特許 7594881 半導体発光装置及び半導体発光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】半導体発光装置及び半導体発光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/60 20100101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01L33/60

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020177496

(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公開番号】P2022068684

(43)【公開日】2022-05-10

【審査請求日】2023-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100159628

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 雅比呂

(74)【代理人】

【識別番号】100147728

【弁理士】

【氏名又は名称】高野 信司

(72)【発明者】

【氏名】河野 圭真

(72)【発明者】

【氏名】市川 幸治

(72)【発明者】

【氏名】神原 大蔵

(72)【発明者】

【氏名】堀尾 直史

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１７５５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１９３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００８２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１４４４６２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、 を有し、
前記第１の被膜は誘電体多層膜である、
半導体発光装置。

【請求項2】

前記側壁接着層が透光性樹脂である、請求項１に記載の半導体発光装置。

【請求項3】

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又は２に記載の半導体発光装置。

【請求項4】

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３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

【請求項5】

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４のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

【請求項6】

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５のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

【請求項7】

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３及び５乃至７のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

【請求項9】

請求項１乃至８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。

【請求項10】

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て担持され、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。

【請求項11】

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透光性樹脂である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。

【請求項12】

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、有し、
前記第１の被膜は、複数の被覆プレートからなり、前記複数の被覆プレートの各々は、前記発光素子アセンブリの側面にそれぞれ個別に接着されている、半導体発光装置。

【請求項13】

前記側壁接着層が透光性樹脂である請求項１２に記載の半導体発光装置。

【請求項14】

前記被覆プレートは誘電体多層膜プレートである請求項１２又は１３に記載の半導体発光装置。

【請求項15】

前記被覆プレートはセラミックプレートである請求項１２又は１３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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１５－２２５８６２号公報

【文献】特開２０１５－１１９０６３号公報

【文献】特開２０１５－１５６４３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】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】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】半導体発光装置１０の裏面を模式的に示す平面図である。

【図1D】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。

【図2】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。

【図3A】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。

【図3B】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。

【図3C】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。

【図4A】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。

【図4B】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。

【図4C】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。

【図5A】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5B】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。

【図5C】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。

【図5D】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。

【図6】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。

【図7A】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。

【図7B】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。

【図8】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。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

［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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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％）。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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、支持基板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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２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）。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

［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。

【0076】

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）。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

［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６０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。

【0083】

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）。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

［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７１が用いられている点で相違している。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【符号の説明】

【0096】

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

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】