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技術 半導体発光装置

出願人 株式会社東芝
発明者 小林光裕
出願日 2012年8月8日 (8年4ヶ月経過) 出願番号 2012-175842
公開日 2014年2月24日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-036083
状態 拒絶査定
技術分野 発光ダイオード LED素子のパッケージ
主要キーワード スリ鉢状 樹脂応力 クリア樹脂 裾引き状 白樹脂 導電性板 通過距離 アルミナセラミックス基板
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年2月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (16)

課題

方向による色度バラツキの少ない半導体発光装置を提供する。

解決手段

半導体発光装置10では、基板11は凸部12を有している。半導体発光素子13は、基板11の凸部12に載置されている。枠体16は、基板11に凸部12を囲むように設けられている。半導体発光素子13から放出される光を吸収して光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第1透光性樹脂17は、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆うとともに凸部12から枠体16まで延在している。第2透光性樹脂18は、基板11に半導体発光素子13を埋め込むように設けられている。

概要

背景

従来、半導体発光装置には、窒化物半導体発光素子リードフレームマウントボンディングされ、リードフレーム上に窒化物半導体発光素子を埋め込むように蛍光体を含有する透光性樹脂が設けられているものがある。

青色光を放出する窒化物半導体発光素子と、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体を含有する透光性樹脂を用いることにより、白色光を放出する半導体発光装置が得られる。

窒化物半導体発光素子から放出された青色光は、透光性樹脂内を通過しながら一部は蛍光体に吸収されて黄色光に変換され、残りは外部に放出される。外部に放出される青色光の強度と黄色光の強度の比率は、透光性樹脂を通過する距離に依存する。通過距離が長いほど、黄色光が増加し、青色光は減少する。

その結果、この半導体発光装置では、青色光の配光特性と黄色光の配光特性が異なり、配光角度に応じて青色光の強度と黄色光の強度比が変化する。従って、見る方向による色度バラツキが大きいという問題がある。

概要

方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置を提供する。半導体発光装置10では、基板11は凸部12を有している。半導体発光素子13は、基板11の凸部12に載置されている。枠体16は、基板11に凸部12を囲むように設けられている。半導体発光素子13から放出される光を吸収して光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第1透光性樹脂17は、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆うとともに凸部12から枠体16まで延在している。第2透光性樹脂18は、基板11に半導体発光素子13を埋め込むように設けられている。

目的

特開2010−226110号公報






方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

凸部を有する基板と、前記基板の前記凸部に載置された半導体発光素子と、前記基板に前記凸部を囲むように設けられた枠体と、前記半導体発光素子を上面および側面に沿って覆うとともに前記凸部から前記枠体まで延在し、前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第1透光性樹脂と、前記基板に前記半導体発光素子を埋め込むように設けられた第2透光性樹脂と、を具備することを特徴とする半導体発光装置

請求項2

閉路状の凹部を有する基板と、前記基板の前記凹部に囲まれた領域に載置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を上面および側面に沿って覆うとともに、前記凹部内に延在し、前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第1透光性樹脂と、前記基板に前記半導体発光素子を埋め込むように設けられた第2透光性樹脂と、を具備することを特徴とする半導体発光装置。

請求項3

前記凸部は、前記基板に載置されたサブマウント基板であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。

請求項4

前記第1透光性樹脂は、前記半導体発光素子の上部と前記半導体発光素子の周辺とで段差を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

請求項5

前記半導体発光素子は、複数の半導体発光素子の集合体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

請求項6

前記第1透光性樹脂は、前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長く、互いに異なる波長の光を放出する複数の蛍光体を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

請求項7

前記第2透光性樹脂は、前記半導体発光素子から放出される光および前記蛍光体から放出される光を拡散する拡散剤を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。

背景技術

0002

従来、半導体発光装置には、窒化物半導体発光素子リードフレームマウントボンディングされ、リードフレーム上に窒化物半導体発光素子を埋め込むように蛍光体を含有する透光性樹脂が設けられているものがある。

0003

青色光を放出する窒化物半導体発光素子と、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体を含有する透光性樹脂を用いることにより、白色光を放出する半導体発光装置が得られる。

0004

窒化物半導体発光素子から放出された青色光は、透光性樹脂内を通過しながら一部は蛍光体に吸収されて黄色光に変換され、残りは外部に放出される。外部に放出される青色光の強度と黄色光の強度の比率は、透光性樹脂を通過する距離に依存する。通過距離が長いほど、黄色光が増加し、青色光は減少する。

0005

その結果、この半導体発光装置では、青色光の配光特性と黄色光の配光特性が異なり、配光角度に応じて青色光の強度と黄色光の強度比が変化する。従って、見る方向による色度バラツキが大きいという問題がある。

先行技術

0006

特開2010−226110号公報

発明が解決しようとする課題

0007

方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

一つの実施形態によれば、半導体発光装置では、基板は凸部を有している。半導体発光素子は、前記基板の前記凸部に載置されている。枠体は、前記基板に前記凸部を囲むように設けられている。前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第1透光性樹脂は、前記半導体発光素子を上面および側面に沿って覆うとともに前記凸部から前記枠体まで延在している。第2透光性樹脂は、前記基板に前記半導体発光素子を埋め込むように設けられている。

図面の簡単な説明

0009

実施形態1に係る半導体発光装置を示す図。
実施形態1に係る比較例の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態1に係る半導体発光装置の色度特性を比較例の半導体発光装置の色度特性と対比して示す図。
実施形態1に係る半導体発光装置の色度特性を説明するための図。
実施形態1に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
実施形態1に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
実施形態1に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態1に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態1に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態2に係る半導体発光装置を示す図。
実施形態2に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態2に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態2に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
実施形態3に係る半導体発光装置の要部を示す図。
実施形態4に係る半導体発光装置の要部を示す断面図。

実施例

0010

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。

0011

(実施形態1)
本実施形態に係る半導体発光装置について図1を用いて説明する。図1は本実施形態の半導体発光装置を示す図で、図1(a)はその平面図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。

0012

本実施形態の半導体発光装置は、青色光を放出する窒化物半導体発光素子を、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体を含有する透光性樹脂でコンフォーマルに覆い、窒化物半導体発光素子を透光性樹脂でモールドすることにより、白色光を放出するように構成された半導体発光装置である。

0013

図1に示すように、本実施形態の半導体発光装置10では、基板11は導電性基板であり、対向して配置された矩形状の第1基板11aと第2基板11bを有している。第1基板11aには、上面11cから高さH1を有する凸部12が設けられている。

0014

凸部12は傾斜した側面を有しでおり、断面は台形状である。凸部12は半導体発光素子13を載置する台座として機能するものである。

0015

半導体発光素子13は、接着剤14を介して凸部12に載置されている。半導体発光素子13は、上面13a側に第1および第2電極端子(図示せず)を有しており、第1電極端子がワイヤ15aを介して第1基板11aに電気的に接続され、第2電極端子がワイヤ15bを介して第2基板11bに電気的に接続されている。

0016

更に、第1基板11aには、凸部12を囲むように上面11cから高さH2を有する枠体16が設けられている。

0017

蛍光体(図示せず)を含有する第1透光性樹脂17は、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆うとともに凸部12から枠体16まで延在している。半導体発光素子13を覆わない余剰の第1透光性樹脂17は、凸部12と枠体16の間に収納されるようになっている。

0018

第2透光性樹脂18は、基板11に第1透光性樹脂17に覆われた半導体発光素子13を埋め込むように設けられている。

0019

以下、半導体発光装置10について具体的に説明する。基板11は、例えば厚さが略200μmで、ニッケル(Ni)メッキが施された銅板または鉄板である。凸部12は、基板11の一部を加工することにより形成されたもので、高さH1は、例えば略100μmである。

0020

半導体発光素子13は、例えば波長約450nmの青色光を放出するInGaN系半導体発光素子である。半導体発光素子13は、例えば幅が略500μm、厚さH3が略100μm乃至150μmである。

0021

半導体発光素子13は、例えばサファイア基板に順に積層されたN型GaNクラッド層と、InGaN井戸層とGaN障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を含む半導体発光層と、P型GaNクラッド層と、P型GaNコンタクト層を有している。

0022

半導体発光素子13は、N型GaNクラッド層を露出する切り欠き部(図示せず)を有している。P型GaNコンタクト層上に第1電極P側電極端子が設けられている。切り欠き部に露出したN型GaNクラッド層上に第2電極(N側電極)端子が設けられている。

0023

第1電極端子は、例えばP型GaN層オーミックコンタクト可能な金(Au)膜である。第2電極端子は、例えばN型GaN層にオーミックコンタクト可能なチタン(Ti)/白金(Pt)/金(Au)の積層膜である。第1電極端子はアノード端子である。第2電極端子はカソード端子である。

0024

枠体16は、例えば白樹脂でできている。白樹脂とは、例えば酸化チタン(TiO2)等の無機充填材を多量に含有するエポキシ樹脂である。枠体16は、低すぎると第1透光性樹脂17が枠体16を超えて外側に溢れ出し、高すぎると半導体発光素子13から放出された光を遮光する問題が生じる。

0025

枠体16の高さH2は、凸部12の高さH1以上、凸部12の高さH1と半導体発光素子13の厚さH3の和以下の範囲で、できるだけ小さいほうが好ましい。枠体16の高さH2は、例えば略100μm乃至120μm程度が適当である。

0026

第1透光性樹脂17は、例えば青色光および黄色光に対して透光性を有するエポキシ樹脂、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂である。第1透光性樹脂17は、蛍光体を、例えば40wt%乃至50wt%程度含んでいる。

0027

蛍光体は、例えば青色光を吸収して黄色光を放出するYAG(イットリウムアルミニウムガーネット)蛍光体である。YAG蛍光体は下記の一般式で表わすことができる。

0028

(RE1−xSmx)3(AlyGa1−y)5O12:Ce
但し、0≦x<1、0≦y≦1、REはYおよびGdから選択される少なくとも1種の元素である。

0029

第2透光性樹脂18は直方体状で、その上面18aは基板11を含む平面に略平行である。第2透光性樹脂18は、第1透光性樹脂17に覆われた半導体発光素子13、およびワイヤ15a、15bを埋め込んでいる。第2透光性樹脂18は、基板11の上面11cと反対の下面11dを露出している。

0030

半導体発光装置10は、半導体発光素子13の第1電極端子が第1基板11aに引き出され、第2電極端子が第2基板11bに引き出されている。第1基板11aを電源正極端子に接続し、第2基板11bを電源の負極端子に接続すると、半導体発光素子13に電流が流れ、青色光が放出される。

0031

蛍光体は、放出された青色光の一部を吸収し、黄色光を放出する。蛍光体に吸収されなかった青色光と蛍光体から放出された黄色光が混合されることにより、白色光が得られる。

0032

上述した半導体発光装置10は、凸部12により、基板11の上面11cと半導体発光素子13の載置面とに段差を設けることにより、半導体発光素子13が第1透光性樹脂17でコンフォーマルに覆われるように構成されている。

0033

更に、半導体発光装置10は、半導体発光素子13を覆わない余剰の第1透光性樹脂17を枠体16内に収納することにより、第1透光性樹脂17の流出による悪影響を防止し、半導体発光装置10の製造が容易になるように構成されている。

0034

次に、本実施形態の半導体発光装置10の色度特性について、比較例の半導体発光装置の色度特性と対比して説明する。まず、比較例の半導体発光装置について説明する。図2は比較例の半導体発光装置を示す断面図である。

0035

図2に示すように、比較例の半導体発光装置20では、半導体発光素子13は接着剤14を介して平坦な基板21の上面21aに載置されている。蛍光体22を含有する透光性樹脂23は、直方体状で、基板21に半導体発光素子13を埋め込むように設けられている。

0036

図3は半導体発光装置10の色度の角度依存性を、半導体発光装置20の色度の角度依存性と対比して示す図で、図3(a)は角度θと色度座標xの変化量ΔCxの関係を示す図、図3(b)は角度θと色度座標yの変化量ΔCyの関係を示す図である。

0037

図3において、実線25は本実施形態の半導体発光装置10の色度の角度依存性を示し、実線26は比較例の半導体発光装置20の色度の角度依存性を示している。角度0°は半導体発光装置を上面から見ることを示し、角度±90°は半導体発光装置を側面から見ることを示している。

0038

角度0°のときの色度座標を(Cx0,Cy0)、ある角度θのときの色度座標を(Cxθ,Cyθ)とすると、(ΔCx,ΔCy)=(Cxθ−Cx0,Cyθ−Cy0)で表わされる。例えば、実線26において、θ=60°のとき、ΔCx=0.025、ΔCy=0.045である。

0039

これを図4に示す色度図で説明する。角度0°のときの白色光の色度座標を、例えば(0.25、0.35)とする。実線26におけるθ=60°のときの色度座標は(0.275、0.395)になる。

0040

青色光と黄色光の強度比が変わり、黄色光の比率が大きくなるので、色度座標(Cx、Cy)が矢印方向(黄色方向)に移動し、黄色みを帯びてくることを示している。

0041

色度が角度依存性を示すのは、青色光が蛍光体を含有する透光性樹脂を通過する距離の違いによる。即ち、距離が長いほど青色光は蛍光体に吸収され黄色光に変換される。逆に距離が短いほど、蛍光体に吸収される量が減り、青色光のまま放出される。その結果、角度θにより、青色光と黄色光の比率が変化する。

0042

図3に示すように、比較例の半導体発光装置20では、正負両方向とも角度θに応じて略対称にΔCx、ΔCyが増大する角度依存性を示している。ΔCx、ΔCyは、角度θが略20度から70度までは第1の勾配K1で増加している。角度θが70度を超えると、急激に増加している。

0043

一方、本実施形態の半導体発光装置10では、正負両方向とも角度θに応じて略対称にΔCx、ΔCyが増大する角度依存性を示すことは、比較例の半導体発光装置20と同じである。異なるのは、低角度側の勾配と、勾配が急増する角度である。

0044

即ち、ΔCx、ΔCyは、角度θが80度近くまでは第1の勾配K1より小さい第2の勾配K2で増加している。第2の勾配K2は、ΔCx、ΔCyとも第1の勾配K1に対して略1/5程度と小さい。。ΔCx、ΔCyは、角度θが80度を超えると急激に増加している。

0045

これから、半導体発光装置10の色度の角度依存性は、半導体発光装置20の色度の角度依存性より大幅に改善されていることが確かめられた。

0046

半導体発光装置20では、蛍光体22を含有する透光性樹脂23は厚く、厚さが方向によって大きく異なるので、半導体発光素子13から見て蛍光体22は基板21に垂直な方向より平行な方向に多く分布している。

0047

その結果、半導体発光素子13から放射される青色光は、方向によって蛍光体と当たる確率が異なっている。角度θによる青色光と黄色光の強度比の差が大きくなり、見る方向による色度のバラツキ(色割れ)が発生する。

0048

一方、半導体発光装置10では、半導体発光素子13は、上面13aおよび側面13bが第1透光性樹脂17で薄く、略等しい厚さに覆われているので、半導体発光素子13から見て蛍光体は周りに略均等に分布している。

0049

その結果、半導体発光素子13から放射される青色光は、角度に依らず蛍光体と当たる確率が略等しくなる。従って、見る方向による色度ばらつきが低減される。即ち、青色光の配光特性と黄色光の配光特性を類似させることにより、方向による色度ばらつきを低減することが可能である。

0050

次に、半導体発光装置10の製造方法について説明する。図5および図6は半導体発光装置10の製造工程を順に示す断面図である。

0051

図5(a)に示すように、凸部12が設けられた基板11を用意する。凸部12は、例えば金型を用いて基板11をプレスする、凸部12となる領域をマスクして基板11をエッチングする等により形成することができる。

0052

次に、図5(b)に示すように、凸部12を囲むように枠体16を形成する。枠体16は、例えば予め金型成形などで作成しておき、接着剤(図示せず)で基板11に固定する。または、枠体16はディスペンサを用いて液状の白樹脂を基板11に枠状に塗布し、キュアすることにより形成することもできる。

0053

次に、図5(c)に示すように、半導体発光素子13を、接着剤14を介して凸部12に載置する。ワイヤ15aを第1電極端子と基板11aにボンディングし、ワイヤ15bを第2電極端子と基板11bにボンディングする。

0054

次に、図6(a)に示すように、ディスペンサ30を用いて、蛍光体を含有する液状の透光性樹脂31を半導体発光素子13の上面13aに滴下する(ポッティング)。透光性樹脂31の滴下量は、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆うのに必要な量(以下、被覆量とも記す)より十分多めに設定して差し支えない。

0055

透光性樹脂31は、破線で示すように、半導体発光素子13の上面13aを凸状に覆い、半導体発光素子13の側面13bを裾引き状に覆う。半導体発光素子13を覆わない余剰の透光性樹脂31は、凸部12の傾斜面を滑り落ちて枠体16に到り、凸部12と枠体16の間に貯留される。

0056

被覆量は、透光性樹脂31の自重粘性、塗布する面との摩擦等のバランスに依存する。凸部12と枠体16の間に貯留可能な量は、枠体16の高さH2、凸部12と枠体16との距離L1に依存する。

0057

従って、透光性樹脂31の滴下量は、被覆量以上、被覆量と貯留可能な量との和以下であれはよい。これにより、透光性樹脂31の滴下量の設定が容易になるだけでなく、滴下量の多寡に係らず、再現性良く半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆うことが可能になる。

0058

次に、図6(b)に示すように、滴下された透光性樹脂31を所定の温度でキュアする。これにより、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆い、凸部12から枠体16まで延在する第1透光性樹脂17が得られる。

0059

次に、図6(c)に示すように、半導体発光素子13を収納可能な箱状の凹部を有する金型(図示せず)にディスペンサー(図示せず)を用いて液状の透光性樹脂(図示せず)、例えばエポキシ樹脂を注入する。基板11を反転して、半導体発光素子13を金型の凹部に収納し、エポキシ樹脂を所定の温度でキュアする。

0060

次に、キュアされたエポキシ樹脂を金型から引き抜く。これにより、基板11上に半導体発光素子13を埋め込むように設けられた第2透光性樹脂18が得られる。第2透光性樹脂18は、基板11を含む平面に略平行な上面18aを有し、基板11の下面11dを露出している。これにより、図1に示す半導体発光装置10が得られる。

0061

以上説明したように、本実施形態では、基板11に凸部12と、凸部12を囲む枠体16を設けている。凸部12に半導体発光素子13を載置し、ポッティングにより半導体発光素子13に蛍光体を含有する透光性樹脂31を滴下し、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆い、凸部12から枠体16まで延在する第1透光性樹脂17を設けている。

0062

その結果、半導体発光素子13からの青色光の配光特性と、蛍光体を含有する第1透光性樹脂17からの黄色光の配光特性を類似させることができる。従って、方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置が得られる。

0063

なお、半導体発光素子13を覆わない余剰の透光性樹脂31は、凸部12と枠体16の間に貯留され、ワイヤ15a、15bと接していない。そのため、透光性樹脂31のキュア時にワイヤ15a、15bが樹脂応力を受けて変形し、あるいは断線するトラブルは生じない。

0064

更に、第1透光性樹脂17(キュアされた透光性樹脂31)が基板11と第2透光性樹脂18の間に挟まれて、基板11と第2透光性樹脂18の密着性を低下させるトラブルは生じない。

0065

ここでは、凸部12に1個の半導体発光素子13が載置されている場合について説明したが、凸部12に載置される半導体発光素子の数には特に制限はない。半導体発光素子13は、複数の半導体発光素子の集合体であっても構わない。

0066

複数の半導体発光素子を載置することにより、方向による色度のバラツキが少なく、且つ光出力の高いCOB(Chip On Board)タイプの半導体発光装置が得られる。

0067

なお、凸部12に載置される半導体発光素子の数が多すぎると、隣接する半導体発光素子間に第1透光性樹脂17が滞留する恐れがある。その場合は、凸部12を複数設けても構わない。枠体16は複数の凸部12を囲んでいれば良い。

0068

蛍光体がYAG蛍光体である場合について説明したが、蛍光体の種類は特に限定されない。蛍光体は、例えばサイアロン系の赤色蛍光体、またはサイアロン系の緑色蛍光体等でも構わない。また、蛍光体は、互いに異なる波長の光を放出する複数の蛍光体の混合体であっても構わない。

0069

青色光をベースとして、黄色光、赤色光緑色光を適宜混合することにより、方向による色度のバラツキが少なく、且つ中間色の光を放出する半導体発光装置が得られる。

0070

第2透光性樹脂18がクリア樹脂である場合について説明したが、半導体発光素子13から放出される光および蛍光体から放出される光を拡散する拡散剤を含有するスモーク樹脂であっても構わない。拡散剤としては、シリカ(SiO2)、ジルコニア(ZrO2)等がある。方向による色度のバラツキが少なく、且つ拡散光を放出する半導体発光装置が得られる。

0071

半導体発光装置10は、第2透光性樹脂18が直方体状で、上面方向および側面方向に光を放出する場合について説明したが、一方向に集光された光を放出するようにしても良い。方向による色度のバラツキが少なく、且つ指向性の高い光を放出する半導体発光装置が得られる。

0072

図7および図8は、一方向に集光された光を放出する半導体発光装置を示す断面図である。図7に示すように、半導体発光装置40では、基板11の外周部にケース41が設けられている。ケース41は、基板11側から半導体発光素子13側に向かって末広がり状の開口を有する、所謂スリ鉢状のケースである。

0073

半導体発光素子13は、ケース41の開口の底部に配置されている。枠体16は液状の透光性樹脂31が流出してケース41の傾斜面41aを這い上がるのを防止している。

0074

第2透光性樹脂18は、ポッティングによりケース41の開口内に充填されている。ケース41は、基板11の下面11dを露出している。ケース41は、例えば遮光性樹脂セラミックスなどで出来ている。

0075

半導体発光素子13の側面13bから放射され、ケース41に入射した光42の多くは、傾斜面41aで反射され、一方向に集光される。

0076

図8に示すように、半導体発光装置50は、ドーム状の凸部51aを有する第2透光性樹脂51を有している。ドーム状の凸部51aはレンズとして機能する。半導体発光素子13から放射され、ドーム状の凸部51aに向かう光52は、ドーム状の凸部51aで屈折され、一方向に集光される。

0077

なお、半導体発光装置50では、基板の凸部がサブマウント基板53である場合を示している。サブマウント基板53は、平坦な基板54に接着剤(図示せず)によりマウントされている。

0078

サブマウント基板53には、種々のものが利用できる。絶縁性基板では、例えば熱伝導性の良いアルミナセラミックス基板がある。導電性基板では、例えばシリコン基板または金属基板がある。

0079

更に、半導体発光装置50は、ESD(Electro Static Discharge)から半導体発光素子13を保護するために保護ダイオードを内蔵する場合がある。その場合は、保護ダイオードをサブマウント基板53として利用することもできる。保護ダイオードは、例えばツェナーダイオードである。

0080

図7および図8は半導体発光装置のパッケージの一例を示すものであり、その他の種々のパッケージを用いることができる。

0081

余剰の透光性樹脂31を貯留するために枠体16を用いた場合について説明したが、透光性樹脂31を実質的に貯留できれば良く、その他の構成も可能である。図9は凸部12の周りに凹凸部が設けられた基板を有する半導体発光装置を示す断面図である。

0082

図9に示すように、半導体発光装置60では、基板11aに凸部12を囲むように凹凸部61が設けられている。凹凸部61は凸部12の外周に接触している。凹凸部61は凸部12から流れ落ちた透光性樹脂31をトラップするので、透光性樹脂31が外側へ無用に流出するのを防止することが可能である。

0083

凹凸部61は、プレス、エッチング、サンドブラストカッティングなどの方法で、基板11の凸部12の周りの領域を粗面化することにより形成できる。凹凸部61の深さD1は、凸部12の高さH1より十分に小さい。

0084

そのため、凹凸部61は、枠体16に比べて透光性樹脂31の貯留可能な量が少ない。半導体発光装置60は、半導体発光素子13が比較的小型で、透光性樹脂31の滴下量が少ない場合に適している。

0085

半導体発光素子13が上面13a側に第1および第2電極端子を有する場合について説明したが、上下通電型の半導体発光素子でも構わない。また、フリップチップとしても構わない。

0086

半導体発光素子が上下通電型の半導体発光素子場合、第1または第2電極端子のうち一方の電極端子が半導体発光素子の上面13aに設けられ、他方の電極端子が半導体発光素子の下面に設けられる。

0087

半導体発光素子は、導電性の接着剤により凸部12にマウントされるので、一方のワイヤが不要になる利点がある。上下通電型の半導体発光素子としては、GaN基板またはSiC基板に形成された半導体発光素子などがある。

0088

基板11が矩形状の金属板である場合について説明したが、リードフレームでも構わない。基板がリードフレームの場合、リードフレームを樹脂でモールドすることにより、PLCC(Plastic Lead Chip Carrier)タイプの半導体発光装置が得られる。

0089

枠体16が白樹脂である場合について説明したが、透光性樹脂とすることも可能である。枠体が透光性樹脂の場合、半導体発光素子13から放出された光を遮らないので、原理的に枠体の高さH2の上限は特にない。

0090

半導体発光装置は、青色光を波長変換して白色光を放出する場合について説明しだが、紫外光を放出する半導体発光素子を用いて紫外光を波長変換して白色光を放出するように構成することも可能である。

0091

(実施形態2)
本実施形態に係る半導体発光装置について、図10を用いて説明する。図10は本実施形態の半導体発光装置を示す図で、図10(a)はその平面図、図10(b)は図10(a)のB−B線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。

0092

本実施形態において、上記実施形態1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施形態が実施形態1と異なる点は、基板に閉路状の凹部を設けたことにある。

0093

即ち、図10に示すように、本実施形態の半導体発光装置70では、基板71の第1の基板71aにおいて上面71cに閉路状の凹部72が設けられている。凹部72は、例えば額縁状のトレンチである。凹部72は、基板71をプレスまたはエッチングすることにより形成することができる。

0094

半導体発光素子13は、凹部72に囲まれた領域71eに接着剤14を介して載置されている。

0095

蛍光体(図示せず)を含有する第1透光性樹脂73は、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆っている。半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆った第1透光性樹脂73は、領域71eから凹部72内に延在している。

0096

即ち、半導体発光素子13を覆わない余剰の第1透光性樹脂73は、凹部72内に貯留されるようになっている。

0097

凹部72の幅W1と深さH4の積は、例えば図6に示す凸部12と枠体16との距離L1と枠体16の高さH2との積に略等しく設定されている。即ち、凹部72による液状の透光性樹脂31の貯留可能な量と図6に示す枠体16による貯留可能な量が略等しくなるように設定されている。

0098

上述した半導体発光装置70は、基板71の凹部72に囲まれた領域71eに半導体発光素子13を載置し、余剰の透光性樹脂31を凹部72内に貯留することにより、第1透光性樹脂73が半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆うように構成されている。

0099

これにより、方向による色度のバラツキが低減されるとともに、第1透光性樹脂73の流出が防止される。また、半導体発光装置70は、図1に示す半導体発光装置10に比べて凸部12の高さH1分だけ小型化することが可能である。

0100

なお、半導体装置70の製造工程は、図5および図6に示す製造工程と同様であり、その説明は省略する。

0101

以上説明したように、本実施形態では、基板71に凹部72を設け、余剰の第1透光性樹脂73を凹部72に貯留しているので、方向による色度のバラツキが低減されるだけでなく、図1に示す半導体発光装置10に比べて小型化することができる利点がある。

0102

本実施形態においても、半導体発光装置70を一方向に集光された光を放出する半導体発光装置とすることができる。図11および図12は、一方向に集光された光を放出する半導体発光装置を示す断面図である。

0103

図11に示すように、半導体発光装置80は、図7に示す半導体発光装置40と同様に、反射板として機能するすり状の開口を有するケース41を有している。

0104

図12に示すように、半導体発光装置90は、図8に示す半導体発光装置50と同様に、集光レンズとして機能するドーム状の凸部51aを有する第2透光性樹脂51を有している。図8に示す半導体発光装置50に比べて小型化することができる利点がある。

0105

また、本実施形態は、凹部72と図1に示す凸部12を組み合わせることも可能である。図13は凸部と凸部を囲む凹部を有する半導体発光装置を示す断面図である。

0106

図13に示すように、半導体発光装置100では、基板101は凸部12と、凸部12を囲む凹部72を有している。半導体発光素子13は、接着剤14を介して凸部12に載置されている。

0107

蛍光体(図示せず)を含有する第1透光性樹脂102は、半導体発光素子13を上面13aおよび側面13bに沿って覆っている。余剰の第1透光性樹脂102は、凸部12の傾斜した側面から凹部72内に延在している。

0108

凸部12の高さH1と凹部72の深さH4の和で表わされる落差(H1+H4)が大きくなるので、図6に示す液状の透光性樹脂31が凹部72内に流れ落ちる力は大きくなる。これにより、半導体発光素子13の側面13bを覆う第1透光性樹脂102の裾引き形状を改善することが可能である。

0109

従って、半導体発光素子13の上面13aを覆う第1透光性樹脂102の厚さと半導体発光素子13の即面13bを覆う第1透光性樹脂102の厚さの均一性が向上することが期待される。

0110

(実施形態3)
本実施形態に係る半導体発光装置について、図14を用いて説明する。図14は本実施形態の半導体発光装置の要部を示す図で、図14(a)はその斜視図、図14(b)は図14(a)のC−C線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。

0111

本実施形態において、上記実施形態1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施形態が実施形態1と異なる点は、半導体発光素子の上面に蛍光体を含有する液状の透光性樹脂が流れやすい領域と流れにくい領域を交互に設けたことにある。

0112

即ち、図14(a)に示すように、半導体発光素子110は、上面110aに格子状の第1の領域111と、第1の領域111に囲まれた第2の領域112を有している。第1の領域111は液状の透光性樹脂が流れやすい領域であり、第2の領域112は液状の透光性樹脂が流れにくい領域である。

0113

第1の領域111と第2の領域112は、例えば表面粗さの異なる領域である。第1の領域111は平滑面であり、第2の領域112は荒れた面である。平滑な面は荒れた面より摩擦が小さいので、液状の透光性樹脂は流れやすくなる。

0114

第1の領域111と第2の領域112の表面粗さが同じ場合、半導体発光素子に液状の透光性樹脂をポッティングすると、液状の透光性樹脂は表面張力により丸まり、半導体発光素子の中央部で厚く周辺で薄い凸状になる。

0115

その結果、液状の透光性樹脂の中央部を目的の厚さにすると、周辺部が目的の厚さより薄くなる。液状の透光性樹脂の周辺部の厚さを目的の厚さにすると、中央部が目的の厚さより厚くなる。従って、ポッティングでは半導体発光素子の上面の第1透光性樹脂の厚さを均一にするのには限界がある。

0116

一方、図14(b)に示すように、半導体発光素子110に液状の透光性樹脂をポッティングすると、液状の透光性樹脂は流れやすい第1の領域111から流れにくい第2の領域112に集まる。即ち、第2の領域112毎に小さい凸状の透光性樹脂が形成される。

0117

液状の透光性樹脂の滴下量が増えて第2の領域112の透光性樹脂が大きくなると、隣接する透光性樹脂同士が引き合い合体して潰れる。その結果、液状の透光性樹脂の中央部と周辺部の厚さがそろってくるので、ポッティングでも半導体発光素子110の上面110aの第1透光性樹脂113の厚さの均一性を向上させることが可能である。

0118

第1の領域111および第2の領域112は、例えば以下のようである。半導体発光素子110の上面110aがP型GaNコンタクト層で、P型GaNコンタクト層上にITO(Indium Tin Oxide)膜が設けられている場合、第1の領域111はITO膜の表面であり、第2の領域112はITO膜にエッチングなどにより形成された凹凸面である。

0119

また、半導体発光素子110の上面110aがN型GaN層の場合、第1の領域111 はN型GaN層の表面であり、第2の領域112はN型GaN層にエッチングなどにより形成された凹凸面である。

0120

以上説明したように、本実施形態では、半導体発光素子110は、上面110aに液状の透光性樹脂が流れやすい第1の領域111と、液状の透光性樹脂が流れにくい第2の領域112が交互に設けられている。その結果、半導体発光素子110の上面110の第1透光性樹脂113の厚さの均一性が向上する利点がある。

0121

ここでは、第1の領域111が格子状である場合について説明したが、第1の領域111と第2の領域112が交互に配置されていれば良く、その形状は特に限定されない。

0122

(実施形態4)
本実施形態に係る半導体発光装置について、図15を用いて説明する。図15は本実施形態の半導体発光装置の要部を示す断面図である。

0123

本実施形態において、上記実施形態1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施形態が実施形態1と異なる点は、半導体発光素子の基板と反対側のサイズが基板側のサイズより小さいことにある。

0124

即ち、図15(a)に示すように、本実施形態の半導体発光素子121は基板11と反対側である上面121aのサイズW2が基板11側である下面121cのサイズW3より小さく、断面が台形状である。

0125

半導体発光素子の上面と側面が交差する角度が直角または鋭角の場合、半導体発光素子を覆う第1透光性樹脂は角部で薄くなりやすい。そのため、半導体発光素子を覆う第1透光性樹脂の膜厚が不均一になる要因になっていた。

0126

一方、半導体発光素子121では、上面121aと側面121bが交差する角度が鈍角なので、角部で半導体発光素子121を覆う第1透光性樹脂122が薄くなりにくい。更に、側面121bが傾斜しているので、側面121bを覆う第1透光性樹脂122の裾引き形状が改善されやすくなる。従って、半導体発光素子121を覆う第1透光性樹脂122の膜厚の均一性を向上させることが可能である。

0127

なお、断面が台形状の半導体発光素子121は、断面がV字型ブレートを用いてサファイア基板をカットすることにより形成できる。

0128

以上説明したように、本実施形態では、半導体発光素子121の上面121aのサイズW2を下面121cのサイズW3より小さくしている。その結果、半導体発光素子121を覆う第1透光性樹脂122が角部で薄くなるのを防止し、第1透光性樹脂122の膜厚の均一性を向上させることができる利点がある。

0129

ここでは、上面121aのサイズW2が下面121cのサイズW3より小さい半導体発光素子が、四角錐台状である場合について説明したが、特に限定されずその他の形状でも構わない。

0130

図15(b)は面取りされた半導体発光素子を示す断面図である。図15(b)に示すように、半導体発光素子123は、上面123a側の辺が丸く面取りされている。半導体発光素子123を覆う第1透光性樹脂124が角部で薄くなるのが防止される。また、面取りはテーパとすることもできる。

0131

図15(c)はステップを有する半導体発光素子を示す断面図である。図15(c)に示すように、半導体発光素子125は、上面125a側にステップを有している。半導体発光素子125を覆う第1透光性樹脂126が角部で薄くなるのが防止される。ステップ数を多くするほど、図15(a)に示す半導体発光素子121に近づく。

0132

上面125a側にステップを有する半導体発光素子125は、サファイア基板を厚いブレードハーフカットした後、薄いブレードでフルカットすることにより形成できる。

0133

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0134

なお、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1) 前記基板は、導電性板またはリードフレームである請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

0135

(付記2) 前記半導体発光素子は、窒化物半導体発光素子である請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

0136

(付記3) 前記半導体発光素子は、前記上面に液状の透光性樹脂が流れやすい第1の領域と、前記液状の透光性樹脂が流れにくい第2の領域が交互に設けられている請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

0137

(付記4) 前記第1の領域の荒さは、前記第2の領域の荒さより小さいことを特徴とする付記3に記載の半導体発光装置。

0138

(付記5) 前記半導体発光素子は、前記基板と反対側のサイズが前記基板側のサイズより大きい請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

0139

(付記6) 前記枠体は、白樹脂または透光性樹脂である請求項1に記載の半導体発光装置。

0140

(付記7) 前記第2透光性樹脂は、直方体状またはドーム状である請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

0141

(付記8) 前記基板の外周部に設けられ、前記基板側から前記半導体発光素子側に向かって末広がり状の開口を有するケースを具備し、
前期半導体発光素子は前記開口の底部に配置され、前記第2透光性樹脂は前記開口内に充填されている請求項1または請求項2に記載の半導体発光装置。

0142

(付記9) 前記基板の前記凹部に囲まれた領域に凸部が設けられ、前記半導体発光素子は前記凸部に載置されている請求項2に記載の半導体発光装置。

0143

10、20、40、50、60、70、80、90、100半導体発光装置
11、21、54、71、101基板
12 凸部
13、110、121、123、124半導体発光素子
14接着剤
15a、15bワイヤ
16枠体
17、73、102、113、122、124、126 第1透光性樹脂
18、51 第2透光性樹脂
22蛍光体
23、31 透光性樹脂
30ディスペンサ
41ケース
42、52 光
53サブマウント基板
61凹凸部
72 凹部
111 第1の領域
112 第2の領域

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