発光デバイス
【課題】発光デバイスを反射性の基板に実装した場合に、発光デバイスから出射した光が、基板で反射され発光デバイスに再入射することを防ぎ、さらなる光取出し効率の向上を図る。
【解決手段】発光素子１１０と、該発光素子の周囲を覆う透光性部材１３０と、一端が前記発光素子に接続され、他端が前記透光性部材の外部へと引き出された接続部材１２０と、表面が反射性であり、前記接続部材の他端を載置して前記表面が前記透光性部材と離間して対向する基板１４０と、を有する発光デバイスにおいて、前記基板上に、前記発光素子から前記基板に向けて出射した所定範囲の光を反射して、前記透光性部材に戻らないようにする反射部１５０を設けた。
【解決手段】発光素子１１０と、該発光素子の周囲を覆う透光性部材１３０と、一端が前記発光素子に接続され、他端が前記透光性部材の外部へと引き出された接続部材１２０と、表面が反射性であり、前記接続部材の他端を載置して前記表面が前記透光性部材と離間して対向する基板１４０と、を有する発光デバイスにおいて、前記基板上に、前記発光素子から前記基板に向けて出射した所定範囲の光を反射して、前記透光性部材に戻らないようにする反射部１５０を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性部材に発光素子を封入した発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光デバイス、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）を透光性部材に封入した発光デバイスでは、その発光効率を向上させることが肝要である。ＬＥＤの発光効率向上策としては、発光層で発光する際の内部量子効率の向上と同様、発光した光を透光性部材の外部に取り出す際の光取出し効率の向上も重要である。
【０００３】
かかる問題に対処した従来技術として、特許文献１の半導体発光装置がある。
【０００４】
特許文献１に記載された発光デバイスとしての半導体発光装置を図２２に図示する。半導体発光装置９００は、半導体発光素子９１０、透明基板９２０、リード端子９３０、ボンディングワイヤ９４０、９４２、透明封止樹脂９５０から構成される。
【０００５】
特許文献１に記載された発光デバイスとしての半導体発光装置９００では、表面、裏面の両面から光を出射する半導体発光素子９１０を透明基板９２０上に実装し、それらをリード端子９３０、ボンディングワイヤ９４０、９４２とともに略球形の透明封止樹脂９５０に埋設して、光を全周方向に放射させることにより、光取出し効率の向上を図っている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された半導体発光装置９００を、図２３に図示するように、リード端子９３０を介して上面への光の取り出し効率を高めるために反射性の実装基板９６０に実装した場合、半導体発光素子９１０から実装基板９６０の方向に出射した光は実装基板９６０で反射され、透明封止樹脂９５０内に再入射する。図２３中、白抜き矢印が半導体発光素子９１０からの出射光、黒塗矢印が実装基板９６０での反射光を示す。
【０００７】
透明封止樹脂９５０内に再入射した光の多くは、半導体発光素子９１０まで達し、半導体発光素子９１０内で熱エネルギーに変換されて損失となったり、あるいは透明封止樹脂９５０内で反射を繰り返すうちに損失となったりして、その分光取出し効率が低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０６２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような背景技術に鑑み、発光デバイスを基板に実装し、基板を反射性とした場合に、発光デバイスから出射した光が、基板で反射され発光デバイスに再入射することを防ぎ、さらなる光取出し効率の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明による発光デバイスは、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明の発光デバイスは、発光素子と、発光素子の全周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された接続部材
と、表面が反射性であり、接続部材の他端を載置して前記表面が透光性部材と離間して対向する基板とを有する発光デバイスにおいて、前記基板上の、発光素子から基板に向けて出射したが反射により前記透光性部材に戻る範囲に、透光性部材に戻らないようにする反射部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における反射部は、発光素子と基板との間にその頂点を有する円錐形状であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明における反射部は、発光素子と基板との間にその頂点を有するドーム形状であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明における反射部は、基板上に形成された粗面であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明による発光デバイスは、一端および他端を有するリードフレームをさらに有し、リードフレームの一端が接続部材の他端に接続され、リードフレームの他端が基板に載置されて前記基板の表面が透光性部材と離間して対向してもよい。
【００１５】
また、本発明による発光デバイスは、接続部材の一端が、発光素子が実装されているサブマウントを介して発光素子に接続してもよい。
【００１６】
また、本発明による発光デバイスは、発光素子が、前記透光性部材の中に発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を略均一に含んでいる波長変換部材で全周囲を覆われていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明による発光デバイスは、上記波長変換部材をさらに透光性部材で全周囲を覆っていることが好ましい。
【００１８】
また、本発明における透光性部材、もしくは波長変換部材の形状は、発光素子を中心とする球形状であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明における波長変換部材の形状は、透光性部材と略同心の球形状であることが好ましい。
【００２０】
（作用）
発光素子と、発光素子の周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された接続部材と、表面が反射性であり、接続部材の他端を載置して前記表面が透光性部材と離間して対向することで上面への光の取り出し効率の向上に寄与する基板とを有する発光デバイスにおいて、前記基板上に、発光素子から基板に向けて出射した所定範囲の光を反射して、透光性部材に戻らないようにする反射部を設けたことで、発光素子から出射した光が、反射性基板で反射され透光性部材に再入射するのを防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明のように、本発明の発光デバイスにおいては、下記に記載する効果を有する。
【００２２】
発光素子と、発光素子の周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された接続部材と、表面が反射性であり、接続部材の他端を載置して前記表面が透光性部材と離間して対向する基板とを有する発光デバイスにおいて、前記基板上に、発光素子から基板に向けて出射した所定範囲の光を反射して、透光性部
材に戻らないようにする反射部を設けたことで、発光素子から出射した光が、反射性基板で反射され透光性部材に再入射するのを防ぐことが可能となる。
【００２３】
したがって、発光デバイスを反射性基板に実装した場合において、発光素子から出射した光の一部が、透光性部材あるいは発光素子内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
また、発光素子を覆い、発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換部材を、発光素子と透光性部材との間に設けたことにより、透光性部材全体を波長変換部材とする場合と比較して、透光性部材と空気層との界面に対して、蛍光体で波長変換された光束をより点光源に近い状態とすることが可能となる。
【００２５】
そのため、透光性部材から空気層へと入射する場合の臨界角以下の光線が増え、透光性部材と空気層との界面での全反射が低減されて、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。特に、透光性部材が蛍光体層を含んだ球形状の場合に、球形状としたことのメリットを最大限生かすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における発光デバイスの平面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の第一の変形例における発光デバイスの断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の第二の変形例における発光デバイスの断面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の第三の変形例における発光デバイスの断面図である。
【図６】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図７】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図８】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図９】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１０】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１１】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１２】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１３】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１４】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１５】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１６】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１７】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１８】本発明の第二の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２０】本発明の第四の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２１】本発明の第五の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２２】従来の発光デバイスの構成を示す図である。
【図２３】従来の発光デバイスを実装基板に搭載した構成を示す図である。
【図２４】従来の蛍光体含有透明封止樹脂を備えた発光デバイスの光路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明を適用した発光デバイスの実施形態を説明する。
【００２８】
以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。従って、それらの名称および機能も同じであるので、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２９】
また、以下の図面においては、各部構成の寸法比率は説明に応じて適宜誇張して描かれており、必ずしも実際の寸法比率を示すものではない。
【００３０】
（第一の実施形態）
図１、図２を用いて本発明の第一の実施形態を説明する。発光デバイス１００は、発光素子１１０、接続部材としてのボンディングワイヤ１２０、透光性部材としての透明封止樹脂１３０、基板１４０、基板に配置された配線層１４２、反射部としての反射部材１５０、反射層１６０から構成される。
【００３１】
発光素子１１０は表面および裏面の両面から出射するタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、例えば、サファイア等の透明基板上にＮ型層、発光層、Ｐ型層をこの順に積層したものを用いることができる。発光素子１１０の表面上の正極、負極の電極にボンディングワイヤ１２０が接続され、発光素子１１０とボンディングワイヤ１２０の一部を球形状の透明封止樹脂１３０で覆っている。発光素子１１０および透明封止樹脂１３０の大きさは特に限定されるものではないが、一例として、発光素子１１０の縦×横×厚さを０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×２００μｍ、透明封止樹脂１３０の直径を１．５ｍｍ程度とすることができる。
【００３２】
透明封止樹脂１３０としては、透光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いることができる。
【００３３】
また、ボンディングワイヤ１２０としては、２０〜３０μｍφ程度のＡｕワイヤ、Ａｌワイヤ等の一般的な材料を用いることができる。
【００３４】
上述のようにして構成した発光デバイスは、両ボンディングワイヤ１２０に所定の電源を接続することにより、発光デバイスの全方向に光を出射する。ＬＥＤは側面からも発光するからである。
【００３５】
かかる発光デバイスとすることにより、発光素子の表面、裏面のいずれか１面から光を出射する場合に比べて光の取り出し効率を向上させることができる。発光素子１１０内に、損失の原因となる、光路を折り返すための反射部分、すなわち１面から光を出射させる場合に、光出射面に対し発光層と反対側に設ける反射ミラー等が存在しないからである。
【００３６】
また、透明封止樹脂１３０を球形状とすることにより、透明封止樹脂１３０の中央に配された発光素子１１０から出射した光の光軸と、透明封止樹脂１３０とその周囲の空気層との界面が互いに垂直に近い状態で均質化され、光の取り出し効率がより向上するという効果もある。
【００３７】
透明封止樹脂１３０の外部へと引き出されたボンディングワイヤ１２０は、基板１４０の配線層１４２に超音波熱圧着等一般的なボンディング方法で接続される。
【００３８】
基板１４０としては、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、ＳｉＣ等のセラミック基板、金属基板等を用いることができる。基板１４０の表面は、発光素子１１０より基板１４０に向けて出射された光を前方（発光素子１１０の方向）に反射すべく、全面を極力反射性に形成する。
【００３９】
本実施形態では、基板１４０をガラスエポキシ基板とし、ガラスエポキシ基板上に絶縁材料で形成された反射層１６０を設け、その上に配線層１４２を設けている。
【００４０】
反射層１６０は、例えば、白色顔料を含有した樹脂を塗布して形成することができる。
また、配線層１４２も反射率を高くすべく、銅配線にＮｉメッキ、その上にＡｇメッキを施したものを好適に用いることができる。
【００４１】
そして、発光素子１１０の下部に位置する基板１４０上には、発光素子１１０と基板１４０との間にその頂点を有する円錐形状の反射部材１５０を載置する。本実施形態では、反射部材１５０として、表面に反射コーティングを施した円錐形状の部材を用い、これを反射層１６０上に接着剤等によって貼りつけている。
【００４２】
この反射部材１５０は、発光素子１１０より出射した光のうち、反射部材１５０がない場合に、反射層１６０で反射されて透明封止樹脂１３０内に戻ってしまう範囲の光を、透明封止樹脂１３０に戻らないようにする。反射部材１５０の直径および頂角は、発光素子１１０および透明封止樹脂１３０の大きさ、発光素子１１０と基板１４０の距離等を勘案し、前記条件を充足する範囲で自由に設計することができる。また、円錐形状にすることで発光素子１１０より出射された光を対照的に反射することが可能である。
【００４３】
反射部材１５０がない場合、発光素子１１０から出射した光のうち一部は、反射層１６０で反射されて透明封止樹脂１３０に再入射する。透明封止樹脂１３０に再入射した光は、発光素子１１０に吸収されて熱エネルギーとなり、損失となるか、あるいは透明封止樹脂１３０内で全反射を繰り返して損失となる恐れがある。
【００４４】
そこで本実施形態では、上述の反射部材１５０を設けることにより、発光素子１１０より基板１４０に向けて出射される光のうち、反射層１６０で反射されて透明封止樹脂１３０に戻る光をなくすようにしている。
【００４５】
上述のように、本発明によれば、発光素子１１０と、発光素子１１０の周囲を覆う透明封止樹脂１３０と、一端が発光素子１１０に接続され、他端が透明封止樹脂１３０の外部へと引き出されたボンディングワイヤ１２０と、表面が反射性であり、ボンディングワイヤ１２０の他端を載置して表面が透明封止樹脂１３０と離間して対向する基板１４０とを有する発光デバイス１００において、基板１４０上に、発光素子１１０から基板１４０に向けて出射したが反射により透明封止樹脂１３０へ戻る範囲に、透明封止樹脂１３０に戻らないようにする反射部材１５０を設けたことで、発光素子１１０から出射した光が、反射性の基板１４０で反射され透明封止樹脂１３０に再入射するのを防ぐことが可能となる。つまり、反射部材は、前記範囲を含んでいれば、前記範囲よりも広い範囲に設置されても良く、また、前記範囲の一部に設置されても良い。
【００４６】
したがって、発光デバイス１１０を反射性の基板１４０に実装した場合において、発光素子１１０から出射した光の一部が、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００４７】
（第一の実施形態の第一の変形例）
図３を用いて本発明の第一の実施形態の第一の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス６００は、発光素子１１０をボンディングワイヤ６２０によりリードフレーム６１０に接続し、一体化された発光素子１１０とボンディングワイヤ６２０とリードフレーム６１０の一部を透明封止樹脂１３０で覆い、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。リードフレーム６１０の材料としては、例えばＣｕコアにＡｕコートしたものを用いることができる。
【００４８】
本変形例によっても、発光デバイス６００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐ
ことが可能となり、第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光デバイス６００の実装構造がより強固になるという効果がある。
【００４９】
（第一の実施形態の第二の変形例）
図４を用いて本発明の第一の実施形態の第二の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス２００は、発光素子１１０をリードフレーム２１０にフリップチップ実装し、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。
【００５０】
本変形例によっても、発光デバイス２００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光デバイス２００の実装構造がより強固になるという効果がある。
【００５１】
（第一の実施形態の第三の変形例）
図５を用いて本発明の第一の実施形態の第三の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス２５０は、発光素子１１０をサブマウント２６０にフリップチップ実装し、サブマウント２６０の背面に接続部材としてのボンディングワイヤ１２０を接続し、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。
【００５２】
サブマウント２６０は、透光性を有するシリカガラス等で形成し、その表面、裏面および側面に、サブマウント２６０の表面および裏面を接続する配線層をＡｕスパッタ等で形成している（図示せず）。
【００５３】
本変形例によっても、発光デバイス２５０を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光素子１１０がより扱い易くなるという効果がある。
【００５４】
ここで、本発明による発光デバイスの製造方法について説明する。
【００５５】
［発光デバイス１００の製造方法１］
図１に示す発光デバイス１００の製造工程を図６ないし図９を用いて説明する。
【００５６】
まず、図６に図示するように、反射部材１５０が載置された基板１４０上に台座５１０を配置し、台座５１０上に発光素子１１０を樹脂、粘着テープ、吸着等により仮固定する。
【００５７】
つぎに、図７に図示するように、発光素子１１０と基板１４０の配線層１４２とをボンディングワイヤ１２０で接続する。
【００５８】
つぎに、図８に図示するように、発光素子１１０の仮固定を外した後、台座５１０を外す。
【００５９】
つぎに、図９に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下する。この滴下の過程において、透明封止樹脂１３０は表面張力により発光素子１１０を中心とした球形状となる。
【００６０】
以上の製造工程により発光デバイス１００を得ることができる。
【００６１】
［発光デバイス１００の製造方法２］
図１に示す発光デバイス１００の製造方法の別法を図１０ないし図１３を用いて説明する。
【００６２】
まず、図１０に図示するように、基板１４０上に発光素子１１０を樹脂、粘着テープ、吸着等により仮固定する。
【００６３】
つぎに、図１１に図示するように、発光素子１１０と基板１４０の配線層とをボンディングワイヤ１２０で接続する。この時のワイヤ形状は、発光デバイス１００の最終形態として必要な長さを確保すべくループを大きくとる。
【００６４】
つぎに、図１２に図示するように、発光素子１１０の仮固定を外すとワイヤの弾性で発光素子１１０は押し上げられる。
【００６５】
つぎに、図１３に図示するように、反射部材１５０を載置する。
【００６６】
つぎに、上述の製造方法１と同様に発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下して、発光デバイス１００を得ることができる（図９参照）。
【００６７】
［発光デバイス６００の製造方法］
図３に示す発光デバイス６００の製造工程を図１４ないし図１７を用いて説明する。
【００６８】
まず、図１４に図示するように、ステージ５２０に発光素子１１０を吸引固定もしくは、樹脂、粘着テープ等で仮固定して、リードフレーム６１０と位置合わせする。
【００６９】
つぎに、図１５に図示すように、ボンディングワイヤ６２０で発光素子１１０の電極とリードフレーム６１０とを接続する。
【００７０】
つぎに、図１６に図示するように、ステージ５２０による吸着を解除して、あるいはステージ５２０と発光素子１１０との間の樹脂あるいは粘着テープを剥離してステージ５２０を取り除く。
【００７１】
つぎに、図１７に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下して、発光デバイスを得る。
【００７２】
以上のようにして製造した発光デバイスのリードフレーム６１０を、図３に図示する反射部材１５０を搭載した基板１４０の配線層１４２に、はんだ付け等により固定して発光デバイス６００を得ることができる。
【００７３】
（第二の実施形態）
図１８を用いて本発明の第二の実施形態を説明する。本実施形態は、第一の実施形態において反射部の形成方法を変えたものである。第二の実施形態に係る発光デバイス３００は、反射層３１０、絶縁層３２０、反射部材３３０、樹脂３３２を構成として含む点で図１の発光デバイス１００と異なり、その他の構成については図１と同様である。
【００７４】
図１８を参照して、反射部材３３０の形成方法の一例を説明する。
【００７５】
まず基板１４０上の反射部材３３０の形成個所にシリコーン等の樹脂３３２を滴下してドーム形状に形成する。つぎに、基板１４０、樹脂３３２上にＡｇスパッタ等により反射層３１０を形成する。その上に絶縁層３２０を介して配線層１４２を形成する。
【００７６】
要は基板上に反射性のドーム形状を形成すればよいので、反射部材３３０の形成方法は上記に限定されず、樹脂で形成したドーム状の部材を基板１４０上に接着剤等によって貼りつけてもよい。
【００７７】
本実施形態によっても、発光デバイス３００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００７８】
（第三の実施形態）
図１９を用いて本発明の第三の実施形態を説明する。本実施形態は、第一の実施形態において反射部の形成方法を変えたものである。第三の実施形態に係る発光デバイス３５０は、反射層３６０、反射部材３７０を構成として含む点で図１の発光デバイス１００と異なり、その他の構成については図１と同様である。
【００７９】
図１９を参照して、反射部材３７０の形成方法の一例を説明する。
【００８０】
まず基板１４０上に白色顔料を含有した樹脂層を塗布して反射層３６０を形成し、その上に配線層１４２を形成する。つぎに、反射層３６０上の反射部材３７０の形成個所にシボ加工、サンドブラスト加工等の粗面化処理を施して、散乱構造を形成する。
【００８１】
反射層３６０の白色顔料による光の散乱反射に加え、この散乱構造によって、発光素子１１０から基板１４０方向に出射された、発光素子１１０の直下から少なくとも発光素子１１０から発された光が反射層にて反射して透明封止樹脂１３０へ戻る範囲の光がさらに散乱反射され、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０に再入射する光の割合が減少する。
【００８２】
したがって、本実施形態によっても、発光デバイス３５０を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００８３】
（第四の実施形態）
図２０を用いて本発明の第四の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス７００は、図１に図示する第一の実施形態の発光デバイス１００において、透明封止樹脂１３０に蛍光体粒子７３２を略均一に含有させ、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。
【００８４】
発光デバイスにおいては、発光素子から出射した光を蛍光体により波長変換し、白色光等のさまざまな色を得るということが一般的に行われている。このような発光デバイスにおいては、発光素子を埋設する透明封止樹脂に蛍光体を一様に含有させることにより、発光素子の周囲に配された蛍光体が、発光素子から出射された光の一部を吸収して他の色の光を発光し波長変換する。発光デバイスは、波長変換された光と発光素子から直接出射された光との混合等により所望の色を放射する。
【００８５】
本実施形態は、本発明をこのような波長変換型発光デバイスに適用したものである。
【００８６】
発光素子１１０、蛍光体粒子７３２の材料等は特に限定されないが、一例として、発光素子１１０を波長４５０ｎｍ程度（青色）のＩｎＧａＮ等の窒化物系化合物半導体とし、
蛍光体粒子７３２を青色光を吸収して黄色光を発光するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体とし、発光デバイス７００の発光色を疑似白色とすることができる。
【００８７】
本実施形態で例示するように、本発明は、波長変換型発光デバイスに適用した場合においても、発光デバイス７００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が蛍光体粒子７３２を含有する透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、蛍光体粒子７３２を含有する透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００８８】
（第五の実施形態）
図２１を用いて本発明の第五の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス４００は、波長変換部材としての蛍光体層４１０を発光素子１１０の全周囲に設け、さらにその全周囲を透明封止樹脂１３０で覆って構成している。
【００８９】
本実施形態は、第四の実施形態において、さらに光取出し効率の向上を企図したものである。
【００９０】
蛍光体層４１０としては、例えば蛍光体粒子を含有させた透明封止樹脂を用いることができる。蛍光体粒子を分散させる透明封止樹脂は、透明封止樹脂１３０と同じものであることが好ましい。
【００９１】
発光素子１１０、蛍光体層４１０の材料等は特に限定されないが、一例として、第四の実施形態における例示と同様とすることができる。
【００９２】
本実施形態では、蛍光体層４１０の形状を、球形状の透明封止樹脂１３０と略同心の球形状としている。しかしながら、これに限定されず、発光素子１１０の各面に沿って一様な厚さとすることもできる。
【００９３】
本実施形態の発光デバイスは、発光素子１１０にボンディングワイヤ１２０をボンディングした後、蛍光体粒子を含有させた透明封止樹脂を滴下して球形状に固化させ蛍光体層４１０を形成し、ついで透明封止樹脂１３０で球形状に封止して得ることができる。
【００９４】
上記のように構成された発光デバイス４００によれば、つぎのような効果を得ることができる。
【００９５】
すなわち、第四の実施形態のように、発光素子の周囲に配された透明封止樹脂に蛍光体粒子を一様に含有させた場合には、透明封止樹脂とその周囲の空気層との界面近傍まで蛍光体粒子が存在するため、透明封止樹脂とその周囲の空気層との界面近辺まで蛍光体粒子による散乱が発生する。散乱する方向がさまざまであることに起因して、透明封止樹脂から空気層へ入射する場合の臨界角以上となる光線の割合が多くなり、透明封止樹脂と空気層との界面で全反射する光が増える。全反射した光は、全反射を繰り返すうちに発光デバイス内で吸収され、結果的に光取出し効率の低下を招くという問題があった。
【００９６】
図２４は上述の問題を発光素子から出射された光線の光路により説明した図である。図２４においては、発光デバイス９７０内の発光素子９７２より出射された光が、透明封止樹脂９７４に略均一に含有された蛍光体粒子９７６によって反射され、さらに透明封止樹脂９７４と空気層との界面で全反射する様子を黒矢印で示している。点線の矢印は、蛍光体粒子９７６がない場合の光線の光路を示す。
【００９７】
特に球形状の透明封止樹脂を用いる場合には、発光素子９７２より出射した光が透明封止樹脂９７４と空気層の界面に対して等方的に略垂直に入射することにより、全反射を抑えて光の損失を低減するという特性を生かし切れなくなるという問題がある。
【００９８】
かかる問題に対し、本実施形態においては、発光素子１１０を覆い、発光素子１１０から出射された光の波長を変換する蛍光体層４１０を、発光素子１１０と透明封止樹脂１３０との間に設けたことで、透明封止樹脂１３０と空気層との界面に対して、蛍光体層４１０で波長変換された光束を点光源に近い状態とすることが可能となる。
【００９９】
すなわち、発光素子１１０より出射した光は蛍光体層４１０の内部で散乱するものの、蛍光体層４１０が従来より薄く形成されているため光路を曲げられる頻度が減少する。蛍光体層４１０から出射した光は、その後透明封止樹脂１３０内を遮られることなく直進する。したがって、発光素子１１０は、透明封止樹脂１３０の外形に対して点光源に近い状態となる。
【０１００】
そのため、透明封止樹脂１３０から空気層へと入射する場合の臨界角以下の光線が増え、透明封止樹脂１３０と空気層との界面での全反射が低減されて、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【０１０１】
なお、本発明の発光デバイスは、上記の構成に限定されるものではなく、種々の変形例や応用例が可能である。具体的には、反射部材の形状は、反射する光に対象性の必要が無ければ、三角錐や、四角錐、高さの異なる平板状であっても良い。
【０１０２】
上記各実施形態においては、球形状の透明封止樹脂を例示して説明したが、四角柱形状等任意の形状の透明封止樹脂について本発明の適用が可能である。
【０１０３】
さらに、上記各実施形態における発光素子の実装形態と反射部の構成は任意に組み合わせて採用することができる。
【０１０４】
上記各実施形態では、透明基板上に半導体層を積層した表裏面発光型の発光素子を例示して説明したが、薄膜ＬＥＤ等他の形態の発光素子にも本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００ 発光デバイス
１１０ 発光素子
１２０ ボンディングワイヤ
１３０ 透明封止樹脂
１４０ 基板
１４２ 配線層
１５０ 反射部材
１６０ 反射層
２００ 発光デバイス
２１０ リードフレーム
２５０ 発光デバイス
２６０ サブマウント
３００ 発光デバイス
３１０ 反射層
３２０ 絶縁層
３３０ 反射部材
３３２ 樹脂
３５０ 発光デバイス
３６０ 反射層
３７０ 反射部材
４００ 発光デバイス
４１０ 蛍光体層
５１０ 台座
５２０ ステージ
６００ 発光デバイス
６１０ リードフレーム
６２０ ボンディングワイヤ
７００ 発光デバイス
７３２ 蛍光体粒子
９００ 半導体発光装置
９１０ 半導体発光素子
９２０ 透明基板
９３０ リード端子
９４０、９４２ ボンディングワイヤ
９５０ 透明封止樹脂
９６０ 実装基板
９７０ 発光デバイス
９７２ 発光素子
９７４ 透明封止樹脂
９７６ 蛍光体粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性部材に発光素子を封入した発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光デバイス、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）を透光性部材に封入した発光デバイスでは、その発光効率を向上させることが肝要である。ＬＥＤの発光効率向上策としては、発光層で発光する際の内部量子効率の向上と同様、発光した光を透光性部材の外部に取り出す際の光取出し効率の向上も重要である。
【０００３】
かかる問題に対処した従来技術として、特許文献１の半導体発光装置がある。
【０００４】
特許文献１に記載された発光デバイスとしての半導体発光装置を図２２に図示する。半導体発光装置９００は、半導体発光素子９１０、透明基板９２０、リード端子９３０、ボンディングワイヤ９４０、９４２、透明封止樹脂９５０から構成される。
【０００５】
特許文献１に記載された発光デバイスとしての半導体発光装置９００では、表面、裏面の両面から光を出射する半導体発光素子９１０を透明基板９２０上に実装し、それらをリード端子９３０、ボンディングワイヤ９４０、９４２とともに略球形の透明封止樹脂９５０に埋設して、光を全周方向に放射させることにより、光取出し効率の向上を図っている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された半導体発光装置９００を、図２３に図示するように、リード端子９３０を介して上面への光の取り出し効率を高めるために反射性の実装基板９６０に実装した場合、半導体発光素子９１０から実装基板９６０の方向に出射した光は実装基板９６０で反射され、透明封止樹脂９５０内に再入射する。図２３中、白抜き矢印が半導体発光素子９１０からの出射光、黒塗矢印が実装基板９６０での反射光を示す。
【０００７】
透明封止樹脂９５０内に再入射した光の多くは、半導体発光素子９１０まで達し、半導体発光素子９１０内で熱エネルギーに変換されて損失となったり、あるいは透明封止樹脂９５０内で反射を繰り返すうちに損失となったりして、その分光取出し効率が低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０６２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような背景技術に鑑み、発光デバイスを基板に実装し、基板を反射性とした場合に、発光デバイスから出射した光が、基板で反射され発光デバイスに再入射することを防ぎ、さらなる光取出し効率の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明による発光デバイスは、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明の発光デバイスは、発光素子と、発光素子の全周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された接続部材
と、表面が反射性であり、接続部材の他端を載置して前記表面が透光性部材と離間して対向する基板とを有する発光デバイスにおいて、前記基板上の、発光素子から基板に向けて出射したが反射により前記透光性部材に戻る範囲に、透光性部材に戻らないようにする反射部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における反射部は、発光素子と基板との間にその頂点を有する円錐形状であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明における反射部は、発光素子と基板との間にその頂点を有するドーム形状であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明における反射部は、基板上に形成された粗面であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明による発光デバイスは、一端および他端を有するリードフレームをさらに有し、リードフレームの一端が接続部材の他端に接続され、リードフレームの他端が基板に載置されて前記基板の表面が透光性部材と離間して対向してもよい。
【００１５】
また、本発明による発光デバイスは、接続部材の一端が、発光素子が実装されているサブマウントを介して発光素子に接続してもよい。
【００１６】
また、本発明による発光デバイスは、発光素子が、前記透光性部材の中に発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を略均一に含んでいる波長変換部材で全周囲を覆われていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明による発光デバイスは、上記波長変換部材をさらに透光性部材で全周囲を覆っていることが好ましい。
【００１８】
また、本発明における透光性部材、もしくは波長変換部材の形状は、発光素子を中心とする球形状であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明における波長変換部材の形状は、透光性部材と略同心の球形状であることが好ましい。
【００２０】
（作用）
発光素子と、発光素子の周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された接続部材と、表面が反射性であり、接続部材の他端を載置して前記表面が透光性部材と離間して対向することで上面への光の取り出し効率の向上に寄与する基板とを有する発光デバイスにおいて、前記基板上に、発光素子から基板に向けて出射した所定範囲の光を反射して、透光性部材に戻らないようにする反射部を設けたことで、発光素子から出射した光が、反射性基板で反射され透光性部材に再入射するのを防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明のように、本発明の発光デバイスにおいては、下記に記載する効果を有する。
【００２２】
発光素子と、発光素子の周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された接続部材と、表面が反射性であり、接続部材の他端を載置して前記表面が透光性部材と離間して対向する基板とを有する発光デバイスにおいて、前記基板上に、発光素子から基板に向けて出射した所定範囲の光を反射して、透光性部
材に戻らないようにする反射部を設けたことで、発光素子から出射した光が、反射性基板で反射され透光性部材に再入射するのを防ぐことが可能となる。
【００２３】
したがって、発光デバイスを反射性基板に実装した場合において、発光素子から出射した光の一部が、透光性部材あるいは発光素子内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
また、発光素子を覆い、発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換部材を、発光素子と透光性部材との間に設けたことにより、透光性部材全体を波長変換部材とする場合と比較して、透光性部材と空気層との界面に対して、蛍光体で波長変換された光束をより点光源に近い状態とすることが可能となる。
【００２５】
そのため、透光性部材から空気層へと入射する場合の臨界角以下の光線が増え、透光性部材と空気層との界面での全反射が低減されて、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。特に、透光性部材が蛍光体層を含んだ球形状の場合に、球形状としたことのメリットを最大限生かすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における発光デバイスの平面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の第一の変形例における発光デバイスの断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の第二の変形例における発光デバイスの断面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の第三の変形例における発光デバイスの断面図である。
【図６】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図７】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図８】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図９】図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１０】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１１】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１２】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１３】図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。
【図１４】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１５】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１６】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１７】図３の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。
【図１８】本発明の第二の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２０】本発明の第四の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２１】本発明の第五の実施形態における発光デバイスの断面図である。
【図２２】従来の発光デバイスの構成を示す図である。
【図２３】従来の発光デバイスを実装基板に搭載した構成を示す図である。
【図２４】従来の蛍光体含有透明封止樹脂を備えた発光デバイスの光路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明を適用した発光デバイスの実施形態を説明する。
【００２８】
以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。従って、それらの名称および機能も同じであるので、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２９】
また、以下の図面においては、各部構成の寸法比率は説明に応じて適宜誇張して描かれており、必ずしも実際の寸法比率を示すものではない。
【００３０】
（第一の実施形態）
図１、図２を用いて本発明の第一の実施形態を説明する。発光デバイス１００は、発光素子１１０、接続部材としてのボンディングワイヤ１２０、透光性部材としての透明封止樹脂１３０、基板１４０、基板に配置された配線層１４２、反射部としての反射部材１５０、反射層１６０から構成される。
【００３１】
発光素子１１０は表面および裏面の両面から出射するタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、例えば、サファイア等の透明基板上にＮ型層、発光層、Ｐ型層をこの順に積層したものを用いることができる。発光素子１１０の表面上の正極、負極の電極にボンディングワイヤ１２０が接続され、発光素子１１０とボンディングワイヤ１２０の一部を球形状の透明封止樹脂１３０で覆っている。発光素子１１０および透明封止樹脂１３０の大きさは特に限定されるものではないが、一例として、発光素子１１０の縦×横×厚さを０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×２００μｍ、透明封止樹脂１３０の直径を１．５ｍｍ程度とすることができる。
【００３２】
透明封止樹脂１３０としては、透光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いることができる。
【００３３】
また、ボンディングワイヤ１２０としては、２０〜３０μｍφ程度のＡｕワイヤ、Ａｌワイヤ等の一般的な材料を用いることができる。
【００３４】
上述のようにして構成した発光デバイスは、両ボンディングワイヤ１２０に所定の電源を接続することにより、発光デバイスの全方向に光を出射する。ＬＥＤは側面からも発光するからである。
【００３５】
かかる発光デバイスとすることにより、発光素子の表面、裏面のいずれか１面から光を出射する場合に比べて光の取り出し効率を向上させることができる。発光素子１１０内に、損失の原因となる、光路を折り返すための反射部分、すなわち１面から光を出射させる場合に、光出射面に対し発光層と反対側に設ける反射ミラー等が存在しないからである。
【００３６】
また、透明封止樹脂１３０を球形状とすることにより、透明封止樹脂１３０の中央に配された発光素子１１０から出射した光の光軸と、透明封止樹脂１３０とその周囲の空気層との界面が互いに垂直に近い状態で均質化され、光の取り出し効率がより向上するという効果もある。
【００３７】
透明封止樹脂１３０の外部へと引き出されたボンディングワイヤ１２０は、基板１４０の配線層１４２に超音波熱圧着等一般的なボンディング方法で接続される。
【００３８】
基板１４０としては、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、ＳｉＣ等のセラミック基板、金属基板等を用いることができる。基板１４０の表面は、発光素子１１０より基板１４０に向けて出射された光を前方（発光素子１１０の方向）に反射すべく、全面を極力反射性に形成する。
【００３９】
本実施形態では、基板１４０をガラスエポキシ基板とし、ガラスエポキシ基板上に絶縁材料で形成された反射層１６０を設け、その上に配線層１４２を設けている。
【００４０】
反射層１６０は、例えば、白色顔料を含有した樹脂を塗布して形成することができる。
また、配線層１４２も反射率を高くすべく、銅配線にＮｉメッキ、その上にＡｇメッキを施したものを好適に用いることができる。
【００４１】
そして、発光素子１１０の下部に位置する基板１４０上には、発光素子１１０と基板１４０との間にその頂点を有する円錐形状の反射部材１５０を載置する。本実施形態では、反射部材１５０として、表面に反射コーティングを施した円錐形状の部材を用い、これを反射層１６０上に接着剤等によって貼りつけている。
【００４２】
この反射部材１５０は、発光素子１１０より出射した光のうち、反射部材１５０がない場合に、反射層１６０で反射されて透明封止樹脂１３０内に戻ってしまう範囲の光を、透明封止樹脂１３０に戻らないようにする。反射部材１５０の直径および頂角は、発光素子１１０および透明封止樹脂１３０の大きさ、発光素子１１０と基板１４０の距離等を勘案し、前記条件を充足する範囲で自由に設計することができる。また、円錐形状にすることで発光素子１１０より出射された光を対照的に反射することが可能である。
【００４３】
反射部材１５０がない場合、発光素子１１０から出射した光のうち一部は、反射層１６０で反射されて透明封止樹脂１３０に再入射する。透明封止樹脂１３０に再入射した光は、発光素子１１０に吸収されて熱エネルギーとなり、損失となるか、あるいは透明封止樹脂１３０内で全反射を繰り返して損失となる恐れがある。
【００４４】
そこで本実施形態では、上述の反射部材１５０を設けることにより、発光素子１１０より基板１４０に向けて出射される光のうち、反射層１６０で反射されて透明封止樹脂１３０に戻る光をなくすようにしている。
【００４５】
上述のように、本発明によれば、発光素子１１０と、発光素子１１０の周囲を覆う透明封止樹脂１３０と、一端が発光素子１１０に接続され、他端が透明封止樹脂１３０の外部へと引き出されたボンディングワイヤ１２０と、表面が反射性であり、ボンディングワイヤ１２０の他端を載置して表面が透明封止樹脂１３０と離間して対向する基板１４０とを有する発光デバイス１００において、基板１４０上に、発光素子１１０から基板１４０に向けて出射したが反射により透明封止樹脂１３０へ戻る範囲に、透明封止樹脂１３０に戻らないようにする反射部材１５０を設けたことで、発光素子１１０から出射した光が、反射性の基板１４０で反射され透明封止樹脂１３０に再入射するのを防ぐことが可能となる。つまり、反射部材は、前記範囲を含んでいれば、前記範囲よりも広い範囲に設置されても良く、また、前記範囲の一部に設置されても良い。
【００４６】
したがって、発光デバイス１１０を反射性の基板１４０に実装した場合において、発光素子１１０から出射した光の一部が、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００４７】
（第一の実施形態の第一の変形例）
図３を用いて本発明の第一の実施形態の第一の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス６００は、発光素子１１０をボンディングワイヤ６２０によりリードフレーム６１０に接続し、一体化された発光素子１１０とボンディングワイヤ６２０とリードフレーム６１０の一部を透明封止樹脂１３０で覆い、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。リードフレーム６１０の材料としては、例えばＣｕコアにＡｕコートしたものを用いることができる。
【００４８】
本変形例によっても、発光デバイス６００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐ
ことが可能となり、第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光デバイス６００の実装構造がより強固になるという効果がある。
【００４９】
（第一の実施形態の第二の変形例）
図４を用いて本発明の第一の実施形態の第二の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス２００は、発光素子１１０をリードフレーム２１０にフリップチップ実装し、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。
【００５０】
本変形例によっても、発光デバイス２００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光デバイス２００の実装構造がより強固になるという効果がある。
【００５１】
（第一の実施形態の第三の変形例）
図５を用いて本発明の第一の実施形態の第三の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス２５０は、発光素子１１０をサブマウント２６０にフリップチップ実装し、サブマウント２６０の背面に接続部材としてのボンディングワイヤ１２０を接続し、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。
【００５２】
サブマウント２６０は、透光性を有するシリカガラス等で形成し、その表面、裏面および側面に、サブマウント２６０の表面および裏面を接続する配線層をＡｕスパッタ等で形成している（図示せず）。
【００５３】
本変形例によっても、発光デバイス２５０を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光素子１１０がより扱い易くなるという効果がある。
【００５４】
ここで、本発明による発光デバイスの製造方法について説明する。
【００５５】
［発光デバイス１００の製造方法１］
図１に示す発光デバイス１００の製造工程を図６ないし図９を用いて説明する。
【００５６】
まず、図６に図示するように、反射部材１５０が載置された基板１４０上に台座５１０を配置し、台座５１０上に発光素子１１０を樹脂、粘着テープ、吸着等により仮固定する。
【００５７】
つぎに、図７に図示するように、発光素子１１０と基板１４０の配線層１４２とをボンディングワイヤ１２０で接続する。
【００５８】
つぎに、図８に図示するように、発光素子１１０の仮固定を外した後、台座５１０を外す。
【００５９】
つぎに、図９に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下する。この滴下の過程において、透明封止樹脂１３０は表面張力により発光素子１１０を中心とした球形状となる。
【００６０】
以上の製造工程により発光デバイス１００を得ることができる。
【００６１】
［発光デバイス１００の製造方法２］
図１に示す発光デバイス１００の製造方法の別法を図１０ないし図１３を用いて説明する。
【００６２】
まず、図１０に図示するように、基板１４０上に発光素子１１０を樹脂、粘着テープ、吸着等により仮固定する。
【００６３】
つぎに、図１１に図示するように、発光素子１１０と基板１４０の配線層とをボンディングワイヤ１２０で接続する。この時のワイヤ形状は、発光デバイス１００の最終形態として必要な長さを確保すべくループを大きくとる。
【００６４】
つぎに、図１２に図示するように、発光素子１１０の仮固定を外すとワイヤの弾性で発光素子１１０は押し上げられる。
【００６５】
つぎに、図１３に図示するように、反射部材１５０を載置する。
【００６６】
つぎに、上述の製造方法１と同様に発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下して、発光デバイス１００を得ることができる（図９参照）。
【００６７】
［発光デバイス６００の製造方法］
図３に示す発光デバイス６００の製造工程を図１４ないし図１７を用いて説明する。
【００６８】
まず、図１４に図示するように、ステージ５２０に発光素子１１０を吸引固定もしくは、樹脂、粘着テープ等で仮固定して、リードフレーム６１０と位置合わせする。
【００６９】
つぎに、図１５に図示すように、ボンディングワイヤ６２０で発光素子１１０の電極とリードフレーム６１０とを接続する。
【００７０】
つぎに、図１６に図示するように、ステージ５２０による吸着を解除して、あるいはステージ５２０と発光素子１１０との間の樹脂あるいは粘着テープを剥離してステージ５２０を取り除く。
【００７１】
つぎに、図１７に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下して、発光デバイスを得る。
【００７２】
以上のようにして製造した発光デバイスのリードフレーム６１０を、図３に図示する反射部材１５０を搭載した基板１４０の配線層１４２に、はんだ付け等により固定して発光デバイス６００を得ることができる。
【００７３】
（第二の実施形態）
図１８を用いて本発明の第二の実施形態を説明する。本実施形態は、第一の実施形態において反射部の形成方法を変えたものである。第二の実施形態に係る発光デバイス３００は、反射層３１０、絶縁層３２０、反射部材３３０、樹脂３３２を構成として含む点で図１の発光デバイス１００と異なり、その他の構成については図１と同様である。
【００７４】
図１８を参照して、反射部材３３０の形成方法の一例を説明する。
【００７５】
まず基板１４０上の反射部材３３０の形成個所にシリコーン等の樹脂３３２を滴下してドーム形状に形成する。つぎに、基板１４０、樹脂３３２上にＡｇスパッタ等により反射層３１０を形成する。その上に絶縁層３２０を介して配線層１４２を形成する。
【００７６】
要は基板上に反射性のドーム形状を形成すればよいので、反射部材３３０の形成方法は上記に限定されず、樹脂で形成したドーム状の部材を基板１４０上に接着剤等によって貼りつけてもよい。
【００７７】
本実施形態によっても、発光デバイス３００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００７８】
（第三の実施形態）
図１９を用いて本発明の第三の実施形態を説明する。本実施形態は、第一の実施形態において反射部の形成方法を変えたものである。第三の実施形態に係る発光デバイス３５０は、反射層３６０、反射部材３７０を構成として含む点で図１の発光デバイス１００と異なり、その他の構成については図１と同様である。
【００７９】
図１９を参照して、反射部材３７０の形成方法の一例を説明する。
【００８０】
まず基板１４０上に白色顔料を含有した樹脂層を塗布して反射層３６０を形成し、その上に配線層１４２を形成する。つぎに、反射層３６０上の反射部材３７０の形成個所にシボ加工、サンドブラスト加工等の粗面化処理を施して、散乱構造を形成する。
【００８１】
反射層３６０の白色顔料による光の散乱反射に加え、この散乱構造によって、発光素子１１０から基板１４０方向に出射された、発光素子１１０の直下から少なくとも発光素子１１０から発された光が反射層にて反射して透明封止樹脂１３０へ戻る範囲の光がさらに散乱反射され、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０に再入射する光の割合が減少する。
【００８２】
したがって、本実施形態によっても、発光デバイス３５０を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００８３】
（第四の実施形態）
図２０を用いて本発明の第四の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス７００は、図１に図示する第一の実施形態の発光デバイス１００において、透明封止樹脂１３０に蛍光体粒子７３２を略均一に含有させ、反射部材１５０を載置した基板１４０に実装して構成している。
【００８４】
発光デバイスにおいては、発光素子から出射した光を蛍光体により波長変換し、白色光等のさまざまな色を得るということが一般的に行われている。このような発光デバイスにおいては、発光素子を埋設する透明封止樹脂に蛍光体を一様に含有させることにより、発光素子の周囲に配された蛍光体が、発光素子から出射された光の一部を吸収して他の色の光を発光し波長変換する。発光デバイスは、波長変換された光と発光素子から直接出射された光との混合等により所望の色を放射する。
【００８５】
本実施形態は、本発明をこのような波長変換型発光デバイスに適用したものである。
【００８６】
発光素子１１０、蛍光体粒子７３２の材料等は特に限定されないが、一例として、発光素子１１０を波長４５０ｎｍ程度（青色）のＩｎＧａＮ等の窒化物系化合物半導体とし、
蛍光体粒子７３２を青色光を吸収して黄色光を発光するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体とし、発光デバイス７００の発光色を疑似白色とすることができる。
【００８７】
本実施形態で例示するように、本発明は、波長変換型発光デバイスに適用した場合においても、発光デバイス７００を基板１４０に実装した場合に、発光素子１１０から出射した光が蛍光体粒子７３２を含有する透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０へ再入射するのを防ぐことが可能となり、蛍光体粒子７３２を含有する透明封止樹脂１３０あるいは発光素子１１０内部で吸収され、損失となることを防止できるので、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【００８８】
（第五の実施形態）
図２１を用いて本発明の第五の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス４００は、波長変換部材としての蛍光体層４１０を発光素子１１０の全周囲に設け、さらにその全周囲を透明封止樹脂１３０で覆って構成している。
【００８９】
本実施形態は、第四の実施形態において、さらに光取出し効率の向上を企図したものである。
【００９０】
蛍光体層４１０としては、例えば蛍光体粒子を含有させた透明封止樹脂を用いることができる。蛍光体粒子を分散させる透明封止樹脂は、透明封止樹脂１３０と同じものであることが好ましい。
【００９１】
発光素子１１０、蛍光体層４１０の材料等は特に限定されないが、一例として、第四の実施形態における例示と同様とすることができる。
【００９２】
本実施形態では、蛍光体層４１０の形状を、球形状の透明封止樹脂１３０と略同心の球形状としている。しかしながら、これに限定されず、発光素子１１０の各面に沿って一様な厚さとすることもできる。
【００９３】
本実施形態の発光デバイスは、発光素子１１０にボンディングワイヤ１２０をボンディングした後、蛍光体粒子を含有させた透明封止樹脂を滴下して球形状に固化させ蛍光体層４１０を形成し、ついで透明封止樹脂１３０で球形状に封止して得ることができる。
【００９４】
上記のように構成された発光デバイス４００によれば、つぎのような効果を得ることができる。
【００９５】
すなわち、第四の実施形態のように、発光素子の周囲に配された透明封止樹脂に蛍光体粒子を一様に含有させた場合には、透明封止樹脂とその周囲の空気層との界面近傍まで蛍光体粒子が存在するため、透明封止樹脂とその周囲の空気層との界面近辺まで蛍光体粒子による散乱が発生する。散乱する方向がさまざまであることに起因して、透明封止樹脂から空気層へ入射する場合の臨界角以上となる光線の割合が多くなり、透明封止樹脂と空気層との界面で全反射する光が増える。全反射した光は、全反射を繰り返すうちに発光デバイス内で吸収され、結果的に光取出し効率の低下を招くという問題があった。
【００９６】
図２４は上述の問題を発光素子から出射された光線の光路により説明した図である。図２４においては、発光デバイス９７０内の発光素子９７２より出射された光が、透明封止樹脂９７４に略均一に含有された蛍光体粒子９７６によって反射され、さらに透明封止樹脂９７４と空気層との界面で全反射する様子を黒矢印で示している。点線の矢印は、蛍光体粒子９７６がない場合の光線の光路を示す。
【００９７】
特に球形状の透明封止樹脂を用いる場合には、発光素子９７２より出射した光が透明封止樹脂９７４と空気層の界面に対して等方的に略垂直に入射することにより、全反射を抑えて光の損失を低減するという特性を生かし切れなくなるという問題がある。
【００９８】
かかる問題に対し、本実施形態においては、発光素子１１０を覆い、発光素子１１０から出射された光の波長を変換する蛍光体層４１０を、発光素子１１０と透明封止樹脂１３０との間に設けたことで、透明封止樹脂１３０と空気層との界面に対して、蛍光体層４１０で波長変換された光束を点光源に近い状態とすることが可能となる。
【００９９】
すなわち、発光素子１１０より出射した光は蛍光体層４１０の内部で散乱するものの、蛍光体層４１０が従来より薄く形成されているため光路を曲げられる頻度が減少する。蛍光体層４１０から出射した光は、その後透明封止樹脂１３０内を遮られることなく直進する。したがって、発光素子１１０は、透明封止樹脂１３０の外形に対して点光源に近い状態となる。
【０１００】
そのため、透明封止樹脂１３０から空気層へと入射する場合の臨界角以下の光線が増え、透明封止樹脂１３０と空気層との界面での全反射が低減されて、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。
【０１０１】
なお、本発明の発光デバイスは、上記の構成に限定されるものではなく、種々の変形例や応用例が可能である。具体的には、反射部材の形状は、反射する光に対象性の必要が無ければ、三角錐や、四角錐、高さの異なる平板状であっても良い。
【０１０２】
上記各実施形態においては、球形状の透明封止樹脂を例示して説明したが、四角柱形状等任意の形状の透明封止樹脂について本発明の適用が可能である。
【０１０３】
さらに、上記各実施形態における発光素子の実装形態と反射部の構成は任意に組み合わせて採用することができる。
【０１０４】
上記各実施形態では、透明基板上に半導体層を積層した表裏面発光型の発光素子を例示して説明したが、薄膜ＬＥＤ等他の形態の発光素子にも本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００ 発光デバイス
１１０ 発光素子
１２０ ボンディングワイヤ
１３０ 透明封止樹脂
１４０ 基板
１４２ 配線層
１５０ 反射部材
１６０ 反射層
２００ 発光デバイス
２１０ リードフレーム
２５０ 発光デバイス
２６０ サブマウント
３００ 発光デバイス
３１０ 反射層
３２０ 絶縁層
３３０ 反射部材
３３２ 樹脂
３５０ 発光デバイス
３６０ 反射層
３７０ 反射部材
４００ 発光デバイス
４１０ 蛍光体層
５１０ 台座
５２０ ステージ
６００ 発光デバイス
６１０ リードフレーム
６２０ ボンディングワイヤ
７００ 発光デバイス
７３２ 蛍光体粒子
９００ 半導体発光装置
９１０ 半導体発光素子
９２０ 透明基板
９３０ リード端子
９４０、９４２ ボンディングワイヤ
９５０ 透明封止樹脂
９６０ 実装基板
９７０ 発光デバイス
９７２ 発光素子
９７４ 透明封止樹脂
９７６ 蛍光体粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子の全周囲を覆う透光性部材と、
一端が前記発光素子に接続され、他端が前記透光性部材の外部へと引き出された接続部材と、
表面が反射性であり、前記接続部材の他端を載置して前記表面が前記透光性部材と離間して対向する基板と、を有し、
前記基板上の、前記発光素子から前記基板に向けて出射したが反射により前記透光性部材に戻る範囲に、前記透光性部材に戻らないようにする反射部を有することを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記反射部が、
前記発光素子と前記基板との間にその頂点を有する円錐形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記反射部が、
前記発光素子と前記基板との間にその頂点を有するドーム形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記反射部が、
前記基板面上に形成された粗面であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
一端および他端を有するリードフレームをさらに有し、
前記リードフレームの一端が前記接続部材の他端に接続され、前記リードフレームの他端が前記基板に載置されて前記基板の表面が前記透光性部材と離間して対向することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記接続部材の一端が、発光素子が実装されているサブマウントを介して前記発光素子に接続されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記発光デバイスは、前記透光性部材の中に前記発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を略均一に含んでいる波長変換部材で、前記発光素子の全周囲を覆われていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記波長変換部材をさらに透光性部材で全周囲を覆っていることを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記透光性部材の形状が前記発光素子を中心とする球形状であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記波長変換部材の形状が、前記透光性部材と略同心の球形状であることを特徴とする請求項９に記載の発光デバイス。
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子の全周囲を覆う透光性部材と、
一端が前記発光素子に接続され、他端が前記透光性部材の外部へと引き出された接続部材と、
表面が反射性であり、前記接続部材の他端を載置して前記表面が前記透光性部材と離間して対向する基板と、を有し、
前記基板上の、前記発光素子から前記基板に向けて出射したが反射により前記透光性部材に戻る範囲に、前記透光性部材に戻らないようにする反射部を有することを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記反射部が、
前記発光素子と前記基板との間にその頂点を有する円錐形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記反射部が、
前記発光素子と前記基板との間にその頂点を有するドーム形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記反射部が、
前記基板面上に形成された粗面であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
一端および他端を有するリードフレームをさらに有し、
前記リードフレームの一端が前記接続部材の他端に接続され、前記リードフレームの他端が前記基板に載置されて前記基板の表面が前記透光性部材と離間して対向することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記接続部材の一端が、発光素子が実装されているサブマウントを介して前記発光素子に接続されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記発光デバイスは、前記透光性部材の中に前記発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を略均一に含んでいる波長変換部材で、前記発光素子の全周囲を覆われていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記波長変換部材をさらに透光性部材で全周囲を覆っていることを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記透光性部材の形状が前記発光素子を中心とする球形状であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記波長変換部材の形状が、前記透光性部材と略同心の球形状であることを特徴とする請求項９に記載の発光デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−３８２２２（Ｐ２０１３−３８２２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３０６１（Ｐ２０１１−１７３０６１）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＬＥＤ照明の高効率・高品質化に係る基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＬＥＤ照明の高効率・高品質化に係る基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
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