(57)【要約】【課題】蛍光体による波長変換度の高い樹脂層とすることで、所望とする色度を得ることが可能な半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光素子１４と、半導体発光素子１４が底面１３ｃに搭載された凹部１３と、凹部１３に蛍光体を含有する樹脂を充填して半導体発光素子１４を封止した第１の樹脂部１７と、第１の樹脂部１７を覆うように第２の樹脂部である樹脂封止部４とを設けた半導体発光装置１において、第１の樹脂部１７は、凹部１３の縁部の水平面よりも高く形成されており、第１の樹脂部１７の厚みは、周囲部分が凹部１３の壁部の高さ以下であり、中心に向かって徐々に厚くなるように形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2006005303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、前記半導体発光素子が底面に搭載された凹部と、前記凹部に蛍光体を含有する樹脂を充填して前記半導体発光素子を封止した第１の樹脂部と、前記第１の樹脂部を覆うように第２の樹脂部とを設けた半導体発光装置において、
前記第１の樹脂部は、前記凹部の縁部の水平面よりも高く形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第１の樹脂部の厚みは、周囲部分が前記凹部の壁部の高さ以下であり、中心に向かって徐々に厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記凹部の縁部に、撥水性を有する樹脂で形成された堰部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子に導通接続するワイヤは、第１の樹脂部の表面に略垂直に突出させ、略Ｌ字状に屈曲させて配線されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹部の底面に搭載した半導体発光素子を覆うように蛍光体を含有した樹脂で封止した半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体発光装置は、凹形状としたカップ部の底面に搭載した半導体発光素子を、覆うように蛍光体を含有した樹脂で封止したものが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載された半導体発光装置は、カップ内に波長変換のための蛍光体を含有する第１の樹脂部をカップ部の縁部の水平面より低く充填したものである。
【特許文献１】特許第２９９８６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光体は、半導体発光素子から出射される紫外光や可視光によって、蛍光体を励起（低いエネルギ状態から高いエネルギ状態へ電子の軌道が変わること）させて波長変換をしているので、蛍光体を含有した樹脂層の厚みが厚いほどその波長変換度が高くなる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の半導体発光装置は、カップ内に波長変換のための蛍光体を含有する第１の樹脂層をカップ部の縁部の水平面より低く充填したものなので、波長変換に必要な厚みを確保することができない。
【０００６】
例えば、シリケート系の樹脂を使用した場合では波長変換度が低いため、所望とする色度を得るためには、蛍光体を含有した樹脂層をより厚くする必要がある。
【０００７】
この樹脂層の厚みは、半導体発光装置の小型化が進むほど厚みを確保することがより困難となる。
【０００８】
そこで本発明は、蛍光体による波長変換度の高い樹脂層とすることで、所望とする色度を得ることが可能な半導体発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子が底面に搭載された凹部と、前記凹部に蛍光体を含有する樹脂を充填して前記半導体発光素子を封止した第１の樹脂部と、前記第１の樹脂部を覆うように第２の樹脂部とを設けた半導体発光装置において、前記第１の樹脂部は、前記凹部の縁部の水平面よりも高く形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、半導体発光素子と、半導体発光素子が底面に搭載された凹部と、凹部に蛍光体を含有する樹脂を充填して半導体発光素子を封止した第１の樹脂部と、第１の樹脂部を覆うように第２の樹脂部とを設けた半導体発光装置において、第１の樹脂部は、凹部の縁部の水平面よりも高く形成されていることを特徴としたものであり、このように構成することで、蛍光体による波長変換のための層厚を確保することができるので、波長変換度の高い樹脂層とすることができる。よって、所望とする色度を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本願の第１の発明は、半導体発光素子と、半導体発光素子が底面に搭載された凹部と、凹部に蛍光体を含有する樹脂を充填して半導体発光素子を封止した第１の樹脂部と、第１の樹脂部を覆うように第２の樹脂部とを設けた半導体発光装置において、第１の樹脂部は、凹部の縁部の水平面よりも高く形成されていることを特徴としたものであり、蛍光体による波長変換のための層厚を確保することができるので、波長変換度の高い樹脂層とすることができる。
【００１２】
本願の第２の発明は、第１の樹脂部の厚みは、周囲部分が前記凹部の壁部の高さ以下であり、中心に向かって徐々に厚くなるように形成されていることを特徴としたものであり、第１の樹脂部を形成する際に、凹部の縁部から樹脂が溢れ出ることが防止できる。また、第１の樹脂部は、中心に向かって徐々に厚くなるように形成されているので、第１の樹脂部が凸レンズと同様の作用をするため、集光性が高い。
【００１３】
本願の第３の発明は、凹部の縁部に、撥水性を有する樹脂で形成された堰部を設けたことを特徴としたものであり、堰部に撥水性を有する樹脂を用いることにより、第１の樹脂部を形成する際に樹脂が溢れ難くすることができる。
【００１４】
本願の第４の発明は、前記半導体発光素子に導通接続するワイヤが、第１の樹脂部の表面に略垂直に突出させ、略Ｌ字状に屈曲させて配線されたことを特徴としたものであり、第１の樹脂部の表面に略垂直に突出させることで、第１の樹脂部を形成する際に、ワイヤと第１の樹脂部を形成する樹脂との界面張力を少なくすることができるので、ワイヤを伝って樹脂が登ってくる量を少なくすることができる。また、ワイヤを第１の樹脂部から突出させ、屈曲させるまでの余長を確保することで、樹脂がワイヤから垂れるように膜となることが防止できる。更に、この余長を確保することで、ワイヤと凹部の縁部との距離が確保できるので、樹脂がワイヤを伝って凹部の外側へ漏れることが防止できる。
【００１５】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を、図１に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
図１（ａ）および同図（ｂ）に示すように本発明の実施の形態に係る半導体発光装置１は、携帯電話などの液晶表示部やテンキー部のバックライト用光源に用いられている。この半導体発光装置１は、プリント配線基板２に形成した孔部２ａに挿入されて固定されている。
【００１７】
半導体発光装置１は、Ｔ字状の素子搭載基板３と、この素子搭載基板３に搭載された半導体発光素子（図示せず）と、第２の樹脂部である樹脂封止部４とを有している。
【００１８】
素子搭載基板３は、横方向に伸びる支持部５およびこの支持部５の中間部から縦方向に伸びる差込部６とを備えてＴ字状に形成されている。以下、差込部６を正面視して、支持部５が設けられている方向を基側、その逆方向を先側として説明する。
【００１９】
素子搭載基板３には、一対の電極７，８が設けられている。電極７，８は素子搭載基板３の差込部６の中心線に沿って左右に分離して配置され、それぞれ差込部６の両側部と、支持部５の両端部とを覆って形成されている。
【００２０】
樹脂封止部４は、差込部６の表面の略全面を覆って形成されている。また、樹脂封止部４の先側には、第２の樹脂部であるレンズ部９が一体的に形成されている。一方、樹脂封止部４の基側には、素子搭載基板３の表側に突出した補助支持部１０が一体的に設けられ、さらにその基側には、台形板状の吸着用平板１１が一体的に設けられている。
【００２１】
レンズ部９は、その光軸を半導体発光素子の光軸に合わせて配置されている。また、レンズ部９は横長の樽型に形成されており、側方への配光角度が上下方向への配光角度より広くなるように設定されている。
【００２２】
図２に示すように、素子搭載基板３は、配線パターン（図示せず）が形成されるとともに、凹部１３が設けられており、配線パターン上に搭載された保護素子であるツェナーダイオード１２と、凹部１３の底面に搭載された半導体発光素子１４とを備えている。
【００２３】
ツェナーダイオード１２は、半導体発光素子１４を静電気などから電気的破壊を防止する機能を有している。ツェナーダイオード１２は、その底面と、ワイヤ１６とで素子搭載基板３に形成された配線パターンと導通している。
【００２４】
半導体発光素子１４は、半導体発光体１４ａと、半導体発光体１４ａを搭載したサブマウント素子１４ｂとからなる。この半導体発光素子１４は、サブマウント素子１４ｂに設けられたアノード側およびカソード側の電極と、２本のワイヤ１５で素子搭載基板３に形成された配線パターンと導通している。
【００２５】
半導体発光体１４ａは、サファイヤやＧａＮなどの基板にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を順次積層し、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層にそれぞれ電極が形成され、基板側を主光取り出し面としてフェイスダウンでサブマウント素子１４ｂにフリップチップ実装されている。この半導体発光体１４ａは、例えば青色に発光するものが使用できる。
【００２６】
サブマウント素子１４ｂは、半導体発光体１４ａの発光を効率良く反射するようにセラミック基板で形成されている。
【００２７】
この半導体発光素子１４は、サブマウント素子１４ｂにフェイスダウンでフリップチップ実装されたものに、特に限定されるものではなく、半導体発光体をフェイスアップで直接凹部の底面１３ｃに搭載されたものでもよい。
【００２８】
素子搭載基板３の凹部１３は、貫通孔が形成された基板３ａと、貫通孔がない基板３ｂとを貼着して底面１３ｃを有する穴を形成し、この穴の開口の周囲に、硬化した液状レジストにドライフィルムを貼った堰部１３ｂが設けられている。なお、この凹部１３は、１枚の基板にザグリ加工を施して形成された穴の開口に堰部１３ｂを設けるようにしてもよい。
【００２９】
凹部１３の基板３ａの内側面には、メッキ加工によるメッキ層１３ａが形成されている。このメッキ層１３ａは、半導体発光素子１４から出射された光を反射させ、光の取り出し効率を高めるとともに、放熱性を高めることで半導体発光素子１４からの発熱や周囲の環境温度による熱の影響を受けて生じる半導体発光素子１４や、半導体発光素子１４を覆う後述する第１の樹脂層や、この第１の樹脂層に含まれる蛍光体の劣化を抑制することができる。
【００３０】
凹部１３には、蛍光体を含有した樹脂を充填して形成される第１の樹脂部１７が設けられている。
【００３１】
第１の樹脂部１７に含有された蛍光体を、青色と補色となる関係を持つものとすれば、半導体発光体１４ａから出射された青色の光により励起されて、白色の半導体発光装置１とすることができる。
【００３２】
第１の樹脂部１７の厚みは、周囲部分が凹部１３の壁部である底面１３ｃから堰部１３ｂまでの高さ以下であり、中心に向かって徐々に厚くなり、中心は凹部１３の縁部である堰部１３ｂの水平面よりも高く、盛り上がるように厚くなっている。
【００３３】
このように第１の樹脂部１７の表面が半導体発光素子１４を中心とした球面となるため、凸レンズのようになり、半導体発光素子１４から出射された光を第１の樹脂部１７の表面の中心方向に集光することができる。
【００３４】
例えば、第１の樹脂部１７の周囲部分が、堰部１３ｂの高さより高い場合は、第１の樹脂部１７を形成する際に、第１の樹脂部１７を形成する樹脂が溢れ、堰部１３ｂの周囲へ漏れるおそれがある。また、堰部１３ｂの上面まで樹脂を盛るように第１の樹脂部１７を形成すると、第１の樹脂部１７の表面の面積が広がるので、第１の樹脂部１７を形成する樹脂の界面張力が弱くなり、凸形状となる中心部の厚みが薄くなる。従って、第１の樹脂部１７に含有した蛍光体による波長変換に必要な厚みを確保することができない。また、第１の樹脂部１７による集光性が低くなる。
【００３５】
つまり、図２に示される第１の樹脂部１７のように、第１の樹脂部１７の周囲部分を、凹部１３の壁部である底面１３ｃから堰部１３ｂまでの高さ以下とすることで、中心は凹部１３の縁部である堰部１３ｂの水平面よりも高く、盛り上がるように厚くすることができるので、第１の樹脂部１７に含有した蛍光体による波長変換に必要な厚みを確保することができる。
【００３６】
また、半導体発光素子１４から出射された光をレンズ部９に向かって集光するような指向特性とすることができるので、レンズ部９のみでは集光できない光を、その前段となる第１の樹脂部１７が集光して、レンズ部９へ出射することができる。従って、指向性がよく高輝度な半導体発光装置１とすることができる。
【００３７】
ここで、第１の樹脂部１７を形成する樹脂は、中心の厚みを厚く形成するために、高チクソ性、高粘性を有するものが望ましい。
【００３８】
また、第１の樹脂部１７がエポキシ樹脂で形成されていれば、堰部１３ｂのドライフィルムの代わりとして撥水性を有する樹脂として、例えばシリコン樹脂などを用いることにより、第１の樹脂部１７を形成する際に、第１の樹脂部１７を形成する樹脂を溢れ難くすることができる。また堰部１３ｂを形成した後に、シリコン樹脂を更に積層させてもよい。
【００３９】
また、シリコン樹脂の代わりとして第１の樹脂部１７および樹脂封止部４がエポキシ樹脂で形成されていれば、同じ材質であるエポキシ樹脂を使用することで、親和性が高いので、第１の樹脂部１７および樹脂封止部４と、堰部１３ｂとの密着性を向上させることができる。
【００４０】
半導体発光素子１４に導通接続するワイヤ１５は、第１の樹脂部１７の表面に略垂直に突出させ、略Ｌ字状に屈曲させて配線されている。ワイヤ１５を、第１の樹脂部１７の表面に略垂直に突出させることで、第１の樹脂部１７を形成する際に、ワイヤ１５と第１の樹脂部１７を形成する樹脂との界面張力を少なくすることができるので、ワイヤ１５を伝って樹脂が登ってくる量を少なくすることができる。
【００４１】
また、ワイヤ１５を第１の樹脂部１７から突出させ、屈曲させるまでの余長を確保することで、樹脂がワイヤ１５から垂れるように膜となることが防止できる。更に、この余長を確保することで、ワイヤ１５と凹部１３の縁部との距離が確保できるので、樹脂がワイヤ１５を伝って凹部１３の外側へ漏れることが防止できる。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法について図１および図２に基づいて説明する。
【００４３】
まず、凹部１３を形成するために貫通孔が施された基板３ａと平板である基板３ｂとを接着シートで接着した素子搭載基板３に、配線パターンおよびメッキ層１３ａを形成する。
【００４４】
次に凹部１３の開口周囲に印刷法にて液状レジストを塗布して硬化させ、ドライフィルムを貼り凹部１３の開口部分のみを開けたマスクを被せて露光して堰部１３ｂを形成する。
【００４５】
半導体発光体１４ａをサブマウント素子１４ｂに搭載した半導体発光素子１４を凹部１３の底面１３ｃに搭載する。また、ツェナーダイオード１２を素子搭載基板３に形成された配線パターン上の所定の位置に搭載する。
【００４６】
ツェナーダイオード１２と、半導体発光素子１４からそれぞれワイヤを素子搭載基板３に形成された配線パターンに接続する。このワイヤ１５を配線する際には、ワイヤボンディング装置に凹部１３の縁部の水平面に対して９０°となるように設定して、第１の樹脂部１７の表面中央部から突出させることで、第１の樹脂部１７の表面に略垂直に配線させることができる。
【００４７】
凹部１３へポッティングで高粘性を有し、蛍光体を含有したエポキシ樹脂を充填して半導体発光素子１４を封止する。その際に、エポキシ樹脂を凹部１３の壁部である底面１３ｃから堰部１３ｂまでの高さ以下となるようにする。ポッティングで充填された樹脂は、界面張力により表面の中心部分が盛り上がり、凹部１３の縁部である堰部１３ｂの水平面よりも高くなる。この状態で、このエポキシ樹脂が熱硬化性であれば加熱し、光硬化性であれば光を照射して硬化させる。この硬化により第１の樹脂部１７が形成される。
【００４８】
そして、第１の樹脂部１７が形成された素子搭載基板３を、樹脂封止部４の形状に型取った金型で型締めし、エポキシ樹脂を充填して成形するトランスファー成形法にて第２の樹脂部である樹脂封止部４を形成する。
【００４９】
このような手順で半導体発光装置１を製造することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、半導体発光素子が凹部であるカップの底面に搭載され、樹脂封止部が砲弾形状をした基板挿入型半導体発光装置でも適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、波長変換度の高い樹脂層とすることで、所望とする色度を得ることが可能となるので、凹部の底面に搭載した半導体発光素子を覆うように蛍光体を含有した樹脂で封止した半導体発光装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図
【図２】図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
【００５３】
１  半導体発光装置
２  プリント配線基板
２ａ  孔部
３  素子搭載基板
４  樹脂封止部
５  支持部
６  差込部
７，８  電極
９  レンズ部
１０  補助支持部
１１  吸着用平板
１２  ツェナーダイオード
１３  凹部
１３ａ  メッキ層
１３ｂ  堰部
１３ｃ  底面
１４  半導体発光素子
１４ａ  半導体発光体
１４ｂ  サブマウント素子
１５，１６  ワイヤ
１７  第１の樹脂部
【図１】
2006005303.tif 000003
【図２】
2006005303.tif 000004