向に垂直な方向に沿った断面においては、波長変換構造体６０の波長変換部６１及び透光部６２の各部の幅、高さ及び傾斜面の傾斜角度は、波長変換構造体３０と同様の寸法である。また、複数の発光素子２０の配列方向に沿った断面においては、波長変換構造体６０の波長変換部６１及び透光部６２の各部の高さ、傾斜面の傾斜角度及び透光部６２の幅は、波長変換構造体３０と同様の寸法であり、波長変換部６１の幅の寸法のみが異なる。

波長変換構造体６０は、実施例１の波長変換構造体３０と同様の製造方法で製造される。波長変換構造体６０においては、第１～第３のダイシングブレードＢ１～Ｂ３が平板上の蛍光体プレート３１Ｍを加工する際に、上面視における互いに直交する方向の加工ラインのうち、いずれか一方の方向の加工ラインにおける加工幅を変更すればよい。

実施例２の波長変換構造体６０においても、図３で示した実施例１の波長変換構造体３０と同様に、発光素子２０の発光部２２と波長変換構造体６０とが重なり合う領域において、発光部２２の側面の下端から波長変換構造体６０の底面の外端に向かって延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する樹脂側面４０Ｓを形成することができる。そして、反射体５０が、支持基板２１上の発光部２２より外側領域であって接着樹脂４０から露出した領域を被覆した構成を形成することができる。従って、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、波長変換構造体６０は、発光素子２０の発光部２２と波長変換構造体６０とが重なり合う領域において、当該領域の透光部６２及び接着樹脂４０の樹脂側面４０Ｓによって発光部２２の側面から下方に向かう光、波長変換部６１内の蛍光体粒子によって反射された反射光又は波長変換されて散乱する蛍光が支持基板２１の上面に入射されることを抑制することが可能となる。また、波長変換構造体６０の透光部６２によって波長変換構造体６０の内部で外方に向かう光を損失や減衰を抑制させつつ上面３０Ｔの方向へ導光させることが可能となる。これにより、実施例２においても、発光装置１０Ａの光取り出し効率を向上させることが可能となる。

実施例１においては、波長変換構造体３０の第１の部分３１Ａが矩形の断面形状を有する柱状である場合について説明したが、第１の部分３１Ａの形状はこれに限定されない。

図１１は、変形例１に係る発光装置１０Ｂの断面図である。図１１は、図１に示した発光装置１０のＣＳ－ＣＳ線に沿った断面に相当する断面図である。

変形例１の波長変換構造体７０は、例えば、実施例１の波長変換構造体３０のほぼ同様の外観を有するように形成されている。

波長変換構造体７０は、図１１に示すように、第１の部分７１Ａの上面が下面よりも大きい逆錐台状に形成されている。なお、第１の部分７１Ａの下面の形状は、例えば、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、約８００μｍ四方の正方形である。また、第１の部分７１Ａの側面は、外方に向かって傾斜している。言い換えれば、波長変換部７１と透光部７２との界面は、波長変換構造体７０の外方に向かって上方に傾斜している。

また、第１の部分７１Ａの側面の下端から透光部７２の外端までの水平方向の幅は、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、約１００μｍで形成されている。

波長変換構造体７０は、実施例１の波長変換構造体３０と同様の製造方法で製造される。波長変換構造体７０においては、第１のダイシングブレードＢ１に、例えば、先端部分においてテーパ形状を有する断面形状を有するダイシングブレードを用いればよい。

変形例１の波長変換構造体７０においても、図３で示した実施例１の波長変換構造体３０と同様に、発光部２２の側面の下端から透光部７２の底面７２Ｓ３の外端に向かって延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する樹脂側面４０Ｓを形成することができる。そして、反射体５０が、支持基板２１上の発光部２２より外側領域であって接着樹脂４０から露出した領域を被覆した構成を形成することができる。従って、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、波長変換構造体７０は、透光部７２及び接着樹脂４０の樹脂側面４０Ｓによって発光部２２の側面から下方に向かう光、波長変換部７１内の蛍光体粒子によって反射された反射光又は波長変換されて散乱する蛍光が支持基板２１の上面に入射されることを抑制することが可能となる。さらに、波長変換部７１と透光部７２との界面の法線方向が上面へ向くようにすることにより、透光部７２へ入射した光をより上面７０Ｔ側へ導きやすくすることができる。また、波長変換構造体７０の透光部７２によって波長変換構造体７０の内部で外方に向かう光を損失や減衰を抑制させつつ上面３０Ｔの方向へ導光させることが可能となる。

また、波長変換構造体の波長変換部は、矩形の断面形状を有する単一の柱状の波長変換体からなっていてもよい。

図１２は、変形例２に係る発光装置１０Ｃの断面図である。図１２は、図１に示した発光装置１０のＣＳ－ＣＳ線に沿った断面に相当する断面図である。

変形例２の波長変換構造体８０は、図１２に示すように、上面と下面とが同様の形状を有する波長変換部８１を有する。なお、波長変換部８１の上面及び下面の各々の形状は、例えば、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、約８００μｍ四方の正方形である。透光部８２の幅は、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、約１００μｍで形成されている。

波長変換構造体８０は、実施例１の波長変換構造体３０と同様の製造方法で製造される。波長変換構造体８０においては、第２のダイシングブレードＢ２に、第１のダイシングブレードＢ１と同一の幅を有しかつ先端部分においてテーパ形状を有する断面形状を有するダイシングブレードを用いればよい。

変形例２の波長変換構造体８０においても、図３で示した実施例１の波長変換構造体３０と同様に、発光部２２の側面の下端から透光部８２の底面８２Ｓ３の外端に向かって延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する樹脂側面４０Ｓを形成することができる。そして、反射体５０が、支持基板２１上の発光部２２より外側領域であって接着樹脂４０から露出した領域を被覆した構成を形成することができる。従って、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、波長変換構造体８０は、透光部８２及び接着樹脂４０の樹脂側面４０Ｓによって発光部２２の側面から下方に向かう光、波長変換部８１内の蛍光体粒子によって反射された反射光又は波長変換されて散乱する蛍光が支持基板２１の上面に入射されることを抑制することが可能となる。また、波長変換部８１が矩形の断面形状を有する単一の柱状からなっていることにより、波長変換構造体８０の透光部８２によって波長変換構造体８０の内部で外方に向かう光を損失や減衰を抑制させつつ上面３０Ｔの方向へより多く導光させることが可能となる。

また、実施例１においては、図２に示した断面方向において、発光素子２０の支持基板２１の幅と波長変換構造体３０の幅とが共に約１．０ｍｍの幅で形成されている場合について説明した。しかしながら、波長変換構造体の幅は、発光素子２０の幅より大きい幅を有していてもよい。

図１３は、変形例３に係る発光装置１０Ｄの断面図である。図１３は、図１に示した発光装置１０のＣＳ－ＣＳ線に沿った断面に相当する断面図である。

変形例３の波長変換構造体９０は、図１３に示すように、透光部９２の外側面９２Ｓ２が支持基板２１の上面端から外方に突出するように形成されている。なお、第１の部分９１Ａの下面の幅は、例えば、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、約８００μｍ四方の正方形である。

波長変換構造体９０は、実施例１の波長変換構造体３０と同様の製造方法で製造される。波長変換構造体９０においては、第１のダイシングブレードＢ１による第１の溝形成時に、使用する第１のダイシングブレードＢ１の断面幅と当該第１の溝を形成する加工間隔とを調整すればよい。

上記の形状で波長変換構造体９０を形成することにより、仮に、発光素子２０の発光部２２上に載置する波長変換構造体９０の載置位置にずれが生じた場合においても、波長変換構造体９０が発光部２２の上面の覆うように配置することができる。よって、実施例１の波長変換構造体３０と同様に、発光部２２の側面の下端から透光部９２の底面９２Ｓ３の外端に向かって延伸しかつ凹状の曲面の表面形状を有する樹脂側面４０Ｓを形成することができる。また、これにより、発光部２２の側面から下方に向かう光、波長変換部９１内の蛍光体粒子によって反射された反射光又は波長変換されて散乱する蛍光が支持基板２１の上面に入射されることを抑制することが可能となる。

上述の通り、変形例１～３に示した断面形状を有する波長変換構造体を用いた場合においても、実施例１の波長変換構造体３０と同様の効果が得ることが可能となる。いずれの場合においても、波長変換構造体は、発光部２２の上面に対向する波長変換部の下面の形状が発光部２２の上面よりも小さくかつ透光部の外側面が発光部２２の上面端よりも外方に突出する形状であればよい。

なお、上記に示した実施例の各々は、一例に過ぎず、上記した種々の実施例と変形例は組み合わせてもよい。例えば、実施例２の波長変換構造体６０が、変形例のいずれかのような断面形状を有するように形成されていてもよい。

１０ 発光装置
１１ 基板
１３ 枠体
１５ 第１の配線電極
１７ 第２の配線電極
２０ 発光素子
２１ 支持基板
２２ 発光部
２３ 電極パッド
３０ 波長変換構造体
３１ 波長変換部
３２ 透光部
４０ 接着樹脂
５０ 光反射体

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板上に配された支持基板及び前記支持基板の上面に形成された半導体発光層を有する発光素子と、
   前記発光素子の上面上に透光性の接着樹脂層を介して配され、波長変換部と、前記波長変換部の底面の周囲から上方に延在し前記波長変換部を囲む透光性部材からなる透光部と、からなる波長変換構造体と、
   前記発光素子及び前記波長変換構造体の側面を被覆する光反射体と、を有し、
   前記半導体発光層の端部は、前記支持基板の上面の周縁より内側に位置し、
   前記波長変換構造体の底面の端部は、前記半導体発光層の端部よりも外側に位置することを特徴とする発光装置。
2. 前記透光部の底面は、外方に向かって上方に傾斜し、前記透光部の底面は前記接着樹脂層により覆われていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記透光部の前記底面は、下向きに凹であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記光反射体は、前記支持基板上の前記半導体発光層より外側領域を被覆することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記波長変換構造体の前記波長変換部の下面の形状は、前記半導体発光層よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記接着樹脂層は、前記発光素子の前記半導体発光層の側面の下端から前記透光部の前記底面の外縁をつなぐ接着樹脂側面部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記波長変換構造体の側面は、上方に向かって前記波長変換構造体の内側に向けて傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記透光部の上面は、前記傾斜面と同一面上に連続して形成されていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 前記透光部の外側面は、前記透光部の前記底面の外縁から垂直方向に延伸する垂直部を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記透光部は、前記波長変換構造体の高さの１／３以上の領域まで延在していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
11. 前記透光部の最大厚みは、前記透光部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. 前記透光部及び前記接着樹脂層は、ともにシリコーン樹脂からなり、
    前記光反射体は、光散乱粒子を分散させたシリコーン樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 前記波長変換部と前記透光部との界面は、前記波長変換構造体の外方に向かって上方に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の発光装置。
14. 基板と、
    前記基板上に１の方向に配列された支持基板及び前記支持基板の上面に形成された半導体発光層を有する複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子の各々の上面上に亘って延在し、透光性の接着樹脂層を介して配された波長変換部と、前記波長変換部の底面の周囲から上方に延在し前記波長変換部を囲む透光性部材からなる透光部と、からなる波長変換構造体と、
    前記複数の発光素子及び前記波長変換構造体の側面を被覆する光反射体と、を有し、
    前記半導体発光層の端部の各々は、前記支持基板の各々の上面の周縁より内側に位置し、
    前記波長変換構造体の底面の端部は、前記半導体発光層の各々の端部よりも外側に位置することを特徴とする発光装置。
    

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