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公開番号2025104665
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222621
出願日2023-12-28
発明の名称紫外線発光素子
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人
主分類H10H 20/858 20250101AFI20250703BHJP()
要約【課題】発光効率が高く、寿命が長い発光素子を提供する。
【解決手段】紫外線発光素子は、半導体チップと、半導体チップと対向して配置された回路基板と、半導体チップと回路基板とを接続する複数の接続体と、を備えている。紫外線発光素子では、半導体チップの回路基板と対向する面上に、第一導電型電極及び第二導電型電極を有し、第一導電型電極は、接続体と接触する第一導電型電極直線部を有している。第二導電型電極は、接続体と接触し、第一導電型電極直線部に対して垂直方向に延伸する第二導電型電極直線部を有している。複数の接続体のうちの一部は、第二導電型電極直線部と接触して配置された複数の第二導電型電極直線部上接続体であり、複数の第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれが半導体チップと接触する面積が、第一導電型電極直線部に近づくにつれて大きくなっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップと対向して配置された回路基板と、
前記半導体チップと前記回路基板とを接続する複数の接続体と、
を備え、
前記半導体チップは、前記回路基板と対向する面上に、第一導電型電極及び第二導電型電極を有し、前記第一導電型電極は、前記接続体と接触する第一導電型電極直線部を有し、前記第二導電型電極は、前記接続体と接触し、前記第一導電型電極直線部に対して交差する方向に延伸する第二導電型電極直線部を有し、
前記複数の接続体のうちの一部は、前記第二導電型電極直線部と接触して配置された複数の第二導電型電極直線部上接続体であり、
複数の前記第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれが前記第二導電型電極直線部と接触する面積が、前記第一導電型電極直線部に近づくにつれて大きくなる
紫外線発光素子。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記第一導電型電極直線部と隣接する前記第二導電型電極直線部の端部は、前記第一導電型電極直線部側に突出する半円型の丸みがある凸形状となっている、
請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項３】
前記第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれと前記回路基板との接触面積が、前記第一導電型電極直線部に近づくにつれて大きくなる
請求項２に記載の紫外線発光素子。
【請求項４】
前記半導体チップと前記回路基板との間に配置された前記第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれの高さが、前記第一導電型電極直線部に近づくにつれて低くなる
請求項３に記載の紫外線発光素子。
【請求項５】
前記第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれと前記回路基板との前記接触面積は、前記第二導電型電極直線部との前記接触面積より大きくなっている
請求項４に記載の紫外線発光素子。
【請求項６】
前記第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれは、前記回路基板に近い側に位置する下部円柱と、前記半導体チップに近い側に位置し、前記下部円柱より平面視での外形が小さい上部円柱とが、積層して重なった形状をしている
請求項５に記載の紫外線発光素子。
【請求項７】
前記第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれは、前記下部円柱の前記半導体チップ側に前記上部円柱が無い領域である空間領域を有し、
前記空間領域は、前記第一導電型電極直線部に近づくほど小さくなっている
請求項６に記載の紫外線発光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は紫外線発光素子に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
紫外線発光素子は、発光層である半導体活性層の組成を制御することにより深紫外から赤外まで発光波長を制御することができ、照明のバックライトや計測器用光源、殺菌光源など様々な用途で利用されている。
紫外線発光素子の一般的な形態では、紫外線を発する半導体チップが、金属の接続体を介して対向配置された回路基板（パッケージ基板）に実装されている。この形態の一つであるフリップチップ構造の紫外線発光素子では、半導体チップの一方の面にｐ型電極とｎ型電極とが形成されており、この面とパッケージ基板とを対向させて、金属ボールなどの接続体で半導体チップとパッケージ基板とを接続することにより、半導体チップの他方の面から光が放射される。
【０００３】
半導体チップのｐ型電極およびｎ型電極は、パッケージ基板上の対応する正極電極金属線、負極電極金属線とそれぞれ電気的に接合され、外部からの電圧印加により電流を半導体チップへ流す役割を担う。また、金属ボールなどの接続体は、半導体チップで発生した熱をパッケージ基板へ逃がす放熱作用も発揮する。
【０００４】
紫外線発光素子の発光効率および電力変換効率を向上させる目的で、半導体チップのｎ型電極、ｐ型電極が交互に並ぶように配置された形状にすることが行われている（特許文献１）。この場合、半導体チップのｎ型電極と回路基板のｎ型電極、あるいは半導体チップのｐ型電極と回路基板のｐ型電極とを接続する接続体は、それぞれの電極の直線部分上に接して、一定間隔で直線上に並ぶように設計する。この際、接続体は複数あり、各々の接続体は同一形状で半導体チップおよび回路基板と接続するよう設計する。
【０００５】
さらに別の発明では、半導体チップのｐ型電極が、直線部分と、ｎ型電極に３方向を囲まれた突起部とを組み合わせたＨ字状の電極レイアウトとなっていることが報告されている（特許文献２）。ここで、突起部においてのｐ型電極とｎ型電極との間の距離を、直線部でのｐ型電極とｎ型電極の間の距離より広げることで、突起部に電流が集中しないように電流を拡散させて、突起部での局所的な発熱を緩和する設計が為されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－６２０９９号公報
特開２０１９－２９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の紫外線発光素子では、電極間に流れる電流が部分的に集中することにより発光光量にムラが生じ、その結果として、紫外線発光素子の発光効率の低下が生じたり素子の局所破壊によって短寿命となる場合がある。
本開示の目的は、発光効率が高く、寿命が長い紫外線発光素子を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係る紫外線発光素子は、半導体チップと、半導体チップと対向して配置された回路基板と、半導体チップと回路基板とを接続する複数の接続体と、を備えている。本開示の一態様に係る紫外線発光素子では、半導体チップの回路基板と対向する面上に、第一導電型電極及び第二導電型電極を有し、第一導電型電極は、接続体と接触する第一導電型電極直線部を有し、第二導電型電極は、接続体と接触し、第一導電型電極直線部に対して交差する方向に延伸する第二導電型電極直線部を有し、複数の接続体のうちの一部は、第二導電型電極直線部と接触して配置された複数の第二導電型電極直線部上接続体であり、複数の第二導電型電極直線部上接続体のそれぞれが第二導電型電極直線部と接触する面積が、第一導電型電極直線部に近づくにつれて大きくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、発光効率が高く、寿命が長い素子を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態に係る紫外線発光素子を構成する半導体チップと、接続体の配置位置の一構成例を示す平面模式図である。
本開示の実施形態に係る紫外線発光素子を構成する半導体チップ、回路基板及び接続体の一構成例を示す断面模式図である。
本開示の実施形態に係る紫外線発光素子を構成する半導体チップ、回路基板及び接続体の一構成例を拡大して示す拡大断面模式図である。
本開示の変形例の第一の例に係る紫外線発光素子を構成する半導体チップ、回路基板及び接続体の一構成例を示す断面模式図である。
本開示の変形例の第二の例に係る紫外線発光素子を構成する半導体チップ、回路基板及び接続体の一構成例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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