JPWO2008038708A1 - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

半導体発光装置（Ａ１）は、ケース（１）と、このケース内に配置された複数の半導体発光素子（３）を含んでいる。ケース（１）には、上記複数の半導体発光素子（３）を個別に囲うコーン状の複数のリフレクタ（１１）が形成されている。各半導体発光素子（３）に対しては、２つのワイヤ（６）を介して通電がなされる。各ワイヤ（６）は、第１端およびこれとは反対側の第２端を有している。第１端は、半導体発光素子（３）に接続されており、第２端は、上記リフレクタ（１１）によって囲まれた空間の外に配置されている。

Description

本発明は、複数の半導体発光素子を備える半導体発光装置に関する。

図１５は、従来の半導体発光装置の一例を示している（たとえば下記の特許文献１参照）。同図に示された半導体発光装置Ｘは、プリント配線基板９１、複数のＬＥＤチップ９２、複数のワイヤ９３、複数の蛍光樹脂部材９４、および透明樹脂部材９５を備えている。複数のＬＥＤチップ９２は、プリント配線基板９１にマトリクス状に搭載されている。各ＬＥＤチップ９２は、プリント配線基板９１の配線パターン（図示略）に対して、２つのワイヤ９３を介して導通している。プリント配線基板９１には、複数のリフレクタ９１ａが形成されている。各リフレクタ９１ａは、ＬＥＤチップ９２および２つのワイヤ９３を囲っており、その表面は、高い反射率を有する。リフレクタ９１ａで囲われた空間には、蛍光樹脂部材９４が充填されている。透明樹脂部材９５は、プリント配線基板９１および蛍光樹脂部材９４を覆っている。透明樹脂部材９５には、複数のレンズ９５ａが形成されている。各レンズ９５ａは、対応する１つのＬＥＤチップ９２の正面に位置している。半導体発光装置Ｘでは、プリント配線基板９１に設けられた端子（図示略）を介して複数のＬＥＤチップ９２に電力供給する。これにより、各ＬＥＤチップ９２から光が発せられ、この光がレンズ９５ａを透過して外部に出射する。

特開平１１−２３７８５０号公報

図１５に示す構成には、以下のような不具合がある。すなわち、半導体発光装置Ｘにおいて、各ワイヤ９３はその全体が、リフレクタ９１ａに囲まれている。そのため、ＬＥＤチップ９２から発せられた光の一部がワイヤ９３によってさえぎられてしまい、半導体発光素子Ｘの高輝度化が阻害される。さらには、リフレクタ９１ａに囲われた領域において、プリント配線基板９１の配線パターンにワイヤ９３がボンディングされている。このため、ワイヤ９３をボンディングするためのスペースを考慮して、リフレクタ９１ａの形状および大きさを決める必要がある。しかしながら、このように設定された形状および大きさは、リフレクタ９１ａによる光の反射効率の低下につながる場合がある。

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、高輝度化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。

本発明によって提供される半導体発光装置は、平面に沿って配置された複数の半導体発光素子と、上記複数の半導体発光素子を個別に囲うコーン状の複数のリフレクタと、上記複数の半導体発光素子に通電するための複数のワイヤと、を備えている。上記各ワイヤは、第１端が上記半導体発光素子に接続され、上記第１端とは反対側の第２端が上記リフレクタによって囲まれた空間外に位置している。各半導体発光素子に接続されるワイヤの数は、１本でもよいし複数本であってもよい。

上記構成においては、各ワイヤの一端およびこれに連続する部分は、上記リフレクタに囲まれた空間外に位置する。このため、上記リフレクタに囲まれた空間内に上記ワイヤをボンディングする場所を設ける必要がなく、また、上記半導体発光素子から発せられた光が上記ワイヤによってさえぎられることが抑制される。さらには、上記リフレクタを上記半導体発光素子からの光を反射して適切に出射させるのに適した大きさおよび形状とすることが可能である。

好ましくは、本発明の半導体発光装置は、上記複数の半導体発光素子を搭載する第１面およびこれとは反対側の第２面を有する少なくとも１つの放熱部材をさらに備える。そして、上記放熱部材の上記第２面は、当該半導体発光装置の外部に露出している。このような構成によれば、上記半導体発光素子から生じた熱を上記放熱部材を介して上記半導体発光装置外へと放散することが可能である。これは、上記半導体発光素子の高出力化を図るのに有利である。

好ましくは、本発明の半導体発光装置は、当該半導体発光装置の中央を挟んで互いに離間配置された２つの放熱部材をさらに備える。各放熱部材は、上記複数の半導体発光素子を搭載する第１面およびこれとは反対側の第２面を有しており、この第２面は、当該半導体発光装置の外部に露出している。

好ましくは、上記複数のリフレクタの各々は、共有縁部分および非共有縁部分を有しており、各リフレクタは、隣接するリフレクタに対して上記共有縁部分を介して部分的に接している。そして、上記共有縁部分は、上記平面を基準として、上記非共有縁部分よりも高さが低く構成されている。

好ましくは、本発明の半導体発光装置は、上記複数のリフレクタによって囲われた空間に充填された波長変換用樹脂をさらに備えており、この波長変換用樹脂は、各リフレクタの上記共有縁部分を跨ぐように設けられている。

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実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。 図１の半導体発光装置を示す平面図である。 図１の半導体発光装置を示す底面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図１の半導体発光装置の要部を示す断面図である。 図１の半導体発光装置の変形例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。 図９の半導体発光装置を示す平面図である。 図９の半導体発光装置を示す底面図である。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。 図９の半導体発光装置の変形例を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。 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実施形態に係る半導体発光装置を示している。図示された半導体発光装置Ａ１は、ケース１、２つの放熱部材２、複数のＬＥＤチップ３、蛍光樹脂４、透明樹脂５、複数のワイヤ６、および複数のリード７を備えている。半導体発光装置Ａ１は、複数のＬＥＤチップ３を同時に発光させることにより、面発光可能な光源装置として構成されている。なお、図４〜図６においては、ワイヤ６を省略している。また、図６においては、さらに蛍光樹脂４および透明樹脂５を省略している。

ケース１は、扁平な略直方体形状とされており、たとえば白色の樹脂からなる。ケース１は、半導体発光装置Ａ１の土台として用いられている。ケース１には、複数のリフレクタ１１が形成されている。各リフレクタ１１は、コーン状のテーパ面であり、１つのＬＥＤチップ３を囲っている。リフレクタ１１は、比較的反射率が高い面とされており、ＬＥＤチップ３から発せられた光を上方（図４および図５における上方）へと向かわせる。隣り合うリフレクタ１１どうしは、部分的に接している（図２参照）。具体的には、各リフレクタ１１は、２種類の縁部分、すなわち、非共有縁部分１１ａおよび共有縁部分１１ｂを有している。そして各リフレクタ１１およびこれに隣り合うリフレクタ１１は、共有縁部分１１ｂを介して互いに接している。一方、各リフレクタ１１の非共有縁部分１１ａは、他のリフレクタ１１とは接していない。図６に示すように、共有縁部分１１ｂは、非共有縁部分１１ａよりも低い高さとされている。これら縁部分１１ａ、１１ｂの高さは、たとえば放熱部材２の上面を基準として測ってもよいし、あるいは、この放熱部材２の上面に平行な仮想的な平面を基準として測ってもよい。

２つの放熱部材２は、たとえばＣｕ製の棒状部材であり、複数のＬＥＤチップ３を搭載するためのものである。２つの放熱部材は、ともにケース１に埋め込まれており、図３に示すように、半導体発光装置Ａ１の中央を挟んで、ケース１の幅方向に離間配置されている。各放熱部材２は、ＬＥＤチップ３が搭載された上面と、これとは反対側の下面がケース１から露出している（図４参照）。

複数のＬＥＤチップ３は、半導体発光装置Ａ１の光源として機能する。もちろん、ＬＥＤチップ以外の他の半導体発光素子を光源として用いてもよい。各ＬＥＤチップ３は、大きさがたとえば０．３ｍｍ角程度とされている。複数のＬＥＤチップ３は、２つの放熱部材２に搭載されることにより、１つの仮想的平面に沿う２列のマトリクス状に配置されている。なお、この仮想的平面を、リフレクタ１１の縁部分の高さを測る基準面としてもよい。

蛍光樹脂４は、蛍光物質が混入された樹脂からなり、図４および図５に示すように、リフレクタ１１によって囲われた空間に充填されている。蛍光樹脂４は、上記蛍光物質の種類に応じて、ＬＥＤチップ３からの光を適宜波長変換するためのものである。図５に示すように、蛍光樹脂４は、リフレクタ１１の共有縁部分１１ｂを跨いでいる。すなわち、蛍光樹脂４は、各リフレクタ１１に囲われた空間ごとに分割されたものではなく、複数のリフレクタ１１に囲われたすべての空間にわたる一体のものとして形成されている。

透明樹脂５は、たとえば透明なエポキシ樹脂を用いてモールド成形されたものであり、ケース１および蛍光樹脂４を覆っている。透明樹脂５には、複数のレンズ５ａが形成されている。各レンズ５ａは、対応する一のＬＥＤチップ３の正面に配置されており、ＬＥＤチップ３からの光を屈折させることにより指向性を高める機能を有する。

複数のリード７は、たとえばＣｕ製であり、その一部ずつがケース１に埋め込まれている。各リード７のうち、リフレクタ１１に隣接する位置に露出した部分は、パッド７ａとされている。パッド７ａは、ワイヤ６をボンディングするための部分である。本実施形態においては、２列に配置された複数のＬＥＤチップ３の間に配置されたパッド７ａが、共通電極としてのカソードとされており、複数のＬＥＤチップ３の外側に配置されたパッド７ａが、個別電極としてのアノードとされている。各リード７のうちケース１から延出する部分は、端子７ｂとされている。端子７ｂは、半導体発光装置Ａ１をたとえば回路基板に面実装するために用いられるものである。図２によく表れているように、パッド７ａは、リフレクタ１１の裏側部分によって囲まれている。リフレクタ１１がコーン状であるため、リフレクタ１１の裏側部分は、湾曲した形状となっている。これにより、パッド７ａは、比較的大きなサイズとされた断面略菱形状、または断面略五角形状の空間の底部に設けられている。

複数のワイヤ６は、たとえばＡｕからなり、複数のＬＥＤチップ３に通電するためのものである。図１および図２に示すように、各ＬＥＤチップ３には、２つのワイヤ６が接続されている。図２に示すように、これら２つのワイヤ６の一方は、２列に配置された複数のＬＥＤチップ３の間に配置されたパッド７ａに接続されている。２つのワイヤ６の他方は、複数のＬＥＤチップ３の外側に配置されたパッド７ａに接続されている。

次に、半導体発光装置Ａ１の作用について説明する。

上記構成によれば、ワイヤ６をボンディングするためのパッド７ａは、すべてリフレクタ１１の外側に配置されている。このため、リフレクタ１１によって囲われた領域には、ＬＥＤチップ３から延びたワイヤ６をボンディングするための場所が存在しない。これにより、ＬＥＤチップ３から発せられた光がワイヤ６によってさえぎられることを抑制することができる。また、リフレクタ１１のうち放熱部材２と接する部分を、ＬＥＤチップ３に近接する真円形状とするなど、リフレクタ１１の形状および大きさをＬＥＤチップ３からの光をレンズ５ａに向けて反射するのに適したものとすることが可能である。したがって、半導体発光装置Ａ１の高輝度化を図ることができる。

２つの放熱部材２は、いずれもその一部ずつがケース２から露出している。このため、ＬＥＤチップ３が発光することによって生じた熱を半導体発光装置Ａ１外へと適切に放散することが可能である。したがって、ＬＥＤチップ３の高出力化を図ることが可能であり、半導体発光装置Ａ１の高輝度化に有利である。

半導体発光装置Ａ１の製造工程において、ケース１を形成するときには、たとえば２つの放熱部材２を金型に挿入した状態で白色の樹脂材料を上記金型内に注入する。この樹脂材料が硬化するときには、２つの放熱部材２に力が加わる。しかし、２つの放熱部材２は、半導体発光装置Ａ１の中央を挟んで離間配置されているため、この力を分散することが可能である。したがって、半導体発光装置Ａ１の製造工程において、放熱部材２にクラックが生じることなどを防止することができる。

蛍光樹脂４を形成するときには、リフレクタ１１に囲われた空間に蛍光物質が混入された液状の樹脂材料を注ぐ。この際、あるリフレクタ１１に囲われた空間のすべてを満たすほどに注がれた上記樹脂材料は、比較的高さが低い共有縁部分１１ｂを超えて、隣り合うリフレクタ１１に囲われた空間へと流れ込む。これにより、複数のリフレクタ１１に囲われたすべての空間について、上記樹脂材料をその液面が非共有縁部分１１ａに達する程度に均一に注ぐことが可能である。したがって、すべてのＬＥＤチップ３からの光を所望の波長の光へとばらつき無く波長変換することができる。

ワイヤ６をパッド７ａにボンディングするには、たとえばキャピラリを用いる。パッド７ａは、上述した断面略菱形状または断面略五角形状とされた比較的サイズが大きい空間の底部に位置している。したがって、上記キャピラリがケース１のうちパッド７ａを囲う部分と干渉することを回避可能であり、ワイヤ６のボンディング作業を容易に行うことができる。

図７は、上記半導体発光装置Ａ１の変形例を示す平面図である。同図に示された半導体発光装置Ａ１′の構成は、各ＬＥＤチップ３にボンディングされるワイヤが１本であるという点（およびこれに付随して必要となる変更点）を除き、実質的に上記半導体発光装置Ａ１の構成と同じである。図７に示す例の場合、各ＬＥＤチップ３は、たとえば、その底面において電力供給用配線に接続されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップ３から出射した光がワイヤによってさえぎられる割合をさらに低減することができる。

図８〜図１４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、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、上記第１実施形態と同一の符号を付している。なお、図８、図１２、および図１４においては、ワイヤ６を省略している。

図８は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置を示している。図示された半導体発光装置Ａ２においては、透明樹脂５に上述したレンズ５ａが形成されてない点が第１実施形態と異なる。このような構成によっても、上述した第１実施形態と同様に半導体発光装置Ａ２の高輝度化を図ることができる。また、半導体発光装置Ａ２は、半導体発光装置Ａ１と比べて薄型とすることが可能である。

図９〜図１２は、本発明の第３実施形態に係る半導体発光装置を示している。図示された半導体発光装置Ａ３においては、複数のＬＥＤチップ３の個数および配置が上述した第１および第２実施形態と異なっている。図９および図１０に示すように、複数のＬＥＤチップ３は、同心円状に配置されている。そして、１つのパッド７ａが、複数のＬＥＤチップ３に囲まれた位置に設けられている。このパッド７ａは、共通電極としてのカソードとして用いられている。また、図１１に示すように、２つの放熱部材２は、複数のＬＥＤチップ３の配置に合わせて湾曲した形状とされている。このような構成によっても、上述した第１および第２実施形態と同様に、半導体発光装置Ａ３の高輝度化を図ることができる。また、カソードして用いられるパッド７ａを小さくすることが可能であり、半導体発光装置Ａ３の小型化に有利である。

図１３は、上記半導体発光装置Ａ３の変形例を示す平面図である。同図に示された半導体発光装置Ａ３′の構成は、各ＬＥＤチップ３にボンディングされるワイヤが１本であるという点（およびこれに付随して必要となる変更点）を除き、実質的に上記半導体発光装置Ａ３の構成と同じである。図１３に示す例の場合、各ＬＥＤチップ３は、たとえば、その底面において電力供給用配線に接続されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップ３から出射した光がワイヤによってさえぎられる割合をさらに低減することができる。

図１４は、本発明の第４実施形態に係る半導体発光装置を示している。図示された半導体発光装置Ａ４は、上述した第３実施形態と同様に複数のＬＥＤチップ３が同心円状に配置されているが、透明樹脂５にレンズ５ａが形成されていない点が第３実施形態と異なる。このような構成によっても半導体発光装置Ａ４の高輝度化、小型化を図ることが可能であり、さらに薄型とすることができる。

Claims (6)

1. 平面に沿って配置された複数の半導体発光素子と、
   上記複数の半導体発光素子を個別に囲うコーン状の複数のリフレクタと、
   上記複数の半導体発光素子に通電するための複数のワイヤと、を備えており、
   上記各ワイヤは、第１端が上記半導体発光素子に接続され、上記第１端とは反対側の第２端が上記リフレクタによって囲まれた空間外に位置していることを特徴とする、半導体発光装置。
2. 上記複数の半導体発光素子を搭載する第１面およびこれとは反対側の第２面を有する少なくとも１つの放熱部材をさらに備える構成において、上記放熱部材の上記第２面は、当該半導体発光装置の外部に露出している、請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 当該半導体発光装置の中央を挟んで互いに離間配置された２つの放熱部材をさらに備える構成において、各放熱部材は、上記複数の半導体発光素子を搭載する第１面およびこれとは反対側の第２面を有しており、この第２面は、当該半導体発光装置の外部に露出している、請求項１に記載の半導体発光装置。
4. 上記複数のリフレクタの各々は、共有縁部分および非共有縁部分を有しており、各リフレクタは、隣接するリフレクタに対して上記共有縁部分を介して部分的に接しており、上記共有縁部分は、上記平面を基準として、上記非共有縁部分よりも高さが低い、請求項１に記載の半導体発光装置。
5. 上記複数のリフレクタによって囲われた空間に充填された波長変換用樹脂をさらに備えており、この波長変換用樹脂は、各リフレクタの上記共有縁部分を跨ぐように設けられている、請求項１に記載の半導体発光装置。
6. 各半導体発光素子には、ただ１つのワイヤが接続されている、請求項１に記載の半導体発光装置。

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