JP2004311480A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光を発生する界面が、被実装体の被実装面に対し略垂直になるよう実装される半導体発光素子において、熱を効率的に放出することのできる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】被実装体５の被実装面５１に対し、光を発生するＰＮ接合面１１が略垂直になるよう、被実装体５に実装可能に形成された半導体発光素子であって、ＰＮ接合面１１を形成するＰ型半導体層Ｐ及びＮ型半導体層Ｎを含んでなる発光体１と、この発光体１の表面のうちＰＮ接合面１１に略垂直な方向の端面１３１に接合されて、この端面１３１と熱的に接続する放熱体２と、ＰＮ接合面１１に略垂直な方向の両側から発光体１を挟むように設けられ、発光体１と電気的に接続する端子電極３，３‥とを備え、放熱体２は、その表面のうち端面１３１と接合した部分を除いた部分の表面積が、端面１３１の面積よりも大きくなるよう形成され、発光体１の端面１３１から受けた熱を放出する。
【選択図】 図１
【解決手段】被実装体５の被実装面５１に対し、光を発生するＰＮ接合面１１が略垂直になるよう、被実装体５に実装可能に形成された半導体発光素子であって、ＰＮ接合面１１を形成するＰ型半導体層Ｐ及びＮ型半導体層Ｎを含んでなる発光体１と、この発光体１の表面のうちＰＮ接合面１１に略垂直な方向の端面１３１に接合されて、この端面１３１と熱的に接続する放熱体２と、ＰＮ接合面１１に略垂直な方向の両側から発光体１を挟むように設けられ、発光体１と電気的に接続する端子電極３，３‥とを備え、放熱体２は、その表面のうち端面１３１と接合した部分を除いた部分の表面積が、端面１３１の面積よりも大きくなるよう形成され、発光体１の端面１３１から受けた熱を放出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に関し、特に、光を発生する界面が、被実装体の被実装面に略垂直となるよう実装される半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体材料から製造するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子で、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層の界面が、被実装体の被実装面に平行になるように実装される、いわゆる縦型の半導体発光素子がある。このような半導体発光素子では、界面は、印加された電流値に応じた光強度で発光するのであるが、この界面は発光と共に熱をも同時に発生する。
そしてこの熱により界面近傍の温度が上昇してしまうと、印加する電流の大きさが保持されたとしても、界面の発光強度が小さくなり発光効率が低下してしまうことがある。これは、界面近傍の温度が上昇すると、この部分の熱抵抗が大きくなり、界面に流れる電流値が小さくなることに起因する。従って、界面での発光効率を向上させるためには、発生した熱を迅速に放出することが必要となる。そこで従来は、図８に示すように、界面としてのＰＮ接合面１１を形成するＰ型半導体層Ｐ及びＮ型半導体層Ｎを有する発光体１に、放熱導体９２が熱的に接続されたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この図８に示す半導体発光素子は、被実装体９１の被実装面９１１に対して、ＰＮ接合面１１が略平行になるように実装された縦型の半導体発光素子であり、ＰＮ接合面１１には、端子電極３と放熱導体９２とから電流が印加される。また、この半導体発光素子では、放熱導体９２に段付部９１２が形成され、放熱導体９２及び被実装体９１の熱的な接続が増強されており、発光体１から放熱導体９２に移動した熱が、被実装体９１にもさらに移動できるようにして、発光体１の冷却効率が一層向上されている。また、冷却効率を向上させながらも、ＰＮ接合面１１が図８内の上下方向にする光を少しでも多く外部に取り出せるように、放熱導体９２が発光体１の下側にのみ設けられると共に、発光体１の上側は、端子電極３の部分以外は露出されており、この露出部分から光取り出し可能に形成されている。このように形成されることで、この縦型の半導体発光素子では、発光効率を維持しつつも、発光体１内で発生した熱を、放熱導体９２に迅速に移動させることができ、効率的に冷却可能となっている。
【０００４】
しかし、上記のような縦型の半導体発光素子では、発光体１の下側が放熱導体９２及び被実装体９１により光遮蔽されるため、ＰＮ接合面１１が上下方向に射出する光のうち下方向に射出する光は、放熱導体９２又は被実装体９１により反射もしくは吸収されるのであるが、反射される場合にもその光のほとんどが吸収されてしまうこととなり、ＰＮ接合面１１が下方向に射出した光は、そのごく一部だけしか、発光体１の上端面から取り出すことができなかった。従って、発光体１に印加する電流値に対する発光効率が向上しにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、図９に示すように、発光効率を高めるためＰＮ接合面１１が、被実装体９１の被実装面９１１に対し略垂直になるように実装される横型の半導体発光素子がある（例えば、特許文献２参照）。この横型の半導体発光素子では、ＰＮ接合面１１に略垂直な実装面１２１が被実装面９１１に実装されるため、端子電極３，３はＰＮ接合面１１の両側方に形成されている。ここで例えば端子電極３，３が光透過性を有するように形成されれば、ＰＮ接合面１１の両側方から光を取り出すことができ、図８に示すような縦型の半導体発光素子に比較して発光効率を大きく向上させることが可能であった。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第３０８８４７２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−３１５８１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この横型の半導体発光素子においても、効率的に発光させるためには発光体１の冷却が必要となる。そこで、例えば図８に示す縦型の半導体発光素子のように、発光体１と被実装面９１１との間に、放熱体を介在させるように設けてもよいが、この場合、ＰＮ接合面１１と放熱体とが略垂直な状態となるため、ＰＮ接合面１１と放熱体の対面する面積が小さくなってしまい、ＰＮ接合面１１で発生した熱が、放熱導体９２へ迅速に移動しにくい。そのため、発光体１内の熱を効率的に放出することが困難となり、発光体１の温度を上昇させ、発光効率を低下させてしまうことになる。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光を発生する界面が、被実装体の被実装面に対し略垂直になるよう実装される半導体発光素子において、熱を効率的に放出することのできる半導体発光素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体発光素子は、被実装体の被実装面に対し、光を発生する界面が略垂直になるよう、被実装体に実装可能に形成された半導体発光素子であって、上記界面を形成するＰ型半導体層及びＮ型半導体層を含んでなる発光体と、この発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の一端面に接合されて、この一端面と熱的に接続する放熱体と、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟むように設けられ、上記発光体と電気的に接続する端子電極とを備え、上記放熱体は、その表面のうち上記一端面と接合した部分を除いた部分の表面積が、上記一端面の面積よりも大きくなるよう形成され、上記発光体の上記一端面から受けた熱を放出することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記放熱体は、その表面のうち、上記発光体に接合した部分を除く部分に突起物を備え、断面凹凸形状を有して成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記放熱体は、上記界面に略垂直な方向に沿う方向の全体を貫通する貫通孔を有して成り、上記発光体の発生する光を、その貫通孔を介して取り出し可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、上記放熱体は、メッシュ状に形成されて成り、上記発光体の発生する光を、メッシュの編目部分を介して取り出し可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、上記メッシュ状に形成された放熱体は、上記発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の他端面にも設けられると共に、上記他端面と熱的に接続して成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれかの発明において、上記放熱体は導電性を有し、上記発光体と電気的にも接続すると共に、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟む上記端子電極は、この発光体に接合した当該導電性を有する放熱体をも挟むように設けられ、上記発光体と当該端子電極が、当該導電性を有する放熱体を介して電気的に接続していることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれかの発明において、上記発光体の表面のうち、上記界面に略垂直な方向の両端面の少なくとも一方に形成され、上記端子電極と電気的に接続する透明電極をも備えて成ることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の半導体発光素子の一実施の形態において、半導体発光素子を被実装体に実装した状態を示す図であり、１は発光体、１１はＰＮ接合面、１２１は実装面、１２２は上面、１３１と１３２は端面、２は放熱体、３は端子電極、７は絶縁膜、４ははんだ、５は被実装体、５１は被実装面、５２は電極配線、をそれぞれ示している。なお、図１（ａ）は、半導体発光素子を被実装体５に実装した状態の正断面図、図１（ｂ）は、その平面図である。
【００１８】
被実装体５は、その被実装面５１に、所定の配線パターンに従って形成した電極配線５２，５２‥を有しており、この電極配線５２，５２‥と、半導体発光素子の端子電極３，３‥とが、はんだ４，４‥によりそれぞれ電気的に接続することで、半導体発光素子の発光体１に電流を印加する。この電極配線５２，５２‥が発光体１に印加する電流は、電極配線５２，５２‥に電気的に接続した電源（図示せず）から供給する。
【００１９】
発光体１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）などを材料とするシリコン基板に拡散処理を施して形成したＰ型半導体層Ｐ及びＮ型半導体層Ｎを有しており、そのＰ型半導体層ＰとＮ型半導体層Ｎの接する面が、界面としてのＰＮ接合面１１となる。また、この発光体１の表面のうち、ＰＮ接合面１１の方向と略垂直で、被実装面５１に実装可能に形成した実装面１２１には、絶縁膜７を形成している。この絶縁膜７により、被実装面５１上の電極配線５２，５２‥と実装面１２１とが電気的に絶縁状態となるので、半導体発光素子を被実装体５に実装するときに、実装位置が多少ずれた場合にも、実装面１２１が電極配線５２，５２‥をショートさせてしまうことを防止できる。一方、発光体１の表面のうち、実装面１２１と対向する上面１２２には、絶縁膜７を形成せず露出状態にしている。このように上面１２２を露出状態にすることで、ＰＮ接合面１１が図１中の上方向に射出する光を上面１２２からも取り出すことが可能となり、さらに効率的に光を取り出せると共に、発光体１の上方向にも光照射を行なわせることが可能となる。この発光体１のＰＮ接合面１１は、以下のようにして発光する。ＰＮ接合面１１を挟むように配置した端子電極３，３‥から、発光体１内に電流が流れると、Ｐ型半導体層Ｐからホールが、Ｎ型半導体層Ｎから電子が、それぞれＰＮ接合面１１に向かって移動し始める。そして、そのホールと電子がＰＮ接合面１１で再結合することで光を発生し、ＰＮ接合面１１が発光する。この発生する光の強さは、端子電極３，３‥から発光体１内に流した電流の大きさに依存し、大きな電流を流すほど強く発光する。なお、上面１２２は、露出状態に形成することに限定するものではなく、光透過性の被膜や、ガラス部材等をその表面に形成するようにしてもよく、要は上面１２２から光取り出しが可能であればよい。
【００２０】
放熱体２は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）、又はそれらを含む材料に銀（Ａｇ）メッキを施したもので形成しており、発光体１の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するようにすると共に、発光体１の表面のうち、ＰＮ接合面１１に略垂直な方向の端面１３１の、端子電極３を形成する部分を除く部分と接合して、端面１３１と熱的に接続させている。すなわち、端面１３１は、端子電極３を形成する部分を除いた部分が、放熱体２により覆われた状態になるようにしてあり、発光体１で発生した熱が、その放熱体２により覆われた部分を通過して、放熱体２に迅速に移動できるようにしている。また、この放熱体２の表面のうち、端面１３１と接合した部分を除く部分は、その表面積が端面１３１の面積よりも大きくなるように形成してあり、端面１３１から伝わった熱を、効率的に空気中に放出できるようにしている。このように、端面１３１に放熱体２を設け、熱的に接続することにより、発光体１内の熱を、熱伝導率の高い放熱体２に迅速に移動させることができると共に、端面１３１の面積よりも大きな面積を有する放熱体２で放出するので、発光体１を効率的に冷却することが可能となる。なお上記では、放熱体２を、端面１３１のうち、端子電極３を非形成な部分に形成するようにしたが、これははんだ４により、端子電極３と配線電極５２とを接続しやすくするためであり、さらに放熱効率を向上させるためには、放熱体２を、端面１３１の全面を覆うように形成して接合することが好ましい。
【００２１】
端子電極３，３‥は、各端面１３１，１３２内のうち、実装面１２１の近傍部分だけに形成してあり、被実装体５への実装時に、被実装体５上の電極配線５２，５２‥と電気的に接続する。このように端子電極３，３を、端面１３２の全面でなく一部だけに形成すると共に、その端子電極３，３以外の部分を光取り出し可能に形成することで、ＰＮ接合面１１の発生した光を、端面１３２から損失少なく取り出すことが可能となる。また、端面１３１に形成した放熱体２を、光を透過できるように形成した場合には、ＰＮ接合面１１からの光を、この端面１３１からも損失少なく取り出すことが可能となる。また、各端面１３１，１３２内の、端子電極３，３‥を非形成な部分には、光透過性の被膜や、ガラス部材等を形成するようにしてもよい。
【００２２】
発光体１、放熱体２、端子電極３，３‥、絶縁膜７を備える半導体発光素子を、被実装体５に実装させる際には、ＰＮ接合面１１が被実装面５１に対して略垂直になるように、実装面１２１と被実装面５１とを対面させて被実装体５上に載置する。そして、端子電極３，３‥と電極配線５２，５２‥とを、はんだ４，４‥でそれぞれ電気的に接続して実装する。なお、端子電極３，３‥と電極配線５２，５２‥との接続は、はんだ４，４‥の代わりに、導電性を有する接着剤で行なうようにしてもよい。
【００２３】
上記のように、ＰＮ接合面１１が被実装面５１に対し略垂直になるよう半導体発光素子を被実装体５に実装させると共に、発光体１の表面のうち、ＰＮ接合面１１に略垂直な方向の端面１３１に放熱体２を設けて熱的に接続するようにしたので、発光体１内で発生する熱を放熱体２に迅速に移動させることが可能となり、半導体発光素子を効率的に冷却することが可能となる。
【００２４】
なお、上記で実装面１２１に設けた絶縁膜７を形成する際には、例えば、まず、発光体１の端面１３１，１３２を保護膜で被覆し、その後、実装面１２１に絶縁膜７を形成し、それから端面１３１，１３２の保護膜を除去するようにして形成すればよい。この絶縁膜７の材料としては、例えばＧａの酸化物等を用いることができる。また、発光体１をＧａＮで形成している場合には、酸素イオンや酸素ラジカルを用いて酸化することにより、絶縁膜７を形成することも可能であり、このようにすれば絶縁膜７の形成が容易となり好ましい。また、酸素ラジカルを用いる場合には、例えば、大気圧プラズマにより、酸素ラジカルを実装面１２１に衝突させることで容易に形成することができる。
【００２５】
また、放熱体２は、図２に示すように、断面凹凸状の放熱体２１のような形状に変更してもよい。なお、図２は発光体１の端面１３１に接合した放熱体２１に注目した図であり、図２（ａ）は放熱体２１の正断面図、図２（ｂ）は放熱体２１の側面図である。この放熱体２１は、その表面に突起物２１１を複数備えており、断面が凹凸形状を有している。このようにすることで、放熱体２１は、その表面積がさらに増大するため、放熱体２１から空気中に放出できる熱量が増大し、より効率的に発光体１を冷却することが可能となる。また、効率的に冷却することで発光体１の温度が上昇しにくくなるので、発熱による発光体１の熱抵抗が増大しにくくなり、より大きな電流を流すことが可能となり、ＰＮ接合面１１はより強く発光することが可能となる。
【００２６】
また、放熱体２の形状をさらに変更して、図３に示すように、貫通孔２２１を有する放熱体２２のようにしてもよい。この図３も発光体１の端面１３１に接合した放熱体２２に注目した図であり、図３（ａ）は放熱体２２の正断面図、図３（ｂ）は放熱体２２の側面図である。貫通孔２２１は、放熱体２２の厚み方向の全体を貫通しており、この貫通孔２２１を通して、端面１３１が露出している。
このように、放熱体２２に貫通孔２２１を形成することで、端面１３１からの光を貫通孔２２１を通して取り出すことが可能となる。また、この貫通孔２２１により、放熱体２２の表面積が増大するので、放熱体２２が空気と接触できる面積が増大し、放熱効率もさらに向上する。なお、放熱体２２は、その貫通孔２２１を通して端面１３１からの光が取り出し可能であればよく、貫通孔２２１は、空隙であっても、その内部に光透過性の部材を有してもよい。
【００２７】
また、放熱体２の形状をさらに異ならせて、図４に示すように、メッシュ構造を有する放熱体２３のようにしてもよい。この図４も発光体１の端面１３１に接合した放熱体２３に注目した図であり、図４（ａ）は放熱体２３の正断面図、図４（ｂ）は放熱体２３の側面図である。この放熱体２３は、その内部のほとんどが空隙の編目部分２３ａであるので、接合した端面１３１の露出部分の面積は非常に大きくなり、端面１３１からの光のほとんどを、放熱体２３を通過させて取り出すことが可能となる。また、このメッシュ構造の放熱体２３は、上記のように端面１３１からの光のほとんどを取り出すことができるので、図５に示すように、発光体１の端面１３１，１３２の両方に、この放熱体２３を接合しても、端面１３１，１３２のそれぞれから取り出す光の量を大きく低下させることなく、放熱効率をさらに一層向上させることが可能となる。放熱効率が向上すれば、発光体１の温度上昇を抑えることができるので、発光体１の熱抵抗が増大しにくくなり、より大きな電流を印加することができ、より強く発光させることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態の別の形態として、図６に示すように、放熱体２４を導電材料で形成して導電性を持たせると共に、発光体１に加えてその導電性の放熱体２４をも端子電極３，３で挟むように形成し、端子電極３と発光体１とが、導電性の放熱体２４を介して電気的に接続するようにしたものもある。なお、図６は、被実装体５の被実装面５１に実装した状態の半導体発光素子の正断面図である。
【００２９】
放熱体２４は、導電性の材料で形成すると共に、発光体１の端面１３１と接合して、端面１３１と熱的に接続している。この放熱体２４は、端面１３１の全面に接合させており、端面１３１からの熱を迅速に受け取ることができるようにしている。
【００３０】
端子電極３，３は、その一方を、発光体１の端面１３２に、他方を、放熱体２４の表面のうち、端面１３１と接合した面に対向する他面に設けている。すなわち、端子電極３，３は、接合した発光体１及び放熱体２４を挟むように設けている。これにより、端子電極３，３‥及び導電性の放熱体２４及び発光体１はすべて電気的に接続する。
【００３１】
このように、端子電極３と発光体１との間に、導電性の放熱体２４を介在させることで、放熱体２４が発光体１に対する電極の役割を果たし、小さい面積の端子電極３で発光体１内に電流を印加する場合に比べ、その端子電極３より面積の大きい放熱体２で電流を印加すれば、ＰＮ接合面１１は、より大きな面積で発光することが可能になる。また、上記一実施形態の場合に比較し、端面１３１内で端子電極３が被覆していた部分にも、放熱体２４が接合するので、この放熱体２４は、端面１３１の全面と熱的に接続することができ、より冷却効率を増大することができる。また、端子電極３，３及び被実装体５を、放熱体２よりも熱伝導率が高くなるように形成すれば、発光体１から放熱体２４に移動した熱を、端子電極３，３を介して被実装体５にも移動させることができ、さらに一層効率的に発光体１を冷却することが可能となる。
【００３２】
この半導体発光素子を被実装体５に実装する際には、端面１３２に形成した端子電極３及び、放熱体２４の他端面に形成した端子電極３と、被実装面５１上に形成した電極配線５２，５２とを、はんだ４，４によりそれぞれ電気的に接続することで実装する。なお、はんだ４，４の代わりに、導電性を有する接着剤を用いてもよい。
【００３３】
なお、放熱体２は、端面１３１の全面と接合するように形成する必要はなく、端面１３１の一部にだけ放熱体２を形成して接合するようにし、その他の部分は被覆せず露出状態にすれば、ＰＮ接合面１１の発光面積が小さくなって発光量が低下したり、冷却効率が低下するものの、その露出部分からも光を取り出すことが可能となる。
【００３４】
また、図７に示すように、発光体１の端面１３１，１３２に、光透過性を有する透明電極６，６をそれぞれ形成してもよい。この透明電極６，６は、端面１３１の全面及び、端面１３２の端子電極３以外の部分の全面を覆うように形成していると共に、導電性の放熱体２４を介して端子電極３，３と電気的にそれぞれ接続させている。なお、導電性の放熱体２４は、端面１３１に形成した透明電極６に接合させ、この透明電極６を介して発光体１と熱的に接続させている。このようにすることで、発光体１の全体に電流を流すことが可能となり、ＰＮ接合面１１がその全面で発光でき、より多くの光を発生することができる。これにより、発光効率がさらに一層向上すると共に、透明電極６，６が光透過性を有するので、端面１３１，１３２から取り出す光を、発光体１の内方に反射して損失させることなく、発光体１から効率的に取り出すことが可能となる。なお、この透明電極６，６は、無色、有色いずれであってもよく、要は光透過性を有していればよい。また、この透明電極６，６は、発光体１の端面１３１，１３２の両面に設けることに限定するものではなく、どちらか一方だけであってもよく、また、端面１３１の全面や、端面１３２の端子電極３以外の部分の全面を覆うように形成することも限定するものではなく、各端面１３１，１３２の一部にだけ形成するようにしてもよい。ただしこの場合には、ＰＮ接合面１１の発光面積が少なくなるので、発光量が低下する傾向にある。
【００３５】
上記のように、発光体１に導電性の放熱体２４を接合し、その放熱体２４の他端面に端子電極３を設けるようにしたので、端子電極３からの電流は、端子電極３よりも大きな面積で発光体１に接合する放熱体２４から印加されることになり、ＰＮ接合面１１がより大きな面積で発光することができ、より発光効率を向上させることが可能となると共に、効率的に熱を放出することが可能となる。また、発光体１の端面１３１，１３２の、端子電極３，３を形成した部分以外の部分に、その端子電極３，３と電気的に接続する透明電極６，６を設ければ、端子電極３，３からの電流を発光体１の全体に均一に印加することができ、ＰＮ接合面１１での発光量の偏りを起こしにくくさせ、より効率よく発光させることが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に記載の半導体発光素子は、被実装体の被実装面に対し、光を発生する界面が略垂直になるよう、被実装体に実装可能に形成された半導体発光素子であって、上記界面を形成するＰ型半導体層及びＮ型半導体層を含んでなる発光体と、この発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の一端面に接合されて、この一端面と熱的に接続する放熱体と、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟むように設けられ、上記発光体と電気的に接続する端子電極とを備え、上記放熱体は、その表面のうち上記一端面と接合した部分を除いた部分の表面積が、上記一端面の面積よりも大きくなるよう形成され、上記発光体の上記一端面から受けた熱を放出するので、半導体発光素子の熱を効率的に放出することが可能になる、という効果を奏する。
【００３８】
本発明の請求項２に記載の半導体発光素子によれば、請求項１に記載の発明において、上記放熱体は、その表面のうち、上記発光体に接合した部分を除く部分に突起物を備え、断面凹凸形状を有して成るので、放熱体の表面積が増加し、より効率的に熱を放出することが可能になる、という効果を奏する。
【００３９】
本発明の請求項３に記載の半導体発光素子によれば、請求項１に記載の発明において、上記放熱体は、上記界面に略垂直な方向に沿う方向の全体を貫通する貫通孔を有して成り、上記発光体の発生する光を、その貫通孔を介して取り出し可能であるので、上記の効果に加えて、効率的に光を取り出すことが可能になる、という効果を奏する。
【００４０】
本発明の請求項４に記載の半導体発光素子によれば、請求項１に記載の発明において、上記放熱体は、メッシュ状に形成されて成り、上記発光体の発生する光を、メッシュの編目部分を介して取り出し可能であるので、上記の効果に加えて、効率的に発光体から光を取り出すことが可能になる、という効果を奏する。
【００４１】
本発明の請求項５に記載の半導体発光素子によれば、請求項４に記載の発明において、上記メッシュ状に形成された放熱体は、上記発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の他端面にも設けられると共に、上記他端面と熱的に接続して成るので、上記の効果に加えて、さらに効率的に放熱することが可能になる、という効果を奏する。
【００４２】
本発明の請求項６に記載の半導体発光素子によれば、請求項１乃至請求項５に記載の発明において、上記放熱体は導電性を有し、上記発光体と電気的にも接続すると共に、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟む上記端子電極は、この発光体に接合した当該導電性を有する放熱体をも挟むように設けられ、上記発光体と当該端子電極が、当該導電性を有する放熱体を介して電気的に接続しているので、上記の効果に加えて、さらに効率的に放熱することが可能になる、という効果を奏する。
【００４３】
本発明の請求項７に記載の半導体発光素子によれば、請求項１乃至請求項６に記載の発明において、上記発光体の表面のうち、上記界面に略垂直な方向の両端面の少なくとも一方に形成され、上記端子電極と電気的に接続する透明電極をも備えて成るので、上記の効果に加えて、さらに発光効率を向上することが可能になる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】上記半導体発光素子において、放熱体の形状を変更したことを示す概略図である。
【図３】上記半導体発光素子において、放熱体の形状をさらに変更したことを示す概略図である。
【図４】上記半導体発光素子において、放熱体の形状をさらに異ならせたことを示す概略図である。
【図５】上記半導体発光素子において、放熱体を発光体の両端面に設けたことを示す正断面図である。
【図６】上記半導体発光素子において、別の実施の形態を示す正断面図である。
【図７】上記別の実施の形態の半導体発光素子において、透明電極を設けたことを示す正断面図である。
【図８】従来の半導体発光素子において、界面が被実装体の被実装面と平行な半導体発光素子を示す正断面図である。
【図９】従来の半導体発光素子において、界面が被実装体の被実装面と垂直な半導体発光素子を示す正断面図である。
【符号の説明】
１ 発光体
１１ ＰＮ接合面
１３１ 端面
１３２ 端面
２ 放熱体
２１ 放熱体
２１１ 突起物
２２ 放熱体
２２１ 貫通孔
２３ 放熱体
２３ａ 編目部分
２４ 放熱体
３ 端子電極
５ 被実装体
５１ 被実装面
５２ 電極配線
６ 透明電極
Ｐ Ｐ型半導体層
Ｎ Ｎ型半導体層
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に関し、特に、光を発生する界面が、被実装体の被実装面に略垂直となるよう実装される半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体材料から製造するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子で、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層の界面が、被実装体の被実装面に平行になるように実装される、いわゆる縦型の半導体発光素子がある。このような半導体発光素子では、界面は、印加された電流値に応じた光強度で発光するのであるが、この界面は発光と共に熱をも同時に発生する。
そしてこの熱により界面近傍の温度が上昇してしまうと、印加する電流の大きさが保持されたとしても、界面の発光強度が小さくなり発光効率が低下してしまうことがある。これは、界面近傍の温度が上昇すると、この部分の熱抵抗が大きくなり、界面に流れる電流値が小さくなることに起因する。従って、界面での発光効率を向上させるためには、発生した熱を迅速に放出することが必要となる。そこで従来は、図８に示すように、界面としてのＰＮ接合面１１を形成するＰ型半導体層Ｐ及びＮ型半導体層Ｎを有する発光体１に、放熱導体９２が熱的に接続されたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この図８に示す半導体発光素子は、被実装体９１の被実装面９１１に対して、ＰＮ接合面１１が略平行になるように実装された縦型の半導体発光素子であり、ＰＮ接合面１１には、端子電極３と放熱導体９２とから電流が印加される。また、この半導体発光素子では、放熱導体９２に段付部９１２が形成され、放熱導体９２及び被実装体９１の熱的な接続が増強されており、発光体１から放熱導体９２に移動した熱が、被実装体９１にもさらに移動できるようにして、発光体１の冷却効率が一層向上されている。また、冷却効率を向上させながらも、ＰＮ接合面１１が図８内の上下方向にする光を少しでも多く外部に取り出せるように、放熱導体９２が発光体１の下側にのみ設けられると共に、発光体１の上側は、端子電極３の部分以外は露出されており、この露出部分から光取り出し可能に形成されている。このように形成されることで、この縦型の半導体発光素子では、発光効率を維持しつつも、発光体１内で発生した熱を、放熱導体９２に迅速に移動させることができ、効率的に冷却可能となっている。
【０００４】
しかし、上記のような縦型の半導体発光素子では、発光体１の下側が放熱導体９２及び被実装体９１により光遮蔽されるため、ＰＮ接合面１１が上下方向に射出する光のうち下方向に射出する光は、放熱導体９２又は被実装体９１により反射もしくは吸収されるのであるが、反射される場合にもその光のほとんどが吸収されてしまうこととなり、ＰＮ接合面１１が下方向に射出した光は、そのごく一部だけしか、発光体１の上端面から取り出すことができなかった。従って、発光体１に印加する電流値に対する発光効率が向上しにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、図９に示すように、発光効率を高めるためＰＮ接合面１１が、被実装体９１の被実装面９１１に対し略垂直になるように実装される横型の半導体発光素子がある（例えば、特許文献２参照）。この横型の半導体発光素子では、ＰＮ接合面１１に略垂直な実装面１２１が被実装面９１１に実装されるため、端子電極３，３はＰＮ接合面１１の両側方に形成されている。ここで例えば端子電極３，３が光透過性を有するように形成されれば、ＰＮ接合面１１の両側方から光を取り出すことができ、図８に示すような縦型の半導体発光素子に比較して発光効率を大きく向上させることが可能であった。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第３０８８４７２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−３１５８１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この横型の半導体発光素子においても、効率的に発光させるためには発光体１の冷却が必要となる。そこで、例えば図８に示す縦型の半導体発光素子のように、発光体１と被実装面９１１との間に、放熱体を介在させるように設けてもよいが、この場合、ＰＮ接合面１１と放熱体とが略垂直な状態となるため、ＰＮ接合面１１と放熱体の対面する面積が小さくなってしまい、ＰＮ接合面１１で発生した熱が、放熱導体９２へ迅速に移動しにくい。そのため、発光体１内の熱を効率的に放出することが困難となり、発光体１の温度を上昇させ、発光効率を低下させてしまうことになる。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光を発生する界面が、被実装体の被実装面に対し略垂直になるよう実装される半導体発光素子において、熱を効率的に放出することのできる半導体発光素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体発光素子は、被実装体の被実装面に対し、光を発生する界面が略垂直になるよう、被実装体に実装可能に形成された半導体発光素子であって、上記界面を形成するＰ型半導体層及びＮ型半導体層を含んでなる発光体と、この発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の一端面に接合されて、この一端面と熱的に接続する放熱体と、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟むように設けられ、上記発光体と電気的に接続する端子電極とを備え、上記放熱体は、その表面のうち上記一端面と接合した部分を除いた部分の表面積が、上記一端面の面積よりも大きくなるよう形成され、上記発光体の上記一端面から受けた熱を放出することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記放熱体は、その表面のうち、上記発光体に接合した部分を除く部分に突起物を備え、断面凹凸形状を有して成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記放熱体は、上記界面に略垂直な方向に沿う方向の全体を貫通する貫通孔を有して成り、上記発光体の発生する光を、その貫通孔を介して取り出し可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、上記放熱体は、メッシュ状に形成されて成り、上記発光体の発生する光を、メッシュの編目部分を介して取り出し可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、上記メッシュ状に形成された放熱体は、上記発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の他端面にも設けられると共に、上記他端面と熱的に接続して成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれかの発明において、上記放熱体は導電性を有し、上記発光体と電気的にも接続すると共に、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟む上記端子電極は、この発光体に接合した当該導電性を有する放熱体をも挟むように設けられ、上記発光体と当該端子電極が、当該導電性を有する放熱体を介して電気的に接続していることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれかの発明において、上記発光体の表面のうち、上記界面に略垂直な方向の両端面の少なくとも一方に形成され、上記端子電極と電気的に接続する透明電極をも備えて成ることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の半導体発光素子の一実施の形態において、半導体発光素子を被実装体に実装した状態を示す図であり、１は発光体、１１はＰＮ接合面、１２１は実装面、１２２は上面、１３１と１３２は端面、２は放熱体、３は端子電極、７は絶縁膜、４ははんだ、５は被実装体、５１は被実装面、５２は電極配線、をそれぞれ示している。なお、図１（ａ）は、半導体発光素子を被実装体５に実装した状態の正断面図、図１（ｂ）は、その平面図である。
【００１８】
被実装体５は、その被実装面５１に、所定の配線パターンに従って形成した電極配線５２，５２‥を有しており、この電極配線５２，５２‥と、半導体発光素子の端子電極３，３‥とが、はんだ４，４‥によりそれぞれ電気的に接続することで、半導体発光素子の発光体１に電流を印加する。この電極配線５２，５２‥が発光体１に印加する電流は、電極配線５２，５２‥に電気的に接続した電源（図示せず）から供給する。
【００１９】
発光体１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）などを材料とするシリコン基板に拡散処理を施して形成したＰ型半導体層Ｐ及びＮ型半導体層Ｎを有しており、そのＰ型半導体層ＰとＮ型半導体層Ｎの接する面が、界面としてのＰＮ接合面１１となる。また、この発光体１の表面のうち、ＰＮ接合面１１の方向と略垂直で、被実装面５１に実装可能に形成した実装面１２１には、絶縁膜７を形成している。この絶縁膜７により、被実装面５１上の電極配線５２，５２‥と実装面１２１とが電気的に絶縁状態となるので、半導体発光素子を被実装体５に実装するときに、実装位置が多少ずれた場合にも、実装面１２１が電極配線５２，５２‥をショートさせてしまうことを防止できる。一方、発光体１の表面のうち、実装面１２１と対向する上面１２２には、絶縁膜７を形成せず露出状態にしている。このように上面１２２を露出状態にすることで、ＰＮ接合面１１が図１中の上方向に射出する光を上面１２２からも取り出すことが可能となり、さらに効率的に光を取り出せると共に、発光体１の上方向にも光照射を行なわせることが可能となる。この発光体１のＰＮ接合面１１は、以下のようにして発光する。ＰＮ接合面１１を挟むように配置した端子電極３，３‥から、発光体１内に電流が流れると、Ｐ型半導体層Ｐからホールが、Ｎ型半導体層Ｎから電子が、それぞれＰＮ接合面１１に向かって移動し始める。そして、そのホールと電子がＰＮ接合面１１で再結合することで光を発生し、ＰＮ接合面１１が発光する。この発生する光の強さは、端子電極３，３‥から発光体１内に流した電流の大きさに依存し、大きな電流を流すほど強く発光する。なお、上面１２２は、露出状態に形成することに限定するものではなく、光透過性の被膜や、ガラス部材等をその表面に形成するようにしてもよく、要は上面１２２から光取り出しが可能であればよい。
【００２０】
放熱体２は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）、又はそれらを含む材料に銀（Ａｇ）メッキを施したもので形成しており、発光体１の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するようにすると共に、発光体１の表面のうち、ＰＮ接合面１１に略垂直な方向の端面１３１の、端子電極３を形成する部分を除く部分と接合して、端面１３１と熱的に接続させている。すなわち、端面１３１は、端子電極３を形成する部分を除いた部分が、放熱体２により覆われた状態になるようにしてあり、発光体１で発生した熱が、その放熱体２により覆われた部分を通過して、放熱体２に迅速に移動できるようにしている。また、この放熱体２の表面のうち、端面１３１と接合した部分を除く部分は、その表面積が端面１３１の面積よりも大きくなるように形成してあり、端面１３１から伝わった熱を、効率的に空気中に放出できるようにしている。このように、端面１３１に放熱体２を設け、熱的に接続することにより、発光体１内の熱を、熱伝導率の高い放熱体２に迅速に移動させることができると共に、端面１３１の面積よりも大きな面積を有する放熱体２で放出するので、発光体１を効率的に冷却することが可能となる。なお上記では、放熱体２を、端面１３１のうち、端子電極３を非形成な部分に形成するようにしたが、これははんだ４により、端子電極３と配線電極５２とを接続しやすくするためであり、さらに放熱効率を向上させるためには、放熱体２を、端面１３１の全面を覆うように形成して接合することが好ましい。
【００２１】
端子電極３，３‥は、各端面１３１，１３２内のうち、実装面１２１の近傍部分だけに形成してあり、被実装体５への実装時に、被実装体５上の電極配線５２，５２‥と電気的に接続する。このように端子電極３，３を、端面１３２の全面でなく一部だけに形成すると共に、その端子電極３，３以外の部分を光取り出し可能に形成することで、ＰＮ接合面１１の発生した光を、端面１３２から損失少なく取り出すことが可能となる。また、端面１３１に形成した放熱体２を、光を透過できるように形成した場合には、ＰＮ接合面１１からの光を、この端面１３１からも損失少なく取り出すことが可能となる。また、各端面１３１，１３２内の、端子電極３，３‥を非形成な部分には、光透過性の被膜や、ガラス部材等を形成するようにしてもよい。
【００２２】
発光体１、放熱体２、端子電極３，３‥、絶縁膜７を備える半導体発光素子を、被実装体５に実装させる際には、ＰＮ接合面１１が被実装面５１に対して略垂直になるように、実装面１２１と被実装面５１とを対面させて被実装体５上に載置する。そして、端子電極３，３‥と電極配線５２，５２‥とを、はんだ４，４‥でそれぞれ電気的に接続して実装する。なお、端子電極３，３‥と電極配線５２，５２‥との接続は、はんだ４，４‥の代わりに、導電性を有する接着剤で行なうようにしてもよい。
【００２３】
上記のように、ＰＮ接合面１１が被実装面５１に対し略垂直になるよう半導体発光素子を被実装体５に実装させると共に、発光体１の表面のうち、ＰＮ接合面１１に略垂直な方向の端面１３１に放熱体２を設けて熱的に接続するようにしたので、発光体１内で発生する熱を放熱体２に迅速に移動させることが可能となり、半導体発光素子を効率的に冷却することが可能となる。
【００２４】
なお、上記で実装面１２１に設けた絶縁膜７を形成する際には、例えば、まず、発光体１の端面１３１，１３２を保護膜で被覆し、その後、実装面１２１に絶縁膜７を形成し、それから端面１３１，１３２の保護膜を除去するようにして形成すればよい。この絶縁膜７の材料としては、例えばＧａの酸化物等を用いることができる。また、発光体１をＧａＮで形成している場合には、酸素イオンや酸素ラジカルを用いて酸化することにより、絶縁膜７を形成することも可能であり、このようにすれば絶縁膜７の形成が容易となり好ましい。また、酸素ラジカルを用いる場合には、例えば、大気圧プラズマにより、酸素ラジカルを実装面１２１に衝突させることで容易に形成することができる。
【００２５】
また、放熱体２は、図２に示すように、断面凹凸状の放熱体２１のような形状に変更してもよい。なお、図２は発光体１の端面１３１に接合した放熱体２１に注目した図であり、図２（ａ）は放熱体２１の正断面図、図２（ｂ）は放熱体２１の側面図である。この放熱体２１は、その表面に突起物２１１を複数備えており、断面が凹凸形状を有している。このようにすることで、放熱体２１は、その表面積がさらに増大するため、放熱体２１から空気中に放出できる熱量が増大し、より効率的に発光体１を冷却することが可能となる。また、効率的に冷却することで発光体１の温度が上昇しにくくなるので、発熱による発光体１の熱抵抗が増大しにくくなり、より大きな電流を流すことが可能となり、ＰＮ接合面１１はより強く発光することが可能となる。
【００２６】
また、放熱体２の形状をさらに変更して、図３に示すように、貫通孔２２１を有する放熱体２２のようにしてもよい。この図３も発光体１の端面１３１に接合した放熱体２２に注目した図であり、図３（ａ）は放熱体２２の正断面図、図３（ｂ）は放熱体２２の側面図である。貫通孔２２１は、放熱体２２の厚み方向の全体を貫通しており、この貫通孔２２１を通して、端面１３１が露出している。
このように、放熱体２２に貫通孔２２１を形成することで、端面１３１からの光を貫通孔２２１を通して取り出すことが可能となる。また、この貫通孔２２１により、放熱体２２の表面積が増大するので、放熱体２２が空気と接触できる面積が増大し、放熱効率もさらに向上する。なお、放熱体２２は、その貫通孔２２１を通して端面１３１からの光が取り出し可能であればよく、貫通孔２２１は、空隙であっても、その内部に光透過性の部材を有してもよい。
【００２７】
また、放熱体２の形状をさらに異ならせて、図４に示すように、メッシュ構造を有する放熱体２３のようにしてもよい。この図４も発光体１の端面１３１に接合した放熱体２３に注目した図であり、図４（ａ）は放熱体２３の正断面図、図４（ｂ）は放熱体２３の側面図である。この放熱体２３は、その内部のほとんどが空隙の編目部分２３ａであるので、接合した端面１３１の露出部分の面積は非常に大きくなり、端面１３１からの光のほとんどを、放熱体２３を通過させて取り出すことが可能となる。また、このメッシュ構造の放熱体２３は、上記のように端面１３１からの光のほとんどを取り出すことができるので、図５に示すように、発光体１の端面１３１，１３２の両方に、この放熱体２３を接合しても、端面１３１，１３２のそれぞれから取り出す光の量を大きく低下させることなく、放熱効率をさらに一層向上させることが可能となる。放熱効率が向上すれば、発光体１の温度上昇を抑えることができるので、発光体１の熱抵抗が増大しにくくなり、より大きな電流を印加することができ、より強く発光させることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態の別の形態として、図６に示すように、放熱体２４を導電材料で形成して導電性を持たせると共に、発光体１に加えてその導電性の放熱体２４をも端子電極３，３で挟むように形成し、端子電極３と発光体１とが、導電性の放熱体２４を介して電気的に接続するようにしたものもある。なお、図６は、被実装体５の被実装面５１に実装した状態の半導体発光素子の正断面図である。
【００２９】
放熱体２４は、導電性の材料で形成すると共に、発光体１の端面１３１と接合して、端面１３１と熱的に接続している。この放熱体２４は、端面１３１の全面に接合させており、端面１３１からの熱を迅速に受け取ることができるようにしている。
【００３０】
端子電極３，３は、その一方を、発光体１の端面１３２に、他方を、放熱体２４の表面のうち、端面１３１と接合した面に対向する他面に設けている。すなわち、端子電極３，３は、接合した発光体１及び放熱体２４を挟むように設けている。これにより、端子電極３，３‥及び導電性の放熱体２４及び発光体１はすべて電気的に接続する。
【００３１】
このように、端子電極３と発光体１との間に、導電性の放熱体２４を介在させることで、放熱体２４が発光体１に対する電極の役割を果たし、小さい面積の端子電極３で発光体１内に電流を印加する場合に比べ、その端子電極３より面積の大きい放熱体２で電流を印加すれば、ＰＮ接合面１１は、より大きな面積で発光することが可能になる。また、上記一実施形態の場合に比較し、端面１３１内で端子電極３が被覆していた部分にも、放熱体２４が接合するので、この放熱体２４は、端面１３１の全面と熱的に接続することができ、より冷却効率を増大することができる。また、端子電極３，３及び被実装体５を、放熱体２よりも熱伝導率が高くなるように形成すれば、発光体１から放熱体２４に移動した熱を、端子電極３，３を介して被実装体５にも移動させることができ、さらに一層効率的に発光体１を冷却することが可能となる。
【００３２】
この半導体発光素子を被実装体５に実装する際には、端面１３２に形成した端子電極３及び、放熱体２４の他端面に形成した端子電極３と、被実装面５１上に形成した電極配線５２，５２とを、はんだ４，４によりそれぞれ電気的に接続することで実装する。なお、はんだ４，４の代わりに、導電性を有する接着剤を用いてもよい。
【００３３】
なお、放熱体２は、端面１３１の全面と接合するように形成する必要はなく、端面１３１の一部にだけ放熱体２を形成して接合するようにし、その他の部分は被覆せず露出状態にすれば、ＰＮ接合面１１の発光面積が小さくなって発光量が低下したり、冷却効率が低下するものの、その露出部分からも光を取り出すことが可能となる。
【００３４】
また、図７に示すように、発光体１の端面１３１，１３２に、光透過性を有する透明電極６，６をそれぞれ形成してもよい。この透明電極６，６は、端面１３１の全面及び、端面１３２の端子電極３以外の部分の全面を覆うように形成していると共に、導電性の放熱体２４を介して端子電極３，３と電気的にそれぞれ接続させている。なお、導電性の放熱体２４は、端面１３１に形成した透明電極６に接合させ、この透明電極６を介して発光体１と熱的に接続させている。このようにすることで、発光体１の全体に電流を流すことが可能となり、ＰＮ接合面１１がその全面で発光でき、より多くの光を発生することができる。これにより、発光効率がさらに一層向上すると共に、透明電極６，６が光透過性を有するので、端面１３１，１３２から取り出す光を、発光体１の内方に反射して損失させることなく、発光体１から効率的に取り出すことが可能となる。なお、この透明電極６，６は、無色、有色いずれであってもよく、要は光透過性を有していればよい。また、この透明電極６，６は、発光体１の端面１３１，１３２の両面に設けることに限定するものではなく、どちらか一方だけであってもよく、また、端面１３１の全面や、端面１３２の端子電極３以外の部分の全面を覆うように形成することも限定するものではなく、各端面１３１，１３２の一部にだけ形成するようにしてもよい。ただしこの場合には、ＰＮ接合面１１の発光面積が少なくなるので、発光量が低下する傾向にある。
【００３５】
上記のように、発光体１に導電性の放熱体２４を接合し、その放熱体２４の他端面に端子電極３を設けるようにしたので、端子電極３からの電流は、端子電極３よりも大きな面積で発光体１に接合する放熱体２４から印加されることになり、ＰＮ接合面１１がより大きな面積で発光することができ、より発光効率を向上させることが可能となると共に、効率的に熱を放出することが可能となる。また、発光体１の端面１３１，１３２の、端子電極３，３を形成した部分以外の部分に、その端子電極３，３と電気的に接続する透明電極６，６を設ければ、端子電極３，３からの電流を発光体１の全体に均一に印加することができ、ＰＮ接合面１１での発光量の偏りを起こしにくくさせ、より効率よく発光させることが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に記載の半導体発光素子は、被実装体の被実装面に対し、光を発生する界面が略垂直になるよう、被実装体に実装可能に形成された半導体発光素子であって、上記界面を形成するＰ型半導体層及びＮ型半導体層を含んでなる発光体と、この発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の一端面に接合されて、この一端面と熱的に接続する放熱体と、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟むように設けられ、上記発光体と電気的に接続する端子電極とを備え、上記放熱体は、その表面のうち上記一端面と接合した部分を除いた部分の表面積が、上記一端面の面積よりも大きくなるよう形成され、上記発光体の上記一端面から受けた熱を放出するので、半導体発光素子の熱を効率的に放出することが可能になる、という効果を奏する。
【００３８】
本発明の請求項２に記載の半導体発光素子によれば、請求項１に記載の発明において、上記放熱体は、その表面のうち、上記発光体に接合した部分を除く部分に突起物を備え、断面凹凸形状を有して成るので、放熱体の表面積が増加し、より効率的に熱を放出することが可能になる、という効果を奏する。
【００３９】
本発明の請求項３に記載の半導体発光素子によれば、請求項１に記載の発明において、上記放熱体は、上記界面に略垂直な方向に沿う方向の全体を貫通する貫通孔を有して成り、上記発光体の発生する光を、その貫通孔を介して取り出し可能であるので、上記の効果に加えて、効率的に光を取り出すことが可能になる、という効果を奏する。
【００４０】
本発明の請求項４に記載の半導体発光素子によれば、請求項１に記載の発明において、上記放熱体は、メッシュ状に形成されて成り、上記発光体の発生する光を、メッシュの編目部分を介して取り出し可能であるので、上記の効果に加えて、効率的に発光体から光を取り出すことが可能になる、という効果を奏する。
【００４１】
本発明の請求項５に記載の半導体発光素子によれば、請求項４に記載の発明において、上記メッシュ状に形成された放熱体は、上記発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の他端面にも設けられると共に、上記他端面と熱的に接続して成るので、上記の効果に加えて、さらに効率的に放熱することが可能になる、という効果を奏する。
【００４２】
本発明の請求項６に記載の半導体発光素子によれば、請求項１乃至請求項５に記載の発明において、上記放熱体は導電性を有し、上記発光体と電気的にも接続すると共に、上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟む上記端子電極は、この発光体に接合した当該導電性を有する放熱体をも挟むように設けられ、上記発光体と当該端子電極が、当該導電性を有する放熱体を介して電気的に接続しているので、上記の効果に加えて、さらに効率的に放熱することが可能になる、という効果を奏する。
【００４３】
本発明の請求項７に記載の半導体発光素子によれば、請求項１乃至請求項６に記載の発明において、上記発光体の表面のうち、上記界面に略垂直な方向の両端面の少なくとも一方に形成され、上記端子電極と電気的に接続する透明電極をも備えて成るので、上記の効果に加えて、さらに発光効率を向上することが可能になる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】上記半導体発光素子において、放熱体の形状を変更したことを示す概略図である。
【図３】上記半導体発光素子において、放熱体の形状をさらに変更したことを示す概略図である。
【図４】上記半導体発光素子において、放熱体の形状をさらに異ならせたことを示す概略図である。
【図５】上記半導体発光素子において、放熱体を発光体の両端面に設けたことを示す正断面図である。
【図６】上記半導体発光素子において、別の実施の形態を示す正断面図である。
【図７】上記別の実施の形態の半導体発光素子において、透明電極を設けたことを示す正断面図である。
【図８】従来の半導体発光素子において、界面が被実装体の被実装面と平行な半導体発光素子を示す正断面図である。
【図９】従来の半導体発光素子において、界面が被実装体の被実装面と垂直な半導体発光素子を示す正断面図である。
【符号の説明】
１ 発光体
１１ ＰＮ接合面
１３１ 端面
１３２ 端面
２ 放熱体
２１ 放熱体
２１１ 突起物
２２ 放熱体
２２１ 貫通孔
２３ 放熱体
２３ａ 編目部分
２４ 放熱体
３ 端子電極
５ 被実装体
５１ 被実装面
５２ 電極配線
６ 透明電極
Ｐ Ｐ型半導体層
Ｎ Ｎ型半導体層
Claims (7)
- 被実装体の被実装面に対し、光を発生する界面が略垂直になるよう、被実装体に実装可能に形成された半導体発光素子であって、
上記界面を形成するＰ型半導体層及びＮ型半導体層を含んでなる発光体と、
この発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の一端面に接合されて、この一端面と熱的に接続する放熱体と、
上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟むように設けられ、上記発光体と電気的に接続する端子電極とを備え、
上記放熱体は、その表面のうち上記一端面と接合した部分を除いた部分の表面積が、上記一端面の面積よりも大きくなるよう形成され、上記発光体の上記一端面から受けた熱を放出することを特徴とする半導体発光素子。 - 上記放熱体は、その表面のうち、上記発光体に接合した部分を除く部分に突起物を備え、断面凹凸形状を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 上記放熱体は、上記界面に略垂直な方向に沿う方向の全体を貫通する貫通孔を有して成り、上記発光体の発生する光を、その貫通孔を介して取り出し可能であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 上記放熱体は、メッシュ状に形成されて成り、上記発光体の発生する光を、メッシュの編目部分を介して取り出し可能であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 上記メッシュ状に形成された放熱体は、上記発光体の表面のうち上記界面に略垂直な方向の他端面にも設けられると共に、上記他端面と熱的に接続して成ることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
- 上記放熱体は導電性を有し、上記発光体と電気的にも接続すると共に、
上記界面に略垂直な方向の両側から上記発光体を挟む上記端子電極は、この発光体に接合した当該導電性を有する放熱体をも挟むように設けられ、
上記発光体と当該端子電極が、当該導電性を有する放熱体を介して電気的に接続していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体発光素子。 - 上記発光体の表面のうち、上記界面に略垂直な方向の両端面の少なくとも一方に形成され、上記端子電極と電気的に接続する透明電極をも備えて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体発光素子。
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-
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