JP2015185685A - 発光装置の製造方法及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色むらの発生を抑制すること。【解決手段】実施形態の発光装置の製造方法は、第１の面に半導体発光素子が実装され、第１の面とは反対側の第２の面に金属膜が形成された基板と、半導体発光素子を封止するように第１の面上に形成され、半導体発光素子が放出した光を光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂と、金属膜とはんだ付けにより接合された放熱部材とを具備する発光装置の製造方法であって、金属膜と放熱部材とをはんだ付けにより接合する接合工程の後に、封止樹脂により半導体発光素子を封止する封止工程を実施する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明の実施形態は、発光装置の製造方法及び照明装置に関する。

照明装置に用いられる発光装置として、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子が実装された面と反対側の面に、金属膜が形成された基板と、金属膜とはんだ付けされた放熱部材とを具備する発光装置がある。かかる発光装置の製造方法では、ＬＥＤチップなどの半導体チップを基板に実装する工程が実施された後に、半導体の周囲に樹脂を用いて枠を形成する工程が行われる。そして、発光装置の製造方法では、枠を形成する工程の後に、枠が形成する空間内に、半導体発光素子を封止するための樹脂であって、蛍光体を含む樹脂を充填する工程が行われる。そして、発光装置の製造方法では、樹脂を充填する工程の後に、樹脂を硬化させる工程が行われる。

しかしながら、半導体チップを基板に実装する工程において、既に、基板が反っている場合がある。また、枠に接触する部分の樹脂の厚さは、表面張力により、中央部分の厚さよりも大きくなる場合がある。したがって、上述の製造方法によって製造された発光装置では、枠が形成する空間内に設けられた樹脂の厚さは、基板上の位置ごとに異なる場合がある。このように、同一の発光装置において、樹脂の厚さにばらつきが生じる場合がある。樹脂の厚さのばらつきは、色むらの原因になり得る。

特表２０１０−５０２０００号公報

本発明が解決しようとする課題は、色むらの発生を抑制することができる発光装置の製造方法及び照明装置を提供することを目的とする。

実施形態の発光装置の製造方法は、第１の面に半導体発光素子が実装され、第１の面とは反対側の第２の面に金属膜が形成された基板と、半導体発光素子を封止するように第１の面上に形成され、半導体発光素子が放出した光を光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂と、金属膜とはんだ付けにより接合された放熱部材とを具備する発光装置の製造方法であって、金属膜と放熱部材とをはんだ付けにより接合する接合工程の後に、封止樹脂により半導体発光素子を封止する封止工程を実施する。

実施形態の発光装置の製造方法によれば、色むらの発生を抑制することができるという効果が期待できる。

図１Ａは、実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。 図１Ｂは、実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。 図１Ｃは、実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。 図２Ａは、発光装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図２Ｂは、発光装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図２Ｃは、半導体発光素子をセラミック基板に実装する際のセラミック基板の反りの一例について説明するための図である。 図３は、発光装置の変形例を説明するための図である。

以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（実施形態）
図１Ａ〜図１Ｃは、実施形態に係る発光装置及び照明装置を例示する模式図である。図１Ａは平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ１−Ａ２線断面の一部を例示する断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに表したように、本実施形態に係る発光装置１１０は、ベース部材７１と、グリス層５３と、放熱板５１と、接合層５２と、実装基板部１５と、複数の半導体発光素子２０とを含む。発光装置１１０は、例えば、投光器などの照明装置２１０に用いられる。

ベース部材７１から実装基板部１５に向かう方向を積層方向（Ｚ軸方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

ベース部材７１の上に、グリス層５３、放熱板５１、接合層５２、実装基板部１５、及び、複数の半導体発光素子２０が、この順で配置される。

すなわち、複数の半導体発光素子２０は、ベース部材７１と、Ｚ軸方向において離間する。実装基板部１５は、セラミック基板１０を含む。セラミック基板１０は、上面１０ｕｅを有する。セラミック基板１０には、例えば、セラミック、または、セラミックと樹脂の複合セラミックなどから形成される部材がベース材料として用いられる。セラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、または、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などが用いられる。セラミック基板１０は、ベース部材７１と複数の半導体発光素子２０との間に設けられる。放熱板５１は、ベース部材７１と実装基板部１５との間に設けられる。

図１Ｂに例示したように、接合層５２は、実装基板部１５と放熱板５１との間に設けられる。接合層５２は、実装基板部１５と放熱板５１とを接合する。

グリス層５３は、ベース部材７１と放熱板５１との間に設けられる。グリス層５３は、放熱板５１の熱をベース部材７１に伝達する。

以下、図１Ａ及び図１Ｂに示した発光装置１１０（及び照明装置２１０）の例について、説明する。

発光装置１１０において、発光部４０が設けられる。放熱板５１の上に、発光部４０が設けられる。放熱板５１と発光部４０との間に、接合層５２が設けられる。

本願明細書において、要素Ａ上に要素Ｂが設けられる状態とは、要素Ａに直接的に上に要素Ｂが設けられる状態の他に、要素Ａと要素Ｂとの間に別の要素Ｃが挿入される状態も含む。

放熱板５１から発光部４０に向かう方向が積層方向に対応する。本願明細書において、要素Ａと要素Ｂとが積層される状態と、要素Ａと要素Ｂとが直接接して重ねられる状態の他に、要素Ａと要素Ｂとの間に別の要素Ｃが挿入されて重ねられる状態も含む。

放熱板５１は、例えば板状である。放熱板５１の主面は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に平行である。放熱板５１の平面形状は、例えば矩形である。放熱板５１は、例えば、第１〜第４辺５５ａ〜５５ｄを有する。第２辺５５ｂは、第１辺５５ａから離間する。第３辺５５ｃは、第１辺５５ａの一端と、第２辺５５ｂの一端と、を接続する。第４辺５５ｄは、第３辺５５ｃと離間し、第１辺５５ａの他端と、第２辺５５ｂの他端と、を接続する。放熱板５１の平面形状のコーナ部は、曲線状でも良い。放熱板５１の平面形状は、矩形でなくても良く、任意である。

放熱板５１には、例えば、銅やアルミニウムなどの金属材や、金属とセラミックの複合材などの基板が用いられる。放熱板５１の表面には、部材の酸化防止やはんだの濡れ性向上の観点から、Ｎｉめっきなどの別の金属層が形成されていても良い。なお、放熱板５１は、放熱部材の一例である。

発光部４０は、光を放出するともに熱を発生する。接合層５２は、発光部４０で発生した熱を、放熱板５１に効率良く伝導する。接合層５２は、例えば、はんだなどを含む。例えば、接合層５２には、錫をベースにし、金、銀、銅、ビスマス、ニッケル、インジウム、亜鉛、アンチモン、ゲルマニウム及びシリコンのいずれかを少なくとも１種類以上含むはんだを用いることができる。例えば、ＳｎＡｇＣｕ合金などが用いられる。また、はんだとしては、例えば、後述する発光装置１１０の製造方法の２番目の工程において、第１主面１０ａ側に凸となるように反っていたセラミック基板１０が平らな状態に変化する場合に、融点に達するようなはんだが好ましい。

発光部４０は、実装基板部１５と、発光素子部３５と、を含む。実装基板部１５は、セラミック基板１０と、第１金属層１１と、第２金属層１２と、を含む。

セラミック基板１０は、第１主面１０ａと、第２主面１０ｂと、を有する。第２主面１０ｂは、第１主面１０ａとは反対側の面である。放熱板５１は、セラミック基板１０の第２主面に対向している。すなわち、第２主面１０ｂは、放熱板５１側の面であり、接合層５２の側の面でもある。なお、第１主面１０ａは、第１の面の一例であり、第２主面１０ｂは、第２の面の一例である。

本願明細書において、要素Ａと要素Ｂとが対向している状態は、要素Ａと要素Ｂとが直接面している状態に加え、要素Ａと要素Ｂとの間に別の要素Ｃが挿入されている状態も含む。

第１主面１０ａは、実装領域１６を含む。例えば、実装領域１６は、第１主面１０ａの外縁１０ｒから離間している。この例では、実装領域１６は、第１主面１０ａの中央部分に設けられる。第１主面１０ａは、周辺領域１７をさらに含む。周辺領域１７は、実装領域１６の周りの領域である。

セラミック基板１０は、例えば、アルミナを含む。セラミック基板１０には、例えば、アルミナを主成分とするセラミックが用いられる。これにより、高い熱伝導性と、高い絶縁性と、が得られ、高い信頼性が得られる。

第１金属層１１は、第１主面１０ａ上に設けられる。第１金属層１１は、複数の実装パターン１１ｐを含む。複数の実装パターン１１ｐは、実装領域１６に設けられる。複数の実装パターン１１ｐの少なくともいずれか２つ以上は、互いに離間している。例えば、複数の実装パターン１１ｐの少なくともいずれかは、島状である。複数の実装パターン１１ｐは、例えば、第１実装パターン１１ｐａ及び第２実装パターン１１ｐｂなどを含む。

複数の実装パターン１１ｐのそれぞれは、例えば、第１実装部分１１ａと、第２実装部分１１ｂと、を含む。この例では、実装パターン１１ｐは、第３実装部分１１ｃをさらに含む。第３実装部分１１ｃは、第１実装部分１１ａと第２実装部分１１ｂとの間に設けられ、第１実装部分１１ａと第２実装部分１１ｂとを繋ぐ。

第１金属層１１は、複数の実装パターン１１ｐを互いに接続する接続部４４をさらに含む。本実施形態では、第１金属層１１は、第１コネクタ用電極部４５ｅと第２コネクタ用電極部４６ｅとをさらに含む。第１コネクタ用電極部４５ｅは、複数の実装パターン１１ｐのうちの１つと電気的に接続される。第２コネクタ用電極部４６ｅは、複数の実装パターン１１ｐのうち、その１つとは別の１つと電気的に接続される。例えば、１つの実装パターン１１ｐの一部の上に半導体発光素子２０が配置される。この半導体発光素子２０により、第１コネクタ用電極部４５ｅが、実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。さらに、別の１つの実装パターン１１ｐの一部の上に半導体発光素子２０が配置される。この半導体発光素子２０により、第２コネクタ用電極部４６ｅが、別の１つの実装パターン１１ｐの１つと電気的に接続される。

この例では、発光部４０は、第１主面１０ａ上に設けられた第１コネクタ４５と、第２コネクタ４６と、をさらに含む。第１コネクタ４５は、第１コネクタ用電極部４５ｅと電気的に接続される。第２コネクタ４６は、第２コネクタ用電極部４６ｅと電気的に接続される。本実施形態では、第１コネクタ用電極部４５ｅの上に、第１コネクタ４５が設けられている。第２コネクタ用電極部４６ｅの上に、第２コネクタ４６が設けられている。第１コネクタ４５と、第２コネクタ４６と、の間に発光素子部３５が配置される。第１コネクタ４５及び第２コネクタ４６を介して、発光部４０に電力が供給される。

第２金属層１２は、第２主面１０ｂ上に設けられる。第２金属層１２は、第１金属層１１と電気的に絶縁されている。第２金属層１２の少なくとも一部は、Ｘ−Ｙ平面（第１主面１０ａに対して平行な第１平面）に投影したときに、実装領域１６と重なる。なお、第２金属層１２は、金属膜の一例である。

図１Ｃは、発光装置１１０の一部を例示する透視平面図である。第２金属層１２は、外縁１０ｒから離れている。第２金属層１２の平面形状は、例えば矩形である。第２金属層１２は、第１〜第４辺１２ｉ〜１２ｌを有する。第２辺１２ｊは、第１辺１２ｉから離間する。第３辺１２ｋは、第１辺１２ｉの一端と、第２辺１２ｊの一端と、を接続する。第４辺１２ｌは、第３辺１２ｋと離間し、第１辺１２ｉの他端と、第２辺１２ｊの他端と、を接続する。各辺の交点、すなわちコーナ部は、曲線状（アール形状）でも良い。第２金属層１２の平面形状は、矩形でなくても良く、任意である。

このように、セラミック基板１０の上面（第１主面１０ａ）に第１金属層１１が設けられ、セラミック基板１０の下面（第２主面１０ｂ）に第２金属層１２が設けられる。

発光素子部３５は、セラミック基板１０の第１主面１０ａ上に設けられる。発光素子部３５は、複数の半導体発光素子２０と、波長変換層３１と、を含む。

本実施形態では、例えば、複数の半導体発光素子２０は、アレイ状に配置される。また、半導体発光素子２０は、例えば、略円形状に配置される。また、半導体発光素子２０は、例えば、略等ピッチで配置される。

複数の半導体発光素子２０は、第１主面１０ａ上に設けられる。複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、光を放出する。半導体発光素子２０は、例えば窒化物半導体を含む。半導体発光素子２０は、例えば、ＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を含む。ただし、実施形態において、半導体発光素子２０として、任意の発光素子を用いることができる。

複数の半導体発光素子２０は、例えば、第１半導体発光素子２０ａ及び第２半導体発光素子２０ｂを含む。

複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、複数の実装パターン１１ｐのうちのいずれかの実装パターン１１ｐと、複数の実装パターン１１ｐのうちの上記のいずれかの隣の別の実装パターン１１ｐと、電気的に接続されている。

例えば、第１半導体発光素子２０ａは、複数の実装パターン１１ｐのうちの第１実装パターン１１ｐａと、第２実装パターン１１ｐｂと、電気的に接続されている。第２実装パターン１１ｐｂは、第１実装パターン１１ｐａの隣の別の実装パターン１１ｐに相当する。

例えば、複数の半導体発光素子２０のそれぞれは、第１導電形の第１半導体層２１と、第２導電形の第２半導体層２２と、発光層２３と、を含む。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。

第１半導体層２１は、第１の部分（第１半導体部分２１ａ）と、第２の部分（第２半導体部分２１ｂ）と、を含む。第２半導体部分２１ｂは、積層方向（放熱板５１から発光部４０に向かうＺ軸方向）に対して交差する方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１半導体部分２１ａと並ぶ。

第２半導体層２２は、第２半導体部分２１ｂと実装基板部１５との間に設けられる。発光層２３は、第２半導体部分２１ｂと第２半導体層２２との間に設けられる。半導体発光素子２０は、例えば、フリップチップ型のＬＥＤである。

例えば、第１半導体層２１の第１半導体部分２１ａが、実装パターン１１ｐの第１実装部分１１ａと対向している。第２半導体層２２が、実装パターン１１ｐの第２実装部分１１ｂと対向している。第１半導体層２１の第１半導体部分２１ａは、実装パターン１１ｐと電気的に接続される。第２半導体層２２は、別の実装パターン１１ｐと電気的に接続される。この接続には、例えば、電気伝導率及び熱伝導率が高いはんだや金バンプなどが用いられる。この接続は、例えば、金属溶融はんだ接合により行われる。または、この接続は、例えば、金バンプを用いた超音波熱圧着法により行われる。

ここで、発光素子部３５は、第１接合金属部材２１ｅと、第２接合金属部材２２ｅと、をさらに含む。第１接合金属部材２１ｅは、第１半導体部分２１ａと、いずれかの実装パターン１１ｐ（例えば第１実装部分１１ａ）と、の間に設けられる。第２接合金属部材２２ｅは、第２半導体層２２と、別の実装パターン１１ｐ（例えば、第２実装パターン１１ｐｂ）と、の間に設けられる。第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅの少なくともいずれかは、はんだ、または、金バンプを含む。これにより、第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅのそれぞれの断面積（Ｘ−Ｙ平面で切断したときの断面積）を大きくできる。したがって、第１接合金属部材２１ｅ及び第２接合金属部材２２ｅを介して、熱を効率良く、実装基板部１５に伝えることができ、放熱性が高まる。

なお、半導体発光素子２０と実装基板部１５との間に、別の金属層を設けても良い。これにより、第１の金属層の酸化を抑制したり、はんだとの濡れ性を高めたりすることができる。この金属層は、半導体発光素子２０及び実装パターン１１ｐと電気的に接続されない。この金属層は回路に関係しない。

波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０を覆って封止する。波長変換層３１は、複数の半導体発光素子２０から放出される光（例えば第１光）の少なくとも一部を吸収し、第２光を放出する。第２光の波長（例えばピーク波長）は、第１光の波長（例えばピーク波長）とは、異なる。波長変換層３１には、例えば、蛍光体などの複数の波長変換粒子と、複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂と、を含む。第１光は、例えば青色光である。第２光は、第１光よりも波長が長い光を含む。第２光は、例えば、黄色光及び赤色光の少なくともいずれかである。波長変換層３１は、封止樹脂の一例である。

本実施形態では、発光素子部３５は、反射層３２をさらに含む。反射層３２は、Ｘ−Ｙ平面内で波長変換層３１を囲む。反射層３２には、例えば、金属酸化物などの複数の粒子と、その粒子が分散された光透過性樹脂と、を含む。金属酸化物などの粒子は、光反射性を有する。この金属酸化物などの粒子として、例えば、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の少なくともいずれか用いることができる。反射層３２を設けることで、半導体発光素子２０から放出された光が、積層方向に沿った方向（例えば上方向）に沿って効率良く出射できる。なお、本実施形態では、反射層３２および実装基板部１５によって形成された空間に、蛍光体などの複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂（封止樹脂）が充填されて硬化されることにより、波長変換層３１が形成される。このため、反射層３２は、封止樹脂を囲む枠としての機能を有することから、単に、枠や枠樹脂などとも称される。

発光部４０は、例えば、チップオンボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤモジュールである。

本実施形態においては、発光素子部３５（複数の半導体発光素子２０）から放出される光の光束発散度は、１０ｌｍ／ｍｍ^２（ルーメン/平方ミリメートル）以上、１００ｌｍ／ｍｍ^２以下である。望ましくは、２０ｌｍ／ｍｍ^２以上である。すなわち、本実施形態においては、発光素子部３５から放出される光の発光面積に対する比（光束発散度）が、非常に高い。本願明細書においては、発光面積は、実質的に実装領域１６の面積に対応する。

グリス層５３には、液体状または固体状の潤滑油（グリス）などが用いられる。グリス層５３には、例えば、絶縁性を有する潤滑油（絶縁性グリス）や、導電性を有する潤滑油（導電性グリス）などを用いても良い。絶縁性グリスは、例えば、シリコーンと、そのシリコーンに分散されたセラミック粒子と、を含む。導電性グリスは、例えば、シリコーンと、そのシリコーンに分散された金属粒子と、を含む。導電性グリスにおいては、例えば、絶縁性グリスよりも高い熱伝導率が得られる。例えば、発光素子部３５の熱は、グリス層５３により、ベース部材７１に伝導されて、放熱される。

本実施形態に係る発光装置１１０においては、例えば、放熱板５１をＸ−Ｙ平面に投影したときに、放熱板５１は、実装領域１６の面積の５倍以上の面積を有する。すなわち、本実施形態においては、実装領域１６の面積に対して、放熱板５１の面積が非常に大きく設定されている。これにより、実装領域１６の上に設けられた発光素子部３５で生じる熱を、面積の大きい放熱板５１により、面内方向（Ｘ−Ｙ面内方向）に広げる。そして、面内方向に拡がった熱が、例えば、ベース部材７１に向けて、伝達され、効率良く放熱される。

次に、本実施形態に係る発光装置１１０の製造方法の一例について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、発光装置１１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。

図２Ａに示すように、１番目の工程（工程（１））では、セラミック基板１０の第１主面１０ａ上に複数の半導体発光素子２０を実装する。なお、半導体発光素子２０をセラミック基板１０に実装する時点で、図２Ｃに示すように、セラミック基板１０は、第１主面１０側に凸となるように反っている場合がある。これは、セラミック基板１０のベース材料であるセラミックの線熱膨張係数と、第１金属層１１、第２金属層１２の線熱膨張係数との差が大きいこと、第２金属層１２の体積が第１金属層１１の体積よりも大きい、すなわちほぼ厚みが同じである場合に、第２金属層１２の面積が第１金属層１１の面積よりも大きいことなどが原因として考えられる。例えば、セラミックの線熱膨張係数は、７［ｐｐｍ／Ｋ］程度であり、第１金属層１１、第２金属層１２の線熱膨張係数は、１７〜１８［ｐｐｍ／Ｋ］である。

そして、２番目の工程（工程（２））では、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合する。すなわち、はんだ付けが行われた結果、接合層５２が、第２金属層１２と放熱板５１とを接合することとなる。ここで、２番目の工程では、はんだ付けを行うことにより、第２金属層１２に熱が加わると第２金属層１２が膨張する。第２金属層１２が膨張すると、第１主面１０側に凸となるように反っていたセラミック基板１０が略平らな状態に変化する。すなわち、セラミック基板１０が平坦化する。そこで、第２の工程では、このようなセラミック基板１０が平らな状態であるときに、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合する。このようにして第２金属層１２とはんだ付けされた放熱板５１は、平らな状態のセラミック基板１０と接合される。そして、放熱板５１は、セラミック基板１０や金属層などと比較して剛体であるため、第２金属層１２の温度が常温となった場合でも、セラミック基板１０を平らな状態のまま維持する。なお、２番目の工程は、接合工程の一例である。

そして、３番目の工程（工程（３））では、金属酸化物などの複数の粒子が分散された光透過性樹脂を含む枠樹脂（反射層）３２を、第１主面１０上に、かつ、複数の半導体発光素子２０の周囲を囲むように、形成する。そして、４番目の工程（工程（４））では、枠樹脂３２を加熱して硬化させる。すなわち、３番目の工程では、半導体発光素子２０の周囲に樹脂で枠が形成され、４番目の工程では、形成した枠が硬化される。なお、３番目の工程及び４番目の工程は、枠形成工程の一例である。

そして、５番目の工程（工程（５））では、４番目の工程において硬化された枠内に、蛍光体などの複数の波長変換粒子が分散された光透過性樹脂（封止樹脂）８０を枠樹脂３２及びセラミック基板１０によって形成された空間内に充填する。ここで、５番目の工程では、枠樹脂３２及びセラミック基板１０によって形成された空間の体積よりも、充填する封止樹脂８０の量を大きくする。これにより、後述の６番目の工程において、封止樹脂８０が枠樹脂３２からはみだし、確実に治具８１と封止樹脂８０とが接触される。なお、５番目の工程は、充填工程の一例である。

そして、図２Ｂに示すように、６番目の工程（工程（６））では、５番目の工程において充填された封止樹脂８０の出光面を平坦化するための治具８１を用いる。治具８１は、例えば、平面を有する平板である。６番目の工程では、例えば、治具８１を枠樹脂３２上に搭載して、封止樹脂８０と治具８１の平面とを密着させる。６番目の工程では、上述したように、治具８１と封止樹脂８０とが確実に接触するので、精度よく、後述の７番目の工程において封止樹脂８０の出光面を平坦化することができる。６番目の工程では、枠樹脂３２及びセラミック基板１０によって形成された空間の体積よりも、充填する封止樹脂８０の量が大きいため、枠樹脂３２及びセラミック基板１０によって形成された空間から封止樹脂８０があふれ出る場合がある。なお、図２Ｂの例では、あふれ出た封止樹脂８０を「封止樹脂８０ａ」と表記している。したがって、封止樹脂８０ａの存在は、枠樹脂３２及びセラミック基板１０によって形成された空間の体積よりも、充填する封止樹脂８０の量を大きくしたことの証拠ともなり得る。

そして、７番目の工程（工程（７））では、封止樹脂８０に治具８１の平面を密着させたまま封止樹脂８０を硬化させ、硬化された封止樹脂８０から治具８１を剥離する。これにより、封止樹脂８０により半導体発光素子２０が封止され、また、波長変換層３１及び波長変換層３１ａが形成される。７番目の工程では、平らな状態のセラミック基板１０の枠内に充填された封止樹脂８０を硬化させるので、封止樹脂８０の出光面を精度良く平坦化させることができる。したがって、封止樹脂８０の厚みのばらつきが抑制されるので、色むらの発生を抑制することができる。なお、７番目の工程において、封止樹脂８０を硬化させる前に、封止樹脂８０中の気泡を除去するための真空脱泡処理を行うようにしてもよい。これにより、封止樹脂８０中に残存する気泡の量を抑制することができる。また、治具８１が封止樹脂８０と接触する平面は、硬化された封止樹脂８０から剥離しやすい離型材で表面処理されていてもよい。これにより、７番目の工程において、硬化された封止樹脂８０から治具８１を剥離しやすくなり、剥離時における封止樹脂８０に加わる力の大きさを小さくすることができる。なお、６番目の工程及び７番目の工程は、平坦化工程の一例である。また、封止工程は、充填工程と平坦化工程とを含む。

そして、８番目の工程（工程（８））では、コネクタ４６などのセラミック基板１０の第１主面１０ａ上に実装される他の部品（表面実装部品）を実装する。そして、その後の工程で、放熱板５１の第２金属層１２側の面とは逆側の面にグリス層５３が形成され、グリス層５３の放熱板５１側の面とは逆側の面にベース部材７１が設けられる。

本実施形態に係る発光装置１１０の製造方法の一例について説明した。なお、上述した６番目の工程を省略することができる。この場合、後述の７番目の工程では、単に、封止樹脂８０を硬化させるだけである。この場合であっても、セラミック基板１０が平らな状態である場合に、封止樹脂８０を充填することができる結果、７番目の工程において、出光面が平坦化された状態で封止樹脂８０を硬化することができる。したがって、封止樹脂８０の厚みのばらつきが抑制されるので、色むらの発生を抑制することができる。また、１番目の工程の段階で基板１０の反りが少ない場合には、１番目、３〜７番目の工程を行った以降に、２番目の工程を行っても良い。

また、３番目の工程及び４番目の工程を実施した後に、２番目の工程を実施してもよい。すなわち、半導体発光素子２０の周囲に樹脂で枠を形成し、形成した枠を硬化した後に、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合してもよい。

以上、実施形態について説明した。実施形態に係る発光装置１１０は、第１主面１０ａに半導体発光素子２０が実装され、第１主面１０ａとは反対側の第２主面１０ｂに第２金属層１２が形成されたセラミック基板１０を具備する。発光装置１１０は、半導体発光素子２０を封止するように第１主面１０ａ上に形成され、半導体発光素子２０が放出した光をこの光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂８０を具備する。発光装置１１０は、第２金属層１２とはんだ付けにより接合された放熱板５１とを具備する。そして、実施形態では、このような発光装置１１０の製造方法において、第２金属層１２と放熱板５１とをはんだ付けにより接合する工程（２番目の工程）の後に、封止樹脂８０により半導体発光素子２０を封止する工程（５番目〜７番目の工程）が実施される。よって、本実施形態に係る発光装置１１０の製造方法によれば、セラミック基板１０が平らな状態である場合に、封止樹脂８０を充填することができる結果、出光面が平坦化された状態で封止樹脂８０を硬化することができる。したがって、封止樹脂８０の厚みのばらつきが抑制されるので、色むらの発生を抑制することができる。

なお、図３に示すように、発光装置１１０は、反射層３２に代えて、溝３２ｂが形成された反射層３２ａを設けることもできる。この溝３２ｂは、図２Ｂにおける６番目の工程において、はみ出した封止樹脂８０ａを回収可能なように設けられている。よって、反射層３２ａの溝３２ｂにより、はみ出した封止樹脂８０ａを回収することができる。

また、セラミック基板１０のベース材料の線熱膨張係数と、第１金属層１１、第２金属層１２の線熱膨張係数との差が所定値（例えば、５［ｐｐｍ／Ｋ］）以下となるような、セラミック基板１０のベース材料、及び、第１金属層１１、第２金属層１２を発光装置１１０に適用することもできる。これにより、半導体発光素子２０をセラミック基板１０に実装する時点においてのセラミック基板１０の反りを抑制することができる。

また、セラミック基板１０を予め第２主面１０ｂ側に凸となるように反らせておき、このセラミック基板１０を用いて、公知の発光装置の製造方法により発光装置１１０を製造することもできる。これにより、セラミック基板１０の反りが抑制された発光装置１１０を得ることができる。

また、治具８１に、治具８１が位置するセラミック基板１０からの高さを調整するための機能を備えさせてもよい。このとき、枠樹脂（反射層）３２及び封止樹脂８０の硬化を一括して行うこともできる。これにより、枠樹脂３２を形成する精度に依存せずに、調整された高さの厚みの枠樹脂３２を得ることができる。また、樹脂の硬化工程が１回であるため、樹脂の硬化工程の回数を少なくすることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ セラミック基板
１２ 金属層
２０ 半導体発光素子
３１ 波長変換層
５１ 放熱板
５２ 接合層
１１０ 発光装置

Claims (6)

1. 第１の面に半導体発光素子が実装され、前記第１の面とは反対側の第２の面に金属膜が形成された基板と、前記半導体発光素子を封止するように前記第１の面上に形成され、前記半導体発光素子が放出した光を該光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂と、前記金属膜とはんだ付けにより接合された放熱部材とを具備する発光装置の製造方法であって、
   前記金属膜と前記放熱部材とをはんだ付けにより接合する接合工程の後に、前記封止樹脂により前記半導体発光素子を封止する封止工程を実施すること
   を特徴とする発光装置の製造方法。
2. 前記接合工程の前または後に、前記半導体発光素子の周囲に枠を形成し、形成した枠を硬化する枠形成工程を更に実施し、
   前記封止工程は、
   前記枠形成工程において硬化された前記枠内に前記封止樹脂を充填する充填工程と；
   前記充填工程において前記枠内に充填された前記封止樹脂に対して所定の治具の平面を密着させつつ前記封止樹脂を硬化させた後に、硬化した前記封止樹脂から前記所定の治具を剥離して、前記封止樹脂により前記半導体発光素子を封止するとともに前記封止樹脂の出光面を平坦化する平坦化工程と；
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記充填工程において前記枠内に充填される前記封止樹脂の量は、前記枠内に形成される空間の体積よりも大きいこと
   を特徴とする請求項２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記基板のベース材料の線熱膨張係数と、前記金属膜の線熱膨張係数との差が、５ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
5. 第１の面に半導体発光素子が実装され、前記第１の面とは反対側の第２の面に金属膜が形成された基板と、前記半導体発光素子の周囲を囲むように、前記第１の面上に形成された枠と、前記半導体発光素子を封止するように前記枠内に設けられ、前記半導体発光素子が放出した光を該光の波長とは異なる波長の光に変換する蛍光体を含む封止樹脂と、を具備する発光装置の製造方法であって、
   前記封止樹脂により前記半導体発光素子を封止する封止工程は、
   前記枠内に前記封止樹脂を充填する充填工程と；
   前記充填工程において前記枠内に充填された前記封止樹脂に対して所定の治具の平面を密着させつつ前記封止樹脂を硬化させた後に、硬化した前記封止樹脂から前記所定の治具を剥離して、前記封止樹脂により前記半導体発光素子を封止するとともに前記封止樹脂の出光面を平坦化する平坦化工程と；
   を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
6. 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により製造された発光装置を具備することを特徴とする照明装置。