(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストに製造でき、かつ、発生した光を最大限の光量で出射する。【解決手段】内面にリード電極５が形成された凹部２を有するパッケージカップ３と、該パッケージカップ３の凹部２内に配置された半導体発光チップ４と、該半導体発光チップ４とリード電極５とを接続する透明配線１０とを備える半導体発光素子１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面にリード電極が形成された凹部を有するパッケージカップと、
該パッケージカップの凹部内に配置された半導体発光チップと、
該半導体発光チップと前記リード電極とを接続する透明配線とを備える半導体発光素子。
【請求項２】
前記半導体発光チップが、ＳｉＣ基板と、該ＳｉＣ基板の表面に形成された２層の発光層とを備え、
前記ＳｉＣ基板が、隣接する発光層と導通するとともに、前記パッケージカップの一方の前記リード電極に直接接続され、
前記発光層の内、表面に配される発光層が前記透明配線を介して前記パッケージカップの他方の前記リード電極に接続されている請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記透明配線が酸化インジウムにより構成されている請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記半導体発光チップを被覆する絶縁性の透明樹脂またはゾルゲルガラスからなる透明封止層を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記透明封止層を構成する透明樹脂またはゾルゲルガラス内に蛍光体が混入されている請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
内面にリード電極が形成された凹部を有するパッケージカップの凹部内に、ＧａＮからなり表面側にそれぞれ接続部を露出させた２層の発光層を備える半導体発光チップを固定するステップと、
該半導体発光チップの側面を被覆するように絶縁性の透明樹脂またはゾルゲルガラスからなる透明封止層を前記凹部内に形成するステップと、
該透明封止層の表面を介して、前記半導体発光チップの２層の発光層の接続部と前記リード電極とを接続する透明配線を形成するステップとを備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
内面にリード電極が形成された凹部を有するパッケージカップの凹部内に、一方のリード線に直接接続されるＳｉＣ基板と、該ＳｉＣ基板の表面に形成された２層の発光層とを備える半導体発光チップを固定するステップと、
該半導体発光チップの側面を被覆するように絶縁性の透明樹脂またはゾルゲルガラスからなる透明封止層を前記凹部内に形成するステップと、
該透明封止層の表面を介して、前記半導体発光チップの表面側の発光層と他方の前記リード電極とを接続する透明配線を形成するステップとを備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記透明配線を形成するステップが、インクジェット印刷により行われる請求項６または請求項７に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記透明封止層を構成する透明樹脂またはゾルゲルガラス内に蛍光体が混入されている請求項６から請求項８のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体発光素子を備える照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子とその製造方法および照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光チップの表面とパッケージカップ内のリード電極とを接続するようにボンディングされるワイヤが、半導体発光チップから発生する光の光量を低下させる不都合を低減するために、多角形状の半導体発光チップの角部を通過するようにワイヤを配置した半導体発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される発光装置では半導体発光チップの位置決めおよびワイヤボンディング時のワイヤの配線軌道を厳密に調整する必要があり、調整作業に要する時間およびコストがかかり、また手直しに要する時間やコストもかかるなど、歩留まりが悪いという不都合がある。また、半導体発光チップから出射された光は、これを覆う樹脂内において乱反射されてから出射されるので、当該樹脂内にワイヤが存在する場合にはやはり出射される光の光量が低下するという不都合もある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易かつ低コストに製造でき、かつ、発生した光を最大限の光量で出射することができる半導体発光素子とその製造方法および照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、内面にリード電極が形成された凹部を有するパッケージカップと、該パッケージカップの凹部内に配置された半導体発光チップと、該半導体発光チップと前記リード電極とを接続する透明配線とを備える半導体発光素子を提供する。
【０００７】
本発明によれば、半導体発光チップとこれを収容するパッケージカップのリード電極とが透明配線によって接続されているので、リード電極に接続された電源からの電流がリード電極および透明配線を介して半導体発光チップに供給され、半導体発光チップが発光させられる。この場合に、発光された光を遮るワイヤが存在しないので、発生した光を最大限の光量で外部に出射させることができる。また、光を遮るワイヤを配線しないので、従来のように、半導体発光チップとワイヤとの相対位置関係を考慮して配線を行う必要がなく、半導体発光チップの位置決めやワイヤの配線軌道の調整のような煩雑な調整作業が不要であり、簡易かつ低コストに製造することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記半導体発光チップが、ＳｉＣ基板と、該ＳｉＣ基板の表面に形成された２層の発光層とを備え、前記ＳｉＣ基板が、隣接する発光層と導通するとともに、前記パッケージカップの一方の前記リード電極に直接接続され、前記発光層の内、表面に配される発光層が透明配線を介して前記パッケージカップの他方の前記リード電極に接続されていてもよい。
【０００９】
このようにすることで、２層の発光層の内の１層については、導電性のＳｉＣ基板を介してパッケージカップの一方のリード電極に直接接続し、半導体発光チップの表面側の配線数を減らすことができる。したがって、半導体発光チップの表面側に配される発光層とリード電極との間のみに透明配線を配線するだけで済み、さらに簡易に製造することができる。
また、前記透明配線が酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）により構成されていてもよい。ＩＴＯによれば、簡易に透明配線を構成することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記半導体発光チップを被覆する絶縁性の透明樹脂またはゾルゲルガラスからなる透明封止層を備えていてもよい。
また、上記発明においては、前記透明封止層を構成する透明樹脂またはゾルゲルガラス内に蛍光体が混入されていてもよい。
【００１１】
また、本発明は、内面にリード電極が形成された凹部を有するパッケージカップの凹部内に、ＧａＮからなり表面側にそれぞれ接続部を露出させた２層の発光層を備える半導体発光チップを固定するステップと、該半導体発光チップの側面を被覆するように絶縁性の透明樹脂またはゾルゲルガラスからなる透明封止層を前記凹部内に形成するステップと、該透明封止層の表面を介して、前記半導体発光チップの２層の発光層の接続部と前記リード電極とを接続する透明配線を形成するステップとを備える半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、パッケージカップの凹部内に固定された半導体発光チップの側面を被覆するように絶縁性材料からなる透明封止層を形成して絶縁するので、半導体発光チップとしては側面に各層の断面が露出する簡単な積層構造のものを採用することができる。そして、側面を絶縁した透明封止層の表面に透明配線を形成することで、半導体発光チップの表面側に露出している接続部とパッケージカップの凹部内面のリード電極とを簡易に接続することができる。この場合に、透明封止層を半導体発光チップの接続部とほぼ面一に形成することで、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法あるいはインクジェット法等により簡易に透明配線を形成することができる。
【００１３】
また、本発明は、内面にリード電極が形成された凹部を有するパッケージカップの凹部内に、一方のリード線に直接接続されるＳｉＣ基板と、該ＳｉＣ基板の表面に形成された２層の発光層とを備える半導体発光チップを固定するステップと、該半導体発光チップの側面を被覆するように絶縁性の透明樹脂またはゾルゲルガラスからなる透明封止層を前記凹部内に形成するステップと、該透明封止層の表面を介して、前記半導体発光チップの表面側の発光層と他方の前記リード電極とを接続する透明配線を形成するステップとを備える半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、一方のリード電極をＳｉＣ基板に直接接続することで、２層の発光層の内、ＳｉＣ基板に隣接する一方の発光層については、ＳｉＣ基板を介して一方のリード電極に導通させることができる。したがって、当該一方の発光層については接続部を表面側に露出させておく必要がなく、他方の発光層についてのみ透明配線によって他方のリード線に接続すれば足りるので、配線パターンを簡易化することができる。当該他方の発光層のみを表面側に露出させておけばよいので、透明配線については発光層の表面のどの位置に接続してもよく、発光層および透明封止層の全表面を覆うような透明配線を構成してもよい。その結果、透明配線を精密に形成する必要がなく、さらに容易に製造することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記透明配線を形成するステップが、インクジェット印刷により行われることとしてもよい。
このようにすることで、半導体発光チップの表面側の接続部および透明封止層の表面に多少の高低差があっても、インクジェット印刷によって透明配線の材料を噴射することにより、確実に透明配線を形成することができる。その結果、透明封止層を精密に製造する必要がなく、簡易に製造することができる。
また、前記透明封止層を構成する透明樹脂またはゾルゲルガラス内に蛍光体が混入されていてもよい。
【００１６】
また、本発明は上記いずれかに記載の半導体発光素子を備える照明装置を提供する。
本発明によれば、半導体発光素子から最大限の光量の光を出射させるので、低消費電力で光量の大きな照明を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易かつ低コストに製造でき、かつ、発生した光を最大限の光量で出射することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１とその製造方法について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る半導体発光素子１は、図１に示されるように、凹部２を有するパッケージカップ３と、該パッケージカップ３の凹部２内に配置された半導体発光チップ４とを備えている。
【００１９】
パッケージカップ３の凹部２の内面には、リード電極５が設けられている。リード電極５はパッケージカップ３を貫通して外部まで引き出されている。
半導体発光チップ４は、サファイア基板６の表面にｎ型半導体およびｐ型半導体の２層のガリウムナイトライド層７，８を成長させた積層構造を有しており、表面側にｎ型半導体のガリウムナイトライド層７にそれぞれ接続する電極パッド９を露出状態に備えている。
【００２０】
また、本実施形態に係る半導体発光素子１は、半導体発光チップ４の電極パッド９と、パッケージカップ３内面のリード電極５との間を接続する透明配線１０を備えている。透明配線１０は、例えば、酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）により構成されている。
【００２１】
また、本実施形態においては、半導体発光チップ４の周囲には、その側面を被覆し、表面に面一となるレベルまで透明な絶縁性の第１の樹脂１１がポッティングされ、さらに、その上方に、蛍光物質を含む透明な絶縁性の第２の樹脂１２が、第１の樹脂１１および半導体発光チップ４の表面全体を覆うようにポッティングされている。
【００２２】
蛍光物質としては、例えば、イットリウム・アルミニウムガーネット酸化物蛍光体や、ケイ酸塩蛍光体、あるいはユーロピウム賦活アルカリ土類金属シリケート系蛍光体などが挙げられる。蛍光体は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
第１，第２の樹脂１１，１２としては、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が挙げられる。また、樹脂に代えて、ゾルゲルガラスを用いることにしてもよい。
透明配線１０は、第１の樹脂１１と第２の樹脂１２との境界面に沿って半導体発光チップ４の電極パッド９からパッケージカップ３のリード電極５まで延びている。
【００２４】
次に、本実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法について、以下に説明する。
まず、内面に、正負のリード電極５が形成されたパッケージカップ３の凹部２底面に、半導体発光チップ４を載置する。このとき、半導体発光チップ４のサファイア基板６をパッケージカップ３の凹部２底面に接着することにより、２層のガリウムナイトライド層７，８がパッケージカップ３のリード電極５に対して電気的に絶縁された状態に配する。
【００２５】
次いで、パッケージカップ３の凹部２内の空間に透明な絶縁性の第１の樹脂１１をポッティングしていき、半導体発光チップ４の側面全体が覆われて、半導体発光チップ４の表面および、パッケージカップ３の凹部２内面のリード電極５の一部が露出するように第１の樹脂１１を充填する。これにより、第１の樹脂１１の表面と半導体発光チップ４の表面とがほぼ面一となるとともに、半導体発光チップ４の側面側が第１の樹脂１１により電気的に絶縁される。
【００２６】
この状態で、第１の樹脂１１の表面を介してパッケージカップ３の凹部２内面のリード電極５とガリウムナイトライド層８の表面、およびガリウムナイトライド層７の表面の電極パッド９とを連絡するように、透明配線１０を形成する。透明配線１０の形成は、例えば、インクジェット印刷によって行う。これにより、パッケージカップ３の凹部２内面のリード電極５と半導体発光チップ４の２層のガリウムナイトライド層７，８とが透明配線１０によって電気的に接続される。
【００２７】
この後に、表面に露出しているリード電極５、透明配線１０、第１の樹脂１１および半導体発光チップ４の表面全体を被覆するように、パッケージカップ２内の空間に第２の樹脂１２を充填する。これにより、本実施形態に係る半導体発光素子１が製造される。
【００２８】
このように構成された本実施形態に係る半導体発光素子１によれば、パッケージカップ３の外部に引き出されたリード電極５間に電圧を加えることにより、パッケージカップ３内のリード電極５、透明配線１０および電極パッド９を介して２層のガリウムナイトライド層７，８間に電圧が加えられ、２層のガリウムナイトライド層７，８の境界面部分から発光する。
【００２９】
発せられた光は第２の樹脂１２内に含有されている蛍光体を励起して蛍光を発生させ、半導体発光素子１のパッケージカップ３内部から出射するようになる。これにより、半導体発光素子１が蛍光を発生する。
【００３０】
この場合において、本実施形態に係る半導体発光素子１によれば、リード電極５とガリウムナイトライド層７，８とを接続する配線が透明配線１０により構成されているので、発生した光が配線によって遮られることなく、全て透過して第２の樹脂１２内に効率的に入射される。
したがって、ガリウムナイトライド層７，８間において発生した光を無駄なく利用して蛍光を発生させることができ、発光効率を向上し、明るい蛍光を照射することができるという利点がある。
【００３１】
また、リード電極５とガリウムナイトライド層７，８とを透明配線１０により接続するので、ワイヤをボンディングする必要がないという利点がある。従来のように半導体発光チップの角部を通過するようにワイヤを配線する場合には、半導体発光チップの位置決めやワイヤの配線軌跡の厳密な制御が必要となるが、本実施形態に係る半導体発光素子１によれば、そのような不都合がなく簡易に製造することができる。
【００３２】
そして、リード電極５と電極パッド９とをワイヤによって接続しないので、ワイヤと周囲の樹脂１１，１２との間の熱膨張率の差に依存して、発光による発熱時にワイヤが破断してしまう不都合の発生を防止することができる。透明配線１０を構成するＩＴＯと第１，第２の樹脂１１，１２とは熱膨張率がほぼ同様であり、そのような不都合を発生させることがないという利点がある。
【００３３】
また、本実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法によれば、透明配線１０をインクジェット印刷により配線することができ、簡易かつ精密に形成することができる。特に、インクジェット印刷によれば、印刷面に凹凸が存在していても容易に配線を形成することができる。したがって、第１の樹脂１１の表面と半導体発光チップ４の表面との位置合わせを厳密に行う必要がないという利点がある。
【００３４】
なお、本実施形態に係る半導体発光素子１においては、インクジェット印刷により透明配線１０を形成することとしたが、これに限定されるものではなく、他の印刷方法やポッティング、スパッタ法、ＣＶＤ法あるいは蒸着法等の任意の手法によって形成することにしてもよい。
【００３５】
また、本実施形態においては、ガリウムナイトライド層７に電極パッド９を設ける場合について説明したが、これに代えて、図３に示されるように、電極パッド９を設けることなく、透明配線１０をガリウムナイトライド層７，８に直接接続することにしてもよい。インクジェット印刷によれば、印刷面の多少の凹凸は問題とならないので、簡易に透明配線１０を形成することができる。
【００３６】
また、サファイア基板６に代えて、導電性のあるＳｉＣ基板を使用し、パッケージカップ３の凹部２内面のリード電極５にＳｉＣ基板を接着することにより、ＳｉＣ基板に隣接する側のガリウムナイトライド層７をＳｉＣ基板を介してリード電極５に電気的に接続することとしてもよい。このようにすることで、半導体発光チップ４の表面に電極パッド９を設けずに済み、さらに製造を容易にすることができる。
【００３７】
また、このようにすると、表面側のガリウムナイトライド層８のどの位置に接続してもよいこととなるので、図４に示されるように、第１の樹脂１１および半導体発光チップ４の表面全体を覆うように、透明配線１０を構成する樹脂材料を塗布することにしてもよい。
また、サファイア基板６やＳｉＣ基板を用いることなく、一方のガリウムナイトライド層７を直接リード電極５に接着して電気的に接続することにしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては第１の樹脂またはゾルゲルガラス１１で透明封止し、さらに蛍光体を入れた第２の樹脂またはゾルゲルガラス１２で封止しているが、第１の樹脂またはゾルゲルガラス１１に蛍光体を入れて封止してから、次に第２の樹脂またはゾルゲルガラス１２で透明封止してもよい。また、第１の樹脂またはゾルゲルガラス１１と第２の樹脂またはゾルゲルガラス１２の双方に蛍光体を入れて封止してもよい。
また、本実施形態の説明において、導電性のないサファイア基板６や導電性のあるＳｉＣ基板を用いたが、その材質はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子を示す縦断面図である。
【図２】図１の半導体発光素子の製造方法を示す工程図である。
【図３】図１の半導体発光素子の変形例を示す縦断面図である。
【図４】図１の半導体発光素子の他の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  半導体発光素子
２  凹部
３  パッケージカップ
４  半導体発光チップ
５  リード電極
７，８  ガリウムナイトライド層（発光層）
９  電極パッド（接続部）
１０  透明配線
１１  第１の樹脂（透明樹脂層）
【図１】
2009194108.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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