(57)【要約】【課題】半導体発光素子の発光面を含む周囲に所望とする形状に成形された透光性樹脂が設けられている半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体発光装置は、基体１０と、基体１０の上に配置された半導体発光素子２０と、半導体発光素子２０を囲む周壁３６と、半導体発光素子２０を被覆し、周壁３６内に設けられた透光性樹脂と、を含み、透光性樹脂は、基体１０と離間した位置に、開口部４４と、開口部４４の基体１０側の開口端面に設けられ、複数の孔４８を有するメッシュ部４６とを含む材料用型４２を設け、少なくとも開口部４４に透光性樹脂材料５０を充填した後、気体による圧力５４をかけることで、周壁３６内にメッシュ部４６を通過した透光性樹脂材料５０を注入した後に硬化して形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の上に配置された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を囲む周壁と、
前記半導体発光素子を被覆し、前記周壁内に設けられた透光性樹脂と、を含み、
前記透光性樹脂は、前記基体と離間した位置に、開口部と、該開口部の該基体側の開口端面に設けられ、複数の孔を有するメッシュ部とを含む材料用型を設け、少なくとも前記開口部に透光性樹脂材料を充填した後、気体による圧力をかけることで、前記周壁内に該メッシュ部を通過した該透光性樹脂材料を注入した後に硬化して形成されていることを特徴とする、半導体発光装置。
【請求項２】
前記材料用型は、前記開口部を有する第１基材と、前記メッシュ部を有する第２基材とが、該開口部の位置と該メッシュ部の位置とが重なるように積層されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記開口部には定量された前記透光性樹脂材料が充填されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記透光性樹脂材料は、蛍光体を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記透光性樹脂は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン変形エポキシ系樹脂の少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記基体上には、少なくとも２個以上の前記半導体発光素子が載置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光素子は、近紫外線から赤外線領域で発光する半導体発光素子であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記半導体発光素子は、前記基体上の導電性パターンと半導体発光素子の電極の接続がツーワイヤーまたはワンワイヤーから構成される半導体発光素子から成ることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記蛍光体は、ガドリニウムおよびセリウムが添加された、YAG系（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、BOS系（Barium Ortho-Silicate）、TAG系（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
基体に半導体発光素子および該半導体発光素子を囲む周壁とを配置する工程と、
前記半導体発光素子の配置位置の上方に開口部と、該開口部の前記基体側の開口端面に設けられ、複数の孔を有するメッシュ部とを含む材料用型を準備する工程と、
少なくとも前記開口部に透光性樹脂材料を充填する工程と、
前記透光性樹脂材料に気圧をかけ、前記周壁内に該透光性樹脂材料を注入する工程と、
前記透光性樹脂材料を硬化し透光性樹脂を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記材料用型は、前記開口部を有する第１基材と、前記メッシュ部を有する第２基材とが、該開口部の位置と該メッシュ部の位置とが重なるように積層されて構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
少なくとも前記透光性樹脂材料を前記開口部に充填する工程は、
前記開口部および前記材料用型の上に前記透光性樹脂材料を形成した後、不要な前記透光性樹脂材料を除去することで、前記開口部内に定量された該透光性樹脂材料を充填することを含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記開口部には、蛍光体を含有した前記透光性樹脂が充填された後に気圧をかけて前記周壁内に該透光性樹脂を注入することを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記気圧は、大気圧と比して１．０ｋPa〜４．０ｋPa大きい圧力であることを特徴とする、請求項１０〜１３の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１５】
前記気圧をかける手段は、密閉型カバー内で空圧をかけることを特徴とする請求項１０〜１４の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１６】
前記開口部の深さは、０．２ｍｍから１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１０〜１５の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１７】
前記開口部は、平面形状が円形であり、その直径は０．４ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１０〜１６の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１８】
前記メッシュ部の底面と、前記周壁の最上部との間隔は、０．０５ｍｍから０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１０〜１７の何れか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１９】
前記孔の幅は、１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１０〜１８の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項２０】
前記メッシュ部は前記材料用型と一体物として加工されていることを特徴とする請求項１０〜１９の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項２１】
前記メッシュ部は、材料用型と別に加工されて成ることを特徴とする請求項１０〜２０の何れか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項２２】
前記メッシュ部は、ニッケル、ステンレス、ポリアミド系合成高分子化合物からなる合成繊維およびポリエステル系合成繊維の少なくとも1種以上から成ることを特徴とする請求項１０〜２１の何れか１項に記載の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、半導体発光素子の発光面を含む周囲に透光性樹脂（透光性樹脂）が形成された半導体発光装置およびその製造方法に関し、特に、定量の透光性樹脂材料を半導体発光素子の周囲に充填した後に、硬化して透光性樹脂が形成される半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を覆い蛍光体を含有した透光性樹脂（以下、「透光性樹脂」と称する。）とを含んで構成される。半導体発光素子から出射される紫外光や可視光により、蛍光体を励起（低いエネルギー状態から高いエネルギー状態へ電子の軌道が変わること）させて発光させている。
【０００３】
この透光性樹脂は、一般的にスピンコート法やスクリーン印刷法などにより形成される。スピンコート法では、形成できる樹脂層の厚さが１００μｍ〜９００μｍ程度であり、基板の上面だけしか形成できないことがある。一方、スクリーン印刷法では、基板の上面および側面にも透光性樹脂材料を成形でき、層厚を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍで一様に成形することができる。なお、スクリーン印刷法に用いられる装置の一例を、特許文献１に示す。また、このスクリーン印刷法は、特許文献２に開示されているように、電子部品に実装用の導電材パターンを形成する際に用いられることがある。
【０００４】
特許文献３〜特許文献５には、スクリーン印刷法による透光性樹脂の形成方法の一例が開示されている。まず、特許文献３に開示されている半導体発光装置の製造方法について図６を参照しつつ説明する。図６は、特許文献３に開示された半導体発光装置を模式的に示す断面図である。
【０００５】
図６に示すように、半導体発光素子１００は、その発光面を蛍光体層１０２で被覆されている。この半導体発光装置の製造方法では、蛍光体層１０２を形成するための開口部１０３を有する蛍光体層形成用型（ステンシル）１０１を前記半導体発光素子１００が実装された基板１０４上に配置し、開口部１０３に、蛍光体含有材料を充填し、その後、硬化処理を施すことで蛍光体層１０２を形成し、蛍光体層形成用型１０１を前記基板上から取り除くことで、半導体発光装置が製造されている。
【０００６】
また、特許文献４には、半導体発光体素子の上面および側面に同じ膜厚の発光材料含有層が形成されるよう、基板の上に発光材料含有層を形成するためのステンシル（型）を配置する際に、正確に位置決めを行う工程を含んで形成された発光材料含有層に関する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、基板上に塔載されたＬＥＤチップを孔版印刷（スクリーン印刷に相当）で透光性樹脂を封止する製造方法が開示されている。具体的には、ＬＥＤチップ塔載面の周囲にマスクを設置し、マスクの開口に樹脂を充填する。その後、不要樹脂の除去工程中に減圧、加圧を繰り返すことで、樹脂中の気泡の除去を行い、気泡による光の反射屈折で発光むら、輝度むらが発生を防止するものである。
【特許文献１】特開２０００−２３３４８９号公報（平成１２年８月２９日公開）
【特許文献２】特開２００４−８２５１４号公報（平成１６年３月１８日公開）
【特許文献３】特開２００５−１２３２３８号公報（平成１７年５月１２日公開）
【特許文献４】特開２００２−１８５０４８号公報（平成１４年６月２８日公開）
【特許文献５】特開２００３−１７９２６９号公報(平成１５年６月２７日公開)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献３に開示の半導体発光装置の製造方法によれば、蛍光体含有材料と半導体発光素子１００の間に生じうる気泡については何ら考慮されていない。そのため、この場合には成形用型１０１の開口部１０３に注入した蛍光体含有材料が型崩れを起こしたり、または気泡を含んでしまうなどの問題が想定される。
【０００９】
また、特許文献４に開示されているように正確な位置決めを行ったとしても、蛍光体含有材料を充填した後にステンシルを除去する際、蛍光体含有材料の粘着力が強いために、ステンシルの開口部側壁面に蛍光体含有材料が付着して、蛍光体層が型くずれを起こすことが想定される。従って、所望とする厚みや形状を有する蛍光体層を備えた半導体発光装置を得ることが困難である。
【００１０】
さらに、特許文献５に開示の製造方法では、不要な樹脂除去工程中に気泡を除去する処理が行われるため、開口部内での樹脂の充填状態が変化し、気泡の含有状態も変化することとなり、樹脂形状を安定して形成することができないことがある。このように、蛍光体層の形状の崩れおよび膜厚が不均一となってしまうことは、半導体発光装置において色むら、発光むらを生じさせる一因となる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体発光素子の発光面を含む周囲に所望とする形状に成形された透光性樹脂が設けられている半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る半導体発光装置は、基体と、前記基体の上に配置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を囲む周壁と、前記半導体発光素子を被覆し、前記周壁内に設けられた透光性樹脂と、を含み、前記透光性樹脂は、前記基体と離間した位置に、開口部と、該開口部の該基体側の開口端面に設けられ、複数の孔を有するメッシュ部とを含む材料用型を設け、少なくとも前記開口部に透光性樹脂材料を充填した後、気体による圧力をかけることで、前記周壁内に該メッシュ部を通過した該透光性樹脂材料を注入した後に硬化して形成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、半導体発光素子は、材料用型の開口部に充填された透光性樹脂材料に圧力をかけてメッシュ部を通過させることで、気泡が少なくなり、所望の形状が維持された透光性樹脂に覆われていることができる。透光性樹脂に気泡が含まれている場合、その空間の分だけ透光性樹脂の厚みは異なってしまう。同様に、型崩れが起きた場合にも、部分的に膜厚が異なることとなるが、本発明では、基体と離間した材料用型から注入されて形成された透光性樹脂であるため、型崩れの問題が起きることがない。その結果、本発明によれば、半導体発光素子は、気泡が少なく所望の形状が維持された透光性樹脂に覆われているため、良好な光放射特性を実現できる半導体発光装置を提供できる。
【００１４】
さらに、特に蛍光体を透光性樹脂材料に含有した場合には、メッシュ部を通過させることで、蛍光体を透光性樹脂材料中に均一に混ざり合わせることができる。そのため、半導体発光素子は、蛍光体が均一に分散された透光性樹脂に覆われることができ、色むらが低減された半導体発光装置を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る半導体発光装置では、前記材料用型は、前記開口部を有する第１基材と、前記メッシュ部を有する第２基材とが、該開口部の位置と該メッシュ部の位置とが重なるように積層されて構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る半導体発光装置では、前記開口部には定量された前記透光性樹脂材料が充填されていることが好ましい。この構成によれば、あらかじめ開口部の容量が周壁内の大きさに合うように調整しておくことで、周壁内に所望の透明樹脂材料を注入することが可能となり、所望の形状の透光性樹脂に覆われた半導体発光装置を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る半導体発光装置では、前記透光性樹脂材料は、蛍光体を含有することが好ましい。この構成によれば、所望の発光色が得られる半導体発光装置を提供することができる。
【００１８】
本発明に係る半導体発光装置では、前記透光性樹脂は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン変形エポキシ系樹脂の少なくとも１種以上であることを特徴とすることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る半導体発光装置では、前記基体上には、少なくとも２個以上の前記半導体発光素子が載置されていることが好ましい。この構成によれば、複数の半導体発光素子が設けられていることにより、発光領域の面積を大きくすることができる。
【００２０】
本発明に係る半導体発光装置では、前記半導体発光素子は、近紫外線から赤外線領域で発光する半導体発光素子であることが好ましい。具体的なピーク波長の値としては２００〜９８０ｎｍである。特に白色光を発生させる場合には、下記に記載する蛍光体との組み合わせを考慮が必要であるが、３８０〜４７０ｎｍまでの領域にピーク波長を有する素子を用いることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る半導体発光装置では、前記半導体発光素子は、前記基体上の導電性パターンと半導体発光素子の電極の接続がツーワイヤーまたはワンワイヤーから構成される半導体発光素子から成ることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る半導体発光装置では、前記蛍光体は、ガドリニウムおよびセリウムが添加された、YAG系（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、BOS系（Barium Ortho-Silicate）、TAG系（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）の少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００２３】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法は、基体に半導体発光素子および該半導体発光素子を囲む周壁とを配置する工程と、前記半導体発光素子の配置位置の上方に開口部と、該開口部の前記基体側の開口端面に設けられ複数の孔を有するメッシュ部とを含む材料用型を準備する工程と、少なくとも前記開口部に透光性樹脂材料を充填する工程と、前記透光性樹脂材料に気圧をかけ、前記周壁内に該透光性樹脂材料を注入する工程と、前記透光性樹脂材料を硬化し透光性樹脂を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、透光性樹脂は、基体と離間された位置に配置された材料用型の開口部に充填された透光性樹脂材料に圧力をかけてメッシュ部を通過させ、半導体発光素子の周囲に注入させて、これを硬化して形成される。透光性樹脂材料に圧力をかけてメッシュ部を通過させることにより、開口部に充填された段階で透光性樹脂材料中に混入していた気泡を除去することができる。これにより、気泡の少ない透光性樹脂を形成することができる。さらに、材料用型は基体と離間して配置されているため、従来技術では問題となったステンシル除去時の透光性樹脂材料の型崩れが起きることがない。そのため、気泡が少なく所望の形状を有する透光性樹脂を形成することができる。その結果、発光むらおよび色むらの低減した半導体発光装置を製造することができる。また、半導体発光素子間での透光性樹脂の形状のばらつきを低減でき、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記材料用型は、前記開口部を有する第１基材と、前記メッシュ部を有する第２基材とが、該開口部の位置と該メッシュ部の位置とが重なるように積層されて構成されていることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、少なくとも前記透光性樹脂材料を前記開口部に充填する工程は、前記開口部および前記材料用型の上に前記透光性樹脂材料を形成した後、不要な前記透光性樹脂材料を除去することで、前記開口部内に定量された該透光性樹脂材料を充填することを含むことが好ましい。この構成によれば、その容量が周壁内の大きさと合うように調整された開口部を有する材料用型を用い、かつ不要な透光性樹脂材料を除去しているため、開口部内に定量された透光性樹脂を充填することができる。このため、周壁内に所望の透明樹脂材料を注入することが可能となり、所望の形状の透光性樹脂に覆われた半導体発光装置を提供することができる。
【００２７】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記開口部には、蛍光体を含有した前記透光性樹脂が充填された後に気圧をかけて前記周壁内に該透光性樹脂を注入することが好ましい。この構成では、蛍光体を含有した透光性樹脂材料に気圧をかけてメッシュ部を通過させる。そのため、メッシュ部を通過する際に蛍光体の混合を促進することができ、蛍光体が均一に分散した透光性樹脂を形成することができる。
【００２８】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記気圧は、大気圧と比して１．０ｋＰａ〜４．０ｋＰａ大きい圧力であることが好ましい。この構成によれば、透光性樹脂材料中の気泡の除去と、半導体発光素子への透光性樹脂材料の滴下を共に実現することができる。
【００２９】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記気圧をかける手段は、密閉型カバー内で空圧をかけることが好ましい。この構成によれば、良好に透光性樹脂材料へ圧力をかけることができ、透光性樹脂材料の注入および気泡の除去を良好に行うことができる。
【００３０】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記開口部の深さは、０．２ｍｍから１．０ｍｍであることが好ましい。この構成によれば、半導体発光素子および金属線を十分に覆うことができる量の透光性樹脂材料を半導体発光素子へ注入できる。
【００３１】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記開口部は、平面形状が円形であり、その直径は０．４ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。この構成によれば、開口部内への透光性樹脂材料の充填を均一に行うことができる。そのため、半導体発光素子への透光性樹脂材料の注入をより均一に行うことができる。
【００３２】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記メッシュ部の底面と、前記周壁の最上部との間隔は、０．０５ｍｍから０．２５ｍｍであることが好ましい。この構成によれば、気泡の発生を抑制し、その表面に凹凸を生じさせることなく、透光性樹脂材料を注入することができる。
【００３３】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記孔は矩形である、該孔の幅は、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。この構成によれば、透光性樹脂材料を均一に注入させることができる。
【００３４】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記メッシュ部は前記材料用型と一体物として加工されていることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記メッシュ部は、材料用型と別に加工されて成ることが好ましい。この構成によれば、透光性樹脂材料の種類に応じて最適な密度で孔が設けられたメッシュ部を準備することができる。
【００３６】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、前記メッシュ部は、ニッケル、ステンレス、ポリアミド系合成高分子化合物からなる合成繊維およびポリエステル系合成繊維の少なくとも1種以上から成ることが好ましい。この構成によれば、透光性樹脂材料との接触によるメッシュ部の腐食等を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて説明する。
【００３８】
１．半導体発光装置
図１は、本実施形態に係る半導体発光装置を模式的に示す断面図である。図１に示すように、基体１０の上に、複数の半導体発光素子２０が列状に配置されている。基体１０の上には、半導体発光素子２０の側面と対向する周壁３６が設けられている。つまり、半導体発光素子２０は、周壁３６という連続した一つの部材により囲まれている。周壁３６内には、半導体発光素子２０を覆う透光性樹脂４０が設けられている。すなわち、半導体発光素子２０の上面および側面は、透光性樹脂４０に覆われている。なお、本実施形態では、各半導体発光素子２０が個別に周壁３６に囲まれている場合を図示したが、これに限定されることはなく、周壁３６内に２以上の半導体発光素子が配置されていてもよい。
【００３９】
基体１０は、実装基板であり各種導電性のパターン（図２参照）が形成されている。半導体発光素子２０は、基体１０上の導電性パターンと電気的に接続されている。また、透光性樹脂４０は、連続した層ではなく、複数の半導体発光素子２０を個別に覆う形状を有している。本実施形態では、透光性樹脂４０の平面形状は円形である。
【００４０】
次に、図２を参照しつつ本実施形態の半導体発光装置に含まれる半導体発光素子２０の構造について説明する。図２は、図１のＡ部を拡大して示す図である。図２に示すように、本実施形態の発光装置に含まれる半導体発光素子２０は、素子基板２２と、ｎ型半導体層２４と、発光体層２６と、ｐ型半導体層２８とを積層して構成される。ｎ型半導体層２４の上には、発光体層２６と分離された位置に電極３０ａが形成される。つまり、ｎ型半導体層２４の上には、電極３０ａを成形する領域を除いた部分に発光体層２６が形成されている。ｐ型半導体層２８の上には、他方の電極３０ｂが設けられている。電極３０ａおよび電極３０ｂは、金属線３４を介して基体１０に形成されている導電性パターン３２と電気的に接続されている。
【００４１】
素子基板２２は、矩形状に成形され、絶縁性を有するサファイア基板の他、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＧａＮ基板およびＺn０基板などを用いることができる。
【００４２】
ｎ型半導体層２４は、素子基板２２にＧａＮ層，ＡｌＧａＮ層などを積層して形成される。図示しないが、ｎ型半導体層２４と素子基板２２との間に、ＧａＮやＩｎＧａＮで成形したバッファ層を設けることができる。
【００４３】
電極３０ａは、公知の電極材料を用いることができ、例えば、ｎ型半導体層２４と接続するＴｉと、ボンディングするために好適なＡｕとを積層させて構成される。
【００４４】
発光体層２６としては例えばＩｎＧａＮを含む層を、ｐ型半導体層２８としては例えばＧａＮ層を用いることができる。発光体層２６およびｐ型半導体層２８を形成するときには、ｎ型半導体層２４の全面にＩｎＧａＮを含む発光体層２６と、発光体層２６の全面にＧａＮを積層したｐ型半導体層２８とを形成した後に、ドライエッチングによりｎ型半導体層２４の一部を露出させることで形成される。この露出した部分に電極３０ａが形成される。また、ｐ型半導体層２８としては、ｐ型ＡｌＧａＮ半導体層とｐ型ＧａＮ半導体層の積層構造をとってもよい。
【００４５】
電極３０ｂは、ｐ型半導体層２８とオーミックコンタクトを取れる材料を用いることが好ましい。ｐ型半導体層２８がＧａＮ層である場合、電極３０ｂは、ＮｉとＡｕから形成されることができる。
【００４６】
次に、周壁３６について説明する。本実施形態では周壁３６は、図１および図２に示すように、基体１０の上方向に従って、周壁３６が囲む領域の平面形状が大きくなる形状を有する。すなわち、周壁３６は、半導体発光素子２０の発光を上方向に反射できるように傾斜面を有する。このように、傾斜を有する周壁３６を設けることで、発光面への反射率を挙げることができる。周壁３６の最上端の位置は、少なくとも半導体発光素子２０を覆い半導体発光素子２０に接続される金属線３４の高さよりも高いことが好ましい。周壁３６は、公知の樹脂表面をＡｇまたはＡｌでコーティングした部材を用いることができる。
【００４７】
次に、透光性樹脂４０について説明する。透光性樹脂４０は、図２に示すように、基体１０に実装された半導体発光素子２０を被覆するように周壁３６内に設けられている。すなわち、透光性樹脂４０は、半導体発光素子２０の上面および側面を覆っている。透光性樹脂４０としては、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン変形エポキシ系樹脂などを挙げることができる。中でも、シリコーン系樹脂を用いることが好ましい。
【００４８】
本実施形態では、透光性樹脂４０は、半導体発光素子２０の配置位置に開口部と、開口部の基体１０側の開口端面に複数の孔を有するメッシュ部とを含む材料用型を設け、少なくとも前記開口部に透光性樹脂材料を充填した後、気体による圧力をかけることで、前記周壁内に透光性樹脂材料を注入した後に硬化して形成されている。この製造方法の詳細な説明は後述するが、この製造方法により形成されていることで気泡が除去された透光性樹脂４０を設けることができる。
【００４９】
また、透光性樹脂４０は、蛍光体を含有していることが好ましい。蛍光体を含有していることで、所望の発色を可能とする半導体発光装置を実現できる。蛍光体としては、粒子状の蛍光体を用いることができ、例えば、下記の化合物を挙げることができる。青色系の半導体発光素子とＹＡＧ蛍光体との組合せなど、発光デバイスで汎用的に用いられているものをそのまま使用することができる。例えば、無機系蛍光体として、以下のものを用いることができる。
【００５０】
赤色系の発光色を有する６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋、Ｙ（ＰＶ）Ｏ４：Ｅｕ、ＣａＬａ０．１Ｅｕ０．９Ｇａ３Ｏ７、ＢａＹ０．９Ｓｍ０．１Ｇａ３Ｏ７、Ｃａ（Ｙ０．５Ｅｕ０．５）（Ｇａ０．５Ｉｎ０．５）３Ｏ７、Ｙ３Ｏ３：Ｅｕ、ＹＶＯ４：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋、及び（Ｙ・Ｃｄ）ＢＯ２：Ｅｕ等
青色系の発光色を有する（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｍｇ）２Ａｌ２Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ２Ｏ２７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２・ｎＢ２Ｏ３：Ｅｕ２＋、Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）３（ＰＯ４）６Ｃｌ：Ｅｕ、ＳｒＯ・Ｐ２Ｏ５・Ｂ２Ｏ５：Ｅｕ、（ＢａＣａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＳｒＬａ０．９５Ｔｍ０．０５Ｇａ３Ｏ７、ＺｎＳ：Ａｇ、ＧａＷＯ４、Ｙ２ＳｉＯ６：Ｃｅ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｇａ，Ｃｌ、Ｃａ２Ｂ４ＯＣｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ４Ｏ３：Ｅｕ２＋、及び一般式（Ｍ１，Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２（Ｍ１は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素）で表される蛍光体等
緑色系の発光色を有するＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＹＡＧ）、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ２Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳｉＯ４：Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＬａＰＯ４：Ｔｂ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＬａ０．２Ｔｂ０．８Ｇａ３Ｏ７、ＣａＹ０．９Ｐｒ０．１Ｇａ３Ｏ７、ＺｎＧｄ０．８Ｈｏ０．２Ｇａ３Ｏ７、ＳｒＬａ０．６Ｔｂ０．４Ａｌ３Ｏ７、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＺｎＳｉＯ４：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ、（Ｚｎ・Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＧｄＯＳ：Ｔｂ、ＬａＯＳ：Ｔｂ、ＹＳｉＯ４：Ｃｅ・Ｔｂ、ＺｎＧｅＯ４：Ｍｎ、ＧｅＭｇＡｌＯ：Ｔｂ、ＳｒＧａＳ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ・Ｃｏ、ＭｇＯ・ｎＢ２Ｏ３：Ｇｅ，Ｔｂ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ，Ｔｍ、及びＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ等
また、白色系の発光色を有するＹＶＯ４：Ｄｙ、黄色系の発光色を有するＣａＬｕ０．５Ｄｙ０．５Ｇａ３Ｏ７を用いることもできる。半導体発光素子からの光の波長が４２０ｎｍ以下の近紫外線であった場合、例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕ、ＹＶＯ４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ１０Ｏ１７、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７、ＺｎＯ：Ｚｎ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅのいずれか又はこれらの中から選ばれる二以上の蛍光体を組み合わせて用いることができる。また、種類の異なる蛍光体を二種以上組み合わせて用いることもできる。この場合、一方の蛍光体は半導体発光素子２０からの光を吸収して他の波長光を放出するばかりでなく、他の蛍光体から放出された蛍光を吸収して他の波長光を放出するタイプでもよい。さらに、蛍光体に光拡散材を併用することもできる。この場合、発光むらの減少を図ることができる。
【００５１】
上述したように、蛍光体は、特に限定されずＹＡＧ系蛍光体（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）、ＢＯＳ系蛍光体（Ｂａｒｉｕｍ  Ｏｒｔｈｏ-ｓｉｌｉｃａｔｅ）およびＴＡＧ系蛍光体（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）を用いることができる。特に好ましい蛍光体はＢＯＳ系蛍光体である。ＢＯＳ系蛍光体を用いると半導体発光素子２０の発光波長がバラついても白色光の色度が変わらないため、白色ＬＥＤの歩留まりが高まる。また、これらの蛍光体に対する半導体発光素子２０として、紫外線、赤色系光、青色系光、黄色系光及び緑色系光を放出するものの１種又は２種以上を用いることができる。
【００５２】
本実施形態に係る半導体発光装置は、半導体発光素子２０は、材料用型の開口部に充填された透光性樹脂材料に圧力をかけてメッシュ部を通過させることで、気泡が少なくなり、所望の形状が維持された透光性樹脂に覆われていることができる。透光性樹脂４０に気泡が含まれている場合、その空間の分だけ透光性樹脂４０の厚みは異なってしまう。同様に、型崩れが起きた場合には、部分的に膜厚が異なることとなる。このように、透光性樹脂４０の膜厚にばらつきがあることは発光むらを生じさせる一因となる。しかし、本実施形態に係る半導体発光装置では、基体と離間した材料用型から注入されて形成された透光性樹脂であるため、型崩れの問題が起きることがない。すなわち、本実施形態の半導体発光装置によれば、半導体発光素子２０は、気泡が少なく所望の形状が維持されているため、良好な光放射特性を実現できる半導体発光装置を提供できる。さらに、半導体発光素子２０に対して、一定量の透光性樹脂材料が注入されているため、半導体発光素子２０間での透光性樹脂４０の形状のばらつきを低減でき、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００５３】
２．半導体発光装置の製造方法
次に、本実施形態にかかる半導体発光装置の製造方法について図３（Ａ）〜図３（Ｆ）を参照しつつ説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｆ）は、本実施形態にかかる半導体発光装置の製造方法を模式的に示す断面図である。
【００５４】
まず、導電性パターン３２および周壁３６が設置された基体１０に半導体発光素子２０を実装する（図１参照）。その後、この基体１０を後述する材料用型４２の下方に配置する。
【００５５】
ついで、図３（Ａ）に示すように、半導体発光素子２０の平面形状を含む大きさを有する開口部４４と、開口部４４の基体１０側の開口端面に設けられたメッシュ部４６とを含む材料用型４２を準備する。本実施形態では、メッシュ部４６は、開口部４４が形成される部材とは一体の部材では構成されておらず、開口部４４は第１基材４５に形成され、メッシュ部４６は第２基材４７に形成されている。つまり、本実施形態において、材料用型４２は、開口部４４を有する第１基材４５と、メッシュ部４６を有する第２基材４７とが積層された構造を有している。
【００５６】
開口部４４の深さは、半導体発光素子２０の膜厚と、電極３２と接続される金属線３４の高さを考慮して、必要とされる透光性樹脂材料の量に応じて適宜決定される。開口部４４の深さは、例えば０．２ｍｍから１．０ｍｍであることが好ましい。なお、ここで開口部４４の深さとは、開口部４４の上端から下端までの距離をいう。また、開口部４４の平面形状が円形であるとき、その直径は、０．４ｍｍから１０ｍｍであることが好ましい。０．４ｍｍより小さい場合、透光性樹脂材料５０の充填が困難となり、１０ｍｍより大きい場合、均一な表面（凹凸が少ない）の透光性樹脂材料５０を充填することができないことがある。特に、開口部４４の径は、０．４ｍｍから３ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００５７】
メッシュ部４６では、図３（Ａ）に示すように、第２基材４７を貫通する複数の孔４８が配置されている。孔４８の配置は、所定領域内で均一に配置されていることが好ましく、網目状に配置されていることがより好ましい。このように孔４８が所定領域内で均一に設けられていることで、半導体発光素子２０の上面および側面に対して、透光性樹脂材料（後述する）を均等に排出することができる。
【００５８】
また、孔４８の開口形状が矩形の場合、その幅は、好ましい範囲は１０μｍ〜１００μｍである。孔４８の幅が１０μｍより小さい場合、孔４８において透光性樹脂材料が目詰まりを起こし易い。孔４８の幅が、１００μｍより大きい場合、透光性樹脂材料を均一に注入できないことがある。孔４８は、特に２０μｍから８０μｍであることが好ましい。このように、透光性樹脂材料５０は、最終的にメッシュ部４６の孔４８を通じて注入されるため、透光性樹脂材料の注入対象の表面積が大きくても、均一に透光性樹脂材料５０を滴下することができる。
【００５９】
材料用型４２は、ニッケルやステンレスなどの金属で形成することができる。そのため、透光性樹脂材料との接触による腐食や傷を受けることがない。上記金属の他に、ポリアミド系合成高分子化合物からなる合成繊維およびポリエステル系合成繊維を用いることもできる。このとき、第１基材４５および第２基材４７は、同一の部材であってもよいし、また別々の部材であってもよい。また、本実施形態では、第１基材４５および第２基材４７という別々の部材として加工されたものを例示したがこれに限定されない。開口部４４の基体１０側の開口端に、メッシュ部４６のみを設けた構造に例示されるような一体型になって加工されていてもよい。なお、一体型になって形成されている場合、開口部４４は、側面は基材により下面はメッシュ部４６により規定される領域となる。
【００６０】
次に、図３（Ｂ）に示すように、少なくとも開口部４４に充填されるように材料用型４２の上に透光性樹脂材料５０を設ける。これにより材料用型４２の開口部４４内およびメッシュ部４６の孔４８内にも透光性樹脂材料５０が充填されることとなる。ただし、孔４８については、透光性樹脂材料５０の粘度および孔４８の大きさによって、一部のみ充填される場合や充填されない場合がある。
【００６１】
次に、図３（Ｃ）に示すように、スキージ５２を用いて過剰な厚さ分の透光性樹脂材料５０を除去する。本実施形態では、図３（Ｄ）に示すように、材料用型４２の上面が露出するまで除去した。このように、その容量が周壁３６内の大きさと合うように調整された開口部４４を有する材料用型４２を用い、かつ不要な透光性樹脂材料５０を除去しているため、開口部４４内に定量された透光性樹脂材料５０を充填することができる。このため、周壁内３６に所望の透光性樹脂材料５０を注入することが可能となり、所望の形状の透光性樹脂４０に覆われた半導体発光装置を製造することができる。
【００６２】
次に、図３（Ｅ）に示すように、材料用型４２の開口部４４と、半導体発光素子２０との位置あわせを行う。具体的には、半導体発光素子２０が開口部４４の内側になり、さらに、周壁３６の外側（半導体発光素子２０が設けられていない側）の側面の位置が開口部４４の内側になることが好ましい。この工程では、開口部４４の中心と半導体発光素子２０がほぼ一致するように位置合わせを行うことが好ましい。また、メッシュ部４６の底面と、周壁３６の最上部との間隔は、０．０５ｍｍから０．２５ｍｍであることが好ましい。この範囲内であるときには、気泡の発生を抑制し、その表面に凹凸を生じさせることなく、周壁３６内に透光性樹脂材料５０を注入することができる。また、本実施形態では、透光性樹脂材料５０を材料用型４２に充填した後に、この位置合わせの工程を行っているが、これに限定されることはない。例えば、あらかじめ、基体１０の上方に、位置合わせを終えた材料用型４２およびメッシュ部４６を設置した後に、透光性樹脂材料５０を充填してもよい。
【００６３】
ついで、図３（Ｆ）に示すように、透光性樹脂材料５０に気体による圧力５４をかける。これにより、透光性樹脂材料５０が、半導体発光素子２０を覆うように、周壁３６の内側に注入される。圧力５４をかける手段としては気体による圧力が好ましい。気体としては、透光性樹脂材料５０を変性させることがない気体であれば特に制限はなく、空気または窒素、アルゴンなどの不活性ガスを用いることができる。これにより、透光性樹脂材料５０中の気泡を除去することができる。この場合、圧力５４は、大気圧と比して１．０ｋＰａ〜４．０ｋＰａ大きいことが好ましい。圧力５４が１．０ｋＰａ以下の場合は、透光性樹脂材料５０に含まれる気泡を除去することができず、４．０ｋＰａ以上の場合は、透光性樹脂材料５０の表面の形状が不均一（表面に凹凸が生じる）になってしまう。特に好ましい範囲は２．０ｋＰａから３．０ｋＰａである。圧力５４は、完全密閉型カバー内で空圧をかけることが好ましい。具体的には、気密室内でエアーバルーンに空気を注入して膨らませ、気密室内の内圧を上げることで加圧をする。この場合、より均一に透光性樹脂材料５０に圧力がかかり気泡の除去をより完全に行うことができる。
【００６４】
次に、硬化処理を施すことで、透光性樹脂材料５０を透光性樹脂４０とする。硬化処理は、透光性樹脂材料５０に応じて、熱処理や光処理などの各種硬化処理を行うことができる。以上の工程により、図１に示す半導体発光装置を製造することができる。
【００６５】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法では、まず、基体１０と離間された位置に配置された材料用型４２の開口部４４に透光性樹脂材料５０が充填される。その後、透光性樹脂材料５０に気圧（圧力５４）をかけることで、メッシュ部４６の孔４８を通過させ、半導体発光素子２０の周囲に注入しこれを硬化して透光性樹脂４０が形成される。透光性樹脂材料５０に気圧（圧力５４）をかけてメッシュ部４６を通過させることにより、開口部４４に充填された段階では、透光性樹脂材料５０中に混入していた気泡を除去することができる。これにより、気泡の少ない透光性樹脂材料５０を半導体発光素子２０の上面および側面に注入することができる。
【００６６】
さらに、材料用型４２は基体１０と離間して配置されているため、従来技術では問題となったステンシル除去時の透光性樹脂材料５０の型崩れが起きることがない。そのため、気泡が少なく所望の形状を有する透光性樹脂４０を形成することができる。その結果、発光むらおよび色むらの低減した半導体発光装置を製造することができる。また、半導体発光素子２０間での透光性樹脂４０の形状のばらつきを低減でき、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、図２に示す構造の半導体発光素子２０について説明したが、この構造に限定されることはない。例えば、図４および図５に示すような他の構造の半導体発光素子２０に応用することができる。図４および図５は、他の構造の半導体発光素子２０を説明する断面図である。
【００６８】
図４には、基板１０の上にｐ型半導体層２８、発光体層２６、ｎ型半導体層２４および素子基板２２が順次形成され、発光体層２６の発光面を含むように透光性樹脂４０で周囲を覆われている半導体発光装置を示す。
【００６９】
図５には、基板１０の上に素子基板２２、ｐ型半導体層２８、発光体層２６およびｎ型半導体層２４が順次形成され、発光体層２６を含むように透光性樹脂４０で周囲を覆われている半導体発光装置を示す。なお、図５における半導体発光素子では、素子基板２２としてはＣｕ、Ｃｕ−Ｗ（タングステン）、Ｃｕ−Ａｇ、Ｃｕ−Ｍｏ（モリブデン）を用いることができる。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、透光性樹脂材料５０を成形する材料用型４２の開口部４４を平面視して円形としたが、矩形状や多角形状や異形状とすることもできる。また、孔４８の開口形状を矩形としたが、円形状や高く形状や異形状とすることもできる。
【００７１】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法は、半導体発光素子の周囲にスクリーン印刷法で所望の形状を有する透光性樹脂を形成するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図であり、図１のＡ部を拡大して示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図６】従来技術における半導体発光装置を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０    基体
２０    半導体発光素子
２２    素子基板
２４    ｎ型半導体層
２６    発光体層
２８    ｐ型半導体層
３０ａ、ｂ    電極
３２    導電性パターン
３４    金属線
４０    透光性樹脂
４２    材料用型
４４    開口部
４５    第１基材
４６    メッシュ部
４７    第２基材
４８    孔
５０    透光性樹脂材料
５２    スキージ
５４    圧力
【図１】
2008041842.tif 000003
【図２】
2008041842.tif 000004
【図３】
2008041842.tif 000005
【図４】
2008041842.tif 000006
【図５】
2008041842.tif 000007
【図６】
2008041842.tif 000008