JP2014036083A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光装置１０では、基板１１は凸部１２を有している。半導体発光素子１３は、基板１１の凸部１２に載置されている。枠体１６は、基板１１に凸部１２を囲むように設けられている。半導体発光素子１３から放出される光を吸収して光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第１透光性樹脂１７は、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆うとともに凸部１２から枠体１６まで延在している。第２透光性樹脂１８は、基板１１に半導体発光素子１３を埋め込むように設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。

従来、半導体発光装置には、窒化物半導体発光素子がリードフレームにマウント・ボンディングされ、リードフレーム上に窒化物半導体発光素子を埋め込むように蛍光体を含有する透光性樹脂が設けられているものがある。

青色光を放出する窒化物半導体発光素子と、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体を含有する透光性樹脂を用いることにより、白色光を放出する半導体発光装置が得られる。

窒化物半導体発光素子から放出された青色光は、透光性樹脂内を通過しながら一部は蛍光体に吸収されて黄色光に変換され、残りは外部に放出される。外部に放出される青色光の強度と黄色光の強度の比率は、透光性樹脂を通過する距離に依存する。通過距離が長いほど、黄色光が増加し、青色光は減少する。

その結果、この半導体発光装置では、青色光の配光特性と黄色光の配光特性が異なり、配光角度に応じて青色光の強度と黄色光の強度比が変化する。従って、見る方向による色度のバラツキが大きいという問題がある。

特開２０１０−２２６１１０号公報

方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、半導体発光装置では、基板は凸部を有している。半導体発光素子は、前記基板の前記凸部に載置されている。枠体は、前記基板に前記凸部を囲むように設けられている。前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第１透光性樹脂は、前記半導体発光素子を上面および側面に沿って覆うとともに前記凸部から前記枠体まで延在している。第２透光性樹脂は、前記基板に前記半導体発光素子を埋め込むように設けられている。

実施形態１に係る半導体発光装置を示す図。 実施形態１に係る比較例の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態１に係る半導体発光装置の色度特性を比較例の半導体発光装置の色度特性と対比して示す図。 実施形態１に係る半導体発光装置の色度特性を説明するための図。 実施形態１に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。 実施形態１に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。 実施形態１に係る別の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態１に係る別の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態１に係る別の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態２に係る半導体発光装置を示す図。 実施形態２に係る別の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態２に係る別の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態２に係る別の半導体発光装置を示す断面図。 実施形態３に係る半導体発光装置の要部を示す図。 実施形態４に係る半導体発光装置の要部を示す断面図。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本実施形態に係る半導体発光装置について図１を用いて説明する。図１は本実施形態の半導体発光装置を示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。

本実施形態の半導体発光装置は、青色光を放出する窒化物半導体発光素子を、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体を含有する透光性樹脂でコンフォーマルに覆い、窒化物半導体発光素子を透光性樹脂でモールドすることにより、白色光を放出するように構成された半導体発光装置である。

図１に示すように、本実施形態の半導体発光装置１０では、基板１１は導電性基板であり、対向して配置された矩形状の第１基板１１ａと第２基板１１ｂを有している。第１基板１１ａには、上面１１ｃから高さＨ１を有する凸部１２が設けられている。

凸部１２は傾斜した側面を有しでおり、断面は台形状である。凸部１２は半導体発光素子１３を載置する台座として機能するものである。

半導体発光素子１３は、接着剤１４を介して凸部１２に載置されている。半導体発光素子１３は、上面１３ａ側に第１および第２電極端子（図示せず）を有しており、第１電極端子がワイヤ１５ａを介して第１基板１１ａに電気的に接続され、第２電極端子がワイヤ１５ｂを介して第２基板１１ｂに電気的に接続されている。

更に、第１基板１１ａには、凸部１２を囲むように上面１１ｃから高さＨ２を有する枠体１６が設けられている。

蛍光体（図示せず）を含有する第１透光性樹脂１７は、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆うとともに凸部１２から枠体１６まで延在している。半導体発光素子１３を覆わない余剰の第１透光性樹脂１７は、凸部１２と枠体１６の間に収納されるようになっている。

第２透光性樹脂１８は、基板１１に第１透光性樹脂１７に覆われた半導体発光素子１３を埋め込むように設けられている。

以下、半導体発光装置１０について具体的に説明する。基板１１は、例えば厚さが略２００μｍで、ニッケル（Ｎｉ）メッキが施された銅板または鉄板である。凸部１２は、基板１１の一部を加工することにより形成されたもので、高さＨ１は、例えば略１００μｍである。

半導体発光素子１３は、例えば波長約４５０ｎｍの青色光を放出するＩｎＧａＮ系半導体発光素子である。半導体発光素子１３は、例えば幅が略５００μｍ、厚さＨ３が略１００μｍ乃至１５０μｍである。

半導体発光素子１３は、例えばサファイア基板に順に積層されたＮ型ＧａＮクラッド層と、ＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮ障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を含む半導体発光層と、Ｐ型ＧａＮクラッド層と、Ｐ型ＧａＮコンタクト層を有している。

半導体発光素子１３は、Ｎ型ＧａＮクラッド層を露出する切り欠き部（図示せず）を有している。Ｐ型ＧａＮコンタクト層上に第１電極（Ｐ側電極）端子が設けられている。切り欠き部に露出したＮ型ＧａＮクラッド層上に第２電極（Ｎ側電極）端子が設けられている。

第１電極端子は、例えばＰ型ＧａＮ層にオーミックコンタクト可能な金（Ａｕ）膜である。第２電極端子は、例えばＮ型ＧａＮ層にオーミックコンタクト可能なチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の積層膜である。第1電極端子はアノード端子である。第２電極端子はカソード端子である。

枠体１６は、例えば白樹脂でできている。白樹脂とは、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の無機充填材を多量に含有するエポキシ樹脂である。枠体１６は、低すぎると第１透光性樹脂１７が枠体１６を超えて外側に溢れ出し、高すぎると半導体発光素子１３から放出された光を遮光する問題が生じる。

枠体１６の高さＨ２は、凸部１２の高さＨ１以上、凸部１２の高さＨ１と半導体発光素子１３の厚さＨ３の和以下の範囲で、できるだけ小さいほうが好ましい。枠体１６の高さＨ２は、例えば略１００μｍ乃至１２０μｍ程度が適当である。

第１透光性樹脂１７は、例えば青色光および黄色光に対して透光性を有するエポキシ樹脂、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂である。第１透光性樹脂１７は、蛍光体を、例えば４０ｗｔ％乃至５０ｗｔ％程度含んでいる。

蛍光体は、例えば青色光を吸収して黄色光を放出するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体である。ＹＡＧ蛍光体は下記の一般式で表わすことができる。

（ＲＥ_１−ｘＳｍ_ｘ）_３（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ
但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥはＹおよびＧｄから選択される少なくとも１種の元素である。

第２透光性樹脂１８は直方体状で、その上面１８ａは基板１１を含む平面に略平行である。第２透光性樹脂１８は、第１透光性樹脂１７に覆われた半導体発光素子１３、およびワイヤ１５ａ、１５ｂを埋め込んでいる。第２透光性樹脂１８は、基板１１の上面１１ｃと反対の下面１１ｄを露出している。

半導体発光装置１０は、半導体発光素子１３の第１電極端子が第１基板１１ａに引き出され、第２電極端子が第２基板１１ｂに引き出されている。第１基板１１ａを電源の正極端子に接続し、第２基板１１ｂを電源の負極端子に接続すると、半導体発光素子１３に電流が流れ、青色光が放出される。

蛍光体は、放出された青色光の一部を吸収し、黄色光を放出する。蛍光体に吸収されなかった青色光と蛍光体から放出された黄色光が混合されることにより、白色光が得られる。

上述した半導体発光装置１０は、凸部１２により、基板１１の上面１１ｃと半導体発光素子１３の載置面とに段差を設けることにより、半導体発光素子１３が第１透光性樹脂１７でコンフォーマルに覆われるように構成されている。

更に、半導体発光装置１０は、半導体発光素子１３を覆わない余剰の第１透光性樹脂１７を枠体１６内に収納することにより、第１透光性樹脂１７の流出による悪影響を防止し、半導体発光装置１０の製造が容易になるように構成されている。

次に、本実施形態の半導体発光装置１０の色度特性について、比較例の半導体発光装置の色度特性と対比して説明する。まず、比較例の半導体発光装置について説明する。図２は比較例の半導体発光装置を示す断面図である。

図２に示すように、比較例の半導体発光装置２０では、半導体発光素子１３は接着剤１４を介して平坦な基板２１の上面２１ａに載置されている。蛍光体２２を含有する透光性樹脂２３は、直方体状で、基板２１に半導体発光素子１３を埋め込むように設けられている。

図３は半導体発光装置１０の色度の角度依存性を、半導体発光装置２０の色度の角度依存性と対比して示す図で、図３（ａ）は角度θと色度座標ｘの変化量ΔＣｘの関係を示す図、図３（ｂ）は角度θと色度座標ｙの変化量ΔＣｙの関係を示す図である。

図３において、実線２５は本実施形態の半導体発光装置１０の色度の角度依存性を示し、実線２６は比較例の半導体発光装置２０の色度の角度依存性を示している。角度０°は半導体発光装置を上面から見ることを示し、角度±９０°は半導体発光装置を側面から見ることを示している。

角度０°のときの色度座標を（Ｃｘ０，Ｃｙ０）、ある角度θのときの色度座標を（Ｃｘθ，Ｃｙθ）とすると、（ΔＣｘ，ΔＣｙ）＝（Ｃｘθ−Ｃｘ０，Ｃｙθ−Ｃｙ０）で表わされる。例えば、実線２６において、θ＝６０°のとき、ΔＣｘ＝０．０２５、ΔＣｙ＝０．０４５である。

これを図４に示す色度図で説明する。角度０°のときの白色光の色度座標を、例えば（０．２５、０．３５）とする。実線２６におけるθ＝６０°のときの色度座標は（０．２７５、０．３９５）になる。

青色光と黄色光の強度比が変わり、黄色光の比率が大きくなるので、色度座標（Ｃｘ、Ｃｙ）が矢印方向（黄色方向）に移動し、黄色みを帯びてくることを示している。

色度が角度依存性を示すのは、青色光が蛍光体を含有する透光性樹脂を通過する距離の違いによる。即ち、距離が長いほど青色光は蛍光体に吸収され黄色光に変換される。逆に距離が短いほど、蛍光体に吸収される量が減り、青色光のまま放出される。その結果、角度θにより、青色光と黄色光の比率が変化する。

図３に示すように、比較例の半導体発光装置２０では、正負両方向とも角度θに応じて略対称にΔＣｘ、ΔＣｙが増大する角度依存性を示している。ΔＣｘ、ΔＣｙは、角度θが略２０度から７０度までは第１の勾配Ｋ１で増加している。角度θが７０度を超えると、急激に増加している。

一方、本実施形態の半導体発光装置１０では、正負両方向とも角度θに応じて略対称にΔＣｘ、ΔＣｙが増大する角度依存性を示すことは、比較例の半導体発光装置２０と同じである。異なるのは、低角度側の勾配と、勾配が急増する角度である。

即ち、ΔＣｘ、ΔＣｙは、角度θが８０度近くまでは第１の勾配Ｋ１より小さい第２の勾配Ｋ２で増加している。第２の勾配Ｋ２は、ΔＣｘ、ΔＣｙとも第１の勾配Ｋ１に対して略１／５程度と小さい。。ΔＣｘ、ΔＣｙは、角度θが８０度を超えると急激に増加している。

これから、半導体発光装置１０の色度の角度依存性は、半導体発光装置２０の色度の角度依存性より大幅に改善されていることが確かめられた。

半導体発光装置２０では、蛍光体２２を含有する透光性樹脂２３は厚く、厚さが方向によって大きく異なるので、半導体発光素子１３から見て蛍光体２２は基板２１に垂直な方向より平行な方向に多く分布している。

その結果、半導体発光素子１３から放射される青色光は、方向によって蛍光体と当たる確率が異なっている。角度θによる青色光と黄色光の強度比の差が大きくなり、見る方向による色度のバラツキ（色割れ）が発生する。

一方、半導体発光装置１０では、半導体発光素子１３は、上面１３ａおよび側面１３ｂが第１透光性樹脂１７で薄く、略等しい厚さに覆われているので、半導体発光素子１３から見て蛍光体は周りに略均等に分布している。

その結果、半導体発光素子１３から放射される青色光は、角度に依らず蛍光体と当たる確率が略等しくなる。従って、見る方向による色度ばらつきが低減される。即ち、青色光の配光特性と黄色光の配光特性を類似させることにより、方向による色度ばらつきを低減することが可能である。

次に、半導体発光装置１０の製造方法について説明する。図５および図６は半導体発光装置１０の製造工程を順に示す断面図である。

図５（ａ）に示すように、凸部１２が設けられた基板１１を用意する。凸部１２は、例えば金型を用いて基板１１をプレスする、凸部１２となる領域をマスクして基板１１をエッチングする等により形成することができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、凸部１２を囲むように枠体１６を形成する。枠体１６は、例えば予め金型成形などで作成しておき、接着剤（図示せず）で基板１１に固定する。または、枠体１６はディスペンサを用いて液状の白樹脂を基板１１に枠状に塗布し、キュアすることにより形成することもできる。

次に、図５（ｃ）に示すように、半導体発光素子１３を、接着剤１４を介して凸部１２に載置する。ワイヤ１５ａを第１電極端子と基板１１ａにボンディングし、ワイヤ１５ｂを第２電極端子と基板１１ｂにボンディングする。

次に、図６（ａ）に示すように、ディスペンサ３０を用いて、蛍光体を含有する液状の透光性樹脂３１を半導体発光素子１３の上面１３ａに滴下する（ポッティング）。透光性樹脂３１の滴下量は、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆うのに必要な量（以下、被覆量とも記す）より十分多めに設定して差し支えない。

透光性樹脂３１は、破線で示すように、半導体発光素子１３の上面１３ａを凸状に覆い、半導体発光素子１３の側面１３ｂを裾引き状に覆う。半導体発光素子１３を覆わない余剰の透光性樹脂３１は、凸部１２の傾斜面を滑り落ちて枠体１６に到り、凸部１２と枠体１６の間に貯留される。

被覆量は、透光性樹脂３１の自重と粘性、塗布する面との摩擦等のバランスに依存する。凸部１２と枠体１６の間に貯留可能な量は、枠体１６の高さＨ２、凸部１２と枠体１６との距離Ｌ１に依存する。

従って、透光性樹脂３１の滴下量は、被覆量以上、被覆量と貯留可能な量との和以下であれはよい。これにより、透光性樹脂３１の滴下量の設定が容易になるだけでなく、滴下量の多寡に係らず、再現性良く半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆うことが可能になる。

次に、図６（ｂ）に示すように、滴下された透光性樹脂３１を所定の温度でキュアする。これにより、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆い、凸部１２から枠体１６まで延在する第１透光性樹脂１７が得られる。

次に、図６（ｃ）に示すように、半導体発光素子１３を収納可能な箱状の凹部を有する金型（図示せず）にディスペンサー（図示せず）を用いて液状の透光性樹脂（図示せず）、例えばエポキシ樹脂を注入する。基板１１を反転して、半導体発光素子１３を金型の凹部に収納し、エポキシ樹脂を所定の温度でキュアする。

次に、キュアされたエポキシ樹脂を金型から引き抜く。これにより、基板１１上に半導体発光素子１３を埋め込むように設けられた第２透光性樹脂１８が得られる。第２透光性樹脂１８は、基板１１を含む平面に略平行な上面１８ａを有し、基板１１の下面１１ｄを露出している。これにより、図１に示す半導体発光装置１０が得られる。

以上説明したように、本実施形態では、基板１１に凸部１２と、凸部１２を囲む枠体１６を設けている。凸部１２に半導体発光素子１３を載置し、ポッティングにより半導体発光素子１３に蛍光体を含有する透光性樹脂３１を滴下し、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆い、凸部１２から枠体１６まで延在する第１透光性樹脂１７を設けている。

その結果、半導体発光素子１３からの青色光の配光特性と、蛍光体を含有する第１透光性樹脂１７からの黄色光の配光特性を類似させることができる。従って、方向による色度のバラツキの少ない半導体発光装置が得られる。

なお、半導体発光素子１３を覆わない余剰の透光性樹脂３１は、凸部１２と枠体１６の間に貯留され、ワイヤ１５ａ、１５ｂと接していない。そのため、透光性樹脂３１のキュア時にワイヤ１５ａ、１５ｂが樹脂応力を受けて変形し、あるいは断線するトラブルは生じない。

更に、第１透光性樹脂１７（キュアされた透光性樹脂３１）が基板１１と第２透光性樹脂１８の間に挟まれて、基板１１と第２透光性樹脂１８の密着性を低下させるトラブルは生じない。

ここでは、凸部１２に１個の半導体発光素子１３が載置されている場合について説明したが、凸部１２に載置される半導体発光素子の数には特に制限はない。半導体発光素子１３は、複数の半導体発光素子の集合体であっても構わない。

複数の半導体発光素子を載置することにより、方向による色度のバラツキが少なく、且つ光出力の高いＣＯＢ（Chip On Board）タイプの半導体発光装置が得られる。

なお、凸部１２に載置される半導体発光素子の数が多すぎると、隣接する半導体発光素子間に第１透光性樹脂１７が滞留する恐れがある。その場合は、凸部１２を複数設けても構わない。枠体１６は複数の凸部１２を囲んでいれば良い。

蛍光体がＹＡＧ蛍光体である場合について説明したが、蛍光体の種類は特に限定されない。蛍光体は、例えばサイアロン系の赤色蛍光体、またはサイアロン系の緑色蛍光体等でも構わない。また、蛍光体は、互いに異なる波長の光を放出する複数の蛍光体の混合体であっても構わない。

青色光をベースとして、黄色光、赤色光、緑色光を適宜混合することにより、方向による色度のバラツキが少なく、且つ中間色の光を放出する半導体発光装置が得られる。

第２透光性樹脂１８がクリア樹脂である場合について説明したが、半導体発光素子１３から放出される光および蛍光体から放出される光を拡散する拡散剤を含有するスモーク樹脂であっても構わない。拡散剤としては、シリカ（ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等がある。方向による色度のバラツキが少なく、且つ拡散光を放出する半導体発光装置が得られる。

半導体発光装置１０は、第２透光性樹脂１８が直方体状で、上面方向および側面方向に光を放出する場合について説明したが、一方向に集光された光を放出するようにしても良い。方向による色度のバラツキが少なく、且つ指向性の高い光を放出する半導体発光装置が得られる。

図７および図８は、一方向に集光された光を放出する半導体発光装置を示す断面図である。図７に示すように、半導体発光装置４０では、基板１１の外周部にケース４１が設けられている。ケース４１は、基板１１側から半導体発光素子１３側に向かって末広がり状の開口を有する、所謂スリ鉢状のケースである。

半導体発光素子１３は、ケース４１の開口の底部に配置されている。枠体１６は液状の透光性樹脂３１が流出してケース４１の傾斜面４１ａを這い上がるのを防止している。

第２透光性樹脂１８は、ポッティングによりケース４１の開口内に充填されている。ケース４１は、基板１１の下面１１ｄを露出している。ケース４１は、例えば遮光性樹脂、セラミックスなどで出来ている。

半導体発光素子１３の側面１３ｂから放射され、ケース４１に入射した光４２の多くは、傾斜面４１ａで反射され、一方向に集光される。

図８に示すように、半導体発光装置５０は、ドーム状の凸部５１ａを有する第２透光性樹脂５１を有している。ドーム状の凸部５１ａはレンズとして機能する。半導体発光素子１３から放射され、ドーム状の凸部５１ａに向かう光５２は、ドーム状の凸部５１ａで屈折され、一方向に集光される。

なお、半導体発光装置５０では、基板の凸部がサブマウント基板５３である場合を示している。サブマウント基板５３は、平坦な基板５４に接着剤（図示せず）によりマウントされている。

サブマウント基板５３には、種々のものが利用できる。絶縁性基板では、例えば熱伝導性の良いアルミナセラミックス基板がある。導電性基板では、例えばシリコン基板または金属基板がある。

更に、半導体発光装置５０は、ＥＳＤ（Electro Static Discharge）から半導体発光素子１３を保護するために保護ダイオードを内蔵する場合がある。その場合は、保護ダイオードをサブマウント基板５３として利用することもできる。保護ダイオードは、例えばツェナーダイオードである。

図７および図８は半導体発光装置のパッケージの一例を示すものであり、その他の種々のパッケージを用いることができる。

余剰の透光性樹脂３１を貯留するために枠体１６を用いた場合について説明したが、透光性樹脂３１を実質的に貯留できれば良く、その他の構成も可能である。図９は凸部１２の周りに凹凸部が設けられた基板を有する半導体発光装置を示す断面図である。

図９に示すように、半導体発光装置６０では、基板１１ａに凸部１２を囲むように凹凸部６１が設けられている。凹凸部６１は凸部１２の外周に接触している。凹凸部６１は凸部１２から流れ落ちた透光性樹脂３１をトラップするので、透光性樹脂３１が外側へ無用に流出するのを防止することが可能である。

凹凸部６１は、プレス、エッチング、サンドブラスト、カッティングなどの方法で、基板１１の凸部１２の周りの領域を粗面化することにより形成できる。凹凸部６１の深さＤ１は、凸部１２の高さＨ１より十分に小さい。

そのため、凹凸部６１は、枠体１６に比べて透光性樹脂３１の貯留可能な量が少ない。半導体発光装置６０は、半導体発光素子１３が比較的小型で、透光性樹脂３１の滴下量が少ない場合に適している。

半導体発光素子１３が上面１３ａ側に第１および第２電極端子を有する場合について説明したが、上下通電型の半導体発光素子でも構わない。また、フリップチップとしても構わない。

半導体発光素子が上下通電型の半導体発光素子場合、第１または第２電極端子のうち一方の電極端子が半導体発光素子の上面１３ａに設けられ、他方の電極端子が半導体発光素子の下面に設けられる。

半導体発光素子は、導電性の接着剤により凸部１２にマウントされるので、一方のワイヤが不要になる利点がある。上下通電型の半導体発光素子としては、ＧａＮ基板またはＳｉＣ基板に形成された半導体発光素子などがある。

基板１１が矩形状の金属板である場合について説明したが、リードフレームでも構わない。基板がリードフレームの場合、リードフレームを樹脂でモールドすることにより、ＰＬＣＣ（Plastic Lead Chip Carrier）タイプの半導体発光装置が得られる。

枠体１６が白樹脂である場合について説明したが、透光性樹脂とすることも可能である。枠体が透光性樹脂の場合、半導体発光素子１３から放出された光を遮らないので、原理的に枠体の高さＨ２の上限は特にない。

半導体発光装置は、青色光を波長変換して白色光を放出する場合について説明しだが、紫外光を放出する半導体発光素子を用いて紫外光を波長変換して白色光を放出するように構成することも可能である。

（実施形態２）
本実施形態に係る半導体発光装置について、図１０を用いて説明する。図１０は本実施形態の半導体発光装置を示す図で、図１０（ａ）はその平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。

本実施形態において、上記実施形態１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、基板に閉路状の凹部を設けたことにある。

即ち、図１０に示すように、本実施形態の半導体発光装置７０では、基板７１の第１の基板７１ａにおいて上面７１ｃに閉路状の凹部７２が設けられている。凹部７２は、例えば額縁状のトレンチである。凹部７２は、基板７１をプレスまたはエッチングすることにより形成することができる。

半導体発光素子１３は、凹部７２に囲まれた領域７１ｅに接着剤１４を介して載置されている。

蛍光体（図示せず）を含有する第１透光性樹脂７３は、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆っている。半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆った第１透光性樹脂７３は、領域７１ｅから凹部７２内に延在している。

即ち、半導体発光素子１３を覆わない余剰の第１透光性樹脂７３は、凹部７２内に貯留されるようになっている。

凹部７２の幅Ｗ１と深さＨ４の積は、例えば図６に示す凸部１２と枠体１６との距離Ｌ１と枠体１６の高さＨ２との積に略等しく設定されている。即ち、凹部７２による液状の透光性樹脂３１の貯留可能な量と図６に示す枠体１６による貯留可能な量が略等しくなるように設定されている。

上述した半導体発光装置７０は、基板７１の凹部７２に囲まれた領域７１ｅに半導体発光素子１３を載置し、余剰の透光性樹脂３１を凹部７２内に貯留することにより、第１透光性樹脂７３が半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆うように構成されている。

これにより、方向による色度のバラツキが低減されるとともに、第１透光性樹脂７３の流出が防止される。また、半導体発光装置７０は、図１に示す半導体発光装置１０に比べて凸部１２の高さＨ１分だけ小型化することが可能である。

なお、半導体装置７０の製造工程は、図５および図６に示す製造工程と同様であり、その説明は省略する。

以上説明したように、本実施形態では、基板７１に凹部７２を設け、余剰の第１透光性樹脂７３を凹部７２に貯留しているので、方向による色度のバラツキが低減されるだけでなく、図１に示す半導体発光装置１０に比べて小型化することができる利点がある。

本実施形態においても、半導体発光装置７０を一方向に集光された光を放出する半導体発光装置とすることができる。図１１および図１２は、一方向に集光された光を放出する半導体発光装置を示す断面図である。

図１１に示すように、半導体発光装置８０は、図７に示す半導体発光装置４０と同様に、反射板として機能するすり鉢状の開口を有するケース４１を有している。

図１２に示すように、半導体発光装置９０は、図８に示す半導体発光装置５０と同様に、集光レンズとして機能するドーム状の凸部５１ａを有する第２透光性樹脂５１を有している。図８に示す半導体発光装置５０に比べて小型化することができる利点がある。

また、本実施形態は、凹部７２と図１に示す凸部１２を組み合わせることも可能である。図１３は凸部と凸部を囲む凹部を有する半導体発光装置を示す断面図である。

図１３に示すように、半導体発光装置１００では、基板１０１は凸部１２と、凸部１２を囲む凹部７２を有している。半導体発光素子１３は、接着剤１４を介して凸部１２に載置されている。

蛍光体（図示せず）を含有する第１透光性樹脂１０２は、半導体発光素子１３を上面１３ａおよび側面１３ｂに沿って覆っている。余剰の第１透光性樹脂１０２は、凸部１２の傾斜した側面から凹部７２内に延在している。

凸部１２の高さＨ１と凹部７２の深さＨ４の和で表わされる落差（Ｈ１＋Ｈ４）が大きくなるので、図６に示す液状の透光性樹脂３１が凹部７２内に流れ落ちる力は大きくなる。これにより、半導体発光素子１３の側面１３ｂを覆う第１透光性樹脂１０２の裾引き形状を改善することが可能である。

従って、半導体発光素子１３の上面１３ａを覆う第１透光性樹脂１０２の厚さと半導体発光素子１３の即面１３ｂを覆う第１透光性樹脂１０２の厚さの均一性が向上することが期待される。

（実施形態３）
本実施形態に係る半導体発光装置について、図１４を用いて説明する。図１４は本実施形態の半導体発光装置の要部を示す図で、図１４（ａ）はその斜視図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。

本実施形態において、上記実施形態１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、半導体発光素子の上面に蛍光体を含有する液状の透光性樹脂が流れやすい領域と流れにくい領域を交互に設けたことにある。

即ち、図１４（ａ）に示すように、半導体発光素子１１０は、上面１１０ａに格子状の第１の領域１１１と、第１の領域１１１に囲まれた第２の領域１１２を有している。第１の領域１１１は液状の透光性樹脂が流れやすい領域であり、第２の領域１１２は液状の透光性樹脂が流れにくい領域である。

第１の領域１１１と第２の領域１１２は、例えば表面粗さの異なる領域である。第１の領域１１１は平滑面であり、第２の領域１１２は荒れた面である。平滑な面は荒れた面より摩擦が小さいので、液状の透光性樹脂は流れやすくなる。

第１の領域１１１と第２の領域１１２の表面粗さが同じ場合、半導体発光素子に液状の透光性樹脂をポッティングすると、液状の透光性樹脂は表面張力により丸まり、半導体発光素子の中央部で厚く周辺で薄い凸状になる。

その結果、液状の透光性樹脂の中央部を目的の厚さにすると、周辺部が目的の厚さより薄くなる。液状の透光性樹脂の周辺部の厚さを目的の厚さにすると、中央部が目的の厚さより厚くなる。従って、ポッティングでは半導体発光素子の上面の第１透光性樹脂の厚さを均一にするのには限界がある。

一方、図１４（ｂ）に示すように、半導体発光素子１１０に液状の透光性樹脂をポッティングすると、液状の透光性樹脂は流れやすい第１の領域１１１から流れにくい第２の領域１１２に集まる。即ち、第２の領域１１２毎に小さい凸状の透光性樹脂が形成される。

液状の透光性樹脂の滴下量が増えて第２の領域１１２の透光性樹脂が大きくなると、隣接する透光性樹脂同士が引き合い、合体して潰れる。その結果、液状の透光性樹脂の中央部と周辺部の厚さがそろってくるので、ポッティングでも半導体発光素子１１０の上面１１０ａの第１透光性樹脂１１３の厚さの均一性を向上させることが可能である。

第１の領域１１１および第２の領域１１２は、例えば以下のようである。半導体発光素子１１０の上面１１０ａがＰ型ＧａＮコンタクト層で、Ｐ型ＧａＮコンタクト層上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜が設けられている場合、第１の領域１１１はＩＴＯ膜の表面であり、第２の領域１１２はＩＴＯ膜にエッチングなどにより形成された凹凸面である。

また、半導体発光素子１１０の上面１１０ａがＮ型ＧａＮ層の場合、第１の領域１１１ はＮ型ＧａＮ層の表面であり、第２の領域１１２はＮ型ＧａＮ層にエッチングなどにより形成された凹凸面である。

以上説明したように、本実施形態では、半導体発光素子１１０は、上面１１０ａに液状の透光性樹脂が流れやすい第１の領域１１１と、液状の透光性樹脂が流れにくい第２の領域１１２が交互に設けられている。その結果、半導体発光素子１１０の上面１１０の第１透光性樹脂１１３の厚さの均一性が向上する利点がある。

ここでは、第１の領域１１１が格子状である場合について説明したが、第１の領域１１１と第２の領域１１２が交互に配置されていれば良く、その形状は特に限定されない。

（実施形態４）
本実施形態に係る半導体発光装置について、図１５を用いて説明する。図１５は本実施形態の半導体発光装置の要部を示す断面図である。

本実施形態において、上記実施形態１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、半導体発光素子の基板と反対側のサイズが基板側のサイズより小さいことにある。

即ち、図１５（ａ）に示すように、本実施形態の半導体発光素子１２１は基板１１と反対側である上面１２１ａのサイズＷ２が基板１１側である下面１２１ｃのサイズＷ３より小さく、断面が台形状である。

半導体発光素子の上面と側面が交差する角度が直角または鋭角の場合、半導体発光素子を覆う第１透光性樹脂は角部で薄くなりやすい。そのため、半導体発光素子を覆う第１透光性樹脂の膜厚が不均一になる要因になっていた。

一方、半導体発光素子１２１では、上面１２１ａと側面１２１ｂが交差する角度が鈍角なので、角部で半導体発光素子１２１を覆う第１透光性樹脂１２２が薄くなりにくい。更に、側面１２１ｂが傾斜しているので、側面１２１ｂを覆う第１透光性樹脂１２２の裾引き形状が改善されやすくなる。従って、半導体発光素子１２１を覆う第１透光性樹脂１２２の膜厚の均一性を向上させることが可能である。

なお、断面が台形状の半導体発光素子１２１は、断面がＶ字型のブレートを用いてサファイア基板をカットすることにより形成できる。

以上説明したように、本実施形態では、半導体発光素子１２１の上面１２１ａのサイズＷ２を下面１２１ｃのサイズＷ３より小さくしている。その結果、半導体発光素子１２１を覆う第１透光性樹脂１２２が角部で薄くなるのを防止し、第１透光性樹脂１２２の膜厚の均一性を向上させることができる利点がある。

ここでは、上面１２１ａのサイズＷ２が下面１２１ｃのサイズＷ３より小さい半導体発光素子が、四角錐台状である場合について説明したが、特に限定されずその他の形状でも構わない。

図１５（ｂ）は面取りされた半導体発光素子を示す断面図である。図１５（ｂ）に示すように、半導体発光素子１２３は、上面１２３ａ側の辺が丸く面取りされている。半導体発光素子１２３を覆う第１透光性樹脂１２４が角部で薄くなるのが防止される。また、面取りはテーパとすることもできる。

図１５（ｃ）はステップを有する半導体発光素子を示す断面図である。図１５（ｃ）に示すように、半導体発光素子１２５は、上面１２５ａ側にステップを有している。半導体発光素子１２５を覆う第１透光性樹脂１２６が角部で薄くなるのが防止される。ステップ数を多くするほど、図１５（ａ）に示す半導体発光素子１２１に近づく。

上面１２５ａ側にステップを有する半導体発光素子１２５は、サファイア基板を厚いブレードでハーフカットした後、薄いブレードでフルカットすることにより形成できる。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

なお、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 前記基板は、導電性板またはリードフレームである請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

（付記２） 前記半導体発光素子は、窒化物半導体発光素子である請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

（付記３） 前記半導体発光素子は、前記上面に液状の透光性樹脂が流れやすい第１の領域と、前記液状の透光性樹脂が流れにくい第２の領域が交互に設けられている請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

（付記４） 前記第１の領域の荒さは、前記第２の領域の荒さより小さいことを特徴とする付記３に記載の半導体発光装置。

（付記５） 前記半導体発光素子は、前記基板と反対側のサイズが前記基板側のサイズより大きい請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

（付記６） 前記枠体は、白樹脂または透光性樹脂である請求項１に記載の半導体発光装置。

（付記７） 前記第２透光性樹脂は、直方体状またはドーム状である請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

（付記８） 前記基板の外周部に設けられ、前記基板側から前記半導体発光素子側に向かって末広がり状の開口を有するケースを具備し、
前期半導体発光素子は前記開口の底部に配置され、前記第２透光性樹脂は前記開口内に充填されている請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

（付記９） 前記基板の前記凹部に囲まれた領域に凸部が設けられ、前記半導体発光素子は前記凸部に載置されている請求項２に記載の半導体発光装置。

１０、２０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ 半導体発光装置
１１、２１、５４、７１、１０１ 基板
１２ 凸部
１３、１１０、１２１、１２３、１２４ 半導体発光素子
１４ 接着剤
１５ａ、１５ｂ ワイヤ
１６ 枠体
１７、７３、１０２、１１３、１２２、１２４、１２６ 第１透光性樹脂
１８、５１ 第２透光性樹脂
２２ 蛍光体
２３、３１ 透光性樹脂
３０ ディスペンサ
４１ ケース
４２、５２ 光
５３ サブマウント基板
６１ 凹凸部
７２ 凹部
１１１ 第１の領域
１１２ 第２の領域

Claims (7)

1. 凸部を有する基板と、
   前記基板の前記凸部に載置された半導体発光素子と、
   前記基板に前記凸部を囲むように設けられた枠体と、
   前記半導体発光素子を上面および側面に沿って覆うとともに前記凸部から前記枠体まで延在し、前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第１透光性樹脂と、
   前記基板に前記半導体発光素子を埋め込むように設けられた第２透光性樹脂と、
   を具備することを特徴とする半導体発光装置。
2. 閉路状の凹部を有する基板と、
   前記基板の前記凹部に囲まれた領域に載置された半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子を上面および側面に沿って覆うとともに、前記凹部内に延在し、前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長い波長の光を放出する蛍光体を含有する第１透光性樹脂と、
   前記基板に前記半導体発光素子を埋め込むように設けられた第２透光性樹脂と、
   を具備することを特徴とする半導体発光装置。
3. 前記凸部は、前記基板に載置されたサブマウント基板であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
4. 前記第１透光性樹脂は、前記半導体発光素子の上部と前記半導体発光素子の周辺とで段差を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
5. 前記半導体発光素子は、複数の半導体発光素子の集合体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
6. 前記第１透光性樹脂は、前記半導体発光素子から放出される光を吸収して前記光の波長より長く、互いに異なる波長の光を放出する複数の蛍光体を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
7. 前記第２透光性樹脂は、前記半導体発光素子から放出される光および前記蛍光体から放出される光を拡散する拡散剤を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。

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