(57)【要約】【課題】光の取り出し効率を向上させた半導体発光装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体発光装置は、第１電極と、前記第１電極上に設けられ半導体層を含む半導体発光チップと、前記半導体層上に設けられた透明膜と、前記透明膜上に設けられ樹脂と蛍光体とを含む蛍光体樹脂層と、を含む。前記透明膜の屈折率は、前記半導体層の屈折率よりも高い。【選択図】図１
2017034218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極上に設けられ半導体層を含む半導体発光チップと、
前記半導体層上に設けられた透明膜と、
前記透明膜上に設けられ樹脂と蛍光体とを含む蛍光体樹脂層と、
を備え、
前記透明膜の屈折率は、前記半導体層の屈折率よりも高い、半導体発光装置。
【請求項２】
前記透明膜は、シリコンカーバイド、酸化チタン及びリン化ガリウムの少なくともいずれかを含む、請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１電極から前記透明膜に向かう第１方向と直交する方向において前記第１電極と離隔した第２電極と、
反射層と、
をさらに備え、
前記蛍光体樹脂層は、前記第１方向において前記半導体発光チップと重ならない部分を含み、
前記反射層は、前記蛍光体樹脂層の前記重ならない前記部分の一部と、前記第１電極と、の間、及び、前記蛍光体樹脂層の前記重ならない前記部分の別の一部と、前記第２電極と、の間に設けられた、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記反射層は、酸化チタンを含む請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体樹脂層上に設けられた放熱部材をさらに備え、
前記放熱部材の熱伝導率は、前記蛍光体樹脂層の熱伝導率よりも高い、請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記放熱部材は、アルミニウムオキサイドを含む請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１電極から前記透明膜に向かう第１方向と直交する方向において前記第１電極と離隔した第２電極と、
反射層と、
前記蛍光体樹脂層上に設けられた透明樹脂層と、
をさらに備え、
前記透明樹脂層は、前記第１方向において前記半導体発光チップと重ならない部分を含み、
前記反射層は、前記透明樹脂層の前記重ならない前記部分の一部と、前記第１電極と、の間、及び、前記透明樹脂層の前記重ならない前記部分の別の一部と、前記第２電極と、の間に設けられた、
請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第１電極から前記透明膜に向かう第１方向と直交する方向において前記第１電極と離隔した第２電極と、
前記第１電極の上、前記第２電極の上、前記半導体発光チップの側面上、前記透明膜の側面上、及び、前記蛍光体樹脂層の表面上に設けられた透明レンズ樹脂と、
をさらに備え、
前記透明レンズ樹脂は、前記第１方向において前記半導体発光チップと重ならない部分を含み、
前記透明レンズ樹脂の上面は、凸レンズ形状である、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記透明レンズ樹脂は、フェニル系シリコーン樹脂を含む、請求項８記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記透明レンズ樹脂の前記重ならない前記部分の前記第１方向に沿う厚さは、前記透明レンズ樹脂の前記第１方向において前記半導体チップと重なる部分の前記第１方向に沿った厚さよりも薄い、請求項８または９に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記透明レンズ樹脂の前記重ならない前記部分の一部と、前記第１電極と、の間、及び、前記透明レンズ樹脂の前記重ならない前記部分の別の一部と、前記第２電極と、の間に設けられ酸化チタンを含む反射樹脂層をさらに備えた請求項８〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記第１電極から前記透明膜に向かう第１方向と直交する方向において前記第１電極と離隔した第２電極をさらに備え、
前記蛍光体樹脂層は、前記第１方向において前記半導体発光チップと重ならない部分と、前記第１方向において前記半導体チップと重なる部分と、を含み、
前記蛍光体樹脂層の前記重ならない前記部分の前記第１方向に沿った厚さは、前記蛍光体樹脂層の前記重なる前記部分の前記第１方向に沿った厚さよりも薄い、
請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光装置は、平板状のフレーム上に半導体発光素子が配置され、半導体発光素子上に蛍光体層が配置された構造を有する。半導体発光素子から出射された光は、蛍光体層を介して外部へ出射される。このとき、光の一部は蛍光体層と外部との界面などで反射後、半導体発光素子表面及びフレームに入射する。半導体発光素子表面及びフレーム表面は、光反射率が低く入射した光の多くは吸収される。半導体発光装置においては、半導体発光素子から出射された光を効率よく外部へ出射させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９４５２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−３５１９８号公報
【特許文献３】特表２０１２−５０２４４９号公報
【特許文献４】特開２０１３−２３９７１２号公報
【特許文献５】特許第４９５３８４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光の取り出し効率を向上させた半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体発光装置は、第１電極と、前記第１電極上に設けられ半導体層を含む半導体発光チップと、前記半導体層上に設けられた透明膜と、前記透明膜上に設けられ樹脂と蛍光体とを含む蛍光体樹脂層と、を含む。前記透明膜の屈折率は、前記半導体層の屈折率よりも高い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する斜視図である。
【図２】（а）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的平面図である。（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図３】（а）乃至（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置のチップの形成方法を例示する模式的断面図である。
【図４】（а）乃至（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図５】第１の実施形態の比較例に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図６】第２の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図８】第３の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図９】第４の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図１０】（а）及び（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体発光装置のチップの形成方法を例示する模式的断面図である。
【図１１】（а）及び（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図１２】第４の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図１３】第５の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図１４】（а）及び（ｂ）は、第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図１５】（а）及び（ｂ）は、第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図１６】第６の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図１７】（а）及び（ｂ）は、第７の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【図１８】第７の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【図１９】第７の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する斜視図である。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置１においては、平板状のフレーム１０が設けられている。フレーム１０においては、相互に離隔した２枚の電極１１ａ及び電極１１ｂが設けられており、電極１１ａと電極１１ｂとの間に、例えば樹脂材料からなる絶縁部材１２が設けられている。電極１１ａの上面、絶縁部材１２の上面及び電極１１ｂの上面は、同一平面を形成している。また、上方、すなわち、板面に対して垂直な方向から見て、電極１１ａは電極１１ｂよりも広い。そして、電極１１ａにおける絶縁部材１２側の端部上にはチップ１７が搭載されている。
【０００９】
フレーム１０上には、例えば、白色樹脂からなる外囲器３１が設けられている。フレーム１０及び外囲器３１を含む構造体をケースボディ５０という。外囲器３１は、直方体の中央部分が上面から底面に向かって徐々に開口面積が小さくなる様にくり抜かれた形状である。外囲器３１の内側は、すり鉢状になっている。フレーム１０の上面において、周囲が外囲器３１により取り囲まれた領域を領域Ｂという。
【００１０】
図２（а）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的平面図である。
図２（а）に示すように、チップ１７の四隅には、ＬＥＤチップ１３のカソード電極Ｃ１、アノード電極А１、カソード電極Ｃ２及びアノード電極А２が設けられている。カソード電極Ｃ１と電極１１ｂはワイヤ２１により接続されている。アノード電極А１と電極１１аはワイヤ２２により接続されている。カソード電極Ｃ２と電極１１ｂはワイヤ２３により接続されている。アノード電極А２と電極１１аはワイヤ２４により接続されている。ワイヤ２１乃至２４は、例えば、金（Аｕ）により形成されている。
【００１１】
図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図２（а）及び図２（ｂ）に示すように、ケースボディ５０は、外囲器３１が領域Ｂの周囲に設けられており、凹部５１を形成している。この凹部５１内には、蛍光体樹脂層４３が設けられている。蛍光体樹脂層４３は、樹脂４５に蛍光体４４が混入され形成されている。樹脂４５は、例えば、フェニル系シリコーン樹脂である。蛍光体樹脂層４３は、樹脂４５と蛍光体４４とを含む。
【００１２】
チップ１７は、ケースボディ５０の領域Ｂ上に設けられている。チップ１７は、ＬＥＤチップ１３及びＬＥＤチップ１３上に設けられた透明膜４２により形成されている。チップ１７は、マウント材１６を介して電極１１а上に接着されている。透明膜４２は、熱伝導率が高く、透明であり、屈折率が高い材料であることが好ましい。透明膜４２は、例えば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）により形成されている。
【００１３】
本実施形態に係る半導体発光装置１においては、ＬＥＤチップ１３上に透明膜４２が形成された透明膜付ＬＥＤチップであるチップ１７を使用する。チップ１７は、ＬＥＤチップ１３の形成後、透明膜４２をＬＥＤチップ１３上に成膜して形成される場合がある。そこで、本実施形態に係る半導体発光装置において使用されるチップ１７の形成方法について説明する。
図３（а）乃至図３（ｄ）は、本実施形態に係る半導体発光装置のチップの形成方法を例示する模式的断面図である。
【００１４】
図３（а）に示すように、成長用基板７６上に、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によりエピタキシャル成長させてｎ形半導体層７４及びｐ形半導体層７２を形成する。ｎ形半導体層７４とｐ形半導体層７２との間には発光層７３が形成される。ｐ形半導体層７２上に、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法により金属層７５を形成する。金属層７５上にシリコン基板７１を貼り付ける。
【００１５】
図３（ｂ）に示すように、ウエットエッチングにより成長用基板７６を除去する。ｎ形半導体層７４、発光層７３及びｐ形半導体層７２の一部をエッチングにより除去する。その結果、金属層７５の表面の一部が露出する。図３（ｂ）は説明の都合上、図３（а）の上下を反転させている。
【００１６】
図３（ｃ）に示すように、ｎ形半導体層７４上に、シリコンカーバイドを塗布して透明膜４２を形成する。このとき、ｎ形半導体層７４及び金属層７５上のカソード電極Ｃ１、カソード電極Ｃ２、アノード電極А１及びアノード電極А２を配置する部分には、透明膜４２を形成させないようにマスクする。
なお、シリコンカーバイドを塗布して透明膜４２を形成する代わりに、予めＬＥＤチップ１３の大きさに合わせて形成した透明膜４２をｎ形半導体層７４上に配置してもよい。
【００１７】
図３（ｄ）に示すように、ｎ形半導体層７４上にカソード電極Ｃ１及びカソード電極Ｃ２を形成する。露出した金属層７５上にアノード電極А１及びА２を形成し、透明膜付ＬＥＤチップであるチップ１７が形成される。
【００１８】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図４（а）乃至図４（ｃ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
図４（а）に示すように、領域Ｂの一部分にマウント材１６を塗布する。マウント材１６は接着剤である。
図４（ｂ）に示すように、マウント材１６上にＬＥＤチップ１３を実装する。マウント材１６により、ＬＥＤチップ１３をケースボディ５０に接着させ固定させる。
【００１９】
図４（ｃ）に示すように、ワイヤボンディングにより、カソード電極Ｃ１と電極１１ｂをワイヤ２１で接続する。アノード電極А１と電極１１аをワイヤ２２で接続する。カソード電極Ｃ２と電極１１ｂをワイヤ２３で接続する。アノード電極А２と電極１１аをワイヤ２４で接続する。
図２（ｂ）に示すように、ケースボディ５０の凹部５１に、樹脂４５に蛍光体４４が混入された蛍光体材料を充填させて蛍光体樹脂層４３を形成する。樹脂４５は、例えば、フェニル系シリコーン樹脂である。ケースボディ５０の凹部５１は、蛍光体材料により全て埋め込まれる。
【００２０】
本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体発光装置１においては、ＬＥＤチップ１３上に透明膜４２が設けられたチップ１７が使用される。透明膜４２は、例えば、シリコンカーバイドにより形成されている。シリコンカーバイドの光屈折率はＬＥＤチップ１３を形成している材料の光屈折率に比べて高い。光が屈折率がより高い材料内へ進む場合、進行元と進行先との界面において、出射角は入射角よりも小さくなり、反射しにくくなる。逆に、光が屈折率がより低い材料内へ進む場合、進行元と進行先との界面において、出射角は入射角よりも大きくなり、反射し易くなる。従って、透明膜４２にシリコンカーバイドのように高い光屈折率の材料を用いた場合、ＬＥＤチップ１３から出射された光は、ＬＥＤチップ１３と透明膜４２との界面において反射しにくくなる。また、蛍光体樹脂層４３と外部との界面などにおいては反射された光は、ＬＥＤチップ１３と透明膜４２との界面において反射し易くなる。
【００２１】
これにより、透明膜４２を設けない場合に比べて、ＬＥＤチップ１３から出射され、ＬＥＤチップ１３に戻る光の量を少なくすることができる。ＬＥＤチップ１３から出射され、透明膜４２及び蛍光体樹脂層４３を介して外部へ出射する光の量を多くすることができる。その結果、光の取り出し効率を向上させた半導体発光装置を提供することができる。
【００２２】
蛍光体樹脂層４３においては、ＬＥＤチップ１３から出射された青色の光から、より波長が長い黄色の光へ変換する光変換が行われる。この光変換において損失が生じ損失分が熱に変換され発熱する。
蛍光体樹脂層４３の熱伝導率は、例えば、０．２００Ｗ／ｍＫ（ワット毎メートル毎ケルビン）である。透明膜４２を形成するシリコンカーバイドの熱伝導率は、例えば、１００Ｗ／ｍＫである。透明膜４２の熱伝導率は、蛍光体樹脂層４３よりも高いので、蛍光体樹脂層４３で発生した熱を透明膜４２を介してＬＥＤチップ１３に放熱させることができる。
【００２３】
透明膜４２は、アルミニウムオキサイド（Аl２Ｏ３）により形成してもよい。アルミニウムオキサイドの熱伝導率は、例えば、３０Ｗ／ｍＫであり、蛍光体樹脂層４３よりも高い。従って、蛍光体樹脂層４３で発生した熱をＬＥＤチップ１３に放熱させることができる。
【００２４】
（第１の実施形態の比較例）
本比較例について説明する。
図５は、第１の実施形態の比較例に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図５に示すように、本比較例に係る半導体発光装置２は、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置（図２（ｂ）参照）と比較して、ＬＥＤチップ１３上に透明膜４２が設けられていない点が異なっている。
【００２５】
ＬＥＤチップ１３上に光屈折率の高い透明膜４２が設けられていないことにより、前述の第１の実施形態に比べて、ＬＥＤチップ１３から出力された光はＬＥＤチップ１３と蛍光体樹脂層４３との界面で反射され易くなる。また、蛍光体樹脂層４３と外部との界面などにおいては反射された光は、ＬＥＤチップ１３と透明膜４２との界面において反射しにくくなる。その結果、本比較例に係る半導体発光装置２は、光の取り出し効率が低い。
【００２６】
また、ＬＥＤチップ１３上に熱伝導率の高い透明膜４２が設けられていないことにより、蛍光体樹脂層４３において、光変換の損失に起因して発生した熱を透明膜４２を介してＬＥＤチップ１３に放熱させることが難しい。
【００２７】
（第２の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置の構成について説明する。
図６は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図６に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置３は、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置１（図２（ｂ）参照）と比較して、蛍光体樹脂層４３の下方に高反射層４１が設けられている点が異なっている。高反射層４１はＬＥＤチップ１３の上面上及び透明膜４２の表面上には設けられていない。
【００２８】
高反射層４１は、ＬＥＤチップ１３から出射されたのち、蛍光体樹脂層４３と外部との界面などで反射された光を、再び反射させて外部へ出射させるための層である。
【００２９】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図７は、本実施形態に係る半導体発光装置３の製造方法を例示する模式的透視図である。
ワイヤボンディングによりワイヤ２１乃至２４を形成するまでの製造方法は、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置１の製造方法（図４（ｃ）参照）と同様である。
【００３０】
図７に示すように、ケースボディ５０の凹部５１内に、例えば、樹脂に酸化チタンの微粒子が混入された高反射材料を充填させて高反射層４１を形成する。このとき、ケースボディ５０の凹部５１内の全体を、高反射材料により埋め込まないようにする。高反射材料は透明膜４２よりも下の部分に充填し、透明膜４２を露出させる。
【００３１】
図６に示すように、例えば、樹脂４５に蛍光体４４が混入された蛍光体材料を高反射層４１上及び透明膜４２上に充填させて蛍光体樹脂層４３を形成する。樹脂４５は、例えば、フェニル系シリコーン樹脂である。ケースボディ５０の凹部５１内を、蛍光体材料により全て埋め込む。
【００３２】
本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、高反射層４１を設けることにより、蛍光体樹脂層４３と外部との界面などで反射された光を、再び反射させて外部へ出射させることができる。その結果、前述の第１の実施形態に比べて、光の取り出し効率が高くなる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３３】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置の構成について説明する。
図８は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図８に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置４は、前述の第３の実施形態に係る半導体発光装置３（図６参照）と比較して、蛍光体樹脂層４３上に高放熱部材４６が設けられている点が異なっている。
【００３４】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図８に示すように、前述の第３の実施形態に係る半導体発光装置３を形成（図６参照）した後、蛍光体樹脂層４３上に、例えば、シリコンカーバイドにより形成された高放熱部材４６を接着剤等で接着する。
なお、高放熱部材４６は、アルミニウムオキサイドにより形成してもよい。
【００３５】
本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体発光装置においては、蛍光体樹脂層４３上に、熱伝導率の高い高放熱部材４６が設けられている。これにより、蛍光体樹脂層４３の熱を高放熱部材４６を介して外部に放熱させることができる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【００３６】
（第４の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置の構成について説明する。
図９は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図９に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置５は、前述の第２の実施形態に係る半導体発光装置３（図６参照）と比較して、下記（а１）及び（а２）の点が異なっている。
【００３７】
（а１）透明膜４２上に蛍光体膜４７が設けられている。蛍光体膜４７は、樹脂４５ａと、蛍光体４４と、を含む。
（а２）ケースボディ５０の凹部内に透明樹脂層４８が設けられている。
蛍光体膜４７において、ＬＥＤチップ１３から出射された青色の光から、より波長が長い黄色の光へ変換する光変換が行われる。
【００３８】
本実施形態に係る半導体発光装置５においては、ＬＥＤチップ１３上に透明膜４２が設けられ、透明膜４２上に蛍光体膜４７が設けられたチップ２０が使用される。チップ２０の形成方法について説明する。
図１０（а）及び図１０（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光装置のチップの形成方法を例示する模式的断面図である。
【００３９】
透明膜４２の形成までは、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置において使用されるチップ１７の形成方法（図３（ｃ）参照）と同じである。
図１０（а）に示すように、透明膜４２上に、樹脂４５ａに蛍光体４４が混入された蛍光体材料を塗布して蛍光体膜４７を形成する。樹脂４５ａは、例えば、フェニル系シリコーン樹脂である。このとき、ＬＥＤチップ１３上のカソード電極Ｃ１及びカソード電極Ｃ２を配置する部分には、透明膜４２及び蛍光体膜４７を形成せず、ｎ形半導体層７４を露出させる。
【００４０】
図１０（ｂ）に示すように、ｎ形半導体層７４上にカソード電極Ｃ１及びカソード電極Ｃ２を形成する。露出した金属層７５上にアノード電極А１及びアノード電極А２を形成する。このようにしてチップ２０を形成する。
【００４１】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図１１（а）及び図１１（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
図１２は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
マウント材１６の塗布までは、前述の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法（図４（а）参照）と同様である。
図１１（а）に示すように、マウント材１６上にチップ２０を実装する。マウント材１６により、チップ２０をケースボディ５０に接着させ固定させる。
【００４２】
図１１（ｂ）に示すように、ワイヤボンディングにより、カソード電極Ｃ１と電極１１ｂをワイヤ２１で接続する。アノード電極А１と電極１１аをワイヤ２２で接続する。カソード電極Ｃ２と電極１１ｂをワイヤ２３で接続する。アノード電極А２と電極１１аをワイヤ２４で接続する。
【００４３】
図１２に示すように、ケースボディ５０の凹部５１内に、例えば、樹脂に酸化チタンの微粒子が混入された高反射材料を充填させて高反射層４１を形成する。このとき、ケースボディ５０の凹部５１内の全体を、高反射材料により埋め込まないようにする。高反射材料は透明膜４２よりも下の部分に充填し、透明膜４２及び蛍光体膜４７を露出させる。
【００４４】
図９に示すように、例えば、フェニル系シリコーン樹脂を充填させてケースボディ５０の凹部５１内を全て埋め込んで透明樹脂層４８を形成する。
【００４５】
本実施形態の効果について説明する。
蛍光体膜４７において、ＬＥＤチップ１３から出射された青色の光から、より波長が長い黄色の光へ変換する光変換が行われる。この光変換は、青色の光が蛍光体膜４７内の蛍光体４４に入射することにより行われる。青色の光の蛍光体膜４７を通過する距離が大きくなるにしたがって、青色の光は多くの蛍光体４４に入射する。多くの蛍光体に入射すれば、それだけ多くの光変換が行われる。光の通過する距離がその方向によって差がある場合には、蛍光体４４の数が変わるため変換される青色の光の量が異なる。その結果、光の通過する方向によって、色の均整が崩れ色むらが生じてしまう。半導体発光装置を全方位から見たとき、色の均整が保たれ色むらが生じていないことが好ましい。
【００４６】
そこで、本実施形態に係る半導体発光装置５においては、蛍光体４４が混入している領域を蛍光体膜４７に限定している。蛍光体膜４７は、前述の第２の実施形態の蛍光体樹脂層４３に比べ薄く小さい。これにより、光が蛍光体膜４７を通過する距離の方向による差は、図６に示す蛍光体樹脂層４３の場合に比べて小さい。その結果、前述の第２の実施形態に比べて、色の均整が保たれ色むらが生じない。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４７】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置６の構成について説明する。
図１３は、第５の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
【００４８】
図１３に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置６においては、前述の第１の実施形態に係る半導体発光装置１（図２（ｂ）参照）と比較して、下記（ｂ１）乃至（ｂ４）の点が異なっている。
【００４９】
（ｂ１）透明膜４２上に蛍光体膜４７が設けられている。蛍光体膜４７は、樹脂４５ａ（図示せず）と、蛍光体粒子６３（図示せず）とを含む。
（ｂ２）チップ１７の周辺部分に蛍光体部材５７が設けられている。
（ｂ３）フレーム１０の上面上、チップ１７の表面上及び蛍光体膜４７の表面上に透明レンズ樹脂４９が設けられている。
（ｂ４）蛍光体樹脂層４３及び外囲器３１が設けられていない。
【００５０】
透明レンズ樹脂４９は、蛍光体膜４７の上方部分が周囲よりも厚いドーム型をしており、例えば、フェニル系シリコーン樹脂により形成されている。透明レンズ樹脂４９は、透明樹脂からなり、上面に凸レンズ形状の凸部が形成されている。
【００５１】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図１４（а）及び図１４（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
図１５（а）及び図１５（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
図１４（а）に示すように、フレーム１０上の一部分にマウント材１６を塗布する。マウント材１６は接着剤である。
図１４（ｂ）に示すように、マウント材１６上にチップ１７を実装する。マウント材１６により、チップ１７をフレーム１０に接着させ固定させる。ワイヤボンディングにより、カソード電極Ｃ１と電極１１ｂをワイヤ２１で接続する。アノード電極А１と電極１１аをワイヤ２２で接続する。カソード電極Ｃ２と電極１１ｂをワイヤ２３で接続する。アノード電極А２と電極１１аをワイヤ２４で接続する。
【００５２】
図１５（а）に示すように、蛍光体粒子６３をチップ１７に吹き付けて、チップ１７上に蛍光体膜４７を形成する。このとき、蛍光体粒子６３はチップ１７の周辺にも吹き付けられることにより、蛍光体部材５７が形成される。フレーム１０、チップ１７、蛍光体膜４７及び蛍光体部材５７を含む構造体を構造体５３という。
【００５３】
図１５（ｂ）に示すように、構造体５３を上下反転させた後、金型５２に入れる。このとき、フレーム１０を金型５２のストッパー５５に接触させ、構造体５３が金型５２内に入り過ぎないようにする。金型５２内に透明レンズ樹脂材料を充填させる。透明レンズ樹脂材料が固形化することにより、透明レンズ樹脂４９が形成される。構造体５３を金型５２から取り出す。
【００５４】
本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体発光装置６においては、前述の第４の実施形態に係る半導体発光装置（図９参照）と同様に、チップ１７上に蛍光体膜４７が設けられている。蛍光体膜４７は、前述の第１の実施形態の蛍光体樹脂層４３に比べ薄く小さい。従って、前述の第１の実施形態に比べて、色の均整が保たれ色むらが生じない。
また、透明レンズ樹脂４９を設けることにより、ＬＥＤチップ１３から出射された光の配光性が向上する。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００５５】
（第６の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置７の構成について説明する。
図１６は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図１６に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置７は、前述の第５の実施形態に係る半導体発光装置６（図１３参照）と比較して、下記（ｃ１）及び（ｃ２）の点が異なっている。
【００５６】
（ｃ１）ＬＥＤチップ１３が実装されている領域以外のフレーム１０の上面に、高反射樹脂層５６が設けられている。
（ｃ２）蛍光体部材５７が設けられていない。
【００５７】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図１７（а）及び図１７（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
ワイヤボンディングによるワイヤ２１乃至２４の形成までは、前述の第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法（図１４（ｂ）参照）と同様である。
【００５８】
図１７（а）に示すように、蛍光体粒子６３をチップ１７に吹き付けて、チップ１７上に蛍光体膜４７を形成する。このとき、蛍光体粒子６３がチップ１７の周辺に吹き付けられないように、チップ１７の周囲をマスク（図示せず）する。
図１７（ｂ）に示すように、例えば、樹脂に酸化チタンが混入された高反射材料を、フレーム１０上に均一な膜厚になるように充填して高反射樹脂層５６を形成する。このとき、高反射材料をフレーム１０の上面に充填し、チップ１７の下面よりも上には充填されないようにする。
透明レンズ樹脂４９の形成は、前述の第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法
（図１５（ｂ）参照）と同様である。
【００５９】
本実施形態に係る半導体発光装置の効果について説明する。
図１６に示す高反射樹脂層５６を設けることにより、透明レンズ樹脂４９と外部との界面などで反射された光を、再び反射させて外部へ出射させることができる。その結果、前述の第５の実施形態に比べて、光の取り出し効率を高くすることができる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第５の実施形態と同様である。
【００６０】
（第７の実施形態）
本実施形態に係る半導体発光装置８の構成について説明する。
図１８は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式的透視図である。
図１８に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置８は、前述の第５の実施形態に係る半導体発光装置６（図１３参照）と比較して、下記（ｄ１）及び（ｄ２）が異なっている。
【００６１】
（ｄ１）フレーム１０の上面上、ＬＥＤチップ１３の側面上及び透明膜４２の表面上に蛍光体レンズ樹脂５９が設けられている。
（ｄ２）図１３に示す蛍光体膜４７、蛍光体部材５７及び透明レンズ樹脂４９が設けられていない。
蛍光体レンズ樹脂５９は、図１３に示す透明レンズ樹脂４９に蛍光体４４が混ぜ込まれて形成されている。蛍光体レンズ樹脂５９は、透明樹脂４５ｂに蛍光体４４が分散された材料からなり、上面に凸レンズ形状の凸部が形成されている。蛍光体レンズ樹脂５９は、透明樹脂４５ｂと蛍光体４４とを含む。
【００６２】
本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図１９は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式的透視図である。
ワイヤボンディングによるワイヤ２１乃至２４の形成までは、前述の第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法（図１４（ｂ）参照）と同じである。
【００６３】
図１９に示すように、構造体５３を上下反転させた後、金型５２に入れる。金型５２内に蛍光体レンズ樹脂材料を充填させる。蛍光体レンズ樹脂材料は、透明樹脂４５ｂに蛍光体４４が混ぜ込まれた材料である。透明樹脂４５ｂは、例えば、フェニル系シリコーン樹脂である。蛍光体レンズ樹脂材料が固形化することにより、蛍光体レンズ樹脂５９が形成され、半導体発光装置８が形成される。
【００６４】
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第５の実施形態と同様である。
【００６５】
図２（ｂ）に示すように、実施形態に係る半導体発光装置１は、第１電極１１ａと、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）と、透明膜４２と、蛍光体樹脂層４３と、を含む。ＬＥＤチップ１３は、第１電極１１ａ上に設けられる。
【００６６】
図３（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ１３は、ｐ形半導体層７２、発光層７３及びｎ形半導体層７４を含む。透明膜４２は、ｎ形半導体層７４の上に設けられる。実施形態において、例えば、透明膜４２は、ｎ形半導体層７４と接する。実施形態において、例えば、ｎ形半導体層７４の上面に誘電体膜（例えばパッシベーション膜であり、例えば、酸化シリコンなどを含む）が設けられても良い。この誘電体膜の上に、透明膜４２が設けられても良い。蛍光体樹脂層４３は、透明膜４２上に設けられる。蛍光体樹脂層４３は、樹脂４５と蛍光体４４とを含む。
【００６７】
実施形態においては、透明膜４２の屈折率は、上記の半導体層（例えば、ｎ形半導体層７４）の屈折率よりも高い。
【００６８】
上記の半導体層（例えば、ｎ形半導体層７４）は、例えば、窒化物半導体を含む。実施形態に係る窒化物半導体は、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。実施形態に係る窒化物半導体は、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むもの、を含む。
【００６９】
上記の半導体層（例えば、ｎ形半導体層７４）は、例えば、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）を含む。ガリウムナイトライドの屈折率は、例えば、約２．４である。
【００７０】
透明膜４２は、例えば、シリコンカーバイド、酸化チタン（ＴiＯ２）及びリン化ガリウム（ＧaＰ）の少なくともいずれかを含む。シリコンカーバイドの屈折率は、例えば、２．６４である。酸化チタンは、例えば、ルチル単結晶でも良い。酸化チタンの屈折率は、例えば、約２．７２である。酸化チタンは、例えば、ルチル単結晶である。リン化ガリウムの屈折率は、例えば、約３．３である。
【００７１】
透明膜４２の屈折率は、上記の半導体層（例えば、ｎ形半導体層７４）の屈折率よりも高い。例えば、ＬＥＤチップ１３（発光層７３）から出射された光において、上記の半導体層と透明膜４２との間の界面での反射が抑えられる。
酸化チタンの熱伝導率は、約６Ｗ／ｍＫである。リン化ガリウムの熱伝導率は、約７７Ｗ／ｍＫである。一方、蛍光体樹脂層４３の熱伝導率は、例えば、０．２００Ｗ／ｍＫである。酸化チタンの熱伝導率、及び、リン化ガリウムの熱伝導率は、蛍光体樹脂層４３の熱伝導率よりも高い。蛍光体樹脂層４３で発生した熱をＬＥＤチップ１３に放熱させることができる。
【００７２】
上記の半導体層（例えば、ｎ形半導体層７４）の導電形は、任意である。上記の半導体層の不純物濃度は、例えば、１×１０−１７ｃｍ−３以下でも良い。ＬＥＤチップ１３が、ｐ形半導体層７２、発光層７３及びｎ形半導体層７４を含むとき、ｎ形半導体層７４と透明膜４２との間に、別の半導体層が設けられ、この半導体層が透明膜４２と接しても良い。ｎ形半導体層７４が、ＧａＮを含むとき、上記の半導体層は、例えば、ＡｌＮ及びＡｌＧａＮの少なくともいずれかを含んでも良い。
【００７３】
図６に示すように、実施形態において、半導体発光装置３は、第１電極１１ａ、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）、透明膜４２、及び、蛍光体樹脂層４３に加えて、第２電極１１ｂと、反射層（高反射層４１）と、をさらに含んでいる。第２電極１１ｂは、第１電極１１ａから透明膜４２に向かう第１方向と直交する方向において、第１電極１１ａと離隔している。蛍光体樹脂層４３は、この第１方向において、半導体発光チップ（ＬＥＤチップ１３）と重ならない部分を含む。反射層（高反射層４１）は、蛍光体樹脂層４３の上記の重ならない部分の一部と、第１電極１１ａと、の間、及び、蛍光体樹脂層４３の上記の重ならない部分の別の一部と、第２電極１１ｂと、の間に設けられている。
【００７４】
例えば、発光層７３から放出される光（発光光）のピーク波長において、反射層（高反射層４１）の反射率は、例えば、ワイヤ（ワイヤ２１〜２４の少なくともいずれか）の反射率よりも高い。反射層（高反射層４１）の反射率は、例えば、外囲器３１の反射率よりも高い。反射層（高反射層４１）を設けない場合は、光がワイアや外囲器３１に入射して損失される。反射層（高反射層４１）を設けることで、このような光を効率良く取り出すことができる。反射層（高反射層４１）は、例えば、酸化チタンを含む。
【００７５】
図８に示すように、実施形態において、半導体発光装置４は、第１電極１１ａ、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）、透明膜４２、及び、蛍光体樹脂層４３に加えて、放熱部材（高放熱部材４６）をさらに含む。この放熱部材は、蛍光体樹脂層４３上に設けられる。この放熱部材の熱伝導率は、蛍光体樹脂層４３の熱伝導率よりも高い。この放熱部材の熱伝導率は、例えば、アルミニウムオキサイドを含む。アルミニウムオキサイドの熱伝導率は、例えば、３０Ｗ／ｍＫである。蛍光体樹脂層４３の熱は、放熱部材（高放熱部材４６）を介して外部に放熱される。
【００７６】
図９に示すように、実施形態において、半導体発光装置５は、第１電極１１ａ、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）、透明膜４２、及び、蛍光体樹脂層４３に加えて、第２電極１１ｂと、反射層（高反射層４１）と、透明樹脂層４８と、をさらに含む。第２電極１１ｂは、第１電極１１ａから透明膜４２に向かう第１方向と直交する方向において第１電極１ａと離隔する。透明樹脂層４８は、蛍光体樹脂層４３上に設けられる。
【００７７】
透明樹脂層４８は、第１方向において半導体発光チップ（ＬＥＤチップ１３）と重ならない部分を含む。反射層（高反射層４１）は、透明樹脂層４８の上記の重ならない部分の一部と、第１電極１１ａと、の間、及び、透明樹脂層４８の上記の重ならない部分の別の一部と、前記第２電極１１ｂと、の間に設けられる。
【００７８】
図１３に示すように、実施形態において、半導体発光装置６は、第１電極１１ａ、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）、透明膜４２、及び、蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）に加えて、第２電極１１ｂと、透明レンズ樹脂４９と、をさらに含む。透明レンズ樹脂４９は、第１電極１１ａの上、第２電極１１ｂの上、半導体発光チップ（ＬＥＤチップ１３）の側面上、透明膜４２の側面上、及び、蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）の表面上（例えば上面上及び側面上）に設けられる。半導体発光チップ（ＬＥＤチップ１３）の側面、透明膜４２の側面、及び、蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）の側面は、第１方向に対して垂直な方向と交差する。
【００７９】
透明レンズ樹脂４９は、第１方向において半導体発光チップ（ＬＥＤチップ１３）と重ならない部分を含む。透明レンズ樹脂４９の上面は、凸レンズ形状である。透明レンズ樹脂４９は、例えば、フェニル系シリコーン樹脂を含む。
【００８０】
透明レンズ樹脂４９は、第１方向において半導体発光チップ（ＬＥＤチップ１３）と重なる部分をさらに含んでも良い。このとき、例えば、透明レンズ樹脂４９の上記の重ならない部分の第１方向に沿う厚さは、透明レンズ樹脂４９の上記の重なる部分の第１方向に沿った厚さよりも薄い。
【００８１】
図１６に示すように、実施形態において、半導体発光装置７は、第１電極１１ａ、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）、透明膜４２、及び、蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）に加えて、反射樹脂層５６（高反射樹脂層５６）をさらに含む。反射樹脂層（高反射樹脂層５６）は、透明レンズ樹脂４９の上記の重ならない部分の一部と、第１電極１１ａと、の間、及び、透明レンズ樹脂４９の上記の重ならない部分の別の一部と、第２電極１１ｂと、の間に設けられる。反射樹脂層５６（高反射樹脂層５６）は、例えば、酸化チタンを含む。
【００８２】
図１８に示すように、実施形態において、半導体発光装置８は、第１電極１１ａ、ＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）、透明膜４２、及び、蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）に加えて、第２電極１１ｂを含む。蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）は、第１方向においてＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）と重ならない部分と、第１方向においてＬＥＤチップ１３（半導体発光チップ）と重なる部分と、を含む。蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）の上記の重ならない部分の第１方向に沿った厚さは、蛍光体樹脂層（蛍光体膜４７）の上記の重なる部分の第１方向に沿った厚さよりも薄い。
【００８３】
以上、説明した実施形態によれば、光の取り出し効率を向上させた半導体発光装置を提供することができる。
【００８４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１：半導体発光装置、２：半導体発光装置、３：半導体発光装置、４：半導体発光装置、５：半導体発光装置、６：半導体発光装置、７：半導体発光装置、８：半導体発光装置、１０：フレーム、１１а：電極、１１ｂ：電極、１２：絶縁部材、１３：ＬＥＤチップ、１６：マウント材、１７：チップ、２０：チップ、２１：ワイヤ、２２：ワイヤ、２３：ワイヤ、２４：ワイヤ、３１：外囲器、４１：高反射層、４２：透明膜、４３：蛍光体樹脂層、４４：蛍光体、４５：樹脂、４５ａ：樹脂、４５ｂ：透明樹脂、４６：高放熱部材、４７：蛍光体膜、４８：透明樹脂層、４９：透明レンズ樹脂、５０：ケースボディ、５１：凹部、５２：金型、５３：構造体、５５：ストッパー、５６：高反射樹脂層、５７：蛍光体部材、５９：蛍光体レンズ樹脂、６３：蛍光体粒子、７１：シリコン基板、７２：ｐ形半導体層、７３：発光層、７４：ｎ形半導体層、７５：金属層、７６：成長用基板、А１：アノード電極、А２：アノード電極、Ｃ１：カソード電極、Ｃ２：カソード電極、Ｂ：領域
【図１】
2017034218.tif 000003
【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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