JP2013143430A - Semiconductor light-emitting device, and illuminating device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子を透光性部材により被覆し、その上部に反射部材を備えた半導体発光装置及びそれを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light-emitting device in which a semiconductor light-emitting element is covered with a translucent member and a reflective member is provided on the semiconductor light-emitting element, and an illumination device using the semiconductor light-emitting device.
ウェハーから切り出された半導体発光素子(以後とくに断らない限りLEDダイと呼ぶ)を回路基板に実装し、樹脂やガラス等の透光性部材で被覆してパッケージ化した半導体発光装置(以後とくに断らない限りLED装置と呼ぶ)が普及している。このLED装置をマザー基板に配列し平面型の照明装置を構成する場合、LED装置が照明装置の前方に向かって強い指向性を持つため、レンズを使ってLED装置の放射光を広げようとすることがある。しかしながらLED装置とレンズを積層すると照明装置が厚くなってしまう。 A semiconductor light emitting device cut from a wafer (hereinafter referred to as an LED die unless otherwise specified) is mounted on a circuit board and covered with a light-transmitting member such as resin or glass and packaged (hereinafter not particularly specified). As long as it is called an LED device). When this LED device is arranged on a mother board to form a flat illumination device, the LED device has a strong directivity toward the front of the illumination device, so it is intended to spread the emitted light of the LED device using a lens. Sometimes. However, when the LED device and the lens are stacked, the lighting device becomes thick.
これに対し照明装置の側方にだけ光を放射するLED装置をマザー基板に実装し、このLED装置と隣接するように反射板や導光板などの光学部材を配置し照明装置を薄型化することがある。この照明装置は、LED装置内において照明装置の前方に向かおうとする光線をLED装置の上部に配置した反射部材により照明装置の側方側に向かわせ、LED装置の側方から出射する光を光学部材により照明装置の前方に向けるものである。このようにすると広い面積で均一な発光面を確保できるとともに、光学部材とLED装置とが積層していないため薄型化が達成できる。またレンズを使用しないことにより部材費用を抑えることができる。 On the other hand, an LED device that emits light only to the side of the lighting device is mounted on a mother board, and an optical member such as a reflector or a light guide plate is disposed adjacent to the LED device to make the lighting device thinner. There is. In this lighting device, a light beam directed to the front of the lighting device in the LED device is directed to the side of the lighting device by a reflecting member arranged at the top of the LED device, and light emitted from the side of the LED device is emitted. The optical member is directed to the front of the lighting device. In this way, a uniform light-emitting surface can be secured over a wide area, and a reduction in thickness can be achieved because the optical member and the LED device are not laminated. In addition, the cost of components can be reduced by not using a lens.
この照明装置に使用されるLED装置は例えば特許文献1の図1に示されている。特許文献1の図1を図11に転記する。なお部材を示す番号を一部変えている。図11は従来例として示した発光ダイオード10a(LED装置)の断面図である。図11において発光ダイオード10aは、絶縁基板1(回路基板)上にLEDチップ2(LEDダイ)を固定し、そのLEDチップ2を透光性樹脂層3(透光性部材)により封止している。さらに透光性樹脂層3の上部には遮光層7(反射部材)を備えている。この遮光層7は特許文献1の段落0046に記載されているように高い反射率が要請されている。
An LED device used in this lighting device is shown in FIG. FIG. 1 of
なお絶縁基板1はリードフレーム4からなる電極パターン4a,4bを有し、図中、表面1a、裏面1c、端部1bが示されている。LEDチップ2は、電極パターン電極4aにダイボンディングされ、電極部6から延びるワイヤ5により電極パターン4bと接続し、発光面2aから光を出射している。この光の一部は透光性樹脂層3の上面3aにおいて遮光層7により反射し発光ダイオード10aの側部から外部に出射している。
The
図11に示したLED装置(発光ダイオード10a)はLEDダイ(LEDチップ2)の発光がそのまま側面から出射するので白色光が得られない。白色光を得るためには多くのLED装置と同様にLEDダイを青色又は近紫外光で発光させ、蛍光体を含有した透光性部材でLEDダイを被覆すれば良い。図11に示したLED装置(発光ダイオード10a)の場合なら、LEDダイ(LEDチップ2)を被覆している透光性部材(透光性樹脂3)に蛍光体を含有させることになる。LED装置の発光の色度はLEDの発光波長や蛍
光体の量の影響を強く受ける。つまりLEDダイの発光波長が変動するたびに透光性樹脂の蛍光体濃度を調整しなおさなければならい。以上のように、上部に反射部材を備えるLED装置において透光性樹脂に蛍光体を含有させ白色発光させる手法は、色度管理が難しくなるうえ製造しにくいものとなる。
In the LED device (
そこで本発明は、この課題を解決するため、上部に反射部材を備え側面から光を放射する半導体発光装置において、白色化にあたり色度管理が容易で作り易いLED装置及びそのLED装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve this problem, the present invention provides an LED device that includes a reflective member on the upper portion and emits light from the side surface, and an LED device that is easy to make chromaticity management for whitening and illumination using the LED device An object is to provide an apparatus.
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子の上部に上面反射部材を備える半導体発光装置において、
前記半導体発光素子が透明樹脂で被覆され、
4つの側面に側面蛍光部材を備えるか、
又は対向する2つの側面に側面蛍光部材を備え、他の対向する2つの側面に側面反射部材を備える
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a semiconductor light-emitting device of the present invention is a semiconductor light-emitting device including an upper surface reflecting member on an upper part of a semiconductor light-emitting element.
The semiconductor light emitting device is coated with a transparent resin,
It is equipped with a side fluorescent member on four sides,
Alternatively, a side fluorescent member is provided on two opposing side surfaces, and a side reflecting member is provided on the other two opposing side surfaces.
本発明の半導体発光装置において半導体発光素子から出射する光線は、透明樹脂を通り、一部は反射しながら、側面に形成した側面蛍光部材に達する。半導体発光素子の発光が青色であるとき、側面蛍光部材に達した光線の一部はそのまま透過し、残りは側面蛍光部材で波長変換され、これらの合成色が白色となる。半導体発光素子の発光が紫外線であるとき、側面蛍光部材に達した光線は蛍光体で波長変換され白色となる。本発明の半導体発光装置において半導体発光素子の発光波長が変動した場合、側面蛍光部材の厚さを調整することで所望の色度範囲に入るよう簡単に調整できる。側面蛍光部材は透明樹脂に溝を掘り蛍光体を含有した蛍光樹脂を充填して形成すれば良いので、この厚さの調整は溝の幅を変えることに相当し容易に製造できる。 In the semiconductor light emitting device of the present invention, the light beam emitted from the semiconductor light emitting element passes through the transparent resin and reaches the side fluorescent member formed on the side surface while partially reflecting. When the light emission of the semiconductor light emitting device is blue, a part of the light beam reaching the side fluorescent member is transmitted as it is, and the rest is wavelength-converted by the side fluorescent member, and the combined color thereof is white. When the light emission of the semiconductor light emitting element is ultraviolet light, the light beam that has reached the side fluorescent member is converted in wavelength by the phosphor and becomes white. In the semiconductor light emitting device of the present invention, when the emission wavelength of the semiconductor light emitting element varies, it can be easily adjusted to fall within a desired chromaticity range by adjusting the thickness of the side fluorescent member. Since the side fluorescent member may be formed by digging a groove in a transparent resin and filling the fluorescent resin containing the phosphor, the adjustment of the thickness corresponds to changing the width of the groove and can be easily manufactured.
前記上面反射部材が前記側面蛍光部材の上部を覆っていても良い。 The upper surface reflecting member may cover an upper portion of the side fluorescent member.
前記側面蛍光部材が前記上面反射部材の側部を覆っていても良い。 The side fluorescent member may cover a side portion of the upper surface reflecting member.
前記上面反射部材と前記側面反射部材が一体的に形成されていても良い。 The upper surface reflecting member and the side surface reflecting member may be integrally formed.
底部に底面反射部材を備えていても良い。 You may provide the bottom face reflection member in the bottom part.
上記課題を解決するため本発明の半導体発光装置を備えた照明装置は、半導体発光素子を被覆する透明樹脂の上部に上面反射部材を備え、4つの側面又は対向する2つの側面に側面蛍光部材を備えた半導体発光装置に隣接して、前記側面から出射してくる光を前記半導体発光装置の上方に向ける光学部材を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an illuminating device including a semiconductor light emitting device according to the present invention includes an upper surface reflecting member on an upper part of a transparent resin covering the semiconductor light emitting element, and includes side fluorescent members on four side surfaces or two opposite side surfaces. An optical member for directing light emitted from the side surface upward of the semiconductor light emitting device is provided adjacent to the provided semiconductor light emitting device.
本発明の照明装置の光源となる半導体発光装置は、半導体発光素子を被覆する透明樹脂の上部に上面反射部材を備えているので側面方向に強い放射光が現れる。本発明の照明装置は、この半導体発光装置の側部に隣接させた光学部材により、この放射光を側方に広げながら上方に向かわせている。このとき半導体発光装置は、4つ又は対向する2つの側面に側面蛍光部材を備えているので、半導体発光素子の発光波長が変動しても側面蛍光部材の厚さを調整すれば所望の色度範囲に入れることができる。この側面蛍光部材の厚み調整は透明樹脂に形成する溝の幅を変えるだけで良い。つまり本発明の照明装置は、この半導体発光装置を使用するため色度管理が容易で製造し易くなる。 Since the semiconductor light-emitting device serving as the light source of the illumination device of the present invention includes the upper surface reflecting member on the transparent resin covering the semiconductor light-emitting element, strong radiated light appears in the side surface direction. In the illumination device of the present invention, the emitted light is directed upward while being spread laterally by the optical member adjacent to the side portion of the semiconductor light emitting device. At this time, since the semiconductor light emitting device includes the side fluorescent member on four or two opposite side surfaces, the desired chromaticity can be obtained by adjusting the thickness of the side fluorescent member even if the emission wavelength of the semiconductor light emitting element varies. Can be in range. The thickness of the side fluorescent member can be adjusted only by changing the width of the groove formed in the transparent resin. That is, since the illumination device of the present invention uses this semiconductor light emitting device, the chromaticity management is easy and the manufacture becomes easy.
前記光学部材が反射板又は導光板であっても良い。 The optical member may be a reflector or a light guide plate.
前記半導体発光装置が光を出射しない対向する2つの側面を有し、前記光を出射しない側面が隣接するように複数の前記半導体発光装置を配列し、光を出射する側面に前記光学部材を配置しても良い。 The semiconductor light emitting device has two opposing side surfaces that do not emit light, and the plurality of semiconductor light emitting devices are arranged so that the side surfaces that do not emit light are adjacent to each other, and the optical member is disposed on the side surface that emits light You may do it.
以上のように本発明の半導体発光装置及びこの半導体発光装置を備えた照明装置は、半導体発光素子を被覆する透明樹脂の上部に上面反射部材を備えたとき、4つ又は対向する2つの側面に側面蛍部材を設けているため色度管理が容易で製造し易くなる。 As described above, the semiconductor light emitting device of the present invention and the lighting device including the semiconductor light emitting device have four or two opposite side surfaces when the upper surface reflecting member is provided on the transparent resin covering the semiconductor light emitting element. Since the side firefly member is provided, chromaticity management is easy and manufacturing becomes easy.
以下、添付図1〜10を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
(第1実施形態)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate. Furthermore, the relationship with the invention specific matter described in the claims is described in parentheses.
(First embodiment)
図1〜3により本発明の第1実施形態を説明する。図1により本発明の第1実施形態におけるLED装置10(半導体発光装置)の外形を説明する。図1はLED装置10の外形図であり、(a)が平面図、(b)が正面図、(c)が底面図である。LED装置10を上部から眺めると長方形で枠状の側面蛍光部材12と、その内側の上面反射部材11とが見える(a)。LED装置10を正面から眺めると、側面蛍光部材12と、その下部にある回路基板14と、回路基板14の下部にある外部接続電極15,16が見える(b)。LED装置10を底面側から眺めると、回路基板14と、回路基板14が占める領域の内側にある外部接続電極15,16が見える(c)。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The outer shape of the LED device 10 (semiconductor light emitting device) in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an outline view of the
図2においてLED装置10の内部構造を説明する。図2は、図1(c)のAA線に沿って描いたLED装置10の断面図である。回路基板14上にLEDダイ20がフリップチップ実装され、LEDダイ20を透明樹脂13が被覆し、透明樹脂13の上部に上面反射部材11が積層している。透明樹脂13及び上面反射部材11の側部には側面蛍光部材12がある。側面蛍光部材12の底部は回路基板14の凹部に勘合している。
The internal structure of the
LEDダイ20は、サファイア基板21、n型半導体層22、p型半導体層23、絶縁膜24、並びにp側電極25及びn側電極26からなる。サファイア基板21の下にはn型半導体層22が形成され、さらにn型半導体層22の下にはp型半導体層23が形成されている。絶縁膜24は、二つの開口部を除きn型半導体層22及びp型半導体層23を
被覆しており、それぞれの開口部でp型半導体層23とp側電極25並びにn型半導体層22とn側電極26が接続している。
The LED die 20 includes a
回路基板14は上面に内部接続電極15a,16aが形成されており、内部接続電極15a,16aはスルーホール電極15b,16bを介して外部接続電極15,16と接続している。LEDダイ20のp側及びn側の電極25,26はそれぞれ内部接続電極15a,16aと接続している。
The
サファイア基板21は透明絶縁基板であり厚さが80〜120μmである。n型半導体層22はGaNバッファ層とn型GaN層からなり厚さが5μm程度である。p型半導体層23は、反射層や原子拡散防止層などを含む金属多層膜とp型GaN層からなり厚みが1μm程度である。図示していないが発光層はp型半導体層23とn型半導体層22の境界部にあり、平面形状はp型半導体層23とほぼ等しい。絶縁膜24はSiO2やポリイミドからなり厚さが数100nm〜1μm程度である。p側電極25並びにn側電極26はAu又はCuをコアとするバンプであり、電解メッキ法で形成し厚さが10〜30μm程度である。またp側電極25並びにn側電極26は印刷法と加熱処理により形成する半田バンプであっても良い。
The
回路基板14は、厚さが数10μmから数100μmであり、その材料は熱伝導率や反射率等を考慮し、樹脂、セラミック、金属などから選ぶ。外部接続電極15,16および内部接続電極15a,16aは、厚さが数μmから数10μmであり、Ni及びAuメッキした銅箔である。スルーホール電極15b,16bは直径が100〜300μm程度で内部に金属を充填している。p側及びn側の電極25,26と内部接続電極15a,16aは、LED装置10をマザー基板に実装する際の半田リフローで融解しないようにするためAu−Sn共晶で接続する。p側及びn側の電極25,26が半田バンプである場合は融点の高い半田を使用する。
The
上面反射部材11はシリコーン樹脂に酸化チタン等の反射性微粒子を混練し硬化させたもので厚さが50〜100μm程度である。また上面反射部材11は金属膜であっても良い。側面蛍光部材12はシリコーン樹脂に蛍光体を混練し硬化させたものであり、厚さは100μm程度にする。透明樹脂13はシリコーン樹脂である。LEDダイ20と側面蛍光部材12は透明樹脂33を挟んで分離している。このため側面蛍光部材12はLEDダイ20の発熱の影響を受けにくくなるので、高温に弱い蛍光体を使えるようになる。また回路基板14の底部から上面反射部材11の上部まで600μmから800μm程度にすることが多い。
The upper
次に図2に基づいてLED装置10の出射光について説明する。n型半導体層22とp型半導体層23の境界部から出射する光は、一部がサファイア基板21の側面を通り直接的に側面蛍光部材12に達し、残りが、上面反射部材11、p型半導体層23に内在する反射層、回路基板14の表面などで反射し側面蛍光部材12に達する。なおさまざまな損失は無視する(以下同様)。LEDダイ20が青色発光ダイオードである場合は、側面蛍光部材12に達した光のうち一部がそのまま側面蛍光部材12を通過し、残りが側面蛍光部材12の蛍光体により波長変換される。波長変換された光は等方的に放射されるが、LED装置10の内部に戻る波長変換光波は反射を繰り返すことにより側面から出射する。このため前述の側面蛍光部材12を通過する青色光と波長変換光を合成した白色光の配光分布は側方が強くなる。LEDダイ20が近紫外線を発光する場合は、側面蛍光部材12に達した光の全てが白色光に変換され、LED装置10の内部に戻る波長変換光は反射を繰り返すことにより側面から出射するため白色光の配光分布は側方が強くなる。
Next, the light emitted from the
次にLED装置10の製造方法を説明する。まず個片化すると複数の回路基板14が得
られる集合基板を準備する。次に集合基板に複数のLEDダイ20をフリップチップ実装し、集合基板の表面と共にLEDダイ20を透明樹脂13で被覆する。このときLEDダイ20の発光ピークの波長範囲は±1nm以内であることが望ましい。続いて上面反射部材11を積層してから、回路基板14の周辺部となる領域に、発光ピーク波長に応じた所定の幅で上面反射部材11と透明樹脂13を削り、これで形成した溝に側面蛍光部材12を充填する。溝の幅の調整は、ブレードの厚さを選択しても良いし、ブレードの位置を調整しても良い。最後に上面反射部材11及び側面蛍光部材12ごと集合基板を切断し、個片化したLED装置10を得る。透明樹脂13による被覆、上面反射部材11の積層、及び側面蛍光部材12の充填はスキージで良い。上面反射部材11、側面蛍光部材12及び透明樹脂13は、それぞれの部材を配置するたびに硬化若しくは半硬化させるための熱処理を行う。上面反射部材11を積層するときにシート状の上面反射部材11を貼り付けても良い。また溝を形成するときに回路基板14の表面を多少削っても良い。
Next, a method for manufacturing the
図3によりLED装置10を備えた本発明の第1実施形態における照明装置30を説明する。図3は照明装置30の説明図であり、(a)が断面図、(b)が平面図である。(a)の断面図は(b)のBB線に沿って描いたものである。照明装置30はマザー基板32を備え、マザー基板32上に反射板31を配置している。反射板31は、マザー基板32に実装されたLED装置10の側部に配置され、LED装置10に近い側が低くなっている。LED装置10の側面から出射した光線L1,L2は反射板31の斜面で拡散反射する。(b)に示すように照明装置30を上方から眺めるとLED装置10の四方を反射板31がとり囲んでいる。中央に配置されたLED装置10は上部の側面蛍光部材12と上面反射部材11が見え、LED装置10と反射板31の間にはマザー基板32の表面が見える。この照明装置30を多数準備し、これらを平面的に配列させればさらに大型の照明装置を構成できる。
(第2実施形態)
The
(Second Embodiment)
図1,2で示した第1実施形態のLED装置10は、側面蛍光部材12が上面反射部材11と透明樹脂13の側部を覆っていた。これは集合基板の状態で透明樹脂13に上面反射部材11を積層してから、透明樹脂13と上面反射部材11の積層体に溝を形成し、この溝に側面蛍光部材12を充填していたからであった。製造工程の順番を変更し、LEDダイを透明樹脂で被覆した後、透明樹脂に溝を形成し、この溝に側面蛍光部材を充填してから上面反射部材を積層しても、色度管理が容易で製造が簡単な側面放射型のLED装置が得られる。また図3で示した第1実施形態の照明装置30はLED装置10の側部に光学部材として反射板31を備えていたが、光学部材は反射板に限られず、例えば導光板であっても良い。そこで図4〜6により本発明の第2実施形態として、前述の工程で製造されるLED装置40と、LED装置40の側部に導光板61を備えた照明装置60を説明する。
In the
図4により本発明の第2実施形態におけるLED装置40(半導体発光装置)の外形を説明する。図4はLED装置40の外形図であり、(a)が平面図、(b)が正面図である。なおLED装置40の回路基板14は、図1で示したLED装置10の回路基板14と等しいので、LED装置40の底面図は図1(c)と等しくなる。LED装置40を上部から眺めると長方形の上面反射部材41が見える(a)。LED装置40を正面から眺めると、上部に上面反射部材41があり、その下に側面蛍光部材42と、その下部にある回路基板14と、さらに回路基板14の下部にある外部接続電極15,16が見える(b)。
The outer shape of the LED device 40 (semiconductor light emitting device) in the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A and 4B are external views of the
図5においてLED装置40の内部構造を説明する。図5は、図4(a)のCC線に沿って描いたLED装置40の断面図である。回路基板14上にLEDダイ20がフリップチップ実装され、LEDダイ20を透明樹脂43が被覆し、透明樹脂43の側部に側面蛍光部材42がある。さらに透明樹脂43と側面蛍光部材42の上部に上面反射部材41が積層している。側面蛍光部材42は、図2で示したLED装置10と同様に枠状であり、その底部が回路基板14の凹部に勘合している。回路基板14と同様にLEDダイ20もLED装置10のLEDダイ20と同じものである。また上面反射部材41、側面蛍光部材42、透明樹脂43は、LED装置10の上面反射部材11、側面蛍光部材12、透明樹脂13と同じ材料である。なお上面反射部材41及び側面蛍光部材42は、LED装置10の上面反射部材11及び側面蛍光部材12と形状が異なっている。
The internal structure of the
次に図5に基づいてLED装置40の出射光について説明する。LED装置40も図1,2に示した第1実施形態のLED装置10と同様に配光分布が側方に強くなる。本実施形態のLED装置40とLED装置10との違いは、LED装置40において上面反射部材41が側面蛍光部材42の上部を覆っているため、側面蛍光部材42から上方に向かう出射光がないことである。LEDダイ20が青色発光ダイオードである場合、LED装置10では側面蛍光部材12から上方向に向かう光に青成分がないので、白色光源としては上方向に色むらが生じる。これに対しLED装置40は側面蛍光部材42から上方向に向かう光がないので色むらが少くなる。
Next, the light emitted from the
次にLED装置40の製造方法を説明する。第1実施形態のLED装置10と同様に、まず個片化すると複数の回路基板14が得られる集合基板を準備し、この集合基板にLEDダイ20をフリップチップ実装したら、集合基板の表面と共にLEDダイ20を透明樹脂43(LED装置10では透明樹脂13)で被覆する。続いて回路基板14の周辺部となる領域に所定の幅で透明樹脂43を削り、これで形成した溝に側面蛍光部材42を充填する。最後に上面反射部材41を積層したら、上面反射部材41、側面蛍光部材42ごと集合基板を切断し個片化したLED装置40を得る。透明樹脂43による被覆、側面蛍光部材42の充填、及び上面反射部材41の積層はスキージで良い。なお透明樹脂43、側面蛍光部材42及び上面反射部材41は、それぞれの部材を配置するたびに硬化若しくは半硬化させるための熱処理を行う。側面蛍光部材42を充填したあと透明樹脂43の表面を露出させるため研磨しても良い。上面反射部材41を積層するときに、スキージの代わりにシート状の上面反射部材41を貼り付けても良い。また溝を形成するときに回路基板14の表面を多少削っても良い。
Next, a method for manufacturing the
図6によりLED装置40を備えた本発明の第2実施形態における照明装置60を説明する。図6は照明装置60の説明図であり、(a)が断面図、(b)が平面図である。(a)の断面図は(b)のDD線に沿って描いたものである。照明装置60はマザー基板65を備え、マザー基板65上に導光板61を配置している。導光板61は、マザー基板65に実装されたLED装置40の側部に配置されている。また導光板61は、上部の透明な導光層62と底部の反射層64からなり、導光層62には拡散粒子63が分散されている。LED装置40の側面から出射し導光層62に入射した光線L3は拡散粒子63で拡散され上方向に向かう成分が現れる。同様に光線L4は導光層62の上面で反射し、拡散粒子63で下方向に向かい反射層64で反射し上方向に向かって出射する成分が現れる。光線L3,L4は上方に向かう光の一例であり、導光層62に入射した光は拡散と反射を繰り返し上方向に出射する。
The illuminating
次に照明装置60の平面図(b)を説明する。照明装置60を上方から眺めるとLED装置40の周囲を導光板61がとり囲んでいる。言い換えると、導光板61に開けられた穴にLED装置40が配置されている。LED装置40は上面反射部材41が見え、LED装置40と導光板61の間にはマザー基板65の表面が見える。大面積の導光板に複数の穴を開け、各穴にLED装置40を配置すればさらに大型の照明装置を構成できる。
(第3実施形態)
Next, a plan view (b) of the
(Third embodiment)
第1及び第2実施形態におけるLED装置10,40は4つの側面から光を出射させていたが、対向する二つの側面から光を出射させても良い。またこのLED装置を光源として照明装置を構成する場合、光を出射しない面が隣接するように複数のLED装置を配列し、光を出射させる側面にだけ光学部材を配置すると良い。そこで図7〜9により本発明の第3実施形態として対向する二つの側面から光が出射するLED装置70並びにLED装置70を複数準備し線状に配列させた照明装置90を説明する。
The
図7により本発明の第3実施形態におけるLED装置70(半導体発光装置)の外形を説明する。図7はLED装置70の外形図であり、(a)が平面図、(b)が正面図、(c)が右側面図である。なおLED装置70の回路基板14は、図1,4で示したLED装置10,40の回路基板14と同じものなので、LED装置70の底面図は図1(c)と等しくなる。LED装置70を上部から眺めると左右の辺部に側面蛍光部材72が見え、側面蛍光部材72に挟まれるように上面反射部材71が見える(a)。LED装置70を正面から眺めると回路基板14の上部では、左右に側面蛍光部材72が見え、側面蛍光部材72の間に側面反射部材71aが見え、回路基板14の下部(底部)には外部接続電極15,16が見える(b)。なお後述するように上面反射部材71と側面反射部材71aは一体的に形成するので、側面反射部材71aの上部は上面反射部材71でもある。LED装置70を右側面から眺めると回路基板14の上部には側面蛍光部材72が見え、回路基板14の下部には外部接続電極16が見える(c)。
The outer shape of the LED device 70 (semiconductor light emitting device) in the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7A and 7B are external views of the
図8においてLED装置70の内部構造を説明する。図8はLED装置70の断面図であり、(a)が図7(a)のEE線に沿って描いた断面図、(b)が図7(a)のFF線に沿って描いた断面図である。回路基板14と同様に図8におけるLEDダイ20も図2,5で示したLEDダイ20と同じものである。また上面反射部材71、側面反射部材71aは、図2,5で示した上面反射部材11,41と同じ材料であり、形状,配置位置が異なっている。側面蛍光部材72及び透明樹脂73も図2,5で示した側面蛍光部材12,42及び透明樹脂13,43と同じ材料であり、側面蛍光部材72の形状が異なっている。
The internal structure of the
図8に示すように、LED装置70でも図2,5で示したLED装置10,40と同様に回路基板14上にLEDダイ20がフリップチップ実装され、LEDダイ20を透明樹脂73(図2,5では透明樹脂13,43)が被覆している。図2に示したLED装置10との違いは、LED装置70において、(a)の左右の側面にのみ側面蛍光部材72があり、(b)の左右の側面を側面反射部材71aが占めていることである。
As shown in FIG. 8, in the
次に図7及び図8に基づいてLED装置70の出射光について説明する。LED装置70でも図2に示したLED装置10と同様に側面方向の配光分布が強くなる。なお図2,5で示したLED装置10,40との違いは、LED装置10,40が4つの側面から光を出射させていたのに対し、LED装置70が側面蛍光部材72を備える二つの面からだけ光を出射させることである。
Next, light emitted from the
次にLED装置70の製造方法を説明する。第1実施形態のLED装置10と同様に、まず個片化すると複数の回路基板14が得られる集合基板を準備し、この集合基板にLEDダイ20をフリップチップ実装したら、集合基板の表面と共にLEDダイ20を透明樹脂73(LED装置10では透明樹脂13)で被覆する。続いて側面反射部材71aが配置される回路基板14の辺部となる領域に所定の幅で透明樹脂73を削り、これで形成した溝に側面反射部材71aを充填し、同時に上面反射部材71を積層する。次に側面蛍光部材72が配置される回路基板14の辺部となる領域に所定の幅で上面反射部材71、側面反射部材71a及び透明樹脂73を削り、これで形成した溝に側面蛍光部材72を充填する。最後に上面反射部材71、側面反射部材71a及び側面蛍光部材72ごと集合基板
を切断し個片化したLED装置70を得る。透明樹脂73による被覆、側面反射部材71aの充填、上面反射部材71の積層、及び側面蛍光部材72の充填はスキージで良い。なお透明樹脂73、側面蛍光部材72、側面反射部材71a、及び上面反射部材71は、それぞれの部材を配置するたびに硬化若しくは半硬化させるための熱処理を行う。
Next, a method for manufacturing the
LED装置70は上面反射部材71と側面反射部材71aを一体的に形成していた。上面反射部材71と側面反射部材71aを別体とし、集合基板状態で側面反射部材71aを形成したら上面反射部材71を積層しても良い。このときシート状の反射部材を準備し、上面反射部材41としてこの反射部材を貼り付けても良い。また上面反射部材を金属層としても良い。また二つの側面からだけ光を出射させるLED装置においても第2実施形態のLED装置40のように側面蛍光部材の上部を上面反射部材で覆っても良い。この場合は、集合基板状態で先に側面蛍光部材を配置してから、側面反射部材及び上面反射部材を配置すれば良い。
In the
次に図9により複数のLED装置70を備えた本発明の第3実施形態における照明装置90を説明する。図9は照明装置90の説明図であり、(a)が断面図、(b)が平面図である。(a)の断面図は(b)のGG線に沿って描いたものである。(a)で示すように照明装置90はマザー基板92を備え、マザー基板92上に導光板91を配置している。導光板91は、マザー基板92に実装されたLED装置70の側部に配置されている。また導光板91は、下部にプリズム91aを備えている。LED装置70の側面から出射し導光板91に入射した光線L5はプリズム91aで反射し上方向に向かう。同様に光線L6は導光板91の上面で反射し、その後プリズム91aで反射し上方向に向かう。光線L5,L6は一例であり、導光板91に入射した光はプリズム91aによる反射で上方向に出射する。
Next, an illuminating
次に照明装置90の平面図(b)を説明する。照明装置90を上方から眺めると複数のLED装置70が一列に並んでいる。このとき各LED装置70は側面反射部材71a(図7参照)同士が隣接している。図中、LED装置70の左右に導光板91が配置されている。LED装置70の間、及びLED装置70と導光板91の間にはマザー基板92の表面が見える。
(第4実施形態)
Next, a plan view (b) of the
(Fourth embodiment)
第1〜3実施形態におけるLED装置10,40,70は回路基板14を備えていたが、本発明のLED装置は回路基板を備えていなくても良い。そこで図10により本発明の第4実施形態として回路基板を備えていないLED装置100を説明する。図10はLED装置100(半導体発光装置)の断面図である。なおLEDダイ20aは、図2,5,8で示したLEDダイ20に対し、LED装置100において絶縁膜24aの開口並びにp側電極25a、n側電極26aの形状が異なっている。LED装置100が回路基板を備えないことに呼応して、n側電極26aは絶縁膜24aを介してp型半導体層23積層させることにより平面サイズを大きくしている。このためp側電極25aは小型化している。底面反射部材104はシリコーン樹脂にTiO2等の反射性微粒子を混練し硬化させたものである。上面反射部材101、側面蛍光部材102、及び透明樹脂103は、図2のLED装置10における上面反射部材11、側面蛍光部材12、及び透明樹脂13と同じ材料である。
Although
LED装置100の底部には底面反射部材104が配置されている。底面反射部材104の底面はp側及びn側の電極25a,26aの底面と高さが等しい。さらに底面反射部材104の底面には外部接続電極105,106が形成され、外部接続電極105,106はp側及びn側の電極25a,26aと接続している。LEDダイ20aは透明樹脂103で被覆され、透明樹脂103に上面反射部材101が積層している。底面反射部材1
04の周辺部には側面蛍光部材102があり、側面蛍光部材102は透明樹脂103及び上面反射部材101の側部を覆っている。LED装置100の発光特性は、第1実施形態のLED装置10(図1,2参照)とほぼ等しい。
A bottom
There is a
次にLED装置100の製造方法を説明する。まず粘着シートを準備し、個片化するとLED装置100が得られるピッチで粘着シート上に複数のLEDダイ20aを配置する。このとき粘着シートの粘着層にp側及びn側の電極25a,26aを沈み込ませておく。次に粘着シートの表面と共にLEDダイ20aを透明樹脂103で被覆し、上面反射部材101を積層せたら、側面蛍光部材102が配置される領域に所定の幅で上面反射部材101と透明樹脂103を削り、これで形成した溝に側面蛍光部材102を充填する。次に粘着シートを剥がし、LEDダイ20a、上面反射部材101、側面蛍光部材102、及び透明樹脂103からなるウェハーを上下反転し、底面反射部材104を塗布する。その後、p側及びn側の電極25a,26aの底面が露出するように底面反射部材104を研磨し、メッキ法で外部接続電極105,106を形成する。最後にこのウェハーを個片化しLED装置100を得る。
Next, a method for manufacturing the
LED装置100は図1,2で示したLED装置10の回路基板14を底面反射部材104で置き換えたものに相当する。同様にして第2,3実施形態におけるLED装置40,70の回路基板14を底面反射部材104で置き換えても良い。
The
第1,2,3実施形態のLED装置10,40,70はLEDダイ20を回路基板14にフリップ実装していた。しかしながら回路基板にLEDダイを実装する方法はフリップチップ実装に限られない。例えば回路基板にLEDダイをダイボンディングし、LEDダイの電極と回路基板の電極をワイヤで接続しても良い。また回路基板はリードフレームであっても良い。
In the
10,40,70,100…LED装置(半導体発光装置)、
11,41,71,101…上面反射部材、
12,42,72,102…側面蛍光部材、
13,43,73,103…透明樹脂、
14…回路基板、
15,16,105,106…外部接続電極、
15a,16a…内部接続電極、
15b,16b…スルーホール電極、
20,20a…LEDダイ(半導体発光素子)、
21…サファイア基板、
22…n型半導体層、
23…p型半導体層、
24,24a…絶縁膜、
25,25a…p側電極、
26,26a…n側電極、
30,60,90…照明装置、
31…反射板(光学部材)、
32,65,92…マザー基板、
61,91…導光板(光学部材)、
62…導光層、
63…拡散粒子、
64…反射層、
71a…側面反射部材、
91a…プリズム、
104…底面反射部材、
L1〜L6…光線。
10, 40, 70, 100 ... LED device (semiconductor light emitting device),
11, 41, 71, 101 ... upper surface reflecting member,
12, 42, 72, 102 ... side fluorescent member,
13, 43, 73, 103 ... transparent resin,
14 ... circuit board,
15, 16, 105, 106 ... external connection electrodes,
15a, 16a ... internal connection electrodes,
15b, 16b ... through-hole electrodes,
20, 20a ... LED die (semiconductor light emitting element),
21 ... sapphire substrate,
22 ... n-type semiconductor layer,
23 ... p-type semiconductor layer,
24, 24a ... insulating film,
25, 25a ... p-side electrode,
26, 26a ... n-side electrode,
30, 60, 90 ... lighting device,
31 ... reflector (optical member),
32, 65, 92 ... Mother board,
61, 91 ... Light guide plate (optical member),
62 ... light guide layer,
63 ... Diffusion particles,
64 ... reflective layer,
71a ... side reflection member,
91a ... Prism,
104 ... bottom reflecting member,
L1 to L6: rays.
Claims (8)
前記半導体発光素子が透明樹脂で被覆され、
4つの側面に側面蛍光部材を備えるか、
又は対向する2つの側面に側面蛍光部材を備え、他の対向する2つの側面に側面反射部材を備えることを特徴とする半導体発光装置。 In a semiconductor light emitting device including an upper surface reflecting member on an upper part of a semiconductor light emitting element,
The semiconductor light emitting device is coated with a transparent resin,
It is equipped with a side fluorescent member on four sides,
Alternatively, a semiconductor light emitting device comprising a side fluorescent member on two opposing side surfaces and a side reflecting member on the other two opposing side surfaces.
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