(57)【要約】      （修正有）【課題】蛍光体層の搭載精度を向上させることにより、発光する光の偏り及び色度のばらつきを抑制し、延いては製造歩留まりを向上させる。【解決手段】発光素子１１と、該発光素子１１を収容する凹部が形成されたパッケージ１２と、前記発光素子１１の上面に設けられた蛍光体層１３と、前記発光素子１１及び前記蛍光体層１３と前記凹部の内壁との間隙に充填された光反射性部材１４とを含み、前記蛍光体層１３の厚さが略均一であり、且つ、前記蛍光体層１３の表面が略平面である半導体発光装置１０を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子を収容する凹部が形成されたパッケージと、
前記発光素子の上面に設けられた蛍光体層と、
前記発光素子及び前記蛍光体層と前記凹部の内壁との間隙に充填された光反射性部材とを含み、
前記蛍光体層の厚さが略均一であり、且つ、前記蛍光体層の表面が略平面である半導体発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の上面にフッ素樹脂層が形成された請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記光反射性部材の高さが、前記蛍光体層の上面よりも高く突出した立壁を成している請求項１又は請求項２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記光反射性部材は、前記蛍光体層の側面と接する内側面において、前記蛍光体層の上面より高く突出した立壁を成している請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体層は、蛍光体及びスペーサーを含有した樹脂からなる請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の半導体発光装置。
【請求項６】
発光素子を収容する凹部が形成されたパッケージに発光素子を実装し、
前記発光素子の上面に蛍光体層を形成し、
前記蛍光体層の上面に予めフッ素樹脂が塗布されたガラスプレートを、前記フッ素樹脂が前記蛍光体層の上面と接するように配置して、前記蛍光体層を硬化させ、
前記発光素子、前記蛍光体層及び前記ガラスプレートの側面と前記凹部の内壁との間隙に光反射性部材を充填し硬化させ、
前記ガラスプレートを剥離する半導体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、発光素子から照射された光を波長変換部材により変換して所望の波長の光を照射する半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子からの光の一部を、波長変換部材により所望波長の光に変換して発光させる半導体発光装置として、例えば図６に示すように、発光素子３１と、発光素子３１を収容する凹部を有するパッケージ３２と、光変換部材としての波長変換層３３と、光反射性部材としての白樹脂３４と、光透過性基板３７と、を備えたものが知られている。このような半導体発光装置は、パッケージ３２の底面に発光素子３１を実装し、発光素子３１上に波長変換層３３としてスペーサー３６を含有させた蛍光体樹脂を塗布し、波長変換層３３の上面に光透過性基板３４としてのガラスプレートを実装搭載し、発光素子３１、波長変換層３３及び光透過性基板３７と、パッケージ３２との間隙に光反射性を有する白樹脂３４を塗布することで製造される。このような半導体発光装置では、波長変換層３３となる未硬化の蛍光体樹脂が発光素子３１上に塗布された後に、光透過性基板３７によってほぼ均一の厚さに均されることで、半導体発光装置から照射される光の輝度ムラが低減される。
パッケージに発光素子を収容した半導体発光装置の例として、例えば、特許文献１の図２には、基板３と側壁４とからなるパッケージに発光素子１０が実装され、発光素子１０の上に波長変換層４０、波長変換層４０の上に発光素子１０を保護するための透明板４５が配設された半導体発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２６７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した半導体発光装置では、波長変換層としての蛍光体樹脂に含まれるスペーサーの粒径が必ずしも均一でないことから、波長変換層上にガラスプレートを実装した際にガラスプレートが波長変換層に対して傾斜してしまう虞がある（図６参照）。また、蛍光体樹脂中にスペーサーが偏在してしまった場合にも同様にガラスプレートが波長変換層に対して傾斜してしまう虞がある。ガラスプレートが波長変換層に対して傾斜した場合には、波長変換層の厚みが不均一となってしまい、これによって半導体発光装置から照射される光に偏り（輝度ムラ）が生じてしまうことがある。
また、ガラスプレートを配置することによって波長変換層の厚みを均一化しているが、光束をより増加させたいという要望もある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蛍光体層の搭載精度を向上させることにより、発光する光の偏り及び色度のばらつきを抑制し、延いては製造歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、発光素子と、該発光素子を収容する凹部が形成されたパッケージと、前記発光素子の上面に設けられた蛍光体層と、前記発光素子及び前記蛍光体層と前記凹部の内壁との間隙に充填された光反射性部材とを含み、前記蛍光体層の厚さが略均一であり、且つ、前記蛍光体層の表面が略平面である半導体発光装置を提供する。
【０００７】
このように構成された半導体発光装置は、以下のように製造される。
すなわち、発光素子を収容する凹部が形成されたパッケージに発光素子を実装し、前記発光素子の上面に蛍光体層を形成し、前記蛍光体層の上面に予めフッ素樹脂が塗布されたガラスプレートを、前記フッ素樹脂が前記蛍光体層の上面と接するように配置して、前記蛍光体層を硬化させ、前記発光素子、前記蛍光体層及び前記ガラスプレートの側面と前記凹部の内壁との間隙に光反射性部材を充填し硬化させ、前記ガラスプレートを剥離する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蛍光体層の搭載精度を向上させることにより、発光する光の偏り及び色度のばらつきを抑制し、延いては製造歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の概略構成を示し、光の射出方向を説明する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の概略構成を示し、光反射性部材の高さを説明するための断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法に係る工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法に係る工程を示す断面図である。
【図６】従来の半導体発光装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す図面において、理解の容易及び視認性向上のため、断面図であってもハッチングを適宜省略している。以下の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置１０は、発光素子１１、発光素子１１を収容するパッケージ１２、発光素子１１の上面に設けられた蛍光体層１３、発光素子１１及び蛍光体層１３の側面を覆い、発光素子１１及び蛍光体層１３とパッケージ１２の凹部内壁との間に充填される光反射性部材１４と、を備えている。光反射性部材１４は、シリコーン樹脂等の樹脂材内に光反射性粒子を分散させた材料などを利用して作製することができる。
【００１２】
発光素子１１は、図示しない発光層からの光を発光させる発光面を上面に有する半導体発光素子を適用している。発光素子１１の下面には素子電極（図示せず）が形成され、パッケージ１２の底面に設けられた配線パターン(図示せず)と電気的に接続されている。
【００１３】
蛍光体層１３は、発光素子１１の上面に配置され、発光素子１１と同等の大きさとなっている。
ここで、蛍光体層１３は、蛍光体及びスペーサー１６を含有した樹脂を塗布し、硬化させたものであり、蛍光体層１３は、その厚さが略均一であり、且つ、表面が略平面となっている。また、蛍光体層１３の上面には、フッ素樹脂層１５が形成されている。スペーサー１６として、たとえばガラスビーズを使用することができるが、透光性を有しない部材を用いることもでき、その形状は球形に限られない。
【００１４】
光反射性部材１４は、発光素子１１及び蛍光体層１３の側面を覆い、且つ、蛍光体層１３の上面よりも高く突出した高さを有する立壁となるように形成されている。
光反射性部材１４を蛍光体層１３の上面よりも高く突出した高さを有する立壁となるように形成することで、低角放射光の遮光効果が生じる。すなわち、蛍光体層１３から射出した光のうち、低角で放射され光反射性部材１４に向かう光は、光反射性部材１４によって遮光され、図２の実線で示す矢印のように半導体発光装置の中心方向へ向かう光となる。つまり、図２の破線で示す矢印方向に光が放射されず、外部レンズ等に対する無効光を低減することができる。これにより、半導体発光装置の光取出し効率を向上させることができる。
【００１５】
ここで、光反射性部材１４の高さは、以下のように定めることが好ましい。
図３に示すように、発光面である蛍光体層１３の最表面の一端ａから、対角線上に存在する構造物であるパッケージ１２の最表面の一端ｂを直線状に結んだ時に、発光面の最表面端の対角に位置する発光面ｃの最表面端上となる光反射性部材１４の側面（立壁）の高さｄが、ａｂ直線上の高さより高くなるように定める。このようにすることで、光反射性部材１４に当たる光をより遮光することができる。また、側面（立壁）の高さｄが、ａｂ直線上の高さより高くなかったとしても、高さｄがａｂ直線に近い点に位置していれば、好適な効果を発揮することができる。
【００１６】
続いて、このように形成された半導体発光装置の製造方法について図４に従って説明する。
半導体発光装置の製造に先立って、予め、光透過性基板としてのガラスプレート１８の少なくとも底面、好ましくは底面及び側面にフッ素樹脂１５をコーティングしておく。
【００１７】
図４（ａ）に示すように、パッケージ１２の凹部の略中心位置に発光素子１１を実装し、発光素子１１の上面に蛍光体層１３としてのスペーサーを含有した蛍光体樹脂を塗布する。蛍光体樹脂は未硬化状態であり接着力を有している。次に、ガラスプレート１８を、フッ素樹脂をコーティングした面が蛍光体樹脂に接するように蛍光体樹脂の上面に配置し、蛍光体樹脂を硬化させる。蛍光体樹脂は、接着力を有していることから、硬化により蛍光体樹脂とガラスプレートとがフッ素樹脂を介して接着される（図４（ｂ））。
【００１８】
図４（ｃ）では、ガラスプレート１８、蛍光体層１３及び発光素子１１とパッケージ１２との間隙に光反射性部材１４としての白樹脂を注入し、硬化させる。白樹脂硬化後の白樹脂形状は側面から見た時に白樹脂上面が湾曲した形状となる。
【００１９】
続いて、図４（ｄ）〜図４（ｆ）によって、ガラスプレート１８を剥離させる。具体的には、ガラスプレートを所定のツール１９で把持し、ガラスプレート１８を水平方向に押す、又はガラスプレート１８の側面を所定のツール１９で把持して水平又は垂直方向に所定のツール１９を微小動作させてガラスプレート１８を剥離させる。ガラスプレート１８が剥離すると、剥離時にガラスプレート１８にコーティングされたフッ素樹脂１５が、蛍光体層１３上に転写されフッ素樹脂層１５となる。このように、ガラスプレート１８を剥離させることで、光反射性部材１４が立壁を形成することとなる。
【００２０】
また、製造過程でガラスプレート１８を蛍光体層の上面に配置したことにより、蛍光体層１３の厚さを略均一にすることができる。なお、ガラスプレート１８を水平方向に押す、水平又は垂直方向に微小動作させてガラスプレート１８を剥離させるという手順を経ることなく、ガラスプレート１８をツール１９で把持して上方向に持ち上げる動作を加えるだけで、ガラスプレート１８を剥離させることができる場合もある。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、蛍光体層１３の厚さが略均一であって、且つ、蛍光体層１３の表面が略平面であるので、光の射出方向にばらつきが生じないことから、発光する光の偏りや、無用な反射を抑制することができ、色度のばらつきを抑制することができ、延いては、製造歩留まりを向上させることができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態に係る半導体発光装置１０では、蛍光体層１３として、スペーサーを含有した蛍光体樹脂を適用した。本実施形態では、蛍光体層として蛍光体シートを適用した場合の製造方法について図５に従って説明する。
【００２３】
図５（ａ）に示すように、パッケージ１２の凹部の略中心位置に発光素子１１を実装し、発光素子１１の上面に蛍光体層１３としての蛍光体シートを実装する。蛍光体シートは半硬化状態であり接着力を有している。次に、ガラスプレート１８を、フッ素樹脂をコーティングした面が蛍光体シートに接するように蛍光体シートの上面に配置して、半硬化状態の蛍光体シートを硬化させる。蛍光体シートは、接着力を有していることから、硬化により蛍光体シートとガラスプレート１８とがフッ素樹脂を介して接着される（図５（ｂ））。
【００２４】
図５（ｃ）では、ガラスプレート１８、蛍光体層１３及び発光素子１１とパッケージ１２との間隙に光反射性部材１４としての白樹脂を注入し、硬化させる。白樹脂硬化後の白樹脂形状は側面から見た時に白樹脂上面が湾曲した形状となる。
【００２５】
続いて、図５（ｄ）〜図５（ｆ）によって、ガラスプレートを剥離させる。具体的には、ガラスプレートを所定のツール１９で水平方向に押す、又はガラスプレートの側面を所定のツール１９で把持して水平又は垂直方向に所定のツール１９を微小動作させてガラスプレートを剥離させる。ガラスプレート１８が剥離されると、剥離時にガラスプレート１８にコーティングされたフッ素樹脂１５は蛍光体層１３上に転写されフッ素樹脂層１５となる。
なお、ガラスプレートは、例えばガラスプレート上面にコレットを突き当て減圧した状態で、コレットを上昇させることによっても剥離させることができる。
【００２６】
このように、上述した各実施形態に係る半導体発光装置によれば、蛍光体層１３の厚さが略均一であって、且つ、蛍光体層１３の表面が略平面であるので、光の射出方向にばらつきが生じないことから、発光する光の偏りや、無用な反射を抑制することができ、色度のばらつきを抑制することができ、延いては、製造歩留まりを向上させることができる。
【００２７】
また、蛍光体層１３の表面にフッ素樹脂層１５を形成することで耐湿性が向上し、半導体発光装置を形成する各層の劣化を抑制することができる。さらに、光反射性部材１４の高さを蛍光体層１３の上面よりも高い立壁とすることで低角反射光を遮光することができる。蛍光体層１３上面にガラスプレート等の光透過性基板を設けないことから、光束をより増加させることができ、光取出し効率が一層向上する。
【００２８】
また、蛍光体層１３の表面にフッ素樹脂層１５を形成することで耐湿性が向上し、半導体発光装置１０を形成する各層の劣化を抑制することができる。さらに、光反射性部材１４の高さを蛍光体層１３の上面よりも高く突出した立壁とすることで低角反射光を遮光することができる。なお、蛍光体層１３上面にガラスプレート等の光透過性基板を設けないことから、光取出し効率が一層向上する。
【００２９】
すなわち、上述した各実施形態に係る半導体発光装置によれば、蛍光体層の搭載精度を向上させることにより、発光する光の偏り及び色度のばらつきを抑制し、延いては製造歩留まりを向上させることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０・・・半導体発光装置、１１・・・発光素子、１２・・・パッケージ、１３・・・蛍光体層、１４・・・光反射性部材、１５・・・フッ素樹脂層、１６・・・スペーサー、１８・・・ガラスプレート、１９・・・ツール、２０・・・半導体発光装置
【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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