(57)【要約】【課題】  発光素子からの光をレンズ構造内に効率良く伝達できるとともに、製造工程を簡素化できる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  発光素子を含む発光部から発せられた光を上部に配向するための反射構造体と、光取り出し効率の高いレンズ構造とを有する光半導体装置において、当該半導体装置の製造工程で発光素子をプリント基板上に実装した後に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などで予め形成した樹脂レンズ構造を配設する光半導体装置であって、前記樹脂レンズ構造は前記光半導体装置の基板に対してエポキシまたはシリコーン樹脂を用いて接着され、前記樹脂レンズ構造に混練せしめる光変換物質または蛍光体の濃度が、前記樹脂レンズ構造を接着するための樹脂に混練せしめる光変換物質または蛍光体の濃度と同等またはそれより高いことを特徴とする。【選択図】      図１
2006202954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を含む発光部から発せられた光を上部に配向するための反射構造体と、光取り出し効率の高いレンズ構造とを有する光半導体装置において、当該半導体装置の製造工程で発光素子をプリント基板上に実装した後に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などで予め形成した樹脂レンズ構造を配設する光半導体装置であって、
前記樹脂レンズ構造は前記光半導体装置の基板に対してエポキシまたはシリコーン樹脂を用いて接着され、前記樹脂レンズ構造に混練せしめる光変換物質または蛍光体の濃度が、前記樹脂レンズ構造を接着するための樹脂に混練せしめる光変換物質または蛍光体の濃度と同等またはそれより高いことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光半導体装置であって、上記発光素子は一方の電極上に実装され、他方の電極とワイヤーにより接続される形式の光半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光半導体装置であって、上記発光素子は一対の金属バンプにより各電極と接続される形式の光半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光半導体装置であって、上記発光素子を接着する樹脂は封止用樹脂と接着用樹脂との両方により構成されることを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
発光素子を含む発光部から発せられた光を反射構造体とレンズ構造とによって上部に配向する光半導体において、その半導体の製造工程で発光素子をプリント基板上に実装した後に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などで予め形成した樹脂レンズ構造を配設する光半導体装置の製造方法であって、
上記予め形成された樹脂レンズ構造は光変換物質または蛍光体が混練されており、当該樹脂レンズ構造の接着は上記反射構造体のプリント基板への装着後に、封止用樹脂及び／又は接着用樹脂を用いて行なわれることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光半導体装置の製造方法であって、上記樹脂レンズ構造を接着する封止用樹脂及び／又は接着用樹脂には、当該樹脂レンズ構造に混練された光変換物質又は蛍光物質の濃度と同等かそれより低い濃度の光変換物質又は蛍光物質が混練されていることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光半導体装置の製造方法であって、上記樹脂レンズ構造は、封止用樹脂を注入硬化する工程の後に、接着用樹脂を塗布して接着されることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光半導体装置の製造方法であって、上記封止用樹脂は光変換物質又は蛍光物質が混練されていないことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、高出力白色発光を可能にする光半導体装置に関するもので、発光部から発せられた光を上部に配向する反射構造体（リフレクター）に対して、光取り出し効率の高いレンズ構造を及びその製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発光ダイオードと呼ばれる従来の光半導体装置では、リードフレーム或いはプリント基板上に発光素子を搭載したものに対して、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いてレンズ構造を形成し、光学的特性を誘引している。
このような従来装置の場合、当該レンズ構造を形成する際、トランスファーブレス法などにより予めレンズ成型用に準備した金型を使用して、金型内に設けられた凹部に所定の樹脂を注入してレンズ構造を形成している。
【０００３】
また、上記の従来装置でプリント基板上にレンズ構造を成型する場合、注入する樹脂が漏れ出さないように金型をプリント基板に密着させて固定する必要があり、金型とプリント基板を密着させる押さえ代が必要になる。従来装置でプリント基板上に反射構造体（リフレクター）を目的とした凹凸構造を予め設けた場合、基板と金型を密着させるために十分な押さえ代を確保できないため、反射構造体を予め設けた状態では上記金型によるレンズ形成は実現できない。
この場合は、所定の反射構造体をレンズ形成後にプリント基板上に接着することになるが、当該半導体装置の製造工程を煩雑化するという問題が生じる。
【０００４】
他の先行技術としては、例えば特開２００４−３２７９５５号公報（［特許文献１］参照）のごときＬＥＤランプに関する発明が知られている。
この発明は例えば図５に示すように、レンズ構造１が予め樹脂又はガラス材を直接所定形状に加工することによって形成されるけれども、該レンズ構造１を反射枠体２（反射構造体）の上端部に固定支持する形式のものであり、更に該レンズ構造１と発光素子３及びプリント基板５との間に空間４を設けることを特徴とするものである。
【０００５】
そして、発光素子３には例えば３種の発光ダイオード素子を用い、これを封止する樹脂にＹＡＧ蛍光体を用いる場合には、前記発光素子部分に封止用樹脂を使用する形式のものである。従って、当該レンズ構造１は、あくまで良好な集光効果を得るための手段であるとともに、蛍光体を含む封止用樹脂からなる発光素子３とレンズ構造１との間に空間４を設け、この空間によってレンズ構造１の光屈折効果を向上させることを目的とするものである。
なお、図中の符号９は空気孔である。また、このような発明は、小型の携帯電話機に備えるカメラのフラッシュ光源としてのＬＥＤランプに用いられるものである。
【特許文献１】特開２００４−３２７９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は、半導体装置のプリント基板上にレンズ構造を形成する際の従来方式での問題を解決するものであり、すなわち、樹脂レンズ構造を予め別工程で準備しておき、プリント基板上に発光素子を搭載し、該プリント基板の電極部と前記発光素子の電気的接続を施した後、所定の封止用樹脂を滴下したところに前記樹脂レンズを接着するもので、半導体装置の製造工程において金型および成型装置などを使用する工程を省き、製造工程を簡素化するものである。
【０００７】
特に、従来方法において蛍光体による光変換で白色発光装置を実現する場合、蛍光体を混練した所定の樹脂を用いてレンズ構造を形成するが、一般的に混練する蛍光体は所定の封止用樹脂より比重が重いため、経時後、蛍光体が沈降して前記発光素子の周辺部分に集中することがある。理想的には発光素子の周辺部分の蛍光体密度を低く、レンズ構造外周部の蛍光体密度を高くすることで、発光素子から発せられた光をレンズ内に混練する蛍光体全体に伝達することが容易になるが、従来方式によるレンズ構造ではこのような蛍光体の分布を実現することができない。
本願発明はこのような従来装置の問題点を解決し、発光素子からの光をレンズ構造内に効率良く伝達できるとともに、製造工程を簡素化できる半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の半導体装置に係る発明にあっては、発光素子を含む発光部から発せられた光を上部に配向するための反射構造体と、光取り出し効率の高いレンズ構造とを有する光半導体装置において、当該半導体装置の製造工程で発光素子をプリント基板上に実装した後に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などで予め形成した樹脂レンズ構造を配設する光半導体装置であって、前記樹脂レンズ構造は前記光半導体装置の基板に対してエポキシまたはシリコーン樹脂を用いて接着され、前記樹脂レンズ構造に混練せしめる光変換物質または蛍光体の濃度が、前記樹脂レンズ構造を接着するための樹脂に混練せしめる光変換物質または蛍光体の濃度と同等またはそれより高いことを特徴とするものである。
また、このような光半導体装置であって、上記発光素子を接着する樹脂は封止用樹脂と接着用樹脂との両方により構成されることを特徴とするものである。
更に、本願の製造方法に係る発明にあっては、発光素子を含む発光部から発せられた光を反射構造体とレンズ構造とによって上部に配向する光半導体において、その半導体の製造工程で発光素子をプリント基板上に実装した後に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などで予め形成した樹脂レンズ構造を配設する光半導体装置の製造方法であって、上記予め形成された樹脂レンズ構造は光変換物質または蛍光体が混練されており、当該樹脂レンズ構造の接着は上記反射構造体のプリント基板への装着後に、封止用樹脂及び／又は接着用樹脂を用いて行なわれることを特徴とするとともに、上記樹脂レンズ構造を接着する封止用樹脂及び／又は接着用樹脂には、当該樹脂レンズ構造に混練された光変換物質又は蛍光物質の濃度と同等かそれより低い濃度の光変換物質又は蛍光物質が混練されていることを特徴とし、また、上記樹脂レンズ構造は、封止用樹脂を注入硬化する工程の後に、接着用樹脂を塗布して接着されることを特徴とする光半導体装置の製造方法も含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明の半導体装置によれば、樹脂レンズ構造を予め作成しておくために容易に蛍光物質の密度を制御でき、設計通りの蛍光分布をもつ半導体装置を得ることができる。
また本願発明によると、予め準備する樹脂レンズ構造の蛍光体密度を、接着用樹脂の蛍光密度よりも高くすることが容易になり、極めて理想的な蛍光体の分布を実現した光半導体装置を提供するものである。
更に、本願発明によれば反射構造体を先にプリント基板に設置するとともに、レンズ形成のための金型装置等を使用しないため、製造工程を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明に係る光半導体装置の実施形態を、図１〜図３により説明する。
図１は、本願発明の１つの実施形態に係る光半導体装置の断面図である。
プリント基板の基材部１６，１６と電気的接続用の電極１７，１７で構成されたプリント基板１５に反射構造体（以下、リフレクターと呼ぶ。）１２を予め貼り付けたものに、発光素子１３を搭載し、ワイヤーを用いて発光素子１３と電極１７を電気的に接続した後、プリント基板１５の発光素子搭載部に封止用樹脂１８を用いて別途作成したレンズ構造１１を搭載固定したものである。
【００１１】
図２は、本願発明による他の実施形態の光半導体装置の断面図である。
プリント基板の基材部１６と電気的接続用の電極１７，１７で構成されたプリント基板１５にリフレクター１２を予め貼り付け、その電極１７，１７上に、電気的接続用の金属バンプ１９，１９を介して発光素子１３を接続した後、封止用樹脂１８を滴下注入し、予め準備した樹脂レンズ１１を搭載固定したものである。
【００１２】
図３は、本願発明によるその他の実施形態の光半導体装置の断面図である。
プリント基板の基材部１６，１６と電気的接続用の電極１７，１７で構成されたプリント基板１５にリフレクター１２，１２を予め貼り付け、その上面に発光素子１３を搭載し、ワイヤーを用いて発光素子１３と一方の電極１７を電気的に接続した後、プリント基板１５の発光素子搭載部に封止用樹脂１８を滴下注入して加熱硬化させ、別の接着用樹脂１８’を用いて、予め準備した樹脂レンズ１１を接着したものである。
【００１３】
図４は、上記従来例に係る光半導体の断面図である。
プリント基板５の基材部６と電気的接続用の電極７，７で構成されたプリント基板５に、発光素子３を搭載し、ワイヤーを用いて発光素子３と一方の電極７を電気的に接続した後、蛍光体を混練した封止用樹脂を金型（後述する）などを用いて樹脂レンズ部１を形成し、リフレクター２，２’を貼り合わせたものである。
なお、符号８，８’は樹脂レンズ１を形成する際に自重により沈降した蛍光体の分布を表す。すなわち、後に図９により説明するように、蛍光体の分布が上下方向で均一とならず、下方の発光素子近くの蛍光体濃度分布が高くなる。
【実施例】
【００１４】
次に、上記図１〜図３において説明した各半導体装置の製造工程を、図６〜図８により説明する。
図６の（ａ）〜（ｄ）は、本願発明の１つの実施例に係る光半導体装置の製造工程を示すものである。
図６の（ａ）は、プリント基板の基材部１６，１６と電気的接続用の電極１７，１７で構成されたプリント基板１５にリフレクター１２，１２を予め貼り付けたものを示す。
【００１５】
次に、図６の（ｂ）において一方の電極１７上に発光素子１３を搭載し、ワイヤーを用いて該発光素子１３と他方の電極１７を電気的に接続する工程を示している。
続いて同図（ｃ）において、プリント基板１５の発光素子搭載部に封止用樹脂１８を滴下注入する工程を示す。そして同図（ｄ）において、予め準備した樹脂レンズ１１を搭載して封止用樹脂１８で固定する工程を示している。
【００１６】
図７の（ａ）〜（ｅ）は、本願発明の他の実施例による光半導体装置の製造工程を示すものである。
図７（ａ）は、プリント基板の基材部１６と電気的接続用の電極１７，１７で構成されたプリント基板１５にリフレクター１２，１２を予め貼り付けたものを示す。
【００１７】
図７の（ｂ）は、それぞれの電極１７，１７上に電気的接続用の金属バンプ１９，１９を配する工程を示し、次に同図（ｃ）において、発光素子１３を上記金属バンプ１９，１９を介して接続する工程を示し、同図（ｄ）において、封止用樹脂１８を滴下注入するとともに、同図（ｅ）のごとく、予め準備した樹脂レンズ１１を搭載し、接着する。
【００１８】
図８の（ａ）〜（ｅ）は、本願発明による更に他の実施例の光半導体装置の製造工程を示すものである。
図８（ａ）は、プリント基板の基材部１６，１６と電気的接続用の電極１７，１７で構成されたプリント基板１５に反射構造用のリフレクター１２，１２を予め貼り付けたものを示す。
【００１９】
図８の（ｂ）は、上記プリント基板１５の凹所に発光素子１３を搭載し、ワイヤーを用いて発光素子１３と一方の電極１７を電気的に接続する工程を示す。次に同図（ｃ）において、プリント基板の発光素子搭載部に封止用樹脂１８を滴下注入する工程を示している。また、この工程の後にオーブン内などで加熱して前記樹脂１８を硬化させる。
図８の（ｄ）は、上記の封止用樹脂１８とは別の接着用樹脂１８’を塗布する工程を示し、同図（ｅ）において予め準備した樹脂レンズ１１を上記接着用樹脂１８’を用いて接着する。
【００２０】
図９の（ａ）〜（ｆ）は、上記図４に示すごとき従来例の光半導体装置の製造工程を示すものである。
図９（ａ）は、プリント基板の基材部６と電気的接続用の電極７，７で構成されたプリント基板５を示す。
同図（ｂ）において、一方の電極７上に発光素子３を搭載し、ワイヤーを用いて発光素子３と他方の電極７を電気的に接続する。
【００２１】
同図（ｃ）には、樹脂レンズを形成するための金型１０をセットする工程を示している。
同図（ｄ）において、上記の金型１０等を用いて蛍光体を混練した封止用樹脂により樹脂レンズ部１を形成する工程を示している。また、同図（ｅ）で樹脂レンズ１を形成後、金型を取り外し、同樹脂を加熱硬化する。なお、符号８，８’は、樹脂レンズ１２を形成する際に自重により沈降した蛍光体の分布状態を表している。
更に、同図（ｆ）は上記の発光素子の搭載工程及びレンズ部の形成工程の終了後に、リフレクター２，２’を貼り合わせる工程を示している。
【００２２】
上述のごとく、本願発明の光半導体装置にあっては、別途作成されたレンズ構造を有することによって最適な蛍光体濃度分布を有する半導体装置を得ることができるとともに、その製造方法によって、光半導体の製造工程を著しく簡素化することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本願発明の１つの実施形態に係る光半導体装置の断面図である。
【図２】本願発明の他の実施形態に係る光半導体装置の断面図である。
【図３】本願発明のその他の実施形態に係る光半導体装置の断面図である。
【図４】従来例に係る光半導体装置の断面図である。
【図５】他の従来例に係る光半導体装置の断面図である。
【図６】図１の光半導体装置の製造工程の説明図である。
【図７】図２の光半導体装置の製造工程の説明図である。
【図８】図３の光半導体装置の製造工程の説明図である。
【図９】従来例に係る光半導体装置の製造工程の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１  レンズ構造
１２  リフレクター
１３  発光素子
１５  プリント基板
１６  基材部
１７  電極
１８，１８’  封止用樹脂
１９  金属バンプ
【図１】
2006202954.tif 000003
【図２】
2006202954.tif 000004
【図３】
2006202954.tif 000005
【図４】
2006202954.tif 000006
【図５】
2006202954.tif 000007
【図６】
2006202954.tif 000008
【図７】
2006202954.tif 000009
【図８】
2006202954.tif 000010
【図９】
2006202954.tif 000011