(57)【要約】【課題】半導体発光装置の光の利用効率が向上する。【解決手段】配線パターンが設けられた基板１１０と、基板１１０の一方の主面に搭載され、配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子１３０とを備える。基板１１０は、半導体発光素子１３０からこの基板１１０に向けて放射された光の少なくとも一部を上記一方の主面に対して直交する方向に反射させる凹凸構造１１１を上記一方の主面に有する。【選択図】図１
2013110273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが設けられた基板と、
前記基板の一方の主面に搭載され、前記配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子と
を備え、
前記基板は、前記半導体発光素子から該基板に向けて放射された光の少なくとも一部を前記一方の主面に対して直交する方向に反射させる凹凸構造を前記一方の主面に有する、半導体発光装置。
【請求項２】
前記凹凸構造は、平面視において、前記半導体発光素子を中心として同心円状に複数位置する、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記凹凸構造は、平面視において、前記半導体発光素子を中心として同心矩形状に複数位置する、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記凹凸構造は、平面視において、前記半導体発光素子を中心として同心状に位置し、内側は円状、外側は矩形状に位置する、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記基板は、平面視において略長方形状の外形を有し、かつ、縁を囲むようにリフレクター部をさらに有し、
前記凹凸構造は、前記基板の長手方向に直交する方向に延在し、前記長手方向において互いに間隔を置いて複数位置する、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記凹凸構造が、前記半導体発光素子を囲むように矩形状にさらに位置する、請求項５に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記凹凸構造は、前記配線パターンと前記半導体発光素子との接続位置と重ならないように位置する、請求項１から６のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記凹凸構造は、前記半導体発光素子の周側面から該半導体発光素子の厚さの１倍以上１．５倍以下の距離だけ離間した位置より離れて形成されている、請求項１から７のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記凹凸構造は、横断面鋸歯状の外形を有し、かつ、前記半導体発光素子から放射された光を反射する反射面となる複数の傾斜面を有し、
前記半導体発光素子の厚さをＨ、前記複数の傾斜面のうち最も前記半導体発光素子に近接する近接傾斜面と前記一方の主面との交差線と、前記半導体発光素子の周側面との間の最短距離をＬ、前記近接傾斜面と前記一方の主面とのなす内角をθとすると、
前記近接傾斜面は、２θ＝９０°−ｔａｎ-1(Ｈ／Ｌ)の関係を満たす、請求項８に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
３０°≦θ≦４５°である、請求項９に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記凹凸構造の横断面において、互いに隣接する凸部の頂点同士の間隔をＬp、前記頂点の高さをｈ、前記頂点同士の間に位置する前記傾斜面の前記内角をθpとすると、
Ｌp＝ｈ／ｔａｎθpの関係を満たす、請求項９または１０に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記凹凸構造は、セラミックスで構成されている、請求項１から１１のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記凹凸構造は、金属で構成されている、請求項１から１１のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記凹凸構造の表面が鏡面加工されている、請求項１３に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記凹凸構造の表面が銀で構成されている、請求項１４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、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードなどの半導体発光素子は、小型で消費電力が少なく、高輝度の発光を安定して行なうことができるという利点を有している。近年、白熱灯などの照明器具を、白色光を発するＬＥＤ(Light Emitting Diode)からなる発光装置を用いた照明器具に置き換える動きが進んでいる。
【０００３】
半導体発光素子は、平面視において３００μｍ角程度の大きさの直方体状の外形を有するチップを含む。そのチップの全方位に光が放射される。そのため、液晶表示装置のバックライトまたは一般照明などに半導体発光素子を用いる場合は、光の放射方向を一定方向に制御する必要がある。
【０００４】
そこで一般に、半導体発光素子を搭載する実装基板、または、半導体発光素子を封止するパッケージに、半導体発光素子から放射される光の波長に対して高い反射率を有する材料が用いられる。若しくは、反射体などが設けられる。
【０００５】
反射部材を有する発光装置を開示した先行文献として特開２００５−３１７５９２号公報（特許文献１）がある。特許文献１に記載された発光装置は、平面視形状が長方形状のセラミックスから成る基体と、この基体の上側主面の対向する長辺間にかけて短辺と平行に形成された、上面に発光素子の搭載部を有する凸部とを有する。また、発光装置は、下面に凹部が形成され、基体の上側主面に凹部が凸部に嵌合するとともに搭載部を取り囲むように接合された、内周面が発光素子が発光する光を反射する反射面とされている枠状の反射部材と、凸部の上面に形成された、発光素子が電気的に接続される導体層とを有している。
【０００６】
発光ダイオード用パッケージを開示した先行文献として、特開２００６−２８７１３２号公報（特許文献２）がある。特許文献２に記載された発光ダイオード用パッケージにおいては、発光ダイオード素子を実装するためのベース体の上部に、反射面を有する開口を形成したカバー体を貼着している。ベース体およびカバー体を、気孔直径が０．１０〜１．２５μｍのアルミナセラミックス、または、気孔率が１０％以上のアルミナセラミックスを用いて形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１７５９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８７１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体発光素子を搭載する実装基板の上面の反射率を高くするだけでは、半導体発光素子から下方に放射された光を効率よく利用することができない。なぜなら、半導体発光素子から放射された光を実装基板の上面に対して直交する方向に反射しなければ光の利用効率を向上することができないからである。
【０００９】
半導体発光素子から下方に放射された光は、実装基板の上面に対する入射角度が小さいため、実装基板の上面に対して直交する方向に反射される割合が少ない。よって、光の利用効率をさらに向上する余地があった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、光の利用効率が向上した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】
【００１１】
本発明に基づく半導体発光装置は、配線パターンが設けられた基板と、基板の一方の主面に搭載され、配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子とを備える。基板は、半導体発光素子からこの基板に向けて放射された光の少なくとも一部を上記一方の主面に対して直交する方向に反射させる凹凸構造を上記一方の主面に有する。
【００１２】
本発明の一形態においては、凹凸構造は、平面視において、半導体発光素子を中心として同心円状に複数位置する。
【００１３】
本発明の一形態においては、凹凸構造は、平面視において、半導体発光素子を中心として同心矩形状に複数位置する。
【００１４】
本発明の一形態においては、凹凸構造は、平面視において、半導体発光素子を中心として同心状に位置し、内側は円状、外側は矩形状に位置する。
【００１５】
本発明の一形態においては、基板は、平面視において略長方形状の外形を有し、かつ、縁を囲むようにリフレクター部をさらに有する。凹凸構造は、基板の長手方向に直交する方向に延在し、上記長手方向において互いに間隔を置いて複数位置する。
【００１６】
本発明の一形態においては、凹凸構造が、半導体発光素子を囲むように矩形状にさらに位置する。
【００１７】
好ましくは、凹凸構造は、配線パターンと半導体発光素子との接続位置と重ならないように位置する。
【００１８】
好ましくは、凹凸構造は、半導体発光素子の周側面からこの半導体発光素子の厚さの１倍以上１．５倍以下の距離だけ離間した位置より離れて形成されている。
【００１９】
本発明の一形態においては、凹凸構造は、横断面鋸歯状の外形を有し、かつ、半導体発光素子から放射された光を反射する反射面となる複数の傾斜面を有する。半導体発光素子の厚さをＨ、複数の傾斜面のうち最も半導体発光素子に近接する近接傾斜面と上記一方の主面との交差線と、半導体発光素子の周側面との間の最短距離をＬ、近接傾斜面と上記一方の主面とのなす内角をθとすると、近接傾斜面は、２θ＝９０°−ｔａｎ-1(Ｈ／Ｌ)の関係を満たす。
【００２０】
好ましくは、３０°≦θ≦４５°である。
本発明の一形態において、凹凸構造の横断面において、互いに隣接する凸部の頂点同士の間隔をＬp、上記頂点の高さをｈ、上記頂点同士の間に位置する傾斜面の上記内角をθpとすると、Ｌp＝ｈ／ｔａｎθpの関係を満たす。
【００２１】
本発明の一形態においては、凹凸構造は、セラミックスで構成されている。
本発明の一形態においては、凹凸構造は、金属で構成されている。
【００２２】
本発明の一形態においては、凹凸構造の表面が鏡面加工されている。
本発明の一形態においては、凹凸構造の表面が銀で構成されている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体発光装置の光の利用効率が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態に係る半導体発光装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た平面図である。
【図３】同実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】同実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を図１の矢印ＩＶ方向から見た平面図である。
【図５】半導体発光素子から放射された光の一部が凹凸構造により反射されている状態を示す一部断面図である。
【図６】半導体発光素子と凹凸構造との配置関係を示す一部断面図である。
【図７】蛍光体層に含まれる蛍光粒子の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示すグラフである。
【図８】配線パターンおよび凹凸構造が設けられた基板の構造を示す一部断面図である。
【図９】半導体発光素子を基板上にダイボンディングした状態を示す一部断面図である。
【図１０】半導体発光素子の電極パッドと基板のボンディングパッドとをワイヤボンディングした状態を示す一部断面図である。
【図１１】基板上に蛍光体層を形成するための堰き止め部材であるダムシートを貼り付けた状態を示す一部断面図である。
【図１２】基板上に蛍光粒子を含む樹脂を注入した状態を示す一部断面図である。
【図１３】透明樹脂が内側に充填された成型金型を蛍光体層に対向するように配置した状態を示す一部断面図である。
【図１４】透明樹脂が内側に充填された成型金型で蛍光体層を覆った状態を示す一部断面図である。
【図１５】本発明の実施形態２に係る半導体発光装置の構成を示す平面図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図１７】本実施形態に係る半導体発光装置のパッケージの構成を示す平面図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図１９】図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ線矢印方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態１に係る半導体発光装置について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、実施形態の説明において、説明の便宜上、上、下、左、右の表現を用いるが、これらの表現は示した図に基づくものであって発明の構成を限定するものではない。
【００２６】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る半導体発光装置の構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る半導体発光装置を図１の矢印ＩＩ方向から見た平面図である。図３は、本実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。図４は、本実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を図１の矢印ＩＶ方向から見た平面図である。
【００２７】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る半導体発光装置１００は、配線パターンが設けられた基板１１０と、基板１１０の一方の主面である上面に搭載され、配線パターンに電気的に接続された半導体発光素子１３０とを備えている。本実施形態においては、半導体発光素子１３０は蛍光体層１８１に覆われ、蛍光体層１８１は透明樹脂層１８２に覆われている。蛍光体層１８１と透明樹脂層１８２とから封止部１８０が構成されている。
【００２８】
基板１１０は、たとえば、セラミックスで構成されている。配線パターンの一部として、基板１１０の下面に電極部１７０、および、電極部１７０と接続されて基板１１０の上面まで延びるスルーホール１６０が設けられている。さらに、配線パターンの一部として、基板１１０の上面に、スルーホール１６０と電気的に接続されたボンディングパッド１５０が設けられている。ボンディングパッド１５０、スルーホール１６０および電極部１７０は、導電性材料で形成されている。
【００２９】
基板１１０の上面の略中心にダイパッド１２０が設けられている。ダイパッド１２０は、たとえば、銀（Ａｇ）ペーストを塗布してキュアすることにより形成される。基板１１０の上面には、後述する凹凸構造１１１が形成されている。凹凸構造１１１は、ダイパッド１２０が設けられる位置と重ならないように形成されている。
【００３０】
半導体発光素子１３０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のいずれかの色で発光する。半導体発光素子１３０は、たとえば、平面視において０．３ｍｍ角以上の大きさを有する。半導体発光素子１３０は、その発光色に応じて、ＧａＮ、サファイア、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰなどを含む。
【００３１】
本実施形態においては、青色に発光する半導体発光素子１３０を用いている。半導体発光素子１３０は、サファイア基板１３１と、サファイア基板１３１上に形成されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ層からなる半導体層１３２と、半導体層１３２の上面の一部に導電性材料で形成された電極パッド１３３とを含む。
【００３２】
サファイア基板１３１の半導体層１３２側とは反対側の面がダイパッド１２０により基板１１０の上面に接着されていることにより、半導体発光素子１３０が基板１１０に対して固着されている。
【００３３】
電極パッド１３３とボンディングパッド１５０とは、金（Ａｕ）線からなるワイヤ１４０で接続されている。その結果、半導体発光素子１３０が、基板１１０の配線パターンに対して電気的に接続されている。
【００３４】
蛍光体層１８１は、半導体発光素子１３０から発せられた光を透過させる樹脂から形成されている。蛍光体層１８１は、たとえば、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などから形成されている。蛍光体層１８１には、複数の蛍光粒子が分散して含有されている。半導体発光素子１３０から発せられた光は、蛍光粒子により波長変換される。その結果、半導体発光素子１３０から発せられた光とは異なる波長の光が、蛍光体層１８１から発せられる。
【００３５】
蛍光粒子としては、たとえばＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）などを好適に用いることができる。またＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）などを蛍光粒子として好適に用いることができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、半導体発光装置１００が蛍光体層１８１を有する場合について説明するが、蛍光体層１８１に替えて光拡散層が設けられてもよい。光拡散層には、半導体発光素子１３０から発せられた光を散乱させる、たとえばＴｉＯ2、ＳｉＯ2、アルミナ、窒化アルミニウム、または、粒径が１０ｎｍ以上１０μｍ以下程度のムライトの粉末などを成分とする散乱粒子が分散して含有される。また、色むらを抑えるために、光拡散層に蛍光粒子および散乱粒子を混合して含有させてもよい。
【００３７】
透明樹脂層１８２は、半導体発光素子１３０および蛍光体層１８１から発せられた光を透過させる樹脂から形成されている。透明樹脂層１８２は、たとえば、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂から形成されている。半導体発光素子１３０からの光の取り出し効率を向上するために、透明樹脂層１８２は蛍光体層１８１より小さな屈折率を有することが好ましい。
【００３８】
半導体発光装置１００においては、半導体発光素子１３０から発せられた１次光と、蛍光体層１８１から発せられた２次光とが混合された光が、透明樹脂層１８２を透過して出射する。半導体発光素子１３０の発光色と蛍光体層１８１の発光色とを適宜組み合わせることによって、半導体発光装置１００から出射する光の色を自由に選択することができる。
【００３９】
以下、凹凸構造１１１について詳細に説明する。
図２に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置１００においては、凹凸構造１１１ａは、平面視において、半導体発光素子１３０を中心として同心矩形状に複数位置する。本実施形態においては、矩形状の角部に丸みを付けているが、直角の角部であってもよい。
【００４０】
図３に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置においては、凹凸構造１１１ｂは、平面視において、半導体発光素子１３０を中心として同心円状に複数位置する。
【００４１】
図４に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置においては、凹凸構造１１１は、平面視において、半導体発光素子１３０を中心として同心状に位置し、内側は円状、外側は矩形状に位置する。具体的には、半導体発光素子１３０を中心として半導体発光素子１３０の近傍は矩形状に形成され、半導体発光素子１３０から遠ざかるにつれて円形状に徐々に変化して形成される。
【００４２】
このようにした場合、半導体発光素子１３０の近傍においては、半導体発光素子１３０の側面に直交する方向に進行する光を矩形状に位置する凹凸構造１１１ａで効率よく反射し、半導体発光素子１３０から離れるに従って半導体発光素子１３０から放射状に進行する光を円形状の凹凸構造１１１ｂで均一に反射することができる。
【００４３】
図１〜４に示すように、凹凸構造１１１は、配線パターンと半導体発光素子１３０との接続位置であるボンディングパッド１５０と重ならないように位置している。具体的には、ボンディングパッド１５０の下に、凹凸構造１１１が形成されていない。このようにすることにより、ボンディングパッド１５０の上面を平坦にしてワイヤ１４０をボンディングパッド１５０に安定して接続することができるため、ワイヤ１４０の接続不良を抑制できる。
【００４４】
図５は、半導体発光素子から放射された光の一部が凹凸構造により反射されている状態を示す一部断面図である。図６は、半導体発光素子と凹凸構造との配置関係を示す一部断面図である。
【００４５】
図５，６においては、半導体発光素子１３０から放射された光の一部を例示して示している。半導体発光素子１３０からは、放射状に光が放射されている。また、図６においては、ダイパッド１２０の厚さが半導体発光素子１３０の厚さに比較して極めて薄いため、半導体発光素子１３０の下面が基板１１０の上面に直接接触しているように図示している。
【００４６】
図５に示すように、半導体発光素子１３０から基板１１０の上面に対して直交する方向に放射された光１０は、そのまま進行して蛍光体層１８１内を伝播する。一方、半導体発光素子１３０から基板１１０の上面に向けて放射された光２０は、基板１１０の上面で反射される。
【００４７】
図５，６に示すように、基板１１０は、半導体発光素子１３０から基板１１０に向けて放射された光２０の少なくとも一部を上面に対して直交する方向に反射させる凹凸構造１１１を上面に有している。この構成により、半導体発光素子１３０から放射された光の利用効率を向上することができる。
【００４８】
基板１１０の上面において、半導体発光素子１３０の周側面の近傍の位置に放射される光の量は比較的少ないため、その位置に凹凸構造１１１を形成しても効果が少ない。そのため、たとえば、図６に示すように、凹凸構造１１１は、半導体発光素子１３０の周側面から半導体発光素子１３０の厚さＨの１倍以上１．５倍以下の距離Ｌだけ離間した位置より離れて形成されていてもよい。すなわち、半導体発光素子１３０に最も近接した凹凸構造１１１ｄと半導体発光素子１３０との間の間隔を上記距離Ｌとしてもよい。このようにすることにより、無駄な凹凸構造１１１を減じて、効率よく光の利用効率の向上を図れる。
【００４９】
本実施形態に係る半導体発光装置１００においては、凹凸構造１１１は、横断面鋸歯状の外形を有し、かつ、半導体発光素子１３０から放射された光を反射する反射面となる複数の傾斜面を有する。
【００５０】
図６に示すように、半導体発光素子１３０の厚さをＨ、複数の傾斜面のうち最も半導体発光素子１３０に近接する近接傾斜面１１１ｅと基板１１０の上面との交差線と、半導体発光素子１３０の周側面との間の最短距離をＬ、近接傾斜面１１１ｅと基板１１０の上面とのなす内角をθとすると、近接傾斜面１１１ｅは、２θ＝９０°−ｔａｎ-1(Ｈ／Ｌ)の関係を満たすことが好ましい。ここで、図６に示すように、ｔａｎ-1(Ｈ／Ｌ)＝αとする。
【００５１】
この構成により、半導体発光素子１３０の上面の端部から近接傾斜面１１１ｅに入射した光を、基板１１０の上面に直交する方向に反射することができる。よって、半導体発光素子１３０から基板１１０に向けて放射された光の大部分を基板１１０の上面に直交する方向に反射して、光の利用効率を高めることができる。
【００５２】
上記の関係を満たすことにより、上記内角θは、距離Ｌが大きくなるに従って大きくなる。実用的には、３０°≦θ≦４５°とすることにより、近接傾斜面１１１ｅにより効果的に光を反射して光の利用効率を向上できる。
【００５３】
また、複数の凹凸構造１１１同士は、凹凸構造１１１の横断面において、互いに隣接する凸部の頂点同士の間隔をＬp、上記頂点の高さをｈ、上記頂点同士の間に位置する傾斜面の内角をθpとすると、Ｌp＝ｈ／ｔａｎθpの関係を満たすことが好ましい。このようにすることにより、横断面直角三角形状の外形を各々有する複数の凹凸構造１１１を互いに連続して配置することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、半導体発光素子１３０として、発光ピーク波長が４５０ｎｍである青色発光素子を用いたが、半導体発光素子１３０はこれに限られない。
【００５５】
図７は、蛍光体層に含まれる蛍光粒子の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示すグラフである。図７においては、縦軸に光の強度、横軸に光の波長を示している。また、励起スペクトルを点線、発光スペクトルを実線で示している。また、蛍光粒子として、βサイアロン蛍光体のデータを示している。
【００５６】
図７に示すように、蛍光体層１８１に含まれる蛍光粒子には、紫外領域に高い励起スペクトルを有するものが多い。可視光領域の波長の光を用いて蛍光粒子を励起させる場合、蛍光粒子の励起スペクトルの縁部分を使用している場合がある。その場合、たとえば、発光ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下である紫外（近紫外）半導体発光素子を用いることにより、蛍光体層１８１の発光効率を向上させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、蛍光体層１８１および透明樹脂層１８２で封止部１８０を構成したが、封止部１８０はこれに限られず、たとえば、光を透過するガラス層で封止部１８０を構成してもよい。
【００５８】
このようにした場合にも、封止部１８０内を進行した光が、封止部１８０の外表面で全反射して封止部１８０内に閉じ込められることを抑制することができる。その結果、半導体発光素子１３０から放射された光の利用効率を向上することができる。
【００５９】
以下、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法について説明する。
図８は、配線パターンおよび凹凸構造が設けられた基板の構造を示す一部断面図である。図８に示すように、上面にワイヤボンディング用のボンディングパッド１５０、下面に外部の回路と接続するための電極部１７０が設けられ、両者がスルーホール１６０により導通されて、半導体発光素子１３０に電力を供給可能に構成されている基板１１０を準備する。基板１１０の材質としては、光の反射率が高いセラミックスなどが好適である。
【００６０】
基板１１０にセラミックス基板を用いる場合、グリーンシートの状態において所望の凹凸形状を予め形成した後、そのグリーンシートを焼成することにより、凹凸構造１１１を有するセラミックス基板を作製できる。この場合、凹凸構造１１１は、セラミックスで構成されている。
【００６１】
または、表面に凹凸構造１１１を有する金属プレートを別途作製し、これをセラミックス基板の所望部分に嵌め込むことにより、凹凸構造１１１を有する基板１１０を作製してもよい。この場合、凹凸構造１１１は、金属で構成されている。
【００６２】
好ましくは、凹凸構造１１１の表面が鏡面加工されている。それにより、凹凸構造１１１による光の反射率を高めることができる。また、凹凸構造１１１の表面が銀で構成されていることが好ましい。この場合、半導体発光素子１３０から放射される光の波長が３７０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であるときの凹凸構造１１１による光の反射率を高めることができる。
【００６３】
図９は、半導体発光素子を基板上にダイボンディングした状態を示す一部断面図である。図９に示すように、基板１１０の上面の所定の位置に半導体発光素子１３０をダイボンディングする。基板１１０上には、複数の半導体発光素子１３０が互いに所定の間隔を置いてダイボンディングされる。
【００６４】
図１０は、半導体発光素子の電極パッドと基板のボンディングパッドとをワイヤボンディングした状態を示す一部断面図である。図１０に示すように、半導体発光素子１３０の電極パッド１３３と基板１１０のボンディングパッド１５０とをワイヤ１４０によりワイヤボンディングして電気的に接続する。
【００６５】
図１１は、基板上に蛍光体層を形成するための堰き止め部材であるダムシートを貼り付けた状態を示す一部断面図である。図１１に示すように、基板１１０の上面上に、半導体発光素子１３０を中心とした円状にダムシート１８５を貼り付ける。
【００６６】
ダムシート１８５の厚さは、蛍光体層１８１の厚さに対応して設定される。また、ダムシート１８５の内周面で囲まれる領域の大きさは、蛍光体層１８１の大きさに対応して設定される。
【００６７】
図１２は、基板上に蛍光粒子を含む樹脂を注入した状態を示す一部断面図である。図１２に示すように、基板１１０上のダムシート１８５で囲まれた領域に、ノズル１８３から蛍光粒子を含む樹脂を注入する。この樹脂は、ダムシート１８５で囲まれた領域を満たすまで注入される。このとき、樹脂がダムシート１８５の外側に流出することが、樹脂の表面張力により抑制される。
【００６８】
ダムシート１８５としては、たとえば、テフロン（登録商標）またはフッ素ゴムなどの樹脂製シートの一方の面に粘着材が塗布されたものを用いることができる。
【００６９】
フッ素ゴムは弾力性が高く、後述するようにダムシート１８５を除去する際に、容易にダムシート１８５を除去できるため好ましい。粘着材としては、ダムシート１８５の基板１１０の上面への貼り付けが容易であるとともに、ダムシート１８５を除去した際に基板１１０の上面に粘着材の残渣が残らないものが好ましい。
【００７０】
１５０℃の温度下で１２０分間加熱することにより蛍光粒子を含む樹脂を硬化させた後、ダムシート１８５を除去することにより蛍光体層１８１が形成される。ダムシート１８５の除去は、ダムシート１８５の一部を治具により把持して引き剥すようにしてもよい。この場合、ダムシート１８５の上面に乗り上げている蛍光粒子を含む樹脂をダムシート１８５とともに除去することができる。
【００７１】
図１３は、透明樹脂が内側に充填された成型金型を蛍光体層に対向するように配置した状態を示す一部断面図である。図１３に示すように、成型金型の雄型１８４のキャビティ内に透明樹脂を充填し、蛍光体層１８１と対向するように雄型１８４を配置する。
【００７２】
図１４は、透明樹脂が内側に充填された成型金型で蛍光体層を覆った状態を示す一部断面図である。図１４に示すように、蛍光体層１８１をキャビティ内に収容するように雄型１８４を配置する。基板１１０を図示しない雌型にセットする。雄型１８４と雌型とを図示しないベース型で型締めした状態で、１５０℃の温度下で１分間程度加熱することにより透明樹脂を硬化させる。その後、成型金型を分解して基板１１０を雌型から外す。
【００７３】
このように圧縮成型により透明樹脂層１８２を形成した場合、基板１１０上で隣り合う透明樹脂層１８２同士が繋がることにより、透明樹脂層１８２の周縁部に薄い透明樹脂の膜が延在して基板１１０の上面を被覆することがある。
【００７４】
１５０℃の温度下で２時間加熱することによりアフターキュアを行なった後、個別の半導体発光装置に分割する。この分割は、基板１１０の下面に設けられた分割溝上を、透明樹脂層１８２側からカッタにより剪断するように行なってもよい。この方法によれば、上述したように基板１１０の上面を被覆している透明樹脂の膜をカッタにより剪断できるとともに、基板１１０を分割溝に沿って分割できるため、容易に半導体発光装置を個片化できる。上記の方法により、図１に示す半導体発光装置１００が得られる。
【００７５】
なお、蛍光体層１８１と透明樹脂層１８２との平面視における大きさの比率は適宜設定される。ただし、半導体発光素子１３０から離れるに従って、半導体発光素子１３０から放射された光の強度が低下するため、半導体発光素子１３０の近傍のみ蛍光体層１８１を設け、半導体発光素子１３０から離れた部分には蛍光体層１８１を設けないようにしてもよい。
【００７６】
このようにした場合、半導体発光素子１３０の近傍に放射されて比較的強度の強い光は凹凸構造１１１で反射させて蛍光体層１８１に入射させ、半導体発光素子１３０の遠方に放射されて比較的強度の弱い光は凹凸構造１１１で反射させて透明樹脂層１８２に入射させることができる。その結果、強度が弱く蛍光体層１８１で吸収されて有効利用されない光を低減して、半導体発光素子１３０から放射された光の利用効率を向上することができる。
【００７７】
また上記のように、ダムシート１８５を用いて蛍光体層１８１を形成した場合、ダムシート１８５の配置精度により蛍光体層１８１の位置精度が決定されるため、高い位置精度で蛍光体層１８１を形成できる。その結果、半導体発光装置１００から照射される光の輝度および色度のばらつきを抑制できる。
【００７８】
以下、本発明の実施形態２に係る半導体発光装置について説明する。
(実施形態２)
図１５は、本発明の実施形態２に係る半導体発光装置の構成を示す平面図である。図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢印方向から見た断面図である。図１７は、本実施形態に係る半導体発光装置のパッケージの構成を示す平面図である。図１８は、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図１９は、図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ線矢印方向から見た断面図である。
【００７９】
図１５〜１９に示すように、本発明の実施形態２に係る半導体発光装置２００は、半導体発光素子２３０と、パッケージ２９０とを含む。パッケージ２９０は、一方電極を構成して半導体発光素子２３０が搭載される金属製の第１リードフレーム２７０と、他方電極を構成する金属製の第２リードフレーム２７１と、これらの一対の第１および第２リードフレーム２７０，２７１と一体樹脂成型された白色樹脂からなるリフレクター部２１０とを含む。
【００８０】
第１および第２リードフレーム２７０，２７１は、平面視においてそれぞれ長方形状の外形を有している。第１リードフレーム２７０と第２リードフレーム２７１とは、所定の間隔を置いて位置している。第１および第２リードフレーム２７０，２７１は、放熱機能を有している。
【００８１】
第１リードフレーム２７０、第２リードフレーム２７１およびパッケージ２９０のリフレクター部２１０から基板が構成されている。基板は、平面視において略長方形状の外形を有している。リフレクター部２１０は、基板の縁を囲むように形成されている。
【００８２】
半導体発光素子２３０は、第１リードフレーム２７０の搭載面２５０上に塗布された接着剤２２０で固定されている。半導体発光素子２３０の搭載面２５０においては、第１リードフレーム２７０の金属表面が露出、または、第１リードフレーム２７０上に形成された銀メッキなどの金属層が露出している。
【００８３】
第１リードフレーム２７０は、半導体発光素子２３０の一方の端子とワイヤ２４１によりワイヤボンディングされて電気的に接続されている。第２リードフレーム２７１は、半導体発光素子２３０の他方の端子とワイヤ２４２によりワイヤボンディングされて電気的に接続されている。
【００８４】
ワイヤボンディングされる位置においては、第１および第２リードフレーム２７０，２７１の金属表面が露出、または、第１および第２リードフレーム２７０，２７１上に形成された銀メッキなどの金属層が露出していることが望ましい。
【００８５】
第１および第２リードフレーム２７０，２７１上に凹凸構造２１１が設けられている。本実施形態においては、第１リードフレーム２７０と第２リードフレーム２７１との間に位置する白色樹脂の上面にも凹凸構造が形成されている。本実施形態に係る凹凸構造２１１は、実施形態１に係る凹凸構造１１１と機能は同一であり、凹凸構造１１１と同様である構成については説明を繰り返さない。
【００８６】
凹凸構造２１１は、基板の長手方向に直交する方向に延在し、基板の長手方向において互いに間隔を置いて複数位置している。本実施形態においては、凹凸構造２１１は、半導体発光素子２３０を囲むように矩形状にさらに位置している。
【００８７】
このように凹凸構造２１１を構成することにより、リフレクター部２１０の内壁面で囲まれた領域内において、半導体発光素子２３０から第１および第２リードフレーム２７０，２７１上に放射された光を、第１および第２リードフレーム２７０，２７１の上面に直交する方向に効果的に反射させることができる。
【００８８】
第１および第２リードフレーム２７０，２７１上に凹凸構造２１１を形成する方法としては、第１および第２リードフレーム２７０，２７１をプレス成形する際に、一体的に凹凸構造２１１を形成する方法がある。
【００８９】
白色樹脂としては、反射性能を持たせるために、熱硬化性樹脂に酸化チタンなどの光拡散材が添加されたＰＫＧ(パッケージ)樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、耐熱性および耐光性が良好な樹脂が好ましく、たとえば、シリコーン、エポキシ、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）およびそれらの有機変性樹脂などを用いることができる。
【００９０】
図１７〜１９に示すように、パッケージ２９０は、キャビティ２６０を有する。キャビティ２６０は、周囲をリフレクター部２１０で囲まれている。リフレクター部２１０は、キャビティ２６０が開口端側に行くに従って広がるようにテーパ状の内壁面を有している。本実施形態においては、キャビティ２６０は、平面視矩形状の外形を有しているが、これに限られず、多角形または楕円形状の外形を有していてもよい。
【００９１】
図１６に示すように、キャビティ２６０は、封止樹脂２８０で充填されている。封止樹脂２８０は、光散乱材および蛍光材などを含有している。たとえば、半導体発光素子２３０が青色ＬＥＤである場合、青色光により赤色と緑色とを発光する蛍光材を封止樹脂２８０内に含有させることにより、半導体発光装置２００から白色光を照射することが可能になる。
【００９２】
封止樹脂２８０は、半導体発光素子２３０の表面、第１および第２リードフレーム２７０，２７１の表面に対し、略平行な上面を有するように充填されていることが好ましい。これにより、封止樹脂２８０を通過して上面に到達した光のほとんどを半導体発光装置２００の外部に出射させることができるため、半導体発光素子２３０から放射された光の利用効率を向上することができる。
【００９３】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置２００の製造方法について説明する。
まず、複数の第１および第２リードフレーム２７０，２７１を保持した成型金型内に白色樹脂を注入することにより、複数のパッケージ２９０をインサート成型する。
【００９４】
次に、バリを取るためにブラスト処理を行なう。熱硬化性樹脂の場合、成型時にバリが発生するため、そのバリを除去するためのブラスト処理が行なわれる。このブラスト処理により、第１および第２リードフレーム２７０，２７１の表面がくすむため反射率が低下する。そのため、第１および第２リードフレーム２７０，２７１の表面を保護シートで覆った状態でブラスト処理を行なってもよい。
【００９５】
次に、半導体発光素子２３０をダイボンディングおよびワイヤボンディングする。その後、封止樹脂２８０をキャビティ２６０内に充填する。
【００９６】
基板の下面に切断用テープを貼り付けた状態で、ブレードを用いて格子状に基板を切断することにより、半導体発光装置２００を個片化する。個片化された複数の半導体発光装置２００は、切断用テープによりばらばらにならずに一体に保持されている。最後に、切断用テープを除去することにより、複数の半導体発光装置２００が得られる。
【００９７】
本実施形態に係る半導体発光装置２００においても、凹凸構造２１１を設けることにより、半導体発光素子２３０から基板に向けて放射された光の少なくとも一部を基板の上面に対して直交する方向に反射させることができる。この構成により、半導体発光素子２３０から放射された光の利用効率を向上することができる。
【００９８】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９９】
１００，２００  半導体発光装置、１１０  基板、１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ，２１１  凹凸構造、１１１ｅ  近接傾斜面、１２０  ダイパッド、１３０，２３０  半導体発光素子、１３１  サファイア基板、１３２  半導体層、１３３  電極パッド、１４０，２４１，２４２  ワイヤ、１５０  ボンディングパッド、１６０  スルーホール、１７０  電極部、１８０  封止部、１８１  蛍光体層、１８２  透明樹脂層、１８３  ノズル、１８４  雄型、１８５  ダムシート、２１０  リフレクター部、２２０  接着剤、２５０  搭載面、２６０  キャビティ、２７０  第１リードフレーム、２７１  第２リードフレーム、２８０  封止樹脂、２９０  パッケージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2013110273.tif 000018
【図１７】
2013110273.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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