JP6523597B2

JP6523597B2 - 発光装置

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Publication number: JP6523597B2
Application number: JP2013203704A
Authority: JP
Inventors: 信也大倉
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: US20150092414A1; JP2015070134A; US9373767B2

Description

本発明は、発光装置に関し、より詳細には、発光素子の周辺に光反射部材が配置された発光装置に関する。

従来から、小型で電力効率が良好な発光素子の周辺に光散乱層を配置して、発光素子の端面から放出される光を効率的に利用して発光効率を向上させることを意図した発光装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

特開平１１−２８４２３４号公報特開２０１０−２３２２０３号公報

しかし、光散乱層を配置しても、発光素子を搭載する基体表面に配置される金属部材の種類によっては、発光素子から出射された光が吸収されるため、特に初期明るさの要求を十分に満足させることができないのが現状である。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、さらに効率の高い光取り出しを実現することができる発光装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、発光素子を搭載する基体表面に配置される金属での光の吸収を防止するために、従来から使用されていた光散乱層の活用について種々検討した結果、光散乱層の反射率を高めるとともに、そのような反射率の高い光散乱層で金属を被覆することにより、金属による光の吸収を防止し得るがことを見出した。同時に、フェイスアップ／フェイスダウン等の発光素子の実装方式、発光素子の厚み、光散乱層の材料及び粘度、光散乱層の形状等についてさまざまな変更を加えた種々の実験を通して、適所にかつ適切な状態で反射率の高い光散乱層を配置することにより、確実に光取り出し効率を向上させることができることを見出し、本発明の完成に至った。

つまり、本発明の発光装置は、
表面に金属を有する基体と、
該基体の表面に搭載された発光素子と、
該発光素子と金属とを接続するワイヤと、
前記金属を被覆する光反射部材とを備え、
前記ワイヤは、前記金属の表面に配置された第１ボンディングボール部と、該第１ボンディングボール部からその上方に延長する延伸部を有し、
前記光反射部材は、前記第１ボンディングボール部上に突出部を有することを特徴とする。

本発明の発光装置によれば、シンプルな形態によって、確実に光取り出し効率を向上させることができる。

本発明の発光装置の一実施形態を示す要部の概略断面図である。図１Ａの要部の概略拡大図である。本発明の発光装置の別の実施形態を示す要部の概略断面図である。

本発明の発光装置は、基体と、発光素子と、ワイヤと、光反射部材とを備える。また、発光装置は、さらに、透光部材を備えていてもよい。

（基体）
発光装置は、通常、発光素子を搭載するための基体を備えている。
基体は、通常、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性材料、絶縁性材料と金属部材との複合材料等によって構成される。耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられ、これらのセラミックス材料に、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。

基体は、通常、その表面及び／又は内部に発光素子と接続される金属を配線パターンとして有するものが用いられる。金属は、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等によって形成されているものが挙げられる。また、金属が表面に配置される場合には、その表面に、搭載される発光素子からの光を効率よく取り出すために反射メッキが施されていてもよい。また、金属は、基体表面又は内部において、屈曲、変形していてもよい。金属は、例えば、数μｍから数百μｍの厚みが挙げられる。
このような基体は、当該分野で公知であり、発光素子等が実装されるために使用される基体のいずれをも用いることができる。
なお、金属は、発光素子と電気的に接続されるもののみならず、発光素子又は保護素子を載置するか、放熱性を向上させる、保護素子と電気的に接続されるなど、他の機能を付与するために利用することができる。
また、基体の表面に有する金属とは、配線パターンとして有する場合は金属膜と言い換えられるが、本発明これに限定されるものではなく、リードフレームタイプの発光装置も含む。つまり、発光素子が載置される基体として、リードと樹脂とからなる基体を用いると、そのリードは基体の表面に露出しており、リードが基体の表面に有する金属に相当する。

なかでも、基体は、発光素子を取り囲む壁を備えるものが好ましい。言い換えると、基体は、その表面に発光素子を載置するための凹部を備えるものであってもよいし、板状の基体に発光素子に対向するように壁部を配置したものでもよい。基体が壁を備えることにより、発光素子から出射された光の配光性を向上させることができる。なお、壁は、発光素子と対向する面が段差を有していてもよいし（図１Ａの壁１１ａ参照）、湾曲していてもよいし、傾斜していてもよい。このような形状とすることにより、意図する方向への光の取り出しを効率的に行うことができる。特に段差によって表面積を増大させることができるために、後述する光反射部材の剥がれを防止でき、さらに、光反射部材のより高い這い上がりを促進することができる。壁部の高さは、発光素子の大きさ、発光装置の大きさ等によって、任意に調整することができる。
壁部の表面は、後述するような発光素子から出射される光に対する反射性を有するものが好ましい。

（発光素子）
本発明で用いられる発光素子は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子を意味する。なかでも、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体による発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。ただし、最終的に、基板が除去されたものであってもよい。

発光素子は、対向する面に正及び負の電極がそれぞれ形成されたものであってもよいが、同一面側に正及び負の電極がともに形成されているものが好ましい。後者の場合の一対の電極は、同じ高さで配置されていてもよいし、電極間に高低差があってもよい。正及び負の電極は、必ずしも１つずつ形成されていなくてもよく、それぞれ２つ以上形成されていてもよい。

電極は、その材料、膜厚、構造において、特に限定されず、金、銅、鉛、アルミニウム又はこれらの合金を含む単層構造又は積層構造のいずれでもよい。また、各電極の表面には、パッド電極として、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ等の金属又は合金の単層膜又は積層膜を形成してもよい。パッド電極の膜厚は特に限定されないが、なかでも、最終層（最も表面側）にＡｕを配置され、その膜厚が１００ｎｍ程度以上であることが好ましい。

発光素子は、通常、上述した基体の上面に搭載され、接合部材によって固定される。
対向する面にそれぞれ正及び負の電極を有する発光素子の場合には、発光素子を基体の金属上に載置し、一方の電極（以下、第１電極ということがある）が形成された一方の面（以下、第１面又は裏面ということがある）は、接合部材として、銀、金、パラジウムなどを含有した導電性ペースト等によって固定することが好ましい。これによって、裏面に配置された第１電極を導電性ペーストによって、基体の金属に電気的に接続することができる。

他方の電極（以下、第２電極ということがある）が形成された他方の面（以下、第２面又は上面ということがある）は、基体とは反対側に面して配置され、第２電極は、後述するように、ワイヤと電気的に接続される。第２電極と接続されたワイヤは、さらに、基体の金属と電気的に接続される。この場合、第２の電極と金属との間で、ワイヤによって、１箇所のみ接続されていてもよいが、２箇所以上で接続されていることが好ましい。ワイヤの接続が２箇所以上であれば、後述する光反射部材を、より適所に適切な形状で安定して配置することができる。

同一面側に正及び負の電極を有する発光素子を用いる場合は、フェイスアップ実装することが好ましい。つまり、電極が形成されていない側の面（以下、第１面又は裏面ということがある）を、エポキシ樹脂、シリコーン等の接合部材にて基体に固定することが好ましい。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子の裏面にＡｌ、Ａｇ等の金属メッキをし、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材、導電性ペーストなどを接合材料として用いてもよい。これらの電極は、後述するように、ワイヤによってそれぞれ電気的に接続される。この場合、これらの電極は、ワイヤによって、基体の金属へそれぞれ電気的に接続されることが好ましい。

このようなことから、本発明の発光装置では、発光素子は、１つの発光装置において１つのみ搭載されていてもよいが、複数個搭載されていてもよい。発光素子が複数個搭載されている場合には、並列、直列又はこれらの組み合わせなど、接続形態は特に限定されない。

（ワイヤ）
ワイヤは、上述したように、発光素子と基体の金属とを電気的に接続する導電部材である。ワイヤは、発光素子の表面に形成された電極と電気的に接続されている。そのため、ワイヤは、発光素子の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ²・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ²・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤの直径は、１μｍ〜４５μｍ程度であることが好ましい。このようなワイヤの材料としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、銀等の金属及びそれらの合金が挙げられる。なかでも、接合信頼性、接合後の応力緩和等の観点から、金が好ましい。

ワイヤは、金属の表面に配置された第１ボンディングボール部（いわゆる、イニシャルボール）を有することが好ましい。言い換えると、ワイヤは、ファーストボンドが、発光素子上でなく、金属上に配置されていることが好ましい。
ここで、ファーストボンドとは、ポイント間のワイヤでの接続において、始点としてまず接合する部位を意味し、第１ボンディングボール部を有する部位と言い換えることができる。また、後述するセカンドボンドとは、ポイント間のワイヤでの接続において、終点として次に接合する部位を意味する。

第１ボンディングボール部は、例えば、ボールボンディング法等の公知のボンディング法によって形成することができる。例えば、ワイヤをキャピラリ等の治具に通し、スパーク等による高温加熱を利用して、ワイヤの先端に熱、任意に荷重及び／又は超音波をかけて、ワイヤを溶融させることによりボールを生成させる。この際の温度は、特に限定されることなく、用いるワイヤの材料、太さ等によって調整することができる。例えば、３６０℃程度以下の温度が挙げられる。ボールの大きさは特に限定されることなく、通常、ワイヤの１．２〜２０倍程度、さらに１．５〜１０倍程度の直径とすることができる。その後、このボールを金属上に接合する。
これにより、基体における金属が薄膜であっても、ボンディングのボールがパッド電極の役割を果たして、ワイヤボンドを形成する部位に与えられる押圧等のダメージを軽減又は緩和することができる。その結果、安定した接合を可能とする。

第１ボンディングボール部は、圧着ボールであることが好ましい。このような形態とすることにより、その高さ及び接合面積を容易に調整することができるとともに、ワイヤボンディング自体の接合強度を確保することができる。接合時には、超音波を印加しながらボールを圧着してもよい。
第１ボンディングボール部の高さは、ワイヤの直径、ワイヤの供給量（通常、治具から繰り出すワイヤの長さ）、ワイヤの先端に負荷する接合温度、圧着する際のボールの荷重等の条件を適宜設定することにより、調整することができる。例えば、ワイヤの直径の１倍から３倍程度が好ましい。具体的には、１０〜３０μｍ程度が好ましく、１５〜２０μｍ程度がより好ましい。
第１ボンディングボール部の金属との接合面積は、後述する光反射部材の形態によって適宜調整することができる。例えば、ワイヤの直径の１倍から３倍程度又はボールの直径の１／３〜１倍程度が好ましい。

第１ボンディングボール部の位置は、上述したように、金属の表面であり、後述するワイヤボンド法において、ワイヤを発光素子と金属との電気的な接続を適切に行うことができる位置であればよい。通常、発光素子の大きさ、意図する発光装置の大きさによるが、例えば、発光素子からの距離が、４００〜６００μｍ程度の範囲内に配置されることが好ましい。
また、別の観点から、基体が発光素子を取り囲む壁を有している場合には、第１ボンディングボール部は、発光素子と壁との中間領域に配置されていることが好ましい。ここでの中間領域とは、発光素子と壁との中央±発光素子と壁との距離の±１５％程度の領域を意味する。
このような範囲とすることにより、通常のワイヤボンディングにおいて、ワイヤ自体が発光装置の他の部位、例えば、発光素子の上縁等に接触することなく、ワイヤのダメージを回避することができる。また、後述する光反射部材の極薄膜化を確実に防止することができる。

なお、第１ボンディングボール部は、例えば、以下のような方法によって形成してもよい。
まず、金属上に、ワイヤの溶融により形成されたボールを圧着し、この圧着ボールから、若干上方に移動させた後又は移動させずに、キャピラリを任意の方向に水平移動させる。この場合の任意の方向は、例えば、接続を意図する発光素子の特定部位を０度の位置とすると、１５０〜２１０度程度の範囲が挙げられる。つまり、接続を意図する発光素子の略反対の方向である。この際のキャピラリの移動距離は、１０〜１００μｍ程度とすることが適している。その後、キャピラリを上昇させる。続いて、キャピラリを第１ボンディングボール部直上に水平移動させ、その後、下降させることにより、第１ボンディングボール部上にキャピラリを圧着させて、第１ボンディングボール部から延長するワイヤの別の部位を第１ボンディングボール部上に圧着させる。第１ボンディングボール部上にワイヤの別の部位を圧着させる際、超音波を印加しながら圧着してもよいが、印加せずに圧着することが好ましい。このように、２度の圧着を行うことにより、第１ボンディングボール部表面を平坦とすることができ、第１ボンディングボール部の高さ及び金属との接触面積の調整をより確実に行うことができる。

ワイヤは、また、第１ボンディングボール部の上方に延長する延長部を有することが好ましい。ワイヤは、通常、さらに、延長部からセカンドボンドに向かって方向変更する部位、セカンドボンドまで延長する部位を有する。セカンドボンドは、発光素子上に配置されていることが好ましい。これによって、ワイヤが金属と発光素子とを接続する。

第１ボンディングボール部の上方に延長する延長部は、第１ボンディングボール部の上方であって、第１ボンディングボール部の外縁内で延長する部位を有することが好ましく、特に、金属の表面に対して垂直方向に延長する部位を有することがより好ましい。延長部は、第１ボンディングボール部から延長する部位であることが好ましい。ここで、垂直方向とは、垂直±５度又は±３度程度の任意の方向、好ましくは、発光素子側への傾斜を許容することを意味する。延長部は、第１ボンディングボール部から発光素子の上面までの高さに相当する長さ、これよりも小さな又は大きな長さとすることができる。例えば、第１ボンディングボール部から発光素子の上面までの高さに相当する長さの±２０％程度の長さであることが好ましい。このようなワイヤの延長部は、後述する光反射部材の突出部の高さを調整することに有利に利用することができる。

ワイヤの延長部からセカンドボンドに向かって方向を変更する部位は、第１ボンディングボール部の上方から延長する延長部との境界が明確でなくてもよい。通常、変更する方向は、発光素子の上面の特定の電極への方向を意味する。方向の変更は、徐々に又は急激であってもよい。

セカンドボンドまで延長する部位は、少なくとも、発光素子及びその周辺（つまり、金属上）の上方に位置する部位である。この部位は、ワイヤが略同一の高さ又は若干傾斜してセカンドボンドまで延長する。ここでの傾斜は、例えば、１０度程度以内が挙げられ、７度程度以内が好ましく、５度程度以内がより好ましい。セカンドボンドにおけるこの部位は、ワイヤが押し付けられた形状、つまり、ボンディングステッチ形状とすることが好ましい。

このような一連のワイヤは、最も高い部位が、発光素子と第１ボンディングボール部との間であって、発光素子が載置されていない金属の上方に位置することが好ましい。このようなループ形状とすることにより、ワイヤの延伸部を金属の表面に対して垂直な方向に確実に配置することができる。また、発光装置自体の総厚み（高さ）をより低減することができる。さらに、ワイヤの他の部位への接触を阻止して、ワイヤの断線等を防止することができる。

このようなワイヤの形態を形成するために、例えば、ボールボンディング法等の公知のボンディング法を利用することができる。特に、ボールスティッチオンボール（ＢＳＯＢ）を利用することが好ましい。
まず、金属上に、上述したように、ワイヤによって第１ボンディングボール部を形成する。そして、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを第１ボンディングボール部から上昇させる。その後、キャピラリを発光素子の接続を意図する電極とは反対の方向に水平移動させる。次いで、キャピラリを上昇させ、その後、キャピラリを降下させながら、発光素子の接続を意図する電極に向かって移動させ、発光素子の電極表面に、ワイヤを押し付けることが好ましい。この際、熱、荷重及び／又は超音波を加えて、ワイヤを変形させることにより、発光素子の電極上に、いわゆるセカンドボンドとして、ボンディングステッチを形成することができる。なお、意図するワイヤループ形状に応じて、キャピラリの水平移動、上昇及び降下の順序及び程度は適宜変更することができる。

上述したように、このようなワイヤの形態は、１つの発光装置における１以上のワイヤボンディング点において存在していればよい。つまり、第１ボンディングボール部は、１つの発光装置において１以上形成されていればよい。通常、フェイスアップ実装した発光素子を１つ備える発光装置においては、２つ形成されることとなる。この場合には、発光装置において対角線状等、互いに離間して配置されることが好ましい。また、フェイスアップ実装した発光素子を２以上備える発光装置においては、発光素子の接続形態に応じて、２つ以上形成されていればよい。この場合も、発光装置において対角線状等、互いに離間して配置されることが好ましい。

ただし、発光素子と金属とを電気的に接続するための第１ボンディングボール部のみならず、金属の表面には、電気的な接続を有さない第１ボンディングボール部と同様のボンディングボール部がさらに配置されていてもよい。これによって、後述する光反射部材の適所における適切な配置を確実にすることができる。つまり、光反射部材の極薄膜部位をなくすことができる。

（光反射部材）
金属は、その表面の一部が光反射部材で被覆されており、その全部が被覆されていることが好ましい。これにより、発光素子から出射された光が金属によって吸収されることを阻止することができる。その結果、初期明るさをも向上させることが可能となる。

光反射部材は、突出部を有する。この突出部は、第１ボンディングボール部に対する光反射部材の構成材料の這い上がりを利用して形成されたものであり、少なくとも第１ボンディングボール部の表面の一部又は全部を被覆して配置される。この突出部は、さらに、第１ボンディングボール部上に配置されていることが好ましく、第１ボンディングボール部上におよんで配置されていることが好ましい。言い換えると、光反射部材は、第１ボンディングボール部の金属との接合部位以外の金属の全表面を被覆し、さらに、第１ボンディングボール部の露出表面の全部を被覆する突出部を有することが好ましく、第１ボンディングボール部の露出表面の全部を被覆し、かつ、第１ボンディングボールの上におよぶ突出部を有することがより好ましい。突出部は、さらに、第１ボンディングボール部からその上方に延長する延長部の一部を被覆して配置されることが好ましい。

従って、光反射部材は、突出部に向かって漸次高さが異なる、つまり、徐々に高くなる。ただし、突出部は、光反射部材における厚みが厚膜となって突出した部位のみならず、最も低い位置（つまり、最も基体表面に近い位置）に配置する光反射部材の表面に対して、例えば、その下層に配置する部材又は膜（つまり、第１ボンディングボール部）等に起因して突出した部位を指す。そのため、突出部は、光反射部材において最厚膜部位でなくてもよい。

このような突出部を有することにより、光反射部材の金属表面の確実な被覆を実現することができる。また、光反射部材の発光素子上面の被覆を効果的に防止することができる。よって、光取り出し効率を向上させることができ、初期明るさの要求をも十分に満足させることができる。

つまり、光反射部材は、通常、後述するように溶融樹脂又は樹脂溶液（以下、樹脂溶液等と記載することがある）によって形成されるが、金属表面を被覆する際、その樹脂溶液等は相当の流動性及び／又は濡れ性を有する。そのため、平坦な表面では、その表面張力によって表面に沿って広がる。
一方、平坦な表面の上に、上述した基体の凹部の壁、発光素子の側面等の凸部が存在すると、その凸部に沿って樹脂溶液等が這い上がる。
近年の発光装置は、非常に微小であるため、光反射部材として使用される樹脂溶液等の使用量は極少量であり、その微調整が困難な状況である。

そのために、樹脂溶液等が、凸部に沿って這い上がると、この樹脂溶液等の量が極少量であるために、凸部近傍以外の金属の表面に、つまり他領域に存在するはずの樹脂溶液等が凸部に引き寄せられて集中し、他領域において極薄膜化を招くか、島状に欠如して、金属の一部を露出させることとなる。その結果、光反射部材が極薄膜化した部位又は露出した部位において、金属が発光素子から出射された光を吸収することとなり、光の取り出し効率を低下させる。

特に、樹脂溶液等が、発光素子自体の薄い厚みに起因して、発光素子の側面に沿って這い上がり、さらに発光素子上面にまで到達することとなる。また、例えば、特開平１１−２８４２３４号公報に記載されているように、ワイヤが、金属の表面に対して鋭角で傾斜した形状の場合には、ワイヤを伝って、やはり発光素子上面にまで到達することとなる。これらの結果、光の出射領域を狭め、やはり、光の取り出し効率を低下させる。

これに対して、上述したように、金属上に積極的に第１ボンディングボール部及びその上方に延長する延長部からなるワイヤを配置することにより、意図しない部位へ這い上がることが予想される樹脂溶液等を、積極的に第１ボンディングボール部に這い上がらせることができる。そのため、意図しない部位への樹脂溶液等の這い上がりを確実に防止することができる。その結果、樹脂溶液等を発光素子の上面にまで到達することを確実に防止して、光の取り出し効率を確保することが可能となる。

また、第１ボンディングボール部は、ワイヤによって、金属上の任意の位置に形成されるために、光反射部材の薄膜化が最も発生しやすい部位に配置させることが可能となる。そのため、第１ボンディングボール部によって光反射部材の突出部を配置することができ、光反射部材の薄膜化又は島状の欠如を効果的に防止することができる。その結果、金属が発光素子から出射された光を吸収することなく、やはり、光の取り出し効率を向上させることができる。

さらに、第１ボンディングボール部及び延長部は、通常、金属の表面に対して鋭角で傾斜することなく配置することができるために、意図しない樹脂溶液等の這い上がりを阻止することができ、さらに、その這い上がり量を調整することが容易となるために、所望の部位にのみ光反射部材を配置することが可能となる。

光反射部材は、発光素子の側面の少なくとも一部を被覆していることが好ましく、その側面の全部を被覆していることがより好ましい。この場合、発光素子の全上面は光反射部材から露出していることが好ましい。さらに、基体が発光素子を取り囲む壁を備えている場合、光反射部材は、壁の一部を被覆していることが好ましく、その全部を被覆していることが好ましい。これにより、発光効率を低減させることなく、発光素子から横方向に出射される光を上方に効率的に取り出すことができる。

光反射部材は、発光素子からの光に対する反射率が６０％以上である反射性材料、より好ましくは７０％、８０％又は９０％以上の反射性材料で形成されているものが好ましい。
反射性材料は、例えば、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料等により形成することができるが、なかでも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、樹脂が好ましい。
樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。具体的には、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、アクリル樹脂の１種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等が挙げられる。

また、これら材料、例えば、樹脂に、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、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、酸化ニオブ、硫酸バリウム、カーボンブラック、各種希土類酸化物（例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム）などの光反射材、光散乱材又は着色剤等を含有させることが好ましい。また、ガラスファイバー、ワラストナイトなどの繊維状フィラー、カーボン等の無機フィラー、放熱性の高い材料（例えば、窒化アルミ等）を含有させてもよい。

光反射部材は、上述した材料によって、通常、溶融樹脂又は樹脂溶液を調製し、この樹脂溶液等をスクリーン印刷、ポッティング、トランスファーモールド、コンプレッションモールド等することにより、突出部とともに形成することができる。なお、突出部の形状は、第１ボンディングボール部の直径（十数μｍから数十μｍ）、圧着形状、樹脂溶液等の濃度（数重量％から数十重量％）、粘度（１から数十Ｐａ・ｓ）、形成温度（百数十から数百℃）等を公知の範囲で調整することにより、容易に制御することができる。

（透光部材）
透光部材は、発光素子から出射される光を通過させる部材であり、発光素子及び／又は光反射部材を被覆するように配置されていることが好ましい。

透光部材は、発光素子から出射される光の６０％以上を透過するもの、さらに、７０％、８０％又は９０％以上を透過するものが好ましい。このような部材としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂、ガラス等が挙げられる。なかでもシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂がより好ましい。

透光部材は、板状、シート状、塊状のいずれの形状でもよい。その厚みは特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度が好ましい。透光部材は均一な厚みを有していてもよいし、部分的に厚膜又は薄膜状であってもよいし、上面を凸面、凹面等の凹凸面にしてもよい。その平面形状は、発光装置の大きさ、形状、発光素子の配置等によって適宜調整することができ、発光素子の上面よりも大きいことが好ましい。特に、透光部材は、発光素子の上面の全面と、上述した光反射性部材の一部とをともに被覆する大きさであることが好ましく、全部とを被覆する大きさであることがより好ましい。また、上述したように、複数の発光素子を被覆する場合は、これら全ての発光素子の上面の全部を被覆する大きさとすることがより好ましい。

透光部材は、蛍光体及び／又は拡散材等を備えていてもよい。これらは、透光部材の材料中に含有されていてもよいし、これらを含有する層がその上、間、下に配置されていてもよい。また、これらの蛍光体及び／又は拡散材等が、透光部材内で沈降等、偏在していてもよい。
蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。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（ＹＡＧ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。特に、青色発光素子に組み合わせて白色発光させる蛍光体としては、青色で励起されて黄色のブロードな発光を示す蛍光体を用いることが好ましい。例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等が好ましい。このような蛍光体が透光部材に含有される場合、蛍光体の濃度を、例えば５〜５０％程度とすることが好ましい。
また、黄色蛍光体の他に、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ：Ｅｕ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｚｎ：Ｃｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＢ_ＸＮ_３＋Ｘ：Ｅｕ、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ及びＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕなどの蛍光体を用いて演色性や、色再現性を調整することもできる。

拡散剤としては、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラック、蛍光体の結晶又は焼結体、蛍光体無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。
透光部材は、ポッティング、スクリーン印刷等によって形成することができる。

本発明の発光装置には、発光素子の他、保護素子等が搭載されていてもよい。保護素子は、１つでもよいし、２つ以上の複数個でもよい。ここで、保護素子は、例えば、ツェナーダイオード、トランジスタのダイオード等の公知のもののいずれでもよい。

以下に、本発明の発光装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態１
この実施形態の発光装置１０は、図１Ａ及び１Ｂに示すように、
表面に金属１２を有する基体１１と、基体１１の表面に搭載された発光素子１５と、発光素子１５と金属１２とを電気的に接続するワイヤ１６と、金属１２を被覆する光反射部材１３とを備える。また、発光素子１５と光反射部材１３とを被覆する透光部材１４を備えている。

基体１１は、例えば、窒化アルミニウムのセラミックスからなる板材の表面に、チタン、パラジウム、金がパターン蒸着されて金属１２が配線パターンとして形成されたものであり、この金属１２の上にさらに金メッキが施されている。また、基体１１は、発光素子１５を取り囲む壁１１ａを有する。壁１１ａは、発光素子１５から遠い方が広い空間となるように、段差が形成されている。壁１１ａは、発光素子１５の表面と同程度の高さに段差を有し、その総高さが、発光素子の厚みの３倍程度である。
基体１１上の金属１２表面には、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田やエポキシ、シリコーン等の樹脂による接合部材１７によって、発光素子１５がフェイスアップ実装されている。

発光素子１５は、その上面に正負電極（図示せず）が形成されており、これら正負電極は、ワイヤ１６によって、それぞれ金属１２と電気的に接続されている。
発光素子１５は、例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光）又は緑色（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）の発光素子として、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）によって形成されている。

ワイヤ１６は、直径１５μｍの金線であり、金属１２の上において、第１ボンディングボール部１６ａと、第１ボンディングボール部１６ａからその上方、つまり、金属１２の表面に対して略垂直方向に延長する延長部１６ｂを有している。さらに、ワイヤ１６は、延長部１６ｂから発光素子１５に向かって方向を変える部位１６ｃ、この部位１６ｃから若干下向きに傾斜して発光素子１５まで延長し、発光素子１５の電極に接続される部位１６ｄを有し、発光素子１５の電極(図示せず）の上面に押し付けられた形状で接続されている。このような一連のワイヤ１６は、最も高い部位Ａが、発光素子１５と第１ボンディングボール部１６ａとの間であって、発光素子１５が載置されていない金属１２の上方に位置している。

ここで、第１ボンディングボール部１６ａの高さは、２０μｍ程度、直径及び金属１２との接触部位の径は６０〜１２０μｍ程度である。ワイヤの最も高い部位Ａは、金属１２の表面から、１６０〜１８０μｍ程度の高さである。延長部１６ｂは、金属の表面から、１６０μｍ程度の高さ程度までである。

光反射部材１３は、シリコーン樹脂に酸化チタンが３０重量％程度で含有されて形成されている。
光反射部材１３は、基体１１上の金属１２の全面を被覆しており、その表面張力によって、第１ボンディングボール部１６ａ上におよぶ突出部１３ａを有する。
突出部１３ａは、第１ボンディングボール部１６ａの露出した表面の全てを被覆しており、第１ボンディングボール部１６ａ上に及び、さらに延長部１６ｂの下方の一部の周囲も被覆している。
突出部１３ａは、光反射部材１３を形成する際の樹脂溶液等の粘度等によって、その高さが調整されており、第１ボンディングボール部１６ａに向かって漸次高くなっている。突出部１３ａの最も高い（厚い）部位は、金属１２の表面から１００μｍ程度の高さ（厚み）である。光反射部材１３の最も薄い部位の厚みは、１０μｍ程度である。
また、光反射部材１３は、その表面張力によって、発光素子１５の全側面と、段差を有する基体１１の壁１１ａの全面とを被覆している。

発光素子１５及び光反射部材１３を被覆して、透光部材１４が配置されている。透光部材１４の上面は、壁１１ａの上面と略面一である。
透光部材１４は、シリコーン樹脂に蛍光体としてＹＡＧを、透光部材１４の全重量の５〜１０重量％で含有して形成されている。蛍光体１８は、シリコーン樹脂内で沈降しており、光反射部材１３側に堆積している。

この実施形態の発光装置は、上述したように、金属上に積極的に第１ボンディングボール部及びその上方に延長する延長部からなるワイヤを配置することにより、意図しない部位へ這い上がることが予想される光反射部材を構成する樹脂溶液を、積極的に第１ボンディングボール部に這い上がらせることができる。そのため、意図しない部位、つまり、発光素子の上面までの樹脂溶液の這い上がりを確実に防止することができる。その結果、光の取り出し効率を確保することが可能となる。

別の観点から、光反射部材が突出部を有することにより、光反射部材の金属表面の確実な被覆を実現することができる。また、光反射部材の発光素子上面の被覆を効果的に防止することができる。よって、光取り出し効率を向上させることができ、初期明るさの要求をも十分に満足させることができる。
これによって、樹脂溶液等の粘度を調整するという簡便な方法によって、非常に困難である１つの発光装置への樹脂溶液等の極少量の使用量の微調整を不要とし、確実に上記効果を発揮させることができる。

また、第１ボンディングボール部を、金属上の任意の位置に形成されるために、光反射部材の薄膜化が最も発生しやすい部位に配置させることが可能となる。そのため、第１ボンディングボール部によって光反射部材の突出部を配置することができ、光反射部材の薄膜化又は島状の欠如を効果的に防止することができる。その結果、金属が発光素子から出射された光を吸収することなく、やはり、光の取り出し効率を向上させることができる。

実施形態２
この実施形態の発光装置２０は、図２に示すように、
発光素子１５を、直列接続によって２つ備えており、それに対応する基体２１及び金属２２のパターンを用いている以外は、実質的に実施形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。
この場合、発光素子１５間を接続するために、一方の発光素子１５の電極上で、ボールスティッチオンボールが形成されている。
このような実施形態の発光装置においては、実施形態１と同様の効果を発揮させることができる。

本発明の発光装置は、ファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等における画像読取装置に利用される照明装置のみならず、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、携帯電話機等のバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、車載用ストップランプ、各種センサ及び各種インジケータ等の種々の照明装置に利用することができる。

１０、２０発光装置
１１基体
１１ａ壁
１２金属
１３光反射部材
１３ａ突出部
１４透光部材
１５発光素子
１６ワイヤ
１６ａ第１ボンディングボール部
１６ｂ延長部
１６ｃ方向を変える部位
１６ｄ発光素子に接続される部位
１７接合部材
１８蛍光体
Ａワイヤの最も高い部位

Claims

表面に金属を有する基体と、
該基体の表面に搭載された発光素子と、
該発光素子を囲む壁と、
前記発光素子と金属とを接続するワイヤと、
前記金属を被覆する光反射部材とを備え、
前記ワイヤは、前記金属の表面に配置された前記発光素子と前記壁との間に配置された第１ボンディングボール部と、該第１ボンディングボール部の上方に、前記金属の表面に対して垂直に延長する延長部と、前記発光素子に向かって下向きに傾斜する傾斜部とを有し、
前記光反射部材は、前記発光素子の側面の少なくとも一部と、前記壁の少なくとも一部と、前記第１ボンディングボール部の全部と、前記第１ボンディングボール部の上方の前記延長部の一部とを覆い、前記第１ボンディングボール部上に突出部を有することを特徴とする発光装置。
前記光反射部材は、前記突出部に向かって漸次高さが異なる請求項１に記載の発光装置。
前記光反射部材は、前記壁の全面を被覆する請求項１に記載の発光装置。
さらに、少なくとも前記発光素子又は前記光反射部材を被覆する透光部材が配置されている請求項１に記載の発光装置。
前記透光部材は、蛍光体を含有する請求項４に記載の発光装置。
前記発光素子は、基体の表面にフェイスアップ実装されており、前記ワイヤは、前記発光素子を構成する電極と金属とを電気的に接続する請求項１に記載の発光装置。
前記光反射部材は、前記発光素子の全側面を被覆し、かつ全上面を露出させる請求項１に記載の発光装置。
前記ワイヤは、最も高い部位が、前記発光素子と第１ボンディングボール部との間であって、前記発光素子が載置されていない金属の上方に位置する請求項１に記載の発光装置。