(57)【要約】【課題】色度分布の偏りが少ない白色光を発光可能な半導体発光装置およびその製造方法を提供すること。【解決手段】青色光Ｌｂを発するＬＥＤチップ３と、ＬＥＤチップ３からの青色光Ｌｂを吸収することにより黄色光Ｌｙを発する蛍光体を含む蛍光樹脂５と、を備え、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙとを混色させることにより白色光Ｌｗを出射する半導体発光装置Ａ１であって、蛍光樹脂５は、ＬＥＤチップ３に対して出射方向正面に位置する凸５ａを有する。【選択図】  図１
2008251696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
上記半導体発光素子からの光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂と、を備え、上記励起光と上記蛍光とを混色させることにより白色光を出射する半導体発光装置であって、
上記蛍光樹脂は、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を有することを特徴とする、半導体発光装置。
【請求項２】
半導体発光素子から出射される光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂を形成する工程を有する、半導体発光装置の製造方法であって、
上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を形成することを特徴とする、半導体発光装置の製造方法。
【請求項３】
上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記蛍光体を含む液状の蛍光樹脂材料を上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する部分を有する空間に充填した後に、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凹部を有する金型を上記蛍光樹脂材料の液面に接触させることにより、上記凸部を形成する、請求項２に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項４】
上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する部分を有し、かつ上記蛍光体を含む第１蛍光樹脂を形成した後に、上記蛍光体を含む第２蛍光樹脂を上記第１蛍光樹脂に接触させた状態で、上記第１蛍光樹脂および上記第２蛍光樹脂が互いに結合する時間を経過させることにより、上記凸部を形成する、請求項２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、たとえば青色光と黄色光とを混色させることにより白色光を出射す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】
図９は、従来の半導体発光装置の一例を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示された半導体発光装置Ｘは、基板９１、配線パターン９２、ＬＥＤチップ９３、ケース９４、蛍光樹脂９５、および透光樹脂９６を備えている。基板９１には、配線パターン９２を介してＬＥＤチップ９３が搭載されている。ＬＥＤチップ９３からは青色光Ｌｂが発せられる。ケース９４が囲う空間には、蛍光樹脂９５が充填されている。蛍光樹脂９５は、青色光Ｌｂを励起光として吸収することにより蛍光としての黄色光Ｌｙを発する。半導体発光装置Ｘは、透光樹脂９６を透して発せられた青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙを混色させることにより、白色光Ｌｗを出射可能に構成されている。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤチップ９３から発せられた青色光Ｌｂのうち、出射方向正面に向かって進行する青色光Ｌｂは、斜め方向に進行する青色光Ｌｂと比べて、蛍光樹脂９５を透過する距離が短い。すると、出射方向正面に向かう青色光Ｌｂの輝度が、出射方向正面に向かう黄色光Ｌｙの輝度よりも、相対的に小さくなってしまう。この結果、白色光Ｌｗが、中央寄りの部分ほど青色がかった色度分布を有するものとなってしまうという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３２１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、色度分布の偏りが少ない白色光を発光可能な半導体発光装置およびその製造方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供される半導体発光装置は、半導体発光素子と、上記半導体発光素子からの光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂と、を備え、上記励起光と上記蛍光とを混色させることにより白色光を出射する半導体発光装置であって、上記蛍光樹脂は、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を有することを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記凸部が設けられていることにより、上記半導体発光装置から発せられた上記励起光のうち、出射方向正面に向かうものと斜め方向に向かうものとのそれぞれが上記蛍光樹脂を透過する距離を、等しく、あるいは近いものとすることができる。これにより、上記励起光と上記蛍光との局所的な割合が出射方向正面と斜め方向とで大きく異なることを防止可能である。したがって、上記白色光の色度分布の偏りを小さくすることが可能であり、上記白色光を均一な光とすることができる。
【０００８】
本発明の第２の側面によって提供される半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子から出射される光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂を形成する工程を有する、半導体発光装置の製造方法であって、上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を形成することを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記蛍光体を含む液状の蛍光樹脂材料を上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する部分を有する空間に充填した後に、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凹部を有する金型を上記蛍光樹脂材料の液面に接触させることにより、上記凸部を形成する。このような構成によれば、上記凸部を所望の形状およびサイズに仕上げることができる。また、表面張力を用いて上記蛍光樹脂材料を上記凹部に入り込ませるため、上記凸部を形成するための切削加工などが不要であり、上記凸部を容易に形成することが可能である。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する部分を有し、かつ上記蛍光体を含む第１蛍光樹脂を形成した後に、上記蛍光体を含む第２蛍光樹脂を上記第１蛍光樹脂に接触させた状態で、上記第１蛍光樹脂および上記第２蛍光樹脂が互いに結合する時間を経過させることにより、上記凸部を形成する。このような構成によれば、上記第１蛍光樹脂と上記第２蛍光樹脂とを接合するには、上記第２蛍光樹脂に上記第１蛍光樹脂を載置した状態で所定時間経過させるのみである。このため、上記凸部を有する上記半導体発光装置を効率よく製造することができる。また、上記蛍光樹脂のうち上記凸部とそれ以外の部分とを異なる組成となるように形成するのに好適である。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る半導体発光装置の第１実施形態を示している。本実施形態の半導体発光装置Ａ１は、基板１、配線パターン２、ＬＥＤチップ３、ケース４、蛍光樹脂５、および透光樹脂６を備えている。半導体発光装置Ａ１は、励起光としての青色光Ｌｂと蛍光としての黄色光Ｌｙとを混色させることにより、白色光Ｌｗを出射するものである。
【００１４】
基板１は、たとえばガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料からなり、矩形状とされている。基板１は、半導体発光装置Ａ１の土台として用いられている。
【００１５】
配線パターン２は、たとえば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｕなどの薄膜からなり、基板１に形成されている。配線パターン２のうち基板１の中央付近に形成された部分は、ＬＥＤチップ３を搭載するためのボンディングパッドとされている。配線パターン２のうち基板１の裏面側に露出した部分は、半導体発光装置Ａ１を面実装するために用いられる。
【００１６】
ＬＥＤチップ３は、励起光としての青色光Ｌｂを発する半導体発光素子であり、配線パターン２を介して基板１に支持されている。ＬＥＤチップ３は、たとえばＧａＮなどの半導体材料からなり、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とに挟まれた活性層において電子と正孔とが再結合することにより青色光Ｌｂを発する。
【００１７】
ケース４は、たとえば白色樹脂からなり、ＬＥＤチップ２を囲う矩形枠状とされている。ケース４には、リフレクタ４ａが形成されている。リフレクタ４ａは、白色光Ｌｗの出射方向において基板から遠ざかるほど直径が大となるコーン状とされており、ＬＥＤチップ３から側方に発せられた青色光Ｌｂおよびこれによって励起された黄色光Ｌｙを出射方向に向けて反射するためのものである。
【００１８】
蛍光樹脂５は、青色光Ｌｂを励起光として吸収することにより蛍光としての黄色光Ｌｙを発する蛍光体を含む樹脂であり、ケース４に囲まれた空間に充填されており、ＬＥＤチップ３を覆っている。このような蛍光体としては、たとえばＹＡＧ：Ｃｅ3+が用いられる。また、上記樹脂としては、たとえばシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂が用いられる。蛍光樹脂５には、凸部５ａが形成されている。凸部５ａは、白色光Ｌｗの出射方向においてＬＥＤチップ２の正面に位置しており、その周辺部に対して隆起した台地状とされている。
【００１９】
透光樹脂６は、たとえば透明なエポキシ樹脂からなり、蛍光樹脂５を覆っている。透光樹脂６には、レンズ６ａが形成されている。レンズ６ａは、半球状とされており、透光樹脂６に入射した青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙを透過させることにより、その指向性を高めるためのものである。
【００２０】
次に、半導体発光装置Ａ１の製造方法の一例について、図２〜図４を参照しつつ、以下に説明する。
【００２１】
まず、図２に示すように、配線パターン２を基板１に形成した後に、ＬＥＤチップ３をボンディングする。次いで、ケース４を基板１に対して取り付ける。そして、ケース４に囲われた空間に蛍光樹脂材料５Ａを注ぎ込む。蛍光樹脂材料５Ａは、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂となる液状の樹脂材料にＹＡＧ：Ｃｅ3+などの蛍光体が混入されたものである。
【００２２】
次いで、図３に示すように、金型Ｍｄを用意する。金型Ｍｄには、凹部Ｍｄａが形成されている。金型Ｍｄを蛍光樹脂材料５Ａの液面に接触させると、表面張力によって蛍光樹脂材料５Ａが凹部Ｍｄａに入り込む。
【００２３】
この状態で、たとえば熱硬化現象を利用することにより、蛍光樹脂材料５Ａを硬化させる。これにより、図４に示すように、台地状の凸部５ａを有する蛍光樹脂５が得られる。この後は、たとえばモールド成形によって透光樹脂６を形成する。以上の工程を経ることにより、図１に示す半導体発光装置Ａ１が得られる。
【００２４】
次に、半導体発光装置Ａ１およびその製造方法の作用について説明する。
【００２５】
本実施形態によれば、図１に示すように、凸部５ａが設けられていることにより、ＬＥＤチップ２から発せられた青色光Ｌｂのうち、出射方向正面に向かうものと斜め方向に向かうものとのそれぞれが蛍光樹脂５を透過する距離を、等しく、あるいは近いものとすることができる。これにより、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙとの局所的な割合が出射方向正面と斜め方向とで大きく異なることを防止可能である。したがって、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙとを混色させることによって得られる白色光Ｌｗの色度分布の偏りを小さくすることが可能であり、白色光Ｌｗを均一な光とすることができる。
【００２６】
凹部Ｍｄａを有する金型Ｍｄを用いることにより、凸部５ａを所望の形状およびサイズに仕上げることができる。また、表面張力を用いて蛍光樹脂材料５Ａを入り込ませるため、凸部５ａを形成するための切削加工などが不要であり、凸部５ａを容易に形成することが可能である。
【００２７】
図５〜図８は、本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法の第２実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００２８】
図５に示す半導体発光装置Ａ２においては、蛍光樹脂５の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、蛍光樹脂５のうち凸部５ｂとそれ以外の部分とでは、蛍光体に関する組成が異なっている。具体的には、たとえば凸部５ｂにおける蛍光体の比率が、それ以外の部分における蛍光体の比率よりも大とされている。
【００２９】
図６〜図８は、半導体発光装置Ａ２の製造方法の一例を示している。まず、図６に示すように、基板１に配線パターン２、ＬＥＤチップ３、ケース４を搭載する。そして、ケース４によって囲まれた空間に、たとえば蛍光体が混入された液状の蛍光樹脂材料を注ぎ込む。この蛍光樹脂材料をたとえば熱硬化あるいは紫外線硬化させることにより第１蛍光樹脂５１を形成する。
【００３０】
次いで、図７に示すように、第２蛍光樹脂５２を用意する。第２蛍光樹脂５２は、第１蛍光樹脂５１に用いられたものと同じ樹脂材料および蛍光体からなる。第２蛍光体樹脂５２における蛍光体の比率は、第１蛍光体樹脂５１における蛍光体の比率よりも大とされている。この第２蛍光樹脂５２をＬＥＤチップ３の出射方向正面に位置するように、第１蛍光樹脂５１に載置する。すると、第１蛍光樹脂５１および第２蛍光樹脂５２のそれぞれに含まれる樹脂材料が互いに拡散し始める。この状態のまま、所定の時間を経過させることにより、第１蛍光樹脂５１と第２蛍光樹脂５２とが一体化し、図８に示す蛍光樹脂５が形成される。この後は、透光樹脂６を形成することにより、図５に示す半導体発光装置Ａ２が得られる。
【００３１】
本実施形態によっても、白色光Ｌｗの色度分布の偏りを小さくすることができる。特に、凸部５ｂにおける蛍光体の比率が比較的大であるため、たとえば半導体発光装置Ａ１の凸部５ａとくらべて、凸部５ｂを薄状とすることができる。
【００３２】
本実施形態の製造方法においては、第１蛍光樹脂５１と第２蛍光樹脂５２とを接合するには、第１蛍光樹脂５１に第２蛍光樹脂５２を載置した状態で所定時間経過させるのみである。このため、凸部５ｂを有する半導体発光装置Ａ２を効率よく製造することができる。また、凸部５ｂにおける蛍光体の比率がそれ以外の部分における比率よりも大である蛍光樹脂５を形成するのに好適である。凸部５ｂとしては、蛍光体の比率が大であるものが凸部５ｂを薄状とするのに適しているが、本発明はこれに限定されず、たとえば凸部５ｂにおける蛍光体の比率が相対的に小さい構成や、混入される蛍光体の種類が異なる構成としてもよい。
【００３３】
本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光装置の第１実施形態の製造方法の一例において、蛍光樹脂材料を注ぎ込んだ状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光装置の第１実施形態の製造方法の一例において、金型の凹部に蛍光樹脂材料を入り込ませる工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る半導体発光装置の第１実施形態の製造方法の一例において、凸部を有する蛍光樹脂を形成した状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る半導体発光装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る半導体発光装置の第２実施形態の製造方法の一例において、第１蛍光樹脂を形成した状態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る半導体発光装置の第２実施形態の製造方法の一例において、第２蛍光樹脂を載置する工程を示す断面図である。
【図８】本発明に係る半導体発光装置の第２実施形態の製造方法の一例において、凸部を有する蛍光樹脂を形成した状態を示す断面図である。
【図９】従来の半導体発光装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ１，Ａ２  半導体発光装置
Ｌｂ    青色光（励起光）
Ｌｗ    白色光
Ｌｙ    黄色光（蛍光）
Ｍｄ    金型
Ｍｄａ  凹部
１      基板
２      配線パターン
３      ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
４      ケース
４ａ    リフレクタ
５      蛍光樹脂
５Ａ    蛍光樹脂材料
５ａ，５ｂ  凸部
６      透光樹脂
６ａ    レンズ
５１    第１蛍光樹脂
５２    第２蛍光樹脂
【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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【図７】
2008251696.tif 000009
【図８】
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【図９】
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