(57)【要約】      （修正有）【課題】放射角を拡げた半導体発光装置、および、それを用いて放射特性と光ムラを改善した照明装置を提供する。【解決手段】基板１１に搭載される略直方体形状の本体２ａと、本体２ａに設けられたキャビティ３と、キャビティ３の底面に載置される発光素子１と、発光素子１を覆いキャビティ３内に設けられる封止樹脂４と、キャビティ３を構成している壁の一部が段差部６とを有し、キャビティ３内の封止樹脂４の反基板側および段差部６近傍の封止樹脂表面が光放出部である。【選択図】図１
2017123367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載される略直方体形状の本体と、該本体に設けられたキャビティと、該キャビティの底面に載置される発光素子と、該発光素子を覆い前記キャビティ内に設けられる封止樹脂と、前記キャビティを構成している壁の一部が段差部とを有し、
前記キャビティ内の前記封止樹脂の反基板側および前記段差部近傍の前記封止樹脂表面が光放出部であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
キャビティを有し基板に搭載される本体と、該キャビティ底面に載置される発光素子と、該発光素子を覆うよう設けられる封止樹脂と、を有し、
前記キャビティを構成する壁の一部は段差部であり、
前記段差部の該キャビティ底面からの高さは、前記キャビティを構成する壁の他部の該キャビティ底面からの高さよりも低く、
前記発光素子から前記封止樹脂に入射した光は、前記封止樹脂における前記キャビティ底面と反対側の表面及び前記段差部近傍の表面から外部へ放出されることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体発光装置と、該半導体発光装置を搭載する基板を有する照明装置において、
前記基板側に前記半導体発光装置の電極と接続する電極部を有し、前記基板の最表面には絶縁層があり、前記電極部において前記絶縁層が開口されており、前記絶縁層の開口端と前記半導体発光装置の最外形との間隙寸法をＳとし、前記絶縁層の最表面からの前記半導体発光装置の本体の高さ寸法をＨ、前記絶縁層の最表面からの前記段差部上面の高さ寸法をｈ、前記絶縁層の開口端と前記半導体発光装置の最外形との前記間隙部を横断する方向の前記段差部上面の奥行き寸法をＬとするときに、数式（１）を満足していることを特徴とする半導体発光装置。
Ｈ／（Ｌ＋Ｓ）＜ｈ／Ｓ                            （１）
【請求項４】
請求項１又は２に記載の半導体発光装置において、
前記キャビティを構成する壁の少なくとも一部が酸化チタン又はシリカを含有する樹脂であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の半導体発光装置の成形方法において、
前記段差部の形成の前後の全光量評価、あるいは、前記段差部に壁部の仮設による仮設前後の全光量評価において、励起波長における光量の変動率が１．２％乃至３％程度、蛍光体により変換された蛍光で、少なくとも２つの主要のピーク波長を有し、励起波長よりも長波長側で励起波長に近いほうより１番目のピーク波長における光量の変動率が１．５％乃至４％程度、２番目のピーク波長における光量の変動率が１％乃至２％程度であることを特徴とする半導体発光装置の成形方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の半導体発光装置と、複数の前記半導体発光装置を搭載する前記基板と、前記半導体発光装置を点灯させるための点灯装置と、を有する照明装置において、
前記半導体発光装置は、前記段差部が当該照明装置の外周側を向くように前記基板に搭載されていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置およびそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備えた発光体を有する照明装置は、従来の白熱電球や蛍光灯などと比較して長寿命化、省エネルギー化を図ることができるため、近年注目が集まっている。一方、ＬＥＤは、光の直進性が強いことが知られており、照明機器として期待される光の放射性能を生み出すためには、ＬＥＤからの光の放射角を拡げたり狭くしたり、あるいは、途中の経路に拡散部材や反射部材や集光部材を配置して配光を制御している。
【０００３】
ＬＥＤからの光の放射角を制御する技術に関連して、例えば、特開２０１５−１２１０４号公報（特許文献１）には、「基板に搭載される略直方体形状の本体と、該本体に設けられた凹み部である第１キャビティと、第１キャビティの底面に載置される発光素子と、前記第１キャビティ周りの一部に設けられる壁部と、前記発光素子を覆い前記第１キャビティよりも盛り上がるように設けられる第１の封止樹脂と、前記第１の封止樹脂と前記壁部とで構成される凹みを埋め、かつ前記壁部寄りに盛り上がるように設けられる第２の封止樹脂と、を有し、前記本体は、前記第１キャビティの底面が前記基板と略垂直となり、かつ前記壁部が前記基板側に位置するように、前記基板に搭載される。」と記載されている。
【０００４】
また、特開２０１５−２８９９７号公報（特許文献２）には、「基板上にフリップチップ実装される発光素子と、前記発光素子の少なくとも上方において当該発光素子と離間して設けられる蛍光体含有部と、を備え、少なくとも一つの側面に、前記発光素子からの光及び前記蛍光体含有部により波長変換された光を取り出す開口部を有する。」と記載されている。
【０００５】
また、特開２０１５−２６８６９号公報（特許文献３）には、「発光素子と、該発光素子が載置されるもしくは前記発光素子と電気的に接続される複数の導電層と、前記発光素子を封止するとともに前記導電層を底面に有する透光性絶縁部材と、を有し、前記導電層は側面の一部に突出部を有する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１２１０４号公報
【特許文献２】特開２０１５−２８９９７号公報
【特許文献３】特開２０１５−２６８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、図３２に示すように、基板１１０に対して発光素子１０１を９０度傾けて搭載して配光１２１、１２２，１２３を実現しているので発光素子の大きさに制約があり、光出力を大きくすることが難しい。特許文献２に記載の技術は、基板に対して発光面が平行となるように発光素子を配置でき、大きさに制約がなく光出力を大きくすることができるが、発光素子の上方に反射部材を配置しているため基板の法線方向への光が遮られるのでこの方向の放射量が水平方向に対して少なくなってしまう恐れがある。さらに、水平方向の光の一部が、半導体発光装置と基板間のはんだ接合部で吸収されて、エネルギー効率の低下を招く恐れがある。また、特許文献３に記載の技術は全方位に配光分布が拡がるが、同様に、はんだ接合部において、半導体発光装置からの放射光の一部が吸収されて、照明装置のカバー表面の輝度分布の不均一化やエネルギー効率の低下を招く恐れがある。照明装置において必要となる特定の配光分布の半導体発光装置は、搭載される半導体発光装置のうちの一部に限られるので、半導体発光装置の生産において量産効果が得られにくく、半導体発光装置の低コスト化が難しくなる。したがって、量産効果の得られる標準仕様の半導体発光装置を製造（調達）し、後の工程で個々の条件に合わせた配光性能を付加できるようにすることが望ましい。本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、任意の配光分布を付加可能な半導体発光装置、および、それを用いてカバー面上の輝度分布の均一化およびエネルギー効率を改善した照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題に鑑みなされた本発明は、半導体発光装置において、基板に搭載される略直方体形状の本体と、該本体に設けられたキャビティと、該キャビティの底面に載置される発光素子と、該発光素子を覆い前記キャビティ内に設けられる封止樹脂と、前記キャビティを構成している壁の一部に段差部とを有し、前記キャビティ内の前記封止樹脂の反基板側および前記段差部近傍の前記封止樹脂表面が光放出部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に拠れば、光出力の大きい発光素子の搭載可能で任意の配光分布を付加可能な半導体発光装置、および、それを用いて放射特性と光ムラを改善した照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る半導体発光装置の側面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体発光装置の上面図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体発光装置を分解し、封止樹脂を取り外した際の半導体発光装置の上面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】光の放射方向を示した第１実施形態に係る半導体発光装置の断面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体発光装置の段差部の断面拡大図である。
【図７】第１実施形態に係る別の半導体発光装置の断面図である。
【図８】第１実施形態に係る別の半導体発光装置の断面図である。
【図９】第１実施形態に係る半導体発光装置を搭載した照明装置の断面拡大図である。
【図１０】外部のレンズとの組み合わせで、光の放射方向を示した第１実施形態に係る半導体発光装置の断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法を示す図である。
【図１３】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法による実験サンプルの外観写真（（ａ）上面写真、（ｂ）側面写真）である。
【図１４】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法により、段差部の比率を変えた際の色度の変化を示す図である。
【図１５】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法により、段差部の比率を変えた際の分光スペクトルの変化を示す図である。
【図１６】図１５のＣ部の詳細図である。
【図１７】図１５のＤ部の詳細図である。
【図１８】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法により、段差部の占有比率を変えた際に半導体発光装置の外部に放射される光量の変化率の推移を示す図である。
【図１９】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法により、段差部の占有比率を変えた際に半導体発光装置の励起光のうち外部に透過してくるフォトン数を基準としたときの２つの蛍光のフォトン数の割合の推移を示す図である。
【図２０】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法により、段差部の占有比率を変えた際に半導体発光装置の蛍光体の量を調整（増減）する条件を示した図である。
【図２１】第１実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法において、段差部の占有比率に関して、段差部形成前に設定すべき半導体発光装置の光量調整条件を示した図である。
【図２２】第２実施形態に係る半導体発光装置の断面図である。
【図２３】第２実施形態に係る別の半導体発光装置の断面図である。
【図２４】第２実施形態に係る半導体発光装置を搭載した照明装置の断面拡大図である。
【図２５】光の放射方向を示した従来の半導体発光装置の断面図である。
【図２６】従来の半導体発光装置の斜視図である。
【図２７】従来の半導体発光装置のみを搭載した従来の照明装置の側面図及び部分断面図である。
【図２８】従来の半導体発光装置を搭載した照明装置の断面拡大図である。
【図２９】従来の広角配光型の半導体発光装置の斜視図である。
【図３０】図２９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３１】従来の半導体発光装置を搭載した照明装置の断面拡大図である。
【図３２】従来の半導体発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る半導体発光装置の側面図である。図２は、第１実施形態に係る半導体発光装置の上面図である。図３は、第１実施形態に係る半導体発光装置を分解し、封止樹脂を取り外した際の半導体発光装置の上面図である。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
図１および図２に示すように、半導体発光装置２は、略直方体形状の本体２ａと、後述するキャビティ３内に設けられる発光素子１と、発光素子１を覆うように設けられる封止樹脂４から構成されており、半導体発光装置２は、基板１１に搭載される。ここで、図１に示す状態における半導体発光装置２の方向を、基板側方向、照射側方向とする。図１における上方向が照射側方向、下方向が基板側方向である。
【００１４】
本体２ａは略直方体形状の部材である。材質は樹脂材料でも、セラミックス材料でもよい。以下、樹脂材料の場合について説明する。本体２ａは、例えば、６Ｔナイロンや９Ｔナイロン、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂により形成されている。
【００１５】
発光素子１からの光等は、透明な封止樹脂４を通じて、半導体発光装置２の外部に放出されるようになっている。
【００１６】
半導体発光装置２は、本体２ａの側面から突出して（即ち外部に露出して）、電極となる金属板１０を負極用、正極用として各々備えており、本体２ａを構成する樹脂により電極間を絶縁している。
【００１７】
本体２ａには凹部であるキャビティ３が設けられている。キャビティ３は本体２ａの照射側の面を略直方体形状に凹ませるように設けられている。キャビティ３を囲む壁となるのは、壁部５と段差部６である。半導体発光装置２は、キャビティ３の開口側の面が基板１１を向くことのないように基板１１に搭載される。半導体発光装置２を基板１１に搭載した状態で、キャビティ３の三辺は壁部５で囲まれている。キャビティ３の残りの一辺には段差部６が設けられている。つまり、壁部５の一部に残りの壁部５に対する段差部６が設けられている。本体２ａは壁部５と段差部６とキャビティ３を備えている。段差部６のキャビティ３の底面からの高さは、壁部５のキャビティ３の底面からの高さに比べて低いものである。キャビティ３を囲む部分のうち、キャビティ３の底面からの高さが低くなっている箇所を段差部６と呼ぶ。
【００１８】
金属板１０は、キャビティ３の底部においてキャビティ３内に露出している。また、金属板１０は、その裏面である本体２ａの下面側である基板側（図示していない）においても一部外部に露出している。
【００１９】
発光素子１は、その照射面が照射側を向くようにキャビティ３の底面である金属板１０上に設けられる。
【００２０】
なお、半導体発光装置２は、金属板１０に外部電極面（図示せず）を有している。半導体発光装置２の外部電極面と基板１１側の電極面１１ｂとは、はんだ部１２を介して給電されるとともに固定され、発光素子１などで発生した熱や、封止樹脂４や壁部５における光学損失として発生した熱を基板１１側へ伝える。また、半導体発光装置２では、図３に示すように金属板１０のキャビティ３側の電極面と発光素子１側の電極面（図示せず）との間は金属ワイヤー９によって結線され、発光素子１に給電されている。発光素子１が複数配列される場合は、それぞれの発光素子１の間を金属ワイヤー９で結線する。
【００２１】
発光素子１としては、例えば青色光を発するＬＥＤが使用される。
【００２２】
封止樹脂４は、例えばシリコーン樹脂等の透明樹脂に発光素子１から発せられる光を色変換する蛍光体が混合されているものである。このような蛍光体によって発光素子１からの青色光が色変換され、半導体発光装置２の外部へは合成された白色光を発することができるようになっている。また、樹脂内を拡散しやすくするために散乱粒子を混合してもよい。封止樹脂４の上面を上面部７とする。
【００２３】
図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。キャビティ３内は、前記のように発光素子１が設けられているほか、蛍光体が混合された封止樹脂４により充填されている。封止樹脂４は上面部７とともに、段差部６の上部において外部に露出し、光を放出する光放射部８が形成されている。これにより、従来とは異なった光放射方向を有することができるようになっている。本実施形態のように段差部６をキャビティ３の一辺側にのみ設けた場合は、光放出方向は、照射側方向から段差部６の方向となる。なお、段差部６を設ける位置は、本実施形態では半導体発光装置２の外形の１辺で説明しているが、角部のところでもよいし、隣接する２つの辺でも、３つの辺でもよく、必要な放射量に合わせて調整することができる。また、段差部６を設けて、本体２ａの基板１１に近い部分の外形形状を段差部６の配置にかかわらず同一形状とすることによって、選別する際に外部電極での給電構造において選別試験装置を共通化することができるので、放射仕様で多品種化する際に試験コストを増やさずにすませることできる。これにより、より細かい条件に整合する放射仕様を有した本発明の半導体装置を多種多様に配置できることで、照明機器においてカバーと半導体発光装置との間に配置している光学部材を大幅に簡素化でき、安価で高品質な照明装置を実現することができる。 
ここで、封止樹脂４について説明する。封止樹脂４は蛍光体と透明樹脂とを含んでいる。蛍光体としては、発光素子1の種類によっても異なるため一概にはいえないが、例えば、黄色蛍光体、赤色蛍光体、緑色蛍光体等が挙げられる。黄色蛍光体としては、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ等が挙げられる。また、赤色蛍光体としては、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等が挙げられる。さらに、緑色蛍光体としては、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ等が挙げられる。これらは１種が単独で含まれていてもよく、２種以上が任意の比率及び組み合わせで含まれていてもよい。 
また、本実施形態の半導体発光装置２においては、電極面上に用いられている銀めっき膜の硫化を抑制し、光反射率の安定化を図る観点から、耐硫化性の高い樹脂が用いられている。具体的には、このような樹脂としては、例えばポリオルガノシロキサンやポリオルガノハイドロジェンシロキサン等のシリコーン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらのような樹脂を用いることにより、電極面の銀メッキ膜の硫化を抑制することができ、半導体発光装置２の光出力の安定化を図ることができるようになっている。 
封止樹脂４として、前記のように耐硫化性の高いものが用いられているが、このような樹脂の屈折率は、高くなる傾向にある。外気の屈折率よりも大きくなる場合、外気との界面において全反射が生じ、光の取り出し効率が著しく低下することになる。 
そこで、本実施形態において、封止樹脂４は前記の蛍光体のほか、屈折率の低いフィラーを含んでいる。このように、屈折率の低いフィラーを含有させることにより、封止樹脂４の屈折率を小さくし、発光素子１からの励起光によって発光した発光体からの光が、外気との界面における全反射を抑制することができる。即ち、半導体発光装置２において、発光素子1からの光の取り出し効率を高めることができる。このようなフィラーとして、例えば、シリカやアルミナ、ジルコニア等が挙げられる。 
封止樹脂４に含まれるフィラーの大きさは特に制限されるものではないが、当該フィラーの粒径として、蛍光体から発せれる光のピーク波長よりも小さなフィラーが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下である。フィラーの大きさをこの大きさとすることにより、より確実に封止樹脂４の屈折率を小さくすることができ、界面における全反射を抑制することができる。これにより、光の取り出し効率をより高めることができる。
【００２４】
図１及び図４に示すように、金属板１０の端部の一部には、金属板１０の厚みが約半分の厚さである（金属板１０中央近傍の厚さよりも薄い）ハーフエッジ構造が形成され、本体２ａの樹脂と金属板１０との接合面積を増加させることができるようになっている。なお、ハーフエッジ構造は、例えばプレス加工やエッチング等により形成することができるが、低コストの観点からは、プレス加工により形成することが好ましい。本体２ａの樹脂が金属板１０の端部（ハーフエッジ）を挟みこむように形成し、金属板１０の外部電極面をはんだ付け等により基板１１（図４参照）に実装した場合、壁部５が上方向（照射側）に引き抜かれることが防止されるようになっている。段差部６においても同様に本体２ａの樹脂が金属板１０の端部（ハーフエッジ）を挟みこむようにしている。
【００２５】
封止樹脂４は、２層構造として発光素子に近いところと光放射部に近いところで、前記の蛍光体やフィラーの配合比の異なるものを重ね合わせてもよい。また３層以上の構造にしてもよい。
【００２６】
図２５は、従来の半導体発光装置の断面図である。図２５では、発光素子２１から放出される光（たとえば青色光）の一部は封止樹脂２４を透過する。また、光の一部は、封止樹脂２４の中に混合されている蛍光体や散乱粒子により光の進路方向を変えて半導体発光装置２０の外部へ放射される。さらに、蛍光体によって色変換されて半導体発光装置２０の外部へ放射され、合成された白色光を発することができるようになっている。半導体発光装置２０の発光面２７の正面空間Ａへは放射光３３、３４のように光が出やすい配置構造になっている。なお、基板１１の法線方向から半導体発光装置２０の背後空間へは光が出にくい構造になっている。
【００２７】
図５は、第１実施形態に係る半導体発光装置２の断面図である。発光素子１から放出される光（たとえば青色光）の一部は封止樹脂４を透過する。また、光の一部は、封止樹脂４の中に混合されている蛍光体や散乱粒子により光の進路方向を変えて半導体発光装置２の外部へ放射される。さらに、蛍光体によって色変換されて半導体発光装置２の外部へ放射され、合成された白色光を発することができるようになっている。半導体発光装置２の封止樹脂４の上面７から正面空間Ａへ、および、側面露出部４ａから斜め空間Ｂへと放射光３５、３６、３７のように光が出やすい配置構造になっている。また、側面露出部４ａから背後空間へ放出されていた光の一部が段差部６の段差部上面６ａ上での反射光３８や基板１１の最表層に形成されている高反射レジスト層１１ａ上での反射光３９となって、正面空間Ａないし斜め空間Ｂへ放出される。
【００２８】
第１実施形態に係る半導体発光装置２では、従来の半導体発光装置２０の発光面２７から出る光量と比べて、側面露出部４ａから光が出る分、封止樹脂４の上面７から出る光量が減る。このため、従来の半導体発光装置２０においては、発光強度の角度分布が基板の法線方向に対称性をもつ傾向があるのに対して、第１実施形態に係る半導体発光装置２では基板の法線方向に対して非対称性を有し、段差部６のほうにピーク強度の中心軸が傾くことになる（図示していない）。
【００２９】
図６は、第１実施形態に係る半導体発光装置２の段差部６の断面拡大図である。段差部上面６ａの先端部が上面７の端部と高反射レジスト層１１ａの端部を結んだ破線１４で示す境界を超えるように構成すると、側面露出部４ａからの光の一部が高反射レジスト層１１ａの端部（開口端）と半導体発光装置２の外形との間隙Ｓに入り込んで吸収されるのを避けることができる。段差部上面６ａの先端部が破線１４で示す境界を超える条件は数式（１）を満足している。
【００３０】
Ｈ／（Ｌ＋Ｓ）＜ｈ／Ｓ                            （１）
ここで、Ｈは基板１１の高反射レジスト層１１ａの表面を基準面にしたときの半導体発光装置２の上面７の端部における高さ寸法、つまり、本体の高さであり、Ｌは半導体発光装置２の段差部上面６ａの奥行き寸法であり、Ｓは半導体発光装置２の外形側面と高反射レジスト層１１ａの開口端部との間隙寸法であり、ｈは基板１１の高反射レジスト層１１ａの表面を基準面にしたときの半導体発光装置２の段差部上面６ａの高さである。
【００３１】
また、ｈは、数式（２）で求められる。
【００３２】
ｈ＝ｔ＋Ｔ２＋ｄ−Ｔ１                            （２）
ここで、ｔははんだ層１２の厚さ寸法であり、Ｔ１は基板１１の高反射レジスト層１１ａの厚さ寸法であり、Ｔ２は半導体発光装置２の金属板１０の厚さ寸法であり、ｄは半導体発光装置２の段差部上面６ａの樹脂部の肉厚寸法である。
【００３３】
例として、高さＨ＝０．５ｍｍ、金属板１０の厚さＴ２＝０．２ｍｍ、はんだ層の厚さ０．１ｍｍ、高反射レジスト層の厚さＴ１＝０．１ｍｍを検討してみると、半導体発光装置２の外形側面と高反射レジスト層１１ａの開口端部との間隙Ｓ＝０．１ｍｍの場合には、段差部上面６ａの樹脂部の肉厚ｄ＝０．１としたときに段差部上面６ａの奥行き寸法Ｌ＞０．０６７ｍｍとすればよく、間隙Ｓ＝０．５ｍｍの場合には、段差部上面６ａの樹脂部の肉厚ｄ＝０．１としたときに、段差部上面６ａの奥行き寸法Ｌ＞０．３４ｍｍとしなければならない。逆にＬ＝０．３ｍｍとしたい場合には、段差部上面６ａの樹脂部の肉厚ｄ＞０．１１３ｍｍ、Ｌ＝０．２ｍｍとしたい場合には、段差部上面６ａの樹脂部の肉厚ｄ＞０．１５７ｍｍとする必要がある。段差部上面６ａの樹脂部の肉厚ｄは金属板１０のハーフエッジ部が抜けてしまわないように設定する必要がある。
【００３４】
次に、第１実施形態に係る半導体発光装置２の段差部の形成を基板１１上に搭載後に実施する場合について図７および図８を用いて説明する。図７は、第１実施形態に係る半導体発光装置２の断面図で側面露出部４ａを有していながら、段差部上面６ａをもたない場合を示している。図８に示すように、第１実施形態に係る半導体発光装置２は側面露出部４ａを有していながら、段差部上面６ａを有さず、基板１１上に半導体発光装置２を搭載した後、段差部のような機能を有するものを形成するための樹脂として高反射レジスト層１１ａの端部（開口端）と半導体発光装置２の外形との間に樹脂１６を充填してもよい。図７では、側面露出部４ａからの光の一部３８は高反射レジスト層１１ａの端部（開口端）と半導体発光装置２の外形との間隙Ｓに入り込んで吸収されるのを回避するために、図８に示すように、基板１１上に半導体発光装置２を搭載した後、段差部のような機能を有するものを形成するための樹脂１６を高反射レジスト層１１ａの端部（開口端）と半導体発光装置２の外形との間に充填することで側面露出部４ａからの光の一部４０は吸収されずに反射して、正面空間Ａないし斜め空間Ｂへ放出される。
【００３５】
次に、半導体発光装置２を搭載した照明装置について説明する。図９は外周側に第１実施形態に係る半導体発光装置を搭載し、中央部に従来の半導体発光装置を搭載した場合の照明装置の断面拡大図である。図９における右側が照明装置の外周側方向、左側が中央部方向である。照明装置７０は、本体ケース７１の中に基板１１、電源回路、駆動回路等（図示せず）を収納し、基板１１は給電され、基板１１上に複数搭載されている半導体発光装置２と従来の半導体発光装置２０を駆動している。基板１１および本体ケース７１は半透明カバー７２で覆われている。各々の第１実施形態に係る半導体発光装置２および従来の半導体発光装置２０から半透明カバー７２の内面側に光が照射される。
【００３６】
図２６は従来の半導体発光装置の斜視図である。図２７は従来の半導体発光装置のみを搭載した照明装置の側面図である。図２８は従来の半導体発光装置のみを搭載した場合の照明装置の断面拡大図である。従来の照明装置では、図２６に示すように基板１１の平面上に従来の半導体発光装置２０を複数配置しており、半導体発光装置２０の発光面２７が基板１１の法線方向に向いているため基板１１の法線方向への光の放射量は多くなっている。これに対して、基板１１の水平方向への光の放射量は少なくなってしまう。図２８を用いて詳細に説明すると、基板１１の法線方向に放射角４１を有する従来の半導体発光装置２０を配置しており、従来の半導体発光装置２０から照射された光を半透明カバー７２の内面に受けるが、半透明カバー７２の外周部において照射を受けにくい部分が発生し暗部４２となり、光ムラの原因となる。そこで、図２７に示すように従来の照明装置７０では、光拡散材を含有した光透過性の樹脂を用いて成形したカバー７２を配置して配光の制御と多重反射により、基板１１の水平方向における従来の半導体発光装置２０の光の放射量不足の影響から改善し、カバー７２の表面上における輝度分布を均一にしている。しかしながら、光学損失が大きく、照明装置全体のエネルギー効率の低下を招いている。カバー表面の輝度分布の均一化（光ムラの抑制）と光学損失の抑制を両立するには、照明装置内の半導体発光装置自体の配光分布を個々に制御する必要があった。図９では、基板１１の外周部に第１実施形態に係る半導体発光装置２を配置している。第１実施形態に係る半導体発光装置２の放射角４３が広いため、従来の半導体発光装置２０からの照射光とともに半透明カバー７２の内面全体に暗部を生じにくくすることができる。図１０に示すように第１実施形態に係る半導体発光装置２にレンズ４４を組み合わせて、任意の方向にさらに集光させてもよい。レンズ４４と第１実施形態に係る半導体発光装置２間の光結合効率が高い条件でレンズ４４を採用することができる。
【００３７】
次に、第１実施形態に係る半導体発光装置２の製造方法について説明する。第１実施形態に係る半導体発光装置２は、通常のリードフレームパッケージの製造プロセスで製作できる。図１１は、第１実施形態に係る半導体発光装置２の製造方法を示す図である。図１１（ａ）〜（ｅ）のそれぞれにおいて、側面図である。第１実施形態に係る半導体発光装置２は、主に、図１１（ａ）〜（ｅ）に示す工程を経て製造可能である。以下、適宜別の図面も参照しながら、順を追って製造方法を説明する。
【００３８】
まず、銅合金の板材が準備され、プレス加工による打ち抜きとハーフエッジ化が行われ、洗浄処理のあと、金属めっき処理（たとえば、ニッケルめっき、パラジウムめっき、銀めっきの順に実施する）が施され、図１１（ａ）に示される金属板１０が得られる。この金属板１０に、例えば、６Ｔナイロンや９Ｔナイロン、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂をインジェクションモールド技術により、プリモールド処理することによって図１１（ｂ）に示される樹脂製の壁部５が形成され、キャビティ３を構成する。このとき、壁部５の一部は高さを低くし、段差部６を形成することが可能である。前述したように、キャビティ３の底部においては、金属板１０の一部が露出している。図示していないが、インジェクションモールドの際に金型内に樹脂を注入するためのゲート（樹脂の注入口）などが配置されている。モールド完了後にプレス切断などで除去する。
【００３９】
図１１（ｂ）のようにキャビティ３が形成されたあと、金属板１０の上面に半導体発光素子１が配置固定される（図１１（ｃ））。半導体発光素子１の固定には、シリコン樹脂系のダイボンド材や、半導体発光素子の電極部がダイボンディング面に配置されている場合は、銀系のフィラーを混ぜた銀シリコンペーストを使用する。前述の図３のように金属ワイヤ９により、半導体発光素子７と金属板１０とがワイヤボンディングされる。金属ワイヤの素材としては、金、金合金（Ｓｉ、Ｎｉなどが微量で含まれる）、銀合金などを使用する。前述した蛍光体や散乱粒子が混合されている封止樹脂４は、圧縮モールド技術により、キャビティ３内に充填、硬化処理により形成される（図１１（ｄ））。このとき、段差部６の形状によっては、樹脂の供給時に樹脂が溢れて他の部分に流れ出てしまう可能性がある。その場合には、段差部６の形状に合わせたスペーサを利用するなどして形成すれば良い。そして、図１１（ｄ）に示す金属板１０から、壁部５の周囲で金属板１０から切断することで半導体発光装置２の集合体を打ち抜き、個々の半導体発光装置２が得られる（図１１（ｅ））。 
別の製造方法として図１２に示すように、段差部の形成のない通常の製造工程（図１２（ａ）金属板１０の形成、（ｂ）プリモールドによるキャビティ３の形成、（ｃ）半導体発光素子１の搭載、（ｄ）圧縮モールドによる封止樹脂充填）を経たのち、図１２（ｄ）に示すように、個片分割工程において、ダイシンクテープで仮固定することによってダイシングソーなどを用いれば、金属板１０の分割と段差部６の形成を同じ工程で実施することができる。図１２（ｄ）は圧縮モールドで説明したが、封止樹脂４をディスペンサなどを用いた定量塗布により発光素子１を覆い、加熱処理により封止樹脂４を熱硬化させる方法でも製造できる。また、詳細な説明は省略するが、セラミック基板で同様の構造を実現することができる。材料としては、アルミナ、窒化アルミニウムなどの高温焼成のものや、アルミナやシリカを含有したガラスセラミックのような低温焼成のものがあげられる。キャビティ，段差部形状を積層プレス前にグリーンシートを金型などにより抜いたものを積層プレス・焼成処理することによって形成される。配線はグリーンシートにビア加工を施し、印刷技術により導電性ペーストにてパターン形成する。外部に露出している外部電極パターンには金属めっき処理が施される。個片をマトリックス状に配置した集合基板として一括で製作し、キャビティ内への半導体発光素子の搭載、樹脂封止の工程の後の分割工程で個片に分割して簡単に製作することができる。ダイシングソーにて分割する場合についても、同様にキャビティ形成時に段差部を形成せずに、ダイシングソーによる分割工程にて切削加工で段差部を形成することができる。封止工程後の集合基板をダイシング装置によって個片に分割する。この個片を基板１１に例えばハンダリフロー搭載を実施して発光体として照明装置内に組み込む。
【００４０】
図１３は図１２に示した製造工程において試作した半導体発光装置の外観写真で、図１３（ａ）は上面の写真、図１３（ｂ）は側面の写真である。図１２（ｅ）の工程においてダイシングソーを用いて、壁部５を加工して段差部６を形成している。ここで、図１３は全周の壁部５を段差部６に加工している。
【００４１】
図１４は壁部５の周長に対する段差部６の占有比率を０％（段差部なし）から１００％（すべて段差部）まで変えた場合の色度図上の軌跡を評価した結果を示している。段差部６の割合が増えると、半導体発光素子１から放射される励起光が外部に放出しやすくなり、キャビティ３内において封止樹脂４に含まれている蛍光体や散乱粒子との多重散乱の度合いが減少するため、色度が変動する。半導体発光装置２には、この色度変動分を反映して、蛍光体の含有量の補正を行う。図１５は半導体発光装置２において、壁部５の全周長に対する段差部６の占有比率を０％（段差部なし）から１００％（すべて段差部）まで変えた場合の分光スペクトルの変化を示しており、縦軸をフォトン数で表示している。図１６は図１５のＣ部の詳細図で、半導体発光素子１から放射される励起光の分光スペクトルを示す。図１７は図１５のＤ部の詳細図で、蛍光体の発光スペクトルのピーク部付近を示している。
【００４２】
図１６に示す様に、壁部５の全周長に対する段差部６の占有比率を０％（段差部なし）から１００％（すべて段差部）まで変えた場合、励起光が封止樹脂４を透過する光量が増加する。同様に図１７においても、１００％（すべて段差部）では、多重散乱の度合いが減少するが、励起光により発光した蛍光は、励起光に近い短波長側から第１の蛍光、第２の蛍光ともに外部へ放出されやすくなり、さらに内部損失の抑制効果によって光量が増加する。すべての放射光が光量増加しているが、各々の変化率（増加率）が異なっているために色度の変動が生じている。図１８には、主な放射光について壁部５の全周長に対する段差部６の割合に対する変化率を示している。励起光によって発光した第１の蛍光（短波長側）および第２の蛍光（第１の蛍光に対して長波長寄りに位置する）では、各々の変化率の挙動が異なっていることがわかる。色度の変動を抑制するためには、励起光のうち、封止樹脂４を透過して外部に放出される透過光の光量に対して、各々の蛍光の光量の比が一定に近づいていることが望ましい。そこで、図１９には、壁部５の全周長に対する段差部６の割合を変えた場合における、励起波長の透過光の光量を基準とした各蛍光の光量の比の推移を示した。この結果をもとにして求めた、図２０に段差部６を形成する際に補正すべき、各蛍光体の増減調整率を示す。封止樹脂４の調合の際に、段差部の形状に合わせて蛍光体の重量比率の調整を行うことで、色度調整を実施し、半導体発光装置２を製造することができる。
【００４３】
また、図１２（ｅ）の分割工程前に特性選別を実施する場合がある。図１２（ａ）の金属板１０で個々の電極部が金属板加工工程で分離されている場合や、セラミックス系基板の場合で想定される。この場合には、段差部形成前の特性（完成目標値にオフセットを考慮した管理値）で選別試験を実施する必要がある。この場合、図２１に示した、変化率を完成目標値に反映させて選別試験の管理値を設定することができる。また、ベンダーから完成品を調達し後、ユーザ側での追加工にて段差部６を形成して使用することができ、その場合のベンダーへの購入仕様として、図２１の変化率を反映させた仕様値で調達すればよい。複雑な光学部品を外付けして構成するよりも単純化でき、安価で性能を向上することができる。段差部６の割合はおよそ２５％から７５％となるので、完成後に必要な各光量に対し、励起波長の透過光の光量を１．２％乃至３％程度減少させ、励起波長に近い第１の蛍光の光量を１．５％乃至４％程度減少させ、その次に励起波長に近い第２の蛍光の光量を１％乃至２％程度減少させた設定として準備することができる。また、ほかの色度設定の半導体発光装置についても同様の考え方で設定することができる。
【００４４】
但し、半導体発光装置２の製造方法は、前記した方法に限定されるものではなく適宜変更が可能である。
【００４５】
［第２実施形態例］
図２９は、基板１１上に搭載されている従来の半導体発光装置５０の斜視図である。図３０は、図２９のＢ−Ｂ線断面図である。壁部２５が低く、キャビティのない構造で、封止樹脂２４が外部への露出面を有している。封止樹脂２４の側面から放出されるため、光の放射角が大きいが、基板１１と並行に近い、斜めの方向の光の一部は、基板１１の高反射レジスト１１ａの開口端と半導体発光装置５０の最外形との隙間に入り込んで吸収されてしまう。
【００４６】
図２２は、第２実施形態に係る半導体発光装置の断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分を詳述する。特に断らない部分については第１実施形態と同じ機能を備える。図８の第１実施形態の半導体発光装置２と同様に、基板１１上に半導体発光装置２を搭載した後、シリコーン系樹脂にシリカや酸化チタンを含有して高反射化した樹脂を高反射レジスト層１１ａの端部（開口端）と半導体発光装置２の外形との間に充填する。壁部５の代わりにこの高反射化した樹脂にてダム（壁部）４６と段差部４９とをディスペンサを用いて塗布し、加熱硬化処理にて形成する。段差部４９とダム（壁部）４６の形成によって不要な吸収を抑制することができ、必要な方向へ光の放射角を調整することができる。色度の調整は第１実施形態と同様に設定することで対応できる。また、図２３に示すように透明なシリコーン系樹脂のレンズ樹脂４７をオーバーコートすることで簡易的なレンズ機能を付加し、外付けのレンズ光学系の設置を不要にすることができる。また、封止樹脂２４では、蛍光体の光変換損失による熱が生じており、熱放散性が悪いと温度上昇して光変換効率が低下してしまうが、ダム（壁部）４６やレンズ樹脂４７の形成により、基板１１への熱の伝搬経路が多様化されて封止樹脂２４の熱放散性を向上することができる。光変換効率が向上するので、上述と同様に蛍光体の量を設定することができる。また、調達して基板搭載後に形成することになるので、調達時の仕様についても同様に設定することで、半導体発光装置５０を実現することができる。
【００４７】
図２４は第２実施形態に係る半導体発光装置を搭載した照明装置の断面拡大図である。照明装置７０は、本体ケース７１の中に基板１１、電源回路、駆動回路等（図示せず）を収納し、基板１１は給電され、基板１１上に複数搭載されている半導体発光装置１５、５０を駆動している。基板１１および本体ケース７１は半透明カバー７２で覆われている。各々の半導体発光装置１５、５９から半透明カバー７２の内面側に光が照射される。図３１は従来の半導体発光装置を搭載した場合の半導体発光装置を搭載した照明装置の断面拡大図である。図３１では、基板１１の法線方向に放射角４８を有する半導体発光装置５０を配置している。半導体発光装置５０から照射された光を半透明カバー７２の内面に受けるが、半導体発光装置５０は広い放射角４８を有するために、基板１１と並行に近い、斜めの方向の光量が不足し、半導体発光装置の外周部において照射が不足する部分が発生し暗部４９となり、光ムラの原因となる。図２４では、基板１１の外周部に第２実施形態に係る半導体発光装置１５を配置している。半導体発光装置２の放射角６７が外周部側に傾きをもって広がるため、半導体発光装置５０からの照射光とともに過不足なく半透明のカバー７２の内面全体に照射され暗部を生じにくくすることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，２１              発光素子
２，１５              半導体発光装置
２ａ                  本体
３，２３              キャビティ
４，２４              封止樹脂
４ａ                  側面露出部
５，２５              壁部
６                    段差部
６ａ                  段差底面樹脂
７                    上面部
８                    光放射部
９                    金属ワイヤー
１０，３０            金属板
１１                  基板
１１ａ                高反射率レジスト
１１ｂ                導体層
１１ｃ                ベース層
１２，３２            はんだ部
１４                  破線（段差部設置用補助線）
２０，５０            従来の半導体発光装置
２７，５１            発光面
３３，３４            光線
３５，３６            光線
３７，３８            光線
３９，４０            光線
４１                  放射角
４２                  暗部
４３                  放射角
４４                  レンズ
４５                  光線
４６                  ダム（壁部）
４７                  レンズ樹脂
７０                  照明装置
７１                  本体ケース
７２                  カバー
１０１                発光素子
１０２                金属ワイヤー
１０３                第１の封止樹脂
１０４                第２の封止樹脂
１１０                基板
１１１                従来の半導体発光装置
１１１ａ              本体
１１２                第１キャビティ
１１２ａ              第１基板側壁面
１１２ｂ              第１底面
１１２ｅ              第１照射側面
１１３                第２キャビティ
１１３ａ              第２基板側壁面
１１３ｂ              第２底面
１１４                はんだ部
１２１，１２２        光線
１２３                光線
Ｌ                    半導体発光装置の段差部上面の奥行き寸法
Ｓ                    半導体発光装置外形側面と高反射レジスト層の開口端部との間隙寸法
Ｔ１                  基板の高反射レジスト層の厚さ
Ｔ２                  半導体発光装置の金属板の厚さ
ｔ                    はんだ層の厚さ
ｄ                    半導体発光装置段差部の樹脂の肉厚
Ｈ                    基板高反射レジスト層の表面を基準面にしたときの半導体発光装置上面端部の高さ
ｈ                    基板高反射レジスト層の表面を基準面にしたときの半導体発光装置段差部上面の高さ
【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】
2017123367.tif 000009
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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