JP3319392B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

Info

Publication number
JP3319392B2
JP3319392B2 JP16966498A JP16966498A JP3319392B2 JP 3319392 B2 JP3319392 B2 JP 3319392B2 JP 16966498 A JP16966498 A JP 16966498A JP 16966498 A JP16966498 A JP 16966498A JP 3319392 B2 JP3319392 B2 JP 3319392B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor light
light emitting
emitting device
optical axis
light distribution
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
JP16966498A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000012894A (ja
Inventor
登美男 井上
幸治 右田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP16966498A priority Critical patent/JP3319392B2/ja
Publication of JP2000012894A publication Critical patent/JP2000012894A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3319392B2 publication Critical patent/JP3319392B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32257—Disposition the layer connector connecting 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 the layer connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48095—Kinked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting 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
    • H01L2224/48221—Connecting 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
    • H01L2224/48245—Connecting 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
    • H01L2224/48247—Connecting 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パネルディスプレ
イに用いられるＬＥＤランプ等の半導体発光装置に係
り、特に半導体発光素子を搭載するリードフレームのマ
ウント部からの反射光を含む発光の配光性を改善した半
導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の化合物半導体をＧａＡｓ，ＧａＰ
やサファイアなどの結晶基板の上に積層した半導体発光
素子を備えたＬＥＤランプ等の半導体発光装置が従来か
ら大型のパネルディスプレイに利用されている。このＬ
ＥＤランプは、リードフレームに半導体発光素子を導通
搭載するとともにレンズの機能を持つ透明のエポキシ樹
脂等の樹脂によって封止するというのが基本的な構成で
あり、その例を図９に示す。
【０００３】図９において、リードフレーム５１の一対
のリード５１ａ，５１ｂの一方のリード５１ａに、すり
鉢状の周壁５１ｃ−１と底板５１ｃ−２から成るマウン
ト部５１ｃを形成し、このマウント部の底板５１ｃ−２
の上に半導体発光素子５２が搭載されている。この半導
体発光素子５２は、例えば導電性のｎ型基板を持つ場合
では、その下面のｎ電極５２ａを導電性の接着剤によっ
てマウント部の底板５１ｃ−２に導通させてリ−ド５１
ａに固定し、上面のｐ電極５２ｂをワイヤー５３によっ
てリード５１ｂにボンディングして電気的に導通させ
る。そして、ワイヤー５３を含むリードフレーム５１の
先端部を透光性のエポキシ樹脂５４によって封止するこ
とにより、赤や緑等のＬＥＤランプが構成される。
【０００４】エポキシ樹脂５４は先にも述べたように、
半導体発光素子５２の保護のほか発光層からの光に対し
て樹脂レンズとしての機能を持たせたものであり、図示
のように発光方向の先端側を砲弾型としたものがほとん
どである。
【０００５】また、パネルディスプレイの場合は、左右
方向の発光の視野角を広くとり、あまり必要でない上下
方向の視野角を狭くとることにより、正面輝度すなわち
発光方向への輝度を高く維持することができるように、
樹脂レンズの形状を楕円形のレンズとしている。つま
り、レンズの光軸に垂直な面に投影した形状が楕円形
で、長軸方向を左右方向の配光に、短軸方向が上下方向
の配光に利用されている。
【０００６】一方、例えば屋外用として使用される大型
のパネルディスプレイ等は、建物等の高い位置に設置さ
れることが多い。このため、ＬＥＤランプの正面輝度
（軸上輝度ともいう）が高くても、実際には人が斜め下
方から見上げることになるので、下向きの配光性を持た
せなければ、表示機能が十分に果たせない。
【０００７】このような、下向きの配光性を実現するに
は、たとえば図９の例におけるすり鉢状のマウント部の
周壁５１ｃ−１の一部を図中の一点鎖線で示すような傾
斜角度の姿勢にすることで対応できる。すなわち、図に
おいてＬＥＤランプの左側が下向きとなるような配置の
場合では、下側と反対側のマウント部の内周壁５１ｃ−
１を光軸と平行な方向に傾けるようにすれば、この傾斜
させた面からの光を下向きの配光成分として回収するこ
とができる。
【０００８】また、配光性を与えるための他の構成とし
ては、たとえば特開平６−１７７４２４号公報に記載さ
れているように、エポキシ樹脂等を利用したレンズの光
軸をリード端子が導出されるレンズの底面に対して傾斜
させるようにしたものがある。このようにレンズの光軸
を傾斜させたものでは、半導体発光素子の姿勢やリード
フレームのマウント部の形状に関係なくレンズ光軸上に
沿うように配光性を持たせることが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先の公
報に記載のレンズの光軸をその底面に対して傾斜させる
ものでは、発光素子を封止して成形されるレンズ用の樹
脂の製作自体がかなり難しい。そして、光軸を傾斜させ
た封止樹脂兼用のレンズには方向性があるので、リード
に対するアセンブリが不適切であると、半導体発光素子
からの光の配光分布にばらつきを生じやすい。このた
め、ＬＥＤランプ自体の製品管理からディスプレイパネ
ルへの組込み時の姿勢の精度も厳しく管理することが必
要となり、製品歩留りにも大きく影響する。
【００１０】これに対し、図９の例で示したように、マ
ウント部の内周壁５１ｃ−１の一部の傾斜を変えるよう
にするものでは、ＬＥＤランプのパネルディスプレイに
対する姿勢だけを管理しておけば、下向きへの発光を増
量させた表示が可能である。したがって、リードフレー
ム５１への半導体発光素子５２の搭載及びエポキシ樹脂
５４による封止のアセンブリは、先の公報に記載のもの
に比べると格段に簡単である。
【００１１】マウント部の周壁５１ｃ−１の一部を傾斜
角度を他の部分と異ならせ、この部分からの反射方向を
目的とする配光方向とするとき、正面方向を主発光方向
とする場合の設計とは様相が違ってくることは、当業者
であれば容易に推測できる。すなわち、マウント部の周
壁５１ｃ−１の一部の傾斜角度を変えると、マウント部
５１ｃの内周全体からの反射の形態が変わることは当然
予測され、設計不良であると配光性が得られないばかり
か、発光輝度の大幅な低下を招くことにもなる。
【００１２】このような見地からすると、従来構造で
は、配光方向と傾斜角度との間の関係や傾斜部分に対す
る発光素子５２の位置関係等についての最適化がなされ
ているとはいえない情況にある。したがって、或る程度
の配光性が得られるものの発光輝度は最適化されていな
い場合や、その逆の関係に終わってしまう傾向にあり、
配光性及び発光輝度の両面での改善が損なわれてしま
う。
【００１３】本発明において解決すべき課題は、発光素
子を搭載するマウント部の反射面の傾斜角度及びこの反
射面と半導体発光素子との位置関係を最適化した配光性
及び正面輝度に優れる半導体発光装置を提供することに
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、リードフレー
ムに設けた底板と周壁から成るマウント部に半導体発光
素子を導通搭載し、導通部材とともに前記半導体発光素
子及び前記マウント部を含めて透光性樹脂で封止するこ
とにより樹脂レンズを形成し、前記マウント部の内周面
を前記半導体発光素子からの光の反射面とした半導体発
光装置であって、前記マウント部の周壁は、前記樹脂レ
ンズの光軸に対して傾斜して発光方向に向け拡開する反
射面と、この反射面よりも光軸となす傾斜角度が小さい
配光反射面とを区分けして形成し、前記配光反射面と光
軸とのなす角度θが０＜θ＜２５°の範囲であることを
特徴とする。
【００１５】この構成によれば、配光反射面の光軸に対
する傾斜角度がこの配光反射面を除いて区画されている
反射面よりも小さいので、半導体発光素子からの光は配
光反射面から反射する方向に偏った指向性の発光束とし
て放出される。そして、配光反射面と光軸とがなす角度
θを特定したことによって、軸上輝度を落とさずにパネ
ルディスプレイの配光特性、特に下向きの配光に優れた
発光形態を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、リード
フレームに設けた底板と周壁から成るマウント部に半導
体発光素子を導通搭載し、導通部材とともに前記半導体
発光素子及び前記マウント部を含めて透光性樹脂で封止
することにより樹脂レンズを形成し、前記マウント部の
内周面を前記半導体発光素子からの光の反射面とした半
導体発光装置であって、前記マウント部の周壁は、前記
樹脂レンズの光軸に対して傾斜して発光方向に向け拡開
する反射面と、この反射面よりも光軸となす傾斜角度が
小さい配光反射面とを区分けして形成し、前記配光反射
面と光軸とのなす角度θが０＜θ＜２５°の範囲である
ことを特徴とする半導体発光装置であり、半導体発光素
子からの光を配光反射面から反射する方向に偏らせた指
向性を持つ発光束として放出し、配光反射面と光軸とが
なす角度θの特定により軸上輝度を落とさずに配光特性
の下向き配光を向上させるという作用を有する。
【００１７】請求項２に記載の発明は、前記樹脂レンズ
の光軸上に前記マウント部の底板の中心を配置し、この
底板の上面に前記半導体発光素子の中心を光軸から前記
配光反射面側に０＜Ｘ＜１００μｍの範囲の距離Ｘだけ
偏らせて搭載したことを特徴とする請求項１記載の半導
体発光装置であり、半導体発光素子と配光反射面との間
の位置関係の特定により、配光特性の下向き配光を更に
向上させるという作用を有する。
【００１８】請求項３に記載の発明は、前記リードフレ
ームの上端のマウント部に、サブマウント素子と半導体
発光素子とを順に重ねて導通搭載し、前記樹脂レンズは
前記光軸に垂直な面で切った面を楕円形状断面とし、前
記光軸と前記樹脂レンズの楕円断面の短軸とを含む面で
切った前記マウント部の断面において、前記光軸となす
傾斜角度が小さい方の周壁の部分を前記配光反射面とす
ることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光
装置であり、サブマウント素子の上に半導体発光素子を
チップ接合した複合素子を用いて、パネルディスプレイ
に適した楕円形状の樹脂レンズを持った半導体発光装置
をＬＥＤランプとして構成し、下向き配光を得るための
最適な配光反射面の位置と傾斜角を特定することによ
り、軸上輝度を落とさずに配光特性の下向き配光を向上
させるという作用を有する。
【００１９】請求項４に記載の発明は、前記マウント部
の周壁の配光反射面以外の反射面と前記光軸とのなす角
度ηが４０＜η＜５０°の範囲であることを特徴とする
請求項３記載の半導体発光装置であり、発光素子がサブ
マウント素子の上にある複合素子を用いたＬＥＤランプ
の場合では、マウント部での発光位置が高くなるが、マ
ウント部の周壁の配光反射面以外の反射面の傾斜角度を
前記の範囲に設定することにより、光軸上の輝度を最も
高くできるという作用を有する。
【００２０】請求項５に記載の発明は、前記マウント部
の周壁の底板上面からの高さＴは、前記サブマウント素
子の上の前記半導体発光素子の上面より高く、０．３≦
Ｔ＜０．４ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項４
記載の半導体発光装置であり、マウント部の周壁の高さ
が０．３ｍｍ未満になると、半導体発光素子が反射面で
ある周壁より高くなり、発光輝度及び配光において光を
有効に制御できない。また、周壁を０．４ｍｍより高く
することはリードフレームの作成上困難である。従っ
て、前記範囲に周壁の高さを特定することにより、軸上
輝度及び配光に反射面の効果を有効に発揮できるという
作用を有する。
【００２１】請求項６に記載の発明は、前記リードフレ
ームの２本の端子は前記楕円形状断面の樹脂レンズの長
軸に平行に並んでいることを特徴とする請求項１から５
のいずれかに記載の半導体発光装置であり、長軸の径が
４ｍｍの楕円形状の樹脂レンズを最適化したＬＥＤラン
プでは、リードフレームの２本のリード端子は、短軸と
平行には配置することはできないので、長軸方向に配置
することにより、軸上輝度だけでなく配光特性にも優れ
た発光形態を実現することができる。
【００２２】以下、本発明の実施の形態の具体例を図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態
における半導体発光装置であってパネルディスプレイに
使用されるＬＥＤランプを例とした概略縦断面図であ
る。
【００２３】図示の例は、図面において垂直方向に取付
け面を持つパネルディスプレイに備えるＬＥＤランプで
あって、この取付け面に対して直交する姿勢としてリー
ドフレーム１が固定されている。なお、同図の（ａ）は
上下方向の断面図であり、（ｂ）は左右方向の断面図で
ある。
【００２４】このリードフレーム１は、従来例と同様
に、一対のリード１ａ，１ｂを端子として備えるととも
に、一方のリード１ａの先端にマウント部２を形成した
ものであり、このマウント部２には半導体発光素子３が
搭載されている。
【００２５】半導体発光素子３は、たとえばＧａＰ系の
ものであって、導電性のｎ型の基板の上に化合物半導体
を積層してそのｐ−ｎ接合域を発光層としたものであ
る。この半導体発光素子３は、基板の底面に形成された
ｎ側電極を導電性の接着剤によってマウント部２に導通
させて固定したもので、化合物半導体によるｐ型層の上
面に形成されたｐ側電極はワイヤー４によりリード１ｂ
にボンディングされている。そして、リード１ａ，１ｂ
の先端側，マウント部２，半導体発光素子３及びワイヤ
ー４の全てが含まれるように、エポキシ樹脂によって封
止されている。
【００２６】樹脂レンズ５は先端部側を凸レンズ状にし
たエポキシ樹脂である。そして、この樹脂レンズ５を発
光方向から見たときの縦断面形状は、パネルディスプレ
イの用途では一般的に、水平方向に長軸を垂直方向に短
軸が含まれる楕円形である（図２参照）。
【００２７】なお、半導体発光素子３としては、青色発
光用のＧａＮ系のものとすることもでき、この場合では
絶縁性のサファイアを基板とするので、ｐ側及びｎ側の
電極はいずれも発光面側に形成される。これらのｐ側及
びｎ側の電極をそれぞれリード１ｂ，１ａのそれぞれに
ワイヤーボンディングによって導通接続すればよい。
【００２８】図２はマウント部２の詳細であって、同図
の（ａ）は発光方向側（図１において左側）から見た正
面図、同図の（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線矢視部の縦
断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視部の縦
断面図である。
【００２９】マウント部２は、発光方向から見たときに
は図２に示すように、角を丸くした四角形の外郭形状を
持ち、半導体発光素子３を載せる底板２ａも角を丸くし
た四角形の外郭として形成したものである。図１及び図
２から明らかなように、この底板２ａは楕円形状の樹脂
レンズ５の光軸Ｃ上に中心を持ち、その外周縁から先端
側に向けてほぼすり鉢状の反射面が形成されている。こ
の反射面のうち、断面Ａ−Ａの両反射面及び断面Ｂ−Ｂ
の光軸Ｃとなす角が大きい方の反射面は、光軸上の輝度
を高くするように設計された反射面２ｂである。それに
対して、断面Ｂ−Ｂの光軸Ｃとなす角が小さい方の反射
面は、上下の配光を下向きにするように設計された配光
反射面２ｃである。
【００３０】ここで、マウント部２をエポキシ樹脂によ
って封止し樹脂レンズ５を形成するとき、楕円状の縦断
面形状を持つ樹脂レンズ５の中心すなわち光軸Ｃと、マ
ウント部の底板２ａの中心とが一致する関係のアセンブ
リとする。そして、発光素子３の中心は、図３に示すよ
うにその中心線Ｌが樹脂レンズ５の光軸Ｃに対して配光
反射面２ｃ側にＸだけ偏心した位置関係とする。
【００３１】なお、発光素子３はｐ−ｎ接合域が活性化
されてその発光層からの一様な発光が可能であり、化合
物半導体の積層部や基板の側面からも光が放出されるこ
とは周知のことである。
【００３２】以上の構成において、半導体発光素子３へ
通電されると、ｐ−ｎ接合域の発光層からの光はｐ型層
の上面の主光取出し面（図１において半導体発光素子３
の左側端面）から放出されると同時に、基板等の側方へ
も漏れ出る。このとき、図１において半導体発光素子３
の左右及び下側を包囲している反射面２ｂは、樹脂レン
ズ５の光軸Ｃに対する傾斜角度ηを４０°（図３）とし
て、半導体発光素子３から側面に漏れる光の反射光の向
きを、主に樹脂レンズ５の光軸Ｃの方向に向けている。
上下方向で言えば、この反射光は、主光取出し面からの
光に加えられ、樹脂レンズ５を通して大部分が図１に示
す角度αの範囲内に放出される。一方、配光反射面２ｃ
側に放出された光は、この配光反射面２ｃで反射される
が、この配光反射面２ｃの光軸Ｃに対する傾斜角度θを
４０°より小さくすることにより、主光取出し面からの
光と干渉し、光軸Ｃに対して角度αよりも大きい角度β
の範囲に光が放出されるようにしている。また、半導体
発光素子３の中心線Ｌを樹脂レンズ５の光軸Ｃに対して
配光反射面２ｃ側にＸだけ偏心させることによっても角
度βを広くしている。
【００３３】このように反射面２ｂ及び配光反射面２ｃ
のそれぞれの傾斜角η，θ及び半導体発光素子３の偏心
量Ｘの影響によって、半導体発光素子３からの発光の向
きは正面方向よりも下向きに指向性を持つようになる。
したがって、樹脂レンズの光軸Ｃを水平方向にしてパネ
ルディスプレイに取り付けたときには、下向きに広い配
光が得られることになる。
【００３４】ここで、本発明者等は、配光反射面２ｃが
樹脂レンズ５の光軸Ｃとなす角度θで半導体発光素子３
の偏心量Ｘであるとき、配光性と軸上輝度にどのような
影響があるかを探究した。その結果を図４及び図５に示
す。
【００３５】図４は横軸に上向き及び下向きの配光角度
をとり、縦軸を相対輝度として表した配光特性曲線を、
配光反射面２ｃと光軸Ｃとのなす角度θが５°，１０
°，１５°，２０°，２５°，３０°の場合でシミュレ
ーションして重ね書きしたものである。シミュレーショ
ンにあたり、配光反射面２ｃ以外は、断面が楕円状の樹
脂レンズ５の形状とマウント部２の形状及び位置と半導
体発光素子３の形状とは、長軸の径が４ｍｍの楕円形状
のＬＥＤランプの形状として設定した。ただし、マウン
ト部２の底板２ａ上に搭載する半導体発光素子３は、樹
脂レンズ５の光軸ＣからＸ＝８５μｍだけ配光反射面２
ｃ側に偏らせて配置した。
【００３６】図４から明らかなように、配光特性曲線の
半値幅の下向き配光側、すなわち図中のΔβ１／２が最
も広くなる最適な配光反射面２ｃの傾きθが存在するこ
とが分かる。これをグラフに示したものが、図６の
（ｂ）であり、θ＝１５°から２０°の間にピークを持
つことが分かる。また、図４の配光特性曲線の配光角度
−２３°の山に注目すると、θの値が大きくなるに従っ
て山が大きくなり図中に矢印で示す谷間が深くなること
が分かる。
【００３７】このことから、まず、配光反射面２ｃの傾
きがθ＝２５°より大きいと、配光角度−２０°付近に
おいて、見る角度によって輝度の急激な変化が起こるこ
とが認められる。そして、このようなＬＥＤランプをパ
ネルディスプレイに用いると、ＬＥＤランプ毎の僅かな
配光の違いで輝度のバラツキが大きく目立つことにな
る。したがって、配光特性曲線は、配光角度の絶対値が
大きくなるに従って相対輝度がほぼ単調に減少する特性
のθ＝２０°以下が好ましいことが分かる。
【００３８】次に、配光特性曲線の山をもたらすものが
配光反射面２ｃで反射された光であり、θ＝２５°以上
では軸上輝度にも下向き配光にも有効に寄与していない
ことが分かる。したがって、傾きθが２０°以下であれ
ば、この山は小さくなり下向き配光に寄与してくること
が分かる。
【００３９】以上の２つの理由から、配光特性が良好で
下向きの配光を広くとるためには、配光反射面２ｃの傾
斜角度θを０°＜θ＜２５°の範囲に設定することが好
ましく、更に好ましくは、１５≦θ≦２０°の範囲であ
る。
【００４０】次に、図３で説明したように、半導体発光
素子３の線Ｌが樹脂レンズ５の光軸Ｃに対して配光反射
面２ｃ側に偏心量Ｘだけ偏心させることによっても、下
向き配光を広くすることができる。以下、その最適値に
ついて説明する。
【００４１】図５は図４と同様に横軸に上向き及び下向
きの配光角度をとり、縦軸を相対輝度として表した配光
特性曲線であるが、発光素子３の偏心量Ｘが０から１２
０μｍまで２０μｍずつの値でシミュレーションした結
果を重ね書きしたものである。シミュレーションにあた
り、配光反射面２ｃの傾斜角θは１５°とした。
【００４２】図５から明らかなように、偏心量Ｘが大き
くなるに従って、Δβ１／２は大きくなり、配光特性曲
線のピーク位置の光軸からのずれ量ΔβＰも大きくな
る。これをグラフに示したものが、図６の（ａ）であ
り、Δβ１／２は大きいほうが下向き配光が広くなり好
ましいと思われる。しかしながら、ΔβＰが大きくずれ
ると配光が偏り過ぎて軸上の輝度が急激に減少し、ＬＥ
Ｄランプからの光の取り出し効率も悪くなる。したがっ
て、ピーク位置の光軸からのずれΔβＰは軸上輝度の減
少が少ない４°未満に止めることが好ましい。
【００４３】以上の理由から、軸上輝度を落とさずに下
向きの配光を効率よく広げるためには、半導体発光素子
３の光軸からの偏心量Ｘは、０＜Ｘ＜１００μｍの範囲
に設定することが好ましい。
【００４４】第２の実施形態として、図７に示すＧａＮ
系の青色，緑色ＬＥＤランプの例を示す。
【００４５】図７において、リードフレーム１の上端の
マウント部２の底板２ａ上に、サブマウント素子１０が
搭載され、このサブマウント素子１０と半導体発光素子
３とがマイクロバンプを介して２つの電極を接合させた
複合素子が搭載されていること以外は、図１の実施形態
と同じである。
【００４６】この例におけるマウント部２の配光反射面
２ｃの傾斜角度はθ＝１５°であり、半導体発光素子３
の位置は光軸よりＸ＝８５μｍだけ配光反射面２ｃ側に
偏っている。これにより、パネルディスプレイに好適な
軸上輝度及び下向きに広い配光が得られる。なお、サブ
マウント素子１０上にワイヤーボンディングパッドを設
けることが必要になるので、半導体発光素子３の搭載位
置が必然的に光軸からずれるが、このようなずれを好適
に利用した発光形態が得られる。
【００４７】また、複合素子化することによって、半導
体発光素子３の搭載位置が高く、図１の場合と比較する
とマウント部２との相対位置関係で発光する部分は高く
なる。このため、反射面２ｂの傾斜角度ηを図１と同じ
値すなわちη＝４０°に設定すると、図８に示すよう
に、軸上輝度が極端に凹んだ配光特性曲線となり、軸上
でのＬＥＤランプ毎の配光のバラツキが顕著な輝度のバ
ラツキになる。また、η＝５０°以上になると半値角△
γ１／２が小さくなり左右の配光が狭くなる。発光位置
が高い複合素子を用いた場合では、図８から４０°＜η
＜５０°の範囲に反射面２ｂを設定することにより、軸
上輝度も高く左右の配光も広い好適な配光特性が得られ
る。
【００４８】また、図７において反射面２ｂ及び配光反
射面２ｃの高さＴは、半導体発光素子３とサブマウント
素子１０との複合素子の高さより高くなければ、反射光
の制御を効率よく行うことができない。そして、この複
合素子のトータル高さは３００μｍ未満に設定すること
は現段階でも可能なので、高さＴは０．３≦Ｔ＜０．４
ｍｍの範囲に設定することが好ましい。ここで、Ｔ＝
０．４ｍｍの上限は、リードフレーム製作上の技術的な
限界から来るものである。
【００４９】さらに、長軸の径が４ｍｍの楕円形状の樹
脂レンズ５を持つＬＥＤランプの場合では、リードフレ
ームの２本のリード１ａ，１ｂは楕円形状の樹脂レンズ
５の長軸に平行に並べることが必要になる。その理由
は、リードフレーム１のマウント部２の幅Ｗは、３．３
ｍｍであり、樹脂レンズの短軸は３．２ｍｍ以下で、短
軸方向には配置できないからである。したがって、樹脂
レンズ５の長軸に平行にリードフレーム１の２本のリー
ド１ａ，１ｂを並べることにより、軸上輝度及び下向き
配光に優れた半導体発光装置を実現できる。
【００５０】
【発明の効果】請求項１の発明では、配光反射面が光軸
となす角度θを０°＜θ＜２０°とすることによって、
配光角度による輝度むらの発生がなく配光性も良好な発
光が得られ、大型のパネルディスプレイ等に好適に利用
できる半導体発光装置を提供できる。
【００５１】請求項２の発明では、半導体発光素子と配
光反射面との間の位置関係の特定により、配光特性の下
向き配光を更に向上させることができる。
【００５２】請求項３の発明では、サブマウント素子を
備えた半導体発光素子とともに複合素子化したものをマ
ウント部に搭載た構成であっても、下向き配光を得るた
めの最適な配光反射面の位置と傾斜角を特定することに
より、軸上輝度を落とさずに配光特性の下向き配光の向
上が図られる。
【００５３】請求項４の発明では、サブマウント素子と
ともに複合化素子としていても、マウント部の周壁の配
光反射面以外の反射面の傾斜角度を前記の範囲に設定す
ることにより、光軸上の輝度を最も高くでき、発光装置
として好適に利用できる。
【００５４】請求項５の発明では、マウント部の周壁の
高さを特定することにより、軸上輝度及び配光に反射面
の効果を有効に発揮でき、半導体発光装置としてより一
層好適に利用できる。
【００５５】請求項６の発明では、リードフレームの端
子と樹脂レンズの位置関係の特定によって、軸上輝度だ
けでなく配光特性にも優れた発光形態を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体発光装置
であってパネルディスプレイに使用されるＬＥＤランプ
を例とした概略縦断面図であり、 （ａ）は上下方向の断面図 （ｂ）は左右方向の断面図
【図２】半導体発光装置のマウント部の詳細であって、 （ａ）は発光方向側から見た正面図 （ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視部の縦断面図 （ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視部の縦断面図
【図３】マウント部に対する発光素子の偏心配置を示す
要部の縦断面図
【図４】横軸に上向き及び下向きの配光角度をとり、縦
軸を相対輝度として表した配光特性曲線を示す線図
【図５】横軸に上向き及び下向きの配光角度をとり、縦
軸を相対輝度として表した発光素子の偏心量をパラメー
タとした配光特性曲線を示す線図
【図６】最適な配光反射面の傾きθの存在を示すグラフ
【図７】ＧａＮ系の青色，緑色ＬＥＤランプの例であっ
て、 （ａ）は樹脂レンズの短軸を含む面の断面図 （ｂ）は樹脂レンズの長軸を含む面の断面図
【図８】図７の例における配光特性曲線を示す線図
【図９】従来のＬＥＤランプの典型的な例を示す概略図
【符号の説明】
１ リードフレーム １ａ，１ｂ リード（端子） ２ マウント部 ２ａ 底板 ２ｂ 反射面 ２ｃ 配光反射面 ３ 半導体発光素子 ４ ワイヤー ５ 樹脂レンズ １０ サブマウント素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−183581（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−260727（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−25752（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−180956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リードフレームに設けた底板と周壁から
    成るマウント部に半導体発光素子を導通搭載し、導通部
    材とともに前記半導体発光素子及び前記マウント部を含
    めて透光性樹脂で封止することにより樹脂レンズを形成
    し、前記マウント部の内周面を前記半導体発光素子から
    の光の反射面としたパネルディスプレイ用の半導体発光
    装置であって、前記マウント部の周壁は、前記樹脂レン
    ズの光軸に対して傾斜して発光方向に向け拡開する反射
    面と、この反射面よりも光軸となす傾斜角度が小さい配
    光反射面とを区分けして形成し、前記配光反射面と光軸
    とのなす角度θが０＜θ＜２５°の範囲であり、前記樹
    脂レンズの光軸上に前記マウント部の底板の中心を配置
    し、この底板の上面に前記半導体発光素子の中心を光軸
    から前記配光反射面側に０＜Ｘ＜１００μｍの範囲の距
    離Ｘだけ偏らせて搭載したことを特徴とする半導体発光
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体発光装置におい
    て、前記リードフレームの上端のマウント部に、サブマ
    ウント素子と半導体発光素子とを順に重ねて導通搭載
    し、前記樹脂レンズは前記光軸に垂直な面で切った面を
    楕円形状断面とし、前記光軸と前記樹脂レンズの楕円断
    面の短軸とを含む面で切った前記マウント部の断面にお
    いて、前記光軸となす傾斜角度が小さい方の周壁の部分
    を前記配光反射面とすることを特徴とする半導体発光装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体発光装置におい
    て、前記マウント部の周壁の配光反射面以外の反射面と
    前記光軸とのなす角度ηが４０＜η＜５０°の範囲であ
    ることを特徴とする半導体発光装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体発光装置におい
    て、前記マウント部の周壁の底板上面からの高さＴは、
    前記サブマウント素子の上の前記半導体発光素子の上面
    より高く、０．３≦Ｔ＜０．４ｍｍの範囲であることを
    特徴とする半導体発光装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の半導
    体発光装置において、前記リードフレームの２本の端子
    は前記楕円形状断面の樹脂レンズの長軸に平行に並んで
    いることを特徴とする半導体発光装置。
JP16966498A 1998-06-17 1998-06-17 半導体発光装置 Expired - Fee Related JP3319392B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16966498A JP3319392B2 (ja) 1998-06-17 1998-06-17 半導体発光装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16966498A JP3319392B2 (ja) 1998-06-17 1998-06-17 半導体発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000012894A JP2000012894A (ja) 2000-01-14
JP3319392B2 true JP3319392B2 (ja) 2002-08-26

Family

ID=15890647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16966498A Expired - Fee Related JP3319392B2 (ja) 1998-06-17 1998-06-17 半導体発光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3319392B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2452330A1 (en) * 2009-07-06 2012-05-16 Cree Huizhou Opto Limited Light emitting diode display with tilted peak emission pattern

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3813509B2 (ja) * 2001-12-28 2006-08-23 株式会社東芝 レンズ一体型発光素子及び航空障害灯
JP4654670B2 (ja) * 2003-12-16 2011-03-23 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP2005285874A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Kyocera Corp 発光素子収納用パッケージおよび発光装置ならびに照明装置
JP4544619B2 (ja) * 2004-06-08 2010-09-15 ローム株式会社 発光ダイオードランプ
JP5081370B2 (ja) * 2004-08-31 2012-11-28 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP2006203080A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法
WO2012135976A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Cree Huizhou Solid State Lighting Company Limited Led device having tilted peak emission and led display including such devices
US8669565B2 (en) 2006-04-24 2014-03-11 Cree Huizhou Solid State Lighting Company Limited LED devices with narrow viewing angle and an LED display including same
KR100820529B1 (ko) 2006-05-11 2008-04-08 엘지이노텍 주식회사 발광 장치 및 그 제조방법, 면 발광 장치
JP4523030B2 (ja) * 2007-12-28 2010-08-11 株式会社小糸製作所 車両用灯具
JP4523031B2 (ja) * 2007-12-28 2010-08-11 株式会社小糸製作所 車両用灯具
JP5300702B2 (ja) * 2009-12-04 2013-09-25 京セラ株式会社 発光装置および照明装置
DE102010012712A1 (de) * 2010-03-25 2011-09-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Licht emittierendes Halbleiterbauteil
JP5544569B2 (ja) * 2010-03-26 2014-07-09 株式会社オリンピア 遊技機用照明装置及び遊技機
TWI578580B (zh) * 2010-08-25 2017-04-11 惠州科銳半導體照明有限公司 具有狹窄視角之發光二極體裝置及包括其之發光二極體顯示器
CN103003960B (zh) * 2011-04-13 2017-04-19 惠州科锐半导体照明有限公司 具有窄视角的led器件和包括该led器件的led显示器
JP5509154B2 (ja) * 2011-07-20 2014-06-04 シャープ株式会社 発光装置および表示装置
JP5978572B2 (ja) * 2011-09-02 2016-08-24 日亜化学工業株式会社 発光装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2452330A1 (en) * 2009-07-06 2012-05-16 Cree Huizhou Opto Limited Light emitting diode display with tilted peak emission pattern
EP2452330A4 (en) * 2009-07-06 2014-10-29 Cree Huizhou Opto Ltd LED DISPLAY WITH ADJUSTED TOP EMISSION PATTERN

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000012894A (ja) 2000-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3319392B2 (ja) 半導体発光装置
US8901583B2 (en) Surface mount device thin package
US7111964B2 (en) LED package
KR100764432B1 (ko) 아노다이징 절연 층을 갖는 엘이디 패키지 및 그 제조방법
US9831393B2 (en) Water resistant surface mount device package
JP5537655B2 (ja) 傾いたピーク発光パターンを有する発光ダイオードディスプレイ
CN100370632C (zh) 发光器件及其制造方法和采用该器件的发光系统
US9240395B2 (en) Waterproof surface mount device package and method
US9401467B2 (en) Light emitting device package having a package body including a recess and lighting system including the same
US20110149604A1 (en) Encapsulant profile for light emitting diodes
JP5209969B2 (ja) 照明システム
JP2011523511A (ja) 近距離場で光を混合する光源
JP2012515440A (ja) 複数配列された発光素子のパッケージ
JP2006237217A (ja) 半導体発光装置及び面発光装置
JPH06177424A (ja) 発光ダイオードランプおよび集合型発光ダイオード表示装置
US10788701B2 (en) Light emitting device and display device including the same
JP2002324919A (ja) 発光ダイオードおよびその製造方法
JP2007096240A (ja) Ｌｅｄ発光装置
JP3428440B2 (ja) 半導体発光装置及びこれを備えた表示装置構造
JPH08264839A (ja) 発光ダイオードランプおよび集合型発光ダイオード表示装置
KR101087854B1 (ko) 반도체 발광장치
JP4183180B2 (ja) 半導体発光装置
JPH11354836A (ja) フルカラー半導体発光装置
JPH11121809A (ja) 半導体発光装置
KR101970938B1 (ko) 지향각이 조절된 발광소자 패키지 및 이를 이용한 발광장치

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080621

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100621

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100621

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110621

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120621

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees