JP7007606B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。

近年、様々な電子部品が提案され、また実用化されており、これらに求められる性能も高くなっている。特に、電子部品には、厳しい使用環境下でも長時間性能を維持することが求められている。このような要求は、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ついても例外ではない。すなわち、一般照明分野や車載照明分野において、発光装置に要求される性能は日増しに高まっており、更なる高出力（高輝度）化や高信頼性が要求されている。さらに、これらの高い性能を維持しつつ、低価格で供給することも要求されている。
特に液晶テレビに使用されるバックライトや一般照明器具等では、デザイン製が重要視され、薄型化の要望が高い。

例えば特許文献１には、発光装置のモールド形状を工夫することでバットウイング型の配光特性を実現することが開示されている。

国際公開第２０１２／０９９１４５号

特許文献１にはバットウイング配光を実現するモールド形状が開示されているが、発光素子から出た光が基板に当たって吸収されることもあり、更なる光取り出し効率の向上が望まれている。また、モールド形状の製造方法については言及されておらず、金型を使用して成形されるものと思われるが、使用する光源の大きさ等に応じて金型を作成する必要があり、汎用性に欠ける。

本発明に係る実施形態は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、発光効率の高いバットウイング型の発光装置を提供することを目的とする。
また、金型を用いることなく製造可能であり、かつバットウイング配光を可能とする発光装置の製造方法を提供することを目的とする。

本実施形態に係る発光装置は、基板と、基板上に設けられた光源と、光源を被覆する被覆部材と、を備え、被覆部材は前記光源の直上に凹部または貫通孔を有しており、被覆部材の底面の幅が、被覆部材の最大幅よりも小さい。
また、本実施形態に係る発光装置の製造方法は、光源が配置された基板を準備する工程と、ノズルから樹脂を吐出させながら光源を略中心とする円または矩形を描くようにして基板上に前記樹脂を塗布する工程と、樹脂を硬化させ、光源の直上に凹部または貫通孔を有する被覆部材を形成する工程と、を有する。

本発明に係る実施形態によれば、発光効率の高いバットウイング型の発光装置を提供することができる。また、金型を用いることなく製造可能であり、かつバットウイング配光を可能とする発光装置の製造方法を提供することができる。

第１実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図および断面図 第２実施形態の発光装置の概略構造を示す断面図 第３実施形態の発光装置の概略構造を示す断面図 第４実施形態の発光装置の概略構造を示す断面図 第５実施形態の発光装置の概略構造を示す断面図 第６実施形態の発光装置の概略構造を示す断面図 第１実施形態の発光装置の製造方法を示す図 実施例の発光装置の配光特性を示す図

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、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例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１は、第１実施形態の発光装置の概略構造を示す上面図および断面図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ－Ｉ断面を示す断面図である。
図１に示すように、発光装置１００は、基板１２０と、基板１２０の上に設けられた発光素子１０５と、発光素子１０５を被覆する被覆部材１０８と、を有する。被覆部材１０８は、発光素子１０５の直上に凹部１２２を有し、平面視において凹部１２２の外側に凸部１２４を有している。ここで、凸部１２４の最上部となる峰部１１１は、上面視で略円形になるように形成されている。

被覆部材１０８は、底面の幅Ｂが、被覆部材１０８の最大幅Ａよりも小さくなるように形成されている。ここで、底面とは、基板１２０と被覆部材１０８とが接触している面のことをいう。言い換えると、被覆部材１０８の基板１２０との接続断面径が、被覆部材１０８全体の断面径の最大ではない。つまり、基板１２０近傍の被覆部材１０８の形状が逆テーパー状とされている。これにより、発光素子１０５から光軸Ｌに対して真横方向に出た光が、屈折により基板上面方向へと向きが変わることで、基板１２０に当たる事無く外部に取り出される光量を増やすことができる。

（基板１２０）
基板１２０は、発光素子１０５を載置するための部材であり、図１に示されるように、発光素子１０５に電力を供給するための導電配線１０２と、導電配線１０２を配置し絶縁分離するための基体１０１とを備える。
基体１０１の材料としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂やセラミックスが挙げられる。なかでも、低コストと、成型容易性の点から、樹脂を絶縁性材料に選択することが好ましい。あるいは、耐熱性及び耐光性に優れた発光装置とするためには、セラミックスを基体１０１の材料として選択することが好ましい。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系（例えば、ＡｌＮ）、炭化物系（例えば、ＳｉＣ）等が挙げられる。なかでも、アルミナからなる又はアルミナを主成分とするセラミックスが好ましい。
また、基体１０１を構成する材料に樹脂を用いる場合は、ガラス繊維や、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。また、基板１２０は、金属部材に絶縁部分を形成しているものであってもよい。

導電配線１０２は、発光素子１０５の電極と電気的に接続され、外部からの電流（電力）を供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための電極またはその一部としての役割を担うものである。通常、正と負の少なくとも２つ以上に離間して形成される。
導電配線１０２は、発光素子１０５の載置面となる、基板１２０の少なくとも上面に形成される。導電配線１０２の材料は、基体１０１として用いられる材料や製造方法等によって適宜選択することができる。例えば、基体１０１の材料としてセラミックスを用いる場合は、導電配線１０２の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。さらに、その上に鍍金やスパッタリング、蒸着などにより、ニッケル、金、銀など他の金属材料にて被覆してもよい。

また、基体１０１の材料として樹脂を用いる場合は、導電配線１０２の材料は、加工し易い材料が好ましい。また、射出成型された樹脂を用いる場合には、導電配線１０２の材料は、打ち抜き加工、エッチング加工、屈曲加工などの加工がし易く、かつ、比較的大きい機械的強度を有する部材が好ましい。具体例としては、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、または、鉄－ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、モリブデン等の金属層やリードフレーム等が挙げられる。また、その表面を、さらに金属材料で被覆してもよい。この材料は特に限定されないが、例えば、銀のみ、あるいは、銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等との合金、または、これら、銀や各合金を用いた多層膜とすることができる。また、金属材料の配置方法は、鍍金法の他にスパッタ法や蒸着法などを用いることができる。

（絶縁材料１０４）
基板１２０は、図１（ｂ）に示すように、任意で絶縁材料１０４を有していてもよい。絶縁材料１０４は、導電配線１０２上の、発光素子１０５や他材料と電気的に接続する部分以外を被覆する事が好ましい。すなわち、図１（ｂ）に示されるように、基板上には、導電配線１０２を絶縁被覆するためのレジストが配置されていても良い。
絶縁材料１０４を配置させる場合には、導電配線の絶縁を行う目的だけでなく、以下に述べるアンダーフィル材料と同様な白色系のフィラーを含有させることにより、光の漏れや吸収を防いで、発光装置１００の光取り出し効率を上げることもできる。

絶縁材料１０４の材料は、発光素子からの光の吸収が少ない材料であり、絶縁性であれば特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。

（発光素子１０５）
基板に搭載される発光素子１０５は、特に限定されず、公知のものを利用できるが、本形態においては、発光素子１０５として発光ダイオードを用いるのが好ましい。
発光素子１０５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（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰ等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。

波長変換材料を備えた発光装置とする場合には、その波長変換材料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。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。同一面側に正負の電極を有するものであってもよいし、異なる面に正負の電極を有するものであってもよい。

発光素子１０５は、例えば、成長用基板と、その成長用基板の上に積層された半導体層を有する。この半導体層には、順にｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層が形成されており、ｎ型半導体層にｎ型電極が形成されており、ｐ型半導体層にｐ型電極が形成されている。成長用基板には、透光性のサファイア基板等を用いることができる。
これらの発光素子１０５の電極は、図１（ｂ）に示すように、接続材料１０３を介して基板の表面の導電配線１０２にフリップチップ実装されており、電極の形成された面と対向する面、すなわち透光性のサファイア基板の主面を光取り出し面としている。発光素子１０５は、正と負に絶縁分離された２つの導電配線１０２に跨るように配置されて、導電性の接続材料１０３によって接合されている。この発光素子１０５の実装方法は、半田ペーストを用いた実装方法の他、例えばバンプを用いた実装方法とすることができる。

（光源）
本明細書において、「光源」とは光を発する部分のことをいう。例えば、上述した発光素子１０５や、発光素子１０５と波長変換部材を組み合わせたもの、発光素子を内蔵するパッケージ品（例えばＳＭＤの発光装置やパッケージ型白色ＬＥＤと呼ばれるもの）等が挙げられ、特に形状や構造を限定するものでは無い。

（接続材料１０３）
接続材料１０３としては、導電性の部材であり、具体的にはＡｕ含有合金、Ａｇ含有合金、Ｐｄ含有合金、Ｉｎ含有合金、Ｐｂ－Ｐｄ含有合金、Ａｕ－Ｇａ含有合金、Ａｕ－Ｓｎ含有合金、Ｓｎ含有合金、Ｓｎ－Ｃｕ含有合金、Ｓｎ－Ｃｕ－Ａｇ含有合金、Ａｕ－Ｇｅ含有合金、Ａｕ－Ｓｉ含有合金、Ａｌ含有合金、Ｃｕ－Ｉｎ含有合金、金属とフラックスの混合物等を挙げることができる。
接続材料１０３としては、液状、ペースト状、固体状（シート状、ブロック状、粉末状、ワイヤー状）のものを用いることができ、組成や支持体の形状等に応じて、適宜選択することができる。また、これらの接続材料１０３は、単一部材で形成してもよく、あるいは、数種のものを組み合わせて用いてもよい。

（アンダーフィル材料１０６）
図１（ｂ）に示すように、発光素子１０５と基板１２０の間にアンダーフィル材料１０６が形成されていることが好ましい。アンダーフィル材料１０６は、発光素子１０５からの光を効率よく反射できるようにすること、熱膨張率を発光素子１０５に近づけること等を目的として、フィラーを含有している。

アンダーフィル材料１０６は、発光素子からの光の吸収が少ない材料であれば、特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。
アンダーフィル材料１０６に含有するフィラーとしては、白色系のフィラーであれば、光がより反射され易くなり、光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、フィラーとしては、無機化合物を用いるのが好ましい。ここでの白色とは、フィラー自体が透明であった場合でもフィラーの周りの材料と屈折率差がある場合に散乱で白色に見えるものも含む。

ここで、フィラーの反射率は、発光波長の光に対して５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。このようにすれば、発光装置１００の光の取り出し効率を向上させることができる。また、フィラーの粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましい。フィラーの粒径をこの範囲とすることで、アンダーフィル材料としての樹脂流動性が良くなり、狭い隙間でも問題なく被覆することができる。なお、フィラーの粒径は、好ましくは、１００ｎｍ以上５μｍ以下、さらに好ましくは２００ｎｍ以上２μｍ以下である。また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよい。

フィラー材料としては、具体的には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＭｇＣＯ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３などの酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ_２のようなフッ化物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。

なお、図１（ｂ）の例では発光素子１０５の側面がアンダーフィル材料１０６で被覆される例として説明したが、フィラーの粒径やアンダーフィルの材料を適宜選択および調整することにより、発光素子１０５の側面がアンダーフィル材料１０６によって被覆されないようにしても良い。発光素子１０５の側面をアンダーフィル材料１０６から露出することで、発光素子の側面を光取り出し面とするためである。

（被覆部材１０８）
被覆部材１０８は、発光素子１０５を外部環境から保護するとともに、発光素子１０５から出力される光を光学的に制御するため、発光素子１０５を被覆するように基板上に配置される部材である。
被覆部材１０８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。

さらに、被覆部材１０８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。また、発光素子の発光色に対応させて、着色剤を含有させることもできる。なお、被覆部材１０８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１０８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１０８は、発光素子１０５を被覆するように圧縮成型や射出成型によって形成することができる。その他、後述するように、被覆部材１０８の材料の粘度を最適化して、発光素子１０５の上に滴下もしくは描画して、材料自体の表面張力によって、図１に示されるような形状とすることができる。

また、被覆部材は、光軸高さが幅よりも短いことが好ましい。これによりバットウイング配光の輝度ピーク位置をより広角度側にすることが可能となる。

（発光装置の製造方法）
次に、発光装置１００の製造方法について図７を用いて説明する。
まず、発光素子１０５が配置された基板１２０を準備する。なお、ここでは一例として１つの発光装置１００に対応する部分を示すが、１つの基板に複数の発光素子１０５が載置された基板を用い、それぞれの発光素子１０５に対して１つの被覆部材１０８を形成するようにしてもよい。また、１つの被覆部材１０８によって被覆される発光素子１０５の数は１つに限られず、複数であってもよい。

次いで、被覆部材１０８を構成する樹脂をノズルから吐出させながら、発光素子１０５を略中心とする円を描くようにして、基板１２０および発光素子１０５の上に樹脂を塗布する。図７（ａ）は、樹脂を塗布するときのノズルの動きを矢印で示したものである。図７（ａ）では、発光素子１０５の上を塗布開始位置とし、発光素子１０５の周囲を環状に囲むように樹脂を塗布する。このとき、発光素子１０５の上（すなわち、塗布開始位置）においては樹脂の吐出量を少なくすることにより、樹脂の塗布量が発光素子１０５の周囲に樹脂を塗布するときよりも少なくなるようにすることが好ましい。

また、図７（ｄ）に示すように、発光素子１０５の周囲を環状に囲むように樹脂を塗布し、発光素子１０５の上に樹脂を濡れ広げさせることで、発光素子１０５の上にも被覆部材１０８が配置されるようにしてもよい。

このように、ノズルを移動させながら樹脂を塗布し、樹脂を硬化させることで、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように発光素子１０５の直上に凹部１２２を有し、平面視において凹部１２２の外側に凸部１２４を有する被覆部材１０８を形成することができる。これにより、金型を必要とすることなく、より簡便な方法で被覆部材を形成することができる。また、このような形成方法による被覆部材の材料の粘度を調整する手段として、その材料本来の粘度の他、上述したような蛍光体や拡散剤を利用することもできる。

図７（ｂ）は封止樹脂の塗布開始位置を発光素子１０５の外側とし、塗布終わり位置を発光素子１０５の上とする例を示している。すなわち、樹脂を塗布するときのノズルを図７（ａ）とは逆方向に移動させる例である。この場合は、塗布の終わり位置において樹脂の塗布量が少なくなるようにすることで、前述のように凹部１２２を形成することができる。

また、樹脂の塗布経路は円形状に限られず、例えば多角形状に塗布してもよい。例えば、平面視における発光素子の外形に沿って樹脂を塗布してもよく、図７（ｃ）に示すように、四角形の発光素子の形状に沿って四角形に塗布してもよい。

さらに、塗布する樹脂の粘度を調整することにより基板１２０との接触角を調整し、図１（ｂ）に示すように被覆部材１０８の底面の幅Ｂが、被覆部材１０８の最大幅Ａよりも小さくなるように形成することが容易となる。これにより、基板１２０近傍の被覆部材の形状を容易に逆テーパー状にすることができ、外部取り出し効率に優れた発光装置とすることができる。なお、被覆部材１０８の底面の幅が被覆部材１０８の最大幅となるように形成することもできる。

なお、図１（ｂ）に示すようにアンダーフィル材料を形成する場合は、基板１２０に発光素子１０５を載置した後に、アンダーフィル材料を構成する樹脂をノズルから吐出させながら、発光素子１０５の外周を円または四角状に描くようにして形成する。その後一定時間放置することでアンダーフィル材料が流動して発光素子１０５と基板１２０の間に流れ込む。この状態で加熱して硬化させることにより形成することができる。

本実施形態の発光装置によれば、バットウイング配光を実現することができるため、隣り合う光源の間隔を例えば２０ｍｍ以上離間させたとしても、輝度ムラの少ない発光装置とすることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る発光装置２００は、図２に示すように、光源１３０として発光素子１０５と発光素子１０５を被覆する波長変換部材１０９を備えている点において第１実施形態の発光装置１００と異なっている。その他の部分においては第１実施形態の発光装置１００と同様の部材を用い、同様に構成することができる。

波長変換部材１０９は、発光素子１０５の上面を被覆するように形成されている。図２では発光素子１０５の側面がアンダーフィル材料１０６により被覆されているため、波長変換部材１０９と発光素子１０５の側面とは直接接しない構造とされているが、発光素子１０５の側面が直接波長変換部材１０９により被覆されていてもよい。

（波長変換部材１０９）
波長変換部材としては、発光素子１０５からの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであればよい。
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）、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－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系又はＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体などが挙げられる。さらに、前記した蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、作用、効果を有する蛍光体も使用することができる。

また、波長変換部材は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。これらの材料としては、半導体材料を用いることができ、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ＣｄＳ_ｘＳｅ_１－ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。

波長変換部材１０９の光軸Ｌ方向の高さは、被覆部材１０８の最大幅の４／５以下であることが好ましい。これにより被覆部材１０８のレンズ効果を維持することが出来る。

（発光装置２００の製造方法）
発光装置２００は、発光装置１００と同様に形成することができる。発光装置１００では、発光素子１０５が光源となるのに対し、発光装置２００は発光素子１０５および波長変換部材１０９が光源となる。
波長変換部材１０９は、例えば蛍光体や量子ドットを含有する透光性樹脂をポッティングなどで凸状に形成してもよいし、印刷法や電気泳動法を用いてもよいし、シート状に成形された波長変換部材を発光素子の上に貼る方法などを利用することができる。

発光装置２００においても、発光装置１００と同様の効果を得ることができる。
また、発光装置２００は、発光素子１０５の周囲に波長変換部材１０９を形成して光源１３０とし、実質的に波長変換部材１０９を含有しない被覆部材１０８により光源１３０を被覆する構成としているため、被覆部材１０８の全体で波長変換する場合に比べてバットウイング配光特性の制御がしやすくなる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る発光装置３００は、図３（ａ）に示すように、光源として小型のパッケージ型白色ＬＥＤ２０１を使用した方式であり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって発光装置３００は、第１実施形態と同様の効果を奏する。パッケージ型白色ＬＥＤ２０１は、接続材料１０３を介して基板１２０と電気的に接続される。このような構成とすることで予め白色色度を選別した光源を使用することができるため、製品の色度歩留まりを向上することが可能である。

（パッケージ型白色ＬＥＤ）
パッケージ型白色ＬＥＤは、発光素子１０５と波長変換部材１０９とがパッケージングされたものであり、外部接続端子を備えるものであればよい。
特に、搭載される発光素子のサイズに近い、いわゆるＣＳＰタイプのものが好ましい。また、光取り出し効率を高めるために、光反射部材を備えているものが好ましい。

例えば図３（ｂ）に示すパッケージ型白色ＬＥＤ２０１は、発光素子１０５の側面および下面に光反射部材１２６を有しており、外部接続端子２０４が下面に露出されている。また、発光素子１０５および光反射部材１２６の上面を覆うように波長変換部材１０９が形成されている。また、図３（ａ）に示すように、パッケージ型白色ＬＥＤ２０１と基板１２０の間には、アンダーフィル材料１０６が配置されている。

＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る発光装置４００は、図４に示すように、発光素子１０５および波長変換部材１０９からなる光源１３０の表面の一部が、被覆部材１０８から露出している点が第２実施形態と異なっている。すなわち、被覆部材１０８は光源１３０が露出する貫通孔１４０を有し、平面視において貫通孔１４０の外側に凸部を有している。波長変換部材１０９の外周縁部は被覆部材１０８に被覆されている。その他の部分においては第２実施形態の発光装置２００と同様の部材を用い、同様に構成することができる。
被覆部材１０８は、上面視において円状に形成されていることが好ましいが、例えば上面視においてＣ字状など、途中で途切れていてもよい。

発光装置４００の被覆部材１０８の形成方法としては、第１実施形態の発光装置１００と同様に形成することができるが、光軸Ｌが通る光源１３０の上面の一部には樹脂が塗布されず、波長変換部材１０９の外周縁部には樹脂が塗布されるように、光源１３０の周囲に環状に樹脂を塗布する（例えば、図７（ｄ）のように塗布する）ことで形成することができる。
また、Ｃ字状（図７（ｅ））や、数ヵ所が途切れた円状（図７（ｆ））に塗布し、途切れたまま硬化させてもよい。
このとき、これまでの実施形態で述べてきたとおり、被覆部材１０８の底面の幅が、被覆部材１０８の最大幅よりも小さくなるように形成してもよいし、図４に示すように被覆部材１０８の底面の幅が被覆部材１０８の最大幅となるように形成してもよい。

このような発光装置４００は、第２実施形態の発光装置２００に比べて、光源１３０の光軸Ｌ方向より、広配光角側の光取り出し効率を高めることが可能となる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態に係る発光装置５００は、図５に示すように、発光素子１０５上の被覆部材１０８上に光を反射および／または拡散する光反射／拡散領域１１３を形成した以外は第１実施形態と同様であり、同様の効果を奏する。
この様にすることで、光軸Ｌ上に出射する光が横方向に曲げられ、第１実施形態の発光装置１００に比べて光軸Ｌの光強度を下げることができる。

光を反射および／または拡散する光反射／拡散領域１１３は、具体的には、アンダーフィル材１０６と同様な材料で良く、被覆部材１０８の硬化後に吐出成形しても良く、また、被覆部材１０８上に熱可塑性樹脂で構成された反射部材を配置して、その後の熱処理で溶かして形成しても良い。

＜第６実施形態＞
第６実施形態に係る発光装置６００は、図６に示すように、発光素子１０５上に気泡を含んだ被覆部材１０８が形成されている以外は第１実施形態と同様である。なお、この様な構成を取る場合、必ずしも被覆部材１０８の形状が円状の峰部を持つ必要が無く、一般的なドーム形状でもバットウイング配光を実現することが可能となる。また、気泡の形状も球状、涙状、ピラミッド状等、種々の形状が考えられる。
例えば図６に示すように、気泡１１２の形状を、発光素子の上面形状を略底面形状とする錐形状とすることで、光軸Ｌ上に出射する光が気泡１１２の界面で全反射や屈折、散乱し光軸Ｌの光強度を下げることができる。

発光装置６００は、被覆部材１０８の樹脂を塗布する前に、光源に撥油処理を施し、その上から被覆部材１０８の樹脂を塗布することで、気泡１１２を形成することができる。また、光源に発泡剤を塗布した後に樹脂を塗布することでも気泡１１２を形成することができる。

＜実施例＞
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
図１は、本実施例にかかる発光装置１００の上面図および断面図を示す。本実施例における基体１０１は、基体に設けられた正負一対の導電配線１０２に跨がるように、接続材料１０３を介して発光素子１０５が実装されている。なお、電気的な接続を行わない領域には絶縁材料１０４を形成している。

また、発光素子１０５の下部および側面には光反射機能を持ったアンダーフィル材料１０６が形成され、その上部に被覆部材１０８が形成されている。被覆部材１０８は、光源である発光素子１０５の直上に凹部１２２を有しており、凹部１２２の外側に凸部１２４を有している。被覆部材１０８の最上部（峰部１１１）は、上面視で環状（略ドーナツ状）に形成されている。

本実施例では、基体１０１はガラスエポキシ基材、導電配線１０２は３５ｕｍのＣｕ材、絶縁材料１０４にはエポキシ系白色ソルダーレジストを用いている。また、発光素子１０５は１辺が６００ｕｍの正方形で厚みが１５０ｕｍの窒化物系青色ＬＥＤを用い、アンダーフィル材料１０６は酸化チタンフィラー３０ｗｔ％を含有したシリコーン樹脂、被覆部材１０８はシリコーン樹脂で形成されている。

なお、本実施例の被覆部材１０８には光拡散性が無い方が好ましいが、被覆部材のチキソトロピー性を与えるため、必要最低限の量のフィラーを添加している。このように形成された発光装置は、図８に示されるような配光特性を実現することができる。

なお、図８のグラフ中には、被覆部材１０８の峰部１１１の径を大（３．３ｍｍ）、中（３．０ｍｍ）、小（２．８ｍｍ）とした３パターンの配光を図示している。このグラフから、峰部１１１の径が大きいほど、発光素子１０５からの光が広がっていることがわかる。この様に、峰部１１１の径を制御することで、バットウイング配光の角部の角度を制御することが可能となる。

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。

１００、２００、３００、４００、５００、６００ 発光装置
１０１ 基体
１０２ 導電配線
１０３ 接続材料
１０４ 絶縁材料
１０５ 発光素子
１０６ アンダーフィル材料
１０８ 被覆部材
１０９ 波長変換部材
１１１ 峰部
１１２ 気泡
１１３ 光反射／拡散領域
１２０ 基板
１２２ 凹部
１２４ 凸部
１２６ 反射部材
１３０ 光源
１４０ 貫通孔
２０１ パッケージ型白色ＬＥＤ
２０４ 外部接続端子

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた光源と、
   前記光源を被覆する被覆部材と、を備え、
   前記被覆部材は、前記光源の直上に凹部を有しており、平面視において前記凹部の外側に凸部を有しており、前記凸部の最上部となる峰部は、上面視で略円形になるように形成されており、さらに前記基板と接触している底面の幅が、最大幅よりも小さくなるように形成されており、
   前記光源は、発光素子と、前記発光素子の上面を覆う波長変換部材と、前記発光素子の下面に有する外部接続端子と、前記発光素子の側面および前記外部接続端子を有する領域を除く下面に光反射部材と、を有する発光装置。
2. 前記被覆部材は、光軸高さが幅よりも短い請求項１に記載の発光装置。
3. 前記波長変換部材の光軸方向の高さが、前記被覆部材の最大幅の４／５以下である請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記被覆部材は前記光源の上方に気泡を有する請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記被覆部材は前記光源の上方に光を反射または拡散させる領域を有する請求項１～４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記光源が複数形成され、そのそれぞれに前記被覆部材が形成されており、前記光源の間隔が２０ｍｍ以上離間して配置される請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記発光素子は、透光性のサファイア基板と、窒化物半導体とを有する請求項１～６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記光源と前記基板との間には、白色系のフィラーを含有するアンダーフィル材料が配置されている請求項１～７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記基板上には、白色系のフィラーを含有する絶縁材料が配置されている請求項１～８のいずか１項に記載の発光装置。
10. それぞれの前記被覆部材は、それぞれの前記発光素子の発光色に対応した着色剤を含有することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。

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