JP2009099771A - 半導体発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】均一な色相の光を出射することが可能な半導体発光モジュールを提供すること。
【解決手段】リード１Ａ，１Ｂと、リード１Ａ，１Ｂに導通するＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２を囲う内面３ａを有するケース３と、ＬＥＤチップ２を覆い、リード１Ａ，１Ｂのうち内面３ａに囲われた部分の厚さ方向と直角である方向の形状が、ケース３の内面３ａによって規定された封止樹脂４と、を備える半導体発光モジュールＡ１であって、ケース３には、内面３ａよりもＬＥＤチップ２寄りに位置し、かつリード１Ａ，１Ｂと封止樹脂４との間に介在するカバー部３１，３２が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体発光モジュールに関する。

図７および図８は、従来の半導体発光モジュールの一例を示している。同図に示された半導体発光モジュールＸは、リード９１Ａ，９１Ｂ、ＬＥＤチップ９２、ケース９３、および封止樹脂９４を備えており、いわゆるサイドビュー型半導体発光モジュールとして構成されている。リード９１Ａ，９１Ｂは、たとえばＣｕ，Ｎｉなどの合金にＡｇメッキが施されたプレート状部品である。リード９１Ａには、ＬＥＤチップ９２が搭載されている。ＬＥＤチップ９２は、たとえば青色光を出射可能に構成されている。ＬＥＤチップ９２とリード９１Ｂとは、ワイヤ９５によって接続されている。ケース９３は、たとえば白色樹脂からなり、ＬＥＤチップ９２の四方を囲っている。封止樹脂９４は、ケース９３によって囲われた空間に充填されており、たとえば蛍光体材料が混入された透明樹脂からなる。ＬＥＤチップ９２から発せられた光によって上記蛍光体材料が励起されることにより、たとえば黄色光が発せられる。ＬＥＤチップ９２からの青色光と封止樹脂９４からの黄色光とを混色させることにより、半導体発光モジュールＸからは白色光が出射される。ＬＥＤチップ９２からの放熱を促進させるためには、リード９１Ａ，９１Ｂのサイズが大きいほど好ましい。

しかしながら、半導体発光モジュールＸが使用される環境によっては、リード９１Ａ，９１ＢのＡｇメッキが暗黒色に変色する場合がある（図中灰色部分）。この変色は、高温環境下や硫黄雰囲気において顕著となる。封止樹脂９４から発せられる黄色光は、様々な方向に進行する。このうちリード９１Ａ，９１Ｂへと向かった光は、リード９１Ａ，９１Ｂによって吸収されてしまう。この結果、半導体発光モジュールＸから出射する黄色光の割合が減少することとなり、出射光が青色寄りの色相となってしまうという不具合があった。

特開２００６−２５３５５１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、均一な色相の光を出射することが可能な半導体発光モジュール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モジュールは、１以上のリードと、上記リードに導通する半導体発光素子と、上記半導体発光素子を囲う内面を有するケースと、上記半導体発光素子を覆い、上記リードのうち上記内面に囲われた部分の厚さ方向と直角である方向の形状が、上記ケースの上記内面によって規定された封止樹脂と、を備える半導体発光モジュールであって、上記ケースには、上記内面よりも上記半導体発光素子寄りに位置し、かつ上記リードと上記封止樹脂との間に介在するカバー部が形成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、上記リードが万が一暗黒色に変色したとしても、上記リードによって光が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、上記半導体発光モジュールからの出射光量を高めること、あるいは出射される光の色相が歪むの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、上記カバー部は、上記リードの厚さ方向寸法が上記半導体発光素子よりも小とされている。このような構成によれば、上記カバー部が上記半導体発光素子から直接進行してくる光を不当に遮ってしまうことを抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体発光素子と上記リードとに接続されたワイヤをさらに備えており、上記カバー部は、上記ワイヤの上記リードに対する接続部分と上記半導体発光素子との間に位置する部分を有する。このような構成によれば、上記半導体発光素子からの放熱を促進することを意図して、上記リードを上記半導体発光素子の直近に配置する場合に、上記リードの露出部分が過大になってしまうことを防止することができる。

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モジュールの第１実施形態を示している。本実施形態の半導体発光モジュールＡ１は、リード１Ａ，１Ｂ、ＬＥＤチップ２、ケース３、封止樹脂４、およびワイヤ５を備えている。半導体発光モジュールＡ１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可能であり、半導体発光モジュールＡ１が実装される回路基板が広がる方向に光を出射する、いわゆるサイドビュー型半導体発光モジュールとして構成されている。なお、図１においては、理解の便宜上封止樹脂４を省略している。

リード１Ａ，１Ｂは、ＬＥＤチップ２に対して給電するためのものであり、Ｃｕ，Ｎｉなどの合金にＡｇメッキが施されたプレート状部品である。リード１Ａ，１Ｂは、それぞれの一端どうしを向かい合わせた姿勢で離間配置されている。リード１Ａ，１Ｂのうちケース３から外方に露出する部分は、半導体発光モジュールＡ１を回路基板などに実装するために用いられる。リード１Ａ，１Ｂは、幅方向寸法がケース３の幅方向寸法よりも若干小である程度の幅広状とされている。また、リード１Ａ，１Ｂの互いに向かい合う一端どうしは、ＬＥＤチップ２のごく近傍に位置している。

ＬＥＤチップ２は、半導体発光モジュールＡ１の光源であり、本発明で言う半導体発光素子の一例である。ＬＥＤチップ２は、たとえばＧａＮを主成分とするｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層が積層された構造とされており、青色光を発する。ＬＥＤチップ２の上面には、２つの電極（図示略）が形成されている。これらの電極は、ワイヤ５によってリード１Ａ，１Ｂに接続されている。ＬＥＤチップ２は、リード１Ａ，１Ｂの間に配置されている。本実施形態においては、ＬＥＤチップ２は、平面寸法が０．２〜０．３ｍｍ角、高さが０．１５ｍｍ程度とされている。

ケース３は、たとえば白色樹脂製であり、全体が略細長直方体形状とされている。ケース３は、リード１Ａ，１Ｂの大部分を覆っている。ケース３には、細長環状の内面３ａが形成されている。内面３ａは、リード１Ａ，１Ｂから遠ざかるほど断面形状が大となる傾斜面とされており、ＬＥＤチップ２を囲っている。

また、ケース３は、カバー部３１，３２を有している。カバー部３１は、内面３ａの長手方向端部からＬＥＤチップ２に向かって延びており、リード１Ａ，１Ｂの一部ずつを覆っている。本実施形態においては、カバー部３１は、高さがＬＥＤチップ２の高さよりも低くなっており、たとえば０．１ｍｍ程度とされている。カバー部３２は、リード１Ａ，１Ｂのうちワイヤ５がボンディングされた箇所よりもＬＥＤチップ２寄りの部分を覆っている。すなわち、ワイヤ５がカバー部３２を跨ぐ格好となっている。カバー部３２は、その高さがたとえば０．１ｍｍ程度とされている。

封止樹脂４は、ＬＥＤチップ２を覆っており、内面３ａによって囲われた空間に充填されている。すなわち、封止樹脂４は、リード１Ａ，１Ｂのうち内面３ａに囲われた部分の厚さ方向と直角である方向の形状が内面３ａによって規定されている。封止樹脂４は、透明な樹脂に蛍光体材料が混入された材料からなる。この蛍光体材料としては、たとえば青色光によって励起されることにより黄色光を発するＹＡＧ：Ｃｅ³⁺などが用いられる。

次に、半導体発光モジュールＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、リード１Ａ，１Ｂのうち内面３ａによって囲われた部分は、ワイヤ５をボンディングするために最低限必要とされる部分を除いてカバー部３１，３２によって覆われている。このため、リード１Ａ，１Ｂは、半導体発光モジュールＡ１の平面形状のほとんどをカバーする大きさとされているにも関わらず、内面３ａによって囲われた領域においてケース３から露出する部分（図１における灰色部分）が極めて小とされている。これにより、半導体発光モジュールＡ１が高温環境下や硫黄雰囲気で使用されたためにリード１Ａ，１Ｂが万が一暗黒色に変色しても、封止樹脂４からの黄色光がリード１Ａ，１Ｂによって吸収されることを抑制することができる。そして、白色樹脂からなるカバー部３１，３２によって封止樹脂４からの黄色光を反射することにより、この黄色光を半導体発光モジュールＡ１外に出射することが可能である。したがって、半導体発光モジュールＡ１から色相の歪みが少ない鮮明な白色光を出射することができる。

カバー部３１，３２がＬＥＤチップ２よりも低いことにより、ＬＥＤチップ２から直接進行してくる光がカバー部３１，３２、によって不当に遮られてしまうことを防止することができる。ワイヤ５の下方に位置するカバー部３２を設けることにより、リード１Ａ，１ＢをＬＥＤチップ２の直近に配置する一方で、リード１Ａ，１Ｂの露出部分を縮小することができる。これは、ＬＥＤチップ２からの放熱促進と、鮮明な白色光の出射とを両立させるのに好ましい。

図３〜図６は、本発明の他の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。また、図３および図５においては、理解の便宜上封止樹脂４を省略している。

図３および図４は、本発明に係る半導体発光モジュールの第２実施形態を示している。本実施形態の半導体発光モジュールＡ２は、カバー部３１を備えない点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、リード１Ａ，１Ｂのうちワイヤ５がボンディングされた箇所に、内面３ａの長手方向端が近接した構成となっている。

このような実施形態によっても、リード１Ａ，１Ｂが暗黒色に変色した場合に、封止樹脂４からの黄色光が吸収されてしまうことを抑制することができる。また、半導体発光モジュールＡ２は、長手方向寸法を小とするのに適している。

図５および図６は、本発明に係る半導体発光モジュールの第３実施形態を示している。本実施形態の半導体発光モジュールＡ３は、回路基板に実装された状態でこの回路基板の厚さ方向に光を出射する、いわゆるトップビュー型半導体発光モジュールとして構成されている点が、上述したいずれの実施形態とも異なっている。

半導体発光モジュールＡ３は、比較的幅広の矩形状とされている。内面３ａは、短軸が長軸よりも若干短い楕円形状とされている。ＬＥＤチップ２は、内面３ａに囲われた領域のほぼ中央に配置されている。本実施形態のＬＥＤチップ２は、上述した実施形態とは異なり、上下面に電極（図示略）が形成されたタイプである。このため、ＬＥＤチップ２は、一方のリード１ＡにＡｇペーストなどによってダイボンディングされている。ＬＥＤチップ２の上面に設けられた電極（図示略）とリード１Ｂとは、ワイヤ５によって接続されている。カバー部３１は、略Ｃ字形状とされており、ＬＥＤチップ２の三方を囲っている。カバー部３１は、リード１Ａとリード１Ｂの一部ずつを覆っている。このような実施形態によっても、リード１Ａ，１Ｂの大型化によりＬＥＤチップ２の放熱を促進しつつ、リード１Ａ，１Ｂが変色してしまった場合に、封止樹脂４からの黄色光がリード１Ａ，１Ｂによって吸収されることを抑制することができる。

本発明に係る半導体発光モジュールは、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モジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

封止樹脂４に含まれる蛍光体材料は、青色光によって励起されることにより黄色光を発するものに限定されず、ＬＥＤチップ２からの光に併せて種々選択すればよい。また、封止樹脂４としては、蛍光体材料を含まないものを採用してもよい。カバー部３１，３２は、リード１Ａ，１Ｂの一部を覆うことにより、リード１Ａ，１Ｂによる不当な吸収を抑制するとともに、反射によって出射光量を高めるものであればよく、その形状や配置は上述した実施形態に限定されない。

本発明に係る半導体発光モジュールの第１実施形態を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る半導体発光モジュールの第２実施形態を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 本発明に係る半導体発光モジュールの第３実施形態を示す平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 従来の半導体発光モジュールの一例を示す平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３ 半導体発光モジュール
１Ａ，１Ｂ リード
２ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
３ ケース
３ａ 内面
３１，３２ カバー部
４ 封止樹脂
５ ワイヤ

Claims (3)

1. １以上のリードと、
   上記リードに導通する半導体発光素子と、
   上記半導体発光素子を囲う内面を有するケースと、
   上記半導体発光素子を覆い、上記リードのうち上記内面に囲われた部分の厚さ方向と直角である方向の形状が、上記ケースの上記内面によって規定された封止樹脂と、
   を備える半導体発光モジュールであって、
   上記ケースには、上記内面よりも上記半導体発光素子寄りに位置し、かつ上記リードと上記封止樹脂との間に介在するカバー部が形成されていることを特徴とする、半導体発光モジュール。
2. 上記カバー部は、上記リードの厚さ方向寸法が上記半導体発光素子よりも小とされている、請求項１に記載の半導体発光モジュール。
3. 上記半導体発光素子と上記リードとに接続されたワイヤをさらに備えており、
   上記カバー部は、上記ワイヤの上記リードに対する接続部分と上記半導体発光素子との間に位置する部分を有する、請求項１または２に記載の半導体発光モジュール。