JP6079544B2 - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発光装置および発光装置の製造方法に係り、詳しくは、半導体発光素子を備えた発光装置と、その発光装置の製造方法とに関するものである。

特許文献１には、発光素子と、発光素子の上方および側面に位置して発光素子の光を波長変換する蛍光体を含む透光性部材からなる波長変換層と、波長変換層の側面に隣接して配置された反射部材と、発光素子および反射部材が実装される基板とを備え、波長変換層はシリコーンなどの熱硬化性樹脂により予め板状に形成されている半導体発光装置が開示されている。

特許文献２には、発光素子と、発光素子を実装する実装基板と、発光素子から出射された光を透過する光透過部材と、発光素子および光透過部材の側面を被覆する光反射性の被覆部材と、実装基板上に設けられて内部に被覆部材が充填された光反射性の枠体とを備え、光透過部材は蛍光体を含有する波長変換部材の板状体であって樹脂，ガラス，無機物から成る発光装置が開示されている。

特許文献３には、発光素子と、発光素子の上方に設けられた光透過部材と、発光素子を包囲すると共に光透過部材の側面を被覆する被覆部材とを備え、光透過部材は蛍光体を含有する波長変換部材の板状体であって樹脂，ガラス，無機物から成る発光装置が開示されている。

特開２００９−２１８２７４号公報 特開２０１１−１３４８２９号公報 ＷＯ２００９／０６９６７１号公報

特許文献１〜３の技術では、発光素子から放射された一次光（青色光）と、その一次光の一部が波長変換層または波長変換部材に含有される蛍光体で励起されることにより波長変換された二次光（黄色光）とを混色させて白色光を生成し、その白色光を発光装置の光放射面から放射する。
そのため、波長変換時に変換されなかった光エネルギーが熱エネルギーになって蛍光体が発熱するが、蛍光体の温度が上昇して波長変換の効率が低下すると共に、その発熱により発光装置の構成部材が劣化することから、蛍光体の発熱を効率的に放熱することが要求されている。

しかし、特許文献１の技術では、波長変換層がシリコーンなどの熱硬化性樹脂から成る板材であり、波長変換層の熱伝導率が低い上に、波長変換層の厚みが大きいため、蛍光体の発熱を効率的に放熱することが困難であるという問題がある。
また、特許文献２および特許文献３の技術では、波長変換部材が樹脂，ガラス，無機物から成る板材であり、波長変換部材の熱伝導率が低い上に、波長変換部材の厚みが大きいため、蛍光体の発熱を効率的に放熱することが困難であるという問題がある。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）蛍光体の発熱を効率的に放熱することが可能な発光装置を提供する。
（２）前記（１）の発光装置の簡便な製造方法を提供する。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、
基板の表面上に配設された半導体発光素子と、
半導体発光素子の上面を被覆すると共に、半導体発光素子の側面における上面近傍の部分のみを被覆し、蛍光体を含有する透明な蛍光体層と
を備えた発光装置であって、
蛍光体層において、半導体発光素子の上面を被覆する部分の膜厚は均一である。

第１の局面では、半導体発光素子から放射された一次光（青色光）と、その一次光の一部が蛍光体層に含有される蛍光体で励起されることにより波長変換された二次光（黄色光）とを混色させて白色光を生成し、その白色光を発光装置の光放射面から放射するが、その際に、波長変換時に変換されなかった光エネルギーが熱エネルギーになって蛍光体層が発熱する。

第１の局面の蛍光体層は、半導体発光素子の上面を被覆すると共に、半導体発光素子の側面における上面近傍の部分のみを被覆し、蛍光体層における半導体発光素子の上面を被覆する部分の膜厚が均一である。
そのため、第１の局面によれば、蛍光体層に相当する部材（波長変換層、波長変換部材）が板材である特許文献１〜３の技術に比べて、蛍光体層を薄くすることが可能であり、蛍光体層の発熱を半導体発光素子を介して基板へ効率的に放熱することができる。
その結果、第１の局面によれば、蛍光体層の温度上昇を抑制して波長変換の効率低下を防止すると共に、発光装置の構成部材が蛍光体層の発熱によって劣化するのを防止でき、発光装置の高出力化を図ることができる。

また、第１の局面では、蛍光体層における半導体発光素子の上面を被覆する部分の膜厚が均一であるため、発光装置の光放射面における色度の面内分布を均一にすることができる。
さらに、第１の局面では、蛍光体層が半導体発光素子の側面における上面近傍の部分のみを被覆するため、半導体発光素子の上面から蛍光体層を介して放射される光の色度と、半導体発光素子の側面から蛍光体層を介して放射される光の色度とを略同一にすることが可能になり、蛍光体層が半導体発光素子の側面全体を被覆した場合に比べて、発光装置の光放射面における色度の面内分布を均一にすることができる。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、蛍光体層は、半導体発光素子の上面を被覆する第１部分と、半導体発光素子の側面を被覆する第２部分とを備え、第１部分の表面と第２部分の表面とが面一になるように形成され、第２部分はその表面側に向かって裾野状に広がる形状である。
第２の局面によれば、蛍光体層の第２部分（半導体発光素子の側面における上面近傍を被覆する部分）の形状が最適化されるため、第１の局面の前記作用・効果を確実に得ることが可能になり、発光装置の光放射面における色度の面内分布を更に均一にすることができる。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第１の局面または第２の局面において、間隙を空けて配列された複数個の半導体発光素子を備え、個々の半導体発光素子の間には、蛍光体層が形成されていない部分が設けられている。
第３の局面によれば、複数個の半導体発光素子を配列した場合でも、蛍光体層が半導体発光素子の側面における上面近傍の部分のみを被覆することになるため、第１の局面の前記作用・効果を確実に得ることが可能になり、発光装置の光放射面における色度の面内分布を均一にすることができる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜第３の局面において、前記蛍光体層が形成されていない部分を充填し、光反射性の微粒子を含有する反射層を備える。
第４の局面によれば、個々の半導体発光素子の側面側から、各半導体発光素子の間にて蛍光体層が形成されていない部分へ放射された光が、その部分に充填されている反射層によって反射されるため、第１の局面の前記作用・効果を確実に得ることができる。

＜第５の局面＞
第５の局面は、第１〜第４の局面において、基板の表面上にて半導体発光素子を囲繞するように配設された光反射部材を備える。
第５の局面によれば、半導体発光素子の放射光を光反射部材（リフレクタ）により反射して一方向に照射することが可能であり、自動車の前方側の照度を高める必要があるヘッドライト用として好適な発光装置を実現できる。

＜第６の局面＞
第６の局面は、第１〜第５の局面において、蛍光体層を覆うように取付固定された透明な封着板を備える。
第６の局面によれば、蛍光体層および半導体発光素子が封着板によって封止されるため、耐熱性・耐候性・耐光性を向上させることが可能になり、蛍光体層および半導体発光素子の劣化を防止できる。

＜第７の局面＞
第７の局面は、第６の局面において、封着板の表面には微細な凹凸が形成されている。
第７の局面によれば、封着板の表面の凹凸により、封着板の表面から放射される光が散乱されるため、発光装置の光放射面における色度の面内分布をより均一化することが可能になり、色度ムラの抑制効果を高めることができる。

＜第８の局面＞
第８の局面は、第６の局面または第７の局面において、封着板は光散乱性を有する。
第８の局面によれば、封着板の表面から放射される光が散乱されるため、発光装置の光放射面における色度の面内分布をより均一化することが可能になり、色度ムラの抑制効果を高めることができる。

＜第９の局面＞
第９の局面は、第１〜第８の局面の発光装置の製造方法であって、
基板の表面上に半導体発光素子を配設する第１工程と、
半導体発光素子の上面のみに蛍光体層の液状の形成材料を塗布する第２工程と、
蛍光体層の液状の形成材料に平板材を押し当てた状態で蛍光体層を硬化させる第３工程とを備える。

第９の局面では、第２工程および第３工程により、第１〜第８の局面の蛍光体層に要求される形状（半導体発光素子の上面を被覆すると共に、半導体発光素子の側面における上面近傍の部分のみを被覆し、半導体発光素子の上面を被覆する部分の膜厚が均一）を容易に形成可能であるため、第１〜第８の局面の発光装置の簡便な製造方法を提供できる。

＜第１０の局面＞
第１０の局面は、第９の局面において、第３工程において、第２工程を終えた基板を裏返した状態で、平板材に押し当てる。
第１０の局面では、蛍光体層の液状形成材料の表面張力により、第１〜第８の局面の蛍光体層に要求される前記形状を確実に形成できる。

＜第１１の局面＞
第１１の局面は、第９の局面または第１０の局面において、平板材は、第６〜第８の局面の封着板である。
第１１の局面によれば、封着板を平板材に流用可能であるため、封着板を設けても製造方法が複雑化することがなく、製造コストの増大を抑制できる。
また、第１１の局面では、第３工程にて蛍光体層を硬化させた際に、硬化した蛍光体層が接着剤として機能し、半導体発光素子と封着板とが蛍光体層を介して接着固定されるため、封着板を蛍光体層に隙間無く密着させた状態で容易に取付固定することが可能になるため、第６の局面の前記作用・効果が確実に得られる。

＜第１２の局面＞
第１２の局面は、第９の局面または第１０の局面において、平板材は製造用治具であり、第３工程にて蛍光体層を硬化させた後に、平板材を蛍光体層から取り外す。
第１２の局面では、第３工程に最適な平板材を選択することにより、第１〜第８の局面の発光装置を容易に製造できる。

図１（Ａ）は、本発明を具体化した第１〜第３実施形態の発光装置１０の概略構成を示す縦断面図であり、図１（Ｂ）におけるＸ−Ｘ矢示断面図。図１（Ｂ）は発光装置１０の平面図。 図２（Ａ）は、発光装置１０の要部を拡大した縦断面図。図２（Ｂ）は、従来の発光装置１００の要部を拡大した縦断面図。 第１〜第３実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。 第１実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。 図５（Ａ）は、第１実施形態および第３実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。図５（Ｂ）は、第１〜第３実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。 第２実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。 第３実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。 第３実施形態の発光装置１０の製造方法を説明するための縦断面図。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略する。
また、各図面では、説明を分かり易くするために、各実施形態の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは異なっている。

＜第１実施形態＞
図１および図２（Ａ）に示すように、第１実施形態の発光装置１０は、絶縁基板１１、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ１２、蛍光体層１３、枠体１４、封着板１５、反射層１６、光放射面１０ａ、蛍光体層１３が形成されていない部分Ｓを備える。

絶縁基板１１は、矩形板状を成しており、例えば、絶縁材料（例えば、窒化アルミニウムなどのセラミックス材料、合成樹脂材料など）のバルク材から成る基板や、金属材料（例えば、アルミニウム合金、純銅、銅系合金など）の表面に絶縁層が形成された基板などによって形成されている。

３個のＬＥＤチップ１２は、略直方体状を成した青色ＬＥＤであり、間隙を空けて一列に配列されている。
各ＬＥＤチップ１２の下面側は、絶縁基板１１の表面上に形成されている配線層（図示略）に対して、各種接合方法（例えば、ハンダ付け、スタッドバンプ接合、金属微粒子接合、表面活性化接合など）を用い、電気的に接続されると共に取付固定されている。

蛍光体層１３は、蛍光体（例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系など）を含有する透明な基材から成り、各ＬＥＤチップ１２の上面および側面における上面近傍の部分１２ａのみを被覆するように形成されており、波長変換部材（波長変換層）として機能する
尚、蛍光体層１３の基材は、合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂など）や、ゾルゲルガラスなどによって形成されている。
そして、蛍光体層１３の膜厚は、含有する蛍光体粒子が重なり合わないような膜厚にすることが望ましく、例えば、蛍光体粒子の粒径が２０〜３０μｍの場合には、蛍光体層１３の膜厚は４０μｍ以下に設定すればよい。

枠体１４は、矩形枠状（額縁状）を成しており、蛍光体層１３に被覆された各ＬＥＤチップ１２を囲繞するように、絶縁基板１１の表面上に配置形成されている。
尚、枠体１４は、光反射性の高い材料（例えば、酸化チタン、酸化アルミニウムなど）の微粒子を含有する白色の合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）、光反射性のセラミックス材料（例えば、酸化アルミニウムなど）、光反射性の金属材料（例えば、アルミニウム合金など）などによって形成されている。

封着板（封止板）１５は、矩形板状を成しており、枠体１４の開口部に取り付けられ、蛍光体層１３と隙間無く密着している。
尚、封着板１５は、透明な合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）やガラスによって形成されている。
そして、封着板１５の表面が発光装置１０の光放射面（光放射領域、発光領域、発光部）１０ａになる。

反射層１６は、封着板１５の外周縁部と枠体１４の内周壁面と絶縁基板１１の表面とに囲繞された隙間を埋めて封止すると共に、各ＬＥＤチップ１２間にて蛍光体層１３が形成されていない部分Ｓ内に充填されるように、枠体１４の内部に注入されている。
尚、反射層１６は、光反射性の高い材料（例えば、酸化チタン、酸化アルミニウムなど）の微粒子を含有する白色の合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）などによって形成されている。

［第１実施形態の発光装置１０の製造方法］
第１工程（図３（Ａ）参照）：絶縁基板１１の表面上に形成されている配線層（図示略）に対して各ＬＥＤチップ１２を接合する。

第２工程（図３（Ｂ）（Ｃ）参照）：各ＬＥＤチップ１２の上面のみに、蛍光体層１３の液状の形成材料を塗布する。
すると、各ＬＥＤチップ１２の上面に塗布された蛍光体層１３の液状の形成材料は、表面張力により半球面状に形成され、各ＬＥＤチップ１２の上面における中央部分の膜厚が厚く、各ＬＥＤチップ１２の上面における周縁部分に近づくに連れて膜厚が薄くなる。

このとき、蛍光体層１３の基材が合成樹脂材料の場合には、静電塗布法を用い、液状の合成樹脂材料を各ＬＥＤチップ１２の上面のみに塗布する。
また、蛍光体層１３の基材がゾルゲルガラスの場合には、静電塗布法を用い、ゾルゲルガラスの液状の形成材料（例えば、テトラエトキシシランなどの金属アルコキシドなど）を各ＬＥＤチップ１２の上面のみに塗布する。

第３工程（図４、図５（Ａ）参照）：第２工程を終えた絶縁基板１１を裏返しにした状態で、封着板１５に対向させる。
そして、絶縁基板１１の裏面側に荷重をかけ、各ＬＥＤチップ１２の上面に塗布された蛍光体層１３の液状の形成材料を、封着板１５に押し当て、その状態で加熱することにより蛍光体層１３を硬化させる。

すると、各ＬＥＤチップ１２と封着板１５の間に挟まれた蛍光体層１３の膜厚が均一になる。
それと同時に、蛍光体層１３の液状形成材料の表面張力により、各ＬＥＤチップ１２の側面から封着板１５へかけて蛍光体層１３が裾野状に広がった形状になる。
そして、硬化した蛍光体層１３が接着剤として機能し、各ＬＥＤチップ１２と封着板１５とが蛍光体層１３を介して接着固定される。

このとき、蛍光体層１３の基材が合成樹脂材料の場合には、熱硬化性の合成樹脂材料を用いればよい。
また、蛍光体層１３の基材がゾルゲルガラスの場合には、ゾルゲルガラスの液状の形成材料を加水分解させた後に縮重合させてゾルとし、続いて、そのゾルから水分を除去して生じたゲルを焼結させてガラス化させることにより、ゾルゲルガラスを形成すればよい。

第４工程（図５（Ｂ）参照）：第４工程を終えた絶縁基板１１を再び裏返して元の状態（第１工程〜第３工程の状態）に戻す。
そして、絶縁基板１１の表面上に枠体１４を配置形成する。
このとき、枠体１４が合成樹脂材料の場合には、スクリーン印刷法などを用いて形成すればよい。
また、枠体１４がセラミックス材料や金属材料の場合には、別個に成形した枠体１４を絶縁基板１１に取付固定すればよい。

第５工程（図１参照）：封着板１５の外周縁部と枠体１４の内周壁面と絶縁基板１１の表面とに囲繞された隙間と、各ＬＥＤチップ１２間にて蛍光体層１３が形成されていない部分Ｓ内とに対して、反射層１６の液状の形成材料を注入した後に、反射層１６を硬化させる。
すると、硬化した反射層１６が接着剤として機能し、封着板１５と枠体１４と絶縁基板１１とが反射層１６を介して接着固定される。
また、各ＬＥＤチップ１２間にて蛍光体層１３が形成されていない部分Ｓ内に硬化した反射層１６が充填される。

［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態の発光装置１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１］発光装置１０では、各ＬＥＤチップ１２から放射された一次光（青色光）と、その一次光の一部が蛍光体層１３に含有される蛍光体で励起されることにより波長変換された二次光（黄色光）とを混色させて白色光を生成し、その白色光を発光装置１０の光放射面１０ａから放射するが、その際に、波長変換時に変換されなかった光エネルギーが熱エネルギーになって蛍光体層１３が発熱する。

蛍光体層１３は、各ＬＥＤチップ１２の上面を被覆すると共に、各ＬＥＤチップ１２の側面における上面近傍の部分１２ａのみを被覆し、蛍光体層１３における各ＬＥＤチップ１２の上面を被覆する部分の膜厚が均一である。
そのため、発光装置１０では、蛍光体層１３に相当する部材（波長変換層、波長変換部材）が板材である特許文献１〜３の技術に比べて、蛍光体層１３を薄くすることが可能であり、蛍光体層１３の発熱を各ＬＥＤチップ１２を介して絶縁基板１１へ効率的に放熱することができる。

その結果、蛍光体層１３の温度上昇を抑制して波長変換の効率低下を防止すると共に、発光装置１０の構成部材（ＬＥＤチップ１２、蛍光体層１３、枠体１４、封着板１５、反射層１６）が蛍光体層１３の発熱によって劣化するのを防止でき、発光装置１０の高出力化を図ることができる。

また、蛍光体層１３における各ＬＥＤチップ１２の上面を被覆する部分の膜厚が均一であるため、発光装置１０の光放射面１０ａにおける色度の面内分布を均一にすることができる。
尚、蛍光体層１３の屈折率を、ＬＥＤチップ１２の屈折率に近い値にすれば、発光装置１０の光取り出し効率を高めることができる。

また、図２（Ａ）に示すように、発光装置１０では、蛍光体層１３が各ＬＥＤチップ１２の側面における上面近傍の部分１２ａのみを被覆するため、各ＬＥＤチップ１２の上面から蛍光体層１３を介して放射される光αの色度と、各ＬＥＤチップ１２の側面から蛍光体層１３を介して放射される光γの色度とを略同一の白色光にすることができる。

それに対して、図２（Ｂ）に示すように、従来の発光装置１００では、蛍光体層１３が各ＬＥＤチップ１２の側面全体を被覆するため、各ＬＥＤチップ１２の上面から蛍光体層１３を介して放射される光αが白色光であるのに、各ＬＥＤチップ１２の側面から蛍光体層１３を介して放射される光γが黄色光になり、発光装置１０の光放射面１０ａにおける色度の面内分布が不均一になってしまう。

［２］図２（Ａ）に示すように、蛍光体層１３は、各ＬＥＤチップ１２の上面を被覆する第１部分１３ａと、各ＬＥＤチップ１２の側面を被覆する第２部分１３ｂとを備え、各部分１３ａ，１３ｂの表面が封着板１５に押圧されて面一になるように形成され、第２部分１３ｂはその表面側に向かって裾野状に広がる形状である。
従って、蛍光体層の第２部分１３ｂ（各ＬＥＤチップ１２の側面における上面近傍を被覆する部分）の形状が最適化されるため、前記［１］の作用・効果を確実に得ることが可能になり、発光装置１０の光放射面１０ａにおける色度の面内分布を更に均一にすることができる。

［３］図１（Ａ）および図２（Ａ）に示すように、３個のＬＥＤチップ１２の間には、蛍光体層１３が形成されていない部分Ｓが設けられている。
そのため、１個だけでなく３個のＬＥＤチップ１２を配列した場合でも、蛍光体層１３が各ＬＥＤチップ１２の側面における上面近傍の部分１２ａのみを被覆することになるため、前記［１］の作用・効果を確実に得ることが可能になり、発光装置１０の光放射面１０ａにおける色度の面内分布を均一にすることができる。

［４］図１（Ａ）および図２（Ａ）に示すように、各ＬＥＤチップ１２の間にて蛍光体層１３が形成されていない部分Ｓには、反射層１６が充填されている。
そのため、各ＬＥＤチップ１２の側面側から部分Ｓへ放射された光が、その部分Ｓに充填されている反射層１６によって反射されるため、前記［１］の作用・効果を確実に得ることができる。

［５］枠体１４および反射層１６は、絶縁基板１１の表面上にて各ＬＥＤチップ１２を囲繞するように配設された光反射部材（リフレクタ）を構成する。
そのため、各ＬＥＤチップ１２の放射光を、枠体１４および反射層１６により反射して一方向に照射することができる。
よって、発光装置１０は、特に、自動車の前方側の照度を高める必要があるヘッドライト用として好適である。

［６］蛍光体層１３を覆うように取付固定された透明な封着板１５を備え、蛍光体層１３および各ＬＥＤチップ１２が封着板１５によって封止されるため、耐熱性・耐候性・耐光性を向上させることが可能になり、蛍光体層１３および各ＬＥＤチップ１２の劣化を防止できる。

［７］第２工程（図３（Ｂ）（Ｃ）参照）および第３工程（図４、図５（Ａ）参照）により、蛍光体層１３に要求される形状（各ＬＥＤチップ１２の上面を被覆すると共に、各ＬＥＤチップ１２の側面における上面近傍の部分１２ａのみを被覆し、各ＬＥＤチップ１２の上面を被覆する部分の膜厚が均一）を容易に形成可能であるため、発光装置１０の簡便な製造方法を提供できる。

［８］第３工程（図４、図５（Ａ）参照）において、第２工程（図３（Ｂ）（Ｃ）参照）を終えた絶縁基板１１を裏返した状態で封着板１５に押し当てるため、蛍光体層１３の液状形成材料の表面張力により、蛍光体層１３に要求される前記形状を確実に形成できる。

［９］第３工程（図４、図５（Ａ）参照）において、蛍光体層１３を平坦化するのに封着板１５を用いるため、蛍光体層１３を平坦化させるための専用の製造用治具を用意する必要が無く、発光装置１０の製造コストの増大を抑制できる。

また、蛍光体層１３を硬化させた際に、硬化した蛍光体層１３が接着剤として機能し、各ＬＥＤチップ１２と封着板１５とが蛍光体層１３を介して接着固定される。
そのため、封着板１５を蛍光体層１３に隙間無く密着させた状態で容易に取付固定することが可能になるため、前記［６］の作用・効果が確実に得られる。

［１０］図３（Ｃ）に示すように、各ＬＥＤチップ１２の上面に塗布された蛍光体層１３の液状の形成材料を、このままの状態で硬化させると、各ＬＥＤチップ１２の上面からの放射光のうち、各ＬＥＤチップ１２の上面における中央部分から放射される光αは、厚い蛍光体層１３を透過するため、二次光（黄色光）の割合が大きくなるため、一次光と二次光が混色されても白色光にはならず黄色光になる。

また、図３（Ｃ）に示すように、各ＬＥＤチップ１２の上面からの放射光のうち、各ＬＥＤチップ１２の上面における周縁部分から放射される光βは、薄い蛍光体層１３を透過するため、一次光（青色光）の割合が大きくなるため、一次光と二次光が混色されても白色光にはならず黄色光になる。
従って、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、各ＬＥＤチップ１２の上面に形成されている蛍光体層１３が半球面状の場合には、発光装置１０の光放射面１０ａにおける色度の面内分布が均一にならない。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の発光装置１０の構成は、第１実施形態の発光装置１０と同じであり、第２実施形態において第１実施形態と異なるのは製造方法だけである。

第１工程（図３（Ａ）参照）：第１実施形態の第１工程と同じである。
第２工程（図３（Ｂ）参照）：第１実施形態の第２工程と同じである。

第３工程（図６参照）：第２工程を終えた絶縁基板１１を裏返さず、絶縁基板１１上に封着板１５に対向させる。
そして、封着板１５の表面側に荷重をかけ、各ＬＥＤチップ１２の上面に塗布された蛍光体層１３の液状の形成材料に、封着板１５を押し当て、その状態で加熱することにより蛍光体層１３を硬化させる。

第４工程（図５（Ｂ）参照）：第１実施形態の第４工程と同じである。
第５工程（図１参照）：第１実施形態の第５工程と同じである。

このように、第２実施形態では、第２工程を終えた絶縁基板１１を裏返すことなく、封着板１５を蛍光体層１３の液状の形成材料に押し当てる。
従って、第２実施形態では、蛍光体層１３の液状の形成材料の粘度を最適化して、蛍光体層１３に要求される前記形状（第１実施形態の前記［７］を参照）を実現することにより、第１実施形態の前記［１］〜［９］と同様の作用・効果が得られる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の発光装置１０の構成は、第１実施形態の発光装置１０と同じであり、第３実施形態において第１実施形態と異なるのは製造方法だけである。

第１工程（図３（Ａ）参照）：第１実施形態の第１工程と同じである。
第２工程（図３（Ｂ）参照）：第１実施形態の第２工程と同じである。

第３工程（図７（Ａ）（Ｂ）参照）：第２工程を終えた絶縁基板１１を裏返しにした状態で、平板状の治具板ＦＢに対向させる。
そして、絶縁基板１１の裏面側に荷重をかけ、各ＬＥＤチップ１２の上面に塗布された蛍光体層１３の液状の形成材料を、治具板ＦＢに押し当て、その状態で加熱することにより蛍光体層１３を硬化させる。

すると、各ＬＥＤチップ１２と治具板ＦＢの間に挟まれた蛍光体層１３の膜厚が均一になる。
それと同時に、蛍光体層１３の液状形成材料の表面張力により、各ＬＥＤチップ１２の側面から治具板ＦＢへかけて蛍光体層１３が裾野状に広がった形状になる。

第４工程（図７（Ｃ）参照）：硬化した蛍光体層１３から治具板ＦＢを取り外す。
第５工程（図８参照）：硬化した蛍光体層１３の平坦な表面上に接着剤（図示略）を塗布した後に、その接着剤層の表面上に封着板１５を押し当て、蛍光体層１３と封着板１５を接着剤層を介して接着固定させる。
第６工程（図５（Ｂ）参照）：第１実施形態の第４工程と同じである。
第７工程（図１参照）：第１実施形態の第５工程と同じである。

このように、第３実施形態では、治具板ＦＢを用いて蛍光体層１３を所望の形状に形成した後に、治具板ＦＢを取り外して封着板１５を蛍光体層１３に接着固定している。
従って、第３実施形態によれば、第１実施形態の前記［１］〜［８］と同様の作用・効果が得られる。
また、第３実施形態では、第３工程に最適な平板材を選択することにより、発光装置１０を容易に製造できる。
尚、第３実施形態でも、第２実施形態と同様に、第３工程において、第２工程を終えた絶縁基板１１を裏返すことなく、蛍光体層１３の液状の形成材料に治具板ＦＢを押し当てるようにしてもよい。

＜別の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［Ａ］ＬＥＤチップ１２は、３個に限らず適宜な個数にしてもよく、一列に配置するのではなく、複数列に配置したり、適宜な形状（例えば、碁盤目状など）に並べて配置してもよい。
その場合、枠体１４の形状は、ＬＥＤチップ１２の配置に合わせて適宜変更すればよい。

［Ｂ］ＬＥＤチップ１２は、どのような半導体発光素子（例えば、有機ＥＬチップなど）に置き換えてもよい。

［Ｃ］枠体１４を省き、反射層１６のみを設けるようにしてもよい。

［Ｄ］第３実施形態において、封着板１５を省き、蛍光体層１３を露出させたままにしてもよい。

［Ｅ］封着板１５の表面に微細な凹凸を形成してもよい。
その場合には、封着板１５の表面の微細な凹凸により、封着板１５の表面から放射される光が散乱されるため、発光装置１０の光放射面１０ａにおける色度の面内分布をより均一化することが可能になり、色度ムラの抑制効果を高めることができる。
尚、封着板１５の表面に微細な凹凸を形成するには、各種粗面加工法（例えば、プレス加工、サンドブラスト加工、エッチング加工など）を用いればよい。

［Ｆ］封着板１５の基材に光散乱性の高い材料（例えば、シリカ、酸化チタンなど）の微粒子を含有させてもよく、その場合には封着板１５が光散乱性を有するようになるため、前記［Ｅ］と同様の作用・効果が得られる。
ちなみに、ゾルゲルガラスなどの焼結ガラスは、内部の結晶界面により光散乱性を有する。そのため、封着板１５を焼結ガラスによって形成すれば、封着板１５が光散乱性を有するようになるため、前記［Ｅ］と同様の作用・効果が得られる。

本発明は、前記各局面および前記各実施形態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本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…発光装置
１０ａ…光放射面
１１…絶縁基板
１２…ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
１２ａ…ＬＥＤチップの側面における上面近傍の部分
１３…蛍光体層
１３ａ…蛍光体層１３の第１部分
１３ｂ…蛍光体層１３の第２部分
１４…枠体（光反射部材）
１５…封着板（平板材）
１６…反射層（光反射部材）
ＦＢ…治具板（平板材）

Claims (9)

1. 基板の表面上に配設された半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子の上面を被覆すると共に、前記半導体発光素子の側面における前記上面近傍の部分のみを被覆し、蛍光体を含有する透明な蛍光体層と
   を備えた発光装置であって、
   前記蛍光体層において、前記半導体発光素子の上面を被覆する部分の膜厚は均一である発光装置の製造方法であって、
   前記基板の表面上に前記半導体発光素子を配設する第１工程と、
   前記半導体発光素子の上面のみに前記蛍光体層の液状の形成材料を塗布する第２工程と、
   前記蛍光体層の液状の形成材料に平板材を押し当てた状態で前記蛍光体層を硬化させる第３工程と
   を備え、
   前記平板材は製造用治具であり、前記第３工程にて前記蛍光体層を硬化させた後に、前記平板材を前記蛍光体層から取り外す、
   発光装置の製造方法。
2. 前記第３工程において、前記第２工程を終えた前記基板を裏返した状態で、前記平板材に押し当てる、
   請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記平板材は、前記蛍光体層を覆うように取付固定された透明な封着板である、
   請求項１または請求項２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記封着板の表面には微細な凹凸が形成されている、
   請求項３に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記封着板は光散乱性を有する、
   請求項３または請求項４に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記蛍光体層は、前記半導体発光素子の上面を被覆する第１部分と、前記半導体発光素子の側面を被覆する第２部分とを備え、
   前記第１部分の表面と前記第２部分の表面とが面一になるように形成され、前記第２部分はその表面側に向かって裾野状に広がる形状である、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
7. 間隙を空けて配列された複数個の前記半導体発光素子を備え、
   個々の前記半導体発光素子の間には、前記蛍光体層が形成されていない部分が設けられている、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
8. 前記蛍光体層が形成されていない部分を充填し、光反射性の微粒子を含有する反射層を備えた、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記基板の表面上にて前記半導体発光素子を囲繞するように配設された光反射部材を備えた、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。

Images