WO2022085507A1 - 半導体発光装置及び半導体発光モジュール - Google Patents

半導体発光装置及び半導体発光モジュール Download PDF

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圭真 河野
幸治 市川
大蔵 神原
直史 堀尾
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スタンレー電気株式会社
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    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting module, particularly a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting module having a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED).
  • LED light emitting diode
  • LEDs light emitting diodes
  • variable light distribution type headlamp ADB: Adaptive Driving Beam
  • LED packages for high-output lighting and LED packages for information communication equipment in which LEDs are arranged at high density are known.
  • Patent Document 1 discloses that an optical reflection layer is provided on the side surface of the substrate and the light emitting element.
  • Patent Document 2 discloses a light emitting device that has a reflective member that covers the side surface of the semiconductor laminate and suppresses light leakage from the upper end of the side surface of the semiconductor laminate to the side.
  • Patent Document 3 discloses a semiconductor light emitting device having a light reflecting groove that suppresses crosstalk between light emitting segments.
  • JP-A-2015-225862 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-119063 JP-A-2015-156431
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor light emitting device having excellent airtightness and extremely suppressed light leakage to the outside and incidental light to the outside. do. Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting module in which crosstalk of light with an adjacent light emitting device is extremely suppressed, the contrast is high, and the light shielding property, airtightness, fixing property and reliability are excellent.
  • the semiconductor light emitting device is A light emitting device assembly having a support substrate and a semiconductor light emitting device having a light emitting semiconductor layer provided on the support substrate, and a light guide member bonded to the semiconductor light emitting device by an element adhesive layer. It has a first coating made of an inorganic material which is a light reflector that is adhered to the side surface of the light emitting element assembly by a side wall adhesive layer and covers the side surface.
  • FIG. 1A It is a top view schematically showing the upper surface of the semiconductor light emitting device 10 according to 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows typically the cross section of the semiconductor light emitting device 10 along the line AA of FIG. 1A. It is a top view schematically showing the back surface of the semiconductor light emitting device 10. It is a partially enlarged sectional view showing the adhesive portion W of the light guide member 13 and the inner coating 14 in an enlarged manner. It is sectional drawing which shows typically and in detail an example of the structure of the LED element 11 which is a semiconductor light emitting element. It is a figure explaining the manufacturing method of the semiconductor light emitting apparatus 10 when the inner coating 14 is an alumina plate.
  • FIG. 3 is a top view showing a semiconductor light emitting module 37 in which semiconductor light emitting devices are arranged in a 5 ⁇ 3 arrangement.
  • FIG. 5A It is sectional drawing which shows the cross section along the line AA of FIG. 5A, and schematically shows the application example of the semiconductor light emitting apparatus 10 of this embodiment. It is sectional drawing which shows typically the cross section of the semiconductor light emitting module 38 of the comparative examples 1 and 2. It is a figure which shows the difference of the light emission display pattern between the semiconductor light emitting module 37 which used the semiconductor light emitting device 10 of this embodiment, and the semiconductor light emitting module 38 which used the semiconductor light emitting device 90 of Comparative Examples 1 and 2. It is sectional drawing which shows typically the cross section of the semiconductor light emitting device 50 by the 2nd Embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows typically the cross section of the semiconductor light emitting device 60 by the 3rd Embodiment of this invention. It is a top view schematically showing the case where the semiconductor light emitting device 60 is seen from the top surface. It is sectional drawing which shows typically the cross section of the semiconductor light emitting device 70 by 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing the upper surface of the semiconductor light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the semiconductor light emitting device 10 along the line AA of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a plan view schematically showing the back surface of the semiconductor light emitting device 10.
  • the semiconductor light emitting device 10 has a semiconductor light emitting element 11 and a light guide member 13 bonded to the semiconductor light emitting element 11 by an element adhesive layer 12 made of an adhesive. Further, the semiconductor light emitting device 10 has an inner coating 14 and an outer coating 15 that cover the side surfaces of the semiconductor light emitting element 11 and the light guide member 13.
  • the semiconductor light emitting device 11 has a light emitting semiconductor layer 20 provided on the support substrate 31.
  • a light emitting diode LED
  • it may be a surface light emitting element such as a surface light emitting LD (laser diode).
  • the support substrate 31 and the light guide member 13 of the semiconductor light emitting element (hereinafter referred to as LED element) 11 which is a light emitting diode (LED) have a rectangular shape.
  • the side surfaces of the LED element 11, the element adhesive layer 12 (hereinafter, also simply referred to as the adhesive layer 12) and the light guide member 13 are formed in close contact with the inner coating 14 (first coating) and the outer side of the inner coating 14. It is commonly covered by the outer coating 15 (second coating).
  • the inner coating 14 (first coating) is adhered to the LED element 11, the element adhesive layer 12, and the light guide member 13 by the side wall adhesive layer 16 (hereinafter, also simply referred to as the adhesive layer 16). It is preferable that the LED element 11, the element adhesive layer 12, and the light guide member 13 are sealed by the side wall adhesive layer 16.
  • the light guide member 13 has a size and arrangement including the LED semiconductor layer 20 when viewed from the vertical direction of the LED semiconductor layer 20 (hereinafter, also referred to as a top view).
  • FIG. 1D is a partially enlarged cross-sectional view showing a portion shown as W in FIG. 1B, that is, an enlarged portion W of the light guide member 13 and the inner coating 14 formed by the side wall adhesive layer 16.
  • the light guide member 13 and / or the LED element 11 is cut by dicing or the like, and the side surface has fine irregularities.
  • the side wall adhesive layer 16 is formed so as to fill the space between the unevenness of the side surface 13F of the light guide member 13 and the inner coating 14.
  • the inner coating 14 is adhered along the top of the side surface 13F of the light guide member 13. Therefore, light leakage from the upper end portion on the light emitting surface 13E side by guiding light through the side wall adhesive layer 16 is greatly suppressed. Further, the side wall adhesive layer 16 fills the unevenness between the inner coating 14 and the light guide member 13, and the inner coating 14 is firmly fixed to the light guide member 13. The same applies to the adhesive surface between the support substrate 31 and the inner coating 14, so that light leakage is greatly suppressed and the inner coating 14 is firmly fixed.
  • an alumina plate and aluminum / titanium tungsten (Al / TiW) are used as the inner coating (first coating) 14 and the outer coating (second coating) 15, respectively.
  • a dielectric multilayer film and aluminum (Al) are used as the inner coating (first coating) 14 and the outer coating (second coating) 15, respectively.
  • the side wall adhesive layer 16 can use a translucent resin or a white resin. Further, when the inner coating 14 is a dielectric multilayer film, a translucent resin can be used.
  • the inner coating (first coating) 14 has light reflectivity, insulation and airtightness
  • the outer coating 15 (second coating) has light-reflecting or light-absorbing light-shielding properties. That is, the laminated structure of the inner coating 14 and the outer coating 15 has a high reflectance with respect to the light from the inside of the coating, and also has a high light-shielding property with respect to the light from the outside of the coating.
  • a light-reflecting white alumina-ceramic binder is used for the inner coating 14.
  • the ceramic binder is a dense white coating in which the particles constituting the coating are bonded to each other, has a thickness of about several tens of ⁇ m, and has sufficient light reflectivity.
  • Such an inner coating 14 efficiently reflects light from the light guide member 13 toward the inner coating 14.
  • the inner coating 14 and the outer coating 15 cover the entire side surface of the light emitting element assembly 11A in which the LED element 11, the element adhesive layer 12 (hereinafter, also simply referred to as the adhesive layer 12), and the light guide member 13 are integrated. Is preferable. Further, it is preferable that the adhesive layer 12 is filled between the semiconductor light emitting element 11 and the light guide member 13.
  • a light-reflecting ceramic binder such as white alumina, zirconia, magnesia, or titanium oxide, or a light-reflecting composite ceramic binder such as white alumina / zirconia can be used.
  • a silicate-based binder made of an inorganic adhesive can also be used.
  • the silicate-based binder is formed by forming a siloxane bond (Si—O—Si) by heating at around 100 ° C. after applying the inorganic adhesive. This silicate-based binder has heat resistance of around 1000 ° C. and excellent weather resistance.
  • White alumina is an alumina-based fine ceramic used for semiconductor and liquid crystal manufacturing equipment, and has a white or ivory color tone.
  • the light-reflecting composite ceramic binder such as white alumina / zirconia has a higher reflectance than the single ceramic binder because the reflection characteristics at the interface between the alumina particles having different refractive indexes and the zirconia particles are improved.
  • the component ratio it can be adjusted to the coefficient of linear thermal expansion of the light emitting element assembly 11A, and the occurrence of cracks and the like in the inner coating 14 can be suppressed.
  • a light-reflecting or light-shielding metal film can be used for the outer coating film 15.
  • a metal film formed on the inner coating film 14 by vapor deposition, sputtering, or the like can be used.
  • a dielectric multilayer film can be formed on the outer coating film 15 such as a metal film and a ceramic plate by vapor deposition, sputtering, or the like to form the inner coating film 14.
  • a light-absorbing ceramic binder such as black alumina, zirconia, silicon nitride, or titanium carbide
  • a corrosion-resistant metal film such as cermet, or a metal film having a passivation film which is a reflective metal such as an aluminum alloy or stainless steel (SUS) and has an oxide film of a contained metal on the surface
  • a silicate-based binder having a black alumina, zirconia, silicon nitride, titanium carbide or the like light-absorbing ceramic particles similar to the ceramic binder, or a mixture of light-absorbing ceramic particles as an aggregate is used. You can also do it.
  • black alumina for example, there is black alumina (AR (B)) (manufactured by Aszac Co., Ltd.) having a black color tone, and surface reflection is maintained while maintaining the strength and durability that are the characteristics of fine ceramics. Can be suppressed. (Reflectance is 5.1 to 15.3% at wavelengths of 240 to 2600 nm).
  • black ceramics other than alumina there are Nippon Tungsten NPZ-96 (black zirconia), NPA-2 (black alumina + titanium carbide), NPN-3 (black silicon nitride), etc.
  • the outer coating 15 can be omitted in applications that do not require light shielding and corrosion resistance by the outer coating 15.
  • the light guide member 13 also functions as a sealing material on the upper surface side of the semiconductor light emitting device 10.
  • the light emitted from the LED element 11 is incident on the light guide member 13 from the bottom surface 13B of the light guide member 13, and the light emitting LE of the semiconductor light emitting device 10 is emitted from the surface of the light guide member 13 (light emitting surface 13E).
  • the light guide member 13 includes a translucent glass plate, a sapphire plate, a resin plate, a ceramic phosphor plate made of alumina + YAG: Ce or the like containing a wavelength conversion member, or a glass phosphor made of glass + ⁇ or ⁇ sialon or the like.
  • a resin that transmits light emitted by the LED element 11, low melting point glass, a nanometal oxide sintered body, or the like can be used. Further, a composite in which a porous nanometal oxide sintered body is impregnated with a resin or low melting point glass can also be used. Further, a diffusing agent and a light conversion member can be added to the adhesive layer 12.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically and in detail showing an example of the configuration of the LED element 11 which is a semiconductor light emitting element.
  • the LED element 11 has a structure in which an LED semiconductor layer 20 which is a so-called thin-film LED is attached to a support substrate 31 as a light emitting semiconductor layer 20.
  • the LED semiconductor layer (light emitting semiconductor layer) 20 has a configuration in which a semiconductor layer (thin film LED) having an LED structure epitaxially grown on a growth substrate is removed from the growth substrate and attached to a support substrate 31. are doing.
  • the p-type semiconductor layer which is the outermost surface layer for growth, is attached to the support substrate 31 with the lower surface as the lower surface, and the n-type semiconductor layer is used as the surface layer.
  • the support substrate 31 is an n-type substrate made of Si (silicon) doped with P (phosphorus) or As (arsenic).
  • the LED semiconductor layer 20 has an n-type semiconductor layer 21, a light emitting layer 22, and a p-type semiconductor layer 23.
  • the n-type semiconductor layer 21 and the p-type semiconductor layer 23 are each composed of at least one semiconductor layer, and may have various semiconductor layers such as a barrier layer, a current diffusion layer, and a contact layer.
  • the LED semiconductor layer 20 is, for example, a blue light emitting LED semiconductor layer composed of a GaN-based semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • the light emitting layer 22 has, for example, a single quantum well (SQW) or multiple quantum well (MQW) structure.
  • the LED semiconductor layer 20 has a p-electrode 25A and an n-electrode 25B.
  • the p-electrode 25A is bonded to the p-side substrate electrode 32A by the conductive p-side bonding layer 26, and the n-electrode 25B is bonded to the n-side substrate electrode 32B by the conductive n-side bonding layer 27.
  • the p-electrode 25A is an ITO / Ni / Pt / in which an ITO (indium tin oxide), Ni (nickel), Pt (platinum) and Ag (silver) reflective film are formed on the p-type semiconductor layer 23 in this order. It consists of an Ag layer.
  • the n-electrode 25B is from a (Ti or Ni) / Pt / Au layer in which Ti (titanium) or Ni (nickel), Pt (platinum) and Au (gold) are formed on the n-type semiconductor layer 21 in this order. Become.
  • the materials and structures of the p-electrode 25A and the n-electrode 25B are not limited to the above. It can be appropriately selected in consideration of characteristics such as improvement of extraction efficiency by light reflection, ohmic characteristics, and element reliability (life).
  • An element protective film 28A made of SiO2 is provided on the side surface of the LED semiconductor layer 20. Further, a substrate protective film 28B made of SiO2 is provided on the surface of the substrate 31 (the junction side with the LED semiconductor layer 20).
  • the p-side substrate electrode 32A is connected to the conduction via 33 and is electrically connected to the anode electrode 34A on the back surface of the semiconductor light emitting device 10 via the conduction via 33.
  • the p-side substrate electrode 32A, the conduction via 33, and the anode electrode 34A are insulated from the support substrate 31 by the substrate insulating film 35 made of SiO2.
  • the n-side substrate electrode 32B is electrically connected to the cathode electrode 34B on the back surface of the semiconductor light emitting device 10 via the support substrate 31 which is a Si substrate.
  • the manufacturing method of the semiconductor light emitting device 10 will be described below with reference to FIGS. 3A to 3C. First, as shown in FIG. 3A, the LED element 11 and the light guide member 13 are prepared.
  • An adhesive made of a translucent silicone resin is potted on the upper surface (emission surface) of the LED element 11. Subsequently, the light guide member 13 is placed on the LED element 11 and pressed (including self-weight pressing). It is allowed to stand until it fills the space between the outer circumference of the upper end of the LED element 11 and the outer circumference of the lower end of the light guide member 13.
  • a light emitting element assembly (hereinafter, also referred to as an LED assembly) 11A in which the LED element 11, the adhesive layer 12, and the light guide member 13 are integrated is formed.
  • Al / TiW aluminum / titanium / tungsten
  • the coated plate 17 (ceramic plate) is formed by dicing according to the side wall size of the LED assembly 11A (right figure). It should be noted that, for example, when the LED assembly 11A has a rectangular parallelepiped shape, the coating plates 17 having a plurality of sizes can be formed by dicing according to the side walls having different sizes.
  • the LED assembly 11A is set between the upper chuck CU and the lower chuck CL having substantially the same shape and size as the upper surface of the light guide member 13 and the bottom surface of the LED element 11, respectively. This makes it possible to fix the LED assembly 11A and at the same time mask the top and bottom surfaces of the LED assembly 11A.
  • a silicone resin is sprayed with a sprayer (spray) SP as an adhesive for the coating adhesive surface (side wall) of the LED assembly 11A.
  • the cut coating plate 17 (alumina + Al / TiW) is adsorbed by the coating chuck CP and attached to the coating adhesive surface on which the adhesive is sprayed. At this time, it is instantly heated (preheated) and temporarily bonded.
  • the LED assembly 11A is rotated 180 ° to temporarily bond the coating plate 17 to the opposite surface (opposite surface) of the surface to which the coating plate 17 is attached. In the same manner, the coating plate 17 is adhered to the remaining two surfaces. Finally, heating at 180 ° C. for 5 minutes formed the coated plates 17 on the four sides of the LED assembly 11A.
  • 4A to 4C are diagrams showing a manufacturing method of the semiconductor light emitting device 10 when the inner coating 14 of the coating plate 17 is a dielectric multilayer film.
  • FIG. 4A is a diagram showing the LED assembly 11A formed in the same manner as shown in FIG. 3A.
  • aluminum (Al) 14 is vapor-deposited on a transparent resin film FM, and TiO 2 / SiO 2 is laminated on the aluminum (Al) 14 to form a dielectric multilayer film 15 that reflects visible light (left side).
  • Figure shows that aluminum (Al) 14 is vapor-deposited on a transparent resin film FM, and TiO 2 / SiO 2 is laminated on the aluminum (Al) 14 to form a dielectric multilayer film 15 that reflects visible light (left side).
  • dicing is performed according to the side wall size of the LED assembly 11A to form a coated plate 17 (dielectric multilayer film plate) (right figure).
  • the dielectric multilayer film 15 and Al 14 are cut, and the film FM is cut so as not to be completely cut.
  • the LED assembly 11A is set between the upper chuck CU and the lower chuck CL. This fixes the LED assembly 11A and at the same time masks the top and bottom surfaces of the LED assembly 11A.
  • the silicone resin is sprayed on the coating adhesive surface (side wall) of the LED assembly 11A with the atomizer SP.
  • the dielectric multilayer film plate 17 is pressed against the film bonding surface of the LED assembly 11A to be bonded.
  • a laser is irradiated to peel the dielectric multilayer film plate 17 from the resin film FM.
  • the LED assembly 11A is rotated 180 ° to temporarily bond the coating film to the opposite surface (opposing surface) of the surface to which the coating plate 17 is attached. In the same manner, the dielectric multilayer film plate 17 is adhered to the remaining two surfaces. Finally, the LED assembly 11A was heated at 180 ° C. for 5 minutes to form a dielectric multilayer film plate (coating plate) 17 on the four side surfaces of the LED assembly 11A.
  • 5A to 5D are schematic for explaining the difference between the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment (Ex.1) and the semiconductor light emitting device of Comparative Examples 1 and 2 (Comp.1 and Comp.2). It is a figure.
  • FIG. 5A is a top view showing a semiconductor light emitting module 37 in which semiconductor light emitting devices are arranged in a 5 ⁇ 3 arrangement.
  • the semiconductor light emitting module 37 has a base 37A, a frame (frame body) 37B provided on the base 37A, and a recess 37C in the frame 37B, and the semiconductor light emitting device is closely spaced in the region 37D in the recess 37C. They are arranged next to each other.
  • the base 37A is provided with electrodes for supplying a current to each of the semiconductor light emitting devices, but the illustration is omitted. Further, in FIGS. 5B and 5C, the base 37A on the outer periphery of the frame 37B is not shown.
  • FIG. 5B shows a cross section along the line AA of FIG. 5A, and shows an application example of the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment (Ex.1).
  • the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment is arranged in the recess 37C of the semiconductor light emitting module 37 and mounted on a wiring board (not shown), but a resin or the like that shields light between the semiconductor light emitting devices 10 is provided. not. That is, no light-shielding body such as resin is required between the semiconductor light-emitting devices 10, and each of the semiconductor light-emitting devices 10 is mounted so as to be separated by a gap.
  • FIG. 5C is a light emitting module similar to the semiconductor light emitting module 37 shown in FIG. 5A, but the semiconductor light emitting devices 90 of Comparative Examples 1 and 2 (Comp.1 and Comp.2) are arranged in the frame.
  • the semiconductor light emitting module 38 is shown.
  • the semiconductor light emitting device 90 of the comparative example is a semiconductor light emitting device in which the inner coating 14 and the outer coating 15 are not provided on the side surfaces, and the side surfaces of the LED element 11 and the light guide member 13 are exposed. Then, a resin is filled in the recess 37C as a light-shielding material between the semiconductor light emitting devices. The light-shielding resin is preferably filled so as to reach the upper surface of the semiconductor light emitting device 90.
  • the recess 37C is filled with the light-reflecting resin 91 as a light-shielding material.
  • the silicone resin is filled with the white resin 91 containing TiO2 particles.
  • the recess 37C is filled with a light-absorbing resin (gray resin) 92 as a light-shielding material.
  • the silicone resin is filled with a gray resin 92 containing TiO2 particles and carbon black.
  • FIG. 5D shows a semiconductor light emitting module 37 using the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment (Ex.1) and a semiconductor light emitting device 90 using the semiconductor light emitting devices 90 of Comparative Examples 1 and 2 (Comp.1 and Comp.2). It is a figure which schematically explains the difference of the light emission display pattern from the module 38.
  • the state of the brightness (brightness) of each semiconductor light emitting device 90 when 11 semiconductor light emitting devices are turned on in an S shape among the 15 pieces arranged in 5 ⁇ 3 is schematically shown.
  • the state of brightness (brightness and darkness) in an easy-to-understand manner, the brighter the brightness, the darker it is.
  • the display is blurred due to light leakage from the outer peripheral portion of the light guide member (fluorescent material plate). In addition, crosstalk between the semiconductor light emitting devices 90 also occurs.
  • the light-shielding material 92 is a gray resin as in Comparative Example 2 (Comp.2)
  • the light absorption by the light-shielding material 92 is large, and the brightness of the outer peripheral portion of the light guide member (fluorescent material plate) is greatly reduced.
  • the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment (Ex.1), there is no light leakage to the side of the device and from the upper end portion, and a high contrast light emitting pattern (display pattern) is possible. Further, even when the lights are individually lit, there is no crosstalk and the adjacent distance between the semiconductor light emitting devices can be reduced, so that high-density mounting is possible.
  • the above-mentioned semiconductor light emitting module 37 is not provided with a resin or the like that shields light from a plurality of semiconductor light emitting devices 10 juxtaposed with a gap (that is, a case where the gap is a space) has been described.
  • a light-shielding resin may be provided between the plurality of semiconductor light emitting devices 10.
  • a semiconductor light emitting module capable of a light emitting pattern (display pattern) having higher contrast and no crosstalk can be obtained.
  • the semiconductor light emitting device of the first embodiment high performance and high luminous efficiency in which light leakage from the side surface of the light emitting device and the upper end portion on the light emitting surface side to the outside of the light emitting device and the incident of external light are extremely suppressed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the semiconductor light emitting device 50 according to the second embodiment of the present invention. It includes the center line of the semiconductor light emitting device 50 (A-A line shown in FIG. 1A) and shows a cross section in a plane perpendicular to the semiconductor light emitting device 50.
  • the light guide member 13 has a rectangular parallelepiped shape, and the bottom surface 13B of the light guide member 13 is larger than the outer edge of the LED semiconductor layer 20.
  • the support substrate 31 of the LED element 11 has an inverted pyramid shape, that is, a pyramid shape in which the upper surface (the surface on the light guide member 13 side) 31U of the support substrate 31 is larger than the bottom surface 31B. Therefore, the width WE of the light guide member 13 is larger than the width WCB of the bottom surface 31B of the support substrate 31 (WE> WCB).
  • the light guide member 13 and the support substrate 31 are aligned (that is, coaxially) with respect to the central axis CX, and the central axis CX constitutes the central axis of the semiconductor light emitting device 50.
  • the light guide member 13 has a size and arrangement including the LED semiconductor layer 20 when the light guide member 13 is viewed from the vertical direction of the LED semiconductor layer 20 (in a top view). have. That is, the width of the LED semiconductor layer 20 is WL, and WE> WL.
  • the inverted pyramid-shaped support substrate 31 is configured such that the side surface 31F of the support substrate 31 has an angle ⁇ formed with the side surface 13F of the light guide member 13 (or the side surface 31F has an angle ⁇ formed with the inner surface 14F of the inner coating 14). Has been done. That is, the support substrate 31 has a tapered side surface 31F inclined at an angle ⁇ .
  • the support substrate 31 is exposed because it is interpolated by the side wall adhesive layer 16. This does not prevent the semiconductor light emitting device 50 from being short-circuited.
  • the semiconductor light emitting device of the present embodiment similarly to the semiconductor light emitting device of the first embodiment, light leaks from the side surface of the light emitting device and the upper end portion on the light emitting surface side to the outside of the light emitting device, and the incident light is incident on the outside light. It is possible to provide a semiconductor light emitting device having high performance and high luminous efficiency in which the amount of light is extremely suppressed. Further, it is possible to provide a highly reliable semiconductor light emitting device having excellent airtightness.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the semiconductor light emitting device 60 according to the third embodiment of the present invention. It includes the center line of the semiconductor light emitting device 60 (A-A line shown in FIG. 1A) and shows a cross section in a plane perpendicular to the semiconductor light emitting device 50. Further, FIG. 7B is a top view schematically showing a case where the semiconductor light emitting device 60 is viewed from the upper surface.
  • the light guide member 13 and the support substrate 31 have a rectangular parallelepiped shape.
  • the width WE of the light guide member 13 is smaller than the width WCB of the bottom surface 31B of the support substrate 31 (WE ⁇ WCB).
  • the light guide member 13 has a size and arrangement including the LED semiconductor layer 20 when viewed from the vertical direction of the LED semiconductor layer 20 (in a top view). That is, the width of the LED semiconductor layer 20 is WL, and WE> WL.
  • the size of the light guide member 13 can be made smaller than the size of the support substrate 31.
  • FIG. 7B schematically shows a case where the light guide member 13 is tilted and adhered to the support substrate 31 in a top view, but even if the light guide member 13 is adhered to the support substrate 31, the coated plate 17 is attached. It can be securely adhered.
  • the semiconductor light emitting device of the present embodiment similarly to the semiconductor light emitting device of the above-described embodiment, the light leakage from the side surface and the upper end portion of the light emitting device to the outside of the light emitting device and the incident of external light are extremely suppressed. It is possible to provide a semiconductor light emitting device having high performance and high luminous efficiency. Further, it is possible to provide a highly reliable semiconductor light emitting device having excellent airtightness.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor light emitting device 70 according to the fourth embodiment of the present invention. It differs from the semiconductor light emitting device 10 shown in FIG. 1B in that the LED element 91 is used instead of the LED element 11.
  • the LED element 11 of the above-described embodiment uses the LED semiconductor layer 20 which is a thin film LED, but the LED element 71 of the present embodiment epitaxially grows on the translucent growth substrate 31A. It has an LED semiconductor layer 20 and has a configuration in which the surface side of the LED semiconductor layer 20 is attached to a support substrate 31. In the LED element 71, the LED chip composed of the growth substrate 31A and the LED semiconductor layer 20 is adhered to the support substrate 31 by the element adhesive layer 12A.
  • the semiconductor light emitting device 70 has an LED element 71 and a light guide member 13 bonded to the growth substrate 31A of the LED element 71 by an element adhesive layer 12 made of an adhesive. Further, the semiconductor light emitting device 70 has a coating plate 17 bonded by a side wall adhesive layer 16 so as to cover the side surfaces of the LED element 71 and the light guide member 13.
  • the side surface of the growth substrate 31A of the LED element 71 is also covered with the coating plate 17 bonded by the side wall adhesive layer 16 to shield it from light.
  • the semiconductor light emitting device of the above-described embodiment similarly to the semiconductor light emitting device of the above-described embodiment, light leakage from the side surface and the upper end portion of the light emitting device to the outside of the light emitting device is extremely suppressed, and the semiconductor light emitting with excellent airtightness and high reliability. Equipment can be provided. Further, it is not necessary to remove the growth substrate, and it is possible to provide a simple and cost-effective semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device substrate, the light guide member, and the like have a rectangular parallelepiped shape or a pyramidal trapezoidal shape has been described as an example, but the present invention is not limited to this. It can be appropriately modified and applied to a polygonal prism shape, a cylindrical shape, a polygonal pyramid shape, a truncated cone shape, etc., depending on the arrangement form, such as when they are arranged adjacent to each other on a circuit board.
  • the coating plate 17 is composed of the first coating (inner coating) and the second coating (outer coating) 15 has been described, but as described above, the coating plate 17 is composed of only the first coating. May be good.
  • 10,50,60,70 Semiconductor light emitting device, 11,71: Semiconductor light emitting element, 11A: Light emitting element assembly, 12: Element adhesive layer, 13: Light guide member, 13E: Light emitting surface, 13F: Light guide member 13 Side surface, 14: 1st coating, 15: 2nd coating, 16: side wall adhesive layer, 20: light emitting semiconductor layer, 21: n-type semiconductor layer, 22: light emitting layer, 23: p-type semiconductor layer, 25A: p-electrode, 25B: n-electrode, 26,27: junction layer, 31: support substrate, 31B: bottom surface of support substrate, 31F: side surface of support substrate, 33: conduction via, 34A: anode electrode, 34B: cathode electrode , CX: Central axis of semiconductor light emitting device, WB: Width of bottom surface of light guide member, WCB: Width of bottom surface of support substrate, WL: Width of light emitting semiconductor layer

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Abstract

支持基板及び支持基板上に設けられた発光半導体層を有する半導体発光素子と、素子接着層によって、半導体発光素子に接着された導光部材とを有する発光素子アセンブリと、発光素子アセンブリの側面に側壁接着層によって接着され、当該側面を被覆する光反射体である無機材料からなる第１の被膜と、を有する。

Description

半導体発光装置及び半導体発光モジュール
　本発明は、半導体発光装置及び半導体発光モジュール、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子を有する半導体発光装置及び半導体発光モジュールに関する。
　近年、高出力化や配光制御のため、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子を複数デバイス内に配置して用いることが行われている。
　例えば、自動車用ヘッドライトにおいて、走行環境に合わせて配光を制御する配光可変型のヘッドランプ（ADB: Adaptive Driving Beam）が知られている。また、高出力の照明用ＬＥＤパッケージや、ＬＥＤを高密度に配置した情報通信機器用のＬＥＤパッケージなどが知られている。
  しかし、一般に、複数の半導体発光素子が並置された半導体発光装置において、導通されている素子から放出された光の一部が非導通状態の素子に伝播することがあった。このような漏れ光や光のクロストークは、複数の半導体発光素子を配置して用いる様々な応用分野において問題であった。
　例えば、特許文献１には、基板及び発光素子の側面に光学反射層を設けることが開示されている。また、特許文献２には、半導体積層体の側面を覆う反射部材を有し、半導体積層体の側面上端から側方への光漏れを抑制する発光素子について開示されている。
　特許文献３には、発光セグメント間のクロストークを抑制する光反射溝を有する半導体発光装置について開示されている。
特開２０１５－２２５８６２号公報 特開２０１５－１１９０６３号公報 特開２０１５－１５６４３１号公報
  本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、外部への光漏れ光及び外光の入射が極めて抑制され、気密性に優れた信頼性の高い半導体発光装置を提供することを目的とする。また、隣接する発光装置との間の光のクロストークが極めて抑制され、コントラストが高く、遮光性、気密性、固定性及び信頼性に優れた半導体発光モジュールを提供することを目的とする。
　本発明の１実施形態による半導体発光装置は、
　支持基板及び前記支持基板上に設けられた発光半導体層を有する半導体発光素子と、素子接着層によって前記半導体発光素子に接着された導光部材とを有する発光素子アセンブリと、
　前記発光素子アセンブリの側面に側壁接着層によって接着され、前記側面を被覆する光反射体である無機材料からなる第１の被膜と、を有している。
本発明の第１の実施形態による半導体発光装置１０の上面を模式的に示す平面図である。 図１ＡのＡ－Ａ線に沿った半導体発光装置１０の断面を模式的に示す断面図である。 半導体発光装置１０の裏面を模式的に示す平面図である。 導光部材１３及び内側被膜１４の接着部Ｗを拡大して示す部分拡大断面図である。 半導体発光素子であるＬＥＤ素子１１の構成の一例を模式的かつ詳細に示す断面図である。 内側被膜１４がアルミナ板である場合の半導体発光装置１０の製法について説明する図である。 内側被膜１４がアルミナ板である場合の半導体発光装置１０の製法について説明する図である。 内側被膜１４がアルミナ板である場合の半導体発光装置１０の製法について説明する図である。 内側被膜１４が誘電体多層膜である場合の半導体発光装置１０の製法について説明する図である。 内側被膜１４が誘電体多層膜である場合の半導体発光装置１０の製法について説明する図である。 内側被膜１４が誘電体多層膜である場合の半導体発光装置１０の製法について説明する図である。 半導体発光装置が５×３の配列で配置された半導体発光モジュール３７を示す上面図である。 図５Ａの線Ａ－Ａに沿った断面を示し、本実施形態の半導体発光装置１０の適用例を模式的に示す断面図である。 比較例１及び２の半導体発光モジュール３８の断面を模式的に示す断面図である。 本実施形態の半導体発光装置１０を用いた半導体発光モジュール３７と、比較例１及び２の半導体発光装置９０を用いた半導体発光モジュール３８との発光表示パターンの相違を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施形態による半導体発光装置５０の断面を模式的に示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による半導体発光装置６０の断面を模式的に示す断面図である。 半導体発光装置６０を上面から見た場合を模式的に示す上面図である。 本発明の第４の実施形態による半導体発光装置７０の断面を模式的に示す断面図である。
　以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、組合せてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。
［第１の実施形態］
　図１Ａは、本発明の第１の実施形態による半導体発光装置１０の上面を模式的に示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ線に沿った半導体発光装置１０の断面を模式的に示す断面図である。図１Ｃは、半導体発光装置１０の裏面を模式的に示す平面図である。
　半導体発光装置１０は、半導体発光素子１１と、半導体発光素子１１上に接着剤からなる素子接着層１２によって接着された導光部材１３とを有している。また、半導体発光装置１０は、半導体発光素子１１及び導光部材１３の側面を覆う内側被膜１４及び外側被膜１５を有している。
　図１Ａ～図１Ｃに示すように、半導体発光素子１１は、支持基板３１上に設けられた発光半導体層２０を有する。なお、以下において半導体発光素子１１として発光ダイオード（ＬＥＤ）を例に説明するが、面発光ＬＤ（レーザダイオード）などの面発光素子であってもよい。
　本実施形態において、発光ダイオード（ＬＥＤ）である半導体発光素子（以下、ＬＥＤ素子と称する。）１１の支持基板３１及び導光部材１３は直方体形状を有している。ＬＥＤ素子１１、素子接着層１２（以下、単に接着層１２ともいう。）及び導光部材１３の側面は、内側被膜１４（第１の被膜）及び内側被膜１４の外側に密着して形成された外側被膜１５（第２の被膜）によって共通して覆われている。
　より詳細には、内側被膜１４（第１の被膜）は、側壁接着層１６（以下、単に接着層１６ともいう）によってＬＥＤ素子１１、素子接着層１２及び導光部材１３に接着されている。ＬＥＤ素子１１、素子接着層１２及び導光部材１３は側壁接着層１６によって封止されていることが好ましい。
　導光部材１３は、ＬＥＤ半導体層２０の垂直方向から見たとき（以下、上面視ともいう）、導光部材１３がＬＥＤ半導体層２０を包含する大きさ及び配置を有している。
　図１Ｄは、図１ＢにＷとして示す部分、すなわち側壁接着層１６による導光部材１３及び内側被膜１４の接着部Ｗを拡大して示す部分拡大断面図である。
　より詳細には、導光部材１３及び／又はＬＥＤ素子１１はダイシングなどによって切断され、側面が微細な凹凸を有している。図１Ｄに示すように、側壁接着層１６は、導光部材１３の側面１３Ｆの凹凸と、内側被膜１４との間を埋めるように形成されている。
　また、内側被膜１４は導光部材１３の側面１３Ｆの頂部に沿って接着される。従って、側壁接着層１６中を導光して光出射面１３Ｅ側の上端部から光漏れすることが大きく抑制される。また、側壁接着層１６が内側被膜１４及び導光部材１３間の凹凸を充填し、内側被膜１４が導光部材１３に強固に固着される。なお、支持基板３１と内側被膜１４との接着面も同様であり、光漏れが大きく抑制されるとともに強固に固着される。
　本実施形態において、内側被膜（第１の被膜）１４及び外側被膜（第２の被膜）１５としてそれぞれアルミナプレート及びアルミ／チタンタングステン（Ａｌ／ＴｉＷ）が用いられている。
　あるいは、内側被膜（第１の被膜）１４及び外側被膜（第２の被膜）１５としてそれぞれ誘電体多層膜及びアルミニウム（Ａｌ）が用いられている。
　側壁接着層１６は、内側被膜１４がセラミックの場合には、透光性樹脂または白色樹脂を使用することができる。また、内側被膜１４が誘電体多層膜の場合には、透光性樹脂を使用することができる。
　内側被膜（第１の被膜）１４は、光反射性、絶縁性及び気密性を有し、外側被膜１５（第２の被膜）は光反射性又は光吸収性による遮光性を有する。すなわち、内側被膜１４と外側被膜１５の積層構造によって被膜内側からの光に対して高い反射率を有し、被膜外側からの光に対して高い遮光性を両立させている。
　内側被膜１４には、光反射性の白アルミナ・セラミック結着体が用いられている。セラミック結着体は被膜を構成する粒子が相互に結着した緻密な白色被膜であり、数十μｍ程度の厚みで、十分な光反射性を有する。このような内側被膜１４は、導光部材１３から内側被膜１４に向かう光を効率よく反射する。
　なお、内側被膜１４及び外側被膜１５は、ＬＥＤ素子１１、素子接着層１２（以下、単に接着層１２ともいう。）及び導光部材１３が一体となった発光素子アセンブリ１１Ａの全側面を覆うことが好ましい。また、接着層１２は、半導体発光素子１１及び導光部材１３の間に充填されていることが好ましい。
　内側被膜１４には、白色のアルミナ、ジルコニア、マグネシア、酸化チタンなどの光反射性セラミック結着体、又は、白色アルミナ・ジルコニアなどの光反射性複合セラミック結着体を用いることができる。また、セラミック結着体と同様な反射率を有する白色のアルミナ、ジルコニア、マグネシアなどの光反射性セラミック粒子、又は白色の光反射性セラミック粒子の混合粒子を骨材とする金属ケイ酸塩系の無機接着剤からなるケイ酸塩系結着体を用いることもできる。ケイ酸塩系結着体は、無機接着剤を塗布後１００℃前後の加熱によりシロキサン結合（Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ）が生成することで形成される。このケイ酸塩系結着体は、１０００℃前後の耐熱性と優れた耐候性を有する。
　また、白アルミナは、半導体や液晶の製造装置用として用いられるアルミナ系ファインセラミックスで、白色又はアイボリーの色調を有する。また白アルミナ・ジルコニアなどの光反射性複合セラミック結着体は、屈折率が異なるアルミナ粒子とジルコニア粒子の境界面における反射特性が向上するので、単体のセラミック結着体より高い反射率を有する。また、成分比を調整することで発光素子アセンブリ１１Ａの線熱膨張係数に合わせ込むこともでき、内側被膜１４のクラック等の発生を抑制できる。
　外側被膜１５には、光反射性又は遮光性の金属膜を用いることができる。例えば、内側被膜１４上に蒸着、スパッタ等により形成された金属膜を用いることができる。
　あるいは、金属膜及びセラミックプレートなどの外側被膜１５上に、蒸着、スパッタ等により誘電体多層膜を形成して内側被膜１４とすることができる。
　また、外側被膜１５には、黒色のアルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化チタンなどの光吸収性セラミック結着体を用いることができる。又は、サーメットなどの耐食性金属被膜、アルミ合金又はステンレス鋼（ＳＵＳ）などの反射性金属であり表面に含有金属の酸化膜からなる不動態膜を有する金属皮膜を用いることができる。また、セラミック結着体と同様な黒色のアルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化チタンなどの光吸収性セラミック粒子、又は光吸収性セラミック粒子の混合物を骨材とするケイ酸塩系結着体を用いることもできる。
　より詳細には、黒アルミナとしては、例えば、黒い色調を有するブラックアルミナ（AR（B））（アスザック株式会社製）があり、ファインセラミックスの特長である強度、耐久性を維持しつつ、表面反射を抑えることができる。（反射率は波長240～2600nmで5.1～15.3％）。
　また、アルミナ以外の黒セラミックとして、日本タングステンNPZ-96（黒ジルコニア）、NPA-2（黒アルミナ＋炭化チタン）、NPN-3（黒窒化ケイ素）などがある。
　なお、外側被膜１５による遮光及び耐腐食性を必要としない用途においては、外側被膜１５を省略することもできる。
　導光部材１３は、半導体発光装置１０の上面側の封止材としても機能する。ＬＥＤ素子１１からの発光は導光部材１３の底面１３Ｂから導光部材１３に入射し、導光部材１３の表面（光出射面１３Ｅ）から半導体発光装置１０の発光ＬＥが出射される。
　導光部材１３には、透光性のガラス板、サファイア板、樹脂板、又は波長変換部材を含有するアルミナ＋ＹＡＧ：Ｃｅ等からなるセラミック蛍光体板、ガラス＋α又はβサイアロン等からなるガラス蛍光体板、シリコーン樹脂＋シリケイト：Ｃｅ等からなる樹脂蛍光体板、ＹＡＧ＋Ｃｅ等からなる単結晶又は多結晶の単一結晶蛍光体板を用いることができる。
　素子接着層１２は、ＬＥＤ素子１１が放射した光を透光する樹脂、低融点ガラス、ナノ金属酸化物焼結体等を利用することができる。また、多孔質のナノ金属酸化物焼結体に樹脂又は低融点ガラスを含浸した複合体等を利用することもできる。また、接着層１２内に拡散剤、光変換部材を添加することもできる。
　半導体発光装置１０の裏面にはアノード電極３４Ａ及びカソード電極３４Ｂが設けられ、半導体発光装置１０の外部電極として機能する。
（１）ＬＥＤ素子１１の構成
　図２は、半導体発光素子であるＬＥＤ素子１１の構成の一例を模式的かつ詳細に示す断面図である。ＬＥＤ素子１１は、発光半導体層２０として、いわゆるシンフィルムＬＥＤ（thin-film LED）であるＬＥＤ半導体層２０を支持基板３１に貼り付けた構成を有している。
　より具体的には、ＬＥＤ半導体層（発光半導体層）２０は、成長基板上にエピタキシャル成長したＬＥＤ構造を有する半導体層（シンフィルムＬＥＤ）を成長基板から取り外し、支持基板３１に貼り付けた構成を有している。本実施形態では、成長最表面層であるｐ型半導体層を下面として支持基板３１に貼り付け、ｎ型半導体層を表面層としている。
　支持基板３１は、Ｐ（リン）又はＡｓ（ヒ素）などをドープしたＳｉ（シリコン）からなるｎ型基板である。
　ＬＥＤ半導体層２０は、ｎ型半導体層２１、発光層２２及びｐ型半導体層２３を有している。ｎ型半導体層２１及びｐ型半導体層２３は、それぞれ少なくとも１つの半導体層からなり、障壁層、電流拡散層、コンタクト層など種々の半導体層を有していてもよい。
　ＬＥＤ半導体層２０は、例えばＧａＮ系の半導体層からなる青色発光のＬＥＤ半導体層であるが、これに限定されない。発光層２２は、例えば単一量子井戸（ＳＱＷ）又は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。
　ＬＥＤ半導体層２０には、ｐ－電極２５Ａ及びｎ－電極２５Ｂを有する。ｐ－電極２５Ａは導電性のｐ側接合層２６によってｐ側基板電極３２Ａに接合され、ｎ－電極２５Ｂは導電性のｎ側接合層２７によってｎ側基板電極３２Ｂに接合されている。
　ｐ－電極２５Ａは、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）及びＡｇ（銀）反射膜がｐ型半導体層２３上にこの順で形成されたＩＴＯ／Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｇ層からなる。ｎ－電極２５Ｂは、Ｔｉ（チタン）又はＮｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）及びＡｕ（金）がｎ型半導体層２１上にこの順で形成された（Ｔｉ又はＮｉ）／Ｐｔ／Ａｕ層からなる。
　なお、ｐ－電極２５Ａ及びｎ－電極２５Ｂの材料及び構造は上記に限定されない。光反射による取り出し効率向上、オーミック特性、素子信頼性（寿命）などの特性を考慮して適宜選択し得る。
　ＬＥＤ半導体層２０の側面には、ＳｉＯ２からなる素子保護膜２８Ａが設けられている。また、基板３１の表面（ＬＥＤ半導体層２０との接合側）には、ＳｉＯ２からなる基板保護膜２８Ｂが設けられている。
　ｐ側基板電極３２Ａは導通ビア３３に接続され、導通ビア３３を介して半導体発光装置１０の裏面のアノード電極３４Ａに電気的に接続されている。ｐ側基板電極３２Ａ、導通ビア３３及びアノード電極３４Ａは、ＳｉＯ２からなる基板絶縁膜３５によって支持基板３１と絶縁されている。
　ｎ側基板電極３２Ｂは、Ｓｉ基板である支持基板３１を介して半導体発光装置１０の裏面のカソード電極３４Ｂに電気的に接続されている。
（２）半導体発光装置１０の製法
　図３Ａないし図３Ｃを参照して、半導体発光装置１０の製法について以下に説明する。まず、図３Ａに示すように、ＬＥＤ素子１１及び導光部材１３を用意する。
　ＬＥＤ素子１１の上面（出光面）に透光性のシリコーン樹脂からなる接着剤をポッティングする。続いて、ＬＥＤ素子１１上に導光部材１３を載置して、押圧する（自重押圧を含む）。ＬＥＤ素子１１の上端外周と、導光部材１３の下端外周の間を満たすまで静置する。
　オーブンで１８０℃、３０分の加熱処理を行って接着剤を硬化し、接着層１２を形成する。これによりＬＥＤ素子１１、接着層１２及び導光部材１３が一体となった発光素子アセンブリ（以下、ＬＥＤアセンブリともいう。）１１Ａが形成される。
　次に、図３Ｂに示すように、内側被膜１４となる厚さ１００μｍのアルミナ板に外側被膜１５となるアルミニウム／チタン・タングステン（Ａｌ／ＴｉＷ）を蒸着する（左側の図）。次にアルミナ面をラッピングしてアルミナ板の厚みを５０μｍとする。
　続いて、ＬＥＤアセンブリ１１Ａの側壁サイズに合わせてダイシングして被膜プレート１７（セラミックプレート）を形成する（右側の図）。なお、ＬＥＤアセンブリ１１Ａが直方体形状を有する場合など、サイズの異なる側壁に合わせて複数の大きさの被膜プレート１７をダイシングして形成することができる。
　次に、図３Ｃに示すように、ＬＥＤアセンブリ１１Ａを、それぞれ導光部材１３の上面及びＬＥＤ素子１１の底面と略同じ形状及び大きさを有する上チャックＣＵ及び下チャックＣＬの間にセットする。これにより、ＬＥＤアセンブリ１１Ａを固定すると同時にＬＥＤアセンブリ１１Ａの上面と底面をマスキングすることができる。
　続いて、ＬＥＤアセンブリ１１Ａの被膜接着面（側壁）の接着剤としてシリコーン樹脂を噴霧器（スプレー）ＳＰで噴霧する。裁断された被膜プレート１７（アルミナ＋Ａｌ/ＴｉＷ）を被膜用チャックＣＰで吸着し、接着剤を散布した被膜接着面に貼り付ける。この時、瞬時加熱（プレヒート）して仮接着する。
　次に、ＬＥＤアセンブリ１１Ａを１８０°回転して、先ほど被膜プレート１７を貼り付けた面の反対面（対向面）に被膜プレート１７を仮接着する。同じ要領で、残り２面に被膜プレート１７を接着する。最後に、１８０℃、５分加熱して、ＬＥＤアセンブリ１１Ａの４側面に被膜プレート１７を形成した。
　図４Ａないし図４Ｃは、被膜プレート１７の内側被膜１４が誘電体多層膜である場合の半導体発光装置１０の製法を示す図である。
　図４Ａは、図３Ａに示した場合と同様に形成されたＬＥＤアセンブリ１１Ａを示す図である。図４Ｂに示すように、透明な樹脂フィルムＦＭにアルミニウム（Ａｌ）１４を蒸着し、その上にＴｉＯ２／ＳｉＯ２を多重積層して可視光を反射する誘電体多層膜１５を形成する（左側の図）。
　続いて、ＬＥＤアセンブリ１１Ａの側壁サイズに合わせてダイシングして被膜プレート１７（誘電体多層膜プレート）を形成する（右側の図）。このとき、誘電体多層膜１５とＡｌ１４を切断し、フィルムＦＭを全切断しないように裁断する。
　次に、図３Ｃについて説明したように、ＬＥＤアセンブリ１１Ａを上チャックＣＵ及び下チャックＣＬの間にセットする。これにより、ＬＥＤアセンブリ１１Ａを固定すると同時にＬＥＤアセンブリ１１Ａの上面と底面をマスキングする。
　続いて、ＬＥＤアセンブリ１１Ａの被膜接着面（側壁）にシリコーン樹脂を噴霧器ＳＰで噴霧する。誘電体多層膜プレート１７をＬＥＤアセンブリ１１Ａの被膜接着面に押圧して接着する。それと同時に、レーザを照射して樹脂フィルムＦＭから誘電体多層膜プレート１７を剥離させる。
　次に、ＬＥＤアセンブリ１１Ａを１８０°回転して、先ほど被膜プレート１７を貼り付けた面の反対面（対向面）に被膜を仮接着する。同じ要領で、残り２面に誘電体多層膜プレート１７を接着する。最後に、１８０℃、５分加熱して、ＬＥＤアセンブリ１１Ａの４側面に誘電体多層膜プレート（被膜プレート）１７を形成した。
　図５Ａないし図５Ｄは、本実施形態（Ex.1）の半導体発光装置１０と、比較例１及び２（Comp.1及びComp.2）の半導体発光装置との相違を説明するための模式的な図である。
　図５Ａは、半導体発光装置が５×３の配列で配置された半導体発光モジュール３７を示す上面図である。半導体発光モジュール３７は、ベース３７Ａと、ベース３７Ａ上に設けられたフレーム（枠体）３７Ｂと、フレーム３７Ｂ内の凹部３７Ｃとを有し、凹部３７Ｃ内に半導体発光装置が領域３７Ｄ内に狭い間隔で隣接して配列されている。なお、ベース３７Ａには半導体発光装置の各々に電流を供給するための電極が設けられているが、図示が省略されている。また、図５Ｂ及び図５Ｃでは、フレーム３７Ｂより外周のベース３７Ａは図示が省略されている。
　図５Ｂは、図５Ａの線Ａ－Ａに沿った断面を示し、本実施形態（Ex.1）の半導体発光装置１０の適用例を示す。半導体発光モジュール３７の凹部３７Ｃ内には本実施形態の半導体発光装置１０が配置され、配線基板（図示しない）上にマウントされているが、半導体発光装置１０間を遮光する樹脂などは設けられていない。すなわち、半導体発光装置１０間に樹脂などの遮光体は不要で、半導体発光装置１０の各々は空隙で隔てられて実装されている。
　図５Ｃは、図５Ａに示す半導体発光モジュール３７と同様な発光モジュールであるが、フレーム内に比較例１及び２（Comp.1及びComp.2）の半導体発光装置９０が配置された、比較例である半導体発光モジュール３８を示している。
　比較例の半導体発光装置９０は、側面に内側被膜１４及び外側被膜１５が設けられていない半導体発光装置であり、ＬＥＤ素子１１及び導光部材１３の側面は露出している。そして、各半導体発光装置間の遮光材として凹部３７Ｃ内に樹脂が充填されている。当該遮光樹脂は、半導体発光装置９０の上面に達するように充填されていることが好ましい。
　より詳細には、比較例１（Comp.1）においては、遮光材として凹部３７Ｃ内に光反射性の樹脂９１が充填されている。具体的には、シリコーン樹脂にＴｉＯ２粒子を含有させた白樹脂９１が充填されている。
　比較例２（Comp.2）では、遮光材として凹部３７Ｃ内に光吸収性の樹脂（グレー樹脂）９２が充填されている。具体的には、シリコーン樹脂にＴｉＯ２粒子及びカーボンブラックを含有させたグレー樹脂９２が充填されている。
　図５Ｄは、本実施形態（Ex.1）の半導体発光装置１０を用いた半導体発光モジュール３７と、比較例１及び２（Comp.1及びComp.2）の半導体発光装置９０を用いた半導体発光モジュール３８との発光表示パターンの相違を模式的に説明する図である。
　なお、図５Ｄには、５×３に配列された１５個のうち、Ｓ字上に１１個の半導体発光装置を点灯した場合の各半導体発光装置９０の輝度（明暗）の状態が模式的に説明されている。輝度（明暗）の状態を分かり易く示すため、輝度が明るいほど黒く示している。
　比較例１（Comp.1）のように、遮光材９１が白樹脂の場合、導光部材（蛍光体板）の外周部の光漏れによって表示が滲む。また、半導体発光装置９０間のクロストークも発生する。
　比較例２（Comp.2）のように、遮光材９２がグレー樹脂の場合、遮光材９２による光吸収が大きく、導光部材（蛍光体板）の外周部の輝度低下が大きい。
　一方、本実施形態（Ex.1）の半導体発光装置１０においては、装置側方への及び上端部からの光漏れがなく、高いコントラストの発光パターン（表示パターン）が可能となる。また、個別に点灯した場合でも、クロストークが無く半導体発光装置間の隣接距離を小さくできるので、高密度の実装が可能となる。
　なお、上記した半導体発光モジュール３７において、間隙をおいて並置された複数の半導体発光装置１０間を遮光する樹脂などは設けられていない場合（すなわち、間隙が空間である場合）について説明したが、複数の半導体発光装置１０間に遮光性の樹脂を設けても良い。この場合、さらに高コントラストでクロストークの無い発光パターン（表示パターン）が可能な半導体発光モジュールが得られる。
　第１の実施形態の半導体発光装置によれば、発光装置の側面及び光出射面側の上端部から発光装置外への光漏れ、及び外光の入射が極めて抑制された高性能かつ高発光効率の半導体発光装置を提供することができる。また、気密性に優れた信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
［第２の実施形態］
　図６は、本発明の第２の実施形態による半導体発光装置５０の断面を模式的に示す断面図である。半導体発光装置５０の中心線（図１Ａに示すＡ－Ａ線）を含み、半導体発光装置５０に垂直な面における断面を示している。
　半導体発光装置５０において、導光部材１３は直方体形状を有し、導光部材１３の底面１３ＢはＬＥＤ半導体層２０の外縁よりも大きい。また、ＬＥＤ素子１１の支持基板３１は逆角錐台形状、すなわち支持基板３１の上面（導光部材１３側の面）３１Ｕが底面３１Ｂよりも大きい角錐台形状を有している。従って、導光部材１３の幅ＷＥは支持基板３１の底面３１Ｂの幅ＷＣＢよりも大きい（ＷＥ＞ＷＣＢ）。
　導光部材１３及び支持基板３１は中心軸ＣＸに関して整列して（すなわち、同軸に）配列され、中心軸ＣＸは半導体発光装置５０の中心軸を構成している。
　第１の実施形態の場合と同様に、導光部材１３は、ＬＥＤ半導体層２０の垂直方向から見たとき（上面視において）、導光部材１３がＬＥＤ半導体層２０を包含する大きさ及び配置を有している。すなわち、ＬＥＤ半導体層２０の幅はＷＬであり、ＷＥ＞ＷＬである。
　逆角錐台形状の支持基板３１は、支持基板３１の側面３１Ｆが導光部材１３の側面１３Ｆとなす角θ（又は側面３１Ｆが内側被膜１４の内側表面１４Ｆとなす角θ）であるように構成されている。すなわち、支持基板３１は角度θで傾斜したテーパ状の側面３１Ｆを有している。
　このように、支持基板が、上面から底面に向かって面積が小さくなるように傾斜したテーパ状の側面を有する場合であっても、側壁接着層１６によって補間されるので、支持基板３１が露出することはなく、半導体発光装置５０の短絡が防止される。
　本実施形態の半導体発光装置によれば、第１の実施形態の半導体発光装置と同様に、発光装置の側面及び光出射面側の上端部から発光装置外への光漏れ、及び外光の入射が極めて抑制された高性能かつ高発光効率の半導体発光装置を提供することができる。また、気密性に優れた信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
［第３の実施形態］
　図７Ａは、本発明の第３の実施形態による半導体発光装置６０の断面を模式的に示す断面図である。半導体発光装置６０の中心線（図１Ａに示すＡ－Ａ線）を含み、半導体発光装置５０に垂直な面における断面を示している。また、図７Ｂは、半導体発光装置６０を上面から見た場合を模式的に示す上面図である。
　半導体発光装置６０において、導光部材１３及び支持基板３１は直方体形状を有している。本実施形態において、導光部材１３の幅ＷＥは支持基板３１の底面３１Ｂの幅ＷＣＢよりも小さい（ＷＥ＜ＷＣＢ）。
　なお、導光部材１３は、ＬＥＤ半導体層２０の垂直方向から見たとき（上面視において）、導光部材１３がＬＥＤ半導体層２０を包含する大きさ及び配置を有している。すなわち、ＬＥＤ半導体層２０の幅はＷＬであり、ＷＥ＞ＷＬである。
　支持基板３１の大きさよりも導光部材１３の大きさ小さくすることができる。図７Ｂは、導光部材１３が支持基板３１に対して上面視において傾いて接着されている場合を模式的に示しているが、導光部材１３の接着ずれがあった場合でも被膜プレート１７を確実に接着することができる。
　本実施形態の半導体発光装置によれば、上記した実施形態の半導体発光装置と同様に、発光装置の側面及び上端部から発光装置外への光漏れ、及び外光の入射が極めて抑制された高性能かつ高発光効率の半導体発光装置を提供することができる。また、気密性に優れた信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
［第４の実施形態］
　図８は、本発明の第４の実施形態による半導体発光装置７０の構成を模式的に示す断面図である。図１Ｂに示した半導体発光装置１０とは、ＬＥＤ素子１１に代えてＬＥＤ素子９１が用いられている点で相違している。
　より詳細には、上記した実施形態のＬＥＤ素子１１は、シンフィルムＬＥＤであるＬＥＤ半導体層２０を用いているが、本実施形態のＬＥＤ素子７１は、透光性の成長基板３１Ａ上にエピタキシャル成長したＬＥＤ半導体層２０を有し、ＬＥＤ半導体層２０の表面側を支持基板３１に貼り付けた構成を有している。ＬＥＤ素子７１において、成長基板３１Ａ及びＬＥＤ半導体層２０からなるＬＥＤチップが素子接着層１２Ａによって支持基板３１に接着されている。
　具体的には、半導体発光装置７０は、ＬＥＤ素子７１と、ＬＥＤ素子７１の成長基板３１Ａ上に接着剤からなる素子接着層１２によって接着された導光部材１３とを有している。また、半導体発光装置７０は、ＬＥＤ素子７１及び導光部材１３の側面を覆うように側壁接着層１６によって接着された被膜プレート１７を有している。
　本実施形態において、ＬＥＤ素子７１の成長基板３１Ａの側面も、側壁接着層１６によって接着された被膜プレート１７によって被覆され、遮光されている。
　本実施形態によれば、上記した実施形態の半導体発光装置と同様に、発光装置の側面及び上端部から発光装置外への光漏れが極めて抑制され、気密性に優れた信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。また、成長基板を取り除く必要が無く、簡便でコストに優れた半導体発光装置を提供することができる。
　なお、上記した実施形態においては、半導体発光素子基板及び導光部材などが直方体形状又は角錐台形状を有している場合を例に説明したが、これに限らない。回路基板上に隣接して配置する場合など、配置形態に応じて多角柱形状、円柱形状、多角錐台形状、円錐台形状など適宜改変して適用することができる。
　また、被膜プレート１７が、第１の被膜（内側被膜）及び第２の被膜（外側被膜）１５からなる場合について説明したが、上記したように被膜プレート１７が第１の被膜のみからなっていてもよい。
　以上、詳細に説明したように、本発明によれば、発光装置の側面及び光出射面側の上端部から発光装置外への光漏れ及び外光の入射が極めて抑制され、気密性に優れた信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
　また、隣接する発光装置への光漏れ、及び隣接する発光装置からの光のクロストークが極めて抑制され、コントラストが高く、遮光性、気密性、固定安定性及び信頼性に優れた半導体発光モジュールを提供することができる。また、外光の入射による２次発光を防ぐことができ、駆動していない半導体発光装置を確実に消灯状態とすることができ、高密度配置及びローカルディミングライティングにも適した半導体発光モジュールを提供することができる。
　１０，５０，６０，７０：半導体発光装置、１１，７１：半導体発光素子、１１Ａ：発光素子アセンブリ、１２：素子接着層、１３：導光部材、１３Ｅ：光出射面、１３Ｆ：導光部材１３の側面、１４：第１の被膜、１５：第２の被膜、１６：側壁接着層、２０：発光半導体層、２１：ｎ型半導体層、２２：発光層、２３：ｐ型半導体層、２５Ａ：ｐ－電極、２５Ｂ：ｎ－電極、２６，２７：接合層、３１：支持基板、３１Ｂ：支持基板の底面、３１Ｆ：支持基板の側面、３３：導通ビア、３４Ａ：アノード電極、３４Ｂ：カソード電極、ＣＸ：半導体発光装置の中心軸、ＷＢ：導光部材の底面の幅、ＷＣＢ：支持基板の底面の幅、ＷＬ：発光半導体層の幅 

Claims (14)

  1. 　支持基板及び前記支持基板上に設けられた発光半導体層を有する半導体発光素子と、素子接着層によって前記半導体発光素子に接着された導光部材とを有する発光素子アセンブリと、
    　前記発光素子アセンブリの側面に側壁接着層によって接着され、前記側面を被覆する光反射体である無機材料からなる第１の被膜と、
    　を有する半導体発光装置。
  2. 　前記第１の被膜はアルミナプレートである、請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 　前記第１の被膜は白色のセラミックを有する、セラミック結着体又はケイ酸塩系結着体である、請求項２に記載の半導体発光装置。
  4. 　前記白色のセラミックがアルミナ、ジルコニア、マグネシアの何れかを含む、請求項３に記載の半導体発光装置。
  5. 　前記側壁接着層が透光性樹脂または白色樹脂である、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  6. 　前記第１の被膜は誘電体多層膜である、請求項１に記載の半導体発光装置。
  7. 　前記側壁接着層が透光性樹脂である、請求項６に記載の半導体発光装置。
  8. 　前記第１の被膜の外側に接して遮光性の無機材料からなる第２の被膜を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  9. 　前記半導体発光素子は、前記支持基板上に貼り付けられたシンフィルム発光半導体層である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  10. 　前記導光部材は、上面視において、前記導光部材の底面が前記半導体発光素子の発光層を包含する大きさ及び配置を有して形成されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  11. 　前記支持基板は、上面から底面に向かって面積が小さくなるように傾斜したテーパ状の側面を有する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  12. 　前記導光部材及び前記支持基板は、前記半導体層に垂直な中心軸に整列して配置され、前記支持基板は前記導光部材よりも小なる、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  13. 　前記半導体発光素子は成長基板を有し、前記成長基板は接着層によって前記導光部材に接着されている、請求項１乃至８及び１０乃至１２のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
  14. 　請求項１乃至１３に記載の半導体発光装置の複数個が間隙をおいて並置して配置された半導体発光モジュールであって、
    　前記半導体発光装置間の前記間隙が空間である半導体発光モジュール。 
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