JP3307316B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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Description
【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。
置、特に半導体発光素子から照射される光を波長変換し
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【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。
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。
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。
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
経過ととも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
シュ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。
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
経過ととも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
シュ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。
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。
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。
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。
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。
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、耐熱性の低い被覆樹脂が黄
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。
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、耐環境性及び紫外線耐性を有す
る半導体発光装置を提供することを目的とする。
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
絶縁物封止体とを備えている。絶縁物封止体は、金属ア
ルコキシドを出発原料とするガラス材料又はセラミック
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
たガラス層（１０）と、ガラス層（１０）中に混入され
た粉末状微細結晶粒（１０ａ）とを含む。粉末状微細結
晶粒（１０ａ）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
光物質より成る。ガラス層（１０）はシロキサン（silo
xane）結合を主体とする透明な固形ガラス層である。
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
絶縁物封止体とを備えている。絶縁物封止体は、金属ア
ルコキシドを出発原料とするガラス材料又はセラミック
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
たガラス層（１０）と、ガラス層（１０）中に混入され
た粉末状微細結晶粒（１０ａ）とを含む。粉末状微細結
晶粒（１０ａ）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
光物質より成る。ガラス層（１０）はシロキサン（silo
xane）結合を主体とする透明な固形ガラス層である。
【００１４】金属アルコキシド（テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン等）を出発原料とする塗布形
ガラス材料又はセラミック前駆体ポリマー（ペルヒドロ
ポリシラザン等）等から成る塗布型ガラス材料は、摂氏
１５０度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・飛散又は酸素や水分の吸収によりＳｉ
Ｏ2(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
料に蛍光物質より成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）を混
合して半導体発光素子（２）の周囲に塗布すれば、光変
換作用のみならず、下記の優れた特性を兼ねそなえた蛍
光物質含有ガラス層（１０）を形成することができる。 [１] 耐湿性に優れ、内部への水分の浸透がなく、半導
体発光素子（２）及び蛍光物質の劣化を抑制する。 [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、発光ダイオード装置の外部や蛍光物質からの有害
イオンによる発光ダイオードチップの劣化も抑制する。 [３] 耐熱性及び紫外線耐性に優れ、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
物質から成る粉末状微細結晶粒（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、添加した粉末
状微細結晶粒（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。
ン、テトラエトキシシラン等）を出発原料とする塗布形
ガラス材料又はセラミック前駆体ポリマー（ペルヒドロ
ポリシラザン等）等から成る塗布型ガラス材料は、摂氏
１５０度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・飛散又は酸素や水分の吸収によりＳｉ
Ｏ2(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
料に蛍光物質より成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）を混
合して半導体発光素子（２）の周囲に塗布すれば、光変
換作用のみならず、下記の優れた特性を兼ねそなえた蛍
光物質含有ガラス層（１０）を形成することができる。 [１] 耐湿性に優れ、内部への水分の浸透がなく、半導
体発光素子（２）及び蛍光物質の劣化を抑制する。 [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、発光ダイオード装置の外部や蛍光物質からの有害
イオンによる発光ダイオードチップの劣化も抑制する。 [３] 耐熱性及び紫外線耐性に優れ、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
物質から成る粉末状微細結晶粒（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、添加した粉末
状微細結晶粒（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。
【００１５】このように、ガラス層（１０）を使用する
ことにより従来の発光ダイオード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。
ことにより従来の発光ダイオード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、ガラス層（１
０）は蛍光物質から成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）を
含む。ガラス層（１０）はガラス材料を半導体発光素子
（２）の融点よりも低い温度で焼成して形成される。ガ
ラス層（１０）は、金属アルコキシドを出発原料とする
塗布形ガラス材料又はセラミック前駆体ポリマー等から
成る塗布形ガラス材料より選択され、摂氏１５０度前後
の温度で焼成可能である。ガラス層（１０）は、シロキ
サン（siloxane）結合を主体とする透明な固形ガラス層
で、空気中又は酸素雰囲気中で加熱されたとき、成分の
分解・飛散又は酸素や水分の吸収によりＳｉＯ2(酸化珪
素）のシロキサン結合を発生する。
０）は蛍光物質から成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）を
含む。ガラス層（１０）はガラス材料を半導体発光素子
（２）の融点よりも低い温度で焼成して形成される。ガ
ラス層（１０）は、金属アルコキシドを出発原料とする
塗布形ガラス材料又はセラミック前駆体ポリマー等から
成る塗布形ガラス材料より選択され、摂氏１５０度前後
の温度で焼成可能である。ガラス層（１０）は、シロキ
サン（siloxane）結合を主体とする透明な固形ガラス層
で、空気中又は酸素雰囲気中で加熱されたとき、成分の
分解・飛散又は酸素や水分の吸収によりＳｉＯ2(酸化珪
素）のシロキサン結合を発生する。
【００１７】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）とがボ
ンディングワイヤ（５、６）により電気的に接続され、
ガラス層（１０）は半導体発光素子（２）、電極（２
ａ、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）がカップ部（３ａ）の底部
（３ｂ）に接着される。絶縁性基板（１１）の一方の主
面にカップ部（３ａ）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）とが形成され、カップ部（３ａ）の底部（３
ｂ）にて一対の配線導体（３、４）の一方に半導体発光
素子（２）が固着される。ガラス層（１０）はカップ部
（３ａ）の上端部（３ｄ）から突出しない。配線導体
（３、４）は絶縁性基板（１１）の一方の主面から側面
に沿って他方の主面に延びる。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又は粉末
状微細結晶粒（１０ａ）、結合材又はその他の混合した
諸物質の沈降を防ぐ沈降防止剤をガラス層（１０）内に
配合してもよい。
電極（２ａ、２ｂ）と一対の配線導体（３、４）とがボ
ンディングワイヤ（５、６）により電気的に接続され、
ガラス層（１０）は半導体発光素子（２）、電極（２
ａ、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）がカップ部（３ａ）の底部
（３ｂ）に接着される。絶縁性基板（１１）の一方の主
面にカップ部（３ａ）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）とが形成され、カップ部（３ａ）の底部（３
ｂ）にて一対の配線導体（３、４）の一方に半導体発光
素子（２）が固着される。ガラス層（１０）はカップ部
（３ａ）の上端部（３ｄ）から突出しない。配線導体
（３、４）は絶縁性基板（１１）の一方の主面から側面
に沿って他方の主面に延びる。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又は粉末
状微細結晶粒（１０ａ）、結合材又はその他の混合した
諸物質の沈降を防ぐ沈降防止剤をガラス層（１０）内に
配合してもよい。
【００１８】
【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。
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。
【００１９】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
て粉末状微細結晶粒（１０ａ）を含有するガラス層（１
０）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
より粉末状微細結晶粒（１０ａ）を含む塗布型ガラス材
料をカップ部（３ａ）内に注入して、約摂氏１５０度の
温度で焼成し、粉末状微細結晶粒（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。粉末状微細結晶粒（１
０ａ）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を
含む。ガラス層（１０）は蛍光物質から成る粉末状微細
結晶粒（１０ａ）を同一空間内で封止する。
（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
て粉末状微細結晶粒（１０ａ）を含有するガラス層（１
０）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
より粉末状微細結晶粒（１０ａ）を含む塗布型ガラス材
料をカップ部（３ａ）内に注入して、約摂氏１５０度の
温度で焼成し、粉末状微細結晶粒（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。粉末状微細結晶粒（１
０ａ）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を
含む。ガラス層（１０）は蛍光物質から成る粉末状微細
結晶粒（１０ａ）を同一空間内で封止する。
【００２０】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）内の粉末状微細結晶粒（１０
ａ）中の蛍光物質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４４
０ｎｍから約４７０ｎｍのＧａＮ系の青色の発光ダイオ
ードチップ（２）を用い、粉末状微細結晶粒（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Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、励起波長のピーク約４５０ｎ
ｍ、発光波長のピーク約５４０ｎｍの黄緑色光）を用い
る。
（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）内の粉末状微細結晶粒（１０
ａ）中の蛍光物質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４４
０ｎｍから約４７０ｎｍのＧａＮ系の青色の発光ダイオ
ードチップ（２）を用い、粉末状微細結晶粒（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Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、励起波長のピーク約４５０ｎ
ｍ、発光波長のピーク約５４０ｎｍの黄緑色光）を用い
る。
【００２１】ガラス層（１０）は、ＹＡＧ蛍光物質から
成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）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（３ａ）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。
成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）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（３ａ）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。
【００２２】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蛍光物質より成る粉末状
微細結晶粒（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）の発光波長と粉末状
微細結晶粒（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（２０）が得られる。また、粉末
状微細結晶粒（１０ａ）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、粉末状微細結晶粒（１０ａ）で波長変換
された光成分以外に粉末状微細結晶粒（１０ａ）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。
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蛍光物質より成る粉末状
微細結晶粒（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）の発光波長と粉末状
微細結晶粒（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（２０）が得られる。また、粉末
状微細結晶粒（１０ａ）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、粉末状微細結晶粒（１０ａ）で波長変換
された光成分以外に粉末状微細結晶粒（１０ａ）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。
【００２３】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の黄緑色光である粉
末状微細結晶粒（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粉末状微細
結晶粒（１０ａ）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（２
０）の発光色の色調を調整することができる。また、Ｙ
ＡＧ蛍光物質より成る粉末状微細結晶粒（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。また、
ガラス層（１０）に染料又は顔料等の光吸収物質を配合
して発光ダイオードチップ（２）又は粉末状微細結晶粒
（１０ａ）の発光波長の一部を吸収させ、発光ダイオー
ド装置（２０）の発光色を調整することも可能である。
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の黄緑色光である粉
末状微細結晶粒（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粉末状微細
結晶粒（１０ａ）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（２
０）の発光色の色調を調整することができる。また、Ｙ
ＡＧ蛍光物質より成る粉末状微細結晶粒（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。また、
ガラス層（１０）に染料又は顔料等の光吸収物質を配合
して発光ダイオードチップ（２）又は粉末状微細結晶粒
（１０ａ）の発光波長の一部を吸収させ、発光ダイオー
ド装置（２０）の発光色を調整することも可能である。
【００２４】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）内に散乱剤を混入して発光ダイ
オードチップ（２）の光を散乱させることにより粉末状
微細結晶粒（１０ａ）中の蛍光物質に当たる発光ダイオ
ードチップ（２）の光量を増加且つ平均化し、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放射方向によって生ずる色調の
違いを抑制することができる。 [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] 沈降防止剤を添加して塗布型ガラス材料の粘度を
高くすることにより、粉末状微細結晶粒（１０ａ）、散
乱剤及び結合材の沈降を防ぎ、塗布形ガラス材料中の濃
度分布の偏りを抑制することができる。
するため、例えば下記の改善も可能である。 [１] ガラス層（１０）内に散乱剤を混入して発光ダイ
オードチップ（２）の光を散乱させることにより粉末状
微細結晶粒（１０ａ）中の蛍光物質に当たる発光ダイオ
ードチップ（２）の光量を増加且つ平均化し、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放射方向によって生ずる色調の
違いを抑制することができる。 [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] 沈降防止剤を添加して塗布型ガラス材料の粘度を
高くすることにより、粉末状微細結晶粒（１０ａ）、散
乱剤及び結合材の沈降を防ぎ、塗布形ガラス材料中の濃
度分布の偏りを抑制することができる。
【００２５】このような場合は、図２に示すように、塗
布型ガラス材料に粉末状微細結晶粒（１０ａ）ととも
に、散乱剤、結合材、沈降防止剤としてシリカ、酸化チ
タン、アルミナ、超微粒子状無水シリカ等のセラミック
粉末（１０ｂ）を目的に応じて適量混合すればよい。
布型ガラス材料に粉末状微細結晶粒（１０ａ）ととも
に、散乱剤、結合材、沈降防止剤としてシリカ、酸化チ
タン、アルミナ、超微粒子状無水シリカ等のセラミック
粉末（１０ｂ）を目的に応じて適量混合すればよい。
【００２６】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]の効果が大きい。しかしセラミック粉末が
酸化チタンやアルミナの場合は[１]及び[２]の効果とも
大きい。また、セラミック粉末が超微粒子状無水シリカ
の場合はシリカと同様に、[１]の効果は少なく、[２]の
効果は大きいが、それ以外に[３]の効果が得られる。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。
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]の効果が大きい。しかしセラミック粉末が
酸化チタンやアルミナの場合は[１]及び[２]の効果とも
大きい。また、セラミック粉末が超微粒子状無水シリカ
の場合はシリカと同様に、[１]の効果は少なく、[２]の
効果は大きいが、それ以外に[３]の効果が得られる。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。
【００２７】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。
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。
【００２８】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。
の第３の実施の形態を図３に示す。
【００２９】例えば、約３６０ｎｍ〜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Ｃｅ及びＴｂ（テルビウ
ム）付活のＹ2ＳｉＯ5の蛍光物質より成る粉末状微細結
晶粒（１０ａ）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
（２０）が得られる。
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Ｃｅ及びＴｂ（テルビウ
ム）付活のＹ2ＳｉＯ5の蛍光物質より成る粉末状微細結
晶粒（１０ａ）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
（２０）が得られる。
【００３０】発光ダイオードチップと粉末状微細結晶粒
（１０ａ）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
物質より成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）でも使用でき
る。例えばハロ燐酸カルシュウム系、燐酸カルシュウム
系、珪酸塩系、アルミン酸塩系、タングステン酸塩系等
の蛍光物質から所望の特性を持つ粉末状微細結晶粒（１
０ａ）を選択できる。
（１０ａ）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
物質より成る粉末状微細結晶粒（１０ａ）でも使用でき
る。例えばハロ燐酸カルシュウム系、燐酸カルシュウム
系、珪酸塩系、アルミン酸塩系、タングステン酸塩系等
の蛍光物質から所望の特性を持つ粉末状微細結晶粒（１
０ａ）を選択できる。
【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。
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。
【００３２】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（２０）を設置しても偽灯を発生しない。
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（２０）を設置しても偽灯を発生しない。
【００３３】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）
の粉末状微細結晶粒（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（１０）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、粉末状微細結
晶粒（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、
ＬＥＤチップ（３ａ）側で粉末状微細結晶粒（１０ａ）
の混入濃度を増加してもよい。
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）
の粉末状微細結晶粒（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（１０）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、粉末状微細結
晶粒（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、
ＬＥＤチップ（３ａ）側で粉末状微細結晶粒（１０ａ）
の混入濃度を増加してもよい。
【００３４】
【発明の効果】前記のように、本発明では、水分や有害
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
り半導体発光素子及び蛍光物質及び付活剤を被覆するの
で、湿度、温度又は紫外線等によってガラス層や半導体
発光素子及び蛍光物質の劣化を十分に抑制して、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。
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
り半導体発光素子及び蛍光物質及び付活剤を被覆するの
で、湿度、温度又は紫外線等によってガラス層や半導体
発光素子及び蛍光物質の劣化を十分に抑制して、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
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
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
（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、
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、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (13)
- 【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、該半導体発
光素子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、 前記絶縁物封止体は、金属アルコキシドを出発原料とす
るガラス材料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たガラス層と、該ガラス層
中に混入された粉末状微細結晶粒とを含み、 前記粉末状微細結晶粒は、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
蛍光物質より成り、 前記ガラス層はシロキサン（siloxane）結合を主体とす
る透明な固形ガラス層であることを特徴とする半導体発
光装置。 - 【請求項２】 前記ガラス層は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に記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 前記半導体発光素子は発光波長ピーク４
４０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色光を発生し、蛍光物質はＹ
ＡＧ蛍光物質である請求項１又は２に記載の半導体発光
装置。 - 【請求項４】 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、前記ガラス層は前記半導体発光素
子、前記電極及び該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請求項１〜３の何れか１項に記
載の半導体発光装置。 - 【請求項５】 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１〜４の何れか１項に記載の半導体
発光装置。 - 【請求項６】 絶縁性基板の一方の主面にカップ部と、
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
延びる前記一対の配線導体とを形成し、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１〜５の何れか１項に記載の半導体
発光装置。 - 【請求項７】 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５又は６に記載の半導体発光装置。 - 【請求項８】 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６に記
載の半導体発光装置。 - 【請求項９】 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１〜８の何れか１項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１０】 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９に記載の半導体発光
装置。 - 【請求項１１】 前記ガラス層には前記粉末状微細結晶
粒の沈降を防止する沈降防止剤が混入された請求項１〜
１０の何れか１項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１２】 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
は前記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１〜１１の何れか１項に記載の
半導体発光装置。 - 【請求項１３】 前記ガラス層には前記粉末状微細結晶
粒、前記光吸収物質、前記光散乱物質及び前記結合材の
沈降を防止する沈降防止剤が混入された請求項１２に記
載の半導体発光装置。
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