JP6361647B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光素子を用いた発光装置およびその製造方法に関する。
発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置は高い発光効率を容易に得られることもあり、ディスプレイ等のバックライトおよび照明装置を含む多くの機器で用いられている。従来から、キャビティ内に配置された発光素子と、発光素子を封止し蛍光体を含む樹脂を備える樹脂パッケージとを含み、発光素子からの光を樹脂パッケージのキャビティの内壁で反射させて、発光効率を高めた発光装置が多用されている。
さらに、発光装置の小型化を図るため、例えば、特許文献１の発光装置のように、基板の上に発光素子を配置し、発光素子の側面および上面を、蛍光体を含む樹脂層（蛍光体層）で覆い、発光素子よりも外側に位置する蛍光体層の表面に反射層を設けた発光装置が広く用いられるようになっている。
特開２０１２−１５６１６２号公報
特許文献１のような構成を有する発光装置では、通常、蛍光体層のうち発光素子の上面を覆っている部分は、反射層を設ける部分より高くなっている。しかし、このような構成を有するにも関わらず、反射層を形成する際に反射層の樹脂が、蛍光体層の発光素子の側面を覆っている部分を這い上がり、蛍光体層の発光素子の上面を覆っている部分に反射層が形成される、所謂、這い上がり現象を生ずる場合がある。
蛍光体層の部分であって発光素子の上面を覆っている部分に反射層が形成されると、発光装置の光束および光質に影響を及ぼすため、発光装置の発光効率が低下するおよび所望の特性を有する発光を得ることができないという問題を生ずる。
このため、本開示に係る実施形態は、反射層を形成する樹脂が発光素子の上面を覆っている部分に這い上がることを抑制した発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
本開示の実施形態に係る発光装置は、基板上に配置された発光素子と、前記発光素子の側面および上面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層を介して、前記発光素子の側面および上面に配置された光透過層と、前記蛍光体層および前記光透過層を介して、少なくとも前記発光素子の上面を露出するように前記発光素子の側面を被覆する反射層とを含む。
本開示の実施形態に係る発光装置は、反射層を形成する樹脂が発光素子の上面に這い上がることを抑制できる構成を備える。特に、反射層を形成する樹脂が、発光素子の上面を覆っている蛍光体層まで這い上がることを抑制することができる。また、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は、反射層を形成する樹脂が蛍光体層の発光素子の上面を覆っている部分に這い上がることを抑制できる構成を備えた発光装置を提供することができる。
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る発光装置１００の模式平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面を示す模式断面図ある。 図２（ａ）、（ｂ）は発光装置１００の製造方法を例示する模式断面図である。 および図３（ａ）〜（ｃ）は発光装置１００の製造方法を例示する模式断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであり、本発明の技術的範囲を限定することを意図したものではないことに留意されたい。１つの実施形態において説明する構成は、特段の断りがない限り、他の実施形態にも適用可能である。以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。
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点も留意されたい。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
１．発光装置
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る発光装置１００の模式平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面を示す模式断面図ある。発光装置１００は、基板（樹脂パッケージ）８と、基板８上に配置された発光素子２と、発光素子２の側面および上面に配置された蛍光体層３と、蛍光体層３を介して発光素子２の側面および上面に配置された光透過層４と、蛍光体層３および光透過層４を介して発光素子２の上面を露出するように発光素子２の側面を被覆する反射層５とを有する。
図１（ａ）に示す実施形態では、樹脂パッケージ８の凹部１１の底面からリード１Ａとリード１Ｂが露出しており、発光素子２は、リード１Ａの上に配置されている。すなわち、凹部１１と、凹部１１の底面からその少なくとも一部が露出しているリード１Ａおよびリード１Ｂとを備えた樹脂パッケージ８が発光素子２を配置する基板となっている。樹脂パッケージ８を基板として用いることにより、発光素子２からの光を凹部１１の開口側に出射することができ、出射方向の輝度が高くなる。発光素子２を配置する基板の形態は、これに限定されるものではない。樹脂パッケージに代えて、例えば、セラミックまたはガラスのような、絶縁材料からなり、表面に配線を備えた板状の基板の上に発光素子２を配置してよい。このような板状の基板を用いる場合、基板上に凹部を設け、その内部に発光素子２を配置してよい。基板８の凹部１１内に発光素子２を配置することにより、発光素子２からの光を凹部１１の開口側に出射することができ、出射方向の輝度が高くなる。
発光素子２は、少なくとも１つの金属ワイヤ６を介して、基板の上に設けた配線と電気的に接続されてよい。図１（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、リード１Ａ、１Ｂが基板（樹脂パッケージ）８に設けた配線として機能し、２つの金属ワイヤ６により発光素子２の正極および負極とリード（配線）１Ａ、１Ｂとが接続されている。また、金属ワイヤ６を用いずに、例えばフリップチップ実装により発光素子２と基板の上に設けた配線とを電気的に接続してよい。
蛍光体層３は、発光素子２の側面と発光素子２の上面を覆うように形成されている。図１（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、蛍光体層３は、実質的に発光素子２の上面および側面の全体を覆っている。蛍光体層３は、発光素子２が発光する光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長の光を発光する蛍光体を含んでいる。
蛍光体層３は、基板上に延在している（形成されている）蛍光体層延在部３Ａを有してよい。図１（ｂ）に示す実施形態では、蛍光体層延在部３Ａは樹脂パッケージ８の凹部１１内（凹部１１の底面）に形成されている。蛍光体層延在部３Ａを有するように蛍光体層３を形成することで、より確実に発光素子２の側面を蛍光体層３で覆うことが可能となる。
光透過層４は、蛍光体層３を介して、発光素子２の側面の少なくとも一部および発光素子の上面の少なくとも一部に配置されている。すなわち、光透過層４は、蛍光体層３の上に形成されている。図１（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、光透過層４は、蛍光体層３を介して、実質的に発光素子２の上面全体および側面全体を覆っている。光透過層４は、入射した発光素子２が発光した光の少なくとも一部、例えば、６０％以上を透過させ、９０％以上を透過させるものがより好ましい。また、光透過層４は蛍光体を含んでいない。
光透過層４は、蛍光体層延在部３Ａの少なくとも一部に延在している（形成されている）光透過層延在部４Ａを有してよい。図１（ｂ）に示す実施形態では、光透過層延在部４Ａは基板（樹脂パッケージ）８の凹部１１内に形成され、反射層５が蛍光体層延在部３Ａと接しないように蛍光体層延在部３Ａの表面全体に配置されている。これにより反射層５が蛍光体層延在部３Ａを含む蛍光体層３に含浸し、蛍光体層を伝って発光素子２の上面に這い上がることを抑制することができる。また、光透過層延在部４Ａを有するように光透過層４を形成することで、より確実に発光素子２の側面を、蛍光体層３を介して光透過層４により覆うことが可能となる。
反射層５は、蛍光体層３および光透過層４を介して、発光素子２の側面を被覆している。すなわち、反射層５は、光透過層４が蛍光体層３を介して発光素子２の側面を覆っている部分の少なくとも一部分の上に形成されている。反射層５は、発光素子の上面を露出するように形成される。すなわち、発光素子２の上面（蛍光体層３および光透過層４の少なくとも一方により覆われている部分も含む）の少なくとも一部、好ましくは実質的に上面の全部に反射層５が形成されていない。
反射層５は、発光素子２から出た光（蛍光体により波長変換されていない光）および蛍光体から出た光を反射し、発光装置１００の発光効率を向上させる。
反射層５は、光透過層延在部４Ａの少なくとも一部に延在している（形成されている）反射層延在部５Ａを有してよい。図１（ｂ）に示す実施形態では、反射層延在部５Ａは樹脂パッケージ８の凹部１１に形成されている。反射層延在部５Ａを有するように反射層５を形成することで、凹部１１の底面（または光透過層延在部４Ａ）に向かって進む光を反射できることから、発光装置１００の発光効率をより高くすることができる。なお、図１（ｂ）に示す実施形態では、反射層５と反射層延在部５Ａとは、同時に、一体として形成しているが、これに限定されない。つまり、反射層５と反射層延在部５Ａは別々の工程で形成してもよい。
蛍光体層延在部３Ａ、光透過層延在部４Ａおよび反射層延在部５Ａを設ける場合、図１（ｂ）に示すように、金属ワイヤ６は、蛍光体層延在部３Ａ、光透過層延在部４Ａおよび反射層延在部５Ａを貫通して形成されてよい。
発光装置１００では、上述のように蛍光体層３の上に、蛍光体を含まない光透過層４を設け、光透過層４を介して反射層５を形成することで、反射層５を形成する材料が、光透過層４の発光素子２を覆っている部分に這い上がることを抑制できる。これは、蛍光体を含まない光透過層４を表面に配置することで表面が平滑化し反射層５による毛細管現象を抑制することができるためである。また、光透過層４に蛍光体を含ませないことで表面の濡れ性を低下することでき反射層５の這い上がりを抑制することができる。
光透過層４の反射層５が形成される面の表面の粗さ（すなわち光透過層４の蛍光体層３と反対側の表面の粗さ）は、蛍光体層３の光透過層４を形成する面の粗さ（すなわち蛍光体層３の光透過層４側の表面の粗さ）よりも小さい。換言すれば、蛍光体層３の光透過層４側の表面の表面粗さが、光透過層４の蛍光体層３と反対側の表面の粗さより大きくなる。このように、蛍光体層３よりも表面粗さの小さい、光透過層４の表面に反射層５を形成することで、反射層５の這い上がりを抑制することができる。
光透過層４の蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さは、好ましくは８μｍ以下である。
光透過層４の反射層５を形成する表面の粗さ（すなわち光透過層４の蛍光体層３と反対側の表面の粗さ）は、蛍光体層３の光透過層４を形成する面の粗さ（すなわち蛍光体層３の光透過層４側の表面の粗さ）よりも半分以下であることが好ましい。換言すれば、蛍光体層３の光透過層４側の表面の表面粗さは、光透過層４の蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さの２倍以上であることが好ましい。これにより、光透過層４を設けない発光装置と比較して、反射層５の這い上がりをより確実に抑制できるからである。
このような表面粗さの好ましい実施形態は、スプレー塗布を行うスプレー法により蛍光体層３を形成した場合により、その効果を顕著に得ることができる。スプレー法としては連続的にスプレー塗布する方法以外に、間欠的にスプレー塗布する方法を含む。特に、間欠的にスプレー塗布して形成した蛍光体層３は、発光素子２の角部（エッジ部）上も含めて、厚さが均一で薄い蛍光体層を得ることができる。このため、蛍光体層３の部位による発光素子２から出た光が蛍光体層３を通過する距離の差が小さく、従って、色むらの発生を抑制できるという利点がある。しかし、その一方で、スプレー法で形成した蛍光体層３の表面粗さは蛍光体を含有した封止部材をポッティング法により形成する場合と比べて大きくなる傾向があり、その表面に反射層５を形成すると、這い上がりが生じやすい傾向がある。このため、スプレー法で形成した蛍光体層３の上に、より表面粗さの小さい表面を有する光透過層４を形成することは、這い上がり抑制に顕著な効果を示す。
本明細書において「表面粗さ」とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に規定されている算術平均粗さＲａを意味する。測定機器としては、例えばキーエンス社のレーザー顕微鏡「ＶＫ−９５１０」を使用することができる。
金属ワイヤ６の上面の少なくとも一部に蛍光体層（第２蛍光体層）１３を形成してよい。第２蛍光体層１３により、光透過層４を透過してきた発光素子２からの光の一部を波長変換できる。これにより、例えば、凹部１１で反射された光の内、発光素子２側に戻る光を第２蛍光体層１３で波長変換後に出射面側に出射させることができるので、発光素子２に吸収される光の割合を抑制することができる。第２蛍光体層１３の構成は、用いる蛍光体および樹脂等を含めて蛍光体層３と同じであってよい。なお、図１（ｂ）に示す実施形態では、蛍光体３と第２蛍光体層１３とは、同時に、一体として形成しているが、これに限定されない。つまり、蛍光体３と第２蛍光体層１３は別々の工程で形成してもよい。
金属ワイヤ６の上面に形成した第２蛍光体層１３の少なくとも一部に光透過層（第２光透過層）１４を形成してよい。第２蛍光体層１３の上に第２光透過層１４を設けることで反射層５を形成する材料が金属ワイヤ６（第２蛍光体層１３）を這い上がることを抑制できる。第２光透過層１４の構成は、用いる材料を含めて光透過層４と同じであってよい。
金属ワイヤ６の上面に第２蛍光体層１３を形成する場合、金属ワイヤ６の下面の少なくとも一部には蛍光体層を形成しなくてよい。金属ワイヤ６の下面の少なくとも一部に蛍光体層が形成されていないことにより反射層５が金属ワイヤ６の下面から這い上がることを抑制することができるという利点がある。
発光装置１００は、封止部材７を備えてよい。封止部材７は、光透過層４および反射層５を覆う。また、発光装置１００が金属ワイヤ６を備える場合、金属ワイヤ６を覆うように形成される。封止部材７は、入射した発光素子２の発光の少なくとも一部、例えば好ましくは８０％以上を透過できる材料から形成される。封止部材７は、例えば、図１（ｂ）に示すように上面が凸形状を有する等、その形状によりレンズとして機能してもよく、また平坦な上面を有してもよい。
次に発光装置１００の各要素の詳細を以下に説明する。
（１）発光素子
発光素子２は、任意の発光素子でよく、発光ダイオードであってよい。発光素子２は、半導体積層体を備えてよく、窒化物半導体積層体を備えることが好ましい。半導体積層体（好ましくは窒化物半導体積層体）は、順に、第１半導体層（例えば、ｎ型半導体層）、発光層および第２半導体層（例えば、ｐ型半導体層）を有してよい。
また、半導体積層体の同一面側（例えば、第２半導体層側の面）に、第１半導体層に電気的に接続された電極と、第２半導体層に電気的に接続された電極との双方を有することが好ましい。
第１半導体層、発光層及び第２半導体層の種類、材料は特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。好ましい窒化物半導体材料として、具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いてよい。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で既知のものを用いてよい。
（２）蛍光体層
蛍光体層３は、樹脂と蛍光体を含む。詳細を後述するように、間欠的にスプレー塗布する方法を含むスプレー法を用いて蛍光体層３を形成する場合、蛍光体として、以下に示す蛍光体から選択する１種以上を用いてよい。また、樹脂として以下に示す樹脂を用いてよい。なお、蛍光体層３の好ましい厚さとして２０μｍ〜１００μｍを挙げることができる。とりわけ、蛍光体層３を間欠的にスプレー塗布して形成する等により、厚さが比較的均一な蛍光体層３を得ることができる場合、厚さを２０μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。また、蛍光体層３に含まれる蛍光体の平均粒径は３μｍ〜３０μｍであることが好ましい。蛍光体の平均粒径はＦｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ‘ｓ Ｎｏ（フィッシャー、サブ、シーブ、サイザーズ、ナンバー）と呼ばれる空気透過法により求めることができる。
・蛍光体
(i)アルミニウムガーネット系等のガーネット系蛍光体（例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）系蛍光体等）
(ii)ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）系蛍光体
(iii)ユウロピウムで賦活されたシリケート系（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）蛍光体
(iv)β−ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体
(v)ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）系又はＳＣＡＳＮ系等の窒化物系蛍光体
(vi)ＬｎＳｉ３Ｎ１１系、ＬｎＳｉＡｌＯＮ系等の希土類窒化物系蛍光体（Ｌｎは希土類元素）
(vii)ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ系、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ系等の酸窒化物系蛍光体
(viii)マンガンで賦活されたフッ化物錯体蛍光体（例えば、ＫＳＦ系（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）蛍光体）
(ix)ＣａＳ系（ＣａＳ：Ｅｕ）、ＳｒＧａ２Ｓ４系（ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ）、ＳｒＡｌ２Ｏ４系、ＺｎＳ系等の硫化物系蛍光体
(x)クロロシリケート系蛍光体
(xi)半導体材料、例えば、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳｘＳｅ１−ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子であるいわゆるナノクリスタル、量子ドット（Ｑ−Ｄｏｔｓ）と称される発光物質などを、単独又は組み合わせて用いてよい。
なお、量子ドット蛍光体は、不安定であるため、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、これらのハイブリッド樹脂などで粒子の表面が被覆又は安定化されたものでもよい。
・樹脂
蛍光体層３に用いる樹脂は、透光性であるものが好ましく、例えば、発光素子から出射される光の６０％以上を透過させ、９０％以上を透過させるものがより好ましい。樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物（シリコーン変性エポキシ樹脂等）、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物（エポキシ変性シリコーン樹脂等）、ハイブリッドシリコーン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、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、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂等の樹脂が挙げられる。
・添加物
蛍光体層３は、必要に応じて、充填、光拡散、着色等の機能を有する添加物を含んでよい。添加物として、ガラスファイバー、ワラストナイト等の繊維状フィラー、窒化アルミニウム、カーボン等の無機フィラー、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラス、蛍光体と無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。
（３）光透過層
光透過層４は例えば、樹脂を用いて形成してよく、光透過層４を構成する樹脂として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物（シリコーン変性エポキシ樹脂等）、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物（エポキシ変性シリコーン樹脂等）、ハイブリッドシリコーン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、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、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂等の樹脂が挙げられる。
光透過層４はフィラーを含んでよい。好ましくは、光透過層４は、フィラー等を含まず樹脂のみから成る。フィラー等を含まない光透過層４を用いることで表面にフィラー等で形成される凹凸ができないので、反射層５の這い上がりをより抑制することができる。また、光透過層４は樹脂以外の光透過性材料、例えば、ガラス等により構成してよい。
（４）反射層
反射層５を形成する材料は、特に限定されるものではなく、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラスまたはこれらの複合材料等を含む任意の材料であってよい。これらの中でも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、樹脂が好ましい。
反射層５は、発光素子２が出射した光に対する反射率が６０％以上であり、好ましくは９０％以上である。
反射層５は、入射した光を反射するように、樹脂等の上述した材料に、酸化チタン、二酸化ケイ素、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、酸化ニオブ、酸化亜鉛、硫酸バリウム、および各種希土類酸化物（例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム）等のような光反射材、光散乱材または着色材等を含有させてよい。
樹脂を用いて反射層５を形成する場合、用いる樹脂として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物（シリコーン変性エポキシ樹脂等）、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物（エポキシ変性シリコーン樹脂等）、ハイブリッドシリコーン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、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、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂等の樹脂が挙げられる。
（５）封止部材
封止部材７を設ける場合、封止部材７を樹脂により構成してよく、封止部材７を構成する樹脂は、任意の樹脂を用いてよい。例えば、光透過層４を構成する樹脂として例示した樹脂の中から選択した樹脂を用いてよい。封止部材７に用いる樹脂と光透過層４に用いる樹脂は同じ種類の樹脂であってもよく、また異なる種類の樹脂であってよい。
２．発光装置の製造方法
以下に発光装置１００の製造方法を例示する。
図２（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）〜（ｃ）は発光装置１００の製造方法を例示する模式断面図である。
（１）基板への発光素子の配置
基板（樹脂パッケージ）８に発光素子２を配置する。例えば、リード１Ａ、１Ｂを配置した、金型内に溶融樹脂を注入し、樹脂を硬化させることにより、樹脂パッケージ８を得る。次いで、樹脂パッケージ８の凹部１１の底面から露出しているリード１Ａの所定の位置にダイボンディング等の任意の方法を用いて、発光素子２を配置する。発光素子２を配置後、ワイヤボンディングにより発光素子２の電極とリード１Ａおよびリード１Ｂとは金属ワイヤ６により電気的に接続される。
（２）蛍光体層の形成
蛍光体層３を発光素子２の上面と発光素子２の側面とに形成する。蛍光体層３は、蛍光体層延在部３Ａを有するように形成されてよく、また、金属ワイヤ６の上に第２蛍光体層１３が形成されてよい。
蛍光体層３は、任意の方法で形成してよい。蛍光体層３を形成する方法として、１）蛍光体および樹脂を含むスラリーを噴霧して蛍光体層を形成するスプレー法、２）蛍光体を含む水溶性樹脂の中に被覆形成対象物（発光素子２）を入れ、水溶性樹脂と被覆形成対象物との間に電圧を印加する電気沈着法（電着塗装法）、および３）帯電させた粉体状の樹脂および蛍光体を用い、これらの粉体を吹き出すスプレーガンと蛍光体層を形成しようとする被覆形成対象物（発光素子２）との間に電圧を印加する静電塗装法を例示できる。
これらの方法の中でもスプレー法の一種である間欠的にスプレー塗布する方法を用いて蛍光体層３を形成することが好ましい。スプレー法を用いることで厚さが均一な蛍光体層３を得ることができるからである。図２（ａ）、（ｂ）を用いて、間欠的にスプレー塗布する方法により蛍光体層３を形成する方法を説明する。
まず、蛍光体層３を形成する樹脂として例示した樹脂と、蛍光体と、溶剤とを用いてスラリー２３を形成する。溶剤としては、特に限定されるものではなく、用いる樹脂を溶解し得るものであればよい。例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン等の直鎖炭化水素、トルエン等の芳香族炭化水素、アセトン等のケトン系溶媒、イソプロピルアルコール等のアルコール、炭酸ジメチルなどのエステル系の溶媒など又はこれらと同等の溶解性を発揮する代替溶媒等の有機溶剤を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでもエステル系の溶媒を含むもの、特に、炭酸エステル系の溶媒を含むものが好ましい。
スラリー２３の粘度は、０．０１〜１０００ｍＰａ・ｓ程度に調整することが好ましく、０．１〜１００ｍＰａ・ｓ程度又は０．１〜１０ｍＰａ・ｓ程度がより好ましい。粘度は、樹脂、溶剤および蛍光体（必要に応じて添加物も）の種類及び量を適宜調整することにより、制御することができる。スラリーは蛍光体：樹脂：溶剤：フィラーを、例えば、質量比で２〜４０：５〜２０：１０〜２００：０．５〜２で混合したものを用いてよい。このような比で混合されて得られるスラリー２３は間欠的にスプレー塗布するスプレー法に適用しやすく、発光素子２に蛍光体層３をより均一に付着させることができる。
次に、発光素子２が配置された樹脂パッケージ８について、蛍光体層３を形成したくない部分に保護膜２１を形成する。保護膜２１として、例えば開口が形成されたメタルマスクを用いることができる。そして、スプレー法により保護膜２１が形成されていない部分に蛍光体層３（蛍光体層延在部３Ａを含んでよい）、第２蛍光体層１３を形成することができる。
間欠的にスプレー塗布するスプレー法は、例えば、パルス式のスプレー装置（パルススプレー装置）を利用して行うことができる。「パルス式」とは、ONとOFFを断続的に切り替えながら動作をすることをいい、つまり、パルススプレー装置では、スラリー２３及びエアを断続的にONとOFFを繰り返しながらスプレーノズル２０から噴射させることができる。
間欠的にスプレー塗布するスプレー方式は、連続スプレー方式に比べて、スプレーノズル２０からのスラリー２３の噴出速度を低減することなく、エアの風速を低減することができる。このため、塗布面に良好にスラリー２３を供給することができ、かつ、塗布されたスラリー２３がエア流によって飛ばされることを抑制できる。その結果、発光素子２の上面と蛍光体層３の表面との密着性を良好とすることができる。
また、スラリー２３を、間欠的にスプレー噴射することにより、単位時間当たりの噴射量を低減することができる。このため、スラリー２３を少量でスプレー噴射させながら、低速でスプレーノズル２０を移動させることができる。その結果、凹凸形状を有する塗布面であっても、均一な厚さの蛍光体層３を形成することができる。
このように発光素子２上に、スラリー２３をスプレー塗布した後、スラリー２３中の樹脂を硬化させる。樹脂の硬化は、仮硬化を行った後、色調を検査し、本硬化を行うことが好ましい。仮硬化の条件として、１００℃にて５分間保持すること、本硬化の条件として１５０℃にて４時間保持することを例示できる。
これにより、図２（ｂ）に示すように、蛍光体層延在部３Ａを含む蛍光体層３および第２蛍光体層１３を形成できる。
（３）光透過層の形成
次に、図３（ａ）に示すように、発光素子２の側面の少なくとも一部および発光素子２の上面の少なくとも一部に蛍光体層３を介して光透過層４を形成する。好ましくは、蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さが、蛍光体層３の光透過層４側の表面の表面粗さよりも小さくなるように光透過層４を形成する。より好ましくは、光透過層４の蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さが、蛍光体層３の光透過層４側の表面の表面粗さの半分以下となるように光透過層４を形成する。例えば、蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さが３μｍ〜８μｍとなるように光透過層４を形成する。
このような光透過層４は、任意の方法で作成してよく、例えば蛍光体層３と同様のスプレー法により作成してよい。また、上述の蛍光体層３を形成した発光素子２を備えた樹脂パッケージ８を金型内に配置し、同金型内に樹脂を注入すること（ポッディング法）により光透過層４を形成してもよい。
スプレー法により、光透過層４を形成する場合、スラリー２３を樹脂と溶剤のみで形成し、これ以外は、上述の蛍光体層３を形成するためのスプレー法と同じ条件で形成してよい。
また、スラリー２３の粘度を高くしたい場合、または得られる光透過層４の光拡散性を向上させたい場合、スラリー２３を樹脂と、溶剤と、フィラーとにより形成してよい。例えば、質量比で、樹脂：溶剤：フィラーを１０：２５：１としてよい。
蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さを例えば３μｍ〜８μｍのような小さな値とするためには、光透過層４の膜厚を厚めに塗布することが必要であり、例えば光透過層４の膜厚を５μｍ〜２０μｍとすることが好ましい。
一方、ポッディング法により光透過層４を形成する場合、スプレー法と比べて、比較的容易に蛍光体層３と反対側の表面の表面粗さを例えば３μｍ〜８μｍのような小さな値とすることができる。
以上のように、スプレー法またはポッディング法を用いて、光透過層４を形成してよい。この場合、光透過層４が光透過層延在部４Ａおよび／または第２光透過層１４を有するように形成してよい。また、光透過層延在部４Ａおよび／または第２光透過層１４は光透過層４と同時に形成してよい。
（４）反射層の形成
次に、図３（ｂ）に示すように、蛍光体層３および光透過層４を介して、発光素子２の上面の少なくとも一部を露出するように発光素子２の側面の少なくとも一部に反射層５を形成する。反射層５は、反射層延在部５Ａを有するように形成してよい。
反射層５は、任意の方法で形成してよい。反射層５は、例えばポッディング法により形成することができる。ポッティング法を用いることにより、発光素子２の上面を除いて発光素子２の周辺に容易に反射層５を形成することができる。
（５）封止部材の形成
必要に応じて、図３（ｃ）に示すように、封止部材７を形成してよい。
封止部材７は、任意の方法で形成してよい。封止部材７は、例えばポッディング法により形成してよい。
１Ａ，１Ｂ リード
２ 発光素子
３ 蛍光体層
３Ａ 蛍光体層延在部
４ 光透過層
４Ａ 光透過層延在部
５ 反射層
６ 金属ワイヤ
７ 封止部材
８ 樹脂パッケージ
１１ 凹部
１３ 第２蛍光体層
１４ 第２光透過層
２０ スプレーノズル
２１ 保護膜
２３ スラリー
１００ 発光装置

Claims (15)

  1. 配線を有する基板上に配置された発光素子と、
    前記基板上の配線と前記発光素子とを電気的に接続する少なくとも１つの金属ワイヤと、
    前記発光素子の側面および上面に配置された蛍光体層と、
    前記蛍光体層を介して、前記発光素子の側面および上面に配置された光透過層と、
    前記蛍光体層および前記光透過層を介して、少なくとも前記発光素子の上面を露出するように前記発光素子の側面を被覆する反射層と、を含み、
    前記金属ワイヤは、前記反射層を貫通して前記配線と接続しており、
    前記金属ワイヤの上面の少なくとも一部に第２蛍光体層が配置され、
    前記第２蛍光体層の上の少なくとも一部に第２光透過層が配置され、
    前記金属ワイヤの下面の少なくとも一部に前記第2蛍光体層が形成されていない、発光装置。
  2. 前記蛍光体層の前記光透過層側の表面の表面粗さが、前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の粗さより大きい請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記蛍光体層の前記光透過層側の表面の表面粗さが、前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さの２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記基板が凹部を含み、該凹部に前記発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記蛍光体層が前記基板上に延在した蛍光体層延在部を有し、
    前記光透過層が該蛍光体層延在部の少なくとも一部に延在した光透過層延在部を有し、
    前記反射層が、前記光透過層延在部の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記金属ワイヤが、前記蛍光体層延在部、前記光透過層延在部および前記反射層を貫通していることを特徴とする請求項５を引用する請求項１に記載の発光装置。
  7. 前記蛍光体層延在部と前記光透過層延在部と前記反射層とが、前記基板の前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記光透過層の少なくとも一部および前記反射層の少なくとも一部を覆う封止部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 基板上の配線と発光素子を少なくとも1つの金属ワイヤで電気的に接続する工程と、
    スプレー法によって、前記発光素子の上面の少なくとも一部、前記発光素子の側面の少なくとも一部、および前記金属ワイヤの上面の少なくとも一部に蛍光体層を形成する工程と、
    スプレー法によって、前記発光素子の側面の少なくとも一部、前記発光素子の上面の少なくとも一部、および前記金属ワイヤの上面の少なくとも一部に前記蛍光体層を介して光透過層を形成する工程と、
    ポッティングによって、前記蛍光体層および前記光透過層を介して、前記発光素子の上面の少なくとも一部を露出するように前記発光素子の側面の少なくとも一部に反射層を形成する工程と、を含み、
    前記反射層を形成する工程において、前記反射層は、前記金属ワイヤが前記反射層を貫通するように形成される、発光装置の製造方法。
  10. 前記光透過層を形成する工程において、
    前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さが、前記蛍光体層の該光透過層側の表面の表面粗さよりも小さい請求項９に記載の発光装置の製造方法。
  11. 前記蛍光体層の前記光透過層側の表面の表面粗さが、前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さの２倍以上であることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置の製造方法。
  12. 前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さが３μｍ〜８μｍであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の発光装置の製造方法。
  13. 基板上の配線と発光素子を少なくとも1つの金属ワイヤで電気的に接続する工程と、
    前記発光素子の上面の少なくとも一部、前記発光素子の側面の少なくとも一部、および前記金属ワイヤの上面の少なくとも一部に蛍光体層を形成する工程と、
    前記発光素子の側面の少なくとも一部、前記発光素子の上面の少なくとも一部、および前記金属ワイヤの上面の少なくとも一部に前記蛍光体層を介して光透過層を形成する工程であって、前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さが前記蛍光体層の該光透過層側の表面の表面粗さよりも小さい光透過層を形成する工程と、
    前記蛍光体層および前記光透過層を介して、前記発光素子の上面の少なくとも一部を露出するように前記発光素子の側面の少なくとも一部に反射層を形成する工程と、
    を含み、
    前記反射層を形成する工程において、前記反射層は、前記金属ワイヤが前記反射層を貫通するように形成される、発光装置の製造方法。
  14. 前記蛍光体層の前記光透過層側の表面の表面粗さが、前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さの２倍以上であることを特徴とする請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
  15. 前記光透過層の前記蛍光体層と反対側の表面の表面粗さが３μｍ〜８μｍであることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の発光装置の製造方法。
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