JP4438492B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子を利用した半導体装置およびその製造方法に関わり、特に発光効率が高く、高輝度に発光可能な信頼性の高い発光装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a semiconductor device using a semiconductor element and a method for manufacturing the same, and an object thereof is to provide a highly reliable light-emitting device that can emit light with high luminous efficiency and high luminance, and a method for manufacturing the same.

同一面側に正負両電極が設けられている半導体素子チップの電極形成面を支持基板の導体配線に対向させ、導電性部材を介して接合し、半導体素子と支持基板とを電気的および機械的に接続する実装方法がある。このような実装方法を本明細書中では「フリップチップ実装」と呼ぶこととする。   The electrode forming surface of the semiconductor element chip having both positive and negative electrodes provided on the same surface side is opposed to the conductor wiring of the support substrate, and is joined via a conductive member to electrically and mechanically connect the semiconductor element and the support substrate. There is an implementation method to connect to. Such a mounting method is referred to as “flip chip mounting” in this specification.

半導体素子は、通常、超音波を利用して支持基板の導体配線にフリップチップ実装される。以下、超音波接合方式について説明する。まず、半導体素子を載置可能な支持基板の主面に設けられる導体配線にバンプを形成する。次に、同一面側に正負一対の電極が設けられている半導体素子の電極面を該バンプと対向させ、半導体素子の正負両電極とバンプとを接触させる。最後に、支持基板と半導体素子の電極面との間隔が狭くなるように半導体素子に圧力を加えながら、半導体素子を介してバンプに超音波振動を当てる。このときの圧力と超音波振動による摩擦熱でバンプの支持基板および正負両電極面との接触部分が融解し、バンプは導体配線と半導体素子の電極とを接合する。このようにして、バンプを介して支持基板の導体配線と半導体素子の正負両電極とを接合し、両者の電気的導通が図られる。   The semiconductor element is usually flip-chip mounted on the conductor wiring of the support substrate using ultrasonic waves. Hereinafter, the ultrasonic bonding method will be described. First, bumps are formed on a conductor wiring provided on the main surface of a support substrate on which a semiconductor element can be placed. Next, the electrode surface of the semiconductor element in which a pair of positive and negative electrodes are provided on the same surface is opposed to the bump, and both the positive and negative electrodes of the semiconductor element are brought into contact with the bump. Finally, ultrasonic vibration is applied to the bumps through the semiconductor element while applying pressure to the semiconductor element so that the distance between the support substrate and the electrode surface of the semiconductor element is narrowed. The contact portion between the bump support substrate and both the positive and negative electrode surfaces is melted by the pressure and frictional heat generated by ultrasonic vibration at this time, and the bump joins the conductor wiring and the electrode of the semiconductor element. In this way, the conductor wiring of the support substrate and the positive and negative electrodes of the semiconductor element are joined via the bumps, and electrical conduction between them is achieved.

このように、半導体発光素子がフリップチップ実装された発光装置の一例として、特開2003−8083号公報に記載の発光装置が挙げられる。特許文献1に開示される半導体発光素子は、正負一対の電極を有する面の大部分を占める正電極上に多数のバンプが配列され、同一の支持基板(以下、「サブマウント」と呼ぶことがある。)の導体配線に複数の半導体発光素子がフリップチップ実装されている。これにより、発光輝度の高い発光装置とすることができる。   As described above, a light-emitting device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-8083 is an example of a light-emitting device in which a semiconductor light-emitting element is flip-chip mounted. In the semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1, a large number of bumps are arranged on a positive electrode that occupies most of a surface having a pair of positive and negative electrodes, and the same support substrate (hereinafter referred to as “submount”). A plurality of semiconductor light emitting elements are flip-chip mounted on the conductor wiring. Thereby, it can be set as the light-emitting device with high light-emitting luminance.

また、従来のフリップチップ実装において、半導体素子を支持基板と接合した後、半導体素子と支持基板との間に生じた隙間を埋めるように、その隙間に樹脂(以下、「アンダフィル樹脂」と呼ぶ。)が注入される(例えば、特開2001−244299号公報参照。)。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。   Further, in conventional flip chip mounting, after bonding a semiconductor element to a support substrate, a resin (hereinafter referred to as “underfill resin”) is formed in the gap so as to fill a gap generated between the semiconductor element and the support substrate. .) Is injected (see, for example, JP-A-2001-244299). Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.

特開2003−8083号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 2003-8083.

特開2001−244299号公報。JP 2001-244299 A.

しかしながら、半導体素子を大型化したとき、あるいは上述のように同一の支持基板に多数の半導体素子を実装したとき、発光装置の外部へ効率よく放熱を行うことができず、発光装置の高輝度化に限界がある。   However, when the semiconductor element is increased in size or when a large number of semiconductor elements are mounted on the same support substrate as described above, heat can not be efficiently radiated to the outside of the light emitting device, and the brightness of the light emitting device is increased. There is a limit.

例えば、特許文献1に開示される発光装置のサブマウントは、外部の電極および発光素子の正電極(負電極)と電気的に接続する第1の導体配線と、該第1の導体配線から絶縁され上記発光素子の正電極と負電極とを電気的に接続する第2の導体配線とを有する。ここで、上記第1の導体配線は、フリップチップ実装された発光素子側から見て、サブマウント上に形成された導体配線の領域のうち、発光素子が対向している領域の外側に、外部の電極と接続するため、さらに広く延伸する領域を有し、サブマウントの主面を広く被覆している。一方、上記第2の導体配線は、フリップチップ実装された発光素子側から見て、ほぼ完全に発光素子に覆われており、外気との接触面積も小さいため、発光素子の放熱を効率よく行うことができない。したがって、サブマウントにフリップチップ実装された発光素子から発生する熱は、バンプを経由して、上記第1の導体配線から主に放熱されることとなる。しかしながら、このような発光装置において、サブマウントを絶縁性材料としたとき、ある発光素子の正電極側からの放熱は、上記第2の導電部材を介して、その発光素子と電気的に接続する別の発光素子の負電極方向へ成されやすく、発光装置の内部に熱が籠もってしまう。したがって、このような従来の発光装置においては、その発光装置の放熱特性に限界があり、発光装置のさらなる高輝度化を行うことができない。   For example, a submount of a light emitting device disclosed in Patent Document 1 includes a first conductor wiring that is electrically connected to an external electrode and a positive electrode (negative electrode) of a light emitting element, and is insulated from the first conductor wiring. And a second conductor wiring for electrically connecting the positive electrode and the negative electrode of the light emitting element. Here, when viewed from the side of the light emitting element mounted on the flip chip, the first conductor wiring is formed outside the area facing the light emitting element in the area of the conductor wiring formed on the submount. In order to connect to the electrode, the substrate has a wider extending region and covers the main surface of the submount widely. On the other hand, the second conductor wiring is almost completely covered with the light-emitting element as viewed from the flip-chip mounted light-emitting element side, and has a small contact area with the outside air, so that the light-emitting element can efficiently dissipate heat. I can't. Therefore, heat generated from the light emitting element flip-chip mounted on the submount is mainly dissipated from the first conductor wiring via the bumps. However, in such a light-emitting device, when the submount is made of an insulating material, the heat radiation from the positive electrode side of a certain light-emitting element is electrically connected to the light-emitting element via the second conductive member. This tends to occur in the direction of the negative electrode of another light emitting element, and heat is trapped inside the light emitting device. Therefore, in such a conventional light emitting device, there is a limit to the heat dissipation characteristics of the light emitting device, and it is not possible to further increase the brightness of the light emitting device.

また、半導体素子を支持基板と接合した後、アンダフィル樹脂が注入されると、例えば、特許文献1に開示される発光装置のように、複数個のバンプにて半導体素子をフリップチップ実装したとき、支持基板の主面方向から見て外側のバンプが障害となって、内側の方まで樹脂が注入されず、空間が残ることがあり、残された空間は、発光装置の信頼性を低下させる原因となる。特に、ゲル状のシリコーン樹脂のように柔らかい樹脂を用いた場合には混入した気泡が移動しやすく、発光装置の光学特性に悪影響を及ぼすことがある。このように後工程で樹脂を注入すると、隙間を完全に埋めることができず、作業性を低下させ、発光装置の信頼性を低下させる。   Further, when the underfill resin is injected after the semiconductor element is bonded to the support substrate, for example, when the semiconductor element is flip-chip mounted with a plurality of bumps as in the light emitting device disclosed in Patent Document 1. The bumps on the outer side when viewed from the main surface direction of the support substrate become an obstacle, the resin may not be injected into the inner side, and a space may remain, and the remaining space reduces the reliability of the light emitting device. Cause. In particular, when a soft resin such as a gel-like silicone resin is used, the mixed bubbles easily move and may adversely affect the optical characteristics of the light emitting device. When the resin is injected in the subsequent process as described above, the gap cannot be completely filled, and the workability is lowered and the reliability of the light emitting device is lowered.

上述したような問題を解決するための本発明は、同一面側に正負一対の電極を有する半導体素子と、該半導体素子の各電極が対向され導電部材を介して接合される導体配線を有する支持基板と、を有する半導体装置において、上記導体配線は、上記支持基板の主面に垂直な方向から見て、上記半導体素子の電極の何れか一方の電極に接合する導電部材を有する第一の領域と、該第一の領域の少なくとも一部を包囲し上記半導体素子の他方の電極に接合する導電部材を有する第二の領域とを有し、前記第二の領域は、前記半導体素子の両隅にて一方の電極と対向し、前記第一の領域は、前記第二の領域に包囲されるように、前記半導体素子の両隅よりも内側に配置され、他方の電極と対向しており、前記第一の領域内にて前記導電部材が載置される領域は、前記第二の領域にて前記導電部材が載置される領域よりも広いことを特徴とする。これにより、半導体素子からの放熱を効率よく行うことができ、半導体装置の信頼性および発光装置の発光輝度を向上させることができる。

The present invention for solving the above-described problem is a support having a semiconductor element having a pair of positive and negative electrodes on the same surface side, and a conductor wiring in which each electrode of the semiconductor element is opposed and joined via a conductive member A first region having a conductive member bonded to one of the electrodes of the semiconductor element when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the support substrate. If, surrounding at least a portion of the first region have a and a second region having a conductive member bonded to the other electrode of the semiconductor element, said second region, both corners of the semiconductor element The first region is disposed inside both corners of the semiconductor element so as to be surrounded by the second region, and is opposed to the other electrode. The conductive member is placed in the first region. That region, the conductive member in said second region is equal to or wider than the area to be placed. Thereby, heat dissipation from the semiconductor element can be efficiently performed, and the reliability of the semiconductor device and the light emission luminance of the light emitting device can be improved.

また、上記第1の領域内にて導電部材が載置される領域は、第2の領域内にて導電部材が載置される領域より広い。これにより、半導体素子からの放熱を上記第1の領域から発光素子の外部へ効率よく行うことができ、半導体装置の信頼性および発光装置の発光輝度を向上させることができる。   The region where the conductive member is placed in the first region is wider than the region where the conductive member is placed in the second region. Thereby, heat dissipation from the semiconductor element can be efficiently performed from the first region to the outside of the light emitting element, and the reliability of the semiconductor device and the light emission luminance of the light emitting device can be improved.

また、上記半導体素子は、p型半導体側の正電極およびn型半導体側の負電極を有し、発光観測面方向から見て、該負電極が該正電極の間にあるようにそれぞれの電極が交互に配されている。これにより、本発明にかかる導体配線を有する支持基板に対して安定に実装でき、また、電極間を流れる電流が均一になることにより発光素子の発光面からの発光が均一になるため好ましい。   The semiconductor element has a positive electrode on the p-type semiconductor side and a negative electrode on the n-type semiconductor side, and each electrode is arranged such that the negative electrode is between the positive electrodes when viewed from the light emission observation plane direction. Are arranged alternately. This is preferable because it can be stably mounted on the support substrate having the conductor wiring according to the present invention, and the current flowing between the electrodes becomes uniform, whereby the light emission from the light emitting surface of the light emitting element becomes uniform.

また、上記n型半導体は、発光観測面方向から見て、上記導電部材が載置され互いに対向する隅部と、該隅部から半導体素子の内側方向に向かって細くなる括れ部と、該括れ部から延びる延伸部とを有するように露出される。これにより、発光素子の発光に寄与しないn側半導体の領域を減らし、p側半導体の領域を相対的に増やすことで発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。   The n-type semiconductor includes a corner portion on which the conductive member is placed and facing each other when viewed from the light emission observation surface direction, a constricted portion that narrows from the corner toward an inner side of the semiconductor element, and the constricted portion. And an extended portion extending from the portion. Thus, the light extraction efficiency of the light-emitting element can be improved by reducing the n-side semiconductor region that does not contribute to the light emission of the light-emitting element and relatively increasing the p-side semiconductor region.

また、本願発明は、上記支持基板と上記半導体素子との間に載置される樹脂層が上記導電部材を包囲することが好ましい。このように構成することにより、支持基板、半導体素子および導電部材の間の隙間がなくなり、半導体装置の放熱性を向上させることができる。   In the present invention, it is preferable that a resin layer placed between the support substrate and the semiconductor element surrounds the conductive member. By comprising in this way, the clearance gap between a support substrate, a semiconductor element, and a electrically-conductive member is lose | eliminated, and the heat dissipation of a semiconductor device can be improved.

また、上記正負一対の電極は、複数の領域にそれぞれ分割されており、半導体発光素子のp型半導体層側に設けられる電極の数は、n型半導体層側に設けられる電極の数より多い。このように構成することにより、半導体発光素子の発光として観測されないn型半導体層側の電極の数を減らし、発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。   The pair of positive and negative electrodes are divided into a plurality of regions, respectively, and the number of electrodes provided on the p-type semiconductor layer side of the semiconductor light emitting element is larger than the number of electrodes provided on the n-type semiconductor layer side. With this configuration, it is possible to reduce the number of electrodes on the n-type semiconductor layer side that are not observed as light emission of the semiconductor light emitting element, and to improve the light extraction efficiency from the light emitting element.

また、上記半導体発光素子のp型半導体層側に設けられる電極の面積は、発光観測面方向から見てn型半導体層側に設けられる電極より大きい。このように構成することにより、発熱量が大きいp型半導体層付近の放熱性が向上するため、信頼性高く高輝度な発光装置とすることができる。   The area of the electrode provided on the p-type semiconductor layer side of the semiconductor light emitting element is larger than the electrode provided on the n-type semiconductor layer side when viewed from the light emission observation plane direction. With this configuration, heat dissipation near the p-type semiconductor layer that generates a large amount of heat is improved, so that a light-emitting device with high reliability and high luminance can be obtained.

また、上記半導体素子として複数の発光素子を上記支持基板に実装するとき、その発光素子と、該発光素子と近接する別の発光素子との間隙は、樹脂層により封止されており、それらの発光素子の発光観測面側は、該発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発する波長変換部材により被覆されている。これにより、発光観測方位によって色度がほぼ均一な発光装置とすることができる。   Further, when a plurality of light emitting elements are mounted on the support substrate as the semiconductor element, a gap between the light emitting element and another light emitting element adjacent to the light emitting element is sealed with a resin layer. The light emission observation surface side of the light emitting element is covered with a wavelength conversion member that absorbs at least a part of the light from the light emitting element and emits light having a different wavelength. Thereby, it is possible to obtain a light emitting device having substantially uniform chromaticity depending on the light emission observation direction.

また、少なくとも前記半導体素子は、封止部材で被覆されており、上記樹脂層は、上記封止部材より熱伝導率が高いことが好ましい。このように構成することにより、半導体素子から樹脂層を介して支持基板方向への放熱性を向上させることができる。   Moreover, it is preferable that at least the semiconductor element is covered with a sealing member, and the resin layer has higher thermal conductivity than the sealing member. By comprising in this way, the heat dissipation from a semiconductor element to a support substrate direction through a resin layer can be improved.

また、上記樹脂層は、フィラーを含有することが好ましい。このように構成することにより、樹脂層の熱伝導性が高まり、更に放熱性が向上された半導体装置とすることができる。   Moreover, it is preferable that the said resin layer contains a filler. By comprising in this way, it can be set as the semiconductor device in which the heat conductivity of the resin layer increased and the heat dissipation was further improved.

また、本願発明は、同一面側に正電極および負電極を有する半導体素子と、該電極が導電部材を介して対向される導体配線を有する支持基板と、少なくとも支持基板と半導体素子との間に載置され導電部材を包囲する樹脂層と、を有する半導体装置の製造方法において、硬化状態において弾力性を有し、導体配線の一部が露出される貫通孔を備える樹脂層を孔版印刷にて支持基板に形成する第一の工程と、貫通孔内にて、少なくとも二つの導電部材を導体配線に形成する第二の工程と、半導体素子の電極を導電部材と対向させ、支持基板方向に押圧を加えることにより半導体素子の電極と導電部材とを接合させる第三の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。このような製造方法とすることにより、作業性を向上させることができる。   The present invention also includes a semiconductor element having a positive electrode and a negative electrode on the same surface side, a support substrate having a conductor wiring that faces the electrode through a conductive member, and at least between the support substrate and the semiconductor element. In a method for manufacturing a semiconductor device having a resin layer that is placed and surrounds a conductive member, a resin layer that has elasticity in a cured state and includes a through hole in which a part of a conductor wiring is exposed is obtained by stencil printing. A first step of forming on the support substrate, a second step of forming at least two conductive members on the conductor wiring in the through-hole, and pressing the electrode of the semiconductor element to the conductive member and pressing it toward the support substrate A third step of joining the electrode of the semiconductor element and the conductive member by adding By using such a manufacturing method, workability can be improved.

また、本願発明は、同一面側に正電極および負電極を有する半導体素子と、該電極が導電部材を介して対向される導体配線を有する支持基板と、少なくとも支持基板と半導体素子との間に載置され導電部材を包囲する樹脂層と、を有する半導体装置の製造方法において、硬化状態において弾力性を有し、導体配線の一部が露出される貫通孔を備える樹脂層を孔版印刷にて支持基板に形成する第一の工程と、半導体素子の電極に対し、少なくとも二つの導電部材を形成する第二の工程と、導電部材と導体配線を対向させ、支持基板方向に押圧を加えることにより導電部材と導体配線とを接合させる第三の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。このような製造方法とすることにより、作業性を向上させることができる。特に、半導体素子の形成工程において導電部材を電極に形成することにより、作業性を向上させることができる。   The present invention also includes a semiconductor element having a positive electrode and a negative electrode on the same surface side, a support substrate having a conductor wiring that faces the electrode through a conductive member, and at least between the support substrate and the semiconductor element. In a method for manufacturing a semiconductor device having a resin layer that is placed and surrounds a conductive member, a resin layer that has elasticity in a cured state and includes a through hole in which a part of a conductor wiring is exposed is obtained by stencil printing. A first step of forming on the support substrate, a second step of forming at least two conductive members with respect to the electrodes of the semiconductor element, the conductive member and the conductor wiring are opposed to each other, and pressure is applied in the direction of the support substrate And a third step of joining the conductive member and the conductor wiring. By using such a manufacturing method, workability can be improved. In particular, workability can be improved by forming the conductive member on the electrode in the step of forming the semiconductor element.

上述したように、本発明は、同一の支持基板にフリップチップ実装された複数の半導体素子からの放熱を効率よく行うことができ、従来と比較して、発光装置の高輝度化を実現することができる。また、本発明は、硬化状態で柔らかく弾力性を有する部材を、発光素子と支持基板との間に有しており、放熱効果が向上するだけでなく、光取り出し効率が向上する。また、硬化状態で柔らかく弾力性を有する部材を樹脂層として、予め支持基板に成型した後、LEDチップの電極を支持基板の導体配線に接合することにより、従来のように接合した後に樹脂層を形成する場合と比較して作業性が向上する。   As described above, the present invention can efficiently dissipate heat from a plurality of semiconductor elements flip-chip mounted on the same support substrate, and achieve higher luminance of the light-emitting device than in the past. Can do. In addition, the present invention includes a soft and elastic member in a cured state between the light emitting element and the support substrate, which not only improves the heat dissipation effect but also improves the light extraction efficiency. In addition, the resin layer is made of a soft and elastic member in a cured state as a resin layer in advance, and then the electrode of the LED chip is bonded to the conductor wiring of the support substrate. Workability is improved as compared with the case of forming.

同一面側に正負一対の電極を有する半導体素子と、該電極が導電部材を介して対向される導体配線を有する支持基板と、を有する半導体装置において、本発明者は種々の検討の結果、支持基板の主面に垂直な方向から見て、導体配線が、半導体素子の電極の何れか一方の電極に接合する導電部材を有する第一の領域と、該第一の領域の少なくとも一部を包囲し他方の電極に接合する導電部材を有する第二の領域とを有することにより上記課題を解決するに至った。   In a semiconductor device having a semiconductor element having a pair of positive and negative electrodes on the same surface side and a support substrate having a conductor wiring with the electrodes facing each other through a conductive member, the present inventor has supported as a result of various studies. When viewed from a direction perpendicular to the main surface of the substrate, the conductor wiring surrounds at least a part of the first region having a conductive member bonded to any one of the electrodes of the semiconductor element. And the second region having the conductive member bonded to the other electrode has led to the solution of the above problem.

即ち、半導体素子として半導体発光素子を例にとると、図2に示されるように、支持基板に正負一対の導体配線が施されており、半導体発光素子のp側電極に接合する導電部材を有する正電極の領域と、半導体発光素子のn側電極に接合する導電部材を有する負電極の領域とを有する。さらに、鍵状あるいは櫛状に形成された正電極および負電極の領域は、互いの領域の少なくとも一部を包囲し合っており、正電極の領域内において導電部材が載置されている領域は、負電極の領域内において導電部材が載置されている領域より広い。また、正電極の領域内にて載置されている導電部材は、負電極の領域内において載置されている導電部材より多い。   That is, taking a semiconductor light emitting element as an example of a semiconductor element, as shown in FIG. 2, a pair of positive and negative conductor wirings are provided on a support substrate, and a conductive member is bonded to the p-side electrode of the semiconductor light emitting element. A positive electrode region; and a negative electrode region having a conductive member bonded to the n-side electrode of the semiconductor light emitting element. Further, the positive electrode and negative electrode regions formed in a key shape or a comb shape surround at least part of each other region, and the region where the conductive member is placed in the positive electrode region is The area of the negative electrode is wider than the area where the conductive member is placed. Moreover, there are more conductive members placed in the positive electrode region than conductive members placed in the negative electrode region.

このように構成することにより、例えば半導体発光素子の発光領域、即ち、p型半導体層の上方により多くのバンプを配置し、発光装置の放熱性を向上させることができる。また、例えば、発光観測面方向から見て半導体発光素子の両隅に負電極側のバンプ、半導体発光素子の中央部付近に正電極側のバンプを分布させたときに、半導体発光素子の内側に籠もりやすい発熱を外部へ効果的に放熱させることができる。さらに、発光素子と支持基板との間に充填される樹脂層により、発光素子と支持基板との間に隙間がなくなり、発光素子から支持基板への放熱性が向上する。   With this configuration, for example, more bumps can be arranged above the light emitting region of the semiconductor light emitting element, that is, above the p-type semiconductor layer, and the heat dissipation of the light emitting device can be improved. Further, for example, when negative electrode side bumps are distributed at both corners of the semiconductor light emitting element as viewed from the light emission observation surface direction, and positive electrode side bumps are distributed near the center of the semiconductor light emitting element, the inner side of the semiconductor light emitting element It is possible to effectively dissipate heat that is easily trapped outside. Further, the resin layer filled between the light-emitting element and the support substrate eliminates a gap between the light-emitting element and the support substrate, so that heat dissipation from the light-emitting element to the support substrate is improved.

従来、発光素子と支持基板との間に生じた隙間を埋めることを目的として、発光素子を支持基板と接合した後、隙間に樹脂が注入されている。このとき、例えば、発光素子を複数個のバンプにて支持基板に接合したとき、支持基板の主面方向から見て外側のバンプが障害となって、内側の方まで樹脂が注入されず、空間が残ることがある。このように後工程で樹脂を注入すると、隙間を完全に埋めることができず、作業性を低下させる。   Conventionally, for the purpose of filling a gap generated between a light emitting element and a support substrate, a resin is injected into the gap after the light emitting element is bonded to the support substrate. At this time, for example, when the light emitting element is bonded to the support substrate with a plurality of bumps, the outer bumps are obstructed when viewed from the main surface direction of the support substrate, and the resin is not injected to the inner side. May remain. When the resin is injected in the subsequent process as described above, the gap cannot be completely filled, and workability is lowered.

そこで、同一面側に正電極および負電極を有する半導体素子と、該電極が導電部材を介して対向される導体配線を有する支持基板と、少なくとも支持基板と半導体素子との間に載置され導電部材を包囲する樹脂層と、を有する半導体装置の製造方法において、本発明者は種々の検討の結果、少なくとも以下の工程を含む形成方法とすることにより、上記課題を解決するに至った。   Therefore, a semiconductor element having a positive electrode and a negative electrode on the same surface side, a support substrate having a conductor wiring that faces the electrode through a conductive member, and at least a conductive material placed between the support substrate and the semiconductor element As a result of various studies, the inventor of the present invention has solved the above-mentioned problems by using a forming method including at least the following steps as a result of various studies in a method for manufacturing a semiconductor device having a resin layer surrounding a member.

即ち、A;硬化状態において弾力性を有し、導体配線の一部が露出される貫通孔を備える樹脂層をスクリーン印刷、孔版印刷、メタルマスク法のような方法にて支持基板に形成する第一の工程、B;樹脂層に設けた貫通孔内にて、半導体素子の正電極および負電極の面積に対応するように、少なくとも二つの導電部材を導体配線に形成する第二の工程、C;半導体素子の電極を導電部材と対向させ、支持基板方向に押圧を加えることにより半導体素子の電極と導電部材とを超音波接合方式にて接合させる第三の工程、である。   That is, A; a resin layer having elasticity in a cured state and having a through hole in which a part of the conductor wiring is exposed is formed on the support substrate by a method such as screen printing, stencil printing, or metal mask method. One step, B; a second step of forming at least two conductive members on the conductor wiring so as to correspond to the areas of the positive electrode and the negative electrode of the semiconductor element in the through hole provided in the resin layer, C A third step of joining the electrode of the semiconductor element and the conductive member by an ultrasonic bonding method by making the electrode of the semiconductor element face the conductive member and applying pressure in the direction of the support substrate.

あるいは、別の実施の形態として、上記構成Bに代えて、b;半導体素子の電極に対し、少なくとも二つの導電部材を形成する工程、上記構成Cに代えて、c;導電部材と導体配線を対向させ、支持基板方向に押圧を加えることにより導電部材と導体配線とを接合させる工程、とを有することを特徴とすることにより上記課題を解決するに至った。半導体素子の電極に対し、少なくとも二つの導電部材を形成する工程は、半導体素子を形成する工程において、蒸着法、スパッタリング法等により行うこともできる。   Alternatively, as another embodiment, instead of the configuration B, b: a step of forming at least two conductive members for the electrodes of the semiconductor element, instead of the configuration C, c: a conductive member and a conductor wiring The above-described problems have been solved by having a process of bonding the conductive member and the conductor wiring by facing each other and applying pressure in the direction of the support substrate. The step of forming at least two conductive members on the electrode of the semiconductor element can also be performed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like in the step of forming the semiconductor element.

上述したように、本発明における形成方法では、特に、フリップチップボンディング前に予め孔版印刷にて樹脂層を形成することにより、従来技術と比較して大幅に作業性を向上させることができる。以下、本形態における各構成について詳述する。   As described above, in the forming method according to the present invention, the workability can be greatly improved as compared with the prior art, particularly by forming the resin layer in advance by stencil printing before flip chip bonding. Hereafter, each structure in this form is explained in full detail.

[半導体素子]
本発明における半導体素子は、発光素子、受光素子、およびそれらの半導体素子を過電圧による破壊から守る保護素子、あるいはそれらを組み合わせたものとすることができる。ここでは特に、発光素子として、LEDチップについて説明する。LEDチップを構成する半導体発光素子としては、ZnSeやGaNなど種々の半導体を使用したものを挙げることができるが、蛍光物質を使用する場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InAlGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適に挙げられる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
[Semiconductor element]
The semiconductor element in the present invention may be a light emitting element, a light receiving element, a protective element that protects these semiconductor elements from destruction due to overvoltage, or a combination thereof. In particular, an LED chip will be described as a light emitting element. Examples of semiconductor light-emitting elements that constitute LED chips include those using various semiconductors such as ZnSe and GaN. When a fluorescent material is used, a short wavelength that can excite the fluorescent material efficiently is emitted. possible nitride semiconductor (in X Al Y Ga 1- X-Y N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) is preferably exemplified. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a pn junction, a heterostructure, and a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.

窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にMOCVD法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にGaN、AlN、GaAlN等のバッファ層を形成し、その上にpn接合を有する窒化物半導体を形成させる。   When a nitride semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO or the like is preferably used for the semiconductor substrate. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A nitride semiconductor can be formed on the sapphire substrate by MOCVD or the like. A buffer layer of GaN, AlN, GaAlN or the like is formed on the sapphire substrate, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.

窒化物半導体を使用したpn接合を有する発光素子の例として、バッファ層上に、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などが挙げられる。   As an example of a light emitting device having a pn junction using a nitride semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride, a first clad layer formed of n-type aluminum nitride / gallium on a buffer layer, Examples include a double hetero structure in which an active layer formed of indium / gallium nitride, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked. .

窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でn型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のn型窒化物半導体を形成させる場合は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。   Nitride semiconductors exhibit n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type nitride semiconductor, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type nitride semiconductor, the p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since nitride semiconductors are not easily converted to p-type by simply doping with a p-type dopant, it is preferable to reduce resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after introducing the p-type dopant.

p型半導体層には、発光素子に投入された電流をp型半導体層の全面に広げるための拡散電極が設けられる。さらに、拡散電極およびn型半導体層には、バンプや導電性ワイヤのような導電部材と接続するp側台座電極およびn側台座電極がそれぞれ設けられる。   The p-type semiconductor layer is provided with a diffusion electrode for spreading the current input to the light emitting element over the entire surface of the p-type semiconductor layer. Furthermore, a p-side pedestal electrode and an n-side pedestal electrode connected to a conductive member such as a bump or a conductive wire are provided on the diffusion electrode and the n-type semiconductor layer, respectively.

本形態において、発光素子は、p型半導体側の正電極およびn型半導体側の負電極を有し、発光観測面方向から見て、負電極が正電極の間にあるようにそれぞれの電極が交互に配されている。これにより、本発明にかかる導体配線を有する支持基板に対して安定に実装できるだけでなく、電極間を流れる電流が均一になることにより発光素子の発光面からの発光が均一になるため好ましい。また、上記n型半導体は、発光観測面方向から見て、上記導電部材が載置され互いに対向する隅部と、該隅部から半導体素子の内側方向に向かって細くなる括れ部と、互いに対向する括れ部同士を結ぶ延伸部とを有するように露出される。これにより、発光素子の発光に寄与しないn側半導体の領域を減らし、p側半導体の領域を相対的に増やすことで発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。以下、本形態における発光素子について詳細に説明する。   In this embodiment, the light-emitting element has a positive electrode on the p-type semiconductor side and a negative electrode on the n-type semiconductor side, and each electrode is positioned so that the negative electrode is between the positive electrodes when viewed from the light emission observation plane direction. Alternatingly arranged. This is preferable because not only can it be stably mounted on the support substrate having the conductor wiring according to the present invention, but also the current flowing between the electrodes becomes uniform, whereby the light emission from the light emitting surface of the light emitting element becomes uniform. Further, the n-type semiconductor is opposed to a corner portion on which the conductive member is placed and facing each other, and a constricted portion that narrows from the corner toward the inner side of the semiconductor element, as viewed from the light emission observation surface direction. It exposes so that it may have the extending part which connects the constricted parts which do. Thus, the light extraction efficiency of the light-emitting element can be improved by reducing the n-side semiconductor region that does not contribute to the light emission of the light-emitting element and relatively increasing the p-side semiconductor region. Hereinafter, the light-emitting element in this embodiment will be described in detail.

図8および図9は、本形態における半導体発光素子の上面図である。特に、図9は、図8に示される半導体発光素子のp側拡散電極110、およびn型半導体の隅部111にp側台座電極106およびn側台座電極107をそれぞれ形成した状態を示す上面図である。図9に示されるように、半導体発光素子101のp側およびn側台座電極の大きさは、フリップチップ実装時に圧着されたバンプ一個当たりの大きさに対応させ、そのバンプの大きさに対して必要以上に大きくならない最小限の大きさとされる。これにより、バンプに使用される金属が発光素子内部からの光を遮光あるいは吸収することがなくなり、発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。また、p側およびn側台座電極の形状は、ドット状に配置されるバンプに合わせて楕円形状あるいはドット状に配列される。一方、p側およびn側台座電極が形成されていない領域は、発光素子内からの光取り出しを考慮して、拡散電極、p型あるいはn型半導体層が露出させてある。   8 and 9 are top views of the semiconductor light emitting element in this embodiment. In particular, FIG. 9 is a top view showing a state in which the p-side pedestal electrode 106 and the n-side pedestal electrode 107 are formed at the corner 111 of the n-type semiconductor and the p-side diffusion electrode 110 of the semiconductor light emitting device shown in FIG. It is. As shown in FIG. 9, the size of the p-side and n-side pedestal electrodes of the semiconductor light emitting device 101 corresponds to the size of each bump that is pressure-bonded at the time of flip-chip mounting. It is the minimum size that does not become larger than necessary. As a result, the metal used for the bumps does not block or absorb the light from the inside of the light emitting element, and the light extraction efficiency from the light emitting element can be improved. The p-side and n-side pedestal electrodes are arranged in an elliptical shape or a dot shape in accordance with the bumps arranged in a dot shape. On the other hand, in the region where the p-side and n-side pedestal electrodes are not formed, the diffusion electrode and the p-type or n-type semiconductor layer are exposed in consideration of light extraction from the light emitting element.

拡散電極あるいはp側台座電極、およびn側台座電極の形成は、エッチング等の方法によりn型半導体を露出させた後、蒸着法やスパッタリング法により行う。ここで、n型半導体が互いに平行なストライプ状に露出されるように形成し、拡散電極や台座電極を発光素子に形成する。これにより、本発明にかかる導体配線を有する支持基板に対して安定に実装でき、また、電極間を流れる電流が均一になることにより発光素子の発光面からの発光が均一になるため好ましい。   The diffusion electrode, the p-side pedestal electrode, and the n-side pedestal electrode are formed by an evaporation method or a sputtering method after exposing the n-type semiconductor by a method such as etching. Here, the n-type semiconductor is formed so as to be exposed in stripes parallel to each other, and a diffusion electrode and a base electrode are formed in the light emitting element. This is preferable because it can be stably mounted on the support substrate having the conductor wiring according to the present invention, and the current flowing between the electrodes becomes uniform, whereby the light emission from the light emitting surface of the light emitting element becomes uniform.

図8に示されるように、発光観測面側から見て、露出されたn型半導体の領域は、発光素子の両隅に隅部111を有する。その隅部111には、n側台座電極107が形成され、互いに対向するように一対設けられる。さらに、隅部111の領域から発光素子の内側方向に向かって徐々に幅が細くなっている括れ部分を有する。さらに、本形態における発光素子は、n側台座電極が形成される一方の隅部における括れ部から、その隅部に対向する他方の隅部における括れ部まで直線状に延びる延伸部112を有している。   As shown in FIG. 8, when viewed from the light emission observation surface side, the exposed n-type semiconductor region has corners 111 at both corners of the light emitting element. At the corner 111, an n-side pedestal electrode 107 is formed, and a pair is provided so as to face each other. Furthermore, it has a constricted portion whose width gradually decreases from the corner 111 region toward the inner side of the light emitting element. Furthermore, the light-emitting element in this embodiment includes an extending portion 112 that linearly extends from a constricted portion at one corner where the n-side pedestal electrode is formed to a constricted portion at the other corner facing the corner. ing.

また、発光観測面方向から見たとき、p側の拡散電極の幅は、発光素子中央部分において露出されたn型半導体領域の幅より広い。また、n型半導体は、p側拡散電極あるいはp型半導体の間に露出され、その露出されたn型半導体(主に上記延伸部112)およびp側拡散電極110が交互に配されている。したがって、p型半導体層にストライプ状に設けられるp側の拡散電極のストライプ列数は、同じくストライプ状に露出されるn型半導体の領域の列数より多い。このように、本形態にかかる発光素子は、括れ部分および延伸部を有することによりp側の拡散電極の領域面積を大きくすることができ、発光素子に投入される電流を均一に拡散させ、その電流量を増大させることができる。したがって、本形態にかかる発光素子は、発光素子からの放熱性を向上させ、従来と比較して高輝度な発光装置を構成することができる。   Further, when viewed from the light emission observation plane direction, the width of the p-side diffusion electrode is wider than the width of the n-type semiconductor region exposed in the central portion of the light emitting element. Further, the n-type semiconductor is exposed between the p-side diffusion electrode or the p-type semiconductor, and the exposed n-type semiconductor (mainly the extending portion 112) and the p-side diffusion electrode 110 are alternately arranged. Therefore, the number of stripe columns of the p-side diffusion electrode provided in a stripe shape in the p-type semiconductor layer is larger than the number of columns of the n-type semiconductor region exposed in the stripe shape. As described above, the light emitting device according to this embodiment has the constricted portion and the extending portion, so that the area area of the p-side diffusion electrode can be increased, and the current input to the light emitting device is uniformly diffused. The amount of current can be increased. Therefore, the light-emitting element according to this embodiment can improve heat dissipation from the light-emitting element, and can form a light-emitting device with higher brightness than in the past.

一般に、発光素子は、p型半導体層から下層の半導体積層構造における発熱を如何に放熱させるかが素子の放熱性を向上させる上で問題となる。従って、上述したように、p側台座電極に接合するバンプの配置面積を、n側台座電極に接合するバンプの配置面積より大きくするような導体配線とすることにより、発光素子の放熱性を向上させることができる。さらに、発光素子の発光に寄与しないn型半導体の露出領域を減らし、p型半導体の領域およびp側拡散電極の領域を相対的に増やすことで発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。   In general, in the light emitting element, how to dissipate heat generated in the semiconductor stacked structure from the p-type semiconductor layer to the lower layer becomes a problem in improving the heat dissipation of the element. Therefore, as described above, the heat dissipation of the light-emitting element is improved by making the conductor wiring such that the arrangement area of the bump bonded to the p-side pedestal electrode is larger than the arrangement area of the bump bonded to the n-side pedestal electrode. Can be made. Furthermore, the light extraction efficiency of the light-emitting element can be improved by reducing the exposed region of the n-type semiconductor that does not contribute to the light emission of the light-emitting element and relatively increasing the p-type semiconductor region and the p-side diffusion electrode region.

本形態において、p側およびn側台座電極の材料は、バンプに含有される材料の少なくとも一種を含有することが好ましい。すなわち、バンプがAuを材料とするときは、p側およびn側台座電極の材料、特にバンプとの接合面となる最上層の材料は、AuまたはAuを含む合金とする。例えば、p側およびn側台座電極は、W/Pt/AuやRh/Pt/Auとされ、それぞれの金属の厚みは数百Å〜数千Åである。なお、本明細書中において、記号「A/B」は、金属Aおよび金属Bが順にスパッタリングあるいは蒸着のような方法により積層されることを示す。   In this embodiment, the material for the p-side and n-side pedestal electrodes preferably contains at least one of the materials contained in the bumps. That is, when the bump is made of Au, the material of the p-side and n-side pedestal electrode, particularly the uppermost layer material that becomes the bonding surface with the bump is Au or an alloy containing Au. For example, the p-side and n-side pedestal electrodes are made of W / Pt / Au or Rh / Pt / Au, and the thickness of each metal is several hundred to several thousand. In this specification, the symbol “A / B” indicates that the metal A and the metal B are sequentially laminated by a method such as sputtering or vapor deposition.

また、p型半導体層側全面に形成される拡散電極は、発光素子の出光を発光素子の透光性基板方向へ反射させる材料とすることが好ましい。例えば、Ag、Al、Rh、Rh/Irが挙げられる。その他、p型半導体層の全面にITO(インジウム(In)とスズ(Sn)の複合酸化物)、ZnOのような酸化物導電膜や、Ni/Au等の金属薄膜を透光性電極として形成させることができる。   The diffusion electrode formed on the entire surface of the p-type semiconductor layer is preferably made of a material that reflects light emitted from the light-emitting element toward the light-transmitting substrate of the light-emitting element. For example, Ag, Al, Rh, Rh / Ir can be mentioned. In addition, an oxide conductive film such as ITO (complex oxide of indium (In) and tin (Sn)), ZnO, or a metal thin film such as Ni / Au is formed as a translucent electrode on the entire surface of the p-type semiconductor layer. Can be made.

基板にサファイア等の透光性の絶縁性基板を用いた場合、正負両電極形成後、半導体ウエハから所望の大きさ、形状のチップ状にカットすることで、同一面側に正負両電極が設けられた窒化物半導体チップが得られ、発光素子を形成することができる。   When a transparent insulating substrate such as sapphire is used for the substrate, both positive and negative electrodes are provided on the same surface side by cutting the semiconductor wafer into chips of the desired size and shape after forming both positive and negative electrodes The nitride semiconductor chip thus obtained is obtained, and a light emitting element can be formed.

[支持基板]
本形態における支持基板とは、少なくとも発光素子の電極に対向する面に導体配線が施され、フリップチップ実装された発光素子を固定・支持するための部材である。さらに、支持基板をリード電極に導通させるときには、発光素子に対向する面からリード電極に対向する面にかけて導電部材により導体配線が施される。本形態における導体配線は、支持基板に対して、正負一対の配線パターンが絶縁分離されて互いに一方を包囲するように形成される。特に、本形態における導体配線は、支持基板の主面に垂直な方向(即ち、発光装置の発光観測面方向)から見て、発光素子の電極の何れか一方の電極に接合する導電部材を有する第一の領域と、該第一の領域の少なくとも一部を包囲し発光素子の他方の電極に接合する導電部材を有する第二の領域とを有することを特徴とする。例えば、本形態における導体配線は、発光装置の発光観測面方向から見て、発光素子の正電極に接合するバンプを有する正の極性領域と、該正の極性領域の少なくとも一部を包囲し発光素子の負電極に接合するバンプを有する負の極性領域とを有し、正の極性領域内でバンプが載置されている領域は、負の極性領域内で導電部材が載置されている領域より広い。さらに、正の極性領域内におけるバンプの数は、負の極性領域内におけるバンプの数より多い。
[Support substrate]
The support substrate in this embodiment is a member for fixing and supporting a flip-chip mounted light emitting element on which conductor wiring is provided at least on a surface facing the electrode of the light emitting element. Furthermore, when the support substrate is electrically connected to the lead electrode, the conductor wiring is provided by the conductive member from the surface facing the light emitting element to the surface facing the lead electrode. The conductor wiring in this embodiment is formed such that a pair of positive and negative wiring patterns are insulated and separated from the support substrate and surround one another. In particular, the conductor wiring in this embodiment includes a conductive member that is bonded to one of the electrodes of the light emitting element when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the support substrate (that is, the direction of the light emission observation surface of the light emitting device). It has a 1st area | region and the 2nd area | region which has the electroconductive member which surrounds at least one part of this 1st area | region, and is joined to the other electrode of a light emitting element. For example, the conductor wiring in this embodiment surrounds at least a part of the positive polarity region having a bump bonded to the positive electrode of the light emitting element and emits light when viewed from the light emission observation surface direction of the light emitting device. A negative polarity region having a bump bonded to the negative electrode of the element, and a region in which the bump is placed in the positive polarity region is a region in which the conductive member is placed in the negative polarity region Wider. Furthermore, the number of bumps in the positive polarity region is greater than the number of bumps in the negative polarity region.

導体配線の材料とする金属は、Auや銀白色の金属であるAlなどとされる。反射率の高い銀白色の金属とすることにより、発光素子からの光が支持基板と反対側の方向に反射され、発光装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。ここで、導体配線の材料とする金属は、金属相互間の接着性の良さ、いわゆる濡れ性等を考慮して選択されることが好ましい。例えば、Auバンプを介して、Auを含むLEDチップの電極とを超音波ダイボンドにより接合するとき、導体配線は、AuまたはAuを含む合金とする。   The metal used as the material for the conductor wiring is Au or Al which is a silver-white metal. A silver-white metal having a high reflectance is preferable because light from the light-emitting element is reflected in a direction opposite to the support substrate and the light extraction efficiency of the light-emitting device is improved. Here, the metal used as the material of the conductor wiring is preferably selected in consideration of good adhesion between the metals, so-called wettability. For example, when an electrode of an LED chip containing Au is bonded by ultrasonic die bonding via an Au bump, the conductor wiring is made of Au or an alloy containing Au.

支持基板の材料は、発光素子と熱膨張係数がほぼ等しいもの、例えば窒化物半導体発光素子に対して窒化アルミニウムが好ましい。このような材料を使用することにより、支持基板と発光素子との間に発生する熱応力の影響を緩和することができる。あるいは、支持基板の材料は、静電保護素子の機能を備えさせることもでき安価でもあるシリコンが好ましい。   The material of the support substrate is preferably aluminum nitride with respect to a light emitting element having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the nitride semiconductor light emitting element. By using such a material, the influence of thermal stress generated between the support substrate and the light-emitting element can be reduced. Alternatively, the material of the support substrate is preferably silicon which can be provided with the function of an electrostatic protection element and is inexpensive.

保護素子の機能を備えるサブマウントの一例として、例えば、Siダイオード素子のn型シリコン基板内に選択的に不純物イオンの注入を行うことによりp型半導体領域を形成し、逆方向ブレークダウン電圧が所定の電圧に設定する。このSiダイオード素子のp型半導体領域及びn型シリコン基板(n型半導体領域)の上に、Alよりなるp電極及びn電極が形成され、p電極の一部がボンディングパッドとなり、n電極の一部がボンディングパッドとなる。なお、n電極の一部をボンディングパッドとせずに、n型シリコン基板の下面の上には、パッケージ等の支持基板のリード電極と電気的に接続するためのAuよりなるn電極を形成してもよい。これにより、n電極側はワイヤを用いることなく電気的接続を行うことができる。   As an example of a submount having the function of a protection element, for example, a p-type semiconductor region is formed by selectively implanting impurity ions into an n-type silicon substrate of a Si diode element, and a reverse breakdown voltage is predetermined. Set the voltage to. On the p-type semiconductor region and the n-type silicon substrate (n-type semiconductor region) of this Si diode element, a p-electrode and an n-electrode made of Al are formed, and a part of the p-electrode serves as a bonding pad. The part becomes a bonding pad. In addition, an n electrode made of Au for electrically connecting to a lead electrode of a support substrate such as a package is formed on the lower surface of the n-type silicon substrate without using a part of the n electrode as a bonding pad. Also good. Thereby, the n electrode side can be electrically connected without using a wire.

保護素子の機能を備えるサブマウントの他の一例として、Siダイオード素子であり、複数のn型半導体領域およびp型半導体領域が一方の主面方向に形成されているサブマウントが挙げられる。さらに、銀白色の金属を材料(例えば、Al、Ag)とする反射膜が上記複数の半導体領域に電気的に接続するように形成される。また、上記反射膜の一部の領域は、金属材料が蒸着あるいはスパッタリングされることにより、電極とすることができる。その電極は、バンプが載置され、あるいは発光素子の電極と直接接合することができる。また、p型半導体領域および反射膜が形成されていないn型半導体領域の一部は、例えば、SiOのような絶縁膜により被覆されている。また、サブマウントは、裏面に、金属材料が蒸着あるいはスパッタリングされた電極を有することができる。 Another example of a submount having a function of a protection element is a submount that is a Si diode element and in which a plurality of n-type semiconductor regions and p-type semiconductor regions are formed in one main surface direction. Further, a reflective film made of silver white metal (eg, Al, Ag) is formed so as to be electrically connected to the plurality of semiconductor regions. Moreover, a partial region of the reflective film can be used as an electrode by depositing or sputtering a metal material. The electrode can be bump-mounted or can be directly joined to the electrode of the light emitting element. In addition, the p-type semiconductor region and a part of the n-type semiconductor region where the reflective film is not formed are covered with an insulating film such as SiO 2 . The submount can have an electrode on which a metal material is deposited or sputtered on the back surface.

半導体発光素子は、上記保護素子の機能を備えるサブマウントに対してフリップチップ実装される。すなわち、サブマウントのn型半導体領域の電極にAuバンプを載置した後、半導体発光素子のp側台座電極およびn側台座電極が、Auバンプを介して対向される。次に、超音波、熱および荷重を加えることにより、半導体発光素子とサブマウント部材とが電気的および機械的に接続される。サブマウント部材のSiダイオード素子と半導体発光素子の回路構成は、2つのダイオードの直列接続による双方向ダイオードと、半導体発光素子との並列接続となる。これにより、半導体発光素子は、順方向・逆方向の過電圧から保護され、信頼性の高い半導体装置とすることができる。   The semiconductor light emitting element is flip-chip mounted on a submount having the function of the protection element. That is, after the Au bump is placed on the electrode of the n-type semiconductor region of the submount, the p-side pedestal electrode and the n-side pedestal electrode of the semiconductor light emitting element are opposed to each other via the Au bump. Next, the semiconductor light emitting element and the submount member are electrically and mechanically connected by applying ultrasonic waves, heat, and a load. The circuit configuration of the Si diode element and the semiconductor light emitting element of the submount member is a parallel connection of a bidirectional diode formed by connecting two diodes in series and the semiconductor light emitting element. As a result, the semiconductor light emitting element can be protected from overvoltage in the forward direction and the reverse direction, and can be a highly reliable semiconductor device.

さらに、支持基板に対し、発光素子の実装に悪影響を与えない箇所に、孔や凹凸形状を設けることが好ましい。このような形状を設けることにより、半導体素子からの熱は支持から効率よく放熱することができる。支持基板の厚さ方向に少なくとも一つ以上の貫通孔を設け、貫通孔の内壁面に導体配線が延材するように形成すると、放熱性がさらに向上するため好ましい。なお、本形態における支持基板の導体配線は、導電性ワイヤを介してリード電極と接続されるが、一方の主面から他方の主面に施された導体配線とリード電極とを接合部材により接続する構成としても構わない。   Furthermore, it is preferable to provide a hole or a concavo-convex shape with respect to the supporting substrate in a place where the mounting of the light emitting element is not adversely affected. By providing such a shape, heat from the semiconductor element can be efficiently radiated from the support. It is preferable to provide at least one through hole in the thickness direction of the support substrate so that the conductor wiring extends on the inner wall surface of the through hole since heat dissipation is further improved. Note that the conductor wiring of the support substrate in this embodiment is connected to the lead electrode via the conductive wire, but the conductor wiring applied from one main surface to the other main surface and the lead electrode are connected by a bonding member. It does not matter as a structure to do.

支持基板に設けた導体配線と半導体素子の電極との接続は、例えばAu、共晶材(Au−Sn、Ag−Sn)、ハンダ(Pb−Sn)、鉛フリーハンダ等の接合部材によって超音波接合を行う。また、導体配線とリード電極とを直接接続する構成とするとき、支持基板の裏面に設けた導電性パターンとリード電極との接続は、例えばAuペースト、Agペースト等の接合部材によって行う。   The connection between the conductor wiring provided on the support substrate and the electrode of the semiconductor element is performed by ultrasonic waves using a bonding member such as Au, eutectic material (Au—Sn, Ag—Sn), solder (Pb—Sn), lead-free solder or the like. Join. Moreover, when it is set as the structure which connects a conductor wiring and a lead electrode directly, the connection of the electroconductive pattern provided in the back surface of the support substrate and lead electrode is performed, for example by joining members, such as Au paste and Ag paste.

[導電部材]
本発明において、LEDチップの正負両電極と支持基板の導体配線との接合に使用される導電部材は、正負両電極および導体配線と同一材料を少なくとも一種有するバンプと呼ばれる金属材料である。例えば、超音波ボンディングにおいて一般的に使用されるAuバンプ、Sn−Pb、Auを含む合金、鉛フリー半田等からなるバンプである。ここで、Auのように発光素子からの光を一部吸収するようなバンプを選択したときには、バンプの表面に銀白色のメッキが形成されていることが好ましい。あるいは、バンプ近傍の樹脂層中における拡散剤の濃度を増加させることが好ましい。なお、これらの構成は、発光素子の電極として反射率の高い銀箔色の金属を含む構成としたときには、特に必須でない。また、バンプは、本発明におけるLEDチップの電極に含まれる金属元素であって、樹脂層の貫通孔底部から露出された導体配線にも含まれる金属元素を少なくとも一種含むことが好ましい。このようにすることにより、発光素子の電極、導電部材および導体配線の接合強度が向上するため好ましい。特に、本願発明における導電部材は、支持基板の導体配線に適量設けられることにより、正電極および負電極の何れか一方に接続する導電部材が、支持基板に平行な方向において、他方の電極に接続する導電部材より大きいことが好ましい。例えば、発光素子における活性層上部、即ち、p型半導体層の電極に接合される複数の導電部材は、他の電極に設けられる複数の導電部材と比較して、支持基板の主面に平行な方向から見たとき、一個あたりの大きさが大きくすることが好ましい。このように構成することにより、発光素子からの放熱性を向上させることができる。また、バンプの数を調整すると、LEDチップの正負両電極と支持基板との接合強度が高まり、信頼性の高い発光装置とすることができる。
[Conductive member]
In the present invention, the conductive member used for joining the positive and negative electrodes of the LED chip and the conductor wiring of the support substrate is a metal material called a bump having at least one kind of the same material as both the positive and negative electrodes and the conductor wiring. For example, it is a bump made of an Au bump, Sn-Pb, an alloy containing Au, lead-free solder or the like generally used in ultrasonic bonding. Here, when a bump that partially absorbs light from the light emitting element, such as Au, is selected, it is preferable that silver-white plating is formed on the surface of the bump. Alternatively, it is preferable to increase the concentration of the diffusing agent in the resin layer near the bump. Note that these structures are not particularly essential when the light-emitting element includes a highly reflective silver foil metal. The bump is preferably a metal element contained in the electrode of the LED chip in the present invention, and contains at least one metal element contained in the conductor wiring exposed from the bottom of the through hole of the resin layer. By doing in this way, since the joint strength of the electrode of a light emitting element, a conductive member, and conductor wiring improves, it is preferable. In particular, the conductive member in the present invention is provided in an appropriate amount on the conductor wiring of the support substrate, so that the conductive member connected to either the positive electrode or the negative electrode is connected to the other electrode in the direction parallel to the support substrate. It is preferably larger than the conductive member. For example, the plurality of conductive members bonded to the upper part of the active layer in the light emitting element, that is, the electrodes of the p-type semiconductor layer, are parallel to the main surface of the support substrate as compared to the plurality of conductive members provided to the other electrodes. When viewed from the direction, it is preferable to increase the size per piece. With such a configuration, heat dissipation from the light emitting element can be improved. Further, when the number of bumps is adjusted, the bonding strength between the positive and negative electrodes of the LED chip and the support substrate is increased, and a highly reliable light-emitting device can be obtained.

[樹脂層]
(第一の形態における樹脂層)
本形態における樹脂層は、硬化状態において弾力性を有する部材、例えばシリコーン樹脂により形成される。硬化状態において弾力性を有する部材としては、バンプの数も考慮しながら、半導体素子の電極と導体配線とをバンプを介して接合した際、それらの接合力の方が、収縮した部材の弾性力よりも十分大きく、接合強度の低下を招かない弾力性を有する部材が選択される。
[Resin layer]
(Resin layer in the first form)
The resin layer in this embodiment is formed of a member having elasticity in the cured state, for example, a silicone resin. As a member having elasticity in the hardened state, when the electrode of the semiconductor element and the conductor wiring are bonded via the bump, considering the number of bumps, the bonding force is the elastic force of the contracted member. A member having elasticity that is sufficiently larger than that and does not cause a decrease in bonding strength is selected.

半導体素子の実装前に支持基板に形成した樹脂層は、支持基板におけるバンプ形成箇所から開口方向に広くなる形状(テーパー形状)の貫通孔を少なくとも二つ有し、半導体素子の実装時に導電部材を包囲可能な厚さを有する樹脂層である。該樹脂層の全体の外形は、支持基板の主面方向から見て、直方体型の他、円柱型、多角柱型等いかなる形でもよく、複数の貫通孔が存在している。また、LEDチップ実装前の貫通孔の形状は、円錐状、三角錐状、四角錐状等の多角錐状、等種々の形状とすることができる。   The resin layer formed on the support substrate before mounting the semiconductor element has at least two through holes having a shape (tapered shape) that widens in the opening direction from the bump formation portion on the support substrate. It is a resin layer having a thickness that can be surrounded. The entire outer shape of the resin layer may be any shape such as a cylindrical shape or a polygonal column shape in addition to a rectangular parallelepiped shape when viewed from the main surface direction of the support substrate, and there are a plurality of through holes. Moreover, the shape of the through hole before mounting the LED chip can be various shapes such as a conical shape, a triangular pyramid shape, and a polygonal pyramid shape such as a quadrangular pyramid shape.

本形態では、硬化状態において弾力性を有する部材として、硬化後の硬度(JIS−A)32、無色透明のシリコーン樹脂が使用されるが、これに限定されない。例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素のようなフィラーを含むシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が挙げられる。特に、シリコーン樹脂は、発熱量の多い発光素子としたときにも変色や劣化しないため好ましい。樹脂の量は、発光素子の正負両電極と支持基板との間に生じた隙間を埋めることができる量である。シリコーン樹脂は硬化状態において柔らかく弾力性に富むため、樹脂層を成型した後、LEDチップを、その基板側から押さえつけるようにして超音波接合すると、樹脂層は、僅かに変形してLEDチップ表面に密着し、樹脂層は、LEDチップの正負両電極から支持基板間にかけて隙間なく存在する状態に変形する。従って、LEDチップの電極面あるいは側面と樹脂との間に空気がほとんど存在せず、発光素子から出光する光が空気によって複雑に屈折したり、発光素子からの熱が熱伝導率の低い空気を介して放熱したりすることはないため、光取り出し効率が向上し、放熱効果も高まる。従来は、LEDチップを支持基板にダイボンドした後、LEDチップの電極面と支持基板との間に生じた隙間を埋めるためにLEDチップの横方向から溶融状態の樹脂を流し込む作業が必要であったが、完全に隙間無く樹脂を流し込むのは非常に手間のかかる作業であり、作業性を低下させていた。しかし、本発明においては、反射層を支持基板上に樹脂にて予め成型した後、LEDチップをダイボンドすることにより作業性を向上させることができる。   In this embodiment, hardness (JIS-A) 32 after curing and a colorless and transparent silicone resin are used as a member having elasticity in the cured state, but the present invention is not limited to this. For example, a silicone resin or an epoxy resin containing a filler such as aluminum oxide or silicon oxide can be given. In particular, a silicone resin is preferable because it does not change color or deteriorate even when a light emitting element having a large calorific value is formed. The amount of resin is an amount that can fill a gap formed between the positive and negative electrodes of the light emitting element and the support substrate. Since the silicone resin is soft and rich in elasticity in the cured state, after the resin layer is molded, when the LED chip is ultrasonically bonded so as to be pressed from the substrate side, the resin layer slightly deforms and is applied to the LED chip surface. The resin layer is in close contact, and the resin layer is deformed into a state in which there is no gap between the positive and negative electrodes of the LED chip and the support substrate. Accordingly, there is almost no air between the electrode surface or side surface of the LED chip and the resin, and the light emitted from the light emitting element is refracted by the air in a complicated manner, or the heat from the light emitting element has low thermal conductivity. Therefore, the light extraction efficiency is improved and the heat dissipation effect is enhanced. Conventionally, after die-bonding the LED chip to the support substrate, it is necessary to pour molten resin from the lateral direction of the LED chip in order to fill the gap formed between the electrode surface of the LED chip and the support substrate. However, pouring the resin completely without gaps is a very time-consuming work, which reduces workability. However, in this invention, workability | operativity can be improved by die-bonding a LED chip after shape | molding a reflection layer in advance on a support substrate with resin.

硬化状態において弾力性を有する樹脂層は、孔版印刷、スクリーン印刷、メタルマスク印刷法、フォトレジスト法により形成することができる。その他、種々の形状(円錐状、三角錐状、四角錐状等の逆テーパー形状)を有する成型用型を利用して成型される。特に、複数の発光素子をフリップチップ実装するとき、上記形成方法によれば量産性に優れるため好ましい。   The resin layer having elasticity in the cured state can be formed by stencil printing, screen printing, metal mask printing, or photoresist. In addition, it is molded using a molding die having various shapes (inverse tapered shape such as conical shape, triangular pyramid shape, quadrangular pyramid shape). In particular, when flip-chip mounting a plurality of light-emitting elements, the above-described formation method is preferable because it is excellent in mass productivity.

本形態における樹脂層には、発光装置の発光輝度を向上させるために拡散剤を含有させることもできる。樹脂層に含有される拡散剤は、発光素子から放出される光のうち発光観測面側に放出される光の散乱吸収を少なくし、樹脂層側に向かう光を多く散乱させることで発光装置の発光輝度を向上させるものである。このような拡散剤としては、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化バリウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機部材やメラミン樹脂、CTUグアナミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などの有機部材、およびそれらの混合物が好適に用いられる。   The resin layer in this embodiment can contain a diffusing agent in order to improve the light emission luminance of the light emitting device. The diffusing agent contained in the resin layer reduces the scattering and absorption of the light emitted from the light emitting element to the light emission observation surface side, and scatters more light toward the resin layer side, thereby reducing the light emitted from the light emitting device. The light emission brightness is improved. Examples of the diffusing agent include inorganic members such as barium oxide, barium titanate, barium oxide, silicon oxide, titanium oxide, and aluminum oxide, organic members such as melamine resin, CTU guanamine resin, and benzoguanamine resin, and mixtures thereof. Preferably used.

同様に、外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加させることもできる。さらに、発光素子からの発光波長によって励起され蛍光を発する蛍光物質を含有させることもできる。また、樹脂の放熱特性を向上させる熱伝導材料として、アルミナ、シリカ等、各種フィラーを含有させることもできる。さらに、樹脂層の熱応力を緩和させるため、さらに窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合混合物等が樹脂層に混入されてもよい。半導体素子、樹脂層を封止部材にて被覆する構成とするとき、樹脂層は、封止部材より熱伝導率が高いことが好ましい。このように構成することにより、半導体素子の発熱は、主に樹脂層を経由して支持基板方向へ放熱する。従って、放熱性の高い半導体装置とすることができる。   Similarly, various colorants can be added in order to have a filter effect of cutting unnecessary wavelengths from extraneous light and light emitting elements. Further, a fluorescent material that emits fluorescence when excited by the emission wavelength from the light emitting element can be contained. Moreover, various fillers, such as an alumina and a silica, can also be contained as a heat conductive material which improves the heat dissipation characteristic of resin. Furthermore, in order to relieve the thermal stress of the resin layer, aluminum nitride, aluminum oxide, a composite mixture thereof or the like may be further mixed into the resin layer. When the semiconductor element and the resin layer are covered with the sealing member, the resin layer preferably has a higher thermal conductivity than the sealing member. With this configuration, the heat generated by the semiconductor element is radiated toward the support substrate mainly via the resin layer. Therefore, a semiconductor device with high heat dissipation can be obtained.

(第二の形態における樹脂層)
同一の支持基板に対して複数の発光素子がフリップチップ実装されるとき、発光素子と、その発光素子に隣接する別の発光素子との間に間隙が生じる。仮に、それらの発光素子を波長変換部材にて被覆しようとすると、波長変換部材は、隙間にも入り込み、隙間に存在する蛍光体の量が他の発光素子の周辺と比較して相対的に多くなる。したがって、発光装置は、全方位に渡って色度が均一な発光を観測することができなくなる。
(Resin layer in the second form)
When a plurality of light emitting elements are flip-chip mounted on the same support substrate, a gap is generated between the light emitting element and another light emitting element adjacent to the light emitting element. If these light-emitting elements are to be covered with a wavelength conversion member, the wavelength conversion member enters the gap, and the amount of phosphor present in the gap is relatively large compared to the periphery of other light-emitting elements. Become. Therefore, the light emitting device cannot observe light emission with uniform chromaticity in all directions.

そこで、本形態においては、上記隙間を封止する透光性の樹脂層を形成した後、複数の発光素子の光出射面側を被覆するように波長変換部材を均一な厚みで形成する。これにより、発光素子からの光が照射される波長変換部材自体の厚み(実際には、含有される蛍光体の量)は、発光観測面側において、ほぼ等しくなる。したがって、本形態の発光装置は、発光観測方位によって色度が均一な光学特性に優れた発光装置とすることができる。以下、図面を参照しながら、第二の形態における樹脂層について詳細に説明する。   Therefore, in this embodiment, after forming a light-transmitting resin layer that seals the gap, the wavelength conversion member is formed with a uniform thickness so as to cover the light emission surface side of the plurality of light-emitting elements. As a result, the thickness of the wavelength conversion member itself irradiated with light from the light emitting element (actually, the amount of phosphor contained) is substantially equal on the emission observation surface side. Therefore, the light-emitting device of this embodiment can be a light-emitting device having excellent optical characteristics with uniform chromaticity depending on the emission observation direction. Hereinafter, the resin layer in the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図10および図11は、本形態にかかる発光装置の一実施例を示す模式的な断面図である。本形態において、フリップチップ実装された発光素子と発光素子との間に生じた間隙は、透光性の樹脂層104aにより封止される。さらに、それらの発光素子の光出射面(例えば、LEDチップの透光性基板面)および樹脂層の上面は、該発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光体を含有する波長変換部材115により被覆されている。   10 and 11 are schematic cross-sectional views showing an example of the light emitting device according to this embodiment. In this embodiment mode, a gap generated between the light-emitting elements mounted with the flip chip is sealed with a light-transmitting resin layer 104a. Furthermore, the light emitting surfaces of the light emitting elements (for example, the light-transmitting substrate surface of the LED chip) and the top surface of the resin layer absorb at least part of the light from the light emitting elements and emit fluorescence having different wavelengths. It is covered with a wavelength conversion member 115 containing a body.

本形態における樹脂層104aは、樹脂が発光素子とその発光素子に隣接する別の発光素子との間隙に充填され、硬化されることにより形成されることが好ましい。例えば、樹脂の充填方法は、孔版印刷、スクリーン印刷、ポッティングあるいはメタルマスク印刷法などによることができる。あるいは、このような形成方法に限定されることなく、上記隙間に嵌合するように別工程で成型された透光性の部材を樹脂層104aの代わりに配置させてもよい。あるいは、上述したように、フリップチップ実装前に形成する樹脂層104(すなわち、第一の形態における樹脂層)を上記隙間が生じる箇所にも形成し、本形態における樹脂層104aとしても構わない。   The resin layer 104a in this embodiment is preferably formed by filling a resin with a gap between a light emitting element and another light emitting element adjacent to the light emitting element and curing the resin. For example, the resin filling method may be stencil printing, screen printing, potting or metal mask printing. Or it is not limited to such a formation method, You may arrange | position the translucent member shape | molded by another process so that it may fit in the said clearance gap instead of the resin layer 104a. Alternatively, as described above, the resin layer 104 formed before flip-chip mounting (that is, the resin layer in the first embodiment) may be formed in the portion where the gap is generated, and may be used as the resin layer 104a in this embodiment.

本形態における樹脂層の樹脂材料は、上述の第一の形態における樹脂層と同様である。また、発光素子の側面から出射した光を波長変換部材の方向へ拡散させるため、上述の拡散剤を含有させることもできる。また、樹脂層の熱伝導率を向上させるため、上述のフィラーを含有させることもできる。   The resin material of the resin layer in this embodiment is the same as the resin layer in the first embodiment described above. Moreover, in order to diffuse the light radiate | emitted from the side surface of the light emitting element in the direction of the wavelength conversion member, the above-mentioned diffusing agent can also be contained. Moreover, in order to improve the heat conductivity of a resin layer, the above-mentioned filler can also be contained.

本形態における樹脂層104aは、図10に示されるように、上記発光素子の少なくとも側面を被覆することが好ましい。このように側面を被覆することにより、波長変換部材115が、その形成工程において発光素子の側面側に入り込むことを防ぐことができる。また、樹脂層104aの上面は、発光素子の上面(例えば、LEDチップの透光性基板面)とほぼ同一平面とすることが好ましい。   As shown in FIG. 10, the resin layer 104a in this embodiment preferably covers at least the side surface of the light emitting element. By covering the side surface in this manner, the wavelength conversion member 115 can be prevented from entering the side surface side of the light emitting element in the forming process. The top surface of the resin layer 104a is preferably substantially flush with the top surface of the light emitting element (for example, the light-transmitting substrate surface of the LED chip).

さらに、透光性の樹脂層は、上記隙間を封止するだけでなく、さらに発光素子の光出射面となる主面側を均一な厚みで被覆しても構わない。図11は、本形態にかかる発光装置の一実施例を示す模式的な断面図である。図11に示されるように、例えば、発光素子と発光素子の隙間を樹脂層104aにて封止し、それらの発光素子の光出射面、例えばLEDチップの透光性基板面を被覆する樹脂層104bを形成した後、樹脂層104bに対して波長変換部材115を均一な厚みで積層させる。これにより、発光観測方位によって色度が均一な光学特性に優れた発光装置とすることができる。また、発光素子と蛍光体とを樹脂層を介して離間させることにより、発熱による蛍光体の劣化およびその発光輝度低下を抑制し、発光効率の高い発光装置とすることができる。   Furthermore, the light-transmitting resin layer may not only seal the gap, but may further cover the main surface side, which is the light emitting surface of the light emitting element, with a uniform thickness. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of the light emitting device according to this embodiment. As shown in FIG. 11, for example, a resin layer that seals a gap between the light emitting elements with a resin layer 104 a and covers a light emitting surface of the light emitting elements, for example, a translucent substrate surface of an LED chip. After forming 104b, the wavelength conversion member 115 is laminated with a uniform thickness on the resin layer 104b. Thereby, it is possible to obtain a light emitting device having excellent optical characteristics with uniform chromaticity depending on the light emission observation direction. In addition, by separating the light emitting element and the phosphor through the resin layer, deterioration of the phosphor due to heat generation and a decrease in light emission luminance thereof can be suppressed, and a light emitting device with high light emission efficiency can be obtained.

[封止部材]
本発明において、封止部材は、半導体素子および樹脂層を封止し、半導体素子と樹脂層との隙間を埋め、さらに半導体素子などを外部環境からの外力、塵芥や水分などから保護するために設けることができる。封止部材は、形状を種々変化させることによって発光素子から放出される光の指向特性を種々選択することができる。即ち、封止部材の形状を凸レンズ形状、凹レンズ形状とすることによってレンズ効果をもたすことができる。そのため、所望に応じて、ドーム型、発光観測面側から見て楕円状、立方体、三角柱など種々の形状を選択することができる。
[Sealing member]
In the present invention, the sealing member seals the semiconductor element and the resin layer, fills the gap between the semiconductor element and the resin layer, and further protects the semiconductor element and the like from external force, dust, moisture, and the like from the external environment. Can be provided. The sealing member can select various directivity characteristics of light emitted from the light emitting element by changing the shape. That is, the lens effect can be obtained by making the shape of the sealing member a convex lens shape or a concave lens shape. Therefore, as desired, various shapes such as a dome shape, an elliptical shape as viewed from the light emission observation surface side, a cube, and a triangular prism can be selected.

光半導体素子用の具体的封止部材としては、耐光性、透光性に優れたエポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂などの有機物質や硝子など無機物質を選択することができる。また、封止部材に発光素子からの光を拡散させる目的で酸化アルミニウム、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化珪素などを含有させることもできる。同様に外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加させることもできる。さらに、発光素子からの発光波長によって励起され蛍光を発する蛍光物質を含有させる。また、封止樹脂の内部応力を緩和させる各種フィラーを含有させることもできる。   As a specific sealing member for an optical semiconductor element, an organic substance such as an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, or a silicone resin excellent in light resistance and translucency, or an inorganic substance such as glass can be selected. Further, aluminum oxide, barium oxide, barium titanate, silicon oxide, or the like can be contained in the sealing member for the purpose of diffusing light from the light emitting element. Similarly, various colorants can be added in order to have a filter effect of cutting unnecessary wavelengths from extraneous light and light emitting elements. Further, a fluorescent material that emits fluorescence when excited by the emission wavelength from the light emitting element is contained. Moreover, various fillers that relieve internal stress of the sealing resin can also be contained.

[異方性導電層]
本形態において、発光素子は、正負一対の電極が設けられた電極形成面側が支持基板の導体配線と対向するように載置され、連続した異方性導電層を介してフリップチップ実装されてもよい。即ち、上述した樹脂層に変えて、該樹脂層と同じ位置に異方性導電層が形成される半導体装置としても構わない。
[Anisotropic conductive layer]
In this embodiment, the light-emitting element is mounted so that the electrode forming surface side on which a pair of positive and negative electrodes is provided is opposed to the conductor wiring of the support substrate, and flip-chip mounting is performed through a continuous anisotropic conductive layer. Good. That is, instead of the resin layer described above, a semiconductor device in which an anisotropic conductive layer is formed at the same position as the resin layer may be used.

本発明において異方性導電層は、熱可塑性又は熱硬化性を有する有機物又は無機物からなる接着剤中に、発光素子からの光を効率よく反射することが可能であって、かつ導電性を有する導電粒子が分散されている。具体的導電粒子として、Ni粒子や、プラスチック、シリカ等の粒子表面にNiやAu等からなる金属コートを有するものが挙げられる。本発明において導電粒子の含有量は、前記接着剤に対して0.3vol%以上1.2vol%以下が好ましく、このような異方性導電層は、発光素子を実装する際の加熱及び加圧により容易に層の膜厚方向間において高い導電性を得ることができる。一方、層の面方向では導電粒子の充填量が少ないため導電粒子同士の接触による隣接電極間の短絡が発生せず高い絶縁性を維持することができる。より好ましくは、異方性導電層において1mm当たりの粒子数が3500個以上5000個以下であると、各電極間のピッチが狭い小型発光素子を信頼性高く基面上の外部電極と微細接続することができる。更に、異方性導電層にて発光素子からの光を効率よく反射散乱させることができる。 In the present invention, the anisotropic conductive layer is capable of efficiently reflecting light from the light emitting element in an adhesive made of an organic or inorganic material having thermoplasticity or thermosetting property, and has conductivity. Conductive particles are dispersed. Specific examples of the conductive particles include Ni particles and those having a metal coat made of Ni, Au, or the like on the surface of particles such as plastic and silica. In the present invention, the content of the conductive particles is preferably 0.3 vol% or more and 1.2 vol% or less with respect to the adhesive, and such an anisotropic conductive layer is heated and pressed when a light emitting element is mounted. Thus, high conductivity can be easily obtained between the film thickness directions of the layers. On the other hand, since the filling amount of the conductive particles is small in the plane direction of the layer, a short circuit between adjacent electrodes due to contact between the conductive particles does not occur, and high insulation can be maintained. More preferably, when the number of particles per mm 3 in the anisotropic conductive layer is 3500 or more and 5000 or less, a small light-emitting element having a narrow pitch between the electrodes can be reliably connected to the external electrode on the base surface with a fine connection. can do. Furthermore, light from the light emitting element can be efficiently reflected and scattered by the anisotropic conductive layer.

本形態において、上記異方性導電層は、それぞれ対向した発光素子表面と導体配線との間を密閉していると共に、発光素子の側方端面の一部を直接被覆している。これにより、発光素子から発光される光の一部を異方性導電層中に取り込み、上記異方性導電層中の導電粒子にて反射散乱し、発光装置の正面方向へ光を取り出すことができる。また、LEDチップの電極面と導体配線との間には異方性導電層の存在により、隙間が全く存在せず、光取り出し効率が向上し、放熱効果も高まる。   In the present embodiment, the anisotropic conductive layer seals between the light emitting element surface and the conductor wiring which face each other, and directly covers a part of the side end face of the light emitting element. Thereby, a part of the light emitted from the light emitting element is taken into the anisotropic conductive layer, reflected and scattered by the conductive particles in the anisotropic conductive layer, and the light is extracted in the front direction of the light emitting device. it can. In addition, there is no gap at all between the electrode surface of the LED chip and the conductor wiring, so that the light extraction efficiency is improved and the heat dissipation effect is enhanced.

本発明の一実施例における発光装置の形成方法として、液状の異方性導電層材料が、外部電極表面に予め形成したバンプを適度に覆い、かつチップの大きさ程度に広がる状態にした後に超音波接合を行う方法をとる。このような形成方法とすると、チップの電極面と外部電極表面は、異方性導電層に含まれる接着剤、およびバンプの両方を介して接合されるため、その接合強度が倍増する。更には、所望の形状に電極を折り曲げる工程を行う際に発光装置全体に外力が加わった場合であっても、弾力性に富んだ樹脂を含む異方性導電層にて応力が緩和され上記接合を保持することができるので、信頼性の高い発光装置とすることが可能である。   As a method for forming a light emitting device according to an embodiment of the present invention, a liquid anisotropic conductive layer material is suitable for covering a bump formed in advance on the surface of an external electrode and making it spread to the size of a chip. The method of sonic bonding is taken. With such a forming method, since the electrode surface of the chip and the external electrode surface are bonded through both the adhesive and the bumps included in the anisotropic conductive layer, the bonding strength is doubled. Furthermore, even when an external force is applied to the entire light-emitting device during the process of bending the electrode into a desired shape, the stress is relieved by the anisotropic conductive layer containing a resin having high elasticity, and the above bonding is performed. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.

[蛍光体]
本発明では、半導体素子として発光素子を使用した場合、発光素子の半導体素子構造中、発光素子を被覆する封止部材、発光素子がフリップチップ実装されたサブマウントを他の支持体に固着させるダイボンド材、発光素子と支持基板の周囲に設けられる上述した樹脂層、サブマウントおよびパッケージのような支持基体など、各構成部材中および/または各構成部材の周辺に無機蛍光体や有機蛍光体のような種々の蛍光物質を配置または含有させることができる。特に、封止部材と組み合わされる蛍光物質は、封止部材の発光観測面側表面を被覆するようにシート状に設けられる他、封止部材の発光観測面側表面および発光素子から離間させた位置に、蛍光体を含む層、シート、キャップあるいはフィルターとして封止部材の内部に設けることもできる。また、フリップチップ実装された発光素子を被覆するように形成される波長変換部材は、蛍光体を含む結着材を材料として、メタルマスクやスクリーン版によるスクリーン印刷や孔版印刷により形成されることが好ましい。このように形成することにより、発光素子の周囲に均一な膜厚を有する波長変換部材を形成することが容易にできる。
[Phosphor]
In the present invention, when a light emitting element is used as a semiconductor element, in the semiconductor element structure of the light emitting element, a sealing member that covers the light emitting element, and a die bond that fixes the submount on which the light emitting element is flip-chip mounted to another support. Ingredients such as inorganic phosphors and organic phosphors in each component and / or around each component such as the above-mentioned resin layer, support substrate such as submount and package provided around the light emitting element and the support substrate Various fluorescent materials can be arranged or contained. In particular, the fluorescent material combined with the sealing member is provided in the form of a sheet so as to cover the surface of the sealing member on the light emission observation surface side, and the position separated from the light emission observation surface side surface of the sealing member and the light emitting element In addition, it may be provided inside the sealing member as a phosphor-containing layer, sheet, cap or filter. In addition, the wavelength conversion member formed so as to cover the light-emitting element mounted on the flip chip may be formed by screen printing or stencil printing using a metal mask or a screen plate, using a binder containing a phosphor. preferable. By forming in this way, it is possible to easily form a wavelength conversion member having a uniform film thickness around the light emitting element.

本願発明に利用可能な蛍光体は、発光素子から放出される可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光するものである。特に、本形態に用いられる蛍光体は、少なくとも発光素子から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体をいい、該蛍光体を固着させる結着剤とともに波長変換部材を構成する。結着剤としては、例えば、エポキシ樹脂のような透光性樹脂や、耐光性の高いシリコーン樹脂や金属アルコキシドを出発原料としてゾルゲル法により生成される透光性無機材料とすることもできる。   The phosphor that can be used in the present invention absorbs part of visible light and ultraviolet light emitted from the light emitting element, and emits light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. In particular, the phosphor used in this embodiment refers to a phosphor that emits a wavelength-converted light that is excited by at least light emitted from the light-emitting element, and constitutes a wavelength conversion member together with a binder that fixes the phosphor. To do. As the binder, for example, a translucent resin such as an epoxy resin, or a translucent inorganic material generated by a sol-gel method using a highly light-resistant silicone resin or metal alkoxide as a starting material can be used.

発光素子からの光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色系の混色光を発光することができる。具体的には、発光素子からの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の3原色(赤色系、緑色系、青色系)に相当する場合や発光素子が発光した青色系の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色系の光が挙げられる。   When the light from the light emitting element and the light emitted from the phosphor are in a complementary color relationship or the like, white mixed color light can be emitted by mixing each light. Specifically, the light emitted from the light emitting element and the phosphor light excited and emitted thereby correspond to the three primary colors of light (red, green, and blue), or the blue light emitted from the light emitting element. And yellow light of a phosphor that is excited to emit light.

発光装置の発光色は、蛍光体と、蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラス等の無機部材との比率、蛍光体の比重、蛍光体の量および形状などを種々調整すること、及び発光素子の発光波長を選択することにより、混色光の色温度を変化させ電球色領域の光など任意の白色系の色調を提供させることができる。発光装置の外部には、発光素子からの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。   The emission color of the light-emitting device can be adjusted in various ways such as the ratio between the phosphor and various members such as various resins and glass that act as a binder for the phosphor, the specific gravity of the phosphor, the amount and shape of the phosphor, and By selecting the light emission wavelength of the light emitting element, it is possible to change the color temperature of the mixed color light and provide an arbitrary white color tone such as light in the light bulb color region. It is preferable that the light from the light emitting element and the light from the phosphor efficiently pass through the mold member outside the light emitting device.

このような蛍光体は、気相や液相中で自重によって沈降するため、気相や液相中に分散させ均一に放出させ、特に液相中においては懸濁液を静置させることで、より均一性の高い蛍光体を持つ層を形成させることができる。さらに、所望に応じて複数回繰り返すことにより所望の蛍光体量を形成することができる。   Since such a phosphor settles under its own weight in the gas phase or liquid phase, it is dispersed and uniformly released in the gas phase or liquid phase, and in particular in the liquid phase, the suspension is allowed to stand, A layer having a phosphor with higher uniformity can be formed. Furthermore, a desired phosphor amount can be formed by repeating a plurality of times as desired.

以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。   Two or more kinds of phosphors formed as described above may be present in a single-layer wavelength conversion member on the surface of the light-emitting device, or one or two of each of the two-layer wavelength conversion member. There may be more than one type. In this way, white light can be obtained by mixing colors from different types of phosphors. In this case, it is preferable that the average particle diameters and shapes of the phosphors are similar in order to better mix the light emitted from the phosphors and reduce color unevenness.

ここで、本明細書中における蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値であり、体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定し得られるものである。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、濃度が0.05%であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−2000A)により、粒径範囲0.03μm〜700μmにて測定し得られたものである。   Here, the particle size of the phosphor in the present specification is a value obtained by a volume-based particle size distribution curve, and the volume-based particle size distribution curve can measure the particle size distribution of the phosphor by a laser diffraction / scattering method. It is what Specifically, in an environment where the temperature is 25 ° C. and the humidity is 70%, the phosphor is dispersed in a sodium hexametaphosphate aqueous solution having a concentration of 0.05%, and a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) It was obtained by measuring in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm.

本実施の形態において使用される蛍光体は、YAG系蛍光体に代表されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。これらのYAG系蛍光体および窒化物系蛍光体は、混合して波長変換部材中に含有させてもよいし、複数の層から構成される波長変換部材中に別々に含有させてもよい。以下、それぞれの蛍光体について詳細に説明していく。   The phosphor used in the present embodiment is a combination of an aluminum garnet phosphor typified by a YAG phosphor and a phosphor capable of emitting red light, particularly a nitride phosphor. Can also be used. These YAG phosphors and nitride phosphors may be mixed and contained in the wavelength conversion member, or may be separately contained in the wavelength conversion member composed of a plurality of layers. Hereinafter, each phosphor will be described in detail.

(アルミニウム・ガーネット系蛍光体)
本実施の形態に用いられるアルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、Alを含み、かつY、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体であり、LEDチップから発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。
(Aluminum / garnet phosphor)
The aluminum garnet phosphor used in the present embodiment includes Al and at least one element selected from Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu, and Sm, and Ga and In. It is a phosphor that contains one selected element and is activated by at least one element selected from rare earth elements, and is a phosphor that emits light when excited by visible light or ultraviolet light emitted from an LED chip. .

例えば、YAlO:Ce、YAl12:Ce、YAl:Ce、(Y0.8Gd0.2Al12:Ce、Y(Al0.8Ga0.212:Ce、Tb2.95Ce0.05Al12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al12等が挙げられる。さらに、本実施の形態において、特にYを含み、かつCeあるいはPrで付活され組成の異なる二種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体(イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、「YAG系蛍光体」と呼ぶ。))が利用される。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)などが好ましい。 For example, YAlO 3 : Ce, Y 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 4 Al 2 O 9 : Ce, (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2) 5 O 12: Ce , Tb 2.95 Ce 0.05 Al 5 O 12, Y 2.90 Ce 0.05 Tb 0.05 Al 5 O 12, Y 2.94 Ce 0.05 Pr 0.01 Al 5 O 12, Y 2.90 Ce 0.05 Pr 0.05 Al 5 O 12 and the like. Further, in the present embodiment, two or more types of yttrium / aluminum oxide phosphors (hereinafter referred to as “YAG / aluminum garnet phosphors”) containing Y and activated by Ce or Pr and having different compositions. Called "system phosphor"))). In particular, at the time of high luminance and long-term use (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce (0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1, where, Re Is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La).

(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが470nm付近などにさせることができる。また、発光ピークも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。 (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce phosphor, for garnet structure, heat, resistant to light and moisture, the peak of the excitation spectrum can be like in the vicinity of 470nm Can do. In addition, the emission peak is in the vicinity of 530 nm, and a broad emission spectrum that extends to 720 nm can be provided.

本発明の発光装置において、蛍光体は、2種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、上述したYAG系蛍光体について言えば、Al、Ga、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2種類以上の(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色系の混色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。 In the light emitting device of the present invention, the phosphor may be a mixture of two or more phosphors. That is, speaking the YAG fluorescent material described above, Al, Ga, Y, the content of La and Gd and Sm are two or more kinds of (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12 : Ce phosphors can be mixed to increase RGB wavelength components. At present, there are variations in the emission wavelength of the semiconductor light emitting device, so that two or more kinds of phosphors can be mixed and adjusted to obtain a desired white mixed color light or the like. Specifically, by adjusting the amount of phosphors having different chromaticity points in accordance with the emission wavelength of the light emitting element, the arbitrary points on the chromaticity diagram connected between the phosphors and the light emitting element are caused to emit light. be able to.

発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系の光と、赤色系の光とを混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。本形態にかかる発光装置は、この混色光を発光させるため、蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウムなどの透光性無機物中に含有させることもできる。このように蛍光体が含有されたものは、発光素子からの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。蛍光体と透光性無機物との比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。   Blue light emitted from a light emitting device using a nitride compound semiconductor in the light emitting layer, green light emitted from a phosphor whose body color is yellow to absorb blue light, red light, When mixed color display is performed, a desired white light emission color display can be performed. In order that the light emitting device according to this embodiment emits the mixed color light, the phosphor powder and bulk are placed in various resins such as epoxy resin, acrylic resin or silicone resin, and translucent inorganic materials such as silicon oxide and aluminum oxide. It can also be contained. Such phosphors can be used in various ways depending on the application, such as dot-like and layer-like ones that are formed thin enough to transmit light from the light-emitting element. By adjusting the ratio, coating, and filling amount of the phosphor and the translucent inorganic substance and selecting the emission wavelength of the light emitting element, it is possible to provide an arbitrary color tone such as a light bulb color including white.

また、2種類以上の蛍光体をそれぞれ発光素子からの入射光に対して順に配置させることによって効率よく発光可能な発光装置とすることができる。即ち、反射部材を有する発光素子上には、長波長側に吸収波長があり長波長に発光可能な蛍光体が含有された色変換部材と、それよりも長波長側に吸収波長がありより長波長に発光可能な色変換部材とを積層などさせることで反射光を有効利用することができる。   In addition, by arranging two or more kinds of phosphors in order with respect to the incident light from the light emitting element, a light emitting device capable of efficiently emitting light can be obtained. That is, on a light emitting element having a reflective member, a color conversion member containing a phosphor that has an absorption wavelength on the long wavelength side and can emit light at a long wavelength, and an absorption wavelength on the longer wavelength side that has a longer wavelength. The reflected light can be used effectively by laminating a color conversion member capable of emitting light at a wavelength.

YAG系蛍光体を使用すると、放射照度として(Ee)=0.1W・cm−2以上1000W・cm−2以下の発光素子と接する或いは近接して配置された場合においても高効率に十分な耐光性を有する発光装置とすることができる。 When a YAG phosphor is used, sufficient light resistance with high efficiency even when it is placed in contact with or close to a light emitting element having an irradiance of (Ee) = 0.1 W · cm −2 to 1000 W · cm −2 The light emitting device can be made to have the property.

本実施の形態に用いられるセリウムで付活された緑色系が発光可能なYAG系蛍光体では、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λpも510nm付近にあり700nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である赤色系が発光可能なYAG系蛍光体でも、ガーネット構造であり熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λpが600nm付近にあり750nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。   The cerium-activated YAG-based phosphor used in this embodiment and capable of emitting green light has a garnet structure and is resistant to heat, light, and moisture, and the peak wavelength of the excitation absorption spectrum is in the vicinity of 420 nm to 470 nm. Can be made. Also, the emission peak wavelength λp is near 510 nm, and has a broad emission spectrum that extends to the vicinity of 700 nm. On the other hand, the YAG phosphor that emits red light, which is an yttrium-aluminum oxide phosphor activated by cerium, has a garnet structure, is resistant to heat, light and moisture, and has a peak wavelength of 420 nm in the excitation absorption spectrum. To about 470 nm. Further, the emission peak wavelength λp is in the vicinity of 600 nm, and has a broad emission spectrum that extends to the vicinity of 750 nm.

ガーネット構造を持ったYAG系蛍光体の組成の内、Alの一部をGaで置換することで発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のYの一部をGd及び/又はLaで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がGdの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。Yの置換が2割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくなり、8割以上では、赤み成分が増えるものの輝度が急激に低下する。また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を持ったYAG系蛍光体の組成の内、Alの一部をGaで置換することで励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のYの一部をGd及び/又はLaで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。YAG系蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にあることが好ましい。このように構成すると、発光素子に投入する電流を増加させた場合、励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長にほぼ一致するため、蛍光体の励起効率を低下させることなく、色度ズレの発生を抑えた発光装置を形成することができる。   Of the composition of YAG phosphors with a garnet structure, the emission spectrum is shifted to the short wavelength side by substituting part of Al with Ga, and part of Y of the composition is replaced with Gd and / or La. By doing so, the emission spectrum shifts to the long wavelength side. In this way, it is possible to continuously adjust the emission color by changing the composition. Therefore, an ideal condition for converting white light emission by using blue light emission of the nitride semiconductor is provided such that the intensity on the long wavelength side is continuously changed by the composition ratio of Gd. If the substitution of Y is less than 20%, the green component is large and the red component is small, and if it is 80% or more, the redness component is increased but the luminance is drastically decreased. Similarly, the excitation absorption spectrum is shifted to the short wavelength side by substituting part of Al with Ga in the composition of the YAG phosphor having a garnet structure. By substituting a part of Gd and / or La, the excitation absorption spectrum is shifted to the longer wavelength side. The peak wavelength of the excitation absorption spectrum of the YAG phosphor is preferably on the shorter wavelength side than the peak wavelength of the emission spectrum of the light emitting element. With this configuration, when the current input to the light emitting element is increased, the peak wavelength of the excitation absorption spectrum substantially matches the peak wavelength of the emission spectrum of the light emitting element, so that the excitation efficiency of the phosphor is not reduced. Thus, a light emitting device in which the occurrence of chromaticity deviation is suppressed can be formed.

アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、以下のような方法で製造することができる。まず、蛍光体は、Y、Gd、Ce、La、Al、Sm、Pr、Tb及びGaの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Y、Gd、Ce、La、Sm、Pr、Tbの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中1350〜1450°Cの温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。また、別の実施の形態の蛍光体の製造方法では、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて行う第一焼成工程と、還元雰囲気中にて行う第二焼成工程とからなる、二段階で焼成することが好ましい。ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量は少なくとも含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいい、この弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止できる。また、第二焼成工程における還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体にて発光装置を形成した場合に、所望とする色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率の高い発光装置を形成することができる。   The aluminum garnet phosphor can be manufactured by the following method. First, phosphors use oxides or compounds that easily become oxides at high temperatures as raw materials for Y, Gd, Ce, La, Al, Sm, Pr, Tb and Ga, and they are added in a stoichiometric ratio. Mix thoroughly to obtain the raw material. Or a coprecipitated oxide obtained by calcining a solution obtained by coprecipitation of oxalic acid with a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, La, Sm, Pr, and Tb in an acid at a stoichiometric ratio with acid; Aluminum and gallium oxide are mixed to obtain a mixed raw material. An appropriate amount of fluoride such as ammonium fluoride is mixed with this as a flux and packed in a crucible, fired in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a fired product, and then the fired product in water. It can be obtained by ball milling, washing, separating, drying and finally passing through a sieve. Further, in the method for manufacturing a phosphor according to another embodiment, a first firing step in which a mixture composed of a mixture of phosphor materials and a flux is mixed in the atmosphere or in a weak reducing atmosphere, and in a reducing atmosphere. It is preferable to perform the baking in two stages, which includes the second baking step performed in step (b). Here, the weak reducing atmosphere refers to a weak reducing atmosphere set to include at least the amount of oxygen necessary in the reaction process of forming a desired phosphor from the mixed raw material. By performing the first firing step until the formation of the phosphor structure is completed, blackening of the phosphor can be prevented and a decrease in light absorption efficiency can be prevented. In addition, the reducing atmosphere in the second firing step refers to a reducing atmosphere stronger than the weak reducing atmosphere. By firing in two stages in this way, a phosphor with high absorption efficiency at the excitation wavelength can be obtained. Therefore, when a light emitting device is formed with the phosphor thus formed, the amount of the phosphor necessary for obtaining a desired color tone can be reduced, and a light emitting device with high light extraction efficiency can be formed. Can do.

組成の異なる2種類以上のセリウムで付活されたアルミニウム・ガーネット系蛍光体は、混合させて用いても良いし、それぞれ独立して配置させても良い。蛍光体をそれぞれ独立して配置させる場合、発光素子から光をより短波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これによって効率よく吸収及び発光させることができる。   Aluminum and garnet phosphors activated with two or more types of cerium having different compositions may be mixed or used independently. When the phosphors are arranged independently, it is preferable to arrange the phosphors in the order of the phosphor that easily absorbs and emits light from the light emitting element on the shorter wavelength side and the phosphor that easily absorbs and emits light on the longer wavelength side. This makes it possible to efficiently absorb and emit light.

(ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体)
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、一般式(Lu1−a−b(Al1−cGa12(但し、RはCeを必須とする少なくとも1種以上の希土類元素である。MはSc、Y、La、Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、0.0001≦a≦0.5、0≦b≦0.5、0.0001≦a+b<1、0≦c≦0.8である。)で表される蛍光体である。例えば、組成式が(Lu0.99Ce0.01Al12、(Lu0.90Ce0.10Al12、(Lu0.99Ce0.01(Al0.5Ga0.512で表される蛍光体である。
(Lutetium / Aluminum / Garnet phosphor)
The lutetium / aluminum / garnet phosphor is a general formula (Lu 1-ab R a M b ) 3 (Al 1-c Ga c ) 5 O 12 (provided that R is at least one element in which Ce is essential). The above rare earth elements, M is at least one element selected from Sc, Y, La, and Gd, and 0.0001 ≦ a ≦ 0.5, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0.0001 ≦ a + b <1, 0 ≦ c ≦ 0.8.) For example, the composition formula is (Lu 0.99 Ce 0.01 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.90 Ce 0.10 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.99 Ce 0.01 ) 3 (Al a phosphor represented by 0.5 Ga 0.5) 5 O 12.

ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、「LAG系蛍光体」と呼ぶことがある。)は、次のようにして得られる。蛍光体原料として、ルテチウム化合物、希土類元素Rの化合物、希土類元素Mの化合物、アルミニウム化合物及びガリウム化合物を用い、各化合物について上記一般式の割合になるように秤取し、混合するか、又はこれら蛍光体原料にフラックスを加えて混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をルツボに充填後、還元性雰囲気中、1200〜1600℃で焼成し、冷却後、分散処理することにより、上記一般式で表される本発明の蛍光体を得る。   The lutetium / aluminum / garnet phosphor (hereinafter sometimes referred to as “LAG phosphor”) is obtained as follows. As a phosphor raw material, a lutetium compound, a rare earth element R compound, a rare earth element M compound, an aluminum compound, and a gallium compound are used, and each compound is weighed and mixed so as to have the ratio of the above general formula, or these are mixed. Flux is added to the phosphor material and mixed to obtain a material mixture. After filling this raw material mixture into a crucible, it is fired at 1200 to 1600 ° C. in a reducing atmosphere, and after cooling, the phosphor of the present invention represented by the above general formula is obtained by dispersion treatment.

蛍光体原料として、酸化物又は熱分解により酸化物となる炭酸塩、水酸化物等の化合物が好ましく用いられる。また、蛍光体原料として、蛍光体を構成する各金属元素を全部又は一部含む共沈物を用いることもできる。例えば、これらの元素を含む水溶液にアルカリ、炭酸塩等の水溶液を加えると共沈物が得られるが、これを乾燥又は熱分解して用いることができる。また、フラックスとしてはフッ化物、ホウ酸塩等が好ましく、蛍光体原料100重量部に対し0.01〜1.0重量部の範囲で添加する。焼成雰囲気は、付活剤のセリウムが酸化されない還元性雰囲気が好ましい。水素濃度が3.0体積%以下の水素・窒素の混合ガス雰囲気がより好ましい。焼成温度は1200〜1600℃が好ましく、目的の中心粒径の蛍光体を得ることができる。より好ましくは1300〜1500℃である。   As the phosphor raw material, an oxide or a compound such as a carbonate or hydroxide that becomes an oxide by thermal decomposition is preferably used. Moreover, the coprecipitate which contains all or one part of each metal element which comprises a fluorescent substance can also be used as a fluorescent substance raw material. For example, when an aqueous solution such as alkali or carbonate is added to an aqueous solution containing these elements, a coprecipitate can be obtained, which can be used after being dried or thermally decomposed. Moreover, as a flux, a fluoride, a borate, etc. are preferable, and it adds in 0.01-1.0 weight part with respect to 100 weight part of fluorescent substance raw materials. The firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere in which the activator cerium is not oxidized. A mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen having a hydrogen concentration of 3.0% by volume or less is more preferable. The firing temperature is preferably 1200 to 1600 ° C., and a phosphor having a target center particle diameter can be obtained. More preferably, it is 1300-1500 degreeC.

上記一般式において、Rは付活剤であり、Ceを必須とする少なくとも1種以上の希土類元素であって、具体的には、Ce、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lrである。RはCeのみでもよいが、CeとCe以外の希土類元素から選ばれる少なくとも1種以上の元素とを含んでいてもよい。Ce以外の希土類元素は、共付活剤として作用するためである。ここで、Rには、CeがR全量に対し70mol%以上含有されていることが好ましい。a値(R量)は、0.0001≦a≦0.5が好ましく、0.0001未満では発光輝度が低下し、0.5を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する。より好ましくは、0.001≦a≦0.4、さらに好ましくは、0.005≦a≦0.2である。b値(M量)は、0≦b≦0.5が好ましく、より好ましくは0≦b≦0.4であり、さらに好ましくは0≦b≦0.3である。例えば、MがYの場合、b値が0.5を越えると長波長紫外線〜短波長可視光、特に360〜410nm励起による発光輝度が非常に低下してしまう。c値(Ga量)は、0≦c≦0.8が好ましく、より好ましくは0≦c≦0.5であり、さらに好ましくは0≦c≦0.3である。c値が0.8を越えると発光波長は短波長にシフトし、発光輝度が低下する。   In the above general formula, R is an activator and is at least one or more rare earth elements essential for Ce, specifically, Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lr. R may be Ce alone, but may contain Ce and at least one element selected from rare earth elements other than Ce. This is because rare earth elements other than Ce act as coactivators. Here, it is preferable that Ce contains 70 mol% or more of Ce with respect to the total amount of R. The a value (R amount) is preferably 0.0001 ≦ a ≦ 0.5. If the value is less than 0.0001, the light emission luminance is lowered, and if it exceeds 0.5, the light emission luminance is lowered by concentration quenching. More preferably, 0.001 ≦ a ≦ 0.4, and still more preferably 0.005 ≦ a ≦ 0.2. The b value (M amount) is preferably 0 ≦ b ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ b ≦ 0.4, and still more preferably 0 ≦ b ≦ 0.3. For example, when M is Y and the b value exceeds 0.5, the emission luminance due to excitation of long-wavelength ultraviolet light to short-wavelength visible light, particularly 360 to 410 nm is extremely lowered. The c value (Ga content) is preferably 0 ≦ c ≦ 0.8, more preferably 0 ≦ c ≦ 0.5, and still more preferably 0 ≦ c ≦ 0.3. When the c value exceeds 0.8, the emission wavelength shifts to a short wavelength, and the emission luminance decreases.

LAG系蛍光体の中心粒径は1〜100μmの範囲が好ましく、より好ましくは5〜50μmの範囲であり、さらに好ましくは5〜15μmの範囲である。1μmより小さい蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。これに対し、5〜50μmの粒径範囲の蛍光体は、光の吸収率及び変換効率が高く、光変換部材も形成しやすい。このように、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を含有させることにより、発光装置の量産性も向上する。また、上記中心粒径値を有する蛍光体が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は20%〜50%が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られる。   The center particle size of the LAG phosphor is preferably in the range of 1 to 100 μm, more preferably in the range of 5 to 50 μm, and still more preferably in the range of 5 to 15 μm. Phosphors smaller than 1 μm tend to form aggregates. On the other hand, the phosphor having a particle size in the range of 5 to 50 μm has high light absorptivity and conversion efficiency, and easily forms a light conversion member. As described above, the mass productivity of the light-emitting device is improved by including a phosphor having a large particle diameter and having optically excellent characteristics. Moreover, it is preferable that the fluorescent substance which has the said center particle size value is contained frequently, and 20%-50% of frequency values are preferable. By using a phosphor having a small variation in particle size in this way, a light emitting device having a favorable color tone with more suppressed color unevenness can be obtained.

ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は300nm〜550nmの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起され発光することから、光変換部材に含有される蛍光体として有効に利用することができる。さらに、組成式の異なる複数種のLAG系蛍光体、又はLAG系蛍光体を他の蛍光体とともに用いることにより、発光装置の発光色を種々変化させることができる。半導体発光素子からの青色系の発光と、該発光を吸収し黄色系の発光する蛍光体からの発光との混色により、白色系の混色光を発光する従来の発光装置は、発光素子からの光の一部を透過させて利用するため、構造自体を簡略化できると共に出力向上を行いやすいという利点がある。その一方、上記発光装置は、2色の混色による発光であるため、演色性が十分でなく、改良が求められている。そこで、LAG系蛍光体を利用して白色系の混色光を発する発光装置は、従来の発光装置と比較してその演色性を向上させることができる。また、LAG系蛍光体は、YAG系蛍光体と比較して温度特性に優れるため、劣化、色ずれの少ない発光装置を得ることができる。   Since the lutetium / aluminum / garnet phosphor is efficiently excited and emitted by ultraviolet rays or visible light in a wavelength region of 300 nm to 550 nm, it can be effectively used as a phosphor contained in the light conversion member. Furthermore, by using a plurality of types of LAG phosphors having different composition formulas or LAG phosphors together with other phosphors, the emission color of the light emitting device can be variously changed. A conventional light emitting device that emits white light by mixing blue light emitted from a semiconductor light emitting element and light emitted from a phosphor emitting yellow light by absorbing the light emitted from the light emitting element. Since a part of the light is used through, there is an advantage that the structure itself can be simplified and the output can be easily improved. On the other hand, since the light emitting device emits light by mixing two colors, the color rendering properties are not sufficient, and improvement is required. Therefore, a light emitting device that emits white color mixed light using a LAG phosphor can improve its color rendering as compared with a conventional light emitting device. Further, since the LAG phosphor has excellent temperature characteristics as compared with the YAG phosphor, a light emitting device with little deterioration and color shift can be obtained.

(窒化物系蛍光体)
本発明で使用される蛍光体は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体も利用することができる。また、本実施の形態に用いられる窒化物系蛍光体としては、LEDチップから発光された可視光、紫外線、及びYAG系蛍光体からの発光を吸収することによって励起され発光する蛍光体をいう。例えば、SrSi:Eu,Pr、BaSi:Eu,Pr、MgSi:Eu,Pr、ZnSi:Eu,Pr、SrSi10:Eu,Pr、BaSi10:Eu,Ce、MgSi10:Eu,Ce、ZnSi10:Eu,Ce、SrGe:Eu,Ce、BaGe:Eu,Pr、MgGe:Eu,Pr、ZnGe:Eu,Pr、SrGe10:Eu,Ce、BaGe10:Eu,Pr、MgGe10:Eu,Pr、ZnGe10:Eu,Ce、Sr1.8Ca0.2Si:Eu,Pr、Ba1.8Ca0.2Si:Eu,Ce、Mg1.8Ca0.2Si:Eu,Pr、Zn1.8Ca0.2Si:Eu,Ce、Sr0.8Ca0.2Si10:Eu,La、Ba0.8Ca0.2Si10:Eu,La、Mg0.8Ca0.2Si10:Eu,Nd、Zn0.8Ca0.2Si10:Eu,Nd、Sr0.8Ca0.2Ge10:Eu,Tb、Ba0.8Ca0.2Ge10:Eu,Tb、Mg0.8Ca0.2Ge10:Eu,Pr、Zn0.8Ca0.2Ge10:Eu,Pr、Sr0.8Ca0.2SiGeN10:Eu,Pr、Ba0.8Ca0.2SiGeN10:Eu,Pr、Mg0.8Ca0.2SiGeN10:Eu,Y、Zn0.8Ca0.2SiGeN10:Eu,Y、SrSi:Pr、BaSi:Pr、SrSi:Tb、BaGe10:Ceなどが挙げられるがこれに限定されない。窒化物蛍光体に含有される希土類元素は、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Luのうち少なくとも1種以上が含有されていることが好ましいが、Sc、Sm、Tm、Ybが含有されていてもよい。これらの希土類元素は、単体の他、酸化物、イミド、アミド等の状態で原料中に混合する。希土類元素は、主に安定な3価の電子配置を有するが、Yb、Sm等は2価、Ce、Pr、Tb等は4価の電子配置を有する。酸化物の希土類元素を用いた場合、酸素の関与が蛍光体の発光特性に影響を及ぼす。つまり酸素を含有することにより発光輝度の低下を生じる場合もある。その反面、残光を短くするなどの利点もある。但し、Mnを用いると粒径を大きくすることができ、発光輝度の向上を図ることができる。
(Nitride phosphor)
The phosphor used in the present invention contains N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and A nitride-based phosphor containing at least one element selected from Hf and activated by at least one element selected from rare earth elements can also be used. The nitride-based phosphor used in the present embodiment refers to a phosphor that emits light when excited by absorbing visible light, ultraviolet light, and light emitted from the YAG-based phosphor emitted from the LED chip. For example, Sr 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Ba 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Mg 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Zn 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, SrSi 7 N 10 : Eu, Pr, BaSi 7 N 10: Eu, Ce, MgSi 7 N 10: Eu, Ce, ZnSi 7 N 10: Eu, Ce, Sr 2 Ge 5 N 8: Eu, Ce, Ba 2 Ge 5 N 8: Eu, Pr, Mg 2 Ge 5 N 8: Eu, Pr, Zn 2 Ge 5 N 8: Eu, Pr, SrGe 7 N 10: Eu, Ce, BaGe 7 N 10: Eu, Pr, MgGe 7 N 10: Eu , Pr, ZnGe 7 N 10 : Eu, Ce, Sr 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8 : Eu, Pr, Ba 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8 : Eu, Ce, Mg 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8 : Eu, Pr, Zn 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8 : Eu, Ce, Sr 0.8 Ca 0.2 Si 7 N 10 : Eu, La, Ba 0.8 Ca 0.2 Si 7 N 10 : Eu, La, Mg 0.8 Ca 0.2 Si 7 N 10 : Eu, Nd, Zn 0.8 Ca 0.2 Si 7 N 10 : Eu, Nd, Sr 0.8 Ca 0. 2 Ge 7 N 10 : Eu, Tb, Ba 0.8 Ca 0.2 Ge 7 N 10 : Eu, Tb, Mg 0.8 Ca 0.2 Ge 7 N 10 : Eu, Pr, Zn 0.8 Ca 0 .2 Ge 7 N 10: Eu, Pr, Sr 0.8 Ca 0.2 Si 6 GeN 10: Eu, Pr, Ba 0.8 Ca 0.2 Si 6 GeN 10: Eu, Pr, Mg 0.8 Ca 0.2 Si 6 GeN 10 : Eu, Y, Zn 0.8 Ca 0. 2 Si 6 GeN 10 : Eu, Y, Sr 2 Si 5 N 8 : Pr, Ba 2 Si 5 N 8 : Pr, Sr 2 Si 5 N 8 : Tb, BaGe 7 N 10 : Ce, etc. It is not limited. The rare earth element contained in the nitride phosphor preferably contains at least one of Y, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, and Lu. , Sm, Tm, Yb may be contained. These rare earth elements are mixed in the raw material in the form of oxides, imides, amides, etc. in addition to simple substances. Rare earth elements mainly have a stable trivalent electron configuration, while Yb, Sm, etc. have a divalent configuration, and Ce, Pr, Tb, etc. have a tetravalent electron configuration. When the rare earth element of the oxide is used, the involvement of oxygen affects the light emission characteristics of the phosphor. In other words, the emission luminance may be reduced by containing oxygen. On the other hand, there are also advantages such as shortening the afterglow. However, when Mn is used, the particle size can be increased, and the luminance can be improved.

例えば、共付活剤としてLaを使用する。酸化ランタン(La)は、白色の結晶で、空気中に放置すると速やかに炭酸塩に代わるため、不活性ガス雰囲気中で保存する。
例えば、共付活剤としてPrを使用する。酸化プラセオジム(Pr11)は、通常の希土類酸化物Zと異なり、非化学量論的酸化物で、プラセオジムのシュウ酸塩、水酸化物、炭酸塩などを空気中で焼く800℃に加熱するとPr11の組成をもつ黒色の粉体として得られる。Pr11はプラセオジム化合物合成の出発物質となり、高純度のものも市販されている。
For example, La is used as a coactivator. Since lanthanum oxide (La 2 O 3 ) is a white crystal and is quickly replaced with carbonate when left in the air, it is stored in an inert gas atmosphere.
For example, Pr is used as a coactivator. Praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ) is a non-stoichiometric oxide, unlike ordinary rare earth oxide Z 2 O 3, and burns praseodymium oxalate, hydroxide, carbonate, etc. in the air 800 When heated to 0 ° C., it is obtained as a black powder having a composition of Pr 6 O 11 . Pr 6 O 11 is a starting material for synthesizing a praseodymium compound, and a high-purity one is also commercially available.

特に本発明に係る蛍光体は、Mnが添加されたSr−Ca−Si−N:Eu、Ca−Si−N:Eu、Sr−Si−N:Eu、Sr−Ca−Si−O−N:Eu、Ca−Si−O−N:Eu、Sr−Si−O−N:Eu系シリコーンナイトライドである。この蛍光体の基本構成元素は、一般式LSi(2/3X+4/3Y):Eu若しくはLSi(2/3X+4/3Y−2/3Z):Eu(Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれか。)で表される。一般式中、X及びYは、X=2、Y=5又は、X=1、Y=7であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Mnが添加された(SrCa1−XSi:Eu、SrSi:Eu、CaSi:Eu、SrCa1−XSi10:Eu、SrSi10:Eu、CaSi10:Euで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が含有されていてもよい。Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれかである。SrとCaは、所望により配合比を変えることができる。蛍光体の組成にSiを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。 In particular, the phosphor according to the present invention includes Mn-added Sr—Ca—Si—N: Eu, Ca—Si—N: Eu, Sr—Si—N: Eu, Sr—Ca—Si—O—N: Eu, Ca—Si—O—N: Eu, Sr—Si—O—N: Eu-based silicone nitride. The basic constituent elements of this phosphor are represented by the general formula L X Si Y N (2 / 3X + 4 / 3Y) : Eu or L X Si Y O Z N (2 / 3X + 4 / 3Y-2 / 3Z) : Eu (L is Sr, Ca, or any one of Sr and Ca.) In the general formula, X and Y are preferably X = 2, Y = 5, or X = 1, Y = 7, but any can be used. Specifically, the basic constituent elements, Mn is added (Sr X Ca 1-X) 2 Si 5 N 8: Eu, Sr 2 Si 5 N 8: Eu, Ca 2 Si 5 N 8: Eu, Sr X Ca 1-X Si 7 N 10: Eu, SrSi 7 N 10: Eu, CaSi 7 N 10: it is preferable to use a phosphor represented by Eu, during the composition of the phosphor, Mg, At least one selected from the group consisting of Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, Mn, Cr and Ni may be contained. L is any one of Sr, Ca, Sr and Ca. The mixing ratio of Sr and Ca can be changed as desired. By using Si for the composition of the phosphor, it is possible to provide an inexpensive phosphor with good crystallinity.

発光中心に希土類元素であるユウロピウムEuを用いる。すなわち、本蛍光体は、母体のアルカリ土類金属系窒化ケイ素に対して、Eu2+を付活剤として用いる。たとえば、ユウロピウム単体、窒化ユウロピウムを用いることが好ましい。但し、Mnを添加した場合は、その限りではない。 Europium Eu, which is a rare earth element, is used for the emission center. That is, this phosphor uses Eu 2+ as an activator with respect to the base alkaline earth metal silicon nitride. For example, it is preferable to use europium alone or europium nitride. However, this is not the case when Mn is added.

添加物であるMnは、Eu2+の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図る。Mnは、原料中に含有させるか、又は、製造工程中にMn単体若しくはMn化合物を含有させ、原料と共に焼成する。 Mn as an additive promotes diffusion of Eu 2+ and improves luminous efficiency such as luminous luminance, energy efficiency, and quantum efficiency. Mn is contained in the raw material, or Mn alone or a Mn compound is contained in the manufacturing process and fired together with the raw material.

蛍光体には、基本構成元素中に、若しくは、基本構成元素とともに、Mg、Ga,In,Li、Na,K、Re、Mo、Fe,Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含有する。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有している。また、B、Al、Mg、Cr及びNiは、残光を抑えることができるという作用を有している。   The phosphor includes Mg, Ga, In, Li, Na, K, Re, Mo, Fe, Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, in the basic constituent element or together with the basic constituent element. It contains at least one selected from the group consisting of Mn, Cr, O and Ni. These elements have actions such as increasing the particle diameter and increasing the luminance of light emission. Further, B, Al, Mg, Cr and Ni have an effect that afterglow can be suppressed.

このような窒化物系蛍光体は、発光素子によって発光された光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をYAG系蛍光体と共に使用して、発光素子により発光された光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色により暖色系の白色系の混色光を発光する発光装置を提供する。窒化物系蛍光体の他に加える蛍光体には、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質が含有されていることが好ましい。前記イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質を含有することにより、所望の色度に調節することができるからである。セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、発光素子光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、発光素子により発光された光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の黄色光とが混色により白色系の混色光を発する。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と赤色発光する蛍光体とを、透光性を有するコーティング部材中に一緒に混合し、発光素子により発光された青色光とを組み合わせることにより白色系の混色光を発光する発光装置を提供することができる。特に好ましいのは、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色系の発光装置である。但し、所望の色温度の発光装置を提供するため、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の蛍光体量と、赤色発光の蛍光体量を適宜変更することもできる。この白色系の混色光を発光する発光装置は、特殊演色評価数R9の改善を図っている。従来の青色発光素子とセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質との組合せのみの白色系発光装置は、色温度Tcp=4600K付近において特殊演色評価数R9がほぼ0に近く、赤み成分が不足していた。そのため特殊演色評価数R9を高めることが解決課題となっていたが、本発明において赤色発光の蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と共に用いることにより、色温度Tcp=4600K付近において特殊演色評価数R9を40付近まで高めることができる。   Such a nitride-based phosphor absorbs part of the light emitted by the light emitting element and emits light in the yellow to red region. Light emission using a nitride-based phosphor together with a YAG-based phosphor to emit warm white-colored light by mixing the light emitted by the light-emitting element and the yellow to red light by the nitride-based phosphor Providing equipment. It is preferable that the phosphor added in addition to the nitride-based phosphor contains an yttrium / aluminum oxide phosphor activated with cerium. This is because it can be adjusted to a desired chromaticity by containing the yttrium aluminum oxide phosphor. The yttrium / aluminum oxide phosphor activated by cerium absorbs a part of the light emitting element light and emits light in the yellow region. Here, the light emitted by the light emitting element and the yellow light of the yttrium / aluminum oxide phosphor emit white mixed color light by mixing colors. Therefore, the yttrium / aluminum oxide phosphor and the phosphor emitting red light are mixed together in a translucent coating member and combined with the blue light emitted by the light emitting element, thereby mixing white color. A light-emitting device that emits light can be provided. Particularly preferred is a white light emitting device whose chromaticity is located on the locus of black body radiation in the chromaticity diagram. However, in order to provide a light emitting device having a desired color temperature, the amount of phosphor of the yttrium / aluminum oxide phosphor and the amount of phosphor of red light emission can be appropriately changed. This light-emitting device that emits white-based mixed color light improves the special color rendering index R9. A conventional white light emitting device consisting only of a combination of a blue light emitting element and an yttrium aluminum oxide phosphor activated with cerium has a special color rendering index R9 of almost 0 at a color temperature of Tcp = 4600K, and a reddish component. Was lacking. For this reason, increasing the special color rendering index R9 has been a problem to be solved. However, in the present invention, the special color rendering index near the color temperature Tcp = 4600K is obtained by using the phosphor emitting red light together with the yttrium aluminum oxide phosphor. R9 can be increased to around 40.

次に、本発明に係る蛍光体((SrCa1−XSi:Eu)の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されない。上記蛍光体には、Mn、Oが含有されている。 Next, the phosphor according to the present invention: is described a method of manufacturing the ((Sr X Ca 1-X ) 2 Si 5 N 8 Eu), but is not limited to this manufacturing method. The phosphor contains Mn and O.

原料のSr、Caを粉砕する。原料のSr、Caは、単体を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用することもできる。また原料Sr、Caには、B、Al、Cu、Mg、Mn、MnO、Mn、Alなどを含有するものでもよい。原料のSr、Caは、アルゴン雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。粉砕により得られたSr、Caは、平均粒径が約0.1μmから15μmであることが好ましい。Sr、Caの純度は、2N以上であることが好ましい。より混合状態を良くするため、金属Ca、金属Sr、金属Euのうち少なくとも1以上を合金状態としたのち、窒化し、粉砕後、原料として用いることもできる。 Raw materials Sr and Ca are pulverized. The raw materials Sr and Ca are preferably used alone, but compounds such as imide compounds and amide compounds can also be used. The raw materials Sr and Ca may contain B, Al, Cu, Mg, Mn, MnO, Mn 2 O 3 , Al 2 O 3 and the like. The raw materials Sr and Ca are pulverized in a glove box in an argon atmosphere. Sr and Ca obtained by pulverization preferably have an average particle size of about 0.1 μm to 15 μm. The purity of Sr and Ca is preferably 2N or higher. In order to improve the mixed state, at least one of the metal Ca, the metal Sr, and the metal Eu can be alloyed, nitrided, pulverized, and used as a raw material.

原料のSiを粉砕する。原料のSiは、単体を使用することが好ましいが、窒化物化合物、イミド化合物、アミド化合物などを使用することもできる。例えば、Si、Si(NH、MgSiなどである。原料のSiの純度は、3N以上のものが好ましいが、Al、Mg、金属ホウ化物(CoB、NiB、CrB)、酸化マンガン、HBO、B、CuO、CuOなどの化合物が含有されていてもよい。Siも、原料のSr、Caと同様に、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。Si化合物の平均粒径は、約0.1μmから15μmであることが好ましい。 The raw material Si is pulverized. The raw material Si is preferably a simple substance, but a nitride compound, an imide compound, an amide compound, or the like can also be used. For example, Si 3 N 4 , Si (NH 2 ) 2 , Mg 2 Si, or the like. The purity of the raw material Si is preferably 3N or more, but Al 2 O 3 , Mg, metal borides (Co 3 B, Ni 3 B, CrB), manganese oxide, H 3 BO 3 , B 2 O 3 , Compounds such as Cu 2 O and CuO may be contained. Si is also pulverized in a glove box in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere in the same manner as the raw materials Sr and Ca. The average particle size of the Si compound is preferably about 0.1 μm to 15 μm.

次に、Sr、Caを、窒素雰囲気中で窒化する。Sr、Caは、混合して窒化しても良いし、それぞれ個々に窒化しても良い。これにより、Sr、Caの窒化物を得ることができる。また、原料のSiを、窒素雰囲気中で窒化して、窒化ケイ素を得る。   Next, Sr and Ca are nitrided in a nitrogen atmosphere. Sr and Ca may be mixed and nitrided, or may be individually nitrided. Thereby, a nitride of Sr and Ca can be obtained. In addition, raw material Si is nitrided in a nitrogen atmosphere to obtain silicon nitride.

Sr、Ca若しくはSr−Caの窒化物を粉砕する。Sr、Ca、Sr−Caの窒化物を、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。
同様に、Siの窒化物、Euの化合物Euを粉砕する。Euの化合物として、酸化ユウロピウムを使用するが、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなども使用可能である。このほか、原料のZは、イミド化合物、アミド化合物を用いることもできる。粉砕後のアルカリ土類金属の窒化物、窒化ケイ素及び酸化ユウロピウムの平均粒径は、約0.1μmから15μmであることが好ましい。
Sr, Ca or Sr—Ca nitride is pulverized. Sr, Ca, and Sr—Ca nitrides are pulverized in a glove box in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere.
Similarly, Si nitride and Eu compound Eu 2 O 3 are pulverized. Europium oxide is used as the Eu compound, but metal europium, europium nitride, and the like can also be used. In addition, as the raw material Z, an imide compound or an amide compound can be used. The average particle size of the alkaline earth metal nitride, silicon nitride and europium oxide after pulverization is preferably about 0.1 μm to 15 μm.

上記原料中には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が含有されていてもよい。また、Mg、Zn、B等の上記元素を以下の混合工程において、配合量を調節して混合することもできる。これらの化合物は、単独で原料中に添加することもできるが、通常、化合物の形態で添加される。この種の化合物には、HBO、Cu、MgCl、MgO・CaO、Al、金属ホウ化物(CrB、Mg、AlB、MnB)、B、CuO、CuOなどがある。 The raw material may contain at least one selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, Mn, Cr, O, and Ni. In addition, the above elements such as Mg, Zn, and B can be mixed by adjusting the blending amount in the following mixing step. These compounds can be added alone to the raw material, but are usually added in the form of compounds. Such compounds include H 3 BO 3 , Cu 2 O 3 , MgCl 2 , MgO · CaO, Al 2 O 3 , metal borides (CrB, Mg 3 B 2 , AlB 2 , MnB), B 2 O 3 , Cu 2 O, CuO, and the like.

上記粉砕を行った後、Sr、Ca、Sr−Caの窒化物、Siの窒化物、Euの化合物Euを混合し、Mnを添加する。これらの混合物は、酸化されやすいため、Ar雰囲気中、又は、窒素雰囲気中、グローブボックス内で、混合を行う。 After the pulverization, Sr, Ca, Sr—Ca nitride, Si nitride, and Eu compound Eu 2 O 3 are mixed, and Mn is added. Since these mixtures are easily oxidized, they are mixed in a glove box in an Ar atmosphere or a nitrogen atmosphere.

最後に、Sr、Ca、Sr−Caの窒化物、Siの窒化物、Euの化合物Euの混合物をアンモニア雰囲気中で、焼成する。焼成により、Mnが添加された(SrCa1−XSi:Euで表される蛍光体を得ることができる。ただし、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。 Finally, a mixture of Sr, Ca, Sr—Ca nitride, Si nitride, and Eu compound Eu 2 O 3 is fired in an ammonia atmosphere. A phosphor represented by (Sr X Ca 1-X ) 2 Si 5 N 8 : Eu to which Mn is added can be obtained by firing. However, the composition of the target phosphor can be changed by changing the blending ratio of each raw material.

焼成は、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを使用することができる。焼成温度は、1200から1700℃の範囲で焼成を行うことができるが、1400から1700℃の焼成温度が好ましい。焼成は、徐々に昇温を行い1200から1500℃で数時間焼成を行う一段階焼成を使用することが好ましいが、800から1000℃で一段階目の焼成を行い、徐々に加熱して1200から1500℃で二段階目の焼成を行う二段階焼成(多段階焼成)を使用することもできる。蛍光体の原料は、窒化ホウ素(BN)材質のるつぼ、ボートを用いて焼成を行うことが好ましい。窒化ホウ素材質のるつぼの他に、アルミナ(Al)材質のるつぼを使用することもできる。 For firing, a tubular furnace, a small furnace, a high-frequency furnace, a metal furnace, or the like can be used. The firing temperature can be in the range of 1200 to 1700 ° C, but the firing temperature is preferably 1400 to 1700 ° C. It is preferable to use a one-step baking in which the temperature is gradually raised and the baking is performed at 1200 to 1500 ° C. for several hours, but the first baking is performed at 800 to 1000 ° C. and the heating is gradually started from 1200. Two-stage firing (multi-stage firing) in which the second stage firing is performed at 1500 ° C. can also be used. The phosphor material is preferably fired using a boron nitride (BN) crucible or boat. Besides the crucible made of boron nitride, a crucible made of alumina (Al 2 O 3 ) can also be used.

以上の製造方法を使用することにより、目的とする蛍光体を得ることが可能である。本発明の実施例において、赤みを帯びた光を発光する蛍光体として、特に窒化物系蛍光体を使用するが、本発明においては、上述したYAG系蛍光体と赤色系の光を発光可能な蛍光体とを備える発光装置とすることも可能である。このような赤色系の光を発光可能な蛍光体は、波長が400〜600nmの光によって励起されて発光する蛍光体であり、例えば、YS:Eu、LaS:Eu、CaS:Eu、SrS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Ag,Al、ZnCdS:Cu,Al等が挙げられる。このようにYAG系蛍光体とともに赤色系の光を発光可能な蛍光体を使用することにより発光装置の演色性を向上させることが可能である。 By using the above manufacturing method, it is possible to obtain a target phosphor. In the embodiment of the present invention, a nitride-based phosphor is particularly used as a phosphor that emits reddish light. In the present invention, the above-described YAG-based phosphor can emit red light. It is also possible to provide a light emitting device including a phosphor. Such a phosphor capable of emitting red light is a phosphor that emits light when excited by light having a wavelength of 400 to 600 nm. For example, Y 2 O 2 S: Eu, La 2 O 2 S: Eu. CaS: Eu, SrS: Eu, ZnS: Mn, ZnCdS: Ag, Al, ZnCdS: Cu, Al and the like. Thus, by using a phosphor capable of emitting red light together with a YAG phosphor, it is possible to improve the color rendering properties of the light emitting device.

以上のようにして形成されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体、および窒化物系蛍光体に代表される赤色系の光を発光可能な蛍光体は、発光素子の周辺において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このような構成にすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による混色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。また、窒化物系蛍光体は、YAG系蛍光体により波長変換された光の一部を吸収してしまうことを考慮して、窒化系蛍光体がYAG系蛍光体より発光素子に近い位置に配置されるように波長変換部材を形成することが好ましい。このように構成することによって、YAG蛍光体により波長変換された光の一部が窒化物系蛍光体に吸収されてしまうことがなくなり、YAG系蛍光体と窒化物系蛍光体とを混合して含有させた場合と比較して、混色光の演色性を向上させることができる。   The phosphor capable of emitting red light typified by the aluminum garnet phosphor and the nitride phosphor formed as described above is disposed in the wavelength conversion member made of a single layer around the light emitting element. Two or more types may exist, and one type or two or more types may exist in the wavelength conversion member consisting of two layers. With such a configuration, it is possible to obtain mixed color light by mixing light from different types of phosphors. In this case, it is preferable that the average particle diameters and shapes of the phosphors are similar in order to better mix the light emitted from the phosphors and reduce color unevenness. Also, considering that the nitride-based phosphor absorbs part of the light that has been wavelength-converted by the YAG-based phosphor, the nitride-based phosphor is disposed closer to the light emitting element than the YAG-based phosphor. It is preferable to form the wavelength conversion member as described above. With this configuration, a part of the light wavelength-converted by the YAG phosphor is not absorbed by the nitride phosphor, and the YAG phosphor and the nitride phosphor are mixed. Compared with the case where it contains, the color rendering property of mixed-color light can be improved.

(アルカリ土類金属珪酸塩)
本実施の形態における発光装置は、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体として、ユウロピウムで付活されたアルカリ土類金属珪酸塩を有することもできる。アルカリ土類金属珪酸塩は、青色領域の光を励起光とし、暖色系の混色光を発光する発光装置とすることができる。該アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
(2−x−y)SrO・x(Ba,Ca)O・(1−a−b−c−d)SiO・aPbAlcBdGeO:yEu2+(式中、0<x<1.6、0.005<y<0.5、0<a、b、c、d<0.5である。)
(2−x−y)BaO・x(Sr,Ca)O・(1−a−b−c−d)SiO・aPbAlcBdGeO:yEu2+(式中、0.01<x<1.6、0.005<y<0.5、0<a、b、c、d<0.5である。)
ここで、好ましくは、a、b、cおよびdの値のうち、少なくとも一つが0.01より大きい。
(Alkaline earth metal silicate)
The light-emitting device in this embodiment mode uses alkaline earth activated by europium as a phosphor that absorbs part of light emitted from a light-emitting element and emits light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. It can also have a metal silicate. The alkaline earth metal silicate can be a light-emitting device that emits warm color mixed light using blue light as excitation light. The alkaline earth metal silicate is preferably an alkaline earth metal orthosilicate represented by the following general formula.
(2-x-y) SrO · x (Ba, Ca) O · (1-a-b-c-d) SiO 2 · aP 2 O 5 bAl 2 O 3 cB 2 O 3 dGeO 2: yEu 2+ ( Equation Medium, 0 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5.)
(2-x-y) BaO · x (Sr, Ca) O · (1-a-b-c-d) SiO 2 · aP 2 O 5 bAl 2 O 3 cB 2 O 3 dGeO 2: yEu 2+ ( Equation (Inside, 0.01 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5.)
Here, preferably, at least one of the values of a, b, c and d is greater than 0.01.

本実施の形態における発光装置は、アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび/またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やY(V,P,Si)O:Eu、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。 The light-emitting device in the present embodiment is a phosphor composed of an alkaline earth metal salt. In addition to the alkaline earth metal silicate described above, alkaline earth metal aluminate or Y activated by europium and / or manganese is used. (V, P, Si) O 4 : Eu, or an alkaline earth metal-magnesium-disilicate represented by the following formula:

Me(3−x−y)MgSi:xEu,yMn(式中、0.005<x<0.5、0.005<y<0.5、Meは、Baおよび/またはSrおよび/またはCaを示す。)
次に、本実施の形態におけるアルカリ土類金属珪酸塩からなる蛍光体の製造工程を説明する。
Me (3-xy) MgSi 2 O 3 : xEu, yMn (wherein 0.005 <x <0.5, 0.005 <y <0.5, Me represents Ba and / or Sr and / or Or Ca.)
Next, the manufacturing process of the phosphor made of alkaline earth metal silicate in the present embodiment will be described.

アルカリ土類金属珪酸塩の製造のために、選択した組成に応じて出発物質アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素ならびに酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合し、かつ、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、温度1100℃および1400℃で所望の蛍光体に変換する。この際、0.2モル未満の塩化アンモニウムまたは他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換することもできるし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換することもできる。   For the production of alkaline earth metal silicates, the stoichiometric amounts of the starting materials alkaline earth metal carbonate, silicon dioxide and europium oxide are intimately mixed according to the selected composition, and the phosphor is produced. In a conventional solid reaction, the desired phosphor is converted at a temperature of 1100 ° C. and 1400 ° C. under a reducing atmosphere. At this time, it is preferable to add less than 0.2 mol of ammonium chloride or other halide. If necessary, part of silicon can be replaced with germanium, boron, aluminum, and phosphorus, and part of europium can be replaced with manganese.

上述したような蛍光体、即ち、ユウロピウムおよび/またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やY(V,P,Si)O:Eu、YS:Eu3+の一つまたはこれらの蛍光体を組み合わせることによって、以下の表に実施例として示されるように、所望の色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができる。 One of the phosphors as described above, ie, alkaline earth metal aluminates activated with europium and / or manganese, Y (V, P, Si) O 4 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu 3+ By combining one or these phosphors, as shown in the following table as an example, it is possible to obtain an emission color having a desired color temperature and high color reproducibility.

Figure 0004438492
(その他の蛍光体)
本実施の形態において、蛍光体として紫外から可視領域の光により励起されて発光する蛍光体も用いることができ、具体例として、以下の蛍光体が挙げられる。
(1)Eu、MnまたはEuとMnで付活されたアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体;例えば、M(PO(Cl、Br):Eu(但し、MはSr、Ca、Ba、Mgから選択される少なくとも一種)、Ca10(POClBr:Mn,Euなどの蛍光体。
(2)Eu、MnまたはEuとMnで付活されたアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体;例えば、BaMgAl1627:Eu、BaMgAl1627:Eu,Mn、SrAl1425:Eu、SrAl:Eu、CaAl:Eu、BaMgAl1017:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnなどの蛍光体。
(3)Euで付活された希土類酸硫化物蛍光体;例えば、LaS:Eu、YS:Eu、GdS:Euなどの蛍光体。
(4)(Zn、Cd)S:Cu、ZnGeO:Mn、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn、MgAs11:Mn、(Mg、Ca、Sr、Ba)Ga:Eu、Ca10(POFCl:Sb,Mn、や(5)Euで付活された有機錯体蛍光体。
Figure 0004438492
(Other phosphors)
In the present embodiment, a phosphor that emits light by being excited by light in the ultraviolet to visible region can be used as the phosphor. Specific examples include the following phosphors.
(1) Eu, Mn or alkaline earth halogen apatite phosphor activated with Eu and Mn; for example, M 5 (PO 4 ) 3 (Cl, Br): Eu (where M is Sr, Ca, Ba, Phosphor such as Ca 10 (PO 4 ) 6 ClBr: Mn, Eu, or the like selected from Mg.
(2) Eu, Mn or alkaline earth aluminate phosphor activated by Eu and Mn; for example, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, Mn, Sr 4 Al 14 Phosphors such as O 25 : Eu, SrAl 2 O 4 : Eu, CaAl 2 O 4 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn and the like.
(3) A rare earth oxysulfide phosphor activated with Eu; for example, a phosphor such as La 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, or Gd 2 O 2 S: Eu.
(4) (Zn, Cd) S: Cu, Zn 2 GeO 4 : Mn, 3.5 MgO · 0.5 MgF 2 · GeO 2 : Mn, Mg 6 As 2 O 11 : Mn, (Mg, Ca, Sr, Ba ) Ga 2 S 4 : Eu, Ca 10 (PO 4 ) 6 FCl: Sb, Mn, (5) Organic complex phosphor activated with Eu.

また、これらの蛍光体は、一層からなる波長変換部材中に単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。さらに、二層以上が積層されてなる波長変換部材中にそれぞれ単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。   In addition, these phosphors may be used alone in a single-layer wavelength conversion member, or may be used as a mixture. Furthermore, they may be used alone or in combination in a wavelength conversion member in which two or more layers are laminated.

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されるものではない。   Examples according to the present invention will be described in detail below. In addition, this invention is not limited only to the Example shown below.

図1は、本実施例にかかる半導体装置について、図3のX−Xにおける模式的な断面図である。図2は、本実施例にかかる支持基板に導体配線を施した状態を示す模式的な上面図である。図3は、本実施例にかかる支持基板に発光素子をフリップチップボンディングした状態を示す模式的な上面図である。なお、図3は発光素子を発光観測面側から見た状態を示しており、p側台座電極106、n側台座電極107およびバンプ105が透光性基板から透けて見えている。さらに、図4は、実施例における発光装置の回路構成を模式的に示す。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 3 for the semiconductor device according to this example. FIG. 2 is a schematic top view showing a state where conductor wiring is applied to the support substrate according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic top view showing a state where the light emitting element is flip-chip bonded to the support substrate according to the present embodiment. Note that FIG. 3 shows a state where the light emitting element is viewed from the light emission observation surface side, and the p-side pedestal electrode 106, the n-side pedestal electrode 107, and the bump 105 are seen through the translucent substrate. Further, FIG. 4 schematically shows a circuit configuration of the light emitting device in the example.

本実施例における発光装置100は、2つの半導体発光素子101が同一のサブマウント103にバンプ105により、フリップチップ実装されてなる。本実施例における発光素子は、活性層として単色性発光ピークが可視光である475nmのIn0.2Ga0.8N半導体を有する窒化物半導体素子を用いる。より詳細に説明すると、発光素子であるLEDチップは、洗浄させたサファイア基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化物半導体を成膜させることにより形成させることができる。ドーパントガスとしてSiHとCpMgを切り替えることによってn型窒化物半導体やp型窒化物半導体となる層を形成させる。 In the light emitting device 100 in this embodiment, two semiconductor light emitting elements 101 are flip-chip mounted on the same submount 103 with bumps 105. In the light-emitting element in this example, a nitride semiconductor element having a 475 nm In 0.2 Ga 0.8 N semiconductor having a monochromatic emission peak of visible light as an active layer is used. More specifically, the LED chip as a light emitting element is nitrided by MOCVD by flowing TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas and dopant gas together with a carrier gas onto a cleaned sapphire substrate. It can be formed by depositing a physical semiconductor. A layer to be an n-type nitride semiconductor or a p-type nitride semiconductor is formed by switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as the dopant gas.

本実施例のLEDチップの素子構造としては透光性基板であるサファイア基板上に、アンドープの窒化物半導体であるGaN層、Siドープのn型電極が形成されたn型コンタクト層となるn型GaN層、アンドープの窒化物半導体であるGaN層を積層させ、さらに、バリア層となるGaN層、井戸層となるInGaN層を1セットとして5セット積層して最後にバリア層となるGaN層を積層させて活性層とし、該活性層は多重量子井戸構造としてある。さらに、活性層上にはMgがドープされたp型クラッド層としてAlGaN層、Mgがドープされたp型コンタクト層であるp型GaN層を順次積層させた構成としてある。(なお、サファイア基板上には低温でGaN層を形成させバッファ層とさせてある。また、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。)
エッチングによりサファイア基板上の窒化物半導体に同一面側で、p型コンタクト層およびn型コンタクト層の各表面を露出させる。次に、p型コンタクト層上にRh、Irを材料とするスパッタリングを順に行い、拡散電極110がストライプ状に露出されたp型コンタクト層のほぼ全面に設けられる。このような電極とすることにより、拡散電極110を流れる電流がp型コンタクト層の広範囲に広がるようにし、およびLEDチップの発光効率を向上させることができる。また、発光素子からの光が全面の電極にて反射されサファイア基板の方向から出射されるため、フリップチップ実装された発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。
The element structure of the LED chip of this example is an n-type contact layer in which an undoped nitride semiconductor GaN layer and an Si-doped n-type electrode are formed on a sapphire substrate, which is a translucent substrate. A GaN layer and a GaN layer that is an undoped nitride semiconductor are stacked, and further, a set of GaN layers that serve as barrier layers and InGaN layers that serve as well layers, and 5 layers are stacked. Finally, a GaN layer that serves as a barrier layer is stacked. Thus, an active layer is formed, and the active layer has a multiple quantum well structure. Furthermore, an AlGaN layer as a p-type cladding layer doped with Mg and a p-type GaN layer as a p-type contact layer doped with Mg are sequentially laminated on the active layer. (Note that a GaN layer is formed on the sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. The p-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after film formation.)
Etching exposes the surfaces of the p-type contact layer and the n-type contact layer on the same side of the nitride semiconductor on the sapphire substrate. Next, sputtering using Rh and Ir as materials is sequentially performed on the p-type contact layer, and the diffusion electrode 110 is provided on almost the entire surface of the p-type contact layer exposed in a stripe shape. By setting it as such an electrode, the electric current which flows through the diffused electrode 110 can be spread over a wide range of a p-type contact layer, and the luminous efficiency of an LED chip can be improved. In addition, since light from the light emitting element is reflected by the electrodes on the entire surface and emitted from the direction of the sapphire substrate, it is possible to improve light extraction efficiency from the light emitting element mounted on the flip chip.

さらに、W、Pt、Auを材料とするスパッタリングを順に行い、拡散電極110およびn型コンタクト層の一部に対し、積層させp側台座電極とn側台座電極を同時に形成させる。ここで、p側台座電極とn側台座電極を同時に形成させることで、電極を形成するための工程数を減らすことができる。本実施例において、n型台座電極のバンプ接合位置は、短冊状のn型台座電極の両隅であり、LEDチップの両隅である。また、エッチングにより露出されたn型半導体層は、図8に示されるように、発光観測面側の上面方向からみて、n型台座電極107が形成される隅部111の位置から発光素子の中央方向に向かって細くなった括れ部分113を有する。また、互いに対向する一対の括れ部分113を結ぶように延伸部112を有する。さらに、その延伸部112を挟むような位置に、p側の半導体層、拡散電極あるいはp側台座電極が形成されている。   Further, sputtering using W, Pt, and Au as materials is sequentially performed, and the p-side pedestal electrode and the n-side pedestal electrode are simultaneously formed on the diffusion electrode 110 and a part of the n-type contact layer. Here, by forming the p-side pedestal electrode and the n-side pedestal electrode simultaneously, the number of steps for forming the electrode can be reduced. In the present embodiment, the bump bonding positions of the n-type pedestal electrode are both corners of the strip-shaped n-type pedestal electrode and both corners of the LED chip. Further, as shown in FIG. 8, the n-type semiconductor layer exposed by etching has a center of the light emitting element from the position of the corner 111 where the n-type pedestal electrode 107 is formed, as viewed from the upper surface direction on the light emission observation surface side. It has a constricted portion 113 that narrows in the direction. Moreover, it has the extending | stretching part 112 so that a pair of constricted part 113 which mutually opposes may be tied. Further, a p-side semiconductor layer, a diffusion electrode, or a p-side pedestal electrode is formed at a position sandwiching the extending portion 112.

図1に示すように、本発明の一実施例に使用される支持基板103は、窒化アルミニウムのプレートにAuを材料とする導体配線108、109が施され、バンプ105を介してp側台座電極106およびn側台座電極107とそれぞれ対向する正負一対の電極が絶縁分離されている。ここで、本実施例における導体配線は、正負一対の電極が互いに一部を包囲するように櫛状に形成されている。このような形状とすることにより、フリップチップ実装された半導体発光素子からの放熱性を向上させることができる。さらに、LEDチップのp側台座電極106に対向する領域の面積は、n側台座電極107に対向する領域の面積より大きい。また、本実施例における発光素子は、図4の回路図に示されるように二つの発光ダイオードが並列接続とされたものである。このように並列接続とすることにより、直列接続とした場合と比較して、導体配線が簡略化され、放熱性を向上させることができる。   As shown in FIG. 1, the support substrate 103 used in one embodiment of the present invention is provided with conductor wirings 108 and 109 made of Au on an aluminum nitride plate, and p-side pedestal electrodes via bumps 105. A pair of positive and negative electrodes facing the 106 and the n-side pedestal electrode 107 are insulated and separated. Here, the conductor wiring in the present embodiment is formed in a comb shape so that the pair of positive and negative electrodes partially surround each other. By setting it as such a shape, the heat dissipation from the semiconductor light emitting element by which the flip chip mounting was carried out can be improved. Furthermore, the area of the region facing the p-side pedestal electrode 106 of the LED chip is larger than the area of the region facing the n-side pedestal electrode 107. Further, the light emitting element in this example is one in which two light emitting diodes are connected in parallel as shown in the circuit diagram of FIG. By using parallel connection in this way, the conductor wiring is simplified and heat dissipation can be improved as compared with the case of serial connection.

また、本実施例において樹脂層104とされるシリコーン樹脂は、貫通孔が設けられ、貫通孔の底面に導体配線が露出されている。そして、本実施例にかかる発光装置はLEDチップの正負一対の両電極がフリップチップ実装により、Auバンプを介してAuを材料とする導体配線とフリップチップボンディングされてなる。以下、本実施例における発光装置の製造方法を説明する。   Moreover, the silicone resin used as the resin layer 104 in this embodiment is provided with a through hole, and the conductor wiring is exposed on the bottom surface of the through hole. In the light emitting device according to the present embodiment, a pair of positive and negative electrodes of the LED chip is flip-chip mounted and flip-chip bonded to a conductor wiring made of Au through Au bumps. Hereinafter, a method for manufacturing the light emitting device in this embodiment will be described.

(工程1)
窒化アルミニウムを材料とするウエハの所定の位置に、導体配線となるAu層をメッキにより形成する。本実施例における導体配線は、図2に示されるように、LEDチップの正電極が対向する正の導体配線、およびLEDチップの負電極が対向する負の導体配線が絶縁分離され、互いに一部を包囲するように形成されている。例えば、図2に示される支持基板は、上述したLEDチップが2つ隣接されてフリップチップ実装される支持基板である。支持基板に配される正(+)極側の導体配線は、外部電極(図示せず)の正極側に接続される領域から、上記複数のLEDチップのうち一方のLEDチップ(A)のp側台座電極に対向する位置を経由して他方のLEDチップ(B)のp側台座電極に対向する位置まで延伸している。同様に、支持基板に配される負(−)極側の導体配線は、LEDチップ(A)およびLEDチップ(B)の一方のn側台座電極に対向する領域から、外部電極(図示せず)の負極側に接続される領域、およびLEDチップ(B)の他方のn側台座電極に対向する領域を経由して、LEDチップ(A)の他方のn側台座電極に対向する領域まで延伸している。したがって、支持基板に形成される導体配線は、LEDチップの電極形成面と対向する領域において、LEDチップの実装方向から見ると、正負の導体配線が互いに挟まれる状態で形成されており、2つのLEDチップは図4の回路図に示されるように並列接続とされることとなる。また、導体配線のうちLEDチップの正電極と対向する領域の面積は、LEDチップの負電極と対向する領域より大きく、載置されるバンプの数も多くされる。
(Process 1)
An Au layer to be a conductor wiring is formed by plating at a predetermined position of the wafer made of aluminum nitride. As shown in FIG. 2, the conductor wiring in the present embodiment is insulated and separated from the positive conductor wiring facing the positive electrode of the LED chip and the negative conductor wiring facing the negative electrode of the LED chip. Is formed so as to surround. For example, the support substrate shown in FIG. 2 is a support substrate on which two LED chips described above are adjacent and flip-chip mounted. The conductor wiring on the positive (+) pole side arranged on the support substrate is connected to the positive electrode side of the external electrode (not shown), and the p of one LED chip (A) among the plurality of LED chips. It extends to a position facing the p-side pedestal electrode of the other LED chip (B) via a position facing the side pedestal electrode. Similarly, the negative (−) pole side conductor wiring disposed on the support substrate is connected to an external electrode (not shown) from a region facing one n-side base electrode of the LED chip (A) and the LED chip (B). ) Extending to the region facing the other n-side pedestal electrode of the LED chip (A) via the region connected to the negative electrode side of) and the region facing the other n-side pedestal electrode of the LED chip (B) is doing. Accordingly, the conductor wiring formed on the support substrate is formed in a state where the positive and negative conductor wirings are sandwiched between the two when viewed from the LED chip mounting direction in the region facing the electrode formation surface of the LED chip. The LED chips are connected in parallel as shown in the circuit diagram of FIG. In addition, the area of the conductor wiring in the region facing the positive electrode of the LED chip is larger than the region facing the negative electrode of the LED chip, and the number of bumps to be placed is increased.

また、支持基板に垂直な方向から見て、正極側の導体配線の外縁は、負極側の導体配線の方向に凸な多数の円弧状の形状を有し、一方、負極側の導体配線の外縁部は、正極側の凸な円弧状の外縁に対応するような凹形状を有する。   Further, when viewed from the direction perpendicular to the support substrate, the outer edge of the conductor wiring on the positive electrode side has a number of arcuate shapes protruding in the direction of the conductor wiring on the negative electrode side, while the outer edge of the conductor wiring on the negative electrode side The part has a concave shape corresponding to the convex arc-shaped outer edge on the positive electrode side.

(工程2)
導体配線を有する支持基板の一方の主面に対して、シリコーン樹脂を材料としてスクリーン印刷を行う。バンプ形成箇所には貫通孔が設けられ導体配線の表面が露出されるようにスクリーン印刷を行い、樹脂層を形成する。シリコーン樹脂が硬化した後、スクリーン版を取り外すとシリコーン樹脂を材料とした樹脂層がバンプ形成個所を除いた導体配線に対して成型される。ここで、バンプ形成箇所を設けるための貫通孔の内壁はテーパー形状である。このような形状とすることによりバンプを設置しやすくすることができる。また、樹脂層は僅かに変形するだけでLEDチップの表面に密着し、樹脂層はバンプを包囲し、LEDチップと支持基板との間にかけて存在することとなる。
(Process 2)
Screen printing is performed on one main surface of the support substrate having the conductor wiring using a silicone resin as a material. Through-holes are provided at the bump formation locations, and screen printing is performed so that the surface of the conductor wiring is exposed to form a resin layer. After the silicone resin is cured, when the screen plate is removed, a resin layer made of the silicone resin is formed on the conductor wiring except for the bump formation portion. Here, the inner wall of the through hole for providing the bump forming portion has a tapered shape. By adopting such a shape, it is possible to easily install the bumps. Further, the resin layer is in close contact with the surface of the LED chip with only slight deformation, and the resin layer surrounds the bump and exists between the LED chip and the support substrate.

(工程3)
複数の貫通孔の底面に露出された導体配線に対して、Auを材料とするバンプをバンプボンダーによりボンディングする。ここで、p型台座電極に対向する領域には、その表面積に対応するように、n型台座電極に対向する領域より多くのバンプが形成される。また、p型台座電極を接合するバンプを内側に配列させ、そのバンプを両端から囲むように、n型台座電極を接合するバンプを、LEDチップの両隅に対応する位置に配列させる。本実施例では、p型台座電極を接合するバンプを24個、n型台座電極を接合するバンプを12個とし、1×2mmの大きさの発光素子に対して、最大径が約105μm、最大高さが約40μmのAuバンプをボンディングする。
(Process 3)
Bumps made of Au as a material are bonded to the conductor wiring exposed on the bottom surfaces of the plurality of through holes by a bump bonder. Here, more bumps are formed in the region facing the p-type pedestal electrode than in the region facing the n-type pedestal electrode so as to correspond to the surface area thereof. Further, bumps for bonding the p-type pedestal electrode are arranged inside, and bumps for bonding the n-type pedestal electrode are arranged at positions corresponding to both corners of the LED chip so as to surround the bumps from both ends. In this example, 24 bumps for joining the p-type pedestal electrode and 12 bumps for joining the n-type pedestal electrode are used, and the maximum diameter is about 105 μm and the maximum for a 1 × 2 mm size light-emitting element. An Au bump having a height of about 40 μm is bonded.

(工程4)
LEDチップの正負両電極面が、バンプの直上にてそれぞれ対向するようにLEDチップを樹脂層の上面に載せる。次に、LEDチップの正負両電極面をバンプと接触させ、LEDチップの基板の側から加圧しながら超音波を当てることにより、バンプを介してLEDチップの正負両電極と導体配線とを対向させて接合する。このとき、シリコーン樹脂は、柔らかく弾力性に富むため、圧力によって収縮し、また、LEDチップの電極面の隙間にもよく入り込む。また、貫通孔内のバンプ数は、ダイボンドにより押し縮められたシリコーン樹脂の弾性力よりもLEDチップの電極と、導体配線との接合力のほうが十分大きくなるように、ダイボンド前に予め調節しておく。このようにすると、LEDチップが、シリコーン樹脂の弾性力によって支持基板とは逆の方向へ押し戻されることが無く、LEDチップの電極と導体配線との接合の強度は一定に保たれ、LEDチップの電極と導体配線との導通が断たれることはないため、信頼性の高い発光装置とすることができる。
(Process 4)
The LED chip is placed on the upper surface of the resin layer so that both the positive and negative electrode surfaces of the LED chip face each other directly above the bump. Next, the positive and negative electrode surfaces of the LED chip are brought into contact with the bumps, and ultrasonic waves are applied while pressing from the substrate side of the LED chip, so that the positive and negative electrodes of the LED chip and the conductor wiring are opposed to each other through the bumps. And join. At this time, since the silicone resin is soft and rich in elasticity, it shrinks due to pressure, and often enters the gaps on the electrode surface of the LED chip. Also, the number of bumps in the through hole should be adjusted in advance before die bonding so that the bonding force between the electrode of the LED chip and the conductor wiring is sufficiently larger than the elastic force of the silicone resin compressed by die bonding. deep. In this way, the LED chip is not pushed back in the direction opposite to the support substrate by the elastic force of the silicone resin, and the bonding strength between the electrode of the LED chip and the conductor wiring is kept constant. Since conduction between the electrode and the conductor wiring is not interrupted, a highly reliable light-emitting device can be obtained.

(工程5)
最後に、所望の数のLEDチップが含まれるように、支持基板をカットし、パッケージに搭載して導電性ワイヤを介して外部電極と接続させ、発光装置とする。なお、カット後の支持基板の形状は、矩形の他、如何なる形状でも構わない。
(Process 5)
Finally, the support substrate is cut so as to include a desired number of LED chips, mounted on a package, and connected to an external electrode through a conductive wire to obtain a light emitting device. In addition, the shape of the support substrate after cutting may be any shape other than a rectangle.

本実施例の発光装置とすることにより、発光素子からの熱が籠もりやすいLEDチップ内側の熱を、載置されるバンプの数が相対的に多く、広い導体配線にて放熱させることになるため、発光素子からの放熱性が向上し、高輝度発光が可能かつ信頼性の高い発光装置とすることができる。   By using the light emitting device of this embodiment, the heat inside the LED chip, where heat from the light emitting element is easily trapped, is radiated by a relatively large number of bumps to be mounted and wide conductor wiring. Therefore, heat dissipation from the light-emitting element is improved, and a highly reliable light-emitting device that can emit light with high luminance can be provided.

また、本実施例のような構成にした発光装置は、LEDチップの電極面および側面と反射層の間に隙間がほぼ無くなる。従来、LEDチップと支持基板との間に隙間が生じると、LEDチップから出光した光が、隙間に存在する空気によって複雑に屈折することで光取り出し効率の低下を招来し、さらに、熱伝導率の低い空気を介して発光素子から放熱することにより放熱効果の低下を招いた。しかしながら、本実施例においては上記隙間が生じないため、発光装置の光取り出し効率が向上し、放熱効果も高まる。   Further, in the light emitting device configured as in this embodiment, there is almost no gap between the electrode surface and side surface of the LED chip and the reflective layer. Conventionally, when a gap is generated between the LED chip and the support substrate, the light emitted from the LED chip is refracted in a complicated manner by the air present in the gap, leading to a decrease in light extraction efficiency, and further, thermal conductivity. Radiating heat from the light-emitting element through low air, resulting in a decrease in heat dissipation effect. However, in the present embodiment, since the gap is not generated, the light extraction efficiency of the light emitting device is improved and the heat dissipation effect is also increased.

図5は、本実施例にかかる支持基板に導体配線を施した状態を示す模式的な上面図である。図6は、本実施例にかかる支持基板にLEDチップをフリップチップボンディングした状態を示す模式的な上面図である。なお、図6はLEDチップを透光性基板側から見た状態を示しており、p側台座電極、n側台座電極およびバンプが透けて見えている。さらに、図7は、実施例における発光装置の回路構成を模式的に示す。   FIG. 5 is a schematic top view showing a state in which conductor wiring is applied to the support substrate according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic top view showing a state where the LED chip is flip-chip bonded to the support substrate according to the present embodiment. FIG. 6 shows a state where the LED chip is viewed from the translucent substrate side, and the p-side pedestal electrode, the n-side pedestal electrode, and the bumps are seen through. Further, FIG. 7 schematically shows a circuit configuration of the light emitting device in the example.

本実施例は、実施例1と同様に、複数のLEDチップを同一の支持基板にフリップチップ実装した発光装置である。より具体的に説明すると、本実施例にかかる発光装置は、実施例1で述べたLEDチップが並列繋ぎとなるような配列を一セットとし、四セット分が配列され、各セットが直列接続となるようにさせてある。したがって、本実施例における支持基板上の導体配線は、外部の正電極(図示せず)および端っこに実装される発光素子の正電極と接続する正極側の導体配線(本実施例においては「第一の導体配線」と呼ぶ。)と、外部の負電極(図示せず)および端っこに実装される発光素子の負電極と接続する負極側の導体配線(本実施例においては「第二の導体配線」と呼ぶ。)と、発光素子の正電極と負電極とを電気的に接続させ、各セットを直列接続とさせる第三の導体配線114とを有する。ここで、支持基板上において、各セットを直列接続とさせる第三の導体配線114は、支持基板に垂直な方向から見て、互いに正電極側のパターンが負電極側のパターンの一部を包囲するように櫛状(鍵状)に配されている。さらに、第三の導体配線114は、上述の特許文献に開示される従来の発光装置と比較して広く配することができる。したがって、本実施例により、発光素子が多数実装されたときにも放熱性を向上させ、高輝度な発光装置とすることができる。   The present embodiment is a light emitting device in which a plurality of LED chips are flip-chip mounted on the same support substrate as in the first embodiment. More specifically, in the light emitting device according to the present embodiment, the arrangement in which the LED chips described in the first embodiment are connected in parallel is set as one set, four sets are arranged, and each set is connected in series. It is made to become. Therefore, the conductor wiring on the support substrate in this embodiment is a positive-side conductor wiring (in the present embodiment, “first”) connected to the external positive electrode (not shown) and the positive electrode of the light emitting element mounted on the edge. And a negative-side conductor wiring (in this embodiment, “second conductor”) connected to the external negative electrode (not shown) and the negative electrode of the light-emitting element mounted on the end. And a third conductor wiring 114 that electrically connects the positive electrode and the negative electrode of the light emitting element and connects each set in series. Here, on the support substrate, the third conductor wiring 114 for connecting each set in series is such that the pattern on the positive electrode side surrounds part of the pattern on the negative electrode side when viewed from the direction perpendicular to the support substrate. It is arranged like a comb (key shape). Furthermore, the third conductor wiring 114 can be widely arranged as compared with the conventional light emitting device disclosed in the above-mentioned patent document. Therefore, according to this embodiment, even when a large number of light emitting elements are mounted, the heat dissipation can be improved and a light emitting device with high luminance can be obtained.

スクリーン版を設置した状態で、フィラーとして酸化アルミニウムを含むシリコーン樹脂材料を後工程で形成するバンプの高さ以上までスキージングし、スクリーン印刷を行う。その他は、上記実施例と同様に発光装置を形成する。本実施例のように構成することにより、さらに放熱効果を高めることができる。   In a state where the screen plate is installed, a silicone resin material containing aluminum oxide as a filler is squeezed to a height equal to or higher than a bump to be formed in a subsequent process, and screen printing is performed. In other respects, the light emitting device is formed in the same manner as in the above embodiment. By configuring as in the present embodiment, the heat dissipation effect can be further enhanced.

先にLEDチップの電極にバンプを形成し、支持基板に設けた樹脂層の貫通孔から露出させた導体配線に対向させて超音波接合をする他は、上記実施例と同様に発光装置を形成する。本実施例の形成方法とすることにより、他の実施例と同様の効果が得られる。   A light emitting device is formed in the same manner as in the above embodiment except that bumps are formed on the electrodes of the LED chip first and ultrasonic bonding is performed opposite the conductor wiring exposed from the through hole of the resin layer provided on the support substrate. To do. By adopting the formation method of this embodiment, the same effects as those of the other embodiments can be obtained.

図12は、本実施例における発光装置に利用される発光素子の上面図であり、図13は、サブマウントの上面図である。また、図14は、サブマウントに発光素子がフリップチップ実装された本実施例にかかる発光装置の上面図である。   FIG. 12 is a top view of a light-emitting element used in the light-emitting device in this example, and FIG. 13 is a top view of a submount. FIG. 14 is a top view of the light emitting device according to this example in which the light emitting elements are flip-chip mounted on the submount.

本実施例にかかる発光装置は、上面から見て六角形のサブマウントに対し、四つの発光素子チップが2×2のマトリックス状に近接されてフリップチップ実装されてなる。以下、本実施例の発光装置における各構成部材について詳述する。   The light-emitting device according to this example is formed by flip-chip mounting four light-emitting element chips adjacent to a hexagonal submount as viewed from above in a 2 × 2 matrix. Hereafter, each structural member in the light-emitting device of a present Example is explained in full detail.

図12に示されるように、本実施例にかかる発光素子は、p側台座電極としてRh/Pt/Auがp側拡散電極(ITO)に対して楕円形状に形成される。また、n側台座電極としてW/Pt/Auが露出されたn型半導体に対して形成される。このようにする他は、実施例1と同様の発光素子とする。   As shown in FIG. 12, in the light emitting device according to this example, Rh / Pt / Au is formed in an elliptical shape with respect to the p-side diffusion electrode (ITO) as the p-side pedestal electrode. The n-side pedestal electrode is formed on the n-type semiconductor from which W / Pt / Au is exposed. Other than this, the light emitting element is the same as that of Example 1.

本実施例におけるサブマウントは、Siダイオード素子であり、複数のp型半導体領域およびn型半導体領域が一方の主面方向に形成されている。さらに、n型半導体領域の一部は、反射膜兼電極として、Alが5000Åの厚みで蒸着され、その上にさらに電極としてTi/Auが、それぞれ3000Å/7000Åの厚みで蒸着されている。また、反射膜が形成されている領域を除き、p型半導体領域およびn型半導体領域は、SiOからなる絶縁膜により被覆されている。また、サブマウントは、裏面に、Al/Ti/Agが順に蒸着された電極を有する。 The submount in this embodiment is a Si diode element, and a plurality of p-type semiconductor regions and n-type semiconductor regions are formed in one main surface direction. Further, a part of the n-type semiconductor region is deposited with a thickness of 5000 Å as a reflective film and electrode, and further Ti / Au is deposited as an electrode with a thickness of 3000 Å / 7000 そ れ ぞ れ on each of them. Except for the region where the reflective film is formed, the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region are covered with an insulating film made of SiO 2 . Further, the submount has an electrode on which Al / Ti / Ag is sequentially deposited on the back surface.

発光素子がフリップチップ実装される側から本実施例にかかるサブマウントを見ると、反射膜兼電極(Al)の導電性パターンが正負一対配され、その上に、上記電極(Ti/Au)が楕円状に複数形成されている。本実施例において、楕円状の電極の個数は、一つの発光素子について、正電極の接合用に12個、その12個を挟むように負電極の接合用に6個それぞれ形成される。また、正負の導電性パターンは、上述の実施例1と同様、サブマウントの主面に垂直な方向から見て、互いにその一部を包囲するように対向して延伸する部分を有し、櫛状あるいは鍵状に形成されている。すなわち、サブマウントに配される導電性パターンは、発光素子201と対向する領域において、発光素子の正電極が対向する導体配線204aが、発光素子の負電極が対向する導体配線204bの間となるように配されている。また、発光素子の正電極が対向する導電性パターンの面積は、発光素子の負電極が対向する導電性パターンの面積より広い。また、正負の導電パターンが絶縁分離され発光素子が対向する領域において、それら正負の導電パターンの外縁は、凹凸状あるいは波状になっている。   When the submount according to the present embodiment is viewed from the side where the light emitting element is flip-chip mounted, a pair of positive and negative conductive patterns of the reflective film and electrode (Al) are arranged, and the electrode (Ti / Au) is disposed thereon. A plurality of ellipses are formed. In the present embodiment, twelve elliptical electrodes are formed for one light emitting element for joining the positive electrode and six for joining the negative electrode so as to sandwich the twelve. Similarly to the first embodiment, the positive and negative conductive patterns have portions extending opposite to each other so as to surround a part of the submount when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the submount. It is shaped like a key or key. That is, in the conductive pattern disposed on the submount, in the region facing the light emitting element 201, the conductor wiring 204a facing the positive electrode of the light emitting element is between the conductor wiring 204b facing the negative electrode of the light emitting element. Is arranged. Further, the area of the conductive pattern facing the positive electrode of the light emitting element is wider than the area of the conductive pattern facing the negative electrode of the light emitting element. Further, in the region where the positive and negative conductive patterns are insulated and separated and the light emitting elements are opposed to each other, the outer edges of the positive and negative conductive patterns are uneven or wavy.

図14に示されるように、本実施例の発光素子201は、そのp側およびn側台座電極がサブマウント205の楕円状電極203に対向され、荷重、熱および加圧により、サブマウントに対し機械的および電気的に接続される。なお、本実施例における発光素子は、透光性基板に半導体が積層された半導体発光素子であり、図14に示されるように、透光性基板側から見ると、発光素子の半導体あるいは電極が透過して観察される。本実施例により、発光素子からの放熱が効率よく行え、高輝度な発光装置とすることができる。   As shown in FIG. 14, the light-emitting element 201 of this example has p-side and n-side pedestal electrodes facing the elliptical electrode 203 of the submount 205, and is applied to the submount by load, heat, and pressure. Connected mechanically and electrically. Note that the light-emitting element in this example is a semiconductor light-emitting element in which a semiconductor is stacked on a light-transmitting substrate. As illustrated in FIG. 14, when viewed from the light-transmitting substrate side, the semiconductor or electrode of the light-emitting element is It is observed through. According to this embodiment, heat can be efficiently radiated from the light emitting element, and a light emitting device with high luminance can be obtained.

本願発明にかかる発光装置は、高輝度かつ放熱性および信頼性に優れるため、室内照明、車のヘッドライト等の車載照明に利用可能である。   Since the light emitting device according to the present invention has high brightness and excellent heat dissipation and reliability, it can be used for in-vehicle lighting such as indoor lighting and car headlights.

図1は、本発明の一実施例にかかる模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view according to one embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施例にかかる模式的な上面図である。FIG. 2 is a schematic top view according to one embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施例にかかる模式的な上面図である。FIG. 3 is a schematic top view according to one embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施例にかかる回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram according to an embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施例にかかる模式的な上面図である。FIG. 5 is a schematic top view according to one embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施例にかかる模式的な上面図である。FIG. 6 is a schematic top view according to one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施例にかかる回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram according to an embodiment of the present invention. 図8は、本発明の一実施例にかかる発光素子の模式的な上面図である。FIG. 8 is a schematic top view of a light emitting device according to an example of the present invention. 図9は、本発明の一実施例にかかる発光素子の模式的な上面図である。FIG. 9 is a schematic top view of a light emitting device according to an example of the present invention. 図10は、本発明の一実施例にかかる模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view according to one embodiment of the present invention. 図11は、本発明の一実施例にかかる模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view according to one embodiment of the present invention. 図12は、本発明の一実施例にかかる発光素子の模式的な上面図である。FIG. 12 is a schematic top view of a light emitting device according to an example of the present invention. 図13は、本発明の一実施例にかかる支持基板の模式的な上面図である。FIG. 13 is a schematic top view of a support substrate according to an embodiment of the present invention. 図14は、本発明の一実施例にかかる発光装置の模式的な上面図である。FIG. 14 is a schematic top view of a light emitting device according to an example of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100、200・・・発光装置
101・・・半導体発光素子
102・・・導体配線
103、202・・・支持基板
104、104a、104b・・・樹脂層
105・・・バンプ
106・・・p側台座電極
107・・・n側台座電極
108、204a・・・正極の導体配線
109、204b・・・負極の導体配線
110・・・拡散電極
111・・・隅部
112・・・延伸部
113・・・括れ部
114・・・第三の導体配線
115・・・波長変換部材
203・・・楕円状電極
205・・・ダイオード素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200 ... Light-emitting device 101 ... Semiconductor light-emitting element 102 ... Conductor wiring 103, 202 ... Support substrate 104, 104a, 104b ... Resin layer 105 ... Bump 106 ... p side Pedestal electrode 107 ... n-side pedestal electrode 108, 204a ... positive conductor wiring 109, 204b ... negative conductor wiring 110 ... diffusion electrode 111 ... corner 112 ... extension 113 · ..Constricted portion 114... Third conductor wiring 115... Wavelength conversion member 203... Elliptical electrode 205.

Claims (8)

同一面側に正負一対の電極を有する半導体素子と、該半導体素子の各電極が対向され導電部材を介して接合される導体配線を有する支持基板と、を有する半導体装置において、
前記導体配線は、前記支持基板の主面に垂直な方向から見て、前記半導体素子の電極の何れか一方の電極に接合する導電部材を有する第一の領域と、該第一の領域の少なくとも一部を包囲し前記半導体素子の他方の電極に接合する導電部材を有する第二の領域とを有し、
前記第二の領域は、前記半導体素子の両隅にて一方の電極と対向し、
前記第一の領域は、前記第二の領域に包囲されるように、前記半導体素子の両隅よりも内側に配置され、他方の電極と対向しており、
前記第一の領域内にて前記導電部材が載置される領域は、前記第二の領域にて前記導電部材が載置される領域よりも広いことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having a semiconductor element having a pair of positive and negative electrodes on the same surface side, and a support substrate having a conductor wiring in which each electrode of the semiconductor element is opposed and joined via a conductive member,
The conductor wiring includes a first region having a conductive member bonded to any one of the electrodes of the semiconductor element when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the support substrate, and at least the first region. possess a second region having a conductive member which surrounds the portion bonded to the other electrode of said semiconductor element,
The second region faces one electrode at both corners of the semiconductor element,
The first region is disposed inside both corners of the semiconductor element so as to be surrounded by the second region, and is opposed to the other electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a region where the conductive member is placed in the first region is wider than a region where the conductive member is placed in the second region .
前記第一の領域および前記第二の領域は、それぞれ櫛状を有しており、互いに挟まれるように形成されている請求項1に記載の半導体装置。  The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region and the second region each have a comb shape and are formed to be sandwiched between each other. 前記半導体素子は、p型半導体側の正電極およびn型半導体側の負電極を有し、該負電極が該正電極の間にあるようにそれぞれの電極が交互に配されている請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor element has a positive electrode on the p-type semiconductor side and a negative electrode on the n-type semiconductor side, and the respective electrodes are alternately arranged so that the negative electrode is between the positive electrodes. Or the semiconductor device according to 2; 前記n型半導体は、前記導電部材が載置され互いに対向する隅部と、該隅部から半導体素子の内側方向に向かって細くなる括れ部と、該括れ部から延びる延伸部とを有するように露出されて負電極を構成している請求項3に記載の半導体装置。 The n-type semiconductor includes a corner portion on which the conductive member is placed and facing each other, a constricted portion that narrows from the corner toward an inner side of the semiconductor element, and an extending portion that extends from the constricted portion. The semiconductor device according to claim 3 , wherein the semiconductor device is exposed to form a negative electrode . 前記支持基板と前記半導体素子との間に、前記導電部材を包囲するように載置される樹脂層を有する請求項1乃至4に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a resin layer placed between the support substrate and the semiconductor element so as to surround the conductive member. 前記半導体素子と、該半導体素子に隣接する別の半導体素子との間隙は、樹脂層により封止されており、それらの半導体素子は、該半導体素子からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発する波長変換部材により被覆されている請求項1乃至5に記載の半導体装置。   A gap between the semiconductor element and another semiconductor element adjacent to the semiconductor element is sealed with a resin layer, and these semiconductor elements absorb at least part of light from the semiconductor element and have different wavelengths. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is covered with a wavelength conversion member that emits light having a wavelength. 少なくとも前記半導体素子は、封止部材で被覆されており、前記樹脂層は、前記封止部材より熱伝導率が高い請求項1乃至6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein at least the semiconductor element is covered with a sealing member, and the resin layer has a higher thermal conductivity than the sealing member. 前記樹脂層は、フィラーを含有する請求項1乃至7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin layer contains a filler.
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