JP5886584B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光装置に関する。
図２７は、従来の半導体発光装置の一例を示している。同図に示された半導体発光装置９は、基材９１にリード９２が設けられている。リード９２には、ＬＥＤチップ９３が実装されている。ＬＥＤチップ９３は、半導体層９４およびサブマウント基板９５を有する。半導体層９４は、たとえばｎ型半導体層、ｐ型半導体層、およびこれらに挟まれた活性層を有する。サブマウント基板９５は、半導体層９４を支持しており、たとえばＳｉからなる。ＬＥＤチップ９３は、ワイヤ９６によってリード９２に導通している。封止樹脂９７は、ＬＥＤチップ９３を覆っており、ＬＥＤチップ９３からの光を透過する。
ＬＥＤチップ９３が発光すると、主に上記活性層から熱が発生する。この熱は、リード９２および基材９１へと伝えられることにより放熱される。しかしながら、上記活性層とリード９２との間には、サブマウント基板９５が介在している。このサブマウント基板９５は、ＬＥＤチップ９３からの放熱を妨げる。したがって、ＬＥＤチップ９３の発光効率が低下するという問題があった。
図２８は、従来の半導体発光装置の他の一例を示している（たとえば、特許文献２参照）。同図に示された半導体発光装置９００は、基板９０１にＬＥＤチップ９０２が搭載されている。ＬＥＤチップ９０２は、枠状のリフレクタ９０５によって囲まれている。リフレクタ９０５によって囲まれた空間には、封止樹脂９０６が充填されている。ＬＥＤチップ９０２は、たとえばＳｉからなるサブマウント基板９０３とサブマウント基板９０３上に積層された半導体層９０４を有する。半導体層９０４は、サブマウント基板９０３を介して基板９０１に導通している。
ＬＥＤチップ９０２から側方に出射した光は、リフレクタ９０５によって上向きに反射される。反射された光をより多く半導体発光装置９００から出射するには、リフレクタ９０５の内壁面を基板９０１に対して直角である角度から大きく傾けることが有効である。しかしながら、上記内壁面を傾けるほど、半導体発光装置９００が大きくなってしまう。半導体発光装置９００は、搭載される電子機器などのスペース制約から、小型化の要請が強い。このため、半導体発光装置９００の小型化と高輝度化とを両立することは困難である。
特開２００６−２４５２３１号公報 特開２００４−１１９７４３号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤチップからの放熱を促進し、発光効率を高めることが可能な半導体発光装置を提供することをその課題とする。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型化と高輝度化とを図ることが可能な半導体発光装置を提供することをその課題とする。
本発明の第１の側面によると、複数のＬＥＤチップと、上記複数のＬＥＤチップが搭載されたケースと、を備え、上記各ＬＥＤチップは、基板、およびこの基板に積層されたｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、上記ｐ型半導体層に導通するアノード電極および上記ｎ型半導体層に導通するカソード電極を有しており、上記アノード電極および上記カソード電極が上記ケースと対面する姿勢で上記ケースに搭載されており、上記ケースは、セラミックからなり、かつ表面および裏面を有する基材と、上記表面に形成された複数ずつのアノードパッドおよびカソードパッドを含む表面層、上記裏面に形成されたアノード実装電極およびカソード実装電極を含む裏面層、上記複数のアノードパッドと上記アノード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通する複数のアノード貫通配線、上記複数のカソードパッドと上記カソード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通する複数のカソード貫通配線、を有する配線と、を有することを特徴とする、半導体発光装置が提供される。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線は、上記表面から上記裏面まで上記基材を貫通する複数の全厚アノード貫通配線を含む。
好ましくは、上記配線は、上記基材の厚さ方向において上記表面および上記裏面の間に位置する中間層を有している。
好ましくは、上記複数のカソード貫通配線は、上記表面から上記中間層まで上記基材を貫通している１以上の表面側カソード貫通配線と、上記中間層から上記裏面まで上記基材を貫通している１以上の裏面側カソード貫通配線と、を含む。
好ましくは、上記中間層は、上記表面側カソード貫通配線と、上記裏面側カソード貫通配線とにつながるカソード中継配線を有する。
好ましくは、上記表面層は、上記基材の厚さ方向視において上記基材の一端から上記基材の他端へと至るアノードメッキ配線およびカソードメッキ配線を有する。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線は、上記アノードメッキ配線と上記アノード実装電極とをつなぐメッキ用アノード貫通配線を含む。
好ましくは、上記複数のカソード貫通配線は、上記カソードメッキ配線と上記カソード実装電極とをつなぐメッキ用カソード貫通配線を含む。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線のうち上記表面に露出するものは、その上記表面側端面が上記複数のアノードパッドによって覆われている。
好ましくは、上記複数のカソード貫通配線のうち上記表面に露出するものは、その上記表面側端面が上記複数のカソードパッドによって覆われている。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線のうち上記裏面に露出するものは、その上記裏面側端面が上記アノード実装電極によって覆われている。
好ましくは、上記複数のカソード貫通配線のうち上記裏面に露出するものは、その上記裏面側端面が上記カソード実装電極によって覆われている。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線および上記複数のカソード貫通配線は、Ａｇからなる。
好ましくは、上記複数ずつのアノードパッドおよびカソードパッドは、Ａｕからなる。
好ましくは、上記アノード実装電極および上記カソード実装電極は、Ａｕからなる。
好ましくは、上記配線は、上記表面に形成されたバイパスカソードパッドおよびバイパスアノードパッドを有しており、上記複数のアノード貫通配線は、上記バイパスカソードパッドと上記アノード実装電極とを導通させるバイパスカソード貫通配線を含んでおり、上記複数のカソード貫通配線は、上記バイパスアノードパッドと上記カソード実装電極とを導通させるバイパスアノード貫通配線を含んでいる。
好ましくは、上記バイパスカソードパッドにはツェナーダイオードが導通接合されており、上記バイパスアノードパッドと上記ツェナーダイオードとを導通させるワイヤを備える。
好ましくは、上記ケースには、その厚さ方向において上記複数のＬＥＤチップを収容する収容凹部が形成されている。
好ましくは、上記収容凹部には、上記複数のＬＥＤチップを覆う封止樹脂が充填されている。
好ましくは、上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料が混入されている。
好ましくは、上記ケースは、その厚さ方向において略矩形状であり、その四隅には、厚さ方向断面形状が四半円状のコーナー凹部が形成されている。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線および上記複数のカソード貫通配線の少なくともいずれかには、第１凹部が形成され、上記表面層には、上記基材の厚さ方向視において、上記第１凹部に重なる第２凹部が形成され、上記第２凹部に充填された充填部を更に備え、上記充填部は、上記基材の厚さ方向視において上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つに重なる。
好ましくは、上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つおよび上記表面層の間に介在する接合部を更に備え、上記充填部は、上記接合部および上記表面層の間に介在し、且つ、上記接合部および上記表面層のいずれにも接している。
好ましくは、上記充填部は、導電性の材料よりなる。
好ましくは、上記充填部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる。
好ましくは、上記接合部は、導電性の材料よりなる。
好ましくは、上記接合部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる。
本発明の第２の側面によると、１以上のＬＥＤチップと、上記ＬＥＤチップが搭載された表面、およびこの表面とは反対側に位置する裏面を有するケースとを備えた半導体発光装置であって、上記ケースは、上記ＬＥＤチップを囲む内壁面を有する基材を含んでおり、上記ＬＥＤチップ側に位置する内縁、上記内壁面に接する外縁、これら内縁および外縁を繋いでおり、かつ上記内縁から上記外縁に向かうほど上記表面から離間するように傾斜した反射面、を有する反射樹脂を備えることを特徴とする、半導体発光装置が提供される。
好ましくは、上記反射樹脂は、上記基材よりも反射率が高い。
好ましくは、上記反射樹脂は、白色である。
好ましくは、上記基材は、セラミックからなる。
好ましくは、上記ケースは、上記ＬＥＤチップに導通し、かつ少なくともその一部が上記基材によって覆われたリードを具備しており、上記基材は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含んでいる。
好ましくは、上記表面から上記外縁までの高さが、上記表面から上記ＬＥＤチップの活性層までの高さよりも高い。
好ましくは、上記内壁面は、上記表面に対して直角である。
好ましくは、上記ＬＥＤチップに過大な逆電圧が印加されることを防止するバイパス機能素子を備えており、上記反射樹脂は、上記バイパス機能素子を覆っている。
好ましくは、上記反射樹脂は、上記バイパス機能素子に接続されたワイヤを覆っている。
好ましくは、上記基材は、上記表面から上記裏面側に凹んでおり、かつ上記ＬＥＤチップから離間しているとともに、上記バイパス機能素子を収容するせき止め凹部を有している。
好ましくは、上記内縁は、上記せき止め凹部の端縁と一致している。
好ましくは、上記せき止め凹部は、上記バイパス機能素子に接続されたワイヤがボンディングされたパッドを収容している。
好ましくは、上記せき止め凹部は、上記ＬＥＤチップを囲む包囲部を有している。
好ましくは、複数の上記ＬＥＤチップを備えており、上記反射樹脂は、上記包囲部から互いに隣り合う上記ＬＥＤチップどうしの間に入り込んだ突出部を有している。
好ましくは、上記隣り合うＬＥＤチップどうしの間に入り込んだ部分よりも、上記ケースの中央寄りに位置する上記ＬＥＤチップを備える。
好ましくは、上記ＬＥＤチップは、上記表面に対面するアノード電極およびカソード電極を有するフリップチップタイプである。
好ましくは、上記反射樹脂の上記内縁は、上記ＬＥＤチップから離間している。
好ましくは、上記ＬＥＤチップは、上記表面とは反対側に位置し、かつそれぞれにワイヤが接続されたアノード電極およびカソード電極を有する２ワイヤタイプである。
好ましくは、上記反射樹脂の上記内縁は、上記ＬＥＤチップから離間している。
好ましくは、上記ケースは、上記ＬＥＤチップに接続されたワイヤがボンディングされたアノードパッドおよびカソードパッドを備えており、上記アノードパッドおよびカソードパッドは、上記ＬＥＤチップよりも外側に配置されている。
好ましくは、上記反射樹脂は、上記アノードパッドおよび上記カソードパッドを覆っている。
好ましくは、上記ＬＥＤチップは、互いに積層されたｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、これらを支持するサブマウント基板を有している。
好ましくは、上記反射樹脂は、上記内壁面に囲まれた上記表面のうち、上記サブマウント基板が接合された部分以外のすべてを覆っている。
好ましくは、上記ＬＥＤチップおよび上記反射樹脂を覆い、上記ＬＥＤチップからの光を透過させる透明樹脂に、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより異なる波長の光を発する蛍光材料が混入された材料からなる封止樹脂を備える。
好ましくは、上記ケースは、表面層、裏面層、複数のアノード貫通配線、および複数のカソード貫通配線を含み、上記表面層は、上記基材の表面に形成された複数ずつのアノードパッドおよびカソードパッドを含み、上記裏面層は、上記基材の裏面に形成されたアノード実装電極およびカソード実装電極を含み、上記複数のアノード貫通配線は、上記複数のアノードパッドと上記アノード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通しており、上記複数のカソード貫通配線は、上記複数のカソードパッドと上記カソード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通している。
好ましくは、上記複数のアノード貫通配線および上記複数のカソード貫通配線の少なくともいずれかには、第１凹部が形成され、上記表面層には、上記基材の厚さ方向視において、上記第１凹部に重なる第２凹部が形成され、上記第２凹部に充填された充填部を更に備え、上記充填部は、上記基材の厚さ方向視において上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つに重なる。
好ましくは、上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つおよび上記表面層の間に介在する接合部を更に備え、上記充填部は、上記接合部および上記表面層の間に介在し、且つ、上記接合部および上記表面層のいずれにも接している。
好ましくは、上記充填部は、導電性の材料よりなる。
好ましくは、上記充填部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる。
好ましくは、上記接合部は、導電性の材料よりなる。
好ましくは、上記接合部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の第１実施形態の半導体発光装置の一例を示す要部平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１の半導体発光装置に用いられるＬＥＤチップの一例を示す要部拡大断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う平面によって図１の半導体発光装置を切断したと仮定した場合の要部平面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う平面によって図１の半導体発光装置を切断したと仮定した場合の要部平面図である。 図１の半導体発光装置を示す底面図である。 本発明の第２実施形態の半導体発光装置の一例を示す要部平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 図８に示す半導体発光装置の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例にかかる半導体発光装置の部分拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体発光装置を示す要部平面図である。 図１１の半導体発光装置を示す底面図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１１の半導体発光装置に用いられるＬＥＤチップを示す断面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体発光装置を示す要部平面図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。 本発明の第５実施形態に基づく半導体発光装置を示す要部平面図である。 図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１７の半導体発光装置に用いられるＬＥＤチップを示す断面図である。 本発明の第６実施形態に基づく半導体発光装置を示す要部平面図である。 図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図である。 図２０の半導体発光装置に用いられるＬＥＤチップを示す断面図である。 本発明の第７実施形態の半導体発光装置の一例を示す要部平面図である。 図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。 図２４に示す半導体発光装置の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明の第７実施形態の変形例にかかる半導体発光装置の部分拡大断面図である。 従来の半導体発光装置の一例を示す要部断面図である。 従来の半導体発光装置の一例を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１〜図６は、本発明の第１実施形態の半導体発光装置の一例およびこれに用いられるＬＥＤチップの一例を示している。本実施形態の半導体発光装置Ａ１は、ケース２、複数のＬＥＤチップ５、ツェナーダイオード６、および封止樹脂７を備えている。なお、図１においては、理解の便宜上封止樹脂７を省略している。
ケース２は、半導体発光装置Ａ１の土台となるものであり、基材３と配線４とを有している。ケース２のサイズは、平面視寸法が５〜１０ｍｍ角程度、厚さが１．０ｍｍ程度とされている。
基材３は、平面視略矩形状の厚板状とされており、たとえばアルミナなどのセラミックからなる。本実施形態においては、このセラミックとして、低温同時焼成セラミックと称される、焼成温度が９００℃程度と比較的低い材質が用いられている。この低温同時焼成セラミックは、低焼成温度により、配線４の材質となる金属と同時に焼成することが可能である。基材３の中央には、収容凹部３３が形成されている。収容凹部３３は、複数のＬＥＤチップ５を収容しており、平面視形状が円形とされている。基材３の四隅には、コーナー凹部３４が形成されている。コーナー凹部３４は、半導体発光装置Ａ１の製造方法において、セラミック材料を適切分割するために設けられた貫通孔の一部であり、断面四半円形状の溝とされている。基材３は、表面３１と裏面３２とを有している。本実施形態においては、収容凹部３３の深さが、たとえば０．６ｍｍ程度とされている。
配線４は、複数のＬＥＤチップ５に対して直流電力を供給するための経路として用いられるものであり、表面層４１、中間層４２、裏面層４３、複数のアノード貫通配線４４、および複数のカソード貫通配線４５を有している。
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う平面で半導体発光装置Ａ１を切断したと仮定した場合の要部平面図である。本発明においては、便宜上、配線４のうち、収容凹部３３に囲まれた円形の表面３１と、基材３の厚さ方向において表面３１と同位に存在する面とに形成された部位を、表面層４１と称している。
表面層４１は、複数のアノードパッド４１ａ、複数のカソードパッド４１ｂ、バイパスカソードパッド４１ｃ、バイパスアノードパッド４１ｄ、アノードメッキ配線４１ｅ、およびカソードメッキ配線４１ｆを含んでいる。本実施形態においては、表面層４１のうちアノードメッキ配線４１ｅおよびカソードメッキ配線４１ｆを除く部分がＡｕからなり、アノードメッキ配線４１ｅおよびカソードメッキ配線４１ｆは、Ａｕを含む適宜選択された金属からなる。
複数のアノードパッド４１ａおよび複数のカソードパッド４１ｂは、ＬＥＤチップ５を実装するためのものである。図４によく表れているように、アノードパッド４１ａとカソードパッド４１ｂとは隣り合う組として配置されている。本実施形態においては、アノードパッド４１ａとカソードパッド４１ｂとの組が、５組形成されている。各アノードパッド４１ａは、３本の平行な枝状部分と、これらの枝状部分に対して直角につながる帯状部分と、この帯状部分につながる円形部分とを有している。カソードパッド４１ｂは、帯状部分とこの帯状部分につながる円形部分とを有している。
バイパスカソードパッド４１ｃとバイパスアノードパッド４１ｄは、ＬＥＤチップ５に過大な逆電圧が印加されることを回避するためのバイパス機能素子を実装するためのものであり、本実施形態においては、バイパス機能素子としてツェナーダイオード６が実装されている。バイパスカソードパッド４１ｃは、円形状とされており、バイパスアノードパッド４１ｄは、矩形状部分とこの矩形状部分につながる円形部分とを有している。
アノードメッキ配線４１ｅおよびカソードメッキ配線４１ｆは、複数のアノードパッド４１ａ、複数のカソードパッド４１ｂ、バイパスカソードパッド４１ｃ、バイパスアノードパッド４１ｄ、および裏面層４３をメッキによって形成するために用いられるものである。アノードメッキ配線４１ｅおよびカソードメッキ配線４１ｆは、図４における基材３の図中上端から下端にわたって、互いにほぼ平行に延びている。
中間層４２は、基材３の厚さ方向において表面３１と裏面３２とのほぼ中央（表面３１から深さ０．２ｍｍ程度）に形成されている。図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う平面に沿って半導体発光装置Ａ１を切断したと仮定した場合の要部平面図である。本図に示すように、中間層４２は、カソード中継配線４２ａを含んでいる。カソード中継配線４２ａは、略五角形の部分と、この五角形部分につながる帯状部分と、この帯状部分に対して直角につながる帯状部分とを有している。
図６に示すように、裏面層４３は、基材３の裏面３２に形成されており、アノード実装電極４３ａとカソード実装電極４３ｂとを有している。アノード実装電極４３ａおよびカソード実装電極４３ｂは、半導体発光装置Ａ１をたとえば回路基板などに面実装するために用いられる。本実施形態においては、アノード実装電極４３ａおよびカソード実装電極４３ｂは、Ａｕからなる。アノード実装電極４３ａは、略矩形状であり、図６において基材３の裏面３２の右側２／３程度の領域を覆っている。カソード実装電極４３ｂは、長矩形状であり、裏面３２の左側１／４程度の領域を覆っている。
複数のアノード貫通配線４４は、複数の全厚アノード貫通配線４４ａ、複数のメッキ用アノード貫通配線４４ｂ、およびバイパスカソード貫通配線４４ｃを含んでいる。複数のアノード貫通配線４４はそれぞれ、Ａｇ、Ｔａ、もしくはハンダからなり、本実施形態においてはＡｇからなる。図２に示すように全厚アノード貫通配線４４ａは、基材３を表面３１から裏面３２までその厚さ方向に貫通している。図４および図６から理解される通り、複数の全厚アノード貫通配線４４ａは、基材３の厚さ方向視において複数のアノードパッド４１ａおよびアノード実装電極４３ａの双方に重なっている。すなわち、各全厚アノード貫通配線４４ａは、その表面３１側の端面が、アノードパッド４１ａの円形部分によって覆われており、裏面３２側の端面が、アノード実装電極４３ａによって覆われている。
複数のメッキ用アノード貫通配線４４ｂは、基材３をその厚さ方向において全厚アノード貫通配線４４ａと同じ領域を貫通している。図４および図６から理解される通り、複数のメッキ用アノード貫通配線４４ｂは、基材３の厚さ方向視においてアノードメッキ配線４１ｅおよびアノード実装電極４３ａの双方に重なっている。すなわち、各メッキ用アノード貫通配線４４ｂは、その表面３１側の端面が、アノードメッキ配線４１ｅによって覆われており、裏面３２側の端面が、アノード実装電極４３ａによって覆われている。
バイパスカソード貫通配線４４ｃは、全厚アノード貫通配線４４ａと同様に基材３を表面３１から裏面３２までその厚さ方向に貫通している。図４および図６から理解される通り、バイパスカソード貫通配線４４ｃは、基材３の厚さ方向視においてバイパスカソードパッド４１ｃおよびアノード実装電極４３ａの双方に重なっている。すなわち、バイパスカソード貫通配線４４ｃは、その表面３１側の端面が、バイパスカソードパッド４１ｃによって覆われており、裏面３２側の端面が、アノード実装電極４３ａによって覆われている。
複数のカソード貫通配線４５は、複数の表面側カソード貫通配線４５ａ、複数の裏面側カソード貫通配線４５ｂ、複数のメッキ用カソード貫通配線４５ｃ、およびバイパスアノード貫通配線４５ｄを含んでおり、本実施形態においてはＡｇからなる。図２に示すように、表面側カソード貫通配線４５ａは、基材３のうちその厚さ方向において表面３１から中間層４２までの部分を貫通している。図４および図５から理解される通り、複数の表面側カソード貫通配線４５ａは、基材３の厚さ方向視において複数のカソードパッド４１ｂおよびカソード中継配線４２ａと重なっている。すなわち、複数の表面側カソード貫通配線４５ａは、その表面３１側の端面が複数のカソードパッド４１ｂによって覆われており、中間層４２側の端面がカソード中継配線４２ａによって覆われている。
複数の裏面側カソード貫通配線４５ｂは、基材３のうちその厚さ方向において中間層４２から裏面３２までの部分を貫通している。図５および図６から理解される通り、複数の裏面側カソード貫通配線４５ｂは、基材３の厚さ方向視においてカソード中継配線４２ａおよびカソード実装電極４３ｂと重なっている。すなわち、複数の裏面側カソード貫通配線４５ｂは、その中間層４２側の端面がカソード中継配線４２ａによって覆われており、裏面３２側の端面がカソード実装電極４３ｂによって覆われている。中間層４２のカソード中継配線４２ａを介して、複数の表面側カソード貫通配線４５ａと複数の裏面側カソード貫通配線４５ｂとは互いに導通している。
複数のメッキ用カソード貫通配線４５ｃは、基材３をその厚さ方向において全厚アノード貫通配線４４ａと同じ領域を貫通している。図４および図６から理解される通り、複数のメッキ用カソード貫通配線４５ｃは、基材３の厚さ方向視においてカソードメッキ配線４１ｆおよびカソード実装電極４３ｂの双方に重なっている。すなわち、各メッキ用カソード貫通配線４５ｃは、その表面３１側の端面が、カソードメッキ配線４１ｆによって覆われており、裏面３２側の端面が、カソード実装電極４３ｂによって覆われている。
バイパスアノード貫通配線４５ｄは、表面側カソード貫通配線４５ａと同様に基材３を表面３１から中間層４２までを貫通している。図４および図５から理解される通り、バイパスアノード貫通配線４５ｄは、基材３の厚さ方向視においてバイパスアノードパッド４１ｄおよびカソード中継配線４２ａの双方に重なっている。すなわち、バイパスアノード貫通配線４５ｄは、その表面３１側の端面が、バイパスアノードパッド４１ｄによって覆われており、中間層４２側の端面が、カソード中継配線４２ａによって覆われている。
半導体発光装置Ａ１の光源となる複数のＬＥＤチップ５のそれぞれは、以下のように構成されている。まず、たとえばサファイアからなる基板５ａ上に、たとえばＧａＮ系半導体からなるｎ型半導体層５ｂが積層されている。さらに、ｎ型半導体層５ｂ上に活性層５ｃが積層されている。活性層５ｃは、たとえばＧａＮ系半導体からなる複数の層が積層された多重量子井戸構造とされている。ｐ型半導体層５ｄは、活性層５ｃ上に積層されており、たとえはＧａＮ系半導体からなる。アノード電極５ｅは、ｐ型半導体層５ｄ上に積層されており、たとえばＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属からなる。カソード電極５ｆは、ｐ型半導体層５ｄおよび活性層５ｃをエッチングにより取り除くことによって露出したｎ型半導体層５ｂ上に積層されており、たとえばＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属からなる。
個々のＬＥＤチップ５は、それぞれが製造されたのちに、上下を反転させたいわゆるフリップチップと称される実装形態で、アノードパッド４１ａおよびカソードパッド４１ｂに実装されている。詳細には、アノード電極５ｅは、接合部５１を介してアノードパッド４１ａに接続されており、カソード電極５ｆは、接合部５１を介してカソードパッド４１ｂに接続されている。このような構成のＬＥＤチップ５からは、たとえば青色光が発せられる。
ツェナーダイオード６は、ＬＥＤチップ５に過大な逆電圧が印加されることを回避するための機能素子であり、本実施形態においては、バイパスカソードパッド４１ｃにダイボンディングされており、バイパスカソードパッド４１ｃに導通している。またツェナーダイオード６とバイパスアノードパッド４１ｄとは、ワイヤ６１によって接続されている。なお、ツェナーダイオード６に代えて、逆電圧印加を回避する機能素子として、バリスタ素子やＥＳＤ（Electro Static Discharge）保護素子を用いてもよい。
封止樹脂７は、ケース２の収容凹部３３を埋めており、複数のＬＥＤチップ５を覆っている。封止樹脂７は、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に蛍光材料が混入された材質からなる。この蛍光材料は、ＬＥＤチップ５からの青色光によって励起されることにより、たとえば黄色光を発する。この黄色光と青色光とが混色されることにより、半導体発光装置Ａ１からは白色光が出射される。
次に、半導体発光装置Ａ１の作用について説明する。
本実施形態によれば、図２および図３に示すように、活性層５ｃとケース２との間には、基板５ａは介在していない。基板５ａと比較して、ｐ型半導体層５ｄはごく薄く、アノード電極５ｅは、熱伝導率が高い金属からなる。このため、ＬＥＤチップ５が点灯したときに発生する熱は、ケース２へと伝わりやすい。したがって、ＬＥＤチップ５からの放熱を促進することが可能であり、ＬＥＤチップ５の発光効率を高めることができる。
アノードパッド４１ａは、全厚アノード貫通配線４４ａを介してアノード実装電極４３ａにつながっている。このため、ＬＥＤチップ５からの熱は、全厚アノード貫通配線４４ａを通じてアノード実装電極４３ａ、さらには半導体発光装置Ａ１が実装されたたとえば回路基板へと伝えられる。これは、ＬＥＤチップ５の放熱を促進し、ＬＥＤチップ５の発光効率を高めるのに適している。
また、カソードパッド４１ｂは、表面側カソード貫通配線４５ａ、カソード中継配線４２ａ、および裏面側カソード貫通配線４５ｂを介してカソード実装電極４３ｂにつながっている。このため、ＬＥＤチップ５からの熱は、表面側カソード貫通配線４５ａ、カソード中継配線４２ａ、および裏面側カソード貫通配線４５ｂを通じてカソード実装電極４３ｂ、さらには半導体発光装置Ａ１が実装されたたとえば回路基板へと伝えられる。これは、ＬＥＤチップ５の放熱を促進し、ＬＥＤチップ５の発光効率を高めるのに適している。
複数のアノード貫通配線４４および複数のカソード貫通配線４５は、Ａｇからなる。これは、ＬＥＤチップ５からの放熱を促進するのに有利である。また、複数のアノード貫通配線４４および複数のカソード貫通配線４５は、表面３１側および裏面３２側の端面が、表面層４１および裏面層４３によって覆われている。表面層４１および裏面層４３のうち、少なくともこれらの端面を覆う部分は、Ａｕによって形成されている。これにより、比較的変質しやすいＡｇからなる複数のアノード貫通配線４４および複数のカソード貫通配線４５を適切に保護することができる。
基材３は、アルミナなどのセラミックからなり、ＬＥＤチップ５の材料であるたとえばＧａＮ系半導体と熱膨張率が比較的近似している。このため、ＬＥＤチップ５をケース２に実装する作業や、ＬＥＤチップ５の発光時などに、ＬＥＤチップ５とケース２との間に熱膨張差が生じにくい。これにより、ＬＥＤチップ５がケース２から不当にはがれてしまうことを防止することができる。
バイパスカソードパッド４１ｃは、バイパスカソード貫通配線４４ｃを介してアノード実装電極４３ａにつながっている。これは、ＬＥＤチップ５に過大な逆電圧が印加されるのを回避するために、一時的な大電流をスムーズに流すのに適している。
図７〜図９を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
同図に示す半導体発光装置Ａ２は、図９の充填部８を備える点において、半導体発光装置Ａ１における構成と主に異なる。具体的には以下のとおりである。
半導体発光装置Ａ１の説明では省略したが、実際には、アノード貫通配線４４やカソード貫通配線４５には、基材３の裏面３２側に凹む凹部が形成される場合が多い。このような凹部は基材３を焼成する際に形成される。図９に、アノード貫通配線４４のうちの全厚アノード貫通配線４４ａに形成された凹部４４ｈを示している。本実施形態においては、図７、図８に示すように、全厚アノード貫通配線４４ａに重なる位置に、複数のＬＥＤチップ５がそれぞれ配置されている。
なお、本実施形態においては、一つのＬＥＤチップ５と重なる位置に全厚アノード貫通配線４４ａが３つ形成されているが、一つのＬＥＤチップ５に重なる全厚アノード貫通配線４４ａの個数は３つに限られず、１つや２つでもよいし、４つ以上でもよい。全厚アノード貫通配線４４ａの数が多いと、ＬＥＤチップ５からの熱をより効率良くアノード実装電極４３ａに伝えることができる。このことは、半導体発光装置Ａ２の放熱性向上の観点から好ましい。また、全厚アノード貫通配線４４ａの数が多いことは、表面層４１（アノードパッド４１ａ）とアノード実装電極４３ａとの間の電気抵抗を減少させるのに適する。
凹部４４ｈを規定する表面は表面層４１に覆われている。表面層４１は全体にわたってほぼ均一な厚さである。そのため、表面層４１にも凹部４１ｈが形成されている。図９に示す凹部４１ｈは、表面層４１のうちアノードパッド４１ａに形成されている。凹部４１ｈは、基材３の裏面３２側に凹んでいる。凹部４１ｈは、基材３の厚さ方向視において凹部４４ｈに重なる。そのため、図９では、凹部４１ｈは凹部４４ｈの真上に位置している。なお特に図示しないが、本実施形態において表面層４１は、Ｎｉよりなる層と、Ａｕよりなる層とが積層された構造を有する。Ｎｉよりなる層は、Ａｕよりなる層および基材３の間に介在している。
充填部８は凹部４１ｈに充填されている。充填部８は、表面層４１および接合部５１に接している。充填部８は、導電性の材料よりなっていてもよいし、絶縁性の材料よりなっていてもよい。本実施形態では、充填部８は導電性の材料よりなる。充填部８を構成する導電性の材料としては、たとえば、ＡｕとＳｎとの合金が挙げられる。充填部８は、ＬＥＤチップ５を接合部５１を介して表面層４１に配置する前に形成される。充填部８の形成は、たとえば、凹部４１ｈにペーストを塗布することにより行う。
本実施形態においても接合部５１は、複数のＬＥＤチップ５のいずれか一つと、表面層４１との間に介在している。接合部５１は、各ＬＥＤチップ５を表面層４１に接合するためのものである。接合部５１は、導電性の材料よりなっていてもよいし、絶縁性の材料よりなっていてもよい。本実施形態では、接合部５１は導電性の材料よりなる。接合部５１を構成する導電性の材料としては、たとえば、ＡｕとＳｎとの合金が挙げられる。本実施形態とは異なり、接合部５１を構成する導電性の材料は、銀ペーストやハンダであってもよい。
半導体発光装置Ａ２によると、ＬＥＤチップ５を基材３に配置する前に、充填部８を凹部４１ｈに形成することで、ＬＥＤチップ５が配置されるべき部位の表面をより平坦にすることができる。そのため、全厚アノード貫通配線４４ａに基材３の厚さ方向視において重なる位置にＬＥＤチップ５を配置したとしても、ＬＥＤチップ５が凹部４１ｈにはまり込まないから、ＬＥＤチップ５を配置する際にＬＥＤチップ５の姿勢が崩れることを防止できる。したがって、半導体発光装置Ａ２の製造上の歩留まりの向上を図ることができる。
なお、図９では、アノード貫通配線４４に凹部４４ｈが形成されており、表面層４１のうちのアノードパッド４１ａに凹部４１ｈが形成されている例を示した。図９に示したのと異なり、図１０に示すように、カソード貫通配線４５に凹部４５ｈが形成されており、この凹部４５ｈと基材３の厚さ方向視において重なる位置に凹部４１ｈが形成されている場合も考えられる。この場合に、凹部４１ｈに充填部８を形成し、カソード貫通配線４５と基材３の厚さ方向視において重なる位置に、ＬＥＤチップを配置してもよい。
図１１〜図１３は、本発明の第３実施形態に基づく半導体発光装置を示している。本実施形態の半導体発光装置１０１は、ケース２００、複数のＬＥＤチップ５００、ツェナーダイオード６００、反射樹脂７１０、および封止樹脂７００を備えている。なお、図１１においては、理解の便宜上封止樹脂７００を省略している。
ケース２００は、半導体発光装置１０１の土台となるものであり、基材３００と配線４００とを有している。ケース２００のサイズは、平面視寸法が５〜１０ｍｍ角程度、厚さが１．０ｍｍ程度とされている。
基材３００は、平面視略矩形状の厚板状とされており、たとえばアルミナなどのセラミックからなる。本実施形態においては、このセラミックとして、低温同時焼成セラミックと称される、焼成温度が９００℃程度と比較的低い材質が用いられている。この低温同時焼成セラミックは、低焼成温度により、配線４００の材質となる金属と同時に焼成することが可能である。
基材３００の中央には、収容凹部３０３が形成されている。収容凹部３０３は、複数のＬＥＤチップ５００を収容しており、平面視形状が矩形状とされている。基材３００の四隅には、コーナー凹部３０４が形成されている。コーナー凹部３０４は、半導体発光装置１０１の製造方法において、セラミック材料を適切分割するために設けられた貫通孔の一部であり、断面四半円形状の溝とされている。基材３００は、表面３０１と裏面３０２とを有している。収容凹部３０３の内壁面３０５は、環状であり、表面３０１に対して直角である。本実施形態においては、収容凹部３０３の深さが、たとえば０．６ｍｍ程度とされている。
基材３００は、せき止め凹部３０６を有している。せき止め凹部３０６は、表面３０１から凹んでおり、内壁面３０５に接している。本実施形態においては、せき止め凹部３０６は矩形状とされている。
配線４００は、複数のＬＥＤチップ５００に対して直流電力を供給するための経路として用いられるものであり、表面層４１０、中間層４２０、裏面層４３０、複数のアノード貫通配線４４０、および複数のカソード貫通配線４５０を有している。
表面層４１０は、複数のアノードパッド４１１、複数のカソードパッド４１２、バイパスカソードパッド４１３、およびバイパスアノードパッド４１４を含んでいる。表面層４１０は、たとえばＡｕからなる。
複数のアノードパッド４１１および複数のカソードパッド４１２は、ＬＥＤチップ５００を実装するためのものである。アノードパッド４１１とカソードパッド４１２とは隣り合う組として配置されている。本実施形態においては、アノードパッド４１１とカソードパッド４１２との組が、５組形成されている。各アノードパッド４１１は、３本の平行な枝状部分と、これらの枝状部分に対して直角につながる帯状部分と、この帯状部分につながる円形部分とを有している。カソードパッド４１２は、帯状部分とこの帯状部分につながる円形部分とを有している。
バイパスカソードパッド４１３とバイパスアノードパッド４１４は、ＬＥＤチップ５００に過大な逆電圧が印加されることを回避するためのバイパス機能素子を実装するためのものであり、本実施形態においては、バイパス機能素子としてツェナーダイオード６００が実装されている。バイパスカソードパッド４１３は、円形状とされており、バイパスアノードパッド４１４は、矩形状部分とこの矩形状部分につながる円形部分とを有している。
中間層４２０は、基材３００の厚さ方向において表面３０１と裏面３０２とのほぼ中央（表面３０１から深さ０．２ｍｍ程度）に形成されている。中間層４２０は、カソード中継配線４２１を含んでいる。
図１２に示すように、裏面層４３０は、基材３００の裏面３０２に形成されており、アノード実装電極４３１とカソード実装電極４３２とを有している。アノード実装電極４３１およびカソード実装電極４３２は、半導体発光装置１０１をたとえば回路基板などに面実装するために用いられる。本実施形態においては、アノード実装電極４３１およびカソード実装電極４３２は、Ａｕからなる。アノード実装電極４３１は、略矩形状であり、基材３００の裏面３０２の図中右側２／３程度の領域を覆っている。カソード実装電極４３２は、長矩形状であり、裏面３０２の図中左側１／４程度の領域を覆っている。
複数のアノード貫通配線４４０は、複数の全厚アノード貫通配線４４１およびバイパスカソード貫通配線４４３を含んでいる。複数のアノード貫通配線４４０はそれぞれ、Ａｇ、Ｔａ、もしくはハンダからなり、本実施形態においてはＡｇからなる。図１３に示すように全厚アノード貫通配線４４１は、基材３００を表面３０１から裏面３０２までその厚さ方向に貫通している。各全厚アノード貫通配線４４１は、その表面３０１側の端面が、アノードパッド４１１の円形部分によって覆われており、裏面３０２側の端面が、アノード実装電極４３１によって覆われている。
バイパスカソード貫通配線４４３は、全厚アノード貫通配線４４１と同様に基材３００を表面３０１から裏面３０２までその厚さ方向に貫通している。バイパスカソード貫通配線４４３は、その表面３０１側の端面が、バイパスカソードパッド４１３によって覆われており、裏面３０２側の端面が、アノード実装電極４３１によって覆われている。
複数のカソード貫通配線４５０は、複数の表面側カソード貫通配線４５１、複数の裏面側カソード貫通配線（図示略）、およびバイパスアノード貫通配線（図示略）を含んでおり、本実施形態においてはＡｇからなる。表面側カソード貫通配線４５１は、基材３００のうちその厚さ方向において表面３０１から中間層４２０までの部分を貫通している。表面側カソード貫通配線４５１は、その表面３０１側の端面が複数のカソードパッド４１２によって覆われており、中間層４２０側の端面がカソード中継配線４２１によって覆われている。上記裏面側カソード貫通配線は、基材３００のうちその厚さ方向において中間層４２０から裏面３０２までの部分を貫通している。上記裏面側カソード貫通配線は、その中間層４２０側の端面がカソード中継配線４２１によって覆われており、裏面３０２側の端面がカソード実装電極４３２によって覆われている。中間層４２０のカソード中継配線４２１を介して、複数の表面側カソード貫通配線４５１と上記複数の裏面側カソード貫通配線とは互いに導通している。上記バイパスアノード貫通配線は、表面側カソード貫通配線４５１と同様に基材３００を表面３０１から中間層４２０までを貫通している。バイパスアノード貫通配線は、その表面３０１側の端面が、バイパスアノードパッド４１４によって覆われており、中間層４２０側の端面が、カソード中継配線４２１によって覆われている。
基材３００の最上面には、２つのテスト電極４６０が形成されている。これらのテスト電極４６０は、複数のアノードパッド４１１および複数のカソードパッド４１２と導通している。半導体発光装置１０１の製造工程においては、テスト用の電源プローブを２つのテスト電極４６０に接触させることにより、ＬＥＤチップ５００の点灯テストを行うことができる。
半導体発光装置１０１の光源となる複数のＬＥＤチップ５００のそれぞれは、以下のように構成されている。まず、図１４に示すようにたとえばサファイアからなる基板５０１上に、たとえばＧａＮ系半導体からなるｎ型半導体層５０２が積層されている。さらに、ｎ型半導体層５０２上に活性層５０３が積層されている。活性層５０３は、たとえばＧａＮ系半導体からなる複数の層が積層された多重量子井戸構造とされている。ｐ型半導体層５０４は、活性層５０３上に積層されており、たとえはＧａＮ系半導体からなる。アノード電極５０５は、ｐ型半導体層５０４上に積層されており、たとえばＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属からなる。カソード電極５０６は、ｐ型半導体層５０４および活性層５０３をエッチングにより取り除くことによって露出したｎ型半導体層５０２上に積層されており、たとえばＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属からなる。
個々のＬＥＤチップ５００は、それぞれが製造されたのちに、上下を反転させたいわゆるフリップチップと称される実装形態で、アノードパッド４１１およびカソードパッド４１２に実装されている。詳細には、アノード電極５０５は、接合部５１０を介してアノードパッド４１１に接続されており、カソード電極５０６は、接合部５１０を介してカソードパッド４１２に接続されている。このような構成のＬＥＤチップ５００からは、たとえば青色光が発せられる。
ツェナーダイオード６００は、ＬＥＤチップ５００に過大な逆電圧が印加されることを回避するためのバイパス機能素子であり、本実施形態においては、バイパスカソードパッド４１３にダイボンディングされており、バイパスカソードパッド４１３に導通している。またツェナーダイオード６００とバイパスアノードパッド４１４とは、ワイヤ６１０によって接続されている。ツェナーダイオード６００、バイパスカソードパッド４１３、およびバイパスアノードパッド４１４は、せき止め凹部３０６内に形成されている。なお、ツェナーダイオード６００に代えて、逆電圧印加を回避するバイパス機能素子として、バリスタ素子やＥＳＤ（Electro Static Discharge）保護素子を用いてもよい。
反射樹脂７１０は、たとえばシリコーン樹脂に酸化チタンが混入された材料からなり、鮮やかな白色を呈する。図１１および図１３に示すように、反射樹脂７１０は、内縁７１２、外縁７１３、および反射面７１１を有している。内縁７１２は、複数のＬＥＤチップ５００から離間した位置において、これらを囲んでいる。外縁７１３は、内壁面３０５と接している。反射面７１１は、内縁７１２と外縁７１３とを繋ぐ面であり、内縁７１２から外縁７１３に向かうほど表面３０１からの高さが高い傾斜面とされている。内縁７１２は、表面３０１に接している。また、表面３０１から外縁７１３までの高さａは、表面３０１からＬＥＤチップ５００の活性層５０３までの高さｂよりも高い。反射樹脂７１０は、ツェナーダイオード６００、バイパスカソードパッド４１３、バイパスアノードパッド４１４、およびワイヤ６１０を覆っている。内縁７１２の一部は、せき止め凹部３０６の端縁の一部と一致している。反射樹脂７１０は、たとえば適度な粘性を有する樹脂材料を表面３０１およびせき止め凹部３０６に付着させることによって形成できる。この樹脂材料の流動および表面張力によって、上述した反射樹脂７１０の形状が実現される。
封止樹脂７００は、ケース２００の収容凹部３０３を埋めており、複数のＬＥＤチップ５００および反射樹脂７１０を覆っている。封止樹脂７００は、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に蛍光材料が混入された材質からなる。この蛍光材料は、ＬＥＤチップ５００からの青色光によって励起されることにより、たとえば黄色光を発する。この黄色光と青色光とが混色されることにより、半導体発光装置１０１からは白色光が出射される。
次に、半導体発光装置１０１の作用について説明する。
本実施形態によれば、図１３に示すように、ＬＥＤチップ５００と内壁面３０５との間には、反射面７１１が存在する。反射面７１１は、ＬＥＤチップ５００側の内縁７１２から内壁面３０５と接する外縁７１３に向かって、表面３０１からの高さが徐々に高くなるように傾斜している。これにより、ＬＥＤチップ５００から側方に出射した光を図中上方へと適切に向かわせることができる。また、反射面７１１は、収容凹部３０３内に設けた反射樹脂７１０によって構成されている。このため、反射樹脂７１０を設けることによっては、ケース２００のサイズを大きくする必要がない。したがって、半導体発光装置１０１の高輝度化と小型化とを図ることができる。
反射樹脂７１０は、基材３００の材料であるセラミックよりも反射率が高い材料からなる。これにより、ＬＥＤチップ５００からの光が反射面７１１によって反射されるときの減衰を抑制することができる。反射樹脂７１０の材料として、白色樹脂を用いることは、反射による減衰を抑制するのに好適である。
活性層５０３は、ＬＥＤチップ５００における発光部位である。図１３および図１５に示すように、表面３０１から外縁７１３までの高さａは、表面３０１から活性層５０３までの高さｂよりも高い。このため、活性層５０３から側方に出射された光の正面には、反射面７１１が位置している。したがって、活性層５０３から側方に出射された光を上方へと効率よく反射することができる。
内壁面３０５が表面３０１に対して直角であることは、ケース２００の小型化に有利である。
一般的に、ツェナーダイオード６００は、白色樹脂からなる反射樹脂７１０と比べてより多くの光を吸収する。このツェナーダイオード６００を反射樹脂７１０によって覆うことにより、ＬＥＤチップ５００からの光がツェナーダイオード６００に吸収されることを防止可能であり、半導体発光装置１０１の高輝度化をさらに促進することができる。せき止め凹部３０６にツェナーダイオード６００を配置することにより、反射樹脂７１０を形成する際に、液状あるいはペースト状の樹脂材料をせき止め凹部３０６に付着させると、この樹脂材料によってツェナーダイオード６００を適切に覆いつつ、内縁７１２がせき止め凹部３０６の端縁を超えることを表面張力によって回避することができる。これは、高輝度化を図る一方、反射樹脂７１０がＬＥＤチップ５００のたとえば活性層５０３に付着してしまうことを防止するのに適している。
図１５〜図２２は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図１５および図１６は、本発明の第４実施形態に基づく半導体発光装置を示している。本実施形態の半導体発光装置１０２は、せき止め凹部３０６の構成が上述した実施形態と異なっている。
本実施形態においては、せき止め凹部３０６は、包囲部３０７および突出部３０８を有している。包囲部３０７は、内壁面３０５に沿った環状であり、複数のＬＥＤチップ５００を囲んでいる。突出部３０８は、包囲部３０７から互いに隣り合うＬＥＤチップ５００どうしの間に突出している。突出部３０８の先端よりもケース２００の中央寄り領域には、１つのＬＥＤチップ５００が配置されている。
本実施形態においては、反射樹脂７１０の内縁７１２すべてが、せき止め凹部３０６の端縁と一致している。すなわち、反射樹脂７１０は、表面３０１から退避した位置に設けられている。
このような実施形態によっても、半導体発光装置１０２の高輝度化と小型化をと図ることができる。また、せき止め凹部３０６に包囲部３０７を設けることにより、反射樹脂７１０の内縁７１２をＬＥＤチップ５００に対してより近い位置に設けるとともに、反射樹脂７１０を形成する際に誤ってＬＥＤチップ５００に樹脂材料が付着してしまうことを防止することができる。突出部３０８を設けることにより、隣り合うＬＥＤチップ５００どうしに挟まれたスペースに、反射樹脂７１０を適切に形成することができる。反射面７１１のうち突出部３０８によって延長された部分は、中央に位置するＬＥＤチップ５００からの光を効率よく反射することができる。
図１７および図１８は、本発明の第５実施形態に基づく半導体発光装置を示している。本実施形態の半導体発光装置１０３は、主にＬＥＤチップ５００の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、図１９に示すように、ＬＥＤチップ５００は、アノード電極５０５およびカソード電極５０６が上面側に形成されている。そして、これらのアノード電極５０５およびカソード電極５０６にワイヤ５５０が接続されている。このようなＬＥＤチップ５００は、いわゆる２ワイヤタイプと称される。
図１７に示すように、収容凹部３０３は、平面視円形状である。表面３０１には、複数のダイボンディングパッド４１７が形成されている。ダイボンディングパッド４１７には、ＬＥＤチップ５００がダイボンディングされている。複数のダイボンディングパッド４１７を挟んで、複数のアノードパッド４１１と複数のカソードパッド４１２が配置されている。各アノードパッド４１１および各カソードパッド４１２には、ワイヤ５５０が接続されている。
反射樹脂７１０は、複数のアノードパッド４１１および複数のカソードパッド４１２を覆っている。また、ワイヤ５５０は、複数のアノードパッド４１１および複数のカソードパッド４１２側の部分が反射樹脂７１０によって覆われている。内縁７１２は、複数のＬＥＤチップ５００および複数のダイボンディングパッド４１７から離間した位置においてこれらを囲んでいる。ツェナーダイオード６００、ワイヤ６１０も、反射樹脂７１０に覆われている。
このような実施形態によっても、半導体発光装置１０３の高輝度化と小型化をと図ることができる。また、アノードパッド４１１およびカソードパッド４１２は、ＬＥＤチップ５００に対して外側に配置されている。このため、２ワイヤタイプであるＬＥＤチップ５００に接続されたワイヤ５５０は、いずれもＬＥＤチップ５００に対して外側に延びる。ワイヤ５５０のうちアノードパッド４１１およびカソードパッド４１２にボンディングされた部分およびその近傍部分は、反射樹脂７１０を形成する際に、表面張力によって樹脂材料を引き寄せる機能を果たす。これにより、樹脂材料をＬＥＤチップ５００に対して外側に滞留させることができる。
図２０および図２１は、本発明の第６実施形態に基づく半導体発光装置を示している。本実施形態の半導体発光装置１０４は、主に、ケース２００の全体構成、ＬＥＤチップ５００の構造が、上述した実施形態と異なっている。
本実施形態においては、図２２に示すように、ＬＥＤチップ５００は、たとえばＳｉからなるサブマウント基板５０７と、基板５０１、たとえばＧａＮからなるｎ型半導体層５０２、活性層５０３およびｐ型半導体層５０４が積層された半導体層とを有する構造とされており、たとえば青色光を発する。上記半導体層には、サブマウント基板５０７側にアノード電極５０５およびカソード電極５０６が形成されている。これらのアノード電極５０５およびカソード電極５０６は、サブマウント基板５０７に形成された配線パターン（図示略）に導電性ペースト５１１によって接合されている。サブマウント基板５０７には２つの電極（図示略）が形成されている。これらの電極には、２つのワイヤ５５０それぞれの一端がボンディングされている。図２０および図２１に示すように、一方のワイヤ５５０の他端は、アノードパッド４１１にボンディングされており、他方のワイヤ５５０の他端は、カソードパッド４１２にボンディングされている。
基材３００は、平面視長矩形状とされており、収容凹部３０３も長矩形状である。本実施形態においては、内壁面３０５が表面３０１と直角である方向に対して傾いている。反射樹脂７１０は、表面３０１のうちＬＥＤチップ５００のサブマウント基板５０７が接合された部分以外の領域を覆っている。反射樹脂７１０の内縁７１２は、サブマウント基板５０７に接している。アノードパッド４１１は、収容凹部３０３のほとんどを占める平面視寸法とされている。複数のＬＥＤチップ５００は、アノードパッド４１１にダイボンディングされている。ツェナーダイオード６００、およびワイヤ６１０は、反射樹脂７１０に覆われている。なお、サブマウント基板５０７に、本発明でいうバイパス機能素子が作りこまれた構成としてもよい。
基材３００の側面には、アノード側面配線４６１およびカソード側面配線４６２が形成されている。アノード側面配線４６１は、アノードパッド４１１とアノード実装電極４３１とに繋がっている。カソード側面配線４６２は、カソードパッド４１２とカソード実装電極４３２とに繋がっている。
このような実施形態によっても、半導体発光装置１０４の高輝度化と小型化をと図ることができる。収容凹部３０３内のほとんどを反射樹脂７１０によって覆うことにより、高輝度化をより促進することができる。サブマウント基板５０７は、表面３０１から確実に盛り上がった部位となっている。これにより、反射樹脂７１０を形成する際に、樹脂材料が活性層５０３へとはみ出ることを抑制することができる。サブマウント基板５０７は発光する部位ではないため、半導体発光装置１０４の高輝度化を阻害することはない。
なお、半導体発光装置１０４の変形例として、配線４００がたとえばＣｕやＦｅおよびこれらの合金からなる板状のリードによって形成された構成としてもよい。具体的には、カソードパッド４１２、カソード側面配線４６２、およびカソード実装電極４３２に相当する部位を有するリードと、アノードパッド４１１、アノード側面配線４６１、アノード実装電極４３１に相当する部位を有するリードとを用いる。また、この変形例においては、基材３００のうち内壁面３０５を構成する部分を熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂によって形成することが好ましい。
図２３〜図２５を用いて、本発明の第７実施形態について説明する。
同図に示す半導体発光装置１０５は、図２５の充填部８００を備える点において、半導体発光装置１０１における構成と主に異なる。具体的には以下のとおりである。
半導体発光装置１０１の説明では省略したが、実際には、アノード貫通配線４４０やカソード貫通配線４５０には、基材３００の裏面３０２側に凹む凹部が形成される場合が多い。このような凹部は基材３００を焼成する際に形成される。図２５に、アノード貫通配線４４０のうちの全厚アノード貫通配線４４１に形成された凹部４４９を示している。本実施形態においては、図２３、図２４に示すように、全厚アノード貫通配線４４１に重なる位置に、複数のＬＥＤチップ５００がそれぞれ配置されている。
なお、本実施形態においては、一つのＬＥＤチップ５００と重なる位置に全厚アノード貫通配線４４１が３つ形成されているが、一つのＬＥＤチップ５００に重なる全厚アノード貫通配線４４１の個数は３つに限られず、１つや２つでもよいし、４つ以上でもよい。全厚アノード貫通配線４４１の数が多いと、ＬＥＤチップ５００からの熱をより効率良くアノード実装電極４３１に伝えることができる。このことは、半導体発光装置１０５の放熱性向上の観点から好ましい。また、全厚アノード貫通配線４４１の数が多いことは、表面層４１０（アノードパッド４１１）とアノード実装電極４３１との間の電気抵抗を減少させるのに適する。
凹部４４９を規定する表面は表面層４１０に覆われている。表面層４１０は全体にわたってほぼ均一な厚さである。そのため、表面層４１０にも凹部４１９が形成されている。図２５に示す凹部４１９は、表面層４１０のうちアノードパッド４１１に形成されている。凹部４１９は、基材３００の裏面３０２側に凹んでいる。凹部４１９は、基材３００の厚さ方向視において凹部４４９に重なる。そのため図２５では、凹部４１９は凹部４４９の真上に位置している。なお特に図示しないが、本実施形態において表面層４１０は、Ｎｉよりなる層と、Ａｕよりなる層とが積層された構造を有する。Ｎｉよりなる層は、Ａｕよりなる層および基材３００の間に介在している。
充填部８００は凹部４１９に充填されている。充填部８００は、表面層４１０および接合部５１０に接している。充填部８００は、導電性の材料よりなっていてもよいし、絶縁性の材料よりなっていてもよい。本実施形態では、充填部８００は導電性の材料よりなる。充填部８００を構成する導電性の材料としては、たとえば、ＡｕとＳｎとの合金が挙げられる。充填部８００は、ＬＥＤチップ５００を接合部５１０を介して表面層４１０に配置する前に形成される。充填部８００の形成は、たとえば、凹部４１９にペーストを塗布することにより行う。
本実施形態においても接合部５１０は、複数のＬＥＤチップ５００のいずれか一つと、表面層４１０との間に介在している。接合部５１０は、各ＬＥＤチップ５００を表面層４１０に接合するためのものである。接合部５１０は、導電性の材料よりなっていてもよいし、絶縁性の材料よりなっていてもよい。本実施形態では、接合部５１０は導電性の材料よりなる。接合部５１０を構成する導電性の材料としては、たとえば、ＡｕとＳｎとの合金が挙げられる。本実施形態とは異なり、接合部部５１０を構成する導電性の材料は、銀ペーストやハンダであってもよい。
半導体発光装置１０５によると、ＬＥＤチップ５００を基材３００に配置する前に、充填部８００を凹部４１９に形成することで、ＬＥＤチップ５００が配置されるべき部位の表面をより平坦にすることができる。そのため、全厚アノード貫通配線４４１に基材３００の厚さ方向視において重なる位置にＬＥＤチップ５００を配置したとしても、ＬＥＤチップ５００が凹部４１９にはまり込まないから、ＬＥＤチップ５００を配置する際にＬＥＤチップ５００の姿勢が崩れることを防止できる。したがって、半導体発光装置１０５の製造上の歩留まりの向上を図ることができる。
なお、図２５では、アノード貫通配線４４０に凹部４４９が形成されており、表面層４１０のうちのアノードパッド４１１に凹部４１９が形成されている例を示した。図２５に示したのと異なり、図２６に示すように、カソード貫通配線４５０に凹部４５９が形成されており、この凹部４５９と基材３００の厚さ方向視において重なる位置に凹部４１９が形成されている場合も考えられる。この場合に、凹部４１９に充填部８００を形成し、カソード貫通配線４５０と基材３００の厚さ方向視において重なる位置に、ＬＥＤチップ５００を配置してもよい。
また、半導体発光装置１０２や１０３にて半導体発光装置１０５の構成を採用してもよい。
本発明に係る半導体発光装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
複数のＬＥＤチップの個数は、５個に限定されず、いずれの個数であってもよい。
Ａ１，Ａ２ 半導体発光装置
２ ケース
３ 基材
３１ 表面
３２ 裏面
３３ 収容凹部
３４ コーナー凹部
４ 配線
４１ 表面層
４１ａ アノードパッド
４１ｂ カソードパッド
４１ｃ バイパスカソードパッド
４１ｄ バイパスアノードパッド
４１ｅ アノードメッキ配線
４１ｆ カソードメッキ配線
４１ｈ 凹部（第２凹部）
４２ 中間層
４２ａ カソード中継配線
４３ 裏面層
４３ａ アノード実装電極
４３ｂ カソード実装電極
４４ アノード貫通配線
４４ａ 全厚アノード貫通配線
４４ｂ メッキ用アノード貫通配線
４４ｃ バイパスカソード貫通配線
４４ｈ 凹部（第１凹部）
４５ カソード貫通配線
４５ａ 表面側カソード貫通配線
４５ｂ 裏面側カソード貫通配線
４５ｃ メッキ用カソード貫通配線
４５ｄ バイパスアノード貫通配線
４５ｈ 凹部（第１凹部）
５ ＬＥＤチップ
５ａ 基板
５ｂ ｎ型半導体層
５ｃ 活性層
５ｄ ｐ型半導体層
５ｅ アノード電極
５ｆ カソード電極
５１ 接合部
６ ツェナーダイオード
６１ ワイヤ
８ 充填部
７ 封止樹脂
９ 半導体発光装置
９１ 基材
９２ リード
９３ ＬＥＤチップ
９４ 半導体層
９５ サブマウント基板
９６ ワイヤ
９７ 封止樹脂

ａ，ｂ 高さ
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ 半導体発光装置
２００ ケース
３００ 基材
３０１ 表面
３０２ 裏面
３０３ 収容凹部
３０４ コーナー凹部
３０５ 内壁面
３０６ せき止め凹部
３０７ 包囲部
３０８ 突出部
４００ 配線
４１０ 表面層
４１１ アノードパッド
４１２ カソードパッド
４１３ バイパスカソードパッド
４１４ バイパスアノードパッド
４１７ ダイボンディングパッド
４１９ 凹部（第２凹部）
４２０ 中間層
４２１ カソード中継配線
４３０ 裏面層
４３１ アノード実装電極
４３２ カソード実装電極
４４０ アノード貫通配線
４４１ 全厚アノード貫通配線
４４３ バイパスカソード貫通配線
４４９ 凹部（第１凹部）
４５０ カソード貫通配線
４５１ 表面側カソード貫通配線
４５９ 凹部（第１凹部）
４６０ テスト電極
４６１ アノード側面配線
４６２ カソード側面配線
５００ ＬＥＤチップ
５０１ 基板
５０２ ｎ型半導体層
５０３ 活性層
５０４ ｐ型半導体層
５０５ アノード電極
５０６ カソード電極
５０７ サブマウント基板
５１０ 接合部
５１１ 導電性ペースト
５５０ ワイヤ
６００ ツェナーダイオード（バイパス機能素子）
６１０ ワイヤ
７００ 封止樹脂
７１０ 反射樹脂
７１１ 反射面
７１２ 内縁
７１３ 外縁
８００ 充填部

Claims (32)

  1. 複数のＬＥＤチップと、
    上記複数のＬＥＤチップが搭載されたケースと、を備え、
    上記各ＬＥＤチップは、基板、およびこの基板に積層されたｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、上記ｐ型半導体層に導通するアノード電極および上記ｎ型半導体層に導通するカソード電極を有しており、上記アノード電極および上記カソード電極が上記ケースと対面する姿勢で上記ケースに搭載されており、
    上記ケースは、
    セラミックからなり、かつ表面および裏面を有する基材と、
    上記表面に形成された複数ずつのアノードパッドおよびカソードパッドを含む表面層、上記裏面に形成されたアノード実装電極およびカソード実装電極を含む裏面層、上記複数のアノードパッドと上記アノード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通する複数のアノード貫通配線、上記複数のカソードパッドと上記カソード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通する複数のカソード貫通配線、を有する配線と、
    を有するとともに、
    上記複数のアノード貫通配線および上記複数のカソード貫通配線の少なくともいずれかには、第１凹部が形成され、
    上記表面層には、上記基材の厚さ方向視において、上記第１凹部に重なる第２凹部が形成され、
    上記第２凹部に充填された充填部を更に備え、
    上記充填部は、上記基材の厚さ方向視において上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つに重なることを特徴とする、半導体発光装置。
  2. 上記複数のアノード貫通配線は、上記表面から上記裏面まで上記基材を貫通する複数の全厚アノード貫通配線を含む、請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 上記配線は、上記基材の厚さ方向において上記表面および上記裏面の間に位置する中間層を有している、請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
  4. 上記複数のカソード貫通配線は、上記表面から上記中間層まで上記基材を貫通している１以上の表面側カソード貫通配線と、上記中間層から上記裏面まで上記基材を貫通している１以上の裏面側カソード貫通配線と、を含む、請求項３に記載の半導体発光装置。
  5. 上記中間層は、上記表面側カソード貫通配線と、上記裏面側カソード貫通配線とにつながるカソード中継配線を有する、請求項４に記載の半導体発光装置。
  6. 上記表面層は、上記基材の厚さ方向視において上記基材の一端から上記基材の他端へと至るアノードメッキ配線およびカソードメッキ配線を有する、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の半導体発光装置。
  7. 上記複数のアノード貫通配線は、上記アノードメッキ配線と上記アノード実装電極とをつなぐメッキ用アノード貫通配線を含む、請求項６に記載の半導体発光装置。
  8. 上記複数のカソード貫通配線は、上記カソードメッキ配線と上記カソード実装電極とをつなぐメッキ用カソード貫通配線を含む、請求項６または請求項７に記載の半導体発光装置。
  9. 上記複数のアノード貫通配線のうち上記表面に露出するものは、その上記表面側端面が上記複数のアノードパッドによって覆われている、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の半導体発光装置。
  10. 上記複数のカソード貫通配線のうち上記表面に露出するものは、その上記表面側端面が上記複数のカソードパッドによって覆われている、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の半導体発光装置。
  11. 上記複数のアノード貫通配線のうち上記裏面に露出するものは、その上記裏面側端面が上記アノード実装電極によって覆われている、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の半導体発光装置。
  12. 上記複数のカソード貫通配線のうち上記裏面に露出するものは、その上記裏面側端面が上記カソード実装電極によって覆われている、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の半導体発光装置。
  13. 上記複数のアノード貫通配線および上記複数のカソード貫通配線は、Ａｇからなる、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の半導体発光装置。
  14. 上記複数ずつのアノードパッドおよびカソードパッドは、Ａｕからなる、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の半導体発光装置。
  15. 上記アノード実装電極および上記カソード実装電極は、Ａｕからなる、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の半導体発光装置。
  16. 上記配線は、上記表面に形成されたバイパスカソードパッドおよびバイパスアノードパッドを有しており、
    上記複数のアノード貫通配線は、上記バイパスカソードパッドと上記アノード実装電極とを導通させるバイパスカソード貫通配線を含んでおり、
    上記複数のカソード貫通配線は、上記バイパスアノードパッドと上記カソード実装電極とを導通させるバイパスアノード貫通配線を含んでいる、請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の半導体発光装置。
  17. 上記バイパスカソードパッドにはツェナーダイオードが導通接合されており、
    上記バイパスアノードパッドと上記ツェナーダイオードとを導通させるワイヤを備える、請求項１６に記載の半導体発光装置。
  18. 上記ケースには、その厚さ方向において上記複数のＬＥＤチップを収容する収容凹部が形成されている、請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の半導体発光装置。
  19. 上記収容凹部には、上記複数のＬＥＤチップを覆う封止樹脂が充填されている、請求項１８に記載の半導体発光装置。
  20. 上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料が混入されている、請求項１９に記載の半導体発光装置。
  21. 上記ケースは、その厚さ方向において略矩形状であり、その四隅には、厚さ方向断面形状が四半円状のコーナー凹部が形成されている、請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載の半導体発光装置。
  22. 上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つおよび上記表面層の間に介在する接合部を更に備え、
    上記充填部は、上記接合部および上記表面層の間に介在し、且つ、上記接合部および上記表面層のいずれにも接している、請求項１ないし２１のいずれかに記載の半導体発光装置。
  23. 上記充填部は、導電性の材料よりなる、請求項２２に記載の半導体発光装置。
  24. 上記充填部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる、請求項２３に記載の半導体発光装置。
  25. 上記接合部は、導電性の材料よりなる、請求項２２ないし請求項２４のいずれかに記載の半導体発光装置。
  26. 上記接合部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる、請求項２５に記載の半導体発光装置。
  27. １以上のＬＥＤチップと、
    上記ＬＥＤチップが搭載された表面、およびこの表面とは反対側に位置する裏面を有するケースとを備えた半導体発光装置であって、
    上記ケースは、上記ＬＥＤチップを囲む内壁面を有する基材を含んでおり、
    上記ＬＥＤチップ側に位置する内縁、上記内壁面に接する外縁、これら内縁および外縁を繋いでおり、かつ上記内縁から上記外縁に向かうほど上記表面から離間するように傾斜した反射面、を有する反射樹脂を備えるとともに、
    上記ケースは、表面層、裏面層、複数のアノード貫通配線、および複数のカソード貫通配線を含み、
    上記表面層は、上記基材の表面に形成された複数ずつのアノードパッドおよびカソードパッドを含み、
    上記裏面層は、上記基材の裏面に形成されたアノード実装電極およびカソード実装電極を含み、
    上記複数のアノード貫通配線は、上記複数のアノードパッドと上記アノード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通しており、
    上記複数のカソード貫通配線は、上記複数のカソードパッドと上記カソード実装電極とを導通させ、かつ上記基材の厚さ方向の少なくとも一部を貫通しており、
    上記複数のアノード貫通配線および上記複数のカソード貫通配線の少なくともいずれかには、第１凹部が形成され、
    上記表面層には、上記基材の厚さ方向視において、上記第１凹部に重なる第２凹部が形成され、
    上記第２凹部に充填された充填部を更に備え、
    上記充填部は、上記基材の厚さ方向視において上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つに重なることを特徴とする、半導体発光装置。
  28. 上記複数のＬＥＤチップのいずれか一つおよび上記表面層の間に介在する接合部を更に備え、
    上記充填部は、上記接合部および上記表面層の間に介在し、且つ、上記接合部および上記表面層のいずれにも接している、請求項２７に記載の半導体発光装置。
  29. 上記充填部は、導電性の材料よりなる、請求項２８に記載の半導体発光装置。
  30. 上記充填部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる、請求項２９に記載の半導体発光装置。
  31. 上記接合部は、導電性の材料よりなる、請求項２８ないし請求項３０のいずれかに記載の半導体発光装置。
  32. 上記接合部は、ＡｕとＳｎとの合金よりなる、請求項３１に記載の半導体発光装置。
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