JP2006108640A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 封止部材の劣化、および封止部材に起因するチップ等へのダメージや変形等を防止できるようにした発光装置を提供する。
【解決手段】 絶縁性の基板３２上に搭載されたＬＥＤ素子３１、このＬＥＤ素子３１に電力供給を行う回路パターン３３、ＬＥＤ素子３１およびその搭載面を封止する透光性のガラス３５を有するＬＥＤ３と、このＬＥＤ３が所定位置に搭載されるとともに、ＬＥＤ３の回路パターン３３に給電を行うリード２と、ＬＥＤ３を封止する透光性の樹脂系による透明樹脂４とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップ等の発光素子を採用した発光装置に関し、特に、封止部材の劣化、および封止部材に起因するチップ等へのダメージや変形等を防止できるようにした発光装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）は、低消費電力、小型軽量、高寿命、低発熱等の特長を有し、かつ青色系の高出力化が可能になったことから、その利用は電子機器、家電機器、自動車、信号機器、通信システム等の多方面に及んでいる。

ＬＥＤを用いた従来の発光装置として、基材上に正電極と負電極を対向配置し、これら電極上にＬＥＤチップを搭載するに際し、ＬＥＤチップのｐ電極上の絶縁膜と正電極との間に接合部材を充填し、発光層で発生した熱を正電極に直接伝達することができるようにし、良好な放熱特性を得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来の発光装置として、ワイヤボンディング接続によるＬＥＤチップを基板上に搭載し、このＬＥＤチップ蛍光体を含有するシリコン樹脂で封止し、蛍光体の光吸収によってＬＥＤチップの発光色に混色を生じさせ，色調が変化せず、安定した発光特性が得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、従来より、発光装置のＬＥＤチップの封止には、エポキシ樹脂等の樹脂材が用いられているが、ＬＥＤチップにダメージを与えたり、ボンディングワイヤに変形を及ぼすのを防止するため、低粘度および低圧力の特性を有するものが用いられている。
特開２００１−３５８３７１号公報（［００１３］、［００１４］、［００１６］、図１） 特開２００２−３１４１４２号公報（［００２６］〜［００３８］、図１）

しかし、従来の発光装置によると、特許文献１に示される構成では、ＬＥＤチップの発熱により接合部材が膨張し、ＬＥＤチップを剥離させるおそれがある。また、特許文献２のようにＬＥＤチップの封止に樹脂材を用いた場合、熱膨張によってＬＥＤチップのダメージや、ボンディングワイヤの変形が生じ易くなる。また、樹脂材は、近年のＬＥＤチップの高出力化、短波長化、大電流化等に伴って、自発熱および自発光による劣化が無視できなくなっている。

従って、本発明の目的は、封止部材の劣化、および封止部材に起因するチップ等へのダメージや変形等を防止できるようにした発光装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、フリップ実装される固体素子と、前記固体素子に対して電力の供給を行う第１の電力受供給部と、前記固体素子を封止する無機封止材料とを有する発光部と前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する発光装置において、前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、固体素子と、前記固体素子をマウントするとともに電力の供給を行う導電パターンを形成された第１の電力供給部と、前記第１の電力供給部と同等の熱膨張率を有し、前記固体素子を封止する無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する発光装置において、前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、固体素子と、前記固体素子に対して電力の供給を行う金属からなる第１の電力供給部と、前記固体素子を封止する無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する固体発光デバイスにおいて、前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、フリップ実装される固体素子と、前記固体素子に対して電力の供給を行う第１の電力受供給部と、前記固体素子を封止し、前記固体素子から放射される光が全反射しない光学形状で形成された無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する発光装置において、前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置。

本発明の発光装置によれば、劣化しやすい発光素子の近傍を安定材料であるガラス封止部で封止しているため、封止部材の劣化、封止内の部品等へのダメージや変形を防止でき、信頼性を向上させることができる。更に、発光部を封止する樹脂は、任意の形状にできるため、成形および形状の自由度を向上させることができる。

［第１の実施の形態］
（発光装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、同図中、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＬＥＤの詳細構成を示す断面図である。図１の（ａ）に示すように、発光装置１は、銀メッキした銅または銅合金による一対のリード２と、このリード２上にマウントされた発光部としてのＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を囲むように砲弾型に封止されるとともにＬＥＤ素子３１を原点とする半球のレンズ面４１を備えたエポキシ樹脂等による透明樹脂４とを有する。

リード２は、ＬＥＤ３の位置決め等を考慮しＬＥＤ３の実装箇所がＬＥＤ３の寸法に対応して肉薄に加工されており、この肉薄部２ａにＬＥＤ３が搭載される。

ＬＥＤ３は、図１の（ｂ）に示すように、フリップチップ型でＧａＮ系半導体による固体素子としてのＬＥＤ素子３１と、ＬＥＤ素子３１を搭載するガラス含有Ａｌ_２Ｏ_３による基板３２と、タングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成されて基板３２の下面に形成された回路パターン３３と、ＬＥＤ素子３１と回路パターン３３とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ３４と、ＬＥＤ素子３１を封止するとともに基板３２の上面に接着されたガラス３５とを有する。

ＬＥＤ素子３１は、例えば、ＧａＮ系の半導体素子であり、具体的には、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板上に、ｎ^＋−ＧａＮ層、ｎ−ＧａＮ層、およびＭＱＷ層からなるＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させ、ｎ^＋−ＧａＮ層上にｎ−電極を形成し、更にｐ^＋−ＧａＮ層上にｐ−電極を形成して構成されている。

基板３２は、所定位置にビアホール３２Ａが形成されており、その内部には導電部が形成されている。このビアホール３２Ａの上端は、基板３２の上面に形成された回路パターン３６に接続されている。上面の回路パターン３６には、Ａｕスタッドバンプ３４を介してＬＥＤ素子３１が接続されている。また、ビアホール３２Ａの下端には、回路パターン３３が接続されている。なお、ビアホール３２Ａと、回路パターン３３と、Ａｕスタッドバンプ３４とにより、第１の給電部が形成されている。

ガラス３５は、Ｐ_２Ｏ_５−ＺｎＯ系の低融点ガラス（熱膨張率：１１．４×１０^−６／℃、屈伏点：４１５℃、屈折率ｎ＝１．５９、内部透過率：９９％（４７０ｎｍ））によって形成されており、金型によるホットプレス加工によって基板３２に接着された後、ダイサーでカットされることに基づく上面３５Ａおよび側面３５Ｂを有する矩形状に形成されている。

（発光装置の製造方法）
発光装置１は、次のようにして製造される。まず、ＬＥＤ３を製造する。ビアホール３２Ａが形成済みの基板３２を用意し、基板３２の表面に回路パターン３３、３６に応じてＷペーストをスクリーン印刷する。次に、Ｗペーストが印刷された基板３２を１０００℃余で熱処理してＷを基板３２に焼き付け、更に、Ｗ上にＮｉめっき、Ａｕめっきを施して回路パターン３３、３６を形成する。

次に、基板３２の回路パターン３６の表側にＬＥＤ素子３１をＡｕスタッドバンプ３４によって電気的に接合する。次に、ＬＥＤ素子３１を搭載した基板３２に対して板状のＰ_２Ｏ_５−ＺｎＯ系の低融点ガラスを平行にセットし、窒素雰囲気中でホットプレス加工を行う。この条件での低融点ガラスの粘度は１０^８〜１０^９ポアズであり、低融点ガラスは基板３２とそれらに含まれる酸化物を介して接着される。次に、低融点ガラスと一体化された基板３２をダイサーにセットしてダイシングすることにより、矩形状のＬＥＤ３を分離する。

次に、一対のリード２を一直線上に所定の間隙を設けて対向配置し、それぞれの先端の肉薄部２ａ上にＬＥＤ３を搭載し、ＬＥＤ３の回路パターン３３とリード２とをはんだ接続する。次に、ＬＥＤ３の露出部およびリード２の先端部の周囲が、透明樹脂４としてのアクリル樹脂によるインジェクション成形により封止されるとともに、その上部にはレンズ面４１が形成される。以上により、発光装置１が完成する。

（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。

（１）低融点ガラスを用い、高粘度状態でホットプレス加工を行うことで、結晶成長温度に対し充分に低い加工が可能になる。

（２）基板３２とガラス３５とが酸化物を介した化学結合に基づいて接着することにより強固な封着強度が得られる。そのため、接合面積が小さい小形パッケージであっても具現化できる。

（３）ガラス３５と基板３２とは熱膨張率が同等であるため、高温で接着された後、常温あるいは低温状態としても剥離、クラック等の接着不良が生じにくい。しかも、ガラスは引っ張り応力にはクラックが生じないが、圧縮応力にはクラックは生じにくく、ガラス３５は基板３２に対しやや熱膨張率が小さいものとしてある。発明者の確認では、−４０℃←→１００℃の液相冷熱衝激試験１０００サイクルでも剥離、クラックは生じていない。また５ｍｍ×５ｍｍサイズのガラス片のセラミック基板への接合基礎確認として、ガラス、セラミック基板とも種々の熱膨張率の組み合わせで実験を行った結果では、熱膨張率が高い方の部材に対する低い方の部材の熱膨張率の比が０．８５以上ではクラックを生じない接合を行うことができた。部材の剛性やサイズなどにも依存するが、熱膨張率が同等というのは、この程度の範囲を示す。

（４）フリップチップ接合によりワイヤを不要できるので、高粘度状態での加工に対しても電極の不具合を生じない。封止加工時の低融点ガラスの粘度は１０^８から１０^９ポアズと硬く、熱硬化処理前のエポキシ樹脂が５ポアズ程度の液状であることと比較して物性が大きく異なるため、素子表面の電極とリード等の給電部材とをワイヤで電気的に接続するフェイスアップ型のＬＥＤ素子を封止する場合、ガラス封止加工時にワイヤが押し潰されたり変形するが、これを防げる。また、素子表面の電極を金（Ａｕ）等のバンプを介してリード等の給電部材にフリップチップ接合するフリップチップ型のＬＥＤ素子を封止する場合、ガラスの粘度に基づいてＬＥＤ素子に給電部材方向への圧力が付加され、そのことによるバンプの潰れやバンプ間での短絡が生じるが、これも防ぐことができる。

（５）ガラス３５と基板３２とを平行にセットし、高粘度状態でホットプレス加工することで、ガラス３５が基板３２の表面に平行移動して密着し、ＧａＮ系ＬＥＤ素子３１を封止するためにボイドが生じない。

（６）基板３２の回路パターン３６はビアホール３２Ａにて裏面の回路パターン３６に引き出されるため、ガラス３５が不必要な箇所へ入り込むことや、電気端子が覆われること等への特別な対策をとることなく板状の低融点ガラスを複数デバイスに対して一括封止加工するだけで、ダイサーカットに基づいて複数の発光装置１を容易に量産することができる。なお、低融点ガラスは高粘度状態で加工されるため、樹脂のように充分な対策をとる必要はなく、ビアホールによらなくても外部端子が裏面に引き出されていれば充分に量産対応可能である。

（７）ＬＥＤ素子３１をフリップ実装とすることで、ガラス封止を具現化するにあたっての問題点を克服するとともに０．５ｍｍ角といった超小型の発光装置１を具現化できるという効果もある。これは、ワイヤのボンディングスペースが不要で、かつ、ガラス３５と基板３２とは同等の熱膨張率部材が選択されるとともに、化学結合に基づく強固な接合によって、わずかなスペースでの接着でも界面剥離が生じないことによる。

（８）樹脂封止ではなく、劣化しやすいＬＥＤ素子３１の近傍を安定材料であるガラス３５により封止しているため、ＬＥＤ素子３１の自発熱、自発光による封止材料の劣化による光吸収、そしてＬＥＤ３の外部放射効率の低下を抑えることができる。特に、ＬＥＤ素子３１をＧａＮ系にした場合、発光出力低下の要因は、主に封止材の劣化によるものであるため、ガラス３５を用いることで、極めて出力劣化の小さいＬＥＤ３を構成することができる。封止材料として、樹脂劣化の大きいエポキシ樹脂に代えてシリコン樹脂を用いる例もあるが、シリコン樹脂は、屈折率がエポキシ樹脂よりやや低いので、光出力が５〜１０％低下するという課題がある。これに対し、ガラスは、エポキシ樹脂よりも高い屈折率にすることができる。

（９）光や熱によって劣化しにくいアクリル樹脂を用い、さらに光学面を設けているので、ＬＥＤ素子３１周辺のみでなく透明樹脂４も劣化しにくいものとでき、光学面に応じた光放射性を長期にわたって得ることができる。

（１０）ＬＥＤ３を封止する透明樹脂４は、インジェクション成形を用いて容易に任意の形状にできるため、成形および形状の自由度を向上でき、例えば、ＬＥＤ３は最も量産が容易な直方体形状で、低コストとなる取り数の多い小型パッケージであるが、周囲を樹脂封止することでＬＥＤ素子３１の光はＬＥＤ３の界面、透明樹脂４の界面で略屈折することなく外部放射するとともに光学面を形成するのに必要なサイズとすることができる。図１のようにＬＥＤ素子３１の中心軸に対する幅として、ＬＥＤ３の幅の２倍の径とすることでこのようにできる。つまり、ガラスのみでこの形状、サイズとするより容易かつ低コストで作成することができる。

なお、アクリル樹脂のインジェクション成形として説明したが、アクリル以外の熱可塑性樹脂を用いても良い。また、エポキシ樹脂を用いトランスファーモールドやキャスティングモールドを行ったものでも良い。エポキシ樹脂とＬＥＤ素子３１とはガラス３５を介しているので、熱、光ともＬＥＤ素子３１近傍より拡散され、エネルギー密度が低いため、従来のエポキシ樹脂のみでＬＥＤ素子３１を封止したものと比べて大幅な劣化軽減を図ることができる。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、同図中、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の発光装置のＡ−Ａ線の断面図である。以下の説明においては、第１の実施の形態と同様の構成および機能を有する部分について共通の符号を付している。

本実施の形態の発光装置１は、第１の実施の形態において、リード２に代えて、全体が円筒型を成し、ＬＥＤ３が搭載されるとともに反射面を形成している凹部５Ａを有する銅または銅合金による電極部５を用いて第２の給電部とし、この電極部５の底部に図１の（ｂ）に示したＬＥＤ３を搭載し、さらに、ＬＥＤ３および電極部５の上部の大部分を円筒型に封止した透明樹脂４にしたものである。

電極部５は、円筒状の導電体を縦に２分割した形状を成すとともに、略Ｈ型の断面形状を成し、中間部にはＬＥＤ３を搭載するための張り出し部が形成されている。さらに、凹部５Ａは、外側に向って開口径が大きくなる傾斜面を有し、この傾斜面の内面には反射面５Ｂが形成されている。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態によれば、電極部５が、電極、反射鏡、放熱器、ＬＥＤ３の搭載部の４つの機能を兼ねるため、発光装置の小型化を図ることができる。また、電極部５の凹部５Ａに反射面５Ｂを設けたことにより、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。そして、従来技術のようにワイヤボンディングで電気的接続をとっていたのでは、余り、ワイヤ距離を長くすると、樹脂の膨張を受け易く信頼性が低下する。また、コストも高くなる。また、ボンディング箇所の高低差があり過ぎると製造に支障が出る等という理由により、ＬＥＤ素子３１に対し大きな立体角を有する反射面形状は困難となる。しかしそのような制約なく、反射面形成を行うことができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第２の実施の形態において、ＬＥＤ３および電極部５を覆う透明樹脂４の形状を第１の実施の形態と同様に砲弾型にしたものである。このように、レンズ面および反射面による光学系を併用したものとすることができる。この際、レンズ面はＬＥＤ素子３１のみでなく反射面５Ｂに対しても有効な光学面となるサイズが必要であるが、樹脂封止とすることで容易かつ低コストで実現できる。その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、透明樹脂４の形状を砲弾型にしたことにより、ＬＥＤ３からの光を集光することができる。その他の効果は、第２の実施の形態と同様である。

［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第２の実施の形態において、電極部５に代えて第１の実施の形態における横引き出しのリード２を用いるとともに、その厚みを大きくして凹部５Ａと同様の凹部２Ａを形成し、この凹部２Ａの内面に反射面２Ｂを形成したものである。その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態によれば、反射面２Ｂを有するリード２にＬＥＤ３を搭載したことにより、ＬＥＤ３からの光を反射面２Ｂで反射することができるため、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。その他の効果は、第２の実施の形態と同様である。

［第５の実施の形態］
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第４の実施の形態において、透明樹脂４の形状を第１の実施の形態と同様に砲弾型にし、レンズ面４１が頂部に形成されるようにしたものである。その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

（第５の実施の形態の効果）
この第５の実施の形態によれば、透明樹脂４の形状を砲弾型にしたことにより、ＬＥＤ３からの光を集光または拡散することができる。その他の効果は、第４の実施の形態と同様である。

［第６の実施の形態］
図６は、本発明の第６の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、リード２より上側に、円筒型で上面が平坦な形状になるように透明樹脂４で封止し、更に、透明樹脂４の底部にリード２の下面を覆うようにして高反射率の白色樹脂６を設けるようにしたものである。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

（第６の実施の形態の効果）
この第６の実施の形態によれば、白色樹脂６がＬＥＤ３からの下方放射光あるいは透明樹脂４と外部との界面で下方へ反射された光を上方へ反射できるため、無効な方向へ放射する光を減じ、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。インジェクション多色成形では、ＬＥＤ３がマウントされたリードをセットした状態で２種の樹脂成形ができるので、量産性に優れる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第７の実施の形態］
図７は、本発明の第７の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、同図中、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。本実施の形態は、第６の実施の形態において、透明樹脂４を小径にし、白色樹脂６を透明樹脂４の外周部にまで及ぶように縦方向に形成するとともに、ＬＥＤ３に面する部分の内面に傾斜面６Ａを設けたものであり、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

（第７の実施の形態の効果）
この第７の実施の形態によれば、白色樹脂６がＬＥＤ３からの光などを底面および側面で反射できるため、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。その他の効果は、第６の実施の形態と同様である。

［第８の実施の形態］
図８は、本発明の第８の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第７の実施の形態において、リード２の引き出し部に、白色樹脂６の底面と同一平面になるように曲げ加工を施したものである。その他の構成は、第７の実施の形態と同様である。

（第８の実施の形態の効果）
この第８の実施の形態によれば、リード２の引き出し部の下面が、白色樹脂６の下面と同一平面上になるため、基板等に表面実装しやすくなる。また、ＬＥＤ３は半田を介してリード２へ実装すれば良く、従来技術のように超音波併用の熱圧着は不要であり、樹脂部が熱によりやや硬化し、超音波が吸収される等の不具合は生ぜず、自由度の高い各種構造のハウジングへの実装が可能である。その他の効果は、第７の実施の形態と同様である。

［第９の実施の形態］
図９は、本発明の第９の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、ＬＥＤ３をはんだを介して底面方向に引き出されたリード２に実装し、透明樹脂４および白色樹脂６による樹脂成形がなされている。白色樹脂６の下面の外寄りにリードカットの際に突出させる高さに相当するリング状のスペーサ７形状を設けてある。その他の構成は、第７の実施の形態と同様である。

（第９の実施の形態の効果）
この第９の実施の形態によれば、リード２の引き出し部の下端が、白色樹脂６の下面に突出するため、基板等への表面実装が可能になる。また、スペーサ７を設けたことにより、突出したリードがあっても発光装置１の安定性を持たせることができる。スペーサ７の形状は、白色樹脂６のインジェクション成形の際に同時に形成できるので、部品点数を増したり取付の手間を生じたりすることなく、機能付加することができる。かかる発光装置１は、基板３２上へ複数個配列され、発光装置１の側面が樹脂封止される等として、基板３２上のパターンやリードが露出しない防水構造をとることができる。この際、白色樹脂６
の下面からのリード２突出は、防水用の樹脂封止に有利である。その他の効果は、第７の実施の形態と同様である。

［第１０の実施の形態］
図１０は、本発明の第１０の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第２の実施の形態において、電極部５の上側の大部分の周囲に、電極部５を取り巻くようにして白色樹脂６を設けたものである。透明樹脂４の上縁は、白色樹脂６の上端から外側へ張り出すように形成されている。その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

（第１０の実施の形態の効果）
この第１０の実施の形態によれば、反射面５Ｂにより、ＬＥＤ素子３１から放射される光を直接反射することで外部放射できる。また、透明樹脂４と外部との界面で下方へ反射された光を白色樹脂６によって上方へ反射できるため、無効な方向へ放射する光を減じ、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。なお、反射面５ＢをＬＥＤ素子３１を焦点とする回転方物面とすれば、集光度の高い配光特性を得ることができる。その他の効果は、第２の実施の形態と同様である。

［第１１の実施の形態］
図１１は、本発明の第１１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、透明樹脂４を砲弾型にするとともに、この透明樹脂４の下側に第７の実施の形態に示した白色樹脂６を設けたものである。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

（第１１の実施の形態の効果）
この第１１の実施の形態によれば、ＬＥＤ素子３１から下方あるいは側面方向へ放射される光を反射し、かつ、凸形状の透明樹脂４により、ＬＥＤ素子３１の中心軸方向に対し、６０度以内の方向に大半の光を放射するものとできる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第１２の実施の形態］
図１２は、本発明の第１２の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第９の実施の形態において、透明樹脂４にレンズ形状を設けたものであり、その他の構成は、第９の実施の形態と同様である。

（第１２の実施の形態の効果）
この第１２の実施の形態によれば、レンズ付の発光装置１の基板等への表面実装が可能になる。従来技術では、ＬＥＤ素子３１を基板実装し、リフロー炉処理により発光装置１を半田付けする際、φ３程度までであれば、リフロー炉処理による半田付けが可能である。しかし、φ４あるいはφ５のレンズ径が大きいものでは樹脂の熱膨張に起因する断線が生じることがあった。これに対し、本発明の実施の形態では、φ４以上の充分なレンズ効果が得られるサイズとしても電気接続は樹脂の熱膨張による影響を受けないので、リフロー炉処理による半田付けを行えるものとできる。なお、リフロー炉処理を行う際には、その温度に耐える透明樹脂４を選択する必要がある。その他の効果は、第９の実施の形態と同様である。

［第１３の実施の形態］
図１３は、本発明の第１３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、透明樹脂４を上面が平坦な円筒型にするとともに、この透明樹脂に蛍光体８を含有させた透明樹脂４０を用いたものである。その他の構成は、第６の実施の形態と同様である。

蛍光体８は、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体、珪酸塩蛍光体、或いは、これらを所定の割合で混合したもの等を用いることができる。蛍光体８は、１種類または数種類を用いることができる。例えば、複数を用いる場合、赤色に発光する蛍光体、緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体の３種の組み合わせがある。

（第１３の実施の形態の効果）
この第１３の実施の形態によれば、透明樹脂に蛍光体８を含有させた透明樹脂４０を用いることにより、蛍光体８によって波長変換が行え、例えば、蛍光体８を赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体を含むようにした場合、ＬＥＤ３から放出された紫外光などの光が、蛍光体８によって波長変換され、これらによる２次光がＬＥＤ３による１次光に混合されて可視光を放出するので、ＬＥＤ３の発光波長が変化しても色調の変化しない発光装置１を得ることができる。これら蛍光体８は、樹脂の数倍比重が大きく、かつ、発光色種類によっても比重が異なる。例えば、赤色蛍光体には比重６の材料があり、比重３程度が一般的な蛍光体に対し大きく値が異なる。従来技術では粘度の低い状態で樹脂封止する必要があり、さらに熱硬化性樹脂を硬化する長い時間が必要であったため、蛍光体８の沈殿によって、発光効率や色度に影響が生じる問題があった。しかし、本発明では攪拌されながら一瞬で射出され、所定形状に硬化することによって蛍光体８の均一分散を図ることができる。その他の効果は、第６の実施の形態と同様である。

［第１４の実施の形態］
図１４は、本発明の第１４の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第１３の実施の形態において、透明樹脂４のリード２より下側の部分を白色樹脂６にしたものであり、その他の構成は、第１３の実施の形態と同様である。

（第１４の実施の形態の効果）
この第１４の実施の形態によれば、白色樹脂６によりＬＥＤ３からの下方放射光や蛍光体８で発光変換される光を上方へ反射できるため、無効な方向への放射配光を減じ、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。その他の効果は、第１３の実施の形態と同様である。

［第１５の実施の形態］
図１５は、本発明の第１５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、図７に示した第７の実施の形態において、ＬＥＤ３のガラス３５に蛍光体８を含有させたものである。その他の構成は、第７の実施の形態と同様である。

（第１５の実施の形態の効果）
この第１５の実施の形態によれば、ＬＥＤ３のガラス３５に蛍光体８を含有させたことにより、蛍光体８はＬＥＤ３からの１次光を吸収して可視光を放出するので、ＬＥＤ３の発光波長が変化しても色調が変化しない発光装置１を得ることができる。その他の効果は、第７の実施の形態と同様である。

［第１６の実施の形態］
図１６は、本発明の第１６の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、図７に示した第７の実施の形態において、透明樹脂４に蛍光体８を含有させた透明樹脂４０を用いたものである。その他の構成は、第７の実施の形態と同様である。

（第１６の実施の形態の効果）
この第１６の実施の形態によれば、透明樹脂４０でＬＥＤ３を封止したことにより、蛍光体８はＬＥＤ３からの１次光を吸収して可視光を放出するので、ＬＥＤ３の発光波長が変化しても色調の変化しない発光装置１を得ることができる。その他の効果は、第７の実施の形態と同様である。

［第１７の実施の形態］
図１７は、本発明の第１７の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、図１２に示した第１２の実施の形態において、白色樹脂６の内部を埋めるようにして透明樹脂４０を設け、この透明樹脂４０に蛍光体８を含有させたものである。透明樹脂４は、白色樹脂６および透明樹脂４０の上面に設けられている。その他の構成は、第１２の実施の形態と同様である。

（第１７の実施の形態の効果）
この第１７の実施の形態によれば、透明樹脂４０に蛍光体８を含有させたことにより、蛍光体８はＬＥＤ３からの１次光を吸収して可視光を放出するので、ＬＥＤ３の発光波長が変化しても色調の変化しない発光装置１を得ることができる。その他の効果は、第１２の実施の形態と同様である。

［第１８の実施の形態］
図１８は、本発明の第１８の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、同図中、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。本実施の形態は、図９に示した第９の実施の形態において、白色樹脂６の外周面および上縁に黒色の塗装による黒色塗装１０を設けたものである。その他の構成は、第９の実施の形態と同様である。なお、黒色塗装１０に代えて、黒色の樹脂等をコーティングする構成にしてもよい。

（第１８の実施の形態の効果）
この第１８の実施の形態によれば、黒色塗装１０を白色樹脂６の外面に設けたことにより、例えば、複数の発光装置１を並設した場合、消灯中の発光装置１と点灯中の発光装置１が隣接すると、消灯中の発光装置が外光や点灯中の発光装置１の光を受けて点灯しているように見えることがあるが、この不具合を解決することができる。その他の効果は、第９の実施の形態と同様である。

［第１９の実施の形態］
図１９は、本発明の第１９の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、図８に示した第８の実施の形態において、透明樹脂４を砲弾型にするとともに、白色樹脂６の外周面および上面に黒色塗装１０を設けたものである。その他の構成は、第８の実施の形態と同様である。

（第１９の実施の形態の効果）
この第１９の実施の形態によれば、黒色塗装１０を白色樹脂６に設けたことにより、例えば、複数の発光装置１を並設した場合、消灯中の発光装置１と点灯中の発光装置１が隣接すると、消灯中の発光装置が外光や点灯中の発光装置１の光を受けて点灯しているように見えることがあるが、この問題を解決することができる。その他の効果は、第８の実施の形態と同様である。

［第２０の実施の形態］
図２０は、本発明の第２０の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態における発光装置１は、一対のリード２と、このリード２の突き合わせ部の下側に搭載したＬＥＤ３と、ＬＥＤ３およびその近傍のリード２を上下方向から覆うとともにＬＥＤ３を焦点とする回転方物面形状に形成されたアルミニウム板による反射鏡１１をＬＥＤ３に対向させてこれらを透光性の透明樹脂４にて封止している。

（第２０の実施の形態の効果）
この第２０の実施の形態によれば、ＬＥＤ３が発する略全光量を反射鏡１１によって光学制御して外部放射することができる。その際、反射鏡１１の径が大きければＬＥＤ３やリード２による反射鏡１１の反射光の遮光影響は無視できるが、一方で、従来技術では樹脂膨張に起因する断線を生じることがあった。しかし、充分な反射鏡１１の径としてもリフロー炉処理による半田付けを行えるものとできる。その他、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［第２１の実施の形態］
図２１は、本発明の第２１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第２０の実施の形態において、ＬＥＤ３およびＬＥＤ３の近傍のリード２の上下を覆い、かつレンズ状の膨出面が形成されるように透明樹脂４を形成し、この膨出面の表面に反射鏡１１を形成し、この反射鏡１１を樹脂製のオーバーコート部１２で被覆したものである。その他の構成は、第２２の実施の形態と同様である。

（第２１の実施の形態の効果）
この第２１の実施の形態によれば、第２０の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［第２２の実施の形態］
図２２は、本発明の第２２の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、同図中、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線の断面図である。本実施の形態は、図２０の第２０の実施の形態において、透明樹脂４の膨出面が、その中心が逆Ｖ字形に窪む形状を成し、ＬＥＤ３からの光が特定の方向へ反射するように構成されている。また、透明樹脂４の上面には、リング状の透光部１３Ａを有する非透光部としての黒色塗装１０が形成されている。黒色塗装１０の外側は、透明樹脂４の側面に及ぶように形成されている。なお、黒色塗装１０に代えて、黒色の塗装やコーティングであってもよい。また、透光部１３Ａは、リング状に限定されるものではなく、任意のデザインにすることができる。

（第２２の実施の形態の効果）
この第２２の実施の形態によれば、光出射面に黒色塗装１０が設けられ、その透光部１３Ａに反射鏡１１から反射光が集光するように構成されているため、反射鏡１１からの反射光はリング状の透光部１３Ａのみを通して出射する。したがって、点灯時と消灯時の輝度のコントラストを高くすることができるので、ディスプレイ等の用途に適した発光装置を提供することができる。通常、ＬＥＤを用いた発光装置１が点光源になるのに対し、本実施の形態の発光装置１はリング状の光を発光するので、装飾用等の用途に適した発光装置を提供することができる。その他の効果は、第２０の実施の形態と同様である。

［第２３の実施の形態］
図２３は、本発明の第２３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。この発光装置１は、Ｌ字形の一対のリード２と、このＬ字形の一対のリード２の水平部の先端のそれぞれに載るようにして搭載された図１の（ｂ）に示した構成のＬＥＤ３と、ＬＥＤ３およびその周辺のリード２を囲むように封止されるとともに、円柱状の樹脂の上面がＶ字状の断面を有する上面反射面４ｂを形成している透明樹脂４とを有する。一対のリード２の下端は、透明樹脂４の底面から所定長が延伸している。

（第２３の実施の形態の効果）
この第２３の実施の形態によれば、透明樹脂４に上面反射面４ｂが形成されていることにより、ＬＥＤ３からの光は、その殆どが上面反射面４ｂによって全反射し、透明樹脂４の側面１５方向へ出射する。従って、本実施の形態によれば、横放射型の発光装置１を得ることができる。かかる形態では、ＬＥＤ３に対し、上面反射面４ｂの立体角が大きいほど光学制御は有利である。つまり、径が大きい方が望ましい。キャスティングモールドのように複数のリードフレーム、および成形型によって量産するものでは、径が大きいものは部材コストや金型コスト、金型取り数による生産性といった点で不利であるが、インジェクション成形ではそのような問題はない。また、従来技術のエポキシ樹脂による光学面形成では、上面反射面４ｂにエッジがあると気泡残りが生じ、歩留まりが大幅に低下するという問題があった。一方、気泡残りが生じないよう、Ｒ形成すると側面放射効率が低下するという問題があった。しかし、インジェクション成形では、加圧によりエッジ形成しても気泡残りは生じないという効果がある。なお、ＬＥＤ３に関する効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第２４の実施の形態］
図２４は、本発明の第２４の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第２３の実施の形態において、透明樹脂４の下面にフレネルレンズ状の底面反射面４ｄを形成したものである。

（第２４の実施の形態の効果）
この第２４の実施の形態によれば、透明樹脂４の上面に上面反射面４ｂが形成され、かつ下面に底面反射面４ｄが形成されていることにより、ＬＥＤ３からの光は、その殆どが上面反射面４ｂで反射して底面反射面４ｄに到達し、この反射部１６で反射した光が上面反射面４ｂを通して出射するため、発光装置１による光取り出し効率を高めることができる。インジェクション成形では、従来技術のエポキシ樹脂のキャスティングモールドでは実現できなかったこのような上下面、すなわち、ＬＥＤ素子３１の発光面側方向と背面側方向への光学面形状が容易にできる。その他の効果は、第２３の実施の形態と同様である。なお、底面反射面４ｄは特に鏡面加工を施すことなく樹脂の全反射を利用しても良い。

［第２５の実施の形態］
図２５は、本発明の第２５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施の形態は、第２３の実施の形態において、透明樹脂４を凸レンズ状を成した第１光学部４２と、第２３の実施の形態に示した上面反射面４ｂが上面に形成されるとともに、第１光学部４２の上に重なるように形成された第２光学部４３とを有する構成にし、更に、透明樹脂４の底面に白色樹脂６を設けたものである。その他の構成は、第２３の実施の形態と同様である。

（第２５の実施の形態の効果）
この第２５の実施の形態によれば、ＬＥＤ３からの光は、その一部が第１光学部４２によって水平方向へ出射する。また、他の一部は、第２光学部４３の上面反射面４ｂに入射して反射し、水平方向へ出射する。したがって、ＬＥＤ３からの略全光量を出射する制御を可能にできる。また、パッケージの小型化が可能になる。更に、白色樹脂６を設けたことにより、ＬＥＤ３からの下方放射光を反射或いは拡散できるため、発光装置１の光取り出し効率を高めることができる。インジェクション成形では、エポキシ樹脂のように低粘度状態での加工を行うわけではないので、割り型を用いて本実施の形態のような複雑な形状であっても一体成形が可能である。その他の効果は、第２３の実施の形態と同様である。

［第２６の実施の形態］
図２６は、本発明の第２６の実施の形態に係る他のＬＥＤを示し、同図中、（ａ）はＬＥＤの平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は下部ガラスの斜視図である。

ＬＥＤ３は、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子３１と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子３１をマウントするリードカップ２０１を有した電力受供給部としてのリード２００と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子３１とリード２００とを電気的に接続するワイヤ１９と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子３１およびワイヤ１９を覆って保護するシリコン樹脂コート３７とを備え、プレフォームされた上部ガラス３５０および下部ガラス３５１によってＧａＮ系ＬＥＤ素子３１およびリード２００をＰ_２Ｏ_５−Ｆ系のガラス３５で一体的に封止して構成されている。

ガラス３５は、酸化物基準の重量％でＰ_２Ｏ_５：４３ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：４．３ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：１８．９ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：１０．７ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２３．５ｗｔ％、およびＦ：１１ｗｔの組成、そしてＴｇ：３２６℃、Ａｔ：３５４℃、α：１８０×１０^−７、ｎｄ：１．５０、νｄ：６９．８の特性のものを用いる。

リードカップ２０１は、傾斜面２０２および底面２０３によってすり鉢状に形成されており、（ｃ）に示す下部ガラス３５１のリード収容溝３５１Ａに収容される。リード収容溝３５１Ａは、下部ガラス３５１を図示しない金型でプレフォームする際に形成される。

（第２６の実施の形態の効果）
この第２６の実施の形態によれば、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子３１およびワイヤ１９をシリコン樹脂コート３７で覆って一体化し、ガラス３５で覆った構成とすることで、フェイスアップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子３１を用いたガラス封止型ＬＥＤが得られる。この際、４００℃以下でガラス封止加工を行うことができるので、シリコン樹脂分子が分解してガスが発生することなく具現化できる。このガラス封止型ＬＥＤについても上記した実施の形態で説明した透明樹脂によるオーバーモールドが可能である。この際には、ＬＥＤ素子３１をマウントするリード２をそのまま透明樹脂４から引き出されるリードとしても良い。

封止材料をガラスとして説明したが、用途によってはガラスの一部が結晶化しているものでもよく、必ずしもガラス状態の無機封止材料に限るものではない。

本実施の形態では、リード２とガラス３５との熱膨張率を同等としたが、リード２を銅などの軟金属とした場合、金属の塑性により多少熱膨張率差があってもガラスのクラックなどは生じない。

なお、上記した発光装置１について、透明樹脂４でレンズ面を形成したものを説明したが、例えば、導波路等の導光体を設けることも可能であり、ＬＣＤのバックライトとして用いても良い。この際、透明樹脂４によりＬＥＤ素子３１の中心軸に対し、側面方向に放射された光を中心軸方向へ反射する反射面を設けても良い。

［第２７の実施の形態］
図２７は、本発明の第２７の実施の形態に係る他のＬＥＤを示し、同図中、（ａ）はＬＥＤの平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）はＬＥＤの底面図である。

ＬＥＤ３は、発光に基づいて青色光を放射するフリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子３１と、ＬＥＤ素子３１を実装するＡｌ_２Ｏ_３（熱膨張率：７．２×１０^−６／℃）からなる基板３２と、３４６μｍ角サイズのＬＥＤ素子３１および基板３２を封止するガラス３５と、基板３２の素子実装側に設けられる回路パターン３６と、基板３２に外部接続用として設けられて回路パターン３６と電気的に接続される回路パターン３３と、基板３２の底面に放熱用として設けられる放熱パターン３００とを有し、基板３２上に３つのＬＥＤ素子３１を直線状に６００μｍピッチで配置された構成を有する。なお、本実施の形態では３個のＬＥＤ素子３１を設けた構成としているが、３個以外の構成とすることも可能である。

回路パターン３３、３６は、第１の実施の形態と同様にＷ−Ｎｉ−Ａｕで構成されている。

ガラス３５は、熱膨張率６．５×１０^−６／℃のＺｎＯ系ガラスによって形成されており、ガラス３５の表面には、ＬＥＤ素子３１から放射される青色光によって励起されて黄色光を生じるＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を無機材料に混合して形成された薄膜状の蛍光体層３９が設けられている。

放熱パターン３００は、ＬＥＤ素子３１の発光に基づいて生じる発熱を外部に熱伝導させることにより放熱する。

図２８は、図２７で説明した複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤを光源としたバックライト装置を示し、（ａ）はバックライト装置の平面図、（ｂ）は光源部の部分側面図である。

このバックライト装置３０は、図２７で説明したＬＥＤ３を５個光源として用いたものであり、５個のＬＥＤ３は透明なアクリルによって平板状に形成された導光部材３０１の一側端部に一体化されている。また、ＬＥＤ３の発光に基づいて生じる熱を効率良く放熱させるものとして、銅からなる平板状の放熱部３０２を有し、ＬＥＤ３は（ｂ）に示すように放熱パターン３００を放熱部３０２にＡｕ−Ｓｎ接合することにより取り付けられている。

導光部材３０１は、一側端部がＬＥＤ３を原点とする放物柱面形状の集光反射面３０１Ａを有しており、最大厚さ３ｍｍで形成されている。

放熱部３０２は、折曲部３０２Ａを有し、一端部をコの字状に折り曲げることによって複数のＬＥＤ３との接合部が表面に位置し、かつ、接合部に連続して設けられる導光部材３０１が上面側に配置されるようになっている。また、折り曲げられた放熱部３０２によって形成される空間には、ＬＥＤ３の図示しない外部接続用回路パターンに接続された電極端子４５と電気的に接続される回路基板３８が設けられる。

回路基板３８は、外部のデバイスと電気的に接続するための配線パターンが形成されており、５個のＬＥＤ３の外部接続用回路パターン（図２７（ｂ）の回路パターン３３）と銅リードからなる電極端子４５を介して接続される。なお、電極端子４５は、銅リード以外にフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）等の他の構造、材料を採用することも可能である。

以下に、このバックライト装置３０の製造方法について説明する。

まず、平板状の銅材を所定の形状に打ち抜き加工することにより放熱部３０２を形成する。このとき同時にＬＥＤ３の接合部に応じた形状が形成される。

次に、打ち抜かれた放熱部３０２と５個のＬＥＤ３の放熱パターン３００とをＡｕ−Ｓｎ接合する。

次に、ＬＥＤ３の外部接続用回路パターンに電極端子４５をＡｕ−Ｓｎ接合する。電極端子４５は、５個のＬＥＤ３に応じた電極端子４５がリードフレームに形成されたものを一括固定する。

次に、放熱部３０２に対してＬＥＤ３の固定された部分を覆うようにアクリルを射出成形することにより平板状の導光部材３０１を形成する。このとき、導光部材３０１のＬＥＤ３封止側には（ｂ）に示すように集光反射面３０１Ａが形成される。

次に、導光部材３０１から露出した電極端子４５をリードフレームから切り離し、別途用意された回路基板３８と電極端子４５とを半田接合する。

次に、放熱部３０２を折り曲げる。このとき、折り曲げられた放熱部３０２によって回路基板３８が包囲されるように２つの折曲部３０２Ａが形成される。

このバックライト装置３０は、回路基板３８に接続された外部回路から電力を供給されると、電極端子４５を介してＬＥＤ３に通電される。ＬＥＤ３は、電力の供給に基づいてＬＥＤ素子３１が発光することにより発光波長約４７０ｎｍの青色光を生じ、この青色光がガラス３５の表面に設けられる蛍光体層３９に照射されることで蛍光体が励起されて黄色光が生じる。青色光と黄色光は混合されて白色光となり、全光束が導光部材３０１内で発生する。そして、導光部材３０１内を伝搬する光となる。

（第２７の実施の形態の効果）
この第２７の実施の形態によれば、ＬＥＤ素子３１、基板３２、ガラス３５の熱膨張率が同等であるので、複数のＬＥＤ素子３１を密に配列してもガラス封止加工の際にガラスにクラックが生ぜず、加工成立させることができる。また、基板３２のＬＥＤ素子３１マウント面の裏側に放熱パターン３００を形成した放熱部３０２を有することにより、基板３２をアルミナとし、各ＬＥＤ素子３１を１００ｍＡ通電としてもＬＥＤ素子の特性異常が生じない範囲とでき、熱的に成立させることができる。アルミナは、白色高反射率を有し、光学的に優れ、物理強度も大きく、低コスト材料であるので、熱的に安定なガラス封止ＬＥＤ３を安価で製造できる。

また、上記したガラス封止ＬＥＤ３を用いたバックライト装置３０は、光源としてガラス封止ＬＥＤ３を用いることで、ＬＥＤ素子３１の電気的接続のためのＡｕワイヤやＡｕバンプのない、あるいは露出しない構成となり、導光部材３０１の射出成形に耐える機械的強度を有し、量産性を高めることができる。

さらに、ガラス封止ＬＥＤ３は、樹脂封止ＬＥＤよりも耐熱が高く、Ａｕ−Ｓｎ接合での接合が可能となることから、高い放熱性やＡｕ−Ｓｎ接合後のはんだ付け温度処理が可能となる。

また、導光部材３０１は、一側端部がＬＥＤ３を原点とする放物柱面形状の集光反射面３０１Ａが形成されているので、ＬＥＤ素子３１から放射される青色光と、蛍光体層３９で生じる黄色光との混合に基づいて生じる高輝度の白色光の略全光束が導光部材３０１で伝搬される光となることにより、高効率のバックライト照明が可能になる。すなわち、図２８（ｂ）でＬＥＤ素子３１から上下方向へ放射される光は、集光反射面３０１Ａによって紙面左方向へ放射される光となり、集光反射面３０１Ａへ至らずＬＥＤ素子３１から紙面左方向へ放射される光とともに導光部材３０１を伝搬する光となる。

図２９は、バックライト装置の変形例を示す部分側面図である。このバックライト装置３０では、導光部材３０１が先端部３０１Ｂと板状部３０１Ｃとによって構成されており、ＬＥＤ３は先端部３０１Ｂによって封止されている。接合部３０１ａは、先端部３０１Ｂおよび板状部３０１Ｃとが凹凸接合されるとともに同等の光学特性を有する光学接着剤を用いて接着されている。また、ＬＥＤ３の蛍光体層３９に代えて、蛍光体が分散されたガラス３５を用いている。なお、変形例では導光部材３０１が２部材で構成される以外は図２８（ｂ）に示すものと同様である。

上記した構成によれば、ＬＥＤ３を封止する先端部３０１Ｂと板状部３０１Ｃとが別部材で構成されて凹凸接合されているので、例えば、バックライト照明の対象となる液晶パネル等の表示デバイスのサイズに応じた板状部３０１Ｃを選択的に接合してバックライト装置３０を製造でき、多種類のバックライト装置３０の製造を容易に行うことができる。なお、変形例では先端部３０１Ｂと板状部３０１Ｃとを凹凸接合した構成を示したが、板状部３０１Ｃの一端に凸状の接合部３０１ａを設けることで板状部３０１Ｃにさらに板状部３０１Ｃを連結することも可能となる。

また、導光部材３０１を５ｍｍ以上の厚さで設ける場合には、ＬＥＤ３の周囲を一定の肉厚の蛍光体含有アクリル樹脂で覆った後に、さらに導光部材３０１を形成するようにしても良い。この際、ＬＥＤ素子３１は、紫外光を発するものとし、蛍光体は紫外光により励起されて、青色、緑色、赤色の光を含む連続スペクトルを発するもの、あるいは単色光を発するものとしても良い。この際、アクリル樹脂材料として紫外光に対し劣化しにくいものを選択することもできる。

なお、発明者の実験では、熱膨張率１１．４×１０^−６／℃、屈伏点４１５℃のガラスで３４６μｍ角サイズのＬＥＤ素子を６００μｍピッチで配置して封止すると、ガラスにクラックが生じて加工成立しなかったのに対し、熱膨張率６．７×１０^−６／℃、屈伏点４９０℃のガラスで３４６μｍ角サイズのＬＥＤ素子を５００μｍピッチで配置して封止すると、クラックを生じることなく加工成立することを確認している。この実験においては、基板とガラスとが同等の熱膨張率の材料を使用した。

［第２８の実施の形態］
図３０は、本発明の第２８の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。

この発光装置１は、６００μｍ角サイズのＬＥＤ素子３１を封止するガラス３５が略半球状の光学形状面３５Ｃを備え、その表面にＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を透明なアクリル樹脂に混合してインジェクション成形された薄膜状の蛍光体層３９を有するＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を収容し、光取出し側が開口されたケース状の白色樹脂６と、白色樹脂６と一体的に形成されてＬＥＤ３が実装される開口部内に露出した一対のリード２と、ＬＥＤ３の放熱パターン３００とＡｕ−Ｓｎ接合されるとともに白色樹脂６と一体的に封止される放熱部３０２とを有する。なお、ＬＥＤ素子３１、基板３２、ガラス３５の熱膨張率はすべて略同等で、７×１０^−６／℃である。

ＬＥＤ３は、ケース状の白色樹脂６の底部に実装されており、この底部に露出したリード２に基板３２の回路パターン３３がＡｕ−Ｓｎ接合されている。また、基板３２の放熱パターン３００は銅スラグからなる放熱部３０２にＡｕ−Ｓｎ接合されている。この放熱部３０２は白色樹脂６の表面に露出した面を有し、ＬＥＤ３の発光に基づいて生じる熱を外部放散するように構成されている。

また、放熱部３０２は、熱膨張による変形によって白色樹脂６との剥離を防ぐための凹状部３０２Ｂを有する。

白色樹脂６は、ＬＥＤ３を収容する開口部の側壁が曲面からなる傾斜面６Ａで形成されている。傾斜面６Ａは、ＬＥＤ素子３１から放射される青色光と、青色光の照射に基づいて励起された蛍光体から放射される黄色光とが混合された白色光を反射して効率良く外部放射させる。

（第２８の実施の形態の効果）
この第２８の実施の形態によれば、ガラス３５の光学形状面３５Ｃを略半球状とすることで、ガラス３５と空気との屈折率差に基づく全反射の発生を抑え、蛍光体層３９への光入射が全域で均一となり、色むらの発生を抑えた高輝度の発光装置１が得られる。万一、ガラス３５と蛍光体層３９との界面に剥離を生じたとしてもＬＥＤ３からの光取出し性は略同等のため、光学特性の著しい低下は生じないものとできる。

また、ＬＥＤ素子３１、基板３２、ガラス３５の熱膨張率が略同等であるので、ガラス封止の際、ＬＥＤ素子３１のサイズが５００μｍ角以上の一般サイズより大なる大電流通電タイプであっても、ＬＥＤ素子３１とガラス３５との熱膨張率差が小となるように形成することによって、ガラス３５にクラックが生じることなく加工成立させることができる。

また、放熱パターン３００を有するので、大電流通電タイプのＬＥＤ素子３１としても熱的に問題ないものとできる。

なお、発明者の実験では、熱膨張率１１．４×１０^−６／℃、屈伏点４１５℃のガラスで６００μｍ角サイズのＬＥＤ素子を封止すると、ガラスにクラックが生じて加工成立しなかったのに対し、熱膨張率６．７×１０^−６／℃、屈伏点４９０℃のガラスで１０００μｍ角サイズのＬＥＤ素子を封止すると、クラックを生じることなく加工成立することを確認している。この実験においては、基板とガラスとが同等の熱膨張率の材料を使用した。

［第２９の実施の形態］
図３１は、本発明の第２９の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は側面図である。

この発光装置１は、リード２に実装されたＬＥＤ３をアクリルからなる透明樹脂４で封止するとともにＬＥＤ３を原点とする回転放物面形状の集光反射面４Ａが形成されている。本実施の形態では、１個のＬＥＤ素子３１をガラス３５で封止したＬＥＤ３を光源としており、ＬＥＤ３の表面にはＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を含む蛍光体層３９が薄膜状に設けられている。

リード２は、一部が透明樹脂４で封止され、ＬＥＤ３が搭載されるＬＥＤ搭載部２Ｃと、ＬＥＤ搭載部２Ｃに連続して設けられて外部回路と電気に接続される接続部２Ｄとを有し、接続部２Ｄは折曲部２Ｅで折り曲げられてコの字状に形成されている。また、ＬＥＤ搭載部２Ｃは透明樹脂４との剥離を防ぐために小なる幅で形成されており、接続部２Ｄは発光装置１の実装時の安定と放熱性を確保するためにＬＥＤ搭載部２Ｃより大なる幅で形成されている。

図３２は、ＬＥＤに搭載されるＬＥＤ素子を示す部分拡大図である。ＬＥＤ素子３１は、ＧａＮ半導体化合物によって形成される素子基板３１０上にＳｉドープのｎ−ＧａＮ層３１１と、ノンドープのＧａＮからなる発光層３１２と、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮ層３１３と、ｐ−ＧａＮ層３１３からｎ−ＧａＮ層３１１にかけてエッチングすることにより露出したｎ−ＧａＮ層３１１に設けられるＡｌからなるｎ側電極３１４と、ｐ−ＧａＮ層３１３の表面に設けられるＩＴＯコンタクト電極３１５とを有し、ｎ−ＧａＮ層３１１、発光層３１２、およびｐ−ＧａＮ層３１３はＧａＮ系半導体層３１６を構成している。このＬＥＤ３のｎ側電極３１４とＩＴＯコンタクト電極３１５は、Ａｕスタッドバンプ３４を介してＡｌ_２Ｏ_３からなる基板３２上に設けられる回路パターン３６に搭載されている。

そして、ＬＥＤ素子３１は、屈折率１．８５、熱膨張率６．５×１０^−６／℃、のビスマス系ガラスによって封止されている。

この発光装置１では、ＬＥＤ３の発光に基づいてＬＥＤ素子３１から放射される青色光がガラス３５の表面に設けられる蛍光体層３９の蛍光体を励起し、そのことにより放射される黄色光と混合されることにより生じた白色光が透明樹脂４に入射する。透明樹脂４に入射した白色光のうち集光反射面４Ａに達した光は透明樹脂４と空気との界面で全反射してＬＥＤ３の光軸に平行な方向に外部放射される。

（第２９の実施の形態の効果）
この第２９の実施の形態によれば、ＬＥＤ３のＬＥＤ素子３１において光取出し側に設けられる素子基板３１０とＧａＮ系半導体層３１６とがともにＧａＮで形成されることにより、素子基板３１０とＧａＮ系半導体層３１６との屈折率差によって光吸収の大なるＧａＮ系半導体層３１６に光が閉じ込められることによる光ロスが生じず、さらにガラス３５がＧａＮに対し約７０％以上の屈折率を有することから、臨界角が４５°以上となり、ＬＥＤ素子３１の上面と側面とからガラス３５へ効率良く光を取り出すことが可能になる。

また、ガラス３５から透明樹脂４への光入射については、ガラスと空気の屈折率差に比べて両者の屈折率が小であることにより、界面反射による光損失が小になり、結果としてＬＥＤ素子３１から透明樹脂４の外部へ効率良く光を放射させることが可能になる。このような光取出し性の向上により、発熱を低減することができる。

ＬＥＤ素子３１を樹脂封止からガラス封止にすることで、最大投入電力制約を封止樹脂制約からＬＥＤ素子制約（ＬＥＤ素子温度）とすることができるが、発熱を低減できることで投入電力を増し、光出力を高めることが可能になる。あるいは、従来の投入電力範囲として、放熱構造の簡略化、小型化が可能になる。また、高い発光効率の発光装置１を実現できる。

透明樹脂４にＬＥＤ３を原点とする回転放物面形状を有する集光反射面４Ａを設けることで、ケース等による反射構造を設けなくとも所望の方向に光を放射させることが可能になる。ガラス封止型のＬＥＤ３を用いることで、透明樹脂４の射出成形による光学形状を容易に形成できることから、製造工程の簡略化、構成の簡素化を図れるとともに長期信頼性に優れる高輝度の発光装置１とできる。

なお、ＬＥＤ素子３１を封止するガラス３５は、図３２で説明した矩形状のものに限定されず、略半球状であっても良い。また、蛍光体層３９を省略して青色光源としても良く、さらにはガラス３５の表面に微細な凹凸加工を施すことで光の散乱を促進し、そのことにより光取出し性の向上を図るものとしても良い。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。すなわち、従来ＬＥＤの光源系はＬＥＤ素子を封止する樹脂およびその製法による制約があったが、ガラス封止ＬＥＤ素子を従来のＬＥＤ素子とみなし、これまでの制約がない自由な樹脂成形が行える。例えば、第２，第４，第６〜第１０，第１３，第１５，第１６の各実施の形態において、透明樹脂４を砲弾型にしてもよい。

第２９の実施の形態において、ＬＥＤ素子３１の素子基板３１０は、発光層３１２から放射される光の発光波長に対して光透過性を有し、ＧａＮ系半導体層３１６と同等の屈折率を有する他の材料からなるものであっても良い。また、基板はＧａＮ系半導体層３１６の成長に用いるものと異なるものであっても良く、例えば、サファイア基板を成長基板としてＧａＮ系半導体層３１６を形成した後、サファイア基板をリフトオフしてＧａＮ、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３等の他の基板を設けても良い。

また、ＬＥＤ素子３１を封止するガラス３５については、ＳｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５系、ＺｎＯ系、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ_３系などから選ばれる低融点ガラスを用いることができる。この場合、ＬＥＤ素子３１の屈折率に対して封止材であるガラス３５の屈折率差が小であることがＬＥＤ素子３１の光取出しには有利であるが、一方で近似し過ぎるとガラス３５から外部放射する界面での全反射が生じない形状の制約が大になり、界面への垂直入射でも界面反射率が大になり、光取出しに問題が生じる。このため、ＬＥＤ３１の発光層の屈折率に対し、ガラス３５の屈折率を０．６８〜０．８５の比の範囲に設けることで最適かつ、略理想的な光取出し性とすることができる。この数値はＧａＮの屈折率ｎ＝２．４に対するものに限らず、他の材料にも適用できる。

また、ＬＥＤ３を封止する透明樹脂４等のオーバーモールドは、配光を考慮して全反射を利用するものに限定されず、一部に高反射性の白色コートや、金属反射膜を設けるものであっても良く、種々の形状に形成することが可能である。

また、第２０〜第２９に示した各実施の形態の透明樹脂４に蛍光体を含有させることもできる。

本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＬＥＤの詳細構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の発光装置のＡ−Ａ線の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。 本発明の第８の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第９の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１０の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１２の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１４の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１６の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１７の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１８の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。 本発明の第１９の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２０の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２２の実施の形態に係る発光装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線の断面図である。 本発明の第２３の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２４の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２５の実施の形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２６の実施の形態に係る他のＬＥＤを示し、同図中、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）Ｅ−Ｅ断面図、（ｃ）は下部ガラスの斜視図である。 本発明の第２７の実施の形態に係る他のＬＥＤを示し、同図中、（ａ）はＬＥＤの平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）はＬＥＤの底面図である。 図２７で説明した複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤを光源としたバックライト装置を示し、（ａ）はバックライト装置の平面図、（ｂ）は光源部の部分側面図である。 バックライト装置の変形例を示す部分側面図である。 本発明の第２８の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。 本発明の第２９の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における縦断面図である。 ＬＥＤに搭載されるＬＥＤ素子を示す部分拡大図である。

符号の説明

１…発光装置、２…リード、２Ａ…凹部、２Ｂ…反射面、２Ｃ…ＬＥＤ搭載部、２Ｄ…接続部、２Ｅ…折曲部、２ａ…肉薄部、３…ＬＥＤ、４…透明樹脂、４Ａ…集光反射面、４ｂ…上面反射面、４ｄ…底面反射面、５…電極部、５Ａ…凹部、５Ｂ…反射面、６…白色樹脂、６Ａ…傾斜面、７…スペーサ、８…蛍光体、９…透明樹脂部、１０…黒色塗装、１１…反射鏡、１２…オーバーコート部、１３Ａ…透光部、１５…側面、１６…反射部、１９…ワイヤ、３０…バックライト装置、３１…ＬＥＤ素子、３２…基板、３２Ａ…ビアホール、３３…回路パターン、３４…スタッドバンプ、３５…ガラス、３５Ａ…上面、３５Ｂ…側面、３５Ｃ…光学形状面、３６…回路パターン、３７…シリコン樹脂コート、３８…回路基板、３９…蛍光体層、４０…透明樹脂、４１…レンズ面、４２…第１光学部、４３…第２光学部、４５…電極端子、２００…リード、２０１…リードカップ、２０２…傾斜面、２０３…底面、３００…放熱パターン、３０１…導光部材、３０１Ａ…集光反射面、３０１Ｂ…先端部、３０１Ｃ…板状部、３０１ａ…接合部、３０２…放熱部、３０２Ａ…折曲部、３０２Ｂ…凹状部、３１０…素子基板、３１１…ｎ−ＧａＮ層、３１２…発光層、３１３…ｐ−ＧａＮ層、３１４…ｎ側電極、３１５…コンタクト電極、３１６…ＧａＮ系半導体層、３５０…上部ガラス、３５１…下部ガラス、３５１Ａ…リード収容溝

Claims (26)

1. フリップ実装される固体素子と、前記固体素子に対して電力の供給を行う第１の電力受供給部と、前記固体素子を封止する無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する発光装置において、
   前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 固体素子と、前記固体素子をマウントするとともに電力の供給を行う導電パターンを形成された第１の電力供給部と、前記第１の電力供給部と同等の熱膨張率を有し、前記固体素子を封止する無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する発光装置において、
   前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置。
3. 前記第１の電力供給部は、ガラス含有Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、又はＡｌＮからなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 固体素子と、前記固体素子に対して電力の供給を行う金属からなる第１の電力供給部と、前記固体素子を封止する無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する固体発光デバイスにおいて、
   前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置。
5. 前記第１の電力供給部と第２の電力供給部とは、共通部材によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
6. 前記固体発光素子は、フリップタイプの素子であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記発光部を封止する樹脂は、前記固体素子の中心軸に対する幅として、前記発光部の２倍以上の幅を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記第２の電力供給部は、反射鏡が形成された金属リードであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記反射鏡は、前記固体素子の中心軸方向において、前記固体素子を封止する無機封止材料の高さより高く形成されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
10. 前記発光部を封止する樹脂は、複数種類の樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
11. 前記複数種類の樹脂は、透明樹脂と前記発光部が発する光に対して高反射の樹脂とを含むものであることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記高反射の樹脂は、白色樹脂であり、前記固体素子の背面側に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
13. 前記複数種類の樹脂は、透明樹脂と外周面に配される黒色樹脂とを含むものであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の発光装置。
14. 前記発光部を封止する樹脂は、蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の発光装置。
15. 前記発光部が発する光を反射する反射面を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の発光装置。
16. 前記反射面は、前記発光部を封止する樹脂に形成する光学面に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
17. 前記発光部を封止する樹脂に形成する光学面が、前記固体素子の発光面側方向と背面側方向とに形成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の発光装置。
18. 前記発光部を封止する樹脂に、前記固体素子から放射される光を導光する導光部が形成されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の発光装置。
19. フリップ実装される固体素子と、前記固体素子に対して電力の供給を行う第１の電力受供給部と、前記固体素子を封止し、前記固体素子から放射される光が空気との界面で全反射しない光学形状で形成された無機封止材料とを有する発光部と、前記発光部に対して電力の供給を行う第２の電力供給部と、前記発光部を封止する樹脂とを有する発光装置において、
    前記発光部を封止する樹脂は、光学面形成されていることを特徴とする発光装置。
20. 前記発光部は、前記第１の電力受供給部を有して前記固体素子が搭載される無機材料基板と、前記無機材料基板に熱伝導性材料で形成された放熱部とを有する請求項２、３、あるいは１９に記載の発光装置。
21. 前記発光部は、前記固体素子、前記無機材料基板、および前記無機封止材料の熱膨張率が略同等であることを特徴とする請求項２、３、１９、あるいは２０に記載の発光装置。
22. 前記発光部は、前記無機材料基板に搭載された複数の前記固体素子を前記無機封止材料で封止して形成されている請求項２０又は２１に記載の発光装置。
23. 前記発光部は、前記無機材料基板に搭載された５００μｍ角以上の前記固体素子を前記無機封止材料で封止して形成されている請求項２０又は２１に記載の発光装置。
24. 前記発光部を封止する樹脂は、前記固体素子から放射される光を反射する反射する反射部を有する請求項１９から２３のいずれか１項に記載の発光装置。
25. 前記固体素子は、発光層を含む半導体層と同等の屈折率を有する基板を有し、屈折率比が０．６８から０．８５の範囲の前記無機封止材料で封止されていることを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の発光装置。
26. 前記無機封止材料は、蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の発光装置。

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