JP2006352047A - Optical semiconductor device - Google Patents

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Takeshi Tsutsui
毅 筒井
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Rohm Co Ltd
ローム株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical semiconductor device capable of emitting a high-intensity light toward immediately above thereof, and having high directivity.
SOLUTION: The semiconductor device is provided with a semiconductor light-emitting device arranged on the upper surface of a substrate; a case to be arranged on the upper surface of the substrate so as to surround the semiconductor light-emitting device from the lower part of the substrate to an opening; and a lens formed at least up to such a predetermined height as to cover the semiconductor light-emitting device from the lower part of the substrate in a space formed by the case, and arranged on the upper part of a sealing section in a space formed by the sealing section having the upper surface made of a flat light transmitting material and the case.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光素子を備える光半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device including a semiconductor light-emitting element. 特に、表示用又は照明用の光源として利用する光半導体装置に関する。 In particular, to an optical semiconductor device used as a light source for display or lighting.

従来の発光素子を備える光半導体装置は、凹状の筐体に発光素子を備え、この発光素子を覆うように、凹状部に光透過性の樹脂を充填していた(例えば、特許文献1参照。)。 The optical semiconductor device including a conventional light-emitting element, a light-emitting element in the concave housing, so as to cover the light-emitting device, was filled with a light transparent resin to the concave portion (e.g., see Patent Document 1. ).

従来の光半導体装置の構成例を図1に示す。 A configuration example of a conventional optical semiconductor device shown in FIG. 図1において、81は発光素子、82は発光素子81を覆う封止部、83は凹状の筐体、84は発光素子81等を搭載する基板である。 1, a light-emitting element 81, 82 is a sealing portion for covering the light emitting element 81, 83 is recessed housing 84 is a substrate for mounting a light-emitting element 81 and the like.

基板84に筐体83を配置してから、発光素子81を搭載し、発光素子81の電極と基板84上の配線パターンとをリードで接続する。 After placing the housing 83 on the substrate 84, mounting the light emitting element 81, to connect the wiring pattern on the electrode and the substrate 84 of the light emitting element 81 in the lead.

特開2002−261333号公報 JP 2002-261333 JP

封止部82は、材料にエポキシ系の樹脂やシリコーン系の樹脂を使用する。 Sealing portion 82, using an epoxy resin or silicone resin material. 筐体83にこのような樹脂を充填した当初は、封止部82の上面は平坦であるが、これを乾燥させ、硬化させていくに従い、材料が収縮し、封止部82の上面には図1のようにくぼみが生じる。 Initially filled with such a resin in the casing 83, but the upper surface of the sealing portion 82 is flat, which was dried, in accordance gradually cured material shrinks, the upper surface of the sealing portion 82 depression occurs as shown in Figure 1.

このような場合、発光素子81が放出する光が封止部82の上面で拡散し、光半導体装置の直上に放出される光の強度が弱くなる。 In this case, the light emitting element 81 emits is diffused by the upper surface of the sealing portion 82, the intensity of light emitted directly above the optical semiconductor device becomes weaker. 光半導体装置は、通常発光素子81の直上に設けるディスプレイなどの表示部に光を供給するためのものである。 The optical semiconductor device is used to supply light to the display unit such as a display provided directly above the normal light emitting element 81. したがって、直上に放出される光の強度が強いことが好ましい。 Therefore, it is preferable that the intensity of the emitted light is strong immediately above.

本発明では、このような課題に鑑み、光半導体装置の直上に強い強度の光を放出することができ、指向性の高い光半導体装置を提供することを目的とする。 In the present invention, in view of this problem, it is possible to emit high intensity light directly above the optical semiconductor device, and an object thereof is to provide a highly directional optical semiconductor device.

上記目的を達成するために、本発明に係る光半導体装置は、半導体発光素子の周りに筐体を配置し、筐体に形成される空間に封止部を形成し、この封止部の上にレンズを備えたものである。 To achieve the above object, an optical semiconductor device according to the present invention, a housing is arranged around the semiconductor light emitting element to form a seal in a space formed in the housing, on the sealing portion those having a lens.

具体的には、本発明に係る光半導体装置は、基板の上面に配置された半導体発光素子と、前記基板側下部から開口部に向けて前記半導体発光素子の周囲を取り囲むように前記基板の上面に配置される筐体と、前記筐体により形成される空間のうち、前記基板側下部から少なくとも前記半導体発光素子を覆う所定の高さまでに形成され、上面が平坦な透光性の材料からなる封止部と、前記筐体により形成される空間のうち、前記封止部の上面に配置されるレンズと、を備えることを特徴とする。 Specifically, the optical semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor light emitting element disposed on an upper surface of the substrate, the upper surface of the substrate so as to surround the periphery of the semiconductor light emitting element toward the opening from the substrate side lower of a housing disposed, a space formed by said enclosure is formed from the substrate side lower to a predetermined height to cover at least the semiconductor light emitting element, the upper surface consists of a flat translucent material and a sealing portion, of the space formed by the housing, characterized in that it comprises a lens which is disposed on an upper surface of the sealing portion.

筐体で形成する空間である凹状部に半導体発光素子を備え、この半導体発光素子を覆うように封止部を形成し、封止部の上面にレンズを配置することで、封止部が硬化し、上面にくぼみが生じた場合に、封止部直上から拡散していく方向に出射される光を集光し、上方方向に光を放出することができる。 Comprising a semiconductor light-emitting element in the concave portion is a space formed by the housing, the semiconductor light emitting element to form a sealing portion so as to cover the, by arranging the lens on the top surface of the sealing portion, the sealing portion is cured and, when the recess on the upper surface occurs, the light emitted in the direction diffuses from directly above the sealing portion is condensed, it can emit light upward direction.

また、本発明に係る光半導体装置は、前記レンズは円柱形状であり、該円柱形状の円周上の一部が前記封止部の上面と接していることを含む。 Further, the optical semiconductor device according to the present invention, the lens has a cylindrical shape, including a portion of the circumference of the circular pillar shape is in contact with the upper surface of the sealing portion. 円柱形状のレンズとすることで、封止部の平坦性に影響を受けず、封止部上に配置することができる。 With cylindrical lens, without being affected by the flatness of the sealing portion can be disposed on the sealing portion. 封止部が硬化し、封止部の上面にくぼみが生じる場合に好適である。 The sealing portion is cured and is suitable when occurring depressions on the upper surface of the sealing portion.

さらに、本発明に係る光半導体装置は、前記レンズは半円柱形状であり、該半円柱形状の軸方向の平面側が前記封止部の上面と接していることを含む。 Furthermore, the optical semiconductor device according to the present invention, the lens is a semi-cylindrical shape comprises a plane side in the axial direction of the semi-cylindrical shape is in contact with the upper surface of the sealing portion. 半円柱形状とは、弧と該弧の両端を結ぶ弦で形成される平面を該平面の垂直方向に柱状に延長して形成される形状である。 The semi-cylindrical shape, a shape formed by extending the columnar the plane formed by the chord connecting both ends of the arc and the arc-perpendicular of the flat surface. 軸方向の平面側とは、弧と該弧の両端を結ぶ弦で形成される平面の垂直方向に形成される面のうちの平面形状側である。 The axial direction of the plane side, a planar shape side of the plane formed in the vertical plane formed by the chord connecting both ends of the arc and arc-. 半円柱形状のレンズとすることで、封止部の上面にレンズの前記平面を接触させることができ、封止部の上面から上方方向以外の方向に拡散する光を効率良く集光することができる。 With semi-cylindrical lens can be contacted with the plane of the lens on the upper surface of the sealing portion, that the light diffused from the upper surface of the sealing portion in a direction other than the upward direction efficiently condensed it can.

本発明に係る光半導体装置は、前記筐体により形成される空間に配置された前記レンズの最上部と、前記筐体のうちの前記開口部を形成する平面とが、略同じ高さであることが好ましい。 An optical semiconductor device according to the present invention, the uppermost part of the lens which is disposed in a space formed by the housing, and a plane formed by said opening of said housing, is substantially at the same height it is preferable. レンズの最上部と筐体の上部平面が略同じ高さであると、光半導体装置を用いるディスプレイと組み合わせて使用する場合、光半導体装置とディスプレイとの間に隙間が生じることがなく、光半導体装置が発する光を効率良くディスプレイに放出することができる。 When the upper plane of the top and the housing of the lens is substantially at the same height, when used in conjunction with display using an optical semiconductor device, no gap is generated between the optical semiconductor device and the display, the optical semiconductor capable of emitting light device emitted efficiently display.

また、本発明に係る光半導体装置は、前記レンズと前記封止部の上面とが、透明な接着剤で接着されていることを含む。 Further, the optical semiconductor device according to the present invention includes an upper surface of the said lens sealing portion is bonded with a transparent adhesive. 透明な接着剤を用いることで、封止部とレンズとの間における光の損失又は封止部と空気と若しくはレンズと空気との屈折率不整合による光の損失を低減できる。 By using a transparent adhesive, it can reduce the loss of light due to a refractive index mismatch between the loss or sealing portion of the light and air and or lens and the air between the sealing portion and the lens.

本発明により、光半導体装置の直上に強い強度の光を放出することができ、指向性の高い光半導体装置を提供することができる。 The present invention may emit high intensity light directly above the optical semiconductor device, it is possible to provide a highly directional optical semiconductor device.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the following embodiments.

本実施形態に係る光半導体装置は、基板の上面に配置された半導体発光素子と、前記基板側下部から開口部に向けて前記半導体発光素子の周囲を取り囲むように前記基板の上面に配置される筐体と、前記筐体により形成される空間のうち、前記基板側下部から少なくとも前記半導体発光素子を覆う所定の高さまでに形成され、上面が平坦な透光性の材料からなる封止部と、前記筐体により形成される空間のうち、前記封止部の上面に配置されるレンズと、を備えるものである。 An optical semiconductor device according to the present embodiment is arranged with the semiconductor light emitting element disposed on an upper surface of the substrate, the upper surface of the substrate so as to surround the periphery of the semiconductor light emitting element toward the opening from the substrate side lower a housing, among spaces formed by the housing, is formed from the substrate side lower to a predetermined height to cover at least the semiconductor light-emitting element, a sealing portion having an upper surface made of flat translucent material the out of space defined by the housing, a lens arranged on an upper surface of the sealing portion, in which comprises a.

本発明の光半導体装置の構成を図2及び図3で説明する。 Illustrating a configuration of an optical semiconductor device of the present invention in FIGS. 図2は、本実施形態に係る光半導体装置100の斜視図である。 Figure 2 is a perspective view of an optical semiconductor device 100 according to this embodiment. 図3は、図2の斜視図において、A−A'線における光半導体装置100の断面図である。 Figure 3 is the perspective view of FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device 100 along line A-A '.

図2及び図3において、光半導体装置100は、半導体発光素子1と、基板2と、筐体3と、封止部4と、レンズ5とで構成される。 2 and 3, the optical semiconductor device 100 includes a semiconductor light emitting element 1, and a substrate 2, a housing 3, the sealing portion 4, a lens 5. 封止部4とレンズ5とは、筐体3により形成される空間6に収容される。 The sealing portion 4 and the lens 5 are housed in a space 6 formed by the housing 3. 図2及び図3においてレンズ5は円柱形状のものを用いているが、本実施形態では後述する半円柱形状のレンズであっても良く、他の形状であっても良い。 The lens 5 in FIG. 2 and FIG. 3 are used as cylindrical, in the present embodiment may be a lens semicylindrical described below, may have other shapes. 封止部4の上面7とレンズ5とは、接着剤8により接着される。 The top surface 7 and the lens 5 of the sealing portion 4 are bonded by the adhesive 8.

また、半導体発光素子1は、ボンディングワイヤ12を介して、基板2の表面に設けられるリードフレーム11に接続される。 Also, the semiconductor light emitting element 1 via the bonding wire 12 is connected to the lead frame 11 provided on the surface of the substrate 2. リードフレーム11は、例えば、基板2を貫通し、その内壁が金属で被覆されているスルーホール13に接続される。 Lead frame 11, for example, through the substrate 2, the inner wall is connected to the through-holes 13 are coated with metal.

基板2は絶縁物で構成される。 Substrate 2 is made of an insulating material. 例えば、セラミックスやガラスエポキシである。 For example, a ceramic or glass epoxy.

半導体発光素子1は、基板2の上面に配置され、ボンディングワイヤ12で供給される電流により所定の波長で発光する。 The semiconductor light emitting element 1 is disposed on the upper surface of the substrate 2, emitting at a given wavelength by a current supplied by a bonding wire 12. 半導体発光素子1としては、Al Ga In 1−x−y N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子が例示できる。 As the semiconductor light emitting element 1, nitride consisting Al x Ga y In 1-x -y N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ x + y ≦ 1) III nitride compound represented by object-based semiconductor light-emitting device can be exemplified. この他、ZnCdSe、ZnTeSe、GaP、AlGaInP、AlGaAsなどの組成からなる化合物であって良い。 In addition, ZnCdSe, ZnTeSe, GaP, AlGaInP, and may be a compound having the composition, such as AlGaAs. 半導体発光素子1が例えばサファイア基板上に形成された半導体層を備える場合は、半導体発光素子1を基板2に直接搭載してもよいし、リードフレーム11上に搭載してもよい。 When the semiconductor light emitting element 1 is provided with a semiconductor layer formed on a sapphire substrate, for example, the to the semiconductor light emitting element 1 may be mounted directly on the substrate 2, it may be mounted on the lead frame 11. 半導体発光素子1が半導体基板上に形成された半導体層を備える場合は、ボンディングワイヤ12を削減するため、半導体発光素子1をリードフレーム11上に搭載することが好ましい。 If having a semiconductor layer on which the semiconductor light emitting element 1 is formed on a semiconductor substrate, in order to reduce the bonding wire 12, it is preferable to mount the semiconductor light emitting element 1 on the lead frame 11. また、半導体発光素子1が絶縁体上に形成された半導体層を備える場合でも、放熱性の向上のために、半導体発光素子1をリードフレーム11上に搭載することが好ましい。 Even when the semiconductor light-emitting device 1 comprises a semiconductor layer formed on an insulator, in order to improve the heat dissipation, it is preferable to mount the semiconductor light emitting element 1 on the lead frame 11.

基板2の上面には、半導体発光素子1を取り囲むように筐体3が配置されている。 On the upper surface of the substrate 2, the housing 3 is disposed so as to surround the semiconductor light emitting element 1. 筐体3は、基板面から上部に向けた開口部9を有する。 Housing 3 has an opening 9 toward the upper from the substrate surface. 筐体3は、半導体発光素子1で発光した光を筐体3の内側側面で開口部9方向に反射する。 Housing 3, the light emitted from the semiconductor light emitting element 1 is reflected to the opening 9 direction inside the side surface of the housing 3. 筐体3の内側側面は、基板2の上面に対して直角に形成されても良く、テーパ状として開口部9に向けて徐々に拡大するものとしても良い。 Inner side surface of the housing 3 may be formed at right angles to the upper surface of the substrate 2, may be gradually as to extend toward the opening 9 as a tapered shape. また、テーパ状とする場合、直線状ものでも、波線状のものでも、階段状のものでもよい。 In the case of the tapered shape, also rectilinear, it is one wavy shape may be one stepped. 少なくとも筐体3の内側側面の一部が半導体発光素子1からの光を基板2の上方方向に反射する面を有していればよい。 At least a portion of the inner side surface of the housing 3 is the light from the semiconductor light emitting element 1 may have a surface that reflects upward direction of the substrate 2.

図2では、開口部を基板2に平行な四角形としているが、多角形や円形、楕円形でもよい。 In Figure 2, but the opening is made a parallel rectangle substrate 2, a polygon or a circle, or oval. また、筐体3は単一の材料、単一の構造としても良く、複数の材料で構成したり、複数の構造物を組み合わせたりしてもよい。 The housing 3 may be a single material, single structure, or composed of a plurality of materials may be combined a plurality of structures.

筐体3の封止部4に接する面は粗面加工されていることが好ましい。 It is preferable that the surface in contact with the sealing portion 4 of the housing 3 is roughened. 筐体3が粗面加工されていると、筐体3と封止部4との間の密着性が向上し、剥離を防止することができるため、後述する封止部4と筐体3との界面で生じる全反射が安定して発生する。 When the housing 3 is roughened, it is possible to adhesion improvement between the housing 3 and the sealing portion 4, to prevent peeling, the sealing portion 4 and the housing 3 to be described later total reflection occurs stably generated at the interface. 安定して全反射が発生すると、光半導体装置100は安定な出射効率を得ることができる。 When stable total reflection occurs, the optical semiconductor device 100 can obtain a stable output efficiency.

筐体3の材料としては、透光性の材料であればよい。 As the material of the housing 3, it may be a light-transmitting material. 例えばエポキシ樹脂が例示できる。 For example, an epoxy resin can be exemplified. 筐体3には反射粒子が含まれていることが好ましい。 It is preferred in the housing 3 that contains the reflective particles. 反射粒子として、例えば、銀やアルミニウム等の金属箔や金属粉を混入してもよい。 As reflective particles, for example, a metal foil or metal powder and silver or aluminum may be mixed. 白色系の液晶ポリマーを筐体材料としてもよい。 The liquid crystal polymer of white may be a housing material. 筐体3にこのような反射粒子が含まれていると、封止部4から筐体3に入射した光が、筐体3内で吸収されるため、光半導体装置100からの出射パターンに偏りがなく一定の形状となる。 When such reflecting particles in the housing 3 is included, since the light incident from the sealing portion 4 in the housing 3, is absorbed in the housing 3, bias on the emission pattern from the optical semiconductor device 100 a constant shape without.

封止部4は、筐体3により形成される空間6のうち、基板2側下部から少なくとも半導体発光素子1を覆う所定の高さまでに形成される。 The sealing portion 4, of the space 6 formed by the housing 3, is formed from the lower side of the substrate 2 to a predetermined height at least cover the semiconductor light emitting element 1. 封止部4は、筐体3の内側側面に接するように形成されても良く、封止部4と筐体3との間に空気層があっても良い。 The sealing portion 4 may be formed so as to contact the inner side surface of the housing 3, there may be an air layer between the sealing portion 4 and the casing 3. 封止部4と筐体3の内側側壁が接するように形成されると、剥離を防止することができるため、封止部4と筐体3との界面で生じる全反射が安定して発生する。 Once formed such that the inner side wall of the sealing portion 4 and the housing 3 are in contact, it is possible to prevent peeling, the total reflection occurring at the interface between the sealing portion 4 and the housing 3 is stably generated . 安定して全反射が発生すると、光半導体装置100は安定な出射効率を得ることができる。 When stable total reflection occurs, the optical semiconductor device 100 can obtain a stable output efficiency.

封止部4の材料は、透光性の材料である。 Material of the sealing portion 4 is made of light transmissive material. 半導体発光素子1から光を効率的に出射させるため、封止部4の材料の屈折率は半導体発光素子1の半導体層に近いことが好ましい。 Order emitted from the semiconductor light emitting element 1 light efficiently, the refractive index of the material of the sealing portion 4 is preferably close to the semiconductor layer of the semiconductor light emitting element 1. 比較的屈折率が高く、加工の容易な材料として、例えば、ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等が例示できる。 Relatively high refractive index, as a material easy processing, for example, glass, silicone resin, epoxy resin, PMMA (polymethyl methacrylate) and the like.

封止部4は単一の材料や単一の構成でなくとも良い。 The sealing portion 4 may not be a single material or a single configuration. 複数の材料で構成したり、複数の構造物を組み合わせたりしてもよい。 Or composed of a plurality of materials may be combined a plurality of structures.

封止部4の材料の屈折率は、筐体3の材料の屈折率よりも大きく設定する。 Refractive index of the material of the sealing portion 4 is set larger than the refractive index of the material of the housing 3. 半導体発光素子1からの光が封止部4から筐体3に入射する際に、封止部4と筐体3との界面で生じる全反射を利用することができるため、光半導体装置100からの出射効率を高くすることができる。 When the light from the semiconductor light emitting element 1 is incident from the sealing portion 4 in the housing 3, it is possible to utilize the total reflection occurring at the interface between the sealing portion 4 and the housing 3, the optical semiconductor device 100 it is possible to increase the output efficiency of.

また、封止部4には蛍光体14が添加されていてもよい。 Also, may be phosphor 14 is added to the sealing portion 4. 蛍光体14は、半導体発光素子1で発光する光の波長よりも小さいエネルギーギャップを有することにより、半導体発光素子1で発光する光に反応して、長い波長の光に変換することができる。 Phosphor 14, by having a smaller energy gap than the wavelength of light emitted by the semiconductor light-emitting device 1, in response to light emitted from the semiconductor light emitting element 1 can be converted to the longer wavelength light. 蛍光体14は、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体であっても良く、TAG蛍光体やRGB蛍光体であっても良い。 Phosphor 14, YAG may be a (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor may be a TAG phosphor and RGB phosphors. 例えば、青色で発光する半導体発光素子1からの光を、青色の補色に変換して両者を加法混色させることによって白色光としてもよいし、加法混色により種々のスペクトルの出射光とすることでもよい。 For example, the light from the semiconductor light emitting element 1 which emits blue light, may be a white light by additive color mixing them together into a complementary color of blue, it may also be a light emitted different spectral by additive color mixing .

本実施形態におけるレンズは、図3に示すように円柱形状のレンズ5として、円柱形状の円周上の一部が封止部4の上面7と接するように設けられることが好ましい。 Lens of this embodiment, as the lens 5 of the cylindrical shape, as shown in FIG. 3, a portion of the circumference of the cylindrical shape is preferably provided in contact with the upper surface 7 of the sealing portion 4. 円柱形状のレンズとすることで、封止部4の平坦性に影響を受けず、封止部4の上面7に配置することができ、封止部4の上面7で拡散する光を集光することができる。 With cylindrical lens, without being affected by the flatness of the sealing portion 4 can be disposed on the upper surface 7 of the sealing portion 4, the condensing light diffused by the top surface 7 of the sealing portion 4 can do. 封止部4が製造過程で硬化し、封止部4の上面7にくぼみが生じる場合に好適である。 The sealing portion 4 is cured in the manufacturing process, it is preferable if the recesses occurs in the upper surface 7 of the sealing portion 4.

また、本実施形態におけるレンズは、図4に示すように半円柱形状のレンズ20として、半円柱形状の軸方向の平面側が封止部4の上面7と接するように設けられることが好ましい。 The lens in this embodiment, the lens 20 of the semi-cylindrical shape as shown in FIG. 4, it is preferable that the plane side in the axial direction of the semi-cylindrical shape is provided in contact with the upper surface 7 of the sealing portion 4. 半円柱形状とは、弧と該弧の両端を結ぶ弦(弦部21)で形成される平面を、該平面の垂直方向に柱状に延長して形成される形状である。 The semi-cylindrical shape, a shape of the plane formed by the chord (chord portion 21) connecting both ends of the arc and arc-formed so as to extend in a columnar shape in the vertical direction of the plane. 弧と弦部21で形成される平面は、半円形状であっても良く、弧を放物線として形成される平面であっても良い。 Plane formed by the arc and the chord portion 21 may be a semicircular, arc may be a plane formed as a parabola the. 軸方向の平面側とは、弧と該弧の両端を結ぶ弦部21で形成される平面の垂直方向に形成される面のうちの平面形状側である。 The axial direction of the plane side, a planar shape side of the plane formed in the vertical plane formed by the chord portion 21 connecting both ends of the arc and arc-. 半円柱形状のレンズとすることで、封止部4の上面7にレンズの平面を接触させることができ、封止部4の上面7から上方方向以外の方向に拡散する光を効率良く集光することができる。 With semi-cylindrical lens can be contacted with the plane of the lens on the upper surface 7 of the sealing portion 4, efficiently condensing the light diffused from the top surface 7 of the sealing portion 4 in a direction other than the upward direction can do. 以降、本実施形態に係る光半導体装置100を説明するに当たり図5で説明したレンズ5を使用した形態をもって説明する。 It will hereinafter be described with embodiments using a lens 5 described in FIG 5 In describing the optical semiconductor device 100 according to this embodiment.

また、レンズ5は、筐体3により形成される空間6に配置されたレンズ5の最上部22と、筐体3の開口部9を形成する平面とが、略同じ高さであることが好ましい。 Further, lens 5, the top 22 of the lens 5 disposed in a space 6 formed by the housing 3, it is preferable that the plane forming the opening 9 of the housing 3 is substantially the same height . 最上部22と開口部9の平面が略同じ高さであると、光半導体装置100を用いるディスプレイ(不図示)と組み合わせて使用する場合、光半導体装置100とディスプレイ(不図示)との間に隙間が生じることがなく、光半導体装置100が発する光を効率良くディスプレイ(不図示)に放出することができる。 When the top 22 and the plane of the opening 9 is substantially at the same height, when used in combination with a display (not shown) using the optical semiconductor device 100, between the optical semiconductor device 100 and a display (not shown) no gap occurs, it is possible to emit light optical semiconductor device 100 emits efficiently in the display (not shown).

レンズの材料は、比較的屈折率が高く、加工の容易な材料として、例えば、ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等が例示できる。 Material of the lens is relatively a high refractive index, as a material easy processing, for example, glass, silicone resin, epoxy resin, PMMA (polymethyl methacrylate) and the like.

レンズ5と封止部4の上面7は、透明な接着剤8で接着されていることが好ましい。 Upper surface 7 of the lens 5 and the sealing portion 4, it is preferably bonded at the transparent adhesive 8. 透明な接着剤8を用いることで、封止部4とレンズ5との間における光の損失又は封止部4と空気と若しくはレンズ5と空気との屈折率不整合による光の損失を低減できる。 By using a transparent adhesive 8, thereby reducing the loss of light due to a refractive index mismatch between the optical loss or the sealing portion 4 and the air or the lens 5 and the air between the sealing portion 4 and the lens 5 . 接着剤8の材料には、例えばエポキシ系の接着剤が例示できる。 The material of the adhesive 8, for example, an epoxy-based adhesive can be exemplified.

基板2には、スルーホール13が設けられ、スルーホール13の内壁を覆う金属の配線により基板2上面のリードフレーム11と基板2下面のリードフレーム(不図示)とを接続する。 The substrate 2, the through-hole 13 is provided, connecting the substrate 2 top lead frame 11 and the substrate 2 the lower surface of the lead frame (not shown) by a wiring metal covering the inner wall of the through hole 13. このようなリードフレーム11によって、回路基板やフレキシブル配線基板上にフリップチップ接続をすることができる。 Such lead frames 11 can be flip-chip connected to a circuit board or a flexible wiring board.

光半導体装置100の各構成品(封止部4、接着剤、レンズ(レンズ5又はレンズ20))及び空気の屈折率の大小関係は次のいずれであっても良い。 Each component of the optical semiconductor device 100 (the sealing portion 4, an adhesive, a lens (lens 5 or the lens 20)) and the magnitude relation between the refractive index of air may be any of the following. ここで空気とは光半導体装置100を取り囲む空気のことである。 Here is that the air surrounding the optical semiconductor device 100 and the air. (1)封止部4>接着剤>レンズ>空気、(2)封止部4=接着剤>レンズ>空気、(3)封止部4>接着剤=レンズ>空気、(4)封止部4=接着剤=レンズ>空気、(5)封止部4=接着剤<レンズ>空気、(6)封止部4>接着剤<レンズ>空気。 (1) the sealing portion 4> adhesive> Lens> air, (2) the sealing portion 4 = adhesive> Lens> air, (3) the sealing portion 4> adhesive = Lens> air, (4) sealing part 4 = adhesive = lens> air, (5) the sealing portion 4 = adhesive <lens> air, (6) the sealing portion 4> adhesive <lens> air.

図5の(1)から(6)には、本実施形態の光半導体装置100のうち、レンズ5を用いた場合の六面図を示す。 In FIGS. 5 (1) (6), of the optical semiconductor device 100 of the present embodiment, a six-sided view of the case of using a lens 5. 図5(1)は正面図、図5(2)は背面図、図5(3)は右側面図、図5(4)は左側面図、図5(5)は平面図、図5(6)は底面図である。 Figure 5 (1) is a front view, FIG. 5 (2) is a rear view, FIG. 5 (3) is a right side view, FIG. 5 (4) is a left side view, FIG. 5 (5) is a plan view, FIG. 5 ( 6) is a bottom view.

図5(1)、(2)において上側の四角形状は、筐体3を示すものであり、下側の四角形状は、基板2を示すものである。 Figure 5 (1), the upper quadrilateral (2) shows a housing 3, the lower side of the square shape shows a substrate 2. 図5(3)、(4)において上側の四角形状は、筐体3を示すものであり、下側は、基板2の表面にスルーホール13が設けられた状態を示すものである。 5 (3), upper rectangular shape (4) shows a housing 3, the lower side shows a state where the through hole 13 is provided on the surface of the substrate 2. 図5(5)において内側の四角形状の中には、円柱形状のレンズ5が設けられている(図3の断面図参照。)。 5 in (5) of the inner square-shaped, the lens 5 of the cylindrical shape is provided (see sectional view of Figure 3.). 図5(6)において左右の辺の中央にある半円はスルーホール13を示すものである。 Semicircle in the middle of the left and right sides in FIG. 5 (6) shows a through hole 13. 図5(3)、(4)には内部に設けられた円柱形状のレンズ5を点線で示している。 5 (3) shows a dotted line lens 5 of a cylindrical shape provided on the inside in (4).

図6の(1)から(6)には、本実施形態の光半導体装置100のうち、レンズ20を用いた場合の六面図を示す。 In FIGS. 6 (1) (6), of the optical semiconductor device 100 of the present embodiment, a six-sided view of the case of using a lens 20. 図6(1)は正面図、図6(2)は背面図、図6(3)は右側面図、図6(4)は左側面図、図6(5)は平面図、図6(6)は底面図である。 6 (1) is a front view, FIG. 6 (2) is a rear view, FIG. 6 (3) is a right side view, FIG. 6 (4) is a left side view, FIG. 6 (5) is a plan view, FIG. 6 ( 6) is a bottom view.

図6(1)、(2)において上側の四角形状は、筐体3を示すものであり、下側の四角形状は、基板2を示すものである。 6 (1), the upper quadrilateral (2) shows a housing 3, the lower side of the square shape shows a substrate 2. 図6(3)、(4)において上側の四角形状は、筐体3を示すものであり、下側は、基板2の表面にスルーホール13が設けられた状態を示すものである。 6 (3), upper rectangular shape (4) shows a housing 3, the lower side shows a state where the through hole 13 is provided on the surface of the substrate 2. 図6(5)において内側の四角形状の中には、半円柱形状のレンズ20が設けられている(図4の断面図参照。)。 In the inner square-shaped in FIG. 6 (5), the lens 20 of the semi-cylindrical shape is provided (see sectional view of Figure 4.). 図6(6)において左右の辺の中央にある半円はスルーホール13を示すものである。 Semicircle in the middle of the left and right sides in FIG. 6 (6) shows a through hole 13. 図6(3)、(4)には内部に設けられた半円柱形状のレンズ20を点線で示している。 6 (3) shows a dotted line lens 20 of the semi-cylindrical shape provided on the inside in (4).

本発明の円柱形状のレンズを備える光半導体装置の製造方法を説明する。 The method of manufacturing an optical semiconductor device including a lens of cylindrical shape of the present invention will be described. 図7(1)〜図7(4)は光半導体装置の製造方法を説明する図である。 7 (1) to 7 (4) is a diagram for explaining a manufacturing method of the optical semiconductor device. 図7(1)〜図7(4)において、図2又は図3と同じ符号は同じ意味を表す。 7 (1) to 7 (4), the same reference numerals as in FIG. 2 or FIG. 3 represents the same meaning.

まず、複数の半導体発光素子1を搭載することのできる基板2に貫通するスルーホール13を形成し、スルーホール13の内壁を金属でメッキ等をすることによって、基板2の上面と下面を結ぶ配線を形成する(図7(1))。 First, a through hole 13 which penetrates the substrate 2 capable of mounting a plurality of semiconductor light emitting element 1 formed by the plating an inner wall of the through hole 13 in the metal wiring connecting the upper and lower surfaces of the substrate 2 the formed (FIG. 7 (1)). 基板2の上面と下面には所定のパターンでリードフレーム11を形成する(図7(1))。 The upper and lower surfaces of the substrate 2 to form the lead frame 11 in a predetermined pattern (FIG. 7 (1)). スルーホール13の内壁の配線形成とリードフレーム11の形成はどちらが先でもよい。 Formation of the inner wall of the wiring forming the lead frame 11 through holes 13 may be either the first.

基板2の上面に半導体発光素子1をそれぞれ搭載し、それぞれの半導体発光素子1の電極とリードフレーム11とをボンディングワイヤ12でそれぞれ接続する。 Mounting the semiconductor light emitting element 1 on the upper surface of the substrate 2, respectively, to connect each of the electrodes respectively of the semiconductor light emitting element 1 and the lead frame 11 by a bonding wire 12.

次に、所定の形状の筐体3を基板2に搭載する(図7(2))。 Next, a housing 3 having a predetermined shape is mounted on the substrate 2 (FIG. 7 (2)). 筐体3は樹脂を型枠で硬化させたものでもよく、硬化させた樹脂を切削加工したものでもよい。 Housing 3 may be those obtained by curing the resin in the mold, the cured resin may be obtained by cutting. 筐体3の内側側面は、封止部4との密着性を良くするために、例えば、ブラスト加工により粗面加工しておいてもよい。 Inner side surface of the housing 3, in order to improve the adhesion between the sealing portion 4, for example, may have been roughened by blasting.

筐体3により形成される空間6に封止部4となる材料である、例えばPMMAを充填する。 In a space 6 formed by the housing 3 is a material for the sealing portion 4, for example, to fill the PMMA. (図7(3))。 (FIG. 7 (3)). 封止部4は、基板2の上面から少なくとも半導体発光素子1を覆う所定の高さまで充填される。 The sealing portion 4 is filled from the top surface of the substrate 2 to a predetermined height at least cover the semiconductor light emitting element 1. この高さは、筐体3により形成される空間6のうちレンズを搭載するのに必要な高さを残すものであれば良い。 This height may be one leaving a height required for mounting the lens of the space 6 formed by the housing 3. 封止部4の材料を充填後、封止部4を硬化させる。 After filling the material of the sealing portion 4, to cure the sealing portion 4. 硬化の方法は、熱硬化でも紫外線硬化でもよい。 The method of curing may be a UV-curable in thermoset.

封止部4を硬化させた後、封止部4の上面7が平坦になるように表面処理を施すことが好ましい。 After curing the sealing portion 4 is preferably subjected to a surface treatment so that the upper surface 7 of the sealing portion 4 becomes flat. レンズ5を封止部4の上面7に搭載するためである。 The lens 5 is for mounting on the upper surface 7 of the sealing portion 4.

封止部4の硬化、表面処理後、封止部4の上面7に接着剤8を塗布する。 Hardening of the sealing portion 4, after surface treatment, applying an adhesive 8 to the upper surface 7 of the sealing portion 4. その後、接着剤8を塗布した封止部4の上面7にレンズ5を配置する。 Then, place the lens 5 on the upper surface 7 of the sealing portion 4 coated with adhesive 8. この際、接着剤8とレンズ5の間に隙間ができないように配置することが好ましい。 In this case, it is preferable to arrange so that there is no gap between the adhesive 8 and the lens 5.

切断線で、各光半導体装置100を切り出す(図7(4))。 In cutting line cutting out optical semiconductor device 100 (FIG. 7 (4)). 切り出しはレーザによる熱切断でも、ダイシングによる機械切断でもよい。 Excision in thermal cutting by laser, or a mechanical cutting by dicing. 筐体3は基板2の切り出しの際に併せて切断してもよいし、図7(2)でそれぞれ分離された筐体3を基板2に搭載してもよい。 Housing 3 may be cut along with the time of extraction of the substrate 2, a housing 3 that are separated respectively in FIG. 7 (2) may be mounted on the substrate 2.

このような製造方法により、光半導体装置の直上に強い強度の光を放出することができる光半導体装置を量産することができる。 By such a manufacturing method, it is possible to mass-produce optical semiconductor device capable of emitting high intensity light directly above the optical semiconductor device.

次に、光半導体装置100の実装について説明する。 Next, a description will be given implementation of the optical semiconductor device 100. 光半導体装置100は基板2をフレキシブルケーブルや実装基板の面に接触するように搭載して、フレキシブルケーブルや実装基板の法線方向に出射するトップビューでもよい。 And the optical semiconductor device 100 is mounted so as to contact the substrate 2 on the surface of the flexible cable and the mounting substrate may be a top-view that emits in the normal direction of the flexible cable and the mounting substrate. また、光半導体装置100の基板2と筐体3がフレキシブルケーブルや実装基板の面に対峙するように搭載して、フレキシブルケーブルや実装基板の面方向に出射するサイドビューでもよい。 Further, the substrate 2 and the housing 3 of the optical semiconductor device 100 is mounted so as to face the surface of the flexible cable and the mounting substrate may be a side-view which emits in the surface direction of the flexible cable and the mounting substrate.

図8にサイドビュー方式の実装を示す。 Figure 8 shows the implementation of the side-view type. 図8において、光半導体装置100は、基板2及び筐体3がフレキシブルケーブル31の上面に向かい合うように搭載されている。 8, the optical semiconductor device 100, the substrate 2 and the housing 3 is mounted so as to face the upper surface of the flexible cable 31. 光半導体装置100はリードフレーム(不図示)を介して半田33でフフレキシブルケーブル31上のフレキシブルケーブル配線部32に接続され、半導体発光素子(不図示)に電流が供給される。 The optical semiconductor device 100 is connected to the flexible cable wiring portion 32 on the full flexible cable 31 with solder 33 via the lead frame (not shown), current is supplied to the semiconductor light emitting element (not shown). 半導体発光素子(不図示)から発光した光は、レンズ5で集光されてフレキシブルケーブル31の面とほぼ平行に出射する。 Light emitted from the semiconductor light emitting element (not shown) is converged by the lens 5 is substantially parallel to the exit to the surface of the flexible cable 31. フレキシブルケーブル31に代えて実装基板であっても同様である。 The mounting board instead of the flexible cable 31 is the same.

本発明の光半導体装置は、照明、通信、センサー、表示デバイスなどに搭載される光源として利用することができる。 The optical semiconductor device of the present invention, illumination, communication, sensors, can be used as a light source to be mounted on a display device.

従来の光半導体装置の構成例を説明する図である。 It is a diagram illustrating a configuration example of a conventional optical semiconductor device. 本発明の実施形態であり光半導体装置の斜視図である。 It is an embodiment of the present invention is a perspective view of an optical semiconductor device. 図2の斜視図において、A−A'線を含む、基板に垂直な面での断面図である。 In the perspective view of FIG. 2, it includes a line A-A ', a sectional view of a plane perpendicular to the substrate. 光半導体装置に半円柱形状のレンズ20を搭載した場合の基板に垂直な面での断面図である。 The optical semiconductor device is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the substrate when mounting the lens 20 of the semi-cylindrical shape. レンズ5を搭載した光半導体装置の外観形状を示す六面図である。 Lens 5 is a six-sided view showing an external shape of the optical semiconductor device equipped with. レンズ20を搭載した光半導体装置の外観形状を示す六面図である。 Lens 20 is a six-sided view showing an external shape of the optical semiconductor device equipped with. 光半導体装置の製造方法を説明する図である。 It is a diagram for explaining a manufacturing method of the optical semiconductor device. 光半導体装置の実装を説明する図である。 Is a diagram illustrating an implementation of an optical semiconductor device.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1,半導体発光素子2,基板3,筐体4,封止部5,レンズ6,筐体により形成される空間7,封止部の上面8,接着剤9,開口部11,リードフレーム12,ボンディングワイヤ13,スルーホール14,蛍光体20,レンズ21,弦部22,最上部31,フレキシブルケーブル32,フレキシブルケーブル配線部33,半田81,発光素子82,封止部83,筐体84,基板100,光半導体装置 1, the semiconductor light-emitting element 2, substrate 3, a housing 4, the sealing unit 5, the lens 6, the space 7 formed by the casing, the upper surface of the sealing portion 8, the adhesive 9, the openings 11, the lead frame 12, bonding wires 13, through holes 14, the phosphor 20, the lens 21, the chord portion 22, top 31, a flexible cable 32, the flexible cable wiring portion 33, the solder 81, the light emitting element 82, the sealing portion 83, a housing 84, a substrate 100, an optical semiconductor device

Claims (5)

  1. 基板の上面に配置された半導体発光素子と、 A semiconductor light emitting element disposed on an upper surface of the substrate,
    前記基板側下部から開口部に向けて前記半導体発光素子の周囲を取り囲むように前記基板の上面に配置される筐体と、 A housing disposed on the top surface of the substrate so as to surround the periphery of the semiconductor light emitting element toward the opening from the substrate side lower,
    前記筐体により形成される空間のうち、前記基板側下部から少なくとも前記半導体発光素子を覆う所定の高さまでに形成され、上面が平坦な透光性の材料からなる封止部と、 Said among the space formed by the housing, wherein is formed on the substrate side lower to a predetermined height to cover at least the semiconductor light emitting element, the sealing portion having an upper surface made of flat translucent material,
    前記筐体により形成される空間のうち、前記封止部の上面に配置されるレンズと、を備えることを特徴とする光半導体装置。 Wherein among the space formed by the housing, the optical semiconductor device, characterized in that it comprises a lens which is disposed on an upper surface of the sealing portion.
  2. 前記レンズは円柱形状であり、該円柱形状の円周上の一部が前記封止部の上面と接していることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。 The lens has a cylindrical shape, an optical semiconductor device according to claim 1 in which a part of the circumference of the circular pillar shape, characterized in that in contact with the upper surface of the sealing portion.
  3. 前記レンズは半円柱形状であり、該半円柱形状の軸方向の平面側が前記封止部の上面と接していることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。 The lens is a semi-cylindrical shape, the optical semiconductor device according to claim 1, characterized in that the flat side in the axial direction of the semi-cylindrical shape is in contact with the upper surface of the sealing portion.
  4. 前記筐体により形成される空間に配置された前記レンズの最上部と、前記筐体のうちの前記開口部を形成する平面とが、略同じ高さであることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の光半導体装置。 Claim 1, wherein the top of the lens which is disposed in a space formed by the housing, a plane formed by said opening of said housing, characterized in that it is substantially the same height, the optical semiconductor device according to 2 or 3.
  5. 前記レンズと前記封止部の上面とが、透明な接着剤で接着されていることを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 1, 2, 3 or 4 and the upper surface of the sealing portion and the lens, characterized in that it is bonded with a transparent adhesive.
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