JP2014075571A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】好適な放熱特性を有するともに、光取り出し効率の向上が図られた発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置1は、基体2の上に載置された基板21と複数の窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子20と、窒化物半導体発光素子20の側方に配置した光の波長を長波側に変換する機能を持つ蛍光体を含む屈折率が基板21に対して同じまたは低い第一樹脂部材4と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】発光装置1は、基体2の上に載置された基板21と複数の窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子20と、窒化物半導体発光素子20の側方に配置した光の波長を長波側に変換する機能を持つ蛍光体を含む屈折率が基板21に対して同じまたは低い第一樹脂部材4と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
従来照明光源や液晶バックライト光源として使用されてきた蛍光管や発熱電球は省エネルギー、省スペース、長寿命という観点から半導体発光素子を含む発光装置に置き換えられている。半導体発光素子を含む発光装置としては高効率、低コストという利点が得られる窒化ガリウム系半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた白色LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)が用いられることが多い。
特に近年モバイル機器、エッジ型バックライトTVといった機器への搭載が進み、より低コスト、コンパクト、高輝度の発光装置が求められている。このため、発光装置に搭載する発光素子数を増加することより、発光装置からの光取り出し効率を向上させることが望ましい。光取り出し効率は例えば、発光素子内部で発光した光を発光素子外部に取り出す第一の光取り出し効率と、発光素子外部に取り出された光をさらに封止樹脂などを含む発光装置の外部に取り出す第二の光取り出し効率に分けることができる。
一般的に、窒化ガリウム系半導体発光素子はサファイア基板の上にn−GaN層、発光層、p−GaN層、ITO層、SiO2層及び電極部(p側電極及びn側電極)が積層されて形成される。基板はSiC、GaNなどでも良い。発光層で発生した光は発光素子の最上面のSiO2層及び各層の側面から出射される。
しかしながら、発光素子のいずれの層の屈折率もGaN層で2.5、サファイア基板で1.78と高い。一般的に半導体発光装置で封止樹脂として用いられるシリコーン樹脂(屈折率〜1.4)で発光素子を封止すると、屈折率の差によって界面の全反射臨界角がGaN/シリコーン樹脂界面では34°、サファイア/シリコーン樹脂界面では52°となり、光の大半が閉じ込められる。閉じ込められた光は発光素子内部(発光層、p側電極及びn側電極)若しくは発光素子底面が接する基体表面で再吸収されるため、結果として上記第一の光取り出し効率が低下する。そこで、発光素子を封止した発光装置からの光取り出し効率の向上を図った従来技術が提案され、その技術が特許文献1及び2に開示されている。
特許文献1に記載された従来の発光装置は発光素子の側面を覆う発光素子の基材よりも屈折率が小さい透光性の第一の封止樹脂と、第一の封止樹脂を覆う第一の封止樹脂よりも屈折率が小さい透光性の第二の封止樹脂とを備えている。これにより、各界面での臨界角を広げて発光素子の側面から出射される上記第二の光取り出し効率の向上を図っている。
特許文献2に記載された従来の発光装置は発光素子の周囲の樹脂に蛍光体を含有する蛍光体含有領域を配置している。これにより、発光素子から出射された光が蛍光体で蛍光光に変換される。したがって、発光素子で再吸収されない蛍光光の割合が増加し、発光素子で再吸収される散乱光の割合が減少し、光ロスを低減させて輝度を向上させている。すなわち、上記第一の光取り出し効率の向上を図っている。
なお、特許文献3については後述する。
しかしながら、特許文献1に記載された従来の発光装置は封止樹脂内の一部の光の、発光装置の基体表面における反射時に吸収ロスを起こし、上記第二の光取り出し効率が低下するという問題があった。例えば、発光装置の基体表面が鏡面状態のAgで構成されている場合、窒化ガリウム系半導体発光素子から出射される波長450nmの光は7%程度吸収される。また、一度発光素子から取り出された一部の光が発光素子に戻り発光層などで再吸収され、上記第一の光取り出し効率が低下するという問題もあった。基体表面で散乱した場合や樹脂間界面で全反射した場合がこれらの光出し効率の低下の要因に該当する。
また、特許文献2に記載された従来の発光装置は発光素子の底面に蛍光体を含む樹脂が存在する。これにより、放熱の役割を有する発光装置の基体表面と発光素子の底面との間に少なくとも数μmから数十μm程度の間隔が生じる。樹脂は発光素子基板や発光装置表面を構成する金属、セラミックなどの材料と比較して熱伝導性が非常に悪く、その厚みの増加に伴って熱伝導性が一層悪化する。このようにして、発光素子の底面に蛍光体を含む樹脂が存在することは熱的要因から信頼性が低下するという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、好適な放熱特性を有するともに、光取り出し効率の向上が図られた発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の発光装置は、基体の上に載置された基板と複数の窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子と、前記窒化物半導体発光素子の側方に配置した光の波長を長波側に変換する機能を持つ蛍光体を含む屈折率が前記基板に対して同じまたは低い第一樹脂部材と、を備えることを特徴としている。
この構成によれば、第一樹脂部材は基板と空気、または基板と後述する封止樹脂に対して中間の屈折率を有する。したがって、第一樹脂部材は基板との屈折率差が小さく、臨界角度が大きくなり、基板から第一樹脂部材への光取り出し効率が向上する。また、第一樹脂部材が蛍光体を含むので、光の出射方向が変更されて光取り出し効率が向上する。さらに、蛍光体によって窒化物半導体発光素子からの出射光の波長が長波側に一度変換されると、窒化物半導体発光素子内部に再入射した場合でも吸収される量が少なくなる。したがって、光取り出し効率がさらに向上する。
また、上記構成の発光装置において、前記窒化物半導体発光素子がフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続されることを特徴としている。
この構成によれば、窒化物半導体発光素子と基体との熱伝導性が良くなり放熱性が向上する。また、窒化物半導体発光素子と基体とを電気的に接続する金属線とその金属線を接続するための基板側の電極のスペースが不要になり、発光装置が小型化する。したがって、例えばエッジ型バックライト搭載のテレビを薄型化することができ、製品デザインの自由度が高まる。また、発光装置の小型化に伴ってその製造コストも低減する。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子の側面に接触することを特徴としている。
この構成によれば、窒化物半導体発光素子の側面からの光取り出し効率が向上する。すなわち、窒化物半導体発光素子の側面から光を取り出し難い場合、例えば側面が鏡面状態になっており窒化物半導体発光素子の内部で光が全反射し易い場合に有効である。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔することを特徴としている。
この構成によれば、窒化物半導体発光素子からの出射光の波長の変換効率が向上する。すなわち、窒化物半導体発光素子の側面から光を取り出し易い場合、例えば側面が粗面状態になっており窒化物半導体発光素子の内部で光が全反射し難い場合に有効である。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材が成型体として形成され、前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔して配置されることを特徴としている。
この構成によれば、予め別工程において成型体である第一樹脂部材が作成される。したがって、作業効率が向上する。さらに、第一樹脂部材の形状及び蛍光体含有量が一定に安定するので、窒化物半導体発光素子から受ける光の変換率も安定する。したがって、発光装置の色度歩留まりが向上する。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材は主成分がシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂からなるとともに、屈折率が前記基板に対して同じまたは高い粒子を含むことを特徴としている。
この構成によれば、第一樹脂部材は実質的に基板より高い屈折率となる。したがって、基板と第一樹脂部材との界面において全反射がなくなり、基板内の光が効率良く第一樹脂部材側に出射される。具体的に言えば、粒子は屈折率が1.7〜2.5の直径100μm以下のものが良い。また、第一樹脂部材内に含まれる粒子量は所望の形態に形成できる程度であれば多いほど良い。樹脂量が増えることで基板表面に接する粒子量が増え、基板内での光の全反射がより効率良く抑えられるためである。なお、高い屈折率を持つ第一樹脂部材に閉じ込められた光は蛍光体により散乱される。また、発光装置が後述する第三樹脂部材を備える場合、光は第三樹脂部材により効率良く外部へ取り出される。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材が光を取り出す面と、前記窒化物半導体発光素子の側面に対向する面と、前記基体に対向する面とを有することを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材は前記基体の前記窒化物半導体発光素子の載置面に対して直角をなす断面形状が略三角形状をなすことを特徴としている。
これらの構成のように第一樹脂部材の形状を設定することにより、第一樹脂部材から出射される光の角度分布が変化する。
また、上記構成の発光装置において、前記窒化物半導体発光素子が前記基体の前記窒化物半導体発光素子の載置面に対向して上方から見た形状が略長方形状をなし、前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子を上方から見た長辺側のみに配置されることを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記窒化物半導体発光素子が前記基体と金属線を介して電気的に接続され、前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子を前記基体の前記窒化物半導体発光素子の載置面に対向して上方から見て前記金属線が横切らない前記窒化物半導体発光素子の側方のみに配置されることを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子の側方のみに配置されることを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記窒化物半導体発光素子の下方であって前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に、蛍光体を含まず、屈折率が前記基板に対して低い第二樹脂部材を配置したことを特徴としている。
この構成によれば、第二樹脂部材は基板より屈折率が低いため、基板と第二樹脂部材との界面において全反射が起こり易くなり、基体への光吸収が抑制される。全反射により基体に吸収されなかった光は基板側面から第一樹脂部材を介して外部に取り出されるためより効率が良くなる。さらに、第二樹脂部材の厚みの増加が抑制される。したがって、第二樹脂部材における熱伝導性の悪化が抑制され、放熱特性が改善される。
また、上記構成の発光装置において、前記第二樹脂部材は前記第一樹脂部材より屈折率が低いことを特徴としている。
この構成によれば、基板の光はより第一樹脂部材に閉じ込められるようになり、発光の効率が向上する。
また、上記構成の発光装置において、前記窒化物半導体発光素子の側方であって、前記窒化物半導体発光素子と前記第一樹脂部材との間に第三樹脂材料を配置したことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記第三樹脂部材は前記第一樹脂部材より屈折率が低いことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記第三樹脂部材は蛍光体を含まないことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記第三樹脂部材がシリコーン樹脂からなることを特徴としている。
また、上記構成の発光装置において、前記窒化物半導体発光素子はその側面に周囲より表面粗さが粗い部分を備えることを特徴としている。
この構成によれば、第三樹脂部材は第一樹脂部材と空気、または第一樹脂部材と後述する封止樹脂に対して中間の屈折率を有する。したがって、第一樹脂部材内での光の全反射を抑え、効率良く第三樹脂部材さらに封止樹脂に光を取り出すことができる。
また、上記の課題を解決するため、本発明の発光装置の製造方法は、基体の上に第二樹脂部材を載置する工程と、前記第二樹脂部材の上に窒化物半導体発光素子を載置する工程と、前記第二樹脂部材を硬化させる工程と、前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に跨る金属線を設ける工程と、を含むことを特徴としている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の発光装置の製造方法は、基体の上に第二樹脂部材を載置する工程と、前記第二樹脂部材の上に窒化物半導体発光素子を載置する工程と、前記基体の上であって前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔させて成型体からなる第一樹脂部材を配置する工程と、前記第二樹脂部材を硬化させる工程と、前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に跨る金属線を設ける工程と、を含むことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置の製造方法において、前記窒化物半導体発光素子、前記第一樹脂部材、前記第二樹脂部材及び前記金属線を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴としている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の発光装置の製造方法は、前記窒化物半導体発光素子をフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続して固定する工程と、前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、を含むことを特徴としている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の発光装置の製造方法は、前記窒化物半導体発光素子をフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続して固定する工程と、前記基体の上であって前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔させて成型体からなる第一樹脂部材を配置する工程と、を含むことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置の製造方法において、前記窒化物半導体発光素子及び前記第一樹脂部材を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴としている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の発光装置の製造方法は、基体の上に第二樹脂部材を載置する工程と、前記第二樹脂部材の上に窒化物半導体発光素子を載置する工程と、前記第二樹脂部材を硬化させる工程と、前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第三樹脂部材を載置する工程と、前記第三樹脂部材を硬化させる工程と、前記第三樹脂部材の外側に前記第三樹脂部材に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に跨る金属線を設ける工程と、を含むことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置の製造方法において、前記窒化物半導体発光素子、前記第一樹脂部材、前記第二樹脂部材、前記第三樹脂部材及び前記金属線を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴としている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の発光装置の製造方法は、前記窒化物半導体発光素子をフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続して固定する工程と、前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第三樹脂部材を載置する工程と、前記第三樹脂部材を硬化させる工程と、前記第三樹脂部材の外側に前記第三樹脂部材に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、を含むことを特徴としている。
また、上記構成の発光装置の製造方法において、前記窒化物半導体発光素子、前記第一樹脂部材及び前記第三樹脂部材を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴としている。
本発明の構成によれば、好適な放熱特性を有するともに、光取り出し効率の向上が図られた発光装置及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を図1〜図13に基づき説明する。
<第1実施形態>
最初に、本発明の第1実施形態の発光装置について、図1〜図4を用いてその構成を説明する。図1は発光装置の断面図、図2は発光装置の発光素子の断面図、図3は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の平面図、図4は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の斜視図である。
最初に、本発明の第1実施形態の発光装置について、図1〜図4を用いてその構成を説明する。図1は発光装置の断面図、図2は発光装置の発光素子の断面図、図3は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の平面図、図4は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の斜視図である。
発光装置1は、図1に示すように基体2の上に載置された窒化物半導体発光素子20を備える。窒化物半導体発光素子20は、上方から見た形状が図3に示すように長方形状をなす直方体形状で構成されている。
窒化物半導体発光素子20は、図2に示すように例えばサファイア基板、GaN基板またはSiC基板からなる基板21の成長主面上に複数の窒化物半導体層を積層した窒化物半導体積層部30を備える。窒化物半導体積層部30としては基板21側から順にn型GaN層からなるn型窒化物半導体層31、発光層32及びp型GaN層からなるp型窒化物半導体層33を結晶成長させている。基板21上の窒化物半導体積層部30はMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などのエピタキシャル成長法を用いて成長させる。
窒化物半導体積層部30の上面にはITO層22が形成される。さらに、ITO層22の上面にはSiO2層23が形成される。SiO2層23はITO層22の全面に形成されていない。電極の接続部分はSiO2層23が除去され、ITO層22若しくはn型窒化物半導体層31及びn側電極が露出している。また、窒化物半導体積層部30の上層には電極部25(図4参照)が形成される。窒化物半導体発光素子20は、図1及び図4に示すように金属線3により、その表面に設けた電極部25が基体2に設けた不図示の電極部に電気的に接続される。
発光層32で発生した光は窒化物半導体発光素子20の最上面であるSiO2層23及び各層の側面24(図1及び図2における左右方向の両端面及び紙面奥行き方向の両端面)から出射される。
このような窒化物半導体発光素子20は側面24のほとんどが屈折率が比較的高いサファイア基板、GaN基板またはSiC基板からなる基板21で構成されている。そして、発光装置1は、図1及び図3に示すようにこの窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材4を備えている。第一樹脂部材4は上方から見て長方形状をなす窒化物半導体発光素子20の2箇所の長辺側の側方に設けられる(図3参照)。
窒化物半導体発光素子20が長方形状である場合、一般に長辺側の側面は短辺側の側面より光取り出し効率が低い。これは相対する長辺側の二つの側面間の距離(光路)が短く、長辺側の側面では臨界角以上の光の入射で全反射される確率が大きいためである。これにより、長辺側の側面のみ光取り出し効率を高くしたい場合、長辺側の側面のみに第一樹脂部材4を載置すると良い。
窒化物半導体発光素子20は、前述のように上面に電極部25を有する構成の場合、外部との電気的接続を行うために、Auワイヤなどの金属線3を介して基体2と電気的に接続される。窒化物半導体発光素子20及び基体2に対して金属線3を接続した後に第一樹脂部材4を載置しようとすると、金属線3が邪魔になり第一樹脂部材4の載置が難しい。したがって、窒化物半導体発光素子20を基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対向して上方から見て金属線3が横切る側面24には第一樹脂部材4を配置せず、金属線3が横切らない側面24のみに第一樹脂部材4を配置することにより(図4参照)、上記問題を解決することができる。また、第一樹脂部材4を設けるときの位置ずれ等の理由により、金属線3を接続するための基体2の電極部分に第一樹脂部材4が付着して金属線3が接続不良を起こすことを防止することができる。
第一樹脂部材4は窒化物半導体発光素子20の側面24に接触させた屈折率が比較的高いシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂からなる。さらに、第一樹脂部材4は蛍光体を含んでいる。
第一樹脂部材4は基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対して直角をなす断面形状、すなわち図1の紙面奥行き方向から見た断面形状が略三角形状をなす。これにより、第一樹脂部材4は光を取り出す面4aと、窒化物半導体発光素子20の側面24に対向する面4bと、基体2に対向する面4cとを有する。
窒化物半導体発光素子20の下方であって、基体2との間には第二樹脂部材5が配置される。第二樹脂部材5は蛍光体を含まず、基板21及び第一樹脂部材4と比較して屈折率が低い。
窒化物半導体発光素子20、金属線3、第一樹脂部材4及び第二樹脂部材5は、図1に示すようにそれらの周囲が封止樹脂6によって覆われている。封止樹脂6は基体2上において外面が略半球面に形成されたドーム形状をなしている。封止樹脂6は例えば熱硬化性のシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂からなる。また、封止樹脂6には例えば蛍光体や拡散剤等の添加物が含まれていても良い。また、封止樹脂6は第一樹脂部材4と比較して屈折率が低い。
次に、上記構成の発光装置1の製造方法について説明する。
まず、基体2の表面に第二樹脂部材5を載置する。そして、基体2の表面の電極と対面する基板21の下面全面が第二樹脂部材5に接触するよう窒化物半導体発光素子20を接着する。第二樹脂部材5は放熱特性を損なわないようになるべく薄く載置することが望ましい。
第二樹脂部材5にはその屈折率を制御するため、屈折率が1.7〜2.5の直径100μm以下の粒子、例えば酸化ジルコニウム粒子や酸化チタン粒子を混合する。これらの粒子の屈折率は第二樹脂部材5の主材料(例えばシリコーン樹脂)の誘電率によって決まり、混合後の第二樹脂部材5の屈折率は粒子と主材料との配合比によって決まる。
続いて、第二樹脂部材5に対して熱硬化工程を実行する。硬化条件としては、第二樹脂部材5の透光性が失われず、密着性を損なわない程度の温度、時間が望ましい。
続いて、窒化物半導体発光素子20の側面を覆うよう第一樹脂部材4を載置する。なお、第一樹脂部材4は上方から見て長方形状をなす窒化物半導体発光素子20の2箇所の長辺側の側方に載置する。
第一樹脂部材4を載置すべきではない領域をマスキングすることで、部分的に第一樹脂部材4を載置することができる。窒化物半導体発光素子20の電極部を含む天面には第一樹脂部材4が接触しないようにする。第一樹脂部材4の粘性を利用した這い上がりを用いることで図1の紙面奥行き方向から見た断面形状を略三角形状にすることができる。このようにして、第一樹脂部材4を窒化物半導体発光素子20の側方のみに配置するようにする。
第一樹脂部材4は窒化物半導体発光素子20の基板21の屈折率と同程度或いは低い屈折率の例えばシリコーン樹脂を用いる。第一樹脂部材4及び第二樹脂部材5には従来半導体発光素子のダイボンドペーストとして用いられているシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。特に、シリコーン樹脂は青色から紫外領域の短波長の光に対する透過性が高く、半導体発光素子を封止する封止剤として用いる方法が知られており好ましい(特許文献3参照)。
そして、第一樹脂部材4には光の波長を長波側に変換する機能を持つ蛍光体を予め撹拌混合しておく。従来一般的に知られている蛍光体は白色LEDでよく使用されているYAG(イットリウム・アルミ・ガーネット)蛍光体などがある。現在では100nm程度の粒径の蛍光体が得られており、例えばこの様な蛍光体を第一樹脂部材4に含ませることができる。
さらに、第一樹脂部材4が含む蛍光体としては、例えばCe:YAG(セリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体(Y3Al5O12:Ce,(Y,Gd)3Al5O12:Ceなど)、Eu:BOSE(ユーロピウム賦活バリウム・ストロンチウム・オルソシリケート)蛍光体、Eu:SOSE(ユーロピウム賦活ストロンチウム・バリウム・オルソシリケート)蛍光体、ユーロピウム賦活αサイアロン蛍光体、Ce:TAG(セリウム附活テルビウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体(Tb3Al5O12:Ceなど)、アルカリ土類(Eu附活M2Si5N8:Eu,MSi12O2N2:Euなど、Ce附活Ca3SC2Si3O12)、カズンーEu(Eu附活CaAlSi3N3)、La酸窒化物−Ce Ce附活LaAl(Si6−zAl2)N10−z0、βサイアロン系などが適用できる。(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ceなどからなる緑色蛍光体、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Euなどからなる赤色蛍光体、(Si,Al)6(O,N)8:Eu、(Ba,Sr)2SiO4:Euなどからなる黄色蛍光体など、蛍光体とともに拡散剤を含有させるようにしても良い。
拡散剤としては特に制限されるものではないが、例えばチタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素などを好適に用いることができ、粒径の比較的小さいものが好ましい。
続いて、第一樹脂部材4に対して熱硬化工程を実行する。
そして、n極、p極それぞれについて、窒化物半導体発光素子20の電極部と基体2の表面の電極部との間に跨る金属線3を設けて電気的に接続する。接続には熱、ガス劣化の少ないAuワイヤを金属線3として使用することが望ましい。また、金属線3による光の吸収ロスを低減させるため、Auワイヤは窒化物半導体発光素子20から見て立体角がなるべく小さくなるよう設けることが望ましい。
続いて、第一樹脂部材4と比較して屈折率が低い封止樹脂6を用いて基体2上に設けた窒化物半導体発光素子20、金属線3、第一樹脂部材4及び第二樹脂部材5を樹脂封止する。封止樹脂6には第一樹脂部材4及び第二樹脂部材5同様、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。
封止樹脂6は例えばディスペンサ等を利用して基体2の上面に向けて滴下される。例えば窒化物半導体発光素子20を点灯することなどによって、滴下された封止樹脂6は滴下後直ちに加熱硬化される。窒化物半導体発光素子20の発光による熱がその周囲に放射状に伝導するので、窒化物半導体発光素子20に向けて滴下された封止樹脂6は図1に示す断面が略半円状をなす略半球状のドーム形状に形成される。
封止樹脂6には第一樹脂部材4同様の蛍光体を予め撹拌混合しておく。また、封止樹脂6に拡散剤を用いても良い。
上記のように、発光装置1は基体2の上に載置された基板21と複数の窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子20と、窒化物半導体発光素子20の側方に配置した光の波長を長波側に変換する機能を持つ蛍光体を含む屈折率が基板21に対して同じまたは低い第一樹脂部材4とを備える。これにより、第一樹脂部材4は基板21と空気、または基板21と封止樹脂6に対して中間の屈折率を有する。したがって、第一樹脂部材4は基板21との屈折率差が小さく、臨界角度が大きくなり、基板21から第一樹脂部材4への光取り出し効率、すなわち窒化物半導体発光素子20の側面24からの光取り出し効率が向上する。
ここで、側面24から出射される光のほとんどは発光層32から下方に放射される光である。窒化物半導体発光素子20で生成される光の一部は素子内部で大きく散乱されない限り多重反射して素子外部に出射されることがなく、光の強度が低下する。また、窒化物半導体発光素子20の外部に散乱体がない場合は基体2と衝突して吸収される。
この効果は窒化物半導体発光素子20から出射される光の波長が紫外領域であると顕著になる。例えば、紫外線に対して効率的な反射材とされるAlのメッキが基板表面に施されているとき、光の波長が320nm〜390nmの場合であれば基体2による吸収率がおよそ10%軽減でき、光の波長が約100nmの場合であれば基体2による吸収率がおよそ80%軽減できる。
これに対して、第一樹脂部材4が蛍光体を含むことで、光の出射方向を変更して光取り出し効率を向上させることができる。さらに、蛍光体によって窒化物半導体発光素子20からの出射光の波長が長波側に一度変換されると、窒化物半導体発光素子20内部に再入射した場合でも吸収される量が少なくなる。したがって、光取り出し効率をより一層向上させることができる。
また、第一樹脂部材4が窒化物半導体発光素子20の側面24に接触するので、窒化物半導体発光素子20の側面24からの光取り出し効率が向上する。特に、窒化物半導体発光素子20の側面24から光を取り出し難い場合に有効である。
また、第一樹脂部材4が光を取り出す面4aと、窒化物半導体発光素子20の側面24に対向する面4bと、基体2に対向する面4cとを有し、基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対して直角をなす断面形状が略三角形状をなしている。これにより、第一樹脂部材4から出射される光の角度分布を変化させることができる。フレネル反射の性質から、反射率が角度依存性を持つためである。例えば、第一樹脂部材4の外側に高反射率のリフレクターが存在するパッケージに発光装置1を搭載する場合、リフレクターを有効に利用できる角度に合うように第一樹脂部材4の表面形状を変更することで光取り出し効率をさらに向上させることができる。
また、窒化物半導体発光素子20が基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対向して上方から見た形状が略長方形状をなし、第一樹脂部材4が窒化物半導体発光素子20を上方から見た長辺側のみに配置されている。第一樹脂部材4は窒化物半導体発光素子20の側面24の全域にわたって覆うように載置するのが望ましいが、量産効率やコスト面を考えると長方形状の長辺側のみでも充分効果を発揮すると考えられる。
また、第一樹脂部材4が窒化物半導体発光素子20を基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対向して上方から見て金属線3が横切らない窒化物半導体発光素子20の側方のみに配置されている。これにより、第一樹脂部材4を載置する際、金属線3が邪魔にならず、第一樹脂部材4の載置が容易になる。
また、窒化物半導体発光素子20の下方であって基体2と窒化物半導体発光素子20との間に、蛍光体を含まず、屈折率が基板21に対して低い第二樹脂部材5を配置した。第二樹脂部材5は基板21より屈折率が低いため、基板21と第二樹脂部材5との界面において全反射が起こり易くなり、基体2への光吸収が抑制される。全反射により基体2に吸収されなかった光は基板21の側面から第一樹脂部材4を介して外部に取り出されるためより効率が良くなる。さらに、第二樹脂部材5の厚みの増加を抑制することができる。したがって、第二樹脂部材5における熱伝導性の悪化が抑制され、放熱特性を改善することが可能である。
また、第二樹脂部材5は第一樹脂部材4より屈折率が低いので、基板21の光はより第一樹脂部材4に閉じ込められるようになる。したがって、発光装置1は発光の効率が向上する。
このようにして、本発明の上記実施形態の構成によれば、好適な放熱特性を有するともに、光取り出し効率の向上が図られた発光装置1及びその製造方法を提供することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る発光装置について、図1を参照しつつ説明する。この実施形態の基本的な構成は図1〜図4を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその詳細な説明を省略するものとする。
次に、本発明の第2実施形態に係る発光装置について、図1を参照しつつ説明する。この実施形態の基本的な構成は図1〜図4を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその詳細な説明を省略するものとする。
第2実施形態に係る発光装置1は、第一樹脂部材4が窒化物半導体発光素子20の側面24に接触させた屈折率が比較的高い樹脂からなる(図1参照)。第一樹脂部材4は屈折率を制御するため、屈折率が1.7〜2.5の直径100μm以下の粒子、例えばジルコニウム粒子や酸化チタン粒子などを含むシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂からなる。これらの粒子の屈折率は第一樹脂部材4の主材料(例えばシリコーン樹脂)の誘電率によって決まり、混合後の第一樹脂部材4の屈折率は粒子と主材料との配合比によって決まる。
この構成によれば、第一樹脂部材4は実質的に基板21より高い屈折率となる。したがって、基板21と第一樹脂部材4との界面において全反射がなくなり、基板21内の光が効率良く第一樹脂部材4側に出射される。具体的に言えば、粒子は屈折率が1.7〜2.5の直径100μm以下のものが良い。また、第一樹脂部材4内に含まれる粒子量は所望の形態に形成できる程度であれば多いほど良い。樹脂量が増えることで基板21の表面に接する粒子量が増え、基板21内での光の全反射がより効率良く抑えられるためである。なお、高い屈折率を持つ第一樹脂部材4に閉じ込められた光は蛍光体により散乱される。また、発光装置1が後述する第三樹脂部材8を備える場合、光は第三樹脂部材8により効率良く外部へ取り出される。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る発光装置について、図5を用いて説明する。図5は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の平面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
次に、本発明の第3実施形態に係る発光装置について、図5を用いて説明する。図5は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の平面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
第3実施形態に係る発光装置1は、図5に示すように窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材4を備えている。第一樹脂部材4は上方から見て長方形状をなす窒化物半導体発光素子20の周囲全域にわたって窒化物半導体発光素子20の側面24に接触させて設けられる。この構成によれば、光取り出し効率をより一層向上させることができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る発光装置について、図6及び図7を用いて説明する。図6は発光装置の断面図、図7は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の平面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。なお、図6では金属線3及び封止樹脂6の描画を省略している。
次に、本発明の第4実施形態に係る発光装置について、図6及び図7を用いて説明する。図6は発光装置の断面図、図7は発光装置の発光素子及び第一樹脂部材の平面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。なお、図6では金属線3及び封止樹脂6の描画を省略している。
第4実施形態に係る発光装置1は、図6及び図7に示すように窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材7を備えている。第一樹脂部材7は窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔して配置される。さらに、第一樹脂部材7は基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対して直角をなす断面形状が略三角形状をなす成型体として予め形成され、配置される。
次に、上記構成の発光装置1の製造方法について説明する。
まず、基体2の表面に第二樹脂部材5を載置する。そして、基体2の表面の電極と対面する基板21の下面全面が第二樹脂部材5に接触するよう窒化物半導体発光素子20を接着する。
続いて、基体2の上であって窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔させて成型体からなる第一樹脂部材7を配置する。なお、第一樹脂部材7は上方から見て長方形状をなす窒化物半導体発光素子20の2箇所の長辺側の側方に載置する。
続いて、第二樹脂部材5に対して熱硬化工程を実行する。そして、基体2と窒化物半導体発光素子20との間に跨る金属線3を設け、それらを電気的に接続する。
最後に、封止樹脂6を用いて基体2上に設けた窒化物半導体発光素子20、金属線3、第一樹脂部材7及び第二樹脂部材5を樹脂封止する。
上記のように、第一樹脂部材7が窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔するので、窒化物半導体発光素子20からの出射光の波長の変換効率が向上する。すなわち、窒化物半導体発光素子20の側面24から光を取り出し易い場合に有効である。
また、この構成によれば、予め別工程において成型体である第一樹脂部材7が作成される。したがって、作業効率を向上させることができる。さらに、第一樹脂部材7の形状及び蛍光体含有量が一定に安定するので、窒化物半導体発光素子20から受ける光の変換率を安定させることができる。したがって、発光装置1の色度歩留まりを向上させることが可能である。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る発光装置について、図8を用いて説明する。図8は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。なお、図8では金属線3及び封止樹脂6の描画を省略している。
次に、本発明の第5実施形態に係る発光装置について、図8を用いて説明する。図8は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。なお、図8では金属線3及び封止樹脂6の描画を省略している。
第5実施形態に係る発光装置1は、図8に示すように窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材4と、第三樹脂部材8とを備えている。第三樹脂部材8は窒化物半導体発光素子20と第一樹脂部材4との間に配置される。したがって、第一樹脂部材4は窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔して配置される。第三樹脂部材8は例えばシリコーン樹脂からなり、蛍光体を含まない。また、第三樹脂部材8は第一樹脂部材4と比較して屈折率が低い。
次に、上記構成の発光装置1の製造方法について説明する。
まず、基体2の表面に第二樹脂部材5を載置する。そして、基体2の表面の電極と対面する基板21の下面全面が第二樹脂部材5に接触するよう窒化物半導体発光素子20を接着する。その後、第二樹脂部材5に対して熱硬化工程を実行する。
続いて、窒化物半導体発光素子20の側面24を覆うよう第三樹脂部材8を載置し、第三樹脂部材8に対して熱硬化工程を実行する。続いて、第三樹脂部材8の外側に第三樹脂部材8に接触させて第一樹脂部材4を載置し、第一樹脂部材4に対して熱硬化工程を実行する。
そして、基体2と窒化物半導体発光素子20との間に跨る金属線3を設け、それらを電気的に接続する。
最後に、封止樹脂6を用いて基体2上に設けた窒化物半導体発光素子20、金属線3、第一樹脂部材4、第二樹脂部材5及び第三樹脂部材8を樹脂封止する。
この構成によれば、第一樹脂部材4よりも屈折率が低い第三樹脂部材8が窒化物半導体発光素子20と第一樹脂部材4との間に介在する。これにより、第一樹脂部材4の内部への光の閉じ込めを増加させ、第一樹脂部材4が含有する蛍光体による光の波長の長波側への変換効率を高めることができる。光の波長の変換効率が高まると蛍光体の使用量を削減することができ、低コスト化を図ることができる。
また、この実施形態において、第一樹脂部材4と基体2との接触面積は少ない方が望ましい。これは、第一樹脂部材4とその外部との界面で多重反射を起こす光が基体2によって吸収される頻度を抑制させるためである。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る発光装置について、図9を用いて説明する。図9は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。なお、図9では金属線3及び封止樹脂6の描画を省略している。
次に、本発明の第6実施形態に係る発光装置について、図9を用いて説明する。図9は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図1〜図3を用いて説明した前記第1実施形態と同じであるので、第1実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。なお、図9では金属線3及び封止樹脂6の描画を省略している。
第6実施形態に係る発光装置1は、図9に示すように窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材4と、第三樹脂部材8とを備えている。窒化物半導体発光素子20はその側面24に周囲より表面粗さが粗い部分である粗面部24aを備えている。粗面部24aを形成する方法としては、例えばパルスレーザー加工のほか、ステルスダイシング法やエッチング法などを用いることができる。
この構成によれば、第三樹脂部材8は第一樹脂部材4と空気、または第一樹脂部材4と封止樹脂6に対して中間の屈折率を有する。したがって、第一樹脂部材4内での光の全反射を抑え、効率良く第三樹脂部材8さらに封止樹脂6に光を取り出すことができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る発光装置について、図10及び図11を用いて説明する。図10は発光装置の断面図、図11は発光装置の発光素子の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第1実施形態及び第3実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその詳細な説明を省略するものとする。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る発光装置について、図10及び図11を用いて説明する。図10は発光装置の断面図、図11は発光装置の発光素子の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第1実施形態及び第3実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその詳細な説明を省略するものとする。
第7実施形態に係る発光装置1は、図10に示すように窒化物半導体発光素子20がフリップチップ実装により基体2に電気的に接続されて固定される。
窒化物半導体発光素子20は、図11に示すように図2を用いて第1実施形態で説明した窒化物半導体発光素子20の上下を逆にした形態をなす。窒化物半導体発光素子20は最上層から順に基板21、n型窒化物半導体層31、発光層32、p型窒化物半導体層33、ITO・IZOなどの透明電極層22及びSiO2・SiNなどの保護膜層23を有する。電極部25は窒化物半導体発光素子20の底面部に配置される。電極部25は、p型窒化物半導体層33に電気的に接続するp電極25pと、n型窒化物半導体層31に電気的に接続するn電極25nと、からなる。
フリップチップ実装では、窒化物半導体発光素子20の底面部の電極部25に対応して設けたAuなどからなるバンプ9を超音波振動等を利用して溶融させて基体2の電極に接合させる。
また、発光装置1は、図10に示すように窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材4を備える。第一樹脂部材4は窒化物半導体発光素子20の側面24に接触させて設けられる。第一樹脂部材4は上方から見て長方形状をなす窒化物半導体発光素子20の2箇所の長辺側の側方に設けても良いし(図3参照)、窒化物半導体発光素子20の周囲全域にわたって設けても良い(図5参照)。第一樹脂部材4を窒化物半導体発光素子20の周囲全域にわたって側面24に接触させて設けると、光取り出し効率をより一層向上させることができる。
次に、上記構成の発光装置1の製造方法について説明する。
まず、基体2の表面の電極に対応する窒化物半導体発光素子20の底面部の電極部25がバンプ9を介して基体2の電極に接触するよう窒化物半導体発光素子20を基体2に載置する。そして、超音波振動等を利用してバンプ9を溶融させ、窒化物半導体発光素子20と基体2とを電気的に接合して固定する。
続いて、窒化物半導体発光素子20の側面24を覆うよう第一樹脂部材4を載置する。そして、第一樹脂部材4に対して熱硬化工程を実行する。
最後に、第一樹脂部材4と比較して屈折率が低い封止樹脂6を用いて基体2上に設けた窒化物半導体発光素子20及び第一樹脂部材4を樹脂封止する。
この構成によれば、窒化物半導体発光素子20と基体2との熱伝導性が良くなり放熱性が向上する。また、窒化物半導体発光素子20と基体2とを電気的に接続する金属線3とその金属線3を接続するための基板側の電極のスペースが不要になり、発光装置1が小型化する。したがって、例えばエッジ型バックライト搭載のテレビを薄型化することができ、製品デザインの自由度を高めることが可能である。また、発光装置1の小型化に伴ってその製造コストを低減させることも可能である。
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る発光装置について、図12を用いて説明する。図12は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第1実施形態、第4実施形態及び第7実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。また、図12では封止樹脂6の描画を省略している。
次に、本発明の第8実施形態に係る発光装置について、図12を用いて説明する。図12は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第1実施形態、第4実施形態及び第7実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。また、図12では封止樹脂6の描画を省略している。
第8実施形態に係る発光装置1は、図12に示すように窒化物半導体発光素子20がフリップチップ実装により基体2に電気的に接続されて固定される。フリップチップ実装では、窒化物半導体発光素子20の底面部の電極部25に対応して設けたAuなどからなるバンプ9を超音波振動等を利用して溶融させて基体2の電極に接合させる。
また、発光装置1は窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材7を備える。第一樹脂部材7は窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔して配置される。第一樹脂部材7は基体2の窒化物半導体発光素子20の載置面に対して直角をなす断面形状が略三角形状をなす成型体として予め形成され、配置される。
次に、上記構成の発光装置1の製造方法について説明する。
まず、基体2の表面の電極に対応する窒化物半導体発光素子20の底面部の電極部25がバンプ9を介して基体2の電極に接触するよう窒化物半導体発光素子20を基体2に載置する。そして、超音波振動等を利用してバンプ9を溶融させ、窒化物半導体発光素子20と基体2とを電気的に接合して固定する。
続いて、基体2の上であって窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔させて成型体からなる第一樹脂部材7を配置する。第一樹脂部材7は上方から見て長方形状をなす窒化物半導体発光素子20の2箇所の長辺側の側方に載置しても良いし、窒化物半導体発光素子20の周囲全域にわたって載置しても良い。
最後に、封止樹脂6を用いて基体2上に設けた窒化物半導体発光素子20及び第一樹脂部材7を樹脂封止する。
上記のように、第一樹脂部材7が窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔するので、窒化物半導体発光素子20からの出射光の波長の変換効率が向上する。すなわち、窒化物半導体発光素子20の側面24から光を取り出し易い場合に有効である。さらに、窒化物半導体発光素子20と基体2との熱伝導性が良くなり放熱性が向上する。また、発光装置1の小型化、製造コストの低減を図ることが可能である。
<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態に係る発光装置について、図13を用いて説明する。図13は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第1実施形態、第5実施形態及び第7実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。また、図13では封止樹脂6の描画を省略している。
次に、本発明の第9実施形態に係る発光装置について、図13を用いて説明する。図13は発光装置の断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第1実施形態、第5実施形態及び第7実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。また、図13では封止樹脂6の描画を省略している。
第9実施形態に係る発光装置1は、図13に示すように窒化物半導体発光素子20がフリップチップ実装により基体2に電気的に接続されて固定される。フリップチップ実装では、窒化物半導体発光素子20の底面部の電極部25に対応して設けたAuなどからなるバンプ9を超音波振動等を利用して溶融させて基体2の電極に接合させる。
また、発光装置1は窒化物半導体発光素子20の側方に第一樹脂部材4と、第三樹脂部材8とを備えている。第三樹脂部材8は窒化物半導体発光素子20と第一樹脂部材4との間に配置される。したがって、第一樹脂部材4は窒化物半導体発光素子20の側面24に対して離隔して配置される。第三樹脂部材8は例えばシリコーン樹脂からなり、蛍光体を含まない。また、第三樹脂部材8は第一樹脂部材4と比較して屈折率が低い。
次に、上記構成の発光装置1の製造方法について説明する。
まず、基体2の表面の電極に対応する窒化物半導体発光素子20の底面部の電極部25がバンプ9を介して基体2の電極に接触するよう窒化物半導体発光素子20を基体2に載置する。そして、超音波振動等を利用してバンプ9を溶融させ、窒化物半導体発光素子20と基体2とを電気的に接合して固定する。
続いて、窒化物半導体発光素子20の側面24を覆うよう第三樹脂部材8を載置し、第三樹脂部材8に対して熱硬化工程を実行する。続いて、第三樹脂部材8の外側に第三樹脂部材8に接触させて第一樹脂部材4を載置し、第一樹脂部材4に対して熱硬化工程を実行する。
最後に、封止樹脂6を用いて基体2上に設けた窒化物半導体発光素子20、第一樹脂部材4及び第三樹脂部材8を樹脂封止する。
この構成によれば、第一樹脂部材4の内部への光の閉じ込めを増加させ、第一樹脂部材4が含有する蛍光体による光の波長の長波側への変換効率を高めることができる。光の波長の変換効率が高まると蛍光体の使用量を削減することができ、低コスト化を図ることができる。さらに、窒化物半導体発光素子20と基体2との熱伝導性が良くなり放熱性が向上する。また、発光装置1の小型化、製造コストの低減を図ることが可能である。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
本発明は、発光装置及びその製造方法において利用可能である。
1 発光装置
2 基体
3 金属線
4、7 第一樹脂部材
5 第二樹脂部材
6 封止樹脂
8 第三樹脂部材
9 バンプ
20 窒化物半導体発光素子
21 基板
24 側面
24a 粗面部(周囲より表面粗さが粗い部分)
25 電極部
25n n電極
25p p電極
30 窒化物半導体積層部
2 基体
3 金属線
4、7 第一樹脂部材
5 第二樹脂部材
6 封止樹脂
8 第三樹脂部材
9 バンプ
20 窒化物半導体発光素子
21 基板
24 側面
24a 粗面部(周囲より表面粗さが粗い部分)
25 電極部
25n n電極
25p p電極
30 窒化物半導体積層部
Claims (28)
- 基体の上に載置された基板と複数の窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子と、
前記窒化物半導体発光素子の側方に配置した光の波長を長波側に変換する機能を持つ蛍光体を含む屈折率が前記基板に対して同じまたは低い第一樹脂部材と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記窒化物半導体発光素子がフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子の側面に接触することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第一樹脂部材が成型体として形成され、前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔して配置されることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
- 前記第一樹脂部材は主成分がシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂からなるとともに、屈折率が前記基板に対して同じまたは高い粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第一樹脂部材が光を取り出す面と、前記窒化物半導体発光素子の側面に対向する面と、前記基体に対向する面とを有することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第一樹脂部材は前記基体の前記窒化物半導体発光素子の載置面に対して直角をなす断面形状が略三角形状をなすことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記窒化物半導体発光素子が前記基体の前記窒化物半導体発光素子の載置面に対向して上方から見た形状が略長方形状をなし、
前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子を上方から見た長辺側のみに配置されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記窒化物半導体発光素子が前記基体と金属線を介して電気的に接続され、
前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子を前記基体の前記窒化物半導体発光素子の載置面に対向して上方から見て前記金属線が横切らない前記窒化物半導体発光素子の側方のみに配置されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記第一樹脂部材が前記窒化物半導体発光素子の側方のみに配置されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記窒化物半導体発光素子の下方であって前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に、蛍光体を含まず、屈折率が前記基板に対して低い第二樹脂部材を配置したことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第二樹脂部材は前記第一樹脂部材より屈折率が低いことを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
- 前記窒化物半導体発光素子の側方であって、前記窒化物半導体発光素子と前記第一樹脂部材との間に第三樹脂材料を配置したことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第三樹脂部材は前記第一樹脂部材より屈折率が低いことを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
- 前記第三樹脂部材は蛍光体を含まないことを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
- 前記第三樹脂部材がシリコーン樹脂からなることを特徴とする請求項14に記載の発光装置。
- 前記窒化物半導体発光素子はその側面に周囲より表面粗さが粗い部分を備えることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 基体の上に第二樹脂部材を載置する工程と、
前記第二樹脂部材の上に窒化物半導体発光素子を載置する工程と、
前記第二樹脂部材を硬化させる工程と、
前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、
前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、
前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に跨る金属線を設ける工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 基体の上に第二樹脂部材を載置する工程と、
前記第二樹脂部材の上に窒化物半導体発光素子を載置する工程と、
前記基体の上であって前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔させて成型体からなる第一樹脂部材を配置する工程と、
前記第二樹脂部材を硬化させる工程と、
前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に跨る金属線を設ける工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体発光素子、前記第一樹脂部材、前記第二樹脂部材及び前記金属線を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴とする請求項19または請求項20に記載の発光装置の製造方法。
- 前記窒化物半導体発光素子をフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続して固定する工程と、
前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、
前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体発光素子をフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続して固定する工程と、
前記基体の上であって前記窒化物半導体発光素子の側面に対して離隔させて成型体からなる第一樹脂部材を配置する工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体発光素子及び前記第一樹脂部材を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴とする請求項22または請求項23に記載の発光装置の製造方法。
- 基体の上に第二樹脂部材を載置する工程と、
前記第二樹脂部材の上に窒化物半導体発光素子を載置する工程と、
前記第二樹脂部材を硬化させる工程と、
前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第三樹脂部材を載置する工程と、
前記第三樹脂部材を硬化させる工程と、
前記第三樹脂部材の外側に前記第三樹脂部材に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、
前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、
前記基体と前記窒化物半導体発光素子との間に跨る金属線を設ける工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体発光素子、前記第一樹脂部材、前記第二樹脂部材、前記第三樹脂部材及び前記金属線を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴とする請求項25に記載の発光装置の製造方法。
- 前記窒化物半導体発光素子をフリップチップ実装により前記基体に電気的に接続して固定する工程と、
前記基体の上に前記窒化物半導体発光素子に接触させて第三樹脂部材を載置する工程と、
前記第三樹脂部材を硬化させる工程と、
前記第三樹脂部材の外側に前記第三樹脂部材に接触させて第一樹脂部材を載置する工程と、
前記第一樹脂部材を硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体発光素子、前記第一樹脂部材及び前記第三樹脂部材を覆うように前記基体の上に封止樹脂を設ける工程を含むことを特徴とする請求項27に記載の発光装置の製造方法。
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JP2013103263A JP2014075571A (ja) | 2012-09-12 | 2013-05-15 | 発光装置及びその製造方法 |
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JP2017216326A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
JP2018093097A (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010245481A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-28 | Sharp Corp | 発光装置 |
-
2013
- 2013-05-15 JP JP2013103263A patent/JP2014075571A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10720552B2 (en) | 2016-05-31 | 2020-07-21 | Nichia Corporation | Light emitting device |
US11171261B2 (en) | 2016-05-31 | 2021-11-09 | Nichia Corporation | Light emitting device |
JP2018093097A (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
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