JP2010016292A - Lighting device and method of manufacturing lighting device - Google Patents
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Abstract
【課題】色のばらつきに対する安定性に優れ、経時的変化に対する色の安定性が確保された照明装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体発光素子3と、白色樹脂からなり、半導体発光素子3を収納する凹部31bが上面31aに開口されてなり、半導体発光素子3からの光を出射させるリフレクタ31と、リフレクタ31の凹部31bに充填されて半導体発光素子3を覆うように形成され、半導体発光素子3が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層2とを備え、蛍光体の真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲とされるとともに質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲とされ、蛍光体含有樹脂層2は、その上面2cが上面31aよりも凹んでおり、その凹み量dが上面31aから−20μm〜−100μmの範囲に設定されている照明装置を採用する。
【選択図】図1An illumination device that is excellent in stability against color variation and in which color stability against a change with time is ensured, and a manufacturing method thereof.
A reflector 31b made of a white resin and containing a semiconductor light emitting element 3 having an opening in an upper surface 31a for emitting light from the semiconductor light emitting element 3, and a reflector 31 is provided. The phosphor-containing resin layer 2 made of a transparent resin and a phosphor that fills the recess 31b and covers the semiconductor light-emitting element 3 and absorbs light emitted from the semiconductor light-emitting element 3 and emits light having a longer wavelength. with weight average particle diameter with the true density of the phosphor is set to 3 g / cm 3 or more 4.7 g / cm 3 or less in the range is the 15μm following range of 7 [mu] m, the phosphor-containing resin layer 2, the upper surface An illumination device is adopted in which 2c is recessed from the upper surface 31a and the amount d of the recess is set in the range of −20 μm to −100 μm from the upper surface 31a.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、照明装置およびその製造方法に関するものであり、特に、半導体発光素子を備えた照明装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lighting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a lighting device including a semiconductor light emitting element and a method for manufacturing the same.
近年、携帯電話の液晶ディスプレイのバックライトに白色LEDが採用されたことにより、白色LEDの生産量が飛躍的に拡大している。今後、携帯電話機以外の用途でも液晶ディスプレイのバックライトに白色LEDが使われることは確実と思われる。 In recent years, white LEDs have been adopted as backlights for liquid crystal displays of mobile phones, and the production of white LEDs has dramatically increased. In the future, it seems to be certain that white LEDs will be used for the backlight of liquid crystal displays in applications other than mobile phones.
ところで、液晶ディスプレイのバックライトに白色LEDを使う場合、ディスプレイの表示面全体における色のばらつきについて厳しい規格がある。色座標の範囲として規定すると、X、Yそれぞれ±0.008程度のばらつきに抑制することが要求されている。ディスプレイの表示面全体における色のばらつきを前述の範囲内に収めるためには、白色LEDのパッケージについてもその範囲に入れる必要がある。ここで白色LEDのパッケージとは、半導体発光素子を備えた照明装置のことであって、反射面からなる凹部を有する半導体発光素子を載置するリードフレームと、リードフレームに配置された半導体発光素子と、半導体発光素子を覆うように形成された蛍光体含有封止樹脂とを具備してなるものである。 By the way, when a white LED is used as a backlight of a liquid crystal display, there is a strict standard for color variation in the entire display surface of the display. If it is defined as a range of color coordinates, it is required to suppress variation of about ± 0.008 for each of X and Y. In order to keep the color variation on the entire display surface of the display within the above-mentioned range, the white LED package also needs to be within the range. Here, the white LED package refers to an illumination device including a semiconductor light emitting element, and includes a lead frame on which a semiconductor light emitting element having a recess made of a reflective surface is placed, and a semiconductor light emitting element disposed on the lead frame. And a phosphor-containing sealing resin formed so as to cover the semiconductor light emitting element.
ハンドラーテスターなどで一つ一つ測定して要求範囲からずれているパッケージを発見した場合は、そのパッケージを取り除かなければならない。よってパッケージのコストはすべてのパッケージを要求される色座の範囲に入れないとその分だけ上がってしまう。逆を言うと白色LEDを用いたバックライトを普及させるためには、白色LEDのパッケージのコストを下げる必要があり、そのためにはパッケージの製造工程で色のばらつきを極力減らすことが要求されている。 If you find a package that deviates from the required range by measuring it with a handler tester, you must remove the package. Thus, the cost of the package will increase by that amount unless all packages are within the required color gamut. In other words, in order to popularize the backlight using white LEDs, it is necessary to reduce the cost of the white LED package, and for that purpose, it is required to reduce the color variation as much as possible in the manufacturing process of the package. .
色のばらつきには2種類あり、パッケージごとに色座が異なる場合と、一つのパッケージで方向により色座が異なる場合がある。この2種類の色のばらつきを抑えることが現在までいろいろ提案されてきている(特許文献1〜4)。 There are two types of color variation, and there are cases where the color constellation differs for each package, and color constellation varies depending on the direction of one package. Various proposals have been made to suppress these two types of color variations (Patent Documents 1 to 4).
さらに色が時間とともに変化してしまうと規格から外れてしまうので、時間とともに輝度や色が変化するのを極力抑える必要がある。経時変化が起こる原因も大きく分けて2つある。リフレクタを構成する樹脂材料、蛍光体含有封止樹脂またはリードフレームのメッキ表面の変色と、半導体発光素子自体の発光効率の低下と、半導体発光素子の波長シフトである。 Furthermore, if the color changes with time, it will deviate from the standard. Therefore, it is necessary to suppress changes in luminance and color with time as much as possible. There are two main causes of changes over time. These are the discoloration of the plating surface of the resin material, phosphor-containing sealing resin or lead frame constituting the reflector, the decrease in the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element itself, and the wavelength shift of the semiconductor light emitting element.
特許文献3及び4では、一つのパッケージで方向により色座が異なることを防ぐために以下の記述がある。発光素子から照明装置の光取り出し面までに存在する蛍光体を含有した樹脂の層の厚さが一定であることが必須である。これを達成するために特殊な形状のパッケージにするとか封止樹脂を2層にわけて蛍光体含有の層で発光素子を均一の厚さで覆うことかパッケージの外周に均一の厚さの蛍光体含有封止樹脂を塗りつけるようなことをする必要がある。そこで、特許文献2には、主に方向によって色座がばらつくのを防ぐのを目的として、次の方法が提案されている。すなわち、白色パッケージ容器に封止樹脂を注入すると蛍光体が部分的に沈んでしまい、発光しているチップから封止樹脂の光が通過する距離を一定にできないので方向により色座がばらつくとして、蛍光体を含んだ層を粒子が沈降しない電気泳動法などの別な方法で作成し、蛍光体を含んだ層の厚さを均一にすることが提案されている。
In
また、特許文献1では、上記とは異なる方向でひとつのパッケージで方向によって発光色がばらつくことを防ぐことが提案されている。すなわち蛍光体を封止樹脂に均一に分散することで一つのパッケージで方向によって色座がばらつくことを防げるとしている。特許文献2,3,4においても蛍光体を含有する樹脂層内では蛍光体の均一分散を想定しており、それとの違いが必ずしも明確ではない。
Further, Patent Document 1 proposes preventing emission colors from varying depending on directions in one package in a direction different from the above. That is, by uniformly dispersing the phosphor in the sealing resin, it is possible to prevent the color constellation from varying depending on the direction in one package. Also in
また、一つの発光素子を覆う蛍光体含有封止樹脂層の厚みがばらつくと、ひとつのパッケージで方向によって発光色がばらつく原因となる。さらにパッケージごとに蛍光体を含んだ層の厚さが異なると、パッケージごとに色座がばらつくことになる。パッケージごとに色座がばらつくことに関してはそれを防ぐ方法に対する明確な記述はないが、発光素子を覆う蛍光体含有封止樹脂層の厚みを極力同じにすることが前提条件になっている。
LEDを利用した照明は、液晶ディスプレイのバックライトとして採用されたのを需要の中心として発展してきている。しかし現状では、携帯電話向けの小型のディスプレイが主体であり、パソコン用モニターや大型TVなどの大面積の液晶ディスプレイ用には、採用されていない。これは、上記のように、色のばらつきに対する安定性、経時的変化に対する安定性が十分確保されていないためである。 Illumination using LEDs has been developed mainly as a demand for use as a backlight for liquid crystal displays. However, at present, small displays for mobile phones are mainly used, and they are not adopted for large area liquid crystal displays such as monitors for personal computers and large TVs. This is because, as described above, stability against color variation and stability over time are not sufficiently ensured.
携帯電話機等の液晶ディスプレイでは、色再現範囲がNTCS比で70%程度でも実用上問題ないので、黄色蛍光体と青色LEDとの組合せで白色を発色させるのが一般的である。ところが大型液晶テレビの場合は、最低でも82%以上の色再現性が要求されている。これを達成するためには黄色一種類の蛍光体では難しく、青色の光で緑発光する緑色蛍光体と、赤発光する赤色蛍光体とを混ぜて使用する必要がある。このように、2種類の蛍光体を用いた場合、各蛍光体が均一に分散していない限り、照明装置毎の色座標のばらつきと、同じ照明装置内でも方向によって色座標が変動してしまう問題がますます深刻になる。ところが一般に、緑色蛍光体と赤色蛍光体とでは密度、粒度分布とも異なるので、沈降速度に差があり、発光色の色座標が変化してしまう。一つの照明装置の方向による色座のばらつきと照明装置ごとの色座のばらつきを極力小さくし、液晶バックライトの規格であるX,Yともに±0.008以内に95%以上が入るような製造技術が必要である。 In a liquid crystal display such as a cellular phone, even if the color reproduction range is about 70% in terms of NTCS ratio, there is no practical problem. Therefore, it is common to develop a white color by combining a yellow phosphor and a blue LED. However, in the case of a large liquid crystal television, a color reproducibility of at least 82% is required. In order to achieve this, it is difficult to use a single yellow phosphor, and it is necessary to use a mixture of a green phosphor emitting green light with blue light and a red phosphor emitting red light. As described above, when two types of phosphors are used, unless the phosphors are evenly dispersed, the color coordinates vary depending on the illumination device and the color coordinates vary depending on the direction in the same illumination device. The problem becomes more and more serious. However, since the density and particle size distribution are generally different between the green phosphor and the red phosphor, there is a difference in sedimentation speed, and the color coordinates of the emission color change. Manufacturing technology that minimizes variations in color gamut depending on the direction of a single lighting device and color gamut for each lighting device, and allows for more than 95% to be within ± 0.008 for both X and Y LCD backlight standards. is necessary.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、色のばらつきに対する安定性に優れ、経時的変化に対する色の安定性が確保された照明装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an illuminating device that is excellent in stability against color variation and in which color stability against temporal changes is ensured, and a method for manufacturing the same. To do.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1] 430nm以上500nm以下の波長領域に主発光ピークを有する半導体発光素子と、白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、前記リフレクタの前記凹部に充填されて半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備え、前記蛍光体の真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲とされるとともに前記蛍光体の質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲とされ、前記蛍光体含有樹脂層は、その上面が前記上面よりも凹んでおり、その凹み量が前記上面から−20μm〜−100μmの範囲に設定されていることを特徴とする照明装置。
[2] 前記半導体発光素子は、基板と、前記基板上に形成されてなるAlNからなるシード層と、前記シード層上に形成されてなるGaNを主体とする積層半導体層とを少なくとも備え、前記積層半導体層は、前記基板側からn型半導体層、発光層、p型半導体層の順に積層されて構成され、前記p型半導体層を構成するp型GaNの(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下であることを特徴とする[1]に記載の照明装置。
[3] 前記シード層の(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が100arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が1.7度以下であることを特徴とする[2]に記載の照明装置。
[4] 前記蛍光体含有樹脂層が、シリコーン樹脂であることを特徴とする[1]乃至[3]の何れか一項に記載の照明装置。
[5] 430nm以上500nm以下の波長領域に主発光ピークを有する半導体発光素子と、白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、前記リフレクタの前記凹部に充填されて前記半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備えた照明装置を製造する方法であり、真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲であるとともに質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲である蛍光体を未硬化状態の透明樹脂に混合して、混合樹脂ペーストを調製すると共に、前記混合樹脂ペーストの粘度を4000cP〜15000cPの範囲に調整する工程と、前記半導体発光素子を前記混合樹脂ペーストによって覆うと共に、前記混合樹脂ペーストの液面を前記リフレクタの前記上面よりも凹ませ、その凹み量を前記上面から−20μm〜−100μmの範囲に設定する工程と、前記混合樹脂ペーストを硬化させて蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする照明装置の製造方法。
[6] 前記半導体発光素子として、基板と、前記基板上に形成されてなるAlNからなるシード層と、前記シード層上に形成されてなるGaNを主体とする積層半導体層とを少なくとも備え、前記積層半導体層が、前記基板側からn型半導体層、発光層、p型半導体層の順に積層されて構成され、前記p型半導体層を構成するp型GaNの(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下である半導体発光素子を用いることを特徴とする[5]に記載の照明装置の製造方法。
[7] 前記透明樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴とする[5]または[6]の何れか一項に記載の照明装置の製造方法。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
[1] A semiconductor light emitting device having a main light emission peak in a wavelength region of 430 nm or more and 500 nm or less, and a reflector made of a white resin, and a concave portion that houses the semiconductor light emitting device is opened on an upper surface, and the semiconductor light emitting device And a phosphor and a transparent resin which are formed so as to cover the semiconductor light emitting element and fill the recess of the reflector and absorb light emitted from the semiconductor light emitting element to emit longer wavelength light from consisting a phosphor-containing resin layer, the true density of the phosphor is the phosphor mass average particle size of less 15μm or more 7μm in conjunction are 3 g / cm 3 or more 4.7 g / cm 3 or less in the range The upper surface of the phosphor-containing resin layer is recessed from the upper surface, and the amount of the depression is in the range of −20 μm to −100 μm from the upper surface. Lighting apparatus characterized by being constant.
[2] The semiconductor light emitting device includes at least a substrate, a seed layer made of AlN formed on the substrate, and a laminated semiconductor layer mainly composed of GaN formed on the seed layer, The laminated semiconductor layer is formed by laminating an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer in this order from the substrate side, and an X-ray rocking curve of the (0002) plane of p-type GaN constituting the p-type semiconductor layer. The half-value width of the X-ray rocking curve of the (10-10) plane is 250 arcsec. Or less, and the half-value width of the illumination device according to [1].
[3] The half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of the seed layer is 100 arcsec. Or less, and the half width of the X-ray rocking curve of the (10-10) plane is 1.7 degrees or less. [2] The lighting device according to [2].
[4] The lighting device according to any one of [1] to [3], wherein the phosphor-containing resin layer is a silicone resin.
[5] A semiconductor light emitting device having a main light emission peak in a wavelength region of 430 nm or more and 500 nm or less, and a reflector made of white resin, and a recess for housing the semiconductor light emitting device is opened on an upper surface, and the semiconductor light emitting device A reflector that emits light of a predetermined wavelength, a phosphor that fills the recess of the reflector and covers the semiconductor light emitting element, absorbs light emitted from the semiconductor light emitting element, and emits light having a longer wavelength, and transparent a method of manufacturing a lighting device and a phosphor-containing resin layer comprising a resin, the mass average particle diameter of 7μm or more 15μm or less with a true density in the range of 3 g / cm 3 or more 4.7 g / cm 3 or less In addition to preparing a mixed resin paste by mixing a phosphor in the range of uncured transparent resin, the viscosity of the mixed resin paste is 4000 adjusting the range of cP to 15000 cP, covering the semiconductor light emitting element with the mixed resin paste, and denting the liquid surface of the mixed resin paste from the upper surface of the reflector, and reducing the amount of depression from the upper surface − The manufacturing method of the illuminating device characterized by comprising the process set to the range of 20 micrometers--100 micrometers, and the process of hardening the said mixed resin paste and forming a fluorescent substance containing resin layer.
[6] The semiconductor light emitting device includes at least a substrate, a seed layer made of AlN formed on the substrate, and a laminated semiconductor layer mainly made of GaN formed on the seed layer, A laminated semiconductor layer is formed by laminating an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer in this order from the substrate side, and an X-ray rocking curve of the (0002) plane of p-type GaN constituting the p-type semiconductor layer The illumination device according to [5], wherein a semiconductor light emitting element having a half width of not more than 60 arcsec. And a half width of an X-ray rocking curve of the (10-10) plane being not more than 250 arcsec. Production method.
[7] The method for manufacturing a lighting device according to any one of [5] or [6], wherein the transparent resin is a silicone resin.
本発明によれば、色のばらつきに対する安定性に優れ、経時的変化に対する色の安定性が確保された照明装置及びその製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is excellent in stability with respect to the dispersion | variation in a color, and can provide the illuminating device with which the stability of the color with respect to a temporal change was ensured, and its manufacturing method.
蛍光体が封止樹脂に均一に分散されており、それが反射率90%以上の白色樹脂からなるリフレクタに収納されている場合、白色樹脂に入った光は反射されて蛍光体含有層に戻り、それがまた白色樹脂に入ってくるというように何度も行き来する複雑な動きをした上で、発光素子から出てきた光が最終的に蛍光体含有層を通過して発光面に抜けて出る。したがって一つの照明装置で方向によって色座がばらつくという現象は、蛍光体含有層の方向ごとの厚さに無関係となることを見出した。さらに照明装置ごとの色座は照明装置の大きさや蛍光体含有封止樹脂の量にも依存せず、発光面の形状のみを制御すれば再現良く色座が制御できることを見出し本発明にいたった。 When the phosphor is uniformly dispersed in the sealing resin and it is housed in a reflector made of a white resin having a reflectance of 90% or more, the light entering the white resin is reflected and returns to the phosphor-containing layer. The light that came out of the light-emitting element finally passes through the phosphor-containing layer and escapes to the light-emitting surface after a complicated movement that goes back and forth as it enters the white resin again. Get out. Therefore, it has been found that the phenomenon that the color constellation varies depending on the direction in one lighting device is independent of the thickness of the phosphor-containing layer in each direction. Furthermore, the color constellation for each lighting device does not depend on the size of the lighting device or the amount of the phosphor-containing sealing resin, and it has been found that the color gamut can be controlled with good reproducibility by controlling only the shape of the light emitting surface. .
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の照明装置の一例を示す断面模式図である。また、図2は、図1に示した照明装置に備えられる半導体発光素子を示す断面模式図であり、図3は、半導体発光素子の平面模式図であり、図4は、半導体発光素子を構成する積層半導体層を示す断面模式図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a lighting device according to the present embodiment. 2 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor light-emitting element provided in the lighting device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a schematic plan view of the semiconductor light-emitting element, and FIG. 4 shows the configuration of the semiconductor light-emitting element. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the laminated semiconductor layer to perform.
なお、本明細書において、結晶の方位面を示す(10−10)なる表記のうち「−1」は、本来は「1」の上にバーが付記されるべきところ、「−1」と表記したものである。 In the present specification, in the notation of (10-10) indicating the orientation plane of the crystal, “−1” means “−1” where a bar should be originally added above “1”. It is a thing.
図1に示す照明装置1は、銅合金製のリードフレーム32と、リードフレーム32上に載置された半導体発光素子3と、蛍光体含有樹脂層2とから概略構成されている。リードフレーム32の表面はワイヤーボンディング性を上げることと反射特性を向上する目的で銀メッキが施されている。また、リードフレーム32には白色樹脂からなるリフレクタ31が取り付けられており、リフレクタ31の上面31aには凹部31bが開口されている。凹部31bの底部には、リードフレーム32の一部が露出されている。
The illuminating device 1 shown in FIG. 1 is roughly composed of a
リードフレーム32はリフレクタ31の外部に露出されており、半導体発光素子3に電流を印加するための端子となっている。表面実装を前提とするときは、図1に示すようにリードフレーム32を折り曲げてリフレクタ31の底部にその先端を配設することが望ましい。
The
リフレクタ31の凹部31bに露出されているリードフレーム32上に、半導体発光素子3がシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂からなるダイボンド剤で接着されている。リードフレーム32はリフレクタ31の内部において2つに分割されており、半導体発光素子3はその両方にワイヤーボンディングを介して接続されている。
On the
半導体発光素子3は、n型電極及びp型電極を有しており、ボンディングワイヤー33,34を介して、n型電極及びp型電極とリードフレーム32とが接続されている。そして、リフレクタ31の凹部31bに蛍光体含有樹脂層2が充填されている。蛍光体含有樹脂層2によって半導体発光素子3が覆われると共にボンディングワイヤー33、24が保護されている。
The semiconductor
半導体発光素子3は、430nm以上500nm以下の波長領域に主発光ピークを有するものであり、図2に示すように、基板101と、基板101上に形成されてなるAlNからなるシード層102と、シード層102上に形成されてなるGaNを主体とする積層半導体層20とを少なくとも備えている。
積層半導体層20は、基板101側からn型半導体層104、発光層105、p型半導体層106の順に積層されて構成され、p型半導体層106を構成するp型GaNの(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下とされるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下とされている。
The semiconductor
The
次に、図1に示す照明装置1において、リードフレーム32には、チタニア微粒子などの白色顔料が含有された白色樹脂からなるリフレクタ31が取り付けられている。白色樹脂は、反射率が90%を超えるように白色顔料の含有率、粒径等が調整されている。言い換えると、リフレクタ31の光吸収率が10%以下とされている。白色顔料は、チタニアを用いることが好ましい。チタニア(酸化チタン)は、他の白色顔料に比べて屈折率が高く、また、光吸収率が低いので、本実施形態のリフレクタ31に好適に用いることができる。他の白色顔料、例えば酸化アルミニウムは、チタニアに比べて輝度が大幅に低下するので好ましくない。また一般にチタニアは光触媒作用があるので樹脂を変質させてしまう。そこで水酸化アルミニウムなどで表面処理をしておく必要がある。この表面処理が完全でないとリフレクタを構成する樹脂が変質して特定の波長を吸収するので経時的な色座の変化が起こってしまう。したがって白色顔料としてのチタニアの選定と添加量は極めて重要である。反射率を上げるためにはチタニアの添加量が多い方がよいが射出成型などでリフレクタの形を作るためには流動性が悪くなり限界がある。
Next, in the illumination device 1 shown in FIG. 1, a
また、製造工程でハンダリフローなどの温度がかかる工程が複数あるので、白色樹脂は耐熱性も十分考慮された材質が選定されている。樹脂としてはPPA(polyphthalamide)が最も一般的であるが、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどでもよい。リフレクタ31の凹部31bの底面形状は、円形、矩形、楕円形、多角形のいずれでもよい。また、凹部31bの上面側の開口形状は、円形、矩形、楕円形、多角形のいずれでもよく、また、底面形状と同一でもよく、異なっても良い。
In addition, since there are a plurality of processes that require temperature such as solder reflow in the manufacturing process, a material that sufficiently considers heat resistance is selected for the white resin. The most common resin is PPA (polyphthalamide), but it may be a liquid crystal polymer, an epoxy resin, polystyrene, or the like. The bottom surface shape of the
さらに、凹部31aの内壁面の断面形状は、円弧状、楕円弧状または放物線状であってもよい。断面形状は最も発光効率が高くなる形を選べばよく、白色樹脂の反射率、リードフレーム上の銀メッキの種類、半導体発光素子3の発光における配向特性などが複雑にからむので、どの形状が最も良いかは適宜選択すればよい。本発明の重要な点は上記のように複雑な要因が絡むにもかかわらず、蛍光体の均一分散が達成でき、白色樹脂からなるリフレクタ31の凹部31bに蛍光体含有樹脂層2が注入された場合に、一つの照明装置内での方向ごとに色座のばらつきがなくなり、照明装置ごとの色座のばらつきは発光面の形状を下記の方法で管理すればよい点を発見したことである。
Furthermore, the cross-sectional shape of the inner wall surface of the
次に、リフレクタ31の凹部31bを埋める蛍光体含有樹脂層2は、半導体発光素子3が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体(以下、蛍光体粉体ともいう)2aと、蛍光体粉体2aを均一に分散させた状態で含有する透明樹脂2bとから構成されている。蛍光体粉体2aは、半導体発光素子2が発する光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体と、半導体発光素子2が発する光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体とが含まれている。赤色蛍光体は緑色蛍光体の光でも励起されるので、緑と赤の蛍光体の比率による色座の動きは非常に複雑に変化する。色座を調節するのは半導体発光素子の発光波長と緑と赤の蛍光体の比率と蛍光体の濃度と蛍光体含有樹脂層2の上面形状による。
Next, the phosphor-containing
本実施形態の照明装置1においては、半導体発光素子2が発する青色光と、緑色蛍光体が発する緑色光と、赤色蛍光体が発する赤色光とで青、緑、赤の3原色が揃うので、注入した蛍光体含有樹脂出射面2cから白色光を発するようになっている。液晶ディスプレーのバックライトとしてこの白色を使った場合の色再現範囲は半導体発光素子3の発光ピークの波長と半値幅、蛍光体粉体2aの発光ピークの波長と半値幅できまる。この励起特性、発光特性を満足させた上で分散性を考慮して本発明の条件が必要になる。
In the illuminating device 1 of this embodiment, since the three primary colors of blue, green, and red are aligned with the blue light emitted from the semiconductor
本実施形態の照明装置1に好適に用いられる緑色蛍光体は、シリケート系蛍光体(BaSiO4:Eu2+)が好ましく、赤色蛍光体は窒化物蛍光体(CaAlSiN3:Eu2+)が好ましい。これらの蛍光体は、真密度が3.5〜4.7g/cm3と比較的低く、平均粒径も質量平均で10μm程度の粉体の作成が可能であり、本発明の目的に適している。 The green phosphor suitably used in the lighting device 1 of the present embodiment is preferably a silicate phosphor (BaSiO 4 : Eu 2+ ), and the red phosphor is preferably a nitride phosphor (CaAlSiN 3 : Eu 2+ ). These phosphors have a relatively low true density of 3.5 to 4.7 g / cm 3 and can produce a powder having an average particle diameter of about 10 μm in mass average, which is suitable for the purpose of the present invention. Yes.
緑色蛍光体(BaSiO4:Eu2+)は、励起波長が380〜440nm、発光波長が508nmであるので、本発明の目的に使うには励起波長も発光波長も短すぎるが、BaをSr,Ca,Mgなどの他のアルカリ土類元素で置き換えることで励起波長及び発光波長を長波長側に移動させることができる。本発明では励起波長455nm,発光波長528nmに調節することが好ましい。 Since the green phosphor (BaSiO 4 : Eu 2+ ) has an excitation wavelength of 380 to 440 nm and an emission wavelength of 508 nm, both the excitation wavelength and the emission wavelength are too short to be used for the purpose of the present invention. By replacing with other alkaline earth elements such as Mg, the excitation wavelength and the emission wavelength can be shifted to the longer wavelength side. In the present invention, the excitation wavelength is preferably adjusted to 455 nm and the emission wavelength is set to 528 nm.
また、赤色蛍光体(CaAlSiN3:Eu2+)は、励起波長が400〜500nm、発光波長が640nmである。ピーク波長の半値幅は使用目的によって異なる。照明用ではできるだけピーク波長の波形がブロードなものが良いが、液晶テレビのバックライト用ではできるだけ波形がシャープなものが良い。照明用で演色性(太陽光の元で見た色と同じに見える度合い)を高めるためには、できるだけ太陽光と同じ波長分布をしている必要があり、すべての波長を同程度含んでいる必要がある。液晶テレビのバックライト用に使った場合の色再現範囲は青、緑、赤の色座上の3点ができるだけ広い必要がある。すなわち色純度ができるだけ高いことが重要である。そのためには3原色の波長分布ができるだけシャープにすることが好ましい。 The red phosphor (CaAlSiN 3 : Eu 2+ ) has an excitation wavelength of 400 to 500 nm and an emission wavelength of 640 nm. The full width at half maximum of the peak wavelength varies depending on the purpose of use. For illumination, the peak wavelength waveform should be as broad as possible, but for LCD TV backlights, the waveform should be as sharp as possible. In order to increase the color rendering (the degree that looks the same as the color seen under sunlight) for lighting, it is necessary to have the same wavelength distribution as that of sunlight, and all wavelengths are included to the same extent. There is a need. When used for the backlight of a liquid crystal television, the color reproduction range needs to be as wide as possible on the blue, green and red color constellations. That is, it is important that the color purity is as high as possible. For this purpose, it is preferable to make the wavelength distribution of the three primary colors as sharp as possible.
また、蛍光体含有樹脂層2は、凹部31bにディスペンサーで注入し、その後熱処理によって硬化させることで形成される。凹部31bと完全に同体積の量を注入すれば上面が平坦になる。実際には完全に平坦になることはなく凸になったり、凹になったりする。凸になるとパーツフィーダーなどで送るときに、蛍光体含有樹脂層2を介して照明装置同士がくっ付いてしまう。そこで上面を必ず凹みにする必要があるが、凹みの度合いによって色座が動く。そこで凹みの度合いを規定することが望ましい。
The phosphor-containing
蛍光体含有樹脂層2には、白色光を出射させる出射面2cが設けられている。図1においては、リフレクタ31の上面31b側に出射面2cが形成されている。
The phosphor-containing
本実施形態の照明装置1においては、図1に示すように、出射面2cが上面31aよりも凹んでおり、その凹み量が前記上面から−20μm〜−100μmの範囲に設定されている。凹み量dは、図1に示すように、上面31aの高さと、出射面2cの最低高さとの差になる。なお、本明細書では、上面31aの高さを0μmとしたとき、半導体発光素子3側をマイナス(−)としている。従って、凹み量dが上面から−20μm〜−100μmの範囲とは、上面31aの高さを0μmとしたときに、出射面2cの最低高さが上面よりも20〜100μmの範囲で半導体発光素子2側に位置してることを意味する。
図1の場合の凹み量dは、リフレクタ31の上面31aの延長面Lを仮想的に設定し、この延長面Lから凹部31bに注入した蛍光体含有樹脂層2の中心点をAとし、点Aと延長面Lとの距離から求める。実際の測定は、レーザー変位計(たとえばオムロン製 ZSHLD2)で行うことができる。蛍光体含有樹脂層2の端部B、Bを結んだ直線の中点から蛍光体含有樹脂層2の中心点Aまでの距離を測定すればよい。
In the illuminating device 1 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the
In the case of FIG. 1, the dent d is set virtually by setting an extension surface L of the
また、蛍光体含有樹脂層2に含まれる蛍光体粉体2aは、その真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲であるとともに、その質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲とされている。また、透明樹脂2bは、耐熱性の観点からシリコーン樹脂であることが好ましい。
The
以下、注入した蛍光体含有樹脂層の凹み量d、蛍光体粉体2aの真密度及び質量平均粒径の限定理由について説明する。
Hereinafter, the reason for limiting the amount d of the indented phosphor-containing resin layer, the true density of the
本実施形態の照明装置を複数用いて液晶表示装置のバックライトとして使用する場合には、バックライトの発光の色座標の分布を極力抑える目的で、各照明装置による発光色の色座標(X,Y)のばらつきをそれぞれ±0.008の範囲内に収める必要がある。また照明装置を点灯し続けた場合、発光色が経時的に変化してしまうと、使用中に発光色の色座標のばらつきが生じてしまうので、これも同時に抑え込む必要がある。 When a plurality of illumination devices according to the present embodiment are used as a backlight of a liquid crystal display device, the color coordinates (X, It is necessary to keep the variation of Y) within a range of ± 0.008. In addition, if the illuminating device continues to be lit, if the luminescent color changes over time, the color coordinates of the luminescent color will vary during use, which must be suppressed at the same time.
本実施形態の照明装置1では、蛍光体粉体を透明樹脂中に均一に分散させることにより、狙いとする色座標からのばらつきを抑えることが可能なことを見出した。白色の色座表を決める要因は以下のとおりである。すなわち、蛍光体含有樹脂層中の蛍光体粉体の濃度、緑色蛍光体と赤色蛍光体の比率、注入した蛍光体含有樹脂の上面の形状、の3種類が考えられている。したがって照明装置1の発光色のばらつきが生じる原因は濃度が場所によって異なったり、場所によって緑と赤の蛍光体の比率がずれていたり、パッケージによって注入した蛍光体含有樹脂の上面の形状が変動すると色座表が動くことになる。蛍光体が注入後に沈むということが起こるかぎり濃度のばらつきと比率のバラツキが起きてしまう。したがって蛍光体粉体の均一分散を徹底的に追及することが色座を安定させるために最も重要であることを突き止め本発明にいたった。また均一分散が達成されている場合は蛍光体含有樹脂の上面の形状によって色座が大きく動くので、この形状の管理が同時に達成できていないと均一分散したことによって返ってバラツキが大きくなることもありうる。 In the illumination device 1 of the present embodiment, it has been found that the dispersion from the target color coordinates can be suppressed by uniformly dispersing the phosphor powder in the transparent resin. The factors that determine the white color chart are as follows. That is, three types are considered: the concentration of the phosphor powder in the phosphor-containing resin layer, the ratio of the green phosphor and the red phosphor, and the shape of the upper surface of the injected phosphor-containing resin. Therefore, the cause of the variation in the luminescent color of the lighting device 1 is that the concentration differs depending on the location, the ratio of the green and red phosphors is shifted depending on the location, or the shape of the upper surface of the phosphor-containing resin injected by the package varies. The color chart will move. As long as the phosphor sinks after injection, concentration variation and ratio variation will occur. Therefore, the inventors have found out that it is most important to thoroughly pursue uniform dispersion of the phosphor powder in order to stabilize the color locus. In addition, when uniform dispersion is achieved, the color locus moves greatly depending on the shape of the upper surface of the phosphor-containing resin, and if this shape management cannot be achieved at the same time, dispersion may be increased due to uniform dispersion. It is possible.
透明樹脂2bが硬化するまでの間に蛍光体粉体2aが沈んでしまうと、蛍光体含有樹脂層2毎にその沈み方を全ておなじ様に制御することは不可能である。したがって照明装置1が同じ色座標の発光色を示すためには、緑色蛍光体と赤色蛍光体とが透明樹脂2b中にできるだけ均一に分散していることがのぞましい。
If the
蛍光体粉体2aを含む未硬化状態の透明樹脂2bを、リフレクタ31の凹部31bにポッティングするまでは攪拌することも可能であるが、ポッティングしてから加熱して未硬化状態の透明樹脂2bを硬化させるまでの時間は一般には1時間程度が必要である。この間に、蛍光体粉体2aが沈降してしまうことがある。ところで、未硬化状態の透明樹脂2bにおける蛍光体粉体2aの沈降速度vsは、下記式(1)で示されるストークスの式にしたがう。式(1)において、Dpは蛍光体粉体2aの質量平均粒子径であり、ρpは蛍光体粉体2aの真密度で有り、ρfは透明樹脂の密度である。gは重力加速度であり、ηは未硬化状態の透明樹脂2bの粘度である。
The uncured
vs=Dp 2(ρp−ρf)g/18η … (1) vs = D p 2 (ρ p -ρ f) g / 18η ... (1)
ここで、蛍光体粉体2aが沈降しないように沈降速度を低下させるには、硬化前の透明樹脂2bの粘度を高くする必要があるが、あまり粘度が高くなると定量的にポッティングすることができなくなる。
Here, in order to reduce the sedimentation rate so that the
また、蛍光体粉体2aの質量平均粒径を小さくすれば沈降速度は低下するが、質量平均粒径をあまり小さくすると蛍光体粉体2aの発光特性を維持するのが難しくなる。
Moreover, if the mass average particle diameter of the
更に、蛍光体粉体2aの真密度が透明樹脂の真密度と同じならば蛍光体粉体2aは沈降しないが、未硬化状態の透明樹脂2bの真密度が1.4〜1.8g/cm3程度であるのに対し、ほとんどの蛍光体粉体2aが重金属を含むためその真密度が2.0g/cm3よりもはるかに大きくなる。
Furthermore, if the true density of the
以上のように、蛍光体粉体2aの質量平均粒子径、蛍光体粉体2aの真密度、未硬化状態の透明樹脂2bの粘度、の3つの特性値のうち、一つだけで沈降を防ぐのは難しいという結論になる。すなわちポッティングで定量的に注入することが可能な範囲で最大の粘度の透明樹脂を使い、発光特性を最高に維持できる範囲で、最も小さい粒径を選び、やはり発光特性を維持できる範囲でできるだけ真密度の小さい蛍光体を選ぶ必要がある。
As described above, only one of the three characteristic values of the mass average particle diameter of the
図1に示す照明装置1の蛍光体含有樹脂層2の厚みが0.5mm程度とした場合、未硬化の透明樹脂2bが硬化する1時間の間に蛍光体粉体2aが0.5mm沈むと、全ての蛍光体粉体2aが凹部31bの底に沈降してしまう。色座のバラつきを抑える目的で沈降距離を無視しうる範囲に抑えようとすると1時間での沈降距離を0.05mm以下にする必要がある。その沈降距離に入るようにするためには、蛍光体の質量平均粒径、蛍光体の真密度、未硬化状態の封止樹脂の粘度を上記の範囲に入れる必要がある。
When the thickness of the phosphor-containing
また、発光色の色座標のばらつきを発生させる原因に蛍光体含有樹脂層2の量がある。図1に示すような所謂トップビューパッケージの場合、蛍光体含有樹脂層2の量によって、図1に示すようにその注入した蛍光体含有樹脂の上面の形状が動いてしまう。リフレクタ31の上面31aよりも凸状に膨らむ場合と凹状に引き込む場合がある。注入した蛍光体含有樹脂が凸状に膨らむ方が有効に働く蛍光体粉体の量が増えるので、蛍光体粉体の濃度を高めた場合と同様な作用が働き、発光色の色座標はX,Yとも大きい方にシフトする。しかし凸に膨らんでいるとパーツフィーダーなどで搬送するときにお互いにくっついてしまうのでハンドリングが極めて困難となってしまう。したがって凸になることは避けなければならない。従って図1に示すように、注入した蛍光体含有樹脂が凹状に引き込む形状にそろえる必要がある。またその場合でもその度合いによって色座標が動く。本発明者らが相関を測定したところ、引き込み量が100μm動くとY値が0.01動くことがわかった。液晶テレビ用のバックライトの場合X,Yをそれぞれ±0.008以内に収めることが要求されていることから、注入した蛍光体含有樹脂層の凹み量dを−20〜−100μmに制御しなければならない。
In addition, the amount of the phosphor-containing
以上のことから、蛍光体含有樹脂層2に含まれる蛍光体粉体2aの真密度を3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲とするとともに、質量平均粒径を7μm以上15μm以下の範囲とすることが好ましい。また、注入した蛍光体含有樹脂層2の凹み量dを−20〜−100μmとすることが好ましい。
From the above, the true density of the
次に、本実施形態の照明装置1に用いて好適な半導体発光素子3について説明する。
本実施形態に係る半導体発光素子3は、図2〜図4に示すように、基板101と、基板101上に積層された発光層105を含む積層半導体層20と、積層半導体層20の上面に積層された透光性電極109と、透光性電極109上に積層されたp型ボンディングパッド電極107と、を具備して構成されている。本実施形態の半導体発光素子3は、発光層105からの光をp型ボンディングパッド電極107が形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。
Next, a semiconductor
2 to 4, the semiconductor
図2に示すように、積層半導体層20は、複数の半導体層が積層されて構成されている。より具体的には、積層半導体層20は、基板側から、n型半導体層104、発光層105、p型半導体層106がこの順に積層されて構成されている。p型半導体層106及び発光層105は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からn型半導体層の一部が露出されている。そして、このn型半導体層の露出面104cにn型ボンディングパッド電極108(以下、n型電極108という)が積層されている。
また、p型半導体層106の上面106aには、透光性電極109及びp型ボンディングパッド電極107が積層されている。これら透光性電極109及びp型ボンディングパッド電極107によって、p型電極111が構成されている。
As shown in FIG. 2, the stacked
A
本実施形態の半導体発光素子3においては、p型ボンディングパッド電極107とn型電極108との間に電流を通じることで、発光層105から、430nm以上500nm以下の波長領域に主発光ピークを有するほぼ青色の発光を発せられるようになっている。
In the semiconductor
n型半導体層104、発光層105及びp型半導体層106は、化合物半導体を主体としてなることが好ましく、III族窒化物半導体を主体としてなることが好ましく、GaNを主体としてなることがより好ましい。
The n-
p型半導体層106の上に積層される透光性電極109は、p型半導体層106との接触抵抗が小さいものが好ましい。また、発光層105からの光をp型ボンディングパッド電極107が形成された側に取り出すことから、透光性電極109は光透過性に優れたものが好ましい。また、p型半導体層106の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、透光性電極109は優れた導電性を有していることが好ましい。
The
以上のことから、透光性電極109としては、ITO(酸化インジウム錫(In2O3−SnO2))、IZO(酸化インジウム亜鉛(In2O3−ZnO))、AZO(酸化アルミニウム亜鉛(ZnO−Al2O3))、GZO(酸化ガリウム亜鉛(ZnO−Ga2O3))、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン等が好ましい。これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、透光性電極109を形成できる。
From the above, as the
また、透光性電極109の構造も、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。また、透光性電極109は、p型半導体層106の上面106aのほぼ全面を覆うように形成してもよく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。透光性電極109を形成した後に、合金化や透明化を目的とした熱アニールを施す場合もあるが、施さなくても構わない。
Moreover, the structure of the
次に、p型ボンディングパッド電極107は、透明電極との密着性とボンディングワイヤとの密着性の両方に優れたものがよい。したがって透明電極との密着性はTi、Crなどの、当該元素の酸化物が安定な金属が必要であり、金ワイヤーとの密着性はできるだけ純度の高いAuがよい。透明電極とAuは全く結合を作らないのでAuが拡散して透明電極/パッド界面にきてしまうと剥がれてしまう。またTiやCrがAu側に拡散してくるとAuが硬くなりワイヤボンドがしづらくなる。そこでPt、Rhなどの拡散防止層を1800Å程度間に挟むのが一般的である。よって代表的なパッド構成はTi/Pt/Auとなる。
Next, the p-type
n型電極108はボンディングパットを兼ねており、積層半導体層20を構成するn型半導体層104のnコンタクト層に接するものである。このため、n型電極108は、図2及び図3に示すように、p型半導体層106、発光層105及びn型半導体層104の一部を除去してnコンタクト層を露出させてなる露出面104cに略円形状に形成されている。GaNに直接つける場合とITO、IZOなどの透明導電性正極の上につける場合があるが、Ti、Crなどは両方でオーミック接触が取れるので、n型電極108の材料はp型ボンディングパッド電極107と同じでよい。別々にパッドを形成して異なるパッド構成とすることもできる。
The n-
次に、半導体発光素子3を構成する基板及び積層半導体層20について説明する。
(基板)
基板101としては、特に限定されないが、c面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。
Next, the substrate and the
(substrate)
Although it does not specifically limit as the board |
(シード層)
シード層102をなすIII族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。単結晶とは結晶粒界がない結晶のことであり、すべての部分で同じ結晶方位を持っている結晶のことである。しかし完全結晶ではないかぎり、何らかの欠陥は存在しており、その欠陥の配置によって微妙に結晶方位が結晶の中で変化していく。結晶方位の変化は、(0002)面の回折ピーク幅によって把握できる。回折ピークが十分シャープになっているということは抜けのない面が一定の面間隔で並んでいるということである。次に、シード層102のどの場所でも同じ方向を向いているかの尺度がロッキングカーブのシャープさ(FWMH)になる。これが乱れていると勝手な方向に成長してしまう可能性があり、平滑な面を確保できない。更に、III族窒化物半導体の結晶の(10−10)面は、基板表面と垂直な方向から見た場合、部分的に回転している場所がどの程度あるかを示す指標がロッキングカーブのピークの半値幅になる。これは悪くなるとC軸方向に貫通する欠陥ができていくことになるのでLEDの発光特性を左右する。
(Seed layer)
The group III nitride semiconductor crystal forming the
以上のことから本実施形態に係るシード層102は、(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が100arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が1.7度以下であること好ましい。結晶性の指標となるこれらの値が前述の範囲から外れると、シード層102の上に成長させたGaN単結晶の結晶性が低下してしまい、発光層105を含む積層半導体層20の結晶性が低下して発光特性が劣化し、半導体発光素子3自体の輝度劣化を起こしたり、波長シフトを起こしたりするので好ましくない。
From the above, in the
(下地層)
次に下地層103としては、AlxGayInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)が挙げられるが、GaNを用いると結晶性の良い下地層103を形成できるため好ましい。
下地層103の膜厚は0.5μm〜20μmの範囲にするとよい。厚みが0.5μm以上なら結晶性の良好なGaN層が得られやすい。また、膜厚を20μm超にしても機能には変化がなく、いたずらに処理時間を延ばすのみである。下地層103の好ましい膜厚は1μm〜15μmの範囲である。
(Underlayer)
Next, as the
The film thickness of the
下地層103の結晶性を良くするためには、下地層103は不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、p型あるいはn型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することが出来る。
In order to improve the crystallinity of the
(n型半導体層)
n型半導体層104は、通常nコンタクト層104aとnクラッド層104bとから構成されるのが好ましい。nコンタクト層104aはnクラッド層104bを兼ねることも可能である。また、前述の下地層103をn型半導体層104に含めてもよい。
(N-type semiconductor layer)
The n-
nコンタクト層104aは、n型電極を設けるための層である。nコンタクト層104aとしては、GaN層から構成されることが好ましい。また、nコンタクト層104aにはn型不純物がドープされていることが好ましく、n型不純物を1×1017〜1×1020/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3の濃度で含有すると、n型電極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeが挙げられる。
The
nコンタクト層104aの膜厚は、0.5〜5μmとされることが好ましく、1〜3μmの範囲に設定することがより好ましい。nコンタクト層104aの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
The thickness of the
nコンタクト層104aと発光層105との間には、nクラッド層104bを設けることが好ましい。nクラッド層104bは、発光層105へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。nクラッド層104bはAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。nクラッド層104bをGaInNで形成する場合には、発光層105のGaInNのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
An n-clad
nクラッド層104bの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.005〜0.5μmであり、より好ましくは0.005〜0.1μmである。nクラッド層104bのn型ドープ濃度は1×1017〜1×1020/cm3が好ましく、より好ましくは1×1018〜1×1019/cm3である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
The film thickness of the n-clad
nクラッド層104bを設けることにより、活性層への電子供給、格子定数差の緩和、などの効果を持たせることができる。本実施の形態において、nクラッド層104bは、例えば、1×1018/cm3のドープ濃度を持つ厚さ20nmのIn0.1Ga0.9Nである。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。なお、n型クラッド層104bをGaInNとする場合には、発光層105の井戸層のGaInNのIn濃度よりも低くすることが望ましい。
By providing the n-clad
(発光層)
n型半導体層104の上に積層される発光層105としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などの発光層105がある。量子井戸構造の発光層105としては、図4に示すように、III族窒化物化合物半導体からなる障壁層105aと、インジウムを含有するIII族窒化物化合物半導体からなる井戸層105bとが交互に繰り返して積層され、且つ、n型半導体層104側及びp型半導体層106側に障壁層105aが配されている。図4に示す例では、発光層105は、6層の障壁層105aと5層の井戸層105bとが交互に繰り返して積層され、発光層105の最上層及び最下層に障壁層105aが配され、各障壁層105a間に井戸層105bが配される多重量子井戸構成とされている。
(Light emitting layer)
As the
井戸層105bとしては、Ga1−yInyN(0<y<0.4)からなるIII族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層105bの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば1〜10nmとすることができ、好ましくは2〜6nmとすると発光出力の点で好ましい。
また、障壁層105aとしては、電子がトンネル効果で通過できる程度の厚さにする必要があり、GaNからなる層を用いることができる。厚さとしては4〜30nm程度が適当である。井戸層105bおよび障壁層105aには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
As the
The
(p型半導体層)
p型半導体層106は、通常、pクラッド層106aおよびpコンタクト層106bから構成される。また、pコンタクト層106bがpクラッド層106aを兼ねることも可能である。
(P-type semiconductor layer)
The p-
pクラッド層106aは、発光層105へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。pクラッド層106aとしては、発光層105のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層105へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、AlxGa1−xN(0<x≦0.4)のものが挙げられる。pクラッド層106aが、このようなAlGaNからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。pクラッド層106aの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmであり、より好ましくは5〜100nmである。pクラッド層106aのp型ドープ濃度は、1×1018〜1×1021/cm3が好ましく、より好ましくは1×1019〜1×1020/cm3である。p型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なp型結晶が得られる。
また、pクラッド層106aは、複数回積層した超格子構造としてもよい。
The p-
The p-clad
pコンタクト層106bは、正極を設けるための層である。pコンタクト層106bは、AlxGa1−xN(0≦x≦0.4)が好ましい。Al組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびpオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。p型不純物(ドーパント)を1×1018〜1×1021/cm3の濃度、好ましくは5×1019〜5×1020/cm3の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。p型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはMgが挙げられる。pコンタクト層106bの膜厚は、特に限定されないが、0.01〜0.5μmが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2μmである。pコンタクト層106bの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
The
また、pコンタクト層106bは、当該pコンタクト層106bを構成するp型GaNの(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下であることが好ましい。積層半導体層20の最上層となるpコンタクト層106bの結晶性は、シード層102や下地層103の結晶性の影響を受け、積層半導体層20全体の結晶性が向上すると、半導体発光素子3自体の輝度劣化が起こりにくく、波波長シフトも起こりにくくなる。
The p-
次に、半導体発光素子3の製造方法について説明する。
半導体発光素子3を製造するには、先ず、サファイア基板等の基板101を用意し、次いで、基板101の上面上にシード層102を積層する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
In order to manufacture the semiconductor
シード層102は、基板101に前処理を施してから形成することが望ましい。
前処理としては、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板101を配置し、シード層102を形成する前に基板・チャンバー間にパワーをかけたプラズマを起こすことよって行うことができる。具体的には、チャンバ内において、基板101をArやN2のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なえばよい。
The
The pretreatment can be performed, for example, by placing the
そして基板101上に、スパッタ法によってシード層102を成膜する。スパッタ法によって、単結晶構造を有するシード層102を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が20%〜90%、望ましくは75%となるようにすることが望ましい。これ以下の流量比ではスパッタ金属が金属のまま付着し、一方これ以上の流量比では不活性ガスの量が少なくスパッタ速度が低下するためである。窒素原料としては、一般に知られている化合物をなんら問題なく用いることができるが、特に窒素を原料として用いると装置が簡便で済む代わりに、高い反応速度を得にくくなる。ただし、本実施形態ではN2を用いている。N2であっても利用可能な程度の成膜速度を得ることができ、装置コストとの兼ね合いを考えると、最も好適な窒素源である。
Then, a
なお、本実施形態では、スパッタ法の中でも、ターゲット表面のチャージアップが発生しにくく、成膜速度が安定しているRF(高周波)スパッタ法を採用することが好ましい。スパッタ法によるシード層102の成膜時の基板温度は、300〜800℃に設定することが好ましい。また、スパッタのターゲットとしては、Alを用いることが好ましい。更に、チャンバ内の圧力については、0.3Pa以上とすればよい。これより低い圧力では、放電を安定にするのが難しい。なお、圧力の上限については、プラズマが安定に存在できる程度であれば特に定めるものではない。
In the present embodiment, among the sputtering methods, it is preferable to employ an RF (radio frequency) sputtering method in which the target surface is unlikely to be charged up and the deposition rate is stable. The substrate temperature during the formation of the
AlをターゲットとしてAr等の不活性ガスとN2とを導入して、0.1〜10Paの圧力に調整し、RF電源からターゲットとチャンバーの間に電圧をかけると放電がおこり、Al原子がターゲットから叩き出される。サファイア基板表面にAl原子とN原子が到達した場合、それらの原子はプラズマから非常に大きい運動エネルギーを得ているので、かなりの範囲を動くことができる。AlNは粒界のエネルギーが非常に大きいので、粒界が全くない単結晶が最も安定な構造である。従って原子が動くことさえできれば粒界が無い単結晶になろうとする。 Introducing an inert gas such as Ar and N 2 using Al as a target, adjusting the pressure to 0.1 to 10 Pa, and applying a voltage between the target and the chamber from the RF power source causes discharge, and Al atoms are generated. Be knocked out of the target. When Al and N atoms reach the surface of the sapphire substrate, they get a very large kinetic energy from the plasma and can move a considerable range. Since AlN has a very large grain boundary energy, a single crystal having no grain boundary is the most stable structure. Therefore, as long as atoms can move, it will become a single crystal without grain boundaries.
GaNの構造はサファイアの構造とは異なるので、そのままではサファイア基板の上にGaNの単結晶を成長させることができない。それに対し低温バッファと呼ばれるGaN層を入れることによりGaN単結晶の基板を得ることが一般には行われている。しかし低温バッファそれ自体の結晶性は良くないので、低温バッファを使った場合のGaN結晶性はおのずと限界があり、(0002)面のロッキングカーブの半値幅が100arcsec.、(100)面では300arcsec.程度が限界とされている。 Since the GaN structure is different from the sapphire structure, a GaN single crystal cannot be grown on the sapphire substrate as it is. On the other hand, a GaN single crystal substrate is generally obtained by inserting a GaN layer called a low temperature buffer. However, since the crystallinity of the low-temperature buffer itself is not good, the GaN crystallinity when using the low-temperature buffer is naturally limited, and the half-value width of the rocking curve on the (0002) plane is 100 arcsec., And on the (100) plane is 300 arcsec. The degree is the limit.
AlNをシード層102に使う理由は、低温バッファ層とは考え方が異なる。サファイアである酸化アルミニウム(Al2O3)とGaNを結びつけるために、間にAlNを挟むというのは以下の理由で、きわめて自然である。
アルミニウムと酸素とを同時にガリウムと窒素にいれかえると変化が大きすぎる。まず酸素を窒素に入れ替えてAlNにし、AlNのAlをGaに切り替えてGaNにする。従ってAl2O3/AlN/GaNの構造をとることは、AlNをAl2O3とGaNの接着剤の働きとして使っていることであり、これ以上の中間層はないと考えられる。
The reason for using AlN for the
If aluminum and oxygen are replaced with gallium and nitrogen at the same time, the change is too great. First, oxygen is replaced with nitrogen to make AlN, and Al in AlN is changed to Ga to make GaN. Therefore, taking an Al 2 O 3 / AlN / GaN structure means that AlN is used as an adhesive agent between Al 2 O 3 and GaN, and there is no further intermediate layer.
以上より、サファイアとGaNを結びつけるシード層としてはAlNが最適であり、そのAlNを結晶性の高い単結晶の膜として製膜する方法としてはスパッタが最適である。したがってAlNをスパッタで製膜することにより、非常に結晶性の高いGaN層を形成できる。その結果、ロッキングカーブの半値幅が(0002)面で60arcsec.以下、(100)面で250arcsec.以下のp型半導体層を得ることができる。この結晶性の高いp型半導体層を備えた発光素子を使うことにより、輝度劣化と波長シフトが皆無となり、経時変化がほとんど起こらなくなる。これにより、蛍光体を均一分散させた照明装置1を構成することにより、発光色の色座標のバラつきを初期と使用中を含めて制御することができる。 As described above, AlN is optimal as a seed layer for connecting sapphire and GaN, and sputtering is optimal as a method for forming the AlN as a single crystal film having high crystallinity. Therefore, a GaN layer having very high crystallinity can be formed by depositing AlN by sputtering. As a result, it is possible to obtain a p-type semiconductor layer having a rocking curve half width of 60 arcsec. Or less on the (0002) plane and 250 arcsec. Or less on the (100) plane. By using a light-emitting element having a p-type semiconductor layer with high crystallinity, there is no luminance degradation and no wavelength shift, and almost no change with time occurs. Thus, by configuring the lighting device 1 in which the phosphors are uniformly dispersed, it is possible to control the variation in the color coordinates of the emission color, including the initial and in-use.
次に、シード層102の上に、単結晶の下地層103を形成する。下地層103は、スパッタ法を用いて成膜することが望ましい。スパッタ法を用いる場合には、MOCVD法やMBE法等と比較して、装置を簡便な構成とすることが可能となる。下地層103をスパッタ法で成膜する際、窒素等のV族原料をリアクタ内に流通させるリアクティブスパッタ法によって成膜する方法とすることが好ましい。
一般に、スパッタ法においては、ターゲット材料の純度が高い程、成膜後の薄膜の結晶性等の膜質が良好となる。下地層103をスパッタ法によって成膜する場合、原料となるターゲット材料としてIII族窒化物半導体を用い、Arガス等の不活性ガスのプラズマによるスパッタを行なうことも可能であるが、リアクティブスパッタ法においてターゲット材料に用いるIII族金属単体並びにその混合物は、III族窒化物半導体と比較して高純度化が可能である。このため、リアクティブスパッタ法では、成膜される下地層103の結晶性をより向上させることが可能となる。
Next, a single
In general, in the sputtering method, the higher the purity of the target material, the better the film quality such as crystallinity of the thin film after film formation. When the
下地層103を成膜する際の基板101の温度、つまり、下地層103の成長温度は、800℃以上とすることが好ましく、より好ましくは900℃以上の温度であり、1000℃以上の温度とすることが最も好ましい。これは、下地層103を成膜する際の基板101の温度を高くすることによって原子のマイグレーションが生じやすくなり、転位を結晶の外部に追い出してしまうことが可能となる。また、下地層103を成膜する際の基板101の温度は、結晶の分解する温度よりも低温である必要があるため、1200℃未満とすることが好ましい。下地層103を成膜する際の基板101の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層103が得られる。
The temperature of the
下地層103の形成後、nコンタクト層104a及びnクラッド層104bを積層してn型半導体層104を形成する。nコンタクト層104a及びnクラッド層104bは、スパッタ法で形成してもよく、MOCVD法で形成してもよい。
After forming the
発光層105の形成は、スパッタ法、MOCVD法のいずれの方法でもよいが、特にMOCVD法が好ましい。具体的には、障壁層105aと井戸層105bとを交互に繰り返して積層し、且つ、n型半導体層104側及びp型半導体層106側に障壁層105aが配される順で積層すればよい。
また、p型半導体層106の形成は、スパッタ法、MOCVD法のいずれの方法でもよい。具体的には、pクラッド層106aと、pコンタクト層106bとを順次積層すればよい。
The
Further, the p-
p型半導体層106をMOCVD法で形成する場合は、発光層105の成膜温度よりも高温で形成することが、p型半導体層106の結晶性を高められる点で好ましい。本実施形態の半導体発光素子3は、単結晶構造のシード層102を形成するため、発光層105の結晶性が向上し、これにより、p型半導体層106を発光層105の成膜温度よりも高温で形成することが可能になって、p型半導体層106の結晶性が高められる。
In the case where the p-
その後、p型半導体層106上に透光性電極を積層し、例えば一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透光性電極を除去する。続いて、同様に例えばフォトリソグラフィーによりパターニングして、所定の領域の積層半導体層の一部をエッチングしてnコンタクト層104aの一部を露出させる。SiO2などの保護膜を全面に成膜した後にフォトリソグラフィー法でパッドの部分だけを抜き、透光性電極とnコンタクト層104aの露出面にp型電極107、n型電極108を形成する。
このようにして、図2〜図4に示す半導体発光素子3が製造される。
Thereafter, a translucent electrode is stacked on the p-
In this way, the semiconductor
次に、照明装置1の製造方法について説明する。
先ず、図5に示すように、リード32に白色樹脂を射出成形してリフレクタ31を形成する。次いで、リフレクタ31の凹部31b内のリード32上に半導体発光素子3を載置し、ボンディングワイヤ33,34によって半導体発光素子3のp型電極及びn型電極と、リード32とを接続する。
Next, the manufacturing method of the illuminating device 1 is demonstrated.
First, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示すように、凹部31bに、蛍光体粉体と、未硬化状態の透明樹脂とを含む混合樹脂ペーストPを充填する。半導体発光素子3を混合樹脂ペーストPによって覆うと共に、混合樹脂ペーストPの液面P1を上面31aよりも凹ませ、その凹み量dを上面31aから−20μm〜−100μmの範囲に設定する。図6では、液面P1の中心部A1の高さと液面P1の端部B1の高さとの差を20〜100μmの範囲にする。
Next, as shown in FIG. 6, the
ここで、凹み量dは、上面31aの高さと、液面P1の最低高さとの差になる。また、本明細書では、上面31aの高さを0μmとしたとき、半導体発光素子3側をマイナス(−)としている。従って、凹み量dが上面から−20μm〜−100μmの範囲とは、上面31aの高さを0μmとしたときに、液面P1の最低高さが上面よりも20〜100μmの範囲で半導体発光素子2側に位置してることを意味する。
Here, dented d becomes the difference of the height of the
混合樹脂ペーストPの充填は、ペーストの吐出装置を用いたポッディング法で行うとよい。この吐出装置は、混合樹脂ペーストを吐出する吐出ノズルNと、制御部とを具備して構成されている。 The filling of the mixed resin paste P is preferably performed by a podding method using a paste discharge device. This discharge device includes a discharge nozzle N that discharges a mixed resin paste and a control unit.
混合樹脂ペーストは、真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲であるとともに質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲である蛍光体粉体が、未硬化状態の透明樹脂に混合されてなるものであり、粘度が4000cP〜15000cPの範囲に調整されてなるものである。 Mixed resin paste, the phosphor powder mass average particle size with a true density in the range of 3 g / cm 3 or more 4.7 g / cm 3 or less is 15μm or less in the range of 7μm is uncured transparent resin The viscosity is adjusted to the range of 4000 cP to 15000 cP.
ここで、半導体発光素子3が載置された状態での凹部31bの空容積を6.5μLとし、混合樹脂ペーストの注入量の繰り返し精度を例えば±0.2μLとした場合、注入量が0.2μL変動すると、注入後の混合樹脂ペーストPの液面P1の中心部の高さが約25μm変動する。液面の高さが100μm動くと、発光色の色座標Yが0.01動くので、注入量のバラツキにより動く色座標Yの動きは±0.0025になる。
Here, when the empty volume of the
注入量は注入圧力によって制御するが、注入圧力の最小調整量だけ動かすと、注入量が約0.3μL程度変動する。これは液面P1の高さを38μm動かすことに相当する。発光色の色座標Yの管理幅を±0.008とした場合、混合樹脂ペーストの粘度の変化などで注入後の液面P1が動いてしまうような状況では注入圧力を制御して注入量を変化させ、これにより液面P1のレベルを±40μmに制御する必要がある。 The injection amount is controlled by the injection pressure. If the injection amount is moved by the minimum adjustment amount, the injection amount varies by about 0.3 μL. This corresponds to moving the height of the liquid level P 1 by 38 μm. If the control range of the color coordinates Y of the luminescent color was ± 0.008, injection volume by controlling the injection pressure in a situation such as the liquid level P 1 after the change implantation, etc. in the viscosity of the mixed resin paste will move it is varied, thereby it is necessary to control the level of the liquid surface P 1 to ± 40 [mu] m.
そのためには液面P1の高さを精度良く測定する必要がある。液面の高さの測定は、レーザー変位計(たとえばオムロン製 ZSHLD2)で行うことができる。凹部31bの端部を結んだ中点から注入後の液面P1までの距離を測定する。注入後の硬化熱処理をする前に液面の高さを測定し、その位置が凹部31bの両端を結んだ中点から−20〜−100μmに入るように注入圧力を制御すればよい。
Therefore, it is necessary to accurately measure the height of the liquid level P 1. The height of the liquid level can be measured with a laser displacement meter (for example, ZSHLD2 manufactured by OMRON). Measuring the distance from the connecting's midpoint the end of the
次に、混合樹脂ペーストPを硬化させて蛍光体含有樹脂層2を形成する。硬化処理は、例えば、加熱等を行えばよい。このようにして、図1に示す照明装置1が製造される。
Next, the mixed resin paste P is cured to form the phosphor-containing
上記の照明装置1によれば、半導体発光素子3を覆う蛍光体含有樹脂層2が、所定の範囲の真密度と質量平均粒径とを有する蛍光体粉体を透明樹脂に混合させて構成されているので、透明樹脂中に蛍光体粉体を均一に分散させることができる。また、蛍光体含有樹脂層2の出射面2cが上面31aよりも凹んでおり、その凹み量が上面31aから−20μm〜−100μmの範囲に設定されているので、注入した蛍光体含有樹脂出射面2cから、色座標Yの幅が±0.008の範囲内にされた白色光を出射させることができる。
According to the illuminating device 1 described above, the phosphor-containing
また、上記の照明装置1によれば、半導体発光素子3のp型半導体層の(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下であるので、経時的な輝度劣化が少なく、経時的な発光波長のシフトが少ない照明装置1を構成できる。
Moreover, according to said illuminating device 1, while the half value width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of the p-type semiconductor layer of the semiconductor
また、上記の照明装置1の製造方法によれば、未硬化の透明樹脂に、所定の範囲の真密度と質量平均粒径とを有する蛍光体粉体を混合して所定の粘度の混合樹脂ペーストとし、これを半導体発光素子3を覆うように充填して硬化させることで蛍光体含有樹脂層2を形成するので、透明樹脂中に蛍光体粉体を均一に分散させることができる。また、出射面2cを上面31aよりも凹ませ、その凹み量を上面31aから−20μm〜−100μmの範囲に設定することで、出射面2cから白色光が出射される照明装置1を構成できる。
Moreover, according to the manufacturing method of said illuminating device 1, the phosphor powder which has a true density and a mass average particle diameter of a predetermined range is mixed with uncured transparent resin, and mixed resin paste of predetermined viscosity Since the phosphor-containing
(半導体発光素子の製造)
c面サファイア基板をスパッタ装置に導入し、チャンバ内で基板を500℃まで加熱し、窒素ガスを導入した。その後、チャンバ内の圧力を2.0Paに保持して、基板側に高周波バイアスを印加し、窒素プラズマに15秒間曝すことで、基板表面を洗浄した。
(Manufacture of semiconductor light emitting devices)
A c-plane sapphire substrate was introduced into a sputtering apparatus, the substrate was heated to 500 ° C. in a chamber, and nitrogen gas was introduced. Thereafter, the pressure in the chamber was maintained at 2.0 Pa, a high frequency bias was applied to the substrate side, and the substrate surface was cleaned by exposure to nitrogen plasma for 15 seconds.
続いて、チャンバ内にアルゴンと窒素ガスを導入し、基板温度を500℃とし、所定出力の高周波パワーをターゲット側に印加し、炉内の圧力を1.0Paに保ち、アルゴンガスを10sccm、窒素ガスを30sccm流通させた条件(ガス全体に対する窒素の比は75%)で、サファイア基板のc面上にシード層として厚さ21nm〜40nmのAlN層の成膜を開始した。そして、所定の時間AlNを成膜した後、プラズマを止めて基板温度を低下させた。 Subsequently, argon and nitrogen gas are introduced into the chamber, the substrate temperature is set to 500 ° C., high-frequency power of a predetermined output is applied to the target side, the pressure in the furnace is maintained at 1.0 Pa, argon gas is 10 sccm, nitrogen Formation of an AlN layer having a thickness of 21 nm to 40 nm as a seed layer was started on the c-plane of the sapphire substrate under the condition that the gas was circulated at 30 sccm (ratio of nitrogen to the whole gas was 75%). Then, after depositing AlN for a predetermined time, the plasma was stopped to lower the substrate temperature.
次に、スパッタ装置から基板を取り出してMOCVD炉に導入し、以下に示す方法によりn型半導体層(GaN層)の成膜を行った。 Next, the substrate was taken out from the sputtering apparatus and introduced into the MOCVD furnace, and an n-type semiconductor layer (GaN layer) was formed by the following method.
まず、MOCVD炉内のサセプタ上に基板を置き、MOCVD炉内に窒素ガスを流通した後、基板温度を1150℃に昇温させた。そしてアンモニアの量を、V族元素/III族元素比が6000となるように調節した。続いて、トリメチルガリウム(TMG)の蒸気を含む水素をMOCVD炉内へ供給し、基板上へのGaN層の成膜を開始した。アンドープで6μmの膜厚のGaN層(下地層)の成長を行った後、原料のMOCVD炉への供給を終了して成長を停止した。その後、ヒーターへの通電を停止して、基板の温度を室温まで降温した。なお、取り出した基板は無色透明のミラー状を呈した。 First, the substrate was placed on the susceptor in the MOCVD furnace, and after flowing nitrogen gas through the MOCVD furnace, the substrate temperature was raised to 1150 ° C. The amount of ammonia was adjusted so that the Group V element / Group III element ratio was 6000. Subsequently, hydrogen containing trimethylgallium (TMG) vapor was supplied into the MOCVD furnace, and deposition of a GaN layer on the substrate was started. After the undoped GaN layer (underlayer) having a thickness of 6 μm was grown, the supply of the raw material to the MOCVD furnace was terminated and the growth was stopped. Thereafter, power supply to the heater was stopped, and the temperature of the substrate was lowered to room temperature. The taken-out substrate exhibited a colorless and transparent mirror shape.
さらにもう一度MOCVD炉に戻して、n型コンタクト層及びn型クラッド層からなるn型半導体層と、障壁層及び井戸層からなる発光層と、p型クラッド層およびpコンタクト層からなるp型半導体層とを、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)法で成膜した。 Returning to the MOCVD furnace again, an n-type semiconductor layer comprising an n-type contact layer and an n-type cladding layer, a light emitting layer comprising a barrier layer and a well layer, and a p-type semiconductor layer comprising a p-type cladding layer and a p-contact layer. Were formed by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method.
このようにして得られた積層半導体層のpコンタクト層上に、フォトリソグラフィー法を用いて透光正電極をつくり、更にドライエッテイングすることで部分的にnコンタクト層を露出させた。その上に全面にSiO2の保護膜を成膜した後にフォトリソグラフィー法でパッド位置だけを露出させた。その後、露出面上に、pパッドとnパッドとを形成することにより、半導体発光素子を形成した。 On the p-contact layer of the laminated semiconductor layer thus obtained, a light-transmitting positive electrode was formed using a photolithography method, and further dry-etched to partially expose the n-contact layer. A protective film of SiO 2 was formed on the entire surface, and only the pad position was exposed by photolithography. Thereafter, a p-pad and an n-pad were formed on the exposed surface, thereby forming a semiconductor light emitting device.
そこで、厚みの異なるシード層を有する上記の半導体発光素子について、各素子の下地層の結晶面をロッキングカーブ法によって測定した。先ず、サンプルA1、サンプルA2、サンプルA3およびサンプルA4を用意した。また、サンプルB1およびB2も作製した。サンプルB1、B2はシード層の好ましい膜厚の条件から外れるものである。サンプルA1〜B2の詳細を表1に示す。 Therefore, for the semiconductor light emitting devices having seed layers with different thicknesses, the crystal plane of the underlayer of each device was measured by the rocking curve method. First, sample A1, sample A2, sample A3, and sample A4 were prepared. Samples B1 and B2 were also produced. Samples B1 and B2 deviate from the preferable film thickness conditions of the seed layer. Details of samples A1 and B2 are shown in Table 1.
これらのサンプルについて、下地層の(0002)面および(10−10)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定した。X線源としては、CuKα線を使い、発散角が0.01°の入射光を使ってスペクトリス社製PANalytical X‘pert Pro MRD装置を使って測定した。なお、基板の装置への取り付け方や基板に対する配向方向が被測定試料によって違うことによる誤差を考慮して、(0002)面のロッキングカーブ測定は(0002)面に相当するピークを見つけた後、2θとωを最適化し、その後、Psiを調整してピーク強度が最大になる方向でのロッキングカーブ測定を行なうことにより補正を行なった。 About these samples, the half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane and the (10-10) plane of the underlayer was measured. As the X-ray source, CuKα ray was used, and incident light having a divergence angle of 0.01 ° was used and measured using a Spectralic PANalytical X'pert Pro MRD apparatus. In consideration of errors due to the way the substrate is attached to the apparatus and the orientation direction with respect to the substrate differ depending on the sample to be measured, the rocking curve measurement of the (0002) plane finds a peak corresponding to the (0002) plane, The correction was performed by optimizing 2θ and ω, and then adjusting Psi to perform rocking curve measurement in the direction in which the peak intensity becomes maximum.
また、(10−10)面のロッキングカーブ測定は、X線が全反射する条件で面内を透過するX線を用いて行った。具体的には水平に置いた基板に対して垂直方向に発散するX線を水平方向から入射すると一部が全反射するので、そのX線を利用した。また、検出器を(10−10)面相当の2θ位置に固定してφスキャンを行った。そして、六回対称のピークが測定され、最大強度を示すピーク位置に光学系を固定した後、2θ及びωを最適化して、ロッキングカーブ測定を行った。結果を図7に示す。 Moreover, the rocking curve measurement of the (10-10) plane was performed using X-rays transmitted through the surface under the condition that X-rays were totally reflected. Specifically, when X-rays that diverge in the vertical direction with respect to a horizontally placed substrate are incident from the horizontal direction, a part of the X-rays are totally reflected. The detector was fixed at a 2θ position corresponding to the (10-10) plane, and φ scan was performed. Then, a six-fold symmetric peak was measured, and after fixing the optical system at the peak position showing the maximum intensity, 2θ and ω were optimized, and rocking curve measurement was performed. The results are shown in FIG.
図7に示すように、下地層の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅は、シード層の膜厚が20nm以下であるサンプルB1においては、約180arcsecと大きい。これに対して、シード層の膜厚が21nm以上40nm以下の範囲に含まれるサンプルA1、サンプルA2、サンプルA3およびサンプルA4は、約50arcsec以下という小さい値となった。また、シード層の膜厚が41nm以上となるサンプルB2では、約50arcsec以下となった。 As shown in FIG. 7, the half-value width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of the underlayer is as large as about 180 arcsec in the sample B1 where the film thickness of the seed layer is 20 nm or less. On the other hand, Sample A1, Sample A2, Sample A3, and Sample A4 included in the range where the film thickness of the seed layer is 21 nm or more and 40 nm or less has a small value of about 50 arcsec or less. In Sample B2 where the seed layer thickness was 41 nm or more, it was about 50 arcsec or less.
一方、図7に示すように、下地層の(10−10)面のX線ロッキングカーブ半値幅は、シード層の膜厚が20nm以下であるサンプルB1においては、約270arcsecと大きい。これに対して、シード層の膜厚が21nm〜40nmの範囲に含まれるサンプルA1、サンプルA2、サンプルA3およびサンプルA4では、200〜225arcsecの範囲で安定している。そして、シード層の膜厚が41nm以上となるサンプルB2においては、約260arcsecとなり、膜厚が41nmを超えた領域では大きくなる傾向にあった。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the half width of the X-ray rocking curve of the (10-10) plane of the underlayer is as large as about 270 arcsec in the sample B1 in which the seed layer thickness is 20 nm or less. On the other hand, Sample A1, Sample A2, Sample A3, and Sample A4 in which the seed layer thickness is in the range of 21 nm to 40 nm are stable in the range of 200 to 225 arcsec. And in sample B2 in which the film thickness of the seed layer is 41 nm or more, it is about 260 arcsec, and tends to be large in the region where the film thickness exceeds 41 nm.
以上の結果を考察するに、シード層の膜厚が21nmより薄い領域では、シード層の結晶性が悪く、その上に形成された下地層の(0002)面および(10−10)面の配向が十分でなく、X線ロッキングカーブ半値幅が大きくなったと考えられる。一方、シード層の膜厚が21nmより厚くなると、シード層が結晶化して結晶面が揃ったことで、下地層の(0002)面および(10−10)面の配向性が向上し、X線ロッキングカーブ半値幅が小さくなったと考えられる。しかし、(10−10)面の結晶性は基板から情報を得ているので、シード層の膜厚が40nmを超えると、その上に形成される下地層は、基板からの情報を得にくくなり、配向の程度が悪くなって、X線ロッキングカーブ半値幅が大きくなったと考えられる。 Considering the above results, in the region where the thickness of the seed layer is less than 21 nm, the crystallinity of the seed layer is poor, and the orientation of the (0002) plane and (10-10) plane of the underlying layer formed thereon It is considered that the X-ray rocking curve half-width was increased. On the other hand, when the seed layer is thicker than 21 nm, the seed layer is crystallized and the crystal planes are aligned, so that the orientation of the (0002) plane and the (10-10) plane of the underlayer is improved. It is thought that the rocking curve half-width has decreased. However, since the crystallinity of the (10-10) plane is obtained from the substrate, if the seed layer thickness exceeds 40 nm, the underlying layer formed thereon becomes difficult to obtain information from the substrate. It is considered that the degree of orientation deteriorated and the X-ray rocking curve half width increased.
上述したように、基板11上に形成されるシード層の成膜条件を最適にすることで、その上に積層される積層半導体層の結晶性を良好にしている。よって、結晶性が良好な積層半導体層から均質な半導体発光素子を得ることができた。 As described above, by optimizing the film formation conditions of the seed layer formed on the substrate 11, the crystallinity of the stacked semiconductor layer stacked thereon is improved. Therefore, a homogeneous semiconductor light emitting device can be obtained from the laminated semiconductor layer having good crystallinity.
次に、図7及び表1におけるサンプルA2の半導体発光素子を用意した。また、3種類のエノモト製パッケージリードフレームを用意した。このパッケージリードフレームは、1枚に、144個または40個の白色樹脂からなるリフレクタが射出成形されてなるものである。外形が縦横の寸法で3.8mm×0.8mm、3.5mm×2.8mmの2種類の白色リフレクタはそれぞれ、1枚のリードフレームに144個が成型されている。また、外形が縦横の寸法で5.0mm×5.5mmの1種類の白色リフレクタは、1枚のリードフレームに40個が成型されている。なお、凹部の深さはどれも0.6mmである。
Next, a semiconductor light emitting device of Sample A2 in FIG. 7 and Table 1 was prepared. In addition, three types of Enomoto package lead frames were prepared. This package lead frame is formed by injection-
そして、各パッケージリードフレームに対して、サンプルA2の半導体発光素子をダイアタッチペーストを用いてダイボンドを行い、150℃で2時間加熱してダイアタッチペーストを硬化させたのち、直径25μmの田中貴金属製4Nの金線を用いてワイヤーボンドを行った。3.8mm×0.8mmと3.5mm×2.8mmのものは一つのリフレクタに一つの発光素子をマウントした。5.0mm×5.5mmのものには一つのリフレクタに3つの発光素子を並列にマウントした。 Each package lead frame is die-bonded to the semiconductor light-emitting element of sample A2 using a die attach paste, heated at 150 ° C. for 2 hours to cure the die attach paste, and then made of Tanaka Kikinzoku with a diameter of 25 μm. Wire bonding was performed using a 4N gold wire. In the case of 3.8 mm × 0.8 mm and 3.5 mm × 2.8 mm, one light emitting element was mounted on one reflector. In the case of 5.0 mm × 5.5 mm, three light emitting elements were mounted in parallel on one reflector.
そこに注入時の粘度が9000cPで密度が1.7g/cm3のシリコーン封止樹脂に、密度4.5g/cm3で励起波長450nm、発光波長530nmで質量平均粒径12μmのシリケート蛍光体と、密度4.2g/cm3で励起波長460nm、発光波長640nmで質量平均粒径9μmの窒化物蛍光体とを練り込んだものを用意した。蛍光体については発光波長530nmのものは分級により7μmと15μmのもの、発光波長640nmのものについてもやはり7μmと15μmのものも用意した。シリコーン樹脂も注入時の粘度が3000cPと20000cPのものを更に用意した。本実施例では、緑の蛍光体5.8質量%、赤の蛍光体2.1質量%で一定とした。 There silicone sealing resin viscosity during injection density at 9000cP 1.7g / cm 3, an excitation wavelength of 450nm at a density 4.5 g / cm 3, a silicate phosphor having a weight average particle size of 12μm at the emission wavelength 530nm A nitride phosphor having a density of 4.2 g / cm 3 , an excitation wavelength of 460 nm, an emission wavelength of 640 nm, and a mass average particle diameter of 9 μm was prepared. Regarding phosphors, those with an emission wavelength of 530 nm were prepared by classification, and those with an emission wavelength of 640 nm were also prepared with 7 μm and 15 μm. Silicone resins having a viscosity at the time of injection of 3000 cP and 20000 cP were further prepared. In this example, the green phosphor was 5.8% by mass, and the red phosphor was 2.1% by mass.
そして、シリコーン封止樹脂を自動樹脂注入器で注入した。外径3.8mm×0.8mmのものには1.2μL、外径3.5mm×2.8mmのものには3μL、5.0mm×5.5mmのものには6.8μL注入した。
リフレクタの寸法が3.8mm×0.8mmと3.5mm×2.8mmのものは一つのフレームに144個のリフレクタがある。これらについては100枚個のフレームを用意して、リフレクタ数で計14400個の照明装置を試作した。
5.0mm×5.5mmのものでは一つのフレームに40個のリフレクタがある。これについては400枚のフレームを用意して、リフレクタ数で計16000個の照明装置を試作した。一つのリフレクタに対して樹脂を注入するのに1.5秒程度の時間を要した。
And silicone sealing resin was inject | poured with the automatic resin injector. 1.2 μL was injected for an outer diameter of 3.8 mm × 0.8 mm, 3 μL was injected for an outer diameter of 3.5 mm × 2.8 mm, and 6.8 μL was injected for a 5.0 mm × 5.5 mm.
The reflectors having dimensions of 3.8 mm × 0.8 mm and 3.5 mm × 2.8 mm have 144 reflectors in one frame. For these, 100 frames were prepared, and a total of 14400 lighting devices with the number of reflectors were prototyped.
In the case of 5.0 mm × 5.5 mm, there are 40 reflectors in one frame. For this, 400 frames were prepared, and a total of 16000 lighting devices were manufactured as the number of reflectors. It took about 1.5 seconds to inject the resin into one reflector.
得られた照明装置について、レーザー変位計でリフレクタの上面の形状を測定した。スタートする前にダミーを流し10個の平均の凹み量が−60μm±10μmになるように注入量を微調整した。一つのフレームの平均凹み量が20μm以上ずれてきたら注入圧力を調節して−60μm±10μmに入るように調節した。1つのフレーム内のバラツキは3.8mm×0.8mmの場合でσで約16μm、3.5mm×2.8mmの場合で約13μm、5.0mm×5.5mmの場合で11μmであった。
注入量が小さいほど注入量のバラツキは大きくなるが1つのフレームを平均すると凹み量の動きは時間経過とともにほぼ同じように動いた。その結果どのリフレクタを用いてもすべて凹み量−20〜−100μmに入れることができた。ただし試料No.8では蛍光体含有封止樹脂の粘度が高すぎて注入量を精度良く制御することができず、目標に入れることができなかった。注入後150℃で4時間硬化処理を行い、表2に示すような試料No.1〜10の照明装置を製造した。
About the obtained illuminating device, the shape of the upper surface of a reflector was measured with the laser displacement meter. Before starting, the dummy was poured and the injection amount was finely adjusted so that the average dent amount of 10 pieces became −60 μm ± 10 μm. When the average dent amount of one frame was shifted by 20 μm or more, the injection pressure was adjusted so as to fall within −60 μm ± 10 μm. The variation in one frame was about 16 μm for σ in the case of 3.8 mm × 0.8 mm, about 13 μm in the case of 3.5 mm × 2.8 mm, and 11 μm in the case of 5.0 mm × 5.5 mm.
The smaller the injection amount, the larger the variation in the injection amount. However, when one frame was averaged, the movement of the dent amount moved almost the same with time. As a result, it was possible to put all of the reflectors into a dent amount of -20 to -100 μm. However, sample no. In No. 8, the viscosity of the phosphor-containing sealing resin was too high, so that the injection amount could not be accurately controlled, and could not be achieved. After the injection, curing treatment was performed at 150 ° C. for 4 hours, and lighting devices of sample Nos. 1 to 10 as shown in Table 2 were manufactured.
得られた照明装置をLabsphere社製積分球で出力(mW)、全光束(lm)、発光効率(lm/W)、色座標(x、y)の測定を行った。測定結果は20個の照明装置の平均値を示す。また分光放射輝度計(コニカミノルタ CS1000S)を用いて照明装置の発光の方位依存性を測定した。発光面に対して垂直な方向180度、平行な方向は角度垂直方向が垂線から60度傾いたところで360度回転させた。色座のばらつき度合いはXとYとのΔmax-minで示す。また1000個の照明装置について測定を行い、XとYとの標準偏差である色座標のばらつきを評価した。また、この照明装置20個を75℃で20mA電流(5.0mm×5.5については60mA)を流して点灯させ、1000時間後に全光束(lm)の変化と色座標の変化を20個測定して平均値で比較した。結果を表3に示す。 The output device (mW), total luminous flux (lm), luminous efficiency (lm / W), and color coordinates (x, y) of the obtained illuminating device were measured with an integrating sphere manufactured by Labsphere. A measurement result shows the average value of 20 illuminating devices. Further, the orientation dependency of the light emission of the lighting device was measured using a spectral radiance meter (Konica Minolta CS1000S). The direction perpendicular to the light emitting surface was 180 degrees, and the parallel direction was rotated 360 degrees when the angle perpendicular direction was tilted 60 degrees from the perpendicular. The degree of variation in color gamut is indicated by Δmax-min between X and Y. Further, measurements were performed on 1000 lighting devices, and the variation of color coordinates, which is the standard deviation between X and Y, was evaluated. In addition, 20 lighting devices were turned on by flowing 20 mA current (60 mA for 5.0 mm × 5.5) at 75 ° C., and 20 changes in total luminous flux (lm) and 20 color coordinates were measured after 1000 hours. And compared with average values. The results are shown in Table 3.
まず試料No.7以外では、一つの照明装置の方向によるバラツキは分光放射輝度計の結果から極めて均一になっていることがわかる。試料No.8は注入量が制御できなかったので1000個を測定したときの色座のバラツキがσ=0.084で非常に大きくなった。次に試料No.7は蛍光体が沈んでしまったので、沈み度合いが各照明装置によって微妙に異なるため、結果として1000個測定したときの色座のバラツキも大きいものとなった。その他の試料はハンドラーテスターで色座をより分けた。中心値が違うのでそれぞれの試料で中心値±0.008でソートしたところ95%以上の収率でとることができた。 First, sample no. Other than 7, it can be seen that the variation due to the direction of one illumination device is extremely uniform from the result of the spectral radiance meter. Sample No. In FIG. 8, since the injection amount could not be controlled, the variation in color locus when 1000 pieces were measured was very large at σ = 0.084. Next, sample no. In No. 7, since the phosphor had sunk, the degree of sag was slightly different depending on each lighting device, and as a result, the variation in color constellation when 1000 pieces were measured was large. The other samples were further separated by color with a handler tester. Since the center values were different, each sample was sorted with a center value of ± 0.008, and a yield of 95% or more was obtained.
1…照明装置、2…蛍光体含有樹脂層、2a…蛍光体粉体、2b…透明樹脂、2c…出射面(上面)、3…半導体発光素子、20…積層半導体層、101…基板、102…シード層、104…n型半導体層、105…発光層、106…p型半導体層、d…凹み量、P…混合樹脂ペースト、P1…混合樹脂ペーストの液面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 2 ... Phosphor containing resin layer, 2a ... Phosphor powder, 2b ... Transparent resin, 2c ... Outgoing surface (upper surface), 3 ... Semiconductor light emitting element, 20 ... Multilayer semiconductor layer, 101 ... Substrate, 102 ... seed layer, 104 ... n-type semiconductor layer, 105 ... light-emitting layer, 106 ... p-type semiconductor layer, d ... dent amount, P ... mixed resin paste, P 1 ... liquid surface of the mixed resin paste.
Claims (7)
白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、
前記リフレクタの前記凹部に充填されて半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備え、
前記蛍光体の真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲とされるとともに前記蛍光体の質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲とされ、
前記蛍光体含有樹脂層は、その上面が前記上面よりも凹んでおり、その凹み量が前記上面から−20μm〜−100μmの範囲に設定されていることを特徴とする照明装置。 A semiconductor light emitting device having a main emission peak in a wavelength region of 430 nm or more and 500 nm or less;
A reflector made of a white resin, wherein a concave portion for accommodating the semiconductor light emitting element is opened on an upper surface, and a reflector for emitting light from the semiconductor light emitting element;
A phosphor-containing resin layer made of a phosphor and a transparent resin, which is formed so as to cover the semiconductor light-emitting element by being filled in the concave portion of the reflector, and absorbs light emitted from the semiconductor light-emitting element and emits light having a longer wavelength; With
The true density of the phosphor is between the phosphor ranges mass average particle diameter of 7μm or 15μm following with are 3 g / cm 3 or more 4.7 g / cm 3 or less in the range,
The phosphor-containing resin layer has an upper surface recessed from the upper surface, and the amount of the depression is set in a range of −20 μm to −100 μm from the upper surface.
前記積層半導体層は、前記基板側からn型半導体層、発光層、p型半導体層の順に積層されて構成され、前記p型半導体層を構成するp型GaNの(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The semiconductor light emitting device includes at least a substrate, a seed layer made of AlN formed on the substrate, and a laminated semiconductor layer mainly composed of GaN formed on the seed layer,
The stacked semiconductor layer is formed by stacking an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer in this order from the substrate side, and X-ray rocking of the (0002) plane of p-type GaN constituting the p-type semiconductor layer. The lighting device according to claim 1, wherein the half-value width of the curve is 60 arcsec. Or less and the half-value width of the X-ray rocking curve of the (10-10) plane is 250 arcsec. Or less.
白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、
前記リフレクタの前記凹部に充填されて前記半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備えた照明装置を製造する方法であり、
真密度が3g/cm3以上4.7g/cm3以下の範囲であるとともに質量平均粒径が7μm以上15μm以下の範囲である蛍光体を未硬化状態の透明樹脂に混合して、混合樹脂ペーストを調製すると共に、前記混合樹脂ペーストの粘度を4000cP〜15000cPの範囲に調整する工程と、
前記半導体発光素子を前記混合樹脂ペーストによって覆うと共に、前記混合樹脂ペーストの液面を前記リフレクタの前記上面よりも凹ませ、その凹み量を前記上面から−20μm〜−100μmの範囲に設定する工程と、
前記混合樹脂ペーストを硬化させて蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、
を具備してなることを特徴とする照明装置の製造方法。 A semiconductor light emitting device having a main emission peak in a wavelength region of 430 nm or more and 500 nm or less;
A reflector made of a white resin, wherein a concave portion for accommodating the semiconductor light emitting element is opened on an upper surface, and a reflector for emitting light from the semiconductor light emitting element;
A phosphor-containing resin layer comprising a phosphor and a transparent resin, which is formed so as to fill the concave portion of the reflector so as to cover the semiconductor light-emitting element, absorbs light emitted from the semiconductor light-emitting element, and emits light having a longer wavelength. A method of manufacturing a lighting device comprising:
True density is mixed with 3 g / cm 3 or more 4.7 g / cm 3 or less of the phosphor transparent resin uncured mass average particle diameter of 15μm or less in the range of 7μm with a range, the mixed resin paste And adjusting the viscosity of the mixed resin paste to a range of 4000 cP to 15000 cP;
Covering the semiconductor light emitting element with the mixed resin paste, making the liquid surface of the mixed resin paste recessed from the upper surface of the reflector, and setting the amount of the depression in a range of −20 μm to −100 μm from the upper surface; ,
Curing the mixed resin paste to form a phosphor-containing resin layer;
The manufacturing method of the illuminating device characterized by comprising.
前記積層半導体層が、前記基板側からn型半導体層、発光層、p型半導体層の順に積層されて構成され、前記p型半導体層を構成するp型GaNの(0002)面のX線ロッキングカーブの半値幅が60arcsec.以下であるとともに、(10−10)面のX線ロッキングカーブの半値幅が250arcsec.以下である半導体発光素子を用いることを特徴とする請求項5に記載の照明装置の製造方法。 The semiconductor light emitting device includes at least a substrate, a seed layer made of AlN formed on the substrate, and a laminated semiconductor layer mainly composed of GaN formed on the seed layer,
The laminated semiconductor layer is formed by laminating an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer in this order from the substrate side, and X-ray locking of the (0002) plane of p-type GaN constituting the p-type semiconductor layer. 6. The illumination device according to claim 5, wherein a semiconductor light emitting device having a half width of the curve of 60 arcsec. Or less and a half width of the X-ray rocking curve of the (10-10) plane of 250 arcsec. Or less is used. Manufacturing method.
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