JP3337000B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子か
らの発光を蛍光物質によって波長変換させて装置外部に
取り出す半導体発光装置に関し、詳細には色むら等を良
好に防止できる半導体発光装置に属する。
らの発光を蛍光物質によって波長変換させて装置外部に
取り出す半導体発光装置に関し、詳細には色むら等を良
好に防止できる半導体発光装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、GaN（窒化ガリウム）系化合物
半導体等の発光素子を被覆するコーティング層（保護樹
脂）の中に蛍光物質を混入すると、発光素子から放射さ
れる光の波長が蛍光物質によって変換され、異なる波長
の光を外部に取り出す半導体発光装置は公知である。
半導体等の発光素子を被覆するコーティング層（保護樹
脂）の中に蛍光物質を混入すると、発光素子から放射さ
れる光の波長が蛍光物質によって変換され、異なる波長
の光を外部に取り出す半導体発光装置は公知である。
【０００３】図９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物質(13)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９に示す発光ダイ
オード装置(1)では、一方の端部側に凹部（皿形状の電
極）(3a)及び第一のワイヤ接続部(9a)が形成されたカソ
ード側リードとしての第一の外部端子(3)と、一方の端
部側に第二のワイヤ接続部(9b)が形成されたアノード側
リードとしての第二の外部端子(4)と、図示しない接着
剤により凹部(3a)の底面(3b)に固着された発光ダイオー
ドチップ(2)と、第一及び第二のワイヤ接続部(9a, 9b)
と発光ダイオードチップ(2)との間に接続された第一及
び第二のリード細線(5, 6)とを備えている。発光ダイオ
ードチップ(2)のカソード電極(2g)は第一のリード細線
(5)によりカソード側の外部端子(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(2f)はリード細線(6)により外部端子(4)の上端部(9b)
に接続される。凹部(3a)に固着された発光ダイオードチ
ップ(2)は、凹部(3a)内に充填され且つ蛍光物質(13)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)、カソード側の外部端子(3)の
凹部(3a)及び上端部(9a)、アノード側の外部端子(4)の
上端部(9b)、リード細線(5, 6)は、更に光透過性の封止
樹脂(8)内に封入される。
れる光の波長を蛍光物質(13)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９に示す発光ダイ
オード装置(1)では、一方の端部側に凹部（皿形状の電
極）(3a)及び第一のワイヤ接続部(9a)が形成されたカソ
ード側リードとしての第一の外部端子(3)と、一方の端
部側に第二のワイヤ接続部(9b)が形成されたアノード側
リードとしての第二の外部端子(4)と、図示しない接着
剤により凹部(3a)の底面(3b)に固着された発光ダイオー
ドチップ(2)と、第一及び第二のワイヤ接続部(9a, 9b)
と発光ダイオードチップ(2)との間に接続された第一及
び第二のリード細線(5, 6)とを備えている。発光ダイオ
ードチップ(2)のカソード電極(2g)は第一のリード細線
(5)によりカソード側の外部端子(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(2f)はリード細線(6)により外部端子(4)の上端部(9b)
に接続される。凹部(3a)に固着された発光ダイオードチ
ップ(2)は、凹部(3a)内に充填され且つ蛍光物質(13)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)、カソード側の外部端子(3)の
凹部(3a)及び上端部(9a)、アノード側の外部端子(4)の
上端部(9b)、リード細線(5, 6)は、更に光透過性の封止
樹脂(8)内に封入される。
【０００４】発光ダイオード装置(1)の第一の外部端子
(3)と第二の外部端子(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)内を通り外部端
子(3)の凹部(3a)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
されて凹部(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(8a)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(13)によって異なる波長に変換されて放
出されるので、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。
(3)と第二の外部端子(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)内を通り外部端
子(3)の凹部(3a)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
されて凹部(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(8a)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(13)によって異なる波長に変換されて放
出されるので、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図９に示すように、YA
G蛍光体等の蛍光物質(13)の比重は例えば４.８〜４.９
程度で比較的大きいため、保護樹脂(7)等に混入される
この種の蛍光物質(13)は自重により保護樹脂(7)の下側
に沈降する。保護樹脂(7)中で沈降する蛍光物質(13)
は、半導体発光素子(2)を固着する凹部(3a)の底面(3b)
と半導体発光素子(2)の上面に集中的に堆積するため、
半導体発光素子(2)の上面と側面の下側は蛍光物質(13)
によって比較的厚く被覆され、半導体発光素子(2)から
放出された光が蛍光物質(13)によって十分に波長変換さ
れて外部に導出される。一方、半導体発光素子(2)の側
面の上部は蛍光物質(13)によってほとんど被覆されない
か又は極めて薄く被覆されるに過ぎないため、半導体発
光素子(2)から放出された光は蛍光物質(13)によって十
分に波長変換されずに外部に放出される。
G蛍光体等の蛍光物質(13)の比重は例えば４.８〜４.９
程度で比較的大きいため、保護樹脂(7)等に混入される
この種の蛍光物質(13)は自重により保護樹脂(7)の下側
に沈降する。保護樹脂(7)中で沈降する蛍光物質(13)
は、半導体発光素子(2)を固着する凹部(3a)の底面(3b)
と半導体発光素子(2)の上面に集中的に堆積するため、
半導体発光素子(2)の上面と側面の下側は蛍光物質(13)
によって比較的厚く被覆され、半導体発光素子(2)から
放出された光が蛍光物質(13)によって十分に波長変換さ
れて外部に導出される。一方、半導体発光素子(2)の側
面の上部は蛍光物質(13)によってほとんど被覆されない
か又は極めて薄く被覆されるに過ぎないため、半導体発
光素子(2)から放出された光は蛍光物質(13)によって十
分に波長変換されずに外部に放出される。
【０００６】図１１は、発光素子としてGaN（窒化ガリ
ウム）系青色発光ダイオード素子(2)を使用し、蛍光物
質(13)としてYAG蛍光体を使用して白色光を発生する半
導体発光装置（白色発光ダイオード）の色むらを模式的
に示す。図示のように、半導体発光素子(2)の上面及び
側面下方から導入された光は蛍光物質(13)によって十分
に波長変換されて白色又は黄色に近い色に観測される
が、その中間から導出される光は蛍光物質(13)による波
長変換が不十分で青色のように観測される。このため、
上方からみると、白色又は黄色気味の中央と外周側の中
間に青色気味のリング状の光が発生する色むらが観察さ
れる。色むらが発生すると、半導体発光素子(2)の発光
特性が低下する原因となる。
ウム）系青色発光ダイオード素子(2)を使用し、蛍光物
質(13)としてYAG蛍光体を使用して白色光を発生する半
導体発光装置（白色発光ダイオード）の色むらを模式的
に示す。図示のように、半導体発光素子(2)の上面及び
側面下方から導入された光は蛍光物質(13)によって十分
に波長変換されて白色又は黄色に近い色に観測される
が、その中間から導出される光は蛍光物質(13)による波
長変換が不十分で青色のように観測される。このため、
上方からみると、白色又は黄色気味の中央と外周側の中
間に青色気味のリング状の光が発生する色むらが観察さ
れる。色むらが発生すると、半導体発光素子(2)の発光
特性が低下する原因となる。
【０００７】図１２に示すように、保護樹脂(7)中に均
一に蛍光物質(13)が分散しても、半導体発光素子(2)の
上面側は蛍光物質(13)を含む保護樹脂(7)によって相対
的に薄く被覆されるため、波長変換される割合が比較的
少ないが、半導体発光素子(2)の側面側は蛍光物質(13)
を含む保護樹脂(7)によって相対的に厚く被覆され、波
長変換される割合が比較的多いため、やはり色むらが発
生する。本発明は、色むらの発生を抑制できる半導体発
光装置及びその製法を提供することを目的とする。
一に蛍光物質(13)が分散しても、半導体発光素子(2)の
上面側は蛍光物質(13)を含む保護樹脂(7)によって相対
的に薄く被覆されるため、波長変換される割合が比較的
少ないが、半導体発光素子(2)の側面側は蛍光物質(13)
を含む保護樹脂(7)によって相対的に厚く被覆され、波
長変換される割合が比較的多いため、やはり色むらが発
生する。本発明は、色むらの発生を抑制できる半導体発
光装置及びその製法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、基体(3, 4, 11)と、基体(3, 4, 11)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
コーティング材(10)とを備えている。コーティング材(1
0)は、金属アルコキシド又はセラミック前駆体ポリマー
等によって形成されたポリメタロキサン又はセラミック
である。コーティング材(10)は蛍光物質(13)が配合され
た表面層(10a)と、表面層(10a)の下方に形成され且つ蛍
光物質(13)を含有しないか又は表面層(10a)より蛍光物
質(13)の含有量が少ない内部層(10b)とを備えている。
略均一な厚さを有する表面層(10a)は半導体発光素子(2)
から離間して上方に形成されるので、半導体発光装置
(2)の点灯時の色むらを防止することができる。また、
有機樹脂と異なり、紫外線、近紫外線などの波長の短い
光が照射されても、ポリメタロキサン又はセラミックか
ら形成されたコーティング材(10)は劣化しない。
装置は、基体(3, 4, 11)と、基体(3, 4, 11)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
コーティング材(10)とを備えている。コーティング材(1
0)は、金属アルコキシド又はセラミック前駆体ポリマー
等によって形成されたポリメタロキサン又はセラミック
である。コーティング材(10)は蛍光物質(13)が配合され
た表面層(10a)と、表面層(10a)の下方に形成され且つ蛍
光物質(13)を含有しないか又は表面層(10a)より蛍光物
質(13)の含有量が少ない内部層(10b)とを備えている。
略均一な厚さを有する表面層(10a)は半導体発光素子(2)
から離間して上方に形成されるので、半導体発光装置
(2)の点灯時の色むらを防止することができる。また、
有機樹脂と異なり、紫外線、近紫外線などの波長の短い
光が照射されても、ポリメタロキサン又はセラミックか
ら形成されたコーティング材(10)は劣化しない。
【０００９】本発明の実施の形態では、コーティング材
(10)は高純度のガラス状であるため、硼素や酸化鉛等を
含む低融点ガラス等に比べて極めて不純物が少なく、半
導体発光素子(2)の特性に悪影響を及ぼさない。また、
コーティング材(10)は耐熱性の高いガラス状であるた
め、黄変等による光透過性の低下を生じない。基体(3,
4, 11)に半導体発光素子(2)を固着し、金属アルコキシ
ドより得られたポリメタロキサン・ゾル又はセラミック
前駆体を塗布した後、乾燥及び熱処理を施してコーティ
ング材(10)が形成され、表面層(10a)はコーティング材
(10)の上部に半導体発光素子(2)から離間して形成され
る。コーティング材(10)は、金属アルコキシドのゾル・
ゲル法又はセラミック前駆体の熱処理により形成される
ので、低温でガラス化して透明な非晶質金属酸化物を得
ることができる。
(10)は高純度のガラス状であるため、硼素や酸化鉛等を
含む低融点ガラス等に比べて極めて不純物が少なく、半
導体発光素子(2)の特性に悪影響を及ぼさない。また、
コーティング材(10)は耐熱性の高いガラス状であるた
め、黄変等による光透過性の低下を生じない。基体(3,
4, 11)に半導体発光素子(2)を固着し、金属アルコキシ
ドより得られたポリメタロキサン・ゾル又はセラミック
前駆体を塗布した後、乾燥及び熱処理を施してコーティ
ング材(10)が形成され、表面層(10a)はコーティング材
(10)の上部に半導体発光素子(2)から離間して形成され
る。コーティング材(10)は、金属アルコキシドのゾル・
ゲル法又はセラミック前駆体の熱処理により形成される
ので、低温でガラス化して透明な非晶質金属酸化物を得
ることができる。
【００１０】ゾル・ゲル法では、有機金属化合物の一種
である金属アルコキシドを出発物質とし、その溶液を加
水分解、縮重合させゾルを形成した後、空気中の水分な
どによって更に反応を進めてゲル化させ、固体の金属酸
化物が得られる。例えば、シリカガラス膜の形成過程で
は、珪素の金属アルコキシドであるテトラエトキシシラ
ン(Si(OC2H5)4)を用いる場合、テトラエトキシシランを
アルコール等の溶媒に溶解し、酸などの触媒と少量の水
を加えて十分に混合することにより下記の反応式に従い
液状のポリシロキサン・ゾルが形成される。 加水分解反応： Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH 脱水縮合反応： nSi(OH)4→[SiO2]n+2nH2O
である金属アルコキシドを出発物質とし、その溶液を加
水分解、縮重合させゾルを形成した後、空気中の水分な
どによって更に反応を進めてゲル化させ、固体の金属酸
化物が得られる。例えば、シリカガラス膜の形成過程で
は、珪素の金属アルコキシドであるテトラエトキシシラ
ン(Si(OC2H5)4)を用いる場合、テトラエトキシシランを
アルコール等の溶媒に溶解し、酸などの触媒と少量の水
を加えて十分に混合することにより下記の反応式に従い
液状のポリシロキサン・ゾルが形成される。 加水分解反応： Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH 脱水縮合反応： nSi(OH)4→[SiO2]n+2nH2O
【００１１】ポリシロキサン・ゾルは、上記の反応によ
って生成されたSiO2（シリカ）が何重にも結合してポリ
マーを構成し、この微粒子がアルコール溶液中に分散す
る状態である。このポリシロキサン・ゾルを基体(3, 4,
11)に塗布して乾燥させると、溶媒や反応によって生じ
たエチルアルコール（C2H5OH）と水の蒸発に伴いゾルの
体積が収縮し、その結果、隣り合うポリマー末端の残留
OH基同士が脱水縮合反応を起こして結合し、塗膜はゲル
（固化体）となる。更に、得られたゲル被膜を焼成し
て、ポリシロキサン粒子同士の結合を強化すると高強度
のゲル被膜を得ることができる。
って生成されたSiO2（シリカ）が何重にも結合してポリ
マーを構成し、この微粒子がアルコール溶液中に分散す
る状態である。このポリシロキサン・ゾルを基体(3, 4,
11)に塗布して乾燥させると、溶媒や反応によって生じ
たエチルアルコール（C2H5OH）と水の蒸発に伴いゾルの
体積が収縮し、その結果、隣り合うポリマー末端の残留
OH基同士が脱水縮合反応を起こして結合し、塗膜はゲル
（固化体）となる。更に、得られたゲル被膜を焼成し
て、ポリシロキサン粒子同士の結合を強化すると高強度
のゲル被膜を得ることができる。
【００１２】表面層(10a)は、コーティング材(10)の上
面側に蛍光物質(13)を含む層として形成される。半導体
発光素子(2)は、ポリメタロキサン又はセラミックから
形成された接着材(12)を介して基体(3, 4, 11)に固着さ
れる。半導体発光素子(2)は、３６５nm〜５５０nmの光
波長で発光する。蛍光物質(13)は半導体発光素子(2)か
らの光の一部を吸収し、より長い波長の光を照射する。
基体(3, 4, 11)は、第一の外部端子(3)及び第二の外部
端子(4)を備え、半導体発光素子(2)は、第一の外部端子
(3)及び第二の外部端子(4)に電気的に接続された電極(2
f, 2g)を備えている。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するコーティング材(10)は、
半導体発光素子(2)及び第一の外部端子(3)の端部を被覆
する。
面側に蛍光物質(13)を含む層として形成される。半導体
発光素子(2)は、ポリメタロキサン又はセラミックから
形成された接着材(12)を介して基体(3, 4, 11)に固着さ
れる。半導体発光素子(2)は、３６５nm〜５５０nmの光
波長で発光する。蛍光物質(13)は半導体発光素子(2)か
らの光の一部を吸収し、より長い波長の光を照射する。
基体(3, 4, 11)は、第一の外部端子(3)及び第二の外部
端子(4)を備え、半導体発光素子(2)は、第一の外部端子
(3)及び第二の外部端子(4)に電気的に接続された電極(2
f, 2g)を備えている。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するコーティング材(10)は、
半導体発光素子(2)及び第一の外部端子(3)の端部を被覆
する。
【００１３】第一の外部端子(3)又は第二の外部端子(4)
の一方の端部に凹部(3a)が形成され、半導体発光素子
(2)はコーティング材(10)と共に凹部(3a)の底部(3b)に
固着される。金属アルコキシドは単一金属アルコキシ
ド、二金属アルコキシド又は多金属アルコキシドから選
択された１種又は２種以上である。セラミック前駆体ポ
リマーは例えばペルヒドロポリシラザンである。コーテ
ィング材(10)は、金属アルコキシド又はセラミック前駆
体ポリマーを半導体発光素子(2)の融点よりも低い温度
で焼成して形成される。コーティング材(10)は、メタロ
キサン（metaloxane）結合を主体とする透明な固形ガラ
ス層である。金属アルコキシドは、一般式：M(OR)nで表
され、Mは珪素(Si)、アルミニウム(Al)又はジルコニウ
ム(Zr)又はチタン(Ti)から成る群から選ばれた少なくと
も一種の金属、Rは同種又は異種の炭素数１〜２２の飽
和又は不飽和脂肪属炭化水素基、nは金属の原子価に相
当する数をいう。
の一方の端部に凹部(3a)が形成され、半導体発光素子
(2)はコーティング材(10)と共に凹部(3a)の底部(3b)に
固着される。金属アルコキシドは単一金属アルコキシ
ド、二金属アルコキシド又は多金属アルコキシドから選
択された１種又は２種以上である。セラミック前駆体ポ
リマーは例えばペルヒドロポリシラザンである。コーテ
ィング材(10)は、金属アルコキシド又はセラミック前駆
体ポリマーを半導体発光素子(2)の融点よりも低い温度
で焼成して形成される。コーティング材(10)は、メタロ
キサン（metaloxane）結合を主体とする透明な固形ガラ
ス層である。金属アルコキシドは、一般式：M(OR)nで表
され、Mは珪素(Si)、アルミニウム(Al)又はジルコニウ
ム(Zr)又はチタン(Ti)から成る群から選ばれた少なくと
も一種の金属、Rは同種又は異種の炭素数１〜２２の飽
和又は不飽和脂肪属炭化水素基、nは金属の原子価に相
当する数をいう。
【００１４】半導体発光素子(2)の上面に形成された電
極(2f, 2g)は、第一のリード細線(5)及び第二のリード
細線(6)により第一の外部端子(3)及び第二の外部端子
(4)に電気的に接続される。半導体発光素子(2)、電極(2
f, 2g)及び電極(2f, 2g)に接続された第一のリード細線
(5)及び第二のリード細線(6)の端部はコーティング材(1
0)により被覆され、コーティング材(10)は半導体発光素
子(2)に接続された第一のリード細線(5)及び第二のリー
ド細線(6)の端部に強固に密着する。
極(2f, 2g)は、第一のリード細線(5)及び第二のリード
細線(6)により第一の外部端子(3)及び第二の外部端子
(4)に電気的に接続される。半導体発光素子(2)、電極(2
f, 2g)及び電極(2f, 2g)に接続された第一のリード細線
(5)及び第二のリード細線(6)の端部はコーティング材(1
0)により被覆され、コーティング材(10)は半導体発光素
子(2)に接続された第一のリード細線(5)及び第二のリー
ド細線(6)の端部に強固に密着する。
【００１５】基体(3, 4, 11)を構成する絶縁性基板(11)
の一方の主面に凹部(3a)が形成され、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第一の外部
端子(3)及び第二の外部端子(4)が形成され、凹部(3a)の
底部(3b)にて第一の外部端子(3)及び第二の外部端子(4)
の一方に半導体発光素子(2)が固着される。第一の外部
端子(3)及び第二の外部端子(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。
の一方の主面に凹部(3a)が形成され、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第一の外部
端子(3)及び第二の外部端子(4)が形成され、凹部(3a)の
底部(3b)にて第一の外部端子(3)及び第二の外部端子(4)
の一方に半導体発光素子(2)が固着される。第一の外部
端子(3)及び第二の外部端子(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。
【００１６】コーティング材(10)を凹部(3a)の上端部か
ら突出しないようにすれば、隣接した半導体発光装置同
士の偽灯の発生を防止することができる。被覆体(18)は
樹脂から成り、半導体発光素子(2)から照射される光
は、コーティング材(10)内を通過した後、被覆体(18)の
外部に放出される。半導体発光素子(2)から放射された
光成分はガラス層に達し、コーティング材(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被覆体(18)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材
又はコーティング材(10)のクラックを防止する結合材が
ガラス層内に配合される。
ら突出しないようにすれば、隣接した半導体発光装置同
士の偽灯の発生を防止することができる。被覆体(18)は
樹脂から成り、半導体発光素子(2)から照射される光
は、コーティング材(10)内を通過した後、被覆体(18)の
外部に放出される。半導体発光素子(2)から放射された
光成分はガラス層に達し、コーティング材(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被覆体(18)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材
又はコーティング材(10)のクラックを防止する結合材が
ガラス層内に配合される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、GaN（窒化ガリウム）系の
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８について説明する。図１
〜図８では、図９〜図１２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。
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８について説明する。図１
〜図８では、図９〜図１２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。
【００１８】図１に示すように、本実施の形態による発
光ダイオード装置(20)は、凹部(3a)内に充填され発光ダ
イオードチップ(2)を被覆するコーティング材(10)と、
コーティング材(10)の外側を被覆する被覆体(18)とを備
えている。第一の外部端子(3)と第二の外部端子(4)は周
知のリードフレームから基体として構成され、凹部(3a)
は第一の外部端子(3)を長さ方向に押し潰して形成され
る。
光ダイオード装置(20)は、凹部(3a)内に充填され発光ダ
イオードチップ(2)を被覆するコーティング材(10)と、
コーティング材(10)の外側を被覆する被覆体(18)とを備
えている。第一の外部端子(3)と第二の外部端子(4)は周
知のリードフレームから基体として構成され、凹部(3a)
は第一の外部端子(3)を長さ方向に押し潰して形成され
る。
【００１９】発光ダイオードチップ(2)は３６５nm〜５
５０nmの波長で発光させることのできる窒化ガリウム系
化合物半導体から成り、本実施例では約４４０nm〜４７
０nmの波長の光を発するGaN系青色発光ダイオードを使
用する。図２に示すように、窒化ガリウム系半導体は、
周知のエピタキシャル成長方法等でサファイア等より成
る絶縁性基板(2a)上に形成されたIn(1-X)GaXN（但し、
０＜Ｘ≦１）で表される。図２に示す実施の形態では、
発光ダイオードチップ(2)は、例えば、周知のエピタキ
シャル成長方法によってサファイアの絶縁性基板(2a)上
にGaNから成る窒化ガリウム系半導体によってバッファ
層(2b)が形成され、GaNから成る窒化ガリウム系半導体
によってバッファ層(2b)の上にｎ形半導体領域(2c)が形
成される。エピタキシャル成長方法によってｎ形半導体
領域(2c)上に、例えば、InGaNから成る窒化ガリウム系
半導体によって活性層(2d)が形成される。活性層(2d)上
に形成される半導体基体(2e)は、例えば、GaNから成る
ｐ形半導体領域を備えた窒化ガリウム系半導体である。
半導体基体(2e)上に形成されたアノード電極(2f)は半導
体基体(2e)の上面に露出するｐ形半導体領域に電気的に
接続される。ｐ形半導体領域を備えた半導体基体(2e)と
活性層(2d)の一部には、ｎ形半導体領域(2c)が露出する
切欠部(2h)が形成される。ｎ形半導体領域(2c)上に形成
されたカソード電極(2g)は、ｎ形半導体領域(2c)に電気
的に接続される。
５０nmの波長で発光させることのできる窒化ガリウム系
化合物半導体から成り、本実施例では約４４０nm〜４７
０nmの波長の光を発するGaN系青色発光ダイオードを使
用する。図２に示すように、窒化ガリウム系半導体は、
周知のエピタキシャル成長方法等でサファイア等より成
る絶縁性基板(2a)上に形成されたIn(1-X)GaXN（但し、
０＜Ｘ≦１）で表される。図２に示す実施の形態では、
発光ダイオードチップ(2)は、例えば、周知のエピタキ
シャル成長方法によってサファイアの絶縁性基板(2a)上
にGaNから成る窒化ガリウム系半導体によってバッファ
層(2b)が形成され、GaNから成る窒化ガリウム系半導体
によってバッファ層(2b)の上にｎ形半導体領域(2c)が形
成される。エピタキシャル成長方法によってｎ形半導体
領域(2c)上に、例えば、InGaNから成る窒化ガリウム系
半導体によって活性層(2d)が形成される。活性層(2d)上
に形成される半導体基体(2e)は、例えば、GaNから成る
ｐ形半導体領域を備えた窒化ガリウム系半導体である。
半導体基体(2e)上に形成されたアノード電極(2f)は半導
体基体(2e)の上面に露出するｐ形半導体領域に電気的に
接続される。ｐ形半導体領域を備えた半導体基体(2e)と
活性層(2d)の一部には、ｎ形半導体領域(2c)が露出する
切欠部(2h)が形成される。ｎ形半導体領域(2c)上に形成
されたカソード電極(2g)は、ｎ形半導体領域(2c)に電気
的に接続される。
【００２０】発光ダイオード装置(20)では、発光ダイオ
ードチップ(2)の下面は、無機材料を含有する接着性樹
脂、ポリメタロキサン又はセラミックから成る接着剤(1
2)を介して凹部(3a)の底面に固着される。接着性樹脂
は、例えばエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂が好適であ
る。接着性樹脂に混合する無機材料は、銀、アルミニウ
ム、酸化チタン、シリカ等が好ましい。更に、ポリメタ
ロキサン又はセラミックから成る接着剤を使用すれば、
発光ダイオードチップ(2)から放出される短波長の光の
照射による接着性樹脂の劣化、変色及び劣化変色に伴う
光吸収を防止できる。接着剤の変色及び光吸収を防止で
きる本実施の形態の発光ダイオード装置(20)は発光ダイ
オードチップ(2)のコーティング材との機能と相俟って
発光輝度を向上することができる。
ードチップ(2)の下面は、無機材料を含有する接着性樹
脂、ポリメタロキサン又はセラミックから成る接着剤(1
2)を介して凹部(3a)の底面に固着される。接着性樹脂
は、例えばエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂が好適であ
る。接着性樹脂に混合する無機材料は、銀、アルミニウ
ム、酸化チタン、シリカ等が好ましい。更に、ポリメタ
ロキサン又はセラミックから成る接着剤を使用すれば、
発光ダイオードチップ(2)から放出される短波長の光の
照射による接着性樹脂の劣化、変色及び劣化変色に伴う
光吸収を防止できる。接着剤の変色及び光吸収を防止で
きる本実施の形態の発光ダイオード装置(20)は発光ダイ
オードチップ(2)のコーティング材との機能と相俟って
発光輝度を向上することができる。
【００２１】凹部(3a)の深さは、発光ダイオードチップ
(2)の高さよりも大きく、凹部(3a)の底面に固着された
発光ダイオードチップ(2)の上面は凹部(3a)の主面より
も内側に位置する。このため、発光ダイオード装置(20)
では、凹部(3a)の内側に十分な量のコーティング材(10)
を形成することができる。
(2)の高さよりも大きく、凹部(3a)の底面に固着された
発光ダイオードチップ(2)の上面は凹部(3a)の主面より
も内側に位置する。このため、発光ダイオード装置(20)
では、凹部(3a)の内側に十分な量のコーティング材(10)
を形成することができる。
【００２２】発光ダイオードチップ(2)のアノード電極
(2f)は、第一のリード細線(5)により第一の外部端子(3)
に形成された第一のワイヤ接続部(9a)に電気的に接続さ
れる。発光ダイオードチップ(2)のカソード電極(2g)
は、第二のリード細線(6)により第二の外部端子(4)に形
成された第二のワイヤ接続部(9b)に電気的に接続され
る。従って、第一の外部端子(3)はアノード電極として
機能し、第二の外部端子(4)はカソード電極として機能
する。第一のリード細線(5)と第二のリード細線(6)の接
続は周知のワイヤボンディング方法によって容易に行う
ことができる。
(2f)は、第一のリード細線(5)により第一の外部端子(3)
に形成された第一のワイヤ接続部(9a)に電気的に接続さ
れる。発光ダイオードチップ(2)のカソード電極(2g)
は、第二のリード細線(6)により第二の外部端子(4)に形
成された第二のワイヤ接続部(9b)に電気的に接続され
る。従って、第一の外部端子(3)はアノード電極として
機能し、第二の外部端子(4)はカソード電極として機能
する。第一のリード細線(5)と第二のリード細線(6)の接
続は周知のワイヤボンディング方法によって容易に行う
ことができる。
【００２３】凹部(3a)の内側に配置されたコーティング
材(10)によって発光ダイオードチップ(2)の上面及び側
面が被覆される。コーティング材(10)は金属アルコキシ
ドをゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液又は
セラミック前駆体ポリマーを含有する溶液又はこれらの
組み合わせを出発原料とするコーティング材形成溶液か
ら成る。これらのコーティング材形成溶液は、耐紫外線
特性に優れ高温環境下又は紫外線下でも実質的に黄変・
着色を生じない。このため、コーティング材(10)は、発
光ダイオードチップ(2)から生ずる短波長の光が比較的
長時間照射され温度上昇が生じても、発光ダイオードチ
ップ(2)からの発光を減衰させる黄変・着色が発生しな
い。従来の発光ダイオード装置(1)の樹脂封止(8)と同様
に、被覆体(18)は耐紫外線特性にあまり優れていないエ
ポキシ系樹脂から成るが、発光ダイオードチップ(2)と
被覆体(18)との間に介在する耐紫外線特性に優れたコー
ティング材(10)によって、紫外線による被覆体(18)の黄
変・着色も良好に防止される。被覆体(18)の上部には発
光ダイオードチップ(2)から照射され又は凹部(3a)の表
面で反射した光を集光するレンズ部(18a)が形成され
る。
材(10)によって発光ダイオードチップ(2)の上面及び側
面が被覆される。コーティング材(10)は金属アルコキシ
ドをゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液又は
セラミック前駆体ポリマーを含有する溶液又はこれらの
組み合わせを出発原料とするコーティング材形成溶液か
ら成る。これらのコーティング材形成溶液は、耐紫外線
特性に優れ高温環境下又は紫外線下でも実質的に黄変・
着色を生じない。このため、コーティング材(10)は、発
光ダイオードチップ(2)から生ずる短波長の光が比較的
長時間照射され温度上昇が生じても、発光ダイオードチ
ップ(2)からの発光を減衰させる黄変・着色が発生しな
い。従来の発光ダイオード装置(1)の樹脂封止(8)と同様
に、被覆体(18)は耐紫外線特性にあまり優れていないエ
ポキシ系樹脂から成るが、発光ダイオードチップ(2)と
被覆体(18)との間に介在する耐紫外線特性に優れたコー
ティング材(10)によって、紫外線による被覆体(18)の黄
変・着色も良好に防止される。被覆体(18)の上部には発
光ダイオードチップ(2)から照射され又は凹部(3a)の表
面で反射した光を集光するレンズ部(18a)が形成され
る。
【００２４】コーティング材(10)を構成するコーティン
グ材形成溶液は、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
金属酸化物のメタロキサン（metaloxane）結合を主体と
する透明なコーティング材を生成する。これらのコーテ
ィング材形成溶液に蛍光物質(13)の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(13)を含有するコーティング材(10)を形成
することができる。
グ材形成溶液は、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
金属酸化物のメタロキサン（metaloxane）結合を主体と
する透明なコーティング材を生成する。これらのコーテ
ィング材形成溶液に蛍光物質(13)の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(13)を含有するコーティング材(10)を形成
することができる。
【００２５】図１及び図３に示すように、本実施例の青
色発光ダイオード素子を有する半導体発光装置(20)で
は、凹部(3a)内に蛍光物質(13)の混入されたコーティン
グを形成する点では従来の半導体発光装置(1)と同様で
あるが、コーティング材(10)の材質及び蛍光物質(13)が
コーティング材(10)内に均一に分散されず、コーティン
グ材(10)の上部に形成される表面層(10a)内に濃密に配
合される点において従来の半導体発光装置(1)と異な
る。表面層(10a)の上面は、凹部(3a)の上面即ち第一及
び第二のワイヤ接続部(9a, 9b)の上面とほぼ同一平面又
はこれよりも低く形成される。表面層(10a)の下方のコ
ーティング材(10)には殆ど蛍光材料(13)を含まないか又
は表面層(10a)に比べて少量の蛍光材料(13)を含む内部
層(10b)が形成される。表面層(10a)と内部層(10b)は上
下に相互に隣接して形成され、表面層(10a)は発光ダイ
オードチップ(2)の上面から離間した位置において、凹
部(3a)を塞ぐように形成される。この結果、発光ダイオ
ードチップ(2)は内部層(10b)中に配置され、発光ダイオ
ードチップ(2)の上面と表面層(10a)との間には内部層(1
0b)の一部が介在する。
色発光ダイオード素子を有する半導体発光装置(20)で
は、凹部(3a)内に蛍光物質(13)の混入されたコーティン
グを形成する点では従来の半導体発光装置(1)と同様で
あるが、コーティング材(10)の材質及び蛍光物質(13)が
コーティング材(10)内に均一に分散されず、コーティン
グ材(10)の上部に形成される表面層(10a)内に濃密に配
合される点において従来の半導体発光装置(1)と異な
る。表面層(10a)の上面は、凹部(3a)の上面即ち第一及
び第二のワイヤ接続部(9a, 9b)の上面とほぼ同一平面又
はこれよりも低く形成される。表面層(10a)の下方のコ
ーティング材(10)には殆ど蛍光材料(13)を含まないか又
は表面層(10a)に比べて少量の蛍光材料(13)を含む内部
層(10b)が形成される。表面層(10a)と内部層(10b)は上
下に相互に隣接して形成され、表面層(10a)は発光ダイ
オードチップ(2)の上面から離間した位置において、凹
部(3a)を塞ぐように形成される。この結果、発光ダイオ
ードチップ(2)は内部層(10b)中に配置され、発光ダイオ
ードチップ(2)の上面と表面層(10a)との間には内部層(1
0b)の一部が介在する。
【００２６】図１に示す半導体発光装置(20)を製造する
際に、一対の外部端子(3, 4)の一方の端部に凹部(3a)を
形成した後、凹部(3a)の底部(3b)に半導体発光素子(2)
を固着する。次に、半導体発光素子(2)の上面に形成さ
れた電極(2a, 2b)と一対の外部端子(3, 4)とをリード細
線(5, 6)により電気的に接続して、図４に示すリードフ
レーム組立体(30)を用意する。リードフレーム組立体(3
0)は一対の外部端子(3, 4)の第一及び第二のワイヤ接続
部(9a, 9b)、発光ダイオードチップ(2)、第一及び第二
のリード細線(5, 6)を備え、一対の外部端子(3, 4)は図
示しない連結条によって連結される。その後、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コーテ
ィング材形成溶液を凹部(3a)内に注入して、半導体発光
素子(2)、電極(2a, 2b)及び電極(2a, 2b)に接続された
リード細線(5, 6)の端部を被覆する。このコーティング
材形成溶液は、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(13)を含む。
コーティング材形成溶液の供給について更に詳述する
と、まず、例えばスポイト形状の塗布器(31)によって発
光ダイオードチップ(2)の上部より凹部(3a)にコーティ
ング材形成溶液を適量供給する。このとき、蛍光物質(1
3)が塗布器(31)のシリンジ(32)内で沈降してコーティン
グ材形成溶液中の蛍光体分布の均一性が損なわれないよ
うに、シリンジ(32)内で溶液を撹拌しながら凹部(3a)に
提供することが望ましい。半導体発光素子(2)等を被覆
するように、コーティング材形成溶液は、凹部(3a)のほ
ぼ全体に充填される。次に、図６に示すように、リード
フレーム組立体(30)を凹部(3a)の開口側を下側に向け凹
部(3a)内にガラス混合物が充填されたリードフレーム組
立体(30)を逆さまにした状態で室温にて数時間放置し、
コーティング材形成溶液に含まれる溶剤を揮発させてコ
ーティング材形成溶液を乾燥させると共に、溶液中に含
まれる蛍光物質(13)を自重によって下側、即ち凹部(3a)
の開口側に沈降させる。コーティング材形成溶液は蛍光
物質(13)の濃度の高い高濃度領域と、蛍光物質(13)の濃
度の低い低濃度領域とに区分される。次に、図６に示す
ように、リードフレーム組立体(30)を逆さまに配置した
状態で、ガラス混合物に約１５０℃の熱処理を施してコ
ーティング材形成溶液を焼成してコーティング材(10)を
固化形成するので、コーティング材(10)は、半導体発光
素子(2)及び外部端子(3, 4)と強固に密着する。コーテ
ィング材(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。これにより、高濃度領域は表面
層(10a)に変換され、低濃度領域は内部層(10b)に変換さ
れる。外部端子(3, 4)の端部全体及びコーティング材(1
0)を更に透明な封止樹脂による被覆体(18)により封止す
る。
際に、一対の外部端子(3, 4)の一方の端部に凹部(3a)を
形成した後、凹部(3a)の底部(3b)に半導体発光素子(2)
を固着する。次に、半導体発光素子(2)の上面に形成さ
れた電極(2a, 2b)と一対の外部端子(3, 4)とをリード細
線(5, 6)により電気的に接続して、図４に示すリードフ
レーム組立体(30)を用意する。リードフレーム組立体(3
0)は一対の外部端子(3, 4)の第一及び第二のワイヤ接続
部(9a, 9b)、発光ダイオードチップ(2)、第一及び第二
のリード細線(5, 6)を備え、一対の外部端子(3, 4)は図
示しない連結条によって連結される。その後、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コーテ
ィング材形成溶液を凹部(3a)内に注入して、半導体発光
素子(2)、電極(2a, 2b)及び電極(2a, 2b)に接続された
リード細線(5, 6)の端部を被覆する。このコーティング
材形成溶液は、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(13)を含む。
コーティング材形成溶液の供給について更に詳述する
と、まず、例えばスポイト形状の塗布器(31)によって発
光ダイオードチップ(2)の上部より凹部(3a)にコーティ
ング材形成溶液を適量供給する。このとき、蛍光物質(1
3)が塗布器(31)のシリンジ(32)内で沈降してコーティン
グ材形成溶液中の蛍光体分布の均一性が損なわれないよ
うに、シリンジ(32)内で溶液を撹拌しながら凹部(3a)に
提供することが望ましい。半導体発光素子(2)等を被覆
するように、コーティング材形成溶液は、凹部(3a)のほ
ぼ全体に充填される。次に、図６に示すように、リード
フレーム組立体(30)を凹部(3a)の開口側を下側に向け凹
部(3a)内にガラス混合物が充填されたリードフレーム組
立体(30)を逆さまにした状態で室温にて数時間放置し、
コーティング材形成溶液に含まれる溶剤を揮発させてコ
ーティング材形成溶液を乾燥させると共に、溶液中に含
まれる蛍光物質(13)を自重によって下側、即ち凹部(3a)
の開口側に沈降させる。コーティング材形成溶液は蛍光
物質(13)の濃度の高い高濃度領域と、蛍光物質(13)の濃
度の低い低濃度領域とに区分される。次に、図６に示す
ように、リードフレーム組立体(30)を逆さまに配置した
状態で、ガラス混合物に約１５０℃の熱処理を施してコ
ーティング材形成溶液を焼成してコーティング材(10)を
固化形成するので、コーティング材(10)は、半導体発光
素子(2)及び外部端子(3, 4)と強固に密着する。コーテ
ィング材(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。これにより、高濃度領域は表面
層(10a)に変換され、低濃度領域は内部層(10b)に変換さ
れる。外部端子(3, 4)の端部全体及びコーティング材(1
0)を更に透明な封止樹脂による被覆体(18)により封止す
る。
【００２７】なお、焼成工程に設定した比較的低温度の
初期段階を乾燥工程とする温度ステップを焼成工程に設
けこともできる。この場合、焼成工程の初期の段階で、
コーティング材形成溶液の溶剤を揮発させると共にコー
ティング材形成溶液に蛍光体濃度の高い第一の領域と蛍
光体濃度の低い第二の領域とを設けることができる。
初期段階を乾燥工程とする温度ステップを焼成工程に設
けこともできる。この場合、焼成工程の初期の段階で、
コーティング材形成溶液の溶剤を揮発させると共にコー
ティング材形成溶液に蛍光体濃度の高い第一の領域と蛍
光体濃度の低い第二の領域とを設けることができる。
【００２８】発光ダイオード装置(20)では凹部(3a)に固
着された発光ダイオードチップ(2)が、保護膜として蛍
光物質(13)を含有するコーティング材(10)により被覆さ
れ、更に周知のポッティング方法やトランスファモール
ド方法によって形成されるエポキシ系樹脂等の熱硬化性
樹脂から成る被覆体(18)により被覆される。被覆体(8)
には蛍光物質(13)は混入されない。被覆体(18)は、例え
ば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)、リード細線(5, 6)、コーティ
ング材(10)を固着した外部端子(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
カ等の散乱材を被覆体(18)に混合させてもよい。被覆体
(18)は外部端子(3, 4)の一端側、発光ダイオード素子
(2)、リード細線(5, 6)及びコーティング材(10)を被覆
して、図１に示す半導体発光装置を完成する。
着された発光ダイオードチップ(2)が、保護膜として蛍
光物質(13)を含有するコーティング材(10)により被覆さ
れ、更に周知のポッティング方法やトランスファモール
ド方法によって形成されるエポキシ系樹脂等の熱硬化性
樹脂から成る被覆体(18)により被覆される。被覆体(8)
には蛍光物質(13)は混入されない。被覆体(18)は、例え
ば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)、リード細線(5, 6)、コーティ
ング材(10)を固着した外部端子(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
カ等の散乱材を被覆体(18)に混合させてもよい。被覆体
(18)は外部端子(3, 4)の一端側、発光ダイオード素子
(2)、リード細線(5, 6)及びコーティング材(10)を被覆
して、図１に示す半導体発光装置を完成する。
【００２９】発光ダイオード装置(20)の外部端子(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、表面層(10
a)内の蛍光物質(13)によって少なくとも一部がその発光
波長と異なる他の波長に変換された後、被覆体(18)の先
端部に形成されたレンズ部(18a)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
４７０nm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(13)には付活剤としてCe（セリウム）を添
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４５０nm、発
光波長のピーク約５４０nmの黄緑色光）を用いる。コー
ティング材(10)は、YAG蛍光物質(13)の粉末状微細結晶
粒をコーティング材形成溶液に適量混合して成る混合液
を作成し、凹部(3a)の上端部(3d)から突出しない量で凹
部(3a)内にこの混合液を注入した後に焼成して得られ
る。
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、表面層(10
a)内の蛍光物質(13)によって少なくとも一部がその発光
波長と異なる他の波長に変換された後、被覆体(18)の先
端部に形成されたレンズ部(18a)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
４７０nm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(13)には付活剤としてCe（セリウム）を添
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４５０nm、発
光波長のピーク約５４０nmの黄緑色光）を用いる。コー
ティング材(10)は、YAG蛍光物質(13)の粉末状微細結晶
粒をコーティング材形成溶液に適量混合して成る混合液
を作成し、凹部(3a)の上端部(3d)から突出しない量で凹
部(3a)内にこの混合液を注入した後に焼成して得られ
る。
【００３０】本実施の形態では、YAG蛍光物質(13)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(13)の励起波長とが約４
５０nm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、YAG蛍光物質(13)の結晶粒がコーティング材(10)の
表面側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(13)で波長変換され
た光成分以外に蛍光物質(13)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。
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(13)の励起波長とが約４
５０nm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、YAG蛍光物質(13)の結晶粒がコーティング材(10)の
表面側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(13)で波長変換され
た光成分以外に蛍光物質(13)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。
【００３１】従って、発光波長ピーク約４４０nm〜約４
７０nm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YAG蛍光物質
(13)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、コーティン
グ材形成溶液に混合するYAG蛍光物質(13)の粉末の量を
調整し、コーティング材(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(13)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。
７０nm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YAG蛍光物質
(13)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、コーティン
グ材形成溶液に混合するYAG蛍光物質(13)の粉末の量を
調整し、コーティング材(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(13)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。
【００３２】ディップ法によってコーティング材(10)を
形成することもできる。まず、ディスペンサ塗布法と同
様に、コーティング層及び樹脂封止体の形成されていな
い図４に示すリードフレーム組立体(30)を用意する。次
に、コーティング材形成溶液を収容するディップ槽(40)
を用意して、図７に示すように、ディップ槽(40)の中に
リードフレーム組立体(30)を浸漬させて凹部(3a)の中に
コーティング材形成溶液を充填する。このとき、リード
フレーム組立体(30)をディップ槽(40)の溶液に対して斜
めに浸漬させて凹部(3a)で溶液をすくえば、凹部(3a)の
中に溶液を容易に充填することができる。次に、ディス
ペンサ塗布法と同様に、リードフレーム組立体(30)を凹
部(3a)の開口側を下に向けて配置した状態で室温にて数
時間放置し、溶液を乾燥させる。これにより、ディスペ
ンサ塗布法と同様に蛍光物質(13)を下側に沈降させて、
蛍光物質(13)の高濃度領域と低濃度領域とを設ける。そ
の後、コーティング材形成溶液に熱処理を施して焼成
し、表面層(10a)と内部層(10b)とから構成されるコーテ
ィング材(10)を形成する。最後に、トランスファモール
ド方法によって被覆体(18)を形成して図１の半導体発光
装置(20)が完成する。ディップ法では、多数の凹部(3a)
にガラス混合物を同時に供給できるため、ディスペンサ
塗布法に比べて生産性に優れる利点がある。
形成することもできる。まず、ディスペンサ塗布法と同
様に、コーティング層及び樹脂封止体の形成されていな
い図４に示すリードフレーム組立体(30)を用意する。次
に、コーティング材形成溶液を収容するディップ槽(40)
を用意して、図７に示すように、ディップ槽(40)の中に
リードフレーム組立体(30)を浸漬させて凹部(3a)の中に
コーティング材形成溶液を充填する。このとき、リード
フレーム組立体(30)をディップ槽(40)の溶液に対して斜
めに浸漬させて凹部(3a)で溶液をすくえば、凹部(3a)の
中に溶液を容易に充填することができる。次に、ディス
ペンサ塗布法と同様に、リードフレーム組立体(30)を凹
部(3a)の開口側を下に向けて配置した状態で室温にて数
時間放置し、溶液を乾燥させる。これにより、ディスペ
ンサ塗布法と同様に蛍光物質(13)を下側に沈降させて、
蛍光物質(13)の高濃度領域と低濃度領域とを設ける。そ
の後、コーティング材形成溶液に熱処理を施して焼成
し、表面層(10a)と内部層(10b)とから構成されるコーテ
ィング材(10)を形成する。最後に、トランスファモール
ド方法によって被覆体(18)を形成して図１の半導体発光
装置(20)が完成する。ディップ法では、多数の凹部(3a)
にガラス混合物を同時に供給できるため、ディスペンサ
塗布法に比べて生産性に優れる利点がある。
【００３３】本発明では更に光学的特性や作業性を向上
するため、種々の改善も可能である。例えば、コーティ
ング材(10)内に表面層(10a)と内部層(10b)との間に散乱
材を多く混入させた層を形成して発光ダイオードチップ
(2)の光を散乱させてもよい。この場合、蛍光物質(13)
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。コーティング材(10)のクラックを防止する結合材を
配合することもできる。コーティング材形成溶液の粘度
を高くすることもできる。形成されたコーティング材(1
0)は、光変換作用のみならず、下記の特性を備えてい
る。
するため、種々の改善も可能である。例えば、コーティ
ング材(10)内に表面層(10a)と内部層(10b)との間に散乱
材を多く混入させた層を形成して発光ダイオードチップ
(2)の光を散乱させてもよい。この場合、蛍光物質(13)
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。コーティング材(10)のクラックを防止する結合材を
配合することもできる。コーティング材形成溶液の粘度
を高くすることもできる。形成されたコーティング材(1
0)は、光変換作用のみならず、下記の特性を備えてい
る。
【００３４】[１] 蛍光物質(13)を含む表面層(10a)が
凹部(3a)の開口面の全体にわたって略均一な厚みで、半
導体発光素子(2)から離間して形成されるので、色むら
が発生せず均一な色あいが得られ、良好な発光特性が得
られる。 [２] 半導体発光素子(2)の発する光と熱によって特性
が劣化しやすい保護膜が、耐紫外線特性・耐熱性に優れ
るコーティング材(10)から成るので、コーティング材(1
0)の黄変着色を防止できる。 [３] コーティング材(10)により被覆体(18)の黄変・着
色を防止できる。 [４] 比較的安価な材料を使用してトランスファモール
ド法により樹脂封止が可能となり、製造コストの低減を
実現できる。 [５] ハーメチックシール構造の発光装置に比較して、
安価な短波長の半導体発光装置を実現できる。 [６] 十分実用に適する短波長の半導体発光装置(20)を
実現できる。 [７] コーティング材(10)による光減衰は比較的小さ
い。 [８] 発光ダイオードチップ(2)とコーティング材(10)
との屈折率の差は比較的小さいのでハーメチックシール
構造を採用した場合に比べて発光ダイオードチップ(2)
の界面での反射を減少でき、光取出効率の良好な半導体
発光装置(20)が得られる。 [９] 発光ダイオードチップ(2)から放射される光の発
光効率を向上できる。 [１０] 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(13)を劣化させない。 [１１] 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(20)の外部や蛍光物質(13)から
の有害イオンで半導体発光素子(2)を劣化させない。 [１２] コーティング材(10)と被覆体(18)によって発光
ダイオードチップ(2)を二重に被覆するので、発光ダイ
オード装置(20)の耐環境性が向上する。 [１３] 紫外線耐性及び耐熱性に優れ、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。 [１４] コーティング材中の金属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)、外部端子(3, 4)又は酸化物系無機
蛍光物質(13)との密着性がよい。
凹部(3a)の開口面の全体にわたって略均一な厚みで、半
導体発光素子(2)から離間して形成されるので、色むら
が発生せず均一な色あいが得られ、良好な発光特性が得
られる。 [２] 半導体発光素子(2)の発する光と熱によって特性
が劣化しやすい保護膜が、耐紫外線特性・耐熱性に優れ
るコーティング材(10)から成るので、コーティング材(1
0)の黄変着色を防止できる。 [３] コーティング材(10)により被覆体(18)の黄変・着
色を防止できる。 [４] 比較的安価な材料を使用してトランスファモール
ド法により樹脂封止が可能となり、製造コストの低減を
実現できる。 [５] ハーメチックシール構造の発光装置に比較して、
安価な短波長の半導体発光装置を実現できる。 [６] 十分実用に適する短波長の半導体発光装置(20)を
実現できる。 [７] コーティング材(10)による光減衰は比較的小さ
い。 [８] 発光ダイオードチップ(2)とコーティング材(10)
との屈折率の差は比較的小さいのでハーメチックシール
構造を採用した場合に比べて発光ダイオードチップ(2)
の界面での反射を減少でき、光取出効率の良好な半導体
発光装置(20)が得られる。 [９] 発光ダイオードチップ(2)から放射される光の発
光効率を向上できる。 [１０] 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(13)を劣化させない。 [１１] 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(20)の外部や蛍光物質(13)から
の有害イオンで半導体発光素子(2)を劣化させない。 [１２] コーティング材(10)と被覆体(18)によって発光
ダイオードチップ(2)を二重に被覆するので、発光ダイ
オード装置(20)の耐環境性が向上する。 [１３] 紫外線耐性及び耐熱性に優れ、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。 [１４] コーティング材中の金属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)、外部端子(3, 4)又は酸化物系無機
蛍光物質(13)との密着性がよい。
【００３５】このように、コーティング材(10)を使用す
ることにより従来の半導体発光装置(1)の種々の弱点を
克服でき、安価で信頼性の高い、蛍光物質(13)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。また、金属アルコキシド又はセラミック前駆体ポリ
マーから成るコーティング材形成溶液は、凹部(3a)内に
注入して、発光ダイオードチップ(2)の融点よりも低い
１５０℃前後の温度で焼成可能であり、低温領域でのコ
ーティング材の形成が可能である。従って、コーティン
グ材(10)は、液状の溶液を発光ダイオードチップ(2)の
固着された凹部(3a)に滴下等により供給した後、焼成等
の熱処理を施してコーティング材(10)を容易に形成する
ことができる。コーティング材(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。
ることにより従来の半導体発光装置(1)の種々の弱点を
克服でき、安価で信頼性の高い、蛍光物質(13)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。また、金属アルコキシド又はセラミック前駆体ポリ
マーから成るコーティング材形成溶液は、凹部(3a)内に
注入して、発光ダイオードチップ(2)の融点よりも低い
１５０℃前後の温度で焼成可能であり、低温領域でのコ
ーティング材の形成が可能である。従って、コーティン
グ材(10)は、液状の溶液を発光ダイオードチップ(2)の
固着された凹部(3a)に滴下等により供給した後、焼成等
の熱処理を施してコーティング材(10)を容易に形成する
ことができる。コーティング材(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。
【００３６】凹部(3a)内に充填されたコーティング材(1
0)は、発光ダイオードチップ(2)の周囲と第一のリード
細線(5)及び第二のリード細線(6)の発光ダイオードチッ
プ(2)との接続部分を被覆する。このとき、発光ダイオ
ードチップ(2)の上面が凹部(3a)の主面より内側に配置
されるため、発光ダイオードチップ(2)を十分な厚さの
コーティング材(10)で封止することができる。コーティ
ング材(10)中の金属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、コーティング
材(10)は発光ダイオードチップ(2)、第一の外部端子(3)
及び第二の外部端子(4)との密着性がよい。
0)は、発光ダイオードチップ(2)の周囲と第一のリード
細線(5)及び第二のリード細線(6)の発光ダイオードチッ
プ(2)との接続部分を被覆する。このとき、発光ダイオ
ードチップ(2)の上面が凹部(3a)の主面より内側に配置
されるため、発光ダイオードチップ(2)を十分な厚さの
コーティング材(10)で封止することができる。コーティ
ング材(10)中の金属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、コーティング
材(10)は発光ダイオードチップ(2)、第一の外部端子(3)
及び第二の外部端子(4)との密着性がよい。
【００３７】被覆体(18)は、エポキシ系樹脂などから成
る光透過性を有する樹脂封止体であり、周知のポッティ
ング方法やトランスファモールド方法等によって容易に
形成することができる。被覆体(18)は発光ダイオードチ
ップ(2)から発生する短波長の光によって黄変・着色の
生じる虞のあるエポキシ系樹脂などから成るが、発光ダ
イオードチップ(2)との界面には短波長の光によって黄
変・着色が生じ難いコーティング材(10)が介在するた
め、被覆体(18)の黄変・着色は実質的に生じない。従っ
て、コーティング材(10)を介して発せられた光を被覆体
(18)を通じてさほど減衰させずに被覆体(18)の外部に導
出させることができる。
る光透過性を有する樹脂封止体であり、周知のポッティ
ング方法やトランスファモールド方法等によって容易に
形成することができる。被覆体(18)は発光ダイオードチ
ップ(2)から発生する短波長の光によって黄変・着色の
生じる虞のあるエポキシ系樹脂などから成るが、発光ダ
イオードチップ(2)との界面には短波長の光によって黄
変・着色が生じ難いコーティング材(10)が介在するた
め、被覆体(18)の黄変・着色は実質的に生じない。従っ
て、コーティング材(10)を介して発せられた光を被覆体
(18)を通じてさほど減衰させずに被覆体(18)の外部に導
出させることができる。
【００３８】図８は、絶縁性基板を使用するチップ形発
光ダイオード装置(20)に適用した本発明による第２の実
施の形態を示す。チップ形発光ダイオード装置(20)は、
一方の主面に凹部(3a)が形成された基体となる絶縁性基
板(11)と、絶縁性基板(11)に相互に離間して形成された
第一の外部端子(3)及び第二の外部端子(4)と、第一の外
部端子(3)の凹部(3a)に接着剤(12)を介して固着された
発光ダイオードチップ(2)と、発光ダイオードチップ(2)
のアノード電極(2f)と第一の外部端子(3)とを電気的に
接続する第一のリード細線(5)と、発光ダイオードチッ
プ(2)のカソード電極(2g)と第二の外部端子(4)とを電気
的に接続する第二のリード細線(6)と、凹部(3a)内に充
填され発光ダイオードチップ(2)、アノード電極(2f)、
カソード電極(2g)及びアノード電極(2f)、カソード電極
(2g)に接続されたリード細線(5, 6)の端部を被覆するコ
ーティング材(10)と、絶縁性基板(11)の一方の主面に形
成され且つコーティング材(10)の外側を被覆する台形状
断面の被覆体(18)とを備えている。第一の外部端子(3)
及び第二の外部端子(4)の一方の端部は、凹部(3a)内に
配置される。発光ダイオードチップ(2)は凹部(3a)の底
部(3b)にて第一の外部端子(3)に接着剤(12)を介して固
着される。第一の外部端子(3)及び第二の外部端子(4)の
各他方の端部は、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。コーティング材(10)の上部には蛍
光物質(13)が配合された表面層(10a)が形成される。コ
ーティング材(10)は凹部(3a)の上端部(3d)から突出しな
い。コーティング材(10)は更に被覆体(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、コーティ
ング材(10)内を通過した後、被覆体(8)の外部に放出さ
れる。
光ダイオード装置(20)に適用した本発明による第２の実
施の形態を示す。チップ形発光ダイオード装置(20)は、
一方の主面に凹部(3a)が形成された基体となる絶縁性基
板(11)と、絶縁性基板(11)に相互に離間して形成された
第一の外部端子(3)及び第二の外部端子(4)と、第一の外
部端子(3)の凹部(3a)に接着剤(12)を介して固着された
発光ダイオードチップ(2)と、発光ダイオードチップ(2)
のアノード電極(2f)と第一の外部端子(3)とを電気的に
接続する第一のリード細線(5)と、発光ダイオードチッ
プ(2)のカソード電極(2g)と第二の外部端子(4)とを電気
的に接続する第二のリード細線(6)と、凹部(3a)内に充
填され発光ダイオードチップ(2)、アノード電極(2f)、
カソード電極(2g)及びアノード電極(2f)、カソード電極
(2g)に接続されたリード細線(5, 6)の端部を被覆するコ
ーティング材(10)と、絶縁性基板(11)の一方の主面に形
成され且つコーティング材(10)の外側を被覆する台形状
断面の被覆体(18)とを備えている。第一の外部端子(3)
及び第二の外部端子(4)の一方の端部は、凹部(3a)内に
配置される。発光ダイオードチップ(2)は凹部(3a)の底
部(3b)にて第一の外部端子(3)に接着剤(12)を介して固
着される。第一の外部端子(3)及び第二の外部端子(4)の
各他方の端部は、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。コーティング材(10)の上部には蛍
光物質(13)が配合された表面層(10a)が形成される。コ
ーティング材(10)は凹部(3a)の上端部(3d)から突出しな
い。コーティング材(10)は更に被覆体(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、コーティ
ング材(10)内を通過した後、被覆体(8)の外部に放出さ
れる。
【００３９】半導体発光素子(2)から放射された光はコ
ーティング材(10)に達し、その一部はコーティング材(1
0)の表面層(10a)内で異なる波長に波長変換され、波長
変換されない半導体発光素子(2)からの光成分と混合し
て被覆体(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
散乱する光散乱材又はコーティング材(10)のクラックを
防止する結合材をコーティング材(10)内に配合してもよ
い。図８の発光ダイオード装置(20)でも、発光ダイオー
ドチップ(2)と被覆体(18)との間に介在する耐紫外線特
性に優れたコーティング材(10)により、紫外線による被
覆体(18)の黄変・着色も良好に防止される。
ーティング材(10)に達し、その一部はコーティング材(1
0)の表面層(10a)内で異なる波長に波長変換され、波長
変換されない半導体発光素子(2)からの光成分と混合し
て被覆体(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
散乱する光散乱材又はコーティング材(10)のクラックを
防止する結合材をコーティング材(10)内に配合してもよ
い。図８の発光ダイオード装置(20)でも、発光ダイオー
ドチップ(2)と被覆体(18)との間に介在する耐紫外線特
性に優れたコーティング材(10)により、紫外線による被
覆体(18)の黄変・着色も良好に防止される。
【００４０】絶縁性基板(11)を備えた半導体発光装置(2
0)を製造する場合は、絶縁性基板(11)の一方の主面に凹
部(3a)を形成した後、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外部端子(3, 4)を形
成し、その後、凹部(3a)の底部(3b)にて一対の外部端子
(3, 4)の一方に半導体発光素子(2)を固着する。
0)を製造する場合は、絶縁性基板(11)の一方の主面に凹
部(3a)を形成した後、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外部端子(3, 4)を形
成し、その後、凹部(3a)の底部(3b)にて一対の外部端子
(3, 4)の一方に半導体発光素子(2)を固着する。
【００４１】絶縁性基板(11)の一方の主面に形成された
凹部(3a)に蛍光物質(13)を含有するコーティング材形成
溶液を充填し、凹部(3a)の開口を下側に向けて絶縁性基
板(11)を配置して蛍光物質(13)を沈降させれば、開口側
に蛍光物質(13)の高濃度領域と、凹部(3a)の底面側に蛍
光物質(13)の低濃度領域を設けることができる。
凹部(3a)に蛍光物質(13)を含有するコーティング材形成
溶液を充填し、凹部(3a)の開口を下側に向けて絶縁性基
板(11)を配置して蛍光物質(13)を沈降させれば、開口側
に蛍光物質(13)の高濃度領域と、凹部(3a)の底面側に蛍
光物質(13)の低濃度領域を設けることができる。
【００４２】また、本発明では短波長の光で劣化しない
コーティング材を用いるので、半導体発光素子(2)に短
波長の光を発するGaN系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
(1)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。
コーティング材を用いるので、半導体発光素子(2)に短
波長の光を発するGaN系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
(1)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。
【００４３】発光ダイオードチップ(2)と蛍光物質(13)
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(13)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(13)から所望の特性を持つ蛍光物質(13)
を選択することができる。
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(13)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(13)から所望の特性を持つ蛍光物質(13)
を選択することができる。
【００４４】前記の実施の形態では、凹部(3a)の上端部
より上方に突出しないようにコーティング材(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。
より上方に突出しないようにコーティング材(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。
【００４５】本発明の前記実施の形態は変更が可能であ
る。例えば、サファイア等から成る絶縁性基板の代わり
に使用するシリコンカーバイド（SiC）等から成る低抵
抗性の半導体基板の上にバッファ層及び活性層を形成し
た窒化ガリウム系半導体素子を発光ダイオードチップ
(2)として用い、半導体発光素子(2)の上面と半導体基体
(3, 4, 11)の下面にそれぞれアノード電極とカソード電
極を形成することができる。この場合、発光ダイオード
チップ(2)に切欠部(2h)を形成せずに発光ダイオードチ
ップ(2)の縦方向に電流を流すことができる。
る。例えば、サファイア等から成る絶縁性基板の代わり
に使用するシリコンカーバイド（SiC）等から成る低抵
抗性の半導体基板の上にバッファ層及び活性層を形成し
た窒化ガリウム系半導体素子を発光ダイオードチップ
(2)として用い、半導体発光素子(2)の上面と半導体基体
(3, 4, 11)の下面にそれぞれアノード電極とカソード電
極を形成することができる。この場合、発光ダイオード
チップ(2)に切欠部(2h)を形成せずに発光ダイオードチ
ップ(2)の縦方向に電流を流すことができる。
【００４６】
【発明の効果】前記のように、本発明では、蛍光物質を
含む表面層が凹部の開口面の全体にわたって略均一な厚
みで、半導体発光素子から離間して形成されるので、色
むらが発生せず均一な色あいが得られ、良好な発光特性
が得られる。また、紫外線耐性・耐熱性に優れるコーテ
ィング材により半導体発光素子を被覆するので、有害物
質の浸透を防ぎ、紫外線耐性・耐熱性に優れ且つ安価で
信頼性の高い半導体発光装置が得られる。従って、湿
度、温度又は紫外線等によって被覆体及びコーティング
材並びに半導体発光素子に対する劣化が抑制され、半導
体発光装置の耐環境性が向上する。また、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。
含む表面層が凹部の開口面の全体にわたって略均一な厚
みで、半導体発光素子から離間して形成されるので、色
むらが発生せず均一な色あいが得られ、良好な発光特性
が得られる。また、紫外線耐性・耐熱性に優れるコーテ
ィング材により半導体発光素子を被覆するので、有害物
質の浸透を防ぎ、紫外線耐性・耐熱性に優れ且つ安価で
信頼性の高い半導体発光装置が得られる。従って、湿
度、温度又は紫外線等によって被覆体及びコーティング
材並びに半導体発光素子に対する劣化が抑制され、半導
体発光装置の耐環境性が向上する。また、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
半導体発光装置の断面図
【図２】 半導体発光素子の断面図
【図３】 基体の凹部を示す部分拡大断面図
【図４】 リードフレーム組立体の凹部を示す部分拡大
断面図
断面図
【図５】 ディスペンサ塗布法によりコーティング材を
凹部に供給する状態を示す断面図
凹部に供給する状態を示す断面図
【図６】 凹部を逆さにした状態を示す断面図
【図７】 本発明による第２の実施の形態を示す部分断
面図
面図
【図８】 チップ型発光ダイオード装置に適用した本発
明による第２の実施の形態を示す断面図
明による第２の実施の形態を示す断面図
【図９】 従来の発光ダイオード装置の断面図
【図１０】 図９に示す凹部の拡大断面図
【図１１】 点灯させた従来の発光ダイオード装置の平
面図
面図
【図１２】 従来の他の発光ダイオード装置の凹部を示
す断面図
す断面図
(2)・・半導体発光素子（発光ダイオードチップ）、
(2a)・・絶縁性基板、(2f, 2g)・・電極、(3)・・第一
の外部端子、 (3a)・・凹部、 (3b)・・底部、 (3c)
・・側壁、 (3d)・・上端部、 (4)・・第二の外部端
子、 (5)・・第一のリード細線、 (6)・・第二のリー
ド細線、 (8)・・被覆体(封止樹脂)、(9a)・・第一の
ワイヤ接続部、 (9b)・・第二のワイヤ接続部、 (10)
・・コーティング材、 (10a)・・表面層、 (10b)・・
内部層、 (11)・・絶縁性基板、 (13)・・蛍光物質、
(20)・・発光ダイオード装置（発光半導体装置）、
(2a)・・絶縁性基板、(2f, 2g)・・電極、(3)・・第一
の外部端子、 (3a)・・凹部、 (3b)・・底部、 (3c)
・・側壁、 (3d)・・上端部、 (4)・・第二の外部端
子、 (5)・・第一のリード細線、 (6)・・第二のリー
ド細線、 (8)・・被覆体(封止樹脂)、(9a)・・第一の
ワイヤ接続部、 (9b)・・第二のワイヤ接続部、 (10)
・・コーティング材、 (10a)・・表面層、 (10b)・・
内部層、 (11)・・絶縁性基板、 (13)・・蛍光物質、
(20)・・発光ダイオード装置（発光半導体装置）、
フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−349340（ＪＰ，Ａ) 特開2000−315826（ＪＰ，Ａ) 特開2000−299503（ＪＰ，Ａ) 特開2000−77723（ＪＰ，Ａ) 特開2000−49389（ＪＰ，Ａ) 特開2000−22216（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−251640（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−204838（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188938（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−79379（ＪＰ，Ｕ) 特表 平11−500584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (28)
- 【請求項１】 基体と、該基体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コーティング材と
を備えた半導体発光装置において、 前記コーティング材は、光透過性を有するポリメタロキ
サン又はセラミックであり、 前記コーティング材は蛍光物質が混入された表面層と、
該表面層の下方に形成され且つ前記蛍光物質が混入され
ていないか又は前記表面層より前記蛍光物質の含有量が
少ない内部層とを備えたことを特徴とする半導体発光装
置。 - 【請求項２】 前記コーティング材は、メタロキサン
（metaloxane）結合を主体として形成されたガラスであ
る請求項１に記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 前記コーティング材は、シロキサン（si
loxane）結合を主体として形成されたゲル状のコーティ
ング材である請求項１又は２に記載の半導体発光装置。 - 【請求項４】 前記コーティング材は、金属アルコキシ
ドから形成されたポリメタロキサンから成る請求項１〜
３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項５】 前記コーティング材は、金属アルコキシ
ドにゾル−ゲル法を施して形成されたポリメタロキサン
から成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発
光装置。 - 【請求項６】 前記コーティング材は、金属アルコキシ
ド又は金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法
により加水分解重合して形成されたポリメタロキサンか
ら成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光
装置。 - 【請求項７】 前記金属アルコキシドは、単一金属アル
コキシド、二金属アルコキシド又は多金属アルコキシド
から選択された１種又は２種以上である請求項５又は６
に記載の半導体発光装置。 - 【請求項８】 前記コーティング材は、セラミック前駆
体から形成されたセラミックから成る請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項９】 前記セラミック前駆体は、ポリシラザン
である請求項８に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１０】 前記コーティング材は、セラミック前
駆体に熱処理を施して形成されたセラミックから成る請
求項１〜３、８又は９のいずれか１項に記載の半導体発
光装置。 - 【請求項１１】 前記コーティング材は、前記半導体発
光素子の少なくとも上面を被覆する請求項１〜３のいず
れか１項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１２】 前記コーティング材の前記内部層は、
前記半導体発光素子の下面を除く全面を被覆し、前記表
面層は前記内部層を介して前記半導体発光素子を被覆す
る請求項１１に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１３】 前記基体は、前記コーティング材が充
填された凹部を有する請求項１に記載の半導体発光装
置。 - 【請求項１４】 前記基体は絶縁性基板である請求項１
に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１５】 前記基体はリードフレームである請求
項１に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１６】 前記半導体発光素子は、３６５nm〜５
５０nmの光波長で発光する請求項１〜１５のいずれか１
項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１７】 前記半導体発光素子は、窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子から成る請求項１６に記載の半
導体発光装置。 - 【請求項１８】 前記半導体発光素子は、ポリメタロキ
サン又はセラミックから形成された接着剤を介して前記
基体に固着された請求項１〜３のいずれか１項に記載の
半導体発光装置。 - 【請求項１９】 前記接着剤と前記コーティング材とは
同一の材料で形成された請求項１８に記載の半導体発光
装置。 - 【請求項２０】 前記蛍光物質は、前記半導体発光素子
から照射された光の少なくとも一部を吸収し、これより
も長い波長の光を放出する請求項１〜３のいずれか１項
に記載の半導体発光装置。 - 【請求項２１】 前記コーティング材の外部には、前記
半導体発光素子から照射された光と前記蛍光物質により
波長変換された光とが混合されて放出される請求項２０
に記載の半導体発光装置。 - 【請求項２２】 前記コーティング材は、被覆体により
被覆された請求項１〜２１のいずれか１項に記載の半導
体発光装置。 - 【請求項２３】 前記被覆体は、光散乱材又は結合材が
混入された樹脂により形成された請求項２２に記載の半
導体発光装置。 - 【請求項２４】 前記半導体発光素子から照射された光
は、前記コーティング材を透過して前記被覆体の外部に
放出される請求項２３に記載の半導体発光装置。 - 【請求項２５】 前記被覆体は前記凹部に嵌合し、前記
コーティング材は前記凹部の底面と前記被覆体の間に形
成された請求項２３又は２４のいずれか１項に記載の半
導体発光装置。 - 【請求項２６】 前記コーティング材は、前記表面層と
前記内部層との間に光散乱材を含有する中間層を有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。 - 【請求項２７】 前記基体を構成する絶縁性基板の一方
の主面に凹部が形成され、該凹部の底面に前記半導体発
光素子が固着され、前記半導体発光素子の一対の電極
は、前記絶縁性基板の一方の主面に形成された一対の外
部端子に電気的に接続された請求項１に記載の半導体発
光装置。 - 【請求項２８】 前記基体を構成するリードフレーム
は、一対の外部端子を有し、該外部端子の一方には凹部
が形成され、該凹部の底面に前記半導体発光素子が固着
され、前記半導体発光素子の一対の電極は、前記一対の
外部端子に電気的に接続された請求項１に記載の半導体
発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16001799A JP3337000B2 (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16001799A JP3337000B2 (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349346A JP2000349346A (ja) | 2000-12-15 |
| JP3337000B2 true JP3337000B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=15706187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16001799A Expired - Fee Related JP3337000B2 (ja) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337000B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (60)
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| AT410266B (de) | 2000-12-28 | 2003-03-25 | Tridonic Optoelectronics Gmbh | Lichtquelle mit einem lichtemittierenden element |
| JP2002314136A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-25 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JP4010299B2 (ja) * | 2001-06-20 | 2007-11-21 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光装置とその形成方法 |
| TW552726B (en) * | 2001-07-26 | 2003-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | Light emitting device in use of LED |
| KR100923804B1 (ko) | 2001-09-03 | 2009-10-27 | 파나소닉 주식회사 | 반도체발광소자, 발광장치 및 반도체발광소자의 제조방법 |
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