JP5315607B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発光装置及びその製造方法に関し、特に、被覆部材が剥離しにくい発光装置発光装置及びその製造方法に関する。

半導体発光素子を用いた発光装置には、基板に載置した発光素子を反射板で囲み、反射板と基板とによって凹部を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この例では、発光装置の凹部に充填される被覆部材（例えば封止樹脂）の量を一定にするために、反射板の上面に溝を設けて、凹部からあふれた封止樹脂が溝に流れ込むようにしている。
類似の発光装置としては、基板に凹部を設け、その凹部内に、まず発光素子を載置し、その後に封止樹脂を充填したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この文献には、封止樹脂を盛り上げてレンズとして機能させることが開示されている。
また、別の発光装置として、サイドビューに適した極めて薄型のものも知られている（例えば、特許文献３参照）。この発光装置は、基板の上に発光素子を載置し、その上に封止樹脂を盛り上げて構成されている。
特開平８−３２１２０号公報 特開平５−２９６５９号公報 特開２００６−２２９０５５号公報

封止樹脂は、発光装置を外環境から保護する役割を有しているので、封止樹脂が凹部内壁や基板から剥離すると、湿気等が発光素子に到達して発光素子の品質劣化が起こる問題がある。さらに、封止樹脂が完全に脱落すれば、発光素子が破損するおそれもある。よって、封止樹脂の剥離や脱落を抑制することは、発光装置の寿命を延ばす上でも重要である。

特許文献１の発光装置では、封止樹脂の表面が反射板の上面と等しくなるため、封止樹脂が外部と接触しにくく、剥離を引き起こす可能性が低い。しかしながら、特許文献２や特許文献３のように、封止樹脂が凹部や基板から突出していると、外部と接触しやすく、封止樹脂の剥離や脱落を引き起こしやすい。特に、特許文献３では、極めて薄型の発光装置のため、基板と封止樹脂との接触面の幅が狭く、外部からの衝撃によって被覆部材が剥離する危険性が極めて高い。

そこで、本発明は、極めて薄型であっても、封止樹脂の密着性が高く、封止樹脂が凹部や基板から剥離しにくい発光装置を提供することを目的とする。また、本発明は、封止樹脂が凹部や基板から剥離しにくい発光装置を、大量生産するのに適した製造方法を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、発光素子と、複数の基板を積層して構成され、前記発光素子を載置するための載置領域を上面に有する積層基板と、前記発光素子と前記積層基板の前記上面とを覆う被覆部材と、を備えた発光装置であって、前記積層基板の前記上面には、前記発光素子の前記載置領域に隣接して有底の溝部が設けられており、前記被覆部材が、前記発光素子を覆う第１被覆層と、該第１被覆層の上側を覆い且つ前記溝部を充填するように配置された第２被覆層とを含んでおり、前記溝部が、前記第２被覆層を前記積層基板に係止する係止構造を有しており、
前記複数の基板の各々は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ＢＴレジン及びガラスエポキシから成る群から選択された材料から形成されていることを特徴とする。

被覆部材が溝部に充填されることにより、被覆部材と溝部との接触面積が増加し、被覆部材の剥離が抑制できる。さらに、溝部が係止構造を備えているので、被覆部材は溝部に確実に係止できる。これにより、従来の凹部を備えた発光装置だけでなく、凹部を備えない発光装置でも、被覆部材の脱落を確実に防止できる。

また、本発明の発光装置の製造方法は、発光素子と、前記発光素子を載置するための載置領域を上面に有する積層基板と、前記発光素子と前記積層基板の前記上面とを覆う被覆部材と、を備え、前記積層基板の前記上面に、前記発光素子の前記載置領域に隣接して溝部が設けられ、前記溝部に前記被覆部材が充填され、前記被覆部材を前記積層基板に係止する係止構造を有する発光装置を、同時に複数形成できる発光装置の製造方法であって、
（１）複数の基板を積層して、係止構造を有する溝部を備えた積層基板を形成する工程と、
（２）前記積層基板の上面で前記溝部に隣接した前記載置領域に複数個の発光素子を載置する工程と、
（３）前記発光素子及び前記積層基板の上面に前記被覆部材を形成する工程と、
（４）前記溝部の長手方向と略垂直方向に前記積層基板を切断して、複数の発光装置に個片化する工程と、を有し、
前記被覆部材が第１被覆層と第２被覆層とを含んでおり、
前記被覆部材を形成する工程が、
前記第１被覆層により前記発光素子を覆う過程と、
前記第２被覆層により前記第１被覆層の上面を覆い、かつ、前記溝部に前記第２被覆層を充填する過程と、を含み、
前記第１被覆層は、ライン塗布で形成され、かつ、表面張力により前記溝部に入り込まないように形成されることを特徴とする。

この製法によれば、複雑な断面形状の溝部を備えた発光装置を簡単に製造できる。また、複数の発光装置を同時に製造することができるので、大量生産に適している。

本発明の発光装置は、極めて薄型であっても、被覆部材の密着性が高く、被覆部材が凹部や基板から剥離しにくい。また、本発明の製造方法では、被覆部材が凹部や基板から剥離しにくい発光装置を、同時に複数製造でき、大量生産に適している。

以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。

＜実施の形態１＞
図１に示す本発明の発光装置１は、４枚の基板を積層した積層基板２０と、積層基板２０の上面２０ｂに載置された発光素子１０と、発光素子１０及び積層基板２０の上面２０ｂとを覆う被覆部材３０とから構成されている。

積層基板２０は、第１基板２１、第２基板２２、第３基板２３、及び第４積層基板２４を順次積層したものである。第１基板２１は、他の基板より横幅が狭く、第１基板２１と第２基板２２との間に矩形の段差が形成されている。第３基板２３と第４基板２４とにはそれぞれ切断部分があり、互いに連通して溝部２０ａを形成している。溝部２０ａは、積層基板２０の上面２０ｂに開口している。第２基板２２には溝部２０ａと連通する切断部分はないので、溝部２０ａの底部が第２基板２２の上面になる。
積層基板２０の上面２０ｂの中央付近は、発光素子１０の載置領域２９となっており、一対の上面基板５１が形成されている。本発明では、溝部２０ａは載置領域２９に隣接して配置されている。

本発明では、溝部２０ａが被覆部材３０を積層基板２０に係止する係止構造を有している。この係止構造は、被覆部材３０が積層基板２０から簡単に脱落しないような構造とするのがよい。例えば、係止構造として、積層基板２０の上面２０ｂと垂直方向に形成した一定幅の溝部２０ａであると、溝部２０ａを備えない場合に比べて被覆部材３０は脱落しにくい。しかしながら、溝部２０ａの伸びる方向（すなわち、積層基板２０の上面２０ｂに対して垂直な方向）に沿って、被覆部材３０を上方向に引っ張った場合には比較的脱落を起こしやすいと考えられる。そこで、本発明では、溝部２０ａを形成することにより、単に積層基板２０と被覆部材３０との接触面積を増加させて結合力を高めるだけでなく、被覆部材３０を積層基板２０に機械的手段によって係止することにより、被覆部材３０の脱落を効果的に抑制するものである。

本実施の形態では、溝部２０ａに狭幅部分２４ａと広幅部分２３ａとを設け、狭幅部分２４ａが広幅部分２３ａよりも積層基板２０の上面側２０ｂに位置させることにより、係止構造を形成している。これにより、溝部２１ａに充填された被覆部材３０は、広幅部分２３ａと狭幅部分２４ａとの段差によって係止されて、積層基板２０の上面２０ｂ側への引っ張り力によっても脱落しにくい。
図１の例では、狭幅部分２４ａは第４基板２４の切断部分により構成され、広幅部分２３ａは第３基板２３の切断部分により構成されている。

図１に示す発光装置１では、被覆部材３０がシリンドリカルレンズ状に成形されており、発光素子１０から放射状に広がる光を、上面方向に効率よく取り出すことができる。
また、この例では、被覆部材３０が第１被覆層３１と第２被覆層３２とを積層して構成されている。第１被覆層３１は発光素子１０を覆っており、第２被覆層３２は、第１被覆層３１の上側を覆うように配置されている。このように２層構造になっていると、それぞれに異なる機能を付与することができる。例えば、第１被覆層３１又は第２被覆層３２のいずれかに蛍光物質４０を混入しておけば、発光装置の発光色を、発光素子１０の発光色と異ならせることができる。特に、本実施の形態のように、第１被覆層３１に蛍光物質４０を混入すると、（１）発光素子１０の近傍に蛍光物質４０を配置することにより、点光源に近づけることができる、（２）少量の蛍光物質であっても所定の色味にすることができる、及び（３）少量の蛍光物質をより効率良く発光させることができる、という点で好ましい。
なお、第１被覆層３１、第２被覆層３２には、蛍光物質４０の他に、必要に応じて光拡散材や酸化防止剤、紫外線反射部材などを含有してもよい。

本実施の形態では、被覆部材３０が２層構造となっているが、この場合には、外側の第２被覆層３２が溝部２０ａに充填されているのが好ましい。これにより、第２被覆層３２が基板から抜脱するのを防止できると共に、第１被覆層３１の脱落もあわせて防止できるので好ましい。
本発明では、溝部２０ａは載置領域２９に隣接して配置されており、載置領域２９の内部には形成されていないので、載置領域２９に第１被覆層３１を形成し、その外側に第２被覆層３２を充填すれば、溝部２０ａに第２被覆層３２を充填することができる。
なお、溝部２０ａの一部に第１被覆層３１が充填されることは問題ない。

溝部２０ａは、図１の紙面垂直方向に伸びて、積層基板２０ａの少なくとも一方の側面から外部に露出しているのが好ましい。溝部２０ａが積層基板２０ａの側面から露出していると、溝部２０ａ内に被覆部材３０を充填するときに溝部２０ａ内の空気が抜けやすくなる。よって、溝部２０ａ内部で被覆部材３０に気泡が形成されにくくなるので、被覆部材３０が溝部２０ａに確実に係止でき、被覆部材３０と積層基板２０との密着性を高めることができるので好ましい。

発光素子１０として半導体発光素子を使用するときには、発光素子１０に過剰な電圧が印加されることのないように、保護素子７０が回路内に組み込まれることがある。保護素子７０は、発光素子１０と同じ載置領域２９内に実装されることが多いが、この場合には、保護素子７０が発光素子１０からの光を遮光し、又は光を吸収することがある。本発明では、保護素子７０を溝部２０ａ内に配置することができ、保護素子７０による遮光や光吸収の問題が起こらないので好ましい。
ただし、溝部２０ａの形態によっては、保護素子７０への配線がしにくいので、その場合には保護素子７０を積層基板２０の上面に配置する方が好ましい。

積層基板２０の載置領域２９には、発光素子１０が載置されている。そして、発光素子１０の正電極又は負電極は、載置領域２９に形成された一対の上面電極５１の各々に、導電ワイヤ１１によって電気的に接続されている。
図１の形態では、一方の上面電極５１が大きく形成され、その上に発光素子１０が配置されている。これ以外にも、上面電極５１を両方とも小さく形成して、発光素子１０を積層基板２０の上面２０ｂに直接配置してもよい。

上面電極２１の直下には、積層基板２０の上面２０ｂから下面まで貫通するスルーホール５３が形成されている。このスルーホール５３の内面にはメッキ層５４が施され、さらにその内部に穴埋め材料５５が充填されている。上面電極５１は、メッキ層５４を介して下面電極５２に電気的に接続されるので、下面電極５２と外部電極とを接続すれば、発光素子１０を発光させることができる。

積層基板２０の積層する際には接着層６１が使用できる。接着層６１は、第１基板２１〜第４基板２４の各層の間に配置されている。接着層６１は、下面電極５２の短絡や、スルーホール５３内のメッキ層５４間の短絡を防止するために、絶縁性の接着材料が使用される。

次に、本実施の形態に係る発光装置の製造方法について説明する。
（１．積層基板２０の作製）
図２には、第１基板２１〜第４基板２４を積層する前の状態を示す。図示した第１基板２１〜第４基板２４は、複数個の発光装置１を同時に形成するためのものである。
第１基板２１には、横幅一定で所定長さの細長い第１貫通孔８１が複数（この例では２つ）ほぼ平行に形成されている。第１基板２１の上面、下面及び第１貫通孔８１の内壁には、連続する金属膜から成る下面電極５２が形成されている。各第１貫通孔８１に形成された下面電極５２は、上面側で互いに分離されている。この分離部分からは、第１基板２１が露出している。

第３基板２３には、横幅一定で所定長さの細長い第２貫通孔８２が複数（この例では２つ）ほぼ平行に形成されている。
また、第４基板２４にも、横幅一定で所定長さの細長い第３貫通孔８３が複数（この例では２つ）ほぼ平行に形成されている。第３貫通孔８３は、積層したときに第２貫通孔８２と連通するように位置決めされている。第３貫通孔８３の幅は、第２貫通孔８２の幅よりも狭くされている。第４基板２４の上面には、連続する金属膜から成る上面電極５１が形成されている。なお、第４基板２４の下面及び第３貫通孔８３の内面には、金属膜が形成されていない。
第２基板２２は、貫通孔や金属膜が形成されていない板状体であり、第１貫通孔８１と第２貫通孔８２との間を分離している。

図２の第１基板２１〜第４基板２４を、接着シート等の接着層６１を間に挟んで積層して、図３Ａに示すような積層基板１５を形成する。この例では、第２貫通孔８２と第３貫通孔８３とが連通して形成された溝部２０ａは、断面Ｌ字型になっている。

（２．積層基板２０の加工）
図４Ａのように積層した積層基板２０に、第１基板２１の下面から第４基板２４の上面まで貫通したスルーホール５３を複数形成する（図３Ｂ参照）。
形成したスルーホール５３には、スルーホール５３の内面にメッキ層５４を施した後、スルーホール３４の内部に穴埋め材料５５（金属ペースト若しくはエポキシ樹脂等）が充填される。その後、スルーホール３４の両端を金属膜で被覆される。金属膜は、メッキ層と電気的に接続され、さらに、上面電極５１及び下面電極５２と一体にされる。これにより、上面電極１６と下面電極２７とが電気的に接続される（図４Ｃ参照）。

第４基板２４の上面に形成された上面電極５１も部分的に除去されて、２つの上面電極５１に分離される。また、第１基板２１の下面に形成された下面電極５２は部分的に除去されて、図３Ｃに示すような２つの下面電極５２に分離される。なお、下面電極５２及び上面電極５１は、部分的除去の際に、所望の形状に成形することもできる。

（３．発光素子１８の実装）
次いで、得られた積層基板２０に、発光素子１０を実装する。発光素子１０は、上面電極５２にダイボンドされる。そして、発光素子１０の電極（図示せず）と、積層基板２０の上面電極５１とを導電性ワイヤ１１によりワイヤボンドする（図３Ｄ参照）。複数の発光装置１０を同時に製造する場合には、第３貫通孔８３の長手方向に沿って複数の発光素子１０を配置し、又は第３貫通孔８３に直交する方向沿った方向に複数の発光素子１０を配置することができる（図４Ａ参照）。
なお、この例では発光素子１０を、いわゆるフェイスアップ実装しているが、フリップチップ実装でもよい。

（４．第１被覆部材３１及び第２被覆部材３２の形成）
発光素子１０及び積層基板２０の上面に、第１被覆部材３１を形成する（図３Ｅ及び図４Ａ参照）。第１被覆部材３０の形成では、ライン塗布で形成することができる。本実施の形態でのライン塗布は、第１被覆部材３１用の被覆材料を供給するチューブを、溝部２０ａの長手方向に沿って並んだ発光素子１０の上方を移動させながら、複数の発光素子１０を連続する第１被覆部材３１で被覆する方法である。第１被覆層３１は、表面張力により溝部２０ａに入り込まず、上面電極５１上のみに配置する。
本実施の形態では、第１被覆部材３１が蛍光物質を含有しているので、ライン塗布に使用する被覆材料に前もって蛍光物質を混合しておくのがよい。

次に、第１被覆部材３１を覆うように第２被覆部材３２を形成する（図３Ｅ及び図４Ｂ参照）。第２被覆部材３２の形成には、断面形状がシリンドリカル状の金型９０を用いることができる。図４Ｂのように、金型９０の凹部９１に第２被覆部材３２用の被服材料を注入し、そこに逆向きにした積層基板２０を押しつけて圧縮成形する。このときに、金型９０の凹部９１の位置に、積層基板２０の上面２０ｂに形成した第１被覆部材３１が一致させる。この方法によれば、溝部２０ａが一方向に長く伸びているので、第２被覆部材３２が空気を押出しながら溝部２０ａの内部にまで侵入しやすい。よって、第２被覆部材３２を、溝部２０ａ内に気泡なしで充填することができる。

（５．発光装置１への分割）
積層基板２０をダイシング・ブレードによって分割し、個々の発光装置１に個片化する。詳しくは、図４Ｃで示すように、溝部２０ａの伸びている方向（第３貫通孔８３の長手方向）と略垂直方向の分割線Ｃ１と、溝部２０ａの伸びている方向と略平行の分割線Ｃ２とによって、積層基板２０を分割する。分割後は、図３Ｆに示すように個々の発光装置１が得られる。

本実施の形態の製造方法は、第３基板２３と第４基板２４とに異なる幅の貫通孔８２、８３を形成し、積層時にそれらの貫通孔を連通させることにより、切削では形成しにくいＬ字型の溝部２０ａを容易に形成できる。また、同じ形状の発光装置１を、同時に多数形成することができるので、大量生産に適している。また、小型の発光装置１の製造であっても、比較的ハンドリングしやすい寸法形状の積層基板２０で製造して、最後に分割すれば簡単に製造することができる。

本実施の形態では、図４Ｃにおいて、Ｃ１−Ｃ１間を狭くして、薄型のサイドビュー型発光装置１を形成しているが、Ｃ１−Ｃ１間を広くして、トップビュー型の発光装置１を形成することもできる。
また、完成した発光装置１に、さらにシリコーンゴムなどのラバーキャップを被せて使用することもできる。

以下、発光装置１の各構成について詳細に説明する。
（積層基板２０）
第１基板２１〜第４基板２４は、適当な機械的強度と絶縁性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素などのセラミックス基板や、ＢＴレジン、ガラスエポキシ等を用いることができる。また、エポキシ系樹脂シートを多層張り合わせたものでも良い。
積層基板２０に形成された形成する上面電極５１及び下面電極５２は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｒｈなどの薄膜から形成できる。薄膜形成方法としては、メッキ、蒸着、スパッタ、印刷等の手法を利用できる。

（発光素子１０）
発光素子１０には、半導体発光素子が好ましく利用される。特に、バックライト用の白色発光装置を作製する場合には、発光素子に短波長を発する発光ダイオードを用いて、蛍光物質により発光の一部を他の色に波長変換する方法が採用できる。以下に、白色発光装置に利用できる発光ダイオードと蛍光物質との組み合わせについて説明する。

白色の発光装置を構成するのに適した発光ダイオードとして、窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）のを用いたものを用いることができる。この発光ダイオードは、Ｉｎ_ｘＧａ_1-ｘＮ（０＜ｘ＜１）を発光層として有しており、その混晶度によって発光波長を約３６５ｎｍから６５０ｎｍで任意に変えることができる。

白色系の光を発光させる場合は、蛍光物質から出射される光との補色関係を考慮すると、発光ダイオード８の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下に設定することが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。なお、蛍光物質の種類を選択することにより、４００ｎｍより短い紫外域の波長の光を発光するＬＥＤチップを適用することもできる。

（被覆部材３０）
被覆部材３０は、第１被覆層３１と第２被覆層３２とから成っているが、一層のみでも良く、三層以上とすることもできる。複数の層の積層体にすることにより、下層側（例えば第１被覆層３１）に耐熱性、耐光性に優れた樹脂を用い、上層側（例えば第２被覆層３２）に耐候性に優れた樹脂を用いるなど、各層ごとに異なる物性の被服材料を使用することができる。
第１被覆層３１は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを配置することができるが、シリコーン樹脂が耐光性の観点から好ましい。
第２被覆層３２は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを配置することができるが、硬質のシリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂が耐候性の観点から好ましい。

（蛍光物質４０）
蛍光物質４０は、発光素子１０からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光物質・酸窒化物系蛍光物質・サイアロン系蛍光物質、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光物質、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光物質、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光物質、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光物質、アルカリ土類硫化物蛍光物質、アルカリ土類チオガレート蛍光物質、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光物質、ゲルマン酸塩蛍光物質、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光物質、希土類ケイ酸塩蛍光物質又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光物質を使用することができるが、これに限定されない。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光物質は、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、ＭＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＭＡｌ_１−ＸＢ_ＸＳｉＮ_３：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。０＜Ｘ＜１である。）などがある。また、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：ＥｕのほかＭＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、Ｍ_１．８Ｓｉ_５Ｏ_０．２Ｎ_８：Ｅｕ、Ｍ_０．９Ｓｉ_７Ｏ_０．１Ｎ_１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光物質は、ＭＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活されるサイアロン系蛍光物質は、Ｍ_ｐ／２Ｓｉ_{１２−ｐ−ｑ}Ａｌ_ｐ＋ｑＯ_ｑＮ_１６−ｐ：Ｃｅ、Ｍ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。ｑは０〜２．５、ｐは１．５〜３である。）などがある。

Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光物質には、Ｍ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光物質には、Ｍ_２Ｂ_５Ｏ_９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光物質には、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｒ、ＣａＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類硫化物蛍光物質には、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕなどがある。

Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光物質には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ_０．８Ｇｄ_０．２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｙ_３（Ａｌ_０．８Ｇａ_０．２）_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光物質などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅなどもある。

その他の蛍光物質には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４：Ｍｎ、ＭＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

上述の蛍光物質は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光物質以外の蛍光物質であって、同様の性能、効果を有する蛍光物質も使用することができる。

これらの蛍光物質は、発光素子の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光物質を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光物質も使用することができる。これらの蛍光物質を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する表面実装型発光装置を製造することができる。

例えば、青色に発光するＧａＮ系化合物半導体を用いて、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ若しくは（Ｙ_０．８Ｇｄ_０．２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子からの光と、蛍光物質からの光との混合色により白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。

例えば、緑色から黄色に発光するＣａＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ又はＳｒＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕと、蛍光物質である青色に発光する（Ｓｒ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、赤色に発光するＣａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ又はＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕと、からなる蛍光物質６０を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第１の蛍光物質及び第２の蛍光物質の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。

（光拡散材）
発光素子１０からの発光を拡散させて、色むらを低減するために、被覆部材３０に光拡散材を均一分散させてもよい。特に、第１被覆層３１には蛍光物質４０を含有させ、第２被覆層３２には光拡散材を含有させれば、色むらをより低減することができる。光拡散材は、シリカ、酸化チタン等を使用することができる。

＜変形例１＞
溝部２０ａの断面形状は、図５ＡのようなＬ字型以外に、様々な形態にすることができる。
例えば、図５Ｂのように、第３基板２３の第２貫通孔の幅をさらに広げて、断面形状が逆Ｔ字型の溝部２０ａを形成すれば、被覆部材３０を溝部２０ａに係止する係止力が高まるので好ましい。

積層する基板の枚数を増やして、それぞれに貫通孔を形成して溝部を形成すれば、より複雑な断面形状の溝部２０ａを形成することができる。例えば、図５Ｃ及び図５Ｄのように、３枚の基板（第３基板２３、第４基板２４及び第５基板２５）の貫通孔（第２貫通孔８２、第３貫通孔８３及び第４貫通孔８４）から溝部２０ａを形成すれば、断面形状が横向きのＴ字（図５Ｃ）や十字型（図５Ｄ）の溝部２０ａを形成できる。
さらに、図５Ｅ〜図５Ｇのように、４枚の基板（第３基板２３、第４基板２４、第５基板２５及び第６基板２６）の貫通孔（第２貫通孔８２、第３貫通孔８３、第４貫通孔８４及び第５貫通孔８５）から溝部２０ａを形成すれば、断面形状がＬ字型を２つ組み合わせたような形状（図５Ｅ）や、逆Ｔ字型を２つ組み合わせたような形状（図５Ｆ）や、Ｌ字型と逆Ｔ字型とを組み合わせたような形状（図５Ｇ）など、様々な形状の溝部２０ａを形成できる。

また、別の例として、実施の形態１と同様に２枚の基板（第３基板２３及び第４基板２４）の貫通孔（第２貫通孔８２及び第３貫通孔８３）とから溝部３０ａを形成する変形例もある。例えば、図５Ｈのように、同じ幅の第２貫通孔８２と第３貫通孔８３から係止構造を構成することもできる。この場合には、第２貫通孔８２の中心位置と第３貫通孔８３の中心位置をずらして、且つ部分的に連通するように基板を積層する。これにより溝部２０ａの内部に段差ができるので、充填された被覆部材３０を機械的に係止することができる。また、同じ寸法形状の貫通孔が形成された基板を、わずかにずらして積層すればよいので、部品種類を減らすことができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態にかかる発光装置１は、図６に図示されているように、積層基板２０が、第１基板２１〜第３基板２３の３枚から形成されていることを除いて、実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、積層基板２０には、貫通孔を備えていない平板状の基板が含まれていない。そのため、第１基板２１の第１貫通孔８１と第２基板２２の第２貫通孔８２とが連通しないように、貫通孔の形成位置を決定しなくてはならない。
本実施の形態では、積層基板２０を構成する基板の枚数を少なくできるので、積層基板２０の薄型化に適している。

＜実施の形態３＞
本実施の形態にかかる発光装置１は、図７に図示されているように、積層基板２０が、第１基板２１と第２基板２３の２枚から形成されている点と、溝部２０ａの断面形状が異なる点を除いて、実施の形態１及び２と同様である。

溝部２０ａは、積層基板２０の上面２０ｂに対して傾斜している。この傾斜により、被覆部材３０が積層基板２０から脱離するのを防止している。すなわち、溝部２０ａにこのような傾斜した部分が含まれていれば、係止構造として機能させることができる。
また、載置領域２９の両側まで上面電極５１が形成されていると、第１被覆層３１は表面張力により上面電極５１の位置まで山なりに形成される。そして、載置領域２９に隣接して溝部２０ａが形成されているなら、第２被覆層３２は、山なりに形成された第１被覆層４３１に沿って溝部４２０ａに流れ込むことができるので、さらに溝部２０ａに空気が残存しにくくなる。

本実施の形態の積層基板２０の形成には、図８のように第２基板２２の上面に溝部２０ａを掘削した後に、第１基板２１と第２基板２２とを積層する。溝部２０ａの掘削には、ダイシング・ブレード等を使用することができる。

＜実施の形態４＞
本実施の形態にかかる発光装置１は、図９に図示されているように、積層基板２０の載置領域２９が狭くされていることを除いて、実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、載置領域２９に上面電極５１を形成していない。上面電極５１は、載置領域２９から溝部２０ａを挟んだ位置に形成されている。よって、発光素子１０と上面電極５１とを導通するために、溝部２０ａを越えるように導電ワイヤ１１を張ることになる。
本実施の形態では、載置領域２９を狭くして、その上面のみに第１被覆層３１を配置しているので、第１被覆層に含まれる蛍光物質２４０の量を少なくすることができる。

＜実施の形態５＞
本実施の形態にかかる発光装置１は、図１０に図示されているように、積層基板２０の載置領域２９が、平坦部分２９ａとテーパー部分２９ｂとから成ることを除いて、実施の形態１と同様である。
載置領域２９は、発光素子１０を載置する平坦部分２９ａと、平坦部分２９ａの両側に形成されて上方向に広がったテーパー部分２９ｂとから構成されている。発光素子１０からの発光は、放射状に広がるが、テーパー部分２９ｂによって光反射されると、発光素子の発光の指向性を調節し、光取り出し効率の向上を図ることができる。
また、平坦部分２９ａとテーパー部分２９ｂとによって形成された凹部に第１被覆層３１を形成しているので、ライン塗布では使用できない程度の粘度の低い被覆材料であっても、第１被覆層用の被覆材料として使用することができる。

本実施の形態では、第１被覆層３１は、表面を平らにして載置領域２９の凹部内に形成されているので、第２被覆層３２との接触面積が狭く、第２被覆層３２と積層基板２０との密着性が著しく低下する。しかしながら、本発明では、係止構造を備えた溝部２０ａを積層基板２０に形成し、そこに第２被覆層３２を充填して、第２被覆層３３２の抜脱を防止することができる。

本実施の形態の積層基板２０の形成には、図１１のように、第４基板２４に、上方向に広がったテーパー面２９ｂを備えたテーパー貫通孔２９０を形成しておき、第１基板２１〜第４基板２４を積層する。テーパー貫通孔２９０は、第３基板２３の上面によって封止される。よって、載置領域２９の平坦部分２９ａは、第３基板２３の上面によって構成される。
なお、第４基板２４のテーパー貫通孔２９０を、テーパー溝部として貫通させず、テーパー溝部の底面を平坦部分２９ａとすることもできる。

本発明の半導体装置は、液晶ディスプレイのバックライト等のように、極めて薄型の発光部品を必要とする装置を使用する装置に利用可能である。

実施の形態１に係る発光装置を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の積層基板の積層前の状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略斜視図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造方法を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の製造工程を示す概略斜視図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る発光装置の溝部の１形態を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る発光装置を示す概略断面図である。 実施の形態３に係る発光装置を示す概略断面図である。 実施の形態３に係る発光装置の積層基板の積層前の状態を示す斜視図である。 実施の形態４に係る発光装置を示す概略断面図である。 実施の形態５に係る発光装置を示す概略斜視図である。 実施の形態５に係る発光装置の積層基板の積層前の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 発光素子
２０ 積層基板
２０ａ 溝部
２１ 第１基板
２２ 第２基板
２３ 第３基板
２４ 第４基板
３０ 被覆部材
３１ 第１被覆層
３２ 第２被覆層
４０ 蛍光物質
５１ 上面電極
５２ 下面電極
５３ スルーホール

Claims (16)

1. 発光素子と、
   複数の基板を積層して構成され、前記発光素子を載置するための載置領域を上面に有する積層基板と、
   前記発光素子と前記積層基板の前記上面とを覆う被覆部材と、を備えた発光装置であって、
   前記積層基板の前記上面には、前記発光素子の前記載置領域に隣接して有底の溝部が設けられており、
   前記被覆部材が、前記発光素子を覆う第１被覆層と、該第１被覆層の上側を覆い且つ前記溝部を充填するように配置された第２被覆層とを含んでおり、
   前記溝部が、前記第２被覆層を前記積層基板に係止する係止構造を有しており、
   前記複数の基板の各々は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ＢＴレジン及びガラスエポキシから成る群から選択された材料から形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記溝部は、前記積層基板の少なくとも一方の側面から外部に露出していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記溝部が、狭幅部分と、該狭幅部分よりも幅の広い広幅部分とを備えており、
   前記狭幅部分が前記広幅部分よりも前記積層基板の前記上面側に配置されて、前記係止構造を構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記溝部の前記係止構造が、前記溝部の断面形状でＬ字型、逆Ｔ字型、横Ｔ字型、又は十字型のいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記溝部が、前記積層基板の前記上面部に対して斜めに形成された傾斜部分を備えており、
   前記傾斜部分が前記係止構造を構成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第１被覆層が蛍光物質を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記第２被覆層が光拡散材を含むことを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 前記積層基板の前記載置領域が、前記発光素子を載置する平坦部分と、該平坦部分に隣接して設けられ、上方向に広がったテーパー部分とから成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記溝部が、前記積層基板の両側面から露出していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記溝部の内部に、保護素子が載置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置。
11. 発光素子と、
    前記発光素子を載置するための載置領域を上面に有する積層基板と、
    前記発光素子と前記積層基板の前記上面とを覆う被覆部材と、を備え、
    前記積層基板の前記上面に、前記発光素子の前記載置領域に隣接して溝部が設けられ、
    前記溝部に前記被覆部材が充填され、前記被覆部材を前記積層基板に係止する係止構造を有する発光装置を、同時に複数形成できる発光装置の製造方法であって、
    （１）複数の基板を積層して、係止構造を有する溝部を備えた積層基板を形成する工程と、
    （２）前記積層基板の上面で前記溝部に隣接した前記載置領域に複数個の発光素子を載置する工程と、
    （３）前記発光素子及び前記積層基板の上面に被覆部材を形成する工程と、
    （４）前記溝部の長手方向と略垂直方向に前記積層基板を切断して、複数の発光装置に個片化する工程と、を有し、
    前記被覆部材が第１被覆層と第２被覆層とを含んでおり、
    前記被覆部材を形成する工程が、
    前記第１被覆層により前記発光素子を覆う過程と、
    前記第２被覆層により前記第１被覆層の上面を覆い、かつ、前記溝部に前記第２被覆層を充填する過程と、を含み、
    前記第１被覆層は、ライン塗布で形成され、かつ、表面張力により前記溝部に入り込まないように形成されることを特徴とする発光装置の製造方法。
12. 前記積層基板を形成する工程が、
    互いに略平行に形成された複数の細長い第１貫通孔を備えた第１基板と、
    前記第１基板の上面側に積層される第２基板と、
    互いに略平行に形成された複数の細長い第２貫通孔を備えた第３基板と、
    互いに略平行に形成された複数の細長い貫通孔であって、前記第２貫通孔よりも狭幅で、前記第２貫通孔と位置合わせして形成された第３貫通孔を備えた第４基板と、をこの順に積層して前記積層基板を形成し、前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とを連通して前記係止構造を有する前記溝部を形成することを含む、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記積層基板を形成する工程が、
    互いに略平行に形成された複数の細長い第１貫通孔を備えた第１基板と、
    前記第１基板の上面側に積層される第２基板と、
    互いに略平行に形成された複数の細長い第２貫通孔を備えた第３基板と、
    互いに略平行に形成された複数の細長い貫通孔であって、前記第２貫通孔と同じ寸法で、前記第２貫通孔の位置と部分的に一致するように位置決めされた第３貫通孔を備えた第４基板と、をこの順に積層して前記積層基板を形成し、前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とを連通して前記係止構造を有する前記溝部を形成することを含む、請求項１１に記載の製造方法。
14. 前記積層基板を形成する工程が、
    互いに略平行に形成された複数の細長い第１貫通孔を備えた第１基板と、
    互いに略平行に形成された複数の細長い貫通孔であって、前記第１貫通孔と異なる位置に形成された第２貫通孔を備えた第２基板と、
    互いに略平行に形成された複数の細長い貫通孔であって、前記第２貫通孔よりも狭幅で、前記第２貫通孔と位置合わせして形成された第３貫通孔を備えた第３基板と、をこの順に積層して前記積層基板を形成し、前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とを連通して前記係止構造を有する前記溝部を形成することを含む、請求項１１に記載の製造方法。
15. 発光素子と、
    前記発光素子を載置するための載置領域を上面に有する積層基板と、
    前記発光素子と前記積層基板の前記上面とを覆う被覆部材と、を備え、
    前記積層基板の前記上面に、前記発光素子の前記載置領域に隣接して溝部が設けられ、
    前記溝部に前記被覆部材が充填され、前記被覆部材を前記積層基板に係止する係止構造を有する発光装置を、同時に複数形成できる発光装置の製造方法であって、
    （１）互いに略平行に形成された複数の細長い第１貫通孔を備えた第１基板の上面に、
    前記溝部に対応した断面形状を有する細長い切削溝が略平行に複数形成された第２基板を、前記切削溝が上面に位置するように積層する工程と、
    （２）前記積層基板の上面で前記切削溝に隣接した前記載置領域に複数個の発光素子を載置する工程と、
    （３）前記発光素子及び前記積層基板の上面に前記被覆部材を形成する工程と、
    （４）前記切削溝の長手方向と略垂直方向に前記積層基板を切断して、複数の発光装置に個片化する工程と、を有し、
    前記被覆部材が第１被覆層と第２被覆層とを含んでおり、
    前記被覆部材を形成する工程が、
    前記第１被覆層により前記発光素子を覆う過程と、
    前記第２被覆層により前記第１被覆層の上面を覆い、かつ、前記溝部に前記第２被覆層を充填する過程と、を含み、
    前記第１被覆層は、ライン塗布で形成され、かつ、表面張力により前記溝部に入り込まないように形成されることを特徴とする発光装置の製造方法。
16. 前記第１被覆層が蛍光物質を含むことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

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