特開 2025-1732 半導体発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025001732

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】半導体発光装置

(51)【国際特許分類】

   H10H 20/853 20250101AFI20241226BHJP

【ＦＩ】

H01L33/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101369

(22)【出願日】2023-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】木田 泉

(72)【発明者】

【氏名】稲津 哲彦

(72)【発明者】

【氏名】柴田 直樹

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA02

5F142AA52

5F142BA02

5F142BA32

5F142CA11

5F142CA13

5F142CB03

5F142CD02

5F142CD18

5F142CD44

5F142CD47

5F142CG03

5F142CG05

5F142CG23

5F142CG32

5F142DB02

5F142DB12

5F142DB32

5F142DB38

5F142DB54

5F142FA18

(57)【要約】

【課題】半導体発光装置の光取り出し効率および信頼性を向上させる。
【解決手段】半導体発光装置１０は、パッケージ基板１４と、パッケージ基板１４上にフリップチップ接合される半導体発光素子１２と、パッケージ基板１４上の半導体発光素子１２の周囲に設けられる枠体１６と、パッケージ基板１４上の半導体発光素子１２の上面１２ａを被覆し、枠体１６の上面１６ａを被覆し、半導体発光素子１２の発光波長において透光性を有する封止部材１８と、を備える。枠体１６の上面１６ａの高さｈ１は、半導体発光素子１２の上面１２ａの高さｈａよりも小さい。半導体発光素子１２の上面１２ａは複数の角部を有し、複数の角部のそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、枠体１６の上面１６ａの幅ｗ１よりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッケージ基板と、
前記パッケージ基板上にフリップチップ接合される半導体発光素子と、
前記パッケージ基板上の前記半導体発光素子の周囲に設けられる枠体と、
前記パッケージ基板上の前記半導体発光素子の上面を被覆し、前記枠体の上面を被覆し、前記半導体発光素子の発光波長において透光性を有する封止部材と、を備え、
前記枠体の前記上面の高さは、前記半導体発光素子の上面の高さよりも小さく、
前記半導体発光素子の前記上面は複数の角部を有し、前記複数の角部のそれぞれから前記枠体までの距離は、前記枠体の前記上面の幅よりも小さい半導体発光装置。

【請求項2】

前記パッケージ基板上に接合され、前記封止部材によって被覆される保護素子をさらに備え、
前記保護素子から前記枠体までの距離は、前記枠体の前記上面の幅よりも小さく、
前記半導体発光素子から前記保護素子までの距離は、前記枠体の前記上面の幅よりも小さい、請求項１に記載の半導体発光装置。

【請求項3】

前記半導体発光素子は、前記パッケージ基板に接合するアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極および前記カソード電極上の半導体層と、前記半導体層上の透光性基板と、を備え、
前記枠体の前記上面の高さは、前記透光性基板の下面の高さよりも大きい、請求項１に記載の半導体発光装置。

【請求項4】

前記枠体の前記上面の高さは、前記透光性基板の厚さが半分となる中間高さよりも大きい、請求項３に記載の半導体発光装置。

【請求項5】

前記半導体発光素子の前記上面から前記封止部材の頂部までの高さは、前記透光性基板の厚さよりも小さい、請求項３に記載の半導体発光装置。

【請求項6】

前記透光性基板の厚さは、３００μｍ以上５００μｍ以下である、請求項３に記載の半導体発光装置。

【請求項7】

前記パッケージ基板と前記封止部材の間に隙間が設けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

【請求項8】

前記複数の角部のそれぞれから前記枠体までの距離は、１０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

パッケージ基板上に接合される半導体発光素子を樹脂で封止した半導体発光装置が知られている。例えば、封止樹脂を上に向かって凸となるドーム状に形成することにより、光取り出し効率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－５９７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

封止部材をドーム状に形成する場合、半導体発光素子の上部に位置する封止部材の厚みを大きくする必要がある。封止部材を厚くするために封止部材の充填量を大きくすると、封止部材とパッケージ基板の材料の違いによって生じる歪みが大きくなり、封止部材の剥がれやクラックが発生しやすくなる。

【0005】

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、半導体発光装置の光取り出し効率および信頼性を向上させる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様の半導体発光装置は、パッケージ基板と、パッケージ基板上にフリップチップ接合される半導体発光素子と、パッケージ基板上の半導体発光素子の周囲に設けられる枠体と、パッケージ基板上の半導体発光素子の上面を被覆し、枠体の上面を被覆し、半導体発光素子の発光波長において透光性を有する封止部材と、を備える。枠体の上面の高さは、半導体発光素子の上面の高さよりも小さく、半導体発光素子の上面は複数の角部を有し、複数の角部のそれぞれから枠体までの距離は、枠体の上面の幅よりも小さい。

【0007】

本発明によれば、半導体発光装置の光取り出し効率および信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】第１実施形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す上面図である。

【図3】第２実施形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図4】第３実施形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す上面図である。

【図5】第４実施形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体発光装置１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光装置１０は、半導体発光素子１２と、パッケージ基板１４と、枠体１６と、封止部材１８とを備える。

【0011】

半導体発光素子１２は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる紫外光を発するように構成される半導体発光素子である。このような波長の紫外光を出力するため、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料が用いられる。本実施形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ～３２０ｎｍの深紫外光を発するＤＵＶ－ＬＥＤ（Deep UltraViolet-Light Emitting Diode）チップについて示す。

【0012】

半導体発光素子１２は、透光性基板２０と、半導体層２２と、アノード電極２４と、カソード電極２６と、保護層２８とを備える。

【0013】

透光性基板２０は、半導体発光素子１２が発する紫外光に対して透光性を有する材料から構成される。半導体層２２が発する光は、透光性基板２０から半導体発光素子１２の外部に出力される。透光性基板２０は、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）から構成される。透光性基板２０は、上面２０ａと、下面２０ｂと、側面２０ｃとを有する。上面２０ａおよび下面２０ｂは、例えば矩形状である。上面２０ａおよび下面２０ｂのサイズは特に限られないが、例えば１ｍｍ角である。透光性基板２０の上面２０ａから下面２０ｂまでの厚みｔは、例えば１００μｍ以上、２００μｍ以上または３００μｍ以上であり、例えば１０００μｍ以下、７００μｍ以下または５００μｍ以下である。

【0014】

半導体層２２は、透光性基板２０の下に設けられ、透光性基板２０の下面２０ｂに設けられる。半導体層２２は、例えば、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを備える。半導体層２２は、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される。ＡｌＧａＮ系半導体材料は、Ｉｎ_{１－ｘ－ｙ}Ａｌ_ｘＧａ_ｙＮ（０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の組成で表すことができる。半導体層２２は、保護層２８によって被覆される。

【0015】

アノード電極２４は、第１コンタクト電極２４ａと、第１パッド電極２４ｂとを含む。第１コンタクト電極２４ａは、半導体層２２と接触する内部電極であり、半導体層２２に含まれるｐ型半導体層と接触する。第１コンタクト電極２４ａは、例えば、Ｒｈなどの金属層から構成される。第１コンタクト電極２４ａは、保護層２８によって被覆される。第１パッド電極２４ｂは、保護層２８の外側に露出する外部電極であり、保護層２８に設けられる開口を介して第１コンタクト電極２４ａと電気的に接続される。第１パッド電極２４ｂは、Ｎｉ／Ａｕなどの金属層から構成される。

【0016】

カソード電極２６は、第２コンタクト電極２６ａと、第２パッド電極２６ｂとを含む。第２コンタクト電極２６ａは、半導体層２２と接触する内部電極であり、半導体層２２に含まれるｎ型半導体層と接触する。第２コンタクト電極２６ａは、例えば、Ｔｉ／Ａｌなどの金属層から構成される。第２コンタクト電極２６ａは、保護層２８によって被覆される。第２パッド電極２６ｂは、保護層２８の外側に露出する外部電極であり、保護層２８に設けられる開口を介して第２コンタクト電極２６ａと電気的に接続される。第２パッド電極２６ｂは、Ｎｉ／Ａｕなどの金属層から構成される。

【0017】

保護層２８は、半導体層２２、第１コンタクト電極２４ａおよび第２コンタクト電極２６ａを被覆する。保護層２８は、酸化物や窒化物などの誘電体材料から構成され、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化アルミウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などから構成される。保護層２８は、材料の異なる複数の保護層の積層体から構成されてもよい。

【0018】

パッケージ基板１４は、平板形状を有し、接合面１４ａと、裏面１４ｂとを有する。パッケージ基板１４は、接合面１４ａに設けられる第１接合電極３０および第２接合電極３２を備える。パッケージ基板１４は、裏面１４ｂに設けられる第１実装電極３４および第２実装電極３６を備える。第１接合電極３０は、パッケージ基板１４の内部において第１実装電極３４と電気的に接続される。第２接合電極３２は、パッケージ基板１４の内部において第２実装電極３６と電気的に接続される。パッケージ基板１４は、例えば無機材料から構成され、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのセラミック材料から構成される。

【0019】

半導体発光素子１２は、パッケージ基板１４上にフリップチップ接合される。半導体発光素子１２は、第１接合電極３０および第２接合電極３２に接合される。半導体発光素子１２は、第１接合部３８および第２接合部４０を介してパッケージ基板１４に接合される。第１接合部３８は、アノード電極２４（第１パッド電極２４ｂ）と第１接合電極３０の間に設けられ、アノード電極２４と第１接合電極３０を電気的に接続する。第２接合部４０は、カソード電極２６（第２パッド電極２６ｂ）と第２接合電極３２の間に設けられ、カソード電極２６と第２接合電極３２を電気的に接続する。

【0020】

第１接合部３８および第２接合部４０は、例えば、スタッドバンプである。第１接合部３８および第２接合部４０は、例えば、Ａｕなどの金属ワイヤの先端部を溶融させてボール状にしたものを第１接合電極３０および第２接合電極３２に押しつけることによりそれぞれ形成される。第１接合電極３０および第２接合電極３２に形成された第１接合部３８および第２接合部４０は、例えば超音波接合によってアノード電極２４（第１パッド電極２４ｂ）およびカソード電極２６（第２パッド電極２６ｂ）にそれぞれ接合される。

【0021】

半導体発光素子１２がパッケージ基板１４に接合された状態において、パッケージ基板１４（接合面１４ａ）から透光性基板２０の下面２０ｂまでの高さｈｂは、例えば透光性基板２０の厚さｔよりも小さく、例えば透光性基板２０の厚さの半分ｔ／２よりも小さい。パッケージ基板１４から透光性基板２０の下面２０ｂまでの高さｈｂは、例えば２００μｍ以下、１００μｍ以下、５０μｍ以下または３０μｍ以下である。パッケージ基板１４から透光性基板２０の下面２０ｂまでの高さｈｂは、例えば１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上または２５μｍ以上である。

【0022】

半導体発光素子１２がパッケージ基板１４に接合された状態において、パッケージ基板１４（接合面１４ａ）から半導体発光素子１２の上面１２ａ（透光性基板２０の上面２０ａ）までの高さｈａは、例えば１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上または４００μｍ以上である。パッケージ基板１４から半導体発光素子１２の上面１２ａまでの高さｈａは、例えば１０００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下または５００μｍ以下である。

【0023】

枠体１６は、パッケージ基板１４上の半導体発光素子１２の周囲に設けられる。枠体１６は、例えばパッケージ基板１４の外周に沿って、パッケージ基板１４の全周にわたって設けられる。枠体１６は、パッケージ基板１４の外周から離れて設けられてもよく、パッケージ基板１４の外周よりも内側にずれた位置に設けられてもよい。枠体１６は、例えばパッケージ基板１４と同じ材料で形成され、パッケージ基板１４と一体的に成型される。枠体１６は、パッケージ基板１４とは異なる材料で形成されてもよい。枠体１６は、パッケージ基板１４とは別体として成型されてもよく、任意の接合材料によってパッケージ基板１４の接合面１４ａに接合されてもよい。

【0024】

枠体１６は、上面１６ａを有する。枠体１６の上面１６ａは、例えば平坦面である。枠体１６の上面１６ａの高さｈ１は、半導体発光素子１２の上面１２ａ（透光性基板２０の上面２０ａ）の高さよりも小さい。パッケージ基板１４から枠体１６の上面１６ａまでの高さｈ１は、例えばパッケージ基板１４から半導体発光素子１２の上面１２ａまでの高さｈａの９５％以下、９０％以下、８５％以下または８０％以下である。枠体１６の上面１６ａの高さｈ１は、例えば透光性基板２０の下面２０ｂの高さｈｂよりも大きい。枠体１６の上面１６ａの高さｈ１は、例えば透光性基板２０の厚さｔが半分（ｔ／２）となる中間位置２０ｄにおける高さ（中間高さｈｄ）よりも大きい。パッケージ基板１４から枠体１６の上面１６ａまでの高さｈ１は、例えばパッケージ基板１４から半導体発光素子１２の上面１２ａまでの高さｈａの５０％以上、６０％以上、７０％以上または７５％以上である。

【0025】

枠体１６の上面１６ａの高さｈ１は、例えば２００μｍ以上、３００μｍ以上、４００μｍ以上または５００μｍ以上である。枠体１６の上面１６ａの高さｈ１は、例えば１５００μｍ以下、１２００μｍ以下、１０００μｍ以下または８００μｍ以下である。枠体１６の上面１６ａの高さｈ１と半導体発光素子１２の上面１２ａの高さｈａの差Δｈ（＝ｈａ－ｈ１）は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上であり、例えば５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下または２００μｍ以下である。

【0026】

枠体１６は、内周面１６ｂと、外周面１６ｃとを有する。枠体１６の上面１６ａの幅ｗ１（例えば内周面１６ｂから外周面１６ｃまでの幅ｗ１）は、例えば１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上または４００μｍ以上である。枠体１６の上面１６ａの幅ｗ１は、例えば１０００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下または６００μｍ以下である。半導体発光素子１２（透光性基板２０の側面２０ｃ）から枠体１６（内周面１６ｂ）までの距離ｄ１は、枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0027】

封止部材１８は、パッケージ基板１４上の半導体発光素子１２を被覆する。封止部材１８は、例えば、枠体１６よりも内側の領域を充填する。封止部材１８は、パッケージ基板１４の接合面１４ａと接触し、第１接合電極３０および第２接合電極３２と接触する。封止部材１８は、透光性基板２０の側面２０ｃおよび上面２０ａと接触する。封止部材１８は、枠体１６の上面１６ａを被覆する。封止部材１８は、半導体発光素子１２の発光波長において透光性を有する材料から構成される。封止部材１８は、半導体発光素子１２のピーク発光波長における内部透過率が５０％以上であり、好ましくは７０％以上、８０％以上または９０％以上である。封止部材１８は、透光性基板２０よりも低屈折率の材料から構成される。封止部材１８は、例えば、シリコーン樹脂やフッ素樹脂から構成される。封止部材１８は、樹脂ではなく、石英などの無機材料またはガラス材料から構成されてもよい。封止部材１８は、例えば蛍光体を含まないように構成される。

【0028】

封止部材１８は、例えば上に凸となるレンズ形状またはドーム形状を有する。封止部材１８の頂部４２は、例えばパッケージ基板１４に接合される半導体発光素子１２の上部に位置する。封止部材１８は、半導体発光素子１２の上面１２ａの全体を被覆するように形成される。半導体発光素子１２の上面１２ａから封止部材１８の頂部４２までの高さｈ２は、例えば５０μｍ以上、１００μｍ以上または２００μｍ以上である。半導体発光素子１２の上面１２ａから封止部材１８の頂部４２までの高さｈ２は、例えば５００μｍ以下、４００μｍ以下または３００μｍ以下である。半導体発光素子１２の上面１２ａから封止部材１８の頂部４２までの高さｈ２は、例えばパッケージ基板１４から半導体発光素子１２の上面１２ａまでの高さｈａよりも小さく、透光性基板２０の厚さｔよりも小さい。半導体発光素子１２の上面１２ａから封止部材１８の頂部４２までの高さｈ２は、透光性基板２０の厚さの半分ｔ／２より小さくてもよい。半導体発光素子１２の上部に位置する封止部材１８の高さｈ２を小さくすることにより、封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制できる。

【0029】

図２は、第１実施形態に係る半導体発光装置１０の構成を概略的に示す上面図である。半導体発光装置１０は、保護素子５０をさらに備える。保護素子５０は、半導体発光素子１２をサージ電流や静電気から保護するダイオードであり、例えばツェナーダイオードである。保護素子５０は、パッケージ基板１４の接合面１４ａに接合される。保護素子５０は、例えば第１接合電極３０および第２接合電極３２に接合され、半導体発光素子１２と並列接続される。保護素子５０の上面５０ａは、封止部材１８によって被覆される。

【0030】

枠体１６は、内周面１６ｂおよび外周面１６ｃが矩形状となるように構成される。枠体１６は、半導体発光素子１２および保護素子５０が並ぶ縦方向のサイズが相対的に大きく、横方向のサイズが相対的に小さい長方形状を有する。枠体１６の内側の縦方向の幅ｗ２は、枠体１６の内側の横方向の幅ｗ３よりも大きい。枠体１６の内側の縦方向の幅ｗ２は、例えば枠体１６の内側の横方向の幅ｗ３の１．１倍以上２倍以下である。

【0031】

半導体発光素子１２の上面１２ａは、複数の辺４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄおよび複数の角部４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを有する。図２の例では、半導体発光素子１２の上面１２ａは矩形状であり、四つの辺４４ａ～４４ｄおよび四つの角部４６ａ～４６ｄを有する。半導体発光素子１２の上面１２ａは、矩形状ではなく、三角形や六角形、八角形といった四角形とは異なる多角形状を有してもよい。

【0032】

半導体発光素子１２は、複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれが枠体１６の内周面１６ｂに近接して配置される。半導体発光素子１２は、三つの辺４４ａ～４４ｃのそれぞれが内周面１６ｂに近接して配置される。複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、例えば枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0033】

保護素子５０は、半導体発光素子１２の一つの辺４４ｄに近接して配置される。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１と同程度である。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0034】

保護素子５０は、枠体１６に近接して配置される。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１または半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２と同程度である。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0035】

本実施形態によれば、枠体１６の上面１６ａの高さｈ１を、半導体発光素子１２の上面１２ａの高さｈａよりも小さくすることにより、半導体発光素子１２の上面１２ａを被覆する封止部材１８の高さｈ２を小さくできる。別の言い方をすれば、枠体１６の上面１６ａの高さｈ１を下げることにより、より少ない量の封止部材１８を用いて半導体発光素子１２を被覆する封止部材１８をドーム形状にすることができる。その結果、封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制でき、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0036】

本実施形態によれば、封止部材１８が枠体１６の上面１６ａを被覆するように設けられるため、枠体１６の上面１６ａに封止部材１８が設けられない場合に比べて、封止部材１８の上面の曲率を緩やかにできる。これにより、半導体発光素子１２の上面１２ａを被覆する封止部材１８の高さｈ２を小さくでき、より少ない量の封止部材１８を用いて半導体発光素子１２を被覆する封止部材１８をドーム形状にすることができる。その結果、封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制でき、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0037】

本実施形態によれば、半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１を小さくすることにより、半導体発光素子１２と枠体１６の間に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。特に、半導体発光素子１２の複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれと枠体１６の間に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0038】

本実施形態によれば、半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２を小さくし、保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３を小さくすることにより、保護素子５０の周囲に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0039】

図２の平面視において、枠体１６（枠体１６の内周面１６ｂ）の内側を占める面積Ｓは、半導体発光素子１２の上面１２ａを占める面積Ｐおよび保護素子５０の上面５０ａを占める面積Ｑの合計面積（Ｐ＋Ｑ）の２倍以下であってもよい（つまり、Ｓ≦２×［Ｐ＋Ｑ］）。言い換えれば、枠体１６の内側において半導体発光素子１２および保護素子５０とは異なる部分の面積（Ｓ－Ｐ－Ｑ）は、半導体発光素子１２および保護素子５０の合計面積（Ｐ＋Ｑ）より小さくてもよい。この場合、半導体発光素子１２の上面１２ａおよび保護素子５０の上面５０ａを被覆する封止部材１８の量に対して、半導体発光素子１２や保護素子５０の周囲（例えば側方）に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0040】

図２の平面視において、枠体１６（枠体１６の内周面１６ｂ）の内側を占める面積Ｓは、半導体発光素子１２の上面１２ａを占める面積Ｐの２倍以下であってもよい（つまり、Ｓ≦２×Ｐ）。言い換えれば、枠体１６の内側において半導体発光素子１２とは異なる部分の面積（Ｓ－Ｐ）は、半導体発光素子１２の面積Ｐより小さくてもよい。この場合、半導体発光素子１２の上面１２ａを被覆する封止部材１８の量に対して、半導体発光素子１２の周囲（例えば側方）に設けられる封止部材１８の量を少なくすることができる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0041】

本実施形態によれば、封止部材１８が枠体１６の上面１６ａを被覆するように設けられるため、半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１を小さくする場合であっても、封止部材１８による半導体発光素子１２の封止性を向上できる。特に、枠体１６の上面１６ａの幅ｗ１は、半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１よりも大きいため、枠体１６の上面１６ａを被覆する封止部材１８によって封止性を高めることができる。その結果、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0042】

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る半導体発光装置１０Ａの構成を概略的に示す断面図である。半導体発光装置１０Ａは、パッケージ基板１４と封止部材１８の間に隙間６０が設けられる点で、上述の第１実施形態と相違する。以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については説明を適宜省略する。

【0043】

半導体発光装置１０Ａは、半導体発光素子１２と、パッケージ基板１４と、枠体１６と、封止部材１８とを備える。半導体発光装置１０Ａは、図２に示される保護素子５０をさらに備えてもよい。半導体発光素子１２、パッケージ基板１４、枠体１６および保護素子５０は、第１実施形態と同様に構成されることができる。

【0044】

封止部材１８は、パッケージ基板１４との間に隙間６０が設けられる点を除いて、第１実施形態と同様に構成されることができる。封止部材１８は、例えばパッケージ基板１４から離れて設けられ、パッケージ基板１４の接合面１４ａと接触しない。封止部材１８は、第１接合電極３０および第２接合電極３２と接触しなくてもよい。封止部材１８は、パッケージ基板１４と部分的に接触してもよい。例えば、パッケージ基板１４の接合面１４ａ、第１接合電極３０および第２接合電極３２の少なくともいずれかは、封止部材１８と接触する部分と、封止部材１８と接触しない部分とを有してもよい。

【0045】

封止部材１８は、半導体発光素子１２と部分的に接触してもよい。封止部材１８は、例えば保護層２８と接触しなくてもよい。封止部材１８は、透光性基板２０の側面２０ｃの全体と接触してもよいし、透光性基板２０の側面２０ｃの一部のみと接触してもよい。つまり、透光性基板２０の側面２０ｃは、封止部材１８と接触する部分と、封止部材１８と接触しない部分とを有してもよい。封止部材１８は、透光性基板２０の上面２０ａの全体と接触する。

【0046】

封止部材１８は、枠体１６と部分的に接触してもよい。封止部材１８は、例えば枠体１６の内周面１６ｂの一部のみと接触してもよい。つまり、枠体１６の内周面１６ｂは、封止部材１８と接触する部分と、封止部材１８と接触しない部分とを有してもよい。封止部材１８は、枠体１６の上面１６ａの実質的に全体と接触してもよく、枠体１６の上面１６ａの面積の７０％以上、８０％以上または９０％以上と接触してもよい。

【0047】

本実施形態によれば、封止部材１８がパッケージ基板１４から離れて設けられることにより、パッケージ基板１４と封止部材１８の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくできる。その結果、封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０Ａの信頼性を向上できる。

【0048】

本実施形態によれば、封止部材１８と枠体１６の内周面１６ｂの接触面積が小さくなるため、枠体１６と封止部材１８の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくできる。その結果、封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０Ａの信頼性を向上できる。

【0049】

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る半導体発光装置１０Ｂの構成を概略的に示す上面図である。半導体発光装置１０Ｂは、パッケージ基板１４および枠体１６に対して半導体発光素子１２および保護素子５０が斜めに配置される点で、上述の第１実施形態と相違する。以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については説明を適宜省略する。

【0050】

半導体発光装置１０Ｂは、半導体発光素子１２と、パッケージ基板１４と、枠体１６と、封止部材１８と、保護素子５０とを備える。半導体発光素子１２および保護素子５０は、第１実施形態と同様に構成されることができる。

【0051】

パッケージ基板１４および枠体１６は、正方形状となるように構成され、縦方向および横方向のサイズが同程度となるように構成される。枠体１６の内周面１６ｂおよび外周面１６ｃは、正方形状となるように構成され、縦方向および横方向のサイズが同程度となるように構成される。枠体１６の内側の縦方向の幅ｗ２は、例えば枠体１６の内側の横方向の幅ｗ３の０．９倍以上１．１倍以下である。パッケージ基板１４および枠体１６は、長方形状となるように構成されてもよい。

【0052】

半導体発光素子１２は、パッケージ基板１４および枠体１６に対して所定の角度θで回転させた向きで枠体１６の内側に配置されている。半導体発光素子１２の複数の辺４４ａ～４４ｄのそれぞれは、枠体１６の内周面１６ｂに対して所定の角度θを有するように配置される。所定の角度θは、例えば１０度以上８０度以下であり、例えば３０度以上６００度以下である。図４に示す例において、所定の角度θは４５度である。

【0053】

半導体発光素子１２は、複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれが枠体１６の内周面１６ｂに近接して配置される。複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、例えば枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ１は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0054】

保護素子５０は、半導体発光素子１２と同様、パッケージ基板１４および枠体１６に対して所定の角度θで回転させた向きで枠体１６の内側に配置されている。保護素子５０は、半導体発光素子１２の一つの辺４４ｄに近接して配置される。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１と同程度である。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0055】

保護素子５０は、枠体１６に近接して配置される。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば枠体１６の幅ｗ１よりも小さい。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１または半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２と同程度である。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下または１００μｍ以下である。保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上または１５０μｍ以上である。

【0056】

本実施形態においても、半導体発光素子１２から枠体１６までの距離ｄ１を小さくすることにより、半導体発光素子１２と枠体１６の間に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。特に、半導体発光素子１２の複数の角部４６ａ～４６ｄのそれぞれと枠体１６の間に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0057】

本実施形態においても、半導体発光素子１２から保護素子５０までの距離ｄ２を小さくし、保護素子５０から枠体１６までの距離ｄ３を小さくすることにより、保護素子５０の周囲に設けられる封止部材１８の量を少なくできる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0058】

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係る半導体発光装置１０Ｃの構成を概略的に示す上面図である。半導体発光装置１０Ｃは、枠体１６の内周面１６ｂが矩形状ではなく、円弧状に延びるように形成される点で第３実施形態と相違し、それ以外の点で第３実施形態と共通する。

【0059】

本実施形態によれば、半導体発光素子１２の上面１２ａの三つの辺４４ａ～４４ｃのそれぞれから枠体１６までの距離ｄ４を小さくすることができ、枠体１６の内側に設けられる封止部材１８の量をより少なくすることができる。その結果、封止部材１８と枠体１６の材料の違いによって封止部材１８に加わる応力を小さくして封止部材１８の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。

【0060】

以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

【0061】

以下、本発明のいくつかの態様について説明する。

【0062】

本発明の第１の態様は、パッケージ基板と、前記パッケージ基板上にフリップチップ接合される半導体発光素子と、前記パッケージ基板上の前記半導体発光素子の周囲に設けられる枠体と、前記パッケージ基板上の前記半導体発光素子の上面を被覆し、前記枠体の上面を被覆し、前記半導体発光素子の発光波長において透光性を有する封止部材と、を備え、前記枠体の前記上面の高さは、前記半導体発光素子の上面の高さよりも小さく、前記半導体発光素子の前記上面は複数の角部を有し、前記複数の角部のそれぞれから前記枠体までの距離は、前記枠体の前記上面の幅よりも小さい半導体発光装置である。第１の態様によれば、枠体の上面の高さを小さくすることにより、半導体発光素子の上面を被覆する封止部材の高さを小さくできる。枠体の上面にも封止部材が設けられるため、封止部材の上面の曲率を緩やかにし、半導体発光素子の上面を被覆する封止部材の高さを小さくできる。また、半導体発光素子の角部から枠体までの距離を小さくすることにより、半導体発光素子と枠体の間に設けられる封止部材の量を少なくできる。その結果、封止部材と枠体の材料の違いによって封止部材に加わる応力を小さくし、封止部材の剥がれやクラックの発生を抑制できる。封止部材によって被覆される枠体の上面の幅を大きくすることによって、封止部材による封止性を向上できる。これにより、半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0063】

本発明の第２の態様は、前記パッケージ基板上に接合され、前記封止部材によって被覆される保護素子をさらに備え、前記保護素子から前記枠体までの距離は、前記枠体の前記上面の幅よりも小さく、前記半導体発光素子から前記保護素子までの距離は、前記枠体の前記上面の幅よりも小さい、第１の態様に記載の半導体発光装置である。第２の態様によれば、保護素子から枠体までの距離を小さくし、半導体発光素子から保護素子までの距離を小さくすることにより、保護素子の側方に設けられる封止部材の量を少なくできる。その結果、封止部材と枠体の材料の違いによって封止部材に加わる応力を小さくし、封止部材の剥がれやクラックの発生を抑制できる。

【0064】

本発明の第３の態様は、前記半導体発光素子は、前記パッケージ基板に接合するアノード電極およびカソード電極と、前記アノード電極および前記カソード電極上の半導体層と、前記半導体層上の透光性基板と、を備え、前記枠体の前記上面の高さは、前記透光性基板の下面の高さよりも大きい、第１または第２の態様に記載の半導体発光装置である。第３の態様によれば、枠体の上面の高さを透光性基板の下面の高さよりも大きくすることにより、半導体発光素子の上面を被覆する封止部材の高さをより好適に小さくすることができ、半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0065】

本発明の第４の態様は、前記枠体の前記上面の高さは、前記透光性基板の厚さが半分となる中間高さよりも大きい、第３の態様に記載の半導体発光装置である。第４の態様によれば、枠体の上面の高さを透光性基板の中間高さよりも大きくすることにより、半導体発光素子の上面を被覆する封止部材の高さをより好適に小さくすることができ、半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0066】

本発明の第５の態様は、前記半導体発光素子の前記上面から前記封止部材の頂部までの高さは、前記透光性基板の厚さよりも小さい、第３または第４の態様に記載の半導体発光装置である。第５の態様によれば、半導体発光素子の上面を被覆する封止部材の高さを透光性基板の厚さよりも小さくすることにより、封止部材の剥がれやクラックの発生を抑制でき、半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0067】

本発明の第６の態様は、前記透光性基板の厚さは、３００μｍ以上５００μｍ以下である、第３から第５のいずれか一つの態様に記載の半導体発光装置である。第６の態様によれば、透光性基板の厚みが大きい場合であっても、高さの小さい枠体を設けることにより、半導体発光素子の上面を被覆する封止部材の高さを小さくすることができる。これにより、封止部材の剥がれやクラックの発生を抑制して半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0068】

本発明の第７の態様は、前記パッケージ基板と前記封止部材の間に隙間が設けられる、第１から第６のいずれか一つの態様に記載の半導体発光装置である。第７の態様によれば、封止部材がパッケージ基板から離れて設けられるため、パッケージ基板と封止部材の材料の違いによって封止部材に加わる応力を小さくできる。その結果、封止部材の剥がれやクラックの発生を抑制することができ、半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0069】

本発明の第８の態様は、前記複数の角部のそれぞれから前記枠体までの距離は、１０μｍ以上３００μｍ以下である、第１から第７のいずれか一つの態様に記載の半導体発光装置である。第８の態様によれば、半導体発光素子から枠体までの距離を１０μｍ以上３００μｍ以下にすることにより、封止部材の剥がれやクラックの発生を抑制し、半導体発光装置の信頼性を向上できる。

【0070】

１０…半導体発光装置、１２…半導体発光素子、１２ａ…上面、１４…パッケージ基板、１６…枠体、１６ａ…上面、１８…封止部材、２０…透光性基板、２０ａ…上面、２０ｂ…下面、２２…半導体層、２４…アノード電極、２６…カソード電極、２８…保護層、４２…頂部、４６ａ～４６ｄ…角部、５０…保護素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】