JP4920497B2 - 光半導体装置 - Google Patents
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Description
発光層11bに通電することにより、半導体発光素子11は発光波長λ0〜460nmの青色光を放出する。
凹部12の底面に接着材17、例えば銀(Ag)ペーストを介して半導体発光素子11が載置されている。半導体発光素子11は、ワイヤ18を介してリード端子(図示せず)に接続されている。
第1蛍光体層14は、半導体発光素子11からの青色光により励起され、発光波長λ0より長い第1の波長λ1〜590nmの黄色の蛍光を発する。
第2蛍光体層15は、半導体発光素子11からの青紫色光により励起され、発光波長λ0より長い第2の波長λ2〜650nmの赤色の蛍光を発する。
第3蛍光体層16は、半導体発光素子11からの青色光により励起され、発光波長λ0より長い第3の波長λ3〜650nmの赤色の蛍光を発する。ここでは、第3蛍光体層16は、第2蛍光体層15と同じ赤色蛍光体層である。
ここでは、比較例1とは半導体発光素子の上面に赤色蛍光体層と黄色蛍光体層を順に積層した場合を意味し、比較例2とは半導体発光素子の上面に赤色蛍光体層を形成し、下面に黄色蛍光体層を形成した場合を意味している。
青色光21と青色光22は互いに反対方向に放出され、光強度が等しいので、黄色蛍光体と赤色蛍光体はバランスよく蛍光を発することができる。
その結果、黄色光と赤色光とのバランスが変化し、相対的に赤色光の割合が増加する。
然し、赤色光は黄色光27による励起が加算されるので、赤色光の強度はΔP3だけ大きくなる。黄色光は赤色蛍光体により吸収、反射ロスを受けるので、強度はΔP4だけ小さくなる。
その結果、黄色光と赤色光とのバランスが変化し、相対的に赤色光の割合が増加する。
これにより、パッケージ13の凹部12の傾斜側面を照射する赤色より短波長側の光が低減し、赤色より短波長側の光によるパッケージ13の変色劣化を防止することが可能である。
図4(a)に示すように、複数の半導体発光素子11が形成されたウェーハ30をダイシングシート31に貼り付ける。
次に、ダイシングブレード32を用いてウェーハ30をダイシングし、ウェーハ30を複数のチップ33に分離する。
粘性が高すぎると側面を完全に覆うことが難しくなり、粘性が低すぎると転写シート34上を広がり、隣接する半導体発光素子11を覆う液状の第1蛍光体樹脂35と合体してしまうためである。
従って、チップ33同士の間隔Lは、液状の第1蛍光体樹脂35の広がり具合および作業のし易さなどを考慮し、例えばチップ33の幅Wの3〜5倍程度が適当である。
これにより、半導体発光素子11の基板面に第2蛍光体層15が形成され、側面に第2蛍光体層15と同じ第3蛍光体層16が形成される。
次に、図5(b)に示すように、電極11cにワイヤ18をボンディングし、半導体発光素子11をリード端子に電気的に接続する。
液状の第2蛍光体樹脂40は、半導体発光素子11上に広がり、半導体発光素子11の上面が液状の第2蛍光体樹脂40で覆われる。
粘性が高すぎると半導体発光素子11の上面を完全に覆うことが難しくなり、粘性が低すぎると側、第3蛍光体層16と重なってしまうからである。
且つ、半導体発光素子11の内側から側面に至る青色光、黄色光が赤色蛍光体により吸収、反射されるので、赤色光より短波長側の光がパッケージ13の凹部12の傾斜側面を照射するのを低減することができる。
従って、複数の蛍光体を効率よく発光させ、且つ発光した光によるパッケージ13の劣化が少ない光半導体装置10が得られる。
または、波長の異なる赤色蛍光体を含有する液状の複数の第1蛍光体樹脂35を用意し、塗り重ねることにより2層以上に積層しても構わない。2層以上に積層する場合は、半導体発光素子11に近い側に長波長側の赤色蛍光体を塗布する。
即ち、図6に示すように、光半導体装置50は、パッケージ13の傾斜した側面に形成された赤色の第4蛍光体層51を具備している。
これにより、反射カップとしての機能が損なわれるので光出力が低下するが、パッケージ13の劣化防止効果が高められる利点がある。
第4蛍光体層51は、例えばスプレー法により液状の第1蛍光体樹脂35をパッケージ13の凹部12の傾斜した側面に塗布し、キュアすることにより形成することができる。
即ち、図7に示すように、光半導体装置55の半導体発光素子56は、側面が基板11aから発光層11b側に向かって末広がり状に傾斜した側面57を具備している。
また、垂直な側面に比べて、末広がり状に傾斜した側面57を液状の第1蛍光体樹脂35で覆う工程が容易になる利点がある。
本実施例が実施例1と異なる点は、第1蛍光体層がパッケージの凹部に充填されていることにある。
第1蛍光体層61は、予め黄色蛍光体と、拡散材とを透明樹脂19に混ぜ合わせたものを、パッケージ13の凹部12に充填し、オーブンでキュアすることにより形成される。
これにより、第1蛍光体層61からの黄色光がパッケージ13の凹部12の傾斜した側面を照射するのを防止できる利である。
本実施例が実施例1と異なる点は、第2蛍光体層がパッケージの凹部の底面に形成された凹部に埋め込まれていることにある。
凹部71に液状の第1蛍光体樹脂35を充填し、キュアすることにより、第2蛍光体層72が凹部71に埋め込まれる。
図10(a)に示すように、半導体発光素子11より一回り大きい方形状の凹部73aを有する第1金型73を用意する。
次に、図10(b)に示すように、第1金型73の凹部73aに、離型剤を塗布した後、所定の量の蛍光体入り樹脂(スラリー)74を注入する。
次に、ネジ78をはずして第2金型77を取り外し、固まった蛍光体入り樹脂74を取り出すことにより、底のない枡状の樹脂74が得られる。
尚、第2蛍光体層15と、第3蛍光体層16とが異なる材料の場合は、最初に第1金型73に入れる樹脂の量及びスペーサ75の厚さを変えることなどで、別々に形成した後、別々に接着すればよい。
吸収率を上げると、蛍光体の膜厚を薄くすることができるので、熱ストレスなどにより、蛍光体にクラックが生じるのを防止することができる利点がある。
これにより、半導体発光素子11と、接着材17との接触面積を減じる必要がないので、十分な固着強度が維持できる利点がある。
即ち、図12に示すように、光半導体装置85は、電極11c上に形成されたバンプ86を有し、リード端子(図示せず)にフリップチップ接続された半導体発光素子87を具備している。
これにより、ワイヤ18が不要になるので、透明樹脂19の応力などに起因するワイヤ18の断線不良がなくなる利点がある。
即ち、図13に示すように、光半導体装置90は、パッケージ13の凹部12の底面に載置され、ワイヤ91を介してリード端子(図示せず)に接続されたツェナーダイオード92を具備している。
ツェナーダイオード92に形成されたパッド93に半導体発光素子87がバンプ86を介して載置され、ツェナーダイオード92と半導体発光素子87は逆方向に並列接続されている。
第2蛍光体層94は、液状の第1蛍光体樹脂35をツェナーダイオード92の上面に塗布し、または上面に形成された凹部(図示せず)に充填し、オーブンでキュアして予め形成しておくことができる。
11、56、87 半導体発光素子
12、71、73a、81 凹部
13 パッケージ
14、61 第1蛍光体層
15、72、82、94 第2蛍光体層
16 第3蛍光体層
17 接着材
18、91 ワイヤ
19 透明樹脂
21、24、25 黄色蛍光体を励起する青色光
22、23、26 赤色蛍光体を励起する青色光
27 赤色蛍光体を励起する黄色光
30 ウェーハ
31 ダイシングシート
32 ダイシングブレード
33 チップ
34 転写シート
35 液状第1蛍光体樹脂
36、41 ディスペンサー
37、42 ノズル
38 ホットプレート
40 液状第2蛍光体樹脂
43 オーブン
51 第4蛍光体層
57 傾斜側面
73 第1金型
74 樹脂
75 スベーサ
76、78 ネジ
77 第2金型
77a 凸部
86 バンプ
92 ツェナーダイオード
93 パッド
Claims (5)
- 半導体発光素子と、
凹部を有し、前記凹部に前記半導体発光素子を収納するパッケージと、
前記半導体発光素子に対して前記凹部の開口側に形成され、前記半導体発光素子からの光により励起され、前記半導体発光素子の発光波長より長い第1の波長の蛍光を発する第1蛍光体層と、
前記半導体発光素子に対して前記凹部の底面側に形成され、前記半導体発光素子からの光により励起され、前記第1の波長より長い第2の波長の蛍光を発する第2蛍光体層と、
前記半導体発光素子の側面に形成され、前記半導体発光素子からの光により励起され、前記第1の波長より長い第3の波長の蛍光を発する第3蛍光体層と、
を具備し,
前記第2蛍光体層が、前記パッケージの前記凹部の底面に形成された凹部、または前記半導体発光素子の前記凹部の底面と対向する面に形成された凹部に埋め込まれていることを特徴とする光半導体装置。 - 前記第1蛍光体層が、前記パッケージの前記凹部に充填され、前記第1の波長の蛍光を発する蛍光体を分散させた樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記第1蛍光体層が、前記半導体発光素子の前記凹部開口側の表面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記第2の波長より短い波長領域において、前記第3蛍光体層の光吸収率が、前記第2蛍光体層の光吸収率と同等または大きいことを特徴とする請求項1及至3のいずれか1項に記載の光半導体装置。
- 前記第1乃至第3蛍光体層の少なくともいずれかが、セラミックスであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光半導体装置。
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