JP2000150969A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 主光取出し面以外から漏れる光を発光方向に
効率的に回収できるとともに放熱を促進して発光特性を
安定化し得るフリップチップ型の発光素子を備える半導
体発光装置の提供。 【解決手段】 フリップチップ型の半導体発光素子２を
静電気保護用のツェナーダイオード６に導通搭載して複
合素子化したものをリードフレーム５のマウント部５ｃ
に導通搭載し、半導体発光素子２の主光取出し面を除い
て複合素子周りを絶縁性ペースト４によって充填し、こ
の絶縁性ペースト４に混入した高熱伝導性及び光反射性
のフィラーを利用して、半導体発光素子２の発熱をリー
ドフレーム５側へ熱伝達するとともに漏れる光を主光取
出し面側に反射させて発光輝度を高める。
効率的に回収できるとともに放熱を促進して発光特性を
安定化し得るフリップチップ型の発光素子を備える半導
体発光装置の提供。 【解決手段】 フリップチップ型の半導体発光素子２を
静電気保護用のツェナーダイオード６に導通搭載して複
合素子化したものをリードフレーム５のマウント部５ｃ
に導通搭載し、半導体発光素子２の主光取出し面を除い
て複合素子周りを絶縁性ペースト４によって充填し、こ
の絶縁性ペースト４に混入した高熱伝導性及び光反射性
のフィラーを利用して、半導体発光素子２の発熱をリー
ドフレーム５側へ熱伝達するとともに漏れる光を主光取
出し面側に反射させて発光輝度を高める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばＧａＮ系
化合物半導体を利用した青色発光の発光素子をリードフ
レームに搭載して樹脂封止するＬＥＤランプ型の半導体
発光装置に係り、特に発光素子からの熱伝導を促すとと
もに搭載面側に漏れる光を回収して発光輝度を向上し得
るアセンブリとした半導体発光装置に関する。
化合物半導体を利用した青色発光の発光素子をリードフ
レームに搭載して樹脂封止するＬＥＤランプ型の半導体
発光装置に係り、特に発光素子からの熱伝導を促すとと
もに搭載面側に漏れる光を回収して発光輝度を向上し得
るアセンブリとした半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮ及びＩ
ｎＡｌＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体を利用した青色
発光の発光素子は、結晶成長のための基板として現在で
はサファイアが最も一般的なものとして利用されてい
る。この絶縁性のサファイアを基板とする発光素子で
は、ｐ側及びｎ側の両方の電極は基板と反対側の面であ
って半導体の積層膜の表面に形成される。このようにｐ
側及びｎ側の電極が同一面にあることを利用して、これ
らの電極のそれぞれにバンプ電極を形成し、基板側が発
光方向を向く姿勢としたフリップチップ型のアセンブリ
とするものが従来から知られている。
ｎＡｌＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体を利用した青色
発光の発光素子は、結晶成長のための基板として現在で
はサファイアが最も一般的なものとして利用されてい
る。この絶縁性のサファイアを基板とする発光素子で
は、ｐ側及びｎ側の両方の電極は基板と反対側の面であ
って半導体の積層膜の表面に形成される。このようにｐ
側及びｎ側の電極が同一面にあることを利用して、これ
らの電極のそれぞれにバンプ電極を形成し、基板側が発
光方向を向く姿勢としたフリップチップ型のアセンブリ
とするものが従来から知られている。
【０００３】このフリップチップ型の発光素子をリード
フレームに搭載するものでは、ワイヤによるリードフレ
ーム側とのボンディングが不要となる。このため、たと
えばリードフレームのマウント部も含めて樹脂封止する
ＬＥＤランプ型では、ランプの小型化が図れる。したが
って、ＬＥＤ表示器に多数配列して画像表示するもので
は、画素数を増やすことができ、高品質の画像が得られ
ることになる。
フレームに搭載するものでは、ワイヤによるリードフレ
ーム側とのボンディングが不要となる。このため、たと
えばリードフレームのマウント部も含めて樹脂封止する
ＬＥＤランプ型では、ランプの小型化が図れる。したが
って、ＬＥＤ表示器に多数配列して画像表示するもので
は、画素数を増やすことができ、高品質の画像が得られ
ることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】フリップチップ型の発
光素子では、活性層からの光はサファイア等の光透過性
の基板を抜けて発光方向に出射されるほか、半導体積層
膜を抜けて搭載面側や側方に漏れる成分を含む。このた
め、リードフレームのマウント部をすり鉢状としてその
内面を金属光沢面やメッキ面とすることで、漏れた光を
発光方向に反射させることが有効とされている。
光素子では、活性層からの光はサファイア等の光透過性
の基板を抜けて発光方向に出射されるほか、半導体積層
膜を抜けて搭載面側や側方に漏れる成分を含む。このた
め、リードフレームのマウント部をすり鉢状としてその
内面を金属光沢面やメッキ面とすることで、漏れた光を
発光方向に反射させることが有効とされている。
【０００５】一方、フリップチップ型ではなくて基板を
マウント部に直に搭載して半導体積層膜の表面側を主光
取出し面とする場合でも、活性層からの光は主光取出し
面へ抜けるだけでなく側方に漏れる成分が含まれる。
マウント部に直に搭載して半導体積層膜の表面側を主光
取出し面とする場合でも、活性層からの光は主光取出し
面へ抜けるだけでなく側方に漏れる成分が含まれる。
【０００６】したがって、基板を直にマウント部に搭載
するものでも上下反転させてフリップチップ型とする場
合のいずれでも、活性層からの光が側方に抜けることに
変わりはなく、マウント部を光反射面とすることで発光
強度の向上が可能である。
するものでも上下反転させてフリップチップ型とする場
合のいずれでも、活性層からの光が側方に抜けることに
変わりはなく、マウント部を光反射面とすることで発光
強度の向上が可能である。
【０００７】ところが、ＬＥＤランプでは、リードフレ
ームのマウント部に発光素子を搭載した後に全体がエポ
キシ等の樹脂によって封止される。一方、フリップチッ
プ型の発光素子では、マウント部の表面と短絡しないよ
うにするため、バンプ電極を利用してｐ側及びｎ側の電
極を形成した面とマウント部の表面との間に隙間を持た
せたアセンブリとなる。したがって、樹脂は発光素子の
周囲だけでなくマウント部の表面との間の下面側にも入
り込み、マウント部の反射面へ向かう光はこの樹脂の層
を抜けた後に反射される。
ームのマウント部に発光素子を搭載した後に全体がエポ
キシ等の樹脂によって封止される。一方、フリップチッ
プ型の発光素子では、マウント部の表面と短絡しないよ
うにするため、バンプ電極を利用してｐ側及びｎ側の電
極を形成した面とマウント部の表面との間に隙間を持た
せたアセンブリとなる。したがって、樹脂は発光素子の
周囲だけでなくマウント部の表面との間の下面側にも入
り込み、マウント部の反射面へ向かう光はこの樹脂の層
を抜けた後に反射される。
【０００８】このように、発光素子から漏れる光をマウ
ント部の反射面を利用して回収する場合でも、発光素子
と封止樹脂との間には屈折率の差があるので、これに起
因して反射回収率が低下してしまう。
ント部の反射面を利用して回収する場合でも、発光素子
と封止樹脂との間には屈折率の差があるので、これに起
因して反射回収率が低下してしまう。
【０００９】また、発光素子に通電して発光させるとき
には、発光素子自体が熱を持つようになるほか封止樹脂
も加熱されて高温となる。したがって、発光素子の発光
特性への熱影響は無視できず、発光輝度の低下を招くの
で、放熱性を高めることが必要とされている。たとえ
ば、フリップチップ型の発光素子ではバンプ電極によっ
てリードフレームに接合されているので、リードフレー
ム側へ熱伝達して放熱することが一つの手段となる。
には、発光素子自体が熱を持つようになるほか封止樹脂
も加熱されて高温となる。したがって、発光素子の発光
特性への熱影響は無視できず、発光輝度の低下を招くの
で、放熱性を高めることが必要とされている。たとえ
ば、フリップチップ型の発光素子ではバンプ電極によっ
てリードフレームに接合されているので、リードフレー
ム側へ熱伝達して放熱することが一つの手段となる。
【００１０】しかしながら、発光素子の大きさに比べる
とバンプ電極は格段に小さく、発光素子からリードフレ
ーム側への熱伝達量は多くを期待できない。したがっ
て、発光素子周りの高温化が避けられず、その発光輝度
が低下するだけでなく発光色も微妙に変わってしまう。
また、サファイアの基板をマウント部に直に搭載するタ
イプでも、基板とマウント部との間での熱伝達しか得ら
れないので、放熱の促進にも限界があり、発光輝度及び
発光色への影響は無視できない。
とバンプ電極は格段に小さく、発光素子からリードフレ
ーム側への熱伝達量は多くを期待できない。したがっ
て、発光素子周りの高温化が避けられず、その発光輝度
が低下するだけでなく発光色も微妙に変わってしまう。
また、サファイアの基板をマウント部に直に搭載するタ
イプでも、基板とマウント部との間での熱伝達しか得ら
れないので、放熱の促進にも限界があり、発光輝度及び
発光色への影響は無視できない。
【００１１】このように従来のフリップチップ型の発光
素子を用いてＬＥＤランプ型の発光装置とするもので
は、リードフレーム等のマウント部を反射面として形成
していても封止樹脂の介在によって反射効率の低下があ
るほか、放熱性に劣るため発光特性の変動を招くという
問題がある。また、サファイアの基板をマウント部に直
に搭載するタイプの発光素子においても、特に放熱性の
面で改善すべき問題が残っている。
素子を用いてＬＥＤランプ型の発光装置とするもので
は、リードフレーム等のマウント部を反射面として形成
していても封止樹脂の介在によって反射効率の低下があ
るほか、放熱性に劣るため発光特性の変動を招くという
問題がある。また、サファイアの基板をマウント部に直
に搭載するタイプの発光素子においても、特に放熱性の
面で改善すべき問題が残っている。
【００１２】本発明において解決すべき課題は、主光取
出し面以外から漏れる光を発光方向に効率的に回収でき
るとともに放熱を促進して発光特性を安定化し得る発光
素子を備える半導体発光装置を提供することにある。
出し面以外から漏れる光を発光方向に効率的に回収でき
るとともに放熱を促進して発光特性を安定化し得る発光
素子を備える半導体発光装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、光透過性の基
板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の
表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体
発光素子を、前記基板を発光方向としてリードフレーム
等のマウント部に導通搭載し、前記半導体発光素子及び
その周りの導通部を含めて樹脂封止する半導体発光装置
であって、少なくとも発光方向に臨んでいる面を除く前
記半導体発光素子の周りを被覆し且つ前記マウント部の
表面に接触する絶縁性のペーストを充填し、前記絶縁性
のペーストには、前記半導体発光素子から前記マウント
部側への熱伝達及び前記発光方向への光反射のためのフ
ィラーを混入してなることを特徴とする。
板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の
表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体
発光素子を、前記基板を発光方向としてリードフレーム
等のマウント部に導通搭載し、前記半導体発光素子及び
その周りの導通部を含めて樹脂封止する半導体発光装置
であって、少なくとも発光方向に臨んでいる面を除く前
記半導体発光素子の周りを被覆し且つ前記マウント部の
表面に接触する絶縁性のペーストを充填し、前記絶縁性
のペーストには、前記半導体発光素子から前記マウント
部側への熱伝達及び前記発光方向への光反射のためのフ
ィラーを混入してなることを特徴とする。
【００１４】また、半導体発光素子を導通搭載する機能
素子を半導体発光素子とともに複合素子化するもので
は、半導体発光素子及び機能素子の周りを絶縁性のペー
ストによって被覆した構成としてもよい。そして、基板
を直にリードフレーム等のマウント部に搭載するもので
も、半導体発光素子の周りに絶縁性ペーストを充填する
ことで素子の固定と熱伝達の促進を促す構成とすること
ができる。
素子を半導体発光素子とともに複合素子化するもので
は、半導体発光素子及び機能素子の周りを絶縁性のペー
ストによって被覆した構成としてもよい。そして、基板
を直にリードフレーム等のマウント部に搭載するもので
も、半導体発光素子の周りに絶縁性ペーストを充填する
ことで素子の固定と熱伝達の促進を促す構成とすること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、光透過
性の基板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積
層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した
半導体発光素子を、前記基板を発光方向としてリードフ
レーム等のマウント部に導通搭載し、前記半導体発光素
子及びその周りの導通部を含めて樹脂封止する半導体発
光装置であって、少なくとも発光方向に臨んでいる面を
除く前記半導体発光素子の周りを被覆し且つ前記マウン
ト部の表面に接触する絶縁性のペーストを充填し、前記
絶縁性のペーストには、前記半導体発光素子から前記マ
ウント部側への熱伝達及び前記発光方向への光反射のた
めのフィラーを混入してなる半導体発光装置であり、絶
縁性ペーストに混入したフィラーにより、半導体発光素
子からリードフレーム側への熱伝達と、発光方向への光
の反射が得られるという作用を有する。
性の基板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積
層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した
半導体発光素子を、前記基板を発光方向としてリードフ
レーム等のマウント部に導通搭載し、前記半導体発光素
子及びその周りの導通部を含めて樹脂封止する半導体発
光装置であって、少なくとも発光方向に臨んでいる面を
除く前記半導体発光素子の周りを被覆し且つ前記マウン
ト部の表面に接触する絶縁性のペーストを充填し、前記
絶縁性のペーストには、前記半導体発光素子から前記マ
ウント部側への熱伝達及び前記発光方向への光反射のた
めのフィラーを混入してなる半導体発光装置であり、絶
縁性ペーストに混入したフィラーにより、半導体発光素
子からリードフレーム側への熱伝達と、発光方向への光
の反射が得られるという作用を有する。
【００１６】請求項２に記載の発明は、光透過性の基板
の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表
面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体発
光素子と、前記基板を発光方向に向けた姿勢として前記
半導体発光素子を導通搭載して複合素子とする機能素子
とを備え、前記機能素子をリードフレーム等のマウント
部に導通搭載し、前記複合素子及びその周りの導通部を
含めて樹脂封止する半導体発光装置であって、少なくと
も発光方向に臨んでいる面を除く前記半導体発光素子及
び機能素子の周りを被覆し且つ前記マウント部の表面に
接触する絶縁性のペーストを充填し、前記絶縁性のペー
ストには、前記半導体発光素子から前記マウント部側へ
の熱伝達及び前記発光方向への光反射のためのフィラー
を混入してなる半導体発光装置であり、絶縁性ペースト
に混入したフィラーにより、半導体発光素子からリード
フレーム側への熱伝達と、発光方向への光の反射が得ら
れるとともに、機能素子が熱伝導性の低いものであって
も絶縁性ペーストからリードフレーム側への直接的な熱
伝達により放熱が得られるという作用を有する。
の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表
面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体発
光素子と、前記基板を発光方向に向けた姿勢として前記
半導体発光素子を導通搭載して複合素子とする機能素子
とを備え、前記機能素子をリードフレーム等のマウント
部に導通搭載し、前記複合素子及びその周りの導通部を
含めて樹脂封止する半導体発光装置であって、少なくと
も発光方向に臨んでいる面を除く前記半導体発光素子及
び機能素子の周りを被覆し且つ前記マウント部の表面に
接触する絶縁性のペーストを充填し、前記絶縁性のペー
ストには、前記半導体発光素子から前記マウント部側へ
の熱伝達及び前記発光方向への光反射のためのフィラー
を混入してなる半導体発光装置であり、絶縁性ペースト
に混入したフィラーにより、半導体発光素子からリード
フレーム側への熱伝達と、発光方向への光の反射が得ら
れるとともに、機能素子が熱伝導性の低いものであって
も絶縁性ペーストからリードフレーム側への直接的な熱
伝達により放熱が得られるという作用を有する。
【００１７】請求項３に記載の発明は、光透過性の基板
の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表
面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体発
光素子を、前記基板をリードフレーム等のマウント部に
搭載する姿勢として実装し、前記半導体発光素子及びそ
の周りの導通部を含めて樹脂封止する半導体発光装置で
あって、少なくとも発光方向に臨んでいる面を除く前記
半導体発光素子の周りを被覆し且つ前記マウント部の表
面に接触する絶縁性のペーストを充填し、前記絶縁性の
ペーストには、前記半導体発光素子から前記マウント部
側への熱伝達及び前記発光方向への光反射のためのフィ
ラーを混入してなる半導体発光装置であり、絶縁性ペー
ストに混入したフィラーにより、半導体発光素子からリ
ードフレーム側への熱伝達と、発光方向への光の反射が
得られるという作用を有する。
の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表
面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体発
光素子を、前記基板をリードフレーム等のマウント部に
搭載する姿勢として実装し、前記半導体発光素子及びそ
の周りの導通部を含めて樹脂封止する半導体発光装置で
あって、少なくとも発光方向に臨んでいる面を除く前記
半導体発光素子の周りを被覆し且つ前記マウント部の表
面に接触する絶縁性のペーストを充填し、前記絶縁性の
ペーストには、前記半導体発光素子から前記マウント部
側への熱伝達及び前記発光方向への光反射のためのフィ
ラーを混入してなる半導体発光装置であり、絶縁性ペー
ストに混入したフィラーにより、半導体発光素子からリ
ードフレーム側への熱伝達と、発光方向への光の反射が
得られるという作用を有する。
【００１８】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。図１は請求項１に係る発明
の実施の形態であって半導体発光装置の概略を示す縦断
面図、図２は要部の拡大縦断面図である。
面を参照しながら説明する。図１は請求項１に係る発明
の実施の形態であって半導体発光装置の概略を示す縦断
面図、図２は要部の拡大縦断面図である。
【００１９】図１において、プリント配線基板（図示せ
ず）に導通固定されるリードフレーム１の一対のリード
１ａ，１ｂのそれぞれの上端にマウント部１ｃ，１ｄが
形成され、これらのマウント部１ｃ，１ｄに半導体発光
素子２を跨がせて搭載するとともに、全体をエポキシ樹
脂を用いた樹脂ヘッド２０によって封止している。
ず）に導通固定されるリードフレーム１の一対のリード
１ａ，１ｂのそれぞれの上端にマウント部１ｃ，１ｄが
形成され、これらのマウント部１ｃ，１ｄに半導体発光
素子２を跨がせて搭載するとともに、全体をエポキシ樹
脂を用いた樹脂ヘッド２０によって封止している。
【００２０】半導体発光素子２はＧａＮ系化合物半導体
を利用した青色発光のもので、図２に示すように、絶縁
性であって光透過性のサファイアを利用した基板２ａを
発光面側に向けた姿勢としたフリップチップ型の素子で
ある。基板２ａにはＧａＮのｎ型層２ｂ及びｐ型層２ｃ
を順に積層してこれらの層の間を活性層とし、ｎ型層２
ｂの表面にはｎ側電極パッド２ｄ及びｐ型層２ｃの表面
にはｐ側電極パッド２ｅを金属蒸着法によって形成して
いる。そして、ｎ側及びｐ側の電極パッド２ｄ，２ｅに
はバンプ電極３ａ，３ｂがそれぞれ形成されている。
を利用した青色発光のもので、図２に示すように、絶縁
性であって光透過性のサファイアを利用した基板２ａを
発光面側に向けた姿勢としたフリップチップ型の素子で
ある。基板２ａにはＧａＮのｎ型層２ｂ及びｐ型層２ｃ
を順に積層してこれらの層の間を活性層とし、ｎ型層２
ｂの表面にはｎ側電極パッド２ｄ及びｐ型層２ｃの表面
にはｐ側電極パッド２ｅを金属蒸着法によって形成して
いる。そして、ｎ側及びｐ側の電極パッド２ｄ，２ｅに
はバンプ電極３ａ，３ｂがそれぞれ形成されている。
【００２１】半導体発光素子２は、バンプ電極３ａ，３
ｂをマウント部１ｄ，１ｃの上に載せて超音波圧着と加
熱圧着を加えることで接合され、リード１ｂ，１ａにそ
れぞれ導通固定される。そして、従来技術の項でも説明
したように、活性層からの光は基板２ａを抜けて図２に
おいて上向きに発光され、この基板２ａの上端面を主光
取出し面とする。
ｂをマウント部１ｄ，１ｃの上に載せて超音波圧着と加
熱圧着を加えることで接合され、リード１ｂ，１ａにそ
れぞれ導通固定される。そして、従来技術の項でも説明
したように、活性層からの光は基板２ａを抜けて図２に
おいて上向きに発光され、この基板２ａの上端面を主光
取出し面とする。
【００２２】マウント部１ｃ，１ｄからリード１ａ，１
ｂどうしの間の部分にかけて、熱伝導性が高くて光反射
率も高い絶縁性ペースト４を充填する。この絶縁性ペー
スト４は半導体発光素子２をリードフレーム１に実装し
た後に注入されるもので、リード１ａ，１ｂの間にギャ
ップ部分があっても固化するまでの時間を見越して注入
量を制御することで、下に垂れ落ちることのない充填が
可能である。そして、マウント部１ｃ，１ｄ内への充填
量は、図２から明らかなように、基板２ａの上端よりも
少し低いものとして半導体発光素子２の主光取出し面に
は被さらないようにする。
ｂどうしの間の部分にかけて、熱伝導性が高くて光反射
率も高い絶縁性ペースト４を充填する。この絶縁性ペー
スト４は半導体発光素子２をリードフレーム１に実装し
た後に注入されるもので、リード１ａ，１ｂの間にギャ
ップ部分があっても固化するまでの時間を見越して注入
量を制御することで、下に垂れ落ちることのない充填が
可能である。そして、マウント部１ｃ，１ｄ内への充填
量は、図２から明らかなように、基板２ａの上端よりも
少し低いものとして半導体発光素子２の主光取出し面に
は被さらないようにする。
【００２３】絶縁性ペースト４は、たとえばエポキシ樹
脂系やアクリル樹脂系またはシリコーン樹脂系の樹脂を
生地として、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2等の絶縁性の
微粒子をフィラーとして混入したものが利用できる。こ
れらのＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2を含むことによって
樹脂を生地としていても、微粒子を分布させることで熱
伝導性を高め、その表面の白色光沢によって光の反射率
も高めることができる。また、ＡｌとＳｉＯ2，Ａｇと
ＳｉＯ2との組合せをフィラーとしてもよく、ＳｉＯ2の
成分比を適切にすることによって、熱伝導性の向上と光
の反射性が得られる。
脂系やアクリル樹脂系またはシリコーン樹脂系の樹脂を
生地として、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2等の絶縁性の
微粒子をフィラーとして混入したものが利用できる。こ
れらのＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2を含むことによって
樹脂を生地としていても、微粒子を分布させることで熱
伝導性を高め、その表面の白色光沢によって光の反射率
も高めることができる。また、ＡｌとＳｉＯ2，Ａｇと
ＳｉＯ2との組合せをフィラーとしてもよく、ＳｉＯ2の
成分比を適切にすることによって、熱伝導性の向上と光
の反射性が得られる。
【００２４】以上のような熱伝導性及び光の反射性を向
上し得るフィラーを混入した絶縁性ペースト４を充填し
た後には、図１に示すようにエポキシ樹脂によって全体
を封止して樹脂ヘッド２０を形成した最終製品とする。
上し得るフィラーを混入した絶縁性ペースト４を充填し
た後には、図１に示すようにエポキシ樹脂によって全体
を封止して樹脂ヘッド２０を形成した最終製品とする。
【００２５】以上の構成において、半導体発光素子２は
その基板２ａの上面の主光取出し面を除いて絶縁性ペー
スト４によって封止されているので、活性層から側方及
び下に抜ける光は、この絶縁性ペースト４に含まれた金
属微粒子のフィラーによって反射される。この場合、絶
縁性ペースト４の中で金属微粒子はランダムに浮遊して
いる状態となっているので、反射方向は主光取出し面側
を全て向くとは限らないが、金属微粒子自身が発光する
ように見える。したがって、マウント部１ｃ，１ｄ側へ
向けて出射された光は絶縁性ペースト４の中で回収さ
れ、発光輝度を高めることができる。
その基板２ａの上面の主光取出し面を除いて絶縁性ペー
スト４によって封止されているので、活性層から側方及
び下に抜ける光は、この絶縁性ペースト４に含まれた金
属微粒子のフィラーによって反射される。この場合、絶
縁性ペースト４の中で金属微粒子はランダムに浮遊して
いる状態となっているので、反射方向は主光取出し面側
を全て向くとは限らないが、金属微粒子自身が発光する
ように見える。したがって、マウント部１ｃ，１ｄ側へ
向けて出射された光は絶縁性ペースト４の中で回収さ
れ、発光輝度を高めることができる。
【００２６】また、絶縁性ペースト４に金属微粒子をフ
ィラーとして含むことで、熱伝導性が高くなるので、バ
ンプ電極３ａ，３ｂだけでなく絶縁性ペースト４がリー
ド１ａ，１ｂと接触している全面を伝熱面積としてリー
ドフレーム１側への放熱が促される。そして、リードフ
レーム１側だけでなく絶縁性ペースト４の上面であって
樹脂ヘッド２０との界面も伝熱面として熱を樹脂ヘッド
２０側に伝えるので、これによっても放熱が促される。
したがって、従来構造に比べると、絶縁性ペースト４を
伝熱層として有効に利用でき、半導体発光素子２の高温
化を抑えてその発光特性の変動が防止される。
ィラーとして含むことで、熱伝導性が高くなるので、バ
ンプ電極３ａ，３ｂだけでなく絶縁性ペースト４がリー
ド１ａ，１ｂと接触している全面を伝熱面積としてリー
ドフレーム１側への放熱が促される。そして、リードフ
レーム１側だけでなく絶縁性ペースト４の上面であって
樹脂ヘッド２０との界面も伝熱面として熱を樹脂ヘッド
２０側に伝えるので、これによっても放熱が促される。
したがって、従来構造に比べると、絶縁性ペースト４を
伝熱層として有効に利用でき、半導体発光素子２の高温
化を抑えてその発光特性の変動が防止される。
【００２７】図３は請求項２に係る発明の実施の形態で
あって、半導体発光素子を静電気保護素子に搭載して複
合素子化した例の概略を示す縦断面図である。なお、半
導体発光素子及びこれに形成するバンプ電極は図２の例
と同様であり、同じ構成部材については共通の符号で指
示し、その詳細な説明は省略する。
あって、半導体発光素子を静電気保護素子に搭載して複
合素子化した例の概略を示す縦断面図である。なお、半
導体発光素子及びこれに形成するバンプ電極は図２の例
と同様であり、同じ構成部材については共通の符号で指
示し、その詳細な説明は省略する。
【００２８】図３において、リードフレーム５の一方の
リード５ａの上端にパラボラ状のマウント部５ｃを形成
し、このマウント部５ｃの上にツェナー電圧Ｖｚを１０
Ｖ程度に設定された静電気保護用のツェナーダイオード
６を機能素子として搭載し、更にこのツェナーダイオー
ド６の上面に半導体発光素子２を搭載している。そし
て、ツェナーダイオード６のｐ側の電極とリード５ｂと
の間にワイヤ２１をボンディングするとともに、エポキ
シ樹脂を用いた樹脂ヘッド２０により封止されている。
リード５ａの上端にパラボラ状のマウント部５ｃを形成
し、このマウント部５ｃの上にツェナー電圧Ｖｚを１０
Ｖ程度に設定された静電気保護用のツェナーダイオード
６を機能素子として搭載し、更にこのツェナーダイオー
ド６の上面に半導体発光素子２を搭載している。そし
て、ツェナーダイオード６のｐ側の電極とリード５ｂと
の間にワイヤ２１をボンディングするとともに、エポキ
シ樹脂を用いた樹脂ヘッド２０により封止されている。
【００２９】ツェナーダイオード６は、ｎ型シリコン基
板６ａを素材とし、上面側から不純物イオンを部分的に
注入してｐ型半導体領域６ｂを形成したものである。そ
して、ｎ型半導体領域に相当する部分にｎ側電極６ｃ及
びｐ型半導体領域６ｂに相当する部分にｐ側電極６ｄを
それぞれ形成し、更に下面にはリード５ａと電気的に導
通させるためのｎ電極６ｅを設けている。ここで、ツェ
ナーダイオード６のｎ型シリコン基板６ａの抵抗成分
は、ｎ側電極６ｃとｎ電極６ｅとの間の抵抗である。
板６ａを素材とし、上面側から不純物イオンを部分的に
注入してｐ型半導体領域６ｂを形成したものである。そ
して、ｎ型半導体領域に相当する部分にｎ側電極６ｃ及
びｐ型半導体領域６ｂに相当する部分にｐ側電極６ｄを
それぞれ形成し、更に下面にはリード５ａと電気的に導
通させるためのｎ電極６ｅを設けている。ここで、ツェ
ナーダイオード６のｎ型シリコン基板６ａの抵抗成分
は、ｎ側電極６ｃとｎ電極６ｅとの間の抵抗である。
【００３０】ツェナーダイオード６のｎ側電極６ｃには
半導体発光素子２のｐ側電極パッド２ｅにバンプ電極３
ｂを介して接続され、ｐ側電極６ｄはｎ側電極パッド２
ｄにバンプ電極３ａを介して接続され、半導体発光素子
２とツェナーダイオード６とは逆極性によって接続され
ている。そして、ｐ側電極６ｄの一部はリード５ｂとの
間に接続するワイヤ２１のボンディングパッドとし、ｐ
側電極６ｄとリード５ｂとの間が導通接続される。
半導体発光素子２のｐ側電極パッド２ｅにバンプ電極３
ｂを介して接続され、ｐ側電極６ｄはｎ側電極パッド２
ｄにバンプ電極３ａを介して接続され、半導体発光素子
２とツェナーダイオード６とは逆極性によって接続され
ている。そして、ｐ側電極６ｄの一部はリード５ｂとの
間に接続するワイヤ２１のボンディングパッドとし、ｐ
側電極６ｄとリード５ｂとの間が導通接続される。
【００３１】このような逆極性の接続によって、リード
５ａ，５ｂに高電圧による過電流が印加されたときに
は、半導体発光素子２に印加される逆方向電圧はツェナ
ーダイオード６の抵抗成分による電圧降下分と順方向電
圧付近すなわち０．９Ｖでバイパスが開くことによっ
て、半導体発光素子２に印加される順方向電圧はツェナ
ーダイオード６の抵抗成分による電圧降下分とツェナー
電圧Ｖｚ付近すなわちこの場合では１０Ｖでバイパスが
開くことにより、それぞれ過電流が流される。したがっ
て、静電気による半導体発光素子２の破壊を確実に防ぐ
ことができる。
５ａ，５ｂに高電圧による過電流が印加されたときに
は、半導体発光素子２に印加される逆方向電圧はツェナ
ーダイオード６の抵抗成分による電圧降下分と順方向電
圧付近すなわち０．９Ｖでバイパスが開くことによっ
て、半導体発光素子２に印加される順方向電圧はツェナ
ーダイオード６の抵抗成分による電圧降下分とツェナー
電圧Ｖｚ付近すなわちこの場合では１０Ｖでバイパスが
開くことにより、それぞれ過電流が流される。したがっ
て、静電気による半導体発光素子２の破壊を確実に防ぐ
ことができる。
【００３２】ツェナーダイオード６と半導体発光素子２
との複合化素子の周りは、半導体発光素子２の基板２ａ
の上端面を除いて絶縁性ペースト４によって封止されて
いる。この絶縁性ペースト４は図２に示したものと同様
であり、熱伝導性と光反射性を高くしたものである。
との複合化素子の周りは、半導体発光素子２の基板２ａ
の上端面を除いて絶縁性ペースト４によって封止されて
いる。この絶縁性ペースト４は図２に示したものと同様
であり、熱伝導性と光反射性を高くしたものである。
【００３３】このように静電気保護用のツェナーダイオ
ード６と組み合わせた場合でも、半導体発光素子２から
下方及び側方の漏れ出る光を絶縁性ペースト４に含ませ
た金属微粒子に反射させて発光輝度の向上が図れるとと
もに、マウント部５ｃへの伝熱が促される。
ード６と組み合わせた場合でも、半導体発光素子２から
下方及び側方の漏れ出る光を絶縁性ペースト４に含ませ
た金属微粒子に反射させて発光輝度の向上が図れるとと
もに、マウント部５ｃへの伝熱が促される。
【００３４】ここで、ツェナーダイオード６は熱伝導性
が低いｎ型シリコン基板６ａが主体であって、バンプ電
極３ａ，３ｂからリード５ａ側への伝熱が抑制される傾
向にある。これに対し、絶縁性ペースト４を充填したこ
とによって、マウント部５ｃの表面へ熱伝達することが
できるので、バンプ電極３ａ，３ｂによる熱伝達ができ
なくても半導体発光素子２からの放熱が得られ、その発
光特性の安定化を図ることができる。
が低いｎ型シリコン基板６ａが主体であって、バンプ電
極３ａ，３ｂからリード５ａ側への伝熱が抑制される傾
向にある。これに対し、絶縁性ペースト４を充填したこ
とによって、マウント部５ｃの表面へ熱伝達することが
できるので、バンプ電極３ａ，３ｂによる熱伝達ができ
なくても半導体発光素子２からの放熱が得られ、その発
光特性の安定化を図ることができる。
【００３５】図４は請求項３の発明に係る実施の形態で
あって、これは図２で示した半導体発光素子と同様のも
のを用いてその基板を下向きとしてマウント部に実装し
た例である。
あって、これは図２で示した半導体発光素子と同様のも
のを用いてその基板を下向きとしてマウント部に実装し
た例である。
【００３６】図４において、リードフレーム７のリード
７ａ，７ｂの一方のリード７ａに形成したマウント部７
ｃに半導体発光素子８が搭載されている。この半導体発
光素子８は、図２の例と同様に、サファイアを用いた基
板８ａとその表面に積層したＧａＮのｎ型層８ｂ及びｐ
型層８ｃとから構成され、これらのｎ型層８ｂ，ｐ型層
８ｃの表面にｎ側電極パッド８ｄ，ｐ側電極パッド８ｅ
を形成している。そして、ｎ側電極パッド８ｄとリード
７ａとの間及びｐ側電極パッド８ｅとリード７ｂとの間
にそれぞれワイヤ９ａ，９ｂがボンディングされてい
る。
７ａ，７ｂの一方のリード７ａに形成したマウント部７
ｃに半導体発光素子８が搭載されている。この半導体発
光素子８は、図２の例と同様に、サファイアを用いた基
板８ａとその表面に積層したＧａＮのｎ型層８ｂ及びｐ
型層８ｃとから構成され、これらのｎ型層８ｂ，ｐ型層
８ｃの表面にｎ側電極パッド８ｄ，ｐ側電極パッド８ｅ
を形成している。そして、ｎ側電極パッド８ｄとリード
７ａとの間及びｐ側電極パッド８ｅとリード７ｂとの間
にそれぞれワイヤ９ａ，９ｂがボンディングされてい
る。
【００３７】半導体発光素子８の周りには先の例と同様
の組成を持つ絶縁性ペースト１０が充填され、リードフ
レーム７を含めてエポキシ樹脂を利用した樹脂ヘッド１
１によって封止されている。絶縁性ペースト１０はｎ型
層８ｂとｐ型層８ｃとの間の活性層を含む高さまで充填
され、半導体発光素子８はマウント部７ｃに安定状態に
固定される。
の組成を持つ絶縁性ペースト１０が充填され、リードフ
レーム７を含めてエポキシ樹脂を利用した樹脂ヘッド１
１によって封止されている。絶縁性ペースト１０はｎ型
層８ｂとｐ型層８ｃとの間の活性層を含む高さまで充填
され、半導体発光素子８はマウント部７ｃに安定状態に
固定される。
【００３８】このような半導体発光素子８のリードフレ
ーム７への搭載構造においても、絶縁性ペースト１０は
ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2等の微粒子を含むので、活
性層から側方に抜ける光の成分を発光方向に反射させる
ことができる。また、絶縁性ペースト１０の熱伝導性に
よって半導体発光素子８の発熱をリード７ａ側に速やか
に熱伝達するので、高温化による発光特性の低下も免れ
る。
ーム７への搭載構造においても、絶縁性ペースト１０は
ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2等の微粒子を含むので、活
性層から側方に抜ける光の成分を発光方向に反射させる
ことができる。また、絶縁性ペースト１０の熱伝導性に
よって半導体発光素子８の発熱をリード７ａ側に速やか
に熱伝達するので、高温化による発光特性の低下も免れ
る。
【００３９】
【発明の効果】本発明では、絶縁性ペーストに高熱伝導
性で光反射性のフィラーを混入して半導体発光素子や機
能素子の周りに充填してマウントするので、主光取出し
面と反対側の搭載面側や側方に向かう光を反射させるこ
とができ、発光輝度の向上が可能となる。また、半導体
発光素子からの熱伝達が促されるので、その発光特性を
安定させることができ、特に熱伝導性の低い機能素子と
複合素子化したものでも、絶縁性ペーストを介してマウ
ント部側に放熱できるので、発光特性を損なうことがな
い。
性で光反射性のフィラーを混入して半導体発光素子や機
能素子の周りに充填してマウントするので、主光取出し
面と反対側の搭載面側や側方に向かう光を反射させるこ
とができ、発光輝度の向上が可能となる。また、半導体
発光素子からの熱伝達が促されるので、その発光特性を
安定させることができ、特に熱伝導性の低い機能素子と
複合素子化したものでも、絶縁性ペーストを介してマウ
ント部側に放熱できるので、発光特性を損なうことがな
い。
【図１】請求項１の発明の一実施の形態であって、ＬＥ
Ｄランプ型の半導体発光装置の概略を示す縦断面図
Ｄランプ型の半導体発光装置の概略を示す縦断面図
【図２】図１の例における半導体発光素子の搭載構造及
びその周りに充填する絶縁性ペーストの分布を示す要部
の拡大縦断面図
びその周りに充填する絶縁性ペーストの分布を示す要部
の拡大縦断面図
【図３】請求項２の発明の一実施の形態であって、半導
体発光素子を静電気保護用のツェナーダイオードに搭載
して複合化素子とした例を示す縦断面図
体発光素子を静電気保護用のツェナーダイオードに搭載
して複合化素子とした例を示す縦断面図
【図４】請求項３の発明の一実施の形態であって、基板
をリードフレームのマウント部に直に搭載したＬＥＤラ
ンプ型の半導体発光装置の概略縦断面図
をリードフレームのマウント部に直に搭載したＬＥＤラ
ンプ型の半導体発光装置の概略縦断面図
１ リードフレーム １ａ，１ｂ リード １ｃ，１ｄ マウント部 ２ 半導体発光素子 ２ａ 基板 ２ｂ ｎ型層 ２ｃ ｐ型層 ２ｄ ｎ側電極パッド ２ｅ ｐ側電極パッド ３ａ，３ｂ バンプ電極 ４ 絶縁性ペースト ５ リードフレーム ５ａ，５ｂ リード ５ｃ マウント部 ６ ツェナーダイオード ６ａ ｎ型シリコン基板 ６ｂ ｐ型半導体領域 ６ｃ ｎ側電極 ６ｄ ｐ側電極 ６ｅ ｎ電極 ７ リードフレーム ７ａ，７ｂ リード ７ｃ マウント部 ８ 半導体発光素子 ８ａ 基板 ８ｂ ｎ型層 ８ｃ ｐ型層 ８ｄ ｎ側電極パッド ８ｅ ｐ側電極パッド ９ａ，９ｂ ワイヤ １０ 絶縁性ペースト １１，２０ 樹脂ヘッド ２１ ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA23 AA33 CA02 CA12 CA34 CA40 DA09 DA18 DA26 DA44 DA45 DA46 DA83 DB01 5F073 CA02 CA03 CA11 CB05 EA07 FA29 GA31
Claims (3)
- 【請求項１】 光透過性の基板の上に半導体薄膜層を積
層するとともにこの積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電
極をそれぞれ形成した半導体発光素子を、前記基板を発
光方向としてリードフレーム等のマウント部に導通搭載
し、前記半導体発光素子及びその周りの導通部を含めて
樹脂封止する半導体発光装置であって、少なくとも発光
方向に臨んでいる面を除く前記半導体発光素子の周りを
被覆し且つ前記マウント部の表面に接触する絶縁性のペ
ーストを充填し、前記絶縁性のペーストには、前記半導
体発光素子から前記マウント部側への熱伝達及び前記発
光方向への光反射のためのフィラーを混入してなる半導
体発光装置。 - 【請求項２】 光透過性の基板の上に半導体薄膜層を積
層するとともにこの積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電
極をそれぞれ形成した半導体発光素子と、前記基板を発
光方向に向けた姿勢として前記半導体発光素子を導通搭
載して複合素子とする機能素子とを備え、前記機能素子
をリードフレーム等のマウント部に導通搭載し、前記複
合素子及びその周りの導通部を含めて樹脂封止する半導
体発光装置であって、少なくとも発光方向に臨んでいる
面を除く前記半導体発光素子及び機能素子の周りを被覆
し且つ前記マウント部の表面に接触する絶縁性のペース
トを充填し、前記絶縁性のペーストには、前記半導体発
光素子から前記マウント部側への熱伝達及び前記発光方
向への光反射のためのフィラーを混入してなる半導体発
光装置。 - 【請求項３】 光透過性の基板の上に半導体薄膜層を積
層するとともにこの積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電
極をそれぞれ形成した半導体発光素子を、前記基板をリ
ードフレーム等のマウント部に搭載する姿勢として実装
し、前記半導体発光素子及びその周りの導通部を含めて
樹脂封止する半導体発光装置であって、少なくとも発光
方向に臨んでいる面を除く前記半導体発光素子の周りを
被覆し且つ前記マウント部の表面に接触する絶縁性のペ
ーストを充填し、前記絶縁性のペーストには、前記半導
体発光素子から前記マウント部側への熱伝達及び前記発
光方向への光反射のためのフィラーを混入してなる半導
体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32468998A JP2000150969A (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32468998A JP2000150969A (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150969A true JP2000150969A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18168633
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|---|---|---|---|
| JP32468998A Pending JP2000150969A (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 半導体発光装置 |
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-
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