JP5506531B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置及びその製造方法に関し、特にＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を搭載した発光装置及びその製造方法に関する。

ＬＥＤを搭載した発光装置には、１つのパッケージにＬＥＤ素子を１個搭載する１チップ構成の発光装置、１つのパッケージに複数のＬＥＤ素子を搭載するマルチチップ構成の発光装置、赤、緑、青のＬＥＤ素子を搭載するＲＧＢ３イン１パッケージの発光装置などがある。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子に並列に接続された抵抗を備え、ＬＥＤ素子の輝度または発光スペクトルを一定とするように、当該抵抗の抵抗値を調整することによってＬＤＥ素子間の輝度バラツキを補償するＬＥＤ光源装置が開示されている。

特開２００７−１２９０６２号公報

ＬＥＤ素子の発光輝度は、半導体エピタキシャル層の結晶性に依存するため、ＬＥＤ素子の発光輝度を常に均一とすることは困難である。従って、例えば、１つのパッケージに１つのＬＥＤ素子を搭載する１チップ構成の発光装置においては、発光装置間において輝度のバラツキが発生する。また、１つのパッケージに複数のＬＥＤ素子を搭載するマルチチップ構成の発光装置においては、発光装置内で輝度ムラが発生する。また、ＲＧＢ３イン１パッケージの白色ＬＥＤの場合、Ｒ：Ｇ：Ｂの輝度比率が適正な比率とはならず、発光装置毎に色味の異なる白色光となってしまう。また、青色ＬＥＤと蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤにおいても、発光装置毎に色味の異なる白色光となってしまう。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ素子毎の発光輝度のバラツキに起因する発光装置間の輝度バラツキもしくは発光色バラツキまたは発光装置内の輝度ムラを低減することが可能な発光装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、主面上に素子搭載領域を有する基板と、前記基板の前記素子搭載領域に搭載された少なくとも１つの発光素子と、を含む半導体発光装置であって、前記素子搭載領域内における前記発光素子の搭載位置に応じて前記発光素子から発せられる熱の前記基板を経由した放熱経路の熱抵抗が変化するように構成されていることを特徴としている。

また、本発明の発光装置の製造方法は、所定条件下における発光素子の発光輝度を得るステップと、素子搭載領域内における前記発光素子の搭載位置に応じて前記発光素子から発せられる熱の放熱経路の熱抵抗が変化するように構成されている基板を用意するステップと、
前記発光素子の発光輝度に応じて前記素子搭載領域における前記発光素子の搭載位置を設定するステップと、設定された搭載位置に前記発光素子を搭載するステップと、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。

本発明の発光装置及び発光装置の製造方法によれば、素子搭載領域内におけるＬＥＤ素子の搭載位置に応じてＬＥＤ素子から発せられる熱の放熱経路の熱抵抗が変化するように構成されているので、素子搭載領域内においてＬＥＤ素子の搭載位置を変えることによってＬＥＤ素子の動作時におけるジャンクション温度が変化し、これによってＬＥＤ素子の発光輝度を調整することが可能となる。従って、ＬＥＤ素子の発光輝度のバラツキに起因する発光装置内における輝度ムラまたは発光装置間における発光輝度バラツキもしくは発光色バラツキを軽減することが可能となる。

本発明の実施例１に係る１チップ構成の発光装置の平面図である。 本発明の実施例１に係る１チップ構成の発光装置の断面図である。 本発明の実施例１に係るマルチチップ構成の発光装置の平面図である。 本発明の実施例２に係る発光装置の断面図である。 本発明の実施例３に係る１チップ構成の発光装置の平面図である。 本発明の実施例３に係る１チップ構成の発光装置の断面図である。 本発明の実施例３に係るマルチチップ構成の発光装置の平面図である。 本発明の実施例４に係る発光装置の平面図である。 本発明の実施例４に係る発光装置の断面図である。

以下に、本発明の実施例１に係る発光装置１を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施例１に係る発光装置１の光放射面側からみた平面図であり、図２（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図１（ａ）−（ｃ）における２ａ−２ａ線、２ｂ−２ｂ線、２ｃ−２ｃ線に沿った断面図である。

発光装置１は、基板１１上に１つのＬＥＤ素子１５を搭載した１チップ構成の発光装置である。基板１１は、例えばＡｌ_２Ｏ_３（熱伝導率：２０Ｗ／ｍ・ｋ））等からなるセラミック基板であり、ＬＥＤ素子１５を搭載する素子搭載面に、ボンディングパッド１２及び素子搭載領域１３を有する。素子搭載領域１３は、素子搭載面の中央部に設けられている。素子搭載領域１３は、基板１１の主面上に設けられた平坦な表面を有する平坦部１３Ａと、基板１１の主面から裏面（実装面）側に向けて凹んだ凹部１３Ｂとを有している。図２に示すように、凹部１３Ｂの断面は矩形状となっている。尚、平坦部１３Ａおよび凹部１３Ｂ上は、ダイアタッチ材１４の濡れ性を向上させるために導体パターンが形成されていてもよい。

ダイアタッチ材１４は、基板１１の材料であるＡｌ_２Ｏ_３よりも熱伝導率の高いＡｕＳｎ（熱伝導率：５０Ｗ／ｍ・ｋ）等からなっている。ダイアタッチ材１４は、平坦部１３Ａから凹部１３Ｂに亘る素子搭載表面が平坦となるように平坦部１３Ａ上および凹部１３Ｂ上を覆っている。すなわち、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｂ内に充填され、その厚さは、平坦部１３Ａ上よりも凹部１３Ｂ上において厚くなっている。

ＬＥＤ素子１５は、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を含んでおり、素子表面にｎ電極およびｐ電極が形成されている。ＬＥＤ素子１５は、ダイアタッチ材１４を介して素子搭載領域１３内において基板１１に接合されている。ｎ電極およびｐ電極は、ボンディングワイヤ１６を介してボンディングパッド１２と電気的に接続されている。ＬＥＤ素子１５の素子搭載領域１３内における搭載位置は、ＬＥＤ素子１５の発光輝度に応じて設定され、図１（ａ）−（ｃ）および図２（ａ）−（ｃ）に示すように可変である。ＬＥＤ素子１５の発光輝度と搭載位置との関係については後述する。

封止樹脂１７は、シリコーン樹脂等の光透過性を有する樹脂である。ＬＥＤ素子１５およびボンディングワイヤ１６は、機密性が保たれた状態で封止樹脂１７内に埋設され、塵埃、水分および振動等から保護される。尚、封止樹脂４０に、適宜蛍光体を添加することとしてもよい。

基板１１の底面には、それぞれＬＥＤ素子１５のｎ電極およびｐ電極と導電ビア（図示せず）を介して電気的に接続された２つの外部端子１８が形成されている。外部端子１８は、発光装置１を実装基板に実装する際の電気的および機械的接合部として機能する。

図２において、ＬＥＤ素子１５から発せられた熱の拡散範囲を破線で示す。ＬＥＤ素子１５から発せられた熱は、熱伝導率が比較的高いダイアタッチ材１４（ＡｕＳｎ）と熱伝導率が比較的低い基板１１（Ａｌ_２Ｏ_３）を経由して発光装置１の実装面側に向けて概ね斜め４５°の拡がりを持って拡散する。この熱の拡散範囲においてダイアタッチ材１４が占める体積の割合が大きくなるほど放熱経路における熱抵抗が小さくなり、動作時おけるＬＥＤ素子１５のジャンクション温度は低下する。ダイアタッチ材１４は、平坦部１３Ａと凹部１３Ｂにおいて厚さが異なっているため、素子搭載領域１３内におけるＬＥＤ素子１５の搭載位置を図１及び図２において横方向に移動させるとＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路における熱抵抗は連続的に変化する。

具体的には、図１（ａ）−（ｃ）に示すように、ＬＥＤ素子１５の搭載位置を図中右方向に移動していくと、すなわち、ＬＥＤ素子１５と凹部１３Ｂとがオーバーラップする部分の面積を大きくしていくと、熱の拡散範囲に含まれるダイアタッチ材１４の体積が増加する。従って、放熱経路の熱抵抗が小さくなり、その結果、ＬＥＤ素子１５の動作時におけるジャンクション温度が低下する。一般的に、所定電流下において、ＬＥＤ素子のジャンクション温度が上昇するとＬＥＤ素子の発光輝度は低下し、ジャンクション温度が低下すると発光輝度は上昇する。従って、上記構成を有する発光装置１においては、ＬＥＤ素子１５の搭載位置を変更することによってＬＥＤ素子１５の発光輝度の調整が可能である。

次に、本発明の実施例１に係る発光装置１の製造方法について説明する。はじめに、ウェハ状態のＬＥＤ素子１５の各々の発光輝度を同一条件下で測定し、得られた輝度データを素子毎に記録する。輝度データは、例えば、ＬＥＤ素子１５のウェハ上の位置と対応付けたマッピングデータとして記憶媒体に記録する。また、ウェハ面内におけるＬＥＤ素子の発光輝度の分布がある程度予測できる場合には、全てのＬＥＤ素子の発光輝度を測定せずに、いくつかのＬＥＤ素子をサンプリングすることとしても良い。

次に、基板１１を用意する。基板１１は、例えば、セラミック粉末とガラスを一定比率で配合して得られるセラミックグリーンシートにボンディングパッド１２や外部端子１８等を構成する導体パターンを印刷し、焼成することにより作製される。

次に、基板１１の素子搭載領域１３にＡｕＳｎからなるダイアタッチ材１４を例えばディスペンス法等によって塗布する。ダイアタッチ材１４は、平坦部１３Ａから凹部１３Ｂに亘る素子搭載表面が平坦となるように平坦部１３Ａ及び凹部１３Ｂ上に供給される。

次に、ダイアタッチ材１４が塗布された基板１１の素子搭載領域１３内にＬＥＤ素子１５を搭載する。ＬＥＤ素子１５の搭載位置は、予め求めておいたＬＥＤ素子１５のジャンクション温度と発光輝度との関係及びＬＥＤ素子１５の素子搭載領域１３内における搭載位置とジャンクション温度（又は熱抵抗）との関係に基づいて、ＬＥＤ素子１５の目標輝度と実測輝度との差に応じて定められる。

具体的には、上記マッピングデータから当該ＬＥＤ素子１５の輝度データを抽出し、実測輝度と目標輝度との差を求める。ＬＥＤ素子１５の実測輝度と目標輝度が一致する場合には、当該ＬＥＤ素子１５は、素子搭載領域１３の標準位置に搭載される。標準位置は、例えばＬＥＤ素子１５の中心線が平坦部１３Ａと凹部１３Ｂの境界線と重なる位置（図１（ｂ）および図２（ｂ）に示す搭載位置）に設定することができる。ＬＥＤ素子１５の実測輝度と目標輝度が一致しない場合には、予め求めておいたＬＥＤ素子１５のジャンクション温度と発光輝度との関係から、当該ＬＥＤ素子１５が目標輝度となるようなジャンクション温度を推定する。次に、予め求めておいた素子搭載位置とジャンクション温度（または熱抵抗）との関係から、当該ＬＥＤ素子１５が動作した時に推定されたジャンクション温度となるような素子搭載領域１３上の搭載位置を導出する。ＬＥＤ素子１５の実測輝度が目標輝度よりも低い場合には、ＬＥＤ素子１５は、上記標準位置よりも図１および図２において右側に搭載される（図１（ｃ）、図２（ｃ））。これにより、ＬＥＤ素子１５が上記標準位置に搭載された場合と比較して、ＬＥＤ素子１５と凹部１３Ｂとがオーバーラップする部分の面積が増大する。そして、ＬＥＤ素子１５が上記標準位置に搭載された場合と比較してＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路における熱抵抗が低くなり、ＬＥＤ素子１５の動作時のジャンクション温度が低下する。これにより、ＬＥＤ素子１５の発光輝度が目標輝度と一致するように調整される。一方、ＬＥＤ素子１５の実測輝度が目標輝度よりも高い場合には、ＬＥＤ素子１５は、上記標準位置よりも図１および図２において左側に搭載される（図１（ａ）、図２（ａ））。これにより、ＬＥＤ素子１５が上記標準位置に搭載された場合と比較して、ＬＥＤ素子１５と凹部１３Ｂとがオーバーラップする部分の面積が減少する。そして、ＬＥＤ素子１５が上記標準位置に搭載された場合と比較して、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路における熱抵抗が高くなり、ＬＥＤ素子１５の動作時のジャンクション温度が上昇する。これにより、ＬＥＤ素子１５の発光輝度が目標輝度と一致するように調整される。いずれの場合も、目標輝度と実測輝度との差が大きい程、ＬＥＤ素子１５は標準位置からの離間距離が大きくなるように搭載される。ＬＥＤ素子１５を搭載した後、リフローを行ってＬＥＤ素子１５を基板１１上に接合する。

次に、ワイヤボンディングを行って、ＬＥＤ素子１５のｐ電極及びｎ電極とボンディングパッド１２とを電気的に接続する。

最後に、ＬＥＤ素子１５及びボンディングワイヤ１６を埋設するように基板１１上にシリコーン樹脂等の光透過性を有する封止樹脂１７を充填する。なお、封止樹脂１７は、蛍光体を含む透光性樹脂であってもよい。以上の各工程を経て、発光装置１が完成する。

上記の実施例では、素子搭載領域１３上に１つのＬＥＤ素子１５を搭載する１チップ構成の発光装置について説明したが、本実施例の構成は、マルチチップ構成の発光装置にも適用することが可能である。図３は、素子搭載領域１３内に複数のＬＥＤ素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃを搭載したマルチチップ構成の発光装置１Ａの平面図である。

ＬＥＤ素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、上記した１チップ構成の場合と同様の手順により目標輝度と各々の実測輝度との差に応じて各ＬＥＤ素子の発光輝度が目標輝度と一致するように各々の搭載位置が決定される。これにより、発光装置内における輝度ムラや発光装置間における輝度バラツキが低減する。

また、ＲＧＢ３ｉｎ１パッケージにおいては、例えば赤色、緑色、青色のＬＥＤ素子毎に目標輝度を設定し、上記した１チップ構成の場合と同様の手順で、ＬＥＤ素子毎に目標輝度と実測輝度との差に応じて搭載位置を決定する。他の方法として、いずれかのＬＥＤ素子をチップ搭載領域１３内における所定位置（例えば上記した標準位置）に搭載した場合における発光輝度を推定し、これを基準として各々のＬＥＤ素子１５の発光輝度が適正な比率となるように、他の２つのＬＥＤ素子の目標輝度を設定し、上記した１チップ構成の場合と同様の手順で、ＬＥＤ素子毎に目標輝度と実測輝度との差に応じて搭載位置を決定する。このようにすることで、ＲＧＢ３ｉｎ１パッケージにおいては、発光装置間における輝度バラツキのみならず、発光色のバラツキも抑えることが可能となる。尚、マルチチップ構成の発光装置の場合、ＬＥＤ素子同士を直列に接続して、全てのＬＥＤ素子に印加される電流を同一とするのが好ましい。

このように、本発明の実施例１に係る発光装置１によれば、素子搭載領域１３内において、ダイアタッチ材１４は、平坦部１３Ａと凹部１３Ｂとで異なった厚さで形成されるので、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路の熱抵抗はＬＥＤ素子１５の搭載位置に応じて変化する。従って、ＬＥＤ素子１５の搭載位置に応じて動作時におけるジャンクション温度が変化するので、ＬＥＤ素子１５の搭載位置によってパッケージング後のＬＥＤ素子の発光輝度を調整することが可能となる。従って、目標輝度に一致させるべく搭載位置を設定することにより、ＬＥＤ素子の輝度バラツキに起因する発光装置間の輝度バラツキもしくは発光色バラツキまたは発光装置内の輝度ムラを低減することが可能となる。

上記した実施例においては、基板１１の材料としてＡｌ_２Ｏ_３を使用したが、ＡｌＮ等の他のセラミックスや、ガラスエポキシ樹脂等のセラミックス以外の他の材料も使用することも可能である。また、ダイアタッチ材１４として、ＡｕＳｎ以外にもＡｇペーストやシリコーン接着剤等を使用することも可能である。また、上記した実施例においては、ダイアタッチ材１４の熱伝導率が基板１１の熱伝導率よりも高い場合を例に説明したが、例えば基板１１の材料としてＡｌＮ（熱伝導率：１７０Ｗ／ｍ・ｋ）を選択し、ダイアタッチ材１４としてＡｇペースト（３Ｗ／ｍ・ｋ）またはシリコーン接着剤（０．２Ｗ／ｍ・ｋ）を選択した場合のように、基板１１の熱伝導率をダイアタッチ材１４の熱伝導率よりも高くすることも可能である。この場合、ＬＥＤ素子１５の発光輝度が目標輝度に一致しないときのＬＥＤ素子１５の搭載位置は、上述の例とは逆となる。すなわち、ＬＥＤ素子１５の実測輝度が目標輝度より低い場合は、ＬＥＤ素子１５を上記標準位置よりも図１及び図２に置いて左側に搭載して、ＬＥＤ素子１５と凹部１３Ｂとがオーバーラップする部分の面積を小さくし、熱抵抗を小さくする。一方、ＬＥＤ素子１５実測輝度が目標輝度より高い場合は、ＬＥＤ素子１５を上記標準位置よりも図１及び図２において右側に搭載して、ＬＥＤ素子１５と凹部１３Ｂとがオーバーラップする部分の面積を大きくし、熱抵抗を大きくする。

以下に、本発明の実施例２に係る発光装置２について図４を参照しつつ説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の実施例２に係る発光装置２の構成を示す断面図である。発光装置２は、素子搭載領域１３に、平坦部と凹部が設けられている点は上記した実施例１に係る発光装置１と同様であるが、凹部１３Ｃの構成が実施例１と異なる。凹部１３Ｃ以外の他の部分の構成は、上記した実施例１に係る発光装置１と同様である。

凹部１３Ｃは、平坦部１３Ａに隣接し且つ基板１１の主面から凹部１３Ｃの底面に向けて傾斜している側面を有している。すなわち、凹部１３Ｃの断面は、図４に示すように、台形形状となっている。かかる傾斜面は、傾斜角度αが４５°未満となるように形成される。凹部１３Ｃをかかる構成とすることにより、上記した実施例１の場合と比較してＬＥＤ素子１５の搭載位置に基づく熱抵抗の調整範囲が拡大し、これに伴ってＬＥＤ素子１５の発光輝度の調整範囲も拡大する。

図４において、ＬＥＤ素子１５から発せられた熱の拡散範囲を破線で示す。上述のように、ＬＥＤ素子１５から発せられた熱は、熱伝導率が比較的高いダイアタッチ材１４（ＡｕＳｎ）と熱伝導率が比較的低い基板１１（Ａｌ_２Ｏ_３）を経由して発光装置２の実装面側に向けて概ね斜め４５°の拡がりを持って拡散する。この熱の拡散範囲においてダイアタッチ材１４が占める体積の割合が大きくなるほど放熱経路における熱抵抗が小さくなり、動作時におけるＬＥＤ素子１５のジャンクション温度は低下する。凹部１３Ｃが、傾斜角α（α＜４５°）の傾斜面を有することにより、図４（ａ）に示すようにＬＥＤ素子１５が凹部１３Ｃに全くオーバーラップすることなく平坦部１３Ａ上に搭載された場合、ＬＥＤ素子１５から発せられた熱の拡散範囲には、凹部１３Ｃに充填された部分のダイアタッチ材１４は含まれない。つまり、ＬＥＤ素子１５から発せられた熱は、ダイアタッチ材１４の厚さが最も薄い部分のみを経由して実装面に向けて放熱される。従って、実施例１に係る図２（ａ）に示す場合と比較して、放熱経路の熱抵抗が高くなり、その結果、ＬＥＤ素子１５の発光輝度の調整範囲が拡大する。尚、上記した実施例においては、ダイアタッチ材１４の熱伝導率が基板１１の熱伝導率よりも高い場合を例に説明したが、基板１１の熱伝導率をダイアタッチ材１４の熱伝導率よりも高くすることも可能である。この場合、放熱経路における熱抵抗は、上記熱の拡散範囲においてダイアタッチ材１４が占める体積の割合が小さくなるほど放熱経路における熱抵抗が小さくなり、動作時におけるＬＥＤ素子１５のジャンクション温度は低下する。

以下に、本発明の実施例３に係る発光装置３について図５及び図６を参照しつつ説明する。図５（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施例３に係る発光装置３の光放射面側からみた平面図であり、図６（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図５（ａ）−（ｃ）における６ａ−６ａ線、６ｂ−６ｂ線、６ｃ−６ｃ線に沿った断面図である。

本発明の実施例３に係る発光装置３は、上記した実施例１に係る発光装置と比較して基板１１上の素子搭載領域１３の構成が異なる。それ以外の構成は、実施例１に係る発光装置と同様である。

基板１１は、例えばＡｌ_２Ｏ_３等のセラミックスからなり、素子搭載面に素子搭載領域１３およびボンディングパッド１２が設けられている。素子搭載領域１３には、中央部に向けて段階的に深さが深くなっている階段状の溝からなる凹部１３Ｄが設けられている。凹部１３Ｄの最上段における溝の幅Ｌ１は、ＬＥＤ素子１５の長辺の長さよりも僅かに短く且つ短辺の長さよりも長くなっている。凹部１３Ｄの最下段における溝の幅Ｌ３は、ＬＥＤ素子１５の短辺の長さよりも短くなっている。凹部１３Ｄの中段における溝の幅Ｌ２は、Ｌ１とＬ３の中間の長さを有している。

Ａｇペースト等からなるダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄを構成する階段状の溝に充填される。ダイアタッチ材１４の充填量は、図５および図６に示すように、ＬＥＤ素子１５の搭載角度に応じて定められる。ＬＥＤ素子１５の素子搭載領域１３内における搭載角度は、ＬＥＤ素子１５の実測輝度に応じて定められる。

図５（ａ）および図６（ａ）は、素子搭載領域１３内において、長辺が溝を垂直に横切るようにＬＥＤ素子１５を搭載した場合を示している。この場合、ＬＥＤ素子１５は、その長辺が凹部１３Ｄの最上段の溝を跨ぐように搭載され、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄを構成する階段状の溝を完全に充たすように供給される。例えば、基板１１の熱伝導率よりも低いダイアタッチ材を用いて、ＬＥＤ素子１５をこのように搭載した場合、ＬＥＤ素子１５の下の基板１１の厚みは最大となり、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路における熱抵抗は最大となる。

図５（ｃ）および図６（ｃ）は、素子搭載領域１３内において、長辺が溝と平行になるようにＬＥＤ素子１５を搭載した場合を示している。この場合、ＬＥＤ素子１５は、その短辺が凹部１３Ｄの最下段の溝を跨ぐように搭載され、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄを構成する階段状の溝のうち最下段の溝のみを充填するように供給される。例えば、基板１１の熱伝導率よりも低いダイアタッチ材を用いて、ＬＥＤ素子１５をこのように搭載した場合、ＬＥＤ素子１５の下の基板１１の厚みは最小となり、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路における熱抵抗は最小となる。

図５（ｂ）および図６（ｂ）は、素子搭載領域１３内において、長辺が斜め方向を向くように（例えば４５°傾けて）ＬＥＤ素子１５を搭載した場合を示している。この場合、ＬＥＤ素子１５は、その長辺が凹部１３Ｄの中段の溝を跨ぐように搭載され、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄを構成する階段状の溝のうち最下段および中段の溝を充填するように供給される。例えば、基板１１の熱伝導率よりも低いダイアタッチ材を用いて、ＬＥＤ素子１５をこのように搭載した場合、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路における熱抵抗は、上記したＬＥＤ素子１５を横置きとした場合と縦置きとした場合の中間の値となる。

次に、本発明の実施例３に係る半導体発光装置３の製造方法について説明する。はじめに、ウェハ状態のＬＥＤ素子１５の各々の輝度を同一条件下で測定し、得られた輝度データを素子毎に記録する。輝度データは、例えば、ＬＥＤ素子１５のウェハ上の位置と対応付けたマッピングデータとして記憶媒体に記録する。また、ウェハ面内におけるＬＥＤ素子の輝度の分布がある程度予測できる場合には、全てのＬＥＤ素子の輝度を測定せずに、いくつかのＬＥＤ素子をサンプリングすることとしても良い。

次に、基板１１を用意する。基板１１は、例えば、セラミック粉末とガラスを一定比率で配合して得られるセラミックグリーンシートにボンディングパッド１２や外部端子１８等を構成する導体パターンを印刷し、焼成することにより作製される。

次に、測定されたＬＥＤ素子１５の発光輝度に応じてダイアタッチ材１４の充填量およびＬＥＤ素子１５の基板１１に対する搭載角度を決定し、ＬＥＤ素子１５を基板１１上にマウントする。ＬＥＤ素子１５の搭載角度は、ＬＥＤ素子１５の目標輝度と実測輝度との差に応じて定められる。具体的には、上記マッピングデータから当該ＬＥＤ素子１５の輝度データを抽出し、実測輝度と目標輝度との差を求める。ＬＥＤ素子１５の実測輝度が目標輝度よりも例えば２０％を超えて上回る場合、当該ＬＥＤ素子１５は、例えば、基板１１の熱伝導率よりも低いダイアタッチ材を用いて、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように長辺が凹部１３Ｄの溝を垂直に横切るような搭載角度で搭載される。この場合、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄ最下段から最上段までの溝を全て充填するように供給される。ＬＥＤ素子１５の実測輝度が目標輝度に対して例えばプラスマイナス２０％以内の範囲にある場合、当該ＬＥＤ素子１５は、例えば、基板１１の熱伝導率よりも低いダイアタッチ材を用いて、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、長辺が基板１１に対して斜め方向を向くような搭載角度で搭載される。この場合、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄの最下段および中段の溝を充填するように供給される。ＬＥＤ素子１５の実測輝度が目標輝度よりも例えば２０％を超えて下回る場合、当該ＬＥＤ素子１５は、例えば、基板１１の熱伝導率よりも低いダイアタッチ材を用いて、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように長辺が凹部１３Ｄの溝と平行な方向となるような搭載角度で搭載される。この場合、ダイアタッチ材１４は、凹部１３Ｄの最下段の溝のみを充填するように供給される。このように、ＬＥＤ素子１５の発光輝度の実測値に応じて凹部１３Ｄに充填されるダイアタッチ材１４の量およびＬＥＤ素子１５の搭載角度を設定することにより、動作時におけるＬＥＤ素子１５の発光輝度が発光装置間で均一となるように調整される。尚、ＬＥＤ素子１５の搭載角度を素子搭載領域１３Ｄの溝と垂直な角度から平行な角度の間で様々に変化させて、ＬＥＤ素子１５の発光輝度を微調整することも可能である。

素子搭載領域１３内にＬＥＤ素子をマウントした後、リフロー工程を経てＬＥＤ素子１５は、基板１１に接合される。

次に、ワイヤボンディングを行って、ＬＥＤ素子１５のｐ電極及びｎ電極とボンディングパッド１２とを電気的に接続する。

最後に、ＬＥＤ素子１５及びボンディングワイヤ１６を埋設するように基板１１上にシリコーン樹脂等の光透過性を有する封止樹脂１７を充填する。なお、封止樹脂１７は、蛍光体を含む透光性樹脂であってもよい。以上の各工程を経て、発光装置３が完成する。

上記の実施例においては、１チップ構成の発光装置を例に説明したが、本実施例の構成は、マルチチップ構成の発光装置にも適用することが可能である。図７は、素子搭載領域１３内に複数のＬＥＤ素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃを搭載したマルチチップ構成の発光装置２Ａの平面図である。発光装置３Ａは、例えば３つのＬＥＤ素子１５ａ−１５ｃを有し、素子搭載領域１３内において、ＬＥＤ素子１５ａ−１５ｃに対応した互いに分離された凹部１３Ｄ_１、１３Ｄ_２、１３Ｄ_３を有している。ＬＥＤ素子１５ａ−１５ｃは例えば、同一の発光色を有しており、互いに同一の発光輝度となるように搭載角度およびダイアタッチ材１４の充填量が定められる。ＬＥＤ素子１５ａ−１５ｃの搭載角度およびダイアタッチ材１４の充填量は、ＬＥＤ素子１５ａ−１５ｃの各々の発光輝度が目標輝度と一致するようにＬＥＤ素子毎に設定される。ＬＥＤ素子１５の搭載角度およびダイアタッチ材１４の充填量の設定手順は、上記した１チップ構成の場合と同様である。発光装置３Ａをかかる構成とすることにより、発光装置間における輝度ばらつきおよび発光装置内の輝度ムラを低減させることができる。

このように、本発明の実施例３に係る発光装置３は、素子搭載領域１３内に階段状の溝により構成される凹部１３Ｄを有しており、ダイアタッチ材１４は、ＬＥＤ素子１５の搭載角度に応じて凹部１３Ｄ内に異なった量で充填される。凹部１３ＤはＬＥＤ素子１５の搭載角度を変化させたときに、ＬＥＤ素子１５の下の基板１１の厚みが変化するように構成される。これにより、ＬＥＤ素子１５から発せられた熱の放熱経路の熱抵抗は、ＬＥＤ素子１５の搭載角度に応じて変化する。ダイアタッチ材１４の充填量とＬＥＤ素子１５の搭載角度に応じて動作時におけるジャンクション温度が変化するので、ダイアタッチ材１４の充填量とＬＥＤ素子１５の搭載角度によってパッケージング後のＬＥＤ素子の発光輝度を調整することが可能となる。従って、目標輝度に一致させるべくダイアタッチ材１４の充填量およびＬＥＤ素子１５の搭載角度を設定することにより、ＬＥＤ素子の輝度バラツキに起因する発光装置間の輝度バラツキもしくは発光色バラツキまたは発光装置内の輝度ムラを低減することが可能となる。

以下に、本発明の実施例４に係る発光装置４を図８及び図９を参照しつつ説明する。図８（ａ）−（ｃ）は、実施例４に係る発光装置４の光放射面からみた平面図であり、図９（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図８（ａ）−（ｃ）における９ａ−９ａ線、９ｂ−９ｂ線、９ｃ−９ｃ線に沿った断面図である。

実施例４に係る発光装置４は、素子搭載領域１３内において基板１１の素子搭載面から裏面に達するサーマルビア１９を有している。サーマルビア１９は、例えばＣｕ又はＡｇなどからなり、基板１１を構成するＡｌ_２Ｏ_３よりも高い熱伝導率を有している。サーマルビア１９は、素子搭載領域１３の中心位置から離れた端部に配置されるが、任意の位置に配置することができる。ＬＥＤ素子１５は素子搭載領域１３内においてダイアタッチ材を介して基板１１上に結合され、ボンディングワイヤ１６を介してボンディングパッド１２と電気的に接続されている。

発光装置４は、図８（ａ）−（ｃ）及び図９（ａ）−（ｃ）に示すように、ＬＥＤ素子１５とサーマルビア１９との距離を変更するか、またはＬＥＤ素子１５とサーマルビアとがオーバーラップする面積を変更することによって、ＬＥＤ素子１５の放熱経路の熱抵抗を変化させ、ＬＥＤ素子１５の動作時のジャンクション温度を調整してＬＥＤ素子１５の発光輝度を調整する。

上述のように、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱は、発光装置３の実装面側に向けて概ね斜め４５°の拡がりを持って拡散する。従って、ＬＥＤ素子１５の搭載位置によって、ＬＥＤ素子１５の熱の拡散範囲に存在するサーマルビア１９の体積が変化し、ＬＥＤ素子１５の放熱経路の熱抵抗が変化する。具体的には、図８（ａ）−（ｃ）に示すようにＬＥＤ素子１５の搭載位置を図中右方向に変更していくと、すなわち、ＬＥＤ素子１５とサーマルビアとの距離を小さくしていくと、熱の拡散範囲内のサーマルビア１９の体積が増加する。従って、ＬＥＤ素子１５の放熱経路の熱抵抗が小さくなり、結果として、ＬＥＤ素子１５の動作時のジャンクション温度が低下していく。一般的に、所定電流下において、ＬＥＤ素子のジャンクション温度が上昇するとＬＥＤ素子の発光輝度は低下し、ジャンクション温度が低下すると発光輝度は上昇する。従って、上記構成を有する発光装置４においては、ＬＥＤ素子１５の搭載位置を変更することによってＬＥＤ素子１５の輝度の調整が可能である。

このように、本発明の実施例４に係る発光装置４によれば、素子搭載領域１３内において、サーマルビア１９が局所的に形成されるので、ＬＥＤ素子１５から発せられる熱の放熱経路の熱抵抗はＬＥＤ素子１５の搭載位置に応じて変化する。従って、ＬＥＤ素子１５の搭載位置に応じて動作時におけるジャンクション温度が変化するので、ＬＥＤ素子１５の搭載位置によってパッケージング後のＬＥＤ素子の発光輝度を調整することが可能となる。従って、目標輝度に一致させるべく搭載位置を設定することにより、ＬＥＤ素子の輝度バラツキに起因する発光装置間の輝度バラツキもしくは発光色バラツキまたは発光装置内の輝度ムラを低減することが可能となる。

１、１Ａ、２、２Ａ、３ 発光装置
１１ 基板
１２ ボンディングパッド
１３ 素子搭載領域
１３Ａ 平坦部
１３Ｂ 凹部
１３Ｃ 凹部
１４ ダイアタッチ材
１５ ＬＥＤ素子
１６ ボンディングワイヤ
１７ 封止樹脂
１８ 外部端子
１９ サーマルビア

Claims (8)

1. 主面上に素子搭載領域を有する基板と、
   前記基板の前記素子搭載領域に搭載された少なくとも１つの発光素子と、を含む発光装置であって、
   前記発光素子から発せられた熱の前記基板を経由する放熱経路の熱抵抗が、前記素子搭載領域内における前記発光素子の搭載位置に応じて変化するように構成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記基板には前記基板と熱伝導率が異なる部材が設けられ、
   前記発光素子の搭載位置に応じて前記放熱経路に含まれる前記部材の体積が変化することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記素子搭載領域には、前記基板の主面上に設けられた平坦部と、前記基板の主面から前記基板の裏面に向けて凹んだ凹部とが設けられ、
   前記発光素子は、前記平坦部から前記凹部に亘る素子搭載表面が平坦となるように前記平坦部と前記凹部を覆うダイアタッチ材を介して前記基板に接合され、
   前記ダイアタッチ材は、前記基板の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記凹部は、前記平坦部に隣接し且つ前記基板の主面から前記凹部の底面に向けて傾斜している側面を有し、前記側面の傾斜角度は前記基板の主面に対して４５°未満であることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記発光装置は複数の発光素子を有し、前記複数の発光素子の各々は、前記素子搭載領域内の、前記複数の発光素子の各々の発光輝度と目標輝度とが一致するように決定された位置に搭載されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発光装置。
6. 前記素子搭載領域は、階段状の溝からなる凹部を有しており、
   前記発光素子は、長方形であり且つ前記凹部に充填されたダイアタッチ材を介して前記基板に接合され、
   前記発光装置は、前記ダイアタッチ材の充填量および前記基板に対する前記発光素子の搭載角度に応じて前記発光素子の直下の前記基板厚みが変化するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
7. 前記発光装置は複数の発光素子を有しており、前記複数の発光素子の各々は、前記素子搭載領域内において、前記複数の発光素子の各々の発光輝度と目標輝度とが一致するように決定された搭載角度で搭載されていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 所定条件下における発光素子の発光輝度を得るステップと、
   素子搭載領域内における前記発光素子の搭載位置に応じて前記発光素子から発せられる熱の放熱経路の熱抵抗が変化するように構成されている基板を用意するステップと、
   前記発光素子の発光輝度に応じて前記素子搭載領域における前記発光素子の搭載位置を設定するステップと、
   設定された搭載位置に前記発光素子を搭載するステップと、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。

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