JP2007095807A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光観測面において均一な発光を得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】 この発光装置は、基体１５に実装された発光素子１０と、発光素子から発光された光を吸収し、この吸収した光と異なる波長の光を発光する蛍光体を含有し、基体に実装された発光素子と接触し、かつ当該発光素子を覆うようにして当該基体に充填された蛍光体含有透光性樹脂部１８と、発光素子の直上部分に形成された、蛍光体含有透光性樹脂の蛍光体濃度よりも高い蛍光体濃度を有する高濃度蛍光体含有樹脂層１２とを備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子と蛍光体を有して発光する発光装置及びその製造方法に関する。

従来の発光素子と蛍光体を有して発光する発光装置として、例えば、凹部が形成されたリードフレームを用いて、その凹部底面に発光素子であるＬＥＤを実装し、さらにそのＬＥＤから発光された光を吸収して異なる波長の光に波長変換を行う蛍光体を透光性樹脂に混入し、この蛍光体含有樹脂を、ＬＥＤを覆うように凹部内一杯に充填した構成ものが知られている。このような構成の発光装置にあって、例えば、ＬＥＤに青色ＬＥＤを用い、蛍光体に青色ＬＥＤからの光を黄色に波長変換するものを用いた発光装置では、青色と黄色の混色により発光観測面で白色に発光させることが可能である。また、ＬＥＤに近紫外ＬＥＤを用い、蛍光体に近紫外ＬＥＤからの光を赤、緑、青の３色に波長変換する３種類の蛍光体を用いた発光装置では、蛍光体からの各色光の混色によって発光観測面で白色に発光させることが可能である。

しかし、このような発光装置においては、発光素子の形状によって、発光素子の上面側や側面側から出射される青色光や近紫外光の光強度の違いに起因する発光ムラが発生する。例えば、図２４に示すように、青色ＬＥＤや近紫外ＬＥＤの直上方向に最も光強度が強くなるような構造の発光素子８０を実装し、その周囲に蛍光体含有透光性樹脂８１を接触し、かつ、覆うように充填した構成の発光装置８００であれば、発光観測面１から見た場合、青色ＬＥＤや近紫外ＬＥＤの発光素子８０の直上部分２が青色光や近紫外光による青色や紫色に見え、その周り３が白色に見えるといった色ムラが生じる。一方では、図２５に示すように、発光素子９０の形状により横方向やななめ下方向に最も光強度が強くなる場合もあり、そのような発光素子９０を実装し、その周囲に蛍光体含有透光性樹脂９１を接触し、かつ、覆うように充填した構成の発光装置９００では、発光観測面１から見た場合、青色ＬＥＤや近紫外ＬＥＤの発光素子９０の直上部分２が白色に見え、その周り３が青〜近紫外の色に見えるといった色ムラが生じる。

このような色ムラをなくすことが可能な発光装置として、特開２００４−１１１８８２号公報（特許文献１）、特開２００４−３４９６４７号公報（特許文献２）に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の発光装置は、リードフレームの凹部に発光素子を実装した後、蛍光体濃度が低い第１の蛍光体含有透光性樹脂を発光素子の上面位置まで充填し、その上に、蛍光体濃度が高い第２の蛍光体含有透光性樹脂を配置した構成にしている。また、発光素子で発光された光が、第２の蛍光体含有透光性樹脂の上面に至る光路長に蛍光体の濃度を掛け合わせた値が一定となるようにし、色ムラを低減させるようにしている。他方、特許文献２に記載の発光装置は、蛍光体部を発光装置内に配置されている光学部材の発光素子に対向する面側に配置し、かつ、その面内で、蛍光体濃度の面内濃度分布を設けることにより、色ムラを低減させるようにしたものである。

しかしながら、上述の特許文献１に記載の発光装置では、発光素子を基体の凹部に実装する際に、基体の凹部に対して発光素子の固定位置にズレが発生する場合がある。その場合、上述したそれぞれの従来技術に対応する蛍光体含有樹脂の形成方法では発光素子と蛍光体含有樹脂との間の配置の位置ズレが生じやすく、結果的に色ムラの低減ができないという問題が起こり得る。また、特許文献２に記載の発光装置のように、発光素子と蛍光体含有樹脂とを離して配置した構成にする場合には、発光素子から発光された光の広がりに対しても考慮しなければならず、その広がりをもった放射に対して、また発光素子の固定位置に対して面内濃度分布を制御することが技術的に困難である問題がある。
特開２００４−１１１８８２号公報 特開２００４−３４９６４７号公報

本発明は、このような従来の技術的な問題点に鑑みてなされたものであり、発光観測面において均一な発光を得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目的とする。

請求項１の発明の発光装置は、基体と、前記基体の上面上に、当該基体の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置された発光素子と、前記発光素子の上方であって当該発光素子の上面より広い領域を覆うように設けられた、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有透光性樹脂部と、前記発光素子の上面に形成された、前記蛍光体含有透光性樹脂部の蛍光体濃度よりも高い蛍光体濃度を有する高濃度蛍光体含有樹脂層とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発光装置において、前記発光素子から発光された光のうち、前記垂直方向へ発光される光は前記高濃度蛍光体含有樹脂層及び前記蛍光体含有透光性樹脂部を介して外部に出射され、前記平行方向へ発光される光は前記蛍光体含有透光性樹脂部を介して外部へ出射されることを特徴とするものである。

請求項３の発明の発光装置は、基体と、前記基体の上面上に、当該基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置された発光素子と、前記発光素子の側方を覆うように設けられた、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有透光性樹脂部と、前記発光素子の上面に形成された、前記蛍光体含有透光性樹脂部の蛍光体濃度よりも低い蛍光体濃度を有する低濃度蛍光体含有樹脂層とを備えたものである。

請求項４の発明は、請求項３の発光装置において、前記発光素子から発光された光のうち、前記垂直方向へ発光される光は前記低濃度蛍光体含有樹脂層を介して外部に出射され、前記平行方向へ出射される光は前記蛍光体含有透光性樹脂部を介して外部に出射されることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４の発光装置において、前記発光素子は、青色又は紫外光を発光する発光素子であることを特徴とするものである。

請求項６の発明の発光装置の製造方法は、基板表面に設けられた発光層を有する発光素子における前記基板表面と対向する一面に、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、前記蛍光体含有樹脂層が形成された一面を上方にして前記発光素子を基体の上面に、当該基体の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置する工程と、前記蛍光体含有樹脂層よりも低い蛍光体濃度を有する蛍光体含有透光性樹脂部を前記発光素子の上方であって当該発光素子における前記蛍光体含有樹脂層が形成された一面よりも広い領域を覆うように形成する工程とを有するものである。

請求項７の発明の発光装置の製造方法は、基板表面に設けられた発光層を有する発光素子における前記基板表面と対向する一面に、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、前記蛍光体含有樹脂層が形成された一面を上方にして前記発光素子を基体の上面に、当該基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置する工程と、前記蛍光体含有樹脂層よりも高い蛍光体濃度を有する蛍光体含有透光性樹脂部を、前記発光素子の側方を覆うように形成する工程とを有するものである。

請求項８の発明は、請求項７の発光装置の製造方法において、前記蛍光体含有透光性樹脂部は、前記蛍光体含有樹脂層の上方を覆うことなく形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、基体の上面上に、当該基体の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように発光素子を配置し、この発光素子の上方であって当該発光素子の上面より広い領域を覆うように、発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有透光性樹脂部を設け、発光素子の上面に前記蛍光体含有透光性樹脂部の蛍光体濃度よりも高い蛍光体濃度を有する高濃度蛍光体含有樹脂層を形成した構造の発光装置及びその製造方法であるので、低濃度の蛍光体含有透光性樹脂部として従来の濃度の蛍光体含有透光性樹脂を採用し、発光素子の上面の高濃度蛍光体含有樹脂層には蛍光体濃度のより高い蛍光体含有透光性樹脂を採用することで、発光素子が上面方向に放射する光に対してより蛍光体濃度の高い透光性樹脂層にて効果的に波長変換することができ、発光素子の周囲の低濃度の蛍光体含有透光性樹脂部による波長変換と同程度の波長の光を当該発光装置から放射することができ、光観測面での発光色ムラが少なく、面内均一性の良好な発光装置を提供することができる。

また、本発明によれば、基体の上面上に、当該基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように発光素子を配置し、この発光素子の側方を覆うように、当該発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有透光性樹脂部を設け、発光素子の上面に前記蛍光体含有透光性樹脂部の蛍光体濃度よりも低い蛍光体濃度を有する低濃度蛍光体含有樹脂層を形成した構造の発光装置及びその製造方法であるので、発光素子の上面の低濃度蛍光体含有樹脂層に従来の濃度の蛍光体含有透光性樹脂を採用し、発光素子の側方を覆う蛍光体含有透光性樹脂部にはそれよりも蛍光体濃度が高いものを採用することで、発光素子が水平方向に放射する光に対してより蛍光体濃度の高い蛍光体含有透光性樹脂部にて効果的に波長変換することができ、発光素子の上面の低濃度蛍光体含有樹脂層による波長変換と同程度の波長の光を当該発光装置から放射することができ、光観測面での発光色ムラが少なく、面内均一性の良好な発光装置を提供することができる。

また、本発明によれば、高濃度蛍光体含有樹脂層あるいは低濃度蛍光体含有樹脂層が発光素子の上面に形成されており、そしてこの発光素子の上方あるいは側方を覆うように蛍光体含有透光性樹脂部が形成されているため、発光素子と高濃度蛍光体含有樹脂層あるいは低濃度蛍光体含有樹脂層との位置関係がずれることがなく、また高濃度蛍光体含有樹脂層あるいは低濃度蛍光体含有樹脂層と蛍光体含有透光性樹脂部との位置関係、及び蛍光体含有透光性樹脂部と発光素子との位置関係もずれることがない。この結果として、本発明によれば色むらの低減された発光装置が高い歩留まりで提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形態の発光装置１００を示し、図５はそれに実装されるＬＥＤ発光素子１０を示している。ＬＥＤ発光素子１０は、サファイア結晶基板１０１の表面に発光層を含む窒化ガリウム系の結晶成長層１０２を形成し、適宜位置にｎ電極１３、ｐ電極１４を形成して構成されている。また、結晶成長層１０２の上面には、蛍光体を高濃度に含有させた透光性樹脂（以下、第１蛍光体含有樹脂と称する）からなる高濃度蛍光体含有樹脂層１２が形成されている。

この発光素子１０は、基体１５の凹部の上面上に結晶成長層１０２が形成された側を上方としたジャンクションアップ型に実装されている。したがって、本実施の形態においてＬＥＤ発光素子１０は、基体１５の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置されている。

そして発光装置１００は、基体１５の凹部の上面上に発光素子１０を設置し、ボンディングにてワイヤー１６，１７をｎ電極１３、ｐ電極１４と給電パターン（図示せず）と接続し、さらに、基体１５の凹部に第１蛍光体含有樹脂よりも低濃度に蛍光体を含有する透光性樹脂（以下、第２蛍光体含有樹脂と称する）を充填して発光素子１０の全体を覆う低濃度蛍光体含有樹脂部１８を形成した構成である。

蛍光体濃度が低い第２蛍光体含有樹脂の蛍光体濃度は、従来、同種のＬＥＤ発光素子に採用されている蛍光体含有透光性樹脂と同程度であり、例示すれば１０〜１５ｗ％である。また、蛍光体濃度が高い第１蛍光体含有樹脂の蛍光体濃度は、後述するように、当該発光装置１００の発光観測面１での発光色が面内均一になるのにふさわしい濃度、例示すれば２０〜２５ｗ％の濃度に調整されたものである。

次に、上記構成の発光装置１００の製造方法について説明する。まず、図２に示すように、ＬＥＤ発光素子１０として、サファイア基板の結晶基板１０１に、窒化ガリウム系の半導体結晶成長層１０２を形成し、青色または近紫外のＬＥＤの結晶成長ウェハ１１０を作製し、ＬＥＤ構造とするために電極プロセス等の作製プロセスを行う。作製プロセス後は、図３のようにウェハ１１０上に各ＬＥＤ構造が作製される。続いて、ディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて、図４に示すように結晶成長ウェハ１１０の表面と対向する一面、すなわち本実施の形態にあっては半導体結晶成長層１０２の表面に、通常よりも高濃度に蛍光体を含有させた透光性樹脂、つまり第１蛍光体含有樹脂を塗布し、熱硬化または光硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層１２を形成する。

本実施の形態で採用する発光素子１０は、ジャンクションアップ実装型発光ダイオードであり、サファイア基板の絶縁基板１０１を用いているので、図５に示すように、高濃度蛍光体含有樹脂層１２を形成する面にｎ電極１３とｐ電極１４が共に形成されている。そのため、蛍光体濃度が２０〜２５ｗ％の高濃度に調整された高濃度蛍光体含有樹脂層１２を半導体結晶成長層１０２の表面に形成する際には、各電極１３，１４の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層１２が形成されないようにディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて未硬化の第１蛍光体含有樹脂を塗布し、熱硬化あるいは光硬化させることによって高濃度蛍光体含有樹脂層１２を形成する。その後、結晶成長ウェハ１１０を所望の寸法でスクライブ、ダイシング等で切断して、個々の発光素子１０を形成するチップに分割する。Ｌチップは、例えば、０．３５ｍｍ角である。

次に、図１に示すように、この各チップ状に分割した発光素子１０を、基体１５の凹部の表面に、例えば、Ａｇペースト等の導電性接着剤を用い、結晶成長層１０２を上方としてジャンクションアップ型に固定実装する。その後、金ワイヤー１６，１７によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とする。その後、基体１５の凹部にディスペンスにより、半導体結晶成長層１０２の表面に形成した高濃度蛍光体含有樹脂層１２の蛍光体濃度よりも低い濃度、１０〜１５ｗ％の蛍光体を含有させた第２蛍光体含有樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部１８を形成して発光装置１００を得る。

このようにして製造される発光装置１００は、通電を行って発光させると、図１に示すように、発光観測面１での発光色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。つまり、本実施の形態の発光装置１００では、図１に示すように、発光素子１０から基体１５の上面に対して垂直方向へ発光される光強度の強い光は高濃度蛍光体含有樹脂層１２を介して外部に出射される。一方、発光素子１０から基体１５の上面と平行方向へ発光される光強度の弱い光は低濃度蛍光体含有樹脂部１８を介して外部に出射される。したがって、基体１５の上面に対して垂直方向へ発光される光強度の強い光も高濃度蛍光体含有樹脂層１２中の蛍光体により効率的に異なる波長の光に変換されるようになる。このため、従来であれば、図２４に示したように、発光観測面１の中央部２では青色〜近紫外の色が強く、周辺部３では白色を示していたのが、本実施の形態の発光装置１００によれば、中央部２でも白色を示すようになり、中央部２と周辺部３との間の発光色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

さらに、本実施の形態にあっては、高濃度蛍光体含有樹脂層１２が結晶成長層１０２の表面に直接に形成されているので、高濃度蛍光体含有樹脂層１２と発光素子１０との位置関係がずれることがない。さらに、低濃度蛍光体含有樹脂部１８は、高濃度蛍光体含有樹脂層１２が形成された発光素子１０を覆うように形成されているので、低濃度蛍光体含有樹脂部１８と高濃度蛍光体含有樹脂層１２との位置関係もずれることがなく、低濃度蛍光体含有樹脂部１８と発光素子１０との位置関係がずれることもない。したがって、発光色ムラが低減され、発光色の面内均一性が向上した発光装置を、高い歩留まりで得ることができる。

尚、本実施の形態の発光装置１００の構造にすることで、砲弾タイプ、面実装タイプ等、発光装置の形状によらず、発光観測面での色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

（第２の実施の形態）図６は、本発明の第２の実施の形態の発光装置２００を示し、図８はそれに実装されるＬＥＤ発光素子２０を示している。本実施の形態におけるＬＥＤ発光素子２０は、水平方向の光強度よりも垂直方向の光強度が強い発光素子である。このＬＥＤ発光素子２０は、ＧａＮ基板のような導電性基板２０１の表面に発光層を含む窒化ガリウム系の結晶成長層２０２を形成し、結晶成長層２０２の表面の適宜位置にｐ電極２１を形成し、導電性基板２０１の裏面の適宜位置にｎ電極を形成して構成されている。また、結晶成長層２０２の上面には、蛍光体を高濃度に含有させた第１蛍光体含有樹脂の高濃度蛍光体含有樹脂層２２が形成されている。この発光素子２０は、基体２５の上面上に、結晶成長層２０２が形成された側を上方としたジャンクションアップ型に実装されている。したがって、本実施の形態において、発光素子２０は基体２５の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置されている。

そして発光装置２００は、基体２５の凹部の上面上に発光素子２０を設置し、ボンディングにてワイヤー２３をｐ電極２１と給電パターン（図示せず）とに接続し、さらに、基体２５の凹部に第１蛍光体含有樹脂よりも低濃度に蛍光体を含有する第２蛍光体含有樹脂を充填して発光素子２０の全体を覆う低濃度蛍光体含有樹脂部２３を形成した構成である。尚、蛍光体濃度が低い第２蛍光体含有樹脂の蛍光体濃度、また、蛍光体濃度が高い第１蛍光体含有樹脂の蛍光体濃度は第１の実施の形態と同様である。

次に、上記構成の第２の実施の形態の発光装置２００の製造方法について説明する。図７に示すように、ＧａＮ基板の導電性基板２０１を用いた発光素子２０では、第１蛍光体含有樹脂の高濃度蛍光体含有樹脂層２２を形成する面にｐ電極２１が形成される。そのため、蛍光体濃度が２０〜２５ｗ％の高濃度に調整された高濃度蛍光体含有樹脂層２２を結晶成長層２０２の上面に形成する際には、ｐ電極２１の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層２２が形成されないようにディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて第１の蛍光体含有樹脂を塗布し、熱硬化あるいは光硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層２２を形成する。その後、結晶成長ウェハ２１０を所望の寸法、例えば、０．３５ｍｍ角でスクライブ、ダイシング等で切断して、個々の発光素子２０を形成するチップに分割する。

次に、図６に示すように、この各チップ状に分割した発光素子２０を、基体２５の凹部に、例えば、Ａｇペースト等の導電性接着剤を用い、結晶成長層２０２を上方としてジャンクションアップ型に固定実装する。その後、金ワイヤー２３によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とする。その後、基体２５の凹部にディスペンスにより、結晶成長層２０２の表面に形成した高濃度蛍光体含有樹脂層２２の蛍光体濃度よりも低い濃度、例えば、１０〜１５ｗ％の蛍光体を含有させた第２蛍光体含有樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部２４を形成して発光装置２００を得る。

このようにして製造した発光装置２００では、それに対して通電を行って発光装置を発光させると、第１の実施の形態と同様に、図６に示す発光観測面１で、中央部２とその周辺部３との間での発光色ムラが低減し、面内均一性が向上する。さらに、本実施の形態においても、高濃度蛍光体含有樹脂層２２が結晶成長層２０２の表面に直接形成されているので、高濃度蛍光体含有樹脂層２２と発光素子２０との位置関係がずれることがない。さらに、低濃度蛍光体含有樹脂部２４は、高濃度蛍光体含有樹脂層２２が形成された発光素子２０を覆うように形成されているので、低濃度蛍光体含有樹脂部２４と高濃度蛍光体含有樹脂層２２との位置関係がずれることがなく、また低濃度蛍光体含有樹脂部２４と発光素子２０との位置関係がずれることもない。したがって、発光色ムラが低減され、発光色の面内均一性が向上した発光装置２００を、高い歩留まりで得ることができる。

尚、本実施の形態の発光装置２００にあっても、砲弾タイプ、面実装タイプ等の発光装置の形状によらず、発光面での色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

（第３の実施の形態）図９は本発明の第３の実施の形態の発光装置３００を示し、図１１はそれに実装する発光素子３０を示している。本実施の形態の発光装置３００にあっては、発光素子３０がジャンクションダウン型に実装配置されている。図１１に詳しいように、発光素子３０は、ＧａＮ基板等の導電性基板３０１の表面に発光層を含む窒化ガリウム系の結晶成長層３０２を形成し、この結晶成長層３０２の表面の適宜位置にｐ電極３１を形成し、導電性基板３０１の裏面にｎ電極３２を形成して構成されている。また、導電性基板３０１の裏面には第１、第２の実施の形態と同様の第１蛍光体含有樹脂からなる高濃度蛍光体含有樹脂層３３が形成されている。この発光素子３０は、基体３５の上面上に、高濃度蛍光体含有樹脂層３３が形成された、基板３０１の裏面側を上方としたジャンクションダウン型に実装されている。したがって、本実施の形態において発光素子３０は、基体３５の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置されている。

そして、図９に詳しいように、発光装置３００は、基体３５の凹部の上面上に発光素子３０を設置し、ボンディングにてワイヤー３６をｎ電極３２と給電パターン（図示せず）とに接続し、さらに、基体３５の凹部に第１、第２の実施の形態と同様の第２蛍光体含有樹脂を充填して硬化させ、発光素子３０の全体を覆う低濃度蛍光体含有樹脂部３７を形成した構成である。

次に、上記構成の第３の実施の形態の発光装置３００の製造方法について説明する。ＧａＮ基板等の導電性基板３０１を用いた発光素子３０では、図１１に示すように、第１蛍光体含有樹脂による高濃度蛍光体含有樹脂層３３を形成する面にｎ電極３２が形成されている。そのため、図１０に示すようにウェハ３１０に対して、蛍光体濃度が調整された高濃度蛍光体含有樹脂層３３をウェハ３１０の裏面に形成する際には、ｎ電極３２の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層３３が形成されないようにディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて第２蛍光体含有樹脂をウェハ３１０に塗布し、熱硬化あるいは光硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層３３を形成する。その後、結晶成長ウェハ３１０を所望の寸法、例えば、０．３５ｍｍ角でスクライブ、ダイシング等で切断して、個々の発光素子３０を形成するチップに分割する。

次に、図９に示すように、この各チップ状に分割した発光素子３０を、基体３５の凹部に、例えば、Ａｇぺ一スト等の導電性接着剤を用い、高濃度蛍光体含有樹脂層３３が形成された、基板３０１の裏面側を上方としたジャンクションダウン型に固定実装する。その後、金ワイヤー３６によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とする。その後、基体３５の凹部にディスペンスにより、第２蛍光体含有樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部３７を発光素子３０の周囲と上面を覆うように形成し、発光装置３００を得る。

このようにして製造された発光装置３００では、それに対して通電を行って発光させると、第１、第２の実施の形態と同様、図９に示すように発光観測面１で、中央部とその周辺部３との間での発光色ムラが低減し、面内均一性が向上する。さらに、本実施の形態においても、高濃度蛍光体含有樹脂層３３が導電性基板３０１の裏面に直接形成されているので、高濃度蛍光体含有樹脂層３３と発光素子４０との位置関係がずれることがない。さらに、低濃度蛍光体含有樹脂部３７は、高濃度蛍光体含有樹脂層３３が形成された発光素子３０を覆うように形成されているので、低濃度蛍光体含有樹脂部３７と高濃度蛍光体含有樹脂層３３との位置関係もずれることがなく、低濃度蛍光体含有樹脂部３７と発光素子３０との位置関係がずれることもない。したがって、発光色ムラが低減され、発光色の面内均一性が向上した発光装置３００を、高い歩留まりで得ることができる。

尚、本実施の形態の発光装置３００にあっても、砲弾タイプ、面実装タイプ等の発光装置の形状によらず、発光面での色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

（第４の実施の形態）図１２は本発明の第４の実施の形態の発光装置４００を示し、図１３はこれに実装する発光素子４０を示している。本実施の形態の発光装置４００は、フリップチップ型に実装された発光素子４０を有している。

図１４に詳しいように、発光素子４０には、サファイア基板等の透光性絶縁基板４０１が用いられており、その表面には第１〜第３の実施の形態と同様の発光層を有する結晶成長層４０２が形成してあり、この結晶成長層４０２の適宜位置にｎ電極４１とｐ電極４２が形成されている。透光性絶縁基板４０１は、例えば、研削研磨等の方法により厚みが薄くされており、この基板４０１を透過して光を取り出すことが可能にされている。

発光素子４０の基板４０１の裏面に、第１〜第３の実施の形態と同様、高濃度蛍光体含有樹脂層４２が形成してある。この発光素子４０の場合、高濃度蛍光体含有樹脂層４２を形成する面が基板４０１の裏面であるために電極領域がない。そのため、基板４０１の裏面の全面に高濃度蛍光体含有樹脂層４２が形成されている。

そして、図１２に詳しいように、発光装置４００は、基体４５の凹部の上面上に発光素子４０を、例えば、金バンプ接合等により、高濃度蛍光体含有樹脂層４２が形成された基板４０１の裏面を上方としたフリップチップ型に固定実装されている。したがって、本実施の形態においても、発光素子４０は基体４５の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置されている。そして、基体４５の凹部に第１〜第３の実施の形態と同様の第２蛍光体含有樹脂を充填して硬化させ、発光素子４０の全体を覆う低濃度蛍光体含有樹脂部４３を形成した構成である。

次に、上記構成の第４の実施の形態の発光装置４００の製造方法について説明する。本実施の形態の発光装置４００は、フリップチップ型に実装された発光素子４０を有することを特徴とするものであり、その製造方法は次の通りである。

サファイア基板等の絶縁基板４０１を用いた発光素子４０では、図１４に示すように、ｎ電極４１とｐ電極４２が片面に形成される。絶縁基板４０１は、例えば、研削研磨等の方法により厚みを薄くし、この基板４０１を透過して光を取り出すことが可能にしてある。そこで、蛍光体濃度が２０〜２５ｗ％である高濃度蛍光体含有樹脂層４２を発光素子４０の基板４０１の裏面に形成することが可能である。この場合、高濃度蛍光体含有樹脂層４２を形成する面が基板４０１の裏面のため電極領域がなく、基板４０１の裏面の発光部一面に蛍光体濃度が調整された、前述した実施の形態と同様の第１蛍光体含有樹脂をディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて塗布し、熱硬化あるいは光硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層４２を形成し、図１３に示すような結晶成長ウェハ４１０を得る。その後、結晶成長ウェハ４１０を所望の寸法、例えば、０．３５ｍｍ角でスクライブ、ダイシング等で切断して、個々の発光素子４０を形成するチップに分割する。

そして、図１２に示すように、この各チップ状に分割した発光素子４０を、基体４５の凹部の上面に、例えば、金バンプ接合等により、高濃度蛍光体含有樹脂層４２が形成された基板４０１の裏面を上方として固定実装する。その後、基体４５の凹部にディスペンスにより、発光素子４０の直上に形成した高濃度蛍光体含有樹脂層４２の蛍光体濃度よりも低い濃度、例えば、１０〜１５ｗ％の第２蛍光体含有樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部４３を形成することにより、本実施の形態の発光装置４００を得る。

このようにして製造された発光装置４００では、それに対して通電を行って発光させると、第１〜第３の実施の形態と同様に、図１２に示すように発光観測面１で、中央部２とその周辺部３との間での発光色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。さらに、本実施の形態においても、高濃度蛍光体含有樹脂層４２が基板４０１の裏面に直接形成されているので、高濃度蛍光体含有樹脂層４２と発光素子４０との位置関係がずれることがない。さらに、低濃度蛍光体含有樹脂部４３は、高濃度蛍光体含有樹脂層４２が形成された発光素子４０を覆うように形成されているので、低濃度蛍光体含有樹脂部４３と高濃度蛍光体含有樹脂層４２との位置関係もずれることがなく、低濃度蛍光体含有樹脂部４３と発光素子４０との位置関係がずれることもない。したがって、発光色ムラが低減され、発光色の面内均一性が向上した発光装置４００を、高い歩留まりで得ることができる。

尚、本実施の形態の発光装置４００にあっても、砲弾タイプ、面実装タイプ等の発光装置の形状によらず、発光面での色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

（第５の実施の形態）図１５は本発明の第５の実施の形態の発光装置５００を示し、図１９はこれに実装する発光素子５０を示している。本実施の形態の発光装置５００は、発光素子５０として、放熱性に優れた基板貼り替え型発光ダイオードを実装したことを特徴とする。

サファイア基板やＧａＮ基板５０１から結晶成長層５０２を張り替えた支持基板５１１としては銅タングステン（ＣｕＷ）などの熱伝導率が高く、さらに熱膨張係数が近いものが用いられる。そして、ｐ電極５２側が支持基板５１１の裏面と接合され、この支持基板５１１の上面側に結晶成長層５０２が接合され、このｎ型表面にｎ電極５１が形成されている。このｎ型表面上に、高濃度蛍光体含有樹脂層５５が形成されている。結晶成長層５０２のｎ型表面にはｎ電極５１が形成されるため、蛍光体濃度が２０〜２５ｗ％の高濃度に調整された高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成する際には、ｎ電極５１の領域に第１蛍光体含有樹脂層が形成されないようにディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて第１蛍光体含有樹脂を塗布し、熱硬化あるいは光硬化させることによって高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成している。

図１５に示すように、本実施の形態の発光装置５００は、上記構成の発光素子５０を基体５６の凹部の上面に、例えば、Ａｇペースト等の導電性接着剤により、高濃度蛍光体含有樹脂層５５が形成された結晶成長層５０２の表面を上方として固定実装してある。したがって、本実施の形態においても、発光素子５０は基体５６の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置されている。さらに、基体５６の凹部にディスペンスにより、発光素子５０の直上に形成した高濃度蛍光体含有樹脂層５５の蛍光体濃度よりも低い濃度の第２蛍光体含有樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部５８が形成してある。

次に、上記実施の形態の発光装置５００の製造方法について説明する。図１６、図１７に示すように、本実施の形態の発光装置の製造方法は、第１〜第４の実施の形態と同様に、サファイア基板、ＧａＮ基板等の結晶基板５０１に、窒化ガリウム系の半導体結晶成長層５０２を形成し、青色または近紫外のＬＥＤの結晶成長ウェハ５１０を作製する。

サファイア基板やＧａＮ基板等の基板を用いた発光素子、特に寸法が１ｍｍ角程度の高光束の発光素子では、放熱対策や動作電圧低減のために図１８（ａ），（ｂ）に示すように、サファイア基板やＧａＮ基板５０１から結晶成長層５０２を別の支持基板５１１に貼り替える。例えば、張り替える支持基板５１１としては銅タングステン（ＣｕＷ）のような熱伝導率が高く、さらに熱膨張係数が近いものが有効である。そして結晶成長層５０２を融着層５１２を介してこの支持基板５１１に張り替える。この場合、ｐ型側が支持基板５１１と接合され、ｎ型側が表面となり、第１〜第４の実施の形態と同様の高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成する表面になる。ｎ型表面にはｎ電極５１が形成されるため、２０〜２５ｗ％に蛍光体濃度が調整された高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成する際には、ｎ電極５１の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層が形成されないようにディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて第１蛍光体含有樹脂を塗布し、熱硬化あるいは光硬化させて高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成する。

その後、図１８（ｂ）に示す結晶成長ウェハ５２０を所望の寸法でスクライブ、ダイシング等で切断して、図１９に示す個々の発光素子５０を形成するチップに分割する。

続いて、図１５に示すように、この各チップ状に分割した発光素子５０を、基体５６の凹部の上面に、例えば、Ａｇペースト等の導電性接着剤により、高濃度蛍光体含有樹脂層５５が形成された結晶成長層５０２の表面を上方として固定実装する。その後、第１〜第４の実施の形態と同様に、金ワイヤー５７によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とする。その後、基体５６の凹部にディスペンスにより、１０〜１５ｗ％の蛍光体濃度の第２蛍光体含有樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部５８を発光素子５０の周囲と上面を覆うように形成し、本実施の形態の発光装置５００を得る。

このようにして製造された発光装置５００では、それに対して通電を行って発光させると、第１〜第４の実施の形態と同様に、図１５に示す発光観測面１で、中央部２とその周辺部３との間での発光色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。さらに、本実施の形態においても、高濃度蛍光体含有樹脂層５５が結晶成長層５０２の表面に直接形成されているので、高濃度蛍光体含有樹脂層５５と発光素子５０との位置関係がずれることがない。さらに、低濃度蛍光体含有樹脂部５８は、高濃度蛍光体含有樹脂層５５が形成された発光素子５０を覆うように形成されているので、低濃度蛍光体含有樹脂部５８と高濃度蛍光体含有樹脂層５５との位置関係もずれることがなく、低濃度蛍光体含有樹脂部５８と発光素子５０との位置関係がずれることもない。したがって、発光色ムラが低減され、発光色の面内均一性が向上した発光装置５００を、高い歩留まりで得ることができる。

尚、本実施の形態の発光装置５００にあっても、砲弾タイプ、面実装タイプ等の発光装置の形状によらず、発光面での色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

（第６の実施の形態）図２０は本発明の第５の実施の形態の発光装置６００を示し、図２２はこれに実装する発光素子６０を示している。本実施の形態の発光装置６００は、ジャンクションアップ型に実装された発光素子６０を有しており、かつ発光素子の側面の少なくとも一部を光取り出し向上のために傾斜させた構造を有しており、基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置されている。

図２２に示すように、発光素子６０は、例えば、基板６０１に導電性のＳｉＣ基板を用い、この基板６０１の表面に結晶成長層６０２を形成し、比較的低濃度、例えば、１０〜１５ｗ％の蛍光体濃度の蛍光体含有透光性樹脂（以下、第３蛍光体含有透光性樹脂と称する）をこの結晶成長層６０２の表面に塗布し、硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成している。この発光素子６０における低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成する面にはｐ電極６１が形成され、その反対面にはｎ電極６２が形成されている。

図２０に示すように、本実施の形態の発光装置６００は、上記構成の発光素子６０を基体６４の凹部に、例えば、Ａｇペースト等の導電性接着剤を用いて、低濃度蛍光体含有樹脂層６３が形成された結晶成長層６０２の表面を上方として固定実装してある。このとき、本実施の形態における発光素子６０は図２０に示すように、基板６０１の断面積が低濃度蛍光体含有樹脂層６３が形成された結晶成長層６０２の表面の断面積よりも小さくされている。このため、本実施の形態において発光素子６０は、基体６４の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置されている。そして金ワイヤー６５によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態にし、さらに、基体６４の凹部において発光素子６０の側方に、ディスペンスにより低濃度蛍光体含有樹脂層６３の蛍光体濃度よりも高い蛍光体濃度を有する蛍光体含有透光性樹脂（以下、第４蛍光体含有透光性樹脂と称する）を充填し、熱硬化させて高濃度蛍光体含有樹脂部６６を形成した構成である。

次に、上記構成の発光装置６００の製造方法について説明する。まず、図２１に示すように、ＳｉＣ基板の導電性結晶基板上に窒化ガリウム系の半導体層を形成し、青色または近紫外のＬＥＤの結晶成長ウェハ６１０を作製し、ＬＥＤ構造とするために電極プロセス等の作製プロセスを行う。

作製プロセス後は、ウェハ６１０上に多数のＬＥＤ発光素子６０が作製される。各ＬＥＤチップの寸法は、例えば、０．３５ｍｍ角である。続いて、ディスペンス、スクリーン印刷、ドット印刷等の方法を用いて、結晶成長ウェハ６１０のＬＥＤ発光素子チップとなる所の上部に、第３蛍光体含有透光性樹脂を塗布し、熱硬化または光硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成する。

本実施の形態で実装する発光素子６０では、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成する面にｐ電極６１が形成されている。そのため、蛍光体濃度が調整された低濃度蛍光体含有樹脂層６３を発光素子６０における結晶成長層６０２の表面に形成する際には、ｐ電極６１の領域に低濃度蛍光体含有樹脂層が形成されないようにスクリーン印刷方法を用いて第３蛍光体含有透光性樹脂を塗布し、熱硬化あるいは光硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成する。この低濃度蛍光体含有樹脂層６３は、厚み５〜１０μｍ程度、蛍光体濃度は、１０〜１５ｗ％である。

その後、結晶成長ウェハ６１０を所望の寸法で、テーパのついたブレードで基板６０１側からダイシングして切断し、個々の発光素子６０を形成する、例えば０．３５ｍｍ角のチップ寸法に分割する。こうすることで、側面の少なくとも一面に傾斜を持たせることができる。尚、本実施の形態にあっては、図２３に示すように、発光素子６０の形状としては、導電性基板６０１の側面全体が下向きの傾斜面になる形状とすることもできる。

次に、図２０に示すように、チップ状に分割した発光素子６０を、基体６４の凹部の上面に、例えば、Ａｇペースト等の導電性接着剤により、低濃度蛍光体含有樹脂層６３が形成された結晶成長層６０２の表面を上方として固定実装する。その後、基体６４の凹部において発光素子６０の側方に、ディスペンスにより、第４蛍光体含有透光性樹脂を充填し、熱硬化させて高濃度蛍光体含有樹脂部６６を形成し、本実施の形態の発光装置６００を得る。

本実施の形態の発光装置６００では、第１〜第５の実施の形態とは逆に、それに実装した発光素子６０の直上に形成した蛍光体含有透光性樹脂層６３の蛍光体濃度よりも発光素子６０の周囲に充電した蛍光体含有透光性樹脂部６６の蛍光体濃度を高く設定しているのは、発光素子６０が基体６４の上面に、基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置されているためである。つまり、本実施の形態の発光装置６００では、図２０に示すように、発光素子６０から基体６４の上面に対して平行方向へ発光される光強度の強い光は高濃度蛍光体含有樹脂部６６を介して外部に出射される。一方、発光素子６０から基体６４の上面と垂直方向へ発光される光強度の弱い光は低濃度蛍光体含有樹脂層６３を介して外部に出射される。したがって、基体６４の上面に対して平行方向へ発光される光強度の強い光も高濃度蛍光体含有樹脂部６６中の蛍光体により効率的に異なる波長の光に変換されるようになる。このため、従来であれば、図２５に示したように、発光観測面１の周辺部３では青色〜近紫外の色が強く、中央部２では白色を示していたのが、本実施の形態の発光装置６００によれば、周辺部３でも白色を示すようになり、中央部２と周辺部３との間の発光色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。さらに、本実施の形態にあっては、低濃度蛍光体含有樹脂層６３が結晶成長層６０２の表面に直接形成されているので、低濃度蛍光体含有樹脂層６３と発光素子６０との位置関係がずれることがない。さらに、高濃度蛍光体含有樹脂部６６は、低濃度蛍光体含有樹脂層６３が形成された発光素子６０の側方を覆うように形成されているので、高濃度蛍光体含有樹脂部６６と低濃度蛍光体含有樹脂層６４との位置関係もずれることがなく、高濃度蛍光体含有樹脂部６６と発光素子６０との位置関係がずれることもない。したがって、発光色ムラが低減され、発光色の面内均一性が向上した発光装置６００を、高い歩留まりで得ることができる。

尚、本実施の形態の発光装置６００にあっても、砲弾タイプ、面実装タイプ等の発光装置の形状によらず、発光面での色ムラが低減でき、面内均一性が向上する。

また、上記の各実施の形態では、半導体結晶成長層に窒化物系半導体を用いた発光素子を実装した発光装置を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、酸化亜鉛系半導体を用いたＬＥＤ発光素子を採用することもできる。加えて、基板には、サファイア基板等の絶縁基板、またＧａＮ基板やＳｉＣ基板のような導電性基板を採用することができる。

図１の構造の発光装置１００を次の製造方法によって作製した。まず、図２に示すように、ＬＥＤ発光素子１０として、厚さ２５０μｍのサファイア結晶基板１０１の表面に、窒化ガリウム系の半導体結晶成長層１０２を形成し、青色のＬＥＤの結晶成長ウェハ１１０を作製し、ＬＥＤ構造とするために電極プロセス等の作製プロセスを行った。続いて、スクリーン印刷を用いて、図４に示すように半導体結晶成長層１０２の上面に、２５ｗ％の酸化物蛍光体を含有させたシリコーン透光性樹脂（以下、第１蛍光体含有シリコーン樹脂と称する）を塗布し、熱硬化させることにより１０μｍの厚さの高濃度蛍光体含有樹脂層１２を形成した。

その後、結晶成長ウェハ１１０を所望の寸法、０．３５ｍｍ角でスクライブで切断して、個々の発光素子１０を形成するチップに分割した。

次に、図１に示すように、この各チップ状に分割した発光素子１０を、高さ３００μｍ、径４００μｍφの基体１５の凹部の上面上に、Ａｇペーストの導電性接着剤を用いて固定実装した。その後、金ワイヤー１６，１７によりボンディングにてｎ電極１３、ｐ電極１４と給電パターンを接続して電気的導通がとれる状態とした。さらにその後、基体１５の凹部にディスペンスにより、半導体結晶成長層１０２の表面に形成した高濃度蛍光体含有樹脂層１２の蛍光体濃度よりも低い濃度、１５ｗ％の蛍光体を含有させたシリコーン透光性樹脂（以下、第２蛍光体含有シリコーン樹脂と称する）を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部１８を形成して発光装置１００を得た。

このようにして製造された発光装置１００に対して通電を行って発光させたところ、図１に示すように、発光観測面１で中心部２と周辺部３との発光色ムラが低減し、面内均一性が向上していることが確認できた。

図６に示す発光装置２００を次の製造方法によって作製した。図７に示すように、２５０μｍ厚のＧａＮ基板の導電性基板２０１を用いた発光素子２０は、実施例１と同様の第１蛍光体含有シリコーン樹脂の高濃度蛍光体含有樹脂層２２を形成する面にｐ電極２１が形成されている。そのため、高濃度蛍光体含有樹脂層２２を発光素子２０の直上に形成する際には、ｐ電極２１の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層が形成されないようにスクリーン印刷を用いて第１蛍光体含有シリコーン樹脂を塗布し、熱硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層２２を１０μｍ厚に形成した。その後、結晶成長ウェハ２１０を所望の寸法、０．３５ｍｍ角でスクライブで切断して、個々の発光素子２０を形成するチップに分割した。

次に、図６に示すように、チップ状に分割した発光素子２０を、実施例１と同様の基体２５の凹部の上面上に、Ａｇペーストの導電性接着剤を用い、結晶成長層２０２を上方としてジャンクションアップ型に固定実装した。その後、金ワイヤー２３によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とした。さらにその後、基体２５の凹部にディスペンスにより、実施例１と同様の第２蛍光体含有シリコーン樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部２４を形成して発光装置２００を得た。

このようにして製造した発光装置２００に対して通電を行って発光装置を発光させたところ、図６に示すように発光観測面１の中央部２とその周辺部３との間での発光色ムラが低減し、面内均一性が向上していることが確認できた。

図９に示す発光装置３００を次の製造方法にて作製した。図１１に示すように、発光素子３０は、厚さ２５０μｍのＧａＮ基板の導電性基板３０１の表面に実施例１と同様の結晶成長層３０２を形成し、さらにその表面にｐ電極３１を形成し、導電性基板３０１の裏面にｎ電極３２を形成し、そして、この導電性基板３０１の裏面でｎ電極３２を除いた全面に実施例１と同様の第１蛍光体含有シリコーン樹脂による高濃度蛍光体含有樹脂層３３を１０μｍ厚に形成した。第１蛍光体含有シリコーン樹脂による高濃度蛍光体含有樹脂層３３を形成する面にはｎ電極３２が形成されているため、図１０に示すようにウェハ３１０に対して、蛍光体濃度が調整された高濃度蛍光体含有樹脂層３３をウェハ３１０の裏面に形成する際には、ｎ電極３２の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層が形成されないようにスクリーン印刷を用いて第２蛍光体含有シリコーン樹脂をウェハ３１０に塗布し、熱硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層３３を１０μｍ厚に形成した。その後、結晶成長ウェハ３１０を所望の寸法、０．３５ｍｍ角でスクライブで切断して、個々の発光素子３０を形成するチップに分割した。

次に、図９に示すように、チップ状に分割した発光素子３０を、実施例１と同様の基体３５の凹部の上面上に、Ａｇぺ一ストの導電性接着剤を用いて、高濃度蛍光体含有樹脂層３３が形成された、基板３０１の裏面側を上方としたジャンクションダウン型に固定実装した。その後、金ワイヤー３６によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とした。さらにその後、基体３５の凹部にディスペンスにより、第２蛍光体含有シリコーン樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部３７を発光素子３０の周囲と上面を覆うように形成し、発光装置３００を得た。

このようにして製造された発光装置３００に対して通電を行って発光させたところ、図９に示すように発光観測面１での発光色ムラが低減し、面内均一性が向上していることが確認できた。

図１２に示す発光装置４００を次の製造方法によって作製した。発光装置４００は、フリップチップ型に実装された発光素子４０を有するものである。

２５０μｍ厚のサファイア絶縁基板４０１を用い、その表面に実施例１と同様の半導体結晶成長層４０２を形成し、ｎ電極４１とｐ電極４２をこの結晶成長層４０２の表面に形成した。透明性のあるサファイア基板４０１は８０μｍ厚まで薄く研磨して基板４０１から光を取り出せるようにした。次に、基板４０１の裏面の発光部一面に実施例１と同様の第１蛍光体含有シリコーン樹脂をスクリーン印刷を用いて塗布し、熱硬化させることにより高濃度蛍光体含有樹脂層４２を１０μｍ厚に形成し、図１３に示すような結晶成長ウェハ４１０を得た。その後、結晶成長ウェハ４１０を所望の寸法、０．３５ｍｍ角でスクライブで切断して、個々の発光素子４０を形成するチップに分割した。

そして、図１２に示すように、チップ状に分割した発光素子４０を、実施例１と同様の寸法の基体４５の凹部の上面上に、金バンプ接合を用いて、高濃度蛍光体含有樹脂層４２が形成された基板４０１の裏面を上方としたフリップチップ型に固定実装した。その後、基体４５の凹部にディスペンスにより、実施例１と同様の第２蛍光体含有シリコーン樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部４３を形成して発光装置４００を得た。

このようにして製造された発光装置４００に対して通電を行って発光させたところ、図１２に示すように発光観測面１での発光色ムラが低減し、面内均一性が向上していることが確認できた。

図１５に示す発光装置５００を次の製造方法にて作製した。この発光装置５００には、図１９に示すような放熱性に優れた基板貼り替え型発光ダイオードの発光素子５０を実装する。

図１６、図１７に示すように、２５０μｍ厚のサファイア基板の結晶基板５０１に、窒化ガリウム系の半導体結晶成長層５０２を形成し、青色のＬＥＤの結晶成長ウェハ５１０を作製した。次に、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、サファイア基板５０１から結晶成長層５０２を別の支持基板５１１に貼り替えた。張り替える支持基板５１１としては、熱伝導率が高く、さらに熱膨張係数が近い２００μｍ厚の銅タングステン（ＣｕＷ）を用いた。そして結晶成長層５０２をＡｕＳｎの１０μｍ厚の融着層５１２を介してこの支持基板５１１に張り替えた。この場合、ｐ型側が支持基板５１１と接合され、ｎ型側が表面となり、実施例１〜４と同様の高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成する表面になる。ｎ型表面にはｎ電極５１が形成されるため、高濃度蛍光体含有樹脂層５５を形成する際には、ｎ電極５１の領域に高濃度蛍光体含有樹脂層が形成されないようにスクリーン印刷を用いて第１蛍光体含有シリコーン樹脂を塗布し、熱硬化させて高濃度蛍光体含有樹脂層５５を１０μｍ厚に形成した。

その後、図１８（ｂ）に示す結晶成長ウェハ５２０を所望の寸法、１ｍｍ角でダイシングで切断して、図１９に示す個々の発光素子５０を形成するチップに分割した。

続いて、図１５に示すように、チップ状に分割した発光素子５０を、実施例１と同様の寸法の基体５６の凹部の上面に、Ａｇペーストの導電性接着剤を用いて、高濃度蛍光体含有樹脂層５５が形成された結晶成長層５０２の表面を上方として固定実装した。その後、実施例１，２と同様に、金ワイヤー５７によりボンディングを行って電気的導通がとれる状態とした。さらにその後、基体５６の凹部にディスペンスにより、実施例１と同様の第２蛍光体含有シリコーン樹脂を充填し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂部５８を発光素子５０の周囲と上面を覆うように形成して発光装置５００を得た。

このようにして製造された発光装置５００に対して通電を行って発光させたところ、図１５に示すように発光観測面１での発光色ムラが低減し、面内均一性が向上していることが確認できた。

図２０に示す発光装置６００を次の製造方法にて作製した。まず、図２１に示すように、ＳｉＣ基板の導電性結晶基板６０１上に窒化ガリウム系の半導体結晶成長層６０２を形成し、青色のＬＥＤの結晶成長ウェハ６１０を作製し、ＬＥＤ構造とするために電極プロセス等の作製プロセスを行った。作製プロセス後は、ウェハ６１０上に多数のＬＥＤ発光素子６０が作製される。各ＬＥＤチップの寸法は、０．３５ｍｍ角である。

続いて、ドット印刷を用いて、結晶成長ウェハ６１０の結晶成長層６０２の表面に、１５ｗ％の酸化物系の蛍光体を含有させたシリコーン透光性樹脂を塗布し、熱硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成した。図２２（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子６０は、低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成する面にｐ電極６１が形成されているため、低濃度蛍光体含有樹脂層６３を発光素子６０における結晶成長層６０２の表面に形成する際には、ｐ電極６１の領域に低濃度蛍光体含有樹脂層が形成されないようにスクリーン印刷方法を用いてシリコーン透光性樹脂を塗布し、熱硬化あるいは光硬化させて低濃度蛍光体含有樹脂層６３を形成する。この低濃度蛍光体含有樹脂層６３は、厚み１０μｍであった。

その後、結晶成長ウェハ６１０を所望の寸法で、テーパのついたブレードで基板６０１側からダイシングして切断し、個々の発光素子６０を形成する０．３５ｍｍ角のチップ寸法に分割した。こうすることで、側面の少なくとも一面に傾斜を持たせた。

次に、図２０に示すように、チップ状に分割した発光素子６０を、実施例１と同様の寸法の基体６４の凹部の上面に、Ａｇペーストの導電性接着剤により、低濃度蛍光体含有樹脂層６３が形成された結晶成長層６０２の表面を上方として固定実装した。その後、基体６４の凹部において発光素子６０の側方に、ディスペンスにより、低濃度蛍光体含有樹脂層６３よりも高い濃度、２５ｗ％の蛍光体を含有させた透光性樹脂を充填し、熱硬化させて高濃度蛍光体含有樹脂部６６を形成し、発光装置６００を得た。

この発光装置６００に対して通電を行って発光させたところ、図２０に示すように発光観測面１で中心部２と周辺部３との間の発光色ムラが低減し、面内均一性が向上していることが確認できた。

本発明の第１の実施の形態の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子を作製する半導体ウェハの断面図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の作製プロセス後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子上に高濃度蛍光体含有樹脂層を形成した後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の平面図及び断面図。 本発明の第２の実施の形態の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子上に高濃度蛍光体含有樹脂層を形成した後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の平面図及び断面図。 本発明の第３の実施の形態の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子上に高濃度蛍光体含有樹脂層を形成した後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の平面図及び断面図。 本発明の第４の実施の形態の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子上に高濃度蛍光体含有樹脂層を形成した後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の平面図及び断面図。 本発明の第５の実施の形態の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子を作製する半導体ウェハの断面図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の作製プロセス後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置の製造方法における基板の張り替え工程において、基板張り替え前、張り替え後のウェハそれぞれの断面図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の平面図及び断面図。 本発明の第６の実施の形態の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子上に高濃度蛍光体含有樹脂層を形成した後のウェハの斜視図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の平面図及び断面図。 上記実施の形態の発光装置に実装する発光素子の他の例の平面図及び断面図。 従来例の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。 別の従来例の発光装置の断面図及び発光特性の説明図。

符号の説明

１…発光観測面、２…中央部、３…周辺部、１０…発光素子、１２…高濃度蛍光体含有樹脂層、１５…基体、１８…低濃度蛍光体含有樹脂部、２０…発光素子、２２…高濃度蛍光体含有樹脂層、２４…低濃度蛍光体含有樹脂部、２５…基体、３０…発光素子、３３…高濃度蛍光体含有樹脂層、３５…基体、３７…低濃度蛍光体含有樹脂部、４０…発光素子、４２…高濃度蛍光体含有樹脂層、４３…低濃度蛍光体含有樹脂部、４５…基体、５０…発光素子、５５…高濃度蛍光体含有樹脂層、５６…基体、５８…低濃度蛍光体含有樹脂部、６０…発光素子、６３…低濃度蛍光体含有樹脂層、６４…基体、６６…高濃度蛍光体含有樹脂部、１００，２００，３００，４００，５００，６００…発光装置

Claims (8)

1. 基体と、
   前記基体の上面上に、当該基体の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置された発光素子と、
   前記発光素子の上方であって当該発光素子の上面より広い領域を覆うように設けられた、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有透光性樹脂部と、
   前記発光素子の上面に形成された、前記蛍光体含有透光性樹脂部の蛍光体濃度よりも高い蛍光体濃度を有する高濃度蛍光体含有樹脂層とを備えたことを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子から発光された光のうち、前記垂直方向へ発光される光は前記高濃度蛍光体含有樹脂層及び前記蛍光体含有透光性樹脂部を介して外部に出射され、前記平行方向へ発光される光は前記蛍光体含有透光性樹脂部を介して外部へ出射されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 基体と、
   前記基体の上面上に、当該基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置された発光素子と、
   前記発光素子の側方を覆うように設けられた、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有透光性樹脂部と、
   前記発光素子の上面に形成された、前記蛍光体含有透光性樹脂部の蛍光体濃度よりも低い蛍光体濃度を有する低濃度蛍光体含有樹脂層とを備えたことを特徴とする発光装置。
4. 前記発光素子から発光された光のうち、前記垂直方向へ発光される光は前記低濃度蛍光体含有樹脂層を介して外部に出射され、前記平行方向へ出射される光は前記蛍光体含有透光性樹脂部を介して外部に出射されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記発光素子は、青色又は紫外光を発光する発光素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
6. 基板表面に設けられた発光層を有する発光素子における前記基板表面と対向する一面に、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、
   前記蛍光体含有樹脂層が形成された一面を上方にして前記発光素子を基体の上面に、当該基体の上面に対して垂直方向への光強度が平行方向への光強度よりも強くなるように配置する工程と、
   前記蛍光体含有樹脂層よりも低い蛍光体濃度を有する蛍光体含有透光性樹脂部を前記発光素子の上方であって当該発光素子における前記蛍光体含有樹脂層が形成された一面よりも広い領域を覆うように形成する工程とを有する発光装置の製造方法。
7. 基板表面に設けられた発光層を有する発光素子における前記基板表面と対向する一面に、前記発光素子から発光された光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、
   前記蛍光体含有樹脂層が形成された一面を上方にして前記発光素子を基体の上面に、当該基体の上面に対して平行方向への光強度が垂直方向への光強度よりも強くなるように配置する工程と、
   前記蛍光体含有樹脂層よりも高い蛍光体濃度を有する蛍光体含有透光性樹脂部を、前記発光素子の側方を覆うように形成する工程とを有する発光装置の製造方法。
8. 前記蛍光体含有透光性樹脂部は、前記蛍光体含有樹脂層の上方を覆うことなく形成することを特徴とする請求項７に記載の発光装置の製造方法。

Images