JP2010093208A - 半導体発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に所定の間隙をあけて並べて配置された複数の発光素子102と、発光素子間の間隙にブリッジ部105と、発光素子の上面およびブリッジ部を一体に覆う波長変換層103とを有する。波長変換層の膜厚は、少なくともその周縁部領域において傾斜し、端部に近づくにつれ薄くなっている。これにより波長変換層から横方向や基板方向に出射される光を低減することができるとともに、光の立ち上げの効果が得られるため、正面輝度分布の立ち上がりを急峻にすることができる。また、複数の発光素子を一体に覆う波長変換層を用いることにより、発光色ムラを低減できる。
【選択図】図1
Description
以下の実施の形態では、一例として、配列した複数の青色発光素子(LED)と、青色発光を励起光とし黄橙色の蛍光を発光する波長変換層とを組み合わせ、青色光と黄橙色とを混色して白色を得る白色発光装置について説明する。しかし、本発明において発光色は白色に限定されるものではなく、発光素子と波長変換材料とを組み合わせた発光装置であれば、発光色にかかわらず本発明を適用することができる。
図1は、第1の実施形態を示す図であり、図1(a)は半導体発光装置の上面図、図1(b)は側面図である。第1の実施形態の半導体発光装置は、4個の発光素子(LEDチップ)102が一定の間隔をあけて一つの基板101上に配列され、発光素子102間にはそれぞれブリッジ部105が配置され、発光素子102間の間隙を充填している。4個の発光素子102の上面全体およびブリッジ部105の上部は、波長変換層103によって一体に覆われている。
発光素子102をあらかじめ用意しておく。発光素子102は図5に示すように厚さ数ミクロンの薄膜状半導体発光層1021が導電性不透明基板1022、例えばシリコンやゲルマニウム等の上に形成された構造であり、発光層1021からの放射光の大部分が素子前方(正面)に放射されるように、発光層1021と不透明基板1022との間に銀やアルミニウムなどの光反射層1023が配置されている。この発光素子102は、一般的に用いられる透明サファイア基板上に半導体発光層を設けたタイプに比べて、前方への光放射密度が高く、高輝度化し易い。
第2の実施形態として、図7(a)、(b)の半導体発光装置について説明する。本実施形態の半導体発光装置では、ブリッジ部105が、図3(c)および図7(a)、(b)に示したように長手方向に沿って両側に傾斜面を有するように形成されている。ブリッジ部105の端部の下面は、表面張力を維持するために、第1の実施形態と同様に発光素子上面と同一面上に形成されている。他の構造も第1の実施の形態と同様に形成されている。
本発明の第3の実施形態の半導体発光装置の側面図を図8に示す。図8の半導体発光装置は、一列に配置された4つの発光素子102の列方向の両脇に、所定の間隔をあけて最外部パッド117が配置されている。最外部パッド117とその隣の発光素子102との間には、ブリッジ部105が配置されている。他の構造は、第1の実施形態と同一である。
予め配線パターンが形成されたセラミック基板101の上に4つの発光素子102を一列に並べ、接合材によりボンディングして固定した。発光素子102の間隔は、発光素子の幅Lの1/10とした。ブリッジ部105の材料は、熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂にチクソ性を付与するためにシリカ微粒子(日本アエロジル(株)製アエロジル380)を15%混合し、さらに反射性材料のフィラーとして粒径0.2〜0.4μmの酸化チタンを混合したものを用いた。この樹脂材料を、開口形状が楕円形、開口径0.05×0.15mmのノズルを用いて滴下量を調節しながら、発光素子102の間隙に滴下した後、150℃で120分加熱することにより硬化させた。これにより図2(a)のように端部が素子上面と略同一面に位置し、かつ、長手方向に傾斜面を有する図7(b)の形状のブリッジ部105を形成した。
Claims (15)
- 基板上に所定の間隙をあけて並べて配置された複数の発光素子と、前記発光素子間の間隙に配置され、前記発光素子を連結するブリッジ部と、前記複数の発光素子の上面およびブリッジ部を一体に覆う波長変換層とを有し、
前記波長変換層の膜厚は、少なくともその周縁部領域において傾斜し、端部に近づくにつれ薄くなっていることを特徴とする半導体発光装置。 - 請求項1に記載の半導体発光装置において、前記波長変換層の上面は、上向きに凸の曲面であることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項2に記載の半導体発光装置において、前記波長変換層は端部においても曲面形状であり、主平面に垂直な端面を有さない形状であることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体発光装置において、前記波長変換層は、蛍光体粒子が添加された樹脂によって構成されていることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体発光装置において、前記ブリッジ部は、前記間隙を充填する横幅を有し、その長手方向端部は前記発光素子の上面と同一面上に位置するように配置されていることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の半導体発光装置において、前記ブリッジ部と基板との間には空間があることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の半導体発光装置において、前記ブリッジ部は、前記間隙の長手方向に沿って、両側に傾斜面を有することを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の半導体発光装置において、前記ブリッジ部は、光反射性のフィラーが添加された樹脂製であることを特徴とする半導体発光装置。
- 基板上に複数の発光素子を所定の間隙を開けて配列する工程と、
前記複数の発光素子の間隙にブリッジ部を配置する工程と、
前記ブリッジ部と前記複数の発光素子上面を一体に覆う一枚の波長変換層であって、少なくともその周縁部領域において膜厚が傾斜し、端部に近づくにつれ薄くなる層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 請求項9に記載の半導体発光装置の製造方法において、前記波長変換層を形成する工程は、前記ブリッジ部と前記複数の発光素子上面に波長変換層材料混合液を滴下し、前記ブリッジ部と前記複数の発光素子上面で材料混合液を表面張力により盛り上げて塗布膜を形成した後、これを硬化させる工程であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
- 請求項9または10に記載の半導体発光装置の製造方法において、前記ブリッジ部を配置する工程では、前記発光素子の間隙を充填する横幅を有するブリッジ部を、その長手方向端部が前記発光素子の上面と同一面上に位置するように配置することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
- 請求項11に記載の半導体発光装置の製造方法において、前記ブリッジ部を配置する工程では、チクソトロピー性を付与した樹脂材料を所定の開口径のノズルから押し出し、前記発光素子の間隙を充填した後、硬化させることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
- 請求項12に記載の半導体発光装置の製造方法において、前記ブリッジ部を配置する工程では、チクソトロピー性を付与した樹脂材料を所定の開口径のノズルから押し出すことにより、長手方向に沿って両側に傾斜面を有する樹脂材料を前記発光素子の間隙上に形成し、硬化させることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
- 請求項12または13に記載の半導体発光装置の製造方法において、前記ブリッジ部を配置する工程では、チクソトロピー性を付与した樹脂材料を前記発光素子の間隙の上部にのみ配置し、前記基板との間に空間を生じさせることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
- 請求項9ないし14のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法において、前記波長変換層を形成する工程の前に、前記発光素子上の電極を前記基板上の配線とワイヤボンディングにより接続する工程を行うことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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