JP2012009469A - 複合シートおよびそれを用いた半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光取り出し効率に優れた半導体発光装置を得ることができる、複合シートおよびそれを用いた半導体発光装置の提供を目的とする。
【解決手段】波長変換層１と拡散性反射樹脂層２とを積層状態で備え、半導体発光装置に用いられる複合シートである。上記波長変換層１が、励起光の一部または全部を吸収して励起され、上記励起光の波長よりも長波長域の可視光を発光する蛍光体材料を含有し、上記拡散性反射樹脂層２が、上記波長変換層１の片面上に、選択的にパターニング形成され、上記拡散性反射樹脂層２がパターニング形成されていない上記片面上の領域は、上記波長変換層１中の蛍光体材料を励起する励起光の通路となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複合シートおよびそれを用いた半導体発光装置に関するものであり、詳しくは、発光ダイオード(ＬＥＤ)、なかでも青色ＬＥＤまたは近紫外ＬＥＤを有する発光装置であって、上記ＬＥＤの発光の一部または全部を波長変換して、白色またはその他の可視光を発する半導体発光装置に好適に用いることができる複合シート、およびそれを用いた半導体発光装置に関するものである。
表示用あるいは照明用の可視光線源の一つに、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体をベースとした、青色ＬＥＤまたは近紫外ＬＥＤを用いた発光装置がある。この発光装置においては、上記ＬＥＤの発光の一部または全部を励起光として吸収し、より長波長の可視光に波長変換する蛍光体材料を用いることにより、白色もしくはその他の可視光発光を得ることができる。特に白色ＬＥＤは、近年、各種インジケータ、光源、表示装置、液晶ディスプレイのバックライトに広く応用され、自動車のヘッドランプや一般照明にまで用途が広がり始めている。
上記発光装置のパッケージ方法は、それぞれの用途、要求特性により様々であるが、プリント配線基板上に表面実装できる「表面実装型」が、最も主流な方式の一つである。図２４は、一般的な表面実装型ＬＥＤ素子の構成を示す概略図である。樹脂もしくはセラミックス材料からなるプリント配線基板３１の表面に、配線パターン（リード）３２が形成されており、その配線パターン３２上にＬＥＤ素子３３が、銀ペースト等の接着剤３４を介して実装されている。上記ＬＥＤ素子３３の上部電極は、金線等のワイヤ３５によりもう一方のリード３２に接続されている。上記ワイヤ３５やＬＥＤ素子３３を保護するために封止樹脂が充填されて封止樹脂層３６が形成されている。その封止樹脂層３６内には、粉末状の蛍光体３７が分散されている。３８はリフクレターであり、上記基板３１上に設けられ、封止樹脂を充填して封止樹脂層３６を形成するための囲いとなるとともに、ＬＥＤ素子３３もしくは蛍光体３７から発せられる光を、光の取り出し方向Ｘ側に反射し、効率よく利用する作用を有する。
また、上記発光装置のパッケージ方法としては、図２５に示すように、封止樹脂層３９がＬＥＤ素子３３のみを被覆した状態で形成されたタイプ(チップコートタイプ)も実用化されている。なお、上記図２５のチップコートタイプでは、封止樹脂層３９中に蛍光体（図示せず）が高濃度で分散されているが、前記図２４の表面実装型では、封止樹脂層３６中に蛍光体３７が低濃度で分散されているのが通常である。
つぎに、青色ＬＥＤと、黄色蛍光体(一般にはＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体)とを組み合わせた白色ＬＥＤの発光原理について説明する。すなわち、１対のリードからＬＥＤ素子に電力が供給されると、青色発光が生じる。青色光は封止樹脂層を通して伝播するが、途中、封止樹脂層中に分散された蛍光体により一部吸収され、黄色に波長変換される。その結果、半導体パッケージからは、青色光と黄色光とが混ざった状態で放射されるが、この混合光は人間の目には白色と知覚される。これが白色ＬＥＤの発光原理である。
ここで、使用する蛍光体の濃度が高すぎると、黄色光が多くなりすぎ、黄色味が強い白色となり、逆に蛍光体量が少ないと青色がかった白色となる。また、封止樹脂中に、同じ濃度で蛍光体を分散しても、封止樹脂の厚さバラツキや、封止樹脂を硬化させるまでの間に蛍光体が不均一に沈降する等、様々な要因により、色バラツキが発生する。そのため、これら蛍光体配置に起因する色バラツキをいかに小さくするかが、白色ＬＥＤ製造過程における一つの課題となっている。
また、ＬＥＤ素子および蛍光体から発せられる光は、通常、指向性のない、全方位に放射される自然光であるため、発光光はパッケージの光取り出し方向のみに放射されるのではなく、反対方向の配線基板側や、リフレクター側等へも均等に放射される。このとき、配線基板表面やリフレクター表面に、光吸収性の材料が用いられていると、効率よく光を反射し、光取り出し方向に再利用できない。そのため、配線基板表面やリフレクターには、拡散反射性を有する反射機能を持たせる工夫がなされている。
例えば、特許文献１には、発光方向に臨んでいる面を除くＬＥＤの周りを被覆するための絶縁性ペーストに、光反射のためのフィラーを混入する方法が提案示されている。また、フィラーを混入することにより、絶縁性ペーストの熱伝導率を改善し、ＬＥＤから発生する熱を効率よく基板に放熱する旨の記載もある。特許文献２には、表面実装型のパッケージ構造を有する発光装置の製造工程において、光を反射するフィラーを含有した樹脂層が、ＬＥＤ発光面まで這い上がってしまい、ＬＥＤの発光強度が低下してしまう問題を解決するための改善方法が提案されている。特許文献３には、ＬＥＤの出光面以外の全ての面を、拡散反射効果のある樹脂で被覆して閉じ込め、出光面のみから光が放射されるような構造とし、その出光面を蛍光体入り樹脂で覆う構造の発光装置が開示されている。特許文献４には、拡散反射効果を有する樹脂体でＬＥＤの発光光の進行方向を制限する際に、その形成方法を、ＬＥＤに設けられるジャンクション位置より低く設定することにより、さらに光の取り出し効果を高め、輝度を高める工夫が提案されている。
一方、蛍光体層を簡便に、生産性よく形成し、かつ上述した蛍光体の沈降その他による色バラツキを低減するため、例えば特許文献５および６には、予め、蛍光体を樹脂中に分散した蛍光体シートもしくはテープをつくっておき、これをＬＥＤを有する発光装置に使用する方法が提案されている。
特開２００２−２７０９０４号公報 特許第３６５５２６７号公報 特開２００５−２７７２２７号公報 特開２００８−１９９０００号公報 米国特許第７，２９３，８６１号明細書 米国特許出願公開第２００７／００９６１３１号明細書
ところで、図２６は、ＬＥＤからの励起光が、波長変換層（発光体層）４１に入射した際に、波長変換層４１で発生した光の振舞いを示す模式図である。通常、波長変換層４１は、樹脂に蛍光体粒子を分散した材料により形成されるため、蛍光体粒子による光散乱が生じる。すなわち、図２６に示すように、ＬＥＤからの励起光Ａの一部と、波長変換層４１で発生する光（発光光）Ｂの一部の光が、光取り出し方向と反対方向に向い、後方散乱光Ｃとなる。Ｄは、光の取り出し方向に進む光である。上記特許文献１〜４の手法では、ＬＥＤからの発光光、もしくは色変換層からの発光光を反射して、光取り出し効率を高める工夫がなされている。しかしながら、特に色変換層における後方散乱光Ｃに着目し、この取り出し効率を高める視点での工夫はなされていないため、その効果は限定的であった。また、特許文献５，６には、蛍光体シートもしくはテープを用いることで、簡便に色変換層を形成する方法は開示されているが、光取り出し効率を高める工夫はなされていない。
そこで、後方散乱光Ｃをできるだけ低減し、光の取り出し効率を改善するために、近年、蛍光体をナノ粒子化したり、もしくは蛍光体自体の吸収率を大きくし、抵抗体の添加量を減らす等により、波長変換層４１の透明性を向上する手法も検討されている。しかしながら、波長変換層４１の透過率が向上し、拡散性が低下すると、図２７に示すように、波長変換層４１と、その外部の領域との屈折率差に起因した全反射により、後方散乱光Ｃだけでなく、光の取り出し方向に進む光Ｄの閉じ込めが起こり、光取り出し効率を充分に改善することができない。Ｅは、全反射による閉じ込め光である。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光取り出し効率に優れた半導体発光装置を得ることができる、複合シートおよびそれを用いた半導体発光装置の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、波長変換層と拡散性反射樹脂層とを積層状態で備え、半導体発光装置に用いられる複合シートであって、上記波長変換層が、励起光の一部または全部を吸収して励起され、上記励起光の波長よりも長波長域の可視光を発光する蛍光体材料を含有し、上記拡散性反射樹脂層が、上記波長変換層の片面上に、選択的にパターニング形成され、上記拡散性反射樹脂層がパターニング形成されていない上記片面上の領域は、上記波長変換層中の蛍光体材料を励起する励起光の通路となっている複合シートを第１の要旨とする。
また、本発明は、上記複合シートを具備し、少なくとも１個のＬＥＤを有する半導体発光装置であって、上記複合シートは、その波長変換層を光の取り出し側に向け、かつ上記励起光の通路に上記ＬＥＤからの励起光が入射する状態で設けられている半導体発光装置を第２の要旨とする。
すなわち、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねたところ、ＬＥＤより発生する光を拡散性反射樹脂層により制限し、より効率よく出射方向（取り出し方向）に導く工夫も重要であるが、波長変換層（以下、「蛍光体層」ということもある）から発生する光（発光光）を、いかに効率よく出射方向に導く工夫がより重要であることを突き止めた。例えば、青色ＬＥＤと、黄色蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤおいて、白色光成分の大部分は黄色発光であり、青色光の大部分は黄色に変換される。すなわち、白色光の大部分を占める、蛍光体層からの発光光に最適な策を講じることが非常に重要であることを突き止めた。そこで、本発明者らは、さらに実験を続けた結果、蛍光体材料を含有する波長変換層の片面上に、特に、拡散性反射樹脂層を選択的にパターニング形成し、上記拡散性反射樹脂層がパターニング形成されていない領域を、上記波長変換層中の蛍光体材料を励起する励起光の通路とすることを想起した。そして、これに基づき、複合シートを作製し、これを用いると、光取り出し効率に優れた半導体発光装置を得ることができることを見いだし、本発明に到達した。すなわち、上記理論を示す概略図である、図１に示すように、ＬＥＤ（図示せず）からの励起光Ａは、励起光の通路４を介して波長変換層１に入射するが、波長変換層１から発生した光（発光光）Ｂのうち本来全反射光となるべき光が、拡散性反射樹脂層２の表面に当たって拡散反射され、拡散反射光Ｆとなって光取り出し方向に進む。このようにして、本来全反射光となって波長変換層１に閉じ込められる光が、何度も繰り返し拡散反射されて、最終的に大部分の光が光取り出し方向に導かれるようになる。そのため、本発明品は、光取り出し効率に優れている。なお、図１は、拡散性反射樹脂層２の端部を起立させて起立壁をつくり、この起立壁の部分を拡散性反射樹脂層２ａに形成し、その内壁面を波長変換層１の側端面１ａに対面させていることにより、上記側端面１ａでの発光光も光取り出し方向に導くことができるようにした例を示す。
以上のように、本発明の複合シートは、上記波長変換層が、励起光の一部または全部を吸収して励起され、上記励起光の波長よりも長波長域の可視光を発光する蛍光体材料を含有し、上記拡散性反射樹脂層が、上記波長変換層の片面上に、選択的にパターニング形成され、上記拡散性反射樹脂層がパターニング形成されていない上記片面上の領域は、上記波長変換層中の蛍光体材料を励起する励起光の通路となっている。したがって、上記波長変換層で発生した光のうち取り出し方向から外れた方向に向かう光は、拡散性反射樹脂層に当たって拡散反射されて取り出し方向に向かうようになる。このようにして、不適正方向に向かう光は、何度も繰り返し拡散反射されて適正な取り出し方向に軌道修正される。そのため、最終的に大部分の光を光取り出し方向に導くことができ、したがって、後方散乱光を低減でき、光取り出し効率を大幅に高めることができる。
また、上記波長変換層が、焼結密度が９９．０％以上である多結晶性焼結体からなり、励起波長域以外の可視光波長域において、４０％以上の全光線透過率を有し、かつ厚みが１００〜１０００μｍの透光性セラミックスからなる蛍光体プレートであると、蛍光体プレート自体に熱伝導率の低い樹脂を含まないため、蛍光体で発生した熱が上記蛍光体プレートを通じて、プリント配線基板側に効率よく放散され、放熱性が向上する。従来の半導体発光装置においては、主にＬＥＤから発生する熱をいかに放熱するかという観点ばかりに注力されていたが、本発明では、ＬＥＤからの発熱のみならず、波長変換層から発生する熱についても、上記のような放熱対策が施されているため、放熱性に優れており、特に高出力タイプのパワーＬＥＤに有利である。
また、上記波長変換層として、厚さの制御された蛍光体プレートもしくは蛍光体シートを用いることにより、製品間の色バラツキの原因となりやすい波長変換層の特性バラツキを、最小限に抑制することができるようになる。
また、上記拡散性反射樹脂層の表面上に、接着層もしくは粘着層が形成されていると、本発明の複合シートを、半導体発光装置に簡単に貼着することができる。
そして、上記接着層もしくは粘着層が、下記の（ａ）〜（ｅ）を含有する熱硬化性樹脂用組成物からなる場合には、比較的低温で半硬化状態となるため、半導体発光装置への貼着がより簡便となり、半導体発光装置の生産性が向上する。
（ａ）両末端シラノール型シリコーン樹脂。
（ｂ）アルケニル基含有ケイ素化合物。
（ｃ）オルガノハイドロジェンシロキサン。
（ｄ）縮合触媒。
（ｅ）ヒドロシリル化触媒。
さらに、上記接着層もしくは粘着層が、２５℃における貯蔵弾性率が１．０×１０6Ｐａ以下であって、２００℃で１時間加熱処理後の２５℃での貯蔵弾性率が１．０×１０6Ｐａ以上であると、接着性がより向上する。
そして、本発明の半導体発光装置は、上記複合シートが、その波長変換層を光の取り出し側に向け、かつ上記励起光の通路にＬＥＤからの励起光が入射する状態で設けられているため、ＬＥＤからの発光光が、上記通路を介して、波長変換層のみに入射する。また、上記拡散反射性樹脂は、ＬＥＤからの発光光のみならず、波長変換層からの発光光をも効率よく取り出せるように、パターニング形成されている。そのため、本発明の半導体発光装置は、光取り出し効率に優れ、高輝度で、高効率である。
また、上記拡散性反射樹脂層が、ＬＥＤのおよび波長変換層と全面的に接触しているときには、蛍光体から発生する熱が、透明樹脂に添加した導電性フィラーを通じて、効率よくプリント配線基板側に放熱される。したがって、温度上昇によるＬＥＤや蛍光体の効率低下が抑制されるため、さらなる高輝度化、高効率化を実現することができるとともに、半導体発光装置の耐久性も向上する。
また、上記複合シートの光の取り出し側の表面に、ドーム状のレンズ，マイクロレンズアレイシート，拡散シート等の光学部材が配置されていると、光取り出し効率がさらに向上するとともに、指向性や拡散性の制御も容易となる。
本発明の複合シートにおける、波長変換層で発生した光の振舞いを示す模式図である。 本発明の複合シートを用いた半導体発光装置の一例を示す模式図である。 本発明の複合シートを用いた半導体発光装置の他の例を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の複合シートの一例を示す模式図、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）は、本発明の複合シートの他の例を示す模式図、（ｂ）はその平面図である。 積分球を用いた全光線透過率の測定方法を示す説明図である。 光学部材を配置した本発明の複合シートにおける、波長変換層で発生した光の振舞いを示す模式図である。 本発明の複合シートに接着層を形成した例を示す模式図である。 本発明の複合シートに接着層を形成した他の例を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の複合シートを用いた半導体発光装置の製法の一例を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の複合シートを用いた半導体発光装置の製法の他の例を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の複合シートを用いた半導体発光装置の製法の他の例を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の複合シートを用いた半導体発光装置の製法の他の例を示す模式図である。 複合シートの表面に半球状のレンズを設けた、半導体発光装置の一例を示す模式図である。 複合シートの表面に半球状のレンズを設けた、半導体発光装置の他の例を示す模式図である。 複合シートの表面にマイクロレンズアレイシートを貼り合わせた、半導体発光装置を示す模式図である。 複合シートの表面に拡散シートを貼り合わせた、半導体発光装置を示す模式図である。 ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ４個実装タイプ）の概略図である。 ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ１６個実装タイプ）の概略図である。 拡散性反射樹脂層の厚みと、拡散反射率との関係を示すグラフ図である。 実施例１，２と比較例１の発光強度を示すグラフ図である。 実施例３，４と比較例２の発光強度を示すグラフ図である。 実施例５と比較例３の発光強度を示すグラフ図である。 一般的な表面実装型ＬＥＤ素子の構成を示す概略図である。 チップコートタイプのＬＥＤ素子の構成を示す概略図である。 拡散性の強い波長変換層に、ＬＥＤからの励起光が入射した際に、波長変換層で発生した光の振舞いを示す模式図である。 拡散性が低く、透過率の高い波長変換層に、ＬＥＤからの励起光が入射した際に、波長変換層で発生した光の振舞いを示す模式図である。
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
本発明の複合シートを用いた半導体発光装置について説明する。本発明の半導体発光装置としては、例えば、図２に示すように、ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ素子）５が１個実装された白色ＬＥＤ発光装置、もしくは図３に示すように、青色ＬＥＤ素子５が複数個実装された白色ＬＥＤ発光装置があげられる。図２，３に示す白色ＬＥＤ発光装置において、拡散性反射樹脂層２は、ＬＥＤ素子５を囲うような状態で形成されているため、ＬＥＤからの発光光は横方向に漏れることなく、波長変換層１に導かれるようになっている。上記波長変換層１は、ＬＥＤの発光面積より充分大きな面積を有しており、光取り出し面の反対側面の、励起光の通路以外の領域は、上記拡散性反射樹脂層２が形成されている。上記励起光の通路には、透明樹脂が充填されて透明樹脂層４′が形成されている。図において、３は複合シート、６はプリント配線基板、７はリフレクターを示す。なお、ワイヤ、接着剤、配線パターンは簡略化のため図示していない。
つぎに、本発明の半導体発光装置に用いる複合シートについて説明する。図４（ａ）は、本発明の複合シートの断面構造を模式的に示した図、（ｂ）はその平面図である。図５（ａ）は、本発明の他の複合シートの断面構造を模式的に示した図、（ｂ）はその平面図である。本発明の複合シート３は、例えば、図４，５に示すように、波長変換層１の片面上に、適用するＬＥＤ素子の実装パターンに合わせて、拡散性反射樹脂層２が、選択的にパターニング形成され、上記拡散性反射樹脂層２がパターニング形成されていない領域は、上記波長変換層１中の蛍光体材料を励起する励起光の通路４となっている。なお、この通路４には、透明樹脂が充填されて透明樹脂層４′が形成されている。
《波長変換層》
上記波長変換層１は、励起光（好ましくは、波長３５０〜４８０ｎｍ）の一部または全部を吸収して励起されることにより、上記励起光の波長よりも長波長域（好ましくは、５００〜６５０ｎｍ）の可視光を発光する蛍光体材料を含有している。
〈蛍光体材料〉
本発明の複合シートは、通常、波長３５０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤまたは近紫外ＬＥＤと組み合わせて使用されるため、上記蛍光体材料としては、少なくとも上記波長範囲にて励起されて、可視光を発するものが用いられる。上記蛍光体材料の具体例としては、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ3Ａｌ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｌｕ2ＣａＭｇ2（Ｓｉ，Ｇｅ）3Ｏ12：Ｃｅ等のガーネット型結晶構造を有する蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、Ｃａ3ＳｉＯ4Ｃｌ2：Ｅｕ、Ｓｒ3ＳｉＯ5：Ｅｕ、Ｌｉ2ＳｒＳｉＯ4：Ｅｕ、Ｃａ3Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ等のシリケート蛍光体、ＣａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ等のアルミネート蛍光体等の酸化物蛍光体、ＺｎＳ：Ｃu，Ａｌ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＣａＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ等の硫化物蛍光体、ＣａＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、ＢａＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ等の酸窒化物蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、ＣａＳｉ5Ｎ8：Ｅｕ等の窒化物蛍光体等があげられる。
上記蛍光体材料としては、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）のＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ3等の構成元素を含む原料粉末を用い、上記粉末を混合して固相反応させたもの、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ−Ａｌ−Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。
本発明では、青色ＬＥＤまたは近紫外ＬＥＤと、上記蛍光体材料とを組み合わせて白色ＬＥＤが得られるが、その色調はＬＥＤおよび蛍光体の組み合わせにより任意に調整することができる。例えば、白色でも赤色成分の多い、電球色に近い白色光を再現するには、黄色蛍光体に赤色蛍光体を加えることで調整することができる。また、白色ではなく、青色ＬＥＤと縁色蛍光体とを組み合わせて緑色ＬＥＤとしたり、その他蛍光体を組み合わせてパステルカラーを再現する等、全く任意である。
上記波長変換層１は、例えば、蛍光体粒子を分散したバインダー樹脂を、所望の形状に形成し、これを所定の位置に配置することにより用いられる。しかしながら、特に、製造されるＬＥＤパッケージ間、さらには製品間での発光特性のバラツキを最低限に抑制する観点から、上記波長変換層１は、容易にその厚みを制御でき、かつ、ＬＥＤからの励起光吸収、および上記波長変換層１の発光特性を一定に制御できるものが好ましい。上記波長変換層１の好ましい態様としては、上記蛍光体材料を所望の形状に成型後、加熱焼結することにより得られる蛍光体プレート（態様Ａ）や、上記蛍光体材料をバインダー樹脂に分散させた溶液を塗工し、シート状に成型して得られる蛍光体シート（態様Ｂ）があげられる。なお、上記波長変換層１としては、上記蛍光体プレート（態様Ａ）と、上記蛍光体シート（態様Ｂ）とを組み合わせたものであってもよく、具体的には、予め調製した蛍光体プレート（態様Ａ）上に、上記蛍光体プレートとは発光特性の異なる別の蛍光体材料を、バインダー樹脂に分散させた溶液を塗工し、シート状に成型して得られる蛍光体シート（態様Ｂ）を製膜してなるものであっても差し支えない。
〈蛍光体プレート（態様Ａ）〉
上記蛍光体プレートは、上記蛍光体材料を所望の形状に成型後、加熱焼結することにより得られるものであり、その製法から多結晶性焼結体ともいう。上記多結晶性焼結体としては、例えば、特開平１１−１４７７５７号公報、特開２００１−１５８６６０号公報に記載されているような、透光性セラミックスを使用することができる。上記透光性セラミックスは、固体レーザー用材料や、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高耐久性ハウジング材等に既に実用化されており、セラミックス中に残存するボイド、不純物等の光散乱源を除去することによって透光性が高められる。また、ＹＡＧに代表されるような等方性結晶材料においては、結晶方位による屈折率差がないため、多結晶性セラミックスであっても、単結晶同様、完全に透明かつ無散乱な透光性セラミックスを得ることが可能である。したがって、本発明に用いる上記蛍光体プレートは、ＬＥＤからの励起光、もしくは蛍光体からの発光光が、光散乱による後方散乱によってロスすることを最小限に抑える観点から、透光性セラミックスからなることが好ましい。
上記蛍光体プレートは、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、所望の蛍光体粒子もしくは蛍光体材料の原料となる原料粒子（以下、両者をまとめて「蛍光体材料粒子」という場合もある。）に、バインダー樹脂、分散剤、焼結助剤等の添加剤を添加し、溶媒の存在下、各種ミキサー、ボールミル、ビーズミル等の分散装置により湿式混合して、スラリー溶液を得る。なお、上記バインダー樹脂、分散剤、焼結助剤等の添加剤は、後述する加熱焼結工程により分解除去されるものが好ましい。
つぎに、得られたスラリー溶液を、必要により粘度を調整した後、ドクターブレードによるテープキャスティング、押出し成型等によって、セラミックスグリーンシートに成型する。もしくは、上記スラリー溶液をスプレードライ等により、バインダー樹脂を含有した乾燥粒子を調製した後、上記粒子を金型を用いたプレス法により、ディスク状に成型することも可能である。その後、上記成型体（セラミックスグリーンシートもしくはディスク状成型体）から、バインダー樹脂や分散剤等の有機成分を熱分解除去するために、電気炉を用いて、空気中、４００〜８００℃で脱バインダー処理した後、さらに本焼成することにより、蛍光体プレートを得ることができる。なお、上記ディスク状の成型体を得た場合には、本焼成後に、適度な大きさ、および厚みに切り出すことで、蛍光体プレートとしてもよい。
上記蛍光体プレートに用いる蛍光体材料粒子としては、成形性を付与するバインダー樹脂の添加量が、蛍光体材料粒子の比表面積に伴って増減するため、好ましくは５０ｎｍ以上の平均粒子径を有するものが好ましい。平均粒子径が５０ｎｍ以上であると、比表面積の増大によってスラリー溶液の流動性が損なわれることもなく、かつ成型後の形状維持に必要なバインダー樹脂量、分散剤量、溶媒量を増加する必要もなく、成型体の固形成分の割合を高める困難を伴わない。結果として、焼結後の密度を高くすることが可能となり、焼結過程での寸法変化が小さく蛍光体プレートの反りを抑制し、また、焼結過程での蛍光体粒子もしくは原料粒子の流動性の低下に伴ってセラミックスの焼結性が低下するが、密度が高いほど、緻密な焼結体を得るための高温での焼結を必要としないばかりか、焼結後のボイド発生も低減しやすくなる。よって、焼結性の観点から、上記蛍光体材料粒子の平均粒子径は、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下である。
なお、上記蛍光体粒子の平均粒子径は、例えば、比表面積測定法として知られるＢＥＴ(Brunauer-Emmett-Teller)法、レーザ回折法、電子顕微鏡による直接観察等により測定することができる。
上記蛍光体材料粒子は、焼成時の結晶構造変化に伴う体積変化や、残存有機物等の揮発成分を含む場合は、緻密な焼結体を得る観点から、必要に応じて、仮焼成を行って予め所望の結晶相に相転移させたものや、密度や純度を高めたものを使用しても差し支えない。また、上記蛍光体材料粒子は、平均粒子径より著しく大きなサイズの粗大粒子がたとえ微量であっても含まれると、それが起点となりボイドの発生源となるため、粗大粒子の有無を電子顕微鏡により観察し、必要であれば、分級処理等を適宜行って粗大粒子を除去してもよい。
上記蛍光体プレートの作製における本焼成の温度、時間および焼成雰囲気は、用いる蛍光体材料によって異なり、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅであれば、真空中、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中、または還元ガスである水素もしくは水素／窒素混合ガス中において、１５００〜１８００℃で０．５〜２４時間、本焼成すればよい。また、還元雰囲気で本焼成する場合、水素ガス等の還元ガスの利用に加えて、カーボン粒子を電気炉内に導入し、還元性を高める等の手法をとってもよい。なお、緻密で透光性の高い焼結体を得る場合には、熱間等方加圧式焼結法（ＨＩＰ法）により加圧下で焼結することも可能である。
また、上記本焼成における昇温温度としては、０．５〜２０℃／分が好ましい。昇温温度が０．５℃／分以上であると、焼成に極端に時間を要することもないため、生産性の観点から好ましい。また、昇温温度が２０℃／分以下であると、結晶粒（グレイン）成長が急激に起こることがなく、ボイド等が埋め合わされる前にグレイン成長が進展してボイドが発生することがないため好ましい。
上記蛍光体プレートの厚みは、硬度は高いが脆く割れやすいというセラミックス材料の特性から、蛍光体プレートの製造およびそのハンドリングが難しくなるために、１００μｍ以上であることが好ましい。また、ダイシング等の後加工のし易さや、経済的な観点から、１０００μｍ以下が好ましい。したがって、上記蛍光体プレートの厚みは、１００〜１０００μｍの範囲が好ましい。
上記蛍光体プレートの焼結密度は、焼結体中の光散乱源を少なくする観点から、理論密度の好ましくは９９．０％以上、より好ましくは９９．９０％以上、さらに好ましくは９９．９９％以上である。なお、上記理論密度とは、構成成分が有する密度によって算出される密度であり、上記焼結密度とは、アルキメデス法等により測定される密度であって、小片の試料であっても正確に測定することができる。例えば、理論密度９９．０％以上の焼結密度を有するプレートは、残りの１．０％未満をボイドが占めるが、プレート中の光散乱中心（光散乱源）が少ないため、光散乱が抑制されたものとなる。また、一般的に空気の屈折率（約１．０）と、焼結体の屈折率差は大きいために、ボイドが空孔であると光散乱が大きくなるが、上記密度の範囲内であれば、ボイドが空孔であっても、光散乱の充分抑制された蛍光体プレートを得ることができる。
また、上記蛍光体プレートは、光散乱ロスを低減するために、透光性を有することが好ましい。この透光性は、蛍光体プレート中に存在するボイド、不純物等の光散乱中心や、構成する蛍光体材料の結晶異方性、蛍光体プレート自身の厚み等により変化する。
上記蛍光体プレートの全光線透過率は、４０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましい。本発明においては、蛍光体プレートの全光線透過率が４０％未満と低い場合でも、本発明においては、後方に向かう発光光が、拡散性反射層２により効率よく光取り出し方向に導かれるので、蛍光体から発生する光に関しては特に大きな問題にはならない。しかしながら、ＬＥＤからの励起光に関しては、あまり全光線透過率が低い、即ち拡散性が強いと、拡散性反射層２が形成されていない部分において、励起光が後方散乱されてしまうおそれがあるため、この観点から、４０％以上の全光線透過率を有することが好ましい。
上記全光線透過率とは、透光性を示す尺度であり、拡散透過率とも表現することができる。上記全光線透過率は、例えば、図６に示すような積分球８を用いて、蛍光体プレート１Ａを透過した光（透過光）Ｄ′の透過率を測定することにより求められる。図において、９は検出器、１０は遮蔽板、Ａ′は入射光、Ｃは後方散乱光を示す。ただし、蛍光体材料は、特定波長に光吸収を有するので、これらの波長以外、即ち、蛍光体材料が実質的に吸収を示さない励起波長以外の可視光波長域（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅであれば、５５０〜８００ｎｍ）での光透過率を測定する。
本発明の半導体発光装置が、例えば、青色ＬＥＤからの発光（青色発光）と、ＹＡＧ：Ｃｅ等の黄色蛍光体による発光（黄色発光）との混合により得られる白色光を発光する装置である場合、波長変換層１の青色発光の吸収割合によって、白色光の色調を制御することができる。具体的には、例えば、蛍光体材料の励起光吸収率が一定である場合、波長変換層１の厚みが薄くなるほど、波長変換層１を通過する青色発光が増加して、青色が強い白色光が得られる。逆に、波長変換層１の厚みが厚くなるほど、波長変換層１を通過する青色発光が滅少して、黄色が強い白色光が得られる。したがって、色調を調整する場合には、上述した１００〜１０００μｍの範囲内で、蛍光体プレートの厚みを調整すればよい。
なお、上記蛍光体材料の励起光吸収率は、通常、蛍光体材料に賦活剤として添加される希土類元素のドープ量により調整することができる。賦活剤と吸収率との関係は、蛍光体材料の構成元素の種類や、焼結体製造工程での熱処理温度等によって異なり、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅであれば、Ｃｅの添加量は、置換されるイットリウム原子あたり、０．０１〜２．０原子％が好ましい。したがって、上記蛍光体プレートの厚みと、蛍光体材料の励起光吸収率とを調整することにより、所望の色調の発光光が得られる。
また、上記蛍光体材料として等方性結晶材料を用い、ボイドや不純物が完全に除去された焼結体を得た場合には、得られる蛍光体プレートは、実質的に光散乱のない、完全に透明なものとなる。この場合の全光線透過率は、プレートの両表面でのフレネル反射による透過率低下を除いた最大透過率（理論透過率）となる。例えば、屈折率が１．８３（ｎ1）であるＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であれば、その表面での反射は、空気の屈折率を１とし、垂直入射の場合を仮定すると、下記の〔数１〕に示すようになる。
Figure 2012009469
よって、ＹＡＧ：Ｃｅ表面における透過係数（Ｔａ）は０．９１４となり、実際にはプレートの両面で反射損失が発生するので、理論透過率（Ｔ）は、下記の〔数２〕に示すようになる。
Figure 2012009469
ただし、蛍光体プレートがこのような完全な透明体になると、蛍光体プレートと、その外部の領域（例えば、接着層）との屈折率差に起因する全反射による光の閉じ込め効果が問題になるおそれがある。本発明においては、上記拡散性反射層２により、光取り出し効率は高められるが、それでも完全に閉じ込め光を取り出すのは容易なことではなく、蛍光体プレートと、外部の領域との屈折率差により決まる臨界角以上の光が、蛍光体プレート内にトラップされ、ＬＥＤの発光効率が低下するおそれがある。
そこで、本発明においては、このようなＬＥＤの発光効率の低下のおそれを避けるために、例えば、図７に示すように、蛍光体プレート１Ａの光取り出し側表面に、光学部材として凹凸部材１１を配置し、蛍光体プレート１Ａ界面での全反射を抑制するような光学設計を行っても差し支えない。通常、全反射により蛍光体プレート１Ａ内に閉じ込められた光Ｅが、表面に形成された凹凸部材１１に到達しても、一度にその全部を取り出すことは難しいが、上記凹凸部材１１等の光学部材を形成すると、一度で取り出されなかった閉じ込め光Ｅも、再度内部に戻り、拡散性反射層２により拡散、反射されることにより、その伝送角を変えながら、何度も凹凸部材１１を有する表面に到達するため、最終的に大部分の閉じ込め光が、光取り出し方向に取り出され、光取り出し効率が向上するという効果が得られる。これにより、光散乱ロス、特にＬＥＤからの励起光の後方散乱ロス、および全反射による閉じ込め光が実質的にゼロとなり、発光効率を大幅に高めることができる。なお、上記図７の凹凸部材１１に代えて、マイクロレンズ等の光学部材を配置しても、同様の効果を得ることができる。
なお、上記凹凸部材１１やマイクロレンズ等の光学部材の材質としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。
また、全反射による光の閉じ込めを、蛍光体プレート内部の拡散性を制御することにより低減することもできる。すなわち、後方散乱ロスが充分に低威され、かつ、高い全光線透過率を有する蛍光体プレートに、上記特性を維持しながら拡散性を付与する。具体的な方法としては、例えば、セラミックスの焼結性、即ち、焼結密度を低下させ、ボイドを意図的に導入することによって拡散性を付与することができる。しかしながら、通常、空孔であるボイドは屈折率が約１．０と低く、蛍光体材料との屈折率差が大きく、ボイドの密度、サイズ、その分布を制御して、高い全光線透過率を維持しながら拡散性を付与するのは困難である。よって、代替法として、蛍光体材料とは異なる第２相により、拡散性を制御する方法があげられる。具体的には、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体であれば、原料の（イリトリウムとセリウムの合計）／（アルミニウム）の組成比を、意図的にアルミニウムリッチにすることで、ＹＡＧ：Ｃｅ結晶グレインと、アルミナ結晶グレインとが混在した蛍光体プレートとすることができる。ＹＡＧ：Ｃｅと、アルミナとは屈折率が異なるため、光散乱が生じるが、ボイドのように大きな屈折率差とはならないために、後方散乱ロスを低滅することができる。このように、蛍光体プレートを調整する際に用いる材料組成比と、焼結条件とを制御することにより、蛍光体プレート内部の拡散性を制御することもできる。
なお、上記蛍光体プレートは、必要に応じて、複数の蛍光体プレートを積層させて用いてもよい。例えば、近紫外ＬＥＤを用いる場合、青色、縁色、赤色の各蛍光体材料からなる蛍光体プレートを調製し、これらを積層して組み合わせることができる。また、青色ＬＥＤを用いる場合、黄色と赤色との蛍光体プレートの組み合わせ、緑色と赤色との蛍光体プレートの組み合わせにより、ＬＥＤの演色性を高めることもできる。
また、蛍光発光しない透明な材料、例えば賦活剤であるＣｅを添加していないＹＡＧや、アルミナ、イットリア等からなる無色透明な層を、上記蛍光体プレートに積層することにより、蛍光体プレート自体の厚みを低減し、高価な蛍光体材料の使用量を抑制することも可能である。上記積層方法としては、例えば、蛍光体材料からなるセラミックスグリーンシートと、蛍光発光しない透明な材料（Ｃｅを添加していないＹＡＧ等）からなるセラミックスグリーンシートとを、ホットプレス等によりラミネートした後、これらを一度に焼成等することができる。上記無色透明な層を積層させた蛍光体プレートの厚みは、１００〜１０００μｍが好ましく、２５０〜７５０μｍがより好ましい。
つぎに、上記波長変換層１の別の態様（態様Ｂ）である、蛍光体シートについて説明する。
〈蛍光体シート（態様Ｂ）〉
上記蛍光体シートは、例えば、上記蛍光体材料をバインダー樹脂に分散させた溶液を塗工し、シート状に成型することによって得られる。具体的には、セパレーター（例えば、表面剥離処理ＰＥＴフィルム）の上に、上記蛍光体材料の粒子を分散させたバインダー樹脂または上記樹脂の有機溶媒溶液を、キャスティング、スピンコーティング、ロールコーティング等の方法により適当な厚みに塗工し、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥させる製膜工程を行って、シート状に成型する。製膜した樹脂または樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、８０〜１５０℃が好ましく、９０〜１５０℃がより好ましい。
上記蛍光体シートに用いる蛍光体粒子としては、発光効率の観点から、１００ｎｍ以上の平均粒子径を有するものが好ましい。すなわち、上記蛍光体粒子の平均粒子径が１００ｎｍ未満であると、蛍光体粒子の表面欠陥の影響が大きくなり、発光効率が低下する傾向がみられるからである。また、上記蛍光体粒子は、製膜性の観点から、５０μｍ以下の平均粒子径を有するものが好ましい。
上記蛍光体材料を分散させるバインダー樹脂としては、常温で液体状態を呈し、蛍光体材料を分散して、その後硬化するものが好ましく、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、耐熱性、耐光性の観点から、縮合硬化型シリコーン樹脂、付加型硬化型シリコーン樹脂等が好適に用いられ、なかでも、ジメチルシリコーンを主成分とした付加型の熱硬化性シリコーン樹脂が好ましい。
上記蛍光体材料の含有量は、シートの厚みと、目的の色との兼ね合いで調整されるが、例えば、シートの厚みが１００μｍであって、蛍光体材料として黄色蛍光体を用いて青色ＬＥＤとの混色によって白色光を発光する場合であれば、シート中、好ましくは５〜８０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％である。
上記蛍光体シートの厚みは、製膜性やパッケージ外観の観点から、５０〜２００μｍが好ましく、７０〜２００μｍがより好ましい。なお、得られたシートは、複数枚積層して熱プレスしたり、透明な接着剤、粘着剤を介して貼り合わせることにより、上記範囲内の厚みを有する１枚のシートとして成型することもできる。シートを複数枚積層する場合、例えば、黄色蛍光体と赤色蛍光体とのように、異なる種類の蛍光体を含有する別のシートを積層し、黄色発光層、赤色発光層を１枚のシート内に有する構造としてもよい。
また、先に説明したように、蛍光体プレート（態様Ａ）上に、蛍光体シート（態様Ｂ）を積層してなる波長変換層１の全体の厚みは、５０〜２０００μｍが好ましく、７０〜５００μｍがより好ましい。なお、上記範囲内の厚みを有するものであれば、複数枚積層した蛍光体プレートに、複数枚蛍光体シートを積層してもよく、用いる蛍光体材料、積層の順序、各層の厚み、その他の組み合わせは全く任意に設計することが可能である。
上記蛍光体シートの全光線透過率は、前述した蛍光体プレートの場合と同様、４０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましい。ただし、蛍光体シートの場合、互いに屈折率の具なる蛍光体粒子をバインダー樹脂中に分散するため、少なからず散乱が発生する。よって、蛍光体粒子の添加量を少なくしても、白色が得られるように、吸収率が高い蛍光体を使用することが好ましい。すなわち、吸収率の低い蛍光体を用いると、白色を得るために、より高濃度に蛍光体粒子を添加する必要があり、結果として散乱中心が増えるため、全光線透過率が低下するおそれがあるからである。なお、上記蛍光体シートの全光線透過率は、前述の蛍光体プレートの全光線透過率の測定方法に準じて測定することができる。
つぎに、上記波長変換層１の片面上に形成される拡散性反射樹脂層２について説明する。
《拡散性反射樹脂層》
本発明において、拡散性反射樹脂層２とは、実質的に光吸収のない白色拡散反射性を有する層をいう。上記拡散性反射樹脂層２は、例えば、透明樹脂と、上記透明樹脂とは屈折率が異なる無機フィラーとを含有する樹脂組成物の硬化物からなる。
〈透明樹脂〉
上記透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、耐熱性、耐光性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。
上記透明樹脂の屈折率は、１．４０〜１．６５の範囲が好ましく、より好ましくは１．４０〜１．６０の範囲である。なお、上記屈折率は、例えば、アッベ式屈折率計を用いて測定することができる。
〈無機フィラー〉
上記無機フィラーとしては、白色で可視広域に吸収がなく、絶縁性のものが好ましく、また、拡散反射率を高める観点で、上記透明樹脂との屈折率差が大きいものが好ましい。さらに、ＬＥＤや波長変換層１から発生した熱を、効率よく放熱する観点では、熱伝導率が高い材料がより好適である。上記無機フィラーとしては、具体的には、アルミナ、窒化アルミ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、シリカ、窒化珪素、酸化ガリウム、窒化ガリウム、酸化ジルコニウム等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記無機フィラーの屈折率は、上記透明樹脂との屈折率差が大きいものが好ましく、具体的には、屈折率差が０．０５以上が好ましく、０．１０以上が特に好ましく、０．２０以上が最も好ましい。すなわち、上記無機フィラーの屈折率と、上記透明樹脂の屈折率との差が小さいと、その界面で充分な光反射や散乱が起こらないため、添加した無機フィラーによる光の多重反射や散乱の結果として得られる拡散反射率が低くなり、所望の光取り出し効果が得られなくなるからである。なお、上記屈折率は、上記透明樹脂の場合と同様にして測定することができる。
上記無機フィラーの形状としては、球状、針状、板状、中空状粒子等があげられ、平均粒子径としては、１００ｎｍ〜１０μｍの範囲のものが好ましい。
上記無機フィラーの添加量は、上記透明樹脂に対して１０〜８５体積％の範囲が好ましく、２０〜７０体積％の範囲がより好ましく、さらに好ましくは３０〜６０体積％の範囲である。すなわち、上記無機フィラーの添加量が少なすぎると、高い反射率が得られ難く、また、充分な拡散反射率を得るための拡散性反射樹脂層２の厚みが厚くなり、ＬＥＤもしくは波長変換層１からの光に対して充分な反射率が得られにくくなる。逆に、上記無機フィラーの添加量が多すぎると、拡散性反射樹脂層２を形成する際の加工性、機械的強度が低下する傾向がみられるからである。
上記拡散性反射樹脂層２の厚みは、波長変換層１からの光に対して充分な拡散反射率を有する観点から、５０〜２０００μｍの範囲が好ましい。また、パターニング形成された拡散性反射樹脂層２の幅（図面横方向の厚み）は、ＬＥＤからの光に対して充分な拡散反射率を有する観点から、ＬＥＤからの励起光の通路４の幅よりも、充分な大きさ（面積）を有するものが好ましい。
また、上記拡散性反射樹脂層２の拡散反射率は、波長４３０ｎｍにおいて８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上である。なお、上記拡散反射率は、上記無機フィラーを添加した透明樹脂を、例えばガラス基板上に所望の厚みで形成してサンプルを作製し、そのサンプルの拡散反射率を測定することにより評価することができる。
上記拡散性皮射樹脂層２は、例えば、ＬＥＤの実装パターンに合わせて、選択的にパターニングすることにより形成することができる。すなわち、まず、透明樹脂に無機フィラーを分散した樹脂組成物（樹脂溶液）を、剥離フィルム上に、ドクターブレードやアプリケータ等を用いて一定の厚さで塗工し、硬化してシート状にする。なお、押出し成型等により、シート状に成型しても差し支えない。このシートを、所定の形状を有するトムソン刃、パンチャーを用いて打ち抜き加工する。つぎに、上記シートを、接着剤や粘着剤を用いて、上記波長変換層１に貼着するか、もしくは、ホットメルト等の方法により、上記波長変換層１上に熱ラミネートする。このようにして、上記波長変換層１の片面上に、拡散性皮射樹脂層２を選択的にパターニング形成することができる。なお、スクリーン印刷やパターニング塗工等により、上記波長変換層１の片面上に、直接、拡散性皮射樹脂層２の所望のパターンを形成しても差し支えない。
本発明の複合シート３においては、上記拡散性反射樹脂層２がパターニング形成されていない領域は、上記波長変換層１を励起する励起光の通路となっている。前記図３もしくは図４に示した複合シートにおいては、上記領域（励起光の通路）の部分には、透明樹脂が充填されて透明樹脂層４′が形成されているが、本発明の複合シート３はこれに限定されるものではなく、製造工程に応じて、設計変更可能である。
《接着層もしくは粘着層》
本発明においては、図８に示すように、拡散性反射樹脂層２面上に、接着層もしくは粘着層（以下、両者をあわせて単に「接着層」と略す場合もある。）１２を形成することにより、複合シート３をプリント配線基板６上に簡単に貼着できるようにしてもよい。
上記接着層１２は、短時間での硬化完了の観点から、好ましくは１００〜１８０℃、より好ましくは１１０〜１４０℃で熱硬化する、熱硬化性樹脂からなることが好ましい。上記熱硬化性樹脂としては、熱硬化型透明エポキシ樹脂、熱硬化型シリコーン樹脂が好ましく、耐熱性、耐光性の観点から、熱硬化型シリコーン樹脂がより好ましい。上記熱硬化型シリコーン樹脂としては、半硬化状態を形成できるシリコーン樹脂が用いられ、例えば、縮合反応系のシリコーン樹脂、付加反応系のシリコーン樹脂があげられる。これらは全硬化反応を終了させる前に反応を停止すれば、半硬化状態を形成させることができる。また、反応制御の観点からは、２つ以上の反応系がある２段階硬化型シリコーン樹脂が好ましい。
上記接着層１２は、具体的には、（ａ）両末端シラノール型シリコーン樹脂、（ｂ）アルケニル基含有ケイ素化合物、（ｃ）オルガノハイドロジェンシロキサン、（ｄ）縮合触媒および（ｅ）ヒドロシリル化触媒を含有する熱硬化性樹脂組成物からなるものがさらに好ましく、これにより、比較的低温で半硬化状態のシリコーン樹脂からなる接着層が得られる。なお、図９に示すように、励起光の通路に充填した透明樹脂層４′と同じ材料により、接着層１２′を形成しても差し支えない。
上記接着層１２は、接着機能を有する観点から、例えば２５℃の接着温度での貯蔵弾性率は、１．０×１０6Ｐａ以下が好ましく、より好ましくは１．０×１０2〜０．５×１０6Ｐａの範囲である。また、上記接着層１２は、充分な接着性の観点から、２００℃で１時間加熱処理後の２５℃での貯蔵弾性率は、１．０×１０6Ｐａ以上が好ましく、より好ましくは１．０×１０8〜１．０×１０11Ｐａの範囲である。なお、上記接着層１２の貯蔵弾性率は、例えば、動的粘弾性評価装置によって測定することができる。
上記接着層１２の厚みは、変形防止の観点から、２〜２００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍである。なお、上記接着層１２は、塗工したのち複数枚積層することにより、上記範囲の厚みを有する１枚の接着層として成型することもできる。
《剥離ライナー》
本発明の複合シート３は、ハンドリング性（操作性）の観点から、上記接着層１２の表面に、剥離ライナーを形成しても差し支えない。
上記剥離ライナーとしては、接着層１２の表面を被覆保護できるものが用いられ、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルム等のプラスチックフィルム、紙、布、不織布等の多孔質材料等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、２軸延伸ポリエステルフィルム（三菱化学ポリエステル社製、ＭＲＸ−１００、厚み１００μｍ）等が好ましい。
つぎに、本発明の複合シート３を用いた半導体発光装置の製法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、上記波長変換層１の片面上に、上記拡散性反射樹脂層２が、選択的にパターニング形成されてなる複合シート３を準備する。また、図１０（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５を実装したプリント配線基板６を準備する。つぎに、図１０（ｃ）に示すように、上記複合シート３を、ＬＥＤ素子５の実装位置に一致するよう、軽く押し付けながら貼り合わせることにより、半導体発光装置を得ることができる。また、図１１（ａ）に示す複合シート３、図１１（ｂ）に示す、ＬＥＤ素子５を実装したプリント配線基板６をそれぞれ準備し、図１１（ｃ）に示すように、両者を貼り合わせることにより、半導体発光装置を得ることもできる。
上記図１０（ａ）の複合シートにおいては、上記拡散性反射樹脂層２がパターニング形成されていない領域（励起光の通路）の部分には、透明樹脂が充填され透明樹脂層４′が形成されているが、透明樹脂層４′が形成されていない複合シートを用いることも可能である。すなわち、図１２（ａ）に示すように、上記拡散性反射樹脂層２がパターニング形成されていない領域（励起光の通路４）の部分に、透明樹脂が充填されていない複合シート３を準備する。また、図１２（ｂ）に示すように、予めＬＥＤ素子５を透明樹脂（ゲル状のシリコーン樹脂）１４で封止保護したプリント配線基板６を準備する。つぎに、図１２（ｃ）に示すように、上記複合シート３を、ＬＥＤ素子５の実装位置に一致するよう、軽く押し付けながら貼り合わせる。その後、例えば、１００℃で１５分、透明樹脂（ゲル状のシリコーン樹脂）１４をキュアすることにより、半導体発光装置を得ることができる。
なお、図１２（ｂ）の実装基板に代えて、図１３（ｂ）に示すように、硬化前の流動性のある透明樹脂（ゲル状のシリコーン樹脂）１５を、予め流し込んだプリント配線基板６を用いることも可能である。すなわち、図１３（ａ）に示す複合シート３を、ＬＥＤ素子５の実装位置に一致するよう、軽く押し付けながら貼り合わせる。その後、例えば、１００℃で１５分、透明樹脂（ゲル状のシリコーン樹脂）１５をキュアすることにより、図１３（ｃ）に示すような、半導体発光装置を得ることもできる。
《透明樹脂》
上記図１０（ａ），図１１（ａ）の複合シート３において、上記拡散性反射樹脂層２が形成されていない領域（励起光の通路）の部分に充填される透明樹脂としては、プリント配線基板６への貼り合わせ時に、ＬＥＤに接続されている金線等のワイヤ、ボンディング部、ＬＥＤ自体が破損するのを防止するため、柔軟、かつ複合シートから流れ出してしまわない程度の弾性率を有した材料を用いる必要があり、例えば、シリコーンジェルや、硬化反応が完了していない（Ｂステージ）シリコーン樹脂等が好適に用いられる。また、上記図１２，１３に示すような製法の場合、透明樹脂１４，１５は、パターニングされた拡散性反射樹脂層２に対して、充分な柔軟性、追従性が必要であることから、未硬化の状態で非常に粘度の高いもの、もしくは硬化後も充分な柔軟性を有するゲル状シリコーン樹脂等が好適に用いられる。
《プリント配線基板》
プリント配線基板６としては、例えば、樹脂製、セラミックス製等があげられ、特に表面実装型基板が好適に用いられる。なお、上記基板に、ポリイミド、ステンレス箔等を用いたフレキシブル基板を用いることもできる。
《リフレクター》
リフレクター７としては、例えば、特開２００７−２９７６０１号公報に開示されているような、フィラーを添加した樹脂製のもの、もしくはセラミックス製のものが用いられ、得られた発光光を取り出し方向に効率よく導くために、光反射率の高い材質で形成されていることが好ましい。
《光学部材》
本発明において、上記波長変換層１の外側の領域は、必ずしも封止樹脂で保護する必要はないが、目的に応じて、透明樹脂（封止樹脂）で封止しても差し支えない。また、半導体発光素子からの光取り出し効率、指向性制御、拡散性制御の目的で、光取り出し面に、ドーム状のレンズ、マイクロレンズアレイシート、拡散シー卜等の光学部材を、上記波長変換層１の外側の領域に形成しても差し支えない。具体的には、図１４、図１５に示すように半球状のレンズ１６，１７を設けたり、図１６に示すようにマイクロレンズアレイシート１８を貼り合わせたり、図１７に示すように拡散シート１９を貼り合わせる等により、光学部材を形成しても差し支えない。
なお、上記半球状のレンズ１６，１７，マイクロレンズアレイシート１８，拡散シート１９等の光学部材の材質としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を調製した。
《無機蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）の合成》
硝酸イットリウム六水和物０．１４９８５ｍｏｌ（１４．３４９g）、硝酸アルミニウム九水和物０．２５ｍｏｌ（２３．４５g）、硝酸セリウム六水和物０．０００１５ｍｏｌ（０．０１６ｇ）を２５０ｍｌの蒸留水に溶解させ、０．４Ｍのプレカーサ溶液を調製した。このプレカーサ溶液を、二流体ノズルを用いて、ＲＦ誘導プラズマ炎中に１０ｍｌ／ｍｉｎの速度で噴霧し、熱分解することにより、無機粉末粒子（原料粒子）を得た。得られた原料粒子を、Ｘ線回折法により分析した結果、アモルファス相と、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ3）結晶の混合相を示した。また、上記無機粉末粒子（原料粒子）の平均粒子径を、下記に示す基準に従い測定した結果、ＢＥＴ（比表面積測定）法により求めた平均粒子径は約７５ｎｍであった。
つぎに、得られた原料粒子をアルミナ製のるつぼに入れ、電気炉にて、１２００℃、２時間仮焼成を行って、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を得た。得られたＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、結晶相がＹＡＧの単一相を示した。また、上記ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の平均粒子径を、下記に示す基準に従い測定した結果、ＢＥＴ法により求めた平均粒子径は約９５ｎｍであった。
（原料粒子、蛍光体粒子の平均粒子径）
サイズが１μｍ未満の原料粒子、蛍光体粒子の平均粒子径は、自動比表面積測定装置(Micrometritics社製、モデルGemini2365)を用いたＢＥＴ(Brunauer-Emmett-Teller)法により算出した。上記測定装置に付属の試験管セルに、約３００ｍｇの粒子を採取し、専用の前処理加熱装置により３００℃で１時間加熱処理し、水分を完全に除去した後、乾燥処理後の粒子重量を測定した。その粒子重量をもとに、比表面積測定から得られた吸着比表面積値（ｇ／ｍ2）と、材料の密度（ｇ／ｃｍ3）とから、理論関係式〔粒子径＝６／（吸着比表面積値×密度）〕を用いて、平均粒子径を算出した。
なお、後述するＹＡＧシートに用いる蛍光体粉末のように、サイズが１μｍ以上である市販の蛍光体粒子については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による直接観察にて、大よそのサイズ確認を行った上で、基本的には、蛍光体を購入したメーカのカタログ値をそのまま平均粒子径として採用した。
《蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）の作製》
先に作製したＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（平均粒子径９５ｎｍ）４g、バインダー樹脂としてpoly(vinyl butyl-co-vinyl alcohol co vinyl alcohol)（シグマアルドリッチ社製、重量平均分子量90,000〜120,000）０．２１g、焼結助剤としてシリカ粉末(Cabot Corporation社製、商品名「CAB-O-SIL HS-5」)０．０１２g、およびメタノール１０ｍｌを乳鉢にて混合してスラリーとし、得られたスラリーをドライヤーにてメタノールを除去して乾燥した粉末を得た。この乾燥粉末７００ｍｇを、２５ｍｍ×２５ｍｍサイズの一軸性プレスモールド型に充填した後、油圧式プレス機にて約１０トンで加圧することにより、厚み約３５０μｍの矩形に成型したプレート状グリーン体を得た。得られたグリーン体を管状電気炉にて、空気中、２℃／ｍｉｎの昇温速度で８００℃まで加熱し、バインダー樹脂等の有機成分を分解除去した後、引き続き、電気炉内をロータリーポンプにて真空排気して、１６００℃で５時間加熱し、厚み約２８０μｍ、サイズが約２０ｍｍ×２０ｍｍのＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のセラミックスプレート（ＹＡＧプレート）を得た。
得られた蛍光体プレートの焼結密度を、下記の基準に従って測定した結果、アルキメデス法にて測定した密度が、理論密度４．５６ｇ／ｃｍ3に対して、９９．７％であった。また、得られた蛍光体プレートの全光線透過率を、下記の基準に従って測定した結果、波長７００ｎｍにおける全光線透過率は、６６％であった。
（蛍光体プレートの焼結密度）
電子天秤(METTLER TOLEDO社製、品番XP-504）と、これに取り付け可能な比重測定用キット(METTLER TOLEDO社製、Density determination kit for Excellence XP/XS analytical balances 品番210260)を用い、アルキメデス法により蛍光体プレートの焼結密度を測定した。具体的には、上記比重測定用キットを用い、サンプルの空気中での重さ、蒸留水中に沈めた際の重さを測定し、キットに付属の取り扱いマニュアルの方法に従って焼結密度を算出した。算出の際に必要な蒸留水密度（温度依存性）、空気密度等のデータは、全て上記比重測定用キットのマニュアルに記載の値を用いた。なお、サンプルサイズは、約１０ｍｍφ、厚さ３００μｍ前後であった。
（蛍光体プレートの全光線透過率）
瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、MCPD 7000）と、内径３インチの積分球（図６参照）を具備した透過率測定ステージ（大塚電子社製）を、専用の光ファイバーを用いて接続し、波長３８０ｎｍから１０００ｎｍの範囲で全光線透過率を測定した。測定時の入射光のスポットサイズは約２ｍｍφに調整し、サンプルを設置していない状態の透過率を１００％として、各サンプルの全光線透過率を測定した。蛍光体の吸収に伴い、全光線透過率は波長依存性を示すが、サンプルの透明性（拡散性）を評価する指標として、例えば、蛍光体プレートがＹＡＧ：Ｃｅプレートの場合、プレートが吸収を示さない波長である７００ｎｍの値を採用した。
《蛍光体シート（ＹＡＧシート）の作製》
市販のＹＡＧ蛍光体粉末(Phosphor Tech社製、品番BYW01A、平均粒子径９μｍ）を、２０重量％で２液混合夕イプの熱硬化性シリコーンエラストマー（信越シリコーン社製、品番KER2500）に分散させた溶液を、アプリケーターを用いてガラス板上に約２００μｍの厚みに塗工し、１００℃で１時間、１５０℃で１時間加熱することにより、蛍光体含有シリコーン樹脂シート（蛍光体シート）を得た。
この蛍光体シートの全光線透過率を、上記蛍光体プレートの全光線透過率の測定に準じて測定した結果、波長７００ｎｍにおける全光線透過率は、５９％であった。
《ＬＥＤ素子の作製》
（青色ＬＥＤ４個実装タイプ）
図１８に示す、ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ４個実装タイプ）を作製した。すなわち、サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂基板２１上の中央に、青色ＬＥＤチップ(CREE社製、品番C450EX1000-0123、サイズ９８０μｍ×９８０μｍ、チップ厚み約１００μｍ）２２を縦方向に２個、横方向に２個、合計４個を、それぞれ４ｍｍ間隔で実装した青色ＬＥＤ素子を作製した。また、封止樹脂層もしくは拡散性反射樹脂層形成時に、樹脂が流れ出るのを防止するために、ガラスエポキシ（ＦＲ４）で作製した、厚さ０．５ｍｍ、外形２５ｍｍ×２５ｍｍ、内径１０ｍｍ×l０ｍｍのフレーム２５を取り付けた。なお、リード２３は、表面をＮｉ／Ａｕで保護したＣｕにて形成し、ＬＥＤチップ２２は銀ペーストによりリード２３上にダイボンディングされ、対抗電極２４は金線を用いて、リード２３上にワイヤーボンディングされている。このようにして、図１８に示す、ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ４個実装タイプ）を作製した。
（青色ＬＥＤ１６個実装タイプ）
青色ＬＥＤ４個に代えて、青色ＬＥＤ１６個を用いる以外は、図１８のＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ４個実装タイプ）の製法に準じて、図１９に示すＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ１６個実装タイプ）を作製した。すなわち、サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのＢＴ樹脂基板２１上の中央に、青色ＬＥＤチップ２２を縦方向に４個、横方向に４個、合計１６個を、それぞれ４ｍｍ間隔で実装した青色ＬＥＤ素子を作製した。また、上記青色ＬＥＤ４個実装タイプと同様にして、ガラスエポキシ（ＦＲ４）で作製した、厚さ０．５ｍｍ、外形２５ｍｍ×２５ｍｍ、内径２０ｍｍ×２０ｍｍのフレーム２５を取り付けた。このようにして、図１９に示す、ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ４個実装タイプ）を作製した。
《拡散性反射樹脂層形成用の樹脂組成物の調製》
２液混合タイプの熱硬化性シリコーンエラストマー（信越シリコーン社製、品番KER2500、屈折率：１．４１）に、無機フィラーであるチタン酸バリウム粒子（堺化学工業社製、品番BT-03、吸着比表面積値３．７ｇ／ｍ2、屈折率：２．４）を５５重量％添加し、よく攪拌混合して、拡散反射性樹脂形成用の樹脂組成物（コーティング樹脂液）を調製した。この白色樹脂液を、ガラス基板上にアプリケーターを用いて、１５０μｍ、３７０μｍ、１０００μｍの厚さに、それぞれコーティングした後、１００℃で１時間、１５０℃で１時間加熱することにより、拡散性反射樹脂層を形成した。
上記拡散性反射樹脂層（コーティング層）の拡散反射率を、下記に示す基準に従い測定し、その結果を図２０に示した。図２０の結果から、１５０μｍの厚みでも、充分に高い拡散反射率が得られ、波長４００ｎｍ付近以外の可視光範囲で、９０％以上の反射率を示した。
（拡散性反射樹脂層の拡散反射率）
瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、MCPD 7000）と、内径３インチの積分球を、専用の光ファイバーを用いて接続し、波長３８０ｎｍから１０００ｎｍの範囲で拡散反射率を測定した。まず、標準拡散反射板(Labsphere社製、商品名Spectralon Diffuse Reflectance Standard、品番SRS-99、反射率９９％）をリファレンスに用い、この測定値と、付属の反射率データを相対比較することで、拡散反射率を測定した。
つぎに、上記各材料を用いて、実施例および比較例の複合シートおよび試験用ＬＥＤ素子を作製した。
〔実施例１〕
〈複合シートの作製〉
上記拡散性反射樹脂層形成用の樹脂組成物（白色樹脂液）を、アプリケーターを用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、約３００μｍの厚みに塗工し、１００℃で１時間、１５０℃で１時間加熱することによりキュアし、拡散性反射樹脂層を形成した。拡散性反射樹脂層はキュアすることで、簡単にＰＥＴフィルムから剥がすことができた。つぎに、円形パンチャー(McMASTER-CARR社製、商品名Small-Diameter Hole Punches、品番5/64"3424A31)と、ゴムハンマーとを用い、図１８の青色ＬＥＤ４個実装タイプのＬＥＤ実装パターンに合わせて、直径約２ｍｍの穴を４ｍｍ間隔で４個打ち抜いた。続いて、先に作製した蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）を、１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズにダイシングした後、その片方の面上に、シリコーンエラストマー（信越シリコーン社製、品番KER2500）を、スパチュラを用いて、約１００μｍの厚さで塗工した。その面上に、上記拡散性反射樹脂層を、４つの穴がちょうどＹＡＧプレートの中心部分になるように貼り合わせ、同条件でキュアした。その後、上記ＹＡＧプレートと同じ１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズにするため、余分な拡散性反射樹脂部をカッターを用いて切断し、ＹＡＧプレート上に、拡散性反射樹脂層がパターニング形成された複合シートを得た。
〈試験用ＬＥＤ素子の作製〉
熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を、上記複合シートの拡散性反射層の、４つの打ち抜き部分に少量滴下し、打ち抜き穴に充填した。また、青色ＬＥＤ４個実装タイプの素子を準備し、上記ゲル状シリコーン樹脂およそ０．０１ｍｌを、ディスペンサーにより、上記素子に滴下した。その後、複合シートを、４個の打ち抜き部分が、それぞれ４個のＬＥＤチップの実装位置に一致するよう、軽く押し付けながら貼りつけるように設置し、１００℃で１５分、ゲル状シリコーン樹脂をキュアし、試験用ＬＥＤ素子（図１３参照）を作製した。
〔実施例２〕
〈複合シートの作製〉
実施例１において、得られた複合シートの打ち抜き部分および拡散性反射樹脂表面に、熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を充填し、塗工した後、１００℃で１５分キュアすることにより、複合シート（図９参照）を得た。上記拡散性反射樹脂層上に塗工されたゲル状シリコーン樹脂層（接着層）の厚さは、約１００μｍであった。
〈試験用ＬＥＤ素子の作製〉
青色ＬＥＤ４個実装タイプの素子を準備し、上記複合シートを、４個の打ち抜き部分が、それぞれ４個のＬＥＤチップの実装位置に一致するように、軽く押し付けながら貼りつけるように設置し、１００℃で１５分、ゲル状シリコーン樹脂をキュアし、試験用ＬＥＤ素子を作製した。
〔比較例１〕
熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を、青色ＬＥＤ４個実装タイプ素子のフレームの高さ程度（約０．０５ｍｌ）まで、ディスペンサーにより充填した。その後、１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズにダイシングした蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）を、ゲル状シリコーン樹脂上に軽く押し付けながら貼りつけるように設置し、１００℃で１５分キュアし、拡散性反射樹脂層が形成されていない、試験用ＬＥＤ素子を作製した。
《試験例１》
実施例１，２および比較例１で作製した試験用ＬＥＤ素子を用い、発光強度（発光スペクトル）を測定した。すなわち、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、MCPD 7000）と、内径が１２インチの積分球とを、専用の光ファイバーで接続し、波長３８０ｎｍから１０００ｎｍの範囲で、試験用ＬＥＤ素子の発光スペクトルを測定した。試験用ＬＥＤ素子は、上記積分球内の中心部に設置し、ポートから導入したリード線を通じて、８０ｍＡの直流電流を印加して点灯させた。発光スペクトルは、電力供給後、１０秒以上経ってから記録した。その結果を、図２１に示した。
図２１の結果から、本発明の複合シートを用いて作製した実施例１，２の試験用ＬＥＤ素子は、比較例１の試験用ＬＥＤ素子に比べ、特にＹＡＧプレートから発生する黄色成分の発光光の強度が高くなっていることが確認された。このことから、実施例１，２のように、拡散性反射樹脂層を予め形成した複合シートを使用することにより、高効率なＬＥＤ素子が簡便に作製できることがわかった。
〔実施例３〕
青色ＬＥＤ４個実装タイプの素子（図１８参照）に代えて、青色ＬＥＤ１６個実装タイプの素子（図１９参照）を用いる以外は、実施例１に準じて、試験用ＬＥＤ素子を作製した。
〈複合シートの作製〉
上記拡散性反射樹脂層形成用の樹脂組成物（白色樹脂液）を、アプリケーターを用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、約３００μｍの厚みに塗工し、１００℃で１時間、１５０℃で１時間加熱することによりキュアし、拡散性反射樹脂層を形成した。つぎに、円形パンチャー(McMASTER-CARR社製、商品名Small-Diameter Hole Punches、品番5/64"3424A31)と、ゴムハンマーとを用い、ＰＥＴフィルム上に塗工、キュアして作製した拡散性反射樹脂層を、円形パンチャーで、図１９の青色ＬＥＤ１６個実装タイプのＬＥＤ実装パターンに合わせて、直径約２ｍｍの穴を４ｍｍ間隔で１６個打ち抜いた。続いて、サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍの蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）上に、シリコーンエラストマー（信越シリコーン社製、品番KER2500）を、スパチュラを用いて、約１００μｍの厚さで塗工した。その面上に、上記拡散性反射樹脂層を、１６個の穴がちょうどＹＡＧプレートの中心部分になるように貼り合わせ、同条件でキュアした。その後、上記ＹＡＧプレートと同じ２０ｍｍ×２０ｍｍのサイズにするため、余分な拡散性反射樹脂部をカッターを用いて切断し、ＹＡＧプレート上に、拡散性反射樹脂層がパターニング形成された複合シートを得た。
〈試験用ＬＥＤ素子の作製〉
熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を、上記複合シートの拡散性反射層の、１６個の打ち抜き部分に少量滴下し、打ち抜き穴に充填した。また、青色ＬＥＤ１６個実装タイプの素子を準備し、上記ゲル状シリコーン樹脂およそ０．０１ｍｌを、ディスペンサーにより、上記素子に滴下した。その後、複合シートを、１６個の打ち抜き部分が、それぞれ４つのＬＥＤチップの実装位置に一致するよう、軽く押し付けながら貼りつけるように設置し、１００℃で１５分、ゲル状シリコーン樹脂をキュアし、試験用ＬＥＤ素子（図１３参照）を作製した。
〔実施例４〕
〈複合シートの作製〉
実施例３において、得られた複合シートの打ち抜き部分および拡散性反射樹脂表面に、熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を充填し、塗工した後、１００℃で１５分キュアすることにより、複合シート（図９参照）を得た。上記拡散性反射樹脂層上に塗工されたゲル状シリコーン樹脂層（接着層）の厚さは、約１００μｍであった。
〈試験用ＬＥＤ素子の作製〉
青色ＬＥＤ１６個実装タイプの素子を準備し、複合シートを、１６個の打ち抜き部分が、それぞれ１６個のＬＥＤチップの実装位置に一致するように、軽く押し付けながら貼りつけるように設置し、１００℃で１５分、ゲル状シリコーン樹脂をキュアし、試験用ＬＥＤ素子を作製した。
〔比較例２〕
熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を、青色ＬＥＤ１６個実装タイプ素子のフレームの高さ程度（約０．２ｍｌ）まで、ディスペンサーにより充填した。その後、サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍの蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）を、ゲル状シリコーン樹脂上に軽く押し付けながら貼りつけるように設置し、１００℃で１５分キュアし、拡散性反射樹脂層が形成されていない、試験用ＬＥＤ素子を作製した。
《試験例２》
実施例３，４および比較例２で作製した試験用ＬＥＤ素子に、１６０ｍＡの直流電流を印加する以外は、試験例１に準じて、発光強度（発光スペクトル）を測定した。その結果を、図２２に示した。
図２２の結果から、本発明の複合シートを用いて作製した実施例３，４の試験用ＬＥＤ素子は、比較例２の試験用ＬＥＤ素子に比べ、特にＹＡＧプレートから発生する黄色成分の発光光の強度が高くなっていることが確認された。
つぎに、波長変換層に蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）を用いる代わりに、蛍光体シート（ＹＡＧシート）を用いた、実施例および比較例について説明する。
〔実施例５〕
波長変換層に蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）を用いる代わりに、蛍光体シート（ＹＡＧシート）を用いる以外は、実施例４に準じて、複合シートおよび試験用ＬＥＤ素子を作製した。
〔比較例３〕
シリコーンエラストマー（信越シリコーン社製、品番KER2500）を、青色ＬＥＤ１６個実装タイプ素子のフレームの高さ程度（約０．２ｍｌ）まで、ディスペンサーにより充填し、１００℃で１時間、１５０℃で１時間キュアした。また、サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍに切り出した蛍光体シート（ＹＡＧシート）の片方の面上に、熱硬化型ゲル状シリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名WACKER SilGel 612）を約１００μｍの厚さになるようにアプリケーターで塗工した。このゲル状シリコーン樹脂塗工面を、上記記試験用ＬＥＤ素子のシリコーンエラストマー上に貼りつけた後、１００℃で１５分キュアし、拡散性反射樹脂層が形成されていない、試験用ＬＥＤ素子を作製した。
《試験例３》
実施例５および比較例３で作製した試験用ＬＥＤ素子に、１６０ｍＡの直流電流を印加する以外は、試験例１に準じて、発光強度（発光スペクトル）を測定した。その結果を、図２３に示した。
図２３の結果から、本発明の複合シートを用いて作製した実施例５の試験用ＬＥＤ素子は、比較例３の試験用ＬＥＤ素子に比べ、特にＹＡＧシートから発生する黄色成分の発光光の強度が高くなっていることが確認された。このことから、蛍光体プレート（ＹＡＧプレート）からなる波長変換層の代わりに、蛍光体シート（ＹＡＧシート）からなる波長変換層を用いても、同様の効果を得られることが確認された。
本発明の半導体発光装置は、例えば、液晶画面のバックライト、各種照明機器、自動車のヘッドライト、広告看板、デジタルカメラ用フラッシュ等の光源として好適に用いられる。
１ 波長変換層
２ 拡散性反射樹脂層
３ 複合シート
４′透明樹脂層
５ ＬＥＤ素子
６ プリント配線基板
７ リフレクター

Claims (15)

  1. 波長変換層と拡散性反射樹脂層とを積層状態で備え、半導体発光装置に用いられる複合シートであって、上記波長変換層が、励起光の一部または全部を吸収して励起され、上記励起光の波長よりも長波長域の可視光を発光する蛍光体材料を含有し、上記拡散性反射樹脂層が、上記波長変換層の片面上に、選択的にパターニング形成され、上記拡散性反射樹脂層がパターニング形成されていない上記片面上の領域は、上記波長変換層中の蛍光体材料を励起する励起光の通路となっていることを特微とする複合シート。
  2. 上記励起光の波長が、３５０〜４８０ｎｍの範囲である請求項１記載の複合シート。
  3. 上記拡散性反射樹脂層が、透明樹脂と、上記透明樹脂とは屈折率が異なる無機フィラーとを含有する樹脂組成物の硬化物からなり、その拡散性反射樹脂層の拡散反射率が、波長４３０ｎｍにおいて８０％以上である請求項１または２記載の複合シート。
  4. 上記波長変換層の片面上の、上記拡散性反射樹脂層がパターニング形成されていない領域の部分には、透明樹脂が充填されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合シート。
  5. 上記透明樹脂が、シリコーン樹脂である請求項４記載の複合シート。
  6. 上記シリコーン樹脂が、ゲル状シリコーン樹脂である請求項５記載の複合シート。
  7. 上記拡散性反射樹脂層の表面上に、接着層もしくは粘着層が形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合シート。
  8. 上記接着層もしくは粘着層が、下記の（ａ）〜（ｅ）を含有する熱硬化性樹脂用組成物からなるものである請求項７記載の複合シート。
    （ａ）両末端シラノール型シリコーン樹脂。
    （ｂ）アルケニル基含有ケイ素化合物。
    （ｃ）オルガノハイドロジェンシロキサン。
    （ｄ）縮合触媒。
    （ｅ）ヒドロシリル化触媒。
  9. 上記接着層もしくは粘着層が、２５℃における貯蔵弾性率が１．０×１０6Ｐａ以下であって、２００℃で１時間加熱処理後の２５℃での貯蔵弾性率が１．０×１０6Ｐａ以上である請求項７または８記載の複合シート。
  10. 上記波長変換層が、焼結密度が９９．０％以上である多結晶性焼結体からなり、励起波長域以外の可視光波長域において、４０％以上の全光線透過率を有し、かつ厚みが１００〜１０００μｍの透光性セラミックスからなる蛍光体プレートである請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合シート。
  11. 上記波長変換層が、蛍光体粒子をバインダー樹脂中に分散してなり、励起波長以外の可視光波長域において、４０％以上の光線透過率を有し、かつ厚みが５０〜２０００μｍの蛍光体シートである請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合シート。
  12. 上記波長変換層が、単数の波長変換層からなるもの、および複数の波長変換層を積層させてなるもののいずれか一方である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の複合シート。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の複合シートを具備し、少なくとも１個のＬＥＤを有する半導体発光装置であって、上記複合シートは、その波長変換層を光の取り出し側に向け、かつ上記励起光の通路に上記ＬＥＤからの励起光が入射する状態で設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
  14. 上記拡散性反射樹脂層が、ＬＥＤおよび波長変換層と全面的に接触している請求項１３記載の半導体発光装置。
  15. 上記複合シートの光の取り出し側の表面に、光学部材が配置されてなる請求項１３または１４記載の半導体発光装置。
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