JP2002033520A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本願発明は発光チップ周辺の蛍光体を均一に発
光させて色調のバラツキを抑えるとともに、チップ周辺
の蛍光体を全て発光させて高輝度発光の可能な半導体発
光装置を提供することを目的とする。 【解決手段】本願発明の半導体発光装置は樹脂部１０３
の内部に第一の凹部１０５と、第一の凹部１０５底面に
小さい径を有する第二の凹部１０７とを形成している。
第二の凹部１０７の底面上に発光チップ１０６をマウン
トし、第二の凹部１０７を満たすように蛍光体含有樹脂
１１０を充填している。第一の凹部１０５内部には封止
体１１１を充填している。リード１０１、１０２は第一
の凹部１０５の底面端部上に形成しており、発光チップ
上の電極とボンディングワイヤ１０８及び１０９により
接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、詳しくは紫外光を発光する半導体発光素子と紫外光
を可視光に変換する複数の蛍光体とからなる半導体発光
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体発光チップとその発光を波
長変換して発光する蛍光体とを組合せた半導体発光装置
は、従来の半導体発光装置では実現の難しい発光色を提
供できるため、新しい光源として注目されている。通
常、半導体発光素子は活性層に注入されたキャリアの再
結合時に発光し、活性層のバンドギャップで決まる発光
波長により、InGaAlP系材料の赤色、黄色、InGaN系の緑
色、青色の単色を実現している。これら単色の半導体発
光素子を用いて混色を実現する場合、色の異なる複数個
の発光素子の電流値を調節し各発光素子の光出力を制御
する必要があった。これに対し、半導体発光チップから
放出される発光を蛍光体材料により波長変換して発光す
る半導体発光装置は、蛍光体材料の種類や組み合わせを
変えることにより１個の半導体発光素子で多種多彩な発
光を実現できる。本出願人は、半導体発光チップ及び複
数の蛍光体からなる半導体発光装置を開発した（特開平
１０−２６１８２１）。この半導体発光装置は、紫外光
を放出する半導体発光チップと前記紫外光により励起さ
れて発光する赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体
からなり、３色混色による白色発光を実現している。

【０００３】図７は、従来の半導体発光装置の概略構成
を示す断面図である。この構造について説明する。樹脂
ステム７００は凹部７０１を形成しており、凹部７０１
の底面上には紫外発光を行う半導体発光チップ７０２を
載置している。凹部７０１内部には半導体発光チップ７
０２を包含する蛍光体領域７０３と、その上部の封止体
７０４を充填している。また、凹部７０１の底面端部に
あって、樹脂ステム７００を貫通するようにリード７０
５、リード７０６を有し、発光チップ７０２とリード７
０５、リード７０６をそれぞれワイヤ７０７、ワイヤ７
０８を介して接続している。従来の半導体発光装置はリ
ード７０５及びリード７０６を通して電力を供給するこ
とにより半導体発光チップ７０２を発光させる。蛍光体
領域７０３は前記発光を吸収し波長変換した光を放出す
る。蛍光体領域７０３中の蛍光体は、発光チップ７０２
の紫外光を吸収して赤色の光を放出する赤色蛍光体、緑
色の光を放出する緑色蛍光体および青色の光を放出する
青色蛍光体の３色を混合している。つまり、この半導体
発光装置は半導体発光チップ７０２から放出された紫外
光を蛍光体領域７０３で赤色、緑色及び青色に波長変換
し、変換光の混色により白色発光を実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
発光装置は装置毎の輝度と色調にバラツキを生じ、再現
性及び歩留まりに問題を生じていた。輝度および色調の
バラツキは、半導体発光チップを包含する蛍光体領域７
０３の発光むらに起因している。蛍光体領域７０３は発
光チップ７０２を含有し樹脂ステム７００の凹部７０１
内に一様に形成しているが、その発光を断面から見ると
発光チップ７０２上部に形成された蛍光体領域と発光チ
ップの側面近傍に形成された蛍光体領域のみ発光し、そ
れ以外の部分では発光していなかった。また、赤色、緑
色及び青色蛍光体の比重及び粒径の相違により、発光チ
ップ７０２の上部と側面に形成される蛍光体の組成が異
なってしまう。一般に蛍光体の比重は大きい順に赤色蛍
光体、青色蛍光体、緑色蛍光体である。従って蛍光体領
域７０３は下層に赤色蛍光体、その上に青色蛍光体、更
に緑色蛍光体が形成される。このため、発光チップの上
部へ放出された紫外光は順に赤色／青色／緑色の蛍光体
を発光させるが、発光チップの側面へ放出された紫外光
は赤色または青色または緑色の蛍光体をランダムに発光
する。つまりこの発光チップ上部と発光チップ側面との
蛍光体発光の不均一により色調にむらが生じる。また発
光チップ７０２から離れて発光していない蛍光体領域
は、発光チップ７０２周辺の蛍光体から放出される発光
を散乱する領域となり、蛍光体領域７０３から放出され
た発光の光取り出しを低下させ、半導体発光装置の輝度
を低下させてしまう。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたもので、その目的は発光チップ周辺の蛍光体
を均一に発光させて色調のバラツキを抑えるとともに、
チップ周辺の蛍光体を全て発光させて高輝度発光の可能
な半導体発光装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明の半導体発光装
置は、半導体発光チップと、第一のリードと、第二のリ
ードと、それらを実装する樹脂部とを有する樹脂ステム
であって、前記第一のリードの一端及び前記第二のリー
ドの一端は前記樹脂部から外部に導出され、前記樹脂部
は前記半導体発光チップの第一の電極に電気的に接続さ
れた前記第一のリードの他端と前記半導体発光チップの
第二の電極に電気的に接続された前記第二のリードの他
端とを収容する第一の凹部を有し、前記第一の凹部の底
面に前記半導体発光チップを収容する第二の凹部が形成
された樹脂ステムと、前記樹脂ステムの前記第二の凹部
に充填された蛍光体を含有した樹脂と、前記蛍光体を含
有した樹脂上に前記第一の凹部に充填された光透過性樹
脂とを備えていることを特徴とする。あるいは、半導体
発光チップと、第一のリードと、第二のリードと、それ
らを実装する樹脂部とを有する樹脂ステムであって、前
記第一のリードの一端及び前記第二のリードの一端は前
記樹脂部から外部に導出され、前記樹脂部は光透過性樹
脂を充填する第一の凹部を有し、前記第一の凹部の底面
に前記半導体発光チップの第一の電極に電気的に接続さ
れた前記第一のリードの他端と前記半導体発光チップの
第二の電極に電気的に接続された前記第二のリードの他
端と前記半導体発光チップとを収容する第二の凹部を有
し、前記第二の凹部に蛍光体を含有した樹脂を形成して
いることを特徴とする。

【０００７】または、半導体発光装置は、半導体発光チ
ップと、第一のリードと、第二のリードと、それらの一
部を覆うように設けられた樹脂部とを有する樹脂ステム
であって、前記第一のリードの一端と前記第二のリード
の一端とはそれぞれ前記樹脂部から外部に導出され、前
記樹脂部は、前記半導体発光チップと、前記半導体発光
チップの第一の電極に電気的に接続された前記第一のリ
ードの他端及び前記半導体発光チップの第二の電極に電
気的に接続された前記第二のリードの他端を収容する第
一の凹部とを有し、前記半導体発光チップを囲む反射板
が形成された樹脂ステムと、前記反射板で囲まれた領域
に形成された蛍光体を含有した樹脂と、前記蛍光体を含
有した樹脂と前記反射板を有する前記第一の凹部に充填
された光透過性樹脂とを備えていることを特徴とする。
または、半導体発光装置は、半導体発光チップと、第一
のリードと、第二のリードと、それらの一部を覆うよう
に設けられた樹脂部とを有する樹脂ステムであって、前
記第一のリードの一端と前記第二のリードの一端とはそ
れぞれ前記樹脂部から外部に導出され、前記樹脂部は、
前記半導体発光チップと前記半導体発光チップの第一の
電極に電気的に接続された前記第一のリードの他端と前
記半導体発光チップの第二の電極に電気的に接続された
前記第二のリードの他端とを収容する第一の凹部を有
し、前記半導体発光チップを囲む蛍光体含有樹脂と、前
記蛍光体を含有した樹脂を有する前記第一の凹部に充填
された光透過性樹脂とを備えており、前記蛍光体含有樹
脂は０．４Ｎｓ／ｍ^２以上５Ｎｓ／ｍ^２以下の粘度を有
することを特徴とする。

【０００８】または、半導体発光装置は、半導体発光チ
ップと、第一のリードと、第二のリードと、それらの一
部を覆うように設けられた樹脂部とを有する樹脂ステム
であって、前記第一のリードの一端と前記第のリードの
一端とはそれぞれ前記樹脂部から外部に導出され、前記
樹脂部は前記半導体発光チップと前記半導体発光チップ
の第一の電極に電気的に接続された前記第一のリードの
他端と前記半導体発光チップの第二の電極に電気的に接
続された前記第二のリードの他端とを収容する第一の凹
部を有し、前記半導体発光チップを囲む第一の光透過性
樹脂と、前記第一の光透過性樹脂上に形成された蛍光体
含有樹脂と、前記蛍光体含有樹脂上の前記第一の凹部内
に充填された第二の光透過性樹脂とを具備していること
を特徴とする。または、半導体発光装置は、半導体発光
チップと、第一のリードと、第二のリードと、それらの
一部を覆うように設けられた樹脂部とを有する樹脂ステ
ムであって、前記第一のリードの一端と前記第のリード
の一端とはそれぞれ前記樹脂部から外部に導出され、前
記樹脂部は、前記半導体発光チップと前記半導体発光チ
ップの第一の電極に電気的に接続された前記第一のリー
ドの他端と前記半導体発光チップの第二の電極に電気的
に接続された前記第二のリードの他端とを収容する凹部
と、前記凹部に充填された蛍光体を含有する光透過性樹
脂とを具備し、前記光透過性樹脂は０．４Ｎｓ／ｍ^２以
上５Ｎｓ／ｍ^２以下の粘度を有することを特徴とする。

【０００９】以上の構造により、発光チップ周辺の蛍光
体を均一に発光させて色調のバラツキを抑えるととも
に、チップ周辺の蛍光体を全て発光させて高輝度発光の
可能な半導体発光装置を提供することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について実
施例を用いて説明する。本発明の第一の実施例における
半導体発光装置について説明する。図1は第一の実施例
に係る半導体発光装置を示す断面図である。第一の実施
例における半導体発光装置は発光チップをマウントする
樹脂凹部の径を小さくすることにより、樹脂凹部に充填
する蛍光体をすべて一様に励起発光することを特徴とす
る。この半導体発光装置の構造について説明する。樹脂
ステム１００はリードフレームを成形して形成されたリ
ード１０１及びリード１０２と、前記リードと一体成形
されてなる樹脂部１０３とを有する。樹脂部１０３の上
部は開口部が底面部より広く側面に反射面１０４を有す
る第一の凹部１０５を具備している。第一の凹部１０５
の略円形底面中央部は第二の凹部１０７を形成してお
り、略円形底面端部上はリード１０１及びリード１０２
の端部を対向して配置している。リード１０１及びリー
ド１０２の他端は互いに反対方向の樹脂部１０３から導
出している。発光チップ１０６はＡｇペーストにより第
二の凹部１０７の底面にマウントしている。発光チップ
１０６の上面に形成された第一の電極及び第二の電極
は、リード１０１及びリード１０２とAu線などのボンデ
ィングワイヤ１０８、１０９を介して各々接続してい
る。第二の凹部１０７の内部は複数の蛍光体を含有した
樹脂１１０を充填している。第一の凹部１０５内部は光
透過性樹脂からなる封止体１１１を充填している。

【００１１】第一の実施例における半導体発光装置にお
いては、第一の凹部１０５より小さい径を有する第二の
凹部１０７を形成して、発光チップ１０６の周辺にのみ
蛍光体含有樹脂１１０を形成することにより、発光チッ
プ１０６からの紫外光を蛍光体により均一に発光するこ
とが可能となる。発光チップ１０６のチップサイズが８
０μｍ□〜４００μｍ□、厚さが３０μｍ〜２００μｍ
の場合、第二の凹部１０７の直径が０．２ｍｍ〜１．２
mm、深さが６０μｍ〜５００μｍであれば樹脂１１０中
の蛍光体全てを均一に発光可能であり、色調むらのない
半導体発光装置を実現できる。比重や粒径の異なる複数
の蛍光体を用いることにより蛍光体の偏析を生じた場合
でも、蛍光体を一様に励起発光できるため色調のむらは
生じない。また、発光チップ１０６の周辺にのみ蛍光体
含有樹脂１１０を充填するため、従来問題となっていた
蛍光体の未発光部分の光散乱による輝度の低下は生じな
い。従って、高輝度の半導体発光装置を提供できる。以
上により色調の変動や輝度の低下を抑えた歩留まりの高
い半導体発光装置を生産できる。発光チップ１０６は分
子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）や有機金属気相
製長法（ＭＯＣＶＤ法）の結晶成長により少なくとも基
板上にＢ（ｘ）Ｉｎ（ｙ）Ｇａ（ｚ）Ａｌ（１−ｘ−ｙ
−ｚ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦
１）系化合物半導体からなる発光層を有し、発光層を上
下に挟むバンドギャップの大きい層からなるダブルへテ
ロ構造を有している。発光層の半導体材料の組成（ｘ、
ｙ、ｚ）を変えることで発光波長を種々選択することが
でき、１４０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光が実現できる。
用いる蛍光体は２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外光を効率
良く吸収し、好ましくは発光チップの効率が高い３２０
ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外光と組み合わせることで輝度が
向上する。また、発光層を量子効果を生じる単一量子井
戸構造や多重量子井戸構造にすることで発光効率が増加
し、数ｎｍから数μmのドット状に形成することで更に
増加する。基板には絶縁性のサファイア、ｎ型のＧａ
Ｎ、ｎ型のＳｉＣ、ｎ型のＺｎＯ、絶縁性の石英のいず
れかを使用できる。絶縁性の基板を用いる場合は同一面
にｎ型電極及びｐ型電極を形成し、図１に示すように２
つのリードの各々にボンディングワイヤで電気的接着を
行なう。透明基板を用いる場合は、ｎ型電極及びｐ型電
極を各々リードに直接マウントするいわゆるフリップチ
ップ型の構造にすることもできる。これにより接着に使
用する導電ペーストの紫外線による劣化を抑え、寿命の
長い半導体発光装置が実現できる。ｎ型基板を使用した
場合は裏面にｎ型電極、基板上の半導体層上面にｐ型電
極を形成し、ｎ型電極又はｐ型電極を導電性ペーストや
ＡｕＳｎ等の共晶半田等を用いて一方のリードにマウン
トし、ｐ型電極又はｎ型電極をワイヤにより他方のリー
ドと電気的接着を行なう。

【００１２】蛍光体含有樹脂１１０は、発光チップ１０
６の紫外光を波長変換する蛍光体を含んでいる。この樹
脂１１０は紫外光のエネルギーより大きな結合エネルギ
ーを有する材料が望ましく、発光チップ１０６の紫外光
を透過し、蛍光体により波長変換された発光を透過する
特性を有している。蛍光体含有樹脂１１０は複数の蛍光
体を混合、攪拌しながら開口の狭いノズルを通して第二
の凹部に載置された発光チップ１０６周辺に塗布し、そ
の後乾燥して形成する。樹脂１１０はエポキシ樹脂やシ
リコーン樹脂を用いるが、特に０．４Ｎｓ／ｍ^２以上５
Ｎｓ／ｍ^２以下の粘度を有するシリコーン樹脂を用いる
と蛍光体を樹脂内に一様に分散でき、蛍光体から放出し
た発光を屈折率の大きな蛍光体で適度に散乱でき混合が
増す為、色調むらが改善できる。本発明に用いられる蛍
光体は、紫外光を吸収して発光する蛍光体や蛍光体から
放出された発光を吸収して発光する材料である。発光チ
ップ１０６の放出する紫外光による蛍光体の発光色が赤
色・緑色・青色の3原色混色であれば白色光を実現でき
る。また発光チップ１０６の放出する紫外光により青色
を放出する蛍光体と、青色を吸収して黄色を放出する蛍
光体とを用いても白色光が実現でき、さらに赤色を放出
する赤色蛍光体を追加することで3原色混色と同等の白
色光となる。さらに半導体発光装置は、赤色、緑色、青
色、および黄色系の蛍光体を配合することで任意の色調
の発光色を実現できる。具体的な蛍光体としては、赤色
系がＬａ（２）Ｏ（２）Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ、Ｙ（２）Ｏ
（２）Ｓ：Ｅｕ、Ｙ（２）Ｏ（３）：Ｅｕ、緑色系が３
（Ｂａ，Ｍｇ，Ｅｕ，Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ（２）Ｏ
（３）、Ｌａ（２）Ｏ（３）・０．２ＳｉＯ （２）・
０．９Ｐ（２）Ｏ（５）：Ｃｅ，Ｔｂ、ＣｅＭｇＡｌ
（１１）Ｏ（１９）：Ｔｂ、青色系が１０（Ｓｒ，Ｃ
ａ，Ｂａ，Ｅｕ）・６ＰＯ（４）・Ｃｌ（２）、ＢａＭ
ａ（２）Ａｌ（１６）Ｏ（２５）：Ｅｕ、黄色系がＹＡ
Ｇ：Ｃｅが挙げられる。その他従来のランプ用蛍光体で
も適用可能であるが、粒径を２μｍ〜８μｍにすること
で本提案の効果が実現できる。

【００１３】また蛍光体の量は塗布する樹脂との重量比
（蛍光体重量／蛍光体重量＋樹脂重量）で１重量％（ｗ
ｔ％）から７０ｗｔ％にすることで本提案の効果が実現
できる。封止体１１１は蛍光体を含有した樹脂部１１
０、リード１０１、１０２、ボンディングワイヤ１０
８、１０９等を保護するため設けている。封止体１１１
はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた
各種透明樹脂を用いている。また封止体１１１に紫外光
を吸収する材料を含有させると発光素子外部からの紫外
光で発光する誤点灯を防止することができる。第一の実
施例において、チップサイズ及び第二の凹部１０７の径
及び形状は、蛍光体を有効に発光できる範囲内で適宜変
更可能である。また、発光チップは紫外発光を行うもの
であるが、可視領域の発光を行うものを用いてもよい。
次に第二の実施例における半導体発光装置について説明
する。図２は本発明の第二の実施例に係る半導体発光装
置を示す断面図である。第二の実施例における半導体発
光装置は、リード２０１及びリード２０２を第二の凹部
２０７の略円形底面端部上に収容しており、蛍光体含有
樹脂２１１内に前記リードとワイヤとの接着点を有する
点で第一の実施例と異なる。これにより熱ストレスに強
い構造が実現できる。

【００１４】本実施例における構造について説明する。
樹脂ステム２００はリードフレームを成形して形成され
たリード２０１及びリード２０２と、一体成形されてな
る樹脂部２０３とを有する。樹脂部２０３の上部は開口
部が底面部より広く側面に反射面２０４を有する第一の
凹部２０５を具備している。第一の凹部２０５の略円形
底面中央部には第二の凹部２０７を形成している。第二
の凹部２０７は第一の凹部２０５と同様に開口部が底面
部より広く側面に反射面２０８を有している。第二の凹
部２０７の底面中央部には発光チップ２０６をＡｇペー
スト等によりマウントしている。底面端部上面にはリー
ド２０１及びリード２０２の端部を対向配置している。
リード２０１及びリード２０２の他端は互いに反対方向
の樹脂部より導出している。発光チップ２０６上面に形
成された第一の電極及び第二の電極はＡｕ線などのボン
ディングワイヤ２０９、２１０によってリード２０１及
びリード２０２に各々接続している。発光チップ２０６
を載置した第二の凹部２０７内部には複数の蛍光体を含
有する樹脂２１１を充填しており、第一の凹部２０５内
部は光透過性樹脂からなる封止体２１２を充填してい
る。第二の実施例における発光チップ２０６の構造は第
一の実施例と同様であるため説明を省略する。また、樹
脂２１１中の蛍光体の材料及び封止体２１２の材料も第
一の実施例と同様であるため説明を省略する。

【００１５】第二の実施例においては第一の実施例と同
様に第一の凹部２０５より小さい径を有する第二の凹部
２０７を形成して、発光チップ２０６の周辺にのみ蛍光
体含有樹脂２１１を形成することにより、発光チップ２
０６からの紫外光は全ての蛍光体を励起可能となる。し
たがって蛍光体は均一に発光可能となる。例えば、発光
チップ２０６のチップサイズが８０μｍ□〜４００μｍ
□、厚さが３０μｍ〜２００μｍの場合、第二の凹部２
０７の直径が０．２ｍｍ〜２．４mm、深さが６０μｍ〜
８００μｍであれば樹脂２１１中の蛍光体を均一に発光
可能であり、色調むらのない半導体発光装置を実現でき
る。比重や粒径の異なる複数の蛍光体を用いた場合に蛍
光体の偏析を生じても、蛍光体を一様に励起発光できる
ため色調のむらは生じない。また、発光チップ２０６の
周辺にのみ蛍光体含有樹脂２１１を充填するため、問題
となっていた蛍光体の未発光部分の光散乱による輝度の
低下は生じない。従って、高輝度の半導体発光装置を提
供できる。以上により色調の変動や輝度の低下を抑えた
歩留まりの高い半導体発光装置を生産できる。上記に加
え第二の実施例においては、蛍光体含有樹脂２１１内に
ワイヤ２０９及びリード２０１との接着点、及びワイヤ
２１０とリード２０２との接着点を有している。従って
第一の実施例に比べ熱ストレスに強い構造になってい
る。またｎ型電極とｐ型電極とを同一面上に有する発光
チップ２０６を用いることで、フリップチップ型の半導
体発光装置を提供できる。この構造ではワイヤを不要と
するためワイヤの断線や剥離、ワイヤによる光吸収等の
ワイヤ起因の問題を解消でき、信頼性の高い高輝度な半
導体発光装置が実現できる。

【００１６】第二の実施例の半導体発光装置において発
光チップ２０６はｎ型基板を有し、ｎ型基板の裏面にｎ
型電極、基板上の半導体層上面にｐ型電極を形成したも
のを用いてもよい。この場合、ｎ型電極又はｐ型電極は
導電性ペーストやＡｕＳｎ等の共晶半田等を用いて一方
のリードにマウントし、ｐ型電極又はｎ型電極はワイヤ
を介して他方のリードと電気的接着を行なう。また第二
の実施例において、チップサイズ及び第二の凹部２０７
の径及び形状は、蛍光体を有効に発光できる範囲内で適
宜変更可能である。また、発光チップは紫外発光を行う
ものであるが、可視領域の発光を行うものを用いてもよ
い。第三の実施例における半導体発光装置について説明
する。図３は第三の実施例における半導体発光装置の断
面を示している。第三の実施例における半導体発光装置
は、凹部３０５の底面に形成している発光チップ３０６
の周囲に反射板３０９を具備している点で第一及び第二
の半導体発光装置と異なる。前記反射板３０９を有する
ことにより、蛍光体の未発光部分の光散乱による輝度の
低下を防止することが可能となり、高輝度の半導体発光
装置を提供可能である。第三の実施例における半導体発
光装置の構造について以下に説明する。樹脂ステム３０
０はリードフレームを成形して形成されたリード３０１
及びリード３０２と、一体成形されてなる樹脂部３０３
とを有する。樹脂部３０３内部は上部開口部が底面部よ
り広く側面に反射面３０４を有する凹部３０５を具備し
ている。凹部３０５の略円形底面中央部には発光チップ
３０６をＡｇペースト等によりマウントしている。略円
形底面端部上面にはリード３０１及びリード３０２の端
部を対向配置している。リード３０１及びリード３０２
の他端は互いに反対方向の樹脂部より導出している。発
光チップ３０６上面に形成された第一の電極及び第二の
電極はＡｕ線などのボンディングワイヤ３０７、３０８
によってリード３０１及びリード３０２に各々接続して
いる。発光チップ３０６を載置した凹部３０５内部には
複数の蛍光体を含有する樹脂３１０を充填しており、樹
脂３１０上部には光透過性樹脂からなる封止体３１１を
充填している。発光チップ３０６の周囲には凹部３０５
の底面に対し略垂直に反射板３０９を形成し、これによ
り発光チップ３０６からの紫外光で励起する蛍光体と励
起しない蛍光体とを分離している。反射板の高さは適宜
変更可能であるが、発光チップの高さ以上であることが
望ましい。第三の実施例における発光チップ３０６の構
造は第一の実施例と同様であるため説明を省略する。ま
た、樹脂３１０中の蛍光体の材料及び封止体３１１の材
料についても第一の実施例と同様であるため説明を省略
する。

【００１７】第三の実施例において発光チップ３０６か
ら離れた位置にあり発光に寄与しない蛍光体を発光チッ
プ３０６周辺の発光可能な蛍光体と反射板３０９によっ
て分離することにより、反射板３０９外部の蛍光体に発
光が入射せず、光散乱による輝度の低下を防止できる。
反射板３０９内の蛍光体は発光チップ３０６からの紫外
光により全て均一に発光する。例えば発光チップ３０６
のチップサイズが８０μｍ□〜４００μｍ□、厚さが３
０μｍ〜２００μｍ、反射板３０９の直径が０．２ｍｍ
〜１．２ｍｍ、反射板内に充填される蛍光体の高さが６
０μｍ〜５００μｍであればよく、色調むらのない半導
体発光装置が実現できる。比重や粒径の異なる複数の蛍
光体を用いた場合に蛍光体の偏析を生じても、蛍光体を
一様に励起発光できるため色調のむらは生じない。第三
の実施例の半導体発光装置においては同一面上にｎ型電
極とｐ型電極を有する発光チップ３０６を用いフリップ
チップ型の半導体発光装置としてもよい。ワイヤを用い
ずに電極とリードを直接接着できるため、ワイヤの断線
や剥離、Ａｕによる光吸収等の諸問題を解消でき、信頼
性の高い高輝度な半導体発光装置が実現できる。あるい
は発光チップ３０６にｎ型基板を用いて、ｎ型基板の裏
面にｎ型電極、基板上の半導体層上面にｐ型電極を形成
し、ｎ型電極又はｐ型電極をリードにマウントし、ｐ型
電極又はｎ型電極をワイヤにより他方のリードに接着し
てもよい。第三の実施例において、発光チップ３０６の
サイズ、凹部３０５の径及び形状、反射板３０９の径等
適宜変更可能である。また発光チップ３０６は紫外発光
を行うが、代わりに可視領域の発光を行うものを用いて
もよい。

【００１８】次に第四の実施例における半導体発光装置
について説明する。図４は第四の実施例における半導体
発光装置の断面を示している。第四の実施例における半
導体発光装置は、粘度の高い樹脂を用いて発光チップの
周辺にのみ蛍光体含有領域を形成することを特徴として
いる。これにより蛍光体粒子全体を発光可能であり、色
調の変動や輝度の低下を押さえ歩留まりの高い半導体発
光装置を提供できる。第四の半導体発光装置の構造につ
いて説明する。樹脂ステム４００はリードフレームを成
形して形成されたリード４０１及びリード４０２と、一
体成形されてなる樹脂部４０３とを有する。樹脂部４０
３内部は上部開口部が底面部より広く側面に反射面４０
４を有する凹部４０５を形成している。凹部４０５の略
円形底面中央部には発光チップ４０６をＡｇペースト等
によりマウントしている。略円形底面端部上面にはリー
ド４０１及びリード４０２の端部を対向配置している。
リード４０１及びリード４０２の他端は互いに反対方向
の樹脂部４０３より導出している。発光チップ４０６上
面に形成された第一の電極及び第二の電極はＡｕ線など
のボンディングワイヤ４０７、４０８によってリード４
０１及びリード４０２に各々接続している。複数の蛍光
体を含有する樹脂４０９は発光チップ４０６を包囲する
ように充填している。樹脂４０９は０．４Ｎｓ／ｍ^２以
上５Ｎｓ／ｍ^２以下の高い粘性を有し、シリコーンやエ
ポキシ系の樹脂からなる。樹脂４０９周辺及び上部には
光透過性樹脂からなる封止体４１０を充填している。な
お、第四の実施例における発光チップ４０６の構造は第
一の実施例と同様であるため説明を省略する。また、樹
脂４０９中の蛍光体の材料及び封止体４１０の材料につ
いても第一の実施例と同様であるため説明を省略する。

【００１９】第四の実施例においては粘度の高い樹脂４
０９を用いることにより、発光チップ４０６を包囲する
ように蛍光体発光領域を形成可能である。これにより発
光チップ４０６からの紫外光を蛍光体により均一に発光
することが可能となる。例えば発光チップ４０６のチッ
プサイズが８０μｍ□〜４００μｍ□、厚さが３０μｍ
〜２００μｍの場合、発光チップを包囲する樹脂４０９
の幅が０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ、高さが６０μｍ〜５０
０μｍであれば樹脂４０９中の蛍光体を均一に発光可能
であり、色調むらのない半導体発光装置を実現できる。
比重や粒径の異なる複数の蛍光体を用いた場合に蛍光体
の偏析を生じても、蛍光体を一様に励起発光できるため
色調のむらは生じない。また、第四の実施例では発光チ
ップ４０６の周辺にのみ蛍光体含有樹脂４０９を充填す
るため、問題となっていた蛍光体の未発光部分の光散乱
による輝度の低下は生じない。従って、高輝度の半導体
発光装置を提供できる。以上により色調の変動や輝度の
低下を抑えた歩留まりの高い半導体発光装置を生産でき
る。上記に加え第四の実施例においては、封止体４１０
は凹部４０５の底面でリード４０１、リード４０２及び
樹脂部４０３に接着している。これにより樹脂ステム４
００からの封止体４１０の剥離を防止でき、信頼性の高
い半導体発光装置が提供できる。

【００２０】第四の実施例においてはｎ型電極とｐ型電
極とを同一面上に有する発光チップ４０６を用いてフリ
ップチップ型の半導体発光装置を提供することも可能で
ある。これによりワイヤの断線や剥離、ワイヤによる光
吸収等のワイヤ起因の問題を解消でき、信頼性の高い高
輝度な半導体発光装置が実現できる。また、発光チップ
４０６にｎ型基板を用いてｎ型基板の裏面にｎ型電極、
基板上の半導体層上面にｐ型電極を形成し、ｎ型電極又
はｐ型電極をリードにマウントし、ｐ型電極又はｎ型電
極をワイヤにより他方のリードに接着してもよい。第四
の実施例において、発光チップ４０６のサイズ、凹部４
０５の径及び形状、蛍光体含有樹脂４０９の径等は適宜
変更可能である。また発光チップ４０６は紫外発光を行
うが、代わりに可視領域の発光を行うものを用いてもよ
い。次に第五の実施例における半導体発光装置について
説明する。図５は第五の実施例における半導体発光装置
の断面を示している。第五の実施例における半導体発光
装置は、発光チップ５０６を包含する樹脂５０９上に樹
脂５０９より高反射率の蛍光体を含む樹脂５１０を形成
していることを特徴とする。これにより蛍光体含有樹脂
５１０を透過できずに反射された光は凹部５０５の底面
及び側面５０４により反射され蛍光体含有樹脂５１０に
入射し蛍光体を励起することができる。

【００２１】第五の実施例における半導体発光装置の構
造について説明する。樹脂ステム５００はリードフレー
ムを成形して形成されたリード５０１及びリード５０２
と、一体成形されてなる樹脂部５０３とを有する。樹脂
部５０３内部は上部開口部が底面部より広く側面に反射
面５０４を有する凹部５０５を形成している。凹部５０
５の略円形底面中央部には発光チップ５０６をＡｇペー
スト等によりマウントしている。略円形底面端部上面に
はリード５０１及びリード５０２の端部を対向配置して
いる。リード５０１及びリード５０２の他端は互いに反
対方向の樹脂部より導出している。発光チップ５０６上
面に形成された第一の電極及び第二の電極はＡｕ線など
のボンディングワイヤ５０７、５０８によってリード５
０１及びリード５０２に各々接続している。複数の蛍光
体を含有する樹脂５１０は発光チップ５０６を包含する
樹脂５０９上に形成している。この蛍光体は樹脂５０９
より高反射率である。蛍光体含有樹脂５１０上には光透
過性樹脂からなる封止体５１１を形成している。なお、
第五の実施例における発光チップ５０６の構造は第一の
実施例と同様であるため説明を省略する。また、蛍光体
含有樹脂５１０中の蛍光体材料及び封止体５１１の材料
についても第一の実施と同様であるため説明を省略す
る。

【００２２】第五の実施例においては蛍光体含有樹脂５
１０を発光チップ５０６の上部に形成することにより、
蛍光体を均一に発光することが可能となる。また、蛍光
体は樹脂５０９より高い反射率を有する。したがって発
光チップ５０６から放出した紫外光のうち蛍光体含有樹
脂５１０を透過せずに反射された光も、凹部５０５の底
面及び側面５０４で反射され蛍光体含有樹脂５１０に入
射し蛍光体を励起することができる。これにより発光チ
ップ５０６からの紫外光を蛍光体により均一に発光する
ことが可能となる。例えば発光チップ５０６のチップサ
イズが８０μｍ□〜４００μｍ□、厚さが３０μｍ〜２
００μｍの場合、樹脂５０９の厚さが２００μｍ〜５０
０μｍ、蛍光体含有樹脂５１０の厚さが１００μｍ〜３
００μｍであれば、蛍光体を均一に発光可能であり、色
調むらのない半導体発光装置を実現できる。比重や粒径
の異なる複数の蛍光体を用いた場合に蛍光体の偏析を生
じても、蛍光体を一様に励起発光できるため色調のむら
は生じない。第五の実施例においてはｎ型電極とｐ型電
極とを同一面上に有する発光チップ５０６を用いてフリ
ップチップ型の半導体発光装置を提供することも可能で
ある。これによりワイヤの断線や剥離、ワイヤによる光
吸収等のワイヤ起因の問題を解消でき、信頼性の高い高
輝度な半導体発光装置が実現できる。また、発光チップ
５０６にｎ型基板を用いてｎ型基板の裏面にｎ型電極、
基板上の半導体層上面にｐ型電極を形成し、ｎ型電極又
はｐ型電極をリードにマウントし、ｐ型電極又はｎ型電
極をワイヤにより他方のリードに接着してもよい。第五
の実施例において、発光チップ５０６のサイズ、凹部５
０５の径及び形状、樹脂５０９あるいは蛍光体含有樹脂
５１０の厚さは適宜変更可能である。また発光チップ５
０６は紫外発光を行うが、代わりに可視領域の発光を行
うものを用いてもよい。

【００２３】次に第六の実施例における半導体発光装置
について説明する。図６は第六の実施例における半導体
発光装置の断面を示している。第六の実施例の半導体発
光装置は凹部６０５内部に充填する蛍光体含有樹脂６０
９において、蛍光体に対し高い比重の樹脂又は高い粘度
の樹脂を用いることを特徴とする。高い比重の樹脂を用
いることにより蛍光体を樹脂中に分散できる為、蛍光体
の均一な発光が可能になる。あるいは高い粘度の樹脂を
用いることにより、比重や粒径の異なる複数の蛍光体を
樹脂６０９中に分散することができ蛍光体の均一な発光
が可能になる。第六の半導体発光装置の構造について以
下に説明する。樹脂ステム６００はリードフレームを成
形して形成されたリード６０１及びリード６０２と、一
体成形されてなる樹脂部６０３とを有する。樹脂部６０
３内部は上部開口部が底面部より広く側面に反射面６０
４を有する凹部６０５を形成している。凹部６０５の略
円形底面中央部には発光チップ６０６をＡｇペースト等
によりマウントしている。略円形底面端部上面にはリー
ド６０１及びリード６０２の端部を対向配置している。
リード６０１及びリード６０２の他端は互いに反対方向
の樹脂部より導出している。発光チップ６０６上面に形
成された第一の電極及び第二の電極はＡｕ線などのボン
ディングワイヤ６０７、６０８によってリード６０１及
びリード６０２に各々接続している。蛍光体含有樹脂６
０９は発光チップ６０６を包含するように凹部６０５内
に充填している。蛍光体含有樹脂６０９中の蛍光体は樹
脂中に均一に分散するように樹脂との重量比を５ｗｔ％
〜５０ｗｔ％としている。なお、第六の実施例における
発光チップ６０６の構造は第一の実施例と同様であるた
め説明を省略する。また、樹脂６１０中の蛍光体の材料
も第一の実施と同様であるため説明を省略する。

【００２４】第六の実施例においては粘度の高い樹脂を
用いることにより、比重や粒径の異なる複数の蛍光体を
樹脂６０９中に分散することができ蛍光体の均一な発光
が可能になる。これにより発光チップ６０６からの紫外
光を蛍光体により均一に発光することが可能となる。例
えば発光チップ６０６のチップサイズが８０μｍ□〜４
００μｍ□、厚さが３０μｍ〜２００μｍ、蛍光体の重
量比が５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の場合、樹脂粘度が０．４
Ｎｓ／ｍ^２以上５Ｎｓ／ｍ^２以下であれば樹脂６０９内
に蛍光体を均一に分散可能であり色調むらのない高輝度
の半導体発光装置を実現できる。あるいは蛍光体に対し
高い比重の樹脂６０９を用いることでも蛍光体を樹脂６
０９中に分散可能であり、蛍光体の均一な発光が可能に
なる。第六の実施例においてはｎ型電極とｐ型電極とを
同一面上に有する発光チップ６０６を用いてフリップチ
ップ型の半導体発光装置を提供することも可能である。
これによりワイヤの断線や剥離、ワイヤによる光吸収等
のワイヤ起因の問題を解消でき、信頼性の高い高輝度な
半導体発光装置が実現できる。また、発光チップ６０６
にｎ型基板を用いてｎ型基板の裏面にｎ型電極、基板上
の半導体層上面にｐ型電極を形成し、ｎ型電極又はｐ型
電極をリードにマウントし、ｐ型電極又はｎ型電極をワ
イヤにより他方のリードに接着する構造としてもよい。
第六の実施例において、発光チップ６０６のサイズ、凹
部６０５の径及び形状は適宜変更可能である。また発光
チップ６０６は紫外発光を行うが、代わりに可視領域の
発光を行うものを用いてもよい。半導体発光チップに電
力を供給する２本のリードの配置は実施例に述べた対向
配置に限定するものではなく、適宜変更可能である。

【００２５】

【発明の効果】本願発明の半導体発光装置により、蛍光
体を均一に発光することができる。比重や粒径の異なる
複数の蛍光体を用いた場合に蛍光体の偏析を生じても、
蛍光体を一様に励起発光できるため色調のむらは生じな
い。また、従来問題となっていた蛍光体の未発光部分の
光散乱を生じないため、高輝度の半導体発光装置を実現
できる。以上により色調の変動や輝度の低下を抑えた歩
留まりの高い半導体発光装置の提供が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第一の実施例における半導体発光装
置の断面を示す図、

【図２】本願発明の第二の実施例における半導体発光装
置の断面を示す図、

【図３】本願発明の第三の実施例における半導体発光装
置の断面を示す図、

【図４】本願発明の第四の実施例における半導体発光装
置の断面を示す図、

【図５】本願発明の第五の実施例における半導体発光装
置の断面を示す図、

【図６】本願発明の第六の実施例における半導体発光装
置の断面を示す図、

【図７】従来の半導体発光装置の断面を示す図。

【符号の説明】

１００…樹脂ステム １０１、１０２…リード １０３…樹脂部 １０４…反射面 １０５…第一の凹部 １０６…発光チップ １０７…第二の凹部 １０８、１０９…ボンディングワイヤ １１０…蛍光体含有樹脂 １１１…封止体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 康一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 押尾 博明 福岡県北九州市小倉北区下到津１−10−１ 株式会社東芝北九州工場内 (72)発明者 下村 健二 福岡県北九州市小倉北区下到津１−10−１ 株式会社東芝北九州工場内 (72)発明者 森下 正之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 高橋 望 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Ｆターム(参考） 4M109 AA02 BA01 CA04 EC11 EC20 GA01 5F041 AA14 AA41 CA04 CA05 CA33 CA34 CA40 CA41 CA46 CA65 DA02 DA03 DA07 DA09 DA19 DA32 DA35 DA36 DA43 EE25

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体発光チップと、第一のリードと、第
   二のリードと、それらを実装する樹脂部とを有する樹脂
   ステムであって、 前記第一のリードの一端及び前記第二のリードの一端は
   前記樹脂部から外部に導出され、 前記樹脂部は前記半導体発光チップの第一の電極に電気
   的に接続された前記第一のリードの他端と前記半導体発
   光チップの第二の電極に電気的に接続された前記第二の
   リードの他端とを収容する第一の凹部を有し、前記第一
   の凹部の底面に前記半導体発光チップを収容する第二の
   凹部が形成された樹脂ステムと、 前記樹脂ステムの前記第二の凹部に充填された蛍光体を
   含有した樹脂と、 前記蛍光体を含有した樹脂上に前記第一の凹部に充填さ
   れた光透過性樹脂とを備えていることを特徴とする半導
   体発光装置。
2. 【請求項２】半導体発光チップと、第一のリードと、第
   二のリードと、それらを実装する樹脂部とを有する樹脂
   ステムであって、 前記第一のリードの一端及び前記第二のリードの一端は
   前記樹脂部から外部に導出され、 前記樹脂部は光透過性樹脂を充填する第一の凹部を有
   し、 前記第一の凹部の底面に前記半導体発光チップの第一の
   電極に電気的に接続された前記第一のリードの他端と前
   記半導体発光チップの第二の電極に電気的に接続された
   前記第二のリードの他端と前記半導体発光チップとを収
   容する第二の凹部を有し、 前記第二の凹部に蛍光体を含有した樹脂を形成している
   ことを特徴とする半導体発光装置。
3. 【請求項３】半導体発光チップと、第一のリードと、第
   二のリードと、それらの一部を覆うように設けられた樹
   脂部とを有する樹脂ステムであって、 前記第一のリードの一端と前記第二のリードの一端とは
   それぞれ前記樹脂部から外部に導出され、 前記樹脂部は、前記半導体発光チップと、前記半導体発
   光チップの第一の電極に電気的に接続された前記第一の
   リードの他端及び前記半導体発光チップの第二の電極に
   電気的に接続された前記第二のリードの他端を収容する
   第一の凹部とを有し、 前記半導体発光チップを囲む反射板が形成された樹脂ス
   テムと、 前記反射板で囲まれた領域に形成された蛍光体を含有し
   た樹脂と、 前記蛍光体を含有した樹脂と前記反射板を有する前記第
   一の凹部に充填された光透過性樹脂とを備えていること
   を特徴とする半導体発光装置。
4. 【請求項４】半導体発光チップと、第一のリードと、第
   二のリードと、それらの一部を覆うように設けられた樹
   脂部とを有する樹脂ステムであって、 前記第一のリードの一端と前記第二のリードの一端とは
   それぞれ前記樹脂部から外部に導出され、 前記樹脂部は、前記半導体発光チップと前記半導体発光
   チップの第一の電極に電気的に接続された前記第一のリ
   ードの他端と前記半導体発光チップの第二の電極に電気
   的に接続された前記第二のリードの他端とを収容する第
   一の凹部を有し、 前記半導体発光チップを囲む蛍光体含有樹脂と、 前記蛍光体を含有した樹脂を有する前記第一の凹部に充
   填された光透過性樹脂とを備えており、 前記蛍光体含有樹脂は０．４Ｎｓ／ｍ^２以上５Ｎｓ／ｍ
   ^２以下の粘度を有することを特徴とする半導体発光装
   置。
5. 【請求項５】半導体発光チップと、第一のリードと、第
   二のリードと、それらの一部を覆うように設けられた樹
   脂部とを有する樹脂ステムであって、 前記第一のリードの一端と前記第のリードの一端とはそ
   れぞれ前記樹脂部から外部に導出され、前記樹脂部は前
   記半導体発光チップと前記半導体発光チップの第一の電
   極に電気的に接続された前記第一のリードの他端と前記
   半導体発光チップの第二の電極に電気的に接続された前
   記第二のリードの他端とを収容する第一の凹部を有し、 前記半導体発光チップを囲む第一の光透過性樹脂と、 前記第一の光透過性樹脂上に形成された蛍光体含有樹脂
   と、 前記蛍光体含有樹脂上の前記第一の凹部内に充填された
   第二の光透過性樹脂とを具備していることを特徴とする
   半導体発光装置。
6. 【請求項６】半導体発光チップと、第一のリードと、第
   二のリードと、それらの一部を覆うように設けられた樹
   脂部とを有する樹脂ステムであって、 前記第一のリードの一端と前記第のリードの一端とはそ
   れぞれ前記樹脂部から外部に導出され、 前記樹脂部は、前記半導体発光チップと前記半導体発光
   チップの第一の電極に電気的に接続された前記第一のリ
   ードの他端と前記半導体発光チップの第二の電極に電気
   的に接続された前記第二のリードの他端とを収容する凹
   部と、 前記凹部に充填された蛍光体を含有する光透過性樹脂と
   を具備し、 前記光透過性樹脂は０．４Ｎｓ／ｍ^２以上５Ｎｓ／ｍ^２
   以下の粘度を有することを特徴とする半導体発光装置。