JP2014220431A - 回路基板、光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

回路基板、光半導体装置およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】厚み方向他方側の光束が向上された光半導体装置を、簡易な構成で、かつ、低コストで製造することのできる、回路基板、光半導体装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】回路基板１は、ＬＥＤ４を上側に実装するための蛍光体含有基板２と、蛍光体含有基板２の上面に積層され、ＬＥＤ４と電気的に接続するための電極配線３とを備える。ＬＥＤ装置７は、回路基板１と、回路基板１の蛍光体含有基板２の上側に、電極配線３に電気的に接続されるように、実装されるＬＥＤ４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板、光半導体装置およびその製造方法、詳しくは、光半導体装置の製造方法、それに用いられる回路基板、および、それを備える光半導体装置に関する。
光半導体装置は、電極が上面に積層された回路基板と、回路基板の上に、電極と電気的に接続されるように実装される光半導体素子と、回路基板の上に、光半導体素子を被覆するように設けられる蛍光体層とを備える。光半導体装置では、回路基板の電極から電流が光半導体素子に流れ、光半導体素子から発光される光を蛍光体層によって波長変換し、波長変換された光を上方に照射している。
一方、光半導体装置の下方に対する光束を向上させるべく、例えば、透光性セラミックス基板と、その上に実装されるＬＥＤと、透光性セラミックス基板の下に設けられ、黄色蛍光体粒子を含有する第３波長変換材とを備える発光装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
特許文献１に記載の発光装置は、ＬＥＤが発光する光のうち、透光性セラミックス基板を透過して下方に向かう光の波長を第３波長変換材により変換して、波長変換後の光を下方に照射している。
国際公開ＷＯ２０１２／０９０３５０号
しかるに、光半導体装置の構成を簡易にして、製造コストを低減したい要求がある。
しかし、特許文献１の発光装置は、透光性セラミックス基板とは別に、第３波長変換材を透光性セラミックス基板の下側に備えるので、そのため、部品点数が多く、その分、光半導体装置の構成が複雑となり、また、光半導体装置の製造方法が煩雑となり、その結果、上記要求を十分に満足することができないという不具合がある。
本発明の目的は、厚み方向他方側の光束が向上された光半導体装置を、簡易な構成で、かつ、低コストで製造することのできる、回路基板、光半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の回路基板は、光半導体素子を厚み方向一方側に実装するための蛍光体含有基板と、前記蛍光体含有基板の厚み方向一方面に積層され、前記光半導体素子と電気的に接続するための電極配線とを備えることを特徴としている。
この回路基板は、蛍光体含有基板を備えるので、別途、蛍光体層を蛍光体含有基板の他方面に設けることなく、厚み方向他方側に発光される光を、蛍光体含有基板によって、波長変換することができる。そのため、光半導体装置の厚み方向他方側の光束を向上させながら、光半導体装置における部品点数を低減して、光半導体装置の構成を簡易にすることができる。その結果、光半導体装置の製造工数を低減して、製造方法を簡易として、光半導体装置の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
また、本発明の回路基板では、前記蛍光体含有基板は、透光性であることが好適である。
この回路基板によれば、蛍光体含有基板が、透光性であるので、光半導体素子から厚み方向他方側に発光される光が、蛍光体含有基板を透過しながら、波長変換される。そのため、厚み方向他方側の発光量の低下を防止することができる。
また、本発明の回路基板では、前記蛍光体含有基板は、セラミックスからなることが好適である。
この回路基板は、蛍光体含有基板がセラミックスからなるので、放熱性に優れる。
また、本発明の回路基板では、前記蛍光体含有基板は、蛍光体および硬化性樹脂を含有するＣステージの蛍光体樹脂組成物からなることが好適である。
この回路基板は、蛍光体含有基板がＣステージの蛍光体樹脂組成物からなるので、柔軟性に優れる。
本発明の光半導体装置は、上記した回路基板と、前記回路基板の前記蛍光体含有基板の厚み方向一方側に、前記電極配線に電気的に接続されるように、実装される前記光半導体素子とを備えることを特徴としている。
この光半導体装置は、回路基板が蛍光体含有基板を備えるので、蛍光体層を設けることなく、光半導体素子から厚み方向他方側に発光される光を、蛍光体含有基板によって、波長変換することができる。そのため、厚み方向他方側の光束に優れながら、部品点数を低減して、光半導体装置の構成を簡易にすることができる。その結果、光半導体装置の生産性を向上させることができる。
また、本発明の光半導体装置では、前記蛍光体含有基板の前記厚み方向一方側に設けられる封止層、反射層および蛍光体層のうち少なくともいずれか一つをさらに備えることが好適である。
この光半導体装置では、封止層によって、光半導体素子を封止して、信頼性を向上させたり、また、反射層によって、光半導体素子から発光される光を反射させて、発光効率を向上させたり、さらには、蛍光体層によって、光半導体素子から厚み方向一方側に発光される光を波長変換して、厚み方向一方側の光束を向上させることができる。
本発明の光半導体装置の製造方法は、上記した回路基板を用意する用意工程、および、光半導体素子を、前記回路基板の前記蛍光体含有基板の厚み方向一方側に、前記電極配線と電気的に接続されるように、実装する実装工程を備えることを特徴としている。
この方法によれば、光半導体素子を、回路基板の蛍光体含有基板の厚み方向一方側に、電極配線と電気的に接続されるように実装することにより、光半導体装置を製造する。そのため、光半導体装置における部品点数を低減して、その分、光半導体装置の製造工数を低減し、製造方法を簡易として、光半導体装置の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
本発明の回路基板は、光半導体装置の製造工数を低減して、製造方法を簡易として、光半導体装置の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
本発明の光半導体装置は、光半導体装置の製造工数を低減して、製造方法を簡易として、光半導体装置の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
本発明の光半導体装置の製造方法は、光半導体装置の製造工数を低減し、製造方法を簡易として、光半導体装置の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
図１は、本発明の回路基板の一実施形態を製造する方法の工程図であり、図１Ａは、蛍光体含有基板を用意する工程、図１Ｂは、電極配線を蛍光体含有基板に積層する工程を示す。 図２は、図１Ｂの回路基板によって、本発明の光半導体装置の一実施形態であるＬＥＤ装置を製造する方法の工程図であり、図２Ｃは、ＬＥＤを回路基板に実装する工程、図２Ｄは、蛍光封止層によってＬＥＤを封止する工程を示す。 図３は、本発明の光半導体装置の第２実施形態であるＬＥＤ装置を製造する方法の工程図であり、図３Ａは、回路基板を用意する工程、図３Ｂは、ＬＥＤを回路基板に実装する工程、図３Ｃは、封止層によって、複数のＬＥＤを封止する工程を示す。 図４は、本発明の光半導体装置の第３実施形態であるＬＥＤ装置を製造する方法の工程図であり、図４Ａは、回路基板を用意する工程、図４Ｂは、ＬＥＤを回路基板に実装する工程、図４Ｃは、封止層によって、複数のＬＥＤを封止する工程を示す。 図５は、本発明の光半導体装置の第４実施形態であるＬＥＤ装置の正断面図を示す。 図６は、本発明の光半導体装置の第５実施形態であるＬＥＤ装置の斜視図を示す。 図７は、本発明の光半導体装置の第６実施形態であるＬＥＤ装置の斜視図を示す。 図８は、本発明の光半導体装置の第７実施形態であるＬＥＤ装置において、ＬＥＤの回路基板への実装を説明する図面であり、図８Ａは、斜視図、図８Ｂは、正断面図を示す。
ＬＥＤ４（後述）と電極５（後述）との相対配置を明確に示すために、図３および図４では、端子８（後述）を省略し、図６および図７では、配線６（後述）および接着剤層１５（後述）を省略している。
図１において、紙面上下方向を「上下方向」（第１方向あるいは厚み方向）とし、紙面左右方向を「左右方向」（第２方向、あるいは、第１方向に直交する方向）とし、紙厚方向を「前後方向」（第３方向、あるいは、第１方向および第２方向に直交する方向）とし、具体的には、図１に記載の方向矢印に準拠する。図１以外の図面についても、図１の方向を基準する。
［第１実施形態］
図１Ｂに示すように、この回路基板１は、蛍光体含有基板２と、蛍光体含有基板２の上面（厚み方向一方面）に積層される電極配線３とを備える。
蛍光体含有基板２は、後述するＬＥＤ４（図２Ｃ参照）を上側に実装するための実装基板であって、回路基板１の外形形状に対応するように形成されている。また、蛍光体含有基板２は、蛍光体を含有する蛍光基板であり、かつ、透光性を有する透光基板である。蛍光体含有基板２は、後述するＬＥＤ４（図２Ｃ参照）から発光される青色光の一部を黄色光に変換するとともに、青色光の残部を透過させるための波長変換基板でもある。
蛍光体含有基板２は、面方向（厚み方向に対する直交方向、すなわち、左右方向および前後方向）に延びる略矩形のプレート状あるいはシート状に形成されている。蛍光体含有基板２は、例えば、蛍光体を焼結することにより形成されるセラミックスからなり、あるいは、蛍光体および硬化性樹脂を含有するＣステージの蛍光体樹脂組成物からなる。
蛍光体は、励起光として、波長３５０〜４８０ｎｍの光の一部または全部を吸収して励起され、励起光よりも長波長、例えば、５００〜６５０ｎｍの蛍光を発光する。具体的には、蛍光体としては、例えば、青色光を黄色光に変換することのできる黄色蛍光体、青色光を赤色光に変換することのできる赤色蛍光体が挙げられる。好ましくは、黄色蛍光体が挙げられる。そのような蛍光体としては、例えば、複合金属酸化物や金属硫化物などに、例えば、セリウム（Ｃｅ）やユウロピウム（Ｅｕ）などの金属原子がドープされた蛍光体が挙げられる。
具体的には、黄色蛍光体としては、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）：Ｃｅ）、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ２ＣａＭｇ２（Ｓｉ，Ｇｅ）３Ｏ１２：Ｃｅなどのガーネット型結晶構造を有するガーネット型蛍光体、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ、Ｌｉ２ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕなどのシリケート蛍光体、例えば、ＣａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕなどのアルミネート蛍光体、例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕなどの硫化物蛍光体、例えば、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮなどの酸窒化物蛍光体などが挙げられる。好ましくは、ガーネット型蛍光体、さらに好ましくは、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）が挙げられる。
赤色蛍光体としては、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕなどの窒化物蛍光体などが挙げられる。
蛍光体の形状としては、例えば、球状、板状、針状などの粒子状が挙げられる。好ましくは、流動性の観点から、球状が挙げられる。
蛍光体の最大長さの平均値（球状である場合には、平均粒子径）は、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上であり、また、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。
蛍光体の吸収ピーク波長は、例えば、３００ｎｍ以上、好ましくは、４３０ｎｍ以上であり、また、例えば、５５０ｎｍ以下、好ましくは、４７０ｎｍ以下である。
蛍光体は、単独使用または２種以上併用することができる。
蛍光体含有基板２をセラミックスから形成するには、例えば、蛍光体のための原料（蛍光体前駆体材料）を焼結して直接セラミックスを得たり、あるいは、上記した蛍光体を主成分とするセラミックス材料とし、かかるセラミックス材料を焼結することにより、蛍光体含有基板２を蛍光体セラミックスとして得る。
なお、蛍光体前駆体材料またはセラミックス材料には、バインダー樹脂、分散剤、可塑剤、焼結助剤などの添加剤を適宜の割合で添加することができる。
一方、蛍光体含有基板２をＣステージの蛍光体樹脂組成物から形成するには、まず、蛍光体と、硬化性樹脂とを配合することにより、蛍光体樹脂組成物を調製する。
硬化性樹脂は、蛍光体を分散させるマトリックスであって、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの透明樹脂などが挙げられる。好ましくは、耐久性の観点から、シリコーン樹脂組成物が挙げられる。
シリコーン樹脂組成物は、主として、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）からなる主鎖と、主鎖の硅素原子（Ｓｉ）に結合する、アルキル基（例えば、メチル基および／またはフェニル基など）またはアルコキシル基（例えば、メトキシ基）などの有機基からなる側鎖とを分子内に有している。
具体的には、シリコーン樹脂組成物としては、例えば、脱水縮合型シリコーンレジン、付加反応型シリコーンレジン、過酸化物硬化型シリコーンレジン、湿気硬化型シリコーンレジン、硬化型シリコーンレジンなどが挙げられる。好ましくは、付加反応型シリコーンレジンなどが挙げられる。
硬化性樹脂は、Ａステージで調製されており、その２５℃における動粘度は、例えば、１０〜３０ｍｍ２／ｓである。
各成分の配合割合は、蛍光体の配合割合が、蛍光体樹脂組成物に対して、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上であり、また、例えば、５０質量％以下、好ましくは、３０質量％以下である。また、樹脂１００質量部に対する蛍光体の配合割合が、例えば、１質量部以上、好ましくは、５質量部以上であり、また、例えば、１００質量部以下、好ましくは、４０質量部以下である。
硬化性樹脂の配合割合は、蛍光体樹脂組成物に対して、例えば、５０質量％以上、好ましくは、７０質量％以上であり、また、例えば、９９質量％以下、好ましくは、９５質量％以下である。
また、蛍光体樹脂組成物には、必要により、充填剤および／または溶媒を配合することもできる。
充填剤としては、例えば、シリコーン粒子（具体的には、シリコーンゴム粒子を含む）などの有機微粒子、例えば、シリカ（例えば、煙霧シリカなど）、タルク、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの無機微粒子が挙げられる。また、充填剤の最大長さの平均値（球状である場合には、平均粒子径）は、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上であり、また、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。充填剤は、単独使用または併用することができる。充填剤の配合割合は、硬化性樹脂１００質量部に対して、例えば、０．１質量部以上、好ましくは、０．５質量部以上であり、また、例えば、７０質量部以下、好ましくは、５０質量部以下である。
溶媒としては、例えば、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、例えば、キシレンなどの芳香族炭化水素、例えば、ビニルメチル環状シロキサン、両末端ビニルポリジメチルシロキサンなどのシロキサンなどが挙げられる。溶媒の配合割合は、適宜設定される。
蛍光体樹脂組成物は、蛍光体と硬化性樹脂と（必要により添加剤と）を上記した配合割合で配合し、攪拌混合することによりＡステージ状態で調製される。
その後、Ａステージの蛍光体樹脂組成物を、図示しない離型シートの表面に塗布して塗膜を形成し、その後、塗膜を、加熱によって熱硬化させること、および／または、活性エネルギー線（具体的には、紫外線）の照射によって活性エネルギー線硬化させることによって、Ｃステージの蛍光体樹脂組成物からなる蛍光体含有基板２を製造する。
蛍光体含有基板２の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ以上、好ましくは、０．１ｍｍ以上、また、例えば、３ｍｍ以下、好ましくは、１ｍｍ以下である。蛍光体含有基板２の厚みが、上記上限以下であれば、蛍光体含有基板２の優れた透光性を確保することができる。また、蛍光体含有基板２の厚みが、上記下限以上であれば、蛍光体含有基板２の強度を確保することができる。
また、蛍光体含有基板２の、厚み０．１ｍｍにおける波長８００ｎｍの光に対する透過率は、例えば、３０％以上、好ましくは、４０％以上、より好ましくは、５５％以上であり、また、例えば、７５％以下である。蛍光体含有基板２の透過率が、上記下限以上であれば、蛍光体含有基板２の透光性を向上させることができる。蛍光体含有基板２の透過率は、日本分光社製の分光光度計「Ｖ６７０」により求められる。
また、蛍光体含有基板２の２５℃における引張弾性率は、蛍光体含有基板２がＣステージの蛍光体樹脂組成物からなる場合には、例えば、２０ＭＰａ以下、好ましくは、１０ＭＰａ以下、より好ましくは、７．５ＭＰａ以下であり、例えば、０．２ＭＰａ以上である。蛍光体含有基板２の引張弾性率が上記上限以下であれば、蛍光体含有基板２の柔軟性を向上させることができる。蛍光体含有基板２の引張弾性率は、島津製作所の引張試験器「ＡＧＳ−Ｊ」により求められる。
一方、蛍光体含有基板２の熱伝導率は、蛍光体含有基板２がセラミックスからなる場合には、例えば、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは、３Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、また、例えば、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。蛍光体含有基板２の熱伝導率は、ＮＥＴＺＳＣＨ社製の「ＬＦＡ ４４７」により求められる。
電極配線３は、後述するＬＥＤ４（図２Ｃ参照）の端子８と電気的に接続するための電極５と、それに連続する配線６とを一体的に備える導体パターンとして形成されている。電極配線３は、例えば、金、銅、銀、ニッケルなどの導体から形成されている。
電極５は、１つのＬＥＤ４（図２Ｃ参照）に対して２つ（１対）設けられ、具体的には、１つのＬＥＤ４に形成される２つの端子８に対応して設けられている。
また、電極配線３の表面（上面および側面）に、図示しない保護膜を形成することもできる。保護膜は、酸化防止、あるいは、ワイヤボンディング（後述）の接続性の観点から、例えば、Ｎｉおよび／またはＡｕからなるめっき層として形成されている。
電極配線３の寸法は、適宜設定されており、具体的には、電極５の最大長さが、例えば、０．０３ｍｍ以上、好ましくは、０．０５ｍｍ以上であり、また、例えば、５０ｍｍ以下、好ましくは、５ｍｍ以下である。また、隣接する電極５間の間隔は、例えば、０．０５ｍｍ以上、好ましくは、０．１ｍｍ以上であり、また、例えば、３ｍｍ以下、好ましくは、１ｍｍ以下である。また、配線６の幅は、例えば、２０μｍ以上、好ましくは、３０μｍ以上であり、また、例えば、４００μｍ以下、好ましくは、２００μｍ以下である。
電極配線３の厚みは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２５μｍ以上であり、また、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。また、図示しない保護膜の厚みは、例えば、１００ｎｍ以上、好ましくは、３００ｎｍ以上であり、また、例えば、５μｍ以下、好ましくは、１μｍ以下である。
次いで、この回路基板１の製造方法について、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、説明する。
この方法では、まず、図１Ａに示すように、蛍光体含有基板２を用意する。
次に、この方法では、図１Ｂに示すように、電極配線３を、蛍光体含有基板２の上面に積層する。
電極配線３を蛍光体含有基板２の上面に積層する方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。
具体的には、蛍光体含有基板２がセラミックスからなる場合には、例えば、電極配線３を形成するための導体シートを蛍光体含有基板２の上面全面に接触させ、続いて、例えば、Ａｒ，Ｎ２などの不活性雰囲気中で、８００〜１２００℃の温度で加熱し、蛍光体含有基板２と導体シートとからなる接合基板を形成する方法（加熱接合法）が挙げられる。その後、導体シートをエッチングなどによって、電極配線３を形成する。
また、蛍光体含有基板２がセラミックスからなる場合には、例えば、導体の粉末に、有機化合物などのバインダーおよび溶媒を混合して調製したペーストを、蛍光体含有基板２の上面に、上記したパターンに印刷して印刷パターンを形成し、その印刷パターンに沿って、導体シートをディスペンサーによって配置して、不活性雰囲気または真空中で、上記した温度で加熱して接合する方法（印刷−加熱接合法）も挙げられる。さらに、Ｍｏ−Ｍｎ法、硫化銅法、銅メタライズ法なども挙げられる。その後、導体シートをエッチングなどによって、導体パターンを形成する。
また、電極配線３を蛍光体含有基板２の上面に積層する方法として、導体を含む導体ペーストを上記したパターンに印刷する印刷法も挙げられる。
あるいは、別途、支持フィルムあるいは離型フィルムなどの上面において、電極配線３を上記した導体パターンで形成し、電極配線３を、蛍光体含有基板２に転写する転写法も挙げられる。
蛍光体含有基板２がＣステージの蛍光体樹脂組成物からなる場合には、蛍光体樹脂組成物がセラミックスに比べて耐熱性が低いことから、好ましくは、印刷法、転写法が採用される。
一方、蛍光体含有基板２がセラミックスからなる場合には、蛍光体含有基板２と電極配線３との接合強度が向上させる観点から、好ましくは、接合法、印刷−加熱接合法が採用される。
これによって、蛍光体含有基板２および電極配線３を備える回路基板１を製造する。
次に、図１Ｂの回路基板１を用いて、ＬＥＤ装置７を製造する方法について、図２を参照して説明する。
ＬＥＤ装置７を製造する方法は、回路基板１を用意する用意工程、および、光半導体素子としてのＬＥＤ４を、回路基板１の蛍光体含有基板２の上（厚み方向一方側）に、電極配線３と電気的に接続されるように、実装する実装工程を備える。
用意工程では、図１Ｂに示す回路基板１を用意する。
実装工程を、用意工程の後に実施する。
実装工程では、図２Ｂの仮想線で示すように、まず、ＬＥＤ４を用意する。
ＬＥＤ４は、後述するフリップチップ実装に供されるフリップチップ構造が採用される（いわゆるフリップチップである）。ＬＥＤ４は、電気エネルギーを光エネルギーに変換する光半導体素子であり、例えば、厚みが面方向長さより短い断面視略矩形状に形成されている。
ＬＥＤ４としては、例えば、青色光を発光する青色ＬＥＤ（発光ダイオード素子）が挙げられる。ＬＥＤ４の寸法は、用途および目的に応じて適宜設定され、具体的には、厚みが、例えば、１０μｍ以上、１０００μｍ以下、最大長さが、例えば、０．０５ｍｍ以上、好ましくは、０．１ｍｍ以上であり、また、例えば、５ｍｍ以下、好ましくは、２ｍｍ以下である。
ＬＥＤ４の発光ピーク波長は、例えば、４００ｎｍ以上、好ましくは、４３０ｎｍ以上であり、また、例えば、５００ｎｍ以下、好ましくは、４７０ｎｍ以下である。
また、ＬＥＤ４の下部には、端子８が形成されている。端子８は、左右方向に間隔を隔てて２つ形成されており、各端子８は、電極５に対応するように、設けられている。
実装工程では、次いで、図２Ｃの矢印で示すように、ＬＥＤ４を、回路基板１に対して、フリップチップ実装する。具体的には、ＬＥＤ４を蛍光体含有基板２に実装するとともに、端子８を電極５と電気的に接続する。
詳しくは、図２Ｃの仮想線で示すように、ＬＥＤ４を、端子８が下側を向くように、回路基板１の上に配置し、次いで、図２Ｃの実線で示すように、端子８を、必要によりはんだ（図示）などの接続部材によって、電極５と接続する。
これによって、回路基板１と、回路基板１の上に実装されるＬＥＤ４とを備えるＬＥＤ装置７を製造する。
その後、必要により、封止工程を実施する。
封止工程では、図２Ｄに示すように、蛍光体および封止樹脂を含有する蛍光封止樹脂組成物からなる蛍光封止層９によって、ＬＥＤ４を封止する。
蛍光封止層９は、ＬＥＤ４から上方および側方に発光される青色光の一部を黄色光に変換するとともに、青色光の残部を透過させる蛍光体層であり、かつ、ＬＥＤ４を封止する封止層でもある。
蛍光体は、蛍光体含有基板２で例示した蛍光体と同様のものが挙げられる。蛍光体の蛍光封止層９における含有割合は、蛍光体含有基板２で例示した配合割合と同様である。
封止樹脂としては、例えば、蛍光体含有基板２で例示した透明樹脂が挙げられ、具体的には、２段階硬化型樹脂、１段階硬化型樹脂などの硬化性樹脂が挙げられる。
２段階硬化型樹脂は、２段階の反応機構を有しており、１段階目の反応でＢステージ化（半硬化）し、２段階目の反応でＣステージ化（完全硬化）する硬化性樹脂である。一方、１段階硬化型樹脂は、１段階の反応機構を有しており、１段階目の反応でＣステージ化（完全硬化）する熱硬化性樹脂である。
なお、Ｂステージは、２段階硬化型樹脂が、液状であるＡステージと、完全硬化したＣステージとの間の状態であって、硬化およびゲル化がわずかに進行し、引張弾性率がＣステージの弾性率よりも小さい状態である。
封止樹脂の配合割合は、蛍光封止樹脂組成物に対して、例えば、３０質量％以上、好ましくは、５０質量％以上であり、また、例えば、９９質量％以下、好ましくは、９５質量％以下である。
なお、蛍光封止樹脂組成物には、必要により、上記した充填剤および／または溶媒を適宜の割合で配合することもできる。
蛍光封止層９によってＬＥＤ４を封止するには、例えば、予めシート状の蛍光封止層９を形成し、次いで、その蛍光封止層９によって、ＬＥＤ４を埋設する。
封止樹脂が２段階硬化型樹脂である場合には、まず、上記した各成分を配合して、Ａステージの蛍光封止樹脂組成物を調製する。次いで、Ａステージの蛍光封止樹脂組成物を、図示しない離型シートの表面に塗布して塗膜を形成し、次いで、塗膜をＢステージ化して、Ｂステージの蛍光封止層９を形成する。その後、Ｂステージの蛍光封止層９を、ＬＥＤ４が実装された回路基板１に転写する。
蛍光封止層９を転写する際には、塗膜を回路基板１に対して圧着する。また、必要により、熱圧着する。これによって、Ｂステージの蛍光封止層９によって、ＬＥＤ４を埋設して、ＬＥＤ４を封止する。
あるいは、Ａステージの蛍光封止樹脂組成物を、回路基板１に、ＬＥＤ４を被覆するように、塗布し、これによって、蛍光封止層９によりＬＥＤ４を封止することもできる。
その後、蛍光封止層９をＣステージ化させる。
蛍光封止層９は、ＬＥＤ４の上面および側面を被覆する。
これによって、回路基板１と、回路基板１の上に実装されるＬＥＤ４と、回路基板１の上に、ＬＥＤ４を封止する蛍光封止層９とを備える。
［作用効果］
この回路基板１は、蛍光体含有基板２を備えるので、別途、特許文献１に記載されるような蛍光体層を蛍光体含有基板２の下面に設けることなく、下方に発光される光を、蛍光体含有基板２によって、波長変換することができる。そのため、ＬＥＤ装置７の下方の光束を向上させながら、ＬＥＤ装置７における部品点数を低減して、ＬＥＤ装置７の構成を簡易にすることができる。その結果、ＬＥＤ装置７の製造工数を低減して、製造方法を簡易として、ＬＥＤ装置７の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
この回路基板１によれば、蛍光体含有基板２が、透光性であるので、ＬＥＤ４から下側に発光される光が、蛍光体含有基板２を透過しながら、波長変換される。そのため、下側への発光量の低下を防止することができる。
この回路基板１は、蛍光体含有基板２がセラミックスからなれば、放熱性に優れる。
この回路基板１は、蛍光体含有基板２がＣステージの蛍光体樹脂組成物からなれば、柔軟性に優れる。
また、このＬＥＤ装置７は、回路基板１が蛍光体含有基板２を備えるので、別途、特許文献１に記載されるような蛍光体層を、蛍光体含有基板２の下側に設けることなく、ＬＥＤ４から下方に発光される光を、蛍光体含有基板２によって、波長変換することができる。そのため、下方の光束に優れながら、部品点数を低減して、ＬＥＤ装置７の構成を簡易にすることができる。その結果、ＬＥＤ装置７の生産性を向上させることができる。
さらに、このＬＥＤ装置７では、蛍光封止層９によって、ＬＥＤ４を封止して、信頼性を向上させ、かつ、蛍光封止層９によって、ＬＥＤ４から上方および側方に発光される光を波長変換して、それらの光の光束を向上させることができる。従って、ＬＥＤ装置７を、上下両面から発光できる両面発光タイプとすることができる。
また、上記した方法によれば、ＬＥＤ４を、回路基板１の蛍光体含有基板２の厚み方向一方側に、電極配線３と電気的に接続されるように実装することにより、ＬＥＤ装置７を製造する。そのため、ＬＥＤ装置７における部品点数を低減して、その分、ＬＥＤ装置７の製造工数を低減し、製造方法を簡易として、ＬＥＤ装置７の生産性を向上させて、製造コストを低減することができる。
＜変形例＞
図３以降の各図面において、上記した各部に対応する部材については、同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図２Ｄの仮想線で示すように、第１実施形態の蛍光封止層９の上に、放熱部材１０をさらに設けることもできる。
放熱部材１０は、例えば、金属、熱伝導性樹脂などの熱伝導性材料から、面方向に延びる略矩形のプレート状に形成されている。放熱部材１０の下面は、蛍光封止層９の上面全面に接触しており、また、放熱部材１０は、平面視において、蛍光封止層９を含むように配置されており、放熱部材１０は、蛍光封止層９より大きく形成されている。
ＬＥＤ装置７に放熱部材１０を設けることによって、ＬＥＤ４から生じる熱を、蛍光封止層９を介して放熱部材１０に放熱させることができる。
図２Ｄに示すように、第１実施形態の蛍光封止層９に代えて、反射層としての反射封止層１９によって、ＬＥＤ４を封止することができる。
反射封止層１９は、蛍光体を含有しない一方、光反射成分および封止樹脂を含有する反射封止樹脂組成物から形成されている。
光反射成分は、例えば、白色の化合物であって、そのような白色の化合物としては、具体的には、白色顔料が挙げられる。
白色顔料は、例えば、白色無機顔料、白色有機顔料（例えば、散乱用ビーズなど）が挙げられ、好ましくは、白色無機顔料が挙げられる。
白色無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどの酸化物、例えば、鉛白（炭酸鉛）、炭酸カルシウムなどの炭酸塩、例えば、カオリン（カオリナイト）などの粘土鉱物などが挙げられる。
白色無機顔料として、好ましくは、酸化物、さらに好ましくは、酸化チタンが挙げられる。
そのような酸化チタンは、具体的には、ＴｉＯ２、（酸化チタン（ＩＶ）、二酸化チタン）である。
酸化チタンの結晶構造は、特に限定されず、例えば、ルチル、ブルッカイト（板チタン石）、アナターゼ（鋭錐石）などであり、好ましくは、ルチルである。
また、酸化チタンの結晶系は、特に限定されず、例えば、正方晶系、斜方晶系などであり、好ましくは、正方晶系である。
光反射成分は、粒子状であり、その形状は限定されず、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。光反射成分の最大長さの平均値（球状である場合には、その平均粒子径）は、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
光反射成分の配合割合は、封止樹脂１００質量部に対して、例えば、０．５質量部以上、好ましくは、１．５質量部以上であり、また、例えば、９０質量部以上、好ましくは、７０質量部以上である。
また、光反射成分を、空孔（泡）とすることもできる。空孔は、封止樹脂との境界によって、ＬＥＤ４から発光される光を反射する。空孔の形状は、例えば、球状であり、その平均径は、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。空孔の存在割合は、体積比で、封止樹脂１００体積部に対して、例えば、３体積部以上、好ましくは、５体積部以上であり、また、例えば、８０体積部以下、好ましくは、６０体積部以下である。
上記した光反射成分は、封止樹脂中に均一に分散混合される。
また、反射樹脂組成物には、さらに、上記した充填剤を添加することもできる。つまり、充填剤を、光反射成分と併用することができる。
反射封止層１９は、上記した蛍光封止層９と同様の方法によって形成されており、ＬＥＤ４を封止する。
そして、このＬＥＤ装置７では、反射封止層１９によって、ＬＥＤ４を封止して、信頼性を向上させながら、反射封止層１９によって、ＬＥＤ４から上方および側方に向かって発光された光を下方に反射させて、下方における発光効率を向上させることができる。
また、図２Ｄの仮想線で示すように、反射封止層１９の上に、放熱部材１０をさらに設けることもできる。
ＬＥＤ装置７に放熱部材１０を設けることによって、ＬＥＤ４から生じる熱を、反射封止層１９を介して放熱部材１０に放熱させることができる。
また、第１実施形態の蛍光封止層９に代えて、封止層２９によって、ＬＥＤ４を封止することもできる。
封止層２９は、蛍光体および光反射成分を含有しない一方、封止樹脂を含有する封止樹脂組成物から形成されている。
封止層２９は、上記した蛍光封止層９と同様の方法によって形成されており、ＬＥＤ４を封止する。
そして、このＬＥＤ装置７では、封止層２９によって、ＬＥＤ４を封止して、信頼性を向上させることができる。
また、図２Ｄの仮想線で示すように、封止層２９の上に、放熱部材１０をさらに設けることもできる。
ＬＥＤ装置７に放熱部材１０を設けることによって、ＬＥＤ４から生じる熱を、封止層２９を介して放熱部材１０に放熱させることができる。
［第２実施形態］
第１実施形態では、図１Ｂに示すように、１つの蛍光体含有基板２に対して、電極５を１対設けているが、第２実施形態では、図３Ａに示すように、電極５を複数対（具体的には、４対）設けることができる。複数対の電極５は、面方向に互いに間隔を隔てて整列配置されている。
また、電極配線３は、各電極５と電気的に接続される入力電極５ａを備える。入力電極５ａは、左側端部の電極５の左側に間隔を隔てて設けられている。
配線６（図１Ｂ参照）は、図３Ａでは図示されないが、その一端が電極５に連続し、その他端が、入力電極５ａに連続するように、形成されている。
この回路基板１を用いて、ＬＥＤ装置７を製造する方法について、図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明する。
この方法は、用意工程、実装工程および封止工程を備える。
用意工程では、図３Ａに示すように、上記したパターンの電極配線３を備える回路基板１を用意する。
実装工程では、図３Ｂに示すように、複数のＬＥＤ４を、回路基板１に対して、フリップチップ実装する。具体的には、複数のＬＥＤ４の端子８（図２Ｃ参照）を、複数対の電極５と電気的に接続する。
封止工程では、まず、封止層２９を、放熱部材１０の下に積層する。
封止層２９は、放熱部材１０の周端部の下面を露出するように、放熱部材１０の中央部の下面に積層されている。
封止層２９の厚みは、例えば、１００μｍ以上、好ましくは、４００μｍ以上であり、また、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは、１．２ｍｍ以下である。
また、放熱部材１０の下面には、入力端子１１が設けられている。入力端子１１は、封止層２９の外側に、間隔を隔てて形成されている。入力端子１１には、図示しない電源が電気的に接続される。また、入力端子１１の下面には、はんだ１３が設けられている。
次いで、図３Ｃに示すように、封止層２９が積層された放熱部材１０を、ＬＥＤ４を実装する回路基板１に対して押圧する。これによって、１つの封止層２９によって、複数のＬＥＤ４をまとめて埋設して封止する。なお、封止層２９は、各ＬＥＤ４の上面を被覆する。これによって、放熱部材１０と、複数のＬＥＤ４とは、厚み方向において封止層２９を隔てて配置される。
また、封止層２９による複数のＬＥＤ４の封止とともに、はんだ１３を、入力電極５ａの上面に接触させる。
次いで、封止層２９およびはんだ１３を加熱する。これによって、封止層２９が熱硬化性樹脂を含有する場合には、封止層２９を硬化させるとともに、はんだ１３を溶融させて、入力端子１１と入力電極５ａとを電気的に接続する。
これによって、回路基板１、複数のＬＥＤ４、封止層２９および放熱部材１０を備えるＬＥＤ装置７を製造する。
このＬＥＤ装置７によれば、複数のＬＥＤ４から生じる熱を、封止層２９を介して放熱部材１０に放熱させることができる。
［第３実施形態］
第２実施形態では、図３Ｃに示すように、放熱部材１０と複数のＬＥＤ４とを、上下方向（厚み方向）に間隔を隔てているが、第３実施形態では、図４Ｃに示すように、それらを接触させる。
図４Ｂに示すように、封止層２９の厚みを、放熱部材１０の回路基板１に対する押圧時に、封止層２９が、放熱部材１０と複数のＬＥＤ４との間から排除され、かつ、入力端子１１に接触しないような厚みに調整する。具体的には、封止層２９の厚みは、例えば、封止層２９の厚みは、例えば、１００μｍ以上、好ましくは、４００μｍ以上であり、また、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは、１．２ｍｍ以下である。
封止層２９が積層された放熱部材１０を、ＬＥＤ４を実装する回路基板１に対して、封止層２９が、放熱部材１０と複数のＬＥＤ４との間から排除されるように、押圧する。
これによって、放熱部材１０と複数のＬＥＤ４とが接触する。
このＬＥＤ装置７では、複数のＬＥＤ４から生じる熱を、封止層２９を介することなく、放熱部材１０に直接放熱させることができる。
詳しくは、複数のＬＥＤ４から生じる熱を、放熱部材１０に向けて上方に放熱させる一方、ＬＥＤ４から発光する光を、蛍光体含有基板２を介して、下方に照射することができる。さらに、図示しない電源から、電流が、入力端子１１、はんだ１３および電極配線３（入力電極５ａ、配線６（図１Ｂ参照）および電極５）を介してＬＥＤ４に入力される。つまり、電流は、側方に流れる。そうすると、熱のパスが、ＬＥＤ４から上方に向かって形成され、光のパスが、ＬＥＤ４から下方に向かって形成され、電流のパスが、ＬＥＤ４に対して側方に向かって形成される。そのため、熱、光および電流のそれぞれのパスを、３方向に分離することができる。その結果、ＬＥＤ装置７の設計をシンプルにでき、かつ、放熱性を考慮したデザインにすることができる。
［第４実施形態］
第１実施形態では、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、ＬＥＤ４の下面に端子８を形成し、かかる端子８によって電極５と電気的に接続して、ＬＥＤ４を回路基板１に対してフリップチップ実装しているが、第４実施形態では、図５に示すように、ＬＥＤ４を電極５に対してワイヤボンディング接続している。
電極配線３は、蛍光体含有基板２におけるＬＥＤ４が実装される実装領域１４が確保されるパターンに形成されている。すなわち、電極配線３は、実装領域１４の外側に間隔を隔てて形成されている。
また、ＬＥＤ４は、電極５に対してワイヤボンディング接続に供されるためのフェイスアップ構造が採用される（いわゆるフェイスアップチップである）。ＬＥＤ４は、正面視において、上方に向かうに従って左右方向の長さが大きくなる略台形状に形成されている。ＬＥＤ４の上面には、１対の端子８が形成されている。
また、ＬＥＤ装置７では、ＬＥＤ４と、蛍光体含有基板２の実装領域１４との間に、接着剤層１５が設けられている。
接着剤層１５は、透光性もしくは透明の接着剤から形成されている。接着剤としては、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、それら樹脂およびフィラーを含んだペーストなどが挙げられる。
接着剤層１５は、ＬＥＤ４の下面と、蛍光体含有基板２の上面とを接着する。
接着剤層１５の厚みは、例えば、２μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上であり、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。
ＬＥＤ４を回路基板１に実装するには、ＬＥＤ４を、接着剤層１５を介して、実装領域１４に実装するとともに、ワイヤ１２によって、端子８と電極５とを電気的に接続する。
ワイヤ１２は、線状に形成され、その一端がＬＥＤ４の端子８に電気的に接続され、他端が電極５に電気的に接続されている。
ワイヤ１２の材料としては、例えば、金、銀、銅など、ＬＥＤ４のワイヤボンディング材として用いられる金属材料が挙げられ、耐腐食性の観点から、好ましくは、金が挙げられる。
ワイヤ１２の線径（太さ）は、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上であり、また、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下である。
また、ワイヤ１２は、端子８と電極５とを接続している状態において、湾曲または屈曲されて、略弧形状（例えば、三角弧形状、四角弧形状、円弧形状など）に形成されている。
第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、従来のワイヤボンディング接続であれば、ＬＥＤ４から上方および側方に向けて発光される光は、その一部が、ワイヤ１２によって遮られることによって、発光量が減少する。しかし、この第４実施形態では、図５に示すように、ＬＥＤ４から発光する光は、蛍光体含有基板２を介して下方に向かうので、上記した発光量の減少を確実に防止することができる。そのため、配線６との電気的な接続を容易に図ることのできるワイヤボンディング接続でありながら、ＬＥＤ装置７の発光量の減少を確実に防止することができる。
［第５実施形態］
第４実施形態では、図５に示すように、ＬＥＤ４を、正面視略台形状に形成しているが、ＬＥＤ４の正面視形状は特に限定されず、第５実施形態では、図６に示すように、例えば、正面視略矩形状に形成することもできる。
第５実施形態によっても、第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
［第６実施形態］
第４実施形態および第５実施形態では、図５および図６に示すように、ワイヤボンディング接続に供されるＬＥＤ４（いわゆるフェイスアップチップ）を、回路基板１に実装しているが、ＬＥＤ４の構造（タイプ）、実装方法および接続方法には特に限定されず、第６実施形態では、図７に示すように、第１実施形態〜第３実施形態のフリップチップ実装に供されるＬＥＤ４（いわゆるフリップチップ、図１〜図４参照）を、回路基板１に対してワイヤボンディング接続することもできる。
つまり、図２Ｃに示すＬＥＤ４を、上下反転させて、かかるＬＥＤ４を、図７に示すように、蛍光体含有基板２に、接着剤層１５を介して実装する。
一方、ＬＥＤ４の端子８には、ワイヤ１２を電気的に接続する。
第６実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
一方、第１実施形態のＬＥＤ装置７では、図２に示すように、ＬＥＤ４から下方に向けて発光される光は、その一部が、端子８、電極５、および、ＬＥＤ４の下側に対向配置される配線６によって遮られることによって、発光量が減少する。
しかし、他方、第６実施形態のＬＥＤ装置７では、図７に示すように、端子８がＬＥＤ４の上面に設けられ、かつ、電極配線３が、ＬＥＤ４の外側に間隔を隔てて配置されているので、図２のＬＥＤ装置７のような発光量の減少を確実に防止することができる。
［第７実施形態］
第５実施形態では、図６に示すように、ＬＥＤ４を、フェイスアップチップとして、端子８を、上側に向けて、電極５とワイヤボンディング接続しているが、第７実施形態では、図８Ａの矢印で示すように、図６のＬＥＤ４を上下反転させて、端子８を下側に向けて、図８Ｂの矢印で示すように、配線６と直接あるいは図示しないはんだを介して、電気的に接続することもできる。
第７実施形態は、図８Ａに示すフェイスアップチップのＬＥＤ４を上下反転して回路基板１に実装したものであり、図８の端子８の平面積は、図２ＣのフリップチップのＬＥＤ４の端子８の平面積に比べて、小さく設計されている。
そのため、第７実施形態によれば、ＬＥＤ４から下方に向かって発光される光のうち、端子８によって遮られる光量を、第１実施形態の図２のＬＥＤ４に比べて、抑制することができる。
［変形例］
上記各実施形態では、本発明における光半導体素子および光半導体装置として、それぞれ、ＬＥＤ４およびＬＥＤ装置７を一例として説明しているが、例えば、それぞれ、ＬＤ（レーザーダイオード）４およびレーザーダイオード装置７とすることもできる。
１ 回路基板
２ 蛍光体含有基板
３ 電極配線
４ ＬＥＤ
７ ＬＥＤ装置
９ 蛍光封止層
１０ 放熱部材
１９ 反射封止層
２９ 封止層

Claims (7)

  1. 光半導体素子を厚み方向一方側に実装するための蛍光体含有基板と、
    前記蛍光体含有基板の厚み方向一方面に積層され、前記光半導体素子と電気的に接続するための電極配線と
    を備えることを特徴とする、回路基板。
  2. 前記蛍光体含有基板は、透光性であることを特徴とする、請求項１に記載の回路基板。
  3. 前記蛍光体含有基板は、セラミックスからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の回路基板。
  4. 前記蛍光体含有基板は、蛍光体および硬化性樹脂を含有するＣステージの蛍光体樹脂組成物からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の回路基板。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路基板と、
    前記回路基板の前記蛍光体含有基板の厚み方向一方側に、前記電極配線に電気的に接続されるように、実装される前記光半導体素子と
    を備えることを特徴とする、光半導体装置。
  6. 前記蛍光体含有基板の厚み方向一方側に設けられる封止層、反射層および蛍光体層のうち少なくともいずれか一つをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載の光半導体装置。
  7. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路基板を用意する用意工程、および、
    光半導体素子を、前記回路基板の前記蛍光体含有基板の厚み方向一方側に、前記電極配線と電気的に接続されるように、実装する実装工程
    を備えることを特徴とする、光半導体装置の製造方法。
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