JP3852465B2 - Light emitting device and method for forming the same - Google Patents

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Description

本願発明は、ＬＥＤ表示器、光通信機器、光プリンターヘッドや光センサーなどの各種制御機器に用いられる光源などに利用される発光装置に関し、特に、量産性が良く且つ使用環境下によらず信頼性が高い発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting device used for a light source used in various control devices such as an LED display, an optical communication device, an optical printer head, and an optical sensor, and is particularly good in mass production and reliable regardless of the use environment. The present invention relates to a light emitting device with high performance.

今日、ＬＳＩなどのシリコンテクノロジーや光通信技術等の発展により、大量の情報を高速に処理及び伝送することが可能となった。これに伴い、多量な画像情報が処理可能なフルカラー化や高精細化した光プリンタヘッド、表示装置や各種制御機器に用いられる光センサーなどに対する社会の要求がますます高まりを見せている。特に、特性が安定し小型化された発光装置については極めて要求が高く種々開発されてきている。このような発光装置が開示された文献として、特許文献１や特許文献２などが挙げられる。   Today, with the development of silicon technology such as LSI and optical communication technology, a large amount of information can be processed and transmitted at high speed. Along with this, there is an increasing demand from society for full-color and high-definition optical printer heads capable of processing a large amount of image information, optical sensors used in display devices and various control devices, and the like. In particular, light emitting devices with stable characteristics and reduced size have been extremely demanded and have been developed in various ways. Documents disclosing such a light emitting device include Patent Document 1 and Patent Document 2.

発光装置の具体的一例を図５に示す。ＬＥＤチップ５０２の一方の電極をリードフレーム上に、Ａｇペースト５０４などを用いて接続すると共にＬＥＤチップの他方の電極を導電性ワイヤー５０３であるＡｕ線などで別途電気的に接続させてある。発光装置はＬＥＤチップからの光を集光させ効率的に取り出すためにＬＥＤチップ上にエポキシ樹脂などによりレンズ形状５０１にモールドされている。導電性ワイヤーを用いて電気的接続を行うと共にモールド部材で被覆する発光装置は、比較的簡単に歩留まり良く小型に形成させることができる。
特開平７−２３１１２０号公報 特開平７−２２６５１号公報 A specific example of the light-emitting device is shown in FIG. One electrode of the LED chip 502 is connected to the lead frame using an Ag paste 504 or the like, and the other electrode of the LED chip is separately electrically connected using an Au wire or the like as the conductive wire 503. The light emitting device is molded into a lens shape 501 with an epoxy resin or the like on the LED chip in order to collect light from the LED chip and efficiently extract the light. A light-emitting device that performs electrical connection using a conductive wire and is covered with a mold member can be formed relatively easily with a high yield and a small size.
JP 7-231120 A JP 7-22651 A

しかしながら、発光面側に導電性ワイヤーなどがあるとＬＥＤチップが発光した光が導電性ワイヤー、導電性ワイヤーのボンディング部や電極の陰になる。ＬＥＤチップに設けられた発光面側の電極下部などで発光した光などが有効に外部にでてこないという問題がある。また、ＬＥＤチップを感光紙などの記録媒体に照射させる場合、ＬＥＤチップと記録媒体間に少なくとも導電性ワイヤー分の厚みが余分にいる。そのため導電性ワイヤーが邪魔で近接できない。また、アパチャーなどの遮光部材を用いてＬＥＤチップが発光した光をスポット光とする場合においても、導電性ワイヤーなどが陰になる場合もある。このため、均一な光特性が得られず製品としては不良になるものもあった。発光素子の一方の面側に正極及び負極の電極など複数の電極を形成した場合は、上述の導電性ワイヤーが増えるために遮光などの問題がさらに顕著な傾向となる。   However, when there is a conductive wire or the like on the light emitting surface side, the light emitted from the LED chip is behind the conductive wire, the bonding portion of the conductive wire, or the electrode. There is a problem that the light emitted from the lower part of the electrode on the light emitting surface side provided in the LED chip does not come out effectively. Further, when the LED chip is irradiated onto a recording medium such as photosensitive paper, there is an extra thickness of at least a conductive wire between the LED chip and the recording medium. For this reason, the conductive wire cannot be approached due to obstruction. Further, even when the light emitted from the LED chip using a light blocking member such as an aperture is used as spot light, the conductive wire or the like may be shaded. For this reason, uniform optical characteristics cannot be obtained, and some products become defective. When a plurality of electrodes such as a positive electrode and a negative electrode are formed on one surface side of the light emitting element, problems such as light shielding tend to become more prominent because the above-described conductive wires increase.

また、ＬＥＤチップからの光を集光させる場合ＬＥＤチップに樹脂などをモールド成形し一体にレンズ部などを形成させる。レンズ部により集光力をより高めようとするとＬＥＤチップ表面からレンズ部の頂点であるモールド部の厚みが厚くなる場合がある。導電性ワイヤーで電気的に接続させたＬＥＤチップをモールド部材で一体成形させるとモールド部材の厚みが厚くなるにつれ温度差の極めて激しい使用環境下においては発光装置の特性が劣化する傾向にある。特に、導電性ワイヤーの接続部が多い発光装置においては顕著になる。   Further, when condensing light from the LED chip, a resin or the like is molded on the LED chip to integrally form a lens portion or the like. If the lens portion is intended to increase the light collecting power, the thickness of the mold portion that is the apex of the lens portion from the LED chip surface may increase. When LED chips electrically connected with conductive wires are integrally formed with a mold member, the characteristics of the light-emitting device tend to deteriorate under a use environment where the temperature difference is extremely severe as the thickness of the mold member increases. This is particularly noticeable in light-emitting devices with many conductive wire connections.

さらに気泡などの混入を防ぎ発光特性を安定化させ、集光力を高めるためにはトランスファー成形などにより形成させたレンズを用いることが好ましい。しかしながら樹脂成形時に比較的高圧で所望の形状に成形させる。冷却硬化時に生じる樹脂収縮などの形成諸条件から導電性ワイヤーで電気的接続を取ったＬＥＤチップを一体成形させることが難しい。レンズ部と発光素子とを密着して小型に形成させることができないという問題を有する。   Furthermore, it is preferable to use a lens formed by transfer molding or the like in order to prevent mixing of bubbles and the like, stabilize the light emission characteristics, and increase the light collecting power. However, it is formed into a desired shape at a relatively high pressure during resin molding. It is difficult to integrally form an LED chip that is electrically connected with a conductive wire from various conditions such as resin shrinkage that occurs during cooling and curing. There is a problem that the lens portion and the light emitting element cannot be formed in close contact with each other.

したがって、より優れた発光特性が求められる今日においては上記構成の発光装置では十分ではなく、更なる特性向上が求められている。本願発明はかかる問題に鑑み、導電性ワイヤーによって外部電極と電気的に接続されたＬＥＤチップを持つ発光装置において、使用環境によらず発光特性が安定、光利用効率、歩留まりが高く小型に形成しうる発光装置とすることである。   Therefore, in the present day when more excellent light emission characteristics are required, the light emitting device having the above configuration is not sufficient, and further improvement of characteristics is required. In view of such a problem, the present invention is a light emitting device having an LED chip electrically connected to an external electrode by a conductive wire. The light emitting characteristics are stable regardless of the use environment, the light use efficiency, the yield is high, and the light emitting device is small. The light emitting device can be made.

本願発明は、透光性接着剤を介して透光性支持体上にＬＥＤチップを配し、該ＬＥＤチップの前記透光性接着剤と接した面と対向する面側に有する電極と、前記透光性支持体に設けられた外部電極と、を導電性ワイヤーによって電気的に接続された発光装置である。また、ＬＥＤチップは透光性絶縁基板に形成された半導体上にそれぞれ正極及び負極の電極を有する発光装置であり、導電性ワイヤーを保護するための保護部材と、該保護部材上の反射部材と、を有する発光装置でもある。また、透光性接着剤に蛍光物質が含有されている発光装置である。透光性支持体上に少なくとも一箇所の開口部を有する遮光部材を設けた発光装置でもある。さらに、透光性支持体がＬＥＤチップからの光の少なくとも一部を集光するレンズ部を有する発光装置でもある。
本発明に係る請求項１記載の発光装置は、ＬＥＤチップと、支持体電極が形成された透光性支持体と、を有する発光装置であって、前記支持体電極は透光性を有し、前記ＬＥＤチップの正負の電極のうちの一方の電極が電気伝導性部材を含む透光性接着材を介して前記支持体電極に接続されていることを特徴とする。
また、請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置おいて、前記支持体電極は、透光性金属酸化物又は金属薄膜からなる。
さらに、請求項３記載の発光装置は、請求項２に記載の発光装置において、前記透光性金属酸化物は、ＳｎＯ ２ ，Ｉｎ ２ Ｏ ３ ，ＺｎＯ又はＩＴＯからなる群から選択された１つである。
またさらに、請求項４記載の発光装置は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の発光装置において、前記ＬＥＤチップの正負の電極のうちの他方の電極が、前記透光性を有する支持体電極と分離して前記透光性支持体に形成された電極に導電性ワイヤーで接続されている。
また、請求項５記載の発光装置は、請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の発光装置において、前記透光性接着剤は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂及び水ガラスからなる群から選択された１つからなる。
The present invention provides an electrode having an LED chip disposed on a translucent support through a translucent adhesive and having a surface facing the surface of the LED chip in contact with the translucent adhesive; A light-emitting device in which an external electrode provided on a translucent support is electrically connected by a conductive wire. The LED chip is a light emitting device having a positive electrode and a negative electrode on a semiconductor formed on a translucent insulating substrate, respectively, a protective member for protecting the conductive wire, a reflective member on the protective member, , A light emitting device having In addition, the light-emitting device includes a translucent adhesive containing a fluorescent substance. It is also a light-emitting device provided with a light-shielding member having at least one opening on a translucent support. Furthermore, the translucent support is also a light emitting device having a lens portion that collects at least part of the light from the LED chip.
The light emitting device according to claim 1 of the present invention is a light emitting device having an LED chip and a translucent support on which a support electrode is formed, and the support electrode has translucency. one electrode of the positive and negative electrodes of the LED chip is characterized that it is connected to the support electrode through the translucent adhesive containing electrically conductive members.
The light-emitting device according to claim 2 is the light-emitting device according to claim 1, wherein the support electrode is made of a translucent metal oxide or a metal thin film.
Furthermore, the light emitting device according to claim 3 is the light emitting device according to claim 2, wherein the translucent metal oxide is one selected from the group consisting of SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO or ITO. It is.
Furthermore, the light-emitting device according to claim 4 is the light-emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the other of the positive and negative electrodes of the LED chip has the translucency. A conductive wire is connected to an electrode formed on the translucent support separately from the support electrode.
Moreover, the light-emitting device of Claim 5 is a light-emitting device as described in any one of Claims 1-4. WHEREIN: The said translucent adhesive is from the group which consists of an epoxy resin, a silicone resin, and water glass. Consists of one selected .

さらにまた、透光性支持体の凹部に透光性接着剤を介してＬＥＤチップを固定する工程と、ＬＥＤチップの電極と、透光性支持体に設けられた外部電極と、を導電性ワイヤーによりワイヤーボンディングさせる工程と、透光性支持体の凹部内に配された導電性ワイヤー、ＬＥＤチップ上に反射部材を形成する工程と、を有する発光装置の形成方法でもある。   Furthermore, the step of fixing the LED chip to the concave portion of the translucent support via the translucent adhesive, the electrode of the LED chip, and the external electrode provided on the translucent support are electrically conductive wires. It is also a method for forming a light-emitting device having a step of wire bonding, a step of forming a reflective member on a conductive wire and an LED chip disposed in a recess of a translucent support.

このように、光取り出し部側と電気的接続部側とをＬＥＤチップに対してそれぞれ機能分離して形成させることにより電気的接続部を導電性ワイヤーによって比較的容易に信頼性を高く形成させることができる。光り取り出し部の形成などに伴う圧力や封止部材の内部応力による電気的接続部材の断線などを防いだ発光装置とすることができる。また、特に透光性接着剤を介して固定させることにより効率よく光を導くと共に光軸を合わせることができる。さらに、光取り出し部材を別途形成させることができる。これにより、光取り出し部を気泡の混入などが極めて少なく集光力に優れた発光装置とさせることもできる。   In this way, by forming the light extraction portion side and the electrical connection portion side separately from each other with respect to the LED chip, the electrical connection portion can be formed relatively easily and highly reliably by the conductive wire. Can do. A light-emitting device can be obtained in which disconnection of the electrical connection member due to the pressure accompanying the formation of the light extraction portion or the internal stress of the sealing member is prevented. Further, in particular, the light can be efficiently guided and the optical axis can be adjusted by fixing through a translucent adhesive. Furthermore, a light extraction member can be formed separately. Thereby, it is possible to make the light extraction portion a light emitting device that has very little light bubbles and has excellent light collecting power.

本願発明者は種々の実験の結果、光の取り出し部位と導電性ワイヤー形成部位とを機能分離させることにより量産性が良く、且つ使用環境によらず発光特性が安定な発光装置とすることができることを見いだし、これに基づいて本願発明を成すに到った。   As a result of various experiments, the inventor of the present application can provide a light-emitting device having good mass productivity by functionally separating the light extraction site and the conductive wire formation site and having stable light emission characteristics regardless of the use environment. As a result, the present invention has been made based on this.

光の取り出し部位と導電性ワイヤー形成部位とを分離させることにより、使用環境によらず発光特性が安定となる理由は定かではないが導電性ワイヤーによって電気的に接続されたＬＥＤチップと一体成形させる光の取りだし部位に関係すると考えられる。   By separating the light extraction site and the conductive wire formation site, it is not clear why the light emission characteristics are stable regardless of the usage environment, but it is integrally formed with the LED chip electrically connected by the conductive wire. It is thought to be related to the light extraction site.

即ち、ＬＥＤチップからの光を効率よく集光させるためにモールド部材をレンズ形状とさせ一体成形などさせると、集光率を高めるにつれ高温湿度サイクル下においては寿命が短くなるものがある。特に、ＬＥＤチップ表面からレンズを形成する部材の厚みが厚くなるにつれ内部応力が大きくなる。そのため、温度差の大きい使用環境下においてはＬＥＤチップを構成する導電性ワイヤーがレンズ部を形成するモールド部材の内部応力により断線するためと考えられる。また、より集光能力の高いレンズを形成させる場合には、樹脂の種類などにもよるが１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ2ほどの成形圧力がかかるトランスファー成形などを使用することが好ましい。この場合、ＬＥＤチップの電極などと電気的に接続された導電性ワイヤーは透光性支持体成型時における圧力で断線などが生じる場合もある。 That is, when the mold member is formed into a lens shape and is integrally molded in order to efficiently collect the light from the LED chip, the lifetime may be shortened under a high temperature and humidity cycle as the light collection rate is increased. In particular, as the thickness of the member forming the lens from the LED chip surface increases, the internal stress increases. For this reason, it is considered that the conductive wire constituting the LED chip is disconnected due to the internal stress of the mold member forming the lens part in a use environment having a large temperature difference. Further, when forming a lens having a higher light collecting ability, it is preferable to use transfer molding which requires a molding pressure of about 150 to 200 kg / cm 2 depending on the type of resin. In this case, the conductive wire electrically connected to the electrode of the LED chip or the like may be disconnected due to pressure at the time of molding the translucent support.

本願発明は、ＬＥＤチップからの光を取り出す透光性支持体と導電性ワイヤーで接続された部位とを別体に形成させる。具体的には、図１ＢにチップタイプＬＥＤの一例を示す。図１Ｂでは、集光能力の高いレンズを形成させるためにトランスファー成形によりレンズ部が一体成形された透光性支持体１０１を用いてある。透光性支持体１０１中には、外部電極１０５となる銀メッキされた銅板が埋め込まれている。また、レンズ部と反対側の透光性支持体上には、ＬＥＤチップが配される凹部が形成されている。凹部内にはさらに底辺が外部に向かって凸形状の凹部が設けられている。透光性支持体１０１のレンズ部と光軸が合うように透光性接着剤１０４としてエポキシ樹脂を用いてＬＥＤチップを凹部内にダイボンディングさせてある。ダイボンド樹脂を硬化後、透光性支持体１０１中から凹部内に露出した外部電極１０５と、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を有するＬＥＤチップ１０２の電極と、を導電性ワイヤー１０３である金線を用いてそれぞれワイヤーボンディングさせた。その後、凹部内のＬＥＤチップ１０２、導電性ワイヤー１０３及び外部電極１０５などをチタン酸バリウムを含有させたシリコンゴムを塗布硬化させた保護部材兼反射部材１０６を設けることにより発光装置を形成させた。   In the present invention, a translucent support that extracts light from the LED chip and a portion connected by a conductive wire are formed separately. Specifically, an example of a chip type LED is shown in FIG. 1B. In FIG. 1B, in order to form a lens having a high light collecting ability, a translucent support body 101 in which a lens portion is integrally formed by transfer molding is used. In the translucent support 101, a silver-plated copper plate to be the external electrode 105 is embedded. Moreover, the recessed part by which an LED chip is arrange | positioned is formed on the translucent support body on the opposite side to a lens part. In the recess, a recess having a convex shape whose bottom is outward is provided. The LED chip is die-bonded in the recess using an epoxy resin as the translucent adhesive 104 so that the optical axis of the lens portion of the translucent support 101 is aligned. After the die bond resin is cured, the external electrode 105 exposed in the recess from the translucent support 101 and the electrode of the LED chip 102 having the gallium nitride compound semiconductor on the sapphire substrate are made of a conductive wire 103. Wire bonding was performed using wires. Then, the light emitting device was formed by providing the protective member / reflecting member 106 in which silicon rubber containing barium titanate was applied to the LED chip 102, the conductive wire 103, the external electrode 105, and the like in the recess.

このような発光装置の構成とすることによって光の取り出し部位と、導電性ワイヤー形成部位と、を分離させ高温度サイクルにおいても発光特性の安定した発光装置とすることができる。特に、本願発明においては集光能力を向上させた光取り出し部位とさせることができる。透光性接着剤を介して透光性支持体とＬＥＤチップとを接続させることによりＬＥＤチップからの光を効率よく導くと共に発光装置の光軸を容易に合わせることもできる。以下本願発明の各構成について詳述する。   By adopting such a structure of the light emitting device, the light extraction site and the conductive wire forming site can be separated to provide a light emitting device having stable light emission characteristics even in a high temperature cycle. In particular, in the present invention, a light extraction portion with improved light collecting ability can be obtained. By connecting the translucent support and the LED chip through the translucent adhesive, light from the LED chip can be efficiently guided and the optical axis of the light emitting device can be easily aligned. Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in detail.

（透光性支持体１０１、２０１、３０１、４０１）
本願発明に用いられる透光性支持体１０１としては、半導体発光素子であるＬＥＤチップ１０２を積置できると共にＬＥＤチップ１０２からの発光波長の少なくとも一部或いはＬＥＤチップ１０２からの光を利用した発光波長に対して実質的に透光性を有するものである。 (Translucent support 101, 201, 301, 401)
As the translucent support 101 used in the present invention, an LED chip 102 which is a semiconductor light emitting element can be stacked, and at least a part of the emission wavelength from the LED chip 102 or the emission wavelength using light from the LED chip 102 Is substantially translucent.

このような透光性支持体１０１は、用途や所望に応じて種々の形状、材料を用いることができる。具体的には、透光性支持体１０１に凸レンズや凹レンズを種々形成させることができる。また、透光性支持体に凹状や半円状などの窪みを形成させＬＥＤチップ１０２の積置に利用させることもできる。このような窪みを利用することによってレンズ効果を持たせることもできる。従って、凹部内の底辺の少なくとも一部を凸形状や凹形状など種々の形状にし所望の配光特性を得ることができる。また、凹部を所望の大きさや形状に形成させることによって透光性支持体１０１上に積置されるＬＥＤチップ１０２を固定させる透光性接着材１０４の量を種々制御させることもできる。透光性支持体上にはＬＥＤチップ３０２を１個以上配置させても良い。この場合、それぞれ独立して駆動させるためにはＬＥＤチップ３０２間に遮光部材３１０を配置させたり着色させておくことが望ましい。   Such a translucent support 101 can be formed in various shapes and materials according to the use and desired. Specifically, various convex lenses and concave lenses can be formed on the translucent support 101. In addition, a concave shape such as a concave shape or a semicircular shape may be formed on the translucent support, and the LED chip 102 may be used for stacking. A lens effect can be given by using such a depression. Therefore, it is possible to obtain a desired light distribution characteristic by making at least a part of the base in the concave portion into various shapes such as a convex shape and a concave shape. In addition, the amount of the translucent adhesive 104 for fixing the LED chip 102 placed on the translucent support 101 can be controlled in various ways by forming the recesses in a desired size and shape. One or more LED chips 302 may be disposed on the translucent support. In this case, in order to drive each independently, it is desirable to arrange or color the light shielding member 310 between the LED chips 302.

本願発明の透光性支持体１０１は、特にＬＥＤチップの電気的接続部である導電性ワイヤーとは別に自由に設計することができるため成形圧力がかかる圧縮成形やトランスファー成形などを用いて形成することができる。即ち、透光性支持体１０１自体に優れた光学特性を持つレンズ部などを形成させることができる。   The translucent support 101 of the present invention can be freely designed separately from the conductive wire, which is an electrical connection part of the LED chip, and is formed using compression molding or transfer molding that requires molding pressure. be able to. That is, a lens portion having excellent optical characteristics can be formed on the translucent support 101 itself.

透光性支持体１０１は、ＬＥＤチップなどからの熱の影響をうけた場合、透光性接着剤１０４との密着性を考慮して熱膨張率の小さい物が好ましい。透光性支持体１０１の内部表面は、エンボス加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理して透光性接着剤１０４との密着性を向上させることもできる。   The light-transmitting support 101 is preferably a material having a low coefficient of thermal expansion in consideration of adhesion to the light-transmitting adhesive 104 when it is affected by heat from an LED chip or the like. The inner surface of the translucent support 101 can be embossed to increase the adhesion area, or can be plasma treated to improve the adhesion with the translucent adhesive 104.

このような透光性支持体１０１としてポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂を用いることができる。   As such a translucent support 101, a resin such as polycarbonate resin, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), ABS resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, imide resin, PBT resin, or the like can be used. .

本願発明の透光性支持体１０１を形成させる方法は、種々の方法を用いることができるがトランスファー成形や圧縮成形などによって好適に形成させることができる。   Various methods can be used for forming the translucent support 101 of the present invention, but it can be suitably formed by transfer molding or compression molding.

トランスファー成形は、熱硬化性プラスチック材料の成型法の一種である。材料をポット内で余熱軟化しこれをプランジャーによってオリフィスを通して密閉、加熱した金型に比較的高い成形圧で押し込む。プラスチック材料を金型内で熱硬化させ形成させる。そのため均一な硬化、寸法が正確であり本願発明の透光性支持体の一部をレンズに成形などした場合に好適に用いることができる。   Transfer molding is a kind of molding method for thermosetting plastic materials. The material is preheated in the pot and sealed with a plunger through an orifice and pressed into a heated mold at a relatively high molding pressure. A plastic material is formed by thermosetting in a mold. Therefore, uniform curing and accurate dimensions are possible, and it can be suitably used when a part of the translucent support of the present invention is molded into a lens.

一方、圧縮成形は成形材料を金型中に仕込み金型を加熱プレスにより加圧し熱と圧力によって可塑性流動を起こさせ成形材料をキャビティ内に均一に充填させることによって所望形状の透光性支持体を形成させることができる。   On the other hand, in compression molding, a molding material is charged into a mold, the mold is pressurized by a hot press, a plastic flow is caused by heat and pressure, and the molding material is uniformly filled in the cavity, thereby transmitting the transparent support having a desired shape. Can be formed.

なお、本願発明において透光性とは、ＬＥＤチップからの発光波長の少なくとも一部或いはＬＥＤチップからの光を利用した発光波長が実質的に透過できることをいう。また、ＬＥＤチップからの発光波長の少なくとも一部に対して透光性を有するとは、ＬＥＤチップから照射された光が実質的に全て透光性支持体を透過する場合はもちろん、透光性支持体に着色部材を含有させるなどＬＥＤチップから放出された光に対してフィルター効果を持たせた場合を含むことを意味する。ＬＥＤチップからの光を利用した発光波長に対して透光性を有するとは、透光性支持体や透光性接着剤などに蛍光物質を含有させＬＥＤチップから放出され蛍光物質で波長変換させた光が透光性支持体を透過する場合を含むことをも意味する。   In the present invention, translucency means that at least part of the emission wavelength from the LED chip or the emission wavelength using the light from the LED chip can be substantially transmitted. In addition, having translucency with respect to at least a part of the emission wavelength from the LED chip means that the light emitted from the LED chip is transmitted through the translucent support, as a matter of course. It means to include a case where a filter effect is given to light emitted from the LED chip, for example, a coloring member is contained in the support. Translucency with respect to the emission wavelength using light from the LED chip means that a fluorescent substance is contained in a transparent support or a transparent adhesive, and is emitted from the LED chip and wavelength-converted with the fluorescent substance. It also means that the light transmitted through the translucent support is included.

（発光素子１０２、２０２、３０２、４０２）
本願発明に用いられる発光素子であるＬＥＤチップ１０２としては、液相成長法、ＭＢＥ（分子線ビーム気相成長法）やＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）等により基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたＬＥＤチップが好適に用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものなどが挙げられる。半導体発光層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。さらに、量子効果を持たせるため発光層を単一量子井戸構造、多重量子井戸構造とさせても良い。 (Light emitting element 102, 202, 302, 402)
As the LED chip 102 which is a light emitting element used in the present invention, GaAlN, ZnS, ZnSe is formed on a substrate by a liquid phase growth method, MBE (molecular beam vapor phase epitaxy), MOVPE (organic metal vapor phase epitaxy) or the like. An LED chip in which a semiconductor such as SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP, InGaN, GaN, AlN, InN, or AlInGaN is formed as a light emitting layer is preferably used. Examples of the semiconductor structure include a homo structure having a MIS junction, a PIN junction, and a PN junction, a hetero structure, and a double hetero structure. Various emission wavelengths from ultraviolet light to infrared light can be selected depending on the material of the semiconductor light emitting layer and the degree of mixed crystal. Furthermore, the light emitting layer may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in order to give a quantum effect.

一般にＬＥＤチップは、半導体基板上に設けられた発光層に電流を供給するため半導体を介して対向する面側に正極及び負極の電極を形成させる。このようなＬＥＤチップを本願発明に利用する場合、一方のみを導電性ワイヤーによって電気的に接続させることができる。他方は、透光性支持体２０１に設けられた透光性の電極２０５上に透光性接着剤２０４を介して設置させる必要がある。また、窒化ガリウム系化合物半導体など結晶の質を向上させるなどためにアルミナ、サファイアなどの絶縁性基板上に半導体層を形成させた場合は、同一面側に正極及び負極の電極を形成させ電気的導通をとることとなる。したがって、導電性ワイヤーが少なくとも２本以上必要となるため特に本願発明の効果が顕著にあらわれることとなる。   In general, in order to supply current to a light emitting layer provided on a semiconductor substrate, an LED chip is formed with a positive electrode and a negative electrode on opposite sides through a semiconductor. When such an LED chip is used in the present invention, only one of them can be electrically connected by a conductive wire. On the other hand, it is necessary to install the light-transmitting electrode 205 on the light-transmitting support 201 via a light-transmitting adhesive 204. In addition, when a semiconductor layer is formed on an insulating substrate such as alumina or sapphire in order to improve the quality of a crystal such as a gallium nitride compound semiconductor, a positive electrode and a negative electrode are formed on the same surface side to electrically It will be conductive. Accordingly, since at least two conductive wires are required, the effect of the present invention is particularly prominent.

半導体に形成される電極は真空蒸着法や熱、光、放電エネルギーなどを利用した各種ＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて所望に形成させることができる。電極が形成された半導体ウエハーをダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットさせるなどしてＬＥＤチップ１０２を形成させることができる。   The electrodes formed on the semiconductor can be formed as desired using various vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition, heat, light, discharge energy, or sputtering. The semiconductor wafer on which the electrode is formed is either fully cut directly by a dicing saw with a blade having a diamond cutting edge, or a groove having a width wider than the cutting edge width is cut (half cut), and the semiconductor wafer is removed by an external force. Divide. Or, after drawing a very thin scribe line (meridian line) on the semiconductor wafer with a scriber in which the diamond needle at the tip moves linearly, for example, in a grid pattern, the wafer is divided by an external force and cut into chips from the semiconductor wafer. Chip 102 can be formed.

（導電性ワイヤー１０３、２０３、３０３、４０３）
導電性ワイヤー１０３としては、ＬＥＤチップ１０２の電極及び外部電極１０５とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／ｃｍ2／ｃｍ／℃以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／ｃｍ2／ｃｍ／℃以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤー１０３の直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このような導電性ワイヤー１０３として具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いたものが好適に挙げられる。このような導電性ワイヤー１０３は、各ＬＥＤチップ１０２の電極と、外部電極１０５と、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。 (Conductive wire 103, 203, 303, 403)
The conductive wire 103 is required to have good ohmic properties, mechanical connectivity, electrical conductivity, and thermal conductivity with the electrode of the LED chip 102 and the external electrode 105. The thermal conductivity is preferably 0.01 cal / cm 2 / cm / ° C. or higher, more preferably 0.5 cal / cm 2 / cm / ° C. or higher. In consideration of workability and the like, the diameter of the conductive wire 103 is preferably Φ10 μm or more and Φ45 μm or less. Specific examples of such a conductive wire 103 include those using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum, and alloys thereof. Such a conductive wire 103 can easily connect the electrode of each LED chip 102 and the external electrode 105 by a wire bonding apparatus.

（透光性接着剤１０４、２０４、３０４、４０４）
本願発明に用いられる透光性接着剤１０４とは、透光性支持体１０１と発光素子であるＬＥＤチップ１０２とを固定すると共にＬＥＤチップ１０２からの発光波長の少なくとも一部或いはＬＥＤチップ１０２からの光を利用した発光波長に対して実質的に透光性を有するものである。したがって、透光性支持体１０１或いは外部電極２０５と密着性が良く所望の光の透過率が高いことが求められる。 (Translucent adhesive 104, 204, 304, 404)
The translucent adhesive 104 used in the present invention fixes the translucent support 101 and the LED chip 102 which is a light emitting element, and at least part of the emission wavelength from the LED chip 102 or from the LED chip 102. It is substantially translucent to the emission wavelength using light. Therefore, it is required to have good adhesion to the translucent support 101 or the external electrode 205 and to have high desired light transmittance.

また、半導体を介して電極が対向して配置されたＬＥＤチップにおいては、電極を介して光を放出させる必要がある。そのため、透光性支持体２０１上に設けられた外部電極２０５の少なくとも一部をＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯやＩＴＯなどの透光性金属酸化物や金属薄膜とさせる。外部電極２０５上に積置されたＬＥＤチップ２０２の電極を、透光性を有する電気伝導性部材を含有させた透光性接着剤２０４により固定と共に電気的接続を行うこともできる。 In addition, in an LED chip in which electrodes are arranged to face each other through a semiconductor, it is necessary to emit light through the electrodes. Therefore, at least a part of the external electrode 205 provided on the translucent support 201 is made of a translucent metal oxide such as SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO or ITO, or a metal thin film. The electrodes of the LED chip 202 placed on the external electrode 205 can be fixed and electrically connected by a light-transmitting adhesive 204 containing a light-transmitting electrically conductive member.

さらに、透光性接着剤は、発光素子からの放熱をパッケージ電極へと伝導させるために熱伝導性がよいことが好ましい。熱伝導性を高めると共にＬＥＤチップの一方の電極を透光性接着剤を介して電気的に接続させても良い。このような透光性接着剤としては、透光性導電性部材を含有させた樹脂バインダーが好ましい。上記要件を満たす具体的な導電性部材としてＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯやＩＴＯなどが挙げられる。また、バインダーとしてエポキシ樹脂など種々のものが挙げられる。透光性接着剤１０４中には蛍光物質及び／又は着色物質を含有させることもできる。蛍光物質を含有させることにより蛍光物質からの光又は蛍光物質とＬＥＤチップからの光を所望に応じて発光させることができる。また、着色染料や着色顔料などの着色物質を含有させることによってＬＥＤチップからの発光波長を所望に調節させるフィルター効果を持たせることもできる。 Furthermore, the translucent adhesive preferably has good thermal conductivity in order to conduct heat radiation from the light emitting element to the package electrode. The thermal conductivity may be increased and one electrode of the LED chip may be electrically connected via a light-transmitting adhesive. As such a translucent adhesive, a resin binder containing a translucent conductive member is preferable. Specific examples of the conductive member that satisfies the above requirements include SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, and ITO. Moreover, various things, such as an epoxy resin, are mentioned as a binder. The translucent adhesive 104 may contain a fluorescent substance and / or a coloring substance. By containing the fluorescent material, light from the fluorescent material or light from the fluorescent material and the LED chip can be emitted as desired. Moreover, the filter effect which adjusts the light emission wavelength from a LED chip as desired can also be given by containing coloring substances, such as a coloring dye and a coloring pigment.

また、透光性支持体１０１の凹部形状を凸レンズや凹レンズ形状とさせると共に透光性支持体１０１とは屈折率の異なる透光性接着剤１０４を注入させることにより所望の光学特性を持たせることもできる。このような透光性接着剤１０４として具体的にはエポシキ樹脂、シリコン樹脂や水ガラスなど種々のものが挙げられる。   Further, the concave shape of the translucent support 101 is changed to a convex lens or concave lens, and a desired optical characteristic is given by injecting a translucent adhesive 104 having a refractive index different from that of the translucent support 101. You can also. Specific examples of such translucent adhesive 104 include epoxy resin, silicon resin, and water glass.

（外部電極１０５、２０５、３０５、４０５）
本願発明に用いられる外部電極１０５とは、透光性支持体１０１に設けられたＬＥＤチップ１０２に外部から電力を供給させるために用いられるためのものである。外部電極１０５は、電気伝導性、放熱性や発光素子などの特性などから種々の大きさや形状に形成させることができる。外部電極１０５は、金属板を透光性支持体１０１内に挿入させたものでも良いし、透光性支持体１０１上に種々の方法で形成させたものでも良い。 (External electrodes 105, 205, 305, 405)
The external electrode 105 used in the present invention is used for supplying electric power to the LED chip 102 provided on the translucent support 101 from the outside. The external electrode 105 can be formed in various sizes and shapes depending on characteristics such as electrical conductivity, heat dissipation, and light emitting elements. The external electrode 105 may be a metal plate inserted in the translucent support 101 or may be formed on the translucent support 101 by various methods.

外部電極１０５は、透光性支持体１０１の形成時に金属板を入れることにより一体形成させることができる。また、透光性支持体３０１形成後に金属を蒸着、メッキやスパッタリングにより形成させることもできる。また、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯやＩＴＯなどの透光性金属酸化物などを外部電極１０５として利用することもできる。 The external electrode 105 can be integrally formed by inserting a metal plate when the translucent support 101 is formed. Further, after forming the translucent support 301, a metal can be formed by vapor deposition, plating or sputtering. A light-transmitting metal oxide such as SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, or ITO can also be used as the external electrode 105.

また、透光性支持体３０１上に複数のＬＥＤチップ３０２を配置する場合は、ＬＥＤチップから放出された熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。また、外部電極１０５の一部を利用して反射部材を形成させることにより光利用効率を高めることもできる。この場合、透光性支持体１０１上に設けられた外部電極１０５は、ＬＥＤチップが放出した光に対して反射率が高いことが好ましい。このような外部電極１０５としては、銅や青銅板表面に銀或いは金などの貴金属メッキを施したものが好適に用いられる。   Moreover, when arrange | positioning the several LED chip 302 on the translucent support body 301, in order to thermally radiate the heat | fever emitted from the LED chip outside, it is preferable that heat conductivity is good. In addition, by using a part of the external electrode 105 to form the reflecting member, the light use efficiency can be increased. In this case, it is preferable that the external electrode 105 provided on the translucent support 101 has a high reflectance with respect to the light emitted from the LED chip. As such an external electrode 105, a surface obtained by plating a surface of copper or bronze plate with a noble metal such as silver or gold is preferably used.

（保護部材１０６、４０６）
本願発明に用いられる保護部材１０６は、発光素子であるＬＥＤチップ１０２やその電気的接続のための導電性ワイヤー１０３等を外部力、塵芥や水分などから保護するために設けられることが好ましい。したがって、保護部材１０６とＬＥＤチップ１０２などとが密着して形成されていてもよいし、放熱性や応力緩和のため発光素子などと密着していなくとも良い。保護部材１０６とＬＥＤチップ１０２や導電性ワイヤー１０３などが密着している場合は、導電性ワイヤーが内部応力などによって断線などしないように弾力性のある樹脂を用いることが望ましい。また、弾力性の少ない樹脂を用いる場合は薄く形成させることが望ましい。保護部材１０６としての具体的材料は、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂などの耐候性に優れた樹脂が好適に用いられる。このような保護部材１０６は、ＬＥＤチップ１０２などを被覆するように透光性支持体の凹部にノズルから樹脂を注入させることなどによって簡単に形成させることができる。 (Protective members 106, 406)
The protective member 106 used in the present invention is preferably provided to protect the LED chip 102 which is a light emitting element, the conductive wire 103 for electrical connection thereof, and the like from external force, dust, moisture and the like. Therefore, the protective member 106 and the LED chip 102 may be formed in close contact with each other, or may not be in close contact with the light emitting element for heat dissipation and stress relaxation. When the protective member 106 is in close contact with the LED chip 102, the conductive wire 103, and the like, it is desirable to use an elastic resin so that the conductive wire does not break due to internal stress or the like. Moreover, when using resin with little elasticity, it is desirable to form thinly. As a specific material for the protective member 106, a resin having excellent weather resistance such as an epoxy resin, a urea resin, a silicon resin, a fluororesin, and a polycarbonate resin is preferably used. Such a protective member 106 can be easily formed by injecting a resin from a nozzle into the concave portion of the translucent support so as to cover the LED chip 102 and the like.

（反射部材１０７、４０７）
反射部材１０７とは、ＬＥＤチップ１０２から放出された光などを効率よく透光性支持体側に向かわせるために設けることが好ましい。反射部材１０７は、保護部材１０６上に形成させることもできるし、反射部材と保護部材とを兼用構造とさせることもできる。さらに、反射部材１０７のみを形成させることもできる。反射部材１０７は樹脂やガラス中などに酸化チタン、チタン酸バリウムなどの高反射率を有する部材を含有させることにより形成させることができる。また、金属を保護部材上に設け反射部材とさせても良い。 (Reflection members 107 and 407)
The reflecting member 107 is preferably provided to efficiently direct light emitted from the LED chip 102 toward the translucent support. The reflection member 107 can be formed on the protection member 106, or the reflection member and the protection member can be combined. Furthermore, only the reflection member 107 can be formed. The reflecting member 107 can be formed by including a member having a high reflectance such as titanium oxide or barium titanate in a resin or glass. Further, a metal may be provided on the protective member to be a reflecting member.

反射部材１０７に用いられる材料は保護部材１０６と同じ部材としてもよい。また、反射部材１０７に用いられると、保護部材１０６に用いられる材料と、を応力、放熱性や屈折率の異なる部材などで形成させてもよい。   The material used for the reflection member 107 may be the same member as the protection member 106. Further, when used for the reflecting member 107, the material used for the protective member 106 may be formed of a member having different stress, heat dissipation property, or refractive index.

（バックライト）
本願発明を用いて図２の如く液晶装置などに利用できるバックライト光源を構成することができる。図２には、本願発明の透光性支持体２０１をバックライト光源の導光板などと兼用することができるものを記載してある。ポリカーボネートで作成した導光板の主面及びＬＥＤチップ２０２が積置された端面を除いて反射層２１０を形成させた。このような反射層２１０は、酸化チタンが含有されたエポキシ樹脂板などを張り合わせてある。反射層２１０を設けることによって、ＬＥＤチップ２０２から放出された光を効率よく導光板の主面から放出させることができる。 (Backlight)
By using the present invention, a backlight light source that can be used in a liquid crystal device or the like as shown in FIG. 2 can be configured. FIG. 2 shows what the translucent support 201 of the present invention can be used also as a light guide plate of a backlight light source. The reflective layer 210 was formed except for the main surface of the light guide plate made of polycarbonate and the end surface on which the LED chip 202 was stacked. Such a reflective layer 210 is laminated with an epoxy resin plate containing titanium oxide. By providing the reflective layer 210, the light emitted from the LED chip 202 can be efficiently emitted from the main surface of the light guide plate.

ここで、発光素子としてＳｉＣ基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を形成させたＬＥＤチップ２０２を用いた。ＬＥＤチップ２０２はＳｉＣ基板面側及び半導体発光層を介してＳｉＣ基板に対向する半導体面側にはそれぞれスパッタリング法によりアルミニウムの正極及び負極の電極を形成させてある。ＳｉＣ基板面側に設けられた電極は発光層で発光した光が透過できるよう薄く形成させてある。   Here, an LED chip 202 in which a gallium nitride compound semiconductor was formed on a SiC substrate was used as a light emitting element. The LED chip 202 has aluminum positive and negative electrodes formed by sputtering on the SiC substrate surface and the semiconductor surface facing the SiC substrate via the semiconductor light emitting layer, respectively. The electrode provided on the SiC substrate surface side is formed thin so that light emitted from the light emitting layer can be transmitted.

導光板のＬＥＤチップ２０２が積置される端面には外部電極２０５として透光性を有するＩＴＯとその上に形成されたＡｌ膜をそれぞれ所望の形状にスッパタリング法により形成させてある。ＬＥＤチップ２０２の電極が形成されたＳｉＣ基板面側と、少なくともＬＥＤチップ下が透光性を有する外部電極２０５と、をＳｎＯ2が含有された透光性接着剤２０４で固着すると共に電気的に導通をとる。これによりＬＥＤチップ２０２が積置された部位以外の外部電極２０５は、ＩＴＯ上にＡｌを積層してあり反射層として働くと共に導電性を向上させることができる。ＬＥＤチップ２０２の半導体面側に設けられた他方の電極は、導電性ワイヤー２０３を用いて導光板に設けられた別の外部電極とワイヤーボンディングしてある。こうして形成されたバックライト上に不示図の液晶装置を配置することによって液晶表示装置を形成させることができる。 On the end face of the light guide plate on which the LED chip 202 is stacked, a transparent ITO as the external electrode 205 and an Al film formed thereon are formed in a desired shape by a sputtering method. The SiC substrate surface side on which the electrode of the LED chip 202 is formed and the external electrode 205 having translucency at least under the LED chip are fixed with a translucent adhesive 204 containing SnO 2 and electrically. Take continuity. As a result, the external electrode 205 other than the portion where the LED chip 202 is stacked has Al laminated on the ITO, and can act as a reflective layer and improve conductivity. The other electrode provided on the semiconductor surface side of the LED chip 202 is wire-bonded to another external electrode provided on the light guide plate using a conductive wire 203. A liquid crystal display device can be formed by disposing a liquid crystal device (not shown) on the backlight thus formed.

（書き込み／読み込み光源）
本願発明を用いて図３及び図４の如く光プリンターヘッドやイメージスキャナーの光源などを構成することができる。本願発明の発光装置を図３の如き光プリンターヘッドなどの書き込み光源用に利用したものを示す。透光性支持体３０１としては、長尺のガラスを用いた。ＬＥＤチップ３０２にはサファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を形成させたものを用いてある。ＬＥＤチップ３０２上には半導体の同一平面側にＰ型電極及びＮ型電極が形成されている。ガラス上に遮光部材３１０としてＣｕ膜を蒸着により形成させた。遮光部材３１０には、少なくとも一箇所の開口部が設けられておりアパーチャーとしての役割を果たす。また、透光性支持体３０１を介して遮光部材３１０が設けられた面と対向する面側には外部電極３０５としてＣｕの導電性パターンが形成されてある。 (Writing / reading light source)
By using the present invention, an optical printer head, a light source of an image scanner, and the like can be configured as shown in FIGS. The light-emitting device of the present invention is used for a writing light source such as an optical printer head as shown in FIG. As the translucent support 301, long glass was used. The LED chip 302 is formed by forming a gallium nitride compound semiconductor on a sapphire substrate. On the LED chip 302, a P-type electrode and an N-type electrode are formed on the same plane side of the semiconductor. A Cu film was formed as a light shielding member 310 on the glass by vapor deposition. The light shielding member 310 is provided with at least one opening and serves as an aperture. In addition, a conductive pattern of Cu is formed as the external electrode 305 on the surface facing the surface on which the light shielding member 310 is provided via the translucent support 301.

ＬＥＤチップ３０２のサファイア基板は、透光性支持体３０１の外部電極３０５が設けられた面側に透光性接着剤３０４であるエポキシ樹脂を用いて接着させた。図３では、透光性支持体３０１上に２個のＬＥＤチップ３０２が配置されており、一方のＬＥＤチップ３０２のＰ型半導体に設けられた電極と、外部電極と、をＡｕワイヤー３０３を用いてワイヤーボンディングにより接続されている。同様に、他方の隣接するＬＥＤチップのＮ型半導体に設けられた電極と、別の外部電極と、をそれぞれワイヤーボンディングしてある。   The sapphire substrate of the LED chip 302 was bonded to the surface side of the translucent support 301 provided with the external electrode 305 using an epoxy resin as the translucent adhesive 304. In FIG. 3, two LED chips 302 are arranged on a translucent support 301, and an Au wire 303 is used to connect an electrode provided on a P-type semiconductor of one LED chip 302 and an external electrode. Connected by wire bonding. Similarly, an electrode provided on the N-type semiconductor of the other adjacent LED chip and another external electrode are respectively wire-bonded.

ＬＥＤチップ３０２間は、直列接続させるために一方のＬＥＤチップのＮ型半導体上に設けられた電極と、他方のＬＥＤチップのＰ型半導体上に設けられた電極と、を直接ワイヤーボンディングし直列接続とさせてある。こうして直列接続されたＬＥＤチップに電力を供給させるとＬＥＤチップ３０２から透光性接着剤３０４、アパーチャーが設けられた透光性支持体３０１を介して点発光される。これにより光取り出し部と、ワイヤーが重なり陰になることもなくなり、また、感光紙などに密着露光させることもできる。   Between the LED chips 302, an electrode provided on the N-type semiconductor of one LED chip and an electrode provided on the P-type semiconductor of the other LED chip are directly wire-bonded and connected in series for series connection. It is assumed. When power is supplied to the LED chips connected in series in this way, point light is emitted from the LED chip 302 via the light-transmitting adhesive 304 and the light-transmitting support 301 provided with the aperture. As a result, the light extraction portion and the wire do not overlap and become shaded, and it is also possible to perform contact exposure on photosensitive paper or the like.

また、本願発明の発光装置を図４の如きフルカラー光プリンターヘッドとして利用する場合、ＲＧＢ各発光波長を同一の窒化ガリウム系化合物半導体などを利用したＬＥＤチップ４０２によってそれぞれ形成させることができる。即ち、窒化ガリウム系化合物半導体の組成を代えることによって、青色系及び緑色系がそれぞれ発光可能なＬＥＤチップを形成する。レンズが形成されＲＧＢごとに光学的に分離された透光性支持体４０１の凹部にエポキシ樹脂などの透光性接着剤４０４によってＬＥＤチップ４０２を固定させてある。赤色系発光部に相当する透光性支持体の凹部には、ＬＥＤチップからの光によって励起され赤色系が発光可能な蛍光物質をエポキシ樹脂中に含有させた透光性接着剤４１１を用いてＬＥＤチップのサファイヤ基板側で接着させてある。透光性支持体４０１の裏面側には、各ＬＥＤチップを駆動させるための外部電極４０５が形成されている。各外部電極４０５とＬＥＤチップの電極とは、導電性ワイヤー４０３である金線などでワイヤーボンドさせてある。同様に、青色系及び緑色系は透光性接着剤に蛍光物質を含有させない以外は同様に構成してある。ＬＥＤチップ上の背面側には使用状況に応じて保護部材４０６としての封止樹脂やリフレクターである反射部材４０７を設けてもよい。   When the light-emitting device of the present invention is used as a full-color optical printer head as shown in FIG. 4, the RGB emission wavelengths can be formed by the LED chip 402 using the same gallium nitride compound semiconductor or the like. That is, by changing the composition of the gallium nitride compound semiconductor, LED chips capable of emitting blue and green light are formed. A LED chip 402 is fixed to a concave portion of a translucent support 401 formed with a lens and optically separated for each RGB by a translucent adhesive 404 such as an epoxy resin. In the concave portion of the translucent support corresponding to the red light emitting portion, a translucent adhesive 411 containing a fluorescent material that is excited by light from the LED chip and can emit red light in an epoxy resin is used. The LED chip is bonded on the sapphire substrate side. External electrodes 405 for driving each LED chip are formed on the back side of the translucent support 401. Each external electrode 405 and the electrode of the LED chip are wire-bonded with a gold wire or the like that is a conductive wire 403. Similarly, the blue color and the green color are configured in the same manner except that the fluorescent material is not contained in the translucent adhesive. A reflection member 407 that is a sealing resin or a reflector as the protection member 406 may be provided on the back side of the LED chip according to the usage situation.

透光性支持体の凹部中に蛍光物質が含有された樹脂などの透光性接着剤４１１を含有させることによって、接着剤量や厚み等を制御することができるため歩留まりが向上するという利点がある。特に、蛍光物質を含有させたときは含有量、分布厚みなどを凹部形状などによって制御しやすい。   By including a light-transmitting adhesive 411 such as a resin containing a fluorescent substance in the concave portion of the light-transmitting support, the amount and thickness of the adhesive can be controlled, so that the yield is improved. is there. In particular, when a fluorescent material is contained, the content, distribution thickness, and the like can be easily controlled by the concave shape.

また、赤色系が発光可能な蛍光物質として具体的にはａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、ｅＭｇＯ・ｆＴｉＯ2：ｇＭｎ、ｐＭｇＯ・ｑＭｇＦ2・ＧｅＯ2：ｒＭｎなどが好適に挙げられる（但し、２≦ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ≦０．０５、１≦ｅ≦３、１≦ｆ≦２、０．００１≦ｇ≦０．０５、２．５≦ｐ≦４．０、０≦ｑ≦１、０．００３≦ｒ≦０．０５である。）。このような蛍光物質に加えてセリウム付活イットリウム・アルミニウム・ガーネットなどの他の蛍光物質を混合させることもできる。また他の色は、セリウム付活イットリウム・アルミニウム・ガーネットである（ＲＥ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光物質（但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａからなる群から選択される少なくとも一種の元素である。）など他の蛍光物質のみで構成させることもできる。 Specific examples of fluorescent materials capable of emitting red light include aMgO · bLi 2 O · Sb 2 O 3 : cMn, eMgO · fTiO 2 : gMn, and pMgO · qMgF 2 · GeO 2 : rMn. (However, 2 ≦ a ≦ 6, 2 ≦ b ≦ 4, 0.001 ≦ c ≦ 0.05, 1 ≦ e ≦ 3, 1 ≦ f ≦ 2, 0.001 ≦ g ≦ 0.05, 2.5 ≦ p ≦ 4.0, 0 ≦ q ≦ 1, 0.003 ≦ r ≦ 0.05. In addition to such fluorescent materials, other fluorescent materials such as cerium activated yttrium, aluminum, and garnet can be mixed. The other colors are cerium-activated yttrium aluminum garnet (RE 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce phosphor (where, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, RE is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La.

また、センサー用光源として利用する場合は、ＲＧＢを光学的に分離することなくＲＧＢに相当する各ＬＥＤチップを近接し白色系が発光可能なように配置することができる。各ＬＥＤチップから放出された光は、文字、写真や図などが記載された紙などの媒体に照射される。媒体で反射された光をそれぞれＲＧＢに対応したカラフィルターを介して単結晶や非単結晶シリコンなどで構成された光センサー中に入るよう光学的に構成させてある。長尺光センサーなどに入射された光はＲＧＢそれぞれの光に対応した電気信号として読みとることができる。   Moreover, when using as a sensor light source, each LED chip corresponding to RGB can be arranged close to each other and capable of emitting white light without optically separating RGB. Light emitted from each LED chip is applied to a medium such as paper on which characters, photographs, drawings, and the like are written. The light reflected by the medium is optically configured so as to enter an optical sensor made of single crystal, non-single crystal silicon, or the like through color filters corresponding to RGB. Light incident on a long light sensor or the like can be read as an electrical signal corresponding to each of RGB light.

読み込み光源であるセンサー用光源などは、光源自身を発光させていなくとも待機時間中に生ずる予熱などにより光源の温度が昇温する場合がある。各ＬＥＤチップを構成する半導体が異なった材質から形成させていると、発光出力や発光波長などの温度特性が異なる。そのため一定温度時に白色光に調整させたとしても、温度変化によって色調がずれ正確な情報を読みとることができない場合がある。同一系材料を用いた半導体発光素子を利用して多色発光させることもできるために温度依存性が極めて少ない発光装置とすることができる利点がある。以下、本願発明の具体的実施例について詳述するが本願発明はこの具体的実施例のみに限定されるものでないことは言うまでもない。   A light source for a sensor that is a reading light source may increase in temperature due to preheating or the like that occurs during a standby time even if the light source itself does not emit light. When the semiconductors constituting each LED chip are made of different materials, temperature characteristics such as light emission output and light emission wavelength are different. For this reason, even if white light is adjusted at a constant temperature, the color tone may be shifted due to a temperature change, and accurate information may not be read. Since it is possible to emit multicolor light using a semiconductor light emitting element using the same material, there is an advantage that a light emitting device having extremely low temperature dependence can be obtained. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail, but it goes without saying that the present invention is not limited to these specific embodiments.

発光装置としてチップタイプＬＥＤを形成させた。チップタイプＬＥＤには発光ピークが４５０ｎｍのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ半導体を利用したＬＥＤチップを用いた。ＬＥＤチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。 A chip type LED was formed as a light emitting device. As the chip type LED, an LED chip using an In 0.05 Ga 0.95 N semiconductor having an emission peak of 450 nm was used. For LED chips, a TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas, and a dopant gas are allowed to flow along with a carrier gas on a cleaned sapphire substrate, and a gallium nitride compound semiconductor film is formed by MOCVD. Formed.

ドーパントガスとしてＳｉＨ4とＣｐ2Ｍｇと、を切り替えることによって所望の導電型を形成させてある。Ｎ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層、クラッド層と、Ｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるクラッド層、コンタクト層との間にＩｎＧａＮの活性層を形成しＰＮ接合を形成させた。（なお、サファイヤ基板上には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせてある。また、Ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。） A desired conductivity type is formed by switching between SiH 4 and Cp 2 Mg as dopant gases. An InGaN active layer is formed between a contact layer and a cladding layer, which are gallium nitride semiconductors having N-type conductivity, and a cladding layer, which is a gallium nitride semiconductor having P-type conductivity, to form a PN junction. It was. (Note that a gallium nitride semiconductor is formed on the sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. The P-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after film formation.)

エッチングによりＰＮ各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてＬＥＤチップを形成させた。   After exposing the surface of each PN semiconductor by etching, each electrode was formed by sputtering. The semiconductor wafer thus completed was drawn with a scribe line and then divided by an external force to form an LED chip as a light emitting element.

一方、ポリカーボネートを用いトランスファー成形により図１Ａの如くレンズ部を有する透光性支持体を形成させた。形成した透光性支持体には外部電極がインサートされている。この透光性支持体の凹部内にＬＥＤチップのサファイア基板面がレンズ部に向くように光軸を合わせエポキシ樹脂でダイボンディングさせ１５０℃２時間で硬化させた。その後、透光性支持体の外部電極と、ＬＥＤチップの各電極と、をＡｕワイヤーを用いてそれぞれワイヤーボンディングさせた。透光性支持体の凹部内のＬＥＤチップ、Ａｕワイヤーなどを保護するためにシリコン樹脂で封止し保護部材を形成させた。保護部材上にはチタン酸バリウムを含有させたシリコン樹脂を塗布硬化し反射部材を設けることにより発光装置を形成させた。なお、レンズ部の頂点とＬＥＤチップ表面からの距離ｄが３ｍｍ（指向角６０°）、６ｍｍ（指向角３０°）、９ｍｍ（指向角１５°）とさせた以外は全く同様の発光装置を１００個ずつ形成させた。   On the other hand, a translucent support having a lens portion as shown in FIG. 1A was formed by transfer molding using polycarbonate. External electrodes are inserted into the formed translucent support. The optical axis was aligned so that the sapphire substrate surface of the LED chip would face the lens portion in the recess of the translucent support, and die-bonded with an epoxy resin and cured at 150 ° C. for 2 hours. Then, the external electrode of the translucent support body and each electrode of the LED chip were each wire-bonded using an Au wire. In order to protect the LED chip, Au wire, etc. in the recess of the translucent support, it was sealed with a silicon resin to form a protective member. A light-emitting device was formed by coating and curing a silicon resin containing barium titanate on the protective member and providing a reflective member. It should be noted that the same light emitting device is used except that the distance d from the apex of the lens portion to the LED chip surface is 3 mm (directivity angle 60 °), 6 mm (directivity angle 30 °), 9 mm (directivity angle 15 °). Individually formed.

こうして形成された発光装置を１００個形成し、平均軸上光度を測定した。また、５ｍｉｎ以内に−４０℃３０ｍｉｎ、１００℃３０ｍｉｎとした熱衝撃を１０００サイクル繰り返し気相熱衝撃試験を行った。   100 light emitting devices thus formed were formed, and the average on-axis light intensity was measured. In addition, a thermal shock at −40 ° C. for 30 min and 100 ° C. for 30 min within 5 min was repeated 1000 cycles to conduct a gas phase thermal shock test.

（比較例１）
図５の如く外部電極を延長した上にＬＥＤチップを積置させ電気的接続を行ったものに樹脂を一体成形させ、それ以外は実施例１と同様にしてレンズ部の頂点とＬＥＤチップ表面からの距離ｄが３ｍｍ（指向角６０°）、６ｍｍ（指向角３０°、９ｍｍ（指向角１５°）の発光装置をそれぞれ１００個ずつ形成させた。実施例１と同様にして平均軸上光度を測定し、実施例１と共に表１に示した。また、気相熱衝撃試験を行い導電性ワイヤーの断線した発光装置の個数を調べ実施例１と共に表２に示した。 (Comparative Example 1)
As shown in FIG. 5, the resin is integrally formed with the LED chip stacked and electrically connected to the external electrode as shown in FIG. 5, except that the resin is integrally formed in the same manner as in Example 1 from the apex of the lens portion and the LED chip surface. 100 light emitting devices each having a distance d of 3 mm (directivity angle 60 °) and 6 mm (directivity angle 30 °, 9 mm (directivity angle 15 °)) were formed. It was measured and shown in Table 1 together with Example 1. Further, the number of light-emitting devices in which the conductive wires were disconnected by conducting a gas phase thermal shock test was examined and shown in Table 2 together with Example 1.

上述の如く本願発明の構成とすることによって、光取り出し部と導電性ワイヤーを用いた電気的接続部とを別体に形成することができるため発光素子を比較的容易に信頼性を高く形成させることができる。特に、光取り出し部である透光性支持体の形成などに伴う圧力や内部応力による電気的接続部材の断線などを防いだ発光装置とすることができる。また、光取り出し部を気泡の混入などが極めて少なく集光力に優れた発光装置とさせることもできる。   With the configuration of the present invention as described above, the light extraction portion and the electrical connection portion using the conductive wire can be formed separately, so that the light emitting element can be formed relatively easily and with high reliability. be able to. In particular, a light-emitting device that prevents disconnection of an electrical connection member due to pressure or internal stress associated with formation of a translucent support that is a light extraction portion can be provided. In addition, the light extraction unit can be a light emitting device that has very little light bubbles and has excellent light collecting power.

本願発明の構成とすることによって、より簡便で信頼性の高い高輝度発光装置とすることができる。   By adopting the structure of the present invention, a simpler and more reliable high-intensity light-emitting device can be obtained.

本願発明の構成とすることによって、外部環境下からの影響を少なくし信頼性を高めると共により光取りだし効率の高い発光素子とすることができる。   By adopting the structure of the present invention, it is possible to reduce the influence from the external environment, increase the reliability, and obtain a light-emitting element with higher light extraction efficiency.

本願発明の構成とすることによって、ＬＥＤチップから放出された光を波長変換させることができる。凹部内に蛍光物質を含有させると共に接着させるため所望の蛍光物質含有量とさせることができ発光波長のバラツキの少ない発光装置とすることができる。特に発光面側に均一に一定量の蛍光物質を含有させることができるため発光面における色むらが少ない発光装置とすることができる。   With the configuration of the present invention, the wavelength of light emitted from the LED chip can be converted. Since the fluorescent material is contained and adhered in the recess, the desired fluorescent material content can be obtained, and a light emitting device with less variation in emission wavelength can be obtained. In particular, since a certain amount of fluorescent material can be uniformly contained on the light emitting surface side, a light emitting device with little color unevenness on the light emitting surface can be obtained.

本願発明の構成とすることによって、より小さな点光源とさせることができる。これにより隣接した発光装置の影響を極めて小さくさせた光プリンターヘッドなどに好適に用いることができる。したがって、発光装置を小型化することができると共に導電性ワイヤーによって発光部が導電性ワイヤーによって陰になることがなく光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。   By adopting the configuration of the present invention, a smaller point light source can be obtained. Accordingly, it can be suitably used for an optical printer head or the like in which the influence of adjacent light emitting devices is extremely reduced. Therefore, the light emitting device can be reduced in size, and the light emitting portion is not shaded by the conductive wire due to the conductive wire, and the light emitting device can have high light extraction efficiency.

本願発明の構成とすることによって、より集光力の高い発光装置とすることができる。特に、光取り出し側に相当する透光性支持体にレンズ部を形成させることによって導電性ワイヤーの密着性とは関係なく集光力を向上させることができる。   With the configuration of the present invention, a light-emitting device with higher light collecting power can be obtained. In particular, the light collecting power can be improved regardless of the adhesion of the conductive wire by forming the lens portion on the translucent support corresponding to the light extraction side.

本願発明の工程とすることによって、容易に信頼性の高く、光取り出し効率の高い小型化可能な発光装置を形成させることができる。   By adopting the process of the present invention, it is possible to form a light-emitting device that can be easily reduced in size with high reliability and high light extraction efficiency.

本発明に係るチップタイプＬＥＤの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a chip type LED according to the present invention. 本発明に係る他のチップタイプＬＥＤの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the other chip type LED which concerns on this invention. 本願発明の発光装置をバックライト光源として構成させた概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which comprised the light-emitting device of this invention as a backlight light source. 本願発明の発光装置を用いた光プリンターヘッドの模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the optical printer head using the light-emitting device of this invention. 本願発明の別の発光装置を用いたフルカラー光プリンターヘッドの模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the full-color optical printer head using another light-emitting device of this invention. 本願発明と比較のために示した発光素子の模式的断面図を示す。A schematic cross-sectional view of a light-emitting element shown for comparison with the present invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１０１、２０１、３０１、４０１・・・透光性支持体
１０２、２０２、３０２、４０２・・・ＬＥＤチップ
１０３、２０３、３０３、４０３・・・導電性ワイヤー
１０４、２０４、３０４、４０４・・・透光性接着剤
１０５、２０５、３０５、４０５・・・外部電極
１０６、４０６・・・保護部材
１０７、４０７・・・反射部材
２１０・・・反射層
３１０、４１０・・・遮光部材
４１１・・・蛍光物質が含有された透光性接着剤
５０１・・・レンズ部
５０２・・・ＬＥＤチップ
５０３・・・導電性ワイヤー
５０４・・・導電性接着剤
５０５・・・外部電極
101, 201, 301, 401 ... translucent supports 102, 202, 302, 402 ... LED chips 103, 203, 303, 403 ... conductive wires 104, 204, 304, 404 ... Translucent adhesive 105, 205, 305, 405 ... External electrodes 106,406 ... Protective members 107,407 ... Reflection member 210 ... Reflection layers 310, 410 ... Light shielding member 411 ... -Translucent adhesive 501 containing fluorescent material-Lens part 502-LED chip 503-Conductive wire 504-Conductive adhesive 505-External electrode

Claims (5)

ＬＥＤチップと、支持体電極が形成された透光性支持体と、を有する発光装置であって、
前記支持体電極は透光性を有し、前記ＬＥＤチップの正負の電極のうちの一方の電極が電気伝導性部材を含む透光性接着材を介して前記支持体電極に接続されている発光装置。 A light emitting device having an LED chip and a translucent support on which a support electrode is formed,
Wherein the support electrode has a light-transmitting property, wherein that one electrode of the LED chip of the positive and negative electrodes are connected to the support electrode through the translucent adhesive containing electrically conductive member luminescent apparatus. 前記支持体電極は、透光性金属酸化物又は金属薄膜からなる請求項１に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the support electrode is made of a translucent metal oxide or a metal thin film . 前記透光性金属酸化物は、ＳｎＯ ２ ，Ｉｎ ２ Ｏ ３ ，ＺｎＯ又はＩＴＯからなる群から選択された１つである請求項２に記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 2, wherein the translucent metal oxide is one selected from the group consisting of SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, or ITO . 前記ＬＥＤチップの正負の電極のうちの他方の電極が、前記透光性を有する支持体電極と分離して前記透光性支持体に形成された電極に導電性ワイヤーで接続された請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の発光装置。 The other electrode of the positive and negative electrodes of the LED chip is separated from the translucent support electrode and connected to an electrode formed on the translucent support with a conductive wire. The light emitting device according to any one of? 前記透光性接着剤は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂及び水ガラスからなる群から選択された１つからなる請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 1, wherein the translucent adhesive is one selected from the group consisting of an epoxy resin, a silicon resin, and water glass .
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