JP5330855B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5330855B2
JP5330855B2 JP2009036971A JP2009036971A JP5330855B2 JP 5330855 B2 JP5330855 B2 JP 5330855B2 JP 2009036971 A JP2009036971 A JP 2009036971A JP 2009036971 A JP2009036971 A JP 2009036971A JP 5330855 B2 JP5330855 B2 JP 5330855B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
phosphor
region
color conversion
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009036971A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010192761A (ja
Inventor
光範 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2009036971A priority Critical patent/JP5330855B2/ja
Priority to US12/707,474 priority patent/US20100207511A1/en
Publication of JP2010192761A publication Critical patent/JP2010192761A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5330855B2 publication Critical patent/JP5330855B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating

Description

本発明は、半導体発光素子の出射光を波長変換する部材を備えた半導体発光装置に関する。
半導体発光素子の上に、２種類以上の蛍光体層を配置することにより、半導体発光素子の光を２種類以上の波長光に変換し、これらの光が混合された光を出射する発光素子が知られている。
例えば特許文献１および特許文献２には、半導体発光素子上に、２層以上の蛍光体層を積層した構造が開示されている。２層以上の蛍光体層は、半導体発光素子からの光を吸収し、所定波長の蛍光を発する。このとき、半導体発光素子に近い側に配置される蛍光体層ほど蛍光波長が長くなるように積層順が設定されている。具体的には、青色光を発する半導体素子の上に、赤色蛍光を発する赤色蛍光体層、緑色蛍光を発する緑色蛍光体層をこの順に積層している。このような積層順にすることにより、赤色蛍光体層から発せられた赤色蛍光が、その上に配置された緑色蛍光体層によって吸収されないため、大きな発光輝度を得られる。
特許文献３には、紫外光を発する発光素子の上に、３層の蛍光体層を積層した板状部材を配置する発光装置が開示されている。３層の蛍光体層は、紫外光を吸収しそれぞれ赤色、緑色、青色の蛍光を発する蛍光体層であり、発光素子側からこの順に配置され、３色の光が混合された白色光を出射する。３層を上記配置とすることにより、各蛍光体層から発せられた蛍光がその上に配置された蛍光体層によって吸収されないため、取り出し効率を向上させることができる。
特許文献４では、発光素子の上に配置された色変換材を配置する構造において、観察する角度によって輝度むら、色むらが発生するのを解決するために、色変換材の面内濃度分布が中央から外周に向かって減少するようにしている。具体的には、透明部材に溝を設け、溝に蛍光体を充てんする構造とし、溝の深さを外周に行くほど浅くする、もしくは、溝の間隔を外周に行くほど広げる等した構成が開示されている。
特開２００４−１７９６４４号公報 特開２００５−２７７１２７号公報 特開２００７−１３４６５６号公報 特許第４１２３０５７号公報
上述した特許文献１、２、３の構成はいずれも、赤色蛍光体の吸収端が緑色波長よりも長波長側に位置するため、赤色蛍光体層が緑色蛍光体層よりも上側に位置すると、緑色蛍光体層から発せられた緑色光が赤色蛍光体層によって吸収されてしまい、発光輝度が低下するという現象を抑えるための構造である。しかしながら、このような構成の半導体発光装置では、発光素子、例えば青色発光素子から出射される光の大部分は、素子側に配置されている赤色蛍光体層で吸収されてしまい、吸収されなかった一部の光のみが緑色発光蛍光体層に到達して波長変換される。このため、半導体発光素子から出射された光を、励起光として効率よく利用することができないという問題がある。
同様に、紫外光を発する発光素子を用い、青、緑、赤色の３層の蛍光体層を積層する構成で混色による白色光を得ようとした場合、発光素子からの紫外光の大部分は緑、赤蛍光体に吸収され、青色蛍光体に到達する紫外光の強度が低減し、波長変換効率が悪い。
特許文献４に記載の技術は、観察する角度による輝度むらを低減するために、色変換材の面内濃度分布を調整しているが、使用する蛍光体は１種類であり、複数の蛍光体間の励起光や蛍光の吸収という問題を解決するものではない。
本発明の目的は、複数種類の蛍光体を含有する色変換プレートの各蛍光体から発せられた蛍光が他の蛍光体で吸収されにくく、かつ、発光素子からの光を効率よく各蛍光体に到達させることができる発光装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、以下のような半導体発光装置が提供される。すなわち、発光素子と、発光素子の上に搭載され、発光素子の発する光を吸収し蛍光を発する第１及び第２の蛍光体を少なくとも含有する色変換プレートとを有し、色変換プレートは、海領域と、該海領域に点在する島領域とを含む海島構造である。島領域には第１の蛍光体が含有され、海領域には第２の蛍光体が含有されている。このように海島構造にすることにより、第１の蛍光体を含有する領域と、第２の蛍光体を含有する領域の接触面積が低減されるため、一方の蛍光体が発した蛍光が、他方の蛍光体によって吸収される現象を抑制できる。よって、色変換効率が向上する。
第１の蛍光体の蛍光波長は、第２の蛍光体の蛍光波長よりも長波長であることが好ましい。これにより、第２の蛍光体が発する短波長の蛍光の多くが、島領域を通過することなく海領域から外部に出射される。
島領域は、色変換プレートの発光素子側の面にその一部が露出されていることが好ましい。この場合、発光素子からの光を海領域と島領域の両方に直接入射させることができるため、励起光として効率よく利用できる。
島領域は、例えば、発光素子の上面に対して上向きに凸の形状とし、凸形状の上部を海領域に埋め込み、凸形状の底面は色変換プレートの発光素子側の面から露出している構造とする。これにより、島領域内で発せられた蛍光は、効率よく海領域に入射することができ、外部に出射することができる。具体的には、例えば、島領域を半球形状とすることが可能であり、半球の曲面部分は海領域に埋め込まれ、半球の底面部分が色変換プレートの発光素子側の面から露出している構造とする。
また、例えば、島領域を球状とし、一部が海領域に埋め込まれ、他の部分は色変換プレートの発光素子側の面から露出して構造とする。これにより、発光素子側に露出した島領域に、発光素子からの出射光が高効率で入射するため、島領域の発光効率を向上させることができる。
また例えば、島領域は、色変換プレートの発光素子側の面から、発光素子に向かって凸の形状とし、凸形状の底面を色変換プレートの発光素子側の面に固定する構造とする。これにより、島領域に発光素子からの出射光が高効率で入射すると共に、海領域と島領域の接触面積が低減するため、いずれかの領域で生じた蛍光が、他の領域の蛍光体で吸収される現象を低減できる。具体的には、例えば、島領域は半球形状とし、半球の底面を色変換プレートの発光素子側の面に固定し、半球形状の曲面部分は発光素子に向かって突出している構造とすることができる。
また、色変換プレートから島領域が突出した構造とした場合、色変換プレートと発光素子の間には、少なくとも発光素子の発する光に対して透明な材質の透明接着層が配置し、透明接着層の厚さは、色変換プレートの海領域から発光素子側に突出した島領域の高さ以上となるように構成することが望ましい。
また、海領域には、第３の蛍光体が含有された第２の島領域が点在する構成とすることも可能である。第３の蛍光体の蛍光体波長は、第１の蛍光体の蛍光波長より短波長であることが望ましい。
色変換プレートの主平面方向における、第３の蛍光体を含有する第２の島領域の中心は、第１の蛍光体を含有する島領域の中心からずれた位置にあるように配置することが望ましい。これにより、発光素子からの光を第３の蛍光体に効率よく到達することが可能になる。
例えば、第２の島領域は、色変換プレートの前記発光素子側の面とは対向する面にその一部が露出されている構成とする。この場合、第３の蛍光体の蛍光体波長が、第２の蛍光体の蛍光波長よりも短くても、短波長の第３の蛍光体の蛍光を直接外部に出射することができる。
第２の島領域は、例えば、半球形状とし、半球の曲面部分は海領域に埋め込まれ、半球の底面部分が色変換プレートの発光素子側の面に対向する面から露出している構造とすることができる。
例えば、半導体発光素子は青色光を発光し、第１の蛍光体は、青色光を吸収し、赤色の蛍光を発するものであり、第２の蛍光体は、青色光を吸収し、緑色の蛍光を発するものを用いる。これにより、白色光を発することができる。
また、例えば、半導体発光素子は紫外光を発光し、第１の蛍光体は、紫外光を吸収し、赤色の蛍光を発するものであり、第２の蛍光体は、紫外光を吸収し、緑色の蛍光を発するものであり、第３の蛍光体は、紫外光を吸収し、青色の蛍光を発するものを用いる。これにより、白色光を発することができる。
実施形態１のフリップチップ型の半導体発光装置の（ａ）断面図、（ｂ）上面図。 図１の半導体発光装置の色変換プレート５の断面図。 実施形態１の赤色蛍光体および緑色蛍光体の吸収スペクトルと蛍光スペクトルを示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）実施形態１の色変換プレート５の製造工程を示す説明図。 実施形態２のメタルボンディング型の半導体発光装置の（ａ）断面図、（ｂ）上面図。 図５の色変換プレート５の製造工程において大面積プレートを切り出す位置及び切り欠き５８の形状を示す上面図。 （ａ）実施形態３のフリップチップ型の半導体発光装置の断面図、（ｂ）実施形態３のメタルボンディング型の半導体発光装置の断面図。 （ａ）〜（ｃ）実施形態３の色変換プレート５の製造工程を示す説明図。 （ａ）実施形態４のフリップチップ型の半導体発光装置の断面図、（ｂ）実施形態４のメタルボンディング型の半導体発光装置の断面図。 （ａ）〜（ｃ）実施形態４の色変換プレート５の製造工程を示す説明図。 実施形態５のフリップチップ型の半導体発光装置の（ａ）断面図、（ｂ）上面図。 図１１の半導体発光装置の色変換プレート５０の断面図。 実施形態５の赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体の吸収スペクトルと蛍光スペクトルを示すグラフ。 （ａ）〜（ｄ）実施形態５の色変換プレート５０の製造工程を示す説明図。 実施形態５のメタルボンディング型の半導体発光装置の（ａ）断面図、（ｂ）上面図。 （ａ）実施形態６のフリップチップ型の半導体発光装置の断面図、（ｂ）実施形態６のメタルボンディング型の半導体発光装置の断面図。 （ａ）〜（ｄ）実施形態６の色変換プレート５０の製造工程を示す説明図。 （ａ）実施形態７のフリップチップ型の半導体発光装置の断面図、（ｂ）実施形態７のメタルボンディング型の半導体発光装置の断面図。
本発明の一実施の形態の発光装置について図面を用いて説明する。
＜実施形態１＞
実施形態１の発光装置は、青色発光のフリップチップ素子の出射する青色光の一部を、色変換プレートによって赤色光と緑色光に変換し、青、赤、緑色光が混色された白色光を発光する装置である。
図１（ａ），（ｂ）に実施形態１の発光装置の断面図および上面図を示す。予め電極や配線が形成された基板１上には、図１（ａ）にしめすようにＡｕバンプ２によりフリップチップ型の半導体発光素子３が実装され、その上に、透明接着層４を介して色変換プレート５が搭載されている。半導体発光素子３および色変換プレート５の側面は、光反射枠部６によって包囲されている。
フリップチップ型半導体発光素子３は、図示していないが、青色光に対して透明な素子基板と、その上に積層された発光層とを有し、発光層を基板１側に、素子基板を色変換プレート５側に向けて配置されている。
色変換プレート５は、図２に拡大して示したように、板状であり、半導体発光素子３側の面には、複数の半球状の領域２２が２次元に配列して設けられている。この半球状の領域２２は、青色光を吸収し赤色の蛍光を発する蛍光体（以下、赤色蛍光体と称する）が分散されている。赤色蛍光体の領域２２を除いた領域２１は、青色光を吸収して緑色の蛍光を発する蛍光体（緑色蛍光体と称する）が分散されている。
すなわち、色変換プレート５は、緑色蛍光体の領域２１（海領域）の発光素子３側の面に、半球状の赤色蛍光体領域２２が島状に形成された海島構造のプレートである。
赤色蛍光体領域２２の赤色蛍光体としては、青色光を吸収し赤色蛍光を発する、例えばCaAlSiN3:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、(Ca,Sr)S:Euを用いる。緑色蛍光体領域２１の緑色蛍光体として、青色光を吸収し緑色蛍光を発する例えば(Ba,Sr)2SiO4:Eu、CaSc2O4:Ce、(Ca,Sr)Ga2S4:Eu、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu、(Si,Al)6(O,N)8:Euを用いることができる。また、赤色蛍光体領域２２の基材となる材料としては、赤、緑および青色光に対して透明な材料であって、印刷手法によって成型可能な材料であることが望ましく、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。緑色蛍光体領域２１の緑色蛍光体を分散させる基材となる材料としては、赤、緑および青色光に対して透明な材料であって、例えば射出成型や金型成型で所定形状に加工可能な材料であることが望ましく、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、もしくはその複合樹脂等の樹脂やガラスを用いることができる。
透明接着層４は、半導体素子３に色変換プレート５を接着する接着剤の層であり、少なくとも青色光に透明な材質からなる。
光反射枠部６は、樹脂に屈折率の異なるフィラーを分散した材料によって構成されている。フィラーとしては、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、硫酸バリウムなどから適宜選択して用いる。
このような本実施形態の発光装置において、発光素子３から出射された青色光は、透明接着層４を通過し、色変換プレート５の下面（発光素子３側の面）に入射する。図２に示すように、色変換プレート５の下面には、島状に赤色蛍光体領域２２が点在し、その間を海状に緑色蛍光体領域２１が広がっている構成であるため、青色光は赤色蛍光体領域２２にも緑色蛍光体領域２１にもそれぞれ直接入射し、それぞれの蛍光体を励起する。これにより、赤色蛍光体領域２２では赤色蛍光が発せられる。緑色蛍光体領域２１では緑色蛍光が発せられる。
色変換プレート５の島状の赤色蛍光体領域２２で生じた赤色蛍光は、緑色蛍光体領域２１との界面を通って緑色蛍光体領域２１に入射し、緑色蛍光体領域２１を通過し、色変換プレート５の上面から出射される。このとき、緑色蛍光体の吸収スペクトルの吸収端は、図３に示すように赤色光波長領域よりも短波長側に位置するため、赤色蛍光は緑色蛍光体領域２１で吸収されることなく透過することができ、赤色蛍光強度が減衰しない。
一方、海領域である緑色蛍光体領域２１で生じた緑色蛍光のうち上方へ向かう光のほとんどは、赤色蛍光体領域２２を通過することなく、色変換プレート５の上面から出射される。赤色蛍光体の吸収スペクトルの吸収端は、緑色光波長領域にかかっているため、赤色蛍光体は緑色蛍光を吸収するが、本実施形態では、緑色蛍光のうち上方へ向かう光が赤色蛍光体領域２２を通過しないで色変換プレート５の上面に到達することができるため、緑色蛍光をほとんど減衰することなく出射することができる。
発光素子３から出射され色変換プレート５に入射した青色光の一部は、赤色蛍光体領域２２および緑色蛍光体領域２１を透過し、色変換プレート５の上面から出射される。
よって、色変換プレート５の上面からは、赤色光、緑色光、青色光の混色された白色光が出射される。
また、発光素子３と色変換プレート５の側面には、光反射枠部６により包囲されているため、発光素子３の透明性基板の側面から出射した光を効率よく色変換プレート５に導くことができる。また、色変換プレート５の側面から出射する光を上面方向に導くことができる。これにより、色変換プレートの色変換効率および出射効率を高めることができる。
本実施形態では、海島構造の色変換プレート５の赤色蛍光体領域２２が配置されている側の面を発光素子３側向けて発光素子３上部に配置することで、発光素子３から放射された青色光は海部である緑色蛍光体領域２１および島部である赤色蛍光体領域２２にそれぞれ入射するため、同一入射平面内で両者を励起することが可能となり、両者の蛍光体の励起効率が最大となる。
また、赤色蛍光体領域２２を半球形状としたことにより緑色蛍光体領域２１との界面が半球状になっている。島部（赤色蛍光体領域２２）の蛍光体から放射状に発せられる蛍光が垂直またはそれに近い角度で海部との界面に入射するため、界面で反射されにくく高効率で緑色蛍光体領域２１に入射することができる。これにより、赤色蛍光体領域２２からの赤色蛍光の光の取出し効率が、従来技術の赤色蛍光体分散樹脂層と緑色蛍光体分散樹脂層とを積層した構造と比べて高くなるという作用もある。
また、赤色蛍光体領域２２が、半球形状で点在しているため、緑色蛍光体領域２１との接触面積が、従来技術の積層構造に比べて小さくなり、緑色蛍光体領域２１から発せられた緑色蛍光が赤色蛍光体によって吸収される現象を大きく抑制することができる。この結果、混色による波長変換効率は積層構造に比べて大幅に向上する。
発光素子３から放射された青色光は、実際には海部である緑色蛍光体領域２１を通過する際にその一部が緑色蛍光体により波長変換され、混色光である青緑光になる。また、島部である赤色蛍光体領域２２を通過する際にその一部が赤色蛍光体により波長変換され、混色光である赤紫光となる。さらに、海部の緑色蛍光体領域２１および島部である赤色蛍光体領域２２から水平方向に相互に緑色光と赤色光が干渉し合うことにより、黄色光が生じる。このように、光成分が分解、合成されることにより極めて均一で、かつ波長変換効率の高い混合白色光が得られる。
本実施形態の発光装置は、赤色蛍光体領域２２に含有される蛍光体量および半球状の領域サイズを調整することにより、赤色光の強度を調整することができる。また、半球状の領域サイズを調整することにより、緑色蛍光体領域２１に入射する青色光の光量が変化するため、緑色蛍光体量も変化する。また、緑色蛍光体領域２１の緑色蛍光体量およびプレート５の厚さを調整することにより、緑色蛍光体の光量も変化するとともに、透過する青色光量も変化する。よって、これらを調整することにより、白色光の色度や輝度を所望の値に変化させることができる。
なお、白色光の色度や輝度の均一性は、島状の赤色蛍光体領域２２の径に影響を受けるため、必要とされる色度の均一性が得られるように赤色蛍光体領域２２の径を調整する。たとえば、色変換プレート５の一辺が１ｍｍ程度である場合には、一つの赤色蛍光体領域２２の径は２０μｍ以上２００μｍ以下程度であることが色度の均一性が高いため望ましい。
また、本実施形態の色変換プレート５は一般的な印刷法を利用し、多数枚を連続した１枚の大面積プレートとして製造した後、個々に切り出して多数枚を一度に製造することが可能である。よって、個々の色変換プレート５の色変換機能は、同一ロット（同一大面積プレート）内で一定であり、個々の半導体発光素子に色変換材を塗布形成していた従来技術と比較して製品の色バラツキ歩留まりを大幅に向上させることができる。
以下、本実施形態の発光装置の製造方法の一例について説明する。
色変換プレート５は図４（ａ）〜（ｃ）のようにして作製される。予め緑色蛍光体が所定濃度分散された樹脂またはガラスによって形成された基板を用意する。例えば、溶融ガラス成形プレートや、エポキシ樹脂シリコーン樹脂、もしくはその複合樹脂を用いた射出成形プレートなどである。この緑色蛍光体基板の片面に、図４（ａ）のように所定の直径、間隔で配置された半球状の凹部４１を金型により転写成形する。このプレートが緑色蛍光体領域２１（海部）となる。
次に、図４（ｂ）のように赤色蛍光体を所定濃度で分散させた熱硬化性樹脂４２を、スキージ印刷法などで凹部４１に充填して硬化させる。充填された樹脂が赤色蛍光体領域２２となる。
最後に、図４（ｃ）のように切削歯４３等で発光素子３のサイズと同等もしくはそれ以上のサイズに分割し、色変換プレート５を製造する。
別途用意しておいた基板１上にＡｕバンプ２により、半導体発光素子３をフリップチップ実装する。その上に透明接着材を塗布することにより、透明接着層４を形成し、その上に上記工程で製造した色変換プレート５を、赤色蛍光体領域２２が形成されている側の面を発光素子３側に向けて搭載する。
最後に、熱硬化性樹脂等の樹脂に酸化チタン等のフィラーを分散させたものを発光素子３および色変換プレート５の側面全周にディスペンサー塗布装置等で塗布した後硬化させる。以上により、図１（ａ），（ｂ）の発光装置が完成する。
＜実施形態２＞
実施形態２の発光装置について図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図５（ａ），（ｂ）の発光装置では、予め電極や配線が形成された基板１上に青色光を発する半導体発光素子５３がＡｕＳｎ共晶５７およびＡｕボンディングワイヤー５６により実装されている。ＭＢ素子５３の上には、透明接着層４を介して色変換プレート５が接着されている。
半導体発光素子５３は、素子基板とその上に形成された発光層とを含み、素子基板は青色光に対して不透明なメタルボンディング（Metal Bonding：ＭＢ）素子である。ＭＢ素子５３は、素子基板を基板１側に、発光層を色変換プレート５側に向けて基板１上にＡｕＳｎ共晶５７によりダイボンディングされている。ＭＢ素子５３の上面には不図示のＡｕワイヤパッドが形成されており、ボンディングワイヤー５６により基板１上の電極と接続される。
色変換プレート５の領域２１，２２の構造は、実施形態１と同様の構成であるが、ＭＢ素子５３上面のボンディングワイヤー５６がボンディングされる領域を避けて配置する必要がある。そこで、実施形態２では図５（ａ），（ｂ）に示すように、色変換プレート５の端部に切り欠き５８を設けている。
実施形態２の色変換プレート５の製造方法は、図４（ａ）〜（ｃ）に示した実施形態１の製造方法と同様であるが、図４（ａ）の工程で緑色蛍光体分散プレートを金型加工する際に、図６に示すように、発光素子３表面のＡｕワイヤパッド形状に対応した形状の切り欠き５８を穴部として形成する。なお、大面積プレートにおいて隣接する色変換プレート５の切り欠き５８を連結させた共通穴部を形成することにより、加工が容易になる。分割加工を高精度に行うことができ大量生産化が可能となる。
図４（ｂ）の工程において島部となる赤色蛍光体領域２２を形成する際には、実施形態１と同様にスキージ印刷法やディスペンス塗布法が適用できる。ただし、切り欠き５８となる穴部が形成されているため、印刷法の場合には切り欠き５８をフィルムやテープでマスキングすることが望ましい。ディスペンス塗布法の場合には、ディスペンサー装置の滴下位置を切り欠き５８の箇所を避けるプログラムにすることで実施可能である。
図４（ｃ）の工程で、切削歯により大面積プレートを図６のように切断することにより、切り欠き５８が形成された色変換プレートを製造することができる。
実施形態２の発光装置の色変換の作用および効果は実施形態１と同様である。
実施形態２のように、本発明の色変換プレート５はＭＢ素子５３を用いた発光装置についても適用することができる。
＜実施形態３＞
次に、実施形態３の発光装置について図７（ａ）および図８を用いて説明する。
実施形態３の発光装置は、実施形態１の発光装置と同様の構成であるが、色変換プレート５の構成が異なっている。実施形態３の発光装置は、その断面図を図７（ａ）に示したように、島部である赤色蛍光体領域２２が球状であり、板状の緑色蛍光体領域２１の下面から球の半分が突出している。
このような色変換プレート５は、島部である赤色蛍光体領域２２のうち半分が発光素子３側に突出しているため、突出した半球状の部分の先端が発光素子３の上面に対して点状に接する。発光素子３から出射される青色光のうち水平面に対して角度を成して出射される成分の光は、島部である赤色蛍光体領域２２の突出した半球状部分の表面に対して垂直に近い角度で入射するため、突出した半球状の赤色蛍光体領域２２に高効率で入射する。このため、赤色蛍光体領域２２に入射する青色光の光量が増加し、赤色蛍光体の励起効率が高められる。
よって、実施形態１に比べて赤色発光成分が多くなる。これを踏まえて、島部である赤色蛍光体領域２２のサイズ、形状、蛍光体濃度を調整することで赤、緑、青色光の混色バランスを制御することができる。
また、透明接着層４は、赤色蛍光体領域２２の突出した部分の高さと同等の厚さで形成することが望ましい。この構造では、赤色蛍光体領域２２が突出しているため、透明接着層４と色変換プレート５との接触面積が、図１（ａ），（ｂ）の構造よりも大きく、発光素子３と色変換プレート５との接着力が増すという効果も得られる。
さらに、赤色蛍光体領域２２に用いる樹脂としてシリコーン樹脂などの弾性のある材質を用いた場合、島部である赤色蛍光体領域２２が多点応力吸収部として働き、外部応力および熱応力が加わった場合であっても、接着層４の剥離を生じにくく、光度低下を抑制し、信頼性が向上するという効果も得られる。
本実施形態３の色変換プレート５を製造する工程を図８を用いて説明する。図８（ａ）の凹部を備えた緑色蛍光体領域２１を形成する工程は、実施形態１の図４（ａ）の工程と同じである。本実施形態３では、赤色蛍光体領域２２を形成するために、図８（ｂ）の工程において凹部４１にディスペンサー等で赤色蛍光体分散樹脂を滴下し、表面張力により凹部４１に盛り上げ、その状態で樹脂を硬化させる。赤色蛍光体分散樹脂の粘度および滴下量を調整することにより、ほぼ球状の赤色蛍光体領域２２を形成することができる。最後に、切削歯により、大面積プレートを個々の色変換プレートにより切り出すことにより、実施形態３の色変換プレート５が完成する。色変換プレート５の製造工程以外の工程を実施形態１と同様に行うことにより、実施形態３の発光装置を製造することができる。
なお、本実施形態では、赤色蛍光体領域２２が球状である場合について説明したが、球状である場合に限られるものではなく、色変換プレート５の下面から赤色蛍光体領域２２がわずかでも突出していればよい。これにより、赤色蛍光体領域２２への青色光入射量増加の効果が得られる。
また、ＭＢ素子５３の場合にも、図７（ｂ）のように本実施形態３の色変換プレート５を用いて、同様に発光装置を構成することができる。この場合、色変換プレート５には、実施形態２で説明したよう色変換プレートと同様に切り欠き５８を設ける。
＜実施形態４＞
実施形態４の発光装置について図９（ａ）および図１０を用いて説明する。
実施形態４の発光装置は、その断面図を図９（ａ）に示したように、海部である緑色蛍光体領域２１は凹部のない平板形状であり、島部である赤色蛍光体領域２２を、平板状の緑色蛍光体領域２１の下面に半球状に突出している。他の構成は、実施形態３の発光装置と同様の構成である。
実施形態４の発光装置は、実施形態３の装置と同様に、島部である赤色蛍光体領域２２が半球状に緑色蛍光体領域２１の下面から突出していることにより、発光素子３から出射される青色光のうち水平面に対して角度を成して出射される成分の光が高効率で入射することができる。これにより、赤色蛍光体領域２２に入射する青色光の光量が増加し、赤色蛍光体の励起効率が高められる。
また、板状の緑色蛍光体領域２１に凹部がない構造としているため、赤色蛍光体領域２２と緑色蛍光体領域２１との界面の形状は円であり、界面の形状が半球となる実施形態１〜３の装置と比較して、界面（接触面）の面積が１／２（円の面積／半球の表面積＝πｒ２／２πｒ２＝１／２）となる。このように赤色蛍光体領域２２と緑色蛍光体領域２１の接触面積が低減することにより、緑色蛍光体領域２１が発光した緑色蛍光の赤色蛍光体領域２２による吸収を実施形態１〜３よりも更に抑えられる。その結果、色変換プレート５の全体の励起効率が向上する。
さらに、実施形態３と同様に、透明接着層４と色変換プレート５との接触面積が増加するため、接着力が増すという効果も得られる。
また、赤色蛍光体領域２２に用いる樹脂としてシリコーン樹脂などの弾性のある材質を用いた場合、接着層４の剥離を生じにくく、光度低下を抑制し、信頼性が向上するという効果もある。
また、本実施形態４の装置は、以下説明するように、板状の緑色蛍光体領域２１に凹部を形成する必要がないので、製造コストを低減することができる。
本実施形態４の色変換プレート５の製造工程を図１０を用いて説明する。図１０（ａ）のように予め緑色蛍光体が所定濃度分散された樹脂またはガラスによって形成された板状基板を緑色蛍光体領域２１として用意する。凹部は形成しない。
次に、図１０（ｂ）の工程において、赤色蛍光体領域２２を形成するために、板状の緑色蛍光体領域２１の一方の面に、ディスペンサー等で赤色蛍光体分散樹脂４２を所定の間隔で滴下し、表面張力により半球状に盛り上げ、その状態で樹脂を硬化させる。赤色蛍光体分散樹脂の粘度および滴下量を調整することにより、ほぼ半球状で所望サイズの赤色蛍光体領域２２が所定間隔で配置された断面積プレートを形成することができる。
最後に、図１０（ｃ）のうように切削歯により、大面積プレートを個々の色変換プレートにより切り出すことにより、実施形態４の色変換プレート５が完成する。色変換プレート５の製造工程以外の工程を実施形態１と同様に行うことにより、実施形態４の発光装置を製造することができる。
なお、本実施形態４では、赤色蛍光体領域２２が半球状である場合について説明したが、半球状である場合に限られるものではなく、赤色蛍光体分散樹脂の粘度および滴下量を調整することにより、所望の形状に形成することができる。
また、ＭＢ素子５３の場合にも、図９（ｂ）のように本実施形態４の色変換プレート５を用いて、同様に発光装置を構成することができる。色変換プレート５には、実施形態２で説明したように切り欠き５８を設ける。
＜実施形態５＞
次に、本発明の実施形態５について図１１（ａ），（ｂ）、図１２を用いて説明する。
実施形態５の発光装置は、実施形態１〜４と異なり、紫外光を発光する発光素子を用い、紫外光を色変換プレートによって赤色光と緑色光と青色光に変換し、青、赤、緑色光が混色された白色光を発光する装置である。
図１１（ａ），（ｂ）に実施形態５の発光装置の断面図および上面図を示す。図１１（ａ），（ｂ）の発光装置は、発光素子３０が紫外光を発光する素子であることと、色変換プレート５０の構造が図１（ａ），（ｂ）の色変換プレート５とは異なっている。透明接着層４は、紫外光と、赤、緑、青色光に対して透明である。他の構造は、図１（ａ），（ｂ）の装置と同様である。
色変換プレート５０は、図１２に拡大図を示したように、板状の緑色蛍光体領域２１の下面（発光素子３０側の面）に半球状の赤色蛍光体領域２２が所定の間隔で島状に点在している点では実施形態１の色変換プレート５と同様であるが、これに加えて本実施形態では、緑色蛍光体領域２１の上面に、半球状の青色蛍光体領域２３が所定の間隔で島状に点在している。
青色蛍光体領域２３は、色変換プレート５０を上面から２次元配列で見て、赤色蛍光体領域２２と重複しない領域にオフセットして配置されている。
赤色蛍光体領域２２の赤色蛍光体としては、紫外光を吸収し赤色蛍光を発する、例えばCaAlSiN3:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、(Ca,Sr)S:Euを用いる。緑色蛍光体領域２１の緑色蛍光体として、紫外光を吸収し緑色蛍光を発する、例えば(Ba,Sr)2SiO4:Eu、CaSc2O4:Ce、(Ca,Sr)Ga2S4:Eu、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu、(Si,Al)6(O,N)8:Euを用いる。青色蛍光体領域２３の青色蛍光体として、紫外光を吸収し青色蛍光を発する、例えばBaMgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、Sr10(PO4)6Cl2:Euを用いる。また、赤色蛍光体領域２２および青色蛍光体領域２３の基材となる材料としては、紫外光、赤、緑および青色光に対して透明な材料であって、印刷手法によって成型可能な材料であることが望ましく、例えば、熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂、低融点ガラス粉末分散の無機バインダー等を用いることができる。緑色蛍光体領域２１の緑色蛍光体を分散させる基材となる材料としては、紫外光、赤、緑および青色光に対して透明な材料であって、例えば射出成型や金型成型で所定形状に加工可能な材料であることが望ましく、例えばシリコーン樹脂、もしくはその複合樹脂等の樹脂やガラスを用いることができる。
このような本実施形態の発光装置において、発光素子３０から出射された紫外光は、透明接着層４を通過し、色変換プレート５０の下面（発光素子３０側の面）に入射する。図１２に示すように、色変換プレート５０の下面には、島状に赤色蛍光体領域２２が点在し、その間を海状に緑色蛍光体領域２１が広がっている構成であるため、青色光は赤色蛍光体領域２２にも緑色蛍光体領域２１にもそれぞれ直接入射し、それぞれの蛍光体を励起する。これにより、赤色蛍光体領域２２では赤色蛍光が発せられる。緑色蛍光体領域２１では緑色蛍光が発せられる。
色変換プレート５０の島状の赤色蛍光体領域２２で生じた赤色蛍光は、緑色蛍光体領域２１との界面を通って緑色蛍光体領域２１に入射し、緑色蛍光体領域２１を通過し、さらに通過経路によっては青色蛍光体領域２３も通過して、色変換プレート５０の上面から出射される。このとき、緑色蛍光体の吸収スペクトルの吸収端および青色蛍光体の吸収スペクトル吸収端は、いずれも図１３に示すように赤色光波長領域よりも短波長側に位置するため、赤色蛍光は緑色蛍光体領域２１および青色蛍光体領域２３で吸収されることなく透過することができ、赤色蛍光強度が減衰しない。
一方、海領域である緑色蛍光体領域２１で生じた緑色蛍光のうち上方へ向かう光は、直接上面から出射されるか、光路によっては青色蛍光体領域２３を通過して出射される。青色蛍光体の吸収スペクトルの吸収端は、図１３に示すように緑色光波長領域よりも短波長側に位置するため、緑色蛍光は青色蛍光体領域２３で吸収されることなく透過することができ、緑色蛍光強度が減衰することなく出射することができる。また、赤色蛍光体領域２２は下面側に位置するため、上方に向かう緑色蛍光体のほとんどは赤色蛍光体領域２２を通過せず、赤色蛍光体領域２２が緑色光を吸収することによる減衰を低減することができる。
また、青色蛍光体領域２３には、緑色蛍光体領域２１のみを通過した紫外光、および、赤色蛍光体領域２２と緑色蛍光体領域２１を透過した紫外光が入射し、青色蛍光体を励起する。これにより青色蛍光が発せられ、発せられた青色光は青色蛍光体領域２３の上面から直接出射される。よって、減衰することなく出射することができる。
これにより、色変換プレート５の上面からは、赤色光、緑色光、青色光の混色された白色光が出射される。
本実施形態５では、青色蛍光体領域２３は半球状であるため、緑色蛍光体領域２１との界面の面積が、両者を積層構造とした場合の界面面積と比較して小さくなる。よって、青色蛍光が緑色蛍光体領域２１による吸収される現象を抑制できる。
青色蛍光体領域２３は、赤色蛍光体領域２２に対して、上面の２次元配列から見て重ならないようにオフセットして配置されているため、紫外光は、緑色蛍光体領域２１のみを通過して青色蛍光体領域２３に到達することができる。これにより、赤色蛍光体領域と緑色蛍光体領域と青色蛍光体領域とが層状に積層された従来技術と比較して、青色蛍光体領域２３に到達するために通過する界面の数が少なく、紫外光の減衰を抑制して、光量の大きな紫外光を青色蛍光体領域２３に入射させることができる。
また、青色蛍光体領域２３が半球状であるため、主平面に対して傾斜して入射する紫外光が高効率で青色蛍光体領域２３に入射することができるという利点もある。
このように、本実施形態の色変換プレート５０は、青色蛍光体領域２３が上面側に配置されているため、色変換プレート５０の下面側には島状の赤色蛍光体領域２２と海状の緑色蛍光体領域２１が露出しており、発光素子３０から放射された紫外光は緑色発光蛍光体領域２１および島部の赤色発光蛍光体２３にそれぞれ直接入射することができる。よって、緑色蛍光体領域２１と赤色蛍光体領域２２を同一入射平面内で励起することが可能となり、両者の蛍光体の励起効率が最大となる。
この配置では、赤色蛍光は、緑色蛍光体領域２１と青色蛍光体領域２３を通過しなければ上面から出射できないが、赤色光は、上述のように緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体で吸収されないため、効率よく上面から外部に取り出される。
一方、赤色蛍光体領域２２が半球状であるため、実施形態１で説明したように緑色蛍光体領域２１との界面面積が積層構造の場合よりも小さく、緑色蛍光体領域で生じた緑色蛍光は、赤色蛍光体領域２２による吸収が少ない。また、光取出し側に点在する島部の青色発光蛍光体２３による緑色光の吸収もないため、高効率で上面から出射することができる。
本実施形態の発光装置は、色変換プレート５０の赤色蛍光体領域２２および青色蛍光体領域２３に含有される蛍光体量および半球状の領域サイズをそれぞれ調整することにより、赤色光および青色光の強度を調整することができる。また、半球状の領域サイズを調整することにより、緑色蛍光体領域２１に入射する紫外光の光量が変化するため、緑色蛍光体量も変化する。また、緑色蛍光体領域２１の緑色蛍光体量およびプレート５の厚さを調整することにより、緑色蛍光体の光量が変化する。よって、これらを調整することにより、白色光の色度や輝度を所望の値に変化させることができるという効果も得られる。
本実施形態５の色変換プレート５０は、実施形態１と同様に、一般的な印刷法を利用した大面積製造が可能なので、素子サイズに分割した場合でも個々のプレート５０の色変換機能は同一ロット内で一定であり、赤色、緑色、青色蛍光体を３層積層した従来技術に比べて製品の色バラツキ歩留まりが大幅に向上する。
以下、本実施形態５の色変換プレート５０の製造方法について図１４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
予め緑色蛍光体が所定濃度分散された樹脂またはガラスによって形成された基板を用意する。この緑色蛍光体基板の両面に、図１４（ａ）のように所定の直径、間隔で配置された半球状の凹部４１、１４１を金型により転写成形する。このプレートが緑色蛍光体領域２１（海部）となる。
次に、図１４（ｂ）のように青色蛍光体を所定濃度で分散させた熱硬化性樹脂１４２を、スキージ印刷法などで凹部１４１に充填して硬化させる。充填された樹脂が青色蛍光体領域２３となる。
次に、緑色蛍光体基板を裏返し、図１４（ｃ）のように赤色蛍光体を所定濃度で分散させた熱硬化性樹脂４２を、スキージ印刷法などで凹部４１に充填して硬化させる。充填された樹脂が赤色蛍光体領域２２となる。
最後に、図１４（ｄ）のように切削歯４３等で発光素子３のサイズと同等もしくはそれ以上のサイズに分割し、色変換プレート５０を製造する。
別途用意しておいた基板１上にＡｕバンプ２により、紫外線発光の半導体発光素子３０をフリップチップ実装する。その上に透明接着層４を形成し、色変換プレート５０を搭載する。最後に、熱硬化性樹脂等の樹脂に酸化チタン等のフィラーを分散させたものを発光素子３０および色変換プレート５０の側面全周にディスペンサー塗布装置等で塗布した後硬化させる。以上により、図１１（ａ），（ｂ）の発光装置が完成する。
なお、図１１（ａ）,（ｂ）の発光装置は、フリップチップ型の発光素子３０を用いているが、本実施形態５の色変換プレート５０は、図１５（ａ），（ｂ）のように発光素子がＭＢ素子５３０の場合にも用いることが可能である。この場合、実施形態２で説明したように、発光素子５３０表面のＡｕワイヤパッド形状に対応した形状の切り欠き５８を図１５（ｂ）のように色変換プレート５０に形成する。他の構成は、実施形態２と同様であるので説明を省略する。
＜実施形態６＞
次に、実施形態６の発光装置について図１６（ａ）および図１７（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
実施形態６の発光装置は、実施形態５の発光装置と色変換プレート５０の赤色蛍光体領域２２を球状とし、板状の緑蛍光体領域２１の下面から球の半分を突出させたものである。
このような色変換プレート５０は、島部である赤色蛍光体領域２２のうち半分が発光素子３側に突出しているため、実施形態３の色変換プレート５と同様に、赤色蛍光体領域２２に入射する紫外光の光量が増加し、赤色蛍光体の励起効率が高められる。
透明接着層４と色変換プレート５０との接触面積が、図１１（ａ），（ｂ）の構造よりも大きく、発光素子３と色変換プレート５０との接着力が増すという効果も得られる。
また、赤色蛍光体領域２２に用いる樹脂としてシリコーン樹脂などの弾性のある材質を用いた場合、接着層４の剥離を生じにくく、光度低下を抑制し、信頼性が向上するという効果もある。
本実施形態６の色変換プレート５０を製造する工程を図１７（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
図１７（ａ）および（ｂ）の工程により、緑色蛍光体プレートの両面に凹部４１，１４１を形成した後、印刷法により青色蛍光体分散樹脂１４２を凹部１４１に充填し、青色蛍光体領域２３を形成する。これらの工程は、実施形態５の図１４（ａ），（ｂ）の工程と同じである。
次に、図１７（ｃ）の工程では、図８（ｂ）の工程と同様に、凹部４１にディスペンサー等で赤色蛍光体分散樹脂４２を滴下し、表面張力により凹部４１に盛り上げ、その状態で樹脂を硬化させる。これにより、ほぼ球状の赤色蛍光体領域２２を形成することができる。
最後に、図１７（ｄ）のように、切削歯により、大面積プレートを個々の色変換プレートにより切り出すことにより、実施形態６の色変換プレート５０が完成する。
なお、赤色蛍光体領域２２は球状である場合に限られるものではなく、色変換プレート５０の下面から赤色蛍光体領域２２がわずかでも突出していればよい。これにより、赤色蛍光体領域２２への紫外光入射量増加の効果が得られる。
発光素子がＭＢ素子５３０の場合にも、図１６（ｂ）のように本実施形態６の色変換プレート５０を用いて、同様に発光装置を構成することができる。色変換プレート５０には、実施形態２で説明したように切り欠き５８を設ける。
＜実施形態７＞
実施形態７の発光装置について図１８（ａ）を用いて説明する。
実施形態７の発光装置は、その断面図を図１８（ａ）に示したように、海部である緑色蛍光体領域２１の下面に凹部を設けておらず、島部である赤色蛍光体領域２２を、平板状の緑色蛍光体領域２１の下面に半球状に突出させている。上面の青色蛍光体領域２３等、他の構成は、実施形態５の発光装置と同様の構成である。
本実施形態では、緑色蛍光体領域２１の下面が平面であるため、赤色蛍光体領域２２と緑色蛍光体領域２１との界面の形状は円であり、実施形態４で述べたように、界面の形状が半球である実施形態５の装置と比較して、界面（接触面）の面積が１／２となる。これにより、緑色蛍光体領域２１が発光した緑色蛍光の赤色蛍光体領域２２による吸収を実施形態５よりも抑えられる。
さらに実施形態６と同様に、発光素子３０と色変換プレート５０との接着力が増すという効果も得られる。
また、赤色蛍光体領域２２に用いる樹脂としてシリコーン樹脂などの弾性のある材質を用いた場合、接着層４の剥離を生じにくく、光度低下を抑制し、信頼性が向上するという効果もある。
本実施形態の色変換プレート５０の製造工程は、実施形態６の図１７（ａ）の工程において凹部４１を形成しない。他は、図１７（ｂ）〜（ｄ）と同様にする。
発光素子がＭＢ素子５３０の場合にも、図１８（ｂ）のように本実施形態７の色変換プレート５０を用いて、同様に発光装置を構成することができる。色変換プレート５０には、実施形態２で説明したように切り欠き５８を設ける。
なお、上記実施形態５〜７では、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体により、紫外光を光の三原色である赤、緑、青色光に波長変換する色変換プレート５０を例に説明したが、波長変換色の組み合わせはこれに限定されるわけではない。例えば、紫色発光蛍光体（Ｖ）、青緑発光蛍光体（ＢＧ）、橙色発光蛍光体（ＯＲ）の３種類を用い、紫色光、青緑光、橙色光を混色して白色光を合成することもできる。この場合、発光波長の長い方から順に第一〜第三蛍光体とし、第一蛍光体を、色変換プレート５０の発光素子３０側の面の島状領域、第二蛍光体を海領域、第三蛍光体を上面の島領域にそれぞれ分散させる。
上記実施形態５〜７では、一つの色変換プレート５０を緑色蛍光体領域２１、赤色蛍光体領域２２、青色蛍光体領域２３の３つの領域に分け、紫外光を白色光に変換しているが、３つの領域に分けることに限定されるものではない。例えば、図１（ａ）、（ｂ）の構造の色変換プレート５において、緑色蛍光体領域２１に緑色蛍光体と青色蛍光体とを分散させることにより、赤色蛍光体領域２２と、緑青蛍光体領域２１とで、紫外光を白色光に変換することも可能である。
本実施の形態の効果をまとめると以下のようになる。
（１）色変換プレート５、５０の発光素子側の面（下面）に赤色蛍光体領域を島部、緑色蛍光体領域を海部として配置することにより、発光素子からの光が両領域に同時に入射するため、各蛍光体の励起効率が向上する。
（２）赤色蛍光体領域２２を島構造とすることで、緑色蛍光体領域２１との接触面積が小さくなり、赤色発光蛍光体２２による緑色蛍光の吸収が大きく抑えられて波長変換効率が向上する。
（３）実施形態５〜７では、青色蛍光体領域２３を島構造とすることで、緑色発光蛍光体領域２１との接触面積が小さくなり、緑色蛍光体領域２１による青色蛍光の吸収が大きく抑えられて波長変換効率が向上する。
（４）赤色蛍光体領域２２および青色蛍光体領域２３を島構造とすることで、緑色発光蛍光体領域２１の緑色蛍光がこれらの領域を通過せず、直接外部に出射できるため外部取出し効率が向上する。
（５）実施形態１、５のように島部である赤色蛍光体領域２２の形状を主平面に対して上向きに凸の半球状にすることにより、島部と海部との界面が半球状になり、島部内で生じた赤色蛍光が界面に垂直に近い角度で入射するため、海部への入射効率が向上する。
（６）実施形態３、６のように、海島構造の島部である赤色蛍光体領域２２を色変換プレート５の下面から半分突出した球状にすることにより、半導体発光素子３，３０から赤色蛍光体領域２２への入射効率、および、赤色蛍光体領域２２から海部である緑色蛍光体領域２１への入射効率が向上する。
（７）実施形態４、７のように、海島構造の島部である赤色蛍光体領域２２を主平面に対して下向きに凸の半球状にすることにより、半導体発光素子３、３０から赤色蛍光体領域２２への入射効率が向上するとともに、赤色蛍光体領域２２による緑色蛍光の吸収が大きく抑えられる。
本発明の発光装置は、例えば、ＬＣＤバックライト、一般照明、街路灯、などライティングに用いるＬＥＤ光源として利用することができる。
１…基板、２…Ａｕハバンプ、３…発光素子、４…透明接着層、５…色変換プレート、６…光反射枠部、２１…緑色蛍光体領域、２２…赤色蛍光体領域、２３…青色蛍光体領域、３０…発光素子、４１…凹部、５０…色変換プレート、５３…発光素子（ＭＢ素子）、５６…Ａｕボンディングワイヤー、５７…ＡｕＳｎ共晶、５８…切り欠き、５３０…発光素子（ＭＢ素子）。

Claims (9)

  1. 発光素子と、前記発光素子の上に搭載され、当該発光素子の発する光を吸収し蛍光を発する第１及び第２の蛍光体を少なくとも含有する色変換プレートとを有し、
    前記色変換プレートは、海領域と、該海領域に点在する島領域とを含む海島構造であり、前記島領域には前記第１の蛍光体が含有され、前記海領域には前記第２の蛍光体が含有されており、
    前記第１の蛍光体の蛍光波長は、前記第２の蛍光体の蛍光波長よりも長波長であり、
    前記島領域は、赤、緑および青に対して透明な樹脂材料に前記第１の蛍光体を分散した材料からなり、かつ、前記色変換プレートの前記発光素子側の面にその一部が露出され、
    前記島領域は、前記色変換プレートの前記発光素子側の面から上方に向かって凸の形状であり、該凸形状の上部は前記海領域に埋め込まれ、前記凸形状の底面は前記色変換プレートの前記発光素子側の面から前記発光素子側に突出しており、
    前記色変換プレートの前記発光素子側の面から前記発光素子側に突出した前記島領域は、前記発光素子側の先端が前記発光素子の上面に対して接し、
    前記発光素子の上面と、前記色変換プレートの発光素子側の面の海領域との間には、透明接着層が形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
  2. 請求項１に記載の半導体発光装置において、前記島領域は半球形状であり、半球の曲面部分は前記海領域に埋め込まれ、前記半球の底面部分が前記色変換プレートの前記発光素子側の面から露出していることを特徴とする半導体発光装置。
  3. 請求項１または２に記載の半導体発光装置において、前記海領域には、第３の蛍光体が含有された第２の島領域が点在し、前記第３の蛍光体の蛍光体波長は、前記第１の蛍光体の蛍光波長より短波長であることを特徴とする半導体発光装置。
  4. 請求項３に記載の半導体発光装置において、前記色変換プレートの主平面方向における、前記第３の蛍光体を含有する第２の島領域の中心は、前記第１の蛍光体を含有する島領域の中心からずれた位置にあることを特徴とする半導体発光装置。
  5. 請求項３または４に記載の半導体発光装置において、前記第２の島領域は、前記色変換プレートの前記発光素子側の面と対向する面にその一部が露出されていることを特徴とする半導体発光装置。
  6. 請求項３に記載の半導体発光装置において、前記第３の蛍光体の蛍光体波長は、前記第２の蛍光体の蛍光波長よりも短いことを特徴とする半導体発光装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体発光装置において、前記半導体発光素子は青色光を発光し、前記第１の蛍光体は、青色光を吸収し、赤色の蛍光を発するものであり、前記第２の蛍光体は、青色光を吸収し、緑色の蛍光を発するものであることを特徴とする半導体発光装置。
  8. 請求項３ないし６のいずれか１項に記載の半導体発光装置において、前記半導体発光素子は紫外光を発光し、前記第１の蛍光体は、紫外光を吸収し、赤色の蛍光を発するものであり、前記第２の蛍光体は、紫外光を吸収し、緑色の蛍光を発するものであり、前記第３の蛍光体は、紫外光を吸収し、青色の蛍光を発するものであることを特徴とする半導体発光装置。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の半導体発光装置において、前記発光素子および前記色変換プレートの側面は、光反射枠部により包囲されており、
    前記光反射枠部は、樹脂にフィラーを分散した材料によって構成されたものであることを特徴とする半導体発光装置。
JP2009036971A 2009-02-19 2009-02-19 半導体発光装置 Active JP5330855B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009036971A JP5330855B2 (ja) 2009-02-19 2009-02-19 半導体発光装置
US12/707,474 US20100207511A1 (en) 2009-02-19 2010-02-17 Semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009036971A JP5330855B2 (ja) 2009-02-19 2009-02-19 半導体発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010192761A JP2010192761A (ja) 2010-09-02
JP5330855B2 true JP5330855B2 (ja) 2013-10-30

Family

ID=42818452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009036971A Active JP5330855B2 (ja) 2009-02-19 2009-02-19 半導体発光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5330855B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101780408B1 (ko) * 2010-11-26 2017-09-21 엘지이노텍 주식회사 광 여기 판 및 조명 장치
JP5680472B2 (ja) * 2011-04-22 2015-03-04 シチズンホールディングス株式会社 半導体発光装置の製造方法
JP5893888B2 (ja) * 2011-10-13 2016-03-23 シチズン電子株式会社 半導体発光装置
JP2013197530A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Sharp Corp 光源、発光装置、バックライト用光源、表示装置、および光源の製造方法
JP2013227362A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Citizen Electronics Co Ltd 蛍光体シート及び蛍光体シートを備えた半導体発光装置
TW202002337A (zh) * 2018-06-28 2020-01-01 日商松下知識產權經營股份有限公司 顏色轉換元件及照明裝置
WO2023033204A1 (ko) * 2021-09-01 2023-03-09 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7250715B2 (en) * 2004-02-23 2007-07-31 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength converted semiconductor light emitting devices
JP2005311136A (ja) * 2004-04-22 2005-11-04 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
JP2009016689A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010192761A (ja) 2010-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5635832B2 (ja) 半導体発光装置
US9583682B2 (en) Light-emitting device and method of manufacturing the same
JP6688007B2 (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP6519311B2 (ja) 発光装置
US20100207511A1 (en) Semiconductor light emitting device
JP5680278B2 (ja) 発光装置
KR100983428B1 (ko) 발광 장치
JP5330855B2 (ja) 半導体発光装置
JP6387954B2 (ja) 波長変換部材を用いた発光装置の製造方法
JP5895598B2 (ja) 発光装置
JP6769248B2 (ja) 発光装置
JP5895597B2 (ja) 発光装置
JP2012532473A (ja) 散乱粒子領域を有するｌｅｄパッケージ
JP2020141149A (ja) 発光装置
JP2014120722A (ja) 発光装置およびその製造方法
JP6959548B2 (ja) 発光装置およびその製造方法
JP7048888B2 (ja) 光源装置の製造方法
JP5082427B2 (ja) 発光装置
JP2011096740A (ja) 発光装置
JP2020077676A (ja) 発光装置及びその製造方法
JP5345414B2 (ja) 半導体発光装置
JP7108171B2 (ja) 発光装置
US11621379B2 (en) Light-emitting device and method of manufacturing the same
CN111009603A (zh) 发光装置
JP2012009696A (ja) 発光装置およびそれを用いたｌｅｄ照明器具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130709

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130726

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5330855

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250