(57)【要約】【課題】蛍光体を含有した透光性部材によりＬＥＤダイを被覆したＬＥＤ装置に対し、青色側への色度補正が容易で生産性の高い製造方法を提供する。【解決手段】先ずＬＥＤ装置１０の発光色を測定し補正量を算出する。次にこの補正量に基づいて透光性部材１２の一部に光出射面が平坦な凹部１３を形成する。凹部１３を形成することにより蛍光体が減少し、同時に凹部１３の光出射面が平坦であるため、ＬＥＤダイ２１が放射する青色光が効率よくＬＥＤ装置１０の外部に出射する。この結果、ＬＥＤ装置１０の発光色が青側にシフトする。【選択図】図２
2014041863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体を含有した透光性部材により半導体発光素子を被覆した半導体発光装置の製造方法において、
前記半導体発光装置の発光色を測定し補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量に基づいて前記透光性部材の一部に光出射面が平坦な凹部を形成する凹部形成工程と
を備えていることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記補正量に応じて前記凹部の中心位置を前記半導体発光素子の中心位置から移動させることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記凹部がＶ字溝となるよう切削することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項４】
蛍光体を含有した透光性部材により半導体発光素子を被覆した半導体発光装置おいて、
前記透光性部材の一部に光出射面が平坦な凹部を備えていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
前記凹部の中心位置が前記半導体発光素子の中心位置からずれていることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記凹部はＶ字溝であることを特徴とする請求項４又は５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、透光性部材により半導体発光素子を被覆した半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハーから切り出された半導体発光素子（以後とくに断らない限りＬＥＤダイと呼ぶ）をリードフレームや回路基板に実装し、樹脂やガラス等の透光性部材で被覆してパッケージ化した半導体発光装置（以後とくに断らない限りＬＥＤ装置と呼ぶ）が普及している。このなかで青色発光するＬＥＤダイを、蛍光体を含有した透光性部材で被覆したＬＥＤ装置がある。
【０００３】
このＬＥＤ装置は、ＬＥＤダイの発光スペクトルや透光性部材の厚さ及び蛍光体濃度などにより発光色が変動する。このようななかＬＥＤ装置の間で発光色に対する色度範囲・分布が広いと製品として成立しなくなることがある。そこでＬＥＤ装置に追加工を施し発光色の分布を狭い範囲に絞り込むことがある。
【０００４】
例えば特許文献１の段落００２６には「光散乱部は、臨界角度内の領域内に設けられることによってＬＥＤ光源（ＬＥＤ装置）から出射する擬似白色の色度を黄色よりに調整する」と記載されている。つまり蛍光体を含有した透光性部材の表面に散乱部を設け、ＬＥＤ光源から出射しようとする青色光の一部を散乱部により透光性部材内へ戻し、蛍光体によりこの青色光を長波長側に波長変換している。このようにしてＬＥＤ光源の発光色を長波長側（黄色より）にシフトさせることができる。
【０００５】
さらに特許文献１の段落００２７には「光散乱部は、臨界角度内の領域外に設けられることによってＬＥＤ光源（ＬＥＤ装置）から出射する擬似白色の色度を青色よりに調整する」と記載されている。つまり蛍光体を含有した透光性部材の表面であっても、ＬＥＤダイの発する青色光が全反射する領域に散乱部を設けると、全反射しようとする青色光の一部を散乱部から透光性部材外へ出射させられる。このようにしてＬＥＤ光源の発光色を短波長側（青色より）にシフトできる。
【０００６】
特許文献１に示された黄色側への補正では、ＬＥＤダイの直上部付近に散乱部を設けており、対象とする青色光の強度が強かったため、充分な補正量が得られた。これに対し特許文献１に示された青色側への補正では、全反射を起こす領域（ＬＥＤダイの直上部から離れた領域）の青色光が弱かったため充分な補正量が得られなかった。そこでＬＥＤダイの直上部に追加工して青色側に補正する手法として特許文献２の方法が提案された。
【０００７】
例えば特許文献２の段落００２４には「ＬＥＤ素子１（ＬＥＤダイ）から出力される光の光路の一部に該当する部分を切削し、蛍光体を含まない透明樹脂３を充填すれば、ＬＥＤ素子１から出力される光が蛍光体によって黄色光に変換される割合が少なくなって、ＬＥＤ光源１０（ＬＥＤ装置）全体の色度は青色側にシフトする。」と記載されている。すなわちこの方法では、蛍光体を含む透光性部材の上面を削り、削った部分に透明樹脂３を充填することによりＬＥＤ光源１０の発光色を青色側にシフトさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８３８８７号公報  （段落００２６，００２７）
【特許文献２】特開２０１０−２３２５２５号公報  （段落００２４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献２で示された製造方法は、切削により形成する散乱面だけで色度を補正する特許文献１で示された方法に比べ、透明樹脂３を充填する工程が追加されており製造工程が長くなっている。
【００１０】
そこで本発明は、この課題を解決するため、蛍光体を含有した透光性部材により半導体発光素子を被覆しても、青色側への有効な色度補正が容易に実現できる半導体発光装置及びその製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置の製造方法は、蛍光体を含有した透光性部材により半導体発光素子を被覆した半導体発光装置の製造方法において、
前記半導体発光装置の発光色を測定し補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量に基づいて前記透光性部材の一部に光出射面が平坦な凹部を形成する凹部形成工程と
を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体発光装置の製造方法では、まず半導体発光装置の発光色を測定し補正量を算出する。次に補正量と凹部の形状や位置との間の関係に基づき、半導体発光素子を被覆している透光性部材に対し切削により凹部を形成する。透光性部材は切削により蛍光体が減少し半導体発光素子の発する青色光が波長変換されづらくなるため、半導体発光装置の発光色が青色側にシフトする。また切削により形成した凹部の光出射面は平坦であるため、光出射面において青色光の散乱がない。つまり散乱により透光性部材の内部に戻り波長変換される青色光がないため黄色側へのシフト成分がほとんどない。
【００１３】
補正量に応じて前記凹部の中心位置を前記半導体発光素子の中心位置から移動させても良い。
【００１４】
一般に半導体発光素子の直上部が最も青色光の強い領域となる。このため凹部の中心位置が半導体発光素子の直上部からずれるに従って、凹部から出射する青色光が弱くなるので半導体発光装置の発光色に対する青色側への補正量が小さくなる。
【００１５】
前記凹部がＶ字溝となるよう切削しても良い。
【００１６】
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、蛍光体を含有した透光性部材により半導体発光素子を被覆した半導体発光装置おいて、
前記透光性部材の一部に光出射面が平坦な凹部を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体発光装置は透光性部材の一部に凹部を備えている。この凹部は半導体発光素子の上部にあり、凹部がない状態に比べ凹部がある状態では蛍光体が減少している。また凹部は、光出射面が平坦であるため、光出射面における透光性部材内部への散乱が起こらず、半導体発光素子が発する青色光が光出射面から効率よく外部に放射される。これらの結果、半導体発光装置は、凹部がない状態に比べ凹部がある状態では発光色が青色側にシフトする。
【００１８】
前記凹部の中心位置が前記半導体発光素子の中心位置からずれていても良い。
【００１９】
前記凹部はＶ字溝であっても良い。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明の半導体発光装置の製造方法は、補正前の半導体発光装置の発光色を測定し、この測定値から得られる補正量に基づいて透光性部材に凹部を形成するだけで、青色側に発光色をシフトさせ発光色が狭い色度範囲に収まった半導体発光装置を製造することができる。
【００２１】
以上のように本発明の半導体発光装置は、追加工により形成した凹部を備えているため凹部がない状態に比べ蛍光体が減少しているうえ、凹部の光出射面が平坦であるため、青色側への有効な色度補正が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置の外形図。
【図２】図１のＬＥＤ装置の断面図。
【図３】図１のＬＥＤ装置の製造に係るフローチャート。
【図４】図３の製造工程で製造される他のＬＥＤ装置の断面図。
【図５】図１のＬＥＤ装置の特性図。
【図６】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。
【図７】図６のＬＥＤ装置の特性図。
【図８】本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図１〜８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。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。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
（第１実施形態）
【００２４】
図１から図５により本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０（半導体発光装置）及びＬＥＤ装置１０の製造方法を説明する。先ず図１によりＬＥＤ装置１０の外形を説明する。図１はＬＥＤ装置１０の外形図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が底面図である。（ａ）に示すように、ＬＥＤ装置１０を上部から眺めると長方形の白色反射枠１１に囲まれた透光性部材１２と、透光性部材１２の一部に形成された２個の凹部１３が見える。（ｂ）に示すようにＬＥＤ装置１０を正面から眺めると、白色反射枠１１の下に配置された回路基板１４と、回路基板１４の底面に形成された外部接続電極１５，１６が見える。（ｃ）に示すようにＬＥＤ装置１０を底面から眺めると、回路基板１４の内側の領域に外部接続電極１５，１６が見える。
【００２５】
白色反射枠１１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硬化させたもので、厚さが１００μｍ程度である。透光性部材１２は、シリコーン樹脂に青色光を長波長側に波長変換する蛍光体微粒子を混練し硬化させたものである。凹部１３は透光性部材１２の上面をエンドミルで切削して形成する。外部接続電極１５，１６はＬＥＤ装置１０のアノードとカソードになる。
【００２６】
次に図２により、図１に示したＬＥＤ装置１０の内部構造を説明する。図２は図１（ａ）に示したＡＡ線に沿って描いたＬＥＤ装置１０の断面図である。回路基板１４上には２個のＬＥＤダイ２１（半導体発光素子）がフリップチップ実装されている。回路基板１４の外周部には白色反射枠１１が設けられ、白色反射枠１１の内側に透光性部材１２が存在する。透光性部材１２は、ＬＥＤダイ２１を被覆し、上部に２個の凹部１３を備えている
。凹部１３は、ＬＥＤダイ２１の直上部に存在し、底面が平坦で深さが調整されている。なお本図では回路基板１４の底面に形成された外部接続電極１５，１６を図示している一方で、回路基板１４の上面に形成された内部接続電極及び配線類は図示していない。また内部接続電極と外部接続電極１５，１６を接続するスルーホールも図示していない。
【００２７】
ＬＥＤダイ２１は、突起電極２１ａ上に半導体層と透明絶縁基板が積層したものである。半導体層はｐ型ＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層を含み、ｐ型ＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層の境界部が発光層となる。透明絶縁基板はサファイヤからなり厚さが８０から１２０μｍである。突起電極２１ａはＣｕやＡｕをコアとしたバンプ電極であり前述の内部接続電極と接続する。ＬＥＤダイ２１はフリップチップ実装されているが、一般にＬＥＤダイの実装方法はフリップチップ実装に限られず、ＬＥＤダイを回路基板やリードフレームにダイボンディングし、ワイヤでＬＥＤダイの電極を内部接続電極若しくはリードフレームに接続しても良い。なおフリップチップ実装はワイヤがないため、実装面積を小さくできることや、ワイヤの影による損失がないという長所が知られている。
【００２８】
次に図３によりＬＥＤ装置１０の製造に係るフローチャートを説明する。なお本フローチャートにより示した工程は、ＬＥＤ装置１０を製造する工程を一部分として含んでいる。そこで先ずフローチャートの概要を説明する。初期状態として色度補正前のＬＥＤ装置を準備する。このＬＥＤ装置は補正量算出工程３２において発光色が測定され、補正量が算出される。短波長側に色度補正しなければならない場合、ＬＥＤ装置は凹部を形成する凹部形成工程３３に進む。長波長側に色度補正しなければならない場合、ＬＥＤ装置は散乱部を形成する散乱部形成工程３５に進む。これらの工程３３，３５で色度補正されたＬＥＤ装置は、再測定工程３４，３６において発光色を再び測定される。補正量算出工程３２で補正が不要と判断されたＬＥＤ装置、及び再測定工程３４，３６で所定の色度範囲に入ったことが確認されたＬＥＤ装置は、テーピング工程３７においてキャリアテープに搭載される。
【００２９】
図３で示したように、短波長側に色度を補正したＬＥＤ装置１０以外に、色度補正をしないＬＥＤ装置と長波長側に色度補正したＬＥＤ装置がテーピング工程３７に集まる。そこで各工程３２〜３７を説明する前に図４によりこれらのＬＥＤ装置における追加工の状況を説明する。図４は図３の製造工程で物流するＬＥＤ装置１０以外のＬＥＤ装置の断面図である。（ａ）で示したＬＥＤ装置４１は、図３の補正量算出工程３２において補正が不要と判断されたものであり、追加工を施していないため透光性部材１２の上面が平坦になっている。（ｂ）で示したＬＥＤ装置４２は、補正量算出工程３２において長波長側への補正が必要と判断されたものであり、散乱部形成工程３５における追加工により透光性部材１２の上面に散乱部４３が形成されている。なお補正量算出工程３２において短波長側への補正が必要と判断されたＬＥＤ装置は、凹部形成工程３３で追加工が施され図２のＬＥＤ装置１０となる。
【００３０】
再び図３に戻り各工程３２〜３７を説明する。補正量算出工程３２では、追加工前のＬＥＤ装置に対して色度計により発光色を測定し補正量を算出する。ここで補正量とは目標とする発光色の色度座標とＬＥＤ装置の発光色の色度座標との差である。ＬＥＤ装置の色度座標が所定の範囲内であれば補正は不要と判断する。またＬＥＤ装置の発光色の分布は色度座標系（ｘ，ｙ）において右肩上がりの分布を示すことが多いので、実用的には補正量をｘのみで示すことができる。この場合、目標とする色度座標ｘに対してＬＥＤ装置の色度座標ｘが大きい場合、短波長側への色度補正が必要であると判断する。同様に目標とする色度座標ｘに対してＬＥＤ装置の色度座標ｘが小さい場合、長波長側への色度補正が必要であると判断する。
【００３１】
短波長側への色度補正が必要であると判断したら、ＬＥＤ装置を凹部形成工程３３へ進
め凹部１３（図２参照）を形成する。凹部形成工程３３では予め補正量と凹部１３の深さの関係を示すテーブルを準備しておく。このテーブルを使い補正量に基づいて前記透光性部材１２の一部に光出射面が平坦な凹部１３を形成する。凹部１３はエンドミルで削って形成する。なお凹部１３の直径や位置は各ＬＥＤ装置１０で同じ値をとる。凹部１３を形成すると蛍光体の分量が減るため青色光が波長変換されづらくなる。この結果、ＬＥＤ装置１０（図１，２参照）の発光色は短波長側（青色側）にシフトする。
【００３２】
凹部１３を形成したらＬＥＤ装置１０の発光色を再び測定する（再測定工程３４）。ＬＥＤ装置１０の発光色の色度座標（ｘ，ｙ）が規格内に入ったらＬＥＤ装置１０をテーピング工程３７に進める。ＬＥＤ装置１０の発光色が規格内に入らなかったら、ＬＥＤ装置１０を廃棄するか、あらためて凹部形成工程３３又は散乱部形成工程３５に進めても良い。また再測定工程３４では色度とともに輝度も測定し、輝度に基づいてＬＥＤ装置１０をランク分けしておいても良い。
【００３３】
長波長側への色度補正が必要であると判断したら、ＬＥＤ装置を散乱部形成工程３５へ進め散乱部４３（図４（ｂ）参照）を形成する。散乱部形成工程３５でも予め補正量と散乱部４３の関係を示すテーブルを準備しておく。なお散乱部の変数としては面積や位置を与える。このテーブルを使い補正量に基づいて前記透光性部材１２の一部に散乱部４３を形成する。散乱部４３はドリルで形成され、補正量に応じて面積や位置が調整される。散乱部４３で散乱する青色光は、一部分が透光性部材１２（図４（ｂ）参照）の内部に戻り、蛍光体により長波長側（黄色より）に波長変換される。この結果、ＬＥＤ装置４２（図４（ｂ）参照）の発光色は長波長側にシフトする。
【００３４】
散乱部４３を形成したらＬＥＤ装置４２の発光色を再び測定する（再測定工程３６）。ＬＥＤ装置４２の発光色の色度座標（ｘ，ｙ）が規格内に入ったらＬＥＤ装置４２をテーピング工程３７に進める。ＬＥＤ装置４２の発光色が規格内に入らなかったら、ＬＥＤ装置４２を廃棄するか、あらためて凹部形成工程３３又は散乱部形成工程３５に進めても良い。また再測定工程３６では色度とともに輝度も測定し、輝度に基づいてＬＥＤ装置４２をランク分けしておいても良い。
【００３５】
最後にテーピング工程３７において規格内に入ったＬＥＤ装置１０，４１，４２（図２，４参照）をキャリアテープに実装する。キャリアテープは輝度ランク別としても良いし、輝度ランクの異なるＬＥＤ装置１０，４１，４２をキャリアテープ上で分散するように配列し輝度ランクを平均化しても良い。
【００３６】
次に図５によりＬＥＤ装置１０（図１，２参照）における補正量と凹部１３の形状の関係を説明する。図５はＬＥＤ装置１０における補正量と凹部１３の深さとの関係を示す特性図である。横軸が凹部１３（図１，２参照）の深さ、縦軸が補正量（色度変化Δｘ）である。ＬＥＤダイ２１は平面サイズが２９０μｍ×５００μｍで、厚さが１２０μｍである。凹部１３は円筒状で直径が６００μｍである。凹部１３を１００μｍまで削る場合、最大で１．５／１００程度色度座標ｘを移動させることができる。
【００３７】
凹部形成工程３３と散乱部形成工程３５は切削だけにより色度を調整していることが共通している。このため製造装置など共通化できる要素が多い。
（第２実施形態）
【００３８】
第１実施形態で示したＬＥＤ装置１０（図１，２参照）は補正量に応じて凹部１３の深さを調整していたが、前述したように凹部の位置を変更することでも補正量を調節できる。そこで図６，７により本発明の第２実施形態として凹部の位置を変更することにより補正量を調節したＬＥＤ装置６０について説明する。図６はＬＥＤ装置６０の断面図である
。図２で示した第１実施形態におけるＬＥＤ装置１０の断面図に対し、図６では凹部６３の位置のみが異なっている。すなわち凹部６３の中心位置はＬＥＤダイ２１の中心位置からずれている。ＬＥＤ装置６０は補正量に応じてこの移動量（ずれ量）を調整する。
【００３９】
ＬＥＤダイ２１が発する青色光の放射強度はＬＥＤダイ２１の直上部が最も強いので、凹部６３がＬＥＤダイ２１の直上部にあれば青色側への色度補正量が最も大きくなる。この状態と比較して、図６のように凹部６３がＬＥＤダイ２１の直上部からずれていると青色側への補正量が小さくなる。
【００４０】
そこで図７によりＬＥＤ装置６０（図６参照）における補正量と凹部６３（図６参照）の位置の関係を説明する。図７はＬＥＤ装置６０における補正量と凹部６３の位置の関係を示す特性図である。横軸が凹部６３の移動量（ＬＥＤダイ２１の中心位置と凹部６３の中心位置の距離であり、縦軸が補正量（色度変化Δｘ）である。ＬＥＤダイ２１は平面サイズが２９０μｍ×５００μｍで、厚さが１２０μｍである。凹部６３は円筒状で、直径が６００μｍ、深さが１００μｍである。凹部６３を０〜６００μｍの範囲で移動させると−１．５／１００〜０程度色度座標ｘを変化させることができる。
（第３実施形態）
【００４１】
第１実施形態で示したＬＥＤ装置１０（図１，２参照）及び第２実施形態で示したＬＥＤ装置６０（図６参照）の凹部１３，６３は円筒状であった。しかしながら凹部の形状は円筒状に限られない。そこで図８により第３実施形態として凹部の形状がＶ字溝となるＬＥＤ装置８０を説明する。図８はＬＥＤ装置８０の断面図である。図２で示したＬＥＤ装置１０の断面図に対し、図８では凹部８３の位置と形状が異なっている。すなわち凹部８３は、中心位置がＬＥＤダイ２１の中心位置からずれており、Ｖ字溝となっている。ＬＥＤ装置８０は補正量に応じてこのずれ量を調整する。また凹部８３は、透光性部材１２の上面だけのダイシングで形成し、斜面が平坦になっており青色光の散乱を誘発しない。
【００４２】
なお図８に示したＬＥＤ装置８０のＶ字溝（凹部８３）と図４（ｂ）に示したＬＥＤ装置４２の散乱部４３とを比較すると、Ｖ字部分の大きさと数が違うだけのように見える。しかしながらＶ字溝（凹部８３）は紙面の表裏方向に延びる一本の溝であるのに対し、散乱部４３のＶ字部分はドリルで形成した円錐形の孔の断面である。またＶ字溝（凹部８３）の幅は散乱部４３のＶ字部分の最大径の数倍程度ある。この結果、散乱部４３のＶ字部分は光を散乱する能力が高い一方、Ｖ字溝（凹部８３）は光を散乱しないか或いはほとんど散乱させることがない。
【符号の説明】
【００４３】
１０，４１，４２，６０，８０…ＬＥＤ装置（半導体発光装置）、
１１…白色反射枠、
１２…透光性部材、
１３，６３，８３…凹部、
１４…回路基板、
１５，１６…外部接続電極、
２１…ＬＥＤダイ（半導体発光素子）、
２１ａ…突起電極、
３２…補正量算出工程、
３３…凹部形成工程、
３４，３６…再測定工程、
３５…散乱部形成工程、
３７…テーピング工程、
４３…散乱部。
【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】
2014041863.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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