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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024086162
(43)【公開日】2024-06-27
(54)【発明の名称】発光装置及び発光装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/58 20100101AFI20240620BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20240620BHJP
G02B 3/00 20060101ALN20240620BHJP
【ＦＩ】
H01L33/58
H01L33/50
G02B3/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022201150
(22)【出願日】2022-12-16
(71)【出願人】
【識別番号】000002303
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001025
【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】梁 吉鎬
(72)【発明者】
【氏名】吉成 愛里砂
(72)【発明者】
【氏名】立花 佳織
【テーマコード（参考）】
5F142
【Ｆターム（参考）】
5F142AA14
5F142BA32
5F142CA11
5F142CA13
5F142CD02
5F142CD18
5F142CE03
5F142CE15
5F142CE16
5F142DA14
5F142DA73
5F142DB02
5F142DB12
5F142DB17
5F142DB18
5F142FA18
(57)【要約】
【課題】発光装置から出射する出射光の狭角化を達成可能な発光装置及び発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明の発光装置は、発光層を含む半導体発光素子を含み、前記発光層からの出射光が出射される上面を有する発光部と、前記発光部の上面を覆うように配され、上面の１の領域において上方に突出する複数の凸部が配列された光学機能部と、前記発光部の上面の外縁部と前記光学機能部の下面とに接して設けられた空間形成部であって、前記発光部の上面に接する空間が形成されるようになされた前記空間形成部と、を有し、前記空間形成部は、前記発光部の上面と直接接合されており、前記空間には、前記光学機能部の下面を構成する材料よりも屈折率の低い低屈折率材料が充填されている。
【選択図】図１
【解決手段】
本発明の発光装置は、発光層を含む半導体発光素子を含み、前記発光層からの出射光が出射される上面を有する発光部と、前記発光部の上面を覆うように配され、上面の１の領域において上方に突出する複数の凸部が配列された光学機能部と、前記発光部の上面の外縁部と前記光学機能部の下面とに接して設けられた空間形成部であって、前記発光部の上面に接する空間が形成されるようになされた前記空間形成部と、を有し、前記空間形成部は、前記発光部の上面と直接接合されており、前記空間には、前記光学機能部の下面を構成する材料よりも屈折率の低い低屈折率材料が充填されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光層を含む半導体発光素子を含み、前記発光層からの出射光が出射される上面を有する発光部と、
前記発光部の上面を覆うように配され、上面の１の領域において上方に突出する複数の凸部が配列された光学機能部と、
前記発光部の上面の外縁部と前記光学機能部の下面とに接して設けられた空間形成部であって、前記発光部の上面に接する空間が形成されるようになされた前記空間形成部と、を有し、
前記空間形成部は、前記発光部の上面と直接接合されており、
前記空間には、前記光学機能部の下面を構成する材料よりも屈折率の低い低屈折率材料が充填されていることを特徴とする発光装置。
前記発光部の上面を覆うように配され、上面の１の領域において上方に突出する複数の凸部が配列された光学機能部と、
前記発光部の上面の外縁部と前記光学機能部の下面とに接して設けられた空間形成部であって、前記発光部の上面に接する空間が形成されるようになされた前記空間形成部と、を有し、
前記空間形成部は、前記発光部の上面と直接接合されており、
前記空間には、前記光学機能部の下面を構成する材料よりも屈折率の低い低屈折率材料が充填されていることを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記空間形成部は、前記発光部の上面と表面活性化接合によって直接接合されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
前記空間形成部の接合面、及び前記空間形成部と直接接合される前記発光部の上面の接合領域は、それぞれ表面粗さＲａが０．５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項4】
前記発光部の上面又は前記光学機能部の下面と直接接合する前記空間形成部の接合面積は、前記発光部の上面又は前記光学機能部の下面の面積の１％以上８％未満であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項5】
前記空間形成部は、前記光学機能部の下面から下方に突出した突出部、又は、前記発光部の上面から上方に突出した突出部であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項6】
前記空間形成部は、硬質導光部材からなり、平板状、あるいは、平板部と該平板部の下面から下方に突出した突出部からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項7】
前記低屈折率材料は、空気からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項8】
前記空間の厚さは、1μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項9】
前記発光部の上面と前記光学機能部の下面との線熱膨張係数の差をΔα、前記空間形成部間の最大距離をＬ、及び前記発光部の上面から出射する光の波長をλとした場合に、
前記空間の厚さは、６．８ＬΔα０．５＋２λ以上５０λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記空間の厚さは、６．８ＬΔα０．５＋２λ以上５０λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項10】
前記半導体発光素子は、上面の全面又は１の領域から、前記発光層の前記出射光が上方に出射される発光領域を有し、
前記発光部は、前記半導体発光素子の前記発光領域の上面を覆うように配された波長変換部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記発光部は、前記半導体発光素子の前記発光領域の上面を覆うように配された波長変換部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項11】
前記光学機能部の上面は、外縁部に沿って５μｍ以上の幅を有する平坦面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項12】
前記光学機能部の前記複数の凸部は、複数のレンズ体であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項13】
前記光学機能部の前記複数の凸部は、複数の錐体、錐台体又は柱体であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項14】
蛍光体粒子を含むセラミックからなる波長変換部材を用意する工程と、
硬質導光部材を用意する工程と、
前記波長変換部材と前記硬質導光部材を表面活性化接合により、前記波長変換部材と前記硬質導光部材からなる第１の接合体を形成する工程と、
前記第１の接合体の前記硬質導光部材の表面に、複数の凸部が配列された光学部材を形成して、前記波長変換部材、前記硬質導光部材、および前記光学部材とからなる第２の接合体を形成する工程と、
前記第２の接合体の前記波長変換部材側を半導体発光素子上へ接合する工程と、を備え、
前記波長変換部材を用意する工程において、
前記波長変換部材に誘電体からなるコーティング層を形成する工程と、
前記コーティング層の表面を研磨する工程と、を有し、
前記硬質導光部材を用意する工程において、
前記硬質導光部材の表面を研磨する工程と、
前記硬質導光部材の研磨された面に、突出部を形成する工程と、を有し
前記第１の接合体を形成する工程において、
前記波長変換部材の前記コーティング層の研磨表面と、前記硬質導光部材の前記突出部の表面を対向させて前記表面活性化接合を行い、
前記突出部を除く領域において、前記波長変換部材と前記硬質導光部材との間に空間を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
硬質導光部材を用意する工程と、
前記波長変換部材と前記硬質導光部材を表面活性化接合により、前記波長変換部材と前記硬質導光部材からなる第１の接合体を形成する工程と、
前記第１の接合体の前記硬質導光部材の表面に、複数の凸部が配列された光学部材を形成して、前記波長変換部材、前記硬質導光部材、および前記光学部材とからなる第２の接合体を形成する工程と、
前記第２の接合体の前記波長変換部材側を半導体発光素子上へ接合する工程と、を備え、
前記波長変換部材を用意する工程において、
前記波長変換部材に誘電体からなるコーティング層を形成する工程と、
前記コーティング層の表面を研磨する工程と、を有し、
前記硬質導光部材を用意する工程において、
前記硬質導光部材の表面を研磨する工程と、
前記硬質導光部材の研磨された面に、突出部を形成する工程と、を有し
前記第１の接合体を形成する工程において、
前記波長変換部材の前記コーティング層の研磨表面と、前記硬質導光部材の前記突出部の表面を対向させて前記表面活性化接合を行い、
前記突出部を除く領域において、前記波長変換部材と前記硬質導光部材との間に空間を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項15】
前記第１の接合体を形成する工程において、
前記表面活性化接合を行う前に、前記波長変換部材の前記コーティング層の前記研磨表面及び前記硬質導光部材の前記突出部の表面に、水酸基を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置の製造方法。
前記表面活性化接合を行う前に、前記波長変換部材の前記コーティング層の前記研磨表面及び前記硬質導光部材の前記突出部の表面に、水酸基を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子を含む発光装置及び発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）等の発光素子を光源として用いた発光装置が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、半導体発光素子と、半導体発光素子の上に積層された光波長変換部材及び透明部材を有し、当該透明部材状に複数の突部が設けられた発光モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１０－２１９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、特許文献１のような発光モジュールにおいては、透明部材の下面から入射した光が、上方に出射される際、発光モジュールに対して垂直方向、すなわち光軸方向に対して側方方向に広がり、光軸方向を基準とした場合に光が広角に出射される。従って、狭角成分が必要なデバイスにおいては、このような広角に光が出射される発光モジュールは適用困難である。
【0006】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、発光装置から出射する出射光の狭角化を達成可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る発光装置は、発光層を含む半導体発光素子を含み、前記発光層からの出射光が出射される上面を有する発光部と、前記発光部の上面を覆うように配され、上面の１の領域において上方に突出する複数の凸部が配列された光学機能部と、前記発光部の上面の外縁部と前記光学機能部の下面とに接して設けられた空間形成部であって、前記発光部の上面に接する空間が形成されるようになされた前記空間形成部と、を有し、前記空間形成部は、前記発光部の上面と直接接合されており、前記空間には、前記光学機能部の下面を構成する材料よりも屈折率の低い低屈折率材料が充填されていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施例１に係る発光装置の断面図である。
【図2】本発明の実施例１に係る発光装置の透光部材の底面図である。
【図3】本発明の実施例１に係る発光装置の低屈折率部の厚さによる集光率を示す図である。
【図4】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における波長変換部材の接合面の拡大断面図である。
【図6】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における波長変換部材の接合面の拡大断面図である。
【図7】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における波長変換部材の接合面の拡大断面図である。
【図8】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図11A】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における表面活性化接合方法を示す拡大断面図である。
【図11B】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における表面活性化接合方法を示す拡大断面図である。
【図12A】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における表面活性化接合方法を示す拡大断面図である。
【図12B】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における表面活性化接合方法を示す拡大断面図である。
【図13】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における表面活性化接合方法を示す拡大断面図である。
【図14】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法時における表面活性化接合方法を示す拡大断面図である。
【図15】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図16】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図17】本発明の実施例１に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図18】本発明の変形例１に係る発光装置の断面図である。
【図19】本発明の変形例２に係る発光装置の断面図である。
【図20】本発明の変形例３に係る発光装置の断面図である。
【図21】本発明の変形例４に係る発光装置の断面図である。
【図22】本発明の変形例５に係る発光装置の断面図である。
【図23】本発明の変形例６に係る発光装置の透光部材の底面図である。
【図24】本発明の変形例７に係る発光装置の透光部材の底面図である。
【図25】本発明の変形例８に係る発光装置の透光部材の底面図である。
【図26】本発明の変形例９に係る発光装置の透光部材の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に本発明の実施例１について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。
【実施例0010】
【0011】
（発光装置）
発光装置１は、基板１０と、基板１０上に配された半導体発光素子２１及び半導体発光素子２１の上面上に配された波長変換部材２７からなる発光部２０と、発光部２０の上方に配された透光部材３１及び光学部材３４を含む光学機能部３０と、発光部２０の上面と光学機能部３０の下面との間に配された低屈折率層４０と、発光部２０の側面の下端から光学機能部３０の側面の上端に至る領域を被覆する遮光部材５０を備える。
発光装置１は、基板１０と、基板１０上に配された半導体発光素子２１及び半導体発光素子２１の上面上に配された波長変換部材２７からなる発光部２０と、発光部２０の上方に配された透光部材３１及び光学部材３４を含む光学機能部３０と、発光部２０の上面と光学機能部３０の下面との間に配された低屈折率層４０と、発光部２０の側面の下端から光学機能部３０の側面の上端に至る領域を被覆する遮光部材５０を備える。
【0012】
（基板）
基板１０は、例えば、上面形状が矩形の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなる絶縁性の平板基板である。
基板１０は、例えば、上面形状が矩形の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなる絶縁性の平板基板である。
【0013】
また、基板１０は、上面に基板１０の外部から半導体発光素子２１に給電可能な金属からなる一対の配線電極である第１の基板配線１３及び第２の基板配線１５が形成されている。第１の基板配線１３及び第２の基板配線１５は、貫通電極等（図示せず）を介して基板１０の下面まで導通するように形成されていてもよい。第１の基板配線１３及び第２の基板配線１５は、発光装置１の外部から給電可能なように形成されていればよい。
【0014】
なお、基板１０は、ＡｌＮに限らず、窒化シリコン（ＳｉＮ）或いはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の他のセラミック基材又は単結晶シリコン（Ｓｉ）等の高い熱伝導性を有する絶縁性材料を用いることもできる。
【0015】
（発光部）
発光部２０は、発光装置１において、所望の色の光を出射する発光機能部である。発光部２０は、上面に発光領域を有する半導体発光素子２１及び半導体発光素子２１の発光領域状に配された波長変換部材２７を含む。
発光部２０は、発光装置１において、所望の色の光を出射する発光機能部である。発光部２０は、上面に発光領域を有する半導体発光素子２１及び半導体発光素子２１の発光領域状に配された波長変換部材２７を含む。
【0016】
（発光素子）
半導体発光素子２１は、矩形の上面形状を有し、基板１０の上面上に配された発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。
半導体発光素子２１は、矩形の上面形状を有し、基板１０の上面上に配された発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。
【0017】
半導体発光素子２１は、透光性の成長基板の下面の側に窒化ガリウム（ＧａＮ）系の半導体構造層（図示せず）が形成されており、当該半導体構造層から青色の光を出射する。
【0018】
また、半導体発光素子２１は、半導体構造層の下面に、当該半導体構造層と電気的に接続された一対の素子電極である第１の素子電極２３及び第２の素子電極２５を備えている。
【0019】
半導体発光素子２１は、図１に示すように、第１の素子電極２３及び第２の素子電極２５の各々が、基板１０の第１の基板配線１３及び第２の基板配線１５にそれぞれ導電性の接着剤（図示せず）を介して接合されている。すなわち、半導体発光素子２１は、基板１０に形成された第１の基板配線１３及び第２の基板配線１５を介して外部から電源供給可能に構成され通電可能となっている。
【0020】
半導体発光素子２１は、成長基板の下面に形成された能動面である半導体構造層から出射した光が、成長基板の内部を通過して上面から光を出射するように構成されたフリップチップ接続態様のＬＥＤ素子である。半導体発光素子２１の側面は、後述する遮光部材５０により覆われている。すなわち、半導体発光素子２１の上面は、光を出射する光出射面であり、上面全体が半導体発光素子２１の発光領域である。
【0021】
本実施例において、半導体発光素子２１の上面形状は、１．０ｍｍ四方の正方形とした。従って、半導体発光素子２１の上面である光出射面、すなわち半導体発光素子２１の上面の発光領域は１．０ｍｍ四方の正方形である。
【0022】
なお、半導体発光素子２１の半導体構造層の下面、特に半導体構造層と第１の素子電極２３及び第２の素子電極２５の各々との間には、光反射層が形成されていてもよい。成長基板と反対側の下方に出射する光は、光反射層によって反射され、半導体発光素子２１の光出射面である上面へ向かわせることができる。すなわち、光反射層は、光出射面である成長基板の上面からの光取り出し効率を向上させることができる。
【0023】
なお、半導体発光素子２１には、他の接続形態のＬＥＤ素子も用いることができる。半導体発光素子２１は、例えば、不透光性の支持基板を備え、当該支持基板の上面上に半導体構造層及び半導体構造層に通電可能なワイヤボンディング用の電極パッドを有し、金（Ａｕ）等の導電性の金属線で第１の基板配線１３及び第２の基板配線１５と電極パッドとが電気的に接続されたワイヤボンディング態様の発光素子であってもよい。その場合、半導体発光素子２１は、支持基板の上面上に形成された半導体構造層の上面が半導体発光素子２１の光出射面、すなわち発光領域として実質的に機能する。
【0024】
また、半導体発光素子２１は、導電性の支持基板の下面に形成された電極と支持基板上に形成された電極との間で半導体構造層に通電可能な発光素子であってもよい。
【0025】
本実施例においては、半導体発光素子２１が基板１０の上面と対向する面と反対の面、すなわち半導体発光素子２１の上面から光を出射する素子であればよい。
【0026】
（波長変換部）
波長変換部材２７は、例えば透光性の接着剤（図示せず）を介して半導体発光素子２１の上面上に配されている。
波長変換部材２７は、例えば透光性の接着剤（図示せず）を介して半導体発光素子２１の上面上に配されている。
【0027】
波長変換部材２７は、図１に示すように、底面が半導体発光素子２１の光出射面、すなわち半導体発光素子２１の上面を覆うように形成されている。従って、波長変換部材２７の底面は、半導体発光素子２１から出射した光が入光する光入射面である。
【0028】
波長変換部材２７は、光入射面である底面から入射する半導体発光素子２１からの青色光の一部を黄色光に変換し、上面２７Ｓから白色光を出射する。従って、波長変換部材２７の上面２７Ｓは、波長変換部材２７から光が出射する光出射面である。
【0029】
波長変換部材２７は、例えば、セリウム（Ｃｅ）を賦活剤としたイットリウムアルミニウムガーネット（Yttrium Aluminum Garnet、ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体粒子を含有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミック材である。
【0030】
また、波長変換部材２７の上面２７Ｓには、後述する表面活性化接合を行うための誘電体である酸化シリコン（ＳｉＯ２）又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のコーティング層（図示せず）が形成されている。また、波長変換部材２７の上面２７Ｓは、その表面粗さＲａが０．５ｎｍ未満となるように形成されている。
【0031】
また、本実施例においては、上面視における波長変換部材２７の外形形状が、半導体発光素子２１の上面と略一致する形状となるように形成した。すなわち、波長変換部材２７の上面２７Ｓ及び半導体発光素子２１と対向する面である下面の形状は１．０ｍｍ四方の正方形である。
【0032】
さらに、上面視における波長変換部材２７の底面形状は、半導体発光素子２１の態様に応じ、例えば、上部にワイヤボンディングにより給電される電極を備える半導体発光素子２１に対し、波長変換部材２７は、ワイヤボンディング用電極パッド部分を覆わず、半導体構造層を覆う適宜な形状に形成される。すなわち、波長変換部材２７の底面形状は、半導体発光素子２１の上面における光出射面、すなわち発光領域の形状と略一致する形状である。
【0033】
（光学機能部）
光学機能部３０は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ上に配され、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光の配光制御を行う。光学機能部３０は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ上に配された透光部材３１及び透光部材３１の上面上に配された光学部材３４を含む。
光学機能部３０は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ上に配され、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光の配光制御を行う。光学機能部３０は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ上に配された透光部材３１及び透光部材３１の上面上に配された光学部材３４を含む。
【0034】
（透光部材）
硬質導光部材としての透光部材３１は、半導体発光素子２１からの出射光及び波長変換部材２７からの出射光を透過し、光学部材３４に導光する。透光部材３１は、硬質材料から構成されることにより、これを介して光学部材３４を波長変換部材２７へ表面活性化接合により接合することを可能とする。つまり、透光部材３１が硬質材料から構成されることにより、小さな空間を高い精度で形成することができる。
硬質導光部材としての透光部材３１は、半導体発光素子２１からの出射光及び波長変換部材２７からの出射光を透過し、光学部材３４に導光する。透光部材３１は、硬質材料から構成されることにより、これを介して光学部材３４を波長変換部材２７へ表面活性化接合により接合することを可能とする。つまり、透光部材３１が硬質材料から構成されることにより、小さな空間を高い精度で形成することができる。
【0035】
透光部材３１は、例えば、硬質材料であるサファイア（屈折率ｎ＝約１．７５）からなり、１μｍ～１００μｍの厚さを有する略平板形状を有する。
【0036】
本実施例においては、上面視における透光部材３１の外形形状が、半導体発光素子２１及び波長変換部材２７からなる発光部２０の外形形状と略一致している。すなわち、透光部材３１の上面及び波長変換部材２７の上面２７Ｓと対向する面である下面の形状は１．０ｍｍ四方の正方形である。
【0037】
また、透光部材３１の下面には、下方に突出し、透光部材３１の下面と波長変換部材２７の上面２７Ｓとの間に閉空間を形成する空間形成部としての支持部３２が形成されている。本実施例においては、支持部３２は、透光部材３１と同一の材料から構成されており、一体に形成されている。
【0038】
【0039】
支持部３２は、透光部材３１の下面の少なくとも外縁に沿った領域に形成されている。支持部３２は、波長変換部材２７の上面２７Ｓと接合され、波長変換部材２７の上面２７Ｓと透光部材３１の下面との間を所定の間隔で離隔している。支持部３２は、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲の高さで形成されている。
【0040】
例えば、本実施例においては、支持部３２が、各々の辺に沿った領域を含む５行５列の格子形状で形成されている。従って、本実施例においては、各々の辺に沿った領域から２５０μｍのピッチで支持部３２が格子状に形成されている。
【0041】
支持部３２の底面と波長変換部材２７の上面２７Ｓとは、樹脂等の接着剤を介さずに、表面活性化接合（Surface Activated Bonding：ＳＡＢ接合）によって、直接接合されている。
【0042】
すなわち、波長変換部材２７の上面２７Ｓと透光部材３１の下面との間には、支持部３２に囲まれた閉空間が形成されている。本実施例において、閉空間内には、空気が満たされている。
【0043】
支持部３２の高さ、すなわち上記閉空間の厚みは２０μｍ以下と狭いため、樹脂等の接着剤を用いると、毛細管現象により閉空間内に接着剤が広がり、当該閉空間を接着剤で埋設するおそれがある。支持部３２の底面と波長変換部材２７の上面２７Ｓを表面活性化接合により直接接合することにより、閉空間の厚みを安定して確保することができる。
【0044】
なお、透光部材３１は、サファイアの他に、石英ガラス（ＳｉＯ２）、アルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等の透明硬質材料を用いることもできる。透光部材３１は、透光性を有しかつ表面活性化接合によって直接接合可能であればよい。
【0045】
（光学部材）
光学部材３４は、透光部材３１の上面を覆うように、透光性の熱硬化性のシリコーン樹脂等からなる透明接着剤３９を介して接合されている。
光学部材３４は、透光部材３１の上面を覆うように、透光性の熱硬化性のシリコーン樹脂等からなる透明接着剤３９を介して接合されている。
【0046】
光学部材３４は、例えば、透光性を有する熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等から構成することもできる。また、光学部材３４は、例えば、ナノインプリント用紫外硬化樹脂から構成することもできる。なお、光学部材３４は、サファイアや石英ガラス等の表面活性化接合可能な材料から構成することもできる。
【0047】
光学部材３４は、透明接着剤３９と接合している面と反対の面である上面に上方に突出する複数の凸部３５が配列するように形成されている。
【0048】
本実施例において、複数の凸部３５は、例えば、直径が１μｍ～３００μｍの断面形状が半球面のレンズが光学部材３４の上面に配列したマイクロレンズアレイである。
【0049】
なお、複数の凸部３５は、半球面レンズに限定されず、楕円、放物線或いは双曲線の断面形状を有するレンズ、又は自由曲面レンズ等であってもよい。要は、複数の凸部３５の内部に入射した光が凸部３５の表面から光軸方向に狭角化可能なレンズであればよい。
【0050】
複数の凸部３５は、光学部材３４の上面の外縁に沿った領域に形成された平坦部３６の内方に配列している。平坦部３６は、光学部材３４の上面の外縁から５μｍ以上の幅をもって形成されている。
【0051】
本実施例においては、上面視における光学部材３４の外形形状が、半導体発光素子２１、波長変換部材２７及び透光部材３１の外形形状と略一致している。すなわち、光学部材３４の上面及び波長変換部材２７の上面２７Ｓと対向する面である下面の形状は１．０ｍｍ四方の正方形である。
【0052】
なお、それぞれの略一致する形状として、サイズに関し、各辺±１０％程度は製造上の誤差として許容される。また、素子形態等に応じて各辺±２０％程度は製造上の誤差として許容としてもよい。
【0053】
（低屈折率層）
低屈折率層４０は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ、透光部材３１の下面及び支持部３２によって形成された閉空間内に設けられ、透光部材３１の屈折率よりも低い屈折率を有する層である。
低屈折率層４０は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ、透光部材３１の下面及び支持部３２によって形成された閉空間内に設けられ、透光部材３１の屈折率よりも低い屈折率を有する層である。
【0054】
本実施例においては、低屈折率層４０は、上記の通り、閉空間に満たされた空気（屈折率ｎ＝約１．０）である。言い換えれば、波長変換部材２７の上面２７Ｓ、透光部材３１の下面及び支持部３２によって形成された閉空間内には、透光部材３１の下面を構成する材料よりも屈折率の低い低屈折材料として、空気が充填されている。
【0055】
波長変換部材２７の上面２７Ｓと透光部材３１の下面との間に低屈折率層４０を設けることにより、スネルの法則により、低屈折率層４０と透光部材３１との間の界面で、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光を、波長変換部材２７の上面２７Ｓに対して垂直方向（光軸方向）に狭角化させることができる。
【0056】
例えば、波長変換部材２７の上面２７Ｓから低屈折率層４０内に入射する光がランバシアン配光の指向特性である場合、低屈折率層４０である空気（屈折率ｎ＝１．０）から透光部材３１であるサファイア（屈折率ｎ＝１．７５）に入射した光は、当該透光部材３１内において、光軸方向に対して凡そ±３５°の範囲に強く狭角化された配光となる。
【0057】
これにより、発光装置１は、光学部材３４の複数の凸部３５の表面から出射する光を光軸方向に対して狭い角度範囲で出射させることが可能となる。
【0058】
なお、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射しかつ透光部材３１の下面に入射する光をより多く狭角化するためには、低屈折率層４０の厚みを薄く設けることが好ましい。言い換えれば、支持部３２の形成高さを低く形成することが好ましい。
【0059】
低屈折率層４０の厚みを薄くすることにより、波長変換部材２７の上面２７Ｓからランバシアン配光で出射する光のうち、側方方向、すなわち光軸方向に対して広角度方向に出射する光をより多く透光部材３１の下面に入射させ、これを狭角化することが可能となる。言い換えれば、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光束量に対する透光部材３１の下面に入射する光束量の比である、集光率を増加させることができる。
【0060】
なお、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射し、透光部材３１の支持部３２に入射する光は、その大半が光軸方向に対して広角方向に屈折して狭角化されないため、上記集光率には含まれない。
【0061】
また、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光のうち、支持部３２との接合部から直接支持部３２に入射する狭角制御不可能な光を少なくするためには、波長変換部材２７の上面２７Ｓと支持部３２との接合面積は小さいほうが好ましい。言い換えれば、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光が低屈折率層４０を介して透光部材３１の下面に入射する光の集光率を増加させるためには、波長変換部材２７の上面２７Ｓと支持部３２との接合面積は小さいほうが好ましい。
【0062】
また、発明者らの検証により、光学部材３４の複数の凸部３５の焦点位置は、低屈折率層４０の厚さ方向の中央近傍とすることが好ましいことが見出された。言い換えれば、光学部材３４の複数の凸部３５の焦点位置を低屈折率層４０の厚さ方向の中央近傍とするレンズ形状とすることで、複数の凸部３５の各々の表面を出射した光、すなわち発光装置１の出射光は、最も狭角化されることが見出された。
【0063】
また、凸部３５に半球面レンズを用いる場合、発光装置１の出射光を狭角化する観点において、低屈折率層４０の上面と凸部３５の頂部との距離は、凸レンズの直径の近傍の値となることが好ましい。
【0064】
（遮光部材）
遮光部材５０は、光反射性を有し、半導体発光素子２１の側面の下端から光学機能部３０の側面の上端に至る領域を被覆する反射部材である。
遮光部材５０は、光反射性を有し、半導体発光素子２１の側面の下端から光学機能部３０の側面の上端に至る領域を被覆する反射部材である。
【0065】
遮光部材５０は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子等の光散乱性粒子を含有するシリコーン樹脂等の透光性の熱硬化性樹脂である。
【0066】
遮光部材５０は、内方から半導体発光素子２１の側面及び波長変換部材２７の側面に至った光を各々の内方へと戻すように反射又は散乱させる。これにより、遮光部材５０は、半導体発光素子２１及び波長変換部材２７の各々の側面に至った光を外部に漏出してしまうことを防止し、かつ波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光束量を増加させることができる。すなわち、遮光部材５０を設けることにより、発光装置１の光取り出し効率を向上させることが可能となる。
【0067】
上述の通り、波長変換部材２７の上面２７Ｓ及び透光部材３１の下面の各々の外縁に沿った領域は、支持部３２によって直接接合されている。従って、硬化前の遮光部材５０の前駆体を半導体発光素子２１の側面の下端から光学部材３４の側面の上端に塗布した際に、波長変換部材２７の上面２７Ｓと透光部材３１の下面との間に形成される低屈折率層４０に遮光部材５０の前駆体が侵入することを防止できる。
【0068】
また、上述の通り、光学部材３４の上面の外縁に沿った領域には、平坦部３６が形成されている。従って、硬化前の遮光部材５０の前駆体を半導体発光素子２１の側面の下端から光学部材３４の側面の上端に塗布した際に、光学部材３４の上面の平坦部３６と光学部材３４の側面とが角をなすことにより、当該角における表面張力によって遮光部材５０の前駆体が光学部材３４の上面に乗りあがることを抑制することができる。
【0069】
なお、本実施例においては、基板１０が平板状の基板である場合について説明したが、基板１０の上面上に発光部２０及び光学機能部３０を取り囲むような枠体を設けてもよい。枠体は、例えば、遮光部材５０に上記の光散乱性粒子を含有する熱硬化性樹脂を用いる場合等に、熱硬化前の樹脂前駆体を充填する際に有用となる。
【0070】
また、本実施例においては、遮光部材５０として光散乱性粒子を含有するシリコーン樹脂を用いた場合について説明したが、遮光部材５０には原子層堆積法（ALD: Atomic Layer Deposition）又はスパッタ法によって製膜された誘電体多層膜又は金属反射膜等の光反射性の膜を用いることもできる。この場合、基板１０に枠体を設けることは不要である。
【0071】
（低屈折率層の厚さの下限値についての検証）
上述した通り、本実施例の発光装置１においては、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光が低屈折率層４０を介して透光部材３１の下面に入射する必要がある。また、この条件を満たす上で、低屈折率層４０の厚さを薄く形成することが好ましい。しかしながら、光学的及び熱的な理由によりその下限値が規定される。
上述した通り、本実施例の発光装置１においては、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光が低屈折率層４０を介して透光部材３１の下面に入射する必要がある。また、この条件を満たす上で、低屈折率層４０の厚さを薄く形成することが好ましい。しかしながら、光学的及び熱的な理由によりその下限値が規定される。
【0072】
まず、光学的な理由による低屈折率層４０の厚さ下限値について説明する。
【0073】
半導体発光素子２１又は、波長変換部材２７の内部で波長変換部材２７の上面２７Ｓに向かう光が、波長変換部材２７の上面２７Ｓに対する臨界角以上の角度で入射すると、波長変換部材２７の上面２７Ｓにて全反射が生じる。
【0074】
波長変換部材２７の上面２７Ｓでの全反射の発生時において、その全反射点から波長変換部材２７の上面２７Ｓの上方に向かって染み出す光、すなわちエバネッセント光が生じる。このエバネッセント光が低屈折率層４０を超え、透光部材３１に光学的に結合した場合、波長変換部材２７の上面２７Ｓの他の点から光軸方向に対して広角度で出射した光が当該結合部に入射してしまうと、低屈折率層４０と透光部材３１とのスネルの法則による狭角作用が消失する可能性がある。
【0075】
従って、低屈折率層４０の厚さは、波長変換部材２７の上面２７Ｓからのエバネッセント光が透光部材３１に光学的に結合しない距離とする必要がある。
【0076】
発明者らの検証によれば、発光装置１から出射する光（本実施例においては半導体発光素子２１の青色光と波長変換部材２７の黄色光との混色光である白色光）の平均波長λを５００ｎｍとした場合、低屈折率層４０の厚みが平均波長λの２倍（２λ＝１μｍ）以上とすることにより、波長変換部材２７の上面２７Ｓからのエバネッセント光が透光部材３１に光学的に結合しなくなることが見出された。
【0077】
従って、低屈折率層４０の厚みは、１μｍ以上又は発光装置１からの出射する光の平均波長λの２倍以上であることが好ましい。
【0078】
次に、熱的な理由による低屈折率層４０の厚さ下限値について説明する。
【0079】
発光装置１を駆動した際、半導体発光素子２１が発熱し、波長変換部材２７と透光部材３１の線熱膨張係数の差により、透光部材３１の下面が支持部３２の間で下方に反り、透光部材３１の下面と波長変換部材２７の上面２７Ｓとが接触する可能性がある。透光部材３１の下面と波長変換部材２７の上面２７Ｓとが接触した部分は、低屈折率層４０の介在がなされず、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射した光の狭角化ができなくなる。
【0080】
また、上記のエバネッセント波の影響により、透光部材３１の下面が支持部３２の間で下方に歪んだ場合においても、透光部材３１の最下面と波長変換部材２７の上面２７Ｓとの間の距離が１μｍ以上であることが好ましい。
【0081】
発明者らは、発光装置１の平常時の温度（例えば、室温時）と、環境温度や発光装置１の駆動時に生じる発熱による波長変換部材２７及び透光部材３１の熱時の温度との最大温度差を１２５℃とし、透光部材３１の支持部３２間の最大距離Ｌを２５０μｍ～１０００μｍの範囲、波長変換部材２７と透光部材３１の材料差による線熱膨張係数の差Δαを０Ｅ－６／Ｋ～１Ｅ－５／Ｋの範囲として、透光部材３１が波長変換部材２７の側に沿った場合の反り量Ｄを計算し、これらの計算結果をべき乗関数でフィッティングを行った。
【0082】
この結果、透光部材３１の支持部３２間の最大距離Ｌを変数とした際の透光部材３１の反り量Ｄのべき乗関数の係数は６．８となり、透光部材３１の反り量Ｄの計算式は、Ｄ＝６．８ＬΔα０．５となることが見出された。なお、波長変換部材２７及び透光部材３１の平常時と熱時との最大温度差を１２５℃、透光部材３１の支持部３２間の最大距離Ｌを１０００μｍ、波長変換部材２７と透光部材３１の線熱膨張係数の差Δαを１Ｅ－６／Ｋとした場合、透光部材３１の反り量Ｄは、６．９μｍであった。
【0083】
従って、上述のエバネッセント波の影響も考慮し、低屈折率層４０の厚みの下限値は、６．８ＬΔα０．５＋２λ以上とすることが好ましい。
【0084】
（支持部の接合面積率及び低屈折率層の厚さに対する集光率についての検証）
図３は、低屈折率層４０の厚さに対する集光率を示すシミュレーション結果である。
図３は、低屈折率層４０の厚さに対する集光率を示すシミュレーション結果である。
【0085】
図３の横軸は、低屈折率層４０の厚さを示している。
【0086】
また、図３の縦軸は、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光束量のうち、低屈折率層４０を介して透光部材３１の下面に入射する光束量の比を示している。なお、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射し、透光部材３１の支持部３２に入射する光は、スネルの法則により光軸方向に対して広角方向に屈折して狭角化されないため、上記集光率には含まれない。
【0087】
なお、本シミュレーションにおいては、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光が、ランバシアン配光で出射される場合についてシミュレーションを行った。
【0088】
また、本シミュレーションにおいては、実施例で説明した構造と同様に、波長変換部材２７の上面２７Ｓ及び透光部材３１の下面がそれぞれ１．０ｍｍ四方の正方形である場合についてシミュレーションを行った。また、図２に示したように、透光部材３１の下面に形成された支持部３２が、各々の辺に沿った領域から２５０μｍのピッチで５行５列の格子状に形成されている場合にてシミュレーションを行った。
【0089】
また、本シミュレーションにおいては、集光率が９０％以上となる領域を、発光装置１の出射光が狭角化されかつ高い光束量を有すると判断する基準とした。
【0090】
また、図３は、透光部材３１の支持部３２の幅を４μｍ、６μｍ及び８μｍとした際の集光率の変化のシミュレーション結果を示している。
【0091】
図３中の実線は、支持部３２の幅が４μｍの場合を示している。なお、この際の波長変換部材２７の上面２７Ｓの面積に対する支持部３２との接合面積率は３．９６％である。
【0092】
図３中の破線は、支持部３２の幅が６μｍの場合を示している。なお、この際の波長変換部材２７の上面２７Ｓの面積に対する支持部３２との接合面積率は５．９１％である。
【0093】
図３中の一点鎖線は、支持部３２の幅が８μｍの場合を示している。なお、この際の波長変換部材２７の上面２７Ｓの面積に対する支持部３２との接合面積率は７．８４％である。
【0094】
図３に示す通り、低屈折率層４０の厚さを厚くしていくと、集光率は低下する傾向が見られた。また、低屈折率層４０の厚さが２０μｍを超えると、支持部３２の幅が８μｍ（接合面積率は７．８４％）での集光率は９０％以下となった。
【0095】
また、図３において、接合面積率による集光率の挙動を見ると、いずれの低屈折率層４０の厚さにおいても、ほぼ同等の低下幅で集光率が低下していた。すなわち、接合面積率に関わらず、低屈折率層４０の厚さに対する集光率の傾きはほぼ一定であった。
【0096】
よって、低屈折率層４０の厚さで２０μｍ以下かつ集光率が９０％以上となる範囲は、支持部３２の接合面積率が８％未満であれば達成可能であると推測される。
【0097】
以上より、低屈折率層４０の厚さの上限値は、２０μｍ以下であることが好ましい。また、本実施例において、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光の平均波長λが５００ｎｍであるため、低屈折率層４０の厚さの上限値は、発光装置１から出射する光の平均波長λの５０倍（５０λ）以下であることが好ましい。なお、より好ましくは、低屈折率層４０の厚さを５μｍ以下とすることで、非常に高い集光率を示す。
【0098】
また、この場合での波長変換部材２７の上面２７Ｓの面積に対する支持部３２との接合面積率は、８％未満であることが好ましい。
【0099】
接合面積率において、波長変換部材２７の上面２７Ｓと透光部材３１の支持部３２との接合である表面活性化接合は非常に強固な接合強度を有する。
【0100】
発明者らの実験によれば、例えば、発光装置１の波長変換部材２７の上面２７Ｓの面積に対する透光部材３１の支持部３２との接合面積率が１％の場合で、耐振性能として１２０Ｇ（Ｇは重力加速度）の加速度においても、波長変換部材２７から透光部材３１が脱落しないことが検証された。
【0101】
以上より、本実施例において、低屈折率層４０の厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。又は、低屈折率層４０の厚さは、透光部材３１の支持部３２間の最大距離をＬ、波長変換部材２７と透光部材３１の線熱膨張係数の差をΔα、波長変換部材２７の上面２７Ｓから出射する光の平均波長をλとした場合、低屈折率層４０の厚さは、６．８ＬΔα０．５＋２λ以上５０λ以下とすることが好ましい。
【0102】
さらに、本実施例において、波長変換部材２７の上面２７Ｓの面積に対する支持部３２との接合面積率は、１％以上８％未満であることが好ましい。
【0103】
（発光装置の製造方法）
図４乃至図１７を用いて、発光装置１の製造方法、特に、波長変換部材２７と透光部材３１の表面活性化接合及び光学部材３４の製造手順について説明する。図４、図８乃至図１０及び図１５乃至図１７は、各工程における断面を示している。また、図５乃至図７は、波長変換部材２７の材料であるセラミック焼結体２７Ｍにおける、上面２７Ｓ形成時の拡大断面図である。また、図１１乃至図１４は、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓと支持部３２の表面活性化接合の手順を示す拡大断面図である。
図４乃至図１７を用いて、発光装置１の製造方法、特に、波長変換部材２７と透光部材３１の表面活性化接合及び光学部材３４の製造手順について説明する。図４、図８乃至図１０及び図１５乃至図１７は、各工程における断面を示している。また、図５乃至図７は、波長変換部材２７の材料であるセラミック焼結体２７Ｍにおける、上面２７Ｓ形成時の拡大断面図である。また、図１１乃至図１４は、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓと支持部３２の表面活性化接合の手順を示す拡大断面図である。
【0104】
まず、図４に示すように、波長変換部材２７の基材として蛍光体粒子を含有する平板状のアルミナからなるセラミック焼結体２７Ｍを用意する（工程１）。
【0105】
なお、本工程においては、セラミック焼結体２７Ｍの透光部材３１の支持部３２と表面活性化接合を行うための処理として上面２７Ｓの形成を行う。
【0106】
図５に示すように、多結晶体であるセラミック焼結体２７Ｍは、微結晶の結合体であるため、その表面には種々の結晶方位面が露出している。従って、セラミック焼結体２７Ｍの表面は、種々の結晶方位面に起因する凹凸形状となっている。
【0107】
図６に示すように、セラミック焼結体２７Ｍの表面活性化接合を行う面に対し、誘電体である酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるコーティング膜ＣＦを形成する（工程２）。
【0108】
次に、図７に示すように、コーティング膜ＣＦの研磨を行い、セラミック焼結体２７Ｍの表面活性化接合を行う面である上面２７Ｓを形成する（工程３）。この時、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓには、コーティング膜ＣＦが残留するように研磨を行う。
【0109】
コーティング膜ＣＦの研磨は、機械研磨を行った後、化学的機械研磨（CMP：Chemical Mechanical Polishing）をさらに行い、その後に表面洗浄を行う。なお、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓは、表面活性化接合を行うために表面粗さＲａが０．５ｎｍ未満であることが好ましい。なお、コーティング膜ＣＦはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であってもよい。
【0110】
次に、図８に示すように、透光部材３１の基材としてサファイア平板３１Ｍを用意する（工程４）。なお、サファイア平板３１Ｍの表面活性化接合を行う面、すなわち支持部３２の形成面は、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓと同様に、予め機械研磨、化学的機械研磨及び表面洗浄を行い、表面粗さＲａを０．５ｎｍ未満としている。
【0111】
次に、図９に示すように、サファイア平板３１Ｍの研磨を行った面において、支持部３２の形成領域にフォトレジストＰＲを形成し、支持部３２の形成領域を除く部分にエッチングを行い、支持部３２を形成する（工程５）。その後、フォトレジストＰＲを除去し、支持部３２の接合面を露出させる。
【0112】
次に、図１０に示すように、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓとサファイア平板３１Ｍの支持部３２の接合面とを対向させて表面活性化接合によって接合を行い、第１の接合体を形成する（工程６）。
【0113】
【0114】
例えば、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、サファイア平板３１Ｍの支持部３２の接合面及びセラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓにアルゴン（Ａｒ）プラズマを３００Ｗで５分程度照射し、表面を活性化させる。具体的には、サファイア平板３１Ｍの支持部３２の接合面及びセラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓに付着する不純物を除去し、それぞれの面にダングリングボンドＤＢ（本来目視できるものではないが、説明の便宜上、図中短い直線で示す）を生成する。照射するプラズマ種は、例えば、酸素（Ｏ２）又は窒素（Ｎ２）等であってもよい。
【0115】
次に、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、プラズマ照射を行ったセラミック焼結体２７Ｍ及びサファイア平板３１Ｍを大気に暴露し、それぞれのプラズマ照射面のダングリングボンドＤＢに水酸基ＨＹ（－ＯＨ）を形成する。
【0116】
次に、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓとサファイア平板３１Ｍの支持部３２の接合面とが所定の位置関係となるように位置合わせを行い、両者を貼り合わせて仮接合を行う。この時、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓの水酸基ＨＹとサファイア平板３１Ｍの支持部３２の接合面の水酸基ＨＹとが水素結合し、水素結合部ＨＢを形成することで仮接合される。
【0117】
次に、例えば、この状態のセラミック焼結体２７Ｍとサファイア平板３１Ｍとを２ＭＰの圧力で加圧しつつ、大気雰囲気下で２００℃で２時間加熱を行い、本接合を行う。
【0118】
この時、加圧及び加熱によってセラミック焼結体２７Ｍとサファイア平板３１Ｍの表面の水酸基同士は熱分解し、酸素結合－Ｏ－を形成する一方、余剰分は水（Ｈ２Ｏ）となって接合界面から離脱する。これにより、セラミック焼結体２７Ｍの上面２７Ｓとサファイア平板３１Ｍの支持部３２の接合面とが、接着剤等の接合材を用いることなく、原子間で直接接合される。
【0119】
次に、図１５に示すように、表面活性化接合を行ったサファイア平板３１Ｍの上面上に、透明接着剤３９を介して光学部材３４の材料となる、熱可塑性の樹脂平板３４Ｍを貼り付ける（工程７）。本工程においては、まず、サファイア平板３１Ｍの上面上に透明接着剤３９の原料である熱硬化性シリコーン樹脂の前駆体を塗布し、当該前駆体に接するように樹脂平板３４Ｍを載置する。これを加熱し、透明接着剤３９を熱硬化させることでサファイア平板３１Ｍの上面上に樹脂平板３４Ｍを貼り付ける。
【0120】
次に、図１６に示すように、インプリント工法にて樹脂平板３４Ｍの上面に複数の凸部３５を形成する（工程８）。本工程においては、まず、樹脂平板３４Ｍの上面方向から、複数の凸部３５の形状でパターン形成された金型を加熱して樹脂平板３４Ｍの上面に近づけ、樹脂平板３４Ｍを軟化させる。次に、加熱した金型を樹脂平板３４Ｍに接触させ、金型に形成された複数の凸部３５の形状を樹脂平板３４Ｍの上面にパターン転写する。次に、金型を冷却させた後に樹脂平板３４Ｍの上面から離型して複数の凸部３５を形成する。
【0121】
上記の工程７及び工程８は、セラミック焼結体２７Ｍ、サファイア平板３１Ｍ及び複数の凸部３５を備える樹脂平板３４Ｍがそれぞれ接合された第２の接合体を形成する工程として処理される。
【0122】
次に、図１７に示すように、セラミック焼結体２７Ｍ、サファイア平板３１Ｍ及び樹脂平板３４Ｍからなる第２の接合体を所定の位置にてダイシングを行い個片化する（工程９）。これにより、波長変換部材２７、透光部材３１及び光学部材３４がそれぞれ接合されつつ、波長変換部材２７の上面２７Ｓ、透光部材３１の下面及び透光部材３１の支持部３２に囲まれた閉空間に空気からなる低屈折率層４０が形成された複合部材を形成することができる。
【0123】
この複合部材の波長変換部材２７の下面を、予め基板１０の上面上に接合された半導体発光素子２１の上面上に透光性の接着剤（図示せず）を介して接合する。また、その後、半導体発光素子２１の側面の下端から光学部材３４の側面の上端に至る領域に遮光部材５０を形成することにより、発光装置１を製造することが可能となる。
【0124】
なお、本実施例においては、光学部材３４及び複数の凸部３５に熱可塑性樹脂を用いた場合について説明したが、光学部材３４及び複数の凸部３５は、紫外線硬化性の樹脂材料を用いることもできる。その場合、透明接着剤３９を用いずに、サファイア平板３１Ｍの上面上に紫外線硬化樹脂の前駆体を直接塗布してもよい。また、石英からなる型を紫外線硬化樹脂の前駆体に接触させてパターン転写を行いつつ、当該型を介して紫外線硬化樹脂の前駆体に紫外線を照射して紫外線硬化させてもよい。
【0125】
（変形例１）
本実施例においては、空間形成部としての支持部３２が透光部材３１と一体的に形成されている場合について説明した。しかしながら、支持部３２は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ上に形成してもよい。
本実施例においては、空間形成部としての支持部３２が透光部材３１と一体的に形成されている場合について説明した。しかしながら、支持部３２は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ上に形成してもよい。
【0126】
図１８は、本願の変形例１に係る発光装置１Ａの断面図である。発光装置１Ａは、実施例の発光装置１と基本的に同様な構成を有する。支持部２９が波長変換部材２７Ａの上面２７Ｓ上に形成されている点で発光装置１と相違する。
【0127】
発光装置１Ａの製造方法において、支持部２９は、波長変換部材２７Ａの上面２７Ｓ上にコーティング膜ＣＦを形成して研磨を行った後に、支持部２９の形成領域にフォトレジストＰＲを形成し、支持部２９の形成領域を除く部分にエッチングを行うことで形成できる。
【0128】
波長変換部材２７Ａの上面２７Ｓ上に支持部２９を形成する場合においても、実施例の製造方法にて説明した方法で表面活性化接合を行うことができる。
【0129】
（変形例２）
また、図１９に示す変形例２に係る発光装置１Ｂのように、支持部８２は、透光部材３１又は波長変換部材２７のコーティング膜ＣＦと別体で形成してもよい。
また、図１９に示す変形例２に係る発光装置１Ｂのように、支持部８２は、透光部材３１又は波長変換部材２７のコーティング膜ＣＦと別体で形成してもよい。
【0130】
例えば、支持部８２は、予め格子状に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用い、波長変換部材２７の上面２７Ｓ及び透光部材３１の下面の双方と表面活性化接合によって接合を行ってもよい。
【0131】
また、支持部８２は、波長変換部材２７の上面２７Ｓ又は透光部材３１Ａの下面に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等によって製膜されてもよい。
【0132】
上記のいずれの方法においても、実施例の製造方法にて説明した方法で表面活性化接合を行うことができる。
【0133】
（変形例３）
また、図２０に示す変形例３に係る発光装置１Ｃのように、光学部材３４Ｂと波長変換部材２７の上面２７Ｓとは、透光部材３１を用いずに、表面活性化接合によって直接接合されてもよい。
また、図２０に示す変形例３に係る発光装置１Ｃのように、光学部材３４Ｂと波長変換部材２７の上面２７Ｓとは、透光部材３１を用いずに、表面活性化接合によって直接接合されてもよい。
【0134】
例えば、この場合、光学部材３４Ｂは、硬質部材であるサファイアや石英ガラス等の表面活性化接合可能な材料を基材とする。また、複数の凸部３５Ｂは、プラズマエッチング又はレーザ加工等の方法により形成できる。
【0135】
また、例えば、予め格子状に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）の支持部８２を用い、波長変換部材２７の上面２７Ｓ及び光学部材３４Ｂの下面の双方と表面活性化接合によって直接接合を行ってもよい。また、例えば、光学部材３４Ｂの下面又は波長変換部材２７のコーティング膜ＣＦにエッチング等の方法により、光学部材３４Ｂの下面又は波長変換部材２７のコーティング膜ＣＦと一体的に形成された支持部を設け、光学部材３４Ｂと波長変換部材２７との表面活性化接合を行ってもよい。
【0136】
（変形例４）
また、図２１に示す変形例４に係る発光装置１Ｄのように、半導体発光素子２１から出射する光の波長変換を行わない場合は、波長変換部材２７を設けずともよい。
また、図２１に示す変形例４に係る発光装置１Ｄのように、半導体発光素子２１から出射する光の波長変換を行わない場合は、波長変換部材２７を設けずともよい。
【0137】
例えば、光学部材３４Ｂは、本変形例３と同様に、サファイアや石英ガラス等の表面活性化接合可能な材料を基材とする。
【0138】
また、例えば、予め格子状に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）の支持部８２を用いてもよいし、光学部材３４Ｂの下面にエッチング等の方法により、光学部材３４Ｂと一体的に形成された支持部を設けてもよい。
【0139】
また、通常、フリップチップ態様の半導体発光素子２１の上面側である成長基板にはサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板が用いられる。従って、半導体発光素子２１の上面２１Ｓは、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜等の表面活性化接合を行うための接合膜の形成することなく表面活性化接合を行うことが可能となる。
【0140】
また、透光性を有さない支持基板及び支持基板の上面上の１の領域に設けられた半導体構造層を有する半導体発光素子２１を用いる場合、通常、半導体発光素子２１の半導体構造層を含む上面２１Ｓ上には、保護膜として酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜が形成されている。従って、半導体発光素子２１の半導体構造層を含む上面２１Ｓも、表面活性化接合を行うことが可能となる。
【0141】
（変形例５）
また、図２２に示す変形例５に係る発光装置１Ｅのように、光学部材３４Ｃの上面に形成される複数の凸部３５Ｃは、錐形状又は錐台形状としたマイクロコーン形状としてもよい。
また、図２２に示す変形例５に係る発光装置１Ｅのように、光学部材３４Ｃの上面に形成される複数の凸部３５Ｃは、錐形状又は錐台形状としたマイクロコーン形状としてもよい。
【0142】
また、複数の凸部３５Ｃの底面形状又は光学部材３４に平行な面の断面形状は、円、矩形又は多角形の形状であってもよい。
【0143】
複数の凸部３５Ｃは、上記のようなマイクロコーン形状としても、当該複数の凸部３５Ｃの表面から狭角化された光を出射することが可能である。
【0144】
複数の凸部３５Ｃは、実施例の製造方法と同じように、インプリント工法によるパターン転写によって形成可能である。
【0145】
また、変形例３及び４のように、光学機能部３０Ｃは、光学部材３４Ｃ及び複数の凸部３５にサファイア等の硬質部材を用い、光学部材３４Ｃの下面に支持部を形成し、透光部材３１を用いずに波長変換部材２７の上面２７Ｓ又は半導体発光素子２１の上面２１Ｓと表面活性化接合によって直接接合してもよい。
【0146】
（変形例６）
本実施例においては、空間形成部としての支持部３２が透光部材３１の下面に外縁に沿った領域を含む格子形状に形成されている場合について説明した。しかしながら、支持部３２の形状はこれに限定されない。
本実施例においては、空間形成部としての支持部３２が透光部材３１の下面に外縁に沿った領域を含む格子形状に形成されている場合について説明した。しかしながら、支持部３２の形状はこれに限定されない。
【0147】
図２３に示す変形例６に係る透光部材３１Ｂの底面に示すように、支持部３２Ｂは、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域のみに形成されていてもよい。
【0148】
支持部３２Ｂを透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域のみに形成することにより、集光率を向上させることが可能となる。
【0149】
なお、支持部３２Ｂの高さは、実施例にて説明したように、発光装置１の駆動時の発熱によって、低屈折率層４０が厚さの上限値及び下限値の範囲内に入ることが必要である。
【0150】
（変形例７）
また、図２４に示す変形例７に係る透光部材３１Ｃの底面に示すように、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域に形成された支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｂに囲まれた領域内に配列された柱状の複数の支持部３２Ｃが形成されていてもよい。
また、図２４に示す変形例７に係る透光部材３１Ｃの底面に示すように、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域に形成された支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｂに囲まれた領域内に配列された柱状の複数の支持部３２Ｃが形成されていてもよい。
【0151】
透光部材３１Ｃは、支持部３２Ｂに囲まれた領域内に柱状の支持部３２Ｃを配列することにより、波長変換部材２７の上面２７Ｓとの接合面積を小さくしかつ半導体発光素子２１駆動時の反り抑制を同時に行うことが可能となる。
【0152】
透光部材３１Ｃは、実施例の透光部材３１の製造方法と同様に、透光部材３１の下面にフォトレジストＰＲを形成しエッチングを行うことで形成可能である。
【0153】
（変形例８）
また、図２５に示す変形例８に係る発光装置１の透光部材３１Ｄの底面に示すように、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域に形成された支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｂに囲まれた領域内に矩形の環状に形成された複数の支持部３２Ｄが形成されていてもよい。
また、図２５に示す変形例８に係る発光装置１の透光部材３１Ｄの底面に示すように、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域に形成された支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｂに囲まれた領域内に矩形の環状に形成された複数の支持部３２Ｄが形成されていてもよい。
【0154】
複数の支持部３２Ｄを環状に形成することにより、半導体発光素子２１駆動時の透光部材３１Ｄの反りによる支持部３２Ｄの波長変換部材２７の上面２７Ｓへの応力を分散させることができる。
【0155】
（変形例９）
また、図２６に示す変形例９に係る発光装置１の透光部材３１Ｅの底面に示すように、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域に形成された支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｂに囲まれた領域内に円形の環状に形成された複数の支持部３２Ｅが形成されていてもよい。
また、図２６に示す変形例９に係る発光装置１の透光部材３１Ｅの底面に示すように、透光部材３１Ｂの下面の外縁に沿った領域に形成された支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｂに囲まれた領域内に円形の環状に形成された複数の支持部３２Ｅが形成されていてもよい。
【0156】
これにより、変形例８と同様に、半導体発光素子２１駆動時の透光部材３１Ｄの反りによる支持部３２Ｅの波長変換部材２７の上面２７Ｓへの応力を分散させることができる。
【0157】
なお、本説明における実施例及び変形例の各部の構成は適宜組み合わせることが可能である。例えば、いずれの実施例及び変形例においても、変形例２のように別材料の支持部８２を組み込んでもよいし、変形例３及び４のように光学部材３４Ｂを波長変換部材２７の上面２７Ｓ又は半導体発光素子２１の上面２１Ｓに表面活性化接合を行ってもよい。
【0158】
また、例えば、いずれの実施例及び変形例においても、変形例５のマイクロコーンを備えた光学部材３４Ｃを組み込むこともできる。
【0159】
また、例えば、いずれの実施例及び変形例においても、変形例６乃至９のような支持部３２Ｂ及び支持部３２Ｃ～３２Ｅの構造を組み込んでもよい。
【0160】
以上のように、記載の実施例は発明の範囲を限定することは意図していない。記載の実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、それら変形例も、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0161】
１ 発光装置
１０ 基板
１３ 第１の基板配線
１５ 第２の基板配線
２０ 発光部
２１ 半導体発光素子
２３ 第１の素子電極
２５ 第２の素子電極
２７ 波長変換部材
３０ 光学機能部
３１ 透光部材
３２、８２ 支持部
３４ 光学部材
３５ 複数の凸部
３６ 平坦部
３９ 透明接着剤
４０ 低屈折率層
５０ 遮光部材
１０ 基板
１３ 第１の基板配線
１５ 第２の基板配線
２０ 発光部
２１ 半導体発光素子
２３ 第１の素子電極
２５ 第２の素子電極
２７ 波長変換部材
３０ 光学機能部
３１ 透光部材
３２、８２ 支持部
３４ 光学部材
３５ 複数の凸部
３６ 平坦部
３９ 透明接着剤
４０ 低屈折率層
５０ 遮光部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】