專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層對(duì)來(lái)自發(fā)光元件的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換的發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
已知通過(guò)熒光體將來(lái)自發(fā)光元件的一部分光轉(zhuǎn)換為不同波長(zhǎng)的光，與來(lái)自發(fā)光元件的光混合起來(lái)射出的發(fā)光裝置。作為這種發(fā)光裝置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的形成方法，使用在發(fā)光元件的上表面涂敷或印刷散布了熒光體粒子的樹脂的方法或向喇叭內(nèi)澆注的方法。例如專利文獻(xiàn)1公開了在喇叭內(nèi)并排配置多個(gè)發(fā)光元件，由熒光體分散樹脂填充喇叭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)2公開了將熒光體分散樹脂層澆注到發(fā)光元件上表面，澆筑成圓頂形狀的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)3公開了通過(guò)蠟紙印刷等印刷手法以覆蓋熒光元件上表面和側(cè)面的方式形成熒光體分散樹脂層的構(gòu)成。在將熒光體分散樹脂層用作波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的發(fā)光裝置中，進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光的量會(huì)根據(jù)熒光體分散樹脂層所包含的熒光體的量而發(fā)生變化，因此為了獲得期望色度的發(fā)光， 就需要按照熒光體分散樹脂層的熒光體濃度來(lái)設(shè)計(jì)熒光體分散樹脂層的厚度，將熒光體分散樹脂層形成為該厚度。專利文獻(xiàn)1日本特開2006-489 號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2009-1；35136號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2010-118531號(hào)公報(bào)通過(guò)現(xiàn)有的涂敷、印刷、向喇叭內(nèi)澆注等手法形成的熒光體分散樹脂層的厚度會(huì)產(chǎn)生百分之十幾左右的制造誤差。近些年來(lái)，將熒光體分散樹脂層的熒光體濃度提高為高于現(xiàn)有濃度(例如50%以上)，從而可知能大幅提高顏色轉(zhuǎn)換效率，發(fā)光效率得以提高。當(dāng)使用高熒光體濃度的熒光體分散樹脂層的情況下，為了獲得期望色度，需要在厚度方向高精度地形成比現(xiàn)有技術(shù)薄的熒光體分散樹脂層。然而由于根據(jù)現(xiàn)有的涂敷、印刷、注入等手法會(huì)產(chǎn)生百分之十幾左右的厚度誤差， 因而當(dāng)形成了高濃度的熒光體分散樹脂層的情況下，色度的偏差會(huì)變大，很難以高的制造效率制造出期望色度的發(fā)光裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具備較薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的發(fā)光效率高的發(fā)光裝置。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第1方面提供如下的發(fā)光裝置。S卩，基板；安裝于該基板上的發(fā)光元件；配置于發(fā)光元件上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層；以及搭載于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上的下表面平坦的光學(xué)部件，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層具有熒光體粒子、粒子狀間隔體以及散布有熒光體粒子和粒子狀間隔體的基材。熒光體粒子的粒徑小于粒子狀間隔體的粒徑，粒子狀間隔體被夾持于發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面之間，規(guī)定了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度。
優(yōu)選在發(fā)光元件的上表面配置有3個(gè)以上的粒子狀間隔體。粒子狀間隔體例如使用對(duì)于發(fā)光元件發(fā)出的光透明的間隔體。粒子狀間隔體可含有熒光體?？梢詫?duì)光學(xué)部件的平坦的下表面實(shí)施用于控制光的細(xì)微凹凸加工。光學(xué)部件的上表面形狀可以具有用于控制光的預(yù)定形狀。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層例如含有13%重量百分比以上、優(yōu)選含有30%重量百分比以上、更優(yōu)選含有50%重量百分比以上的熒光體粒子。光學(xué)部件的下表面可以構(gòu)成為大于發(fā)光元件的上表面，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面形成將發(fā)光元件的側(cè)面與上述板狀光學(xué)層的側(cè)面連接起來(lái)的傾斜面。發(fā)光元件和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面可以構(gòu)成為由反射材料層覆蓋。另外，本發(fā)明的第2方面提供如下的發(fā)光裝置。即，第2方面的發(fā)光裝置具有基板；安裝于基板上的多個(gè)發(fā)光元件；配置于多個(gè)發(fā)光元件上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層；以及以覆蓋多個(gè)發(fā)光元件的方式搭載于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上的1個(gè)光學(xué)部件，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層具有熒光體粒子、粒子狀間隔體以及散布有熒光體粒子和粒子狀間隔體的基材，熒光體粒子的粒徑小于粒子狀間隔體的粒徑，粒子狀間隔體被夾持于多個(gè)發(fā)光元件中的至少1個(gè)發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面之間，規(guī)定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度。另外，本發(fā)明的第3方面提供如下的發(fā)光裝置的制造方法。即，本制造方法具有 第1工序，將散布有預(yù)定粒徑的粒子狀間隔體和粒徑小于粒子狀間隔體的熒光體粒子的未硬化的基材漿料配置于發(fā)光元件的上表面和光學(xué)部件的平坦下表面中的任一方或雙方上， 經(jīng)由未硬化的基材漿料把發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面重合起來(lái)，將粒子狀間隔體夾入到發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面之間，從而在發(fā)光元件與板狀光學(xué)層之間形成由粒子狀間隔體的粒徑規(guī)定的未硬化的基材漿料層；以及第2工序，使未硬化的漿料層硬化。在第1工序中，當(dāng)光學(xué)部件的下表面大于發(fā)光元件的上表面的情況下，可以通過(guò)未硬化基材漿料的表面張力，形成具有傾斜的側(cè)面的基材漿料層。根據(jù)本發(fā)明，由于由粒子狀間隔體規(guī)定了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度，因此能精度良好地形成較薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。因而能使用含有高濃度熒光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，提供發(fā)光效率較高的發(fā)光裝置。


圖1 (a)是第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置的剖面圖，(b)和(C)是示意性示出從上表面觀察第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置時(shí)間隔體13b的配置的說(shuō)明圖。圖2(a) (C)是表示第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置的制造工序的說(shuō)明圖。圖3(a) (c)是表示第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的結(jié)構(gòu)的變動(dòng)的剖面圖。圖4(a)和(b)是表示在圖2(b)的工序中漿料13’的涂敷位置的變動(dòng)的剖面圖。圖5(a) (c)是表示在圖2(b)的工序中，使發(fā)光元件11的朝向?yàn)槌路綍r(shí)漿料 13’的涂敷位置的變動(dòng)的剖面圖。圖6是第2實(shí)施方式的發(fā)光裝置的剖面圖。
圖7(a) (e)是表示第2實(shí)施方式的發(fā)光裝置的制造工序的說(shuō)明圖。圖8(a) (c)是表示第3實(shí)施方式的搭載了多個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光裝置的各種形狀的剖面圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明10子安裝基板；11發(fā)光元件；12凸塊；13波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層；13a熒光體粒子；1 間隔體；14透明板狀部件；15反射材料層；16外框；130傾斜面。
具體實(shí)施例方式下面說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)光裝置。(第1實(shí)施方式)圖1 (a)表示第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置的剖面圖，圖1 (b)和(c)表示俯視圖。如圖1(a)所示，倒裝式發(fā)光元件11通過(guò)多個(gè)凸塊12接合于上表面形成有布線的子安裝基板 10之上，從而完成了安裝。發(fā)光元件11的上表面搭載有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13之上搭載有透明的板狀部件14。在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的基材中高濃度地分布有熒光體粒子13a，還散布著間隔體13b。 作為基材使用的是對(duì)于發(fā)光元件11發(fā)出的光以及由發(fā)光元件11發(fā)出的光所激勵(lì)的熒光體粒子13a發(fā)出的熒光透明的材料?；募瓤梢允峭该鳂渲扔袡C(jī)材料，也可以是玻璃等無(wú)機(jī)材料。例如，可使用硅樹脂、環(huán)氧樹脂等透明樹脂。若小于間隔體13b的粒徑，則可以使填料和色素分散于基材中。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13所包含的間隔體1 被夾持于發(fā)光元件11與透明板狀部件14之間，從而確定了發(fā)光元件11上表面與透明板狀部件14的間隔，由此規(guī)定(確定)了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的層厚。間隔體1 只要是按照應(yīng)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的層厚具有期望粒徑的粒子狀結(jié)構(gòu)即可，其形狀可為多面體或球狀。例如能夠優(yōu)選使用10 μ m以上且100 μ m以下粒徑的間隔體13b。這種粒徑的間隔體1 的粒徑比發(fā)光元件11發(fā)出的可見光波長(zhǎng)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，因而幾乎不會(huì)產(chǎn)生使光散射的作用。間隔體13b的上部和下部既可以分別與透明板狀部件14和發(fā)光元件11直接接觸，也可以在間隔體1 與透明板狀部件之間以及間隔體1 與發(fā)光元件11上表面之間夾持構(gòu)成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的基材。其原因在于，根據(jù)硬化前基材的粘度和間隔體1 表面對(duì)基材的濕潤(rùn)性，會(huì)在間隔體1 周圍產(chǎn)生與基材的親和性，基材會(huì)進(jìn)入到間隔體1 與板狀部件之間。其中，所有間隔體1 都會(huì)基于相同條件產(chǎn)生與基材的親和性，因此間隔體1 能夠發(fā)揮規(guī)定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的厚度的這一作用不會(huì)發(fā)生變化。關(guān)于間隔體1 的材質(zhì)，只要是能高精度地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的粒徑的材質(zhì)即可，可以是玻璃等無(wú)機(jī)材料或樹脂等有機(jī)材料。優(yōu)選間隔體1 相對(duì)于發(fā)光元件11發(fā)出的光以及熒光體的熒光半透明或透明，更為優(yōu)選的是使用透明的間隔體。還可以在間隔體13b內(nèi)部分散有熒光體。所分散的熒光體可使用與熒光體粒子13a相同的熒光體。作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的基材，在使用樹脂，尤其是硅樹脂的情況下，若間隔體1 中含有堿性成分，則從間隔體1 溶出的堿性成分可能會(huì)導(dǎo)致硅氧烷耦合等耦合的分解產(chǎn)生低分子硅氧烷或者產(chǎn)生泄油，所以間隔體13b的材質(zhì)優(yōu)選采用堿性成分溶出較少的材質(zhì)。另外，若間隔體13b的材質(zhì)中存在光催化劑功能，則也可能會(huì)產(chǎn)生與上述同樣的泄油等，因而優(yōu)選間隔體13b的材質(zhì)不包含具備光催化劑功能的材料。為了平行于發(fā)光元件11的上表面來(lái)支撐板狀透明部件14，如圖1(c)所示，優(yōu)選在發(fā)光元件11的上表面最少配置3個(gè)間隔體13b。尤其如圖1(b)的黑色圓圈所示，優(yōu)選在發(fā)光元件11的四個(gè)角分別配置1個(gè)。由于間隔體13b的粒徑較大，因而不會(huì)產(chǎn)生由于粒子間的引力、斥力而改變彼此位置的作用，能在維持混勻于基材和熒光體粒子13a的時(shí)刻的分散狀態(tài)的情況下在發(fā)光元件11上展開。因而，為了如圖1(b)的黑色圓圈所示在發(fā)光元件11上表面的四角分別配置 1個(gè)間隔體13b，如圖1(b)所示假想將發(fā)光元件11的上表面縱橫分割為正方形區(qū)域，以按照相鄰的正方形區(qū)域的中心的彼此間距離來(lái)散布間隔體13b的密度的量，將間隔體1 添加到基材和熒光體粒子13a，混勻后分散。將該混勻物涂敷或印刷于發(fā)光元件11的上表面后，從概率而言會(huì)在假想的每個(gè)正方形區(qū)域各配置1個(gè)間隔體13b，因而能夠高概率地分別將間隔體13b配置于發(fā)光元件11的上表面的四角的正方形區(qū)域中。對(duì)于熒光體粒子13a，使用粒徑小于間隔體13b的熒光體粒子。具體地，只要比間隔體13b的粒徑略小即可，優(yōu)選小10%以上。作為熒光體粒子13a，使用通過(guò)發(fā)光元件11 發(fā)出的光而被激勵(lì)且發(fā)出期望波長(zhǎng)的熒光的熒光體。例如構(gòu)成發(fā)出白色光的發(fā)光裝置的情況下，可使用發(fā)出藍(lán)色光的發(fā)光元件11，使用將藍(lán)色光作為激勵(lì)光發(fā)出黃色熒光的熒光體 (例如YAG熒光體)。關(guān)于透明板狀部件14，只要是具有平坦的下表面，該下表面被間隔體1 支撐，從而與發(fā)光元件11的上表面形成距離一定的空間(波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層1 的部件即可。透明板狀部件14的平坦的下表面只要是宏觀上平坦即可，微觀程度上可以形成有用于對(duì)光進(jìn)行擴(kuò)散、 配光等的細(xì)微的凹凸。在形成凹凸的情況下，為了不對(duì)間隔體Hb和熒光體粒子的作用帶來(lái)影響，優(yōu)選凹凸的尺寸在5μπι以下。另外還可以在透明板狀部件14的上表面?zhèn)仍O(shè)置光擴(kuò)散、配光用的凹凸。另外，透明板狀部件14的上表面是光取出面，因而為了提高光的取出效率，還可以實(shí)施表面處理來(lái)加工。另外，透明板狀部件14的上表面無(wú)需一定為平面，可加工為以散射、聚光、配光為目的的形狀，例如凹凸形狀或透鏡形狀。其中，對(duì)于透明板狀部件14，使用相對(duì)于發(fā)光元件11發(fā)出的光和熒光體粒子13a 發(fā)出的熒光透明的部件，也可以是具有期望光學(xué)特性的部件。例如可以將截止預(yù)定波長(zhǎng)的板狀濾波器用作透明板狀部件14。另外，還可以使用含有將發(fā)光元件11發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為期望的波長(zhǎng)光的熒光體成分的熒光玻璃板、將熒光體原料燒結(jié)而制作出的熒光陶瓷板(例如 YAG 板)。例如使用形成有Au等的布線圖案的AIN陶瓷制基板作為子安裝基板10。例如使用Au凸塊作為凸塊12。在本實(shí)施方式中，通過(guò)配置間隔體13b，從而能使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13變薄且精度良好地形成為預(yù)定層厚，因而能使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的基材所含有的熒光體粒子13a的濃度成為大幅提高轉(zhuǎn)換效率的高濃度。例如可以使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的基材所含有的熒光體粒子13a 的濃度為13% 90%，使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的層厚為200 μ m 30 μ m,使膜厚的偏差在10% 以下。熒光體粒子13a的濃度在13%重量百分比以上即可，優(yōu)選在30%重量百分比以上， 更優(yōu)選在50%重量百分比以上。
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接著，使用圖2(a) (c)說(shuō)明本實(shí)施方式的發(fā)光裝置的制造方法。首先如圖2(a) 所示，使用凸塊12將倒裝式發(fā)光元件11的元件電極接合安裝于子安裝基板10的上表面的布線圖案。準(zhǔn)備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的未硬化的基材，以預(yù)先確定的濃度添加熒光體粒子13a和間隔體13b，充分進(jìn)行混勻，從而均勻散布于基材中，獲得未硬化的漿料13’。如圖2(b)所示，將該漿料13’在發(fā)光元件11的上表面涂敷(或滴落)預(yù)定量，搭載比發(fā)光元件11的上表面稍大的透明板狀部件14。通過(guò)透明板狀部件14的自重或按照需要在透明板狀部件14 的上表面施加負(fù)重，通過(guò)漿料13’中的間隔體1 將透明板狀部件14支撐于發(fā)光元件11 的上表面，通過(guò)間隔體1 確定發(fā)光元件11上表面與透明板狀部件14的間隔。由此，如圖2(c)所示，未硬化的漿料13’形成厚度相當(dāng)于間隔體1 的粒徑或者相當(dāng)于將覆蓋間隔體1 周圍的基材層厚度加上粒徑的厚度的漿料13’的層。此時(shí)，漿料 13’在覆蓋發(fā)光元件11的側(cè)面的至少一部分的同時(shí)保持表面張力，從而形成將發(fā)光元件11 的側(cè)面與透明板狀部件14的下表面連接起來(lái)的傾斜面130。通過(guò)預(yù)定的硬化處理使?jié){料13’硬化，形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13。由此完成圖1(a)的發(fā)光裝置。并且，在此后的工序中若波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的形狀沒有變化，則不用完全硬化，可通過(guò)半硬化的條件使其硬化。說(shuō)明如上構(gòu)成的發(fā)光裝置的各部分的作用。從發(fā)光元件11向上方放射的光射入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13，一部分被熒光體轉(zhuǎn)換為預(yù)定波長(zhǎng)的光，與未經(jīng)熒光體轉(zhuǎn)換的光混合后從透明板狀部件14的上表面射出。從發(fā)光元件11 的側(cè)面射出的光射入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13，一部分被熒光體轉(zhuǎn)換為預(yù)定波長(zhǎng)的光，從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的傾斜面130射出到外部，或者通過(guò)傾斜面130向上方反射，從透明板狀部件14的上表面射出。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13能增大熒光體粒子13a的濃度，因此能大幅提高轉(zhuǎn)換效率。此時(shí)， 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的層厚通過(guò)間隔體1 被高精度地確定為與熒光體粒子13a的濃度相對(duì)應(yīng)的厚度，因而厚度是均勻的，而且產(chǎn)品之間的偏差較小。因而能提供同一產(chǎn)品內(nèi)顏色不均較少且產(chǎn)品間顏色偏差較小的發(fā)光裝置。并且在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明的是波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的側(cè)面通過(guò)表面張力而構(gòu)成傾斜面130的例子，而本發(fā)明不限于該形狀。例如傾斜面130可以為圖3(a)所示朝內(nèi)側(cè)(朝向發(fā)光元件11的中心的一側(cè))突出的曲面，還可以是圖3(b)所示朝外側(cè)突出的曲面。另外，還可以如圖3(c)所示，不通過(guò)表面張力形成傾斜面，使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13到達(dá)子安裝基板 10的上表面。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的側(cè)面的形狀是由在制造時(shí)的圖2(b)的工序中涂敷(或滴落)的漿料13’的量來(lái)控制的。若漿料13’的量較少，則如圖3(a)所示，會(huì)形成朝內(nèi)側(cè)突出的曲面的傾斜面130，若增加漿料13’的量，則如圖1(a)所示成為直線狀的傾斜面130，若進(jìn)一步增加漿料13’的量，則如圖3(b)所示，形成朝外側(cè)突出的曲面的傾斜面130。若將漿料 13’的量增至不產(chǎn)生表面張力的程度，則如圖3(c)所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13會(huì)到達(dá)子安裝基板 10的上表面。并且，在上述制造方法中，在圖2(b)的工序中，在發(fā)光元件11的上表面涂敷了未硬化的漿料13’，而本實(shí)施方式的制造方法不限于此。既可以如圖4(a)所示，在透明板狀部件14的下表面涂敷漿料13’，也可以如圖4(b)所示，在發(fā)光元件11的上表面和透明板狀部件14的下表面都涂敷漿料13’。另外，還可以如圖5(a) (c)所示，使安裝于子安裝基板10的發(fā)光元件11朝下，構(gòu)成為分別如圖5(a)所示那樣在發(fā)光元件11的下表面涂敷漿料13’、圖5(b)所示那樣在透明板狀部件14的上表面涂敷漿料13’、圖5(c)所示那樣在發(fā)光元件11的下表面和透明板狀部件14的上表面都涂敷漿料13’。(第2實(shí)施方式)圖6表示第2實(shí)施方式的發(fā)光制造的剖面圖。該發(fā)光裝置為了進(jìn)一步提高光的取出效率，構(gòu)成為由反射材料層15填充了第1實(shí)施方式中圖3的發(fā)光裝置的發(fā)光元件11的下表面的空隙。另外，反射材料層15還覆蓋發(fā)光元件11、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13和透明板狀部件 14的側(cè)面。具體而言，在發(fā)光元件11的外側(cè)配置有框體16，發(fā)光元件11與框體16之間的空間由反射材料層15填充。反射材料層15使用非導(dǎo)電性且反射率較高的材料。反射材料層 15覆蓋發(fā)光元件11、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13和透明板狀部件14的外周側(cè)面。反射材料層15以填充凸塊12之間的方式，填充發(fā)光元件11的底面與基板10上表面之間的空間。作為反射材料層15，例如使用散布了氧化鈦或氧化鋅等反射性的填料的樹脂。框體16例如使用陶瓷環(huán)。這種構(gòu)成的發(fā)光裝置中，如圖6所示，從發(fā)光元件11放射出的光中的從上方射出的光與第1實(shí)施方式相同地射入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13，經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后從透明板狀部件14朝上方射
出ο向發(fā)光元件11的下表面?zhèn)壬涑龅墓馔ㄟ^(guò)填充發(fā)光元件11的底面與基板10的上表面之間的空隙的反射材料層15而被朝上方反射。因而能夠防止光在發(fā)光元件11的底面與基板10的上表面之間重復(fù)反射而衰減的現(xiàn)象，因此能提高向上方的光的取出效率。從發(fā)光元件11的側(cè)面射出的光從側(cè)面射入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13，一部分經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換， 通過(guò)反射材料層15與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的邊界的傾斜面130而被向上方反射。由此，從發(fā)光元件11的側(cè)面射出的光大多不會(huì)返回到內(nèi)部，而是朝上方射出，因而不會(huì)被發(fā)光元件11所吸收。因此能從上方高效地取出橫向傳播光，因而能提高光的取出效率。另外，反射材料層15與透明板狀部件14的側(cè)面接觸，因而反射材料層15的開口 (發(fā)光面)的面積與透明板狀部件14的面積相等，能提供發(fā)光面積較小的光源。在圖6中示出的反射材料層15與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的邊界的傾斜面130是朝內(nèi)側(cè)突出的曲面的例子，然而不限于該形狀，還可以是圖1(a)所示的直線的傾斜面、圖3(b)所示的朝外側(cè)(框體16側(cè))突出的曲面。尤其優(yōu)選的是圖6所示傾斜面130為朝內(nèi)側(cè)突出的曲面的情況，其曲率在5以下。另外，傾斜面130的下端不一定要如圖6、圖1(a)、圖3(b)那樣，與發(fā)光元件11的底面為相同高度，只要至少處于發(fā)光元件11的側(cè)面即可。如果傾斜面130的上端至少與發(fā)光元件11的上表面相比處于基板10側(cè)，則成為反射來(lái)自發(fā)光元件11的側(cè)面的光的傾斜面 130。另外，發(fā)光元件11優(yōu)選倒裝安裝于基板10。這是由于倒裝安裝的情況下，發(fā)光面處于接近發(fā)光元件底面的位置，因而最能夠利用傾斜面130的反射。接著使用圖7(a) (e)說(shuō)明第2實(shí)施方式的發(fā)光裝置的制造方法。首先，圖 7(a) (c)的工序與第1實(shí)施方式的圖2(a) (c)的工序相同。接著，如圖7(d)所示，以包圍發(fā)光元件11的方式通過(guò)樹脂等將框體16粘接于基板10的上表面。如圖7(e)所示，通過(guò)配合器等向發(fā)光元件11、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13以及透明板狀部件14與框體16之間注入反射材料(未硬化)。此時(shí)，以使得反射材料能充分填充于發(fā)光元件11下部的凸塊12周圍的方式進(jìn)行注入。另外，還以反射材料(未硬化)沒有間隙地緊密貼合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的傾斜面130和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面的方式進(jìn)行填充。由此能夠形成具有沿著波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的傾斜面130的形狀的傾斜面的反射材料層15。最后，通過(guò)預(yù)定的硬化處理對(duì)反射材料進(jìn)行硬化，形成反射材料層15。由此制造出本第2實(shí)施方式的發(fā)光裝置。(第3實(shí)施方式)下面說(shuō)明在第1實(shí)施方式中將多個(gè)發(fā)光元件11搭載于1塊子安裝基板10上的發(fā)光裝置。圖8(a)、(b)、(c)表示第3實(shí)施方式的發(fā)光裝置的剖面圖。將多個(gè)發(fā)光元件11全體安裝成被1塊透明板狀部件14覆蓋。多個(gè)發(fā)光元件11 與透明板狀部件14的間隔是通過(guò)在它們之間夾持的間隔體1 來(lái)確定的。發(fā)光元件11與透明板狀部件14之間形成有較薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13。由于將多個(gè)發(fā)光元件11安裝到子安裝基板10時(shí)的誤差等，多個(gè)發(fā)光元件11的上表面的高度有時(shí)會(huì)不一樣。此時(shí)，當(dāng)將1塊透明板狀部件14安裝到多個(gè)發(fā)光元件11全體， 透明板狀部件14被上表面最高的發(fā)光元件11上的間隔體1 支撐，比上表面最高的發(fā)光元件11相比上表面較低的發(fā)光元件11上的間隔體1 對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的層厚的確定不起作用，間隔體13b與透明板狀部件14之間成為夾持厚基材層和熒光體粒子13a的結(jié)構(gòu)， 但這不會(huì)稱為問(wèn)題。這種情況下，僅上表面最高的發(fā)光元件11上的間隔體1 作為間隔體發(fā)揮作用，上表面較低的發(fā)光元件11的間隔體1 不作為間隔體發(fā)揮作用，其原因在于，若發(fā)光元件11的高度偏差在允許的誤差范圍內(nèi)，則能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的層厚的偏差收斂于預(yù)定范圍內(nèi)。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13外周的傾斜面130優(yōu)選為圖8(a) (c)所示朝內(nèi)側(cè)突出的曲面或?yàn)閳D1(a)所示直線連接發(fā)光元件11的底面與透明板狀部件14的下表面的傾斜面。還可以如圖3(b)所示，形成為朝外側(cè)突出的曲面。如圖8(a)、(b)所示，優(yōu)選多個(gè)發(fā)光元件11之間的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的側(cè)面也形成傾斜面130。多個(gè)發(fā)光元件11之間的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的傾斜面優(yōu)選為圖8(b)所示未到達(dá)透明板狀部件14的形狀。也可以如圖8(a)所示，到達(dá)透明板狀部件14。圖8(a) (c)的發(fā)光裝置的制造方法與第1實(shí)施方式的圖2(a) (c)相同，而在采取圖8(a)的構(gòu)成時(shí)，在各發(fā)光元件11上或者在透明板狀部件14的與各發(fā)光元件11 重合的各區(qū)域上或者這兩方區(qū)域上分別等量涂敷漿料13’，將各發(fā)光元件11上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的傾斜面130形成為期望形狀。其中，如圖8(b)、(c)所示，當(dāng)相鄰的發(fā)光元件11上部的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13連結(jié)起來(lái)的情況下，可以改變涂覆于各發(fā)光元件11上的漿料13’的量， 以使得漿料13’的總涂敷量為預(yù)定量。第3實(shí)施方式的發(fā)光裝置構(gòu)成為搭載了多個(gè)發(fā)光元件11，而能夠提高上表面方向的光的取出效率。進(jìn)而如8(a)、(b)所示，通過(guò)在多個(gè)發(fā)光元件11之間的區(qū)域形成傾斜面130，從而能夠在多個(gè)發(fā)光元件11之間的區(qū)域朝上方反射光，因而能防止在多個(gè)發(fā)光元件11之間亮度降低，在發(fā)光面產(chǎn)生亮度不均的情況。并且還可以如圖6所示，在第3實(shí)施方式的圖8(a)、(b)、(c)的構(gòu)成的外側(cè)配置反射材料層15。此時(shí)，在圖8(a)、(b)的構(gòu)成中，優(yōu)選以使得反射材料層15接觸多個(gè)發(fā)光元件11之間的區(qū)域的傾斜面130的方式進(jìn)行填充。實(shí)施例<實(shí)施例1>作為實(shí)施例1，通過(guò)圖3(a) (c)的制造方法制造圖1的結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。準(zhǔn)備了安裝有Imm角且厚度為100 μ m的倒裝式發(fā)光元件11的子安裝基板10。對(duì)硅樹脂添加了 60%重量百分比的粒徑15 μ m的YAG熒光體作為熒光體粒子13a，添加了 5% 重量百分比的中心粒徑為41 士 2μπι且粒徑偏差為士 3μπι的鈦酸鋇類玻璃(GS40S、日本電氣硝子(株))的球形有孔玻璃珠作為間隔體13b，充分混勻后使其均勻分布，獲得了漿料 13，。在發(fā)光元件11的上表面涂敷了大約7. OX 10_4ml的漿料13’以作為漿料13’。從其上方以厚度0. Imm安裝了 1.2mm角的板玻璃(透明板狀部件14)。通過(guò)板玻璃的自重，使得漿料13’在發(fā)光元件11上表面與板玻璃之間的空間中展開，板玻璃成為通過(guò)有孔玻璃珠 (間隔體13a)而被支撐于發(fā)光元件11的狀態(tài)。由此，形成了含有高濃度熒光體粒子13a的漿料13’(未硬化的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13)的較薄的層。該層的膜厚是通過(guò)夾持著間隔體13b的板玻璃(透明板狀部件14)與發(fā)光元件11的間隔規(guī)定的。對(duì)硅樹脂在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。由此制造出具備較薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的圖1所示形狀的發(fā)光裝置。<實(shí)施例2>作為實(shí)施例2，通過(guò)圖7(a) (e)的制造方法制造圖6的結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。與實(shí)施例1相同地，準(zhǔn)備子安裝基板10和漿料13’，在發(fā)光元件11的上表面涂敷了大約7.0X10_4ml的漿料13’。從其上方安裝了與實(shí)施例1相同的板玻璃(透明板狀部件14)。通過(guò)板玻璃的自重，使得漿料13’在發(fā)光元件11上表面與板玻璃之間的空間中展開，形成了由夾持著間隔體13b的板玻璃(透明板狀部件14)與發(fā)光元件11的間隔規(guī)定的較薄的層(未硬化的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13)。對(duì)硅樹脂在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。此后通過(guò)硅樹脂將陶瓷環(huán)作為框體16粘接于子安裝基板10上，在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。將散布了 TiA填料的硅樹脂作為反射材料填充于環(huán)框體16 內(nèi)，在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化，形成了反射材料層15。由此制造出圖6所示形狀的發(fā)光裝置。<實(shí)施例3>作為實(shí)施例3，制造出圖8 (a)的發(fā)光裝置。準(zhǔn)備以隔開200 μ m的間隔安裝了 2個(gè)Imm角且厚度為100 μ m的倒裝式發(fā)光元件 11的子安裝基板10，在各個(gè)發(fā)光元件11的上表面涂敷了大約7. OX 10_4ml的與實(shí)施例1相同的漿料13’。從其上方安裝了 1.2mmX2.4mm的板玻璃(透明板狀部件14)。對(duì)硅樹脂在 150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。此后通過(guò)硅樹脂將陶瓷環(huán)作為框體16粘接到子安裝基板10上，在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。將散布了 TiA填料的硅樹脂作為反射材料填充于環(huán)框體16內(nèi)， 在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化，形成了反射材料層15。由此制造出圖8 (a)所示形狀的發(fā)光裝置。
<實(shí)施例4>作為實(shí)施例4，通過(guò)圖3(a) (c)的制造方法制造圖1的結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。準(zhǔn)備了安裝有Imm角且厚度為100 μ m的倒裝式發(fā)光元件11的子安裝基板10。 對(duì)硅樹脂添加了 60%重量百分比的粒徑15 μ m的YAG熒光體作為熒光體粒子13a，添加了 0. 75 1. 5%重量百分比的中心粒徑約為40μπι且SW2的純度在99. 9%以上的二氧化硅微粒的球形有孔玻璃珠作為間隔體13b，充分混勻后使其均勻分布，獲得了漿料13’。在發(fā)光元件11的上表面涂敷了大約7. OX 10_4ml的漿料13’以作為漿料13’。從其上方以厚度0. Imm安裝了 1.2mm角的板玻璃(透明板狀部件14)。通過(guò)板玻璃的自重，使得漿料13’在發(fā)光元件11上表面與板玻璃之間的空間中展開，板玻璃成為通過(guò)有孔玻璃珠 (間隔體13a)而被支撐于發(fā)光元件11的狀態(tài)。由此，形成了含有高濃度熒光體粒子13a的漿料13’(未硬化的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13)的較薄的層。該層的膜厚是通過(guò)夾持著間隔體13b的板玻璃(透明板狀部件14)與發(fā)光元件11的間隔規(guī)定的。對(duì)硅樹脂在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。由此制造出具備較薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層13的圖1所示形狀的發(fā)光裝置。<比較例>作為比較例，通過(guò)印刷法形成了發(fā)光裝置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。具體而言，在安裝有與實(shí)施例1相同的發(fā)光元件11的子安裝基板上覆蓋了具備預(yù)定厚度和預(yù)定大小的開口的掩模。 與實(shí)施例1相同地，準(zhǔn)備在硅樹脂中高濃度地散布了熒光體粒子的漿料(其中，不添加間隔體13b)，通過(guò)蠟紙印刷法填充到掩模內(nèi)的開口，去除掩模。此后對(duì)硅樹脂在150°C條件下進(jìn)行4小時(shí)加熱以使其硬化。由此形成了發(fā)光元件11的上表面上的厚度為45 μ m的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。〈評(píng)價(jià)〉分別制造出多個(gè)(10個(gè)左右)實(shí)施例1的發(fā)光裝置和比較例的發(fā)光裝置，對(duì)產(chǎn)品之間的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的膜厚偏差進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)通過(guò)比較例的印刷法制造出的發(fā)光裝置中產(chǎn)生了士 15%左右的偏差，而在實(shí)施例1的發(fā)光裝置中偏差僅為士5%左右。由此可以確認(rèn)到，本實(shí)施例1能實(shí)現(xiàn)由膜厚偏差造成的產(chǎn)品之間的色度差異較小、高濃度添加到熒光體粒子的高效的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，具有基板；安裝于該基板上的發(fā)光元件；配置于上述發(fā)光元件上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層；以及搭載于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上的下表面平坦的光學(xué)部件，上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層具有熒光體粒子、粒子狀間隔體以及散布有熒光體粒子和粒子狀間隔體的基材，上述熒光體粒子的粒徑小于上述粒子狀間隔體的粒徑，上述粒子狀間隔體被夾在上述發(fā)光元件的上表面與上述光學(xué)部件的下表面之間，規(guī)定了上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，在上述發(fā)光元件的上表面配置有3個(gè)以上的上述粒子狀間隔體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述粒子狀間隔體對(duì)于上述發(fā)光元件發(fā)出的光透明。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述粒子狀間隔體至少含有熒光體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述光學(xué)部件的平坦的下表面被實(shí)施了用于控制光的細(xì)微凹凸加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述光學(xué)部件的上表面形狀具有用于控制光的預(yù)定形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有 13%重量百分比以上的上述熒光體粒子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述光學(xué)部件的下表面大于上述發(fā)光元件的上表面，上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面形成將上述發(fā)光元件的側(cè)面與上述板狀光學(xué)層的側(cè)面連接起來(lái)的傾斜面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光元件和上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面被反射材料層覆蓋。
10.一種發(fā)光裝置，其特征在于，具有基板；安裝于該基板上的多個(gè)發(fā)光元件；配置于上述多個(gè)發(fā)光元件上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層；以及以覆蓋上述多個(gè)發(fā)光元件的方式搭載于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上的1個(gè)光學(xué)部件，上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層具有熒光體粒子、粒子狀間隔體以及散布有熒光體粒子和粒子狀間隔體的基材，上述熒光體粒子的粒徑小于上述粒子狀間隔體的粒徑，上述粒子狀間隔體被夾在上述多個(gè)發(fā)光元件中的至少1個(gè)發(fā)光元件的上表面與上述光學(xué)部件的下表面之間，規(guī)定了上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度。
11.一種發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，具有第1工序，將散布有預(yù)定粒徑的粒子狀間隔體和粒徑小于上述粒子狀間隔體的熒光體粒子的未硬化的基材漿料配置于發(fā)光元件的上表面和光學(xué)部件的平坦下表面中的任一方或雙方上，隔著上述未硬化的基材漿料把發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面重合起來(lái)，將上述粒子狀間隔體夾入到上述發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面之間，從而在上述發(fā)光元件與上述板狀光學(xué)層之間形成由上述粒子狀間隔體的粒徑規(guī)定的未硬化的基材漿料層；以及第2工序，使上述未硬化的漿料層硬化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，在上述第1工序中，上述光學(xué)部件的下表面大于上述發(fā)光元件的上表面，通過(guò)上述未硬化的基材漿料的表面張力形成具有傾斜的側(cè)面的基材漿料層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具備較薄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層且發(fā)光效率較高的發(fā)光裝置及其制造方法。作為解決手段，將發(fā)光元件(11)與光學(xué)部件(14)以之間夾持著未硬化的基材漿料(13)的方式重合起來(lái)，該未硬化的基材漿料(13)中散布有預(yù)定粒徑的粒子狀的間隔體(13b)和粒徑小于粒子狀的間隔體的熒光體粒子(13a)。由此，將粒子狀的間隔體(13b)夾入到發(fā)光元件的上表面與光學(xué)部件的下表面之間，形成由粒子狀的間隔體(13b)的粒徑規(guī)定的未硬化的基材漿料層(13)。使未硬化的基材漿料層(13)硬化形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層(13)。
文檔編號(hào)H01L33/50GK102347427SQ201110219868
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者上野一彥, 世古利裕, 伊藤功三郎, 鈴木直人 申請(qǐng)人:斯坦雷電氣株式會(huì)社