JP2010073756A

JP2010073756A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JP2010073756A
Application number: JP2008236994A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Yamada; 雅史山田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】半導体発光素子表面及び裏面から出射される光を効率的に半導体発光素子上面に反射させる。
【解決手段】半導体発光素子１０２を搭載した絶縁性基板１１５は、凹型リフレクタ１０１の内壁に設けられた金属製の支持台１０６上に実装されている。半導体発光素子１０２の裏面から発光した成分は、下方にある凹型リフレクタ１０１により反射されて出射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子から出射される光を取り出す半導体発光装置に関し、特に光透過性の結晶基板側からの出射光を取り出す半導体発光装置に関するものである。

例えば特開２００５−７２１５８号公報には、発光素子にリフレクタを具備した構造が開示されている。

詳細には、図６に示すように、特開２００５−７２１５８号公報によれば、テーパー形状の凹設穴１０の底面にＬＥＤを搭載する部位と、テーパー形状の凹設穴１０の壁面に発光素子の光に対して反射効率のよい蒸着反射膜５で覆われた反射板７を形成する。

テーパー形状の凹設穴１０の内部を覆う反射板７上の部品搭載部に発光素子であるＬＥＤ素子５５を面付け実装し、このＬＥＤ素子５５をボンディングワイヤー用の接続パット８，８で電気的に接続する。次いで、透光性のよい透明な合成樹脂５８によって、ＬＥＤ素子５５とボンディングワイヤー５６を樹脂封止することにより、発光素子表示体４０が形成される。すなわち、発光素子用基板１のテーパー形状の凹設穴１０は絶縁基板上にテーパー形状穴１０をドリル先端がテーパー形状のドリルで穿孔するかプレス成形によって形成し、このテーパー形状穴１０の内面にアンダーコート膜３を絶縁性被膜で、蒸着反射膜５は金属の薄膜を蒸着形成して反射板７を形成する。

テーパー形状凹設穴１０の上端表面側の周囲の近傍に発光素子を電気的に接続するワイヤーボンディング用の接続パット８と、外部に接続する側面端子部９とが銅箔−銅めっき層３５−ニッケルめっき層−金めっき層４４によって形成される。なお、側面端子部９の上端面は封止樹脂が侵入しないように侵入阻止材３０を貼り合わせる。

すなわち、この特開２００５−７２１５８号公報は、絶縁基板の表面側にテーパー形状の凹設穴１０を設け、この凹設穴底面の支持基板上１に発光素子５５裏面側を搭載固定し、この凹設穴１０の上端表面側周囲の近傍に発光素子５５の電気的な接続領域８と、このテーパー形状の凹設穴の内面に蒸着反射膜５を形成した発光素子用基板を開示している。前記蒸着反射膜５の表面層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉのうちのいずれか１つの金属によって形成したことを特徴とする。

これにより、この従来の半導体発光装置では、凹設穴底面に実装された発光素子５５は、前記発光素子上面及び側面からの出射光を上面へ取り出すことが可能となる。
特開２００５−７２１５８号公報

しかしながら、上記特開２００５−７２１５８号公報においては、半導体発光素子は凹部内の支持基板上に搭載されているため、半導体発光素子の底面から出射される光を上面に取り出すことができないといった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子表面及び裏面から出射される光を効率的に半導体発光素子上面に反射させることのできる半導体発光装置を提供することを目的としている。

本発明の半導体発光装置は、少なくとも表面が反射機能を有する凹型リフレクタと、該凹型リフレクタ内部に搭載された半導体発光素子とを含む半導体発光装置であって、前記半導体発光素子は、その最上面が前記凹型リフレクタの最上面より下方に位置し、最低面が前記凹型リフレクタ最低面より上方に位置するように搭載して構成される。

本発明によれば、半導体発光素子表面及び裏面から出射される光を効率的に半導体発光素子上面に反射させることができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１は本発明の実施例１に係る半導体発光装置の構成示す断面図である。

本実施例の半導体発光装置では、図１に示すように、例えばＡｇなどの金属からなるリフレクタ１０１ａと１０１ｂは、絶縁層１０３により電気的に絶縁され、全体として凹型リフレクタ１０１を構成している。外部との電気的な接続をとるための電極１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれリフレクタ１０１ａ及び１０１ｂと電気的に接続されている。

また、絶縁性基板１１５は、発光ダイオード等からなる半導体発光素子１０２をバンプ１１３によりフリップチップボンディングして搭載した光透過性のある絶縁性基板であり、この絶縁性基板１１５上の配線パターン１１１と前記半導体発光素子１０２は電気的に接続されている。

前記半導体発光素子１０２を搭載した絶縁性基板１１５は、凹型リフレクタ１０１の内壁に設けられた金属製の支持台１０６上に実装されている。

ここで、前記支持台１０６は、前記凹型リフレクタ１０１内に形成され、前記半導体発光素子１０２を実装した際に、前記半導体発光素子１０２の最上面は前記凹型リフレクタ１０１の最上面より下方に位置し、最低面は前記凹型リフレクタ１０１の最低面より上方に位置するような場所に形成される。

このとき、前記半導体発光素子１０２と前記凹型リフレクタ１０１の間は遮るものはなく、空間部となっている。したがって、半導体発光素子１０２は絶縁性基板１１５、支持台１０６及び凹型リフレクタ１０１を介して電極１０４ａ、１０４ｂと電気的に接続されることになる。つまり、電極１０４ａ、１０４ｂは半導体発光素子のアノード電極及びカソード電極の機能を有することになる。

なお、本実施例では、絶縁性基板１０５への半導体発光素子１０２の実施形態にフリップチップボンディングを用いたが、これに限定されず、ワイヤボンディングやはんだ、あるいは導電性接着剤など他の実施形態を用いても良いことは言うまでもない。また、前記絶縁性基板１１５上の半導体発光素子１０２を透明樹脂（図示せず）により覆っても良いことはもちろんである。前記透明樹脂としては、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系などを用いてよく、特に限定はない。さらに、凹部リフレクタ１０１内部を透明樹脂にて充填、封止しても良いことは言うまでもない。

また、前記凹部リフレクタ１０１にはＡｇを用いたが、熱伝導率及び電気伝導率の良いＣｕ、ＡｕあるいはＡｌなどを用いても構わない。

さらに、前記凹部リフレクタ１０１は必ずしも金属で形成する必要はなく、樹脂、セラミック、陶器等の非導電性部材で形成してもよい。この場合には、凹部リフレクタ１０１の表面にＡｇ，Ａｌ，ＮｉあるいはＺｎなどの金属膜を形成し、電気的導通機能及び反射機能を設ける必要がある。

支持台１０６は、特に制限はないが、導電性を有していればその材質等は問わない。

このような構成の本実施例によれば、前記半導体発光素子１０２の裏面から発光した成分は、下方にある前記凹型リフレクタ１０１により反射されて出射されることになる。したがって、損失は最小限に抑えられ、発光効率を向上することが可能となる。

図２は本発明の実施例２に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。

実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例の半導体発光装置は、図１の実施例１の構造に、透明接着剤などを用いてメニスカスレンズ１０７を具備した構造をなす。そして、このメニスカスレンズ１０７のレンズ効果により集光効率を向上させ、反射率の増加を可能にする。

すなわち、図２に示すように、本実施例では、前記半導体発光素子１０２裏面から出射された光１１４は、前記メニスカスレンズ１０７を通り集光した後、上方へ反射される。

なお、前記凹型リフレクタ１０１の下部に具備するレンズは、メニスカスレンズ１０７の代わりに平凸レンズなどを用いてもよい。

また、反射率向上の手段として、前記凹型リフレクタ１０１の反射面に反射率の良い物質、たとえばＡｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｚｎなどをめっき、蒸着、あるいは印刷法を用いてその表面に形成してもよい。

本実施例によれば、前記半導体発光素子裏面１０２から出射した光を、高い集光率及び反射率で前記半導体発光素子１０２上方に出射することが可能になる。

図３は本発明の実施例３に係る半導体発光装置の構成示す断面図である。

実施例３は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例の半導体発光装置は、図１の実施例１の構造に、接着剤などを用いて突起物１０８を具備した構造であり、図３は図１の右手方向から見た断面模式図を示している。

図３に示すように、本実施例では、前記半導体発光素子１０２裏面から出射した光１１４は、前記突起物１０８により２方向に分光し、反射光は前記半導体発光素子１０２自身に衝突することなく、上方に出射する。

前記突起物１０８は、三角柱などの前記半導体発光素子１０２裏面からの光を分光するような形状を有することを特徴とし、金属性あるいは、金属性以外のものでもよい。金属性以外の材料を用いた場合には、その表面が反射機能を有する物質で覆われていることを特徴とする。たとえば、Ａｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｚｎなどをめっき、蒸着あるいは印刷法などを用いてその表面に形成する。また、前記突起物１０８は、プリズムでも良い。

本実施形態によれば、前記半導体発光素子１０２裏面から出射した光１１４が分光されることで、その反射光が半導体発光素子自身に衝突せず高い集光性が可能になる。

図４及び図５は本発明の実施例４に係わり、図４は半導体発光装置の構成示す断面図、図５は図４の半導体発光装置の変形例の構成示す断面図である。

実施例４は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例の半導体発光装置は、図４に示すように、半導体発光素子１０２としてのベアチップ型発光ダイオードに蛍光体１１０を含む樹脂１０５を塗布した構造を示す。

ここで、半導体発光素子１０２として青色発光または紫外発光の発光ダイオードを用いた場合、蛍光体１１０として黄色蛍光体を用いれば白色光が容易に実現できる。また、半導体発光素子１０２としての青色発光ダイオードに、蛍光体１１０としての赤色蛍光体及び緑色蛍光体を用いれば同様に白色光を容易に実現できる。

封止樹脂の塗布方法としては、図４に示すように、半導体発光素子（ベアチップ型発光ダイオード）１０２にのみ、蛍光体１１０を含む樹脂１０５を塗布しても良いし、図５に示すように前記凹型リフレクタ１０１内部にまで充填し、かつレンズ状に塗布してもよい。

このように白色光が必要となる場合には、半導体発光素子１０２の発色を考慮して蛍光体１１０を選択すれば、容易に白色光が実現できる。また、白色光に限らず、半導体発光素子１０２と蛍光体１１０を適宜選択すれば、所望の発色を実現できる。

したがって、本実施例によれば、白色光を容易に実現できるとともに、半導体発光素子から放出される光の損失を防ぎ、集光率の向上が可能になる。

なお、上記各実施例１ないし４では、半導体発光素子として発光ダイオードを用いたが、これに限定されることなく、レーザダイオードを用いても良いことはもちろんである。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る半導体発光装置の構成示す断面図本発明の実施例２に係る半導体発光装置の構成示す断面図本発明の実施例３に係る半導体発光装置の構成示す断面図本発明の実施例４に係る半導体発光装置の構成示す断面図図４の半導体発光装置の変形例の構成示す断面図従来の半導体発光装置の構成示す断面図

符号の説明

１０１…凹型リフレクタ
１０１ａ、１０１ｂ…リフレクタ
１０２…半導体発光素子
１０３…絶縁層
１０４ａ、１０４ｂ…電極
１０５…絶縁性基板
１０６…支持台
１１１…配線パターン
１１３…バンプ
１１５…絶縁性基板

Claims

少なくとも表面が反射機能を有する凹型リフレクタと、該凹型リフレクタ内部に搭載された半導体発光素子とを含む半導体発光装置であって、
前記半導体発光素子は、その最上面が前記凹型リフレクタの最上面より下方に位置し、最低面が前記凹型リフレクタ最低面より上方に位置するように搭載して構成されている
ことを特徴とする半導体発光装置。
前記半導体発光素子の下方の前記凹型リフレクタ内部は、空間部である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
前記半導体発光素子の下方の前記凹型リフレクタ内部には、レンズが備えられている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
前記半導体発光素子の下方の前記凹型リフレクタ内部には、表面が反射機能を有する突起物が備えられている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
前記半導体発光素子は、光透過性の絶縁性基板上に実装されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
前記半導体発光素子は、透明樹脂にて覆われている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
前記半導体発光素子は、蛍光体を含む透明樹脂にて覆われている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
前記凹型リフレクタは、金属より構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
前記凹型リフレクタは、非導電性材料により構成され、表面に金属膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。