JP4823505B2 - 半導体装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の半導体素子（半導体発光素子、半導体受光素子）をそれぞれ個別の凹部に搭載してある半導体装置及びこのような半導体装置を搭載してある電子機器に関する。

複数の半導体素子（半導体発光素子）を搭載した従来の半導体装置として、以下に説明する従来例１、従来例２などが知られている。

従来例１として、複数の可視光発光ダイオード（発光ダイオード）を一つのパッケージに搭載した半導体発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来例１の半導体発光装置では、凹部に搭載された発光ダイオードから出た光は直接パッケージの外に出る光のほか、搭載エリアを囲む壁面で反射された光も利用される。

従来例２として、複数の発光ダイオードをそれぞれ個々の凹部に搭載したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−８７９３５号公報 特開２０００−２９４８３８号公報

しかし、従来例１の半導体発光装置では複数の発光ダイオードを同じ１つのスペース（搭載エリア）内に並べて搭載することから、１つの発光ダイオードを１つのスペース（搭載エリア）内に搭載した場合に比較して搭載エリアが広くなり、発光ダイオードから壁面までの距離が遠くなることから壁面のリフレクタ作用が低下し出力（発光強度）が小さくなるという問題があった。また、同じ搭載エリアに搭載された他の発光ダイオードによる影響を受けること等により出力（発光強度）が小さくなるという問題があった。

また、蛍光体を使用して発光色を変換しようとすると他の発光ダイオードから出た光の影響を受け、発光学特性が変化するという問題があった。また、全ての発光ダイオードを覆うように蛍光体を設けると発光色の制御が困難になるという問題があった。

また、搭載する半導体素子については、可視発光ダイオードに限られていたため、用途としても照明用、光源用などの視認性の向上に限定されており、その他の赤外発光素子や受光素子との組み合わせることは困難であった。

例えば、受光素子と組み合わせる場合は、どの発光ダイオードの発光かを区別するために特別の工夫が必要となる等、複数の異なる発光ダイオードを一つのスペースに並べて搭載することには様々な問題がある。

また、従来例２の半導体装置（発光ダイオードアレイ）は、単に指向性を広くし、出力を単に大きくするに過ぎない。つまり、広指向性、高出力特性を実現するに過ぎないものであり、複数の半導体素子（発光ダイオード）を搭載した半導体装置での半導体素子（発光ダイオード）相互の影響を解消することはできない。また、半導体素子（発光ダイオード）の位置による光学特性の変動（例えば発光ダイオードを個別に点灯した場合の光出力のばらつき、発光位置の変動など）を防止することはできないという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数の半導体素子（半導体発光素子）のそれぞれを独立した第１凹部に個別に搭載することにより第１凹部の壁面の反射特性を向上すると共に複数の半導体素子相互間の影響を防止し、複数の第１凹部を覆う光散乱部により半導体素子から放出される放出光に光散乱作用を施すことにより光学特性（発光分布特性、発光強度）が向上した半導体装置（半導体発光装置）を提供することを目的とする。

複数の半導体素子（半導体発光素子）のそれぞれを独立した第１凹部に個別に搭載し、各第１凹部に蛍光体を適宜搭載（配置）することにより蛍光体による光変換を個別に行うことができる半導体装置（半導体発光装置）を提供することを他の目的とする。

複数の半導体素子（半導体受光素子）のそれぞれを独立した第１凹部に個別に搭載することにより第１凹部の壁面の反射特性を向上すると共に複数の半導体素子相互間の影響を防止し、複数の第１凹部を樹脂封止部によりそれぞれ個別に樹脂封止して各半導体素子へ導入される導入光の光学特性を異ならせることにより、各半導体素子が固有の受光特性を有する半導体装置（半導体受光装置）を提供することを他の目的とする。

また、発光素子と受光素子を複数の第１凹部にそれぞれ個別に搭載することにより、相互に影響を受けない発光機能（光源機能、警告灯機能）と受光機能（光センサ機能）を有する半導体装置（半導体光機能装置）を提供することを他の目的とする。

また、このような半導体装置（半導体発光装置、半導体受光装置、半導体光機能装置）を搭載した電子機器を提供することを他の目的とする。

本発明に係る半導体装置は、複数の半導体素子のそれぞれを個別に搭載してある複数の第１凹部と、前記複数の第１凹部を内包し前記複数の第１凹部の各開口部が底面に配置された第２凹部とを備える半導体装置であって、前記第２凹部は、開口部に向けて広くなるように広がり角を有する擂り鉢状の壁面と、前記複数の第１凹部の全てを覆うように前記第１凹部の頂部である前記第２凹部の前記底面に装着された光散乱シートで構成される光散乱部とを備え、前記第２凹部の前記壁面は、前記複数の第１凹部から放出されて前記光散乱部で散乱された光を均一化する反射面として作用する構成とされていることを特徴とする。

この構成により、光散乱部は、半導体素子から放出される放出光に光散乱作用を施すことができ、また、第２凹部の壁面が反射面とされているので、半導体装置の光学特性（発光分布特性）を均一化し、光学特性（発光強度特性）を向上することができる。つまり、光散乱部で散乱された光を均一化して、第１凹部の位置による指向性の相違を解消することができるので、所望の光学特性を得ることができる。

本発明に係る半導体装置では、前記複数の第１凹部をそれぞれ埋めて形成された光散乱封止部を備え、前記光散乱封止部は、光散乱材含有樹脂で形成してあることを特徴とする。

この構成により、第１凹部に光散乱封止部を設けるので、第１凹部に搭載してある半導体素子からの放出光を均一化することができる。つまり、第１凹部の開口部を放出光の等価的な光源とすることができる。また、光散乱封止部を光散乱材（フィラー）含有樹脂で形成するので、光散乱封止部を容易に形成することができ、散乱特性を向上することができる。

本発明に係る半導体装置では、前記複数の第１凹部の底面は互いに分離してあり、開口部は共通にしてあることを特徴とする。

この構成により、第１凹部の開口部が共通となるので、第１凹部での混色性を大きく向上することができる。

本発明に係る半導体装置では、前記半導体素子は、半導体発光素子であり、前記半導体発光素子を搭載している前記第１凹部を少なくとも３つ備えることを特徴とする。

この構成により、第１凹部に搭載してある半導体素子の特性を有効に生かすことができ、所望の光学特性を有する半導体装置（半導体発光装置）を得られる。つまり、第１凹部の数を３つ以上とし、それぞれに半導体発光素子を搭載するので、マルチカラーを発光する発光強度の大きい半導体装置とすることができる。特に３原色に対応する半導体発光素子を搭載した場合には、白色を発光することができる半導体装置（半導体発光装置）となる。

本発明に係る半導体装置では、前記第１凹部それぞれに対応して、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子、青色半導体発光素子が搭載してあることを特徴とする。

この構成により、３原色を発光する赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子、青色半導体発光素子を個別に各第１凹部に搭載するので、マルチカラー及び白色を発光することができる発光強度の大きい半導体装置（半導体発光装置）となる。

本発明に係る半導体装置では、前記第１凹部それぞれに対応して、青色半導体発光素子、青色半導体発光素子及び該青色半導体発光素子の青色光に励起されて赤色を発光する赤色発光蛍光体、青色半導体発光素子及び該青色半導体発光素子の青色光に励起されて緑色を発光する緑色発光蛍光体が搭載してあることを特徴とする。

この構成により、青色光を赤色光、又は緑色光に変換して３原色を発光するので、マルチカラー及び白色を発光する半導体装置（半導体発光装置）とすることができ、また、色変換されない青色光をそのまま用いることにより輝度の大きな半導体装置とすることができる。それぞれ独立している各第１凹部に蛍光体を配置することから、他の第１凹部に配置してある青色半導体発光素子の発光による影響を受けないので、発光色の制御が容易、正確にできる。青色光に励起される蛍光体を利用するので、単色の赤色、緑色の半導体発光素子を利用した場合に比較して演色性を向上することができる。

本発明に係る半導体装置では、前記第１凹部それぞれに対応して、青色半導体発光素子、紫外半導体発光素子及び該紫外半導体発光素子の紫外光に励起されて赤色を発光する赤色発光蛍光体、紫外半導体発光素子及び該紫外半導体発光素子の紫外光に励起されて緑色を発光する緑色発光蛍光体が搭載してあることを特徴とする。

この構成により、紫外光を赤色光、又は緑色光に変換して３原色を発光するので、マルチカラー及び白色を発光する半導体装置（半導体発光装置）とすることができ、また、色変換されない青色光をそのまま用いることにより輝度の大きな半導体装置とすることができる。それぞれ独立している各第１凹部に蛍光体を配置することから、他の第１凹部に配置してある青色半導体発光素子の発光による影響を受けないので、発光色の制御が容易、正確にできる。紫外光に励起される蛍光体を利用するので、単色の赤色、緑色の半導体発光素子を利用した場合に比較して演色性を向上することができる。

本発明に係る電子機器は、本発明に係る半導体装置を搭載してあることを特徴とする。

この構成により、所望の光学特性（発光機能、受光機能、指向性、発光強度、受光特性）を有する電子機器とすることができる。

本発明に係る半導体装置によれば、複数の半導体素子（半導体発光素子）を個別の凹部に搭載することにより、複数の半導体素子相互間の影響、干渉を防止することができるので、光学特性（発光強度）を向上した半導体装置を実現するという効果を奏する。

本発明に係る半導体装置によれば、第１凹部を覆う光散乱部により第１凹部に搭載された半導体素子の光学特性（発光分布の均一性）を向上すると共に、光学特性を向上した半導体装置を実現するという効果を奏する。

本発明に係る半導体装置によれば、複数の半導体素子について蛍光体による光変換を個別に（相互干渉なしに）行うことができる半導体装置を実現するという効果を奏する。

本発明に係る半導体装置によれば、複数の半導体素子（半導体受光素子）を個別の第１凹部に搭載することにより、複数の半導体素子相互間の影響、干渉を防止することができるので、光学特性を向上した（複数の半導体素子それぞれに固有の受光特性を持たせた）半導体装置を実現するという効果を奏する。

本発明に係る半導体装置によれば、発光素子と受光素子を複数の第１凹部に個別に搭載することにより、相互に影響を受けない発光機能（光源機能（照明機能）、警告灯機能）と受光機能（光センサ機能）を有する半導体装置（半導体光機能装置）を実現するという効果を奏する。

本発明に係る電子機器によれば、複合化した光機能（発光機能、受光機能、発光・受光機能）を有する電子機器を実現できるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。

同図に示す半導体装置は、不透光性の素材で形成された筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部２にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱体５を主要構成としている。筐体１の底部外周には面実装が可能なように外部端子６が形成してある。また、筐体１の上部の一端には外部端子６の極性を示すためにピンマーク７が形成してある。

第１凹部２は、底面、壁面（傾斜面、反射面）、開口部を有する擂り鉢状として筐体１に形成されている。つまり、第１凹部２の壁面は開口部に向けて広くなるように広がり角（底面から開口部に向かって壁面が広くなる角度：底面の垂直方向に対する傾斜角度）を有している。第１凹部２の底面に半導体素子４が搭載してある。第１凹部２の底面には半導体素子４を載置（ダイボンディング）するための配線パターン（不図示）、及び半導体素子４の表面電極（不図示）とワイヤ（不図示）を介して接続（ワイヤボンディング）される配線パターン（不図示）が適宜形成してある。これらの配線パターンは延在され外部端子６に接続してある。

第１凹部２の深さは、半導体素子４のチップ厚さ、半導体素子４の表面電極にワイヤボンディングされたワイヤの高さより大きくし形成してある。つまり、第１凹部２は、半導体素子４及び半導体素子４の表面電極に接続されるワイヤを収納する深さを有する。

１つの第１凹部２に１つの半導体素子４を搭載することから、第１凹部２の壁面を半導体素子４に近接した形状とすることができるので、壁面の反射面（リフレクタ）としての作用を大きくすることができ、第１凹部２の反射特性を向上することができ、半導体装置の光学特性（発光強度）を向上することができる。壁面は広がり角を有する傾斜面としてあることから、反射特性を更に向上することができ、半導体素子４からの放出光を効率よく放出できる。したがって、壁面は鏡面仕上げとしておくか、反射膜を形成しておくことがより好ましい。

第２凹部３は、複数の第１凹部２（第１凹部２の開口部）を内包するように形成してある。つまり、第１凹部２の開口部は第２凹部３の底面に配置される形状としてある。また、第２凹部３は、第１凹部２と同様に開口部に向けて広くなるように広がり角を有する擂り鉢状であり、壁面が反射面として作用することが好ましい。つまり、壁面は鏡面仕上げとしておくか、反射膜を形成しておくことがより好ましい。

第２凹部３には全ての第１凹部２を覆うように光散乱体５が設けてあるので、第１凹部２からの放出光に光散乱作用を施すことになる。つまり、第１凹部２からの放出光の混色性（均一性）を向上することができる。混色性、均一性が向上することから、一様な光学特性（発光分布特性性）が得られ、結果として光学特性（発光強度）を向上することができる。また、第１凹部２の位置による指向性の相違を解消することができ、光学特性の変動（例えば半導体装置を見る位置により発光位置（第１凹部２の位置）の分布が異なることなど）を解消することができる。

光散乱体５は、例えば光散乱材（フィラー）を含有させた封止樹脂で構成することができる。光散乱材（フィラー）としてはシリカ（酸化シリコン）の微粒子が好ましい。予め第１凹部２を透明樹脂で封止して第２凹部３の底面を平面状にしておけば、光散乱体５を容易に形成することができる。

また、光散乱体５は、光散乱シートで構成することができる。光散乱シートは製造が容易であり、第１凹部２の頂部（第２凹部３の底面）へ接着すれば良いことから第２凹部３への装着が容易となり、また、光散乱体５を形成するための樹脂封止の工程が不要になるので、光散乱体５の形成が容易になる。つまり、半導体装置を製造することが容易となる。光散乱シートを用いる場合には、第１凹部２は、光散乱シートの安定性、半導体素子４、ワイヤを保護するために封止樹脂で封止しておくことが好ましい。

第２凹部３と第１凹部２は、筐体１の構成部材として一体に形成するが、第１凹部２と第２凹部３を別々に形成して、重ね合わせて接合することにより一体化しても良いし、当初から一体成型して構成しても良い。また、配線パターン（不図示）を形成した基板（筐体１の底部部分）に第１凹部２と第２凹部３を一体成型した筐体部材を重ね合わせて接合して筐体１としても良い。

半導体素子４は、例えば半導体発光素子であることが好ましい。半導体素子４を半導体発光素子で構成すれば、半導体発光素子からの放出光を均一化できるので第１凹部２の開口部に相当する面積の面光源とすることができる。

つまり、半導体発光素子は、第１凹部２、第２凹部３との相互作用により、所望の光学特性（発光機能）を有する半導体装置（半導体発光装置）を構成することとなる。

なお、半導体発光素子を発光ダイオードで構成すれば、高機能で低消費電力型の半導体装置となる。

第１凹部２を少なくとも３つとすることにより、第１凹部２のそれぞれに発光色の異なる半導体発光素子を搭載して、マルチカラーを発光する半導体装置とすることができる。また、特に３原色に対応する発光が可能な半導体発光素子を搭載すれば、マルチカラーに加えて白色を発光する半導体装置とすることができる。

＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。実施の形態１と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

同図に示す半導体装置は、筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆うように第２凹部３に接合された全体レンズ１１、複数の第１凹部２を覆うように第２凹部３に設けられた光散乱部としての光散乱体１２を主要構成としている。つまり、実施の形態１に係る半導体装置に全体レンズ１１を接合したものである。

全体レンズ１１は、レンズ頭部１１ａとレンズ基部１１ｂとで構成してあり、その間に光散乱体１２を挟持している。全体レンズ１１は、外方向に凸状のレンズ（弾頭型レンズ）としてあり、レンズ基部１１ｂが第２凹部３に接合されることから、半導体装置の光学特性（指向性）を向上することができる。なお、光散乱体１２を用いることから、全体レンズ１１は透明樹脂で構成することが好ましい。

半導体素子４を半導体発光素子とした場合には、光散乱体１４で拡散した放出光を集光して正面方向に放出することになるので発光強度を向上（高輝度化）することができる。

レンズ基部１１ｂと光散乱体１２は第２凹部３の壁面に接合されるように構成してあるので、光散乱体１２を確実に作用させることができる。光散乱体１２としては光散乱シートが好ましいがこれに限るものではなく、全体レンズ１１を形成するときに光散乱材（フィラー）を含有させた樹脂で同時に形成しても良い。また、第２凹部３に光散乱体１２を設けることから、第１凹部２は、透明樹脂で封止しても良いし、また空間のままとしても良い。

＜実施の形態３＞
図３は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。実施の形態１、実施の形態２と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

同図に示す半導体装置は、筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱封止部１５を主要構成としている。なお、第１凹部２が反射面としての作用を有することは言うまでもない。

光散乱封止部１５は、第１凹部２に設けてある。つまり、光散乱封止部１５は、第１凹部２の壁面を埋めて開口部で第２凹部３の底面と同一の平面を構成するように形成してある。なお、必ずしも同一の平面にする必要はなく、適宜の段差を設けても良い。光散乱封止部１５は、実施の形態１で光散乱体５として用いた光散乱材（フィラー）を含有させた封止樹脂（光散乱材含有樹脂）を用いれば、容易に形成することができる。光散乱材（フィラー）としてはシリカ（酸化シリコン）の微粒子が好ましい。

なお、光散乱封止部１５は、光の散乱が生じるものであれば良く、光散乱材含有樹脂以外のもので形成しても良いことは言うまでもない。例えば実施の形態１で用いた光散乱シートを厚くしたものを適宜栓状に封止することも可能である。

第１凹部２を光散乱封止部１５で覆うことにより、第１凹部２の擂り鉢状の内部領域で光の散乱が生じる。半導体素子４を半導体発光素子とした場合には、半導体発光素子からの放出光を均一化できるので第１凹部２の開口部に相当する面積の面光源とすることができる。なお、第２凹部３に光散乱体５を併せて設けても良いことは言うまでもない。

＜実施の形態４＞
図４は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。実施の形態１〜実施の形態３と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

同図に示す半導体装置は、筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱封止部１５、複数の第１凹部２のそれぞれに個別に接合された個別レンズ１６を主要構成としている。つまり、実施の形態３に係る半導体装置に個別レンズ１６を接合したものである。なお、第１凹部２が反射面としての作用を有することは言うまでもない。

個別レンズ１６は、外方向に凸状のレンズ（弾頭型レンズ）としてあり、第１凹部２に接合されることから、半導体装置の光学特性（指向性）を向上することができる。特に第１凹部２の開口部に接合することにより、確実に指向性を向上することができる。なお、光散乱封止部１５を用いることから、個別レンズ１６は透明樹脂で構成することが好ましい。

個別レンズ１６の高さを第２凹部３の深さと一致させれば、個別レンズ１６と第２凹部３の光学特性を整合させ、第２凹部３の反射面としての作用を生かすことができる。また、半導体装置の高さを筐体１の高さと同等に抑えることができるので、レンズ（弾頭型レンズ）を用いて光学特性を向上した場合でも半導体装置を小型にすることができる。

半導体素子４を半導体発光素子とした場合には、光散乱封止部１５で拡散した放出光を集光して正面方向に放出することになるので発光強度を向上（高輝度化）することができる。

＜実施の形態５＞
図５は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。実施の形態１〜実施の形態４と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

同図に示す半導体装置は、筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱封止部１５、複数の第１凹部２のそれぞれに個別に接合された個別レンズ１６、全ての個別レンズ１６を覆うように構成された全体レンズ１７を主要構成としている。つまり、実施の形態４に係る半導体装置に更に全体レンズ１７を設けたものである。

光散乱封止部１５は第１凹部２を埋めるように形成してあることから、個別レンズ１６、全体レンズ１７は透明で良く、個別レンズ１６と全体レンズ１７とを含めた合成レンズの設計、形成は容易にできる。例えば、個別レンズ１６の曲面（曲率）は第１凹部２のそれぞれに対応して設計できるので、使用する距離が凡そ決まっている場合には、その位置での光強度を最適に設計することが可能になる。また、２つの曲面（曲率）を有するレンズ（個別レンズ１６と全体レンズ１７を集合したレンズ）を重畳的に用いることにより指向性を更に高くすることができる。

＜実施の形態６＞
図６は、本発明の実施の形態６に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。実施の形態１〜実施の形態５と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

同図に示す半導体装置は、筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃ（これらを互いに区別する必要が無い場合には第１凹部２と記載する。）、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱封止部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（これらを互いに区別する必要が無い場合には光散乱封止部１５と記載する。）を主要構成としている。

本実施の形態は、実施の形態３、実施の形態４に係る半導体装置での第１凹部２の壁面の広がり角をそれぞれ異なる角度としたものである。第１凹部２の壁面は反射面でもあることから、第１凹部２は壁面の広がり角に応じた指向性を有することになる。つまり、第１凹部２の壁面の広がり角が大きい場合は指向性も幅広特性となり、近距離に適合したものとなる。また、広がり角が小さい場合は指向性も幅狭特性となり、遠距離に適合したものとなる。なお、壁面の広がり角の大小は開口部の面積の大小ともなる。

したがって、適用したい距離に応じて壁面の広がり角（指向性）を設定することができるので、適用したい距離に応じて第１凹部２を使い分けることができる。また、第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃの組み合わせを変えることにより所望の光パワーを得ることが可能となる。

同図では、更に、第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれに個別レンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ（これらを互いに区別する必要が無い場合には個別レンズ１６と記載する。）を接合した状態を示している。個別レンズ１６を用いない場合には、第２凹部３に光散乱部を設けても良いことは言うまでもない。なお、同図（Ｂ）では、第１凹部２ｂ、光散乱封止部１５ｂ、個別レンズ１６ｂを省略している。

個別レンズ１６は、外方向に凸状のレンズ（弾頭型レンズ）としてあり、個別レンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対応させて接合している。第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃの開口部に接合することにより、更に指向性を確実に向上することが可能となる。また、個別レンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの高さを第２凹部３の深さと一致させれば、半導体装置を小型化できる。なお、個別レンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの高さが同一であれば、第１凹部２の開口部が広い方が個別レンズ１６の指向性は小さく、開口部が狭い方が指向性は大きくなる。

半導体素子を発光素子とした場合、放出光を照射したい距離に応じて、広がり角が小さく放出光が遠方にまで到達する第１凹部は遠距離用とし、広がり角が大きく放出光が分散する第１凹部は近距離用とすることができる。

＜実施の形態７＞
図７は、本発明の実施の形態７に係る半導体装置を示す概略図である。同図（Ａ）は概略平面図であり、同図（Ｂ）は主要部を透視した状態の側面を示す概略透視側面図である。実施の形態１〜実施の形態６と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。なお、各構成の作用効果は実施の形態１〜実施の形態６と同様であることは言うまでもない。

同図に示す半導体装置は、筐体１、筐体１に形成された複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、各第１凹部にそれぞれ搭載された半導体素子４、複数の第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱封止部１５、複数の第１凹部２を覆うように第２凹部３に接合された全体レンズ１８を主要構成としている。なお、複数の第１凹部２では、底面がそれぞれ分離して形成してあり、開口部は共通に形成してある。全体レンズ１８は、レンズ頭部１８ａとレンズ基部１８ｂとで構成してあり、その間に光散乱体１２を挟持している。全体レンズ１８は、少なくとも第１凹部２の開口部を覆うように配置してあれば良い。また、実施の形態２のように第２凹部３の壁面に全体レンズ１８を接合して形成すれば確実に指向性を向上することができる。

本実施の形態では、複数の第１凹部２の開口部を共通にすることから、半導体素子の混色をする場合に、混色の度合いを大きくして、自然な混色を得ることができるという効果がある。

また、次に示す変形例が可能である。複数の第１凹部２に各第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱封止部１５を設けることから、全体レンズ１８をレンズ頭部１８ａ、レンズ基部１８ｂ、及びその間に挟持された光散乱体１２による構成としないで、単一の透明樹脂で構成しても良い。また、全体レンズ１８を設けない半導体装置とすることも可能である。また、各第１凹部２を覆う光散乱部としての光散乱体１２を第２凹部３に設けることから、光散乱封止部１５を透明樹脂で構成しても良い。

＜実施の形態８＞
図８は、本発明の実施の形態８に係る半導体装置を模式的に示す概略図である。基本的な構成は実施の形態１〜実施の形態７と同様であり、実施の形態１〜実施の形態７と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。なお、各構成の作用効果は実施の形態１〜実施の形態７と同様であることは言うまでもない。

同図の半導体装置では、少なくとも３つ形成された第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃ、第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃを内包する第２凹部３を概略的に示し、同図（Ａ）では、第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対応して搭載された半導体素子４ａ、４ｂ、４ｃを模式的に示し、同図（Ｂ）では、第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対応して搭載された半導体素子４ｄ、４ｅ、４ｆを模式的に示し、同図（Ｃ）では、第１凹部２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対応して搭載された半導体素子４ｇ、４ｈ、４ｉを模式的に示す。なお、本実施の形態の半導体装置に受光素子を搭載した第１凹部を更に設けても良いことは言うまでもない。

同図（Ａ）に示す半導体素子４ａは赤色半導体発光素子であり、半導体素子４ｂは緑色半導体発光素子であり、半導体素子４ｃは青色半導体発光素子である。つまり、３原色の半導体発光素子で構成した半導体装置である。赤色半導体発光素子としては赤色発光ダイオード、緑色半導体発光素子としては緑色発光ダイオード、青色半導体発光素子としては青色発光ダイオードが好ましい。

この構成により、マルチカラー（赤、緑、青の単色及び２色の組み合わせ）及び白色（３色の組み合わせ）を発光することができる。

同図（Ｂ）に示す半導体素子４ｄ、４ｅ、４ｆは青色半導体発光素子である。第１凹部２ｂには半導体素子４ｅ（青色半導体発光素子）の周囲に搭載され青色半導体発光素子の発光（青色光）に励起されて赤色を発光する赤色発光蛍光体が適宜充填してあり、第１凹部２ｃには半導体素子４ｆ（青色半導体発光素子）の周囲に搭載され青色半導体発光素子の発光（青色光）に励起されて緑色を発光する緑色発光蛍光体が適宜充填してある。つまり、３原色の発光が可能な半導体装置である。

蛍光体（赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体）はそれ自体で散乱材（フィラー）の効果を有するので第１凹部２を樹脂封止する場合のフィラーとしても良く、また、他のフィラーと併用することも可能であることは言うまでもない。また、蛍光体の搭載形態は、半導体素子４の周囲にコーティングしても良いし、封止樹脂の中に適宜分散する形態としても良く、適宜配置することが可能であることは言うまでもない。

この構成により、マルチカラー（赤、緑、青の単色及び２色の組み合わせ）及び白色（３色の組み合わせ）を発光することができる。青色半導体発光素子と蛍光体との組み合わせにより演色性を向上することができる。なお、青色半導体発光素子としては青色発光ダイオードが好ましい。色変換されない青色半導体発光素子からの青色光を直接出力できるので、発光強度を向上することができる。

同図（Ｃ）に示す半導体素子４ｇは青色半導体発光素子であり、半導体素子４ｈ、４ｉは紫外半導体発光素子である。第１凹部２ｂには半導体素子４ｈ（紫外半導体発光素子）の周囲に配置され紫外半導体発光素子の発光（紫外光、紫外線）に励起されて赤色を発光する赤色発光蛍光体が適宜充填してあり、第１凹部２ｃには半導体素子４ｉ（紫外半導体発光素子）の周囲に配置され紫外半導体発光素子の発光（紫外光、紫外線）に励起されて緑色を発光する緑色発光蛍光体が適宜充填してある。つまり、３原色の発光が可能な半導体装置である。なお、蛍光体（赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体）の搭載形態は同図（Ｂ）と同様である。

この構成により、マルチカラー（赤、緑、青の単色及び２色の組み合わせ）及び白色（３色の組み合わせ）を発光することができる。紫外半導体発光素子と蛍光体との組み合わせにより演色性を向上することができる。なお、紫外半導体発光素子としては紫外発光ダイオード（例えばピーク発光波長４０５ｎｍ）が好ましい。色変換されない青色半導体発光素子からの青色光を直接出力できるので、発光強度を向上することができる。

＜実施の形態９＞
実施の形態９に係る半導体装置は、基本的な構成は実施の形態１〜実施の形態７と同様で、実施の形態１〜実施の形態７と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。なお、各構成の作用効果は実施の形態１〜実施の形態７と同様であることは言うまでもない。

本実施の形態（図示省略）では、半導体素子４としての半導体受光素子がそれぞれに搭載してある複数の第１凹部２、複数の第１凹部２を内包する第２凹部３、複数の第１凹部２をそれぞれ樹脂封止する樹脂封止部を主要構成とする。

また、半導体素子４が半導体受光素子であることから、受光量を増やすために、第１凹部２を覆う光散乱部（光散乱体５、光散乱封止部１５）、個別レンズ１６、全体レンズ１１、１７、１８は設けないことが好ましい。しかし、半導体受光素子を保護するために光散乱封止部１５に対応する領域に樹脂封止部を設けて第１凹部２をそれぞれ樹脂封止している。

樹脂封止部の封止樹脂としては、一般的には透明樹脂が好ましい。しかし、人間の視覚特性に近似させる必要がある場合には、赤外光をカットする樹脂を用いても良い。また、複数の半導体受光素子相互間での受光特性を異ならせることとする場合に、封止樹脂の光学特性を相互に異ならせることにより、各第１凹部２の半導体受光素子が固有の受光特性を有する半導体装置とすることができる。

なお、半導体受光素子をホトトランジスタで構成すれば、高機能で低消費電力型の半導体装置となる。

＜実施の形態１０＞
図９は、本発明の実施の形態１０に係る半導体装置を模式的に示す概略図である。基本的な構成は実施の形態１〜実施の形態７と同様であり、実施の形態１〜実施の形態７と同様な構成部分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。なお、各構成の作用効果は実施の形態１〜実施の形態７と同様であることは言うまでもない。

同図（Ａ）の半導体装置では、少なくとも２つ形成された第１凹部２ａ、２ｂ、第１凹部２ａ、２ｂを内包する第２凹部３を概略的に示す。また、第１凹部２ａ、２ｂにそれぞれ対応して搭載された半導体素子４ｊ、４ｋを模式的に示す。

半導体素子４ｊは半導体発光素子であり、半導体素子４ｋは半導体受光素子である。つまり、半導体発光素子を搭載している第１凹部２ａ、半導体受光素子を搭載している第１凹部２ｂをそれぞれ少なくとも１つ備える。

半導体素子４ｊに対しては、光散乱部（光散乱体５、光散乱封止部１５）、個別レンズ１６を設けても良いことは言うまでもない。また、半導体素子４ｋに対しては、受光量を増やすために光散乱部、個別レンズは設けないことが好ましい。

半導体発光素子と半導体受光素子を組み合わせることにより、発光機能（光源機能、警告灯機能）と受光機能（光センサ機能）を併せ持つ半導体装置（半導体光機能装置）とすることができる。半導体発光素子、半導体受光素子はそれぞれ個別の第１凹部２に搭載してあることから、確実にそれぞれの機能を発揮することができる。なお、半導体発光素子としては発光ダイオードが好ましく、半導体受光素子としてはホトトランジスタが好ましい。なお、半導体発光素子と半導体受光素子を制御するための制御回路はＩＣ（集積回路）により小型に形成することができるので、容易に外付けすることができる。

例えば、半導体発光素子を白色半導体発光素子で構成した場合、半導体受光素子により外部からの導入光（輝度）を検出し、検出輝度に応じて所望の輝度の放出光を生じる輝度検出調整可能な白色照明光源とすることができる。白色半導体発光素子は、青色半導体発光素子とその周囲に搭載され青色半導体発光素子の発光（青色光）に励起されて黄色光を生じる黄色発光蛍光体とで構成してある。青色光と黄色光との混在により外部からは白色として認識される。

例えば、半導体受光素子を紫外検出受光素子で構成した場合、紫外光（紫外線）の強度を検出して半導体発光素子により警告を行うことができる。なお、紫外検出受光素子は青色光を検出するものであってもほぼ同様に作用させることが可能である。

また、警告灯として用いる場合には白色以外の発光色が好ましい場合があるから、半導体発光素子を白色光以外の適宜の発光色を生じるもので構成しても良い。

同図（Ｂ）では、同図（Ａ）の構成に、半導体素子４ｍを搭載した第１凹部２ｃを更に追加して設けた状況を概略的、模式的に示す。半導体素子４ｍは半導体発光素子であり、半導体発光素子としての半導体素子４ｊでは不足する発光学特性を補うものとすることができる。

例えば、半導体素子４ｊを半導体発光素子（白色半導体発光素子）、半導体素子４ｋを半導体受光素子、導体素子４ｍを赤色半導体発光素子で構成すれば、光源としての半導体発光素子（半導体素子４ｊ）の赤みが不足するときに、赤色半導体発光素子で赤色を補うことにより、演色性を改善し、より自然に近い色を有する光源とすることができる。

また、半導体素子４ｊを半導体発光素子（白色半導体発光素子）、半導体素子４ｋを半導体受光素子、半導体素子４ｍを赤外半導体発光素子とすれば、光源としての白色半導体発光素子（半導体素子４ｊ）からの照射光では高精度に検出できない異物（塵埃など）を赤外半導体発光素子（半導体素子４ｍ）からの照射光により半導体受光素子（半導体素子４ｋ）で検出することができる。

なお、半導体素子４ｊは単色発光をする複数の半導体発光素子に置き換えることも可能であり、この場合には半導体受光素子での受光状況（光センサの検出結果）に応じたマルチカラーによる発光が可能となる。このとき、単色発光をする半導体発光素子の数に応じて第１凹部２の数を更に増加することも可能である。

＜実施の形態１１＞
実施の形態１〜実施の形態１０に係る半導体装置を電子機器に搭載して所望の光学特性（発光機能、受光機能）を有する電子機器とすることができる。具体的な適用例としては、携帯電話、デジタルカメラ、アミューズメント機器、小型照明機器、ＬＥＤが搭載可能なデジタル家電、車載電子機器などがある。

半導体受光素子を紫外検出受光素子で構成した場合の半導体装置（実施の形態１０参照）を化粧用コンパクトに組み込んだ場合、所定強度以上の紫外線を検出した場合には半導体発光素子の発光（白色又は単色）により警告を発する形態の化粧用コンパクトとすることができる。

半導体発光素子として白色半導体発光素子に赤外半導体発光素子を加えて構成した半導体装置（実施の形態１０参照）をスキャナの光源として組み込んだ場合、赤外半導体発光素子により赤外光を予め照射して塵埃などの異物を読み取っておき、白色光源で原稿を照射して得られる原稿の輝度を赤外半導体発光素子により読み取ってある異物情報に基づいて補正することにより、高精度に原稿を読み取ることができるスキャナとすることができる。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態６に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態７に係る半導体装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態８に係る半導体装置を模式的に示す概略図である。 本発明の実施の形態１０に係る半導体装置を模式的に示す概略図である。

符号の説明

１ 筐体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 第１凹部
３ 第２凹部
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ 半導体素子
５ 光散乱体
６ 外部端子
７ ピンマーク
１１、１７、１８ 全体レンズ
１１ａ、１８ａ レンズ頭部
１１ｂ、１８ｂ レンズ基部
１２ 光散乱体
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 光散乱封止部
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 個別レンズ

Claims (8)

1. 複数の半導体素子のそれぞれを個別に搭載してある複数の第１凹部と、前記複数の第１凹部を内包し前記複数の第１凹部の各開口部が底面に配置された第２凹部とを備える半導体装置であって、
   前記第２凹部は、開口部に向けて広くなるように広がり角を有する擂り鉢状の壁面と、前記複数の第１凹部の全てを覆うように前記第１凹部の頂部である前記第２凹部の前記底面に装着された光散乱シートで構成される光散乱部とを備え、
   前記第２凹部の前記壁面は、前記複数の第１凹部から放出されて前記光散乱部で散乱された光を均一化する反射面として作用する構成とされていること
   を特徴とする半導体装置。
2. 前記複数の第１凹部をそれぞれ埋めて形成された光散乱封止部を備え、前記光散乱封止部は、光散乱材含有樹脂で形成してあることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記複数の第１凹部の底面は互いに分離してあり、開口部は共通にしてあることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記半導体素子は、半導体発光素子であり、前記半導体発光素子を搭載している前記第１凹部を少なくとも３つ備えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の半導体装置。
5. 前記第１凹部それぞれに対応して、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子、青色半導体発光素子が搭載してあることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記第１凹部それぞれに対応して、青色半導体発光素子、青色半導体発光素子及び該青色半導体発光素子の青色光に励起されて赤色を発光する赤色発光蛍光体、青色半導体発光素子及び該青色半導体発光素子の青色光に励起されて緑色を発光する緑色発光蛍光体が搭載してあることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
7. 前記第１凹部それぞれに対応して、青色半導体発光素子、紫外半導体発光素子及び該紫外半導体発光素子の紫外光に励起されて赤色を発光する赤色発光蛍光体、紫外半導体発光素子及び該紫外半導体発光素子の紫外光に励起されて緑色を発光する緑色発光蛍光体が搭載してあることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一つに記載の半導体装置を搭載してあることを特徴とする電子機器。

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