JP3519986B2 - 発光ダイオード素子 - Google Patents
発光ダイオード素子Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードチ
ップと、その発光を吸収して波長変換した光を放出する
蛍光体などの色変換材料を備える発光ダイオード素子に
関する。
ップと、その発光を吸収して波長変換した光を放出する
蛍光体などの色変換材料を備える発光ダイオード素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードと、発光ダイオードから
の発光を吸収して波長変換された光を放出する蛍光体な
どの色変換材料を組み合わせた素子は、特開平７−９９
３４５号公報等に示されているが、蛍光体が発光ダイオ
ードモールド用樹脂の全体に分散するように混入されて
いるので、次のような問題がある。まず第一に、発光ダ
イオードの発光点からその光によって励起される蛍光体
までの距離に大きなバラツキが有る。そのため、発光ダ
イオードの光と蛍光体の光の混色として観察される光の
色相が一定せず（励起点までの距離が長くなると変換光
が長波長側にシフトする）、発光色にムラが生じ易い。
第2に、発光点と励起点の間隔が比較的長い状態が存在
し、この場合は弱い光で蛍光体が励起されるので、光変
換効率が小さくなり、発光素子全体の光度減少につなが
る。
の発光を吸収して波長変換された光を放出する蛍光体な
どの色変換材料を組み合わせた素子は、特開平７−９９
３４５号公報等に示されているが、蛍光体が発光ダイオ
ードモールド用樹脂の全体に分散するように混入されて
いるので、次のような問題がある。まず第一に、発光ダ
イオードの発光点からその光によって励起される蛍光体
までの距離に大きなバラツキが有る。そのため、発光ダ
イオードの光と蛍光体の光の混色として観察される光の
色相が一定せず（励起点までの距離が長くなると変換光
が長波長側にシフトする）、発光色にムラが生じ易い。
第2に、発光点と励起点の間隔が比較的長い状態が存在
し、この場合は弱い光で蛍光体が励起されるので、光変
換効率が小さくなり、発光素子全体の光度減少につなが
る。
【０００３】上記の点を回避できる構造として、特開平
１１−４０８５８号公報に開示の構成が知られている。
この公報に開示の構成は、発光ダイオード並びにそれを
配置する台座の上面に蛍光体を一定の厚さで形成するも
ので、このような構成とすることにより、発光点から励
起点までの距離が短くほぼ一定となり、上記の問題を解
消することができる。但し、発光ダイオード台座部のチ
ップから離れた部分の蛍光体には上記と同様の問題が残
るが、素子全体の発光特性に寄与する割合は少ないの
で、この点による影響は少ない。
１１−４０８５８号公報に開示の構成が知られている。
この公報に開示の構成は、発光ダイオード並びにそれを
配置する台座の上面に蛍光体を一定の厚さで形成するも
ので、このような構成とすることにより、発光点から励
起点までの距離が短くほぼ一定となり、上記の問題を解
消することができる。但し、発光ダイオード台座部のチ
ップから離れた部分の蛍光体には上記と同様の問題が残
るが、素子全体の発光特性に寄与する割合は少ないの
で、この点による影響は少ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に発光ダイオード
は、基板の上面と平行に発光層が形成されるので、横方
向に放出される光の割合が多い。しかしながら、従来構
造では発光層の横方向に蛍光体が存在しない場合が有
り、この部分においては発光ダイオードの光が波長変換
されない状態が起こりうる。その結果、発光領域内の色
相の均一性が悪くなり、色むらの原因に成る。そこで本
発明は、上記の点を解決することを課題とする。すなわ
ち、色相が均一な発光ダイオード素子を提供することを
課題の1つとする。また、蛍光体による変換効率を高め
ることを課題の１つとする。
は、基板の上面と平行に発光層が形成されるので、横方
向に放出される光の割合が多い。しかしながら、従来構
造では発光層の横方向に蛍光体が存在しない場合が有
り、この部分においては発光ダイオードの光が波長変換
されない状態が起こりうる。その結果、発光領域内の色
相の均一性が悪くなり、色むらの原因に成る。そこで本
発明は、上記の点を解決することを課題とする。すなわ
ち、色相が均一な発光ダイオード素子を提供することを
課題の1つとする。また、蛍光体による変換効率を高め
ることを課題の１つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載のように、基板上面に発光層を含んだ半導体層が形成
された発光ダイオードチップと、このチップの上面を覆
う色変換材料とを備える発光ダイオード素子において、
前記チップの上面外周部に前記発光層を貫通する溝を形
成し、この溝に前記色変換材料を配置し、前記溝はこの
溝が貫通する半導体層の外周縁よりも内側に位置するこ
とを特徴とする。
載のように、基板上面に発光層を含んだ半導体層が形成
された発光ダイオードチップと、このチップの上面を覆
う色変換材料とを備える発光ダイオード素子において、
前記チップの上面外周部に前記発光層を貫通する溝を形
成し、この溝に前記色変換材料を配置し、前記溝はこの
溝が貫通する半導体層の外周縁よりも内側に位置するこ
とを特徴とする。
【０００６】また、本発明は、請求項２に記載のよう
に、基板上面に発光層を含んだ半導体層が形成された発
光ダイオードチップと、このチップの上面を覆う色変換
材料とを備える発光ダイオード素子において、前記チッ
プの上面外周部に段差とこの段差の内側に位置する溝を
形成し、前記溝は前記発光層を貫通するとともにこの溝
に前記色変換材料を配置したことを特徴とする。990445
1
に、基板上面に発光層を含んだ半導体層が形成された発
光ダイオードチップと、このチップの上面を覆う色変換
材料とを備える発光ダイオード素子において、前記チッ
プの上面外周部に段差とこの段差の内側に位置する溝を
形成し、前記溝は前記発光層を貫通するとともにこの溝
に前記色変換材料を配置したことを特徴とする。990445
1
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明の発光ダイオード素子
の一実施例を、青色発光ダイオードチップとＹＡＧ系蛍
光体を組み合わせて白色発光を行う場合を例にとり図面
を参照して説明する。
の一実施例を、青色発光ダイオードチップとＹＡＧ系蛍
光体を組み合わせて白色発光を行う場合を例にとり図面
を参照して説明する。
【０００８】発光ダイオードチップ１は、図２に断面
図、図３に平面図を示すように、基板２の上面に発光層
３を含む半導体層４を形成し、この半導体層４の上面外
周部には、環状の溝５を形成している。基板2は、例え
ばサファイヤ基板とし、半導体層４は、窒化ガリウム
（ＧａＮ）系材料で形成し、その発光層３は、発光ピー
ク波長が４６０ｎｍ前後になるように設定された窒化イ
ンジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）／窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）の多重量子井戸構造としている。これらの半導体層
は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて形
成される。半導体層４のＰ，Ｎの層には、Ｐ型電極６と
Ｎ型電極７が接続されている。Ｐ電極６はパラジウム
（Ｐｄ）系材料、Ｎ電極７はアルミニウム（Ａｌ）系材
料で形成され、それらはチップ１の上面に配置されてい
る。
図、図３に平面図を示すように、基板２の上面に発光層
３を含む半導体層４を形成し、この半導体層４の上面外
周部には、環状の溝５を形成している。基板2は、例え
ばサファイヤ基板とし、半導体層４は、窒化ガリウム
（ＧａＮ）系材料で形成し、その発光層３は、発光ピー
ク波長が４６０ｎｍ前後になるように設定された窒化イ
ンジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）／窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）の多重量子井戸構造としている。これらの半導体層
は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて形
成される。半導体層４のＰ，Ｎの層には、Ｐ型電極６と
Ｎ型電極７が接続されている。Ｐ電極６はパラジウム
（Ｐｄ）系材料、Ｎ電極７はアルミニウム（Ａｌ）系材
料で形成され、それらはチップ１の上面に配置されてい
る。
【０００９】前記環状の溝５やその外側に位置する段差
８は、半導体層４の選択エッチングによって形成され
る。選択エッチングは、反応ガスとして塩素ガスを用い
た反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって行うこと
ができる。溝５は、その周囲に半導体層４が位置するよ
うに、半導体層４の外周縁よりも内側に形成し、段差８
の幅よりも若干広く形成されている。溝５は、半導体層
４、この例で発光層３の下側に位置するｎ層を貫通して
基板２に至る深さとしている。
８は、半導体層４の選択エッチングによって形成され
る。選択エッチングは、反応ガスとして塩素ガスを用い
た反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって行うこと
ができる。溝５は、その周囲に半導体層４が位置するよ
うに、半導体層４の外周縁よりも内側に形成し、段差８
の幅よりも若干広く形成されている。溝５は、半導体層
４、この例で発光層３の下側に位置するｎ層を貫通して
基板２に至る深さとしている。
【００１０】このような構成の発光ダイオードチップ1
は図１に示すように、台座９にチップボンドされた後
に、電極６，７に金ワイヤー１０等を用いた配線が施さ
れることにより、台座９に装着される。チップ１は、チ
ップの高さ寸法よりも深くなるように台座９に形成され
たくぼみ１１の底部に配置されている。電極６，７は、
台座９と別体のあるいは一体の電極（図示せず）にワイ
ヤボンド接続される。
は図１に示すように、台座９にチップボンドされた後
に、電極６，７に金ワイヤー１０等を用いた配線が施さ
れることにより、台座９に装着される。チップ１は、チ
ップの高さ寸法よりも深くなるように台座９に形成され
たくぼみ１１の底部に配置されている。電極６，７は、
台座９と別体のあるいは一体の電極（図示せず）にワイ
ヤボンド接続される。
【００１１】上記のように発光ダイオードチップ1を台
座９に装着した後で、図1に示すように、発光ダイオー
ドチップ１の上面を覆うように蛍光体被膜１２の形成が
行われる。蛍光体被膜１２は、色変換材料として機能す
るものであり、発光ダイオードチップ１から発光された
光によって励起されて発光する粒子状の蛍光体を発光ダ
イオードチップ１に結着することにより形成される。蛍
光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト系（ＹＡＧ系）の蛍光体を用いることができ、白色の
光を得る場合には、発光ダイオードチップ１の発光色と
補色関係の発光色が得られる蛍光体が用いられる。蛍光
体被膜１２は、粒子状蛍光体を気相や液層中に分散させ
て均一に放出させ、粒子状蛍光体の自重による沈降によ
ってチップ１表面に一定の厚さで形成することができ
る。この例では、低粘度の樹脂中に粒子状蛍光体を分散
させてそれを沈降させ、余分な樹脂を除去後に樹脂を硬
化させることにより、蛍光体被膜１２を形成している。
蛍光体被膜１２は、チップ１の溝５の中にも形成され
る。蛍光体被膜１２を上記のようにチップ１を台座９に
装着後に形成する場合は、台座９の一部にも蛍光体被膜
１２が形成される。このようにして、発光ダイオードチ
ップ１の表面に蛍光体被膜１２を備える発光ダイオード
素子１３を形成することができる。
座９に装着した後で、図1に示すように、発光ダイオー
ドチップ１の上面を覆うように蛍光体被膜１２の形成が
行われる。蛍光体被膜１２は、色変換材料として機能す
るものであり、発光ダイオードチップ１から発光された
光によって励起されて発光する粒子状の蛍光体を発光ダ
イオードチップ１に結着することにより形成される。蛍
光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト系（ＹＡＧ系）の蛍光体を用いることができ、白色の
光を得る場合には、発光ダイオードチップ１の発光色と
補色関係の発光色が得られる蛍光体が用いられる。蛍光
体被膜１２は、粒子状蛍光体を気相や液層中に分散させ
て均一に放出させ、粒子状蛍光体の自重による沈降によ
ってチップ１表面に一定の厚さで形成することができ
る。この例では、低粘度の樹脂中に粒子状蛍光体を分散
させてそれを沈降させ、余分な樹脂を除去後に樹脂を硬
化させることにより、蛍光体被膜１２を形成している。
蛍光体被膜１２は、チップ１の溝５の中にも形成され
る。蛍光体被膜１２を上記のようにチップ１を台座９に
装着後に形成する場合は、台座９の一部にも蛍光体被膜
１２が形成される。このようにして、発光ダイオードチ
ップ１の表面に蛍光体被膜１２を備える発光ダイオード
素子１３を形成することができる。
【００１２】そして、この発光ダイオード素子１３に通
電して発光ダイオードチップ１を発光させると、チップ
１の上面側並びに側面側から良好な白色光が観察され
た。ここで、環状の溝５に蛍光体を配置しているので、
発光ダイオードチップ１から出力される光の内でその割
合が比較的高い側面発光、特に、半導体層４を介して側
方に発光する光の通路に、蛍光体を配置したので、蛍光
体による色変換をより確実に行うことができるようにな
った。その結果、発光ダイオードチップ１からの光とそ
の光によって励起された蛍光体からの光を発光ダイオー
ドチップ１の近くで確実に混色して色相の均一性を高め
ることができた。
電して発光ダイオードチップ１を発光させると、チップ
１の上面側並びに側面側から良好な白色光が観察され
た。ここで、環状の溝５に蛍光体を配置しているので、
発光ダイオードチップ１から出力される光の内でその割
合が比較的高い側面発光、特に、半導体層４を介して側
方に発光する光の通路に、蛍光体を配置したので、蛍光
体による色変換をより確実に行うことができるようにな
った。その結果、発光ダイオードチップ１からの光とそ
の光によって励起された蛍光体からの光を発光ダイオー
ドチップ１の近くで確実に混色して色相の均一性を高め
ることができた。
【００１３】尚、上記実施例は、白色発光の素子１３を
例に取ったが、本発明は、発光ダイオードチップ１の種
類や蛍光体の種類を変えることで、また、蛍光体以外の
色変換材料を用いることで、他の発光色の発光ダイオー
ド素子を作成した場合においても同様の効果（色相の均
一性の向上）が得られる。
例に取ったが、本発明は、発光ダイオードチップ１の種
類や蛍光体の種類を変えることで、また、蛍光体以外の
色変換材料を用いることで、他の発光色の発光ダイオー
ド素子を作成した場合においても同様の効果（色相の均
一性の向上）が得られる。
【００１４】また、上記実施例は粒子状蛍光体を沈降さ
せて蛍光体被膜１２を形成する場合を例にとったが、本
発明は蒸着、スパッタ、インクジェット印刷法などによ
り蛍光体被膜を形成した場合においても、上記と同様の
効果（色相の均一性の向上）が得られる。
せて蛍光体被膜１２を形成する場合を例にとったが、本
発明は蒸着、スパッタ、インクジェット印刷法などによ
り蛍光体被膜を形成した場合においても、上記と同様の
効果（色相の均一性の向上）が得られる。
【００１５】また、上記実施例は発光層の下側に位置す
る半導体層を貫通するように溝5を形成した例を示した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、先
の溝に変えて、発光ダイオードチップ１が図4に示すよ
うな溝５を備える場合にも本発明を適用することができ
る。すなわち、発光ダイオードチップ１として、発光層
３の上側に位置する半導体層４を貫通するように溝５を
形成した構成のものを用いる場合にも、本発明を適用す
ることができる。この場合の溝5は、基板２に至る深さ
とすることもできるが、少なくとも発光層３を貫通する
深さを備えていれば良い。このように溝５を形成し、そ
の中に蛍光体被膜１２を配置することにより、発光層３
からその側方に放射される光を確実に蛍光体被膜１２に
照射して発光点の近傍で蛍光体による励起光を発生させ
ることができる。
る半導体層を貫通するように溝5を形成した例を示した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、先
の溝に変えて、発光ダイオードチップ１が図4に示すよ
うな溝５を備える場合にも本発明を適用することができ
る。すなわち、発光ダイオードチップ１として、発光層
３の上側に位置する半導体層４を貫通するように溝５を
形成した構成のものを用いる場合にも、本発明を適用す
ることができる。この場合の溝5は、基板２に至る深さ
とすることもできるが、少なくとも発光層３を貫通する
深さを備えていれば良い。このように溝５を形成し、そ
の中に蛍光体被膜１２を配置することにより、発光層３
からその側方に放射される光を確実に蛍光体被膜１２に
照射して発光点の近傍で蛍光体による励起光を発生させ
ることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の発光ダイオ
ード素子によれば、発光ダイオードチップの光放出点と
色変換材料の励起点の間隔を短く設定でき、両者の混色
を良好に行って色相の均一性の向上を図ることができる
とともに、色変換材料の変換効率を高く保つことができ
る。さらに、半導体層の外周縁よりも内側に環状の溝を
形成してその中に色変換材料を配置しているので、出力
光に占める割合が高い側面光の利用効率を高めることが
できる。
ード素子によれば、発光ダイオードチップの光放出点と
色変換材料の励起点の間隔を短く設定でき、両者の混色
を良好に行って色相の均一性の向上を図ることができる
とともに、色変換材料の変換効率を高く保つことができ
る。さらに、半導体層の外周縁よりも内側に環状の溝を
形成してその中に色変換材料を配置しているので、出力
光に占める割合が高い側面光の利用効率を高めることが
できる。
【図１】本発明の一実施例の要部断面図である。
【図２】同実施例の発光ダイオードチップの断面図であ
る。
る。
【図３】同実施例の発光ダイオードチップの平面図であ
る。
る。
【図４】発光ダイオードチップの他の構成例を示す断面
図である。
図である。
１ 発光ダイオードチップ
３ 発光層
４ 半導体層
５ 溝
９ 台座
１２ 蛍光体被膜
１３ 発光ダイオード素子
─────────────────────────────────────────────────────
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 (2)
- 【請求項１】 基板上面に発光層を含んだ半導体層が形
成された発光ダイオードチップと、このチップの上面を
覆う色変換材料とを備える発光ダイオード素子におい
て、前記チップの上面外周部に前記発光層を貫通する溝
を形成し、この溝に前記色変換材料を配置し、前記溝は
この溝が貫通する半導体層の外周縁よりも内側に位置す
ることを特徴とする発光ダイオード素子。 - 【請求項２】 基板上面に発光層を含んだ半導体層が形
成された発光ダイオードチップと、このチップの上面を
覆う色変換材料とを備える発光ダイオード素子におい
て、前記チップの上面外周部に段差とこの段差の内側に
位置する溝を形成し、前記溝は前記発光層を貫通すると
ともにこの溝に前記色変換材料を配置したことを特徴と
する発光ダイオード素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15047499A JP3519986B2 (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 発光ダイオード素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15047499A JP3519986B2 (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 発光ダイオード素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000340843A JP2000340843A (ja) | 2000-12-08 |
| JP3519986B2 true JP3519986B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=15497702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15047499A Expired - Fee Related JP3519986B2 (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 発光ダイオード素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3519986B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3768864B2 (ja) * | 2001-11-26 | 2006-04-19 | シチズン電子株式会社 | 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法 |
| JP5226449B2 (ja) * | 2008-10-03 | 2013-07-03 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
| TWI449221B (zh) * | 2009-01-16 | 2014-08-11 | Everlight Electronics Co Ltd | 發光二極體封裝結構及其製造方法 |
| JP5837774B2 (ja) * | 2011-08-11 | 2015-12-24 | ローム株式会社 | 半導体発光装置 |
| JP5899734B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2016-04-06 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
| JP6006525B2 (ja) * | 2012-05-15 | 2016-10-12 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置及びそれを用いた灯具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3048368U (ja) | 1997-10-27 | 1998-05-06 | 興 陳 | 発光ダイオード |
-
1999
- 1999-05-28 JP JP15047499A patent/JP3519986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3048368U (ja) | 1997-10-27 | 1998-05-06 | 興 陳 | 発光ダイオード |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000340843A (ja) | 2000-12-08 |
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