(57)【要約】  本発明の発光装置(400)は、基板(401)に半導体発光素子(403)が搭載され、前記発光素子(403)は蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体(405)で覆われ、前記発光素子(403)と前記枠状構造体(405)との空間に透光性樹脂材料(406)が充填されている。前記枠状構造体(405)は、予め成形されたものを組み込むのが好ましい。この発光装置(400)は、半導体発光素子(403)を基板(401)に搭載した後、蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体(405)で前記発光体素子(403)を覆い、前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料(406)を充填して得る。これにより、蛍光体層の均一が高い発光素子及び量産性の高い発光素子の製造方法を提供する。
2010023992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半導体発光素子が搭載された発光装置であって、
前記発光素子は蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で覆われ、
前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂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】
前記蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体は、有機系及び／又は無機系の蛍光体、及び光散乱剤を含む請求項１の発光装置。
【請求項３】
前記枠状構造体の構成する樹脂及び／又は前記透光性樹脂材料は、シリコーン系ゴム又はゲルである請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記枠状構造体の外側には、さらにレンズを配置した請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記レンズは、シリコーン系ゴム又はレジンである請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記枠状構造体は、５〜２０質量％の蛍光体を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記透光性樹脂にも蛍光体を配合させる請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記枠状構造体の内面および天板内面で形成される空間は、前記発光素子の外周より０．２〜１．０ｍｍ大きい請求項１〜４，６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光素子の周囲と枠状構造体内面との間隔及び前記発光素子上面と枠状構造体の天面の内面との間隔は等しい請求項１〜４，６，８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記枠状構造体の厚さは、０．２〜２．０ｍｍ、高さは０．５〜３ｍｍである請求項１〜４，６，８，９のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
基板に半導体発光素子が搭載された発光装置の製造方法であって、
前記発光素子を基板に搭載した後、
蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で前記発光体素子を覆い、
前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料を充填したことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記枠状構造体は、前記発光体素子を覆う形状に予め成形しておく請求項１１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記枠状構造体は、あらかじめ所定の濃度に蛍光体を含有し、かつ所定の形状に成型された枠状の構造体を、基板上の発光素子の近傍に配置し、発光素子と基板ならびに枠状構造体で形成された空間に透光性樹脂を充填した後これを硬化させる請求項１１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記透光性樹脂にも蛍光体を配合させる請求項１１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１５】
前記枠状構造体は、コンプレッション成型により成形されている請求項１１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１６】
前記枠状構造体の外側には、さらにシリコーンゴム又はレジンを含むレンズを直接成形した請求項１１〜１５のいずれか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】
本発明は半導体発光素子が蛍光体を含有する樹脂性の枠状構造体で覆われた発光装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置は、発光素子を基板に配置しその発光素子の周囲を蛍光体を含む封止樹脂で覆われている構造のものが多くある。発光素子から発する光により蛍光体が励起し異なる波長の光を発生させることにより目的の波長の光を得る技術が採用されている。【０００３】
多くの場合、蛍光体は透光性樹脂に混合され、発光素子の周辺に充填又は塗布或いは被覆後に硬化させている。特許文献１のポッティング方法、特許文献２のディッピング方法、特許文献３のスクリーン印刷方法、特許文献４の方法、特許文献５の金型成型方法など様々な製造方法が提案されている。【０００４】
図４Ａは下記特許文献１に開示されている従来の樹脂封止式の形成方法を示す概略断面図である。発光装置１００は基板１０１上の電極１０９に発光素子１０２が実装され、さらに蛍光体１０３を含む被覆材で覆われている。その発光素子の実装方法の一例としては蛍光体１０３を含む被覆材１０４を滴下装置１０８の細管１０７を通して吐出しキャビティ１０６内に滴下した後、被覆材１０４を硬化させ、発光素子１０２は蛍光体１０３を含む被覆材１０４で覆われる。【０００５】
しかし、前記の樹脂封止式の形成方法によれば被覆材１０４に蛍光体１０３をあらかじめ混合したポッティング材を滴下する方法は、被覆材が固化する際、被覆材の表面張力や粘度により形状が変形するため、寸法精度がよくないばかりか、図４Ｂに示すように壁面や液面での形状不安定や、図４Ｃのように製造工程で傾きが生じることもある。いずれの場合でも、発光素子上を覆った被覆材１０４の厚さが変化してしまい、製品不良に直結することになる。【０００６】
ポッティング加工を開始すると同時に、被覆材中の蛍光体はそれぞれの比重差が有るので、シリンジ内で序所に沈殿しポッティング材配合物中の蛍光体濃度の不均衡を生じる。図４Ａを例にすると、シリンジ１０８内の被覆材１０４に含まれる蛍光体１０３は時間とともに沈降し細管１０７付近に多く存在するようになる。反面シリンジ上方では希薄となる。こうして、被覆材中の蛍光体濃度は吐出作業開始当初は設定通りであっても、生産時間の経過で徐々に変化し、ある段階を越すと逆にさらに希薄になる。蛍光体の沈降は滴下後、硬化前のキャビィティ１０６に於いても起こる。従って、発光体の周囲に蛍光体が均一に被覆されないばかりでなく、最終的な製品毎の発光ばらつきにおいて大変大きなものとなる。こうしてできた発光装置は、蛍光体量のムラにより配光色度が一様でないため場合、特に不具合となる。【０００７】
蛍光体を含む被覆材の被覆厚さのバラツキを抑制する手段として図５Ａ−Ｂに示すようなスクリーン印刷方法が知られている（特許文献３）。発光装置２００に実装された発光素子２０１の周囲は蛍光体２０２を含有した被覆層２０７で覆われている。蛍光体２０２を含有した被覆材２０３は所定の形状に開口したキャビティ２０６をもつスクリーンメタルマスク２０４の上面に供給され、さらにスキージ２０５で延ばしながらキャビティ２０６に充填される。こうして充填された被覆材を硬化させて、発光素子２０１の周囲に被覆層２０７を所定の厚さで形成することができるとされる。【０００８】
しかし、スクリーン印刷方法では依然加工中に蛍光体が配合された被覆材に蛍光体濃度の不均衡が生じることは避けられない。また、スクリーンメタルマスクを発光素子の位置に対して精度よく設置することは難しく、厚さ精度の上昇の反面、位置精度の低下を招く。また、多数の発光素子に一度に塗布することも困難であるという問題がある。【０００９】
金型成型方法は、他の手段より厚さ、位置、寸法、濃度などの精度を高くすることができる。図６Ａ−Ｃはトランスファー成型による被覆方法を示す概略図である（特許文献５）。トランスファー成型金型３００は３枚の構造からなっている。下型３０１には基板を挿入するキャビティ３０２が設けられている。中型３０３の下側には被覆層を成型する為のキャビティ３０４がある。又中型の上側には材料を仕込むためのポット３０６があり、上型３０５はポット３０６に仕込んだ材料を加圧注入する構造となっている。発光素子３１０を実装した基板３１１は下型３０１のキャビティ３０２に収められる。発光素子３１０と基板３１１と電極３０７ならびに中型３０３の下側にあるキャビティ３０４で形成された空間が蛍光体層の形状となる。蛍光体３１２を含んだ被覆材３１３は中型３０３の上側にあるポット３０６に適量仕込まれる。上型３０５で加圧することにより、被覆材３１３は注入口３１４からランナー３１５を通りゲート３１６を介してキャビティ３０４へと注入される。適切な時間と温度で加圧を保持し被覆材を硬化させた後金型から取り出す。【００１０】
しかしこの方法は、注入口、ランナー、ポットなどの製品以外の部分で多くのスクラップ材料が発生する。蛍光体は極めて高価であるため経済的な視点から大きな問題がある、さらにこの方法は大量に短時間で成型するには限界があるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１１９８３８号公報
【特許文献２】特開平５−２９１６２９号公報
【特許文献３】特開２００５−１２３２３８号公報
【特許文献４】特開２００６−４９５２４号公報
【特許文献５】特開平８−７８４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、蛍光体層の均一性が高く量産性の高い発光装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の発光装置は、基板に半導体発光素子が搭載された発光装置であって、前記発光素子は蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で覆われ、前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料が充填されていることを特徴とする。【００１４】
本発明の発光装置の製造方法は、基板に半導体発光素子が搭載された発光装置の製造方法であって、前記発光素子を基板に搭載した後、蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で前記発光体素子を覆い、前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、あらかじめ所定の寸法、濃度で形成された蛍光体が含有された枠体を基板上の半導体発光素子の上に配置することで、蛍光体層の均一が高い発光素子及び量産性の高い発光素子とすることができる。また本発明は、蛍光体組成物はすでに所定の形状に成型された枠状の構造体となっているため、寸法及び濃度が加工中に変動することはなく所望の光放射特性を実現する発光素子を提供することができる。さらに、製品毎の配光色度が一様となるので、従来方法に付きまとう、最終製品での選定、選別の要がなくなるので工数の低下、歩留まりの低下を良好に抑制することができる。加えて、蛍光体が配合された透光性樹脂をあらかじめ構造体に形成させているので、基板上で形成させる他の製造方法と比べ、格段に向上された寸法精度を得ることができる。その結果、製品の品質だけではなく機能も上昇するので、難易度の高い光学設計を成し得る。また、透光性樹脂を充填する空間は構造体により形成されるので、従来方法と比較すると製造コストが抑えられ且つ設計変更にも対応しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１Ａは本発明の第一の実施形態における発光装置を模式的に示す断面図、図１Ｂは同平面図である。
【図２】図２Ａ−Ｃは本発明の第一の実施形態における発光装置を製造する工程を示す断面図である。
【図３】図３Ａ−Ｉは本発明の第二の実施形態における発光装置を製造する工程を示す断面図である。
【図４】図４Ａ−Ｃは従来のポッティングによる発光素子の被覆方法を示す断面図である。
【図５】図５Ａ−Ｂは従来のスクリーン印刷による発光素子の被覆方法を示す断面図である。
【図６】図６Ａ−Ｃは従来の金型成型による発光素子の被覆方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の発光装置は、基板に半導体発光素子を搭載し、その外側に蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で覆い、前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料を充填している。
【００１８】
前記蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体は、有機系及び／又は無機系の蛍光体、及び光散乱剤を含むことが好ましい。
【００１９】
また、前記枠状構造体を構成する樹脂及び／又は前記透光性樹脂材料は、シリコーン系ゴム又はゲルであることが好ましい。シリコーン系ゴム又はゲルは耐熱性が高い利点がある。さらに透光性樹脂材料の硬化時の歪はシリコーン系ゴム又はゲルの枠状構造体により吸収され、均一な充填層が形成できる。
【００２０】
前記枠状構造体の外側には、さらにレンズを配置するのが好ましい。これにより、光の指向性を制御できる。
【００２１】
このレンズも耐熱性が高いことからシリコーン系ゴム又はレジンであることが好ましい。
【００２２】
前記枠状構造体は、前記発光体素子を覆う形状に予め成形しておくのが好ましい。
【００２３】
本発明の好ましい一例は、あらかじめ所定の濃度に蛍光体を含有し、かつ所定の形状に成型された枠状の構造体を、基板上の発光素子の近傍に配置し、発光素子と基板ならびに枠状構造体で形成された空間に透光性樹脂を充填した後これを硬化させることである。
【００２４】
また、蛍光体を含有する枠状構造体の空間に充填する透光性樹脂に蛍光体を配合させてもよい。
【００２５】
（実施形態１）
本発明の第一の実施形態について図１Ａ−Ｂ〜図２Ａ−Ｃに基づいて説明する。
【００２６】
図１Ａは本実施形態に係わる半導体発光装置を模式的に示す断面図、図１Ｂは同平面図、図２Ａ−Ｃは同実施形態の製造工程を示す断面図である。発光装置４００の基板４０１には所定の導電回路をもつリード電極４０２が形成されている。基板４０１又はリード電極４０２の上には発光素子４０３が配置され、さらに発光素子４０３の表面とリード電極４０２は金属細線４０４により電気的に接続されている。発光素子４０３の周囲は蛍光体４０８を含有した枠状構造体４０５が配置され、枠状構造体４０５と発光素子４０３並びに基板４０１で形成された空間に透光性樹脂４０６が充填されている。またその外装にはレンズ形状の構造体４０７が装着されている。
【００２７】
発光素子４０３の基板４０１への装着は、例えばダイボンダーマシンを使用して行い、基板上のリード電極４０２との接続は金属細線４０４でワイヤーボンディングすることで行う。
【００２８】
基板４０１の材質は限定されないが、ガラスエポキシ、ポリイミド、エポキシ樹脂含浸アラミド不織布、セラミック等のプリント基板なら良好に使用することができる。近年の発光装置は発熱量も多くなりより効果的な放熱が必要であるので、セラミックを基板としたセラミックス基板やアルミニウム基板に代表される金属基板やアルミナ等の金属酸化物を応用した基板などを使用する事が望ましいがこれに制約されるものではない。
【００２９】
発光素子４０３の種類は特に限定されないが、例えばサファイアで形成された素子基板にIII族窒化物系化合物すなわちＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＩｎＡｌＧａ系などからなる半導体層が積層されている。素子基板は他にＳｉＣ、ＧａＰなどが使用できるがこれらに制約されるものではない。
【００３０】
発光素子４０３の発する波長は紫外領域から可視領域までさまざまであるが、目的に合わせて任意に選択される。例えば青色、赤色、緑色など所望する発光色を選択する。同系の発光色の素子を複数用いることもできる。また、異なる発光色の発光素子を組み合わせて、様々な発光色を得ることができる。
【００３１】
基板、発光素子の寸法は特に限定されるものではない。また、枠状構造体の寸法も、基板に搭載された発光素子の寸法並びに数量により設定される。ただし、枠状構造体の内面周囲および天板内面面で形成される空間部（図１の充填材４０６の部分）は、発光素子に結合されている金属細線４０４と干渉しない程度に発光素子より大きくする必要がある。好ましくは、発光素子の外周より０．２〜１．０ｍｍ程度大きくする。発光素子の周囲と枠状構造体周囲の内面との間隔、及び発光素子の上面と枠状構造体の天板の内面との間隔は等しくするのが望ましい。また、枠状構造体の厚さは、蛍光体の配合量、発光色などにより調整され０．２〜２．０ｍｍが好ましい。０．２ｍｍ未満の厚さでは形態維持が困難になり、２．０ｍｍを超える厚さでは発光効率が悪くなる傾向となる。高さは０．５〜３ｍｍが好ましい。
【００３２】
枠状構造体の形態は、単一の発光素子の周囲を均一に覆うためには枡状がよいが、複数の発光素子を同時に覆う場合、その発光素子の配置により適正な形状が選択され、円、多角形、楕円などでもよい。また、光学設計により、半球状、非球面のレンズ状の形態にしてもよい。
【００３３】
レンズ状構造体の形状は、所望する発光装置から発する光の指向性により調整される。集光、拡散など目的によって凹、凸、フレネル、球面、非球面など任意の形態にする。また、個々の発光素子毎に発光素子とほぼ等しい径のレンズを複数設置してもいいし、複数の発光素子を単一レンズで同時に覆ってもよい。
【００３４】
図２Ａに示すように、基板４０１上には発光素子４０３を搭載し接続するための電極４０２並びに発光装置を接続するための金属細線４０４が形成されている。電極は銅、リン青銅、鉄、ニッケルなどの電気良導体が用いられ、表面に金、銀、白金、パラジウム等の貴金属メッキを施すこともできる。
【００３５】
発光素子４０３は蛍光体で覆う必要がある。図２Ｂに示すように、発光素子４０３の近傍に、蛍光体４０８を含有した被覆材４１０をあらかじめ成型した枠状構造体４０５を配置する。次いで、枠状構造体４０５と発光素子４０３、基板４０１で形成された空間４１１に充填材４０６が注入口４０９から充填される。
【００３６】
蛍光体４０８は、発光素子４０３の発する発光色と所望する発光装置の発光色により選択される。例えば、ピーク波長が０．４５μｍ付近の青色の発光素子に、その光を受けてピーク波長０．５７μｍ付近に発光する蛍光体から発する光を混合させて白色光を得ることができる。
【００３７】
蛍光体４０８の種類と量は特に限定されず、有機系、無機系を問わず粒子状の蛍光体を用いることができる。主にはＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、ＢＯＳ（バリウム・オルトーシリケート）系蛍光体、ＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体があり、発光素子と同様目的に合わせて紫外、赤色系、青色系、黄色系、緑系の光を発するものの中から一種ないし複数種を組み合わせて選択される。被覆材に配合する蛍光体の量は、所望する発光色により分量を調節する。一例として、被覆材１００質量％に対して蛍光体５〜２０質量％の範囲で添加する。
【００３８】
また、枠状構造体４０５には、蛍光体のほかに指向性を調整する目的で適量の光散乱材を配合することもできる。光散乱材には酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などがある。
【００３９】
枠状構造体４０５を構成する被覆材４１０並びに枠状構造体４０５と発光素子４０３、基板４０１で形成された空間４１１に充填する充填材４０６、透光性を有する樹脂状組成物から選択される。ここで、透光性樹脂材料とは、厚さ２ｍｍのシート又は板において、波長５８０ｎｍの光を透過させたときの透過度が９０％以上の樹脂を言う。
【００４０】
この樹脂状組成物は熱可塑性でも熱硬化性でも選択可能で、アクリル、ポリカーボネート、ウレタン、メタクリル酸系、メタクリル酸エステル系、シリコーンなどが使用できる。また、樹脂に限らずゴム状、及びゲル状のものでもよい。光透過性、耐熱性とともに紫外線に対する耐性等が優れることから、シリコーン系であることが望ましい。また、温度変化による応力を緩和する点から、硬化後の性状がゴム又はゲル状であることが望ましい。また、枠状構造体４０５を構成する被覆材４１０並びに枠状構造体４０５と発光素子４０３、基板４０１で形成された空間４１１に充填する充填材４０６は必ずしも同一でなくでもよい。
【００４１】
枠状構造体４０５はコンプレッション成型によって成型されている。コンプレッション成型はトランスファー成型、インジェクション成型と比較して成型スクラップの発生は少なく、また一度に多数の成型品を得ることができる。他に、シート状に圧延し打抜く或いはカットして得る方法、押し出し成型したものをスライスして得る方法であってもよい。またこれらの複合で成型してもよいし、同一あるいは別々の方法で得られた複数部品を組み合わせても良い。
【００４２】
枠状構造体４０５は基板４０１にシリコーン系加圧接着剤で固定されているのが好ましい。もちろん他の接着剤などで貼り付けてもよいし、もともとの枠状構造体の素材が有しているタック性を利用しても良い。また、直接基板上に一体成型してもよい。
【００４３】
充填材４０６の充填は一例としてシリンジにより注入したが、枠状構造体の形状によって、ポッティング、スクリーン印刷、ナイフコートなどすでに公知である従来技術を利用しても良い。
【００４４】
図２Ｃに示すように、さらに指向性を制御するために、レンズ状構造体４０７を設置することができる。レンズ状構造体４０７はシリコーンゴム又はシリコーンレジンで成型するのが好ましい。レンズ状構造体４０７は基板４０１上に直接金型成型できる。また、コンプレッション、トランスファー、インジェクションといった従来からの金型成型によってあらかじめ得られたレンズ状構造体を、粘着剤、接着剤などで基板の上に貼り付けてもよいし、機械的なはめあわせ構造などで固定しても良い。
【００４５】
レンズ状構造体４０７の性状は、ガラス、樹脂、ゴム、いずれでもよいが、光透過性、耐熱性とともに紫外線に対する耐性などが優れることと価格を考え、シリコーン系の材質であることが望ましい。
【００４６】
（実施の形態２）
第二の実施形態を図３Ａ−Ｉに基づいて説明する。枠状構造体は、蛍光体６０１を含有した被覆材６０２を押し出し成型機６００により押し出し成型して得る。被覆材６０２は押し出し成型機６００のシリンダーに充填され、さらにスクリューを回転させて加圧される。加圧された被覆材６０２は口金６０３から押し出され（図３Ａ）、次いで加熱硬化させチューブ状成型品６０７が得られる（図３Ｂ）。押し出し成型は短時間で完了させることができるだけでなく、常にスクリューの回転により被覆材６０２は攪拌された状態であるため、極めて均質に蛍光体を含むチューブ状成型品６０７が連続的に得られる。
【００４７】
また、口金６０３を変える事により輪状、多角形状、楕円状などの任意な形状にできる。チューブ状成型品６０７は端面から等間隔で連続的にスライス刃６０４にて押切られる（図３Ｃ−Ｅ）。こうして、任意の形状の枠状構造体５０１を得ることができる（図３Ｆ）。この例では、天板は形成していない。
【００４８】
こうして得られた枠状構造体５０１を基板５０４と電極５１０を含む発光装置上に配置すると、枠状構造体５０１、発光素子５０３と基板５０４で空間５０２を形成することができる（図３Ｇ）。充填材５０５は所定の形状に開口したスクリーン版５０６を介してスキージ５０７で延ばしながら充填される。また、充填材には発光装置の機能と特性調整のため、蛍光体５０８を含有している（図３Ｈ）。このようにして本実施形態の発光装置５０９を得る（図３Ｉ）。
【実施例】
【００４９】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
富士高分子工業社製シリコーンゴム「ＦＳＧ３１６１Ｋ２Ｃ」に、Ｉｎｔｅｒｍａｔｉｘ社製商品名「ＹＲ４５０」（黄色の蛍光体）を１０質量％均一に配合した。この配合物をコンプレッション金型を用い、１５０℃で５分間圧縮成形し、一面（底面）が開放された直方体の枠状構造体を得た。内寸法は縦４ｍｍ、横４ｍｍ、高さ１ｍｍ、外寸法は縦４．７５ｍｍ、横４．７５ｍｍ、高さ１．７５ｍｍとした。枠状構造体の厚さ（被覆厚さ）は０．７５ｍｍであった。また外周４辺のうちの一辺の面には直径０．３ｍｍの貫通穴を設けた。縦１．２ｍｍ、横１．２ｍｍ、高さ０．３ｍｍの発光素子（発光色は４５０ｎｍ付近の青色のもの）が１．５ｍｍのピッチで２×２個、合計４個搭載された基板の概略中央に前記枠状構造体を配置した。次いで、熱硬化シリコーン、ＯＥ−６３５１（製品名、東レダウコーニング株式会社製）を０．３ｍｍの貫通穴からシリンジを使い充填し、１５０℃で１２０分間加熱し硬化させた。その後、トランスファー金型を用い、球半径Ｒ８ｍｍの半球状のレンズ状構造体を基板上に直接成型した。材料は熱硬化性シリコーン、ＦＳＧ３１６１Ｋ２Ｃ（富士高分子工業株式会社製）、成型条件は１５０℃で５分間とした。得られた発光装置は図１に示すとおりであり、蛍光体層の均一性が高い発光素子及び量産性の高い発光素子とすることができた。さらに、寸法及び濃度が加工中に変動することはなく所望の光放射特性を実現する発光素子とすることができた。【００５０】
得られた発光装置に電流を流し、コニカミノルタ製ＣＡ−２０００で色温度を測定した。１００ｍＡの電流を流したところ、色温度４１００Ｋ、色座標Ｘ０．４、Ｙ０．４５の白色光を得た。また、前記シリコーンゴム「ＦＳＧ３１６１Ｋ２Ｃ」の厚さ２ｍｍのシート又は板に波長５８０ｎｍの光を透過させたときの透過率は９３％であった。【００５１】
（実施例２）
枠状構造体の蛍光体濃度と被覆厚さを下記の表１とした以外は実施例１と同様に発光装置を作製した。得られた発光装置を実施例１と同じ方法で発光させ、色温度を測定した。これらの条件と結果を表１に示す。【００５２】
【表１】
2010023992.tif 000003
【００５３】
蛍光体濃度が低いときは蛍光体含有層の厚さを厚くする必要がある。この結果、材料を多く消費し、発光効率は悪くなる傾向となった。また、蛍光体濃度が高いと色温度が低くなり、蛍光体含有層の厚さは少なくでき、材料は少なくて済むことがわかった。しかし、あまり薄くすると強度が低下するうえ、蛍光体の効率は濃度を高くするに従い鈍化することが解った。以上から枠状構造体の蛍光体濃度は５〜２０質量％が好ましいことがわかった。【００５４】
（比較例１）
比較例として従来技術のように、蛍光体を配合していない直方体の枠状構造体を成型し、蛍光体を配合した充填剤を、配合後任意の時間経過してから注入し、硬化させた。得られた発光装置を実施例１と同じ方法で発光させ、色温度を測定した。これらの条件と結果を実施例１の結果とともに表２に示す。【００５５】
【表２】
2010023992.tif 000004
【００５６】
表２から明らかなとおり、実施例１の発光装置は経過時間によらずほぼ一様の色温度であったが、比較例１の発光装置は、経過時間とともに色温度が変動した。充填剤に配合された蛍光体が沈降し、注入する充填剤に含有される蛍光体濃度が濃くなったためである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の発光装置の製造方法及び発光装置は照明、ディスプレイ、バックライト等の光源に利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１００，２００，４００，５０９  発光装置
１０１，３１１，４０１，５０４  基板
１０２，２０１，３１０，４０３，５０３  発光素子
１０３，２０２，３１２，４０８，５０８，６０１  蛍光体
１０４，２０３，３１３，４１０，６０２  被覆材
１０６，２０６  キャビティ
１０７  細管
１０８  シリンジ
２０４  メタルマスク
２０５，５０７  スキージ
２０７  被覆層
３００  成型金型
３０１  下型
３０２  基板を挿入するキャビティ
３０３  中型
３０４  被覆層を成型する為のキャビティ
３０５  上型
３０６  ポット
３１４  注入口
３１５  ランナー
３１６  ゲート
１０９，３０７，４０２，５１０  電極
４０４  金属細線
４０５，５０１  枠状構造体
４０６，５０５  充填材（透光性樹脂材料）
４０７  レンズ状構造体
４０９  注入口
４１１，５０２  充填材を充填する空間
５０６  スクリーン版
６００  押し出し成型機
６０３  口金
６０４  スライス刃
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半導体発光素子が搭載された発光装置であって、
前記発光素子は蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で覆われ、
前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料が充填されており、
前記枠状構造体を構成する樹脂及び前記透光性樹脂材料は、シリコーン系ゴム又はシリコーン系レジンであり、
前記枠状構造体の外側にはシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジンからなるレンズが直接成形されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体は、有機系及び／又は無機系の蛍光体、及び光散乱剤を含む請求項１の発光装置。
【請求項３】
前記枠状構造体は、５〜２０質量％の蛍光体を含有する請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透光性樹脂にも蛍光体を配合させる請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記枠状構造体の内面および天板内面で形成される空間は、前記発光素子の外周より０．２〜１．０ｍｍ大きい請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光素子の周囲と枠状構造体内面との間隔及び前記発光素子上面と枠状構造体の天面の内面との間隔は等しい請求項１〜３，５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記枠状構造体の厚さは、０．２〜２．０ｍｍ、高さは０．５〜３ｍｍである請求項１〜３，５，６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
基板に半導体発光素子が搭載された発光装置の製造方法であって、
前記発光素子を基板に搭載した後、
蛍光体を含有するシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジン製の枠状構造体で前記発光体素子を覆い、
前記発光素子と前記枠状構造体との空間にシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジン製の透光性樹脂材料を充填し、
前記枠状構造体の外側にはシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジンからなるレンズを直接成形することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記枠状構造体は、前記発光体素子を覆う形状に予め成形しておく請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記枠状構造体は、あらかじめ所定の濃度に蛍光体を含有し、かつ所定の形状に成型された枠状の構造体を、基板上の発光素子の近傍に配置し、発光素子と基板ならびに枠状構造体で形成された空間に透光性樹脂を充填した後これを硬化させる請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記透光性樹脂にも蛍光体を配合させる請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記枠状構造体は、コンプレッション成型により成形されている請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の発光装置は、基板に半導体発光素子が搭載された発光装置であって、前記発光素子は蛍光体を含有する樹脂製の枠状構造体で覆われ、前記発光素子と前記枠状構造体との空間に透光性樹脂材料が充填されており、前記枠状構造体を構成する樹脂及び前記透光性樹脂材料は、シリコーン系ゴム又はシリコーン系レジンであり、前記枠状構造体の外側にはシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジンからなるレンズが直接成形されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の発光装置の製造方法は、基板に半導体発光素子が搭載された発光装置の製造方法であって、前記発光素子を基板に搭載した後、蛍光体を含有するシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジン製の枠状構造体で前記発光体素子を覆い、前記発光素子と前記枠状構造体との空間にシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジン製の透光性樹脂材料を充填し、前記枠状構造体の外側にはシリコーン系ゴム又はシリコーン系レジンからなるレンズを直接成形することを特徴とする。
【国際調査報告】
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2010023992.tif 000012
2010023992.tif 000013
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