JP6955135B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）をはじめとする半導体発光素子を利用した発光装置に要求される性能は日増しに高まっており、高信頼性が要求されている。
例えば特許文献１には、透光性接着剤を介して透光性支持体上に配置されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップの透光性接着剤と接した面と対向する面側に有する電極と透光性支持体に設けられた外部電極とを電気的に接続する導電性ワイヤーと、を備えることで信頼性が高い発光装置が開示されている。
特開平１０−１５１７９４
しかしながら、特許文献１は、ＬＥＤチップの電極と、透光性支持体に設けられた外部電極と、を導電性ワイヤーで接続しているため放熱経路が長くなる。このため、放熱性に優れた発光装置が望まれている。
本発明に係る実施形態は、放熱性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の実施形態に係る発光装置は、
光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子と、
前記発光素子の少なくとも一部と接して前記発光素子の側面を被覆し、前記一対の電極を露出させる反射部材と、
上面にレンズ部を有し、前記反射部材と接して前記発光素子及び前記反射部材を被覆する被覆部材と、を備え、
前記一対の電極が外部に露出する。
（２）本発明の一実施形態に係る発光装置は、
光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子と、
前記発光素子の少なくとも一部と接して前記発光素子の側面を被覆し、前記一対の電極を露出させる反射部材と、
上面にレンズ部を有し、前記反射部材と接して前記発光素子及び前記反射部材を被覆する被覆部材と、
前記一対の電極と電気的に接続され、下面が外部に露出する導電部材と、を備える。
（３）本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法は、
光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子を準備する工程と、
少なくとも１つのレンズ部と、前記レンズ部と反対側にある第１凹部と、を備える被覆部材を準備する工程と、
前記光取り出し面と前記第１凹部とを対向させて、前記発光素子を前記第１凹部の底面に載置する工程と、
前記発光素子の側面を被覆し、前記一対の電極を露出させるように、前記第１凹部内に反射部材を形成する工程と、
を含む。
（４）本発明の他の実施形態に係る発光装置の製造方法は、
光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子を準備する工程と、
波長変換部材を準備する工程と、
少なくとも１つのレンズ部と、前記レンズ部と反対側の面に第１凹部と、を備える被覆部材を準備する工程と、
前記波長変換部材と前記第１凹部とを対向させて、前記波長変換部材を前記第１凹部の底面に載置する工程と、
前記波長変換部材上に発光素子を載置する工程と、
前記発光素子の側面を被覆し、前記一対の電極を露出させるように、前記第１凹部内に反射部材を形成する工程と、
を含む。
本発明の一実施形態によれば、放熱性に優れた発光装置およびその製造方法を提供することができる。
図１Ａは、第１実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。 図１Ｃは、第１実施形態の発光装置の変形例を示す概略断面図である。 図２Ａは、第２実施形態の発光装置の概略断面図である。 図２Ｂは、第２実施形態の発光装置の変形例を示す概略断面図である。 図３Ａは、第３実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 図４Ａは、第４実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図４Ｂは、図４ＡのＣ−Ｃ線断面図である。 図５Ａは、第５実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図５Ｂは、図５ＡのＤ−Ｄ線断面図である。 図６Ａは、第６実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図６Ｂは、図６ＡのＥ−Ｅ線断面図である。 図７Ａは、第７実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図７Ｂは、図７ＡのＦ−Ｆ線断面図である。 図８Ａは、第８実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図である。 図８Ｂは、図８ＡのＧ−Ｇ線断面図である。 図９Ａは、第２実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図９Ｂは、第２実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図９Ｃは、第２実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図１０Ａは、第３実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図１０Ｂは、第３実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図１１Ａは、第４実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図１１Ｂは、第４実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図１２Ａは、第８実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 図１２Ｂは、第８実施形態の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置およびその製造方法は、技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一つの実施の形態において説明する内容は、他の実施の形態にも適用可能である。
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、詳細な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。
＜第１実施形態＞
図１Ａは第１実施形態の発光装置１０００の概略構造を示す上面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。発光装置１０００は、光取り出し面１０１と、光取り出し面１０１の反対側にある電極形成面１０２と、光取り出し面１０１と電極形成面１０２との間にある側面１０３と、電極形成面１０２に一対の電極１１、１２を備える発光素子１０と、発光素子１０の少なくとも一部と接して発光素子の側面１０３を被覆し、一対の電極１１、１２を露出させる反射部材２０と、上面にレンズ部４０１を有し、反射部材２０と接して発光素子１０及び反射部材２０を被覆する被覆部材４０と、を備え、発光素子１０の一対の電極１１、１２が外部に露出する。また、発光素子１０と被覆部材４０とが第１透光部材３０を介して接着されている。
発光素子１０の一対の電極１１、１２が外部に露出しているので、放熱経路を短くすることができる。これにより、発光素子の熱を発光素子が載置される実装基板に効率良く逃がすことができる。このため、発光素子を載置する支持体に設けられた外部電極を放熱経路とする場合よりも本実施形態の発光装置は放熱性に優れる。
（発光素子１０）
発光素子は、窒化物半導体等から構成される既知の半導体発光素子を適用できる。発光素子の発光波長は、可視域（３８０〜７８０ｎｍ）を含め、紫外域から赤外域まで選択することができる。例えば、ピーク波長４３０〜４９０ｎｍの発光素子としては、窒化物半導体を用いることができる。その窒化物半導体としては、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等を用いることができる。発光素子１０は、透光性基板１４と、半導体積層体１３と、一対の電極１１、１２と、備える。
また、発光素子１０は光取り出し面１０１と、光取り出し面１０１の反対側にある電極形成面１０２と、光取り出し面１０１と電極形成面１０２との間にある側面１０３を備える。電極形成面には一対の電極１１、１２を有している。一対の電極１１、１２の各々は、任意の形状にすることができる。本実施の形態では、光取り出し面１０１は、透光性基板１４の上面と一致し、電極形成面１０２は、半導体積層体１３の下面と一致する。
（反射部材２０）
反射部材は発光素子からの光を反射する部材である。反射部材が発光素子の側面を被覆することで、発光素子から出射された横方向（Ｘ方向又はＹ方向）の光を反射部材で反射させることによって、発光素子の上方向（Ｚ方向）へ進む光に変えることができる。これによって、発光素子から出射された光を発光素子の上方向に進む光の割合を増やすことができるので、発光装置の光取り出し効率が向上する。
反射部材は発光素子の少なくとも一部と接している。反射部材は、発光素子の一対の電極と接していてもよいし、発光素子の電極形成面と接していてもよい。また、反射部材は発光素子の側面と接していてもよい。反射部材が発光素子の少なくとも一部と接することで、反射部材を発光素子から離間させて形成する場合よりも発光素子から出射された光を反射部材で反射させやすくなる。反射部材２０が電極形成面１０２と接することで、発光素子の下方向に光が漏れることを抑制できるので発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。
反射部材は、光反射性樹脂により構成することができる。光反射性樹脂とは、発光素子からの光に対する反射率が高く、例えば、反射率が７０％以上の樹脂を意味する。光反射性樹脂としては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものを使用できる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムなどを用いることができる。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などを用いることができる。光反射性樹脂に含まれる樹脂材料としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
（第１透光部材３０）
第１透光部材は、発光素子１０と被覆部材４０とを接着する部材である。また、発光装置が後述する波長変換部材を備える場合は、第１透光部材は、発光素子１０と波長変換部材とを接着する部材である。第１透光部材を備えることにより、発光素子１０と被覆部材４０を容易に接着することができる。第１透光部材３０は、発光素子の光取り出し面１０１と被覆部材４０の間のみに位置し発光素子１０と被覆部材４０を接着してもよいし、発光素子の光取り出し面１０１から発光素子の側面１０３まで被覆して発光素子１０と被覆部材４０を接着してもよい。第１透光部材３０が発光素子の光取り出し面１０１から発光素子の側面１０３まで被覆することで、発光素子と被覆部材の接着力が向上するので好ましい。第１透光部材３０は、反射部材２０よりも発光素子１０からの光の透過率が高い。このため、第１透光部材３０が透光性基板１４及び半導体積層体１３の側面まで被覆することが好ましい。このようにすることで、発光素子１０の側面から出射される光が第１透光部材３０を通して発光装置の外側に取り出しやすくなるので光取り出し効率を高めることができる。
第１透光部材は、透光性を有する樹脂から形成することができる。第１透光部材の材料としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。第１透光部材は発光素子と接触しているので、点灯時に発光素子で発生する熱の影響を受けやすい。熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れているので、第１透光部材に適している。また、発光装置の放熱性が優れることで第１透光部材が熱により劣化することを抑制することができるので高信頼性の発光装置とすることができる。
（被覆部材４０）
被覆部材４０が発光素子１０及び反射部材２０を被覆する部材である。被覆部材を備えることにより、発光素子１０及び反射部材２０を外部環境から保護するとともに、発光素子１０から出力される光を光学的に制御することができる。被覆部材４０は、発光素子１０から出力される光を光学的に制御するレンズ部４０１を備える。被覆部材のレンズ部は、凸面レンズ、凹面レンズ、フレネル等公知のレンズ形状を備えることができる。被覆部材４０を、圧縮成型や射出成型等公知の方法によって発光素子及び反射部材を被覆するように形成してもよい。また、後述する発光装置の製造方法のように凹部を備える被覆部材を発光素子及び反射部材とは別に形成してもよい。形成した被覆部材の凹部内に発光素子及び反射部材を配置することで、被覆部材が発光素子及び反射部材を被覆することができる。
例えば、被覆部材のレンズ部の形状が凸面レンズである場合は、平面視においてレンズ部４０１の最上部４４と発光素子の中央とが略一致することが好ましい。尚、本明細書で略一致とは±５０μｍ程度の差は許容される。このようにすることで、一般的に発光素子からの光が最も強い発光素子の中央からの光をレンズ部によって制御することが容易になる。
本実施形態の発光装置は、放熱性に優れるので被覆部材にかかる熱を低減することができる。これにより、被覆部材が熱により膨張することを抑制することができるので、発光装置の配光特性が熱によって変化することを抑制できる。また、発光装置が放熱性に優れることで被覆部材等の熱によって劣化を抑制できるので高信頼性の発光装置とすることができる。
被覆部材４０は、レンズ部４０１と反対側の下面４０５の一部が反射部材２０の下面２０１と略面一であることが好ましい。このようにすることで、被覆部材４０が反射部材２０の側面２０２の全面を被覆することができるので、被覆部材４０と反射部材２０の接着力が向上する。尚、本明細書で略面一とは±２０μｍ程度の差は許容される。また、図１Ｃに示すように、被覆部材４０のレンズ部４０１と反対側の下面４０５の一部が反射部材２０に覆われていてもよい。このような場合も、被覆部材４０と反射部材２０とが接する面積が大きくなるので、被覆部材４０と反射部材２０の接着力が向上する。
さらに、被覆部材４０には、発光素子からの光を吸収して発光素子からの出力光とは異なる波長の光を発する波長変換材料や、発光素子からの光を拡散させるための拡散剤を含有させることができる。なお、被覆部材４０は光源からの光の配光を制御する役割を有しているため、波長変換材料、拡散材、着色剤等の含有量は、被覆部材４０により配光が制御できる程度の量に留めることが好ましい。
被覆部材４０は、透光性を有する材料から形成することができる。被覆部材４０の材料としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂あるいはそれらを混合させた樹脂などの透光性樹脂や、ガラスなどを用いることができる。これらのうち、耐光性および成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を選択することが好ましい。
＜第２実施形態＞
図２Ａは第２実施形態の発光装置２０００の概略断面図である。本実施の形態に係る発光装置２０００は、発光素子１０の一対の電極１１、１２と電気的に接続され、下面８１１、８２１が外部に露出する導電部材８１、８２を備える点で第１実施形態の発光装置１０００と相違する。その他の点については、第１実施形態の発光装置１０００と同様である。
発光素子１０の一対の電極１１、１２と電気的に接続される導電部材８１、８２の下面８１１、８２１が外部に露出しているので、放熱経路を短くできる。これにより、発光素子を載置する支持体に設けられた導電部材が露出する場合よりも本実施形態の発光装置は放熱性に優れる。
（導電部材８１、８２）
導電部材８１、８２は、発光素子１０の一対の電極１１、１２と電気的に接続されており、発光装置の外部接続端子として機能する部材である。導電部材８１、８２が外部接続端子として機能することで発光素子１０の一対の電極１１、１２によらずに外部接続端子の形状を大きくすることができる。これにより、発光装置の放熱性を高めることができる。導電部材８１、８２は、金属により構成することができる。
導電部材８１、８２の下面８１１、８２１とは発光素子１０の一対の電極１１、１２と対面する面と反対側の面を指す。導電部材８１、８２の下面８１１、８２１が外部に露出していることで、発光装置が導電部材８１、８２を備えていても発光装置の厚みが導電部材８１、８２の厚み分しか厚くならないので発光装置の低背化することができる。導電部材８１、８２の厚みは例えば、１μｍ以下であることが好ましい。
図２Ｂに示すように、発光素子１０は一対の電極１１、１２のそれぞれと接して電気的に接続される少なくとも厚さ５０μｍ以上〜１５０μｍのポスト電極１５、１６を備えていてもよい。発光装置を基板等に実装した時に、基板が熱によって膨張又は収縮したとしても、ポスト電極を有することよって発光素子と基板の接合部位にかかる応力を緩和することができる。これにより、発光素子が基板から剥離することを抑制することができる。また、ポスト電極１５、１６は発光素子１０が発した熱を放熱するための放熱経路としても機能する。ポスト電極１５、１６の平面視における形状は、直線及び／又は曲線を組み合わせた種々の形状とすることができる。また、ポスト電極１５、１６は、厚み方向に対して略同じ形状を有する形状であることが好ましい。ポスト電極１５、１６がこのような形状であることで、発光素子１０が発する熱をポスト電極１５、１６から実装した基板側に均一に放熱することができる。このようなポスト電極１５、１６の形状として、円柱形状、直方体、六角柱形状等の形状を例示することができる。
発光素子１０のポスト電極１５、１６の材料としては、銅、銀、金、プラチナ等の材料を用いることができる。特に、ポスト電極１５、１６の材料として銅を用いることが好ましい。ポスト電極１５、１６の材料として銅を用いることで、金等の材料を用いる場合と比べて放熱性を向上させることができる。
ポスト電極１５、１６は、印刷バンプ、スタッドバンプ、電解又は無電解メッキにより生成可能なメッキバンプ等を用いることができる。中でも、電解メッキにより生成したメッキバンプを用いることが好ましい。例えば、ポスト電極１５、１６は、電解銅メッキにて５０μｍ以上１５０μｍの厚みで形成することができる。
尚、発光素子がポスト電極を備えている場合では、発光装置が発光素子のポスト電極と電気的に接続される導電部材を備えていてもよい。
＜第３実施形態＞
図３Ａは第３実施形態の発光装置３０００の概略構造を示す上面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢ−Ｂ線断面図である。本実施の形態に係る発光装置３０００は、発光素子１０の光取り出し面１０１と被覆部材４０との間に気体部５０を備える点で第１実施形態の発光装置１０００と相違する。その他の点については、第１実施形態の発光装置１０００と同様である。
気体部５０は、発光素子からの光を被覆部材４０と気体部５０との界面及び発光素子１０の光取り出し面１０１と気体部５０との界面で屈折させる部分のことである。気体部５０を備えることで、発光装置の配光の制御が容易になる。気体部は、空気や酸素ガスや、窒素ガス及びアルゴンガス等の不活性ガス等の気体により構成される。また、気体部は、空気や酸素ガスや、窒素ガス及びアルゴンガス等の不活性ガス等が混合した気体から構成されてもよい。気体部は、第１凹部の底面に第２凹部を備える被覆部材を準備し、第２凹部内を空気等の気体で充満させた後、第２凹部の開口部を塞ぐように発光素子を載置することで形成される。気体部が空気より構成されていれば製造が容易になるので好ましい。
気体部は、発光素子の光取り出し面上に配置される。このようにすることで、気体部によって発光素子からの光を制御しやすくなる。気体部の形状は、被覆部材と発光素子の間の空間の形状であって、気体部と接する被覆部材や発光素子等の形状により定義される。例えば、気体部の上面は、気体部と接する被覆部材の面により定義される。気体部の下面は、気体部と接する発光素子の光取り出し面により定義される。尚、後述する波長変換部材を備える場合には、気体部の下面は、気体部と接する波長変換部材の面により定義される。気体部の上面及び下面は、平面でもよいし、曲面でもよい。発光装置の配光を所望の配光にするために、気体部の上面及び下面を適宜選択することができる。気体部の厚みは、発光素子の厚みより薄いことが好ましい。このようにすることで、発光装置の厚みを薄くすることができる。
発光素子の光取り出し面上に気体部を１つだけ配置してもよいし、発光素子の光取り出し面上に複数の気体部を配置してもよい。発光装置の配光を所望の配光にするために気体部の数を適宜選択することができる。
平面視における気体部５０の外縁は、略円形に形成してもよいし、平面視における被覆部材の外縁と略相似になるように形成してもよいし、平面視における発光素子の外縁と略相似になるように形成してもよい。発光装置の配光を所望の配光にするために気体部の外縁の形状を適宜選択することができる。
平面視において、発光素子の中央と重なる箇所に気体部が位置することが好ましい。このようにすることで、発光素子の光軸上に気体部が位置するので発光装置の配光の制御が容易になる。
発光素子１０と、被覆部材４０と、を第１透光部材３０を介して接着する時に、第１透光部材３０の塗布量と塗布位置を制御することで、第１透光部材３０が気体部５０に侵入することを抑制することができる。
平面視において、気体部の外縁が発光素子の外縁よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、後述する発光装置の製造方法で気体部を容易に形成することができる。
本実施形態の発光装置は、放熱性に優れているので被覆部材の膨張を抑制できる。このため、気体部の形状が変化することも抑制できるので発光装置の配光特性を容易に制御することができる。
＜第４実施形態＞
図４Ａは第４実施形態の発光装置４０００の概略構造を示す上面図であり、図４Ｂは図４ＡのＣ−Ｃ線断面図である。本実施の形態に係る発光装置４０００は、光取り出し面１０１上に波長変換部材６０を備える点で第３実施形態の発光装置３０００と相違する。その他の点については、第３実施形態の発光装置３０００と同様である。
（波長変換部材６０）
波長変換部材は、発光素子が発する第一ピーク波長の光を、この第一ピーク波長とは波長の異なる第二ピーク波長の光に波長変換する部材である。発光素子の光取り出し面上に波長変換部材を備えることで、例えば、発光装置に波長変換材料が必要な場合でも、被覆部材に含有する波長変換材料の量を減らしたり、無くしたりすることができる。これにより、上面に曲面形状のレンズ部を備える被覆部材による配光の制御が容易になる。尚、波長変換部材は後述する透光部と遮光部を備えていてもよい。
波長変換部材は、透光性を有する樹脂材料又はガラス材料等に波長変換物質を含有したものを用いることができる。特に、波長変換部材の材料に樹脂材料を用いることが好ましい。波長変換部材の樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
波長変換物質としては、発光素子からの発光で励起可能な蛍光体の粒子が使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）、ユウロピウムおよび／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系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２：Ｅｕ，Ｃｒ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の室化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体、硫化物系蛍光体、塩化物系蛍光体、ケイ酸塩系蛍光体、リン酸塩系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な波長の発光装置を製造することができる。
平面視において、気体部の外縁が波長変換部材の外縁よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、後述する発光装置の製造方法で気体部を容易に形成することができる。
波長変換部材６０と被覆部材４０とは、第２透光部材３１を介して接着される。第２透光部材３１の材料としては、第１透光部材３０と同様の材料を用いることができる。第２透光部材３１の塗布量と塗布位置の制御することで、第２透光部材３１が気体部５０に侵入することを抑制することができる。尚、波長変換部材６０を備える場合は、発光素子１０と波長変換部材６０とが、第１透光部材３０を介して接着される。
＜第５実施形態＞
図５Ａは第５実施形態の発光装置５０００の概略構造を示す上面図であり、図５Ｂは図５ＡのＤ−Ｄ線断面図である。本実施の形態に係る発光装置５０００は、波長変換部材６０が透光部６１と、透光部の周囲に形成された遮光部６２と、を備える点と、平面視における気体部の大きさが異なる点で第４実施形態の発光装置４０００と相違する。その他の点については、第３実施形態の発光装置４０００と同様である。
（透光部６１）
透光部６１は、透光性を有する樹脂材料又はガラス材料等に波長変換物質を含有したものを用いることができ、上述の波長変換部材と同様の部材を用いることができる。
（遮光部６２）
遮光部６２とは、透光部よりも発光素子からの光の透光性が低い部材のことである。波長変換部材６０が透光部６１と、透光部の周囲に形成された遮光部６２を備えることで、平面視において波長変換部材の外縁を気体部５０の外縁より大きくしても、平面視において、気体部５０の外縁を透光部６１の外縁よりも大きくすることができる。平面視において波長変換部材６０の外縁を気体部の外縁より大きくすることで、後述する発光装置の製造方法で気体部を容易に形成することができる。
波長変換部材６０が透光部６１と、遮光部６２と、を備えることにより、発光素子から出射された光の大部分を透光部６１から出射させることができる。平面視において、気体部５０の外縁を透光部６１の外縁よりも大きくすることで、発光素子の光の大部分が出射される透光部の全面を気体部で被覆することができるので発光装置の配光の制御が容易になる。
＜第６実施形態＞
図６Ａは第６実施形態の発光装置６０００の概略構造を示す上面図であり、図６Ｂは図６ＡのＥ−Ｅ線断面図である。本実施の形態に係る発光装置６０００は、気体部５０の形状が異なる点で第５実施形態の発光装置５０００と相違する。その他の点については、第５実施形態の発光装置５０００と同様である。
第６実施形態の発光装置６０００の気体部５０は、上面に曲面形状の凹部５１を備える。換言すると、被覆部材４０は、発光素子の光取り出し面１０１と対向する面に曲面形状の凸部を備える。平面視において、気体部５０の上面の凹部５１の最下部５１１は発光素子の中央と略一致する。気体部５０が凹部５１を備えることで、発光素子から出射された光が気体部５０の凹部５１と被覆部材４０との界面で屈折することにより発光素子から出射された光を集光させることができる。これにより、配光の狭い発光装置とすることができる。
＜第７実施形態＞
図７Ａは第７実施形態の発光装置７０００の概略構造を示す上面図であり、図７Ｂは図７ＡのＦ−Ｆ線断面図である。本実施の形態に係る発光装置７０００は、気体部及び被覆部材の形状が異なる点で第６実施形態の発光装置６０００と相違する。その他の点については、第６実施形態の発光装置６０００と同様である。
第７実施形態の発光装置７０００の気体部５０は、上面に曲面形状の凸部５２を備える。換言すると、被覆部材４０は、発光素子の光取り出し面１０１と対向する面に曲面形状の凹部を備える。平面視において、気体部５０の上面の凸部５２の最上部５２１は発光素子の中央と略一致する。気体部５０が凸部５２を備えることで、発光素子から出射された光が気体部５０の凸部５２と被覆部材４０との界面で屈折することにより発光素子から出射された光を広げることができる。これにより、配光の広い発光装置とすることができる。
第７実施形態の発光装置７０００の被覆部材４０は、上面のレンズ部４０１に凹部４１を有し、平面視において凹部４１の外側に凸部４２を有している。平面視において、レンズ部４０１の凹部４１の最下部は発光素子の中央と略一致する。また、凸部４２の最上部となる峰部４３は、平面視で略円形になるように形成されている。被覆部材４０が凹部４１を備えることで、発光素子から出射された光が被覆部材４０の凹部４１と被覆部材４０との界面で屈折することにより発光素子から出射された光を広げることができる。これにより、配光の広い発光装置とすることができる。
また、第６実施形態の発光装置６０００のように気体部の凹部５１により発光素子から出射された光を集光させた後、第７実施形態の発光装置７０００のように被覆部材４０の凹部４１によって光を広げてもよい。集光させた光を被覆部材により広げるので配光の制御が容易になる。
＜第８実施形態＞
図８Ａは第８実施形態の発光装置８０００の概略構造を示す上面図であり、図８Ｂは図８ＡのＧ−Ｇ線断面図である。本実施の形態に係る発光装置８０００は、被覆部材４０が複数のレンズ部４０１を備え、複数のレンズ部４０１のそれぞれが第５実施形態の発光装置５０００の構成を備えている点で、第５実施形態の発光装置５０００と相違する。換言すると、第８実施形態の発光装置８０００は複数の第５実施形態の発光装置５０００の被覆部材が繋がっている点で第５実施形態の発光装置５０００と相違する。
第８実施形態の発光装置８０００の被覆部材４０は、複数のレンズ部４０１を備えている。また、第８実施形態の発光装置８０００は、複数のレンズ部４０１のそれぞれに対応する発光素子１０を備えている。これにより、第８実施形態の発光装置８０００の出射面を複数のレンズ部４０１の合計面積とすることができるので、第５実施形態の発光装置５０００の出射面であるレンズ部の面積よりも大きくすることができる。これにより、出射面の広い発光装置とすることができる。また、第５実施形態の発光装置５０００を複数並べるよりも複数の発光素子同士の間隔を狭くすることができる。
尚、第３実施形態から第８実施形態についても第２実施形態と同様に、発光素子の一対の電極と電気的に接続され、下面が外部に露出する導電部材を備えていてもよい。
＜第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法＞
図９Ａ〜図９Ｃを参照しながら、第２実施形態の発光装置２０００の製造方法について説明する。
工程Ａ−１．発光素子の準備
光取り出し面と、光取り出し面の反対側にある電極形成面と、光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、電極形成面に一対の電極を備える発光素子を準備する。
工程Ａ−２．被覆部材の準備
図９Ａに示すように、少なくとも１つのレンズ部４０１と、レンズ部４０１と反対側にある第１凹部４０２と、を備える被覆部材４０を準備する。被覆部材４０は、保持部材７０等に入れる等して固定しておく。
工程Ａ−３．発光素子の載置
図９Ｂに示すように、発光素子１０の光取り出し面１０１と第１凹部４０２とを対向させて、発光素子１０を第１凹部４０２の底面４０３に載置する。発光素子１０と被覆部材４０とは、第１透光部材３０を介して接着する。
被覆部材４０に発光素子１０を実装することで、基板上に実装した発光素子に被覆部材を載置する場合よりも被覆部材４０と発光素子１０の位置ズレを抑制することができる。基板上に実装した発光素子に被覆部材を載置する場合は、一般的に基板上に形成した目印を基準に被覆部材を載置している。このため、基板上で発光素子の実装位置がずれてしまうと発光素子と被覆部材の位置もずれてしまう。本実施形態の製造方法では、被覆部材４０に発光素子を載置することから発光素子を基板に実装した時の実装ズレの影響がないので被覆部材４０と発光素子１０の位置ズレを抑制することができる。
また、発光素子の側面を被覆する反射部材を備えていると発光素子の外縁を特定しにくくなるため、被覆部材と発光素子の位置がずれやすい。しかし、後述する本実施形態の製造方法では、被覆部材に発光素子を載置した後に発光素子の側面を被覆する反射部材を形成するので、被覆部材と発光素子の位置ズレを抑制することができる。
工程Ａ−４．反射部材の形成
図９Ｃに示すように、発光素子１０の側面を被覆し、一対の電極１１、１２を露出させるように、第１凹部内に反射部材２０を形成する。反射部材２０は第１透光部材３０も被覆する。さらに、発光素子１０の電極形成面１０２のうち、一対の電極１１、１２で覆われていない部分も、反射部材２０で覆ってもよい。このとき、一対の電極１１、１２の一部が反射部材２０から露出するように、反射部材２０の厚さ（Ｚ方向）を調節してもよい。また、一対の電極を埋設する厚みの反射部材を形成した後に、反射部材を除去し、一対の電極を露出させてもよい。反射部材を除去する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えば、エッチング、切削、研削、研磨、ブラスト等が挙げられる。
工程Ａ−５．導電部材の形成
発光素子の一対の電極と電気的に接続される導電部材は、スパッタ、蒸着、原子層堆積（Atomic Layer Deposition；ＡＬＤ）法や有機金属化学的気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；ＭＯＣＶＤ）法、プラズマＣＶＤ（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition；ＰＥＣＶＤ）法、大気圧プラズマ成膜法などによって形成することができる。
上記の工程によって、第２実施形態に係る発光装置２０００を得ることができる。また、導電部材の形成工程がない場合は、第１実施形態に係る発光装置１０００を得ることができる。
＜第３実施形態に係る発光装置３０００の製造方法＞
図１０Ａ、図１０Ｂを参照しながら、第３実施形態の発光装置３０００の製造方法について説明する。
工程Ｂ−１．発光素子の準備
第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に発光素子を準備する。
工程Ｂ−２．被覆部材の準備
図１０Ａに示すように、少なくとも１つのレンズ部４０１と、レンズ部４０１と反対側にある第１凹部４０２と、第１凹部４０２の底面４０３に平面視において発光素子の光取り出し面の外縁よりも小さい外縁を有する第２凹部４０４とを備える被覆部材４０を準備する。被覆部材４０は、保持部材７０等に入れる等して固定しておく。
工程Ｂ−３．発光素子の載置
図１０Ｂに示すように、発光素子１０の光取り出し面１０１と第１凹部４０２とを対向させて、発光素子を第１凹部４０２の底面４０３に載置する。発光素子１０と被覆部材４０とは、第１透光部材３０を介して接着する。発光素子１０を載置する時に、第２凹部４０４内に気体部を形成するように発光素子１０及び／又は第１透光部材３０により第２凹部を塞ぐ。平面視において第２凹部４０４の外縁が発光素子１０の光取り出し面１０１の外縁よりも小さいことで第２凹部を塞ぎやすくなる。尚、発光素子を載置する前に第２凹部内を、空気や酸素ガスや、窒素ガス及びアルゴンガス等の不活性ガス等の気体で充満させておく。
工程Ｂ−４．反射部材の形成
第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に反射部材を形成する。第２凹部の開口部は発光素子及び／又は第１透光部材により塞がれているので第２凹部内に反射部材が侵入することを抑制することができる。
上記の工程によって、第３実施形態に係る発光装置３０００を得ることができる。また、第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に導電部材の形成工程を実施してもよい。
＜第４実施形態に係る発光装置４０００の製造方法＞
図１１Ａ、図１１Ｂを参照しながら、第４実施形態の発光装置４０００の製造方法について説明する。
工程Ｃ−１．発光素子の準備
第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に発光素子を準備する。
工程Ｃ−２．波長変換部材の準備
上述した透光性を有する樹脂材料又はガラス材料等に波長変換物質を含有する波長変換部材を準備する。尚、上述した通り波長変換部材は透光部と遮光部を備えていてもよい。
工程Ｃ−３．被覆部材の準備
少なくとも１つのレンズ部と、レンズ部と反対側にある第１凹部と、第１凹部の底面に平面視において波長変換部材の外縁よりも小さい外縁を有する第２凹部とを備える被覆部材を準備する。被覆部材は、保持部材等に入れる等して固定しておく。
工程Ｃ−４．波長変換部材の載置
図１１Ａに示すように、波長変換部材６０と第１凹部４０２とを対向させて、波長変換部材６０を第１凹部４０２の底面４０３に載置する。波長変換部材６０と被覆部材４０とは、第２透光部材３１を介して接着する。第２透光部材３１の塗布量と塗布位置の制御をすることで、第２透光部材３１が第２凹部４０４に侵入することを抑制することができる。第２透光部材３１としてＢステージ化したシートを用いてもよい。このようにすることによっても、第２透光部材３１が第２凹部４０４に侵入することを抑制することができる。
波長変換部材６０を載置する時に、第２凹部内に気体部を形成するように波長変換部材６０及び／又は第２透光部材３１により第２凹部を塞ぐ。平面視において第２凹部４０４の外縁が波長変換部材６０の外縁よりも小さいことで第２凹部を塞ぎやすくなる。尚、波長変換部材を載置する前に第２凹部内を、空気や酸素ガスや、窒素ガス及びアルゴンガス等の不活性ガス等の気体で充満させておく。
工程Ｃ−５．発光素子の載置
図１１Ｂに示すように、波長変換部材６０上に発光素子１０を載置する。発光素子１０と波長変換部材６０とは、第１透光部材３０を介して接着する。
工程Ｃ−６．反射部材の形成
第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に反射部材を形成する。第２凹部の開口部は発光素子及び／又は第１透光部材により塞がれているので第２凹部内に反射部材が侵入することを抑制することができる。
上記の工程によって、第４実施形態に係る発光装置４０００を得ることができる。また、第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に導電部材の形成工程を実施してもよい。
＜第８実施形態に係る発光装置８０００の製造方法＞
図１２Ａ、図１２Ｂを参照しながら、第８実施形態の発光装置８０００の製造方法について説明する。
工程Ｄ−１．発光素子の準備
第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様の発光素子を複数準備する。
工程Ｄ−２．波長変換部材の準備
第４実施形態に係る発光装置４０００の製造方法と同様の波長変換部材を複数準備する。
工程Ｄ−３．被覆部材の準備
図１２Ａに示すように、複数のレンズ部４０１と、各レンズ部４０１と反対側にある第１凹部４０２と、各第１凹部の底面４０３に第２凹部４０４とを備える被覆部材を準備する。平面視において、第２凹部４０４の外縁は波長変換部材の外縁よりも小さい外縁を有する。被覆部材４０は、保持部材７０等に入れる等して固定しておく。
工程Ｄ−４．波長変換部材の載置
図１２Ｂに示すように、複数の波長変換部材６０と複数の第１凹部４０２とをそれぞれ対向させて、複数の波長変換部材６０をそれぞれ第１凹部４０２の底面４０３に載置する。波長変換部材６０と被覆部材４０とは、第３実施形態に係る発光装置３０００の製造方法と同じように第２透光部材３１を介して接着する。
複数の波長変換部材６０をそれぞれ第１凹部４０２の底面４０３に載置する時に、第２凹部内に気体部を形成するように波長変換部材６０及び／又は第２透光部材３１により複数の第２凹部のそれぞれを塞ぐようにする。平面視において複数の第２凹部４０４の外縁のそれぞれが波長変換部材６０の外縁よりも小さいことで第２凹部を塞ぎやすくなる。
工程Ｄ−５．発光素子の載置
複数の波長変換部材６０のそれぞれの上に発光素子１０を載置する。発光素子１０と波長変換部材６０とは、第１透光部材３０を介して接着する。
基板上に実装した複数の発光素子に跨る複数のレンズ部を備えた被覆部材を載置する場合は、基板上で発光素子の実装位置がずれてしまうと発光素子毎に被覆部材の位置を調整できないので発光素子と被覆部材のレンズ部の位置がずれてしまう。本実施形態の製造方法では、被覆部材のレンズ部にそれぞれに対応する発光素子を載置することから発光素子を基板に実装した時の実装ズレの影響がない。このため、発光素子と被覆部材のレンズ部の位置ズレを抑制することができる。
工程Ｄ−６．反射部材の形成
複数の発光素子のそれぞれの周囲を被覆し、一対の電極１１、１２を露出させるように、複数の第１凹部内のそれぞれに反射部材２０を形成する。反射部材を形成方法は、第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様の方法を用いることができる。
上記の工程によって、第８実施形態に係る発光装置８０００を得ることができる。また、第２実施形態に係る発光装置２０００の製造方法と同様に導電部材の形成工程を実施してもよい。
本開示の実施形態に係る発光装置およびその製造方法は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレター等、種々の光源に使用することができる。
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００ 発光装置
１０ 発光素子
１１、１２ 一対の電極
１３ 半導体積層体
１４ 透光性基板
２０ 反射部材
３０ 第１透光部材
３１ 第２透光部材
４０ 被覆部材
５０ 気体部
６０ 波長変換部材
６１ 透光部
６２ 遮光部
７０ 保持部材
８１、８２ 導電部材
４０１ レンズ部
４０２ 第１凹部
４０４ 第２凹部

Claims (9)

  1. 光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子と、
    前記発光素子の少なくとも一部と接して前記発光素子の側面及び前記電極形成面を被覆し、前記一対の電極を露出させる反射部材と、
    上面にレンズ部と、下面に第１凹部と、前記第１凹部の底面に第２凹部と、を有し、前記反射部材と接して前記発光素子及び前記反射部材を被覆する被覆部材と、
    前記光取り出し面を被覆する波長変換部材と、
    前記波長変換部材と前記被覆部材との間の前記第２凹部内に位置する気体部と、を備え、
    前記波長変換部材は、透光部と、前記透光部の周囲に形成された遮光部と、を有し、
    平面視において、前記気体部の外縁が前記遮光部の外縁よりも小さく、前記透光部の外縁よりも大きく、
    前記一対の電極及び前記反射部材の下面が外部に露出する発光装置。
  2. 光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子と、
    前記発光素子の少なくとも一部と接して前記発光素子の側面及び前記電極形成面を被覆し、前記一対の電極を露出させ、下面が外部に露出する反射部材と、
    上面にレンズ部と、下面に第１凹部と、前記第１凹部の底面に第２凹部と、を有し、前記反射部材と接して前記発光素子及び前記反射部材を被覆する被覆部材と、
    前記光取り出し面を被覆する波長変換部材と、
    前記波長変換部材と前記被覆部材との間の前記第２凹部内に位置する気体部と、
    前記一対の電極と電気的に接続され、下面が外部に露出する導電部材と、を備え、
    前記波長変換部材は、透光部と、前記透光部の周囲に形成された遮光部と、を有し、
    平面視において、前記気体部の外縁が前記遮光部の外縁よりも小さく、前記透光部の外縁よりも大きい発光装置。
  3. 前記被覆部材は、複数の前記レンズ部を有する請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記被覆部材と接する第１透光性部材を有する請求項１から請求項3のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記第１透光性部材は前記発光素子の側面及び前記光取り出し面を被覆する請求項4に記載の発光装置。
  6. 前記反射部材は、前記第１凹部の周囲に位置する部分の前記被覆部材の下面を被覆する請求項１から請求項5のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 光取り出し面と、前記光取り出し面の反対側にある電極形成面と、前記光取り出し面と前記電極形成面との間にある側面と、前記電極形成面に一対の電極を備える発光素子を準備する工程と、
    波長変換部材を準備する工程と、
    少なくとも１つのレンズ部と、前記レンズ部と反対側の面に第１凹部と、前記第１凹部の底面に第２凹部と、を備える被覆部材を準備する工程と、
    前記波長変換部材と前記第１凹部とを対向させて、前記第２凹部を塞ぐように前記波長変換部材を前記第１凹部の底面に載置する工程と、
    前記波長変換部材上に発光素子を載置する工程と、
    前記発光素子の側面及び前記電極形成面を被覆し、前記一対の電極を露出させるように、前記第１凹部内に反射部材を形成する工程と、
    を含み、
    前記波長変換部材を載置する工程において、前記第２凹部内に気体部が形成され、
    前記波長変換部材は、透光部と、前記透光部の周囲に形成された遮光部と、を有し、
    平面視において、前記気体部の外縁が前記遮光部の外縁よりも小さく、前記透光部の外縁よりも大きく、
    前記反射部材の下面が外部に露出する発光装置の製造方法。
  8. 前記反射部材を形成する工程において、前記反射部材を除去し前記一対の電極を露出させる工程を含む請求項7に記載の発光装置の製造方法。
  9. 前記被覆部材は、複数の前記レンズ部を有する請求項7又は請求項8に記載の発光装置の製造方法。
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