发光模块的制作方法

专利名称：发光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光模块，特别涉及一种具有发光元件以及光波长变换部件的发 光模块，该光波长变换部件对该发光元件发出的光进行波长变换后射出。
背景技术：
当前已知一种得到下述发光模块的技术，该发光模块通过使用荧光体等对 LED (Light Emitting Diode)等发光元件发出的光进行波长变换，从而射出与发光元件发 出的光的颜色不同的光。与此相对，为了使对光的波长进行变换时的变换效率提高，提出 了一种技术，其将例如包含波长变换材料的陶瓷层配置在由发光层发出的光的路径内(例 如，参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2006-5367号公报

发明内容
由于例如陶瓷层通常形成为板状，所以在上述专利文献1所记载的技术中，以从 上方覆盖发光元件的方式配置陶瓷层。另一方面，例如从发光元件的半导体层的侧面也发 光。另外，例如在直接使用用于晶体生长的蓝宝石等基板的发光元件中，在该基板上传导的 光也从发光元件的侧面射出。如果无法对从该侧面发出的光适当地进行波长变换，则从上 方观察的发光元件的光的颜色和从侧方观察的发光元件的颜色不同，产生所谓色分离。与 此相对，为了避免该色分离，也考虑了设置与发光元件的侧面相对的壁面而将从侧面发出 的光进行遮光的技术，但有可能使可利用的光产生损耗。因此，本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于高效地利用发光元件 发出的光。为了解决上述课题，本发明的一种方式的发光模块具有发光元件，其具有第1发 光面以及与第1发光面相连续的第2发光面；板状的光波长变换部件，其配置为入射面与第 1发光面相对，将发光元件发出的光进行波长变换后射出；以及反射部件，其配置在与光波 长变换部件的入射面相对的位置上。反射部件具有与第2发光面相对的反射面，其以随着 接近光波长变换部件的入射面而远离第2发光面的方式倾斜。根据该方式，通过使用配置在与光波长变换部件的入射面相对的位置上的反射部 件，可以将从第2发光面发出的光向光波长变换部件的入射面反射。因此，可以高效地利用 发光元件发出的光。反射部件也可以由硅形成。通过将反射部件由硅形成，可以使用例如蚀刻等方法， 容易地形成反射率较高且如上述所示倾斜的反射面。反射部件也可以还具有垂直面，其与反射面相连续，并且在与反射面相比远离光 波长变换部件的位置上，与第1发光面垂直地延伸。根据该方式，与没有设置这种垂直面的情况相比，可以在维持反射面的角度的状 态下，使反射部件更接近第2发光面。因此，可以减少发光元件和反射部件之间产生的低亮度部分，可以提高亮度的一致性。也可以将发光元件彼此分离而排列设置多个，使各个第1发光面与单个光波长变 换部件的入射面相对，将反射部件为了分隔多个发光元件中彼此相邻的一对发光元件而配 置在一对发光元件之间，将反射面设置为与一对发光元件中至少一侧的第2发光面相对。 根据该方式，可以使用反射部件分隔一对发光元件。因此，可以使一对发光元件分别实现高 效的光利用，同时恰当地分隔这两者。也可以在反射部件上载置光波长变换部件的入射面。根据该方式，可以使反射部 件具有支撑光波长变换部件的功能。因此，与将反射部件和支撑部件分别设置的情况相比， 可以抑制成本。也可以使反射部件与光波长变换部件的入射面分离而形成。根据该方式，与形成 为接触光波长变换部件的入射面的情况相比，可以在维持反射面的角度的状态下，使反射 部件更接近第2发光面。因此，可以抑制发光模块的出射面积，可以提高发光模块的亮度。发明的效果根据本发明，可以高效地利用发光元件发出的光。


图1 (a)是第1实施方式所涉及的发光模块的剖面图，(b)是(a)的反射部件周边 的放大图。图2是表示第1实施方式所涉及的发光模块从一端部至另一端部的亮度分布的 图。图3是表示在使Wl变化时的发光模块的平均亮度的图。图4是对比例1所涉及的发光模块的剖面图。图5是对比例2所涉及的发光模块的剖面图。图6是表示对比例1、对比例2、以及第1实施方式的各个发光模块的光通量的图。图7是第2实施方式所涉及的发光模块的剖面图。图8(a)是第3实施方式所涉及的发光模块的剖面图，(b)是(a)的反射部件周边 的放大图。图9是表示垂直面的高度与半导体发光元件发出的光的取出损耗之间的关系的 图。图10是表示第3实施方式所涉及的发光模块从一端部至另一端部的亮度分布的 图。图11是第4实施方式所涉及的发光模块的剖面图。图12(a)是第5实施方式所涉及的发光模块的剖面图，(b)是(a)中的反射部件 周边的放大图。图13(a)是第6实施方式所涉及的发光模块的剖面图，(b)是(a)中的反射部件 周边的放大图。图14(a)是第7实施方式所涉及的发光模块的剖面图，(b)是(a)中的反射部件 周边的放大图。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。(第1实施方式)图1 (a)是第1实施方式所涉及的发光模块10的剖面图，图1 (b)是图1 (a)的反 射部件18周边的放大图。发光模块10具有安装基板12、半导体发光元件14、反射部件18、 以及光波长变换部件20。安装基板12利用AlN等热传导性较高的材料形成为平板状。在安装基板12的安 装面12a上设置有电极(未图示)。半导体发光元件14形成为板状，具有下述6个面第1 发光面14a，其是正方形状的主发光面；4个第2发光面14b，它们分别与第1发光面14a以 直角相连续；以及第1发光面14a的背面14c。此外，第1发光面14a和第2发光面14b之 间也可以以直角之外的角度彼此相连续。半导体发光元件14由LED元件构成。在第1实施方式中，作为半导体发光元件14 采用主要发出青色波长的光的青色LED。具体地说，半导体发光元件14由通过使InGaN类 半导体层进行晶体生长而形成的InGaN类LED元件构成。此外，用于形成半导体发光元件 14的材料并不限于此，也可以是例如InN、AlGaN、AIN中的任一种。半导体发光元件14例如形成为Imm见方的芯片，设置为所发出的青色光的中心波 长为470nm。此外，当然半导体发光元件14的结构及所发出的光的波长并不限于上述情况， 也可以采用主要发出青色以外的波长的光的半导体发光元件14。半导体发光元件14采用所谓倒装片。因此，在半导体发光元件14的背面14c上 设置η型电极以及ρ型电极这两者。设置在安装基板12的安装面12a上的电极通过Au凸 起16而与设置在背面14c上的η型电极以及ρ型电极分别连接。由此，可以进行通过安装 基板12的电极至半导体发光元件14的电力供给。光波长变换部件20形成为板状。光波长变换部件20是所谓发光陶瓷、也被称为 荧光陶瓷，可以通过将使用由青色光激励的荧光体即YAG(Yttrium Alminum Garnet)粉末 制造的陶瓷坯料进行烧结而得到。由于这种光波长变换陶瓷的制造方法是公知的，所以省 略详细的说明。此外，光波长变换部件20并不限定于烧结陶瓷，包括例如非晶体、多晶体、 单晶体的材料，并不限定于晶体构造等。另外，光波长变换部件20采用透明的部件。在第1实施方式中，所谓“透明”是指 变换波长区域的光的全光线透过率大于或等于40%。发明人进行努力研究开发而得到下 述结果如果成为变换波长区域的光的全光线透过率大于或等于40%的透明状态，则可以 在光波长变换部件20中对光的波长适当地进行变换，并且，还可以适当地抑制因透过各部 件而导致的光的发光强度减少。因此，通过使光波长变换部件20形成如上述所示的透明状 态，可以更高效地对半导体发光元件14发出的光进行变换。另外，光波长变换部件20由不含有有机类粘合剂的无机物构成，与含有有机类粘 合剂等有机物的情况相比，可以实现耐久性的提高。因此，例如可以在发光模块10中接通 大于或等于1W(瓦特)的电力，可以提高发光模块10发出的光的亮度、发光强度以及光通 量。此外，也可以在光波长变换部件20中含有粘合剂。光波长变换部件20对半导体发光元件14主要发出的青色光的波长进行变换，射 出黄色光。因此，从发光模块10射出白色光，该白色光是直接透过光波长变换部件20的青色光和由光波长变换部件20进行波长变换后射出的黄色光的合成光。光波长变换部件20形成大于或等于50 μ m而小于1000 μ m的厚度。光波长变换 部件20切割为，形成与半导体发光元件14的第1发光面14a相同的外形，或者形成与第1 发光面14a相比较大、多出大于或等于5%而小于或等于10%的相似形状的外形。光波长 变换部件20利用粘接剂紧固在半导体发光元件14的第1发光面14a上。此时，使用硅酮 类、溶胶-凝胶二氧化硅类、氟类、无机玻璃类等耐光性优异的粘接剂。这样，在第1实施方式中，光波长变换部件20配置为其入射面20a与第1发光面 14a相对。光波长变换部件20通过使半导体发光元件14发出的光从入射面20a入射，从而 对该光进行波长变换，并从出射面20b射出。半导体发光元件14通过在例如蓝宝石等晶体生长用基板上使半导体层进行单晶 体生长而形成。第1实施方式所涉及的半导体发光元件14使用保留该蓝宝石的部件，并不 将其去除。因此，在该晶体生长用基板上传导的光也从发光元件的侧面射出。另外，从第2 发光面14b中的半导体层的部分也发光。此外，也可以将去除晶体生长用基板后的部件用 作半导体发光元件14。不仅针对从第1发光面14a发出的光，如果如上述所示从第2发光 面14b发出的光也无法适当地进行波长变换，也可能产生所谓的色分离。因此，在第1实施方式中，在发光模块10上设置反射部件18。反射部件18形成 为矩形框状，剖面形成为四边形状。反射部件18载置在安装基板12的安装面12a上，使其 包围半导体发光元件14，通过下表面18b与安装面12a粘接，从而固定反射部件18。此时 的粘接剂与上述相同。反射部件18也可以通过焊接接合、表面活化接合、或者阳极氧化接 合等，与安装基板12接合。此外，在制造发光模块10的情况下，在安装半导体发光元件14 前，将反射部件18固定在安装基板12上，然后，将半导体发光元件14经由Au凸起16安装 在安装基板12的安装面12a上。在反射部件18的外表面中与下表面18b背对的上表面18a上，载置光波长变换部 件20的入射面20a，通过粘接进行固定。此时的粘接剂与上述相同。这样，反射部件18配 置在与光波长变换部件20的入射面20a相对的位置上。此外，由于光波长变换部件20粘 接在半导体发光元件14上，所以也可以不固定在反射部件18上。反射部件18具有与半导体发光元件14的第2发光面14b相对的反射面18c。反 射面18c以随着接近光波长变换部件20的入射面20a而远离第2发光面14b的方式倾斜。 通过这样形成反射面18c，可以将从半导体发光元件14的第2发光面14b发出的光向光波 长变换部件20的入射面20a反射。因此，可以将从第2发光面14b发出的光也有效利用， 与没有设置反射面18c的情况相比，可以提高发光模块10发出的光的发光强度。反射部件18由硅形成。通过这样将反射部件18由硅形成，可以利用蚀刻而容易 地形成反射面18c。在制造反射部件18的情况下，首先，对于平板状的单晶硅基板，在与上 表面18a相应的部分处实施掩模。然后，从掩模侧实施湿法蚀刻(wet etching)，从而形成 反射面18c。由于湿法蚀刻的方法是公知的，所以省略说明。如上述所示，通过对单晶硅实施湿法蚀刻，可以容易地形成反射面18c。通过利用 单晶硅形成反射部件18，可以使反射面18c以相对于上表面18a为54. V这一准确的倾斜 角度形成。在形成反射面18c后，去除掩模。此外，当然也可以由硅以外的材料形成反射部 件18。
在反射部件18的表面上，通过蒸镀例如铝或者银而设置反射率大于或等于85% 的反射膜。为了实现适当的电流供给，该反射膜设置在比下表面18b高出大于或等于5μπι 的部分上。此外，反射部件18也可以由硅以外的材料形成。反射部件18也可以形成为反 射面18c相对于上表面18a的倾斜角度大于或等于20°而小于或等于70°。如图1 (b)所示，将半导体发光元件14的第2发光面14b与反射部件18的反射面 18c之间在水平方向上的距离设为W1，在第1实施方式中，将Wl设为小于或等于50 μ m。下 面，结合图2及图3，说明将Wl设为小于或等于50 μ m的根据。图2是表示第1实施方式所涉及的发光模块10从一端部至另一端部的亮度分布 的图。在图2中，横轴示出发光模块10从一端部至另一端部的部位，纵轴示出相对于光的 平均强度的强度比。另外，Al示出Wl = 50 μ m的情况，A2示出Wl = 125 μ m的情况，A3示 出Wl = 200 μ m的情况。如图2所示，Wl越宽，在发光模块10的端部周边亮度的强度比较 低的区域就越宽。图3是表示使Wl变化时的发光模块10的平均亮度的图。如图3所示，随着Wl变 大而平均亮度降低。因此，为了得到高亮度的半导体元件，需要将半导体发光元件14的第2 发光面14b和反射部件18的反射面18c之间的距离缩短。通过发明人进行研究开发的结 果，发现为了得到用于例如照明等用途的充分的平均亮度，需要使Wl小于或等于50 μ m。图4是对比例1所涉及的发光模块300的剖面图。以下，对于与发光模块10相同 的部位，标注相同的标号并省略说明。发光模块300除了不设置反射部件18以及光波长变换部件20而是设置光波长变 换部件302以外，与第1实施方式所涉及的发光模块10相同地构成。光波长变换部件302 不是第1实施方式所涉及的光波长变换部件20这种荧光体陶瓷，而使用荧光体浆料。该荧 光体浆料是通过在透明的粘合剂浆料中含有与光波长变换部件20所含有的材料相同的荧 光体颗粒而制作的。通过将该荧光体浆料以包覆半导体发光元件14的方式进行灌注，然后 进行注塑成型而使该荧光体浆料硬化，从而形成光波长变换部件302。此外，半导体发光元 件14上的光波长变换部件302的厚度形成为与第1实施方式所涉及的光波长变换部件20 的厚度相同。图5是对比例2所涉及的发光模块400的剖面图。以下，对于与发光模块10相同 的部位，标注相同的标号并省略说明。发光模块400除了取代反射部件18而设置反射部件 402之外，与第1实施方式所涉及的发光模块10相同地构成。反射部件402利用与反射部 件18相同的材料而形成矩形框状。反射部件402向安装基板12的固定方法等与反射部件 18相同。在反射部件402中与半导体发光元件14的第2发光面14b相对的反射面402a的 表面上，通过蒸镀例如铝或者银而设置反射率大于或等于85%的反射膜。该反射部件402 形成剖面为长方形状。因此，反射面402a相对于安装基板12的安装面12a以及半导体发 光元件14的第1发光面14a垂直地延伸。图6是表示对比例1、对比例2、以及第1实施方式的各个发光模块的光通量的图。 根据图6可知，第1实施方式所涉及的发光模块10与对比例1所涉及的发光模块300、以及 对比例2所涉及的发光模块400相比，可以得到更高的光通量。因此，可知在反射部件18 上设置反射面18c有助于光通量的增加。
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(第2实施方式)图7是第2实施方式所涉及的发光模块40的剖面图。以下，对于与第1实施方式 相同的部位，标注相同的标号并省略说明。发光模块40除了取代安装基板12而设置安装基板42、取代半导体发光元件14而 设置半导体发光元件44以外，与第1实施方式所涉及的发光模块10相同地构成。半导体 发光元件44采用所谓立式芯片类型。安装基板42的材质及形状与第1实施方式所涉及的 安装基板12相同，但形成于安装面42a上的电极成为用于与立式芯片的半导体发光元件44 连接的部件。半导体发光元件44的背面44c的电极与安装面42a的电极直接连接，第1发 光面44a的电极经由导电线46与安装面42a的电极连接。在发光模块40中，半导体发光元件44的第1发光面44a并不与光波长变换部件 20的入射面20a紧固，在两者之间设置用于引出导电线46的间隔。因此，光波长变换部件 20的入射面20a粘接固定在反射部件18的上表面18a上。如图7所示，将半导体发光元件44的第2发光面44b和反射部件18的反射面18c 之间在水平方向上的距离设为W2，在第2实施方式中，使W2大于或等于20 μ m而小于或等 于 100 μ m。反射面18c以随着接近光波长变换部件20的入射面20a而远离第2发光面44b 的方式倾斜。在立式芯片类型的半导体发光元件44中，也从与第1发光面44a相连续的第 2发光面44b发光。通过这样设置反射面18c，可以高效地利用半导体发光元件44发出的 光。(第3实施方式)图8(a)是第3实施方式所涉及的发光模块60的剖面图，图8 (b)是图8(a)的反 射部件62周边的放大图。以下，对于与上述实施方式相同的部位，标注相同的标号并省略 说明。发光模块60除了取代反射部件18而设置反射部件62以外，与第1实施方式所涉 及的发光模块40相同地构成。反射部件62形成为矩形框状。反射部件62也载置在安装 基板12的安装面12a上，使其包围半导体发光元件14，通过下表面62b与安装面12a粘接 等，从而反射部件62进行固定。此外，在制造发光模块60的情况下，在反射部件62之后将 半导体发光元件14安装在安装基板12的安装面12a上，这一点与第1实施方式相同。另 外，在反射部件62的上表面62a上紧固光波长变换部件20的入射面20a，这一点也与第1 实施方式相同。反射部件62也具有反射面62c。反射面62c以随着接近光波长变换部件20的入 射面20a而远离第2发光面14b的方式倾斜。反射面62c的形成方法及倾斜角度与第1实 施方式所涉及的反射面18c相同。另一方面，反射部件62具有垂直面62d，其与反射面62c相连续，并且在与反射面 62c相比远离光波长变换部件20的位置上，与第1发光面14a以及安装面12a垂直地延伸。 通过设置这种垂直面62d，可以使反射部件62接近半导体发光元件14的第2发光面14b， 可以抑制两者之间产生低亮度部分。另外，可以抑制反射部件62的开口部面积，可以提高 发光模块60的亮度。反射部件62也由硅形成。因此，在形成垂直面62d的情况下，在利用与形成第1实施方式所涉及的反射面18c相同的方法形成反射面62c后，对与下表面62b相应的部分 进行掩模，这次从掩模侧实施干法蚀刻(dry etching)，从而形成垂直面62d。由于干法蚀 刻的方法是公知的，所以省略说明。通过利用干法蚀刻形成垂直面62d，可以形成相对于下 表面62b大致垂直地延伸的垂直面62d。在形成垂直面62d后，再次去除掩模。此外，当然 反射部件62也可以由硅以外的材料形成。如图8(b)所示，将安装基板12的安装面12a和半导体发光元件14的背面14c之 间的间隔的高度设为非发光区域高度H1，将垂直面62d的高度设为垂直面高度H2，在第3 实施方式中，反射部件62形成为垂直面高度H2 =非发光区域高度HI。图9是表示垂直面62d的高度与半导体发光元件14发出的光的取出损耗之间的 关系的图。在图9中，横轴是从垂直面高度H2中减去非发光区域高度Hl后的值，纵轴是半 导体发光元件14发出的光的取出损耗。所谓取出损耗，表示相对于不设置反射部件62时 的光量，设置反射部件62时的光量的减少量的比例。另外，Bl是使垂直面高度H2为零的 情况，B2是使垂直面高度H2成为与非发光区域高度Hl相同的高度的情况。B3是使“垂直 面高度H2-非发光区域高度ΗΓ’为30 μ m的情况，B4是不设置反射面62c而仅设置垂直面 62d的情况。如图9所示，在Bl的情况下，可以使光的取出损耗大致为零，在B2的情况下，也可 以使光的取出损耗为接近零的值。在B3的情况下，可以将光的取出损耗抑制为小于或等于 10%，但在B4的情况下，光的取出损耗大于或等于20%。因此，从光的取出损耗的角度出 发，可知优选Bl至B3，最优选Bl或者B2。图10是表示第3实施方式所涉及的发光模块60从一端部至另一端部的亮度分布 的图。在图10中，横轴示出发光模块60从一端部至另一端部的部位，纵轴示出相对于光的 平均强度的强度比。如图10所示，在Bl中，由于没有设置垂直面62d，所以反射部件62基本无法接近 半导体发光元件14的第2发光面14b。因此，在两者之间产生光的低强度部分。另外，在 B4的情况下，由于难以使从第2发光面14b发出的光入射至光波长变换部件20，所以在两 端部附近光的强度比显著降低。与此相对，B2及B3虽然存在光的强度降低的部分，但其强 度比与Bl及B4相比较高，为大于或等于0. 5的值。因此，从亮度分布的角度出发，可知优 选B2或B3。根据上述内容，从光的取出损耗以及亮度分布这两方面的角度出发，可知最优 选成为垂直面高度H2 =非发光区域高度Hl的B2的情况。(第4实施方式)图11是第4实施方式所涉及的发光模块80的剖面图。以下，对于与上述实施方 式相同的部位，标注相同的标号并省略说明。发光模块80具有安装基板82、半导体发光元件14、反射部件84、反射部件86、以 及光波长变换部件88。安装基板82使用与第1实施方式所涉及的安装基板12相同的材质 形成为板状。但是，在发光模块80中，在安装基板82上安装有多个半导体发光元件14。安 装基板82具有可以安装上述多个半导体发光元件14的面积。在安装基板82的安装面82a 上设置有电极，多个半导体发光元件14经由Au凸起16与该电极连接并进行固定。该电极 与多个半导体发光元件14之间电气地并联或串联连接，以可以向多个半导体发光元件14 分别供给电流。
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在第4实施方式中，多个半导体发光元件14排列为一列而安装在安装基板82上。 但是，也可以将多个半导体发光元件14以构成多列的方式排列设置等，在平面上排列设置 多个半导体发光元件14。反射部件84除了形成为可以包围该多个半导体发光元件14之外，剖面形状及材 质等与第1实施方式所涉及的反射部件18相同。另外，光波长变换部件88形成可以覆盖 反射部件84的开口部的尺寸。光波长变换部件88也形成为板状。光波长变换部件88的 材质与第1实施方式所涉及的光波长变换部件20相同。因此，反射部件84的下表面84b与安装面82a粘接，从而反射部件84固定在安装 基板82上。此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方法并不限于粘接，这一点与上述相同。 另外，在反射部件84的上表面84a上粘接入射面88a，从而固定光波长变换部件88。这样， 多个半导体发光元件14彼此分离地排列设置，使各自的第1发光面14a与单个光波长变换 部件88的入射面88a相对。反射面84c与排列为一列的多个半导体发光元件14的各个第 2发光面14b中除了彼此相对的第2发光面14b之外的第2发光面14b相对。因此，反射面 84c与多个半导体发光元件14的各个第2发光面14b中平行于半导体发光元件14的排列 设置方向的第2发光面14b相对，另外，也与位于两端部的半导体发光元件14的各自外侧 的第2发光面14b相对。反射面84c以随着接近光波长变换部件88的入射面88a而远离反射面84c相对 的上述第2发光面14b的方式倾斜。由此，即使在安装多个半导体发光元件14的情况下， 也可以抑制光波长变换部件88的缘部周边产生低亮度部分。另外，在第4实施方式中，为了分隔多个半导体发光元件14中彼此相邻的一对半 导体发光元件14，在该一对半导体发光元件14之间配置反射部件86。在第4实施方式中， 由于多个半导体发光元件14配置为一列，所以反射部件86以比半导体发光元件14的数量 少1个的数量设置。此外，在多个半导体发光元件14以构成多列的方式排列设置在平面上 的情况下，反射部件86也以将彼此相邻的一对半导体发光元件14分隔的方式配置在两者 之间。反射部件86形成为三棱柱状，在3个侧面中，1个侧面为下表面86a，其余2个侧 面为反射面86b。反射部件86的下表面86a与安装面82a粘接，从而反射部件86固定在 安装基板82上。此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方法并不限于粘接，这一点与上述相 同。这样，反射部件86配置为，2个反射面86b分别与彼此相邻的一对半导体发光元件 14的彼此相对的第2发光面14b相对。反射部件86形成一对反射面86b之间的顶部与光 波长变换部件88的入射面88a接触的高度。一对反射面86b分别以随着接近光波长变换部件88的入射面88a而远离相对的 第2发光面14b的方式倾斜。通过这样设置反射部件86，即使在排列设置多个半导体发光 元件14的情况下，也可以抑制半导体发光元件14之间产生低亮度部分，另外，可以高效地 利用各个半导体发光元件14发出的光。此外，反射面86b也可以设置为与一对半导体发光 元件14中至少一侧的第2发光面14b相对。反射部件84和反射部件86由硅一体成型。因此，在制造反射部件84以及反射部 件86的情况下，首先，对于平板状的单晶硅基板，在与反射部件84的上表面84a以及反射部件86中一对反射面86b相交的顶部相应的部分处实施掩模。然后，从掩模侧实施湿法蚀 刻，形成反射面84c以及反射面86b。因此，反射面84c以及反射面86b也以相对于上表面 84a为54. 7°的角度倾斜。此外，当然反射部件84以及反射部件86也可以由硅以外的材 料形成。(第5实施方式)图12(a)是第5实施方式所涉及的发光模块100的剖面图，图12(b)是图12(a) 中的反射部件106周边的放大图。以下，对于与上述实施方式相同的部位，标注相同的标号 并省略说明。发光模块100具有安装基板102、半导体发光元件14、反射部件104、反射部件 106、以及光波长变换部件108。安装基板102使用与第1实施方式所涉及的安装基板12相 同的材质形成为板状。多个半导体发光元件14以一列安装在安装基板102的安装面102a 上，这一点与第4实施方式相同。但是，如后述所示，多个半导体发光元件14以与第4实施 方式相比较短的配置间隔安装在安装基板102的安装面102a上。因此，安装基板102的整 个长度及安装基板102的安装面102a上形成的电极与安装基板82不同。反射部件104除了形成为可以包围该多个半导体发光元件14的尺寸之外，剖面形 状及材质等与第3实施方式所涉及的反射部件62相同。光波长变换部件108形成可以覆 盖反射部件104的开口部的尺寸的板状。光波长变换部件108的材质与第1实施方式所涉 及的光波长变换部件20相同。因此，反射部件104的下表面104b与安装面102a粘接，从而反射部件104固定在 安装基板102上。此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方法并不限于粘接，这一点与上述 相同。另外，在反射部件104的上表面104a上粘接入射面108a，从而固定光波长变换部件 108。这样，多个半导体发光元件14彼此分离地排列设置，使各自的第1发光面14a与单个 光波长变换部件108的入射面108a相对。反射面104c与第4实施方式的反射面84c相同地，与多个半导体发光元件14的各 个第2发光面14b中平行于半导体发光元件14的排列设置方向的第2发光面14b相对，另 外，也与位于两端部的半导体发光元件14的各自外侧的第2发光面14b相对。反射面104c 以随着接近光波长变换部件108的入射面108a而远离反射面104c相对的上述第2发光面 14b的方式倾斜。在第5实施方式中，为了分隔多个半导体发光元件14中彼此相邻的一对半导体发 光元件14，也在该一对半导体发光元件14之间配置反射部件106。由于多个半导体发光元 件14配置为一列，所以反射部件106以比半导体发光元件14的数量少1个的数量设置，这 一点与上述相同。此外，即使在多个半导体发光元件14以构成多列的方式排列设置在平面 上的情况下，反射部件106也以将彼此相邻的一对半导体发光元件14分隔的方式配置在两 者之间。在第5实施方式中，反射部件106形成为五棱柱状，作为其侧面包括下表面 106a ；一对垂直面106c，其与下表面106a垂直地相连续；以及一对反射面106b，其分别相 对于一对垂直面106c以相同的角度倾斜。反射部件106的下表面106a与安装面102a粘 接，从而反射部件106固定在安装基板102上。此时的粘接剂与上述相同。反射部件106 也可以通过焊接接合、表面活化接合、或者阳极氧化接合等，与安装基板102接合。
一对反射面106b分别与彼此相邻的一对半导体发光元件14的彼此相对的第2发 光面14b相对。反射部件106形成为，一对反射面106b之间的顶部在光波长变换部件108 上与光波长变换部件108的入射面108a接触。此外，反射面106b也可以设置为与一对半 导体发光元件14中至少一侧的第2发光面14b相对。另外，一对垂直面106c分别与相邻的反射面106b相连续，并且在与反射面106b 相比远离光波长变换部件108的位置上，与第1发光面14a以及安装面102a垂直地延伸。 通过设置这种垂直面106c，在彼此相邻的一对半导体发光元件14之间，也可以使反射部件 106接近半导体发光元件14的第2发光面14b，可以抑制两者之间产生低亮度部分。反射部件104和反射部件106由硅一体成型。因此，在制造反射部件104以及反 射部件106的情况下，首先，对于平板状的单晶硅基板，在与反射部件104的上表面104a以 及反射部件106中一对反射面106b相交的顶部相应的部分处实施掩模。然后，从掩模侧实 施湿法蚀刻，形成反射面104c以及反射面106b。因此，反射面104c以及反射面106b也以 相对于上表面104a为54. 7°的角度倾斜。在形成反射面104c以及反射面106b后，去除掩 模。在形成反射面104c以及反射面106b形成后，对与反射部件104的下表面104b以 及反射部件106的下表面106a相应的部分进行掩模，这次从掩模侧实施干法蚀刻，从而形 成反射部件104的垂直面104d以及反射部件106的垂直面106c。在形成垂直面104d以及 垂直面106c后，再次去除掩模。此外，将反射部件104的垂直面104d以及反射部件106的垂直面106c的高度设 为垂直面高度H3，在第5实施方式中，根据与第3实施方式相同的理由，反射部件104以及 反射部件106分别形成为，使垂直面高度H3 =非发光区域高度HI。(第6实施方式)图13(a)是第6实施方式所涉及的发光模块120的剖面图，图13(b)是图13(a) 中的反射部件126周边的放大图。以下，对于与上述实施方式相同的部位，标注相同的标号 并省略说明。发光模块120具有安装基板122、半导体发光元件14、反射部件124、反射部件 126、以及光波长变换部件128。安装基板122使用与第1实施方式所涉及的安装基板12相 同的材质形成为板状。多个半导体发光元件14以一列安装在安装基板122的安装面122a 上，这一点与第4实施方式相同。但是，如后述所示，多个半导体发光元件14以与第4实施 方式相比较短的配置间隔安装在安装基板122的安装面122a上。因此，安装基板122的整 个长度及安装基板122的安装面122a上形成的电极与安装基板82不同。反射部件124除了形成为，可以包围该多个半导体发光元件14之外，剖面形状及 材质等与第1实施方式所涉及的反射部件18相同。另外，光波长变换部件128形成为可以 覆盖反射部件124的开口部的尺寸。光波长变换部件128也形成为板状。光波长变换部件 128的材质与第1实施方式所涉及的光波长变换部件20相同。因此，反射部件124的下表面124b与安装面122a粘接，从而反射部件124固定在 安装基板122上。此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方法并不限于粘接，这一点与上述 相同。另外，在反射部件124的上表面124a上粘接入射面128a，从而固定光波长变换部件 128。此时，多个半导体发光元件14彼此分离地排列设置，使各自的第1发光面14a与单个光波长变换部件128的入射面128a相对。反射面124c与第4实施方式所涉及的反射面84c相同地，与多个半导体发光元件 14的各个第2发光面14b中平行于半导体发光元件14的排列设置方向的第2发光面14b 相对，另外，也与位于两端部的半导体发光元件14的各自外侧的第2发光面14b相对。反 射面124c以随着接近光波长变换部件128的入射面128a而远离反射面124c相对的上述 第2发光面14b的方式倾斜。在第6实施方式中，为了分隔多个半导体发光元件14中彼此相邻的一对半导体发 光元件14，也在该一对半导体发光元件14之间配置反射部件126。由于多个半导体发光元 件14配置为一列，所以反射部件126以比半导体发光元件14的数量少1个的数量设置，这 一点与上述相同。此外，即使在多个半导体发光元件14以构成多列的方式排列设置在平面 上的情况下，反射部件126也以将彼此相邻的一对半导体发光元件14分隔的方式配置在两 者之间。反射部件126形成为三棱柱状，在3个侧面中，1个侧面为下表面126a，其余2个 侧面为反射面126b。反射部件126的下表面126a与安装面122a粘接，从而反射部件126 固定在安装基板122上。此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方法并不限于粘接，这一点 与上述相同。这样，反射部件126配置为，2个反射面126b分别与彼此相邻的一对半导体发光元 件14的彼此相对的第2发光面14b相对。一对反射面126b分别以随着接近光波长变换部 件128的入射面128a而远离相对的第2发光面14b的方式倾斜。此外，反射面126b也可 以设置为与一对半导体发光元件14中至少一侧的第2发光面14b相对。在第6实施方式中，反射部件126形成为，一对反射面126b相交的顶部与光波长 变换部件128的入射面128a分离。由此，可以减小下表面126a的宽度，可以使彼此相邻的 一对半导体发光元件14相互接近。因此，可以抑制相邻的一对半导体发光元件14之间的 区域中产生低亮度部分。反射部件126形成为，从一对反射面126b相交的顶部至光波长变 换部件128的入射面128a为止的距离H4大于或等于5 μ m而小于或等于200 μ m。反射部件124和反射部件126由硅一体成型。因此，在制造反射部件124以及反射 部件126的情况下，首先，对于平板状的单晶硅基板，在与反射部件124的上表面124a相应 的部位处实施掩模。然后，从掩模侧实施湿法蚀刻，直至到达规定深度为止。然后，在与反 射部件126中一对反射面126b相交的顶部相应的部分处实施掩模，再次实施湿法蚀刻。由 此，可以形成下述反射部件126，其下表面126a的顶部位于与反射部件124的上表面124a 相比以规定深度降低的位置上。通过利用上述湿法蚀刻，反射面124c以及反射面126b也 以相对于上表面124a为54. 7°的角度倾斜。此外，当然反射部件124以及反射部件126也 可以由硅以外的材料形成。(第7实施方式)图14(a)是第7实施方式所涉及的发光模块140的剖面图，图14(b)是图14(a) 中的反射部件146周边的放大图。以下，对于与上述实施方式相同的部位，标注相同的标号 并省略说明。发光模块140具有安装基板142、半导体发光元件14、反射部件144、反射部件 146、以及光波长变换部件148。安装基板142使用与第1实施方式所涉及的安装基板12相同的材质形成为板状。多个半导体发光元件14以一列安装在安装基板142的安装面142a 上，这一点与第4实施方式相同。但是，如后述所示，多个半导体发光元件14以与第4实施 方式相比较短的配置间隔安装在安装基板142的安装面142a上。因此，安装基板142的整 个长度及安装基板142的安装面142a上形成的电极与安装基板82不同。反射部件144除了形成为可以包围该多个半导体发光元件14的尺寸之外，剖面形 状及材质等与第3实施方式所涉及的反射部件62相同。光波长变换部件148形成可以覆 盖反射部件144的开口部的尺寸的板状。光波长变换部件148的材质与第1实施方式所涉 及的光波长变换部件20相同。因此，反射部件144，使下表面144b与安装面142a粘接而固定在安装基板142上。 此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方法并不限于粘接，这一点与上述相同。另外，在反射 部件144的上表面144a上粘接入射面148a，从而固定反射部件144。此时，多个半导体发光 元件14彼此分离地排列设置，使各自的第1发光面14a与单个光波长变换部件148的入射 面148a相对。反射面144c与第4实施方式的反射面84c相同地，与多个半导体发光元件 14的各个第2发光面14b中平行于半导体发光元件14的排列设置方向的第2发光面14b 相对，另外，也与位于两端部的半导体发光元件14的各自外侧的第2发光面14b相对。反射面144c以随着接近光波长变换部件148的入射面148a而远离反射面144c 相对的上述第2发光面14b的方式倾斜。另外，在第7实施方式中，为了分隔多个半导体发 光元件14中彼此相邻的一对半导体发光元件14，在该一对半导体发光元件14之间配置反 射部件146。由于多个半导体发光元件14配置为一列，所以反射部件146以比半导体发光 元件14的数量少1个的数量设置，这一点与上述相同。此外，即使在多个半导体发光元件 14以构成多列的方式排列设置在平面上的情况下，反射部件146也以将彼此相邻的一对半 导体发光元件14分隔的方式配置在两者之间。在第7实施方式中，反射部件146形成为五棱柱状。该五棱柱的5个侧面包括下 表面146a ；—对垂直面146c，其与下表面146a垂直地相连续；以及一对反射面146b，其分 别相对于一对垂直面146c以相同的角度倾斜。反射部件146的下表面146a与安装面142a 粘接，从而反射部件146固定在安装基板142上。此时的粘接剂与上述相同，另外，固定方 法并不限于粘接，这一点与上述相同。此时，一对反射面146b分别与彼此相邻的一对半导体发光元件14的彼此相对的 第2发光面14b相对。此外，反射面146b也可以设置为与一对半导体发光元件14中至少 一侧的第2发光面14b相对。另外，一对垂直面146c分别与相邻的反射面146b相连续，并且在与反射面146b 相比远离光波长变换部件148的位置，与第1发光面14a以及安装面142a这两者垂直地延 伸。通过设置这种垂直面146c，在彼此相邻的一对半导体发光元件14之间，也可以使反射 部件146接近半导体发光元件14的第2发光面14b，可以抑制两者之间产生低亮度部分。在第7实施方式中，反射部件146形成为，一对反射面146b相交的顶部与光波长 变换部件148的入射面148a分离。反射部件146形成为，从一对反射面146b相交的顶部至 光波长变换部件148的入射面148a为止的距离H5大于或等于5 μ m而小于或等于200 μ m。反射部件144和反射部件146由硅一体成型。因此，在制造反射部件144以及反射 部件146的情况下，首先，对于平板状的单晶硅基板，利用与第6实施方式中的反射面124c以及反射面126b相同的形成方法，形成反射面144c以及反射面146b。在形成反射面144c 以及反射面146b后，对与反射部件144的下表面144b以及反射部件146的下表面146a相 应的部分处进行掩模，这次从掩模侧实施干法蚀刻，从而形成反射部件144的垂直面144d 以及反射部件146的垂直面146c。在形成垂直面144d以及垂直面146c后，再次去除掩模。此外，将反射部件144的垂直面144d以及反射部件146的垂直面146c的高度设 为垂直面高度H6，在第7实施方式中，根据与第3实施方式相同的理由，反射部件144以及 反射部件146分别形成为，使垂直面高度H6 =非发光区域高度HI。本发明并不限定于上述各实施方式，将各实施方式的各要素适当组合而得到的内 容也作为本发明的实施方式而有效。另外，也可以基于本领域技术人员的知识对各实施方 式进行各种设计变更等变形，进行了上述变形的实施方式也应该包含在本发明的范围内。 下面，举出这样的例子。在一个变形例中，半导体发光元件使用主要发出紫外线的发光元件。另外，光波长 变换部件通过层叠将紫外线变换为彼此不同颜色的光的多个光波长变换层而形成。例如， 也可以层叠将紫外线变换为青色光的光波长变换层和将紫外线变换为黄色光的光波长变 换层而形成。另外，也可以层叠将紫外线变换为青色光的光波长变换层、将紫外线变换为绿 色光的光波长变换层、以及将紫外线变换为红色光的光波长变换层而形成。通过如上述所 示构成半导体发光元件以及光波长变换部件，也可以得到发出白色光的发光模块。此外，在光波长变换部件中，也可以含有将紫外线变换为彼此不同的颜色的光的 多种荧光体。例如，也可以在光波长变换部件中含有将紫外线变换为青色光的荧光体、和将 紫外线变换为黄色光的荧光体。另外，也可以在光波长变换部件中，含有将紫外线变换为青 色光的荧光体、将紫外线变换为绿色光的荧光体、以及将紫外线变换为红色光的荧光体。通 过如上述所示构成半导体发光元件以及光波长变换部件，也可以得到发出白色光的发光模 块。在另一个变形例中，在由半导体发光元件的第2发光面、反射部件的反射面、以及 光波长变换部件的入射面围成的区域内，填充用于提高从半导体发光元件的第2发光面发 出的光的取出效率的树脂材料。此时，使用硅酮类、溶胶_凝胶二氧化硅类、氟类、无机玻璃 类等耐光性优异的树脂材料。由此，可以进一步提高从半导体发光元件的第2发光面发出 的光的取出效率。
1权利要求
1.一种发光模块，其特征在于，具有发光元件，其具有第1发光面以及与第1发光面相连续的第2发光面； 板状的光波长变换部件，其配置为入射面与第1发光面相对，将所述发光元件发出的 光进行波长变换后射出；以及反射部件，其配置在与所述光波长变换部件的入射面相对的位置上， 所述反射部件具有与第2发光面相对的反射面，其以随着接近所述光波长变换部件的 入射面而远离第2发光面的方式倾斜。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于， 所述反射部件由硅形成。
3.根据权利要求1或2所述的发光模块，其特征在于，所述反射部件还具有垂直面，其与所述反射面相连续，并且在与所述反射面相比远离 所述光波长变换部件的位置上，与第1发光面垂直地延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光模块，其特征在于，所述发光元件彼此分离地排列设置多个，使各自的第1发光面与单个所述光波长变换 部件的入射面相对，所述反射部件为了分隔所述多个发光元件中彼此相邻的一对发光元件而配置在所述 一对发光元件之间，所述反射面设置为与所述一对发光元件中至少一侧的第2发光面相对。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光模块，其特征在于， 在所述反射部件上载置所述光波长变换部件的入射面。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的发光模块，其特征在于， 所述反射部件与所述光波长变换部件的入射面分离而形成。
全文摘要
本发明提供一种发光模块，其高效地利用发光元件发出的光。在发光模块中，半导体发光元件具有第1发光面以及与第1发光面相连续的第2发光面。光波长变换部件形成为板状，配置为其入射面与第1发光面相对，从而将半导体发光元件发出的光进行波长变换后射出。反射部件配置在与光波长变换部件的入射面相对的位置上。反射部件由硅形成。反射部件的反射面以随着接近光波长变换部件的入射面而远离第2发光面的方式倾斜，与第2发光面相对。反射部件的垂直面在与反射面相比远离光波长变换部件的位置上，与第1发光面垂直地延伸。
文档编号H01L25/075GK101997077SQ201010251938
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月9日 优先权日2009年8月7日
发明者水野正宣 申请人:株式会社小糸制作所