(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光デバイス用金型の製造方法であって、
ワークに光デバイスのレンズ部を成形するための凹形状を有するレンズ成形部をキャビティの底面を構成する部材に形成する第１のステップと、
前記ワークにレーザを照射して、前記レンズ成形部に複数の凹部を形成する第２のステップと、を有し、
前記光デバイス用金型は、前記複数の凹部が形成された前記凹形状を有する前記レンズ成形部を有し、前記レンズ成形部を含む前記キャビティに透光性樹脂を充填して硬化させることにより、前記光デバイスの基板に実装された光チップを封止するとともに前記光デバイスのレンズ部を形成するように構成されていることを特徴とする光デバイス用金型の製造方法。
【請求項２】
前記第２のステップは、前記凹部が形成される位置に前記レーザを複数回照射させて該凹部を形成することを特徴とする請求項１記載の光デバイス用金型の製造方法。
【請求項３】
前記第２のステップは、前記レンズ成形部及び該レンズ成形部の周辺部に前記レーザを照射することを特徴とする請求項１又は２記載の光デバイス用金型の製造方法。
【請求項４】
前記第２のステップは、前記ワークの全面に前記レーザを照射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の光デバイス用金型の製造方法。
【請求項５】
前記第２のステップは、前記複数の凹部の位置に応じて、前記レーザの照射方向を変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の光デバイス用金型の製造方法。
【請求項６】
光デバイスを製造するための光デバイス用金型であって、
前記光デバイス用金型のキャビティの底面を構成する部材に形成された、前記光デバイスのレンズ部を成形するための凹形状を有するレンズ成形部と、
レーザを照射することにより前記レンズ成形部に形成された複数の凹部と、を有し、
前記光デバイス用金型は、前記複数の凹部が形成された前記凹形状を有する前記レンズ成形部を有し、前記レンズ成形部を含む前記キャビティに透光性樹脂を充填して硬化させることにより、前記光デバイスの基板に実装された光チップを封止するとともに前記光デバイスのレンズ部を形成するように構成されていることを特徴とする光デバイス用金型。
【請求項７】
光デバイスの製造方法であって、
ワークに光デバイスのレンズ部を成形するためのレンズ成形部を形成する第１のステップと、
前記ワークにレーザを照射して、前記レンズ成形部に複数の凹部を形成する第２のステップと、
基板に光チップを実装する第３のステップと、
前記第１のステップ及び前記第２のステップを経て製造された金型に透光性樹脂を充填して硬化させることにより、前記光チップを封止するとともに前記光デバイスのレンズ部を形成する第４のステップと、を有することを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項８】
光デバイスであって、
基板と、
前記基板に実装された光チップと、
前記光チップを封止する透光性樹脂により形成されたレンズ部と、を有し、
前記レンズ部は、レーザ照射により複数の凹部が設けられた金型を用いて成形され、複数の凸部を備えることを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス用金型の製造方法及び光デバイスの製造方法に関する。また本発明は、そのような方法により製造された光デバイス用金型及び光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光又は受光をさせる光デバイスとして、発光ダイオードやレーザダイオードといった発光デバイスや、フォトダイオードやフォトトランジスタといった受光デバイスなどが知られている。このような光デバイスには、発光チップからの光を外部に放射させたり、外部からの光を受光チップに集光させたりするためのレンズ部が設けられている。
【０００３】
例えば、この種の光デバイスの一例として、発光デバイスでは、所望の輝度や光拡散性を得るためにレンズ部の表面を鏡面又は梨地面とすることがある。この場合、梨地面が形成された発光デバイスを製造するための金型キャビティの梨地加工には、放電加工又はブラスト加工が用いられていた。
【０００４】
一方、特開２００６−１６８２６０号公報（特許文献１）には、レーザ加工によって導光板を製造可能な金型製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１６８２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば放電加工により発光デバイス用の金型を製造する場合、その加工特性のため、ミクロ的に規則正しい均一な加工面形状を得ることは困難であり、発光チップからの光の拡散の均一性を向上させることが困難であった。また、放電加工で所望の加工面形状を得るためには放電加工を長時間行う必要があり、加工用の電極の製作をも要するため、加工の効率化を図るのが困難であった。また、ブラスト加工を用いた場合、その加工特性のため、加工時間の短縮は可能であるもののミクロ的に規則正しい均一な加工面形状を得ることは困難であった。
【０００６】
一方、特許文献１の金型製造方法では、金型表面に所定形状のドットの各々をレーザで描画して多数形成する手法であり、光拡散性を向上させるための梨地面を形成するのに適した技術ではなかった。
【０００７】
そこで本発明は、光学特性を向上可能な光デバイスの製造方法、及び、そのような光デバイスを製造するための光デバイス用金型の製造方法を提供することを例示的目的とする。また本発明は、光を均一に拡散させる光デバイス、及び、そのような光デバイスを製造するための光デバイス用金型を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての光デバイス用金型の製造方法は、ワークに光デバイスのレンズ部を成形するための凹形状を有するレンズ成形部をキャビティの底面を構成する部材に形成する第１のステップと、前記ワークにレーザを照射して、前記レンズ成形部に複数の凹部を形成する第２のステップとを有し、前記光デバイス用金型は、前記複数の凹部が形成された前記凹形状を有する前記レンズ成形部を有し、前記レンズ成形部を含む前記キャビティに透光性樹脂を充填して硬化させることにより、前記光デバイスの基板に実装された光チップを封止するとともに前記光デバイスのレンズ部を形成するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の側面としての光デバイス用金型は、前記光デバイス用金型のキャビティの底面を構成する部材に形成された、光デバイスのレンズ部を成形するための凹形状を有するレンズ成形部と、レーザを照射することにより前記レンズ成形部に形成された複数の凹部とを有し、前記光デバイス用金型は、前記複数の凹部が形成された前記凹形状を有する前記レンズ成形部を有し、前記レンズ成形部を含む前記キャビティに透光性樹脂を充填して硬化させることにより、前記光デバイスの基板に実装された光チップを封止するとともに前記光デバイスのレンズ部を形成するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の側面としての光デバイスの製造方法は、ワークに光デバイスのレンズ部を成形するためのレンズ成形部を形成する第１のステップと、前記ワークにレーザを照射して、前記レンズ成形部に複数の凹部を形成する第２のステップと、基板に光チップを実装する第３のステップと、前記第１のステップ及び前記第２のステップを経て製造された金型に透光性樹脂を充填して硬化させることにより、前記光チップを封止するとともに前記光デバイスのレンズ部を形成する第４のステップとを有する。
【００１１】
本発明の他の側面としての光デバイスは、基板と、前記基板に実装された光チップと、前記光チップを封止する透光性樹脂により形成されたレンズ部とを有し、前記レンズ部は、レーザ照射により複数の凹部が設けられた金型を用いて成形され、複数の凸部を備える。
【００１２】
本発明のその他の目的及び効果は以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学特性を向上可能な光デバイスの製造方法、及び、そのような光デバイスを製造するための光デバイス用金型の製造方法を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、光学特性を向上可能な光デバイス、及び、そのような光デバイスを製造するための光デバイス用金型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本実施例におけるレーザ加工装置の概略構成図である。本実施例の発光デバイス用金型は、本発明に係る光デバイス用金型の一例であって、ガルバノスキャナを備えたレーザ加工装置１００を用いて大気中でワークを加工することにより製造される。
【００１７】
１０１はレーザ発振器である。レーザ発振器１０１は、所定の出力のレーザビーム２０を出力する。レーザ発振器１０１は、レーザ加工を行うため、大出力のレーザビーム２０を安定して供給可能に構成されている。レーザビーム２０は、レーザの媒体により一定の波長を有する。例えば、ＹＡＧレーザを用いた場合には、レーザビーム２０として１０６４ｎｍの赤外線を発する。ただし、本実施例のレーザは、ＹＡＧレーザに限定されるものではなく、本実施例の金型部材（本発明におけるワークに相当）を加工するために適した出力のレーザであれば、ＣＯ２レーザやＹＶＯ４レーザ等でもよい。この場合、例えば後述するように短時間の照射で金型部材の表層を溶融させて凹部を形成できる程度の出力を得ることができれば後述する他の種類のレーザを用いることもできる。
【００１８】
１０２はシャッターである。シャッター１０２は、レーザ発振器１０１から出力されたレーザビーム２０のオン／オフを制御する。このように、シャッター１０２がレーザビーム２０のオン／オフを制御することにより、レーザ発振器１０１から出力されたレーザビーム２０の出力周期を制御することができる。なお、シャッター１０２は、オン／オフのいずれかの状態になるように、不図示の駆動部によりレーザビーム２０の通過を遮らないオン位置（開位置）とその通過を遮るオフ位置（閉位置）との間で駆動される。
【００１９】
１０３はエキスパンダである。エキスパンダ１０３は、レーザ発振器１０１から出力されたレーザビーム２０のビーム径を広げる。エキスパンダ１０３は、凹レンズと凸レンズとの組み合わせにより構成される。 凹レンズから入射したレーザビームは所定の倍率で拡大され、凸レンズを透過することにより平行光になる。このように、エキスパンダ１０３は、レーザビーム２０のビーム径を、本実施例における金型部材の加工に適したビーム径に制御することができる。
【００２０】
１０４はガルバノミラー（Ｘ軸ミラー）である。ガルバノミラー１０４は、金型部材の一例であるキャビティブロック１１０上におけるレーザの加工位置をＸ軸方向に移動可能に動作する。ガルバノミラー１０４の向きが変わることにより、キャビティブロック１１０上においてレーザをＸ軸方向に所定の速度で走査することができる。
【００２１】
１０５はガルバノミラー（Ｙ軸ミラー）である。ガルバノミラー１０５は、キャビティブロック１１０上におけるレーザの加工装置をＹ軸方向に移動可能に動作する。ガルバノミラー１０５の向きが変わることにより、キャビティブロック１１０上においてレーザをＹ軸方向に走査することができる。
【００２２】
１０６はベンダーミラーである。ベンダーミラー１０６は、入射したレーザビームを反射して、レーザビームの方向を変える。このとき、レーザビームは、レーザビーム２０ａ又はレーザビーム２０ｂ等のように、ガルバノミラー１０５、１０６の位置（角度）に依存した方向に反射する。
【００２３】
１０７は入射したレーザビームを目標位置に収束させるｆ−θレンズである。ｆ−θレンズ１０７は、例えば入射位置の異なるレーザビーム２０ａ、２０ｂに生じる入射角の差を相殺し、キャビティブロック１１０の表面に対して常にほぼ同じ角度でレーザビームを入射させる。また、ｆ−θレンズ１０７は、レーザビームの走査速度が一定になるように補正する。このとき、ｆ−θレンズ１０７は、レーザビームをキャビティブロック１１０の表面付近における任意の深さ（すなわち表面からの距離）で収束させ、ベンダーミラー１０６から出力されたレーザビームの焦点位置をＺ軸方向に調整する。このように、ガルバノミラー１０４、１０５やｆ−θレンズ１０７等で構成されたガルバノスキャナにより、レーザビームの焦点をキャビティブロック１１０の目標加工位置に合わせながら一定速度で走査することが可能になる。
【００２４】
１１０はキャビティブロックである。キャビティブロック１１０は、レーザ加工装置１００により加工されることで、発光デバイス用金型のキャビティ底面を構成する金型面が梨地面に加工される。発光デバイス用の金型は、ステンレス鋼や合金工具鋼等の金属から構成されている。また、超硬合金や金属以外の材質を用いて金型を構成することができ、例えばセラミックスを用いて金型を構成することもできる。
【００２５】
１１１は、キャビティブロック１１０上においてレーザビームが走査される走査領域である。ｆ−θレンズ１０７から射出されたレーザビームは、走査領域１１１においてＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の速度で走査され、キャビティブロック１１０の表面を加工する。
【００２６】
１１２はレンズ成形部である。レンズ成形部１１２は、レーザ加工装置１００によるレーザ加工を実行する前に例えばフライス加工によって平面視円形の球面状（凹形状）に形成される。すなわち、レーザ加工装置１００によるレーザ加工は、レンズ成形部１１２が既に形成されたキャビティブロック１１０に対して実施される。
【００２７】
このように、本実施例における発光デバイス用金型の製造方法は、キャビティブロック１１０に発光デバイスのレンズ部を成形するためのレンズ成形部１１２を形成する第１のステップを有する。本実施例の製造方法はさらに、後述のように、キャビティブロック１１０にレーザを照射して、レンズ成形部１１２に複数の凹部５０を形成する第２のステップを有する。
【００２８】
また、本実施例の発光デバイス用金型は、発光デバイスのレンズ部を成形するためのレンズ成形部１１２、及び、レーザを照射することによりレンズ成形部１１２に形成された複数の凹部５０を有する。
【００２９】
キャビティブロック１１０に形成された複数のレンズ成形部１１２には、後述のように梨地面に加工された後に透光性樹脂が充填されることによって複数の発光デバイスのそれぞれのレンズ部が成形されることになる。
【００３０】
なお、領域１１３は、キャビティブロック１１０上の一つのレンズ成形部及びその周辺の範囲を示している。
【００３１】
図２は、本実施例におけるキャビティブロックに形成されたレンズ成形部の拡大図である。図２（Ａ）はレンズ成形部の平面図であり、図１中の領域１１３の拡大図に相当する。図２（Ｂ）はレンズ成形部の断面図であり、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線による切断面を示している。
【００３２】
本図は、レーザ加工装置１００によるレーザ加工前のキャビティブロック１１０を示している。キャビティブロック１１０には、上記のフライス加工によってレーザ加工前に予めレンズ成形部１１２が形成されている。レンズ成形部１１２は、後述のように、透光性樹脂が充填された後に硬化させることにより、球面状（凸形状）のレンズ部を成形する。
【００３３】
このため、図２（Ｂ）に示されるように、キャビティブロック１１０におけるレンズ成形部１１２の形状は球面状（凹形状）であり、キャビティブロック１１０の表面に球面状の窪みが形成された構造を有する。ただし、レンズ成形部１１２の形状は、球面状の窪みであることに限定されるものではなく、例えば、丸みのある矩形状の窪みでもよく、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、トーリックレンズ又はトロイダルレンズのような各種のレンズを成形可能な凹形状であってもよい。
【００３４】
図３は、本実施例におけるレーザビームの走査方法の一例を示す図である。図３（Ａ）はレーザビームの走査領域（走査範囲）全体を示す概略平面図であり、図３（Ｂ）は走査領域の一部（例えば一個のレンズ成形部の内部）を示す拡大平面図である。
【００３５】
図３（Ａ）に示されるように、本実施例のレーザ加工装置１００は、走査領域１１１において、左から右（Ｘ軸方向）の方向に走査する。この状態を実線の走査線１３１で示す。具体的には、レーザ加工装置１００は、ガルバノミラー１０４、１０５の角度を変化させてレーザビームをｆ−θレンズ１０７に入射させる位置を制御することにより、レーザビームの照射方向をＸ軸方向又はＹ軸方向に走査する。
【００３６】
走査線１３１上を走査している間に、所定位置においてレーザビームをキャビティブロック１１０に照射することにより、キャビティブロック１１０の表面が加工される。レーザビームをキャビティブロック１１０上に照射する場合には、レーザ加工装置１００のシャッター１０２をオン位置（開位置）に駆動して、レーザ発振器１０１からのレーザビーム２０を通過させて、エキスパンダ１０３に入射させる。
【００３７】
レーザ加工装置１００による走査が走査領域１１１の右端に達すると、走査方向を変化させ、右から左（−Ｘ軸方向）の方向に走査しながら戻る。より正確には、左下の方向に向けて戻るように移動させることにより、次の走査が直前の走査とは異なる位置から開始するように制御される。この状態を破線の走査線１３２で示す。
【００３８】
本実施例のレーザ加工装置１００では、走査線１３２上を走査している間は、シャッター１０２を常にオフ位置（閉位置）に駆動して、レーザビーム２０を遮断する。このため、走査線１３２上を走査している間、レーザビームはキャビティブロック１１０に照射されない。走査領域１１１の全面における１回の走査が完了するまで、これらの動作を繰り返す。
【００３９】
ただし、走査線１３２上を走査している間、すなわち走査位置を戻す間にもキャビティブロック１１０を加工するように制御してもよい。このような走査方法を採用すれば、キャビティブロック１１０の加工時間を短縮することができる。この場合、各走査線１３１、１３２を平行に走査するとともに、各走査線１３１、１３２の端部まで走査したときには、後述する隣接する走査線１３１間と同一の距離だけＹ軸方向に微小送りする。
【００４０】
本実施例におけるレーザ加工装置１００は、本願発明者が鋭意研究した結果、例えば、後述する図１８に示される一例では、数千ｍｍ／ｓといった高速な走査速度でレーザビームをキャビティブロック１１０上で走査しても所望の表面性状を得ることができることが判明した。この場合、数センチ四方のキャビティブロックであれば数秒で加工を終了することができる。このように、本発明ではレーザビームを高速に走査しているため、放電加工のみならずブラスト加工よりも加工時間を短縮することができ、表面加工を極めて効率的に実行することが可能となっている。ただし、走査速度は、適宜変更して最適な速度に制御することが可能である。
【００４１】
なお、本図では、縦３個及び横７個で計２１個のレンズ成形部が形成されているが、これはキャビティブロック１１０の一例を示したものに過ぎない。本実施例において、キャビティブロック１１０に形成されるレンズ成形部の個数やそれらの配置方法については、何ら限定されるものではない。
【００４２】
図３（Ｂ）に示されるように、レーザ加工装置１００は、キャビティブロック１１０の走査領域１１１において、走査線１３１のとおり左から右へ直線的に走査する。このとき、予め定められた場所においてレーザビームを照射することによりキャビティブロック１１０の表層を溶融させるとともに溶融部分をレーザビームの外周側に寄せるようなプロセスを発生させて照射部分を凹まして、凹部５０（窪み）を形成する。このため、一つの走査線１３１上を走査している間に、その走査線１３１上に位置する複数の凹部５０が順次形成されていく。
【００４３】
一つの走査線１３１上の走査が完了すると、走査線１３２として示すとおり、レーザビームの照射位置を図３における左下に向けて移動させる。このようにして、同様に、次の走査線１３１（本図の一つ下の走査線１３１）上を走査する。
【００４４】
このとき、キャビティブロック１１０上に形成される凹部５０の配置としては、種々のものが考えられる。本実施例では、複数の凹部５０を後述の理由で緻密（稠密）に配置する一例として凹部５０は千鳥配置で形成されている。具体的には、走査線１３１において隣り合う凹部５０の間隔を１としたとき、隣り合う走査線１３１同士の間隔は√３／２であり、隣り合う走査線１３１に位置する最近接の凹部５０のＸ軸方向における間隔は、走査方向に１／２である。このように、複数の凹部５０を千鳥配置で形成することにより、レンズ成形部１１２に多くの凹部５０を設けることができる。
【００４５】
ただし、複数の凹部５０の配置は、図３（Ｂ）に示される配置に限定されるものではなく、他の配置方法を採用してもよい。複数の凹部５０は、キャビティブロック１１０上を走査している間に、レーザ加工装置１００のシャッター１０２のオン／オフを制御することにより、任意の位置に形成することができる。このため、複数の凹部５０は、シャッター１０２を制御することにより、所望の配置で形成することが可能である。
【００４６】
レーザ加工装置１００は、適切なパワーを有するレーザビーム２０をキャビティブロック１１０に照射することにより、レンズ成形部１１２の内部に複数の凹部５０を形成する。ただし、比較的深くて大きい凹部５０を形成しようとしてレーザビーム２０のパワー（パルス１７１の振幅）を大きくすると、キャビティブロック１１０にクラックが生じるおそれがある。このため、レーザビーム２０のパワーを大きくすることで凹部５０を大きく形成することが困難な場合もある。
【００４７】
そこで、比較的大きな凹部５０を形成する場合や出力の小さいレーザを用いる場合には、レーザビーム２０を１回だけ照射するのではなく、キャビティブロック１１０上の同位置において、レーザビーム２０を複数回照射することが望ましい。このように複数回のレーザビーム照射を行う場合には、走査領域１１１全体の走査が終了した後、先の走査時の原点（元の位置）に戻って、前回と同様に走査領域１１１を走査する。例えば、２回目の走査時に、１回目の走査時におけるレーザビーム２０の照射位置と同様の位置で、再度、レーザビーム２０を照射する。このような複数回の走査は、必要に応じて、Ｎ回目（Ｎ≧２）まで続く。
【００４８】
このように、本実施例における発光デバイス用金型の製造方法において、前述の第２のステップは、凹部５０が形成される位置にレーザを複数回照射させて凹部５０を形成することが好ましい。
【００４９】
図４は、本実施例におけるレーザビームの照射タイミングを示す図である。本図は、Ｎ回（Ｎ≧２）のレーザビーム照射を実施する場合の一例であり、１回目のレーザ照射、２回目のレーザ照射、…、Ｎ回目のレーザ照射における照射タイミングを示している。本図は、横軸がレーザビームの照射位置Ｘを示すとともに、縦軸がレーザビームの照射回数（１回目Ｎ回目）の走査時における各走査線１３１（Ｌｉｎｅ１乃至ＬｉｎｅＭ）の走査順序を示して、全体として凹部５０の形成順序を示している。なお、本実施例においては、レーザビームを一定の走査速度で走査するため、本図の横軸は照射位置を示すだけでなく照射されたタイミングも示すこととなる。また、本図における「Ｌｉｎｅ１」は走査領域１１１全体を走査するときの最初の走査線１３１を示し、「ＬｉｎｅＭ」はこのときの最後の走査線１３１を示す。
【００５０】
図４に示されるように、各走査線の波形１７０には、複数のパルス１７１が含まれる。波形１７０において、パルス１７１は、レーザビームがキャビティブロック１１０に照射されたことを示している。各走査線のパルス１７１は、一定のパルス間隔１５１（パルス周期）で波形１７０上に現れている。このように、各走査線１３１における走査中、レーザビームは一定の距離間隔および時間間隔で照射されている。パルス間隔１５１は、上述のとおり、レーザ加工装置１００のシャッター１０２のオン／オフ時間を制御することにより調整することができる。
【００５１】
例えば、所定の走査線１３１上において隣接するように形成される凹部５０の間隔は、レーザビームの照射される時間的な間隔（パルス周期）と走査速度との積に相当する。ただし、必要に応じて、走査速度、オン時間又はパルス周期を変更することができる。このように、本実施例の加工方法によれば、オン時間やパルス周期等を制御することにより、キャビティブロック１１０上に種々の凹部（パターン）を例えば数μｍから数百μｍ程度の範囲内で所望の大きさに簡便に形成することが可能になる。
【００５２】
図４に示されるように、１回目の走査中に、第１の走査線（Ｌｉｎｅ１）における走査が完了すると、第２の走査線（Ｌｉｎｅ２）における走査が開始する。第２の走査線に発生するパルスは、第１の走査線にて発生する隣り合う２つのパルスの間に位置する。図４に示される間隔１５２は、パルス間隔１５１の半分に相当する。以降、第３の走査線（Ｌｉｎｅ３）以降の奇数番目の走査線は第１の走査線（Ｌｉｎｅ１）と同位置でパルス１７１が現れ、第４の走査線（Ｌｉｎｅ４）以降の偶数番目の走査線は第２の走査線（Ｌｉｎｅ２）と同位置でパルス１７１が現れる。これは、最終回である第Ｍの走査線（ＬｉｎｅＭ）における走査まで繰り返される。
【００５３】
このように、パルス１７１の発生位置が交互に設定されているのは、図３（Ｂ）に示されるように、複数の凹部５０を千鳥配置で形成するためである。したがって、例えば、後述するように複数の凹部５０を正方形配置で形成する場合（図１５参照）には、第１の走査線（Ｌｉｎｅ１）から第Ｍの走査線（ＬｉｎｅＭ）まで同一の位置にパルス１７１が現れることになる（図１５参照）。
【００５４】
１回目の走査が完了すると、元の位置に戻り、２回目の走査が開始する。２回目の走査は、１回目の走査と同一の箇所でパルス１７１が現れる。すなわち、２回目の走査中におけるレーザビームの照射は、１回目の走査中におけるレーザビームの照射位置と同じ位置で行われる。そして、Ｎ回目の走査まで、同じ位置でのレーザビームの照射が行われる。このため、凹部５０の形成されるそれぞれの照射位置には、レーザビームがＮ回照射されることになる。
【００５５】
図５は、複数回のレーザビーム照射を行った場合における凹部５０の形成過程を説明するためのキャビティブロックの拡大断面図である。図５（Ａ）は１回目の照射時、図５（Ｂ）は２回目の照射時、図５（Ｃ）は３回目の照射時におけるキャビティブロックの断面を示している。
【００５６】
図５（Ａ）に示されるように、１回目のレーザビーム１８１ａをキャビティブロック１１０に照射した場合、上記プロセスによって浅い凹部５０ａが形成される。レーザビーム１８１ａは、本図において矢印の方向である左から右に走査される。このため、レーザビーム１８１ａが既に照射された左側の部分には、略同一形状の凹部５０ａが形成される。この場合、凹部５０ａとして、１回目の照射によって底部分が平面状となった浅い窪みが形成される。一方、右側の部分は、まだレーザビーム１８１ａが照射されていないため、キャビティブロック１１０の表面は平面のままである。
【００５７】
図５（Ｂ）に示されるように、２回目のレーザビーム１８１ｂをキャビティブロック１１０に照射した場合、上記プロセスを２回発生させることで凹部５０ａよりも加工の進んだ凹部５０ｂが形成される。レーザビーム１８１ｂは、１回目の走査と同様の方向に走査される。このため、レーザビーム１８１ｂが既に照射された左側の部分には、略同一形状の凹部５０ｂが形成される。この場合、２回目の照射で形成された凹部５０ｂは、１回目の照射で形成された凹部５０ａをさらにレーザ照射したものであるため、凹部５０ａより深く、断面形状がより球面状に近づいた窪みとなる。一方、右側の部分は、まだレーザビーム１８１ｂが照射されていないため、キャビティブロック１１０の表面には１回目の照射で形成された凹部５０ａが形成されたままの状態となっている。
【００５８】
図５（Ｃ）に示されるように、３回目のレーザビーム１８１ｃをキャビティブロック１１０に照射した場合、上記プロセスを３回発生させることで凹部５０ａよりも更に加工の進んだ凹部５０ｃが形成される。レーザビーム１８１ｃは、１、２回目の走査と同様の方向に走査される。このため、レーザビーム１８１ｃが既に照射された左側の部分には、略同一形状かつ球面状の凹部５０ｃが形成される。この場合、３回目の照射で形成された凹部５０ｃは、２回目の照射で形成された凹部５０ｂをさらにレーザ照射したものであるため、略球面状の凹部５０ｂより深い窪みとなる。一方、右側の部分は、まだレーザビーム１８１ｃが照射されていないため、キャビティブロック１１０の表面には２回目の照射で形成された凹部５０ｂが形成されたままの状態となっている。
【００５９】
なお、図５では、便宜上、キャビティブロック１１０の表面が平面であるとして、凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの変化を示しているが、これらの凹部に対してレンズ成形部１１２が十分に大きいため、凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃを球面状のレンズ成形部１１２に形成する場合でも、同様の変化を示す。なお、レンズ成形部１１２の縁部側の傾斜部であっても基本的には同様の変化を示す。
【００６０】
図６は、複数回のレーザビーム照射を行った場合におけるキャビティブロック（走査領域１１１）の拡大平面図である。本図では、１回目のレーザ照射で形成された凹部５０ａを点線で示し、２回目のレーザ照射で形成された凹部５０ｂを実線で示している。
【００６１】
図６に示されるように、２回目の照射で形成された凹部５０ｂは、１回目の照射で形成された凹部５０ａより大きくなっている。なお、凹部５０ａと凹部５０ｂとの関係は、Ｎ回目の照射で形成された凹部とＮ＋１回目の照射で形成された凹部との関係に一般化することが可能である。
【００６２】
本実施例において複数回のレーザ照射を行う場合、常に一定のパワー（パルス振幅）でレーザ照射を行うことができる。ただし、照射回数が増えるに連れてレーザビーム２０のパワー（パルス振幅）が小さくなるように制御してもよい。このような制御によれば、より効率的に深い凹部５０を形成することが可能になる。
【００６３】
図７は、本実施例におけるレーザビーム照射の様子を示した断面図である。
【００６４】
図７に示されるように、レーザビーム１８１は、キャビティブロック１１０においてレンズ成形部１１２が形成されるとともにキャビティの壁面を構成する加工平面１１０ａに対して常に垂直に照射される。このため、レンズ成形部１１２の縁部に近づく従って加工平面１１０ａに対する傾斜が大きくなるため、この縁部側では相対的に斜めからレーザビーム１８１が照射されてビーム径が若干拡大した状態となる。レーザビーム１８１の焦点は、加工平面１１０ａから常に一定の距離（深さ）に保持される。例えば、レーザビーム１８１の焦点は、加工平面１１０ａの位置に設定される。これに代えて、レーザビーム１８１の焦点をレンズ成形部の底部１２２、又は、加工平面１１０ａとレンズ成形部の底部１２２との間の位置に設定してもよい。
【００６５】
図８は、図７に示されるレーザビーム照射によりキャビティブロックに形成された複数の凹部の形状を概念的に示す断面図である。図８に示されるように、キャビティブロック１１０の表面には、レンズ成形部１１２に形成された複数の凹部５０と、加工平面１１０ａに形成された複数の凹部５１とが形成されている。
【００６６】
本願発明者が鋭意研究した結果、図７に示される方法でレーザ照射を行った場合でも、レンズ成形部１１２が比較的浅い球面状であるときには、図８に示されるように、均一な複数の凹部５０、５１を形成可能であることが確認された。これは、上記のように縁部側ではビーム径が若干拡大した状態となるが、同様に底部１２２においても焦点位置から一定の距離があるためビーム径が若干拡大するため、レンズ成形部１１２においてはビーム径が大きく変化せず、その全面に略同一の大きさの凹部５０が形成されることとなる。このため、浅い球面状のレンズ成形部１１２にレーザ照射を行う際にはレーザビーム１８１の照射方向を変化させる必要はない。また、レンズ成形部の底部１２２と加工平面１１０ａとの間には、一定の距離があるが、レーザビーム１８１の焦点位置を変化させるような制御も不要である。このため、本実施例によれば、焦点位置を変化させる制御などを行う必要がなく加工平面１１０ａに焦点位置を合わせた状態で走査する簡便な方法により、球面状のレンズ成形部１１２の内部に均一な凹部を形成することができる。
【００６７】
ただし、より均一な凹部を形成するために、レーザビームの焦点位置を制御してもよい。例えば、加工平面１１０ａ上に凹部５１を形成する場合にはレーザビームの焦点位置を加工平面１１０ａに設定し、レンズ部の底部１２２に凹部５０を形成する場合にはレーザビームの焦点位置をレンズ部の底部１２２に設定する。このとき、不図示の焦点制御手段を用いてキャビティブロック１１０をＺ方向（上下方向）に移動させることにより、レーザビームの焦点位置を変化させることができる。また、比較的深い球面状のレンズ成形部１１２にレーザ照射を行うときには、レンズ成形部１１２の縁部側においてレーザビーム１８１が拡大した状態となってもレーザの照射径が他の位置と同程度のサイズとするためにレーザ径を絞って縮小させるなどの方法が考えられる。
【００６８】
なお、図８に示されるように、本実施例のキャビティブロック１１０は、レンズ成形部１１２に形成された凹部５０と、レンズ成形部１１２の周辺部である加工平面１１０ａに形成された凹部５１とを備える。このように、本実施例における発光デバイス用金型の製造方法において、前述の第２のステップは、レンズ成形部１１２及びレンズ成形部１１２の周辺部にもレーザを照射することが好ましい。
【００６９】
また、本実施例のキャビティブロック１１０の凹部５１は、レンズ成形部１１２の周辺部だけでなく、キャビティブロック１１０の全面（走査領域１１１の全面）に形成してもよい。この場合、前述の第２のステップは、キャビティブロック１１０の全面にレーザを照射することになる。
【００７０】
図９は、本実施例における発光デバイスの樹脂封止方法を示す断面図である。本図は樹脂封止前の状態を示しており、本実施例ではトランスファモールドにより発光チップが樹脂封止（モールド）されて発光デバイスが形成される。
【００７１】
１０は、本発明における「金型」に相当し、仕上げ前のキャビティブロック１１０に対して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、又は、フッ素系合金などを用いたメッキ処理等の仕上げ加工を施して発光デバイス用金型としたキャビティブロックである。キャビティブロック１０における複数のレンズ成形部１１２の形成位置は、後述する発光チップ９０の実装位置と重なり合うように略同一の位置になっている。複数の発光デバイスにおける各々のレンズ部は、キャビティブロック１０に形成された複数のレンズ成形部１１２によってそれぞれ成形される。キャビティブロック１０のレンズ成形部１１２には、上記のレーザ照射によって複数の凹部５０が形成されている。
【００７２】
キャビティブロック１０は、これとは別体形成された上金型１１に装着されて固定される。この上金型１１と下金型１２とでリードフレーム８０をクランプする（挟む）ことにより、キャビティブロック１０とリードフレーム８０との間にキャビティ２１４が形成される。このように、キャビティブロック１０のみに複数の凹部を形成しているため、第１のステップ及び第２のステップの作業時にはキャビティブロック１１０のみを取り扱えばよい。したがって、より大きな上金型１１ごと取り扱う必要がないため、これらのステップの作業を簡便に行うことができる。
【００７３】
９０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やレーザダイオードなどの発光チップ（発光素子）である。発光チップ９０は、アノード電極（正極）及びカソード電極（負極)を備え、これらの一対の電極間に順バイアスを印加することにより特定の色の光を放出する半導体チップである。発光色は、発光チップ９０に用いられる材料により異なる。発光チップ９０として、例えば、赤色光を放出するＡｌＧａＡｓ、緑色光を放出するＧａＰ、青色光を放出するＧａＮなどが用いられる。
【００７４】
８０は、本実施例における「基板」の一例としてのリードフレームである。なお、本実施例における「基板」とは、樹脂基板又はフィルム基板等の各種基板やリードフレームのように発光チップを実装可能な部材をいう。リードフレーム８０は、例えば銅合金からなり、発光チップ９０を実装する。最終的に、発光チップ９０を実装して樹脂封止したリードフレーム８０をダイシングすることにより、複数の発光デバイス（ＬＥＤパッケージ）が完成する。
【００７５】
このとき、ダイシングされたリードフレームは、発光チップ９０のアノード電極及びカソード電極が接続されたインナーリードとなる。発光チップ９０の表面にはアノード電極が設けられ、また、発光チップ９０の裏面にはカソード電極が設けられている。このため、カソード電極側である一方のインナーリードに実装された発光チップ９０のアノード電極は、金等のワイヤを用いて他方のインナーリードに電気的に接続される。
【００７６】
３０は樹脂タブレットである。樹脂タブレット３０は、熱硬化性樹脂等をタブレット（円柱）状に成形したものである。後述のように、樹脂タブレット３０が金型の熱で溶融するとともに圧送されることにより、キャビティブロック１０（上金型１１）とリードフレーム８０との間が透光性樹脂で充填される。透光性樹脂が充填された後に所定時間だけキュアすることにより、発光チップ９０は樹脂封止され、発光デバイスのレンズ部が成形される。
【００７７】
透光性樹脂は、光を透過させる性質（透光性）を備えた熱硬化性樹脂である。例えば、透光性を備えたシリコーン樹脂が用いられるが、これに限定されるものではない。シリコーン樹脂は、紫外線や熱によって透光性が低下しにくい性質を有するため、発光チップ９０を封止するために特に適して用いられる。ただし、これに限定されるものではなく、透光性樹脂として、エポキシ樹脂等の他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。
【００７８】
また、透光性樹脂は透明色のものに限定されるものではなく、透光性を有する樹脂であれば、赤色等の着色がなされた樹脂を用いることもできる。また、発光チップ９０の種類によっては発光用の蛍光材を含ませた樹脂を用いることもできる。
【００７９】
２０１はプランジャであり、２０２はポットである。樹脂封止時にはプランジャ２０１とともに下金型１２に装着されて予熱されたポット２０２内に樹脂タブレット３０を投入して溶融させ、プランジャ２０１を上動させて溶融した樹脂を圧送することにより、キャビティブロック１０（上金型１１）と下金型１２との間が透光性樹脂で充填される。このプランジャ２０１は、不図示のトランスファ機構により、ポット２０２に沿って上下に摺動可能に構成されている。なお、樹脂タブレット３０に代えて、液状の熱硬化性樹脂を不図示のディスペンサを用いて供給することもできる。
【００８０】
また、キャビティブロック１０（上金型１１）と下金型１２のパーティング面を所定の厚みのリリースフィルム（図示せず）で覆ってから樹脂を供給してもよい。このとき、リリースフィルムを介して、キャビティブロック１０（上金型１１）と下金型１２でリードフレーム８０をクランプすることができる。この場合、複数の凹部５０の形状に密着可能となるような薄いリリースフィルムを用いれば、レーザ照射により形成した梨地面を発光デバイスの表面に転写することが可能となる。
【００８１】
プランジャ２０１によって樹脂が圧送されることにより、溶融した樹脂は、カル２１１、ランナ２１２及びゲート２１３を通ってキャビティ２１４へ供給される。
【００８２】
このように、本実施例における発光デバイスの製造方法は、キャビティブロック１１０に発光デバイスのレンズ部を成形するためのレンズ成形部１１２を形成する第１のステップを有する。また、本製造方法は、キャビティブロック１１０にレーザを照射して、レンズ成形部１１２に複数の凹部５０を形成する第２のステップを有する。さらに本製造方法は、リードフレーム８０に発光チップ９０を実装する第３のステップを有する。そして、第１のステップ及び第２のステップを経て製造されたキャビティブロック１０に透光性樹脂（樹脂タブレット３０）を充填して硬化させることにより、発光チップ９０を封止するとともに発光デバイスのレンズ部を形成する第４のステップを有する。
【００８３】
図１０は、本実施例における発光デバイスの断面図である。図１０（Ａ）は球面状のレンズ部を備えた発光デバイスであり、図１０（Ｂ）は平面状のレンズ部を備えた発光デバイスである。
【００８４】
図１０（Ａ）に示されるように、本実施例の発光デバイスは球面状のレンズ部６５を備える。レンズ部６５は、リードフレーム８０に実装された発光チップ９０の上方に位置している。発光チップ９０からの光は、レンズ部６５を通って外部へ放出される。
【００８５】
レンズ部６５の表面には、発光チップ９０からの光を均一に拡散させて光学特性を向上させるマイクロレンズとして機能する凸部６０ａが形成されている。凸部６０ａは、凹部５０が設けられたキャビティブロック１０を用いて透光性樹脂３１ａが封止されることによって形成される。このため、レンズ部６５の凸部６０ａは、キャビティブロック１０の凹部５０の形状がそのまま反映されたものである。
【００８６】
また、図１０（Ａ）に示されるように、レンズ部６５の周囲の表面にも、凸部６０ａと同一又は類似の凸部６１ａが形成されている。凸部６１ａが形成されるのは、キャビティブロック１０を製造する際、レーザ照射によりレンズ成形部の周囲に凹部５１を形成したためである。発光チップ９０からの光は、レンズ部６５の周囲からも放出される。このため、レンズ部６５の周囲にも凸部６１ａを形成することにより、発光チップ９０からの光を漏れなく拡散させることができるため、発光チップからの光をより均一に拡散させることが可能になる。
【００８７】
ただし、レンズ部６５の周囲に凸部６１ａを形成する必要がない場合には、レンズ成形部の周囲に凹部５１が形成されていない金型を用いればよい。レンズ部６５の周囲に凸部６１ａを形成するか否かは、発光デバイスの形態や使用状況などにより適宜選択することができる。
【００８８】
また、レンズ部６５の形状は、図１０（Ａ）に示されるような球面状に限定されるものではなく、他の形状を採用することもできる。例えば、球面状のレンズ部６５の代わりに、図１０（Ｂ）に示されるように、平面状のレンズ部６７を成してもよい。
【００８９】
このような形態を採用する場合、レンズ部６７とレンズ部の周囲における透光性樹脂３１ｂの表面は、実質的に同一の平面となる。図１０（Ｂ）に示されるように、レンズ部６７の表面には凸部６０ｂが形成され、レンズ部の周囲の表面にも凸部６１ｂが形成されている。ただし、図１０（Ａ）に示される形態と同様に、凸部６１ｂを形成するか否かは、発光デバイスの形態や使用状況などにより、適宜選択することができる。
【００９０】
このように、本実施例における発光デバイスは、リードフレーム８０、リードフレーム８０に実装された発光チップ９０、及び、発光チップ９０を封止する透光性樹脂３１ａ、３１ｂにより形成されたレンズ部６５、６７を有する。さらに、発光デバイスのレンズ部６５、６７は、レーザ照射により複数の凹部５０が設けられたキャビティブロック１０を用いて成形され、複数の凸部６０ａ、６０ｂを備えている。
【００９１】
キャビティブロック１１０において、凹部５０、５１の大きさを場所によって変えることも可能である。場所によって凹部５０、５１の大きさの異なるキャビティブロック１１０（発光デバイス用金型）を用いれば、発光デバイスには、場所によって大きさの異なる凸部６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂが形成される。このため、場所によって凸部の大きさを変えることにより、発光デバイスからの光の拡散特性を制御することができ、拡散光の均一性をより向上させることが可能になる。
【００９２】
上記実施例のキャビティブロックには、走査領域１１１の全てにおいてレーザビームが照射されている。しかしながら、レーザビームの照射を走査領域１１１中の所定領域にのみに限定することもできる。
【００９３】
図１１は、キャビティブロックにおける他のレーザビーム照射箇所の他例を示す平面図である。
【００９４】
図１１に示されるように、レーザ加工装置は、図３（Ａ）と同様に、キャビティブロック１１０の走査領域１１１を一定の方向（本図の左から右）に向けて走査する。この走査線１３１を一点鎖線で示す。ただし、図１１のキャビティブロックには、レンズ成形部１１２の内部にのみ複数の凹部５０が形成されており、レンズ成形部１１２以外の部分には、凹部５０は形成されていない。このため、図１１に示されるキャビティブロックには、図８のキャビティブロックのように、加工平面１１０ａにおける凹部５１は形成されない。したがって、図１１のキャビティブロックを用いて製造された発光デバイスは、図１０に示される発光デバイスのように、レンズ部６５、６７の周囲に形成された凸部６１ａを有しない。
【００９５】
発光チップ９０から放出した光は、主に、レンズ部６５、６７を介して外部に拡散する。このように、レンズ成形部１１２における拡散性を均一にするだけで十分であれば、レンズ成形部１１２の内部にのみ凹部５０を形成すればよい。
【００９６】
レンズ成形部１１２の内部にのみ凹部５０を形成するには、キャビティブロック１１０の走査領域１１１における複数のレンズ成形部１１２の座標を図外の記録装置に予め記憶しておく。レーザ加工装置１００は、この座標に基づいて、レンズ成形部１１２の内部における所定の位置を走査していると判断すると、凹部５０の形成位置（上記の照射位置に相当）でシャッター１０２をオンにして、レンズ成形部１１２にレーザビームを照射する。一方、レーザ加工装置１００は、レンズ成形部１１２の外部を走査していると判断すると、シャッター１０２を常にオフにして、キャビティブロック１１０にレーザビームを照射しないように制御する。
【００９７】
上記実施例においては、レーザビームを直線的に走査する方法について説明したが、本実施例の走査方法は上記方法に限定されるものではない。例えば、レーザビームをレンズ成形部の円周方向に沿うように走査する方法や、レーザビームを放射方向に沿うように走査する方法などを採用することもできる。
【００９８】
図１２は、レーザビームの他の走査方法を示す図である。図１２（Ａ）はレーザビームをレンズ成形部の円周方向に沿うように走査する方法であり、図１２（Ｂ）はレーザビームをレンズ成形部の放射方向に沿うように走査する方法である。
【００９９】
図１２（Ａ）の走査線１３１ａとして表されるように、レンズ成形部と中心を同一とした大きさの異なる複数の円形の走査線１３１ａ（軌道）に沿ってレーザビームを走査することもできる。この場合、例えば、球面状のレンズ成形部１１２内では各走査線１３１ａ上ではｆ−θレンズ１０７から照射位置までの距離を均一にすることが可能となる。このため、その距離に応じて焦点位置を設定することによって適切な出力でレーザビームを照射することができ、球面状のレンズ成形部１１２の内部において複数の凹部をより均一に形成することができる。また、レーザビームをレンズ成形部１１２の中心部起点（終点）としてうずまき状に走査することもできる。この場合に、ｆ−θレンズ１０７から照射位置までの距離に応じて焦点位置を設定することにより、球面状のレンズ成形部１１２の内部において複数の凹部をより均一に形成することができる。また、図１２（Ｂ）の走査線１３１ｂとして表されるように、レンズ成形部１１２の半径に相当する走査線１３１ｂに沿って焦点位置を制御しながらレーザビームをレンズ成形部の放射方向（放射状）に走査することでも、均一な凹部を形成することができる。なお、本図では中心から円周側に向けて走査するように走査線１３１ｂを図示しているがこれに限定されず、円周側から中心に向けて走査することもできる。さらに、レンズ成形部１１２の直径に相当する走査線に沿って端から端まで一度に走査することもできる。
【０１００】
走査線１３１ａ、１３２ｂとして示されるレーザビームの走査は、ガルバノミラー１０４、１０５でＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにレーザビームを走査することにより制御することが可能である。また、不図示の焦点制御手段を用いてキャビティブロック１１０をＺ軸方向に移動することにより、焦点位置をより正確に制御することができ、より均一な凹部を形成することが可能となる。
【０１０１】
このように、本実施例における発光デバイス用金型の製造方法において、前述の第２のステップは、複数の凹部の位置に応じて、レーザの照射方向を変化させることがより好ましい。
【０１０２】
なお、図１２は、キャビティブロック１１０のレンズ成形部１１２の内部におけるレーザビームの走査状況を示すものである。レンズ成形部１１２の外部においては、レーザ加工装置１００はレーザビームを直線的に走査する。このとき、レンズ成形部１１２の外部にも、レーザビームを照射することにより凹部を形成することが可能である。ただし、図１１に示されるように、レンズ成形部１１２の外部には凹部を形成しないように制御してもよい。
【０１０３】
図１３は、キャビティブロックに形成される凹部の形状の他例を示す平面図である。図１３において、１３３ａはレーザビームの走査線、１３５はレーザビームのパルス照射点、５２はパルス照射により形成された凹部である。なお、走査線１３３ａ及びパルス照射点１３５は、図３（ｂ）と同様な距離関係に設定されている。
【０１０４】
この場合、レーザビームがパルス照射点１３５にて照射される回数を多くしたり、パワーを大きくしたりして図６に示される凹部５０ｂよりも大きく凹部５２を形成している。このため、その点のみで見れば円形（球面状）の凹部５２がキャビティブロック上に形成される。この状態を、図１３の左上の凹部５２（実線と破線で描かれる円）に示す。ところが、本図に示されるように、例えば照射回数を特に多く設定することにより、凹部５２の半径は、パルス照射点１３５の間隔の半分よりも大きくなることがある。この場合、左から右に（Ｘ軸方向）向かってレーザビームを走査して、次のパルス照射を実行すると、このとき形成される凹部は、既に形成された左側の凹部の一部の領域（破線部）に影響を与え、既に形成された凹部５２の一部が、後から形成された凹部５２に潰されて欠けた形状となる。
【０１０５】
また、凹部５２の半径が隣り合う各走査線１３３ａにおける直近の凹部５２同士の間隔の半分よりも大きい場合、次の列（本図における下の列）の走査において形成される凹部も、上の列に既に形成された凹部の一部の領域（破線部）に影響を与え、既に形成された凹部５２の一部が、次の列に形成された凹部５２に潰されて欠けた形状となる。これにより、図１３に示されるように、キャビティブロック１１０の表面は、隣り合う凹部５２同士が重なり合って鱗状の凹部５２が並べられたような形状となる。
【０１０６】
このように、凹部５２の大きさよりパルス照射点１３５の間隔が狭いと、それぞれの凹部が形成される際に、既に形成された隣り合う凹部を変形させる。このような場合、完成した金型に形成された複数の凹部５２は、完全な円形ではない。しかしながら、走査領域１１１の全体をマクロ的に見ると複数の凹部５２は均一に形成された微細な梨地面となっている。このため、発光デバイスには均一な形状となる複数の凸部で構成された梨地面を形成することができ、発光チップからの光を均一に拡散させることができる。
【０１０７】
なお、図１３において、レーザビームの一回のパルス照射で凹部５２を形成することができる。ただし、複数回のパルス照射で凹部５２を形成してもよい。
【０１０８】
図１４は、キャビティブロックに凹部を千鳥配置する際の形成方法の第二形態を示す平面図である。図１４において、１３３ｂはレーザビームの走査線、１３６はレーザビームのパルス照射点、５３はパルス照射により形成された凹部である。
【０１０９】
レーザビームの走査線１３３ｂに従い、パルス照射点１３６でレーザビームのパルスが照射されることにより、キャビティブロック上に複数の凹部５３が形成される。それぞれの凹部５３は、Ｘ軸方向（走査方向）に隣り合う凹部の間隔を１とすると、次の走査線上における最近接の凹部との間隔は、Ｘ軸方向に１／２、Ｙ軸方向に１／√３となる。
【０１１０】
本図の凹部５３の千鳥配置は、図３（Ｂ）の凹部５０と比較して、隣り合う凹部のＹ軸方向における間隔が異なるが、結果的には図３（Ｂ）に示される複数の凹部５０と同様に複数の凹部５３が千鳥配置される。なお、図１４に示される凹部５３の配置は図３（Ｂ）に示される凹部５０を走査方向に対して９０°回転させた千鳥配置となる。この場合にも、凹部５３を緻密に配置することができるため、第１のステップで形成された面を極めて少なくすることができる。このため、例えばフライス加工で形成された加工痕をレンズ成形部１１２から無くしてより均一な梨地面とすることができ、光をより均一に拡散させることができる。なお、図１４において、それぞれ隣り合う三個の凹部５３の中心点（パルス照射点１３６）を結ぶと、破線で示される正三角形１９０となる。
【０１１１】
図１５は、本実施例のキャビティブロックに形成される凹部の第三形態を示す平面図である。
【０１１２】
図１５において、１３３ｃはレーザビームの走査線、１３７はレーザビームのパルス照射点、５４はパルス照射により形成された凹部である。
【０１１３】
レーザビームの走査線１３３ｃに従い、パルス照射点１３７でレーザビームのパルスが照射されることにより、キャビティブロック上に複数の凹部５４が形成される。それぞれの凹部５４は、Ｘ軸方向（走査方向）に隣り合う凹部の間隔を１とすると、次の走査線上における最近接の凹部との間隔は、Ｘ軸方向に１、Ｙ軸方向に１となる。
【０１１４】
図１５において、それぞれ隣り合う四個の凹部５４の中心点（パルス照射点１３７）を結ぶと、破線で示される正方形１９１となる。このように、図１５の凹部５４は、正方形配置となっている。
【０１１５】
図１６は、本実施例のキャビティブロックに形成される凹部の第四形態を示す平面図である。図１６において、１３３ｄはレーザビームの走査線、１３８はレーザビームのパルス照射点、５５はパルス照射により形成された凹部である。
【０１１６】
レーザビームの走査線１３３ｄに従い、パルス照射点１３８でレーザビームのパルスが照射されることにより、キャビティブロック上に複数の凹部５５が形成される。それぞれの凹部５５は、Ｘ軸方向（走査方向）に隣り合う凹部の間隔を１とすると、次の走査線上における最近接の凹部との間隔は、Ｘ軸方向に１／２、Ｙ軸方向に１／２となる。
【０１１７】
図１６に示される複数の凹部５５は正方配置である点で、図１５の複数の凹部５４と同様である。ただし、図１６の凹部５５の千鳥配置は、図１５の凹部５４と比較して、隣り合う凹部のＹ軸方向における間隔が異なる。
【０１１８】
図１６において、それぞれ隣り合う四個の凹部５５の中心点（パルス照射点１３８）を結ぶと、破線で示される正方形１９２となる。このように、図１６の正方形１９２は、図１５の正方形１９１を４５°回転させた配置となっている。
【０１１９】
次に、本実施例のレーザ加工装置１００によりキャビティブロック１１０に凹部を形成した発光デバイス用金型、及び、その金型を用いて成形された発光デバイスのレンズ部の実際の表面形状を説明する。
【０１２０】
図１７は、本実施例における発光デバイス用金型の表面形状を示す光学顕微鏡写真である。図１７（Ａ）は４５０倍に拡大した写真であり、図１７（Ｂ）は１０００倍に拡大した写真である。
【０１２１】
図１７の写真は、レーザビームの走査速度、レーザビームのパルス幅（オン時間）、及び、パルス周期を所定の値に設定して得られたレンズ成形部１１２の底部における表面形状を示すものである。なお、一例として、本図に示す例では走査速度は５０００ｍｍ／ｓというように非常に高速な条件で形成を行っている。複数の凹部は、図３に示される走査方法を用いて、レーザビームを１０回照射することにより形成されている。図１７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、略円形の複数の凹部は千鳥配置で均一に並んでいる。また、本図に示されるように、ｆ−θレンズ１０７から照射位置までの距離（高さ）が均一でない球面状のレンズ成形部であっても、複数の凹部が均一に形成されていることがわかる。
【０１２２】
図１８は、本実施例における発光デバイスのレンズ部の表面形状を示す光学顕微鏡写真である。図１８は、図１７の発光デバイス用金型を用いて成形された発光デバイス（レンズ部）の表面形状を示している。図１８（Ａ）は４５０倍に拡大した写真であり、図１８（Ｂ）は１０００倍に拡大した写真である。図１８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、略円形の複数の凸部が千鳥配置で均一に並んでいる。このように、複数の凹部が均一に形成された球面状のレンズ成形部１１２により、発光デバイスのレンズ部に複数の凸部を均一に形成できることがわかる。
【０１２３】
本実施例によれば、レーザ加工を用いて、発光デバイス用金型に均一な凹部を形成することができる。このため、均一な光を放出させることにより、光を効率的に放出させながら均一に拡散可能な発光デバイスを提供することが可能となる。また、複数の凹部は、レーザ加工により短時間で形成することができるため、金型加工を低コストで実現することが可能である。
【０１２４】
したがって、本実施例によれば、高性能な発光デバイスを低コストで提供することができる。
【０１２５】
なお、本発明は、発光デバイス及びその製造方法、並びに、発光デバイス用金型及びその金型の製造方法を含むものである。
【０１２６】
以上、本発明の実施例を具体的に説明した。ただし、本発明は、上記各実施例にて説明した事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。
【０１２７】
例えば、発光チップを封止した発光デバイス及びその製造方法について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタのような受光チップ（受光素子）を封止した受光デバイスについても、そのレンズ部に本発明を適用して集光性を向上させることができる。このように、本発明は各種の光デバイスに適用可能であり、発光デバイス及び受光デバイスのいずれに適用しても光学特性を向上させることができる。また、発光チップ及び受光チップのみならず他の半導体チップを一括して樹脂封止する場合にも本発明を採用することもできる。
【０１２８】
また、金型部材（ワーク）としてのキャビティブロック１１０を本体部分の上金型１１とは別体に構成して、キャビティブロック１１０のみに複数の凹部を形成する例について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、キャビティブロックが上金型に組み付けられた構成や、キャビティブロック部分を別体にせずにキャビティ部が構成される上金型に複数の凹部を形成することもできる。この場合、例えばキャビティの側面のような他の面にも一括して複数の凹部を形成することができるため、効率的に複数の凹部を形成することができる。
【０１２９】
また、本発明の作用効果として光拡散性のような光学特性を向上させることができることを説明したが本発明はそれ以外にも有用な効果を有する。上記実施例のように複数の凹部を形成することにより、金型の表面を良好な光拡散性を有する微細な梨地面とすることが可能となっている。この場合、金型の表面を梨地面とすることによって離型性を向上させることが可能であるため、フィラーを含んだ一般的な熱硬化性樹脂の離型性向上を目的にキャビティ以外のカル、ランナ又はゲートなどを構成する金型部材に同様にして梨地面を形成してもよい。この場合、均一な凹部（換言すれば、均一な凹凸）を有する梨地面を形成することができるため、良好な離型性を得ることができる。また、この種の梨地面は一般的には放電加工によって形成されるが、本発明の方法により梨地面を形成した場合には放電加工と比較して梨地面の形成自体にかかる加工時間を極めて短くすることができる。また、放電加工に必要な電極の加工時間及び加工費用も不要となり、全体としての加工時間及び加工費用も大幅にカットすることができるため、離型性を高めた高品位の金型を極めて効率的に製造することができるという別の効果も有する。
【０１３０】
さらに、上記実施例では射出成形の一形態として熱硬化性樹脂で発光チップの樹脂封止を行うトランスファモールド用の金型に本発明を適用する例について説明したが本発明はこれに限定されず、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を成形する成形方法として、圧縮成形、射出成形、押し出し成形又はブロー成形などのように成形品を金型から離型する必要のある各種成形の金型に適用することもできる。さらに、光チップ等の封止用の金型のみならず、バックライトに用いられる導光版、拡散シート又はプリズムシートのような光学部材などの成形用の金型についても本発明を採用することができる。
【０１３１】
また、レーザ発振器については、上記のレーザ以外のレーザであってもワークを加工するために適したレーザであれば、赤外線レーザ、可視レーザ、紫外線レーザ又はＸ線といった各種のレーザを発振波長帯域や、連続発振、ノーマルパルス発振又はＱスイッチパルス発振といった発振方法に拘わらず用いることができる。例えば、ルビーレーザやガラスなどを母材として用いた固体レーザ、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰなどのレーザダイオードを用いた半導体レーザ、色素レーザのような液体レーザ、又は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンイオンレーザ、各種エキシマレーザといった気体レーザなどの各種のレーザを用いることができる。
【０１３２】
また、複数のレーザダイオードから出力されたレーザビームをファイバ内で増幅させるパルス発振ファイバ方式を用いて所望の出力を得るレーザ発振器を用いることもできる。この場合、上記のシャッター１０２によるレーザビーム２０のオン／オフの制御に代えて、レーザダイオードの出力をオン／オフ制御してレーザビーム２０の照射をオン／オフ制御することもできる。
【０１３３】
さらに、レーザビーム２０の出力をオン／オフ制御して複数の凹部を形成する実施例について説明したが、レーザビーム２０の照射される強度をアナログ的に変化させる制御を行う構成を採用することができる。例えば、図４のパルス１７１の点において高いレベルとするとともに、各パルス１７１間を低いレベルとするように所定の波形（例えばサイン波）にレーザ発振器１０１の出力を制御することもできる。このような制御をした場合であっても、上記実施例と同様に複数の凹部を均一に形成することができる。また、シャッターの開放度を変化させる方法や、図４のパルス１７１の点にビーム径を絞って高パワーとするとともに、各パルス１７１間ではビーム径を大きくして低パワーとするように所定の波形状にビーム径をアナログ的に変化させるように制御することもできる。
【０１３４】
また、一定の走査速度でレーザビームを走査する実施例について説明したが本発明はこれに限定されず、レーザビームの走査速度を適宜変化させることもできる。例えば奇数番目の走査線と偶数番目の走査線とで走査速度を相違させたり、レンズ成形部１１２とそれ以外の場所とで走査速度を相違させたり、同じ位置にレーザビームを複数回照射するときには照射する回数に応じて増減させたりすることもできる。
【０１３５】
また、ガルバノスキャナを用いてレーザビームを走査する例について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、レーザビーム自体は走査させずにサーボ機構などによりワークを動作させることでレーザビームをワーク上で相対的に走査させる構成を採用することもできる。また、Ｘ軸方向の走査とＹ方向の走査とをガルバノスキャナとサーボ機構とを組み合わせて実現することもできる。
【０１３６】
また、大気中でワークを加工する実施例について説明したが本発明はこれに限定されず、各種のアシストガスやシールドガス雰囲気中で加工することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本実施例におけるレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】本実施例におけるキャビティブロックに形成されたレンズ成形部の拡大図である。
【図３】本実施例におけるレーザビームの走査方法の一例を示す図である。
【図４】本実施例におけるレーザビームの照射タイミングを示す図である。
【図５】本実施例において、複数回のレーザビーム照射を行った場合の凹部５０の形成過程を説明するためのキャビティブロックの拡大断面図である。
【図６】本実施例において、複数回のレーザビーム照射を行った場合のキャビティブロックの拡大平面図である。
【図７】本実施例におけるレーザビーム照射の様子を示した断面図である。
【図８】図７に示されるレーザビーム照射によりキャビティブロックに形成された複数の凹部の形状を概念的に示す断面図である。
【図９】本実施例における発光デバイスの樹脂封止方法を示す断面図である。
【図１０】本実施例における発光デバイスの断面図である。
【図１１】キャビティブロックにおける他のレーザビーム照射箇所の他例を示す平面図である。
【図１２】レーザビームの他の走査方法を示す図である。
【図１３】キャビティブロックに形成される凹部の形状の他例を示す平面図である。
【図１４】キャビティブロックに凹部を千鳥配置する際の形成方法の第二形態を示す平面図である。
【図１５】本実施例のキャビティブロックに形成される凹部の第三形態を示す平面図である。
【図１６】本実施例のキャビティブロックに形成される凹部の第四形態を示す平面図である。
【図１７】本実施例における発光デバイス用金型の表面形状を示す光学顕微鏡写真である。
【図１８】本実施例における発光デバイスのレンズ部の表面形状を示す光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０、１１０・・・キャビティブロック
１１・・・上金型
１２・・・下金型
２０、１８１・・・レーザビーム
３０・・・樹脂タブレット
３１ａ、３１ｂ・・・透光性樹脂
５０、５０ａ、５０ｂ、５１・・・凹部
６０ａ、６０ｂ・・・凸部
６５、６７・・・レンズ部
８０・・・リードフレーム
９０・・・発光チップ
１００・・・レーザ加工装置
１０１・・・レーザ発振器
１０２・・・シャッター
１０３・・・エキスパンダ
１０４・・・ガルバノミラー（Ｘ軸ミラー）
１０５・・・ガルバノミラー（Ｙ軸ミラー）
１０６・・・ベンダーミラー
１０７・・・ｆ−θレンズ
１１０ａ・・・加工平面
１１１・・・走査領域
１１２・・・レンズ成形部
１１３・・・領域
１２２・・・レンズ成形部の底部
１３１、１３１ａ、１３１ｂ、１３２、１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ・・・走査線
１３５、１３６、１３７、１３８・・・パルス照射点
１５１・・・パルス間隔
１５２・・・間隔
１７０・・・波形
１７１・・・パルス
２０１・・・プランジャ
２０２・・・ポット
２１１・・・カル
２１２・・・ランナ
２１３・・・ゲート
２１４・・・キャビティ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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