JP6660019B2 - 半導体発光素子および発光装置 - Google Patents
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Description
n側端子部およびp側端子部(パッド電極)を用いたLED素子の別の例が特許文献2(特開2014−241401号公報)にも記載されているので、こちらも参照されたい。
すなわち、本発明の第1の局面による半導体発光素子は、正極側端子部及び負極側端子部を有するフリップチップ型の半導体発光素子であって、正極側端子部と負極側端子部が線対称の形状を有し、正極側端子部と負極側端子部はそれらの中心点周りに点対称の形状を有する凹部を内側に有し、凹部がその中央部付近に形成する中央空間部に内接する内接円の直径が、凹部がその端部付近に形成する導入路の幅と同じの長さの辺を有する正方形の対角線の長さよりも大きい。
以下、この発明の実施形態について図例を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子であるLED素子1を素子対角線方向に切断した断面図である。本実施形態のLED素子1はフリップチップ型であり、サファイア基板10と、AlNバッファ層20と、n型GaN層30と、発光層40と、p型GaN層50と、p型GaN層50からn型GaN層30にかかる部分をエッチングにより除去して露出したn型GaN層30上に設けられるn電極60と、p型GaN層50上に設けられるp電極70とを有する。LED素子1は更に、絶縁層80と、n側端子部90と、p側端子部100とを有する。絶縁層80はSiO2系材料からなり、LED素子1の電極形成側を覆うように設けられる。ただし絶縁層80は、n電極60を露出させるように設けられる開口80nと、p電極70の一部を露出させるように設けられる開口80pを有する。n側端子部90は開口80nを介してn電極80と電気的に接続される。p側端子部100は開口80pを介してp電極70と電気的に接続される。このLED素子1の寸法の一例は0.3mm×0.3mmである。
以下、LED素子1の製造工程について説明する。まず、下地基板となるウエハー状のサファイア基板10を準備する。次に、サファイア基板10上にAlNバッファ層20を形成し、AlNバッファ層20上にn型GaN層30と、発光層40と、p型GaN層50とを順次結晶成長させる。その後、p型GaN層50からn型GaN層30にかかる部分をエッチングにより除去してn型GaN層30を露出させる。このとき、p型GaN層50の面積が素子面積に対して充分に確保されるようにエッチングを行う。
図4に示す様に、n側端子部90とp側端子部100は互いに線対称の形状を有する。n側端子部90とp側端子部100はそれぞれ、内側となる側の中央部分付近が窪んだ形状となっている。これにより、n側端子部90とp側端子部100の間の隙間(すなわち、凹部)は、LED素子1の平面視中央部付近において十字状に広くなっており、n側端子部90とp側端子部100に挟まれている両方の端部(図4では上下の両端部分)付近で狭くなっている。以降、n側端子部90とp側端子部100の間に形成される凹部のうち、LED素子1の平面視中央部付近において十字状に広くなっている部分を「中央空間部ア」、n側端子部90とp側端子部100に挟まれている両方の端部付近で狭くなっている部分をそれぞれ「導入路イ」と称することとする。
図5は、LED素子1を用いた発光装置としてのLEDランプ200の斜視図である。LEDランプ200の製造においては、銅箔によって表面に配線パターンを形成したセラミック系材料からなる基板110を用意し、LED素子1を基板の配線パターンに位置決めして金バンプやはんだ(図示略)によりフリップチップ接合し、更にシリコーン樹脂からなる封止樹脂120で一体的に封止してパッケージ化する。封止樹脂120は白色顔料を含有し、硬化後は反射部材として機能する。図5中の破線は、封止樹脂120を透過して示す各部材の輪郭および稜線である。基板110の配線パターンは図示を省略した。
LEDランプ200の基板の配線パターンを電源部(図示略)に接続して通電すると、n側端子部90およびp側端子部100を介してn電極60及びp電極70に順方向の電圧が印加され、そのことにより発光層40においてホールとエレクトロンのキャリア再結合が発生し、図2に示すp電極70の形状に応じた発光形状で青色に発光する。発光に基づいて生じた青色光のうち、n型GaN層30側に放射される青色光はサファイア基板10を透過して外部放射される。p型GaN層50側に放射される青色光はp電極70で発光層40側に反射され、サファイア基板10を透過して外部放射される。
図6は、図5のLEDランプ200を矢印VIの方向に見た側面図であり、図7は図6のLED素子1の一点鎖線VIIにおける断面を矢印の方向に見た図であり、点線によりLED素子1の輪郭を示している。封止樹脂120によりLED素子1を封止する工程(以下、「封止工程」とも呼ぶ)において封止樹脂120は図7の矢印により示す様に、基板110に接合されたn側端子部90とp側端子部100の間の凹部の両方の端部開口から流入し、導入路イを経て中央空間部アに至る。図7に示すように、導入路イから中央空間部アへ向けては、n側端子部90およびp側端子部100の間の距離が拡大し、封止樹脂120の流路が徐々に広がる構造となっている。両方の導入路イを進んだ封止樹脂120は、n側端子部90およびp側端子部100の内側の面を伝って中央空間部アへ流入し、そこで互いに衝突して滞留する。
n側端子部90とp側端子部100の間に形成される凹部は、n側端子部90とp側端子部100の中心点周りに点対称の形状を有するため、封止工程において凹部の両端の開口からほぼ同時に流入し始めた封止樹脂120はほぼ同時に中央空間部アに到達する。よって、凹部内において中央空間部ア以外の箇所(導入路イなど)に空気だまりができることを防止できる。
本明細書の中で明示した公開特許公報の内容は、その全ての内容をここに援用する。
10…サファイア基板
20…AlNバッファ層
30…n型GaN層
40…発光層
50…p型GaN層
60…n電極
70…p電極
80…絶縁層
90…n側端子部
100…p側端子部
110…基板
120…封止樹脂
130…ツェナーダイオード(保護素子)
200…LEDランプ(発光装置)
Claims (5)
- 正極側端子部及び負極側端子部を有するフリップチップ型の半導体発光素子であって、
前記正極側端子部と前記負極側端子部とは、平面視で両者間の中間を通る直線に対して線対称の形状を有し、
前記正極側端子部と前記負極側端子部との間には、両者の隙間である凹部が位置し、該凹部はその中心点周りに点対称の形状を有し、
前記凹部が平面視でその中央付近に形成する中央空間部に内接する内接円の直径は、前記凹部が平面視でその両端付近に形成する導入路の幅と同じ長さの辺を有する平面視で正方形の対角線の長さよりも大きい、半導体発光素子。 - 前記正極側端子部および前記負極側端子部の線対称の軸となる前記直線が、前記半導体発光素子の下地基板において前記凹部の導入路が隣接し且つ対向する一対の辺を二等分する、請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記中央空間部と前記導入路との接続部分が平面視で内側に凸の曲面形状である、請求項1または請求項2に記載の半導体発光素子。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体発光素子と、
基板と、
前記半導体発光素子を前記基板に固着させるための接合部と、
封止樹脂と、を有する発光装置であって、
前記封止樹脂は白色であり、前記半導体発光素子、前記基板、前記接合部の間に入り込んでいる、発光装置。 - 前記正極側端子部と前記負極側端子部の並び方向に配置される保護素子を更に備える、請求項4に記載の発光装置。
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