WO2011065421A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2011065421A1
WO2011065421A1 PCT/JP2010/071017 JP2010071017W WO2011065421A1 WO 2011065421 A1 WO2011065421 A1 WO 2011065421A1 JP 2010071017 W JP2010071017 W JP 2010071017W WO 2011065421 A1 WO2011065421 A1 WO 2011065421A1
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light
light emitting
emitting element
substrate
pair
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隆 澤井
絵美 向井
形部　浩介
三宅　徹
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device including a light emitting element.
  • a light emitting device having a light source including a light emitting element has been developed.
  • a light-emitting device including a light-emitting element has attracted attention with respect to power consumption or product life.
  • a light emitting device having this light emitting element is required to have a function of selectively emitting light of a plurality of color temperatures, for example, in the field of residential lighting.
  • the light emitting device is required to improve the light emission efficiency of light extracted from the light emitting device.
  • a light emitting device is mounted on a substrate, a pair of electrode layers provided on the substrate, and the pair of electrode layers with a space between the pair of electrode layers, A light-emitting element electrically connected to the pair of electrode layers; and a pair of reflective layers provided so as to overlap from one of the pair of electrode layers to the other when seen in a plan view. Further, in the light emitting device, the pair of reflective layers are provided so as to sandwich the light emitting element with a space between the light emitting element.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device along X-X ′ shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device along Y-Y ′ shown in FIG. 2.
  • the light emitting device 1 is provided on a substrate 2, a pair of electrode layers 3 provided on the substrate 2, a light emitting element 4 electrically connected to the electrode layer 3, and the substrate 2.
  • the light emitting element 4 is, for example, a light emitting diode, and emits excitation light toward the outside when electrons and holes in a pn junction using a semiconductor are recombined.
  • the substrate 2 has a mounting region R1 on which the light emitting element 4 is mounted.
  • the substrate 2 is an insulating substrate and is made of a sintered body or a porous material such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide or yttrium oxide.
  • a porous material such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide or yttrium oxide.
  • many fine holes are formed on the surface of the substrate 2.
  • the excitation light emitted from the light emitting element 4 is irradiated on the surface of the substrate 2 and diffusely reflected.
  • the excitation light which the light emitting element 4 emits can be radiated
  • the substrate 2 can be made of a ceramic material such as alumina, mullite, or glass ceramics, or a composite material obtained by mixing a plurality of these materials.
  • the substrate 2 can be made of a polymer resin in which metal oxide fine particles are dispersed.
  • the thermal conductivity of the substrate 2 is set to, for example, 1 [W / m ⁇ K] or more and 250 [W / m ⁇ K] or less.
  • the substrate 2 is formed with a through conductor 6 that electrically connects the upper surface and the lower surface of the substrate 2.
  • the through conductor 6 is made of a conductive material such as tungsten, molybdenum, manganese, or copper.
  • the through conductor 6 is obtained, for example, by printing a metal paste obtained by adding an organic solvent to a powder of tungsten or the like in a predetermined pattern on the upper surface of the substrate 2 in which the through hole is formed.
  • a plating layer such as nickel or gold is deposited on the surface of the through conductor 6 exposed inside and outside the substrate 2 to prevent oxidation.
  • a part of the through conductor 6 extends to the upper surface and the lower surface of the substrate 2.
  • a part extending on the upper surface of the substrate 2 functions as a pair of electrode layers 3.
  • the electrode layer 3 is formed on the upper surface of the substrate 2.
  • the substrate 2 has an end region R2 where the electrode layer 3 is formed.
  • the electrode layer 3 is formed on the end region R2 of the substrate 2 with the mounting region R1 interposed therebetween.
  • the electrode layer 3 is made of a conductive material such as tungsten, molybdenum, manganese, or copper.
  • the thermal conductivity of the electrode layer 3 is set to, for example, 100 [W / m ⁇ K] or more and 400 [W / m ⁇ K] or less.
  • the electrode layer 3 has an extending portion 3 a extending toward the light emitting element 3. Then, the electrode layer 3 is formed with a space from the mounting region R1. As described later, the light emitting element 4 mounted in the mounting region R1 is electrically connected to the extending portion 3a via a bonding wire.
  • the light emitting element 4 generates heat when self-luminous, but heat is concentrated on a part of the substrate 2 by forming the extended portion 3a having excellent thermal conductivity to the vicinity of the mounting region R1. It is possible to suppress the occurrence of cracks in the substrate 2 by effectively diffusing heat and spreading the heat.
  • an adhesive layer 7 exposing a part of the extending portion 3a is formed on the electrode layer 3.
  • a part of the end portion of the electrode layer 3 is covered with an adhesive layer 7.
  • the adhesive layer 7 is formed from the upper surface of the electrode layer 3 to the upper surface of the substrate 2 via the side surface of the electrode layer 3.
  • the adhesive layer 7 has a function of suppressing peeling of the electrode layer 3. By covering the end portion of the electrode layer 3 with the adhesive layer 7, it is possible to prevent the end portion of the electrode layer 3 from peeling off from the substrate 2.
  • the adhesive layer 7 has a function of improving the adhesiveness between the electrode layer 3 and the reflective layer 5.
  • the adhesive layer 7 is made of a light-transmitting organic material such as glass, epoxy resin, acrylic resin, or silicone resin made of a light-transmitting inorganic material.
  • the adhesive layer 7 may contain inorganic particles such as aluminum oxide, titanium oxide, yttrium oxide or zirconia oxide, or may have a plurality of bubbles formed. Since inorganic particles or bubbles are contained in the adhesive layer 7, the light from the light emitting element 4 or the light emitted from the phosphor of the wavelength conversion unit 8 is caused by the inorganic particles or bubbles contained in the adhesive layer 7. It can be used as light reflected and emitted from the light emitting device 1. In particular, the light from the light emitting element 4 is reflected by the inorganic particles or bubbles contained in the adhesive layer 7 and is not easily absorbed by the electrode layer 3, so that the light whose wavelength is converted by the wavelength conversion unit 8 increases. The light output of the light emitting device 1 is significantly improved.
  • inorganic particles or bubbles are contained in the adhesive layer 7, the light from the light emitting element 4 or the light emitted from the phosphor of the wavelength conversion unit 8 is caused by the inorganic particles or bubbles contained in the adhesive layer 7. It can be
  • the adhesive layer 7 has a notch 7a that exposes a part of the upper surface of the extending portion 3a.
  • the light emitting element 4 is electrically connected to the extending portion 3a, which is a part of the electrode layer 3 exposed from the notch 7a, via a bonding wire (no symbol).
  • the notch 7a is provided in the adhesive layer 7 around the extending portion 3a to which the bonding wire is connected, and the light emitted from the light emitting element 4 or the wavelength converting portion 8 by exposing a part of the extending portion 3a.
  • the light diffusely reflected around the bonding wire connection portion irradiates the bonding wire from all directions around the bonding wire. If there is no notch 7a that exposes a part of the upper surface of the extending portion 3a, when the light from the light emitting element 4 is irradiated to the outside of the light emitting device 1, the effect of light absorption by the bonding wire is not affected. Is reflected on the irradiated surface, and a bright place or a dark place is formed on the irradiated face, which may cause uneven irradiation. However, by providing the notch 7a that exposes a part of the upper surface of the extending portion 3a, the occurrence of irradiation unevenness can be suppressed.
  • unevenness in irradiation intensity on the irradiation surface specifically, light from the light emitting element 4 or light emitted from the phosphor of the wavelength conversion unit 8 is diffused in the extending portion 3a exposed by the notch 7a.
  • the bonding wire is irradiated from all the surrounding directions by the diffusely reflected light, so that the shadow of the bonding wire can be thinned and the irradiated surface can be irradiated evenly.
  • the reflectivity of gold decreases sharply with respect to light having a wavelength shorter than that of blue light.
  • the effect of optical loss is great. Therefore, unevenness in irradiation intensity on the irradiation surface that occurs when the light emitting device 1 is driven, specifically, irradiation unevenness due to the shadow of the bonding wire appears clearly. Therefore, in the light emitting device 1 of the present invention, when the light emitted from the light emitting element 4 has a shorter wavelength than the light containing blue light and the bonding wire is made of gold, the unevenness of the irradiation intensity on the irradiated surface is reduced. And the irradiation surface can be irradiated evenly.
  • a part of the adhesive layer 7 is interposed between the electrode layer 3 and the reflective layer 5. Since the adhesive layer 7 is interposed between the electrode layer 3 and the reflective layer 5, the adhesiveness between the two can be maintained well.
  • the adhesive layer 7 is provided on the end region R2 of the substrate 2 when seen in a plan view, and is provided up to just below the opposing side surfaces of the pair of reflective layers 5.
  • the reflection layer 5 is easily peeled off due to stress applied from the outside at the end portions of the opposing side surfaces of the pair of reflection layers 5, but by interposing the adhesive layer 7 between the reflection layers 5, Peeling can be suppressed.
  • the adhesive layer 7 is provided on the end region R2 of the substrate 2 when seen in a plan view, and is provided to the lower side of the reflective layer 5 rather than the opposing side surfaces of the pair of reflective layers 5.
  • the intermolecular bond of the material constituting the adhesive layer 7 may be cut by light having a short wavelength such as ultraviolet light, and the adhesiveness or mechanical strength of the adhesive layer 7 may be deteriorated. . Therefore, at the portion where the adhesive layer 7 is covered with the reflective layer 5, the light from the light emitting element 4 or the light from the phosphor 9 is reflected on the surface of the reflective layer 5, making it difficult for the light to travel to the adhesive layer 7. it can.
  • the end portion of the adhesive layer 7 is covered with the reflective layer 5 so that the adhesive layer 7 becomes a substrate. 2 can be prevented from peeling off. As a result, the light emitting device 1 can operate normally over a long period of time.
  • the light emitting element 4 is mounted on the mounting region R1 of the substrate 2 via, for example, resin.
  • the light emitting element 4 has a mounting substrate and an optical semiconductor layer formed on the mounting substrate.
  • the mounting substrate can grow an optical semiconductor layer using chemical vapor deposition such as metal organic chemical vapor deposition or molecular beam epitaxy.
  • As a material used for the mounting substrate for example, sapphire, gallium nitride, aluminum nitride, zinc oxide, silicon carbide, silicon, or zirconium diboride can be used.
  • the thickness of the mounting substrate is, for example, 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the optical semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed on the mounting substrate, a light emitting layer formed on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer formed on the light emitting layer.
  • the first semiconductor layer, the light emitting layer, and the second semiconductor layer are, for example, a group III nitride semiconductor, a group III-V semiconductor such as gallium phosphide or gallium arsenide, or a group III nitride such as gallium nitride, aluminum nitride, or indium nitride.
  • a physical semiconductor or the like can be used.
  • the thickness of the first semiconductor layer is, for example, 1 ⁇ m to 5 ⁇ m
  • the thickness of the light emitting layer is, for example, 25 nm to 150 nm
  • the thickness of the second semiconductor layer is, for example, 50 nm to 600 nm.
  • an element that emits excitation light in a wavelength range of, for example, 370 nm to 420 nm can be used.
  • the reflective layer 5 is formed so as to sandwich the light emitting element 4 with a space between the light emitting element 4 and the reflective layer 5.
  • the reflective layer 5 has a function of reflecting excitation light emitted from the light emitting element 4 or a function of reflecting light emitted from the phosphor contained in the wavelength conversion unit 8.
  • the reflective layer 5 is made of, for example, metal oxide particles made of aluminum oxide, titanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, or the like, translucent resin such as epoxy resin, acrylic resin, or silicone resin, or translucent glass. What was contained in can be used.
  • the thermal conductivity of the reflective layer 5 is set to, for example, 1 [W / m ⁇ K] or more and 12 [W / m ⁇ K] or less.
  • the thickness of the reflective layer 5 is set to, for example, not less than 0.1 mm and not more than 1 mm, and is set to be thicker than the thickness of the light emitting element 4.
  • the thickness of the reflective layer 5 is set to be greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 0.9 mm than the thickness of the light emitting element 4.
  • the reflection layer 5 is set to be thicker than the thickness of the light emitting element 4 and is provided so as to face a pair of side surfaces of the light emitting element 4, thereby reflecting excitation light emitted from the light emitting element 4, which will be described later. It can be advanced toward the wavelength converter 8.
  • the thickness of the reflective layer 5 is larger than the thickness of the light emitting element 4, the excitation light traveling obliquely upward from the light emitting element 4 can be diffusely reflected effectively. And it can suppress that the light emitted from the light emitting element 4 concentrates on a specific location.
  • the side surfaces of the pair of opposing reflective layers 5 when viewed in a plan view are arranged along bonding wires that electrically connect the pair of electrode layers 3 and the light emitting element 4.
  • the phosphor 9 located at a position overlapping the bonding wire as seen through the plane is not easily irradiated with light from the light emitting element 4. Therefore, when the side surfaces of the pair of opposing reflective layers 5 are arranged along the bonding wires as seen in a plan view, the light from the light emitting element 4 is diffusely reflected on the side surfaces of the reflective layers 5 to irradiate the bonding wires. can do.
  • the bonding wire is positioned on a straight line connecting the light emitting element 4 and the bonding wire when the light of the light emitting element 4 is irradiated from all directions through the side surface of the reflective layer 5.
  • the phosphor 9 is irradiated, and the phosphor 9 excited by the light from the light emitting element 4 increases and the light output of the light emitting device 1 is improved.
  • the side surfaces of the pair of opposing reflective layers 5 when viewed in plan are not arranged along the bonding wires that electrically connect the pair of electrode layers 3 and the light emitting elements 4, the side surfaces of the reflective layers 5
  • the diffused and reflected light of the light emitting element 4 is not irradiated symmetrically about the light emitting element 4 to the pair of bonding wires, and the phosphor 9 positioned on the straight line connecting the light emitting element 4 and the bonding wire is used as the light emitting element 4. Difficult to irradiate symmetrically around the center. As a result, the amount of the phosphor excited by the light from the light emitting element 4 is uneven, the illuminance distribution is not uniform on the irradiation surface of the light emitting device 1, and there is a possibility that color variation occurs.
  • the reflective layer 5 is provided so as to overlap from one side of the pair of electrode layers 3 to the other when viewed through a plane. A part of the heat generated while the light emitting element 4 emits light is transmitted to the reflective layer 5 through the electrode layer 3. Since the reflective layer 5 is formed in a wide band shape between one end and the other end of the substrate 2 on which the electrode layer 3 is formed, heat generated by the light emitting element 4 can be easily transmitted to the entire surface of the substrate 2, Concentration on a part of the substrate 2 can be suppressed, and the occurrence of cracks in the substrate 2 can be effectively suppressed.
  • the reflective layer 5 is provided so as to overlap from one to the other of the pair of electrode layers 3, whereby the temperature transmitted to each of the pair of electrode layers 3 is shared by the pair of electrode layers 3 via the reflective layer 5.
  • the temperature difference between the pair of electrode layers 3 can be reduced.
  • the temperature distribution difference on the upper surface of the substrate 2 can be suppressed, and it is possible to reduce each layer on the substrate 2 from being peeled due to thermal stress.
  • the occurrence of cracks in the substrate 2 can be suppressed.
  • the wavelength conversion unit 8 is provided on the substrate 2 so as to cover the reflective layer 5 and the light emitting element 4.
  • the wavelength converter 8 has a function of emitting visible light having a longer wavelength than the excitation light due to the excitation light emitted from the light emitting element 4.
  • the wavelength conversion unit 8 is made of, for example, a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin.
  • a blue phosphor emitting fluorescence of 430 nm to 490 nm for example, a green phosphor emitting fluorescence of 500 nm to 560 nm, for example, a yellow phosphor emitting fluorescence of 540 nm to 600 nm
  • a phosphor 9 such as a red phosphor that emits fluorescence of 590 nm to 700 nm is contained. The phosphor 9 is uniformly dispersed in the wavelength conversion unit 8.
  • the wavelength conversion unit 8 is designed to have a dome shape on the substrate 2 by dropping a material constituting the wavelength conversion unit 8 on the upper surface of the substrate 2 by using, for example, a potting method.
  • the thickness of the wavelength conversion unit 8 is set to, for example, 0.3 mm or more and 10 mm or less, and is set so that the thickness directly above the light emitting element 4 is the largest.
  • a part of the wavelength conversion unit 8 is filled in a gap between the pair of reflection layers 5.
  • the adhesive force between the wavelength conversion unit 8 and the substrate 2 can be improved.
  • the excitation light emitted from the light emitting element 4 is reflected by the reflective layer 5 and irradiated toward the entire wavelength conversion unit 5, thereby improving the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion unit 5.
  • the luminous efficiency of the light emitting device 1 can be improved.
  • the entire wavelength conversion unit 5 can be irradiated with excitation light, and the amount of excitation of the phosphor in the wavelength conversion unit 5 is adjusted to be substantially uniform over the entire surface of the wavelength conversion unit 5 in plan view. can do. As a result, the uniformity of the light extracted from the wavelength conversion unit 5 can be improved.
  • the light reflected in the direction of the substrate 2 by the phosphor 9 contained in the wavelength conversion unit 8 is diffusely reflected by the reflecting layer 5 and irradiates the phosphor 9 again.
  • the number of phosphors 9 excited by the light from the light emitting element 4 increases and the light emitted from the phosphors 9 increases, so that the light output of the light emitting device 1 is improved.
  • the contact bonding layer 7 was formed so that only a part of extension part 3a of the electrode layer 3 might be exposed, it is not restricted to this.
  • the adhesive layer 7 x may be formed so as to cover most of the region where the electrode layer 3 is not formed on the upper surface of the substrate 2.
  • an adhesive layer 7 x having a pair of through holes H is provided on the substrate 2 so as to expose a portion corresponding to the portion immediately above the extending portion 3 a of the electrode layer 3. Further, the mounting region R1 of the substrate 2 is covered with the adhesive layer 7x.
  • the light emitting element 4 includes an adhesive containing inorganic particles having excellent thermal conductivity such as aluminum oxide, titanium oxide, yttrium oxide, or zirconia oxide on the adhesive layer 7x attached to the mounting region R1. Connected through. Further, from the through hole H, an extending portion 3 a that is a part of the electrode layer 3 is exposed. And the light emitting element 4 is electrically connected with the extension part 3a via the bonding wire.
  • the adhesive layer 7x is provided on the substrate 2 and the electrode layer 3 except for a part of the extending portion 3a, the adhesiveness between the substrate 2 and the reflective layer 5 can be improved. Furthermore, since the adhesive layer 7 contains inorganic particles, the light emitted from the light-emitting element 4 is reflected upward by the adhesive layer 7 to significantly improve the light output of the light-emitting device 1. Can do.
  • substrate 2 was made into the rectangular parallelepiped shape, it is not restricted to this.
  • a structure in which a notch 2a is provided in a part of the upper surface of the substrate 2x may be used.
  • the light emitting element 4 includes an adhesive or silver paste containing inorganic particles having excellent thermal conductivity such as aluminum oxide, titanium oxide, yttrium oxide or zirconia oxide in the notch 2a of the substrate 2x. Connected through.
  • the height positions of the upper surface of the substrate 2x on which the electrode layer 3 is formed and the upper surface of the notch 2a of the substrate 2x on which the light emitting element 4 is mounted are different.
  • the upper surface of the notch 2a of the substrate 2x on which the light emitting element 4 is mounted is set lower than the upper surface of the substrate 2x on which the electrode layer 3 is formed.
  • the light emitting element 4 is connected to the upper surface of the notch 2a of the substrate 2x via an adhesive such as a conductive silver paste containing metal particles. If the notch 2a does not exist in the substrate 2x, the conductive adhesive material may leak and adhere to the extended portions 3a of the pair of electrode layers 3. When the extended portions 3a of the pair of electrode layers 3 are connected via a conductive adhesive, the extended portions 3a of the pair of electrode layers 3 are electrically short-circuited, and the light emitting device 1 operates normally. There is a possibility of not being able to. Therefore, the notch 2a can be provided at a place where the light emitting element 4 is mounted, and the existing portion 3a of the pair of electrode layers 3 can be effectively suppressed from being short-circuited.
  • an adhesive such as a conductive silver paste containing metal particles.
  • the substrate 2 is prepared.
  • the substrate 2 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, an organic binder, a plasticizer, a solvent, or the like is added to and mixed with the aluminum oxide raw material powder to obtain a mixture.
  • substrate 2 before sintering is taken out.
  • a through hole is formed in the substrate 2 before sintering.
  • a high melting point metal powder such as tungsten or molybdenum is prepared, and an organic binder, a plasticizer, a solvent, or the like is added to and mixed with the powder to obtain a metal paste.
  • the pattern used as a pair of electrode layer 3 is printed with respect to the board
  • the electrode layer 3 is patterned so that the extending portion 3 a is formed on the end region R ⁇ b> 2 of the substrate 2. And as shown in FIG. 5, the board
  • a translucent material is used on the pair of electrode layers 3 by using, for example, a screen printing method and a sol-gel method so as to expose the extending portion 3a of the electrode layer 3.
  • An adhesive layer 7 made of glass is formed.
  • the adhesive layer 7 is formed so as to cover the electrode layer 3 excluding the extending portion 3a.
  • the fired substrate 2 may be heated to about 1000 ° C. to remove the bubbles.
  • the adhesive layer 7 may be formed by applying a glass-containing binder to a predetermined location using a printing method and firing at about 1000 ° C.
  • a pair of reflective layers 5 made of an epoxy resin containing aluminum oxide particles is formed from one side of the pair of electrode layers 3 to the other as seen in a plan view using, for example, a screen printing method. To do. That is, the reflective layer 5 is formed from one of the pair of adhesive layers 7 to the other. At this time, the reflective layer 5 is not formed in the mounting region R1 of the substrate 2.
  • the light emitting element 4 is mounted on the mounting region R1 located in the region sandwiched between the pair of reflective layers 5 of the substrate 2 through, for example, silver paste. And the light emitting element 4 and the extension part 3a of the electrode layer 3 are electrically connected through the bonding wire which consists of gold
  • the wavelength conversion unit 8 uses a mixture of an uncured resin and a phosphor 9. And the material which comprises the wavelength conversion part 8 is dripped using the potting method from upper direction toward the downward direction with respect to the light emitting element 4 of the board

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Abstract

　発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられた一対の電極層３と、一対の電極層３の間に一対の電極層３と間を空けて実装され、一対の電極層３と電気的に接続される発光素子４と、平面透視したときに一対の電極層３の一方から他方にかけて重なるように設けられた一対の反射層５とを備えている。また、発光装置１は、一対の反射層５は、発光素子４と間を空けて、発光素子４を挟むように設けられている。

Description

発光装置
　本発明は、発光素子を含む発光装置に関するものである。
　近年、発光素子を含む光源を有している発光装置の開発が進められている。発光素子を有する発光装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。この発光素子を有する発光装置は、例えば住宅用照明分野などにおいて、複数の色温度の光を選択的に放射する機能を求められている。
　なお、発光装置として、発光素子から発せられる光を反射させて、外部に取り出すものがある（例えば、特開２００７－２０１１７１号公報）。発光装置は、発光装置から取り出される光の発光効率の向上が求められている。
　本発明の一実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた一対の電極層と、前記一対の電極層の間に当該一対の電極層と間を空けて実装され、前記一対の電極層と電気的に接続された発光素子と、平面透視したときに前記一対の電極層の一方から他方にかけて重なるように設けられた一対の反射層とを備えている。さらに、発光装置は、前記一対の反射層は、前記発光素子と間を空けて、前記発光素子を挟むように設けられている。
本実施形態に係る発光装置の概観を示す概観斜視図である。 本実施形態に係る発光装置の平面図である。 図２に示すＸ－Ｘ’に沿った発光装置の断面図である。 図２に示すＹ－Ｙ’に沿った発光装置の断面図である。 本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する平面図である。 本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する平面図である。 本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する平面図である。 本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する平面図である。 一変形例に係る発光装置の概観を示す概観斜視図である。 一変形例に係る発光装置の概観を示す概観斜視図である。 図１０に示す発光装置の断面図であって、図３の断面図に相当する。
　以下に添付図面を参照して、本発明にかかる発光装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
　　＜発光装置の構成＞
　本実施形態に係る発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられた一対の電極層３と、電極層３と電気的に接続された発光素子４と、基板２上に設けられた一対の反射層５と、を含んでいる。なお、発光素子４は、例えば、発光ダイオードであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって励起光を放出する。
　基板２は、発光素子４が実装される実装領域Ｒ１を有している。基板２は、絶縁性の基板であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の焼結体あるいは多孔質材料からなる。基板２が多孔質材料からなる場合は、基板２の表面は微細な孔が多数形成される。そして、発光素子４から発せられる励起光が、基板２の表面にて照射されて拡散反射する。そして、発光素子４が発する励起光を拡散反射によって多方向に放射し、発光素子４から発せられる励起光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
　また、基板２は、例えば、アルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、基板２は、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。なお、基板２の熱伝導率は、例えば、１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上２５０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下に設定されている。
　また、基板２は、図３に示すように、基板２の上面および下面を電気的に接続する貫通導体６が形成されている。貫通導体６は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。貫通導体６は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、貫通孔を形成した基板２の上面に所定パターンで印刷することにより得られる。なお、基板２の内外に露出する貫通導体６の表面には、酸化防止のためにニッケルまたは金等の鍍金層が被着されている。
　また、貫通導体６の一部は、基板２の上面および下面にまで延在されている。そして、基板２の上面に延在した一部が一対の電極層３として機能する。
　電極層３は、基板２の上面に形成される。基板２は、電極層３が形成される端部領域Ｒ２を有している。電極層３は、実装領域Ｒ１を間に挟んで、基板２の端部領域Ｒ２上に形成される。電極層３は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。なお、電極層３の熱伝導率は、例えば、１００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上４００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下に設定されている。
　電極層３は、発光素子３に向かって延在される延在部３ａを有している。そして、実装領域Ｒ１とは間を空けて電極層３が形成される。延在部３ａには、後述するようにボンディングワイヤを介して、実装領域Ｒ１に実装される発光素子４が電気的に接続される。発光素子４は、自発光する際に熱が発生するが、熱伝導率の優れた延在部３ａを実装領域Ｒ１の近傍にまで形成することにより、熱が基板２の一部に集中するのを抑制するとともに熱を拡散させ、基板２にクラックが発生するのを効果的に抑えることができる。
　電極層３上には、延在部３ａの一部を露出する接着層７が形成されている。電極層３の端部の一部は、接着層７によって被覆されている。接着層７は、電極層３の上面から電極層３の側面を介して基板２の上面にまで形成される。接着層７は、電極層３の剥離を抑制する機能を備えている。接着層７が電極層３の端部を被覆することにより、電極層３の端部が基板２から剥がれるのを抑制することができる。なお、接着層７は、電極層３と反射層５との接着性を良好にする機能を備えている。接着層７は、例えば、透光性の無機材料から成るガラス、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂等の透光性の有機材料からなる。
　また、接着層７は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウムまたは酸化ジルコニアなどの無機粒子が含有されていたり、複数の気泡が形成されていたりしてもよい。接着層７内に無機粒子または気泡が含有されていることによって、発光素子４からの光または波長変換部８の蛍光体から放射される光は、接着層７に含有された無機粒子または気泡によって反射され、発光装置１から放射される光として利用できる。特に、発光素子４からの光は、接着層７に含有された無機粒子または気泡によって反射され、電極層３で吸収され難くなることから、波長変換部８で波長変換される光が多くなり、発光装置１の光出力は顕著に向上する。
　接着層７は、延在部３ａの上面の一部を露出する切欠き７ａを有している。切欠き７ａから露出される電極層３の一部である延在部３ａに、発光素子４がボンディングワイヤ（符号なし）を介して電気的に接続される。ボンディングワイヤが接続される延在部３ａ周囲の接着層７に切欠き７ａが設けられ、延在部３ａの一部が露出されることにより、発光素子４または波長変換部８から放射される光の一部が、切欠き７ａで露出された延在部３ａによって基板２の反対方向に反射されることから、ボンディングワイヤが接続される延在部３ａ周囲の接着層７に入射されにくくなる。その結果、接着層７の内部で光が閉じ込められて接着層７内部において拡散反射が起きたり、各部材の反射率による光損失が発生したりするのを抑制することができ、波長変換部８で波長変換される発光素子４からの光を向上させることができる。そして、発光素子４の発する光は、ボンディングワイヤの接続部周囲の切欠き７ａによって露出された延在部３ａにて拡散反射される。
　また、ボンディングワイヤの接続部周囲で拡散反射された光は、ボンディングワイヤの周囲のあらゆる方向からボンディングワイヤを照射する。仮に、延在部３ａの上面の一部を露出する切欠き７ａが存在しないのであれば、発光素子４からの光が発光装置１の外部に照射される際に、ボンディングワイヤの光吸収による影が照射面に映り、照射面で明るい場所や暗い場所が形成されて照射ムラが発生する虞がある。しかしながら、延在部３ａの上面の一部を露出する切欠き７ａを設けることで、照射ムラの発生を抑制することができる。即ち、照射面における照射強度のムラ、具体的には、発光素子４からの光または波長変換部８の蛍光体から放射される光が、切欠き７ａによって露出された延在部３ａにて拡散反射されることにより、拡散反射された光によってボンディングワイヤは周囲のあらゆる方向から照射されることとなり、ボンディングワイヤの影を薄くすることができ、照射面をムラなく照射することができる。
　特に、発光素子４から放射される光が青色光より波長が短く、ボンディングワイヤが金から成る場合は、金は青色光より波長が短い光に対して反射率が急激に低下するため、ボンディングワイヤでの光損失の影響が大きい。そのため、発光装置１を駆動させる際に発生する照射面における照射強度のムラ、具体的にはボンディングワイヤの影による照射ムラが鮮明に現れる。よって、本発明の発光装置１は、発光素子４から放射される光が青色光を含む光より波長が短く、ボンディングワイヤが金から成る場合は、特に照射面における照射強度のムラを薄くすることができ、照射面をムラなく照射することができる。
　接着層７の一部は、電極層３と反射層５との間に介在している。接着層７が電極層３と反射層５との間に介在することによって、両者の接着性を良好に維持することができる。また、接着層７は、平面透視したときに、基板２の端部領域Ｒ２上に設けられ、一対の反射層５同士の対向する側面の直下にまで設けられている。反射層５は、一対の反射層５同士の対向する側面の端部が、外部から応力が加わりやすく剥離しやすいが、接着層７を反射層５の間に介在させることで、反射層５の剥離を抑制することができる。
　さらに、接着層７は、平面透視したときに、基板２の端部領域Ｒ２上に設けられ、一対の反射層５同士の対向する側面よりも反射層５の下側まで設けられる。接着層７は、紫外光などの短波長の光によって、接着層７を構成する材料の分子間結合が切断されることがあり、接着層７の接着性または機械的強度が劣化する虞がある。そこで、反射層５にて接着層７を被覆した箇所は、発光素子４からの光または蛍光体９からの光が反射層５の表面にて反射し、接着層７に進行しにくくすることができる。また、接着層７に短波長の光が多く照射し、接着層７の劣化が進行したとしても、接着層７の端部が反射層５にて被覆されていることで、接着層７が基板２から剥離したりするのを抑制することができる。その結果、発光装置１は、長期間に亘って正常に作動することができる。
　発光素子４は、例えば樹脂等を介して基板２の実装領域Ｒ１に実装される。発光素子４は、実装基板と、実装基板上に形成される光半導体層とを有している。実装基板は、有機金属気相成長法等の化学気相成長法または分子線エピタキシャル成長法を用いて、光半導体層を成長させることが可能なものである。実装基板に用いられる材料としては、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等を用いることができる。なお、実装基板の厚みは、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。
　光半導体層は、実装基板上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層と、から構成されている。
　第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII－Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下であって、発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子４では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発する素子を用いることができる。
　反射層５は、発光素子４と間を空けて、発光素子４を挟むように形成されている。反射層５は、発光素子４が発する励起光を反射する機能または波長変換部８に含有された蛍光体から放射される光を反射する機能を備えている。反射層５は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウムまたは酸化ジルコニウム等から成る金属酸化物粒子を、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂等の透光性の樹脂、あるいは透光性のガラス等に含有したものを用いることができる。なお、反射層５の熱伝導率は、例えば、１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上１２［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下に設定されている。反射層５の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されており、発光素子４の厚みよりも厚く設定されている。反射層５の厚みは、発光素子４の厚みよりも０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下厚く設定されている。
　反射層５は、発光素子４の厚みよりも厚く設定されるとともに、発光素子４の一対の側面に対向するように設けられることで、発光素子４から発せられる励起光を反射して、後述する波長変換部８に向かって進行させることができる。
　反射層５の厚みが、発光素子４の厚みよりも厚く形成されているため、発光素子４から斜め上方に向かって進む励起光を効果的に拡散反射することができる。そして、発光素子４から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
　また、反射層５は、平面透視したときに一対の対向する反射層５の側面が、一対の電極層３と発光素子４とを電気的に接続するボンディングワイヤに沿って配置されている。平面透視してボンディングワイヤと重なる位置にある蛍光体９は、発光素子４からの光が照射されにくい。そこで、平面透視して、ボンディングワイヤに沿って一対の対向する反射層５の側面が配置されることによって、発光素子４からの光が、反射層５の側面で拡散反射されてボンディングワイヤを照射することができる。そして、ボンディングワイヤは、反射層５の側面を介してあらゆる方向から発光素子４の光が照射されることにより、発光素子４からの光が発光素子４とボンディングワイヤとを結ぶ直線上に位置する蛍光体９に照射されることとなり、発光素子４からの光によって励起される蛍光体９が増加するとともに発光装置１の光出力が向上する。
　平面透視したときに一対の対向する反射層５の側面が、一対の電極層３と発光素子４とを電気的に接続するボンディングワイヤに沿って配置されていない場合は、反射層５の側面で拡散反射された発光素子４の光が、発光素子４を中心として対称に一対のボンディングワイヤに照射されず、発光素子４とボンディングワイヤとを結ぶ直線上に位置する蛍光体９を、発光素子４を中心として対称に照射しにくい。その結果、発光素子４からの光によって励起される蛍光体の量にムラが発生し、発光装置１の照射面において照度分布が一様にならず、色のバラツキが発生する虞がある。
　反射層５は、平面透視したときに一対の電極層３の一方から他方にかけて重なるように設けられている。発光素子４が自発光するとともに発する熱の一部は、電極層３を介して反射層５に伝わる。反射層５が、電極層３が形成された基板２の一端と他端にかけて帯状に広く形成されることで、発光素子４が発する熱を基板２の全面に伝わりやすくすることができ、熱が基板２の一部に集中するのを抑制し、基板２にクラックが発生するのを効果的に抑えることができる。
　また、反射層５は、一対の電極層３の一方から他方にかけて重なるように設けられることで、一対の電極層３のそれぞれに伝わる温度を、反射層５を介して一対の電極層３で共有することができ、一対の電極層３の温度差を小さくすることができる。その結果、基板２の上面の温度分布差を抑制することができ、基板２上の各層が熱応力に起因して剥離しようとするのを低減することができる。また、基板２にクラックが発生するのも抑制することができる。
　波長変換部８は、反射層５および発光素子４を被覆するように基板２上に設けられる。波長変換部８は、発光素子４から発せられる励起光に起因して、励起光よりも長波長の可視光を発する機能を備えている。なお、波長変換部８は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等から成る。そして、波長変換部８の樹脂中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体等の蛍光体９が含有されている。なお、蛍光体９は、波長変換部８中に均一に分散している。
　また、波長変換部８は、例えばポッティング法を用いて、基板２上面に対して波長変換部８を構成する材料を滴下して、基板２上にドーム形状となるように設計されている。波長変換部８の厚みは、図３または図４に示すように、例えば０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されており、発光素子４の直上が最も厚みが大きくなるように設定されている。波長変換部８をドーム形状に設計することにより、発光素子４からの励起光にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部８における輝度ムラを抑制することができる。
　また、波長変換部８の一部は、一対の反射層５の間の隙間に充填される。波長変換部８の一部が、一対の反射層５の間の隙間にまで入り込んで固化することで、波長変換部８と基板２との接着力を向上させることができる。
　本実施形態によれば、発光素子４が発する励起光が、反射層５にて反射されて、波長変換部５全体に向かって照射されることで、波長変換部５の波長変換効率が向上し、発光装置１の発光効率を向上させることができる。
　また、波長変換部５の全体に励起光を照射させることができ、波長変換部５内で蛍光体を励起する量を、平面視して波長変換部５の全面で略均一になるように調整することができる。その結果、波長変換部５から取り出される光の均一性を向上させることができる。
　さらに、波長変換部８に含有された蛍光体９によって基板２の方向に反射される光は、反射層５で拡散反射されて再び蛍光体９を照射する。その結果、発光素子４からの光によって励起される蛍光体９が増加するとともに、蛍光体９から放射される光が増加することから、発光装置１の光出力が向上する。
　　＜変形例＞
　なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る発光装置のうち、本実施形態に係る発光装置１と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　　＜変形例１＞
　上記実施形態では、電極層３の延在部３ａの一部のみを露出するように接着層７が形成されていたが、これに限られない。例えば、図９に示すように、基板２の上面の電極層３が形成されていない領域の多くを被覆するように接着層７ｘを形成してもよい。
　ここでは、図９に示すように、基板２上に電極層３の延在部３ａの直上に対応する箇所を露出するように一対の貫通孔Ｈを有する接着層７ｘを設ける。また、基板２の実装領域Ｒ１は、接着層７ｘによって被覆されている。そして、発光素子４が、実装領域Ｒ１に被着した接着層７ｘ上に、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウムまたは酸化ジルコニアなどの熱伝導性の優れた無機粒子が含有された接着材を介して接続される。また、貫通孔Ｈからは、電極層３の一部である延在部３ａが露出している。そして、発光素子４が、ボンディングワイヤを介して延在部３ａと電気的に接続されている。
　接着層７ｘは、延在部３ａの一部を除いて、基板２および電極層３上に設けられているため、基板２と反射層５との接着性を向上させることができる。さらに、接着層７内には、無機粒子が含有されているため、発光素子４の発する光が、接着層７によって上方に向かって反射されて、発光装置１の光出力を顕著に向上することができる。
　　＜変形例２＞
　上記実施形態では、基板２を直方体形状としたが、これに限られない。例えば、図１０または図１１に示すように、基板２ｘの上面の一部に切欠き２ａを設ける構造であっても構わない。
　図１０に示すように、一対の電極層３の間に位置する基板２ｘの上面に、平面方向に切欠いた切欠き２ａを有する基板２ｘを用いてもよい。そして、発光素子４は、基板２ｘの切欠き２ａ内に、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウムまたは酸化ジルコニアなどの熱伝導性の優れた無機粒子が含有された接着材、あるいは銀ペーストを介して接続される。
　この例では、電極層３が形成される基板２ｘの上面と、発光素子４が実装される基板２ｘの切欠き２ａの上面との高さ位置が異なる。発光素子４の実装される基板２ｘの切欠き２ａの上面が、電極層３が形成される基板２ｘの上面よりも低く設定されている。
　発光素子４は、基板２ｘの切欠き２ａの上面に、例えば金属粒子が含有された、導電性を有する銀ペースト等の接着材を介して接続される。仮に、基板２ｘに切欠き２ａが存在しない場合は、導電性の接着材が漏れ広がって一対の電極層３の延在部３ａに被着することがある。一対の電極層３の延在部３ａが導電性の接着材を介して接続されると、一対の電極層３の延在部３ａが電気的に短絡され、発光装置１を正常に作動することができない虞がある。そこで、発光素子４が実装される箇所に切欠き２ａを設け、一対の電極層３の在部３ａが電気的に短絡されるのを効果的に抑制することができる。
　　＜発光装置の製造方法＞
　ここで、図１または図２に示す発光装置の製造方法を説明する。なお、図５乃至図８は、発光装置の製造方法を説明するための平面図である。
　まず、基板２を準備する。基板２が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。そして、基板２の型枠内に、混合物を充填して乾燥させた後、焼結前の基板２を取り出す。
　次に、焼結前の基板２に貫通孔を形成する。また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、貫通孔を有する基板２に対して、例えば印刷法を用いて、一対の電極層３となるパターンを印刷するとともに、貫通孔に貫通導体６を充填する。このとき、電極層３は、基板２の端部領域Ｒ２上に、延在部３ａが形成されるようにパターニングする。そして、図５に示すように、電極層３が形成された焼結前の基板２を焼成する。
　次に、図６に示すように、一対の電極層３上に、電極層３の延在部３ａを露出するように、例えばスクリーン印刷法とゾル－ゲル法とを用いて、透光性のガラスから成る接着層７を形成する。接着層７は、延在部３ａを除いた電極層３を被覆するように形成する。なお、ゾル－ゲル法により形成された接着層７内の気泡を除去するため、焼成後の基板２を約１０００℃程度に加熱して気泡を除去してもよい。また、接着層７は、印刷法を用いて、ガラス含有バインダーを所定箇所に塗布し、約１０００℃程度で焼成して形成してもよい。
　次に、図７に示すように、平面透視して一対の電極層３の一方から他方にかけて、例えばスクリーン印刷法を用いて、酸化アルミニウム粒子を含有したエポキシ樹脂から成る一対の反射層５を形成する。つまり、反射層５は、一対の接着層７の一方から他方にかけて形成される。このとき、基板２の実装領域Ｒ１は、反射層５が形成されない。
　次に、図８に示すように、基板２の一対の反射層５で挟まれる領域に位置する実装領域Ｒ１上に、発光素子４を例えば銀ペーストを介して実装する。そして、発光素子４と電極層３の延在部３ａとを例えば金から成るボンディングワイヤを介して電気的に接続する。
　次に、波長変換部８を準備する。波長変換部８は、未硬化の樹脂に蛍光体９を混合したものを用いる。そして、平面視して基板２の発光素子４上に対して、上方から下方に向けて、例えばポッティング法を用いて、波長変換部８を構成する材料を滴下する。さらに、波長変換部８は、波長変換部８を構成する材料がドーム状となるように滴下して、熱を加えて硬化して形成する。このようにして、発光装置１を作製することができる。

Claims (6)

  1. 　基板と、
    前記基板上に設けられた一対の電極層と、
    前記一対の電極層の間に当該一対の電極層と間を空けて実装され、前記一対の電極層と電気的に接続された発光素子と、
    平面透視したときに前記一対の電極層の一方から他方にかけて重なるように設けられた一対の反射層と、を備え、
    前記一対の反射層は、前記発光素子と間を空けて、前記発光素子を挟むように設けられていることを特徴とする発光装置。
  2. 　請求項１に記載の発光装置であって、
    前記一対の電極層は、前記発光素子に向かって延在している延在部を有しており、当該延在部にボンディングワイヤを介して前記発光素子が電気的に接続されていることを特徴とする発光装置。
  3. 　請求項２に記載の発光装置であって、
    前記一対の電極層上には、前記延在部の一部を露出する接着層が設けられており、前記接着層は、前記電極層の端部の一部を被覆していることを特徴とする発光装置。
  4. 　請求項３に記載の発光装置であって、
    前記接着層は、前記延在部の一部を露出する切欠きを有することを特徴とする発光装置。
  5. 　請求項３または請求項４に記載の発光装置であって、
    前記接着層は、前記電極層と前記反射層との間に介在していることを特徴とする発光装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記基板上には、前記反射層および前記発光素子を被覆するように波長変換部が設けられていることを特徴とする発光装置。
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