(57)【要約】【課題】  封止樹脂，光学レンズの界面における剥離が抑制され得ると共に、光学レンズの光軸ずれが排除され得るようにした、半導体発光装置とその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  基板上面にてリフレクタ内に露出するチップ実装部に半導体発光素子チップを配置し、上記リフレクタ内に粒子状の波長変換剤を含む封止樹脂を充填し、さらに上記リフレクタ上に光学レンズを配置する半導体発光装置の製造方法であって、上記リフレクタ上に光学レンズを配置する前に、上記リフレクタの表面全体を覆うように、上記光学レンズより軟らかいスペーサを配置し、続いてこのスペーサの上から光学レンズを配置すると共に、光学レンズの下面周縁を、リフレクタ上面外周に密着させて固定し、上記光学レンズを配置する際に、上記光学レンズまたはリフレクタの周縁に沿って設けられた凸部により正確に位置決めすると共に、完成後の温度変化による応力をこの凸部により緩和させる。【選択図】        図１
2007311445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ実装部を包囲するように形成されたリフレクタ内にて、露出するチップ実装部に半導体発光素子チップを配置し、上記リフレクタ内に粒子状部材を含む透光性樹脂から成る封止樹脂を充填し、さらに上記リフレクタ全体を上方から覆うように光学レンズを配置して所定の配光特性で光を外部に出射する、半導体発光装置の製造方法であって、
上記リフレクタ上に光学レンズを配置する前に、上記リフレクタと光学レンズの間に、上記リフレクタの表面全体を覆うように、上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂から成るスペーサを配置する第一の段階と、
続いて、このスペーサを介して光学レンズを配置すると共に、光学レンズの下面周縁を、リフレクタ上面外周に密着させる第二の段階と、
を含んでおり、
上記光学レンズを配置する際に、上記光学レンズまたはリフレクタの周縁に沿って設けられた応力緩和及び位置決め用凸部により位置決めすると共に、完成後の温度変化による応力をこの凸部により緩和させることを特徴とする、半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
上記光学レンズが、ＪＩＳのＡ硬度にて３０から１００の透光性材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項３】
上記凸部が、上記光学レンズの下面に設けられた凹部内にて若しくは上記リフレクタの上面にて、同一平面上にて等間隔で３個以上形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の製造方法。
【請求項４】
上記凸部が、上記光学レンズの下面に設けられた凹部内にて、同一平面上にて等間隔で３個以上形成されており、凸部の幅および高さが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項２に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項５】
上記第一の段階及び第二の段階を、リフレクタ内の半導体発光素子チップを覆うように流動性の樹脂を充填した後で、当該樹脂が完全に硬化する前の段階で行なうことを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
上記第一の段階を行なう前に、上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂中に、上記半導体発光素子チップからの出射光により励起され、当該出射光と異なる波長の光を放射する波長変換剤を混合してある封止樹脂が上記リフレクタ内に充填され、
当該封止樹脂および上記光学レンズが完成後の状態で上記スペーサと密着することを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項７】
上記スペーサが、封止樹脂を構成する粒子状部材を含む透光性樹脂と同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項８】
チップ実装部を包囲するように形成されたリフレクタと、当該リフレクタ内にてチップ実装部に配置された半導体発光素子チップと、上記半導体発光素子チップを覆う粒子状部材を含む透光性樹脂から成る封止樹脂と、上記リフレクタ全体を上方から覆い所定の配光特性で光を外部に出射する光学レンズと、を有する半導体発光装置であって、
上記リフレクタは、凹部キャビティが反射面とされ
上記光学レンズは、下面周縁がリフレクタ上面外周に密着され、下面中央部が上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂から成るスペーサと密着しており、  上記光学レンズの下面周縁とリフレクタ上面外周との密着部には、上記光学レンズまたはリフレクタの周縁に沿って設けられ、幅および高さが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲とした応力緩和及び位置決め用凸部が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９】
上記凹部キャビティには、上記半導体発光素子チップを直接覆い、上記スペーサと密着する粒子状部材を含む透光性樹脂から成る封止樹脂が充填され、上記封止樹脂は上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂から成ることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子チップからの光を波長変換層を介して出射させて、半導体発光素子チップからの出射光と波長変換層からの励起光とを混合して、光学レンズを介して外部に出射するようにした半導体発光装置と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような半導体発光装置としてのＬＥＤは、例えば特許文献１に示すようにして製造される。
即ち、特許文献１によれば、図８に示すように、上面にリフレクタを構成する光反射キャビティ１ａを備えた基体（ステム）１に、リードフレーム２ａ，２ｂがインサート成形されている。ここで、上記リードフレーム２ａ，２ｂは、それぞれ上記光反射キャビティ１ａ内にてその底面に露出している。
【０００３】
上記光反射キャビティ１ａの底部にて、リードフレーム２上にＬＥＤチップ（半導体発光素子チップ）３が載置され、リードフレーム２ａに対してダイボンディングにより、またリードフレーム２ｂに対してワイヤボンディングにより、それぞれ電気的に接続される。
その後、上記光反射キャビティ１ａ内にて、ＬＥＤチップ３を覆うように、封止樹脂（光透過性樹脂）５が充填され、さらにその上に、砲弾状に上方に突出する光透過性樹脂から成る光学レンズ６が配置される。
【０００４】
ここで、上記光学レンズ６を形成する場合、図９に示すように、光学レンズ用ケース型７内に、未硬化の光透過性樹脂を注入した後、上記ＬＥＤチップ３が実装され且つ光反射キャビティ１ａ内に封止樹脂５が充填された上記基体１を上下反転した状態で、このケース型７内に浸漬される。
その際、基体１から側方に突出する各リードフレーム２ａ，２ｂが上記ケース型７の上縁に当接することにより、ストッパとして作用する。これにより、上記気体がケース型７内にて所定位置に位置決めされることになる。この状態にて、上記光透過性樹脂を硬化させて、光学レンズ６を形成する。
最後に、上記ケース型７内から基体１を取り出して、リードフレーム２ａ，２ｂの余分な部分を切除することにより、ＬＥＤが完成するようになっている。
【０００５】
このような構成のＬＥＤによれば、半導体発光素子チップ３から出射した光が、封止樹脂５を通って、さらに光学レンズ６を通って外部に出射する。その際、外部への出射光は、光学レンズ６の光学作用によって、所定の配光特性が付与されることになる。
【０００６】
ところで、このようなＬＥＤにおいては、上記基体１と光学レンズ６、そして上記封止樹脂５と光学レンズ６との間に、化学的結合のない界面が生ずることになる。
一般的に、ＬＥＤの動作環境温度は、−２０℃から＋８０℃以上までとなり、特に車載用途の場合には、−４０℃から＋１００℃の間で変化することになり、このような温度においても、安定した動作が要求されることになる。
【０００７】
しかしながら、上述した構成のＬＥＤにおいては、外部の温度変化に対して、基体１，封止樹脂５及び光学レンズ６の熱膨張，熱収縮によって、各材料の熱膨張係数の差に基づいて、化学的結合のない界面に応力が加えられ、場合によっては剥離が発生することになる。
特に、例えばＬＥＤをリフロー処理した場合やヒートショック試験等においては、これらの界面にてしばしば剥離が発生する。
このような剥離の発生によって、これらの界面において、光の反射が生ずることになり、外部への出射光の光度が低下してしまう。
特に、硬度の高い材料同士の場合に、このような剥離が発生しやすくなっている。
また、リードフレーム２ａ，２ｂを利用して、ケース型７に対する位置決めを行なっているが、このような位置決め方法では、水平方向における位置決めを正確に行なうことができず、光軸ずれが発生しやすかった。
【０００８】
これに対して、上述した熱膨張係数の差による剥離を抑制するようにしたＬＥＤが、特許文献２や特許文献３に開示されている。
特許文献２においては、熱膨張係数の大きい緩衝用樹脂（封止樹脂）に対して、剰余分の収納部を設けることにより、低温時には、熱収縮により体積が不足する緩衝用樹脂を上記収納部から補給して、剥離を防止すると共に、高温時には、熱膨張により過剰となった緩衝用樹脂を上記収納部に収納して、パッケージ内圧の上昇を防止するようにした、ＬＥＤが開示されている。
【０００９】
また、特許文献３においては、レンズ内面に表面処理を施すことにより、封止樹脂との接着性を高めると共に、基体と封止樹脂との接触面の一部に応力緩和部を設けて、界面で発生する応力を緩和するようにした半導体発光装置が開示されている。
【特許文献１】特許第３４９２１７８号
【特許文献２】特開２００５−１１６８１７号
【特許文献３】特開２００５−１３６１０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２によるＬＥＤにおいては、緩衝用樹脂の剰余分の収納部を設けることにより、半導体発光素子チップからの光の一部が遮断されることになり、光取出し効率が低下してしまう。さらに、上記収納部の周囲においては、温度変化に伴って、上記収納部に進入または退避する緩衝用樹脂が移動することになり、レンズとの界面において、剥離が発生しやすい。また、緩衝用樹脂の硬化の際に収縮応力が緩衝用樹脂全体に発生することにより、上記界面における剥離が発生してしまう。
【００１１】
また、特許文献３による半導体発光装置においては、レンズ内面の表面処理によりレンズと封止樹脂との接着性が高められているので、この界面における剥離が抑制されることになるが、基体と封止樹脂との接触面の一部に応力緩和部が設けられていることにより、基体の封止樹脂との接触面に発生する応力が部分的に緩和されることにより、却って他の領域における剥離が促進されることになる。
【００１２】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、封止樹脂，光学レンズの界面における剥離が抑制され得ると共に、光学レンズの光軸ずれが排除され得るようにした、半導体発光装置とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、本発明によれば、チップ実装部を包囲するように形成されたリフレクタ内にて、露出するチップ実装部に半導体発光素子チップを配置し、上記リフレクタ内に粒子状部材を含む透光性樹脂から成る封止樹脂を充填し、さらに上記リフレクタ全体を上方から覆うように光学レンズを配置して所定の配光特性で光を外部に出射する、半導体発光装置の製造方法であって、上記リフレクタ上に光学レンズを配置する前に、上記リフレクタと光学レンズの間に、上記リフレクタの表面全体を覆うように、上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂から成るスペーサを配置する第一の段階と、続いて、このスペーサを介して光学レンズを配置すると共に、光学レンズの下面周縁を、リフレクタ上面外周に密着させる第二の段階と、を含んでおり、上記光学レンズを配置する際に、上記光学レンズまたはリフレクタの周縁に沿って設けられた応力緩和及び位置決め用凸部により位置決めすると共に、完成後の温度変化による応力をこの凸部により緩和させることを特徴とする、半導体発光装置の製造方法により、達成される。
【００１４】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、好ましくは、上記光学レンズが、ＪＩＳのＡ硬度にて３０から１００の透光性材料からなる。
【００１５】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、好ましくは、上記凸部が、上記光学レンズの下面に設けられた凹部内にて若しくは上記リフレクタの上面にて、同一平面上にて等間隔で３個以上形成されている。
【００１６】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、好ましくは、上記凸部が、上記光学レンズの下面に設けられた凹部内にて、同一平面上にて等間隔で３個以上形成されており、凸部の幅および高さが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲である。
【００１７】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、好ましくは、上記第一の段階及び第二の段階を、リフレクタ内の半導体発光素子チップを覆うように流動性の樹脂を充填した後で、当該樹脂が完全に硬化する前の段階で行なう。
【００１８】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、好ましくは、上記第一の段階を行なう前に、上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂中に、上記半導体発光素子チップからの出射光により励起され、当該出射光と異なる波長の光を放射する波長変換剤を混合してある封止樹脂が上記リフレクタ内に充填され、当該封止樹脂および上記光学レンズが完成後の状態で上記スペーサと密着する。
【００１９】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、好ましくは、上記スペーサが、封止樹脂を構成する粒子状部材を含む透光性樹脂と同じ材料から構成されている。
【００２０】
上記目的は、本発明によれば、チップ実装部を包囲するように形成されたリフレクタと、当該リフレクタ内にてチップ実装部に配置された半導体発光素子チップと、上記半導体発光素子チップを覆う粒子状部材を含む透光性樹脂から成る封止樹脂と、上記リフレクタ全体を上方から覆い所定の配光特性で光を外部に出射する光学レンズと、を有する半導体発光装置であって、上記リフレクタは、凹部キャビティが反射面とされ、上記光学レンズは、下面周縁がリフレクタ上面外周に密着され、下面中央部が上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂から成るスペーサと密着しており、上記光学レンズの下面周縁とリフレクタ上面外周との密着部には、上記光学レンズまたはリフレクタの周縁に沿って設けられ、幅および高さが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲とした応力緩和及び位置決め用凸部が形成されていることを特徴とする、半導体発光装置により、達成される。
【００２１】
本発明による半導体発光装置は、好ましくは、上記凹部キャビティには、上記半導体発光素子チップを直接覆い、上記スペーサと密着する粒子状部材を含む透光性樹脂から成る封止樹脂が充填され、上記封止樹脂は上記光学レンズより軟らかい軟質透光性樹脂から成る。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成によれば、封止樹脂を形成した後、その上に光学レンズを載せる前に、リフレクタ及び封止樹脂の表面全体を覆うように、軟質透光性樹脂から成るスペーサを配置してある。これにより、その上に光学レンズを配置したとき、上記スペーサがリフレクタ及び封止樹脂の表面と光学レンズの下面との間に挟持され、密着することになる。
【００２３】
また、周縁領域に設けられた凸部が、その高さによりリフレクタ表面と光学レンズの下面との間を所定間隔に保持することになり、上下方向の位置決めを行なう。また、光学レンズの下面には、リフレクタを受容するための凹陥部が備わっており、凹陥部はその外周縁が下方に突出することになり、この突出部が、リフレクタの外周面を包囲することにより、水平方向に関する位置決めを行なう。これにより、基体のチップ実装部に実装された半導体発光素子チップと光学レンズの光軸が正確に合わせられることになる。
さらに、上記凸部は、外部の温度変化によりリフレクタ，封止樹脂と光学レンズとの間に発生する応力を緩和するように作用する。
また、上記光学レンズは、リフレクタに対して係合しないので、外部の温度変化によって上下方向の熱応力が発生した場合には、上記凸部がリフレクタまたは光学レンズから上下方向に離反して、光学レンズがリフレクタから浮き上がることにより、上記熱応力が吸収され得ることになる。
【００２４】
このようにして、組立の際の光学レンズの光軸ずれ等の位置ずれが低減され得る。また、外部の温度変化によるリフレクタ，封止樹脂と光学レンズとの界面における剥離が発生せず、信頼性の高い半導体発光装置が提供され得ることになる。
【００２５】
上記凸部の幅が、０．１ｍｍから２ｍｍの範囲である場合、または上記凸部の高さが、０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲である場合には、外部の温度変化の際にリフレクタ，封止樹脂及び光学レンズの寸法及び熱膨張係数の差により発生する応力が、適宜に緩和され得ることになる。
【００２６】
上記リフレクタ上面と光学レンズ下面との間のギャップを、上記凸部の高さにより調整する場合には、光学レンズがリフレクタに対して凸部をストッパとして高さ方向の位置決めが行なわれ得ることになる。
【００２７】
上記凸部が、上記光学レンズの下面に設けられた凹部内にて、同一平面上にて等角度間隔で３個以上形成されている場合、または上記凸部が、上記リフレクタの上面にて、同一平面上にて等角度間隔で３個以上形成されている場合には、光学レンズが、リフレクタに対して高さ方向にも水平方向にも正確に位置決めされ得ることになる。
【００２８】
上記第一の段階及び第二の段階が、リフレクタの凹部内に充填された封止樹脂を構成する透光性樹脂が完全に硬化する前の段階で行なわれる場合には、その後加熱硬化することにより、封止樹脂とスペーサとの界面が化学的に結合し、互いに一体化することになる。従って、外部の温度変化によって、封止樹脂とスペーサとの界面に剥離が発生するようなことはない。
【００２９】
上記スペーサが、封止樹脂を構成する粒子状部材を含む透光性樹脂と同じ材料から構成されている場合には、スペーサが封止樹脂と完全に一体化する。このため、外部の温度変化によって、封止樹脂とスペーサとの界面に剥離が発生するようなことはない。
【００３０】
上記光学レンズが、ＪＩＳのＡ硬度にて３０から１００の透光性材料から構成されている場合には、光学レンズとスペーサとの密着性が良好となり、外部の温度変化によって、スペーサと光学レンズとの界面に剥離が発生するようなことはない。
【００３１】
また、上述した半導体発光装置の製造方法により製造された半導体発光装置は、半導体発光素子チップと光学レンズとの光軸ずれがなく、また使用に伴って、外部の温度変化により光学レンズとスペーサ，スペーサとリフレクタ及び封止樹脂との間に生ずる応力が緩和される。このため、これらの界面にて剥離が発生するようなことはない。
【００３２】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、封止樹脂，光学レンズの界面における剥離が抑制され得る。また、光学レンズの光軸ずれが排除され得るようにした、半導体発光装置とその製造方法が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３４】
［実施例１］
図１は、本発明による半導体発光装置としてのＬＥＤの第一の実施形態を示している。
図１において、ＬＥＤ１０は、チップ実装部１１ａを有する基板１１と、このチップ実装部１１ａを包囲するように基板１１の上面に設けられた扁平な中空円筒状のリフレクタ１２と、このリフレクタ１２のキャビティ１２ａ内に露出する上記チップ実装部１１ａ上に実装されたＬＥＤチップ１３と、上記リフレクタ１２のキャビティ１２ａ内に充填された粒子状部材（例えば蛍光体）を混入した波長変換層１４と、この波長変換層１４の表面全体に亘って配置されたスペーサ１５と、スペーサ１５の上方からリフレクタ１２の上縁外周を覆うように配置された光学レンズ１６と、から構成されている。
【００３５】
上記基板１１は、熱伝導性の高い材料、具体的には銅，アルミニウム等の表面に絶縁層を備えた金属基板や、酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，炭化ケイ素，窒化ケイ素，酸化ジルコニウム等のセラミック基板として構成されている。  上記基板１１は、その表面に電極パターンが形成されており、この電極パターンにより、ほぼ中央付近のチップ実装部１１ａを備えている。また、この電極パターンは、上記基板１１の上面または下面に引き回されることにより、上面または下面にて電気的接続が行なわれ得るようになっている。
【００３６】
上記リフレクタ１２は、例えば不透光性樹脂材料や金属材料、セラミック等から構成されており、上記基板１１上の所定位置に、例えばロウ材や高熱伝導接着剤等により固定されている。
上記リフレクタ１２は、その内側に上下に貫通する。また、上記チップ実装部１１ａを露出させるキャビティ１２ａを備えている。
このキャビティ１２ａは、好ましくは上方に向かって広がるように、そして反射面として形成されている。
尚、上記リフレクタ１２は、基板１１と一体に構成されていてもよい。この場合、チップ実装部１１ａを含む電極パターンは、例えばリードフレームから構成され、所謂インサート成形され得る。
【００３７】
上記ＬＥＤチップ１３は、例えば青色ＬＥＤチップであって、上記リフレクタ１２のキャビティ１２ａ内にて、上記基板１１のチップ実装部１１ａ上に接合される。また、その上面に設けられた電極が、隣接してキャビティ１２ａ内に露出するボンディング部（図示せず）に対して金線等を使用したワイヤボンディングにより電気的に接続されるようになっている。
ここで、上記ＬＥＤチップ１３のチップ実装部１１ａへの接合の際、例えばＡｕＳｎ合金，Ｐｂフリーハンダ，銀ペースト等が接合材として使用されるようになっている。
【００３８】
上記波長変換層１４は、微粒子状の波長変換剤１４ａを混入した透光性樹脂から構成されており、上記キャビティ１２ａ内に完全に充填されている。
ここで、上記波長変換剤１４ａは、ＬＥＤチップ１３からの青色光が入射することにより励起され、例えば黄色光を発生させるような材料が選択されており、これらの混色による白色光が外部に出射するようになっている。
【００３９】
上記波長変換層１４は、本発明によれば、硬化の際に、通常の硬化温度より低い温度で硬化速度を制御されることによって、半硬化状態となるように硬化されるようになっている。
【００４０】
上記スペーサ１５は、後述する光学レンズ１６よりも軟らかい透光性樹脂材料（軟質樹脂材料）から構成されており、上記波長変換層１４の表面全体を覆うように、均一な厚さに形成されている。
尚、上記スペーサ１５を構成する軟質樹脂材料は、未硬化の状態で、上述したように半硬化状態でキャビティ１２ａ内に充填された上記波長変換層１４及びリフレクタ１２の上面に塗布される。
その際、上記スペーサ１５を構成する軟質樹脂材料は、光学レンズ１６が載置されたとき、光学レンズ１６の凹陥部１６ａと波長変換層１４及びリフレクタ１２の上面との間に画成される内部空間の体積及びリフレクタ外周部に押し拡がる量を考慮して、その塗布量が調整される。
その後、上記スペーサ１５を構成する軟質樹脂材料は、光学レンズ１６が上方から載置されることにより、光学レンズ１６の下面の凹陥部１６ａ内に充填され、その後熱硬化等により硬化されるようになっている。
これにより、スペーサ１５を構成する軟質樹脂材料が、硬化の際に、波長変換層１４を構成する樹脂材料と化学的に結合し、一体化することになる。
【００４１】
上記光学レンズ１６は、透光性材料、例えばガラス，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂等から構成され、好ましくはＪＩＳ  Ａ硬度が３０から１００のシリコーン樹脂から構成されており、全体として下面が平坦に且つ上方が砲弾状に形成されている。
さらに、上記光学レンズ１６は、下面に上記リフレクタ１２を受容するための凹陥部１６ａを備えており、図２に示すように、この凹陥部１６ａ内にて、等角度間隔（図示の場合、９０度間隔）で半径方向内側そして下方に突出する複数個の凸部１６ｂを備えている。
ここで、上記凹陥部１６ａは、その外周縁が下方に突出することになり、この突出部が、リフレクタ１２の外周面を包囲することにより、水平方向に関して位置決めが行なわれ得ることになる。
【００４２】
これらの凸部１６ｂは、光学レンズ１６がリフレクタ１２上に載置されたとき、その下面がリフレクタ１２の上面に当接することにより、光学レンズ１６を上下方向に関して位置決めするようになっている。
その際、これらの凸部１６ｂは、波長変換層１４及びスペーサ１５の硬化の際に発生する応力を緩和するように、その幅Ｗが０．１ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲で選定されている。
これにより、上記凸部１６ｂは、外部環境温度の変化によりスペーサ１５と光学レンズ１６との界面に発生する熱応力に対して、点接触により応力緩衝台座として作用し、この応力を効果的に緩和することができるようになっている。
【００４３】
また、これらの凸部１６ｂは、その高さが前記スペーサ１５を均一で適宜の厚さに規制するように選定されている。好ましくは、これら凸部１６ｂの厚さＤは、上記スペーサ１５と界面を形成する波長変換層１４及び光学レンズ１６の線膨張係数，厚さ及び外部環境温度差を考慮して、０．１ｍｍから１．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍから０．５ｍｍに選定されている。
【００４４】
本発明実施形態によるＬＥＤ１０は、以上のように構成されており、以下のようにして製造される。
即ち、まず基板１１に対してリフレクタ１２が取り付けられる。また、このリフレクタ１２のキャビティ１２ａ内に露出しているチップ実装部１１ａ上に、ＬＥＤチップ１３が接合され、さらにワイヤボンディングにより電極パターンに対して電気的に接続される。
【００４５】
その後、上記キャビティ１２ａ内に、ディスペンサー装置等により、波長変換層１４を構成する波長変換剤を混入した透光性樹脂材料が充填される。
そして、通常の硬化温度より低い温度にて、半硬化状態となるように加熱硬化が行なわれる。
その際、好ましくは、硬化速度を制御することにより、硬化触媒の反応を一部未反応状態で残すようにして、上記加熱硬化が行なわれる。
【００４６】
次に、半硬化状態でキャビティ１２ａ内に充填された上記波長変換層１４及びリフレクタ１２の上面に、未硬化状態のスペーサ１５の材料を塗布する。これにより、このスペーサ１５の材料は、図３に示すように、表面張力により中央が盛り上がった凸状になる。
【００４７】
このような状態から、上方より光学レンズ１６を降下させて、リフレクタ１２の上に載置する。
その際、上記光学レンズ１６の外周縁が、リフレクタ１２の外周面に嵌合することにより、水平方向に位置決めされる。また、上記光学レンズ１６の各凸部１６ｂが、上記リフレクタ１２の上面外縁付近に当接することにより、上下方向に位置決めされる。
これにより、上記スペーサ１５の材料は、光学レンズ１６の凹陥部１６ａ内に満たされる。また、上記凸部１６ｂの高さに基づいて、均一の厚さとなる。
【００４８】
最後に、上記スペーサ１５を介して光学レンズ１６を加熱することにより、上記波長変換層１４も加熱されることになり、スペーサ１５の材料と半硬化状態の波長変換層１４の界面が、化学的に結合し、互いに一体化することになる。
【００４９】
このように製造されたＬＥＤ１０によれば、基板１１上に形成された電極パターンを介して、ＬＥＤチップ１３に駆動電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１３が発光して、青色光が出射する。
ＬＥＤチップ１３から出射する青色光の一部が、波長変換層１４に混入された波長変換剤１４ａに入射することにより、波長変換剤１４ａが励起されて、黄色光の蛍光を発生させる。
この黄色光が、ＬＥＤチップ１３からの青色光と混色されることにより、白色光となって、波長変換層１４を通って、スペーサ１５を介して、光学レンズ１６に入射し、この光学レンズ１６の光学作用により所定の配光特性を付与されて外部に出射することになる。
【００５０】
ここで、上記波長変換層１４及び光学レンズ１６は、互いに直接に接触しておらず、軟質樹脂材料から成るスペーサ１５を介して接触しており、上記光学レンズ１６の凸部１６ｂが、外部の環境温度の変化によってスペーサ１５の界面に発生する応力を部分的に緩和することになり、また上記波長変換層１４と上記スペーサ１５との界面に化学的結合がある。また、軟質材料から成るスペーサ１５と光学レンズ１６との密着性が良好であることから、外部の環境温度の変化によって発生する応力によって、波長変換層１４及び光学レンズ１６が剥離するようなことがない。
【００５１】
特に、光学レンズ１６がＪＩＳ  Ａ硬度が３０から１００のシリコーン樹脂から構成されている場合には、光学レンズ１６がゴム弾力性を備えることによって、外部環境温度の変化により発生する熱応力に対して、光学レンズ１６とスペーサ１５との剥離が回避され、信頼性の高いＬＥＤ１０が提供され得ることになる。
また、スペーサ１５の弾性変形によって吸収できないような上下方向の熱応力が発生した場合には、光学レンズ１６の凸部１６ｂがリフレクタ１２の上面から上方に離反することにより、上記熱応力が吸収され得る。
【００５２】
さらに、上記光学レンズ１６の上記光学レンズ１６に備えられた凸部１６ｂが、リフレクタ１２の外周面に嵌合することにより、上記リフレクタ１２に対する光学レンズ１６の水平方向の位置決めが行なわれる。また、リフレクタ１２そしてＬＥＤチップ１３に対する光学レンズ１６の上下方向（光軸方向）の位置を規制することになる。従って、光学レンズ１６がリフレクタ１２そしてＬＥＤチップ１３に対して光軸方向にも水平方向にも正確に位置決めされ得ることになる。
【００５３】
［実施例２］
図４は、本発明による半導体発光装置としてのＬＥＤの第二の実施形態を示している。
図４において、ＬＥＤ２０は、図１に示したＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ２０は、図１に示したＬＥＤ１０とは、波長変換層１４及びスペーサ１５の代わりに、一体の波長変換層２１を備えている点でのみ異なる構成になっている。
【００５４】
この場合、上記波長変換層２１は、前記スペーサ１５に対応する部分も、波長変換剤２１ａを含んでいる光学レンズ１６より軟らかい透光性樹脂材料から構成されている。
波長変換層２１は、形成する際に、未硬化の状態で、上記リフレクタ１２のキャビティ１２ａ内に充填され、さらにリフレクタ１２の上面から上方に凸状に盛り上がるように塗布される。
【００５５】
その際、上記波長変換層２１を構成する樹脂材料は、光学レンズ１６が載置されたとき、光学レンズ１６の凹陥部１６ａとリフレクタ１２の上面との間に画成される内部空間の体積及びリフレクタ外周部に押し拡がる量を考慮して、リフレクタ１２の上面からはみだすように塗布される。
その後、上記波長変換層２１を構成する軟質樹脂材料は、図５に示すように、光学レンズ１６が上方から載置されることにより、光学レンズ１６の下面の凹陥部１６ａ内に充填され、その後熱硬化等により硬化されるようになっている。
【００５６】
このような構成のＬＥＤ２０によれば、図１に示したＬＥＤ１０と同様に作用する。また、光学レンズ１６がリフレクタ１２に対して、凸部１６ｂの高さにより上下方向の位置決めが正確に行なわれることになる。
波長変換層２１が、波長変換層１４及びスペーサ１５を一体化したものであることから、波長変換層１４を充填して半硬化状態にする。また、スペーサ１５を塗布する工程が、波長変換層２１を充填・塗布する一つの工程で済むことになる。これにより、工程数が少なくて済み、製造コスト及び製造時間が低減され得ることになる。
さらに、ＬＥＤ２０においては、図１に示したＬＥＤ１０における波長変換層１４とスペーサ１５との界面がない。これにより、界面における剥離の可能性がより一層低減され得ることになる。
【００５７】
［実施例３］
図６は、本発明による半導体発光装置としてのＬＥＤの第三の実施形態を示している。
図６において、ＬＥＤ３０は、図１に示したＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ３０は、図１に示したＬＥＤ１０とは、光学レンズ１６の上下方向の位置決めを行なうための凸部１６ｂの代わりに、リフレクタ１２側に形成された凸部１２ｂを備えている点でのみ異なる構成になっている。
【００５８】
この場合、上記凸部１２ｂは、図７に示すように、リフレクタ１２の円環状の上面にて、等角度間隔（図示の場合、９０度間隔）で外周縁から半径方向内側にそして上方に突出するように形成されている。
上記各凸部１２ｂは、光学レンズ１６がリフレクタ１２上に載置されたとき、その上面が光学レンズ１６の凹陥部１６ａの上面に当接することにより、光学レンズ１６を上下方向に関して位置決めするようになっている。
その際、これらの凸部１２ｂは、波長変換層１４及びスペーサ１５の硬化の際に発生する応力を緩和するように、その幅Ｗが０．１ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲で選定されている。
これにより、上記凸部１２ｂは、ＬＥＤチップ１３からの光を殆ど遮断することなく、応力を効果的に緩和することができるようになっている。
【００５９】
また、これらの凸部１２ｂは、その高さが前記スペーサ１５を均一で適宜の厚さに規制するように選定されている。好ましくは、これら凸部１２ｂの厚さＤは、上記スペーサ１５と界面を形成する波長変換層１４及び光学レンズ１６の線膨張係数，厚さ及び外部環境温度差を考慮して、０．１ｍｍから１．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍから０．５ｍｍに選定されている。
【００６０】
［実験例］
次に、上述したＬＥＤ１０の具体的な実験例を示す。
光学レンズ１６として、ＪＩＳ  Ａ硬度７０〜８０，線膨張係数３×１０-4（１／Ｋ）のシリコーン樹脂を使用し、波長変換層１４及びスペーサ１５の材料として、ＪＩＳ  Ａ硬度２０〜３０，線膨張係数３×１０-4（１／Ｋ）のシリコーン樹脂を使用して、ＬＥＤ１０を作製した。
このようにして作製されたＬＥＤ１０について、調べたところ、光学レンズ１６の位置決めが良好となり、また外部環境温度の変化により、波長変換層１４，スペーサ１５及び光学レンズ１６の界面における剥離は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
上述した実施形態においては、リフレクタ１２のキャビティ１２ａは、上方に向かって広がるように形成されているが、これに限らず、キャビティ１２ａの側壁は底面に対して垂直であってもよい。
【００６２】
また、上述した実施形態においては、半導体発光素子として青色光を出射するＬＥＤチップ１３が使用されているが、これに限らず、他の色の光を出射するＬＥＤチップであっても、また他の構成の半導体発光素子であってもよい。
ここで、波長変換層１４に混入された波長変換剤１４ａは、青色光を黄色光に変換するようになっているが、これに限らず、ＬＥＤチップを含む半導体発光素子の出射光の発光色に対応して、この発光色を適宜の色の光に波長変換するようなものが選択され得る。
【００６３】
さらに、上述した実施形態においては、リフレクタ１２のキャビティ１２ａ内に、波長変換剤１４ａを含む波長変換層１４が充填されているが、これに限らず、波長変換剤を含まない封止樹脂が充填されていてもよい。
この場合、ＬＥＤチップ１３から出射した光は、そのまま封止樹脂及びスペーサ１５，光学レンズ１６を介して外部に出射することになる。
【００６４】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、封止樹脂，光学レンズの界面における剥離が抑制され得る。また、光学レンズの光軸ずれが排除され得るようにした、極めて優れた半導体発光装置とその製造方法が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による半導体発光装置の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の半導体発光装置における光学レンズを示す底面図である。
【図３】図１の半導体発光装置における製造途中の状態を示す分解断面図である。
【図４】本発明による半導体発光装置の第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図５】図４の半導体発光装置における製造途中の状態を示す分解断面図である。
【図６】本発明による半導体発光装置の第三の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図７】図６の半導体発光装置におけるリフレクタを示す平面図である。
【図８】従来の半導体発光装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図９】図８の半導体発光装置における製造途中の状態を示す分解断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０，２０，３０    ＬＥＤ（半導体発光装置）
１１    基板
１１ａ  チップ実装部
１２    リフレクタ
１２ａ  キャビティ
１２ｂ  凸部
１３    ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
１４    波長変換層（封止樹脂）
１４ａ  波長変換剤
１５    スペーサ
１６    光学レンズ
１６ａ  凹陥部
１６ｂ  凸部
２１    波長変換層
【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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