JP2008258413A - 半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高輝度化を図ることが可能な半導体発光装置を提供すること。
【解決手段】錐体のリフレクタ１１が形成されたリード１と、発光層２２を有しており、リフレクタ１１内に配置されたＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２を覆う透光樹脂４と、を備える半導体発光装置Ａであって、リード１には、リフレクタ１１の底面からさらに掘り込まれた凹部１２が形成されており、ＬＥＤチップ２は、発光層２２を凹部１２から露出させた状態で、凹部１２の底面に搭載されており、凹部１２とＬＥＤチップ２との間には、透光樹脂４よりも熱伝導率が大である銀ペースト３が充填されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体発光素子を光源として備える半導体発光装置に関する。
図５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、光源としてリード９１に搭載されたＬＥＤチップ９２を備えている。リード９１には、錐体のリフレクタ９１ａが形成されている。ＬＥＤチップ２は、リフレクタ９１ａの底面に対して銀ペーストを用いて接合されている。リード９１およびＬＥＤチップ９２は、透光樹脂９４によって覆われている。透光樹脂９４には、ＬＥＤチップ９２の正面に位置するレンズ９４ａが形成されている。ＬＥＤチップ９２は、たとえばＧａＡｓ基板に形成された発光層９２ａを有している。発光層９２ａからの光は、直接、あるいはリフレクタ９１ａによって反射されて、レンズ９４ａへと向かう。レンズ９４ａを透過した光は、その指向性を高められ、半導体発光装置Ｘ外へと出射される。
しかしながら、ＬＥＤチップ９２からの光のほとんどは、発光層９２ａからレンズ正面を向く方向を中心とする１８０度の範囲に進行する。このため、リフレクタ９１ａの底面寄りの部分は、ＬＥＤチップ９２からの光をレンズ９４ａへと向かわせることには寄与しない。これに加えて、発光層９２ａからの光の一部には、透光樹脂９４の表面において全反射されてしまうことにより、ＬＥＤチップ９２に戻ってしまうものがある。この光がＬＥＤチップ９２の上記ＧａＡｓ基板に入射すると、不透明である上記ＧａＡｓ基板によって吸収されてしまう。したがって、半導体発光装置Ｘの出射効率が低下してしまうという問題があった。さらに、ＬＥＤチップ９２からの光の輝度を高めるには、高出力化が必要である。投入電力が大きくなると、ＬＥＤチップ９２からの発熱量が多くなる。ＬＥＤチップ９２は、比較的熱伝導率が低い透光樹脂９４によってそのほとんどが覆われているため、発光による熱を適切に逃がすことが困難であった。
特開２００６−３０３１８４号公報
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、高輝度化を図ることが可能な半導体発光装置を提供することをその課題とする。
本発明によって提供される半導体発光装置は、錐体のリフレクタが形成されたリードと、発光層を有しており、上記リフレクタ内に配置された半導体発光素子と、上記半導体発光素子を覆う透光樹脂と、を備える半導体発光装置であって、上記リードには、上記リフレクタの底面からさらに掘り込まれた凹部が形成されており、上記半導体発光素子は、上記発光層を上記凹部から露出させた状態で、上記凹部の底面に搭載されており、上記凹部と上記半導体発光素子との間には、上記透光樹脂よりも熱伝導率が大である高熱伝導材が充填されていることを特徴としている。
このような構成によれば、上記リフレクタの底部から上端にわたるほぼ全域が、上記発光素子からの光を反射させる役割を果たす。これに加えて、上記半導体発光素子から生じた熱を上記高熱伝導材を介して上記リードへと適切に逃がすことができる。したがって、上記半導体発光素子からの光の出射効率を向上させ、かつ上記半導体発光素子の高出力化を図ることが可能であり、上記半導体発光装置の高輝度化を図ることができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の開口端には、上記底面から遠ざかるほど断面寸法が大となるテーパ部が設けられている。このような構成によれば、上記高熱伝導材が上記半導体発光素子の側面を過大に這い上がってしまうことを防止することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の底面には、周囲よりも上記開口端側に隆起する凸部が形成されている。このような構成によれば、上記凸部と上記半導体発光素子との間に上記高熱伝導材が介在することにより、上記半導体発光素子が上記凸部から大きくずれることを抑制する、いわゆるセンタリング効果が期待できる。したがって、上記半導体発光素子の位置決めを正確に行うことができる。
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。
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。
図１および図２は、本発明に係る半導体発光装置の一例を示している。本実施形態の半導体発光装置Ａは、リード１、ＬＥＤチップ２、および透光樹脂４を備えており、いわゆる砲弾型のＬＥＤランプとして構成されている。
リード１は、たとえばＣｕ合金からなり、ＬＥＤチップ２を支持し、かつＬＥＤチップ２に電力を供給するために用いられる。図３は、リード１の一部およびＬＥＤチップ２を示している。リード１には、リフレクタ１１および凹部１２が形成されている。リフレクタ１１は、錐体とされており、ＬＥＤチップ２を囲っている。リフレクタ１１は、ＬＥＤチップ２から側方に向けて発せられた光を反射するためのものである。
凹部１２は、リフレクタ１１の底面からさらに深くなる断面円形状の部分として形成されている。凹部１２の直径は、ＬＥＤチップ２の対角線の長さよりも若干大とされている。凹部１２には、テーパ部１２ａと凸部１２ｂとが形成されている。テーパ部１２ａは、凹部１２の開口端に形成されており、本実施形態においては環状のいわゆる面取り面とされている。凸部１２ｂは、凹部１２の底面において周囲部分よりも隆起した断面円形状の部分とされている。
ＬＥＤチップ２は、半導体発光装置Ａの光源であり、図２に示すように、基板２１、発光層２２、および電極２３，２４を備えている。基板２１は、ＬＥＤチップ２を製造する際に土台として用いられるものであり、たとえばＧａＡｓからなる。発光層２２は、たとえば基板２１上に積層されたｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層からなる。発光層２２内において正孔と電子とが再結合することにより、所定の波長の光が発せられる。本実施形態のＬＥＤチップ２からは、たとえば赤色光が発せられる。電極２３，２４は、基板２１および発光層２２を挟むように形成されており、金属製の薄膜からなる。
ＬＥＤチップ２は、銀ペースト３を用いてリード１に搭載されている。銀ペースト３は、比較的熱伝導率が高い銀を多量に含むものであり、本発明で言う高熱伝導材の一例である。ＬＥＤチップ２は、凸部１２ｂと電極２３とが正対する姿勢で搭載されている。ＬＥＤチップ２のうち、基板２１の下方部分は、凹部１２内に収納されている。一方、基板２１の上方部分と発光層２２の全体とは、凹部１２から露出している。銀ペースト３は、電極２３と凸部１２ｂとの間だけでなく、凹部１２とＬＥＤチップ２との隙間を埋めている。銀ペースト３の表面は、テーパ部１２ａの上端縁と、基板２１とを繋ぐ格好となっており、発光層２２には達していない。電極２４は、ワイヤを介してリード１と隣り合う他のリードに接続されている。
透光樹脂４は、ＬＥＤチップ２からの光を透過する、たとえば透明なエポキシ樹脂からなり、図１に示すように、リード１およびＬＥＤチップ２を覆っている。透光樹脂４には、レンズ４ａが形成されている。レンズ４ａは、ＬＥＤチップ２の正面に位置しており、ＬＥＤチップ２からの光の指向性を高める役割を果たす。
次に、半導体発光装置Ａの作用について説明する。
本実施形態によれば、出射効率の向上と高出力化とにより半導体発光装置Ａの高輝度化を図ることができる。
まず、ほとんど発光することがない基板２１の大部分が凹部１２に収容されている。このため、発光層２２がリフレクタ１１の底部寄りに位置している。これにより、リフレクタ１１の底部から上端にわたるほぼ全域が、ＬＥＤチップ２からの光をレンズ４ａに向けて反射する役割を果たす。これに加えて、ＬＥＤチップ２からの光のうち透光樹脂４の表面において全反射されたものが、ＬＥＤチップ２に戻ってきても、この光がＧａＡｓからなる基板２１に吸収されてしまうことを抑制することが可能である。したがって、ＬＥＤチップ２からの光を効率よく出射することができる。
次に、ＬＥＤチップ２は、電極２３と基板２１の大部分とが、銀ペースト３を介してリード１に接合されている。銀ペースト３は、透光樹脂４よりも格段に熱伝導率が大きいものである。このため、発光によってＬＥＤチップ２から発生した熱を、銀ペースト３を介してリード１へと逃がすのに適している。したがって、ＬＥＤチップ２の高出力化を図ることができる。以上より、半導体発光装置Ａの高輝度化を図ることができる。
発光層２２が凹部１２から露出していることにより、銀ペースト３が発光層２２と不当に導通してしまうことを防止することができる。テーパ部１２ａを設けておけば、銀ペースト３が基板２１の側面を這い上がり発光層２２に到達してしまうことを回避するのに好適である。
また、ＬＥＤチップ２を凹部１２内に配置することにより、ＬＥＤチップ２とレンズ４ａとの位置決めを正確に行うことができる。特に、凸部１２ｂと電極２３との間に介在する銀ペースト３が、ＬＥＤチップ２が凸部１２ｂから大きくずれることを抑制する、いわゆるセンタリング効果を発揮する。これは、ＬＥＤチップ２の位置決めを正確に行うのに有利である。
図４は、半導体発光装置Ａの変形例を示している。本図に示すように、半導体発光装置Ａのテーパ部１２ａとしては、上述した面取り面とされた形態のもの以外に、いわゆるＲ加工された形態のものを採用してもよい。このようなテーパ部１２ａによっても、銀ペースト３の這い上がりを適切に防止することができる。
本発明に係る半導体発光装置は、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の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本発明に用いられる半導体発光素子としては、赤色光を発するものに限定されず、様々な波長の光を発するものを用いることができる。半導体発光素子の構造としては、表裏面に電極が設けられたものに限定されず、たとえば、片面側に２つの電極が配置された構造のものであってもよい。上述した実施形態の銀ペーストは、本発明で言う高熱伝導材の一例にすぎず、透光樹脂よりも熱伝導率が高い材質を用いれば、半導体発光素子からの放熱促進が期待できる。本発明に係る半導体発光装置は、砲弾型のＬＥＤランプとして構成されたものに限定されない。
本発明に係る半導体発光装置の一例を示す要部断面図である。 図１に示す半導体発光装置の要部拡大断面図である。 図１に示す半導体発光装置に用いられるリードおよび半導体発光素子を示す要部平面図である。 本発明に係る半導体発光装置の変形例を示す要部断面図である。 従来の半導体発光装置の一例を示す要部断面図である。
符号の説明
Ａ 半導体発光装置
１ リード
１１ リフレクタ
１２ 凹部
１２ａ テーパ部
１２ｂ 凸部
２ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
２１ 基板
２２ 発光層
２３，２４ 電極
３ 銀ペースト（高熱伝導材）
４ 透光樹脂
４ａ レンズ

Claims (3)

  1. 錐体のリフレクタが形成されたリードと、
    発光層を有しており、上記リフレクタ内に配置された半導体発光素子と、
    上記半導体発光素子を覆う透光樹脂と、
    を備える半導体発光装置であって、
    上記リードには、上記リフレクタの底面からさらに掘り込まれた凹部が形成されており、
    上記半導体発光素子は、上記発光層を上記凹部から露出させた状態で、上記凹部の底面に搭載されており、
    上記凹部と上記半導体発光素子との間には、上記透光樹脂よりも熱伝導率が大である高熱伝導材が充填されていることを特徴とする、半導体発光装置。
  2. 上記凹部の開口端には、上記底面から遠ざかるほど断面寸法が大となるテーパ部が設けられている、請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 上記凹部の底面には、周囲よりも上記開口端側に隆起する凸部が形成されている、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
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