JP2006278924A - Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting unit - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本発明は、半導体発光装置及び半導体発光ユニットに関する。特に、本発明は、光外部取り出し効率が改善された半導体発光装置及びそれを用いた半導体発光ユニットに関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting unit. In particular, the present invention relates to a semiconductor light emitting device with improved light outside extraction efficiency and a semiconductor light emitting unit using the same.
液晶ディスプレイのバックライト、携帯電話の照明などの用途において、半導体発光装置には、高密度実装が要求される。ガラスエポキシ基板などに実装される場合には、いわゆる表面実装型（ＳＭＤ：Surface Mount Device）の構造が、多く使われる。一般に、表面実装型の半導体発光装置においては、半導体発光素子からの放射光のうちの、光取り出し面側へ放射される光（上方に向かう光）と、水平方向へ放射される光（リフレクタにより上方に反射される）は外部へ取り出されるが、半導体発光素子の下方のマウント面に向かう光は外部へ取り出すことが困難である。この結果、指向特性を表すパラメータのうち、半値全角は１８０度以下となる。 In applications such as liquid crystal display backlights and mobile phone lighting, high-density mounting is required for semiconductor light-emitting devices. When mounted on a glass epoxy substrate or the like, a so-called surface mount type (SMD) structure is often used. In general, in a surface-mount type semiconductor light emitting device, of light emitted from a semiconductor light emitting element, light emitted toward the light extraction surface (upward light) and light emitted horizontally (by a reflector) Is reflected to the outside), but it is difficult to extract the light directed to the mounting surface below the semiconductor light emitting element to the outside. As a result, among the parameters representing the directivity characteristics, the full width at half maximum is 180 degrees or less.
光外部取り出し効率を改善するために、透明基板上に半導体発光素子をマウントし、その上下に透明樹脂体を形成して、上下方向に光を取り出すようにした照明装置が開示されている（例えば、特許文献１）。しかし、その配光特性は、全周囲すなわち３６０度に亘り分布するものではなく、上下方向に偏ったものとなる。また、透明基板を透明樹脂体に封止する際に、気泡や空洞などが形成されやすい。
本発明は、光外部取り出し効率が改善された半導体発光装置及びそれを用いた半導体発光ユニットを提供する。 The present invention provides a semiconductor light emitting device with improved light outside extraction efficiency and a semiconductor light emitting unit using the same.
本発明の一態様によれば、
端部同士が対向配置され、互いに略反対方向に延在する第１及び第２リードと、
前記第１リードの上にマウントされた半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の第１の電極と、前記第２リードと、を接続するボンディングワイヤと、
前記半導体発光素子から放出される光を透過させる材料からなり、前記半導体発光素子と、前記第１リードの一部と、前記第２リードの一部と、前記ボンディングワイヤと、を封止し、連続曲面により取り囲まれた封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。According to one aspect of the invention,
A first lead and a second lead, the ends of which are opposed to each other and extending in substantially opposite directions;
A semiconductor light emitting device mounted on the first lead;
A bonding wire connecting the first electrode of the semiconductor light emitting element and the second lead;
It is made of a material that transmits light emitted from the semiconductor light emitting element, and seals the semiconductor light emitting element, a part of the first lead, a part of the second lead, and the bonding wire. A sealing resin surrounded by a continuous curved surface;
There is provided a semiconductor light emitting device characterized by comprising:
また、本発明の他の一態様によれば、
凹部と、前記凹部に隣接して設けられた第１電極及び第２電極と、を有する基板と、
前記封止樹脂の少なくとも一部が前記凹部に収容され、前記第１リード及び前記第２リードが前記第１電極及び第２電極にそれぞれ接続された、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置と、
を備えたことを特徴とする半導体発光ユニットが提供される。According to another aspect of the present invention,
A substrate having a recess, and a first electrode and a second electrode provided adjacent to the recess,
At least one part of the said sealing resin is accommodated in the said recessed part, The said 1st lead and the said 2nd lead are each connected to the said 1st electrode and the 2nd electrode, The any one of Claims 1-3 A semiconductor light emitting device according to the description;
A semiconductor light emitting unit is provided.
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
貫通穴と、前記貫通穴に隣接して設けられた第１電極及び第２電極と、を有する基板と、
前記封止樹脂が前記貫通穴を貫通して設けられ、前記第１リード及び前記第２リードが前記第１電極及び第２電極にそれぞれ接続された、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置と、
を備えたことを特徴とする半導体発光ユニットが提供される。According to yet another aspect of the present invention,
A substrate having a through hole and a first electrode and a second electrode provided adjacent to the through hole;
The sealing resin is provided through the through hole, and the first lead and the second lead are connected to the first electrode and the second electrode, respectively. A semiconductor light emitting device according to the description;
A semiconductor light emitting unit is provided.
本発明によれば、１８０度以上の広い放射角度を有した光外部取り出し効率が改善された半導体発光装置及びそれを用いたリフレクタ内蔵型の半導体発光ユニットが提供される。 According to the present invention, there are provided a semiconductor light emitting device having a wide radiation angle of 180 degrees or more and improved light external extraction efficiency and a reflector built-in semiconductor light emitting unit using the same.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の第一の実施例にかかる半導体発光装置を表す斜視図である。すなわち、本実施例の半導体発光装置２８においては、半導体発光素子１０が、連続曲面により取り囲まれた封止樹脂２２によって封止されている。半導体発光素子１０は、封止樹脂２２内に水平方向に延在する第一リード１４の上に、ＡｕＳｎ共晶半田や銀ペーストなど（図示せず）を用いて接着されている。第二リード１６の端部は、第一リード１４の端部と対向し、第一リード１４とは反対方向に延在している。この第二リード１６と、半導体発光素子１０の一方の電極と、は、ボンディングワイヤ１２によって接続される。第一リード１４および第二リード１６は、通常の表面実装型と同様に、多数個連結されたリードフレーム状態で組み立てられ、最終的に分離することが出来るので生産性が良い。リードフレームの材料としては、例えば、ＣｕやＣｕ系合金などが使用出来る。 FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention. That is, in the semiconductor
図１には、封止樹脂の形状が上部と下部とで異なる具体例を表した。すなわち、封止樹脂２２は、上に凸な曲線を垂直軸Ａ−Ａ’の周りに回転して得られた第一回転体部１８と、下に凸な曲線を垂直軸Ａ−Ａ’の周りに回転して得られた第二回転体部２０と、から構成される。これら第一回転体部１８と第二回転体部２０との接続部の表面形状は、連続した曲面とすることが望ましいが、本発明はこれには限定されない。半導体発光素子１０、第一リード１４、第二リード１６及びボンディングワイヤ１２は、第一回転体部１８、第二回転体部２０のうちのいずれの領域に封止されていても良いし、境界面であっても良い。要は、外部環境から半導体発光素子１０を保護するとともに、発光の取り出し効率が高く、また熱による封止樹脂２２の膨張及び収縮による応力から半導体発光素子１０を保護することが大切である。
なお、第２実施例として後述するように、第一回転体部１８と第二回転体部２０は、例えば、球や楕円体を用いた同一形状であっても良い。FIG. 1 shows a specific example in which the shape of the sealing resin is different between the upper part and the lower part. That is, the sealing
As will be described later as the second embodiment, the first rotating
また、本実施例にかかる第一リード１４及び第二リード１６の形状は、封止樹脂２２の内部では水平方向に延伸する板状であり、封止樹脂２２の外側では垂直方向に延伸する板状の、Ｌ字型である。すなわち、第一リード１４及び第二リード１６は、封止樹脂２２の外側に突出し垂直方向に延伸する第一突出部１５および第二突出部１７をそれぞれ有する。第一リード１４及び第二リード１６は、Ｌ字型でなくてもよいが、第一突出部１５および第二突出部１７が実装時に外部端子と接続容易な形状を有することが望ましい。 In addition, the
封止樹脂２２の材料としては、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂が使用出来る。第一回転体部１８及び第二回転体部２０の形状を有するモールド金型に、半導体発光素子１０が接着されたリードフレームを固定し、液状の封止樹脂を注入する。ゲートすなわち樹脂の注入口の位置は、リードの端子側に設置される。後に詳述するように、ゲートをリード１４（あるいは１６）に隣接して設けることにより、樹脂２２が硬化して金型から取り出した後にゲートの部分に形成される「バリ」の影響を最小限に抑えることができる。つまり、光の取り出し面に「バリ」が形成されると、不要な散乱や吸収が生ずるおそれがあるが、リード１４（または１６）に隣接してゲートを形成すれば、このような「バリ」の影響を最小限に抑えることができる。なお、封止樹脂材料としては、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂が使用可能である。これら樹脂は、加熱硬化により、所定の形状に成形される。 As a material of the
また、半導体発光素子１０は、例えば、一辺が０．５ミリメータで高さが０．３ミリメータ程度の正方柱状とすることができ、これを封止する封止樹脂２２は、例えば、直径が１０ミリメータ程度の略球形状とすることができる。 Further, the semiconductor
第一の実施例においては、半導体発光素子１０からの放射光が、リードや埋め込み樹脂などの遮光体で遮蔽されることを大幅に低減できる効果を有する。この結果、半導体発光素子１０が本来有する指向特性を損なうことなく、１８０度以上の広い放射角度が確保できる。また、半導体発光装置２８を構成する部品は少なく、製造工程が簡素となる効果も有する。 In the first embodiment, there is an effect that the radiation light from the semiconductor
また、封止樹脂２２を構成する第一回転体部１８と第二回転体部２０の形状を違いに異なるものとすることにより、半導体発光素子１０から上方（および斜め上方）に放出される光の集光特性と、下方（および斜め下方）に放出される光の集光特性と、をそれぞれ独立に制御することができる。その結果として、半導体発光素子１０から放出される光の分布や、また半導体発光装置として要求される配光特性などに応じて、略３６０度の範囲にわたり、最適な発光強度分布を得ることができる。 Further, the light emitted from the semiconductor
さらにまた、半導体発光素子１０の周囲をほぼ同様の厚みの封止樹脂２２で覆うことにより、封止樹脂２２の熱膨張や収縮に伴う応力を半導体発光素子１０に対して等方的に作用させることができる。その結果として、半導体発光素子１０に対する熱応力の負荷を軽減し、半導体発光素子１０の劣化や故障などを抑制できる。 Furthermore, by covering the periphery of the semiconductor
次に、本発明の第二の実施例として、封止樹脂２４の形状を球とした場合の半導体発光装置について説明する。 Next, as a second embodiment of the present invention, a semiconductor light emitting device when the shape of the sealing
図２及び図３は、本発明の第二の実施例にかかる半導体発光装置２８を例示する模式である。すなわち、図２は、半導体発光装置２８の模式断面図であり、図３は、半導体発光装置２８の模式平面図である。これらの図については、図１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省略する。 2 and 3 are schematic views illustrating a semiconductor
第二の実施例においては、第一回転体部および第二回転体部は、それぞれ同一の球の半球部により構成される。つまり、封止樹脂２４は球形を有する。このようにすると、第一の実施例において得られる効果に加えて、封止樹脂２４の形状を球とすることにより、モールド金型製作が容易で、かつ指向特性など要求仕様に合わせた設計が容易となる効果がさらに得られる。 In the second embodiment, each of the first rotating body portion and the second rotating body portion is constituted by a hemispherical portion of the same sphere. That is, the sealing
次に、本実施例の半導体発光装置の製造方法について説明する。
このような半導体発光装置は、鋳型を用いたモールド法により製造できる。
図４及び図５は、本実施例の半導体発光装置の製造に用いることができる鋳型の模式平面図である。
すなわち、図４は下側の鋳型の合わせ面、図５は上側の鋳型の合わせ面をそれぞれ眺めた模式図である。Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device of this example will be described.
Such a semiconductor light emitting device can be manufactured by a molding method using a mold.
4 and 5 are schematic plan views of molds that can be used for manufacturing the semiconductor light emitting device of this embodiment.
That is, FIG. 4 is a schematic view of the lower mold mating surface, and FIG. 5 is a schematic view of the upper mold mating surface.
下側の鋳型１０２には、略半球状のキャビティＣが設けられている。そして、このキャビティＣに連通するように、凹状のリード溝１０６、１０８が設けられている。リード溝１０６、１０８には、リードフレームに接続された状態の第一リード１４及び第二リード１６が嵌入され固定される。これら以外の合わせ面は、略平坦とされている。また、上側の鋳型と位置合わせするために、図示しない嵌合凹凸部などが適宜設けられる場合もある。 The
一方、上側の鋳型１０４にも、略半球状のキャビティＣが設けられている。そして、このキャビティＣに連通するように、凹状のゲート１１０、１１２が設けられている。 On the other hand, the
図６及び図７は、これら鋳型を用いたモールド工程を説明するための断面図である。
すなわち、図６に表したように、鋳型１０２のリード溝１０６、１０８には、リードフレーム（図示せず）に接続された状態のリード１６、１４がそれぞれ嵌入され固定される。この時ね半導体発光素子１０はマウントされ、ワイヤ１２も接続された状態にある。6 and 7 are cross-sectional views for explaining a molding process using these molds.
That is, as shown in FIG. 6, the
そして、この上に鋳型１０４が位置合わせされ、合わせ面を密着させるように固定される。この時、リード１６、１４の上に、ゲート１１０、１１２が配置される。この状態において、上下の鋳型のキャビティＣが一体的に略球状の空間を形成する。そして、この球状の空間にゲート１１０、１１２が連通した状態が形成される。 Then, the
しかる後に、図６に矢印Ａで例示したように、ゲート１１０、１１２の一方から液体状態の樹脂を注入する。注入された樹脂は、キャビティＣにより形成された略球状の空間を充填する。この時、ゲート１１０、１１２の他方は、いわゆる「空気抜き」の通路として作用する。すなわち、注入された樹脂により押し出された空気は、ゲート１１０、１１２の他方を通って排出される。この時、本実施形態によれば、一対のゲート１１０、１１２が略対向して配置しているので、「空気抜き」が効率よく実施されるという効果が得られる。つまり、対向配置された一対のゲート１１０、１１２の一方から樹脂を注入した場合、他方のキャビティから空気が順次排出されながら、樹脂は球状のキャビティを片側からまんべんなく充填し、キャビティを漏れなく充填することができる。その結果として、気泡や空洞などの発生が抑制され、 Thereafter, as illustrated by an arrow A in FIG. 6, liquid resin is injected from one of the
図７は、樹脂２４が充填された状態を表す。このように樹脂を充填し、硬化させた後に、球状にモールドされた封止樹脂２４をリード１４、１６とともに鋳型１０２、１０４から取り外す。しかる後に、同図に符号Ｄ及びＥで表したゲートの部分で樹脂を切断し、球状の封止樹脂２４から突出したリード１４、１６の部分の上に残留するゲート部分の樹脂を除去する。 FIG. 7 shows a state in which the
この後、リード１４、１６をリードフレームから切断し、その突出部を適宜折り曲げて第一突出部１５、第二突出部１７を形成することにより、本実施例の半導体発光装置が完成する。 Thereafter, the
以上説明した方法によれば、ゲート１１０、１１２をリード１６、１４に隣接して設けることにより、樹脂の「バリ」などによる光の散乱や吸収の影響を最小限に抑えることができる。つまり、略球状の封止樹脂２４の表面を滑らかに形成し、光の取り出し効率を高いレベルに維持できる。
また、リード１４、１６の延伸方向に対して平行な方向に樹脂を注入することにより、注入の際の樹脂の圧力によるリード１４、１６の「曲がり」などの発生を抑制できる。また、リードの延伸方向に対して平行な方向に樹脂を注入することにより、気泡や空洞などの発生も抑制できる。According to the method described above, by providing the
Further, by injecting the resin in a direction parallel to the extending direction of the
次に、本発明の実施例にかかる半導体発光装置に用いることができる半導体発光素子の構造について説明する。 Next, the structure of the semiconductor light emitting element that can be used in the semiconductor light emitting device according to the example of the present invention will be described.
図８は、本発明の実施例にかかる半導体発光装置に用いられる半導体発光素子の構造の一例を表す模式断面図である。すなわち、同図には、半導体発光素子１０の構造の一例が例示される。
半導体発光素子１０は、活性層３２を挟んで、第一クラッド層３０及び第二クラッド層３４を含むＩｎＧａＡｌＰ系多層膜３６を有する。この多層膜３６は、図示しないＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長され、その後、ＧａＰ接着層３８を介して、ＧａＰ基板４０にウェーハ状態で接着される。この後、可視光に対して光損失の大きいＧａＡｓ基板（図示せず）が除去される。ＧａＰ基板４０は、可視光に対して、吸収は小さいので、光損失をほとんど生じることなく光を透過させ外部に放射できる。１８０度以上の広い角度にわたり、光を有効に外部に取り出す半導体発光装置のメリットを生かすために、半導体発光素子１０も広角度に光を放射することが望ましい。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a semiconductor light emitting element used in the semiconductor light emitting device according to the example of the invention. That is, the figure illustrates an example of the structure of the semiconductor
The semiconductor
このような半導体発光素子１０は、その下部電極４２をマウント面としてリードにマウントしてもよく、または上部電極４４をマウント面としてリードにマウントしてもよい。いずれの場合も、マウント面とされない上部電極４４及び下部電極４２は、光の遮蔽や吸収を低減するために、電流が効率よく注入される範囲において、小さくすることが望ましい。 Such a semiconductor
なお、ＩｎＧａＡｌＰ系多層膜３６からは、波長帯５００〜７００ナノメータの可視光が放射される。一方、ＩｎＧａＡｌＮ系化合物半導体を用いた場合には、波長帯３５０〜５００ナノメータの紫外光〜青緑色光が放射される。この場合、さらに、封止樹脂２２中に蛍光体を分散配置させることにより、半導体発光素子１０からの放射光の波長変換が可能となる。この結果、白色光や種々の波長の可視光が得られる。 The InGaAlP-based
図８に例示した半導体発光素子１０を用いて第二の実施例の半導体発光装置を試作した結果、表面実装型の半導体発光装置と比較して、ほぼ２．０倍の光外部取り出し効率が得られた。 As a result of trial manufacture of the semiconductor light-emitting device of the second embodiment using the semiconductor light-emitting
次に、前述した第二の実施例にかかる半導体発光装置が実装された半導体発光ユニットについて説明する。 Next, a semiconductor light emitting unit on which the semiconductor light emitting device according to the second embodiment described above is mounted will be described.
図９は、本発明の第二の実施例にかかる半導体発光装置を実装した半導体発光ユニットの要部構成を表す模式断面図である。
また、図１０は、この半導体発光ユニットの要部構成を表す模式平面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of a semiconductor light emitting unit in which the semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention is mounted.
FIG. 10 is a schematic plan view showing the main configuration of the semiconductor light emitting unit.
同図には、第二の実施例にかかる半導体発光装置２８が実装された半導体発光ユニットの要部構成が例示される。同図に表すように、半導体発光ユニットは、表面に絶縁体５２が形成された基板５０上に半導体発光装置２８が実装され、絶縁体５２上に形成された第一リード１４と第二リード１６とによって半導体発光装置２８が他の素子と電気的に接続されている構造を有する。 The figure illustrates the main configuration of a semiconductor light emitting unit on which the semiconductor
金属などからなる基板５０の表面には、球状の半導体発光装置２８の形状に対応して、凹部が形成されている。この凹部の表面は、鏡面状に加工され、反射率を高めるために鏡面メッキが施されたリフレクタ５８が形成されている。基板５０としては、熱伝導率が高いＣｕ、Ｃｕ−Ｗ合金、Ａｌなどを使うことができる。熱伝導率の高い材料を用いることにより、半導体発光素子１０から放出される熱の放熱性を向上させることができる。なお、絶縁性を確保するために、基板５０を樹脂やセラミックスなどの絶縁体で形成してもよい。 A concave portion is formed on the surface of the
基板５０上には、ガラスエポキシ基板や樹脂、レジストなどの絶縁体５２が設けられている。また、半導体発光装置２８の第一リード１４を電気的に接続するための第一電極５４、及び第二リード１６を電気的に接続するための第二電極５６が、それぞれ絶縁体５２の上に形成されている。半導体発光装置２８のリード第一突出部１５及び第二突出部１７は、絶縁体５２上に設けられた電極端部と導電性接着剤や、溶着や溶接または半田などにより接続される。基板５０の上に設けられた絶縁体５２、または他の絶縁基板により、半導体発光装置と他の素子とは電気的に分離される。この結果、半導体発光装置を集積させ、さらには、制御回路をも集積させた半導体発光ユニットが実現できる。第二の実施例にかかる半導体発光装置２８は、前述したように表面実装型と比較してほぼ２．０倍の光外部取り出し効率が得られている。従って、下方に放射された光が効率よくリフレクタ５８で反射されることにより、図９〜図１０に例示した半導体発光ユニットにおいても、表面実装型を用いた発光ユニットと比較して、２倍に近い光外部取り出し効率が得られる。 On the
次に、本具体例の半導体発光ユニットに実装された、本発明の第二の実施例にかかる半導体発光装置の作用について説明する。 Next, the operation of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention mounted on the semiconductor light emitting unit of this example will be described.
図１１〜図１３は、本発明の第二の実施例にかかる半導体発光装置およびこれを用いた半導体発光ユニットの作用を説明する模式断面図である。同図については、図１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省略する。なお、これらの図では、第一リード１４、第二リード１６及びボンディングワイヤ１２を省略した。 11 to 13 are schematic cross-sectional views for explaining the operation of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention and the semiconductor light emitting unit using the same. In the figure, the same elements as those described above with reference to FIG. In these drawings, the
図１１は、半導体発光素子１０が、ほぼ垂直軸Ａ−Ａ’上でかつ、球の中心よりも上方（基板５０表面より距離Ｄ１だけ上方）に位置する場合における代表的光線を例示する。半導体発光素子１０から上方に向かう光Ｌ１及びＬ２は、封止樹脂２４の表面における、屈折率差により屈折が生じるものの、光は外部に有効に取り出せる。なお、エポキシ系樹脂の屈折率は約１．５である。水平方向へ向かう光Ｌ３は封止樹脂２４の外部に取り出せるものの、図に例示されるように、すべてが有効利用できるとは限らない。また、斜め下方に向かう光でリフレクタ５８に入射しない光の一部は、封止樹脂２４と空気の界面において、全反射を生じて、複雑な放射となることがある。 FIG. 11 illustrates a typical light beam when the semiconductor
リフレクタ５８に入射した光は反射されて、Ｌ４およびＬ５に例示される光路をたどり、有効に外部に取り出すことができる。すなわち、基板５０と半導体発光素子１０との距離Ｄ１がゼロでなくとも、光取り出し効率の向上が可能である。 The light that has entered the
図１２は、半導体発光素子１０が、ほぼ球の中心に位置する場合の作用を説明するための模式断面図である。発光中心が、球の中心と一致すれば、上方への光は、ほとんど屈折されることなく外部へ放射され、下方への光もリフレクタ５８で反射されて、ほとんど屈折されることなく外部に放射される。従って、指向特性は、半導体発光素子１０が本来有する指向特性に近くなり、発光ユニットまたはシステムへの応用が極めて容易となる。光の損失は、ほぼ第一リード１４及び第二リード１６における吸収だけに抑えられる。 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation when the semiconductor
図１３は、半導体発光素子１０が、基板５０の表面から距離Ｄ２だけ、下方に位置する場合の作用を説明するための模式断面図である。 FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation when the semiconductor
上方に向かう光Ｇ１及びＧ２は、屈折率差により屈折を生じるがほぼ有効に光を外部に取り出せる。水平方向へ向かい、リフレクタ５８に入射する光Ｇ３は、反射された後、上方に放射される。また、下方へ向かう光Ｇ４も、リフレクタによる反射後、上方へ放射され取り出すことができる。指向特性は、半導体発光素子１０が、本来有するパターンとは異なり、距離Ｄ２に依存して変化するものの、外部には、光が有効に取り出しうる。また、図１２に例示されたほぼ球の中心に発光中心がある場合には、反射光が半導体発光素子１０の付近に集中する可能性がある。しかし、図１３で例示される例においては、反射光が発光中心すなわち半導体発光素子１０には集中しにくいので、その影響を受けない効果がある。 The upwardly directed light beams G1 and G2 are refracted due to the difference in refractive index, but light can be extracted almost effectively. The light G3 that goes in the horizontal direction and enters the
本実施形態においては、半導体発光素子１０を、封止樹脂２４の外部表面に極めて接近させた場合には、封止効果が減少したり、膨張・収縮による応力集中などの影響が現れることがあるが、そのような場合を除けば、用途に応じて、半導体発光素子１０の位置を選択できる。多くの場合に、半導体発光素子１０を取り囲む封止樹脂の厚みを半導体発光素子１０のチップ厚み程度以上とすれば、信頼性の問題が生じる可能性は極めて少ない。 In the present embodiment, when the semiconductor
また、半導体発光素子が封止樹脂の垂直軸から離れると、光度はほぼ維持されたまま指向特性の非対称性が強まる。従って、用途に応じて、半導体発光素子の位置を調整することができる。 Further, when the semiconductor light emitting element is separated from the vertical axis of the sealing resin, the asymmetry of the directivity is increased while the luminous intensity is substantially maintained. Therefore, the position of the semiconductor light emitting element can be adjusted according to the application.
以上、図１１〜図１３を参照しつつ説明したように、広い角度で光を放射する半導体発光装置からの放射光の一部を、基板の凹部に設けたリフレクタで反射させることにより、放射光のうち無効となる部分を低減し、外部光取り出し効率が改善された半導体発光ユニットが可能となる。 As described above with reference to FIGS. 11 to 13, the radiated light is reflected by reflecting a part of the radiated light from the semiconductor light emitting device that emits light at a wide angle by the reflector provided in the concave portion of the substrate. Among these, the ineffective portion is reduced, and a semiconductor light emitting unit with improved external light extraction efficiency becomes possible.
また、本実施形態によれば、半導体発光装置を高い密度で集積させた半導体発光ユニットを実現できる。
図１４は、本実施形態の半導体発光ユニットの模式平面図である。
本実施形態の半導体発光装置２８は、上方から眺めた時に、略円形であり、リードの接続部分もコンパクトであるので、極めて高い密度で集積化させることが可能である。同図に例示した如く、基板５０の上に、半導体発光装置２８を千鳥格子状に配置し、その間隔を極めて小さくすることができる。その結果として、発光輝度が極めて高い半導体発光ユニットを実現できる。このような高い輝度の半導体発光ユニットは、例えば、自動車のストップランプなど、各種の用途に用いて好適である。
なお、本発明においては、半導体発光装置２８の配置は千鳥格子状には限定されず、正
図１５は、本発明の第三の実施例にかかる半導体発光装置２８および半導体発光ユニットの要部構成を表す模式断面図である。同図については、図１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省略する。In addition, according to the present embodiment, a semiconductor light emitting unit in which semiconductor light emitting devices are integrated at a high density can be realized.
FIG. 14 is a schematic plan view of the semiconductor light emitting unit of the present embodiment.
The semiconductor
In the present invention, the arrangement of the semiconductor
本具体例の場合、第一回転体部１８は、半球であり、第二回転体部２０は、半楕円体である。半導体発光素子１０は、基板５０のほぼ表面の高さの位置に設けられている。上方への光Ｋ１及びＫ２は、図１２とほぼ同一の放射となる。一方、下方へ向かう光Ｋ４及びＫ５は、楕円体曲面状のリフレクタ６０で反射されるが、半導体発光素子１０の位置に戻ることなく、封止樹脂表面から外部に放射される。この結果、発光中心が、第一回転体部が構成する球の中心にありながら、反射光が発光中心の影響を受けずに外部へ有効に放射される。また、第二回転体部は楕円であるため、高さを低減した薄型の半導体発光装置および半導体発光ユニットが実現出来る。 In this specific example, the first
次に、半導体発光素子１０を下方に向けて半導体発光装置２８を実装した半導体発光ユニットについて説明する。
図１６は、本発明の第二の実施例にかかる半導体発光装置が実装された他の半導体発光ユニットの要部構成を表す模式断面図である。
また、図１７は、この半導体発光ユニットの要部を上方から眺めた模式図である。これらの図についても、図１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省略する。Next, a semiconductor light emitting unit in which the semiconductor
FIG. 16: is a schematic cross section showing the principal part structure of the other semiconductor light-emitting unit with which the semiconductor light-emitting device concerning the 2nd Example of this invention was mounted.
FIG. 17 is a schematic view of the main part of the semiconductor light emitting unit as viewed from above. Also in these drawings, the same elements as those described above with reference to FIG.
すなわち、本具体例においては、半導体発光装置２８が、半導体発光素子１０を下方に向けて、半導体発光ユニットに取り付けられている。
このようにすると、前述した第一の実施例にかかる半導体発光ユニットとは異なる
において得られる効果に加えて、さらなる効果が得られる。すなわち、この構造において配光分布が得られる。従って、すでに半導体発光素子の配光特性やモールド位置が決まっている場合に、半導体発光装置２８の上下を逆にすることにより、指向特性を変化させることが可能となる。That is, in this specific example, the semiconductor
If it does in this way, in addition to the effect acquired in different from the semiconductor light-emitting unit concerning the 1st example mentioned above, the further effect will be acquired. That is, a light distribution is obtained in this structure. Therefore, when the light distribution characteristics and mold position of the semiconductor light emitting element are already determined, the directivity can be changed by turning the semiconductor
次に、本発明の第四の実施例として、封止樹脂の形状を“ラグビーボール”形状とした場合の半導体発光装置について説明する。 Next, as a fourth embodiment of the present invention, a semiconductor light emitting device in which the shape of the sealing resin is a “rugby ball” shape will be described.
図１８は、本発明の第四の実施例にかかる半導体発光装置を表す模式断面図である。
また、図１９は、この半導体発光装置の模式平面図である。これらの図については、図１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省略する。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic plan view of the semiconductor light emitting device. In these figures, elements similar to those described above with reference to FIG.
本実施例における封止樹脂２６の形状は、楕円曲線を水平軸Ｂ−Ｂ’の周りに回転した“ラグビーボール”形状である。このようにすると、前述した第一の実施例にかかる半導体発光装置において得られる効果に加えて、さらなる効果が得られる。すなわち、薄型にできるとともに、平面サイズ（すなわち幅）を小型化できて、発光ユニットの高密度化に有効となる。 The shape of the sealing
図２０は、本発明の第五の実施例にかかる半導体発光装置を表す模式断面図である。
また、図２１は、この半導体発光装置の模式平面図である。
すなわち、本実施例においては、第一リード１４と第二リード１６のうちの封止樹脂２４から突出した部分１５、１７が、ほぼ直線状に延伸している。すなわち、第一突出部１５、第二突出部１７がＬ字状に折り曲げられていない。FIG. 20 is a schematic sectional view showing a semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a schematic plan view of the semiconductor light emitting device.
That is, in the present embodiment, the
このようにしても、第一リード１４と第二リード１６のそれぞれに電気的な接続を形成することは容易である。
図２２は、本実施例の半導体発光装置を搭載した半導体発光ユニットの一例を表す模式図である。このように、略直線状に延伸した第一突出部１５、第二突出部１７を、第一電極５４、第二電極５６に導電性接着剤や半田、溶着あるいは溶接などの方法により接続することができる。
図２３は、本発明の第五の実施例にかかる半導体発光ユニットを表す模式断面図である。同図については、図１乃至図２２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省略する。
本実施例においては、基板５０が薄く形成され、貫通穴が設けられている。そして、半導体発光装置２８は、基板５０の貫通穴を貫通してその上下に露出している。半導体発光素子１０から放出された光は、封止樹脂２４を透過し、同図に矢印で例示した如く基板５０の上面側と下面側に向けてそれぞれ放出される。つまり、薄型基板を用いて、いわゆる「両面発光型」の半導体発光ユニットが実現できる。薄板状の両面発光型の半導体発光ユニットは、単なる照明やバックライトなどの用途のみならず、従来なかった新規なディスプレイや表示などの各種の用途に用いることが可能である。Even in this case, it is easy to form an electrical connection to each of the
FIG. 22 is a schematic diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting unit on which the semiconductor light emitting device of this example is mounted. In this way, the first projecting
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting unit according to the fifth embodiment of the present invention. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 22 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
例えば、半導体発光素子としては、ＩｎＧａＡｌＰ系やＩｎＧａＡｌＮ系に限定されず、各種の化合物半導体を用いたものでよい。放射光に関しても、広く紫外光〜可視光にわたり、かつ蛍光体により波長変換されたものであっても良い。 For example, the semiconductor light emitting element is not limited to an InGaAlP system or an InGaAlN system, but may be one using various compound semiconductors. The emitted light may also be a wide range of ultraviolet light to visible light and wavelength-converted by a phosphor.
その他、半導体発光装置及び半導体発光ユニットを構成する、半導体発光素子、封止樹脂、蛍光体、リード、基板、リフレクタ、電極、絶縁体などの各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。 In addition, regarding the shape, size, material, arrangement relation, etc. of each element such as a semiconductor light emitting element, a sealing resin, a phosphor, a lead, a substrate, a reflector, an electrode, and an insulator constituting a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting unit Even if a trader adds various design changes, it is included in the scope of the present invention as long as it has the gist of the present invention.
１０ 半導体発光素子
１２ ボンディングワイヤ
１４ 第一リード
１５ 第一突出部
１６ 第二リード
１７ 第二突出部
１８ 第一回転体部
２０ 第二回転体部
２２ 封止樹脂
２４ 封止樹脂
２６ 封止樹脂
２８ 半導体発光装置
３０ 第一クラッド層
３２ 活性層
３４ 第二クラッド層
３６ ＩｎＧａＡｌＰ系多層膜
３８ ＧａＰ接着層
４０ ＧａＰ基板
４２ 下部電極
４４ 上部電極
５０ 基板
５２ 絶縁体
５４ 第一電極
５６ 第二電極
５８ リフレクタ
６０ リフレクタDESCRIPTION OF
Claims (5)
Translated fromJapanese前記第１リードの上にマウントされた半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の第１の電極と、前記第２リードと、を接続するボンディングワイヤと、
前記半導体発光素子から放出される光を透過させる材料からなり、前記半導体発光素子と、前記第１リードの一部と、前記第２リードの一部と、前記ボンディングワイヤと、を封止し、連続曲面により取り囲まれた封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。A first lead and a second lead, the ends of which are opposed to each other and extending in substantially opposite directions;
A semiconductor light emitting device mounted on the first lead;
A bonding wire connecting the first electrode of the semiconductor light emitting element and the second lead;
It is made of a material that transmits light emitted from the semiconductor light emitting element, and seals the semiconductor light emitting element, a part of the first lead, a part of the second lead, and the bonding wire. A sealing resin surrounded by a continuous curved surface;
A semiconductor light emitting device comprising:
前記半導体発光素子は、前記略球状のほぼ中心に設けられたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。The sealing resin is substantially spherical,
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is provided at a substantially center of the substantially spherical shape.
前記封止樹脂の少なくとも一部が前記凹部に収容され、前記第１リード及び前記第２リードが前記第１電極及び第２電極にそれぞれ接続された、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置と、
を備えたことを特徴とする半導体発光ユニット。A substrate having a recess, and a first electrode and a second electrode provided adjacent to the recess,
At least one part of the said sealing resin is accommodated in the said recessed part, The said 1st lead and the said 2nd lead are each connected to the said 1st electrode and the 2nd electrode, The any one of Claims 1-3 A semiconductor light emitting device according to the description;
A semiconductor light-emitting unit comprising:
前記封止樹脂が前記貫通穴を貫通して設けられ、前記第１リード及び前記第２リードが前記第１電極及び第２電極にそれぞれ接続された、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置と、
を備えたことを特徴とする半導体発光ユニット。
A substrate having a through hole and a first electrode and a second electrode provided adjacent to the through hole;
The sealing resin is provided through the through hole, and the first lead and the second lead are connected to the first electrode and the second electrode, respectively. A semiconductor light emitting device according to the description;
A semiconductor light-emitting unit comprising:
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