JP2924961B1 - 半導体発光装置及びその製法 - Google Patents

半導体発光装置及びその製法

Info

Publication number
JP2924961B1
JP2924961B1 JP10006423A JP642398A JP2924961B1 JP 2924961 B1 JP2924961 B1 JP 2924961B1 JP 10006423 A JP10006423 A JP 10006423A JP 642398 A JP642398 A JP 642398A JP 2924961 B1 JP2924961 B1 JP 2924961B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
semiconductor light
emitting device
glass layer
emitting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10006423A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11204838A (ja
Inventor
武志 佐野
Original Assignee
サンケン電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by サンケン電気株式会社 filed Critical サンケン電気株式会社
Priority to JP10006423A priority Critical patent/JP2924961B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2924961B1 publication Critical patent/JP2924961B1/ja
Publication of JPH11204838A publication Critical patent/JPH11204838A/ja
Application status is Expired - Fee Related legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item

Abstract

【要約】 【課題】 半導体発光装置の耐環境性及び耐紫外線性を
改善する。 【解決手段】 一対の配線導体(3、4)と、一対の配
線導体(3、4)の一方の端部に固着された半導体発光
素子(2)と、半導体発光素子(2)を被覆する光透過
性の絶縁物封止体とを備えた半導体発光装置において、
ガラス層(10)により絶縁物封止体を構成する。半導
体発光素子(2)から照射される光に対して光透過性を
有し且つ半導体発光素子(2)から照射される光を吸収
して他の発光波長に変換する蛍光物質(10a)をガラ
ス層(10)中に混入させる。半導体発光素子(2)の
発光をガラス層(10)中の蛍光物質(10a)によっ
て所望の発光波長に変換し、半導体発光素子(2)を包
囲するガラス層(10)を通して外部に放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード装
置、特に半導体発光素子から照射される光を波長変換し
て外部に放出する半導体発光装置に関する。

【0002】

【従来の技術】図5は、発光ダイオードチップから照射
される光の波長を蛍光体によって変換する従来の発光ダ
イオード装置の断面図を示す。図5に示す発光ダイオー
ド装置(1)では、カソード側のリードとしての配線導
体(3)のカップ部(3a)の底面(3b)に発光ダイ
オードチップ(2)が固着され、ボンディングワイヤ
(5)により発光ダイオードチップ(2)のカソード電
極はカソード側の配線導体(3)の上端部(9a)に接
続される。また、発光ダイオードチップ(2)のアノー
ド電極はボンディングワイヤ(6)によりアノード側の
リードとしての配線導体(4)の上端部(9b)に接続
される。カップ部(3a)に固着された発光ダイオード
チップ(2)は、カップ部(3a)内に充填され且つ蛍
光物質が混入された光透過性の保護樹脂(7)により被
覆される。発光ダイオードチップ(2)、カソード側の
配線導体(3)のカップ部(3a)及び上端部(9
a)、アノード側の配線導体(4)の上端部(9b)、
ボンディングワイヤ(5、6)は、更に光透過性の封止
樹脂(8)内に封入される。

【0003】発光ダイオード装置(1)のカソード側の
配線導体(3)とアノード側の配線導体(4)との間に
電圧を印加し、発光ダイオードチップ(2)に通電する
と、発光ダイオードチップ(2)から照射される光は、
保護樹脂(7)内を通り配線導体(3)のカップ部(3
a)の側壁(3c)で反射した後に、透明な封止樹脂
(8)を通り発光ダイオード装置(1)の外部に放出さ
れる。また、発光ダイオードチップ(2)の上面から放
射されてカップ部(3a)の側壁(3c)で反射されず
に直接に保護樹脂(7)及び封止樹脂(8)を通って発
光ダイオード装置(1)の外部に放出される光もある。
封止樹脂(8)の先端にはレンズ部(8a)が形成さ
れ、封止樹脂(8)内を通過する光は、レンズ部(8
a)によって集光されて指向性が高められる。発光ダイ
オードチップ(2)の発光時に、発光ダイオードチップ
(2)から照射される光は保護樹脂(7)内に混入され
た蛍光物質によって異なる波長に変換されて放出され
る。この結果、発光ダイオードチップ(2)から照射さ
れた光とは異なる波長の光が発光ダイオード装置(1)
から放出される。

【0004】複数の発光ダイオード装置(1)が互いに
隣接して配置されるとき、通電され且つ点灯された発光
ダイオード装置(1)からの放射光によって隣接する他
の発光ダイオード装置(1)の保護樹脂(7)中の蛍光
体が励起されて、非通電時でも、あたかも点灯している
ように見える不具合(偽灯)が生じるおそれがある。保
護樹脂(7)がカップ部(3a)の上端部(9a)より
上方に突出しないように保護樹脂(7)の充填量を調整
すると、保護樹脂(7)により光の波長変換を行いつつ
外部光による偽灯も防止できる。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】蛍光体を含有する保護
樹脂(7)で発光ダイオードチップ(2)を包囲し、更
に全体を封止樹脂(8)で包囲する従来の発光ダイオー
ド装置(1)では、実用上種々の問題が生ずる。第1
に、保護樹脂(7)及び封止樹脂(8)の耐環境性が必
ずしも十分でないとき、保護樹脂(7)に配合できる蛍
光体が特定の種類に限定される。即ち、一般に樹脂は水
分を透過し、高湿度の雰囲気中に放置されると、時間の
経過と共に樹脂の内部に水分が浸透する。この場合、侵
入する水分によって分解又は変質して光波長変換機能が
低下し又は消失する耐湿性の悪い蛍光体もある。例え
ば、水分によって加水分解する公知の代表的な硫化カル
シウム系の蛍光体は従来の発光ダイオード装置(1)に
使用できない。

【0006】また、水分のみならずナトリウム又は塩素
等の不純物イオンも樹脂を透過し、発光ダイオードチッ
プに有害な影響を与える。従って、清浄な環境で製造さ
れた発光ダイオード装置(1)でも、不純物イオンを含
む雰囲気中に放置すると、不純物イオンが樹脂の内部に
次第に浸透して発光ダイオードチップ(2)の電気的特
性が劣化する難点がある。特に、重大な問題は、有害不
純物イオンが遊離する化学的に不安定な有機蛍光体も少
なくない点である。従って、従来の発光ダイオード装置
(1)では、この種の有機蛍光体を使用することができ
ない。

【0007】次に、発光ダイオードチップ(2)から発
生する紫外線成分によって被覆樹脂及び蛍光体が劣化す
る問題がある。一般に、炭素、水素、酸素、窒素等の元
素が網目状に結合した有機高分子化合物によって構成さ
れる保護樹脂(7)及び封止樹脂(8)は、紫外線が照
射されると、有機高分子の繋ぎ目が切断され、各種の光
学的特性及び化学的特性が劣化することが知られてい
る。例えばGaN(窒化ガリウム)の青色発光ダイオー
ドチップは、可視光成分以外にも波長380nm以下の
紫外波長域に発光成分を持つため、被覆樹脂は光強度の
強い発光ダイオードチップの周囲から次第に黄変し、着
色現象が発生する。このため、発光ダイオードチップが
発した可視光は着色部で吸収され減衰する。更に、被覆
樹脂の劣化に伴って耐湿性が低下すると共にイオン透過
性が増大するため、発光ダイオードチップ自体も劣化
し、その結果、発光ダイオード装置(1)の発光強度は
相乗的に低減する。

【0008】また、被覆樹脂と同様に、紫外線によって
劣化する蛍光体もある。例えば、硫化亜鉛系の蛍光体は
放射線や紫外線によって光分解を起こし亜鉛が遊離する
いわゆる「黒化」現象を起こすことが知られている。被
覆樹脂中の蛍光体が光分解を生ずると、発光ダイオード
装置(1)の発光強度は著しく低下する。

【0009】紫外線による被覆樹脂及び蛍光体の劣化を
防止するため、被覆樹脂中に紫外線吸収物質を混入する
方法も考えられるが、可視光成分自体を吸収せず、被覆
樹脂本来の特性に悪影響を与えない紫外線吸収物質を慎
重に選定しなければならない。また、紫外線吸収物質を
採用する際に、付加的に使用する材料及び作業工程が増
加するので、製品価格が上昇する難点がある。

【0010】更に、紫外線を発する紫外線発光ダイオー
ドチップを使用できないため、蛍光体の材料選択と発光
ダイオード装置の発光特性が大きな制限を受けることが
第三の問題である。蛍光ランプ又は水銀ランプに使用す
る紫外線で励起される紫外線用の蛍光体は、古くから開
発・改良が行われた結果、現在では様々な発光波長分布
を持つ安価で光変換効率の高い数多くの蛍光体が実用化
されている。紫外線発光ダイオードチップと紫外線用の
蛍光体を組み合わせると、一層明るく且つ変化に富む色
調の発光ダイオード装置が得られると予想される。しか
しながら、紫外線により樹脂が劣化する従来の発光ダイ
オード装置では、紫外線発光ダイオードチップを使用で
きず、優れた蛍光体を利用できない。

【0011】第四の問題は、耐熱性が低い被覆樹脂が黄
変・着色するため、発光ダイオードチップから照射され
た光が被覆樹脂を通過する際に減衰する点にある。例え
ば順方向電圧が高いGaN(窒化ガリウム)の青色発光
ダイオードチップは、比較的低い順方向電流でも電力損
失が大きく、作動時にチップ温度はかなり上昇する。一
般に、樹脂は高温に加熱されると次第に劣化して黄変・
着色を起こすことが知られている。従ってGaNの発光
ダイオードチップを従来の発光ダイオード装置に用いる
と、高温の発光ダイオードチップと接する部分から樹脂
が次第に黄変・着色するため、発光ダイオード装置
(1)の外観品質と発光強度は次第に低下する。このよ
うに、従来の発光ダイオード装置では、蛍光体を樹脂中
に配合すると前記問題が生じ、このため選択する材料種
類の減少、信頼性の低下、光変換機能の不完全性、製品
価格の上昇を招来する原因となる。

【0012】本発明は、耐環境性及び耐紫外線性を有す
る半導体発光装置を提供することを目的とする。

【0013】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
装置は、一対の配線導体(3、4)と、一対の配線導体
(3、4)の一方の端部に固着された半導体発光素子
(2)と、半導体発光素子(2)を被覆する光透過性の
ガラス層(10)とを備えている。ガラス層(10)
は、半導体発光素子(2)から照射される光に対して光
透過性を有し且つ半導体発光素子(2)から照射される
光を吸収して他の発光波長に変換する蛍光物質(10
a)を含み且つ金属アルコキシド(例えば、テトラメト
キシシラン、テトラエトキシシラン等)又はセラミック
前駆体ポリマー(例えば、ペルヒドロポリシラザン等)
から成るガラス材料を焼成して形成されると共に、半導
体発光素子(2)及び配線導体(3、4)と強固に密着
する。半導体発光素子(2)の発光をガラス層(10)
中の蛍光物質(10a)によって所望の発光波長に変換
し、半導体発光素子(2)を包囲するガラス層(10)
を通して外部に放出させる。

【0014】金属アルコキシドから成る塗布型ガラス材
料又はセラミック前駆体ポリマーから成る塗布型ガラス
材料は、半導体発光素子(2)の融点よりも低い温度で
ある150℃前後で焼成可能であり、低温領域でのガラ
ス層の形成が可能である。これらの塗布型ガラス材料は
通常は液状であるが、空気中又は酸素雰囲気中で加熱す
ると、成分の分解又は酸素の吸収によりSiO2(酸化
珪素)のシロキサン(siloxane)結合を主体とした透明
な固形ガラス層を生成する。これらのガラス材料に蛍光
物質(10a)粉末を混合して半導体発光素子(2)の
周囲に塗布すれば、光変換作用を発揮する蛍光物質(1
0a)含有ガラス層(10)を形成することができる。

【0015】形成されたガラス層(10)は、光変換作
用のみならず、下記の優れた特性を備えている。 [1] 耐湿性に優れ、内部に水分を浸透させず、半導体
発光素子(2)及び蛍光物質(10a)を劣化させな
い。 [2] 有害イオンの浸透を防ぐイオンバリア効果が高い
ため、半導体発光装置の外部や蛍光物質(10a)から
の有害イオンで半導体発光素子(2)を劣化させない。 [3] 紫外線耐性に優れ、高温環境下又は紫外線発光下
でも黄変・着色を起こさず、半導体発光素子(2)の発
光を減衰させない。 [4] ガラス中の珪素原子が金属又はセラミックの表面
酸化物層の酸素原子と強固に結合するので、半導体発光
素子(2)、配線導体(3、4)又は酸化物系無機蛍光
物質(10a)との密着性がよい。 [5] 配線導体(3、4)のカップ部(3a)内全体に
塗布した塗布型ガラス材料が固化する時、添加した蛍光
物質(10a)粉末が核となるので、厚塗りをしてもク
ラックが生じにくい。このように、ガラス層(10)を
使用することにより従来の半導体発光装置の種々の弱点
を克服でき、安価で信頼性の高い、蛍光物質(10a)
による波長変換機能を有する半導体発光装置を得ること
ができる。

【0016】本発明の実施の形態では、半導体発光素子
(2)の上面に形成された電極(2a、2b)と一対の
配線導体(3、4)とはボンディングワイヤ(5、6)
により電気的に接続され、半導体発光素子(2)、電極
(2a、2b)及び電極(2a、2b)に接続されたボ
ンディングワイヤ(5、6)の端部をガラス層(10)
により被覆する。一対の配線導体(3、4)の一方の端
部にカップ部(3a)が形成され、半導体発光素子
(2)はカップ部(3a)の底部(3b)に固着され
る。絶縁性基板(11)を備えた半導体発光装置の場
合、絶縁性基板(11)の一方の主面にカップ部(3
a)を形成し、絶縁性基板(11)の一方の主面に沿っ
て互いに反対方向に延びる一対の配線導体(3、4)を
形成し、カップ部(3a)の底部(3b)にて一対の配
線導体(3、4)の一方に半導体発光素子(2)を固着
する。この場合、配線導体(3、4)は絶縁性基板(1
1)の一方の主面から側面に沿って他方の主面に延び
る。

【0017】ガラス層(10)はカップ部(3a)の上
端部(3d)から突出しない。ガラス層(10)は更に
封止樹脂(8)により封止され、半導体発光素子(2)
から照射される光は、ガラス層(10)内を通過した
後、封止樹脂(8)の外部に放出される。半導体発光素
子(2)から放射された光成分の一部がガラス層(1
0)に達してガラス層(10)内で異なる波長に波長変
換された光と、波長変換されない半導体発光素子(2)
からの光成分とが混合して封止樹脂(8)を通して外部
に放出される。特定の発光波長を吸収する光吸収物質、
半導体発光素子(2)の発光を散乱する光散乱物質又は
ガラス層(10)のクラックを防止する結合材をガラス
層(10)内に配合してもよい。

【0018】本発明による半導体発光装置の製法は、一
対の配線導体(3、4)の一方の端部にカップ部(3
a)を形成する工程と、カップ部(3a)の底部(3
b)に半導体発光素子(2)を固着する工程と、半導体
発光素子(2)の上面に形成された電極(2a、2b)
と一対の配線導体(3、4)とをボンディングワイヤ
(5、6)により電気的に接続する工程と、半導体発光
素子(2)から照射される光に対して光透過性を有し且
つ半導体発光素子(2)から照射される光を吸収して他
の発光波長に変換する蛍光物質(10a)を含み且つ金
属アルコキシド又はセラミック前駆体ポリマーから成る
ガラス材料をカップ部(3a)内に注入して、半導体発
光素子(2)、電極(2a、2b)及び電極(2a、2
b)に接続されたボンディングワイヤ(5、6)の端部
を被覆する工程と、ガラス材料を焼成してガラス層(1
0)を形成する工程と、ガラス層(10)を更に封止樹
脂(8)により封止する工程とを含む。ガラス層(1
0)は、半導体発光素子(2)及び配線導体(3、4)
と強固に密着する。絶縁性基板(11)を備えた半導体
発光装置を製造する場合は、絶縁性基板(11)の一方
の主面にカップ部(3a)を形成する工程と、絶縁性基
板(11)の一方の主面に沿って互いに反対方向に延び
る一対の配線導体(3、4)を形成する工程と、カップ
部(3a)の底部(3b)にて一対の配線導体(3、
4)の一方に半導体発光素子(2)を固着する工程とを
含む。

【0019】

【発明の実施の形態】以下、発光ダイオード装置に適用
した本発明による半導体発光装置の実施の形態を図1〜
図4について説明する。図1〜図4に示す実施の形態で
は、図5に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付
し、説明を省略する。

【0020】図1は、本発明による発光ダイオード装置
(20)の第1の実施の形態を示す断面図である。発光
ダイオード装置(20)ではカップ部(3a)に固着さ
れた発光ダイオードチップ(2)は、絶縁物封止体とし
て蛍光物質(10a)を含有するガラス層(10)によ
り被覆され、更に封止樹脂(8)により被覆される。製
造の際に、発光ダイオードチップ(2)の上部より蛍光
物質(10a)を含む塗布型ガラス材料をカップ部(3
a)内に注入して、約150℃の温度で焼成し、蛍光物
質(10a)を含有するガラス層(10)を固化形成し
た後に、配線導体(3、4)の端部全体を透明な封止樹
脂(8)で封止する。ガラス層(10)の焼成温度は発
光ダイオードチップ(2)の融点よりも十分に低い。

【0021】発光ダイオード装置(20)の配線導体
(3、4)間に電圧を印加して発光ダイオードチップ
(2)に通電して発光ダイオードチップ(2)を発光さ
せると、ガラス層(10)内の蛍光物質(10a)によ
ってその一部又は全部がその発光波長と異なる他の波長
に変換された後、封止樹脂(8)の先端部に形成された
レンズ部(8a)によって集光されて発光ダイオード装
置(20)の外部に放出される。例えば、半導体発光素
子には発光波長のピークが約440nmから約470n
mのGaN系の青色の発光ダイオードチップ(2)を用
い、蛍光物質(10a)には付活剤としてCe(セリウ
ム)を約6mol%添加したYAG(イットリウム・アル
ミニウム・ガーネット、化学式Y3Al512、励起波長
のピーク約450nm、発光波長のピーク約540nm
の黄緑色光)を用いる。

【0022】ガラス層(10)は、YAG蛍光物質(1
0a)の粉末状微細結晶粒を塗布型ガラス材料に適量混
合して成るガラス混合物を作成し、これをカップ部(3
a)内にカップ部(3a)の上端部(3d)から突出し
ない量で注入した後に焼成して得られる。

【0023】一方、封止樹脂(8)は、液状で透明なエ
ポキシ樹脂を成形型に注入した後に発光ダイオードチッ
プ(2)、ボンディングワイヤ(5、6)、ガラス層
(10)を固着した配線導体(3、4)の端部をこのエ
ポキシ樹脂中に浸漬し且つ位置決め治具によりエポキシ
樹脂中の所定の位置に固定し、エポキシ樹脂を加熱し硬
化して得られる。発光ダイオード装置(20)から外部
に放出される光の指向角を広げるため、必要に応じて粉
末シリカ等の散乱剤を封止樹脂(8)に混合させてもよ
い。本実施の形態では、YAG蛍光物質(10a)の波
長変換効率の最大値が比較的高く、発光ダイオードチッ
プ(2)の発光波長とYAG蛍光物質(10a)の励起
波長とが約450nmのピークでほぼ一致するため、実
効波長変換効率の高い明るい発光ダイオード装置(2
0)が得られる。また、YAG蛍光物質(10a)の結
晶粒がガラス層(10)中に分散しているので、発光ダ
イオード装置(20)から外部に放出される光は、蛍光
物質(10a)で波長変換された光成分以外に蛍光物質
(10a)の結晶粒を透過せず波長変換されない本来の
発光成分即ち発光ダイオードチップ(2)から照射され
た光成分も含まれる。

【0024】従って、発光波長ピーク約440nm〜約
470nmの青色光である発光ダイオードチップ(2)
の発光成分と、半値幅約130nmの幅広い波長分布を
持った発光波長ピーク約540nmの黄緑色光であるY
AG蛍光物質(10a)の発光成分とが混合された白色
光が発光ダイオード装置(20)から外部に放出され
る。この場合、塗布型ガラス材料に混合するYAG蛍光
物質(10a)粉末の量を調整し、ガラス層(10)内
の分布濃度を変更することにより発光ダイオード装置
(20)の発光色の色調を調整することができる。ま
た、YAG蛍光物質(10a)の製造時に適当な添加物
を適量添加して結晶構造を一部変更して発光波長分布を
シフトすると、発光ダイオード装置(20)の発光色を
更に異なる色調に調整することができる。例えばGa
(ガリウム)又はLu(ルテチウム)を添加して短波長
側にシフトし、Gd(ガドリニウム)を添加して長波長
側にシフトすることができる。

【0025】本発明では更に光学的特性や作業性を向上
するため、例えば下記の改善も可能である。 [1] ガラス層(10)内に散乱剤を混入することで発
光ダイオードチップ(2)の光を散乱させることにより
蛍光物質(10a)に当たる発光ダイオードチップ
(2)の光量が増加し、波長変換効率を向上すると共
に、発光ダイオード装置(20)から外部に放出される
光の指向角を広げることができる。 [2] ガラス層(10)のクラックを防止する結合材を
配合する。 [3] 塗布型ガラス材料の粘度を高くする。 [4] 塗布型ガラス材料の使用量を減らす。

【0026】このような場合は、図2に示すように、塗
布型ガラス材料に蛍光物質(10a)の粉末と共にシリ
カ、酸化チタン等のセラミック粉末(10b)を目的に
応じて適量混合すればよい。

【0027】図2に示す本発明の第2の実施の形態で
は、混合するセラミック粉末の種類及び量によって得ら
れる効果が異なる。例えばセラミック粉末がシリカの場
合は本来ガラス層(10)と同じ物質なので[1]の効果
は少なく[2][3]の効果が大きい。しかし、セラミック
粉末が酸化チタンの場合は[1]〜[3]の効果とも大き
い。従って、混合するセラミック粉末は目的によって単
一でも複数の種類を組み合わせても良い。

【0028】また、本発明では紫外線で劣化しないガラ
スを用いるので、半導体発光素子に紫外線発光ダイオー
ドチップ(2)も用いることができる。従って、従来の
発光ダイオード装置よりも明るく且つ変化に富む色調の
発光ダイオード装置(20)を実現することができる。

【0029】本発明による発光ダイオード装置(20)
の第3の実施の形態を図3に示す。例えば、約360n
m〜380nmの発光ピーク波長を有する紫外線を発生
するGaN系発光ダイオードチップ(2)と、励起ピー
ク波長約360nm、発光ピーク波長約543nmのG
a及びTb(テルビウム)付活のY2SiO5の蛍光物質
(10a)とを使用すると、半値幅約12nmの非常に
シャープな発光分布を持つ緑色発光ダイオード装置(2
0)が得られる。

【0030】発光ダイオードチップと蛍光物質(10
a)の前記組合わせは例示に過ぎず、紫外線発光ダイオ
ードチップ(2)の発光波長に適合する励起波長分布を
持ち且つ波長変換効率が高ければ、いかなる蛍光物質
(10a)でも使用できる。例えばハロ燐酸カルシウム
系、燐酸カルシウム系、珪酸塩系、アルミン酸塩系、タ
ングステン酸塩系等の蛍光物質(10a)から所望の特
性を持つ蛍光物質(10a)を選択することができる。

【0031】また、第2の実施の形態と同様に、第3の
実施の形態の発光ダイオード装置(20)のガラス層
(10)にもセラミック粉末を混合することは可能であ
る。前記の実施の形態では、カップ部(3a)の上端部
より上方に突出しないようにガラス層(10)の充填量
を調整すれば、隣接して他の発光ダイオード装置(2
0)を設置しても偽灯を発生しない。

【0032】図4は、チップ形発光ダイオード装置(2
0)に適用した本発明の他の実施の形態を示す。チップ
形発光ダイオード装置(20)では、絶縁性基板(1
1)の一方の主面にカップ部(3a)と、相互に離間し
た配線導体(3、4)とが形成され、配線導体(3、
4)の一方の端部は、カップ部(3a)内に配置され
る。発光ダイオードチップ(2)はカップ部(3a)の
底部(3b)にて配線導体(3)に接着剤(12)を介
して固着される。配線導体(3、4)の他方の端部は、
絶縁性基板(11)の側面及び他方の主面に延びて配置
される。発光ダイオードチップ(2)のカソード電極
(2a)及びアノード電極(2b)はそれぞれボンディ
ングワイヤ(5、6)により配線導体(3、4)に接続
される。発光ダイオードチップ(2)、カップ部(3
a)、ボンディングワイヤ(5、6)、配線導体(3、
4)の一方の端部側はガラス層(10)により被覆さ
れ、絶縁性基板(11)の一方の主面に形成された台形
状断面の封止樹脂(8)によって更に被覆される。図4
の発光ダイオード装置(20)でも、発光ダイオードチ
ップ(2)から照射された光の一部がガラス層(10)
の蛍光物質(10a)によって発光波長が変換され、図
1の発光ダイオード装置と同様の作用効果が得られる。
尚、図4の発光ダイオードにおいても、ガラス層(1
0)にセラミック粉末を混入することができる。また、
図1〜図4の発光ダイオードでは、蛍光物質(10a)
をガラス層(10)内に均一に分散させているが、不均
一に分散させることもできる。例えば、発光ダイオード
チップ(2)側で蛍光物質(10a)の混入濃度を増加
してもよい。

【0033】

【発明の効果】前記のように、本発明では、有害物質の
浸透を防ぎ且つ紫外線耐性に優れるガラス層により半導
体発光素子を被覆するので、湿度、温度又は紫外線等に
よってガラス層や半導体発光素子に劣化を起こさず、耐
環境性が向上し、蛍光物質による発光波長変換機能を有
しつつも信頼性が高く安価な半導体発光装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】 発光ダイオード装置に適用した本発明による
半導体発光装置の断面図

【図2】 本発明の第2の実施の形態を示す部分断面図

【図3】 本発明の第3の実施の形態を示す部分断面図

【図4】 チップ型発光ダイオード装置に適用した本発
明の実施の形態を示す断面図

【図5】 従来の発光ダイオード装置の断面図

【符号の説明】

(2)・・半導体発光素子、 (2a、2b)・・電
極、 (3、4)・・配線導体、 (3a)・・カップ
部、 (3b)・・底部、 (3c)・・側壁、(3
d)・・上端部、 (5、6)・・ボンディングワイ
ヤ、 (8)・・封止樹脂、 (10)・・ガラス層、
(11)・・絶縁性基板、

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の配線導体と、該一対の配線導体の
    一方の端部に固着された半導体発光素子と、前記半導体
    発光素子を被覆する光透過性のガラス層とを備えた半導
    体発光装置において、 前記ガラス層は、前記半導体発光素子から照射される光
    に対して光透過性を有し且つ前記半導体発光素子から照
    射される光を吸収して他の発光波長に変換する蛍光物質
    を含み且つ金属アルコキシド又はセラミック前駆体ポリ
    マーから成るガラス材料を焼成して形成されると共に、
    前記半導体発光素子及び前記配線導体と強固に密着する
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】 金属アルコキシドはテトラメトキシシラ
    ン及びテトラエトキシシランから選択された1種又は2
    種である請求項1に記載の半導体発光装置。
  3. 【請求項3】 セラミック前駆体ポリマーはペルヒドロ
    ポリシラザンである請求項1に記載の半導体発光装置。
  4. 【請求項4】 前記ガラス層は、前記ガラス材料を前記
    半導体発光素子の融点よりも低い温度で焼成して形成さ
    れた請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光装
    置。
  5. 【請求項5】 前記ガラス層は、シロキサン(siloxan
    e)結合を主体とする透明な固形ガラス層である請求項
    1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
  6. 【請求項6】 前記半導体発光素子の上面に形成された
    電極と前記一対の配線導体とをボンディングワイヤによ
    り電気的に接続し、前記半導体発光素子、前記電極及び
    前記電極に接続された前記ボンディングワイヤの端部を
    前記ガラス層により被覆する請求項1〜5のいずれか1
    項に記載の半導体発光装置。
  7. 【請求項7】 前記一対の配線導体の一方の端部にカッ
    プ部を形成し、前記半導体発光素子を前記カップ部の底
    部に固着した請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導
    体発光装置。
  8. 【請求項8】 絶縁性基板の一方の主面にカップ部を形
    成し、前記絶縁性基板の一方の主面に沿って互いに反対
    方向に延びる前記一対の配線導体を形成し、前記カップ
    部の底部にて前記一対の配線導体の一方に前記半導体発
    光素子を固着した請求項1〜6のいずれか1項に記載の
    半導体発光装置。
  9. 【請求項9】 前記配線導体は前記絶縁性基板の一方の
    主面から側面に沿って他方の主面に延びる請求項8に記
    載の半導体発光装置。
  10. 【請求項10】 前記ガラス層は前記カップ部の上端部
    から突出しない請求項7〜9のいずれか1項に記載の半
    導体発光装置。
  11. 【請求項11】 前記ガラス層は更に封止樹脂により封
    止され、前記半導体発光素子から照射される光は、前記
    ガラス層内を通過した後、前記封止樹脂の外部に放出さ
    れる請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体発光
    装置。
  12. 【請求項12】 前記半導体発光素子から放射された光
    成分の一部が前記ガラス層に達して前記ガラス層内で異
    なる波長に波長変換された光と、波長変換されない前記
    半導体発光素子からの光成分とが混合して前記封止樹脂
    を通して外部に放出される請求項11に記載の半導体発
    光装置。
  13. 【請求項13】 特定の発光波長を吸収する光吸収物
    質、前記半導体発光素子の発光を散乱する光散乱物質又
    はガラス層のクラックを防止する結合材を前記ガラス層
    内に配合した請求項1〜12のいずれか1項に記載の半
    導体発光装置。
  14. 【請求項14】 一対の配線導体の一方の端部にカップ
    部を形成する工程と、 前記カップ部の底部に半導体発光素子を固着する工程
    と、 前記半導体発光素子の上面に形成された電極と前記一対
    の配線導体とをボンディングワイヤにより電気的に接続
    する工程と、 前記半導体発光素子から照射される光に対して光透過性
    を有し且つ前記半導体発光素子から照射される光を吸収
    して他の発光波長に変換する蛍光物質を含み且つ金属ア
    ルコキシド又はセラミック前駆体ポリマーから成るガラ
    ス材料を前記カップ部内に注入して、前記半導体発光素
    子、前記電極及び前記電極に接続された前記ボンディン
    グワイヤの端部を被覆する工程と、 前記ガラス材料を焼成してガラス層を形成する工程と、 前記ガラス層を更に封止樹脂により封止する工程とを含
    み、 前記ガラス層は、前記半導体発光素子及び前記配線導体
    と強固に密着することを特徴とする半導体発光装置の製
    法。
  15. 【請求項15】 絶縁性基板の一方の主面にカップ部を
    形成する工程と、 前記絶縁性基板の一方の主面に沿って互いに反対方向に
    延びる一対の配線導体を形成する工程と、 前記カップ部の底部にて前記一対の配線導体の一方に半
    導体発光素子を固着する工程と、 前記半導体発光素子の上面に形成された電極と前記一対
    の配線導体とをボンディングワイヤにより電気的に接続
    する工程と、 前記半導体発光素子から照射される光に対して光透過性
    を有し且つ前記半導体発光素子から照射される光を吸収
    して他の発光波長に変換する蛍光物質を含み且つ金属ア
    ルコキシド又はセラミック前駆体ポリマーから成るガラ
    ス材料を前記カップ部内に注入して、前記半導体発光素
    子、前記電極及び前記電極に接続された前記ボンディン
    グワイヤの端部を被覆する工程と、 前記ガラス材料を焼成してガラス層を形成する工程と、 前記ガラス層を更に封止樹脂により封止する工程とを含
    み、 前記ガラス層は、前記半導体発光素子及び前記配線導体
    と強固に密着することを特徴とする半導体発光装置の製
    法。
  16. 【請求項16】 前記ガラス層は、前記ガラス材料を前
    記半導体発光素子の融点よりも低い温度で焼成される請
    求項14又は15に記載の半導体発光装置の製法。
  17. 【請求項17】 前記ガラス層は前記カップ部の上端部
    から突出しない請求項14〜16のいずれか1項に記載
    の半導体発光装置の製法。
JP10006423A 1998-01-16 1998-01-16 半導体発光装置及びその製法 Expired - Fee Related JP2924961B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10006423A JP2924961B1 (ja) 1998-01-16 1998-01-16 半導体発光装置及びその製法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10006423A JP2924961B1 (ja) 1998-01-16 1998-01-16 半導体発光装置及びその製法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2924961B1 true JP2924961B1 (ja) 1999-07-26
JPH11204838A JPH11204838A (ja) 1999-07-30

Family

ID=11637978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10006423A Expired - Fee Related JP2924961B1 (ja) 1998-01-16 1998-01-16 半導体発光装置及びその製法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2924961B1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076445A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光装置
JP2009130105A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Asahi Glass Co Ltd ガラス被覆発光素子の製造方法、ガラス被覆発光装置及びその製造方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141556A (ja) 2000-09-12 2002-05-17 Lumileds Lighting Us Llc 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード
JP5110744B2 (ja) 2000-12-21 2012-12-26 フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー 発光装置及びその製造方法
AT410266B (de) 2000-12-28 2003-03-25 Tridonic Optoelectronics Gmbh Lichtquelle mit einem lichtemittierenden element
JP4009097B2 (ja) 2001-12-07 2007-11-14 スタンレー電気株式会社 発光装置及びその製造方法、ならびに発光装置の製造に用いるリードフレーム
US7554258B2 (en) * 2002-10-22 2009-06-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light source having an LED and a luminescence conversion body and method for producing the luminescence conversion body
EP1603170B1 (en) 2003-03-10 2018-08-01 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method for manufacturing a solid-state optical element device
CN100511732C (zh) 2003-06-18 2009-07-08 丰田合成株式会社 发光器件
DE102004034166B4 (de) 2003-07-17 2015-08-20 Toyoda Gosei Co., Ltd. Lichtemittierende Vorrichtung
JP4029843B2 (ja) 2004-01-19 2008-01-09 豊田合成株式会社 発光装置
JP4583826B2 (ja) * 2004-07-13 2010-11-17 株式会社フジクラ 発光ダイオードランプ及び発光ダイオードランプ製造方法
JP4254669B2 (ja) 2004-09-07 2009-04-15 豊田合成株式会社 発光装置
KR101383357B1 (ko) 2007-08-27 2014-04-10 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지 및 그 제조방법
JP4962270B2 (ja) * 2007-10-31 2012-06-27 日亜化学工業株式会社 発光装置及びこれの製造方法
KR101007131B1 (ko) 2008-11-25 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지
JP2011171476A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Konica Minolta Opto Inc 発光ダイオードユニットの製造方法
JP5617371B2 (ja) * 2010-06-21 2014-11-05 コニカミノルタ株式会社 反りを抑えた基板、それを用いた発光装置及びそれらの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076445A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光装置
JP2009130105A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Asahi Glass Co Ltd ガラス被覆発光素子の製造方法、ガラス被覆発光装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11204838A (ja) 1999-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4038509B2 (ja) 発光体およびこれを用いた光デバイス
DK2197055T3 (en) Light-emitting device and display
RU2489774C2 (ru) Светоизлучающее устройство и способ его изготовления
EP1339109B1 (en) Red-deficiency compensating phosphor light emitting device
JP4286104B2 (ja) 半導体発光素子及び半導体発光素子の使用
KR100920533B1 (ko) 광원으로서 적어도 하나의 led를 구비한 조명 장치
JP3690968B2 (ja) 発光装置及びその形成方法
EP1503428B1 (en) Light-emitting device using fluorescent substance
US7382033B2 (en) Luminescent body and optical device including the same
US6613247B1 (en) Wavelength-converting casting composition and white light-emitting semiconductor component
JP5715327B2 (ja) 発光ダイオード応用における使用のための赤色線放出蛍光体
US7276736B2 (en) Wavelength-converting casting composition and white light-emitting semiconductor component
AT410266B (de) Lichtquelle mit einem lichtemittierenden element
CN100334746C (zh) 荧光材料混合物、波长转换的浇注料和光源装置
DE112006003161B4 (de) Ladungskompensierte Nitridleuchtstoffe und deren Verwendung
JP4667803B2 (ja) 発光装置
US6635363B1 (en) Phosphor coating with self-adjusting distance from LED chip
EP1837386B1 (en) Nitride phosphor, method for producing same and light-emitting device using nitride phosphor
US7800121B2 (en) Light emitting diode component
JP5951180B2 (ja) 飽和変換材料を有するエミッタパッケージ
US6294800B1 (en) Phosphors for white light generation from UV emitting diodes
JP2008016861A (ja) 発光装置
JP5864851B2 (ja) 発光装置
US7260123B2 (en) Semiconductor light-emitting apparatus having wavelength conversion portion and method of fabricating the same
US8237350B2 (en) Light-emitting device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090507

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100507

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110507

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110507

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120507

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120507

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130507

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140507

Year of fee payment: 15

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees