JP2007042835A - 半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体発光素子から出射された基板面に向かう光をも効率よく主光方向へ反射させることで、より輝度効率の向上をされた半導体発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光装置１は、光透過性を有する基板２と、光透過性を有する配線パターン３と、配線パターン３に導通接続される半導体発光素子４と、この半導体発光素子４を封止する樹脂部５と、基板２の底面および周囲面に設けられた反射膜６と、半導体発光素子４の周囲を包囲するランプハウス７とを備えている。基板２は、例えばガラス基板が使用でき、配線パターン３は、例えば透明電極であるＩＴＯが使用できる。反射膜６は反射フィルムが使用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線パターンが形成された基板に半導体発光素子が導通接続された半導体発光装置に関する。
従来の半導体発光装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の表面実装型発光ダイオードは、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁基板に配線パターンを形成し、その配線パターンに半導体発光素子をフェイスダウンの状態で搭載したものである。
ところで半導体発光装置は、その用途が広がり、表示部に使用されたり、照明装置に使用されたりして、より高輝度なものが望まれている。高輝度化は半導体発光素子に大電流を流せるようにしたりする他に、側方へ出射した光を主光方向である前方へ反射させることで輝度効率の向上が図られることもある。このような輝度効率を向上させた半導体発光装置が特許文献２に記載されている。
この特許文献２に記載の発光ダイオードは、ＬＥＤ(Light-Emitting-Diode)チップを包囲する貫通孔を有するランプハウスを設けている。このランプハウスの内面には、傾斜が付けられており、内面に向かって出射された光をこの内面で反射させて前方へ出射するものである。
特開２００３−３０４００３号公報 特開２００２−２１７４５９号公報
特許文献２に記載の発光ダイオードは、ランプハウスの内面に向かって出射された光を、ランプハウスの内面に設けられた傾斜で反射させることができるが、半導体発光素子から基板面に向かって出射された光は、配線パターンやリードフレームなどにより、ある程度は反射するものと思われる。しかし、更なる高輝度化を図るためには、これでは不十分である。
そこで本発明は、半導体発光素子から出射された基板面に向かう光をも効率よく主光方向へ反射させることで、より輝度効率の向上をされた半導体発光装置を提供することを目的とする。
本発明の半導体発光装置は、基板に形成された光透過性を有する配線パターンと、前記配線パターンに導通接続された半導体発光素子と、前記基板に設けられた反射部とを備えたことを特徴とする。
本発明においては、半導体発光素子から基板面に向かう光までも、主光方向へ出射させることができるので、輝度効率の向上を図ることができる。
本願の第１の発明は、基板に形成された光透過性を有する配線パターンと、配線パターンに導通接続された半導体発光素子と、基板に設けられた反射部とを備えたことを特徴としたものである。
半導体発光素子から出射された基板面に向かう光は、光透過性を有する配線パターンを通過する。そして配線パターンを通過した光は基板に設けられた反射部により反射して、前方である主光方向へ出射させることができる。従って、半導体発光素子から基板面に向かう光までも、主光方向へ出射させることができるので、輝度効率の向上を図ることができる。
本願の第２の発明は、基板は、光透過性を有するものであり、反射部は、基板の底面および周囲面に貼着された反射膜であることを特徴としたものである。
基板は光透過性を有するものとし、反射部を基板の底面および周囲面に貼着された反射膜とすることで、半導体発光素子から基板面に向かって出射した光は、配線パターンを通過した後、基板を通過して、反射膜に到達する。反射膜に到達した光は、反射膜で反射され、基板および配線パターンを通過して主光方向へ出射する。
本願の第３の発明は、反射部は、基板の表面に設けられ、配線パターンは、反射部の表面に形成されていることを特徴としたものである。
反射部を基板の表面に設けることで、基板面に向かう光は、光透過性を有する配線パターンを通過するのみで反射させることができるので、輝度の損失が少ない。
本願の第４の発明は、反射部は、基板を白地としたことを特徴としたものである。
反射部として基板を白地とすることができる。例えば、白色のセラミック基板や、白色のＢＴレジンとすることができる。基板を白地とすることで、反射部材を特別に設ける必要がないので、別工程を設けたり、別部材を準備したりすることが不要である。
本願の第５の発明は、反射部は、基板の表面に設けられた絶縁性の反射膜であることを特徴としたものである。
反射部として基板の表面に設けられた絶縁性の反射膜とすることができる。例えば、基板に白色のレジスト膜を設けたり、金属光沢を有する金属膜に絶縁膜を貼着したりすることができる。
本願の第６の発明は、基板には、半導体発光素子の周囲を包囲するランプハウスが設けられていることを特徴としたものである。
更に基板に、半導体発光素子の周囲を包囲するランプハウスを設けることで、側方へ出射された光も、主光方向へ反射させることができるので、より輝度効率の向上を図ることができる。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置１を図１から図３に基づいて説明する。図１から図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置の構成を説明する図である。
図１に示すように半導体発光装置１は、光透過性を有する基板２と、光透過性を有する配線パターン３と、配線パターン３に導通接続される半導体発光素子４と、この半導体発光素子４を封止する樹脂部５と、基板２の底面および周囲面に設けられた反射膜６と、半導体発光素子４の周囲を包囲するランプハウス７とを備えている。
基板２は、光透過性を有するとともに絶縁性を有するものが望ましい。例えばガラス基板を使用することができる。
配線パターン３は、導電性を有し、光透過性を有するものであれば使用することができるが、例えば透明電極であるＩＴＯ(Indium-Tin-Oxide)などとすることができる。
半導体発光素子４は、絶縁性基板や導電性基板にｐ型半導体とｎ型半導体を積層して形成された青色発光するもので、一方の配線パターン３と、他方の配線パターン３とにフェイスダウンで導通搭載されている。
樹脂部５は、封止樹脂５ａがポッティングで充填され、半導体発光素子４からの青色の光を受けて励起することで黄色に発色する蛍光体５ｂを内包している。
反射膜６は、ポリエステル系樹脂を用いた多層膜構造により可視光範囲において高い反射率を有するＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）などの反射フィルムが使用できる。この反射フィルムを基板２の底面の全面および周囲面に接着剤で貼着して反射膜６が形成され、反射部として機能する。
ランプハウス７は、略円筒形状に形成され、半導体発光素子４の周囲を包囲するように基板２に設けられている。
このように本発明の実施の形態に係る半導体発光装置１を構成することで、半導体発光素子４から出射された基板面２ａに向かう光は、配線パターン３を通過した後、基板２を通過して、反射膜６に到達する。反射膜６に到達した光は、反射膜６で反射され、基板２および配線パターン３を通過して主光方向Ｆへ出射する。従って、半導体発光素子４から出射された基板面２ａに向かう光をも効率よく主光方向Ｆへ反射させることができるので輝度効率の向上を図ることができる。
また、基板２の底面の全面に反射膜６を設けているので、例えば従来の半導体発光装置での配線パターンやリードフレームで反射させるより、広い面積で反射させることができる。
また反射膜６は光透過性を有する基板２の周囲面にも設けているので、周囲面に設けた反射膜６により主光方向Ｆへ更に反射させることができる。
図２に示す半導体発光装置１０は、半導体発光素子１１をフェイスアップで基板２に搭載したものである。図２に示す他の構成は、図１と同符号のものは同じ構成である。
このようにフェイスアップで基板２に搭載する半導体発光素子１１を用いても、同様に、基板面２ａに出射された光が基板２を透過して反射膜６で反射させることができる。
また図３に示す半導体発光装置１２は、樹脂部１３を、蛍光体１３ｂを内包する封止樹脂１３ａをトランスファー成形法で形成し、ランプハウスを省略したものである。
ランプハウスがあれば半導体発光素子４から側方へ出射された光も主光方向Ｆへ出射させることが可能であるが、配光特性として側方への光も必要な場合には、図３に示すように樹脂部１３をトランスファー成形法で形成することで、半導体発光素子４を封止することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置を図４から図６に基づいて説明する。図４から図６は、本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置の構成を説明する図である。なお図４から図６については図１から図３と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図４に示す本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置１４は、基板１５の表面を白地としたセラミック基板や、白色のガラスＢＴ（ビスマレイミド トリアジン）基板などを使用することで、配線パターン３を通過した光を基板１５の表面である基板面１５ａで反射させるものである。
このように基板１５の表面を白地としたことで、実施の形態１の半導体発光装置１，１０，１２のように光を基板２に通過させることなく反射させることができるので、損失が少ない。また、反射膜を新たに設ける必要がないので、作製工数の増大や、コストなどを抑制することができる。
図５に示す半導体発光装置１６は、図４に示す半導体発光装置１４で用いた半導体発光素子４を、図２に示すフェイスアップで搭載される半導体発光素子１１としたものである。
また、図６に示す半導体発光装置１７は、図４に示す半導体発光装置１４でのランプハウスを省略して、図３に示すトランスファー成形法で形成された樹脂部１３としたものである。
このような半導体発光装置１６，１７としても基板１５を通過させることなく、配線パターン３を通過した光を、基板１５の基板面１５ａで反射させることができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置を図７から図９に基づいて説明する。図７から図９は、本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置の構成を説明する図である。なお図７から図９については図１から図３と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図７に示す本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置１８は、基板１９の表面に反射膜２０を設けたものである。
この場合には、基板１９は、その表面に設けた反射膜２０により光を反射するので、光透過性を有する必要はない。
反射膜２０は、ＥＳＲなどの反射フィルムや、白色のレジスト膜とすることができる。また、金属光沢を有する金属膜とすることもできる。反射膜２０を金属膜とするときには、絶縁性を有する透明フィルムを貼着するのが望ましい。また反射膜２０は基板１９の表面の全面に設けるのが望ましい。
このように基板１９の表面に配線パターン３を通過した光を反射する反射膜２０を設けているので、基板面１９ａに向かう光を反射させ、主光方向Ｆへ出射させることができる。
図８に示す半導体発光装置２１は、図７に示す半導体発光装置１８で用いた半導体発光素子４を、図２に示すフェイスアップで搭載される半導体発光素子１１としたものである。
また、図９に示す半導体発光装置２２は、図７に示す半導体発光装置１８でのランプハウスを省略して、図３に示すトランスファー成形法で形成された樹脂部１３としたものである。
このような半導体発光装置２１，２２としても、基板１９の表面に配線パターン３を通過した光を反射する反射膜２０を設けているので、基板面１９ａに向かう光を反射させ、主光方向Ｆへ出射させることができる。
更に、基板１９の表面の全面に反射膜２０を設けているので、例えば従来の半導体発光装置での配線パターンやリードフレームで反射させるより広い面積で反射させることができる。
本発明は、半導体発光素子から出射された基板面に向かう光をも効率よく主光方向へ反射させることで輝度効率の向上が図れるので、配線パターンが形成された基板に半導体発光素子が導通接続された半導体発光装置に好適である。
本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態１に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態２に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置の構成を説明する図 本発明の実施の形態３に係る半導体発光装置の構成を説明する図
符号の説明
１，１０，１２ 半導体発光装置
２ 基板
２ａ 基板面
３ 配線パターン
４ 半導体発光素子
５ 樹脂部
５ａ 封止樹脂
５ｂ 蛍光体
６ 反射膜
７ ランプハウス
１１ 半導体発光素子
１３ 樹脂部
１３ａ 封止樹脂
１３ｂ 蛍光体
１４，１６，１７ 半導体発光装置
１５ 基板
１５ａ 基板面
１８，２１，２２ 半導体発光装置
１９ 基板
１９ａ 基板面
２０ 反射膜
Ｆ 主光方向

Claims (6)

  1. 基板に形成された光透過性を有する配線パターンと、
    前記配線パターンに導通接続された半導体発光素子と、
    前記基板に設けられた反射部とを備えたことを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記基板は、光透過性を有するものであり、
    前記反射部は、前記基板の底面および周囲面に貼着された反射膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
  3. 前記反射部は、前記基板の表面に設けられ、
    前記配線パターンは、前記反射部の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
  4. 前記反射部は、前記基板を白地としたことを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
  5. 前記反射部は、前記基板の表面に設けられた絶縁性の反射膜であることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
  6. 前記基板には、前記半導体発光素子の周囲を包囲するランプハウスが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の半導体発光装置。
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JP2010147445A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Panasonic Electric Works Co Ltd 発光装置

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