JP6307707B2 - 発光装置の製造システム - Google Patents

Description

本発明は、発光装置の製造システムに関する。

近年、種々の分野で光源としての発光装置にＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が用いられるようになっており、特に、白色光を発する白色ＬＥＤの需要が高まってきている。

白色ＬＥＤの発光方式として、いわゆるシングルチップ方式とマルチチップ方式とがある。シングルチップ方式は、青色を発するＬＥＤ素子と、例えば黄色、又は赤色及び緑色の蛍光体と、を組み合わせることにより、ＬＥＤ素子が発する光と蛍光体からの有色光とが混ざり合って擬似白色光を得る方式である。マルチチップ方式は、例えば青色、赤色及び緑色をそれぞれ別のＬＥＤ素子が発光し、同様に白色光を得る方式である。

シングルチップ方式を例にとると、ＬＥＤ光源の色度は、ＬＥＤ素子を封止する透光性の樹脂内における蛍光体の材料、量及び分布等によって調整される。製造上のばらつき等の理由により色度が所望の範囲から外れるとその発光装置は不良品となってしまう。不良品の発生を回避すべく透光性樹脂を硬化させた後に色度を調整する技術として、例えば特許文献１及び特許文献２が知られている。

特許第４２９２７９４号公報 特開２００９−２３１５６９号公報

特許文献１では、透光性樹脂としてＬＥＤ素子の近傍にて蛍光体を含む波長変換層と光源装置の表面側にて蛍光体を含まない非波長変換層を有しており、非波長変換層を研磨することで色度を調整する。しかしながら、このような研磨工程を有する色度調整方法では、非波長変換層が平坦な表面でない場合、例えば球面の場合に調整が困難であるという問題点がある。

特許文献２では、第１の蛍光体が分布する封止樹脂にてＬＥＤ素子を一旦封止し、封止樹脂が硬化した後に色度調整手段として第２の蛍光体が分布する第２の樹脂を封止樹脂上に形成する。しかしながら、特許文献２の色度調整方法では、封止樹脂の形成及び色度の測定の後に第２の樹脂が形成されるため、均一な色度調整層の形成が難しい。また、樹脂層の形成は外形に影響を与えるため、第２の樹脂を形成した後における再調整が困難となってしまうという問題点もある。

本発明は、以上のような課題を解決するためのものであり、所望の色度を有する発光装置が得られる発光装置の製造システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る発光装置の製造システムは、
発光素子を実装した基板に、封止樹脂及び蛍光体の混合体を充填して発光装置を形成する充填装置と、
プローブを備え、前記発光装置が発光する光を前記プローブで受光し、受光した光の色度を測定する光特性測定装置と、
前記光特性測定装置によって測定された色度が合格範囲内であるか合格範囲外であるかを判別する制御部と、
前記合格範囲外と判別された前記発光装置の表面に反射膜を形成する原子層堆積装置と、を備え、
前記反射膜は、透光性を有するとともに前記発光装置から出射される光のうち所定の波長の光を反射する膜であり、
前記制御部は、前記発光素子及び前記反射膜の構造、並びに、前記反射膜の屈折率及び膜厚をパラメータとして変化させた際の色度測定値に関するデータベースを備え、前記合格範囲外の色度と前記データベースとに基づいて前記合格範囲内の色度となるまでに形成すべき前記反射膜の前記屈折率及び前記膜厚を決定し、
前記原子層堆積装置は、
排気装置を具備する成膜室と、
前記成膜室内部に前記反射膜の材料を含む原料ガスを供給する給気部と、
前記成膜室内部の載置台に前記合格範囲外と判別された前記発光装置を設置する設置手段と、を備え、
前記制御部によって決定された前記屈折率及び前記膜厚に基づき、前記発光装置上にＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により前記反射膜を形成する、
ことを特徴とする。

前記設置手段は、測定された色度に基づいて前記発光装置をグループ分けし、等しい色度範囲の複数個の発光装置を前記載置台に設置し、
前記原子層堆積装置は、前記複数個の発光装置に同時に前記反射膜を形成する、
こととしてもよい。

前記成膜室内で前記発光装置を移動させる駆動機構をさらに備え、
前記光特性測定装置の前記プローブは、前記成膜室内に配置されており、
前記駆動機構は、前記プローブが受光するための第１の位置と、前記第１の位置から離隔しており前記反射膜を形成するための第２の位置と、の間で前記発光装置を移動させる、
こととしてもよい。

前記光特性測定装置の前記プローブは、前記成膜室外に配置されており、
前記成膜室は、前記プローブと対面する位置において透過性の壁部を備え、
前記光特性測定装置は、前記壁部を通して前記成膜室内の前記発光装置の前記色度を測定し、
前記原子層堆積装置は、前記色度を測定した状態で前記発光装置に前記反射膜を形成する、
こととしてもよい。

前記充填装置は、前記合格範囲内の色度と異なる目標色度となるように前記発光装置を形成する、
こととしてもよい。

本発明によれば、所望の色度を有する発光装置が得られる発光装置の製造システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る発光装置の製造方法によって製造された発光装置を示す断面図である。 図１に示す発光装置の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ），（ｂ）は、発光装置の製造工程を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図３に引き続き発光装置の製造工程を示す断面図である。 図４に引き続き発光装置の製造工程を示す断面図である。 図５の製造工程の変形例を示す断面図である。 図５に引き続き発光装置の製造工程を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、発光装置の色度（ｘ，ｙ）をプロットしたグラフである。 図７に引き続き発光装置の製造工程を示すとともに、原子層堆積装置を示す模式図である。 比較例としてスパッタ法で形成された透明膜の例を示す写真である。 本発明の第２実施形態に係る発光装置の色度調整方法の対象となる発光装置を示す断面図である。 色度調整方法の一工程と、原子層堆積装置を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示すとともに、原子層堆積装置を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示すとともに、原子層堆積装置を示す模式図である。 図１４に引き続き発光装置の製造工程を示す模式図である。 本発明の第５実施形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示すとともに、成膜装置を示す模式図である。 第５実施形態の変形例を示す模式図である。 本発明の第６実施形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示すとともに、原子層堆積装置を示す模式図である。 表面実装型発光装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１に発光装置１０を示す。発光装置１０は、導電体１２ａ，１２ｂと、ＬＥＤ素子１３と、ワイヤ１４ａ，１４ｂと、封止樹脂１５と、蛍光体１６と、透明樹脂１７と、透明膜１８と、を備える。発光装置１０は、いわゆる砲弾型の発光装置である。

導電体１２ａ，１２ｂは、互いに離隔して配置されている。導電体１２ａ，１２ｂは、それぞれ一方の端部が外部に露出し、他方の端部は透明樹脂１７にて封止されている。導電体１２ｂの他方の端部、即ちＬＥＤ素子１３が実装される側には、逆円錐台形状又は逆角錐台形状の凹部である反射部１９が形成されている。

ＬＥＤ素子１３は、電流の印加により青色光を発する発光素子である。ＬＥＤ素子１３は、その表面に後述のように２つの電極１３ａ，１３ｂが設けられたチップ状の素子として形成されている。

ワイヤ１４ａ，１４ｂは、ＬＥＤ素子１３の２つの電極と導電体１２ａ，１２ｂとをそれぞれ電気的に接続する。ワイヤ１４ａ，１４ｂは、例えばＡｕなどの金属材料を用いて製造することができる。

封止樹脂１５は、ＬＥＤ素子１３の上面及び側面を封止するように反射部１９内に満たされ、図示の上方に向けて凸部となる曲面をもって形成されている。封止樹脂１５は、密着性、耐熱性及び透光性を有する材料から製造される。例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが用いられる。

蛍光体１６は、封止樹脂１５内に分散するように分布している。蛍光体１６は、ＬＥＤ素子１３からの光により励起されて蛍光を発する。本実施形態における蛍光体１６は赤色の蛍光体と緑色の蛍光体との２種類が用いられている。

透明樹脂１７は、封止樹脂１５の全体を覆うように形成されており、ほぼ半球状をなしている。この形状により、発光装置１０が発する光はほぼ半球状に拡がることとなる。透明樹脂１７は透光性を有しており、封止樹脂１５と同様にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等から製造される。本実施形態ではシリコーン樹脂から形成されている。

透明膜１８は、透明樹脂１７の表面に形成された薄膜である。透明膜１８の屈折率は透明樹脂１７の屈折率よりも大きい。本実施形態では、透明樹脂１７としてシリコーン樹脂が、透明膜１８の材料としてＴｉＯ_２が用いられる。

透明膜１８には、透光性があり、波長４５０ｎｍにおける屈折率が１．７以上の材料を用いることが望ましい。透明膜１８の波長４５０ｎｍにおける屈折率が１．９以上であれば更に好ましく、所定の波長の光を反射する効果が高まる。あるいは、透明膜１８と透明樹脂１７の屈折率差を０．３以上とすることが望ましい。透明膜１８と透明樹脂１７の屈折率差は０．５以上であれば更に好ましい。透明膜１８と透明樹脂１７の屈折率差が大きいことにより、色度の調整幅を大きくすることができる。透明膜１８の屈折率は３．０を上限とすればよい。容易に準備できる材料として、透明膜１８の屈折率は２．６を上限としてもよい。透明膜１８は透明無機膜であってもよい。透明無機膜を用いることにより、上記屈折率差を得ることができる。またはＴｉ等の金属を添加することにより屈折率を高めた樹脂材料であってもよい。比較例として、シリコーン樹脂にＳｉＯ_２膜を形成した場合、色度は変化するが変化量が小さい。シリコーン樹脂にＡｌ_２Ｏ_３膜を形成した場合、ＳｉＯ_２膜形成時に比較して色度変化量が十分に大きく、生産装置として色度調整する場合には、透明膜１８と透明樹脂１７の屈折率差を０．３以上とすることが望ましい。

また、透明膜１８の厚みは１００ｎｍ以下とすることが望ましい。厚みが１００ｎｍ以下であることにより、光束の低下を微小とすることができる。より好ましくは透明膜１８の厚みは５０ｎｍ以下であってもよい。更に、透明樹脂１７にシリコーン樹脂のような線膨張係数の大きい材料を用いる場合には、成膜により樹脂膜に熱履歴が生じる場合があるが、透明膜１８の厚みが小さいことにより熱履歴の影響を低減できる。

次に、発光装置１０の動作について説明する。

発光装置１０に所定の電流が印加されると、ＬＥＤ素子１３は青色光を発する。その青色光によって蛍光体１６が励起され、赤色と緑色の光を発する。これにより、ＬＥＤ素子１３からの青色光並びに蛍光体１６からの赤色光及び緑色光が混合し、擬似白色光として封止樹脂１５、透明樹脂１７及び透明膜１８を透過して外部に出射される。

このとき、透明膜１８によって光の一部が反射され外部には出射されない。具体的には、青色光の一部が透明膜１８から透明樹脂１７の内部に向けて反射することとなる。これにより、透明膜１８から出射される白色光は、透明樹脂１７を透過する光に比べて、色度のバランスがやや赤色及び緑色が強くなる方向に変化する。透明膜１８によって反射される光の波長範囲及び反射率は透明膜１８と透明樹脂１７との屈折率差、及び透明膜の厚みにより異なるため、調整色度にあわせて透明膜の材料及び厚みを決定すればよい。

次に、本実施形態に係る発光装置１０の製造方法について、図２のフローチャートに従って説明する。以下、図面は各製造工程を説明するため概略図であり寸法通りでない。

まず、ＬＥＤ素子１３を導電体１２ａ，１２ｂ上に実装する（ステップＳ１０）。図３（ａ）に示すように、導電体１２ａと凹部（反射部１９）を有する導電体１２ｂとを所定の位置に配置しておく。導電体１２ｂの反射部１９の底面にＬＥＤ素子１３を電極１３ａ，１３ｂが上になるように搭載する。次いで、図３（ｂ）に示すように、ボンディング装置３１を使用して、ＬＥＤ素子１３の電極１３ａと導電体１２ａとをワイヤ１４ａにて電気的に接続する。同様に、ＬＥＤ素子１３の電極１３ｂを導電体１２ｂにワイヤ１４ｂにて電気的に接続する。

続いて、蛍光体及び封止樹脂を充填する（ステップＳ２０）。ここでは、図４（ａ）に示すように、ワイヤ１４ａ，１４ｂが接続されたＬＥＤ素子１３を封止するように、封止樹脂１５及び蛍光体１６の混合体を充填装置（図４（ａ）ではノズル３２のみ表示）によって導電体１２ｂの凹部に充填する。その後、図４（ｂ）に示すように、封止樹脂１５がほぼ球面状の外形をなす状態にて、封止樹脂１５を硬化させる（ステップＳ３０）。

続いて、先の工程での封止樹脂１５による封止体と、露出しているワイヤ１４ａ，１４ｂと、導電体１２ａ，１２ｂの一部をさらに封止する（ステップＳ４０）。

まず、図５に示すように、導電体１２ａ，１２ｂの先端部が上になるようにモールド型３３に設置する。例えば金属から製造されるモールド型３３は、透明樹脂１７となる部分の形状に合わせて凹部が形成されている。その凹部に、封止樹脂１５による封止体が入るようにし、図示しない支持手段によってモールド型３３の凹部の入口にて係止されるようにする。次いで、充填装置（図５ではノズル３４のみ表示）を使用して、モールド型３３の所定の入口から凹部内に透明樹脂１７を充填する。図５では透明樹脂１７がほぼ全量充填された状態である。従って、導電体１２ａ，１２ｂの先端部は透明樹脂１７によってモールドされずに露出している。その後、モールドした透明樹脂１７を硬化させる。本明細書では、この状態を後述の半完成品１００とする。なお、半完成品１００は、製造工程においては便宜上完成品としての発光装置１０とは区別されるが、所定の電源に接続されることで発光装置として機能する点においては同じである。

なお、図６に示すように複数の発光装置を同時に形成してもよい。この場合、図６におけるモールド型３３には複数の凹部が設けられており、充填装置のノズル３４によって順次凹部に透明樹脂１７を充填することができる。図３及び図４に示す工程においても複数同時処理すればよい。

続いて、ＬＥＤ発光装置の色度を調整する（ステップＳ５０）。この工程では、まず半完成品１００に対して図７に示すような構成で色度を測定する。

光特性測定装置４０は、光特性測定室４１と、電源４２と、プローブ４３と、測定装置４４と、載置台４７と、制御部４８と、を備える。

半完成品１００を光特性測定室４１内の所定の載置台４７に設置する。半完成品１００の導電体１２ａ，１２ｂを電源４２に接続する。光特性測定室４１内の半完成品１００の透明樹脂１７の上方にはプローブ４３を設ける。プローブ４３は、半完成品１００からの光を検出する受光体である。本実施形態ではプローブ４３はボウル状の形状を有しており、その内面が半完成品１００の透明樹脂１７に対向している。プローブ４３は、測定装置４４に接続されている。測定装置４４は、プローブ４３が検出した光を測定し、図８のようなＣＩＥ（国際照明委員会）−ＸＹＺ表色系に基づき色度（ｘ，ｙ）として利用される測定結果を出力する装置である。制御部４８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Rondom Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されており、光特性測定装置４０の動作全般を制御する。実施例ではボウル状のプローブにより全方向の光を受光するが、指定角度方向の光を受光してもよい。あるいは移動可能なプローブを用いて各角度方向の光をそれぞれ受光してもよい。なお、本工程においては色度と同時に全光束を測定するが、色度、全光束に限らず、各種光特性を測定することとしてもよい。

図７における色度測定による結果は、図８（ａ）〜（ｃ）の例えば×印にてプロットされる。図８（ａ）〜（ｃ）では、例として９個の発光装置に対して測定結果がプロットされている。各発光装置にはそれぞれ１〜９のサンプル番号を付し、同図には測定結果と対応サンプル番号を示す。この結果が、発光装置としての所定の合格範囲内であれば問題ないが、図８（ａ）の×印の例はいずれも青色が強く色度は合格範囲から外れているものとする。

色度が合格範囲外である半完成品１００に対して、図９に示すＡＬＤ装置５０を用いて、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法により透明樹脂１７の表面に透明膜１８を形成する。なお、ＡＬＤ法には例えば熱ＡＬＤ法及びＰＥ−ＡＬＤ（Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition）法を使用することができる。特に、本明細書で説明するような発光装置においては、比較的低温度でかつ緻密な層を形成することができるＰＥ−ＡＬＤ法が好ましい。

本実施形態では透明膜１８の材料としてＴｉＯ_２を使用する。ＴｉＯ_２による透明膜１８は、シリコーン樹脂から形成された透明樹脂１７の材料の屈折率（約１．４１）よりも高い約２．４２の屈折率を有している。透明膜１８は、短波長側の光、すなわち本実施形態では青色の光を反射する反射膜として機能することで、発光装置１０として外部に出射される光の色度を長波長側に変化させる効果を有する。図８（ａ）の×印に示す色度の測定結果に基づいて、透明膜１８の膜厚が調整される。本実施形態では、色度調整対象と同構造の素子に同材料の反射膜を形成し、膜厚と色度との相関を得て対象素子に形成する反射膜の膜厚を決定した。具体的な実施では、素子及び反射膜の構造、屈折率、及び膜厚をパラメータとして変化させた際の色度測定値を予めデータベース化し、データベースを参照して反射膜の屈折率及び膜厚を決定すればよい。

透明膜１８の形成はＡＬＤ装置５０を使用して行う。ＡＬＤ装置５０は、成膜室５１と、給気部５２と、排気装置５３と、載置台５７と、制御部５８と、を備える。給気部５２及び排気装置５３は成膜室５１に連設されている。制御部５８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されており、ＡＬＤ装置５０の動作全般を制御する。

透明膜１８の成膜工程は概略以下の通りである。まず、半完成品１００を成膜室５１内の所定の載置台５７に設置して、給気部５２からＴｉを含む原料ガスを成膜室５１内に供給する。実施例ではチタンテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ）を用いたが原料ガスの種類はこれに限定されない。Ｔｉ原子を半完成品１００の表面に吸着させた後に、原料ガスを排気装置５３によってパージする。その後、酸化ガスを成膜室５１内に供給し半完成品１００のＴｉ原子を酸化させてＴｉＯ_２を形成する。酸化ガスを成膜室５１からパージした後、所望の膜厚になるまで、上記サイクルを継続する。本実施の形態ではサンプル番号１〜３の発光装置に１０ｎｍのＴｉＯ_２を、サンプル番号４〜６の発光装置に２０ｎｍのＴｉＯ_２を、サンプル番号７〜９の発光装置に３０ｎｍのＴｉＯ_２を形成した。

図９に示すように半完成品１００に対する透明膜１８の形成が終了した後、当該半完成品１００に対して図７の光特性測定装置４０を使用して色度の再測定を行う。図８（ａ）〜（ｃ）の□印が再測定の結果を示す。図８（ａ）は１０ｎｍのＴｉＯ_２を形成した際の色度変化を、図８（ｂ）は２０ｎｍのＴｉＯ_２を形成した際の色度変化を、図８（ｃ）は３０ｎｍのＴｉＯ_２を形成した際の色度変化を示す。×印同様に、□印にもそれぞれサンプル番号を示している。これにより、同一サンプル番号の印に着目すると×印からそれぞれ□印へ色度が変化していることがわかる。これは青色が透明膜１８で反射されることによって青色の成分が減少し、出射光全体としては長波長側の赤色及び緑色が比較的強くなることを意味する。また、透明膜１８の厚みが大きいほど色度変化が大きく、膜厚を調整することで色度調整ができることがわかる。

図８（ａ）の□印にプロットされることで発光装置としての色度が合格範囲内となり、これによって図１に示す発光装置１０が完成する。

実際に色度が合格範囲内となった発光装置１０の全光束を測定した結果、１０ｎｍのＴｉＯ_２を形成したサンプル番号１〜３の発光装置の平均変化率は-１．４％、２０ｎｍのＴｉＯ_２を形成したサンプル番号４〜６の発光装置の平均変化率は-３．１％、３０ｎｍのＴｉＯ_２を形成したサンプル番号７〜９の発光装置の変化率は-４．２％であった。透明膜１８の形成前と比較して光束変化量は極わずかであり、色度調節を可能としながら全光束低下を微小に抑えるという従来にない効果を奏することできた。

同様に、Ｎｂを含む原料ガスを供給してＮｂ_２Ｏ_５膜を形成したサンプルと、Ｔａを含む原料ガスを供給してＴａ_２Ｏ_５膜を形成したサンプルを準備し、色度測定及び全光束測定を実施した結果、いずれも全光束低下を抑えながら色度が変化することを確認した。

本実施形態では、発光装置の半完成品１００に対して透明樹脂１７の表面に透明膜１８を形成する。透明膜１８の膜厚は数十ｎｍ程度で非常に薄いため、発光装置の外形に与える影響が非常に小さい。また、本実施形態のようなＡＬＤ法によれば原子層を１層ずつ成膜できるため、膜厚の制御が容易であり、且つ均一性の高い膜を形成することができる。従って、製造ラインに色度調整工程を追加することで、製品の歩留まりを向上させることができる。

透明樹脂１７に用いられるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂は線膨張係数が大きく、スパッタ法や蒸着法により透明膜を形成すると膜にクラックが生じてしまうが、ＡＬＤ法を用いることによりクラックのない膜を成膜することができる。従って、ＡＬＤ法にて透明膜を形成することで、製品の歩留まりを向上させることができる。比較例として、図１０にスパッタ法にて形成した１３ｎｍの透明膜を示す。スパッタ法では透明樹脂と透明膜の密着力が弱く、１３ｎｍの極薄膜であってもクラックが生じて透明膜が剥離している。これに対して、ＡＬＤ法では透明樹脂と透明膜の密着力が強く、クラック及び剥離は生じない。

また、発光装置１０の製造工程において、最終製品に要求される色度と異なる目標色度に設定し、本実施形態のような原子層堆積装置にて所望の色度に追い込む構成とすれば、更に製品の歩留まりを向上させることができる。例えば、色度座標におけるｘ値又はｙ値を、最終製品に要求される色度よりも小さい値に目標設定して半完成品１００を成形し、それぞれに必要な膜厚のＴｉＯ_２膜を成膜してｘ値又はｙ値を増加させればよい。

以上のように、所定の色度調整効果を有する透明膜を追加的に成膜することによって、外形への影響を抑制しながら所望の色度を実現することができる。従って、本実施形態によれば、表面が非平坦面であっても均一で外形への影響が小さい色度調整層（透明膜１８）を形成することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では透明膜１８が形成される前の発光装置を便宜上半完成品１００として説明した。この他に、本実施形態のようにいわゆる完成品の発光装置に対しても色度の調整をすることができる。

図１１に、本実施形態にて色度調整に供される発光装置３０を示す。発光装置３０は、基板１１と、導電体１２ａ，１２ｂと、ＬＥＤ素子１３と、ワイヤ１４ａ，１４ｂと、封止樹脂１５と、蛍光体１６と、透明樹脂１７と、を備える。発光装置３０は、第１実施形態で説明した発光装置１０とはいわゆる砲弾型の発光装置である点で同様であるが、基板１１を備えており透明膜１８が形成されていない点で異なる。

図１１に示された発光装置３０に対して色度調整をする場合も、上述した図２の色度調整工程（ステップＳ５０）に従って行う。即ち、第１実施形態の半完成品１００を本実施形態の発光装置３０に置き換え、図７〜９を用いて説明した工程に従って、透明膜１８を形成すればよい。図１２に、図９と同様のＡＬＤ装置５０の成膜室５１内で発光装置３０の透明樹脂１７の表面に透明膜１８が形成された様子を示す。

本実施形態のように、例えば色度が合格範囲から外れている不良品に対して、色度調整用の透明膜を形成することができる。完成品であるが色度が合格範囲から外れている不良品に対して、本実施形態に基づき色度を調整することにより、不良品として従来廃棄していた製品を救済することができる。ＬＥＤ発光装置製造ラインの最終工程に本実施形態による色度調整工程を設けることにより、製造ラインにおける良品率を向上させることができる。

なお、本明細書において発光装置１０（半完成品１００）と発光装置３０とはそれぞれ構造の代表例を示す一例であり、例えば基板１１の有無は便宜的なものに過ぎない。従って、半完成品１００も発光装置３０もそれぞれ本明細書の各実施形態の色度調整に供することができる。また、例えば発光装置３０の形状を半完成品として取り扱ってもよく、半完成品１００の形状を完成品として取り扱ってもよい。

（第３実施形態）
前述の各実施形態では、１つの対象物（完成品又は半完成品）に対して透明膜１８を成膜する例について説明した。この他にも、本実施形態のように複数の対象物をまとめてＡＬＤ法によって透明膜１８を成膜することとしてもよい。なお、本実施形態以降では対象物を第１実施形態で説明したような半完成品１００として説明するが、前述のように完成品を対象物としてもよい。

図１３に示すように、例えば１０個の半完成品１００が成膜室５１内の所定の載置台５７上に並べて設置されている。成膜室５１は移載機５６を備える。移載機５６は、載置台５７上に複数の半完成品１００を搭載する機構である。実施例では、成膜室５１の外部に搬出した載置台５７に、移載機５６を用いて複数の発光装置１０を移載し、移載後の載置台５７を成膜室５１内部の所定の位置に搬入する。実施例では移載機５６を成膜室５１の外部に設けるが、移載機５６が成膜室５１の外部と内部との間で複数の発光装置１０を移載してもよい。この状態で、前述の各実施形態と同様に、給気部５２及び排気装置５３を使用して成膜室５１内に原料ガス及び酸化ガスをそれぞれ供給／パージする。これにより、透明膜１８が半完成品１００の表面に形成される。所望の膜厚になるまで繰り返しこのサイクルを継続する。本実施形態では、複数の発光装置１０の色度を予め測定してグループ分けし、等しい色度範囲の半完成品１００を移載機５６を用いて載置台に搭載し、同時に処理する構成とする。色度範囲の等しい半完成品１００を同時処理することにより、同じ厚みの透明膜１８を成膜することで、複数を同時に合格範囲の色度に揃えることができる。

ＡＬＤ法を用いることにより、ガスによって複数の半完成品１００に対しても均一性の高い透明膜１８を形成することができるので、ＬＥＤ発光装置のような量産品に対して特に効果的である。なお、図示では半完成品１００が１０個の例を示したが、ＡＬＤ装置５０の仕様や半完成品１００の大きさ、透明膜１８の成膜条件により１度の処理に供することのできる個数は適宜決定される。

（第４実施形態）
前述の各実施形態では、半完成品１００又は発光装置１０の色度の測定工程と透明膜１８の形成工程とをそれぞれ別の光特性測定装置４０及びＡＬＤ装置５０を用いて行った。この他にも本実施形態のように、両者の装置の機能を１つの室内で行うこととしてもよい。

図１４に示すように、本実施形態では、光特性測定装置４０の機能とＡＬＤ装置５０の機能とを１つの処理室７１について行うハイブリッド型の成膜装置７０を用いる。したがって、本実施形態では、半完成品１００を移動させることにより、色度の測定と透明膜の成膜を実施させる。

処理室７１内の所定の位置に、半完成品１００を設置する。半完成品１００の上方にはプローブ４３が配置されている。本実施形態では、半完成品１００はアーム４６に固定されている。駆動機構４５によって、半完成品１００を図示の位置から左右方向に移動することが可能である。なお、アーム４６に半完成品１００を固定しておき、駆動機構４５に対するアーム４６の移動によって半完成品１００を左右方向に移動させることとしてもよい。また、制御部７８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されており、成膜装置７０の動作全般を制御する。

色度の測定においては、図１４に示すように、プローブ４３が半完成品１００の上方、すなわち光の出射方向に対面する位置に配置される。そして、第１実施形態と同様に、電源４２、プローブ４３及び測定装置４４を用いて半完成品１００の色度が測定される。

続いて、透明膜１８の形成工程では図１５に示すように半完成品１００をプローブ４３から離隔した位置に移動させることとする。図示していないが、プローブ４３を原料ガス等から保護するためのシールド（遮蔽）板等を設けることとしてもよい。図１５の状態で、給気部５２及び排気装置５３を用いて第１実施形態と同様にＡＬＤ法によって半完成品１００の表面に透明膜１８が形成される。

その後、透明膜１８が形成された半完成品１００を再び図１４の位置に戻し、色度を再度測定する。色度が合格範囲内となることで、発光装置１０が完成する。

本実施形態のような構成とすることにより、色度の測定工程、透明膜の形成工程、及び膜形成後の色度の再測定工程を１つの処理装置で実施できる。これにより、工程の時間短縮及びコストの低減を図ることができる。図１４及び図１５では１つの半完成品１００に対して透明膜１８を成膜する例について説明したが、複数の半完成品、完成品又はそれらの組み合わせを同時に処理してもよい。

（第５実施形態）
図１６に、色度測定と透明膜の成膜を同時に行う例を示す。成膜装置７５は、成膜室８１と、電源４２と、プローブ４３と、測定装置４４と、給気部／排気部８２と、載置台８７と、制御部７８と、を備える。給気部／排気部８２に代えて、図９のように給気部５２と排気装置５３とを備えることとしてもよい。制御部７８は、成膜装置７５における色度測定と透明膜の成膜との全般を制御する。

図１６の例では、プローブ４３を成膜室８１の外部に配置する。そして、プローブ４３に対面する成膜室８１の壁をガラス等の透過性の部材で構成する。これにより、プローブ４３を原料ガスから保護することができる。あるいは、プローブ４３を成膜室８１内に配置し、プローブ４３の前面に、プローブ４３を原料ガスから保護する透過性の遮蔽板を設けてもよい。成膜室８１内の載置台８７上に設置された半完成品１００を電源４２に接続して発光させ、光特性を測定した状態で成膜を実施する。透過性の遮蔽板又は透過性の成膜室壁には成膜により膜が堆積するため、プローブが受光する光が変化する。測定装置は堆積膜に起因する光変化を計算により除去し、透明膜１８が成膜された半完成品１００の実色度を算出すればよい。堆積膜に起因する光変化は、堆積膜の屈折率及び膜厚から算出可能である。ＡＬＤ装置では、原子層を１層ずつ堆積するため、原料ガス供給とパージのサイクルにより、膜厚が測定可能であり、原料ガスと反応ガスの種類により屈折率が特定可能である。ｉｎ−ｓｉｔｕ色度測定により、所望の色度で成膜を終了することが可能となる。

変形例として、成膜室の内部に光ファイバを導入する例を図１７に示す。図１７に示す成膜装置７５は、真空雰囲気である成膜室８１の内部に光ファイバ９０を導入し、大気下に検出部９１を配置する。その他の構成は図１６に同じである。光ファイバを成膜室８１の内部に複数配置し、夫々の位置において分光特性を検出し、色度を測定する。図１７に示す例では、半完成品１００の複数方向の色度を測定する。この他にも、光ファイバ及び検出部を１セットのみ備え、１方向の色度のみを測定してもよい。全方向の光束については、別工程で測定する。

本実施形態のような構成とすることにより、色度の測定工程、透明膜の形成工程、及び膜形成後の色度の再測定工程を１つの処理装置で実施できる。これにより、工程の時間短縮及びコストの低減を図ることができる。

（第６実施形態）
図１８にＡＬＤ装置８０を用いる実施形態を示す。ＡＬＤ装置８０は、成膜室８１と、給気部８２〜８４と、排気装置８５と、ガスシャワー８６と、成膜対象となる半完成品１００を搭載する載置台８７と、ＲＦ(Radio Frequency：高周波)電源８８と、制御部８９と、を備える。給気部８２〜８４及び排気装置８５は成膜室８１に連設されている。制御部８９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されており、ＡＬＤ装置８０の動作全般を制御する。

ガスシャワー８６は載置台８７に対向配置され、ＲＦ電源８８に接続される。本実施形態では成膜室８１及び載置台８７を接地するが、新たなＲＦ電源を設けて載置台８７にＲＦを印加してもよい。ガスシャワー８６にＲＦ電力を印加することにより、成膜室８１内部にプラズマが生成される。給気部８２は原料ガスであるチタンテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ）供給源に、給気部８３は反応ガスである酸素供給源に、給気部８４は不活性ガスであるアルゴン供給源にそれぞれ接続される。原料ガス、反応ガス、及び不活性ガスは、いずれもガスシャワー８６から成膜室８１内部に導入される。本実施形態ではチタンテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ）、酸素、及びアルゴンを用いたがガスの種類はこれに限定されず、目的の膜に合わせて適宜選択すればよい。原料ガスの導入及び停止は、給気部８２のＯＮ／ＯＦＦにより行う。制御部８９は、ＲＦ電力の印加時間、ガス導入のタイミングを制御するため、給気部８２〜８４及びＲＦ電源８８に信号を送信する。

透明膜１８の成膜工程は概略以下の通りである。まず、半完成品１００を搭載する図示しない基板トレーを載置台８７に設置して、給気部８２及び給気部８４をＯＮし、ガスシャワー８６からＴｉを含む原料ガスと不活性ガスを成膜室８１内に供給する。Ｔｉ原子を半完成品１００の表面に吸着させた後に、給気部８２をＯＦＦし原料ガスをパージする。

その後、給気部８３をＯＮし、酸化ガスを成膜室８１内に供給する。次いでガスシャワー８６にＲＦを印加し、半完成品１００のＴｉ原子を酸化させてＴｉＯ_２を形成する。Ｔｉ原子の酸化は、ＲＦの印加時間により制御する。給気部８３をＯＦＦして酸化ガスを成膜室５１からパージした後、給気部８４はＯＮしたまま、所望の膜厚になるまで、上記サイクルを継続する。成膜対象に対面するガスシャワー８６にＲＦを印加することにより、成膜対称面に対してプラズマを均等に生成することができる。

給気部のＯＮ／ＯＦＦ及びＲＦ電力の印加時間により精度良く膜厚を制御することができる。半完成品１００のように砲弾型の成膜対象であっても、膜のつきまわりがよく、均一な膜を形成することができる。

本実施形態では図示しない搬送装置を用いて成膜室８１の真空雰囲気を維持したまま基板トレーを成膜室内部に搬入するが、手動で搬入する場合は基板トレーを載置台８７に設置してから所定の真空度まで成膜室内部を真空排気すればよい。

本実施形態では、ガスシャワー８６を対向電極として機能させるが、ガスシャワーとは別にＲＦ電極を配置してもよい。また、本実施形態では容量結合プラズマを生成するが、ＲＦ電極に代えてコイルを配置し、誘導結合プラズマを生成してもよい。

なお、この発明は上述した実施形態や具体例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

前述の各実施形態では砲弾型の発光装置１０等を例として説明したが、発光装置の形状はこれには限られない。例えば、図１９のような表面実装型の発光装置も用いることができる。

図１９に示すように、発光装置２０は、基板２１、導電体２２ａ，２２ｂ、ＬＥＤ素子２３、ワイヤ２４ａ，２４ｂ、封止樹脂２５、蛍光体２６及び透明膜２８を備える。

樹脂、セラミック等から形成された基板２１の一方の表面に逆円錐台形状又は逆角錐台形状の凹部である反射部２９が形成されている。反射部２９の底面上にＬＥＤ素子２３が塔載されている。従って、発光装置２０からの出射光は、反射部２９の傾斜面の角度に従って拡がることとなる。

導電体２２ａ，２２ｂは基板２１にモールドされる等の方法で固定されており、反射部２９の底面及び基板２１の外部に導電体２２ａ，２２ｂの一部が露出している。ＬＥＤ素子２３の２つの電極はそれぞれワイヤ２４ａ，２４ｂによって導電体２２ａ，２２ｂと電気的に接続されている。

蛍光体２６が分布した封止樹脂２５は、ＬＥＤ素子２３を封止するとともに、基板２１に形成された反射部２９内に充填されている。ＬＥＤ素子２３、封止樹脂２５及び蛍光体２６はそれぞれ発光装置１０におけるＬＥＤ素子１３、封止樹脂１５及び蛍光体１６と同様のものを使用することができる。

本変形例では、封止樹脂２５の表面及びその周囲の基板２１の表面は同一平面であり、その同一平面上に透明膜２８が形成されている。本変形例では発光装置１０における透明樹脂１７に相当する部分が形成されていないが、封止樹脂２５上に別途透明樹脂が形成されその上に透明膜２８が形成されていてもよい。なお、透明膜２８を形成するにあたっては、前述の各実施形態に従い、ＡＬＤ装置又はハイブリッド型の成膜装置を用いて行うことができる。対象物は、砲弾型と同様に製品（完成品）であってもよく完成前の部品（半完成品）であってもよい。その他、いわゆる砲弾型及び表面実装型以外のＬＥＤ発光装置の形状について透明膜を形成することとしてもよい。

また、上述の各実施形態では透明膜の材料としてＴｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５を使用したが、その他にＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２等の高屈折率材料を使用することができる。各実施形態及び比較例で使用した材料の、波長４５０ｎｍにおける屈折率を実測した結果、ＴｉＯ_２２．４、ＺｎＯ１．９、Ｔａ_２Ｏ_５２．２、Ｎｂ_２Ｏ_５２．４、ＺｒＯ_２２．１、ＨｆＯ_２２．０、ＳｉＯ_２１．５、Ａｌ_２Ｏ_３１．７であった。

また、上述の各実施形態では、青色のＬＥＤ素子並びに赤色及び緑色の蛍光体の組み合わせとして説明した。この他にも、青色のＬＥＤ素子及び黄色の蛍光体の組み合わせや、青色、赤色及び緑色のＬＥＤ素子等を組み合わせるマルチチップ方式の発光装置に本明細書の製造方法、特に色度調整方法を適用することとしてもよい。

また、発光装置には例えばヒートシンク等の部品が一体として形成されていてもよい。
（付記）
（付記１）
排気装置を具備する成膜室と、
前記成膜室内部に原料ガスを供給する給気部と、
前記成膜室内部の所定の位置に発光装置を設置する手段を備え、
予め測定された前記発光装置の色度測定結果に基づき、
前記発光装置上に、透光性を有するとともに前記発光装置から出射される光のうち所定の波長の光を反射する反射膜を形成する、
ことを特徴とする原子層堆積装置。
（付記２）
前記発光装置は、
複数色の光を混合して発する発光体と、
前記発光体を封止するように形成され、透光性を有する透光部材を備え、
前記透光部材の屈折率よりも、前記反射膜の屈折率が大きい、
ことを特徴とする付記１に記載の原子層堆積装置。
（付記３）
前記透光部材の屈折率と前記反射膜の屈折率との差が０．３以上である、
ことを特徴とする付記２に記載の原子層堆積装置。
（付記４）
前記発光体は、青色光を発する発光ダイオード素子と前記青色光に励起されて蛍光を発する蛍光体とを備える、
ことを特徴とする付記２又は３に記載の原子層堆積装置。
（付記５）
前記透光部材は砲弾型の形状を有する、
ことを特徴とする付記２乃至４のいずれか１つに記載の原子層堆積装置。
（付記６）
前記反射膜の材料は、ＴｉＯ _２ 、ＺｎＯ、Ｔａ _２ Ｏ _５ 、Ｎｂ _２ Ｏ _５ 、ＺｒＯ _２ 、ＨｆＯ _２ 及びＡｌ _２ Ｏ _３ からなる群から選択された１種の材料である、
ことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１つに記載の原子層堆積装置。
（付記７）
前記発光装置の色度を測定する光特性測定装置を備え、
前記光特性測定装置は、
前記発光装置の導電体に接続する接続端子と、
前記接続端子に接続する電源と、
前記発光装置に対向配置され、前記発光装置が出射する光を受光するプローブと、
前記プローブに接続され、前記プローブが受光した光を測定する測定装置と、を備える、
ことを特徴とする付記１に記載の原子層堆積装置。
（付記８）
発光素子を塔載する塔載工程と、
前記発光素子からの光によって励起され蛍光を発する蛍光体を含有する透光部材で前記発光素子を封止する封止工程と、
前記発光素子に発光させ、前記蛍光との混合光の色度を測定する測定工程と、
測定された色度に基づいて、前記透光部材上に、透光性を有するとともに前記混合光のうち所定の波長の光を反射する反射膜を形成する反射膜形成工程と、を備え、
前記反射膜をＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により形成する、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
（付記９）
前記封止工程によって形成された複数個の封止体を同一の処理室内に設置し前記反射膜形成工程に供する、
ことを特徴とする付記８に記載の発光装置の製造方法。
（付記１０）
発光体が発する複数色の混合光を出射し、出射面に透光部材が形成された発光装置の色度調整方法であって、
前記発光装置が出射する光の色度を測定し、
前記色度に基づいて、前記透光部材の表面に、透光性を有するとともに前記発光体が発する光のうち所定の波長の光を反射する反射膜をＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により形成する、
ことを特徴とする発光装置の色度調整方法。
（付記１１）
予め測定された前記発光装置の色度に基づいて、前記発光装置をグループ分けし、
等しい色度範囲の前記発光装置を同時に処理する、
ことを特徴とする付記１０に記載の発光装置の色度調整方法。

１０，２０，３０ 発光装置
１１，２１ 基板
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ 導電体
１３，２３ ＬＥＤ素子
１３ａ，１３ｂ 電極
１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ ワイヤ
１５，２５ 封止樹脂
１６，２６ 蛍光体
１７ 透明樹脂
１８，２８ 透明膜
１９，２９ 反射部
３１ ボンディング装置
３２，３４ ノズル
３３ モールド型
４０ 光特性測定装置
４１ 光特性測定室
４２ 電源
４３ プローブ
４４ 測定装置
４５ 駆動機構
４６ アーム
４７，５７，８７ 載置台
４８，５８，７８，８９ 制御部
５０，８０ ＡＬＤ装置
５１，８１ 成膜室
５２，８２，８３，８４ 給気部（又は給気部／排気部）
５３，８５ 排気装置
５６ 移載機
７０，７５ 成膜装置
７１ 処理室
８６ ガスシャワー
８８ ＲＦ電源
９０ 光ファイバ
９１ 検出部
１００ 半完成品

Claims (5)

1. 発光素子を実装した基板に、封止樹脂及び蛍光体の混合体を充填して発光装置を形成する充填装置と、
   プローブを備え、前記発光装置が発光する光を前記プローブで受光し、受光した光の色度を測定する光特性測定装置と、
   前記光特性測定装置によって測定された色度が合格範囲内であるか合格範囲外であるかを判別する制御部と、
   前記合格範囲外と判別された前記発光装置の表面に反射膜を形成する原子層堆積装置と、を備え、
   前記反射膜は、透光性を有するとともに前記発光装置から出射される光のうち所定の波長の光を反射する膜であり、
   前記制御部は、前記発光素子及び前記反射膜の構造、並びに、前記反射膜の屈折率及び膜厚をパラメータとして変化させた際の色度測定値に関するデータベースを備え、前記合格範囲外の色度と前記データベースとに基づいて前記合格範囲内の色度となるまでに形成すべき前記反射膜の前記屈折率及び前記膜厚を決定し、
   前記原子層堆積装置は、
   排気装置を具備する成膜室と、
   前記成膜室内部に前記反射膜の材料を含む原料ガスを供給する給気部と、
   前記成膜室内部の載置台に前記合格範囲外と判別された前記発光装置を設置する設置手段と、を備え、
   前記制御部によって決定された前記屈折率及び前記膜厚に基づき、前記発光装置上にＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により前記反射膜を形成する、
   ことを特徴とする発光装置の製造システム。
2. 前記設置手段は、測定された色度に基づいて前記発光装置をグループ分けし、等しい色度範囲の複数個の発光装置を前記載置台に設置し、
   前記原子層堆積装置は、前記複数個の発光装置に同時に前記反射膜を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造システム。
3. 前記成膜室内で前記発光装置を移動させる駆動機構をさらに備え、
   前記光特性測定装置の前記プローブは、前記成膜室内に配置されており、
   前記駆動機構は、前記プローブが受光するための第１の位置と、前記第１の位置から離隔しており前記反射膜を形成するための第２の位置と、の間で前記発光装置を移動させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造システム。
4. 前記光特性測定装置の前記プローブは、前記成膜室外に配置されており、
   前記成膜室は、前記プローブと対面する位置において透過性の壁部を備え、
   前記光特性測定装置は、前記壁部を通して前記成膜室内の前記発光装置の前記色度を測定し、
   前記原子層堆積装置は、前記色度を測定した状態で前記発光装置に前記反射膜を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造システム。
5. 前記充填装置は、前記合格範囲内の色度と異なる目標色度となるように前記発光装置を形成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置の製造システム。