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JP2015028997A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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拓也 中林
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Abstract

【課題】薄型化を図ることができ、かつ、光出力を大きくすることができる発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上にフリップチップ実装される発光素子と、前記発光素子の少なくとも上方において当該発光素子と離間して設けられる蛍光体含有部と、前記蛍光体含有部を被覆している第１の反射部材と、を備え、少なくとも一つの側面に、前記発光素子からの光及び前記蛍光体含有部により波長変換された光を取り出す開口部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子は、小型で電力効率がよく鮮やかな色に発光し、また半導体素子であるため球切れ等の心配がなく、さらに初期駆動特性に優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、半導体発光素子を光源として搭載した発光装置は、照明器具や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトの一般的民生用光源として、その用途に対応した構造のものが利用されている。
通常、半導体発光素子を光源とする発光装置は、一般的な半導体素子と同様に、半導体発光素子（以下、単に「発光素子」という）を、当該発光装置に駆動電流を供給するための配線を設けた基板に搭載して前記配線に電気的に接続し、発光素子を樹脂で封止して製造される。この樹脂は、発光素子が発光した光を透過させるために透光性の材料が適用される。さらに、この透光性樹脂（封止部材）に蛍光体を含有させることにより、発光素子が発光する光の色だけでなく、蛍光体により波長変換された光との混色で発光する発光装置が知られている。
例えば、特許文献１に開示の技術は、発光素子を搭載した配線基板に、あらかじめ作製され樹脂注入用の開口を備えた空洞を有しその空洞で発光素子を覆うことにより空洞の内壁面で発光素子の光を横方向に反射させる光反射部を固着し、光反射部の空洞内に、樹脂注入用の開口から透光性樹脂を充填して硬化させるというものである。
また、特許文献２に開示の技術は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップからの光によって励起し、ＬＥＤチップからの光と異なる波長の光を発する蛍光物質と、蛍光物質を保持する透光性樹脂とをパッケージ内に備えている。そして、ＬＥＤチップは、側面部と天面部とを有し、側面部が、パッケージの開口部に向かって凸状に傾斜する斜面を有するＬＥＤ素子である。蛍光物質は、ＬＥＤチップの側面部の全部または一部を覆うように、パッケージの底面上に層状に配置する態様が好ましいとされている。
特開２００１−１９６６４０号公報 特開２００６−２４５０２０号公報
しかし、従来の発光装置においては、以下に示すような問題点があった。まず、前述の特許文献１の発光装置においては、発光素子と基板等とを接続する手段としてワイヤボンディングを用いている。そのため、特許文献１の発光装置では、ボンディングワイヤを含めた発光素子の高さが高くなってしまい、発光装置の薄型化を図ることができないという問題がある。
また、特許文献２の発光装置では、光取り出し面が発光装置の上面側となっている。そのため、上面側となる光取り出し面の幅が小さいと、幅広の発光素子を実装できず、よって光出力を大きくすることができないという問題がある。
そこで、本発明は、これらの問題を解決し、薄型化を図ることができ、かつ、光出力を大きくすることができる発光装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の一形態は、底面と側面とを有する発光装置であって、前記底面側に設けられた基板と、前記基板上にフリップチップ実装される発光素子と、前記発光素子の少なくとも上方において当該発光素子と離間して設けられる蛍光体含有部と、前記蛍光体含有部を被覆している第１の反射部材と、を備え、少なくとも一つの前記側面に、前記発光素子からの光及び前記蛍光体含有部により波長変換された光を取り出す開口部を有することを特徴とする発光装置である。
本発明の別の一形態は、発光装置の製造方法であって、基板上に発光素子をフリップチップ実装するステップと、前記発光素子の少なくとも上方において当該発光素子と離間した蛍光体含有部を形成するステップと、前記蛍光体含有部を被覆するように第１の反射部材を形成するステップと、前記発光装置の少なくとも一つの側面に、前記発光素子からの光及び前記蛍光体含有部により波長変換された光を取り出す開口部を形成するステップと、を備えることを特徴とする発光装置の製造方法である。
本発明によれば、発光素子をフリップチップ実装するので薄型化を図ることができる。しかも、開口部を側面としているので、開口部が狭くても発光素子の幅サイズ拡大による光出力の増大を図ることができる。
図１は、本発明の実施形態１にかかる発光装置の拡大縦断面図である。 図２は、本発明の実施形態１にかかる発光装置の拡大平面図である。 図３は、本発明の実施形態１にかかる発光装置の透光部材、蛍光体層、第１の反射部材を形成する前の、基板上にフリップチップ実装された状態の発光素子の拡大縦断面図である。 図４は、本発明の実施形態１にかかる発光装置の製造方法について順を追って説明する説明図である。 図５は、本発明の実施形態１にかかる集合基板上に多数の発光装置を形成した状態の拡大平面図である。 図６は、本発明の実施形態１にかかる発光装置の製造方法について説明する集合基板上に多数の発光装置を形成した状態の拡大縦断面図である。 図７は、本発明の実施形態１の発光装置の変形例にかかる発光装置の拡大縦断面図である。 図８は、本発明の実施形態１の発光装置の別の変形例にかかる発光装置を示す拡大平面図である。 図９は、本発明の実施形態２にかかる発光装置の拡大縦断面図である。 図１０は、本発明の実施形態３にかかる発光装置の拡大縦断面図である。 図１１は、本発明の実施形態４にかかる発光装置の拡大縦断面図である。 図１２は、本発明の実施形態５にかかる発光装置の拡大縦断面図である。 図１３は、本発明の実施形態６にかかる発光装置の拡大縦断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて複数例説明する。
［実施形態１］
（発光装置の構造）
まず、実施形態１にかかる発光装置の構造について説明する。
図１及び図２に示すように、発光装置１は、この例で外形が直方体形状の装置であり、底面５１と４つの側面１１，１２，５２，５３を有する。発光装置１は、底面５１をなす基板２と、基板２上に実装された発光素子３とを備えている。
基板２は、発光素子３と接続される配線を有していればよく、基板２には様々な材料を使用できる。例えば、セラミック（例えば、Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ等）等の絶縁性の支持基板に配線を形成したものや、樹脂（例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン（bismaleimide triazine resin）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等）とリードフレームを有するもの等を使用することができる。ここで、リードフレームは、図示しない正のリード電極および負のリード電極を備えている。当該電極は、基板２の上面において、後述の接合部材２４を介して発光素子３のｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎ（図３参照）と接合され、基板２の下面（裏面）で発光装置１の外部からの電源に接続する端子となる。また、基板２は、支持基板を備えず、配線のみで形成されていてもよい。これにより、薄型の発光装置１を構成することができる。また、基板２は、効率を高めるために、配線も絶縁性の部分も、光の反射率が高いことが好ましい。基板２の配線部分の表面は、Ａｇ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｐｔ等の素材を使用することができるが、特に光の反射率の面からはＡｇが好ましい。さらに、光沢度も高いことが好ましい。
基板２及び発光素子３の上には、透明な樹脂等で形成され、蛍光体を実質的に含まない透光部材である透光部材４で被覆されている。透光部材４は、拡散剤等を含んでいてもよいが、含まないで構成した方がより好ましい。発光素子３の直ぐ上には透光部材４が形成され、さらにその上には蛍光体含有部となる蛍光体層５が形成されている。本例では蛍光体含有部となる蛍光体層５が、透光部材４上に層状に形成されているが、蛍光体含有部は、層状以外にも様々な形状に構成することができる。このように発光素子３の上には透光部材４が形成されているため、蛍光体層５は、発光素子３の少なくとも上方では当該発光素子３と離間して設けられている。蛍光体層５の上方には、第１の反射部材となる光反射性の樹脂である反射層６が設けられている。
透光部材４の材料としては様々なものを用いることができるが、透光性、信頼性、量産性等を考慮して、例えば、ジメチル系シリコーン樹脂、フェニル系シリコーン樹脂、ジメチル／フェニルのハイブリッドシリコーン樹脂、エポキシ／シリコーンのハイブリッド樹脂、フッ素樹脂、アダマンタン樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ハイブリッドエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の樹脂材料を用いることができる。特に、耐熱性、耐光性、光の透過率の高い、シリコーン樹脂が好ましい。透光部材４には、シリカ等のフィラーを含有させたり、表面にシボ加工を施したりしてもよい。
蛍光体含有部は、発光素子３が発光する波長の光の一部を吸収し、異なる波長の光に変換して発光する蛍光体を含有する部材である。本実施形態では、蛍光体含有部は蛍光体層５である。蛍光体層５は、バインダーとなる樹脂に蛍光体を含有して形成されている。また、蛍光体の他に、拡散剤を含有して構成されてもよい。更に、蛍光体層５は、単層構造だけでなく、多層構造とすることもでき、異なる種類の蛍光体を含有する複数の層で構成されてもよい。
蛍光体層５に含有される蛍光体としては、窒化物半導体を活性層とする発光素子３が発光する光により励起されて発光可能な、Ｃｅ（セリウム）で付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）をベースとしたものを用いることができる。具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２Ｙ：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）が挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光体の粒子を揃えることができる。
また、青色光で励起されて緑色〜黄色発光するＹＡＧ系蛍光体と、青色光で励起されて橙色〜赤色発光するＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系蛍光体（オキシナイトライド蛍光体）とを組み合わせることにより、青色系が発光可能な発光素子３を利用して演色性の高い白色発光ダイオードとすることもできる。また、所望の顔料を添加することで任意の中間色を発光する発光装置１とすることができる。
拡散剤は、半導体発光素子３及び蛍光体の発する光を効率良く拡散するために添加されるものである。具体的には、酸化チタン、酸化ケイ素、中空酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、窒化硼素を用いることができる。また、シリコーンパウダーなどの樹脂の粉末を用いてもよい。拡散剤の平均粒径は、例えば０．００１μｍ以上かつ１００μｍ以下とすることができ、０．００５μｍ以上かつ５０μｍ以下とすることが好ましい。
バインダーは、前記した蛍光体や拡散剤を、蛍光体層５として透光部材４、反射層６に結着させるための部材である。その材料としては特に限定されず、樹脂や無機物等を用いることができる。樹脂の場合は、透光性に優れる熱硬化性樹脂が好ましい。例えば、ジメチル系シリコーン樹脂、フェニル系シリコーン樹脂、ジメチル／フェニルのハイブリッドシリコーン樹脂、エポキシ／シリコーンのハイブリッド樹脂、フッ素樹脂、アダマンタン樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ハイブリッドエポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。特に、耐熱、耐光性、光の透過率の高い、シリコーン樹脂が好ましい。また、バインダーに、硬度を上げるために、ガラス成分を配合させてもよい。また、密着性を向上させるために、密着性付与剤を加えてもよい。密着性付与剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などを用いることができる。
また、透光性の無機物をバインダーとして用いることもできる。具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＮ、ＡｌＮ等から構成される群から選ばれる少なくとも１種の化合物を好適に用いることができる。
なお、蛍光体層５は、単一の層で形成されてもよいが、複数の層を積層して形成されてもよい。蛍光体層５を複数の層として積層して形成することで、発光色を容易に調整することができる。
反射層６は、第１の反射部材として、発光素子３の発する光を、蛍光体層５側ないし発光装置１の開口部１１ａ側に反射するための部材である。反射層６には、光反射性の高い材料が用いられる。例えば、光反射材を含有する樹脂層とすることができる。例えばシリコーン樹脂等のバインダーとなる樹脂に、反射材の他に、充填剤を含有して構成することができる。
バインダーは、前記した反射材や充填剤を、反射層６として蛍光体層５の上に結着させるための部材である。具体的な材料としては特に限定されず、樹脂や無機物等を用いることができる。バインダーとなる樹脂としては、前記した蛍光体層５に用いるバインダーと同じものを用いることができる。
反射材は、発光素子３が発光した光を反射する部材である。反射材としては、前記した蛍光体層５に用いる拡散剤と同様の材料を用いることができる。
充填剤は、樹脂層である反射層６の強度を上げるためや、反射層６の熱伝導率を上げるため等、種々の目的で添加されるものである。充填剤としては、ガラス繊維、ウィスカー、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、窒化アルミニウムなどを用いることができる。
本実施形態の発光装置１は、前述のとおり直方体形状で、発光素子３の基板２側の面を底面５１とすると、４つの側面１１，１２，５２，５３の少なくとも１つ、この例では一つの側面１１が開口部１１ａとなる。
すなわち、本実施形態の発光装置１は、側面１１の開口部１１ａから光を出射する側面発光型の発光装置である。この開口部１１ａを有する側面１１を発光装置１の前方、その反対側の側面１２側を後方とした場合に、発光素子３（及びその周囲を覆う透光部材４）の左右両側（側面５２，５３側）、後方（側面１２側）、及び上方（上面１３側）には、蛍光体層５、さらには反射層６が形成されている。すなわち、本実施形態における蛍光体層５は、発光素子３を取り囲んでいる。このような発光装置１は、側面１１の開口部１１ａから発光素子３の光及び蛍光体層５により波長変換された光を取り出すことができる。
本発明の発光装置１では、基板２上に発光素子３を実装するために、正負の電極を基板２と対向させて実装したフリップチップ実装を行う。
図３は、本実施形態に関する、透光部材４、蛍光体層５、反射層６を形成する前の、基板２上にフリップチップ実装された状態の発光素子３の拡大縦断面図である。図３に示すように、発光素子３は、基板３２と、基板３２上に積層された半導体積層体３３と、ｎ側電極３４ｎ及びｎ側パッド電極３８ｎと、ｐ型全面電極４１、ｐ型カバー電極４２、絶縁膜４３、ｐ側電極３４ｐ及びｐ側パッド電極３８ｐと、絶縁膜３６と、を備えている。フリップチップ実装に適するように、ｎ側電極３４ｎ及びｐ側電極３４ｐは、何れも発光素子３の半導体積層体３３が設けられた同じ面側に設けられている。
半導体積層体３３は、基板３２側から順に、例えば窒化ガリウム系の化合物半導体からなるｎ型半導体層３３１と、活性層３３２と、ｐ型半導体層３３３とが積層された積層構造を有している。
発光素子３の基板３２は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板材料で形成されていればよいが、フリップチップ実装されるため、光を取り出すために透光性を有していることが好ましい。このような基板材料としては、Ｃ面、Ｒ面、Ａ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。
ｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎは、発光素子３を基板２に実装する際に、Ａｕ−Ｓｎ共晶等のはんだ等の接合部材２４など用いて接続するためのパッド電極である。ｐ側パッド電極３８ｐは、絶縁膜３６の開口部３６ｐ内のｐ側電極３４ｐの表面と電気的に接続されており、更に、絶縁膜３６上の広範囲に延在するように設けられている。また、ｎ側パッド電極３８ｎは、絶縁膜３６の開口部３６ｎ内のｎ側電極３４ｎの表面と電気的に接続されており、絶縁膜３６上に延在するように設けられている。また、ｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎは、何れもｐ型半導体層３３３の上方に設けられた絶縁膜３６上に延在している。これにより、ｎ側パッド電極３８ｎの面積をｎ型半導体層３３１の露出部よりも大きくすることができ、ｎ側パッド電極３８ｎと基板２との接合性を高めることができる。さらに、ｐ側パッド電極３８ｐとｎ側パッド電極３８ｎは、基板３２の上面から見て略同じ高さまで延在している。従って、フリップチップ実装をする際の接続部であるｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎの上端の高さが揃っているため、ｐ側電極接続面とｎ側電極接続面との間に段差が無く、容易に実装することができる。
ｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎは、これらが設けられるｐ側電極３４ｐ、ｎ側電極３４ｎ及び絶縁膜３６と密着性がよく、全体として電気抵抗が低い金属膜であることが好ましい。このような金属膜としては、例えば、下層側から順に、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕを積層した多層膜を用いることができる。
本実施形態のように、ｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎを、広範囲に延在させることにより、発光素子３の放熱性を向上することができる。ｐ側パッド電極３８ｐ及びｎ側パッド電極３８ｎを延在させる面積や場所は、実装性や放熱性を考慮して適宜に設計することができる。
また、絶縁膜３６は、半導体積層体３３の露出した表面を被覆する絶縁性の被膜であり、半導体積層体３３の保護膜および帯電防止膜として機能する。絶縁膜３６としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂなどの酸化物を用いることができる。
絶縁膜３６は、第１絶縁膜３６１と、ｐ側電極３４ｐ及びｎ側電極３４ｎの側面及び開口部３６ｐ，３６ｎを除く上面まで被覆するように設けられた第２絶縁膜３６２との２層で構成されている。このため、絶縁膜３６の厚さは、ｐ側電極３４ｐ及びｎ側電極３４ｎの上面においては、他の領域よりも薄く形成されている。なお、第１絶縁膜３６１及び第２絶縁膜３６２は、同じ材料によって形成されており、実質的に一体化した膜である。
図３において、発光素子３は、基板２の上に、例えば、Ａｕ−Ｓｎ共晶などのはんだ（接合部材）２４を用いて接合するのが好ましい。他に、Ａｕ等の金属からなるバンプを、発光素子３と基板２とを接合する接合部材２４として用いてもよい。また、発光素子３の下部と基板２との間には、接合強度を高めるため、絶縁性の樹脂などのアンダーフィル材が充填されていてもよい。
本実施形態の発光装置１では、光取り出し面を発光装置１の側面、例えばその一側面１１としている。そして、発光素子３の少なくとも上方では当該発光素子３と離間して蛍光体層５が設けられ、蛍光体層５上を反射層となる反射層６で被覆している。
また、本実施形態の発光装置１では、開口部１１ａ側の側面１１側を前方、その反対側の側面１２を後方とした場合に、反射層６の内壁５５は、発光素子３の後方（側面１２側）、上方（上面１３側）、及び左右の側方側（側面５２，５３側）を囲むように内側に連続的に湾曲した形状をなしている。また、発光素子３は、透光部材４の前後方向（図１の左右方向）の中央位置（図１の距離ａの中間点である一点鎖線１４ａ）より、発光素子３の前後方向（図１の左右方向）の中央位置（破線１４ｂ）が距離ｂだけ後方（図１の左側）になるように設けられている。これにより、開口部１１ａ後方側に発光素子３を設けることになるので、開口部１１ａと反対方向に多重反射していく光を低減することができるため、発光装置１の光取出し効率を高めることができる。
（発光装置の製造方法）
次に、発光装置１の製造方法について説明する。
図４は、発光装置１の製造方法について順を追って説明する説明図である。図５は、集合基板２上に複数の発光装置１を形成した状態の拡大平面図である。
（第１ステップ）
図４（ａ）に示すように、まず、集合基板として準備された基板２上に透光性のサファイア基板と窒化物半導体層を備えるＬＥＤチップである発光素子３を前述の通りフリップチップ実装によりダイボンディングする。本実施形態では、図４および図５に示すように、基板２上に複数の発光素子３がそれぞれ離間して行列状に実装されている。発光素子３の基板２の前後方向の中央（図１の破線１４ｂ）位置は、それぞれ発光装置１とされた後に、基板２の前後方向の中央（図１の一点鎖線１４ａ）より後方となるように、発光素子３を実装している。
（第２ステップ）
次に、図４（ｂ）に示すように、発光素子３が実装された基板２の上に、発光素子３と基板２の表面を被覆するよう、透光部材４を形成する。
本実施形態では、図４および図５に示すように、２つの隣接する発光素子３を被覆する略半楕円球状の透光部材４を複数形成している。この透光部材４は、発光装置１とされた後に、開口部１１ａ側の側面１１側を前方、その反対側の側面１２を後方とした場合に、反射層６の内壁５５は、発光素子３の後方（側面１２側）、上方（上面１３側）、及び左右の側方側（側面５２，５３側）を囲むように内側に連続的に湾曲した形状をなすように形成されている（図１）。
透光部材４の形成方法としては、例えばトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法、粘度の高い樹脂をポッティングしてドーム状に形成すること、ディスペンサーによる樹脂の描画、マスク印刷、一旦形成した樹脂を切削・ダイシングする等の手法や、それらを組み合わせることで行うことができる。
（第３ステップ）
次に、図４（ｃ）に示すように、透光部材４の上を被覆するよう略全面に蛍光体層５を形成する。蛍光体層５を形成する方法としては、蛍光体を含有した樹脂や無機物のゾル等が溶剤と混合したものをスプレーで吹き付ける方法や、蛍光体含有シートの貼り付け、前述の第２ステップで説明した方法等が挙げられるが、蛍光体層５を全体に薄くできる、および／または、蛍光体を緻密に形成できる手段が望ましい。これにより、発光装置１の発光色のばらつきを低減することができる。このような方法として、例えば、前述のスプレーや電着法等が望ましい。電着法を用いる場合は、例えば、透光部材４の上に電着用の電極としてスパッタ等でＡｌ膜を形成し、当該Ａｌ膜の上に蛍光体を電着し、その後、Ａｌ膜を酸化させることで透明化する等の手段を用いることで実現できる。
（第４ステップ）
次に、図４（ｄ）に示すように、蛍光体層５の上に第１の反射部材となる反射層６を形成する。形成方法は特に限定されず、光反射性の樹脂を用いる場合には、トランスファーモールド法、圧縮成形法等で行うことができる。
（第５ステップ）
次に、図４（ｅ）に示すように、図４（ｄ）で形成されたものを、一個の発光装置１となる単位を有するよう、つまり、基板２、透光部材４、蛍光体層５、反射層６を含むように分離ないし切断して、個々の発光装置１に個片化することができる。
より具体的には、図５に示す一点鎖線１５、つまり平面視において略楕円状の透光部材４の中心線および各発光素子３間の反射層６の略中央線においてダイシングして、複数の発光装置１に個片化している。
本実施形態では、透光部材４の切断面が発光装置１の光取出し面である開口部を有する側面１１となる。
また、本実施形態のように、透光部材４をトランスファーモールド法で集合基板２上に形成し、その上に蛍光体層５を形成する場合、図６（ａ）に示すように、互いに光取り出し側とはならない隣接し合う発光素子３同士の間（例えば、各発光装置１の後部や側面となる部分）に、透光部材４、及び蛍光体層５が集合基板２上に設けられた状態の接合部分１６が形成される。そこで、図４（ｂ）の第２ステップ後、図４（ｃ）の第３ステップの工程前に、図６（ｂ）に示すように、透光部材４をダイシング等により除去してから（第６ステップ）、図４（ｃ）の工程で蛍光体層５を形成することができる。
図７は、別の実施形態の発光装置１である発光装置１０１の拡大縦断面図である。上記の第６ステップを経て製造された図１に示す本実施形態の発光装置１によれば、第６ステップを経ずに製造された図７の構成のように透光性の接合部分１６から光が洩れるのを防止することができる。なお、図７の発光装置１は、その他の構成は図１の発光装置１と同様であり、図１と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。なお、図７に示すような発光装置１は、一括成形により低いコストで製造することができる。
本実施形態の製造方法では、発光素子３の基板２側の面を底面５１とした場合に、当該発光素子３の一側面１１が当該発光素子３からの光取り出し側となる（図４（ｅ）参照）。また、図４（ｃ）（ｄ）の工程では、この光取り出し側（側面１１）を前方、その反対側（側面１２）を後方とした場合に、発光素子３の左右両側、後方、及び上方には蛍光体層５及び反射層６を設けるようにしている。さらに、図４（ａ）の工程では、個片化後の基板２の前後方向の中央（図１の一点鎖線１４）より後方となる位置に発光素子３を実装している。
このようにして製造された発光装置１では、発光素子３は青色光を発する。そして、その青色光はその一部が蛍光体層５で黄色光に変換されて反射層６で反射されて透光部材４側に戻される。そして、側面１１から、青色光と黄色光とが別々に、また、一部混色した白色の光が側面１１の開口部から取り出される。
以上説明した発光装置１及びその製造方法によれば、基板２上に発光素子３をフリップチップ実装しているので、ボンディングワイヤ等を不要とすることができ、発光装置１の薄型化を図ることができる。
また、光取り出し面を発光装置１の一側面１１としているので、光取り出し面が小さくても幅広の発光素子３を実装することができる。よって、幅広の発光素子３を実装して、光出力を大きくすることができる。
このように、本実施形態１の発光装置１によれば、発光装置１の薄型化を図ることができ、かつ、光出力を大きくすることができる。
また、本実施形態１の発光装置１によれば、発光素子３と蛍光体層５とが離間していて、両者は接触していないので、蛍光体層５から発光素子３への戻り光を低減することができ、光取り出し効率を向上させることができる。
さらに、発光素子３から発せられた光の一部が蛍光体層５に入射せずに出射されるため、青色光を効率よく取り出すことができ、光取り出し効率を高めることができる。
さらに、本実施形態１の発光装置１によれば、蛍光体層５に入射した光は反射層６で反射されるので、蛍光体層５内での多重反射を低減できる。そのため、蛍光体層５内での光の吸収を低減することができる。
また、蛍光体層５に入射した光は反射層６で反射されるので、蛍光体層５の厚みのばらつきによる光の色調のばらつきも低減することができる。すなわち、蛍光体層５の厚みが一定以上になっていれば、蛍光体層５から得られる光の色調が飽和する（つまり、発光素子の発光波長の光をほぼ含まない、蛍光体によって波長変換された光のみを得ることができる）ため、得られる白色光の色調を一定とすることができ、製品の色調歩留まりを向上することができる。
なお、本実施形態は、様々に変更することができる。
図８は、本実施形態１の発光装置１の変形例を示す拡大平面図である。すなわち、図２の例では、透光部材４、蛍光体層５の外形が楕円形に近い丸みを帯びた形状をしているが、図８の例のように、透光部材４、蛍光体層５の外形を、発光装置１の左右側と後方側がほぼ直線状の角張った形状等としてもよい。
また、蛍光体層５と反射層６との間に、第２の反射部材（以後、「第２の反射層」という）となる反射層を形成するようにしてもよい。具体的には、図４（ｃ）の工程と図４（ｄ）の工程との間において、例えば、蛍光体層５の上にＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ等の光反射率の高い金属膜を形成する、あるいは、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラーを形成する等で、当該反射層を形成することができる。このように、第２の反射層となる反射層を形成する場合は、反射層６は形成しなくてもよい。この点は、以下に説明する実施形態２以下でも適用できる。
［実施形態２］
図９は、本発明の実施形態２にかかる発光装置１の拡大縦断面図である。図９において、実施形態１と共通の構成については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。製造方法においても特に言及する点以外は実施形態１と同様である。
本実施形態の発光装置１が実施形態１の発光装置１と構造、製造方法の点で異なるのは、基板２上にフリップチップ実装する発光素子３として半導体層の成長基板である基板３２が除去されている点である。
このように、実施形態１と同様にフリップチップ実装を用い、さらに例えば、レーザーリフトオフ法等により成長基板を剥離除去することにより、発光素子３を実施形態１に比べてさらに薄型にすることができる。このように成長基板を剥離し、発光素子３の最上面を半導体層とすることによって、発光装置１のさらなる薄型化を図ることができる。
また、発光素子３が基板３２を有さないことで、光取出し効率が向上し、発光装置１の光取出し効率を高めることができる。
［実施形態３］
図１０は、本発明の実施形態３にかかる発光装置１の拡大縦断面図である。図１０において、実施形態１と共通の構成については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。製造方法においても特に言及する点以外は実施形態１と同様である。
本実施形態の発光装置１が実施形態１の発光装置１と構造、製造方法の点で異なるのは、発光素子３の開口部（発光面）３ａの反対側の面３ｂ側には透光部材４、蛍光体層５が形成されておらず、当該後部の面３ｂは反射層６に直接接している点である。すなわち、図４（ｂ）（ｃ）の工程で、発光素子３の後部の面３ｂ側には透光部材４、蛍光体層５を形成せず、図４（ｄ）の工程で、当該後部の面３ｂは反射層６に直接接するように、反射層６を形成する。このような反射層６は、例えば発光素子３の後部の面３ｂに光反射性の材料、例えば白色の樹脂をポッティングする等により形成することができる。
これにより、光取り出し側（側面１１側）とは反対側に発光素子３から出力される光を、反射層６で効率的に反射させることができる。
なお、発光素子３の後部の面３ｂに接して形成する材料を反射層６ではなく、アンダーフィル材としてもよい。
［実施形態４］
図１１は、本発明の実施形態４にかかる発光装置１の拡大縦断面図である。図１１において、実施形態１と共通の構成については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。製造方法においても特に言及する点以外は実施形態１と同様である。
本実施形態の発光装置１が実施形態１の発光装置１と構造、製造方法の点で異なるのは、発光素子３の開口部１１ａ側の面３ａを前方、その反対側の面３ｂを後方とした場合に、後方の面３ｂ側の反射層６の内壁面５５が、発光素子３側から見て凹形状、つまり、反射層６の内壁面５５の基板２と接する部分５５ａが、その上の部分５５ｂよりも前方側に突出するように丸みをなしている点である。これは、図４（ｂ）における透光部材４の形成前に、発光素子３の後部の面３ｂ側の蛍光体層５が当該形状となるように、事前に当該後部の面３ｂ側の蛍光体層５、反射層６を一部形成しておくことで実現できる。
このような構成とすることで、発光装置１の光取り出し側（側面１１側）とは反対側に出射される光を、当該形状の反射層６で、効果的に反射することができる。
［実施形態５］
図１２は、本発明の実施形態５にかかる発光装置１の拡大縦断面図である。図１２において、実施形態１と共通の構成については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。製造方法においても特に言及する点以外は実施形態１と同様である。
本実施形態の発光装置１が実施形態１の発光装置１と構造、製造方法の点で異なるのは、ひとつの発光装置１に複数（図１２の例では２つ）の発光素子３が実装されている点である。
これにより、発光装置１の光出力を高めることができる。
［実施形態６］
図１３は、本発明の実施形態６にかかる発光装置１の拡大縦断面図である。図１３において、実施形態１と共通の構成については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。製造方法においても特に言及する点以外は実施形態１と同様である。
本実施形態の発光装置１が実施形態１の発光装置１と構造、製造方法の点で異なるのは、反射層６が薄膜状であり、当該反射層６を被覆して発光装置１の外面をなすパッケージ部材７をさらに有している点である。
本実施形態のように、パッケージ部材７と透光部材４との間に反射層６が設けられていることにより、パッケージ部材７の材料は、光反射率の高いものに限定されることなく、様々な材料を選択することができる。例えば、強度が高く、安価である黒色のエポキシ樹脂やＰＰＡなどを好適に用いることができる。
パッケージ部材７の形成方法は特に限定されるものではなく、前記した第１の反射部材となる反射層６と同様の方法で形成することができる。
本実施形態において、反射層６は、実施形態１の第１の反射部材となる反射層６や、前記の第２の反射層と同様の材料、製造方法を用いて形成することができる。
なお、以上説明した各実施形態は、本発明を限定するものでないことはいうまでもない。前記各実施形態の様々な変形例を本発明の実施形態として実施することができる。例えば、図７の発光装置１において接合部分１６の透光部材４を除去し、当該接合部分１６を、下から基板２、蛍光体層５、反射層６となるようにして、本発明の実施形態である発光装置１としてもよい。
１ 発光装置
２ 基板
３ 発光素子
３ａ 発光素子の一側面
４ 透光部材
５ 蛍光体層（蛍光体含有部）
６ 反射層（第１の反射部材）
７ パッケージ部材
１１ 側面（前方、光取り出し側）
１１ａ 開口部
１２ 側面（後方）
１４ 中央
２５ 凹形状
５１ 底面
５２，５３ 側面

Claims (10)

  1. 底面と側面とを有する発光装置であって、
    前記底面側に設けられた基板と、
    前記基板上にフリップチップ実装される発光素子と、
    前記発光素子の少なくとも上方において当該発光素子と離間して設けられる蛍光体含有部と、
    前記蛍光体含有部を被覆している第１の反射部材と、
    を備え、
    少なくとも一つの前記側面に、前記発光素子からの光及び前記蛍光体含有部により波長変換された光を取り出す開口部を有することを特徴とする発光装置。
  2. 前記発光素子は、蛍光体を実質的に含まない透光部材に被覆されており、前記蛍光体含有部は前記透光部材上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記蛍光体含有部は、前記発光素子を取り囲むことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 前記開口部側を前方、その反対側を後方とした場合に、前記第１の反射部材の内壁は、前記発光素子の後方、上方、及び左右の側方側を囲むように内側に連続的に湾曲した形状をなし、かつ、前記基板の前後方向の中央より後方に前記発光素子は設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかの一項に記載の発光装置。
  5. 前記発光素子は、前記開口部の反対側の面において前記第１の反射部材又は他の反射部材と接していることを特徴とする請求項１〜４の何れかの一項に記載の発光装置。
  6. 前記第１の反射部材は前記発光素子側から見て凹形状となるように丸みをなしている、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかの一項に記載の発光装置。
  7. 前記発光素子は、前記基板上に複数個設けられている、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかの一項に記載の発光装置。
  8. 前記蛍光体含有部と前記第１の反射部材との間に第２の反射部材が形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかの一項に記載の発光装置。
  9. 前記発光素子の最上面が半導体層であることを特徴とする請求項１〜８の何れかの一項に記載の発光装置。
  10. 発光装置の製造方法であって、
    基板上に発光素子をフリップチップ実装するステップと、
    前記発光素子の少なくとも上方において当該発光素子と離間した蛍光体含有部を形成するステップと、
    前記蛍光体含有部を被覆するように第１の反射部材を形成するステップと、
    前記発光装置の少なくとも一つの側面に、前記発光素子からの光及び前記蛍光体含有部により波長変換された光を取り出す開口部を形成するステップと、を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
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