(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部を囲う反射枠とＬＥＤダイと前記ＬＥＤダイの発光を波長変換する蛍光部材とを備えるＬＥＤ装置の製造方法において、
第１の支持シート上に前記ＬＥＤダイの下面側に配置された外部接続電極側を下にして前記ＬＥＤダイを配列する配列工程と、
前記ＬＥＤダイの上面と側面を前記蛍光部材で被覆する蛍光部材被覆工程と、
前記蛍光部材の前記ＬＥＤダイの上面側の上面に第２の支持シートを貼りつけ、前記第１の支持シートを剥がし、前記蛍光部材の底面側からＶ字形のブレードで前記ＬＥＤダイの間に溝を形成する溝形成工程と、
前記溝に反射樹脂を充填する反射樹脂充填工程と、
前記反射樹脂を切断し個片化した前記ＬＥＤ装置を得る個片化工程と、
を有することを特徴とするＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項２】
前記溝形成工程において、先ず前記蛍光部材に断面が長方形の溝を形成し、次に前記蛍光部材の底面側から前記断面が長方形の溝の一部に前記Ｖ字形のブレードで斜面を形成し、前記底面側に斜面を有する溝を形成する、請求項１に記載のＬＥＤ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップサイズパッケージに有効なＬＥＤ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度化にともないベアチップであるＬＥＤダイも大型化し、１ｍｍ×（０．５〜１）ｍｍ程度のものが入手できるようになってきた。この大きさは抵抗等の他のチップ部品と同程度になるため、ＬＥＤダイを樹脂等でパッケージ化したＬＥＤ装置はＬＥＤダイと同程度の平面サイズを有することが望まれるようになった。このパッケージはＬＥＤダイのサイズを直接的に反映するためチップサイズパッケージ（以下「ＣＳＰ」と呼ぶ）と呼ばれることがある。ＣＳＰでは、実装面積が小さくて済むことやパッケージ用部材が少なくて良い。またＣＳＰでは、必要な輝度に応じてマザー基板に搭載する個数を簡単に変えられることから照明装置等の設計の自由度が増すという特徴がある。【０００３】
図１３は、第１の従来例として示すＣＳＰ化した発光装置１００（ＬＥＤ装置）の断面図である。【０００４】
図１３に記載の発光装置１００は、ＣＳＰの究極的なものであり、ＬＥＤダイのチップサイズがパッケージの外形と一致したＬＥＤ装置であり特許文献１に示されているものである。【０００５】
ＬＥＤ装置１００において、積層体１１２ｃ（半導体層）の上面には蛍光体層１３０とレンズ１３２が積層している。積層体１１２ｃの下部には、電解メッキ時の共通電極がエッチングされずに残ったシード金属１２２ａ、１２２ｂ、銅配線層１２４ａ、１２４ｂ、電解メッキで形成した柱状の銅ピラー１２６ａ、１２６ｂがある。【０００６】
積層体１１２ｃはｐ型クラッド層１１２ａ、発光層１１２ｅ、ｎ型クラッド層１１２ｂを備えている。積層体１１２ｃの下面は、一部が開口した絶縁層１２０で覆われている。銅ピラー１２６ａ、１２６ｂの下部には、半田ボール１３６ａ、１３６ｂが付着している。銅ピラー１２６ａ、１２６ｂの間には、補強樹脂１２８が充填されている。【０００７】
図１３に示したＬＥＤ装置１００の平面サイズは、積層体１１２ｃの平面サイズと一致する。ＬＥＤ装置１００は、ＬＥＤ装置１００が配列して連結したウェハーを個片化して得られ、ＣＳＰで区分される製品群のなかで最も小型化しているためＷＬＰ（ウェハーレベルパッケージ）と呼ばれることもある。ＬＥＤ装置１００は積層体１１２ｃ上にもともとあった透明絶縁基板（特許文献１の段落００２６、図２参照。）を除去しているため発光層１１２ｅからの光が上方（矢印Ｂ）にのみ出射する。このためＬＥＤ装置１００の上部にのみ蛍光体層１３０を設ければ良い。【０００８】
図１３に示したＬＥＤ装置１００では、透明絶縁基板を除去するのにレーザーが用いられるため、製造装置が大掛かりになったり製造工程が長くなったりする。また、ＬＥＤ装置１００は、ウェハーレベルで蛍光体層１３０を形成しているため、ウェハー上の個別のＬＥＤダイが有する発光特性のばらつきに対応することができない。この結果、発光色の管理が難しくなるという課題がある。【０００９】
そこで本願の発明者は、小型でありながら作り易く発光色の管理が容易なＬＥＤ装置として、透明絶縁基板を残し、その下面に形成された半導体層の側面とともに透明絶縁基板の側面を反射樹脂で被覆し、透明絶縁基板及び反射樹脂の上面を蛍光体シートで被覆したフリップチップ実装用のＬＥＤ装置を製作した（特許文献２参照）。【００１０】
図１４は、第２の従来例として示すＬＥＤ装置２００の断面図である。また、ＬＥＤ装置２００は、特許文献２に示されたＬＥＤ装置である。【００１１】
ＬＥＤ装置２００は、サファイヤ基板２１４ｂ（透明絶縁基板）とその下面に形成された半導体層２１５ｂとを有するＬＥＤダイ２１６ｂを含み、側面に白色反射部材２１７ｂ（反射樹脂）を備え、ＬＥＤダイ２１６ｂ及び白色反射部材２１７ｂの上面に出射光を波長変換する蛍光体シート２１１ｂを備えている。蛍光体シート２１１ｂとサファイヤ基板２１４ｂの間には接着層２１３ｂがあり、蛍光体シート２１１ｂとサファイヤ基板２１４ｂとが接着している。またＬＥＤダイ２１６ｂの半導体層２１５ｂと接続する突起電極２１８ｂ、２１９ｂは、それぞれアノードとカソードであり、マザー基板と接続するための外部接続電極となっている。なお、マザー基板とは抵抗やコンデンサなど他の電子部品とともにＬＥＤ装置２００を実装する基板である。【００１２】
ＬＥＤ装置２００は、個別のＬＥＤダイ２１６ｂの発光特性に応じて蛍光体シート２１１ｂを選択変更できるため発光色の管理が容易である。また、白色反射部材２１７ｂは厚さが１００μｍ以下でも充分に機能するのでＬＥＤ装置２００を小型化できる。さらにＬＥＤ装置２００は、多数のＬＥＤダイ２１６ｂを配列した状態で加工を行い、最後に個片化することで個別のＬＥＤ装置２００を得られる集合工法が適用できるため製造し易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１４１１７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２７４７０号公報
【発明の概要】
【００１４】
例えば、上記のＬＥＤ装置２００をカメラ用のフラッシュ等に適用することが考えられる。しかしながら、撮影範囲だけ照らせば良いフラッシュに対し、蛍光体シート２１１ｂの側面から多くの光が出射するＬＥＤ装置２００では、撮影しようとする領域に充分な光量を確保できなかった。このように、ＬＥＤ装置２００は、限定された領域を明るく照らす用途に適していない。
【００１５】
本発明の目的は、小型でありながら発光効率が良く配光分布が絞られたＬＥＤ装置及びその製造方法を提供することである。
【００１６】
ＬＥＤ装置は、ＬＥＤ装置の外周部を囲う反射枠と、透明絶縁基板、透明絶縁基板の下面側に形成された半導体層、及び半導体層上に配置された外部接続電極を有するＬＥＤダイと、ＬＥＤダイの少なくとも上面側に配置され且つＬＥＤダイからの発光を波長変換する蛍光部材を有し、反射枠の内側には蛍光部材の側面と接触する斜面を有し、斜面はＬＥＤダイの下面側から上面側に向かって反射枠の内径が広がるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記のＬＥＤ装置は、外部接続電極側を下面としたとき、ＬＥＤダイの上面側に蛍光部材が存在する。反射枠は、蛍光部材の周囲を囲んでおり、その内側に下から上に向かってその内径が広がるような斜面を備えている。言い換えると、反射枠は、蛍光部材の側部と接し、斜面部において下方に向かって広がる。ＬＥＤ装置は、外部接続電極を有するＬＥＤダイと蛍光部材と反射枠とが一体化しているため小型化しやすい構造になっている。ＬＥＤ装置内で横方向に進もうとする光は反射枠の斜面で反射し、効率よく上方に向かう。この結果、発光効率が向上する。同時にＬＥＤ装置の横方向から放射される光がなくなるので配光が絞られる。
【００１８】
上記のＬＥＤ装置では、ＬＥＤダイの下面側の底面と、斜面のＬＥＤダイの下面側の最下部との位置が略同じであり、斜面とＬＥＤダイの側面の間隙に蛍光部材が配置されていることが好ましい。
【００１９】
上記のＬＥＤ装置では、ＬＥＤダイの下面側の底面と、斜面のＬＥＤダイの下面側の最下部との位置が略同じであり、斜面とＬＥＤダイの側面の間隙に蛍光部材とは異なる他の蛍光部材又は透光性部材が配置されていることが好ましい。
【００２０】
上記のＬＥＤ装置では、蛍光部材が蛍光体シートであり、蛍光体シートがＬＥＤダイの上面に接着されていることが好ましい。
【００２１】
上記のＬＥＤ装置では、反射枠が反射樹脂から構成されることが好ましい。
【００２２】
上記のＬＥＤ装置では、外部接続電極の占める領域を除き、ＬＥＤダイの下面側の底面が反射樹脂で被覆されていることが好ましい。
【００２３】
上記のＬＥＤ装置では、反射枠の内側には、斜面及び平坦部を有し、平坦部は前記ＬＥＤダイの側面を被覆していることが好ましい。
【００２４】
上記のＬＥＤ装置では、反射枠の内側の前記ＬＥＤダイの上面側にはＬＥＤダイの下面側の底面に対して垂直な面を有し、反射枠の内側のＬＥＤダイの下面側には斜面を有することが好ましい。
【００２５】
外周部を囲う反射枠とＬＥＤダイとＬＥＤダイの発光を波長変換する蛍光部材とを備えるＬＥＤ装置の製造方法は、第１の支持シート上にＬＥＤダイの下面側に配置された外部接続電極側を下にしてＬＥＤダイを配列する配列工程と、ＬＥＤダイの上面と側面を蛍光部材で被覆する蛍光部材被覆工程と、蛍光部材のＬＥＤダイの上面側の上面に第２の支持シートを貼りつけ且つ蛍光部材の底面側からＶ字形のブレードでＬＥＤダイの間に溝を形成する溝形成工程と、溝に反射樹脂を充填する反射樹脂充填工程と、反射樹脂を切断し個片化したＬＥＤ装置を得る個片化工程を有することを特徴とする。
【００２６】
上記のＬＥＤ装置の製造方法では、反射樹脂からなる反射枠は、Ｖ字形の溝に反射樹脂を充填した工程を経ているため、内側に斜面を有するものとなる。この斜面により、ＬＥＤ装置内において横方向に進行しようとする光は上方を向き、ＬＥＤダイの側部と反射枠の間の隙間を伝搬し、ＬＥＤ装置の上面から外部に出射する。この結果、発光効率が向上する。同時にＬＥＤ装置の横方向から放射される光がなくなるので配光が絞り込まれる。
【００２７】
上記のＬＥＤ装置の製造方法では、溝形成工程において、先ず蛍光部材に断面が長方形の溝を形成し、次に蛍光部材の底面側から断面が長方形の溝の一部にＶ字形のブレードで斜面を形成し、底面側に斜面を有する溝を形成することが好ましい。
【００２８】
外周部を囲う反射枠とＬＥＤダイとＬＥＤダイの発光を波長変換する蛍光部材とを備えるＬＥＤ装置の他の製造方法は、大判の蛍光体シート上にＬＥＤダイの下面側に配置された外部接続電極側を上にしてＬＥＤダイを配列する配列工程と、ＬＥＤダイの間隙に蛍光体シートとは異なる他の蛍光部材又は透光性部材を充填する透過光性部材充填工程と、蛍光体シートとは異なる他の蛍光部材又は透光性部材側から蛍光体シートに向かってＶ字形のブレードでＬＥＤダイの間に溝を形成する溝形成工程と、溝に反射樹脂を充填する反射樹脂充填工程と、反射樹脂を切断し個片化したＬＥＤ装置を得る個片化工程を有することを特徴とする。
【００２９】
上記の他のＬＥＤ装置の製造方法では、反射樹脂からなる反射枠は、Ｖ字形の溝に反射樹脂を充填した工程を経ているため、内側に斜面を有するものとなる。この斜面により、ＬＥＤ装置内において横方向に進行しようとする光は上方を向き、ＬＥＤダイの側部と反射枠の間の隙間を伝搬し、ＬＥＤ装置の上面から外部に出射する。この結果、発光効率が向上する。同時にＬＥＤ装置の横方向から放射される光がなくなるので配光が絞り込まれる。
【００３０】
上記のＬＥＤ装置は、外部接続電極を有するＬＥＤダイと蛍光部材と反射枠とが一体化しているため小型化させやすい構造になっており、反射枠内面に斜面があるため発光効率がよく同時に配光が絞られる。
【００３１】
上記のＬＥＤ装置の製造方法は、いわゆる集合工法を適用し、ＬＥＤダイの間にＶ字形の溝を形成し、この溝に反射樹脂を充填することにより、個片化すると内面に斜面を有する反射枠が形成できる。このようにして得られたＬＥＤ装置は、外部接続電極を有するＬＥＤダイと蛍光部材と反射枠とが一体化しているため小型化させやすい構造になっており、反射枠内面に斜面があるため発光効率がよく同時に配光が絞られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ＬＥＤ装置１０の外観図である。
【図２】図１に示すＬＥＤ装置１０のＡＡ´断面図である。
【図３】図１に示すＬＥＤ装置１０の製造工程の説明図（１）である。
【図４】図１に示すＬＥＤ装置１０の製造工程の説明図（２）である。
【図５】他のＬＥＤ装置５０の断面図である。
【図６】更に他のＬＥＤ装置６０の断面図である。
【図７】更に他のＬＥＤ装置７０の断面図である。
【図８】図７に示すＬＥＤ装置７０の製造工程の説明図（１）である。
【図９】図７に示すＬＥＤ装置７０の製造工程の説明図（２）である。
【図１０】更に他のＬＥＤ装置９０の断面図である。
【図１１】図１０に示すＬＥＤ装置９０の製造工程の説明図（１）である。
【図１２】図１０に示すＬＥＤ装置９０の製造工程の説明図（２）である。
【図１３】第１の従来例におけるＬＥＤ装置１００の断面図である。
【図１４】第２の従来例におけるＬＥＤ装置２００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。
【００３４】
図１は、ＬＥＤ装置１０の外観を示し、図１（ａ）が平面図、図１（ｂ）が正面図、図１（ｃ）が底面図である。
【００３５】
図１（ａ）に示すようにＬＥＤ装置１０を上部から眺めると、長方形の反射枠１２とその内側にある蛍光部材１１が観察される。図１（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置１０を正面から眺めると、反射枠１２の下に２個の外部接続電極１５が観察される。図１（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置１０を下から眺めると、長方形の反射枠１２と、その内側の蛍光部材１１及び半導体層１４と、半導体層１４の内側の領域にある２個の外部接続電極１５が観察される。反射枠１２について図１（ａ）と図１（ｃ）を比較すると、後述するように反射枠１２の内側に斜面があるため図１（ｃ）の方が幅が太くなっている。
【００３６】
図２は、図１（ａ）のＡＡ´断面図である。
【００３７】
図２に示すようにＬＥＤ装置１０は、外周部を囲う反射枠１２とＬＥＤダイ１６とＬＥＤダイ１６の発光を波長変換する蛍光部材１１を備えている。ＬＥＤダイ１６は透明絶縁基板であるサファイヤ基板１３と半導体層１４を含み、サファイヤ基板１３の下面側に半導体層１４が形成されている。半導体層１４は２個の外部接続電極１５を有している。蛍光部材１１は反射枠１２の内側に存在し、ＬＥＤダイ１６の上面と側面を被覆している。反射枠１２の内側は斜面になっている。
【００３８】
蛍光部材１１は、シリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し硬化させたもので、厚さが１００〜３００μｍ程度である。蛍光部材１１は、蛍光ガラスや蛍光体を焼結した蛍光板などであっても良い。濃度消光による損失を軽減したい場合、蛍光部材中の蛍光体濃度を下げ、蛍光部材１１を厚めに設定する。なお、蛍光部材１１は、ＬＥＤダイ１６の青色発光を波長変換し白色化する。
【００３９】
反射枠１２は、シリコーン樹脂やオルガノポリシロキサンのようなバインダーに酸化チタンやアルミナなどの反射性微粒子を混練し熱硬化させた反射樹脂であり、幅は５０〜１００μｍである。反射枠１２を設けた結果、平面サイズが０．８ｍｍ×０．３ｍｍのＬＥＤダイ１６の場合、ＬＥＤ装置１０の平面サイズは１．１ｍｍ×０．６ｍｍ程度となり、サーフェースマウンタ（表面実装機）で扱いやすい大きさになる。
【００４０】
ＬＥＤダイ１６に含まれるサファイヤ基板１３は、厚さが８０〜１２０μｍ程度である。サファイヤ基板１３の下面に形成された半導体層１４は、厚みが１０μｍ程度で、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含み、その境界面が発光層となる。半導体層１４の下部には、層間絶縁膜や保護膜が存在し、保護膜上に外部接続電極１５が形成される。二つの外部接続電極１５はアノード及びカソードであり、それぞれ層間絶縁膜上の配線を介してｐ型半導体層及びｎ型半導体層と接続している。外部接続電極１５は、抵抗やコンデンサなど他の電子部品が実装されたマザー基板と接続するための電極であり、厚さが数１００ｎｍから数十μｍであり、半田付けのため表面に金層又は錫層を備えている。
【００４１】
前述したように、ＬＥＤ装置１０のＬＥＤダイ１６の側面と反射枠１２との間に蛍光部材１１が存在する。仮に、ＬＥＤダイ１６の側面と反射枠１２とが接触していると、サファイヤ基板１３の側面から出射しようとする光は、サファイヤ基板１３内に戻されてしまう。サファイヤ基板１３内に戻された光は、反射による損失や半導体層１４による再吸収で減衰してしまい、ＬＥＤ装置の出射効率の低化を招く。
【００４２】
これに対しＬＥＤ装置１０では、ＬＥＤダイ１６の側面と反射枠１２との間に蛍光部材１１が存在している。この為に、ＬＥＤダイ１６の側面から出射し、蛍光部材１１をとおり反射枠１２で反射した光の大部分は（一部が再びサファイヤ基板１３内に入り込むかもしれないが）、ＬＥＤダイ１６の側部と反射枠１２との間に存在する蛍光部材１１内を伝播して上方へ向かい、ＬＥＤ装置１０から出射する。この結果、反射による損失又は半導体層１４による再吸収の割合が低下し出射効率が向上する。また、反射枠１２によりＬＥＤ装置の側方に向かう光が存在しないため配光が絞り込まれる。反射枠１２の斜面は、蛍光部材１１の側面と接しており、ＬＥＤダイ１６の下面側から上面側に向かって反射枠１２の内径（左右の反射枠１２の間の距離）が広がるように構成されている。
【００４３】
図３及び図４は、ＬＥＤ装置１０の製造工程の説明図である。
【００４４】
図３及び図４に示した製造工程は、いわゆる集合工法と呼ばれるもので、支持用のシート上に多数のＬＥＤダイ１６を所定のピッチで配列し、この集合体に対して様々な処理を施し、最後にこの集合体を個片化して個別のＬＥＤ装置１０を得るものである。支持シートには数１００から数１０００個のＬＥＤダイ１６を配列させることとなるが、図３、図４では２個のＬＥＤダイ１６のみを示している。
【００４５】
図３（ａ）に示す配列工程において、第１の支持シート３１上に多数のＬＥＤダイ１６を配列する。このときＬＥＤダイ１６の外部接続電極１５を下にして、各ＬＥＤダイ１６を第１の支持シート３１上に配置する。ＬＥＤダイ１６はピッカー等で一個ずつ第１の支持シート３１上に配置しても良い。また、いったん他の粘着シートに複数のＬＥＤダイ１６を配列させておき、この複数のＬＥＤダイ１６を一括して第１の支持シート３１に貼り付けることもできる。第１の支持シート３１上には粘着層があり、この粘着層に外部接続電極１５が沈み込むようにする。この結果、外部接続電極１５を除くＬＥＤダイ１６の底面も粘着層と接する。なお本工程に先立ち、所望の発光色が得られるように、配列されるＬＥＤダイ１６として所定の発光特性を有するものを選別しておく。
【００４６】
図３（ｂ）に示す蛍光部材被覆工程において、ＬＥＤダイ１６の上面と側面を蛍光部材１１ａ（単個のＬＥＤ装置に含まれる部材と集合体に含まれる部材を区別するため符号を変えた。以下同様。）で被覆する。被覆は、良く知られているようにスキージや金型を使用する。蛍光部材１１ａでＬＥＤダイ１６を被覆したら加熱して蛍光部材１１ａを硬化させる。
【００４７】
図３（ｃ）〜図４（ａ）に示す溝形成工程では、先ず図３（ｃ）に示すように蛍光部材１１ａの上面に第２の支持シート３２ａを貼りつける。次に図３（ｄ）に示すように多数のＬＥＤダイ１６を含む集合体の上下を反転する。このとき第１の支持シート３１は剥がしておく。次に図３（ｅ）で示すようにＶ字形（楔形）のブレード３３を準備する。最後に図４（ａ）で示すようにブレード３３でＬＥＤダイ１６の底面側からＬＥＤダイ１６の間を切除し、蛍光部材１１ａにＶ字形の溝３４を形成する。
【００４８】
図４（ｂ）に示す反射樹脂充填工程では、溝３４に反射樹脂３５を充填する。反射樹脂３５は、前述のようにシリコーン樹脂に酸化チタンやアルミナなどの反射性微粒子を混練した樹脂であり、ディスペンサで適量を滴下し、毛細管現象を利用して均一に充填する。充填が完了したら加熱して反射樹脂３５を硬化させる。
【００４９】
図４（ｃ）に示す個片化工程では、反射樹脂３５を切断し、個片化されたＬＥＤ装置１０が得られる。切断にはダイサーを使用する。またワイヤを使って切断しても良い。なお反射枠１２を構成する反射樹脂３５は完成時に厚さが３０〜５０μｍあれば充分に遮光できる。
【００５０】
ＬＥＤ装置１０では反射樹脂からなる反射枠１２が備えられているが、反射枠１２の材質は反射樹脂に限定されない。例えば、反射枠１２は、金属製のカップであっても良い。この場合、ＬＥＤダイ１６の底面に設けられた外部接続電極を活用できるように、カップの底を抜いておく。金属製のカップによる反射枠１２でも、小型で発光効率が良く、配光分布が絞られたＬＥＤ装置１０が得られる。
【００５１】
しかしながら、ＬＥＤ装置１０の反射枠１２を反射樹脂にすることにより、様々なメリットが生じる。第１に、反射樹脂による反射枠は薄くできるので、よりいっそうの小型化を図ることができる。第２に、図３、図４で示したように反射枠が、溝形成、反射樹脂の充填、反射樹脂の切断により形成できるため、金型成型が必要なカップ型反射枠に比べ製造工程が簡略化する。反射樹脂からなる反射枠１２を簡単に形成できる理由は、ＬＥＤ装置１０がサブマウント基板を持たないからである。また、集合工法の最後の部分で底面側からＶ字型のブレードで溝を形成できるため、反射枠１２の内側に所望の斜面を容易に形成できる。
【００５２】
ＬＥＤ装置１０は本来マザー基板に直接搭載すること意図していたものであるが、ＬＥＤ装置１０をサブマウント基板に実装し、その後マザー基板にサブマウント基板ごと搭載しても良い。前述したように、ＬＥＤ装置１０は、カメラのフラッシュ用光源としても利用可能であり、指向性がある照明装置や調色できる照明装置にも有効である。調色可能な照明装置に複数のＬＥＤ装置１０を適用すると、各ＬＥＤ装置１０は周囲を反射枠で囲まれているので、隣接するＬＥＤ装置から当該ＬＥＤ装置に不用意な光が入り込みにくい。このため、隣接するＬＥＤ装置１０の発光により当該ＬＥＤ装置が色ずれを起こすという現象を回避できるため、調色が可能な照明装置の光源に適している。
【００５３】
図５は、他のＬＥＤ装置５０の断面図である。
【００５４】
図１〜図４で示したようにＬＥＤ装置１０の底面は、蛍光部材１１及び半導体層１４が露出していた。そこで、図５に示すＬＥＤ装置５０では、底面において蛍光部材１１及び半導体層１４が露出しない様に構成した。ＬＥＤ装置５０において反射枠５２は、外周部を囲うとともに、外部接続電極１５の占める領域を除きＬＥＤダイ１６の底面を被覆している。なお、図５では、反射枠５２の材料である反射樹脂３５も付記した。蛍光部材５１は反射枠５２の内側に存在し、ＬＥＤダイ１６の上面と側面を被覆している。反射枠５２の内側は、ＬＥＤ装置１０の反射枠１２と同様に斜面になっている。蛍光部材５１及び反射枠５２は、ＬＥＤ装置１０における蛍光部材１１及び反射枠１２と同じ材料からなる。
【００５５】
図５で示したＬＥＤ装置５０と図２で示したＬＥＤ装置１０との違いは、ＬＥＤ装置５０の底部において反射樹脂３５が外部接続電極１５を除いて蛍光部材１１及び半導体層１４を被覆していることだけである。ＬＥＤ装置５０は、図４（ｂ）で示した反射樹脂充填工程において反射樹脂３５を多めに充填し、反射樹脂３５の硬化後、反射樹脂３５の上面側を研磨して外部接続電極１５を露出させることにより製造できる。ＬＥＤ装置５０の底部に反射樹脂３５が存在すると、底部における汚染から半導体層１４を保護することがでる。また、ＬＥＤ装置５０の底部に反射樹脂３５が存在すると、底部において蛍光部材５１及び半導体層１４の底部周辺部から漏れ出そうとする光を遮光できる。反射枠５２の斜面は、蛍光部材５１の側面と接しており、ＬＥＤダイ１６の下面側から上面側に向かって反射枠５１の内径（左右の反射枠５１の間の距離）が広がるように構成されている。
【００５６】
図６は、更に他のＬＥＤ装置６０の断面図である。
【００５７】
図２及び図５で示したＬＥＤ装置１０、５０では、ＬＥＤダイ１６の側面と反射枠１２、５２との間に蛍光部材１１、５１があった。しかしながら、ＬＥＤ装置では、ＬＥＤダイ１６の側面と反射枠の間に蛍光部材が無くても良い。そこで、図６に示すＬＥＤ装置６０では、ＬＥＤダイ１６の側面と反射枠６２とが接触している。
【００５８】
図６においてＬＥＤ装置６０では、反射枠６２が、外周部を囲うとともに、ＬＥＤダイ１６の側面とも接触している。このとき反射枠６２は、内側に、斜面とともに平坦部を備え、この平坦部がＬＥＤダイ１６の側面を被覆していている。蛍光部材６１は反射枠６２の内側に存在し、ＬＥＤダイ１６の上面を被覆している。蛍光部材６１及び反射枠６２は、前述したＬＥＤ装置１０、５０における蛍光部材１１、５１及び反射枠１２、５２と同じ材料からなる。
【００５９】
ＬＥＤ装置６０では、図３（ｂ）で示した蛍光部材被覆工程を一部変更し、反射樹脂と蛍光部材でＬＥＤダイ１６を被覆する。先ず、ＬＥＤダイ１６の側面を被覆するように反射樹脂（反射樹脂３５と同じ材料）をＬＥＤダイ１６の間に充填し硬化させる。その後、蛍光部材（蛍光部材１１ａと同じ材料）でＬＥＤダイ１６の上面を被覆する。その後、溝形成、反射樹脂充填及び個片化については図３（ｃ）〜図４（ｃ）と同様の工程をとる。
【００６０】
ＬＥＤ装置６０では側面が反射枠６２と接触しているため、サファイヤ基板１３の側面から出射しようとする光はサファイヤ基板１３内に戻されてしまう。サファイヤ基板１３に戻った光は反射による損失や半導体層１４による再吸収により減衰してしまうため、ＬＥＤ装置１０、５０と比べてＬＥＤ装置６０の出射効率は低下する。しかしながら、蛍光部材６１内の蛍光体による発光のうち側方に向かう成分は、反射部材６２の斜面で反射して上方へ向かうため、斜面がない場合にくらべて発光効率が改善する。反射枠６２の斜面は、蛍光部材６１の側面と接しており、ＬＥＤダイ１６の下面側から上面側に向かって反射枠６１の内径（左右の反射枠６１の間の距離）が広がるように構成されている。
【００６１】
ＬＥＤ装置６０は、図３（ｂ）に相当する蛍光部材被覆工程において完全にＬＥＤダイ１６の側面を反射樹脂で被覆している。したがって、その後の図４（ｂ）に相当する反射樹脂充填工程において反射樹脂３５の充填量が不足しても、ＬＥＤダイ１６の側面から漏れ出す光がない。すなわち、ＬＥＤ装置６０では、図４（ｂ）に相当する反射樹脂充填工程において、反射樹脂の充填量の公差を大きくできる（反射樹脂の充填量の適量範囲に余裕を持たせることができる）という特徴がある。
【００６２】
図７は、更に他のＬＥＤ装置７０の断面図である。
【００６３】
図２、図５及び図６で示したＬＥＤ装置１０、５０、６０では、ＬＥＤダイ１６の上面を蛍光部材１１、５１、６１で被覆していた。これらの蛍光部材は図３（ｂ）で示した蛍光部材被覆工程の説明にあったように、硬化前の蛍光部材１１、５１、６１によりＬＥＤダイ１６の上面又及び側面を被覆部してから、蛍光部材１１、５１、６１を硬化させていた。しかしながら、ＬＥＤダイ１６の上面の被覆には、予め硬化（又は半硬化）した蛍光体シートを使っても良い。そこで、図７に示すＬＥＤ装置７０では、ＬＥＤダイ１６の上面を蛍光体シート７３（一の蛍光部材）で被覆している。
【００６４】
ＬＥＤ装置７０において反射枠７２は、図２に示したＬＥＤ装置１０と同様に外周部を囲い、内側が斜面になっている。ＬＥＤダイ１６の上面には蛍光体シート７３が貼り付けられており、蛍光体シート７３の側面は反射枠７２の内側の斜面と接触している。ＬＥＤダイ１６の側面と反射枠７２の間には蛍光部材７１（他の蛍光部材）が存在する。このように、ＬＥＤ装置７０では蛍光部材が二つの部分からなる。なお、図２の説明の中で述べた様に、発光効率を向上させる機能を発揮させることを主な目的とする場合には、蛍光部材７１は透明な材料（透光性部材）に置き換えても良い。反射枠７２の斜面は、蛍光部材７１の側面及び蛍光シート７３の側面と接しており、ＬＥＤダイ１６の下面側から上面側に向かって反射枠７２の内径（左右の反射枠７２の間の距離）が広がるように構成されている。
【００６５】
蛍光部材７１及び反射枠７２は、第１、第２及び第３実施形態のＬＥＤ装置１０、５０、６０における蛍光部材１１、５１、６１及び反射枠１２、５２、６２と同じ材料からなる。蛍光体シート７３は、フェニル系シリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し、シート状に加工したもので、厚さが１００〜３００μｍ程度である。濃度消光による損失を軽減したい場合は、蛍光体シート７３を厚めに設定しても良い。
【００６６】
ＬＥＤ装置７０は、後述するように、製造工程が簡略化され、製造し易くなるという効果がある。さらに、ＬＥＤ装置７０は、蛍光体シート７３が安価に製造でき波長変換特性の調整が容易であるため、複数種類の波長変換特性からなる蛍光体シート群を準備し、これらのなかからＬＥＤダイ１６の発光特性に応じて適切な蛍光体シート７３を選択することができる。この結果、ＬＥＤ装置７０の発光色の管理が容易になる。
【００６７】
図８及び図９は、ＬＥＤ装置７０の製造工程の説明図である。
【００６８】
本製造工程全体は、いわゆる集合工法を適用したものであり、大判蛍光体シート８３に多数のＬＥＤダイ１６を配置した集合体に対し様々な処理を行い、最後に個片化して個別のＬＥＤ装置７０を得るものである。大判蛍光体シート８３には数１００から数１０００個のＬＥＤダイ１６を貼り付けることとなるが、図８、図９では、２個のＬＥＤダイ１６のみを示している。大判蛍光体シート８３は、個片化により多数の蛍光体シート７３が得られるものである。図８及び図９に示す各工程は、大判蛍光体シート８３の片面のみの処理に限定され、さらに重力を利用するので、図７に対し上下方向を倒置して示している。
【００６９】
図８（ａ）に示す配列工程では、大判蛍光体シート８３とＬＥＤダイ１６を準備し、所定のピッチで大判蛍光体シート８３上にＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３を貼り付ける。このとき所望の発光色が得られるように、蛍光体シート７３の波長変換特性にあうような発光特性を有するＬＥＤダイ１６を選別しておく（又は特性がそろったＬＥＤダイ１６に合うよう大判蛍光体シート８３を選ぶ。）。大判蛍光体シート８３には、図示していない接着材が塗布される。接着材の塗布は、ＬＥＤダイ１６を貼り付ける部分に接着材を印刷すれば良い。なお、接着材は、ＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３に塗布しても良い。ＬＥＤダイ１６に接着材を塗布する場合は、ピッカー（又はソーター）でＬＥＤダイ１６を取り上げたら、一旦ＬＥＤダイ１６に接着材をつけ、その後大判蛍光体シート８３に貼り付ければ良い。大判蛍光体シート８３の下面には、支持シート８５が貼りつけてある。
【００７０】
大判蛍光体シート８３にＬＥＤダイ１６のサファイヤ基板１３を貼り付けるとき、ＬＥＤダイ１６をピッカー等で一個ずつ大判蛍光体シート８３上に配置しても良い。一旦、他の粘着シートに複数のＬＥＤダイ１６を配列させておき、複数のＬＥＤダイ１６を一括して大判蛍光体シート８３に貼り付けることもできる。大判蛍光体シート８３にＬＥＤダイ１６を配置し終えたら、加熱して、接着材を硬化させる。接着材の硬化は、架橋が完全でない仮硬化でもよい。
【００７１】
図８（ｂ）に示す透過光性部材充填工程では、ＬＥＤダイ１６の間隙に蛍光体シート７３（一の蛍光部材）とは異なる蛍光部材８１（他の蛍光部材）を充填する。蛍光部材８１は、ＬＥＤダイ１６の側部の間隙に充填し、その後加熱して硬化させる。このとき予め図示していない大判蛍光体シート８３の外周部を図示していないダム材でとり囲んでおき、ディスペンサで正確に計量した硬化前の蛍光部材８１を滴下する。
【００７２】
図８（ｃ）と図８（ｄ）に示す溝形成工程では、まず、図８（ｃ）で示すようにＶ字形のブレード３３を準備する。次に、図８（ｄ）に示すように、蛍光部材８１側から大判蛍支持シート８５に向かって、Ｖ字形のブレード３３でＬＥＤダイ１６の間の蛍光部材８１及び蛍光体シート８３を切除して、Ｖ字形の溝８４を形成する。Ｖ字形のブレード３３は、図３（ｅ）で示したブレード３３と同じものである。
【００７３】
図９（ａ）に示す反射樹脂充填工程では、溝８４に反射樹脂８２を充填する。反射樹脂８２は、前述のようにシリコーン樹脂に反射性微粒子を混練したもので、ディスペンサで適量を滴下し、毛細管現象を利用して均一に充填する。充填が完了したら、その後加熱して、反射樹脂３５を硬化させる。
【００７４】
図５で示したＬＥＤ装置５０のように、ＬＥＤダイ１６の底面を反射樹脂８２で被覆して良い。この場合、反射樹脂８２を多めに充填し、反射樹脂８２の硬化後、反射樹脂８２の上面側を研磨して外部接続電極１５を露出させれば良い。このようにすればＬＥＤ装置７０の底部における汚染から半導体層１４を保護することができ、さらに底部において蛍光部材７１及び半導体層１４の底部周辺部から漏れ出そうとする光を遮光できる。
【００７５】
図９（ｂ）に示す個片化工程では、反射樹脂８２を切断し、個片化されたＬＥＤ装置７０を得る。切断にはダイサーを使用する。ダイサーの代わりに、ワイヤを使って反射樹脂８２を切断しても良い。反射枠７２を構成する反射樹脂８２は、完成時に厚さが３０〜５０μｍあれば充分に遮光できる。
【００７６】
以上説明したように、図８及び図９で示した製造工程は、図３及び図４で示した製造工程に比べＬＥＤダイ１６を配列させるための支持用のシートと一の蛍光部材である大判蛍光体シート８３とが兼用されている。このため、図８及び図９で示した製造工程は、図３及び図４で示した製造工程に比べ簡略化している。また、図８及び図９で示した製造工程において、予め大判蛍光体シート８３の波長変換特性とＬＥＤダイ１６の発光特性を調整しておけば、ＬＥＤ装置７０の発光色の管理が容易である。
【００７７】
図１０は、更に他のＬＥＤ装置９０の断面図である。
【００７８】
図２で示したようにＬＥＤ装置１０は、斜面が上部から底部にまで至る反射枠１２を備えていた。これに対し図６に示したＬＥＤ装置６０は、上部にのみ斜面を有する反射枠６２を備えていた。すなわち、配光を絞り込みながら小型で発光効率の良いＬＥＤ装置を得るためには、反射枠の一部に斜面を備えていることが好ましい。そこで、図１０〜１２に示すＬＥＤ装置９０では、反射枠９２の底部に斜面を備えるように構成した。
【００７９】
ＬＥＤ装置９０は、外周部を囲う反射枠９２とＬＥＤダイ１６とＬＥＤダイ１６の発光を波長変換する蛍光部材９１を備えている。ＬＥＤダイ１６は図２で示したＬＥＤダイ１６と同じものであり、反射枠９２及び蛍光部材９１の材料も図２等で示した反射枠１２及び蛍光部材１１等と同じものである。反射枠９２の斜面は、蛍光部材９１の側面と接しており、ＬＥＤダイ１６の下面側から上面側に向かって反射枠９２の内径（左右の反射枠９２の間の距離）が広がるように構成されている。
【００８０】
ＬＥＤ装置９０と図２で示したＬＥＤ装置１０とを比較すると、ＬＥＤ装置９０の反射枠９２とＬＥＤ装置１０の反射枠１２の断面形状が異なっている。ＬＥＤ装置９０の反射枠９２の内側の面は、上部にＬＥＤダイ１６の底面に対し垂直な面を有し、底部に斜面を備えている。この斜面によりサファイヤ基板１３の側面から出射してきた青色光が反射して上方に向かう。青色光は、その一部が波長変換されながら上方に向かい、ＬＥＤ装置９０の上面から出射する。
【００８１】
図１１及び図１２は、ＬＥＤ装置９０の製造工程の説明図である。
【００８２】
ＬＥＤ装置９０の製造工程の内、支持シート上にＬＥＤダイ１６を配列する配列工程、及びＬＥＤダイ１６の上面と側面を蛍光部材１１ａで被覆する蛍光部材被覆工程は、ＬＥＤ装置１０の製造工程として示した図３（ａ）及び図３（ｂ）と同じであるため、省略している。また、溝形成工程の最初の段階である、蛍光部材１１ａの上面に他の支持シートを貼りつけ、先の支持シートを剥がし、多数のＬＥＤダイ１６が蛍光部材１１ａで連結した集合体の上下を反転させる工程も、ＬＥＤ装置１０の製造工程として示した図３（ｃ）及び図３（ｄ）と同じであるため、省略している。
【００８３】
図１１（ａ）〜図１２（ａ）を参照して、ＬＥＤ装置９０溝形成工程を説明する。前述のように多数のＬＥＤダイ１６を含む集合体が準備できたら、図１１（ａ）で示すように平板状のブレード９３を準備する。次に、図１１（ｂ）で示すようにブレード９３でＬＥＤダイ１６の底面側からＬＥＤダイ１６の間を切除し、蛍光部材１１ａに断面が長方形の溝９４を形成する。次に、図１１（ｃ）で示すように先端がＶ字状のブレード９５を準備する。最後に、図１２（ａ）で示すように、ブレード９５により溝９４の底部（図では上側）に斜面を形成し、溝９６を得る。
【００８４】
図１２（ｂ）に示す反射樹脂充填工程では、溝９６に反射樹脂９７を充填する。反射樹脂９７は、シリコーン樹脂に酸化チタンやアルミナなどの反射性微粒子を混練したものであり、図４（ｂ）と同様にディスペンサで適量を滴下し、毛細管現象を利用して均一に充填する。充填が完了したら加熱して、反射樹脂９７を硬化させる。
【００８５】
図１２（ｃ）に示す個片化工程では、図４（ｃ）と同様に反射樹脂９７を切断し、個片化されたＬＥＤ装置９０が得られる。切断にはダイサーを使用する。ダイサーの代わりに、ワイヤを使用して、反射樹脂９７を切断しても良い。反射枠９２を構成する反射樹脂９７は、完成時に厚さが３０〜５０μｍあれば充分に遮光できる。
【００８６】
溝９４は、断面が長方形であるため、ブレード９３ではなく、ワイヤや型により形成しても良い。図５に示したＬＥＤ装置５０ように、ＬＥＤ装置９０におけるＬＥＤダイ１６の底面を反射樹脂９７で被覆しても良い。図７に示したＬＥＤ装置７０のように、ＬＥＤ装置９０の蛍光部材９１の一部を蛍光体シートで置き換えても良い。蛍光体シートを利用する場合、多数のＬＥＤダイ１６を配置した集合体を図８に示した製造工程で準備し、その後、図１１及び図１２で示した製造工程を適用すれば良い。
【符号の説明】
【００８７】
１０、５０、６０、７０、９０    ＬＥＤ装置
１１、１１ａ、５１、６１、７１、８１、９１    蛍光部材
１２、５２、６２、７２、９２    反射枠
１３    サファイヤ基板（透明絶縁基板）
１４    半導体層
１５    外部接続電極
１６    ＬＥＤダイ
３１、３２ａ、８５    支持シート
３３、９３、９５    ブレード
３５、８２、９７    反射樹脂
３４、８４、９４、９６    溝
７３    蛍光体シート
８３    大判蛍光体シート
【要約】
小型でありながら発光効率が良く配光分布が絞られたＬＥＤ装置を提供する。ＬＥＤ装置の外周部を囲う反射枠と、透明絶縁基板、透明絶縁基板の下面側に形成された半導体層及び半導体層上に配置された外部接続電極を有するＬＥＤダイと、ＬＥＤダイの少なくとも上面側に配置され且つＬＥＤダイからの発光を波長変換する蛍光部材を有し、反射枠の内側には蛍光部材の側面と接触する斜面を有し、斜面はＬＥＤダイの下面側から上面側に向かって反射枠の内径が広がるように形成されているＬＥＤ装置、及びその製造方法。【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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【図１４】
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