JP2004095941A - 発光装置 - Google Patents
発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004095941A JP2004095941A JP2002256593A JP2002256593A JP2004095941A JP 2004095941 A JP2004095941 A JP 2004095941A JP 2002256593 A JP2002256593 A JP 2002256593A JP 2002256593 A JP2002256593 A JP 2002256593A JP 2004095941 A JP2004095941 A JP 2004095941A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting element
- light
- emitting device
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
【課題】基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置において、光の取り出し効率を高めることを課題とする。
【解決手段】基板面と反対側に一対の電極が形成され、且つ前記基板面側を下にしてマウントされる発光素子と、前記発光素子がマウントされる基台と、前記発光素子と前記基台との間に配置される複数の粒状体と、及び前記粒状体の表面に形成される反射層と、を備える発光装置。
【選択図】 図２
【解決手段】基板面と反対側に一対の電極が形成され、且つ前記基板面側を下にしてマウントされる発光素子と、前記発光素子がマウントされる基台と、前記発光素子と前記基台との間に配置される複数の粒状体と、及び前記粒状体の表面に形成される反射層と、を備える発光装置。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は発光装置に関する。詳しくは、発光素子を用いた発光装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＩＩ族窒化物系半導体を含む発光ダイオードなどの発光素子は、一般に平面構造を有する絶縁性基板の上に窒化物半導体が積層され、正、負一対の電極が絶縁性基板と反対側の面に形成されている。このような発光素子を用いた発光装置は、一般的にリードフレームのカップ状部に発光素子の絶縁性基板面がマウントされることによって構成される。
このような発光装置では全ての光が直接電極側から放出されるのではなく、一部の光は一旦基板側に向かい、そして基板表面から放出される。放出された光はリードフレームの表面によって反射されることとなるが、一般に当該表面は平面的な構造であるためそれによって反射される光のほとんどは再び発光素子内に取り込まれる。このようにして取り込まれた光は発光素子内を進行する過程で各半導体層による吸収を受けるため、発光装置全体として光の取り出し効率が低下してしまうこととなる。
尚、光の取り出し効率の向上を目的として、発光素子全体の形状を台形としたもの（ＵＳＰ６３２３０６３参照）や、マウントペーストに導電性粒子を含有させて発光素子の放熱を促し発光効率の向上を図る構成（特開平１１−１０３０９１号公報参照）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置において、光の取り出し効率を高めることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは以上の課題に鑑み検討した結果、以下の発明に想到した。即ち、基板面と反対側に一対の電極が形成され、且つ前記基板面側を下にしてマウントされる発光素子と、
前記発光素子がマウントされる基台と、
前記発光素子と前記基台との間に配置される複数の粒状体と、及び
前記粒状体の表面に形成される反射層と、
を備える発光装置である。
【０００５】
以上の構成によれば、発光素子のマウント面側から放出された光は、粒状体表面に形成された反射層によって乱反射される。従って反射光は従来例のように発光素子内へ取り込まれるものばかりでなくあらゆる方向へ拡散する。これにより、発光素子に吸収される反射光の量が少なくなり、発光装置として光の取り出し効率が向上する。また、粒状体の形状を制御することにより、反射光の反射方向の分布を制御することができる。換言すれば、反射光の分布を自由に設計できることとなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発光装置を構成する各要素について説明する。
（発光素子）
発光素子は、基板上に形成される半導体層を備え、且つ正負一対の電極が基板と反対側に形成されるものが用いられる。発光素子はその基板側を下にして後述の基台にマウントされ、その電極側から主たる光の取り出しが行われる。
本発明の発光素子としては、例えばサファイア、窒化ガリウム、ＳｉＣ、ＺｎＯ、等の光透過性の基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が積層された構成のものが用いられる。ここでＩＩＩ族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記２元系若しくは３元系のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体より構成することが好ましい。
発光のための層構成として半導体層の量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）やシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどを採用することができる。
【０００７】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法などによっても形成することができる。
【０００８】
（基台）
基台は発光素子がマウントされる部材であって、その形状は特に限定されない。例えば、カップ状部を有し、当該カップ状部の底面に発光素子がマウントされる形状の基台を用いることができる。
カップ状部とは、底面と側面部とを有し、光軸に垂直方向の断面の面積が、当該底面から発光装置の光の取り出し方向に向かって連続的又は段階的に増加する形状を有する空間からなる部分をいう。かかる条件を満たす範囲において、底面及び側面部の形状は特に限定されるものではない。
基台の具体例としては、略平板状の基板又はリードフレーム上にカップ状部が形成されるように他の部材を配置して構成されるもの（この場合には、基板又はリードフレームの表面の一部がカップ状部の底面を形成し、他の部材の表面の一部がカップ状部の側面部を形成する）、その一部をカップ状に成型したリードフレームからなるものが挙げられる。
基台を構成する材料は特に限定されないが、反射性の材料、好ましくは反射効率の高い材料で構成することが好ましい。反射性の材料で構成することにより、当該基台表面は反射面となる。したがって、発光素子から放出された光の中で当該基台表面に達した光を反射して外部光として取り出すことが可能となり、発光装置の光取り出し効率の向上が図られる。
【０００９】
（粒状体）
発光素子と基台との間には複数の粒状体が配置される。粒状体の材質は特に限定されない。例えばシリカガラスやホウ珪酸ガラス等の無機材料や、ポリカーボネート樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂などの合成樹脂などを材料とした粒状体を用いることができる。更にはアルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）等の導体を材料として粒状体を作製してもよい。粒状体の材料として発光素子の光に対して高反射率のものを使用した場合には粒状体の表面自体が高い反射性を有することから後述の反射層を省略してもよい。尚、熱伝導率の高い材料（例えばＡｇ、Ａｌ）製の粒状体を用いれば発光素子の放熱の一部を粒状体を介して行うことができ、放熱効率の向上が期待される。
【００１０】
粒状体の形状は特に限定されず、その上に形成される反射層による光の反射態様を考慮して適宜設計することができる。多方向への光の均一反射を可能とするために粒状体の形状を略球形とすることが好ましい。ここでの略球形は必ずしもその表面全体が曲面である必要はなく、例えば表面の一部が平面となっている形状（例えば半球形状）や多数の平面が組み合わされて構成される多面体形状であってもよい。尚、表面の一部が平面となっている形状の粒状体を採用し且つその平面部に対向するようにして発光素子をマウントする構成とすれば粒状体と発光素子との接着面積が大きくなるため、粒状体を介した発光素子の放熱がより効率的に行われる。
【００１１】
粒状体の大きさは、その表面に形成される反射層による反射態様に影響する。このことから、所望の反射態様が得られるように粒状体の大きさが選択される。また粒子径は、発光素子の発光波長の半分よりも大きい必要があり、一方で少なくとも発光素子の大きさよりは小さい必要がある。そこで、使用する発光素子の発光波長及び発光素子の大きさによっても異なるが、例えば平均粒子径が約２００ｎｍ〜約１ｍｍである粒状体を用いることができる。取り扱いの容易さを考慮すれば、平均粒子径が約１μｍ〜約０．１ｍｍの粒状体を使用することが好ましい。
粒状体の大きさと同様にその配置密度も反射層による反射態様に影響する。換言すれば、配置密度をかえることにより反射層の反射態様を変化させることができる。所望の反射態様が得られるように配置密度を設定することが好ましい。
粒子径の異なる二種以上の粒状体を組合わせて用いてもよい。このような構成では粒状体の表面に形成される反射層の表面形状がより変化に富んだものとなり、その結果として一層多方向への光の反射を行うことができるからである。
【００１２】
基台上への粒状体の配置は例えば次のようにして行われる。まず粒状体を揮発性の溶媒に分散した溶液を用意し、これを基台表面の所望の領域に塗付する。その後、溶媒が揮発する条件で所定時間放置する。
【００１３】
（反射層）
反射層は粒状体の表面に形成される。反射層の材料としては、例えばアルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）等から選択される一以上の金属又はその合金を用いることができる。その他、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化タンタルなどの金属窒化物を用いることもできる。特に、Ａｌ又はその合金によって反射層を構成することが好ましい。Ａｌは光の反射効率が高いだけでなく熱伝導率も高いため、発光素子の放熱を反射層を介して行うことができる。
反射層の形成には蒸着、塗布等の方法を採用できる。特に、蒸着法によれば厚さが均一でかつ表面が平滑な反射層を容易に形成することができる。
反射層の膜厚は発光素子からの光を反射するのに十分な厚さであれば特に限定されず、例えば約１００ｎｍ〜約１μｍの範囲とする。
【００１４】
粒状体表面の全体を被覆するように反射層を形成する必要はなく、少なくとも粒状体の発光素子側表面又は基台側表面のいずれかが反射層によって被覆されておればよい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例であるＬＥＤ１の全体構成を示した図であり、図２はＬＥＤ１のリードフレーム２０のカップ部２５を拡大して示した図である。ＬＥＤ１は発光素子、一対のリードフレーム、及び封止樹脂５０から概略構成される。
発光素子１０はＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子である。その構成を図７に模式的に示した。発光素子１０はサファイア基板１１上に複数の半導体層が積層された構成からなる。発光素子１０の各層のスペックは次の通りである。
【００１６】
基板１１の上にはバッファ層１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層１３を形成する。ここで、基板１１にはサファイアを用いたがこれに限定されることはなく、サファイア、スピネル、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ジルコニウムボライド、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等を用いることができる。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
ここでｎ型層１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
また、ｎ型層１３はｎ型不純物としてＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
発光する層を含む層１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
【００１７】
発光する層を含む層１４はｐ型層１５の側にＭｇ等をドープしたバンドギャップの広いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層１４中に注入された電子がｐ型層１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
発光する層を含む層１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層１５を形成する。このｐ型層１５はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。ｐ型不純物の導入後に、電子線照射、炉による加熱、プラズマ照射等の周知の方法により低抵抗化することも可能である。
上記構成の発光素子において、各ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等の方法で形成することもできる。
【００１８】
ｎ電極１８はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型層１５を形成した後にｐ型層１５、発光する層を含む層１４、及びｎ型層１３の一部をエッチングにより除去することにより表出したｎ型層１３上に蒸着で形成される。
透光性電極１６は金を含む薄膜であって、ｐ型層１５の上に積層される。ｐ電極１７も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極１６の上に形成される。以上の工程により各層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
尚、基板１１の裏面（半導体層が形成されない側の表面）にＡｌ、Ａｇ、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化タンタルなどからなる反射層を形成してもよい。反射層を設けることにより、基板１１側に向かった光を取り出し方向へと効率的に反射、変換することができ、光の取り出し効率の向上が図られる。このような反射層は形成材料の蒸着などの公知の方法で形成することができる。
【００１９】
発光素子１０はリードフレーム２０のカップ部２５内にマウントされるが、カップ部２５の表面と発光素子１０との間には平均粒子径１０μｍの球形シリカガラス６１が配置されている。そしてこの複数の球形シリカガラス６１の発光素子１０側表面を被覆するように厚さ約０．５μｍのＡｌからなる反射層７１が形成されている。発光素子１０はこの反射層７１の上に光透過性の接着材３０を用いてマウントされる。球形シリカガラス６１の配置及び反射層７１の形成は例えば次のように行われる。まず平均粒子径１０μｍの球形シリカガラスを揮発性の溶媒に分散した溶液をカップ部２５にポッテイングし、その後溶媒が揮発する条件で十分な時間放置する。これによりカップ部２５の表面に球形シリカガラス６１が配置される。続いてカップ部２５上に配置された球形シリカガラス６１の表面にＡｌを膜厚が約０．５μｍとなるように蒸着する。
尚、図２では隣り合う球形シリカガラス６１が接触して配置される状態が示されるがこれは一例であって、このような密度の高い状態に限らず球状シリカガラスの一部又は全部が離間した状態で配置されるような、低密度の配置態様を採用してもよい。
【００２０】
発光素子１０のｐ電極１７及びｎ電極１８は、それぞれワイヤ４１及び４０によりリードフレーム２１及び２０にワイヤボンディングされる。その後、発光素子１０、リードフレーム２０、２１の一部、及びワイヤ４０、４１はエポキシ樹脂からなる封止樹脂５０により封止される。封止樹脂５０の材料は光透過性であれば特に限定はされず、エポキシ樹脂の他、シリコン樹脂、尿素樹脂、又はガラスが好適に用いられる。
【００２１】
封止樹脂５０は、素子構造の保護等の目的で備えられるが、封止樹脂５０の形状を目的に応じて変更することにより封止樹脂５０にレンズ効果を付与することができる。例えば、図１に示される砲弾型の他、凹レンズ型、又は凸レンズ型等に成形することができる。また、光の取り出し方向（図１において上方）から見て封止樹脂５０の形状を円形、楕円形、又は矩形とすることができる。
封止樹脂５０内に蛍光体を含ませることができる。蛍光体を用いることにより、発光素子１０の光を利用して蛍光が得られ、その結果、発光素子１０の光と蛍光とが混色した色の光が発せられる。蛍光体の種類は特に限定されず、公知のものを適宜選択して用いることができる。また、無機系、有機系を問わず採用することができる。尚、一般に無機系の蛍光体を用いると艶消し感のある発光が得られる。他方、一般に有機系の蛍光体を用いることによりクリアー感のある発光が得られる。
封止樹脂５０内に拡散剤を含ませることができる。拡散剤を用いることにより、発光素子１０からの光の指向性を緩和させることができる。拡散剤としては、酸化チタン、窒化チタン、窒化タンタル、酸化アルミニウム、酸化珪素、チタン酸バリウム等が用いられる。
さらに、封止樹脂５０内に着色剤を含ませることもできる。着色剤は、蛍光体が発光素子１０の点灯状態又は消灯状態において特有の色を示すことを防止するために用いられる。
さらに、発光素子１０からの光が紫外線領域の波長を多く含む場合には、紫外線吸収剤を封止樹脂５０に含ませることにより長寿命化を図ることができる。
尚、蛍光体、拡散剤、着色剤及び紫外線吸収剤は、単独で、又はこれらから任意に２以上を選択して封止樹脂５０に含ませることができるものである。
【００２２】
以上の構成のＬＥＤ１では、発光素子１０の発光する層を含む層１４において生じた光の中で基板１１方向に向かった光は基板１１の表面から一旦放出される。放出された光は発光素子１０の下方に形成された反射層７１に至りその表面で反射される。ここで、反射層７１は球形シリカガラス６１の表面に形成されているため、その表面は図２に示されるように球形シリカガラス６１の表面形状を反映した形状、即ち曲面からなる複数の凹凸を有する形状となっている。従って、反射面７１の表面では多方向への光の反射が行われる。換言すれば反射層７１の表面において光の散乱ないし拡散作用が生ずる。その結果、反射光の一部は横方向の光となってカップ部２５の内周面に向かいこれに反射されて光の取り出し方向の光へと変換される。一方、他の一部の光は基板１１表面を介して発光素子１０内に再び取り込まれることとなるが、ここでの入射光は上述のように凹凸を有する反射面表面による反射を経た光であることからその多くは基板表面に対する入射角が大きく、発光素子１０内に取り込まれたとしても発光素子１０の側面から取り出されやすい。そしてこのように発光素子１０の側面から取り出されれば、発光素子１０内の各半導体層を再び通過して電極面側から取り出される場合に比較して半導体層による光の吸収の影響を受けず、その光量は大きなものとなる。以上のように、本実施例の構成によれば発光素子１０の基板１１側から一旦放出される光は効率的に外部放射光として利用され、その結果光の取り出し効率が向上する。
【００２３】
以上の実施例では粒状体（球形シリカガラス）の発光素子１０側の表面に反射層を形成しているが、図３に示されるように粒状体６２のカップ部２５側の表面に反射層７２を形成してもよい。尚、図３において符号７２は反射層を表す。また上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してある。
この例のような構成は、例えばＡｇ、Ａｌなどの光反射性の材料を含む接着材料を塗付、ポッテリング、印刷などで反射層７２を形成し、続いて上記の方法と同様の方法で、反射層７２上に球形シリカガラス６２を配置する。その後、光透過性の接着材３０によって発光素子１０のマウントが行われる。
この例の構成においては、発光素子１０の基板１１側から放出された光は発光素子１０をマウントするために使用される接着材３０の層及び球形シリカガラス６２を透過した後に、球形シリカガラス６２の内側から反射層７２に照射する。反射層７２の光が照射する当該表面（球形シリカガラス６２との接着面）は球形シリカガラス６２の表面形状を反映した凹凸に富んだ形状となっていることから、当該表面において光の散乱ないし拡散が生じ、図１及び図２に示した構成の場合と同様に効率的な光の取り出しが行われる。
【００２４】
図４には異なる粒径の粒状体６３、６４を組合わせて用いた例が示される。この例ではそれぞれ平均粒子径が１０μｍ及び１．０μｍの２種類の球形シリカガラスが使用される。例えば、前者と後者を重量比が３０：１となるように揮発性の溶媒に分散させた溶液を用い、上記の方法と同様の方法で球形シリカガラスが配置される。この例においては、粒状体６３、６４の表面に形成される反射層７３の表面がより変化に富んだものとなり、反射層６３、６４による光の散乱ないし拡散効果が一層顕著なものとなる。これにより光の取り出し効率の更なる向上が図られる。一方で、この例のように粒径の異なる粒状体を組合わせて用いれば反射層７３による光の散乱等の態様が変化し、ＬＥＤ全体における光の取り出し態様も変化する。このように、本発明の構成によれば多様な光の取り出し態様を実現することが可能となる。尚、図４において上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００２５】
更に他の例を図５に示す。この例では発光素子１０とカップ部２５との間に半球形状のシリカガラス６５が配置されている。また、この半球形シリカガラスのカップ部２５側の表面には反射層７５が形成されている。尚、上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この例においては、まず反射層７５を形成するためにＡｇ、Ａｌなどの光反射性の材料を含む接着材料による塗付、ポッテリング、印刷などをカップ部２５の表面に施す。次に、球形シリカガラスが分散された溶液を用いてこの反射層（接着材料層）の上に複数の球形シリカガラスを配置する。この後、スクライバなどを用いた研磨によって各シリカガラスの上部を除去する。こうすることによって、図に示されるように上部に平面（平坦部）が形成されてなる半球形状のシリカガラス６５が配列することとなる。尚、発光素子１０は光透過性の接着材３０によって半球形シリカガラス６５の平坦部の上にマウントされる。
この構成では、図３の構成と同様に半球形シリカガラス６５のカップ部２５側表面に形成された反射層７５によって光の拡散等が生じ、効率的な光の取り出しが行われる。
【００２６】
更に他の例を図６に示す。この例では発光素子１０とカップ部２５との間にその頂部を平坦にした粒状体６６が配置されている。この例では反射層７６は粒状体６６の発光素子１０側表面に形成されている。尚、上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この例においては、まず球形シリカガラスが分散された溶液を用いて複数の球形シリカガラスがカップ部２５上に配置される。次にスクライバなどを用いた研磨によって各シリカガラスの頂部のみを除去する。その後、上記の方法と同様の方法で、各シリカガラスの発光素子１０側表面に反射面を形成し、続いて発光素子１０のマウントを行う。
この例の構成では、上記の各実施例と同様にシリカガラス６６表面に形成される反射層７６の作用に基づき効率的な光の取り出しが行われることに加えて、発光素子１０とシリカガラス６６との接着面が増加することによって発光素子１０から発生する熱の伝播がシリカガラス６６を介してカップ部２５へと効率的に行われることとなり、放熱性に優れたＬＥＤとなる。
【００２７】
尚、以上の各実施例において、カップ部２５に蛍光体を分散させた樹脂を充填してもよい。かかる構成によれば発光素子１０の光を利用して蛍光が得られ、その結果、発光素子１０の光と蛍光とが混色した色の光が発せられる。蛍光体樹脂をカップ部２５に充填するのではなく、発光素子１０の表面、又は発光素子１０の表面及びカップ部２５の表面に蛍光体樹脂からなる層を設ける構成を採用してもよい。
【００２８】
以上、本発明が適用される実施例としていわゆるレンズ型のＬＥＤについて説明したが、本発明はＳＭＤ（表面実装）タイプのＬＥＤなど他の種類のＬＥＤにも適用できるものである。
【００２９】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３０】
以下、次の事項を開示する。
（１１） 基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置の製造方法であって、
複数の粒状体を発光素子がマウントされる基台に配設する第１工程と、
前記粒状体の前記発光素子側表面を反射層で被覆する第２工程と、
前記基台に基板面を下にして前記発光素子をマウントする第３工程と、
を含む発光装置の製造方法。
（１２） 前記粒状体の平均粒子径は約２００ｎｍ〜約１ｍｍである、（１１）に記載の発光装置の製造方法。
（１３） 前記複数の粒状体が粒子径の異なる二種以上の粒状体からなる、（１２）に記載の発光装置の製造方法。
（１４） 前記反射層がＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、若しくはＣｏ、又はこれらいずれかの合金からなる、（１１）〜（１３）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
（１５） 前記反射層の膜厚は約１００ｎｍ〜約１μｍである、（１１）〜（１４）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
（２１） 基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置の製造方法であって、
光透過性材料からなる複数の粒状体を発光素子がマウントされる基台に配設する第１工程と、
前記粒状体の前記発光素子側頂部を平坦に加工する第２工程と、
前記粒状体の前記発光素子側表面を反射層で被覆する第３工程と、
前記基台に基板面を下にして前記発光素子をマウントする第４工程と、
を含む発光装置の製造方法。
（２２） 前記粒状体の平均粒子径は約２００ｎｍ〜約１ｍｍである、（２１）に記載の発光装置の製造方法。
（２３） 前記複数の粒状体が粒子径の異なる二種以上の粒状体からなる、（２２）に記載の発光装置の製造方法。
（２４） 前記反射層がＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、若しくはＣｏ、又はこれらいずれかの合金からなる、（２１）〜（２３）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
（２５） 前記反射層の膜厚は約１００ｎｍ〜約１μｍである、（２１）〜（２４）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例であるＬＥＤ１の全体構成を示した図である。
【図２】図２はＬＥＤ１のリードフレーム２０のカップ部２５を拡大して示した図である。
【図３】図３は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図４】図４は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図５】図５は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図６】図６は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図７】図７は発光素子１０の構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ
１０ 発光素子
２０ ２１ リードフレーム
２５ カップ部
３０ 接着材
６１ ６２ ６３ ６４ ６５ ６６ 粒状体
７１ ７２ ７３ ７５ ７６ 反射層
【産業上の利用分野】
本発明は発光装置に関する。詳しくは、発光素子を用いた発光装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＩＩ族窒化物系半導体を含む発光ダイオードなどの発光素子は、一般に平面構造を有する絶縁性基板の上に窒化物半導体が積層され、正、負一対の電極が絶縁性基板と反対側の面に形成されている。このような発光素子を用いた発光装置は、一般的にリードフレームのカップ状部に発光素子の絶縁性基板面がマウントされることによって構成される。
このような発光装置では全ての光が直接電極側から放出されるのではなく、一部の光は一旦基板側に向かい、そして基板表面から放出される。放出された光はリードフレームの表面によって反射されることとなるが、一般に当該表面は平面的な構造であるためそれによって反射される光のほとんどは再び発光素子内に取り込まれる。このようにして取り込まれた光は発光素子内を進行する過程で各半導体層による吸収を受けるため、発光装置全体として光の取り出し効率が低下してしまうこととなる。
尚、光の取り出し効率の向上を目的として、発光素子全体の形状を台形としたもの（ＵＳＰ６３２３０６３参照）や、マウントペーストに導電性粒子を含有させて発光素子の放熱を促し発光効率の向上を図る構成（特開平１１−１０３０９１号公報参照）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置において、光の取り出し効率を高めることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは以上の課題に鑑み検討した結果、以下の発明に想到した。即ち、基板面と反対側に一対の電極が形成され、且つ前記基板面側を下にしてマウントされる発光素子と、
前記発光素子がマウントされる基台と、
前記発光素子と前記基台との間に配置される複数の粒状体と、及び
前記粒状体の表面に形成される反射層と、
を備える発光装置である。
【０００５】
以上の構成によれば、発光素子のマウント面側から放出された光は、粒状体表面に形成された反射層によって乱反射される。従って反射光は従来例のように発光素子内へ取り込まれるものばかりでなくあらゆる方向へ拡散する。これにより、発光素子に吸収される反射光の量が少なくなり、発光装置として光の取り出し効率が向上する。また、粒状体の形状を制御することにより、反射光の反射方向の分布を制御することができる。換言すれば、反射光の分布を自由に設計できることとなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発光装置を構成する各要素について説明する。
（発光素子）
発光素子は、基板上に形成される半導体層を備え、且つ正負一対の電極が基板と反対側に形成されるものが用いられる。発光素子はその基板側を下にして後述の基台にマウントされ、その電極側から主たる光の取り出しが行われる。
本発明の発光素子としては、例えばサファイア、窒化ガリウム、ＳｉＣ、ＺｎＯ、等の光透過性の基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が積層された構成のものが用いられる。ここでＩＩＩ族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記２元系若しくは３元系のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体より構成することが好ましい。
発光のための層構成として半導体層の量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）やシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどを採用することができる。
【０００７】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法などによっても形成することができる。
【０００８】
（基台）
基台は発光素子がマウントされる部材であって、その形状は特に限定されない。例えば、カップ状部を有し、当該カップ状部の底面に発光素子がマウントされる形状の基台を用いることができる。
カップ状部とは、底面と側面部とを有し、光軸に垂直方向の断面の面積が、当該底面から発光装置の光の取り出し方向に向かって連続的又は段階的に増加する形状を有する空間からなる部分をいう。かかる条件を満たす範囲において、底面及び側面部の形状は特に限定されるものではない。
基台の具体例としては、略平板状の基板又はリードフレーム上にカップ状部が形成されるように他の部材を配置して構成されるもの（この場合には、基板又はリードフレームの表面の一部がカップ状部の底面を形成し、他の部材の表面の一部がカップ状部の側面部を形成する）、その一部をカップ状に成型したリードフレームからなるものが挙げられる。
基台を構成する材料は特に限定されないが、反射性の材料、好ましくは反射効率の高い材料で構成することが好ましい。反射性の材料で構成することにより、当該基台表面は反射面となる。したがって、発光素子から放出された光の中で当該基台表面に達した光を反射して外部光として取り出すことが可能となり、発光装置の光取り出し効率の向上が図られる。
【０００９】
（粒状体）
発光素子と基台との間には複数の粒状体が配置される。粒状体の材質は特に限定されない。例えばシリカガラスやホウ珪酸ガラス等の無機材料や、ポリカーボネート樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂などの合成樹脂などを材料とした粒状体を用いることができる。更にはアルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）等の導体を材料として粒状体を作製してもよい。粒状体の材料として発光素子の光に対して高反射率のものを使用した場合には粒状体の表面自体が高い反射性を有することから後述の反射層を省略してもよい。尚、熱伝導率の高い材料（例えばＡｇ、Ａｌ）製の粒状体を用いれば発光素子の放熱の一部を粒状体を介して行うことができ、放熱効率の向上が期待される。
【００１０】
粒状体の形状は特に限定されず、その上に形成される反射層による光の反射態様を考慮して適宜設計することができる。多方向への光の均一反射を可能とするために粒状体の形状を略球形とすることが好ましい。ここでの略球形は必ずしもその表面全体が曲面である必要はなく、例えば表面の一部が平面となっている形状（例えば半球形状）や多数の平面が組み合わされて構成される多面体形状であってもよい。尚、表面の一部が平面となっている形状の粒状体を採用し且つその平面部に対向するようにして発光素子をマウントする構成とすれば粒状体と発光素子との接着面積が大きくなるため、粒状体を介した発光素子の放熱がより効率的に行われる。
【００１１】
粒状体の大きさは、その表面に形成される反射層による反射態様に影響する。このことから、所望の反射態様が得られるように粒状体の大きさが選択される。また粒子径は、発光素子の発光波長の半分よりも大きい必要があり、一方で少なくとも発光素子の大きさよりは小さい必要がある。そこで、使用する発光素子の発光波長及び発光素子の大きさによっても異なるが、例えば平均粒子径が約２００ｎｍ〜約１ｍｍである粒状体を用いることができる。取り扱いの容易さを考慮すれば、平均粒子径が約１μｍ〜約０．１ｍｍの粒状体を使用することが好ましい。
粒状体の大きさと同様にその配置密度も反射層による反射態様に影響する。換言すれば、配置密度をかえることにより反射層の反射態様を変化させることができる。所望の反射態様が得られるように配置密度を設定することが好ましい。
粒子径の異なる二種以上の粒状体を組合わせて用いてもよい。このような構成では粒状体の表面に形成される反射層の表面形状がより変化に富んだものとなり、その結果として一層多方向への光の反射を行うことができるからである。
【００１２】
基台上への粒状体の配置は例えば次のようにして行われる。まず粒状体を揮発性の溶媒に分散した溶液を用意し、これを基台表面の所望の領域に塗付する。その後、溶媒が揮発する条件で所定時間放置する。
【００１３】
（反射層）
反射層は粒状体の表面に形成される。反射層の材料としては、例えばアルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）等から選択される一以上の金属又はその合金を用いることができる。その他、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化タンタルなどの金属窒化物を用いることもできる。特に、Ａｌ又はその合金によって反射層を構成することが好ましい。Ａｌは光の反射効率が高いだけでなく熱伝導率も高いため、発光素子の放熱を反射層を介して行うことができる。
反射層の形成には蒸着、塗布等の方法を採用できる。特に、蒸着法によれば厚さが均一でかつ表面が平滑な反射層を容易に形成することができる。
反射層の膜厚は発光素子からの光を反射するのに十分な厚さであれば特に限定されず、例えば約１００ｎｍ〜約１μｍの範囲とする。
【００１４】
粒状体表面の全体を被覆するように反射層を形成する必要はなく、少なくとも粒状体の発光素子側表面又は基台側表面のいずれかが反射層によって被覆されておればよい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例であるＬＥＤ１の全体構成を示した図であり、図２はＬＥＤ１のリードフレーム２０のカップ部２５を拡大して示した図である。ＬＥＤ１は発光素子、一対のリードフレーム、及び封止樹脂５０から概略構成される。
発光素子１０はＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子である。その構成を図７に模式的に示した。発光素子１０はサファイア基板１１上に複数の半導体層が積層された構成からなる。発光素子１０の各層のスペックは次の通りである。
基板１１の上にはバッファ層１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層１３を形成する。ここで、基板１１にはサファイアを用いたがこれに限定されることはなく、サファイア、スピネル、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ジルコニウムボライド、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等を用いることができる。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
ここでｎ型層１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
また、ｎ型層１３はｎ型不純物としてＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
発光する層を含む層１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
【００１７】
発光する層を含む層１４はｐ型層１５の側にＭｇ等をドープしたバンドギャップの広いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層１４中に注入された電子がｐ型層１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
発光する層を含む層１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層１５を形成する。このｐ型層１５はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。ｐ型不純物の導入後に、電子線照射、炉による加熱、プラズマ照射等の周知の方法により低抵抗化することも可能である。
上記構成の発光素子において、各ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等の方法で形成することもできる。
【００１８】
ｎ電極１８はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型層１５を形成した後にｐ型層１５、発光する層を含む層１４、及びｎ型層１３の一部をエッチングにより除去することにより表出したｎ型層１３上に蒸着で形成される。
透光性電極１６は金を含む薄膜であって、ｐ型層１５の上に積層される。ｐ電極１７も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極１６の上に形成される。以上の工程により各層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
尚、基板１１の裏面（半導体層が形成されない側の表面）にＡｌ、Ａｇ、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化タンタルなどからなる反射層を形成してもよい。反射層を設けることにより、基板１１側に向かった光を取り出し方向へと効率的に反射、変換することができ、光の取り出し効率の向上が図られる。このような反射層は形成材料の蒸着などの公知の方法で形成することができる。
【００１９】
発光素子１０はリードフレーム２０のカップ部２５内にマウントされるが、カップ部２５の表面と発光素子１０との間には平均粒子径１０μｍの球形シリカガラス６１が配置されている。そしてこの複数の球形シリカガラス６１の発光素子１０側表面を被覆するように厚さ約０．５μｍのＡｌからなる反射層７１が形成されている。発光素子１０はこの反射層７１の上に光透過性の接着材３０を用いてマウントされる。球形シリカガラス６１の配置及び反射層７１の形成は例えば次のように行われる。まず平均粒子径１０μｍの球形シリカガラスを揮発性の溶媒に分散した溶液をカップ部２５にポッテイングし、その後溶媒が揮発する条件で十分な時間放置する。これによりカップ部２５の表面に球形シリカガラス６１が配置される。続いてカップ部２５上に配置された球形シリカガラス６１の表面にＡｌを膜厚が約０．５μｍとなるように蒸着する。
尚、図２では隣り合う球形シリカガラス６１が接触して配置される状態が示されるがこれは一例であって、このような密度の高い状態に限らず球状シリカガラスの一部又は全部が離間した状態で配置されるような、低密度の配置態様を採用してもよい。
【００２０】
発光素子１０のｐ電極１７及びｎ電極１８は、それぞれワイヤ４１及び４０によりリードフレーム２１及び２０にワイヤボンディングされる。その後、発光素子１０、リードフレーム２０、２１の一部、及びワイヤ４０、４１はエポキシ樹脂からなる封止樹脂５０により封止される。封止樹脂５０の材料は光透過性であれば特に限定はされず、エポキシ樹脂の他、シリコン樹脂、尿素樹脂、又はガラスが好適に用いられる。
【００２１】
封止樹脂５０は、素子構造の保護等の目的で備えられるが、封止樹脂５０の形状を目的に応じて変更することにより封止樹脂５０にレンズ効果を付与することができる。例えば、図１に示される砲弾型の他、凹レンズ型、又は凸レンズ型等に成形することができる。また、光の取り出し方向（図１において上方）から見て封止樹脂５０の形状を円形、楕円形、又は矩形とすることができる。
封止樹脂５０内に蛍光体を含ませることができる。蛍光体を用いることにより、発光素子１０の光を利用して蛍光が得られ、その結果、発光素子１０の光と蛍光とが混色した色の光が発せられる。蛍光体の種類は特に限定されず、公知のものを適宜選択して用いることができる。また、無機系、有機系を問わず採用することができる。尚、一般に無機系の蛍光体を用いると艶消し感のある発光が得られる。他方、一般に有機系の蛍光体を用いることによりクリアー感のある発光が得られる。
封止樹脂５０内に拡散剤を含ませることができる。拡散剤を用いることにより、発光素子１０からの光の指向性を緩和させることができる。拡散剤としては、酸化チタン、窒化チタン、窒化タンタル、酸化アルミニウム、酸化珪素、チタン酸バリウム等が用いられる。
さらに、封止樹脂５０内に着色剤を含ませることもできる。着色剤は、蛍光体が発光素子１０の点灯状態又は消灯状態において特有の色を示すことを防止するために用いられる。
さらに、発光素子１０からの光が紫外線領域の波長を多く含む場合には、紫外線吸収剤を封止樹脂５０に含ませることにより長寿命化を図ることができる。
尚、蛍光体、拡散剤、着色剤及び紫外線吸収剤は、単独で、又はこれらから任意に２以上を選択して封止樹脂５０に含ませることができるものである。
【００２２】
以上の構成のＬＥＤ１では、発光素子１０の発光する層を含む層１４において生じた光の中で基板１１方向に向かった光は基板１１の表面から一旦放出される。放出された光は発光素子１０の下方に形成された反射層７１に至りその表面で反射される。ここで、反射層７１は球形シリカガラス６１の表面に形成されているため、その表面は図２に示されるように球形シリカガラス６１の表面形状を反映した形状、即ち曲面からなる複数の凹凸を有する形状となっている。従って、反射面７１の表面では多方向への光の反射が行われる。換言すれば反射層７１の表面において光の散乱ないし拡散作用が生ずる。その結果、反射光の一部は横方向の光となってカップ部２５の内周面に向かいこれに反射されて光の取り出し方向の光へと変換される。一方、他の一部の光は基板１１表面を介して発光素子１０内に再び取り込まれることとなるが、ここでの入射光は上述のように凹凸を有する反射面表面による反射を経た光であることからその多くは基板表面に対する入射角が大きく、発光素子１０内に取り込まれたとしても発光素子１０の側面から取り出されやすい。そしてこのように発光素子１０の側面から取り出されれば、発光素子１０内の各半導体層を再び通過して電極面側から取り出される場合に比較して半導体層による光の吸収の影響を受けず、その光量は大きなものとなる。以上のように、本実施例の構成によれば発光素子１０の基板１１側から一旦放出される光は効率的に外部放射光として利用され、その結果光の取り出し効率が向上する。
【００２３】
以上の実施例では粒状体（球形シリカガラス）の発光素子１０側の表面に反射層を形成しているが、図３に示されるように粒状体６２のカップ部２５側の表面に反射層７２を形成してもよい。尚、図３において符号７２は反射層を表す。また上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してある。
この例のような構成は、例えばＡｇ、Ａｌなどの光反射性の材料を含む接着材料を塗付、ポッテリング、印刷などで反射層７２を形成し、続いて上記の方法と同様の方法で、反射層７２上に球形シリカガラス６２を配置する。その後、光透過性の接着材３０によって発光素子１０のマウントが行われる。
この例の構成においては、発光素子１０の基板１１側から放出された光は発光素子１０をマウントするために使用される接着材３０の層及び球形シリカガラス６２を透過した後に、球形シリカガラス６２の内側から反射層７２に照射する。反射層７２の光が照射する当該表面（球形シリカガラス６２との接着面）は球形シリカガラス６２の表面形状を反映した凹凸に富んだ形状となっていることから、当該表面において光の散乱ないし拡散が生じ、図１及び図２に示した構成の場合と同様に効率的な光の取り出しが行われる。
【００２４】
図４には異なる粒径の粒状体６３、６４を組合わせて用いた例が示される。この例ではそれぞれ平均粒子径が１０μｍ及び１．０μｍの２種類の球形シリカガラスが使用される。例えば、前者と後者を重量比が３０：１となるように揮発性の溶媒に分散させた溶液を用い、上記の方法と同様の方法で球形シリカガラスが配置される。この例においては、粒状体６３、６４の表面に形成される反射層７３の表面がより変化に富んだものとなり、反射層６３、６４による光の散乱ないし拡散効果が一層顕著なものとなる。これにより光の取り出し効率の更なる向上が図られる。一方で、この例のように粒径の異なる粒状体を組合わせて用いれば反射層７３による光の散乱等の態様が変化し、ＬＥＤ全体における光の取り出し態様も変化する。このように、本発明の構成によれば多様な光の取り出し態様を実現することが可能となる。尚、図４において上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００２５】
更に他の例を図５に示す。この例では発光素子１０とカップ部２５との間に半球形状のシリカガラス６５が配置されている。また、この半球形シリカガラスのカップ部２５側の表面には反射層７５が形成されている。尚、上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この例においては、まず反射層７５を形成するためにＡｇ、Ａｌなどの光反射性の材料を含む接着材料による塗付、ポッテリング、印刷などをカップ部２５の表面に施す。次に、球形シリカガラスが分散された溶液を用いてこの反射層（接着材料層）の上に複数の球形シリカガラスを配置する。この後、スクライバなどを用いた研磨によって各シリカガラスの上部を除去する。こうすることによって、図に示されるように上部に平面（平坦部）が形成されてなる半球形状のシリカガラス６５が配列することとなる。尚、発光素子１０は光透過性の接着材３０によって半球形シリカガラス６５の平坦部の上にマウントされる。
この構成では、図３の構成と同様に半球形シリカガラス６５のカップ部２５側表面に形成された反射層７５によって光の拡散等が生じ、効率的な光の取り出しが行われる。
【００２６】
更に他の例を図６に示す。この例では発光素子１０とカップ部２５との間にその頂部を平坦にした粒状体６６が配置されている。この例では反射層７６は粒状体６６の発光素子１０側表面に形成されている。尚、上記の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この例においては、まず球形シリカガラスが分散された溶液を用いて複数の球形シリカガラスがカップ部２５上に配置される。次にスクライバなどを用いた研磨によって各シリカガラスの頂部のみを除去する。その後、上記の方法と同様の方法で、各シリカガラスの発光素子１０側表面に反射面を形成し、続いて発光素子１０のマウントを行う。
この例の構成では、上記の各実施例と同様にシリカガラス６６表面に形成される反射層７６の作用に基づき効率的な光の取り出しが行われることに加えて、発光素子１０とシリカガラス６６との接着面が増加することによって発光素子１０から発生する熱の伝播がシリカガラス６６を介してカップ部２５へと効率的に行われることとなり、放熱性に優れたＬＥＤとなる。
【００２７】
尚、以上の各実施例において、カップ部２５に蛍光体を分散させた樹脂を充填してもよい。かかる構成によれば発光素子１０の光を利用して蛍光が得られ、その結果、発光素子１０の光と蛍光とが混色した色の光が発せられる。蛍光体樹脂をカップ部２５に充填するのではなく、発光素子１０の表面、又は発光素子１０の表面及びカップ部２５の表面に蛍光体樹脂からなる層を設ける構成を採用してもよい。
【００２８】
以上、本発明が適用される実施例としていわゆるレンズ型のＬＥＤについて説明したが、本発明はＳＭＤ（表面実装）タイプのＬＥＤなど他の種類のＬＥＤにも適用できるものである。
【００２９】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３０】
以下、次の事項を開示する。
（１１） 基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置の製造方法であって、
複数の粒状体を発光素子がマウントされる基台に配設する第１工程と、
前記粒状体の前記発光素子側表面を反射層で被覆する第２工程と、
前記基台に基板面を下にして前記発光素子をマウントする第３工程と、
を含む発光装置の製造方法。
（１２） 前記粒状体の平均粒子径は約２００ｎｍ〜約１ｍｍである、（１１）に記載の発光装置の製造方法。
（１３） 前記複数の粒状体が粒子径の異なる二種以上の粒状体からなる、（１２）に記載の発光装置の製造方法。
（１４） 前記反射層がＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、若しくはＣｏ、又はこれらいずれかの合金からなる、（１１）〜（１３）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
（１５） 前記反射層の膜厚は約１００ｎｍ〜約１μｍである、（１１）〜（１４）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
（２１） 基板面と反対側に一対の電極が形成される発光素子を備える発光装置の製造方法であって、
光透過性材料からなる複数の粒状体を発光素子がマウントされる基台に配設する第１工程と、
前記粒状体の前記発光素子側頂部を平坦に加工する第２工程と、
前記粒状体の前記発光素子側表面を反射層で被覆する第３工程と、
前記基台に基板面を下にして前記発光素子をマウントする第４工程と、
を含む発光装置の製造方法。
（２２） 前記粒状体の平均粒子径は約２００ｎｍ〜約１ｍｍである、（２１）に記載の発光装置の製造方法。
（２３） 前記複数の粒状体が粒子径の異なる二種以上の粒状体からなる、（２２）に記載の発光装置の製造方法。
（２４） 前記反射層がＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、若しくはＣｏ、又はこれらいずれかの合金からなる、（２１）〜（２３）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
（２５） 前記反射層の膜厚は約１００ｎｍ〜約１μｍである、（２１）〜（２４）のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例であるＬＥＤ１の全体構成を示した図である。
【図２】図２はＬＥＤ１のリードフレーム２０のカップ部２５を拡大して示した図である。
【図３】図３は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図４】図４は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図５】図５は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図６】図６は他の実施例における構成を模式的に示した図である。
【図７】図７は発光素子１０の構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ
１０ 発光素子
２０ ２１ リードフレーム
２５ カップ部
３０ 接着材
６１ ６２ ６３ ６４ ６５ ６６ 粒状体
７１ ７２ ７３ ７５ ７６ 反射層
Claims (9)
- 基板面と反対側に一対の電極が形成され、且つ前記基板面側を下にしてマウントされる発光素子と、
前記発光素子がマウントされる基台と、
前記発光素子と前記基台との間に配置される複数の粒状体と、及び
前記粒状体の表面に形成される反射層と、
を備える発光装置。 - 前記反射層は前記粒状体の前記発光素子側表面を被覆するように形成されている、請求項１に記載の発光装置。
- 前記複数の粒状体は光透過性材料からなり、前記反射層は前記粒状体の前記基台側表面を被覆するように形成されている、請求項１に記載の発光装置。
- 前記複数の粒状体の前記発光素子側頂部は略平坦である、請求項３に記載の発光装置。
- 前記複数の粒状体の平均粒子径は約２００ｎｍ〜約１ｍｍである、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
- 前記複数の粒状体は、粒子径の異なる二種以上の粒状体からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
- 前記反射層はＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、若しくはＣｏ、又はこれらいずれかの合金からなる、請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
- 前記反射層の膜厚は約１００ｎｍ〜約１μｍである、請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
- 基板面と反対側に一対の電極が形成され、且つ前記基板面側を下にしてマウントされる発光素子と、
前記発光素子がマウントされる基台と、
前記発光素子の光に対して反射性の材料からなり、前記発光素子と前記基台との間に配置される複数の粒状体と、
を備える発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002256593A JP2004095941A (ja) | 2002-09-02 | 2002-09-02 | 発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002256593A JP2004095941A (ja) | 2002-09-02 | 2002-09-02 | 発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004095941A true JP2004095941A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32061775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002256593A Withdrawn JP2004095941A (ja) | 2002-09-02 | 2002-09-02 | 発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004095941A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057172A1 (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体発光装置、照明装置、携帯通信機器、カメラ、及び製造方法 |
| US7154121B2 (en) | 2002-12-23 | 2006-12-26 | Epistar Corporation | Light emitting device with a micro-reflection structure carrier |
| JP2007005591A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JP2009010360A (ja) * | 2007-05-31 | 2009-01-15 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明装置 |
| KR100887713B1 (ko) | 2007-11-08 | 2009-03-12 | 서울반도체 주식회사 | 발광장치 |
| KR101003454B1 (ko) | 2009-02-23 | 2010-12-28 | 고려대학교 산학협력단 | 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
| WO2011142097A1 (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | パナソニック株式会社 | 実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置 |
| JP2013536987A (ja) * | 2010-09-02 | 2013-09-26 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 発光ダイオードチップ |
| JP2013197505A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置 |
-
2002
- 2002-09-02 JP JP2002256593A patent/JP2004095941A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7154121B2 (en) | 2002-12-23 | 2006-12-26 | Epistar Corporation | Light emitting device with a micro-reflection structure carrier |
| WO2006057172A1 (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体発光装置、照明装置、携帯通信機器、カメラ、及び製造方法 |
| US7834370B2 (en) | 2004-11-25 | 2010-11-16 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device, illuminating device, mobile communication device, camera, and manufacturing method therefor |
| JP2007005591A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JP2009010360A (ja) * | 2007-05-31 | 2009-01-15 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明装置 |
| KR100887713B1 (ko) | 2007-11-08 | 2009-03-12 | 서울반도체 주식회사 | 발광장치 |
| KR101003454B1 (ko) | 2009-02-23 | 2010-12-28 | 고려대학교 산학협력단 | 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
| WO2011142097A1 (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | パナソニック株式会社 | 実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置 |
| JPWO2011142097A1 (ja) * | 2010-05-13 | 2013-07-22 | パナソニック株式会社 | 実装用基板及びその製造方法、発光モジュール並びに照明装置 |
| US8541805B2 (en) | 2010-05-13 | 2013-09-24 | Panasonic Corporation | Mounting substrate and manufacturing method thereof, light-emitting module and illumination device |
| JP2013536987A (ja) * | 2010-09-02 | 2013-09-26 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 発光ダイオードチップ |
| US9601663B2 (en) | 2010-09-02 | 2017-03-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Light-emitting diode chip |
| JP2013197505A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7932527B2 (en) | Light-emitting device and illuminator | |
| TWI621286B (zh) | 具有奈米結構磷光體之發光裝置 | |
| TWI383515B (zh) | 包含有光子能帶隙材料及發光材料之半導體發光裝置 | |
| JP5186800B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子、これを備える発光装置及び窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4289027B2 (ja) | 発光装置 | |
| TWI604631B (zh) | 發光裝置 | |
| TWI431811B (zh) | 發光元件、發光元件封裝及照明裝置系統 | |
| US20120286239A1 (en) | Light emitting device and light emitting device package including the same | |
| US20100201254A1 (en) | Light emitting element and light emitting device using the light emitting element | |
| TWI303115B (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US7989836B2 (en) | Light emitting element having an irregular surface, light emitting device using the light emitting element, and method for manufacturing light emitting element | |
| JP2002368263A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 | |
| JP2004056088A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 | |
| JP2007012993A (ja) | チップ型半導体発光素子 | |
| US11545595B2 (en) | Contact structures for light emitting diode chips | |
| JP2007012727A (ja) | 発光装置 | |
| JP2004111623A (ja) | 発光装置 | |
| US20150340553A1 (en) | III-V Group Compound Devices with Improved Efficiency and Droop Rate | |
| JP2004311973A (ja) | 発光素子および照明装置 | |
| US9941443B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2004095941A (ja) | 発光装置 | |
| KR20130028291A (ko) | 발광소자 및 발광 소자 패키지 | |
| KR101746002B1 (ko) | 발광소자 | |
| KR20140092958A (ko) | 발광 소자 | |
| CN108780828A (zh) | 半导体器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20080402 |