(57)【要約】【課題】本発明の目的は、従来の手法と比較して、プロセス難度が低く、低コストで、耐紫外線及び光取り出し効率が高いという特長を備える光半導体装置及び光半導体装置のパッケージを提供するところにある。【解決手段】  基板と、光電半導体チップと、パッケージとを備える光半導体装置である。光半導体チップは基板上に設けられている。パッケージは光電半導体チップを基板上に被覆するとともに、耐紫外線透光性接着剤と、複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含み、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルは耐紫外線透光性接着剤中に混入される。前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度は耐紫外線透光性接着剤に優る。本発明は光半導体装置のパッケージを更に開示する。【選択図】図１
2018148206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に設けられた光電半導体チップと、
前記光電半導体チップを前記基板の上で被覆するとともに、耐紫外線透光性接着剤と、該耐紫外線透光性接着剤の中に混入される複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含む、パッケージと、を備える半導体装置であって、
前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの前記パッケージにおける重量％は５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと前記耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度が前記耐紫外線透光性接着剤に優る、ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板の上に設けられるとともに出射ピーク値がλｎｍ波長である光を出射するように配置した光電半導体チップと、
前記光電半導体チップを前記基板の上に被覆するとともに、耐紫外線透光性接着剤と、該耐紫外線透光性接着剤の中に混入される複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含む、パッケージと、を備える半導体装置であって、
前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの前記パッケージにおける重量％は５０％を超えており、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの粒径はλ／４未満である、ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと前記耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度が前記耐紫外線透光性接着剤に優る、ことを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの粒径の中央値はλ／１０未満である、ことを特徴とする請求項２ないし３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項５】
各耐紫外線透光性パーティクルの粒径は４０ｎｍ未満である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記耐紫外線透光性接着剤の材料はシリコーン又はフッ素高分子ゲルであり、該シリコーンはメチル系ゲル、フェニル系ゲル、又はメチル・フェニル複合ゲルであり、
前記耐紫外線透光性パーティクルは石英ガラスパーティクル、ホウケイ酸ガラスパーティクル、又はそれらの組合わせであり、
前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの前記パッケージにおける重量％は７０％以上であり、前記耐紫外線透光性パーティクルの光透過率は９０％以上である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記光電半導体チップは紫外線発光ダイオードである、ことを特徴とする請求項６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記基板は収容空間を有しており、前記光電半導体チップは該収容空間内に設けられており、前記パッケージは該収容空間内に充填されるとともに前記光電半導体チップを被覆して接続する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記パッケージは前記収容空間から突出するとともにレンズを形成する、ことを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
耐紫外線透光性接着剤と、該耐紫外線透光性接着剤中の混入される複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含む、パッケージと、を備える半導体装置であって、
前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの前記パッケージにおける重量％は５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと前記耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度は前記耐紫外線透光性接着剤に優る、ことを特徴とする光半導体装置のパッケージ。
【請求項１１】
前記耐紫外線透光性接着剤の材料はシリコーン又はフッ素高分子ゲルであり、該シリコーンはメチル系ゲル、フェニル系ゲル、又はメチル・フェニル複合ゲルであり、前記耐紫外線透光性パーティクルは石英ガラスパーティクル又はホウケイ酸ガラスパーティクル、又はその組合わせであり、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの前記パッケージにおける重量％は７０％以上であり、前記耐紫外線透光性パーティクルの光透過率は９０％以上である、ことを特徴とする請求項１０に記載の光半導体装置のパッケージ。
【請求項１２】
各耐紫外線透光性パーティクルの粒径は４０ｎｍ未満である、ことを特徴とする請求項１０ないし１１のいずれか一項に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置及びその光半導体装置のパッケージに関し、特に紫外線を出射することができる光半導体装置及びその光半導体装置のパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ-ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ, ＬＥＤ）は半導体材料からなる光電素子であって、素子は二つの電極端子を有しており、その端子間に電圧を印加すると、電子・ホールの結合により、エネルギーを光の形態で放出するというものである。発光ダイオードは省エネルギー、省電力、高効率、レスポンスが早い、寿命サイクルが長い、しかも水銀を含まない、環境保護効果を有する等の長所を備える。このうち、紫外線発光ダイオードは、医学的治療、バイオメディカル美容、植物育成ライト、殺菌、バイオ鑑定及び工業応用（光硬化、露光）等の分野に応用することができる。
【０００３】
紫外線発光ダイオード封止技術において、封止材は光を射出させるために透明材料を使用しなければならないため、材料上の選択も限られる。現在、紫外線発光ダイオード（ＵＶ  ＬＥＤ）の封止材料で常用されるのは高分子樹脂材であるが、高分子樹脂材は短波青色光又はＵＶ（例えば波長４５０ｎｍ以下）を長時間照射した場合、変質して劣化が生じて、光透過率が低下すると同時に、粘着力が失われるため、製品の後期における発光効果及び品質に不安が残り、ＵＶ  ＬＥＤの長期間に渡り優れた封止効果を提供することができない。
【０００４】
上記不具合を解決するために、封止技術において、ＵＶ  ＬＥＤチップをキャリア内に載置するとともに、石英ガラスを用いてキャリアを封止材として被覆することで、内部は更に真空とするか、窒素ガスを封入するかして、短波長にて高い光透過率の特性を維持することで、製品が安定した発光効率を維持することができる技術がすでに開発されている。しかしながら、現在、石英ガラスとキャリア（セラミックス又は金属材質）との接着の多くは共晶接合（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ）が使用されているが、共晶プロセスは難度が高くコストも嵩む。また、一部の当業者では石英ガラスとキャリアとの間に接合剤として接着剤を使用しなければならず、長期間となると接合箇所の接着剤も同様に変質してしまうというリスクがある。また、このような製法のプロセスは難度が高く、コストも相当に嵩み、しかも光取り出し効率も満足できるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来の手法と比較して、プロセス難度が低く、低コストで、耐紫外線及び光取り出し効率が高いという特長を備える光半導体装置及びその光半導体装置のパッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が提示する光半導体装置は、基板と、光電半導体チップと、パッケージとを備える。光半導体チップは基板の上に設けられている。パッケージは、光電半導体チップを基板の上で被覆するとともに、耐紫外線透光性接着剤と、複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含み、耐紫外線透光性接着剤の中に複数の耐紫外線透光性パーティクルが混入される。前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度は耐紫外線透光性接着剤に優る。
【０００７】
本発明が更に提示する光半導体装置は、基板と、光電半導体チップと、パッケージとを備える。光電半導体チップは、基板の上に設けられるとともに出射ピーク値がλｎｍ波長である光を出射する。パッケージは、光電半導体チップを基板の上で被覆するとともに、耐紫外線透光性接着剤と、複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含み、耐紫外線透光性接着剤の中に複数の耐紫外線透光性パーティクルが混入される。前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は５０％を超えており、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの粒径はλ／４未満である。
【０００８】
一つの実施例において、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと前記耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度は耐紫外線透光性接着剤に優る。
【０００９】
一つの実施例において、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの粒径の中央値はλ／１０未満である。
【００１０】
一つの実施例において、各耐紫外線透光性パーティクルの粒径は、４０ｎｍ未満である。
【００１１】
一つの実施例において、耐紫外線透光性接着剤の材料はシリコーン又はフッ素高分子ゲルであり、該シリコーンはメチル系ゲル、フェニル系ゲル、又はメチル・フェニル複合ゲルである。
【００１２】
一つの実施例において、耐紫外線透光性パーティクルは石英ガラスパーティクル、ホウケイ酸ガラスパーティクル、又はそれらの組合わせである。
【００１３】
一つの実施例において、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は７０％以上である。
【００１４】
一つの実施例において、耐紫外線透光性パーティクルの光透過率は９０％以上である。
【００１５】
一つの実施例において、前記光電半導体チップは紫外線発光ダイオードである。
【００１６】
一つの実施例において、基板は収容空間を有しており、光電半導体チップは収容空間内に設けられており、パッケージは収容空間内に充填されるとともに光電半導体チップを被覆して接続する。
【００１７】
一つの実施例において、パッケージは収容空間から突出するとともにレンズを形成する。
【００１８】
本発明が更に提示する光半導体装置のパッケージは、耐紫外線透光性接着剤と、複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含み、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルは、耐紫外線透光性接着剤の中に混入される。前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度は耐紫外線透光性接着剤に優る。
【００１９】
一つの実施例において、耐紫外線透光性接着剤の材料はシリコーン又はフッ素高分子ゲルであり、該シリコーンはメチル系ゲル、フェニル系ゲル、又はメチル・フェニル複合ゲルである。
【００２０】
一つの実施例において、耐紫外線透光性パーティクルは石英ガラスパーティクル、ホウケイ酸ガラスパーティクル、又はそれらの組合わせである。
【００２１】
一つの実施例において、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は７０％以上である。
【００２２】
一つの実施例において、耐紫外線透光性パーティクルの光透過率は９０％以上である。
【００２３】
一つの実施例において、各耐紫外線透光性パーティクルの粒径は４０ｎｍ未満である。例えば、耐紫外線透光性接着剤は配合の調整により、例えばポリジメチルシロキサンゲル、又はフェニル系シリコーン、又は縮合型シリコーン、又はフッ素高分子ゲル、又はそれらの組合わせを主とする接着剤の中で成分を調整することで、調整後の耐紫外線透光性接着剤全体の粘着力は低下したとしても、屈折率は増加する。調整後の耐紫外線透光性接着剤の粘着力は低下するものの、耐紫外線透光性パーティクルの粘着固定には十分であり、しかも、調整後の耐紫外線透光性接着剤の屈折率は耐紫外線透光性パーティクルに近く、場合によっては、同等となるまで向上するので、光屈折は生じない。
【発明の効果】
【００２４】
上記によって、本発明の光半導体装置及びその光半導体装置のパッケージにおいて、パッケージの中の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％が５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差が０.０２未満であり、且つ、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度が耐紫外線透光性接着剤より優れているか、又は、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％が５０％を超えており、且つ、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの粒径がλ／４未満である。これにより、従来技術に比べて、本発明の光半導体装置は、プロセス難度が低下して、コストが削減され、耐紫外線、光取り出し率が高いという長所を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい一つの実施例の光半導体装置の概略図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施例の光半導体装置１ａの概略図である。
【図３】本発明の好ましい他の実施例の光半導体装置１ｂの概略図である。
【図４Ａ】本発明の好ましい他の実施例の光半導体装置１ｃの概略図である。
【図４Ｂ】本発明の好ましい他の実施例の光半導体装置１ｂの概略図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい更に他の実施例の光半導体装置１ｅの概略図である。
【図５Ｂ】図５Ａの光半導体装置の電気的接続の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下にて関連する図面を参照して、本発明の好ましい実施例に係る光半導体装置及び光半導体装置のパッケージを説明するが、同じ構成要素には同じ参考的な符号を付して説明する。本発明の全ての実施例の図面は概略的なものであって、実際の寸法及び比率を表してはいない。また、以下の実施例の内容にて言うところの「上」及び「下」は単に相対的な位置関係を示すのに用いるのみである。更に、一つの構成要素が他の構成要素「上」、「の上」、「下」、「の下」に形成されるというのは、実施例における一つの構成要素と他の構成要素とが直接接触することを含み、又は一つの構成要素と他の構成要素との間に更に他の別の構成要素を持たせて一つの構成要素と他の構成要素とが直接接触しないものも含む。
【実施例】
【００２７】
本発明の好ましい一つの実施例の光半導体装置１の概略図である図１を参照されたい。
【００２８】
光半導体装置１は、基板１１と、光電半導体チップ１２と、パッケージ１３とを備える。光電半導体チップ１２は、基板１１の上に設けられている。本実施例の光電半導体チップ１２は紫外線発光ダイオード（ＵＶ  ＬＥＤ  ｃｈｉｐ）であり、垂直型ＬＥＤチップを基板１１の上に設けたものを例としているが、これに限定されない。その他の実施例において、複数の光電半導体チップ１２を直列又は並列に、基板１１の上に設けても良い。基板１１の材料は、ガラス、サファイヤ、石英、セラミックス、グラスファイバ、樹脂性材質、金属、高分子材料、又はその他それらの組合わせを含む。本実施例の基板１１は、金属・セラミックス複合パネル基板を例としている。
【００２９】
図１に示すように、光電半導体チップ１２の両電極１２１、１２２は、上、下の両側にそれぞれ位置しており、電極１２１は、リード線１５を介して基板１１の上に設けられている導電層１５１に接続しており、しかも電極１２２は、基板１１の上に設けられている他の導電層１６２に直接接続されている。これにより、電極１２２及び導電層１６２は、例えば導電接着層（例えば導電性接着剤、図示せず）を介して直接接続することができる。二つの導電層１６１、１６２の間に電圧を印加すると、光電半導体チップ１２（紫外線発光ダイオード）が、紫外線波長の光（その波長は例えば２００ｎｍないし４５０ｎｍである）を出射するように駆動する。
【００３０】
パッケージ１３は、透光性材料製であるとともに、光電半導体チップ１２を基板１１の上で被覆することで、凸レンズを直接形成する。このうち、パッケージ１３は、耐紫外線透光性接着剤１３１と、複数の耐紫外線透光性パーティクルとを含み、しかも、前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２は、耐紫外線透光性接着剤１３１の中に混入される。本実施例のパッケージ１３は、封止材であり、しかも、基板１１の上を被覆して光電半導体チップ１２を接続する。耐紫外線透光性接着剤１３１の材料は、例えばシリコーン又はフッ素高分子ゲルであるが、これに限定されない。このうち、シリコーンとしては、メチル系ゲル（例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ゲル）、又はフェニル系ゲル、又はメチル・フェニル複合ゲルを挙げることができる。また、耐紫外線透光性パーティクル１３２の材料としては、石英ガラスパーティクル、ホウケイ酸ガラスパーティクル、又はそれらの組合わせを挙げることができるが、これに限定されない。また、耐紫外線透光性パーティクル１３２の光透過率は、９０％以上（光透過率≧９０％）である。
【００３１】
ここで、耐紫外線透光性接着剤１３１の材料としては、シリコーン又はフッ素高分子ゲルを例としている。シリコーン又はフッ素高分子ゲル等の材料自身は、高い光透過性、耐ＵＶ性及び耐亀裂性を備え、しかも高温時の安定性に優れているが、長期間紫外線を照射すると、劣化する可能性がある。よって、本実施例では、耐紫外線透光性パーティクル１３２を耐紫外線透光性接着剤１３１の中に均一に混入するが、加えた耐紫外線透光性パーティクル１３２の紫外線耐久度が耐紫外線透光性接着剤１３１に優る以外に、さらに前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２を添加する重量％は、パッケージ１３における重量％で５０％を超えるが、９０％未満である。好ましくは、６５％ないし８０％であるが、一部の実施例にて、前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２のパッケージ１３における重量％は、例えば７０％以上である。また、本実施例の耐紫外線透光性パーティクル１３２と耐紫外線透光性接着剤１３１との屈折率の差は、０.０２よりも小さいが、これは両者の屈折率がかなり近く、耐紫外線透光性パーティクル１３２と耐紫外線透光性接着剤１３１との間には、屈折界面がほとんどないことを意味している。例示するならば、耐紫外線透光性パーティクル１３２の材料はガラスパーティクルであり、耐紫外線透光性接着剤１３１の材料はシリコーン又はフッ素高分子ゲルであって、パッケージ１３全体の特性はガラスに近くなる。
【００３２】
耐紫外線透光性パーティクル１３２の添加量はかなり多く、しかも、耐紫外線透光性パーティクル１３２と耐紫外線透光性接着剤１３１との屈折率はかなり近いことから、光電半導体チップ１２から出射した紫外線光は、パッケージ１３の中ではほとんど屈折することないので、光半導体装置１の光取り出し効率を高くすることができる。また、耐紫外線透光性パーティクル１３２の紫外線耐久度は、耐紫外線透光性接着剤１３１の紫外線耐久度に優るため、耐紫外線透光性接着剤１３１の中に大量の耐紫外線透光性パーティクル１３２を加えても、ＵＶ光を長期間照射する場合でも、パッケージ１３が劣化する可能性を低減して、ＵＶ耐久性を向上することができる。
【００３３】
一部の実施例において、耐紫外線透光性接着剤１３１は、調合調整後にはその屈折率が相加するが、粘着力は低下する。例示するならば、耐紫外線透光性パーティクル１３２の材料がもしガラスであれば、その比重が約２.５となり、一方、耐紫外線透光性接着剤１３１の比重は約１であるので、単位体積にて、耐紫外線透光性パーティクル１３２は耐紫外線透光性接着剤１３１よりもかなり重くなる。耐紫外線透光性接着剤１３１は非有機物に対して高い粘着力を持ち、配合の調整により、例えばポリジメチルシロキサンゲル、又はフェニル系シリコーン、又は縮合型シリコーン、フッ素高分子ゲル、又はそれらの組合わせを主とする接着剤の中で成分を調整することで、調整後の耐紫外線透光性接着剤１３１全体の粘力は低下したとしても屈折率は増加する。調整後の耐紫外線透光性接着剤１３１の粘着力は例えば一般的な封止材料、例えばエポキシ樹脂未満にまで低下するとしても、単位体積が重い耐紫外線透光性パーティクル１３２を粘着して固定するには十分である。調整後の耐紫外線透光性接着剤１３１の屈折率は、耐紫外線透光性パーティクル１３２に近く、場合によっては同等となるまで向上するので、光屈折は生じない。
【００３４】
また、耐紫外線透光性接着剤１３１の主鎖の結合エネルギーは、選択する材料により決まる。例示するならば、耐紫外線透光性接着剤１３１の主鎖の結合エネルギーは、４５２ｋＪ／ｍｏｌであり、その場合の耐紫外線透光性接着剤１３１は、例えばシリコーンであり、主鎖は例えばＳｉ-Ｏ鎖であり、シリコーンは例えばメチル系ゲル、フェニル系ゲル、又はメチル・フェニル複合ゲルであり、また、耐紫外線透光性接着剤１３１の主鎖の結合エネルギーは、４８５ｋＪ／ｍｏｌであり、その場合の耐紫外線透光性接着剤１３１は、例えばフッ素高分子であり、主鎖は例えばＣ-Ｆ鎖である。
【００３５】
また、本実施例のパッケージ１３は、耐紫外線透光性接着剤１３１及び複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２を含むが、蛍光材料含まなくても良く、又は、その他の実施例において、パッケージ１３内には蛍光材料を含んでいても良い。
【００３６】
プロセス技術にて、大量の耐紫外線透光性パーティクル１３２を耐紫外線透光性接着剤１３１に均一に混入した後（例えば紫外線透光性パーティクル１３２は５０％を超える重量％）、従来のディスペンシング工程又はモールディング工程（Ｍｏｌｄｉｎｇ）を用いて、混合後のゲルで光電半導体チップ１２を基板１１の上に被覆して、パッケージ１３を硬化成形させた後に二次的レンズを直接形成することで、光半導体装置１の光学特性を変更しており、これにより、従来の手法に比べて、本実施例の光半導体装置１のプロセス難度が低下して、コストも相対的に削減される。
【００３７】
また、レイリー散乱（Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）の理論では、散乱光強度と入射光波長の四乗と反比例する。よって、一部の実施例において、仮に光電半導体チップ１２を、出射ピーク値がλｎｍ波長である紫外線光を出射するように配置したとすれば、パッケージ１３の前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２の粒径はλ／４未満とすることができ、しかも前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２のパッケージ１３での重量％が５０％を超えるときでも、光の散乱効果を低減し、且つ、光半導体装置１の光取り出し効率を向上することができる。更に説明するならば、上記以外に、前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２と耐紫外線透光性接着剤１３１との屈折率の差は０.０２未満であり、前記複数の耐紫外線透光性接着剤１３１の紫外線耐久度は耐紫外線透光性接着剤１３１より優れており、光取り出し効率を更に向上できるのみならず、パッケージ１３の耐久性を更に向上することができる。
【００３８】
また、一部の実施例において、前記複数の耐紫外線透光性パーティクル１３２の粒径の中央値は、λ／１０未満である。各耐紫外線透光性パーティクル１３２の粒径は、４０ｎｍ未満であり、いずれも光の散乱効果を低減して、その光取り出し効率を向上することができる。
【００３９】
本発明の異なる実施例における光半導体装置１ａ〜１ｄの概略図である図２ないし図４Ｂを、それぞれ参照されたい。
【００４０】
図２に示すように、図１の光半導体装置１との相違点は、光半導体装置１ａの基板１１ａは平面板ではなく、収容空間１１１を有するキャリアであり、収容空間１１１の内縁は側壁１１２を有し、且つ、光電半導体チップ１２が収容空間１１１内に配設されて基板１１ａの上に位置するところである。一部の実施例において、側壁１１２の上には、高反射率の反射材料（図示せず）、例えば反射層又は反射板を有することができ、その材料は例えば金属（例えば銀）、合金、又は二酸化チタン（ＴｉＯ２）と樹脂との混合物とすることができる。高反射率の反射材料を用いて、側壁１１２を高反射率の表面として形成することで、光利用効率を向上することができる。
【００４１】
また、本実施例の光半導体装置１ａのパッケージ１３は、基板１１の収容空間１１１内に充填されて光電半導体チップ１２を被覆して接続するとともに、側壁１１２に接触して基板１１の側壁１１２と同じ高さとなることで、レンズを形成する。封止材（パッケージ１３）は、硬化する前には流動性を持つゲルであるため、収容空間１１１の側壁１１２を堰き止め壁として、封止材を収容空間１１１内に制限して、光電半導体チップ１２の上を被覆して硬化成形することで、高い透光率のパッケージ１３を形成し、これにより、レンズを形成して光半導体装置１ａの光学性能を変更することができる。
【００４２】
また、図３に示すように、図２の光半導体装置１ａとの相違点は、光半導体装置１ｂのパッケージ１３は、基板１１の収容空間１１１内に充填されて側壁１１２に完全に接触するとともに、光電半導体チップ１２を被覆して接続する以外に、パッケージ１３は、更に収容空間１１１において光電半導体チップ１２から遠くなる方向に凸レンズ１３３を突出して形成する。
【００４３】
また、図４Ａに示すように、図３の光半導体装置１ｂとの相違点は、光半導体装置１ｃの光電半導体チップ１２が、水平型のＬＥＤチップを例とするとともに、バインダ１４により基板１１の上に接着しているところである。そして、光電半導体チップ１２は、二本のリード線１５１、１５２が、基板１１の上に設けられている二つの導電層１６１、１６２にそれぞれ接続されている。
【００４４】
また、図４Ａに示すように、図３の光半導体装置１ｂとの相違点は、光半導体装置１ｄの光電半導体チップ１２が、フリップチップ（Ｆｌｉｐ-ｃｈｉｐ）で基板１１ａの上に設けているところである。そして、光電半導体チップ１２の二つの電極１２１、１２２は、同じ側に位置し、且つ二つの電極１２１、１２２はそれぞれ導電バンプＰを介して基板１１ａの二つの導電層１６１、１６２に接合されている。
【００４５】
言及すべきは、図４Ａ、図４Ｂの実施例において、光半導体装置１ｃの光電半導体チップ１２は水平型のＬＥＤチップを、光半導体装置１ｄの光電半導体チップ１２はフリップチップのＬＥＤチップを例としており、この実施例においては、水平型のＬＥＤチップ又はフリップチップのＬＥＤチップを図１の平板状基板１１の上に設けるとともに、パッケージ１３が水平型のＬＥＤチップ又はフリップチップのＬＥＤチップを基板１１の上で被覆して、パッケージ１３の上面に、平面レンズを直接形成するか、又は凸レンズを直接形成するが、これに限定されない、ということである。また、上記図１ないし図３の実施例に示すものは垂直型チップであるが、一部の実施例において、図４Ａの水平型チップ又は図４Ｂのフリップチップのチップを図１ないし図３の構造中に応用することで、図１ないし図３における垂直型チップを図４Ａの水平型チップ又は図４Ｂのフリップチップのチップに変更してもよいが、本発明では、限定はしない。
【００４６】
また、図５Ａ及び図５Ｂを参照されたい。このうち、図５Ａは本発明の更に他の好ましい実施例の光半導体装置１ｅの概略図であり、図５Ｂは図５Ａの光半導体装置の電気的接続の概略図である。
【００４７】
本実施例の光半導体装置１ｅは、間隔を空けて基板１１の上に設けられている二つの光電半導体チップ１２ａ、１２ｂを備えており、パッケージ１３により光電半導体チップ１２ａ、１２ｂをそれぞれ被覆してそれぞれ凸レンズを直接形成した後、更に樹脂材１７（例えば黒色封止材）を用いて外部被覆を行うとともに、樹脂材１７を光電半導体チップ１２ａ、１２ｂの箇所に対応させて、光を通過させることができる開口をそれぞれ持たせる。このうち、光電半導体チップ１２ａ又は光電半導体チップ１２ｂは水平型チップ又垂直型チップとすることができるが、限定はしない。また、本実施例のパッケージ１３は、光電半導体チップ１２ａ、１２ｂの上にて、それぞれ凸レンズを形成しているが、異なる実施例においては、パッケージ１３は光電半導体チップ１２ａ、１２ｂの上にて、それぞれ平面レンズを形成していても良い。
【００４８】
本実施例の光電半導体チップ１２ａは、紫外線発光ダイオードとして紫外線を出射することができ、そして光電半導体チップ１２ｂは、紫外線検知チップとして紫外線を検知しつつ検知信号を出力することができる。このうち、光電半導体チップ１２ａから出射するＵＶ光が被測定物に照射した後、反射したＵＶ光が光電半導体チップ１２ｂにより受光されて、光電半導体チップ１２ｂが出力した検知信号は、プロセッサユニット１８（例えばプロセッサＩＣ）により処理された後に、後続の制御動作を行うことができるものであって、例えば、光電半導体チップ１２ａから出射したＵＶ光の照度又は光量を制御することができる。
【００４９】
また、一部の実施例において、光電半導体チップ１２ａ、１２ｂとプロセッサユニット１８とを単一の封止体中に整合することができ、又は光電半導体チップ１２ａ、１２ｂとプロセッサユニット１８とを、独立した部材とすることができるが、本発明ではこれらに限定はしない。
【００５０】
また、光半導体装置１ａ〜１ｄのその他技術特徴は、上記光半導体装置１の同じ構成要素を参照できるため、別途説明しない。
【００５１】
上記をまとめるに、本発明の光半導体装置及びその光半導体装置のパッケージにおいて、パッケージ中の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は５０％を超えており、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルと耐紫外線透光性接着剤との屈折率の差は０.０２未満であり、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの紫外線耐久度は耐紫外線透光性接着剤に優るか、又は、前記複数の耐紫外線透光性パーティクルのパッケージにおける重量％は５０％を超えており、且つ前記複数の耐紫外線透光性パーティクルの粒径はλ／４未満である。これにより、従来技術に比べて、本発明の光半導体装置はプロセス難度が低下して、コストが削減され、耐紫外線、光取り出し率が高いという長所を備える。
【００５２】
上記は単に例示に過ぎず、本発明はこれらに限定するものではない。本発明の技術思想及び範囲を超えることなく、これに対して行う等価の修正又は変更のいずれも、別紙の特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明で提供する光半導体装置及び光半導体装置のパッケージは、プロセス難度が低く、低コストで、耐紫外線で且つ光取り出し効率が高いという特長を備える。
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ〜１ｅ          光半導体装置
１１、１１ａ            基板
１１１                  収容空間
１１２                  側壁
１２、１２ａ、１２ｂ    光電半導体チップ
１２１、１２２          電極
１３                    パッケージ
１３１                  耐紫外線透光性接着剤
１３２                  耐紫外線透光性パーティクル
１３３                  レンズ
１４                    バインダ
１５、１５１、１５２    リード線
１６１、１６２          導電層
１７                    樹脂材
１８                    プロセッサユニット
Ｐ                      導電バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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