JP2004193393A

JP2004193393A - 複合発光素子

Info

Publication number: JP2004193393A
Application number: JP2002360542A
Authority: JP
Inventors: Tomio Inoue; 登美男井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】本発明は、全体の温度上昇を抑え、チップの色度を均一化させる複合発光素子を提供することを目的とするものである。
【解決手段】上側を主光取り出し面２とした半導体発光素子３と、半導体発光素子３を搭載したサブマウント素子４と、半導体発光素子３の発光波長を他の波長に変換する蛍光物質を含有するとともに、サブマウント素子４の上に配置された半導体発光素子３の上面のみを覆って塗布されている樹脂部６とを有している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光透過性基板上に形成された半導体膜で構成される発光ダイオード、発光レーザーダイオード等の半導体発光素子と、この半導体発光素子の発光波長を他の波長に変換する蛍光物質を含有した樹脂部とを有する複合発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光波長を蛍光物質を用いて波長変換する技術は、かなり以前から広く知られている。例えば、ネオン管のガラスの内壁面に蛍光物質を塗布し、オレンジ色の発光を緑色光に変換したものや、ＧａＡｓの赤外光発光の発光ダイオードで、モールド樹脂内に蛍光物質を混ぜて、赤外光を緑色光に変換するものなどがよく知られている。最近では、青色発光のＧａＮ系化合物半導体発光素子（ＧａＮ・ＬＥＤ素子）に蛍光物質を用いて白色に発光させる白色ＬＥＤランプが製品化されている。
【０００３】
図２に示すように、従来のＧａＮ系の白色複合発光素子７０は、サブマウント素子７１の上にＧａＮ系の青色ＬＥＤ７２をフリップチップ実装し、それを覆うようにＹＡＧ系の蛍光体７３をスクリーン印刷した複合発光素子である。
【０００４】
この白色複合発光素子７０は、青色ＬＥＤ７２のサファイア基板天面上の蛍光体７３を研削して厚み（ｔ１）を調整することにより白色の色度が制御される。例えば、この白色の色度座標（０．３，０．３）近傍での厚みｔ１は、ｔ１＜３０μｍとなる。一方、青色ＬＥＤ７２の側面の蛍光体の厚み（ｔ２）は、天面の蛍光体の厚み（ｔ１）より厚くなっている。
【０００５】
なお、このような発光素子として、例えば、特許文献１に示すものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２０８８２２号公報（第２−７頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チップの色度は、蛍光体７３の厚みによって異なるため、図２に斜線で示す蛍光体７３の外周部は黄色味がかった色になっている。すなわち、図２（Ｂ）のａ方向から見ると青色発光の成分と蛍光物質によって波長変換された黄色の成分が混色して白く見えるが、ｂ方向から見ると蛍光物質の層が厚くなるので黄色がかって見える。したがって、全体としての色度は黄緑方向にずれ、これを是正するためには天面の蛍光体７３の厚みをｔ１よりさらに薄くする必要が生じる。この場合、蛍光体ペーストの濃度にも依存するが、天面の蛍光体厚みは２０μｍ以下になる。そして、厚みが薄いので、厚みのばらつきが色度のばらつきに大きく影響するという問題がある。
【０００８】
また、蛍光体７３としては、一般にＹＡＧ系蛍光体が用いられている。サブマウント素子７１の上に青色ＬＥＤ７２を実装したままの青色複合発光素子と、その上を蛍光体ペーストで更に覆った白色複合発光素子７０とでは、発光時の温度分布がかなり異なり、例えばＩＦ＝２０ｍＡ通電時では、蛍光体ペーストで覆った方が、覆わない方よりも（温度分布の最大値で）約２０℃弱ほど温度が高くなる。このとき最も温度が高い部分は、蛍光体ペーストの部分である。この原因は、蛍光体ペーストの放熱性が悪いことにも起因しているが、ＹＡＧ系蛍光体の発光量子効率が２８％と悪いことにも原因がある。
【０００９】
すなわち、ＬＥＤチップの青色光を吸収して励起されたエネルギーは、光に変換される割合が２８％で、残りが熱などになって放出されるためである。このように青色ＬＥＤの周囲を蛍光体で覆うことは、青色ＬＥＤの温度を上げてしまい、発光効率の低下や信頼性を悪くするという問題もある。
【００１０】
そこで、本発明は、全体の温度上昇を抑え、チップの色度を均一化させる複合発光素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合発光素子においては、蛍光物質を含有する樹脂部を、上面のみに塗布したものである。
【００１２】
この発明によれば、全体の温度上昇を抑えながらチップの色度を均一化させる複合発光素子が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、上側を主光取り出し面とした半導体発光素子と、前記半導体発光素子を搭載したサブマウント素子と、前記半導体発光素子の発光波長を他の波長に変換する蛍光物質を含有するとともに、前記サブマウント素子の上に配置された前記発光素子の上面のみを覆って塗布されている樹脂部とを有する複合発光素子であり、温度が上昇しやすい樹脂部を上面のみに塗布して側面には塗布しないので、素子の温度上昇が抑えられるという作用を有する。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の複合発光素子の平面図、（Ｂ）は同複合発光素子の正面図を示す。
【００１６】
図１において複合発光素子１は、上側を主光取り出し面２とした青色発光の半導体発光素子の一例であるＧａＮ・ＬＥＤ素子３と、ＧａＮ・ＬＥＤ素子３を搭載したサブマウント素子４と、サブマウント素子４の上に配置されたＧａＮ・ＬＥＤ素子３の上面（主光取り出し面２）を覆って塗布されている樹脂部６を備えている。
【００１７】
ＧａＮ・ＬＥＤ素子３は、上から見て１辺０．３ｍｍ程度の正方形状に形成され、サファイア基板の上面に、ＧａＮバッファ層と、ｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ層と、ＩｎＧａＮのＳＱＷ層と、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＧａＮ層とが順に積層された量子井戸構造を有している。ｎ型ＧａＮ層の上面は、下段部と上段部とからなる階段状に形成されており、下段部におけるｎ型ＧａＮ層の上面上には、ＶとＡｌよりなるｎ電極が形成されている。また、上段部におけるｎ型ＧａＮ層の上面に、上述のｎ型ＡｌＧａＮ層と、ＩｎＧａＮのＳＱＷ層と、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＧａＮ層とが順に積層されている。そして、ｐ型ＧａＮ層の上面には、ＲｈとＡｕよりなるｐ電極が形成されている。このＧａＮ・ＬＥＤ素子３は絶縁性のサファイア基板を用いて構成されているため、両電極はともに、サファイア基板の上面側のエピ面上に形成されている。
【００１８】
サブマウント素子４は、平面視して０．４ｍｍ×０．６ｍｍ程度の長方形状に形成され、ＧａＮ・ＬＥＤ素子３は、Ｓｉダイオード素子からなるサブマウント素子４上に重なるように搭載される。ＧａＮ・ＬＥＤ素子３は、透光性のサファイア基板を上面に向けてこれを主光取り出し面２としている。また、下面に設けたｐ電極及びｎ電極でサブマウント素子４のｎ電極及びｐ電極にそれぞれマイクロバンプ７を介してそれぞれ電気的に接続していると共に、電極とマイクロバンプとの溶着により固定されている。さらにサブマウント素子４のｐ電極上の一部にはボンディングパッド部が形成されており、裏面電極とボンディングパッド部とで外部部材に接続される構造となっている。また、ＧａＮ・ＬＥＤ素子３の青色光の発光波長をその補色の黄緑色の波長に変換する蛍光物質を含有した樹脂が、ＧａＮ・ＬＥＤ素子３の主光取り出し面２のみを覆うように塗布され、平板状に形成されている。塗布の方法は、パターニングが可能なスクリーン印刷が最適である。それ以外に、例えば、ディスペンサーによるポッティングの方法でも可能である。塗布された樹脂は、乾燥して樹脂部６を構成する。
【００１９】
蛍光体を含む樹脂が側面に全くない場合、蛍光体ペーストの濃度にも依存するが、天面の蛍光体の厚みは３０μｍ程度で、樹脂部６を通過した光の色度座標ｘ値は０．４近傍になる。この場合の天面の蛍光体の厚みのばらつきがプラスマイナス１．５μｍのとき、色度ｘのばらつきはプラスマイナス０．００９となっている。
【００２０】
一方、側面に樹脂を設け、この側面の厚みを天面の厚みより大きくしたときは、天面の厚みが２０μｍ以下で、色度座標ｘ値が０．３近傍になる。この場合の厚みのばらつきがプラスマイナス１．５μｍのとき、色度ｘのばらつきはプラスマイナス０．０１８となっている。
【００２１】
従って、側面の樹脂部６の厚みを小さくすることによって、色度のばらつきが小さくなり、また、側面の樹脂が全くない状態では、色度のばらつきが約半分になる。
【００２２】
また、温度が高くなる樹脂部６がＧａＮ・ＬＥＤ素子３の側面から離反することになり、ＧａＮ・ＬＥＤ素子３の温度上昇が防止される。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、温度が上昇しやすい樹脂部を上面のみに塗布して側面には塗布しないので、素子の温度上昇が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の複合発光素子の平面図
（Ｂ）は同複合発光素子の正面図
【図２】（Ａ）は従来の複合発光素子の平面図
（Ｂ）は同複合発光素子の正断面図
【符号の説明】
１複合発光素子
２主光取り出し面
３ＧａＮ・ＬＥＤ素子（半導体発光素子）
４サブマウント素子
６樹脂部
７マイクロバンプ

Claims

上側を主光取り出し面とした半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を搭載したサブマウント素子と、
前記半導体発光素子の発光波長を他の波長に変換する蛍光物質を含有するとともに、前記サブマウント素子の上に配置された前記半導体発光素子の上面のみを覆って塗布されている樹脂部とを有する複合発光素子。