CN1323441C - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

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松本公树
长滨慎一
佐野雅彦
柳本友弥
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Abstract

一种发光装置，包括：配置在支承体(105)上的发光元件(101)、和将吸收该发光元件(101)发出的光并进行波长转换而发光的荧光体、覆盖在发光元件(101)表面的涂敷层(108和109)。所述涂敷层(108和109)，由至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物和氢氧化物的无机材料构成。另外，粘接层(110)也由与涂敷层(108和109)相同的无机材料构成。

Description

发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于照明用光源、LED显示器、背光灯光源、信号机、照明式开关、各种传感器以及指示器等的发光装置及其形成方法。
背景技术
近年来开发并使用了将利用氮化钾系化合物半导体构成的发光元件芯片和荧光体组合的并能够发出白色光的发光装置(白色发光装置)。该发光装置，将发光元件输出的蓝色光的一部分通过荧光体进行波长变换，通过混合该波长变换的光和来自发光元件芯片的蓝色光的混合色，从而发出白色系的混色光。
以往，一般是通过用含有荧光体的树脂对安装发光元件的封装进行模塑而制作。另外，一般是利用有机系的热固化性树脂对发光元件的基板面和支承体上面进行粘接固定(芯片键合)。
例如，在特开2001-144331中，公开了在发光元件和引线框架之间通过使银分散在环氧树脂中的银糊剂粘接。另外，在安装发光元件的杯形容器中通过填充分散荧光体的环氧树脂而构成白色发光元件。
另外，在特开2000-183408中公开了在将发光元件固定在引线框架中后，依次涂布含有蓝色发光荧光体的预浸渍(predip)材用的热固化性树脂和含有黄橙色发光荧光体的预浸渍用热固化性树脂，通过将热固化性树脂固化而构成白色发光元件。
但是，以往的白色发光装置，由于是利用含有荧光体的模塑树脂构成，所以，一旦利用波长更短的光或利用伴有高发热的高输出力的光，模塑树脂就会老化或变色。
另外，以往的白色发光装置，由于是在发光元件的下面和支承体的上面用有机系的树脂粘接，所以，一旦利用波长更短的光或利用伴有高发热的高输出力的光，粘接用树脂就会老化或引起粘接强度的降低。
所以，很难利用发出含有比蓝色更短的波长的光的发光元件构成具有充分可靠性的发光装置。
另外，以往的白色发光装置，作为涂敷层的模塑树脂的厚度(荧光体的量)在发光装置表面的各部分不同，来自发光元件的光量、来自荧光体的光量也部分不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用发出比蓝色波长短的光的发光元件和荧光体的可靠性高的发光装置和其制造方法。
另外，本发明的另一目的在于提供一种使各方位的色度差异或从发光侧面看的色调不均极小的发光装置。
根据本发明的第1方面，本发明的发光装置，具有配置在支承体上发光元件、吸收来自该发光元件的发光的至少一部分并进行波长变换而发光的荧光体、具有该荧光体并至少覆盖所述发光元件表面的涂敷层，其特征在于，所述涂敷层，具有：至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上的元素的氧化物；至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上的元素的氢氧化物。
即，在本发明中，涂敷层由以具有Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属中1种或2种以上的氧化物为主要成分的无机物构成，对荧光体之间进行粘合并结合在发光元件上。由此，即使被来自发光元件的比较高的能量光高密度地照射时，涂敷层也不会变色老化。例如，即使利用伴有高的发热的高输出力的光或紫外线之类的短波长光，也不会象使用树脂那样产生老化或变色。所以，根据本发明，可以制造即使在高亮度长时间使用，发光效率的降低也非常少的发光装置。
所述涂敷层，主要由所述氧化物组成，优选在其氧化物中含有所述氢氧化物。另外，所述氢氧化物，优选含有与所述氧化物相同的金属元素，即，该氢氧化物，优选残存有所述氧化物通过脱水缩和反应形成时的中间体。在该涂敷层中通过含有微量的氢氧化物，在涂敷层的表面上就存在极性的羟基，从而提高与模塑树脂等的粘接性。
另外，所述涂敷层优选具有至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上的元素的有机金属化合物(更优选进一步含有氧元素的有机金属化合物)。该有机金属化合物，为所述氧化物的起始合成物质，可以作为未反应成分而残存的物质。所述涂敷层通过含有所述有机金属化合物，即使通过树脂对涂敷层进行模塑时，在涂敷层上也可以粘接性良好地形成模塑部件。
在所述涂敷层中，优选以所述氧化物为主成分的无机粒子包围在所述荧光体粒子的周围。平均粒径为3～10μm的荧光体粒子，优选被平均粒径3～10μm、更优选被1～20nm的无机微粒子包围。涂敷层中的氧化物通过形成微粒子，涂敷层可以容易地使热应力缓和，可以有效防止向涂敷层产生的裂纹等。另外，进入涂敷层的光，由于通过包围荧光体的无机微粒子而散射，所以，可以有效地进行荧光体的波长变换。
另外，所述涂敷层，优选在所述发光元件的上面、侧面及角上的厚度大致相等。由此，可以获得来自发光元件的光的光路长度差比较相等并均匀的发光特性。所以，可以形成即使以高亮度长时间使用各方位的颜色位错及发光效率降低都极少的发光装置。另外，可以使发光面中的颜色不均或每个发光装置的差异变得极小。
另外，所述涂敷层，是覆盖所述支承体表面和所述整个发光元件表面的连续层，并且优选在所述发光元件的上面、侧面以及角上配置的涂敷层的厚度与在所述支承体表面上配置的涂敷层的厚度大致相等。通过也在支承体上形成涂敷层，使具有整个涂敷层难于从发光元件和支承体上剥离的效果。进而，通过也在支承体上形成含有荧光体的涂敷层，在模塑部件中散射的没有被波长变换的光能够通过支承体上的涂敷层提高波长变换的几率。
另外，所述涂敷层，至少由两层构成，各层的折光率比构成所述发光元件的氮化物半导体的折光率小，并且各层的折光率优选随着远离所述发光元件依次变小。通过这种方式的构成，可以防止在发光元件和涂敷层的交界或涂敷层和外界空气(或模塑树脂)之间的交界处产生急剧的折光率变化。所以，可以抑制这些交界处的光反射并提高高的输出率。
所述发光元件通过粘接层被对置在所述支承体上面时，所述粘接层优选由与所述涂敷层相同的材料构成。即，粘接层优选由选自与所述涂敷层相同的候选材料中的无机材料构成。更优选粘接层与所述涂敷层由相同的材料构成。粘接层通过由与所述涂敷层由相同的材料构成，即使使用发出蓝色或比蓝色波长还短的光的发光元件，也不会引起涂敷层和粘接层的老化或变色。所以，可以形成可靠性高的发光装置。
另外，所述粘接层，优选含有所述氧化物和所述氢氧化物的粒子。粘接层若通过以无机物为主成分的粒径数在纳米级的粒子多数聚集而形成时，在这些粒子间存在间隙。所以，在粘接层中即使给予急剧的温度变化，由于各自粒子能够膨胀或收缩，所以，作为整体不受由于热应力而产生的巨大影响。与此相反，若通过支承材料和热膨胀系数差异很大的熔融玻璃或树脂粘接发光元件时，由于热应力容易引起粘接层的剥离或裂痕。本发明的发光装置，即使在给予急剧温度变化的状况下使用，也能够保持可靠性。
所述粘接层，优选在所述发光元件的侧面上连续延伸。由此，在支承体上芯片键合的发光元件，不会从芯片键合的位置位错移动。另外，在发光元件的侧面上延伸形成的粘接层和以后在发光元件上形成的涂敷层，在发光元件的侧面上接触并接合。特别是若将相同的有机金属化合物作为起始原料形成粘接层和涂敷层时，由于可以含有很多同一种物质，所以，粘合性提高。从而，可以防止该涂敷层从发光元件上剥离并形成高可靠性的发光装置。
所述发光元件，优选将主发光峰设在250nm至530nm，并且使所述荧光体的主发光波长比所述发光元件的主发光峰长。在本发明的发光装置中，也可以使用通过紫外线激发的荧光体。另外，即使使用蓝色或比蓝色波长短的光，由于涂敷层和粘接层也不会老化或变色，所以可以形成可靠性高的发光装置。
通过将所述荧光体设为用铈激活的钇铝石榴石系荧光体，可以构成发光色为白色系的混色光的发光装置。所以，可以提供发光色的偏差少的白色发光装置。
另外，所述发光元件在发出紫外区域的光时，涂敷层中含有的荧光体优选至少含有选自由
(1)Ca10(PO4)6FCl:Sb，Mn
(2)M5(PO4)3Cl:Eu(但M至少选自Sr、Ca、Ba、Mg中的一种)
(3)BaMg2Al16O27:Eu
(4)BaMg2Al16O27:Eu、Mn
(5)3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn
(6)Y2O2S:Eu
(7)Mg6As2O11:Mn
(8)Sr4Al14O25:Eu
(9)(Zn、Cd)S:Cu
(10)SrAl2O4:Eu
(11)Ca10(PO4)6ClBr:Mn、Eu
(12)Zn2GeO4:Mn
(13)Gd2O2S:Eu以及
(14)La2O2S:Eu构成的一组中的一种。通过选择这些荧光体，可以形成发光效率更高的发光装置。
所述支承体，优选从发光元件的引线电极被绝缘。发光元件，由导线供给发光所必须的电力，由于受到流过引线电极的电流引起的不良影响小，不发生噪音，所以可以形成可靠性高的发光装置。另外，支承体不从引线电极绝缘时，例如引线电极本身作为支承体，将发光元件固定在引线电极上时，连接另一方的引线电极和发光元件的导线，容易和作为支承体的引线电极之间发生短路，造成制造成品率下降。所以，如本发明，在从正负两方的引线电极绝缘的支承体上，通过固定发光元件，可以使制造成品率提高。
根据本发明的第2方面，本发明的发光装置的制造方法，是制造具有：配置在支承体上的发光元件、吸收来自该发光元件的发光的至少一部分并进行波长变换而发光的荧光体、具有该荧光体并至少覆盖所述发光元件表面的涂敷层的发光装置的制造方法，其特征在于，具有：
(1)调整有机金属化合物、有机溶剂以及荧光体的涂布液的第1工序，其中有机金属化合物是至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上的元素的有机金属化合物(更优选进一步含有氧元素的有机金属化合物)；
(2)在发光元件表面和支承体表面上涂布涂布液的第2工序；
(3)使所述涂布液干燥并使所述荧光体固定的第3工序。
根据本发明的制造方法，可以用紫外线照射不老化的无机物制造粘合荧光体的发光装置。
在所述第1工序中，所述有机溶剂优选沸点在100℃以上200℃以下的有机溶剂。若是这种有机溶剂，由于难以发生有机金属化合物等的凝固物，所以可以提高作业性而进行涂布。
另外，所述有机金属化合物的溶液，在所述第1工序中，优选为粘度2.5～500cps(25℃)的水解溶液。以往，由于混合荧光体等的涂布液中多含有水分，所以，发光元件的表面状态恶化，并对发光元件的光学特性产生不良影响。所以，预先制作几乎不含有对发光元件产生不良影响的水分的溶胶状态的涂布液，将其涂布在发光元件的表面，加热形成涂敷层(主要是非晶质)。通过这种方式，不使发光元件的金属表面的状态恶化，并可以容易地形成粘合荧光体的涂敷层。
在所述第1工序中，所述涂布液的酸浓度优选为20～500ppm。由此，由于不使发光元件的金属表面状态恶化，所以可以对发光元件的光学特性不产生不良影响地制造发光装置。
在所述第2工序中，也可以以加热配置在所述支承体上的发光元件的状态，从所述发光元件的上方，使含有所述荧光体的涂布液以雾状并且螺旋状地边旋转边吹敷。根据该方法，无发光不均并且能够大量地成品率良好地形成可以均匀发光的发光装置。此时，所述发光元件优选以50℃以上300℃以下的温度进行加热。
另外，通过边对发光元件加热边吹敷涂布液，可以在涂敷层内促进水解物的凝胶化和粒子化。为了将涂布液中含有的有机金属化合物作为微粒子的氧化物，必须尽快地干燥涂布液。发光元件被加热并通过雾状供给涂布液，涂布液尽快干燥并容易在涂敷层内形成氧化物的微粒子。为了在涂敷层内形成优选尺寸的微粒子，优选边将发光元件至少加热到50℃以上200℃以下、优选70℃以下120℃以下，边吹敷涂布液。
在所述第1工序中，所述有机金属化合物，优选至少选自甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、N-丙基硅酸盐、N-丁基硅酸盐、异丙醇铝、乙醇铝以及丁醇铝中一种。这些材料不容易因照射紫外线而老化。
根据本发明的第3方面，本发明的发光装置，是具有在基板上叠层氮化镓系半导体的发光元件、和通过粘接层支持所述发光元件的支承体的发光装置，其特征在于，所述粘接层具有：至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物；至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氢氧化物。
根据本发明，由于是通过无机物形成有机层，并在金属封装等支承体上芯片键合发光元件，所以，即使与发出比蓝色波长短的光或高输出力的光的发光元件组合，也不会因为发光元件的发光或由此伴随的温度上升而引起粘接层老化或变色。所以，可以形成可靠性高的发光装置。
另外，所述粘接层，优选含有所述氧化物和所述氢氧化物的粒子。粘接层若通过以无机物为主成分的粒径数在纳米级的粒子多数聚集而形成时，在这些粒子间存在间隙。所以，在粘接层中即使给予急剧的温度变化，由于各自粒子体积膨胀或收缩，所以，作为整体粘接层不受由于热应力而产生的巨大影响。与此相反，如以往那样，若通过支承材料和热膨胀系数差异很大的熔融玻璃或树脂粘接发光元件时，由于热应力容易引起粘接层的剥离或裂痕。所以，本发明的发光装置，即使在给予急剧温度变化的状况下使用，也能够维持可靠性。另外，含有所述氧化物和氢氧化物的微粒子的粒子径优选为1～20nm。
所述粘接层，优选在所述发光元件的侧面上连续延伸。由此，在支承体上芯片键合的发光元件，不会从芯片键合的位置位错移动，所以可以形成可靠性高的发光装置。
在本发明的发光装置中，可以将所述发光元件的主发光峰设在250nm至530nm。即使使用发出比蓝色波长短的光的发光元件，对于这些光粘接层也不会老化或变色，另外，即使对于高输出力的光和与之相伴的高温，也不会老化或变色。所以可以形成可靠性高的发光装置。
所述粘接层优选具有热导率至少比所述氧化物或所述氢氧化物高的填料。通过在粘接层中含有这种填料，即使对于伴随高输出力光的高温，也能够形成发热效果高的发光装置。
根据本发明的第4方面，本发明的发光装置的制造方法，是具有在基板上叠层氮化镓系化合物半导体的发光元件、和通过粘接层支承该发光元件的基板面的支承体的发光装置的制造方法，其特征在于，具有：
(1)将含有有机金属化合物和有机溶剂的粘接液调整为粘度为2.5～500cps(25℃)、酸浓度为20～500ppm的水解溶液的第1工序，其中有机金属化合物是至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上的元素和氧元素的有机金属化合物；
(2)在所述支承体上面供给所述粘接液并在所述粘接液上载置所述发光元件的第2工序；
(3)使所述粘接液在50℃以上300℃以下的温度下干燥并使所述支承体上面和所述基板面粘接的第3工序。
根据本发明，通过无机物可以很容易地提供在支承体上芯片键合的发光装置。根据该发明制造的发光装置，即使照射来自发光元件的比蓝色波长短的光或高输出力的光，粘接层也不会因为这些光或热而老化或变色。所以，与通过含有有机物的以往的树脂粘合的发光装置相比，可以制造可靠性高的发光装置。另外，由于粘接液的酸浓度被调整到20～500ppm，所以即使供给金属封装表面，表面也不会受到酸或碱的损坏。进而，所述粘接液，由于是在50℃以上300℃以下的温度下进行非晶质化，所以，发光元件不容易从被载置的位置上位错移动。
另外，通过对粘接液加热并固化，可以促进粘接液内的水解物的凝胶化和粒子化。为了将涂布液中含有的有机金属化合物作为微粒子的氧化物，必须尽快地干燥粘接液。通过对粘接液加热，涂布液尽快干燥并容易在粘接层内形成氧化物的微粒子。为了在粘接层内形成优选尺寸的微粒子，最好将粘接液至少加热到150℃以上、优选200℃以上。
在所述第2工序中，优选将溶胶状态的水解溶液作为粘接液在支承体上面的规定位置上进行适量模压成形或分配后，从上方边对发光元件加压边进行粘合。由此，由于也在发光元件的侧面上进行粘接液的延伸，所以，发光元件不会从粘合的位置上位错移动，可以提供可靠性高的发光装置。
另外，根据本第3工序形成的粘接层，优选通过以无机物为主成分的粒径数在纳米级的粒子多数聚集而形成，并在这些粒子间存在间隙。由此，在粘接层中即使给予急剧的温度变化，由于各自粒子体积膨胀或收缩，所以，可以缓和热应力的影响。所以，与通过支承体材料和热膨胀系数差异很大的熔融玻璃或树脂粘接发光元件时不同，不容易引起粘接层的剥离或裂痕等。
在所述第1工序中，所述有机溶剂优选沸点在100℃以上200℃以下的有机溶剂。这种高沸点的有机溶剂，由于在常温下作为液体存在，所以，可以抑制粘接液干燥并产生SiO2等的凝固物。所以，可以防止在分配装置的喷出口的前端部、模压成形装置的外加毛刺的前端部等上附着凝固物并使粘接液的供给量发生变化。
在所述第1工序中，所述有机金属化合物优选至少选自金属醇化物、金属硅酸盐、碳酸金属盐中的一种。由此，可以形成即使紫外线等照射也不会使芯片键合的粘接层老化的无机物。
在所述第1工序中，所述粘接液，优选具有热导率比构成粘接液的氧化物高的填料。通过使含有填料，可以制造即使对于伴随高出输出力的光的高温放热效果也高的发光装置。
根据本发明的第5方面，本发明的发光装置的制造方法，是具有：在支承体上配置的发光元件、吸收来自该发光元件的发光的至少一部分并进行波长变换而发光的荧光体、以及保持该荧光体并覆盖从所述支承体表面到所述发光元件整个表面的涂敷层的发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
(1)在所述支承体上配置发光装置的工序；
(2)以对配置在所述支承体上的发光元件加热的状态，从所述发光元件的上方边使含有所述荧光体的涂布液以雾状并且螺旋状地旋转边进行吹敷的工序。
该制造方法，不仅可以使用本发明中的由无机材料构成的涂敷材料也可以使用以往的由有机材料构成的涂敷材料。例如，在形成在氟树脂(PTFE)或硅树脂中含有荧光体的涂敷层时也可以使用。
发光侧面中的色调不均或各个发光装置的差异，可以认为在涂敷层形成时由于涂敷层中含有的荧光体的平面分步中产生倾斜而导致。涂敷层，通过使含有荧光体的树脂从如前端细的喷嘴样管中喷出，可以配置在所需的杯形容器上，但是，使粘合剂中含有的荧光体等量均匀并高速地涂布在发光元件上是非常困难的。另外，通过粘合剂的粘度或与涂敷层粘接的封装表面等的表面张力，最终形成的涂敷层的形状不是一定的。涂敷层的厚度(荧光体的量)部分不同，来自发光元件的光量、来自荧光体的光量部分不同。所以，在发光观测面上，来自发光元件的发光色变强，或来自荧光体的发光色变强而产生色调不均。另外，可以认为产生各发光装置的差异。根据将涂布液吹敷为雾状的本发明的制造方法，可以使在发光元件上和在其以外形成的荧光体均匀配置，也可以改善色调不均或方向性。
为将涂布液吹敷为雾状，例如可以使用喷雾装置。但是，在发光元件上面，一旦随着向垂直方向的气流使喷出雾状涂布液时，由于发光元件侧面与涂布液的喷出方向平行，所以在涂布开始后，雾状的涂布液立即进入发光元件的侧面。另外，在成为导电性导线背面的发光元件表面上难以涂布，在不成为导电性导线背面的发光元件表面上和涂敷层的厚度不同。所以，若要覆盖发光元件的整个面，就必须使发光元件或喷嘴旋转，在涂布液的喷出方向上，面向发光元件的整个面，或必须用反复向搭载发光元件的支承体表面涂布而形成的厚的涂敷层覆盖发光元件的侧面。所以，可以作业性良好地从发光元件的角涂布侧面，覆盖整个发光元件表面的涂敷层的厚度，在发光元件的上面和侧面不同。进而，通过以高速吹敷雾状的涂布液，存在连接发光元件的正负一对电极和外部电极的导电性导线或变形或断线的问题。
在本发明中，通过喷嘴将涂布液和气体以螺旋状喷出。在该装置的喷嘴周围，设置多个气体的喷出口，从这些气体喷出口喷出的气体的喷出方向，对于被涂敷的面设置各自具有一定的角度。所以，一旦在以涂布液的喷出口为中心而旋转的这些气体喷出口上同时输送气体时，聚集从各自喷出口喷出的气体的整个气流，成为涡流状气流、螺旋状气流、或能够使龙卷中空气流逆转的气流。另外，在该装置的喷嘴中心上设置涂布液的喷出口，一旦与气体同时喷出涂布液时，成为喷雾状的涂布液，随着螺旋状的气流、或能够使龙卷中空气流逆转的气流而扩散出去。
根据该制造方法，可以使保持荧光体的涂敷层形成均匀的厚度。所以，可以使各方位的色度差异或从发光观测面看到的色调不均变得极小，从而能够制造提高波长变换效率的发光装置。
所述螺旋状的径，优选随着从所述发光元件的上方的喷射开始点向所述发光元件的表面靠近逐渐大。由此，使作业性提高并使各方位的色度差异或从发光观测面看到的色调不均变得极小，从而能够制造提高波长变换效率的发光装置。
随着从所述发光元件的上方的喷射开始点向所述发光元件的表面靠近，优选使所述涂布液的旋转速度减小。由此，不会由于涂布液中含有的荧光体粒子而使发光元件表面受到冲击，并且使各方位的色度差异或从发光观测面看到的色调不均变得极小，从而能够提供提高波长变换效率的发光装置。
进而，在本发明的发光元件的制造方法中，通过在配置多个发光元件的封装上固定荧光体，可以生产率良好地一次大批量地形成发光装置。在发光元件上配置的荧光体的量即使为极少量，也可以均等地控制荧光体的量(涂敷层的厚度)。所以，可以形成差异更小的发光装置。
附图的简单说明
图1是表示本发明一实施方式中发光装置上面的示意图。
图2是图1所示的发光装置的剖面示意图。
图3是表示本发明另一实施方式中发光装置的剖面的示意图。
图4是表示在发光元件上以雾状并且螺旋状吹敷涂布液的工序的示意图。
图5是表示吹敷涂布液的装置构成的略图。
图6A～E是表示在支承基板(金属基板)上形成的半导体层的发光元件的制造工序的剖面图。
图7是表示在支承基板(金属基板)上形成的半导体层的发光元件的构造一例的剖面图。
图8是表示在支承基板(金属基板)上形成的半导体层的发光元件的构造另一例的剖面图。
图9是表示在支承基板(金属基板)上形成的半导体层的发光元件的构造又一例的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
在图1和图2中是表示根据本发明方法制造的发光装置的一例的上面图和剖面图。在图1和图2中，
作为发光元件的LED101，安装在金属制的封装105上，封装105中央部具有凹部a。另外，在所述凹部a的周围的基体(base)部b，在厚度方向上具有2个贯穿的贯穿孔，各个贯穿孔夹持所述凹部a而相对。在该贯穿孔内，通过作为绝缘部件的硬质玻璃103分别插入正负引线电极102。另外，在金属封装105的主面侧，设置由透光性窗部107和金属部构成的盖106，通过焊接盖106的金属部和金属封装105的接触面，封装内的发光元件和氮气一起被密封。在凹部a内收容的LED芯片101，是发出蓝色光或紫外线的发光元件，LED芯片101和金属封装105之间的粘接，是通过将乙基硅酸盐的水解溶液干燥烧成所得的粘接层110进行。
进而，如图2所示，在从引线电极102被绝缘的凹部a内，在发光元件上通过Al2O3形成由粘合CCA-Blue(化学式Ca10(PO4)6ClBr，激活材Mn、Eu)荧光体而构成的涂敷层109，在其上面通过SiO2形成由粘合钇铝石榴石系荧光体而构成的涂敷层108。
以下参照附图详细说明本发明的构成部件。
[涂敷层108、109]
用于本发明的实施方式的涂敷层108，109，以氧化物(SiO2、Al2O3)为主要成分。涂敷层，与模塑部件不同，设置在安装引线的杯形容器内或封装的开口部内，是含有变换LED芯片101的发光的荧光体及粘接荧光体材料的层。
通过封装等的反射，从LED芯片放出的高能量的光等在涂敷层108和109中形成高密度。进而，即使通过荧光体也被散射，涂敷层108和109内暴露高密度的高能量的光。含有Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种或二种以上氧化物，由于耐光性高，所以通过将这些用作粘接剂或粘合剂可以提高发光装置的可靠性。
涂敷层108和109，如图2所示，所述发光元件101的上面、侧面以及角上的厚度变得大致相等。由此，可以获得从发光元件发出的光的光路长度差比较相等且均匀的发光特性。所以，可以形成即使高亮度长时间使用各方位的色差、发光效率降低极少的发光装置。另外，也可以使发光面中颜色不均或各个发光装置的差异变得极小。
另外，涂敷层108和109，在芯片101的侧面中，与由同样的无机材料构成的粘接层110接合。所以，涂敷层108和109在芯片101上牢固地被固定很难剥离。
另外，所述涂敷层108和109，由于各由SiO2和Al2O3构成，所以折光率比构成发光元件101的氮化物半导体小，并且随着从发光元件101远离折光率依次变小。所以，可以抑制在发光元件101和涂敷层109的界面或涂敷层108和外界空气的界面中的折光率急剧变化，并且可以有效地取出光。
另外，在涂敷层108和109中，以SiO2或Al2O3为主成分的粒子包围荧光体粒子的周围。平均粒径为3～10μm的荧光体粒子，被平均粒径为1～20nm的无机粒子包围。通过使涂敷层中氧化物作为微粒子，涂敷层可以容易缓和热应力，并且能够有效地防止向涂敷层产生断裂等。另外，进入涂敷层108和109内的光，通过包围荧光体的无机微粒子而被散射，所以可以通过荧光体有效地进行波长变换。
作为涂敷层的具体主要材料之一，优选使用在SiO2、Al2O3、MsiO3(其中作为M可以举出Zn、Ca、Mg、Ba、Sr、Zr、Y、Sn、Pb等。)等的透光性无机部件中含有荧光体的材料。通过这些透光性无机部件，荧光体之间被粘接，进而荧光体以层状沉积在LED芯片或支承体上而被粘接。在本发明中，至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物和氢氧化物，通过至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上元素的有机金属化合物(优选进一步含有氧)生成。这里在有机金属化合物中，包括含有烷基、芳基的化合物。作为这种有机金属化合物，例如可以举出金属醇化物、金属双酮盐、金属双酮盐配位化合物、碳酸金属盐等。在这种有机金属化合物中，若在常温使用液体的有机金属化合物，通过添加有机溶剂，由于可以容易地考虑作业性的粘度调节、防止有机金属化合物等的凝固物的发生，所以可以提高作业性。另外，这种有机金属化合物，由于容易引起水解等的化学反应，所以可以容易地通过至少含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物，形成由粘合荧光体而构成的涂敷层。所以使用有机金属化合物的方法，与在350℃以上的高温或以产生静电的状态在LED中形成涂敷层的其它方法不同，可以不使作为LED的发光元件的性能降低并容易地在LED芯片上形成涂敷层，从而提高制造成品率。
以下，作为涂敷层中含有的具体的主要材料，以SiO2、Al2O3为例说明。
(通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层108)
通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层，是通过调整在以一定的比例混合烷基硅酸盐和高沸点有机溶剂而构成的硅溶胶中使荧光体(粉体)均匀分散的涂布液，涂敷或者分配分散该荧光体的硅溶胶，使覆盖发光元件的整个面后，通过SiO2成分使荧光体之间固定，进而在发光元件表面上固定而形成。
用于混凝土的增强剂、塑料的颜料、或表面涂敷剂等的烷基硅酸盐，是以下通式表示的单体水解进而缩合而得到。这里R为烷基，为甲基时形成甲基硅酸盐，为乙基时形成乙基硅酸盐，为正丙基时形成正丙基硅酸盐，为正丁基时形成正丁基硅酸盐。
作为烷基硅酸盐中一种的乙基硅酸盐，具有以下图示的结构，为主要由四氯化硅和乙醇之间的反应或金属硅和乙醇之间的反应合成的无色透明液体。即，在所述通式中，通过R为乙基的结构式表示的单体，水解并形成含有羟基(OH基)的分子(作为中间体可以举出硅醇的单体等)，进而与含有羟基(OH基)的分子之间脱水(H2O)缩和，Si通过O(氧原子)生成连接的硅氧烷键，结构如下。
Figure C0280311300222
若在催化剂存在下使乙基硅酸盐溶液和水反应，产生如下的水解反应，溶液变为溶解SiO2微粒子的溶胶(溶胶化)，进而自然干燥，溶液变为高浓度并形成凝胶(凝胶化)。随着反应的进行，粘度变高，但要考虑形成的涂敷层的厚度和作业性等而调节反应的进行。
水解反应，在中性条件下进行的极慢，但是作为催化剂，一旦存在酸或碱，伴随发热急速进行。在使用碱性催化剂时，所得水解溶液，由于不稳定并容易引起过度的凝胶化而使作业性降低，所以，在本实施的方式中，少量使用盐酸等的酸性催化剂，在长时间内使引起水解反应。
乙基硅酸盐的水解反应，温度越高进行速度越快，一旦除去生成物的乙醇，反应变得更容易进行。另外，若使乙基硅酸盐的水解进行并对生成的凝胶加热，形成SiO2(主要为非晶质)。所以，若使在乙基硅酸盐的水解液中含有荧光体并在发光元件的表面上、以及发光元件的表面以外的支承体上涂布加热，可以通过SiO2在发光元件的表面上形成粘合荧光体而构成的涂敷层。特别在本实施方式中，预先将乙基硅酸盐形成为溶胶状态的水解溶液，在使加水溶液中含有荧光体后，涂布在发光元件表面上。在以往的方法中，由于在混合荧光体的涂布液中含有很多的水分，所以一旦将其涂布，发光元件的表面状态就恶化，对发光元件的光学特性产生不良影响。所以，根据本发明实施方式的方法，溶胶状态的乙基硅酸盐水解溶液几乎不含有水分，由于只是被加热形成非晶质的SiO2，所以不会影响发光元件的光学特性，可以通过SiO2在发光元件的表面上等容易地形成粘合荧光体而构成的涂敷层。
另外，通过适当地调整反应条件，可以使在涂敷层中含有微量的SiO2生成的中间体Si(OH)4或起始物质乙基硅酸盐、乙醇。通过使在涂敷层上存在微量的Si(OH)2等无机物、以及未反应的乙基硅酸盐或乙醇等有机物，在涂敷层表面上，存在具有如羟基的极性官能团或乙基等疏水性基团(亲油基)。通过这种官能团的存在，在涂敷层上将如氟树脂的具有极性的疏水性材料、或分子结构末端具有羟基的树脂材料作为模塑部件使用时，由于涂敷层表面和模塑部件之间的亲和性或润湿性好，所以，即使使用少量的模塑部件，也可以在涂敷层上粘接性很好地配置模塑部件。
另外，在涂敷层和粘接层上通过存在大量的SiO2、Si(OH)2等无机物，不仅可以防止紫外线照射引起的老化，由于与LED芯片或封装的金属表面的亲和性或润湿性好(考虑是SiO2、Si(OH)2等与金属离子之间产生电结合)，所以可以与金属表面粘接性良好的配置涂敷层或粘接层。进而，由于作为模塑部件使用的树脂的分子结构中存在的具有极性的官能团和涂敷层的具有SiO2、Si(OH)2等的极性的无机物之间，亲和性或润湿性良好，所以在涂敷层上可以粘接性良好地配置模塑部件。即，使用如乙基硅酸盐的有机金属化合物，一旦SiO2通过形成粘合荧光体而构成的涂敷层或粘接层时，涂敷层或粘接层虽然几乎都是由无机物构成的，但是由于也残存少许的作为有机物的性质，所以，对于构成发光装置的LED芯片表面或封装表面、或根据情况使用的模塑部件等，亲和性、制造成品率提高，并且几乎不会因为紫外线引起的老化。
(通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层109)
通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层，是通过调整在以一定的比例混合烷氧基铝或烷醇铝和高沸点有机溶剂而构成的氧化铝溶胶中使荧光体(粉体)均匀分散的涂布液，涂敷或者分配分散该荧光体的氧化铝溶胶，使覆盖发光元件的整个面后，通过Al2O3成分使荧光体之间固定，进而在发光元件表面上固定而形成。
烷氧基铝或烷醇铝，为作为涂料的增粘剂、凝胶化剂、固化剂、聚合催化剂、以及颜料的分散剂使用的有机铝化合物。
作为烷氧基铝或烷醇铝其中一种的异丙醇铝、乙醇铝、以及丁醇铝，在常温下为透明液体，反应性非常强，通过空气中的水生成氢氧化铝，若对其进行加热则生成氧化铝。例如，如下所示，异丙醇铝很容易和水发生反应，最终生成氢氧化铝或氧化铝。
所以，使异丙醇铝与空气中的水分反应后，通过加热生成的Al2O3粘合荧光体，通过含有荧光体的Al2O3可以将粘合荧光体而构成的涂敷层在发光元件的表面上以及发光元件表面以外的支承体上作为涂敷层形成。
通过以上的SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层和通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层，可以仅是在同一发光元件上通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层或通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层，也可以将通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层和通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层组合而在同一发光元件上形成两层以上的层。根据本发明中的喷雾形成涂敷层的方法，由于也能够控制两层的膜厚，所以也可以容易地形成同一形状的涂敷层。例如，在同一发光元件上，首先形成Al2O3的涂敷层，在其上面形成SiO2的涂敷层。这里的荧光体，既可以两层中都含有也可以只在一层中含有，也可以两层中都不含有。若通过这种方式构成，由于通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率，比通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层小，通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率比氮化镓系半导体层的折光率小，所以，具有光的取出效率提高的效果。在形成由一层构成的涂敷层时，该涂敷层和外界空气或氮化物半导体发光元件之间的界面处折光率产生急剧的变化，由于在该界面处，来自发光元件的部分取出光反射，所以容易引起光的取出效率降低。
如此形成的通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层或通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层，与以往的树脂不同，为无机物，所以与树脂相比，由于紫外线引起的老化非常小，也可以和发出紫外线的发光装置(紫外发光装置)组合使用。另外，通过喷雾涂敷，由于在发光元件的整个面即上面、侧面和部分角上能够以相同的膜厚形成粘合具有波长变换功能的荧光体而构成的涂敷层，所以，在发光元件的整个面上使荧光体均匀分散而配置。由此，能够以极高的效率对来自发光元件的整个面即上面、侧面和部分角的发光进行波长变换，并能够向外部取出。
与此相反，在如以往例的在树脂中使荧光体分散的构成中，由于几乎所有的树脂因蓝色光或紫外线而老化，所以，不能构成经得起长时间使用的元件，因此对于使用紫外区域发光的发光元件的白色发光装置的实用化就更困难。另外，在以往的方法中，由于不能以同样的膜厚在发光元件的整个面即上面、侧面和角部分上形成通过含有波长变换功能的荧光体的SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层或者树脂，所以，不能在发光元件的整个面上使荧光体均匀分散而配置。因此，很难以极高的效率对来自氮化物半导体的发光元件的整个面的光进行波长变换，并很难向外部取出。
[荧光体]
本发明中所用的荧光体，是用于将来自发光元件的可见光或紫外光变换为其它发光波长的物质。
作为本发明中所用的荧光体，是指至少能够通过来自LED芯片101的半导体发光层的光被激发而发光的荧光体。在本实施方式中，作为荧光体，也可以使用被紫外光激发并发出一定颜色的光的荧光体，作为具体的示例，例如可以举出
(1)Ca10(PO4)6FCl:Sb，Mn
(2)M5(PO4)3Cl:Eu(但M至少选自Sr、Ca、Ba、Mg中的一种)
(3)BaMg2Al16O27:Eu
(4)BaMg2Al16O27:Eu、Mn
(5)3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn
(6)Y2O2S:Eu
(7)Mg6As2O11:Mn
(8)Sr4Al14O25:Eu
(9)(Zn、Cd)S:Cu
(10)SrAl2O4:Eu
(11)Ca10(PO4)6ClBr:Mn、Eu
(12)Zn2GeO4:Mn
(13)Gd2O2S:Eu以及
(14)La2O2S:Eu等。
另外，这些荧光体，在由一层构成的涂敷层中可以单独使用，也可以混合使用。另外，在由两层以上构成的涂敷层中可以分别单独使用，也可以混合使用。
LED芯片101发出的光和荧光体发出的光若有补色关系时，通过使各自的光混色，可以发出白色系的混色光。具体的说，可以举出：LED芯片101发出的光，和由此被激发而发光的荧光体的光分别相当于3原色(红色系、绿色系、蓝色系)的情况或LED芯片101发出的蓝色光，以及由此被激发而发光的荧光体的黄色的光。
发光装置的发光色，通过对作为荧光体和荧光体的粘接剂发挥作用的各种树脂或玻璃等无机部件等的比率、荧光体的沉降时间、荧光体的形状等进行各种调整以及对PED芯片的发光波长进行选择，可以提供电灯色等的任意白色系的色调。在发光装置的外部上优选来自LED芯片的光和来自荧光体的光有效地透过模塑部件。
作为具体的荧光体，可以举出铜激活的硫化镉锌或铈激活的钇铝石榴石系荧光体。特别在高亮度且长时间使用时优选(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce(0≤x＜1，0≤y＜1，但Re选自Y、Gd、La组成的一组中的至少一种元素)等。
(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce荧光体，由于是石榴石的结构，所以对热、光和水分耐性强，可以使激发光谱的峰在470nm附近。此外，也可以使发光峰在530nm附近至720nm含有折边的宽的发光光谱。
在本发明的发光装置中，荧光体可以是混合两者以上的荧光体。即，可以使Al、Ga、Y、La和Gd或Sm的含量不同的2种以上的(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce荧光体混合增加RGB波长成分。另外，目前，在半导体发光元件的发光波长中由于具有产生差异的波长，所以可以使2种以上的荧光体混合调整而得到所需的白色系的混色光。具体地说，可以结合发光元件的发光波长，通过调整并含有色度点不同的荧光体的量，可以发出由该荧光体间和发光元件连接的色度图上的任意点的光。
这种荧光体，使分散在气相或液相中可以使其均匀地发光。在气相或液相中的荧光体，通过自重沉降。尤其在液相中，通过使悬浮液静置，可以形成具有均匀性更高的荧光体的层。根据需要通过反复操作可以形成所需的荧光体量。
通过上述方式形成的荧光体，在发光装置的表面上由一层构成的涂敷层中可以存在二种以上，在由两层构成的涂敷层中可以各存在一种也可以存在二种以上。由此可以得到通过不同荧光体发出的光的混色而形成的白色光。此时，为了使来自各荧光物质的光更好地混色并且减少色不均匀，优选各荧光体的平均粒径和形状类似。在本发明中，这里所说的荧光体的粒径，是通过体积基准粒度分布曲线所得的值，所述体积基准粒度分布曲线，是通过激光衍射散射法测定荧光体的粒度分步所得的曲线。具体地说，在气温25℃、湿度70％的环境下，在浓度为0.05％的六偏磷酸钠水溶液中分散荧光体，通过激光衍射式粒度分步测定装置(SALD-2000A)以粒径范围0.03μm～700μm测定所得分布曲线。
在本实施方式中所用的荧光体，可以将钇铝石榴石系荧光体、能够发出红色系光的荧光体、尤其与氮化物荧光体组合后的荧光体。这些YAG荧光体和氮化物荧光体，可以混合使含在涂敷层中，也可以使在由多层构成的涂敷层中分别含有。以下对各荧光体进行详细说明。
(钇铝石榴石系荧光体)
本实施方式中所用的钇铝石榴石系荧光体，是含有Y和Al，并且至少含有选自Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu和Sm中1种元素和选自Ga、In中一个元素，通过选自稀土元素中至少一种元素激活的荧光体，被LED芯片101的发出的可见光或紫外线激发并发光的荧光体。尤其在本实施方式中，也可以使用由Ce或Pr激活并且组成不同的二种以上的钇铝氧化物系荧光体。若使发光层中使用氮化物系化合物半导体的发光元件发出的光蓝色系的光、由于使吸收蓝色光所以主颜色为黄色的荧光体发出的绿色系和红色系的光、或作为黄色系的光的更绿色系和更红色系的光混合显示，则可以进行所需白色系发光色显示。发光装置，为引起该混色，可以使在环氧树脂、丙烯酸树脂或硅酮树脂等各种树脂或氧化硅、氧化铝等的透光性无机物中含有荧光体的粉体或块状物。之所以这样含有荧光体，是因为能够用于来自LED芯片的光透过的程度地形成很薄的点状或层状等的各种用途。通过对荧光体和透光性无机物之间的比率或涂布、填充量进行各种调整和通过选择发光元件的发光波长，可以提供含有白色的电灯色等的任意色调。
另外，通过对于各自来自发光元件的入射光依次配置二种以上的荧光体，可以有效地形成能够发光的发光装置。即，在具有反射部件的发光元件上，通过对在长波长侧有吸收波长并且含有能够在长波长发光的荧光体的色变换部件、在更长波长侧具有吸收波长并能够在长波长发光的色变换部件进行叠层等，可以有效利用反射光。
若使用YAG系荧光体，即使与作为辐射照度(Ee)＝0.1W·cm-2以上1000W·cm-2以下的LED芯片连接或近接而配置时，也可以高效地形成具有充分耐光性的发光装置。
在本实施方式中所用的用柿激活的作为钇铝石榴石系荧光体的、能够发出绿色系光的YAG系荧光体中，由于是石榴石的结构，所以对热、光和水分有很强的耐性，可以使激发吸收光谱的峰波长在420nm至470nm附近。另外，具有使发光峰波长λp在510nm附近至700nm含有折边的宽的发光光谱。另一方面，即使为用柿激活的作为钇铝氧化物系荧光体的、能够发出红色系光的YAG系荧光体，也为石榴石的结构，对热、光和水分有很强的耐性，也可以使激发吸收光谱的峰波长在420nm至470nm附近。另外，具有使发光峰波长λp在600nm附近至750nm含有折边的宽的发光光谱。
在具有石榴石结构的YAG系荧光体的组成内，通过将Al的一部分替换为Ga，发光光谱向短波长侧移动，另外将组成的一部分Y替换为Gd和/或La，发光光谱向长波长侧移动。通过这种方式改变组成，可以连续地对发光色进行调节。所以，具备利用长波长侧的强度可以通过Gd组成比连续改变等氮化物半导体的蓝色系发光变换为白色系发光用的理想条件。Y的取代低于两成时，绿色成分变大红色成分变小，在8成以上时，红色成分增加，但是亮度急剧下降。另外，关于激发吸收光谱相同，在具有石榴石结构的YAG系荧光体的组成内，通过将Al的一部分替换为Ga，激发吸收光谱向短波长侧移动，另外将组成的一部分Y替换为Gd和/或La，激发吸收光谱向长波长侧移动。YAG系荧光体激发吸收光谱的峰波长优选在比发光元件发光光谱的峰波长短的波长侧。通过这种方式的构成，若增加输入发光元件中的电流时，激发吸收光谱的峰波长，由于与发光元件的发光光谱的峰波长大致一致，所以不使荧光体的激发效率降低，可以形成抑制色度差异的发光装置。
这种荧光体，作为Y、Gd、Ce、La、Al、Sm和Ga的原料，可以使用氧化物或在高温下容易变为氧化物的化合物，将它们以化学计算比充分混合而得到原料。另外，将通过煅烧以化学计算比将Y、Gd、Ce、La、Sm的稀土类元素溶解在酸中的溶解液在草酸二甲酯中共沉物而得到的共沉氧化物、氧化铝、氧化镓混合，得到混合原料。在其中适量混合作为助熔剂氟化铵等的氟化物装入坩锅中，在空气中1350～1450℃的温度范围内煅烧2～5小时得到煅烧品，然后将煅烧品在水中进行研磨，清洗、分离、干燥、最后通过过筛得到。另外，另外的实施方式的荧光体的制造方法中，优选通过由将混合荧光体原料的混合原料和由助熔剂构成的混合物在大气中或弱还原气氛中进行的第1煅烧工序、在还原气氛中进行的第2煅烧工序组成的两个阶段煅烧。这里所谓的弱还原气氛，是指在由混合原料形成所需荧光体的反应过程中至少含有必要氧量地设定的弱还原气氛，通过在该弱还原气氛中进行直到所需荧光体的结构形成结束的第1工序，可以防止荧光体变黑并且可以防止光的吸收率下降，另外，所谓在第2煅烧工序中的还原气氛，是指比弱还原气氛强的还原气氛。通过这样两阶段煅烧，可以获得激发波长的吸收率高的荧光体。所以，通过这种方式形成的荧光体来形成发光装置时，由于能够得到所需的色调，所以，可以减少必要的荧光体量，可以形成光取出效率高的发光装置。
组成不同的二种以上的由铈激活的钇铝氧化物系荧光体，可以使混合使用，也可以各自独立配置。使荧光体各自独立配置时，优选按照容易在更短波长侧吸收发光元件发出的光的荧光体、比其在长波长侧容易吸收发光的荧光体的顺序进行配置。由此可以有效地吸收和发光。
(氮化物系荧光体)
本发明所用的荧光体，含有N，并且含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn中至少一个元素和C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、以及Hf中至少一个元素，也可以形成由选自稀土类元素中的至少一个元素激活的氮化物荧光体。另外，作为本实施方式中所用的氮化物系荧光体，是指通过吸收LED芯片101发出的可见光、紫外线以及YAG系荧光体的发光而被激发发光的荧光体。例如可以制造                    Ca-Ge-N:Eu，Z系Sr-Ge-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Ge-N:Eu，Z系、Ca-Ge-O-N:Eu，Z系、Sr-Ge-O-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Ge-O-N:Eu，Z系、Ba-Si-N:Eu，Z系、Sr-Ba-Si-N:Eu，Z系、Ba-Si-O-N:Eu，Z系、Sr-Ba-Si-O-N:Eu，Z系、Ca-Si-C-N:Eu，Z系、Sr-Si-C-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Si-C-N:Eu，Z系、Ca-Si-C-O-N:Eu，Z系、Sr-Si-C-O-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Si-C-O-N:Eu，Z系、Mg-Si-N:Eu，Z系、Mg-Ca-Sr-Si-N:Eu，Z系、Sr-Mg-Si-N:Eu，Z系、Mg-Si-O-N:Eu，Z系、Mg-Ca-Sr-Si-O-N:Eu，Z系、Sr-Mg-Si-O-N:Eu，Z系、Ca-Zn-Si-C-N:Eu，Z系、Sr-Zn-Si-C-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Zn-Si-C-N:Eu，Z系、Ca-Zn-Si-C-O-N:Eu，Z系、Sr-Zn-Si-C-O-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Zn-Si-C-O-N:Eu，Z系、Mg-Zn-Si-N:Eu，Z系、Mg-Ca-Zn-Sr-Si-N:Eu，Z系、Sr-Zn-Mg-Si-N:Eu，Z系、Mg-Zn-Si-O-N:Eu，Z系、Mg-Ca-Zn-Sr-Si-O-N:Eu，Z系、Sr-Mg-Zn-Si-O-N:Eu，Z系、Ca-Zn-Si-Sn-C-N:Eu，Z系、Sr-Zn-Si-Sn-C-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Zn-Si-Sn-C-N:Eu，Z系、Ca-Zn-Si-Sn-C-O-N:Eu，Z系、Sr-Zn-Si-Sn-C-O-N:Eu，Z系、Sr-Ca-Zn-Si-Sn-C-O-N:Eu，Z系、Mg-Zn-Si-Sn-N:Eu，Z系、Mg-Ca-Zn-Sr-Si-Sn-N:Eu，Z系、Sr-Zn-Mg-Si-Sn-N:Eu，Z系、Mg-Zn-Si-Sn-O-N:Eu，Z系、Mg-Ca-Zn-Sr-Si-Sn-O-N:Eu，Z系、Sr-Mg-Zn-Si-Sn-O-N:Eu，Z系等各种组合的荧光体。作为稀土类元素的Z，优选含有Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu中至少一种以上，但是也可以含有Sc、Tm、Yb。这些稀土类元素，除单体外，也可以以氧化物、酰亚胺、酰胺等状态在混合在原料中。稀土类元素，主要有稳定的三价电子配置，但是，Yb、Sm等具有二价的电子配置，Ce、Pr、Tb等具有四价的电子配置。在使用氧化物的稀土类元素时，氧的参与会影响荧光体的发光特性。即，通过含有氧，也可以降低发光的亮度。作为其反面也具有使余辉变短的优点。但是，使用Mn时，通过Mn和O之间的助熔效果，可以使粒径变大，发光亮度提高。
例如，作为通用激活剂使用La。氧化镧(La2O3)，为白色结晶，若在空气中放置，由于迅速被碳酸盐取代，所以要在惰性气体中保存。
例如，作为通用激活剂使用Pr。氧化镨(Pr6O11)，与通常的稀土类氧化物Z2O3不同，以非化学计算比的氧化物，将镨的草酸盐、氢氧化物、碳酸盐等在空气中加热煅烧加热到800℃，可以得到具有Pr6O11组成的黑色粉体。Pr6O11作为镨化合物的合成的起始物质，高纯度的物质也有市售。
尤其本发明的荧光体为添加Mn的Sr-Ca-Si-N:Eu、Ca-Si-N:Eu、Sr-Si-N:Eu、Sr-Ca-Si-O-N:Eu、Ca-Si-O-N:Eu、Sr-Si-O-N:Eu系硅氮化物。该荧光体的基本构成元素，用LxSiyN(2/3x+4/3y):Eu或LxSiOz(2/3x+4/3y-2/3Z:Eu(L为Sr、Ca、Sr和Ca中的任何一个)表示。通式中X和Y优选X＝2，Y＝5或X＝1，Y＝7，但是可以使用任意值。具体地说，基本构成元素，优选使用添加Mn的由(SrXCa1-X)2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrXCa1-XSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Eu所示的荧光体，但是，在该荧光体组成中，也可以含有选自由Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr和Ni构成的一组中至少一种以上。但是本发明不限于该
实施方式和实施例。
L是Sr、Ca、Sr和Ca中的任何一个。Sr和Ca根据需要也可以改变配合比。
在荧光体的组成中通过使用Si，可以提供廉价并且结晶性良好的荧光体。
在发光中心中使用作为稀土类元素的铕Eu。铕主要具有二价和三价的能级。本发明的荧光体，对于母体的碱土类金属系氮化硅，将Eu2+作为激活剂使用。容易被氧化，以三价的Eu2O3组成，有市售。但是，在市售的Eu2O3中，O的参与很大，很难得到良好的荧光体。所以，优选使用将O从Eu2O3中向系统外除去后物质。例如，优选使用铕单体、氮化铕。但是在添加Mn时就不在此限。
Sr2Si5N8:Eu，Pr、Ba2Si5N8:Eu，Pr、Mg2Si5N8:Eu，Pr、Zn2Si5N8:Eu，Pr、SrSi7N10:Eu，Pr、BaSi7N10:Eu，Ce、MgSi7N10:Eu，Ce、ZnSi7N10:Eu，Ce、Sr2Ge5N8:Eu，Ce、Ba2Ge5N8:Eu，Pr、Mg2Ge5N8:Eu，Pr、Zn2Ge5N8:Eu，Pr、SrGe7N10:Eu，Ce、BaGe7N10:Eu，Pr、MgGe7N10:Eu，Pr、ZnGe7N10:Eu，Ce、Sr1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Pr、Ba1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Ce、Mg1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Pr、Zn1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Ce、Sr0.8Ca0.2Si7N10:Eu，La、Ba0.8Ca0.2Si7N10:Eu，La、Mg0.8Ca0.2Si7N10:Eu，Nd、Zn0.8Ca0.2Si7N10:Eu，Nd、Sr0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Tb、Ba0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Tb、Mg0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Pr、Zn0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Pr、Sr0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Pr、Ba0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Pr、Mg0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Y、Zn0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Y、Sr2Si5N8:Pr、Ba2Si5N8:Pr、Sr2Si5N8:Tb、BaGe7N10:Ce等可以制备，但不限于这些。
作为添加物的Mn，促进Eu2+的扩散，可以提高发光亮度、能量效率、量子效率等的发光效率。Mn可以使在原料中含有，或者在制备过程中使含有Mn单体或Mn化合物，与原料一起煅烧。但是，Mn在煅烧后的基本构成元素中不含有或即使含有，与当初含量相比，也仅有少量存在。这是考虑到在煅烧工序中，由于Mn飞散的缘故。
在荧光体中，在基本构成元素中，或者与基本元素一起含有选自由Mg、Ga、In、Li、Na、K、Re、Mo、Fe、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O和Ni构成的一组中至少一种以上元素。这些元素，具有或使粒径变大或发光亮度提高等的作用。另外，B、Al、Mg、Cr和Ni具有能够抑制余辉等的作用。
这种氮化物系荧光体，吸收通过LED芯片101发出的蓝色光的一部分并发出从蓝色到红色区域的光。将氮化物系荧光体和YAG系荧光体一起在具有所述构成的发光装置中使用，通过混色LED芯片101发出的蓝色光和氮化物系荧光体发出的从黄色光到红色光，从而提供发出暖色系的白色系的混色光的发光装置。除氮化物系荧光体外添加的荧光体中，优选含有铈激活的钇铝氧化物系荧光物质。通过含有所述的钇铝氧化物系荧光物质，可以调节至所需的色度。用铈激活的钇铝氧化物系荧光物质，吸收通过LED芯片101发出的蓝色光的一部分并发出黄色区域的光。这里，通过混色LED芯片101发出的蓝色光和钇铝氧化物系荧光物质发出的黄色的光，从而发出蓝白的白色光。所以，将钇铝氧化物系荧光物质和红色发光的荧光体一起混合在具有透光性的涂敷部件101中，通过组合LED芯片101发出的蓝色光，可以提供发出白色系混色光的发光装置。特别优选是色度位于色度图中黑体辐射的轨迹上的白色发光装置。但是，为了提供所需色温度的发光装置，也可以适当地改变钇铝氧化物系荧光物质的荧光体量和红色发光的荧光体量。发出该白色系的混色光的发光装置，可以改善特殊显色评价数R9。以往的仅组合蓝色发光元件和铈激活的钇铝氧化物系荧光物质的白色系发光装置，在色温度Tcp＝4600K附近特殊显色评价数R9几乎接近为0，红色成分不足。所以提高特殊显色评价数R9成为要解决的课题，但是在本发明中通过将红色发光的荧光体和钇铝氧化物系荧光物质的荧光物质一起使用，可以在色温度Tcp＝4600K附近将特殊显色评价数R9提高到40附近。
以下对本发明的荧光体[(SrxCa1-x)2Si5N8:Eu]的制备方法进行说明，但并不限于本制备方法。在所述荧光体中，含有Mn、O。
粉碎原料的Sr、Ca。原料的Sr、Ca优选使用单体，但也可以使用酰亚胺化合物、酰胺化合物等的化合物。另外，在原料Sr、Ca中，也可以含有B、Al、Cu、Mg、Mn、MnO、Mn2O3、Al2O3等。原料Sr、Ca，在氩气氛中、球形容器内进行粉碎。通过粉碎所得Sr、Ca，优选平均粒径为约0.1μm至15μm，但不限于该范围。Sr、Ca的纯度，优选在2N以上，但不限于此。为获得更好的混合状态，也可以将金属Ca、金属Sr、金属Eu中至少一种以上的元素形成合金状态后，进行氮化，粉碎，然后作为原料使用。
对原料Si进行粉碎。原料Si优选使用单体，但是也可以使用氮化物、酰亚胺化合物、酰胺化合物等。例如Si3N4、Si(NH2)2、Mg2Si等。原料Si的纯度优选在3N以上，但是也可以含有Al2O3、Mg、金属硼化合物(Co3B、Ni3B、CrB)、氧化锰、H3BO3、B2O3、Cu2O、CuO等化合物。Si和原料Sr、Ca相同也在氩气氛中或氮气氛中、球形容器内进行粉碎。Si的平均粒径优选约为0.1μm至15μm。
以下，将原料Sr、Ca在氮气氛中进行氮化。该反应或分别表示在以下的式1和式2。
3Sr+N2→Sr3N2…(式1)
3Ca+N2→Ca3N2…(式2)
将Sr、Ca在氮气气氛中、600～900℃下氮化约5小时。Sr、Ca既可以混合氮化，也可以分别各自氮化。由此可以得到Sr、Ca的氮化物。Sr、Ca的氮化物优选为高纯度，但也可以使用市售品。
将原料Si在氮气气氛中进行氮化。该反应式表示在以下式3中。
3Si+2N2→Si3N4…(式3)
将硅Si也在氮气气氛中800～1200℃下进行氮化约5小时。由此，获得氮化硅。本发明中使用的氮化硅优选为高纯度，但也可以使用市售品。
将Sr、Ca或Sr-Ca的氮化物进行粉碎。将Sr、Ca或Sr-Ca的氮化物在氩气气氛中或氮气气氛中、在球形容器内进行粉碎。
同样，对Si的氮化物进行粉碎。另外，同样将Eu的化合物Eu2O3进行粉碎。作为Eu的化合物，可以使用氧化铕，也可以使用金属铕、氮化铕等。此外，原料Z可以使用酰亚胺化合物、酰胺化合物。氧化铕优选为高纯度，但也可以使用市售品。粉碎后的碱土类金属的氮化物、氮化硅和氧化铕的平均粒径优选为约0.1μm至15μm。
在所述原料中，也可以含有选自由Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O和Ni构成的一组中的至少一种以上的元素。此外，也可以以下的混合工序中调节配合量混合Mg、Zn、B等上述元素。这些化合物可以单独添加在原料中，但通常是以化合物的状态添加。在这种化合物中有H3BO3、Cu2O3、MgCl2、MgO CaO、Al2O3、金属硼化合物(CrB、Mg3B2、AlB2、MnB)、B2O3、Cu2O、CuO等。
在进行上述粉碎后，将Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、Si的氮化物、Eu的化合物Eu2O3混合，添加Mn。这些混合物，由于容易被氧化，所以，在Ar气氛中，或在氮气气氛中、在球形容器内进行混合。
最后，将Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、Si的氮化物、Eu的化合物Eu2O3混合物在氨气气氛中进行煅烧。通过煅烧可以得到添加有Mn的由(SrxCa1-x)2Si5N8:Eu表示的荧光体。该煅烧引起的基本构成元素的反应式如下。
Figure C0280311300361
其中，通过改变各原料的配合比，可以改变目的荧光体的组成。
煅烧可以使用管状炉、小型炉、高频炉、金属炉等。煅烧温度可以在1200～1700℃的范围内进行煅烧，但优选煅烧温度为1400～1700℃。煅烧要逐渐升温，优选使用在1200～1500℃内进行数小时煅烧的一阶段煅烧，但是，也可以使用在800～1000℃内进行第一阶段煅烧，逐渐加热在1200～1500℃内进行第二阶段煅烧的两阶段煅烧(多阶段煅烧)。荧光体的原料，优选使用氮化硼(BN)材质的坩锅、燃烧舟进行煅烧。除氮化硼材质的坩锅外，也可以使用氧化铝(Al2O3)材质的坩锅。
通过使用以上的制备方法，可以获得目的荧光体。
在本发明的实施例中，作为发出带有红色光的荧光体，尤其可以使用氮化物系的荧光体，但在本发明中也可以形成具有所述YAG系荧光体和能够发出红色系光的荧光体的发光装置。能够发出这种红色系光的荧光体，是通过波长在400～600nm的光激发而发光的荧光体，例如可以举出Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、CaS:Eu、SrS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Ag，Al、ZnCdS:Eu，Al等。这样，通过将发出红色系光的荧光体和YAG荧光体一起使用，可以提高发光装置的显色性。
[粘接层110]
本实施方式中所用的粘接层110，是通过溶胶状态的有机材料将发光元件和支承体粘接后，使加热干燥后形成的无机物层。进而，本发明的粘接层，是在支承体上面和发光元件的基板面之间连续存在的无色透明层，并且在发光元件的侧面上延伸。
通过封装引起的反射，由LED芯片发出的高能量的光等在粘接层中变为高密度。由此，在将发光强度高并且能够发出高能量光的氮化物半导体作为LED芯片使用时，对于这些高能量的光，优选将含有具有耐光性的Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y和碱土类金属中1种或者2种以上元素的氧化物作为发光元件和支承体之间的粘接液使用。
作为粘接层的具体主材料之一，优选使用SiO2、Al2O3、ZrO2、Y2O3、MSiO3(其中作为M可以举出Zn、Ca、Mg、Ba、Sr等)等的透光性无机部件。通过这些透光性无机部件使发光元件的基板面和支承体的表面对向，相对于支承体发光元件被固定。在本发明中，含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物，与形成涂敷层的材料相同，通过有机金属化合物生成。若使用这种常温下为液体的有机金属化合物时，通过添加有机溶剂，由于考虑作业性的粘度调节、能够容易地防止有机金属化合物等的凝固物的产生，所以可以提高作业性。另外，这种有机金属化合物，由于引起水解等化学反应并容易生成氧化物或氢氧化物的无机物等，所以通过含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物等，可以容易地形成不使作为LED发光元件的性能降低的粘接层。进而，粘接层也在发光元件的侧面上延伸时，若通过焊锡芯片键合发光元件时，存在着吸收发光元件发出的从紫外到蓝色光的金属含有金属焊料的情况，例如，使用Au-Su共晶焊料(即容易熔质焊料)对发光元件进行芯片键合时，Au由于吸收发光元件发出的从紫外到蓝色的光，所以存在降低发光装置输出的问题，但本发明的粘接层，由于不吸收发光元件发出的从紫外到蓝色的光，所以可以形成发光效率高的发光装置。
以下作为粘接层中含有的具体的主要材料，以SiO2、Al2O3为例进行说明。
(SiO2的粘接层)
通过SiO2形成的粘接层，可以通过调节以一定比例混合烷基硅酸盐和高沸点有机溶剂而形成的硅溶胶的粘接液，通过模压成形或分配等在支承体的一定位置上供给该硅溶胶后，通过该硅溶胶使发光元件的基板表面和支承体表面对向并加热使SiO2成分固化而形成。这里所述的模压成形，是指将外加毛刺的前端押在粘接液中，使附着该粘接液的外加毛刺的前端一直移动到支承体表面的一定位置的正上方后，在该支承体表面上，通过按压外加毛刺而在支承体表面上的一定位置上供给粘接液的方法。所述的分配，是指用粘接液将芯片键合材料的供给装置的圆柱体内充满后，通过用活塞挤出或者用空气压挤出该粘接液，从而在支承体表面的一定位置上定量喷出粘接液而供给的方法。
如上所述，乙基硅酸盐的水解反应，温度越高，速度越快，一旦除去生成物中的乙醇，该反应变得更容易进行。另外，一旦对乙基硅酸盐的水解反应生成的溶胶进行加热，则主要形成非晶质的SiO2。所以，将溶胶状态的乙基硅酸盐的水解液作为粘接液在支承体上进行模压成形或分配，一旦通过该粘接液使支承体和发光元件的基板表面对向后加热，可以形成通过将发光元件粘接在支承体表面的发光装置。特别是在本实施方式中，预先将乙基硅酸盐形成为粘度高的溶胶状态的水解液，将该水解液作为粘接液在支承体表面的一定位置上进行适量的模压成形或分配后，通过从上方对发光元件进行加压的同时进行芯片键合，可以使在发光元件的侧面上也延伸粘接液。所以，发光元件不从载置的位置上产生位错移动，通过加热粘接液形成的SiO2而被固定在支承体上。即，在以上的方法中，由于在形成溶胶状态前的乙基硅酸盐中含有很多的水分，所以，在加热前由于发光元件位错移动或由于水分发光元件的表面状态恶化，而对发光元件的光学特性产生不良影响。所以，根据本实施方式的方法，由于溶胶状态的乙基硅酸盐水解溶液中几乎不含有水分，仅通过加热可以形成主要为非晶质的SiO2，所以，不会产生发光元件的芯片键合位置的位错和对光学特性产生的不良影响，通过SiO2可以很容易地形成粘接层，而将发光元件固定在支承体上。另外，在发光元件的侧面上延伸形成SiO2的粘接层和以后在发光元件上形成的通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层，通过发光元件的侧面接触并粘接。两者，通过以相同的有机金属化合物作为起始原料形成，含有很多的同种物质，所以粘接性好。因此，在发光元件的侧面上延伸形成的SiO2粘接层，可以防止该涂敷层从该发光元件上剥离，从而形成可靠性高的发光装置。
(Al2O3的粘接层)
Al2O3的粘接层，是通过用以一定的比例混合烷氧基铝或烷醇铝和高沸点有机溶剂而构成的氧化铝溶胶对粘接液进行调整，将氧化铝溶胶在支承体上的一定位置上模压成形或分配后，通过该氧化铝溶胶使发光元件的基板面和支承体表面对向并使Al2O3成分非晶质化而形成。
如上所述，异丙醇铝很容易与水反应，最终形成氢氧化铝或氧化铝。
所以，使异丙醇铝与空气中的水分反应后，作为粘接液在支承体上进行模压成形或分配，一旦通过该粘接液使发光元件的基板面和支承体表面对向并加热时，可以形成通过Al2O3成使发光元件粘接在支承体上而构成的发光装置。另外，在发光元件的侧面上延伸形成Al2O3的粘接层和以后在发光元件上形成的通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层，通过发光元件的侧面接触并粘接。两者，通过以相同的有机金属化合物作为起始原料形成，含有很多的同种物质，所以粘接性好。因此，在发光元件的侧面上延伸形成的Al2O3粘接层，可以防止该涂敷层从该发光元件上剥离，从而形成可靠性高的发光装置。
通过这种方式形成的SiO2粘接层或Al2O3粘接层，与以往的用树脂的粘接不同，是通过无机物粘接，所以，由于紫外线引起的老化与树脂相比极小，而且即使将发出含有比蓝色波长短的光的发光元件或发出紫外光的发光元件(紫外区的发光元件)组合使用，也不会降低粘接强度。
在本实施方式中，通过将粘接液设在温度50℃以上300℃以下的加热状态将发光元件在支承体上进行芯片键合。作为在这种加热状态中的方法，可以将发光元件设置在加热器上，也可以使用在烘箱等加热装置内加热的方法。若通过加热使乙醇、溶胶状态的水解溶液中含有的少量水分、和溶剂蒸发，可以从溶胶状态的粘接液获得以SiO2为主成分的粒径数在纳米级的粒子多数聚集而形成的粘接层。该粘接层，通过以无机物为主成分的粒径数在纳米级的粒子多数聚集而形成，在这些粒子间存在间隙。在粘接层中一旦给予急剧的温度变化，由于热应力作用而各自粒子的体积膨胀或收缩。因此，不存在所述粒子而且由于支承材料和热膨胀材料系数有很大差异的熔融玻璃或树脂的不同，而粘接发光元件的情况不同，本发明的粘接层，作为整体不受热应力而产生的巨大影响，而且不产生粘接层的剥离或龟裂，所以，即使作为在给予急剧温度变化的状况下使用的发光装置，本发明的发光装置，也能够维持可靠性。
另外，本实施方式的粘接液，由于调整为高粘度，所以，存在于发光元件的基板面和支承体表面之间，进而不从发光元件的侧面上延伸的地方流动，在这些地方粘合后加热而被固定。由此，发光元件不从最初载置的位置上产生位错，可以形成通过SiO2在支承体表面上芯片键合而构成的发光元件。
[填料]
所述粘接层，可以具有热导率比含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氧化物、或含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、或碱土类金属一组中的一种以上元素的氢氧化物高的填料。通过加入这种填料，发光装置的放热效果提高。作为这种填料，可以考虑到通过SiO2形成粘接层，对LED芯片进行芯片键合时的氧化铝、Ag等的金属粉。
[LED芯片101]
在本实施方式中，作为发光元件使用的LED芯片101，是能够激发荧光体的发光元件。作为发光元件的LED芯片101，可以通过MOCVD法在基板上将GaAs、InP、GaAlAs、InGaAlp、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等半导体形成发光层。作为半导体的结构，可以举出具有MIS结、PIN结或PN结等的同种结构、不同种结构或双不同种结构。根据半导体的材料和其混晶度，可以选择各种发光波长。另外，可以作为使半导体活性层在产生量子效果的薄膜上形成的单一量子井结构或者多重量子井结构。优选为能够有效发出可以有效激发荧光体的比较短的波长的氮化物系化合物半导体(通式IniGajAlkN，其中0≤i、0≤j、0≤k、I+j+k＝1)。
在使用氮化镓系化合物半导体时，优选在半导体基板上使用蓝宝石、尖晶石、SiC、Si、ZnO、GaN等的材料。为了形成结晶性好的氮化镓，更优选使用蓝宝石基板。在蓝宝石基板上使半导体膜生长时，优选形成GaN、AlN等的缓冲层并在其上形成具有PN结的氮化镓半导体。另外，在蓝宝石基板上可以将SiO2作为掩模使用，将选择生长后的GaN单晶自身作为基板使用。此时，在各半导体层形成后，也可以通过蚀刻除去SiO2使发光元件和蓝宝石基板分离。氮化镓系化合物半导体，以不搀杂质的状态显示N型导电性。在形成使发光效率提高等所需的N型氮化镓半导体时，作为N型搀杂物，优选适当地引入Si、Ge、Se、Te、C等。另一方面，在形成P型氮化镓半导体时，可以搀杂P型搀杂物的Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等。
氮化镓系化合物半导体，由于仅通过搀杂P型搀杂物很难进行P型化，所以优选在引入P型掺杂物后，通过炉加热、低速电子射线照射或等离子照射，然后再进行退火使P型化。作为具体的发光元件的层构成，可以适当举出在具有于低温使形成氮化镓、氮化铝等的缓冲层的蓝宝石基板或碳化硅上叠层作为氮化镓半导体的N型接触层、作为氮化铝镓半导体的N型覆盖层、使搀杂Zn和Si的氮化InGaN镓半导体的活性层、作为氮化铝镓半导体P型覆盖层、作为氮化镓半导体的P型接触层。为形成LED芯片101，在具有蓝宝石基板的LED芯片101时，在通过蚀刻等形成P型半导体和N型半导体的露出面后，在半导体层上利用溅射法或真空蒸镀法等形成所需形状的各种电极。为SiC基板时，也可以利用基板自身的导电性形成一对电极。
以下，通过具有钻石制的刀刃的刀片旋转的切片锯，直接将形成的半导体圆片全部切下，或者切入比刀刃宽度宽的槽后(半切)通过外力切割半导体圆片。或者，通过前端的钻石针往复直线运动的划线器在半导体圆片上以极细的划线(经线)例如拉成为棋盘状后，通过外力切割圆片，由半导体圆片切成芯片状。通过这种方式可以形成作为氮化物系化合物半导体的LED芯片101。
在本发明的发光装置中使发光时，优选考虑与荧光体的互补色等，LED芯片101的主发光波长为350nm以上530nm以下。
[金属封装105]
本发明一实施例中发光装置所用的金属封装105，由收容发光元件的凹部a和配置引线电极的基部b构成，作为发光元件的支承体发挥作用。所述凹部的底面和所述引线电极的底面几乎位于同一面上。
在发光装置中，若考虑热的放热性和小型化，封装优选用薄膜形成。另一方面，为缓和与引线电极的界面上设置的绝缘部件之间的热膨胀率等的差而提高可靠性，必须增大各自的接触面积。所以，本发明人，在金属封装中，分为配置发光元件的部分和固定引线电极的部分，通过结合各自的区域设定形状和膜厚，可以提高可靠性。以下对各自的构成部件进行详细说明。
(凹部a)
本实施方式的发光装置，在封装的一部分上具有用于配置发光元件101、涂敷层108、109和粘接层110的凹部a。所述凹部底面的构成为，与发光装置的安装面即引线电极的底面几乎位于同一平面上，能够与安装基板连接。所述凹部底面的膜厚，形成为薄膜，以便具有良好的放热性。所述底面的膜厚，优选为0.05mm～0.2mm，更优选0.05mm～0.1mm。如此设定的凹部底面，可以很好地将来自配置在所述凹部内的发光元件的发热向安装基板放热。这样，本发明的发光装置，可以通过短的发热路径直接将来自发光元件的发热直接向安装基板放热，为实现低热电阻化的发光装置。
所述凹部，优选位于发光装置的中央部，由此可以获得良好的方向特性。另外，凹部，优选具有能够收容所述整个发光元件的容积。由此，可以用色变换层覆盖配置在所述凹部内所述整个发光元件。本发明中所用的金属封装，尤其由于配置发光元件的凹部的放热性良好，所以，可以得到良好的光学特性。另外，所述凹部的内壁，若为锥形形状，可以获得能够以更高的亮度发光的发光装置。
另一方面，作为外壁侧的所述凹部的背面，形成为倒凸形状，在凹部底面和引线电极的底面之间具有槽。由此可以很好地安装。若没有所述槽时，附着在所述引线面的焊料附着在相邻的基部等上而各电极间不能绝缘，有可能引起短路。
所述凹部，例如可以通过在金属板中实施收缩加工而构成。在本实施方式中，从金属平板的主面方向上实施深冲加工使金属流向背面方向而形成凹部。该流动金属的构成为能够形成凹部底面的一部分，由此，在能够增大安装面的面积的同时，可以使凹部侧面的底面侧的膜厚变厚。由此，除放热性提高外，封装的机械强度增大，所以是理想的。另外，所述凹部底面，由于成为发光装置的一个支承部，所以，可以精度良好地安装，并得到良好的方向性。
(基部b)
在本说明书中，将金属封装的平板部分作为基部b。所述基部，至少具有一个在厚度方向上贯穿的贯穿孔。所述贯穿孔，是用于固定引线电极的贯穿孔，本实施方式的发光装置，具有两个所述贯穿孔。各个贯穿孔，夹持凹部a对向设置，在各内部通过绝缘体插入正的或负的引线电极。通过如此构成，可以在引线电极间的中心配置发光元件，并得到良好的方向性。
这里，本发明的发光装置的正和负的引线电极，可以至少一方通过绝缘体插入基部的贯穿孔内，如图2所示的另一方的引线电极可以与金属封装形成一体。若是这种构成，由于在从封装的发光元件配置面到一方的封装端面之间没有绝缘体，所以放热性提高，是理想的。
另外，在本发明的发光装置中，其特征在于，金属封装的基部的膜厚比所述凹部底面厚度厚。基部的厚度优选为0.3mm～1.0mm，更优选为0.5mm～1.0mm。若比0.3mm薄时，封装整体的强度下降。另外，有可能由于在与盖板焊接时产生的应力不均而在焊接界面上产生龟裂，这样一旦气密性不完全，水分侵入内部，导线或发光元件被腐蚀，可靠性下降。另外，若使膜厚大于1.0mm时，在所述焊接界面上脉冲电流难于传导，有可能产生密封不完全。另外，随着发光装置厚型化，成本也变高。
另外，所述基部的外侧端部，优选沿着基部底面具有凸边部。根据这种方式的构成，通过设置所述凸边部露出的封装端面和配置在发光面侧的盖板的内壁、以及所述凸边部的上面和所述盖板的上面闭合，可以更容易地进行它们的定位，提高生产率，所以是理想的。
另外，所述基部的背面侧上可以设置支承体。在从所述背面侧突出的各引线电极之间，若所述支持体分别以均等间隔配置时，发光装置的安装稳定性提高，所以是理想的。所述支承体，优选以和所述基部相同的材料构成，由此可以发光装置的放热性提高。
所述引线电极和金属封装的热导率分别优选在10W/m K以上100W/mK以下的范围，更优选在15W/m K以上80W/m K以下的范围，特别优选在在15W/m K以上50W/m K以下的范围。可以获得在维持可靠性的同时能够长时间输入大电流的发光装置。
另外，各自的热膨胀率优选在0.05×10-4/deg以上0.20×10-4/deg以下的范围。
金属封装的热膨胀率，优选与所述绝缘部件的热膨胀率相同或更大的值。若为前者时，可以不使相互之间部件不破损并且热粘合。此外，若为后者，如果它们的热膨胀率的差在0.01×10-4/deg以下，通过尽可能地增大相互的接触面积，在避免由于热膨胀率的差引起破损的同时，由于所述热膨胀率的差的效果，金属封装适当地向贯穿孔的内部方向收缩，在所述贯穿孔的内壁上即使设置基材的氧化模，也可以使所述金属封装和所述绝缘部件粘合。由此，作业工序被简化，可以得到生产率良好的发光装置。
另外，金属封装的基材，优选具有高的强度，由此，可以形成薄型的封装。作为金属封装优选的基材，可以举出科瓦铁镍钴合金、铁等。所谓科瓦铁镍钴合金是指Fe-Ni-Co合金，由于具有与在绝缘部件中使用的低熔点玻璃近似的热膨胀率，所以可以很好地进行气密封装。在这些基材的最表面上优选实施镀Ag。若如此构成，除封装表面的光反射散射率提高外，Ag层成为焊接用硬钎焊料，发光元件、导线、以及盖板和金属封装主体的粘合性提高，是理想的。另外，若使镀Ag层为无光泽，可以增强这些效果。
本发明中所用的金属封装，如上述构成，由此可以廉价地得到具有高可靠性的发光装置。
[引线电极102]
本发明一实施例中的发光装置，具有正和负的引线电极102，在设置于金属封装的基部的贯穿孔内，通过绝缘部件插入。所述引线电极的前端部，从所述基部的表面突出，并且所述引线电极的底面与所述凹部的安装面底面大致位于同一平面上。
作为引线电极102的导线连接面的上面，优选具有0.02mm2～0.2mm2范围的面积，更优选为0.05mm2～0.15mm2。通过如此构成，可以得到引线键合的精度良好并且小型化的发光装置。
另外，作为引线电极的安装面侧的底面，优选具有比上面大的面积。由此，所述引线电极成为发光装置的支承体，稳定并且在可以表面安装的同时，由于与安装基板的接触面积变大，所以放热性提高。这种形状的引线电极，例如可以通过将形成柱状的引线电极的底面侧进行冲压加工而得到。作为引线电极的底面侧的优选形状，可以举出倒T字型、扇子型、倒圆锥型等。
[盖板106]
本发明的一实施例的发光装置，在金属封装105的主面侧，具有由透光性窗部107和金属部构成的盖板106。所述窗部107为发光装置的发光面，优选在中央部配置。
在本实施例中，所述窗部107位于配置于所述金属封装105的凹部a上的发光元件101的上面，具有所述凹部a的内壁的延长线和交点。由所述发光元件101的端部发出的光，通过所述凹部a的侧面被反射散射而在正面方向上被取出。这些反射散射光的存在范围，可以认为几乎在所述凹部a的侧面的延长线内。所以，如上所述，通过调整作为发光面的窗部107的面积，可以得到所述反射散射光有效地聚集在所述窗部107上，并且能够发出高亮度光的发光装置。
盖板106的基材，优选与封装105主体、窗部107的透光性部件和热膨胀系数近似。另外，盖板106的材质的表面作为基材的保护膜，优选具有镀Ni层。
所述盖板106，例如使用石墨制的密封冶具，在盖板106主体上形成的开口部内，配置片状的玻璃，通过通炉，可以气密绝缘性地密封玻璃和盖板106主体。
盖板106的形状，只要具有能够与封装105的焊接部粘合的光滑平面并且能够气密封装105，就没有特别的限制。中央部若使用凸状的盖板，可以在所述盖板106的窗部107的背面上使色变换部件良好地粘合，从而能够成品率良好地形成发光装置。
另外，若将所述窗部表面形成为带有曲线的透镜形状，光的聚束变得良好，并可以得到正面方向的光度高的发光装置。
实施方式2
图3是表示本发明的发光装置的另一实施方式的剖面示意图。
在本实施方式中，与实施方式1不同，在树脂封装上安装的LED中适用本发明的例子进行说明。图3是表示在支承体LED封装114上安装LED101状态的结构。104是导电性导线，113是模塑部件，111是LED芯片上的涂敷层，112是支承体上的涂敷层，110是粘接层。在本实施方式中，涂敷层111和112含有荧光体，由以SiO2为主成分的氧化物构成。另外，发光元件101和涂敷层111和112，与实施方式1不同，通过模塑树脂113包封。LED芯片101收容于封装114内，在一方的外部电极上通过水解乙基硅酸盐生成的SiO2粘接。LED芯片的正负一对电极102通过导电性导线104使分别与外部电极引线键合。
如图3所示，本发明的涂敷层111和112，不仅在LED芯片101的上面、侧面、以及角上，也可以在支承体上形成。在LED芯片101的上面、侧面、以及角上设置的涂敷层111的厚度和LED芯片以外的支承体上设置的涂敷层112的厚度几乎相同。另外，涂敷层即使在LED芯片101的角部分也不中途隔断，涂敷层为连续的层。
涂敷层通过形成为如此形状，从发光元件发出的光的光路长比较均等，可以获得均匀发光特性。另外，通过在支承体上也形成涂敷层，可以具有整个涂敷层难于从发光元件和支承体上剥离的效果。进而，通过在支承体上也形成含有荧光体涂敷层，在模塑部件中散射的没有被波长变换的光，通过支承体上的涂敷层，可以提高波长变化的几率。
另外，如图3所示，将涂敷层111和112形成为薄膜的结果，在导电性导线104的粘合位置的附近存在涂敷层111和112与模塑树脂113之间的界面。由此，通过在涂敷层111和112与模塑树脂113之热膨胀系数的差异引起的热应力，可以抑制在导电性导线104中产生断线。
以下对各部件进行详细说明。
[封装114]
如图3所示，本发明的另一实施例中所用的封装114，作为将LED芯片101固定保护在凹部内的支承体发挥作用。另外，具有能够与外部电连接到外部电极102。结合LED芯片101的数目和大小，可以形成具有多个开口部的封装114。另外，为了使具有遮光作用，优选使着色为黑或灰色等的暗色系。或封装114的发光观测表面侧着色为暗色系。封装114，为了进一步从外部环境保护LED芯片101，除涂敷层111、112之外，也可以设置作为透光性保护体的模塑部件113。封装114，优选与涂敷层111、112或模塑部件113之间的粘接性好并且刚性高的封装。为了使LED芯片101和外部之间电切断，优选具有绝缘性。进而，封装114，若受到来自LED芯片101等热的影响时，考虑与模塑部件113之间的粘合性，优选热膨胀率小的物质。
封装114的凹部内表面，可以使压纹加工增大接触面积或等离子处理使提高与模塑部件的粘和性。此外，封装114的凹部，优选具有其侧面面向开口方向变宽的形状(锥形)。由此，由于来自发光元件的光在凹部的侧面上反射，面向封装的正面，所以具有光取出效率提高等的效果。封装114，可以与外部电极102形成一体，也可以构成为将封装114分成多个，通过嵌合等组合。这种封装114，通过嵌入成形等，可以比较简单地形成。作为封装的材料，可以使用聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、ABS树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、PBT树脂等的树脂或陶瓷、金属等。若以高输出使用利用发出含有紫外线的光的LED芯片的发光装置时，可以认为树脂受到紫外线照射老化，树脂变黄等而引起发光效率降低或机械强度降低，并由此导致发光装置的寿命降低。所以，作为封装材料使用金属时，即使以高输出使用利用发出含有紫外线的光的LED芯片的发光装置，也不会象树脂那样封装产生老化，所以更理想。
另外，作为将封装114着色为暗色系的着色剂，可优选为各种染料或涂料。具体说来，可优选列举为Cr2O3、MnO2、Fe2O3或碳黑等。
LED芯片101和封装114之间的粘接，可以通过热固性树脂进行。具体地说，可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂或酰亚胺树脂等。在以高输出力使用利用发出含有紫外线的光的LED芯片的发光装置时，LED芯片101合封装114之间的粘接部分，从LED芯片发出的紫外线等即使通过密封部件的树脂或者其中含有的荧光体等被反射，在封装内也形成特别高的密度。所以，可以认为，粘接部分的树脂由于紫外线而老化，树脂变黄等而引起发光效率降低，粘接强度降低，由此而导致发光装置的寿命降低。为了防止这种紫外线引起的粘接部分的老化，优选使用含有紫外线吸收剂的树脂或者优选使用本发明的无机物等。特别是在封装中使用金属材料时，LED芯片101和封装114之间的粘接，除使用本发明的无机物外，也可使用Au-Sn等的共晶焊锡等进行。因此，与粘接中使用树脂时不同，即使以高输出力使用利用发出含有紫外线的光的LED芯片的发光装置时，粘接部分不老化。
另外，在使LED芯片101配置固定的同时，为了使与封装114内的外部电极102电连接，优选使用Ag糊剂、碳质糊剂、ITO糊剂、金属管凸点等。
[外部电极102]
如图3所示的外部电极102，是用于将来自封装114外部的电力向配置在内部的LED芯片101供给的部件。所以，可以举出配置在封装114上的具有导电性模型或利用引线框架的等各种部件。另外，外部电极102，考虑放热性、电传导性、LED芯片101的特性等可以形成为各种大小。外部电极102，在配置各LED芯片101的同时，由于来自LED芯片101排放的热向外部放出，所以优选热传导性好的电极。作为外部电极102的具体电阻，优选在300μΩ·cm以下，更优选在3μΩ·cm以下。另外，具体的热传导度优选在0.01cal/(s)(cm2)(℃/cm2)以上，更优选在0.5cal/(s)(cm2)(℃/cm2)以上。
作为这种外部电极102，优选使用在铜或磷青铜板表面上实施银、钯或金等的金属镀或焊锡镀等的电极。作为外部电极102使用引线框架时，虽然根据电传导度、热传导度可以利用很多种，但是从加工性的观点来看，优选板厚为0.1mm至2mm。作为在玻璃环氧树脂或陶瓷等支承体上设置的外部电极102，可以使形成铜箔或钨层。在印刷基板上使用金属箔时，作为金属箔等的厚度优选设为18～70μm。另外，也可以在铜箔等上实施镀金，焊锡电镀等。
[导电性导线104]
作为导电性导线104，优选使用与LED芯片101电极的电阻性、机械连接性、电传导性和热传导性好的导线。作为热传导性，优选为0.01cal/(s)(cm2)(℃/cm2)以上，更优选在0.5cal/(s)(cm2)(℃/cm2)以上。另外，考虑形成高输出的发光装置时或作业性等，导电性导线104的直径，优选在Φ10μm以上Φ70μm以下。作为这种导电性导线104，具体地可以举出使用金、铜、铂金、铝等的金属和它们的合金的导电性导线。这种导电性导线104，能够通过导线焊接器很容易地使各LED芯片101的电极与内引线和框架引线等连接。
[模塑部件113]
根据发光装置的用途，可以设置模塑部件113用于从外部保护导电性导线104、含有荧光体的涂敷层111、112等，或者使光取出率的提高。模塑部件113，可以利用各种树脂或玻璃等形成。作为模塑部件113的具体材料，主要优选使用环氧树脂、脲醛树脂、硅树脂、氟树脂等耐气候性优良的透明树脂或玻璃等。另外，通过使在模塑部件中含有扩散剂，可以使缓和从LED芯片101的方向性并且增大视角。这种模塑部件113，可以用与涂敷层的粘接剂、粘合剂相同的材料，也可以使用不同的材料。
另外，使用金属封装，与氮气等一起气密包封LED芯片101时，模塑部件113，就不是本发明中必须的构成部件。另外，即使是使用发出紫外线的LED芯片形成发光装置时，也可以使用象氟树脂那样耐紫外线强的树脂作为模塑部件使用。
实施方式3
在本实施方式中，对以加热配置在所述支承体上的发光元件的状态，从所述发光元件的上方，使含有所述荧光体的涂布液以雾状并且螺旋状地边旋转边吹敷的具体方法进行说明。该方法，不仅可以使用本发明中的由无机材料构成的涂敷材料也可以使用以往的由有机树脂构成的涂敷材料。
图4是表示在固定于支承体上的发光元件上吹敷涂布液方式的示意图。在本实施方式中，使用的装置的特征在于，通过喷嘴201使涂布液203和气体(在本实施方式中是空气)喷成螺旋状。在该装置的喷嘴201的周围，设置多个气体喷出口，由这些气体喷出口喷出的气体的喷出方向，相对于涂布的面，各自赋予一定的角度。所以，当在以涂布液的喷出口为中心旋转的这些气体喷出口上同时送入气体时，聚集从各自喷出口喷出的气体的整个气流，成为涡流状气流、螺旋状气流、或能够使龙卷中空气流逆转的气流。另外，在该装置的喷嘴201中心设置涂布液的喷出口，一旦与气体同时喷出涂布液时，成为喷雾状的涂布液203，随着螺旋状的气流、或能够使龙卷中空气流逆转的气流而扩散出去。
以螺旋状扩散的整个喷雾的径，如图4所示，随着从发光元件101上方的喷射开始点向发光元件101的表面靠近，而变大。另外，随着从发光元件101上方的喷射开始点向发光元件101的表面靠近，由涂布液203构成的喷雾的旋转速度减少。即，雾状的涂布液203一旦从喷嘴喷出并在空气中扩散时，在作为喷射开始点的喷嘴的附近喷雾呈圆锥状扩大，但是在离开喷嘴的地方喷雾呈圆柱状扩大。所以，在本实施例中，优选调节从发光元件101的上面至喷嘴201的下端的距离，在喷雾呈圆柱状扩大状态的地方使发光元件101的表面接触的设置。此时的喷雾，呈螺旋状旋转并且速度逐渐减弱，所以，也转入在成为导电性导线的背面的发光元件的表面上，不仅发光元件101的整个上面，在其整个侧面上也充分地吹敷。由此，可以以固定发光元件101或喷嘴201的状态，进行作业。另外，在喷雾以圆柱状扩大的状态的地方，由于喷雾的速度减弱，所以喷雾被吹敷到发光元件101的表面上时，不受到所含的荧光体粒子202对发光元件101表面的冲击。另外，没有导电性导线的变形或断线，成品率提高。
由此，可以使作业性提高并且可以通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层以相同的膜厚覆盖整个发光元件的表面，即发光元件的上面、侧面和角的部分。
另外，在本实施方式中，以多个封装204排列的状态，分别将发光元件101芯片键合在封装204上，将发光元件101的电极和外部电极引线键合后，可以使涂布液303从发光元件101的上方吹敷。但是，使封装204的凹部侧面呈圆锥状并且作为提高封装正面方向中光的取出效率的反射部使用时，一旦在该凹部的侧面上附着涂布液，来自发光元件的光通过该侧面散射，所以不能提高封装204正面方向上的光取出率。
所以，在本实施方式中，为了防止封装204的凹部侧面和外部电极上附着涂布液，如图4所示，从掩模206的上方向发光元件101的表面吹敷涂布液。掩模206，是完全覆盖封装204的凹部侧面和外部电极(未图示)的并设置有在发光元件101的上面、侧面和角上能够吹敷涂布液大小的贯穿孔的板，有金属制掩模、增强塑料制掩模等。
另外，如图4所示，本实施方式中的涂布后发光元件101，在加热器205上处于温度50℃以上300℃以下的加热状态。这样作为使发光元件101处于加热状态的方法，也可以使用将发光元件101在烘箱等加热装置内进行加热的方法。通过加热，使乙醇、溶胶状态的水解溶液中含有的少量水分和溶剂蒸发，并且从溶胶状态的水解液中得到非晶质的SiO2。进而，在本实施方式中的涂布液203，由于被粘度调节，所以在发光元件101的上面、侧面和角、进而在整个支承体表面上吹敷后，不会从吹敷的地方流出，在这些地方，在涂布后立即加热。由此，通过SiO2粘合荧光体202而构成的涂敷层可以覆盖发光元件的上面、侧面和角的部分。
图5是表示本发明中使用的喷雾装置300的结构的示意图。
如图5所示，使用了收容涂布液的容器301、调节涂布液流量的阀302、将涂布液输送至喷嘴201后从喷嘴201向容器301输送的循环泵303、以及以螺旋状喷出涂布液的喷嘴201分别通过输送管307、308、309连接的喷雾装置300。
(容器301)
在收容涂布液的容器301上安装搅拌器304，在涂布作业中经常搅拌涂布液。在容器301中收容的涂布液，通过搅拌器304经常被搅拌，涂布液中所含的荧光体在溶液中经常均匀分散。
(阀302)
阀302，通过阀的开闭调节从容器301通过输送管309输送的涂布液的流量。
(循环泵303)
循环崩303，使涂布液从容器301经过阀302和压缩机305通过输送管309输送至喷嘴201的前端部，之后，将没有从喷嘴201喷出的剩余涂布液通过输送管308输送至容器301中。涂布液，通过循环泵303从容器301经过阀302通过输送管309输送至喷嘴201的前端部，之后通过输送管308输送至容器301内，所以经常处于喷雾装置内循环的状态。所以，涂布液由于在整个喷雾装置内处于搅拌或循环状态，所以涂布液中含有的荧光体，在涂布作业中经常处于均匀分散状态。
(压缩机305)
压缩机305，通过输送管307或309设置在装置内，压缩通过输送管307输送的空气，调节通过输送管309输送的涂布液的压力。通过压缩机305压缩空气和压力调节后的涂布液分别被输送至喷嘴201中。这里压缩空气的压力通过压力计306检测。
另外，其构成为，在喷嘴的前面安装有操作杆，通过调节操作杆的握紧程度，可以调节从喷嘴前端喷出的涂布液的量。
使用以上所述的喷雾装置300，使涂布液和高压气体一起高速喷出，涂布在发光元件的上面、侧面和角上。
以下对于本发明的实施例进行说明，但是本发明并不仅限于具体的实施例，这是不言而喻的。
(实施例1)
在本实施例中，制作图1和图2所示的发光装置。
(1)LED芯片的制作
LED芯片，在清洗后的蓝宝石基板上使TMG(三甲基镓)气体、TMI(三甲基铟)气体、氮气和掺杂物气体与载体气体一起流动，用MOCND法通过使形成氮化镓系化合物半导体成膜而形成。作为搀杂物气体，通过替换SiH4和Cp2Mg，形成具有N型导电性的氮化镓系半导体和具有P型导电性的氮化镓系半导体，使形成PN结。作为半导体发光元件，形成作为具有N型导电性的氮化镓半导体的接触层、作为具有P型导电性的氮化镓半导体的覆盖层、具有P型导电性的氮化镓半导体的接触层。具有N型导电性的接触层和具有P型导电性的覆盖层之间的厚度，约为3nm，形成成为单一量子井结构的无搀杂InGaN的活性层。(另外，在蓝宝石基板上在低温下使形成氮化镓半导体的缓冲层。另外，具有P型导电性的半导体，在成膜后400℃以上进行退火。)
通过蚀刻使露出蓝宝石基板上的PN各半导体表面后，通过溅射法形成分别形成各电极。在进行划线后通过外力来分割如此形成的半导体圆片，形成作为发光元件的350μm角的LED芯片。
(2)封装的制作
封装105由金属构成，在中央部具有凹部a。另外，作为所述凹部的周围的主体部b，在厚度方向上具有二个贯穿的贯穿孔，各个贯穿孔夹持所述凹部而相对向。在该贯穿孔内，通过作为绝缘部件的硬质玻璃103分别插入正负引线电极102。
(3)芯片键合
在凹部a内收容的LED芯片101，是发出紫外线的发光元件。LED芯片101和金属封装105之间的粘接，也可以使用Au-Sn等的共晶焊料等进行，但在本实施例中是含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y和碱土类金属一组中的一种或二种以上的元素的氧化物的无机物来进行芯片键合(粘接)。
通过SiO2对LED芯片进行芯片键合而构成的发光装置，是将以一定的比例混合烷基硅酸盐和高沸点有机溶剂而构成的硅溶胶作为粘接液并调整，将该粘接液分配在封装的一定位置上后，从粘接液的上方，使LED芯片的基板面向下边加压边载置，通过加热形成。
以下，对于本发明中的通过SiO2粘合LED芯片方法，以将乙基硅酸盐的水解液作为粘接液使用的情况作为例子依次说明。对于这里使用的乙基硅酸盐水解液，由于作为催化剂加入微量的盐酸，所以被调整为盐酸浓度为20～500ppm的几乎中性，即使向金属封装表面供给时，表面也不会受到酸或碱的损坏。
工序1
作为烷基硅酸盐，可以使用甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、N-丙基硅酸盐、N-丁基硅酸盐，但在本实施例中使用使含有30～50wt％SiO2的乙基硅酸盐缩合的无色透明低聚物溶液。硅成分为30～50wt％的数值，是考虑到粘接强度、其他粘度、比重、保存稳定性、使用时的处理难易程度而靠经验适当设置的。由此，引线键合时，可以维持发光元件不从支承体上剥离的程度的粘接强度。若粘接强度弱，在拉回供给粘合材料后的毛细管时，发光元件被该毛细管吸引，从而产生该发光元件从支承体上剥离的问题。另外，使用预先在催化剂(HCl)存在下与水反应使进行水解反应并形成溶胶状态的乙基硅酸盐。在本实施例中，是使用含有30～50wt％SiO2的乙基硅酸盐、溶剂、水和1N盐酸(HCl)以比重为75∶16∶8∶1地混合使乙基硅酸盐进行水解反应，使25℃下混合液的粘度约为120cps的溶胶状态的物质。
首先，调整乙基硅酸盐的水解溶液和乙二醇以比重为1∶1的混合溶液，搅拌并作为粘接液。这里，溶胶状态的乙基硅酸盐，由于自然干燥并容易凝胶化，所以优选与乙二醇、丁醇、乙酸乙酯类的高沸点(100℃～200℃)的有机溶剂混合。这种高沸点的有机溶剂，由于在常温下作为液体存在，所以，一旦使乙基硅酸盐和有机溶剂混合，就可以防止干燥的SiO2等的凝固物在分配装置的喷出口的前端部、模压成形装置的外加毛刺的前端部等上附着并阻碍粘接液的喷出等而导致粘接液的供给量的变化，可以使作业性提高。
工序2
将所述粘接液输入至供给装置，通过分配或模压成形，使粘接液向封装上的一定位置供给。在实施例1中，粘接液被供给凹部a的底面中央，供给的粘接液的量，是在供给的粘接液上边加压发光元件边载置时，凭经验调节该粘接液覆盖发光元件的基板侧面程度的量。
工序3
通过粘接液使支承体上面和LED芯片的基板面对向并从上方边加压LED芯片边进行芯片键合。之后，在室温下放置，溶胶状态的乙基硅酸盐水解溶液，渐渐自然干燥并形成凝胶状。
工序4
为了从自然干燥并形成凝胶状态的粘接液中获得非晶质的SiO2，另外，为了挥发通过乙基硅酸盐的水解生成的乙醇和有机溶剂等，发光元件和金属封装在加热器上在50～300℃、优选在150～200℃的温度下处于大约2小时的加热状态。由此，发光元件不会从通过粘接液最初载置的位置上位错移动，可以形成通过SiO2粘合发光元件而构成的发光装置。另外，这里，在粘接液中不给予急剧的温度变化，优选缓慢地升温。使处于凝胶状态的粘接液的温度缓慢上升，确认使粘接液中的残留有机物尽可能少，由此，即使使用发出比蓝色波长短的光的发光元件，也可以实现粘接层不老化或者变色的可靠性高的发光装置。
这里，氮化物系发光元件，一旦置于350℃以上的温度下，由于作为发光元件的性能降低，所以在150℃～200℃温度下非晶质化的烷基硅酸盐，适用于将发光元件芯片键合在封装等支承体上用的粘接液。另外，在本工序中，温度上升到200℃时生成的Si(OH)2，通过在300℃的温度下干燥2小时，分解为SiO2。
如此通过SiO2等无机物形成粘接层，若将发光元件芯片键合在封装等支承体上时，与使用由有机物构成的以前的使用树脂进行芯片键合而形成的发光装置相比，即使对含有发出比蓝色波长短的光的发光元件进行芯片键合，粘接层对于这些光也很难老化或变色。另外，对于高输出的光和与之相伴的高温，也很难老化或变色。
(4)引线键合
在LED芯片101上设置的电极和正及负的引线电极102，通过金线被引线键合。此时，LED芯片101的电极面，约被加热到180℃。
(5)荧光体粘合涂敷层的制作
如图2所示，在本实施例中，形成两重涂敷层。首先，在发光元件上形成通过Al2O3粘合CCA-Blue(化学式：Ca10(PO4)6ClBr、激活材Mn、Eu)荧光体而构成的涂敷层109，在其上面通过SiO2形成由粘合钇铝石榴石系荧光体而构成的涂敷层108。
首先制作荧光体。CCA-Blue荧光体，通过如下方式制作。称取一定量的CCA-Blue荧光体的构成元素的磷酸盐氧化物或通过热分解氧化物等形成的各种化合物和氯化铵，在球磨机等内混合后，放入坩锅中，在N2、H2等还原气氛下，在800℃～1200℃温度内煅烧3～7小时。将所得的成品进行湿式粉碎、过筛后脱水干燥，可以得到CCA-Blue荧光体。钇铝石榴石系荧光体，使以化学计算比将Y、Gd、Ce、的稀土类元素溶解在酸中的溶液在草酸二甲酯中共沉淀。将其煅烧所得沉淀的氧化物和氧化铝混合，得到混合原料。在其中适量混合作为助熔剂的氟化铵等并装入坩锅中，在空气中1400℃的温度下煅烧3小时得到煅烧品，然后将煅烧品在水中进行研磨，清洗、分离、干燥、最后通过过筛使形成(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce的荧光体。
涂敷层108和109，是通过调整在以一定的比例混合给定的有机化合物和高沸点有机溶剂而构成的硅溶胶中使荧光体(粉体)均匀分散的涂布液，在封装体内进行芯片键合后，对该涂布液进行喷雾涂敷，使覆盖引线键合的整个发光元件的面后，加热使非晶质化而形成。
以下对于涂敷层的通过喷雾涂敷形成的方法，以使用乙基硅酸盐形成涂敷层108为例进行说明。对于这里使用的乙基硅酸盐水解液，由于作为催化剂加入微量的盐酸，所以被调整为盐酸浓度为20～500ppm的几乎中性，即使向金属封装表面涂敷时，表面也不会受到酸或碱的损坏。另外，也不会腐蚀金属封装中使用的Ag、Ni等。
工序1
作为烷基硅酸盐，可以使用甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、N-丙基硅酸盐、N-丁基硅酸盐，但在本实施例中使用使含有10wt％SiO2的乙基硅酸盐缩和的无色透明低聚物溶液。硅成分为10wt％的数值，是考虑到粘接强度、比重、保存稳定性、使用时的处理难易程度而靠经验适当设置的。另外，使用预先在催化剂(HCl)存在下与水反应使进行水解反应并形成溶胶状态的乙基硅酸盐。在本实施例中，是使用含有10wt％SiO2的乙基硅酸盐、溶剂、水和1N盐酸(HCl)以比重为75∶16∶8∶1地混合使乙基硅酸盐进行水解反应，使25℃下混合溶液的粘度为2.5～500cps的溶胶状态的物质。
首先，调整乙基硅酸盐的水解溶液和乙二醇和荧光体以比重为1∶1∶1的混合溶液，搅拌并调整使平均粒径3～10μm的荧光体在涂布液中均匀分散的涂布液。这里，溶胶状态的乙基硅酸盐，由于自然干燥并容易凝胶化，所以优选与乙二醇、丁醇、乙酸乙酯类的高沸点(100℃～200℃)的有机溶剂混合。这种高沸点的有机溶剂，由于在常温、室温、或本发明中放置该喷雾装置的系统中预定的温度下作为液体存在，所以，一旦使乙基硅酸盐和有机溶剂混合，就可以防止干燥的SiO2等的凝固物在喷嘴的前端部、等上附着并阻碍粘接液的喷出而导致粘接液的供给量的变化，可以使作业性提高。另外，凝胶化的乙基硅酸盐的水解溶液中的荧光体，被确认为是均匀分散的状态。
工序2
用图5所示的装置对所述涂布液进行涂布。首先放入容器301内，通过循环泵303将涂布液从容器输送至喷嘴201内。涂布液的流量通过阀302调节。
雾状的涂布液一旦从喷嘴201喷出并在喷嘴的附近喷雾呈圆锥状扩大，但是在离开喷嘴的地方喷雾呈圆柱状扩大。所以，在本实施例中，将从发光元件的上面至喷嘴的下端的距离为40～50mm，在喷雾呈圆柱状扩大状态的地方使发光元件101的表面接触的设置。此时，发光元件，通过与涂布液相同的材料芯片键合在封装上，进而发光元件的电极和外部电极通过金线等引线键合。进而，在封装的正面方向上配置金属掩模，若从金属掩模的上方看，通过设置于金属掩模上的贯穿孔，而露出发光元件的上面、侧面和角，但是金属封装的侧面和引线电极通过掩模被完全覆盖。所以，从金属掩模的上方向贯穿孔内吹敷涂布液时，所涂布的是发光元件的上面、侧面和角的部分。
通过进行该喷雾的涂敷，可以使荧光体以均匀分散的状态，用通过SiO2粘合荧光体的涂敷层可覆盖发光元件的上面、侧面和角的部分。
工序3
在进行工序2后，若在室温下放置，溶胶状态的乙基硅酸盐水解溶液逐渐自然干燥并成为凝胶状。
工序4
为了从自然干燥并形成凝胶状态的粘接液中主要获得非晶质的SiO2，另外，为了挥发通过乙基硅酸盐的水解生成的乙醇和有机溶剂等，发光元件和封装在加热器205上在150℃的温度下处于30分钟的加热状态。由此，涂布液在发光元件的上面、侧面和角、进而在支承体表面上被吹敷后，不会流出，可以在发光元件的上面、侧面和角、进而在支承体表面上形成通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层。另外，这里，在粘接液中不给予急剧的温度变化，优选缓慢地升温。使处于凝胶状态的涂布液的温度缓慢上升，确认使涂敷层中的残留有机物尽可能少，由此，即使使用发出比蓝色波长短的光的发光元件，也可以实现可靠性高的发光装置。
这里，氮化物系发光元件，一旦置于350℃以上的温度下，由于作为发光元件的性能降低，所以在50℃～300℃温度下能够向发光元件表面固定的烷基硅酸盐，适用于粘合荧光体。另外，在本工序中，温度上升到200℃时生成的Si(OH)2，通过在300℃的温度下干燥2小时，大部分分解为SiO2。
通过以上工序，含有均匀分散状态的荧光体并且厚度约为20μm的涂敷层，在发光元件的上面、侧面和角上被形成。这里的涂敷层，是通过以平均粒径在数nm左右并且以SiO2或Si(OH)2等的无机物为主成分的非晶质粒子聚集并包围平均粒径3～10μm的荧光体的状态并固定荧光体而形成。
另外，分析的结果，在通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层中和粘接层中，在水解乙基硅酸盐的工序中作为催化剂使用的盐酸(HCl)、或在工序4中生成的Si(OH)2等的无机物以及未反应的乙基硅酸盐或乙醇等的有机物，分别存在数ppm至数十ppm单位。所以，通过SiO2粘合荧光体而构成的厚度为20μm涂敷层，可以认为是通过由SiO2粘和荧光体构成的无机物以99.9％以上的比率形成。
(4)包封
在金属封装的主面侧上安装由透光性窗部107和金属部构成的盖板106，通过焊接金属部和金属封装105之间的接触面，与氮气一起气密包封封装内的发光元件等。
通过这种方式的构成，即使使用发出比蓝色波长短的光的发光元件，粘接层和涂敷层对于这些光也不会老化或变色，另外，即使对于高输出的光和与之相伴的高温也不老化或者变色，所以可以提供可靠性高的发光装置。进而，由于通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率(约1.4)比通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率(约1.7)小，通过Al2O3粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率比氮化镓系化合物半导体层的折光率(约2.5)小，所以具有发光元件发出的光的取出效率提高，并使输出提高，以及放热性也提高的效果。
在本实施方式中，涂敷层中含有的荧光体的含量，优选设定比较大，以便使输出的光实质上能够通过荧光体只变为波长变换后的白色光，即通过发光元件发出的蓝色光基本都被荧光体吸收并能够激活该荧光体。由此，可以提高发光效率(发光元件输出的光相对于在其中输入的电力的比)。
另外，在粘合荧光体而构成的涂敷层中含有的荧光体的量，可以与所需的色调对应设定为各种值，本发明并不是由于荧光体的含量而被限定，根据本发明人等的探讨结果表明，通过氧化物粘合荧光体而构成的涂敷层，即使含有很少的荧光体，向发光元件表面上的粘附强度变强，另外变得很难切割。
通过以上构成的实施例1的发光装置，通过紫外线照射几乎不老化的的无机物对发光元件进行芯片键合，进而通过所述无机物粘合荧光体而构成的涂敷层在发光元件的整个面上形成，所以，作为LED芯片也可以使用在紫外区域发光的发光元件。
进而，将涂敷层和粘接层形成在与引线电极绝缘的凹部a内，通过将发光元件固定在凹部a内，发光元件，由导线被供给发光必要的电力，由于不受到流过引线电极的电流引起的不良影响，不发生噪音等，所以可以形成可靠性高的发光装置。另外，使发光元件固定在引线电极上而形成发光装置时，将没有使发光元件固定的其它的引线电极和发光元件的电极进行连接的导线，与固定发光元件的引线电极成为接触的状态，并成为了使制造成品率降低的原因，但是如本发明那样，通过由正负一对的两个引线电极绝缘的支承体上使发光元件固定，可以提高制造的成品率。
(实施例2)
取代使用实施例1中的喷雾器将所述涂布液涂布在发光元件上，而是采用在发光元件和支承体的表面上通过分配、旋涂、丝网印刷或其它涂布方法使所述涂布液附着在发光元件上，除此以外，其余的通过与实施例1同样的操作形成发光元件。
通过以上的实施例2形成的发光装置的剖面，虽然是在发光元件的上面和支承体的表面上形成的含有荧光体的SiO2的层，但是，在发光元件的角部分上不形成含有荧光体的SiO2的层，在那里不存在荧光体。但是，由于能够利用发出紫外线的发光元件，形成具有通过紫外线不老化的无机物粘合的荧光体的发光装置，所以可以提供即使长时间使用而发光色的差异也小的发光装置。
(实施例3)
除了在发出蓝色或比蓝色波长短的光的发光元件上作为主成分含有氧化锆(ZrO2)，形成不含荧光体的涂敷层，在该涂敷层上作为主成分含有SiO2，形成不含荧光体的涂敷层之外，其余的通过与实施例1相同的操作形成发光装置。如上所述粘合荧光体而构成的涂敷层，即使含有极少量的荧光体，也能使向发光元件表面上的附着强度变强，以及变得难于切割。但是，在本实施例中不含荧光体。所以，为了使涂敷层与发光元件的表面保持一定的附着强度，防止涂敷层从发光元件的表面剥离，使用了粘度为130cps(25℃)左右的涂布液。
若通过如此构成，即使使用发出比蓝色波长短的光的发光元件，对于这些光粘接层也不会老化或变色，另外，即使对于高输出力的光和与之相伴的高温，也不会老化或变色，所以可以形成可靠性高的发光装置。进而，由于通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率(约1.4)比通过ZrO2粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率(约2.0)小，通过ZrO2粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率比氮化镓系化合物半导体层的折光率(约2.5)小，所以具有可使发光元件发出的光的取出效率提高，并使输出提高的效果。
(实施例4)
除了在发出蓝色或比蓝色波长短的光的发光元件上作为主成分含有三氧化二钇(Y2O3)，形成不含荧光体的涂敷层，在该涂敷层上作为主成分含有SiO2，形成不含荧光体的涂敷层之外，其余的通过与实施例1相同的操作形成发光装置。
若通过如此构成，即使使用发出比蓝色波长短的光的发光元件，对于这些光粘接层也不会老化或变色，另外，即使对于高输出力的光和与之相伴的高温，也不会老化或变色，所以可以形成可靠性高的发光装置。进而，由于通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率(约1.4)比通过Y2O3粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率(约1.78)小，通过Y2O3粘合荧光体而构成的涂敷层的折光率比氮化镓系化合物半导体层的折光率(约2.50)小，所以具有可使发光元件发出的光的取出效率提高，并使输出提高的效果。
(实施例5)
除了预先用乙基硅酸盐涂敷荧光体粒子，在荧光体粒子的表面上形成SiO2的膜，调整涂布液之外，其余的通过与实施例1相同的操作形成发光装置。通过如此形成，荧光体粒子间的粘接强度增加，比实施例1还能提高制造成品率。
(实施例6)
除了在调整粘接液的工序中，调整将氧化铝作为填料混合的粘接液外，其余的通过与实施例1相同的操作形成发光装置。通过如此构成，与由于氧化铝比二氧化硅的热传导性好，所以比实施例中的发光装置更能够改善发热效果。
(实施例7)
在本实施例中，制作图3所示的发光装置。对于与实施例相同的工序，省略说明。
(1)封装形成
通过嵌入成形利用聚碳酸酯树脂形成芯片型LED的封装114。在芯片型LED的封装114内，具有配置LED芯片的开口部。在封装114中，将镀银的铜板作为外部电极而配置。
(2)芯片键合
以下，与实施例1相同，通过含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y和碱土类金属一组中的一种或二种以上的元素的氧化物无机物来将LED芯片在封装上进行芯片键合(粘接)。
(3)引线键合
在LED芯片101上设置的电极和正及负的引线电极102，通过金线被引线键合。此时，LED芯片101的电极面，约被加热到180℃。
(4)荧光体粘合涂敷层的制作
以下，形成通过含有选自Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y和碱土类金属一组中的一种或二种以上的元素的氧化物粘合荧光体的涂敷层。在本实施例中，通过一般使用的SiO2粘合荧光体，如图3所示，在发光元件的表面上、和发光元件表面上以外的支承体上作为涂敷层形成将通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层。
通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层，是通过调整在以一定的比例混合烷基硅酸盐和高沸点有机溶剂而构成的硅溶胶中使荧光体(粉体)均匀分散的涂布液，在封装体中进行芯片键合，对该涂布液进行喷雾涂敷，使覆盖引线键合的整个发光元件的面后，加热SiO2成分而形成。
涂布液的喷雾涂敷，可以通过与实施例1相同的操作进行。如图3所示，在发光元件的上面、侧面各角上，进而在支承体表面上反复吹敷涂布液和气体使涂布液附着直至形成所需膜厚。这里所谓所需膜厚，是指通过涂敷层内所含的荧光体能够对LED发出的光进行充分地波长变换并且不产生由于荧光体粒子而导致光的透光率降低程度的涂敷层的厚度。通过该喷雾进行涂敷，可以以荧光体均匀分散的状态，用通过SiO2粘合荧光体而构成的涂敷层以大致均匀的膜厚覆盖在发光元件的上面、侧面和角部分、进而在支承体上。
(5)密封
在封装114的凹部内填充模塑树脂，包封LED101或导线104。
通过在所得发光装置中供给电力，可以使发出白色系的混色光。本发明的发光装置的发光效率为24.01m/w。
(实施例8)
以下参照附图对本实施例的氮化物半导体发光元件进行说明。本实施例的发光元件，是含有由支承基板、在该支承基板的一主面上形成并具有共晶层的接合层、在该接合层上形成的一层以上的p型氮化物半导体层、在该p型氮化物半导体层上形成的激活层、在该激活层上形成的一层以上的n型氮化物半导体层构成的叠层体的发光元件。
图6是表示本实施例中氮化物半导体发光元件的制造方法中制造工序的一例剖面示意图。在生长用基板1的表面上形成由缓冲层3和高温生长层4构成的底衬层2(图6A)。然后，在底衬层2上形成n型覆盖层5、活性层6、p型覆盖层7、p型接触层8、以及由一层以上的金属层构成的第1互联层9(图B)。这里，在第1互联层9中，在p型接触层8上形成p电极后，进行用于电阻接触的退火处理。接着，在生长用基板1上使第1互联层9和第2互联层11对向地叠层在表面形成由一层以上金属层构成的第2互联层11的支承基板10，加热压接并接合(图6C)。
然后，将接合支承基板10的生长用基板1设置在研磨器中，进行生长基板1的包封，除去生长用基板1和底衬层2，使n型覆盖层5露出(图6D)。
然后，对露出的n型覆盖层5的表面进行研磨后，在n型覆盖层5上形成电极12，另一方面，在支承基板10上全面形成p电极用衬垫电极13。然后，通过切割将发光元件分离为芯片状。由此，在支承基板上叠层氮化物半导体层，从而可以得到在支承基板上形成有电极的发光元件(图6E)。
在本实施例的方法中，在生长用基板中可以举出将C面、R面和A面中的任意面作为主面的蓝宝石、尖晶石(如MgAl2O4的绝缘性基板)、与氮化物半导体进行晶格匹配的氧化物基板等，但优选蓝宝石或尖晶石。另外，生长用基板优选使用去角(off angle)后的基板。此时通过使用去角成阶梯状的基板，可以提高由氮化镓构成的中间层的结晶性。
另外，在生长用基板1上叠层氮化物半导体层时，通过在中间层上使ELO(Epitaxially Lateral Overgrowth)生长，可以得到结晶性提高的氮化物半导体，具体的说，在生长用基板上使中间层生长，在其中间层上形成多个条状的掩模，从掩模的开口部有选择地生长氮化物半导体，形成通过伴随横方向的生长而成膜的氮化物半导体层(横方向生长层)。该横方向生长层，由于贯穿位移被减少，所以可以提高在横方向生长层的上形成的氮化物半导体的结晶性。
作为生长用基板1，优选使用使构成生长用基板的材料的主面进行去角处理后的基板、进而去角成阶梯状的基板。若使用去角后的基板，就不会出现表面的三维生长，而出现阶梯生长，表面容易变得平整。
进而，在支承基板10中可以使用由选自Ag、Cu、Au、Pt等高导电性金属中一种以上金属、和选自W、Mo、Cr、Ni等高硬度金属中一种以上金属构成的基板。这样，支承基板10具有导电性，由此，可以通过支承基板10而使发光元件电导通。进而，作为提高发热性的支承基板10，优选使用Cu-W或Cu-Mo的复合物。这是由于通过具有热传导性高的Cu，放热性优良的缘故。另外，在支承基板10上，也可以使用Si、SiC等半导体、Cu-钻石等的金属和陶瓷的复合物等。另外，支承基板10的厚度，为提高放热性，优选为50～500μm。
另外，第1接合层9，优选至少与p型氮化物半导体电阻接触，并使具有高反射率的p电极与p型氮化物半导体层接触。在p电极中可以使用Rh、Ag、Ni-Au、Ni-Au-RhO和Rh-Ir中任何一种，更优选使用Rh。这里p电极与n型氮化物半导体层相比在比电阻高的p型氮化物半导体层上形成，所以，优选在p型氮化物半导体层的几乎整个面上形成。另外，p电极的厚度优选为0.05～0.5μm。
另外，在形成第1接合层9的p电极的p型氮化物半导体层的露出面上，优选形成绝缘性的保护膜。在该保护膜的材料中可以使用由SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等构成的单层膜或多层膜。另外，在该保护膜上也可以形成Al、Ag、Rh等高反射率的金属膜。通过该金属膜，反射率变高，也可以使光的取出效率提高。
另外，在第1接合层9的p电极上设置第1共晶形成层的同时，在第2接合层11上，优选在支承基板10的主面上形成第2共晶形成层。第1和第2共晶形成层，是在接合时相互扩散形成共晶层的层，分别由Au、Sn、Pd、In等金属构成。第1和第2共晶形成层的组合，优选为Au-Sn、Sn-Pd、或In-Pd。更优选在第1共晶形成层上使用Sn，在第2共晶形成层上使用Au的组合。
另外，在第1接合层9的第1共晶形成层和p电极之间，优选从p电极侧设置粘合层和缓冲层。粘接层是保证在与p电极之间具有高粘接性的层，优选为Ti、Ni、W和Mo之中的任何一种金属。另外，缓冲层，是防止构成第1共晶形成层的金属向粘合层扩散的层，优选为Pt或W。此外，为了进一步防止第1共晶形成层的金属向粘合层扩散，可以在缓冲层和第1共晶形成层之间形成0.3μm左右厚度的Au膜。此外，在第2共晶形成层和基板之间，优选设置所述粘合层和缓冲层以及Au膜。
此外，在对接合用叠层体和支承基板10进行加热压接时的温度，优选为150℃～350℃。通过将温度设在150℃以上，共晶形成层的金属的扩散被促进，并形成均匀密度分布的共晶，可以提高接合用叠层体和支承基板之间的粘合性。若高于350℃，共晶形成层的金属扩散至缓冲层甚至到粘合层，而不能得到良好的粘合性。
此外，在接合支承基板后除去生长用基板时，可以使用研磨、蚀刻、电磁波照射或组合这些方法的方法。电磁波照射，在电磁波中例如使用激光，在粘合支承基板后，在生长基板的没有形成中间层的整个面上照射激光，通过使中间层分解，可以除去生长用基板和中间层。进而，在除去生长用基板和中间层后，对露出的氮化物半导体层的表面进行CMP处理，使所需的膜露出。由此，可以进行损坏层的除去、氮化物半导体层的厚度和表面粗糙程度的调整。
此外，在电磁波照射中，也可以使用以下的方法。即在生长基板上形成由氮化物半导体构成的中间层，然后，对该中间层进行部分蚀刻至生长用基板并形成凸凹后，在具有凸凹的中间层上使ELO生长并形成横方向生长层。然后，在行横方向生长层上依次形成n型氮化物半导体层、活性层、p型氮化物半导体层后，在p型氮化物半导体层上接合支承基板。然后，在生长基板的没有形成中间层的整个面上照射激光，通过使中间层分解，可以除去生长用基板和中间层。根据该方法，在电磁波照射时，通过氮化物半导体分解生成的氮气在所述凸凹和横方向生长层之间形成的孔隙内扩散，防止气压引起的生长用基板的断裂，进而防止由于该断裂引起的中间层的挖损，可以得到面状态和结晶性良好的氮化物半导体基板。此外，与研磨方法相比，由于简化了作业工序，所以可以得到成品率提高的效果。
另外，在n型氮化物半导体层的露出面上形成的n电极中，可以使用Ti-Al-Ni-Au或W-Al-W-Pt-Au的多层电极。n电极的厚度优选为0.1～1.5μm。优选设置SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等的绝缘性保护膜，以便覆盖n电极以外的露出面。
本实施例中的LED元件，大小为1mm×1mm，在顺方向电流20mA中，呈460nm的蓝色发光。另外，LED元件的膜厚，若除去支承基板的厚度，氮化物半导体层的总膜厚为5～10μm。此外，在本实施例中，p电极和n电极为相互位于元件的反方向的构成，通过RIE将图6E所示的叠层体的一部分进行蚀刻至p型接触层8的处理，通过设置p电极或p电极用底片电极13，可以在如图9所示的同一方向上形成具有p电极和n电极的发光元件。
接着，在金属封装105上载置LED元件，通过导电性导线104进行外部电极102和LED元件之间的电导通后，通过以下的方法，在含有氮化物半导体的发光元件上形成图7所示的涂敷层14。
1：首先在LED元件的电极上形成抗蚀膜或聚酰亚胺构成的膜。2：然后，如上所述，调整用铈激活的钇铝石榴石系荧光体和乙基硅酸盐的水解溶液和高沸点溶剂的混合液，使荧光体均匀分散地搅拌并调整为涂布液。3：通过所述的喷雾涂敷法；在除去形成支承基板和保护膜的部分的LED元件的上面和侧面上使涂布液附着。4：通过在150℃的温度下干燥30分钟，进行一次固化形成膜厚数十μm的层。5：在形成的层上使浸渍不含荧光体的乙基硅酸盐的水解溶液。6：最后，除去抗蚀膜或聚酰亚胺形成的膜，通过在240℃下干燥30分钟进行二次固化。通过以上的1～6的工序，可以形成作为总膜厚为5～10μm的氮化物半导体层的至少存在于露出面上的连续的层，并且在除去LED元件的电极上的元件的上面、侧面和角上配置的大致均匀膜厚的20～30μm的涂敷层14。
本实施例的发光装置，将即使同时使用发出从蓝色到紫外线区域的光的发光元件也不老化的无机物作为材料将荧光体固定在发光元件的上面，可以提供即使长期使用发光色的差异也很少的发光装置。另外，通过形成几乎以均匀的膜厚至少覆盖发光元件的发光观测面的涂敷层14，本发明的发光装置，发光观测方向即使不同，也可以形成色温度变化小的发光装置。另外，在观测来自发光元件发光的整个面上形成含有荧光体的涂敷层，由于光不透过支承基板，所以与以往的使用蓝宝石基板的发光元件相比，通过荧光体波长变换的光的取出效率提高。另外，通过使用热传导性良好的支承基板，与以往的使用蓝宝石基板的发光元件相比，提高了放热性。
(实施例9)
如图7所示，通过蚀刻使支承基板上的各PN半导体侧面露出后，通过使用使硅酮树脂中含有与实施例8相同的操作而调整的涂布液、或者用铈激活的钇铝石榴石系荧光体的材料的丝网印刷，形成涂敷层。这里在使用使在硅酮树脂中含有荧光体的材料的情况，是在温度为150℃、时间为1小时的条件下进行固化。对如此形成的半导体圆片经过划线后，通过切割形成作为发光元件的LED芯片。
通过这样在圆片的状态时形成含有荧光体的涂敷层14，由于在金属封装等上载置LED芯片并形成发光装置的前阶段、即形成含有荧光体的的涂敷层的LED芯片的阶段，能够进行发光色检查和筛选，所以发光装置的成品率提高。另外，本实施例的LED芯片，相对于形成所述涂敷层14的LED芯片，即使发光观测方向不同，也可以形成色温度变化小的发光元件。
(实施例10)
图8是表示本实施例半导体发光元件的剖面示意图。
在除去生长用基板后，为了使光的取出率提高，通过RIE在n型氮化物半导体层的露出面和/或半导体层的侧面上形成凸凹(微凹加工)。在本实施例中，如图8所示，特别是对于n型覆盖层5进行微凹加工，但是，从n型覆盖层5至活性层6、p型覆盖层和p型接触层，也可以进行微凹加工。该凸凹的剖面形状，可以设为高台型或倒高台型，另外，平面形状可以设为岛状、格子状、矩形状、圆状或多角形状。对于进行这种微凹加工的露出面和半导体层的侧面，通过与实施例8相同的操作形成涂敷层14。
通过如此形成，可以使发光元件的光的取出效率提高，可以提供即使长时间使用发光色的差异少的发光装置。
(实施例11)
通过与实施例8相同的条件，制作氮化物半导体元件，在本实施例中，在支承基板上使多个氮化物半导体元件配置网点状等。通过蚀刻在氮化物半导体元件的侧面的一部分上设置露出面，通过与实施例8相同的操作形成涂敷层14。最后，将支承基板载置在金属封装等的支承体上，通过发光元件的正负一对的两电极和外部电极的电导通，形成发光装置。
由此，可以形成配置多个能够发出来自发光元件的光和通过荧光体将来自该发光元件的光进行波长转换后的光的混色光的发光元件，并且能够在大面积内发出混色光的发光装置。这种发光装置可以作为照明用光源使用。
如以上详细说明，根据本发明，由于可以利用发出紫外线和含有紫外线的光的发光元件，形成具有通过紫外线照射不老化的无机物粘合的荧光体的发光装置，所以可以提供即使长时间使用发色光的差异少的发光装置。
另外，通过形成涂敷层的厚度在发光元件的上面、侧面和角的部分上大致均匀的发光装置，可以形成在各方位上的色度不均极少并且从发光观测面看没有色调不均的发光装置。进而能够形成成品率高的发光装置。
通过SiO2等无机物形成粘接层，并在封装等的支承体上对发光元件进行芯片键合时，与通过使用含有有机物的以往的树脂进行芯片键合而形成的发光装置相比，即使对发出比蓝色波长短的光的发光元件进行芯片键合，粘接层对于这些光不老化或变色，而且，由于即使对于高输出的光和与之相伴的高温也不老化或变色，所以可以提供可靠性高的发光装置。

Claims (38)

1.一种发光装置，具有配置在支承体上的LED发光元件、和吸收该发光元件发出的光的至少一部分并进行波长转换而发光的荧光体、及具有该荧光体并至少覆盖所述发光元件表面的涂敷层，其特征在于，
所述涂敷层，具有：至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上元素的氧化物；至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上元素的氢氧化物。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述涂敷层，主要组成为所述氧化物，所述氢氧化物含有与所述氧化物相同的金属。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，在所述涂敷层中，以所述氧化物为主成分的粒子包围所述荧光体粒子的周围。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述涂敷层具有至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的有机金属化合物。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述涂敷层，在所述发光元件的上面、侧面和角上的厚度大致相等。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述涂敷层，是覆盖所述支承体表面和所述整个发光元件表面的连续层，并且在所述发光元件的上面、侧面以及角上配置的涂敷层的厚度与在所述支承体表面上配置的涂敷层的厚度大致相等。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述涂敷层，至少由两层构成，各层的折光率比构成所述发光元件的氮化物半导体的折光率小，并且各层的折光率随着远离所述发光元件依次变小。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述发光元件，通过粘接层被对置在所述支承体上面，所述粘接层含有与所述涂敷层相同的材料。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中，所述粘接层，含有所述氧化物和所述氢氧化物的粒子。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述粘接层，在所述发光元件的侧面上连续延伸。
11.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件的主发光峰在250nm至530nm范围，并且所述荧光体的主发光波长比所述发光元件的主发光峰长。
12.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述荧光体，含有Y和Al，并且至少含有选自Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu和Sm中一种元素和选自Ga、工n中一个元素，是通过选自稀土元素中至少一种元素激活的钇铝石榴石系荧光体。
13.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述荧光体，含有N，并且含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn中至少一个元素和C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、以及Hf中至少一个元素，是通过选自稀土类元素中的至少一个元素激活的氮化物荧光体。
14.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述发光元件，发出紫外区域的光，并且所述涂敷层含有选自由
(1)Ca10(PO4)6FCl：Sb，Mn
(2)M5(PO4)3Cl：Eu(但M至少选自Sr、Ca、Ba、Mg中的一种)
(3)BaMg2Al16O27：Eu
(4)BaMg2Al16O27：Eu，Mn
(5)3.5MgO·0.5MgF2·GeO2：Mn
(6)Y2O2S：Eu
(7)Mg6As2O11：Mn
(8)Sr4Al14O25：Eu
(9)(Zn，Cd)S：Cu
(10)SrAl2O4：Eu
(11)Ca10(PO4)6ClBr：Mn，Eu
(12)Zn2GeO4：Mn
(13)Gd2O2S：Eu以及
(14)La2O2S：Eu构成的一组中的至少一个荧光体。
15.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述支承体，具有引线电极，在从该引线电极绝缘的支承体上具有所述发光元件。
16.一种发光装置，在基板上叠层氮化镓系化合物半导体而构成的发光元件的基板面，通过粘接层被对置在所述支承体上，其特征在于，所述粘接层，具有：至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上元素的氧化物；至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上元素的氢氧化物。
17.根据权利要求16所述的发光装置，其中，所述粘接层含有所述氧化物和所述氢氧化物的粒子。
18.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，所述粘接层在所述发光元件的侧面上连续延伸。
19.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件的主发光峰在250nm至530nm范围。
20.根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于，所述粘接层含有热导率比所述氧化物高的填料。
21.根据权利要求1或16所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件含有：由支承基板；在所述支承基板的一主面上形成的具有共晶层的接合层；在该接合层上形成的一层以上的p型氮化物的半导体层；在该p型氮化物的半导体层上的形成的活性层；和在活性层上形成的一层以上的n型氮化物的半导体层构成的叠层体。
22.根据权利要求21所述的发光装置，其中，所述叠层体的表面的至少一部分，具有凸凹形状。
23.一种制造如权利要求1所述的发光装置的制造方法，是制造具有：配置在支承体上的发光元件、吸收来自该发光元件的发光的至少一部分并进行波长变换而发光的荧光体、具有该荧光体并至少覆盖所述发光元件表面的涂敷层的发光装置的制造方法，其特征在于，具有：调整有机金属化合物、有机溶剂以及荧光体的涂布液的第1工序，其中有机金属化合物是至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的有机金属化合物；在发光元件表面和支承体表面上涂布所述涂布液的第2T序；使所述涂布液干燥并使所述荧光体固定的第3工序，
其中，所述有机金属化合物经化学反应而成为包含选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的氧化物，或者选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的氢氧化物。
24.根据权利要求23所述的发光装置的制造方法，其中，在所述第1工序中，所述有机溶剂的沸点在100℃以上200℃以下。
25.根据权利要求23所述的发光装置的制造方法，其中，在所述第1工序中，所述涂布液，是粘度为2.5～500cps(25℃)的水解溶液。
26.根据权利要求23所述的发光装置的制造方法，其中，在所述第1工序中，所述涂布液的酸浓度为20～500ppm。
27.根据权利要求23所述的发光装置的制造方法，其中，在所述第2工序中，以加热配置在所述支承体上的发光元件的状态，从所述发光元件的上方，使含有所述荧光体的涂布液以雾状并且螺旋状地边旋转边吹敷。
28.根据权利要求23所述的发光装置的制造方法，其中，在所述第2工序中，所述发光元件处于50℃以上300℃以下的加热状态。
29.根据权利要求23所述的发光装置的制造方法，其中，在所述第1工序中，所述有机金属化合物，是至少选自甲基硅酸盐、乙基硅酸盐、N-丙基硅酸盐、N-丁基硅酸盐、异丙醇铝、乙醇铝以及丁醇铝中一种。
30.一种制造如权利要求16所述的发光装置的制造方法，是在基板上叠层氮化镓系化合物半导体而构成的发光元件的基板面，通过粘接层对置在支承体上的发光装置的制造方法，其特征在于，具有：将含有有机金属化合物和有机溶剂的粘接液调整为粘度为2.5～500cps(25℃)、酸浓度为20～500ppm的水解溶液的第1工序，其中有机金属化合物是至少含有选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的有机金属化合物；
在所述支承体上面供给所述粘接液并在所述粘接液上载置所述发光元件的第2工序；
使所述粘接液在50℃以上300℃以下的温度下干燥并使所述支承体上面和所述基板上面粘接的第3工序，
其中，所述有机金属化合物经化学反应而成为包含选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的氧化物，或者选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的氢氧化物。
31.根据权利要求30所述的发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第1工序中，所述有机溶剂的沸点在100℃以上200℃以下。
32.根据权利要求30所述的发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第1工序中，所述有机金属化合物为至少选自金属醇化物、金属硅酸盐、碳酸金属盐中的一种。
33.根据权利要求30所述的发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第1工序中，所述粘接液，具有热导率比由所述有机金属化合物生成的氧化物高的填料。
34.一种制造如权利要求1所述的发光装置的制造方法，是具有：在支承体上配置的发光元件、吸收来自该发光元件的发光的至少一部分并进行波长变换而发光的荧光体、以及保持该荧光体并覆盖从所述支承体表面到所述发光元件整个表面的涂敷层的发光元件的制造方法，其特征在于，以加热配置在所述支承体上的发光元件的状态，从所述发光元件的上方，使含有所述荧光体、和包含选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的有机金属化合物的涂布液以雾状并且螺旋状地边旋转边吹敷，
其中，所述有机金属化合物经化学反应而成为包含选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的氧化物，或者包含选自由Si、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、或碱土类金属构成的组中的一种以上的元素的氢氧化物。
35.根据权利要求34所述发的光装置的制造方法，其特征在于，所述螺旋状的径，随着从所述发光元件的上方的喷射开始点向所述分光元件的表面靠近逐渐大。
36.根据权利要求34所述的发光装置的制造方法，其特征在于，从所述发光元件的上方的喷射开始点随着向所述分光元件的表面靠近，使所述涂布液的旋转速度减小。
37.根据权利要求23、30或者34所述的发光装置的制造方法，其特征在于，所述发光元件含有：由支承基板；在所述支承基板的一主面上形成的具有共晶层的接合层；在该接合层上形成的1层以上的p型氮化物的半导体层；在该p型氮化物的半导体层上的形成的活性层；和在活性层上形成的1层以上的n型氮化物的半导体层构成的叠层体。
38.根据权利要求37所述的发光元件的制造方法，其中，所述叠层体表面的一部分具有凸凹形状。
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