(57)【要約】【課題】色度の方向依存性が少ない半導体発光装置及び発光モジュールを提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体発光装置は、第１の光を出射する半導体発光層と、前記半導体発光層に接続された一対の電極と、前記半導体発光層の少なくとも中央部を覆い、透明樹脂に前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体が含有された蛍光体層と、前記半導体発光層の少なくとも周辺部を覆い、蛍光体の濃度が前記蛍光体層における前記蛍光体の濃度よりも低い色度調整層と、を備える。前記色度調整層は前記半導体発光装置の外面に露出している。【選択図】図１
2014053506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を出射する半導体発光層と、
前記半導体発光層に接続された一対の電極と、
前記半導体発光層の少なくとも中央部を覆い、前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体を有する蛍光体層と、
前記半導体発光層の少なくとも周辺部を覆い、外部に露出し、蛍光体の濃度が前記蛍光体層における前記蛍光体の濃度よりも低い色度調整層と、
を備えた半導体発光装置。
【請求項２】
前記色度調整層には蛍光体が含有されていない請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記蛍光体層及び前記色度調整層はそれぞれ透明樹脂を有し、前記色度調整層の透明樹脂の屈折率は、前記蛍光体層の透明樹脂の屈折率よりも高い請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
第１の光を出射する半導体発光層と、
前記半導体発光層に接続された一対の電極と、
前記半導体発光層の上方、側方及び下方に配置され、前記半導体発光層及び前記一対の電極を覆い、前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体を有する蛍光体層と、
を備えた半導体発光装置。
【請求項５】
その外面が、前記蛍光体層及び前記一対の電極によって構成されている請求項４記載の半導体発光装置。
【請求項６】
第１の光を出射する半導体発光層と、
前記半導体発光層に接続された一対の電極と、
前記半導体発光層の上方に配置され、透明樹脂に前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体が含有された蛍光体層と、
前記半導体発光層の下方に配置され、透明樹脂によって形成された透明樹脂層と、
を備えた半導体発光装置において、
前記半導体発光装置の外面が、前記蛍光体層、前記透明樹脂層及び前記一対の電極によって構成されている半導体発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光層の側方には、前記透明樹脂層が配置されている請求項６記載の半導体発光装置。
【請求項８】
第１の光を出射する半導体発光層と、
前記半導体発光層に接続された一対の電極と、
前記半導体発光層の上方に配置され、前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体を有する蛍光体層と、
前記半導体発光層の下方に配置された補強樹脂層と、
一端が前記蛍光体層内に進入し、他端が前記補強樹脂層内に進入したアンカー部材と、
を備えた半導体発光装置。
【請求項９】
前記アンカー部材はシリコンからなる請求項８記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
第１の光を出射する半導体発光層と、
前記半導体発光層に接続された一対の電極と、
前記半導体発光層の上方に配置され、透明樹脂に前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体が含有された蛍光体層と、
前記半導体発光層の下方に配置され、上面に前記蛍光体層内に進入したアンカー部が形成された補強樹脂層と、
を備えた半導体発光装置。
【請求項１１】
前記半導体発光層の少なくとも周辺部を覆い、透明樹脂によって形成され、蛍光体の濃度が前記蛍光体層における前記蛍光体の濃度よりも低い色度調整層をさらに備えた請求項８〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記一対の電極は、前記一対の電極の配列方向に対して平行な側面において露出している請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
上面に、平坦な第１領域及び前記第１領域に対して傾斜した平坦な第２領域が形成された実装基板と、
第１の光を出射する半導体発光層と、前記半導体発光層に接続された一対の電極と、前記半導体発光層の上方に配置され、前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体を含む蛍光体層と、を有し、前記実装基板の前記第１領域及び前記第２領域に実装された複数の半導体発光装置と、
を備えた発光モジュール。
【請求項１４】
前記実装基板の上面には、角錐台形の凸部が形成されており、
前記第１領域は前記凸部の上底面であり、前記第２領域は前記凸部の斜面である請求項１３記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置及び発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）パッケージは、その多くが、青色光を出射する窒化物半導体発光層と、青色光を吸収して黄色光（又は緑色光及び赤色光）を放射する蛍光体を含有する蛍光体層とを備えることにより、白色光を出射する。しかしながら、窒化物半導体発光層が出射する青色光の配光特性と、蛍光体層が放射する黄色光（又は緑色光及び赤色光）の配光特性とは相互に異なるため、パッケージを見る方向によって青色光の強度と黄色光の強度との比率が異なる。この結果、方向による白色色度の違い（色割れ）が生じるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５８６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
色度の方向依存性が少ない半導体発光装置及び発光モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体発光装置は、第１の光を出射する半導体発光層と、前記半導体発光層に接続された一対の電極と、前記半導体発光層の少なくとも中央部を覆い、前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体を有する蛍光体層と、前記半導体発光層の少なくとも周辺部を覆い、透明樹脂によって形成され、蛍光体の濃度が前記蛍光体層における前記蛍光体の濃度よりも低い色度調整層と、を備える。前記色度調整層は前記半導体発光装置の外面に露出している。
【０００６】
実施形態に係る発光モジュールは、上面に、平坦な第１領域及び前記第１領域に対して傾斜した平坦な第２領域が形成された実装基板と、前記実装基板の前記第１領域及び前記第２領域に実装された複数の半導体発光装置と、を備える。各前記半導体発光装置は、第１の光を出射する半導体発光層と、前記半導体発光層に接続された一対の電極と、前記半導体発光層の上方に配置され、前記第１の光を吸収して第２の光を放射する蛍光体を含む蛍光体層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、横軸に角度をとり、縦軸に光の強度をとって、半導体発光装置の配光特性を例示するグラフ図であり、（ａ）は青色光を示し、（ｂ）は黄色光を示す。
【図３】比較例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の第１の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図５】第１の実施形態の第２の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図６】第１の実施形態の第３の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図７】第１の実施形態の第４の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図８】第１の実施形態の第５の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図１０】第２の実施形態の第１の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図１１】第２の実施形態の第２の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図１２】（ａ）は第２の実施形態の第３の変形例に係る半導体発光装置を例示する上面図であり、（ｂ）はその下面図であり、（ｃ）は長手方向に平行な側面図であり、（ｄ）は短手方向に平行な側面図である。
【図１３】（ａ）は、第３の実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図１４】（ａ）は、第３の実施形態の第１の変形例変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図１５】第３の実施形態の第２の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図１６】（ａ）は、第３の実施形態の第３の変形例変形例に係る半導体発光装置を例示する上面図であり、（ｂ）はその下面図であり、（ｃ）は長手方向に平行な断面図であり、（ｄ）は短手方向に平行な側面図である。
【図１７】（ａ）は、第４の実施形態に係る発光モジュールを例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図１８】（ａ）は、第４の実施形態に係る発光モジュールの半導体発光装置を例示する上面図であり、（ｂ）はその下面図であり、（ｃ）は長手方向に平行な断面図であり、（ｄ）は短手方向に平行な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）は本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
なお、図１（ｂ）においては、図を見やすくするために、蛍光体層を省略している。
【０００９】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置１においては、半導体発光層１１が設けられている。半導体発光層１１は、例えば、ガリウム窒化物（ＧａＮ）を含む窒化物半導体によって形成されており、ｐ形層１１ｐ上にｎ形層１１ｎが積層されている。下方から見て、ｐ形層１１ｐの面積はｎ形層１１ｎの面積よりも小さく、従って、ｎ形層１１ｎの下面の一部は、ｐ形層１１ｐによって覆われていない。半導体発光層１１は、例えば青色光を出射する。
【００１０】
半導体発光層１１の下方には、柱状のｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎが設けられている。ｐ側電極１２ｐの上面は、半導体発光層１１のｐ形層１１ｐの下面に接続されており、ｎ側電極１２ｎの上面は、半導体発光層１１のｎ形層１１ｎの下面におけるｐ形層１１ｐによって覆われていない領域に接続されている。
【００１１】
半導体発光層１１の側方及び下方には、例えば黒色樹脂からなる補強樹脂層１３が設けられている。補強樹脂層１３は、半導体発光層１１の側面及び下面、並びに、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの側面を覆っている。補強樹脂層１３の外形は直方体形であり、その上面には半導体発光層１１の上面が露出し、その下面には、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの下面が露出している。
【００１２】
半導体発光層１１の上方には、蛍光体層１４が設けられている。蛍光体層１４においては、透明樹脂に蛍光体（図示せず）が分散されている。なお、「透明樹脂」には、透明な樹脂の他に、半透明の樹脂も含まれる。蛍光体は、半導体発光層１１から出射された青色光を吸収し、黄色光を放射する。蛍光体層１４の形状は、半導体発光装置１全体の最上層を構成する平板状の上部１４ａと、この上部１４ａの中央部の直下域に設けられた下部１４ｂとが一体的に結合された形状である。蛍光体層１４の下部１４ｂは、半導体発光層１１の中央部１１ａに直接、又は、薄い保護層（図示せず）を介して当接し、中央部１１ａを覆っている。
【００１３】
また、半導体発光装置１には、色度調整層１５が設けられている。色度調整層１５の形状は例えば枠状であり、半導体発光層１１の周辺部１１ｂ及び補強樹脂層１３における半導体発光層１１の側方に配置された部分と、蛍光体層１４の上部１４ａとの間に配置されている。これにより、色度調整層１５は半導体発光層１１の周辺部１１ｂを覆っている。色度調整層１５は透明樹脂、例えばシリコーン樹脂によって形成されている。色度調整層１５には蛍光体が含まれていないか、又は、蛍光体層１４における蛍光体の濃度よりも低い濃度で含まれている。本明細書においては、このような場合を総称して、色度調整層１５における蛍光体の濃度が蛍光体層１４における蛍光体の濃度よりも低い、という。すなわち、蛍光体層１４における蛍光体の濃度よりも低い濃度には、濃度がゼロの場合も含まれる。なお、「蛍光体の濃度」とは、単位体積の透明樹脂に含有される蛍光体の合計質量をいう。
【００１４】
半導体発光装置１の外形は例えば直方体形状であり、その長手方向は、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの配列方向である。半導体発光装置１の外面は、補強樹脂層１３、蛍光体層１４、色度調整層１５、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎによって構成されている。より具体的には、半導体発光装置１の下面には、補強樹脂層１３の下面、ｐ側電極１２ｐの下面及びｎ側電極１２ｎの下面が露出し、半導体発光装置１の側面には、下方から順に、補強樹脂層１３の側面、色度調整層１５の側面及び蛍光体層１４の側面が露出し、半導体発光装置１の上面には、蛍光体層１４の上面が露出している。
【００１５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの下面を、半田バンプ（図示せず）等を介して実装基板（図示せず）の電極に接合することにより、半導体発光装置１を実装基板に実装する。そして、実装基板を介して、ｐ側電極１２ｐとｎ側電極１２ｎとの間に電圧を印加して、半導体発光層１１に電力を供給する。これにより、半導体発光層１１が青色光を出射する。
【００１６】
半導体発光層１１から出射された青色光の一部は、蛍光体層１４、又は、蛍光体層１４及び色度調整層１５に含まれる蛍光体に吸収される。青色光を吸収した蛍光体は、黄色光を放射する。このため、半導体発光装置１から出射される光は、半導体発光層１１から出射され、蛍光体によって吸収されなかった青色光と、蛍光体から放射された黄色光とが混合した光となる。
【００１７】
図２（ａ）及び（ｂ）は、横軸に角度をとり、縦軸に光の強度をとって、半導体発光装置の配光特性を例示するグラフ図であり、（ａ）は青色光を示し、（ｂ）は黄色光を示す。
なお、図２（ａ）及び（ｂ）は、色度調整層１５が設けられていない場合の配光特性を示す。また、図２（ａ）及び（ｂ）には、３つのサンプルの測定結果を示している。
図２（ａ）及び（ｂ）の横軸に示す角度は、直上方向（天頂方向）を０°とし、水平方向を＋９０°及び−９０°としている。また、図２（ａ）及び（ｂ）に示す「半値角」は、光の強度が最大値の半分以上となる角度範囲の幅を表し、値が大きいほど配光特性がブロードである。
【００１８】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、青色光及び黄色光は、いずれも０°の方向、すなわち、直上方向において最大値をとり、角度が大きくなるにつれて減少している。しかしながら、黄色光の半値角は青色光の半値角よりも大きく、従って、黄色光の配光特性は青色光の配光特性と比較してブロードである。このため、仮に、色度調整層１５が設けられていないと、半導体発光装置１から直上方向付近（低角度領域）に出射される光は相対的に青色光の比率が高くなり、半導体発光装置１から水平方向付近（高角度領域）に出射される光は相対的に黄色光の比率が高くなる。このため、直上方向に出射された光が白色になるように蛍光体の量を調整すると、水平方向付近に出射された光の色は、白色よりも黄色に近い色となる。このようにして、方向による白色色度の違い、すなわち、色割れが生じる。
【００１９】
そこで、本実施形態においては、半導体発光層１１の周辺部１１ｂを覆うように、色度調整層１５を設けている。これにより、半導体発光層１１から水平方向付近に出射された光は、色度調整層１５内を通過して、半導体発光装置１から出射される。色度調整層１５における蛍光体の濃度は蛍光体層１４における蛍光体の濃度よりも低いため、水平方向付近に出射された光は、蛍光体に吸収される割合が低く、青色成分が強い。これにより、水平方向付近に出射される光の色度を補正し、直上方向に出射される光の色度に近づけることができる。この結果、色割れを抑制することができる。
【００２０】
また、色度調整層１５を設けることにより、半導体発光層１１から水平方向付近に出射された光が、蛍光体によって過剰に吸収されることを防止できる。これにより、光の取出効率を向上させることができる。
【００２１】
更に、本実施形態においては、色度調整層１５が半導体発光装置１の側面に露出しているため、色度調整層１５に入射した光の一部は、蛍光体層１４に再入射することなく、半導体発光装置１の側面から出射される。これにより、色割れを抑制する効果をより高めると共に、光の取出効率をより向上させることができる。
【００２２】
更にまた、本実施形態においては、色度調整層１５を形成する透明樹脂の屈折率が、蛍光体層１４を形成する透明樹脂の屈折率よりも高い。このため、色度調整層１５から蛍光体層１４に向けて光が進行するときに、色度調整層１５と蛍光体層１４との界面において全反射されやすい。この結果、色度調整層１５内に入射した光が蛍光体層１４内に再入射しにくくなり、色割れをより効果的に抑制できると共に、光の取出効率をより一層向上させることができる。
【００２３】
なお、上述の色割れを抑制する効果及び光の取出効率を向上させる効果は、色度調整層１５における蛍光体の濃度が低いほど大きく、蛍光体が含有されていない場合に最大となる。一方、色度調整層１５に蛍光体を低濃度に含有させることにより、半導体発光装置１から水平方向付近に出射する光の色度を微調整することができる。
【００２４】
次に、比較例について説明する。
図３は、本比較例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
図３に示すように、本比較例に係る半導体発光装置１０１においては、色度調整層１５（図１（ａ）参照）が設けられていない。このため、図２（ａ）及び（ｂ）に例示する青色光と黄色光との配光特性の違いに起因して、色割れが生じる。また、半導体発光層１１から水平方向付近に出射された光は、蛍光体層１４内の蛍光体によって過剰に吸収されてしまい、光の取出効率が低い。
【００２５】
次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。
図４は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図４に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１ａにおいては、色度調整層１５が半導体発光層１１の周辺部１１ｂの直下域にも配置されており、周辺部１１ｂの下面も覆っている。これにより、色度調整層１５は、半導体発光層１１の周辺部１１ｂを３方向から覆っている。
【００２６】
これにより、水平方向付近に出射された光における青色光の比率をより高めることができる。また、半導体発光層１１の周辺部１１ｂから斜め下方に出射された光についても、色度調整層１５を介して半導体発光装置１の外部に取り出せるため、光の取出効率がより一層向上する。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００２７】
次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。
図５は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図５に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１ｂにおいては、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置１（図１（ａ）参照）における蛍光体層１４の下部１４ｂに相当する位置のみに蛍光体層１４が設けられており、上部１４ａに相当する位置には色度調整層１５が設けられている。すなわち、色度調整層１５は蛍光体層１４の上面及び側面の全体を覆っている。このため、蛍光体層１４は半導体発光装置１ｂの外面には露出しておらず、色度調整層１５が半導体発光装置１の上面及び側面の上部を構成している。また、本変形例においては、前述の第１の実施形態と比較して蛍光体層１４の体積が小さいため、その分、蛍光体層１４における蛍光体の濃度は高くなっている。
本変形例によっても、上述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００２８】
次に、第１の実施形態の第３の変形例について説明する。
図６は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図６に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１ｃは、前述の第２の変形例に係る半導体発光装置１ｂ（図５参照）と比較して、色度調整層１５の上面に凸レンズ部１５ａが形成されている点が異なっている。
【００２９】
本変形例によれば、色度調整層１５の上面に凸レンズ部１５ａが形成されていることにより、半導体発光層１１から出射された光の一部を集光することができる。これにより、光の取出効率を高めることができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第２の変形例と同様である。
【００３０】
次に、第１の実施形態の第４の変形例について説明する。
図７は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図７に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１ｄは、前述の第２の変形例に係る半導体発光装置１ｂ（図５参照）と比較して、蛍光体層１４及び色度調整層１５の位置関係が、上下方向において逆転している点が異なっている。すなわち、蛍光体層１４は半導体発光層１１から上方に離隔して配置されており、半導体発光装置１の上面の中央部において露出している。また、色度調整層１５は蛍光体層１４の側面及び下面の全体を覆っている。
【００３１】
本変形例によれば、蛍光体層１４を半導体発光装置１ｄの上面に露出させ、且つ、蛍光体層１４の蛍光体の濃度を高めることにより、半導体発光装置１ｄの上面の粘着性を低下させ、半導体発光装置１ｄのハンドリング性を向上させることができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第２の変形例と同様である。
【００３２】
次に、第１の実施形態の第５の変形例について説明する。
図８は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図８に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１ｅは、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置１（図１（ａ）参照）と比較して、色度調整層１５が複数本の柱状に分割されている点が異なっている。複数本の柱状に分割された色度調整層１５は、半導体発光装置１ｅの側面に沿って２重ループ状に配列されている。各柱状部分は上下方向に延びており、その上面は半導体発光装置１ｅの上面において露出している。一方、色度調整層１５は半導体発光装置１ｅの側面には露出していない。
【００３３】
本変形例においては、半導体発光層１１から水平方向付近（高角度領域）に出射された光が、蛍光体層１４内を通過する過程で色度調整層１５内も通過して、色度を調整される。また、色度調整層１５が光ガイドとして機能することにより、半導体発光層１１から出射された光が、色度調整層１５内を伝播して、蛍光体によって吸収されることなく、半導体発光装置１ｅの上面から出射される。これにより、光の取出効率をより一層高めることができる。
【００３４】
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
なお、色度調整層１５の形状は柱状ではなく、１重又は２重以上に配置された枠状であってもよい。
【００３５】
次に、第２の実施形態について説明する。
図９は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図９に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置２においては、半導体発光層１１、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎが設けられている。これらの部材の構成及び位置関係は、前述の第１の実施形態（図１（ａ）及び（ｂ）参照）と同様である。
【００３６】
そして、本実施形態においては、半導体発光層１１の側面及び下面、ｐ側電極１２ｐの上部の側面、ｎ側電極１２ｎの上部の側面を覆うように、絶縁層１６が設けられている。絶縁層１６は、絶縁材料、例えば無機材料により形成されている。また、半導体発光層１１、ｐ側電極１２ｐ、ｎ側電極１２ｎ及び絶縁層１６を覆うように、蛍光体層１４が設けられている。蛍光体層１４においては、例えばシリコーン樹脂等の透明樹脂中に蛍光体が分散されている。蛍光体は、半導体発光層１１から出射された青色光を吸収して、黄色光を放射する。
【００３７】
半導体発光層１１の全体及び絶縁層１６の全体は、蛍光体層１４によって覆われている。すなわち、蛍光体層１４は、半導体発光層１１の上方、側方及び下方に配置されている。ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの各下端部を除く部分は、直接又は絶縁層１６を介して、蛍光体層１４によって覆われている。一方、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの各下端部は、蛍光体層１４の下面から僅かに突出している。
【００３８】
従って、半導体発光装置２の上面及び側面は蛍光体層１４によって構成されており、半導体発光装置２の下面は、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの各下端部、並びに蛍光体層１４によって構成されている。すなわち、半導体発光装置２の外面は、蛍光体層１４、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎによって構成されている。
【００３９】
本実施形態に係る半導体発光装置２は、例えば、以下の方法により、作製することができる。すなわち、ウェーハ上に半導体発光層１１をエピタキシャル成長させ、その上にｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎを形成し、これらを絶縁層１６によって覆う。次に、半導体発光層１１、ｐ側電極１２ｐ、ｎ側電極１２ｎ及び絶縁層１６を覆うように、ウェーハ上に蛍光体を含有した透明樹脂、例えば、シリコーン樹脂からなる層を成膜する。次に、ウェーハを除去し、半導体発光層１１の露出面を、蛍光体を含有した透明樹脂によって覆う。その後、ダイシングする。これにより、半導体発光装置２が製造される。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係る半導体発光装置２においては、黒色樹脂からなる補強樹脂層が設けられておらず、半導体発光層１１の下方及び側方にも蛍光体層１４が配置されている。これにより、蛍光体層１４から下方及び側方に向けて出射した青色光は、絶縁層１６を透過して蛍光体層１４に入射する。蛍光体層１４に入射した青色光の一部は蛍光体に吸収され、残りはそのまま蛍光体層１４を透過して半導体発光装置２の下部から出射される。一方、青色光を吸収した蛍光体は、黄色光を放射する。これにより、半導体発光装置２の下部からも、青色光及び黄色光が混合した白色光が出射される。このようにして出射された光は、例えば、半導体発光装置２が実装される実装基板（図示せず）の上面によって反射され、上方に向かう。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、半導体発光層１１から上方に向けて出射された光だけでなく、下方及び側方に向けて出射された光も、半導体発光装置２の外部に白色光として取り出すことができる。この結果、光の損失が低減し、取出効率が向上する。これに対して、例えば、図３に示す半導体発光装置１０１においては、半導体発光層１１から下方及び側方に向けて出射された光は、黒色樹脂からなる補強樹脂層１３によって吸収されてしまい、外部に取り出すことができない。
【００４２】
次に、第２の実施形態の第１の変形例について説明する。
図１０は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図１０に示すように、本変形例に係る半導体発光装置２ａは、前述の第２の実施形態に係る半導体発光装置２（図９参照）と比較して、蛍光体層１４の下部が透明樹脂層１７によって置き換えられている点が異なっている。すなわち、半導体発光装置２ａにおいては、蛍光体層１４は半導体発光層１１の上方のみに配置されており、半導体発光層１１の側方及び下方には、透明樹脂層１７が配置されている。透明樹脂層１７は、例えば、蛍光体を含有しない透明なシリコーン樹脂によって形成されている。
【００４３】
従って、半導体発光装置２ａの上面は蛍光体層１４によって構成されており、半導体発光装置２ａの側面の上部は蛍光体層１４によって構成され、下部は透明半導体層１７によって構成され、半導体発光装置２の下面は、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの各下端部、並びに透明樹脂層１７によって構成されている。すなわち、半導体発光装置２ａの外面は、蛍光体層１４、透明樹脂層１７、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎによって構成されている。
【００４４】
本変形例においては、半導体発光層１１から側方及び下方に出射した青色光は、蛍光体によって吸収されることなく、その大部分が半導体発光装置２ａの外部に取り出される。これにより、前述の第２の実施形態と比較して、半導体発光装置２ａの下部から出射される光の色度は白色から遠ざかるものの、光の取出効率をより向上させることができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４５】
次に、第２の実施形態の第２の変形例について説明する。
図１１は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図１１に示すように、本変形例に係る半導体発光装置２ｂは、前述の第２の実施形態の第１の変形例に係る半導体発光装置２ａ（図１０参照）と比較して、透明樹脂層１７の周辺部が半導体発光層１１の上面よりも上方まで突出している点が異なっている。換言すれば、半導体発光層１１の周囲に、透明樹脂層１７の一部が枠状に配置されている。
【００４６】
本変形例によれば、半導体発光層１１から側方に出射された光の取出効率を高めると共に、この光における青色光の比率を高めることにより、色割れを軽減することができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第２の実施形態の第１の変形例と同様である。
【００４７】
次に、第２の実施形態の第３の変形例について説明する。
図１２（ａ）は本変形例に係る半導体発光装置を例示する上面図であり、（ｂ）はその下面図であり、（ｃ）は長手方向に平行な側面図であり、（ｄ）は短手方向に平行な側面図である。
【００４８】
図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、本変形例に係る半導体発光装置２ｃは、前述の第２の実施形態に係る半導体発光装置２（図９参照）と比較して、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎが、半導体発光装置２ｃの下面だけでなく、半導体発光装置２ｃの長手方向に対して平行な両側面においても露出している点が異なっている。すなわち、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎは、半導体発光装置２ｃの短手方向において、絶縁層１６及び蛍光体層１４を貫通している。なお、半導体発光装置２ｃの長手方向とは、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの配列方向である。
【００４９】
本変形例によれば、半導体発光装置２ｃを、その長手方向に対して平行な側面を実装基板（図示せず）の上面に対向させ、ｐ側電極１２ｐの側面及びｎ側電極１２ｎの側面に半田バンプ等の接続部材（図示せず）を接合させて、実装基板に実装することができる。このように、半導体発光装置２ｃは、その下面を実装基板の上面に対向させた通常の状態の他に、その側面を実装基板の上面に対向させた横倒しの状態でも実装することができる。
【００５０】
半導体発光装置２ｃを横倒しの状態で実装することにより、半導体発光装置２ｃの主たる光出射面である上面を、実装基板の上面に対して垂直に配置することができる。このような発光モジュールは、例えば、液晶パネルのサイドライトとして好適に使用することができる。
【００５１】
また、１枚の実装基板に複数の半導体発光装置２ｃを実装する場合に、一部の半導体発光装置２ｃを通常の状態で実装し、残りの半導体発光装置２ｃを横倒しの状態で実装することにより、半導体発光装置２ｃ間で配光特性を相殺させ、色割れを軽減することができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００５２】
次に、第３の実施形態について説明する。
図１３（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
なお、図１３（ｂ）においては、図を見やすくするために、蛍光体層を省略している。
【００５３】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置３においては、半導体発光層１１、ｐ側電極１２ｐ、ｎ側電極１２ｎ及び絶縁層１６が設けられている。これらの部材の構成及び位置関係は、前述の第２の実施形態（図９参照）と同様である。また、半導体発光層１１の上方には蛍光体層１４が設けられており、半導体発光層１１の側方及び下方には、補強樹脂層１３が設けられている。補強樹脂層１３は、例えば、黒色樹脂によって形成されている。蛍光体層１４と補強樹脂層１３とは、半導体発光装置３の周辺部において相互に接している。これにより、半導体発光装置３の上面及び側面の上部は蛍光体層１４によって構成され、側面の下部は補強樹脂層１３によって構成され、下面は補強樹脂層１３並びにｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎによって構成されている。
【００５４】
そして、半導体発光装置３には、複数本のアンカー部材１８が設けられている。各アンカー部材１８の形状は上下方向に延びる棒状であり、その上部は蛍光体層１４内に進入し、下部は補強樹脂層１３内に進入している。但し、アンカー部材１８は蛍光体層１４及び補強樹脂層１３を突き抜けてはおらず、半導体発光装置３の外面には露出していない。また、アンカー部材１８は、絶縁層１６内は通過していない。アンカー部材１８は樹脂材料、例えば、蛍光体層１４及び補強樹脂層１３よりも硬く調整されたシリコーン樹脂により形成されている。複数本のアンカー部材１８は、半導体発光装置３の側面に沿ってループ状に配列されている。
【００５５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、蛍光体層１４と補強樹脂層１３とにわたってアンカー部材１８が設けられているため、そのアンカー効果により、蛍光体層１４と補強樹脂層１３との密着性が高い。このため、半導体発光装置３の製造工程において、例えばダイシングによって機械的なストレスが印加されても、蛍光体層１４が補強樹脂層１３から剥離しにくい。従って、半導体発光装置３は歩留まりが高い。また、製造後の半導体発光装置３において、半導体発光層１１の点灯／消灯を繰り返すことにより熱ストレスが印加されても、蛍光体層１４が補強樹脂層１３から剥離しにくい。このため、半導体発光装置３は信頼性が高く、耐久性が優れている。
【００５６】
また、本実施形態においては、半導体発光層１１から水平方向付近に出射された光の一部は、蛍光体を含まないシリコーン樹脂からなるアンカー部材１８内を通過するため、前述の第１の実施形態と同様な理由により、色割れを軽減することができると共に、光の取出効率を高めることができる。
本実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００５７】
次に、第３の実施形態の第１の変形例について説明する。
図１４（ａ）は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
なお、図１４（ｂ）においては、図を見やすくするために、蛍光体層を省略している。
【００５８】
図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、本変形例に係る半導体発光装置３ａは、前述の第３の実施形態に係る半導体発光装置３（図１３（ａ）及び（ｂ）参照）と比較して、半導体発光装置３ａの周辺部において、補強樹脂層１３が半導体発光層１１の上面よりも上方に突出していること、その分、アンカー部材１８ａの位置が上方に変位しており、アンカー部材１８ａの下面は、半導体発光層１１の上面と同じ高さにあること、アンカー部材１８ａの形状が棒状ではなく枠状であること、アンカー部材１８ａがシリコン（Ｓｉ）によって形成されていることが異なっている。
【００５９】
このような半導体発光装置３は、例えば、以下の方法によって製造することができる。すなわち、先ず、結晶成長用基板としてシリコン基板（図示せず）を用意し、その上面上に半導体発光層１１をエピタキシャル成長させる。次に、ｐ側電極１２ｐ、ｎ側電極１２ｎ及び絶縁層１６を形成する。次に、シリコン基板の上面における絶縁層１６によって覆われていない領域に溝を形成する。次に、この溝内に埋め込まれると共に、ｐ側電極１２ｐ、ｎ側電極１２ｎ及び絶縁層１６を覆うように黒色樹脂を塗布することにより、補強樹脂層１３を形成する。このとき、シリコン基板の一部が補強樹脂層１３内に配置されるようにする。
【００６０】
次に、シリコン基板を選択的に除去する。このとき、シリコン基板における半導体発光層１１に接した部分は除去し、補強樹脂層１３内に配置された部分の直下域に位置する部分は残留させる。これにより、半導体発光層１１が露出されると共に、シリコンからなるアンカー部材１８ａが形成される。次に、アンカー部材１８ａの露出部分を埋め込むように、蛍光体層１４を形成する。このようにして、半導体発光装置３が製造される。
【００６１】
本変形例によれば、結晶成長基板として用いたシリコン基板の一部を残留させることにより、硬質なシリコンからなるアンカー部材１８ａを形成することができる。また、アンカー部材１８ａは半導体発光装置３ａの周辺部に枠状に配置されているため、色割れを抑制する効果が高い。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【００６２】
次に、第３の実施形態の第２の変形例について説明する。
図１５は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図１５に示すように、本変形例に係る半導体発光装置３ｂにおいては、アンカー部材１８（図１３（ａ）及び（ｂ）参照）が設けられておらず、その替わりに、補強樹脂層１３の上面に、蛍光体層１４内に進入したアンカー部１３ａが形成されている。アンカー部１３ａは、補強樹脂層１３の本体部と同じ材料、例えば、黒色樹脂によって形成されており、棒状に突出しており、補強樹脂層１３の本体部と一体的に形成されている。
【００６３】
アンカー部１３ａは黒色樹脂によって形成されており、視認性が高いため、ｎ側電極１２ｎ側のみに配置すれば、カソードマークとして用いることもできる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【００６４】
次に、第３の実施形態の第３の変形例について説明する。
図１６（ａ）は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する上面図であり、（ｂ）はその下面図であり、（ｃ）は長手方向に平行な断面図であり、（ｄ）は短手方向に平行な側面図である。
なお、図１６（ａ）においては、図を見やすくするために、蛍光体層を省略している。
【００６５】
図１６（ａ）〜（ｄ）に示すように、本変形例に係る半導体発光装置３ｃは、前述の第３の実施形態の第２の変形例に係る半導体発光装置３ｂ（図１５参照）と比較して、補強樹脂層１３と蛍光体層１４との間に、色度調整層１５が設けられている点が異なっている。色度調整層１５は、半導体発光装置３ｃの周辺部に枠状に配置されており、アンカー部１３は色度調整層１５を上下方向に貫通している。前述の第１の実施形態において説明したとおり、色度調整層１５は蛍光体を含まない透明樹脂によって形成されている。なお、色度調整層１５には、蛍光体層１４よりも低い濃度で、蛍光体が含まれていてもよい。
【００６６】
本変形例によれば、半導体発光装置３ｃの周辺部に色度調整層１５が設けられているため、前述の第１の実施形態と同じ理由により、色割れを抑制することができる。また、補強樹脂層１３に形成されたアンカー部１３ａが、色度調整層１５を貫通して蛍光体層１４内に進入しているため、補強樹脂層１３、色度調整層１５及び蛍光体層１４の相互間の密着性を高めることができる。
本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第３の実施形態の第２の変形例と同様である。
【００６７】
なお、本変形例は、前述の第３の実施形態又はその第１の変形例と組み合わせてもよい。すなわち、アンカー部材１８又は１８ａが設けられた半導体発光装置に色度調整層１５を設けてもよい。この場合、アンカー部材１８又は１８ａが色度調整層１５を貫通するようにすれば、補強樹脂層１３、蛍光体層１４及び色度調整層１５の相互間の密着性を高めることができる。
【００６８】
次に、第４の実施形態について説明する。
図１７（ａ）は、本実施形態に係る発光モジュールを例示する断面図であり、（ｂ）はその上面図であり、
図１８（ａ）は、本実施形態に係る発光モジュールの半導体発光装置を例示する上面図であり、（ｂ）はその下面図であり、（ｃ）は長手方向に平行な断面図であり、（ｄ）は短手方向に平行な側面図である。
【００６９】
図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る発光モジュール６においては、１枚の実装基板２１と、この実装基板２１に実装された複数の半導体発光装置２２とが設けられている。
【００７０】
実装基板２１の下面２１ａは全体が平坦である。実装基板２１の上面２１ｂには、四角錐台形の凸部２３が形成されている。凸部２３の上底面は、下面２１ａに対して平行で平坦な領域２４であり、凸部２３の４つの斜面は、領域２４に対して傾斜した平坦な領域２５となっている。従って、領域２４は１ヶ所、領域２５は４ヶ所に形成されており、領域２５同士も相互に傾斜している。そして、半導体発光装置２２は、領域２４及び各領域２５にそれぞれ実装されている。
【００７１】
図１８（ａ）〜（ｄ）に示すように、半導体発光装置２２の構成は、例えば、前述の比較例に係る半導体発光装置１０１（図３参照）と同様である。すなわち、半導体発光装置２２には半導体発光層１１が設けられており、半導体発光層１１の下方には、柱状のｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎが設けられている。また、半導体発光層１１の側方及び下方には、例えば黒色樹脂からなり、半導体発光層１１の側面及び下面、並びに、ｐ側電極１２ｐ及びｎ側電極１２ｎの側面を覆う補強樹脂層１３が設けられている。更に、半導体発光層１１の上方には、透明樹脂に蛍光体（図示せず）が分散された蛍光体層１４が設けられている。そして、半導体発光装置２２の上面が、主たる光取出面２２ａとなる。
【００７２】
実装基板２１における各部の寸法は、半導体発光装置２２のサイズ及び実装する数に応じて選択することができる。但し、領域２５の幅ｗは、半導体発光装置２２の短辺の長さよりも大きくする。例えば、半導体発光装置２２の長辺の長さが０．６４ｍｍであり、短辺の長さが０．３４ｍｍであり、高さが０．１８ｍｍである場合、領域２５の幅ｗは、半導体発光装置２２の短辺の長さ０．３４ｍｍに、実装の際の位置決めのマージンを加えた寸法以上とすればよく、例えば、０．５ｍｍとすることができる。また、領域２４に対する領域２５の傾斜角θは、実装の容易性と色割れの低減効果を考慮して決定すればよい。傾斜角θを大きくするほど、実装の難易度が上昇するが、色割れの低減効果は大きくなる。また、凸部２３の高さｈは、領域２５の幅ｗ及び傾斜角θによって決定される。例えば、傾斜角θは３０°又は４５°とすることができる。この場合、高さｈはそれぞれ０．２５ｍｍ及び０．３５ｍｍとなる。
【００７３】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
第１の実施形態において説明したように、個別の半導体発光装置２２においては、色割れが生じる。しかしながら、本実施形態においては、実装基板２１の上面２１ｂに、相互に傾斜した平坦な領域２４及び領域２５を形成し、各領域に半導体発光装置２２を実装している。これにより、各領域に実装された半導体発光装置２２の主たる光取出面２２ａが相互に傾斜する。この結果、各半導体発光装置２２の色割れを相殺し、発光モジュール６全体としては、色割れを軽減することができる。また、発光モジュール６全体として、各半導体発光装置２２の配光特性よりも広い配光特性を得ることができる。
【００７４】
更に、本実施形態においては、半導体発光装置２２を上述の如く構成することにより、半導体発光装置２２を小型化することができる。これにより、領域２５の幅ｗが小さくなり、従って、凸部２３の高さｈも低くなるため、実装基板２１の上面２１ｂに傾斜した領域２５を設けても、実装基板２１へのクリームはんだ印刷、及び半導体発光装置２２の実装は、それほど困難にはならない。このため、発光モジュール６を容易に製造することができる。
【００７５】
なお、本実施形態においては、凸部２３の形状を四角錐台形とする例を示したが、これには限定されず、相互に傾斜した２つ以上の平坦面が形成されればよい。例えば、凸部２３の形状を四角錐台形以外の各錐台形としてもよく、例えば八角錐台形としてもよい。この場合は、凸部２３の斜面として、相互に傾斜した８つの領域２５が形成される。また、凸部２３の替わりに、凹部を形成してもよい。
【００７６】
また、本実施形態における半導体発光装置２２は、図１８（ａ）〜（ｄ）に示す構成には限定されない。例えば、前述の第１〜第３の実施形態及びその変形例のうちのいずれかに係る半導体発光装置を、実装基板２１に実装してもよい。
【００７７】
更に、前述の各実施形態及びその変形例においては、半導体発光層１１が青色光を出射し、蛍光体がこの青色光を吸収して黄色光を放射する例を示したが、これには限定されない。半導体発光層１１は、ある波長の可視光を出射すればよく、蛍光体は、これとは異なる波長の可視光を放射すればよい。例えば、半導体発光層１１が青色光を出射し、蛍光体層１４中には、青色光を吸収して緑色光を放射する蛍光体と、青色光を吸収して赤色光を放射する蛍光体とを含有させてもよい。これによっても、半導体発光装置全体として白色光を出射することができる。
【００７８】
以上説明した実施形態によれば、色度の方向依存性が少ない半導体発光装置及び発光モジュールを実現することができる。
【００７９】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、３、３ａ、３ｂ、３ｃ：半導体発光装置、６：発光モジュール、１１：半導体発光層、１１ａ：中央部、１１ｂ：周辺部、１１ｎ：ｎ形層、１１ｐ：ｐ形層、１２ｎ：ｎ側電極、１２ｐ：ｐ側電極、１３：補強樹脂層、１３ａ：アンカー部、１４：蛍光体層、１４ａ：上部、１４ｂ：下部、１５：色度調整層、１５ａ：凸レンズ部、１６：絶縁層、１７：透明樹脂層、１８、１８ａ：アンカー部材、２１：実装基板、２１ａ：下面、２１ｂ：上面、２２：半導体発光装置、２２ａ：主たる光取出面、２３：凸部、２４、２５：領域、１０１：半導体発光装置
【図１】
2014053506.tif 000003
【図２】
2014053506.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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