(57)【要約】【課題】  半導体発光素子（ＬＥＤチップ）が大きくなったとしても、色むらの少ない半導体発光装置等を提供すること。【解決手段】  ベース基板１２に搭載されたＬＥＤチップ１４と、当該ＬＥＤチップ１４を覆う蛍光体１６とを有する半導体発光装置１０において、前記ＬＥＤチップ１４を略六角柱状に形成すると共に、前記蛍光体を略円柱状に形成した。ここで、前記略円柱の軸心が前記略正六角柱の軸心にほぼ一致するように、前記ＬＥＤチップ１４に対して前記蛍光体１６が配されている。【選択図】          図１
2006156837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を含み、略正六角柱状をした半導体多層膜を有する発光素子と、
略円柱状の外形を有し、前記発光素子の側面および光取出し側主面を覆う蛍光体と、
を備えることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記略円柱の軸心が前記略正六角柱の軸心にほぼ一致するように、前記発光素子に対して前記蛍光体が配されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記略正六角柱の横断面に現れる略正六角形が、少なくとも１．４ｍｍの対角長を有する大きさであることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記発光素子は、前記半導体多層膜の結晶成長の基礎となった光透過性単結晶基板を有するＬＥＤチップであって、
前記半導体発光装置は、さらに、
前記ＬＥＤチップをフリップチップで搭載し、当該ＬＥＤチップのｐ側電極と接続された第１の給電端子とｎ側電極と接続された第２の給電端子とを有するベース基板を備え、
前記蛍光体の一部を前記ベース基板が支持し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】
実装基板を有し、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子が、少なくとも１個、前記実装基板に実装されていることを特徴とする照明モジュール。
【請求項６】
光源として、請求項５に記載の照明モジュールを備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ（Ｌight  Ｅmitting  Ｄiode）」と言う。）チップ等の半導体発光素子を有する半導体発光装置、当該半導体発光装置を用いた発光モジュールおよび照明装置に関し、特に、蛍光体によって所望色の可視光を得る半導体発光装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは白熱電球やハロゲン電球に比べて高効率・長寿命であり、特に、近年、白色ＬＥＤの高輝度化が進むにつれ、当該白色ＬＥＤを照明用途に用いる研究が活発になされている。点光源であるＬＥＤは、中でもその特性から店舗、美術館、ショールームなどのスポット照明として、従来普及しているハロゲン電球等の代替光源としての用途が期待されている。
【０００３】
現在、白色ＬＥＤの主流は、青色光を発するＬＥＤベアチップと当該青色光で励起されて黄色光を発する蛍光体とを組み合わせ、青色光と黄色光との混色によって白色光を得るものである。このような、ベアチップと蛍光体との組合せからなる白色ＬＥＤは、一般的に、ベアチップをリードフレームやプリント配線板等に実装し、その上から蛍光物質を混入した樹脂を滴下してベアチップ周囲に蛍光体を形成している（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の白色ＬＥＤでは、製造される白色ＬＥＤ間における色のばらつきが生じやすい。当該白色ＬＥＤでは、ＬＥＤベアチップ上に蛍光物資を混入した樹脂を滴下して固化するといった方法で蛍光体膜を形成しているので、当該蛍光体膜の形状（外形）が安定せず、その結果、ＬＥＤチップ周囲に形成される蛍光体膜の厚みにばらつきが生じやすい。そして、白色ＬＥＤでは、青色光と黄色光の光量バランスによって色温度が決定されるところ、蛍光体膜が厚くなると青色光が減り、黄色光が増えて色温度が低めの白色光となり、この逆に、蛍光体膜が薄いと色温度が高めの白色光となって、色温度が一定しないからである
蛍光体膜を一定の安定した外形に形成する技術が特許文献２に記載されている。特許文献２には、ＬＥＤベアチップをプリント配線板に実装した後に、印刷によって、ＬＥＤベアチップ周囲に蛍光体膜を形成する技術が開示されている。これにより蛍光体膜は、一定の外形に形成されることとなる。
【０００５】
ところが、いくら蛍光体膜の外形を一定にできたとしても、実装の際に、ＬＥＤベアチップが回転してしまうことがあり、これが原因で色ばらつきが発生する。すなわち、四角いＬＥＤチップに対し、四角く蛍光体膜を形成するのであるが、ＬＥＤチップが回転してしまうと、ＬＥＤチップの辺と蛍光体膜の辺の平行度が大きくくずれる。そうすると、ＬＥＤチップ側面に形成される蛍光体膜の厚みが一定しなくなる。ＬＥＤベアチップの実装時における回転角はまちまちなので、上述したのと同じ理由で、製造される白色ＬＥＤ間で色温度が異なってしまう場合がある。
【０００６】
これに対処するため、特許文献３では、四角いＬＥＤベアチップを円柱状の蛍光体層で覆って白色ＬＥＤを構成することとしている。これによれば、ＬＥＤベアチップがいくら回転したとしても、製造される白色ＬＥＤ間における色温度は安定することとなる。また、蛍光体層を円柱状とすることで、ビームのスポット形状も円形となって、上記したような照明光源としては、好適なものとなる。さらに、反射板等と組み合わせて使用する場合の光学設計上も有利となる。
【特許文献１】特許第２９９８６９６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５０４８号公報
【特許文献３】特開２００４−１７２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、白色ＬＥＤの照明用途への応用が進むにつれて、一つのＬＥＤベアチップでより多くの光束を得るため、ＬＥＤチップの大型化が進んでおり、従来、０．３ｍｍ角サイズが一般的であったところ、最近では２ｍｍ角サイズのものまで出現している。
特許文献３に記載の技術を用いると、製造される白色ＬＥＤ間における色のばらつきは抑制されるものの、チップサイズが大型化すると、今度は、一の白色ＬＥＤにおける色むらが許容限度を超えてしまうといった問題が生じている。
【０００８】
本発明は、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）が大きくなったとしても、色むらの少ない半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた発光モジュール、および照明装置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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明に係る半導体発光装置は、発光層を含み、略正六角柱状をした半導体多層膜を有する発光素子と、略円柱状の外形を有し、前記発光素子の側面および光取出し側主面を覆う蛍光体とを備えることを特徴とする。
前記略円柱の軸心が前記略正六角柱の軸心にほぼ一致するように、前記発光素子に対して前記蛍光体が配されていることとすることが好ましい。
【００１０】
また、前記略正六角柱の横断面に現れる略正六角形が、少なくとも１．４ｍｍの対角長を有する大きさとすることとしても構わない。
また、前記発光素子は、前記半導体多層膜の結晶成長の基礎となった光透過性単結晶基板を有するＬＥＤチップであって、前記半導体発光装置は、さらに、前記ＬＥＤチップをフリップチップで搭載し、当該ＬＥＤチップのｐ側電極と接続された第１の給電端子とｎ側電極と接続された第２の給電端子とを有するベース基板を備え、前記蛍光体の一部を前記ベース基板が支持していることとすることもできる。
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明モジュールは、実装基板を有し、上記した半導体発光素子が、少なくとも１個、前記実装基板に実装されていることを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、光源として、前記照明モジュールを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体発光装置によれば、平面視で点対称となる略正六角柱状をした発光素子と、同じく平面視で点対称となる円柱状をした蛍光体とを組み合わせたので、発光素子が、前記六角柱の軸心を中心として回転しても、半導体発光装置が発する色温度はあまり変化しない。
さらに、発光素子に四角柱状のものを有した従来の半導体発光装置と比較して、発光素子のサイズ（平面視での対角長の長さ）が同等であれば、発光素子の角部と辺部における蛍光体の厚みの差が、本発明に係る半導体発光装置の方が少なくなる関係上、一の半導体発光装置における色むらを低減することができる。換言すれば、半導体発光素子が大きくなったとしても、従来のものよりも、色むらを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、実施の形態に係る半導体発光装置１０の斜視図を、図１（ｂ）は、同平面図を、図１（ｃ）は、図１（ｂ）におけるＡ・Ａ線の位置で半導体発光装置１０を切断した断面図である。なお、図１（ａ）〜（ｃ）を含む全ての図において、各構成要素間の縮尺は統一していない。
【００１４】
図１に示すように、半導体発光装置１０は、略正四角柱状をしたベース基板１２と、ベース基板１２に搭載された、半導体発光素子の一例として示すＬＥＤチップ１４と、ＬＥＤチップ１４の上面および側面を覆う蛍光体１６とを有する。
ＬＥＤチップ１４は、全体的に略正六角柱状の外形を有している。略正六角柱状とした理由については後述する。
【００１５】
ＬＥＤチップ１４は、ベース基板１２側から、ｐ型ＧａＮからなる第１導電型層１８、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ量子井戸からなる発光層２０、ｎ型ＧａＮからなる第２導電型層２２がこの順に積層されてなる半導体多層膜（多層エピタキシャル構造）２４を有する。半導体多層膜２４は、ダイオード構造を構成する。半導体多層膜２４の、前記ベース基板１２と対向する主面とは反対側の主面に続いているのは、当該半導体多層膜２４の結晶成長（エピタキシャル成長）の基礎となった単結晶基板２６である。単結晶基板２６は導電性と透光性を有するｎ型ＧａＮで形成されている。
【００１６】
図１（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ１４だけを下方から見て、略正六角柱状をした半導体多層膜２４の当該六角柱における一の角付近の一部が、ひし形に除去されている。除去の範囲は、半導体多層膜１４の積層方向では、図１（ｃ）に示すように、第１導電型層１８から第２導電型層２２の途中までである。したがって、当該除去によって、第２導電型層２２の一部がひし形面となって露出していることとなる。そして、当該ひし形面には、ｎ側電極である第２電極２８が形成されている。また、第１導電型層１８のベース基板１２と対向する面の全面には、ｐ側電極である第１電極３０が形成されている。なお、第２電極２８はＴｉ/Ａｕ膜からなり、第１電極３０はＲｈ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなる。
【００１７】
ベース基板１２は、ｎ−Ｓｉ導電性半導体板３２（以下、単に「導電性半導体板３２」という。）を含む。導電性半導体板３２の上面には、第１導電パターン３４と第２導電パターン３６とが形成されている。第１導電パターン３４と第２導電パターン３６はＴｉ/Ｐｔ/Ａｌ膜からなる。第１導電パターン３４と導電性半導体板３２との間は、一部はＳｉＯ2絶縁膜３８（以下、「第１絶縁膜３８」という。）を介して絶縁されており、残りの部分は、接合されていて、電気的に接続されている。一方、第２導電パターン３６と導電性半導体板３２とは、ＳｉＯ2絶縁膜４０（以下、「第２絶縁膜４０」という。）によって、全面的に絶縁されている。なお、第１絶縁膜３８と第２絶縁膜４０とは、導電性半導体板３２上に一体的に（連続して）形成されているのであるが、絶縁対象毎に領域分けして区別することとする。導電性半導体板３２の下面の全面には、アノード側となる第１給電端子４２が形成されている。第１給電端子４２は、Ｎｉ/Ａｕ膜からなる。上記の構成によって、第１給電端子４２と第１導電パターン３４とは、導電性半導体板３２を介して電気的に接続されることとなる。
【００１８】
上記の構成からなるベース基板１２は、フリップチップでＬＥＤチップ１４を搭載している。すなわち、半導体多層膜２４を下に向けて（単結晶基板２６を上に向けて）、第１電極３０が第１導電パターン３４と金（Ａｕ）等のメタルバンプ４４を介して、第２電極２８が第２導電パターン３６と同じく金（Ａｕ）等のメタルバンプ４６を介して、それぞれ接続されている。上記搭載の態様から分かるように、第１および第２の導電パターン３４，３６は、ＬＥＤチップ１４を搭載するためのパッドの役割を果たす。
【００１９】
蛍光体１６は、その外形が略円柱状に形成されている。厳密には、後述する製法上の理由から、側面がテーパーになった略円錐台形をしているのであるが、そのテーパー角は非常に小さいので略円柱状とみなせる。そして、図１（ｂ）に示すように、その円柱の中心軸がＬＥＤチップの六角形の中心軸と略合致するように設けられている。蛍光体１６は、シリコーンなどの透光性樹脂に、(Ｂａ,Ｓｒ)2ＳｉＯ4:Ｅｕ2+やＹ3(Ａｌ,Ｇａ)5Ｏ12:Ｃｅ3+の黄緑色蛍光体粉末とＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ2+や（Ｃａ,Ｓｒ）Ｓ:Ｅｕ2+などの赤色蛍光体粉末とＳｉＯ2微粒子を分散させたものからなる。
【００２０】
上記の構成からなる半導体発光装置１０は、プリント配線板等に実装されて用いられる。実装は、プリント配線板の実装パッドに第１給電端子４２がはんだ等で接合されることによってなされる。また、別の実装パッドと第２導電パターン３６の蛍光体１６から露出している部分とがボンディングワイヤーを介して接続されることとなる。したがって、第２導電パターン３６は、カソード側となる第２給電端子としても機能する。
【００２１】
そして、第１給電端子４２と第２導電パターン（第２給電端子）３６を介して通電すると、発光層２０から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層２０から発した青色光の内、第１導電型層１８に向かった光は、その材質ゆえに高反射率で光を反射する第１電極３０で第２導電型層２２側に反射される。第１電極３０で反射して、あるいは直接に第２導電型層２２に進行した光は、当該第２導電型層２２を透過して、蛍光体１６で一部が吸収され黄緑色光と赤色光に変換される。そして、青色光と黄緑色光と赤色光が合成されて白色光となり、蛍光体１６の主に上面から出射される。一方、発光層２０から側方に発せられた（半導体多層膜２４の側面から発せられた）青色光も同様に蛍光体１６によってその一部が黄緑色光と赤色光に変換され、そして、青色光と黄緑色光と赤色光が合成されて白色光となり、蛍光体１６の主に側面から出射される。
【００２２】
ここで、略正四角柱状をしたＬＥＤチップと略円柱状をした蛍光体とを組み合わせてなる従来の半導体発光装置は、大型化が進むと色むらが発生しやすい理由、および、同サイズであれば、従来の半導体発光装置よりも、実施の形態に係る半導体発光装置の方が、色むらの程度が抑制される理由について、図２を参照しながら説明する。
図２（ａ）は、ＬＥＤチップＳ，Ｈと蛍光体Ｆだけを模式的に表した平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ・Ｂ線断面図である。
【００２３】
一般的に、半導体発光装置において、蛍光体Ｆの径φｔ２は、採用するＬＥＤチップＳ，Ｈの対角長ｔ１に合わせて決定される。すなわち、ＬＥＤチップの角部における蛍光体の厚み（以下、「角部厚」という。）ｄ１が一定の厚みとなるように径φｔ２が決められる（φｔ２＝ｔ１＋２×ｄ１）。ＬＥＤチップの側方（側面部）における蛍光体Ｆの厚みは、角部で最も小さくなるので、この部分で、必要十分な角部厚ｄ１を確保するためである。ここでは、ｄ１＝０．５ｍｍとしている。そして、半導体発光装置の大きさ（サイズ）は、蛍光体Ｆの径φｔ２で規定される。蛍光体Ｆ全体が、半導体発光装置における発光部となるからである。
【００２４】
ＬＥＤチップの側方（側面部）における蛍光体Ｆの厚みは、各辺の垂直二等分線上で最も厚くなる（この厚みを以下「辺部厚」という。）。図２（ａ）において、六角ＬＥＤチップＨの辺部厚をｄ２、四角ＬＥＤチップＳの辺部厚をｄ３で表す。ＬＥＤチップ上面における蛍光体Ｆの厚みｔ３は一様になるものの、ＬＥＤチップ側面における蛍光体Ｆの厚みは、ＬＥＤチップが角張っている関係上、一定にはならない。ＬＥＤチップ側面における蛍光体の厚みの不均一度を示す指標となる辺部厚と角部厚の比（ｄ３／ｄ１、ｄ２／ｄ１）が大きいほど、半導体発光装置全体における色むらが大きくなる。
【００２５】
半導体発光装置のサイズ（蛍光体径φｔ２）を変化させた際の、辺部厚と角部厚の比の変化の様子を図２（ｃ）に示す。
図２（ｃ）中、実線は蛍光体径φｔ２を、破線は四角ＬＥＤチップＳの場合の辺部厚と角部厚の比（ｄ３／ｄ１）を、一点鎖線は六角ＬＥＤチップＨの場合の辺部厚と角部厚の比（ｄ２／ｄ１）を、それぞれ示している。
【００２６】
図２（ｃ）から分かるように、半導体発光装置のサイズ（蛍光体径φｔ２）が大きくなるにしたがって、四角ＬＥＤチップの場合の方が、六角ＬＥＤチップの場合よりも、急激に辺部厚と角部厚の比が大きくなることがわかる。すなわち、四角ＬＥＤチップの場合の方が、六角ＬＥＤチップの場合よりも早く、色むらの許容限界を超えてしまうこととなることが推察される。
【００２７】
ここで、対角長ｔ１＝０．４３ｍｍ、１．４ｍｍ、２．８ｍｍの各サイズの四角ＬＥＤチップＳと六角ＬＥＤチップＨの場合において生じる色むらの程度を調べた。なお、いずれの場合もｄ１＝０．５ｍｍである。
図３（ａ）に示すように、ＬＥＤチップＳ，Ｈの光軸（０°軸）から３０°、６０°、８５°傾いた位置における色温度（Ｋ）の、図３（ｂ）、（ｃ）に示す角分と辺部との差について調べた。
【００２８】
図３（ｄ）にその結果を示す。図３（ｄ）中、破線は四角ＬＥＤチップＳのものを、一点鎖線は六角ＬＥＤチップＨのものをそれぞれ示している。ここで、色むらの程度を示す指標となる上記色温度差の許容限界は４００Ｋである。一般的に、人の目には、一つの光源において、色温度差が４００Ｋを超えると色むらとして感じ、４００Ｋ以下であると色むらとして感じないといった性質があるとされているからである。
【００２９】
図３（ｄ）から、四角ＬＥＤチップＳのものでは、対角長が１．４ｍｍ以上になると、色温度差が４００Ｋを超える部分が生じ、色むらの許容限度を超えてしまうことが分かる。一方、六角ＬＥＤチップＨのものでは、対角長が２．８ｍｍになっても、色むらの許容限度内にあることが分かる。したがって、従来の半導体発光装置において、色むらの許容限度を超えてしまう大きさ、すなわち、対角長が少なくとも１．４ｍｍある場合に、特に、実施の形態に係る半導体発光装置が有利となる。最も、対角長が１．４ｍｍ未満であっても、同サイズであれば、実施の形態の半導体発光装置（六角ＬＥＤチップ）の方が、従来の半導体発光装置（四角ＬＥＤチップ）よりも、色むら（色温度差）が少ないので、有利なことに違いはない。
【００３０】
次に、実施の形態に係る半導体発光装置１０の製造方法について、図４〜図８を参照しながら説明する。なお、図４〜図８では、半導体発光装置１０の各構成部分となる素材部分には１００番台の符号付し、その下２桁には半導体発光装置１０の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
先ず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＮ単結晶基板１２６の（０００１）面上に、第２導電型層２２（図１）となるｎ型ＧａＮ層１２２、発光層２０（図１）となるＩｎＧａＮ/ＧａＮ量子井戸層１２０、第１導電型層１８（図１）となるｐ-ＧａＮ層１１８を順次積層し、半導体多層膜１２４を形成する（工程Ａ）。単結晶基板としては、この他に、例えば、導電性のＧａＮ基板や６Ｈ-ＳｉＣ基板などが使える。
【００３１】
第２電極２８（図１）の形成面（前記ひし形面）を創出するために、ｎ型ＧａＮ層１２２、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ量子井戸層１２０、ｐ-ＧａＮ層１１８の一部をドライエッチングなどにより除去する（工程Ｂ）。
ｐ-ＧａＮ層１１８上面に電子ビーム蒸着法などにより、第１電極３０（図１）となるＲｈ/Ｐｔ/Ａｕ膜１３０を形成する（工程Ｃ）。
【００３２】
前記ひし形面に、第２電極２８（図１）となるＴｉ/Ａｕ膜１２８を形成する（工程Ｄ）。
図５に進み、単結晶基板１２６の厚さが２００μｍ程度になるまで、半導体多層膜１２４の反対面を機械研磨等により研磨する（工程Ｅ）。
単結晶基板１２６の上記研磨面に、劈開用のガイド溝５０をドライエッチング等により形成する（工程Ｆ）。工程Ｆと次工程Ｇについては、後で、もう少し詳しく説明する。
【００３３】
上記ガイド溝５０に沿って劈開により、単結晶基板１２６を分割して、ＬＥＤチップ１４が完成する（工程Ｇ）。
上記工程Ｆ、Ｇでは、単結晶基板の劈開性を利用して略正六角柱のＬＥＤチップを形成している。この方法については特開平１１−３４０５０７号公報に開示されているので、詳細な説明は省略し、ここでは、図６を参照しながら、簡単に説明する。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、一般に、（０００１）面を主面とするＧａＮや６Ｈ−ＳｉＣなどの六方晶単結晶基板１２６は、［１−２１０］方向、［２−１−１０］方向及び［１１−２０］方向に沿って劈開することができる。何れかの面方位は単結晶基板のオリエンテーションフラット（以下、略して「オリフラ」と称す。）５２と一致しており、例えば、［１−２１０］方向とオリフラ５２が平行方向にあれば、オリフラ５２に対して６０゜、１２０゜の方向が［２−１−１０］方向、［１１−２０］方向となる。
【００３５】
そこで、劈開用ガイド溝５０（図５、工程Ｆ）を［１−２１０］方向、［２−１−１０］方向及び［１１−２０］方向に設け、すなわち、図６（ａ）、（ｂ）に示す点線に沿ってガイド溝５０を形成して、各ＬＥＤチップとなる六角形領域に単結晶基板１２６を区画し、当該ガイド溝５０に沿って、劈開することにより、ＬＥＤチップ毎の個片に分割することができるのである。壁開面を利用して分割することにより、分割時に生じる半導体多層膜の欠けや割れの発生が抑えることができる。欠けや割れが発生すると半導体多層膜が六角形にならないばかりか、リーク電流を増加させる原因となり、信頼性にも悪影響を与える。
【００３６】
続いて、図７、図８を参照しながら、ベース基板１２（図１）の製造工程および当該ベース基板１２へのＬＥＤチップ１４（図１）の搭載工程等について説明する。
先ず、図７に示すように、第１絶縁膜３８または第２絶縁膜４０（図１）となるＳｉＯ2絶縁層５４を主面に有するｎ型Ｓｉ導電性半導体基板１３２に導電パターン１３４，１３６を形成する。絶縁層５４の一部をウエットエッチングなどにより除去することにより、一部の導電パターン１３４と導電性半導体基板１３２を電気的に接続することができる（工程Ｈ）。導電パターン１３４が第１導電パターン３４（図１）となり、導電パターン１３６が第２導電パターン３６（図１）となる。
【００３７】
導電性半導体基板１３２の絶縁層５４の反対側主面を機械的研磨などにより１５０μｍ程度になるまで研磨する（工程Ｊ）。
研磨した面に第１給電端子４２（図１）となるＮｉ/Ａｕ膜１４２をメッキなどで形成する（工程Ｋ）。
導電パターン１３４，１３６の所定位置に、Ａｕバンプ１４４，１４６を形成する（工程Ｄ）。
【００３８】
ＬＥＤチップ１４を導電性半導体基板１３２上に搭載する（工程Ｍ）。
蛍光体粒子が分散されたシリコーン樹脂を、スクリーン印刷法などを用いて各ＬＥＤチップ１４の周囲に配し、加熱硬化して蛍光体１６を形成する（工程Ｎ）。なお、このときスクリーン印刷に用いる刷り込み型についている抜き勾配の関係で、蛍光体１６は略円錐台形状に仕上がってしまうのである。
【００３９】
導電性半導体基板１３２を、ダイシングブレードＤＢで個片に分割して、半導体発光装置１０が完成する（工程Ｑ）。
図９は、半導体発光装置１０（図１参照）を有した照明モジュールである白色ＬＥＤモジュール（以下、単に「ＬＥＤモジュール」と称する。）２００の外観斜視図である。ＬＥＤモジュール２００は、後述する照明器具２３２(図１２)に装着して用いられるものである。
【００４０】
ＬＥＤモジュール２００は、直径５ｃｍの円形をしたＡｌＮからなるセラミックス基板２０２と２１７個の樹脂レンズ２０４とを有している。セラミックス基板２０２には照明器具２３２に取り付けるためのガイド凹部２０６や、照明器具２３２からの給電を受けるための端子２０８，２１０が設けられている。
図１０（ａ）はＬＥＤモジュール２００の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＧ・Ｇ線断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）における、半導体発光装置１０の実装部分の拡大図をそれぞれ示している。
【００４１】
図１０（ｃ）に示すように、セラミックス基板２０２の下面には放熱特性を改善するための金メッキ２１２が施されている。
図１０（ａ）において円形に見える各レンズの中心に対応するセラミックス基板２０２の上に、半導体発光装置１０が１個ずつ（全部で２１７個）実装されている。
セラミックス基板２０２は、厚さ０．５ｍｍでＡｌＮを主材料とする２枚のセラミックス基板２１４，２１６が積層されてなるセラミックス基板である。なお、セラミックス基板２１４，２１６の材料としては、ＡｌＮ以外にＡｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等が考えられる。
【００４２】
半導体発光装置１０は、下層のセラミックス基板２１６に実装されている。上層のセラミックス基板２１４には半導体発光装置１０を実装する空間を創出するテーパー状の貫通孔２１８が開設されている。
半導体発光装置１０の各実装位置に対応するセラミックス基板２１６上面には、図１１（ｂ）に示すようなボンディングパッドである、カソードパッド２２０とアノードパッド２２２が形成されている。各パッド２２０，２２２にはＣｕの表面にＡｕメッキを行ったものが用いられている。パッド２２２にはＰｂＳｎハンダが載せられ、半導体発光装置１０の第１給電端子４２（図１）が接合される。
【００４３】
或いは、半導体発光装置１０の第１給電端子４２に、更にＡｕＳｎハンダをメッキしておけば、パッド２２２にハンダを載せる工程が不要となる。全パッド２２２に半導体発光装置１０を配した後、リフロー炉を通してセラミック基板２０２の温度をハンダが溶ける温度まで上昇させれば、一度に、２１７個全ての半導体発光装置１０を接合することができる。ここでは触れないが、パッドの形状、ハンダの量、半導体発光装置１０の給電端子の形状等を最適化しておけば、上記したリフロー半田付けは可能である。なお、ハンダによらず銀ペーストやバンプにより接合しても構わない。そして、第２給電端子３６（図１）とカソードパッド２２０とがボンディングワイヤー２２５によって接続される。
【００４４】
ここで、実装に供される半導体発光装置１０は、実装前に実施される色ムラや色温度等の光学的特性検査に合格したものである。すなわち、本実施の形態によれば、半導体発光装置１０自体が蛍光体を有しており、白色光を発することができるので、当該半導体発光装置１０の実装前に、色温度等の光学的特性検査を実行することが可能となり、当該光学的特性に起因して、ＬＥＤモジュールが不良品（規格外）となることを未然に防止することができるのである。その結果、完成品（ＬＥＤモジュール）の歩留まりが向上することになる。
【００４５】
図１０（ｃ）に示すように、上層のセラミックス基板２１４に開設された前記貫通孔２１８の側壁及び当該セラミックス基板２１４の上面にはアルミ反射膜２２４が形成されている。
セラミックス基板２１６に半導体発光装置１０を実装後、第１の樹脂としてシリコーン樹脂２２６等で半導体発光装置１０を覆い、更に第２の樹脂としてエポキシ樹脂２２８などを用いたインジェクションモールドによりレンズ２０４を形成する。
【００４６】
２１７個の半導体発光装置１０は、セラミックス基板２１６上面に形成された配線パターン２３０によって、３１直列７並列に接続されている。
図１１（ａ）は、レンズ２０４および上層のセラミックス基板２１４を取り除いた状態のＬＥＤモジュール２００の平面図である。半導体発光装置１０それぞれの実装位置のセラミックス基板２１６表面は、上述したようにアノードパッド２２２とカソードパッド２２０（図１１（ｂ））が配されている。
【００４７】
そして各半導体発光装置１０と接続された各アノードパッド２２２と各カソードパッド２２０間が、半導体発光装置１０が３１個ずつ直列に接続され、当該直列に接続された７グループの半導体発光装置同士が並列に接続されるように、配線パターン２３０によって接続されている。配線パターン２３０の一端部側はスルーホール（不図示）を介して、図１０（ａ）に示す正極端子２０８と接続され、他端部はスルーホール（不図示）を介して同図に示す負極端子２１０と接続されている。
【００４８】
上記のように構成されたＬＥＤモジュール２００は、照明器具２３２に取り付けられて使用される。ＬＥＤモジュール２００と照明器具２３２とで照明装置２３４が構成される。
図１２（ａ）に照明装置２３４の概略斜視図を、図１２（ｂ）に照明装置２３４の底面図を示す。
【００４９】
照明器具２３２は、例えば、室内の天井などに固定される。照明器具２３２は商用電源からの交流電力（例えば、１００Ｖ、５０/６０Ｈｚ）を、ＬＥＤモジュール２００を駆動するのに必要な直流電力に変換する電源回路（不図示）を備えている。
図１３を参照にしながら、ＬＥＤモジュール２００の照明器具２３２への取り付け構造について説明する。
【００５０】
照明器具２３２はＬＥＤモジュール２００がはめ込まれる円形凹部２３６を有している。円形凹部２３６の底面は、平坦面に仕上げられている。円形凹部２３６の内壁の開口部寄り部分には、雌ねじ（不図示）が切られている。また、当該雌ねじと底面との間における内壁から、フレキシブルな給電端子２３８，２４０とガイド片２４２とが突出されている。なお、給電端子２３８が正極、給電端子２４０が負極である。
【００５１】
ＬＥＤモジュール２００を照明器具２３２へ取り付けるための部材として、シリコンゴム製のＯ−リング２４４とリングねじ２４６とが備えられている。リングねじ２４６は略矩形断面を有するリング状をしており、その外周には、不図示の雄ねじが形成されている。また、リングねじ２４６は、その周方向の一部が切りかかれてなる切り欠き部２４６Ａを有している。
【００５２】
続いて、取り付け手順を説明する。
まず、ＬＥＤモジュール２００を円形凹部にはめ込む。このとき、ＬＥＤモジュール２００のセラミックス基板２０２が、給電端子２３８，２４０と円形凹部２３６の底面との間に位置するとともに、ガイド凹部２０６とガイド片２４２とが係合するようにはめ込む。ガイド凹部２０６とガイド片２４２とで、正極端子２０８、負極端子２１０と対応する給電端子２３８，２４０との位置合わせがなされる。
【００５３】
ＬＥＤモジュール２００がはめ込まれると、Ｏ-リング２４４を装着した後、リングねじ２４６を円形凹部２３６にねじ込んで固定する。これにより、正極端子２０８と給電端子２３８、負極端子２１０と給電端子２４０とが密着し、電気的に確実に接続されることになる。また、セラミックス基板２０２のほぼ全面と円形凹部２３６の平坦な底面とが密着することになり、ＬＥＤモジュール２００で発生した熱が照明器具２３２へ効果的に伝達され、ＬＥＤモジュール２００の冷却効果が向上することになる。なお、ＬＥＤモジュール２００の照明器具２３２への熱伝達効率を更に上げるため、セラミックス基板２０２と円形凹部２３６の底面にシリコングリスを塗布することとしても良い。
【００５４】
上記の構成からなる照明装置２３４において、商業電源から給電がなされると、前述したように、各半導体発光装置１０から白色光が発され、レンズ２０４を介して放射される。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
【００５５】
上記実施の形態の半導体発光装置は、基本的には、ｐ型半導体からなる第１導電型層と、発光層と、発光層から発せられた光の取出し側に配置されるｎ型半導体からなる第２導電型層と、がこの順に積層されたダイオード構造を有する半導体多層膜と、半導体多層膜の結晶成長（エピタキシャル成長）の基板となった単結晶基板と、第１導電型層に接触して形成される第１電極と、第２導電型層に接触して形成される第２電極と、を含む発光素子を有する。また、半導体発光装置は、前記発光素子を支持するベース基板と、当該発光素子を覆ってベース基板上に形成され、発光層から発せられた光を吸収して発光する蛍光物質を含む蛍光体を有する。ベース基板は、第１電極と電気的に接続された第１給電端子と、第２電極と電気的に接続された第２給電端子とを含む。
【００５６】
（１）ここで、第１導電型層としては、例えば、ｐ-ＧａＮ層以外にｐ-ＡｌＧａＮ層などを使用することができる。第２導電型層としては、例えば、ｎ-ＧａＮ層以外にｎ-ＡｌＧａＮ層などを使用することができる。なお、第１導電型層がｐ型半導体の場合は、第２導電型層がｎ型半導体に、その逆に、第１導電型層がｎ型半導体の場合は、第２導電型層がｐ型半導体となる。
【００５７】
（２）発光層の材料としては、青色光（４３０〜４７０ｎｍ）から青紫光（３８０〜４３０ｎｍ）を発する場合は、上記実施の形態のように、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ量子井戸発光層などがあげられる。これに対し、近紫外光（３８０ｎｍ以下）を発する場合は、例えば、ＡｌＧａＮ/ＩｎＧａＮ量子井戸発光層などが上げられる。
（３）第１導電型層、発光層及び、第２導電型発光層の厚みは、例えば、それぞれ、０．１〜０．５μｍ、０．０１〜０．１μｍ及び、０．５〜３μｍとすればよい。第１導電型層、発光層、第２導電型層は、それぞれ、単層でも、複数層から構成されていてもよい。複数層の場合は、各構成層の組成が異なる材料であってもよい。
【００５８】
（４）第１導電型層の主面または、第２導電型層の主面に接触し、半導体多層膜をエピタキシャル成長させる際に使用する単結晶基板は、例えば、ＧａＮ、ＳｉＣ、サファイアなどを用いることができ、その厚さは、０．０１〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
（５）第１及び第２電極の材料は特に限定されないが、第１及び第２導電型層との接触抵抗が低い、例えば、ＮｉやＴｉなどを含む金属材料が好ましい。第１導電型層に接触している第１電極については、半導体発光装置からの光取出し効率が向上するので、発光層から発せられた光を反射する材料が好ましい。例えば、上記実施の形態で用いたＲｈ/Ｐｔ/Ａｕなどがある。また、第２導電型層の光取出し側主面に第２電極を設ける場合は、半導体発光装置からの光取出し効率が向上するので、ＩＴＯなどの透明導電性材料が好ましい。第１及び第２電極の厚みは、０．０１〜３μｍとすればよい。
【００５９】
（６）ベース基板の基板材料は特に限定されず、例えばＳｉ、ＳｉＣなどの半導体や、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどのセラミックや、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属などが基板の主材料に使用できる。特に、半導体や金属基板の場合であって、絶縁を必要とする場合は、酸化珪素、窒化珪素などの酸化物、窒化物、あるいは、例えばエポキシなどの樹脂、或いは、例えばエポキシなどの樹脂と例えばアルミナなどの金属酸化物微粒子からなるコンポジット材料、または、ガラス材などを基板上に設けてもよい。
【００６０】
更に、半導体多層膜に電流を供給するために、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｐｔなどにより導電パターンをベース基板に形成して、接合端子、配線、給電端子などを形成してもよい。 また、同様な給電目的に、ベース基板の両主面を貫通する孔を設け、孔内に例えばＣｕ、Ｐｔ、Ｗなどの金属で、ベース基板の両主面に設けた導電パターンを接続してもよい。Ｓｉなど半導体材料を基板材料に用いる場合、ベース基板に半導体多層膜に供給する電圧、電流を制御する電子回路を一体形成してもよい。何れの基板材料に寄らず、ベース基板上、或いはベース基板内に同様に電子部品を配してもよい。ベース基板の厚さは０．１〜１ｍｍ程度とすればよい。ベース基板を構成する主基板材料の熱伝導率は１Ｗ/Ｋ・ｍ以上、好ましくは１０Ｗ/Ｋ・ｍ以上、より好ましくは１００Ｗ/K・ｍ以上の範囲が好ましい。ベース基板主面の形状は、一般的な四角形に限定されるものではなく、六角形などの多角形、円形でもよい。
【００６１】
（７）蛍光体は、シリコーンやエポキシなどの樹脂、あるいはガラスに、発光層から発せられた光を吸収して発光する蛍光体粉末を分散したものである。赤色を発する蛍光体材料としては、例えば、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+，Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+，ＢａＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ2+，ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+，Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+，Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+など、黄色を発する蛍光体材料としては、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+，（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+など、緑色を発する蛍光体材料として、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+，Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+，ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+，ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+，青色を発する蛍光体材料としては、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+，（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6Ｃl2：Ｅｕ2+などがある。
【００６２】
発光層から発せられる色が青色光の場合は、蛍光体中の蛍光体材料として、少なくとも黄色を発する蛍光体材料に加え、赤色を発する蛍光体材料を用いることにより、青色光と黄色光と赤色光が混ざり合い、蛍光体から例えば白色光を取出すことができる。発光層から発せられる色が青紫光や近紫外光の場合は、蛍光体中の蛍光体材料として、少なくとも青色と黄色を発する蛍光体材料に加え、赤色と緑色を発する蛍光体材料を用いることにより、青色光と緑色光と黄色光と赤色光が混ざり合い、蛍光体から例えば白色光を取出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る半導体発光装置は、発光素子の大型化が必要で、かつ、色むらの少ないことが要求される照明分野などに好適に利用可能である。なお、この照明分野には、屋内照明に限らず、外灯や自動車前照灯などの屋外照明も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態に係る半導体発光装置を示す図である。
【図２】四角ＬＥＤチップを用いた場合と六角ＬＥＤチップを用いた場合との、チップ側面における、角部と辺部の蛍光体の厚みの比が、半導体発光装置のサイズによってどのように変化するのか説明するための図である。
【図３】四角ＬＥＤチップを用いた場合と六角ＬＥＤチップを用いた場合の、ＬＥＤチップの角部と辺部における色温度差を説明するための図である。
【図４】実施の形態に係る半導体発光装置の製造工程の一部を示す図である。
【図５】実施の形態に係る半導体発光装置の製造工程の一部を示す図である。
【図６】実施の形態に係る半導体発光装置の製造工程の一部を示す図である。
【図７】実施の形態に係る半導体発光装置の製造工程の一部を示す図である。
【図８】実施の形態に係る半導体発光装置の製造工程の一部を示す図である。
【図９】実施の形態に係る白色ＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１０】（ａ）は上記白色ＬＥＤモジュールの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＧ・Ｇ線断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）における半導体発光装置実装部の拡大図である。
【図１１】（ａ）は上記白色ＬＥＤモジュールにおける配線パターンを示す図であり、（ｂ）は、白色ＬＥＤモジュールを構成するセラミックス基板上に形成されるパッドパターンを示す図である。
【図１２】（ａ）は実施の形態に係る照明装置を示す斜視図であり、（ｂ）は当該照明装置の下面図である。
【図１３】上記照明装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    半導体発光装置
１２    ベース基板
１４    ＬＥＤチップ
１６    蛍光体
２０    発光層
２４    半導体多層膜
２６    単結晶基板
２８    第２電極
３０    第１電極
３６    第２給電端子
４２    第１給電端子
２００    白色ＬＥＤモジュール
２０２    セラミックス基板
２３４    照明装置
【図１】
2006156837.tif 000003
【図２】
2006156837.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006156837.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006156837.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006156837.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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