(57)【要約】【課題】発光素子と樹脂との屈折率の差が大きすぎる場合には、発光素子内の全反射角が小さくなりすぎて、発光素子が出射した光が発光素子内にて全反射しやすくなってしまい、発光素子の外に出射しにくくなってしまう。【解決手段】少なくとも発光素子と、透明樹脂体と、透明フィルムとを備えた半導体発光装置である。発光素子は封止ベース中に配置され、透明樹脂体は発光素子を覆っている。透明フィルムは発光素子と透明樹脂体との間に介在され、しかも透明フィルムの屈折率は発光素子と透明樹脂体の屈折率の間にある。また半導体発光装置の製造方法をも開示している。【選択図】図１
2008218961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止ベース中に配置されている発光素子と、
前記発光素子を覆う透明樹脂体と、
前記発光素子と前記透明樹脂体との間に介在され、屈折率が前記発光素子と前記透明樹脂体の屈折率との間にある少なくとも一つの透明フィルムと
を少なくとも備えた半導体発光装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの透明フィルムが、ダイヤモンドフィルム、ダイヤモンドライクカーボンフィルム、窒化アルミニウムフィルム、窒化ボロンフィルムおよび前記の組み合わせからなる群から選ばれる、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記ダイヤモンドフィルムおよび／またはダイヤモンドライクカーボンフィルムからなる前記少なくとも一つの透明フィルムの合計厚さが約５００〜１００００オングストロームであり、前記発光素子が出射する光が前記少なくとも一つの透明フィルムを透過する、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記窒化アルミニウムフィルムおよび／または窒化ボロンフィルムからなる前記少なくとも一つの透明フィルムの合計厚さが約５０〜１００００ｎｍであり、前記発光素子が出射する光が前記少なくとも一つの透明フィルムを透過する、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
第１の屈折率を有する発光素子を封止ベース中に形成する工程と、
第２の屈折率を有する少なくとも一つの透明フィルムを前記発光素子の表面に形成する工程と、
第３の屈折率を有する透明樹脂体を前記封止ベース中に充填して、前記発光素子を覆う工程と
を含み、
前記第２の屈折率は前記第１の屈折率と前記第３の屈折率との間である、ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置およびその製造方法に関し、しかも特に半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは省電力で、駆動電圧が低く、寿命が長く、そして環境に優しいなどの長所を備えており、徐々に各種照明機器および液晶ディスプレイのバックライト光源などに用いられ、現在では重要な発光装置の一つとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在使用されている発光ダイオードの封止方法の多くは発光素子を樹脂で覆い、発光素子を保護するというものである。前記した樹脂の屈折率の多くは１.５未満であって、一方発光素子の屈折率は約２.５〜４.０の間であるため、両者の間の屈折率には大きな開きがある。発光素子と樹脂との屈折率の差が大きすぎる場合には、発光素子内の全反射角が小さくなりすぎて、発光素子が出射した光が発光素子内にて全反射しやすくなってしまい、発光素子の外に出射しにくくなってしまう。
【０００４】
本発明では発光素子内における全反射角を広げた半導体発光装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、半導体発光装置を提供するものである。この半導体発光装置は少なくとも発光素子と、透明樹脂体と、透明フィルムとを備えている。発光素子は封止ベース中に配置され、透明樹脂体は発光素子を覆っている。透明フィルムは発光素子と透明樹脂体との間に介在され、しかも透明フィルムの屈折率は発光素子と透明樹脂体の屈折率の間にある。
【０００６】
本発明の他の実施形態によれば、半導体発光装置の製造方法を提供するものである。この方法は、封止ベース中に予め発光素子を形成するものを含む。その後、発光素子の表面に透明フィルム層を形成する。最後に、封止ベース中に透明樹脂体を充填して、発光素子を覆う。上記した透明フィルムの屈折率は発光素子と透明樹脂体の屈折率の間にある。
【０００７】
（１）封止ベース中に配置されている発光素子と、
前記発光素子を覆う透明樹脂体と、
前記発光素子と前記透明樹脂体との間に介在され、屈折率が前記発光素子と前記透明樹脂体の屈折率との間にある少なくとも一つの透明フィルムと、
を少なくとも備えた半導体発光装置。
【０００８】
（２）前記少なくとも一つの透明フィルムが、ダイヤモンドフィルム、ダイヤモンドライクカーボンフィルム、窒化アルミニウムフィルム、窒化ボロンフィルムおよび前記の組み合わせからなる群から選ばれる、ことを特徴とする（１）に記載の半導体発光装置。
【０００９】
（３）前記ダイヤモンドフィルムおよび／またはダイヤモンドライクカーボンフィルムからなる前記少なくとも一つの透明フィルムの合計厚さが約５００〜１００００オングストロームであり、前記発光素子が出射する光が前記少なくとも一つの透明フィルムを透過する、ことを特徴とする（２）に記載の半導体発光装置。
【００１０】
（４）前記窒化アルミニウムフィルムおよび／または窒化ボロンフィルムからなる前記少なくとも一つの透明フィルムの合計厚さが約５０〜１００００ｎｍであり、前記発光素子が出射する光が前記少なくとも一つの透明フィルムを透過する、ことを特徴とする（２）に記載の半導体発光装置。
【００１１】
（５）第１の屈折率を有する発光素子を封止ベース中に形成する工程と、
第２の屈折率を有する少なくとも一つの透明フィルムを前記発光素子の表面に形成する工程と、
第３の屈折率を有する透明樹脂体を前記封止ベース中に充填して、前記発光素子を覆う工程と
を含み、
前記第２の屈折率は前記第１の屈折率と前記第３の屈折率との間である、ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態にて記載する半導体発光装置は、上記透明フィルムを形成することにより、発光素子内の全反射角の角度を広げて、発光素子内で全反射が発生する不具合を改善するとともに、これにより更に多くの光を発光素子から出射させるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施形態をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
【００１４】
図１には本発明の一実施形態に記載する半導体発光装置の断面構造概略図を示している。図１において、半導体発光装置１００は少なくとも発光素子１１０と、透明樹脂体１６０と、透明フィルム１２０とを備えている。発光素子１１０は封止ベース１０２中に配置されている。透明樹脂体１６０は封止ベース１０２中に充填されるとともに、発光素子１１０を覆っている。透明フィルム１２０は発光素子１１０と透明樹脂体１６０との間に介在され、しかもその屈折率は発光素子１１０と透明樹脂体１６０の屈折率の間にある。
【００１５】
前記発光素子１１０は基板１１２と、Ｎ−型半導体素子１１４と、Ｐ−型半導体素子１１６と、電極１１８とを備えている。基板１１２の材料は例えばサファイヤ（ｓａｐｐｈｉｒｅ）とすることができる。Ｎ−型半導体素子１１４およびＰ−型半導体素子１１６の主な材料は窒化ガリウム、窒化アルミニウム・ガリウム、窒化インジウム・ガリウム、ガリウム砒素、リン化ガリウム、アルミニウム・ガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）、リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）とすることができ、その屈折率は約２.５〜４.０である。前記Ｎ−型半導体素子１１４およびＰ−型半導体素子１１６の位置は互いに置換可能であって、両者の間には多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）材料層が更に含まれており、その材料は例えば、ＧａｘＩｎ１-ｘＮ、ＡｌｘＧａ１-ｘＮまたは（ＡｌｙＧａ１-ｙ）ｘＩｎ１-ｘＰ（図示しない）とすることができる。電極１１８はＮ−型半導体素子１１４およびＰ−型半導体素子１１６に表面に配置されるとともに、リード線１４０を介して外部回路１４２に接続されている。外部回路１４２は発光素子１１０に電流を供給して発光させる電源と電源スイッチコントローラとを備えることができる。前記発光素子１１０は単に例示に過ぎず、本発明においては発光素子１１０の構造について如何なる限定も行わない。
【００１６】
前記透明樹脂体１６０はエポキシ樹脂とすることができ、その屈折率は約１.５未満である。透明フィルム１２０は例えば単層／多層のダイヤモンドフィルム、ダイヤモンドライクカーボンフィルム、窒化アルミニウムフィルム、窒化ボロンフィルムまたは前記の組合わせとすることができる。前記ダイヤモンドフィルムの屈折率は２.４、ダイヤモンドライクカーボンフィルムの屈折率は１.７〜２.４、窒化アルミニウムおよび窒化ボロンの屈折率は約１.８〜２.２である。前記透明フィルム１２０を形成することにより、発光素子１１０内における全反射角の角度を広げ、発光素子１１０内において全反射が発生する不具合を改善するとともに、光出射量を高める。また、ダイヤモンドフィルム、ダイヤモンドライクカーボンフィルム、窒化アルミニウムフィルム、窒化ボロンフィルムはいずれも優れた熱伝導性を備えた材料であるので、発光素子１１０の放熱にも寄与することができる。
【００１７】
前記したダイヤモンドフィルムおよび／またはダイヤモンドライクカーボンフィルムからなる単層／多層の透明フィルム１２０の合計厚さは約５００〜１００００オングストロームとされることで、過度に厚いダイヤモンドフィルムおよび／またはダイヤモンドライクカーボンフィルムが発光素子１１０が発した光を遮蔽して、半導体発光装置１００の発光効率が低下するのを防止している。前記窒化アルミニウムフィルムおよび／または窒化ボロンフィルムからなる単層／多層の透明フィルム１２０の厚さは約５０〜１００００ｎｍである。
【００１８】
前記半導体発光装置１００の製造方法もまた本発明の他の実施形態中に開示している。まず、前記半導体発光装置１００を封止ベース１０２中に形成する。その後、発光素子１１０の表面に透明フィルム１２０を形成する。最後に、更に透明樹脂体１６０を封止ベース１０２中に充填して、発光素子１１０を覆う。
【００１９】
前記半導体発光装置１００の形成方式は、例えばＮ−型半導体素子１１４およびＰ−型半導体素子１１６を基板１１２の上に結晶法で形成し、更に電極１１８を蒸着またはスパッタリングの方式でＮ−型半導体素子１１４およびＰ−型半導体素子１１６の表面に形成するというように、実行可能な何らかの方式で完成することができる。透明フィルム１２０の形成方式はスパッタリング法、蒸着法またはプラズマ化学気相成長法とすることができる。透明樹脂体１６０は塗布、インクジェット（ｉｎｋ−ｊｅｔ ｍｅｔｈｏｄ）などといった実行可能な方式で完成することができる。
【００２０】
再び図１を参照する。半導体発光装置１００は、透明樹脂体１６０中に配置されている少なくとも一種類の蛍光材料１７０を更に備えることができる。蛍光材料１７０（例えば黄色の蛍光材料）は発光素子１１０が出射した光（例えば青色光）で励起され、蛍光材料１７０自身が持つ色光（例えば黄色光）を発生させることができる。黄色光と青色光は更に白色光として混色されことにより、白色の半導体発光装置を製造することができる。
【００２１】
前記半導体発光装置１００は、使用中における発光素子１１０の温度を低下させるための放熱手段１３０を更に備えることができる。例えばアルミニウムまたは銅からなるヒートシンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）である放熱手段１３０は発光素子１１０の下方に配置することができる。発光素子１１０とに直接に接触するか、または透明フィルム１２０を介して接触することで、半導体発光装置１００の使用中に生じた熱を発光素子１１０から逃がし、発光素子１１０の温度を下げるとともに、これにより半導体発光装置１００の使用寿命を延ばすことができる。
【００２２】
確かに本発明では実施形態を上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、各種の変更および付加を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に記載する半導体発光装置の断面構造概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００…半導体発光装置
１０２…封止ベース
１１０…発光素子
１１２…基板
１１４…Ｎ−型半導体素子
１１６…Ｐ−型半導体素子
１１８…電極
１２０…透明フィルム
１３０…放熱手段
１４０…リード線
１４２…外部回路
１６０…透明樹脂体
１７０…蛍光材料
【図１】
2008218961.tif 000003