JPH11163419A - 発光装置 - Google Patents

発光装置

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JPH11163419A
JPH11163419A JP32402197A JP32402197A JPH11163419A JP H11163419 A JPH11163419 A JP H11163419A JP 32402197 A JP32402197 A JP 32402197A JP 32402197 A JP32402197 A JP 32402197A JP H11163419 A JPH11163419 A JP H11163419A
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JP
Japan
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substrate
light
emitting device
light emitting
chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP32402197A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Suzuki
伸明 鈴木
Takehiro Fujii
健博 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/196,323 priority patent/US6060729A/en
Priority to DE19854414A priority patent/DE19854414A1/de
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 陽電極と陰電極を上面に有する発光ダイオー
ドチップを、光の利用効率が高く薄型で表面実装に適す
る構造の発光装置とする。 【解決手段】 上面から下面に達する配線を有する基板
の上面に、発光ダイオードチップをその下面を基板に向
けて取り付け、ワイヤにより陽電極と陰電極を配線に接
続して、樹脂でモールドする。半導体層から発せられる
光はチップ基材の影響を受けることなく、チップ上面か
ら取り出される。基板の下面を回路基板の表面に半田付
けすることにより、その表面に設けた回路配線に直接接
続することが可能となる。基板の上面に凹部を形成して
これに発光ダイオードチップを収容することで、より薄
型とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードか
ら成る発光装置に関し、特に、陽電極と陰電極の双方を
上面に形成された発光ダイオードチップから成る発光装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色等の比較的短波長の光を発す
る発光ダイオード（ＬＥＤ）が開発されている。このＬ
ＥＤは、絶縁性のサファイア基材上に窒化ガリウム系の
半導体を積層して形成されており、構造上の必然性か
ら、陽電極および陰電極は共にチップの上面に設けられ
ている。
【０００３】このような陽電極と陰電極を上面に有する
ＬＥＤチップは、例えば特開平６−１２０５６２号公報
に示されているように、上下を逆さまにしてリードフレ
ームに固定され、透光性樹脂でモールドされて、樹脂モ
ールドからリード端子が突出する発光装置として実用に
供されている。上記公報の発光装置を図５に示す。
【０００４】図５において、５１はサファイア基材、５
２はｎ型ＧａＮ層、５３はｐ型ＧａＮ層、５４は陽電
極、５５は陰電極であり、これらがＬＥＤチップ５０を
構成する。５７はリードフレームであり、陽電極５４お
よび陰電極５５はそれぞれ、導電性接着剤５６によりリ
ードフレーム５７に固着されている。ＬＥＤチップ５０
の全体とリードフレーム５７の基部はエポキシ樹脂５８
でモールドされ、リードフレーム５７の樹脂モールド５
８から突出する先端部がリード端子となる。樹脂モール
ド５８の先端部は、ＬＥＤチップ５０が発した光を集光
させるために球面状に形成されている。
【０００５】この発光装置は、裏面に配線を形成された
貫通孔を有する回路基板の表面に、リード端子を貫通孔
に通して取り付けられ、裏面で半田付けされて、固定と
同時に配線に接続される。ＬＥＤチップ５０が発した光
は、回路基板の表面側に取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
発光装置は、発光部位である半導体層５２、５３の接合
面がサファイア基材５１の下方に位置することになり、
発した光がサファイア基材５１に吸収されたり偏向され
たりするため、光の利用効率が悪くなるという問題があ
る。
【０００７】また、回路基板の表面に配線を形成してお
き、リフロー半田等によって、回路基板の表面で固定と
配線への接続を行ういわゆる表面実装には、適さない形
態となっている。まず、回路基板にリード端子を挿入す
るための貫通孔を形成する必要がある。また、リード端
子に接続する電力供給用の配線を回路基板の裏面に設け
る必要があるため、発光を制御するための駆動回路をは
じめとする他の電子部品との関係で、回路基板の製造工
程が複雑化し、実装工程も複雑になる。
【０００８】例えば、他の電子部品を表面実装型としそ
れらを回路基板の表面に配設するときに、回路基板の表
面と裏面にそれぞれ配線を形成し、さらに、表裏両面間
で配線を接続しなければならない。しかも、電子部品の
固定を表裏両面で２回行う必要が生じる。他の表面実装
型の電子部品を回路基板の裏面に配設すれば、配線を表
面に形成する必要はなくなるが、部品が回路基板の表裏
両面に存在することになって、実装も部品固定後の回路
基板の取扱いも容易でなくなる。
【０００９】発光装置と同様に、回路基板に取り付ける
他の全ての電子部品をリード端子を有する構造とすれ
ば、回路基板の裏面のみに配線を形成し、表面のみに部
品を取り付けることは可能になる。しかし、回路基板に
多数の貫通孔を形成しなければならなくなり、また、部
品の半田付けを個別に何度も行う必要が生じて、製造効
率が大きく低下してしまう。
【００１０】さらに、従来の構成では、回路基板への半
田付けの際にリード端子に加わる力がＬＥＤチップとの
接続部にまで伝わり易く、これにより電極とリード端子
が分離することを防止するために、リードフレームの基
部を樹脂モールドに深く埋没させる必要がある。このた
め、発光装置を薄型に形成することは容易ではない。
【００１１】本発明は、上記不都合に鑑みてなされたも
のであり、陽電極と陰電極を上面に有する発光ダイオー
ドチップを、光の利用効率が高く薄型で表面実装に適す
る構造の発光装置とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、陽電極と陰電極を上面に有するＬＥＤ
チップから成る発光装置において、上面から下面に達す
る２つの配線を有する基板の上面に、ＬＥＤチップをそ
の下面を基板に向けて取り付け、陽電極と陰電極を２つ
の配線の基板の上面における部位にそれぞれワイヤで接
続して、発光ダイオードとワイヤを透光性の樹脂でモー
ルドする。
【００１３】この発光装置では、ＬＥＤチップの上面は
基板に対して反対方向を向いており、光はこの方向に取
り出される。このときチップ基材は発光部位よりも基板
側に位置するため、発光部位からの光を吸収したり偏向
したりすることがない。陽電極と陰電極はそれぞれワイ
ヤを介して基板の表面で配線に接続され、各配線は基板
の下面に達している。したがって、リフロー半田等によ
って回路基板の表面に固定するだけで、その表面に設け
られた回路配線に接続することができる。樹脂モールド
は、ＬＥＤチップやワイヤを保護し、形状によっては、
ＬＥＤチップが発した光を集光させるレンズとして機能
する。
【００１４】ＬＥＤチップを取り付ける基板として上面
が平坦なものを用いると、ＬＥＤチップ、ワイヤおよび
樹脂モールドは基板よりも上に位置することになり、発
光装置は基板の厚さと樹脂モールドの高さを加えた厚さ
となる。上面に凹部を形成した基板を用い、その凹部に
ＬＥＤチップを収容する構成としてもよい。このように
すると、凹部の深さだけ発光装置は薄型となる。また、
樹脂モールドは凹部内にも充填されるため、横方向から
の力が加わったとしても樹脂モールドやＬＥＤチップが
基板から剥離し難くなり、強度の高い発光装置となる。
【００１５】基板上面の凹部をＬＥＤチップとワイヤの
全体が入る深さとし、樹脂を凹部のみに施して、樹脂モ
ールドの上面を基板上面と略同じ高さにすることもでき
る。このとき、凹部全体を均一な深さにするのではな
く、浅い部位を設けて、その一部を基板表面に連なる傾
斜部とする。そして、基板上面の配線を傾斜部を介して
浅い平坦部まで配設し、ワイヤをここに接続する。この
ような構造とすると、ＬＥＤチップとワイヤの全体が樹
脂モールドに埋没し、基板の上面に突出する部位が皆無
となり、薄型かつ平坦で、ＬＥＤチップの剥離やワイヤ
の断線の恐れの殆どない信頼性の高い発光装置となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発光装置について
図面を参照して具体的に説明する。図１に、第１の実施
形態の発光装置１の断面を示す。発光装置１は、ＬＥＤ
チップ１０を絶縁性の基板２０に載置して成る。ＬＥＤ
チップ１０は、サファイヤ基材１１の上にｎ型ＧａＮ層
１２とｐ型ＧａＮ層１３を積層したもので、上下反転し
ていないことを除き、図５に示したＬＥＤチップ５０と
同様の構成である。
【００１７】ｎ型ＧａＮ層１２の上面は一部露出してお
り、ｐ型ＧａＮ層１３の上面およびｎ型ＧａＮ層１２の
上面には、陽電極１４および陰電極１５がそれぞれ形成
されている。ＬＥＤチップ１０は、陽電極１４と陰電極
１５間に電圧を印加されて、ｎ型ＧａＮ層１２とｐ型Ｇ
ａＮ層１３の接合面で青色光を発する。
【００１８】基板２０の上面２０ａには、第１の配線パ
ターン２１および第２の配線パターン２２が形成されて
おり、これらの配線パターン２１、２２は基板２０の側
面を伝って基板２０の下面２０ｂにまで延設されてい
る。配線パターン２１、２２の基板上面２０ａの端部２
１ａ、２２ａは、ともにＬＥＤチップ１０の近傍に位置
する。
【００１９】ＬＥＤチップ１０の陽電極１４と第１の配
線パターン２１の端部２１ａは金製のワイヤ３１で接続
されており、同様に、陰電極１５と第２の配線パターン
２２の端部２２ａも金製のワイヤ３２で接続されてい
る。ＬＥＤチップ１０およびワイヤ３１、３２は透明な
エポキシ樹脂３３でモールドされており、この樹脂モー
ルド３３により、ＬＥＤチップ１０からワイヤ３１、３
２と接続された配線パターン２１、２２の端部２１ａ、
２２ａまでが保護されている。
【００２０】樹脂モールド３３は上面を平坦に形成され
ており、ＬＥＤチップ１０が発した光は広い範囲に照射
される。ＬＥＤチップ１０の発する光に高い指向性をも
たせるときは、樹脂モールド３３の上面を平坦ではなく
曲面に形成して、集光作用のあるレンズとするとよい。
例えば、基板２０に対して垂直な方向を中心とする円錐
状に光を射出するときは球面とし、左右方向にも広がる
ように光を射出するときは左右方向に伸びる円柱面とす
る。また、樹脂モールド３３に基板２０と略同等の膨張
係数を有するものを用いるようにすれば、基板２０との
接続部で接触不良が生じることが殆どなく好ましい。
【００２１】発光装置１は次のようにして製造する。ま
ず、基板２０の母体となる大きな母基板を用意し、その
上面と下面に、蒸着その他の周知の方法に従い、配線パ
ターン２１、２２の一部となる金属パターンを形成す
る。次いで、多数のＬＥＤチップ１０を、それぞれの下
面を基板２０に向けて、接着剤３４で基板上面２０ａに
軽く固定する。そして、周知のワイヤボンディング法に
より、ワイヤ３１、３２で各ＬＥＤチップ１０の陽電極
１４と陰電極１５を配線パターンに接続する。その後、
液状の樹脂を各ＬＥＤチップ１０とその周囲に施し、加
熱により固化させて、樹脂モールド３３とする。
【００２２】この母基板を切断して個々の発光装置１と
し、それぞれの上面と下面の配線パターンを基板２０の
側面で接続して配線パターン２１、２２を完成させる。
これで発光装置１が完成する。なお、配線パターン２
１、２２を完成させた基板２０を用意し、個別にＬＥＤ
チップ１０を取り付ける方法を採用することも可能であ
る。ただし、製造効率の面で好ましい方法とはいえな
い。
【００２３】接着剤３４は、ワイヤボンディングおよび
モールディングの期間に、ＬＥＤチップ１０が基板２０
上で動かないようにするために施されるものであり、必
ずしも接着剤３４でＬＥＤチップ１０を強固に固着させ
る必要はない。樹脂モールド３３形成後は、この樹脂が
基板表面２０ａに固着するから、ＬＥＤチップ１０が動
く恐れはない。なお、光の強度分布を均一にするため
に、樹脂モールド３３に光を散乱する粒子を含ませてお
いてもよい。また、非導電性の接着剤を用いれば配線パ
ターン２１、２２間が短絡することがなく好ましい。
【００２４】発光装置１は、電極１４、１５に接続され
た配線パターン２１、２２の端部を基板下面２０ｂに有
するから、例えばリフロー半田により、回路基板の表面
に固定するだけで、回路基板の表面に設けられた回路配
線に接続することができる。すなわち、表面実装型の発
光装置となる。このため、複数の発光装置１を同一の回
路基板上に配列して表示装置とするときも実装を容易に
行うことができ、駆動回路としても表面実装型のものを
用いて、能率良く実装することができる。
【００２５】第２の実施形態の発光装置２の断面を図２
に示す。以下、第１の実施形態の発光装置１と同一の構
成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略す
る。本実施形態の発光装置２は、基板２０の上面２０ａ
に凹部２３を設けて、ここにＬＥＤチップ１０を収容し
た点で発光装置１と異なる。凹部２３は基板２０の一部
を切除することにより形成してもよく、貫通孔を有する
基板と平坦な基板を接合して基板２０とし、貫通孔であ
った部位を凹部２３としてもよい。
【００２６】ＬＥＤチップ１０の上面の陽電極１４と陰
電極１５は、ワイヤー３１、３２により基板上面２０ａ
の配線パターン２１、２２の端部２１ａ、２２ａに接続
され、その接続部位まで樹脂モールド３３で覆われてい
る。基板２０の下面２０ｂから樹脂モールド３３の上端
までの高さは、凹部２３の深さだけ第１の実施形態の発
光装置１よりも低くなっており、発光装置２は薄型とな
っている。
【００２７】基板上面２０ａから突出する部位が低くな
ったことにより、ＬＥＤチップ１０やワイヤ３１、３２
の周辺に外部の物体が当たり難くなっている。しかも、
樹脂モールド３３は凹部２３にも充填されているから、
横方向からの力に対して強くなり、たとえ横方向からの
力が加わったときでも、樹脂モールド３３やＬＥＤチッ
プ１０が基板２０から剥離し難い。
【００２８】発光装置２は前述の製造方法に準じて製造
されるが、接着剤３４を、必ずしもＬＥＤチップ１０の
下面と凹部２３の底面との間に施す必要はなく、ＬＥＤ
チップ１０の側面と凹部２３の側壁面との間に施すよう
にしてもよい。また、ワイヤ３１、３２に沿う方向の凹
部２３の大きさをＬＥＤ１０が略内接するように設定し
ておくと、ＬＥＤチップ１０の動きを防止することがで
き、接着剤３４を用いることなくワイヤボンディングや
モールディングを行うことも可能である。
【００２９】第３の実施形態の発光装置３の断面を図３
に示す。この発光装置３も基板２０に凹部２４を有する
が、凹部２４は発光装置２の凹部２３よりも深く、ワイ
ヤ３１、３２の上端までが基板２０の上面２０ａよりも
低くなっている。また、凹部２４には浅い平坦部２４ａ
と、これから基板表面２０ａに連なる傾斜部２４ｂがが
形成されている。配線パターン２１、２２は、基板表面
２０ａから傾斜部２４ｂを介して平坦部２４ａまで配設
されており、ワイヤ３１、３２が接続される端部２１
ａ、２２ａは平坦部２４ａ上にある。
【００３０】樹脂３３は凹部２４内にのみ施され、樹脂
モールド３３は、その上面が基板２０の上面２０ａと略
同一の高さになるように形成されている。したがって、
発光装置３の上面はその全面にわたって略平坦になり、
基板上面２０ａから突出する部位は存在しない。
【００３１】この発光装置３は発光装置２よりもさらに
薄型であり、横方向の力からＬＥＤチップ１０を完全に
保護することができる。しかも、ワイヤ３１、３２も凹
部２４内に完全に埋没するから、外力による断線の恐れ
も皆無である。
【００３２】この構造では、ＬＥＤチップ１０の発光部
位は基板上面２０ａよりも下方に位置するため、光の射
出方向は制限されることになる。ただし、浅い平坦部２
４ａを低くするとともに、傾斜部２４ｂを凹部２４の全
周に形成することで、光を射出する範囲を容易に広げる
ことができる。
【００３３】上記の凹部２４を有する基板２０は、上面
に陽電極と陰電極を有するＬＥＤチップ１０に限らず、
２つの電極を上面と下面に形成された従来のＬＥＤチッ
プから成る発光装置にも適用することができる。その適
用例である第４の実施形態の発光装置の断面を図４に示
す。
【００３４】この発光装置４は、赤色光を発するＬＥＤ
チップ４１を凹部２４に収容しており、ＬＥＤチップ４
１の上面には陽電極４２が、下面には陰電極４３が形成
されている。第２の配線パターン２２は、凹部２４の側
壁面を伝って底面にまで延設されており、陰電極４３は
銀を含んだ導電性の接着剤４４で配線パターン２２の端
部２２ａに接続されている。
【００３５】なお、この構造では凹部２４の配線パター
ン２２側の浅い平坦部２４ａはワイヤボンディングに関
与しないから、これを設けずに、凹部２４の底面から直
接基板表面２０ａに達する傾斜部を形成してもよい。基
板表面２０ａに対して垂直な側壁面に配線パターンを形
成するのは容易ではなく、断線も生じ易いが、傾斜部に
配線パターンを形成するのは容易であり、断線も生じ難
くなる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の発光装置では、ＬＥＤチップの
発光部位を光を取り出す側に位置させることができるか
ら、チップ基材による光の損失がなくなる。このため、
光の利用効率が高くなり、低消費電力で発熱の少ない明
るい発光装置となる。また、表面実装に適した形態であ
るから、回路基板等への固定や回路配線への接続もきわ
めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の発光装置の断面図。
【図２】 第２の実施形態の発光装置の断面図。
【図３】 第３の実施形態の発光装置の断面図。
【図４】 第４の実施形態の発光装置の断面図。
【図５】 従来の発光装置の断面図。
【符号の説明】
１〜３ 発光装置 １０ ＬＥＤチップ １１ サファイヤ基材 １２ ｎ型ＧａＮ層 １３ ｐ型ＧａＮ層 １４ 陽電極 １５ 陰電極 ２０ 基板 ２０ａ 基板上面 ２０ｂ 基板下面 ２１、２２ 配線パターン ２１ａ、２２ａ 配線パターン端部 ２３、２４ 凹部 ２４ａ 凹部平坦部 ２４ｂ 凹部傾斜部 ３１、３２ ワイヤ ３３ 樹脂モールド ３４ 接着剤 ４ 発光装置 ４１ ＬＥＤチップ ４２ 陽電極 ４３ 陰電極 ４４ 導電性接着剤

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 陽電極と陰電極を上面に有する発光ダイ
    オードチップから成る発光装置において、 上面から下面に達する２つの配線を有する基板の上面
    に、前記発光ダイオードチップをその下面を前記基板に
    向けて取り付け、前記陽電極と前記陰電極を前記２つの
    配線の前記基板の上面における部位にそれぞれワイヤで
    接続して、前記発光ダイオードと前記ワイヤを透光性の
    樹脂でモールドしたことを特徴とする発光装置。
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