(57)【要約】【課題】各発光部から出射された光の混合光からなる照射光の光学特性について良好な再現性を確保し、それにより所望する色温度を安定して得ることが可能な半導体発光装置を実現することにある。【解決手段】ケース３を複数枚の絶縁基板４、５、６による積層構造とし、ケース３を構成する絶縁基板４、５、６の一枚に穿設された貫通孔及び２枚以上の絶縁基板に連穿された貫通孔を利用して深さの異なる複数の凹部１２、１３とし、全ての凹部１２、１３に一種類の半導体発光素子２を実装すると共に、全ての凹部１２、１３に、透光性樹脂に蛍光体を分散した一種類の封止樹脂１９を充填して半導体発光素子２を樹脂封止する構成とした。この構成により、各凹部１２、１３の深さのみを変えることで夫々の凹部１２、１３から出射される光の光学特性を良好な精度で制御することが可能となった。【選択図】図３
2010109170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の絶縁基板による積層構造からなるケースに、異なる深さの複数の凹部が設けられて該凹部の底面に半導体発光素子が実装されると共に、前記凹部内に、透光性樹脂に蛍光体を分散した封止樹脂が充填されて前記半導体発光素子が樹脂封止されてなる半導体発光装置であって、
前記複数の凹部の内側面は、前記複数枚の絶縁基板のうち１枚の絶縁基板に穿設された貫通孔及び２枚以上の絶縁基板に連穿された貫通孔から選ばれた複数種の貫通孔の内側面で形成されると共に、前記複数の凹部の内底面は、前記複数枚の絶縁基板のうちいずれかの絶縁基板で形成され、
前記半導体発光素子は全て、同一の発光スペクトル分布を有する一種類からなり、
前記凹部に充填された前記封止樹脂は全て、前記透光性樹脂の種類、前記蛍光体の種類、及び前記透光性樹脂中の前記蛍光体の分散濃度の夫々が同一となる一種類からなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記凹部の内側面は略連続面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記封止樹脂の表面は前記ケースの表面と略面一であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記積層構造は、上部絶縁基板、中間絶縁基板及び下部絶縁基板の３層の積層構造とされ、前記複数の凹部は、内側面及び内底面が夫々前記上部絶縁基板に穿設された貫通孔の内側面及び前記中間絶縁基板で形成された凹部、と、内側面及び内底面が夫々前記上部絶縁基板と前記中間絶縁基板に連穿された貫通孔の内側面及び前記下部絶縁基板で形成された凹部で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子は、紫外又は青色の波長領域にピーク発光波長を有するＬＥＤ素子であり、前記凹部からの出射光はいずれもＣＩＥ色度図上における色度座標が黒体放射軌跡上もしくは黒体放射軌跡近傍に相当する白色光であることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光装置に関するものであり、詳しくは、夫々半導体発光素子と蛍光体の組み合わせからなる複数の発光部を有する半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は、照明光を室内の内装や雰囲気に合わせたいというユーザーの要望に対応できるように、寒色系の昼白色から暖色系の電球色まで種々の色温度のものが製品化されている。そこで、半導体発光素子を発光源とする半導体発光装置においても、照射光の色温度を可変できるものが提案されている。
【０００３】
それは、図８に示すように、基板上に凹部５１を有するケース５０が設けられ、ケース５０の凹部５１底面に露出したダイボンドパッド５２上に２個の青色ＬＥＤ素子（以下、ＬＥＤ素子と略称する）５３ａ、５３ｂが所定の間隔でダイボンディングされ、夫々のＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂの下部電極とダイボンドパッド５２が電気的に接続されている。
【０００４】
同時に、ケース５０の凹部５１内に２本のワイヤボンドパッド５４ａ、５４ｂが突設されており、夫々のＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂの上部電極と各ワイヤボンドパッド５４ａ、５４ｂがボンディングワイヤ５５ａ、５５ｂにより１対１に接続され、ＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂの上部電極とワイヤボンドパッド５４ａ、５４ｂがボンディングワイヤ５５ａ、５５ｂを介して電気的に導通している。
【０００５】
また、ＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂがダイボンディングされたダイボンドパッド５２は基板を貫通して裏面側に位置する共通端子５６に繋がり、ボンディングワイヤ５５ａ、５５ｂが接続された各ワイヤボンドパッド５４ａ、５４ｂは同様に基板を貫通して裏面側に位置する各端子５７ａ、５７ｂに繋がっている。
【０００６】
そして、夫々のＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂと該ＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂに接続されたボンディングワイヤ５５ａ、５５ｂを一体に包囲するように２つの楕円筒５８ａ、５８ｂが配設され、一方の楕円筒５８ａ内にはエポキシ樹脂に黄色蛍光体を分散した第１の樹脂層５９ａが設けられ、他方の楕円筒５８ｂ内にはエポキシ樹脂に黄色からオレンジ色の蛍光体を分散した第２の樹脂層５９ｂが設けられ、更にそれを覆うように凹部５１内全体に第３の樹脂６０がモールドされている。
【０００７】
そして、共通端子５６と端子５７ａの間、及び共通端子５６と端子５７ｂの間に通電してＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂを駆動（点灯）すると、第１の発光部６１ａ及び第２の発光部６１ｂの夫々から白色光が出射される。このとき、第1の発光部６１ａから出射される白色光は、例えば６０００〜７０００Ｋの相関色温度を有し、第２の発光部６１ｂから出射される白色光は、例えば３０００〜４０００Ｋの相関色温度を有し、両白色光の相関色温度は２０００Ｋ以上の差となる。
【０００８】
そこで、各ＬＥＤ素子５３ａ、５３ｂの駆動が直流駆動のときには電流値を、パルス駆動のときにはデューティ比を制御することにより、第1の発光部６１ａから出射される白色光と第２の発光部６１ｂから出射される白色光の明るさを制御し、それによってＣＩＥ色度図上における第1の発光部６１ａからの白色光の色度座標と第２の発光部６１ｂからの白色光の色度座標を結ぶ、黒体放射軌跡に近似する直線上の任意の色度座標を有す混合光を得ることができる、というものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１０１２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記構成の半導体発光装置においては、第1の発光部６１ａに設けられた第１の樹脂層５９ａに含有される蛍光体と第２の発光部６１ｂに設けられた第２の樹脂層５９ｂに含有される蛍光体が互いに異なる種類のものが使用される。
【００１０】
エポキシ樹脂と蛍光体の調合は厳密な濃度管理の下で行われるが、調合作業の精度上の範囲内においてエポキシ樹脂中の蛍光体の分散濃度にバラツキが生じることは避けられない。そのため、各樹脂層５９ａ、５９ｂにおいても各樹脂層５９ａ、５９ｂ毎にエポキシ樹脂中の蛍光体の含有濃度に個別のバラツキが生じ、この含有濃度のバラツキに起因して各発光部６１ａ、６１ｂから出射される光の波長分布及び輝度等の光学特性についても各発光部６１ａ、６１ｂ毎に個別のバラツキが生じることになる。
【００１１】
その結果、発光部６１ａから出射された光と発光部６１ｂから出射された光の混合光からなる、半導体発光装置の照射光は、その波長分布及び輝度等の光学特性のバラツキが、夫々の光の波長分布及び輝度等の光学特性のバラツキを複合化したものとなり、波長分布及び輝度等の光学特性の制御が複雑化するという問題が生じる。そのため、電流制御あるいはデューティ制御による色温度制御を行ったとしても、照射光の光学特性の再現性が乏しく、所望する色温度を安定して得ることが難しい。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、夫々半導体発光素子と蛍光体の組み合わせからなり、異なる色温度の光を出射する複数の発光部を有する半導体発光装置において、各発光部から出射された光の混合光からなる照射光の光学特性について良好な再現性を確保し、それにより所望する色温度を安定して得ることが可能な半導体発光装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、複数枚の絶縁基板による積層構造からなるケースに、異なる深さの複数の凹部が設けられて該凹部の底面に半導体発光素子が実装されると共に、前記凹部内に、透光性樹脂に蛍光体を分散した封止樹脂が充填されて前記半導体発光素子が樹脂封止されてなる半導体発光装置であって、
前記複数の凹部の内側面は、前記複数枚の絶縁基板のうち１枚の絶縁基板に穿設された貫通孔及び２枚以上の絶縁基板に連穿された貫通孔から選ばれた複数種の貫通孔の内側面で形成されると共に、前記複数の凹部の内底面は、前記複数枚の絶縁基板のうちいずれかの絶縁基板で形成され、
前記半導体発光素子は全て、同一の発光スペクトル分布を有する一種類からなり、
前記凹部に充填された前記封止樹脂は全て、前記透光性樹脂の種類、前記蛍光体の種類、及び前記透光性樹脂中の前記蛍光体の分散濃度の夫々が同一となる一種類からなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記凹部の内側面は略連続面で構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記封止樹脂の表面は前記ケースの表面と略面一であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記積層構造は、上部絶縁基板、中間絶縁基板及び下部絶縁基板の３層の積層構造とされ、前記複数の凹部は、内側面及び内底面が夫々前記上部絶縁基板に穿設された貫通孔の内側面及び前記中間絶縁基板で形成された凹部、と、内側面及び内底面が夫々前記上部絶縁基板と前記中間絶縁基板に連穿された貫通孔の内側面及び前記下部絶縁基板で形成された凹部で構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記半導体発光素子は、紫外又は青色の波長領域にピーク発光波長を有するＬＥＤ素子であり、前記凹部からの出射光はいずれもＣＩＥ色度図上における色度座標が黒体放射軌跡上もしくは黒体放射軌跡近傍に相当する白色光であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の半導体発光装置を、ケースを複数枚の絶縁基板による積層構造とし、ケースを構成する絶縁基板の一枚に穿設された貫通孔及び２枚以上の絶縁基板に連穿された貫通孔を利用して深さの異なる複数の凹部とし、全ての凹部に一種類の半導体発光素子を実装すると共に、全ての凹部に、透光性樹脂に蛍光体を分散した一種類の封止樹脂を充填して半導体発光素子を樹脂封止する構成とした。
【００１９】
半導体発光装置をこのような構成とすることにより、各凹部の深さのみを変えることで夫々の凹部から出射される光の輝度及びスペクトル分布等の光学特性を制御することが可能となった。
【００２０】
それと同時に、半導体発光素子及び該半導体発光素子を封止する封止樹脂がいずれも一種類のものしか用いられていないため、複数種の半導体発光素子及び／又は複数種の封止樹脂を使用した従来構成に比べて、凹部から出射される光の輝度及びスペクトル分布等の光学特性に係るバラツキの発生要因が低減される。
【００２１】
その結果、従来構造が有する、光学特性に係るバラツキの発生要因の複合化により光学特性の制御が複雑化するという問題点が解消され、各凹部から出射された光の混合光からなる照射光の光学特性について良好な再現性を確保し、それにより所望する色温度を安定して得ることが可能な半導体発光装置を実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２３】
図１は本発明の半導体発光装置に係る実施形態の上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２４】
半導体発光装置１は半導体発光素子（以下、半導体発光素子の具体例としてＬＥＤ素子を採用する）２が実装されるケース３を貼り合わせ多層（本実施形態においては３層）構造としている。各層はエポキシ樹脂、ポリイミドあるいはセラミック等の絶縁材料からなり、上部絶縁基板４と中間絶縁基板５の間の該中間絶縁基板５上に複数の分離独立した第１の導体パターン７、中間絶縁基板５と下部絶縁基板６との間の該下部絶縁基板６上に複数の分離独立した第２の導体パターン８、下部絶縁基板６の裏面に複数の分離独立した第３の導体パターン９が夫々の所定の位置に設けられている。
【００２５】
更に、所定の第１の導体パターン７と所定の第２の導体パターン８が中間絶縁基板５を貫通する第１のビア１０を介して電気的に接続され、所定の第２の導体パターン８と所定の第３の導体パターン９が下部絶縁基板６を貫通する第２のビア１１を介して電気的に接続されている。
【００２６】
ケ−ス３には、２種類の深さを有する複数の凹部１２、１３が縦横夫々所定の間隔及び所定の行列数（本実施形態においては２行２列）からなるマトリックス状に設けられている。
【００２７】
深さの浅い方の凹部１２は上部絶縁基板４を貫通する貫通孔１４を利用して形成されており、その深さは上部絶縁基板４の厚みｄ１に相当する。凹部１２の底面には夫々分離独立した一対の第１の導体パターン７が露出し、露出した導体パターン７の一方はダイボンドパッド１６となり、他方はワイヤボンドパッド１７となっている。
【００２８】
それに対し、深さの深い方の凹部１３は上部絶縁基板４を貫通する貫通孔１４と中間絶縁基板５を貫通する貫通孔１５を利用して形成されており、互いの貫通孔１４、１５は同一中心線Ｘを共有する位置に位置している。そのため、凹部１３の深さは上部絶縁基板４の厚みｄ１と中間絶縁基板５の厚みｄ２を加えた厚みＤに相当する。凹部１３の底面には夫々分離独立した一対の第２の導体パターン８が露出し、露出した導体パターン８の一方はダイボンドパッド１６となり、他方はワイヤボンドパッド１７となっている。
【００２９】
なお、凹部１２、１３の形状は特に限定されるものではないが、深さの浅い方の凹部１２と深さの深い方の凹部１３は互いに形状、寸法が略同一で内側面が段差のない略連続面であることが好ましい。これにより、ＬＥＤ素子２から出射された光が凹部１２、１３の内側面で光路を乱されることなく外部に出射される。
【００３０】
全てのダイボンドパッド１６上には同一のスペクトル分布を有する一種類のＬＥＤ素子２が導電性部材（図示せず）を介して載置され、ＬＥＤ素子２の下部電極とダイボンドパッド１６が電気的に接続されている。一方、ＬＥＤ素子２の上部電極はボンディングワイヤ１８を介してワイヤボンドパッド１７に接続され、ＬＥＤ素子２の上部電極とワイヤボンドパッド１７が電気的に接続されている。
【００３１】
ＬＥＤ素子２は、種々の蛍光体の励起に対応できるように、可視光領域の短波長側あるいは紫外線領域に発光ピーク波長を有するものが用いられ、具体的には、例えば青色光を発光する青色ＬＥＤ素子あるいは紫外光を発光する紫外ＬＥＤ素子等が用いられる。本実施形態においては、青色ＬＥＤ素子が採用されている。
【００３２】
そして、全ての凹部１２、１３は、透光性樹脂に蛍光体を分散した封止樹脂１９が充填され、ＬＥＤ素子２が封止樹脂１９で樹脂封止されている。
【００３３】
封止樹脂１９は、透光性樹脂の種類、蛍光体の種類、及び透光性樹脂中の蛍光体の分散濃度、の夫々が同一となる一種類のものが用いられる。具体的には、透光性樹脂はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等であり、蛍光体は青色ＬＥＤ素子の青色光で励起されて青色の補色となる黄色光の蛍光を発する黄色蛍光体等である。なお、ＬＥＤ素子が紫外ＬＥＤ素子の場合は他の蛍光体が用いられる。
【００３４】
凹部１２及び凹部１３に対する封止樹脂１９の充填は一般的なポッティング法で行われ、ディスペンサ等の液体定量吐出装置を用いて凹部１２及び凹部１３毎に一定量の封止樹脂１９の充填が行われる。
【００３５】
ところで、このままでも凹部１２及び凹部１３には夫々定量の封止樹脂１９が充填されるが、封止樹脂１９の加熱硬化時の体積収縮を考慮して、図４のように、封止樹脂１９を凹部１２、１３から上部絶縁基板４の上面４ａよりも盛り上がった状態に充填し、仮硬化時あるいは本硬化後にスクレーパー２１によって封止樹脂１９の、上部絶縁基板４の上面４ａよりも盛り上がった部分を削り取って該封止樹脂１９の表面１９ａを上部絶縁基板４の上面４ａと面一に形成することも可能である。
【００３６】
これにより、完成品の、凹部１２及び凹部１３における封止樹脂１９の定量化の精度を向上させることができる。
【００３７】
そこで上記構成の半導体発光装置において、図５に示すように、外部電源（図示せず）から第３の導体パターン９を介して各青色ＬＥＤ素子２に通電すると発光して青色光（Ｂ）を出射する。そして、各青色ＬＥＤ素子２から出射された青色光（Ｂ）は、その一部が黄色蛍光体２０を励起することによって波長変換された黄色光（Ｙ）となって封止樹脂１９外に出射され、その一部はそのまま青色光（Ｂ）として封止樹脂１９外に出射され、封止樹脂１９外において黄色光（Ｙ）と青色光（Ｂ）の混合光によって白色光（Ｗ）が形成される。この白色光（Ｗ）が半導体発光装置１の照射光となる。
【００３８】
ここで、凹部１２と凹部１３における光学特性について説明する。凹部１２及び凹部１３内に実装された夫々のＬＥＤ素子２から同一方向に出射された光が封止樹脂１９の表面（光出射面）１９ａに至るまでの光路長は互いに異なる。具体的にＬＥＤ素子２の光軸Ｚ方向に出射された光同士を比較した場合、凹部１２内に実装されたＬＥＤ素子２から出射された光Ｌａの光出射面１９ａまでの光路長をＬ１とし、凹部１３内に実装されたＬＥＤ素子２から出射された光Ｌｂの光出射面１９ａまでの光路長をＬ２とすると、光Ｌｂの光路長が光Ｌａの光路長よりも（Ｌ２−Ｌ１）の距離だけ長い。
【００３９】
このとき、凹部１２内及び凹部１３内ともに、上述したように、同一のスペクトル分布を有する一種類のＬＥＤ素子２が実装されると共に、透光性樹脂の種類、蛍光体の種類、及び透光性樹脂中の蛍光体の分散濃度、の夫々が同一となる一種類の封止樹脂１９で樹脂封止されており、そのため、凹部１３内に実装されたＬＥＤ素子２から出射された光が蛍光体２０を励起する割合が、凹部１２内に実装されたＬＥＤ素子２から出射された光が蛍光体２０を励起する割合よりも光路長差（Ｌ２−Ｌ１）の距離分だけ高くなる。
【００４０】
その結果、ＬＥＤ素子２を実装した凹部１２から出射される黄色光（Ｙ）と青色光（Ｂ）の比率と、ＬＥＤ素子２を実装した凹部１３から出射される黄色光（Ｙ）と青色光（Ｂ）の比率が異なるものとなり、且つ凹部１３から出射される光は凹部１２から出射される光に対して黄色光（Ｙ）の比率が高く、凹部１２から出射される光は凹部１３から出射される光に対して青色光（Ｂ）の比率が高くなる。
【００４１】
つまり、凹部１２からは青みがかった色温度の高い白色光が出射され、凹部１３からは黄色がかった色温度の低い白色光が出射される。このように、複数の凹部１２、１３内に同一のスペクトル分布を有する一種類のＬＥＤ素子２を実装し、該凹部１２、１３内に、透光性樹脂の種類、蛍光体の種類、及び透光性樹脂中の蛍光体の分散濃度、の夫々が同一となる一種類の封止樹脂１９を充填してＬＥＤ素子２を樹脂封止すると、凹部１２、１３の深さによって色温度の異なる光（白色光）が出射される。
【００４２】
言い換えると、凹部１２、１３の深さを所定の深さに設定することにより所望する色温度の光を得ることができる。本実施形態では、図６に示すように、凹部１２から出射される光が青みがかった寒色系の白色光で、ＣＩＥ色度図において黒体放射軌跡上の高い色温度（例えば、７０００Ｋ）に相当する色度座標に位置するように該凹部１２の深さを設定した。同様に、凹部１３から出射される光が黄色がかった暖色系の白色光で、ＣＩＥ色度図において黒体放射軌跡上の低い色温度（例えば、２８００Ｋ）に相当する色度座標に位置するように該凹部１３の深さを設定した。
【００４３】
そして、凹部１２内に実装されたＬＥＤ素子２と凹部１３内に実装されたＬＥＤ素子２の夫々に通電する電流の電流値あるいは電流のデューティ比の比率を変えることにより、凹部１２及び凹部１３の夫々から出射された光の混合光が、凹部１２及び凹部１３の夫々から出射された光の色度座標Ａ、Ｂを結ぶ、黒体放射軌跡に近似する線分ＡＢ上を連続的に移動するようにした。
【００４４】
ところで、出射される光の色温度に係る凹部１２、１３の深さは、上部絶縁基板４の厚みｄ１及び中間絶縁基板５の厚みｄ２で決まる。そのため、予め所定の位置に貫通孔１４、１５が設けられた所定の厚みの上部絶縁基板４及び中間絶縁基板５を準備し、ケース３の作製時に両絶縁基板４、５を貼り合わせることにより、凹部１２、１３を簡単に且つ高い深さ精度で形成することができる。
【００４５】
これにより、各凹部１２、１３から出射された光の混合光からなる、半導体発光装置の照射光の光学特性について良好な再現性を確保し、それにより所望する色温度を安定して得ることが可能となる。
【００４６】
発明者は、凹部の深さと得られる光の色温度の関係を実験によって確認したので、実験条件とそれについての結果を下記に説明する。
【００４７】
実験条件は、凹部を０．５ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．６５ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．８５ｍｍ、０．９５ｍｍの６種類の深さとし、夫々の凹部にピーク発光波長が略４５０ｎｍのＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子を実装した。そして、シリコーン樹脂に、Ｅｕ付活のケイ酸塩蛍光体で蛍光色が略５７０ｎｍの黄色蛍光体を略１１％重量比の調合比で混和して封止樹脂とし、該封止樹脂を凹部内に充填して加熱硬化させた。その後、封止樹脂の上部のも盛り上がった部分をスクレーパーで削り取って平坦面とした。
【００４８】
その試験結果が、凹部の深さと出射される光の色温度の関係を示すグラフとして図７に示されている。
【００４９】
図より、凹部の深さが０．５ｍｍから０．９５ｍｍの範囲で変わると、出射される光の色温度が略８５００Ｋから略３８００Ｋの広範囲領域で変わることがわかる。それと同時に、凹部の深さが０．５ｍｍから０．５５ｍｍの範囲領域においては、色温度の高い寒色系の光は色温度の低い暖色系の光に対して凹部の深さに対する色温度の変化率が大きく、凹部の深さが０．５５ｍｍよりも深くなると凹部の深さに対する色温度の変化率が略一定となる。
【００５０】
これは、青色ＬＥＤ素子の光出射面から封止樹脂の表面（光出射面）までの距離が短い場合は、その距離が長くなるにつれて青色ＬＥＤ素子の光軸方向と略垂直な面方向の蛍光体密度が急激に高くなり、青色ＬＥＤ素子から出射してそのまま封止樹脂の光出射面から出射する青色光の光量が急激に低下し、その結果、黄色光に対する青色光の割合が急激に低下して混合光の色温度が急激に低くなるためである。
【００５１】
この実験結果より、色温度の変化率が大きい領域において該色温度を良好な精度で制御するためには凹部の深さを良好な精度で設定することが必要であることが認識された。本発明の半導体発光装置は、凹部の深さがケースを構成する絶縁基板の厚みにより一義的に決まる。そのため、厚み精度が良好な絶縁基板を用いることで凹部の良好な深さ精度を確保することができる。その場合、絶縁基板を良好な厚み精度とすることは極めて容易であり、従って、変化率が大きい領域の色温度を容易に精度よく制御することができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の半導体発光装置は、ケースを複数枚の絶縁基板による積層構造とし、ケースを構成する絶縁基板の一枚に穿設された貫通孔及び２枚以上の絶縁基板に連穿された貫通孔を利用して深さの異なる複数の凹部とし、全ての凹部に一種類の半導体発光素子（実施形態においては、青色光を発光する青色ＬＥＤ素子）を実装すると共に、全ての凹部に、一種類の透光性樹脂（実施形態においては、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂）に一種類の蛍光体（実施形態においては、黄色光を蛍光する黄色蛍光体）を分散した一種類の封止樹脂を充填して半導体発光素子を樹脂封止する構成とした。
【００５３】
半導体発光装置をこのような構成とすることにより、各凹部の深さのみを変えることで夫々の凹部から出射される光（実施形態においては、白色光）の輝度及びスペクトル分布等の光学特性（実施形態においては、特に白色光の色温度）を制御することが可能となった。
【００５４】
それと同時に、半導体発光素子及び該半導体発光素子を封止する封止樹脂がいずれも一種類のものしか用いられていないため、複数種の半導体発光素子及び／又は複数種の封止樹脂を使用した従来構成に比べて、凹部から出射される光の輝度及びスペクトル分布等の光学特性に係るバラツキの発生要因が低減される。
【００５５】
その結果、従来構造が有する、光学特性に係るバラツキの発生要因の複合化により光学特性の制御が複雑化するという問題が解消され、各凹部から出射された光の混合光からなる照射光の光学特性について良好な再現性を確保し、それにより所望する色温度を安定して得ることが可能な半導体発光装置を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係る上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ―Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る製造工程の説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光学系の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る色度座標を示す色度図である。
【図７】凹部の深さと色温度の関係を表すグラフである。
【図８】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  半導体発光装置
２  半導体発光素子（ＬＥＤ素子）
３  ケース
４  上部絶縁基板
５  中間絶縁基板
６  下部絶縁基板
７  第１の導体パターン
８  第２の導体パターン
９  第３の導体パターン
１０  第１のビア
１１  第２のビア
１２  凹部
１３  凹部
１４  貫通孔
１５  貫通孔
１６  ダイボンドパッド
１７  ワイヤボンドパッド
１８  ボンディングワイヤ
１９  封止樹脂
２０  蛍光体
２１  スクレーパー
【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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