JP5418592B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関し、より詳細には、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる表面実装型の発光装置に関する。
一般に発光ダイオード（ＬＥＤ）等の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、この発光素子は、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、ＬＥＤ、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置が、各種の光源として利用されている。
発光装置は、発光素子と、発光素子と電気的に接続される導電部材と、各導電部材の大部分を覆う樹脂成形体（パッケージ）と、発光素子を被覆する透光性封止樹脂を備えている。樹脂成形体には凹部が形成されており、発光素子が凹部の底面に位置する導電部材に載置されている。そして、発光素子の電極が導電部材にワイヤを介して接続された後、凹部には蛍光体を分散させた透光性封止樹脂が充填されている。
このような凹部を備えた発光装置として、特許文献１には、キャビティ（凹部）の深さを４５０μｍ以下と最小化された発光装置が提案されている。凹部の深さを浅くすることにより、光吸収及び光散乱によりパッケージ内部で光が損失されることを防ぎ、これによって、発光装置の発光効率を高めている。
特開２００７−３０６００２公報
しかし、凹部の深さを浅くすると、凹部の容量が小さくなることから、透光性封止樹脂を凹部内に充填して配置させる際に、透光性封止樹脂の充填量が発光装置ごとにばらつくと、発光素子の表面やワイヤが透光性封止樹脂から露出したり、透光性封止樹脂が凹部から溢れたり、発光面側に突出した凸形状となることがある。このように、発光装置において、透光性封止樹脂の形状が安定せずに、配光のバラツキを招くという問題があった。
そこで本発明は、配光のバラツキを最小限に止めながら、発光効率及び配光性をより向上させることができる発光装置を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、
発光素子と、
該発光素子を収納し、４５０μｍ〜５５０μｍの深さの凹部を備え、該凹部を形成するその側壁が、前記発光素子からの光を反射させる光反射部と、前記発光素子からの光を外部に透過させる光透過部とで構成され、前記側壁の表面に前記光反射部と光透過部との界面が露出するパッケージとを含むことを特徴とする。
また別の発光装置は、
発光素子と、
該発光素子を収納し、４５０μｍ〜５５０μｍの深さの凹部を備え、該凹部を形成するその側壁下部が、前記発光素子からの光を反射させる光反射部によって構成され、かつ前記側壁上部が、前記発光素子からの光を外部に透過させる光透過部によって構成されるパッケージと、前記凹部の内側に充填された透光性封止樹脂とを有することを特徴とする。
これらの発光装置においては、
前記凹部の内側に、透光性封止樹脂が充填されていることが好ましい。
前記光反射部は白色樹脂で形成され、前記光透過部は光の透過率が７０％以上の透明樹脂で形成されてなることが好ましい。
前記光反射部の高さは、前記発光素子の高さの１００％以上であることが好ましい。
前記光透過部の高さは、前記光反射部の高さの３０％以上であることが好ましい。
前記透光性封止樹脂に蛍光体が含有されていることが好ましい。
前記透光性封止樹脂は、前記光透過部と異なる材料によって形成されていることが好ましい。
本発明の発光装置によれば、配光のバラツキを最小限に止めながら、発光効率及び配光性をより向上させることができる。
本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す概略断面図である。 図１の発光装置の部分拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態３に係る発光装置を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面側から見た斜視図、（ｃ）は発光面側から見た斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る発光装置を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施の形態４に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 実施の形態３に係る発光装置において光透過部／光反射部の高さ比を変化させた場合の光取出効率の変化を示すグラフである。 実施の形態３に係る発光装置において光透過部／光反射部を所定高さ比にした場合の発光素子長手方向における相対光度を示すグラフである。 実施の形態３に係る発光装置において光透過部／光反射部を別の所定高さ比にした場合の発光素子長手方向における相対光度を示すグラフである。 実施の形態５に係る発光装置を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
＜実施の形態１＞
図１に、本発明の一実施形態の発光装置１００の概略断面図を示す。
図１に示す発光装置は、少なくとも、発光素子１０１と、発光素子１０１からの配光を制御し得るパッケージ１０２とを備える。
（パッケージ１０２）
パッケージ１０２は、発光素子１０１を収納し、内部に発光素子１０１を収納し、その上から透光性封止樹脂１０５を充填するための凹部１０２ａを備える。この凹部１０２ａを形成するパッケージ１０２の側壁には、発光素子１０１からの光を反射させる光反射部１０３と、発光素子からの光を外部に透過させる光透過部１０４とを備えている。
光反射部１０３と光透過部１０４とは、必ずしも一体として形成されていなくてもよいが、パッケージにおいて一体として備えていることが好ましい。ここで「一体として備える」とは、光反射部１０３と光透過部１０４との双方の部材でパッケージ１０２の側壁を形成していることを意味する。言い換えると、パッケージ１０２の凹部１０２ａを形成する側壁自体に、光反射部１０３と光透過部１０４との界面が存在していることを意味する。なお、パッケージは、光反射部１０３と光透過部１０４とを一体として備えるか否かにかかわらず、光反射部１０３と光透過部１０４との端面が、パッケージ１０２の側壁を略面一となるように配置していることが好ましいが、例えば、曲面を構成していてもよいし、光反射部１０３と光透過部１０４とがそれぞれ異なる角度で傾斜していてもよいし、段を有する面を構成していてもよい。光反射部１０３と光透過部１０４との界面には、密着力を高めるための凹凸を設けてもよいし、接着材を介在させてもよい。
なお、図１は発光装置の断面図であるが、透光性の部分については図面をわかりやすくするために、断面を示すハッチングを省略して示しており、図３〜図５についても同様である。
パッケージ１０２では、光反射部１０３が凹部１０２ａの下部（発光素子搭載面に近い側）に配置し、光透過部１０４が凹部の上部（発光素子搭載面に遠い側）に配置されている。
パッケージ１０２の凹部１０２ａは、その深さが深くなるほど、発光面までの距離が遠くなるため、光反射部１０３と光透過部１０４とを合わせたパッケージ１０２の凹部１０２ａの深さは、例えば、４５０μｍ〜５５０μｍ程度であることが好ましい。これにより、発光装置を小型化しつつ、透光性封止樹脂１０５を安定して充填することができる。
（光反射部１０３）
光反射部１０３は、発光素子１０１からの光を反射可能な材料によって形成されていればよい。光反射部１０３は、発光素子１０１からの光に対する反射率が６０％程度以上であるものが好ましく、８０％程度以上、さらに９０％程度以上がより好ましい。光反射部１０３を形成するための好ましい材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂が挙げられる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂が挙げられる。
また、これら樹脂中に、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどの光反射性物質を含有させてもよい。これによって、発光素子１０１からの光を効率よく反射させることができる。光反射性物質の充填量は、樹脂成形法や樹脂流動性などの成形条件、反射率や機械強度などの特性によって適宜調整することができる。例えば、光反射部１０３の全重量に対して、１０〜５０ｗｔ％程度、さらに、２０〜３５ｗｔ％が好ましい。特に、酸化チタンを用いる場合は、光反射部１０３の全重量に対して、好ましくは２０〜４０ｗｔ％、より好ましくは２５〜３５ｗｔ％である。
光反射部１０３の高さは、発光素子１０１の出射する光を、効率よく反射させるために、発光素子１０１の高さの１００％程度以上であることが好ましい。また、２００％程度以下であることが好ましい。例えば、光反射部１０３の高さは、発光素子１０１の高さの１３０％〜１６０％程度であることが好ましい。具体的には、その高さが７０〜１３０μｍの発光素子の場合、光反射部１０３の高さは、１００〜２００μｍであることがさらに好ましく、この範囲内において、発光素子１０１の高さ（図２におけるＡの高さ）よりも光反射部１０３の高さ（図２におけるＢの高さ）を高く設定することが好ましい。
凹部を構成する光反射部１０３の側壁は、効率よく光を反射するために、開口側（発光素子搭載面に遠い側）に広がるように傾斜していることが好ましい。この場合の傾斜角度は特に限定されることなく、発光素子の上面に対して９０〜４５°程度が挙げられる。
また、光反射部１０３には、さらに反射率を上げるためにパッケージ１０２の凹部１０２ａを構成する側壁に反射膜を配置してもよい。例えば、反射膜として、金、銀、白金、ニッケル、チタン、アルミニウムなどの金属又はこれら金属の酸化物、窒化物等の無機化合物による単層膜又は積層膜等が挙げられる。反射膜は、乾式法、湿式法など公知のプロセスにより、具体的には、ＣＶＤや真空蒸着、スパッタリングなどの手法によって形成することができる。なお、反射膜は、十分に反射が起こる膜厚に設定することが好ましく、例えば、１０ｎｍから数百ｎｍが挙げられる。反射膜は、全てが同じ材料で形成されていることが製造工程の簡便さから好ましいが、部分的に異なる材料で形成されていてもよい。
（光透過部１０４）
光透過部１０４は、発光素子１０１からの光を外部に透過可能な材料によって形成されていればよい。光透過部１０４は、発光素子１０１からの光の透過率が７０％程度以上であることが好ましく、さらに好ましくは９０％程度以上である。光透過部１０４を形成する材料は、光反射部１０３と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。異なる材料とは、その種類及び組成が全く同じでないものを意味する。光透過部１０４を形成するための好ましい材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂が挙げられる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂が挙げられる。
光透過部１０４と光反射部１０３との双方を熱硬化性樹脂で形成することにより、優れた耐光性を有する発光装置とすることができる。特に、この熱硬化性樹脂を、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物とすることが好ましい。
上述の光反射部１０３は、光を反射させることがその主要な目的であることから、樹脂中に光反射性物質を含有させてもよく、一方、光透過部１０４は、光吸収を抑制しつつ、光を透過（ただし、一部においては反射）させることが主要な目的であるため、光反射性物質の含有量によって光透過の程度を調節することができるが、光透過部１０４には、光反射性物質を全く含有させずに、光を透過させることが好ましい。
光透過部１０４の高さは、例えば、光反射部１０３の高さの３０〜５００％程度が好ましく、３０〜３５０％、さらに５０〜２５０％程度がより好ましい。言い換えると、発光素子１０１の高さの３０％程度以上（さらに５０％程度以上）であることが好ましい。また、７００％程度以下（さらに５００％程度以下）であることが好ましい。さらに、発光素子１０１の高さの１００〜２６０％程度がより好ましい。
光透過部１０４は、凹部を形成する側壁全周に形成されていることが好ましい。このように、光透過部１０４が配置することにより、発光素子からの光の吸収及び乱反射を防止することができ、かつ、配光性をより広げることができる。また、光透過部１０４は、対向する一対の側壁にのみ設けられてもよい。これにより、所望の方向にのみ配光を広げることが可能となる。
このようにパッケージ１０２を形成することにより、発光素子１０１から出射された光は、図１に示すように、光反射部１０３によって反射されて凹部１０２ａ内を進行して外部に出射され（１１１は、このときの光の軌跡を示す）、あるいは光透過部１０４に入射されて、外部に出射される（１１２は、このときの光の軌跡を示す）。従って、パッケージ１０２の凹部１０２ａを深く形成したとしても、光反射部１０３によってその配光を制御しながら、光透過部１０４によって光吸収及び光散乱によりパッケージ内部で光が損失されることを防ぐことができる。これによって、発光装置の小型化を実現したまま発光効率を高めることができるとともに、光の取り出し方向を制御することができる。
また、光透過部１０４の配置により、凹部１０２ａをある程度の深さで形成することができるため、発光素子の表面やワイヤが露出することなく、これら部材を確実に透光性封止樹脂によって被覆することができ、これら部材の劣化等を防止することができる。
さらに、後述する透光性封止樹脂の充填量が、発光装置ごとにばらつきがあったとしても、透光性封止樹脂が凹部１０２ａから溢れたり、発光面側に突出する凸形状となることを抑制することができる。これによって、凹部１０２ａに充填される透光性封止樹脂１０５の形状が安定することから、配光のバラツキをより抑制することができる。
本発明の発光装置は、上述した部材に加えて、さらに以下の部材を備える。これらの部材を含む実施形態の各構成について、以下に図１を参照しながら詳述する。
（発光素子１０１）
本発明に用いられる発光素子１０１は、公知のもののいずれをも利用することができるが、発光素子１０１として発光ダイオードを用いるのが好ましい。
発光素子１０１は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。なお、発光素子以外に、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。
発光素子１０１は、導電性もしくは非導電性の接合部材により、金属膜やリードフレームなどの導電部材の上に載置され、ワイヤ１０７による接続や、フリップチップ接続などの方法により、外部電極と電気的に接続される。導電部材の上ではなく、基板等に載置し、ワイヤ等の接続部材により電気的接続をとってもよい。
（透光性封止樹脂１０５）
本発明の発光装置では、通常、パッケージ１０２の凹部１０２ａの内側において、透光性封止樹脂１０５が充填されている。つまり、発光素子１０１を凹部１０２ａ内に載置した状態で、凹部１０２ａ内に透光性封止樹脂１０５でモールドする。これにより、外力や水分等から発光素子１０１を保護することができるとともに、ワイヤ１０７等の接続部材を保護することができる。
透光性封止樹脂１０５に利用できる樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。また、例えば、ＷＯ２００２／５９９８２号に記載されている透明樹脂を利用してもよい。
なお、透光性封止樹脂１０５は、上述した光透過部１０４と異なる材料によって形成されていることが好ましく、特に、異なる樹脂によって形成されていることがより好ましい。ここでの異なる材料とは、その種類及び組成が全く同じでないものを意味する。例えば、透光性封止樹脂１０５が、後述する蛍光物質又はフィラーを含有する所定の樹脂で形成されているとすると、光透過部１０４は、蛍光物質又はフィラーを含有しない同じ樹脂で形成されていてもよい。
また、透光性封止樹脂１０５と光透過部１０４とが、同じ種類及び同じ組成で形成される場合であっても、両者の間に界面が形成されることにより、このような界面をもたない場合と比較して、光の取り出し方向を変化させることができる。
さらに、光透過部１０４と透光性封止樹脂１０５の屈折率を異ならせることによっても、所望の方向に配光を調整することができる。例えば、透光性封止樹脂１０５よりも光透過部１０４の屈折率を高くすることにより、光透過部１０４から多くの光を取り出して、配光を広げることができる。光透過部１０４よりも透光性封止樹脂１０５の屈折率を高くすると、透光性封止樹脂１０５側から多くの光を取り出すことができるため、光吸収及び光散乱により損失される光を最小限にとどめ、かつ配光を広げることなく光を取り出すことが可能となる。
透光性封止樹脂１０５は、蛍光物質、フィラー、拡散剤等を含有していてもよい。
（蛍光物質１１０）
透光性封止樹脂１０５に含有される蛍光物質は、発光素子１０１の一部又は全部の発光を波長変換できるような組み合わせであれば、特に限定されない。
蛍光物質の例として、現在最も需要の多い白色の発光装置を構成するために適した蛍光物質について説明するが、これに限られず、公知の蛍光物質のいずれをも用いることが可能である。
蛍光物質１１０としては、例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体；Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体；アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体；アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体；アルカリ土類ケイ酸塩；アルカリ土類硫化物；アルカリ土類チオガレート；アルカリ土類窒化ケイ素；ゲルマン酸塩；又は；Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩；希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機；及び有機錯体等から選ばれる少なくとも１種又は２種以上が挙げられる。また、例えば、ＷＯ２００２／５９９８２号に記載されている蛍光物質等を利用してもよい。
白色に発光可能な発光装置を得る場合、白色光は、透光性封止樹脂１０５に含有される蛍光物質１１０の種類及び濃度によって白色となるよう調整される。
例えば、図２に示すように、透光性封止樹脂１０５に、任意に蛍光物質１１０又はフィラー等を予め含有させておき、透光性封止樹脂１０５を、パッケージ１０２の凹部１０２ａの内側に充填する。この際の充填は、組成物が液状である場合は、印刷法、ポッティング等の種々の方法を利用することができるが、ポッティングにより発光素子１０１上に滴下して凹部１０２ａの内側に充填する方法が適している。蛍光物質は、液相中で自重によって沈降するため、液相中に分散させて、均一に充填した懸濁液を静置することにより、均一性の高い蛍光物質を含有する沈降層を形成することができる。例えば、図２に示すように、透光性封止樹脂１０５内において発光素子１０１に近い部分に偏在するように蛍光物質１１０を沈降させ、光反射部１０３の高さ（図２におけるＢの高さ）よりも低い位置に蛍光物質の９０％以上が配置されるような状態で透光性封止樹脂を硬化させることにより、蛍光体量に対する励起効率をより向上させることができる。また、例えば、透光性封止樹脂１０５における蛍光物質１１０の含有濃度を３０ｗｔ％以下とすることにより、蛍光物質１１０を沈降させやすくすることができる。
なお、フィラー及び拡散剤等としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＷＯ２００２／５９９８２号に記載されているもの等の公知のものを利用することができる。
（基板１０８）
本発明の発光装置では、通常、発光素子１０１は、基板１０８上に載置されている。また、パッケージ１０２は、発光素子１０１の周辺を取り囲むように、基板１０８上に配置されている。このような基板１０８は、適当な機械的強度と絶縁性とを有する材料であれば、どのような材料で形成されていてもよい。例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、セラミックス等を用いることができる。また、エポキシ系樹脂シートを多層張り合わせたものものでもよい。
基板１０８には、発光素子１０１との電気的接続のために負電極及び正電極として用いられる内部配線１０６ａが形成されており、外部電極１０６ｂと電気的に接続されている。例えば、内部配線１０６ａと外部電極１０６ｂとは、図２に示すように、スルーホール１１２により接続されている。内部配線１０６ａ及び外部電極１０６ｂは、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｇによって構成することができる。内部配線１０６ａの最表面は、光を反射させる反射面からなることが好ましい。また、特に透光性封止樹脂１０５としてシリコーン樹脂などのガス透過性の比較的高い樹脂を用いる場合には、内部配線１０６ａの最表面のＡｇが硫化などの原因で変色することを抑制するために、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2からなる絶縁透明保護膜を反射面（例えば、Ａｇ面）上に被覆してもよい。
（発光装置１００の製造方法）
実施の形態１の発光装置は、図６（ａ）〜（ｅ）に示す方法によって製造することができる。
１．集合基板
本実施の形態では、複数の発光装置を一括して製造できるように、透光性封止樹脂１０５を硬化させるまでは複数の基板が集合した集合基板を用いる。この集合基板においては、図６（ａ）に示すように、基板１０８の表面に、内部配線１０６ａおよび外部電極１０６ｂが形成されている。
２．光反射部１０３の形成
次に、図６（ｂ）に示すように、光反射部１０３をトランスファモールドにて形成する。図６（ａ）に示したような、集合基板の上下をトランスファモールド用の金型で挟む。下側金型は平坦であり、上側金型には光反射部１０３を形成するための凹形状を有する金型が設けられている。
上側金型と基板１０８の間に形成された樹脂の注入口を通じて樹脂を流し込み、硬化させる。
なお、光反射部１０３を形成するために、トランスファモールドのほか、圧縮成形、射出成形、貼り合わせ、印刷などの方法を用いることもできる。
３．光透過部１０４の形成
続いて、光反射部１０３と同様に、図６（ｃ）に示すように、光透過部１０４をトランスファモールドにて形成する。このとき、光反射部１０３と光透過部１０４とを熱硬化性樹脂で成形すると、界面の剥離が生じるおそれが少なく、耐熱性、耐光性、密着性等に優れたパッケージ１０２を備える発光装置とすることができるため、好ましい。
４．発光素子１０１の実装
上述のように、光反射部１０３と光透過部１０４により形成された凹部１０２ａの所定の位置に、図６（ｄ）に示すように発光素子１０１を載置して、ワイヤ１０７にて所定の接続をする。
本実施の形態においては、ワイヤ１０７にて接続を取っているが、ワイヤを用いずにフリップチップ接合してもよい。また、サブマウントを介して実装してもよい。
５．透光性封止樹脂１０５の形成
次に、図６（ｅ）に示すように、パッケージ１０２の凹部１０２ａの内側に、透光性封止樹脂１０５をポッティングにより形成する。透光性封止樹脂１０５の表面は、凹状であっても、凸状であっても、平坦であってもよい。透光性封止樹脂１０５の量のバラツキによって外形寸法に差が出るのは好ましくないため、わずかに凹状となる程度で充填させることが量産性に優れており、好ましい。
６．ダイシング
最後に、図６（ｅ）の破線で示す位置、すなわち、基板１０８、光反射部１０３、光透過部１０４を通り、基板１０８の表面と垂直な方向で集合基板をダイシングし、図１に示すような発光装置を得ることができる。なお、発光装置の形状は、基板１０８の上面方向から見て、一方向に長い形状であってもよいし、略正方形であってもよい。
＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２に係る発光装置を示す概略断面図である。この実施の形態２では、基板を用いずに、とリードフレーム１０９上に、発光素子１０１を載置し、その発光素子１０１の周辺を取り囲むように、一部リードフレーム１０９上において、パッケージ２０２によって凹部１０２ａを形成していることを除き、実質的に実施の形態１と同じである。
導電部材として、リードフレーム１０９を用いることにより、放熱性に優れた発光装置とすることができる。パッケージ２０２の光反射部２０３にリードフレーム１０９を埋設し、リードフレーム１０９の上面を、凹部１０２ａの底面で表出させるようにして、光反射部２０３及び／または光透過部１０４と一体的に形成したパッケージ２０２を形成している。
（リードフレーム１０９）
リードフレーム１０９は、実質的に板状であればよく、波形板状、凹凸を有する板状であってもよい。その厚みは均一であってもよいし、部分的に厚くなる又は薄くなってもよい。リードフレーム１０９を構成する材料は特に限定されず、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に外部に伝達、放熱することができる。例えば、発光装置用に用いられる場合は、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等が挙げられる。特に、発光素子１０１を搭載するリードフレーム１０９の表面には、搭載される発光素子１０１からの光を効率よく取り出すために反射メッキが施されていることが好ましい。内部配線１０６ａと同様に、絶縁透明保護膜をこの上に被覆してもよい。なお、このようなリードフレームを使用せず、パッケージ本体の表面に直接発光素子を実装してもよい。
リードフレームは、光反射部１０３から外部に突出され、屈曲されるが、このとき、光透過部１０４を遮らないように、光反射部１０３が形成されている側に配置させることにより、配光の広い発光装置とすることができる。また、反対に、光透過部１０４側に曲げることにより、光透過部１０４を透過した光を、リードフレームによって反射させ、光を外部に取り出す構成としてもよい。
＜実施の形態３＞
この実施の形態３では、リードフレーム１０９を用いて、光反射部材３０３を射出成形し、光反射部材３０３の上に光透過部材１０４を配置して、パッケージ３０２を備えたフレームインサートタイプの発光装置３００としていることを除き、実質的に実施の形態１と同じである。
図４（ａ）は、実施の形態３の発光装置３００の断面図であり、（ｂ）は外観を示す斜視図であり、図４（ｃ）は発光面側から見た図である。なお、図４（ｂ）(ｃ)において、透光性封止樹脂は図示しておらず、斜線部は、光反射部３０３の設けられている箇所を示している。
図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、リードフレーム１０９は、光反射部３０３部から外部に突出しており、屈曲して発光装置３００の底面（実装面となる面）と側面に配置されている。これにより、側面発光型（いわゆるサイドビュー）の発光装置とすることができ、薄型のバックライトに適した発光装置とすることができる。
一般に、凹部を浅くすると、端子部となるリードフレームが、発光面に近くなり、二次実装の際に半田フラックスが発光面に付着するおそれがあるが、本実施の形態の発光装置によれば、発光面と端子部を離すことができるため、このようなおそれを回避することができる。
このタイプの発光装置３００について、パッケージ３０２の凹部１０２ａの深さを一定にして、光反射部３０３及び光透過部１０４の高さを変更した場合の光取り出し効率をシュミレーションした。
その結果、図８に示すように、光透過部を設けずに光反射部のみでパッケージを構成したもの（光透過部／光反射部：０％）に比較して、光透過部を設けた場合に、その取り出し効率が向上することが確認された。
なお、図８では、パッケージ３０２の凹部１０２ａの深さを４５０μｍに設定しており、光透過部／光反射部＝０％は、光透過部が設けられていないことを示し、光透過部／光反射部＝１３％は光透過部０．０５μｍ／光反射部０．４μｍ、２９％＝光透過部０．１μｍ／光反射部０．３５μｍ、５０％＝光透過部０．１５μｍ／光反射部０．３μｍ、８０％＝光透過部０．２μｍ／光反射部０．２５μｍ、１２５％＝光透過部０．２５μｍ／光反射部０．２μｍ、２００％＝光透過部０．３μｍ／光反射部０．１５μｍ、３５０％＝光透過部０．３５μｍ／光反射部０．１μｍを示す。
また、駆動電流２０ｍＡで主波長４５７．５ｎｍの発光素子（サイズ：７００×２４０μｍ、厚さ１２０μｍ）を搭載し、光反射部は、光反射率９３％のポリフタルアミド（ＰＰＡ）によって形成され、光透過部は、光透過率９８％のエポキシ樹脂によって形成されている。なお、この光透過率は、シミュレーションに用いた壁部の厚み（約０．２ｍｍ）での透過率である。透光性封止樹脂はシリコーン樹脂を用いた。発光素子端部からパッケージの側壁までの距離は、短手方向：約０．１３ｍｍ、長手方向：約０．５３ｍｍである。
さらに、この場合の長手方向における光の相対光度についてもシュミレーションした。
その結果、例えば、光透過部０．２μｍ／光反射部０．２５μｍとした発光装置では、図９に示すように、光透過部を設けずに光反射部のみでパッケージを構成したもの（破線）に比較して、光透過部を設けた場合に、光の取り出し方向が広がることが確認された。また、光透過部０．１μｍ／光反射部０．３５μｍとした発光装置では、図１０に示すように、同様に光の取り出し方向が広がることが確認された。
＜実施の形態４＞
図５は、実施の形態４に係る発光装置４００を示す概略断面図である。なお、この実施の形態４では、実施の形態３と同様に、リードフレーム１０９を用いて構成されている。光反射部４０３の、凹部４０２ａにおける露出面以外の周囲が、光透過部４０４により覆われる構成とされている以外は、実質的に実施の形態３と同じである。
（発光装置４００の製造方法）
この発光装置４００は、図７（ａ）〜（ｅ）に示す方法によって、リードフレームを埋設して形成するフレームインサートタイプの発光装置として形成することができる。
工程４及び工程５については、前述した発光装置１００の製造方法と同様に形成することができるため、詳細な説明は省いている。
１．リードフレーム１０９の配置
まず、図７（ａ）に示すように、正負の電極となるリードフレーム１０９を上金型１１３ａと下金型１１３ｂとで矢印の方向に挟み込む。
２．光反射部４０３の成形
次に、図７（ｂ）に示すように、下金型１１３ｂの下部に設けられた樹脂注入口から、樹脂を注入し、射出成形する。
３．光透過部４０４の成形
光反射部４０３を硬化させた後、上金型１１３ａと下金型１１３ｂとで形成されるキャビティよりも一回り大きいキャビティを形成可能な上金型１１４ａと下金型１１４ｂとを用い、図７（ｃ）に示すように光透過部４０４を射出成形する。このような、２色成形を射出成形によって容易に行える点で熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
４．発光素子１０１の実装
上述のように、光反射部１０３と光透過部１０４により形成されたパッケージ４０２の凹部４０２ａ内であって、リードフレーム１０９の表面に、図７（ｄ）に示すように発光素子１０１を載置して、所定の接続をする。
５．透光性封止樹脂１０５の形成
次に、図７（ｅ）に示すように、透光性封止樹脂１０５をポッティングにより形成する。
６．フォーミング
最後に、リードフレーム１０９を所定の長さで切断して、折り曲げて外部端子とする。
＜実施の形態５＞
図１１は、実施の形態１の発光装置にレンズ１１５を組み合わせたものである。このように、透光性封止樹脂１０５及び光透過部１０４を覆うようにレンズ１１５を設けることで、レンズ１１５を介して光を取り出す部分と、レンズ１１５を介さずに、光透過部１０４を介して横方向から光を取り出す部分とを有する発光装置を得ることができる。
なお、実施の形態２〜４の発光装置についても、同様にレンズを組み合わせることができる。
レンズ１１５の材料としては、透光性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ等）、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリノルボルネン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の１種又は２種以上等の樹脂、液晶ポリマー、ガラス等、当該分野で通常用いられる材料から選択することができる。なかでも、エポキシ、シリコーン、変成シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂等が適している。
本発明の発光装置は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源など、種々の光源に使用することができる。
１００、２００、３００、４００ 発光装置
１０１ 発光素子
１０２、２０２、３０２、４０２ パッケージ
１０２ａ、４０２ａ 凹部
１０３、２０３、３０３、４０３ 光反射部
１０４、４０４ 光透過部
１０５ 透光性封止樹脂
１０６ａ 内部配線
１０６ｂ 外部電極
１０７ ワイヤ
１０８ 基板
１０９ リードフレーム
１１０ 蛍光物質
１１３ａ、１１４ａ 上金型
１１３ｂ、１１４ｂ 下金型
１１５ レンズ

Claims (12)

  1. 発光素子と、
    該発光素子を収納し、４５０μｍ〜５５０μｍの深さの凹部を備え、該凹部を形成するその側壁が、前記発光素子からの光を反射させる光反射部と、前記発光素子からの光を外部に透過させる光透過部とで構成され、前記側壁の表面に前記光反射部と光透過部との界面が露出するパッケージとを含むことを特徴とする発光装置。
  2. 発光素子と、
    該発光素子を収納し、４５０μｍ〜５５０μｍの深さの凹部を備え、該凹部を形成するその側壁下部が、前記発光素子からの光を反射させる光反射部によって構成され、かつ前記側壁上部が、前記発光素子からの光を外部に透過させる光透過部によって構成されるパッケージと、前記凹部の内側に充填された透光性封止樹脂とを有することを特徴とする発光装置。
  3. 前記凹部の内側に、透光性封止樹脂が充填されてなる請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記光反射部は白色樹脂で形成され、前記光透過部は光の透過率が７０％以上の透明樹脂で形成されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
  5. 前記光反射部の高さは、前記発光素子の高さの１００％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記光透過部の高さは、前記光反射部の高さの３０％以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 前記透光性封止樹脂に蛍光体が含有されてなる請求項２〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 前記透光性封止樹脂は、前記光透過部と異なる材料によって形成されている請求項２〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 前記光反射部の高さが１００μｍ〜２００μｍである請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
  10. 前記光透過部は、前記凹部の側壁全周に形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 前記光透過部は、対向する一対の側壁に設けられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 前記光透過部の高さは、前記光反射部の高さの３０〜５００％である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
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