JP2008251696A - Semiconductor light-emitting device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば青色光と黄色光とを混色させることにより白色光を出射する半導体発光装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device that emits white light by, for example, mixing blue light and yellow light, and a method for manufacturing the same.
図9は、従来の半導体発光装置の一例を示している(たとえば特許文献1参照)。同図に示された半導体発光装置Xは、基板91、配線パターン92、LEDチップ93、ケース94、蛍光樹脂95、および透光樹脂96を備えている。基板91には、配線パターン92を介してLEDチップ93が搭載されている。LEDチップ93からは青色光Lbが発せられる。ケース94が囲う空間には、蛍光樹脂95が充填されている。蛍光樹脂95は、青色光Lbを励起光として吸収することにより蛍光としての黄色光Lyを発する。半導体発光装置Xは、透光樹脂96を透して発せられた青色光Lbおよび黄色光Lyを混色させることにより、白色光Lwを出射可能に構成されている。
FIG. 9 shows an example of a conventional semiconductor light emitting device (see, for example, Patent Document 1). The semiconductor light emitting device X shown in the figure includes a
しかしながら、LEDチップ93から発せられた青色光Lbのうち、出射方向正面に向かって進行する青色光Lbは、斜め方向に進行する青色光Lbと比べて、蛍光樹脂95を透過する距離が短い。すると、出射方向正面に向かう青色光Lbの輝度が、出射方向正面に向かう黄色光Lyの輝度よりも、相対的に小さくなってしまう。この結果、白色光Lwが、中央寄りの部分ほど青色がかった色度分布を有するものとなってしまうという問題があった。
However, among the blue light Lb emitted from the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、色度分布の偏りが少ない白色光を発光可能な半導体発光装置およびその製造方法を提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light-emitting device capable of emitting white light with little deviation in chromaticity distribution and a manufacturing method thereof.
本発明の第1の側面によって提供される半導体発光装置は、半導体発光素子と、上記半導体発光素子からの光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂と、を備え、上記励起光と上記蛍光とを混色させることにより白色光を出射する半導体発光装置であって、上記蛍光樹脂は、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を有することを特徴としている。 A semiconductor light-emitting device provided by the first aspect of the present invention includes a semiconductor light-emitting element and a fluorescent resin containing a phosphor that emits fluorescence by absorbing light from the semiconductor light-emitting element as excitation light, A semiconductor light emitting device that emits white light by mixing the excitation light and the fluorescence, wherein the fluorescent resin has a convex portion positioned in front of the emission direction with respect to the semiconductor light emitting element. Yes.
このような構成によれば、上記凸部が設けられていることにより、上記半導体発光装置から発せられた上記励起光のうち、出射方向正面に向かうものと斜め方向に向かうものとのそれぞれが上記蛍光樹脂を透過する距離を、等しく、あるいは近いものとすることができる。これにより、上記励起光と上記蛍光との局所的な割合が出射方向正面と斜め方向とで大きく異なることを防止可能である。したがって、上記白色光の色度分布の偏りを小さくすることが可能であり、上記白色光を均一な光とすることができる。 According to such a configuration, by providing the convex portion, among the excitation light emitted from the semiconductor light-emitting device, each of the excitation light directed to the front in the emission direction and the light directed to the oblique direction are each described above. The distance which permeate | transmits fluorescent resin can be made equal or close. Thereby, it is possible to prevent the local ratio of the excitation light and the fluorescence from greatly differing between the front in the emission direction and the oblique direction. Accordingly, it is possible to reduce the bias of the chromaticity distribution of the white light, and the white light can be made uniform.
本発明の第2の側面によって提供される半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子から出射される光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂を形成する工程を有する、半導体発光装置の製造方法であって、上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を形成することを特徴としている。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting device provided by the second aspect of the present invention includes a step of forming a fluorescent resin including a phosphor that emits fluorescence by absorbing light emitted from the semiconductor light emitting element as excitation light. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device is characterized in that, in the step of forming the fluorescent resin, a convex portion located in front of the emission direction is formed with respect to the semiconductor light emitting element.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記蛍光体を含む液状の蛍光樹脂材料を上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する部分を有する空間に充填した後に、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凹部を有する金型を上記蛍光樹脂材料の液面に接触させることにより、上記凸部を形成する。このような構成によれば、上記凸部を所望の形状およびサイズに仕上げることができる。また、表面張力を用いて上記蛍光樹脂材料を上記凹部に入り込ませるため、上記凸部を形成するための切削加工などが不要であり、上記凸部を容易に形成することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, in the step of forming the fluorescent resin, a liquid fluorescent resin material containing the phosphor is filled into a space having a portion located in front of the emitting direction with respect to the semiconductor light emitting element. Then, the convex part is formed by bringing a mold having a concave part located in front of the emitting direction with respect to the semiconductor light emitting element into contact with the liquid surface of the fluorescent resin material. According to such a structure, the said convex part can be finished in a desired shape and size. In addition, since the fluorescent resin material is allowed to enter the concave portion using surface tension, cutting for forming the convex portion is unnecessary, and the convex portion can be easily formed.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する部分を有し、かつ上記蛍光体を含む第1蛍光樹脂を形成した後に、上記蛍光体を含む第2蛍光樹脂を上記第1蛍光樹脂に接触させた状態で、上記第1蛍光樹脂および上記第2蛍光樹脂が互いに結合する時間を経過させることにより、上記凸部を形成する。このような構成によれば、上記第1蛍光樹脂と上記第2蛍光樹脂とを接合するには、上記第2蛍光樹脂に上記第1蛍光樹脂を載置した状態で所定時間経過させるのみである。このため、上記凸部を有する上記半導体発光装置を効率よく製造することができる。また、上記蛍光樹脂のうち上記凸部とそれ以外の部分とを異なる組成となるように形成するのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, in the step of forming the fluorescent resin, a first fluorescent resin having a portion located in front of the emitting direction with respect to the semiconductor light emitting element and including the phosphor is formed. After the second fluorescent resin containing the phosphor is in contact with the first fluorescent resin, the convex portion is obtained by allowing time for the first fluorescent resin and the second fluorescent resin to bond to each other. Form. According to such a configuration, in order to join the first fluorescent resin and the second fluorescent resin, it is only necessary to allow a predetermined time to elapse while the first fluorescent resin is placed on the second fluorescent resin. . For this reason, the said semiconductor light-emitting device which has the said convex part can be manufactured efficiently. Moreover, it is suitable for forming the convex part and the other part of the fluorescent resin so as to have different compositions.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る半導体発光装置の第1実施形態を示している。本実施形態の半導体発光装置A1は、基板1、配線パターン2、LEDチップ3、ケース4、蛍光樹脂5、および透光樹脂6を備えている。半導体発光装置A1は、励起光としての青色光Lbと蛍光としての黄色光Lyとを混色させることにより、白色光Lwを出射するものである。
FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor light emitting device according to the present invention. The semiconductor light emitting device A1 of the present embodiment includes a
基板1は、たとえばガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料からなり、矩形状とされている。基板1は、半導体発光装置A1の土台として用いられている。
The
配線パターン2は、たとえば、Cu,Ni,Ti,Auなどの薄膜からなり、基板1に形成されている。配線パターン2のうち基板1の中央付近に形成された部分は、LEDチップ3を搭載するためのボンディングパッドとされている。配線パターン2のうち基板1の裏面側に露出した部分は、半導体発光装置A1を面実装するために用いられる。
The
LEDチップ3は、励起光としての青色光Lbを発する半導体発光素子であり、配線パターン2を介して基板1に支持されている。LEDチップ3は、たとえばGaNなどの半導体材料からなり、n型半導体層とp型半導体層とに挟まれた活性層において電子と正孔とが再結合することにより青色光Lbを発する。
The
ケース4は、たとえば白色樹脂からなり、LEDチップ2を囲う矩形枠状とされている。ケース4には、リフレクタ4aが形成されている。リフレクタ4aは、白色光Lwの出射方向において基板から遠ざかるほど直径が大となるコーン状とされており、LEDチップ3から側方に発せられた青色光Lbおよびこれによって励起された黄色光Lyを出射方向に向けて反射するためのものである。
The
蛍光樹脂5は、青色光Lbを励起光として吸収することにより蛍光としての黄色光Lyを発する蛍光体を含む樹脂であり、ケース4に囲まれた空間に充填されており、LEDチップ3を覆っている。このような蛍光体としては、たとえばYAG:Ce3+が用いられる。また、上記樹脂としては、たとえばシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂が用いられる。蛍光樹脂5には、凸部5aが形成されている。凸部5aは、白色光Lwの出射方向においてLEDチップ2の正面に位置しており、その周辺部に対して隆起した台地状とされている。
The
透光樹脂6は、たとえば透明なエポキシ樹脂からなり、蛍光樹脂5を覆っている。透光樹脂6には、レンズ6aが形成されている。レンズ6aは、半球状とされており、透光樹脂6に入射した青色光Lbおよび黄色光Lyを透過させることにより、その指向性を高めるためのものである。
The
次に、半導体発光装置A1の製造方法の一例について、図2〜図4を参照しつつ、以下に説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor light emitting device A1 will be described below with reference to FIGS.
まず、図2に示すように、配線パターン2を基板1に形成した後に、LEDチップ3をボンディングする。次いで、ケース4を基板1に対して取り付ける。そして、ケース4に囲われた空間に蛍光樹脂材料5Aを注ぎ込む。蛍光樹脂材料5Aは、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂となる液状の樹脂材料にYAG:Ce3+などの蛍光体が混入されたものである。
First, as shown in FIG. 2, after the
次いで、図3に示すように、金型Mdを用意する。金型Mdには、凹部Mdaが形成されている。金型Mdを蛍光樹脂材料5Aの液面に接触させると、表面張力によって蛍光樹脂材料5Aが凹部Mdaに入り込む。
Next, as shown in FIG. 3, a mold Md is prepared. A recess Mda is formed in the mold Md. When the mold Md is brought into contact with the liquid surface of the
この状態で、たとえば熱硬化現象を利用することにより、蛍光樹脂材料5Aを硬化させる。これにより、図4に示すように、台地状の凸部5aを有する蛍光樹脂5が得られる。この後は、たとえばモールド成形によって透光樹脂6を形成する。以上の工程を経ることにより、図1に示す半導体発光装置A1が得られる。
In this state, the
次に、半導体発光装置A1およびその製造方法の作用について説明する。 Next, the operation of the semiconductor light emitting device A1 and the manufacturing method thereof will be described.
本実施形態によれば、図1に示すように、凸部5aが設けられていることにより、LEDチップ2から発せられた青色光Lbのうち、出射方向正面に向かうものと斜め方向に向かうものとのそれぞれが蛍光樹脂5を透過する距離を、等しく、あるいは近いものとすることができる。これにより、青色光Lbと黄色光Lyとの局所的な割合が出射方向正面と斜め方向とで大きく異なることを防止可能である。したがって、青色光Lbと黄色光Lyとを混色させることによって得られる白色光Lwの色度分布の偏りを小さくすることが可能であり、白色光Lwを均一な光とすることができる。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, by providing the
凹部Mdaを有する金型Mdを用いることにより、凸部5aを所望の形状およびサイズに仕上げることができる。また、表面張力を用いて蛍光樹脂材料5Aを入り込ませるため、凸部5aを形成するための切削加工などが不要であり、凸部5aを容易に形成することが可能である。
By using the mold Md having the concave portion Mda, the
図5〜図8は、本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法の第2実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 5 to 8 show a second embodiment of the semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the same according to the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.
図5に示す半導体発光装置A2においては、蛍光樹脂5の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、蛍光樹脂5のうち凸部5bとそれ以外の部分とでは、蛍光体に関する組成が異なっている。具体的には、たとえば凸部5bにおける蛍光体の比率が、それ以外の部分における蛍光体の比率よりも大とされている。
In the semiconductor light emitting device A2 shown in FIG. 5, the configuration of the
図6〜図8は、半導体発光装置A2の製造方法の一例を示している。まず、図6に示すように、基板1に配線パターン2、LEDチップ3、ケース4を搭載する。そして、ケース4によって囲まれた空間に、たとえば蛍光体が混入された液状の蛍光樹脂材料を注ぎ込む。この蛍光樹脂材料をたとえば熱硬化あるいは紫外線硬化させることにより第1蛍光樹脂51を形成する。
6 to 8 show an example of a method for manufacturing the semiconductor light emitting device A2. First, as shown in FIG. 6, the
次いで、図7に示すように、第2蛍光樹脂52を用意する。第2蛍光樹脂52は、第1蛍光樹脂51に用いられたものと同じ樹脂材料および蛍光体からなる。第2蛍光体樹脂52における蛍光体の比率は、第1蛍光体樹脂51における蛍光体の比率よりも大とされている。この第2蛍光樹脂52をLEDチップ3の出射方向正面に位置するように、第1蛍光樹脂51に載置する。すると、第1蛍光樹脂51および第2蛍光樹脂52のそれぞれに含まれる樹脂材料が互いに拡散し始める。この状態のまま、所定の時間を経過させることにより、第1蛍光樹脂51と第2蛍光樹脂52とが一体化し、図8に示す蛍光樹脂5が形成される。この後は、透光樹脂6を形成することにより、図5に示す半導体発光装置A2が得られる。
Next, as shown in FIG. 7, a second
本実施形態によっても、白色光Lwの色度分布の偏りを小さくすることができる。特に、凸部5bにおける蛍光体の比率が比較的大であるため、たとえば半導体発光装置A1の凸部5aとくらべて、凸部5bを薄状とすることができる。
Also according to the present embodiment, the deviation of the chromaticity distribution of the white light Lw can be reduced. In particular, since the ratio of the phosphor in the
本実施形態の製造方法においては、第1蛍光樹脂51と第2蛍光樹脂52とを接合するには、第1蛍光樹脂51に第2蛍光樹脂52を載置した状態で所定時間経過させるのみである。このため、凸部5bを有する半導体発光装置A2を効率よく製造することができる。また、凸部5bにおける蛍光体の比率がそれ以外の部分における比率よりも大である蛍光樹脂5を形成するのに好適である。凸部5bとしては、蛍光体の比率が大であるものが凸部5bを薄状とするのに適しているが、本発明はこれに限定されず、たとえば凸部5bにおける蛍光体の比率が相対的に小さい構成や、混入される蛍光体の種類が異なる構成としてもよい。
In the manufacturing method of the present embodiment, in order to join the first
本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光装置およびその製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of the semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention can be varied in design in various ways.
A1,A2 半導体発光装置
Lb 青色光(励起光)
Lw 白色光
Ly 黄色光(蛍光)
Md 金型
Mda 凹部
1 基板
2 配線パターン
3 LEDチップ(半導体発光素子)
4 ケース
4a リフレクタ
5 蛍光樹脂
5A 蛍光樹脂材料
5a,5b 凸部
6 透光樹脂
6a レンズ
51 第1蛍光樹脂
52 第2蛍光樹脂
A1, A2 Semiconductor light emitting device Lb Blue light (excitation light)
Lw White light Ly Yellow light (fluorescence)
Md
4
Claims (4)
上記半導体発光素子からの光を励起光として吸収することにより蛍光を発する蛍光体を含む蛍光樹脂と、を備え、上記励起光と上記蛍光とを混色させることにより白色光を出射する半導体発光装置であって、
上記蛍光樹脂は、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を有することを特徴とする、半導体発光装置。 A semiconductor light emitting device;
A semiconductor light emitting device that emits white light by mixing the excitation light and the fluorescence, and a fluorescent resin including a phosphor that emits fluorescence by absorbing light from the semiconductor light emitting element as excitation light. There,
The said fluorescent resin has a convex part located in the output direction front with respect to the said semiconductor light emitting element, The semiconductor light-emitting device characterized by the above-mentioned.
上記蛍光樹脂を形成する工程においては、上記半導体発光素子に対して出射方向正面に位置する凸部を形成することを特徴とする、半導体発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: forming a fluorescent resin containing a phosphor that emits fluorescence by absorbing light emitted from a semiconductor light emitting element as excitation light,
In the step of forming the fluorescent resin, a projecting portion located in front of the emitting direction with respect to the semiconductor light emitting element is formed.
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