JP7100246B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置に関する。
特許文献１には、近紫外ＬＥＤチップ１４の上面に赤色蛍光体を含む第２封止材料１５が配置された発光装置が開示されている。
特開２０１３－１２０８１２号公報
一般的に、励起後の蛍光体粒子が発する光は蛍光体粒子から放射状に出射される。そのため、特許文献１の発光装置では、赤色蛍光体の各蛍光体粒子から発する光の一部は、ＬＥＤチップ１４側に戻り、その光の一部がＬＥＤチップ１４に吸収される虞がある。その結果、特許文献１の発光装置は、光取り出し効率が低くなる虞がある。
そこで、本発明の一実施形態では、光取り出し効率が向上した発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態の発光装置は、発光素子と、発光素子の上面上に位置し、蛍光体を含まない第１透光性部材と、第１透光性部材の上面上に位置し、第１蛍光体を含有する第２透光性部材と、第２透光性部材の上面および発光素子の側面を被覆し、第２蛍光体を含有する第３透光性部材と、を備え、第２透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率は、第１透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率よりも高く、第３透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率は、第２透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率と同じ又は高い。
本発明の一実施形態により、光取り出し効率が向上した発光装置を提供することが可能となる。
第１実施形態に係る発光装置の模式的上面図である。 図１Ａ中の１Ｂ－１Ｂ線における模式端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の模式的下面図である。 図１Ｂ中の第１透光性部材および第２透光性部材の近傍を拡大した部分拡大図である。 第１実施形態に係る発光装置の変形例を示す模式的端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す模式的端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す模式的端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す模式的端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す模式的端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す模式的端面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の一例を示す模式的端面図である。 第２実施形態に係る発光装置の模式的上面図である。 第２実施形態に係る発光装置から光反射性部材を取り除いた状態の模式的上面図である。 図３Ａ中の３Ｃ－３Ｃ線における模式端面図である。 第３実施形態に係る発光装置の模式的上面図である。 図４Ａ中の４Ｂ－４Ｂ線における模式端面図である。
以下、図面に基づいて詳細に説明する。複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下は、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、本発明を以下に限定するものではない。構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解を容易にする等のために誇張している場合がある。
なお、以下に説明する実施形態において、「パッケージ」や「基板」等の用語は発光素子やワイヤ等を設ける前と後において同じ用語を適宜用いることがある。また、「樹脂部」の用語は個片化する前と後で同じ用語を適宜用いることがある。
（第１実施形態）
図１Ａは第１実施形態に係る発光装置１００の模式的上面図であり、図１Ｂは図１Ａ中の１Ｂ－１Ｂ線における模式的端面図であり、図１Ｃは第１実施形態に係る発光装置１００の模式的下面図である。図１Ａでは、凹部２の内部が分かりやすいように第３透光性部材３５を省略して図示し、第１透光性部材１５および第２透光性部材２５が発光素子１の上面上に位置するため発光素子１の外縁を破線で図示している。
図１Ａおよび図１Ｂで示す発光装置１００は、発光素子１と、発光素子１の上面上に位置し、蛍光体を含まない第１透光性部材１５と、第１透光性部材１５の上面上に位置し、第１蛍光体６１を含有する第２透光性部材２５と、第２透光性部材２５の上面および発光素子１の側面を被覆し、第２蛍光体６２を含有する第３透光性部材３５と、を備える。第１実施形態に係る発光装置１００は、凹部２を有するパッケージ１０をさらに備え、発光素子１は凹部２の底面に配置されている。
（第１透光性部材、第２透光性部材）
第１透光性部材１５は、発光素子１の上面上に位置し、蛍光体を含まない。第１透光性部材１５は、発光素子１側に戻る光（例えば、第２透光性部材２５に含有される第１蛍光体６１から放射された光の一部）を第１透光性部材１５と第２透光性部材２５との界面で上方に反射させる役割を備える。これにより、発光素子１からの光の一部が発光素子１側に戻り、発光素子１に吸収される可能性を低減することができる。その結果、発光装置１００の光取り出し効率を向上させることができる。第１透光性部材１５は、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の光散乱材を含有させることができる。
第１透光性部材１５は、発光素子１の上面のみを被覆することが好ましい。換言すると、第１透光性部材１５は、発光素子１の上面を被覆し、且つ、発光素子１の側面を被覆しないことが好ましい。これにより、後述する第３透光性部材３５内の第２蛍光体６２が発光素子１の側面の近傍に配置することになるため、例えば、第２蛍光体６２が励起効率の高い蛍光体である場合に、発光素子１の側面方向に出る光によって第２蛍光体６２が効率的に励起されることになる。その結果、光取り出し効率が良好な発光装置とすることができる。
第１透光性部材１５は、発光素子１の上面の５０％以上の面積を被覆することが好ましく、発光素子１の上面全面を被覆することがより好ましい。これにより、第１透光性部材１５が発光素子１の上面の大部分を被覆することになるので、発光素子１側に戻る光を第１透光性部材１５の上面で効果的に反射させることができる。
第１透光性部材１５は、上面に微小な凹凸を有することが好ましい。これにより、第１透光性部材１５と第２透光性部材２５との密着性を向上させることができる。微小な凹凸は、例えば、第１透光性部材１５の上面に後述する粗面化処理を施すことにより形成することができる。
第２透光性部材２５は、第１透光性部材１５の上面上に位置し、第１蛍光体６１を含有する。第２透光性部材２５は、第１蛍光体６１を含むことにより、発光素子１から出射される光の一部を別の波長の光に変換することができる。第２透光性部材２５は、発光素子１の上方に位置することで、発光素子１から上方に出射される光の大部分を第１蛍光体６１に効率的に吸収させることができる。
第１蛍光体６１は、例えば、赤色の光を発する赤色蛍光体である。特に、第１蛍光体６１は、半値幅の広い赤色蛍光体であることが好ましい。これにより、発光装置１００の演色性を向上させることができる。赤色蛍光体の半値幅は、例えば、例えば８０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、８５ｎｍ以上９５ｎｍ以下であることが好ましい。このような第１蛍光体６１として、例えば、下記式（１）で表される組成を有する赤色蛍光体を用いることができる。
（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（１）
第１蛍光体６１として、式（１）で表される組成を有する赤色蛍光体を用いることで、発光装置１００の演色性を向上させつつ、光取り出し効率を向上させることができる。
また、第１蛍光体６１の含有量は、例えば、第２透光性部材２５の全重量に対して１５重量％～６０重量％である。
なお、第１蛍光体６１は、赤色の光を発する赤色蛍光体に限定されず、例えば、緑色の光を発する緑色蛍光体や青色の光を発する青色蛍光体であってもよい。また、第１蛍光体６１は、１種の蛍光体であってもよく、また複数種の蛍光体であってもよい。
第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率は、第１透光性部材１５の母材となる樹脂材料の屈折率よりも高い。これにより、発光素子１から出射される光のうち第１透光性部材１５から第２透光性部材２５へ進む光は、第１透光性部材１５と第２透光性部材２５との界面において透過しやすい。一方、第２透光性部材２５から第１透光性部材１５へ進む光（例えば、第２透光性部材２５内の第１蛍光体６１が発光素子１側に放射する光）は、第１透光性部材１５と第２透光性部材２５との界面において反射されやすい。これにより、発光素子１側に戻る光の割合を低減することができ、発光装置１００の光取り出し効率を効果的に向上させることができる。
第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率と、第１透光性部材１５の母材となる樹脂材料の屈折率との差は、例えば、０．０２～０．３であり、０．０５～０．１であることが好ましい。例えば、第１透光性部材１５の母材となる樹脂材料の屈折率は１．３～１．５であり、第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率は、１．４～１．６である。
この場合の屈折率は、例えば、屈折率測定装置を用いて、最小偏角法、臨界角法またはVブロック法等により測定される。
例えば、第１透光性部材１５の樹脂材料としてジメチルシリコーン樹脂を選択し、第２透光性部材２５の樹脂材料としてフェニルシリコーン樹脂を選択することができる。これにより、第１透光性部材１５の母材となる樹脂材料の屈折率と第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率との差を容易に所望の範囲に設定することができる。また、一般的に、ジメチルシリコーン樹脂は、フェニルシリコーン樹脂よりも耐光性が高いため、発光素子１の近傍にジメチルシリコーン樹脂を母材とする第１透光性部材１５を配置することで、発光装置１００の信頼性を向上させることができる。
第２透光性部材２５は、第１透光性部材１５の上面の５０％以上の面積を被覆することが好ましく、第１透光性部材１５の上面全面を被覆することがより好ましい。これにより、第２透光性部材２５が第１透光性部材１５の上面の大部分を被覆することになるので、第２透光性部材２５に含まれる第１蛍光体６１が放射する光を第１透光性部材１５の上面で効果的に反射させることができる。なお、第２透光性部材２５は、発光素子１の上面の一部を被覆してもよく、発光素子１の側面を被覆していてもよく、発光素子１の側方に位置する部分を有していてもよい。図１Ｅでは、第２透光性部材２５の一部が発光素子１の側方に位置する形態を一例として示している。図１Ｅにおける第２透光性部材２５は、第１透光性部材１５を被覆し、かつ、発光素子１の上方および側方に位置している。第２透光性部材２５が発光素子１の上方および側方に位置することで、発光素子１の上面から出射される光だけでなく側面から出射される光も第１蛍光体６１に効率的に吸収させることができる。
第２透光性部材２５の最大厚みは、高さ方向において、第１透光性部材１５の最大厚みよりも厚いことが好ましい。ここでの第２透光性部材２５の最大厚みとは、第２透光性部材２５の上面と第１透光性部材１５の上面との高さ方向における厚みのうち最大となる厚みであり、第１透光性部材１５の最大厚みとは、第１透光性部材１５の上面と発光素子１の上面との高さ方向における厚みのうち最大となる厚みである。高さ方向において、第１透光性部材１５の最大厚みに対する第２透光性部材２５の最大厚みは、例えば、２倍～５倍である。これにより、高さ方向における発光装置１００の厚みを小さくしつつ、第２透光性部材２５に含有される第１蛍光体６１の量を多く設定することができる。その結果、所望の色度を有する小型の発光装置を効率的に得ることができる。
第２透光性部材２５は、発光素子１の側面を被覆しないことが好ましい。これにより、第３透光性部材３５内の第２蛍光体６２が発光素子１の側面の近傍に配置することになるため、例えば、第２蛍光体６２が励起効率の高い蛍光体である場合に、発光素子１の側面方向に出る光によって第２蛍光体６２が効率的に励起することになる。その結果、光取り出し効率が良好な発光装置とすることができる。
第２透光性部材２５は、上面に微小な凹凸を有することが好ましい。これにより、第２透光性部材２５と第３透光性部材３５との密着性を向上させることができる。微小な凹凸は、例えば、第２透光性部材２５の上面に粗面化処理を施すことにより形成することができる。
第１透光性部材１５および／または第２透光性部材２５は、例えば、樹脂材料を印刷、ポッティング又はスプレー法等で形成された部材や、シート状またはブロック状の樹脂部材であってもよい。
図１Ｄは、図１Ｂ中の第１透光性部材１５および第２透光性部材２５の近傍を拡大した部分拡大図である。図１Ｄでは、発光素子１の上面の一対の電極それぞれに、ワイヤの一端が接続されている様子が図示されている。なお、図１Ｂおよび図１Ｄでは、各図が端面図であるためワイヤの一部のみを図示しているが、ワイヤは、発光素子１の上面の電極とリード等とを連続して接続している。
図１Ｄで示すように、ワイヤのボール部７は、第１透光性部材１５に包含されることが好ましい。換言すると、高さ方向において、ワイヤのボール部７の高さは、第１透光性部材１５の上面よりも低い位置にあることが好ましい。これにより、例えば、第１透光性部材１５として硬度の低い樹脂材料を選択することで、ワイヤのボール部７にかかる応力を低減することができ、ボール部７近傍でのワイヤの断線を効果的に抑制することができる。例えば、第１透光性部材１５の母材となる樹脂材料としてジメチルシリコーン樹脂を選択し、第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料としてフェニルシリコーン樹脂を選択する。一般的にジメチルシリコーン樹脂の固化後の硬度は、フェニルシリコーン樹脂の固化後の硬度よりも低いため、ワイヤのボール部７を第１透光性部材１５内に包含することで、ワイヤのボール部７近傍でのワイヤの断線を効果的に抑制することができる。また、一般的にフェニルシリコーン樹脂はジメチルシリコーン樹脂よりもガスバリア性が高いので、凹部２の開口から入ってくる硫黄等の成分を第２透光性部材２５で堰き止めやすくなり、ワイヤのボール部７の近傍に硫黄等の成分が達する可能性を低減することができる。これにより、ワイヤのボール部７近傍でのワイヤの断線を効果的に抑制することができる。また、図１Ｄで示すように第１透光性部材１５の上面の形状を凹凸形状にすることで、第１透光性部材１５と第２透光性部材２５との密着強度を向上させることができる。
また、図１Ｄで示すように、第１透光性部材１５は上面に上面凹部３を有することが好ましい。第１透光性部材１５が上面凹部３を有することで、第２透光性部材２５に含有される第１蛍光体６１が上面凹部３内に堆積しやすくなる。これにより、発光素子１から出射される光を効率よく第１蛍光体６１に吸収させることができる。
第１透光性部材１５の上面のうちワイヤが通る領域の近傍は、凸形状とすることが好ましい。これにより、第１透光性部材１５の上面に上面凹部３を容易に形成することができる。
（第３透光性部材）
第３透光性部材３５は、第２透光性部材２５の上面および発光素子１の側面を被覆し、第２蛍光体６２を含有する。第３透光性部材３５は、発光素子等を外力や埃、水分などから保護する役割を有する。なお、第３透光性部材３５は、発光素子１の上面を被覆していてもよい。
第３透光性部材３５の母材となる樹脂材料の屈折率は、第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率と同じ又は高い。これにより、第２透光性部材２５から第３透光性部材３５へ進む光は、第２透光性部材２５と第３透光性部材３５との界面において透過しやすい。一方、第３透光性部材３５から第２透光性部材２５へ進む光は、第２透光性部材２５と第３透光性部材３５との界面において反射されやすい。これにより、発光装置１００の光取り出し効率を効果的に向上させることができる。
第３透光性部材３５の母材となる樹脂材料の屈折率と、第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率との差は、例えば、０～０．２である。例えば、第２透光性部材２５の母材となる樹脂材料の屈折率は１．４～１．６であり、第３透光性部材３５の母材となる樹脂材料の屈折率は、１．４～１．６である。なお、この場合の屈折率は、例えば、屈折率測定装置を用いて、最小偏角法、臨界角法またはVブロック法等により測定される。
図１Ｂで示すように、第３透光性部材３５は、第２透光性部材２５の上方に位置する上面に凸部９を有することが好ましい。これにより、第２透光性部材２５から上方に出る光を凸部９から効率良く外部に取り出すことができる。凸部９は、例えば、図１Ｂで示すように、第３透光性部材３５の上面のうち曲率が変化する２つの変曲点Ｐ，Ｑで規定される部分である。
第２蛍光体６２は、１種の蛍光体であってもよく、また複数種の蛍光体であってもよい。第２蛍光体６２として複数種の蛍光体を用いることで、例えば、発光装置１００の演色性を向上させることができる。第２蛍光体６２として、（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを用いることが好ましく、さらに、（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅと（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕとを混合したものを用いることがさらに好ましい。これにより、演色性の高い発光装置とすることができる。
第２蛍光体６２は、第１蛍光体６１と同等の波長の光を発する蛍光体、又は、第１蛍光体６１よりも短波の光を発する蛍光体であることが好ましい。換言すると、第１蛍光体６１から出射される光は、第２蛍光体６２から出射される光よりも長波長であることが好ましい。これにより、第１蛍光体６１から発する光が第２蛍光体６２に吸収される割合を低減することができる。
第３透光性部材は、例えば、樹脂材料を印刷、ポッティング又はスプレー法等で形成された部材や、シート状またはブロック状の樹脂部材であってもよい。
（パッケージ）
発光装置１００は、凹部２を有するパッケージ１０を備えることができる。パッケージ１０は、発光素子１を配置するための基台である。図１Ａおよび図１Ｂで示すパッケージ１０は、第１リード５１および第２リード５２と、第１リード５１および第２リード５２を保持する樹脂部３０とを備えている。パッケージ１０は凹部２を有し、凹部２の底面において、第１リード５１および第２リード５２の上面の一部が位置している。
図１Ａ～図１Ｃで示すパッケージ１０は、上面８０ａおよび上面８０ａと反対側に位置する下面８０ｂとを有している。また、パッケージ１０は、上面視において略矩形の外形形状を有し、第１外側面８１、第１外側面８１と反対側に位置する第２外側面８２、第３外側面８３、および第３外側面８３と反対側に位置する第４外側面８４を有する。パッケージ１０は、図１Ｂおよび図１Ｂで示すように、外側面において、第１リード５１および第２リード５２が樹脂部３０から外側に延出しないことが好ましい。図１Ｂでは、第３外側面８３において、第１リード５１が樹脂部３０から露出し、かつ、第１リード５１と樹脂部３０とが略同一面になっている。また、第４外側面８４において、第２リード５２が樹脂部３０から露出し、かつ、第２リード５２と樹脂部３０とが略同一面になっている。同様に、第１外側面８１および第２外側面８２においても、リードと樹脂部とが略同一面になっていることが好ましい。これにより、占有面積の小さい小型の発光装置１００を提供することができる。
パッケージ１０の下面８０ｂは、発光装置１００を実装基板に実装する実装面として機能する。また、パッケージ１０の下面８０ｂにおいて、第１リード５１および第２リード５２は、樹脂部３０から露出している。これにより、発光素子１から発生する熱を、パッケージ１０の下面８０ｂから効率的に放熱することができる。また、パッケージ１０の下面８０ｂにおいて、第１リード５１および第２リード５２の下面と樹脂部３０の下面とは略同一面になっている。
（第１実施形態に係る発光装置の製造方法）
第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法は、発光素子１を準備する工程と、発光素子１の上面上に第１透光性部材１５を配置する工程と、第１透光性部材１５の上面上に第２透光性部材２５を配置する工程と、第２透光性部材２５の上面上に第３透光性部材３５を配置する工程と、を備える。第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法は、上面側に複数の凹部２を有する基板２００を準備する工程と、発光素子１等を配置した後に基板２００を切断し複数の発光装置１００を得る工程とをさらに備える。
（基板を準備する工程）
まず、図２Ａで示すように、上面側に複数の凹部２を有する基板２００を準備する。図２Ａで示す基板２００は、樹脂部３０と、第１リード５１となる部分および第２リード５２となる部分を複数備えるリードフレーム５０とを備える。凹部２の底面において、リードフレーム５０の一部が樹脂部３０から露出している。基板２００は、例えば、成形金型内にリードフレーム５０を配置し、金型内に未硬化の樹脂材料（例えば、母材の樹脂材料に光反射性物質を含有させたもの）を流し込んだ後、その樹脂材料を固体化することによって準備することができる。また、基板２００は、購入等することによって準備することができる。
（発光素子を準備する工程）
次に、発光素子１を準備する。図２Ｂでは、凹部２の底面に発光素子１が配置されている。発光素子１は、シリコーン樹脂等のダイボンド材を介して、凹部２の底面に位置するリードフレーム５０に接合される。そして、発光素子１の上面の電極とリードフレーム５０とはワイヤによって接続される。図２Ｂでは、ワイヤの接続状態が分かるように、奥行き方向に位置するワイヤの部分を破線により示している。なお、発光素子１は、ワイヤを使わずに、例えば、発光素子１の一の面に形成された正負電極をリードフレームの上面に対向するように配置し、銀ペースト、金バンプ又は金錫等の接合部材を介して接合されてもよい。発光素子１は、製造をすることにより準備してもよく、また購入等することによって準備してもよい。
（第１透光性部材１５を配置する工程）
次に、図２Ｃで示すように、発光素子１の上面上に第１透光性部材１５を配置する。図２Ｃ以降では、奥行き方向に位置するワイヤは省略して図示している。第１透光性部材１５は、例えば、ディスペンス装置を用いたポッティング法によって発光素子１の上面に樹脂材料を塗布し、樹脂材料を固体化することによって形成される。第１透光性部材１５がポッティング法によって形成される場合は、第１透光性部材１５の上面は湾曲面となりやすい。これにより、例えば、発光素子１から第１透光性部材１５へ進む光が第１透光性部材１５で反射される割合を低減させることができる。なお、第１透光性部材１５の上面は湾曲面に限られず、例えば、平坦面または湾曲面と平坦面との組み合わせの形状であってもよい。
次に、第１透光性部材１５は、第２透光性部材２５を配置する工程の前に、粗面化処理を行うことが好ましい。これにより、第１透光性部材１５の上面に微小な凹凸を形成することができる。その結果、例えば、第２透光性部材２５を第１透光性部材１５の上面に塗布して形成する場合に、第１透光性部材１５と第２透光性部材２５との密着性を効果的に向上させることができる。粗面化処理としては、例えば、プラズマ処理、エッチング処理、ブラスト処理、又は微粒子を付着させる方法等を挙げることができる。
また、第１透光性部材１５を配置する工程において、第１透光性部材１５は発光素子１を接続するワイヤのボール部７を包含するように形成することが好ましい。これにより、第１透光性部材１５として硬度の低い樹脂材料を選択することで、ワイヤのボール部７近傍にかかる応力を低減することができる。その結果、ワイヤのボール部７近傍でのワイヤの断線を効果的に抑制することができる。この場合、第１透光性部材１５の硬度は、第２透光性部材の硬度よりも低くすることができる。
（第２透光性部材２５を配置する工程）
次に、図２Ｄで示すように、第１透光性部材１５の上面上に第２透光性部材２５を配置する。第２透光性部材２５は、例えば、ディスペンス装置を用いたポッティング法によって第１透光性部材１５の上面に樹脂材料を塗布し、樹脂材料を固体化することによって形成される。第２透光性部材２５がポッティング法によって形成される場合は、第２透光性部材２５の上面は湾曲面となりやすい。これにより、例えば、第１透光性部材１５から第２透光性部材２５へ進む光が第２透光性部材２５で反射される割合を低減させることができる。なお、第２透光性部材２５の上面は湾曲面に限られず、例えば、平坦面または湾曲面と平坦面との組み合わせの形状であってもよい。
第２透光性部材２５は、第３透光性部材３５を配置する工程の前に、粗面化処理を行うことが好ましい。これにより、第２透光性部材２５の上面に微小な凹凸を形成することができる。その結果、例えば、第３透光性部材３５を第２透光性部材２５の上面に塗布して形成する場合に、第２透光性部材２５と第３透光性部材３５との密着性を効果的に向上させることができる。粗面化処理としては、例えば、プラズマ処理、エッチング処理、ブラスト処理、又は微粒子を付着させる方法等を挙げることができる。第２透光性部材２５の粗面化処理は、第１透光性部材１５の粗面化処理と同じ処理方法（例えば、プラズマ処理）を用いることができる。なお、２回目の粗面化処理の時間や出力等の設定は１回目の粗面化処理の設定と同じ設定でもよく、異なった設定でもよい。第１透光性部材１５に形成される微小な凹凸（第１凹凸部）の深さは、第２透光性部材に形成される微小な凹凸（第２凹凸部）の深さと同じでもよく、また異なっていてもよい。例えば、第２凹凸部の深さは、第１凹凸部の深さよりも深くすることができる。
なお、第２透光性部材２５となる樹脂材料を塗布した後、沈降工程を行うことが好ましい。これにより、第１蛍光体６１が発光素子１側に堆積するため、発光素子１からの光を効率的に第１蛍光体６１に吸収させることができる。
（第３透光性部材３５を配置する工程）
次に、図２Ｅで示すように、第２透光性部材２５の上面上に第３透光性部材３５を配置する。第３透光性部材３５は、第２透光性部材２５の上面および発光素子１の側面を被覆している。第３透光性部材３５は、例えば、ディスペンス装置を用いたポッティング法によって第２透光性部材２５の上面に樹脂材料を塗布し、樹脂材料を固体化することによって形成される。第３透光性部材３５を配置する工程は、第２透光性部材２５の上方に位置する第３透光性部材３５の上面が凸部９を有するように形成することが好ましい。これにより、第２透光性部材２５から上方に出る光を凸部９から効率良く外部に取り出すことができる。凸部９は、第３透光性部材３５を形成すると同時に形成されてもよく、また第３透光性部材３５を形成した後に別工程で形成されてもよい。凸部９が別工程で形成される場合は、第３透光性部材３５を形成した後に、例えば、第３透光性部材３５の上面のうち第２透光性部材２５の上方に位置する領域に樹脂材料を塗布等することにより凸部９を形成することができる。
（複数の発光装置１００を得る工程）
次に、基板２００を切断し複数の発光装置１００を得る。基板２００の切断方法としては、例えば、リードカット金型、ダイシングソー又はレーザー光を用いて切断することができる。図２Ｆでは、基板２００の切断工程において、樹脂部３０とリードフレーム５０とを同時に切断している。これにより、発光装置１００の外側面において、第１リード５１および第２リード５２が樹脂部３０よりも外側に延出しないので、小型の発光装置とすることができる。なお、樹脂部３０の切断とリードフレーム５０の切断とは別の工程であってもよく、基板の形態によってはリードフレームのみを切断してもよい。これらの工程を経ることにより、複数の発光装置１００を得ることができる。
以下、本発明の発光装置１００に用いられる各部材について詳細に説明する。
（発光素子）
発光素子１には、発光ダイオード素子などを用いることができ、可視域の発光が可能な窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を好適に用いることができる。発光装置１００は、少なくとも１つの発光素子を備えていればよく、発光素子１の個数は目的や用途に応じて変更可能である。発光素子１は、図１Ａで示すように、正負電極を有する電極形成面を上側にして載置される発光素子でもよく、または、電極形成面を下側にして載置される発光素子でもよい。
発光装置１００が複数の発光素子を備える場合は、複数の発光素子は、例えば、青色光を出射する複数の青色発光素子、青色光、緑色光および赤色光をそれぞれ出射する３つの発光素子、または、青色光を出射する発光素子と緑色光を出射する発光素子とを組み合わせたものを用いることができる。また、発光装置１００が複数の発光素子を備える場合は、複数の発光素子は直列、並列または直列と並列の組み合わせで電気的に接続される。
（第１透光性部材、第２透光性部材、第３透光性部材）
第１透光性部材１５、第２透光性部材２５および第３透光性部材３５は、樹脂材料を固体化した樹脂部材等を用いることができる。樹脂材料としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。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、変成シリコーン樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物等の硬化体、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樹脂等の樹脂を用いることができる。特に、第１透光性部材１５、第２透光性部材２５および第３透光性部材３５の樹脂材料として、耐熱性および耐光性に優れたシリコーン樹脂組成物の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。第１透光性部材１５、第２透光性部材２５および第３透光性部材３５の全てが、シリコーン樹脂組成物からなることが好ましい。これにより、第１～第３透光性部材の耐光性が高くなるため、発光素子からの光による光劣化を効果的に抑制することができ、信頼性の高い発光装置とすることができる。
第１透光性部材１５、第２透光性部材２５および第３透光性部材３５は、光散乱材を含有することができる。光散乱材としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等を用いることができる。
（第１蛍光体、第２蛍光体）
第２透光性部材２５は第１蛍光体６１を含み、第３透光性部材３５は第２蛍光体６２を含む。第１蛍光体６１および第２蛍光体６２は、１種の蛍光体であってもよく、また複数種の蛍光体であってもよい。第１蛍光体６１および第２蛍光体６２は、発光素子１の光で励起する蛍光体であればよい。第１蛍光体６１および第２蛍光体６２は、例えば、（Ｃａ,Ｓｒ,Ｂａ）５（ＰＯ４）３（Ｃｌ，Ｂｒ）：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）８ＭｇＳｉ４Ｏ１６（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ）２：Ｅｕ、（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、（ｘ-ｓ）ＭｇＯ・（ｓ/２）Ｓｃ２Ｏ３・ｙＭｇＦ２・ｕＣａＦ２・（１-ｔ）ＧｅＯ２・（ｔ/２）Ｍｔ２Ｏ３：ｚＭｎ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、（Ｌａ，Ｙ）３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）３Ｓｉ６Ｏ９Ｎ４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ)Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｋ２（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｇｅ）Ｆ６：Ｍｎ、Ｓｉ６－ｚＡｌｚＯｚＮ８－ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２）、の蛍光体を用いることができる。
（樹脂部）
樹脂部３０は、母材となる樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができる。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、変成シリコーン樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物等の硬化体、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樹脂等の樹脂を用いることができる。特に、樹脂部３０の樹脂材料として、耐熱性および耐光性に優れたエポキシ樹脂組成物やシリコーン樹脂組成物の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
樹脂部３０は、上記の母材となる樹脂材料に、光反射性物質を含有させたものを用いることが好ましい。光反射性物質としては、発光素子からの光を吸収しにくく、且つ、母材となる樹脂材料に対して屈折率差の大きい部材を用いることが好ましい。このような光反射性物質は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等である。
また、樹脂部３０は、発光装置１００のコントラストを向上させるために、発光装置１００の外光（多くの場合、太陽光）に対して光反射率が低い充填剤を含有してもよい。この場合、樹脂部３０は、例えば、黒色ないしそれに近似した色である。充填剤としては、アセチレンブラック、活性炭、黒鉛などのカーボンや、酸化鉄、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物、もしくは有色有機顔料などを目的に応じて利用することができる。
（第１リード、第２リード）
第１リード５１および第２リード５２は、導電性を有し、発光素子に給電するための電極として機能する。第１リード５１および第２リード５２は、母材として、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、鉄、ニッケル、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などの金属を用いることができる。これらは単層であってもよいし、積層構造（例えば、クラッド材）であってもよい。特に、母材には安価で放熱性が高い銅を用いることが好ましい。また、第１リード５１および第２リード５２は、表面に銀含有層を備えることができる。また、第１リード５１および第２リード５２は、母材と銀含有層との間に中間層を有することができる。中間層は、例えば、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などを含む。なお、銀含有層または中間層は、第１リード５１および第２リード５２の全面に設けられていてもよく、また部分的に設けられていてもよい。また、リードの上面側に形成される銀含有層または中間層は、リードの下面側に形成される銀含有層または中間層よりも厚くすることができる。
第１リード５１および第２リード５２の最表面（例えば、銀含有層の表面）には、酸化ケイ素等の保護層を設けることができる。銀含有層の表面に保護層を設けることで、例えば、凹部２内に硫黄等が進入した場合に、銀含有層の劣化の進行を保護層によって効果的に阻害することができる。保護層の成膜方法は、例えばスパッタ等の真空プロセスによって成膜することができる。
パッケージ１０は、少なくとも第１リード５１、第２リード５２を備えていればよい。パッケージ１０は、３つ以上のリードを備えていてもよく、例えば、第１リード５１および第２リード５２に加えて第３リードを備えることができる。第３リードは、放熱部材として機能してもよく、また第１リード５１等と同様に電極として機能してもよい。
（第２実施形態）
図３Ａは第２実施形態に係る発光装置３００の模式的上面図であり、図３Ｂは発光装置３００から光反射性部材４を取り除いた状態の模式的上面図であり、図３Ｃは図３Ａ中の３Ｃ－３Ｃ線における模式的端面図である。図３Ａおよび図３Ｂでは、凹部２の内部が分かりやすいように第３透光性部材３５を省略して図示し、第１透光性部材１５および第２透光性部材２５が発光素子１の上面上に位置するため発光素子１の外縁を破線で図示している。
発光装置３００は、発光素子１が載置される素子載置領域Ｘの周囲に樹脂枠部３１を備える点および光反射性部材４を備える点で実施形態１の発光装置１００と主に異なる。そのため、樹脂枠部３１および光反射性部材４について主に説明する。
樹脂枠部３１は、光反射性部材４となる樹脂材料が発光素子１の側面を被覆しないための堰き止め部として機能する。樹脂枠部３１の上面は、高さ方向において、第１リード５１および第２リード５２の上面よりも高い位置に位置する。これにより、光反射性部材４となる樹脂材料を凹部２内に注入した際に、その樹脂材料を樹脂枠部３１で確実に堰き止めることができる。樹脂枠部３１は、図３Ｂで示すように、第１リード５１と第２リード５２との間に位置する樹脂部３０の上面に形成することができる。樹脂枠部３１と樹脂部３０は一体の樹脂部材であってもよいし、別部材であってもよい。
発光装置３００は、樹脂枠部３１と、凹部２の側壁を構成する樹脂部３０とを接続する樹脂接続部３２を有することが好ましい。これにより、樹脂枠部３１がリードの上面から剥離することを効果的に抑制することができる。樹脂接続部３２は、１つであってもよく、２つ以上あってもよい。
光反射性部材４は、発光素子１から出射した光を凹部２の開口へ向けて反射させる役割を有する。光反射性部材４は、凹部２の側面２１、２２、２３、２４と樹脂枠部３１とに囲まれる（挟まれる）領域に位置する。具体的には、凹部２内において、側面２１、２２、２３、２４および樹脂枠部３１の外側に位置する第１リード５１の上面および第２リード５２の上面を主に被覆する。樹脂枠部３１の内側、つまり、素子載置領域Ｘには光反射性部材４は形成されていない。
光反射性部材４は発光素子からの光や外光などに対して透過や吸収しにくい部材が好ましい。光反射性部材４は白色であることが好ましい。光反射性部材４は、母体となる樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡやシリコーン樹脂などを用いることができる。光反射性部材４は、母体となる樹脂材料に、発光素子からの光を吸収しにくくかつ母体となる樹脂材料に対して屈折率差の大きい光反射性物質を含有させることができる。光反射性物質は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムである。これにより、発光素子からの光を効率よく反射させることができる。光反射性部材４の未硬化の樹脂材料の粘度は、樹脂部３０の未硬化の樹脂材料の粘度よりも低いことが好ましい。例えば、光反射性部材の未硬化の樹脂材料の粘度は、１ｐa・ｓ～２０ｐa・ｓであり、５ｐa・ｓ～１５ｐa・ｓであることが好ましい。これにより、凹部２内において、光反射性部材４の濡れ広がりが良好となり、光反射性部材４が充填不足となる可能性を抑制することができる。
光反射性部材４は、樹脂部３０よりも光反射率が高いことが好ましい。光反射性部材４に含有される光反射性物質（例えば酸化チタン）の含有量は、樹脂部３０に含有される光反射性物質の含有量よりも多い。具体的には、光反射性部材４に含有される光反射性物質の含有量は、樹脂部３０に含有される光反射性物質の含有量の１．５倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましく、２．５倍以上であることがさらに好ましい。例えば、光反射性部材４には、未硬化の樹脂材料の全重量のうち酸化チタンが４０重量％含有されており、樹脂部３０には、未硬化の樹脂材料の全重量のうち酸化チタンが１５重量％～２０重量％含有されている。
（第３実施形態）
図４Ａは第３実施形態に係る発光装置４００の模式的上面図であり、図４Ｂは図４Ａ中の４Ｂ－４Ｂ線における模式的端面図である。図４Ａでは、凹部２の内部が分かりやすいように第３透光性部材３５を省略して図示し、第１透光性部材１５および第２透光性部材２５が発光素子１の上面上に位置するため発光素子１の外縁を破線で図示している。
発光装置４００は、リードが３つ以上ある点、および複数の発光素子が独立に駆動する点で実施形態１の発光装置１００と主に異なる。そのため、発光装置１００と異なる点について主に説明する。
発光装置４００は、リードが３つ以上あり、複数の発光素子を備える。図４Ａで示す発光装置４００は、第１リード５１、第２リード５２、第３リード５３および第４リード５４と、第１発光素子１１および第２発光素子１２とを備える。第１発光素子１１および第２発光素子１２は並列に接続される。これにより、第１発光素子１１および第２発光素子１２に流す電流値を個別に設定することができ、例えば、第１発光素子１１および第２発光素子１２に流す電流値を異ならせて駆動させることができる。発光装置４００では、それぞれの発光素子の発光強度を調整することで、発光装置から出射される光を所望の発光色とすることができる。
図４Ａで示す発光装置４００では、第１発光素子１１は第１リード５１の上面に配置され、第２発光素子１２は第２リード５２の上面に配置されている。そして、第１発光素子１１の正負の電極のうち一方の電極は、ワイヤにより第１リード５１と接続され、他方の電極はワイヤにより第３リード５３と接続される。また、第２発光素子１２の正負の電極のうち一方の電極は、ワイヤにより第２リード５２と接続され、他方の電極はワイヤにより第４リード５４と接続される。これにより、第１発光素子１１の導電路（第１リード５１および第３リード５３）と第２発光素子１２の導電路（第２リード５２および第４リード５４）とを完全に分離することができる。そのため、第１発光素子１１および第２発光素子１２それぞれに流れる電流値を自由度高く調整することができる。
図４Ｂで示す発光装置４００は、第１発光素子１１の上面上には第１透光性部材１５が配置され、第２発光素子１２の上面上には第１透光性部材１５および第２透光性部材２５が配置されている。一方の発光素子の上面上に蛍光体を含む第２透光性部材２５が配置され、他方の発光素子の上面上に第２透光性部材２５が配置されないので、一方の発光素子の上方に出射される光の色度と、他方の発光素子の上方に出射される光の色度とを容易に異ならせることができる。これにより、発光装置４００から出射される光の色度を容易に所望の色度にすることができる。なお、第１発光素子１１の上面上に第２透光性部材２５を配置させてもよい。この場合、第１発光素子１１の上方にある第２透光性部材２５に含有される第１蛍光体６１と、第２発光素子１２の上方にある第２透光性部材２５に含有される第１蛍光体６１とを異ならせてもよい。これにより、発光装置４００から出射される光の色度を容易に所望の色度にすることができる。
図４Ｂで示す発光装置４００のように、一方の発光素子の上方には蛍光体を含む透光性部材（第２透光性部材２５）が配置され、他方の発光素子の上方には蛍光体を含まない透光性部材（第１透光性部材１５）が配置される発光装置の場合、以下の方法で製造されることが好ましい。
まず、第１発光素子１１および第２発光素子１２を準備する。次に、第２発光素子１２の上方に蛍光体を含む透光性部材（第２透光性部材２５）を配置し、その後沈降工程を行う。これにより、第１蛍光体６１が第２発光素子１２側に堆積するため、第２発光素子１２からの光を効率的に第１蛍光体６１に吸収させることができる。
次に、第１発光素子１１の上方に蛍光体を含まない透光性部材（第１透光性部材１５）を配置し、その後沈降工程を行わない。これにより、第１発光素子１１の上方に位置する透光性部材（第１透光性部材１５）が低粘度であった場合に、沈降工程を施すことによる透光性部材（第１透光性部材１５）の変形等の不具合を抑制することができる。
１００、３００、４００ 発光装置
２００ 基板
１０ パッケージ
１ 発光素子
１１ 第１発光素子
１２ 第２発光素子
１５ 第１透光性部材
２５ 第２透光性部材
２ 凹部
２１、２２、２３、２４ 側面
３ 上面凹部
３０ 樹脂部
３１ 樹脂枠部
３２ 樹脂接続部
３５ 第３透光性部材
４ 光反射性部材
５０ リードフレーム
５１ 第１リード
５２ 第２リード
５３ 第３リード
５４ 第４リード
６１ 第１蛍光体
６２ 第２蛍光体
７ ワイヤのボール部
８０ａ 上面
８０ｂ 下面
８１ 第１外側面
８２ 第２外側面
８３ 第３外側面
８４ 第４外側面
９ 凸部
Ｐ 変曲点
Ｑ 変曲点
Ｘ 素子載置領域

Claims (6)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子の上面上に位置し、蛍光体を含まない第１透光性部材と、
    前記第１透光性部材の上面上に位置し、第１蛍光体を含有する第２透光性部材と、
    前記第２透光性部材の上面および前記発光素子の側面を被覆し、第２蛍光体を含有する第３透光性部材と、を備え、
    前記第２透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率は、前記第１透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率よりも高く、
    前記第３透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率は、前記第２透光性部材の母材となる樹脂材料の屈折率と同じ又は高く、
    前記第１透光性部材および前記第２透光性部材は、前記発光素子の側面を被覆しない、発光装置。
  2. 前記第２透光性部材は、前記第１透光性部材の上面の全面を被覆する、請求項１に記載の発光装置。
  3. 高さ方向において、前記第２透光性部材の最大厚みは、前記第１透光性部材の最大厚みよりも厚い、請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記第１透光性部材および前記第２透光性部材それぞれの上面には、微小の凹凸がある、請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記第１蛍光体から出射される光は、前記第２蛍光体から出射される光よりも長波長である、請求項１～４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記第３透光性部材は、前記第２透光性部材の上方に位置する上面に凸部を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。
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