(57)【要約】【課題】サブマウント基板を用いた場合の輝度の低下を防止する発光ダイオードを提供する。【解決手段】サブマウント基板１０上に半導体発光素子５を搭載した半導体発光装置６を、樹脂ケース４内に設けた対となる電極２，３に接続し、エポキシを主体とする封止樹脂７を樹脂ケース４の内部に充填して半導体発光装置６を封止した発光ダイオード１において、封止樹脂７は、サブマウント基板１０の上面を覆う反射層１２と、半導体発光素子５を覆う光透過層１３とを有することを特徴とする発光ダイオード１としたものであり、半導体発光素子５から斜め下方に出射された光を反射層１２で反射して取り出すことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウント基板上に半導体発光素子を搭載した半導体発光装置を、樹脂ケース内に設けた対となる電極に接続し、エポキシを主体とする封止樹脂を前記樹脂ケースの内部に充填して前記半導体発光装置を封止した発光ダイオードにおいて、
前記封止樹脂は、前記サブマウント基板の上面を覆う反射層と、
前記半導体発光素子を覆う光透過層とを有することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記反射層は、フィラーとして酸化チタンが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記光透過層は、フィラーとして蛍光体、シリコーンおよびシリカが混入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光装置を樹脂封止して形成される発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面実装タイプの発光ダイオードは、内部に対となる電極端子を埋設したケーシングが多く用いられている。このケーシングは、白色樹脂を用いて、上方または側方に開口部を形成している。
【０００３】
半導体発光素子は、一方の電極端子に導電性接着剤により固着され、上面に形成された電極と他方の電極とをワイヤボンディングで接続している。
【０００４】
半導体発光素子およびワイヤは、エポキシ樹脂を主体とする封止樹脂で覆われている。
【０００５】
半導体発光素子から出射された光は、封止樹脂内を通過し、一部の光はケーシングの内面や電極で反射して外側に取り出される。
【０００６】
このような発光ダイオードとして、例えば、封止樹脂内に蛍光物質を混入することにより、半導体発光素子から出射された光の波長を変換し、例えば、青色光を白色光に変換して取り出すものが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、封止樹脂が硬化する前に遠心分離を行い、封止樹脂に混入している蛍光物質を半導体発光素子に近接配置した発光ダイオードも開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３１７１７８号公報  （第２−７頁、第３図）
【特許文献２】
特開２０００−１６４９３７号公報  （第２−５頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体発光素子を電極端子に直接搭載するのではなく半導体発光素子をサブマウント基板に搭載した半導体発光装置を用いた場合、半導体発光素子から出射された光の一部がサブマウント基板に吸収されてしまい、輝度が小さくなるという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、サブマウント基板を用いた場合の輝度の低下を防止する発光ダイオードを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光ダイオードにおいては、エポキシを主体とする封止樹脂を樹脂ケースの内部に充填して半導体発光装置を封止した発光ダイオードにおいて、封止樹脂は、サブマウント基板の上面を覆う反射層と、半導体発光素子を覆う光透過層とを有することを特徴とする発光ダイオードとしたものである。
【００１２】
この発明によれば、サブマウント基板を用いた場合の輝度の低下を防止する発光ダイオードが得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本願の請求項１に記載の発明は、サブマウント基板上に半導体発光素子を搭載した半導体発光装置を、樹脂ケース内に設けた対となる電極に接続し、エポキシを主体とする封止樹脂を前記樹脂ケースの内部に充填して前記半導体発光装置を封止した発光ダイオードにおいて、前記封止樹脂は、前記サブマウント基板の上面を覆う反射層と、前記半導体発光素子を覆う光透過層とを有することを特徴とする発光ダイオードとしたものであり、半導体発光素子から斜め下方に出射された光を反射層で反射して取り出すという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記反射層は、フィラーとして酸化チタンが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードとしたものであり、白色の酸化チタンを用いて、反射光を増加させるという作用を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記光透過層は、フィラーとして蛍光体、シリコーンおよびシリカが混入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光ダイオードとしたものであり、蛍光体により半導体発光素子から出射された光の波長を変換し、シリカによって線膨張係数を下げて封止樹脂の膨張を防止し、シリコーンによって弾性率を低減させ、耐曲げ性と耐水性を向上させるという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態の発光ダイオードの断面図である。図１に示すように、本実施の形態の発光ダイオード１は、対となる平板状の電極２，３と、電極２，３とともに一体成型された白色の樹脂ケース４とを有している。電極２，３には、例えば、青色に発光するＧａＮ系の半導体発光素子５を備えた半導体発光装置６が設けられ、半導体発光装置６は、封止樹脂７により封止されている。
【００１８】
樹脂ケース４は、平板状の底部８と底部８の外周を囲んだ側部９とを有し、天面側（一側）が開口した容器状に形成されている。電極２，３は、それぞれ隙間をあけて、樹脂ケース４内の底部８に並べて配置されている。
【００１９】
半導体発光装置６は、半導体発光素子５を、Ｓｉを主体としたサブマウント基板１０にバンプ（図示せず）を介してフリップチップ接続されている。半導体発光装置６の底面は、電極２に導電性接着剤を用いて導通接続されている。また、半導体発光装置６のサブマウント基板１０と他方の電極３とは、ワイヤ１１を介して導通接続されている。
【００２０】
封止樹脂７は、エポキシを主体として二層に配置されている。すなわち、封止樹脂７は、樹脂ケース４の底部８およびサブマウント基板１０の上面を覆う反射層１２と、半導体発光素子５を覆って樹脂ケース４の開口部を塞ぐ光透過層１３とを有している。反射層１２と光透過層１３の界面は電極２，３に略平行で、かつ略平面状に形成されている。詳しくは、この界面は、サブマウント基板１０の上面より上側で、かつ半導体発光素子５の中間部に形成されている発光層（図示せず）より下側に配置されている。
【００２１】
反射層１２は、エポキシ樹脂中にフィラーとして酸化チタンの粒子を混入したものである。酸化チタンは白色で、半導体発光素子５の光を開口部側に反射することができる。
【００２２】
光透過層１３は、フィラーとして蛍光体、シリコーンおよびシリカの粒子を混入したものである。蛍光体は、例えば、黄色のものを用いて半導体発光素子５の光の波長を変換させて白色光を取り出すことができる。シリカは、線膨張率が低いので、エポキシの吸水性を制限することができる。また、シリコーンは、弾性率が低いので、耐曲げ性と防水性を向上させることができる。
【００２３】
なお、本発明の実施の形態ではフィラーとして蛍光体、シリコーンおよびシリカの粒子を混入している例を示しているがいずれかひとつを混入させたものでも構わない。
【００２４】
次に発光ダイオードの使用状態について説明する。
【００２５】
電極２，３に通電すると、半導体発光素子５の発光層が発光する。半導体発光素子５から樹脂ケース４の開口部側に出射する光は、光透過層１３内を通過して外側に取り出される。サブマウント基板を用いているので、半導体発光素子５をフリップチップ実装することができ、開口部側に出射する光がワイヤにより邪魔されることがない。
【００２６】
また、半導体発光素子５から側方に出射する光は、樹脂ケース４の側部９に当たって、開口部側に反射され、外側に取り出される。
【００２７】
また、半導体発光素子５から下方または斜め下方に出射する光は、反射層１２の表面で反射する。そして、樹脂ケース４の側部９に当たって、または当たらずに光透過層１３内を通過して外側に取り出される。反射層１２が設けられているので、光がサブマウント基板１０に当たって吸収されることがなく、光の反射効率がよくなる。また、半導体発光素子５から出射された光は、蛍光体内を通過する距離によって波長が変化するが、半導体発光素子から斜め下方に出射された光がサブマウント基板１０の側部を通過することがなくなるので、光路が無駄に長くなることがなくなり、色度のばらつきが小さくなる。
【００２８】
本発明者が、発光ダイオード１と、反射層１２を設けていない発光ダイオードとについて、同じ条件下で、同じ波長での輝度を測定したところ、本実施の形態の発光ダイオード１の方が、反射層１２を用いていない発光ダイオードに比べて輝度が５％増加することが確かめられた。
【００２９】
また、光透過層１３に低線膨張率であるシリカが混入されているので、光透過層が膨張して樹脂ケース４の側部９に応力を加えたり、光透過層１３と反射層１２との界面を剥離させたりすることがなくなる。また、光透過層１３にシリコーンが混入されているので、光透過層１３の強度を増加させ、また表面からの水の吸収を防止して光透過層１３と反射層１２との界面の剥離が防止される。
【００３０】
次に発光ダイオード１の製造手順について説明する。
【００３１】
電極２，３および樹脂ケース４は一体成型により製造される。また、半導体発光装置６は、通常の手順により製造されるので、説明は省略する。
【００３２】
エポキシ樹脂にフィラーとして所定量の酸化チタン粒子を加えて混合し、これを、例えば、ポッティングによって、または細いノズルを用いて、樹脂ケース４内にサブマウント基板１０の表面を覆う高さまで流入させる。これを硬化させることにより、反射層１２を形成することができる。
【００３３】
ついで、エポキシ樹脂にフィラーとして所定量の蛍光体、シリコーンおよびシリカを混合し、これをポッティング等により樹脂ケース４内に樹脂ケース４の表面まで流入させる。これを硬化させることにより光透過層１３を形成することができる。蛍光体は、エポキシより比重が大きいため、反射層１２がない場合には、サブマウント基板１０の側部に滞留して、半導体発光素子５の輝度が不均一になることがあるが、反射層１２が設けられているので、蛍光体が半導体発光素子５の発光面より下側に滞留することが少なくなり、色度が均一になる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、封止樹脂を、前記サブマウント基板の上面を覆う反射層と、前記半導体発光素子を覆う光透過層とによって構成したので、半導体発光素子から斜め下方に出射された光を反射層で反射して取り出すことができ、サブマウント基板を用いた場合の輝度の低下を防止することができる。
【００３５】
また、反射層に、フィラーとして酸化チタンを混入すると、白色の酸化チタンを用いて、反射光を増加させ、輝度の低下を防止することができる。
【００３６】
また、光透過層に、フィラーとして蛍光体、シリコーンおよびシリカを混入すると、蛍光体により半導体発光素子から出射された光の波長を変換し、シリカによって封止樹脂の膨張を防止し、シリコーンによって耐曲げ性と耐水性を向上させるので、反射層の剥離を防止し、色度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の発光ダイオードの断面図
【符号の説明】
１  発光ダイオード
２，３  電極
４  樹脂ケース
５  半導体発光素子
６  半導体発光装置
７  封止樹脂
８  底部
９  側部
１０  サブマウント基板
１１  ワイヤ
１２  反射層
１３  光透過層
【図１】
2005026401.tif 000003