JP2000031530A - 半導体発光装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光装置およびその製造方法Info
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- JP2000031530A JP2000031530A JP19874098A JP19874098A JP2000031530A JP 2000031530 A JP2000031530 A JP 2000031530A JP 19874098 A JP19874098 A JP 19874098A JP 19874098 A JP19874098 A JP 19874098A JP 2000031530 A JP2000031530 A JP 2000031530A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望の色での発光が可能で、発光輝度の高い
半導体発光装置の提供。 【解決手段】 本発明の半導体発光装置は、ＬＥＤチッ
プ１と、蛍光体を含みＬＥＤチップ１の周囲を覆うプレ
ディップ材２と、プレディップ材２の周囲を覆うキャス
ティング材３とを備える。ウエハ上にＬＥＤチップ１を
多数形成した後、スピンコート法等により、蛍光体を混
ぜたコート材をウエハ上に塗布する。次に、熱処理を行
ってコート材を硬化させてプレディップ材２を形成した
後、チップ単位で分割してリードフレーム５上にマウン
トする。本発明は、ウエハの状態でプレディップ材２を
形成するため、各ＬＥＤチップ１をリードフレーム５に
マウントした後にプレディップ材２を形成する工程が不
要となり、半導体発光装置の製造工程を簡略化すること
ができる。
半導体発光装置の提供。 【解決手段】 本発明の半導体発光装置は、ＬＥＤチッ
プ１と、蛍光体を含みＬＥＤチップ１の周囲を覆うプレ
ディップ材２と、プレディップ材２の周囲を覆うキャス
ティング材３とを備える。ウエハ上にＬＥＤチップ１を
多数形成した後、スピンコート法等により、蛍光体を混
ぜたコート材をウエハ上に塗布する。次に、熱処理を行
ってコート材を硬化させてプレディップ材２を形成した
後、チップ単位で分割してリードフレーム５上にマウン
トする。本発明は、ウエハの状態でプレディップ材２を
形成するため、各ＬＥＤチップ１をリードフレーム５に
マウントした後にプレディップ材２を形成する工程が不
要となり、半導体発光装置の製造工程を簡略化すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐｎ接合に注入さ
れた電子と正孔が再結合するときに発生する光を利用す
るＬＥＤチップを備えた半導体発光装置に関し、特に、
ＬＥＤチップから放射された光の波長を蛍光体で変換す
る技術を対象とする。
れた電子と正孔が再結合するときに発生する光を利用す
るＬＥＤチップを備えた半導体発光装置に関し、特に、
ＬＥＤチップから放射された光の波長を蛍光体で変換す
る技術を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤ(Light Emitting Diode)チップを
蛍光体に埋め込んで本来の発光色以外の発光色を得る手
法が実用化されている。この手法では、中心波長が約45
0nmの青色で発光するGaＮ系ＬＥＤを用いるのが一般的
である。
蛍光体に埋め込んで本来の発光色以外の発光色を得る手
法が実用化されている。この手法では、中心波長が約45
0nmの青色で発光するGaＮ系ＬＥＤを用いるのが一般的
である。
【０００３】この手法を用いた半導体発光装置は、リー
ドフレーム上にマウントされるGaＮ系ＬＥＤチップと、
このＬＥＤチップの周囲を覆うプレディップ材と、プレ
ディップ材の外側に形成されるキャスティング材とを有
し、プレディップ材には蛍光体が混入される。蛍光体と
しては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・
ガーネット）蛍光体が用いられる。
ドフレーム上にマウントされるGaＮ系ＬＥＤチップと、
このＬＥＤチップの周囲を覆うプレディップ材と、プレ
ディップ材の外側に形成されるキャスティング材とを有
し、プレディップ材には蛍光体が混入される。蛍光体と
しては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・
ガーネット）蛍光体が用いられる。
【０００４】以下、この種の従来の半導体発光装置の製
造方法を簡単に説明する。GaＮ系ＬＥＤチップをリード
フレーム上にマウントした後、ワイヤボンディングを行
う。次に、ＬＥＤチップとボンディングワイヤの周囲を
プレディップ材で覆って熱処理を行い、プレディップ材
を硬化させた後、その外側をレンズを兼ねたキャスティ
ング材で覆う。
造方法を簡単に説明する。GaＮ系ＬＥＤチップをリード
フレーム上にマウントした後、ワイヤボンディングを行
う。次に、ＬＥＤチップとボンディングワイヤの周囲を
プレディップ材で覆って熱処理を行い、プレディップ材
を硬化させた後、その外側をレンズを兼ねたキャスティ
ング材で覆う。
【０００５】プレディップ材とキャスティング材はいず
れも熱硬化性の樹脂等からなり、プレディップ材には予
めＹＡＧ蛍光体が混入される。プレディップ材を設ける
理由は、ＬＥＤチップやボンディングワイヤがキャステ
ィング材に対して濡れ性がよくなるようにするためであ
る。このように、プレディップ材とキャスティング材を
２重にキャスティング(casting：鋳造)する手法は、ダ
ブルキャストと呼ばれる。
れも熱硬化性の樹脂等からなり、プレディップ材には予
めＹＡＧ蛍光体が混入される。プレディップ材を設ける
理由は、ＬＥＤチップやボンディングワイヤがキャステ
ィング材に対して濡れ性がよくなるようにするためであ
る。このように、プレディップ材とキャスティング材を
２重にキャスティング(casting：鋳造)する手法は、ダ
ブルキャストと呼ばれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダブル
キャストを採用すると、キャスティングが２回必要とな
るだけでなく、プレディップ材とキャスティング材を硬
化するのに必要な熱処理もそれぞれ別個に必要となる。
例えば、２インチ基板から400μm角のチップを１万個以
上切り出すことができるが、これら全チップに対してそ
れぞれ２回ずつキャスティングと熱処理を行わなければ
ならないため、製造工程が複雑になり、製造コストも高
くなってしまう。
キャストを採用すると、キャスティングが２回必要とな
るだけでなく、プレディップ材とキャスティング材を硬
化するのに必要な熱処理もそれぞれ別個に必要となる。
例えば、２インチ基板から400μm角のチップを１万個以
上切り出すことができるが、これら全チップに対してそ
れぞれ２回ずつキャスティングと熱処理を行わなければ
ならないため、製造工程が複雑になり、製造コストも高
くなってしまう。
【０００７】また、プレディップ材に蛍光体を混入する
と、熱処理の最中に蛍光体が沈殿するという問題があ
る。図１２は、赤色（Ｒ）発光用、緑色（Ｇ）発光用、
青色（Ｂ）発光用の３種類の蛍光体の粒子形状を模式的
に示した図である。図示のように、通常は、各蛍光体の
粒径はほぼ一定である。
と、熱処理の最中に蛍光体が沈殿するという問題があ
る。図１２は、赤色（Ｒ）発光用、緑色（Ｇ）発光用、
青色（Ｂ）発光用の３種類の蛍光体の粒子形状を模式的
に示した図である。図示のように、通常は、各蛍光体の
粒径はほぼ一定である。
【０００８】図１２に示す３種類の蛍光体を溶剤に混ぜ
て放置すると、図１３のように各蛍光体は層状に分離す
る。これは、各蛍光体の比重がそれぞれ異なるためであ
る。例えば、各蛍光体の比重が、赤色発光用＞青色発光
用＞緑色発光用の順番であるとすると、図１３の最下層
には赤色発光用の蛍光体１０１が、次に青色発光用の蛍
光体１０２が、次に緑色発光用の蛍光体１０３が順に配
置される。
て放置すると、図１３のように各蛍光体は層状に分離す
る。これは、各蛍光体の比重がそれぞれ異なるためであ
る。例えば、各蛍光体の比重が、赤色発光用＞青色発光
用＞緑色発光用の順番であるとすると、図１３の最下層
には赤色発光用の蛍光体１０１が、次に青色発光用の蛍
光体１０２が、次に緑色発光用の蛍光体１０３が順に配
置される。
【０００９】したがって、プレディップ材に３種類の蛍
光体１０１〜１０３を混ぜると、プレディップ材の熱処
理時に各蛍光体１０１〜１０３が層状に分離してしま
い、複数の蛍光体が均一に分布した場合の蛍光体配合比
と異なった配合比になり、所望の発光色が得られなくな
る。
光体１０１〜１０３を混ぜると、プレディップ材の熱処
理時に各蛍光体１０１〜１０３が層状に分離してしま
い、複数の蛍光体が均一に分布した場合の蛍光体配合比
と異なった配合比になり、所望の発光色が得られなくな
る。
【００１０】ところで、活性層をクラッド層で挟み込ん
だダブルへテロ構造のＬＥＤは、活性層から放射された
光をクラッド層を介して発光面に導くようにしている。
ところが、従来のＬＥＤでは、活性層から基板側に出射
された光はほとんど無効になっていた。この理由は、Ｌ
ＥＤの発光波長は紫外域であるため、基板側に出射され
た紫外光は、サファイア基板の上面のn-GaＮ層を通過す
る際にほとんど吸収されるためである。また、裏面で反
射された光に対してもn-GaＮ層で吸収が起こり、結果的
に、活性層で発生した光の半分近くは外部に取り出すこ
とができなかった。
だダブルへテロ構造のＬＥＤは、活性層から放射された
光をクラッド層を介して発光面に導くようにしている。
ところが、従来のＬＥＤでは、活性層から基板側に出射
された光はほとんど無効になっていた。この理由は、Ｌ
ＥＤの発光波長は紫外域であるため、基板側に出射され
た紫外光は、サファイア基板の上面のn-GaＮ層を通過す
る際にほとんど吸収されるためである。また、裏面で反
射された光に対してもn-GaＮ層で吸収が起こり、結果的
に、活性層で発生した光の半分近くは外部に取り出すこ
とができなかった。
【００１１】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、所望の色での発光が可能で、
発光輝度の高い半導体発光装置を提供することにある。
ものであり、その目的は、所望の色での発光が可能で、
発光輝度の高い半導体発光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、発光チップをリードフレー
ム上にマウントして、発光チップとリードフレームとを
ボンディングワイヤにより接続する半導体発光装置の製
造方法において、半導体ウエハ上に複数の発光チップを
形成する第１の工程と、前記半導体ウエハ上の前記複数
の発光チップ上面に、少なくとも１種類の蛍光体を含む
コート材を塗布する第２の工程と、熱処理を行って前記
コート材を硬化させる第３の工程と、前記半導体ウエハ
をチップ分割した後に、個々の前記発光チップを前記リ
ードフレーム上にマウントする第４の工程と、前記発光
チップの周囲をレンズを兼ねた透明樹脂層で覆う第５の
工程と、を備えたものである。
ために、請求項１の発明は、発光チップをリードフレー
ム上にマウントして、発光チップとリードフレームとを
ボンディングワイヤにより接続する半導体発光装置の製
造方法において、半導体ウエハ上に複数の発光チップを
形成する第１の工程と、前記半導体ウエハ上の前記複数
の発光チップ上面に、少なくとも１種類の蛍光体を含む
コート材を塗布する第２の工程と、熱処理を行って前記
コート材を硬化させる第３の工程と、前記半導体ウエハ
をチップ分割した後に、個々の前記発光チップを前記リ
ードフレーム上にマウントする第４の工程と、前記発光
チップの周囲をレンズを兼ねた透明樹脂層で覆う第５の
工程と、を備えたものである。
【００１３】請求項３の発明は、リードフレーム上に固
定されボンディングワイヤによりリードフレームに接続
される発光チップと、前記発光チップと前記ボンディン
グワイヤとの周囲を覆うコート材層と、前記コート材層
の外側を覆う樹脂層と、を備えた半導体発光装置におい
て、前記コート材層は、それぞれ異なる色で発光する複
数種類の蛍光体を含んでおり、これら蛍光体が前記コー
ト材層内に均一に分布するように、前記複数種類の蛍光
体の比重に基づいて、各蛍光体の粒径比を調整する。
定されボンディングワイヤによりリードフレームに接続
される発光チップと、前記発光チップと前記ボンディン
グワイヤとの周囲を覆うコート材層と、前記コート材層
の外側を覆う樹脂層と、を備えた半導体発光装置におい
て、前記コート材層は、それぞれ異なる色で発光する複
数種類の蛍光体を含んでおり、これら蛍光体が前記コー
ト材層内に均一に分布するように、前記複数種類の蛍光
体の比重に基づいて、各蛍光体の粒径比を調整する。
【００１４】請求項５の発明は、紫外光を発光する活性
層をクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造の発光チ
ップの基板面側を、接着剤によりリードフレーム上に固
定した半導体発光装置において、前記接着剤は、少なく
とも１種類の蛍光体を含む透明材料からなり、前記活性
層から基板面側に出射された光を、前記蛍光体で可視光
に変換して前記発光面側に反射させるようにしたもので
ある。
層をクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造の発光チ
ップの基板面側を、接着剤によりリードフレーム上に固
定した半導体発光装置において、前記接着剤は、少なく
とも１種類の蛍光体を含む透明材料からなり、前記活性
層から基板面側に出射された光を、前記蛍光体で可視光
に変換して前記発光面側に反射させるようにしたもので
ある。
【００１５】請求項６の発明は、発光チップをリードフ
レーム上に固定して、発光チップとリードフレームとを
ボンディングワイヤにより接続した半導体発光装置にお
いて、前記発光チップの上面に、それぞれ異なる色成分
を吸収する複数種類の蛍光体を層状に形成したものであ
る。
レーム上に固定して、発光チップとリードフレームとを
ボンディングワイヤにより接続した半導体発光装置にお
いて、前記発光チップの上面に、それぞれ異なる色成分
を吸収する複数種類の蛍光体を層状に形成したものであ
る。
【００１６】請求項９の発明は、発光チップをリードフ
レーム上に固定して、発光チップとリードフレームとを
ボンディングワイヤにより接続した半導体発光装置にお
いて、前記発光チップの本来の発光色と同じ色で発光す
るように、前記発光チップから放射された可視光以外の
光成分を可視光に変換する蛍光体層を前記発光チップの
上面に形成したことを特徴とする半導体発光装置。
レーム上に固定して、発光チップとリードフレームとを
ボンディングワイヤにより接続した半導体発光装置にお
いて、前記発光チップの本来の発光色と同じ色で発光す
るように、前記発光チップから放射された可視光以外の
光成分を可視光に変換する蛍光体層を前記発光チップの
上面に形成したことを特徴とする半導体発光装置。
【００１７】上述した各発明において、例えば、一般式
が(La1-x-yEuxSmy)2O2の蛍光体が用いられる。また、半
導体発光装置は、例えば、AlxInyGa1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）、およびAlxＢyGa1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）の少なくとも一方を含む。
が(La1-x-yEuxSmy)2O2の蛍光体が用いられる。また、半
導体発光装置は、例えば、AlxInyGa1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）、およびAlxＢyGa1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）の少なくとも一方を含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体発光装
置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】（第１の実施形態）図１は本発明に係る半
導体発光装置の第１の実施形態の概略断面図である。図
１の半導体発光装置は、InGaＮ活性層を有する中心波長
が370nm付近の紫外ＬＥＤチップで発光された光を、そ
れぞれ赤・緑・青の発光を行う３種類の蛍光体に導き、
結果的に白色発光を得るものである。
導体発光装置の第１の実施形態の概略断面図である。図
１の半導体発光装置は、InGaＮ活性層を有する中心波長
が370nm付近の紫外ＬＥＤチップで発光された光を、そ
れぞれ赤・緑・青の発光を行う３種類の蛍光体に導き、
結果的に白色発光を得るものである。
【００２０】図１の半導体発光装置は、InGaＮ活性層を
有するダブルヘテロ構造のＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチ
ップ１の周囲を覆うプレディップ材２と、プレディップ
材２の周囲を覆うキャスティング材３とを備える。プレ
ディップ材２は、例えば無機の溶剤を用いて形成され
る。
有するダブルヘテロ構造のＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチ
ップ１の周囲を覆うプレディップ材２と、プレディップ
材２の周囲を覆うキャスティング材３とを備える。プレ
ディップ材２は、例えば無機の溶剤を用いて形成され
る。
【００２１】プレディップ材２とキャスティング材３は
ともに透明の樹脂等で形成されるが、図１では、説明を
わかりやすくするため、プレディップ材２の外縁を点線
で示している。
ともに透明の樹脂等で形成されるが、図１では、説明を
わかりやすくするため、プレディップ材２の外縁を点線
で示している。
【００２２】図２はＬＥＤチップ１の断面構造を示す図
である。図２のＬＥＤチップ１は、サファイア基板１１
上に、MO-CVD法により、GaＮバッファ層１２、n-GaＮ層
１３、n-AlGaＮクラッド層１４、InGaＮ活性層１５、p-
AlGaＮクラッド層１６、p+-GaＮコンタクト層１７を順
に形成した構造になっている。
である。図２のＬＥＤチップ１は、サファイア基板１１
上に、MO-CVD法により、GaＮバッファ層１２、n-GaＮ層
１３、n-AlGaＮクラッド層１４、InGaＮ活性層１５、p-
AlGaＮクラッド層１６、p+-GaＮコンタクト層１７を順
に形成した構造になっている。
【００２３】p+-GaＮコンタクト層１７の上面にはｐ側
電極層１８が形成され、その上面の一部にはｐ型ボンデ
ィングパッド１９が形成される。n-AlGaＮクラッド層１
４、InGaＮ活性層１５、p-AlGaＮクラッド層１６、p+-G
aＮコンタクト層１７の一部はエッチング除去され、露
出されたn-GaＮ層１３の上面にはｎ側ボンディングパッ
ド２０が形成される。また、ＬＥＤチップ１の上面はSi
O2からなる表面保護膜２１で保護される。
電極層１８が形成され、その上面の一部にはｐ型ボンデ
ィングパッド１９が形成される。n-AlGaＮクラッド層１
４、InGaＮ活性層１５、p-AlGaＮクラッド層１６、p+-G
aＮコンタクト層１７の一部はエッチング除去され、露
出されたn-GaＮ層１３の上面にはｎ側ボンディングパッ
ド２０が形成される。また、ＬＥＤチップ１の上面はSi
O2からなる表面保護膜２１で保護される。
【００２４】次に、図１の半導体発光装置の製造工程を
説明する。まず、ウエハ上に図２に示したＬＥＤチップ
１を多数形成する。例えば、１個のＬＥＤチップ１のサ
イズが400μｍ程度であれば、２インチのウエハ上に
は、１万個以上のＬＥＤチップ１を形成することができ
る。
説明する。まず、ウエハ上に図２に示したＬＥＤチップ
１を多数形成する。例えば、１個のＬＥＤチップ１のサ
イズが400μｍ程度であれば、２インチのウエハ上に
は、１万個以上のＬＥＤチップ１を形成することができ
る。
【００２５】次に、それぞれ赤・緑・青の発光を行う３
種類の蛍光体を混ぜたコート材をウエハ上に塗布する。
コート材を塗布する方法として、例えばスピンコート法
などが用いられる。コート材の厚さは、例えば１〜500
μｍ程度に設定される。
種類の蛍光体を混ぜたコート材をウエハ上に塗布する。
コート材を塗布する方法として、例えばスピンコート法
などが用いられる。コート材の厚さは、例えば１〜500
μｍ程度に設定される。
【００２６】図３はスピンコート法の概略を説明する図
である。図２に示したＬＥＤチップ１が多数形成された
ウエハ３１を真空チャック３２の上面に載置した状態で
ウエハ３１を回転させる。このとき、遠心力でウエハ３
１が移動しないように、不図示のバキュームチェックで
空気を吸い込んでウエハ３１を真空チャック３２の上面
に吸い付けながら、ウエハ３１を回転させる。
である。図２に示したＬＥＤチップ１が多数形成された
ウエハ３１を真空チャック３２の上面に載置した状態で
ウエハ３１を回転させる。このとき、遠心力でウエハ３
１が移動しないように、不図示のバキュームチェックで
空気を吸い込んでウエハ３１を真空チャック３２の上面
に吸い付けながら、ウエハ３１を回転させる。
【００２７】次に、回転するウエハ３１の上方にノズル
３３を配置して、プレディップ材２の材料となる無機の
コート材３４をウエハ３１上に滴下する。ウエハ３１上
に滴下されたコート材３４は、ウエハ３１の回転に応じ
てウエハ３１全体に一様に広がる。すなわち、コート材
３４は、コート材３４の粘度とウエハ３１の回転数で決
定される膜厚でウエハ３１上に広がる。
３３を配置して、プレディップ材２の材料となる無機の
コート材３４をウエハ３１上に滴下する。ウエハ３１上
に滴下されたコート材３４は、ウエハ３１の回転に応じ
てウエハ３１全体に一様に広がる。すなわち、コート材
３４は、コート材３４の粘度とウエハ３１の回転数で決
定される膜厚でウエハ３１上に広がる。
【００２８】次に、図４に示すように、熱処理炉３５の
中にウエハ３１を収納して熱処理を行う。これにより、
コート材３４が硬化してプレディップ材２が形成され
る。
中にウエハ３１を収納して熱処理を行う。これにより、
コート材３４が硬化してプレディップ材２が形成され
る。
【００２９】次に、ウエハ３１をチップ単位で分割し、
分割された各ＬＥＤチップ１を、図１に示すように接着
剤４を用いてリードフレーム５上に固定する。接着剤４
は、絶縁性のものが望ましい。
分割された各ＬＥＤチップ１を、図１に示すように接着
剤４を用いてリードフレーム５上に固定する。接着剤４
は、絶縁性のものが望ましい。
【００３０】次に、ＬＥＤチップ１上のパッド１９，２
０をリードフレーム５上にボンディングワイヤ６で接続
する。次に、プレディップ材２の周囲を、レンズを兼ね
たキャスティング材３で覆った後、熱処理を行ってキャ
スティング材３を硬化させる。
０をリードフレーム５上にボンディングワイヤ６で接続
する。次に、プレディップ材２の周囲を、レンズを兼ね
たキャスティング材３で覆った後、熱処理を行ってキャ
スティング材３を硬化させる。
【００３１】このように、第１の実施形態では、ＬＥＤ
チップ１が形成されたウエハ３１をチップ分割する前
に、ウエハ３１のチップ形成面全体に蛍光体を含むコー
ト材３４を塗布し、予めプレディップ材２を形成するよ
うにしたため、各ＬＥＤチップ１をリードフレーム５に
マウントした後にプレディップ材２を形成する工程が不
要となり、半導体発光装置の製造工程を簡略化すること
ができる。
チップ１が形成されたウエハ３１をチップ分割する前
に、ウエハ３１のチップ形成面全体に蛍光体を含むコー
ト材３４を塗布し、予めプレディップ材２を形成するよ
うにしたため、各ＬＥＤチップ１をリードフレーム５に
マウントした後にプレディップ材２を形成する工程が不
要となり、半導体発光装置の製造工程を簡略化すること
ができる。
【００３２】（第２の実施形態）第２の実施形態は、プ
レディップ材２に混入する各蛍光体の粒径比を、各蛍光
体の比重を考慮に入れて調整するものである。
レディップ材２に混入する各蛍光体の粒径比を、各蛍光
体の比重を考慮に入れて調整するものである。
【００３３】第２の実施形態は、第１の実施形態と同様
に、紫外光を発光するＬＥＤチップ１から放射された光
を、それぞれ赤・緑・青で発光する３種類の蛍光体で発
光波長の変換を行い、結果として白色発光を得る。
に、紫外光を発光するＬＥＤチップ１から放射された光
を、それぞれ赤・緑・青で発光する３種類の蛍光体で発
光波長の変換を行い、結果として白色発光を得る。
【００３４】以下、説明を簡略化するために、それぞれ
赤・緑・青で発光する３種類の蛍光体の重量比（Wt／
％）が、赤：緑：青＝１：１：１のときに完全な白色が
得られるものとする。
赤・緑・青で発光する３種類の蛍光体の重量比（Wt／
％）が、赤：緑：青＝１：１：１のときに完全な白色が
得られるものとする。
【００３５】第２の実施形態では、各蛍光体の粒径比
が、各蛍光体の比重の比の逆数になるようにする。例え
ば、各蛍光体の比重の比が、赤：緑：青＝6.4：3.8：4.
2である場合には、各蛍光体の粒径比を(1/6.4)：(1/3.
8)：(1/4.2)に定める。これにより、各蛍光体の比重を
変えなくても、各蛍光体の単位体積当たりの重量が略等
しくなり、各蛍光体を溶媒に混ぜたときに、各蛍光体が
層状に分離せずに、均一に分布するようになる。
が、各蛍光体の比重の比の逆数になるようにする。例え
ば、各蛍光体の比重の比が、赤：緑：青＝6.4：3.8：4.
2である場合には、各蛍光体の粒径比を(1/6.4)：(1/3.
8)：(1/4.2)に定める。これにより、各蛍光体の比重を
変えなくても、各蛍光体の単位体積当たりの重量が略等
しくなり、各蛍光体を溶媒に混ぜたときに、各蛍光体が
層状に分離せずに、均一に分布するようになる。
【００３６】ただし、蛍光体の種類によっては、粒径を
変更しにくいものがあるため、粒径を変更しにくい蛍光
体、例えば緑の蛍光体を基準とし、基準とした蛍光体以
外の蛍光体の粒径を変更するのが望ましい。
変更しにくいものがあるため、粒径を変更しにくい蛍光
体、例えば緑の蛍光体を基準とし、基準とした蛍光体以
外の蛍光体の粒径を変更するのが望ましい。
【００３７】図５は各蛍光体の粒径を模式的に示した図
であり、赤色発光用の蛍光体を丸形状で、緑色発光用の
蛍光体を星形状で、青色発光用の蛍光体を多角形状で示
している。これら蛍光体の比重が、大きい方から順に、
赤、青、緑である場合には、図５に示すように、各蛍光
体の粒径を、大きい方から順に、緑、青、赤にすればよ
い。これにより、各蛍光体の単位体積当たりの重量は略
等しくなり、各蛍光体を溶媒中で均一に分布させること
ができる。
であり、赤色発光用の蛍光体を丸形状で、緑色発光用の
蛍光体を星形状で、青色発光用の蛍光体を多角形状で示
している。これら蛍光体の比重が、大きい方から順に、
赤、青、緑である場合には、図５に示すように、各蛍光
体の粒径を、大きい方から順に、緑、青、赤にすればよ
い。これにより、各蛍光体の単位体積当たりの重量は略
等しくなり、各蛍光体を溶媒中で均一に分布させること
ができる。
【００３８】また、それぞれ赤・緑・青で発光する３種
類の蛍光体に加えて、ＹＡＧ（イットリウム、アルミニ
ウム、ガーネット）蛍光体を用いる場合には、これら４
種類の蛍光体の粒径比が、各蛍光体の比重の逆数の比に
等しくなるように各蛍光体の粒径を調整すればよい。
類の蛍光体に加えて、ＹＡＧ（イットリウム、アルミニ
ウム、ガーネット）蛍光体を用いる場合には、これら４
種類の蛍光体の粒径比が、各蛍光体の比重の逆数の比に
等しくなるように各蛍光体の粒径を調整すればよい。
【００３９】このように、第２の実施形態は、各蛍光体
の粒径比を調整することにより各蛍光体の比重の違いを
相殺するようにしたため、複数種類の蛍光体を溶媒中で
均一に分布させることができ、設計値通りの発光色を得
ることができる。
の粒径比を調整することにより各蛍光体の比重の違いを
相殺するようにしたため、複数種類の蛍光体を溶媒中で
均一に分布させることができ、設計値通りの発光色を得
ることができる。
【００４０】また、プレディップ材２を形成する際に、
図３と同様のスピンコート法を用いる場合には、各蛍光
体の粒径比を調整しないと図６（ａ）に示すように各蛍
光体が分離して配置されるが、本実施形態のように各蛍
光体の粒径比を比重の比に基づいて調整すると、図６
（ｂ）に示すように各蛍光体を均一に分布させることが
できる。
図３と同様のスピンコート法を用いる場合には、各蛍光
体の粒径比を調整しないと図６（ａ）に示すように各蛍
光体が分離して配置されるが、本実施形態のように各蛍
光体の粒径比を比重の比に基づいて調整すると、図６
（ｂ）に示すように各蛍光体を均一に分布させることが
できる。
【００４１】ところで、上述した第１および第２の実施
形態では、赤・緑・青で発光する３種類の蛍光体をプレ
ディップ材２に混ぜる例を説明したが、白色以外の色で
発光させたい場合には、発光色に応じた種類の蛍光体を
プレディップ材２に混ぜればよい。例えば紫色で発光さ
せたい場合には、それぞれ赤と青で発光する２種類の蛍
光体をプレディップ材２に混ぜればよい。
形態では、赤・緑・青で発光する３種類の蛍光体をプレ
ディップ材２に混ぜる例を説明したが、白色以外の色で
発光させたい場合には、発光色に応じた種類の蛍光体を
プレディップ材２に混ぜればよい。例えば紫色で発光さ
せたい場合には、それぞれ赤と青で発光する２種類の蛍
光体をプレディップ材２に混ぜればよい。
【００４２】より具体的には、GaＮ系のＬＥＤチップの
発光色を赤色に変換する蛍光体の一例としては、例えば
La2O2が用いられる。この蛍光体の標準的な粒径は4.6μ
ｍである。また、緑色に変換する蛍光体の一例として
は、例えば３Ba0.8Al2O3が用いられる。この蛍光体の標
準的な粒径は5.3μｍである。また、青色に変換する蛍
光体の一例としては、例えばSr10(PO4)6C12が用いられ
る。この蛍光体の標準的な粒径は4.6μｍである。ま
た、黄色に変換する蛍光体の一例としては、例えばY3Al
5O12が用いられる。この蛍光体の標準的な粒径は5.3μ
ｍである。
発光色を赤色に変換する蛍光体の一例としては、例えば
La2O2が用いられる。この蛍光体の標準的な粒径は4.6μ
ｍである。また、緑色に変換する蛍光体の一例として
は、例えば３Ba0.8Al2O3が用いられる。この蛍光体の標
準的な粒径は5.3μｍである。また、青色に変換する蛍
光体の一例としては、例えばSr10(PO4)6C12が用いられ
る。この蛍光体の標準的な粒径は4.6μｍである。ま
た、黄色に変換する蛍光体の一例としては、例えばY3Al
5O12が用いられる。この蛍光体の標準的な粒径は5.3μ
ｍである。
【００４３】（第３の実施形態）第３の実施形態は、活
性層から発光面の反対側（基板面側）に放射された光を
発光面側に反射させるようにしたことを特徴とする。
性層から発光面の反対側（基板面側）に放射された光を
発光面側に反射させるようにしたことを特徴とする。
【００４４】第３の実施形態の半導体発光装置は、図２
と同じ構造のＬＥＤチップ１を図１と同様にリードフレ
ーム５にマウントしたものである。図１と異なる点は、
透明な接着剤４ａを用い、かつ、接着剤４ａの中に蛍光
体１０を混入したことである。
と同じ構造のＬＥＤチップ１を図１と同様にリードフレ
ーム５にマウントしたものである。図１と異なる点は、
透明な接着剤４ａを用い、かつ、接着剤４ａの中に蛍光
体１０を混入したことである。
【００４５】図７は半導体発光装置の第３の実施形態の
断面構造を模式的に示した図である。図示のように、活
性層１５からサファイア基板１１側に出射された紫外光
は、透明の接着剤４ａの内部に入射されて接着剤４ａ中
の蛍光体１０で可視光に変換され、発光面側に反射され
る。ＬＥＤチップ１を構成する各層は、可視光を自由に
通すため、蛍光体１０により発光波長が変換された可視
光は吸収されることなく図７の上面（発光面）から出射
される。
断面構造を模式的に示した図である。図示のように、活
性層１５からサファイア基板１１側に出射された紫外光
は、透明の接着剤４ａの内部に入射されて接着剤４ａ中
の蛍光体１０で可視光に変換され、発光面側に反射され
る。ＬＥＤチップ１を構成する各層は、可視光を自由に
通すため、蛍光体１０により発光波長が変換された可視
光は吸収されることなく図７の上面（発光面）から出射
される。
【００４６】なお、接着剤４ａは、360nm〜800nmの波長
域において、少なくとも10％以上の透過率を有するのが
望ましい。
域において、少なくとも10％以上の透過率を有するのが
望ましい。
【００４７】従来は、サファイア基板１１側に出射され
た紫外光は発光に全く寄与していなかったが、第３の実
施形態では、発光面の反対側に出射された紫外光を可視
光に変換して効率よく発光面側に反射させることができ
るため、ＬＥＤチップ１自体の構造を変えずに輝度を高
めることができる。
た紫外光は発光に全く寄与していなかったが、第３の実
施形態では、発光面の反対側に出射された紫外光を可視
光に変換して効率よく発光面側に反射させることができ
るため、ＬＥＤチップ１自体の構造を変えずに輝度を高
めることができる。
【００４８】（第４の実施形態）第４の実施形態は、発
光チップの上面に、それぞれ異なる色成分を吸収する複
数種類の蛍光体を層状に形成するものである。
光チップの上面に、それぞれ異なる色成分を吸収する複
数種類の蛍光体を層状に形成するものである。
【００４９】図８は半導体発光装置の第４の実施形態の
断面構造を示す図である。図８の半導体発光装置は、発
光チップ５１から放射された光の発光波長を変換する波
長変換層５２を有する。発光チップ５１は、例えば図２
と同じ構造を有する。
断面構造を示す図である。図８の半導体発光装置は、発
光チップ５１から放射された光の発光波長を変換する波
長変換層５２を有する。発光チップ５１は、例えば図２
と同じ構造を有する。
【００５０】波長変換層５２は、図９に拡大して示すよ
うに、それぞれ異なる色成分を吸収する複数の蛍光体層
１０ａ，１０ｂ，１０ｃを視感度の低い順に積層したも
のである。具体的には、発光チップ５１に一番近い側に
青色成分を吸収する蛍光体層１０ａを形成し、その上面
に、赤色成分を吸収する蛍光体層１０ｂを形成し、その
上面に、緑色成分を吸収する蛍光体層１０ｃを形成す
る。
うに、それぞれ異なる色成分を吸収する複数の蛍光体層
１０ａ，１０ｂ，１０ｃを視感度の低い順に積層したも
のである。具体的には、発光チップ５１に一番近い側に
青色成分を吸収する蛍光体層１０ａを形成し、その上面
に、赤色成分を吸収する蛍光体層１０ｂを形成し、その
上面に、緑色成分を吸収する蛍光体層１０ｃを形成す
る。
【００５１】青色成分は、他の色成分よりも光強度が高
くて散乱する可能性も高いため、青色成分を吸収する蛍
光体層１０ａを発光チップ５１に近接して配置して、青
色成分の散乱を抑える。一方、緑色成分は、他の色成分
よりも光強度が低くて散乱する可能性も少ないため、緑
色成分を吸収する蛍光体１０ｃは発光チップ５１から最
も離れた位置に形成する。
くて散乱する可能性も高いため、青色成分を吸収する蛍
光体層１０ａを発光チップ５１に近接して配置して、青
色成分の散乱を抑える。一方、緑色成分は、他の色成分
よりも光強度が低くて散乱する可能性も少ないため、緑
色成分を吸収する蛍光体１０ｃは発光チップ５１から最
も離れた位置に形成する。
【００５２】このように、第４の実施形態では、発光チ
ップ５１の発光面側に、それぞれ赤・緑・青の各色成分
を吸収する３種類の蛍光体層を層状に形成するため、少
量の蛍光体で高輝度の白色発光を得ることができる。
ップ５１の発光面側に、それぞれ赤・緑・青の各色成分
を吸収する３種類の蛍光体層を層状に形成するため、少
量の蛍光体で高輝度の白色発光を得ることができる。
【００５３】なお、図９の３種類の蛍光体は必ずしも必
須ではなく、白色以外の発光色を得たい場合には、発光
色に応じた種類の蛍光体を発光チップ５１上に積層すれ
ばよい。
須ではなく、白色以外の発光色を得たい場合には、発光
色に応じた種類の蛍光体を発光チップ５１上に積層すれ
ばよい。
【００５４】（第５の実施形態）第５の実施形態は、発
光チップ５１から放射される可視光以外の光成分を可視
光に変換して、発光チップ５１の本来の発光色と同じ色
で発光させるものである。
光チップ５１から放射される可視光以外の光成分を可視
光に変換して、発光チップ５１の本来の発光色と同じ色
で発光させるものである。
【００５５】図１０は半導体発光装置の第５の実施形態
の断面構造を示す図である。図１０の半導体発光装置
は、リードフレーム５上に固定されボンディングワイヤ
６でリードフレーム５に接続される発光チップ５１と、
発光チップ５１の発光面側を覆う蛍光体層５２ａと、蛍
光体層５２ａやリードフレーム５の周囲を覆うレンズを
兼ねた封止樹脂５３とを備える。
の断面構造を示す図である。図１０の半導体発光装置
は、リードフレーム５上に固定されボンディングワイヤ
６でリードフレーム５に接続される発光チップ５１と、
発光チップ５１の発光面側を覆う蛍光体層５２ａと、蛍
光体層５２ａやリードフレーム５の周囲を覆うレンズを
兼ねた封止樹脂５３とを備える。
【００５６】蛍光体層５２ａは、発光チップ５１から放
射された光のうち、可視光以外の光成分を可視光に変換
する作用を行う。図１１は、発光チップ５１の発光特性
を示す図であり、横軸は発光波長、縦軸は光強度であ
る。図１１に示すように、発光チップ５１は、本来の発
光波長以外に、紫外域に発光成分を有する。このような
光を図１０の蛍光体層５２ａに通すことにより、紫外域
の発光成分が可視光成分に変換され、結果として、図１
１の点線波形に示すように、可視光の光強度が高くな
り、輝度が向上する。
射された光のうち、可視光以外の光成分を可視光に変換
する作用を行う。図１１は、発光チップ５１の発光特性
を示す図であり、横軸は発光波長、縦軸は光強度であ
る。図１１に示すように、発光チップ５１は、本来の発
光波長以外に、紫外域に発光成分を有する。このような
光を図１０の蛍光体層５２ａに通すことにより、紫外域
の発光成分が可視光成分に変換され、結果として、図１
１の点線波形に示すように、可視光の光強度が高くな
り、輝度が向上する。
【００５７】このように、第５の実施形態は、発光チッ
プ５１から放射された光に含まれる可視光以外の光成分
を、蛍光体層５２ａを用いて可視光に変換するようにし
たため、従来よりも可視光成分の光強度が高くなり、輝
度を向上できる。
プ５１から放射された光に含まれる可視光以外の光成分
を、蛍光体層５２ａを用いて可視光に変換するようにし
たため、従来よりも可視光成分の光強度が高くなり、輝
度を向上できる。
【００５８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、半導体ウエハ上に形成された発光チップをチップ
分割する前に、半導体ウエハのチップ形成面上に蛍光体
を含むコート材を塗布して熱処理を行い、プレディップ
材を予め形成するようにしたため、チップ分割後に各チ
ップごとにプレディップ材を形成する工程が不要とな
り、製造工程を簡略化でき、製造コストの低減が図れ
る。
れば、半導体ウエハ上に形成された発光チップをチップ
分割する前に、半導体ウエハのチップ形成面上に蛍光体
を含むコート材を塗布して熱処理を行い、プレディップ
材を予め形成するようにしたため、チップ分割後に各チ
ップごとにプレディップ材を形成する工程が不要とな
り、製造工程を簡略化でき、製造コストの低減が図れ
る。
【００５９】また、発光チップの周囲を複数種類の蛍光
体を含んだコート材層で覆う際に、各蛍光体の粒径比を
予め調整するようにしたため、各蛍光体をコート材層内
で均一に分布させることができ、蛍光体の層分離による
色ずれが起きなくなる。
体を含んだコート材層で覆う際に、各蛍光体の粒径比を
予め調整するようにしたため、各蛍光体をコート材層内
で均一に分布させることができ、蛍光体の層分離による
色ずれが起きなくなる。
【００６０】また、発光チップとリードフレームとを接
着する接着剤を透明にし、かつ、接着剤中に蛍光体を混
ぜるようにしたため、発光チップ内の活性層から基板側
に放射された光を、接着剤中の蛍光体で可視光に変換さ
せて発光面側に反射させることができ、発光効率を向上
できる。
着する接着剤を透明にし、かつ、接着剤中に蛍光体を混
ぜるようにしたため、発光チップ内の活性層から基板側
に放射された光を、接着剤中の蛍光体で可視光に変換さ
せて発光面側に反射させることができ、発光効率を向上
できる。
【００６１】また、発光チップの上面に、特定の色成分
を吸収する蛍光体層を形成するため、発光チップの発光
色とは異なる所望の色で発光可能な半導体発光装置を得
ることができる。
を吸収する蛍光体層を形成するため、発光チップの発光
色とは異なる所望の色で発光可能な半導体発光装置を得
ることができる。
【００６２】また、発光チップから放射された光のう
ち、可視光成分以外の光成分を蛍光体を用いて可視光に
変換するようにしたため、発光チップの本来の発光色で
発光が可能になり、また、輝度を向上できる。
ち、可視光成分以外の光成分を蛍光体を用いて可視光に
変換するようにしたため、発光チップの本来の発光色で
発光が可能になり、また、輝度を向上できる。
【図１】本発明に係る半導体発光装置の第１の実施形態
の概略断面図。
の概略断面図。
【図２】ＬＥＤチップの断面構造を示す図。
【図３】スピンコート法の概要を説明する図。
【図４】ウエハの熱処理を説明する図。
【図５】各蛍光体の粒径を模式的に示した図。
【図６】スピンコート時の各蛍光体の分布状態を示す
図。
図。
【図７】本発明に係る半導体発光装置の第３の実施形態
の断面構造を示す図。
の断面構造を示す図。
【図８】本発明に係る半導体発光装置の第４の実施形態
の断面構造を示す図。
の断面構造を示す図。
【図９】図８中の波長変換層を拡大した図。
【図１０】本発明に係る半導体発光装置の第５の実施形
態の断面構造を示す図。
態の断面構造を示す図。
【図１１】発光チップの発光特性を示す図。
【図１２】３種類の蛍光体の粒子形状を模式的に示した
図。
図。
【図１３】各蛍光体が層状に分離する状態を示す図。
１ ＬＥＤチップ ２ プレディップ材 ３ キャスティング材 １１ サファイア基板 １２ GaＮバッファ層 １３ n-GaＮ層 １４ n-AlGaＮクラッド層 １５ InGaＮ活性層 １６ p-AlGaＮクラッド層 １７ p+-GaＮコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新 田 康 一 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 須 藤 伸 行 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 寺 島 賢 二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 河 本 聡 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 Ｆターム(参考） 5F041 AA11 AA12 CA73 CA77 DA16 DA43 DA57 EE25
Claims (9)
- 【請求項１】発光チップをリードフレーム上にマウント
して、発光チップとリードフレームとをボンディングワ
イヤにより接続する半導体発光装置の製造方法におい
て、 半導体ウエハ上に複数の発光チップを形成する第１の工
程と、 前記半導体ウエハ上の前記複数の発光チップ上面に、少
なくとも１種類の蛍光体を含むコート材を塗布する第２
の工程と、 熱処理を行って前記コート材を硬化させる第３の工程
と、 前記半導体ウエハをチップ分割した後に、個々の前記発
光チップを前記リードフレーム上にマウントする第４の
工程と、 前記発光チップの周囲をレンズを兼ねた透明樹脂層で覆
う第５の工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項２】前記第２の工程では、前記半導体ウエハを
回転させながら前記コート材を塗布することを特徴とす
る請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項３】リードフレーム上に固定されボンディング
ワイヤによりリードフレームに接続される発光チップ
と、 前記発光チップの周囲を覆うコート材層と、 前記コート材層の外側を覆う樹脂層と、を備えた半導体
発光装置において、 前記コート材層は、それぞれ異なる色で発光する複数種
類の蛍光体を含んでおり、これら蛍光体が前記コート材
層内に均一に分布するように、前記複数種類の蛍光体の
比重に基づいて、各蛍光体の粒径比を調整することを特
徴とする半導体発光装置。 - 【請求項４】前記コート材層に含まれる蛍光体の粒径比
が各蛍光体の比重の逆数の比に略一致するように、各蛍
光体の粒径を定めたことを特徴とする請求項３に記載の
半導体発光装置。 - 【請求項５】紫外光を発光する活性層をクラッド層で挟
み込んだダブルヘテロ構造の発光チップの基板面側を、
接着剤によりリードフレーム上に固定した半導体発光装
置において、 前記接着剤は、少なくとも１種類の蛍光体を含む透明材
料からなり、 前記活性層から基板面側に出射された光を、前記蛍光体
で可視光に変換して前記発光面側に反射させるようにし
たことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項６】発光チップをリードフレーム上に固定し
て、発光チップとリードフレームとをボンディングワイ
ヤにより接続した半導体発光装置において、 前記発光チップの上面に、それぞれ異なる色成分を吸収
する複数種類の蛍光体を層状に形成したことを特徴とす
る半導体発光装置。 - 【請求項７】前記複数種類の蛍光体を、前記発光チップ
に近い側から視感度の低い順に層状に形成したことを特
徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。 - 【請求項８】前記発光チップは、紫外光を発光するもの
であり、 前記発光チップの発光面の上面に形成され青色成分を吸
収する第１の蛍光体層と、 前記第１の蛍光体層の上面に形成され赤色成分を吸収す
る第２の蛍光体層と、 前記第２の蛍光体層の上面に形成され緑色成分を吸収す
る第３の蛍光体層と、を有することを特徴とする請求項
７に記載の半導体発光装置。 - 【請求項９】発光チップをリードフレーム上に固定し
て、発光チップとリードフレームとをボンディングワイ
ヤにより接続した半導体発光装置において、 前記発光チップの本来の発光色と同じ色で発光するよう
に、前記発光チップから放射された可視光以外の光成分
を可視光に変換する蛍光体層を前記発光チップの上面に
形成したことを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19874098A JP2000031530A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19874098A JP2000031530A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031530A true JP2000031530A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16396199
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19874098A Pending JP2000031530A (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000031530A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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