JPH11289110A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
主光取出し面側以外に漏れ出る光を効率よく反射させて
発光輝度を向上させる。 【解決手段】 静電気保護用のツェナーダイオード7を
リードフレーム6のマウント部6aに搭載し、フリップ
チップ型の発光素子1をツェナーダイオード7の上面に
p側及びn側の電極を導通させて搭載し、発光素子1の
搭載面側と反対側を主光取出し面とし、その上面がツェ
ナーダイオード7の上端よりも上側で且つ発光素子1の
発光層よりも下側に位置する光反射型の樹脂モールド1
0をマウント部6a内に充填し、発光層からの光を樹脂
モールド10により主光取出し面方向に反射させる。
Description
ダイオード等の光デバイスに利用される窒化ガリウム系
化合物を利用したフリップチップ型の半導体発光装置に
係り、特に発光層から素子の搭載面方向に放出される光
を効率よく主光取出し面側に反射させて発光輝度を向上
させるようにした半導体発光装置に関する。
nAlGaN等の窒化ガリウム系化合物の半導体の製造
では、その表面において半導体膜を成長させるための結
晶基板として、一般的には絶縁性のサファイアが利用さ
れる。このサファイアのような絶縁性の結晶基板を用い
る場合では、結晶基板側から電極を出すことができない
ので、半導体層に設けるp,nの電極は結晶基板と対向
する側の一面に形成されることになる。
た発光素子は、絶縁性の基板としてサファイア基板を用
いてその上面にn型層及びp型層を有機金属気相成長法
によって積層形成し、p型層の一部をエッチングしてn
型層を露出させ、これらのn型層とp型層のそれぞれに
n側電極及びp側電極を形成するというものがその基本
的な構成である。そして、p側電極を透明電極とした場
合であれば、これらのp側及びn側の電極にそれぞれボ
ンディングパッド部を形成して、リードフレームや基板
にそれぞれワイヤボンディングされる。
ようにしたフリップチップ型の半導体発光素子では、p
側電極を透明電極としないままでこのp側及びn側の電
極のそれぞれにマイクロバンプを形成し、これらのマイ
クロバンプを基板またはリードフレームのp側及びn側
に接続する。
を利用したLEDランプの概略を示す縦断面図である。
なサファイア基板1aの表面に、たとえばGaNバッフ
ァ層,n型GaN層,InGaN活性層,p型AlGa
N層及びp型GaN層を順に積層し、InGaN活性層
を発光層としたものである。そして、n型GaN層にn
側電極2が、及びp型GaN層にはp側電極3がそれぞ
れ蒸着法によって形成され、更にこれらのn側電極2及
びp側電極3の上にはそれぞれマイクロバンプ4,5を
形成している。
マウント部6aには、発光素子1に外部から静電気が印
加されないようにしてその破壊を防止するために、静電
気保護素子としてツェナーダイオード7を設ける。この
ツェナーダイオード7は、導電性のAgペースト8によ
ってマウント部6aに接着固定され、その上面にはp側
及びn側の電極7a,7bをそれぞれ形成したものであ
る。
を向く姿勢としてツェナーダイオード7の上に搭載さ
れ、n側及びp側のマイクロバンプ4,5をそれぞれツ
ェナーダイオード7の電極7a,7bに接合することに
よって電気的に導通させる。そして、リードフレーム6
の上端部を含めて発光素子1の全体がエポキシ樹脂9に
よって封止され、図示の形状のLEDランプが構成され
る。
体積層膜中のInGaN活性層が発光層となり、この発
光層からの光がサファイア基板1a及びp側電極3の両
方向へ向かう。そして、p側電極3を光透過しない反射
型の積層膜としておくことにより、サファイア基板1a
の上面からの発光輝度を最大としてこの面を主光取出し
面とすることができる。
ウント部6aは、発光素子1の搭載という役目のほか
に、その内周面を銀鏡層等のように光反射率が高い表面
とすれば、発光層から漏れ出る光を反射させるのに有効
に利用できる。すなわち、発光素子1の発光層からの光
はサファイア基板1aの上面の主光取出し面やp側電極
3側へ向かう成分に加えて、発光層とp側電極3までの
間の層の周壁から漏れ出る成分がある。したがって、こ
のような周壁からの光をマウント部6aの内周面で反射
させるようにすれば、発光輝度の向上が図られることに
なる。
ド7を介してマウント部6aに搭載されているため、側
方に向かう光の光路に対してこのツェナーダイオード7
が干渉したりすることで、マウント部6aの内周面から
の高い反射率が得られない。すなわち、ツェナーダイオ
ード7は発光素子1を安定して搭載するためと電気的導
通のために、発光素子1よりもその平面形状は大きくな
る傾向にあり、このためマウント部6aの内周面へ達し
ようとする光を遮りやすく、反射率の向上の障害とな
る。
マウント部6aの底に搭載されるので、このツェナーダ
イオード7の周りとマウント部6aの内周面との間の部
分には影ができやすくなる。このため、発光素子1の主
光取出し面及びマウント部6aの内周面からの光が十分
に確保されても、この影によって全体の発光を鈍らせる
ようになり、発光輝度に大きく影響する。
部6aにツェナーダイオード7を介して発光素子1を搭
載するものでは、ツェナーダイオード7による光路への
干渉及びマウント部6aの底部側の影による発光の鈍化
が避けられないという問題がある。
プチップ型の半導体発光装置において主光取出し面側以
外に漏れ出る光を効率よく反射させて発光輝度を向上さ
せることにある。
子をリードフレームのマウント部に搭載し、フリップチ
ップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面に
p側及びn側の電極を導通させて搭載し、前記半導体発
光素子の搭載面側と反対側を主光取出し面とした半導体
発光装置において、その上面が前記静電気保護素子の上
端よりも上側で且つ前記半導体発光素子の発光層よりも
下側に位置する光反射型の樹脂モールドを前記マウント
部内に充填してなることを特徴とする。
取出し面方向以外に漏れる光を樹脂モールドの上面から
反射させて光取出し面側へ回収することができるととも
に、ツェナーダイオードを設けていても発光素子周りに
凹みができないので暗がりによる発光の鈍化も抑えられ
る。
保護素子をリードフレームのマウント部に搭載し、フリ
ップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の
上面にp側及びn側の電極を導通させて搭載し、前記半
導体発光素子の搭載面側と反対側を主光取出し面とした
半導体発光装置において、その上面が前記静電気保護素
子の上端よりも上側で且つ前記半導体発光素子の発光層
よりも下側に位置する光反射型の樹脂モールドを前記マ
ウント部内に充填してなるものであり、漏れる光を樹脂
モールドの上面から反射させて光取出し面側へ回収でき
るとともに、ツェナーダイオードを設けていても発光素
子周りの暗がりによる発光の鈍化も抑えるという作用を
有する。
は、白色顔料をフィラーとして含む請求項1記載の半導
体発光装置であり、白色系の顔料を樹脂モールドに含ま
せることによって、光の反射率を上げるという作用を有
する。
ラーは、酸化チタンである請求項2記載の半導体発光装
置であり、酸化チタンは白色顔料として使用する場合非
常に安定した物質性を維持できるもので、たとえば白色
からの変色が殆どないため反射率の劣化がなく光の回収
効果を向上させるという作用を有する。
面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形
態による半導体発光装置であってLEDランプの例を示
す概略縦断面図である。また、図2は本発明における窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子の概要であって、同
図の(a)は平面図、同図の(b)は同図(a)のA−
A線矢視による縦断面図である。
いては共通の符号で指示し、その詳細な説明は省略す
る。
子1の基板1aの表面には、下から順にGaNバッファ
層1b,n型GaN層1c,InGaN活性層1d,p
型AlGaN層1e及びp型GaN層1fがそれぞれ積
層され、いわゆるダブルヘテロ構造を構成している。こ
の半導体膜の積層構造は、従来例で述べたものと同様で
あり、通電によってInGaN活性層1dが発光層とな
り、発光層からの光がサファイア基板1aの主光取出し
面(図1においてサファイア基板1aの上面)側及びp
側電極3に向かう。
その底部から発光素子1の下端付近までにかけて樹脂モ
ールド10によって封止する。この樹脂モールド10
は、エポキシ系等の樹脂の中に白色顔料として一般に利
用されている酸化チタンをフィラーとして含有し、この
酸化チタンによって屈折率が小さいすなわち反射率が高
い層を形成したものである。なお、酸化チタンを含有し
ていても、これは非導電性なので、電極どうしの間の短
絡の問題はない。
InGaN活性層1dすなわち発光層よりも低い位置と
し、樹脂モールド10の上方の発光層から光を受けるこ
とができるようにする。このような樹脂モールド10を
設ける場合では、ツェナーダイオード7をAgペースト
8によってマウント部6aに接着固定するとともに発光
素子1のマイクロバンプ4,5を電極7a,7bに接合
した後に、樹脂モールド10をディスペンサーによる注
入法等によって充填し、一次硬化した後にエポキシ樹脂
9によって全体を封止すればよい。
介して発光素子1に通電すると、InGaN活性層1d
を発光層として緑または青の色の発光が得られる。この
発光層からの光は、サファイア基板1aの主光取出し面
から抜ける成分及びp側電極3側に向かってこれから反
射される成分に加えて、発光層から側方に抜ける光の成
分が含まれる。
して含む樹脂モールド10を発光層よりも下に充填して
いるので、発光層から側方に抜ける光をこの樹脂モール
ド10の上面から反射させて主光取出し面からの発光方
向に戻すことができる。
概略図であり、は発光層から主光取出し面側に直接抜
ける発光であり、はp側電極3によって反射されて主
光取出し面から放出される発光である。また、発光層か
らの光はp側電極3との間の肉厚部分の周面からも放出
され、この光は樹脂モールド10の上面に達して反射さ
れる。そして、樹脂モールド10への発光層からの光の
入射角は小さいが、その反射光はすり鉢状に形成されて
いるマウント部6aの内周面に向けて反射されるので、
結果的にで示すように主光取出し面からの発光方向と
ほぼ同じ向きとして反射光を回収することができる。
ていても、これに発光層からの光路が干渉することがな
いまま樹脂モールド10の上面で反射されるので、光の
回収効率が向上し、発光輝度を上げることができる。ま
た、ツェナーダイオード7の周りの全体が樹脂モールド
10で充填され、発光素子1の周りには樹脂モールド1
0の面が現れるだけであり、凹みによる暗さが発生する
こともない。このため、発光を鈍らせるような要因をな
くすことができ、これによっても発光輝度を更に向上さ
せることができる。
ダイオード7の全体を封止することができるので、通電
時のツェナーダイオード7からの発熱の発光素子1への
伝達を抑えることができる。したがって、発光素子1へ
の熱影響を小さくすることができ、その耐久性も向上さ
せることができる。
以外に漏れる光を樹脂モールドの上面から反射させて光
取出し面側へ回収でき、ツェナーダイオードを設けてい
ても発光素子周りの暗がりによる発光の鈍化も抑えるこ
とができるので、発光輝度の向上が図れる。また、ツェ
ナーダイオードの全体を樹脂モールドによって封止すれ
ば、ツェナーダイオードの発熱の発光素子への伝達を抑
えることができ、発光素子の耐久性も向上する。
ールドによる光の反射率を高めることができるので、発
光輝度が更に一層向上する。
の半導体発光素子を備えたLEDランプの概略縦断面図
に示す概略図
EDランプの概略縦断面図
Claims (3)
- 【請求項1】静電気保護素子をリードフレームのマウン
ト部に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前
記静電気保護素子の上面にp側及びn側の電極を導通さ
せて搭載し、前記半導体発光素子の搭載面側と反対側を
主光取出し面とした半導体発光装置において、その上面
が前記静電気保護素子の上端よりも上側で且つ前記半導
体発光素子の発光層よりも下側に位置する光反射型の樹
脂モールドを前記マウント部内に充填してなる半導体発
光装置。 - 【請求項2】樹脂モールドは、白色顔料をフィラーとし
て含む請求項1記載の半導体発光装置。 - 【請求項3】白色顔料のフィラーは、酸化チタンである
請求項2記載の半導体発光装置。
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