発光装置
【課題】光損失を低減することができ、光取出効率を高めることができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１は、回路パターン２０，２１を素子搭載面２ａに有する素子搭載基板２と、素子搭載基板２の素子搭載側に搭載され、かつ回路パターン２０，２１に接続されたＬＥＤ素子３と、ＬＥＤ素子３を封止して素子搭載面２ａに接合された封止部材４と、封止部材４内で素子搭載基板２の素子搭載側を覆うコーティング層５とを備え、コーティング層５は、その屈折率が封止部材４の屈折率よりも低い屈折率に設定されている。
【解決手段】発光装置１は、回路パターン２０，２１を素子搭載面２ａに有する素子搭載基板２と、素子搭載基板２の素子搭載側に搭載され、かつ回路パターン２０，２１に接続されたＬＥＤ素子３と、ＬＥＤ素子３を封止して素子搭載面２ａに接合された封止部材４と、封止部材４内で素子搭載基板２の素子搭載側を覆うコーティング層５とを備え、コーティング層５は、その屈折率が封止部材４の屈折率よりも低い屈折率に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガラスからなる封止部材によって封止された発光素子を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子から発せられる光と、この光で蛍光体が励起されて発する波長変換光との混合により白色光を得ることができる発光装置が実用化されている。
【０００３】
従来、この種の発光装置には、素子搭載基板と、素子搭載基板に搭載されたＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を封止する封止部材とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
素子搭載基板は、基板本体及び回路パターンを有する。基板本体はセラミックス材料によって、また回路パターンは基板本体の表裏面等にメタライズによってそれぞれ形成されている。
【０００５】
ＬＥＤ素子は、青色光を発する青色ＬＥＤ素子からなり、素子搭載基板の素子搭載側に搭載され、かつ回路パターンに接続されている。
【０００６】
封止部材は、ＬＥＤ素子からの青色光で励起されて黄色光を発する蛍光体を含有するガラスによって形成されている。
【０００７】
このように構成された発光装置においては、ＬＥＤ素子から発せられる青色光と、この青色光で蛍光体が励起されて発する黄色の波長変換光との混合により白色光が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−７１８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示す発光装置によると、素子搭載基板において光の一部が基板本体及び回路パターンで吸収されたり、あるいは基板本体を透過したりして光損失が生じ、光取出効率が低下するという問題があった。例えば、回路パターンの表面に金（Ａｕ）めっき処理が施されている場合には、ＬＥＤ素子から発せられる青色光の光量のうち約６０％の光量が吸収される。回路パターンがタングステン（Ｗ），クロム（Ｃｒ）によって形成されている場合にはＡｕ以上に光が吸収され易い。また、基板本体の材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やシリコン（Ｓｉ）が用いられている場合にも、光吸収が無視できないほど大きい。
【００１０】
従って、本発明の目的は、光損失を低減することができ、もって光取出効率を高めることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、（１）〜（１４）の発光装置を提供する。
【００１２】
（１）回路パターンを少なくとも素子搭載面に有する素子搭載基板と、前記素子搭載基板の素子搭載側に搭載され、かつ前記回路パターンに接続された発光素子と、前記発光素子を封止して前記素子搭載面に接合された封止部材と、前記封止部材内で前記素子搭載基板の素子搭載側を覆うコーティング層とを備え、前記コーティング層は、その屈折率が前記封止部材の屈折率よりも低い屈折率に設定されている発光装置。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記コーティング層に対する臨界角θｃがθｃ≦７０°である。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）に記載の発光装置において、前記コーティング層は、光散乱体を分散させて含有する。
【００１５】
（４）上記（１）又は（２）に記載の発光装置において、前記コーティング層は、蛍光体を分散させて含有し、前記蛍光体が前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する。
【００１６】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の発光装置において、前記コーティング層は、前記封止部材との接合面の粗度が前記素子搭載基板の粗度よりも小さい。
【００１７】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の発光装置において、前記素子搭載基板は、前記素子搭載面が前記封止部材の接合領域を、また前記回路パターンが前記発光素子の接続領域をそれぞれ除いて前記コーティング層で覆われている。
【００１８】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の発光装置において、前記発光素子は、エピタキシャル成長させる薄膜材料と同じ材料の基板が用いられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１９】
（８）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、外部露出面が半球状の面で形成されている。
【００２０】
（９）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が平坦な面で形成されている。
【００２１】
（１０）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が粗面で形成されている。
【００２２】
（１１）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子を封止する本体部、及び前記本体部の素子側と反対側の端面を覆うカバー部を有し、前記カバー部が前記本体部の材料の屈折率よりも低い屈折率をもつ材料によって形成されている。
【００２３】
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を分散させて含有する。
【００２４】
（１３）上記（１１）又は（１２）に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記本体部と前記カバー部との間の界面が凹凸面で形成されている。
【００２５】
（１４）上記（１２）又は（１３）に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記カバー部の前記蛍光体の容積濃度が前記本体部の前記蛍光体の容積濃度よりも高い濃度に設定されている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光損失を低減することができ、光取出効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置における素子搭載基板の回路パターンを説明するために模式化して示す下面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の発光素子を示す断面図。
【図４Ａ】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図。（ａ）は封止前ガラスの形成工程を、（ｂ）は素子搭載基板の形成工程を、（ｃ）はコーティング層の形成工程を、（ｄ）はＬＥＤ素子の搭載工程をそれぞれ示す。
【図４Ｂ】（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図。（ｅ）及び（ｆ）はＬＥＤ素子の封止工程を、また（ｇ）は発光装置集合体の分割工程をそれぞれ示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を示す平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置における素子搭載基板の回路パターンを説明するために模式化して示す平面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置のコーティング層を説明するために模式化して示す平面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置におけるコーティング層での光反射例を説明するために示す断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置における素子搭載基板の回路パターンを説明するために模式化して示す平面図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置のコーティング層を説明するために模式化して示す平面図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置のコーティング層の一部を拡大して示す平面図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の変形例（１）を説明するために示す断面図。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の変形例（２）を説明するために示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
[第１の実施の形態]
以下、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置につき、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
（発光装置の全体構成）
図１は発光装置の全体を示す。図１に示すように、発光装置１は、素子搭載基板２と、素子搭載基板２に搭載された発光素子としてのＬＥＤ素子３と、ＬＥＤ素子３を封止する封止部材４と、封止部材４内で素子搭載基板２における素子搭載面２ａ（表面）の一部を覆うコーティング層５とから大略構成されている。
【００３０】
（素子搭載基板２の構成）
図２は回路パターンを示す。素子搭載基板２は、屈折率ｎ１を例えばｎ１＝１．７とするとともに、熱膨張率を例えば７×１０−６／℃とする酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のセラミックス材料からなる平面略正方形状の板部材によって形成されている。素子搭載基板２の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他に、シリコン（Ｓｉ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは白色樹脂が用いられる。素子搭載基板２の厚さは例えば約０．２５ｍｍに設定されている。特に、封止部材として熱溶解ガラスを用いる場合、３００℃以上の耐熱が必要となるため、セラミック材料とすることが望ましい。
【００３１】
素子搭載基板２の素子搭載面２ａには、図２に示すように、ＬＥＤ素子３のｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ：後述）に接続する回路パターン２０、及びｎ側電極３１（後述）に接続する回路パターン２１が設けられている。
【００３２】
回路パターン２０，２１は、素子搭載基板２の面方向に互いに並列して配置され、全体が例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属とニッケル（Ｎｉ）及び表面層の銀（Ａｇ）によって形成されている。
【００３３】
一方の回路パターン２０は、ＬＥＤ素子３（図１に示す）に対して電源電圧を供給するための電極２０ａを有し、ＬＥＤ素子３のｐ側パッド電極３０ａ（図３に示す）に接続する表面パターンによって形成されている。
【００３４】
他方の回路パターン２１は、ＬＥＤ素子３に対して電源電圧を供給するための電極２１ａを有し、ＬＥＤ素子３のｎ側電極３１（図３に示す）に接続する表面パターンによって形成されている。
【００３５】
素子搭載基板２の裏面２ｂには、ＬＥＤ素子３の搭載領域に対応する部位を覆い、かつＬＥＤ素子３からの熱を放散させる放熱パターン２２が設けられている。
【００３６】
（ＬＥＤ素子３の構成）
図３はＬＥＤ素子を示す。図３に示すように、ＬＥＤ素子３は、ｐ側電極３０及びｎ側電極３１を有し、ｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）を回路パターン２０に、またｎ側電極３１を回路パターン２１にそれぞれＡｕ等のバンプ３２（図１に示す）を介してフリップチップ接続することにより素子搭載基板２における素子搭載面２ａの略中央部（素子搭載部）に搭載されている。また、ＬＥＤ素子３は、封止部材４の中心位置に、すなわち封止部材４の外部露出面４ａにおける任意の点から略等しい位置に配置されている。ＬＥＤ素子３としては、熱膨張率を例えば７×１０−６／℃とする平面略正方形状の青色ＬＥＤ素子が用いられる。
【００３７】
そして、ＬＥＤ素子３は、窒化ガリウム（ＧａＮ）系からなる基板３３の表面に例えばIII族窒化物系半導体を７００℃の温度でエピタキシャル成長させることにより、バッファ層３４，ｎ型半導体層３５，発光層としてのＭＱＷ（Multiple Quantum Well：重量子井戸）層３６，及びｐ型半導体層３７が順次形成され、発光面３８からピーク発光波長が例えば３９０ｎｍ〜４２０ｎｍである発光色（近紫外から紫青色の発光色）をもつ光を発するように構成されている。ＬＥＤ素子３は、その耐熱温度が６００℃以上であり、後述する低融点のガラスを用いた素子封止加工における加工温度に対して安定である。基板３３の材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系に代えて例えば炭化珪素（ＳｉＣ）や酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）を用いてもよい。
【００３８】
ｐ側電極３０は、ｐ側パッド電極３０ａを有し、ｐ型半導体層３７の裏面に設けられている。ｎ側電極３１は、ｐ型半導体層３７からＭＱＷ層３６及びｎ型半導体層３５にわたってその一部にエッチング処理を施すことにより露出した部位（ｎ型半導体層３５）に設けられている。ｐ側電極３０の材料としては例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の酸化物からなる透明導電性材やＡｇ合金，Ｒｈ合金などの高反射率導電性材が、またｐ側パッド電極３０ａ及びｎ側電極３１の材料としては例えばＮｉ／Ａｕ，Ａｌ等の金属がそれぞれ用いられる。
【００３９】
（封止部材４の構成）
図１に示すように、封止部材４は、略半球状の透明ガラスからなり、素子搭載基板２の素子搭載面２ａに熱融着によって接合されている。封止部材４の外部露出面４ａは略半球面で形成されている。これにより、封止部材４をＬＥＤ素子３側から透過する光の量が直方体状の封止部材である場合と比べて多くなり、光取出効率の向上に貢献することができる。封止部材４の材料としては、屈折率ｎ２を例えばｎ２＝１．８５とするＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の熱融着ガラスが用いられる。熱融着ガラスの組成は、Ｂｉ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２の成分を含有する組成でもよいし、上記実施の形態に限定されず、他の基本組成であってもかまわない。また、熱融着ガラス以外には硫黄（Ｓ）含有の高屈折率樹脂を用いてもよい。
【００４０】
また、封止部材４の材料としては、例えば熱膨張率を６×１０−６／℃とし、素子搭載基板２及びＬＥＤ素子３の熱膨張率の２倍よりも低い熱膨張率をもつ材料であることが望ましい。これは、封止部材４の熱膨張率が素子搭載基板２及びＬＥＤ素子３の熱膨張率の２倍を超えると、封止部材４の剥離，クラック等が生じ易くなることから、封止部材４の熱膨張率を素子搭載基板２及びＬＥＤ素子３の熱膨張率の２倍よりも低くし、封止部材４の剥離，クラック等の発生を抑制するためである。なお、封止部材４は、その材料の屈折率と異なる屈折率をもつ材料からなる光散乱体を分散させて含有してもよい。
【００４１】
（コーティング層５の構成）
コーティング層５は、図１に示すように、例えばゾル・ゲル法を用い、例えば屈折率ｎ３を例えばｎ３＝１．４３とするＳｉＯ２系ガラスによって素子搭載基板２の素子搭載面２ａに形成されている。そして、コーティング層５は、封止部材４の素子搭載基板２（素子搭載面２ａ）に対する接合領域２ｃ、及びＬＥＤ素子３の素子搭載基板２（回路パターン２０，２１）に対する接続領域２ｄを少なくとも除いて素子搭載面２ａ及び回路パターン２０，２１を覆うように構成されている。これにより、封止部材４とコーティング層５との間の界面においてＬＥＤ素子３側からの光を反射し易くなり、素子搭載基板２に到達する光の量が低減される。封止部材４の屈折率ｎ２に対するコーティング層５の屈折率ｎ３の比ｎ３／ｎ２はｎ３／ｎ２≦０．９４０の範囲（望ましくはｎ３／ｎ２＝０．８６６）に設定されている。これにより、封止部材４からコーティング層５への臨界角θｃをθｃ≦７０°（望ましくはθｃ≦６０°）としてある。なお、θｃがθｃ＝７０°，６５°，６０°のとき、全反射が生じる角度範囲の立体角はそれぞれ０．３４πステラジアン，０．４２πステラジアン，０．５πステラジアンとなり、中心軸から９０°までの２πステラジアンの角度範囲に対して十分有意な値となる。また、コーティング層５が形成されていない接合領域２ｃを設けることによって、ガラスと多結晶アルミナとを強固に接合するようにしてある。すなわち、ガラスがアルミナ粒界の凹凸に入り込みアンカー効果を得ることと、ガラスとアルミナとが化学結合をすることによる。
【００４２】
コーティング層５としては、素子搭載基板２の素子搭載面２ａ及び回路パターン２０，２１に対し、スパッタ法を用いて形成してもよく、また電子ビーム蒸着法を用いて蒸着してもよい。コーティング層５の材料としては、ＳｉＯ２系のガラスに代えてフッ素系のガラスを用いてもよい。コーティング層５には、その屈折率（ｎ３＝１．４３）よりも大きい屈折率をもつ例えばＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等の酸化物からなる光散乱体が分散して含有されていてもよい。なお、コーティング層５は、蛍光体（ＬＥＤ素子３からの光に励起されて波長変換光を発する蛍光体）を分散させて含有してもよい。この際、多結晶セラミックの表面粗度がＲａ０．２〜０．３μｍであったとしても、コーティング層５により封止部材４との接合界面の表面粗度をＲａ０．１μｍ以下にするといったことができ、封止部材４との接合界面の表面粗度を下げることで、接合界面の面積を減らすことと全反射した光が接合界面へ再度至りにくい形状とでき、素子搭載基板２への光進入を減ずる効果がある。
【００４３】
このように構成された発光装置１においては、ＬＥＤ素子３に電圧が印加されると、ＬＥＤ素子３内に光が生じる。ＬＥＤ素子３はサファイアではなく、エピタキシャル成長させる薄膜材料と同じ材料の基板を用い、屈折率１．６を超える高屈折率の封止部材４で封止されていることにより、ＬＥＤ素子３から効率よく光を封止部材４へ放射することができる。このことは、本出願人によって特開２００６−１００７８７号公報（図１６）に先に開示されたシミュレーション結果（ＬＥＤ素子に対する外部放射効率比の封止材料屈折率の依存性を示すシミュレーション結果）からも明らかである。特に、ＬＥＤ素子３の発光層の屈折率に対し封止部材４の屈折率が０．６８〜０．８５の比となる範囲では、ＬＥＤ素子３から発光装置１の外部への光放射効率を高めることができる。
【００４４】
なお、ＬＥＤ素子３の基板３３が窒化ガリウム（ＧａＮ）系の基板に代えてサファイア基板であってもよく、高屈折率の封止部材４とすることで、ＧａＮ基板とした場合には及ばないが、ＬＥＤ素子３から封止部材４への放射効率を高めることができる。
【００４５】
そして、ＬＥＤ素子３から発せられた光のうち、ＬＥＤ素子３の中心軸に対し９０°以内の上方向へ放射される光は、直接、外部露出面４ａに至り外部放射される。ＬＥＤ素子３の中心軸に対し９０°余りの略横方向あるいは斜め下方向へ放射される光のうち、コーティング層５へ至った光は、コーティング層５で全反射した後、外部露出面４ａに至り外部放射される。あるいは、ＬＥＤ素子３の中心軸に対し１１０°ないし１２０°以上の斜め下方向へ放射される光は回路パターン２０，２１の表面のＡｇで反射され、外部露出面４ａに至り外部放射される。
【００４６】
（発光装置１の製造方法）
次に、本実施の形態に示す発光装置１を製造する方法につき、図４Ａ（ａ）〜（ｄ）及び図４Ｂ（ｅ）〜（ｇ）を用いて説明する。図４Ａ（ａ）〜（ｄ）及び図４Ｂ（ｅ）〜（ｇ）は発光装置の製造手順を示す。
【００４７】
本実施の形態に示す発光装置１の製造方法は、「封止前ガラスの形成」，「素子搭載基板の形成」，「コーティング層の形成」，「ＬＤＥ素子の搭載」，「ＬＥＤ素子の封止」及び「発光装置集合体の分割」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。なお、本製造方法は一例であり、各工程の順序についても適宜変更することが可能である。
【００４８】
「封止前ガラスの形成」
先ず、封止部材４（図１に示す）となるガラスの成分である酸化物粉末を１２００℃に加熱して溶融し、この溶融状態で攪拌する。次いで、溶融状態の酸化物粉末を固化する。しかる後、図４Ａ（ａ）に示すように、封止部材４の厚さに対応する厚さに切断して封止前ガラス４０を形成する。
【００４９】
「素子搭載基板の形成」
図４Ａ（ｂ）に示すように、基板用素材２Ａに回路パターン２０，２１を形成するとともに、基板用素材２Ａの裏面に放熱パターン２２を形成して素子搭載基板２（図１に示す）となる基板集合体２Ｂを形成する。回路パターン２０，２１の形成は、基板用素材２Ａにペースト状の金属をスクリーン印刷し、所定の温度（例えば１０００℃以上）による熱処理で焼き付けた後、この金属に他の金属によるめっき処理を施すことにより行われる。
【００５０】
「コーティング層の形成」
図４Ａ（ｃ）に示すように、例えばゾル・ゲル法を用い、基板集合体２Ｂの表面にＳｉＯ２系ガラスによってコーティング層５を形成する。この場合、コーティング層５の形成は、基板集合体２Ｂに対する封止部材４の接合領域２ｃ（図１に示す：接合領域の端縁部）及びＬＥＤ素子３の接続領域２ｄ（図１に示す）を除いて行われる。ここでは、コーティング層５／封止部材４の接合領域の面積比は１／２以上としてある。コーティング層５は、ゾル・ゲル法に代えて電子ビーム蒸着法又はスパッタ法を用いても形成することが可能である。コーティング層５には、Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２又はＺｒＯ等の光散乱体を分散させてもよい。コーティング層５の材料としては、ＳｉＯ２系ガラスに代えてフッ素系ガラスなど屈折率が１．５以下となるような低屈折率材料を用いてもよい。
【００５１】
なお、接合領域２ｃを含めて基板集合体２Ｂの全面にコーティング層５を形成したものであっても構わない。但し、接合領域２ｃを設けたものでは、基板集合体２Ｂあるいは封止部材４とコーティング層５の材料との接合強度を配慮することなく、コーティング層５の材料を選択できるが、接合領域２ｃを含めて基板集合体２Ｂの全面（接続領域２ｄを除く）にコーティング層５形成したものの場合、これらとの接合強度を配慮した材料と工法との選択が必要となる。
【００５２】
「ＬＥＤ素子の搭載」
図４Ａ（ｄ）に示すように、基板集合体２Ｂの各素子搭載部にＬＥＤ素子３をバンプ３２によって搭載する。この場合、ｐ側パッド電極３０ａ（図３に示す）が回路パターン２０に、またｎ側電極３１（図３に示す）が回路パターン２１にそれぞれバンプ３２を介してフリップチップ接続される。
【００５３】
「ＬＥＤ素子の封止」
図４Ｂ（ｅ）に示すように、ＬＥＤ素子３が搭載された基板集合体２Ｂを下側金型Ａに配置する。次いで、図４Ｂ（ｆ）に示すように、ＬＥＤ素子３に対向させて封止前ガラス４０を上側金型Ｂと下側金型Ａとの間に配置する。しかる後、窒素雰囲気中において所定の温度条件下で型閉めを実行して封止前ガラス４０を加圧・加熱する。この場合、例えば温度が６００℃に、また加圧２５ｋｇ／ｃｍ２にそれぞれ設定される。これにより、ＬＥＤ素子３が封止部材４で封止された発光装置集合体（図示せず）が形成される。
【００５４】
「発光装置集合体の分割」
型開き後にダイシング装置（図示せず）内に発光装置集合体を配置してダイシングブレード（図示せず）で切断し、図４Ｂ（ｇ）に示すように素子搭載基板２の素子搭載面２ａ上で封止部材４によってＬＥＤ素子３が封止された複数の発光装置１に分割する。
【００５５】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５６】
ガラス封止では高屈折率材料の選択が行い易く、ＬＥＤ素子３からの光取出効率が高いものとできる。一方、素子搭載基板２はガラス封止での高温加工に耐える材料である制約が生じ、透過性や光吸収により光損失が生じる課題があった。これに対し、封止部材４よりも低屈折率のコーティング層５によって光損失を低減することができ、光取出効率を高めることができる。
【００５７】
[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２実施の形態に係る発光装置につき、図５〜図９を用いて説明する。図５及び図６は発光装置を示す。図７は回路パターンを示す。図８はコーティング層を示す。図９はコーティング層での光反射例を示す。図５〜図９において、図１〜図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５８】
図５及び図６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置１００は、封止部材４によって封止された複数のＬＥＤ素子３及びレンズ面を備え、コーティング層５内に光散乱体５ａが分散されている点に特徴がある。
【００５９】
素子搭載基板２の素子搭載面（表面）２ａには、ＬＥＤ素子３のｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）に接続する複数の回路パターン２０、及びｎ側電極３１に接続する複数の回路パターン２１が設けられている。これら回路パターン２０、２１のうち一部（横方向に並列する回路パターン２０，２１）は、図７及び図８に示すように回路パターン２０と回路パターン２１とが接続されている。これにより、複数のＬＥＤ素子３のうち横方向に並列するＬＥＤ素子が素子搭載基板２に対して直列に接続される。
【００６０】
封止部材４は、第１の封止部４１及び第２の封止部４２を有し、素子搭載基板２の素子搭載面２ａに熱融着によって接合されている。
【００６１】
封止部材４（第１の封止部４１及び第２の封止部４２）の材料としては、屈折率ｎ２を例えばｎ２＝１．７とするＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の熱融着ガラスが用いられる。そして、低屈折率のコーティング部材を選択することで、図９に示すように、コーティング層５に対する臨界角θｃを例えばθｃ≦７０°（望ましくはθｃ≦６０°）としてある。
【００６２】
封止部材４は、ＬＥＤ素子３に対応した凸レンズ形状とされており、これが密配置されているため、正面視すると図５に示すようにＬＥＤ素子３の配列に対応した六角形状となる。
【００６３】
コーティング層５は、第１の実施の形態と同様に、例えばゾル・ゲル法を用い、例えば屈折率ｎ３を例えばｎ３＝１．４５とするＳｉＯ２系ガラス（ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス）によって素子搭載基板２の素子搭載面２ａに形成されている。そして、コーティング層５は、封止部材４の素子搭載基板２（素子搭載面２ａ）に対する接合領域２ｃ（図８に示す）、及びＬＥＤ素子３の素子搭載基板２（回路パターン２０，２１）に対する接続領域２ｄ（図８に示す）を少なくとも除いて素子搭載面２ａ及び回路パターン２０，２１を覆うように構成されている。これにより、封止部材４とコーティング層５との間の界面において封止部材４側からの光を反射し易くなり、素子搭載基板２に到達する光の量が低減される。
【００６４】
コーティング層５には、その屈折率（ｎ３＝１．４５）よりも大きい屈折率をもつ例えばＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等の酸化物からなる光散乱体５ａが分散して含有されている。これにより、封止部材４側からコーティング層５に対し臨界角θｃよりも大きい入射角をもって光が入射すると、この入射光は封止部材４とコーティング層５との間の界面で全反射される。臨界角θｃよりも小さい入射角をもって光が封止部材４側からコーティング層５に入射すると、この入射光はコーティング層５内に進んで光散乱体５ａによって散乱する。そして、散乱光の一部は封止部材４側に戻り、封止部材４を透過して外部に出射される。このため、ＬＥＤ素子３からの光は一部を除いて素子搭載基板２には至らず、素子搭載基板２による光の吸収が低減される。
【００６５】
第２の実施の形態では、複数のレンズ面を備え、封止部材４が複数のＬＥＤ素子３を一括封止しているため、第１の実施の形態と比べ、封止部材４側面からの光の外部出射がされにくくなり、ＬＥＤ素子３から斜め下方向に放射される光だけでなく、封止部材４の上面からの反射光も生じる。ＬＥＤ素子３からの斜め下方向に放射される光の多くは、コーティング層５の臨界角以上となる（この方向の立体角が大きいため、光量は大）。一方、封止部材４上面からの反射光はコーティング層５への臨界角以内となる確率が高い。これに対し、コーティング層５内に入射した光も散乱させることで、素子搭載基板２へ至らないものとでき、複数のＬＥＤ素子３やレンズを備えたものでも、光取出効率を高めることができる。
【００６６】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に示す効果と同様の効果に加え、コーティング層５内に入射した光が素子搭載基板２に至らない効果が得られる。
【００６７】
[第３の実施の形態]
次に、本発明の第３実施の形態に係る発光装置につき、図１０〜図１５を用いて説明する。図１０は発光装置を示す。図１１は回路パターンを示す。図１２及び図１３はコーティング層を示す。図１４は変形例（１）を示す。図１５は変形例（２）を示す。図１０〜図１５において、図１〜図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６８】
図１０に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置２００は、封止部材４においてＬＥＤ素子３の発光面３８（図３に示す）に対向する端面４ｂが平坦な面で形成されている点に特徴がある。
【００６９】
このため、封止部材４は、端面４ｂを略正方形とするとともに、側面４ｃを長方形とする直方体状の透明ガラスからなり、各側面４ｃが素子搭載基板２の側面と同一面上に配置され、かつ素子搭載基板２の素子搭載面２ａに熱融着されている。封止部材４の材料としては、第２の実施の形態と同様に、例えば屈折率ｎ２をｎ２＝１．７とするＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系熱融着ガラスが用いられる。
【００７０】
封止部材４には、ＬＥＤ素子３から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光としての黄色光を発する蛍光体４ｄが分散して含有されている。これにより、ＬＥＤ素子３から発せられる青色光を受けて励起されることにより発する黄色光との混合により白色光が得られる。なお、紫外光を発するＬＥＤ素子と、紫外光によって励起される赤色蛍光体，緑色蛍光体，及び青色蛍光体との組み合わせにより白色光を得るようにしてもよい。蛍光体としては、例えばＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体，珪酸塩蛍光体，窒化物蛍光体あるいは硫化物蛍光体等を用いることができる。蛍光体４ｄの容積濃度は、コーティング層５を有しない発光装置の色度と略同一の色度を発光装置１にもたせるために低くすることが望ましい。
【００７１】
素子搭載基板２は、屈折率ｎ１を例えばｎ１＝１．７とするとともに、熱膨張率を例えば７×１０−６／℃とする酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のセラミックス材料からなる平面略正方形状の板部材によって形成されている。素子搭載基板２の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他に、シリコン（Ｓｉ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは白色樹脂が用いられる。
【００７２】
図１１に示すように、素子搭載基板２の素子搭載面（表面）２ａには、ＬＥＤ素子３のｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）及びｎ側電極３１に接続する複数の第１の回路パターン２３ａ，２４ａが設けられている。複数の第１の回路パターン２３ａ，２４ａはそれぞれ横方向に５個直列に、縦方向に５個並列に配置されている。複数の第１の回路パターン２３ａ，２４ａのうち横方向に並列する一方端側の第１の回路パターン２３ａが第１の共通パターン２５ａによって、また他方端側の第１の回路パターン２４ａが第２の共通パターン２５ｂによってそれぞれ接続されている。
【００７３】
素子搭載基板２の裏面２ｂには、ＬＥＤ素子３に電源電圧を供給するための複数の第２の回路パターン２３ｂ，２４ｂが設けられている。
【００７４】
第１の回路パターン２３ａ（第１の共通パターン２５ａ）と第２の回路パターン２３ｂとは素子搭載基板２を貫通するビアホール２６内に充填されたビアパターン２７により、また第１の回路パターン２４ａ（第２の共通パターン２５ｂ）と第２の回路パターン２４ｂとは素子搭載基板２を貫通するビアホール２８内に充填されたビアパターン２９にそれぞれ電気的に接続されている。第１の共通パターン２５ａ及び第２の回路パターン２３ｂはビアパターン２７に、また第２の共通パターン２５ｂ及び第２の回路パターン２４ｂはビアパターン２９にそれぞれ例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属とニッケル（Ｎｉ）及び表面層の銀（Ａｇ）によって一体に形成されている。
【００７５】
なお、第１の回路パターン２３ａ・２４ａ，第１の共通パターン２５ａ・第２の共通パターン２５ｂ及び第２の回路パターン２３ｂ，２４ｂの表面には、ニッケル（Ｎｉ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）などの材料による単数又は複数の金属層が必要に応じて形成される。
【００７６】
ＬＥＤ素子３は、ｐ側電極３０及びｎ側電極３１（共に図３に示す）を有し、素子搭載基板２の素子搭載面２ａの略中央部に平面縦横方向に複数個（例えば２５個：縦方向に５個ずつ、横方向に５個ずつ）搭載され、かつｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）が第１の回路パターン２３ａ又は第１の回路パターン２４ａに、またｎ側電極３１が第１の回路パターン２４ａ又は第１の回路パターン２３ａにそれぞれ接続されている。複数個のＬＥＤ素子３のうち横方向５個のＬＥＤ素子が第１の回路パターン２３ａ，２４ａによって直列に、また縦方向５列のＬＥＤ素子３が第１の共通パターン２５ａ及び第２の共通パターン２５ｂに対して並列に電気的に接続されている。
【００７７】
図１２及び図１３に示すように、コーティング層５は、第１の実施の形態と同様に、例えばゾル・ゲル法を用い、例えば屈折率ｎ３を例えばｎ３＝１．４３とするＳｉＯ２系ガラスによって素子搭載基板２の素子搭載面２ａに形成されている。そして、コーティング層５は、未コートエリア領域として、封止部材４の素子搭載基板２（素子搭載面２ａ）に対する接合領域２ｃ、及びＬＥＤ素子３の素子搭載基板２（第１の回路パターン２３ａ，２４ａ）に対する接続領域２ｄを少なくとも除いて素子搭載面２ａ及び第１の回路パターン２３ａ，２４ａを覆うように構成されている。
【００７８】
封止部材４の接合領域２ｃは、素子搭載基板２における素子搭載側の領域であって、複数個のＬＥＤ素子３の搭載部の領域外となる素子搭載基板２の四方端縁に対応する部位（平面枠状の領域）、及び複数個のＬＥＤ素子３の搭載部の領域内となる平面縦横方向に整列する２５個の搭載部を頂点とする１６個の平面四角形の対角線の交点に対応する部位（平面略十字状の領域）、及び回路パターンが形成されていない部位に配置されている。このため、コーティング層５には平面略十字状の貫通孔５ｂが複数個（本実施の形態では１６個）設けられている。これにより、封止部材４が複数個の貫通孔５ｂ内に充填された状態で素子搭載基板２の素子搭載面２ａに接合され、封止部材４の素子搭載基板２に対する接合度を高めることができる。
【００７９】
ＬＥＤ素子３の接続領域２ｄは、素子搭載基板２における素子搭載側の領域であって、バンプ３２の形成領域に対応する部位（平面略円形状の領域）に配置されている。このため、コーティング層５には平面略円形状のコーティング層未形成エリア５ｃが複数個（本実施の形態では５０個）設けられている。これにより、素子搭載基板２に対するＬＥＤ素子３の搭載後には素子搭載部略全体がコーティング層５で覆われ、ＬＥＤ素子３からの光の素子搭載基板２への抜けを抑制することができる。
【００８０】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態に示す効果と同様の効果が得られ、封止部材４に分散された蛍光体粒子による散乱光や蛍光体粒子によって励起発光する光が素子搭載基板２で光損失することを減ずることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、封止部材４の端面４ｂが平坦な面で形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図１４に示すように封止部材４の端面４ｂを粗面で形成してもよい。この場合、表面積が増すことなどによって光取出効率を高めることができる一方で、封止部材４からの光が端面４ｂで散乱反射され、素子搭載基板２側へ戻る確率が増すが、コーティング層５により素子搭載基板２へ至り損失する光を減ずることができる。粗面の形成は、封止部材４によるＬＥＤ素子３の封止後に例えばサンドブラスト処理又はケミカルエッチング処理を封止部材４に施すことにより行われる。
【００８２】
また、本発明は、図１５に示す封止部材４を用いても光取出効率を高めることもできる。図１５に示すように、封止部材４は、ＬＥＤ素子３を封止する本体部４３、及び本体部４３の素子側と反対側の端面４３ａを覆うカバー部４４を有し、カバー部４４が本体部４３の材料の屈折率ｎ４（ｎ４＝１．７）よりも小さい屈折率ｎ５（ｎ５＝１．５）をもち、かつ封止部材４の融点よりも高い融点をもつ材料によって形成されている。封止部材４は、本体部４３とカバー部４４との間の界面が凹凸面で形成されている。
【００８３】
カバー部４４の外部露出面４４ａは平坦な面で形成されている。これにより、カバー部４４の外部露出面４４ａに対する塵埃の付着や汚れの発生を抑制することができる。仮に、外部露出面４４ａに塵埃が付着したり、汚れが発生したりしても清掃し易いという利点がある。
【００８４】
本体部４３及びカバー部４４は蛍光体を分散させて含有してもよい。この場合、カバー部４４の蛍光体の容積濃度を本体部４３の蛍光体の容積濃度よりも高くし、ＬＥＤ素子３からの光の蛍光体による色変換効率を高め、出射対象における色むらを低減することができる。
【００８５】
以上、本発明の発光装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１…発光装置、２…素子搭載基板、２ａ…素子搭載面（表面）、２ｂ…裏面、２ｃ…接合領域、２ｄ…接続領域、２０，２１…回路パターン、２０ａ，２１ａ…電極、２２…放熱パターン、２３ａ，２４ａ…第１の回路パターン、２３ｂ，２４ｂ…第２の回路パターン、２５ａ…第１の共通パターン、２５ｂ…第２の共通パターン、２６…ビアホール、２７…ビアパターン、２８…ビアホール、２９…ビアパターン、２Ａ…基板用素材、２Ｂ…基板集合体、３…ＬＥＤ素子、３０…ｐ側電極、３０ａ…ｐ側パッド電極、３１…ｎ側電極、３２…バンプ、３３…基板、３４…バッファ層、３５…ｎ型半導体層、３６…ＭＱＷ層、３７…ｐ型半導体層、３８…発光面、４…封止部材、４ａ…外部露出面、４ｂ…端面、４ｃ…側面、４ｄ…蛍光体、４０…封止前ガラス、４０ａ…凹部、４１…第１の封止部、４１ａ…素子封止部、４２…第２の封止部、４２ａ…光出射部、４３…本体部、４３ａ…端面、４４…カバー部、４４ａ…外部露出面、５…コーティング層、５ａ…光散乱体、５ｂ…貫通孔、５ｃ…コーティング未形成エリア、１００，２００…発光装置、Ａ…下側金型、Ｂ…上側金型、θｃ…臨界角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガラスからなる封止部材によって封止された発光素子を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子から発せられる光と、この光で蛍光体が励起されて発する波長変換光との混合により白色光を得ることができる発光装置が実用化されている。
【０００３】
従来、この種の発光装置には、素子搭載基板と、素子搭載基板に搭載されたＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を封止する封止部材とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
素子搭載基板は、基板本体及び回路パターンを有する。基板本体はセラミックス材料によって、また回路パターンは基板本体の表裏面等にメタライズによってそれぞれ形成されている。
【０００５】
ＬＥＤ素子は、青色光を発する青色ＬＥＤ素子からなり、素子搭載基板の素子搭載側に搭載され、かつ回路パターンに接続されている。
【０００６】
封止部材は、ＬＥＤ素子からの青色光で励起されて黄色光を発する蛍光体を含有するガラスによって形成されている。
【０００７】
このように構成された発光装置においては、ＬＥＤ素子から発せられる青色光と、この青色光で蛍光体が励起されて発する黄色の波長変換光との混合により白色光が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−７１８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示す発光装置によると、素子搭載基板において光の一部が基板本体及び回路パターンで吸収されたり、あるいは基板本体を透過したりして光損失が生じ、光取出効率が低下するという問題があった。例えば、回路パターンの表面に金（Ａｕ）めっき処理が施されている場合には、ＬＥＤ素子から発せられる青色光の光量のうち約６０％の光量が吸収される。回路パターンがタングステン（Ｗ），クロム（Ｃｒ）によって形成されている場合にはＡｕ以上に光が吸収され易い。また、基板本体の材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やシリコン（Ｓｉ）が用いられている場合にも、光吸収が無視できないほど大きい。
【００１０】
従って、本発明の目的は、光損失を低減することができ、もって光取出効率を高めることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、（１）〜（１４）の発光装置を提供する。
【００１２】
（１）回路パターンを少なくとも素子搭載面に有する素子搭載基板と、前記素子搭載基板の素子搭載側に搭載され、かつ前記回路パターンに接続された発光素子と、前記発光素子を封止して前記素子搭載面に接合された封止部材と、前記封止部材内で前記素子搭載基板の素子搭載側を覆うコーティング層とを備え、前記コーティング層は、その屈折率が前記封止部材の屈折率よりも低い屈折率に設定されている発光装置。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記コーティング層に対する臨界角θｃがθｃ≦７０°である。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）に記載の発光装置において、前記コーティング層は、光散乱体を分散させて含有する。
【００１５】
（４）上記（１）又は（２）に記載の発光装置において、前記コーティング層は、蛍光体を分散させて含有し、前記蛍光体が前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する。
【００１６】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の発光装置において、前記コーティング層は、前記封止部材との接合面の粗度が前記素子搭載基板の粗度よりも小さい。
【００１７】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の発光装置において、前記素子搭載基板は、前記素子搭載面が前記封止部材の接合領域を、また前記回路パターンが前記発光素子の接続領域をそれぞれ除いて前記コーティング層で覆われている。
【００１８】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の発光装置において、前記発光素子は、エピタキシャル成長させる薄膜材料と同じ材料の基板が用いられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１９】
（８）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、外部露出面が半球状の面で形成されている。
【００２０】
（９）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が平坦な面で形成されている。
【００２１】
（１０）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が粗面で形成されている。
【００２２】
（１１）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子を封止する本体部、及び前記本体部の素子側と反対側の端面を覆うカバー部を有し、前記カバー部が前記本体部の材料の屈折率よりも低い屈折率をもつ材料によって形成されている。
【００２３】
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載の発光装置において、前記封止部材は、前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を分散させて含有する。
【００２４】
（１３）上記（１１）又は（１２）に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記本体部と前記カバー部との間の界面が凹凸面で形成されている。
【００２５】
（１４）上記（１２）又は（１３）に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記カバー部の前記蛍光体の容積濃度が前記本体部の前記蛍光体の容積濃度よりも高い濃度に設定されている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光損失を低減することができ、光取出効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置における素子搭載基板の回路パターンを説明するために模式化して示す下面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の発光素子を示す断面図。
【図４Ａ】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図。（ａ）は封止前ガラスの形成工程を、（ｂ）は素子搭載基板の形成工程を、（ｃ）はコーティング層の形成工程を、（ｄ）はＬＥＤ素子の搭載工程をそれぞれ示す。
【図４Ｂ】（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図。（ｅ）及び（ｆ）はＬＥＤ素子の封止工程を、また（ｇ）は発光装置集合体の分割工程をそれぞれ示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を示す平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置における素子搭載基板の回路パターンを説明するために模式化して示す平面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置のコーティング層を説明するために模式化して示す平面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置におけるコーティング層での光反射例を説明するために示す断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置における素子搭載基板の回路パターンを説明するために模式化して示す平面図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置のコーティング層を説明するために模式化して示す平面図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置のコーティング層の一部を拡大して示す平面図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の変形例（１）を説明するために示す断面図。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の変形例（２）を説明するために示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
[第１の実施の形態]
以下、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置につき、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
（発光装置の全体構成）
図１は発光装置の全体を示す。図１に示すように、発光装置１は、素子搭載基板２と、素子搭載基板２に搭載された発光素子としてのＬＥＤ素子３と、ＬＥＤ素子３を封止する封止部材４と、封止部材４内で素子搭載基板２における素子搭載面２ａ（表面）の一部を覆うコーティング層５とから大略構成されている。
【００３０】
（素子搭載基板２の構成）
図２は回路パターンを示す。素子搭載基板２は、屈折率ｎ１を例えばｎ１＝１．７とするとともに、熱膨張率を例えば７×１０−６／℃とする酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のセラミックス材料からなる平面略正方形状の板部材によって形成されている。素子搭載基板２の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他に、シリコン（Ｓｉ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは白色樹脂が用いられる。素子搭載基板２の厚さは例えば約０．２５ｍｍに設定されている。特に、封止部材として熱溶解ガラスを用いる場合、３００℃以上の耐熱が必要となるため、セラミック材料とすることが望ましい。
【００３１】
素子搭載基板２の素子搭載面２ａには、図２に示すように、ＬＥＤ素子３のｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ：後述）に接続する回路パターン２０、及びｎ側電極３１（後述）に接続する回路パターン２１が設けられている。
【００３２】
回路パターン２０，２１は、素子搭載基板２の面方向に互いに並列して配置され、全体が例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属とニッケル（Ｎｉ）及び表面層の銀（Ａｇ）によって形成されている。
【００３３】
一方の回路パターン２０は、ＬＥＤ素子３（図１に示す）に対して電源電圧を供給するための電極２０ａを有し、ＬＥＤ素子３のｐ側パッド電極３０ａ（図３に示す）に接続する表面パターンによって形成されている。
【００３４】
他方の回路パターン２１は、ＬＥＤ素子３に対して電源電圧を供給するための電極２１ａを有し、ＬＥＤ素子３のｎ側電極３１（図３に示す）に接続する表面パターンによって形成されている。
【００３５】
素子搭載基板２の裏面２ｂには、ＬＥＤ素子３の搭載領域に対応する部位を覆い、かつＬＥＤ素子３からの熱を放散させる放熱パターン２２が設けられている。
【００３６】
（ＬＥＤ素子３の構成）
図３はＬＥＤ素子を示す。図３に示すように、ＬＥＤ素子３は、ｐ側電極３０及びｎ側電極３１を有し、ｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）を回路パターン２０に、またｎ側電極３１を回路パターン２１にそれぞれＡｕ等のバンプ３２（図１に示す）を介してフリップチップ接続することにより素子搭載基板２における素子搭載面２ａの略中央部（素子搭載部）に搭載されている。また、ＬＥＤ素子３は、封止部材４の中心位置に、すなわち封止部材４の外部露出面４ａにおける任意の点から略等しい位置に配置されている。ＬＥＤ素子３としては、熱膨張率を例えば７×１０−６／℃とする平面略正方形状の青色ＬＥＤ素子が用いられる。
【００３７】
そして、ＬＥＤ素子３は、窒化ガリウム（ＧａＮ）系からなる基板３３の表面に例えばIII族窒化物系半導体を７００℃の温度でエピタキシャル成長させることにより、バッファ層３４，ｎ型半導体層３５，発光層としてのＭＱＷ（Multiple Quantum Well：重量子井戸）層３６，及びｐ型半導体層３７が順次形成され、発光面３８からピーク発光波長が例えば３９０ｎｍ〜４２０ｎｍである発光色（近紫外から紫青色の発光色）をもつ光を発するように構成されている。ＬＥＤ素子３は、その耐熱温度が６００℃以上であり、後述する低融点のガラスを用いた素子封止加工における加工温度に対して安定である。基板３３の材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系に代えて例えば炭化珪素（ＳｉＣ）や酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）を用いてもよい。
【００３８】
ｐ側電極３０は、ｐ側パッド電極３０ａを有し、ｐ型半導体層３７の裏面に設けられている。ｎ側電極３１は、ｐ型半導体層３７からＭＱＷ層３６及びｎ型半導体層３５にわたってその一部にエッチング処理を施すことにより露出した部位（ｎ型半導体層３５）に設けられている。ｐ側電極３０の材料としては例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の酸化物からなる透明導電性材やＡｇ合金，Ｒｈ合金などの高反射率導電性材が、またｐ側パッド電極３０ａ及びｎ側電極３１の材料としては例えばＮｉ／Ａｕ，Ａｌ等の金属がそれぞれ用いられる。
【００３９】
（封止部材４の構成）
図１に示すように、封止部材４は、略半球状の透明ガラスからなり、素子搭載基板２の素子搭載面２ａに熱融着によって接合されている。封止部材４の外部露出面４ａは略半球面で形成されている。これにより、封止部材４をＬＥＤ素子３側から透過する光の量が直方体状の封止部材である場合と比べて多くなり、光取出効率の向上に貢献することができる。封止部材４の材料としては、屈折率ｎ２を例えばｎ２＝１．８５とするＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の熱融着ガラスが用いられる。熱融着ガラスの組成は、Ｂｉ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２の成分を含有する組成でもよいし、上記実施の形態に限定されず、他の基本組成であってもかまわない。また、熱融着ガラス以外には硫黄（Ｓ）含有の高屈折率樹脂を用いてもよい。
【００４０】
また、封止部材４の材料としては、例えば熱膨張率を６×１０−６／℃とし、素子搭載基板２及びＬＥＤ素子３の熱膨張率の２倍よりも低い熱膨張率をもつ材料であることが望ましい。これは、封止部材４の熱膨張率が素子搭載基板２及びＬＥＤ素子３の熱膨張率の２倍を超えると、封止部材４の剥離，クラック等が生じ易くなることから、封止部材４の熱膨張率を素子搭載基板２及びＬＥＤ素子３の熱膨張率の２倍よりも低くし、封止部材４の剥離，クラック等の発生を抑制するためである。なお、封止部材４は、その材料の屈折率と異なる屈折率をもつ材料からなる光散乱体を分散させて含有してもよい。
【００４１】
（コーティング層５の構成）
コーティング層５は、図１に示すように、例えばゾル・ゲル法を用い、例えば屈折率ｎ３を例えばｎ３＝１．４３とするＳｉＯ２系ガラスによって素子搭載基板２の素子搭載面２ａに形成されている。そして、コーティング層５は、封止部材４の素子搭載基板２（素子搭載面２ａ）に対する接合領域２ｃ、及びＬＥＤ素子３の素子搭載基板２（回路パターン２０，２１）に対する接続領域２ｄを少なくとも除いて素子搭載面２ａ及び回路パターン２０，２１を覆うように構成されている。これにより、封止部材４とコーティング層５との間の界面においてＬＥＤ素子３側からの光を反射し易くなり、素子搭載基板２に到達する光の量が低減される。封止部材４の屈折率ｎ２に対するコーティング層５の屈折率ｎ３の比ｎ３／ｎ２はｎ３／ｎ２≦０．９４０の範囲（望ましくはｎ３／ｎ２＝０．８６６）に設定されている。これにより、封止部材４からコーティング層５への臨界角θｃをθｃ≦７０°（望ましくはθｃ≦６０°）としてある。なお、θｃがθｃ＝７０°，６５°，６０°のとき、全反射が生じる角度範囲の立体角はそれぞれ０．３４πステラジアン，０．４２πステラジアン，０．５πステラジアンとなり、中心軸から９０°までの２πステラジアンの角度範囲に対して十分有意な値となる。また、コーティング層５が形成されていない接合領域２ｃを設けることによって、ガラスと多結晶アルミナとを強固に接合するようにしてある。すなわち、ガラスがアルミナ粒界の凹凸に入り込みアンカー効果を得ることと、ガラスとアルミナとが化学結合をすることによる。
【００４２】
コーティング層５としては、素子搭載基板２の素子搭載面２ａ及び回路パターン２０，２１に対し、スパッタ法を用いて形成してもよく、また電子ビーム蒸着法を用いて蒸着してもよい。コーティング層５の材料としては、ＳｉＯ２系のガラスに代えてフッ素系のガラスを用いてもよい。コーティング層５には、その屈折率（ｎ３＝１．４３）よりも大きい屈折率をもつ例えばＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等の酸化物からなる光散乱体が分散して含有されていてもよい。なお、コーティング層５は、蛍光体（ＬＥＤ素子３からの光に励起されて波長変換光を発する蛍光体）を分散させて含有してもよい。この際、多結晶セラミックの表面粗度がＲａ０．２〜０．３μｍであったとしても、コーティング層５により封止部材４との接合界面の表面粗度をＲａ０．１μｍ以下にするといったことができ、封止部材４との接合界面の表面粗度を下げることで、接合界面の面積を減らすことと全反射した光が接合界面へ再度至りにくい形状とでき、素子搭載基板２への光進入を減ずる効果がある。
【００４３】
このように構成された発光装置１においては、ＬＥＤ素子３に電圧が印加されると、ＬＥＤ素子３内に光が生じる。ＬＥＤ素子３はサファイアではなく、エピタキシャル成長させる薄膜材料と同じ材料の基板を用い、屈折率１．６を超える高屈折率の封止部材４で封止されていることにより、ＬＥＤ素子３から効率よく光を封止部材４へ放射することができる。このことは、本出願人によって特開２００６−１００７８７号公報（図１６）に先に開示されたシミュレーション結果（ＬＥＤ素子に対する外部放射効率比の封止材料屈折率の依存性を示すシミュレーション結果）からも明らかである。特に、ＬＥＤ素子３の発光層の屈折率に対し封止部材４の屈折率が０．６８〜０．８５の比となる範囲では、ＬＥＤ素子３から発光装置１の外部への光放射効率を高めることができる。
【００４４】
なお、ＬＥＤ素子３の基板３３が窒化ガリウム（ＧａＮ）系の基板に代えてサファイア基板であってもよく、高屈折率の封止部材４とすることで、ＧａＮ基板とした場合には及ばないが、ＬＥＤ素子３から封止部材４への放射効率を高めることができる。
【００４５】
そして、ＬＥＤ素子３から発せられた光のうち、ＬＥＤ素子３の中心軸に対し９０°以内の上方向へ放射される光は、直接、外部露出面４ａに至り外部放射される。ＬＥＤ素子３の中心軸に対し９０°余りの略横方向あるいは斜め下方向へ放射される光のうち、コーティング層５へ至った光は、コーティング層５で全反射した後、外部露出面４ａに至り外部放射される。あるいは、ＬＥＤ素子３の中心軸に対し１１０°ないし１２０°以上の斜め下方向へ放射される光は回路パターン２０，２１の表面のＡｇで反射され、外部露出面４ａに至り外部放射される。
【００４６】
（発光装置１の製造方法）
次に、本実施の形態に示す発光装置１を製造する方法につき、図４Ａ（ａ）〜（ｄ）及び図４Ｂ（ｅ）〜（ｇ）を用いて説明する。図４Ａ（ａ）〜（ｄ）及び図４Ｂ（ｅ）〜（ｇ）は発光装置の製造手順を示す。
【００４７】
本実施の形態に示す発光装置１の製造方法は、「封止前ガラスの形成」，「素子搭載基板の形成」，「コーティング層の形成」，「ＬＤＥ素子の搭載」，「ＬＥＤ素子の封止」及び「発光装置集合体の分割」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。なお、本製造方法は一例であり、各工程の順序についても適宜変更することが可能である。
【００４８】
「封止前ガラスの形成」
先ず、封止部材４（図１に示す）となるガラスの成分である酸化物粉末を１２００℃に加熱して溶融し、この溶融状態で攪拌する。次いで、溶融状態の酸化物粉末を固化する。しかる後、図４Ａ（ａ）に示すように、封止部材４の厚さに対応する厚さに切断して封止前ガラス４０を形成する。
【００４９】
「素子搭載基板の形成」
図４Ａ（ｂ）に示すように、基板用素材２Ａに回路パターン２０，２１を形成するとともに、基板用素材２Ａの裏面に放熱パターン２２を形成して素子搭載基板２（図１に示す）となる基板集合体２Ｂを形成する。回路パターン２０，２１の形成は、基板用素材２Ａにペースト状の金属をスクリーン印刷し、所定の温度（例えば１０００℃以上）による熱処理で焼き付けた後、この金属に他の金属によるめっき処理を施すことにより行われる。
【００５０】
「コーティング層の形成」
図４Ａ（ｃ）に示すように、例えばゾル・ゲル法を用い、基板集合体２Ｂの表面にＳｉＯ２系ガラスによってコーティング層５を形成する。この場合、コーティング層５の形成は、基板集合体２Ｂに対する封止部材４の接合領域２ｃ（図１に示す：接合領域の端縁部）及びＬＥＤ素子３の接続領域２ｄ（図１に示す）を除いて行われる。ここでは、コーティング層５／封止部材４の接合領域の面積比は１／２以上としてある。コーティング層５は、ゾル・ゲル法に代えて電子ビーム蒸着法又はスパッタ法を用いても形成することが可能である。コーティング層５には、Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２又はＺｒＯ等の光散乱体を分散させてもよい。コーティング層５の材料としては、ＳｉＯ２系ガラスに代えてフッ素系ガラスなど屈折率が１．５以下となるような低屈折率材料を用いてもよい。
【００５１】
なお、接合領域２ｃを含めて基板集合体２Ｂの全面にコーティング層５を形成したものであっても構わない。但し、接合領域２ｃを設けたものでは、基板集合体２Ｂあるいは封止部材４とコーティング層５の材料との接合強度を配慮することなく、コーティング層５の材料を選択できるが、接合領域２ｃを含めて基板集合体２Ｂの全面（接続領域２ｄを除く）にコーティング層５形成したものの場合、これらとの接合強度を配慮した材料と工法との選択が必要となる。
【００５２】
「ＬＥＤ素子の搭載」
図４Ａ（ｄ）に示すように、基板集合体２Ｂの各素子搭載部にＬＥＤ素子３をバンプ３２によって搭載する。この場合、ｐ側パッド電極３０ａ（図３に示す）が回路パターン２０に、またｎ側電極３１（図３に示す）が回路パターン２１にそれぞれバンプ３２を介してフリップチップ接続される。
【００５３】
「ＬＥＤ素子の封止」
図４Ｂ（ｅ）に示すように、ＬＥＤ素子３が搭載された基板集合体２Ｂを下側金型Ａに配置する。次いで、図４Ｂ（ｆ）に示すように、ＬＥＤ素子３に対向させて封止前ガラス４０を上側金型Ｂと下側金型Ａとの間に配置する。しかる後、窒素雰囲気中において所定の温度条件下で型閉めを実行して封止前ガラス４０を加圧・加熱する。この場合、例えば温度が６００℃に、また加圧２５ｋｇ／ｃｍ２にそれぞれ設定される。これにより、ＬＥＤ素子３が封止部材４で封止された発光装置集合体（図示せず）が形成される。
【００５４】
「発光装置集合体の分割」
型開き後にダイシング装置（図示せず）内に発光装置集合体を配置してダイシングブレード（図示せず）で切断し、図４Ｂ（ｇ）に示すように素子搭載基板２の素子搭載面２ａ上で封止部材４によってＬＥＤ素子３が封止された複数の発光装置１に分割する。
【００５５】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５６】
ガラス封止では高屈折率材料の選択が行い易く、ＬＥＤ素子３からの光取出効率が高いものとできる。一方、素子搭載基板２はガラス封止での高温加工に耐える材料である制約が生じ、透過性や光吸収により光損失が生じる課題があった。これに対し、封止部材４よりも低屈折率のコーティング層５によって光損失を低減することができ、光取出効率を高めることができる。
【００５７】
[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２実施の形態に係る発光装置につき、図５〜図９を用いて説明する。図５及び図６は発光装置を示す。図７は回路パターンを示す。図８はコーティング層を示す。図９はコーティング層での光反射例を示す。図５〜図９において、図１〜図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５８】
図５及び図６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置１００は、封止部材４によって封止された複数のＬＥＤ素子３及びレンズ面を備え、コーティング層５内に光散乱体５ａが分散されている点に特徴がある。
【００５９】
素子搭載基板２の素子搭載面（表面）２ａには、ＬＥＤ素子３のｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）に接続する複数の回路パターン２０、及びｎ側電極３１に接続する複数の回路パターン２１が設けられている。これら回路パターン２０、２１のうち一部（横方向に並列する回路パターン２０，２１）は、図７及び図８に示すように回路パターン２０と回路パターン２１とが接続されている。これにより、複数のＬＥＤ素子３のうち横方向に並列するＬＥＤ素子が素子搭載基板２に対して直列に接続される。
【００６０】
封止部材４は、第１の封止部４１及び第２の封止部４２を有し、素子搭載基板２の素子搭載面２ａに熱融着によって接合されている。
【００６１】
封止部材４（第１の封止部４１及び第２の封止部４２）の材料としては、屈折率ｎ２を例えばｎ２＝１．７とするＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の熱融着ガラスが用いられる。そして、低屈折率のコーティング部材を選択することで、図９に示すように、コーティング層５に対する臨界角θｃを例えばθｃ≦７０°（望ましくはθｃ≦６０°）としてある。
【００６２】
封止部材４は、ＬＥＤ素子３に対応した凸レンズ形状とされており、これが密配置されているため、正面視すると図５に示すようにＬＥＤ素子３の配列に対応した六角形状となる。
【００６３】
コーティング層５は、第１の実施の形態と同様に、例えばゾル・ゲル法を用い、例えば屈折率ｎ３を例えばｎ３＝１．４５とするＳｉＯ２系ガラス（ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス）によって素子搭載基板２の素子搭載面２ａに形成されている。そして、コーティング層５は、封止部材４の素子搭載基板２（素子搭載面２ａ）に対する接合領域２ｃ（図８に示す）、及びＬＥＤ素子３の素子搭載基板２（回路パターン２０，２１）に対する接続領域２ｄ（図８に示す）を少なくとも除いて素子搭載面２ａ及び回路パターン２０，２１を覆うように構成されている。これにより、封止部材４とコーティング層５との間の界面において封止部材４側からの光を反射し易くなり、素子搭載基板２に到達する光の量が低減される。
【００６４】
コーティング層５には、その屈折率（ｎ３＝１．４５）よりも大きい屈折率をもつ例えばＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等の酸化物からなる光散乱体５ａが分散して含有されている。これにより、封止部材４側からコーティング層５に対し臨界角θｃよりも大きい入射角をもって光が入射すると、この入射光は封止部材４とコーティング層５との間の界面で全反射される。臨界角θｃよりも小さい入射角をもって光が封止部材４側からコーティング層５に入射すると、この入射光はコーティング層５内に進んで光散乱体５ａによって散乱する。そして、散乱光の一部は封止部材４側に戻り、封止部材４を透過して外部に出射される。このため、ＬＥＤ素子３からの光は一部を除いて素子搭載基板２には至らず、素子搭載基板２による光の吸収が低減される。
【００６５】
第２の実施の形態では、複数のレンズ面を備え、封止部材４が複数のＬＥＤ素子３を一括封止しているため、第１の実施の形態と比べ、封止部材４側面からの光の外部出射がされにくくなり、ＬＥＤ素子３から斜め下方向に放射される光だけでなく、封止部材４の上面からの反射光も生じる。ＬＥＤ素子３からの斜め下方向に放射される光の多くは、コーティング層５の臨界角以上となる（この方向の立体角が大きいため、光量は大）。一方、封止部材４上面からの反射光はコーティング層５への臨界角以内となる確率が高い。これに対し、コーティング層５内に入射した光も散乱させることで、素子搭載基板２へ至らないものとでき、複数のＬＥＤ素子３やレンズを備えたものでも、光取出効率を高めることができる。
【００６６】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に示す効果と同様の効果に加え、コーティング層５内に入射した光が素子搭載基板２に至らない効果が得られる。
【００６７】
[第３の実施の形態]
次に、本発明の第３実施の形態に係る発光装置につき、図１０〜図１５を用いて説明する。図１０は発光装置を示す。図１１は回路パターンを示す。図１２及び図１３はコーティング層を示す。図１４は変形例（１）を示す。図１５は変形例（２）を示す。図１０〜図１５において、図１〜図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６８】
図１０に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置２００は、封止部材４においてＬＥＤ素子３の発光面３８（図３に示す）に対向する端面４ｂが平坦な面で形成されている点に特徴がある。
【００６９】
このため、封止部材４は、端面４ｂを略正方形とするとともに、側面４ｃを長方形とする直方体状の透明ガラスからなり、各側面４ｃが素子搭載基板２の側面と同一面上に配置され、かつ素子搭載基板２の素子搭載面２ａに熱融着されている。封止部材４の材料としては、第２の実施の形態と同様に、例えば屈折率ｎ２をｎ２＝１．７とするＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系熱融着ガラスが用いられる。
【００７０】
封止部材４には、ＬＥＤ素子３から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光としての黄色光を発する蛍光体４ｄが分散して含有されている。これにより、ＬＥＤ素子３から発せられる青色光を受けて励起されることにより発する黄色光との混合により白色光が得られる。なお、紫外光を発するＬＥＤ素子と、紫外光によって励起される赤色蛍光体，緑色蛍光体，及び青色蛍光体との組み合わせにより白色光を得るようにしてもよい。蛍光体としては、例えばＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体，珪酸塩蛍光体，窒化物蛍光体あるいは硫化物蛍光体等を用いることができる。蛍光体４ｄの容積濃度は、コーティング層５を有しない発光装置の色度と略同一の色度を発光装置１にもたせるために低くすることが望ましい。
【００７１】
素子搭載基板２は、屈折率ｎ１を例えばｎ１＝１．７とするとともに、熱膨張率を例えば７×１０−６／℃とする酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のセラミックス材料からなる平面略正方形状の板部材によって形成されている。素子搭載基板２の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他に、シリコン（Ｓｉ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは白色樹脂が用いられる。
【００７２】
図１１に示すように、素子搭載基板２の素子搭載面（表面）２ａには、ＬＥＤ素子３のｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）及びｎ側電極３１に接続する複数の第１の回路パターン２３ａ，２４ａが設けられている。複数の第１の回路パターン２３ａ，２４ａはそれぞれ横方向に５個直列に、縦方向に５個並列に配置されている。複数の第１の回路パターン２３ａ，２４ａのうち横方向に並列する一方端側の第１の回路パターン２３ａが第１の共通パターン２５ａによって、また他方端側の第１の回路パターン２４ａが第２の共通パターン２５ｂによってそれぞれ接続されている。
【００７３】
素子搭載基板２の裏面２ｂには、ＬＥＤ素子３に電源電圧を供給するための複数の第２の回路パターン２３ｂ，２４ｂが設けられている。
【００７４】
第１の回路パターン２３ａ（第１の共通パターン２５ａ）と第２の回路パターン２３ｂとは素子搭載基板２を貫通するビアホール２６内に充填されたビアパターン２７により、また第１の回路パターン２４ａ（第２の共通パターン２５ｂ）と第２の回路パターン２４ｂとは素子搭載基板２を貫通するビアホール２８内に充填されたビアパターン２９にそれぞれ電気的に接続されている。第１の共通パターン２５ａ及び第２の回路パターン２３ｂはビアパターン２７に、また第２の共通パターン２５ｂ及び第２の回路パターン２４ｂはビアパターン２９にそれぞれ例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属とニッケル（Ｎｉ）及び表面層の銀（Ａｇ）によって一体に形成されている。
【００７５】
なお、第１の回路パターン２３ａ・２４ａ，第１の共通パターン２５ａ・第２の共通パターン２５ｂ及び第２の回路パターン２３ｂ，２４ｂの表面には、ニッケル（Ｎｉ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）などの材料による単数又は複数の金属層が必要に応じて形成される。
【００７６】
ＬＥＤ素子３は、ｐ側電極３０及びｎ側電極３１（共に図３に示す）を有し、素子搭載基板２の素子搭載面２ａの略中央部に平面縦横方向に複数個（例えば２５個：縦方向に５個ずつ、横方向に５個ずつ）搭載され、かつｐ側電極３０（ｐ側パッド電極３０ａ）が第１の回路パターン２３ａ又は第１の回路パターン２４ａに、またｎ側電極３１が第１の回路パターン２４ａ又は第１の回路パターン２３ａにそれぞれ接続されている。複数個のＬＥＤ素子３のうち横方向５個のＬＥＤ素子が第１の回路パターン２３ａ，２４ａによって直列に、また縦方向５列のＬＥＤ素子３が第１の共通パターン２５ａ及び第２の共通パターン２５ｂに対して並列に電気的に接続されている。
【００７７】
図１２及び図１３に示すように、コーティング層５は、第１の実施の形態と同様に、例えばゾル・ゲル法を用い、例えば屈折率ｎ３を例えばｎ３＝１．４３とするＳｉＯ２系ガラスによって素子搭載基板２の素子搭載面２ａに形成されている。そして、コーティング層５は、未コートエリア領域として、封止部材４の素子搭載基板２（素子搭載面２ａ）に対する接合領域２ｃ、及びＬＥＤ素子３の素子搭載基板２（第１の回路パターン２３ａ，２４ａ）に対する接続領域２ｄを少なくとも除いて素子搭載面２ａ及び第１の回路パターン２３ａ，２４ａを覆うように構成されている。
【００７８】
封止部材４の接合領域２ｃは、素子搭載基板２における素子搭載側の領域であって、複数個のＬＥＤ素子３の搭載部の領域外となる素子搭載基板２の四方端縁に対応する部位（平面枠状の領域）、及び複数個のＬＥＤ素子３の搭載部の領域内となる平面縦横方向に整列する２５個の搭載部を頂点とする１６個の平面四角形の対角線の交点に対応する部位（平面略十字状の領域）、及び回路パターンが形成されていない部位に配置されている。このため、コーティング層５には平面略十字状の貫通孔５ｂが複数個（本実施の形態では１６個）設けられている。これにより、封止部材４が複数個の貫通孔５ｂ内に充填された状態で素子搭載基板２の素子搭載面２ａに接合され、封止部材４の素子搭載基板２に対する接合度を高めることができる。
【００７９】
ＬＥＤ素子３の接続領域２ｄは、素子搭載基板２における素子搭載側の領域であって、バンプ３２の形成領域に対応する部位（平面略円形状の領域）に配置されている。このため、コーティング層５には平面略円形状のコーティング層未形成エリア５ｃが複数個（本実施の形態では５０個）設けられている。これにより、素子搭載基板２に対するＬＥＤ素子３の搭載後には素子搭載部略全体がコーティング層５で覆われ、ＬＥＤ素子３からの光の素子搭載基板２への抜けを抑制することができる。
【００８０】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態に示す効果と同様の効果が得られ、封止部材４に分散された蛍光体粒子による散乱光や蛍光体粒子によって励起発光する光が素子搭載基板２で光損失することを減ずることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、封止部材４の端面４ｂが平坦な面で形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図１４に示すように封止部材４の端面４ｂを粗面で形成してもよい。この場合、表面積が増すことなどによって光取出効率を高めることができる一方で、封止部材４からの光が端面４ｂで散乱反射され、素子搭載基板２側へ戻る確率が増すが、コーティング層５により素子搭載基板２へ至り損失する光を減ずることができる。粗面の形成は、封止部材４によるＬＥＤ素子３の封止後に例えばサンドブラスト処理又はケミカルエッチング処理を封止部材４に施すことにより行われる。
【００８２】
また、本発明は、図１５に示す封止部材４を用いても光取出効率を高めることもできる。図１５に示すように、封止部材４は、ＬＥＤ素子３を封止する本体部４３、及び本体部４３の素子側と反対側の端面４３ａを覆うカバー部４４を有し、カバー部４４が本体部４３の材料の屈折率ｎ４（ｎ４＝１．７）よりも小さい屈折率ｎ５（ｎ５＝１．５）をもち、かつ封止部材４の融点よりも高い融点をもつ材料によって形成されている。封止部材４は、本体部４３とカバー部４４との間の界面が凹凸面で形成されている。
【００８３】
カバー部４４の外部露出面４４ａは平坦な面で形成されている。これにより、カバー部４４の外部露出面４４ａに対する塵埃の付着や汚れの発生を抑制することができる。仮に、外部露出面４４ａに塵埃が付着したり、汚れが発生したりしても清掃し易いという利点がある。
【００８４】
本体部４３及びカバー部４４は蛍光体を分散させて含有してもよい。この場合、カバー部４４の蛍光体の容積濃度を本体部４３の蛍光体の容積濃度よりも高くし、ＬＥＤ素子３からの光の蛍光体による色変換効率を高め、出射対象における色むらを低減することができる。
【００８５】
以上、本発明の発光装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１…発光装置、２…素子搭載基板、２ａ…素子搭載面（表面）、２ｂ…裏面、２ｃ…接合領域、２ｄ…接続領域、２０，２１…回路パターン、２０ａ，２１ａ…電極、２２…放熱パターン、２３ａ，２４ａ…第１の回路パターン、２３ｂ，２４ｂ…第２の回路パターン、２５ａ…第１の共通パターン、２５ｂ…第２の共通パターン、２６…ビアホール、２７…ビアパターン、２８…ビアホール、２９…ビアパターン、２Ａ…基板用素材、２Ｂ…基板集合体、３…ＬＥＤ素子、３０…ｐ側電極、３０ａ…ｐ側パッド電極、３１…ｎ側電極、３２…バンプ、３３…基板、３４…バッファ層、３５…ｎ型半導体層、３６…ＭＱＷ層、３７…ｐ型半導体層、３８…発光面、４…封止部材、４ａ…外部露出面、４ｂ…端面、４ｃ…側面、４ｄ…蛍光体、４０…封止前ガラス、４０ａ…凹部、４１…第１の封止部、４１ａ…素子封止部、４２…第２の封止部、４２ａ…光出射部、４３…本体部、４３ａ…端面、４４…カバー部、４４ａ…外部露出面、５…コーティング層、５ａ…光散乱体、５ｂ…貫通孔、５ｃ…コーティング未形成エリア、１００，２００…発光装置、Ａ…下側金型、Ｂ…上側金型、θｃ…臨界角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンを少なくとも素子搭載面に有する素子搭載基板と、
前記素子搭載基板の素子搭載側に搭載され、かつ前記回路パターンに接続された発光素子と、
前記発光素子を封止して前記素子搭載面に接合された封止部材と、
前記封止部材内で前記素子搭載基板の素子搭載側を覆うコーティング層とを備え、
前記コーティング層は、その屈折率が前記封止部材の屈折率よりも低い屈折率に設定されている
発光装置。
【請求項２】
前記封止部材は、前記コーティング層に対する臨界角θｃがθｃ≦７０°である請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記コーティング層は、光散乱体を分散させて含有する請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記コーティング層は、蛍光体を分散させて含有し、前記蛍光体が前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記コーティング層は、前記封止部材との接合面の粗度が前記素子搭載基板の粗度よりも小さい請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記素子搭載基板は、前記素子搭載面が前記封止部材の接合領域を、また前記回路パターンが前記発光素子の接続領域をそれぞれ除いて前記コーティング層で覆われている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光素子は、エピタキシャル成長させる薄膜材料と同じ材料の基板が用いられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記封止部材は、外部露出面が半球状の面で形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が平坦な面で形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が粗面で形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記封止部材は、前記発光素子を封止する本体部、及び前記本体部の素子側と反対側の端面を覆うカバー部を有し、前記カバー部が前記本体部の材料の屈折率よりも低い屈折率をもつ材料によって形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記封止部材は、前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を分散させて含有する請求項９乃至は１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記封止部材は、前記本体部と前記カバー部との間の界面が凹凸面で形成されている請求項１１又は１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記封止部材は、前記カバー部の前記蛍光体の容積濃度が前記本体部の前記蛍光体の容積濃度よりも高い濃度に設定されている請求項１２又は１３に記載の発光装置。
【請求項１】
回路パターンを少なくとも素子搭載面に有する素子搭載基板と、
前記素子搭載基板の素子搭載側に搭載され、かつ前記回路パターンに接続された発光素子と、
前記発光素子を封止して前記素子搭載面に接合された封止部材と、
前記封止部材内で前記素子搭載基板の素子搭載側を覆うコーティング層とを備え、
前記コーティング層は、その屈折率が前記封止部材の屈折率よりも低い屈折率に設定されている
発光装置。
【請求項２】
前記封止部材は、前記コーティング層に対する臨界角θｃがθｃ≦７０°である請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記コーティング層は、光散乱体を分散させて含有する請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記コーティング層は、蛍光体を分散させて含有し、前記蛍光体が前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記コーティング層は、前記封止部材との接合面の粗度が前記素子搭載基板の粗度よりも小さい請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記素子搭載基板は、前記素子搭載面が前記封止部材の接合領域を、また前記回路パターンが前記発光素子の接続領域をそれぞれ除いて前記コーティング層で覆われている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光素子は、エピタキシャル成長させる薄膜材料と同じ材料の基板が用いられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記封止部材は、外部露出面が半球状の面で形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が平坦な面で形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記封止部材は、前記発光素子の発光面に対向する端面が粗面で形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記封止部材は、前記発光素子を封止する本体部、及び前記本体部の素子側と反対側の端面を覆うカバー部を有し、前記カバー部が前記本体部の材料の屈折率よりも低い屈折率をもつ材料によって形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記封止部材は、前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を分散させて含有する請求項９乃至は１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記封止部材は、前記本体部と前記カバー部との間の界面が凹凸面で形成されている請求項１１又は１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記封止部材は、前記カバー部の前記蛍光体の容積濃度が前記本体部の前記蛍光体の容積濃度よりも高い濃度に設定されている請求項１２又は１３に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−３３８９０（Ｐ２０１３−３３８９０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７００７４（Ｐ２０１１−１７００７４）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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