JPH11112021A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH11112021A JPH11112021A JP26957797A JP26957797A JPH11112021A JP H11112021 A JPH11112021 A JP H11112021A JP 26957797 A JP26957797 A JP 26957797A JP 26957797 A JP26957797 A JP 26957797A JP H11112021 A JPH11112021 A JP H11112021A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光透過可能な導電性の接着剤を使用して発光
域からの光をリードフレームからの反射光としても回収
して輝度を上げ、更に発光素子の放熱を促進してその発
光効率を高く維持する。 【解決手段】 ｐ−ｎ接合の半導体層を透明のサファイ
ア基板５ａ上に積層した発光素子５を搭載し、接着剤１
０を介して電気的に導通させるリードフレーム６を備
え、発光素子５の発光域からリードフレーム６側に対峙
する層及びサファイア基板５ａを光透過性とするととも
に、接着剤１０を光透過性であって熱伝導性を持つ材料
とし、更にリードフレーム６は少なくとも発光素子５を
搭載する面を光反射可能とする。
域からの光をリードフレームからの反射光としても回収
して輝度を上げ、更に発光素子の放熱を促進してその発
光効率を高く維持する。 【解決手段】 ｐ−ｎ接合の半導体層を透明のサファイ
ア基板５ａ上に積層した発光素子５を搭載し、接着剤１
０を介して電気的に導通させるリードフレーム６を備
え、発光素子５の発光域からリードフレーム６側に対峙
する層及びサファイア基板５ａを光透過性とするととも
に、接着剤１０を光透過性であって熱伝導性を持つ材料
とし、更にリードフレーム６は少なくとも発光素子５を
搭載する面を光反射可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色発光ダイオー
ド等の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物半
導体発光装置に係り、特に高い発光効率を維持して電極
を安定接合しそのボンディング性も向上し得る半導体発
光装置に関する。
ド等の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物半
導体発光装置に係り、特に高い発光効率を維持して電極
を安定接合しそのボンディング性も向上し得る半導体発
光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮ及びＩ
ｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は、可視
光発光デバイスや高温動作電子デバイス用の半導体材料
として多用されるようになり、青色発光ダイオードの分
野での展開が進んでいる。
ｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は、可視
光発光デバイスや高温動作電子デバイス用の半導体材料
として多用されるようになり、青色発光ダイオードの分
野での展開が進んでいる。
【０００３】この窒化ガリウム系化合物の半導体の製造
では、その表面において半導体膜を成長させるための結
晶基板として、一般的には絶縁性のサファイアが利用さ
れる。このサファイアのような絶縁性の結晶基板を用い
る場合では、結晶基板側から電極を出すことができない
ので、半導体層に設けるｐ，ｎの電極は結晶基板の一面
側に形成されることになる。これに対して、窒化ガリウ
ム系以外のたとえばＧａＡｓやＧａＡｌＰ等の半導体基
板を利用する発光素子では、たとえば下層をｎ型層及び
上層をｐ型層としてｐ−ｎ接合してこれらのｎ型層及び
ｐ型層のそれぞれにｎ側電極及びｐ側電極を設けること
ができる。
では、その表面において半導体膜を成長させるための結
晶基板として、一般的には絶縁性のサファイアが利用さ
れる。このサファイアのような絶縁性の結晶基板を用い
る場合では、結晶基板側から電極を出すことができない
ので、半導体層に設けるｐ，ｎの電極は結晶基板の一面
側に形成されることになる。これに対して、窒化ガリウ
ム系以外のたとえばＧａＡｓやＧａＡｌＰ等の半導体基
板を利用する発光素子では、たとえば下層をｎ型層及び
上層をｐ型層としてｐ−ｎ接合してこれらのｎ型層及び
ｐ型層のそれぞれにｎ側電極及びｐ側電極を設けること
ができる。
【０００４】サファイア基板上にｐ−ｎ接合を持つ窒化
ガリウム系化合物の半導体を積層した発光チップをリー
ドフレームに搭載した発光装置として、たとえば特開平
７−８６６４０号公報に記載されたものがある。
ガリウム系化合物の半導体を積層した発光チップをリー
ドフレームに搭載した発光装置として、たとえば特開平
７−８６６４０号公報に記載されたものがある。
【０００５】これは、ｎ側及びｐ側のそれぞれの電極を
サファイア基板と対向する一面に接合した発光チップを
リードフレームに搭載するに際して、絶縁性であって透
明の接着剤によってリードフレームに接着する構成とし
たものである。このような構成であれば、接着剤が絶縁
性であることから、これが発光チップの側面に回り込ん
でｐ−ｎ接合界面に達しても電極間またはｐ−ｎ接合間
の短絡が防止できる。そして、サファイア基板は透明と
することができるので、発光面からの発光はサファイア
基板から透明の接着剤の層を抜けてリードフレームにも
達する。したがって、リードフレームを鏡面状としてお
けば、接着剤層からの発光を受けてこれを本来の発光面
側に反射させることができ、これによって発光輝度を上
げることができるとされている。
サファイア基板と対向する一面に接合した発光チップを
リードフレームに搭載するに際して、絶縁性であって透
明の接着剤によってリードフレームに接着する構成とし
たものである。このような構成であれば、接着剤が絶縁
性であることから、これが発光チップの側面に回り込ん
でｐ−ｎ接合界面に達しても電極間またはｐ−ｎ接合間
の短絡が防止できる。そして、サファイア基板は透明と
することができるので、発光面からの発光はサファイア
基板から透明の接着剤の層を抜けてリードフレームにも
達する。したがって、リードフレームを鏡面状としてお
けば、接着剤層からの発光を受けてこれを本来の発光面
側に反射させることができ、これによって発光輝度を上
げることができるとされている。
【０００６】これに対し、たとえば一般のＬＥＤのよう
に下層をｎ型層及び上層をｐ型層とするものでは、ｐ型
層にはワイヤボンディングを施してｎ型層はリードフレ
ームと導通させるので、ｎ型層を積層する結晶基板及び
これをリードフレームに接着する接着剤としては導電性
のものに限られる。そして、導電性を持つ接着剤として
は、たとえば透明のエポキシ樹脂を主剤としこれにフィ
ラーとしてＡｇを混入したいわゆるＡｇペーストが好適
に利用できることが既に知られていて、混入したＡｇに
よって十分な導電性が得られる。
に下層をｎ型層及び上層をｐ型層とするものでは、ｐ型
層にはワイヤボンディングを施してｎ型層はリードフレ
ームと導通させるので、ｎ型層を積層する結晶基板及び
これをリードフレームに接着する接着剤としては導電性
のものに限られる。そして、導電性を持つ接着剤として
は、たとえば透明のエポキシ樹脂を主剤としこれにフィ
ラーとしてＡｇを混入したいわゆるＡｇペーストが好適
に利用できることが既に知られていて、混入したＡｇに
よって十分な導電性が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ａｇペース
トの場合では、外部からの入射光に対してペースト中の
Ａｇは光の反射には貢献できず、入射した光はペースト
中から出なくて吸収されてしまう。
トの場合では、外部からの入射光に対してペースト中の
Ａｇは光の反射には貢献できず、入射した光はペースト
中から出なくて吸収されてしまう。
【０００８】一方、ｐ型層及びｎ型層を上下に積層した
発光チップの場合でも、ｐ−ｎ接合面の発光域からの光
はｐ型層から上に放出されるだけでなくｎ型層からリー
ドフレーム側へも向かう。したがって、リードフレーム
側へ向けての発光に対してはＡｇペーストがこれを吸収
してしまうので、リードフレーム側を鏡面状としていて
も、反射光を有効に回収することはできない。このた
め、先の公報に記載のように絶縁性であって光を吸収す
る因子がない透明の接着剤を使用する場合に比べると、
発光チップからの発光輝度が劣ることになる。
発光チップの場合でも、ｐ−ｎ接合面の発光域からの光
はｐ型層から上に放出されるだけでなくｎ型層からリー
ドフレーム側へも向かう。したがって、リードフレーム
側へ向けての発光に対してはＡｇペーストがこれを吸収
してしまうので、リードフレーム側を鏡面状としていて
も、反射光を有効に回収することはできない。このた
め、先の公報に記載のように絶縁性であって光を吸収す
る因子がない透明の接着剤を使用する場合に比べると、
発光チップからの発光輝度が劣ることになる。
【０００９】ここで、先の公報に記載の窒化ガリウム系
化合物の半導体を積層した発光チップにおいても、サフ
ァイア基板は絶縁性であることから、絶縁性の接着剤に
限らずＡｇを含む導電性の接着剤によってリードフレー
ムに接着する組立てが可能である。そして、サファイア
基板は透明であることから、発光域からの光はリードフ
レーム側に放射されて反射光として回収することもでき
る。
化合物の半導体を積層した発光チップにおいても、サフ
ァイア基板は絶縁性であることから、絶縁性の接着剤に
限らずＡｇを含む導電性の接着剤によってリードフレー
ムに接着する組立てが可能である。そして、サファイア
基板は透明であることから、発光域からの光はリードフ
レーム側に放射されて反射光として回収することもでき
る。
【００１０】このように発光素子の基板が絶縁性であれ
ば、リードフレームに固定するための接着剤は導電性ま
たは絶縁性のいずれでもよい。しかしながら、導電性を
持たせるためにＡｇペーストを用いるのでは、先に述べ
たように光の吸収が起きるので、発光効率の向上には貢
献度が小さい。また、絶縁性とした場合には、一般的に
光の透過率が低下してしまうため、反射光を回収しても
最終的な発光効率の向上にも限界がある。
ば、リードフレームに固定するための接着剤は導電性ま
たは絶縁性のいずれでもよい。しかしながら、導電性を
持たせるためにＡｇペーストを用いるのでは、先に述べ
たように光の吸収が起きるので、発光効率の向上には貢
献度が小さい。また、絶縁性とした場合には、一般的に
光の透過率が低下してしまうため、反射光を回収しても
最終的な発光効率の向上にも限界がある。
【００１１】また、発光効率の低下の原因の一つとし
て、発光素子が或る臨界温度よりも高温になることが知
られている。したがって、先の公報にも記載のように、
熱伝導率が高い絶縁性のフィラーを接着剤に混入すれ
ば、発光素子の熱をリードフレーム側に放熱すること
で、発光効率の低下を免れ得る。しかしながら、フィラ
ーも含めて絶縁性のものであれば、このフィラーを含む
絶縁性の接着剤を用いると、先に述べたように、光の透
過率の低下によって反射光の有効な回収ができないこと
になる。
て、発光素子が或る臨界温度よりも高温になることが知
られている。したがって、先の公報にも記載のように、
熱伝導率が高い絶縁性のフィラーを接着剤に混入すれ
ば、発光素子の熱をリードフレーム側に放熱すること
で、発光効率の低下を免れ得る。しかしながら、フィラ
ーも含めて絶縁性のものであれば、このフィラーを含む
絶縁性の接着剤を用いると、先に述べたように、光の透
過率の低下によって反射光の有効な回収ができないこと
になる。
【００１２】以上のことから、サファイア等の絶縁性の
結晶基板を持つものであって、接着剤が絶縁性でも導電
性でもどちらでもよいものでは、光の透過性が高い材料
を選択することが有利である。そして、この光透過性と
した上でさらに熱伝導率を高くすれば発光素子からの放
熱による発光効率の向上が可能となることが明らかであ
る。
結晶基板を持つものであって、接着剤が絶縁性でも導電
性でもどちらでもよいものでは、光の透過性が高い材料
を選択することが有利である。そして、この光透過性と
した上でさらに熱伝導率を高くすれば発光素子からの放
熱による発光効率の向上が可能となることが明らかであ
る。
【００１３】したがって、本発明において解決すべき課
題は、光透過可能であって熱伝導性を持つ接着剤を使用
して発光域からの光をリードフレームからの反射光とし
ても回収して輝度を上げるとともに、発光素子の放熱を
促進してその発光効率を高く維持できる半導体発光装置
を提供することにある。
題は、光透過可能であって熱伝導性を持つ接着剤を使用
して発光域からの光をリードフレームからの反射光とし
ても回収して輝度を上げるとともに、発光素子の放熱を
促進してその発光効率を高く維持できる半導体発光装置
を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｐ−ｎ接合の
半導体層を結晶基板上に積層した発光素子と、この発光
素子を搭載して電気的に導通させる搭載導通部材とを備
え、発光素子を搭載導通部材に接着剤を介して固定する
半導体発光装置であって、発光素子の発光域からリード
フレーム側に対峙する層及び結晶基板を光透過性とする
とともに、接着剤を光透過性であって熱伝導性を持つ材
料とし、更に搭載導通部材は少なくとも発光素子を搭載
する面を光反射可能としてなることを特徴とする。
半導体層を結晶基板上に積層した発光素子と、この発光
素子を搭載して電気的に導通させる搭載導通部材とを備
え、発光素子を搭載導通部材に接着剤を介して固定する
半導体発光装置であって、発光素子の発光域からリード
フレーム側に対峙する層及び結晶基板を光透過性とする
とともに、接着剤を光透過性であって熱伝導性を持つ材
料とし、更に搭載導通部材は少なくとも発光素子を搭載
する面を光反射可能としてなることを特徴とする。
【００１５】このような構成であれば、発光素子の発光
域からは発光面側だけでなく光透過可能な半導体の層か
ら光透過性の接着剤を抜けて、搭載導通部材としてたと
えばリードフレームの光反射可能な面にも向かうので、
リードフレームからの反射光も含めて発光素子の発光面
からの発光が可能となる。また、接着剤は熱伝導性を持
つので、発光素子が持つ熱を搭載導通部材側に放熱する
ことができ、発光素子の発光効率を高く維持することも
できる。
域からは発光面側だけでなく光透過可能な半導体の層か
ら光透過性の接着剤を抜けて、搭載導通部材としてたと
えばリードフレームの光反射可能な面にも向かうので、
リードフレームからの反射光も含めて発光素子の発光面
からの発光が可能となる。また、接着剤は熱伝導性を持
つので、発光素子が持つ熱を搭載導通部材側に放熱する
ことができ、発光素子の発光効率を高く維持することも
できる。
【００１６】なお、本発明においては、発光素子を搭載
して電気的に導通させる搭載導通部材は、発明の実施の
形態の項で示すようにリードフレームであり、この他に
もプリント基板またはプリント基板の上方に別体として
配置する各種の成型品とすることもできる。
して電気的に導通させる搭載導通部材は、発明の実施の
形態の項で示すようにリードフレームであり、この他に
もプリント基板またはプリント基板の上方に別体として
配置する各種の成型品とすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、ｐ−ｎ
接合の半導体層を結晶基板上に積層した発光素子と、こ
の発光素子を搭載して電気的に導通させる搭載導通部材
とを備え、発光素子を搭載導通部材に接着剤を介して固
定する半導体発光装置であって、発光素子の発光域から
リードフレーム側に対峙する層及び結晶基板を光透過性
とするとともに、接着剤を光透過性であって熱伝導性を
持つ材料とし、更に搭載導通部材は少なくとも発光素子
を搭載する面を光反射可能としてなるものであり、半導
体層から接着剤層を抜ける側への発光域からの光をリー
ドフレームの光反射面で反射して発光素子の発光面から
発光させ、全体の発光輝度を上げるほか、接着剤の熱伝
導性によって発光素子からの放熱を促進させるという作
用を有する。
接合の半導体層を結晶基板上に積層した発光素子と、こ
の発光素子を搭載して電気的に導通させる搭載導通部材
とを備え、発光素子を搭載導通部材に接着剤を介して固
定する半導体発光装置であって、発光素子の発光域から
リードフレーム側に対峙する層及び結晶基板を光透過性
とするとともに、接着剤を光透過性であって熱伝導性を
持つ材料とし、更に搭載導通部材は少なくとも発光素子
を搭載する面を光反射可能としてなるものであり、半導
体層から接着剤層を抜ける側への発光域からの光をリー
ドフレームの光反射面で反射して発光素子の発光面から
発光させ、全体の発光輝度を上げるほか、接着剤の熱伝
導性によって発光素子からの放熱を促進させるという作
用を有する。
【００１８】請求項２に記載の発明は、接着剤は、熱伝
導率が３．０×１０-2〜４×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・℃程度の導電性物質または半導電性物質を含むもの
であり、放熱性を良化した結果、発光素子の熱による振
動の影響で電子の自由行程が短くなり、ホールと再結合
する確率が低下するとによる発光効率の低下を防ぐとい
う作用を有する。
導率が３．０×１０-2〜４×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・℃程度の導電性物質または半導電性物質を含むもの
であり、放熱性を良化した結果、発光素子の熱による振
動の影響で電子の自由行程が短くなり、ホールと再結合
する確率が低下するとによる発光効率の低下を防ぐとい
う作用を有する。
【００１９】請求項３に記載の発明は、発光素子を、導
電性の結晶基板とその上に積層するｐ−ｎ接合の半導体
層とから構成し、接着剤をｐ−ｎ接合面よりも下側の範
囲に充填してなるものであり、接着剤が導電性であって
もｐ−ｎ接合間の短絡を防止するという作用を有する。
電性の結晶基板とその上に積層するｐ−ｎ接合の半導体
層とから構成し、接着剤をｐ−ｎ接合面よりも下側の範
囲に充填してなるものであり、接着剤が導電性であって
もｐ−ｎ接合間の短絡を防止するという作用を有する。
【００２０】請求項４に記載の発明は、発光素子を、絶
縁性のサファイア基板とその上に積層するｐ−ｎ接合の
窒化ガリウム系化合物の半導体層とから構成し、接着剤
をサファイア基板にのみ接触させて充填してなるもので
あり、接着剤が導電性であっても絶縁性のサファイア基
板のみに接触するだけなので、半導体層の短絡がなく発
光素子のリードフレーム側への放熱を促すという作用を
有する。
縁性のサファイア基板とその上に積層するｐ−ｎ接合の
窒化ガリウム系化合物の半導体層とから構成し、接着剤
をサファイア基板にのみ接触させて充填してなるもので
あり、接着剤が導電性であっても絶縁性のサファイア基
板のみに接触するだけなので、半導体層の短絡がなく発
光素子のリードフレーム側への放熱を促すという作用を
有する。
【００２１】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形
態におけるＧａＡｓやＧａＡｌＰ等によって形成される
ＬＥＤチップを発光素子として備えたＬＥＤランプの例
であって、同図の（ａ）は要部の縦断面図、同図の
（ｂ）はＬＥＤチップ部分の拡大図である。
面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形
態におけるＧａＡｓやＧａＡｌＰ等によって形成される
ＬＥＤチップを発光素子として備えたＬＥＤランプの例
であって、同図の（ａ）は要部の縦断面図、同図の
（ｂ）はＬＥＤチップ部分の拡大図である。
【００２２】図において、リードフレーム１の上に発光
素子２が搭載され、この発光素子２のｐ型層２ａにはワ
イヤ１ａがワイヤボンディングによって接続され、この
ワイヤ１ａを含めて透明のエポキシ樹脂３によりコーテ
ィングされている。
素子２が搭載され、この発光素子２のｐ型層２ａにはワ
イヤ１ａがワイヤボンディングによって接続され、この
ワイヤ１ａを含めて透明のエポキシ樹脂３によりコーテ
ィングされている。
【００２３】発光素子２はｐ型層２ａの下側にｎ型層２
ｂをｐ−ｎ接合し、ｐ型層２ａの上面のｐ電極２ａ−１
にワイヤ１ａがボンディングされている。そして、ｎ型
層２ｂとリードフレーム１との間の導通は、発光素子２
をこのリードフレーム１に固定するための導電性の接着
剤４を介して行わせる。
ｂをｐ−ｎ接合し、ｐ型層２ａの上面のｐ電極２ａ−１
にワイヤ１ａがボンディングされている。そして、ｎ型
層２ｂとリードフレーム１との間の導通は、発光素子２
をこのリードフレーム１に固定するための導電性の接着
剤４を介して行わせる。
【００２４】接着剤４はエポキシ樹脂をその主剤とした
ものであり、この主剤にフィラーとして透明導電剤を混
入したものである。透明導電剤としては、たとえば液晶
素子基板上に電極用の膜として形成される透明導電膜に
利用されるＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）
を用いることができる。このＩＴＯは、電気抵抗が小さ
くて光透過率が高いという物性を持つことが知られてい
る。
ものであり、この主剤にフィラーとして透明導電剤を混
入したものである。透明導電剤としては、たとえば液晶
素子基板上に電極用の膜として形成される透明導電膜に
利用されるＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）
を用いることができる。このＩＴＯは、電気抵抗が小さ
くて光透過率が高いという物性を持つことが知られてい
る。
【００２５】このようなエポキシ樹脂の主剤にフィラー
としてＩＴＯを混入する接着剤４の組成においては、発
光素子２のリードフレーム１への固定という機能と、ｎ
型層２ｂとリードフレーム１との間の熱伝導がそれぞれ
十分に保たれたうえで、しかも高い透光性の透明度を持
つようにすることが必要である。
としてＩＴＯを混入する接着剤４の組成においては、発
光素子２のリードフレーム１への固定という機能と、ｎ
型層２ｂとリードフレーム１との間の熱伝導がそれぞれ
十分に保たれたうえで、しかも高い透光性の透明度を持
つようにすることが必要である。
【００２６】このような条件を満たす接着剤４の組成と
しては、たとえば、ビスフェニルＦ型エポキシ樹脂：８
０重量部，反応性希釈剤：２０重量部，硬化剤：７重量
部，硬化触媒：３重量部，ＩＴＯ：１００重量部，その
他の微量添加剤：２重量部をその一例として挙げること
ができる。そして、これらの組成の中で、熱伝達材とし
てその貢献度が大きいものはＩＴＯであり、その単体の
熱伝導率は３．５×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程
度である。
しては、たとえば、ビスフェニルＦ型エポキシ樹脂：８
０重量部，反応性希釈剤：２０重量部，硬化剤：７重量
部，硬化触媒：３重量部，ＩＴＯ：１００重量部，その
他の微量添加剤：２重量部をその一例として挙げること
ができる。そして、これらの組成の中で、熱伝達材とし
てその貢献度が大きいものはＩＴＯであり、その単体の
熱伝導率は３．５×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程
度である。
【００２７】なお、これらの材料の種類の組合せ及び重
量部の配分はこのような例に制約されるものではなく、
その他の適切な材料を加えてもよいことは無論である。
量部の配分はこのような例に制約されるものではなく、
その他の適切な材料を加えてもよいことは無論である。
【００２８】このように、接着剤４の主剤としてはエポ
キシ樹脂の他の種類のものが利用できるほか、その色に
ついても様々に対応させることができ、更に反射に好適
なリードフレーム１の反射面についても各種の構成が考
えられる。
キシ樹脂の他の種類のものが利用できるほか、その色に
ついても様々に対応させることができ、更に反射に好適
なリードフレーム１の反射面についても各種の構成が考
えられる。
【００２９】たとえば、接着剤４の主剤に好適なものと
しては、導電性であってしかも光透過性を持つ各種のフ
ィラーであればよく、たとえば硫酸バリウムにＩＴＯを
コーティングした粉末や、ボロンポリマーが利用でき
る。
しては、導電性であってしかも光透過性を持つ各種のフ
ィラーであればよく、たとえば硫酸バリウムにＩＴＯを
コーティングした粉末や、ボロンポリマーが利用でき
る。
【００３０】このように、ＩＴＯを含むことによって導
電性を持たせた透明の接着剤４を得ることができ、この
接着剤４によって発光素子２をリードフレーム１に固定
したときにはｎ型層２ｂをこのリードフレーム１に電気
的に接続することができる。そして、ｐ型層２ａとｎ型
層２ｂとの接合面の発光域からの光は、同図の（ｂ）に
示すようにｐ型層２ａの上端の発光面から放出される発
光だけでなく、ｎ型層２ｂからリードフレーム１の搭載
面側に向かう発光も含まれる。このリードフレーム１側
に向かう発光の光路中には、透明の接着剤４が介在して
いるだけなので、光はこの接着剤４を抜けてリードフレ
ーム１の搭載面に達する。したがって、リードフレーム
１の搭載面を鏡面状としておけば、光をｐ型層２ａの上
面の発光面に向けて反射させることができ、これによっ
て発光輝度が向上することになる。
電性を持たせた透明の接着剤４を得ることができ、この
接着剤４によって発光素子２をリードフレーム１に固定
したときにはｎ型層２ｂをこのリードフレーム１に電気
的に接続することができる。そして、ｐ型層２ａとｎ型
層２ｂとの接合面の発光域からの光は、同図の（ｂ）に
示すようにｐ型層２ａの上端の発光面から放出される発
光だけでなく、ｎ型層２ｂからリードフレーム１の搭載
面側に向かう発光も含まれる。このリードフレーム１側
に向かう発光の光路中には、透明の接着剤４が介在して
いるだけなので、光はこの接着剤４を抜けてリードフレ
ーム１の搭載面に達する。したがって、リードフレーム
１の搭載面を鏡面状としておけば、光をｐ型層２ａの上
面の発光面に向けて反射させることができ、これによっ
て発光輝度が向上することになる。
【００３１】また、接着剤４はＩＴＯを導電剤として含
むので、この導電剤の金属の自由電子による熱伝達が得
られる。したがって、金属の自由電子を含まない絶縁性
の接着剤に比べると、発光素子２からリードフレーム１
側への伝熱が促進され、発光素子２の発熱がリードフレ
ーム２に熱伝達されて放熱される。一方、発光素子２は
電子とホールとの再結合によって発光するが、熱による
振動により電子の平均自由行程が短くなる。したがっ
て、発光素子２は高熱になると、ホールと再結合する確
率が低下していくため発光効率が低下することになる
が、導電性の接着剤４によるリードフレーム１側への放
熱によって発光効率を高く維持でき、輝度の低下も免れ
得る。
むので、この導電剤の金属の自由電子による熱伝達が得
られる。したがって、金属の自由電子を含まない絶縁性
の接着剤に比べると、発光素子２からリードフレーム１
側への伝熱が促進され、発光素子２の発熱がリードフレ
ーム２に熱伝達されて放熱される。一方、発光素子２は
電子とホールとの再結合によって発光するが、熱による
振動により電子の平均自由行程が短くなる。したがっ
て、発光素子２は高熱になると、ホールと再結合する確
率が低下していくため発光効率が低下することになる
が、導電性の接着剤４によるリードフレーム１側への放
熱によって発光効率を高く維持でき、輝度の低下も免れ
得る。
【００３２】図２は窒化ガリウム系化合物の半導体積層
膜によって青色ＬＥＤとして利用できるＬＥＤランプの
例を示す概略図である。
膜によって青色ＬＥＤとして利用できるＬＥＤランプの
例を示す概略図である。
【００３３】リードフレーム６の上に搭載された発光素
子５は、透明のサファイア基板５ａ上にｎ型窒化物半導
体層及びｐ型窒化物半導体層をそれぞれ積層し、ｐ型窒
化物半導体層の一部をエッチングより除去してｎ側電極
５ｂを設けるとともに、ｐ型窒化物半導体層の上面には
ｐ側電極５ｃを接合したものである。そして、ｎ側電極
５ｂにはワイヤ７ａによってリードフレーム６との間で
ワイヤボンディングし、ｐ側電極５ｃもワイヤ７ｂによ
って他方のリードフレーム８と接続し、これらの全てを
内包してエポキシ樹脂９によってコーティングしてい
る。
子５は、透明のサファイア基板５ａ上にｎ型窒化物半導
体層及びｐ型窒化物半導体層をそれぞれ積層し、ｐ型窒
化物半導体層の一部をエッチングより除去してｎ側電極
５ｂを設けるとともに、ｐ型窒化物半導体層の上面には
ｐ側電極５ｃを接合したものである。そして、ｎ側電極
５ｂにはワイヤ７ａによってリードフレーム６との間で
ワイヤボンディングし、ｐ側電極５ｃもワイヤ７ｂによ
って他方のリードフレーム８と接続し、これらの全てを
内包してエポキシ樹脂９によってコーティングしてい
る。
【００３４】発光素子５は、図１の例と同様に、ＩＴＯ
を含有した導電性であって透明の接着剤１０によってリ
ードフレーム６の上端の偏平なトレイ６ａ上に固定され
ている。この接着剤１０は、絶縁性のサファイア基板５
ａの底面及びその周面を被覆する程度の厚さの層として
塗布され、このサファイア基板５ａの上層のｎ型窒化物
半導体層とは導通させないものとする。
を含有した導電性であって透明の接着剤１０によってリ
ードフレーム６の上端の偏平なトレイ６ａ上に固定され
ている。この接着剤１０は、絶縁性のサファイア基板５
ａの底面及びその周面を被覆する程度の厚さの層として
塗布され、このサファイア基板５ａの上層のｎ型窒化物
半導体層とは導通させないものとする。
【００３５】このＬＥＤランプにおいても、ｐ−ｎ接合
面の発光域からの光はｐ型窒化半導体層の上面を発光面
として上に抜ける光と、サファイア基板５ａが透明なの
でその底面に向かう発光が得られる。そして、サファイ
ア基板５ａの下層を形成している接着剤１０は透明なの
で、サファイア基板５ａからの光をトレイ６ａの上面ま
で透過させることができる。したがって、先の例と同様
に、トレイ６ａの上面を鏡面処理しておけば、サファイ
ア基板５ａからの反射光を発光面からの光として取り出
すことができる。これにより、ｐ型窒化半導体層の上面
の発光面からの発光輝度及び発光効率の向上が可能とな
る。
面の発光域からの光はｐ型窒化半導体層の上面を発光面
として上に抜ける光と、サファイア基板５ａが透明なの
でその底面に向かう発光が得られる。そして、サファイ
ア基板５ａの下層を形成している接着剤１０は透明なの
で、サファイア基板５ａからの光をトレイ６ａの上面ま
で透過させることができる。したがって、先の例と同様
に、トレイ６ａの上面を鏡面処理しておけば、サファイ
ア基板５ａからの反射光を発光面からの光として取り出
すことができる。これにより、ｐ型窒化半導体層の上面
の発光面からの発光輝度及び発光効率の向上が可能とな
る。
【００３６】また、接着剤１０の熱伝導性によって、発
光素子５の発熱をトレイ６ａ側に熱伝達してリードフレ
ーム６側に放熱できるので、発光素子５の発光効率の低
下も防止される。
光素子５の発熱をトレイ６ａ側に熱伝達してリードフレ
ーム６側に放熱できるので、発光素子５の発光効率の低
下も防止される。
【００３７】このように、熱伝導性を持つ接着剤１０に
よってこのサファイア基板５ａで被覆していても、サフ
ァイア基板５ａが絶縁性であることから、発光素子５の
電気的接続には何ら干渉せず短絡を生じることもない。
すなわち、サファイアを結晶基板として用いる各種の発
光素子に対して、接着剤は導電性でも絶縁性でもいずれ
でもよく、電気的導通については絶縁性のサファイア基
板によって支配される。したがって、図１で示したよう
な一般的なＬＥＤの発光素子２でも、図２のようなｎ側
及びｐ側の電極５ｂ，５ｃをサファイア基板５ａと対向
する側の一面に設ける必要がある発光素子５のいずれで
も、導電性の接着剤が共用できる。
よってこのサファイア基板５ａで被覆していても、サフ
ァイア基板５ａが絶縁性であることから、発光素子５の
電気的接続には何ら干渉せず短絡を生じることもない。
すなわち、サファイアを結晶基板として用いる各種の発
光素子に対して、接着剤は導電性でも絶縁性でもいずれ
でもよく、電気的導通については絶縁性のサファイア基
板によって支配される。したがって、図１で示したよう
な一般的なＬＥＤの発光素子２でも、図２のようなｎ側
及びｐ側の電極５ｂ，５ｃをサファイア基板５ａと対向
する側の一面に設ける必要がある発光素子５のいずれで
も、導電性の接着剤が共用できる。
【００３８】
【発明の効果】請求項１の発明では、半導体層から接着
剤層を抜ける側への発光域からの光を搭載導通部材の光
反射面で反射して発光素子の発光面から発光させること
ができるので、全体の発光輝度が向上する。また、接着
剤の熱伝導性により自由電子による搭載導通部材側への
発光素子からの熱伝達が促進されるので、発光素子の高
温化による発光効率の低下も抑えられる。
剤層を抜ける側への発光域からの光を搭載導通部材の光
反射面で反射して発光素子の発光面から発光させること
ができるので、全体の発光輝度が向上する。また、接着
剤の熱伝導性により自由電子による搭載導通部材側への
発光素子からの熱伝達が促進されるので、発光素子の高
温化による発光効率の低下も抑えられる。
【００３９】請求項２の発明では、放熱性を良化した結
果、発光素子の熱による振動の影響で電子の自由行程が
短くなり、ホールと再結合する確率が低下することによ
る発光効率の低下を防ぐという効果を奏する。
果、発光素子の熱による振動の影響で電子の自由行程が
短くなり、ホールと再結合する確率が低下することによ
る発光効率の低下を防ぐという効果を奏する。
【００４０】請求項３の発明では、接着剤が熱伝導性で
あってもｐ−ｎ接合間の短絡を防止できるほか、発光輝
度の向上が可能となる。
あってもｐ−ｎ接合間の短絡を防止できるほか、発光輝
度の向上が可能となる。
【００４１】請求項４の発明では、接着剤が熱伝導性で
あっても絶縁性のサファイア基板のみに接触するだけな
ので、半導体層の短絡がないほか発光素子のリードフレ
ーム側への放熱の促進によって発光効率の低下も防止で
きる。
あっても絶縁性のサファイア基板のみに接触するだけな
ので、半導体層の短絡がないほか発光素子のリードフレ
ーム側への放熱の促進によって発光効率の低下も防止で
きる。
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態による窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子の要部の縦断面図 （ｂ）同ＬＥＤチップ部分の拡大図
ム系化合物半導体発光素子の要部の縦断面図 （ｂ）同ＬＥＤチップ部分の拡大図
【図２】発光素子の要部の概略縦断面図
１ リードフレーム １ａ ワイヤ ２ 発光素子 ２ａ ｐ型層 ２ｂ ｎ型層 ３ エポキシ樹脂 ５ 発光素子 ５ａ サファイア基板 ５ｂ ｎ側電極 ５ｃ ｐ側電極 ６ リードフレーム ６ａ トレイ ７ａ，７ｂ ワイヤ ８ リードフレーム ９ エポキシ樹脂 １０ 接着剤
Claims (4)
- 【請求項１】 ｐ−ｎ接合の半導体層を結晶基板上に積
層した発光素子と、この発光素子を搭載して電気的に導
通させる搭載導通部材とを備え、発光素子を搭載導通部
材に接着剤を介して固定する半導体発光装置であって、
発光素子の発光域からリードフレーム側に対峙する層及
び結晶基板を光透過性とするとともに、接着剤を光透過
性であって熱伝導性を持つ材料とし、更に搭載導通部材
は少なくとも発光素子を搭載する面を光反射可能として
なる半導体発光装置。 - 【請求項２】 接着剤は、熱伝導率が３．０×１０-2〜
４×１０-2ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程度の導電性物質
または半導電性物質を含む請求項１記載の半導体発光装
置。 - 【請求項３】 発光素子を、導電性の結晶基板とその上
に積層するｐ−ｎ接合の半導体層とから構成し、接着剤
をｐ−ｎ接合面よりも下側の範囲に充填してなる請求項
１または２記載の半導体発光装置。 - 【請求項４】 発光素子を、絶縁性のサファイア基板と
その上に積層するｐ−ｎ接合の窒化ガリウム系化合物の
半導体層とから構成し、接着剤をサファイア基板にのみ
接触させて充填してなる請求項１から３のいずれかに記
載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26957797A JPH11112021A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26957797A JPH11112021A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112021A true JPH11112021A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17474311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26957797A Pending JPH11112021A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11112021A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273407A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Sharp Corp | 半導体発光装置 |
| JP2009289918A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Alps Electric Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2013110435A (ja) * | 2003-08-28 | 2013-06-06 | Intellectual Discovery Co Ltd | 熱伝導率を向上させた発光デバイス・アセンブリ、それを含むシステム及び熱伝導率を向上する方法 |
| JP2014140072A (ja) * | 2014-04-16 | 2014-07-31 | Rohm Co Ltd | 発光素子モジュール |
| JP2014175354A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Disco Abrasive Syst Ltd | 発光ダイオード |
| US9312462B2 (en) | 2010-04-30 | 2016-04-12 | Rohm Co., Ltd. | LED module |
-
1997
- 1997-10-02 JP JP26957797A patent/JPH11112021A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273407A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Sharp Corp | 半導体発光装置 |
| JP2013110435A (ja) * | 2003-08-28 | 2013-06-06 | Intellectual Discovery Co Ltd | 熱伝導率を向上させた発光デバイス・アセンブリ、それを含むシステム及び熱伝導率を向上する方法 |
| JP2009289918A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Alps Electric Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US9312462B2 (en) | 2010-04-30 | 2016-04-12 | Rohm Co., Ltd. | LED module |
| JP2014175354A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Disco Abrasive Syst Ltd | 発光ダイオード |
| JP2014140072A (ja) * | 2014-04-16 | 2014-07-31 | Rohm Co Ltd | 発光素子モジュール |
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