JP2006352038A

JP2006352038A - 白色半導体発光素子およびその製法

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Publication number: JP2006352038A
Application number: JP2005179660A
Authority: JP
Inventors: Taihei Nishihara; 大平西原
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-20
Also published as: JP3950898B2

Abstract

【課題】発光色変換部材を含む樹脂を直接ＬＥＤチップに、赤と緑の発光色変換部材が混合しないように付着させることにより、外部量子効率を高くすることができる白色半導体発光素子およびその製法を提供する。
【解決手段】両端部に一対の電極膜１１、１２が形成される絶縁性基板１上に、青色の光を発光するＬＥＤチップ２がマウントされ、ＬＥＤチップ２の一対の電極は接続手段３により、一対の電極膜１１、１２とそれぞれ電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２には、青色の光を赤色に変換する赤色変換部材４ａが混入された樹脂が、ＬＥＤチップ２と密着してＬＥＤチップ２のほぼ半分を被覆して第１の樹脂層４が形成され、さらに、青色の光を緑色に変換する緑色変換部材５ａが混入された樹脂が、同様にＬＥＤチップ２の残りのほぼ半分を被覆して第２の樹脂層５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は青色の光を発光する発光素子チップと、青色の光を赤色および緑色などに変換する発光色変換部材を用いて白色光を発光させる白色半導体発光素子およびその製法に関する。さらに詳しくは、緑色などに変換した光をさらに赤色などに変換することなどに起因して、余計な色変換部材を用いることなどが無く、効率よく白色に変換して、高輝度の白色光が得られる白色半導体発光素子およびその製法に関する。

従来、たとえば青色発光の発光素子チップ（ＬＥＤチップ）を用いた白色の半導体発光素子は、たとえば図５に示されるように、青色光を発光するＬＥＤチップ３３上に蛍光層３４を付着させて覆い、その周囲を透明な樹脂３６で被覆することにより形成されている（たとえば特許文献１参照）。図５において、３１、３２は一対のリードで、一方のリード３１の凹部内にＬＥＤチップ３３がダイボンディングされ、他方の電極はワイヤ３５により他方のリード３２と接続されてランプ型の発光素子を構成している。しかし、このような白色発光素子では、蛍光層３４中に赤色蛍光体３４ａと緑色蛍光体３４ｂとが混在しているため、緑色に変換した光が赤色蛍光体３４ａに吸収されるとさらに赤色に変換され、混合する光の割合が一定せず、安定した発光色の白色が得られないと共に、蛍光層３４に何度も吸収されると蛍光体の変換効率が１００％ではないために光が減衰し、輝度が低下するという問題がある。

このような問題を解決するため、たとえば図６に示されるように、紫外光の光源４１上に、赤色蛍光体含有層４２、緑色蛍光体含有層４３、青色蛍光体含有層４４を別々に積層したり、平面的に別々に並べたりすることにより、緑色や青色に変換した光がさらに赤色蛍光体４２などにより変換されないようにする構造のものも知られている（たとえば特許文献２参照）。
特開２００４−３２７５１８号公報特開２００４−０７１３５７号公報

前述のように、白色の発光素子を得るには、青色発光のＬＥＤに緑色および赤色に変換する蛍光体を塗布するか、紫外光発光のＬＥＤに赤色、緑色、青色に変換する蛍光体を塗布することにより、赤、緑、青、の３原色の色の光を生成し、混合して白色光にする方法がとられている。この場合、赤や緑の蛍光物質を混合したものを用いると、緑色に変換した光が再度赤色に変換されるなど光の減衰が多くなると共に、各色への変換量が一定しないという問題がある。また、それぞれの蛍光層を別々に設けても、ＬＥＤから離れて蛍光層が設けられると、蛍光層の量が多くなって損失が増えるだけではなく、ＬＥＤと蛍光層との間での反射などにより光が減衰し、外部量子効率が低下するという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、発光色変換部材を含む樹脂を直接ＬＥＤチップに、それぞれの発光色変換部材が混合しないように付着させることにより、外部量子効率を高くすることができる白色半導体発光素子およびその製法を提供することを目的とする。

前述のように、たとえば青色の光を発光する発光素子と発光色変換部材を含有する樹脂とにより白色光の発光素子とするには、ＬＥＤチップの周囲に直接発光色変換部材を含有する樹脂を、それぞれの発光色変換部材を混合させないで付着させることが、外部量子効率を向上させるのに最も好ましいことを見出したが、ＬＥＤチップの大きさは、０.３ｍｍ立方程度の非常に小さなチップであるため、たとえば緑色変換部材を含む樹脂と、赤色変換部材を含む樹脂とを別々に所望の量でそれぞれ付着させることは非常に困難である。そこで、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、発光色変換部材を混合した樹脂を転写ピンに付着させて発光素子チップの一辺に転写することにより、赤色変換部材を混合した樹脂と緑色変換部材を混合した樹脂とを混合させること無く、しかも転写ピンの太さを制御することにより塗布する樹脂量を正確に制御することができて、小さな発光素子チップに両者をほぼ独立して直接塗布することができ、非常に外部量子効率の高い白色半導体発光素子が得られることを見出した。

本発明による白色半導体発光素子は、両端部に一対の電極膜が形成される絶縁性基板と、該絶縁性基板上にマウントされる青色の光を発光する発光素子チップと、該発光素子チップの一対の電極を前記絶縁性基板の一対の電極膜とそれぞれ電気的に接続する接続手段と、前記発光素子チップが発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップのほぼ半分を被覆するように設けられる第１の樹脂層と、前記発光素子チップにより発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップの残りのほぼ半分を被覆するように設けられる第２の樹脂層とを有している。

前記発光素子チップの一対の電極が表面側に形成され、前記発光素子チップの基板裏面を表にして該発光素子チップの一対の電極が導電性接着剤により前記一対の電極膜と直接接続され、前記第１および第２の樹脂層が前記発光素子チップの基板裏面側から被覆するように設けられる構造にすることもできる。

本発明による白色半導体発光素子の他の形態は、先端部に湾曲状の凹部が形成される第１のリードと、該第１のリードと並設される第２のリードと、前記第１のリードの凹部内にマウントされる青色の光を発光する発光素子チップと、該発光素子チップの一対の電極と前記第１および第２のリートを電気的に接続する接続手段と、前記発光素子チップが発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップのほぼ半分を被覆するように設けられる第１の樹脂層と、前記発光素子チップにより発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップの残りのほぼ半分を被覆するように設けられる第２の樹脂層とを有している。

前記接続手段の少なくとも一方は、前記発光素子チップの一方の電極と前記一対の電極の１つとを接続するワイヤからなり、該ワイヤが延びる方向で前記発光素子チップの表面と垂直な面をほぼ分割面として前記第１および第２の樹脂層が形成されることにより、第１および第２の樹脂層を形成する際にワイヤに接触してワイヤ切断を起こすという事故などを防止しやすいため好ましい。

本発明による白色半導体発光素子の製法は、青色の光を発光する発光素子チップの表面に発光色変換部材を混入した樹脂を設けることにより白色光に変換する白色半導体発光素子の製法であって、発光素子チップをほぼ立方体もしくは直方体形状に形成し、前記発光素子チップが発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材が混入された樹脂を付着させた転写ピンを前記発光素子チップの表面の一辺または１つの角部に接触させることにより、前記発光素子チップのほぼ半分を被覆するように該樹脂を転写して第１の樹脂層を形成し、前記発光素子チップにより発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材が混入された樹脂を付着させた転写ピンを前記発光素子チップの表面の前記一辺または１つの角部と対向する辺または角部に接触させることにより、前記該発光素子チップの残りのほぼ半分を被覆するように該樹脂を転写して第２の樹脂層を形成することを特徴とする。

前記発光素子チップの少なくとも１つの電極にワイヤボンディングがなされ、該ワイヤを挟んだ両側から前記転写ピンを前記発光素子チップに接触させることにより前記第１および第２の樹脂層を形成することが転写ピンのワイヤへの接触を防止しやすいため好ましい。

本発明によれば、発光素子チップの周囲に直接発光色変換部材を含有する樹脂が付着されているため、非常に僅かな発光色変換部材で、発光素子チップで発光する青色光を赤色および緑色に変換することができる。しかも、赤色変換部材を含有する樹脂と緑色変換部材を含有する樹脂とが、発光素子チップのほぼ半分づつに分離して設けられているため、一旦緑色に変換した発光色を再度赤色に変換するということが無く、非常に安定した発光色への変換をすることができる。なお、両樹脂の境界部では一部重なり合うことになるが、赤色変換部材を含有する樹脂を先に塗布することにより、発光素子チップから放射される青色光が赤色に変換してその赤色光が緑色変換部材を透過しても、緑色変換部材は、その材料のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光、すなわち緑色よりも波長の長い光を吸収することなくそのまま透過させるため、赤色に変換した光が再度変換されることはない。その結果、青色光を発光する発光素子チップからの光の一部が赤色、緑色に変換され、いずれでも変換されずにそのまま放射される青色光と混合して白色となり、発光色変換部材を最小限にしているため、光の減衰が少なく、非常に外部量子効率が優れ、安定した色で艶色性のある白色半導体発光素子となる。

また、本発明の製法によれば、転写法により発光素子チップの一辺または１つの角部に転写ピンを直接接触させて樹脂を塗布しているため、転写ピンの太さを制御することにより、塗布量および塗布場所を非常に正確に制御することができる。その結果、必要最小限の樹脂を正確に塗布することができ、無駄な光の吸収損が減り、非常に外部量子効率の高い白色発光素子が得られる。なお、発光素子チップの表面にワイヤがある場合でも、そのワイヤを挟んだ両側から転写ピンを発光素子チップに近づけることにより、転写ピンをワイヤに接触させること無く樹脂を塗布することができ、ワイヤに対する信頼性も向上させることができる。

つぎに、図面を参照しながら本発明の白色半導体発光素子について説明をする。本発明による白色半導体発光素子は、図１（ｆ）に平面説明図、図１（ｅ）にそのＢ-Ｂ断面説明図が示されるように、両端部に一対の電極膜１１、１２が形成される絶縁性基板１上に、青色の光を発光する発光素子チップ（以下、ＬＥＤチップともいう）２がマウントされ、ＬＥＤチップ２の一対の電極は接続手段３により、一対の電極膜（第１および第２の電極膜）１１、１２とそれぞれ電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２には、ＬＥＤチップ２が発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材４ａが混入された樹脂が、ＬＥＤチップ２と密着してＬＥＤチップ２のほぼ半分の周囲のみを被覆するように設けられて第１の樹脂層４が形成され、さらに、ＬＥＤチップ２により発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材５ａが混入された樹脂が、ＬＥＤチップ２と密着してＬＥＤチップ２の残りのほぼ半分の周囲のみを被覆するように設けられて第２の樹脂層５が形成されている。

第１の樹脂層４は、たとえばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のような通常の透光性樹脂に、赤色よりも波長の短い光を吸収して赤色に変化する赤色変換部材４ａを混入したものが、たとえば転写法により塗布されることにより形成される。発光色変換部材は、この物質より大きいバンドギャップエネルギーを有する光、すなわちこの物質のバンドギャップエネルギーに相当する波長よりも短い波長の光を吸収して、この物質のバンドギャップに相当する光を発光するもので、赤色変換部材４ａとしては、たとえばユウロピウムで付活された酸化イットリウムやその複合酸化物、ユウロピウムで付活された窒化物や硫化物の物蛍光体などを用いることができる。このように、発光色変換部材のバンドギャップエネルギーに相当する波長よりも短い波長の光を吸収するため、本発明では、後述する第２の樹脂層と異なる場所に設けてはいるものの、境界部で重なる部分があるため、この第１の樹脂層４に光の３原色である赤、緑、青のうち最も波長の長い赤色に変換する赤色変換部材４ａを混入した樹脂を用いて、先にＬＥＤチップ２に塗布されている。その結果、第２の樹脂層５と重なる部分があっても、ＬＥＤチップ２で発光する青色の光の一部が吸収されて赤色の光に変換し、その赤色の光が第２の樹脂層５で吸収されないようにされている。

第２の樹脂層５は、同様にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂に緑色変換部材５ａを混入したものが用いられる。緑色変換部材５ａとしては、たとえば２価のマンガンおよびユーロピウムで付活されたアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体や、３価のセリウムで付活された希土類ケイ酸塩蛍光体などを用いることができる。この第１および第２の樹脂層４、５は、後述するように、転写法により塗布すると、非常に小さいＬＥＤチップ２に対しても、非常に正確な量でＬＥＤチップ２に塗り分けることができる。

絶縁性基板１は、通常のチップ型発光素子の基板と同様のものを用いることができるが、たとえばアルミナ、ＢＴレジンなどからなり、０.１〜０.５ｍｍ程度の厚さのものを用いることができる。図１（ｆ）に示される発光素子としての大きさは、縦×横×高さが０.６〜１ｍｍ×１.５〜４ｍｍ×０.３〜１ｍｍ程度に形成されるが、製造段階では、１０×５ｃｍ程度の大きい基板に縦横に並列して複数個分同時に製造される。この大きな基板表面に、ＡｇやＡｕなどからなる一対の電極膜１１、１２が複数個分まとめて印刷などにより形成され、基板１の裏面にも裏面電極膜１１ａ、１２ａが形成され、各素子に分割された後に側面に設けられる側面電極１１ｂ、１２ｂにより表面の電極膜１１、１２と裏面電極１１ａ、１２ａとが接続されている。

図１に示される例では、青色発光のＬＥＤチップ２が用いられており、たとえば図２に一例の断面構成例が示されるように、窒化物半導体を用いたＬＥＤとして形成されている。しかし、この例に限定されず、酸化亜鉛系（ＺｎＯ系）化合物などを用いることもできる。このＬＥＤチップ１は、たとえば縦×横×高さが０.３ｍｍ×０.３ｍｍ×０.１５ｍｍ程度の大きさに形成される。ここに窒化物半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物（窒化物）からなる半導体をいう。また、酸化亜鉛系化合物とは、Ｚｎを含む酸化物を意味し、具体例としては、ＺｎＯの他、IIＡ族元素とＺｎ、IIＢ族元素とＺｎ、またはIIＡ族元素およびIIＢ族元素とＺｎのそれぞれの酸化物を含むものを意味する。

窒化物半導体を用いたＬＥＤは、図２に示されるように、たとえばｎ形ＳｉＣ基板２１上に、たとえばＡｌＧａＮ系化合物（Ａｌの混晶比が０の場合も含み、種々のものを含むことを意味する、以下同じ）からなる低温バッファ層２２が０.００５〜０.１μｍ程度設けられている。そして、このバッファ層２２上に、たとえばｎ形ＧａＮ層などにより形成されるｎ形層２３が１〜５μｍ程度、たとえば１〜３ｎｍ程度のＩｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層２４が０.０５〜０.３μｍ程度、たとえばｐ形ＧａＮ層などにより形成されるｐ形層２５が０.２〜１μｍ程度の厚さに順次積層されされることにより半導体積層部２９が形成されている。そして、ｐ形層２５の表面に、たとえばＺｎＯからなる透光性導電層２６が０.１〜１０μｍ程度設けられ、その上の一部に、Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕなどの積層構造により、全体として０.１〜１μｍ程度の厚さのｐ側電極２７が、ＳｉＣ基板１の裏面にＴｉ-Ａｌ合金またはＴｉ／Ａｕの積層構造などで、全体として０.１〜１μｍ程度の厚さのｎ側電極２８がそれぞれ設けられることにより形成されている。

前述の例では、基板としてＳｉＣ基板を用いたが、この材料に限らず、ＧａＮやＧａＡｓなど他の半導体基板を用いることもできるし、サファイア基板を用いることもできる。ＳｉＣなどの半導体基板であれば、図２に示されるように、一方の電極を基板の裏面に設けることができるが、サファイアのような絶縁性の基板の場合には、積層された半導体層の一部をエッチングで除去して下層の導電形層（図２の構成ではｎ形層２３）を露出させて、その露出部分に電極が形成される。なお、半導体基板を用いる場合、前述の例ではｎ形基板を用いて下層にｎ形層を形成しているが、基板および下層をｐ形層にすることも可能である。また、バッファ層２２も前述のＡｌＧａＮ系化合物には限定されず、他の窒化物層を用いることもできる。基板が絶縁基板である場合には、前述の絶縁性基板１に設けられる一対の電極膜１１、１２との接続手段は、両方ともワイヤボンディングによりなされる。しかし、絶縁基板が用いられる場合のように、表面側に両電極が形成される場合でも、図４を参照して後述するように、ワイヤボンディングによらないで、直接接着剤により接続することもできる。

さらに、ｎ形層２３およびｐ形層２５は、前述のＧａＮ層に限らず、ＡｌＧａＮ系化合物などでもよく、また、それぞれが単層ではなく、活性層側にＡｌＧａＮ系化合物のようなバンドギャップが大きくキャリアを閉じ込めやすい材料と、活性層と反対側にキャリア濃度を大きくしやすいＧａＮ層などとの複層で形成することもできる。また、活性層２４は、所望の発光波長に応じて、その材料は選択され、また、ＭＱＷ構造に限らず、ＳＱＷまたはバルク層で形成されてもよい。さらに、透光性導電層２６もＺｎＯに限定されるものではなく、ＩＴＯまたはＮｉとＡｕとの２〜１００ｎｍ程度の薄い合金層でもよく、光を透過させながら、電流をチップ全体に拡散することができるものであればよい。Ｎｉ-Ａｕ層の場合、金属層であることから厚くすると透光性でなくなるため、薄く形成されるが、ＺｎＯやＩＴＯの場合は光を透過させるため、厚くても構わない。

このＬＥＤチップ２が、たとえば第１の電極膜１１上に導電性接着剤３１（接続手段３）を介してダイボンディングされることにより、ＬＥＤチップ２の基板側の電極（ｎ側電極２８）が第１の電極膜１１と電気的に接続され、上部電極（ｐ側電極２７）が金線などのワイヤ３２（接続手段３）により第２の電極膜１２と電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２が絶縁基板上に窒化物半導体層を積層して形成される場合には、両電極ともワイヤにより電気的に接続されるか、図４に示されるように、フェースダウンでダイボンディングされる。ＬＥＤチップ２の周囲を被覆するように、前述の第１の樹脂層４および第２の樹脂層５が塗布法により形成されている。この第１および第２の樹脂層４、５は、後述するように転写法を用いて塗布するのが、非常に小さいＬＥＤチップ２に精度よく塗布することができる。

つぎに、この白色発光素子の製法を図１の工程説明図を参照しながら説明する。なお、図１（ａ）〜（ｃ）は、図１（ｆ）のＡ-Ａ断面、図１（ｄ）〜（ｅ）は、図１（ｆ）のＢ-Ｂ断面をそれぞれ示す。まず、図１（ａ）に示されるように、絶縁性基板１上に一対の電極膜１１、１２を形成する。前述のように複数個一度に製造するための大きな絶縁性基板１を用い、その表面にＡｇペーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷することなどにより、一対の電極膜１１、１２を形成すると共に、絶縁性基板１の裏面で、一対の電極膜１１、１２に対応する部分の端部側に裏面電極１１ａ、１２ａを形成する。

つぎに、図１（ｂ）に示されるように、一対の電極膜１１、１２の一方または絶縁性基板１の表面に青色または紫外の光を発光するＬＥＤチップ２をマウントし、ＬＥＤチップ２の一対の電極（ｐ側電極およびｎ側電極）を一対の電極膜１１、１２と電気的にそれぞれ接続する。図１に示される例では、ＬＥＤチップ２のｎ側電極が第１の電極膜１１と導電性接着剤３１（接続手段３）により接続され、ｐ側電極（上部電極）がワイヤ３２（接続手段３）をボンディングすることにより第２の電極膜１２と電気的に接続されている。

その後、図１（ｃ）に示されるように、たとえば液晶ポリマー系樹脂により形成した反射ケース６を各素子の周囲に貼り付ける。この反射ケース６は、ＬＥＤチップ２から放射される光を上面側にまとめて放射されるように横方向に向かってきた光を上面側に反射させるもので、反射しやすい白色樹脂などにより形成されている。上面側への発光に限定しないで、横方向にも光を放射する場合には、この反射ケース６は設ける必要はない。

その後、図１（ｄ）に示されるように、ＬＥＤチップ２で発光する青色または紫外の光を赤色に変換する赤色変換部材４ａを混入した樹脂を、たとえば転写法により塗布する。すなわち、たとえば先端の面積を０.００８ｍｍ²程度にした、チタン合金などからなる針状の転写ピン７の先端部に前述の赤色変換部材を混入した樹脂４を付着させ、その先端部をＬＥＤチップ２の一辺または１つの角部に接触させることにより、転写ピン７の先端に付着した樹脂４をＬＥＤチップ２に移すものである。この方法を用いることにより、転写ピン７の先端の面積に応じて付着する樹脂４の量は一定となるため、ＬＥＤチップ２に塗布する樹脂量を一定量にすることができる。その結果、小さなＬＥＤチップ２でも、その半分ぐらいを被覆するように塗布することができる。塗布方法としては、転写法でなくても、たとえばディスペンサなどを用いて所定量の樹脂を射出することもできるが、塗布する樹脂の量が０.０００３ｍｍ³程度であるため、正確にＬＥＤチップ２を被覆するように塗布するには、転写法で行うことが好ましい。

この場合、ＬＥＤチップ２の上面の電極にワイヤ３２が張られている場合には、転写ピンがワイヤ３２と接触しないようにするため、ワイヤ３２の張られる方向（ワイヤ３２が延びる方向）で形成される面を挟んだ両側の一方から転写ピンを近づけて、ＬＥＤチップ２の一辺（ワイヤがＬＥＤチップ２の一辺と平行方向に延びる場合）または１つの角部（ワイヤがＬＥＤチップ２の角部側に張られている場合）に接触させることにより、転写ピン７をワイヤ３２に接触させること無く、正確にＬＥＤチップ２に樹脂を転写することができる。

ついで、緑色変換部材を混入した樹脂を用いて同様の方法でＬＥＤチップ２の残り半分側に樹脂を転写して、ＬＥＤチップ２に密着した第２の樹脂層５を形成する。この場合、ＬＥＤチップ２の中心部では、第１の樹脂層４とオーバラップする部分があるが、オーバラップしても構わない。赤色変換部材を混入した第１の樹脂層４が先に塗布されていれば発光色を変換した光を再変換することは無いからである。この第２の樹脂層５を形成するための樹脂の塗布は、第１の樹脂層４が乾いた後に行う必要はなく、実際には大きな絶縁性基板１に縦横に形成された発光素子部分を連続的に交互に樹脂の塗布を行うことができる。

その後、大きな絶縁性基板１から各素子に切断分離して、一対の電極膜１１、１２と裏面電極１１ａ、１１ｂとを連結するように、Ａｇペーストのような導電性ペーストを絶縁性基板１の側面に塗布して乾燥させて側面電極（図示せず）を形成することにより、チップ型の白色半導体発光素子が得られる。この側面電極は、絶縁性基板にスルーホールを形成しておき、予め接続しておくこともできる。また電極膜などは導電性ペーストによらないで、真空蒸着、メッキなどにより形成することもできる。なお、第１および第２の樹脂層４、５を形成した後に、透光性樹脂によりさらに全体を被覆することができる。ワイヤ３２が第１および第２の樹脂層４、５で完全に被覆されない場合に、その保護のため有効である。

図３は、チップ型発光素子ではなく、ランプ型発光素子の例で、（ａ）は（ｂ）の直角方向の断面説明図である。すなわち、一対のリード８ａ、８ｂの一方のリード８ａの先端に凹部８ｃが形成され、その凹部８ｃ内にＬＥＤチップ２がダイボンディングされ、一方の電極は導電性接着剤３１により第１のリード８ａと接続され、他方の電極はワイヤ３２により第２のリード８ｂと電気的に接続されている。このワイヤボンディングがされた後に、前述と同様に、転写法により第１の樹脂層４を形成し、その後に第２の樹脂層５を形成し、リード８ａ、８ｂの上部全体を透光性の樹脂によりモールドしてモールド樹脂部９が形成されることにより、ランプ型の白色半導体発光素子が得られる。なお、図１に示される例と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

図４は、図１に示される構造の変形例を示す断面説明図である。すなわち、この例は、たとえばＬＥＤチップ２が絶縁基板上に半導体層が成長され、一対の電極が表面側に形成される（絶縁基板ではなく半導体基板でも一対の電極を表面側に形成することができる）場合の例で、ＬＥＤチップ２の一対の電極２７、２８が絶縁性基板１の表面に形成された一対の電極膜１１、１２に直接図示しない導電性接着剤によりダイボンディングされたもので、その他は、前述の図１に示される例と同じで、同じ部分には同じ符号を付しての説明を省略する。この例では、ワイヤボンディングがなされていないため、第１の樹脂層４や第２の樹脂層５を塗布して形成する場合でも、ワイヤとの接触を気にすることなく、容易に転写ピンによる塗布をすることができる。

本発明によれば、青色光を発光するＬＥＤチップの周囲をほぼ半分づつ直接被覆するように赤色変換部材を混合した第１の樹脂層と緑色変換部材を混合した第２の樹脂層とが設けられているため、ＬＥＤチップで発光した光を無駄なく赤色と緑色に変換し、相互に分離されているため、緑色に変換した光をさらに赤色に変換することも無く、変換した赤色および緑色の光と変換されない青色の光とが混合されることにより白色光とすることができる。しかも、転写法により樹脂の塗布を行うことにより、転写ピンの先端面積の大きさにより塗布する量を制御することができるため、小さなＬＥＤチップでも非常に僅かな樹脂量を正確に２分して塗布することができる。その結果、光を無駄にすることなく、しかも所望の色の光を正確な量で混色することができるため、艶色性の優れた白色光を安定して放射することができると共に、外部量子効率の非常に優れた白色半導体発光素子を得ることができる。

本発明による白色半導体発光素子の一実施形態の製造工程を示す断面説明図である。図１に示される発光素子のＬＥＤチップの一例を示す断面説明図である。本発明の白色半導体発光素子の他の実施形態を示す断面説明図である。図１の変形例を示す断面説明図である。従来の白色発光素子の一例を示す図である。従来の白色光を得る他の構成例を示す説明図である。

符号の説明

１絶縁性基板
２ＬＥＤチップ
３接続手段
４第１の樹脂層
４ａ赤色変換部材
５第２の樹脂層
５ａ緑色変換部材
１１第１の電極膜
１２第２の電極膜

Claims

両端部に一対の電極膜が形成される絶縁性基板と、該絶縁性基板上にマウントされる青色の光を発光する発光素子チップと、該発光素子チップの一対の電極を前記絶縁性基板の一対の電極膜とそれぞれ電気的に接続する接続手段と、前記発光素子チップが発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップのほぼ半分を被覆するように設けられる第１の樹脂層と、前記発光素子チップにより発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップの残りのほぼ半分を被覆するように設けられる第２の樹脂層とを有する白色半導体発光素子。
前記発光素子チップの一対の電極が表面側に形成され、前記発光素子チップの基板裏面を表にして該発光素子チップの一対の電極が導電性接着剤により前記一対の電極膜と直接接続され、前記第１および第２の樹脂層が前記発光素子チップの基板裏面側から被覆するように設けられてなる請求項１記載の白色半導体発光素子。
先端部に湾曲状の凹部が形成される第１のリードと、該第１のリードと並設される第２のリードと、前記第１のリードの凹部内にマウントされる青色の光を発光する発光素子チップと、該発光素子チップの一対の電極と前記第１および第２のリートを電気的に接続する接続手段と、前記発光素子チップが発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップのほぼ半分を被覆するように設けられる第１の樹脂層と、前記発光素子チップにより発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材が混入された樹脂が、前記発光素子チップと密着して該発光素子チップの残りのほぼ半分を被覆するように設けられる第２の樹脂層とを有する白色半導体発光素子。
前記接続手段の少なくとも一方は、前記発光素子チップの一方の電極と前記一対の電極の１つとを接続するワイヤからなり、該ワイヤが延びる方向で前記発光素子チップの表面と垂直な面をほぼ分割面として前記第１および第２の樹脂層が形成されてなる請求項１または３記載の白色半導体発光素子。
青色の光を発光する発光素子チップの表面に発光色変換部材を混入した樹脂を設けることにより白色光に変換する白色半導体発光素子の製法であって、発光素子チップをほぼ立方体もしくは直方体形状に形成し、前記発光素子チップが発光する青色の光を赤色に変換する赤色変換部材が混入された樹脂を付着させた転写ピンを前記発光素子チップの表面の一辺または１つの角部に接触させることにより、前記発光素子チップのほぼ半分を被覆するように該樹脂を転写して第１の樹脂層を形成し、前記発光素子チップにより発光する青色の光を緑色に変換する緑色変換部材が混入された樹脂を付着させた転写ピンを前記発光素子チップの表面の前記一辺または１つの角部と対向する辺または角部に接触させることにより、前記該発光素子チップの残りのほぼ半分を被覆するように該樹脂を転写して第２の樹脂層を形成することを特徴とする白色半導体発光素子の製法。
前記発光素子チップの少なくとも１つの電極にワイヤボンディングがなされ、該ワイヤを挟んだ両側から前記転写ピンを前記発光素子チップに接触させることにより前記第１および第２の樹脂層を形成する請求項５記載の白色半導体発光素子の製法。