JP2000077709A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JP2000077709A
JP2000077709A JP24923298A JP24923298A JP2000077709A JP 2000077709 A JP2000077709 A JP 2000077709A JP 24923298 A JP24923298 A JP 24923298A JP 24923298 A JP24923298 A JP 24923298A JP 2000077709 A JP2000077709 A JP 2000077709A
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light emitting
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light
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Hideki Koshimizu
秀輝 小清水
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Stanley Electric Co Ltd
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の発光ダイオードで発光ダイオードランプ
を構成すると発光ダイオードランプの高さが高くなり、
このため、発光ダイオードを90°横に倒した状態で電
極を半田付けのみで接続しようとした場合、発光ダイオ
ードの形状および電極の取付位置が適さないため、取付
および半田付けの作業性の悪いものとなる問題が生じて
いた。 【解決手段】本発明により、P型半導体およびN型半導
体からなるPN接合面を有し、PN接合面付近から発せ
られる光をPN接合面とほぼ平行な方向から外部に取り
出す発光ダイオードにおいて、P型半導体およびN型半
導体に設けられる電極が発光ダイオードを載置する際底
面となる側に近接して設けられ、又、底面をほぼ平面と
したことで、発光ダイオードを横に倒した場合でも、発
光ダイオードの姿勢が安定するとともに、半田付けの作
業性が良くなるものとし課題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PN接合面とほぼ平行
な方向に光を取り出す発光ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の発光ダイオードを示すのが
図3、図4であり、図3はGaP系半導体により形成さ
れた発光ダイオードの上面図、図4は図3のA−A線に
沿った概略断面図である。
【0003】符号91、92で示されるのは、GaP系
材料により形成されたP型半導体、N型半導体であり、
符号93で示されるのは前記P型半導体91とN型半導
体92が接合するPN接合面である。そして前記P型半
導体91とN型半導体92にはAu、Al、Zn、N
i、Ga、GeなどによりP側電極94、N側電極95
が形成される。
【0004】前記電極について説明すると、P側電極9
4は結線をするために必要で、25μm程度の太さの金
線をボールボンディングで結線するのに必要な大きさと
して、直径100μm程度の同形が一般的である。これ
より大きすぎると光りが発光ダイオードの外へ出るとき
の影になってしまい実用上の発光効率が下がる。また、
小さすぎると電流が発光ダイオード全体に行きわたらな
くなり、これも発光効率の低下の原因になる。
【0005】次に、N側電極95は、電流を発光ダイオ
ード内に均一に流れるようにするには、全面にベタ電極
とするのが良いが、電極材料と発光ダイオードの結晶と
は良好な導電性をもたせるために、十分に合金層を形成
してあるので、発光した光はこの合金層で吸収されてし
まうため、N型電極はベタでなく、水玉模様や格子状の
ものにしてあるのが一般的である。
【0006】そして、前記の発光ダイオード90は大型
の結晶基板上に電極を複数形成し、ダイシングにより分
離することにより形成され、ダイシングによって結晶面
に導入された加工ひずみを除去するためにエッチング液
中に浸すメサエッチングを行い鏡面仕上を行っているた
め前記発光ダイオード90の側面は凹部96を有するも
のとなっている。
【0007】このようにして形成された発光ダイオード
90は、図5に示すように表面実装型の発光ダイオード
ランプ100などに用いられる。この発光ダイオードラ
ンプ100について説明すると、まず、ベースとなる基
板101表面に通電のための通電電極102が複数形成
される。次に前記通電電極102の1つに発光ダイオー
ド90の一方の電極をAgペーストなどによりダイボン
ドし、前記通電電極102とは電気的に分離されている
他の通電電極102上に、前記発光ダイオード90の他
方の電極をワイヤー104により結線を行う。
【0008】そして、発光ダイオード90およびワイヤ
ー104を覆うようにして透明樹脂などによりモールド
部103を形成し、これらの保護および配光の制御を行
う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構造においては、前記発光ダイオード90を用
いて発光ダイオードランプ100を形成した場合、この
発光ダイオードランプ100の高さは概略基板101お
よびモールド部103の高さとなり、モールド部103
は、発光ダイオード90とワイヤー104のループの高
さが必要であるため、一定以上の薄型化が不可能とな
る。近年前記発光ダイオードランプ100を使用した製
品は著しい小型化が要求されており、これにともない発
光ダイオードランプ100の薄型化が必要とされてい
る。
【0010】そのため、この種の発光ダイオード90を
90°横に倒し、PN接合面を基板101に対して垂直
となるように配置し、ワイヤー104を用いずに前記P
側電極94および前記N側電極95をともに直接前記通
電電極102に半田付けを行う方法が取られているが、
前記したようにこの種の発光ダイオード90には、メサ
エッチングにより側面に凹部96を有するため、基板1
01上に発光ダイオード90を載置した場合、ガタつき
を生じ、安定しない。
【0011】また、P側電極94は、P型半導体91の
中心付近にあり、前記発光ダイオード90を90°横に
倒した状態で載置した場合、前記基板101から離れた
位置となるため、前記したように半田付を行う際半田の
付きが悪くなるとともに、半田付の作業性の悪いものと
なるなどの問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題解決
のために、P型半導体およびN型半導体からなるPN接
合面を有し、前記接合面付近から発せられる光を前記接
合面とほぼ平行な方向から外部に取り出す発光ダイオー
ドにおいて、前記P型半導体およびN型半導体に設けら
れる電極が前記発光ダイオードを載置する際底面となる
側に近接して設けられることを特徴とする発光ダイオー
ドを提供するものである。
【0013】また、前記底面がほぼ平面であることを特
徴とする。
【0014】さらに、光を外部に取り出す光放射面に粗
面化処理を施したことを特徴とする。
【0015】そして、前記電極は、パッド部および枝部
からなることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施形態】次に、本発明を図に示す実施形態に
基づいて詳細に説明する。図1に符号1で示すものは本
発明に係る発光ダイオードの一つの実施形態であり、こ
の発光ダイオード1は、従来例と同様にGaP系材料に
より形成されたP型半導体2、N型半導体3を有し、前
記P型半導体2とN型半導体3で形成されるPN接合面
4を有するものである。
【0017】そして、前記P型半導体2および前記N型
半導体3にAu、Al、Zn、Ni、Ga、Geなどを
成膜し電極を形成するものであるが、本実施形態ではこ
の電極の取付位置に特徴を有する。
【0018】まず、この電極の形成方法について説明を
すると、前記P型半導体2およびN型半導体3表面に前
記の材料により成膜した後、フォトリソなどによりP側
電極5およびN側電極6を前記発光ダイオード1のPN
接合面4に直交する1つの面に近接配置する。
【0019】この実施形態では、前記P側電極5および
N側電極6はこれらが近接配置される前記1つの面の幅
と略同一の直径を有する略半円状のパッド部5a、6a
と、このパッド部から延びる細長の枝部5b、6bとか
ら形成されている。前記パッド部5a、6aは主に後述
する半田付時に、半田フィレットが形成され接続部とな
るもので、他方前記枝部5b、6bは前記P型半導体2
およびN型半導体3の全体に電流を均一に流す機能を有
するとともに、半田を前記パッド部5a、6aへ導くガ
イド役をなし、半田付時の歩留りを良好なものとしてい
る。
【0020】また、前記P側電極5およびN側電極6の
大きさは、前記P型半導体2およびN型半導体3の電極
形成面全体を覆うものではなく、本実施形態において
は、それぞれの電極形成面の略半分の面積を占めるもの
としているが、これよりも多くても、少なくても良い。
【0021】さらに、本実施形態では前記P側電極5の
底辺とN側電極6の底辺の高さ方向の位置が一致もしく
は±20μm以内に配置されており、また、両電極の底
辺が前記底面8より30μm以内に配置されるものとさ
れている。
【0022】このようにすることにより、電極材料と各
半導体層とを良好な導電性をもたせるために、合金層を
形成した場合でも、この電極形成面には合金層が形成さ
れていない部分を有するため、前記PN接合面4から放
射された光はこの部分で反射し、前記発光ダイオード1
の光の出力を増加させることができる。
【0023】そして、前記P側電極5およびN側電極6
に近接される面は、前記発光ダイオード1を図2に示す
発光ダイオードランプ10に使用した場合底面8となる
もので、この底面8は発光ダイオード1の形成工程によ
り、凹部を有さないよう形成し、略平面とされる。
【0024】さらに、前記発光ダイオード1の光を放出
する面となる光放出面7は、公知のフッ化水素酸、熱塩
酸などによりエッチングし粗面化処理を行い、発光ダイ
オード1の光取出し量を多くさせている。
【0025】次に、図2に示すのものは上記実施形態の
発光ダイオード1を用いて形成した表面実装型の発光ダ
イオードランプ10である。符号11はベースとなる基
板であり、ガラスエポキシなどの絶縁性の材料が用いら
れ、この基板11の表面には通電のための通電電極12
が複数形成される。
【0026】そして前記発光ダイオード1を前記PN接
合面が基板11に垂直となるように底面8を基板11に
面するよう配置し、前記P側電極5および前記N側電極
6を電気的に絶縁されている個々の通電電極12に半田
14により半田付けを行い接続する。
【0027】その後、前記発光ダイオード1および半田
14を覆うようにして透明樹脂などによりモールド部1
3を形成しこれらの保護および配光の制御を行い、発光
ダイオードランプ10が完成する。
【0028】次いで上記の構成とした本発明の作用およ
び効果について説明を行えば、前記した発光ダイオード
1は、第一には前記P型半導体層2およびN型半導体層
3に形成される電極5、6がともに底面8に近接配置さ
れているため、この底面8を下にして、前記PN接合面
4を基板11に対して垂直となるように配置し、ワイヤ
ーを用いずに前記P側電極5およびN側電極6をともに
直接通電電極12に半田付を行う場合、半田付時の歩留
りが良いものとなる。
【0029】また、第二にはチップ加工工程での歩留り
を落とすことなく形成することができ、第三には底面8
が略平面とされているため、基板11上などに配置する
際がたつきなどのないものとすることができる。
【0030】さらに、第四には光放出面7の面が粗面化
されていることにより、光取出し効率に優れ、指向特性
も大きな偏りのない発光ダイオードを得ることが可能と
なる。
【0031】そして、本実施形態の発光ダイオード1を
用いて発光ダイオードランプ10を形成すれば、ワイヤ
ー配線を不要とする半田付のみでの接触が容易となり、
ワイヤループの高さが減少でき発光ダイオードランプ1
0の高さを低くすることができ薄型のものとなる。
【0032】なお、上記の実施形態では、半導体の材料
としてGaP系のもので説明したが、これに限らず、特
に発光波長に対し、光を透過する半導体のみで形成され
る発光ダイオードに有効である。
【0033】また、電極のパッド部の形状は半円状のも
ので示してあるが、これに限らず三角形状、四角形状な
ど種々なものが適用可能である。
【0034】さらに、P側電極5とN側電極6の形状は
同一でなくても良く、枝部の形状および本数も各々変え
ることも可能である。
【0035】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、発
光ダイオード1のP型半導体2およびN型半導体3に形
成される電極5、6が底面8に近接配置されているた
め、PN接合面が基板に対して垂直になるように発光ダ
イオード1を配置し、電極5、6をともに半田付を行う
際極めて良好な取付を行うことができる。
【0036】また、底面8は略平面とされているため、
基板などの上に取付けた場合でも安定したものとするこ
とができる。
【0037】そして、この発光ダイオード1を用いて発
光ダイオードランプ10を形成すれば、ワイヤー配線を
不要とする半田付のみでの接続が容易となり、ワイヤル
ープの高さが減少でき発光ダイオードランプ10の高さ
を低くすることができ薄型のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発光ダイオードの実施形態を示す
概略斜視図である。
【図2】本発明に係る発光ダイオードを用いて形成した
発光ダイオードランプを示す概略断面図である。
【図3】従来の発光ダイオードを示す概略上面図であ
る。
【図4】図3で示した発光ダイオードのA−A線に沿う
概略断面図である。
【図5】図3で示した発光ダイオードを用いて形成した
発光ダイオードランプを示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 2 P型半導体 3 N型半導体 4 PN接合面 5 P側電極 5a パッド部 5b 枝部 6 N側電極 6a パッド部 6b 枝部 7 光放出面 8 底面 10 発光ダイオードランプ 11 基板 12 通電電極 13 モールド部 14 半田

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型半導体およびN型半導体からなるP
    N接合面を有し、前記PN接合面付近から発せられる光
    を前記PN接合面とほぼ平行な方向から外部に取り出す
    発光ダイオードにおいて、前記P型半導体およびN型半
    導体に設けられる電極が前記発光ダイオードを載置する
    際底面となる側に近接して設けられることを特徴とする
    発光ダイオード。
  2. 【請求項2】 前記底面がほぼ平面であることを特徴と
    する請求項1記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項3】 光を外部に取り出す光放射面に粗面化処
    理を施したことを特徴とする請求項1又は2記載の発光
    ダイオード。
  4. 【請求項4】 前記電極は、パッド部および枝部からな
    ることを特徴とする請求項1、2又は3記載の発光ダイ
    オード。
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