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公開番号2024058432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022165781
出願日2022-10-14
発明の名称半導体発光装置、および、その製造方法
出願人スタンレー電気株式会社
代理人弁理士法人山王坂特許事務所
主分類H01L 33/52 20100101AFI20240418BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体発光素子を基板の中心から偏った位置に搭載した小型な発光装置の、回路基板からの剥離を防止する。
【解決手段】基板上の中心から偏った位置に配置されている発光素子載置用配線に発光素子を搭載し、保護素子載置用配線に保護素子を搭載する。発光素子の上に、蛍光体板を配置する。保護素子の上部空間に浮遊板を支持し、発光素子および蛍光体板の周囲と、保護素子と浮遊板との間の空間に樹脂を充填して硬化させ、被覆部材を形成する。浮遊板を配置したことにより、発光素子が基板の中心から偏った位置に小型な発光装置でありながら、熱膨張係数の差による基板の湾曲を抑制できる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上面が矩形の基板と、前記基板の中心から偏った位置に搭載された発光素子と、前記発光素子の上に配置された上面が矩形の蛍光体板と、前記蛍光体板の側面から基板の端部まで充填する上面の外周が矩形の被覆部材とを有し、
前記蛍光体板の矩形の外周から前記被覆部材の外周までの距離は、４辺のうち３辺については予め定めた近接した第１距離であり、残りの１辺については、前記第１距離よりも大きい第２距離であり、当該第２距離離れた前記蛍光体板の外周と前記被覆部材の外周との間の前記被覆部材の上面領域には、浮遊板が埋め込まれていることを特徴とする半導体発光装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、前記浮遊板は、前記被覆部材よりも熱膨張係数が小さい材料からなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、前記基板の上面には、前記発光素子を搭載する領域に、発光素子載置用配線が備えられ、
前記浮遊板の直下の前記基板の上面には、ボンディングワイヤにより前記発光素子と接続される第１配線が備えられ、
前記基板の下面には、前記第１配線に対向する第1実装電極、および、前記発光素子載置用配線に対向する第２実装電極が備えられ、前記基板を貫通する導電ビアにより互いに接続されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体発光装置であって、前記浮遊板は、セラミックまたはガラスからなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
基板と、発光素子と、蛍光体板と、保護素子と、被覆部材とを有し、
前記基板上には、前記発光素子を搭載するための発光素子載置用配線と、前記保護素子を搭載するための保護素子載置用配線とが備えられ、
前記発光素子載置用配線は、前記保護素子載置用配線よりも大きく、前記基板の中心から偏った位置に配置され、
前記発光素子載置用配線上には、前記発光素子が搭載され、前記発光素子の上には、前記蛍光体板が配置され、
前記保護素子載置用配線上には、前記保護素子が載置され、
前記被覆部材は、前記発光素子および蛍光体板の周囲と、前記保護素子の上部の空間を充填し、
前記保護素子の上部の前記被覆部材の上面には、浮遊板が埋め込まれていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体発光装置であって、前記浮遊板は、前記被覆部材よりも熱膨張係数が小さい材料からなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体発光装置であって、前記浮遊板の直下の前記基板の上面には、ボンディングワイヤにより前記発光素子および前記保護素子と接続される第１配線がさらに備えられ、
前記基板の下面には、前記第１配線に対向する第1実装電極、および、前記発光素子載置用配線に対向する第２実装電極が備えられ、前記基板を貫通する導電ビアにより互いに接続されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項８】
上面が矩形の基板と、前記基板の中心から偏った位置に搭載された発光素子と、前記発光素子の上に配置された上面が矩形の蛍光体板と、前記蛍光体板の側面から基板の端部まで充填する上面の外周が矩形の被覆部材とを有し、
前記蛍光体板の矩形の外周から前記被覆部材の外周までの距離は、４辺のうち３辺については予め定めた近接した第１距離であり、残りの１辺については、前記第１距離よりも大きい第２距離であり、当該第２距離離れた前記蛍光体板の外周と前記被覆部材の外周までの前記被覆部材の上面領域には、前記被覆部材の上面に、所定の深さの1以上のスリットまたは切り欠きが設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項９】
基板と、発光素子と、蛍光体板と、保護素子と、被覆部材とを有し、
前記基板上には、前記発光素子を搭載するための発光素子載置用配線と、前記保護素子を搭載するための保護素子載置用配線とが備えられ、
前記発光素子載置用配線は、前記保護素子載置用配線よりも大きく、前記基板の中心から偏った位置に配置され、
前記発光素子載置用配線上には、前記発光素子が搭載され、前記発光素子の上には、前記蛍光体板が配置され、
前記保護素子載置用配線上には、前記保護素子が載置され、
前記被覆部材は、前記発光素子および蛍光体板の周囲と、前記保護素子の上部の空間を充填し、
前記保護素子の上部の前記被覆部材の上面には、所定の深さの1以上のスリットまたは切り欠きが設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１０】
基板上の中心よりも偏った位置に配置されている発光素子載置用配線に発光素子を搭載し、保護素子載置用配線に保護素子を搭載する工程と、
前記発光素子の上に、蛍光体板を配置する工程と、
前記保護素子の上部空間に浮遊板を支持する工程と、
前記発光素子および蛍光体板の周囲と、前記保護素子と前記浮遊板との間の空間に樹脂を充填して硬化させ、被覆部材を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子と、その保護回路のツェナーダイオードとを基板上に実装し、樹脂で被覆した半導体発光装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
絶縁性の基板上に一対の配線電極層を配置し、配線電極層の上に半導体発光素子（ベアチップ）を搭載し、半導体発光素子の周囲を樹脂で封止した発光装置が特許文献１～４に開示されている。
【０００３】
特許文献１、４の発光装置では、基板としてガラスエポキシ樹脂が用いられ、発光素子の電極と配線との接続にボンディングワイヤが用いられている。発光素子の周囲の空間は、ボンディングワイヤを含めて、封止樹脂により封止され、封止樹脂の外形は直方体である。
【０００４】
特許文献２、３の発光装置では、基板としてＡｌＮ等のセラミックやガラスが用いられ、発光素子の電極と配線との接続にバンプが用いられている。特許文献２の発光装置は、基板の周縁に沿って枠体を立設させ、枠体内に樹脂を充填することにより発光素子の周囲を封止している。特許文献３には、発光装置の製造工程において、発光素子の周囲で封止樹脂と基板とを切断することにより、発光装置を個片化することが開示されている。
【０００５】
また、上記特許文献４は、封止樹脂部にクラックが発生するのを防ぐために、樹脂基板の表裏面に設ける表側電極と裏側電極とが、可能な限り樹脂基板の両面に存在する形状にしている。これにより、樹脂基板のみで封止樹脂部を支えている面積を少なくし、外部応力を表裏電極で受ける構成としている。これにより、封止樹脂部に加わる応力を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００９－２６７２８９号公報
特開２０１０－２１９３２４号公報
国際公開第２００９／０６９６７１号
特開２００７－５９８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体発光素子の光量を増大させるために大電流が供給される発光装置や、屋外等の過酷な環境下で用いられる発光装置は、半導体発光素子の損傷を防ぐための保護回路であるツェナーダイオードを、半導体発光素子とともに基板上に搭載することが望ましい。ツェナーダイオードは半導体発光素子に電気的に接続される。
【０００８】
半導体発光素子とツェナーダイオードを搭載した発光装置を小型化するためには、半導体発光素子とツェナーダイオードをできるだけ接近させて基板上に搭載し、両者を一体に封止する封止樹脂を周囲に充填し、さらに、封止樹脂と基板を、半導体発光素子とツェナーダイオードの側面に接近した位置で切断し、個片化することが望ましい。これにより、半導体発光素子とツェナーダイオードの面積の合計に近い面積の発光装置を製造することができる。
【０００９】
一般的に、大光量を発する半導体発光素子の面積は、ツェナーダイオードよりも大きい。また、半導体発光素子の発する熱を効率よく伝導して基板外に放熱するため、半導体発光素子の直下の基板の両面には、半導体発光素子の面積と同等以上の面積の配線層が対向するように設けられ、両面の配線層は１以上のビアで接続される。一方、ツェナーダイオードの発熱量は小さいため、ツェナーダイオードの直下の基板の配線層は、ツェナーダイオードを搭載して電気的な接続が確保できれば足りる。
【００１０】
このため、半導体発光素子の直下の基板の両面の配線層の面積は、ツェナーダイオードの直下の基板の両面の配線層の面積よりも大きくなり、半導体発光素子とツェナーダイオードの境界が、基板の主平面の中心から偏った位置になる。また、発光装置の内部の構造も、発光素子が大部分を占める領域と、ツェナーダイオードの周囲を封止樹脂が大きな部分を占める領域とで分かれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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