JP5462078B2 - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光装置の構成を例示する模式図である。
図1(a)は模式的平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA1−A2線断面図である。
図2に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光装置110aにおいては、第2電極15に接続される第2導電部32が複数設けられ、これに伴い、複数の第2導電部32のそれぞれの端部に、複数の第2接続部材42(第2接続部材42A、42B及び42C)が設けられている。例えば、第1接続部材41に対応する位置に第1電極14が設けられる。例えば、第2接続部材42A、42B及び42Cに対応する位置に複数の第2電極15が設けられる。ただし、実施形態はこれに限らず、接続部材の数及び配置と、電極の数及び配置と、が互いに異なっていても良い。
本製造方法は、複数の半導体発光装置110をウェーハレベルで一括して製造する方法である。
これらの図は、図1(a)のA1−A2線断面に相当する断面図である。
以下においては、2個の半導体発光装置110に関して説明するが、一括して製造される半導体発光装置110の個数は任意である。
半導体積層体10の第2主面M2の第2領域(第2半導体層15a及び15bに対応する領域)に反射層16a及び反射層16bを形成する。
図5(b)に表したように、レジスト層210を除去する。
図5(c)に表したように、封止部50となる封止剤50fで全体を覆う。
これらの図は、図1(a)のA1−A2線断面に相当する断面図である。
図11(a)に表したように、積層体集合体101の第1主面M1上に透光部60となる樹脂材料60fを塗布する。そして、樹脂材料60fに成形型220を押し当てる。成形型220は、複数の透光部60の形状に対応する内側形状を有している。すなわち、成形型220は、複数の透光部60どうしの間の隙間61sに対応する位置に設けられた凸部220pを有している。成形型220には、例えば、樹脂、石英、及びガラスなどの材料を用いることができる。ただし、実施形態はこれに限らず、成形型220には任意の材料を用いることができる。
図13(a)、図13(b)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の構成を例示する模式図である。
図13(a)は模式的平面図であり、図13(b)は、図13(a)のB1−B2線断面図である。なお、図中の点線部分は、図13(a)のA1−A2線断面で得られる凹部62の断面の外形図である。
すなわち、透光部60に進入した光の進行方向は、透光部60の凹部62と蛍光体層70との界面において変化する。この光の進行方向の変化は例えば屈折効果などに基づく。進行方向が変化した光が、凹部蛍光体層73に入射する。これにより、光の特性はより均一化される。
凹部62の開口部の断面形状(積層方向に対して平行な平面で切断したときの断面の形状)は曲線状である。
これらの図は、図13(a)のB1−B2線断面に相当する断面図である。
図16(a)及び図16(b)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式図である。図16(a)は平面図であり、図16(b)は、図16(a)のA1−A2線断面図である。
図3(a)〜図7(b)に関して説明した工程と同様の工程を実施して、積層体集合体101の第1主面M1上に透光部60となる樹脂材料60fの層を形成する。
図17(a)及び図17(b)、並びに、図18(a)及び図18(b)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、図13(a)のB1−B2線断面に相当する断面図である。
図3(a)〜図7(b)に関して説明した工程と同様の工程を実施して、積層体集合体101の第1主面M1上に透光部60となる樹脂材料60fの層を形成する。
側面蛍光体層72の例えば中心部分を、例えばダイサを用いてダイシングして、半導体発光装置111どうしを分離する。これにより、複数の半導体発光装置111が一括して製造できる。
図19(a)、図19(b)、図19(c)及び図19(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法に用いられる成形型の構成を例示する模式図である。
すなわち、図19(b)は第1成形型231の模式的平面図である。図19(a)は、図19(b)のA1−A2線断面図である。図19(d)は第2成形型241の模式的平面図である。図19(c)は、図19(d)のB1−B2線断面図である。
これらの図は、図13(a)のB1−B2線断面に対応する断面図である。
図22(a)及び図22(b)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の別の製造方法を例示する工程順模式図である。図22(a)は平面図であり、図22(b)は図22(a)のA1−A2線断面図である。
図19(c)及び図19(d)に表したように、第2成形型241は、隙間241sを有している。隙間241sは、第2成形型241が第1成形型231と組み合わされた際に、第1成形型231の仕切壁231pに対応する箇所に設けられ、隙間241sに仕切壁231pが挿入可能である。隙間241sの断面は、長方形状である。第2成形型241は、凹部242a及び242bをさらに有する。凹部242a及び242bは、第2成形型241が第1成形型231と組み合わされた際に、第1成形型231の格子領域232a及び232bにそれぞれ対応する箇所に配置される。凹部242a及び242bの断面は曲線状である。
図20(d)に表したように、第2成形型241を取り除く。
これにより、図21(b)に表したように複数の透光部60(透光部60a及び透光部60b)が一括して形成される。
Y2O2S:Eu、
Y2O2S:Eu+顔料、
Y2O3:Eu、
Zn3(PO4)2:Mn、
(Zn,Cd)S:Ag+In2O3、
(Y,Gd,Eu)BO3、
(Y,Gd,Eu)2O3、
YVO4:Eu、
La2O2S:Eu,Sm、
LaSi3N5:Eu2+、
α−sialon:Eu2+、
CaAlSiN3:Eu2+、
CaSiNX:Eu2+、
CaSiNX:Ce2+、
M2Si5N8:Eu2+、
CaAlSiN3:Eu2+、
(SrCa)AlSiN3:EuX+、
Srx(SiyAl3)z(OxN):EuX+ 。
ZnS:Cu,Al、
ZnS:Cu,Al+顔料、
(Zn,Cd)S:Cu,Al、
ZnS:Cu,Au,Al,+顔料、
Y3Al5O12:Tb、
Y3(Al,Ga)5O12:Tb、
Y2SiO5:Tb、
Zn2SiO4:Mn、
(Zn,Cd)S:Cu、
ZnS:Cu、
Zn2SiO4:Mn、
ZnS:Cu+Zn2SiO4:Mn、
Gd2O2S:Tb、
(Zn,Cd)S:Ag、
ZnS:Cu,Al、
Y2O2S:Tb、
ZnS:Cu,Al+In2O3、
(Zn,Cd)S:Ag+In2O3、
(Zn,Mn)2SiO4、
BaAl12O19:Mn、
(Ba,Sr,Mg)O・aAl2O3:Mn、
LaPO4:Ce,Tb、
Zn2SiO4:Mn、
ZnS:Cu、
3(Ba,Mg,Eu,Mn)O・8Al2O3、
La2O3・0.2SiO2・0.9P2O5:Ce,Tb、
CeMgAl11O19:Tb、
CaSc2O4:Ce、
(BrSr)SiO4:Eu、
α−sialon:Yb2+、
β−sialon:Eu2+、
(SrBa)YSi4N7:Eu2+、
(CaSr)Si2O4N7:Eu2+、
Sr(SiAl)(ON):Ce 。
ZnS:Ag、
ZnS:Ag+顔料、
ZnS:Ag,Al、
ZnS:Ag,Cu,Ga,Cl、
ZnS:Ag+In2O3、
ZnS:Zn+In2O3、
(Ba,Eu)MgAl10O17、
(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、
Sr10(PO4)6Cl2:Eu、
(Ba,Sr,Eu)(Mg,Mn)Al10O17、
10(Sr,Ca,Ba,Eu)・6PO4・Cl2、
BaMg2Al16O25:Eu 。
Li(Eu,Sm)W2O8、
(Y,Gd)3,(Al,Ga)5O12:Ce3+、
Li2SrSiO4:Eu2+、
(Sr(Ca,Ba))3SiO5:Eu2+、
SrSi2ON2.7:Eu2+ 。
図23(a)及び図23(b)に表したように、第2の実施形態に係る別の半導体発光装置112においては、透光部60の第3主面M3にフレネルレンズとなる複数の溝60Lが設けられている。すなわち、半導体発光装置112においては、略同心円状に配置された複数の凹部62(溝60L)が設けられている。このように、1つの半導体発光装置において、複数の凹部62が設けられても良い。フレネルレンズを用いることで、透光部60の厚さが薄くても大きな光路制御効果を発揮することができる。
図24(a)及び図24(b)に表したように、実施形態に係る別の半導体発光装置113においては、透光部60の凹部62の開口部の平面形状は、扁平円形状(例えば楕円状)である。
このように、透光部60の形状は、所望とする特性に応じて適切に設計され、これにより、所望の光学特性を実現できる。実施形態に係る半導体発光装置によれば、より均一な発光特性が得られる。
第1及び第2実施例に係る半導体発光装置111E1及び111E2は、半導体発光装置111に関して説明した構成を有する。すなわち、半導体発光装置111E1及び111E2においては、透光部60に凹部62が設けられている。以下、凹部62の形状に関して説明する。
図26に表したように、第1実施例に係る半導体発光装置111E1においては、光路制御部の幅W1は360μmであり、光路制御部の高さH2は100μmであり、光路制御部の厚さH1は100μmであり、光路制御部の半径R1は180μmであり、縦方向曲率半径Rvは260μmであり、横方向曲率半径Rhは260μmである。
図27(a)及び図27(b)は、参考例の半導体発光装置の構成を示す模式図である。
図27(a)は模式的平面図であり、図27(b)は、図27(a)のA1−A2線断面図である。
図27(a)及び図27(b)に表したように、参考例の半導体発光装置301は、発光部17に配置された板状の蛍光体材料304の層と、蛍光体材料304の層の上に設けられた凸型レンズ305と、を備える。凸型レンズ305の幅(積層方向に対して垂直な方向に沿った長さ)は、発光部17の幅(積層方向に対して垂直な方向に沿った長さ)と略同一である。半導体発光装置301は、図3(a)〜図7(a)に関して説明したのと同様の方法で積層体集合体101を作製した後、第1主面M1上に蛍光体材料304の層を積層し、さらに蛍光体材料304の層の上に凸型レンズ305を配置することにより製造された。
図28(a)は、半導体発光装置111E1及び111E2の配光特性を示す模式図であり、同図は、積層方向から見たときの明るさを模式的に表している。同図中の濃淡が発光強度に対応している。図28(a)に示した通り、半導体発光装置111E1及び111E2では、均一な配光特性が得られる。
図29(a)に示した通り、参考例の半導体発光装置301においては、図中の濃淡が大きく、発光面の面内における明るさのむらが大きかった。
図29(b)に示したとおり、半導体発光装置301においては、出射方向角θに対してCx値が大きく変化した。すなわち、出射方向角θが小さい垂直方向においては、ほぼ白色であるのに対し、出射方向角θが大きくなると黄色であった。
同図の縦軸は、参考例の光束を1としたときの光束比である。
図30に示したように、第1実施例の半導体発光装置111E1、及び、第2実施例の半導体発光装置111E2は、参考例の半導体発光装置301と比較してほぼ同程度の輝度で発光する。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (16)
- 基板の上に形成された後に前記基板が除去された半導体積層体であって第1主面と前記第1主面とは反対側の第2主面とを有する半導体積層体と、前記半導体積層体の前記第2主面上に設けられた第1電極及び第2電極と、を有する発光部と、
前記第1主面上に設けられた透光部と、
前記透光部の前記第2主面とは反対側の第3主面と、前記透光部の側面と、を覆い、前記発光部から放出される発光光を吸収し前記発光光の波長とは異なる波長の光を放出する波長変換部と、
前記第2主面上に設けられ前記第1電極に電気的に接続された第1導電部と、
前記第2主面上に設けられ前記第2電極に電気的に接続された第2導電部と、
前記第1導電部の側面と前記第2導電部の側面とを覆う封止部と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。 - 前記透光部は、前記第3主面に設けられた凹部を有し、
前記波長変換部の一部は前記凹部内に埋設されていることを特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。 - 前記凹部の壁面を前記第1主面から前記第2主面に向かう方向に対して平行な平面で切断した断面形状は曲線状であることを特徴とする請求項2記載の半導体発光装置。
- 前記凹部の壁面を前記第1主面から前記第2主面に向かう方向に対して垂直な平面で切断した断面形状は円形または扁平円形であることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体発光装置。
- 前記凹部は、前記第3主面の側の開口部を底面とする円錐形状または角錐形状を有することを特徴とする請求項2記載の半導体発光装置。
半導体発光装置 - 前記透光部の屈折率は1.2以上1.9以下であり、前記透光部の前記発光光に対する透過率は90パーセント以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
- 前記透光部は、エポキシ樹脂、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、環状ポリオレフィン(COP)、脂環式アクリル(OZ)、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、SiO2、及びTiO2からなる群から選択された少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
- 前記波長変換部から放出される前記光は、440nm以上720nm以下の波長帯を含み、
前記波長変換部は、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、燐(P)、ホウ素(B)、イットリウム(Y)、アルカリ土類元素、硫化物元素、希土類元素、窒化物元素からなる群から選択された少なくともいずれかを含む蛍光体を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体発光装置。 - 前記透光部は、前記第3主面の側に溝が設けられたフルネルレンズであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
- 前記発光部は発光ダイオードであり、前記発光光のピーク発光波長は350ナノメートル以上530ナノメートル以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
- 第1主面と前記第1主面とは反対側の第2主面とを有する半導体積層体と、前記半導体積層体の前記第2主面上に設けられた第1電極及び第2電極と、を有する発光部と、前記第1主面上に設けられた透光部と、前記透光部の前記第2主面とは反対側の第3主面と、前記透光部の側面と、を覆い、前記発光部から放出される発光光を吸収し前記発光光の波長とは異なる波長の光を放出する波長変換部と、前記第2主面上に設けられ前記第1電極に電気的に接続された第1導電部と、前記第2主面上に設けられ前記第2電極に電気的に接続された第2導電部と、前記第1導電部の側面と前記第2導電部の側面とを覆う封止部と、を有する半導体発光装置の製造方法であって、
基板の上に形成され前記第2主面に対して平行な平面内に配置された複数の前記半導体積層体のそれぞれの前記第1導電部の側面と前記第2導電部の側面とを覆うように前記封止部を一括して形成し、
前記封止部により前記半導体積層体を支持しつつ前記半導体積層体から前記基板を除去し、
前記複数の半導体積層体のそれぞれの前記第1主面上に複数の前記透光部を一括して形成し、
前記複数の透光部のそれぞれの前記第3主面上と前記複数の透光部のそれぞれの前記側面上とに複数の前記波長変換部となる樹脂層を一括して塗布して複数の前記波長変換部を一括して形成し、
前記複数の半導体積層体どうしの間の前記封止部と、前記波長変換部と、を切断し、前記複数の半導体積層体を分離することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 前記複数の透光部の形成は、前記複数の透光部となる透光母体の前記第3主面の側の面の前記複数の透光部に対応した領域のそれぞれに、凹部を形成することを含むことを特徴とする請求項11記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記凹部の形成は、前記透光母体に、前記第1主面に対して平行な平面内で透過率が変化する透過率変調領域を有するフォトマスクを介して光を照射することを含むことを特徴とする請求項12記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記凹部の形成は、前記透光母体の前記第3主面の側の面に複数の凸状の内側壁を有する成形型を接触させることを含むことを特徴とする請求項12記載の半導体発光装置の製造方法。
- 第1主面と前記第1主面とは反対側の第2主面とを有する半導体積層体と、前記半導体積層体の前記第2主面上に設けられた第1電極及び第2電極と、を有する発光部と、前記第1主面上に設けられた透光部と、前記透光部の前記第2主面とは反対側の第3主面と、前記透光部の側面と、を覆い、前記発光部から放出される発光光を吸収し前記発光光の波長とは異なる波長の光を放出する波長変換部と、前記第2主面上に設けられ前記第1電極に電気的に接続された第1導電部と、前記第2主面上に設けられ前記第2電極に電気的に接続された第2導電部と、前記第1導電部の側面と前記第2導電部の側面とを覆う封止部と、を有する半導体発光装置の製造方法であって、
基板の上に形成され前記第2主面に対して平行な平面内に配置された複数の前記半導体積層体のそれぞれの前記第1導電部の側面と前記第2導電部の側面とを覆うように前記封止部を一括して形成し、
前記封止部により前記半導体積層体を支持しつつ前記半導体積層体から前記基板を除去し、
前記複数の半導体積層体の前記平面内の位置に対応して配置された複数の内側壁であって、複数の前記透光部の前記第3主面と複数の前記透光部の前記側面とに噛合する形状を有する前記内側壁を有する複数の波長変換部を一括して形成し、
前記複数の内側壁のそれぞれで囲まれた複数の空間に前記透光部となる材料を充填して複数の前記透光部を一括して形成し、
前記複数の透光部のそれぞれの前記波長変換部とは反対側の面と前記複数の半導体積層体のそれぞれの前記第1主面とを一括して接合し、
前記複数の半導体積層体どうしの間の前記封止部と、前記波長変換部と、を切断し、前記複数の半導体積層体を分離することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 前記波長変換部の形成は、
主面表面に格子状に立設された仕切壁と、前記仕切壁により仕切られた格子領域と、を有する第1成形型の前記格子領域に波長変換部となる波長変換材を導入する工程と、
前記第1成形型と組み合わせた際に、前記仕切壁に対応する箇所に前記仕切壁を挿入可能とする隙間と、前記格子領域に対応する箇所に配置される凹部と、を有する第2成形型を、前記波長変換材に押し当て、前記第1成形型の内壁と前記第2成形型の内壁との間の空間に前記波長変換部となる母材を成形する工程と、
前記母材を硬化させて前記波長変換部を形成する工程と、
を含み、
前記透光部の形成は、第1成形型及び前記波長変換部から前記第2成形型を取り外した後に、前記第1成形型内の残余の空間に前記透光部となる樹脂材を導入し、前記樹脂材を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項15記載の半導体発光装置の製造方法。
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