半導体発光装置の製造方法。
【課題】製品間における発光色のばらつきや発光面内における発光色のむらを防止できる半導体発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０の素子搭載面に複数の発光素子２０を搭載する。基板上における複数の発光素子の配列に対応して配列された複数のキャビティ１２２を基準面に有する金型１２０に平均粒径が５μｍ以上の蛍光体粒子３２を含む蛍光体含有樹脂３０を供給する。発光素子の各々がキャビティの各々に収容され且つ素子搭載面ａと基準面ｂとが蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着した状態で蛍光体含有樹脂を圧縮成形する。圧縮成形する工程において、素子搭載面と基準面の間に介在する蛍光体含有樹脂の厚さＬを蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上に設定する。
【解決手段】基板１０の素子搭載面に複数の発光素子２０を搭載する。基板上における複数の発光素子の配列に対応して配列された複数のキャビティ１２２を基準面に有する金型１２０に平均粒径が５μｍ以上の蛍光体粒子３２を含む蛍光体含有樹脂３０を供給する。発光素子の各々がキャビティの各々に収容され且つ素子搭載面ａと基準面ｂとが蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着した状態で蛍光体含有樹脂を圧縮成形する。圧縮成形する工程において、素子搭載面と基準面の間に介在する蛍光体含有樹脂の厚さＬを蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を含む半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の発光素子を含む半導体発光装置として、基板上に搭載されたＬＥＤチップをレンズ形状に成形された封止樹脂で封止したものが知られている（例えば特許文献１）。封止樹脂の成形方式としてコンプレッション成形（圧縮成形）やトランスファー成形が知られている。
【０００３】
コンプレッション成形では、例えば以下のような手順で樹脂成形が行われる。はじめに、所定の温度に加熱した金型のキャビティに離型性を向上させるためのリリースフィルムを貼り付ける。続いて、金型のキャビティに液状の樹脂材料を塗布する。次に、金型に対向するようにＬＥＤチップが搭載された基板を配置する。次に、基板および金型の周辺を密封空間として、この密閉空間を減圧して樹脂材料に含まれる気泡を除去する（脱泡）。次に所定の成形圧力にて金型を基板に押し付けて、一定時間保持して樹脂材料を仮硬化する。次に、基板に接合された樹脂材料をリリースフィルムとともに金型から剥離する。その後、更なる熱処理によって樹脂材料を本硬化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したようなコンプレッション成形法によれば、金型に複数のキャビティを設けておくことにより、１回の処理で多数のＬＥＤチップの封止が可能となり生産性が向上する。また、基板上に複数のＬＥＤチップを搭載したＬＥＤモジュールの製造も容易となる。
【０００６】
ところで、所望の発光色を得るために、ＬＥＤチップから発せられる光の波長を長波長側に変換する蛍光体粒子を含有した樹脂でＬＥＤチップを封止することが行われている。しかしながら、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形すると、以下のような問題が生じる。すなわち、基板上に搭載された複数のＬＥＤチップの各々を封止する蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形で成形すると、蛍光体含有樹脂内において蛍光体粒子の密度分布に偏りが生じる。より具体的には、完成した発光装置の発光面の外縁部近傍（すなわち蛍光体含有樹脂の端部）における蛍光体粒子の密度が他の部分よりも高くなる。蛍光体粒子の密度分布の偏りは、単一のＬＥＤチップを搭載した製品においては製品間における発光色のばらつきの原因となり、複数のＬＥＤチップを搭載したモジュール製品においては発光面内における発光色のむら（色温度ばらつき）の原因となる。このような理由から蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形は、殆ど実用化されていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形する場合において、樹脂材料内部における蛍光体粒子の密度分布の偏りを解消することにより、製品間における発光色のばらつきや発光面内における発光色のむら（色温度差）を防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体発光装置は、基板の素子搭載面に複数の発光素子を搭載する工程と、前記基板上における前記複数の発光素子の配列に対応して配列された複数のキャビティを基準面に有する金型に平均粒径が５μｍ以上の蛍光体粒子を含む蛍光体含有樹脂を供給する工程と、前記発光素子の各々が前記キャビティの各々に収容され且つ前記素子搭載面と前記基準面とが前記蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着した状態で前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さが前記蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上に設定されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、蛍光体含有樹脂の圧縮成形時において、金型と基板との間に介在する蛍光体含有樹脂の流動性が向上する。これにより、蛍光体粒子は滞留を生じることなく樹脂内を移動することが可能となり、蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消される。従って、基板上に複数の発光素子を搭載した半導体発光装置において、発光面内における発光色のむら（色温度差）を低減することが可能となる。また、基板を発光素子毎に分割して製造される発光装置においては、発光装置間の発光色のばらつきを防止することが可能となり、歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コンプレッション成形時における成形装置の内部の状態を示す部分的な断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）における３ｂ−３ｂ線に沿った断面図、
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は蛍光体含有樹脂の塗布位置および塗布形状のバリエーションを示す平面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）において破線で囲まれた領域の拡大図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）における６ｂ−６ｂ線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）において破線で囲まれた領域の拡大図、図６（ｄ）は比較例に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。
【図７】サンプル１〜３について発光面内における色温度差を評価した結果を示すグラフである。
【図８】蛍光体含有樹脂の滞留を防止するべく試行された方策の内容およびその効果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
はじめに、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形した場合に蛍光体粒子の密度分布に偏りが生じる推定メカニズムについて図１を参照しつつ説明する。図１は、コンプレッション成形時における成形装置の内部の状態を示す部分的な断面図である。
【００１２】
成形装置は、真空吸着機構などによって基板１０を保持する基板保持部１１０と、複数のキャビティ１２２を有する金型１２０と、ばね機構などにより上方に向けて付勢力が付与され且つ金型１２０の側面上を摺動し得る摺動部１３０とを含んでいる。ＬＥＤチップ２０が搭載された基板１０は、基板保持部１１０の基板保持面に保持されている。キャビティ１２２内に供給された蛍光体含有樹脂３０は、基板１０と金型１２０との間に挟まれた状態で加熱および加圧され、所定の成形時間が経過するまでこの状態が維持される。このとき、基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂ（キャビティ１２２の周囲に延在する平坦な面）との間には、微小な隙間１００が形成される。隙間１００は、コンプレッション成形において特有であり、蛍光体含有樹脂３０は、隙間１００を通じて金型１２０の全面に広がる。金型１２０の全面に広がった蛍光体含有樹脂３０は、加熱によって流動し、蛍光体粒子３２は隙間１００内を移動する。隙間１００の端部は摺動部材１３０によって塞がれており、樹脂の流れが停止または遅くなっている。このため、隙間１００の端部に到来した蛍光体粒子は、移動速度が低下または停止し、隙間１００の端部に滞留する。隙間１００に充填された蛍光体含有樹脂３０は、完成品において薄膜の層として残るので、蛍光体含有樹脂３０の端部に蛍光体粒子の密度が高い領域が生じる。ゆえに、発光面内における発光色のむら（色温度ばらつき）が生じる結果となる。
【００１３】
本発明者らは、上記の推定メカニズムに基づいて、蛍光体粒子の滞留を防止する効果が期待できる様々な方策を検討した。その結果、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形する場合において、蛍光体粒子を樹脂内にほぼ均一に分散させ、発光面内における発光色のむらを解消する製造方法を見出した。
【００１４】
以下に、本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法について図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００１５】
はじめに、ＬＥＤチップを搭載するための基板１０を用意する。基板１０は、例えば、厚さ０．７ｍｍ、１５０ｍｍ×６０ｍｍのガラスエポキシ基板である。基板１０の素子搭載面ａには例えばＣｕ箔の上にＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕめっきを施して構成される複数のダイパッドおよびボンディングパッドが形成されている（図示せず）。ダイパッドは、基板１０上において例えばグリッド状に配置されている。尚、基板１０は、セラミック基板（基材：Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなど）、メタルコア基板（基材：Ｃｕ、Ａｌなど）であってもよい。
【００１６】
次に、印刷またはディスペンスなど方法によりダイパッドの各々にダイアタッチ材を形成した後、ＬＥＤチップ２０を各ダイパッド上にマウントする。ダイアタッチ材は、例えば白色のシリコーン系接着材を用いることができる。その後、例えば１５０℃、４時間の熱処理によってダイアタッチ材を硬化させる。本実施例においては、ＬＥＤチップ２０は、４行×７列の形態で基板１０上に配列されるが、これに限定されるものではない。ＬＥＤチップ２０は例えば、厚さ０．１２ｍｍ、０．５ｍｍ×０．３ｍｍのＧａＮ系半導体膜を含む青色ＬＥＤであり、チップ表面にｎ電極およびｐ電極を有する。尚、ＬＥＤチップのサイズや半導体膜の材料は適宜変更することが可能である。次に、ワイヤボンディングを行って、各ＬＥＤチップ２０のｎ電極およびｐ電極と基板１０上に形成されたボンディングパッドとをボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続する。図２（ａ）は、複数のＬＥＤチップ２０が搭載された基板１０の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。
【００１７】
基板１０上に搭載された２以上のＬＥＤチップ２０は、互いに直列または並列に接続されていてもよい。例えば、本実施例において、一列に並ぶ７つのＬＥＤチップが互いに直列に接続されていてもよい。また、ＬＥＤチップ２０の各々は基板１０上において互いに電気的に分離されていてもよい。またＬＥＤチップ２０はフリップチップタイプのものであってもよい。この場合、各ＬＥＤチップはボンディングワイヤに代えて基板１０上に形成された導体配線によって電気的に接続される。
【００１８】
次に、液状の光透過性シリコーン樹脂と蛍光体粒子３２とを混合した蛍光体含有樹脂３０を用意する。蛍光体は、例えばＹＡＧ系蛍光体（黄色発光蛍光体：Y3Al5O12:Ce3+）を用いることができる。混合する蛍光体粒子の濃度は、発光色に応じて設定する。本実施例においては、発光色の色温度を５０００Ｋ狙いとし、蛍光体粒子３２の濃度を１１．５重量％とした。また、本実施例において、平均粒径１０．７μｍ±１．２μｍの蛍光体粒子を使用した。蛍光体粒子の平均粒径が小さすぎると、所望の発光色を得るために樹脂に混合すべき蛍光体粒子の数が増大する。すると、蛍光体含有樹脂を通過する光の蛍光体粒子による吸収量が増大し、発光効率が低下する。従って、蛍光体粒子の平均粒径は例えば発光波長の約１０倍である５μｍ以上であることが好ましい。また、光透過性樹脂としてエポキシ樹脂、ハイブリッド樹脂（エポキシ樹脂とシリコーン樹脂を混合したもの）、ウレタン樹脂を使用することも可能である。また、加熱した金型に樹脂を塗布した直後から樹脂が硬化してしまうことを防止するために、硬化抑制材を樹脂に混合することとしてもよい。蛍光体粒子は、上記したものの他、緑色発光蛍光体（Y3（Al,Ga）5O12:Ce3+）または赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu）などを用いることが可能である。
【００１９】
次に、成形装置に付随する金型１２０を所定の成形温度（例えば１１５℃）に加熱する。金型１２０は、基板１０上に配列されたＬＥＤチップ２０の配列形態に対応する４行×７列の形態で配列された半球状のキャビティ１２２を有する。キャビティ１２２の形状を半球状とすることにより、成形後の蛍光体含有樹脂３０を配光制御用のレンズとして機能させることが可能となる。次に金型１２０の表面に各キャビティ１２２の表面形状に沿ってテフロン（登録商標）などからなるリリースフィルムを貼り付ける。次に、金型１２０の表面に所定量の蛍光体含有樹脂３０を塗布（供給）する。図３（ａ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）における３ｂ−３ｂ線に沿った断面図である。蛍光体含有樹脂３０は、例えば金型１２０の表面中央の１箇所に塗布することとしてもよい（一点塗布）。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、蛍光体含有樹脂３０の塗布位置および塗布形状のバリエーションを示す平面図である。図４（ａ）に示すように、蛍光体含有樹脂３０を金型１２０の表面の複数箇所に塗布してもよい（多点塗布）。また、図４（ｂ）に示すように、キャビティ１２２の配列に沿ってライン状に塗布してもよい。また、図４（ｃ）に示すように、波状に塗布してもよい。
【００２０】
次に、図５（ａ）に示すように、成形装置に付随する基板保持部１１０にＬＥＤチップ２０をマウントした基板１０をセットして、成形装置の昇降機構（図示せず）によって基板１０と金型１２０とが対向した状態でこれらを近接させる。このとき、基板１０および金型１２０周囲が密閉空間となるように、成形装置は構成されている。続いて、真空ポンプにより上記密閉空間を減圧し、蛍光体含有樹脂３０内に含まれる気泡を除去する（脱泡）。
【００２１】
次に、図５（ｂ）に示すように、成形装置の加圧機構（図示せず）によって金型１２０を上方に押し下げ、金型１２０を基板１０に押し付ける。図５（ｃ）は、図５（ｂ）において破線で囲まれた領域の拡大図である。基板１０に搭載されたＬＥＤチップ２０の各々は、各キャビティ１２２内に収容される。蛍光体含有樹脂３０は、基板１０との接触によって変形し、基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂ（各キャビティ１２２の周囲に延在する平坦な面）の間に形成された隙間１００内に充填される。すなわち、蛍光体含有樹脂３０は、隙間１００を通ってキャビティ１２２の各々に供給され、基板１０の素子搭載面上に広がる。換言すれば、基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂとの間に隙間１００の幅に対応する厚さＬの蛍光体含有樹脂の層（以下において薄膜部３０ａと称する）が形成される。成形装置は、基板１０と金型１２０との間に蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａを挟んだ状態で、蛍光体含有樹脂３０に熱と圧力を加える。尚、基準面ｂは、金型１２０の表面にリリースフィルムを貼り付けて成形を行う場合においては、実質的には、金型上に配置されたリリースフィルムの上面となる。
【００２２】
蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さ（すなわち隙間１００の幅）Ｌは、蛍光体含有樹脂３０に含まれる蛍光体粒子３２の平均粒径の１５倍以上であり且つ基板１０の素子搭載面ａからＬＥＤチップ２０の上面までの距離ｔよりも小さくなるように設定される。蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さＬは、例えば蛍光体含有樹脂３０の塗布量（供給量）によって制御することが可能である。すなわち、蛍光体含有樹脂３０の塗布量をより多くすることにより基板１０と金型１２０との間に介在する蛍光体含有樹脂３０の体積が増加するため、蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さを厚くすることができる。尚、蛍光体含有樹脂３０の塗布量は０．０１ｇ単位で制御することが可能である。
【００２３】
基板１０と金型１２０と間に形成される隙間１００は、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す加熱および加圧状態において蛍光体含有樹脂３０が流動する流動経路となる。隙間１００の幅を大きくすることにより蛍光体含有樹脂３０の流動性が向上する。隙間１００の幅を蛍光体粒子３２の平均粒径の１５倍以上に設定することにより、隙間１００の端部（すなわち金型１２０の端部）に到来した蛍光体粒子３２は、当該端部で折り返すように移動することが可能となり、金型１２０の端部における蛍光体粒子３２の滞留が解消される。これにより、蛍光体含有樹脂３０内における蛍光体粒子３２の密度分布の偏りが解消され、樹脂内において蛍光体粒子３２を均一に分散させることが可能となる。尚、本コンプレッション成形工程において、成形温度を１１５℃、成形圧力を３０ｋｇｆ／ｃｍ2、成形時間を３００秒、真空保持時間を７．０秒、蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さ（すなわち、隙間１００の厚さ）Ｌを２００μｍに設定した。
【００２４】
コンプレッション成形が完了した後、加熱および圧力印加を停止させ、成形装置の昇降機構によって基板保持部１１０を上昇させ、仮硬化した蛍光体含有樹脂３０をリリースフィルムとともに金型１２０から剥離する。その後、蛍光体含有樹脂３０が接合された基板１０を例えば１５０℃の恒温槽に搬入し、４時間の熱処理を行って、蛍光体含有樹脂３０を本硬化させる。その後、必要に応じて基板１０を任意の構成単位毎に分割する。例えば、発光装置は、単一のＬＥＤチップにより構成されていてもよく、ライン状またはグリッド状に並ぶ２以上のＬＥＤチップにより構成されていてもよい。
【００２５】
図６（ａ）は、以上の各工程を経て作製された本発明の実施例に係る半導体発光装置１の構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）における６ｂ−６ｂ線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）において破線で囲まれた部分の拡大図である。半導体発光装置１において、基板１０上に搭載された複数のＬＥＤチップ２０の各々が半球状に成形された蛍光体含有樹脂３０によって封止されている。蛍光体含有樹脂３０は、配光制御用のレンズとして機能する。コンプレッション成形時において基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂとの間の隙間１００に蛍光体含有樹脂が充填されることによって形成された蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａが基板１０上を覆っている。薄膜部３０ａの厚さＬは、基板１０の素子搭載面ａからＬＥＤチップ２００の上面までの距離ｔよりも小さい（Ｌ＜ｔ）。すなわち、薄膜部３０ａの上面は、ＬＥＤチップ２０の上面よりも投光方向後方に位置している。ここで、図６（ｄ）は、薄膜部３０ａの上面がＬＥＤチップ２０の上面よりも投光方向前方に位置している（すなわちＬ＞ｔ）比較例に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。薄膜部３０ａの上面がＬＥＤチップ２０の上面よりも投光方向前方に位置していると、ＬＥＤチップ２０から発せられた光は、平坦な薄膜部３０ａの上面で全反射され、光取り出し効率が低下する。一方、図６（ｃ）に示す本発明の実施例に係る半導体発光装置１によれば、薄膜部３０ａの上面での全反射を防止することができ、光取り出し効率の低下を防止することができる。図６（ｂ）および図６（ｃ）においてＬＥＤチップ２０から発せられた光の進路が破線矢印で示されている。薄膜部３０ａの厚さは、コンプレッション成形時における隙間１００の厚さに対応しており、蛍光体含有樹脂３０の塗布量（供給量）で制御することができる。
【００２６】
図７は、コンプレッション成形時における基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂとの間の隙間１００の幅（蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さＬ）の蛍光体粒子３２の粒径に対する倍率が互いに異なる３種類のサンプルについて、発光面内における発光色の色温度差を評価した結果である。各サンプルは、基板上に１５個のＬＥＤをピッチ０．９ｍｍで一列に搭載し、各ＬＥＤチップを封止する蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形して作製されたものである。
【００２７】
サンプルＡは、基板の素子搭載面ａと金型の基準面ｂとの間の隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の３倍に設定してコンプレッション成形したものである。サンプルＢは、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１３倍に設定してコンプレッション成形したものである。サンプルＣは、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１５倍に設定してコンプレッション成形したものであり、本発明の実施例に係る発光装置に該当する。各サンプルにおいて、複数のＬＥＤチップが並ぶ方向に沿った各位置における色温度を測定し、その結果を図７に示すグラフ上にプロットした。図７において、横軸は各サンプルのＬＥＤチップが並ぶ方向に沿った発光面上の位置を示し、縦軸は当該位置における色温度の発光面中央における色温度との差を示している。サンプルＡおいては、発光面の端部の色温度が高く、発光面端部と発光面中央との間の領域で色温度が低くなった。これは、蛍光体含有樹脂内において蛍光体粒子の密度分布に偏りが生じていることを意味している。サンプルＢでは、発光面内における色温度差が縮小する傾向が見られるものの、依然として発光色にむらが生じている。サンプルＣでは、発光面上の各位置における色温度差がほぼ２００Ｋ以内に収まっており、実使用において十分に許容できるレベルであることが確認された。すなわち、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１５倍以上とすることにより蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消されることが確認された。尚、図７に示す結果は、平均粒径が１０．７μｍである蛍光体粒子を使用した場合が示されているが、蛍光体粒子の平均粒径が８．０μｍである蛍光体粒子を使用した場合においても、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１５倍以上とすることにより発光面上の各位置における色温度差をプラスマイナス２００Ｋ以内とすることができた。
【００２８】
また、本発明者らは、コンプレッション成形において、蛍光体粒子の滞留を防止する手法を探る過程において、蛍光体含有樹脂の流動性をコントロールする様々な方策について検討を行った。図８にその内容と効果を示す。
【００２９】
方策１は、コンプレッション成形時における成形圧力を既定値である３０Ｋｇｆ／ｃｍ2から１５ｋｇｆ／ｃｍ2に変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の向上を図るというものである。しかしながら、この方策１において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３０】
方策２は、コンプレッション成形時における真空保持時間を既定値である７秒から３秒に変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の低下を図るというものである。しかしながら、この方策２において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３１】
方策３は、コンプレッション成形時における金型押し付け速度を既定値である１．０ｍｍ／ｓから０．５ｍｍ／ｓに変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の低下を図るというものである。しかしながら、この方策３において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３２】
方策４は、コンプレッション成形時における金型の温度（すなわち成形温度）を規定値である１１５℃から１０５℃に変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の向上を図るというものである。しかしながら、この方策４において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３３】
方策５は、蛍光体含有樹脂の金型上の塗布位置および塗布形状を図４（ａ）〜（ｃ）に示すように変化させたものである。すなわち、蛍光体含有樹脂を既定条件である１点塗布から多点塗布、ライン状塗布、波状塗布に変更することにより蛍光体含有樹脂の金型上での広がりの態様を変化させるというものである。塗布位置および塗布形状に応じて蛍光体粒子の密度分布に変化が生じ、発光色のむらが生じる位置に変化が見られたものの、発光色のむら（色温度差）自体を解消することはできなかった。
【００３４】
方策６は、蛍光体含有樹脂の粘度が既定値の０．１倍〜２倍のものを使用することにより、蛍光体含有樹脂の流動性を変化させるというものである。粘度が低い樹脂を使用した場合において発光面内における色温度差が縮小したものの十分な実使用レベルに至っていない。
【００３５】
方策７は、コンプレッション成形時における、基板の素子搭載面と金型の基準面との間の隙間の幅Ｌを増加することにより蛍光体含有樹脂の流動経路の拡大を図るというものである。尚、上記隙間の幅Ｌは、蛍光体含有樹脂の塗布量で制御した。上記隙間の幅Ｌを蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上とすることにより、蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消され、発光面内における色温度差はほぼプラスマイナス２００Ｋ以内に収まった。
【００３６】
このように、蛍光体含有樹脂の流動性を変化させる様々な方策が試行された。その結果、蛍光体粒子の密度分布の偏りを防止することができる唯一の方策としてコンプレッション成形時において基板と金型との間に介在する蛍光体含有樹脂の層の厚さを蛍光体粒子の粒径に応じて制御するという手法が見出された。かかる手法によれば、方策１〜６において検討された各パラメータ（蛍光体含有樹脂の粘度、成型圧力など）にかかわらず、蛍光体粒子の滞留を防止し、発光面内における色むらを抑制する効果が確認された。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法においては、コンプレッション成形時に基板１０の素子搭載面と金型１２０の基準面との間に蛍光体含有樹脂３０の流動経路となる幅Ｌの隙間１００が形成される。隙間１００の幅Ｌは蛍光体含有樹脂３０内に含まれる蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上に設定される。これにより、コンプレッション成形時における金型１２０と基板１０との間に介在する蛍光体含有樹脂３０の流動性が向上する。これにより、蛍光体粒子は滞留を生じることなく樹脂内を移動することが可能となり、蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消される。従って、基板上に複数のＬＥＤチップを搭載した半導体発光装置１において、発光面内における発光色のむら（色温度差）を低減することが可能となる。また、基板１０をＬＥＤチップ毎に分割して製造される発光装置においては、発光装置間の発光色のばらつきを防止することが可能となり、歩留りが向上する。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 基板
２０ ＬＥＤチップ
３０ 蛍光体含有樹脂
３２ 蛍光体粒子
１００ 隙間
１２０ 金型
１２２ キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を含む半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の発光素子を含む半導体発光装置として、基板上に搭載されたＬＥＤチップをレンズ形状に成形された封止樹脂で封止したものが知られている（例えば特許文献１）。封止樹脂の成形方式としてコンプレッション成形（圧縮成形）やトランスファー成形が知られている。
【０００３】
コンプレッション成形では、例えば以下のような手順で樹脂成形が行われる。はじめに、所定の温度に加熱した金型のキャビティに離型性を向上させるためのリリースフィルムを貼り付ける。続いて、金型のキャビティに液状の樹脂材料を塗布する。次に、金型に対向するようにＬＥＤチップが搭載された基板を配置する。次に、基板および金型の周辺を密封空間として、この密閉空間を減圧して樹脂材料に含まれる気泡を除去する（脱泡）。次に所定の成形圧力にて金型を基板に押し付けて、一定時間保持して樹脂材料を仮硬化する。次に、基板に接合された樹脂材料をリリースフィルムとともに金型から剥離する。その後、更なる熱処理によって樹脂材料を本硬化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したようなコンプレッション成形法によれば、金型に複数のキャビティを設けておくことにより、１回の処理で多数のＬＥＤチップの封止が可能となり生産性が向上する。また、基板上に複数のＬＥＤチップを搭載したＬＥＤモジュールの製造も容易となる。
【０００６】
ところで、所望の発光色を得るために、ＬＥＤチップから発せられる光の波長を長波長側に変換する蛍光体粒子を含有した樹脂でＬＥＤチップを封止することが行われている。しかしながら、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形すると、以下のような問題が生じる。すなわち、基板上に搭載された複数のＬＥＤチップの各々を封止する蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形で成形すると、蛍光体含有樹脂内において蛍光体粒子の密度分布に偏りが生じる。より具体的には、完成した発光装置の発光面の外縁部近傍（すなわち蛍光体含有樹脂の端部）における蛍光体粒子の密度が他の部分よりも高くなる。蛍光体粒子の密度分布の偏りは、単一のＬＥＤチップを搭載した製品においては製品間における発光色のばらつきの原因となり、複数のＬＥＤチップを搭載したモジュール製品においては発光面内における発光色のむら（色温度ばらつき）の原因となる。このような理由から蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形は、殆ど実用化されていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形する場合において、樹脂材料内部における蛍光体粒子の密度分布の偏りを解消することにより、製品間における発光色のばらつきや発光面内における発光色のむら（色温度差）を防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体発光装置は、基板の素子搭載面に複数の発光素子を搭載する工程と、前記基板上における前記複数の発光素子の配列に対応して配列された複数のキャビティを基準面に有する金型に平均粒径が５μｍ以上の蛍光体粒子を含む蛍光体含有樹脂を供給する工程と、前記発光素子の各々が前記キャビティの各々に収容され且つ前記素子搭載面と前記基準面とが前記蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着した状態で前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さが前記蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上に設定されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、蛍光体含有樹脂の圧縮成形時において、金型と基板との間に介在する蛍光体含有樹脂の流動性が向上する。これにより、蛍光体粒子は滞留を生じることなく樹脂内を移動することが可能となり、蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消される。従って、基板上に複数の発光素子を搭載した半導体発光装置において、発光面内における発光色のむら（色温度差）を低減することが可能となる。また、基板を発光素子毎に分割して製造される発光装置においては、発光装置間の発光色のばらつきを防止することが可能となり、歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コンプレッション成形時における成形装置の内部の状態を示す部分的な断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）における３ｂ−３ｂ線に沿った断面図、
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は蛍光体含有樹脂の塗布位置および塗布形状のバリエーションを示す平面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）において破線で囲まれた領域の拡大図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施例に係る半導体発光装置の構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）における６ｂ−６ｂ線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）において破線で囲まれた領域の拡大図、図６（ｄ）は比較例に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。
【図７】サンプル１〜３について発光面内における色温度差を評価した結果を示すグラフである。
【図８】蛍光体含有樹脂の滞留を防止するべく試行された方策の内容およびその効果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
はじめに、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形した場合に蛍光体粒子の密度分布に偏りが生じる推定メカニズムについて図１を参照しつつ説明する。図１は、コンプレッション成形時における成形装置の内部の状態を示す部分的な断面図である。
【００１２】
成形装置は、真空吸着機構などによって基板１０を保持する基板保持部１１０と、複数のキャビティ１２２を有する金型１２０と、ばね機構などにより上方に向けて付勢力が付与され且つ金型１２０の側面上を摺動し得る摺動部１３０とを含んでいる。ＬＥＤチップ２０が搭載された基板１０は、基板保持部１１０の基板保持面に保持されている。キャビティ１２２内に供給された蛍光体含有樹脂３０は、基板１０と金型１２０との間に挟まれた状態で加熱および加圧され、所定の成形時間が経過するまでこの状態が維持される。このとき、基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂ（キャビティ１２２の周囲に延在する平坦な面）との間には、微小な隙間１００が形成される。隙間１００は、コンプレッション成形において特有であり、蛍光体含有樹脂３０は、隙間１００を通じて金型１２０の全面に広がる。金型１２０の全面に広がった蛍光体含有樹脂３０は、加熱によって流動し、蛍光体粒子３２は隙間１００内を移動する。隙間１００の端部は摺動部材１３０によって塞がれており、樹脂の流れが停止または遅くなっている。このため、隙間１００の端部に到来した蛍光体粒子は、移動速度が低下または停止し、隙間１００の端部に滞留する。隙間１００に充填された蛍光体含有樹脂３０は、完成品において薄膜の層として残るので、蛍光体含有樹脂３０の端部に蛍光体粒子の密度が高い領域が生じる。ゆえに、発光面内における発光色のむら（色温度ばらつき）が生じる結果となる。
【００１３】
本発明者らは、上記の推定メカニズムに基づいて、蛍光体粒子の滞留を防止する効果が期待できる様々な方策を検討した。その結果、蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形する場合において、蛍光体粒子を樹脂内にほぼ均一に分散させ、発光面内における発光色のむらを解消する製造方法を見出した。
【００１４】
以下に、本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法について図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００１５】
はじめに、ＬＥＤチップを搭載するための基板１０を用意する。基板１０は、例えば、厚さ０．７ｍｍ、１５０ｍｍ×６０ｍｍのガラスエポキシ基板である。基板１０の素子搭載面ａには例えばＣｕ箔の上にＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕめっきを施して構成される複数のダイパッドおよびボンディングパッドが形成されている（図示せず）。ダイパッドは、基板１０上において例えばグリッド状に配置されている。尚、基板１０は、セラミック基板（基材：Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなど）、メタルコア基板（基材：Ｃｕ、Ａｌなど）であってもよい。
【００１６】
次に、印刷またはディスペンスなど方法によりダイパッドの各々にダイアタッチ材を形成した後、ＬＥＤチップ２０を各ダイパッド上にマウントする。ダイアタッチ材は、例えば白色のシリコーン系接着材を用いることができる。その後、例えば１５０℃、４時間の熱処理によってダイアタッチ材を硬化させる。本実施例においては、ＬＥＤチップ２０は、４行×７列の形態で基板１０上に配列されるが、これに限定されるものではない。ＬＥＤチップ２０は例えば、厚さ０．１２ｍｍ、０．５ｍｍ×０．３ｍｍのＧａＮ系半導体膜を含む青色ＬＥＤであり、チップ表面にｎ電極およびｐ電極を有する。尚、ＬＥＤチップのサイズや半導体膜の材料は適宜変更することが可能である。次に、ワイヤボンディングを行って、各ＬＥＤチップ２０のｎ電極およびｐ電極と基板１０上に形成されたボンディングパッドとをボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続する。図２（ａ）は、複数のＬＥＤチップ２０が搭載された基板１０の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。
【００１７】
基板１０上に搭載された２以上のＬＥＤチップ２０は、互いに直列または並列に接続されていてもよい。例えば、本実施例において、一列に並ぶ７つのＬＥＤチップが互いに直列に接続されていてもよい。また、ＬＥＤチップ２０の各々は基板１０上において互いに電気的に分離されていてもよい。またＬＥＤチップ２０はフリップチップタイプのものであってもよい。この場合、各ＬＥＤチップはボンディングワイヤに代えて基板１０上に形成された導体配線によって電気的に接続される。
【００１８】
次に、液状の光透過性シリコーン樹脂と蛍光体粒子３２とを混合した蛍光体含有樹脂３０を用意する。蛍光体は、例えばＹＡＧ系蛍光体（黄色発光蛍光体：Y3Al5O12:Ce3+）を用いることができる。混合する蛍光体粒子の濃度は、発光色に応じて設定する。本実施例においては、発光色の色温度を５０００Ｋ狙いとし、蛍光体粒子３２の濃度を１１．５重量％とした。また、本実施例において、平均粒径１０．７μｍ±１．２μｍの蛍光体粒子を使用した。蛍光体粒子の平均粒径が小さすぎると、所望の発光色を得るために樹脂に混合すべき蛍光体粒子の数が増大する。すると、蛍光体含有樹脂を通過する光の蛍光体粒子による吸収量が増大し、発光効率が低下する。従って、蛍光体粒子の平均粒径は例えば発光波長の約１０倍である５μｍ以上であることが好ましい。また、光透過性樹脂としてエポキシ樹脂、ハイブリッド樹脂（エポキシ樹脂とシリコーン樹脂を混合したもの）、ウレタン樹脂を使用することも可能である。また、加熱した金型に樹脂を塗布した直後から樹脂が硬化してしまうことを防止するために、硬化抑制材を樹脂に混合することとしてもよい。蛍光体粒子は、上記したものの他、緑色発光蛍光体（Y3（Al,Ga）5O12:Ce3+）または赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu）などを用いることが可能である。
【００１９】
次に、成形装置に付随する金型１２０を所定の成形温度（例えば１１５℃）に加熱する。金型１２０は、基板１０上に配列されたＬＥＤチップ２０の配列形態に対応する４行×７列の形態で配列された半球状のキャビティ１２２を有する。キャビティ１２２の形状を半球状とすることにより、成形後の蛍光体含有樹脂３０を配光制御用のレンズとして機能させることが可能となる。次に金型１２０の表面に各キャビティ１２２の表面形状に沿ってテフロン（登録商標）などからなるリリースフィルムを貼り付ける。次に、金型１２０の表面に所定量の蛍光体含有樹脂３０を塗布（供給）する。図３（ａ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）における３ｂ−３ｂ線に沿った断面図である。蛍光体含有樹脂３０は、例えば金型１２０の表面中央の１箇所に塗布することとしてもよい（一点塗布）。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、蛍光体含有樹脂３０の塗布位置および塗布形状のバリエーションを示す平面図である。図４（ａ）に示すように、蛍光体含有樹脂３０を金型１２０の表面の複数箇所に塗布してもよい（多点塗布）。また、図４（ｂ）に示すように、キャビティ１２２の配列に沿ってライン状に塗布してもよい。また、図４（ｃ）に示すように、波状に塗布してもよい。
【００２０】
次に、図５（ａ）に示すように、成形装置に付随する基板保持部１１０にＬＥＤチップ２０をマウントした基板１０をセットして、成形装置の昇降機構（図示せず）によって基板１０と金型１２０とが対向した状態でこれらを近接させる。このとき、基板１０および金型１２０周囲が密閉空間となるように、成形装置は構成されている。続いて、真空ポンプにより上記密閉空間を減圧し、蛍光体含有樹脂３０内に含まれる気泡を除去する（脱泡）。
【００２１】
次に、図５（ｂ）に示すように、成形装置の加圧機構（図示せず）によって金型１２０を上方に押し下げ、金型１２０を基板１０に押し付ける。図５（ｃ）は、図５（ｂ）において破線で囲まれた領域の拡大図である。基板１０に搭載されたＬＥＤチップ２０の各々は、各キャビティ１２２内に収容される。蛍光体含有樹脂３０は、基板１０との接触によって変形し、基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂ（各キャビティ１２２の周囲に延在する平坦な面）の間に形成された隙間１００内に充填される。すなわち、蛍光体含有樹脂３０は、隙間１００を通ってキャビティ１２２の各々に供給され、基板１０の素子搭載面上に広がる。換言すれば、基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂとの間に隙間１００の幅に対応する厚さＬの蛍光体含有樹脂の層（以下において薄膜部３０ａと称する）が形成される。成形装置は、基板１０と金型１２０との間に蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａを挟んだ状態で、蛍光体含有樹脂３０に熱と圧力を加える。尚、基準面ｂは、金型１２０の表面にリリースフィルムを貼り付けて成形を行う場合においては、実質的には、金型上に配置されたリリースフィルムの上面となる。
【００２２】
蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さ（すなわち隙間１００の幅）Ｌは、蛍光体含有樹脂３０に含まれる蛍光体粒子３２の平均粒径の１５倍以上であり且つ基板１０の素子搭載面ａからＬＥＤチップ２０の上面までの距離ｔよりも小さくなるように設定される。蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さＬは、例えば蛍光体含有樹脂３０の塗布量（供給量）によって制御することが可能である。すなわち、蛍光体含有樹脂３０の塗布量をより多くすることにより基板１０と金型１２０との間に介在する蛍光体含有樹脂３０の体積が増加するため、蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さを厚くすることができる。尚、蛍光体含有樹脂３０の塗布量は０．０１ｇ単位で制御することが可能である。
【００２３】
基板１０と金型１２０と間に形成される隙間１００は、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す加熱および加圧状態において蛍光体含有樹脂３０が流動する流動経路となる。隙間１００の幅を大きくすることにより蛍光体含有樹脂３０の流動性が向上する。隙間１００の幅を蛍光体粒子３２の平均粒径の１５倍以上に設定することにより、隙間１００の端部（すなわち金型１２０の端部）に到来した蛍光体粒子３２は、当該端部で折り返すように移動することが可能となり、金型１２０の端部における蛍光体粒子３２の滞留が解消される。これにより、蛍光体含有樹脂３０内における蛍光体粒子３２の密度分布の偏りが解消され、樹脂内において蛍光体粒子３２を均一に分散させることが可能となる。尚、本コンプレッション成形工程において、成形温度を１１５℃、成形圧力を３０ｋｇｆ／ｃｍ2、成形時間を３００秒、真空保持時間を７．０秒、蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さ（すなわち、隙間１００の厚さ）Ｌを２００μｍに設定した。
【００２４】
コンプレッション成形が完了した後、加熱および圧力印加を停止させ、成形装置の昇降機構によって基板保持部１１０を上昇させ、仮硬化した蛍光体含有樹脂３０をリリースフィルムとともに金型１２０から剥離する。その後、蛍光体含有樹脂３０が接合された基板１０を例えば１５０℃の恒温槽に搬入し、４時間の熱処理を行って、蛍光体含有樹脂３０を本硬化させる。その後、必要に応じて基板１０を任意の構成単位毎に分割する。例えば、発光装置は、単一のＬＥＤチップにより構成されていてもよく、ライン状またはグリッド状に並ぶ２以上のＬＥＤチップにより構成されていてもよい。
【００２５】
図６（ａ）は、以上の各工程を経て作製された本発明の実施例に係る半導体発光装置１の構成を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）における６ｂ−６ｂ線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）において破線で囲まれた部分の拡大図である。半導体発光装置１において、基板１０上に搭載された複数のＬＥＤチップ２０の各々が半球状に成形された蛍光体含有樹脂３０によって封止されている。蛍光体含有樹脂３０は、配光制御用のレンズとして機能する。コンプレッション成形時において基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂとの間の隙間１００に蛍光体含有樹脂が充填されることによって形成された蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａが基板１０上を覆っている。薄膜部３０ａの厚さＬは、基板１０の素子搭載面ａからＬＥＤチップ２００の上面までの距離ｔよりも小さい（Ｌ＜ｔ）。すなわち、薄膜部３０ａの上面は、ＬＥＤチップ２０の上面よりも投光方向後方に位置している。ここで、図６（ｄ）は、薄膜部３０ａの上面がＬＥＤチップ２０の上面よりも投光方向前方に位置している（すなわちＬ＞ｔ）比較例に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。薄膜部３０ａの上面がＬＥＤチップ２０の上面よりも投光方向前方に位置していると、ＬＥＤチップ２０から発せられた光は、平坦な薄膜部３０ａの上面で全反射され、光取り出し効率が低下する。一方、図６（ｃ）に示す本発明の実施例に係る半導体発光装置１によれば、薄膜部３０ａの上面での全反射を防止することができ、光取り出し効率の低下を防止することができる。図６（ｂ）および図６（ｃ）においてＬＥＤチップ２０から発せられた光の進路が破線矢印で示されている。薄膜部３０ａの厚さは、コンプレッション成形時における隙間１００の厚さに対応しており、蛍光体含有樹脂３０の塗布量（供給量）で制御することができる。
【００２６】
図７は、コンプレッション成形時における基板１０の素子搭載面ａと金型１２０の基準面ｂとの間の隙間１００の幅（蛍光体含有樹脂の薄膜部３０ａの厚さＬ）の蛍光体粒子３２の粒径に対する倍率が互いに異なる３種類のサンプルについて、発光面内における発光色の色温度差を評価した結果である。各サンプルは、基板上に１５個のＬＥＤをピッチ０．９ｍｍで一列に搭載し、各ＬＥＤチップを封止する蛍光体含有樹脂をコンプレッション成形して作製されたものである。
【００２７】
サンプルＡは、基板の素子搭載面ａと金型の基準面ｂとの間の隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の３倍に設定してコンプレッション成形したものである。サンプルＢは、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１３倍に設定してコンプレッション成形したものである。サンプルＣは、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１５倍に設定してコンプレッション成形したものであり、本発明の実施例に係る発光装置に該当する。各サンプルにおいて、複数のＬＥＤチップが並ぶ方向に沿った各位置における色温度を測定し、その結果を図７に示すグラフ上にプロットした。図７において、横軸は各サンプルのＬＥＤチップが並ぶ方向に沿った発光面上の位置を示し、縦軸は当該位置における色温度の発光面中央における色温度との差を示している。サンプルＡおいては、発光面の端部の色温度が高く、発光面端部と発光面中央との間の領域で色温度が低くなった。これは、蛍光体含有樹脂内において蛍光体粒子の密度分布に偏りが生じていることを意味している。サンプルＢでは、発光面内における色温度差が縮小する傾向が見られるものの、依然として発光色にむらが生じている。サンプルＣでは、発光面上の各位置における色温度差がほぼ２００Ｋ以内に収まっており、実使用において十分に許容できるレベルであることが確認された。すなわち、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１５倍以上とすることにより蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消されることが確認された。尚、図７に示す結果は、平均粒径が１０．７μｍである蛍光体粒子を使用した場合が示されているが、蛍光体粒子の平均粒径が８．０μｍである蛍光体粒子を使用した場合においても、隙間１００の幅Ｌを蛍光体粒子の粒径の１５倍以上とすることにより発光面上の各位置における色温度差をプラスマイナス２００Ｋ以内とすることができた。
【００２８】
また、本発明者らは、コンプレッション成形において、蛍光体粒子の滞留を防止する手法を探る過程において、蛍光体含有樹脂の流動性をコントロールする様々な方策について検討を行った。図８にその内容と効果を示す。
【００２９】
方策１は、コンプレッション成形時における成形圧力を既定値である３０Ｋｇｆ／ｃｍ2から１５ｋｇｆ／ｃｍ2に変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の向上を図るというものである。しかしながら、この方策１において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３０】
方策２は、コンプレッション成形時における真空保持時間を既定値である７秒から３秒に変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の低下を図るというものである。しかしながら、この方策２において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３１】
方策３は、コンプレッション成形時における金型押し付け速度を既定値である１．０ｍｍ／ｓから０．５ｍｍ／ｓに変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の低下を図るというものである。しかしながら、この方策３において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３２】
方策４は、コンプレッション成形時における金型の温度（すなわち成形温度）を規定値である１１５℃から１０５℃に変更することにより蛍光体含有樹脂の流動性の向上を図るというものである。しかしながら、この方策４において蛍光体粒子の密度分布の偏り、すなわち発光面内における発光色のむら（色温度差）を解消することはできなかった。
【００３３】
方策５は、蛍光体含有樹脂の金型上の塗布位置および塗布形状を図４（ａ）〜（ｃ）に示すように変化させたものである。すなわち、蛍光体含有樹脂を既定条件である１点塗布から多点塗布、ライン状塗布、波状塗布に変更することにより蛍光体含有樹脂の金型上での広がりの態様を変化させるというものである。塗布位置および塗布形状に応じて蛍光体粒子の密度分布に変化が生じ、発光色のむらが生じる位置に変化が見られたものの、発光色のむら（色温度差）自体を解消することはできなかった。
【００３４】
方策６は、蛍光体含有樹脂の粘度が既定値の０．１倍〜２倍のものを使用することにより、蛍光体含有樹脂の流動性を変化させるというものである。粘度が低い樹脂を使用した場合において発光面内における色温度差が縮小したものの十分な実使用レベルに至っていない。
【００３５】
方策７は、コンプレッション成形時における、基板の素子搭載面と金型の基準面との間の隙間の幅Ｌを増加することにより蛍光体含有樹脂の流動経路の拡大を図るというものである。尚、上記隙間の幅Ｌは、蛍光体含有樹脂の塗布量で制御した。上記隙間の幅Ｌを蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上とすることにより、蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消され、発光面内における色温度差はほぼプラスマイナス２００Ｋ以内に収まった。
【００３６】
このように、蛍光体含有樹脂の流動性を変化させる様々な方策が試行された。その結果、蛍光体粒子の密度分布の偏りを防止することができる唯一の方策としてコンプレッション成形時において基板と金型との間に介在する蛍光体含有樹脂の層の厚さを蛍光体粒子の粒径に応じて制御するという手法が見出された。かかる手法によれば、方策１〜６において検討された各パラメータ（蛍光体含有樹脂の粘度、成型圧力など）にかかわらず、蛍光体粒子の滞留を防止し、発光面内における色むらを抑制する効果が確認された。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法においては、コンプレッション成形時に基板１０の素子搭載面と金型１２０の基準面との間に蛍光体含有樹脂３０の流動経路となる幅Ｌの隙間１００が形成される。隙間１００の幅Ｌは蛍光体含有樹脂３０内に含まれる蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上に設定される。これにより、コンプレッション成形時における金型１２０と基板１０との間に介在する蛍光体含有樹脂３０の流動性が向上する。これにより、蛍光体粒子は滞留を生じることなく樹脂内を移動することが可能となり、蛍光体粒子の密度分布の偏りが解消される。従って、基板上に複数のＬＥＤチップを搭載した半導体発光装置１において、発光面内における発光色のむら（色温度差）を低減することが可能となる。また、基板１０をＬＥＤチップ毎に分割して製造される発光装置においては、発光装置間の発光色のばらつきを防止することが可能となり、歩留りが向上する。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 基板
２０ ＬＥＤチップ
３０ 蛍光体含有樹脂
３２ 蛍光体粒子
１００ 隙間
１２０ 金型
１２２ キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の素子搭載面に複数の発光素子を搭載する工程と、
前記基板上における前記複数の発光素子の配列に対応して配列された複数のキャビティを基準面に有する金型に平均粒径が５μｍ以上の蛍光体粒子を含む蛍光体含有樹脂を供給する工程と、
前記発光素子の各々が前記キャビティの各々に収容され且つ前記素子搭載面と前記基準面とが前記蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着した状態で前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、
前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さは前記蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上であ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】
前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さは、前記素子搭載面から前記発光素子の上面までの距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さは、前記蛍光体含有樹脂の供給量によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記圧縮成形する工程の後に、前記基板を分割する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記蛍光体含有樹脂は、前記複数のキャビティのうちの一部に供給され、前記圧縮成形工程において前記基板との接触によって前記複数のキャビティの各々に供給され、前記素子搭載面上に広がることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項１】
基板の素子搭載面に複数の発光素子を搭載する工程と、
前記基板上における前記複数の発光素子の配列に対応して配列された複数のキャビティを基準面に有する金型に平均粒径が５μｍ以上の蛍光体粒子を含む蛍光体含有樹脂を供給する工程と、
前記発光素子の各々が前記キャビティの各々に収容され且つ前記素子搭載面と前記基準面とが前記蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着した状態で前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、
前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さは前記蛍光体粒子の平均粒径の１５倍以上であ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】
前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さは、前記素子搭載面から前記発光素子の上面までの距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成形する工程において、前記素子搭載面と前記基準面の間に介在する前記蛍光体含有樹脂の厚さは、前記蛍光体含有樹脂の供給量によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記圧縮成形する工程の後に、前記基板を分割する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記蛍光体含有樹脂は、前記複数のキャビティのうちの一部に供給され、前記圧縮成形工程において前記基板との接触によって前記複数のキャビティの各々に供給され、前記素子搭載面上に広がることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３０５４４（Ｐ２０１３−３０５４４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４２３０（Ｐ２０１１−１６４２３０）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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