JP4544361B2

JP4544361B2 - 発光装置

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Publication number: JP4544361B2
Application number: JP2008300963A
Authority: JP
Inventors: 英夫朝川
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2009055066A

Description

本発明は、ディスプレイ・光通信やＯＡ機器又は携帯機器の光源に最適な紫外
域光から赤色光を発光する発光ダイオードに係わり、特に優れた放熱経路を有し
且つ外部からの機械的応力等の耐久性に優れた発光装置に関する。

今日、発光装置としてＲＧＢ(赤、緑、青色)がそれぞれ高輝度に発光可能な発
光ダイオードに加え紫外線が発光可能な発光ダイオード、白色発光が可能な発光
ダイオードやレーザダイオードが開発された。これらの半導体発光素子は高輝度
、低消費電力かつ長寿命という優れた特性を有している。そのため、屋外や屋内
の各種ディスプレイ、交通や鉄道などの信号機、各種インジケータや標示や液晶
装置のバックライトだけでなく、照明自体として利用されはじめている。

このような発光装置として、図１４および１５に示す表面実装型発光装置が用
いられている。図１４および１５の表面実装型発光装置は、フレームインサート
タイプと呼ばれ、発光素子が電気的に接続される正負一対のリード電極が、樹脂
によって上下方向から挟み込まれるように、射出成形によってリード電極が樹脂
パッケージと一体化される。リード電極の端部は外部へ突出しており、後に端部
が折り曲げられることによって配線パターン等と接続される。この樹脂パッケー
ジは開口部が形成され、リード電極上に発光素子が載置されるようにリード電極
が露出している。この開口部はテーパー形状を有しており、内壁が傾斜されるこ
とで発光素子からの光を効率よく反射させることができる。また、発光素子は、
対向面に正負一対の電極が形成されており、上記の樹脂パッケージのリード電極
上に、発光素子の一方の電極が接続され、もう一方の電極は、導電性ワイヤーに
よって他のリード電極に接続されている。

特開平１１−８７７８０号

しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導体など、両面に電極を形成することが
困難である発光素子を用い、フレームインサートタイプの樹脂パッケージに載置
する場合、フェイスアップによる実装形態であると同一面に電極を形成し２本の
ワイヤによって電気的に接続する必要がある。このように、ワイヤを２本形成す
ると、ワイヤが陰となり光の取りだし効率が悪くなるばかりか、ワイヤの断線等
による不良が生じ歩留まりが低くなる。そのため、フェイスダウンによる発光素
子の実装が好ましいものとなる。しかしながら、フレームインサートタイプでは
、０．１５ｍｍ厚の銅合金属を用いる場合、正負のリード電極の間隔は約０．１
５ｍｍとするのが限度であり、正負の電極間が０．１ｍｍ以下である発光素子を
フェイスダウンで安定性良く載置可能な距離とすることは難しい。また、リード
電極は樹脂パッケージとの密着性は、必ずしも良好なものとは言えず、発光素子
とリード電極との接合時に与えられる熱、加重および超音波による影響を受け、
対向する双方のリード電極がそれぞれ微振動してしまうことで充分に合金化する
ことができない。そこで、本発明は、フリップチップ方式による発光素子を用い
て、安定性がよく、極めて信頼性に富んだ表面実装型発光装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］
本発明に関わる発光装置は、表面に導電性部材を有する平板状のサブマウントにフェイスダウン実装された発光素子と、前記発光素子の少なくとも上面を除いた側面に形成された、光反射部材を含む封止部材と、前記発光素子の上面及び前記封止部材の上面に、蛍光物質を含む透光性部材と、を有することを特徴とする。
前記光反射部材を含む封止部材は、前記発光素子の底面にも設けられてなることが好ましい。
前記光反射部材は、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
前記サブマウントは厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、前記透光性部材は前記貫通孔に達するように形成されていることが好ましい。
前記サブマウントはセラミックからなることが好ましい。
前記封止部材は、熱又は光で硬化可能な樹脂であってもよい。
前記透光性部材は、シリコーン樹脂であってもよい。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、サブマウントが、前記リード電極間方向へ延長された矩形形状からなることができる。このような構成からなると、サブマウントが正電極上から負電極上を渡って配され、発光素子をリード電極と電気的に接続することができる。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、サブマウントが、短辺の長さが発光素子の対角線より長くてもよい。このような構成からなると、導電性接合部材によってサブマウント表面上に形成された導電性部材と発光素子との密着性を高め、安定性良く用いることができる。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、サブマウントが、発光素子の少なくとも２倍以上の面積を有するとよい。このような構成からなると、放熱性が向上し、リード電極上に載置する際などにおいて取り扱いもしやすくなる。

また、本発明に関わる半導体発光素子は、サブマウントは、厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、該貫通孔は内壁に該サブマウント上面および下面の導電性部材と連続する導電性部材を有し、該貫通孔を介して該サブマウントの上面と下面は導通されていてもよい。このような構成からなると、発光素子と近い位置に放熱経路をさらに設けることができ、放熱効率を高めることができる。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、貫通孔が複数形成されていてもよい。このような構成からなると、上記した放熱効率をさらに高めることができる。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、発光素子の中心軸がサブマウントの中心軸と一致し、貫通孔は、発光素子の外周部において、中心軸に対して対称な位置に形成されていてもよい。このような構成からなると、発光素子の載置部の安定性が増し、密着性や放熱経路などにおいても偏りがないため好ましい。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、貫通孔が、円柱形状からなっていてもよい。このような構成からなると、発光素子が載置されているサブマウントの上面および下面に形成されている導電性部材の導通を取りやすく、熱の流れもよりスムーズなものとなるため好ましい。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、接着部が、貫通孔の内壁の少なくとも一部と接触していてもよい。このような構成からなると、サブマウントと導電性接合部材との接着面積をより広くすることができるため、サブマウントのリード電極からの剥離やずれを抑制することができる。

また、本発明に関わる半導体発光装置は、サブマウントが、ガラスエポキシ樹脂或いはＢＴレジンからなってもよい。このような構成からなると比較的容易にサブマウントを形成することができる。

本発明は、リード電極間に対し、載置するのに十分な長さを有するサブマウン
トを用いることによって、発光素子をフェイスダウン実装により安定性良く電気
的に接続することができるため、信頼性に富んだ表面実装型発光装置とすること
ができる。

以下、図面を参照して、本発明に関わる実施の形態について説明する。

図１および２に本発明の実施の形態に関わる発光装置を示す。
リード電極が一体成形されたパッケージの内部に、リード電極の正負の両電極
間を跨るようにサブマウントが配置されている。サブマウントの上面および下面
には、導電性部材が形成されいる。サブマウント下面の導電性部材は、リード電
極と導通された状態となっている。また、サブマウント上面の導電性部材は、発
光素子が電極形成面側を対向させて載置され電気的に接続可能となるように、離
間して形成されている。

このような構成とすることで、発光素子をフェイスダウンで安定性良く載置す
ることが可能となる。発光素子からの光は、基板側から外部へ出射されることで
、外部への光のとりだし効率が良くなり、また、導通させるためのワイヤーを必
要としないことから、断線等による不良を出さず、歩留まりを上げることもでき
る。さらに、サブマウントは比較的硬質な絶縁性基板などに薄い金属薄膜からな
る導電性部材が形成されているため、発光素子の電極と導電性部材とを接合させ
る際に起こる微振動の影響を受けることなく合金化することができる。そのため
、発光素子の剥離やずれ等を防ぐことができるため、極めて信頼性の良好な発光
装置を提供することが可能となる。

また、図３のようにサブマウントに、貫通孔が形成されていると、貫通孔内部
にも導電性材料を設けることが可能となり、放熱性を高めることもでき、さらに
リード電極上に配される際に用いられる導電性接合部材を貫通孔内部にまで設け
ることができるため、密着性もよくなる。

また、図４の断面図に示されるパッケージ凹部を発光素子が載置されたサブマ
ウントが、リード電極の両電極間を渡るように設置された後、エポキシ樹脂或い
はシリコーン樹脂などの透光性樹脂で封止することもできる。このようにすると
、発光素子およびサブマウントを保護することができ、また、ガラスフィラーな
どを混入させることで光の輝度を高めることもできる。

また、図７のようにパッケージ凹部に配する前に、予め発光素子とサブマウン
トとを封止樹脂によって一体化しておくことも可能である。このようにすると、
発光素子とサブマウントの密着性はさらに向上し剥離などを防ぐことができるた
め、取り扱いやすくなり、蛍光物質や拡散剤などを封止樹脂内部に含有させるこ
とで、さらに発光特性を高めることもできる。以下、本発明の実施の形態におけ
る各構成について詳述する。

（発光素子）
本発明において、発光素子は特に限定されないが、正負一対の電極を同一面
に有するものであり、蛍光物質を用いた場合、前記蛍光物質を励起可能な発光波
長を発光することのできる発光層を有する半導体発光素子が好ましい。このよう
な半導体発光素子としてＡｌＩｎＧａＰやＧａＮなど種々の半導体を挙げること
ができるが、蛍光物質を効率よ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。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有する
ホモ構造、ヘテロ構造、あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。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。また、半
導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井
戸構造とすることもできる。

窒化物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ
、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産
性良く形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファ
イア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ等のバッファー層を形成しその上にｐ
ｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。

窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子の例として、バッファ層上
に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・
ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した
活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒
化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルヘテロ構造な
どが挙げられる。

窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を
向上させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントと
してＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型
窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープし
ただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズ
マ照射等により低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーか
らチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させるこ
とができる。

本発明の発光ダイオードにおいて、白色系を発光させるには、蛍光物質からの
発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光素子の発光波長は
４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がよ
り好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれ向上させるため
には、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。

（サブマウント）
図２に示すように本発明の実施の形態のサブマントは、上面に形成された導電
性部材上に発光素子が載置され、下面に形成された導電性部材は、パッケージと
一体化されたリード電極と接合される。導電性部材は、サブマウントの表面に形
成された銅などの薄膜をエッチングによってパターン形成されるため、パッケー
ジ内の正負のリード電極間と比較すると、より間隔を狭くして設けることができ
る。このような構成からなると、発光素子とリード電極とを、安定性良く電気的
に接続することができる。サブマントの材料については、加工が容易で耐久性の
ある材料であれば任意のものを用いることができる。具体例としては、後述する
ガラスエポキシ樹脂や、或いは銅、アルミニウムや各種合金、セラミックなど種
々のものを利用することができる。

サブマウントが金属材料などの導電性材料から成るものであると、絶縁性のも
のと比較して、熱伝導率が高いため、発光素子に生じた熱を効率的に外部へ導く
ことができる。導電性部材に用いる材料としては、発光素子からの熱を効率よく
外部へ取り出すため、熱伝導性の良い材料が好ましく、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌやこれ
らの合金などを好適に利用することもできる。特に、銅やアルミニウムは加工の
しやすさなどから好適に利用することができる。このようにサブマウントとして
導電性材料を用いる場合は、電気的に絶縁すべくＳｉＯ_２やＳｉＮ_Ｘなどの絶縁
膜を形成後、銅、金、銀などの薄膜パターンやこれらの金属を含む合金、これら
の金属を含む積層膜などＣＶＤやスパッタ或いはメッキによって形成させたもの
を好適に利用することができる。また反射率の高い金属や合金を発光波長に応じ
て適宜利用することができる。

サブマウントが半導体材料から成るものであると、サブマウント内部に保護素
子を備えることも可能であり、静電耐圧を高めることができる。

また、絶縁性材料からなるものであると、取り扱いやすくなるため好ましい。
例えば上述したガラスエポキシ樹脂の平板に導電性部材を形成することでサブマ
ウントとすることができる。このような導電性部材は、発光素子に設けられた電
極と、パッケージのリード電極とを導通させるために、サブマウントの上面から
下面まで、連続するように設けられている。導電性部材は、サブマウントの側面
に露出するように設けてもよく、図５のように貫通孔を設ける場合、貫通孔内部
に設けてもよい。貫通孔を介して設ける場合、図６のように発光素子が配置され
る側にだけ設けてもよいが、貫通孔の内壁全てを覆うことでより放熱効果を得る
ことができる。サブマウント上面の導電性部材は、発光素子の正および負の電極
間が０．１ｍｍである場合、これら電極と接合できるように約０．０５から０．
０８ｍｍ程度の間隔を設けることも可能であるため、フェイスダウンでの実装も
可能となる。

上述した貫通孔は、あらかじめ導電性部材を形成するための銅薄膜が表面に形
成されたガラスエポキシ樹脂からなる平板をドリルやレーザ、打ち抜き加工によ
ってなどを用いて形成することができる。貫通孔を設けることで、より放熱性を
高め、貫通孔内壁と導電性接合部材とが接して固着することでリード電極との接
合をより強固なものとすることができる。

このような貫通孔は、発光素子を載置するサブマウントの上面と下面とに開口
部を有するように形成されている。サブマウントが発光素子と電気的に接続され
るのであれば、発光素子の載置部近傍に貫通孔を設けることもできるが、貫通孔
が発光素子と離間して形成されていると、安定性良く発光素子をサブマウント上
に載置することができるため好ましい。

また、貫通孔の個数や大きさは限定されない。貫通孔を１つのみ設けることも
できるが、複数の貫通孔を設けると、導電性材料によって覆われる部分が多くな
り、放熱経路が拡大されるため、放熱性が向上する。またリード電極と接合され
るために設けられる接合部材と、貫通孔の内壁との接触面積が増加するため、密
着性が良くなる。貫通孔の位置は、偶数個設けられる場合などは、サブマウント
の中心部、あるいはサブマウントの中心部に載置される発光素子の中心軸に対し
て対称に設けられると、安定性や放熱性において好ましい。図５では貫通孔は上
面から下面に向かって同じ形状でほぼ直下方向に形成されているが、上面から下
面まで傾斜して形成されてもよい。また、貫通孔が円柱形状からなると、応力が
部分的に集中しにくいため不具合の起因とならず、均一に放熱させることができ
るため好ましい。しかし、このような形状に限らず、楕円や四角形、三角形など
選択することができ、開口部の形状や貫通孔の側面の角度等は特に限定されない
。また、図９のように下面に近づくにつれて小さくなるように形成させると、導
電性接合部材が、硬化した際に貫通孔内部に引っかかるようになるため、より安
定し、剥がれ難くなる。

サブマウントの大きさ等は、発光素子やパッケージに合わせて、適宜決定する
ことができる。リード電極間を渡って設置することができ、発光素子の載置且つ
導通が可能であれば、サブマウントの幅は発光素子より狭いものであってもかま
わない。発光素子と同等かそれ以上で、またサブマウントが略矩形から成る場合
、短辺の長さが発光素子の対角線よりも長いものであると、扱いやすく、また安
定性良くリード電極上に配することができる。サブマウントの面積は、２倍以上
或いは、パッケージの凹部底面の面積に対して５〜１００％、であると放熱性が
良好となる。図１０のようにサブマウントをパッケージの凹部を覆うように全面
に配することもできる。サブマウントがリード電極間において露出されるパッケ
ージの一部分或いは全部分を覆い、サブマウント表面の導電性部材が、反射率の
高いものとすることで、パッケージによる光の吸収を抑えて反射させることがで
きるため、効率よく外部へ光を取り出すことが可能である。また、リード電極の
間のパッケージ露出部が、サブマウントによって５〜１００％好ましくは５０％
以上覆われることで前述したように反射率を高めることができる。

サブマウントの厚さは、パッケージ内に納まり、発光装置の指向性に影響を与
えない範囲であれば特に限定されないが、０．２〜０．３ｍｍであると、放熱性
が良好なものとなり、パッケージの深さに対して中間部に発光素子が位置するた
め、発光素子に対するパッケージを封止する樹脂の熱応力の影響が小さくなり好
ましい。

（パッケージ）
本発明のパッケージは、凹部形状を有し、凹部の底面に正負一対のリード電極
が露出されてなるものである。このようなパッケージが樹脂からなるものである
と、リード電極を形成金型により挟み込み、閉じられた前記金型内にゲートから
溶融させた樹脂を注入し、硬化させるインサート成形によって比較的容易に形成
することができる。

リード電極は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また
、発光素子からの光の反射率の向上や、リード基材の酸化防止等のために、リー
ド電極の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともできる。
また、リード電極の表面の反射率を向上させるため平滑にすることが好ましい。
また、リード電極の面積は大きくすることが好ましく、このようにすることで、
放熱性を高めることができ、サブマウントを介して配置される発光素子の温度上
昇を効果的に抑制することができる。これによって、発光素子に比較的多くの電
力を投入することが可能となり光出力を向上させることができる。

リード電極は、長尺金属板をプレスを用いた打ち抜き加工により各パッケージ
成形体の正負のリード電極となる部分を形成する。プレス加工後の長尺金属板の
各パッケージ成形体に対応する部分において、正のリード電極は、成形後のパッ
ケージ凹部の底面でその一端面が負のリード電極の一端面と対向するように負の
リード電極とは分離されている。

上記のリード電極がインサート成形されるパッケージに用いられる材料は、液
晶ポリマー、ポリフタルアミド、ポリブチレンテレフタレート等が用いられる、
好ましくは、ポリフタルアミドであり、このような樹脂からなるパッケージは、
発光素子からの熱や光に対して劣化しにくく、リードフレームを曲げる際などの
応力にも耐えるものとなる。

また、パッケージ凹部の内部は、発光素子を載置したサブマウントをリード電
極と接合後、モールド樹脂によって封止することもできる。

（導電性接合部材）
本発明の発光装置の実施の形態に関わる導電性接合部材は、発光素子とサブマ
ウント上面の導電性部材とを接合する第１の接合部材と、サブマウントの下面の
導電性部材とパッケージと一体成形されたリード電極とを接合する第２の接合部
材とがある。

第１の接合部材は、アルミニウムや金、はんだ等によるバンプによって形成さ
れる。このようなバンプを発光素子の電極上に置き、サブマウントの発光素子載
置面の配線パターンと対向させて置き、約５０〜１５０℃の温度下において、０
．５〜２Ｗの超音波を与えながら発光素子に荷重をかけ、発光素子およびサブマ
ウントの間の導電性接合部材の合金化によって接合される。

第２の接着部材は、銀や金、銅の導電性ペーストによって接合される。このよ
うな導電性ペーストをサブマウント載置部の２箇所に適量を塗布した後、サブマ
ウントを実装し、１５０℃で１時間熱硬化を行うことで接合が可能となる。

また、サブマウントとリード電極との間の、第２の接着部材が設けられている部
分以外に絶縁性接着材などからなる固定部を設けることも可能である。この際、
リード電極間に露出したパッケージ部に絶縁性材料による固定部を設けると、両
リード電極上に置かれた導電性接着材が流れ出したりすることによる短絡などを
防ぐことができる。

（封止部材）
本発明の実施の形態においては、発光素子をサブマウント上に載置した後、図
７に示すように封止部材によって発光素子を少なくとも一部を被覆しておくこと
もできる。このような封止部材は、発光素子を保護すると共に、サブマウントと
発光素子とを固着させるための接着剤としての機能も有している。第１の接合部
材のみでも発光素子とサブマウントを接着させることは出来るが、より強力な接
着性が必要な場合は、封止部材を発光素子とその周辺を覆うように設けることで
、接着性を向上させることができる。本発明では貫通孔を設け、内部にまで連続
するように形成させると、サブマウントと接触する面積が大きくなり、しかも、
立体的に接することが出来るので、強固な接着力が得られるため好ましい。

封止部材として用いる材料は、発光素子からの光を反射させる光反射部材を含
むものや、その逆に光を透過させることができる透光性部材を用いることができ
、熱又は光などで硬化可能な樹脂を用いることができる。光反射部材を含む封止
部材を用いる場合は、発光素子の上面には設けないようにすればよく、素子の側
面から貫通孔に連続するように設ける。光反射部材を含む封止部材を発光素子の
側面に設けることで、発光素子の上面からのみ光を放出させることができる。封
止部材として用いられる樹脂は、発光素子から放出される光の波長によっては劣
化し易い場合があるので、側面だけでも光反射部材含む封止部材を用いることで
、劣化を抑制することができる。樹脂が劣化して黄変してしまうと、光を吸収し
てしまうので、発光効率が低下するが、劣化を抑制することでそのような問題も
回避することができる。

また、図８のように、光反射部材を含む封止部材を用いる場合は、発光素子の
側面だけではなく底面にも設けることで、サブマウント側へ光が放出されるのを
防ぐこともできる。サブマウントと発光素子の間には、第１の導電性部材が設け
られているが、隙間が有る場合にはその隙間を埋めるように光反射部材を設ける
のが好ましい。発光素子の底面とサブマウントとの距離は短いので、光が発光素
子の底部から放出されると、反射を繰り返して樹脂が劣化し易くなるので、光反
射部材を含む封止部材を用いることでそのような劣化を防ぐことができる。この
場合、発光素子の側面から連続するように光反射部材を含む封止部材を設け、更
に貫通孔まで連続するように設けることで、サブマウントとの接着性を有すると
共に光の取り出し効率も向上させることができる。また、発光素子の底部から貫
通孔まで連続するように設けても光の取り出し効率を向上させることができる。

光反射部材としては、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アル
ミニウムからなる群から選択される少なくとも１つを用いるのが好ましい。これ
らの部材からなる粒子を光反射部材として封止部材に混入させて用いることがで
きる。

また、透光性部材を用いる場合は、発光素子の上面から貫通孔まで連続して設
けることが出来るので、より強固な接着力が得られる。そして、上記のような光
反射部材と透光性部材の両方を有する封止部材を用い、例えば、図１１、１２の
ように発光素子の側面にのみ光反射部材を設けて、透光性部材を発光素子の上面
から貫通孔に達するように形成させてもよい。このように、貫通孔に充填される
のは、透光性部材でも光反射部材を含むものであってもよく、発光素子の少なく
とも側面から連続して設けられていれば接着力を向上させる効果は得られる。

図７に示すように透光性部材を用いる場合は、光を拡散させる光拡散材を混入
させてもよい。これにより、光の分散性が向上し、均一な発光装置とすることが
できる。また、発光素子からの光によって励起されてその波長よりも長波長の光
が発光可能な蛍光物質を混入させてもよい。これにより、発光素子からの光と蛍
光物質からの光との混色光を発することができるので、様々な発光波長を有する
発光装置とすることができる。蛍光物質は、発光素子が載置されたサブマウント
をパッケージ凹部内に配した後、凹部を封止する樹脂に含有させることもできる
が、このようにすることで、蛍光物質の使用量を減らし、また均一に混入させる
ことができるため、輝度ムラ等を防ぐこともできる。

封止部材は、発光素子の少なくとも側面から貫通孔まで連続していればよく、
更に下面まで連続している場合でも、貫通孔の一部の側面を介して連続するよう
に形成されていればよい。また、第２の接合部材を貫通孔内部にまで設けること
ができるように、第２の接合部材のためのスペースを設けて封止することもでき
る。このような封止部材は、ポッティングによって設けることもできるし、発光
素子の上面をマスク等で保護してから印刷塗布などの方法で設けることもできる
。

（蛍光物質）
本発明に利用可能な蛍光物質は、発光素子から発せられる発光波長によって励
起され、その光よりも長波長の可視光を発光可能な蛍光物質ならば無機蛍光体で
も有機蛍光体でもよく、また、発光色は紫色〜赤色までの全ての可視光のものが
適用できる。具体的には、無機蛍光体としてはケイ酸塩系蛍光体、リン酸塩系蛍
光体、アルミン酸系蛍光体、希土類系蛍光体、酸希土類系蛍光体、硫化亜鉛系蛍
光体などが挙げられる。具体的には緑色系発光蛍光体では、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ
，Ｔｂ、ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｍｎ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｓ
ｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、青色系発光蛍光体では（ＳｒＣａＢａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃ
ｌ：Ｅｕ、（ＢａＣａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７
：Ｅｕ、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ
、Ａｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ（ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ）、ＺｎＳ：ＡｇＣｌ、Ｚｎ
Ｓ：ＡｇＣｌ（ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ）、赤色系発光蛍光体ではＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ
、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ（ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ）、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・
０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２：Ｍｎ、Ｙ（ＰＶ）Ｏ_４：Ｅｕ、５ＭｇＯ・３Ｌｉ_２
Ｏ・Ｓｂ_２Ｏ_５：Ｍｎ、Ｍｇ_２ＴｉＯ_４：Ｍｎ等が挙げられる。比較的発光効率
が高いものとしては、緑色系発光蛍光体ではＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、青色系発光
蛍光体ではＳｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、赤色系発光蛍光体ではＹ_２Ｏ_２Ｓ：
Ｅｕが挙げられる。

（実施例１）
サブマウントとして、ガラスエポキシからなる平板を用いる。この平板の上面
および下面に導電性部材として銅薄膜を接着或いは積層などの方法で形成させる
。次いで、平板にネガフィルムを貼り付けて露光し、ケミカルエッチング等によ
って除去することで図１３（ａ）の斜線部のような銅薄膜パターンを形成する。
この銅薄膜形成板にドリル、エッチングやレーザなどを用いて図１３（ｂ）のよ
うにＸ方向およびＹ方向に複数の貫通孔が並ぶように形成させる。次に、これら
貫通孔を介して図１３（ｃ）に示す断面図のように、銅薄膜が貫通孔を介して上
面から下面まで連続するように形成する。これにより、Ｘ方向に並ぶ貫通孔同士
は連続するよう設けられているが、上面および下面で互いに離れてガラスエポキ
シ樹脂が露出するような銅薄膜が形成される。すなわち、Ｘ方向に並んだ４つの
貫通孔の銅薄膜は連続しており、Ｙ方向に並んだ２つの貫通孔の銅薄膜は、接す
ることなく形成されている。

次いで、図１３（ｄ）のように、Ｙ方向に並んだ貫通孔の間で、且つ離れて形
成された銅薄膜の両方と接するように発光素子が銅薄膜上に配される。この時、
１００℃に加熱されたヒーター上にガラスエポキシの平板を置き、バンプボンダ
ーによって、１Ｗの超音波と６０ｇｆの荷重とを加えながら、ガラスエポキシ平
板の発光素子の載置部に金バンプを形成する。その後、ガラスエポキシ平板上に
発光素子をマウンターによって熱、荷重および超音波を印可しながら合金化する
。

次いで、光反射部材としてＴｉＯ_２を含む樹脂を図１３（ｆ）のように貫通孔
上にポッティングする。この時、ＴｉＯ_２含有樹脂が発光素子の上面を覆わない
ように、樹脂の量を制御しておく必要がある。ＴｉＯ_２含有樹脂を硬化させた後
、図１３（ｆ）の破線部で平板を切断することで、図１３（ｇ）のような、発光
素子が載置された個々のサブマウントとすることができる。このようにして形成
されたサブマウントは、短辺が０．６ｍｍ、長辺が１．４ｍｍ、厚さが０．３ｍ
ｍの形状を有し、サブマウント上面の銅薄膜の間隔は０．０８ｍｍである。また
載置されている発光素子の電極間は０．１ｍｍである。

次に、リード電極がインサート成形された樹脂パッケージ内に載置する。樹脂
パッケージは、０．１５ｍｍ厚の銅合金属からなる金属板をプレスを用いた打ち
抜き加工によってリード電極となる部分を形成し、このように形成された正負一
対のリード電極部を金型内にインサートして閉じ、金型内に樹脂を流し込み、硬
化させて形成する。樹脂パッケージは凹部形状を有しており、正負一対のリード
電極と、０．１５mmのリード間には、パッケージの一部が露出されている。この
ようなパッケージ内の正負のリード電極を渡るように、前述の発光素子が載置さ
れたサブマウント下面の銅薄膜と各リード電極とを、銀ペーストによって接合し
た後、パッケージ凹部内をエポキシ樹脂によって封止することで、本発明の発光
装置とすることができる。

（実施例２）
実施例１において、銅薄膜からなる導電性部材が形成されたガラスエポキシ樹
脂の平板上に金バンプによって発光素子が載置されたものを、切断することによ
って発光素子が載置された個々のサブマウントとして分割した。次に、導電性接
合部材として銀ペーストを用いて、サブマウントと樹脂パッケージのリード電極
との接合を行った。導電性接合部材は、貫通孔内部に入り込んだ後に硬化するた
め、サブマウントとリード電極との接合は強固なものとすることができる。次に
、パッケージの凹部内をエポキシ樹脂により封止する。エポキシ樹脂には重量比
に対して５％のＹＡＧが含有されている。このような構成とすることで本発明の
発光装置とすることができる。

本発明の発光装置を示す模式的斜視図本発明の発光装置を示す模式的平面図本発明の他の発光装置を示す模式的平面図図３のＡ−Ａを示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的平面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の他の発光装置を示す模式的断面図本発明の発光装置の形成工程を示す工程図。（ａ）導電性部材が形成された平板の模式図（ｂ）貫通孔が形成された平板の模式図（ｃ）図１３（ｂ）の断面図（ｄ）発光素子が配された平板の模式図（ｅ）図１３（ｄ）の断面図（ｆ）光反射部材が形成された基板の模式図（ｇ）図１３（ｆ）の断面図本発明と比較のために示す発光装置を示す模式的平面図図１４のＡ−Ａを示す模式的断面図

符号の説明

１．発光素子
２．サブマウント
３．導電性部材
４．リード電極
５．第１の接合部材
６．第２の接合部材
７．パッケージ
８．ワイヤ
９．貫通孔
１０．透光性部材
１１．光反射部材を含む封止部材

Claims

表面に導電性部材を有する平板状のサブマウントにフェイスダウン実装された発光素子と、
前記発光素子の少なくとも上面を除いた側面に形成された、光反射部材を含む封止部材と、
前記発光素子の上面及び前記封止部材の上面に、蛍光物質を含む透光性部材と、
を有することを特徴とする発光装置。
前記光反射部材を含む封止部材は、前記発光素子の底面にも設けられてなる請求項１に記載の発光装置。
前記光反射部材は、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つである請求項１または２に記載の発光装置。
前記サブマウントは厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、前記透光性部材は前記貫通孔に達するように形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記サブマウントはセラミックからなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
前記封止部材は、熱又は光で硬化可能な樹脂である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
前記透光性部材は、シリコーン樹脂である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。