JP2003101074A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 耐久性が良く、色むらのない白色発光の発光
装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 透光性の基板１１上に半導体発光層
１３，１４を形成する工程と、半導体発光層の上に反射
性材料によりｐ型電極１４およびｎ型電極１６を形成す
る工程とを有して形成されるＬＥＤチップ１と、無機系
バインダーに高濃度で蛍光体を分散させた蛍光体層２２
を有する保持板２１とを接着させ、これを接続配線５、
６の形成された基体４にフリップチップボンディング
し、その後透光性樹脂による樹脂封止をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光装置に関し、特
に半導体発光素子を組み込んだ発光装置に関する。詳し
くは発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）などの半
導体発光素子と蛍光材料とを組合わせて、蛍光材料によ
る放出光を利用して白色発光などを行う発光装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤなどの半導体発光素子と蛍光体を
組合わせた発光装置は、長寿命な発光装置として広く用
いられはじめており、例えば液晶のバックライト光源と
して白色発光ＬＥＤが使われるなど、様々な用途が期待
されている。

【０００３】 図７は、従来の白色発光のＬＥＤ発光装
置の一例を示す断面図であり、プリント基板等の上にＬ
ＥＤ発光装置を載置する所謂、面実装型のＬＥＤ発光装
置の例を示す。ＬＥＤ発光装置９０は図７（Ａ）に示す
ように、ＧａＮ系化合物半導体等からなる青色発光ＬＥ
Ｄチップ９１と、ＬＥＤチップ９１を搭載する凹部９２
を中央に備えた基部９３と、凹部９２内に充填された透
光性樹脂９４とからなる。また、透光性樹脂９４には、
ＬＥＤチップ９１から放射された光の一部を吸収して黄
色系の光を放出する蛍光体９５が分散混入されている。
また、基部９３の外周面および凹部９２内面には一対の
外部接続電極９６、９６が設けられ、凹部９２内におい
てＬＥＤチップ９１と金属ワイヤーで電気的に接続され
ている。このＬＥＤ発光装置９０においては、ＬＥＤチ
ップ９１から放射された光の一部が透光性樹脂９４内に
分散している蛍光体９５に吸収され、蛍光体９５は黄色
系の光を放出する。これによりＬＥＤチップ９１の青色
光と蛍光体９５の黄色系の光が同時に発光装置９０から
照射され、白色系の発光色を得ることが可能になる。な
お、ＬＥＤチップとしては一般に、紫外域から青色領域
の光を発光する窒化ガリウム系化合物半導体等が使用さ
れ、透光性樹脂としてはエポキシ樹脂が用いられる。

【０００４】 また、透光性樹脂９４内に蛍光体を分散
させた場合には、蛍光体の分布むらが生じやすいため色
むらが発生することがある。そこで、図７（Ｂ）に示し
たように、蛍光体９５を含まない透光性樹脂９４’にて
ＬＥＤチップ９１を封止し、その上に蛍光体９５を含有
する樹脂層９７を均一な厚みとなるように形成すること
により、色むらを生じにくくしたものも提案されてい
る。このような青色発光ＬＥＤと蛍光物質とにより青色
ＬＥＤからの発光を色変換させて白色発光を可能とした
発光装置としては、例えば特開平５−１５２６０９号、
特開平７−９９３４５号、特開平１１−３１８４５号、
特開２０００−１５６５２８号公報などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術で
は、ＬＥＤチップ９１からの放射光が蛍光体９５に到達
するまでの間には透光性樹脂９４内を通過しなければな
らない。しかしながら、透光性樹脂９４として一般的に
エポキシ樹脂が使用されているため、ＬＥＤチップから
放射された紫外線光等によって透光性樹脂９４が劣化
し、透過率が経時的に低下する黄変現象などを生じる。
そのため、特にＬＥＤチップ９１として紫外線領域の光
を発光する材料を用い、且つ、かかる光路内にエポキシ
樹脂を用いた発光装置においては、白色発光出力が低下
し、耐久性に優れた発光装置を得ることが難しいという
問題点があった。

【０００６】 また、ＬＥＤチップ９１を載置している
凹部９２内に、透光性樹脂を用いることなく蛍光体を塗
付等によりに配設し、それらを透光性樹脂にて封止した
発光装置も提案されている。しかし、かかる場合におい
ては蛍光体にてＬＥＤチップを埋め込むような構成とな
るため、蛍光体の厚み調整が困難で色調・明るさの調整
が難しく、また、演色性に優れた発光装置を再現性よく
得ることが難しいという問題点がある。

【０００７】 本発明は以上の点に鑑み、明るさ・色の
均一性に優れ、且つ、耐久性に優れた発光装置を得るこ
とができる発光装置およびその製造方法を提供すること
を主たる目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の一
の観点によれば、透光性の基板上に半導体発光層を設け
た発光素子と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波
長の光を放出する波長変換部材と、これらを一体化して
封止する透光性材料とを備えた発光装置において、上記
発光素子は、発光層表面側にｐ型電極およびｎ型電極が
反射性材料により形成されると共に、その各表面にはｐ
型電極マウント用ボンディングパッドおよびｎ型電極マ
ウント用ボンディングパッドが、発光層を形成した基板
表面からｐ型電極マウント用ボンディングパッド最表面
までの距離とｎ型電極マウント用ボンディングパッド最
表面までの距離が略同一となるように形成され、該マウ
ント用ボンディングパッドを介して外部接続用電極にワ
イヤーを用いることなく電気的に接続されており、上記
波長変換材部材は、上記基板の発光層と反対側の表面に
密接して設けられ、かつ、上記発光素子と同等以上の大
きさとされている、ことを特徴とする発光装置、により
達成される。

【０００９】 この発明では、発光層から放射された光
の殆どが透光性樹脂に入射することなく波長変換部材に
到達し、波長変換された光を外部に照射する。よって、
透光性樹脂が発光層からの光により劣化されることがな
くなり、長期間の使用によっても発光出力の低下を抑え
た発光装置を得ることができ、これにより上記した目的
は達成される。

【００１０】 また、本発明の他の観点の発明によれ
ば、透光性の基板上に半導体発光層を設けた発光素子
と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波長の光を放
出する波長変換部材と、これらを一体化して封止する透
光性材料とを備えた発光装置の製造方法であって、上記
基板上に半導体発光層を形成する工程と、半導体発光層
の上に反射性材料によりｐ型電極およびｎ型電極を形成
する工程と、それらの各表面にｐ型電極マウント用ボン
ディングパッドおよびｎ型電極マウント用ボンディング
パッドを、発光層を形成した基板表面からｐ型電極マウ
ント用ボンディングパッド最表面までの距離とｎ型電極
マウント用ボンディングパッド最表面までの距離が略同
一になるように形成する工程と、を順に行う発光素子チ
ップ作製工程と、透光性の保持板の少なくとも一方の表
面上に無機系バインダー中に蛍光材料を分散させた塗付
液を用いて蛍光体膜を形成する工程と、伸縮シート上に
蛍光体膜を設けた保持板を載置した後に切断し、その後
に該伸縮シートを伸ばして波長変換部材を分割する工程
とを有する波長変換部材作製工程と、発光装置の外部接
続用の一対の電極に発光素子チップ作製工程を終えた上
記ｐ型電極マウント用ボンディングパッドおよびｎ型電
極マウント用ボンディングパッドを夫々電気的に接続す
る工程と、発光素子の基板の発光層と反対側表面に波長
変換部材作製工程を終えた波長変換部材を載置する工程
と、を有する発光素子配設工程と、発光素子配設工程の
後に、発光素子、波長変換部材および外部接続用電極を
透光性材料にて封止する工程とを、備えていることを特
徴とする発光装置の製造方法、により上記した目的は達
成される。

【００１１】 この発明によれば、均一な厚みに制御さ
れた波長変換部材を容易に得ることができ、色むらの生
じにくい発光装置を再現性よく製造することができ、上
記した目的を達成することができ得る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図６を参照しながら、詳細に説明する。図１
及び図２は本発明による発光装置の第１の実施形態を示
す。なお、この実施形態は所謂面実装型もしくはチップ
部品タイプと称されるＬＥＤ発光装置に適用したもので
ある。

【００１３】 面実装型ＬＥＤ発光装置１０は、略直方
体形状をなしており、図示しないプリント配線基板上に
実装してプリント配線基板の法線方向に向かって光線Ｌ
を照射するものである。絶縁性の基体４の表面側中央部
には凹部２が形成され、凹部２の中央部にはＬＥＤチッ
プ１が取り付けられており、周辺には反射枠３が形成さ
れている。また、凹部２内には透光性封止材料８が充填
されている。基体４の裏面側には第一接続用電極および
第二接続用電極が配設され、各々の他方の端部は凹部２
内部にまで回り込むように形成され、ＬＥＤチップ１の
電極と電気的に接続している。

【００１４】 ＬＥＤチップ１は、蛍光材料を励起可能
な半導体発光素子であり、青色および／または紫外光を
放射するものが好ましい。このような半導体発光素子と
しては、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＡｌＮ，
ＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物、ダイヤモンド等
を発光層として形成させたものを用いることができる。
例えば図２に示したＬＥＤチップ１は、紫外線光を透過
するサファイアなどの基板１１の面上にＭＯＣＶＤ法
（有機金属化学気相法）によりｎ型半導体層１２（ｎ−
ＧａＮ）を形成した後、その上にｐ型半導体層１３（ｐ
−ＧａＮ）を形成してｐｎ接合を形成している。また、
ｎ型半導体層１２の上には、ｎ型オーミック電極１６お
よびｎ電極マウント用ボンディングパッド１８が形成さ
れ、ｐ型半導体層１３の上には、ｐ型オーミック電極１
４およびｐ電極マウント用ボンディングパッド１７が形
成されている。なお、符号１５は絶縁膜である。

【００１５】 波長変換部材７は、ＬＥＤチップ１から
放射された光により励起されて発光する蛍光体等の蛍光
材料を含有する部材からなり、ＬＥＤチップ１の発光面
の大きさと同等以上、好適にはＬＥＤチップ１の基板１
１より大きな大きさにて蛍光材料がＬＥＤチップ１側に
位置するようにして上記基板１１に密接して設けられて
いる。波長変換部材７は、発光装置１０が照射する照射
光を透過可能なガラスなどの保持板２１上に蛍光体層２
２を塗付形成したものであり、蛍光体層２２は光劣化す
る樹脂成分を含まないよう無機系バインダーを用いて塗
布されている。蛍光体層２２に含まれる蛍光材料は、励
起光源であるＬＥＤチップから放射される光や、ＬＥＤ
発光装置の用途等に応じた所望の発光色に応じて種々の
公知の蛍光材料から適宜選択することができる。具体的
な蛍光材料としては、セリウムで付活されたイットリウ
ム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体、セリウムで付
活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍
光体にプラセオジウムをドープした蛍光体、赤色に変換
するＬａ_２Ｏ_２蛍光体、緑色に変換する３Ｂａ０・８Ａ
ｌ_２Ｏ_３蛍光体および青色に変換するＳｒ_１０（Ｐ
Ｏ_４）_６Ｃ_１２蛍光体およびこれらを混合した混合蛍光
体などがある。

【００１６】 透光性封止材料８は、凹部２内に充填さ
れ、ＬＥＤチップ１および波長変換部材７を封止する。
また、凹部２上に図示しない半球状等のレンズを形成し
てもよい。透光性封止材料８としては、ＬＥＤチップ１
などを一体化するパッケージを成形しやすく、ＬＥＤチ
ップと外部とを電気的に絶縁でき、透過率が高い材料が
好ましい。更に好ましくはＬＥＤチップ１等との密着性
に優れると共に耐熱性などの信頼性に優れる材料が良
い。具体的な材料例としては、エポキシ樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが挙
げられるが、用途に応じて種々の材料の中から適宜選択
でき、複数の材料層の積層構造としても良い。

【００１７】 ここで、本実施形態のＬＥＤ発光装置１
０の製造方法について図２および図３を用いて簡単に説
明する。

【００１８】 まず、ＬＥＤチップ１の作製工程につい
て説明する。紫外線光を透過するサファイアなどの基板
１１を洗浄した後、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相
法）により図示しないバッファー層およびｎ型半導体層
１２（ｎ−ＧａＮ）を成長し、その上にｐ型半導体層１
３（ｐ−ＧａＮ）をエピタキシャル成長して半導体発光
層を形成する。

【００１９】 このようにして発光層を設けた図示しな
いデバイスウエハを液相エッチングまたは気相エッチン
グによってｎ型半導体層１２の一部を露出させ、その
後、ｐ型半導体層１３上にＮｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｈなど
の金属で形成したｐ型オーミック電極１４を設ける。こ
のｐ型オーミック電極１４は紫外線光などの発光層から
放射された光に対する反射率が高い材料を使い、ｐ型半
導体層１３の全表面を覆うように形成することが好まし
い。ｐ型オーミック電極１４としては、例えば、ｐ型半
導体層１３側から順に白金（Ｐｔ）１０オングストロー
ム、銀（Ａｇ）３０００オングストローム、チタン（Ｔ
ｉ）１０００オングストローム、白金（Ｐｔ）１０００
オングストローム、金（Ａｕ）１０００オングストロー
ムを順に蒸着して形成した積層電極を用いている。白金
および銀は半導体層とのオーミックコンタクトを取ると
ともに発光光に対する反射率を高めるために形成し、最
表面の金層は酸化しない表面層とし、また後に積層する
ボンディングパッドとの接触性を良好にするために積層
している。なお、最表面の金層と接触する白金層は金層
の拡散を予防するために形成し、それと接するチタン層
はその白金層の拡散を予防するために用いている。

【００２０】 ｐ型オーミック電極１４を形成した後に
ＳｉＮｘ、ＳｉＯ _２、Ａｌ_２Ｏ_３などの紫外線領域で透
明な絶縁膜１５をｐ型半導体層１３の端面およびｐ型電
極用マウント用ボンディングパッド１７を除くｐ型オー
ミック電極１４表面を覆うようにして形成する。このよ
うな絶縁膜１５は、デバイスウエハ全体の上に電子線蒸
着法やスパッタ法、化学的気相成膜法などを用いて形成
し、その一部を除去することにより得ることができる。
絶縁膜を形成することでｐ−ｎのショートを予防するこ
とができるが、適宜の距離を隔ててｐ型オーミック電極
１４およびｎ型オーミック電極１６を設けた場合には、
絶縁膜１５を省略することもでき得る。

【００２１】 絶縁膜１５を形成した後に、紫外線波長
において高い反射率のＡｇ，Ａｌなどで形成したｎ型オ
ーミック電極１６を露出させたｎ型半導体層１２上に形
成する。このｎ型オーミック電極１６は紫外線光などの
ＬＥＤチップ発光光の反射率が高い材料を使うことが好
ましい。ｎ型オーミック電極１６としては、例えば、ｎ
型半導体層１２側から順にチタン（Ｔｉ）２０オングス
トロームおよびアルミニウム（Ａｌ）３０００オングス
トロームを順に蒸着して形成した積層電極を用いてい
る。このような金属材料はｎ型オーミック電極１６との
オーミックコンタクトを取るとともに発光光に対する反
射率を高めるために形成している。

【００２２】 続いてｐ型電極マウント用ボンディング
パッド１７およびｎ型電極用マウントボンディングパッ
ド１８をＴｉ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属材料で形成する。
なお、ｎ型電極マウント用ボンディングパッド１８の厚
みをｐ型電極マウント用ボンディングパッド１７よりも
厚くして、基板１１の表面からの距離が等しくなるよう
に調整している。ｐ型電極マウント用ボンディングパッ
ド１７は、例えば、ｐ型半導体層１３側から順に金（Ａ
ｕ）１０００オングストローム、白金（Ｐｔ）１０００
オングストローム、金（Ａｕ）２０００オングストロー
ムを順に蒸着して形成した積層電極を用いている。最初
に形成する金層はｐ型オーミック電極１４との接続性を
良好に保つために用い、最表面の金層はＬＥＤチップ１
と第一接続用電極５とのＡｕ−Ｓｎ共晶電極１９を用い
た接続性が良好になるために積層している。なお、最表
面の金層と接触する白金層は最表面の金層が共晶化され
た場合の、その拡散を予防するために形成している。

【００２３】 ｎ型電極マウント用ボンディングパッド
１８は、例えば、ｎ型半導体層１２側から順にチタン
（Ｔｉ）１０００オングストローム。金（Ａｕ）１００
０オングストローム、白金（Ｐｔ）１０００オングスト
ローム、金（Ａｕ）２０００オングストロームを順に蒸
着して形成した積層電極を用いている。チタン層はｎ型
オーミック電極１６との接続性を良好にするために形成
している。最初に形成する金層は、基板１１表面からｐ
型電極マウント用ボンディングパッド１７表面までの距
離と、基板１１表面からｎ型電極マウント用ボンディン
グパッド１８表面までの距離をほぼ等しくするための厚
み調整層として形成している。また、最表面の金層はＬ
ＥＤチップ１と第二接続用電極６とのＡｕ−Ｓｎ共晶電
極１９を用いた接続性が良好になるために積層し、最表
面の金層と接触する白金層は最表面の金層が共晶化され
た場合の、その拡散を予防するために形成している点は
ｐ型電極マウント用ボンディングパッド１７と同一であ
る。よって、この白金層および金層については、ｎ型電
極マウント用ボンディングパッド１８およびｐ型電極マ
ウント用ボンディングパッド１７の双方を同時に形成す
ることができる。なお、これらの電極材料として反射率
の高い材料を用いるのは、基体側に向かって放射された
光を反射させて基板１１側から取出す光の量を増大させ
るためである。また、本明細書において高反射率材料と
は、発光層から放射された光の主ピーク波長に対し、５
０％よりも高い反射率を示す材料をいい、狭義には７０
％以上の反射率を示すものをいう。例えば約４００ｎｍ
の波長に対し、上記したｐ型電極およびｎ型電極はいず
れも７０〜８０％程度の反射率を示すが、金電極の場合
には５０％未満の反射率である。

【００２４】 一方、凹部２内の第一接続用電極５およ
び第二接続用電極６のｐ型電極マウント用ボンディング
パッド１７およびｎ型電極マウント用ボンディングパッ
ド１８に対向する位置には、Ａｕ−Ｓｎなどからなる共
晶電極１９を形成しておく。

【００２５】 次に、ＬＥＤチップ１を基板１１側が上
面となるようにして、第一接続用電極５とｐ型電極マウ
ント用ボンディングパッド１７を、第二接続用電極６と
ｎ型電極マウント用ボンディングパッド１８を、夫々共
晶電極１９を介して接続し、電気的、機械的接触特性を
改善するために約３００℃にて加熱処理して、ＬＥＤチ
ップ１を凹部２内に所謂、フリップチップ方式にて設置
する。

【００２６】 続いて波長変換部材作製工程について説
明する。図３は波長変換部材の作製工程を工程順に概略
を示すものである。２１は保持板、２２は蛍光体層、２
３は熱伸縮シートである。まず、保持板２１を用意し洗
浄する（図３（Ａ））。保持板２１としてはガラス等の
発光装置１０の照射光を透過可能な材料を用い、その厚
みは５０〜１００μｍ程度とする。これより厚いと発光
装置が大型化し、これより薄いと以後の作業においてハ
ンドリング作業が困難になるからである。また、保持板
２１は紫外線光の透過率の低い材料を用いることが好ま
しい。ＬＥＤチップ１から放射された光は、蛍光体層２
２を通過した後に保持板２１を通過して、透光性封止材
料８に到達する。したがって、透光性封止材料８を劣化
させるおそれのある蛍光体層２２を通り抜けた紫外線を
できる限り遮断する特性を備えることが好ましいからで
ある。また、保持板２１に着色を施したものを用いるこ
ともでき得る。着色した保持板２１を用いることで、発
光装置の色バランスを調整可能だからである。例えば励
起光源であるＬＥＤチップ１の発光が紫外線光で、蛍光
体層２２が所謂三波長蛍光体の場合において、赤色発光
用の蛍光体による発光ピークが青色発光用および緑色発
光用蛍光体による発光ピークに比べて弱い場合には、青
色および緑色の領域における光を吸収する着色を施した
ものを用いて、白色の色調を調整することができ得る。

【００２７】 次に蛍光体層２２を形成する（図３
（Ｂ））。蛍光体層２２は、蛍光体をシラノールや水ガ
ラスを主成分とする無機系バインダー中に高濃度に分散
させた混合液をスピンコート法やブレードコート法もし
くはスクリーン印刷法などの方法で塗膜を作製すること
により形成可能である。このとき、蛍光体の充填密度を
高めるため無機系バインダー１に対して重量比で蛍光体
を３〜５の割合で混合する。単に混合したのみでは粘度
が高過ぎて均一に塗付することが難しいので、酢酸ｎブ
チル等の粘度調整剤を混合液に加えて粘度を低くして適
宜調整すると好適である。塗付後１５０℃にて熱処理を
行って硬化させる。このとき、粘度調整材は熱処理によ
って揮発する材料を用いると良い。蛍光体は平均粒径が
３〜２０μｍのものを用い、蛍光体層２２の厚みは、３
０〜１００μｍ、好適には平均粒径８〜１５μｍの蛍光
体を用いて４０〜５０μｍの蛍光体層とすると明るさと
効率のバランスに優れた発光装置が得られる。蛍光体粒
子が小さいと充填密度を高めることができるが、変換効
率が好ましくなく、大き過ぎると均一性が悪くなり易い
からである。また、厚みが薄いとやはり変換効率が悪く
なり、厚くなると明るさが低下してくる傾向があるから
である。

【００２８】 次に蛍光体層２２側を熱伸縮シート２３
上に張り付け、保持板２１をスクライブ法やダイシング
法にて所定の大きさに切断し（図３（Ｃ））、熱伸縮シ
ート２３を引張って複数の波長変換部材７を作製する
（図３（Ｄ））。各波長変換部材７の大きさは、ＬＥＤ
チップ１の辺の長さと同一もしくはそれ以上の長さを備
え、ＬＥＤチップ１から放射された光の全量が入射する
ようにするのが好ましい。好適にはＬＥＤチップ１の辺
の長さの１．２〜３倍、より好ましくは２倍の大きさと
する。

【００２９】 続いて図２に示したように蛍光体層２２
がＬＥＤチップ１の基板１１上に位置するようにして波
長変換部材７をＬＥＤチップ１上に配設する。両者の接
続には無機接着剤を用いて接合する。その後、凹部２内
にエポキシ樹脂などの透光性封止材料８を充填して硬化
させる。

【００３０】 面実装型ＬＥＤ発光装置１０は、以上の
ように構成されており、ＬＥＤチップ１から放射された
光はＬＥＤ発光層を成長したサファイア基板１１を通過
した後、直接に波長変換部材に入射する。本実施形態に
よれば、ＬＥＤチップ１から放射された光の大部分は主
光放射方向Ｌに向かって進行し、その光はエポキシ樹脂
等の光劣化を生じ易い材料を通過することなく蛍光体に
到達する。よって、従来例にて説明したＬＥＤ発光装置
９０に比べて、光劣化発生の問題が生じにくくなる。ま
た、均一な波長変換機能を有する波長変換部材７を比較
的容易に得ることができる。更に、波長変換部材を有機
材料層を介することなくＬＥＤチップ上に密接して載置
可能であるから、従来の蛍光材料含有層を通過して光を
取出す場合に比べて、厚みによる色むらの影響を受け難
くなり色むらが生じにくくなる。

【００３１】 第２の実施形態について、図４および要
部断面図である図５を用いて説明する。

【００３２】 第２の実施形態の発光装置３０は、砲弾
型のレンズを備えたＬＥＤランプ形状の発光装置として
いる。発光装置３０は、一対のリードフレーム３１と、
一方のリードフレーム３２の一端に設けた凹部３３内に
載置したＬＥＤチップ１および波長変換部材７と、リー
ドフレーム３１，３２とＬＥＤチップとを電気的に接続
している金属ワイヤー３４と、これらを覆う砲弾型のレ
ンズ３５とから構成され、ＬＥＤチップ１から放射され
た発光が波長変換部材７を通過する間に波長変換され、
この光が主照射方向Ｌに向かって照射するものとされて
いる。

【００３３】 リードフレーム３１，３２は、導電性お
よび熱伝導性に優れた金属材料により形成され、一方の
リードフレーム３２の一端には凹部３３が形成されてい
る。凹部３３は略すり鉢形状をなしており、平坦部３３
ａと平坦部３３ａ周囲の反射枠部３３ｂを備え、主照射
方向Ｌに向かって光を反射するようにしている。

【００３４】 レンズ３５は、透光性の材料により形成
され、ＬＥＤチップ１および波長変換部材７等を封止す
ると共に、砲弾型に形成されレンズ作用を奏するように
なされている。レンズ３５に用いられる透光性材料とし
ては、例えばエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ア
クリル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられるが、用途
に応じて種々の材料の中から適宜選択でき、複数の材料
層の積層構造としても良い。

【００３５】 ＬＥＤチップ１および波長変換部材７
は、先の実施形態と同様な点は同一の符号を付し詳細な
説明を省略するが、ＬＥＤチップ１の基板と波長変換部
材７の蛍光体層２２とを密接して積層させている。

【００３６】 さらに、本実施形態においては、図５に
示したようにＬＥＤチップ１をサブマウント３６に搭載
した後に、これらをリードフレーム３２の凹部３３内に
載置する構成としている。サブマウント３６は、例えば
熱伝導性に優れると共にＬＥＤチップ１の半導体材料と
熱膨張係数の近似した材料を用い、その表面にＬＥＤチ
ップ１のｐ型電極マウント用ボンディングパッド１７お
よびｎ型電極マウント用ボンディングパッド１８と夫々
が接続する第一接続用電極３７および第二接続用電極３
８を有している。本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）から
なるサブマウントとし、その表面に絶縁層３９を介して
第一接続用電極３７を設けたものとし、第二接続用電極
３８はシリコン材料と導通するように形成している。

【００３７】 ここで、本実施形態のＬＥＤ発光装置３
０の製造方法について簡単に説明する。まず、ｐ型電極
用マウント用ボンディングパッド１７およびｎ型電極用
マウント用ボンディングパッド１８を作製するまでのＬ
ＥＤチップ１の作製工程および波長変換部材作製工程
を、先の実施形態と同一の工程にて実施する。ただし、
発光層を形成した基板１１表面からｐ型電極マウント用
ボンディングパッド１７最表面までの距離とｎ型電極マ
ウント用ボンディングパッド１８最表面までの距離が略
同一であるが、ｐ型電極マウント用ボンディングパッド
１７までの距離の方が絶縁層３９の厚み分、短くなるよ
うに形成されている。次に、作製したＬＥＤチップ１と
波長変換部材７とを、蛍光体層２２がＬＥＤチップ１の
基板１１上に位置するようにして波長変換部材７をＬＥ
Ｄチップ１上に接合して一体化する。また、シリコンウ
エハ表面には、開口部を有する所定形状とした絶縁層３
９を形成する。その後、絶縁層３９上および開口してい
るシリコン上に金蒸着等の適宜手段により、第一接続用
電極３７および第二接続用電極３８をそれぞれ形成し、
パターニングする。その後、第一接続用電極３７および
第二接続用電極３８上にＡｕ−Ｓｎなどからなる共晶電
極１９を形成し、波長変換部材とほぼ同一の大きさに切
断してサブマウント３６を用意する。

【００３８】 続いて、一体化したＬＥＤチップ１のｐ
型電極マウント用ボンディングパッド１７，ｎ型電極マ
ウント用ボンディングパッド１８とサブマウント３６の
第一接続用電極３７，第二接続用電極３８をそれぞれ共
晶電極１９を介して接続し、電気的、機械的接触特性を
改善するために約３００℃にて加熱処理して、一体化し
たＬＥＤチップ１をサブマウント３６上に所謂、フリッ
プチップ方式にて搭載する。

【００３９】 その後、ＬＥＤチップ１および波長変換
部材７が搭載されているサブマウント３６を凹部３３の
平坦部３３ａに導電性接着剤等を用いて固定し、サブマ
ウント３６に作製されている第二接続用電極３８とリー
ドフレーム３１とを、ワイヤーボンディングにて接続す
る。最後にトランスファーモールド法によってエポキシ
樹脂からなるレンズ３５にてこれらを被覆する。

【００４０】 ＬＥＤ発光装置３０は、以上のように構
成されており、ＬＥＤチップ１から放射された光はＬＥ
Ｄ発光層を成長したサファイア基板１１を通過した後、
直接に波長変換部材に入射する。ＬＥＤチップとしてピ
ーク波長３８０ｎｍの紫外線を発光する半導体発光素子
を用いて、この実施形態の発光装置３０を作製して寿命
特性を調べたところ、従来の発光装置においては透光性
樹脂の黄変により５００時間未満で黄変が観測され発光
出力が低下していたが、連続通電試験において１１５０
時間後においても初期の発光出力に比べて約９８％とい
う高い出力を維持していた。

【００４１】 本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１か
ら放射された光の大部分は主光放射方向に対して進行
し、その光はエポキシ樹脂等の光劣化を生じ易い材料を
通過することなく蛍光体に到達する。よって、従来例に
て説明したＬＥＤ発光装置９０に比べて、光劣化発生の
問題が生じにくくなる。また、均一な波長変換機能を有
する波長変換部材７を比較的容易に得ることができる。
更に、有機材料層を介することなくＬＥＤチップ上に密
接して載置可能であるから、従来の蛍光材料含有層を通
過して光を取出す場合に比べて、厚みによる色むらの影
響を受け難くなり色むらが生じにくくなる。また、平坦
なサブマウント３６上にＬＥＤチップ１等を搭載した後
に、凹部３３内に載置するものとしているので、取付作
業が容易になる。

【００４２】 尚、上記した実施形態は、本発明の好適
な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付
されているが、本発明の範囲はこれらの態様に限られる
ものではない。例えば図６に示すように、ＬＥＤチップ
１の端面から漏れる光も確実に波長変換されるようにＬ
ＥＤチップ１の端面に蛍光体４１を無機系バインダーに
高配合させた塗付液を塗付する等の手段により蛍光体層
４２を設けるようにしても良い。この場合には、ＬＥＤ
チップ１端面から放射された光も波長変換されるものと
なり、その光の分、明るい発光装置を得ることができ得
る。

【００４３】 更に、砲弾型のレンズ形状としたが他の
形状のレンズとした場合、面実装型ＬＥＤ発光装置の凹
部内にサブマウント上に搭載したＬＥＤチップを配設し
た場合等の、種々の変更も当然に本発明に包含される。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば波長
変換部材がＬＥＤチップの基板と密接状態にて接合され
ているので、ＬＥＤチップが発光する光の殆ど大部分が
透光性樹脂に入射することなく波長変換部材に到達す
る。したがって、透光性樹脂の経時的な光劣化が抑制さ
れるから、発光寿命特性の優れた波長変換発光装置を得
ることができる。また、均一な厚みの波長変換部材を作
製し、それをＬＥＤチップの基板面と接合するようにし
て作製しているので、ＬＥＤチップと波長変換部材を密
接して設けることができ、金属ワイヤーや透光性樹脂が
両者の間に介在することなく取り付けることができる。
したがって、透光性樹脂の経時的な光劣化を抑制して、
発光寿命特性の優れた波長変換発光装置を製造すること
ができる。特に蛍光体として特性の異なる赤色蛍光体、
緑色蛍光体、青色蛍光体をブレンドしてなる混合蛍光体
を用いる場合には、蛍光体層の短時間乾燥化によって蛍
光体分布を均一にすることもでき、色むらの生じにくい
発光装置を再現性よく製造することができ得る、といっ
た顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第一の実施形態の面実装型ＬＥＤ
発光装置の概略断面図である。

【図２】図１の面実装型ＬＥＤ発光装置の要部を拡大し
て示す断面図である。

【図３】本発明による波長変換部材の製造工程を順に説
明する概略断面図である。

【図４】本発明による第二の実施形態のＬＥＤ発光装置
を示す説明図である。

【図５】図４の面実装型ＬＥＤ発光装置の要部を拡大し
て示す断面図である。

【図６】本発明による他の実施形態の発光装置の要部を
拡大して示す断面図である。

【図７】従来の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１ ＬＥＤチップ ２ 凹部 ３ 反射枠 ４ 基体 ５ 第一接続用電極 ６ 第二接続用電極 ７ 波長変換部材 ８ 透光性封止材料 １０，３０ 発光装置 １１ 基板 １２ ｎ型半導体層 １３ ｐ型半導体層 １４ ｐ型オーミック電極 １５ 絶縁膜 １６ ｎ型オーミック電極 １７ ｐ電極マウント用ボンディングパッド １８ ｎ電極マウント用ボンディングパッド １９ 共晶電極 ２１ 保持板 ２２ 蛍光体層 ２３ 熱伸縮シート ３１，３２ リードフレーム ３３ 凹部 ３４ 金属ワイヤー ３５ レンズ ３６ サブマウント ３７ 第一接続用電極 ３８ 第二接続用電極 ３９ 絶縁層 ４１ 蛍光体 ９０ 面実装型ＬＥＤ発光装置 ９１ ＬＥＤチップ ９２ 凹部 ９３ 基部 ９４ 透光性樹脂 ９５ 蛍光体 ９６ 電極 ９７ 蛍光体含有樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA05 AA11 AA44 CA40 CA46 CA77 CA92 CA93 CB11 CB15 DA09 DA18 DA20 DA44 DA57 DB01 DB03 EE25

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性の基板上に半導体発光層を設け
   た発光素子と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波
   長の光を放出する波長変換部材と、これらを一体化して
   封止する透光性材料とを備えた発光装置において、上記
   発光素子は、発光層表面側にｐ型電極およびｎ型電極が
   反射性材料により形成されると共に、その各表面にはｐ
   型電極マウント用ボンディングパッドおよびｎ型電極マ
   ウント用ボンディングパッドが、発光層を形成した基板
   表面からｐ型電極マウント用ボンディングパッド最表面
   までの距離とｎ型電極マウント用ボンディングパッド最
   表面までの距離が略同一となるように形成され、該マウ
   ント用ボンディングパッドを介して外部接続用電極にワ
   イヤーを用いることなく電気的に接続されており、上記
   波長変換材部材は、上記基板の発光層と反対側の表面に
   密接して設けられ、かつ、上記発光素子と同等以上の大
   きさとされている、ことを特徴とする発光装置。
2. 【請求項２】 上記発光素子が、該素子の上記マウン
   ト用ボンディングパッドとサブマウント上に設けられた
   電極が接続するように、発光層側がサブマウントと対向
   するようにしてサブマウント表面に搭載されており、該
   サブマウントを介して発光素子に給電するための電極が
   接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発
   光装置。
3. 【請求項３】 上記発光素子の発光層端面には、蛍光
   体層が設けられている、ことを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の発光装置。
4. 【請求項４】 透光性の基板上に半導体発光層を設け
   た発光素子と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波
   長の光を放出する波長変換部材と、これらを一体化して
   封止する透光性材料とを備えた発光装置の製造方法であ
   って、上記基板上に半導体発光層を形成する工程と、半
   導体発光層の上に反射性材料によりｐ型電極およびｎ型
   電極を形成する工程と、それらの各表面にｐ型電極マウ
   ント用ボンディングパッドおよびｎ型電極マウント用ボ
   ンディングパッドを、発光層を形成した基板表面からｐ
   型電極マウント用ボンディングパッド最表面までの距離
   とｎ型電極マウント用ボンディングパッド最表面までの
   距離が略同一になるように形成する工程と、を順に行う
   発光素子チップ作製工程と、透光性の保持板の少なくと
   も一方の表面上に無機系バインダー中に蛍光材料を分散
   させた塗付液を用いて蛍光体膜を形成する工程と、伸縮
   シート上に蛍光体膜を設けた保持板を載置した後に切断
   し、その後に該伸縮シートを伸ばして波長変換部材を分
   割する工程とを有する波長変換部材作製工程と、発光装
   置の外部接続用の一対の電極に発光素子チップ作製工程
   を終えた上記ｐ型電極マウント用ボンディングパッドお
   よびｎ型電極マウント用ボンディングパッドを夫々電気
   的に接続する工程と、発光素子の基板の発光層と反対側
   表面に波長変換部材作製工程を終えた波長変換部材を載
   置する工程と、を有する発光素子配設工程と、発光素子
   配設工程の後に、発光素子、波長変換部材および外部接
   続用電極を透光性材料にて封止する工程とを、備えてい
   ることを特徴とする発光装置の製造方法。