半導体発光装置の製造方法
【課題】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。
【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を基準面に有する金型に蛍光体粒子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と基準面とが蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着するように金型を基板に押し付けて蛍光体含有樹脂を圧縮成形する。基板は、素子搭載面上であって蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域の外側に複数の発光素子の配列方向に沿って伸長する突起部１２を有する。
【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を基準面に有する金型に蛍光体粒子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と基準面とが蛍光体含有樹脂を間に挟んで密着するように金型を基板に押し付けて蛍光体含有樹脂を圧縮成形する。基板は、素子搭載面上であって蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域の外側に複数の発光素子の配列方向に沿って伸長する突起部１２を有する。
【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。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】
【０００７】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、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するように前記金型を前記基板に押し付けて前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、前記基板は、前記素子搭載面上であって前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域の外側に前記複数の発光素子の配列方向に沿って伸長する突起部を有し、前記圧縮成形する工程において、前記突起部は、前記基準面との間に間隙を有して前記基準面と対向していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、基板上に設けられた突起部１２は、金型上の塗布領域から金型端部に向かう蛍光体粒子の移動を制限する障壁として機能する故、蛍光体粒子の滞留が生じやすい金型端部への蛍光体粒子の供給量を抑制することができ、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】
【０００９】
【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基板の構成を示す平面図、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ＬＥＤチップがマウントされた基板を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）における３ｂ−３ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）は金型上における蛍光体含有樹脂の塗布領域を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における４ｂ−４ｂ線に沿った断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明の実施例に係る成形装置の内部構成を示す断面図である。
【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線に沿った断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の他の実施例に係る基板の構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。図７（ｃ）は、本発明の実施例に係る成形装置の内部構成を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の他の実施例に係る基板の構成を示す平面図、図８（ｂ）は図７（ａ）における７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。
【図９】図９（ａ）は本発明の他の実施例に係る基板の構成を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）における９ｂ−９ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【実施例１】
【００１２】
以下に、本発明の実施例１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。
【００１３】
はじめに、ＬＥＤチップを搭載するための基板１０を用意する。図２（ａ）は、基板１０の構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。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。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。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１１およびボンディングパッド（図示せず）が形成されている。本実施例において、ダイパッド１１は、４行×７列のグリッド状形に配列されるが、これに限定されるものではない。また、基板１０の素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部１２が設けられている。突起部１２は、基板１０の最も外側に配置されたダイパッド（最外周ダイパッド）の各々と、これらに隣接する内周側のダイパッドの各々との間を伸長する環状パターンを有している。すなわち、突起部１２は、基板１０上において最外周ダイパッドよりも内側に配置されたダイパッドの各々を囲んでいる。突起部１２の素子搭載面ａからの高さは、例えば５０μｍ、幅は１００μｍ程度である。
【００１４】
突起部１２は、例えば以下のような方法で形成することができる。すなわち、突起部１２は、例えば基板１０の素子搭載面ａに環状パターンとなるようにＣｕめっき処理を施すことにより形成することができる。また、突起部１２は、基板１０の素子搭載面ａにエポキシ樹脂などからなるレジスト材を環状パターンとなるように印刷することにより形成することができる。また、突起部１２は、基板１０の素子搭載面ａにシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの比較的粘度の高い白色樹脂をディスペンス法により環状パターンとなるように塗布した後、これを硬化させることにより形成することができる。また、突起部１２は、基板１０の素子搭載面ａに環状パターンに成形されたセラミック部材またはプラスチック部材を接合することにより形成することができる。
【００１５】
突起部１２は、後述の蛍光体含有樹脂の供給工程において金型上に塗布される蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域（蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時において、基板１０が金型上に塗布された蛍光体含有樹脂と最初に接触する領域）の外側に形成される。本実施例においては、蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を囲む形状・位置で突起部１２を形成した。コンプレッション成形装置において基板１０と金型１２０とを対向配置したときに、突起部１２は、金型１２０の基準面ｂ（キャビティ１２２の外側）と対向するような配置に形成される。
【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１１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１１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、ダイパッド１１の配列に対応して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３（ａ）は、複数のＬＥＤチップ２０が搭載された基板１０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。
【００１７】
基板１０上に搭載された２以上のＬＥＤチップ２０は、基板１０上に形成された配線（図示せず）によって互いに直列または並列に接続されていてもよい。例えば、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４（ａ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）における４ｂ−４ｂ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）。
【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Ｌに対応する厚さ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。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】
基板１０と金型１２０との間に形成される隙間１００は、蛍光体含有樹脂３０が塗布領域から金型１２０および基板１０上に広がる際の流動経路となる。基板１０上に形成された突起部１２は、蛍光体含有樹脂３０の流動経路である隙間１００内に迫り出すように配置される。すなわち突起部１２は、基準面ｂとの間に間隙を形成するように金型１２０の基準面ｂに対向配置される。これにより、突起部１２の形成位置において蛍光体含有樹脂３０の流動経路の幅が狭くなる。本実施例において、隙間１００の幅Ｌは１００μｍ程度に設定され、突起部１２の素子搭載面ａからの高さｔは５０μｍ程度に設定される。従って、突起部１２の形成位置における蛍光体含有樹脂３０の流動経路の幅は他の領域の約５０％となる。突起部１２は、金型中央の塗布領域から隙間１００を通って金型端部に向かう蛍光体粒子３２の移動を制限する障壁として機能する。これにより、蛍光体粒子の滞留が生じる金型１２０の端部（隙間１００の端部）への蛍光体粒子３２の供給量を抑制することができる。従って、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時における蛍光体粒子３２の密度分布の偏りが解消され、蛍光体含有樹脂３０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、突起部１２が蛍光体粒子の移動を抑制する障壁として有効に機能するためには、突起部１２の高さｔが、蛍光体粒子３２の平均粒径よりも大きいことが好ましい。突起部１２の高さｔを変更することにより、隙間１００内を流動する蛍光体粒子の端部への供給量を制御することが可能である。尚、突起部１２と基準面ｂとの間の間隙の幅（Ｌ−ｔ）は、蛍光体粒子３２の平均粒径よりも大きくなるように突起部１２の高さを設定する。隙間１００の幅Ｌ（すなわち、薄膜部３０ａの厚さ）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、隙間１００の幅Ｌを大きくすることができる。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。尚、隙間１００の幅Ｌは、コンプレッション成形の機構上の制限から例えば５０μｍ以上に設定され、材料コストの観点から例えば２００μｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
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。本コンプレッション成形工程において、成形温度は例えば１１５℃、成形圧力は例えば３０ｋｇｆ／ｃｍ2、成形時間は例えば３００秒、真空保持時間は例えば７．０秒に設定される。
【００２４】
蛍光体含有樹脂３０の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。突起部１２０は、基板１０上において最も外側のＬＥＤチップの各々と、これらに隣接するＬＥＤチップ間の中央を通って伸長する環状パターンを有し且つ薄膜部３０ａに埋設される。突起部１２の形成位置において蛍光体粒子の密度が若干高くなる場合があるが、突起部１２０を互いに隣接するＬＥＤチップ間の中央に配置することにより、発光面内における発光色の均一性に対する影響を最小限にすることができる。
【００２６】
このように、本実施例に係る半導体発光素子の製造方法によれば、基板１０上に設けられた突起部１２は、金型中央の塗布領域から隙間１００を通って金型端部に向かう蛍光体粒子３２の移動を制限する障壁として機能する故、蛍光体粒子の滞留が生じやすい金型端部（隙間１００の端部）への蛍光体粒子３２の供給量を抑制することができる。従って、コンプレッション成形時において蛍光体粒子３２の密度分散の均一化を図ることが可能となる。これにより、基板１０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。
【実施例２】
【００２７】
図７（ａ）は、突起部のパターンが改変された本発明の実施例２に係る基板１０ａの構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。尚、図７（ａ）において、金型上の蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａが破線で示されている。
【００２８】
基板１０ａの素子搭載面ａにはグリッド状に配列された複数のダイパッド１１が形成されている。基板１０ａの素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部が設けられている。突起部は、領域Ａを囲む環状パターンを有する第１の部分１２ａと、第１の部分１２ａの外側に配置され且つ環状パターンを有する第２の部分１２ｂとにより構成される。すなわち、第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂは、いずれも基板１０ａ上の領域Ａの外側に設けられている。第２の部分１２ｂは、基板１０ａの最も外側に配置されたダイパッド（最外周ダイパッド）の各々とこれらに隣接するダイパッドの各々との間を伸長している。このように、本実施例に係る基板１０ａ上の突起部は、互いに不連続である第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂからなる２重の環状パターンを有する。領域Ａは、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時において、基板１０ａが金型上に塗布された蛍光体含有樹脂と最初に接触する領域である。第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂはいずれも互いに隣接するダイパッド１１の間の中央を通って伸長している。突起部の第１の部分１２ａの素子搭載面ａからの高さは、第２の部分１２ｂのそれよりも高くなっている。
【００２９】
基板１０ａを用いた半導体発光装置の製造方法は、上記した実施例１と同様である。図７（ｃ）は、蛍光体含有樹脂３０の圧縮成形時の状態を示す断面図である。基板１０ａと金型１２０との間に形成される隙間１００は、蛍光体含有樹脂３０が塗布領域から金型１２０および基板１０ａ上を広がる際の流動経路となる。基板１０ａ上に形成された突起部の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂは、蛍光体含有樹脂３０の流動経路である隙間１００内に迫り出すように配置される。すなわち突起部の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂは、金型１２０の基準面ｂと対向するように配置される。
【００３０】
これにより、突起部の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂの形成位置において蛍光体含有樹脂３０の流動経路の幅が狭くなる。基板１０ａの内側に配置される突起部の第１の部分１２ａの高さが比較的高い故、蛍光体含有樹脂３０の塗布領域から第１の部分１２ａの環状パターンの外側に向かう蛍光体粒子３２の量が制限され、第１の部分１２ａの環状パターンの内側と外側で蛍光体粒子の密度が概ね均一となる。更に、比較的高さの低い突起部の第２の部分１２ｂによって滞留が生じやすい金型端部への蛍光体粒子３２の供給が抑制される。このように、基板１０ａに蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａを囲む２重の環状パターンを有する突起部を設けることにより、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時において、蛍光体粒子の移動を２段階で制御することができるので、樹脂内における蛍光体粒子の密度分布の均一性をより高めることが可能となる。尚、本実施例においては、突起部の第１の部分１２ａの高さが第２の部分１２ｂの高さよりも高い場合を示したが、蛍光体粒子の均一分散が達成される限り、第２の部分の高さが第１の部分１２ａの高さよりも高くてもよいし、これらの高さは同一であってもよい。また、２重の環状パターンの配置は、基板の大きさ、ダイパッドの数や配置に応じて適宜変更することが可能である。
【実施例３】
【００３１】
図８（ａ）は、突起部のパターンが改変された本発明の実施例３に係る基板１０ｂの構成を示す平面図である。図８（ｂ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図である。本実施例において、蛍光体含有樹脂３０は、金型１２０の表面中央部を挟む２箇所に塗布される（多点塗布）。尚、図８（ａ）において、金型上の蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａおよび領域Ｂが破線で示されている。
【００３２】
基板１０ｂの素子搭載面ａにはグリッド状に配列された複数のダイパッド１１が形成されている。基板１０ｂの素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部が設けられている。突起部は、図８（ｂ）に示す金型上の２つの塗布領域に対応する領域Ａおよび領域Ｂをそれぞれ囲むように形成された互いに不連続な第１の部分１２ｃと第２の部分１２ｄとを有する。すなわち、第１の部分１２ｃおよび第２の部分１２ｄは、それぞれ、領域Ａおよび領域Ｂの外側に設けられる。領域Ａおよび領域Ｂは、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形工程において、基板１０ｂが金型１２０上に塗布された蛍光体含有樹脂３０と最初に接触する領域である。第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂはいずれも互いに隣接するダイパッドの間の中央を通って伸長している。基板１０ｂを使用した半導体発光装置の製造方法は、上記した実施例１の場合と同様である。
【００３３】
このように、金型１２０上における蛍光体含有樹脂３０の複数の塗布領域に対応したパターンの突起部を基板上に設けることにより、各塗布領域から金型の全面に広がる蛍光体粒子の移動を制限することが可能となる故、上記した実施例１および２の場合と同様、樹脂内における蛍光体粒子の密度分布を均一とすることができ、発光面内における発光色のむらを解消することが可能となる。
【実施例４】
【００３４】
図９（ａ）は、突起部のパターンが改変された本発明の実施例４に係る基板１０ｃの構成を示す平面図である。図９（ｂ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図である。本実施例において、蛍光体含有樹脂３０は、金型１２０のキャビティ１２２の配列に沿ってライン状に塗布される。尚、図９（ａ）において、金型上の蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａが破線で示されている。
【００３５】
基板１０ｃの素子搭載面ａにはグリッド状に配列された複数のダイパッド１１が形成されている。基板１０ｃの素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部が設けられている。突起部は、領域Ａの長手方向に沿って伸長し且つ領域Ａを間に挟むように互いに平行となるように配置された直線状パターンを有する第１の部分１２ｅおよび第２の部分１２ｆにより構成される。領域Ａは、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形工程において、基板１０ｃが金型１２０上に塗布された蛍光体含有樹脂３０と最初に接触する領域である。突起部の第１の部分１２ｅおよび第２の部分１２ｆは、互いに隣接するダイパッドの間の中央を通って伸長している。基板１０ｃを使用した半導体発光装置の製造方法は、上記した実施例１の場合と同様である。
【００３６】
このように、金型１２０上における蛍光体含有樹脂３０の塗布形状に対応したパターンの突起部を基板上に設けることにより、塗布領域から金型の全面に広がる蛍光体粒子の移動を制限することが可能となる故、上記した実施例１乃至３の場合と同様、樹脂内における蛍光体粒子の密度分布を均一とすることができ、発光面内における発光色のむらを解消することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 基板
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ 突起部
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。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】
【０００７】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、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するように前記金型を前記基板に押し付けて前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、前記基板は、前記素子搭載面上であって前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域の外側に前記複数の発光素子の配列方向に沿って伸長する突起部を有し、前記圧縮成形する工程において、前記突起部は、前記基準面との間に間隙を有して前記基準面と対向していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、基板上に設けられた突起部１２は、金型上の塗布領域から金型端部に向かう蛍光体粒子の移動を制限する障壁として機能する故、蛍光体粒子の滞留が生じやすい金型端部への蛍光体粒子の供給量を抑制することができ、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】
【０００９】
【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基板の構成を示す平面図、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ＬＥＤチップがマウントされた基板を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）における３ｂ−３ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）は金型上における蛍光体含有樹脂の塗布領域を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における４ｂ−４ｂ線に沿った断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明の実施例に係る成形装置の内部構成を示す断面図である。
【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線に沿った断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の他の実施例に係る基板の構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。図７（ｃ）は、本発明の実施例に係る成形装置の内部構成を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の他の実施例に係る基板の構成を示す平面図、図８（ｂ）は図７（ａ）における７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。
【図９】図９（ａ）は本発明の他の実施例に係る基板の構成を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）における９ｂ−９ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【実施例１】
【００１２】
以下に、本発明の実施例１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。
【００１３】
はじめに、ＬＥＤチップを搭載するための基板１０を用意する。図２（ａ）は、基板１０の構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。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。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。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１１およびボンディングパッド（図示せず）が形成されている。本実施例において、ダイパッド１１は、４行×７列のグリッド状形に配列されるが、これに限定されるものではない。また、基板１０の素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部１２が設けられている。突起部１２は、基板１０の最も外側に配置されたダイパッド（最外周ダイパッド）の各々と、これらに隣接する内周側のダイパッドの各々との間を伸長する環状パターンを有している。すなわち、突起部１２は、基板１０上において最外周ダイパッドよりも内側に配置されたダイパッドの各々を囲んでいる。突起部１２の素子搭載面ａからの高さは、例えば５０μｍ、幅は１００μｍ程度である。
【００１４】
突起部１２は、例えば以下のような方法で形成することができる。すなわち、突起部１２は、例えば基板１０の素子搭載面ａに環状パターンとなるようにＣｕめっき処理を施すことにより形成することができる。また、突起部１２は、基板１０の素子搭載面ａにエポキシ樹脂などからなるレジスト材を環状パターンとなるように印刷することにより形成することができる。また、突起部１２は、基板１０の素子搭載面ａにシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの比較的粘度の高い白色樹脂をディスペンス法により環状パターンとなるように塗布した後、これを硬化させることにより形成することができる。また、突起部１２は、基板１０の素子搭載面ａに環状パターンに成形されたセラミック部材またはプラスチック部材を接合することにより形成することができる。
【００１５】
突起部１２は、後述の蛍光体含有樹脂の供給工程において金型上に塗布される蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域（蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時において、基板１０が金型上に塗布された蛍光体含有樹脂と最初に接触する領域）の外側に形成される。本実施例においては、蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を囲む形状・位置で突起部１２を形成した。コンプレッション成形装置において基板１０と金型１２０とを対向配置したときに、突起部１２は、金型１２０の基準面ｂ（キャビティ１２２の外側）と対向するような配置に形成される。
【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１１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１１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、ダイパッド１１の配列に対応して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３（ａ）は、複数のＬＥＤチップ２０が搭載された基板１０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。
【００１７】
基板１０上に搭載された２以上のＬＥＤチップ２０は、基板１０上に形成された配線（図示せず）によって互いに直列または並列に接続されていてもよい。例えば、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４（ａ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）における４ｂ−４ｂ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）。
【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Ｌに対応する厚さ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。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】
基板１０と金型１２０との間に形成される隙間１００は、蛍光体含有樹脂３０が塗布領域から金型１２０および基板１０上に広がる際の流動経路となる。基板１０上に形成された突起部１２は、蛍光体含有樹脂３０の流動経路である隙間１００内に迫り出すように配置される。すなわち突起部１２は、基準面ｂとの間に間隙を形成するように金型１２０の基準面ｂに対向配置される。これにより、突起部１２の形成位置において蛍光体含有樹脂３０の流動経路の幅が狭くなる。本実施例において、隙間１００の幅Ｌは１００μｍ程度に設定され、突起部１２の素子搭載面ａからの高さｔは５０μｍ程度に設定される。従って、突起部１２の形成位置における蛍光体含有樹脂３０の流動経路の幅は他の領域の約５０％となる。突起部１２は、金型中央の塗布領域から隙間１００を通って金型端部に向かう蛍光体粒子３２の移動を制限する障壁として機能する。これにより、蛍光体粒子の滞留が生じる金型１２０の端部（隙間１００の端部）への蛍光体粒子３２の供給量を抑制することができる。従って、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時における蛍光体粒子３２の密度分布の偏りが解消され、蛍光体含有樹脂３０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、突起部１２が蛍光体粒子の移動を抑制する障壁として有効に機能するためには、突起部１２の高さｔが、蛍光体粒子３２の平均粒径よりも大きいことが好ましい。突起部１２の高さｔを変更することにより、隙間１００内を流動する蛍光体粒子の端部への供給量を制御することが可能である。尚、突起部１２と基準面ｂとの間の間隙の幅（Ｌ−ｔ）は、蛍光体粒子３２の平均粒径よりも大きくなるように突起部１２の高さを設定する。隙間１００の幅Ｌ（すなわち、薄膜部３０ａの厚さ）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、隙間１００の幅Ｌを大きくすることができる。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。尚、隙間１００の幅Ｌは、コンプレッション成形の機構上の制限から例えば５０μｍ以上に設定され、材料コストの観点から例えば２００μｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
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。本コンプレッション成形工程において、成形温度は例えば１１５℃、成形圧力は例えば３０ｋｇｆ／ｃｍ2、成形時間は例えば３００秒、真空保持時間は例えば７．０秒に設定される。
【００２４】
蛍光体含有樹脂３０の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。突起部１２０は、基板１０上において最も外側のＬＥＤチップの各々と、これらに隣接するＬＥＤチップ間の中央を通って伸長する環状パターンを有し且つ薄膜部３０ａに埋設される。突起部１２の形成位置において蛍光体粒子の密度が若干高くなる場合があるが、突起部１２０を互いに隣接するＬＥＤチップ間の中央に配置することにより、発光面内における発光色の均一性に対する影響を最小限にすることができる。
【００２６】
このように、本実施例に係る半導体発光素子の製造方法によれば、基板１０上に設けられた突起部１２は、金型中央の塗布領域から隙間１００を通って金型端部に向かう蛍光体粒子３２の移動を制限する障壁として機能する故、蛍光体粒子の滞留が生じやすい金型端部（隙間１００の端部）への蛍光体粒子３２の供給量を抑制することができる。従って、コンプレッション成形時において蛍光体粒子３２の密度分散の均一化を図ることが可能となる。これにより、基板１０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。
【実施例２】
【００２７】
図７（ａ）は、突起部のパターンが改変された本発明の実施例２に係る基板１０ａの構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）における７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。尚、図７（ａ）において、金型上の蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａが破線で示されている。
【００２８】
基板１０ａの素子搭載面ａにはグリッド状に配列された複数のダイパッド１１が形成されている。基板１０ａの素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部が設けられている。突起部は、領域Ａを囲む環状パターンを有する第１の部分１２ａと、第１の部分１２ａの外側に配置され且つ環状パターンを有する第２の部分１２ｂとにより構成される。すなわち、第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂは、いずれも基板１０ａ上の領域Ａの外側に設けられている。第２の部分１２ｂは、基板１０ａの最も外側に配置されたダイパッド（最外周ダイパッド）の各々とこれらに隣接するダイパッドの各々との間を伸長している。このように、本実施例に係る基板１０ａ上の突起部は、互いに不連続である第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂからなる２重の環状パターンを有する。領域Ａは、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時において、基板１０ａが金型上に塗布された蛍光体含有樹脂と最初に接触する領域である。第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂはいずれも互いに隣接するダイパッド１１の間の中央を通って伸長している。突起部の第１の部分１２ａの素子搭載面ａからの高さは、第２の部分１２ｂのそれよりも高くなっている。
【００２９】
基板１０ａを用いた半導体発光装置の製造方法は、上記した実施例１と同様である。図７（ｃ）は、蛍光体含有樹脂３０の圧縮成形時の状態を示す断面図である。基板１０ａと金型１２０との間に形成される隙間１００は、蛍光体含有樹脂３０が塗布領域から金型１２０および基板１０ａ上を広がる際の流動経路となる。基板１０ａ上に形成された突起部の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂは、蛍光体含有樹脂３０の流動経路である隙間１００内に迫り出すように配置される。すなわち突起部の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂは、金型１２０の基準面ｂと対向するように配置される。
【００３０】
これにより、突起部の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂの形成位置において蛍光体含有樹脂３０の流動経路の幅が狭くなる。基板１０ａの内側に配置される突起部の第１の部分１２ａの高さが比較的高い故、蛍光体含有樹脂３０の塗布領域から第１の部分１２ａの環状パターンの外側に向かう蛍光体粒子３２の量が制限され、第１の部分１２ａの環状パターンの内側と外側で蛍光体粒子の密度が概ね均一となる。更に、比較的高さの低い突起部の第２の部分１２ｂによって滞留が生じやすい金型端部への蛍光体粒子３２の供給が抑制される。このように、基板１０ａに蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａを囲む２重の環状パターンを有する突起部を設けることにより、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形時において、蛍光体粒子の移動を２段階で制御することができるので、樹脂内における蛍光体粒子の密度分布の均一性をより高めることが可能となる。尚、本実施例においては、突起部の第１の部分１２ａの高さが第２の部分１２ｂの高さよりも高い場合を示したが、蛍光体粒子の均一分散が達成される限り、第２の部分の高さが第１の部分１２ａの高さよりも高くてもよいし、これらの高さは同一であってもよい。また、２重の環状パターンの配置は、基板の大きさ、ダイパッドの数や配置に応じて適宜変更することが可能である。
【実施例３】
【００３１】
図８（ａ）は、突起部のパターンが改変された本発明の実施例３に係る基板１０ｂの構成を示す平面図である。図８（ｂ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図である。本実施例において、蛍光体含有樹脂３０は、金型１２０の表面中央部を挟む２箇所に塗布される（多点塗布）。尚、図８（ａ）において、金型上の蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａおよび領域Ｂが破線で示されている。
【００３２】
基板１０ｂの素子搭載面ａにはグリッド状に配列された複数のダイパッド１１が形成されている。基板１０ｂの素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部が設けられている。突起部は、図８（ｂ）に示す金型上の２つの塗布領域に対応する領域Ａおよび領域Ｂをそれぞれ囲むように形成された互いに不連続な第１の部分１２ｃと第２の部分１２ｄとを有する。すなわち、第１の部分１２ｃおよび第２の部分１２ｄは、それぞれ、領域Ａおよび領域Ｂの外側に設けられる。領域Ａおよび領域Ｂは、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形工程において、基板１０ｂが金型１２０上に塗布された蛍光体含有樹脂３０と最初に接触する領域である。第１の部分１２ａおよび第２の部分１２ｂはいずれも互いに隣接するダイパッドの間の中央を通って伸長している。基板１０ｂを使用した半導体発光装置の製造方法は、上記した実施例１の場合と同様である。
【００３３】
このように、金型１２０上における蛍光体含有樹脂３０の複数の塗布領域に対応したパターンの突起部を基板上に設けることにより、各塗布領域から金型の全面に広がる蛍光体粒子の移動を制限することが可能となる故、上記した実施例１および２の場合と同様、樹脂内における蛍光体粒子の密度分布を均一とすることができ、発光面内における発光色のむらを解消することが可能となる。
【実施例４】
【００３４】
図９（ａ）は、突起部のパターンが改変された本発明の実施例４に係る基板１０ｃの構成を示す平面図である。図９（ｂ）は、蛍光体含有樹脂３０が塗布された金型１２０の平面図である。本実施例において、蛍光体含有樹脂３０は、金型１２０のキャビティ１２２の配列に沿ってライン状に塗布される。尚、図９（ａ）において、金型上の蛍光体含有樹脂の塗布領域に対応する領域Ａが破線で示されている。
【００３５】
基板１０ｃの素子搭載面ａにはグリッド状に配列された複数のダイパッド１１が形成されている。基板１０ｃの素子搭載面ａ上には、ダイパッド１１の配列に沿って形成された突起部が設けられている。突起部は、領域Ａの長手方向に沿って伸長し且つ領域Ａを間に挟むように互いに平行となるように配置された直線状パターンを有する第１の部分１２ｅおよび第２の部分１２ｆにより構成される。領域Ａは、蛍光体含有樹脂のコンプレッション成形工程において、基板１０ｃが金型１２０上に塗布された蛍光体含有樹脂３０と最初に接触する領域である。突起部の第１の部分１２ｅおよび第２の部分１２ｆは、互いに隣接するダイパッドの間の中央を通って伸長している。基板１０ｃを使用した半導体発光装置の製造方法は、上記した実施例１の場合と同様である。
【００３６】
このように、金型１２０上における蛍光体含有樹脂３０の塗布形状に対応したパターンの突起部を基板上に設けることにより、塗布領域から金型の全面に広がる蛍光体粒子の移動を制限することが可能となる故、上記した実施例１乃至３の場合と同様、樹脂内における蛍光体粒子の密度分布を均一とすることができ、発光面内における発光色のむらを解消することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 基板
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ 突起部
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するように前記金型を前記基板に押し付けて前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、
前記基板は、前記素子搭載面上であって前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域の外側に前記複数の発光素子の配列方向に沿って伸長する突起部を有し、
前記圧縮成形する工程において、前記突起部は、前記基準面との間に間隙を有して前記基準面と対向していることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記突起部は、互いに隣接する発光素子間の中央を通って伸長していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記突起部の前記素子搭載面からの高さは、前記蛍光体粒子の平均粒径よりも大であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項４】
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を囲む環状をなしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項５】
前記発光素子は前記素子搭載面上に格子状に配列され、前記突起部は最も外側に配置される発光素子の各々と、これらに隣接する発光素子の各々との間を伸長していることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を囲む環状をなす第１の部分と、前記第１の部分の外周を囲む環状をなす第２の部分を有し、前記第１の部分の前記素子搭載面からの高さは、前記第２の部分の前記素子搭載面からの高さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体含有樹脂は前記金型の複数の領域に供給され、
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域の各々に対応する領域を囲む複数の環状をなす部分からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体含有樹脂は前記金型上において塗布形状がライン状となるように供給され、
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を挟むように平行に配置された一対の直線状パターンを有することを特徴とする請求項１乃至５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するように前記金型を前記基板に押し付けて前記蛍光体含有樹脂を圧縮成形する工程と、を含み、
前記基板は、前記素子搭載面上であって前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域の外側に前記複数の発光素子の配列方向に沿って伸長する突起部を有し、
前記圧縮成形する工程において、前記突起部は、前記基準面との間に間隙を有して前記基準面と対向していることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記突起部は、互いに隣接する発光素子間の中央を通って伸長していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記突起部の前記素子搭載面からの高さは、前記蛍光体粒子の平均粒径よりも大であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項４】
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を囲む環状をなしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項５】
前記発光素子は前記素子搭載面上に格子状に配列され、前記突起部は最も外側に配置される発光素子の各々と、これらに隣接する発光素子の各々との間を伸長していることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を囲む環状をなす第１の部分と、前記第１の部分の外周を囲む環状をなす第２の部分を有し、前記第１の部分の前記素子搭載面からの高さは、前記第２の部分の前記素子搭載面からの高さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体含有樹脂は前記金型の複数の領域に供給され、
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域の各々に対応する領域を囲む複数の環状をなす部分からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体含有樹脂は前記金型上において塗布形状がライン状となるように供給され、
前記突起部は、前記蛍光体含有樹脂の供給領域に対応する領域を挟むように平行に配置された一対の直線状パターンを有することを特徴とする請求項１乃至５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９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３３８０８（Ｐ２０１３−３３８０８Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８３９９（Ｐ２０１１−１６８３９９）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【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１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【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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