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JP6729537B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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JP6729537B2 JP2017222968A JP2017222968A JP6729537B2 JP 6729537 B2 JP6729537 B2 JP 6729537B2 JP 2017222968 A JP2017222968 A JP 2017222968A JP 2017222968 A JP2017222968 A JP 2017222968A JP 6729537 B2 JP6729537 B2 JP 6729537B2
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Description

本開示は、発光装置及びその製造方法に関する。
発光素子を用いた発光装置は、車両のヘッドライトや室内外の照明として多用されている。一例として、発光装置は、発光素子と、発光素子の上面と接合する透光性部材と、透光性部材の上面を露出させる被覆部材とを備えている（特許文献１参照）。さらに、この発光装置は、透光性部材の上面面積が透光性部材の下面面積よりも小さいので、高輝度な光を照射できる。
特開２０１７−１０８０９１号公報
しかしながら、発光装置には、光の漏れを抑制し、より高輝度な光を照射することが求められている。
本開示に係る実施形態は、より高輝度な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。
本開示の実施形態に係る発光装置は、上面を光取り出し面とする発光素子と、発光素子の上面と接合して設けられ、発光素子の上面より大きな下面及び下面より小さな上面を有し、発光素子から出射される光を下面から入射して、上面から外部に放射する透光性部材と、透光性部材の上面を露出させて、透光性部材の側面を被覆する被覆部材と、を備え、透光性部材は、その側面に、平面視において透光性部材の上面及び発光素子の上面より外側で、透光性部材の上面周縁から下面周縁に連続するフランジを有し、フランジは、フランジの外縁側よりも肉厚が薄い薄肉部をフランジの外縁側より内側に有する構成とした。
また、本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、平板状の透光性基板の上面に溝部を形成する溝部形成工程と、溝部を含む位置で透光性基板を分割することで、発光素子の光取り出し面である上面より大きな下面及び下面より小さな上面を有し、平面視において透光性部材の上面及び発光素子の上面より外側で、透光性部材の上面周縁から下面周縁に連続するフランジを有する透光性部材を得る透光性部材形成工程と、透光性部材の下面周縁が発光素子の上面周縁よりも外側に位置するように、透光性部材の下面と発光素子の上面とを接合する接合工程と、を含み、透光性部材形成工程では、フランジの外縁側よりも肉厚が薄い薄肉部をフランジの外縁側より内側に形成することとした。
本開示の実施形態に係る発光装置及びその製造方法によれば、フランジに薄肉部を設けることで、光の漏れを抑制し、より高輝度な光を照射することができる。
実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図である。 図１の発光装置のＡ−Ａ線における断面図である。 図１の発光装置のＢ−Ｂ線における断面図である。 実施形態に係る発光装置の透光性部材の一部を切断して模式的に示す説明図である。 図３Ａの透光性部材における短辺方向の断面図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、透光性基板の上面に溝部を形成する始めの状態を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、透光性基板の上面に溝部を形成する過程を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、透光性基板の上面に形成した溝部を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、溝部で透光性部材集合体を短辺方向で分割する状態を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、透光性基板の上面を長辺方向で分割する状態を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、透光性部材が個片化された状態を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子及び透光性部材を基板に接合した状態を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光素子及び透光性部材の周りに被覆部材を設けた状態を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法において、発光装置ごとに切断して個片化した状態を模式的に示す説明図である。 変形例１における発光装置の平面図である。 変形例２における発光装置の平面図である。 変形例３における発光装置の透光性部材を模式的に示す説明図である。 変形例４における発光装置の透光性部材の断面図である。 変形例５における発光装置の透光性部材の断面図である。 変形例６における発光装置の透光性部材の断面図である。 変形例７における発光装置の透光性部材の断面図である。
以下、実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係等が誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称および符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。さらに、各図において示す方向は、構成要素間の相対的な位置を示し、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
［発光装置の構成］
実施形態に係る発光装置の構成の一例を、図１乃至図３を参照しながら説明する。
図１に示すように、発光装置１は、上面を主な光取り出し面とする発光素子１０と、発光素子１０の上面と接合して設けられ、発光素子１０の上面より大きな下面及び下面より小さな上面を有し、発光素子１０から出射される光を下面から入射して、上面から外部に放射する透光性部材２０と、透光性部材２０の上面を露出させて、透光性部材２０の側面を被覆する被覆部材３０と、基板４０と、を備えている。発光装置１は、透光性部材２０の側面に、平面視において透光性部材２０の上面及び発光素子１０の上面より外側で、透光性部材２０の上面周縁から下面周縁に連続するフランジ２００を有している。さらに、フランジ２００は、フランジ２００の外縁（つまり透光性部材２０の外縁）側よりも肉厚が薄い薄肉部２１０をフランジ２００の外縁側より内側に有する。以下、発光装置１の各構成について説明する。
（発光素子）
発光素子１０は、公知のものを利用でき、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードを用いるのが好ましい。また、発光素子１０は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。さらに、赤色の発光素子としては、窒化物系半導体素子の他にもＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等を用いることができる。なお、発光素子１０は、前記した以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。発光素子１０は、組成や発光色、大きさや、個数等は目的に応じて適宜選択することができる。発光素子１０は、同一面側に正負一対の電極を有するものが好ましい。これにより、発光素子１０を基板４０上にフリップチップ実装することができる。この場合、一対の電極が形成された面と対向する面が、発光素子１０の主な光取り出し面となる。また、発光素子１０を基板４０上にフェイスアップ実装する場合は、一対の電極が形成された面が発光素子１０の主な光取り出し面となる。発光素子１０は、例えば、バンプ等の接合部材を介して基板４０と電気的に接続される。
本実施形態において、発光装置１は、発光素子１０を複数配置する発光素子群１０Ａを備える構成としてもよい。例えば、発光素子群１０Ａは、図１及び図２Ｂに示すように、２つの発光素子１０が基板４０上に整列して配置された状態とする。発光装置１が発光素子群１０Ａを備える場合には、透光性部材２０の下面２１は、発光素子群１０Ａの上面面積よりも大きくなるように形成される。なお、発光素子群１０Ａに含まれる複数の発光素子１０は、例えば、互いに側面が対向するように隣接して配置され、全体として平面視において略矩形状を成すように実装されることが好ましい。この場合、発光素子群１０Ａにおいて、隣接する発光素子１０の間の領域も発光素子群１０Ａの上面面積の一部としている。また、透光性部材２０の上面２２は、発光素子群１０Ａの上面面積よりも小さくなるように形成されていることが好ましい。このような構成の発光装置１では、複数の発光素子１０からの光を透光性部材２０の下面２１から入射し、発光素子群１０Ａの上面よりも小さな透光性部材２０の上面２２から外部に放出することができるので、より高輝度で遠くまで光を照射することができる。
なお、図１に示すように、発光素子群１０Ａ及び透光性部材２０を発光装置１の一長手方向に偏って配置することで、ツェナーダイオード等の部材を配置することができる。
（透光性部材）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、透光性部材２０は、発光素子１０の上面１１と接合して設けられている。透光性部材２０は、一枚の板状に形成されており、平面視形状が略矩形状である。透光性部材２０は、発光素子１０の上面１１より大きな下面２１と、下面２１より小さな上面２２と、互いに対向する短辺に形成された２つの第１側面２３と、互いに対向する２つの第２側面２４を有する。さらに、透光性部材２０は、第１側面２３及び／又は第２側面２４に形成されたフランジ２００を有する。フランジ２００は、透光性部材２０の側面の少なくとも一部において、透光性部材２０の上面周縁から下面周縁に連続して形成されている。そして、透光性部材２０は、発光素子１０から出射される光を下面２１から入射して、上面２２から外部に放射する。
透光性部材２０の下面２１は、発光装置１が備える一つ以上の発光素子１０からの光が入射される面である。透光性部材２０の下面２１は、透光性部材２０の下面２１と接合される一つ以上の発光素子１０の上面面積よりも大きな面積となるように形成されている。また、透光性部材２０の下面２１は、その表面が略平坦になるように形成されている。そして、透光性部材２０の下面２１は、一つ以上の発光素子１０の光取り出し面を全て包含するように、一つ以上の発光素子１０の上面１１よりも大きく形成されている。透光性部材２０の下面２１が一つ以上の発光素子１０の上面面積よりも大きな面積で形成されることにより、発光素子１０から照射される光をロスなく透光性部材２０へと入射することができる。
発光素子１０と透光性部材２０とは、例えば、接着材５０により接合することができる。接着材５０は、発光素子１０と透光性部材２０の間に介在すると共に、発光素子１０の側面の少なくとも一部を被覆するように配置されることが好ましい。発光素子１０と透光性部材２０との接合部材として接着材５０を用いる場合、発光素子１０から出射される光は、接着材５０を介して透光性部材２０の下面へと伝搬される。このため、接着材５０には、発光素子１０から出射される光を透光性部材２０へと有効に導光できる部材を用いることが好ましい。このように導光性及び接着性に優れる部材として、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂のような周知の樹脂材料、高屈折率の有機接着材、無機系接着材、低融点ガラスによる接着材５０を用いることができる。
また、透光性部材２０の下面２１は、接着材５０が発光素子１０の側面にフィレット状に広がりフィレット５１を形成しうる大きさであることが好ましい。つまり、透光性部材２０の下面２１は、接着材５０により形成されたフィレット５１の端部と当該下面２１の端部とが一致する大きさであることが好ましい。これにより、発光素子１０の側面から出射される光が接着材５０を介して透光性部材２０の下面へと伝搬される。さらに、透光性部材２０の下面２１は、発光素子１０の上面１１より大きい面積であるため、透光性部材２０と発光素子１０とを接合させる際に、多少の位置ずれが生じたとしても、発光素子１０の上面１１を透光性部材２０の下面２１で覆うことができる。なお、透光性部材２０の下面２１と、上面２２とが互いに略平行な略平坦面となるように形成されている。また、透光性部材２０の互いに対向する２つの第１側面２３は、上面２２及び下面２１に略垂直に連なるように形成されている。さらに、透光性部材２０の互いに対向する２つの第２側面２４には、フランジ２００が形成されている。
透光性部材２０の上面２２は、発光装置１の発光面として、下面２１から入射した光を外部に放出する。この上面２２の面積は、下面２１の面積よりも小さくなるように形成されている。透光性部材２０は、上面２２が被覆部材３０に覆われることなく被覆部材３０から露出するように配置される。この上面２２は、その表面が略平坦になるように形成されている。そして、平面視において上面２２と下面２１とは略相似形状又は類似形状であり、透光性部材２０の上面２２と下面２１とはそれぞれの重心位置が重なるように形成されていることが好ましい。これにより、発光装置１の発光面（つまり透光性部材２０の上面２２）における輝度むらを抑制することができる。
透光性部材２０の上面２２の面積は、発光装置１が備える一つ以上の発光素子１０の上面１１の面積の和よりも小さいことが好ましい。このように透光性部材２０の上面２２の面積を小さく絞ることにより、透光性部材２０下面２１から入射された発光素子１０からの出射光を、より小さな面積である上面２２（つまり発光装置１の発光面）から放出させることができる。つまり、発光装置１は、発光素子１０からの光が透光性部材２０を通過することにより発光面の面積が絞られて、高輝度でより遠くを照らすことが可能となる。
透光性部材２０の第１側面２３は、透光性部材２０の下面２１及び上面２２に対して略垂直に形成されている。これにより、発光装置１の製造時において被覆部材３０の上面２２への這い上がりを抑制することができる。第１側面２３は、被覆部材３０の這い上がりを抑制できる角度として、例えば、上面２２に対して９０度プラスマイナス５度の範囲とし、本明細書中ではこの範囲を略垂直としている。第１側面２３が上面２２に対して略垂直に形成されることで、透光性部材２０の上面２２を発光装置１の発光面とした際に、平面視において第１側面２３が発光部と非発光部の境界に位置するため、発光部と非発光部との境界が明確な発光装置１となる。
なお、透光性部材２０の肉厚は、例えば、上面２２から下面２１までの厚みが、５０〜３００μｍ程度である。
（フランジ）
フランジ２００は、透光性部材２０の側面の少なくとも一部に鍔状に形成されている。本実施形態では、フランジ２００は、図３Ａに示すように、透光性部材２０の互いに対向する２つの第２側面２４にそれぞれ形成されている。フランジ２００は、平面視において透光性部材２０の上面２２から側方に突出するように形成されている。フランジ２００は、透光性部材２０の上面２２から下面２１に向かって拡がる傾斜面２２０を有する。フランジ２００の下面は、透光性部材２０の下面２１と同一平面を形成する。
フランジ２００は、薄肉部２１０を有する。薄肉部２１０は、フランジ２００に連続する上面２２の周縁に沿った溝であり、平面視において、フランジ２００の外縁２３０より内側に形成される。薄肉部２１０は、フランジ２００で肉厚が最も薄い箇所、つまり、形成された溝の最も低い箇所となる。フランジ２００に薄肉部２１０を設けたことで、後記する被覆部材３０とフランジ２００との接触面積が大きくなり、被覆部材３０とフランジ２００との密着性が向上する。また、フランジ２００が薄肉部２１０を有することにより、フランジ２００を被覆する被覆部材３０の厚みを大きくできるため、フランジ２００からの発光面側への光漏れを抑制することができる。特に、平面視において、薄肉部２１０を上面２２に近接させることにより、フランジ２００を有する側の上面２２近傍の被覆部材３０の厚みを厚くすることが可能となり、発光装置１の発光面（つまり透光性部材２０の上面２２）と発光面を囲む被覆部材３０の上面との境界を明瞭なものとすることができる。さらに、薄肉部２１０が透光性部材２０の外縁２３０から離間することにより、透光性部材２０の加工時の欠けや割れの発生を抑制することができる。
なお、フランジ２００の幅、つまり、平面視における上面２２のフランジ２００側の端から外縁２３０までの長さは、例えば、７５μｍ程度である。また、薄肉部２１０の肉厚は５０μｍ〜６０μｍ程度であり、外縁２３０での肉厚は６０μｍ〜７０μｍ程度である。
フランジ２００は、透光性部材２０の上面２２から下面２１に向かって拡がる傾斜面２２０を有する。
傾斜面２２０は、透光性部材２０の上面２２から薄肉部２１０に向かって広がる曲面を備えている。つまり、フランジ２００の厚み（つまり透光性部材２０の下面２１からフランジ２００の上面までの高さ）は、外縁２３０より内側に薄肉部２１０が位置するように、フランジ２００の外縁２３０から薄肉部２１０まで緩やかに小さくなり、薄肉部２１０から上面２２に向かって大きくなる。そして、薄肉部２１０から上面２２に向かう傾斜面２２０は、薄肉部２１０から離れる程傾斜が急峻となる。フランジ２００の傾斜角度は、上面２２との境界付近で上面２２に対して略垂直となる。このように、フランジ２００が薄肉部２１０を有する傾斜面２２０を備えることで、発光素子１０からの光を、反射回数を減らして効率よく透光性部材２０の上面２２に向けて反射することができ、輝度の高い発光装置１とすることができる。また、傾斜面２２０を有することで、応力集中を緩和して透光性部材２０の構造的な強度を向上することができる。
透光性部材２０は、フランジ２００を含め、発光素子１０から出射される光を透過して外部に取り出すことが可能な材料で構成されている。透光性部材２０は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等により形成することができる。透光性部材２０は、光拡散材や、発光素子１０から入射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有することができる。蛍光体を含有する透光性部材２０は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、セラミック又は他の無機物等に蛍光体粉末を含有させたものがあげられる。また、透光性部材２０は、樹脂、ガラス、セラミック等の成形体の表面に蛍光体を含有する樹脂層を形成したものでもよい。蛍光体の焼結体としては、蛍光体だけを焼結して形成したものでもよいし、蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結して形成したものでもよい。蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結する場合、焼結助剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等の無機材料を用いることが好ましい。これにより、発光素子１０が高出力であったとしても、光や熱による焼結助剤の変色や変形を抑制することができる。
蛍光体としては、この分野で用いられる蛍光体を適宜選択することができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）等を用いることができる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。白色に発光可能な発光装置１とする場合、透光性部材２０に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるように調整される。透光性部材２０に含有される蛍光体の濃度は、例えば、３０〜８０質量％程度である。
（接着材）
発光素子１０と透光性部材２０とは接着材５０で接合することができる。接着材５０は、発光素子１０の上面から側面の少なくとも一部に連続すると共に、被覆部材３０と発光素子１０の側面との間に介在して設けられる。被覆部材３０と発光素子１０の側面との間に介在する接着材５０の上面は、透光性部材２０の下面２１と接して設けられている。接着材５０は、発光素子１０からの出射光を透光性部材２０に導光することができる透光性材料を用いることが好ましい。接着材５０は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂のような周知の接着材、高屈折率の有機接着材、無機系接着材、低融点ガラスによる接着材等を用いることができる。接着材５０は、発光素子１０の上面から側面にまで延在し、フィレット５１として設けられることが好ましい。フィレット５１は、透光性部材２０の下面２１と発光素子１０の側面との双方に接し、被覆部材３０側に凹の曲面であることが好ましい。このような形状によって、発光素子１０から出射される光は接着材５０のフィレット面により反射され、透光性部材２０へと導光されやすくなる。
なお、透光性部材２０と発光素子１０とは、接着材５０を用いずに、圧着、焼結、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合等により直接接合されてもよい。
（被覆部材）
被覆部材３０は、発光素子１０からの光を反射可能な部材により形成することができる。被覆部材３０は、透光性部材２０の上面２２を発光装置１の発光面として露出させて、フランジ２００、透光性部材２０及び発光素子１０並びに基板４０の上面の少なくとも一部を覆うように設けられている。被覆部材３０は、具体的には、フランジ２００の傾斜面２２０及び側面、透光性部材２０の第１側面２３、接着材５０の側面、発光素子１０の側面と下面側、及び、基板４０の上面の一部を覆うように設けられている。このように、発光素子１０から出射された光は、直接又は被覆部材３０により反射されて透光性部材２０へと入射し、透光性部材２０内を通過し、発光装置１の発光面である透光性部材２０の上面２２から、外部へと出射される。
ここで、被覆部材３０の上面は、透光性部材２０の上面２２の高さと同等か、透光性部材２０の上面２２よりも低いことが好ましい。発光装置１の発光面となる透光性部材２０の上面２２から出射された光は、横方向にも広がりを持つ。そのため、被覆部材３０の上面が、透光性部材２０の上面２２の高さよりも高い場合には、透光性部材２０の上面２２から出射された光が被覆部材３０の上面に当たって反射され、配光のばらつきが生じる。よって、被覆部材３０は、上面の高さを透光性部材２０の上面２２と同等あるいは低くするように設けることで、発光素子１０から出射された光を外部に効率よく取り出すことができるので好ましい。
被覆部材３０は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又は、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂からなる母材に光反射性物質を含有させることで形成することができる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、イットリア安定化ジルコニア、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト等を用いることができる。被覆部材３０は、光反射性物質の含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置１の形状、大きさに応じて、適宜濃度、密度を調整するとよい。また、被覆部材３０は、光反射性に加え、放熱性を併せ持つ材料とすると、光反射性を持たせつつ放熱性を向上させることができる。このような材料として、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや窒化ホウ素が挙げられる。
（基板）
基板４０は、少なくとも一つ以上の発光素子１０を実装し、発光装置１を電気的に外部と接続する。基板４０は、平板状の支持部材及び支持部材の表面及び／又は内部に配置された導体配線を備えて構成されている。なお、基板４０は、発光素子１０の電極の構成、大きさに応じて導体配線の形状、大きさ等の構造が設定される。また、基板４０は、下面に、発光素子１０とは電気的に独立する放熱用端子を備える構成としてもよい。放熱用端子は、発光装置１が備える全ての発光素子１０の上面面積の和よりも大きい面積になるように形成され、発光素子１０の直下の領域とオーバーラップするように配置されることが好ましい。このような放熱用端子の構成により、より放熱性に優れた発光装置１とすることができる。
また、基板４０の支持部材は、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子１０から出射される光や外光等を透過しにくい材料を用いることが好ましい。基板４０は、ある程度の強度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂が挙げられる。なお、支持部材は、キャビティを有する構造としてもよい。これにより、前記の被覆部材３０を滴下する等により容易に形成することができる。
導体配線及び放熱用端子は、例えば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｗ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属又はこれらを含む合金等を用いて形成することができる。このような導体配線は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。
発光装置１は、以上説明した構成を備えているので、一例として、オートバイ、自動車等のヘッドライト、あるいは船舶、航空機等の照明として使用される場合に、発光素子１０から出射される光をより遠くへ照射することができる。すなわち、発光装置１では、一つ以上の発光素子１０から光が出射されると、被覆部材３０に反射されずに、透光性部材２０中を伝搬して透光性部材２０の上面２２に直接向かう光と、被覆部材３０に反射して透光性部材２０の上面２２から出る光とがある。そして、発光装置１では、透光性部材２０の下面２１の面積を、発光素子１０の上面１１の面積和よりも大きくすることで、発光素子１０から照射される光をロスなく受光することができる。さらに、透光性部材２０の上面２２の面積は、透光性部材２０の上面２２の面積よりも小さい。そのため、発光素子１０からの出射光は透光性部材２０の上面２２に集約される。これにより、ヘッドライトのハイビーム用途等に適した、高輝度で、より遠方に光を照射することができる発光装置１とすることができる。
さらに、発光装置１は、フランジ２００が薄肉部２１０を有することにより、被覆部材３０とフランジ２００との接触面積が大きくなり、密着性が向上する。また、薄肉部２１０を被覆する被覆部材３０の厚みが大きくなるため、被覆部材３０の上面からの光漏れを抑制することができる。さらに、発光装置１は、薄肉部２１０が透光性部材２０の外縁２３０から離間することにより、透光性部材２０の欠けや割れの発生が抑制される。
［発光装置の製造方法］
次に図４のフローチャートに示す発光装置１の製造方法について、図５Ａ〜図５Ｉを参照しながら説明する。なお、図５Ｅは透光性部材２０の長辺方向の断面を表しており、図５Ａ〜図５Ｄ及び図５Ｆ〜図５Ｉは透光性部材２０の短辺方向の断面を表している。
（透光性基板の準備工程）
透光性基板６０を準備する。透光性基板６０は、溝部形成工程Ｓ１１より以前に準備されていればよい。
透光性基板６０は、発光素子１０から出射される光を透過して外部に放出することが可能な材料から形成される。透光性基板６０は、発光素子１０からの光の一部を波長変換する蛍光体を含有させた蛍光体を含有してもよい。また、透光性基板６０は、樹脂、ガラス、セラミック等の成形体の表面に蛍光体含有樹脂層を形成したものでもよい。蛍光体含有樹脂層の形成方法としては、印刷法、圧縮成形法、蛍光体電着法、蛍光体シート法等を用いることができる。透光性基板６０は、後記する図５の各工程を経てフランジ２００を有する透光性部材２０として形成される。透光性基板６０の下面６１は透光性部材２０の下面２１を、透光性基板６０の上面６２は透光性部材２０の上面２２を形成する。
（溝部形成工程Ｓ１１）
溝部形成工程Ｓ１１は、透光性基板６０において、加工機械等のブレードＢｒ１を用いて、透光性基板６０の上面６２に溝部Ｄｔを形成する工程である。
本実施形態では、透光性基板６０の異なる位置をブレードＢｒ１で２回切削することで、溝部Ｄｔを形成する。例えば、図５Ａに示すようにブレードＢｒ１で１回目の切削を行い、図５Ｂに示すように、ブレードＢｒ１の侵入位置を変えて２回目の切削を行う。１回目と２回目の切削深さを等しくし、１回目と２回目のブレードＢｒ１の切削位置をブレードＢｒ１の刃厚以下の間隔を開けて行うことで、図５Ｃに示すように、溝部Ｄｔの中央部を厚くすることができる。溝部Ｄｔは、透光性基板６０を貫通しない深さとする。この溝部形成工程Ｓ１１で形成される溝部Ｄｔは、フランジ２００の薄肉部２１０及び傾斜面２２０を構成することとなる。また、溝部形成工程Ｓ１１では、溝部Ｄｔにより、透光性基板６０の上面６２が発光素子１０の上面１１より小さな面積の矩形となるように加工が行われることが好ましい。
なお、本実施形態では、透光性部材２０の互いに対向する一対の側面のみフランジ２００を形成するので、透光性基板６０の上面６２において、透光性部材２０の一方向のみに溝部Ｄｔを形成すればよい。
なお、溝部Ｄｔはレーザ加工等、他の公知の方法により形成してもよい。また、べベルカット用のブレードを用いて、傾斜面を有する溝部Ｄｔを形成してもよい。また、溝部Ｄｔは、断面視において曲線として示したが、直線として形成することもできる。
（透光性部材形成工程Ｓ１２）
透光性部材形成工程Ｓ１２は、透光性基板６０を分割することで、透光性部材２０を得る工程である。図５Ｄに示すように、透光性部材２０の溝部Ｄｔを有する方向では、透光性基板６０の溝部Ｄｔを含む位置で分割する。このとき、溝部Ｄｔの略中央部分、つまり、溝部Ｄｔの肉厚が最も厚い部分を切断する。また、図５Ｅに示すように、透光性基板６０の溝部Ｄｔを有さない方向では、透光性部材２０の大きさに応じて任意の位置で分割する。この透光性部材形成工程Ｓ１２では、例えば、溝部Ｄｔを形成したときのブレードＢｒ１より刃厚が薄いブレードＢｒ２を用いて、各透光性部材２０に分割するように透光性基板６０を切断する。この透光性部材形成工程Ｓ１２では、図５Ｆに示すように、透光性部材２０の下面２１が上面２２よりも大きな面積を有する複数の透光性部材２０が得られる。このようにして得られた透光性部材２０は、フランジ２００の外縁２３０より内側に、外縁２３０より肉厚が薄い薄肉部２１０が形成されている。
（基板及び発光素子の準備工程）
発光素子１０及び基板４０をそれぞれ準備する。発光素子１０及び基板４０は、透光性部材２０の接合工程Ｓ１３より以前に準備されていればよい。
基板４０は、平面視矩形状の平板状に形成され、例えば、支持部材に導体配線及び放熱用端子が設けられている。
そして、基板４０には、発光素子１０が実装される。ここでは、一つの発光装置１につき一つ以上の発光素子１０が基板４０の導体配線上にバンプＢＰ等の接合部材を介して実装される。
（透光性部材の接合工程Ｓ１３）
接合工程Ｓ１３は、透光性部材２０を発光素子１０に接合する工程である。図５Ｇに示すように、接合工程Ｓ１３では、透光性部材２０の下面２１の周縁が発光素子１０の上面１１の周縁よりも外側に位置するように、透光性部材２０の下面２１と発光素子１０の上面１１とを接合する。
発光素子１０と透光性部材２０とは、例えば、接着材５０により接合することができる。接着材５０による接合は、まず発光素子１０の上面１１に接着材５０を滴下し、接着材５０上に透光性部材２０を配置する。滴下された接着材５０は、透光性部材２０により押圧され、発光素子１０の側面まで濡れ広がり、透光性部材２０の下面２１と発光素子１０の側面との間にフィレット５１を形成するように設けられる。滴下する接着材５０の量及び粘度は、発光素子１０の側面にフィレット５１が設けられ、かつ接着材５０が基板４０まで濡れ広がらない程度に適宜調整される。
この透光性部材２０は、透光性部材２０の下面２１の面積が、一つ以上の発光素子１０の上面１１における面積の和よりも大きく形成されることが好ましい。さらに、透光性部材２０と発光素子１０との接合時には、発光素子１０の各側面から透光性部材２０の下面２１の外縁までの距離が略同等になるように配置されることが好ましい。また、透光性部材２０は、透光性部材２０の上面２２の中心が、全体として平面視で矩形状になるように整列して配置された一つ以上の発光素子１０の全体の中心に略重なるように配置されることが好ましい。発光素子１０と接合した透光性部材２０は、透光性部材２０の下面２１の面積が発光素子１０の上面１１における面積の和よりも大きい。そのため、透光性部材２０は、発光素子１０の上面から出た光を発光素子１０の上面１１より大きな面積の透光性部材２０の下面２１から取り込み、透光性部材２０の下面２１よりも小さく、かつ、発光素子１０の上面１１より小さな面積となる透光性部材２０の上面２２へと導光することができる構成となる。
（被覆部材供給工程Ｓ１４）
被覆部材供給工程Ｓ１４は、図５Ｈに示すように、発光素子１０と透光性部材２０と基板４０とを覆う被覆部材３０を設ける工程である。被覆部材供給工程Ｓ１４では、発光装置１が、１種類又は２種類以上の被覆部材３０を有してもよい。以下は、被覆部材３０を２層で形成する場合の一例であるが、被覆部材供給工程Ｓ１４では、１種類の被覆部材３０を供給してもよい。
（第１の被覆部材供給工程）
初めに、発光素子１０と基板４０との間及び発光素子１０と側面の接着材５０を覆う高さまで、被覆部材３０が供給される。なお、被覆部材３０は、発光素子１０と基板４０との間に配置される場合は、低線膨張の材料を用いることが好ましい。これにより、発光素子１０と基板４０との接合部における熱応力の緩和が可能となる。
（第２の被覆部材供給工程）
次に、フランジ２００を覆う被覆部材３０を供給する。被覆部材３０は、フランジ２００及び透光性部材２０の第１側面２３を被覆する。この際、透光性部材２０の上面２２が被覆部材３０から露出するように、被覆部材３０は透光性部材２０から離間した基板４０上面に滴下することが好ましい。また、被覆部材３０は、先に供給した被覆部材３０の表面を覆うように供給される。第２の被覆部材供給工程で用いる被覆部材３０は、例えば、シリコーン樹脂に酸化チタンが含有されている樹脂である。
（個片化工程Ｓ１５）
個片化工程Ｓ１５は、基板４０に設けられた発光装置１を個片化する工程である。個片化工程Ｓ１５では、図５Ｉに示すように、被覆部材３０の形成後に基板４０が各発光装置１の単位ごとにレーザ照射あるいはブレード等の工具により切断され、発光装置１が形成される。前記のような各工程により製造された発光装置１は、一つ以上の発光素子１０から出る光を、一つ以上の発光素子１０の上面面積の和よりも大きな透光性部材２０の下面２１から入射し、透光性部材２０の下面２１よりも小さな面積の透光性部材２０の上面２２から外部に高輝度な光として放出することができる。
発光装置１の製造方法では、以上説明した工程を含んでいるので、より高輝度な光を照射する発光装置１を製造できる。また、フランジ２００に薄肉部２１０が形成されているので、被覆部材供給工程Ｓ１４において、被覆部材３０がフランジ２００に留まり易く、アンカー効果により被覆部材３０で被覆しやすくできる。さらに、フランジ２００を透光性部材２０の対向する２つの側面のみに形成したので、透光性部材２０の全周にフランジ２００を形成した場合に比べて、被覆部材供給工程Ｓ１４において、被覆部材３０を形成する未硬化の樹脂材料がフランジ２００上に流動しやすくなり、ボイドの発生を抑制することができる。
以上、本開示に係る実施形態を詳述してきたが、前記した実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。さらに、一例として、発光装置は、以下に説明するような構成であってもよい。
（変形例１）
発光装置１Ａは、図６に示すように、一つの発光素子１０を備える構成としてもよい。透光性部材２０は、透光性部材２０の下面２１が一つの発光素子１０の領域よりも大きく、透光性部材２０の上面２２が下面２１よりも小さくなるように形成される。このような構成の発光装置１Ａにおいても、発光素子１０からの光を透光性部材２０の下面２１から入射し、透光性部材２０の下面２１よりも小さな上面２２から外部に放出することができるので、より高輝度で遠くまで光を照射することができる。
（変形例２）
発光装置１Ｂは、図７に示すように、発光素子１０を６つ整列して配置した発光素子群１０Ｂを有してもよい。透光性部材２０は、透光性部材２０の下面２１が、６つの発光素子１０を並列させた合計面積となる発光素子群１０Ｂの領域よりも大きく、透光性部材２０の上面２２が下面２１よりも小さくなるように形成される。なお、発光素子群１０Ｂの面積は、隣接する発光素子１０の間の領域も発光素子群１０Ｂの上面面積の一部としている。このような構成の発光装置１Ｂにおいても、発光素子１０からの光を透光性部材２０の下面２１から入射し、透光性部材２０の下面２１よりも小さな上面２２から外部に放出することができるので、より高輝度で遠くまで光を照射することができる。
（変形例３）
透光性部材２０Ａは、図８に示すように、透光性部材２０Ａの全周囲にフランジ２００を形成してもよい。透光性部材２０Ａは、平面視矩形状の透光性部材２０Ａの矩形の４辺全てにフランジ２００を形成している。これにより発光装置は、透光性部材２０Ａの全周囲で光漏れを抑制し、より高輝度な光を照射することができる。
なお、フランジは、透光性部材において平面視矩形の少なくとも一辺に一つ形成すればよい。さらに、フランジは任意の他の側面にも形成してもよく、例えば、平面視矩形状の透光性部材の対向する２つの側面、２つの連続する側面、連続する３つの側面等に形成してもよい。
（変形例４）
透光性部材２０Ｂは、図９に示すように、第１透光性部材２及び第２透光性部材３を備えてもよい。第１透光性部材２及び第２透光性部材３は、それぞれ上面と下面とを有する。透光性部材２０Ｂは、第１透光性部材２の上面と第２透光性部材３の下面を接合し、フランジ２００を第２透光性部材３に形成する。第１透光性部材２は、例えば、蛍光体を含有する樹脂層であり、第２透光性部材３はガラス板又は樹脂体である。第２透光性部材３は、第１透光性部材２の支持体の役割を有している。透光性部材２０は、第１透光性部材２の下面より第２透光性部材３の上面の面積が小さい凸形状に形成されおり、第１透光性部材２の側端面は、平面視において第２透光性部材３の側端面と同じになるように形成されている。
第２透光性部材３の厚みは、第１透光性部材２の厚み以上とすることが好ましい。例えば第２透光性部材３は、３０〜２７０μｍ程度である。第２透光性部材３は、ガラス材料により形成される場合、ガラス材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラス等が挙げられる。なお、使用されるガラス材料は、上面及び／又は下面に反射防止のためのＡＲ（Anti Reflection）コートが施されてもよい。また、第２透光性部材３は、第１透光性部材２と屈折率が近いものであることが好ましい。
さらに、第１透光性部材２に含有される蛍光体の濃度を高くして、蛍光体層（つまり第２透光性部材３の厚み）を薄く形成することが可能となる。
また、第１透光性部材２が樹脂材料で形成されている場合には、ガラス材料で形成された第２透光性部材３に比べて柔軟性があり、厚みを薄くしても破損しにくい。このため、第１透光性部材２の上面の面積を第２透光性部材３の下面の面積より大きい構成としても、製造時や使用時における第２透光性部材３の割れ、欠け等の破損を抑えることができる。
さらに、第２透光性部材３がガラス等の無機材料で形成されている場合には、長期使用による発光面の劣化が生じにくくなる。
（変形例５）
透光性部材２０Ｃは、図１０に示すように、複数の溝が設けられたフランジ２００Ｃを有してもよい。フランジ２００Ｃは、傾斜面２２０に凹凸を設けるように、外縁２３０より内側に２つの薄肉部２１０ａ，２１０ｂを有する。フランジ２００Ｃは、断面視において、２つの薄肉部２１０ａ，２１０ｂが凹部となり、２つの薄肉部２１０ａ，２１０ｂの中間が凸部となる。２つの薄肉部２１０ａ，２１０ｂは、略同一形状及び略同一深さである。このような構成により、被覆部材とフランジ２００Ｃとの密着性が向上する。また、製造時に被覆部材を形成する未硬化の樹脂材料が溝に沿って流動しやすくなる。
なお、薄肉部２１０の形状や深さは異なってもよく、３以上の薄肉部２１０をフランジ２００の外縁に沿って形成してもよい。
（変形例６）
透光性部材２０Ｄは、図１１に示すように、平坦な傾斜面状のフランジ２００Ｄを有してもよい。フランジ２００Ｄは、上面２２に垂直な側面２４０Ａから、外縁２３０より内側が低くなるように傾斜した平坦傾斜面２４０Ｂを有する。側面２４０Ａは、上面２２との接続箇所が直角に形成されている。また、平坦傾斜面２４０Ｂが内側に緩やかに傾斜しているので、側面２４０Ａ及び平坦傾斜面２４０Ｂの接続箇所が９０度未満となる。従って、フランジ２００Ｄは、外縁２３０より内側の肉厚が薄くなり、側面２４０Ａと平坦傾斜面２４０Ｂとの接続箇所が薄肉部２１０となる。このような構成により、平面視において薄肉部２１０が上面２２の周縁に略一致するため、発光装置１の発光面（つまり透光性部材２０の上面２２）と発光面の外周を囲む被覆部材３０の上面との境界をより明瞭なものとすることができる。
（変形例７）
透光性部材２０Ｅは、図１２に示すように、複数の傾斜面を備えるフランジ２００Ｅを有してもよい。フランジ２００Ｅは、上面２２に垂直な側面２５０Ａから、外縁２３０より内側が低くなるように傾斜した平坦傾斜面２５０Ｃと、側面２５０Ａ及び平坦傾斜面２５０Ｃに連続する傾斜面２５０Ｂとを有する。側面２５０Ａは、上面２２との接続箇所が直角に形成されている。傾斜面２５０Ｂは、上面２２に対して１０〜６０度の角度範囲で傾くように形成されている。従って、フランジ２００Ｅは、外縁２３０より内側の肉厚が薄くなり、傾斜面２５０Ｂと平坦傾斜面２５０Ｃとの接続箇所が薄肉部２１０となる。このような構成により、フランジ２００Ｅからの発光面側への光漏れを抑制することができる。
本開示に係る発光装置は、オートバイ、自動車等の車両あるいは船舶、航空機等の乗り物のヘッドライト用光源として使用することができる。また、その他、スポットライト等の各種照明用光源、ディスプレイ用光源、車載部品等、種々の光源に使用することができる。
１、１Ａ〜１Ｂ 発光装置
１０ 発光素子
１０Ａ 発光素子群
１１ 上面（光取り出し面）
２０、２０Ａ〜２０Ｅ 透光性部材
２１ 下面
２２ 上面
２３ 第１側面
２４ 第２側面
３０ 被覆部材
４０ 基板
５０ 接着材
５１ フィレット
６０ 透光性基板
６１ 下面
６２ 上面
２００、２００Ｃ〜２００Ｅ フランジ
２１０、２１０ａ、２１０ｂ 薄肉部
２２０ 傾斜面
２３０ 外縁
２４０Ａ 側面
２４０Ｂ 平坦傾斜面
２５０Ａ 側面
２５０Ｂ 傾斜面
２５０Ｃ 平坦傾斜面

Claims (16)

  1. 上面を光取り出し面とする発光素子と、
    前記発光素子の上面と接合して設けられ、前記発光素子の上面より大きな下面及び前記下面より小さな上面を有し、前記発光素子から出射される光を前記下面から入射して、前記上面から外部に放射する透光性部材と、
    前記透光性部材の上面を露出させて、前記透光性部材の側面を被覆する被覆部材と、を備え、
    前記透光性部材は、その側面に、平面視において前記透光性部材の上面及び前記発光素子の上面より外側で、前記透光性部材の上面周縁から下面周縁に連続するフランジを有し、
    前記フランジは、前記フランジの外縁よりも肉厚が薄い薄肉部を前記フランジの外縁より内側に有する発光装置。
  2. 前記薄肉部は、前記フランジの外縁に沿った溝である請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記フランジは、複数の前記溝を有する請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記フランジは、その表面に凹凸を有する請求項１に記載の発光装置。
  5. 前記薄肉部は、平面視において前記透光性部材の上面に沿って形成される請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
  6. 前記フランジは、前記透光性部材の上面方向から下面方向に広がる傾斜面を有する請求項１から請求項５の何れか一項に記載の発光装置。
  7. 前記傾斜面は、曲面である請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記透光性部材は、平面視において矩形に形成され、前記矩形の少なくとも一辺に前記フランジを有する請求項１から請求項７の何れか一項に記載の発光装置。
  9. 前記透光性部材は、長辺及び短辺を有し、
    前記透光性部材の長辺に前記フランジを有する請求項８に記載の発光装置。
  10. 前記透光性部材は、前記フランジが形成されていない側面を前記透光性部材の上面と垂直にした請求項１から請求項９の何れか一項に記載の発光装置。
  11. 前記透光性部材は、蛍光体を含有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
  12. 前記透光性部材及び前記発光素子は、接着材を介して接合された請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発光装置。
  13. 平板状の透光性基板の上面に溝部を形成する溝部形成工程と、
    前記溝部を含む位置で前記透光性基板を分割することで、発光素子の光取り出し面である上面より大きな下面及び前記下面より小さな上面を有し、平面視において透光性部材の上面及び前記発光素子の上面より外側で、前記透光性部材の上面周縁から下面周縁に連続するフランジを有する前記透光性部材を得る透光性部材形成工程と、
    前記透光性部材の下面周縁が前記発光素子の上面周縁よりも外側に位置するように、前記透光性部材の下面と前記発光素子の上面とを接合する接合工程と、を含み、
    前記透光性部材形成工程では、前記フランジの外縁よりも肉厚が薄い薄肉部を前記フランジの外縁より内側に形成する発光装置の製造方法。
  14. 前記透光性部材形成工程では、平面視において前記透光性部材を矩形に形成し、前記矩形の少なくとも一辺に前記フランジを形成する請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
  15. 前記透光性部材形成工程では、長辺及び短辺を有する前記透光性部材を形成し、前記透光性部材の長辺に前記フランジを形成する請求項１４に記載の発光装置の製造方法。
  16. 前記発光素子の側面、前記透光性部材の側面及び前記フランジを被覆する被覆部材を設ける被覆部材供給工程を前記透光性部材形成工程の後に含む請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
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