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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtemissionschip, der einen Bauelementchip beinhaltet, in dem eine Lichtemissionsschicht ausgebildet ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Lichtemissionsbauelemente einschließlich Lichtemissionsdioden (LED), Laserdioden (LD) usw. wurden zur praktischen Anwendung gebracht. Diese Lichtemissionsbauelemente beinhalten üblicherweise einen Lichtemissionschip mit einem Bauelementchip, in dem eine Lichtemissionsschicht ausgebildet ist, die durch Anlegen einer Spannung Licht emittiert. Bei der Herstellung dieses Bauelementchips wird zunächst eine epitaktische Schicht (Kristallschicht) als die Lichtemissionsschicht in den jeweiligen Bereichen, die durch geplante Trennlinien in einer Gitteranordnung abgeteilt sind, auf einer Basis für Kristallwachstum aufgewachsen. Danach wird die Basis für das Kristallwachstum entlang der geplanten Trennlinien getrennt, um in einzelne Stücke geteilt zu werden. Dadurch werden die Bauelementchips für einzelne Lichtemissionschips ausgebildet.
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Bei dem Lichtemissionschip wird bei einem Bauelementchip, in dem die Lichtemissionsschicht, die grünes oder blaues Licht emittiert, eine auf InGaN basierende Materialschicht ist, allgemein Saphir als die Basis für das Kristallwachstum verwendet und werden eine n-Leitende GaN-Halbleiterschicht, eine InGaN-Lichtemissionsschicht und eine p-leitende GaN-Halbleiterschicht aufeinanderfolgend epitaktisch über diese Saphirbasis aufgewachsen. Ferner wird sowohl für die n-leitende GaN-Halbleiterschicht als auch für die p-leitende GaN-Halbleiterschicht eine äußere Anschlusselektrode ausgebildet.
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Eine Lichtemissionsdiode wird ausgebildet, indem die hintere Oberflächenseite (Saphirbasisseite) dieses Bauelementchips an einem Leitungsrahmen befestigt wird und die vordere Oberflächenseite (Lichtemissionsschichtseite) des Bauelementchips mit einem Linsenelement abgedeckt wird. Für eine solche Lichtemissionsdiode wird eine Erhöhung der Leuchtkraft als eine wichtige Herausforderung angesehen und wurden zuvor verschiedene Verfahren zum Erhöhen der Lichtauskopplungseffizienz vorgeschlagen (siehe z.B. das offengelegte
japanische Patent Nr. Hei 4-10670 ).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Licht, das in der Lichtemissionsschicht durch Anlegen einer Spannung erzeugt wird, wird hauptsächlich von zwei Hauptoberflächen (vordere Oberfläche und hintere Oberfläche) einer Schichtanordnung emittiert, welche die Lichtemissionsschicht beinhaltet. Zum Beispiel wird das von der vorderen Oberfläche der Schichtanordnung (Hauptoberfläche an der Linsenelementseite) emittierte Licht über das Linsenelement usw. zu der Außenseite der Lichtemissionsdiode ausgekoppelt. Indessen pflanzt sich das von der hinteren Oberfläche der Schichtanordnung (Hauptoberfläche an der Saphirbasisseite) emittierte Licht in der Saphirbasis fort und wird ein Teil desselben an der Grenzfläche zwischen der Saphirbasis und dem Leitungsrahmen usw. reflektiert, so dass es zu der Schichtanordnung zurückgeführt wird.
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Zum Beispiel ist, wenn eine dünne Saphirbasis für den Bauelementchip zum Zweck der Verbesserung der Bearbeitbarkeit beim Schneiden usw. verwendet wird, der Abstand zwischen der hinteren Oberfläche der Schichtanordnung und der Grenzfläche zwischen der Saphirbasis und dem Leitungsrahmen gering. In diesem Fall ist der Anteil von an der Grenzfläche zwischen der Saphirbasis und dem Leitungsrahmen reflektiertem Licht, das zu der Schichtanordnung zurückgeführt wird, höher als wenn die Saphirbasis dick ist. Die Schichtanordnung absorbiert Licht. Deshalb ist die Lichtauskopplungseffizienz der Lichtemissionsdiode geringer, wenn der Anteil des Lichts, das zu der Schichtanordnung zurückgeführt wird, wie oben höher ist.
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Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Lichtemissionschip mit einem neuen Aufbau bereitzustellen, der eine Erhöhung der Lichtauskopplungseffizienz ermöglicht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lichtemissionschip bereitgestellt, der beinhaltet: einen Bauelementchip, der eine Basis und eine Lichtemissionsschicht, die über eine vordere Oberfläche der Basis ausgebildet ist, beinhaltet, und ein transparentes Element (lichtdurchlässiges Element), das an einer hinteren Oberfläche der Basis mit einem transparenten Harz (lichtdurchlässigen Harz), das für von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht durchlässig ist, angebracht ist. Das transparente Element ist aus einem Material ausgebildet, das für von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht durchlässig ist und einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als die Basis.
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Gemäß diesem Aufbau kann, da das transparente Element, das für von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht durchlässig ist, mit der hinteren Oberfläche der Basis des Bauelementchips verbunden ist, der Anteil von an der hinteren Oberfläche der Basis reflektiertem Licht, das zu der Lichtemissionsschicht zurückgeführt wird, auf einen geringen Anteil unterdrückt werden und der Anteil von Licht, das aus der Seitenoberfläche der Basis und des transparenten Elements austritt, vergrößert werden. Zusätzlich kann, da das transparente Element aus einem Material ausgebildet ist, dessen Brechungsindex niedriger ist als der der Basis, der Brechungswinkel von Licht, das auf das transparente Element einfällt und gebrochen wird, größer eingestellt werden, als der Einfallswinkel von Licht, das durch die Basis zu dem transparenten Element transmittiert wird. Deswegen kann die Fortpflanzungsrichtung des Lichts, das auf das transparente Element einfällt und gebrochen wird, auf eine solche Richtung eingestellt werden, dass der Anteil von Licht, das aus dem transparenten Element austritt, vergrößert wird. Daher kann der Anteil von Licht, das wegen Reflexion zu der Lichtemissionsschicht zurückgeführt wird, auf einen geringen Anteil unterdrückt und die Lichtauskopplungseffizienz erhöht werden. Ferner kann, sogar wenn die Basis dünn ausgebildet ist, reflektiertes Licht entsprechend der Dicke des transparenten Elements an einer Position außerhalb der Lichtemissionsschicht zum Einfallen gebracht werden. Deshalb kann eine dünne Basis verwendet werden, ohne die Lichtauskopplungseffizienz zu verringern, und eine hohe Bearbeitbarkeit, die auf die dünne Basis für das Kristallwachstum zurückzuführen ist, beibehalten werden.
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Vorzugsweise ist die Basis des Bauelementchips Saphir und kann die Lichtemissionsschicht aus einer GaN-Halbleiterschicht ausgebildet sein. Gemäß diesem Aufbau kann die Lichtauskopplungseffizienz bei einem Lichtemissionschip, der blaues oder grünes Licht emittiert, erhöht werden.
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Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, diese zu verwirklichen, werden offenkundiger werden und die Erfindung selbst wird am besten verstanden werden, indem die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, studiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Aufbaubeispiel einer Lichtemissionsdiode gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
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2 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zeigt, wie Licht bei der Lichtemissionsdiode gemäß der ersten Ausführungsform emittiert wird;
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3 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zeigt, wie Licht bei einer Lichtemissionsdiode gemäß einer Vergleichsstruktur emittiert wird;
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4A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Aufbaubeispiel einer Lichtemissionsdiode gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
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4B ist eine schematische Schnittdarstellung der Lichtemissionsdiode gemäß der zweiten Ausführungsform;
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5A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Arbeitsbeispiels und von Vergleichsbeispielen 1 und 2; und
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5B ist ein Graph, der ein Messergebnis der gesamten Strahlungsleistung des Arbeitsbeispiels und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Aufbaubeispiel einer Lichtemissionsdiode gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zeigt, wie Licht von einem Lichtemissionschip der Lichtemissionsdiode gemäß der ersten Ausführungsform emittiert wird. Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet eine Lichtemissionsdiode 1 einen Leitungsrahmen 11, der als eine Basiskomponente dient, und einen Lichtemissionschip 12, der durch den Leitungsrahmen 11 gehalten und befestigt ist.
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Der Leitungsrahmen 11 ist aus einem Material, wie z.B. einem Metall, in einer Rundsäulenform ausgebildet und zwei Leitungselemente 111a und 111b mit elektrischer Leitfähigkeit sind an der Seite der hinteren Oberfläche, die einer Bodenoberfläche entspricht, vorgesehen. Die Leitungselemente 111a und 111b sind voneinander isoliert und wirken jeweils als die Anode und die Kathode der Lichtemissionsdiode 1. Die Leitungselemente 111a und 111b sind durch eine Verkabelung (nicht gezeigt) oder dergleichen mit einer äußeren Leistungszuführeinrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
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An einer vorderen Oberfläche 11a, die der anderen Bodenoberfläche des Leitungsrahmens 11 entspricht, sind zwei von einander isolierte Verbindungsanschlüsse 112a und 112b mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet. Der Verbindungsanschluss 112a ist innerhalb des Leitungsrahmens 11 mit dem Leitungselement 111a verbunden. Der Verbindungsanschluss 112b ist innerhalb des Leitungsrahmens 11 mit dem Leitungselement 111b verbunden. Deshalb entsprechen die Potenziale der Verbindungsanschlüsse 112a und 112b jeweils den Potenzialen der Leitungselemente 111a und 111b.
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Der Lichtemissionschip 12 ist an der vorderen Oberfläche 11a des Leitungsrahmens 11 und zwischen dem Verbindungsanschluss 112a und dem Verbindungsanschluss 112b angeordnet. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Lichtemissionschip 12 einen Bauelementchip 14 und ein transparentes Element 15, das mit einem transparenten Harz 16 mit einer hinteren Oberfläche 14b dieses Bauelementchips 14 verbunden ist, auf. Der Bauelementchip 14 beinhaltet eine Saphirbasis 141 mit einer rechteckigen Form als Flächenform und eine Schichtanordnung 142, die an einer vorderen Oberfläche 141a der Saphirbasis 141 vorgesehen ist. Die Schichtanordnung 142 beinhaltet mehrere durch Verwendung von auf GaN basierenden Halbleitermaterialien ausgebildete Halbleiterschichten (GaN-Halbleiterschichten).
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Die Schichtanordnung 142 ist durch aufeinanderfolgendes epitaktisches Aufwachsen einer n-leitenden Halbleiterschicht (z.B. einer n-leitenden GaN-Schicht), in der Elektronen die Majoritätsladungsträger sind, einer Halbleiterschicht (z.B. einer InGaN-Schicht), die als eine Lichtemissionsschicht dient, und einer p-leitenden Halbleiterschicht (z.B. einer p-leitenden GaN-Schicht), in der Löcher die Majoritätsladungsträger sind, ausgebildet. Ferner sind an der Saphirbasis 141 zwei Elektroden (nicht gezeigt) ausgebildet, die jeweils mit der n-leitenden Halbleiterschicht und der p-leitenden Halbleiterschicht verbunden sind und eine Spannung an die Schichtanordnung 142 anlegen. Diese Elektroden können in der Schichtanordnung 142 beinhaltet sein.
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Das transparente Element 15 ist aus einem Material ausgebildet, das für von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht durchlässig ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das transparente Element 15 aus Glas (z.B. Kalknatronglas oder Borsilikatglas) als einem Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als die Saphirbasis 141 ausgebildet. Als Brechungsindex der Saphirbasis 141 kann z.B. 1,7 genannt werden. Als Brechungsindex des Glases kann z.B. 1,5 genannt werden. Falls eine Basis aus einem anderen Material als die Saphirbasis 141 bei dem Bauelementchip 14 ausgebildet ist, ist das transparente Element 15 aus einem Material mit einem Brechungsindex, der niedriger ist als der der Basis, ausgebildet. Die Fläche einer vorderen Oberfläche 15a des transparenten Elements 15 ist größer als die einer hinteren Oberfläche 141b der Saphirbasis 141. Ferner weist das transparente Element 15 vorzugsweise eine Dicke auf, die jener der Saphirbasis 141 entspricht oder größer als diese ist. Das transparente Harz 16 ist aus einem Harzmaterial, wie z.B. einem Chipbondmittel, ausgebildet, das für von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht durchlässig ist. Dieses ist an der gesamten hinteren Oberfläche 14b des Bauelementchips 14 vorgesehen und haftet die hintere Oberfläche 14b des Bauelementchips 14 an die vordere Oberfläche 15a des transparenten Elements 15 an.
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Die an dem Leitungsrahmen 11 vorgesehenen zwei Verbindungsanschlüsse 112a und 112b sind jeweils durch Leitungsdrähte 17a und 17b mit elektrischer Leitfähigkeit mit den zwei Elektroden des Lichtemissionschips 12 verbunden. Deshalb wird die Spannung der mit den Leitungselementen 111a und 111b verbundenen Leistungszuführeinrichtung an die Schichtanordnung 142 angelegt. Wenn die Spannung an die Schichtanordnung 142 angelegt wird, fließen Elektronen von der n-leitenden Halbleiterschicht in die Halbleiterschicht, die als die Lichtemissionsschicht dient, und fließen Löcher von der p-leitenden Halbleiterschicht in diese. Als Folge tritt die Rekombination der Elektronen und der Löcher in der Halbleiterschicht auf, die als die Lichtemissionsschicht dient, und wird Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge emittiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, da die Halbleiterschicht, die als die Lichtemissionsschicht dient, durch Verwendung eines auf GaN basierenden Halbleitermaterials ausgebildet ist, blaues oder grünes Licht, das der Bandlücke des auf GaN basierenden Halbleitermaterials entspricht, emittiert.
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Ein kuppelförmiges Linsenelement 18, das die Seite einer vorderen Oberfläche 14a des Bauelementchips 14 abdeckt, ist an dem Umfangsrand der Seite der vorderen Oberfläche 11a des Leitungsrahmens 11 angebracht. Das Linsenelement 18 ist aus einem Material, wie z.B. einem Harz, ausgebildet, das einen vorgegebenen Brechungsindex aufweist und das von der Schichtanordnung 142 des Bauelementchips 14 emittierte Licht bricht, um das Licht entlang vorgegebener Richtungen zu der Außenseite der Lichtemissionsdiode 1 zu führen. Auf diese Weise wird das von dem Bauelementchip 14 emittierte Licht durch das Linsenelement 18 zu der Außenseite der Lichtemissionsdiode 1 ausgekoppelt.
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Als nächstes wird ein Leuchtkraftverbesserungseffekt durch die Lichtemissionsdiode 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf eine Lichtemissionsdiode gemäß einer Vergleichsstruktur der 3 beschrieben. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung, die zeigt, wie Licht von einem Lichtemissionschip der Lichtemissionsdiode gemäß der Vergleichsstruktur emittiert wird, um einen Vergleich mit der ersten Ausführungsform zu ermöglichen. Die Lichtemissionsdiode gemäß der Vergleichsstruktur weist einen gemeinsamen Aufbau mit der Lichtemissionsdiode 1 gemäß der ersten Ausführungsform auf, außer dass das transparente Element unterschiedlich ist. Speziell ist ein transparentes Element 25 gemäß der Vergleichsstruktur aus einem Material ausgebildet, das einen höheren Brechungsindex als eine Saphirbasis 241 aufweist. Ferner ist ein Bauelementchip 24, der die Saphirbasis 241, die eine rechteckige Form als Flächenform aufweist, und eine an einer vorderen Oberfläche 241a der Saphirbasis 241 vorgesehene Schichtanordnung 242 beinhaltet, durch ein transparentes Harz 26 mit dem transparenten Element 25 verbunden.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird bei der Lichtemissionsdiode 1 gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 1) Licht, das in der Halbleiterschicht, die als die Lichtemissionsschicht dient, erzeugt wird, hauptsächlich von einer vorderen Oberfläche 142a der Schichtanordnung 142 (d.h. der vorderen Oberfläche 14a des Bauelementchips 14) und einer hinteren Oberfläche 142b emittiert. Das von der vorderen Oberfläche 142a der Schichtanordnung 142 emittierte Licht (d.h. ein optischer Weg A1) wird durch das Linsenelement 18 (siehe 1) usw. zu der Außenseite der Lichtemissionsdiode 1 ausgekoppelt, wie oben beschrieben wurde. Andererseits fällt z.B. Licht, das von der hinteren Oberfläche 142b der Schichtanordnung 142 emittiert wird und sich entlang eines optischen Wegs A2 fortpflanzt, mit einem Einfallswinkel α auf die hintere Oberfläche 14b des Bauelementchips 14 ein, welche die Grenzfläche zwischen der Saphirbasis 141 und dem transparenten Element 15 ist, und wird durch das transparente Element 15 transmittiert (optischer Weg A3). Da der Brechungsindex des transparenten Elements 15 niedriger ist als der der Saphirbasis 141, wird das sich entlang des optischen Wegs A3 fortpflanzende Licht gebrochen, wenn es auf das transparente Element 15 einfällt, und ist ein Brechungswinkel β desselben größer als der Einfallwinkel α des optischen Wegs A2. Daher liegt die Fortpflanzungsrichtung des Lichts, das sich entlang des optischen Wegs A3 fortpflanzt, verglichen mit dem Licht, das sich entlang des optischen Wegs A2 fortpflanzt, näher zu der horizontalen Richtung in 2 und fällt das Licht, das sich entlang des optischen Wegs A3 fortpflanzt, auf eine Seitenoberfläche des transparenten Elements 15 ein, so dass es nach außen emittiert wird.
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Im Gegensatz dazu weist, wie in 3 gezeigt ist, obwohl die optischen Wege B1 und B2 eines Lichtemissionschips 22 gemäß der Vergleichsstruktur die gleichen sind wie die optischen Wege A1 und A2 des Lichtemissionschips 12 gemäß der ersten Ausführungsform und die jeweiligen Einfallswinkel α der optischen Wege B2 und A2 auch die gleichen sind, Licht, das durch das transparente Element 25 transmittiert wird und sich entlang eines optischen Wegs B3 fortpflanzt, eine Fortpflanzungsrichtung auf, die von der des Lichts, das sich bei der ersten Ausführungsform entlang des optischen Wegs A3 fortpflanzt, unterschiedlich ist. Speziell ist ein Brechungswinkel γ des Lichts, das sich entlang des optischen Wegs B3 fortpflanzt, kleiner als der Einfallswinkel α des optischen Wegs B2 und kleiner als der Brechungswinkel β des optischen Wegs A3 bei der ersten Ausführungsform. Deshalb liegt die Fortpflanzungsrichtung des Lichts, das sich entlang des optischen Wegs B3 fortpflanzt, verglichen mit dem Licht, das sich entlang des optischen Wegs B2 fortpflanzt, näher zu der vertikalen Richtung in 3. Das Licht, das sich entlang des optischen Wegs B3 fortpflanzt, wird an der vorderen Oberfläche 11a des Leitungsrahmens 11 reflektiert (optischer Weg B4) und fällt auf die Saphirbasis 241 des Bauelementchips 24 ein (optischer Weg B5). Das Licht, das sich entlang des optischen Wegs B5 fortpflanzt, wird durch die Saphirbasis 241 transmittiert und fällt dann auf die Schichtanordnung 242 ein, so dass es absorbiert wird. Daher kann das Licht nicht zu der Außenseite ausgekoppelt werden.
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Wie oben beschrieben wurde, ist bei der Lichtemissionsdiode 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Brechungsindex des transparenten Elements 15 niedriger als der der Saphirbasis 141 und kann daher Licht, das von der Schichtanordnung 142 emittiert wird und sich wie entlang des optischen Wegs A2 fortpflanzt, durch das transparente Element 15 gebrochen werden, so dass es sich wie entlang des optischen Wegs A3 fortpflanzt und zu der Außenseite ausgekoppelt wird. Deshalb kann für das Licht, das sich wie entlang des optischen Wegs A2 fortpflanzt, der Anteil von Licht, das an der vorderen Oberfläche 11a des Leitungsrahmens 11 reflektiert wird, so dass es zu der Schichtanordnung 142 zurückgeführt wird, verglichen mit dem Licht, das sich wie entlang des optischen Wegs B2 bei der Vergleichsstruktur fortpflanzt, auf einen geringen Anteil unterdrückt werden. Deswegen kann der Anteil von Licht, das aus dem transparenten Element 15 austritt, erhöht werden. Daher kann die Lichtauskopplungseffizienz erhöht und eine Verbesserung der Leuchtkraft erzielt werden.
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Die Saphirbasis ist hart und nicht einfach zu bearbeiten und deshalb wird vorzugsweise eine dünne Saphirbasis verwendet, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern. Bei der oben beschriebenen Lichtemissionsdiode 1 kann die Lichtauskopplungseffizienz durch das transparente Element 15 hoch gehalten werden, sogar wenn die Dicke der Saphirbasis 141 verringert wird. Das heißt, es besteht keine Notwendigkeit, die Dicke der Saphirbasis 141 zu vergrößern, um die Lichtauskopplungseffizienz beizubehalten, wobei die Bearbeitbarkeit verloren ginge.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine zweite Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform sind mit der ersten Ausführungsform gemeinsame Teilelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und wird eine Beschreibung derselben weggelassen. 4A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Aufbaubeispiel einer Lichtemissionsdiode gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt und 4B ist eine schematische Schnittdarstellung der Lichtemissionsdiode gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, wird eine Lichtemissionsdiode 3 gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten, indem der Lichtemissionschip 12 an einer Anbringoberfläche 32 gehalten und befestigt wird, die an einer Bodenoberfläche in einer Aussparung 31 einer Verpackung 30 ausgebildet ist. An der Anbringoberfläche 32 sind zwei voneinander isolierte Verbindungselektroden 32a und 32b mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet.
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Der Lichtemissionschip 12 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet den Bauelementchip 14 und das transparente Element 15, die wie bei dem Lichtemissionschip 12 gemäß der ersten Ausführungsform durch das transparente Harz 16 verbunden sind, und ist so befestigt, dass dessen vertikale Richtung gegenüber der ersten Ausführungsform umgekehrt ist. Elektroden (nicht gezeigt), die bei der zweiten Ausführungsform an der vorderen Oberfläche 14a des Bauelementchips 14 vorgesehen sind, sind als vorsprungsförmige Anschlüsse ausgebildet, die als Höcker bezeichnet werden. Diese sind durch das Halten und Befestigen der vorderen Oberfläche 14a des Bauelementchips 14 an der Anbringoberfläche 32 mit den Verbindungsanschlüssen 32a und 32b verbunden, so dass der Lichtemissionschip 12 durch Flip-Chip-Anbringung angebracht ist.
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Als nächstes wird ein Experiment beschrieben, das durchgeführt wurde, um den Leuchtkraftverbesserungseffekt der Lichtemissionsdioden gemäß den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen zu überprüfen. Bei diesem Experiment wurde eine Lichtemissionsdiode 5 mit einem in 5A gezeigten Aufbau als ein Arbeitsbeispiel und Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellt. Die Lichtemissionsdiode 5 wurde mit einer Anbringplatine 51, einem transparenten Element 55, das mit der Anbringplatine 51 mit einem dazwischenliegenden transparenten Harz (nicht gezeigt) verbunden wurde, und einem Bauelementchip 54, der mit dem transparenten Element 55 mit dem dazwischenliegenden transparenten Harz (nicht gezeigt) verbunden wurde, ausgebildet.
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Das transparente Element 55 wurde so ausgebildet, dass es eine Fläche (vertikal × horizontal) von 0,8 mm × 0,8 mm als die Fläche der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche und eine Dicke von 150 µm aufwies. Das Material des transparenten Elements 55 wurde für das Arbeitsbeispiel und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 jeweils unterschiedlich gewählt. Als das transparente Element 55 des Arbeitsbeispiels wurde Glas mit einem Brechungsindex von 1,5 und einer Lichtdurchlässigkeit von 97,25% verwendet. Als das transparente Element 55 des Vergleichsbeispiels 1 wurde Saphir mit einem Brechungsindex von 1,7 und einer Lichtdurchlässigkeit von 95,49% verwendet. Als das transparente Element 55 des Vergleichsbeispiels 2 wurde LT (Lithiumtantalit) mit einem Brechungsindex von 2,1 und einer Lichtdurchlässigkeit von 91,89% verwendet. Um die Lichtdurchlässigkeit zu erhalten, wurde die Lichtemissionsdiode, bei der der Bauelementchip 54 an der Anbringplatine 51 angebracht war, zur Lichtemission gebracht und das durch das transparente Element 55 transmittierte Licht gemessen. Als die Lichtdurchlässigkeit wurde ein Prozentanteil verwendet, der unter Berücksichtigung des durch direkte Messung des Lichts dieser Lichtemissionsdiode erhaltenen Werts als Maßstab berechnet wurde.
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Bei dem Arbeitsbeispiel und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde jeweils der Lichtemissionschip 54 mit den gleichen Spezifikationen wie der Bauelementchip 14 gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 2) verwendet. Speziell wurde der Lichtemissionschip 54 erhalten, indem ein 2-Zoll-Wafer (hergestellt von Tekcore Co., Ltd.) getrennt wurde, um ihn in Bauelementchips zu teilen. Als der Lichtemissionschip 54 wurde ein Chip verwendet, bei dem eine Schichtanordnung mit einer aus einer GaN-Halbleiterschicht ausgebildeten Lichtemissionsschicht an einer Saphirbasis mit einer Fläche (vertikal × horizontal) von 7,975 mm × 7,725 mm als Fläche der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche ausgebildet wurde. Ferner wurde bei dem Arbeitsbeispiel und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 jeweils ein für Licht durchlässiges Chipbondmittel (KER-M2, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) als das transparente Harz (nicht gezeigt) verwendet.
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Bei diesem Experiment wurde die gesamte Strahlungsleistung der Lichtemissionsdioden 5 des Arbeitsbeispiels und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 gemessen. Speziell wurde der Gesamtwert der Intensität (Leistung) des gesamten von jeder Lichtemissionsdiode 5 abgestrahlten Lichts gemessen (Messinstrument: LX4651C, hergestellt von Teknologue Co., Ltd.). 5B ist ein Graph, der das Messergebnis zeigt. In 5B zeigt die Ordinate die gesamte Strahlungsleistung (mW) oder den Brechungsindex jeder Lichtemissionsdiode an.
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Wie in 5B gezeigt ist, ist bei dem Arbeitsbeispiel die gesamte Strahlungsleistung als die Intensität des Lichts um 0,45 bis 1,11 mW größer als die der Vergleichsbeispiele 1 und 2 und kann die Lichtauskopplungseffizienz erhöht werden. Ferner kann auf Grundlage des Ergebnisses der 5B die Tendenz bestätigt werden, dass die gesamte Strahlungsleistung und die Lichtauskopplungseffizienz höher wurden, wenn der Brechungsindex des transparenten Elements 55 niedriger wurde.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann mit verschiedenen Änderungen ausgeführt werden. Die Größen, Formen usw. von Teilelementen in den oben beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten beschränkt und können beliebig innerhalb eines solchen Bereichs geändert werden, dass die Effekte der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Zudem kann die vorliegende Erfindung mit beliebigen Änderungen ausgeführt werden, ohne von dem Umfang des Ziels der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Bauelementchip 14, der eine Saphirbasis und ein auf GaN basierendes Halbleitermaterial verwendet, als Beispiel genannt. Jedoch sind die Basis für das Kristallwachstum und das Halbleitermaterial nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann ein GaN-Substrat als die Basis für das Kristallwachstum verwendet werden. Obwohl die Dicke der Basis für das Kristallwachstum, wie z.B. einer Saphirbasis, vorzugsweise verringert wird, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern, muss die Basis für das Kristallwachstum nicht notwendigerweise dünn sein.
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Ferner ist, obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Schichtanordnung 142, bei der eine n-leitende Halbleiterschicht, eine Halbleiterschicht, die Licht emittiert, und eine p-leitende Halbleiterschicht aufeinanderfolgend vorgesehen sind, als Beispiel genannt wird, der Aufbau der Schichtanordnung 142 nicht darauf beschränkt. Es reicht aus, dass die Schichtanordnung 142 so aufgebaut ist, dass sie zumindest Licht durch die Rekombination von Elektronen und Löchern emittieren kann.
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Zusätzlich kann der Bauelementchip 14 ein Bauelementchip sein, der infrarotes Licht emittiert (AlGaAs, GaAsP oder dergleichen). In diesem Fall werden die gleichen Effekte wie für die oben beschriebenen Ausführungsformen erzielt, indem das transparente Element 15 aus einem Material ausgebildet wird, das für infrarotes Licht durchlässig ist. Außerdem werden die gleichen Effekte wie für die oben beschriebenen Ausführungsformen auch erzielt, wenn der Bauelementchip 14 ultraviolettes Licht emittiert und das transparente Element 15 aus einem Material ausgebildet ist, das für ultraviolettes Licht durchlässig ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Abwandlungen, die innerhalb der Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche liegen, werden deshalb durch die Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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