(57)【要約】【課題】蛍光体を利用して所望の色の発光を得るＬＥＤ装置において、高輝度化（光度の向上）を図ること。また、混色ムラの軽減、即ち発光色の均一化を図ること。【解決手段】レーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子と、スプレーコートにより該発光素子の上面発光面に形成された蛍光体層と、を備えてなるＬＥＤ装置が提供される。蛍光体層は、樹脂、蛍光体及び揮発性有機溶剤からなる塗料を用いたスプレーコートにより形成される。【選択図】図３
2009076749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子と、スプレーコートにより該発光素子の上面発光面に形成された蛍光体層と、を備えてなるＬＥＤ装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の厚さが１０μｍ〜２５μｍである、請求項１に記載のＬＥＤ装置。
【請求項３】
前記蛍光体層が含有する蛍光体の粒径が１〜１０μｍである、請求項１又は２に記載のＬＥＤ装置。
【請求項４】
白色光を発光することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＬＥＤ装置。
【請求項５】
前記発光素子が青色系の光を発光し、
前記蛍光体層が、前記発光素子からの光により励起されて黄色系の蛍光を発する蛍光体を含有する、請求項４に記載のＬＥＤ装置。
【請求項６】
基板に実装されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子を用意する第１工程と、
樹脂、蛍光体及び揮発性有機溶剤からなる塗料を用意し、スプレーコートにより該塗料を前記発光素子の上面発光面にコートする第２工程と、
コートされた塗料を乾燥・硬化する第３工程と、
を含む、ＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項７】
前記III族窒化物系化合物半導体発光素子が、レーザリフトオフ法により製造された発光素子である、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記塗料における樹脂と蛍光体の含有比率が、樹脂２０重量部に対して蛍光体６０重量部〜１００重量部である、請求項６又は７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂がシリコーン樹脂であり、
前記第３工程が、前記塗料中の揮発性有機溶媒を揮発させる段階と、前記塗料中の樹脂を硬化させる段階とからなる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程と前記第２工程の間に前記発光素子の発光波長を検査し、該検査の結果に応じて、前記第２工程のスプレーコートの条件を設定する、請求項６〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ装置が白色光を発光することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記発光素子が青色系の光を発光し、
前記蛍光体層が、前記発光素子からの光により励起されて黄色系の蛍光を発する蛍光体を含有する、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
請求項６〜１２のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたＬＥＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ装置及びその製造方法に関する。詳しくは、蛍光体を利用して所望の発光色を得るＬＥＤ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
用途の拡大に伴い、ＬＥＤ装置の更なる高輝度化が要請されている。白色光を発光するＬＥＤ装置に代表されるように、蛍光体を利用して所望の発光色を得るＬＥＤ装置の場合、ＬＥＤ素子の近傍に蛍光体を高濃度で付着させることが高輝度化に有利とされている。ＬＥＤ素子に蛍光体を付着させる方法として、メタルマスクを用いて蛍光体ペーストをＬＥＤ素子表面に印刷する方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。しかしながら、当該方法では、メタルマスクの厚さに限界があり、例えば５０μｍ以下といった非常に薄い蛍光体層を形成することが困難である。また、メタルマスクがワイヤと接触してしまうことから、ワイヤボンディング後の素子表面への蛍光体層の形成には当該方法は使用できない。
一方、スプレーコートにより蛍光体層を形成する方法が知られている（例えば特許文献２、３を参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１１３９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１５６１４号公報
【特許文献３】特開２００４−８８０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、蛍光体を利用して所望の色の発光を得るＬＥＤ装置において、高輝度化（光度の向上）を図ることを課題とする。また、混色ムラの軽減、即ち発光色の均一化を図ることも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決すべく本発明は以下の構成のＬＥＤ装置を提供する。即ち、
レーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子と、スプレーコートにより該発光素子の上面発光面に形成された蛍光体層と、を備えてなるＬＥＤ装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のＬＥＤ装置では、蛍光体層の形成方法にスプレーコートを採用することによって、発光素子の上面発光面の上に、蛍光体を高濃度で含有する薄い蛍光体層が形成される。これにより高輝度の（光度の高い）ＬＥＤ装置となる。
一方、レーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子では、側面から取り出される光に比して上面発光面からの取り出される光の量が圧倒的に多い。従って、混色ムラの大きな原因となる、発光素子の側方での蛍光体による光変換を実質的に無視できる。その結果、混色ムラの極めて少ない高品質のＬＥＤ装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の第１の局面はＬＥＤ装置に関する。以下、本発明のＬＥＤ装置について構成要素毎に説明する。
【０００７】
（発光素子）
本発明のＬＥＤ装置は、レーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子を備える。レーザリフトオフ（ＬＬＯ）法とは、基板上に半導体層を積層した後、高出力のレーザ光を照射して物質内部を部分的に加熱分解することによって、当該部分を境に分離する方法である。本明細書において「レーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子」とは、レーザリフトオフ法を利用して基板の貼り替えを行ったIII族窒化物系化合物半導体素子のことをいう。III族窒化物系化合物半導体発光素子の場合、サファイア等の成長用基板を除去した後、シリコン基板、ＧａＮ基板、ＧａＡｓ基板等が貼り付けられる。尚、説明の便宜上、以下ではレーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子のことを省略して「ＬＬＯ素子」と呼ぶ。
【０００８】
この明細書において、III族窒化物系化合物半導体は一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。III族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。III族窒化物系化合物半導体層は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことも可能である。III族窒化物系化合物半導体層の形成方法は特に限定されないが、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっても形成することができる。
【０００９】
尚、発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したものや、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができる（これらの場合、発光に寄与する層を発光層という）。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。
【００１０】
（蛍光体層）
本発明のＬＥＤ装置は、スプレーコートにより発光素子の上面発光面に形成された蛍光体層を備える。蛍光体層の具体的な形成方法は後述する。蛍光体層の厚さは特に限定されない。但し、蛍光体層の形成法としてスプレーコートを採用した本発明では、蛍光体層を非常に薄くすることが可能である。蛍光体層の厚さは例えば１０μｍ〜２５μｍであり、好ましくは１５μｍ〜２１μｍである。また、蛍光体の粒径は好ましくは１〜１０μｍである。このように粒径の小さな蛍光体を使用することによって、薄くても蛍光体含量の多い蛍光体層となり、所望の光変換を達成しつつ、ＬＥＤ装置の光度も向上する。
【００１１】
（発光色）
本発明のＬＥＤ装置は、ＬＬＯ素子からの光と蛍光体からの光の混色により所望の色で発光する。発光色はＬＬＯ素子の発光色（発光波長）と、蛍光体の蛍光色に依存する。一形態において本発明のＬＥＤ装置は白色光を発光する。例えば、青色系の光を発光するＬＬＯ素子（青色系ＬＥＤ素子）と、青色系の光により励起されて黄色系の蛍光を発する蛍光体（黄色系蛍光体）を組み合わせれば、白色光を発光するＬＥＤ装置を構成できる。青色ＬＥＤ素子として、例えば、主発光ピーク波長が４４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあるものを用いることができる。好ましくは主発光ピーク波長が４５０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲にあるものを用いる。
【００１２】
黄色系蛍光体としては例えば、一般式Ｙ３−ｘＧｄｘＡｌ５−ｙＧａｙＯ１２：Ｃｅ（０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦５）で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）を好適に用いることができる。かかる蛍光体は、青色系の光を黄色ないし黄緑色系の光に効率よく変換する。上記一般式において、イットリウム（Ｙ）の一部又は全部をＬｕ又はＬａに置換したものを用いることもでき、また、アルミニウム（Ａｌ）の一部又は全部をＩｎ又はＳｃに置換したものを用いることもできる。
黄色系蛍光体として、（Ｃａ０．４９Ｍｇ０．５０）３（Ｓｃ０．７５Ｙ０．２５）２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．９９）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．４９Ｍｇ０．５０）３（Ｓｃ０．５０Ｙ０．５０）２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．４９Ｍｇ０．５０）３（Ｓｃ０．５０Ｌｕ０．５０）２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、ＢＯＳ（barium ortho-Silicate）系蛍光体（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｅｕ０．５Ｓｉ９．７５Ａｌ２．２５Ｎ１５．２５Ｏ０．７５（Ｅｕ−アルファサイアロン）等を用いることもできる。
【００１３】
白色光を得るためのＬＬＯ素子と蛍光体の組合せは上記の例に限られるものではない。一例を示せば、ＬＬＯ素子として近紫外領域の光を発光する素子（近紫外ＬＥＤ素子）を使用し、蛍光体として青色系蛍光体と黄色系蛍光体を併用する。ここでの近紫外ＬＥＤ素子として、例えば、主発光ピーク波長が３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲にあるものを用いることができる。近紫外光は、短波長になればなるほど人間の視覚では認識されにくく、その照射によって発光装置の外観を損なわない。この点を考慮して、好ましくは主発光ピーク波長が３８０ｎｍ〜４００ｎｍ、更に好ましくは３８０ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲にある近紫外ＬＥＤ素子を用いることが好ましい。一方、ここでの青色系蛍光体には、近紫外ＬＥＤ素子からの光によって励起されて青色系の光を発光するものを使用すればよい。また、黄色系蛍光体には、近紫外ＬＥＤ素子からの光又は青色系蛍光体の蛍光によって黄色系の蛍光を発するものを使用すればよい。尚、青色系蛍光体には、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｍｇ）２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、Ｓｒ１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、等を用いることができる。
【００１４】
蛍光体は、使用するレーザリフトオフ素子の発光色、ＬＥＤ装置の発光色などを考慮して適宜選択されるものであり、上記の黄色系蛍光体及び青色系蛍光体に限られるものではない。以下、赤色系蛍光体及び緑色蛍光体の一例を示す。
赤色系蛍光体としては例えば、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、（Ｙ，Ｌａ）Ｏ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｅｕ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｅｕ、ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｂｉ、ＹＶＯ４：Ｅｕ，Ｂｉ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ、Ｅｕ０．０００５Ｃａ０．９９９５ＡｌＳｉＮ３等を採用することができる。
【００１５】
緑色系蛍光体としては例えば、（Ｙ，Ｃｅ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ、ＢａＳｉＯ４：Ｅｕ、ＹＢＯ３：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃａ，Ｓｒ）ｐ／２Ｓｉ１２−ｐ−ｑＡｌｐ＋ｑＯ１−ｑＮ：Ｃｅ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｃａ０．９９）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．４９Ｚｎ０．５０）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋等を採用することができる。
【００１６】
複数種類の蛍光体を組み合わせて使用することにしてもよい。最終的に所望の発光色が得られる限り、その場合の組合せは任意である。同系色の蛍光体を二種類以上組み合わせることにしてもよい。
【００１７】
（ＬＥＤ装置のタイプ）
本発明のＬＥＤ装置は、例えば、表面実装型（ＳＭＤタイプ）やレンズ型（例えば砲弾型のレンズを有するもの）のＬＥＤランプとしてパッケージングされる。或いは、発光素子が実装基板に直接実装された、いわゆるチップ・オン・ボードタイプであってもよい。
【００１８】
（ＬＥＤ装置の製造方法）
本発明の第２の局面は、高輝度で発光し、且つ混色ムラの少ないＬＥＤ装置を製造するための製造方法を提供する。本発明の製造方法は本発明のＬＥＤ装置の製造に好適であるが、フリップチップ実装される発光素子を用いたＬＥＤ装置やフェースアップ実装される通常の（即ちＬＬＯ素子でない）発光素子を用いたＬＥＤ装置など、様々な種類のＬＥＤ装置の製造にも適用可能である。
【００１９】
本発明の製造方法では、基板に実装されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子を用意する第１工程、樹脂、蛍光体及び揮発性有機溶剤からなる塗料を用意し、スプレーコートにより該塗料を前記発光素子の上面発光面にコートする第２工程、コートされた塗料を乾燥・硬化する第３工程を順に実施する。本発明の製造方法では、揮発性有機溶剤を用いた塗料を使用して蛍光体層を形成することから、樹脂に対して高濃度で蛍光体を添加してもコーティング時には粘度を下げて作業性を向上させることができる。その一方で、コーティング後には塗料中の溶剤を揮発させることによって、蛍光体を高濃度で含有する蛍光体層が得られる。
【００２０】
（第１工程）
この工程では基板に実装されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子を用意する。ここでの発光素子として、好ましくはＬＬＯ素子が用いられるが、フリップチップ実装される発光素子やフェースアップ実装される発光素子を用いることもできる。発光素子の基板への実装（ペースト材料を用いた基板上へのマウント、ワイヤボンディングなど）は常法で行えば良い。尚、必要に応じてサブマウント基板が使用される。
蛍光体からの蛍光との混色によって最終的に所望の色の発光が得られるよう、発光素子の発光色を決定する。例えば白色光を発光可能なＬＥＤ装置を構成することにし、青色系発光素子を採用する。
【００２１】
（第２工程）
この工程ではまず、樹脂、蛍光体及び揮発性有機溶剤からなる塗料を用意する。樹脂として好ましくはシリコーン樹脂を使用する。その理由は耐熱性に優れ、耐光性も良好だからである。シリコーン樹脂以外にはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を使用することもできる。
発光素子の発光色（発光波長）、最終的に得られるＬＥＤ装置の発光色などを考慮して適当な蛍光体を選択する。例えば、白色光を発光可能なＬＥＤ装置を構成することにし、そして青色系発光素子を採用することにした場合は、黄色系蛍光体を採用すればよい。黄色系蛍光体の例は、本発明の第１の局面において説明した通りである。蛍光体の粒径は例えば１〜２５μｍ、好ましくは１〜１０μｍである。粒径の小さい蛍光体を使用することによって蛍光体層の蛍光体濃度（密度）を高めることができる。
【００２２】
塗料における樹脂と蛍光体の含有比率を、樹脂２０重量部に対して蛍光体６０重量部〜１００重量部にすることが好ましい。本発明の特徴の一つは、このように蛍光体の濃度（密度）が高い塗料を使用することにある。この特徴に加え、蛍光体層の形成方法としてスプレーコートを採用するという特徴によって、蛍光体を高濃度で含有する薄い蛍光体層を発光素子表面に形成することができ、もってＬＥＤ装置の光度が向上する。
【００２３】
使用する樹脂に応じて適当な揮発性有機溶剤が採用される。即ち、使用する樹脂を溶解可能であり且つ揮発性である限り有機溶剤の種類は特に限定されない。樹脂としてシリコーン樹脂やエポキシ樹脂を使用する場合には例えばヘキサン、トルエン、キシレン等を使用することができる。溶剤は、塗料がスプレーコートに適した粘度になるように必要量添加される。スプレーガンを使用する場合には、塗料の粘度が概ね０．０１〜０．１０Ｐａ・ｓの範囲に入るように溶剤を添加する。この粘度範囲の塗料を使用すれば、形成される蛍光体層の膜厚や塗布範囲などを制御し易い。
樹脂、蛍光体及び溶剤の混合順序は特に限定されるものではないが、はじめに樹脂と溶剤を混合した後、蛍光体を添加するとよい。この混合順序にすれば蛍光体の添加・混合の際に空気が取り込まれることを防止できる。従って、脱泡操作が不要となる。また、蛍光体の会合も防止され、蛍光体が一様に分散した塗料が得られる。
【００２４】
次に、以上のようにして用意した塗料を用いて、発光素子の上面発光面の上に蛍光体層を形成する。即ち、スプレーコートにより発光素子の上面発光面をコートする。スプレーコートは例えばスプレーガンによって実施すればよい。また、マイクロペンシルガンによるスプレーコート、インクジェット方式のスプレーコートを利用することにしてもよい。これらの方法によれば発光素子の上面のみに選択的なコートを施すことができ、塗料のロスが少なくなる。塗料層（蛍光体層）の膜厚が例えば１０μｍ〜２５μｍ、好ましくは１５μｍ〜２１μｍとなるように操作条件を設定する。
【００２５】
上面発光面に加えて、発光素子の側面も上記塗料でコートすることにしてもよい。即ち、実装された発光素子において光が出射する全領域を上記塗料でコートすることにしてもよい。
【００２６】
以上の通り、第２工程では樹脂、蛍光体及び揮発性有機溶剤からなる塗料を用意し、当該塗料を用いたスプレーコートにより蛍光体層を形成するが、揮発性有機溶剤で希釈した樹脂を先に発光素子の上面にコートした後、蛍光体粉体のみをスプレーコート（粉体塗装）することにしてもよい。
【００２７】
（第３工程）
この工程ではコートされた塗料を乾燥・硬化する。この工程によって溶剤が揮発するとともに樹脂が硬化し、蛍光体層が完成する。均一で且つ欠陥のない蛍光体層を形成するため、好ましくはこの工程を以下の２段階で行う。まず、２５℃〜７０℃の条件下で乾燥させる。溶剤を十分に揮発させるために例えば１時間〜２時間程度、この温度条件で放置する。次に、樹脂の硬化温度まで昇温した後、十分な時間（例えば１〜５時間程度）保持することによって樹脂を完全に硬化させる。塗料にシリコーン樹脂を使用した場合には、ここでの硬化温度は１５０℃〜１７０℃である。
【００２８】
スプレーコートでは、蛍光体ペーストを用いた印刷法のようにマスクを使用することがないため、発光素子のワイヤボンディング後（即ちワイヤが存在する状態）であっても支障なく所望のコーティングを行うことができる。また、コーティング直後に点灯検査を実施することによって即時に色度を確認でき、その場で色度の微調整も可能である。さらには、印刷法のようにマスクの位置合わせや洗浄が不要であり、コート操作も通常は数秒で済む。従って、印刷法に比較して所要時間も格段に短くなり、製造コストの面でも有利となる。
【００２９】
（検査工程）
本発明の一態様では、第１工程と第２工程の間に発光素子の発光波長を検査し、検査の結果に応じて、第２工程のスプレーコートの条件を設定する。この検査工程を加えることによって、製造歩留まりが向上する。ここでの発光波長として、ドミナント波長又はピーク波長が採用される。これら両方を検査することにしてもよい。
尚、スプレーコートでは個別にコート量を調整できることから、このような事前検査の結果を、製造歩留まりの向上のために有効利用することができる。これに対して、蛍光体ペーストを用いた印刷法ではこのような個別の調整は困難である。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。
【実施例】
【００３０】
図１に蛍光体層形成前のＬＥＤパッケージ１ａの構成を示す。この状態のＬＥＤパッケージ１ａは大別してＬＥＤ素子２、実装基板４、サブマウント基板６、Ａｕワイヤからなる。ＬＥＤ素子２はレーザリフトオフ法により製造されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子（ＬＬＯ素子）であり、青色発光する。図４に示すようにＬＥＤ素子２ではシリコン基板２ｂの上にIII族窒化物系化合物半導体層（発光層を含む）２ａが積層している。ＬＥＤ素子２の製造法を簡単に説明すると、まずサファイア基板の上にＭＯＣＶＤ法などの定法に基づきIII族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる。その後、サファイア基板をレーザリフトオフ法により分離した後、シリコン基板を貼り付ける。III族窒化物系化合物半導体層の上には上面電極２ｃが形成される。
【００３１】
III族窒化物系化合物半導体層の形成方法として、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等の方法を採用することもできる。また、成長用基板としてのサファイアの代りに、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン等を用いることもできる。
【００３２】
次に、図２及び３を参照しながら、ＬＥＤ素子２の上面発光面へ蛍光体層を形成する手順を説明する。まず、蛍光体塗料を用意する。この実施例では透明シリコーン樹脂に揮発性有機溶剤のヘキサンを添加して希釈した。スプレーガンによるコーティングが行えるよう、粘度が約０．１Ｐａ・ｓとなるように溶剤の添加量を調整した。次に、希釈したシリコーン樹脂に対し、シリコーン樹脂の量（希釈前の量）と蛍光体の量が重量比（ｗ／ｗ）で２０：８０となるように、平均粒径が約５μｍのＹＡＧ系蛍光体を添加・混合した。蛍光体の混合後に粘度を測定し、粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上であれば溶剤を追加した。
【００３３】
続いて、用意した蛍光体塗料をスプレーガンへセットし、ＬＥＤ素子２の真上から蛍光体塗料を吹き付けた（スプレーコート）。コーティング厚については、上記の検査結果を考慮し、１５〜２１μｍの範囲内でＬＥＤパッケージ毎に調整した。尚、空気圧、スプレーガンの噴出口からＬＥＤ素子２までの距離、及び回転数を固定し、噴霧時間によって厚さを制御した。
【００３４】
スプレーコート後のＬＥＤパッケージ１ｂの状態を図２に示す。図２の符合９ａで示すように、スプレーコート直後の蛍光体層９では、溶剤で希釈されたシリコーン樹脂１２内に蛍光体１０が分散しており、蛍光体濃度（密度）は比較的低い。この実施例では、ＬＥＤ素子２の露出面（上面発光面及び側面）の全体が蛍光体層９で被覆されているが、ＬＥＤ素子２の上面発光面の上にのみ蛍光体層を形成することも可能である。また、ＬＥＤ素子２の上面発光面へのコートと側面へのコートを別個の工程で実施することにしてもよく、その場合には上面発光面に形成される蛍光体層の厚さと側面に形成される蛍光体層の厚さを個別に調整可能である。
【００３５】
スプレーコート後のＬＥＤパッケージ１ｂを、約６５℃〜７０℃の温度条件下で１時間放置し、十分に乾燥させた。これによって蛍光体塗料中の溶媒が揮発する。溶媒分の体積が減少するため、コート直後と比較して蛍光体層の膜厚は薄くなる。次に、１５０℃〜１７０℃の温度条件下で約３時間保持し、シリコーン樹脂を完全に硬化させた。図３に示すように、完全硬化後のＬＥＤパッケージ１ｃでは、蛍光体１０とシリコーン樹脂１３のみからなる蛍光体層１２によってＬＥＤ素子２の表面がコートされた状態となる（符合１２ａで示す蛍光体層１２の拡大図を参照）。尚、蛍光体層１２の最終的な膜厚は約１８μｍであった。
【００３６】
蛍光体層１２の形成後、ＬＥＤ素子２の実装面側には必要に応じてカバーが被せられる。また、ＬＥＤ素子２を囲繞するようにリフレクタ又は支持体を備えることにしてもよい。その場合には、リフレクタ又は支持体に囲繞された部分に封止材（例えばシリコーン樹脂）を充填することにしてもよい。
【００３７】
以上の各工程を経て製造されたＬＥＤパッケージ１ｃでは、ＬＥＤ素子２の上面発光面から出射した光の一部が蛍光体層１２内の蛍光体で色変換されることによって、最終的に白色光が得られる。
ＬＥＤパッケージ１ｃでは、ＬＥＤ素子２の上面発光面の上に、蛍光体１０を高濃度で含有した薄い蛍光体層１２が形成されていることから、効率的な光変換が行われるとともに光のロスが抑えられ、高輝度の（光度の高い）白色光が放射する。また、ＬＬＯ素子を採用したことによって、ＬＥＤ素子２の側方での蛍光体１０による光変換を実質的に無視でき、混色ムラが極めて少なくなる。さらに、スプレーコートに先立ってＬＥＤパッケージ１ａの発光波長を検査した上で適切な膜厚の蛍光体層を形成することによって、最終的に得られるＬＥＤパッケージ１ｃ間の発光色のばらつきが抑えられ、製造歩留まりが向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
発光素子からの光の一部を蛍光体で変換することによって所望の発光色を得る各種発光装置に本発明は適用可能である。
【００３９】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例のＬＥＤパッケージ（蛍光体層形成前の状態）を示す模式断面図。
【図２】実施例のＬＥＤパッケージ（スプレーコート直後の状態）を示す模式断面図。
【図３】実施例のＬＥＤパッケージ（蛍光体層硬化後の状態）を示す模式断面図。
【図４】ＬＥＤパッケージに使用されるＬＬＯ素子の構造。
【符号の説明】
【００４１】
１ａ  蛍光体層形成前のＬＥＤパッケージ
１ｂ  スプレーコート直後のＬＥＤパッケージ
１ｃ  蛍光体層硬化後のＬＥＤパッケージ
２  ＬＥＤ素子（ＬＬＯ素子）
２ａ  III族窒化物系化合物半導体層
２ｂ  シリコン基板
２ｃ  上面電極
３  Ａｕワイヤ
４  実装基板
５  実装基板上の電極パターン
６  サブマウント基板
７  サブマウント基板上の電極パターン
８  電極パッド
９  スプレーコート直後の蛍光体層
９ａ  スプレーコート直後の蛍光体層の部分拡大図
１０  蛍光体
１１  溶剤で希釈されたシリコーン樹脂
１２  硬化後の蛍光体層
１２ａ  硬化後の蛍光体層の部分拡大図
１３  シリコーン樹脂
【図１】
2009076749.tif 000003
【図２】
2009076749.tif 000004
【図３】
2009076749.tif 000005
【図４】
2009076749.tif 000006