WO2005091383A1 - 発光装置の製造方法および発光装置 - Google Patents

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WO2005091383A1
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lead
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light
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Eiji Ohno
Syoichi Takahashi
Mikiyoshi Kawamura
Minoru Yamamura
Tadashi Tamaki
Hayato Oba
Masataka Kagiwada
Hiroyuki Takayama
Kei Teramura
Atsushi Ohtaka
Toshiaki Morikawa
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Renesas Yanai Semiconductor Inc.
Hitachi Cable Precision Co. Ltd.
Stanley Electric Co. Ltd.
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    • H01L2924/156Material
    • H01L2924/157Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2924/15738Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
    • H01L2924/15747Copper [Cu] as principal constituent
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a light-emitting device and a light-emitting device, and more particularly, to a light-emitting device in which a light-emitting layer provided on a semiconductor substrate (element substrate) is mounted (joined) so as to face a lead frame. It is about effective technology. Background art
  • a light emitting device using a light emitting element in which a light emitting layer is provided on one main surface of a semiconductor substrate, such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode).
  • a lead frame having an opening portion from which a first lead electrically connected to one electrode of the light emitting element and a second lead electrically connected to the other electrode protrudes.
  • an element mounting portion for mounting the light emitting element is provided on a first lead of the lead frame.
  • one electrode of the light emitting element and the element mounting portion face each other and are bonded with a conductive adhesive such as silver paste, and the other electrode is connected to the second lead with a bonding wire or the like.
  • a method for preventing short-circuiting of the element and blocking of light by the conductive adhesive flowing out of the bonding region in addition to the method described in Document 1, for example, As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-325210 (hereinafter referred to as Reference 2), at least two grooves are provided in at least the same direction in a portion where the light emitting element is bonded. There is a method of holding the conductive adhesive in the concave groove. In this method, for example, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) of Document 2, a strip-shaped bottom is formed on the bottom of a cup-shaped recess formed at the tip of the first lead.
  • a plurality of concave grooves are formed, and a bonding agent is held in the concave grooves.
  • a bonding agent is held in the concave grooves.
  • the light emitting element is a high-brightness LED or the like
  • the light emitting layer side faces the lead, so that the heat of the light emitting layer is efficiently dissipated. Conducts well to the leads and can be dissipated outside the device.
  • the light emitting layer when connecting the electrode of the light emitting element and the lead with a bonding wire, it is necessary to apply a load or vibration. Therefore, if the light emitting layer is provided directly below the electrodes connected by the bonding wires, the light emitting layer may be damaged by the load or vibration, and the light emitting efficiency may be reduced.
  • the electrode on the light-emitting layer side is bonded to the lead with the conductive adhesive so as to face the lead, thereby forming an electrode or a bond formed on the light-emitting layer and the substrate.
  • the distance from the wire is longer. Therefore, of the light emitted from the light emitting layer, the proportion of the light blocked by the electrode, the bonding wire, or the like can be reduced, and the luminous efficiency can be further improved.
  • the electrode on the light-emitting layer side of the light-emitting element has been coming into contact with the lead with the conductive adhesive.
  • the paste-like and fluid bonding agent is used. Therefore, when the bonding agent is applied, the electrode of the light emitting element is In some cases, the bonding agent (conductive adhesive) may spread out of the bonding region overlapping with the bonding agent. If the depth (volume) of the groove is not sufficient, the conductive adhesive remaining on the surface of the lead becomes thick. Also in this case, when the electrode on the light-emitting layer side of the light-emitting element is bonded, the portion that spreads out of the bonding region runs up the side surface of the light-emitting layer and blocks light emitted by the light-emitting layer. The inventor independently examined the possibility of causing the problem of harm.
  • the conductive adhesive running on the side surface of the light-emitting layer exceeds the light-emitting layer, and the other electrode is provided.
  • the inventor also independently examined the possibility of causing a problem of reaching the side of the substrate and causing a short circuit.
  • the thickness and the thickness when applied or dropped are determined. It is difficult to control the application area. Therefore, in the conventional method of manufacturing a light-emitting device, when the light-emitting element is bonded, the part that is already outside the bonding area overlapping with the light-emitting element and the part that has flowed out outside by applying a load are the light-emitting element. There is a problem that the light emitted from the light-emitting layer is blocked by the short-circuit and the light emitted from the light-emitting layer.
  • the electrode of the light emitting element and the lead are bonded and electrically connected using a conductive adhesive such as silver paste.
  • the silver paste is, for example, an adhesive in which silver particles are diffused in an epoxy resin, and cannot take a perfect metallic bond with the electrodes and leads. For this reason, a large current cannot flow, and it is difficult to increase the luminance of the light emitting device.
  • An object of the present invention is to prevent a connection material from running up the side surface of the light emitting element and causing a short circuit when the electrode on the light emitting layer side of the light emitting element is electrically connected to the lead of the lead frame.
  • Another object of the present invention is to increase the brightness of the light emitting device easily.
  • the present invention provides a method for electrically connecting a first electrode provided on one main surface of a semiconductor substrate (element substrate) via a light emitting layer to a first lead of a lead frame.
  • a bonding material film (bonding material film) consisting of a single metal
  • a pattern for reducing the spread of the bonding material is formed on the element mounting portion of the first lead.
  • the bonding material film may be formed when the light emitting device is manufactured, or may be formed immediately before the step of electrically connecting the first electrode and the first lead.
  • the pattern of the lead frame may be formed when manufacturing the lead frame, or may be formed immediately before the step of electrically connecting the first electrode and the first lead.
  • the bonding material film may be formed by using a film forming technique such as vapor deposition, sputtering, plating, or the like, or a previously formed thin film may be attached to the first electrode. Is also good. In such a way When the bonding material film is formed, the thickness can be easily controlled, so that the variation in the thickness of the bonding material film is reduced. Further, as the bonding material, it is preferable to use a metal material having a high melting point for the solder bonding material used when mounting the light emitting device on a printed wiring board or the like. An example of such a bonding material is gold tin (AuSn) alloy.
  • a load is applied in a state where the joining material is melted or softened, or a minute vibration is applied. If the bonding surface is flat, the melted or softened bonding material spreads out of the bonding region overlapping with the first electrode. Therefore, in the element mounting portion of the first lead, a pattern such as a groove having a plurality of intersections or a concave portion having a plurality of island-shaped protrusions is provided as a pattern for reducing the spread of the bonding material. Beforehand. With this configuration, since the bonding material that is going to spread out of the bonding region flows into the groove or the concave portion, the amount of bonding material that spreads out of the bonding region can be reduced.
  • a groove extending from the inside to the outside of the joining region overlapping with the first electrode is formed.
  • air and gas in the groove can be efficiently exhausted, and bubbles and cavities remain in the groove in the bonding region. Can prevent that. Therefore, it is possible to prevent a decrease in bonding strength and a decrease in thermal conductivity and electrical conductivity. If a plurality of grooves intersect, the joining material that has flowed into each groove in the joining region collides at the intersection when trying to spread outward, so that the joining material flows outward. It becomes difficult. Examples of such a groove include a lattice-like groove, a pattern combining a radial groove and an annular groove, and the like.
  • a recess having the island-shaped protrusion in the element mounting portion of the first lead When forming the first electrode, a concave portion is formed such that all or a part of the outer periphery is outside the outer periphery (joining region) of the first electrode.
  • the surface near the first electrode becomes large, so that the stability at the time of mounting the light emitting element is good and the inclination of the element can be prevented. Further, heat conduction from the light emitting element to the first lead becomes efficient.
  • a concave portion include a concave portion in which the respective protrusions are arranged in a staggered lattice shape, and a concave portion in which a plurality of concave portions are connected by a narrow pent groove.
  • the first electrode and the bonding material, and the bonding material and the first lead can take a complete metal bond (a omic contact). Therefore, a larger current can flow than in the case where a conductive adhesive such as a conventional silver paste is used, and the luminance of the light emitting device can be increased.
  • a copper material for the lead frame from the viewpoint of electrical characteristics and heat dissipation.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) show a schematic structure of a light emitting device according to the present invention.
  • 1A is a plan view of a light emitting element viewed from a light emitting layer side
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A.
  • FIG. 2 (a) and 2 (b) are schematic diagrams showing a schematic configuration of a light emitting device according to the present invention
  • FIG. 2 (a) is a diagram showing a configuration example of a light emitting layer of FIG. 1 (b).
  • 2 (b) is a diagram showing another configuration example of the light emitting layer of FIG. 1 (b).
  • FIG. 3 (a) to 3 (c) are schematic diagrams showing a schematic configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 (a) is a view of the light emitting device viewed from a light emitting direction.
  • FIG. 3B is a plan view
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3A
  • FIG. 3C is an enlarged cross-sectional view of a joint between the first electrode and the first lead of the light emitting element.
  • FIG. 4 (a) to 4 (c) are schematic diagrams showing a schematic configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a) shows a configuration of an element mounting portion of a first lead.
  • 4 (b) is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 4 (a)
  • FIG. 4 (c) is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 3 (a).
  • FIGS. 5A and 5B are schematic views for explaining a method of manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • FIG. 5A is a plan view showing the configuration of a lead frame.
  • FIG. 5 (b) is a cross-sectional view of a step of electrically connecting the first electrode and the first lead of the light emitting element.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) are schematic views for explaining a method of manufacturing the light emitting device of the present embodiment, and FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the respective embodiments. It is a figure explaining an operation effect of a form.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the light emitting device of the present embodiment, and is a diagram for explaining an effective groove configuration.
  • FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • FIG. 8A shows the second electrode and the second lead of the light emitting element.
  • FIG. 8 (b) is a cross-sectional view of the step of electrically connecting the elements, and
  • FIG. 8 (b) is a view of the step of sealing with a transparent resin.
  • FIGS. 9A to 9C illustrate the features of the light emitting device of this embodiment.
  • Fig. 9 (a) is a diagram for explaining the operation
  • Fig. 9 (b) is a diagram for explaining a method of mounting on a printed wiring board
  • Fig. 9 (c) is a diagram of a transparent resin. It is a figure explaining the modification of an external form.
  • FIGS. 10 (a) to 10 (c) are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing a lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment
  • FIG. Fig. 10 (b) is a cross-sectional view taken along the line E-E of Fig. 10 (a)
  • Fig. 10 (c) is a step of forming the element mounting part into a force-up shape.
  • FIGS. 11A to 11C are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing a lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment
  • FIG. FIG. 11B and FIG. 11C are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of a step of forming a groove on the inner bottom surface of the element mounting portion.
  • FIGS. 12 (a) and 12 (b) are schematic diagrams for explaining a modified example of a lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment. It is a figure explaining a modification.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a modification of the lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment, and is a diagram for explaining a modification of the lattice pattern.
  • FIGS. 14 (a) and 14 (b) are schematic diagrams for explaining a modified example of the lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment, and each of them is other than a lattice shape. It is a figure showing an example of a pattern of.
  • FIGS. 15 (a) and 15 (b) are schematic diagrams for explaining another modification of the lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • a) is a plan view showing a configuration of a concave portion provided with island-shaped protrusions
  • FIG. 15 (b) is a cross-sectional view taken along line FF of FIG. 15 (a).
  • FIGS. 16A and 16B show the light emitting device of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining another modification of the lead frame used for manufacturing, and is a diagram for explaining a method of forming a concave portion.
  • FIGS. 17 (a) and 17 (b) are schematic diagrams for explaining another modification of the lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment. It is a figure explaining an example.
  • FIGS. 18 (a) to 18 (c) are schematic views for explaining an application example of the method for manufacturing a light emitting device of the present embodiment, in each of which a lead is provided on a side surface of a transparent resin. It is a figure showing an example of the case.
  • FIGS. 19 (a) to 19 (c) are schematic diagrams for explaining an application example of the method for manufacturing a light emitting device of the present embodiment, and the light emitting device shown in FIG. It is a figure showing the example of implementation of a device.
  • FIG. 20 is a schematic diagram for explaining an application example of the method for manufacturing a light emitting device of the present embodiment, and is a diagram showing an application example of the shape of the element mounting portion.
  • FIGS. 21 (a) and 21 (b) are schematic views for explaining an application example of the manufacturing method of the light emitting device of the present embodiment, and each shows an example in which the element mounting portion is flat.
  • FIG. 21 (a) and 21 (b) are schematic views for explaining an application example of the manufacturing method of the light emitting device of the present embodiment, and each shows an example in which the element mounting portion is flat.
  • FIG. 22 is a schematic diagram for explaining an application example of the method for manufacturing a light emitting device of the embodiment, and is a diagram illustrating a configuration example of an insertion mounting type light emitting device.
  • a film of a bonding material (bonding material film) made of an alloy or a single metal is formed on the electrode side on the light emitting layer.
  • a pattern is formed in the element mounting portion of the lead connected to the electrode on the light emitting layer so as to reduce the amount of the bonding material spreading outward from the outer periphery of the electrode on the light emitting layer.
  • FIG. 1 (a) to 2 (b) are schematic diagrams showing a schematic configuration of a light emitting device according to the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of the light emitting device viewed from a light emitting layer side.
  • (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 (a)
  • FIG. 2 (a) is a diagram showing a configuration example of a light emitting layer
  • FIG. 2 (b) is a diagram showing another configuration example of a light emitting layer. .
  • 1 is a light emitting element
  • FIG. 1 is a semiconductor substrate (element substrate), 102 is a light emitting layer, 103 is an insulator film, 103 A is a contact hole, 104 is a first electrode, and 105 is a second electrode.
  • reference numeral 102 denotes an 11-type semiconductor layer
  • reference numeral 102B denotes a p-type semiconductor layer.
  • 102 C is an active layer.
  • the light-emitting element 1 is, for example, a light-emitting element such as an LED or an LD, and as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), one of the semiconductor substrates (element substrates) 101
  • the light emitting layer 102 is provided on the surface.
  • a first electrode 1 electrically connected to the light emitting layer 102 via an insulator film 103 having an opening (contact hole) 103A. 04 is provided on the back surface of the element substrate 101 on which the light emitting layer 102 is provided.
  • the element substrate 1 0 1 is, for example, G a A s, G a N s sapphire (A 1 2 ⁇ 3), made of a material such as S i C.
  • the light emitting element 1 has a chip outer shape (element substrate 101) having a square or rectangular planar shape and a side length L 1 of 100 to 100 ⁇ m. is there.
  • the thickness T1 of the light emitting element 1 is, for example, 20 to 400 m.
  • the light emitting layer 102 is generally a homojunction. For example, as shown in FIG. From the side, an n-type semiconductor layer 102 A and a p-type semiconductor layer 102 B are stacked. At this time, since the light emitting layer 102 emits light also from the side surface, the side surface is exposed. Further, at this time, if the light emitting element 1 is a red light emitting LED, for example, the element substrate 101 is made of GaAs, and the n-type semiconductor layer 102 A and the p-type semiconductor layer are formed. 102B each consists of, for example, n-type AlGaAs and p-type AlGaAs.
  • the insulator film 1 0 3 is made of, for example, in S i 0 2, the first electrode 1 04 and the second electrodes 1 0 5 consists of nickel (N i). Also, at this time, the thickness T2 of the light emitting layer 102 is very thin compared to the thickness of the element substrate 101, for example, about 1 zm. Also, the thickness T 3 of the insulator film 103 and the thickness T 4 of the first electrode 104 on the insulator film 103 are very much smaller than the thickness of the element substrate 101. It is thin, for example, of the order of lm and 0.5 m, respectively.
  • the light-emitting layer 102 has a double hetero structure.
  • An active layer 102C having a small band gap is provided between the semiconductor layer 102A and the p-type semiconductor layer 102B. Also at this time, the side surface of the light emitting layer 102 is exposed.
  • the element substrate 101 is made of GaAs, the n-type semiconductor layer 102A and the p-type semiconductor layer 102B, and the active layer 102C. Consists of n-type AlGaAs, p-type AlGaAs, and GaAs.
  • the absolute Entaimaku 1 0 3 is made of, for example, in S i 0 2, the first electrode 1 0 4 and the second electrode 1 0 5 consists of nickel (N i).
  • the thickness T2 of the light emitting layer 102 is very thin compared to the thickness of the element substrate 101, for example, about 1 zm.
  • the thickness T 3 of the insulator film 103 and the thickness T 4 of the first electrode 104 on the insulator film 103 are also very small compared to the thickness of the element substrate 101. To thin, that each, for example, l ⁇ m and 0. It is about 5 zm.
  • FIG. 3 (a) to 4 (c) are schematic diagrams showing a schematic configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 (a) shows a light emitting device viewed from a light emission direction
  • FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3 (a)
  • FIG. 3 (c) is an enlarged cross-sectional view of the junction between the first electrode and the first lead of the light emitting element
  • FIG. Fig. 4 (b) is a cross-sectional view taken along line C-C of Fig. 4 (a)
  • Fig. 4 (c) is a cross-sectional view taken along line D-D of Fig. 3 (a). It is.
  • 201 is a first lead
  • 201A is an element mounting portion
  • 201B and 201C are grooves
  • 201D is A protrusion for preventing falling off
  • 202 is a second lead
  • 202 A is a protrusion for preventing falling off
  • 3 is a bonding wire
  • 4 is a transparent resin
  • 5 is a joining material.
  • the light emitting device of the present embodiment has a first lead having the light emitting element 1 and an element mounting portion 201A on which the light emitting element 1 is mounted. 201, a second lead 202 electrically connected to the second electrode 105 of the light emitting element 1 by a bonding wire 3, and a transparent resin 4 for sealing around the light emitting element 1. It consists of.
  • the first lead 201 is formed in a cup shape having the element mounting portion 201A having a flat bottom surface, and the light emitting element 1 is mounted in the power cup.
  • the light emitting element 1 has the first electrode 104, that is, the light emitting layer 102 side facing the element mounting portion 201A.
  • the first electrode 104 and the element mounting portion 201A are electrically connected by a bonding material 5 made of an alloy or a single metal.
  • the joining material 5 is, for example, a gold-tin (AuSn) alloy.
  • the element mounting portion 201A has an inside of a bonding area AR1 overlapping the first electrode 104 of the light emitting element 1.
  • Lattice-like grooves 201B and 201C extending from the outside to the outside.
  • the lattice-shaped grooves 201B and 201C are provided at intervals such that a plurality of intersections exist inside the bonding area AR1.
  • the first lead 201 has a flat bottom thickness T5 of the force-applied element mounting portion 201A as shown in FIG. Is thinner than the thickness T 6.
  • the original thickness T6 of the lead is, for example, about 100 / m
  • the thickness T5 of the bottom surface of the element mounting portion 201A is about 80 ⁇ m. I do.
  • the outer bottom surface of the element mounting portion 201A and the element mounting outside the element mounting portion are formed. It is preferable to mold so that the back surface of the surface is on the same plane.
  • the outer bottom surface of the element mounting portion 201A is exposed as shown in FIG.
  • the generated heat can be efficiently radiated to the outside. Further, by using a copper material for the first lead 201 and the second lead 202, the heat dissipation is further improved.
  • the inner side surface of the power-equipped element mounting portion 201A reflects light emitted from the light-emitting layer 102 in the horizontal direction of the drawing sheet. It is used as a reflector that emits light upward in the plane of the paper. Therefore, the groove is not provided on the inner side surface.
  • the inner side surface is, for example, a surface having a smaller surface roughness as compared with the inner bottom surface, in other words, a smoother surface or a curved surface to reduce light scattering. It can be reduced, and the light collection efficiency can be improved. Also, at this time, in order to increase the light collection rate, it is necessary to use Fig. 4 (b) It is preferable that the angle 0 between the inner bottom surface and the inner side surface as shown in (1) is, for example, about 135 degrees.
  • the lead 202 when sealing with the transparent resin 4 so that the outer bottom surface of the element mounting portion 201A is exposed, the first lead 201 and the second lead 201 are sealed.
  • the lead 202 has an opening end side of the element mounting portion 201A, in other words, a direction in which it penetrates the transparent resin 4. It is preferable to provide bent projections 201D and 202A for preventing falling off.
  • the second lead 202 has a surface that is continuous with the exposed surface of the second lead 202 of the protrusion 202 A. Is present inside the transparent resin 4, so that the second lead 202A can be prevented from peeling off the transparent resin 4 and falling off.
  • FIGS. 5A to 8B are schematic views for explaining a method for manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • FIG. 5A is a plan view showing the structure of a lead frame
  • FIG. (b) is a cross-sectional view of the step of electrically connecting the first electrode and the first lead of the light emitting element
  • (a) and (b) of FIG. 6 are diagrams illustrating the operation and effect of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an effective groove configuration
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of a process of electrically connecting the second electrode and the second lead of the light emitting element
  • FIG. 8B is a transparent resin.
  • an opening is formed by opening a conductor plate and projecting the first lead 201 and the second lead 202.
  • the lead frame (conductor plate) 2 for example, a copper plate having a thickness of about 100 m is used.
  • the lead frame 2 is in the form of a tape or a strip elongated in one direction, and an opening 2A as shown in FIG. 5 (a) is continuously formed at a plurality of locations in the X direction. Or only one opening 2A may be formed in one conductive plate.
  • a method of manufacturing the lead frame 2 will be described later.
  • the element mounting portion 201A of the first lead 201 is formed in a cup shape, and a grid shape is formed on the inner bottom surface. It is assumed that grooves 201B and 201C are formed. Also, the projections 201D, 202A for preventing the first lead 201 and the second lead 202 from falling off are also bent toward the opening end side of the element mounting portion 201A. And
  • the inner bottom surface of the element mounting portion 201A of the first lead 201 and the first electrode 104 of the light emitting device 1 are connected. Make electrical connections face-to-face.
  • a bonding material film 5 made of, for example, a gold-tin alloy is formed on the first electrode 104 of the light emitting element 1 in advance.
  • the gold-tin alloy film is formed using, for example, an evaporation method.
  • the thickness T7 of the bonding material film (gold-tin alloy film) 5 is, for example, 1.5 ⁇ m.
  • the bonding material film 5 is not limited to the gold-tin alloy film, and may be formed using a bonding material made of another alloy or a single metal. Further, the bonding material film (gold-tin alloy film) 5 may be formed not only by the vapor deposition method but also by a sputtering method or a plating method. In addition, for example, a bonding material film previously processed into a thin film may be attached to the first electrode 104. In the present embodiment, as described above, a brazing material made of a metal having a low melting point and formed in a thin film in advance is used as the bonding material.
  • Silver paste which is a typical conventional conductive adhesive, is a mixture of silver particles, which are conductive particles, and an organic resin paste, such as an epoxy resin, which is a medium. As described above, it is difficult to control the supply amount and the shape after supply of the conductive adhesive, which is a mixture of dissimilar materials and has a paste-like characteristic at normal temperature.
  • the light emitting layer 102 of the light emitting element 1 is disposed between the element substrate 101 and the element mounting section 201 A, the light emitting layer 102 The distance to layer 102 is small, and there is a high risk of short circuit due to the bonding agent. This It is difficult to prevent a short circuit by using an adhesive such as silver paste with poor controllability for such a device structure.
  • the light emitting layer 102 is formed on the element substrate 101 with the element mounting portion by using a material formed of a thin film of an aperture material having high shape control as the bonding material 5.
  • a material formed of a thin film of an aperture material having high shape control as the bonding material 5.
  • the bonding material film 5 is brought into contact with the element mounting portion 201A of the first lead 201.
  • the bonding material film 5 is heated, the bonding material film 5 is melted or softened, and the first electrode 104 and the element mounting portion 201A are bonded.
  • the temperature of the element mounting portion 201 A is previously heated to the melting point of the bonding material film 5 or higher, and the temperature of the light emitting element 2 is maintained at the melting point of the bonding material film 5 or lower.
  • the bonding material film 5 and the element mounting portion 201A are brought into contact with each other in this state, the bonding process can be completed in a short time.
  • this bonding step is preferably performed in an atmosphere in which the above materials are not oxidized, for example, in an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas or an argon gas, or in a high vacuum.
  • the bonding material film 5 is a gold-tin alloy film
  • the gold-tin eutectic is softened and joined at a temperature higher than the eutectic temperature (280 ° C.), for example, at a temperature higher than 300 ° C. .
  • a load is applied to the light emitting element 1 from the second electrode 105 side or a minute vibration called a scrub is applied to the light emitting element 1, so that the softened gold tin is applied.
  • a part of the eutectic flows into the grooves 201 B and 201 C of the element mounting portion 201 A, Spread out of the overlapping junction area AR1. Therefore, the amount of the bonding material 5 spreading outside the bonding region AR1 can be reduced.
  • the bonding material 5 is formed in the grooves 201B, 201B.
  • the bonding material 5 is formed in the grooves 201B, 201B.
  • the generated by melting the bonding material 5 grooves 2 0 1 B 3 2 0 Gas entrained in 1 C can be efficiently discharged. Therefore, it is possible to prevent the generation of air bubbles formed of air or gas trapped by the bonding material 5 flowing into the grooves 201B and 201C, thereby reducing the bonding strength, electric conductivity and heat. The conductivity can be prevented from lowering.
  • the bonding material 5 flows into the grooves 201B and 201C and is present in the grooves 201B and 201C.
  • the bonding material 5 flowing into the grooves 201B and 201C is discharged. itself, as shown in FIG. 6 (b), try Nagaredeyo outside the junction region AR 1 through the groove 2 0 1 B 3 2 0 1 C.
  • the bonding material 5 easily spreads outside the bonding region AR1.
  • the lattice-shaped grooves 201B, 201 having a plurality of intersections in the joint area AR1 overlapping the first electrode 104 are provided.
  • the joining materials 5 to be moved along the grooves 201B and 201C are formed at the intersections AR2, AR3, etc. Collisions make it difficult to move. Therefore, the amount of the bonding material 5 spreading outside the bonding region AR1 can be minimized.
  • the thickness T8 of the thinnest portion of the region overlapping with the first electrode 104 after bonding is the material, the temperature at the time of bonding, and the temperature at the time of bonding. It is determined by factors such as the load, the affinity of the surface of the first electrode and the element mounting portion with the bonding material, and the like. As an example, the thickness T8 of the thinnest portion of the bonding material 5 after the bonding is 0.5 zm. In the present embodiment, since the thickness of the bonding material film T7 before bonding is 1.5 ⁇ m, the total volume of the bonding material film 5 formed on the first electrode 104 is reduced.
  • the volume of the grooves 201B and 201C inside the bonding region AR1 is limited to the excess. It is preferable that the volume is approximately the same as the volume supplied to the container.
  • the depth of the grooves 201B and 201C is small and the width is small.
  • the width is large, the flow resistance of the bonding material 5 flowing into the grooves 201B and 201C becomes small, and the bonding material 5 flowing into the grooves 201B and 201C becomes small. It is easier to spread outside the area AR1.
  • the widths of the grooves 201B and 201C increase, the area of the upper surface of each protrusion divided by the grooves 201 2 and 201C decreases, and the thermal conductivity decreases.
  • the width W and the interval G of the grooves 201B and 201C are determined by the area of the region forming the grooves 201B and 201C in the bonding region. It is preferable that the area is not more than half of the total area. In this case, in order to satisfy the preferable conditions as described above with respect to the volume of the grooves 201B and 201C, the depth D of the grooves 201B and 201C must be at least the light emission. It is preferable that the bonding material film 5 formed on the first electrode 104 of the element 1 be deeper than the thickness T7.
  • the depth D of the grooves 201 B and 201 C is too large, it becomes difficult to fill the grooves with the molten or softened bonding material 5, and the grooves 201 B and 2 Bubbles and cavities are likely to occur in 0 1 C.
  • the thickness of the bonding material film 5 is 1.5 m
  • the depth 0 of the grooves 201 B and 201 (about 3 ⁇ m to about 13 zm)
  • the width W of the grooves 201B and 201C is preferably about 5 m to 30 m, and more preferably about 6 m to 8 m.
  • the interval G is preferably about 60 ⁇ m.
  • the second electrode 105 of the light emitting element 1 and the second lead 201 are electrically connected by a bonding wire 3.
  • FIG. 8 (b) the junction between the light emitting element 1 and the first electrode 104 of the light emitting element and the element mounting portion 201 A, and the second electrode 1 of the light emitting element 1
  • the connection between the lead 5 and the second lead 201 is sealed with a transparent resin 4. At this time, if the transparent resin 4 is formed only on the side of the lead frame on which the light emitting element 1 is mounted as shown in FIG.
  • the outer bottom surface of the element mounting portion 201A is formed.
  • the transparent resin 4 On the surface of the transparent resin 4 It can be sealed so as to be exposed, and heat dissipation is improved.
  • the transparent resin 4 for example, if the wavelength-converting material containing a fluorescent pigment or a fluorescent dye is filled in the element-shaped mounting portion 201 in the form of a lip, the light emission is improved.
  • the wavelength of light emitted by the element 1 can be arbitrarily converted to emit light of any color.
  • FIGS. 9A to 9C are schematic diagrams for explaining the features of the light emitting device of the present embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining the operation
  • FIG. Fig. 9 is a diagram for explaining a method of mounting on a printed wiring board
  • Fig. 9 (c) is a diagram for explaining a modification of the outer shape of the transparent resin.
  • the light emitting element 1 is mounted inside an element mounting portion 201A molded into a cup shape.
  • the light emitting element 1 when power is supplied to the light emitting element 1 via the first lead 201 and the second lead 202, light is emitted from the light emitting layer 102.
  • light emitted from the side surface of the light emitting layer 102 in the main surface direction (horizontal direction of the paper) of the element substrate 101 is, as shown in FIG.
  • the light is reflected by the inner side surface of 201 A, and is emitted from the light emitting device while changing its course in the upward direction on the paper.
  • the element substrate 101 is a transparent substrate
  • light emitted from the light emitting layer 102 in the direction of the element substrate 101 also passes through the element substrate 101 and is directed upward in the drawing. Is emitted.
  • the first lead (element mounting portion 201 A) and the first electrode 104 of the light emitting element 1 are joined with a joining material 5 made of a metal such as a gold-tin alloy. Can be taken. Therefore, a large current can flow. Therefore, it can be used, for example, as a light-emitting device that requires high-luminance light, such as a strobe or a liquid crystal display backlight.
  • the light emitting device of the present embodiment has the first lead 201 and the second lead 201 on the back surface of the element mounting surface 201 A of the first lead 201, that is, on the back surface side of the light emitting surface. 2 Lead 202 is exposed. Therefore, when the light emitting device is mounted on the printed wiring board 6, as shown in FIG. 9 (b), the exposed surface of the first lead 201A and the second lead 202A is exposed to the printed wiring board. Mount it facing the front wiring board 6.
  • the first lead 201, the second lead 202, and the wirings 600, 602 of the printed wiring board are, for example, tin lead (SnPb) alloy, tin silver (SnAg)
  • a solder joint 7 such as an alloy.
  • the solder bonding material is used as the bonding material 5 for bonding the first electrode 104 of the light emitting element 1 and the element mounting portion 201A.
  • a metal material having a melting point higher than that of the solder bonding material 7 must be used as the bonding material 5 for bonding the first electrode 104 of the light emitting element 1 and the element mounting portion 201A. Is preferred.
  • the convex lens portion 4A may be provided on the light emitting surface of the transparent resin 4. If the light emission surface of the transparent resin 4 is flat, for example, as shown in FIG. 9 (a), the light emitted from the light emitting layer 102 will be inside the element mounting portion 201A. When the light is reflected on the side surface, the emission direction differs depending on the position of the reflection. Therefore, the light emitted from the light emitting device spreads. On the other hand, as shown in FIG. 9 (c), if there is a convex lens portion 4A, the light emitting direction can be made uniform by using the lens portion 4 and the light collecting property can be enhanced.
  • FIGS. 10 (a) to 11 (c) are schematic views for explaining a method of manufacturing a lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • Fig. 10 (a) is a plan view of the process of opening the conductor plate
  • Fig. 10 (b) is a cross-sectional view taken along line E-E of Fig. 10 (a)
  • Fig. 10 (c) is the element mounting part.
  • Fig. 11 (a) is a cross-sectional view of the process of bending the protruding part
  • Figs. 11 (b) and 11 (c) are the cross-sectional view of the element mounting part. It is sectional drawing and a top view of a process of forming a groove in an internal bottom.
  • the lead frame 2 used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment is manufactured using, for example, a tape-shaped or strip-shaped conductor plate (copper plate) that is long in one direction.
  • a tape-shaped or strip-shaped conductor plate copper plate
  • the opening 2A is formed by, for example, punching using a mold or etching.
  • the first lead 201 and the second lead 202 are flat as shown in FIG. 10B, and for example, burrs are generated on the fractured surface by punching. In this case, a flattening process is performed.
  • the element mounting portion 201A is molded into a cup shape by press working using dies 8A and 8B. Then, as shown in FIG. 11A, the protrusions 201D and 202A for preventing the first lead 201 and the second lead 202 from falling off are bent.
  • a groove 201 C can be formed, and as a result, As shown in FIG. 4 (a), lattice grooves 201B and 201C can be formed.
  • the method of forming the grooves 201B and 201C is not limited to such a method.
  • a lattice-shaped machining blade may be provided on the surface of the mold 8A) that contacts the inner bottom surface of the element mounting portion 201A. In this manner, at the same time that the element mounting portion 201A is molded into a cup shape, lattice-like grooves 201B and 201C are formed on the inner bottom surface of the element mounting portion 201A. Therefore, it is not necessary to form a groove using the mold 8D as shown in FIG. 11 (b).
  • the first lead of the lead frame is formed by using the bonding material 5 provided on the first electrode 104 of the light emitting element 1.
  • the element 201 the element mounting part 201 A
  • the amount of the bonding material 5 that spreads out of the bonding area AR 1 overlapping the first electrode 104 is reduced, and the light emitting element 1 It can prevent it from reaching the side. Therefore, it is possible to prevent short circuit and light blocking when the light emitting layer 102 having a thickness of several meters is joined to the element mounting portion 201A so as to face each other. Further, the number of defective products due to short-circuit or light blocking is reduced, so that the production yield of the light emitting device can be improved.
  • first electrode 104 of the light emitting element 1 and the first lead 201 are joined with a joining material 5 made of an alloy or a single metal, the ohmic contact This allows a large current to flow. Therefore, it is easy to increase the brightness of the light emitting device.
  • first electrode 104 of the light emitting element 1 and the first lead 201 are joined with a joining material 5 made of an alloy or a single metal,
  • the thermal conductivity from the element 1 to the first lead 201 is improved.
  • the first lead 201 is made of a copper material, the heat dissipation is further improved.
  • the light emitting element 1 made of a compound semiconductor such as GaAs is mounted on the first lead 201 (element mounting part 201 A) made of a copper material, although it may be broken by thermal stress at the time, as described in the present embodiment, by forming grooves 201 B and 201 C in the element mounting portion 201 A, the Thermal stress can be dispersed. Therefore, breakage of the element substrate 101 due to thermal stress can be prevented.
  • the light emission can be performed without providing a separate reflector.
  • the light emitted by the element 1 can be emitted with a high light collection rate.
  • the grooves 201 B and 201 C formed in the element mounting portion 201 A of the first lead 201 A lattice-like groove 201C composed of a plurality of grooves 201B parallel to the direction and a plurality of grooves parallel to the Y-direction, the volume of the grooves, intersections, etc. are as described above.
  • Other patterns may be used as long as they satisfy the preferable conditions.
  • FIGS. 12 (a) to 14 (b) are schematic views for explaining a modification of the lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • FIGS. 12 (b) and 13 are diagrams illustrating a modification of the lattice pattern.
  • FIGS. 14 (a) and 14 (b) are diagrams illustrating examples of patterns other than the lattice shape.
  • the capacity of the groove in the bonding area AR1 overlapping the first electrode 104 is determined by the area and thickness T of the bonding area AR1 after bonding from the total capacity of the bonding material 5 formed on the first electrode 104. It is preferable to have the capacity equivalent to the product of 8 reduced. Yes. In order to reduce the amount of the bonding material 5 that has flowed into the groove and spread out of the bonding area AR2, it is preferable that there are a plurality of intersections in the bonding area AR2.
  • the groove pattern formed in the element mounting portion 201A is, for example, as shown in FIG. 12 (a) with respect to the X direction.
  • the lattice shape may be formed by a plurality of grooves 201B parallel to the direction inclined by 45 degrees and a plurality of grooves 201C parallel to the direction inclined by 45 degrees to the X direction.
  • FIG. 12 (b) for example, as shown in FIG.
  • the groove 201 includes a plurality of grooves 201C and a plurality of grooves 201E parallel to the direction inclined by 60 degrees with respect to the X direction, and the surface of the element mounting portion 201A is divided into triangles. It may be a groove having a lattice pattern. Furthermore, the bottom surface of the element mounting portion 201A is not limited to a lattice pattern formed by a combination of a plurality of parallel grooves as shown in FIG. The groove 201 may have a lattice pattern such as that shown in FIG.
  • the groove formed on the inner bottom surface of the element mounting portion 201A may be a lattice-shaped pattern as described above, that is, the element mounting, provided that the conditions regarding the volume and intersection of the groove are satisfied.
  • the groove may not be a groove that divides the bottom surface of the portion 201 into a repetitive pattern of the same shape.
  • a groove 201G extending radially from the center of the bonding area AR2 and a center of the bonding area AR2 It is possible to consider a pattern combining a plurality of annular grooves 201H with different radii.
  • the annular groove 2 Since the bonding material 5 that has flowed into 01H collides at the intersection with the radially extending groove 201G, it is difficult to flow out of the bonding area AR2.
  • the annular groove is not limited to a circular groove 201H as shown in FIG. 14 (a).
  • a polygonal (hexagonal) The groove may be 201J.
  • the pattern is not limited to the groove, and may be a pattern in which a plurality of island-shaped protrusions are provided in a concave portion having an outer periphery outside the bonding region AR2.
  • FIGS. 15 (a) to 17 (b) are schematic diagrams for explaining another modified example of the lead frame used when manufacturing the light emitting device of the present embodiment.
  • (a) is a plan view showing the configuration of a concave portion provided with island-like protrusions
  • FIG. 15 (b) is a cross-sectional view taken along line FF of FIG. 15 (a)
  • FIG. 16 (a) and FIG. FIG. 16 (b) is a view for explaining a method of forming the recess
  • FIGS. 17 (a) and 17 (b) are views for explaining a modification of the recess.
  • FIG. 15 (a) and FIG. 15 (b) When a recess having the plurality of island-shaped protrusions is formed on the inner bottom surface of the element mounting portion 201A instead of the groove, for example, FIG. 15 (a) and FIG. 15 (b) As shown in FIG. 7, a projection 201 K having a square upper surface forms a recess 210 L in which the projections are arranged in a staggered lattice. At this time, as a condition corresponding to a preferable condition regarding the volume of the groove, for example, the volume of the concave portion in the bonding region AR2 is determined based on the total capacity of the bonding material 5 formed on the first electrode 104 after bonding.
  • the capacitance is equivalent to a value obtained by subtracting the capacitance corresponding to the product of the area of the junction region AR2 and the thickness T8.
  • the height H1 of the projection 201K provided in the concave portion 201L is, for example, about 6 / m.
  • a protrusion 201 K of this height in other words, a recess 201 L of about 6 m depth,
  • it can be formed by coining using a mold.
  • the protrusions 2E of the surface 8101E which is in contact with the inner bottom surface of the element mounting portion 201A are formed.
  • a mold (upper die) 8 E having a concave portion 800 E formed in a portion where 0 K is formed is pressed against the inner bottom surface of the element mounting portion 201 A and pressurized, and the surface of the inner bottom surface is pressed. May be plastically deformed.
  • the stamping may be performed simultaneously with the step of molding the element mounting portion 201A into a cup shape, or may be performed after the element mounting portion 201A is molded into a cup shape. Good.
  • a plurality of projections 2 are formed in the recess 201L having a square or rectangular bottom surface.
  • a plurality of square recesses 201 The HO section may be connected by a groove 201N.
  • an area surrounded by the square concave portion 201M and the pent groove 201N becomes an island-shaped protrusion 201P.
  • FIGS. 18 (a) to 22 are schematic diagrams for explaining an application example of the method for manufacturing a light emitting device of the present embodiment, and FIGS. 18 (a), 18 (b), and 18.
  • Figure 18 (c) shows an example of the case where leads are provided on the side of the transparent resin.
  • Figures 19 (a), 19 (b) ⁇ and Figure 19 (c) show Figures 18 (c).
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of an insertion mounting type light emitting device. '
  • the light emitting device shown in the present embodiment has a first lead 201 and a second lead 2 ⁇ on the back surface of the light emitting surface of the transparent resin 4. 2 is exposed. Therefore, when mounted on the printed wiring board 6, the light emission direction is limited to the normal direction of the mounting surface as shown in FIG. 9 (b).
  • the pattern formed on the element mounting portion 201A may satisfy the preferable condition. Therefore, for example, as shown in FIG. 18 (a), the first lead 201 and the second lead 202 of the lead frame 2 are provided with a width similar to the width of the transparent resin 4 to be sealed.
  • the bent portions 201 Q and 202 B are provided so that the bent portions 201 Q and 202 B are formed by the first lead 201 and the second lead 200 when individualized. Cut so that it remains on the two sides.
  • FIGS. 18 (b) and 18 (c) each of the bent portions 201 Q and 210 of the first lead 201 and the second lead 202 is formed.
  • the element mounting portion It is also possible to mount it so that the bottom surface of 201 A is perpendicular to the mounting surface of the printed wiring board 6. With this configuration, light can be emitted in a direction parallel to the mounting surface of the printed wiring board 6. Therefore, for example, the light emitting device can be used as a signal transmission unit of an optical circuit that uses an optical signal instead of an electric signal.
  • the side surface of the element mounting portion 201A molded in a force-up shape, when viewed in the radial direction, As shown in Fig. 4 (b), it is molded on a flat side surface.
  • the side surface is not limited to the flat case, and may be a curved side surface as shown in FIG.
  • the element mounting portion 201A is molded in a cup shape.
  • the present invention is not limited to this, and FIG. 21 (a) and FIG. As shown in FIG. 21 (b), a lead frame 2 having a flat element mounting portion 201A may be used. If the element mounting portion 201A is formed in a cup shape as in the light emitting device described in this embodiment, the light condensing rate increases. Therefore, when the device mounting portion 201A is used in applications such as a backlight for a strobe or a liquid crystal display, it is preferable to mold the device mounting portion 201A into a cup shape.
  • the element mounting portion 201A is flat, as shown in FIG. 21 (b), light is emitted from the side surface of the light emitting layer 102 in a direction parallel to the bonding surface of the element mounting portion 201A.
  • the emitted light is emitted from the side surface of the transparent resin 4 as it is.
  • the light emitting device is used for applications such as a lamp and illumination, for example, it is not necessary to mold the element mounting portion 201A into a cup shape. Therefore, when a light emitting device as shown in FIG. 21 (b) is manufactured using a lead frame as shown in FIG. 21 (a), a method as described in this embodiment is used. By applying, the same effect as the light emitting device described in this embodiment can be obtained.
  • the method for manufacturing a light-emitting device of the present invention is not limited to the surface-mounted light-emitting device.
  • an insertion mounting type light emitting device in which the first lead 201 and the second lead 202 project from the lower surface 4D of the transparent resin 4 molded into a shell shape. It can also be applied when manufacturing.
  • the joining flows out of the joining region. This reduces the amount of material and prevents the flow of bonding material from running up the side of the device.
  • the light emitting layer is a layer including an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer. Therefore, it is considered that the present invention can be applied not only to the light emitting element but also to a case of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor element having a similar configuration.

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Abstract

  半導体基板(素子基板)の一主面に発光層を介して設けられた第1電極とリードフレームの第1リードを向かい合わせて電気的に接続する工程と、前記素子基板の発光層が設けられた面の裏面に設けられた第2電極と前記リードフレームの第2リードを電気的に接続する工程と、前記第1電極と前記第1リードの接続部及び前記第2電極と第2リードの電極部を透明な樹脂で封止する工程と、前記第1リード及び第2リードを前記リードフレームから切断して個辺化する工程とを備える発光装置の製造方法において、前記発光素子の第1電極と前記第1リードを電気的に接続する工程の前に、前記発光素子の第1電極上に合金または単一金属でなる接合材料の膜(接合材膜)を形成しておき、前記第1リードの素子搭載部に、前記接合材料の広がりを低減するパターンを形成しておくことにより、前記第1電極と重なる接合領域の外側に流れ出る接合材料の量を低減する。

Description

明 細 書 発光装置の製造方法および発光装置 技術分野
本発明は、 発光装置の製造方法および発光装置に関し、 特に、 半導 体基板 (素子基板) 上に設けられた発光層側をリードフレームと向かい 合わせて搭載 (接合) する発光装置に適用して有効な技術に関するもの である。 背景技術
従来、 LED ( L ight Emitting D iode) や LD ( Laser Diode) のように 半導体基板の一主面上に発光層が設けられた発光素子を用いた発光装置 がある。 前記発光装置を製造するときには、 前記発光素子の一方の電極 と電気的に接続される第 1 リード、 および他方の電極と電気的に接続さ れる第 2 リードが突出した開口部を有する リードフ レームが用いられる。 またこのとき、 例えば、 前記リードフ レームの第 1 リードに、 前記発光 素子を搭載する素子搭載部が設けられている。 そして、 前記発光素子の 一方の電極と前記素子搭載部を向かい合わせて銀ペース ト等の導電性接 着剤で接着し、 前記他方の電極をボンディ ングワイヤ等で前記第 2 リー ドと接続する。
このとき、 前記発光素子の一方の電極と前記素子搭載部 (リード) を接着する際に、 前記発光素子の電極と重なる接着領域の外側に流れ出 た導電性接着剤による素子の短絡や光の遮断を防ぐ方法として、例えば、 特開平 5— 6 3 2 4 2号公報 (以下、 文献 1 という) に記載されている ように、 前記発光素子を接着する部分に、 前記発光素子の接着面と同等 かあるいはそれより小さい面積の上面を持つ凸形状のチップ装着部を設 ける方法がある。 この方法では、 例えば、 前記文献 1の図 1に示されて いるように、 前記装着部上に導電性接着剤を滴下し、 次に発光ダイォー ドチップ (発光素子) を滴下された導電性接着剤上に載置して圧着させ る。 この圧着の際、 過剰な導電性接着剤が発光ダイオードチップと発光 ダイオードチップ装着部との間から押し出されるが、 装着部を凸状部と しているから、 はみ出した導電性接着剤は、 装着部の周囲の低い部分に 流れ、 装着部上に盛り上がったり、 発光ダイオードチップの端面に接触 したりするのを防止することができる。
また、 前記接着領域の外側に流れ出た導電性接着剤による素子の短 絡や光の遮断を防ぐ方法としては、 前記文献 1 に記載されたような方法 の他に、 例えば、 特開 2 0 0 1 - 3 5 2 1 0 0号公報 (以下、 文献 2 と いう) に記載されているように、 前記発光素子を接着する部分に、 少な く とも同一方向に 2本以上の凹溝を設け、 前記凹溝内に前記導電性接着 剤を保持する方法がある。この方法では、例えば、前記文献 2の図 1 ( a ) および図 1 ( b ) に示されているように、 第 1のリードの先端に形成さ れたカップ状凹部の底面にス トライプ状の凹溝が複数本形成されており、 前記凹溝内にボンディ ング剤が保持されている。 このとき、 前記 LEDチ ヅプ (発光素子) のボンディ ングを確実にする目的で、 ボンディ ング剤 を十分に塗布しても、 そのボンディ ング剤の大部分は凹溝に収容され、 表面上にはわずかに付着する程度で、 大幅に盛り上がることは殆どなく なる。 そのため、 LED チヅプをその上に搭載しても、 ボンディ ング剤が LEDチップの基板側面上に大幅に這い上がることは殆どなくなる。 発明の開示
前記発光素子が高輝度 LED等の場合、発光特性の劣化を防く、ために、 発光層で発した熱を効率よく装置外部に放散させる必要がある。 このと き、 前記発光層側をリードと向かい合わせることで、 発光層の熱を効率 よく リードに伝導し、 装置外部に放散できる。
また、 前記発光素子の電極とリ一ドをボンディ ングワイヤで接続す るときには、 荷重や振動を加える必要がある。 そのため、 前記ボンディ ングワイヤで接続される電極の直下に発光層があると、 前記荷重や振動 により発光層がダメージを受け、 発光効率が低下することがある。
また、 透光性の素子基板を用いた場合には、 発光層側の電極をリー ドと向かい合わせて前記導電性接着剤で接着することにより、 発光層と 基板上に形成される電極やボンディ ングワイヤとの距離が遠くなる。 そ のため、 発光層から発せられる光のうち、 前記電極やボンディ ングワイ ャなどによって遮断される光の割合を減らすことができ、 発光効率をよ り向上することができる。
これらの理由から、 近年、 前記発光素子の発光層側の電極を前記リ 一ドと向かい合わせて前記導電性接着剤で接着するようになってきてい る。
しかしながら、 前記文献 1に記載された発光素子の装着方法におい ては、 銀ペース ト等のペース ト状で流動性のある導電性接着剤を用いて いる。 そのため、 前記装着部に導電性接着剤を滴下するときに、 前記装 着部上のみに適切な量の前記導電性接着剤を滴下することは難しく、 前 記導電性接着剤が前記装着部の周囲に流れ落ちたり、 前記装着部上に大 きく盛り上がったりする。 この場合、 前記発光素子の発光層側の電極を 接着すると、 前記導電性接着剤の前記装着部の周囲に流れ落ちている分 および前記装着部上からはみ出た分が、前記発光層の側面を伝い上がり、 前記発光層が発した光を遮ってしまう という問題を発生させる可能性が あることを発明者は独自に検討した。
また、 前記文献 2に記載された発光素子のダイボンディ ング方法に おいても、前記ペース ト状で流動性のあるボンディ ング剤を用いている。 そのため、 前記ボンディ ング剤を塗布した時点で、 前記発光素子の電極 と重なる接着領域の外側に前記ボンディ ング剤 (導電性接着剤) が広が り出ることがある。 また、 溝の深さ (容積) が十分でないと、 前記リ一 ドの表面に残る導電性接着剤が厚くなる。 この場合も、 前記発光素子の 発光層側の電極を接着すると、 前記接着領域の外側に広がり出ている分 が、 前記発光層の側面を伝い上がり、 前記発光層が発した光を遮ってし まう という問題を発生させる可能性があることを発明者は独自に検討し た。
また、前記発光素子は、前記発光層の厚さが数 z m程度であるため、 前記発光層の側面を伝い上がった導電性接着剤が前記発光層を超えて、 他方の電極が設けられた素子基板の側面まで達し、 短絡してしまうとい う問題を発生させる可能性があることも発明者は独自に検討した。
このように、 前記銀ペース ト等の常温で流動性があるペース ト状の 導電性接着剤を用いて発光素子の電極と前記第 1 リードを接着する場合、 塗布あるいは滴下するときの厚さおよび塗布領域の制御が難しい。 その ため、従来の発光装置の製造方法では、前記発光素子を接着するときに、 すでに前記発光素子と重なる接着領域の外側にある分と、 荷重をかける ことにより外側に流れ出た分が前記発光素子の側面を伝い上がり、 短絡 や発光層で発した光が遮断されるという問題がある。 また、 前記銀べ一 ス トのように常温で流動性がある導電性接着剤の場合、 塗布量のばらつ きが多いので、 塗布量が不十分で接着不良が起こるという問題が発生す る可能性もある。
また、 従来の発光装置の製造方法では、 前記発光素子の電極と前記 リ一ドは、 銀ペース ト等の導電性接着剤を利用して接着するとともに電 気的に接続している。 前記銀ペース トは、 例えば、 エポキシ樹脂に銀の 粒子を拡散させた接着剤であり、 前記電極やリードと完全金属結合 (ォ 一ミ ックコンタク ト) をとれない。 そのため、 大きな電流を流すことが できず、 発光装置の.輝度を高めることが難しいという問題がある。 本発明は、 発光素子の発光層側の電極をリードフレームのリードと 向かい合わせて電気的に接続するときに、 接続材料が前記発光素子の側 面を伝い上がって短絡するのを防ぐことを目的としている。
また、 本発明は、 前記発光装置の輝度を容易に高めることを目的と している。
本発明のその他の目的および新規な特徴は、 本明細書の記述及び添 付図面によって明らかになるであろう。
本発明は、 上記目的を達成するために、 半導体基板 (素子基板) の 一主面に発光層を介して設けられた第 1電極とリードフレームの第 1 リ ードを向かい合わせて電気的に接続する工程と、 前記素子基板の発光層 が設けられた面の裏面に設けられた第 2電極と前記リー ドフレームの第 2 リ一ドを電気的に接続する工程と、 前記第 1電極と前記第 1 リー ドの 接続部及び前記第 2電極と第 2 リードの電極部を透明な樹脂で封止する 工程と、 前記第 1 リ一ド及び第 2 リードを前記リードフレームから切断 して個辺化する工程とを備える発光装置の製造方法において、 前記発光 素子の第 1電極と前記第 1 リ一ドを電気的に接続する工程の前に、 前記 発光素子の第 1電極上に合金または単一金属でなる接合材料の膜 (接合 材膜) を形成しておき、 前記第 1 リードの素子搭載部に、 前記接合材料 の広がりを低減するパターンを形成しておく。
このとき、 前記接合材膜は、 前記発光装置を製造するときに形成し てもよいし、 前記第 1電極と第 1 リードを電気的に接続する工程の直前 に形成してもよい。 同様に、 前記リードフレームのパターンは、 前記リ ードフレームを製造するときに形成してもよいし、 前記第 1電極と第 1 リードを電気的に接続する工程の直前に形成してもよい。
また、 前記接合材膜は、 例えば、 蒸着、 スパッタリング、 めっき等 の成膜技術を利用して形成しておいても良いし、 あらかじめ形成してお いた薄膜を前記第 1電極上に貼り付けても良い。 このような方法で前記 接合材膜を形成する場合、 膜厚の制御が容易であるため、 前記接合材膜 の厚さのばらつきが低減する。 また、 前記接合材料には、 前記発光装置 をプリン ト配線板等に実装するときに使用するはんだ接合材ょりも融点 が高い金属材料を用いることが好ましい。そのような接合材料としては、 例えば、 金すず (A u S n ) 合金がある。
また、 前記接合材料を用いて前記第 1電極と第 1 リードを接合する ときには、 前記接合材料を溶融あるいは軟化させた状態で荷重をかけた り、 微少振動を加えたりするので、 前記第 1 リードの接合面が平坦であ ると、 前記溶融あるいは軟化した接合材料が、 前記第 1電極と重なる接 合領域の外側に広がり出てしまう。 そのため、 前記第 1 リ一ドの素子搭 載部には、 前記接合材料の広がりを低減するパターンとして、 例えば、 複数の交差点がある溝、 または複数の島状の突起を有する凹部等のパ夕 ーンを形成しておく。 このようにすると、 前記接合領域の外側に広がり 出よう とする接合材料は、 前記溝または凹部に流れ込むので、 前記接合 領域の外側に広がり出る接合材の量を低減することができる。
また、 前記第 1 リ一ドの素子搭載部に前記溝を形成するときには、 前記第 1電極と重なる接合領域の内側から外側に延びる溝を形成する。 このようにすると、 前記溶融あるいは軟化した接合材料が前記溝に流れ 込んだときに、前記溝にある空気やガスを効率よく排気することができ、 前記接合領域内の溝に気泡や空洞が残ることを防げる。 そのため、 接合 強度の低下や、熱伝導性、電気伝導性の低下を防く、ことができる。また、 複数本の溝が交差するようにしておく と、 前記接合領域内で各溝に流れ 込んだ接合材料が外側に広がり出よう ととするときに前記交差点で衝突 し合うので、外側に流れ出にく くなる。このような溝としては、例えば、 格子状の溝、 放射状の溝と環状の溝を組み合わせたパターン等が挙げら れ 0 ο
また、 前記第 1 リ一ドの素子搭載部に前記島状の突起を有する凹部 を形成するときには、 外周の全部または一部が前記第 1電極の外周 (接 合領域) よりも外側になるような凹部を形成する。 このようにすると、 前記溶融あるいは軟化した接合材料が前記凹部に流れ込んだときに、 前 記溝にある空気やガスを効率よく排気することができ、 前記接合領域内 の溝に気泡や空洞が残ることを防げる。 そのため、 接合強度の低下や、 熱伝導性、 電気伝導性の低下を防ぐことができる。 また、 前記突起は、 上面が平坦な突起にすると、 前記第 1電極に近い面が大きくなるので、 前記発光素子を搭載するときの安定性がよく、 素子の傾きを防く、ことが できる。 また、 前記発光素子から前記第 1 リードへの熱伝導が効率的に なる。 このような凹部としては、 例えば、 前記各突起が千鳥格子状に配 置されている凹部、 複数の凹部が幅の狭いペン ト溝で連結されているよ うな凹部が挙げられる。
また、 前記第 1 リードの素子搭載部に溝あるいは複数の突起を有す る凹部を設けることにより、 接合時の加熱で生じる熱応力を分散するこ とができる。 そのため、 前記素子基板として、 例えば、 G a A s等の化 合物半導体を用いた発光素子等で生じるクラックを低減することができ る。
また、 このような方法で製造した発光装置は、 前記第 1電極と前記 接合材料、 前記接合材料と前記第 1 リードはそれそれ完全金属結合 (ォ 一ミ ックコンタク ト) をとることができる。 そのため、 従来の銀ペース ト等の導電性接着剤を用いる場合に比べて大きな電流を流すことができ、 前記発光装置の輝度を高くすることができる。 また、 前記発光装置に大 きな電流を流す場合、電気特性面や放熱性から、前記リードフ レームは、 銅材料を用いることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) および図 1 ( b ) は本発明にかかわる発光素子の概略構 成を示す模式図で、 図 1 ( a) は発光素子を発光層側から見た平面図、 図 1 ( b ) は図 1 ( a ) の A— A線断面図である。
図 2 ( a) および図 2 ( b ) は本発明にかかわる発光素子の概略構 成を示す模式図で、 図 2 ( a) は図 1 ( b ) の発光層の構成例を示す図、 図 2 ( b) は図 1 (b ) の発光層の他の構成例を示す図である。
図 3 ( a) 乃至図 3 ( c ) は、 本発明による一実施の形態の発光装 置の概略構成を示す模式図であり、 図 3 ( a) は光の出射方向から見た 発光装置の平面図、 図 3 ( b ) は図 3 ( a ) の B— B線断面図、 図 3 ( c ) は発光素子の第 1電極と第 1 リードの接合部の拡大断面図である。
図 4 ( a) 乃至図 4 ( c ) は、 本発明による一実施の形態の発光装 置の概略構成を示す模式図であり、 図 4 ( a ) は第 1 リードの素子搭載 部の構成を示す平面図、 図 4 ( b ) は図 4 ( a) の C— C線断面図、 図 4 ( c ) は図 3 ( a) の D— D線断面図である。
図 5 ( a) および図 5 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置の製造方 法を説明するための模式図であり、 図 5 ( a) はリードフレームの構成 を示す平面図、 図 5 ( b ) は発光素子の第 1電極と第 1 リードを電気的 に接続する工程の断面図である。
図 6 ( a ) および図 6 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置の製造方 法を説明するための模式図であり、 図 6 ( a) および図 6 ( b ) はそれ それ本実施の形態の作用効果を説明する図である。
図 7は、 本実施の形態の発光装置の製造方法を説明するための模式 図であり、 効果的な溝の構成を説明する図である。
図 8 ( a) および図 8 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置の製造方 法を説明するための模式図であり、 図 8 ( a) は発光素子の第 2電極と 第 2 リードを電気的に接続する工程の断面図、 図 8 ( b ) は透明樹脂で 封止する工程の図である。
図 9 ( a) 乃至図 9 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置の特徴を説 明するための模式図であり、 図 9 ( a ) は動作について説明する図、 図 9 ( b ) はプリン ト配線板への実装方法を説明する図、 図 9 ( c ) は透 明樹脂の外形の変形例を説明する図である。
図 1 0 ( a) 乃至図 1 0 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置を製造 するときに用いるリードフレームの製造方法を説明するための模式図で あり、 図 1 0 ( a) は導体板を開口する工程の平面図、 図 1 0 ( b ) は 図 1 0 ( a) の E— E線断面図、 図 1 0 ( c ) は素子搭載部を力ップ状 に成型する工程の断面図である。
図 1 1 ( a) 乃至図 1 1 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置を製造 するときに用いるリードフレームの製造方法を説明するための模式図で あり、 図 1 1 ( a) は突出部を折り曲げ加工する工程の断面図、 図 1 1 (b ) および図 1 1 ( c ) は素子搭載部の内部底面に溝を形成する工程 の断面図および平面図である。
図 1 2 ( a) および図 1 2 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置を製 造するときに用いる リ一ドフレームの変形例を説明するための模式図で あり、 それぞれ格子パターンの変形例を説明する図である。
図 1 3は、 本実施の形態の発光装置を製造するときに用いる リード フレームの変形例を説明するための模式図であり、 格子パターンの変形 例を説明する図である。
図 1 4 ( a) および図 1 4 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置を製 造するときに用いる リ一ドフレームの変形例を説明するための模式図で あり、 それぞれ格子状以外のパターンの例を示す図である。
図 1 5 ( a ) および図 1 5 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置を製 造するときに用いる リードフレームの他の変形例を説明するための模式 図であり、 図 1 5 ( a) は島状の突起が設けられた凹部の構成を示す平 面図、 図 1 5 ( b ) は図 1 5 ( a ) の F— F線断面図である。
図 1 6 ( a) および図 1 6 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置を製 造するときに用いる リードフ レームの他の変形例を説明するための模式 図であり、 それぞれ凹部の形成方法を説明する図である。
図 1 7 ( a ) および図 1 7 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置を製 造するときに用いる リードフ レームの他の変形例を説明するための模式 図であり、 それぞれ凹部の変形例を説明する図である.。
図 1 8 ( a ) 乃至図 1 8 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置の製造 方法の応用例を説明するための模式図であり、 それそれ透明樹脂の側面 にリ一ドを設ける場合の一例を示す図である。
図 1 9 ( a ) 乃至図 1 9 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置の製造 方法の応用例を説明するための模式図であり、 それそれ図 1 8 ( c ) に 示した発光装置の実装例を示す図である。
図 2 0は、 本実施の形態の発光装置の製造方法の応用例を説明する ための模式図であり、 素子搭載部の形状の応用例を示す図である。
図 2 1 ( a ) および図 2 1 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置の製 造方法の応用例を説明するための模式図であり、 それそれ素子搭載部が 平坦な場合の一例を示す図である。
図 2 2は、 本実施例の形態の発光装置の製造方法の応用例を説明す るための模式図であり、挿入実装型の発光装置の構成例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の発光装置の製造方法では、 半導体基板 (素子基板) の一主 面上に発光層が設けられた発光素子の前記発光層上の電極とリードフレ ームのリ一ドを向かい合わせて電気的に接続するときに、 前記発光層上 の電極側に、 合金または単一金属からなる接合材料の膜 (接合材膜) を 形成しておく。 またこのとき、 前記発光層上の電極と接続されるリード の素子搭載部には、 前記発光層上の電極の外周より外側に広がり出る接 合材料の量を低減するパターンを形成しておく。 図 1 ( a) 乃至図 2 ( b ) は、 本発明にかかわる発光素子の概略構 成を示す模式図であり、 図 1 (a) は発光素子を発光層側から見た平面 図、 図 1 (b) は図 1 (a) の A— A線断面図、 図 2 (a) は発光層の 構成例を示す図、 図 2 (b) は発光層の他の構成例を示す図である。
図 1 ( a) および図 1 (b) の各図において、 1は発光素子、 1 0
1は半導体基板 (素子基板)、 1 0 2は発光層、 1 0 3は絶縁体膜、 1 0 3 Aはコンタク トホール、 1 04は第 1電極、 1 0 5は第 2電極である。 また、 図 2 (a) および図 2 ( b ) の各図において、 1 0 2八は11型半 導体層、 1 0 2 Bは p型半導体層である。 また、 図 2 ( b ) において、 1 0 2 Cは活性層である。
本発明にかかわる発光素子 1は、 例えば、 LEDや LD等の発光素子で あり、 図 1 ( a) および図 1 (b) に示すように、 半導体基板 (素子基 板) 1 0 1の一主面上に発光層 1 0 2が設けられている。 また、 前記発 光層 1 0 2上には、 開口部 (コンタク トホール) 1 0 3 Aを有する絶縁 体膜 1 03を介して前記発光層 1 0 2 と電気的に接続された第 1電極 1 04が設けられている。 また、 前記素子基板 1 0 1の前記発光層 1 0 2 が設けられた面の裏面には第 2電極 1 0 5が設けられている。このとき、 前記素子基板 1 0 1は、 例えば、 G a A s、 G a Ns サファイア (A 1 23)、 S i C等の材料からなる。 特に、 高い透光性を有する素子基板 を用いることにより、 前記発光層 1 0 2が発する光の一部が前記透光性 の素子基板を介して外部に出射されるため、 発光効率をより向上するこ とができる。 またこのとき、 前記発光素子 1は、 例えば、 チヅプ外形(素 子基板 1 0 1 ) の平面形状が正方形または長方形で一辺の長さ L 1が 1 0 0〃mから 1 0 0 0〃mである。また、前記発光素子 1の厚さ T 1は、 例えば、 2 0〃 mから 40 0 mである。
また、 前記発光素子 1が LEDの場合、 前記発光層 1 0 2は一般にホ モ接合であり、 例えば、 図 2 ( a ) に示すように、 前記素子基板 1 0 1 側から、 n型半導体層 1 0 2 A、 p型半導体層 1 0 2 Bが積層されてい る。 このとき、 前記発光層 1 0 2は、 側面からも光を発するので、 側面 が露出している。 またこのとき、 前記発光素子 1が赤色発光の LEDであ るとすると、 例えば、 前記素子基板 1 0 1は G a A sでなり、 前記 n型 半導体層 1 0 2 Aおよび前記 p型半導体層 1 0 2 Bはそれそれ、例えば、 n型 A l G aA sおよび p型 A l G aA sでなる。 また、 前記絶縁体膜 1 0 3は、 例えば、 S i 02でなり、 前記第 1電極 1 04および第 2電 極 1 0 5は、 ニッケル (N i ) でなる。 またこのとき、 前記発光層 1 0 2の厚さ T 2は、 前記素子基板 1 0 1の厚さと比べて非常に薄く、 例え ば、 1 zm程度である。 また、 前記絶縁体膜 1 0 3の厚さ T 3および前 記絶縁体膜 1 0 3上の第 1電極 1 04の厚さ T 4も、 前記素子基板 1 0 1の厚さと比べて非常に薄く、 それぞれ例えば、 l mおよび 0. 5 m程度である。
また、前記発光素子 1が高輝度 LEDや LDの場合、前記発光層 1 0 2 はダブルへテロ構造をと り、 例えば、 図 2 ( b ) に示すように、 ノ ン ド ギヤップの大きい n型半導体層 1 0 2 Aと p型半導体層 1 0 2 Bの間に、 バン ドギヤヅプの小さい活性層 1 0 2 Cが設けられている。このときも、 前記発光層 1 0 2は側面が露出している。このような発光素子 1の場合、 例えば、 前記素子基板 1 0 1は Ga A sでなり、 前記 n型半導体層 1 0 2 Aおよび p型半導体層 1 0 2 B、ならびに活性層 1 0 2 Cはそれそれ、 n型 A l G aA s、 p型 A l G aA s、 G aA sでなる。 また、 前記絶 縁体膜 1 0 3は、 例えば、 S i 02でなり、 前記第 1電極 1 0 4および 第 2電極 1 0 5は、 ニッケル (N i ) でなる。 またこのとき、 前記発光 層 1 0 2の厚さ T 2は、前記素子基板 1 0 1の厚さと比べて非常に薄く、 例えば、 1 zm程度である。 また、 前記絶縁体膜 1 0 3の厚さ T 3およ び前記絶縁体膜 1 0 3上の第 1電極 1 04の厚さ T 4も、 前記素子基板 1 0 1の厚さと比べて非常に薄く、 それそれ例えば、 l〃mおよび 0. 5 zm程度である。
なお、 これらの構成は前記発光素子 1の構成の 1つの例であり、 本 発明はこれらの構成のよって制限されるものではない。
(実施の形態)
図 3 ( a) 乃至図 4 ( c ) は、 本発明による一実施の形態の発光装 置の概略構成を示す模式図であり、 図 3 (a) は光の出射方向から見た 発光装置の平面図、 図 3 (b)は図 3 ( a)の B— B線断面図、 図 3 ( c ) は発光素子の第 1電極と第 1 リードの接合部の拡大断面図、 図 4は第 1 リードの素子搭載部の構成を示す平面図、 図 4 ( b ) は図 4 ( a) の C — C線断面図、 図 4 ( c ) は図 3 ( a) の D— D線断面図である。
図 3 (a) 乃至図 4 ( c) の各図において、 2 0 1は第 1 リード、 2 0 1 Aは素子搭載部、 2 0 1 Bおよび 2 0 1 Cは溝、 2 0 1 Dは脱落 防止用の突起部、 2 0 2は第 2 リード、 2 0 2 Aは脱落防止用の突起部、 3はボンディ ングワイヤ、 4は透明樹脂、 5は接合材料である。
本実施の形態の発光装置は、 図 3 ( a) および図 3 ( b ) に示すよ うに、 前記発光素子 1と、 前記発光素子 1を搭載する素子搭載部 2 0 1 Aを有する第 1 リード 2 0 1と、 前記発光素子 1の第 2電極 1 0 5とボ ンデイ ングワイヤ 3で電気的に接続された第 2 リード 2 0 2と、 前記発 光素子 1の周囲を封止する透明樹脂 4により構成される。
また、 前記第 1 リード 2 0 1は、 前記素子搭載部 2 0 1 Aが平坦な 底面を有するカップ状に成型されており、 前記発光素子 1は前記力ップ 内に搭載されている。 またこのとき、 前記発光素子 1は、 例えば、 図 3 ( c ) に示すように、 前記第 1電極 1 04、 すなわち前記発光層 1 0 2 側を前記素子搭載部 2 0 1 Aと向かい合わせて搭載しており、 前記第 1 電極 1 04と前記素子搭載部 2 0 1 Aは、 合金または単一金属からなる 接合材料 5で電気的に接続されている。 本実施の形態では、 前記接合材 料 5は、 例えば、 金すず (Au S n) 合金とする。 またこのとき、 前記素子搭載部 2 0 1 Aには、 図 3 ( c ) および図 4 ( a ) に示すように、 前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4 と重なる接合 領域 A R 1の内部から外部に延びる格子状の溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cが設 けられている。 また、 前記格子状の溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cは、 前記接合 領域 A R 1の内部に交差点が複数個存在するような間隔で設けられてい る。
また、 前記第 1 リード 2 0 1は、 例えば、 図 4 ( b ) に示すように、 前記力ップ状の素子搭載部 2 0 1 Aの平坦な底面の厚さ T 5が、 本来の リードの厚さ T 6 よりも薄くなつているとする。 このとき、 本来のリ一 ドの厚さ T 6は、 例えば、 1 0 0 / m程度であり、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの底面の厚さ T 5は 8 0〃m程度であるとする。 また、 前記素子搭 載部 2 0 1 Aをカヅプ状に成型するときには、図 4 ( b )に示すように、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの外部底面と、 素子搭載部外での素子搭載面の 裏面が同一平面上に乗るように成型することが好ましい。 このようにす ると、 前記透明樹脂 4で封止したときに、 図 3 ( b ) に示したように、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの外部底面が露出するので、 前記発光素子 1で 生じた熱を効率よく外部に放熱することができる。 また、 前記第 1 リ一 ド 2 0 1および第 2 リード 2 0 2に銅材料を用いることで、 熱放散性が さらに良くなる。
また、 前記力ップ状の素子搭載部 2 0 1 Aの内部側面は、 図 3 ( b ) に示したように、 前記発光層 1 0 2から紙面水平方向に発せられた光を 反射して紙面上方向に出射する反射板として用いられる。 そのため、 前 記内部側面には前記溝が設けられていない。 また、 前記内部側面を反射 板として利用する場合、 前記内部側面は、 例えば、 前記内部底面と比較 して面荒さの小さい面、 言い換えるとより滑らかな平面あるいは曲面に することで、 光の散乱を少なくすることができ、 光の集光率を向上する ことができる。またこのとき、光の集光率を高くするためには、図 4 ( b ) に示したような前記内部底面と内部側面のなす角 0を、 例えば、 1 3 5 度前後にすることが好ましい。
また、 本実施の形態の発光装置のように、 前記素子搭載部 2 0 1 A の外部底面が露出するように透明樹脂 4で封止する場合、 前記第 1 リ一 ド 2 0 1および第 2 リード 2 0 2には、 例えば、 図 3 ( b ) および図 4 ( c) に示すように、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの開口端側、 言い換える と前記透明樹脂 4に食い込むような方向に折り曲げられた脱落防止用の 突起部 2 0 1 D、2 0 2 Aを設けることが好ましい。このようにすると、 例えば、 前記第 2 リード 2 0 2は、 図 4 ( c ) に示すように、 前記突起 部 2 0 2 Aの、 第 2 リード 2 0 2の露出面と連続している面が前記透明 樹脂 4の内部に存在するので、 前記第 2 リード 2 0 2 Aが前記透明樹脂 4からはがれて脱落することを防げる。
図 5 ( a) 乃至図 8 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置の製造方法 を説明するための模式図であり、 図 5 (a) はリードフレームの構成を 示す平面図、 図 5 (b) は発光素子の第 1電極と第 1 リードを電気的に 接続する工程の断面図、 図 6 (a) および図 6 (b) はそれそれ本実施 の形態の作用効果を説明する図、図 7は効果的な溝の構成を説明する図、 図 8 ( a ) は発光素子の第 2電極と第 2 リードを電気的に接続する工程 の断面図、 図 8 ( b ) は透明樹脂で封止する工程の図である。
本実施の形態の発光装置を製造するときには、 例えば、 図 5 (a) に示すように、 導体板を開口して前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リー ド 2 0 2が突出した開口部 2 Aを形成したリードフレーム 2を用いる。 このとき、 前記リードフレーム (導体板) 2は、 例えば、 厚さが 1 0 0 m程度の銅板を用いる。 またこのとき、 前記リードフレーム 2は、 一 方向に長尺なテープ状または短冊状であって、 図 5 ( a) に示したよう な開口部 2 Aが X方向に複数箇所連続的に形成されていてもよいし、 1 枚の導体板に前記開口部 2 Aが 1つだけ形成されていてもよい。 なお、 前記リードフレーム 2の製造方法については、 あとで説明するとし、 こ こでは、 前記第 1 リード 2 0 1の素子搭載部 2 0 1 Aはカツプ状に成型 され、 かつ、 内部底面に格子状の溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cが形成されてい るとする。 また、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2の脱落 防止用の突起部 2 0 1 D , 2 0 2 Aも前記素子搭載部 2 0 1 Aの開口端 側に折り曲げられているとする。
このようなリードフレーム 2を用いて発光装置を製造するときには、 まず、 前記第 1 リード 2 0 1の素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面と前記発 光素子 1の第 1電極 1 0 4を向かい合わせて電気的に接続する。 このと き、 前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4には、 図 5 ( b ) に示すように、 例えば、 金すず合金でなる接合材膜 5をあらかじめ形成しておく。 前記 金すず合金膜は、 例えば、 蒸着法を用いて形成する。 またこのとき、 前 記接合材膜 (金すず合金膜) 5の厚さ T 7は、 例えば、 1 . 5〃mとす る。 なお、 前記接合材膜 5は、 前記金すず合金膜に限らず、 他の合金あ るいは単一金属でなる接合材料を用いて形成しても良い。 また、 前記接 合材膜 (金すず合金膜) 5は、 蒸着法に限らず、 スパッ夕法、 めっき法 を用いて形成しても良い。 またその他にも、. 例えば、 あらかじめ薄膜状 に加工した接合材膜を前記第 1電極 1 0 4に貼り付けてもよい。 本実施 の形態においては、 前記のように、 接合材として低融点の金属からなる ロウ材を、 あらかじめ薄膜状に形成されたものを用いた。 従来の代表的 な導電性接着剤である銀ペース トは、 導電粒子である銀粒子と媒体とな るエポキシ樹脂などの有機樹脂ペース トとの混合物である。 このように 異種材料の混合物であり、 かつ常温でペース ト状の特性を持つ導電性接 着剤は、 供給量や、 供給後の形状の高度な制御が困難であった。 本実施 の形態においては、 発光素子 1の発光層 1 0 2が、 素子基板 1 0 1 と素 子搭載部 2 0 1 Aとの間に配置されるため、 素子搭載部 2 0 1 Aと発光 層 1 0 2 との距離が小さく、 接合剤による短絡の危険が大きい。 このよ うな素子構造に対して制御性の悪い銀ペース トなどの接着剤を使用して 短絡を防ぐのは困難である。 そこで、 本実施の形態においては、 形状制 御性の高い口ゥ材が薄膜状に形成されたものを接合材料 5 として用いる ことにより、 発光層 1 0 2が素子基板 1 0 1 と素子搭載部 2 0 1 Aとの 間に配置される発光装置を製造する場合において、 接合材料 5による発 光層 1 0 2の短絡の危険を小さくすることができた。
本実施の形態の発光装置の製造方法では、図 6 ( a )に示すように、 前記接合材膜 5を前記第 1 リード 2 0 1の素子搭載部 2 0 1 Aと接触さ せた状態で前記接合材膜 5を加熱すると、 前記接合材膜 5が溶融あるい は軟化して前記第 1電極 1 0 4と前記素子搭載部 2 0 1 Aが接合される。 またこのとき、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの温度を、 あらかじめ前記接合 材膜 5の融点以上に加熱しておき、 かつ、 前記発光素子 2の温度は前記 接合材膜 5の融点以下に保った状態で、 前記接合材膜 5 と前記素子搭載 部 2 0 1 Aを接触させると、 接合工程を短時間で完了させることができ る。 そのため、 接合時の加熱が前記発光素子 1 に及ぼす素子特性の劣化 を小さくすることができる。 また、 前記接合材膜 5を利用して前記発光 素子 1の第 1電極 1 0 4 と前記第 1 リード (素子搭載部 2 0 1 A ) を接 合するときに、表面に酸化膜があると、 うまく接合できない。そのため、 この接合工程は、 例えば、 窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲 気、 あるいは高真空下等、 前記各材料が酸化しない雰囲気中で行うこと が好ましい。
前記接合材膜 5が金すず合金膜の場合、 共晶温度 ( 2 8 0 °C ) 以上 の温度、 例えば、 3 0 0 °C以上の温度で前記金すず共晶を軟化させて接 合する。 このとき、 前記発光素子 1 には、 図 6 ( a ) に示したように、 第 2電極 1 0 5側から荷重をかけたり、 スクラブと呼ばれる微少振動を 加えたりするので、 前記軟化した金すず共晶の一部が、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cに流れ込むとともに、 前記第 1電極と 重なる接合領域 AR 1の外側に広がり出る。 そのため、 前記接合領域 A R 1の外側に広がり出る接合材料 5の量を低減することができる。 また このとき、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cを、 前記接 合領域 AR 1の外側まで延ばしておく と、前記接合材料 5が溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに流れ込んだときに、 もともと前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに存 在する空気や、 前記接合材料 5を溶融させることで発生して前記溝 2 0 1 B 32 0 1 Cに巻き込まれたガスを効率よく排出させることができる。 そのため、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに流れ込んだ接合材 5により閉じ こめられた空気やガスでなる気泡の発生を防く、ことができ、 接合強度の 低下、 電気伝導性および熱伝導性の低下を防く、ことができる。 また、 前 記ガスや空気を前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cから効率よく排出させること ができるので、 前記溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cに存在する空気やガスの移動 時、 あるいは前記溝 2 0 1 B 3 2 0 1 Cに流れ込んだ接合材料により閉 じこめられたガスや空気が押しつぶされるときに発生する前記接合材料 5の飛散を防く、こともできる。
また、 前記発光素子 1に荷重をかけた場合、 初期の段階では、 前記 接合材料 5が前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに流れ込み、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに存在したガスや空気を排出するが、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cが前記接合材料 5で満たされると、 今度は、 前記溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cに流れ込んだ接合材料 5自身が、 図 6 (b) に示すように、 前記溝 2 0 1 B 3 2 0 1 Cを通って前記接合領域 A R 1の外側に流れ出よう とす る。 このとき、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに流れ込んだ接合材料 5の移 動が容易であると、 前記接合領域 AR 1の外側に広がりやすくなる。 そ こで、 例えば、 本実施の形態で用いる リードフレーム 2のように、 前記 第 1電極 1 04と重なる接合領域 A R 1内に複数の交差点を持つ格子状 の溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cを形成しておく と、 溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに沿 つて移動しょうとする接合材料 5同士が前記交差点 A R 2、 AR 3等で 衝突し、 移動しにく くなる。 そのため、 前記接合領域 A R 1の外側に広 がり出る接合材料 5の量を最小限にすることができる。
その結果、 図 7に示すように、 前記第 1電極 1 0 4 と重なる接合領 域の接合材料 5の厚さ T 8を、 十分な接合強度を確保できる厚さに制御 することが容易になるとともに、 前記接合領域 A R 1の外側に広がり出 る接合材料 5の量を少なくすることができる。 そのため、 前記接合領域 A R 1の外側に流れ出た接合材料 5が発光素子 1の側面を伝い上がるこ とを防げる。 また、 前記接合材料 5の伝い上がりを防く、ことができるの で、 伝い上がった接合材料 5による短絡、 あるいは発光層 1 0 2から発 せられた光の遮断による光量 (輝度) の低下を防く、ことができる。
またこのとき、 前記接合材料 5の厚さのうち、 接合後の前記第 1電 極 1 0 4と重なる領域の最も薄い部分の厚さ T 8は、 材質、 接合時の温 度、 接合時の荷重、 前記第 1電極および素子搭載部の表面の前記接合材 に対する親和性等の要因で決まる。 一例として、 前記接合後の前記接合 材料 5の最も薄くなる部分の厚さ T 8は 0 . 5 z mである。 本実施の形 態では、 接合前の前記接合材膜 T 7の厚さを 1 . 5 〃mとしたので、 前 記第 1電極 1 0 4上に形成した前記接合材膜 5の全容積のうち、 約 3分 の 2が過剰に供給された接合材料として、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに 流れ込むか、 前記接合領域 A R 1の外側に広がり出たことになる。 この とき、 前記接合領域の外側に広がり出る接合材料 5の量を最小限にする ためには、 前記接合領域 A R 1の内側での溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの容積 が、 前記過剰に供給した分の容積とほぼ同程度であることが好ましい。
なお、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの容積に関して、 上述のような好 ましい条件を満たしていても、前記溝 2 0 1 B,2 0 1 Cの深さが浅く、 幅が広い場合、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに流れ込んだ接合材料 5に対 する流動抵抗が小さくなり、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに流れ込んだ接 合材料 5が前記接合領域 A R 1の外側に広がりでやすくなる。 また、 前 記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの幅が広がると、 前記溝 2 0 1 Β , 2 0 1 Cに より分割された各凸部の上面の面積が小さくなり、熱伝導性が低下する、 あるいは接合時に発光素子が傾く といった問題が生じる。 そのため、 前 記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの幅 Wや間隔 Gは、 前記接合領域において前記 溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cを形成している領域の面積が、 前記接合領域全体 の面積の半分以下であることが好ましい。 この場合、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの容積に関して上述のような好ましい条件を満たすためには、 前記溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cの深さ Dを、 少なく とも前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4上に形成した接合材膜 5の厚さ T 7よりも深くすることが 好ましい。 ただし、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの溁さ Dを深く しすぎる と、 前記溶融あるいは軟化した接合材料 5を前記溝に充満させることが 難しくなり、前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cに気泡や空洞が生じやすくなる。 本実施の形態のように、 前記接合材膜 5の厚さが 1. 5 mの場合、 前 記溝 2 0 1 B, 2 0 1 ( の深さ 0は、 3〃mから 1 3 zm程度にするこ とが好ましく、 特に、 6〃mから 8〃m程度が最も好ましい。 また、 前 記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cの幅 Wは 5〃mから 3 0 m程度が好ましく、 間隔 Gは 6 0〃m程度が好ましい。
このようにして、 前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4と前記第 1 リ一 ド 2 0 1 (素子搭載部 2 0 1 A) を接合した後は、 従来の製造方法と同 様であり、 まず、 図 8 ( a) に示すように、 前記発光素子 1の第 2電極 1 0 5 と前記第 2 リード 2 0 1 をボンディ ングワイヤ 3で電気的に接続 する。 次に、 図 8 ( b ) に示すように、 前記発光素子 1および前記発光 素子の第 1電極 1 0 4と素子搭載部 2 0 1 Aの接合部分、 ならびに前記 発光素子 1の第 2電極 1 0 5 と第 2 リード 2 0 1の接続部分を透明樹脂 4で封止する。 このとき、 前記透明樹脂 4を、 図 8 ( b ) に示したよう に、 前記リードフレームの前記発光素子 1が搭載された面側のみに形成 すると、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの外部底面が前記透明樹脂 4の表面に 露出するように封止でき、 熱放散性が向上する。 また、 前記透明樹脂 4 で封止する前に、 例えば、 前記力ップ状の素子搭載部 2 0 1 に、 蛍光顏 料や蛍光染料等を含む波長変換材料を充填しておけば、 前記発光素子 1 が発した光の波長を任意に変換し、 任意の色の光を出射させることがで きる。 その後、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2を前記リ —ドフレーム 2から切断して個辺化すると、 図 3 ( b ) に示したような 発光装置が得られる。
図 9 ( a ) 乃至図 9 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置の特徴を説 明するための模式図であり、 図 9 ( a ) は動作について説明する図、 図 9 ( b ) はプリ ン ト配線板への実装方法を説明する図、 図 9 ( c ) は透 明樹脂の外形の変形例を説明する図である。
本実施の形態の発光装置は、 図 9 ( a ) に示すように、 カヅプ状に 成型された素子搭載部 2 0 1 Aの内部に前記発光素子 1が搭載されてい る。 このとき、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2を介して 前記発光素子 1に電力を供給すると、前記発光層 1 0 2から光を発する。 またこのとき、 前記発光層 1 0 2の側面から前記素子基板 1 0 1の主面 方向 (紙面水平方向) に発せられた光は、 図 9 ( a ) に示すように、 前 記素子搭載部 2 0 1 Aの内部側面で反射し、 紙面上方向に進路を変えて 前記発光装置から出射される。 また、 前記素子基板 1 0 1が透明な基板 の場合、 前記発光層 1 0 2から前記素子基板 1 0 1の方向に発せられた 光も、 前記素子基板 1 0 1を透過して紙面上方向に出射される。 また、 前記第 1 リード (素子搭載部 2 0 1 A ) と前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4は、 金すず合金等の金属でなる接合材料 5で接合されており、 ォー ミンクコンタク トをとることができている。 そのため、 大きな電流を流 すことができる。 そのため、 例えば、 ス トロボや液晶ディスプレイのバ ツクライ トのような高輝度の光が要求される発光装置として用いること ができる。 また、 本実施の形態の発光装置は、 前記第 1 リード 2 0 1の素子搭 載面 2 0 1 Aの裏面、 すなわち前記光が出射する面の裏面側に前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2が露出している。 そのため、 前記 発光装置をプリ ン ト配線板 6に実装するときには、 図 9 ( b ) に示すよ うに、 前記第 1 リード 2 0 1 Aおよび第 2 リード 2 0 2 Aが露出した面 を前記プリ ン ト配線板 6 と向かい合わせて実装する。 このとき、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2 と前記プリン ト配線板の配線 6 0 1、 6 0 2はそれそれ、 例えば、 すず鉛 ( S n P b ) 合金、 すず銀 ( S n A g ) 合金等のはんだ接合材 7を用いて電気的に接続する。 なお、 前 記はんだ接合材 Ίを用いて前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2 と前記プリン ト配線板 6の配線 6 0 1、 6 0 2を接合するときには、 前記はんだ接合材 7を加熱して溶融あるいは軟化させる。 そのため、 前 記発光素子 1の第 1電極 1 0 4と前記素子搭載部 2 0 1 Aを接合する接 合材料 5は、 融点が前記はんだ接合材 7の融点よりも高い金属材料を用 いることが好ましい。
また、 本実施例の発光装置では、 例えば、 図 9 ( c ) に示すように、 前記透明樹脂 4の光出射面に前記凸状のレンズ部 4 Aを設けてもよい。 前記透明樹脂 4の光の出射面が、 例えば、 図 9 ( a ) に示したように平 坦であると、 前記発光層 1 0 2が発した光が前記素子搭載部 2 0 1 Aの 内部側面で反射したときに、 反射する位置により出射方向が異なる。 そ のため、 前記発光装置から出射される光は広がってしまう。 一方、 図 9 ( c ) に示したように、 凸状のレンズ部 4 Aがあれば、 前記レンズ部 4 を利用して光の出射方向をそろえ、 集光性を高くすることができる。
次に、 本実施の形態の発光装置を製造するときに用いる リードフレ ームの製造方法について説明する。
図 1 0 ( a ) 乃至図 1 1 ( c ) は、 本実施の形態の発光装置を製造 するときに用いる リードフレームの製造方法を説明するための模式図で あり、 図 1 0 (a) は導体板を開口する工程の平面図、 図 1 0 (b) は 図 1 0 (a) の E— E線断面図、 図 1 0 ( c ) は素子搭載部を力ップ状 に成型する工程の断面図、 図 1 1 (a) は突出部を折り曲げ加工するェ 程の断面図、 図 1 1 (b) および図 1 1 ( c ) は素子搭載部の内部底面 に溝を形成する工程の断面図および平面図である。
本実施の形態の発光装置を製造するときに用いる リードフレーム 2 は、 例えば、 一方向に長尺なテープ状または短冊状の導体板 (銅板) を 用いて製造する。 このとき、 まず、 図 1 0 ( a ) に示すように、 前記導 体板 2に、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2が突出した開 口部 2 Aを連続的に形成する。 前記開口部 2 Aは、 例えば、 金型を用い た打ち抜き加工またはエッチングで形成する。 またこのとき、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2は図 1 0 ( b ) に示したように平 坦であり、 例えば、 打ち抜き加工によ り破断面にかえりが生じている場 合は、 平坦化処理を行う。
次に、 例えば、 図 1 0 ( c ) に示すように、 金型 8 A、 8 Bを用い たプレス加工で前記素子搭載部 2 0 1 Aをカップ状に成型する。 そして 続けて、 図 1 1 ( a ) に示すように、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2の脱落防止用突起部 2 0 1 D、 2 0 2 Aの折り曲げ加工を 行う。
次に、 例えば、 図 1 1 ( b ) に示すように、 前記カップ状の素子搭 載部 2 0 1 Aを下型 8 Dで支持した状態で、 山型の加工刃 8 0 1 Dが Y 方向に並んだ上型 8 Dを前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面に押し当て る。 こうすると、 図 1 1 ( c) に示すように、 前記素子搭載部 2 0 1 A の内部底面に、 前記 X方向と平行な複数本の溝 2 0 1 Bを形成すること ができる。 このあと、 図示は省略するが、 続けて前記山型の加工刃が X 方向に並んだ上型を前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面に押し当てると、 Y方向と平行な複数本の溝 2 0 1 Cを形成することができ、 その結果、 図 4 ( a ) に示したような、 格子状の溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cを形成する ことができる。 また、 前記溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cを形成するときには、 このような方法に限らず、 例えば、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカップ状 に成型する工程で使用する金型 (上型 8 A ) の、 前記素子搭截部 2 0 1 Aの内部底面と接触する面に、 格子状の加工刃を設けておいてもよい。 このようにすると、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカツプ状に成型するのと 同時に、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面に格子状の溝 2 0 1 B , 2 0 1 Cが形成されるので、 図 1 1 ( b ) に示したような金型 8 Dを用い た溝の形成を行わなくてもよい。
以上説明したように、本実施の形態の発光装置の製造方法によれば、 前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4上に設けた接合材料 5を用いて前記リ —ドフレームの第 1 リード 2 0 1 (素子搭載部 2 0 1 A ) を接合するこ とで、 第 1電極 1 0 4と重なる接合領域 A R 1の外側に広がり出る接合 材料 5の量を低減し、 前記発光素子 1の側面への伝い上がりを防く、こと ができる。 そのため、 厚さが数 mの発光層 1 0 2側を前記素子搭載部 2 0 1 Aと向かい合わせて接合したときの短絡や光の遮断を防く、ことが できる。 また、 短絡や光の遮断による不良品が低減するので、 前記発光 装置の製造歩留まりを向上させることができる。
また、前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4と前記第 1 リード 2 0 1 (素 子搭載部 2 0 1 A ) を合金または単一金属からなる接合材料 5で接合す るので、 ォーミ ックコンタク トがとれ、 大きな電流を流すことが可能に なる。 そのため、 前記発光装置の高輝度化が容易になる。
また、 また、 前記発光素子 1の第 1電極 1 0 4 と前記第 1 リード 2 0 1 (素子搭載部 2 0 1 A ) を合金または単一金属からなる接合材料 5 で接合するので、 前記発光素子 1から前記第 1 リード 2 0 1への熱伝導 性が向上する。 また、 前記第 1 リード 2 0 1が銅材料であれば、 熱放散 性がさらに高くなる。 また、 銅材料でなる第 1 リード 2 0 1 (素子搭載部 2 0 1 A) に、 たとえば、 素子基板 1 0 1が G a A s等の化合物半導体でなる発光素子 1を搭載する場合、 接合時の熱応力で破断することがあるが、 本実施の 形態で説明したように、 前記素子搭載部 2 0 1 Aに溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cを形成しておく ことで、 前記熱応力を分散させることができる。 その ため、 熱応力による前記素子基板 1 0 1の破断を防く、ことができる。
また、 本実施の形態で説明したように、 前記第 1 リード 2 0 1の素 子搭載部 2 0 1 Aがカツプ状に成型されていれば、 別途反射板を設けな くても、 前記発光素子 1が発した光の集光率を高く して出射することが できる。
また、 本実施の形態では、 前記第 1 リード 2 0 1の素子搭載部 2 0 1 Aに形成した溝 2 0 1 B, 2 0 1 Cは、 図 4 ( a ) に示したように、 X方向と平行な複数本の溝 2 0 1 Bと Y方向に平行な複数本の溝からな る格子状の溝 2 0 1 Cであったが、 前記溝の容積、 交差点等について前 述のような好ましい条件を満たしていれば、 他のパターンであってもよ い。
図 1 2 (a) 乃至図 1 4 (b) は、 本実施の形態の発光装置を製造 するときに用いる リードフレームの変形例を説明するための模式図であ り、 図 1 2 (a) および図 1 2 (b )、 ならびに図 1 3は格子パターンの 変形例を説明する図、 図 1 4 ( a) および図 1 4 ( b ) は格子状以外の パターンの例を示す図である。
本実施の形態の発光装置を製造するときに用いる リードフレーム 2 において、 前記素子搭載部 2 0 1 Aに溝を形成するときには、 まず、 溝 の容積に関して、 前述のように、 前記発光素子 1の第 1電極 1 04と重 なる接合領域 AR 1内の溝の容量が、 前記第 1電極 1 04上に形成した 接合材料 5の全容量から接合後の前記接合領域 A R 1の面積と厚さ T 8 の積に相当する容量を減じた値と同程度になるようにすることが好まし い。 また、 前記溝に流れ込んだ接合材料 5が前記接合領域 A R 2の外側 に広がり出る量を低減するためには、 前記接合領域 A R 2内に、 複数の 交差点があることが好ましい。 また、 前記溝に前記接合材料 5が流れ込 む際に、 前記溝に存在するガスや空気を効率よく排出するためには、 形 成されている全ての溝が直接あるいは交差する他の溝を介して前記接合 領域 A R 2の外側の溝と連続していることが好ましい。 つま り、 このよ うな好ましい条件を満たしていれば、 前記素子搭載部 2 0 1 Aに形成す る溝のパターンは、 例えば、 図 1 2 ( a ) に示すように、 前記 X方向に 対して 4 5度傾いた方向と平行な複数の溝 2 0 1 Bと前記 X方向に対し て一 4 5度傾いた方向と平行な複数本の溝 2 0 1 Cからなる格子状でも よい。 また、 その他にも、 例えば、 図 1 2 ( b ) に示すように、 X方向 と平行な複数本の溝 2 0 1 Bおよび前記 X方向に対して 6 0度傾いた方 向と平行な複数本の溝 2 0 1 C、 ならびに前記 X方向に対して一 6 0度 傾いた方向と平行な複数本の溝 2 0 1 Eからなり、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの表面を三角形で分割する格子パターンの溝であってもよい。 また さらに、 これらのような平行な複数本の溝の組み合わせによる格子パ夕 —ンに限らず、 例えば、 図 1 3に示すように、 前記素子搭載部 2 0 1 A の底面を六角形で分割するような格子パターンの溝 2 0 1 Fであっても よい。
また、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面に形成する溝は、 前記溝 の容積および交差点に関する条件を満たしていれば、 これまでに説明し たような格子状のパターン、 すなわち前記素子搭載部 2 0 1の底面を同 じ形状の繰り返しパターンに分割するような溝でなくてもよい。 そのよ うな溝の例としては、 例えば、 図 1 4 ( a ) に示すように、 前記接合領 域 A R 2の中心から放射状に延びる溝 2 0 1 Gと、 前記接合領域 A R 2 の中心を中心とした半径の異なる複数の環状の溝 2 0 1 Hを組み合わせ たパターンが考えられる。 このようなパターンの場合、 前記環状の溝 2 0 1 Hに流れ込んだ接合材料 5は、 放射状に延びる溝 2 0 1 Gとの交差 点で衝突するので、 前記接合領域 AR 2の外側に流れ出にく くすること ができる。 また、 前記環状の溝は、 図 1 4 ( a) に示したような円形の 溝 2 0 1 Hに限らず、 例えば、 図 1 4 ( b ) に示すように、 多角形 (六 角形) の溝 2 0 1 Jであってもよい。
また、 ここまでの説明では、 前記素子搭載部 2 0 1の内部底面に、 前記溝の容積およびパターンに関して好ましい条件を満たす溝を形成す る例について説明したが、 前記好ましい条件を満たしていれば、 溝に限 らず、 前記接合領域 AR 2の外側に外周がある凹部に複数の島状の突起 を設けたようなパターンであっても良い。
図 1 5 ( a) 乃至図 1 7 ( b ) は、 本実施の形態の発光装置を製造 するときに用いる リ一ドフレームの他の変形例を説明するための模式図 であり、 図 1 5 ( a) は島状の突起が設けられた凹部の構成を示す平面 図、 図 1 5 ( b ) は図 1 5 (a) の F— F線断面図、 図 1 6 ( a) およ び図 1 6 ( b ) は凹部の形成方法を説明する図、 図 1 7 (a) および図 1 7 ( b ) は凹部の変形例を説明する図である。
前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面に、 前記溝の代わりに、 前記複 数の島状の突起を有する凹部を形成するときには、 例えば、 図 1 5 (a) および図 1 5 (b) に示すように、 上面が四角形の突起 2 0 1 Kが千鳥 格子状に配置された凹部 2 0 1 Lを形成する。 このとき、 前記溝の容積 に関する好ましい条件に相当する条件として、 例えば、 前記接合領域 A R 2内の前記凹部の容積が、 前記第 1電極 1 04上に形成した接合材料 5の全容量から接合後の前記接合領域 A R 2の面積と厚さ T 8の積に相 当する容量を減じた値と同程度にすることが好ましい。 このような条件 を満たすには、 前記凹部 2 0 1 Lに設けた突起 2 0 1 Kの高さ H 1を、 例えば、 6 /m程度とすることが好ましい。 また、 この程度の高さの突 起 2 0 1 K、 言い換えるとは、 6 m程度の深さの凹部 2 0 1 Lであれ ば、 金型を用いた圧印加工で形成することができる。
前記圧印加工を行う ときには、 例えば、 図 1 6 (a) および図 1 6 ( b ) に示すように、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面と接する面 8 0 1 Eのうち、 突起 2 0 1 Kを形成する部分に凹部 8 0 2 Eが設けられ た金型 (上型) 8 Eを、 前記素子搭載部 2 0 1 Aの内部底面に押し当て て加圧し、 前記内部底面の表面を塑性変形させればよい。 また、 この圧 印加工は、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカツプ状に成型する工程と同時に 行ってもよいし、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカツプ状に成型した後で行 つてもよい。
また、前記素子搭載部 2 0 1 Aの凹部 2 0 1 Lを形成するときには、 図 1 5 ( a ) に示したように、 底面が正方形あるいは長方形の凹部 2 0 1 Lに複数個の突起 2 0 1 Kを設けたようなパターンに限らず、例えば、 図 1 7 (a) に示すように、 格子点状に並んだ複数個の正方形の凹部 2 0 1 M同士が、 幅の狭いベン ト溝 2 0 1 Nで連結されているような HO部 であっても良い。 この場合、 前記正方形の凹部 2 0 1 Mと前記ペン ト溝 2 0 1 Nで囲まれた領域が島状の突起 2 0 1 Pとなる。 このような凹部 の場合、 例えば、 図 1 7 ( b ) に示した領域 A R 4の凹部 2 0 1 Mに流 れ込んだ接合材料は、 細いベン ト溝 2 0 1 Nを通らないと他の凹部 2 0 1 Mに流れ出ることができない。 また、 前記領域 A R 4の凹部 2 0 1 M とベン ト溝 2 0 1 Nで連結された周囲の凹部 2 0 1 Mにも前記接合材料 5が流れ込んでいれば、 前記領域 AR 4の凹部 2 0 1 Mの接合材料 5は 前記周囲の凹部 2 0 1 Mに流れ出にくい。 そのため、 前述のような好ま しい条件を満たすことができる。 .
また、 ここまでは、 図 3 (a) および図 3 ( b ) に示したような発 光装置を例に挙げて説明したが、 このような構成の発光装置に限らず、 種々の発光装置を製造するときに、 本実施形態の製造方法を適用するこ とができる。 図 1 8 ( a ) 乃至図 2 2は、 本実施の形態の発光装置の製造方法の 応用例を説明するための模式図であり、 図 1 8 ( a )、 図 1 8 ( b )、 お よび図 1 8 ( c ) は透明樹脂の側面にリードを設ける場合の一例を示す 図、 図 1 9 ( a )、 図 1 9 ( b )ヽ および図 1 9 ( c ) は図 1 8 ( c ) に 示した発光装置の実装例を示す図、 図 2 0は素子搭載部の形状の応用例 を示す図、 図 2 1 ( a ) および図 2 1 ( b ) は素子搭載部が平坦な場合 の一例を示す図、 図 2 2は挿入実装型の発光装置の構成例を示す図であ る。 '
本実施の形態で示した発光装置は、 例えば、 図 9 ( a ) に示したよ うに、 前記透明樹脂 4の光が出射する面の裏面に第 1 リード 2 0 1およ び第 2 リード 2 ◦ 2が露出している。 そのため、 プリン ト配線板 6に実 装したときには、 図 9 ( b ) に示したように、 光の出射方向が実装面の 法線方向に限定されてしまう。
本実施の形態の発光装置の製造方法では、 前記素子搭載部 2 0 1 A に形成するパターンが前記好ましい条件を満たしていればよい。そこで、 例えば、 図 1 8 ( a ) に示すように、 前記リードフレーム 2の前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2 に、 封止する透明樹脂 4の幅と同 程度の幅を持つ折り曲げ部 2 0 1 Q , 2 0 2 Bを設けておき、 個辺化す るときに、 前記折り曲げ部 2 0 1 Q, 2 0 2 Bが前記第 1 リード 2 0 1 および第 2 リード 2 0 2側に残るように切断する。 そして、 個辺化した 後、 図 1 8 ( b ) および図 1 8 ( c ) に示すように、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2の各折り曲げ部 2 0 1 Q, 2 0 2 Bを前記 透明樹脂 4の側面 4 B , 4 C側に折り曲げる。 このとき、 本実施の形態 で説明した発光装置と同様、 光が出射する面の裏面に露出した第 1 リー ド 2 0 1および第 2 リード 2 0 2を利用してプリ ン ト配線板 6に実装す れば、 図 1 9 ( a ) に示すように、 前記プリン ト配線板 6の実装面の法 線方向に光を出射させることができる。 また、 前記透明樹脂 4の側面に 折り曲げた前記各折り曲げ部 2 0 1 Q , 2 0 2 Bは、 前記透明樹脂 4の 幅とほぼ同じ幅なので、 図 1 9 ( b ) および図 1 9 ( c ) に示すように、 素子搭載部 2 0 1 Aの底面がプリン ト配線板 6の実装面に対して垂直に なるように立てて実装することもできる。 このようにすると、 前記プリ ン ト配線板 6の実装面と平行な方向に光を出射することができる。 その ため、 例えば、 電気信号の代わりに光信号を利用する光回路の信号伝達 手段として前記発光装置を用いることもできる。
また、 本実施の形態の発光装置を製造するときに用いる リー ドフレ ーム 2では、 前記力ップ状に成型された素子搭載部 2 0 1 Aの側面は、 半径方向で見たときに、 図 4 ( b ) に示したように平坦な側面に成型さ れている。 しかしながら、 前記側面は、 平坦な場合に限らず、 図 2 0に 示すように、 湾曲した側面であってもよい。
また、 本実施の形態の発光装置を製造するときに用いる リードフレ —ムでは、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカップ状に成型していたが、 これ に限らず、 図 2 1 ( a ) および図 2 1 ( b ) に示すように、 前記素子搭 載部 2 0 1 Aが平坦なリードフレーム 2を用いてもよい。 本実施の形態 で説明した発光装置のように、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカップ状に成 型しておく と、 光の集光率が高くなる。 そのため、 ス トロボや液晶ディ スプレイのバックライ トといった用途で用いる場合は、 前記素子搭載部 2 0 1 Aをカツプ状に成型しておく ことが好ましい。 一方、 素子搭載部 2 0 1 Aが平坦な場合、 図 2 1 ( b ) に示すように、 前記発光層 1 0 2 の側面から素子搭載部 2 0 1 Aの接合面と平行な方向に出射した光は、 そのまま前記透明樹脂 4の側面から出射される。 前記発光装置を、 例え ば、 ランプやイルミネーションといった用途で用いる場合は、 前記素子 搭載部 2 0 1 Aをカツプ状に成型しておく必要はない。 そのため、 図 2 1 ( a ) に示したようなリー ドフレ一ムを用い、 図 2 1 ( b ) に示した ような発光装置を製造するときに、 本実施の形態で説明したような方法 を適用することで、 本実施の形態で説明した発光装置と同様の効果が得 られ 。
また、 ここまでは、 表面実装型の発光装置を例に挙げて説明してき たが、 本発明の発光装置の製造方法は、 前記表面実装型の発光装置に限 定されるものではなく、 例えば、 図 2 2に示すように、 前記第 1 リード 2 0 1および第 2 リード 2 0 2が、 砲弾型に成型された透明樹脂 4の下 面 4 Dから突出しているような挿入実装型の発光装置を製造するときに も適用できる。
以上、 本発明を、 前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、 本 発明は、 前記実施の形態に限定されるものではなく、 その要旨を逸脱し ない範囲において、 種々変更可能であることはもちろんである。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明の発光装置は、 半導体基板 (素子基板) の一 主面に設けられた薄い発光層上の電極をリードフレームのリードと接合 するときに、 接合領域の外側に流れ出る接合材料の量を低減し、 流れ出 た接合材料が素子の側面を伝い上がることを防く、。 前記発光層は、 n型 半導体層および P型半導体層を含む層である。 そのため、 前記発光素子 に限らず、 同様の構成の半導体素子を用いて半導体装置を製造するとき にも本発明を適用することができると考えられる。

Claims

1 . 半導体基板 (素子基板) の一主面に発光層を介して設けられた第 1電極とリードフレームの第 1 リードを向かい合わせて電気的に接続す る工程と、 前記素子基板の発光層が設けられた面の裏面に設けられた第 2電極と前記リードフレームの
口 第 2 リードを電気的に接続する工程と、 前記第 1電極と前記第 1 リ一ドの接続部及び前記第 2電極と第 2 リード の電極部を透明な樹脂で封止する工程と、 前記第 1 リード及び第 2 リー の
ドを前記リードフレームから切断して個辺化する工程とを備える発光装 置の製造方法であって、
前記発光素子の第 1電極と前記第 1 リ一囲ドを電気的に接続する工程 の前に、 前記発光素子の第 1電極上に合金または単一金属でなる接合材 料の膜 (接合材膜) を形成しておき、 前記第 1 リードの素子搭載部に、 前記接合材料の広がりを低減するパターンを形成しておく ことを特徴と する発光装置の製造方法。
2 . 前記接合材膜は、 微粒子状の接合材料を前記第 1電極上に堆積さ せて形成しておく ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の発光装置 の製造方法。
3 . 前記接合材膜は、 めっきで形成しておく ことを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載の発光装置の製造方法。
4 . 前記接合材膜は、 薄膜状に成型した接合材料を前記第 1鼋極上に 形成しておく ことを特徴とする請求範囲第 1項に記載の発光装置の製造 方法。
5 . 前記接合材膜は、 融点が前記発光装置を実装するときに使用する 接合材料の融点よりも高い接合材料で形成しておく ことを特徴とする請 求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 4項のいずれか 1項に記載の発光装置 の製造方法。
6 . 前記接合材膜は、 金すず合金で形成しておく ことを特徴とする請 求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 5項のいずれか 1項に記載の発光装置 の製造方法。
7 . 前記発光素子の発光層の厚さは、 前記素子基板の厚さに比べて、 十分に小さいことを特徴とする請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 6項 のいずれか 1項に記載の発光装置の製造方法。
8 . 前記リードフレームのパターンは、 複数本の溝が前記発光素子の 第 1電極と重なる接合領域の内部で交差したパターンでなることを特徴 とする請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 7項のいずれか 1項に記載の 発光装置の製造方法。
9 . 前記複数本の溝は、 前記接合領域の外側まで延びているか、 ある いは前記接合領域の外側まで延びている他の溝と交差していることを特 徴とする請求の範囲第 8項に記載の発光装置の製造方法。
1 0 . 前記リードフレームのパターンは、 前記接合領域の外側に外周 の全部または一部がある凹部内に、 複数個の島状の凸部が設けられたパ ターンでなることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 7項 のいずれか 1項に記載の発光装置の製造方法。
1 1 . 前記島状の凸部は、 頂上が平坦であることを特徴とする請求の 範囲第 1 0項に記載の発光装置の製造方法。
1 2 . 前記溝の深さ、 または前記凸部の高さは、 前記発光素子の第 1 電極上に形成された接合材膜の厚さよ りも大きいことを特徴とする請求 の範囲第 8項乃至請求の範囲第 1 i項のいずれか 1項に記載の発光装置 の製造方法。
1 3 . 半導体基板の一主面に発光層を介して第 1電極が設けられ、 前 記発光層が設けられた面の裏面に第 2電極が設けられた発光素子と、 前 記発光素子の第 1電極と向かい合う素子搭載部を有し、 前記第 1電極と 電気的に接続された第 1 リードと、 前記発光素子の第 2電極と電気的に 接続された第 2 リードと、 前記発光素子の周囲を封止する透明樹脂とを 備える発光装置であって、
前記発光素子の第 1電極と前記第 1 リ一ドの素子搭載部は、 合金ま たは単一金属でなる接合材料で電気的に接続されていることを特徴とす る発光装置。
1 4 . 前記第 1 リ一ドの素子搭載部の素子搭載面に、 前記発光素子の 第 1電極と重なる接合領域内で交差する複数本の溝が設けられているこ とを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の発光装置。
1 5 . 前記複数本の溝は、 前記接合領域の外側まで延びているか、 あ るいは前記接合領域の外側まで延びている他の溝と交差していることを 特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の発光装置。
1 6 . 前記第 1 リ一ドの素子搭載部の素子搭載面に、 複数の島状の凸 部を有する凹部が設けられ、 かつ、 前記凹部の外周の全部または一部が 前記接合領域の外側にあることを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載 の発光装置。 .
1 7 . 前記島状の凸部は、 頂上が平坦であることを特徴とする請求の 範囲第 1 6項に記載の発光装置の製造方法。
1 8 . 前記接合材料は、 金すず合金でなることを特徴とする請求の範 囲第 1 3項乃至請求の範囲第 1 7項のいずれか 1項に記載の発光装置。
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