JP6932019B2 - Light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関し、特に、半導体発光素子を備える発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device including a semiconductor light emitting device.

近年、青色光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子が実用化されている。更には、波長の短い深紫外線を出力する発光素子の開発が進められている。深紫外線は高い殺菌能力を有することから、深紫外線の出力が可能な半導体発光素子は、医療や食品加工の現場における水銀フリーの殺菌用光源として注目されている。 In recent years, semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes that output blue light have been put into practical use. Furthermore, development of a light emitting device that outputs deep ultraviolet rays having a short wavelength is underway. Since deep ultraviolet rays have high sterilizing ability, semiconductor light emitting devices capable of outputting deep ultraviolet rays are attracting attention as mercury-free sterilizing light sources in medical and food processing sites.

また、殺菌用を初めとする様々な光源での利用を考慮すれば、半導体発光素子自体の発光強度を高めることが重要であるが、一方で、半導体発光素子単体の性能ではなく発光装置全体としての性能の向上に着目した開発も進められている。 In addition, considering the use in various light sources such as for sterilization, it is important to increase the light emission intensity of the semiconductor light emitting device itself, but on the other hand, it is not the performance of the semiconductor light emitting device alone but the light emitting device as a whole. Development is also underway with a focus on improving the performance of the.

例えば、特許文献１には、発光ダイオード素子が発する光を反射する反射板を設けた発光ダイオードパッケージが開示されている。この構成によれば、発光ダイオード素子から正面側に出射した光のうち、そのままでは利用されない光を正面側に反射して利用できるため、パッケージ全体としての発光効率の向上が期待される。 For example, Patent Document 1 discloses a light emitting diode package provided with a reflector that reflects light emitted by a light emitting diode element. According to this configuration, among the light emitted from the light emitting diode element to the front side, the light that is not used as it is can be reflected to the front side and used, so that the luminous efficiency of the entire package is expected to be improved.

特開２００８−９８２４７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-98247

しかしながら、上述の発光ダイオードパッケージが備える反射板は、発光ダイオード素子から側方へ向かう光を反射するためのものであり、発光ダイオード素子から該素子が搭載される配線基板用基材へ向かう光を反射することはできない。 However, the reflector included in the above-mentioned light emitting diode package is for reflecting light laterally from the light emitting diode element, and the light directed from the light emitting diode element to the base material for the wiring substrate on which the element is mounted is transmitted. It cannot be reflected.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、発光装置の発光効率を高める新たな技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems, and one of its exemplary purposes is to provide a new technique for increasing the luminous efficiency of a light emitting device.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を搭載する搭載用基板と、半導体発光素子から搭載用基板に向かう光を反射する反射部材と、を備える。 In order to solve the above problems, the light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor light emitting element, a mounting substrate on which the semiconductor light emitting element is mounted, and a reflecting member that reflects light from the semiconductor light emitting element toward the mounting substrate. , Equipped with.

この態様によると、半導体発光素子から搭載用基板に向かう光を利用することが可能となり、発光装置の発光効率を高めることができる。 According to this aspect, the light directed from the semiconductor light emitting element to the mounting substrate can be used, and the light emitting efficiency of the light emitting device can be improved.

反射部材は、半導体発光素子の光出射面を遮蔽しないように該半導体発光素子を取り囲むように配置されていてもよい。これにより、光出射面から正面に向かって出射する光を有効に利用できる。 The reflecting member may be arranged so as to surround the semiconductor light emitting element so as not to shield the light emitting surface of the semiconductor light emitting element. As a result, the light emitted from the light emitting surface toward the front can be effectively used.

反射部材は、半導体発光素子が配置される開口部が形成されていてもよい。これにより、半導体発光素子を搭載用基板に搭載してから反射部材を取り付けることができる。 The reflective member may be formed with an opening in which a semiconductor light emitting element is arranged. This makes it possible to mount the semiconductor light emitting element on the mounting substrate and then mount the reflective member.

半導体発光素子は、深紫外線を発するように構成されており、反射部材は、シリコン基材と、シリコン基材の一方の面に形成されたアルミニウムの反射層と、を有し、該反射層がシリコン基材を挟んで搭載用基板とは反対側に配置されていてもよい。これにより、深紫外線の反射率が高いアルミニウムの反射層によって、半導体発光素子から搭載用基板に向かう深紫外線を効率よく反射できる。 The semiconductor light emitting device is configured to emit deep ultraviolet rays, and the reflective member has a silicon base material and an aluminum reflective layer formed on one surface of the silicon base material, and the reflective layer has a silicon base material. It may be arranged on the side opposite to the mounting substrate with the silicon base material interposed therebetween. As a result, the aluminum reflective layer having a high reflectance of deep ultraviolet rays can efficiently reflect the deep ultraviolet rays from the semiconductor light emitting element toward the mounting substrate.

反射層は、半導体発光素子の光出射面よりも低い位置にある。これにより、例えば、半導体発光素子の側面から搭載用基板に向かう光を反射できる。 The reflective layer is located below the light emitting surface of the semiconductor light emitting device. Thereby, for example, the light directed from the side surface of the semiconductor light emitting device toward the mounting substrate can be reflected.

光出射面は、サファイア基板で構成されていてもよい。これにより、半導体発光素子を成長する際に利用する成長基板をそのまま光出射面として利用できる。 The light emitting surface may be made of a sapphire substrate. As a result, the growth substrate used for growing the semiconductor light emitting device can be used as it is as the light emitting surface.

搭載用基板は、セラミックからなるパッケージ基板であり、パッケージ基板は、半導体発光素子が載置される凹部を有してもよい。半導体発光素子は、凹部の底面に表面実装されていてもよい。これにより、半導体発光素子をワイヤボンディングによって搭載用基板に実装する場合と比較して、半導体発光素子の出射光や反射層による反射光がワイヤによって妨げられることがない。また、反射部材を取り付ける際にワイヤと干渉するといったことがなく、半導体発光素子を実装してから反射部材を取り付けることができる。 The mounting substrate is a package substrate made of ceramic, and the package substrate may have a recess on which a semiconductor light emitting element is placed. The semiconductor light emitting device may be surface-mounted on the bottom surface of the recess. As a result, the emitted light of the semiconductor light emitting element and the reflected light of the reflecting layer are not obstructed by the wire as compared with the case where the semiconductor light emitting element is mounted on the mounting substrate by wire bonding. Further, the reflective member can be attached after mounting the semiconductor light emitting element without interfering with the wire when attaching the reflective member.

反射部材を搭載用基板に固定する絶縁部を更に備えてもよい。これにより、反射部材と搭載用基板の導電部（例えば配線）との導通を防止できる。 An insulating portion for fixing the reflective member to the mounting substrate may be further provided. This makes it possible to prevent conduction between the reflective member and the conductive portion (for example, wiring) of the mounting substrate.

本発明の別の態様は、発光装置の製造方法である。この方法は、搭載用基板を準備する工程と、搭載用基板に半導体発光素子を搭載する工程と、半導体発光素子から搭載用基板に向かう光を反射するように反射部材を配置する工程と、を含む。 Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a light emitting device. This method includes a step of preparing a mounting substrate, a step of mounting a semiconductor light emitting element on the mounting substrate, and a step of arranging a reflecting member so as to reflect light from the semiconductor light emitting element toward the mounting substrate. include.

この態様によると、発光効率の高い発光装置を製造できる。 According to this aspect, a light emitting device having high luminous efficiency can be manufactured.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現をその他の方法、その他の装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components, the conversion of the expression of the present invention between other methods, other devices, systems and the like are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、発光装置の発光効率を高めることができる。 According to the present invention, the luminous efficiency of the light emitting device can be increased.

第１の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows the schematic structure of the light emitting device which concerns on 1st Embodiment. 図１に示す発光装置のＡ−Ａ断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the light emitting device shown in FIG. 半導体積層構造からサファイア基板に入射した光（紫外線）の光路の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the optical path of the light (ultraviolet rays) incident on a sapphire substrate from a semiconductor laminated structure. 図４（ａ）は、本実施の形態に係る反射部材の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す反射部材のＢ−Ｂ断面図である。FIG. 4A is a top view of the reflective member according to the present embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB of the reflective member shown in FIG. 4A. 本実施の形態に係る発光装置の製造方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the manufacturing method of the light emitting device which concerns on this embodiment. 第２の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows the schematic structure of the light emitting device which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate. Moreover, the configuration described below is an example, and does not limit the scope of the present invention at all.

（第１の実施の形態）
［発光装置］
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す上面図である。図２は、図１に示す発光装置のＡ−Ａ断面図である。なお、図１では、パッケージ基板の開口部を封止する窓部材の図示を省略している。 (First Embodiment)
[Light emitting device]
FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of a light emitting device according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the light emitting device shown in FIG. In FIG. 1, the window member that seals the opening of the package substrate is not shown.

発光装置１０は、半導体発光素子１２と、半導体発光素子１２を搭載する搭載用基板としてのパッケージ基板１４と、半導体発光素子１２からパッケージ基板１４の搭載面に向かう光を反射する反射部材１６と、半導体発光素子１２を駆動する際に電気的サージから半導体発光素子１２を保護するためのツェナーダイオード１８と、半導体発光素子１２が収容されている空間を封止するための透光性の窓部材２０と、を備える。 The light emitting device 10 includes a semiconductor light emitting element 12, a package substrate 14 as a mounting substrate on which the semiconductor light emitting element 12 is mounted, and a reflecting member 16 that reflects light from the semiconductor light emitting element 12 toward the mounting surface of the package substrate 14. A Zener diode 18 for protecting the semiconductor light emitting element 12 from an electrical surge when driving the semiconductor light emitting element 12, and a translucent window member 20 for sealing the space in which the semiconductor light emitting element 12 is housed. And.

半導体発光素子１２は、発光スペクトルのピーク波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外線」を発するように構成されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外線を出力するため、半導体発光素子１２は、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料で構成される。本実施の形態に係る半導体発光素子１２は、特に、ピーク波長λが約２４０ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外線を発するＬＥＤチップである。 The semiconductor light emitting device 12 is an LED (Light Emitting Diode) chip configured to emit "deep ultraviolet rays" having a peak wavelength λ of an emission spectrum of about 360 nm or less. In order to output deep ultraviolet rays having such a wavelength, the semiconductor light emitting device 12 is made of an aluminum gallium nitride (AlGaN) -based semiconductor material having a bandgap of about 3.4 eV or more. The semiconductor light emitting device 12 according to the present embodiment is an LED chip that emits deep ultraviolet rays having a peak wavelength λ of about 240 nm to 350 nm.

半導体発光素子１２は、透光性の成長基板であるサファイア基板２２と、サファイア基板２２上に成長した半導体積層構造２４と、第１の素子電極２６と、第２の素子電極２８と、を有する。サファイア基板２２の上面は光出射面２２ａとして機能する。これにより、半導体発光素子１２を成長する際に利用する成長基板としてのサファイア基板２２をそのまま光出射面として利用できる。 The semiconductor light emitting device 12 has a sapphire substrate 22 which is a translucent growth substrate, a semiconductor laminated structure 24 grown on the sapphire substrate 22, a first element electrode 26, and a second element electrode 28. .. The upper surface of the sapphire substrate 22 functions as a light emitting surface 22a. As a result, the sapphire substrate 22 as a growth substrate used when growing the semiconductor light emitting element 12 can be used as it is as a light emitting surface.

半導体積層構造２４は、サファイア基板２２上に形成される複数の層からなる。各層は、例えば、サファイア基板２２との格子不整合を緩和する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層（テンプレート層）、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｎ型コンタクト電極層、ｐ型コンタクト電極層、等を含む。 The semiconductor laminated structure 24 is composed of a plurality of layers formed on the sapphire substrate 22. Each layer is, for example, a buffer layer (template layer) made of aluminum nitride (AlN) that alleviates lattice mismatch with the sapphire substrate 22, an n-type clad layer, an active layer, a p-type clad layer, an n-type contact electrode layer, and p. Includes template contact electrode layer, etc.

第１の素子電極２６および第２の素子電極２８は、半導体積層構造２４の活性層にキャリアを供給するための電極であり、それぞれがアノード電極またはカソード電極である。第１の素子電極２６および第２の素子電極２８は、光出射面２２ａと反対側に設けられている。第１の素子電極２６は、パッケージ基板１４の第１の配線電極３０に取り付けられ、第２の素子電極２８は、パッケージ基板１４の第２の配線電極３２に取り付けられる。 The first element electrode 26 and the second element electrode 28 are electrodes for supplying carriers to the active layer of the semiconductor laminated structure 24, and are an anode electrode or a cathode electrode, respectively. The first element electrode 26 and the second element electrode 28 are provided on the side opposite to the light emitting surface 22a. The first element electrode 26 is attached to the first wiring electrode 30 of the package substrate 14, and the second element electrode 28 is attached to the second wiring electrode 32 of the package substrate 14.

パッケージ基板１４は、３．５ｍｍ四方の矩形の上面１４ａおよび下面１４ｂを有する直方体形状の部材である。パッケージ基板１４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などを含むセラミック基板であり、いわゆる高温焼成セラミック多層基板（ＨＴＣＣ、High Temperature Co-fired Ceramic）である。 The package substrate 14 is a rectangular parallelepiped member having a rectangular upper surface 14a and a lower surface 14b of 3.5 mm square. The package substrate 14 is a ceramic substrate containing alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), and the like, and is a so-called high temperature co-fired ceramic (HTCC).

パッケージ基板１４には、半導体発光素子１２を収容するための凹部３４が設けられており、上面１４ａには、開口部３６が形成されている。凹部３４の底面３４ａには、半導体発光素子１２を取り付けるための第１の配線電極３０および第２の配線電極３２が設けられている。パッケージ基板１４の下面１４ｂには、発光装置１０を外部基板などに実装するための第１の外側電極３８および第２の外側電極４０が設けられている。 The package substrate 14 is provided with a recess 34 for accommodating the semiconductor light emitting element 12, and an opening 36 is formed on the upper surface 14a. A first wiring electrode 30 and a second wiring electrode 32 for attaching the semiconductor light emitting element 12 are provided on the bottom surface 34a of the recess 34. A first outer electrode 38 and a second outer electrode 40 for mounting the light emitting device 10 on an outer substrate or the like are provided on the lower surface 14b of the package substrate 14.

ツェナーダイオード１８は、駆動回路の一部に用いられる受動素子の一例であり、半導体発光素子１２と同様にパッケージ基板１４の底面３４ａに実装される。 The Zener diode 18 is an example of a passive element used as a part of a drive circuit, and is mounted on the bottom surface 34a of the package substrate 14 like the semiconductor light emitting element 12.

窓部材２０は、凹部３４の開口部３６を封止するように設けられる板状の保護部材である。窓部材２０は、半導体発光素子１２が発する紫外線を透過する材料で構成され、例えば、ガラス、石英、水晶、サファイアなどを用いることができる。窓部材２０は、特に深紫外線の透過率が高く、耐熱性および気密性の高い材料で構成されることが好ましく、パッケージ基板１４に比べて熱膨張係数の小さい材料で構成されることが好ましい。このような特性を備える材料として、石英ガラスを窓部材２０に用いることが望ましい。半導体発光素子１２が発する紫外線は、窓部材２０を介して窓部材２０の外面２０ａから発光装置１０の外部へと出射する。 The window member 20 is a plate-shaped protective member provided so as to seal the opening 36 of the recess 34. The window member 20 is made of a material that transmits ultraviolet rays emitted by the semiconductor light emitting element 12, and for example, glass, quartz, crystal, sapphire, or the like can be used. The window member 20 is preferably made of a material having a high transmittance of deep ultraviolet rays and high heat resistance and airtightness, and is preferably made of a material having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the package substrate 14. As a material having such characteristics, it is desirable to use quartz glass for the window member 20. The ultraviolet rays emitted by the semiconductor light emitting element 12 are emitted from the outer surface 20a of the window member 20 to the outside of the light emitting device 10 via the window member 20.

パッケージ基板１４の上面１４ａと窓部材２０との間を封止する封止構造４２は、第１の金属層４４と、第２の金属層４６と、金属接合部４８とを有する。 The sealing structure 42 that seals between the upper surface 14a of the package substrate 14 and the window member 20 has a first metal layer 44, a second metal layer 46, and a metal joint 48.

第１の金属層４４は、パッケージ基板１４の上面１４ａに枠状に設けられている。第１の金属層４４は、例えばセラミック基板へのメタライズ処理により形成される。第１の金属層４４は、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等を含む基材にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等がメッキされて形成され、例えば、Ｗ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造を有する。第１の金属層４４は、金属接合部４８と接合される。 The first metal layer 44 is provided in a frame shape on the upper surface 14a of the package substrate 14. The first metal layer 44 is formed, for example, by metallizing a ceramic substrate. The first metal layer 44 is formed by plating a base material containing tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like with nickel (Ni), gold (Au), or the like, and has, for example, a W / Ni / Au laminated structure. Has. The first metal layer 44 is joined to the metal joint 48.

第２の金属層４６は、窓部材２０の内面２０ｂに枠状に設けられている。第２の金属層４６は、真空蒸着やスパッタリングなどの方法により形成される。第２の金属層４６は、窓部材２０の内面２０ｂ上にチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）が順に積層される多層膜である。なお、チタンの代わりにクロム（Ｃｒ）を用いてもよいし、白金（Ｐｔ）の代わりに銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）を用いてもよい。第２の金属層４６は、金属接合部４８と接合される。 The second metal layer 46 is provided in a frame shape on the inner surface 20b of the window member 20. The second metal layer 46 is formed by a method such as vacuum deposition or sputtering. The second metal layer 46 is a multilayer film in which titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are laminated in this order on the inner surface 20b of the window member 20. Chromium (Cr) may be used instead of titanium, and copper (Cu) and nickel (Ni) may be used instead of platinum (Pt). The second metal layer 46 is joined to the metal joint 48.

金属接合部４８は、第１の金属層４４と第２の金属層４６の間に設けられ、パッケージの外周部においてパッケージ基板１４と窓部材２０の間を接合して封止する。金属接合部４８は、低融点の金属材料で構成され、例えば金錫（ＡｕＳｎ）や銀錫（ＡｇＳｎ）の合金を含む。金属接合部４８は、溶融状態において第１の金属層４４と第２の金属層４６との間に広がって共晶接合を形成する。 The metal joint portion 48 is provided between the first metal layer 44 and the second metal layer 46, and joins and seals between the package substrate 14 and the window member 20 at the outer peripheral portion of the package. The metal joint 48 is made of a metal material having a low melting point, and contains, for example, an alloy of gold tin (AuSn) or silver tin (AgSn). The metal joint 48 spreads between the first metal layer 44 and the second metal layer 46 in a molten state to form a eutectic bond.

［反射部材］
次に、本実施の形態に係る反射部材について詳述する。図３は、半導体積層構造２４からサファイア基板２２に入射した光（紫外線）の光路の一例を示した図である。図３に示すように、本実施の形態に係る半導体発光素子１２は、光出射面２２ａ側にサファイア基板２２が配置されている。そのため、半導体積層構造２４で発生した光は、サファイア基板２２に入射した後、一部が光出射面２２ａで内面反射され、側面２２ｃから下方のパッケージ基板１４に向けて出射される場合がある。特に、サファイア基板２２の厚みが大きいと、光路長が長くなり、下方に向かう光（光束）が多くなる。このような光は、パッケージ基板１４に到達した時点で吸収されるため、発光装置１０における発光効率を低下させる一因となる。 [Reflective member]
Next, the reflective member according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 3 is a diagram showing an example of an optical path of light (ultraviolet rays) incident on the sapphire substrate 22 from the semiconductor laminated structure 24. As shown in FIG. 3, in the semiconductor light emitting device 12 according to the present embodiment, the sapphire substrate 22 is arranged on the light emitting surface 22a side. Therefore, after the light generated in the semiconductor laminated structure 24 is incident on the sapphire substrate 22, a part of the light is internally reflected by the light emitting surface 22a and may be emitted from the side surface 22c toward the lower package substrate 14. In particular, when the thickness of the sapphire substrate 22 is large, the optical path length becomes long and the amount of downward light (luminous flux) increases. Since such light is absorbed when it reaches the package substrate 14, it contributes to a decrease in luminous efficiency in the light emitting device 10.

そこで、本発明者は、半導体発光素子１２から下方（パッケージ基板１４側）に向かう光を発光装置１０の正面方向に反射することで、発光装置１０の発光効率を向上できる点に想到した。 Therefore, the present inventor has come up with the idea that the luminous efficiency of the light emitting device 10 can be improved by reflecting the light directed downward (on the package substrate 14 side) from the semiconductor light emitting element 12 in the front direction of the light emitting device 10.

図４（ａ）は、本実施の形態に係る反射部材１６の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す反射部材１６のＢ−Ｂ断面図である。 FIG. 4A is a top view of the reflective member 16 according to the present embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB of the reflective member 16 shown in FIG. 4A.

反射部材１６は、板状のシリコン基材５０と、シリコン基材５０の一方の面５０ａに蒸着等の手段で形成されたアルミニウムの反射層５２と、を有する。アルミニウムは、深紫外線の反射率が高いため、反射層５２として好適である。一方、アルミニウムの反射層をパッケージ基板１４の凹部３４の底面３４ａに直接設けることは、発光装置１０の製造上あるいはパッケージ基板１４の製造上難しい。 The reflective member 16 has a plate-shaped silicon base material 50 and an aluminum reflective layer 52 formed on one surface 50a of the silicon base material 50 by means such as thin film deposition. Aluminum is suitable as the reflective layer 52 because it has a high reflectance of deep ultraviolet rays. On the other hand, it is difficult in manufacturing the light emitting device 10 or in manufacturing the package substrate 14 to directly provide the reflective layer of aluminum on the bottom surface 34a of the recess 34 of the package substrate 14.

そこで、本実施の形態に係る反射部材１６は、ある程度形状を保持できる剛性を持ったシリコン基材５０を用い、その表面に反射層５２を設けることで、別部材としている。したがって、シリコン基材５０の厚みは１０μｍ〜４００μｍが好ましい。シリコン基材５０の厚みが小さ過ぎると形状を保持できない。一方、シリコン基材５０の厚みが大き過ぎると、反射層５２がサファイア基板２２の光出射面２２ａよりも上方になり、サファイア基板２２から出射した光（紫外線）を反射層５２で反射できなくなる。また、無駄に材料費が増大する。なお、反射層５２の厚みは１０ｎｍ〜１０μｍである。 Therefore, the reflective member 16 according to the present embodiment is made of a separate member by using a silicon base material 50 having rigidity capable of holding the shape to some extent and providing a reflective layer 52 on the surface thereof. Therefore, the thickness of the silicon base material 50 is preferably 10 μm to 400 μm. If the thickness of the silicon base material 50 is too small, the shape cannot be maintained. On the other hand, if the thickness of the silicon base material 50 is too large, the reflective layer 52 is above the light emitting surface 22a of the sapphire substrate 22, and the light (ultraviolet rays) emitted from the sapphire substrate 22 cannot be reflected by the reflective layer 52. In addition, the material cost increases unnecessarily. The thickness of the reflective layer 52 is 10 nm to 10 μm.

反射部材１６は、半導体発光素子１２が配置される開口部１６ａと、ツェナーダイオード１８が配置される開口部１６ｂと、が形成されている。これにより、半導体発光素子１２やツェナーダイオード１８をパッケージ基板１４に搭載した後でも、反射部材１６を取り付けることができる。 The reflection member 16 is formed with an opening 16a in which the semiconductor light emitting element 12 is arranged and an opening 16b in which the Zener diode 18 is arranged. As a result, the reflective member 16 can be attached even after the semiconductor light emitting element 12 and the Zener diode 18 are mounted on the package substrate 14.

また、反射部材１６は、図２に示すように、半導体発光素子１２の光出射面２２ａを遮蔽しないように半導体発光素子１２を取り囲むように配置されている。これにより、光出射面２２ａから正面に向かって出射する光を有効に利用できる。 Further, as shown in FIG. 2, the reflecting member 16 is arranged so as to surround the semiconductor light emitting element 12 so as not to shield the light emitting surface 22a of the semiconductor light emitting element 12. As a result, the light emitted from the light emitting surface 22a toward the front can be effectively used.

また、反射部材１６は、反射層５２がシリコン基材５０を挟んでパッケージ基板１４とは反対側に配置されており、半導体発光素子１２からパッケージ基板１４に向かう光を反射する。これにより、深紫外線の反射率が高いアルミニウムの反射層５２によって、半導体発光素子１２からパッケージ基板１４に向かう深紫外線を効率よく反射でき、発光装置１０の照射光として利用することが可能となる。その結果、発光装置１０の発光効率が高まる。 Further, in the reflective member 16, the reflective layer 52 is arranged on the side opposite to the package substrate 14 with the silicon base material 50 interposed therebetween, and reflects the light from the semiconductor light emitting element 12 toward the package substrate 14. As a result, the aluminum reflective layer 52 having a high reflectance of deep ultraviolet rays can efficiently reflect the deep ultraviolet rays from the semiconductor light emitting element 12 toward the package substrate 14, and can be used as the irradiation light of the light emitting device 10. As a result, the luminous efficiency of the light emitting device 10 is increased.

また、反射層５２は、図２に示すように、半導体発光素子１２の光出射面２２ａよりも低い位置にある。これにより、半導体発光素子１２の側面２２ｃからパッケージ基板１４に向かう光を反射できる。なお、本実施の形態に係る半導体発光素子１２の高さ（光出射面２２ａの位置）は、底面３４ａから３００μｍ〜７００μｍ程度の範囲である。また、光出射面２２ａを構成するサファイア基板２２の厚みは、３００μｍ〜５００μｍ程度の範囲である。そして、反射部材１６は、光出射面２２ａより低い位置になるように厚みが決定されている。より好ましくは、反射部材１６は、半導体積層構造２４の上面よりも低い位置になるように厚みが決定されている。 Further, as shown in FIG. 2, the reflective layer 52 is located at a position lower than the light emitting surface 22a of the semiconductor light emitting element 12. As a result, the light directed from the side surface 22c of the semiconductor light emitting device 12 toward the package substrate 14 can be reflected. The height of the semiconductor light emitting device 12 (position of the light emitting surface 22a) according to the present embodiment is in the range of about 300 μm to 700 μm from the bottom surface 34a. The thickness of the sapphire substrate 22 constituting the light emitting surface 22a is in the range of about 300 μm to 500 μm. The thickness of the reflective member 16 is determined so as to be lower than the light emitting surface 22a. More preferably, the thickness of the reflective member 16 is determined so as to be lower than the upper surface of the semiconductor laminated structure 24.

また、本実施の形態に係る半導体発光素子１２は、フリップチップ型のＬＥＤチップであり、凹部３４の底面３４ａに表面実装されている。これにより、半導体発光素子１２をワイヤボンディングによってパッケージ基板１４に実装する場合と比較して、半導体発光素子１２の出射光や反射層５２による反射光がワイヤによって妨げられることがない。また、反射部材１６を凹部３４に取り付ける際にワイヤと干渉するといったことがなく、半導体発光素子１２を実装してから反射部材１６を取り付けることができる。 Further, the semiconductor light emitting element 12 according to the present embodiment is a flip-chip type LED chip, and is surface-mounted on the bottom surface 34a of the recess 34. As a result, as compared with the case where the semiconductor light emitting element 12 is mounted on the package substrate 14 by wire bonding, the emitted light of the semiconductor light emitting element 12 and the reflected light by the reflecting layer 52 are not obstructed by the wire. Further, when the reflective member 16 is attached to the recess 34, the reflective member 16 can be attached after mounting the semiconductor light emitting element 12 without interfering with the wire.

また、反射部材１６は、図４（ｂ）に示すように、シリコン基材５０の他方の面５０ｂに、反射部材をパッケージ基板１４に固定する絶縁部５４を更に備えてもよい。絶縁部５４は、例えば、樹脂等の接着剤である。これにより、反射部材１６とパッケージ基板１４の導電部（例えば第１の配線電極３０や第２の配線電極３２）との導通を防止できる。 Further, as shown in FIG. 4B, the reflective member 16 may further include an insulating portion 54 for fixing the reflective member to the package substrate 14 on the other surface 50b of the silicon base material 50. The insulating portion 54 is, for example, an adhesive such as a resin. This makes it possible to prevent conduction between the reflective member 16 and the conductive portion of the package substrate 14 (for example, the first wiring electrode 30 and the second wiring electrode 32).

図５は、本実施の形態に係る発光装置の製造方法のフローチャートを示す図である。図５に示すように、本実施の形態に係る発光装置の製造方法は、パッケージ基板１４を準備する工程（Ｓ１０）と、搭載用基板に半導体発光素子を搭載する工程（Ｓ１２）と、半導体発光素子から搭載用基板に向かう光を反射するように反射部材を配置する工程（Ｓ１４）と、を含む。これにより、発光効率の高い発光装置を簡易な工程で製造できる。 FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of a method of manufacturing a light emitting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the method of manufacturing the light emitting device according to the present embodiment includes a step of preparing the package substrate 14 (S10), a step of mounting the semiconductor light emitting element on the mounting substrate (S12), and semiconductor light emission. The step (S14) of arranging the reflecting member so as to reflect the light from the element toward the mounting substrate is included. As a result, a light emitting device having high luminous efficiency can be manufactured by a simple process.

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す上面図である。なお、図６では、パッケージ基板の開口部を封止する窓部材の図示を省略している。図６に示す発光装置６０は、反射部材６２の形状が第１の実施の形態に係る反射部材１６と異なる以外は、発光装置１０とほぼ同様の構成である。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a top view showing a schematic configuration of the light emitting device according to the second embodiment. In FIG. 6, the window member that seals the opening of the package substrate is not shown. The light emitting device 60 shown in FIG. 6 has substantially the same configuration as the light emitting device 10 except that the shape of the reflecting member 62 is different from that of the reflecting member 16 according to the first embodiment.

図２に示すように、凹部３４の全体に渡って反射部材１６を設けた場合、半導体発光素子１２の側面から出射した光のうち反射層５２の外周領域に向かう光（点線の矢印）を反射することはできる。しかしながら、反射層５２の外周領域で反射された光は、パッケージ基板１４の内壁に向かい吸収されてしまうため、窓部材２０から出射しない。 As shown in FIG. 2, when the reflecting member 16 is provided over the entire recess 34, the light emitted from the side surface of the semiconductor light emitting element 12 toward the outer peripheral region of the reflecting layer 52 (dotted arrow) is reflected. Can be done. However, the light reflected in the outer peripheral region of the reflective layer 52 is absorbed toward the inner wall of the package substrate 14, so that the light is not emitted from the window member 20.

一方、本実施の形態に係る反射部材６２は、半導体発光素子１２が配置される開口部６２ａが形成されているが、半導体発光素子１２の側面の近傍にしか存在しない。これにより、反射部材６２が小型化され、材料費も低減される。 On the other hand, the reflection member 62 according to the present embodiment has an opening 62a in which the semiconductor light emitting element 12 is arranged, but exists only in the vicinity of the side surface of the semiconductor light emitting element 12. As a result, the reflective member 62 is downsized and the material cost is also reduced.

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の各形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。 Although the present invention has been described above with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments are appropriately combined or substituted. Those are also included in the present invention. Further, it is also possible to appropriately rearrange the combinations and the order of processing in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and to add modifications such as various design changes to the embodiments. Additional embodiments may also be included within the scope of the invention.

１０ 発光装置、 １２ 半導体発光素子、 １４ パッケージ基板、 １６ 反射部材、 １６ａ，１６ｂ 開口部、 ２２ サファイア基板、 ２２ａ 光出射面、 ２２ｃ 側面、 ２４ 半導体積層構造、 ３４ 凹部、 ３４ａ 底面、 ３６ 開口部、 ５０ シリコン基材、 ５２ 反射層、 ５４ 絶縁部。 10 light emitting device, 12 semiconductor light emitting element, 14 package substrate, 16 reflective member, 16a, 16b opening, 22 sapphire substrate, 22a light emitting surface, 22c side surface, 24 semiconductor laminated structure, 34 recess, 34a bottom surface, 36 opening, 50 Silicon substrate, 52 Reflective layer, 54 Insulation part.

Claims (5)

深紫外線を発するように構成されている半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を搭載する搭載用基板と、
前記半導体発光素子から前記搭載用基板に向かう光を反射する反射部材と、を備え、
前記搭載用基板は、セラミックからなるパッケージ基板であり、
前記パッケージ基板は、前記半導体発光素子が載置される凹部を有し、前記凹部の底面上に第１の配線電極および第２の配線電極が設けられており、
前記半導体発光素子は、前記凹部の底面にフリップチップ実装されており、前記第１の配線電極に取り付けられるアノード電極と、前記第２の配線電極に取り付けられるカソード電極と、前記アノード電極および前記カソード電極上に設けられる半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に設けられる３００μｍ〜５００μｍの厚みを有するサファイア基板と、を備え、
前記反射部材は、
前記凹部に設けられており、
１０μｍ〜４００μｍの厚みを有するシリコン基材と、前記シリコン基材の一方の面に形成された１０ｎｍ〜１０μｍの厚みを有するアルミニウムの反射層と、を有し、前記反射層が前記シリコン基材を挟んで前記搭載用基板とは反対側に配置され、前記反射層が前記半導体積層構造の上面よりも下側に位置するように配置されており、
前記反射部材の外周と前記凹部の内壁との間に隙間が形成されていることを特徴とする発光装置。 A semiconductor light emitting device that is configured to emit deep ultraviolet rays,
A mounting substrate on which the semiconductor light emitting element is mounted and
A reflecting member that reflects light from the semiconductor light emitting element toward the mounting substrate is provided.
The mounting substrate is a package substrate made of ceramic.
The package substrate has a recess on which the semiconductor light emitting element is placed, and a first wiring electrode and a second wiring electrode are provided on the bottom surface of the recess.
The semiconductor light emitting element is flip-chip mounted on the bottom surface of the recess, and has an anode electrode attached to the first wiring electrode, a cathode electrode attached to the second wiring electrode, the anode electrode, and the cathode. A semiconductor laminated structure provided on the electrodes and a sapphire substrate having a thickness of 300 μm to 500 μm provided on the semiconductor laminated structure are provided.
The reflective member is
It is provided in the recess and
A silicon substrate having a thickness of 10Myuemu～400myuemu, having a reflective layer of aluminum having a thickness of 10nm~10μm formed on one surface of the silicon substrate, the reflective layer is the silicon substrate It is arranged so as to be sandwiched and arranged on the side opposite to the mounting substrate, and the reflective layer is arranged so as to be located below the upper surface of the semiconductor laminated structure .
The light emitting device characterized in that a gap is formed between the outer and the inner wall of the recess of the reflecting member. 前記反射部材は、前記サファイア基板の上面および側面を遮蔽しないように前記半導体発光素子を取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 The reflecting member, the light emitting device according to claim 1, characterized in that the is arranged to surround the semiconductor light emitting element so as not to shield the upper and side surfaces of the sapphire substrate. 前記反射部材は、前記半導体発光素子が配置される開口部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。 The reflecting member, the light emitting device according to claim 1 or 2, characterized in that it has an opening in which the semiconductor light emitting element is disposed. 前記反射部材は、前記半導体発光素子が配置される第１開口部と、ツェナーダイオードが配置される第２開口部とを有し、前記第１開口部および前記第２開口部を除いて前記凹部の底面の全体にわたって配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。 The reflecting member, the has a first opening in which the semiconductor light emitting element is disposed, and a second opening Zener diode is arranged, the except the first opening and the second opening recess the light emitting device according to claim 1 or 2 disposed throughout the bottom surface of the characterized Rukoto. 前記反射部材を前記搭載用基板に固定する絶縁部を更に備え、前記絶縁部は、少なくとも、前記反射部材と前記第１の配線電極の間、または、前記反射部材と前記第２の配線電極の間に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。 An insulating portion for fixing the reflective member to the mounting substrate is further provided , and the insulating portion is provided at least between the reflective member and the first wiring electrode, or between the reflective member and the second wiring electrode. the light emitting device according to any one of claims 1 to 4, characterized in Rukoto provided between.
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