JP2007288067A

JP2007288067A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JP2007288067A
Application number: JP2006116129A
Authority: JP
Inventors: Tsuneaki Fujikura; 序章藤倉
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】光取り出し効率を大幅に向上できる発光ダイオードを提供する。
【解決手段】発光波長に対して透明な基板８を有する半導体発光ダイオードチップ４が、支持体としてのカップ部２に形成された凸部３の上に設けられており、凸部３は、半導体発光ダイオードチップ４の底面４ａよりも狭い面積の上面３ａを有し、且つ上面３ａよりカップ部２の底壁面２ａに向かって次第に断面積が拡大した形状であって、傾斜した側面３ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光取り出し効率の向上を図った発光ダイオードに関する。

発光ダイオード(Light Emitting Diode、ＬＥＤ）は、ｐ型半導体およびｎ型半導体からなるＬＥＤチップに通電することにより、半導体のバンドギャップエネルギーに相当する波長の光を放出する素子である。これまでに、種々の材料からなるＬＥＤが実用化されており、その発光波長は赤外から紫外にいたるまでになっている。主な用途としては、標示用、大型ディスプレー、照明用途などが挙げられる。これらの用途において要求される性能は様々であるが、いずれの用途においても高効率のＬＥＤが望まれている。

ＬＥＤにおける電力−光変換効率は、電圧効率、内部量子効率、光取り出し効率の積で表されるが、このうちの電圧効率および内部量子効率は、ほとんど全ての半導体において５０％以上の効率が既に達成されている。これに対して、光取り出し効率は、通常の砲弾型ＬＥＤにおいては高々１０％程度の値しか得られていない。

光取り出し効率を改善するために有効な手段として、ＬＥＤチップ内の光吸収要因を取り除くことが知られている。例えば、ダブル・ヘテロ構造の活性層を量子井戸構造に置き換えること、結晶成長のための母体としては不可欠である光吸収のある基板を結晶成長後に取り除くこと、などと言った手段が広く用いられている。また、発光波長に対して透明な基板上に半導体を成長することも、高い光取り出し効率を得るのに有効である。

上述のような発光波長に対して透明な基板を用いたＬＥＤの場合、図７に示すように、ＬＥＤチップ７１の発光領域７２で発生した光Ｌの半分は吸収されずにＬＥＤチップ７１の裏面に到達する。通常、ＬＥＤチップ７１の裏面（底面）は、ステムや図７のようなリードフレームのカップ部７３に、銀ペースト等の接着剤７４で接着されており、ＬＥＤチップ７１の裏面に到達した光Ｌの一部は再度、ＬＥＤチップ７１の表面側に反射されるが、一部は接着剤７４に吸収されてしまい、これが光取り出し効率の低下要因となっている。更に、ＬＥＤチップ７１の裏面で反射され表面側に向かった光Ｌの一部は、発光領域７２で再吸収され、このことも光取り出し効率の低下要因となっている。このため、発光波長に対して透明な基板を用いたＬＥＤであっても、光取り出し効率としては、２０％程度が得られているに過ぎない。

本発明は、上記課題を解決し、光取り出し効率を大幅に向上できる発光ダイオードを提供することにある。

第１の発明は、発光波長に対して透明な基板を有する半導体発光ダイオードチップが、支持体に形成された凸部の上に設けられており、前記凸部は、前記半導体発光ダイオードチップの底面よりも狭い面積の上面を有し、且つ前記上面より前記支持体に向かって次第に断面積が拡大した形状であって、傾斜した側面を有することを特徴とする発光ダイオードである。
凸部の側面は、一定勾配（傾斜）のテーパ状でも、あるいは、傾斜が変化する形状でもよい。支持体としては、例えば、ステム、リードフレーム等の金属製の支持体、またはセラミック製の支持体などが用いられる。

第２の発明は、第１の発明において、前記凸部の側面が、前記半導体発光ダイオードチップの底面と３０度〜８０度の角度をなして傾斜していることを特徴とする発光ダイオードである。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記凸部の上面の面積が、前記半導体発光ダイオードチップの底面の面積の８０％以下であることを特徴とする発光ダイオードである。

第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記凸部の側面が、金属反射面であることを特徴とする発光ダイオードである。
金属反射面は、金属製凸部の表面であっても、あるいは金属又は非金属製凸部の表面にメッキや蒸着などにより形成された金属層でもよい。

第５の発明は、第１乃至第４の発明において、前記凸部の上面の形状は、円形、あるいは多角形であることを特徴とする発光ダイオードである。

第６の発明は、第１乃至第５の発明において、前記凸部の上面に、前記凸部に前記半導体発光ダイオードチップを接着するための接着剤を収容し得る窪み部を有することを特徴とする発光ダイオードである。

第７の発明は、第１乃至第６の発明において、前記凸部が前記支持体のカップ部の底部に形成され、前記カップ部の内壁面は金属反射面であると共に、前記カップ部内には、前記発光波長に対して透明な材料が、前記凸部と前記半導体発光ダイオードチップの底面との隙間を含めて充填されていることを特徴とする発光ダイオードである。
発光波長に対して透明な材料としては、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂などが挙げられる。

第８の発明は、第１乃至第７の発明において、前記半導体発光ダイオードチップが、サファイア基板上に形成された窒化物半導体を有する構造、炭化珪素基板上に形成された窒化物半導体を有する構造、又は窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体を有する構造であることを特徴とする発光ダイオードである。
前記窒化物半導体は、Ｉｎ_ｘＡ１_ｙＧａ_ｚＮ（ｘ≧Ｏ、ｙ≧Ｏ、ｚ≧Ｏ、ｘ十ｙ十ｚ＝１）が好ましい。また、窒化物半導体の結晶成長は気相成長装置内で行うのが好ましく、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）装置又はハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置内で行うのが好ましい。

第９の発明は、第４乃至第８の発明において、前記凸部の側面の金属反射面及び／又は前記カップ部の内壁面の金属反射面が、銀もしくは銀を主成分とする合金、又はアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金であることを特徴とする発光ダイオードである。

本発明によれば、半導体発光ダイオードチップの発光領域からチップ底面を透過した光の一部を、凸部の傾斜した側面で側方に反射して、チップ底面を透過した光の進路を発光領域に戻らない方向に変えて取り出すことができ、光取り出し効率が向上する。また、現在の発光ダイオードの製作プロセスを大幅に変更することなく製作でき、実用性が高い。

以下に、本発明に係る発光ダイオードの一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、半導体発光ダイオードチップを支持体としてのリードフレームに実装した発光ダイオードを示すもので、図１（ａ）は全体の概略的な断面図であり、図１（ｂ）は半導体発光ダイオードチップの周辺部分を拡大して示した断面図である。

図１に示すように、発光ダイオード１０は、リードフレーム１のカップ部２に凸部３を有する。凸部３の上面３ａは平坦であり、上面３ａの上に半導体発光ダイオードチップ４が設置される。半導体発光ダイオードチップ４は、凸部３の上面３ａに接着剤７を用いて接着される。半導体発光ダイオードチップ４上のｎ、ｐ電極（図示省略）と、リードフレーム１、１との間はボンディングワイヤ５、５で接続されている。更に、カップ部２の内部及びカップ部２周囲のリードフレーム１やボンディングワイヤ５は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの発光波長に対して透明な樹脂６により封止されている。樹脂６は、集光性を高めるために砲弾型に成形されている。

凸部３は、その上面３ａよりカップ部２の底壁面２ａに向かって次第に断面積が拡大した形状（台地状）であり、凸部３の側面３ｂは傾斜面となっている。具体的には、凸部３の上面３ａは円形あるいは四角形等の多角形であり、側面３ｂは半導体発光ダイオードチップ４の底面（裏面）４ａと角度θ（３０度〜８０度）をなして傾斜しており、凸部３は円錐台状あるいは角錐台状となっている。また、凸部３の上面３ａの面積Ｓ１は、半導体発光ダイオードチップ４の底面４ａの面積Ｓ２の８０％以下に設定されている。

凸部３は、リードフレーム１のカップ部２の作製工程中にカップ部２と一体的に形成されるが、カップ部２とは別途作製した凸部３をカップ部２の底壁面２ａに取り付けてもよい。凸部３の上面３ａの形状については、特に制約はないが、上面３ａの形状を、円形、あるいは多角形とすると、発光ダイオードチップ支持体としてのステムやリードフレームを製作する際の加工の容易性の点から好ましい。また、凸部３をカップ部２の底部に設置するのが、光取り出し効率向上の点から好ましい。（なお、半導体発光ダイオードチップを設置するための凸部を複数設け、これら複数の凸部上に半導体発光ダイオードチップを設置するようにしてもよい。）

リードフレーム１のカップ部２及び凸部３は銅などの金属からなるが、高反射率とするために、カップ部２の内壁面（底壁面２ａ、側壁面２ｂ）及び凸部３の表面（上面３ａ、側面３ｂ）には、銀もしくは銀を主成分とする合金の金属層・金属膜、又はアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金の金属層・金属膜が、メッキないし蒸着により形成されている。カップ部２及び凸部３の表面を、銀もしくはアルミニウム又はこれらを主成分とする合金の金属反射面にすると、可視光のみならず赤外域や紫外域の光に対する反射率も９０％以上にすることができる。

半導体発光ダイオードチップ４は、凸部３の上面３ａに接着剤７を用いて接着されている。接着剤７としては、通常、発光ダイオードの発光波長の光を反射し且つ熱伝導の良好な銀ペースト、インジウムペーストなどの導電性金属ペーストが用いられる。なお、導電性金属ペーストなどの接着剤７による光の吸収を防止するために、半導体発光ダイオードチップ４の底面４ａのうち、凸部３の上面３ａ上に設置される対応部位に、銀等の金属層ないし金属膜を形成するようにしてもよい。

カップ部２の内部に充填されるエポキシ樹脂などの透明な樹脂６は、凸部３の存在によって半導体発光ダイオードチップ４の底面４ａとカップ部２の底壁面２ａとの間に生じた隙間にも充填される。この様に充填することで、何も充填しない場合よりも光取り出し効率を高くできる。凸部３の外周部に充填される材料には、封止などに用いられる樹脂（屈折率が１．５程度）と同等かそれ以上の屈折率を有する材料が好ましい。

半導体発光ダイオードチップ４は、その発光波長に対して透明であるサファイア、炭化珪素、または窒化物半導体の基板８上に、発光領域（発光部）９を含むＩｎ_ｘＡ１_ｙＧａ_ｚＮ（ｘ≧Ｏ、ｙ≧Ｏ、ｚ≧Ｏ、ｘ十ｙ十ｚ＝１）の窒化物半導体層を積層した構造を有する。窒化物半導体層のエピタキシャル成長は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）装置又はハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置を用いて行われる。

図２に、半導体発光ダイオードチップ４の発光領域９で発光した光Ｌの光取り出し経路を模式的に示す。発光ダイオードチップ４の発光領域９から、発光ダイオードチップ４の表面側と底面（裏面）４ａ側とに半分ずつ光Ｌが出射される。このうち、発光ダイオードチップ４の表面側への光は、従来と同様に、発光ダイオードチップ４表面より樹脂６を透過して発光ダイオード１０の外部に取り出される。また、発光ダイオードチップ４の底面４ａ側への光Ｌのうち、凸部３の上面３ａに向かった光Ｌは、接着剤７や凸部上面３ａで反射され、発光ダイオードチップ４に戻されて、チップ４の表面より取り出される。

一方、発光ダイオードチップ４の底面４ａ側への光Ｌのうち、凸部３の上面３ａの外周部側に向かった光Ｌは、発光ダイオードチップ４の底面４ａを透過し、充填された樹脂６を透過して凸部３の側面３ｂで反射される。側面３ｂはチップ底面４ａに対して角度θ傾斜した傾斜面となっているので、側面３ｂで反射された光Ｌは、カップ部２の側壁面２ｂ側へと進路を変えられ、側壁面２ｂで反射され、あるいは、カップ部２の底壁面２ａ及び側壁面２ｂで反射されて、発光ダイオード１０の外部に取り出される。このように、発光ダイオードチップ４の底面４ａ側へと向かう光Ｌのうち、凸部３の上面３ａの外周部側への光Ｌは、発光ダイオードチップ４に戻されることによる多くの吸収を受けずに、発光ダイオードチップ４の外部に取り出されるので、光取り出し効率が向上する。

本発明を以下の実施例によりさらに具体的に説明する。
［実施例１］
図３に示すように、サファイア基板３０上に窒化物半導体層を積層した構造を有するＧａＮ系青色発光ダイオードチップ４と、台座として銀メッキを施した銅製のリードフレームを準備した。リードフレームは、図１に示す上記実施形態と同様にカップ部２を有しており、カップ部２の底面には凸部３が形成されている。また、図１と同様に、カップ部２の凸部３上に発光ダイオードチップ４を接着し、配線およびエポキシ樹脂封止を行って、発光ダイオードを作製した。

ＧａＮ系青色ＬＥＤチップ４は、２インチ径のＣ面サファイア基板３０上にＭＯＶＰＥ法により、青色で発光するＬＥＤ構造を形成したものである。具体的な成長方法を以下に述べる。

サファイア基板３０をＭＯＶＰＥ装置に導入した後に、１atm（７６０Ｔorr）の水素・窒素混合ガス雰囲気中（総流量＝１５０ｓｌｍ、窒素/水素の体積比＝２）で１１３５℃で１０分間加熱することにより基板３０表面の酸化物等を除去した（熱清浄化）。その後、基板温度を５１５℃に下げると共に、キャリアガス流量を１４０ｓｌｍ、キャリアガス中の窒素/水素の体積比を１.５として、窒素原料であるアンモニア（ＮＨ_３）ガスを１０ｓｌｍの流量で成長装置に導入した。更にＧａの原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を成長装置に導入し、基板３０上にＧａＮ低温バッファ層３１を１.６μｍ／時の成長速度で２２ｎｍ成長させた。

その後、キャリアガス流量を８０ｓｌｍ、キャリアガス中の窒素/水素の体積比を１として、アンモニアガス流量を２０ｓｌｍに、基板温度を１０７５℃として、アンドープＧａＮ層３２を４μｍ／時の成長速度で２μｍ成長させた。この時のＶ族原料（アンモニア）とＴＭＧのモル流量比は２０００であった。その上に電子濃度４×1０^１８ｃｍ^−３のＳｉドープのｎ型ＧａＮ層３３を、同じくアンモニア/ＴＭＧモル流量比＝２０００で４μｍ成長させた。その後、基板温度を７５０℃に下げ、６周期のＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸構造の活性層３４を形成した。次に、再び基板温度を１０７５℃として、Ｍｇドープのｐ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層（正孔濃度５×１０^１７ｃｍ^−３）３５をアンモニア/ＴＭＧ比＝８０００で３５ｎｍ成長させ、Ｍｇドープのｐ型ＧａＮ層（正孔濃度＝１×１０^１８ｃｍ^−３）３６をアンモニア/ＴＭＧ比＝２０００で２００ｎｍ成長させた。成長後、エピタキシャル基板を酸素中で６００℃で２０分間の熱処理を行い、ｐ型ＧａＮ層３６及びｐ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層３５を低抵抗化した。

このようにして成長した青色ＬＥＤ用エピタキシャル基板に対して、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）装置によってｎ型ＧａＮ層３３を露出させるためのエッチングをした後、Ｔｉ/Ａｌ/Ｔｉ/Ａｌのｎ電極パッド３７を形成し、Ｎｉ(2nm)/Ａｕ(6nm)の透明導電膜３８を形成し、更に、Ｎｉ/Ａｕのｐ電極パッド３９を形成して、図３に示す表面光取り出し型のＬＥＤチップ４を製作した。このＬＥＤチップ４を上から見た時のサイズ・形状は、３５０μｍ×３５０μｍの正方形であり、チップ４の厚さは約１００μｍである。

このＬＥＤチップ４を、従来型の凸部無しのリードフレームと、図５に示す本実施例の凸部３を有するリードフレームとに実装した。本実施例の凸部３の高さは、１００μｍとした。また凸部３の上面３ａは正方形として、その一辺の長さが３５μｍ〜３５０μｍの範囲のものを準備した。更に、凸部３の側面３ｂがＬＥＤチップ４の底面（ないしカップ部３の底壁面）となす角θも、１０〜９０度の範囲のリードフレームを準備した。

従来型リードフレームヘの実装時には、図７と同様に、ＬＥＤチップ４底面の全体をカップ部の底壁面に接着剤（銀ペースト）で接着した。一方、本実施例のリードフレームヘの実装時には、図５に示すように、凸部３の上面３ａのみがＬＥＤチップ４の底面に接着剤（銀ペースト）７で接着されるようにした。
リードフレームにＬＥＤチップ４を接着した後に、金線による配線を行い、更にエポキシ樹脂（屈折率＝１．５１）により全体を封止した。なお本実施例のＬＥＤにおいては、凸部３の存在により生じたＬＥＤチップ４の底面４ａとカップ部２の底壁面２ａとの隙間にも、エポキシ樹脂が充填された状態となっていた。

従来型のリードフレームを用いたＬＥＤに対し、２０ｍＡ通電時の光出力を積分球を用いて測定したところ、平均で６ｍＷであった。

本実施例のＬＥＤに対しても、２０ｍＡ通電時の光出力を積分球を用いて測定した。図４に、凸部３の側面３ｂの傾き角度θと、凸部３の上面３ａの面積Ｓ2とＬＥＤチップ４の底面積Ｓ1の比率Ｓ2/Ｓ1とに対応する、光出力の測定結果を示す。図４において、境界線４１は光出力１４ｍＷの線、境界線４２は光出力１０ｍＷの線、境界線４３は光出力６ｍＷの線を示す。また、境界線４１内側の領域Ｄ1は、光出力が１４ｍＷ以上の領域、境界線４１と境界線４２との間の領域Ｄ2は、光出力が１４ｍＷ〜１０ｍＷの領域、境界線４２と境界線４３との間の領域Ｄ3は、光出力が１０ｍＷ〜６ｍＷの領域、境界線４３外側の領域Ｄ4は、光出力が６ｍＷ以下の領域である。
Ｓ2/Ｓ1が８０％より大きい場合や、θが３０度未満あるいは８０度よりも大きい場合には、光出力は従来型のリードフレームを用いた場合とほぼ同じであった。これに対して、Ｓ2/Ｓ1が８０％以下で、θが３０〜８０度の場合には、光出力が従来型のリードフレームを用いた場合よりも向上した。特に、Ｓ2/Ｓ1が４０％以下で、θが３５〜６５゜の場合には、光出力は平均値で１４ｍＷ以上となり、従来型のリードフレームを用いた場合の２倍以上の光出力が得られた。

従来型のリードフレームを用いたＬＥＤでは、ＬＥＤチップ４の裏面に到達した光の一部は接着剤に吸収されてしまい、そこで吸収されずにＬＥＤチップ４表面側に反射した光についても、その一部は発光領域で吸収されてしまう。これに対して、本実施例では、凸部３を持つリードフレームを用いることにより、光を吸収する接着剤７の面積（Ｓ2）を少なくするとともに、傾斜した凸部３の側面３ｂで光Ｌの経路を変更し、発光領域９を通らずに光Ｌをチップ４の表面側に取り出しているため、光出力が大幅に向上している。Ｓ2/Ｓ1が大きすぎる場合（Ｓ2/Ｓ1＞８０％）や、θが３０度未満あるいは８０度よりも大きい場合には、上述の効果が十分でなく、従来型のリードフレームを用いた場合と同等の光出力しか得られない。

［実施例２］
従来型のリードフレームを用いたＬＥＤの光出力のばらつき（＝（最大の光出力−最小の光出力）／平均の光出力）は５％であったが、実施例１のリードフレームを用いたＬＥＤの光出力のばらつきは、約１０％程度であった。

実施例１のリードフレームを用いたＬＥＤにおいて、光出力のバラツキが大きい原因は、ＬＥＤチップ４を凸部３の上面３ａに接着する際に、図５に示すように、接着剤７として用いた銀ペーストが凸部３の側面３ｂにはみ出してしまい、このはみ出た部分の接着剤７が光を吸収すると共に、側面３ｂの反射率を低下させるためであることが分かった。この接着剤７のはみ出し量は、接着剤７の量のバラツキや、ＬＥＤチップ４を凸部３に設置する時に押し付ける力の強さのバラツキなどの影響で、ＬＥＤごとに異なるため、光出力のバラツキが大きくなっていた。

この光出力のバラツキを少なくするために、実施例２では、図６に示すように、凸部３の上面３ａに接着剤７を収容し得る窪み部６０を設け、窪み部６０内部に接着剤７を充填した後、上面３ａの上にＬＥＤチップ４を設置した。上面３ａ平面上での窪み部６０の開口の形状は、上面３ａと相似形であり、窪み部６０の上記開口の面積は上面３ａの面積の約９０％とした。窪み部６０を設けることで、接着剤７のはみ出しを抑えることができ、光出力の平均値は実施例１と同じまま、光出力のバラツキを４％程度に抑えることができた。本実施例２では、十分な接着強度を得るために、窪み部６０の面積を凸部上面３ａの面積の９０％としたが、接着の強度が十分強ければ、この比率は小さいほど光を吸収する領域が減るので、好ましい。また、窪み部を、上面３ａに複数形成してもよい。

［実施例３］
図３のサファイア基板３０を炭化珪素基板に換えると共に、この炭化珪素基板とｎ型ＧａＮ層３３の間に、図３のＧａＮ低温バッファ層３１及びアンドープＧａＮ層３２に換えてＡｌＮ層を成長した以外は実施例１と同じ成長条件で形成したＬＥＤ基板（ウエハ）を用いて、実施例２と同様に凸部３の上面３ａに窪み部６０を有するリードフレームにＬＥＤチップを実装した。なお、ＡｌＮ層の成長条件は、キャリアガス流量８５ｓｌｍ、キャリアガス中の窒素/水素の体積比は1、アンモニアガス流量は５ｓｌｍ、Ａｌ原料であるトリメチルアルミニウムの流量は２００ｓｃｃｍ、基板温度は１１５０℃である。
実施例３の場合にも、実施例２とほぼ同じ光出力、光出力のバラツキが得られた。

［実施例４］
図３のサファイア基板３０をＧａＮ単結晶基板に換え、このＧａＮ単結晶基板上に直接ｎ型ＧａＮ層３３を成長した以外は実施例１と同じ成長条件で形成したＬＥＤ基板を用いて、実施例２と同様なリードフレームにＬＥＤチップを実装してＬＥＤを作製した。
実施例４場合にも、光出力が全体に１.５倍程度になった以外は、実施例２とほぼ同じ良好な結果が得られた。

［実施例５］
リードフレーム表面のメッキを、銀ではなくアルミニウムとした以外は、実施例２と全く同じ条件でＬＥＤを製作した。この実施例５の場合にも、実施例２とほぼ同じ良好な結果が得られた。また、同様にして、リードフレーム表面のメッキ材料として銀やアルミニウムの各種合金、および、それ以外の各種金属を用いた場合にも、ＬＥＤの発光波長におけるメッキ表面の反射率が９０％以上であれば、実施例２と同様な効果が得られることを確認した。

［実施例６］
エポキシ樹脂の代わりにシリコーン樹脂（屈折率＝１．５０）を用いて、ＬＥＤの樹脂封止を行った以外は、実施例２と全く同じ条件でＬＥＤを製作した。この実施例６の場合にも、実施例２とほぼ同じ良好な結果が得られた。

本発明の発光ダイオードの一実施形態を示すもので、（ａ）は全体の概略的な断面図であり、（ｂ）は半導体発光ダイオードチップの周辺部分を拡大して示した断面図である。図１の実施形態における、半導体発光ダイオードチップで発光した光の光取り出しの状況を説明する図である。実施例１の発光ダイオードで用いたＬＥＤチップの断面図である。実施例１の発光ダイオードにおける、凸部の側面の傾き角度θと、凸部の上面の面積Ｓ2とＬＥＤチップの底面積の比率Ｓ2/Ｓ1とに対応する、光出力の測定結果を示す図である。実施例１の発光ダイオードにおける光取り出しの状況を説明する図である。実施例２の発光ダイオードにおける光取り出しの状況を説明する図である。従来の発光ダイオードにおける光取り出しの状況を説明する図である。

符号の説明

１リードフレーム
２カップ部
３凸部
３ａ上面
３ｂ側面
４半導体発光ダイオードチップ
４ａ底面
５ボンディングワイヤ
６樹脂
７接着剤
８基板
９発光領域
１０発光ダイオード
Ｌ光
３０サファイア基板
６０窪み部

Claims

発光波長に対して透明な基板を有する半導体発光ダイオードチップが、支持体に形成された凸部の上に設けられており、
前記凸部は、前記半導体発光ダイオードチップの底面よりも狭い面積の上面を有し、且つ前記上面より前記支持体に向かって次第に断面積が拡大した形状であって、傾斜した側面を有することを特徴とする発光ダイオード。
前記凸部の側面が、前記半導体発光ダイオードチップの底面と３０度〜８０度の角度をなして傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記凸部の上面の面積が、前記半導体発光ダイオードチップの底面の面積の８０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
前記凸部の側面が、金属反射面であることを特徴とする請求項１〜３に記載の発光ダイオード。
前記凸部の上面の形状は、円形、あるいは多角形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光ダイオード。
前記凸部の上面に、前記凸部に前記半導体発光ダイオードチップを接着するための接着剤を収容し得る窪み部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光ダイオード。
前記凸部が前記支持体のカップ部の底部に形成され、前記カップ部の内壁面は金属反射面であると共に、前記カップ部内には、前記発光波長に対して透明な材料が、前記凸部と前記半導体発光ダイオードチップの底面との隙間を含めて充填されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオード。
前記半導体発光ダイオードチップが、サファイア基板上に形成された窒化物半導体を有する構造、炭化珪素基板上に形成された窒化物半導体を有する構造、又は窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体を有する構造であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光ダイオード。
前記凸部の側面の金属反射面及び／又は前記カップ部の内壁面の金属反射面が、銀もしくは銀を主成分とする合金、又はアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金であることを特徴とする請求項４〜８記載の発光ダイオード。