JP4661031B2

JP4661031B2 - Light emitting device

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Publication number: JP4661031B2
Application number: JP2003182097A
Authority: JP
Inventors: 友章北山
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005019662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶のバックライト、照明光源、各種インジケーター、ディスプレイ及び交通信号灯などに利用可能な発光装置に関する。特に、屋外での使用が可能であり、信頼性が高く、経時変化の少ない発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、発光素子は、半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。近年、赤色光、緑色光を発光する発光素子だけでなく、青色光が高輝度に発光可能な、窒化物半導体（Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を利用した発光素子が開発されている。
【０００３】
例えば、発光素子を用いた発光装置として、発光素子を固定したステム上に、該発光素子を包むように透明樹脂をレンズ状にモールドし、このモールド部を透明ガラスをもつ金属製罐で密封した発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この透光性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂を用い、レンズ状にモールドされている。
【０００４】
また、近年、発光素子の光の一部を蛍光体により波長変換し、当該波長変換された光と波長変換されない発光素子の光とを混合して放出することにより、発光素子の光と異なる発光色を発光する発光装置が開発されている。特に、白色系に発光する発光装置は、一般照明、ディスプレイ、液晶用バックライト等、幅広い分野で使用可能であるため、特に白色系の発光装置に使用される蛍光体が求められている。白色の発光装置の発光色は、光の混色の原理によって得られる。発光素子から放出された青色光は、蛍光体層の中へ入射した後、層内で何回かの吸収と散乱を繰り返した後、外部へ放出される。一方、蛍光体に吸収された青色光は励起源として働き、黄色の蛍光を発する。この黄色光と青色光が補色の関係にあることより混ぜ合わされて人間の目には白色として見える。これより、青色発光素子を用いた白色の発光装置が製造されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５２−１１７８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エポキシ系樹脂等の封止樹脂は、発光素子からの強い光や熱に弱いという性質を有する。特に、短波長の発光が可能な窒化物半導体素子を用いた発光素子の場合、赤色や緑色に比べてエネルギーが高いために、封止樹脂が発光素子の周辺から次第に劣化、着色し、その着色部が発光素子からの光を吸収してしまい、光取り出し効率の低下が生じている。また、駆動時には発光素子の温度が上昇し、発光素子からの熱によっても封止樹脂の劣化や着色が生じ、特に小型の発光装置は、放熱性の問題から熱による影響を受けやすい。
【０００７】
特許文献１に記載の発明では、ステムに固定された発光素子を透明ガラスをもつ金属製罐で密封するため、発光素子から発生する熱が、該金属製罐内に蓄熱される。この発光素子から発生した熱及び金属製罐内に蓄積される熱とにより、発光素子を包み込む透明樹脂が劣化するという問題が生じている。
【０００８】
さらに、図１０に示すように、樹脂中に蛍光体を均一に混合して発光素子上に塗布した場合、発光素子の上面部分の樹脂の膜厚が厚く、発光素子の上面部分から放出される光は、蛍光体に吸収されるため、発光装置の正面輝度が低く、蛍光体の分散具合により、色調バラツキが生じやすいという問題が生じている。特に、青色に発光する発光素子を励起光源として、黄色に発光する蛍光体に照射して、白色に発光する発光装置を製造する場合、蛍光体の塗布量や分散具合により、青色光と黄色光との混色が均一にならないという問題が生じている。
【０００９】
そこで、本発明は、発光素子から放出される熱や光による封止樹脂の劣化を防止し、併せて、均一に発光する輝度の高い発光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【００１１】
本発明は、発光素子と、該発光素子を載置する基体と、該発光素子を気密封止する、該基体に設けられる蓋体と、を有する発光装置であって、該基体は、凹部形状を形成しており、該凹部は、底面部と、該底面から延びる側面部と、を有しており、該凹部は、開口部分の開口面積が、底面部分の底面積よりも大きく、該凹部の底面部は、該発光素子が載置されており、該発光素子の少なくとも一部は、透光性の樹脂で被覆されており、該樹脂は、蛍光体が含有されており、該樹脂は該凹部内で該凹部形状に符合していることを特徴とする発光装置に関する。一般的にシリコーンレジンは、他のシリコーン（オイル・ゴム）に比べて耐熱性が高いが、樹脂を厚くすると（例えば２００μｍ以上）、クラック等が生じるという問題が生じていた。また、レジンには、ワニス（溶剤を含むもの）として使用することが多く、溶剤揮発による気泡発生、および硬化収縮によって、ワイヤー断線等の問題もある。加えて、溶剤が揮発しきっていない場合、発光素子、ワイヤー、発光装置を構成する部材全体へ悪影響を及ぼすこと等の問題から、発光素子の封止樹脂には、シリコーンレジン（特にシリコーンワニス）は多く使用されていない。
【００１２】
これに対し、本発明は、蛍光体が含有されているシリコーン等の樹脂を用いて発光素子を被覆しているため、駆動による発光素子の発熱、気密封止による該熱の蓄積及び発光装置周辺の高温雰囲気などによって、２００℃以上２５０℃以下の高温に長時間（例えば１００時間）さらしても、熱による劣化を生じない。また、クラックなどの問題も生じず、気泡も発生しない。これは、蛍光体等の無機物をシリコーンワニスに加えることにより、樹脂中の溶剤が揮発しやすくなり、樹脂中に溶剤が残留しなくなるためと考えられる。さらに、ガラスキャップなどの蓋体で気密封止をすることで、ワイヤーが露見されることによるワイヤー保護の問題も解消される。
【００１３】
また、上記構成にすることにより、発光素子の上面から放出される発光素子の正面輝度を高め、発光装置全体としての色調バラツキを低減することができる。これは、発光素子の上面に蛍光体を薄く塗布することにより、該蛍光体に吸収される発光素子からの光量を低減して、発光素子の正面輝度を高めることによる。
【００１４】
また、蛍光体が含有されている樹脂を用いることにより、所望の色調を有する発光装置を提供することができる。また、蛍光体の含有量を多くすることにより、少量の樹脂で所望の色調に調整することができる。
【００１５】
さらに、上記構成にすることにより、例えば、凹部の開口部分の形状が、直径の大きい方が開口側である円錐台の形状を成している場合や、凹部の形状が、半球状の形状を成している場合は、発光素子から放出される光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、光の指向性の制御を図ることができる。凹部の開口部分の形状を、広口にすることにより、発光素子から放出された光が、該凹部の側面部に照射され、その照射された光が外部に放出するからである。
【００１６】
なお、発光素子の光放出部分に樹脂を用いない場合は、発光素子から放出された光が、気密封止された空気中に放出される。このとき、発光素子に対する空気の屈折率が低いため、発光素子と空気との界面で全反射が起こり、空気中に放出されない光が存在する。これにより、発光素子からの放出される光の取り出し効率が低下する。よって、発光素子の光放出部分に空気よりも屈折率の高い樹脂を被覆して、光取り出し効率の向上を図ることが必要である。
【００１７】
前記樹脂は、体積固体百分率が７０％以下であることが好ましい。また、揮発性溶剤の含有率調整によって、蛍光体等が沈降しない下限値に近い粘度にまで下げた状態が好ましい。加えて塗布量は、発光素子上面から数μｍ〜数十μｍ程度までとすることが好ましい。この状態で、溶剤を揮発させると、発光素子表面上部に蛍光体等はほとんど無い状態であり、側面に蛍光体等が多く蓄積された状態となる。これにより、発光素子表面に均一に蛍光体を塗布することができ、色調ばらつきを低減することができる。また、凹部を有する基体を用いた場合、第１の樹脂の硬化に伴い、凹部の中央付近が凹む。その中央付近の凹み部分の下側に発光素子を載置すると、その発光素子の上面は第１の樹脂が薄肉となっているから、発光素子の上面から放出された光は第１の樹脂中に含まれる蛍光体にほとんど吸収されず、強い光を上方に放出する。それに対し、凹部側面部に蛍光体が含まれている第１の樹脂が塗布される。発光素子の側面から放出された光は、この第１の樹脂中に含まれる蛍光体に吸収され、凹部側面部に反射して発光素子の上方へと蛍光体からの光が放出される。この発光素子の上面から放出された光と、凹部側面部の蛍光体から放出された光と、の混色光により、輝度の高い、所望の色調を有する発光装置を容易に造ることができる。
【００１８】
前記樹脂は、一般に、接触角が６０°以下であることが好ましい。接触角が６０°より大きいと、発光素子を載置した基体に樹脂を被覆する際、発光素子周囲へ樹脂が回り込み難く、所定の位置に樹脂を配置することが困難となる。これに対し、接触角が６０°以下になると、発光素子周囲へ樹脂が回り込みやすくなり、所定の位置に樹脂を配置することができる。但し、接触角以外にも、樹脂の粘度、発光素子などの部材への濡れ性、樹脂の塗布量、樹脂の塗布方法などの要素も加わるため、これらの種々の要素を変更することにより、上記問題を解決することができるため、接触角が６０°より大きすぎると使用できなくなるものではない。
【００１９】
前記蛍光体は、前記樹脂中に均一に分散されていることが好ましい。これにより、発光装置から放出される光の色調ばらつきを低減することができる。
【００２０】
前記凹部は、側面部に反射面が形成されていることが好ましい。これにより、発光素子から放出された光が、該凹部の側面部に照射され、その照射された光の大部分が外部に放出するからである。
【００２１】
前記発光装置は、前記基体の凹部の側面部から前記基体の凹部の底面部並びに前記発光素子の側面及び上面までを、前記樹脂により被覆されていることが好ましい。発光素子の発光部分を被覆することにより、発光素子と樹脂との界面での全反射を抑制することができるからである。また、発光素子を被覆することにより、発光素子の保護を図ることができる。さらに、発光素子から離れた位置に蛍光体を配置すると、色調ばらつきが生じやすいが、本発明では、発光素子を被覆している樹脂に蛍光体が含有されているため、色調ばらつきを低減することができる。
【００２２】
前記発光装置は、前記発光素子の周囲部分の前記基体の凹部の底面部における前記樹脂の膜厚よりも、前記発光素子の上面における前記樹脂の膜厚の方が薄いことが好ましい。これにより、発光素子の上面から放出する光（例えば、青色光）と、発光素子の側面から放出する光により波長変換された蛍光体からの光（例えば、黄色光）との混色により所望の色調（例えば、白色光）を有する発光装置を提供することができる。特に、蛍光体からの光は、基体の凹部の側面部で反射され、発光素子からの光と混色することにより、さらに色調ばらつきを低減することができる。一方、発光素子の上面のみに、樹脂を配置させた場合、蛍光体の分散の程度に応じて、色調がばらつきやすくなるため、均一な色調を有する発光装置を提供することが難しい。
【００２３】
前記発光装置は、前記発光素子の周囲部分における前記樹脂の上面が、前記発光素子上における前記樹脂の上面と、ほぼ同一の高さであることが好ましい。これにより、光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００２４】
前記発光装置は、前記基体の凹部の底面側における前記樹脂の上面は、前記基体の凹部の底面部に対してほぼ平行な平面部分を有していることが好ましい。平面形状を有することにより、光取り出し効率の向上を図ることができる。また、均一に光を放出することができる。特に、樹脂の表面が、基体の凹部の形状に応じて、平面形状を有する底面部と、側面部とを有する部分とを有し、凹部内から放出される光の均一化を図ることができる。
【００２５】
前記発光装置は、前記基体の凹部の側面部を前記樹脂がほぼ均一の厚さで被覆されていることが好ましい。発光素子から放出される光の一部は、基体の凹部の側面部に照射される。このため、該側面部に均一な厚さの被膜を形成しておくことにより、発光素子から放出される光が樹脂中の蛍光体に照射され、該側面部から均一な蛍光体からの光を放出することができる。これにより、発光装置の光の均質化を図ることができる。また、樹脂が側面部まで延びているため、樹脂の加熱硬化の際に、樹脂の有機溶剤を効率的に飛散することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
【００２７】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかる発光装置における基体の凹部を拡大した概略断面図である。以下、図面を参照にして、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２８】
本発明にかかる発光装置１００は、発光素子１と、該発光素子１を載置する基体５と、該発光素子１を気密封止する、該基体５に設けられる蓋体８と、を有する。蓋体８は、発光素子１からの光を放出するため、透光性の窓部７と、該窓部７を嵌合したリッド６とを有する。基体５は金属からなり、中央部に発光素子１を収納するための凹部５ａを有する。また、前記凹部５ａの周辺部であるベース部は、厚さ方向に貫通された貫通孔を２つ有し、それぞれの貫通孔は前記凹部５ａを挟んで対向している。該貫通孔内には、絶縁部材３である硬質ガラスを介して正及び負のリード電極２がそれぞれ挿入されている。
【００２９】
尚、前記リード電極２の両端部は前記ベース部表面から突出しており、且つ前記リード電極２の底面は前記凹部５ａの底面と略同一平面上に位置している。本明細書では、前記基体５の凹部５ａ開口方向の各部材表面を主面とし、該主面と対向する反対側の表面を背面と表現する。
【００３０】
このように構成された金属製基体５の主面側において、前記基体５の凹部５ａ内に発光素子１を配置し、前記発光素子１の各電極をワイヤー４にて各リード電極２と電気的に接続する。このようにして導電可能とされた基体５の主面側を、透光性窓部７とリッド６とを有する蓋体８にて気密封止している。
【００３１】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、樹脂１０で被覆されている。樹脂１０は、発光素子が載置されている凹部５ａの底面部５ｂから凹部５ａの側面部５ｃまで延びており、該凹部５ａの形状に符合する凹部５ａの形状を成している。この凹部５ａの形状に符合するとは、物理的意味で凹部５ａと同じ形状を有するという意味ではなく、凹部５ａの形状に沿って、凹部５ａの内側に凹部５ａとほぼ同様の形状を形成する意味であり、凹部５ａの形状がテーパー状であれば、凹部５ａの内側に沿って樹脂１０がテーパー状を形成することを意味する。
【００３２】
この樹脂１０は、凹部５ａ内にポッティングする方法や、凹部５ａの側面部５ｃから流し込む方法や、スプレー式に樹脂１０を吹き飛ばす方法などを用いることができる。このとき樹脂の粘度や接触角などを考慮して、樹脂を選択する。本発明では、樹脂１０を凹部５ａ内に注入する方法は問わないが、該樹脂１０を乾燥、加熱させて、樹脂１０中の有機溶剤を揮発させて硬化させる。このとき、体積収縮率の大きい樹脂を用いて、凹部５ａの中央部を凹ませている。これにより樹脂１０中に有機溶剤が残存しないようにしている。特に、樹脂１０中に蛍光体３０を混入することにより、有機溶剤の揮発を促進することができる。蛍光体３０の混入量により有機溶剤の揮発度合いがことなるため、蛍光体３０の混入量を適宜調整する。特に、蛍光体３０の混入量は、樹脂１０に対して１〜５０重量％が好ましく、特に１５〜２５重量％が好ましい。ここで、樹脂１０を凹部５ａの符合する形状を形成するのは、有機溶剤や水分を残留させないだけでなく、凹部５ａの中央部の凹み部分の下側に発光素子１を載置して、発光装置１００の正面から放出される光の混色光による色調バラツキの調整も図っている。つまり、例えば、凹部５ａの中央部の凹み部分の下側に発光素子１を載置して、該発光素子１の上面から放出される光により、青色光を主として放出させ、該発光素子１の側面から放出される光により、樹脂１０中の蛍光体３０に吸収及び散乱させ凹部５ａの側面部５ｃにて反射させる光により、黄色光を主として放出させ、発光装置１００の正面で、混色光となり、外部に白色光として放出される。従来は、発光素子１の上面部分に蛍光体３０が多く塗布されていたため、該上面から放出される青色光が不足して、その結果、全体として、発光装置１００からの発光輝度が低下していた。一方、発光素子１の上面から放出される光を多くするため、発光素子の上面を被覆せず、発光素子の側面部のみ蛍光体を含有した樹脂を配置することも考えられるが、発光素子が露出してしまい、発光素子の保護が十分にされないという問題がある。また、発光素子の上面を被覆するため、蛍光体が含有されていない樹脂をポッティングするなどして、発光素子の側面部のみ蛍光体を配置したものに塗布することも考えられるが、２段階に塗布する必要があるため、製造が困難となる。このように、樹脂１０を発光素子１に載置する際の製造工程の簡易さや、蛍光体３０の塗布量、分散性などによる色調バラツキを考慮すると、均一に蛍光体３０を分散させた樹脂１０を、一回の塗布のみで発光素子１に塗布する、本発明に係る製造方法が最も好ましい。また、樹脂１０を発光素子１の発光部分に配置することにより、発光素子１からの光の取り出しを高めることができるなどの効果もある。但し、本工程では、発光素子１の上面に蛍光体３０がわずかに配置されるが、光取り出し効率を低下させるまでに到っていないことから、実質的には、蛍光体が含有されていない樹脂を配置したのと同じ効果を得ることができる。
【００３３】
＜発光装置１００の製造方法＞
発光装置１００は、以下の製造方法により製造することができる。
【００３４】
凹部５ａが設けられた基体５に、発光素子１を載置する。基体５には、予めリード電極２が設けられている。発光素子１は、共晶接合やダイボンド樹脂等で基体５の凹部５ａの底面部５ｂに、ダイボンディングする。発光素子１をダイボンディングした後、ワイヤー４を発光素子１の電極部分とリード電極２とをボンディングして、電気的接続をとる。
【００３５】
このように形成された発光素子１が載置された基体５の凹部５ａ内に、予め蛍光体３０を均一に分散させた樹脂１０を流し込む。この時、樹脂１０と凹部５ａとの隙間に空気が入らないようにする。空気が入ることにより、色調バラツキや樹脂１０と凹部５ａとの剥離などが生じるなどの問題が生じるからである。樹脂１０を凹部５ａ内に流し込んだあと、有機溶剤を揮発させる。有機溶剤の除去と同時、若しくはその後に、加熱、乾燥して、樹脂１０を硬化させる。この加熱、乾燥は、徐々に行い、樹脂１０中に気泡が発生しないようにする。
【００３６】
樹脂１０を発光素子１に被覆した後、基体５に、気密封止するために、窓部７とリッド６とを有する蓋体８を設ける。
【００３７】
以上の工程を経ることにより、発光装置１００を製造することができる。
【００３８】
＜異なる実施の形態＞
図４は、本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。図７は、本発明の実施の形態にかかる発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。図４は、図７におけるＡ−Ａ部分の概略断面図である。発光装置２００は、発光装置１００と凹部５ａ内を除いて、ほぼ同様の構成を採るため、ほぼ同一の構成を採るところは、同符号を用いる。
【００３９】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２０で被覆されている。該第１の樹脂１０には、蛍光体３０が均一に分散されて含有されている。上述と同様に、第１の樹脂１０を塗布して、発光素子１を被覆する。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２０を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００４０】
第２の樹脂２０は、第１の樹脂１０の凹みを埋めて、該第２の樹脂２０の上面に平面形状を形成している。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。さらに、この平面形状は、凹部５ａの側面部５ｃの上端とほぼ同一平面上であることが光取り出しの観点から好ましい。
【００４１】
発光装置２００の製造方法は、第２の樹脂２０を設ける以外は、発光装置１００の製造方法と、ほぼ同様である。
【００４２】
発光素子１を載置させた基体５の凹部５ａ内に、第１の樹脂１０を流し込む。第１の樹脂１０を加熱、乾燥して硬化した後、第１の樹脂１０の上に第２の樹脂２０を流し込む。第２の樹脂２０も、第１の樹脂１０と第２の樹脂２０との界面に気泡が入らないように流し込む。第１の樹脂１０は、硬化後、凹部５ａに符合する形状を成している。第２の樹脂２０を加熱、乾燥して、硬化させる。第２の樹脂２０は、体積収縮率の低い樹脂を用いて、第２の樹脂２０の表面を平坦かつ平滑にしている。
【００４３】
第２の樹脂２０を塗布して硬化した後、蓋体８を基体５に設ける。
【００４４】
以上の工程を経ることにより、発光装置２００を製造することができる。
【００４５】
＜異なる実施の形態＞
図５は、本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。発光装置３００は、発光装置１００と凹部５ａ内を除いて、ほぼ同様の構成を採るため、ほぼ同一の構成を採るところは、同符号を用いる。
【００４６】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２１で被覆されている。該第１の樹脂１０には、蛍光体３０が均一に分散されて含有されている。上述と同様に、第１の樹脂１０を塗布して、発光素子１を被覆する。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２１を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００４７】
第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０の凹みを埋めて、該第２の樹脂２１の上面に該第１の樹脂１０の形状に符合する形状を形成している。この第２の樹脂２１は、底面部と側面部とから成っており、該底面部は、平面形状をなしていることが好ましい。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０と、同一系統の材料を用いること好ましいが、異種材料を用いることもできる。同一系統の材料を用いることにより、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１との密着性やなじみをよくすることができるからである。第２の樹脂２１は、発光素子１と直接接触しないため、発光素子１で発生した熱は、直接第２の樹脂２１に伝達されず、ワニス等より耐熱性に乏しい樹脂を用いても熱による劣化が生じない。つまり、一般に樹脂は金属に比べ、熱抵抗が高いため、第１の樹脂によって第２の樹脂まで熱が伝達されにくいため、熱伝達し易いダイスの共晶部位を伝って放熱されているからである。
【００４８】
発光装置３００の製造方法は、第２の樹脂２１を設ける以外は、発光装置１００の製造方法と、ほぼ同様である。
【００４９】
発光素子１を載置させた基体５の凹部５ａ内に、第１の樹脂１０を流し込む。第１の樹脂１０を加熱、乾燥して硬化した後、第１の樹脂１０の上に第２の樹脂２１を流し込む。第２の樹脂２１も、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１との界面に気泡が入らないように流し込む。第１の樹脂１０は、硬化後、凹部５ａに符合する形状を成している。第２の樹脂２１を加熱、乾燥して、硬化させる。第２の樹脂２１は、体積収縮率の高い樹脂を用いて、第２の樹脂２１の底面部の表面を平坦かつ平滑にしている。このように、第２の樹脂２１も、発光素子１の上面部分を薄くすることで、発光素子１の上面から放出される光を効率よく取り出すことができる。
【００５０】
但し、第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０を硬化する前に、第１の樹脂１０の上に被覆させることもできる。第２の樹脂２１を被覆した後、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１とを同時に硬化することができる。これにより、第１の樹脂１０と第２の樹脂２１との界面を無くすることができ、該界面での反射をなくすることができる。この塗布、硬化方法をとることにより、蛍光体３０が含有されている第１の樹脂１０の上に、蛍光体３０が含有されていない第２の樹脂２１を設けることができる。
【００５１】
第２の樹脂２１を塗布して硬化した後、蓋体８を基体５に設ける。
【００５２】
以上の工程を経ることにより、発光装置３００を製造することができる。
【００５３】
＜異なる実施の形態＞
図６は、本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。発光装置４００は、発光装置１００と凹部５ａ内を除いて、ほぼ同様の構成を採るため、ほぼ同一の構成を採るところは、同符号を用いる。
【００５４】
凹部５ａ内に載置された発光素子１は、第１の樹脂１０で被覆されている。さらに、第１の樹脂１０の上面を第２の樹脂２１で被覆されている。該第１の樹脂１０には、蛍光体３０が均一に分散されて含有されている。第２の樹脂２１には、蛍光体３１が均一に分散されて含有されている。上述と同様に、第１の樹脂１０を塗布して、発光素子１を被覆する。第１の樹脂１０を被覆した後、第２の樹脂２１を塗布して、第１の樹脂１０を被覆している。
【００５５】
第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０の凹みを埋めて、該第２の樹脂２１の上面に該第１の樹脂１０の形状に符合する形状を形成している。この第２の樹脂２１は、底面部と側面部とから成っており、該底面部は、平面形状をなしていることが好ましい。この平面形状は、凹部５ａの底面とほぼ平行であることが好ましい。第２の樹脂２１は、第１の樹脂１０と、同一の材料を用いること好ましいが、異種材料を用いることもできる。
【００５６】
第２の樹脂２１中には、蛍光体３１が含有されている。第２の樹脂２１中に含有されている蛍光体３１は、第１の樹脂１０に含有されている蛍光体３０と同一種類のものでも良いが、異なる種類ものが好ましい。蛍光体を種々変更することにより、多色に発光する発光装置を提供することができるからである。例えば、紫外線を発光する発光素子１を用いる場合、該紫外線により、第１の樹脂１０中の蛍光体３０が青色に発光し、この青色光により、第２の樹脂２１中の蛍光体３１が黄色に発光し、これらの混色光により、白色に発光する発光装置４００を提供することができる。一方、青色を発光する発光素子１を用いる場合、該青色光により、第１の樹脂１０中の蛍光体３０が黄赤色に発光し、発光素子１の青色光により、第２の樹脂２１中の蛍光体３１が黄色に発光する場合、これらの混色光により、演色性が改善された、電球色に近い色温度２０００〜６０００Ｋの発光装置４００を提供することができる。
【００５７】
発光装置４００の製造方法は、発光装置３００の製造方法と、ほぼ同様であるため省略する。
【００５８】
以下、本発明の実施形態における各構成について詳述する。
【００５９】
＜発光素子＞
本発明において発光素子１は特に限定されず、赤色系、緑色系に発光する発光素子に限られず、青色系に発光する発光素子も使用することができる。また、これらの可視光に発光する発光素子だけでなく、可視光の短波長領域から紫外線領域で発光する発光素子、例えば３６０ｎｍ近傍の紫外線領域で発光する発光素子も使用することができる。但し、発光装置１００に、蛍光体を用いる場合、該蛍光体を励起可能な発光波長を発光できる発光層を有する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、蛍光体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（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。また所望に応じて、前記窒化物半導体にボロンやリンを含有させることも可能である。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、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。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。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もできる。
【００６０】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、およびＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等のバッファー層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００６１】
窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子例として、バッファー層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。
【００６２】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させることができる。
【００６３】
発光装置１００において、白色系を発光させるには、蛍光体からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光素子の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。発光素子と蛍光体との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００６４】
例えば、基体５本体を金属により作成されている場合は、紫外線による構成部材の劣化を抑制することができる。よって、発光装置１００に近紫外または紫外線領域を主発光波長とする発光素子１を用い、前記発光素子１からの光の一部を吸収して他の波長を発光することが可能な蛍光体とを組み合わせることで、色ムラの少ない色変換型発光装置が得られる。
【００６５】
前記蛍光体は、窓部７中に混入させたり、窓部７に被着させたりすることができる。窓部７に被着させる際には、比較的紫外線に強い樹脂や無機物であるシリカ等を用いることが好ましい。
【００６６】
＜基体＞
基体５は、気密封止可能な樹脂や、金属を用いることができる。樹脂は所定の型枠ないにリード電極などを載置してトランスファーモールドすることにより、所定の形状を有する基体５を成型することができる。該基体５は、発光素子１を載置する部分に凹部５を設けておく。該凹部５の底面部５ｂ及び側面部５ｃは、発光素子１からの光を反射して外部に光を放出することができるように、反射面を設けることが好ましい。若しくは、該基体５の材料を反射率の高い樹脂で成形することもできる。
【００６７】
発光装置１００の基体５は、金属材料を用いている。金属材料を用いることにより、気密封止をより簡易に行うことができ、また、発光素子１から発生する熱を外部に簡易に放熱することができる。
【００６８】
発光装置１００に用いられる基体５は、発光素子１を収納する凹部５ａと、リード電極２が配置されたベース部とからなる。前記凹部５ａの背面と前記リード電極２の底面はほぼ同一面上に位置している。これにより、安定性の高い発光装置１００を提供することができる。
【００６９】
発光装置１００において、発光素子１から発せられる熱の放熱性及び基体５の小型化を考慮すると、基体５は薄肉で形成されることが好ましい。一方、基体５の材料の金属と、該金属と隣接する絶縁部材３と、の熱膨張率等の差を緩和させ信頼性を向上させるためには、それぞれの接触面を大きくする必要があり、基体５は厚肉で形成されることが好ましい。そこで、基体５において、発光素子１が配置される部分とリード電極２を固定する部分とを分別し、それぞれの領域において目的に合わせて形状及び肉厚を設定することにより、信頼性の向上を図る。
【００７０】
以下、それぞれの構成部材について詳述する。
【００７１】
＜基体の凹部＞
発光装置１００に用いられる基体５は、中央部に発光素子１を収納し、前記発光素子１からの発熱を良好に放熱することが可能な凹部５ａを有する。前記凹部５ａの背面は、発光装置１００の実装面、つまりリード電極２の底面とほぼ同一平面上に位置しており、実装用基板（図示しない）の表面と接するように構成されている。このように構成することにより、実装用基板の表面に配線とは別途高熱伝導性領域を設け、該高熱伝導性領域と前記凹部５ａの背面とを導電性部材にて固着することにより、発光素子１からの発熱を直接実装基板へと放熱することができ、発光素子１への電流投下量を増大させ出力向上を図ることができる。また、基体１の背面に導電性を有する支持体を設ける場合は、前記支持体も前記凹部底面と同様に前記高熱伝導性領域と導電性部材にて固着することが好ましい。
【００７２】
また前記凹部５ａの底面部の膜厚は、良好な放熱性を有するように外周部に相当するベース部より薄肉に形成されている。これにより、前記薄肉部と前記ベース部である厚肉部とに熱抵抗差を設けることができ、効率よく前記薄肉部より放熱することができる。前記凹部底面である薄肉部の膜厚は、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。このように設定された凹部底面は熱抵抗が低く好ましい。このように、発光装置１００は、発光素子１からの発熱を外部より熱抵抗が低く設定された領域より短い放熱経路にて直接実装基板に放熱することを可能とし、低熱抵抗化を実現している。また、前記凹部５ａの底面である薄肉部主面は前記ベース部である厚肉部主面とほぼ平行をなし、これらの境界部主面である凹部の内壁は屈曲している。これにより、前記薄肉部と前記厚肉部との熱抵抗差が大きくなり、さらに放熱性を向上させることができる。
【００７３】
前記凹部５ａは、発光装置１００の中央部に位置することが好ましく、これにより良好な指向特性が得られる。但し、発光装置１００の隅部に凹部５ａを設けることもできる。また、矩形の基体５を用いて、凹部５ａを２個以上設けることもでき、所望の位置に凹部５ａを設けることもできる。
【００７４】
また凹部５ａは、前記発光素子１全体を収納することが可能な容積を有することが好ましい。これにより、発光素子１の四方側面から発光される光を前記凹部５ａの側面部５ｃで反射させて、良好に正面方向へ取り出すことができる。これにより、特に窒化物半導体からなる発光素子１にみられる、発光ムラや色むらを改善することができる。また、色変換層を用いて発光素子１の波長を変換させる場合、前記凹部５ａ内に配置された前記発光素子１全体を色変換層で容易に被覆することが可能となる。
【００７５】
基体５の凹部５ａは、底面部５ｂと、該底面部５ｂから延びる側面部５ｃとを有する。凹部５ａは、開口部分の開口面積が底面部分の底面積よりも大きいことが好ましい。特に、凹部５ａの開口方向からみて円錐台になっていることが指向性制御から好ましい。また、三角錐台や四角錐台などの多角錐台なども使用することができる。さらに、半球状や半楕円球状などの湾曲形状のものも使用することができる。凹部５ａを湾曲形状とすることにより、集光性を高めることができる。凹部５ａの開口部分が広口の方が、光取り出しの観点から好ましい。
【００７６】
基体５は、金属材料を用いて、特に発光素子１が配置される凹部５ａの放熱性を高めているため、樹脂１０の部材は無機物に限らず有機物を用いることも可能であり、大電流投下による前記有機物の劣化はほとんどおこらず、良好な光学特性が得られる。
【００７７】
一方、外壁側である前記凹部５ａの背面は、逆凸形状となっており、凹部５ａの背面とリード電極２の底面との間に溝を有することが好ましく、これにより、実装基板に実装する際、各リード電極２間で短絡が生じることを防止することができ、信頼性高く良好に実装することが可能となる。前記溝がない場合、前記リード電極２の底面に付着される半田が隣接するベース部等に付着し各電極間の絶縁が取れなくなりショートしてしまう恐れがある。
【００７８】
凹部５ａは、例えば金属平板に絞り加工を施すことにより構成される。本実施の形態では、金属平板の主面方向から絞り加工を施して、金属を背面方向に流し凹部５ａを形成する。この流れた金属が凹部５ａの背面の一部となるように構成することで、実装面の面積を大きくすることができる。また、凹部５ａの側面部５ｃの底面側の膜厚を厚くすることができる。具体的には、実装面を構成する凹部５ａの膜厚は、主面側が平坦である発光素子１の載置部は薄く、主面側が凹部５ａの側面部５ｃの一部である前記発光素子１の載置部の外周部は厚く構成されている。これにより、放熱性が向上される他、基体５の機械的強度が増し、好ましい。また、精度良く実装することが可能となり、好ましい指向特性が得られる。
【００７９】
＜ベース部＞
本明細書では、金属製基体５において凹部５ａを囲む平板部分をベース部とする。前記ベース部は、厚さ方向に貫通された貫通孔を少なくとも１つ有する。前記貫通孔はリード電極２を固定するためのものであり、本実施の形態の発光装置１００は、前記貫通孔を２つ有する。それぞれの貫通孔は、凹部５ａを挟んで対向して設けられ、各内部に絶縁部材３を介して正又は負のリード電極２がそれぞれ挿入されている。このように構成することにより、各リード電極間の中心に発光素子１を配置させることができ、良好な指向特性が得られる。
【００８０】
ここで、発光装置１００の正及び負のリード電極２は、少なくとも一方がベース部の貫通孔内に絶縁部材３を介して挿入されていれば良く、他方のリード電極２は金属製基体５と一体成形されていてもよい。このように構成すると、熱発生源である基体５の凹部５ａの発光素子１配置面から前記他方のリード電極２まで絶縁部材３を有さず連続した材料にて構成されているため、熱が良好に分散され、前記凹部５ａの底面、前記他方のリード電極２の底面、及びそれらの間の背面から良好に熱を放熱することができる。
【００８１】
また、発光装置１００において、金属製基体５のベース部の膜厚は凹部５ａの底面厚より厚いことを特徴とする。ベース部の厚みは０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。０．３ｍｍより薄い場合、基体５全体の強度が低下してしまう。またリッドとの溶接時に起こる応力歪により溶接界面にクラックが生じる恐れがあり、このように気密性が不完全になると、水分が内部に侵入しワイヤー４や発光素子１が腐食され信頼性が低下してしまう。また１．０ｍｍ以上の膜厚にすると、前記溶接界面にパルス電流が伝わりにくくなり、シールが不完全になる恐れがある。また発光装置が厚型化するとともにコストが高くなる。
【００８２】
また、前記ベース部の外側縁部は、ベース部底面に沿って鍔部を有することが好ましい。このように構成することにより、前記鍔部を設けることにより露出される基体５端面と発光面側に配置されるリッド６の内壁、及び前記鍔部の上面と前記リッド６上面とが合わさり、これらの位置決めを容易に行うことができ、量産性が向上され好ましい。
【００８３】
金属製基体５の熱膨張率は、前記絶縁部材３の熱膨張率と同様の値か、若しくは大きい値であることが好ましい。前者の場合、互いの部材が破損されることなく熱密着させることができる。また後者の場合、これらの熱膨張率の差が０．０１×１０^−４／ｄｅｇ以下であれば、互いの接触面積を出来るだけ大きくすることで熱膨張率の差による破損を回避しつつ前記熱膨張率の差の効果によりほどよく金属製基体５が貫通孔の内部方向に収縮され、前記貫通孔の内壁に基材１の酸化膜を設けなくても、前記金属製基体５と前記絶縁部材３とを密着させることができる。これにより、作業工程が簡略化され生産性が良好な発光装置１００が得られる。
【００８４】
また、金属製基体５の基材は、強い強度を有することが好ましく、これにより薄型の基体を信頼性高く形成することができる。金属製基体５の好ましい基材として、コバール、鉄などが挙げられる。コバールとはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金であり、絶縁部材に用いられる低融点ガラスと近似の熱膨張率を有するので良好に気密封止を行うことができる。これら基材１の最表面にはＡｇメッキを施すことが好ましい。このように構成すると、基体表面の光反射散乱率が向上される他、Ａｇ層が溶接用ろう材となり、発光素子１、ワイヤー４、及びリッド６と、金属製基体５本体との密着性が向上され好ましい。更に、発光素子１からの光が照射される基体の主面側はＡｇ層を光沢にメッキし、他の部材との密着性を高めたい部分のみのＡｇ層を無光沢にメッキすると、これらの効果は増殖される。
【００８５】
本発明で用いられる金属製基体５は、上記のように構成され、これにより高い信頼性を有する発光装置１００を安価に得ることができる。
【００８６】
＜リード電極＞
発光装置１００は、正及び負のリード電極２を有し、そのうちの少なくとも一方は、金属製基体５のベース部と絶縁部材３を介して一体的に設けられる。例えば、ベース部に貫通孔を設け、該貫通孔内に絶縁部材３を介して挿入されている。リード電極２の先端部は、ベース部の表面から突出しており、且つリード電極２の底面は凹部５ａの実装面側底面と略同一平面上に位置している。但し、リード電極２の底面は凹部５ａの実装面側底面と異なる高さを有していてもよい。
【００８７】
リード電極２のワイヤー４の接続面である上面は、０．０２ｍｍ^２〜０．２ｍｍ^２の範囲の面積を有することが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ^２〜０．１５ｍｍ^２である。このように構成されることにより、ワイヤーボンディングの精度が良好で且つ小型化の発光装置が得られる。
【００８８】
また、リード電極２の実装面側である底面がベース部背面から突出している場合、前記底面は前記上面より広い面積を有するように構成することができる。このように構成すると、リード電極２が発光装置１００の支持体の役割を兼ね合わせ、安定して表面実装することが可能となると共に、実装基板との接触面積が広くなるため放熱性が向上される。このような形状のリード電極２は、例えば柱状に形成されたリード電極２の底面側をプレス加工することにより得ることができる。リード電極２の底面側の好ましい形状として、逆Ｔ字型、末広がり型、逆テーパー型等が挙げられる。
【００８９】
＜リッド＞
発光装置１００は、金属製基体５の主面側に、透光性窓部７と金属部とからなるリッド６を有する蓋体８を備える。前記窓部７は、発光装置１００の発光面であり中央部に配置されることが好ましい。
【００９０】
本実施の形態において、窓部７は、金属製基体５の凹部５ａに配置された発光素子１の上面に位置しており、凹部５ａの内壁の延長線と交点を有する。発光素子１の側面からから発光される光は、凹部５ａの側面部５ｃにて反射散乱され正面方向に取り出される。これらの反射散乱光の存在範囲は、ほぼ凹部５ａの側面部５ｃの延長線内であると考えられる。そこで、上記のように発光面である窓部７の面積を調整することにより、前記反射散乱光は効率よく窓部７に集光され、高輝度な光を発光することが可能な発光装置１００が得られる。
【００９１】
リッド６の基材は、基体５本体及び窓部７の透光性部材と熱膨張係数が近似していることが好ましい。また、リッド６の材質の表面は基材５の保護膜としてＮｉメッキ層を有することが好ましい。
【００９２】
上記リッド６は、例えば、カーボン製の封着治具を用いて、リッド本体に形成された開口部内にタブレット状のガラスを配置し通炉させることによりガラスとリッド本体とを気密絶縁的に封着させることができる。
【００９３】
リッド６の形状は、基体５の溶接部と密接可能な滑らかな平面を有し、且つ基体５を気密封止できれば特に限定されるものではない。中央部が凸形状のリッド６を用いると、前記リッド６の窓部７の背面に蛍光体を良好にバインダーさせることができ、歩留まり良く発光装置を形成することができる。また、凸形状のリッド６に柔軟性を有する部材を注入し、金属製基体５に電気的に接続された発光素子１を挿入して一体化させると、耐熱応力に優れた発光装置が得られる。
【００９４】
更に、前記窓部７表面を、曲線を帯びたレンズ形状とすると、光の収束が良好となり、正面方向の光度が高い発光装置が得られる。例えば、青色に発光する発光素子１が載置された金属製基体５に、指向角が４５度程度に設定され、且つ背面に前記青色の光の一部を吸収し黄色の光を発光する蛍光体を固着されてなる砲弾側レンズを載置すると、これらの混色により高輝度に白色ビームを発光することが可能な小型化発光装置が得られる。このような発光装置は、携帯電話等の小型機械に備えられた描写機能に必要とされるフラッシュの用途に用いることができる。
【００９５】
＜樹脂＞
図３は、樹脂の接触角を示す概略図である。樹脂の接触角θは、蛍光体を含んでいない。
【００９６】
樹脂１０は、発光素子１の一部を被覆している。発光装置１００は、基体５及び蓋体８とにより、気密封止されているため、樹脂１０は、外部からの障害物や水分などから発光素子１を保護するために用いることよりも、発光素子１からの光を効率的に取り出すことを主目的としている。これは、発光素子１と空気との界面で生じていた発光素子１からの光の全反射を抑制するため、発光素子１と空気との間に樹脂１０と設け、屈折率差により、発光素子１からの光を全反射させることなく、樹脂１０中を透過し、空気中に放出するものである。
【００９７】
樹脂１０は、基体５の凹部５ａの内部に塗布されており、該凹部５ａの形状に符合する形状を形成することが好ましい。例えば、凹部５ａの開口部分が広口の円錐台の形状を成している場合は、樹脂１０も、該凹部５ａの内面に符合する円錐台の形状を成している。例えば、凹部５ａの開口部分が広口の四角錐台の形状を成している場合は、樹脂１０も、該凹部５ａの内面に符合する四角錐台の形状を成している。凹部５ａ内の底面側における樹脂１０の上面は、凹部５ａの底面部５ｂに平行な平面形状を形成することが光取り出し効率、及び、色調バラツキの観点から好ましい。
【００９８】
樹脂１０は、基体５と蓋体８とにより気密封止されている気体、例えば、窒素、ヘリウム等よりも、高い屈折率を有するものを使用する。光取り出し効率の向上を図るためである。なお、気密封止されている気体は、金属性基体５やワイヤー４を腐食させないために、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい。
【００９９】
樹脂１０は、体積固体百分率７０％以下であることが好ましい。特に、該体積固体百分率が３０〜６０体積％であることが好ましい。樹脂１０は、硬化に伴い、樹脂中の有機溶剤が揮発され、体積収縮する。このとき、蛍光体３０を含有していない樹脂と、蛍光体３０を含有している樹脂と、を同条件で硬化させた場合、蛍光体３０を含有している樹脂の方が、体積収縮が大きい。これは、有機溶剤の揮発が促進されているためであると考えられる。このように、体積固体百分率の小さい樹脂を使用することにより、凹部５ａの形状により符合した発光装置１００を提供することができる。但し、この体積収縮によって、ワイヤー断線は発生していない。これは、樹脂１０の厚みが薄く、内部応力の差が少なく、樹脂１０とワイヤー４との接触面積が小さいためと考えられる。
【０１００】
樹脂１０は、接触角が６０°以下であることが好ましい。また、凹部５ａの側面部５ｃが開口部分の方が底面部５５ｂよりも広口で側面部５ｃが斜面となっている場合、例えば、テーパー形状でも、樹脂１０がその凹部５ｃの側面部５ｃから滑り落ちない程度の粘度を有していることが好ましい。
【０１０１】
樹脂１０は、耐熱性樹脂であることが好ましい。
【０１０２】
樹脂１０は、蛍光体３０が均一に分散されていることが好ましく、適度な粘度を有することが好ましい。樹脂１０の粘度が高いと、発光素子１及び基体５の凹部５ａに所定量で適切な塗布が困難だからである。また、樹脂１０を塗布する際、樹脂１０が発光素子１の周囲に回り込まないことも生じる。一方、樹脂１０の粘度が低いと、樹脂１０を硬化させるまでに、蛍光体３０が沈降若しくは浮上してしまい、樹脂中に均一に分散させることができない。
【０１０３】
第２の樹脂２０、２１は、樹脂１０の上に形成されている。第２の樹脂２０、２１は、樹脂１０の凹みを埋める。第２の樹脂２０、２１の上面は、凹部５ａの底面とほぼ平行な平面であることが好ましい。特に、凹部５ａが平面となる位置まで第２の樹脂２０で覆うことが好ましい。例えば、体積固体百分率または重量固体百分率が１００％の体積収縮がない樹脂を用いて、凹部５ａ及び第１の樹脂１０の凹みを埋めることで、該第２の樹脂２０の上面が、平らな面を形成することができる。また、第２の樹脂２１に体積固体百分率または重量固体百分率が３０〜８０％の体積収縮が大きい樹脂を用いて、第１の樹脂１０を被覆することもできる。第２の樹脂２０、２１の材質は、特に限定されず、耐熱性樹脂以外の通常の樹脂も使用することができる。
【０１０４】
第２の樹脂２０、２１は、発光素子１からの光を透過させるため、透光性である。該第２の樹脂２０、２１中にも蛍光体３０を含有させることもできる。この時、樹脂１０の蛍光体３０は、第２の樹脂２０、２１の蛍光体よりも、長波長側に主発光波長を有する蛍光体であることが好ましい。これにより、蛍光体の発光効率を高めることができるからである。一方、発光素子１に紫外線を発光する発光素子を用いて、樹脂１０中の蛍光体３０に照射すると、該発光素子１からの紫外線により励起され、青色に発光する。この青色に発光した蛍光体３０の光により第２の樹脂２０、２１中の蛍光体が励起され、黄色に発光する。これにより、青色光と黄色光との混色光により白色に発光する発光装置１００を提供することができる。ただし、蛍光体は、これらに限定されず、種々の組合せで使用することができる。
【０１０５】
＜蛍光体＞
発光装置１００は、発光素子１と該発光素子１から発光される光の少なくとも一部を吸収し他の光を発光することが可能な蛍光体３０とを組み合わせることにより、所望の色調を有する光を得ることができる。また、蛍光体３０は、拡散剤や顔料等他の部材と互換性を有しており、またこれらを組み合わせて用いることも可能である。これら蛍光体は、樹脂１０及び第２の樹脂２０中にも混入させて、所望の発光色を得ることができる。
【０１０６】
ここで、本実施例で用いられている蛍光体について詳述する。
【０１０７】
発光装置では、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光素子から発光された光を励起させて発光できるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体をベースとした蛍光体を用いている。
【０１０８】
具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体としては、ＹＡｌＯ_３：Ｃｅ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ_４Ａｌ_２Ｏ_９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光体の粒子を揃えることができる。
【０１０９】
本明細書において、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は特に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換され、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体を含む広い意味に使用する。
【０１１０】
更に詳しくは、一般式（Ｙ_zＧｄ_1-z）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ_1-aＳｍ_a）₃Ｒｅ‘₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
【０１１１】
この蛍光体は、ガーネット構造（ざくろ石型構造）のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【０１１２】
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてＣｅに加えＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｅｕらを含有させることもできる。
【０１１３】
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ざくろ石型）系蛍光体の組成のうち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
【０１１４】
Ｙの一部をＧｄで置換する場合、Ｇｄへの置換を１割未満にし、且つＣｅの含有（置換）を０．０３から１．０にすることが好ましい。Ｇｄへの置換が２割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ｃｅの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能な発光装置を形成することができる。
【０１１５】
このようなフォトルミネセンス蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ、及びＣｅの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０℃〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
【０１１６】
本願発明の発光装置において、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ざくろ石型）蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
【０１１７】
また、本発明で用いられる蛍光体の粒径は１μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３μｍ〜３０μｍである。３μｍより小さい粒径を有する蛍光体は、比較的凝集体を形成しやすく、液状樹脂中において密になって沈降されるため、光の透過効率を減少させてしまう。本発明では、このような蛍光体を有しない蛍光体を用いることにより蛍光体による光の隠蔽を抑制し発光装置の出力を向上させる。また本発明の粒径範囲である蛍光体は光の吸収率及び変換効率が高く且つ励起波長の幅が広い。このように、光学的に優れた特徴を有する大粒径蛍光体を含有させることにより、発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光することができ、発光装置の量産性が向上される。
【０１１８】
ここで本発明において、粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値である。前記体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、具体的には、気温２５℃、湿度７０％の環境下において、濃度が０．０５％であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に各物質を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ａ）により、粒径範囲０．０３μｍ〜７００μｍにて測定し得られたものである。この体積基準粒度分布曲線において積算値が５０％のときの粒径値であり、本発明で用いられる蛍光体の中心粒径は３μｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましい。また、この中心粒径値を有する蛍光体が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は２０％〜５０％が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより製品毎の色度バラツキが低減され良好な色調を有する発光装置が得られる。
【０１１９】
蛍光体３０は、樹脂１０中に均一に分散されていることが好ましいが、蛍光体３０を樹脂１０中に沈降させてもよい。蛍光体３０は、発光素子１の近傍に配置する方が、光取り出しの観点から好ましい。また、少量の蛍光体で色調を決定することができるからである。
【０１２０】
また、上記ＹＡＧ蛍光体に限られず、種々の蛍光体を用いることができる。例えば、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属である。）やＭＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属である。）、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、Ｍ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などを用いることができる。
【０１２１】
その他の蛍光体として、ユウロピウムで付活されたアルカリ土類金属珪酸塩を有することもできる。該アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５ｂＡｌ_２Ｏ_３ｃＢ_２Ｏ_３ｄＧｅＯ_２：ｙＥｕ^２＋（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５ｂＡｌ_２Ｏ_３ｃＢ_２Ｏ_３ｄＧｅＯ_２：ｙＥｕ^２＋（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
ここで、好ましくは、ａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きい。
【０１２２】
本実施の形態における発光装置は、アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ_４：Ｅｕ、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。
Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ_２Ｏ_３：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、Ｍｅは、Ｂａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを示す。）
次に、本実施の形態におけるアルカリ土類金属珪酸塩からなる蛍光体の製造工程を説明する。
【０１２３】
アルカリ土類金属珪酸塩の製造のために、選択した組成に応じて出発物質アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素ならびに酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合し、かつ、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、温度１１００℃および１４００℃で所望の蛍光体に変換する。この際、０．２モル未満の塩化アンモニウムまたは他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換することもできるし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換することもできる。
【０１２４】
上述したような蛍光体、即ち、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ_４：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋の一つまたはこれらの蛍光体を組み合わせることによって、以下に実施例として示されるように、所望の色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができる。
【０１２５】
＜拡散剤＞
更に、本発明において、樹脂１０及び第２の樹脂２０中に、蛍光体３０に加えて拡散剤を含有させても良い。拡散剤を含有することにより、光の拡散効果と、増粘性と、応力拡散効果などがある。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。
【０１２６】
拡散剤は、中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。中心粒径がおよそ４００ｎｍ以上の拡散剤は、発光素子及び蛍光体からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光体を用いることにより生じやすい色ムラを抑制することができる。一方、中心粒径がおよそ４００ｎｍ未満の拡散剤は、発光素子からの光波長に対する干渉効果が低いことから、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。これにより、ポッティング等により色変換部材を配置させる場合、シリンジ内において樹脂中の蛍光体をほぼ均一に分散させその状態を維持することが可能となり、比較的取り扱いが困難である粒径の大きい蛍光体を用いた場合でも歩留まり良く生産することが可能となる。このように本発明における拡散剤は粒径範囲により作用が異なり、使用方法に合わせて選択若しくは組み合わせて用いることができる。
【０１２７】
＜フィラー＞
更に、本発明において、樹脂１０及び第２の樹脂２０中に、蛍光体３０に加えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤と中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が５μｍ以上１００μｍ以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される。その他、粒径が１μｍ以上のフィラーを用いることにより透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤーの断線や前記発光素子底面と基体の凹部底面と剥離等を防止することができる信頼性の高い発光装置が得られる。更には樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
【０１２８】
また、フィラーは蛍光体と類似の粒径及び／又は形状を有することが好ましい。ここで、本明細書において類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が２０％未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度（円形度＝粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ／粒子の投影の周囲長さ）の値の差が２０％未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光体とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光体を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。更に、蛍光体及びフィラーは、共に中心粒径が１５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍであると好ましく、このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置させることができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善させることができる。
【０１２９】
【実施例】
＜実施例１乃至３＞
図４は、実施例１乃至３にかかる発光装置２００を示す概略断面図である。図７は、本発明の実施の形態にかかる発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。図８は、比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。図７に示すように、実施例１乃至３の発光装置では、蛍光体３０が樹脂１０中に均一に分散されている。これに対し、図８に示すように、比較例１の発光装置では、蛍光体が樹脂１０中に含有されていない。該樹脂１０中には、気泡が発生している。
【０１３０】
発光素子１は、４６０ｎｍ近傍に主発光波長を有する青色発光の発光素子を使用した。
【０１３１】
基体５の凹部５ａは、底面部５ｂと側面部５ｃとからなる、開口部上面が広口の円錐台形状を成している。
【０１３２】
樹脂１０は、シリコーン（商品名：アレムコシール５２９（アレムコプロダクツ株式会社製））を使用した。該シリコーンは、体積固体百分率が５０．０％、重量固体百分率が５４．０％、混合粘度１００〜３００ｃｐｓ、揮発性４．２０ｌｂｓ／ｇａｌ、比重１．０２ｇ／ｃｃである。
【０１３３】
第２の樹脂２０は、シリコーン（商品名：シリコーンＫＪＲ−９０２３（信越化学工業株式会社製）を使用した。該シリコーンは、重量固体百分率１００％、混合粘度４０００ｃｐｓ、主剤と副剤の混合比１００：１０、ＪＩＳ−Ａ硬度２２である。
【０１３４】
樹脂１０中に含有する蛍光体３０は、（Ｙ_０．８Ｇｄ_０．２）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅの、いわゆるＹＡＧ蛍光体を使用する。
【０１３５】
実施例１は、該シリコーンに対して、ＹＡＧ蛍光体を１０重量％含有する。実施例２は、該シリコーンに対して、ＹＡＧ蛍光体を２０重量％含有する。実施例３は、該シリコーンに対して、ＹＡＧ蛍光体を３０重量％含有する。これに対し、比較例１は、該シリコーンのみである。
【０１３６】
表１は、実施例１乃至３、比較例１の接触角及び調合粘度を測定した結果を示す。接触角は、３回測定して、平均値を調べた。
【０１３７】
【表１】

【０１３８】
実施例１乃至３及び比較例１を、以下の製造方法により発光装置２００を製造した。
【０１３９】
凹部５ａが設けられた基体５に、発光素子１を載置する。発光素子１は、Ａｕ−Ｓｎ共晶接合を用いて基体５の凹部５ａの底面部５ｂにダイボンディングした。発光素子１をダイボンディングした後、発光素子１の電極部と基体５に設けられたリード電極２とをワイヤーボンディングして電気的接続を行った。
【０１４０】
このように形成された発光素子１が載置された基体５の凹部５ａ内に、予め蛍光体３０を均一に分散させた樹脂１０を流し込む。蛍光体３０は、上記のＹＡＧ蛍光体を用いた。蛍光体３０は、所定量秤量して樹脂１０中に均一に分散させた。実施例１乃至３における蛍光体３０の調合量は、樹脂１０に対して、１０重量％、２０重量％、３０重量％と三種類用意した。樹脂１０は、上記のシリコーンを用いた。樹脂１０は、揮発しやすいため、所定量秤量したあと、蛍光体３０を混入して、すばやく攪拌を行った。これらの蛍光体３０が均一に分散された樹脂１０と凹部５ａとの隙間に空気が入らないように流し込んだ。実施例１乃至３及び比較例１は、基体５の凹部５ａから流出しない程度に、凹部５ａの上端まで流し込んだ。
【０１４１】
樹脂１０を凹部５ａ内に流し込んだあと、有機溶剤を揮発させた。揮発させる有機溶剤は、有害なものを含んでいるため、排気設備のあるドラフト内で２４時間、排気しながら、有機溶剤を揮発させた。
【０１４２】
次に、第２の樹脂２０を、凹部５ａの樹脂１０の凹み部分にポッティングした。凹部５ａの上端とほぼ同じ高さになる位置まで、第２の樹脂２０をポッティングした。この第２の樹脂２０の上面は、凹部５ａの底面部５ｂと平行な平面である。なお、第２の樹脂２０は、予め主剤と副剤とを１００：１０の割合で混合しておき、脱泡しておく。
【０１４３】
この後、１時間かけて、常温から９０℃〜９５℃まで昇温した。９０℃〜９５℃で約２時間保持した後、さらに１時間かけて１７０℃〜１８５℃まで昇温した。１７０℃〜１８５℃で約１時間保持した後、常温までゆっくりと温度を下げた。
【０１４４】
最後に、気密封止するために、基体５に、窓部７とリッド６とを有する蓋体８を設けた。気密封止は、窒素中にて行った。溶接機を用いて、該蓋体８を基体５に設けた後、気密封止するために、接触部分をシールした。
【０１４５】
以上の工程を経ることにより、実施例１乃至３の発光装置２００を製造した。蛍光体３０を含有していない以外は、同条件で比較例１の発光装置を製造した。
【０１４６】
基体５の凹部５ａにおいて、樹脂１０は、凹部５ａに符合する形状を成している。樹脂１０は、底面部と側面部とからなり、樹脂１０の底面部は、凹部５ａの底面部５ｂに平行かつ平面であり、樹脂１０の側面部は、凹部５ａの側面部５ｃと平行かつ平滑な曲面である。
【０１４７】
発光素子１上における樹脂１０の上面１０ａは、発光素子１の周囲部分における樹脂１０の上面１０ｂと、ほぼ同一の高さである。発光素子１の周囲部分５ｃの樹脂１０の膜厚よりも、発光素子１上における樹脂１０の上面１０ａの膜厚の方が薄い。基体５の凹部５ａの側面部の樹脂１０ｃは、ほぼ均一の厚さで凹部５ａの側面部５ｃを被覆している。樹脂１０は、硬化前に対して約５０体積％、体積収縮していた。
【０１４８】
上記工程より得られた実施例１乃至３，比較例１の色調を表２に示す。
【０１４９】
【表２】

【０１５０】
蛍光体３０の樹脂１０中への配合量が少量であると、多量の樹脂量が必要となり、所望の色調に調整することが難しい。これに対し、蛍光体３０の樹脂１０中への配合量が多量であると、少量の樹脂量で所望の色調に調整することができる。
【０１５１】
＜熱衝撃試験＞
実施例１乃至３、比較例１について、熱衝撃試験を行った。
【０１５２】
熱衝撃試験は、以下の方法により行う。まず、２つの容器を用意し、１つの容器には―４０℃の溶液を入れ、もう１つの容器には、１００℃の溶液を入れる。この２つの容器それぞれに発光装置２００を１分間ずつ交互に浸積する。この２つの容器それぞれに１回ずつ浸積した場合を１サイクルとして、１０００サイクル行う。
【０１５３】
その結果、図に示すように、比較例１の発光装置は、基体５の凹部５ａ内の樹脂１０に気泡４０が発生した。この樹脂１０の気泡４０の発生は、樹脂１０中に残留している有機溶剤が、急激な温度差により、発生したものと考えられる。
【０１５４】
これに対し、実施例１乃至３の発光装置は、いずれも、基体５の凹部５ａ内の樹脂１０に気泡は発生しておらず、所定の色調を有していた。
【０１５５】
このように、樹脂１０中に蛍光体３０を含有させないと、樹脂中の有機溶剤が揮発し難くなり、有機溶剤の一部が残留する。この有機溶剤の残留により、気泡４０が発生し、色調バラツキが生じる。これに対し、樹脂１０中に蛍光体３０を含有させると、樹脂中の有機溶剤が揮発し易くなり、有機溶剤が残留しない。有機溶剤の残留がないため、気泡が発生せず、色調バラツキも生じない。
【０１５６】
＜実施例４乃至６＞
実施例４乃至６も、樹脂１０を代えた以外は、同条件で発光装置を製造した。そのため、同条件のところは、記載を省略する。
【０１５７】
図９は、比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。比較例の発光装置は、樹脂の接触角が６０度よりも大きい樹脂を用いている。
【０１５８】
樹脂１０は、エポキシ樹脂（商品名：ＥｐｉＦｉｎｅ６６７３／ＥｐｉＦｉｎｅＨ−２１５（ファインポリマーズ株式会社製））を使用した。
【０１５９】
実施例４は、該エポキシ樹脂に対して、ＹＡＧ蛍光体を１０重量％含有する。実施例５は、該エポキシ樹脂に対して、ＹＡＧ蛍光体を２０重量％含有する。実施例６は、該エポキシ樹脂に対して、ＹＡＧ蛍光体を３０重量％含有する。これに対し、比較例２は、該エポキシ樹脂のみである。
【０１６０】
表３は、実施例４乃至６、比較例２の接触角及び調合粘度を測定した結果を示す。接触角は、３回測定して、平均値を調べた。
【０１６１】
【表３】

【０１６２】
実施例４乃至６のエポキシ樹脂にＹＡＧ蛍光体を混入すると、接触角が約３度程度大きくなり、粘度上昇が生じている。
【０１６３】
この結果、実施例４乃至６は、色調バラツキのない、熱衝撃性の高い発光装置を製造することができた。接触角が６０度以下であると、凹部５ａ内に樹脂１０をポッティングする際に、発光素子１の周囲部分への樹脂の回り込みが行われる。これに対し、接触角が６０度よりも大きくなると、発光素子１の周囲部分へ樹脂がうまく回り込まず、凹部５ａ内の一部が被覆されない箇所５ｅが生じる。これにより、発光装置からの色調バラツキを生じる。但し、樹脂の調合粘度を調節したり、塗布方法を変更したりすることで、発光素子１の周囲部分へ樹脂を回り込ませることができる。
【０１６４】
【発明の効果】
以上のことから、本発明は、発光素子から放出される熱や光による封止樹脂の劣化を防止することができる。つまり、封止樹脂に蛍光体を含有することにより、封止樹脂の有機溶剤の揮発を促し、有機溶剤の残留を無くすることができる。これにより、硬化後の有機溶剤の揮発に伴う気泡の発生をなくし、色調バラツキを低減することができる。また、光取り出し効率の高い発光装置を提供することができる。また、封止樹脂にワニスを使用することができる。該ワニスは蛍光体を混入することにより溶剤からの影響を抑止することができる。また、熱劣化を生じ難い封止樹脂及び発光装置を提供することができる。また、製造工程の簡略化を図ることができる。また、樹脂中の蛍光体を多量に用いることにより、少量の樹脂で基体の凹部を被覆することができ、所望の色調に調整することができる。これにより、本発明は、重要な技術的意義を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略平面図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる発光装置における基体の凹部を拡大した概略断面図である。
【図３】樹脂の接触角を示す概略図である。
【図４】本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明の異なる実施の形態にかかる発光装置を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【図８】比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【図９】比較例の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略平面図である。
【図１０】従来の発光装置における発光素子の載置部分を示す拡大した概略断面図である。
【符号の説明】
１発光素子
２リード電極
３絶縁部材
４ワイヤー
５基体
５ａ凹部
５ｂ凹部の底面部
５ｃ凹部の側面部
５ｄ発光素子の周囲部分
６リッド
７窓部
８蓋体
１０樹脂
１０ａ発光素子上における樹脂の上面
１０ｂ発光素子の周囲部分における樹脂の上面
１０ｃ基体の凹部の側面部の樹脂
２０、２１第２の樹脂
３０、３１蛍光体
４０気泡
１００、２００、３００、４００発光装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device that can be used for a liquid crystal backlight, an illumination light source, various indicators, a display, a traffic signal lamp, and the like. In particular, the present invention relates to a light-emitting device that can be used outdoors, has high reliability, and has little change with time.
[0002]
[Prior art]
A light-emitting device using a light-emitting element emits light with a small color, high power efficiency, and vivid colors. In addition, since the light-emitting element is a semiconductor element, there is no worry about a broken ball. Further, it has excellent initial driving characteristics and is strong against vibration and repeated on / off lighting. Because of such excellent characteristics, semiconductor light emitting devices are used as various light sources. In recent years, not only light emitting elements that emit red light and green light but also nitride semiconductors (In _x Ga _y Al _1-xy N, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) have been developed.
[0003]
For example, as a light-emitting device using a light-emitting element, a transparent resin is molded into a lens shape so as to wrap the light-emitting element on a stem to which the light-emitting element is fixed, and the mold part is sealed with a metal cage having transparent glass. An apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). This translucent resin is molded into a lens shape using an epoxy resin or a silicone resin.
[0004]
In recent years, part of the light emitted from the light-emitting element is wavelength-converted by a phosphor, and the light having a wavelength different from that of the light-emitting element is emitted by mixing and emitting the wavelength-converted light and light from the light-emitting element that is not wavelength-converted Light emitting devices that emit colors have been developed. In particular, since a light emitting device that emits white light can be used in a wide range of fields such as general illumination, a display, and a backlight for liquid crystal, there is a demand for a phosphor that is particularly used in a white light emitting device. The emission color of the white light emitting device is obtained by the principle of light color mixing. The blue light emitted from the light emitting element is incident on the phosphor layer, and after being repeatedly absorbed and scattered several times in the layer, is emitted to the outside. On the other hand, blue light absorbed by the phosphor serves as an excitation source and emits yellow fluorescence. The yellow light and the blue light are mixed with each other due to the complementary color, and appear to be white to the human eye. Thus, a white light emitting device using a blue light emitting element is manufactured.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 52-11784 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, a sealing resin such as an epoxy resin has a property of being weak against strong light and heat from the light emitting element. In particular, in the case of a light-emitting element using a nitride semiconductor element capable of emitting light of a short wavelength, the encapsulating resin gradually deteriorates and colors from the periphery of the light-emitting element because the energy is higher than red and green, and the coloring The portion absorbs light from the light emitting element, and the light extraction efficiency is reduced. In addition, the temperature of the light emitting element rises during driving, and the sealing resin is deteriorated or colored due to heat from the light emitting element. Particularly, a small light emitting device is easily affected by heat due to heat dissipation problems.
[0007]
In the invention described in Patent Document 1, since the light emitting element fixed to the stem is sealed with a metal bowl having transparent glass, heat generated from the light emitting element is stored in the metal bowl. There is a problem that the transparent resin enclosing the light emitting element is deteriorated by heat generated from the light emitting element and heat accumulated in the metal bowl.
[0008]
Further, as shown in FIG. 10, when the phosphor is uniformly mixed in the resin and applied onto the light emitting element, the resin on the upper surface portion of the light emitting element is thick and is emitted from the upper surface portion of the light emitting element. Since the light is absorbed by the phosphor, there is a problem that the front luminance of the light emitting device is low and the color tone is likely to vary due to the dispersion of the phosphor. In particular, when manufacturing a light emitting device that emits white light by using a light emitting element that emits blue light as an excitation light source and irradiating a fluorescent material that emits white light, blue light and yellow light may vary depending on the amount of phosphor applied and the degree of dispersion. There is a problem that the color mixture with is not uniform.
[0009]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a light-emitting device with high brightness that prevents deterioration of the sealing resin due to heat and light emitted from the light-emitting element, and emits light uniformly.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has intensively studied, and as a result, the present invention has been completed.
[0011]
The present invention is a light emitting device having a light emitting element, a base on which the light emitting element is placed, and a lid provided on the base for hermetically sealing the light emitting element, the base having a concave shape The concave portion has a bottom surface portion and a side surface portion extending from the bottom surface. The concave portion has an opening area larger than a bottom area of the bottom surface portion, and the concave portion The light emitting element is placed on the bottom surface of the light emitting element, and at least a part of the light emitting element is covered with a light-transmitting resin, the resin contains a phosphor, and the resin is The concave shape is formed in the concave portion. Sign The present invention relates to a light-emitting device. In general, a silicone resin has higher heat resistance than other silicones (oil / rubber). However, when the resin is thick (for example, 200 μm or more), there is a problem that a crack or the like occurs. In addition, the resin is often used as a varnish (including a solvent), and there are problems such as wire disconnection due to generation of bubbles due to solvent volatilization and curing shrinkage. In addition, if the solvent is not completely evaporated, the silicone resin (especially silicone varnish) is used as the sealing resin for the light-emitting element due to problems such as adverse effects on the light-emitting elements, wires, and the entire members constituting the light-emitting device. Not used much.
[0012]
On the other hand, in the present invention, since the light emitting element is covered with a resin such as silicone containing a phosphor, heat generation of the light emitting element by driving, accumulation of the heat by hermetic sealing, and the periphery of the light emitting device Even when exposed to a high temperature of 200 ° C. or more and 250 ° C. or less for a long time (for example, 100 hours) in a high temperature atmosphere, deterioration due to heat does not occur. In addition, problems such as cracks do not occur and bubbles do not occur. This is thought to be because by adding an inorganic substance such as a phosphor to the silicone varnish, the solvent in the resin tends to volatilize and the solvent does not remain in the resin. Furthermore, the hermetic sealing with a lid such as a glass cap eliminates the problem of wire protection due to the wire being exposed.
[0013]
Further, with the above structure, the front luminance of the light emitting element emitted from the upper surface of the light emitting element can be increased, and the color tone variation of the entire light emitting device can be reduced. This is because by applying a thin phosphor on the upper surface of the light emitting element, the amount of light from the light emitting element absorbed by the phosphor is reduced and the front luminance of the light emitting element is increased.
[0014]
In addition, a light emitting device having a desired color tone can be provided by using a resin containing a phosphor. In addition, by increasing the phosphor content, the desired color tone can be adjusted with a small amount of resin.
[0015]
Furthermore, by adopting the above-described configuration, for example, when the shape of the opening portion of the recess has a truncated cone shape whose larger diameter is the opening side, or the shape of the recess has a hemispherical shape. In this case, the extraction efficiency of light emitted from the light emitting element can be improved. In addition, the directivity of light can be controlled. This is because by making the shape of the opening of the recess wide, the light emitted from the light emitting element is irradiated onto the side surface of the recess, and the irradiated light is emitted to the outside.
[0016]
Note that in the case where a resin is not used for the light emitting portion of the light emitting element, light emitted from the light emitting element is emitted into air that is hermetically sealed. At this time, since the refractive index of air with respect to the light emitting element is low, total reflection occurs at the interface between the light emitting element and air, and there is light that is not emitted into the air. Thereby, the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting element is lowered. Therefore, it is necessary to improve the light extraction efficiency by coating the light emitting portion of the light emitting element with a resin having a higher refractive index than air.
[0017]
The resin preferably has a volume solid percentage of 70% or less. Moreover, the state reduced to the viscosity close | similar to the lower limit which phosphor etc. do not settle by adjusting the content rate of a volatile solvent is preferable. In addition, the coating amount is preferably from several μm to several tens μm from the upper surface of the light emitting element. When the solvent is volatilized in this state, there is almost no phosphor or the like on the upper surface of the light emitting element, and a large amount of phosphor or the like is accumulated on the side surface. Thereby, a fluorescent substance can be uniformly apply | coated to the light emitting element surface, and color tone dispersion | variation can be reduced. Moreover, when the base | substrate which has a recessed part is used, the center vicinity of a recessed part is dented with hardening of 1st resin. When the light emitting element is placed under the concave portion near the center, the first resin is thin on the upper surface of the light emitting element, so that light emitted from the upper surface of the light emitting element is contained in the first resin. It is hardly absorbed by the phosphor contained in and emits strong light upward. On the other hand, the 1st resin in which the fluorescent substance is contained in the recessed part side part is apply | coated. The light emitted from the side surface of the light emitting element is absorbed by the phosphor contained in the first resin, is reflected by the side surface portion of the recess, and the light from the phosphor is emitted above the light emitting element. A light-emitting device having high luminance and a desired color tone can be easily manufactured by using mixed color light of light emitted from the upper surface of the light-emitting element and light emitted from the phosphor on the side surface of the recess.
[0018]
In general, the resin preferably has a contact angle of 60 ° or less. If the contact angle is larger than 60 °, when the resin is coated on the substrate on which the light emitting element is mounted, the resin does not easily go around the light emitting element and it is difficult to place the resin at a predetermined position. On the other hand, when the contact angle is 60 ° or less, the resin easily goes around the light emitting element, and the resin can be disposed at a predetermined position. However, in addition to the contact angle, elements such as resin viscosity, wettability to a member such as a light emitting element, resin application amount, resin application method, etc. are added, so by changing these various elements, the above Since the problem can be solved, it cannot be used if the contact angle is more than 60 °.
[0019]
The phosphor is preferably dispersed uniformly in the resin. Thereby, the color tone dispersion | variation of the light discharge | released from a light-emitting device can be reduced.
[0020]
It is preferable that a reflective surface is formed on the side surface of the concave portion. Thereby, the light emitted from the light emitting element is irradiated onto the side surface of the concave portion, and most of the irradiated light is emitted to the outside.
[0021]
In the light emitting device, it is preferable that the resin covers the side surface portion of the concave portion of the base body to the bottom surface portion of the concave portion of the base body and the side surface and top surface of the light emitting element. This is because covering the light emitting portion of the light emitting element can suppress total reflection at the interface between the light emitting element and the resin. Further, by covering the light emitting element, the light emitting element can be protected. Furthermore, when the phosphor is arranged at a position away from the light emitting element, color tone variation is likely to occur. However, in the present invention, since the phosphor is contained in the resin covering the light emitting element, the color tone variation can be reduced. Can do.
[0022]
In the light emitting device, it is preferable that the film thickness of the resin on the upper surface of the light emitting element is smaller than the film thickness of the resin on the bottom surface of the concave portion of the base in the peripheral portion of the light emitting element. Accordingly, a desired color tone is obtained by mixing light emitted from the upper surface of the light emitting element (for example, blue light) and light from the phosphor converted in wavelength by light emitted from the side surface of the light emitting element (for example, yellow light). A light emitting device having (for example, white light) can be provided. In particular, the light from the phosphor is reflected by the side surface of the concave portion of the substrate and mixed with the light from the light emitting element, whereby the color tone variation can be further reduced. On the other hand, when the resin is disposed only on the upper surface of the light emitting element, the color tone is likely to vary depending on the degree of dispersion of the phosphor, and thus it is difficult to provide a light emitting device having a uniform color tone.
[0023]
In the light emitting device, it is preferable that an upper surface of the resin in a peripheral portion of the light emitting element is substantially the same height as an upper surface of the resin on the light emitting element. Thereby, it is possible to improve the light extraction efficiency.
[0024]
In the light emitting device, it is preferable that the upper surface of the resin on the bottom surface side of the concave portion of the base has a flat portion substantially parallel to the bottom surface of the concave portion of the base. By having a planar shape, the light extraction efficiency can be improved. Further, light can be emitted uniformly. In particular, the surface of the resin has a bottom surface portion having a planar shape and a portion having a side surface portion according to the shape of the concave portion of the base, and the light emitted from the concave portion can be made uniform. .
[0025]
In the light emitting device, it is preferable that the resin is coated with a substantially uniform thickness on a side surface of the concave portion of the base. Part of the light emitted from the light emitting element is applied to the side surface of the recess of the base. For this reason, by forming a film having a uniform thickness on the side surface portion, the light emitted from the light emitting element is irradiated to the phosphor in the resin, and the light from the uniform phosphor is emitted from the side surface portion. Can be released. Thereby, the homogenization of the light of a light-emitting device can be achieved. Further, since the resin extends to the side surface portion, the organic solvent of the resin can be efficiently scattered during the heat curing of the resin.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a light-emitting device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to embodiments and examples. However, the present invention is not limited to this embodiment and example.
[0027]
FIG. 1A is a schematic plan view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG.1 (b) is a schematic sectional drawing which shows the light-emitting device concerning embodiment of this invention. FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the concave portion of the base in the light emitting device according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
A light-emitting device 100 according to the present invention includes a light-emitting element 1, a base 5 on which the light-emitting element 1 is placed, and a lid 8 provided on the base 5 that hermetically seals the light-emitting element 1. The lid 8 has a light-transmitting window portion 7 and a lid 6 fitted with the window portion 7 in order to emit light from the light emitting element 1. The base 5 is made of metal and has a recess 5a for housing the light emitting element 1 in the center. The base portion, which is the peripheral portion of the concave portion 5a, has two through holes penetrating in the thickness direction, and the respective through holes face each other with the concave portion 5a interposed therebetween. Positive and negative lead electrodes 2 are inserted into the through-holes through hard glass which is an insulating member 3.
[0029]
Both end portions of the lead electrode 2 protrude from the surface of the base portion, and the bottom surface of the lead electrode 2 is positioned substantially on the same plane as the bottom surface of the recess 5a. In the present specification, the surface of each member in the opening direction of the recess 5a of the base body 5 is referred to as a main surface, and the opposite surface facing the main surface is referred to as a back surface.
[0030]
On the main surface side of the metal base 5 thus configured, the light emitting element 1 is disposed in the recess 5 a of the base 5, and each electrode of the light emitting element 1 is electrically connected to each lead electrode 2 by the wire 4. Connect to. The main surface side of the base body 5 that can be made conductive in this way is hermetically sealed with a lid body 8 having a translucent window portion 7 and a lid 6.
[0031]
The light emitting element 1 placed in the recess 5 a is covered with a resin 10. The resin 10 extends from the bottom surface portion 5b of the concave portion 5a where the light emitting element is placed to the side surface portion 5c of the concave portion 5a, and has a shape of the concave portion 5a. Sign The shape of the recessed portion 5a is formed. In the shape of this recess 5a Sign This does not mean that it has the same shape as the concave portion 5a in a physical sense, but means that the shape substantially the same as the concave portion 5a is formed inside the concave portion 5a along the shape of the concave portion 5a. If it is a taper shape, it means that the resin 10 forms a taper shape along the inner side of the recessed part 5a.
[0032]
The resin 10 can be potted into the recess 5a, poured from the side surface 5c of the recess 5a, or sprayed out. At this time, the resin is selected in consideration of the viscosity and contact angle of the resin. In the present invention, the method of injecting the resin 10 into the recess 5a is not limited, but the resin 10 is dried and heated, and the organic solvent in the resin 10 is volatilized and cured. At this time, the central part of the recessed part 5a is dented using resin with a large volumetric shrinkage rate. This prevents the organic solvent from remaining in the resin 10. In particular, volatilization of the organic solvent can be promoted by mixing the phosphor 30 into the resin 10. Since the degree of volatilization of the organic solvent varies depending on the mixing amount of the phosphor 30, the mixing amount of the phosphor 30 is adjusted as appropriate. In particular, the mixing amount of the phosphor 30 is preferably 1 to 50% by weight, and more preferably 15 to 25% by weight with respect to the resin 10. Here, the resin 10 is removed from the recess 5a. Sign The shape to be formed not only does not leave the organic solvent or moisture, but also places the light emitting element 1 under the recessed portion at the center of the recessed portion 5a to emit light emitted from the front surface of the light emitting device 100. The color variation due to the mixed color light is also adjusted. That is, for example, the light emitting element 1 is placed under the concave portion at the center of the concave portion 5a, and blue light is mainly emitted by the light emitted from the upper surface of the light emitting element 1, and the light emitting element 1 The light emitted from the side surface is absorbed and scattered by the phosphor 30 in the resin 10 and reflected by the side surface portion 5c of the concave portion 5a, so that yellow light is mainly emitted and becomes mixed color light in front of the light emitting device 100. , Emitted as white light to the outside. Conventionally, since many phosphors 30 are applied to the upper surface portion of the light emitting element 1, the blue light emitted from the upper surface is insufficient, and as a result, the light emission luminance from the light emitting device 100 is lowered as a whole. It was. On the other hand, in order to increase the amount of light emitted from the upper surface of the light emitting element 1, it is conceivable to dispose a resin containing a phosphor only on the side surface of the light emitting element without covering the upper surface of the light emitting element. There is a problem that the light-emitting element is not sufficiently protected because it is exposed. In addition, in order to cover the upper surface of the light emitting element, it may be possible to apply the phosphor to only the side portion of the light emitting element by potting a resin that does not contain the phosphor. Since it is necessary to apply, it becomes difficult to manufacture. As described above, considering the simplicity of the manufacturing process when placing the resin 10 on the light emitting element 1 and the variation in color tone due to the coating amount and dispersibility of the phosphor 30, the resin 10 in which the phosphor 30 is uniformly dispersed. Is most preferably applied to the light emitting element 1 by only one application. Further, by arranging the resin 10 in the light emitting portion of the light emitting element 1, there is an effect that extraction of light from the light emitting element 1 can be enhanced. However, in this step, the phosphor 30 is slightly disposed on the upper surface of the light emitting element 1, but since the light extraction efficiency is not lowered, the phosphor is substantially not contained. The same effect can be obtained as when the resin is arranged.
[0033]
<Method for Manufacturing Light-Emitting Device 100>
The light emitting device 100 can be manufactured by the following manufacturing method.
[0034]
The light emitting element 1 is placed on the base 5 provided with the recess 5a. A lead electrode 2 is provided on the base 5 in advance. The light emitting element 1 is die-bonded to the bottom surface portion 5b of the concave portion 5a of the base body 5 by eutectic bonding or die bond resin. After the light emitting element 1 is die-bonded, the wire 4 is bonded to the electrode portion of the light emitting element 1 and the lead electrode 2 to establish electrical connection.
[0035]
A resin 10 in which the phosphors 30 are uniformly dispersed in advance is poured into the recess 5a of the base body 5 on which the light emitting element 1 formed in this way is placed. At this time, air is prevented from entering the gap between the resin 10 and the recess 5a. This is because the introduction of air causes problems such as variations in color tone and peeling between the resin 10 and the recess 5a. After pouring the resin 10 into the recess 5a, the organic solvent is volatilized. At the same time as or after removal of the organic solvent, the resin 10 is cured by heating and drying. This heating and drying are performed gradually so that no bubbles are generated in the resin 10.
[0036]
After the resin 10 is coated on the light emitting element 1, the base body 5 is provided with a lid 8 having a window portion 7 and a lid 6 for hermetic sealing.
[0037]
The light emitting device 100 can be manufactured through the above steps.
[0038]
<Different embodiments>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a light-emitting device according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of the light emitting element in the light emitting device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. Since the light emitting device 200 has substantially the same configuration except for the inside of the light emitting device 100 and the concave portion 5a, the same reference numerals are used where the same configuration is adopted.
[0039]
The light emitting element 1 placed in the recess 5 a is covered with the first resin 10. Further, the upper surface of the first resin 10 is covered with the second resin 20. The first resin 10 contains the phosphor 30 uniformly dispersed therein. Similarly to the above, the first resin 10 is applied to cover the light emitting element 1. After coating the first resin 10, the second resin 20 is applied to cover the first resin 10.
[0040]
The second resin 20 fills the dent of the first resin 10 and forms a planar shape on the upper surface of the second resin 20. This planar shape is preferably substantially parallel to the bottom surface of the recess 5a. Furthermore, it is preferable from the viewpoint of light extraction that the planar shape is substantially flush with the upper end of the side surface portion 5c of the recess 5a.
[0041]
The manufacturing method of the light emitting device 200 is substantially the same as the manufacturing method of the light emitting device 100 except that the second resin 20 is provided.
[0042]
The first resin 10 is poured into the recess 5a of the base 5 on which the light emitting element 1 is placed. After the first resin 10 is heated, dried and cured, the second resin 20 is poured onto the first resin 10. The second resin 20 is also poured so that bubbles do not enter the interface between the first resin 10 and the second resin 20. The 1st resin 10 has comprised the shape corresponding to the recessed part 5a after hardening. The second resin 20 is heated, dried and cured. The second resin 20 uses a resin having a low volume shrinkage rate to make the surface of the second resin 20 flat and smooth.
[0043]
After the second resin 20 is applied and cured, the lid 8 is provided on the base 5.
[0044]
The light emitting device 200 can be manufactured through the above steps.
[0045]
<Different embodiments>
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a light-emitting device according to another embodiment of the present invention. Since the light emitting device 300 has substantially the same configuration except for the inside of the light emitting device 100 and the concave portion 5a, the same reference numerals are used where the same configuration is adopted.
[0046]
The light emitting element 1 placed in the recess 5 a is covered with the first resin 10. Furthermore, the upper surface of the first resin 10 is covered with the second resin 21. The first resin 10 contains the phosphor 30 uniformly dispersed therein. Similarly to the above, the first resin 10 is applied to cover the light emitting element 1. After coating the first resin 10, the second resin 21 is applied to cover the first resin 10.
[0047]
The second resin 21 fills the recess of the first resin 10, and forms a shape that matches the shape of the first resin 10 on the upper surface of the second resin 21. The second resin 21 includes a bottom surface portion and a side surface portion, and the bottom surface portion preferably has a planar shape. This planar shape is preferably substantially parallel to the bottom surface of the recess 5a. The second resin 21 is preferably made of the same material as that of the first resin 10, but a different material can also be used. This is because the adhesiveness and familiarity between the first resin 10 and the second resin 21 can be improved by using the same material. Since the second resin 21 is not in direct contact with the light emitting element 1, the heat generated in the light emitting element 1 is not directly transmitted to the second resin 21, and even if a resin having a lower heat resistance than varnish is used, the heat is generated. No degradation occurs. In other words, since resin generally has higher thermal resistance than metal, it is difficult for heat to be transmitted to the second resin by the first resin, and therefore, heat is dissipated through the eutectic part of the die that easily conducts heat. is there.
[0048]
The manufacturing method of the light emitting device 300 is substantially the same as the manufacturing method of the light emitting device 100 except that the second resin 21 is provided.
[0049]
The first resin 10 is poured into the recess 5a of the base 5 on which the light emitting element 1 is placed. After the first resin 10 is heated, dried and cured, the second resin 21 is poured onto the first resin 10. The second resin 21 is also poured so that bubbles do not enter the interface between the first resin 10 and the second resin 21. The 1st resin 10 has comprised the shape corresponding to the recessed part 5a after hardening. The second resin 21 is heated, dried and cured. The second resin 21 uses a resin having a high volume shrinkage rate to make the surface of the bottom surface of the second resin 21 flat and smooth. As described above, the second resin 21 can also efficiently extract light emitted from the upper surface of the light emitting element 1 by thinning the upper surface portion of the light emitting element 1.
[0050]
However, the second resin 21 can be coated on the first resin 10 before the first resin 10 is cured. After coating the second resin 21, the first resin 10 and the second resin 21 can be cured simultaneously. Thereby, the interface between the first resin 10 and the second resin 21 can be eliminated, and reflection at the interface can be eliminated. By adopting this coating and curing method, the second resin 21 not containing the phosphor 30 can be provided on the first resin 10 containing the phosphor 30.
[0051]
After the second resin 21 is applied and cured, the lid 8 is provided on the base 5.
[0052]
The light emitting device 300 can be manufactured through the above steps.
[0053]
<Different embodiments>
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention. Since the light emitting device 400 has substantially the same configuration except for the inside of the light emitting device 100 and the concave portion 5a, the same reference numerals are used where the same configuration is adopted.
[0054]
The light emitting element 1 placed in the recess 5 a is covered with the first resin 10. Furthermore, the upper surface of the first resin 10 is covered with the second resin 21. The first resin 10 contains the phosphor 30 uniformly dispersed therein. The second resin 21 contains phosphors 31 that are uniformly dispersed. Similarly to the above, the first resin 10 is applied to cover the light emitting element 1. After coating the first resin 10, the second resin 21 is applied to cover the first resin 10.
[0055]
The second resin 21 fills the recess of the first resin 10, and forms a shape that matches the shape of the first resin 10 on the upper surface of the second resin 21. The second resin 21 includes a bottom surface portion and a side surface portion, and the bottom surface portion preferably has a planar shape. This planar shape is preferably substantially parallel to the bottom surface of the recess 5a. The second resin 21 is preferably made of the same material as that of the first resin 10, but a different material can also be used.
[0056]
The second resin 21 contains a phosphor 31. The phosphor 31 contained in the second resin 21 may be of the same type as the phosphor 30 contained in the first resin 10, but a different type is preferred. This is because a light-emitting device that emits light in multiple colors can be provided by variously changing the phosphor. For example, when the light emitting element 1 that emits ultraviolet rays is used, the phosphor 30 in the first resin 10 emits blue light due to the ultraviolet rays, and the phosphor 31 in the second resin 21 is yellow due to the blue light. It is possible to provide a light emitting device 400 that emits white light and emits white light by using these mixed color lights. On the other hand, when the light emitting element 1 that emits blue light is used, the phosphor 30 in the first resin 10 emits yellow-red light by the blue light, and the blue light of the light emitting element 1 causes the phosphor 30 in the second resin 21 to emit light. When the phosphor 31 emits yellow light, it is possible to provide a light emitting device 400 having a color temperature of 2000 to 6000 K close to a light bulb color and improved in color rendering by these mixed color lights.
[0057]
Since the manufacturing method of the light emitting device 400 is substantially the same as the manufacturing method of the light emitting device 300, a description thereof will be omitted.
[0058]
Hereafter, each structure in embodiment of this invention is explained in full detail.
[0059]
<Light emitting element>
In the present invention, the light-emitting element 1 is not particularly limited, and is not limited to a light-emitting element that emits red or green light. A light-emitting element that emits blue light can also be used. Further, not only these light emitting elements that emit visible light but also light emitting elements that emit light in the ultraviolet region from the short wavelength region of visible light, for example, light emitting devices that emit light in the ultraviolet region near 360 nm can be used. However, when a phosphor is used for the light emitting device 100, a semiconductor light emitting element having a light emitting layer capable of emitting a light emission wavelength capable of exciting the phosphor is preferable. Examples of such semiconductor light-emitting elements include various semiconductors such as ZnSe and GaN, but nitride semiconductors (In _X Al _Y Ga _1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1) are preferable. If desired, the nitride semiconductor may contain boron or phosphorus. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a pn junction, a heterostructure, and a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.
[0060]
When a nitride semiconductor is used, materials such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, and GaN are preferably used for the semiconductor substrate. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A nitride semiconductor can be formed on the sapphire substrate by MOCVD or the like. A buffer layer made of GaN, AlN, GaAIN or the like is formed on the sapphire substrate, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.
[0061]
As an example of a light emitting device having a pn junction using a nitride semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride, a first cladding layer formed of n-type aluminum nitride / gallium on a buffer layer, nitrided Examples include a double hetero structure in which an active layer formed of indium gallium, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked.
[0062]
Nitride semiconductors exhibit n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type nitride semiconductor, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type nitride semiconductor, the p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since nitride semiconductors are not easily converted to p-type by simply doping with a p-type dopant, it is preferable to reduce resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after introducing the p-type dopant. After the electrodes are formed, a light emitting element made of a nitride semiconductor can be formed by cutting the semiconductor wafer into chips.
[0063]
In the light emitting device 100, in order to emit white light, the emission wavelength of the light emitting element is preferably 400 nm or more and 530 nm or less in consideration of the complementary color relationship with the emission wavelength from the phosphor, the deterioration of the translucent resin, and the like. More preferably, it is 490 nm or less. In order to further improve the excitation and emission efficiency of the light emitting element and the phosphor, 450 nm or more and 475 nm or less are more preferable.
[0064]
For example, when the base body 5 is made of metal, deterioration of the constituent members due to ultraviolet rays can be suppressed. Therefore, the light emitting device 1 having the main light emission wavelength in the near-ultraviolet or ultraviolet region is used for the light emitting device 100, and a phosphor capable of absorbing a part of the light from the light emitting device 1 and emitting other wavelengths. By combining these, a color conversion light emitting device with little color unevenness can be obtained.
[0065]
The phosphor can be mixed in the window portion 7 or attached to the window portion 7. When making it adhere to the window part 7, it is preferable to use silica etc. which are resin or inorganic substance relatively resistant to ultraviolet rays.
[0066]
<Substrate>
The substrate 5 can be made of a hermetically sealable resin or metal. The base body 5 having a predetermined shape can be molded by placing the lead electrode or the like on a resin without using a predetermined mold and performing transfer molding. The base 5 is provided with a recess 5 in a portion where the light emitting element 1 is placed. The bottom surface portion 5b and the side surface portion 5c of the concave portion 5 are preferably provided with reflection surfaces so that the light from the light emitting element 1 can be reflected and emitted to the outside. Alternatively, the material of the substrate 5 can be molded from a resin having a high reflectance.
[0067]
The base 5 of the light emitting device 100 uses a metal material. By using a metal material, hermetic sealing can be performed more easily, and heat generated from the light emitting element 1 can be easily radiated to the outside.
[0068]
The base 5 used in the light emitting device 100 includes a concave portion 5a that houses the light emitting element 1 and a base portion on which the lead electrode 2 is disposed. The back surface of the recess 5a and the bottom surface of the lead electrode 2 are located on substantially the same plane. Thereby, the light emitting device 100 having high stability can be provided.
[0069]
In the light emitting device 100, it is preferable that the base 5 is formed thin in consideration of the heat dissipation of the heat generated from the light emitting element 1 and the downsizing of the base 5. On the other hand, in order to reduce the difference in coefficient of thermal expansion between the metal of the material of the base 5 and the insulating member 3 adjacent to the metal and improve the reliability, it is necessary to enlarge each contact surface, The substrate 5 is preferably formed thick. Therefore, in the base 5, the portion where the light emitting element 1 is disposed and the portion where the lead electrode 2 is fixed are separated, and the shape and thickness are set in accordance with the purpose in each region, thereby improving the reliability. Plan.
[0070]
Hereinafter, each component will be described in detail.
[0071]
<Concavity of base>
The base body 5 used in the light emitting device 100 has a concave portion 5a in which the light emitting element 1 is housed in the center and heat generated from the light emitting element 1 can be radiated well. The back surface of the recess 5a is located on the same plane as the mounting surface of the light emitting device 100, that is, the bottom surface of the lead electrode 2, and is configured to contact the surface of a mounting substrate (not shown). With this configuration, a light-emitting element is provided by providing a high thermal conductivity region separately from the wiring on the surface of the mounting substrate, and fixing the high thermal conductivity region and the back surface of the concave portion 5a with a conductive member. The heat generated from 1 can be directly radiated to the mounting substrate, and the amount of current dropped onto the light emitting element 1 can be increased to improve the output. Moreover, when providing the support body which has electroconductivity in the back surface of the base | substrate 1, it is preferable that the said support body adheres with the said high heat conductive area | region and a conductive member similarly to the said recessed part bottom face.
[0072]
The thickness of the bottom surface of the recess 5a is thinner than the base corresponding to the outer peripheral portion so as to have good heat dissipation. Thereby, a thermal resistance difference can be provided in the thin part and the thick part which is the base part, and heat can be efficiently radiated from the thin part. The film thickness of the thin wall portion which is the bottom surface of the recess is preferably 0.05 mm to 0.2 mm, more preferably 0.05 mm to 0.1 mm. The bottom surface of the recess set in this way is preferable because of its low thermal resistance. As described above, the light emitting device 100 can directly radiate the heat generated from the light emitting element 1 to the mounting substrate through a heat radiation path shorter than the region where the thermal resistance is set to be low from the outside, thereby realizing low thermal resistance. Yes. Moreover, the thin-walled main surface that is the bottom surface of the concave portion 5a is substantially parallel to the thick-walled main surface that is the base portion, and the inner wall of the concave portion that is the boundary main surface is bent. Thereby, the thermal resistance difference of the said thin part and the said thick part becomes large, and can further improve heat dissipation.
[0073]
The concave portion 5a is preferably located at the center of the light emitting device 100, whereby good directivity can be obtained. However, the recess 5 a can be provided at the corner of the light emitting device 100. Further, two or more recesses 5a can be provided by using the rectangular base body 5, and the recesses 5a can be provided at desired positions.
[0074]
Moreover, it is preferable that the recessed part 5a has a volume which can accommodate the said light emitting element 1 whole. Thereby, the light emitted from the four side surfaces of the light emitting element 1 can be reflected by the side surface portion 5c of the concave portion 5a, and can be extracted well in the front direction. Thereby, it is possible to improve light emission unevenness and color unevenness particularly seen in the light emitting element 1 made of a nitride semiconductor. Further, when the wavelength of the light emitting element 1 is converted using the color conversion layer, the entire light emitting element 1 disposed in the recess 5a can be easily covered with the color conversion layer.
[0075]
The recess 5a of the base 5 has a bottom surface portion 5b and a side surface portion 5c extending from the bottom surface portion 5b. In the recess 5a, the opening area of the opening portion is preferably larger than the bottom area of the bottom surface portion. In particular, a truncated cone as viewed from the opening direction of the recess 5a is preferable in terms of directivity control. Further, a polygonal frustum such as a triangular frustum or a quadrangular frustum can be used. Further, a curved shape such as a hemispherical shape or a semi-elliptical spherical shape can be used. By making the concave portion 5a into a curved shape, the light condensing property can be enhanced. From the viewpoint of light extraction, it is preferable that the opening of the recess 5a has a wide opening.
[0076]
The base 5 is made of a metal material, and in particular, the heat dissipation of the recess 5a in which the light emitting element 1 is disposed is enhanced. Therefore, the member of the resin 10 is not limited to an inorganic material, and an organic material can be used. The organic matter hardly deteriorates due to the above, and good optical characteristics can be obtained.
[0077]
On the other hand, the back surface of the concave portion 5a on the outer wall side has an inverted convex shape, and preferably has a groove between the back surface of the concave portion 5a and the bottom surface of the lead electrode 2, thereby mounting on the mounting substrate. At this time, it is possible to prevent a short circuit from occurring between the respective lead electrodes 2, and it is possible to mount them with high reliability and goodness. In the absence of the groove, the solder attached to the bottom surface of the lead electrode 2 may adhere to the adjacent base portion and the like, and insulation between the electrodes may not be removed, resulting in a short circuit.
[0078]
The recess 5a is configured by, for example, drawing a metal flat plate. In the present embodiment, drawing processing is performed from the main surface direction of the metal flat plate, and the metal is flowed in the back surface direction to form the recess 5a. By configuring the flowing metal to be a part of the back surface of the recess 5a, the area of the mounting surface can be increased. Moreover, the film thickness of the bottom surface side of the side surface portion 5c of the recess 5a can be increased. Specifically, the thickness of the concave portion 5a constituting the mounting surface is such that the mounting portion of the light emitting element 1 whose main surface side is flat is thin, and the main surface side is a part of the side surface portion 5c of the concave portion 5a. The outer peripheral part of 1 mounting part is comprised thickly. Thereby, the heat dissipation is improved, and the mechanical strength of the substrate 5 is increased, which is preferable. Further, it becomes possible to mount with high accuracy, and preferable directivity characteristics can be obtained.
[0079]
<Base part>
In the present specification, a flat plate portion surrounding the recess 5a in the metal base 5 is defined as a base portion. The base portion has at least one through hole penetrating in the thickness direction. The through hole is for fixing the lead electrode 2, and the light emitting device 100 of the present embodiment has the two through holes. The respective through holes are provided to face each other with the recess 5a interposed therebetween, and the positive or negative lead electrode 2 is inserted into each inside via the insulating member 3. With this configuration, the light emitting element 1 can be disposed at the center between the lead electrodes, and good directivity can be obtained.
[0080]
Here, it is sufficient that at least one of the positive and negative lead electrodes 2 of the light emitting device 100 is inserted into the through hole of the base portion via the insulating member 3, and the other lead electrode 2 is connected to the metal base 5. It may be integrally molded. If comprised in this way, since it is comprised with the continuous material without the insulating member 3 from the light emitting element 1 arrangement | positioning surface of the recessed part 5a of the base | substrate 5 which is a heat generation source to the said other lead electrode 2, heat is generated. It is well dispersed and can dissipate heat well from the bottom surface of the recess 5a, the bottom surface of the other lead electrode 2, and the back surface therebetween.
[0081]
Further, in the light emitting device 100, the thickness of the base portion of the metal base 5 is larger than the thickness of the bottom surface of the recess 5a. The thickness of the base part is preferably 0.3 mm to 1.0 mm, more preferably 0.5 mm to 1.0 mm. If it is thinner than 0.3 mm, the strength of the entire substrate 5 is lowered. In addition, cracks may occur at the weld interface due to stress strain that occurs during welding with the lid, and if airtightness is incomplete in this way, moisture will enter the interior and the wires 4 and the light-emitting elements 1 will be corroded, reducing reliability. Resulting in. On the other hand, when the film thickness is 1.0 mm or more, it is difficult for a pulse current to be transmitted to the welding interface, which may result in incomplete sealing. In addition, the light emitting device becomes thicker and the cost increases.
[0082]
Moreover, it is preferable that the outer edge part of the said base part has a collar part along the base part bottom face. By comprising in this way, the base 5 end surface exposed by providing the said collar part, the inner wall of the lid 6 arrange | positioned at the light emission surface side, and the upper surface of the said collar part, and the said lid 6 upper surface match, these Can be easily positioned, and mass productivity is improved, which is preferable.
[0083]
The thermal expansion coefficient of the metal base 5 is preferably a value that is the same as or larger than the thermal expansion coefficient of the insulating member 3. In the former case, the members can be brought into thermal contact with each other without being damaged. In the latter case, the difference between these thermal expansion coefficients is 0.01 × 10 ^-4 / Deg or less, by making the contact area as large as possible, avoiding breakage due to the difference in thermal expansion coefficient, the metal base 5 is reasonably good due to the effect of the difference in thermal expansion coefficient. Even if the oxide film of the base material 1 is not provided on the inner wall of the through hole, the metal base 5 and the insulating member 3 can be brought into close contact with each other. As a result, the light emitting device 100 with a simplified work process and good productivity can be obtained.
[0084]
Moreover, it is preferable that the base material of the metal base 5 has a strong strength, whereby a thin base can be formed with high reliability. Examples of a preferable base material for the metal base 5 include kovar and iron. Kovar is an Fe—Ni—Co alloy and has a thermal expansion coefficient close to that of low-melting glass used for an insulating member, and thus can be hermetically sealed. It is preferable to apply Ag plating to the outermost surfaces of these base materials 1. With this configuration, the light reflection / scattering rate on the surface of the substrate is improved, and the Ag layer becomes a brazing material for welding, and the adhesion between the light emitting element 1, the wire 4 and the lid 6 and the metal substrate 5 main body is improved. Improved and preferred. Furthermore, when the main surface side of the substrate to which light from the light emitting element 1 is irradiated is plated with an Ag layer glossy, and only the portion of the Ag layer that is desired to improve adhesion to other members is plated with a matte surface, these The effect is multiplied.
[0085]
The metal substrate 5 used in the present invention is configured as described above, whereby the light emitting device 100 having high reliability can be obtained at low cost.
[0086]
<Lead electrode>
The light emitting device 100 includes positive and negative lead electrodes 2, at least one of which is integrally provided via the base portion of the metal base 5 and the insulating member 3. For example, a through hole is provided in the base portion, and the insulating member 3 is inserted into the through hole. The leading end portion of the lead electrode 2 protrudes from the surface of the base portion, and the bottom surface of the lead electrode 2 is positioned substantially on the same plane as the mounting surface side bottom surface of the recess 5a. However, the bottom surface of the lead electrode 2 may have a height different from the mounting surface side bottom surface of the recess 5a.
[0087]
The upper surface that is the connection surface of the wire 4 of the lead electrode 2 is 0.02 mm. ² ~ 0.2mm ² Preferably having an area in the range of 0.05 mm. ² ~ 0.15mm ² It is. By being configured in this manner, a light-emitting device with good wire bonding accuracy and a reduced size can be obtained.
[0088]
Further, when the bottom surface on the mounting surface side of the lead electrode 2 protrudes from the back surface of the base portion, the bottom surface can be configured to have a larger area than the top surface. With this configuration, the lead electrode 2 also serves as a support for the light emitting device 100 and can be stably surface-mounted, and the contact area with the mounting substrate is widened, so heat dissipation is improved. The The lead electrode 2 having such a shape can be obtained, for example, by pressing the bottom surface side of the lead electrode 2 formed in a columnar shape. Preferred shapes on the bottom surface side of the lead electrode 2 include an inverted T shape, a divergent shape, and an inverted taper type.
[0089]
<Lid>
The light emitting device 100 includes a lid body 8 having a light transmitting window portion 7 and a lid 6 made of a metal portion on the main surface side of the metal base 5. It is preferable that the window portion 7 is a light emitting surface of the light emitting device 100 and is arranged at the center.
[0090]
In the present embodiment, the window portion 7 is located on the upper surface of the light emitting element 1 disposed in the concave portion 5a of the metal base 5, and has an intersection with an extension line of the inner wall of the concave portion 5a. The light emitted from the side surface of the light emitting element 1 is reflected and scattered by the side surface portion 5c of the concave portion 5a and extracted in the front direction. It is considered that the range in which these reflected and scattered light exists is substantially within the extension line of the side surface portion 5c of the concave portion 5a. Therefore, by adjusting the area of the window 7 that is a light emitting surface as described above, the reflected scattered light is efficiently condensed on the window 7 and can emit light with high brightness. Is obtained.
[0091]
It is preferable that the base material of the lid 6 is similar in thermal expansion coefficient to the translucent member of the base body 5 and the window portion 7. Moreover, it is preferable that the surface of the material of the lid 6 has a Ni plating layer as a protective film of the substrate 5.
[0092]
For example, the lid 6 is hermetically insulated by sealing a glass and the lid body by placing a tablet-like glass in an opening formed in the lid body and passing through a furnace using a carbon sealing jig. Can be worn.
[0093]
The shape of the lid 6 is not particularly limited as long as it has a smooth flat surface that can be in close contact with the welded portion of the base body 5 and the base body 5 can be hermetically sealed. When the lid 6 having a convex center portion is used, the phosphor can be satisfactorily bonded to the back surface of the window portion 7 of the lid 6 and a light emitting device can be formed with a high yield. Further, when a flexible member is injected into the convex lid 6 and the light emitting element 1 electrically connected to the metal base 5 is inserted and integrated, a light emitting device having excellent heat stress can be obtained. .
[0094]
Furthermore, when the surface of the window portion 7 has a curved lens shape, the light convergence is good and a light emitting device having a high brightness in the front direction is obtained. For example, a fluorescent light that emits yellow light by absorbing a part of the blue light on the back surface thereof with a directivity angle set to about 45 degrees on a metal base 5 on which the light emitting element 1 that emits blue light is mounted. When a bullet side lens to which the body is fixed is placed, a miniaturized light emitting device capable of emitting a white beam with high brightness by mixing these colors can be obtained. Such a light-emitting device can be used for a flash application required for a drawing function provided in a small machine such as a mobile phone.
[0095]
<Resin>
FIG. 3 is a schematic view showing the contact angle of the resin. The contact angle θ of the resin does not include a phosphor.
[0096]
The resin 10 covers a part of the light emitting element 1. Since the light emitting device 100 is hermetically sealed by the base 5 and the lid 8, the resin 10 is used rather than being used for protecting the light emitting element 1 from an obstacle or moisture from the outside. The main purpose is to extract light from 1 efficiently. This is because a resin 10 is provided between the light emitting element 1 and air in order to suppress total reflection of light from the light emitting element 1 generated at the interface between the light emitting element 1 and air, and the light emitting element The light from 1 is transmitted through the resin 10 without being totally reflected and released into the air.
[0097]
The resin 10 is preferably applied to the inside of the recess 5a of the base 5 and forms a shape that matches the shape of the recess 5a. For example, when the opening part of the recessed part 5a has the shape of a wide-mouthed truncated cone, the resin 10 also has the shape of a truncated cone matching the inner surface of the recessed part 5a. For example, when the opening part of the recessed part 5a has the shape of a wide-open square pyramid, the resin 10 also has the shape of a square pyramid that matches the inner surface of the recessed part 5a. The top surface of the resin 10 on the bottom surface side in the recess 5a is preferably formed in a planar shape parallel to the bottom surface portion 5b of the recess 5a from the viewpoint of light extraction efficiency and color variation.
[0098]
As the resin 10, a gas having a higher refractive index than a gas hermetically sealed by the base 5 and the lid 8, for example, nitrogen, helium, or the like is used. This is to improve the light extraction efficiency. The gas that is hermetically sealed is preferably an inert gas such as nitrogen or helium so as not to corrode the metallic substrate 5 or the wire 4.
[0099]
The resin 10 preferably has a volume solid percentage of 70% or less. In particular, the volume solid percentage is preferably 30 to 60% by volume. As the resin 10 is cured, the organic solvent in the resin is volatilized and the volume shrinks. At this time, when the resin not containing the phosphor 30 and the resin containing the phosphor 30 are cured under the same conditions, the resin containing the phosphor 30 has a volume shrinkage. large. This is considered to be because the volatilization of the organic solvent is promoted. Thus, by using a resin having a small volume solid percentage, it is possible to provide the light emitting device 100 that matches the shape of the recess 5a. However, no wire breakage occurs due to the volume shrinkage. This is presumably because the thickness of the resin 10 is thin, the difference in internal stress is small, and the contact area between the resin 10 and the wire 4 is small.
[0100]
The resin 10 preferably has a contact angle of 60 ° or less. Further, when the side surface portion 5c of the recess 5a has a wider opening at the opening portion than the bottom surface portion 55b and the side surface portion 5c has a slope, the resin 10 slips from the side surface portion 5c of the recess 5c, for example, even in a tapered shape. It is preferable to have a viscosity that does not drop.
[0101]
The resin 10 is preferably a heat resistant resin.
[0102]
The resin 10 preferably has the phosphor 30 uniformly dispersed, and preferably has an appropriate viscosity. This is because when the viscosity of the resin 10 is high, it is difficult to apply the light emitting element 1 and the recess 5a of the substrate 5 in a predetermined amount. In addition, when the resin 10 is applied, the resin 10 may not go around the light emitting element 1. On the other hand, if the viscosity of the resin 10 is low, the phosphor 30 settles or floats until the resin 10 is cured, and cannot be uniformly dispersed in the resin.
[0103]
The second resins 20 and 21 are formed on the resin 10. The second resins 20 and 21 fill the dents in the resin 10. The top surfaces of the

second resins

20 and 21 are preferably flat surfaces that are substantially parallel to the bottom surface of the recess 5a. In particular, it is preferable to cover the concave portion 5a with the second resin 20 up to a flat surface. For example, the upper surface of the second resin 20 is a flat surface by filling the recesses 5a and the recesses of the first resin 10 with a resin having a volume solid percentage or a weight solid percentage of 100% and having no volume shrinkage. Can be formed. Alternatively, the first resin 10 can be coated with the second resin 21 using a resin having a large volumetric shrinkage in which the volume solid percentage or the weight solid percentage is 30 to 80%. The material of the

2nd resin

20 and 21 is not specifically limited, Ordinary resin other than heat resistant resin can also be used.
[0104]
The second resins 20 and 21 are translucent in order to transmit light from the light emitting element 1. The phosphor 30 can also be contained in the

second resins

20 and 21. At this time, the phosphor 30 of the resin 10 is preferably a phosphor having a main emission wavelength on the longer wavelength side than the phosphors of the

second resins

20 and 21. This is because the luminous efficiency of the phosphor can be increased. On the other hand, when the phosphor 30 in the resin 10 is irradiated with a light emitting element that emits ultraviolet light as the light emitting element 1, it is excited by the ultraviolet light from the light emitting element 1 and emits blue light. The phosphor in the

second resin

20, 21 is excited by the light of the phosphor 30 that emits blue light, and emits yellow light. Accordingly, it is possible to provide the light emitting device 100 that emits white light by the mixed light of the blue light and the yellow light. However, the phosphor is not limited to these, and can be used in various combinations.
[0105]
<Phosphor>
The light emitting device 100 is a light having a desired color tone by combining the light emitting element 1 and the phosphor 30 that can absorb at least a part of the light emitted from the light emitting element 1 and emit other light. Can be obtained. In addition, the phosphor 30 is compatible with other members such as a diffusing agent and a pigment, and these can be used in combination. These phosphors can be mixed in the resin 10 and the second resin 20 to obtain a desired emission color.
[0106]
Here, the phosphor used in this example will be described in detail.
[0107]
The light-emitting device uses a phosphor based on a cerium-activated yttrium-aluminum oxide phosphor capable of emitting light by exciting light emitted from a semiconductor light-emitting element having a nitride-based semiconductor as a light-emitting layer. Yes.
[0108]
As a specific yttrium aluminum oxide phosphor, YAlO ₃ : Ce, Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce (YAG: Ce) or Y ₄ Al ₂ O ₉ : Ce, and also a mixture thereof. The yttrium / aluminum oxide phosphor may contain at least one of Ba, Sr, Mg, Ca, and Zn. Moreover, by containing Si, the reaction of crystal growth can be suppressed and phosphor particles can be aligned.
[0109]
In this specification, the yttrium-aluminum oxide phosphor activated with Ce is to be interpreted in a broad sense, and part or all of yttrium is selected from the group consisting of Lu, Sc, La, Gd and Sm. Or a part or all of aluminum is used in a broad sense including a phosphor having a fluorescent action in which any one or both of Ba, Tl, Ga, and In are substituted.
[0110]
More specifically, the general formula (Y _z Gd _1-z ) _Three Al _Five O ₁₂ : Photoluminescence phosphor represented by Ce (where 0 <z ≦ 1) or a general formula (Re _1-a Sm _a ) _Three Re ' _Five O ₁₂ : Ce (where 0 ≦ a <1, 0 ≦ b ≦ 1, Re is at least one selected from Y, Gd, La, Sc, and Re ′ is at least one selected from Al, Ga, In) The photoluminescence phosphor shown in FIG.
[0111]
Since this phosphor has a garnet structure (garnet-type structure), it is resistant to heat, light, and moisture, and the peak of the excitation spectrum can be made around 450 nm. The emission peak is also in the vicinity of 580 nm and has a broad emission spectrum that extends to 700 nm.
[0112]
Further, the photoluminescence phosphor can increase the excitation light emission efficiency in a long wavelength region of 460 nm or more by containing Gd (gadolinium) in the crystal. As the Gd content increases, the emission peak wavelength shifts to a longer wavelength, and the entire emission wavelength also shifts to the longer wavelength side. That is, when a strong reddish emission color is required, it can be achieved by increasing the amount of Gd substitution. On the other hand, as Gd increases, the emission luminance of photoluminescence by blue light tends to decrease. Furthermore, in addition to Ce, Tb, Cu, Ag, Au, Fe, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti, Eu, and the like can be contained as desired.
[0113]
Moreover, in the composition of the yttrium / aluminum / garnet (garnet) phosphor having a garnet structure, the emission wavelength is shifted to the short wavelength side by substituting part of Al with Ga. Further, by substituting part of Y in the composition with Gd, the emission wavelength is shifted to the longer wavelength side.
[0114]
When substituting a part of Y with Gd, it is preferable that the substitution with Gd is less than 10%, and the Ce content (substitution) is 0.03 to 1.0. If the substitution with Gd is less than 20%, the green component is large and the red component is small. However, by increasing the Ce content, the red component can be supplemented and a desired color tone can be obtained without lowering the luminance. With such a composition, the temperature characteristics are good and the reliability of the light emitting diode can be improved. In addition, when a photoluminescent phosphor adjusted to have a large amount of red component is used, a light emitting device capable of emitting an intermediate color such as pink can be formed.
[0115]
Such photoluminescent phosphors use oxides or compounds that easily become oxides at high temperatures as raw materials for Y, Gd, Al, and Ce, and mix them well in a stoichiometric ratio. Get raw materials. Alternatively, a mixed raw material obtained by mixing a coprecipitation oxide obtained by firing a solution obtained by coprecipitation of a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, and Ce in an acid in a stoichiometric ratio with oxalic acid and aluminum oxide. Get. An appropriate amount of fluoride such as barium fluoride or ammonium fluoride is mixed as a flux and packed in a crucible, and baked in air at a temperature range of 1350 ° C. to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a fired product, and then fired. The product can be obtained by ball milling in water, washing, separating, drying and finally passing through a sieve.
[0116]
In the light emitting device of the present invention, such a photoluminescent phosphor may be a mixture of yttrium, aluminum, garnet (garnet type) phosphor activated with two or more kinds of cerium, and other phosphors. .
[0117]
The particle size of the phosphor used in the present invention is preferably in the range of 1 μm to 50 μm, more preferably 3 μm to 30 μm. A phosphor having a particle size smaller than 3 μm is relatively easy to form an aggregate, and becomes densely settled in the liquid resin, so that the light transmission efficiency is reduced. In the present invention, by using a phosphor that does not have such a phosphor, light concealment by the phosphor is suppressed and the output of the light emitting device is improved. In addition, the phosphor having a particle size range of the present invention has high light absorption and conversion efficiency and a wide excitation wavelength range. Thus, by including a large particle size phosphor having optically excellent characteristics, light around the dominant wavelength of the light emitting element can be converted and emitted well, and the mass productivity of the light emitting device is improved. Is done.
[0118]
Here, in the present invention, the particle size is a value obtained from a volume-based particle size distribution curve. The volume-based particle size distribution curve is obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method. Specifically, in an environment of an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%, hexametalin having a concentration of 0.05%. Each substance was dispersed in an aqueous sodium acid solution and measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm. In this volume-based particle size distribution curve, it is a particle size value when the integrated value is 50%, and the center particle size of the phosphor used in the present invention is preferably in the range of 3 μm to 30 μm. Moreover, it is preferable that the fluorescent substance which has this center particle size value is contained with high frequency, and the frequency value is preferably 20% to 50%. By using a phosphor having a small variation in particle size in this way, a light emitting device having a good color tone can be obtained with reduced chromaticity variation for each product.
[0119]
The phosphor 30 is preferably dispersed uniformly in the resin 10, but the phosphor 30 may be precipitated in the resin 10. The phosphor 30 is preferably disposed in the vicinity of the light emitting element 1 from the viewpoint of light extraction. In addition, the color tone can be determined with a small amount of phosphor.
[0120]
Moreover, it is not restricted to the said YAG fluorescent substance, Various fluorescent substance can be used. For example, M ₂ Si ₅ N ₈ : Eu (M is an alkaline earth metal such as Ca, Sr, Ba) or MSi ₂ O ₂ N ₂ : Eu (M is an alkaline earth metal such as Ca, Sr, Ba), La ₂ O ₂ S: Eu, SrAl ₂ O ₄ : R, M ₅ (PO ₄ ) ₃ X: R (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn. X is at least one selected from F, Cl, Br, I. R is Eu. , Mn, or any one of Eu and Mn).
[0121]
Other phosphors can also include alkaline earth metal silicates activated with europium. The alkaline earth metal silicate is preferably an alkaline earth metal orthosilicate represented by the following general formula.
(2-xy) SrO.x (Ba, Ca) O. (1-abbcd) SiO ₂ ・ AP ₂ O ₅ bAl ₂ O ₃ cB ₂ O ₃ dGeO ₂ : YEu ²⁺ (Where 0 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5).
(2-xy) BaO.x (Sr, Ca) O. (1-abbcd) SiO ₂ ・ AP ₂ O ₅ bAl ₂ O ₃ cB ₂ O ₃ dGeO ₂ : YEu ²⁺ (In the formula, 0.01 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5.)
Here, preferably, at least one of the values of a, b, c and d is greater than 0.01.
[0122]
The light-emitting device in the present embodiment is a phosphor composed of an alkaline earth metal salt. In addition to the alkaline earth metal silicate described above, alkaline earth metal aluminate or Y activated by europium and / or manganese is used. (V, P, Si) O ₄ : Eu, or an alkaline earth metal-magnesium-disilicate represented by the following formula:
Me (3-xy) MgSi ₂ O ₃ : XEu, yMn (in the formula, 0.005 <x <0.5, 0.005 <y <0.5, Me represents Ba and / or Sr and / or Ca)
Next, the manufacturing process of the phosphor made of alkaline earth metal silicate in the present embodiment will be described.
[0123]
For the production of alkaline earth metal silicates, the stoichiometric amounts of the starting materials alkaline earth metal carbonate, silicon dioxide and europium oxide are intimately mixed according to the selected composition and the phosphor is produced. In a conventional solid reaction, the desired phosphor is converted at a temperature of 1100 ° C. and 1400 ° C. under a reducing atmosphere. At this time, it is preferable to add less than 0.2 mol of ammonium chloride or other halide. If necessary, part of silicon can be replaced with germanium, boron, aluminum, and phosphorus, and part of europium can be replaced with manganese.
[0124]
Phosphors as described above, ie alkaline earth metal aluminates and Y (V, P, Si) O activated with europium and / or manganese. ₄ : Eu, Y ₂ O ₂ S: Eu ³⁺ By combining one of these phosphors or these phosphors, an emission color having a desired color temperature and high color reproducibility can be obtained, as shown in the following examples.
[0125]
<Diffusion agent>
In the present invention, the resin 10 and the second resin 20 may contain a diffusing agent in addition to the phosphor 30. By containing a diffusing agent, there are a light diffusion effect, a thickening effect, a stress diffusion effect, and the like. As a specific diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide or the like is preferably used. As a result, a light emitting device having good directivity can be obtained.
[0126]
The diffusing agent is one having a center particle diameter of 1 nm or more and less than 5 μm. A diffusing agent having a center particle diameter of about 400 nm or more can diffuse light from the light emitting element and the phosphor well, and can suppress color unevenness that tends to occur when a phosphor having a large particle diameter is used. On the other hand, a diffusing agent having a center particle diameter of less than about 400 nm has a low interference effect on the light wavelength from the light emitting element, and thus has high transparency, and can increase the resin viscosity without reducing the light intensity. As a result, when the color conversion member is arranged by potting or the like, it becomes possible to disperse the phosphor in the resin almost uniformly and maintain the state in the syringe, and the fluorescent light having a large particle size that is relatively difficult to handle. Even when the body is used, it is possible to produce with good yield. Thus, the action of the diffusing agent in the present invention varies depending on the particle size range, and can be selected or combined according to the method of use.
[0127]
<Filler>
Furthermore, in the present invention, the resin 10 and the second resin 20 may contain a filler in addition to the phosphor 30. The specific material is the same as that of the diffusing agent, but the diffusing agent has a central particle size different from that of the diffusing agent. When the filler having such a particle size is contained in the translucent resin, the chromaticity variation of the light emitting device is improved by the light scattering action. In addition, the thermal shock resistance of the translucent resin can be enhanced by using a filler having a particle size of 1 μm or more. As a result, even when used at high temperatures, it is possible to prevent disconnection of the wire that electrically connects the light emitting element and the external electrode, separation from the bottom surface of the light emitting element and the bottom surface of the concave portion of the substrate, etc. A light emitting device is obtained. Furthermore, the fluidity of the resin can be adjusted to be constant for a long time, and a sealing member can be formed in a desired place, and mass production can be performed with a high yield.
[0128]
The filler preferably has a particle size and / or shape similar to that of the phosphor. Here, in the present specification, the similar particle diameter means a case where the difference in the central particle diameter of each particle is less than 20%, and the similar shape means an approximate degree of each particle diameter with a perfect circle. This represents a case where the difference in the value of the degree of circularity (circularity = perimeter length of a perfect circle equal to the projected area of the particle / perimeter length of the projected particle) is less than 20%. By using such a filler, the phosphor and the filler interact with each other, the phosphor can be favorably dispersed in the resin, and color unevenness is suppressed. Furthermore, it is preferable that both the phosphor and the filler have a center particle size of 15 μm to 50 μm, more preferably 20 μm to 50 μm. Thus, by adjusting the particle size, a preferable interval is provided between the particles. be able to. As a result, a light extraction path is ensured, and the directivity can be improved while suppressing a decrease in luminous intensity due to filler mixing.
[0129]
【Example】
<Examples 1 to 3>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the light emitting device 200 according to the first to third embodiments. FIG. 7 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of the light emitting element in the light emitting device according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of the light emitting element in the light emitting device of the comparative example. As shown in FIG. 7, in the light emitting devices of Examples 1 to 3, the phosphors 30 are uniformly dispersed in the resin 10. On the other hand, as shown in FIG. 8, in the light emitting device of Comparative Example 1, the phosphor is not contained in the resin 10. Bubbles are generated in the resin 10.
[0130]
As the light emitting element 1, a blue light emitting element having a main emission wavelength in the vicinity of 460 nm was used.
[0131]
The concave portion 5a of the base body 5 has a truncated cone shape having a wide opening on the upper surface of the opening, which includes a bottom surface portion 5b and a side surface portion 5c.
[0132]
As the resin 10, silicone (trade name: Alemco Seal 529 (manufactured by Alemco Products Co., Ltd.)) was used. The silicone has a volume solids percentage of 50.0%, a weight solids percentage of 54.0%, a mixed viscosity of 100-300 cps, a volatility of 4.20 lbs / gal, and a specific gravity of 1.02 g / cc.
[0133]
Silicone (trade name: Silicone KJR-9023 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) was used as the second resin 20. The silicone was 100% by weight solids, the mixing viscosity was 4000 cps, and the mixing ratio of the main agent and the auxiliary agent was 100. : 10, JIS-A hardness 22
[0134]
The phosphor 30 contained in the resin 10 is (Y _0.8 Gd _0.2 ) _Three Al _Five O ₁₂ : A so-called YAG phosphor of Ce is used.
[0135]
Example 1 contains 10% by weight of YAG phosphor with respect to the silicone. Example 2 contains 20% by weight of YAG phosphor with respect to the silicone. Example 3 contains 30% by weight of YAG phosphor relative to the silicone. In contrast, Comparative Example 1 is only the silicone.
[0136]
Table 1 shows the results of measuring the contact angles and formulation viscosities of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The contact angle was measured three times, and the average value was examined.
[0137]
[Table 1]

[0138]
In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a light emitting device 200 was manufactured by the following manufacturing method.
[0139]
The light emitting element 1 is placed on the base 5 provided with the recess 5a. The light emitting element 1 was die-bonded to the bottom surface portion 5b of the concave portion 5a of the base 5 using Au—Sn eutectic bonding. After the light emitting element 1 was die-bonded, the electrode portion of the light emitting element 1 and the lead electrode 2 provided on the substrate 5 were wire-bonded to make an electrical connection.
[0140]
A resin 10 in which the phosphors 30 are uniformly dispersed in advance is poured into the recess 5a of the base body 5 on which the light emitting element 1 formed in this way is placed. As the phosphor 30, the YAG phosphor described above was used. A predetermined amount of the phosphor 30 was weighed and uniformly dispersed in the resin 10. Three preparation amounts of the phosphor 30 in Examples 1 to 3 were prepared with respect to the resin 10 such as 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt%. As the resin 10, the above silicone was used. Since the resin 10 is easy to volatilize, after weighing a predetermined amount, the phosphor 30 was mixed and rapidly stirred. The phosphors 30 were poured so as not to enter the gaps between the resin 10 in which the phosphors 30 were uniformly dispersed and the recesses 5a. In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the sample was poured to the upper end of the recess 5a so as not to flow out of the recess 5a of the base 5.
[0141]
After the resin 10 was poured into the recess 5a, the organic solvent was volatilized. Since the organic solvent to be volatilized contains harmful substances, the organic solvent was volatilized while evacuating for 24 hours in a fume hood with an exhaust system.
[0142]
Next, the 2nd resin 20 was potted in the recessed part of the resin 10 of the recessed part 5a. The second resin 20 was potted to a position where it was almost the same height as the upper end of the recess 5a. The upper surface of the second resin 20 is a plane parallel to the bottom surface portion 5b of the recess 5a. In addition, the 2nd resin 20 mixes a main ingredient and an auxiliary agent in the ratio of 100: 10 previously, and defoams.
[0143]
Then, it heated up from normal temperature to 90 to 95 degreeC over 1 hour. After maintaining at 90 ° C. to 95 ° C. for about 2 hours, the temperature was further increased to 170 ° C. to 185 ° C. over 1 hour. After holding at 170 ° C. to 185 ° C. for about 1 hour, the temperature was slowly lowered to room temperature.
[0144]
Finally, a lid 8 having a window portion 7 and a lid 6 was provided on the base 5 for hermetic sealing. The hermetic sealing was performed in nitrogen. After the lid 8 was provided on the base 5 using a welding machine, the contact portion was sealed in order to hermetically seal.
[0145]
The light emitting device 200 of Examples 1 to 3 was manufactured through the above steps. A light emitting device of Comparative Example 1 was manufactured under the same conditions except that the phosphor 30 was not contained.
[0146]
In the recess 5a of the substrate 5, the resin 10 is transferred to the recess 5a. Sign The shape to make. The resin 10 includes a bottom surface portion and a side surface portion. The bottom surface portion of the resin 10 is parallel and flat to the bottom surface portion 5b of the recess 5a, and the side surface portion of the resin 10 is parallel and smooth to the side surface portion 5c of the recess 5a. It is a simple curved surface.
[0147]
The upper surface 10 a of the resin 10 on the light emitting element 1 is substantially the same height as the upper surface 10 b of the resin 10 in the peripheral portion of the light emitting element 1. The film thickness of the upper surface 10a of the resin 10 on the light emitting element 1 is thinner than the film thickness of the resin 10 on the peripheral portion 5c of the light emitting element 1. The resin 10c on the side surface of the recess 5a of the base 5 covers the side surface 5c of the recess 5a with a substantially uniform thickness. The resin 10 had a volume shrinkage of about 50% by volume with respect to that before curing.
[0148]
Table 2 shows the color tones of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 obtained from the above steps.
[0149]
[Table 2]

[0150]
If the blending amount of the phosphor 30 in the resin 10 is small, a large amount of resin is required, and it is difficult to adjust to a desired color tone. On the other hand, when the blending amount of the phosphor 30 in the resin 10 is large, the desired color tone can be adjusted with a small amount of resin.
[0151]
<Thermal shock test>
A thermal shock test was performed on Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
[0152]
The thermal shock test is performed by the following method. First, prepare two containers, put a solution of −40 ° C. in one container, and put a solution of 100 ° C. in the other container. The light emitting device 200 is alternately immersed in each of the two containers for 1 minute. 1000 cycles are performed, where one cycle is immersed in each of the two containers.
[0153]
As a result, as shown in the drawing, in the light emitting device of Comparative Example 1, bubbles 40 were generated in the resin 10 in the recess 5a of the base 5. The generation of the bubbles 40 of the resin 10 is considered to be caused by the sudden temperature difference in the organic solvent remaining in the resin 10.
[0154]
On the other hand, none of the light emitting devices of Examples 1 to 3 had a predetermined color tone because no bubbles were generated in the resin 10 in the recess 5a of the base body 5.
[0155]
Thus, if the phosphor 30 is not contained in the resin 10, the organic solvent in the resin is difficult to volatilize, and a part of the organic solvent remains. Due to the residual organic solvent, bubbles 40 are generated, resulting in color variation. On the other hand, when the phosphor 30 is contained in the resin 10, the organic solvent in the resin is easily volatilized, and the organic solvent does not remain. Since there is no residual organic solvent, no bubbles are generated and color variation does not occur.
[0156]
<Examples 4 to 6>
In Examples 4 to 6, light emitting devices were manufactured under the same conditions except that the resin 10 was changed. Therefore, the description of the same conditions is omitted.
[0157]
FIG. 9 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of the light emitting element in the light emitting device of the comparative example. The light emitting device of the comparative example uses a resin having a resin contact angle larger than 60 degrees.
[0158]
As the resin 10, an epoxy resin (trade name: EpiFine 6673 / EpiFine H-215 (manufactured by Fine Polymers)) was used.
[0159]
Example 4 contains 10% by weight of YAG phosphor with respect to the epoxy resin. Example 5 contains 20% by weight of YAG phosphor with respect to the epoxy resin. Example 6 contains 30% by weight of YAG phosphor with respect to the epoxy resin. On the other hand, Comparative Example 2 is only the epoxy resin.
[0160]
Table 3 shows the results of measuring the contact angles and formulation viscosities of Examples 4 to 6 and Comparative Example 2. The contact angle was measured three times, and the average value was examined.
[0161]
[Table 3]

[0162]
When the YAG phosphor is mixed into the epoxy resins of Examples 4 to 6, the contact angle increases by about 3 degrees, and the viscosity increases.
[0163]
As a result, Examples 4 to 6 were able to produce a light-emitting device with high thermal shock and no color variation. When the contact angle is 60 degrees or less, the resin wraps around the light emitting element 1 when potting the resin 10 into the recess 5a. On the other hand, when the contact angle is larger than 60 degrees, the resin does not enter the peripheral portion of the light emitting element 1 well, and a portion 5e where a part of the recess 5a is not covered is generated. As a result, color variation from the light emitting device occurs. However, the resin can be made to wrap around the light emitting element 1 by adjusting the compounding viscosity of the resin or changing the coating method.
[0164]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can prevent deterioration of the sealing resin due to heat or light emitted from the light emitting element. That is, by including a phosphor in the sealing resin, it is possible to promote the volatilization of the organic solvent of the sealing resin and to eliminate the residual organic solvent. Thereby, generation | occurrence | production of the bubble accompanying the volatilization of the organic solvent after hardening can be eliminated, and color variation can be reduced. In addition, a light-emitting device with high light extraction efficiency can be provided. Moreover, a varnish can be used for sealing resin. The varnish can suppress the influence from the solvent by mixing the phosphor. In addition, it is possible to provide a sealing resin and a light-emitting device that hardly cause thermal degradation. In addition, the manufacturing process can be simplified. Further, by using a large amount of the phosphor in the resin, the concave portion of the base can be covered with a small amount of resin, and a desired color tone can be adjusted. Thus, the present invention has important technical significance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic plan view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. (B) is a schematic sectional drawing which shows the light-emitting device concerning embodiment of this invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of a concave portion of a base in the light emitting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a contact angle of a resin.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of the light emitting element in the light emitting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of a light emitting element in a light emitting device of a comparative example.
FIG. 9 is an enlarged schematic plan view showing a mounting portion of a light emitting element in a light emitting device of a comparative example.
FIG. 10 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a mounting portion of a light emitting element in a conventional light emitting device.
[Explanation of symbols]
1 Light emitting element
2 Lead electrode
3 Insulating material
4 wires
5 Base
5a recess
5b Bottom of recess
5c Side surface of recess
5d Peripheral part of light emitting element
6 Lid
7 windows
8 Lid
10 Resin
10a Top surface of resin on light emitting element
10b The upper surface of the resin in the peripheral portion of the light emitting element
10c Resin on side surface of concave portion of base
20, 21 Second resin
30, 31 Phosphor
40 bubbles
100, 200, 300, 400 Light emitting device

Claims

A light emitting element;
A substrate on which the light emitting element is mounted;
A lid provided on the base for hermetically sealing the light emitting element;
A light emitting device comprising:
The base has a concave shape, and the concave portion has a bottom surface portion and a side surface portion extending from the bottom surface. The concave portion has an opening area of an opening portion and a bottom area of the bottom surface portion. Larger than the bottom surface of the recess, the light emitting element is placed,
At least a part of the light-emitting element is coated with a light-transmitting resin, and the resin is a silicone resin having a volume solid content percentage of 30% to 70% by volume containing a phosphor, and the resin. Corresponds to the shape of the recess in the recess.

The light emitting device according to claim 1, wherein the resin has a contact angle of 60 ° or less.

The light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor is uniformly dispersed in the resin.

The light emitting device according to claim 1, wherein the concave portion has a reflective surface formed on a side surface portion.

5. The light emitting device according to claim 1, wherein the resin covers a side surface portion of the concave portion of the base body to a bottom surface portion of the concave portion of the base body and a side surface and an upper surface of the light emitting element. The light-emitting device as described in any one.

The light emitting device is characterized in that the thickness of the resin on the upper surface of the light emitting element is thinner than the thickness of the resin on the bottom surface of the concave portion of the base in the peripheral portion of the light emitting element. The light emitting device according to at least one of 1 to 5.

7. The light emitting device according to claim 1, wherein an upper surface of the resin in a peripheral portion of the light emitting element has substantially the same height as an upper surface of the resin on the light emitting element. The light emitting device according to one item.

8. The light emitting device according to claim 1, wherein the upper surface of the resin on the bottom surface side of the concave portion of the base has a flat portion substantially parallel to the bottom surface of the concave portion of the base. The light emitting device according to at least one of the above.

9. The light emitting device according to claim 1, wherein the resin is coated with a substantially uniform thickness on a side surface of the concave portion of the base.