JP2000208822A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JP2000208822A
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light
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Toshihide Maeda
俊秀 前田
Kunihiko Obara
邦彦 小原
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Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえば青色の発光チップからの青色発光と
波長変換された黄緑色とを均一化して純粋な白色の発光
が得られる半導体発光装置の提供。 【解決手段】 サブマウント素子1の上にフリップチッ
プ型の発光素子2を導通搭載するとともに、この発光素
子2を波長変換用の蛍光物質を含有した樹脂のパッケー
ジ3によって封止し、発光素子2の外郭面からのパッケ
ージ3の厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくし、発光
素子の発光方向の全方位に対して蛍光物質による波長変
換度を均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば青色発光
の発光ダイオードによる発光を波長変換して白色発光を
得るようにした半導体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】青色発光の発光ダイオード(以下、「L
ED」と記す)は、近来になって、GaN,GaAl
N,InGaN及びInAlGaN等のGaN系化合物
半導体を利用することによって、発光輝度の高い製品が
得られるようになった。そして、この青(B)のLED
と旧来からの赤(R),緑(G)発光のLEDとの組合
せにより、これらのLEDの3個を1ドットとする高画
質のフルカラー画像の形成が可能となった。
【0003】LEDの分野では、フルカラー対応には光
の三原色のR,G,B(青)が必要であるから、これら
の発光色のLEDのより一層の開発と改良が主である。
その一方で、たとえばR,G,Bの合成によってしか得
られない白色発光を単一のLEDで達成しようとする試
みも既になされている。このような試みの一つとして、
たとえば特開平7−99345号公報に開示されたもの
がある。
【0004】この公報に記載のLEDは、図10の概略
図に示すように、発光チップ50を搭載するリードフレ
ーム51のマウント部51aを含めて樹脂(図示せず)
によって封止するいわゆるLEDランプのタイプとした
ものである。そして、発光チップ50の発光波長を変え
て異なった発光色とするために、発光チップ50の周り
のマウント部51aに蛍光物質を含んだ樹脂52で封止
した構成を持つ。すなわち、旧来のLEDランプでは発
光チップを搭載するリードフレームの先端部を含めて被
覆するとともにレンズ機能も兼ねるエポキシ樹脂の単層
で封止していたものに代えて、発光チップ周りに波長変
換用の樹脂層を形成し、その周りをエポキシ樹脂で封止
したものである。
【0005】このような波長変換用の蛍光物質を含む樹
脂52で発光チップ50を封止することで、発光チップ
50からの青色発光の波長が蛍光物質によって変えら
れ、高輝度のGaN系化合物半導体を利用した青色の発
光チップを白色発光のデバイスとして使えるようにな
る。すなわち、GaN系化合物半導体を利用した青色発
光の発光チップ50の場合では、それ自身の青色発光の
成分と、樹脂52に含まれた蛍光物質によって波長変換
された黄緑色の成分との混色によって白色発光が得られ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】LEDランプの場合で
は、発光チップ50を搭載するマウント部51aの内面
を光反射面として利用するので、図示の例のようにマウ
ント部51aをすり鉢状とすることが有効である。とこ
ろが、マウント部51aがすり鉢状であると、図10の
(a)に示すように、発光チップ50の発光方向と側方
の樹脂52の厚さA,Bが異なる場合が多い。これらの
厚さA,Bの相違はマウント部51aの形状や発光チッ
プ50の大きさ及び樹脂52の充填厚さ等によってさま
ざまに変わる。このため、これらの条件をもし最適化で
きれば、発光チップ50周りの全方向で樹脂52の層厚
を均一にすることはできる。しかしながら、樹脂52は
ディスペンサによってマウント部51aに注入されるの
で、その厚さを高精度で制御することは非常に難しく、
図示のようなA,Bの厚さの関係だけでなく発光チップ
50周りの樹脂52の厚さを均一化することは現状では
不可能である。
【0007】発光チップ50周りの樹脂52の厚さが異
なると、厚さが大きいほど発光チップ50からの青色発
光が黄緑色に変換される割合も高くなる。このため、厚
さA方向では良好な白色発光が得られても、厚さB方向
のマウント部51aの内周面に近い部分では黄緑色の成
分が白色を上回るようになる。したがって、マウント部
51aの底面及び内周面を反射面とする発光なので、中
央部では白色が占め周縁部では黄色みを帯びた発光とな
ってしまう。
【0008】このように、蛍光物質を含む樹脂52の発
光チップ50に対する全方向の厚さを均等にできないこ
とに起因して、純粋な白色発光が得られない。すなわ
ち、青色発光を蛍光物質によって黄緑色に変換して本来
の青色発光との混色により白色を得るので、発光チップ
50に対する樹脂52の層厚を最適化しない限り、黄色
みを伴わない白色発光は実現されない。
【0009】また、樹脂52をマウント部51aに注入
したとき、硬化後の樹脂52に含まれる蛍光物質の量の
分布が一様でないと、白色発光の中に黄色の発光が混在
することにもなる。すなわち、発光チップ50からの光
路はその発光方向に三次元的に広がっているので、蛍光
物質の充填量(樹脂52内での蛍光物質の密度)にばら
つきがあれば、波長変換度も相違してくるので、黄色の
発光を含むものとなり、純粋な白色発光が得られない。
【0010】本発明は、蛍光物質によって波長変換する
半導体発光装置において、たとえば青色の発光チップか
らの青色発光の分布と波長変換された黄緑色の分布とを
均一化して純粋な白色の発光が得られるようにすること
を解決課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、リードフレー
ムやプリント配線基板等の導通材に導通させて実装する
発光素子を備えた半導体発光装置において、前記発光素
子の実装面を除く全周囲を光透過性の樹脂に波長変換用
の蛍光物質を含有したパッケージによって被覆し、前記
パッケージは、前記発光素子の前記実装面を除く主光取
り出し面及び四方の側面の各面に対してそれぞれ平行な
外郭面を合成した外形としてなることを特徴とする。
【0012】このような構成では、パッケージの樹脂中
に含ませる蛍光物質をほぼ一様に分散させておけば、主
光取り出し面及び側面から放出される光のそれぞれにつ
いて波長変換度を均一化できるので、黄色みを帯びない
純粋な白色発光が得られる。
【0013】また、フリップチップ型の発光素子と、前
記発光素子を導通搭載するとともにプリント配線基板ま
たはリードフレーム等の導通部材に導通搭載されるサブ
マウント素子と、前記発光素子の全体を封止して前記サ
ブマウント素子の搭載面に接合される光透過性の樹脂を
使用したパッケージとを備え、前記パッケージは、前記
光透過性の樹脂に前記発光素子からの光を波長変換する
蛍光物質を含有するとともに、前記発光素子の外郭面か
らの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくした構成とす
ることもできる。
【0014】この構成では、発光素子の発光方向の全方
位に対して蛍光物質による波長変換度を均一化できるの
で、発光素子自体の発光色と波長変換された発光色との
混色の発光が一様に得られる。
【0015】また、基台と、前記基台の上に搭載され外
部電源に導通させた発光素子と、前記発光素子の全体を
封止して前記基台の搭載面に接合される光透過性の樹脂
を使用したパッケージとを備え、前記パッケージは、前
記光透過性の樹脂に前記発光素子からの光を波長変換す
る蛍光物質を含有するとともに、前記発光素子の外郭面
からの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくした構成と
してもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、リード
フレームやプリント配線基板等の導通材に導通させて実
装する発光素子を備えた半導体発光装置において、前記
発光素子の実装面を除く全周囲を光透過性の樹脂に波長
変換用の蛍光物質を含有したパッケージによって被覆
し、前記パッケージは、前記発光素子の前記実装面を除
く主光取り出し面及び四方の側面の各面に対してそれぞ
れ平行な外郭面を合成した外形としてなる半導体発光装
置であり、パッケージの樹脂中に含ませる蛍光物質をほ
ぼ一様に分散させることで、主光取り出し面及び側面か
ら放出される光のそれぞれについて波長変換度を均一化
して黄色みを帯びない純粋な白色発光が得られるという
作用を有する。
【0017】請求項2に記載の発明は、前記パッケージ
は、前記発光素子の主光取り出し面を被覆する層厚を他
の四方の側面の層厚よりも大きくしてなる請求項1記載
の半導体発光装置であり、発光方向を向かせた主光取り
出し面からの光に対する波長変換度を高くしてより純粋
な白色発光が得られるという作用を有する。
【0018】請求項3に記載の発明は、フリップチップ
型の発光素子と、前記発光素子を導通搭載するとともに
プリント配線基板またはリードフレーム等の導通部材に
導通搭載されるサブマウント素子と、前記発光素子の全
体を封止して前記サブマウント素子の搭載面に接合され
る光透過性の樹脂を使用したパッケージとを備え、前記
パッケージは、前記光透過性の樹脂に前記発光素子から
の光を波長変換する蛍光物質を含有するとともに、前記
発光素子の外郭面からの厚さを発光方向の全方位でほぼ
等しくしてなることを特徴とする半導体発光装置であ
り、発光素子の発光方向の全方位に対して蛍光物質によ
る波長変換度を均一化し、パッケージ全体から発光素子
の発光色と波長変換された発光色との混色の発光が一様
に得られるという作用を有する。
【0019】請求項4に記載の発明は、基台と、p側及
びn側の電極のそれぞれを上面に形成して前記基台の上
に搭載した発光素子と、前記p側及びn側の電極部分を
除いて前記発光素子の全体を封止し且つ前記基台の搭載
面に接合される光透過性の樹脂を使用したパッケージと
を備え、前記パッケージは、前記光透過性の樹脂に前記
発光素子からの光を波長変換する蛍光物質を含有すると
ともに、前記発光素子の外郭面からの厚さを発光方向の
全方位でほぼ等しくしてなる半導体発光装置であり、請
求項3に記載の発明と同様に、発光素子の発光方向の全
方位に対して蛍光物質による波長変換度を一様化し、パ
ッケージ全体から発光素子の発光色と波長変換された発
光色との混色の発光が一様に得られるという作用を有す
る。
【0020】請求項5に記載の発明は、前記パッケージ
の厚さを20〜110μmとするとともに、前記光透過
性の樹脂に含まれる前記蛍光物質を50〜90重量%と
してなる請求項3または4記載の半導体発光装置であ
り、パッケージの厚さと波長変換用の蛍光物質の含有率
を最適化することで、色むらのない良好な発光が得られ
るという作用を有する。
【0021】以下、本発明の実施の形態について図面に
基づき説明する。なお、本実施の形態では、説明を判り
やすくするため、請求項3〜5の波長変換用の蛍光物質
を含むパッケージの厚さを全方位で同じとする構成を先
に説明し、請求項1,2の発明は後述する。
【0022】図1は請求項3記載の発明の一実施の形態
による半導体発光装置の概略斜視図、図2の(a)及び
(b)はそれぞれ要部の縦断面図及び平面図である。
【0023】図示のように、本発明の半導体発光装置
は、サブマウント素子1とその上に搭載した発光素子2
及びこの発光素子2の全体を封止した蛍光物質を含むパ
ッケージ3とから構成されている。
【0024】サブマウント素子1はn型のシリコン基板
1aを用いたもので、このシリコン基板1aは図2の
(a)に示すように発光素子2の搭載面側の一部に臨む
部分だけをp型半導体領域1bとしている。そして、シ
リコン基板1aの底面にはn電極1cを形成するととも
に、発光素子2の搭載面にはシリコン基板1aのn型半
導体層に接合したn側電極1dを備え、更にp型半導体
領域1bに含まれた部分にp側電極1eを形成してい
る。
【0025】発光素子2は、従来技術の項で述べたGa
N系化合物半導体を利用した高輝度の青色発光のLED
である。この発光素子2は、サファイアを素材とした基
板2aの表面に、たとえばGaNのn型層、InGaN
の活性層及びGaNのp型層を積層したものである。そ
して、従来周知のように、p型層の一部をエッチングし
てn型層を露出させ、この露出したn型層の表面にn側
電極2cを形成し、p型層の表面にはp側電極2dを形
成し、これらのn側及びp側の電極2c,2dをそれぞ
れバンプ電極2e,2fによってn側電極1d及びp側
電極1eに接合している。
【0026】なお、このようなサブマウント素子1と発
光素子2との複合化素子では、サブマウント素子1のn
電極1cをたとえばプリント基板の配線パターン上に導
通搭載するとともに、パッケージ3から離れた領域のp
側電極1eにワイヤを配線パターンとの間にボンディン
グするアセンブリであればよい。また、単に発光素子2
への通電と搭載の機能だけでなく、たとえばツェナーダ
イオードを利用した静電気保護用の素子をサブマウント
素子とすることもできる。
【0027】パッケージ3は、従来からLEDランプの
分野で使用されているエポキシ樹脂を素材とし、蛍光物
質を混入したものである。エポキシ樹脂に混入する蛍光
物質は、白色発光に変換する場合では、発光素子2の発
光色である青色と補色の関係を持つものであればよく、
蛍光染料,蛍光顔料,蛍光体などが利用でき、たとえば
(Y,Gd)3(Al,Ga)512:Ce等が好適であ
る。
【0028】ここで、発光素子2は図2の(b)に示す
ように正方形の平面形状としたもので、同図の(a)中
の破線で示すp型層とn型層との間の活性層2bから発
光される。そして、この活性層2bからの発光は透明の
サファイアを用いた基板2aを透過するので、図2の
(a)において基板2aの上面が主光取り出し面とな
る。また、活性層2bからの光は基板2aを透過する方
向だけではなく、側方やサブマウント素子1の表面にも
向かい、側方へ向かうものはそのままパッケージ3から
放出され、表面へ向かった発光成分は金属光沢を持つn
側及びp側の電極1d,1eによって反射される。した
がって、発光素子2からの光は、主光取り出し面からの
発光強度が最大となるものの、発光素子2自体はその平
面形状の四角形の1辺の長さが350μm程度と微小な
ので、発光素子2の全体から一様に発光されるといって
よい。
【0029】このような発光素子2からの発光の形態に
おいて、従来では、蛍光物質を混入した封止樹脂の厚さ
や充填量が一様でないことから白色発光の中に黄色発光
が混じってしまうというものであった。すなわち、封止
樹脂が厚い部分を抜ける光は蛍光物質による波長変換が
薄い部分を抜ける光よりも促されるので、黄緑色の発光
が強くなり、その結果黄色みを帯びた発光となる。
【0030】これに対し、本発明では、図2から明らか
なように、発光素子2の外郭面に対して縦方向及び横方
向のパッケージ3の厚さを等しくすることで、活性層2
bからの発光がパッケージ3から抜ける間に、蛍光物質
による一様な波長変換が得られるようにする。すなわ
ち、図2の(b)に示すように、発光素子2の側面から
パッケージ3の表面までの距離をDとするとき、発光素
子2の周囲の4側面の周りのパッケージ3の厚さは全て
Dとする。また、図2の(a)において、基板2aの上
面からパッケージ3の上面までの厚さもDとする。
【0031】このように発光素子2の主光取り出し面か
らの発光方向及び側面からの発光方向は全てDの厚さの
パッケージ3で被覆される。そして、主光取り出し面か
らの発光が白色光となるように、パッケージ3の厚さD
と蛍光体の含有率を調整すれば、パッケージ3の上面だ
けでなく周囲の4側面からも白色光が放出される。
【0032】なお、発光素子2からパッケージ3の上端
面の4辺の角部までの距離は、設定したパッケージ3の
厚さDよりも少し長く、この部分へ向かう光については
波長変換度が僅かに大きくなる。しかしながら、厚さの
差は極めて微小であることと、発光素子2からの光はパ
ッケージ3の上面と周囲の4側面から白色光が放たれる
ので、パッケージ3の角部から黄色みを僅かに帯びた光
が放出されたとしても、周りの白色光に吸収されてしま
う。そして、図2において一点鎖線で示すように、パッ
ケージ3の全ての角部を半径がDの円弧面となるように
製造すれば、発光素子2の表面からパッケージ3の全て
の外郭面までの距離をDとすることができる。このよう
にすれば、より一層純粋な白色の発光が効果的に得られ
る。
【0033】このように、発光素子2を封止するパッケ
ージ3の厚さを発光素子2の底面側を除く全方位でほぼ
同じとしたことによって、発光素子2からの光の蛍光物
質による波長変換度がほぼ均一化される。したがって、
パッケージ3から放出される光を純粋な白色光として得
ることができる。
【0034】ここで、先に述べたように、パッケージ3
の厚さDと蛍光物質の含有率との関係が、良好な白色光
がパッケージ3の全体から放出されるための一つの重要
な因子である。これは、発光素子2からの光がパッケー
ジ3を抜ける間に蛍光物質により青色発光が波長変換さ
れて黄緑色の成分となり、発光素子2からの青色発光成
分との混色によって白色発光となることを考えれば明ら
かである。本発明者らは、パッケージ3の厚さDと蛍光
物質の含有率との関係について研究を重ね、パッケージ
3の厚さDは20〜110μm程度で、蛍光物質の含有
率は50〜90重量%であれば、最適な白色光が得られ
ることを知見によって得た。
【0035】下記の(表1)はパッケージ3の厚さDと
蛍光物質の含有率との関係による色度座標x,yの値を
実験によって測定した実測値である。
【0036】
【表1】
【0037】測定に際しては、パッケージ3としてエポ
キシ樹脂を用い、蛍光物質としては(Y,Gd)3(A
l,Ga)512:Ceを用いた。(表1)から明らか
なように、パッケージ3の厚さが20〜110μmであ
って、蛍光物質の含有率が50〜90重量%のとき、白
色(x=0.25〜0.40,y=0.25〜0.4
0)の値に近似した値の発光色が得られることが判る。
【0038】図3,図4は図1及び図2に示した半導体
発光装置の製造方法を示す概略図である。
【0039】図3はフォトリソグラフィー法を利用した
もので、シリコンウエハー10に図2で示したp型半導
体領域1bを形成するとともに、n電極1c,n側電極
1d,p側電極1eをパターン形成したシリコンウエハ
ー10をまず準備する。そして、n側及びp側の電極2
c,2dにそれぞれバンプ電極2e,2fを形成した発
光素子2をn側電極1d,p側電極1eのパターンに合
わせて実装し、図3の(a)に示すように蛍光体ペース
ト11をシリコンウエハー10の表面に一様の厚さで塗
布する。この蛍光体ペースト11はたとえばアクリル系
樹脂等の紫外線硬化性の樹脂に先に例示した(Y,G
d)3(Al,Ga)512:Ce等の蛍光物質を混入し
たものである。
【0040】蛍光体ペースト11の塗布の後、同図
(b)のようにパターン形成用のマスク12を被せて上
から紫外線を照射し、発光素子2を被覆する部分の蛍光
体ペースト11を硬化させる。この後、現像工程に移し
て蛍光体ペースト11の不要な部分を除去することによ
ってパッケージ3が形成され、ダイシングによって図1
及び図2に示したような半導体発光装置を得ることがで
きる。
【0041】図4はスクリーン印刷法を利用したもの
で、シリコンウエハー10への発光素子2の実装までの
工程は図3の例と同様である。この発光素子2の実装の
後、予め製作しておいたメタルマスク13をシリコンウ
エハー10の上に載せ(図4の(a)〜(b))、蛍光
体ペースト14をスクリーン印刷法によって塗布する。
この蛍光体ペースト14は紫外線硬化性のものではな
く、エポキシ樹脂等の樹脂に蛍光物質とチキソトロピッ
ク材を混入したものである。蛍光体ペースト14を塗布
した後には、メタルマスク13を取り外し、熱硬化する
ことによってシリコンウエハー10の表面に発光素子2
を封止したパッケージ3が形成され(図4の(c))、
ダイシングによって半導体発光装置の単体が得られる。
【0042】図5は転写法を利用したもので、転写板1
5の表面に蛍光体ペースト16を予め塗布したものを準
備し、発光素子2を実装したシリコンウエハー10を上
下反転した姿勢に保持する(図5の(a))。次いで、
発光素子2が蛍光体ペースト16の中に浸漬されるよう
にシリコンウエハー10を転写板15の上に被せ(同図
の(b))、その後シリコンウエハー10を引き上げる
と同図の(c)のように発光素子2が蛍光体ペースト1
6によって封止したものが得られる。そして、ダイシン
グ工程によって半導体発光装置の単体が得られる。蛍光
体ペースト16は先の例と同様に樹脂に蛍光物質を含ま
せたものであるが、転写法による製造の場合では、蛍光
体ペースト16に用いる樹脂はアクリル系樹脂やエポキ
シ樹脂に限られず、その他のものであってもよい。
【0043】図6は請求項4に記載の発明の一実施の形
態であって、サブマウント素子との複合化に代えて発光
素子を絶縁性の基台に搭載した例である。なお、発光素
子は先の例で説明したGaNの青色発光素子であり、構
成部材については図2に示したものと共通の符号で指示
する。
【0044】発光素子2はその基板2aを下向きにして
絶縁性の基台4の上に接着剤4aを介して固定され、発
光素子2の周りはパッケージ5によって封止されてい
る。パッケージ5は先の例と同様にアクリル系またはエ
ポキシ樹脂を利用した樹脂層であり、含有する蛍光物質
も先に挙げたものと同様であり、発光素子2のn側電極
2cとp側電極2dだけは外に臨むように成形される。
すなわち、パッケージ5の上面部にはn側電極2c及び
p側電極2dに対応させて孔5a,5bを開け、これら
の電極2c,2dの表面にワイヤ6a,6bをボンディ
ングできるようにする。
【0045】なお、パッケージ5の厚さは、図2で示し
た例と同様に、発光素子2の底面を除く全体に対して一
様となるように形成され、活性層2bからの光に対する
傾向物質による波長変換度をパッケージ5の全体で一様
化する。
【0046】このような発光素子2と基台4とによる半
導体発光装置の製造は、図7に示すように絶縁性のウエ
ハー20の上に発光素子を図6に示した姿勢で実装した
後、たとえば図3に示したフォトリソグラフィー法によ
り孔5a,5bを開けたパッケージ5を形成し、図中の
一点鎖線で示す位置をダイシングすることによって可能
である。
【0047】図8はたとえばLEDランプ等に汎用され
ている二股状のリードフレームに図6の半導体発光装置
を搭載した例を示す概略図である。
【0048】図示のように、リードフレームの一方のリ
ード7aのマウント部7bに基台4を接着剤によって固
定し、図6で示したように孔5a,5bに通してn側電
極2c及びp側電極2dに接合したワイヤ6a,6bを
リード7aと他方のリード7cにそれぞれボンディング
する。これにより、発光素子2とリードフレームとの間
の導通が得られ、通電によって発光素子2の活性層2b
からの発光が得られる。
【0049】ここで、パッケージ3,5は先に説明した
ように角部を円弧面としたりすることでより純粋な白色
発光が得られるが、このような円弧面を持たせるのに代
えて、たとえば四角錐台や円錐台等の形状のパッケージ
としてもよい。要するに、発光素子2からの発光がパッ
ケージ3,5を抜ける間に全方位で一様な波長変換度と
なるような発光素子2とパッケージ3,5の外郭面の関
係となるようにすればよい。請求項1及び2に記載の発
明はこのような発光素子2とパッケージ3,5それぞれ
の外郭面の関係を特定したもので、図9にその具体例を
示す。
【0050】図9の例は図2に示した半導体発光装置に
おいてパッケージ3の形状を変えたものであり、同じ構
成部材については共通の符号で指示する。
【0051】図示のように、パッケージ3は、発光素子
2の外郭面に対する四方の側面からの厚さXよりも上面
すなわち主光取り出し面に被さる厚さYを大きくしてい
る。そして、発光素子2の四方の側面のそれぞれの全表
面に対してパッケージ3の厚さは一様にXであり、上面
の主光取り出し面についてもその全表面からのパッケー
ジ3の厚さは一様にYである。すなわち、発光素子2の
n側及びp側の電極2c,2d形成面を除く5面のそれ
ぞれについてのパッケージ3の厚さは各面の全表面につ
いて一定であり、したがって放出される光に対する蛍光
物質による波長変換度を各面について均一化することが
できる。このため、主光取り出し面からの光はその全面
から同じ波長変換度の黄色または黄緑を合成した白色発
光が得られ、黄色みが混在した発光とはならない。そし
て、その他の四方の側面からの発光についても同様であ
る。
【0052】以上のことから、パッケージ3の厚さを発
光素子2の全方位について一様な厚さとしていなくて
も、各発光面からの全ての発光が一様な波長変換を受け
て放出させるようにすれば、黄色みを帯びることなく純
粋な白色発光が得られる。
【0053】また、発光素子2の上面すなわち主光取り
出し面からの光が発光方向への主成分となる。このた
め、図示のようにパッケージ3の厚さYを側面の厚さX
よりも大きくしておけば、波長変換が十分になされるの
でより一層純粋な白色の発光が可能である。
【0054】更に、パッケージ3は、図9に示す厚さ
X,Yの関係とするのに代えて、発光素子2の側面から
の厚さXが主光取り出し面からの厚さYより大きな関係
としてもよい。すなわち、前述のように、発光素子2の
外郭の発光面からの全ての発光が一様な波長変換を受け
て放出させるようにすればよいので、側面からの厚さX
と主光取り出し面からの厚さYとの間を大小関係で制約
する必要はなく、各面からの厚さが全て一様となるよう
にすればよい。したがって、図9に示したように、主光
取り出し面からの厚さYを側面からの厚さXより大きく
しないで逆の関係としても、厚さYが発光素子2の主光
取り出し面の全面に対して一様な厚さにしてさえおけ
ば、黄色みを帯びることのない白色発光が得られる。
【0055】なお、以上の説明では、青色発光の発光素
子を白色発光に変える例としたが、紫外線や赤及び緑の
発光素子のそれぞれの発光を蛍光物質の特性によって様
々な発光色に変える構成とすることもできる。
【0056】
【発明の効果】本発明では、発光素子を封止する樹脂の
パッケージの厚さを発光素子の各面について一様な厚さ
としたり発光方向の全方位についてほぼ等しくしたりす
ることで、樹脂に含ませた蛍光物質による波長変換度を
一様化してパッケージの表面から放出でき、色むらのな
い鮮明な発光が得られる。また、各用途毎に蛍光体や膜
厚等を調整することなく、チップLED,バックライ
ト,表示器等にサブマウント素子を搭載するだけで白色
光源が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による半導体発光装置の
概略斜視図
【図2】(a)は図1の半導体発光装置の要部縦断面図 (b)は図1の半導体発光装置の平面図
【図3】フォトリソグラフィー法による半導体発光装置
の製造工程を示す概略図
【図4】スクリーン印刷法による半導体発光装置の製造
工程を示す概略図
【図5】転写法による半導体発光装置の製造工程を示す
概略図
【図6】基台と発光素子の組合せとした例の半導体発光
装置の概略を示す切欠図
【図7】図6の半導体発光装置の製造工程におけるダイ
シング前の状態を示す概略図
【図8】図6の半導体発光装置をリードフレームに実装
したときの要部の概略図
【図9】発光素子の各面のそれぞれについて一様な厚さ
のパッケージで封止する例であって、(a)は要部縦断
面図 (b)は平面図
【図10】従来例の概略であって、(a)は要部の縦断
面図 (b)は平面図
【符号の説明】
1 サブマウント素子 1a シリコン基板 1b p型半導体領域 1c n電極 1d n側電極 1e p側電極 2 発光素子 2a 基板 2b 活性層 2c n側電極 2d p側電極 2e,2f バンプ電極 3 パッケージ 4 基台 4a 接着剤 5 パッケージ 5a,5b 孔 6a,6b ワイヤ 7a リード 7b マウント部 7c リード 10 シリコンウエハー 11 蛍光体ペースト 12 マスク 13 メタルマスク 14 蛍光体ペースト 15 転写板 16 蛍光体ペースト 20 ウエハー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年1月27日(2000.1.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、リードフレー
ムやプリント配線基板等の導通材に導通させて実装する
発光素子を備えた半導体発光装置において、前記発光素
子の実装面を除く全周囲を光透過性の樹脂に波長変換用
の蛍光物質を含有したパッケージによって被覆し、前記
パッケージは、前記発光素子の前記実装面を除く主光取
り出し面及び四方の側面の各面に対してそれぞれ平行な
外郭面を合成した外形としてその全表面を外に露出させ
なることを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】また、フリップチップ型の発光素子と、前
記発光素子を導通搭載するとともにプリント配線基板ま
たはリードフレーム等の導通部材に導通搭載されるサブ
マウント素子と、前記発光素子の全体を封止して前記サ
ブマウント素子の搭載面に接合される光透過性の樹脂を
使用したパッケージとを備え、前記パッケージは、前記
光透過性の樹脂に前記発光素子からの光を波長変換する
蛍光物質を含有するとともに、前記発光素子の外郭面か
らの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくし且つその全
表面を外に露出させた構成とすることもできる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】また、基台と、p側及びn側の電極のそれ
ぞれを上面に形成して前記基台の上に搭載した発光素子
と、前記p側及びn側の電極部分を除いて前記発光素子
の全体を封止し且つ前記基台の搭載面に接合される光透
過性の樹脂を使用したパッケージとを備え、前記パッケ
ージは、前記光透過性の樹脂に前記発光素子からの光を
波長変換する蛍光物質を含有するとともに、前記発光素
子の外郭面からの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しく
且つその全表面を外に露出させた構成としてもよい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、リード
フレームやプリント配線基板等の導通材に導通させて実
装する発光素子を備えた半導体発光装置において、前記
発光素子の実装面を除く全周囲を光透過性の樹脂に波長
変換用の蛍光物質を含有したパッケージによって被覆
し、前記パッケージは、前記発光素子の前記実装面を除
く主光取り出し面及び四方の側面の各面に対してそれぞ
れ平行な外郭面を合成した外形としてその全表面を外に
露出させてなる半導体発光装置であり、パッケージの樹
脂中に含ませる蛍光物質をほぼ一様に分散させること
で、主光取り出し面及び側面から放出される光のそれぞ
れについて波長変換度を均一化して黄色みを帯びない純
粋な白色発光が得られるという作用を有する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】請求項3に記載の発明は、フリップチップ
型の発光素子と、前記発光素子を導通搭載するとともに
プリント配線基板またはリードフレーム等の導通部材に
導通搭載されるサブマウント素子と、前記発光素子の全
体を封止して前記サブマウント素子の搭載面に接合され
る光透過性の樹脂を使用したパッケージとを備え、前記
パッケージは、前記光透過性の樹脂に前記発光素子から
の光を波長変換する蛍光物質を含有するとともに、前記
発光素子の外郭面からの厚さを発光方向の全方位でほぼ
等しくし且つその全表面を外に露出させてなる半導体発
光装置であり、発光素子の発光方向の全方位に対して蛍
光物質による波長変換度を均一化し、パッケージ全体か
ら発光素子の発光色と波長変換された発光色との混色の
発光が一様に得られるという作用を有する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】請求項4に記載の発明は、基台と、p側及
びn側の電極のそれぞれを上面に形成して前記基台の上
に搭載した発光素子と、前記p側及びn側の電極部分を
除いて前記発光素子の全体を封止し且つ前記基台の搭載
面に接合される光透過性の樹脂を使用したパッケージと
を備え、前記パッケージは、前記光透過性の樹脂に前記
発光素子からの光を波長変換する蛍光物質を含有すると
ともに、前記発光素子の外郭面からの厚さを発光方向の
全方位でほぼ等しくし且つその全表面を外に露出させて
なる半導体発光装置であり、請求項3に記載の発明と同
様に、発光素子の発光方向の全方位に対して蛍光物質に
よる波長変換度を一様化し、パッケージ全体から発光素
子の発光色と波長変換された発光色との混色の発光が一
様に得られるという作用を有する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リードフレームやプリント配線基板等の
    導通材に導通させて実装する発光素子を備えた半導体発
    光装置において、前記発光素子の実装面を除く全周囲を
    光透過性の樹脂に波長変換用の蛍光物質を含有したパッ
    ケージによって被覆し、前記パッケージは、前記発光素
    子の前記実装面を除く主光取り出し面及び四方の側面の
    各面に対してそれぞれ平行な外郭面を合成した外形とし
    てなる半導体発光装置。
  2. 【請求項2】 前記パッケージは、前記発光素子の主光
    取り出し面を被覆する層厚を他の四方の側面の層厚より
    も大きくしてなる請求項1記載の半導体発光装置。
  3. 【請求項3】 フリップチップ型の発光素子と、前記発
    光素子を導通搭載するとともにプリント配線基板または
    リードフレーム等の導通部材に導通搭載されるサブマウ
    ント素子と、前記発光素子の全体を封止して前記サブマ
    ウント素子の搭載面に接合される光透過性の樹脂を使用
    したパッケージとを備え、前記パッケージは、前記光透
    過性の樹脂に前記発光素子からの光を波長変換する蛍光
    物質を含有するとともに、前記発光素子の外郭面からの
    厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくしてなる半導体発
    光装置。
  4. 【請求項4】 基台と、p側及びn側の電極のそれぞれ
    を上面に形成して前記基台の上に搭載した発光素子と、
    前記p側及びn側の電極部分を除いて前記発光素子の全
    体を封止し且つ前記基台の搭載面に接合される光透過性
    の樹脂を使用したパッケージとを備え、前記パッケージ
    は、前記光透過性の樹脂に前記発光素子からの光を波長
    変換する蛍光物質を含有するとともに、前記発光素子の
    外郭面からの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくして
    なる半導体発光装置。
  5. 【請求項5】 前記パッケージの厚さを20〜110μ
    mとするとともに、前記光透過性の樹脂に含まれる前記
    蛍光物質を50〜90重量%としてなる請求項3または
    4記載の半導体発光装置。
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