(57)【要約】【課題】製造工程において位置ずれを生じない発光装置を製造する。それにより発光色の個体間ばらつきがなく、強度が改善された発光装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体発光装置は、凹部を有する基板と、凹部の底面に固定された発光素子と、凹部の上部に固定された蛍光部材と、を備える。蛍光部材は、蛍光体を含む材料から成る蛍光層と、当該蛍光層の周囲を囲む枠部と、を有し、枠部の外周面が凹部を構成する基板の内壁面と接するように凹部の上部に配置されており、枠部の外周面は、凹部の底面に向かって内側に傾斜するテーパ面になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する基板と、
前記凹部の底面に固定された発光素子と、
前記凹部の上部に固定された蛍光部材と、を備え、
前記蛍光部材は、蛍光体を含む材料から成る蛍光層と、当該蛍光層の周囲を囲む枠部と、を有し、前記枠部の外周面が前記凹部を構成する前記基板の内壁面と接するように前記凹部の上部に配置されており、
前記枠部の外周面は、前記凹部の底面に向かって内側に傾斜するテーパ面であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、
前記蛍光部材の上面に、さらに、シート状の透光部材を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体発光装置であって、
前記透光部材は、前記半導体発光装置を上から見たときに、前記蛍光部材を覆い且つ前記凹部よりも大きく、前記凹部より外側となる外縁部（鍔部）が前記基板に固着されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、
前記発光素子を覆う透光性樹脂層をさらに備えることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体発光装置であって、
前記蛍光部材は、前記透光性樹脂層と密接していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、
前記枠部は、光吸収性または光反射性の材料からなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、
前記蛍光部材は、第一の蛍光層と、それを取り囲む第二の蛍光層とを有し、
前記枠部は、前記第一の蛍光層と前記第二の蛍光層との間を仕切る第二の枠部を備えることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、
前記凹部に固定される発光素子は複数であり、
前記枠部の内側に、複数の発光素子に対応して複数の蛍光層が設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体発光装置であって、
前記枠部は、隣接する前記複数の蛍光層の間を仕切る仕切り部材を備えることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１０】
シート状の透光部材の上に、外周にテーパ形状を持つリング状の枠部を形成し、前記リング状の枠部の内側に、蛍光体を含む樹脂を注入し硬化させて、蛍光部材を用意するステップと、
中央に凹部が形成された基板の、前記凹部の底面に発光素子を搭載するステップと、
前記基板の凹部に、前記シート状の透光部材を上側にして前記蛍光部材を嵌合し、前記シート状の透光部材を前記凹部の外側の基板上面に固着するステップと、
を含む半導体発光装置の製造方法。
【請求項１１】
シート状部材の上に、外周にテーパ形状を持つリング状の枠部を形成し、前記リング状の枠部の内側に、蛍光体を含む樹脂を注入し硬化させて、蛍光部材を用意するステップ（１）と、
中央に凹部が形成された基板の、前記凹部の底面に発光素子を搭載するステップ（２）と、
前記基板の凹部に、前記シート状部材に接触していた面を上側にして前記蛍光部材を嵌合するステップ（３）と、
前記ステップ（１）において前記蛍光体を含む樹脂を硬化させた後、又は、前記ステップ（３）において前記蛍光部材を嵌合した後、前記枠部及び硬化後の樹脂から、前記シート状部材を剥離するステップ（４）と、を含む半導体発光装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の半導体発光装置の製造方法であって、
前記発光素子を搭載するステップの後に、前記発光素子を透光性樹脂で封止するステップをさらに含み、
前記蛍光部材を嵌合するステップにおいて、前記蛍光部材を前記透光性樹脂に密着させることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の半導体発光装置の製造方法であって、
前記蛍光部材を用意するステップにおいて、未硬化の樹脂でリング状の枠を作製した後、前記未硬化の樹脂を硬化することにより、外周にテーパ形状を持つ前記枠部を作製することを特徴とする半導体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、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍光体とを組み合わせた発光装置に係り、特に基板の凹部にＬＥＤを固定し、凹部を覆うように蛍光体を含む材料を配置した構造の発光装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置には、ＬＥＤ素子への配線の仕方やＬＥＤ素子を固定する基板の形状などによって、いくつかの異なるタイプがある。その一つとして、配線パターンを形成したパッケージ基板と呼ばれる基板に凹部を設け、凹部内にＬＥＤ素子を搭載し、凹部を覆うように蛍光体板等の蛍光部材を配置したパッケージタイプの発光装置がある。
【０００３】
このタイプの発光装置のうち、蛍光部材としてシート状或いは板状のものを採用したものでは、蛍光部材の端部を基板の上面に接着剤で貼り付けることにより、或いは、凹部の壁面に設けた段差の平面部に接着剤で貼り付けることにより、蛍光部材を基板に固定している（例えば特許文献１）。
【０００４】
このタイプの発光装置は、蛍光体を分散した光透過性樹脂を基板の凹部に充填するタイプのものと異なり、製品に求められる発色光に応じて、予め色度を選別した蛍光部材と発光特性を選別したＬＥＤ素子とを組み合わせることで、狭い色度範囲の発光を実現することができ、色度についての厳しい要求に応えられるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９８６６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、シート状或いは板状の蛍光部材を基板に貼り付けるために、蛍光部材の端部は基板の影となりＬＥＤ素子からの光が直接当たらない。この影となる端部では、発光装置の外に放出されるＬＥＤ素子の発光色成分の光路長（蛍光部材における光路長）が、その他の部分よりも長くなるため、蛍光体によって波長変換された光の色調が強調される。その結果、凹部の直上に位置する蛍光体部材からの発光色に対し、端部からの発光色が異なるという問題を生じる。
【０００７】
特許文献１には、凹部の側面に設けた段差部にシート蛍光体を固定する構造の発光装置が開示されており、この構造でも段差部において基板の影となる部分を生じることは、上面に載せる場合と同様である。
【０００８】
さらにシート状或いは板状の蛍光部材は、通常、基板の大きさに合わせてカットし、カットされたものを基板の上に載せて、上面に貼り付けて固定するが、その際、貼り付け位置がずれると、目的の色度が得られないことがある。本発明者らの検討によると、その原因は基材の影となる部分の大きさが変化することによる。例えば、図１３に示すように、蛍光部材の本来の貼り付け位置（ａ）に対し、（ｂ）や（ｃ）で示すようにずれを生じた場合、蛍光部材の端部の光を発しない領域が増し、蛍光体で波長変換された光成分が減少する。一般に青色系ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた発光装置では、蛍光体で波長変換された光成分は、黄味が多くなるため、この光成分が減少することで目的の色度に対しブルーシフトを生じる。位置ずれの有無やその度合いは個々の発光装置で異なるため、ブルーシフト量も異なり、発光装置個体間のばらつきとなってしまう。
【０００９】
蛍光部材を段差部に固定する構造の発光装置では、上面に貼り付けるタイプのものより位置ずれの度合いは低減するが、凹部の作製精度には限界があるため、位置ずれを完全になくすことはできない。またこの構造では、蛍光部材は側面の接着剤で固定されるため、固定力が弱く、蛍光部材が外れやすいという課題もある。
本発明は、製造工程において位置ずれを生じない発光装置を製造すること、それにより発光色の個体間ばらつきがなく、強度が改善された発光装置を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、凹部を有し、当該凹部に発光素子が実装された基板の凹部に、蛍光部材がはめ込まれた構造の半導体発光装置を提供する。
【００１１】
即ち、本発明の半導体発光装置は、凹部を有する基板と、前記凹部の底面に固定された発光素子と、前記凹部の上部に固定された蛍光部材と、を備え、前記蛍光部材は、蛍光体を含む材料から成る蛍光部と、当該蛍光材料部の周囲を囲む枠部と、を有し、前記枠部の外周面が前記凹部を構成する前記基板の内周面と接するように前記凹部の上部に配置されており、前記枠部の外周面は、前記凹部の底面に向かって内側に傾斜するテーパ面であることを特徴とする。
本発明の半導体発光装置は、蛍光部材の上部に、さらに、透光部材が配置されていてもよい。
【００１２】
また本発明の半導体発光装置の製造方法は、シート状の透光部材の上に、外周にテーパ形状を持つリング状の枠部を形成し、前記リング状の枠部の内側に、蛍光体を含む樹脂を注入し硬化させて、蛍光部材を用意するステップと、中央に凹部が形成された基板の、前記凹部の底面に発光素子を搭載するステップと、前記基板の凹部に、前記シート状の透光部材を上側にして前記蛍光部材を嵌合し、前記シート状の透光部材を前記凹部の外側の基板上面に固着するステップと、を含む。
【００１３】
蛍光部材の上部に、透光部材が配置されていない半導体発光装置の場合には、シート状の透光部材は、シート状部材であれば透光性であることは必要ではなく、また製造においては、シート状部材を剥離するステップが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の半導体発光装置の第一実施形態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図２】図１の半導体発光装置の蛍光部材の機能を説明する図で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ凹部の形状が異なる基板の断面図、（ａ１）（ａ２）は（ａ）の基板に蛍光部材を配置した図、（ｂ２）は（ｂ）の基板に蛍光部材を配置した図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図１の半導体発光装置の製造方法（蛍光部材の作製）を示す工程図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、図１の半導体発光装置の製造方法を示す工程図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、第一実施形態の変形例を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、第一実施形態の変形例を示す図。
【図７】本発明の半導体発光装置の第二実施形態を示すで、図（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、第二実施形態の半導体発光装置の製造方法（蛍光部材の作製）を示す工程図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、第二実施形態の半導体発光装置の製造方法の変更例の一部を示す図。
【図１０】本発明の半導体発光装置の第三実施形態を示す図で、（ａ）は蛍光部材の上面図及び断面図、（ｂ）蛍光部材を組み込んだ半導体発光装置の上面図及び断面図。
【図１１】第三実施形態の変形例を示す図。
【図１２】本発明の半導体発光装置の第四実施形態を示す図で、（ａ）は蛍光部材の上面図及び断面図、（ｂ）蛍光部材を組み込んだ半導体発光装置の上面図及び断面図。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体発光装置における位置ずれによる色むらを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の半導体発光装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
本実施形態の半導体発光装置１は、図１に示すように、基本的な構成として、ＬＥＤ素子等の発光素子（以下、ＬＥＤ素子という）１０と、ＬＥＤ素子１０が搭載される基板２０と、ＬＥＤ素子が発する光を受けて異なる波長の光に変換する波長変換材料（例えば蛍光体）の層（蛍光層）を有する蛍光部材３０と、を備えている。また蛍光部材３０の上面は透光性の部材（透光部材）５０で覆われている。
【００１７】
基板２０は、ガラスエポキシ、プラスチック、セラミック等の絶縁性の材料からなり、ＬＥＤ素子１０に電気を供給するための電極４０が形成された実装基板である。基板２０には、ＬＥＤ１０を搭載するための凹部２０ａが形成されている。凹部を構成する側壁２０ｂの形状は、基板２０上面に対し垂直であってもよいが、凹部２０ａの径が下に向かって狭くなるように、少なくとも一部が傾斜しているか曲面状であることが好ましい。また側壁２０ｂには光反射性の層が形成されていてもよい。これによりＬＥＤ素子１０が発する光を蛍光部材３０が配置される装置上側に向けることができる。
【００１８】
電極４０のパターンは、凹部２０ａの底面と基板底面に形成され、外部の電力供給源に接続される。ＬＥＤ素子１０は、このような基板２０の凹部２０ａ底面に形成された一対の電極に電気的に接続されている。図１に示す例では、ＬＥＤ素子１０は上下それぞれに電極を備え、下側の電極は導電性接着材で基板側の一方電極に固定され、上側の電極はワイヤボンディング（配線６０）により他方の電極に接続されている。但し、ＬＥＤ素子のタイプや接続方法は図示する実施形態に限定されない。
【００１９】
さらに本実施形態の半導体発光装置１は、蛍光部材３０より下の凹部２０ａの空間には透光性樹脂が充填され、透光性樹脂層７０が形成されている。透光性樹脂層７０は、基板２０に搭載されたＬＥＤ素子１０と、それと電極とを結ぶ配線６０とを保護する封止材として機能する。図１に示す例では、透光性樹脂層７０は、蛍光部材３０と密着するように、すなわち透光性樹脂層７０と蛍光部材３０と間に空間がないように、凹部２０ａを満たしている。このように、蛍光部材３０と密着するように透光性樹脂層７０を設けることで、透光性樹脂が蛍光部材３０の接着剤として機能し、蛍光部材３０の固定を堅固にし、剥がれや浮きを防止することができる。但し、透光性樹脂層７０は、ＬＥＤ素子１０と配線６０部分のみを封止するものであってもよいし、また透光性樹脂層７０を設けなくてもよい。
【００２０】
透光性樹脂層７０の透光性樹脂は、透光部材５０と基板２０の上面との間まで達し、接着層８０（７０）を構成することが好ましい。これにより、蛍光部材３０の基板２０への固着強度を高めることができる。この場合において、透光性樹脂層７０は、後述する枠部３５のテーパ面と凹部２０の内壁２０ｂとの間にも入り込む。また、透光性樹脂がタック性を有する場合には、接着層８０（７０）の端部は透光部材５０の下に収まるよう構成することが好ましい。
【００２１】
蛍光部材３０は、蛍光体を含む材料から成る蛍光層３１と、当該蛍光層３１の周囲を囲む枠部３５と、を有し、枠部３５の外周面が凹部を構成する基材内周面と接するように凹部の上部に固定されている。
【００２２】
蛍光層３１は、限定されるものではないが、ＬＥＤ素子１０から光を受けて、その光と異なる波長の光を発する蛍光体材料と、ＬＥＤ素子１０からの光と蛍光体材料が出す光を透過する透光性樹脂とを含む層からなる。蛍光体材料としては、例えばＹＡＧ系やオルトシリケート系、ＣＡＳＮ・ＳＣＡＳＮ系など公知の蛍光体を単体もしくは混合して用いることができる。また透光性樹脂としては、特に限定されないが、封止材として一般的に使われているシリコーン樹脂等を用いることができる。蛍光層３１は、さらに光を散乱する無機あるいは有機の微粒子からなる散乱剤を含んでいてもよい。なお、蛍光層３１に用いられる透光性樹脂は、封止材として機能する透光性樹脂層７０の材料と同一でも異なるものであってもよい。
【００２３】
枠部３５は、透光性樹脂、透光性樹脂に散乱剤、酸化チタン等の白色顔料（反射性を持つ顔料等）、又はカーボン等の黒色顔料を分散させた材料（白樹脂或いは黒樹脂）、或いは、透光性樹脂に蛍光層３１と同様の蛍光体を分散させた材料（蛍光材料）からなり、基板２０の凹部２０ａに密着して嵌合し、蛍光部材３０を凹部２０ａに固定するものとして機能する。このため、本実施形態においては、枠部３５の外周のサイズ（最大サイズ）が凹部２０ａの外周サイズ（最大サイズ）より僅かに大きなサイズであり、その外周面は、凹部の底面に向かって内側に傾斜するテーパ面になっている。そして、枠部３５の外周面の最小サイズは、凹部２０ａの外周サイズ（最大サイズ）より僅かに小さなサイズである。テーパ面の傾斜は、直線的でもよいし曲線状でもよい。枠部３５の外周面に傾斜をもたせることにより、凹部２０ａのサイズと蛍光部材３０（枠部）のサイズに公差があったとしても、蛍光部材３０が面方向に位置ずれすることなく基板２０に固定され、且つ、蛍光層３１に、ＬＥＤ素子１０からの光が当たらず基板の陰になる部分が生じるのを防止できる。その結果、蛍光部材の外側に基板の影になる領域が存在することに起因する色むらの問題、さらに面方向の位置ずれに伴う発光装置固体間の色度ばらつきの問題を一挙に解決することができる。
【００２４】
特に、所定の色度範囲の半導体発光装置１を得るため、予め、個々に色度選別した蛍光部材３０と、個々に発光特性を選別したＬＥＤ素子１０とを組み合わせる場合においても、蛍光部材３０をＬＥＤ素子１０に対し所定の位置にずれることなく配置することができ、所望の色度範囲の半導体発光装置１を容易に提供することができる。なお、ＬＥＤ素子１０の発光特性の選別は、ＬＥＤ素子１０単体の状態で行っても良く、基板２０上へ実装した状態、ワイヤボンディング後の状態で行うこともできる。
【００２５】
上述した枠部３５の外周面のテーパ面の機能を、図２を参照してさらに説明する。なお図２は、説明のための参考図であり、各部分のサイズや相互の関係は実際とは異なる。また図２では、蛍光部材３０と基板２０以外の要素は図示を省略している。
【００２６】
図２の（ａ）に示すように、基板２０の凹部２０ａに対し、蛍光部材３０を位置付ける場合、基板２０上面における凹部２０ａの径をＤ１、凹部２０ａに固定する蛍光部材３０の上面における径をＤ２、枠部３５の最頂部径をＤ３とする。ここで、枠部３５の最頂部径Ｄ３は、凹部２０ａの径Ｄ１より小さい。蛍光部材３０の径Ｄ２は、枠部３５の最頂部径Ｄ３より大きい。蛍光部材３０の径Ｄ２は、凹部２０ａの径Ｄ１より大きくすることも小さくすることもできる。ただし、蛍光部材３０の径Ｄ２を凹部２０ａの径Ｄ１より小さくする場合は、蛍光部材３０を覆う透光部材５０（図２において図示を省略）を、蛍光部材３０を超えない範囲で構成する。透光部材５０を蛍光部材３０より大きく形成した場合には、透光部材５０の底面が基板２０の上面と当接してしまい、テーパ面を利用した位置決めを行うことができないためである。つまり、図１に示す半導体発光装置のように、透光部材５０が蛍光部材３０より大きい場合には、蛍光部材３０の径Ｄ２は、凹部２０ａの径Ｄ１より大きくする。
【００２７】
凹部を覆うように蛍光部材を固定する従来の装置であれば、蛍光部材の中心と凹部の中心とを正確に位置合わせすることは困難であり、図１３に示したように、凹部の外側に位置する蛍光部材の範囲が場所により（図では左右で）異なる。これに対し、本実施形態では蛍光部材３０を凹部２０ａに嵌め込む構成であるので、凹部の外側に位置する部分はなくなり、位置ずれを生じない。これにより、外側に位置する透光性の部材の光路長の違いに起因する一つの発光装置における輝度むらや色むらの問題、および複数の発光装置間における輝度むらや色むらの問題が解決する。
【００２８】
なお、蛍光部材３０の径Ｄ２を、凹部２０ａの径Ｄ１と同じとなるように設計した場合においても、若干の公差を生じうる。枠部３５の外周面にテーパ面が設けられていることにより、Ｄ２＞Ｄ１やＤ２＜Ｄ１であっても、図２の（ａ１）、（ａ２）に示すように、テーパ面のいずれかの上下位置で側壁２０ｂに当接し、枠部３５が凹部２０ａに密着するように蛍光部材３０を基材２０に固定することができ、蛍光部材の中心と凹部の中心とを正確に位置合わせすることができる。
【００２９】
図２の（ａ１）に示す半導体発光装置では、枠部３５の外周面のテーパ面の勾配は、凹部２０ａの側壁２０ｂの勾配よりも小さいこと（傾斜が緩やかであること）が好ましい。テーパ面を側壁２０ｂの最上部で当接させることができるため、上下位置の位置精度も向上して、発光装置固体間の色度ばらつきをより低減することができる。
図２の（ａ２）、図２の（ｂ２）に示す半導体発光装置は、蛍光部材３０が凹部２０ａ内に収まり、基板２０の上面から突出することがないため、引っ掛かりのおそれがなく信頼性が高い。
【００３０】
また凹部２０ａの内周面が傾斜面ではなく、図２の（ｂ）に示すような段差形状の場合にも、段差部分とテーパ面とが当接、密着し（図２：（ｂ２））、蛍光部材３０を基材２０に位置ずれなく固定することができる。凹部２０ａの内周面の一部が傾斜面である場合や、下に向かって径が小さくなる曲面状である場合にも、同様である。
【００３１】
また枠部３５自体は、素子側に向かって内径が広がっているので、ＬＥＤ素子からの光を受ける蛍光層３１の面積を広く確保することができ、枠部３５が妨げとなって発光効率が低下するのを防止することができる。特に枠部が白樹脂からなる場合には、蛍光層と接する界面で蛍光層からの光を反射し、発光効率が低下するのを防止することができる。また枠部３５が蛍光層と同様の材料からなる場合には、それ自体が蛍光層の一部として機能する。
【００３２】
蛍光部材３０の枠部３５は、上述した機能を有するものであるが、さらに、本実施形態の半導体発光装置の製造において、蛍光部材３０を作製する際に、蛍光体を含む材料をその内側に充填するためのダム部としても機能する。この機能については、製造方法の説明において詳述する。
なお、枠部３５に用いられる透光性樹脂は、蛍光層３１に用いされる透光性樹脂や、封止材として機能する透光性樹脂層７０の材料と同一でも異なるものであってもよい。
【００３３】
透光部材５０は、基材２０の凹部２０ａに固定された蛍光部材３０の上に、蛍光部材３０と密着して配置され、保護層として機能する。蛍光層３１が蛍光体と樹脂とで構成されるものである場合、樹脂の種類によりタック性（くっつきやすさ）を持つが、透光部材５０を配置することにより蛍光層３１が変形したり、ゴミ等が付着したりするのを防止することができる。
【００３４】
透光部材５０を構成する材料としては、蛍光層３１から発せられる光を透過し、タック性がないことが好ましく、例えば、ウレタン、シリコーン等の樹脂、ガラス、セラミック等が用いられる。但し、蛍光部材３０の蛍光層３１の直上の領域（以下、直上領域という）の周囲は、上述した透光性の材料であってもよいし、透光性の材料中に遮光性の材料を添加して遮光性を付与したり、遮光層を積層したりしてもよい。さらに透光部材５０の表面（蛍光部材３０と接する面と反対の面）には、反射防止や拡散などの光学的効果を有する機能膜や微細構造を設けてもよい。
【００３５】
透光部材５０の厚みは、透光部材５０内に入る蛍光部材３０からの光が面方向に広がることなく上方に出射しやすくする厚みであることが好ましく、特に限定されるものではないが、例えば０．０５〜０．３ｍｍ程度とする。透光部材５０の形状は、特に限定されないが、透光部材５０を蛍光部材３０よりも大きくした場合には、蛍光部材３０の外側となる透光部材５０の周辺部（鍔部）を接着剤により基材２０上面と接着することで透光部材５０を介して蛍光部材３０を基材２０に堅固に接着することができる。鍔部の形状は、基材２０の上面形状に合わせて基材２０上面を覆っていてもよいし、凹部２０ａの形状と同じとし凹部２０ａの外周を覆うようにしてもよい。前者であれば接着面積を多くできるというメリットがあり、後者であれば接着剤の広がりを均等にできるというメリットがある。接着剤の濡れ性や透光部材５０の加工性等を考慮して適宜選択することができる。
【００３６】
本実施形態の半導体発光装置によれば、蛍光部材として、外周面にテーパ面を持つ枠体とその枠体で囲まれた部分に形成された蛍光層とからなる部材を用いることにより、個体内及び個体間において、輝度むらや色むらの発生のおそれをなくすことができ、また効率よくＬＥＤ素子からの光を蛍光層に取り込むことができる。
【００３７】
また本実施形態の半導体発光装置によれば、蛍光部材の上に透光部材を配置することで、蛍光層にタック性があったとしても、ゴミ等の付着や蛍光層の傷発生を防止することができる。さらに本実施形態の半導体発光装置によれば、基板の凹部を透光性樹脂層７０で充填し蛍光部材３０と密着した構成とすることにより、凹部底面に実装されたＬＥＤ素子１０が保護され且つ蛍光部材３０が基板２０側に強固に接着しているので、高い信頼性が得られる。
【００３８】
次に、本実施形態の半導体発光装置の製造方法の実施形態を、図３及び図４を参照して説明する。図３は、蛍光部材の作製工程、図４は基板へのＬＥＤ素子及び蛍光部材の組み付け工程であり、図３の（ａ）〜（ｄ）及び図４の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、上面図と断面図を示す。また、ここでは、一例として、図１に示したような、基材の凹部の上面形状が円形で内側面が傾斜している場合を説明する。
【００３９】
まず蛍光部材３０を作製する。このため、図３（ａ）に示すように、半導体発光装置１の透光部材５０となるシート状或いはテープ状の透光性の部材５０’を用意する。部材５０’は１ないし複数の蛍光層３１を形成する面積があれば、形状、サイズは問わない。
次に部材５０’の上に、白色樹脂等をディスペンサ、印刷、金型成型等により成型することにより枠部３５を形成する（図３（ｂ））。枠部３５のサイズは、発光装置のサイズによっても異なるが、一例として３ｍｍ×３ｍｍの半導体発光装置の場合、高さ１５０μｍ、線幅（枠部の幅）３００μｍである。枠部３５で囲まれる部分の径（枠部の内径）は、例えば２ｍｍである。
【００４０】
このような枠部３５の内側に、硬化前の蛍光層用材料（例えば、ＹＡＧ蛍光体を分散させたシリコーン樹脂）をディスペンサ、印刷等により注入し、硬化させる。注入量は、枠部３５の内側の容積と同じかそれよりもやや多く、硬化前の材料の液面が、メニスカスにより枠部３５の高さよりも上に凸となることが好ましい。蛍光層用材料を硬化させることにより、透光部材５０上に蛍光部材３０が形成された材料となる（図３（ｃ））。
【００４１】
１枚の部材５０’に複数の蛍光部材３０を作成した場合には、ダイサー等により、個片化する（図３（ｄ））。
【００４２】
基板側については、図４（ａ）に示すように、凹形状を持つパッケージ基板２０を用意する。パッケージ基板は、基板２０のほぼ中央に凹部２０ａが形成され、ＬＥＤ素子を接続する正負の電極４０が凹部の底面に現われるように配線パターンが形成されたプリント配線基板である。このパッケージ基板にＬＥＤ素子のタイプに応じた手法でＬＥＤ素子１０を実装する（図４（ｂ））。例えば、ＬＥＤ素子が上下面にそれぞれ電極を持つタイプの素子の場合は、下側の電極を基板側の一方の電極４０に接続するようにダイボンディングして固定し、上側の電極をワイヤボンディング６０により基板側の他方の電極に接続する。また、一方の面に正負の電極が形成されたフリップ素子の場合には、バンプを介したフリップチップ実装でもよい。
【００４３】
ついで凹部２０内に、透光性樹脂層７０の材料である透光性樹脂（接着剤）を注入する（図４（ｃ））。透光性樹脂の注入量は、注入後に蛍光部材３０（図３）を上から載せたときに、凹部２０内に収まる蛍光部材３０の容積Ｖ１と注入容積Ｖ２との和が、凹部２０の容積Ｖ２０よりも若干多い程度とする。この透光性樹脂が未硬化の状態で、蛍光部材３０を凹部に嵌合し、透光性樹脂を硬化させる（図４（ｄ）、（ｅ））。透光性樹脂の注入量Ｖ２を上述のような量（Ｖ２≧Ｖ２０−Ｖ１）としておくことにより、蛍光部材３０を凹部２０に嵌合したときに、蛍光層３１を透光性樹脂との間に隙間を生じることなく透光性樹脂に密着させることができる。蛍光層３１と透光性樹脂層７０とが密着していることにより、隙間を生じた場合の界面での光の損失をなくすことができ、光の取り出し効率を向上させることができる。また余剰の透光性樹脂は、透光部材５０と基板２０上面との間に入り込む。この状態で、透光性樹脂を硬化させることにより、透光性樹脂は基板２０と蛍光部材３０及び透光部材５０との接着層８０（図１）として機能し、その際、透光性樹脂が透光部材５０と基板２０上面との間に入り込んでいることで、強固な接着が得られる。
【００４４】
本実施形態の製造方法によれば、未硬化の樹脂の成形によって枠部３５を形成することにより、外周面をテーパ面とする所望のサイズの枠部３５を容易に作製することができ、またこの枠部３５を利用することで、任意の形状（円形、楕円形、四角形など）で且つ断面形状（凸面、凹面或いは平坦面）を制御した蛍光層を容易に作製することができる。この枠部３５のテーパ面により、蛍光部材３０を位置ずれなく基板に固定できることはすでに説明したとおりである。また本実施形態の製造方法によれば、凹部２０ａを適切な量の透光性樹脂層７０で満たしておくことにより、透光性樹脂層７０が蛍光部材３０と透光部材５０とを基板２０に堅固に接着することができ、且つ透光性樹脂層７０と蛍光部材３０との密着性を保つことでＬＥＤ素子からの光を効率よく蛍光部材３０に到達させることができる。
【００４５】
＜変形例＞
以上、第一実施形態の半導体発光装置とその製造方法を説明したが、本実施形態の半導体装置を構成する要素の形状やサイズ等は、各要素の機能を実現できるものであれば、図示する実施形態に限定されない。
【００４６】
例えば、蛍光部材３０及び透光部材５０の形状は、図１では、蛍光部材３０が円形で透光部材５０が基板の形状に合わせた形状（図１では四角形）である例を示したが、これらは円形、楕円形、四角形など任意の形状を採ることができ、また任意の形状の組み合わせを採りうる。
【００４７】
図５（ａ）、（ｂ）に、蛍光部材３０の上に固定される透光部材５０形状の変形例を示す。図５（ａ）、（ｂ）では、上から、透光部材５０を含む蛍光部材の上面図、断面図、及び基板に組み込んだ状態の断面図を示している。
【００４８】
図５（ａ）は、透光部材５０が凹部３０の上面形状に合わせた形状となっている例であり、この例では凹部３０の上面形状が円形であり、透光部材５０はそれよりも径の大きい円形である。図１に示したように透光部材５０を基板の形状に合わせた形状（図１では四角形）とした場合には、透光性樹脂層７０として凹部２０ａに注入する接着剤が、基板２０上面と透光部材５０との間に入り込んで広がる際に、接着剤の量によっては四角形の隅まで均一に行き渡りにくい場合がありえるが、凹部３０の上面形状に合わせた形状とすることで接着剤が均一に広がり、強固な接着性が得られる。
【００４９】
図５（ｂ）に示す変形例では、透光部材５０は凹部３０の上面形状に合わせた形状であるが、鍔部がなく、ほぼ凹部上面形状と同じサイズである。この場合、鍔部を利用して接着性を高めるという効果は得られないものの、透光部材５０と蛍光部材３０とを基板凹部内に収めることが可能であり、透光部材５０の鍔部を介して蛍光層３１の直上から外れた方向に光が向かうのを防止することができる。
【００５０】
図５（ｃ）に示す変形例は、蛍光部材３０の枠部３５の形状の変形例であり、リング状の枠部３５にくびれ（切れ目）を形成したものである。枠部３５の一部に切れ目を設けておくことで、図４（ｄ）に示す製造工程において、蛍光部材３０に押されて枠部３５から透光性樹脂がはみ出す際に、この切れ目から枠部３５の外側に広がりやすくなり、基板上面と透光部材５０との間に透光性樹脂が広がりやすくなる。これにより接着をより確実に行うことができる。透光性樹脂が均一に広がるために、切れ目は複数であること、均等に配置されていることがより好ましい。
【００５１】
基板２０の凹部２０ａの形状については、図２（ａ）に例示したもの他に、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、垂直な内壁面、段差が形成された内壁面、一部が傾斜する内壁面、曲面状の内壁面などでもよい。また上面からみた形状も円形のみならず四角形等の多角形であってもよい。
【００５２】
これら変形例の半導体発光装置についても、図３及び図４を参照して説明した第一実施形態の半導体発光装置の製造方法を同様に適用することができる。
【００５３】
また、第一実施形態の半導体発光装置構成する要素の材料および製法は、各要素の機能を実現できるものであれば、第一実施形態の態様に限定されない。例えば、枠部３５は、金型成形等で別途形成した樹脂、セラミック、あるいは金属からなるリング状の部材とし、透光部材５０へ接着させることができる。また、枠部３５は、樹脂、ガラス、あるいはセラミックなどの透光性材料から構成し、機械的または化学的に削り出す、あるいは一括成型するなどにより、透光部材５０と一体に形成されたものとすることができる。枠部３５には、適宜、反射膜等を表面へ形成することもできる。
【００５４】
また、蛍光層３１は、例えば、高純度の蛍光体の焼結体、蛍光体とセラミックの焼結体、ガラスと蛍光体の混合物、蛍光体分散ガラスから構成することもできる。この場合、枠部３５と蛍光層３１とを二色成形する、あるいは、枠部３５を蛍光層３１と同一材料とし一体に形成することなどもできる。
【００５５】
＜第二実施形態＞
第一実施形態の半導体発光装置は、蛍光部材３０の上に透光部材５０を備えているが、本実施形態の半導体発光装置は、図７に示すように、透光部材５０を備えていない点で異なる。その他の構成は、第一実施形態と同様であり、透光部材５０を除く第一実施形態の変形例は、本実施形態にも適用することができる。
【００５６】
第二実施形態の半導体発光装置の製造方法について、第一実施形態の半導体発光装置の製造方法と異なる点を中心に説明する。図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態の蛍光部材の製造方法において、（ａ）〜（ｃ）までのステップは第一実施形態の蛍光部材の製造工程（図３（ａ）〜（ｃ））と同様である。但し、枠部３５及び蛍光層３１を形成する支持体となるシート状の部材５５は、透光性である必要性はなく、枠部３５や蛍光層３１を構成する材料（樹脂）との剥離性のある部材を用いる。例えば、ガラスでもよいし、プラスチックシートに離型性のある材料の層（剥離層）を設けたものでもよい。
【００５７】
このような部材５５の上に、枠部３５及び蛍光層３１を形成し、蛍光層３１の材料を硬化させた後、部材５５を剥離し（図８（ｄ））、枠部３５と蛍光層３１とからなる蛍光部材３０を用意する。
【００５８】
その後、第一実施形態の製造工程（図４）と同様にＬＥＤ素子を実装したパッケージ基板２０の凹部２０ａに接着剤となる透光性樹脂を注入し、硬化前に蛍光部材３０を透光性樹脂の上に載せて、透光性樹脂と密着させる。ついで透光性樹脂を硬化させて、本実施形態の半導体発光装置を得る。なお、図８（ｄ）において、部材５５を剥離しないまま個片化し、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板２０に組み付けた後で、部材５５を剥離することも可能である。
【００５９】
本実施形態の半導体発光装置では、第一実施形態と同様に、基板２０に位置ずれなく蛍光部材３０が配置されており、それによって色むらや輝度むらがないという効果が得られる。また、部材５５を剥離することにより薄型化となり、蛍光部材３０から発せられる光をそのまま利用することができる。
【００６０】
＜第三実施形態＞
第一実施形態の半導体発光装置は、単一のＬＥＤ素子と単一の蛍光層との組み合わせであったが、本実施形態は蛍光体による発光特性が異なる複数の蛍光層を用いて演色効果をもたせた半導体発光装置である。
【００６１】
本実施形態の半導体発光装置の具体例を図１０に示す。図１０の（ａ）は蛍光部材の上面図及び側断面図、（ｂ）は半導体発光装置の上面図及び側断面図である。図１０において、図１に示す半導体発光装置と同じ要素は同じ符号で示し、重複する説明は省略する。この半導体発光装置は、ＬＥＤ素子１０と、凹部２０ａを有し、その底面にＬＥＤ素子１０が搭載された基板２０と、ＬＥＤ素子２０が発する光を受けて、それぞれ異なる波長の光に変換する２種の蛍光層３１Ａ、３１Ｂを有する蛍光部材３００と、を備えている。また蛍光部材３０の上面（光出射側）は透光部材５０で覆われていてもよいし、透光部材５０はなくてもよい。
【００６２】
蛍光部材３００は、同心円状に形成された２つの枠部３５Ａ、３５Ｂを有し、枠部３５Ａと３５Ｂとで挟まれた領域に蛍光層３１Ａが配置され、枠部３５Ｂの内部の領域に蛍光層３１Ｂが配置されている。蛍光層３１Ａ、３１Ｂにそれぞれ含まれる蛍光体の種類や組み合わせは特に限定されないが、例えば、蛍光層３１Ａは、青色を発するＬＥＤ素子２０からの光を吸収し黄色い光（蛍光）を発するＹＡＧ系蛍光体を含み、蛍光層３１Ｂは、同じＬＥＤ素子２０からの光を吸収し、赤色の光を発するＳＣＡＳＮ系蛍光体を含むものとすることができる。或いは、複数の蛍光層のうち一つを、蛍光体を含まない層（透光層）としてもよい。なお、ＳＣＡＳＮ系蛍光体とは、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ等を基本組成とする蛍光体を示す。
【００６３】
蛍光部材３００は、凹部２０ａ内に接着剤となる透光性樹脂層７０で充填する場合には、蛍光部材３００を透光性樹脂層７０と密着させるために、透光性樹脂層７０と接触する面が凸状であることが好ましい。このため蛍光層３１Ａ、３１Ｂを透光性樹脂で覆って凸構造を形成したものでもよいし、内側となる枠部３５Ｂの高さ（上下方向のサイズ）を外側の枠部３５Ａより若干高くしてもよい。
【００６４】
このような構造の蛍光部材３００は、図３及び図４に示す第一実施形態の蛍光部材の作製手順と同様に、まず支持体（透光部材５０を備える半導体発光装置の場合には透光の部材）に枠部３５を形成する。この際、同心円状に二つの枠部３５Ａ、３５Ｂを形成する。その後、枠部３５Ａと３５Ｂとで挟まれた領域に、蛍光層３１Ａを構成する材料、例えばＹＡＧ系蛍光体が分散された透光性樹脂を充填し、枠部３５Ｂに囲まれた領域に、蛍光層３１Ｂを構成する材料、例えばＳＣＡＳＮ系蛍光体が分散された透光性樹脂を充填し、各蛍光層を硬化させる。蛍光層は、注入量を調整することにより、硬化前の状態でメニスカスにより若干凸状とすることができるが、さらに蛍光層を構成する樹脂と同様の透光性樹脂３７で蛍光層３１Ａ、３１Ｂを覆って凸形状にしてもよい。
【００６５】
その後、透光部材５０を備える半導体発光装置であれば、支持体である透光部材５０と一体に蛍光部材３００を個片化する。透光部材５０がない半導体発光装置であれば、支持体を剥離して、蛍光部材３００を個片化する。
【００６６】
個々の蛍光部材３００を、凹部２０ａが形成された基板２０に固定することは、第一実施形態（製造工程図：図４）と同様である。
【００６７】
なお図では、蛍光部材３００の枠部３５Ａ、３５Ｂを同心円状に形成する例を示したが、例えば、図１１に示すように円形或いは四角形などの枠部３５Ｃの内側に領域を区切るための枠部３５Ｄを１ないし複数設け、枠部３５Ｄで仕切られた複数の領域に、それぞれ発光色の異なる蛍光体を含む蛍光層３１Ｃ、３１Ｄを形成することも可能である。
【００６８】
本実施形態の半導体発光装置によれば、第一実施形態或いは第二実施形態と同様の効果に加えて、複数の蛍光体の組み合わせや蛍光層の領域の広さや配置を異ならせることにより、所望の色味を実現することができる。
なお、第三の実施形態においては、図１０に示すように蛍光部材３００の蛍光層３１Ａは、蛍光層３１Ｂはと枠部３５Ｂによって仕切られているが、蛍光層３１Ａが蛍光層３１Ｂ上を包含するように形成することも可能である。その際に、蛍光層３１Ｂの表面を凸形状とすることもできる。
【００６９】
＜第四実施形態＞
第一〜第三実施形態の半導体発光装置は、基板の凹部に単一のＬＥＤ素子が配置されたものであるが、本実施形態の半導体発光装置は複数のＬＥＤ素子が配置されている。
以下、他の実施形態と異なる点を中心に説明する。図１２は本実施形態の半導体発光装置の上面及び側断面を示す図であるが、上面図においては、分かりやすくするため、透光部材５０は図示を省略している。
【００７０】
図１２に示すように、この半導体発光装置は、上面から見た形状が概ね長方形の凹部２０ａが形成された基板２０と、凹部２０ａの底面に実装された２つのＬＥＤ素子１０Ａ、１０Ｂと、凹部２０ａに嵌合した蛍光部材３０１と、蛍光部材３０の上に配置された透光部材５０とを有し、凹部２０ａには透光性樹脂層７０が充填され、蛍光部材３０１は透光性樹脂層７０に密着するように配置されている。
【００７１】
ＬＥＤ素子１０Ａ、１０Ｂは、同種のものでもよいし、異なる色を発光するものでもよい。いずれも基板２０上に形成された電極に接続され、それぞれ独立して駆動される構成としてもよい。
【００７２】
蛍光部材３０１は、図１１に示した蛍光部材３００と同様に、四角の枠部３５Ｃと、枠部３５Ｃの内側の領域を区切る枠部３５Ｄと、枠部３５Ｄによって区切られた２つの領域にそれぞれ配置された蛍光層３１Ｃ、３１Ｄとを備える。さらに蛍光層３１Ｃ及び３１Ｄを覆う透光性樹脂の層３７が形成されていてもよい。また蛍光層３１Ｃ、３１Ｄは、蛍光体と透光性樹脂とから形成される層であるが、それぞれの蛍光体は、ＬＥＤ素子１０Ａ、１０Ｂとの組み合わせにおいて、異なる色を発するものとしてもよい。例えば、ＬＥＤ素子１０Ａ、１０Ｂが、同一の蛍光体を励起するが、ピーク波長が異なる光を発するものである場合、蛍光層３１Ｃ、３１Ｄの蛍光体は当該同一の蛍光体でもよいし、ＬＥＤ素子１０Ａ、１０Ｂがそれぞれ異なる蛍光体Ａ、Ｂを励起する波長の光を発するものである場合、蛍光層３１Ｃ、３１Ｄの蛍光体は当該異なる蛍光体Ａ、Ｂでもよい。またＬＥＤ素子１０Ａ、１０Ｂが同種のＬＥＤ素子である場合に、それが発する光をそれぞれ異なる波長の光に変換する蛍光体Ｃ、Ｄを蛍光層３１Ｃ、３１Ｄの蛍光体としてもよい。
【００７３】
本実施形態の半導体発光装置の製造方法は、基板２０の凹部２０ａに二つのＬＥＤ素子を実装することを除き、第一あるいは第三実施形態と同様である。
【００７４】
本実施形態の半導体発光装置は、多色を利用した演色効果を得ることができる。また複数のＬＥＤ素子を独立に駆動することにより、発光する領域を変化させるなど、さらに演色効果を高めることも可能である。
【００７５】
以上、本発明の半導体発光装置の実施形態を説明したが、第一実施形態において説明した変形例は、他の実施形態においても適用可能であり、また変形例の構成を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１：半導体発光装置、１０：ＬＥＤ素子、２０：基板、２０ａ：凹部、２０ｂ：側壁、３０：蛍光部材、３１：蛍光層、３５：枠部、３７：透光性樹脂或いは透光性樹脂の層、４０：電極、５０：透光部材、６０：ワイヤ、７０：透光性樹脂層、８０：接着層、３００，３０１：蛍光部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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