JP2003008069A

JP2003008069A - 発光装置

Info

Publication number: JP2003008069A
Application number: JP2001185318A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Yabuuchi; 隆稔薮内
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】発光効率が高く、サブマウントが小さく、配
線数が少ない、発光装置を提供する。【解決手段】発光素子１８はジャンクションダウン構
造にて構成され、絶縁性基板１９と、その下方に第１電
極２１および第２電極２４とを有し、サブマウント２
は、導電性の基台１４と、基台１４を第１部分１５と第
２部分１６に電気的絶縁する第１絶縁部４ａと、第１部
分１５および第２部分１６に各々設けられた第１表面電
極８ａおよび第２表面電極９ａを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置に用いられる発光素
子は例えば、特開平１１−１７７１３５号公報に示され
ている。この公報によると、絶縁性基板１０と、その上
に積層された第１導電型層１１と、発光領域１２と、第
２導電型層１３とが形成されている。

【０００３】そして、第１電極１４と第２電極１５は各
々、第１導電型層１１と第２導電型層の表面に形成され
ている。絶縁性基板１０はサブマウント上に固定され、
第１電極１４と第２電極１５との間に、所定の電圧が印
加されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記装置は発
光効率が低い第１の欠点が有る。本発明者がその原因を
究明したところ、この装置はジャンクションアップ型
（サブマウントから発光領域１２までが比較的遠い構
造）であるためである事が分った。即ち、発光領域１２
からの出射光の大部分は絶縁性基板１０に入射するが、
この入射光は下向きであるので、外側に向かう光（即
ち、上向きの光）の量が少ない事が分った。

【０００５】この欠点を解決するために、本発明者はジ
ャンクション型の構成を試みた。即ち、この発光素子を
逆さにし、サブマウント上の第１表面電極および第２表
面電極に第１電極１４および第２電極１５を固着した。
この時、両電極１４、１５の短絡を防ぐために、絶縁性
のサブマウントを用いた。そして、第１フレームと第１
表面電極を第１金属細線にて配線し、第２フレームと第
２表面電極を第２金属細線にて配線した。

【０００６】この様に、配線するためのスペースを持つ
２個の表面電極が必要なため、装置が大型化し、２個の
配線をする煩しさが有る、第２の欠点が有る。そこで、
本発明はこの様な従来の欠点を考慮して、発光効率が高
く、サブマウントが小さく、配線数が少ない、発光装置
を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の本発明では、発光素子と、その下に設け
られたサブマウントとを備え、前記発光素子はジャンク
ションダウン構造にて構成され、絶縁性基板と、その下
方に第１電極および第２電極とを有し、前記サブマウン
トは、導電性の基台と、該基台を第１部分と第２部分に
電気的絶縁する第１説演舞と、前記第１部分および第２
部分に各々設けられた第１表面電極および第２表面電極
を有し、前記第１電極および第２電極は各々、前記第１
表面電極および第２表面電極に固着された。

【０００８】請求項２の本発明では、前記発光素子は、
前記絶縁性基板と、該基板の裏面に設けられた第１導電
型層と、該第１導電型層の裏面に部分的に設けられた前
記第１電極と、前記第１導電型層の裏面に部分的に積層
された発光領域と第２導電型層と前記第２電極とを有す
る。

【０００９】請求項３の本発明では、前記第１表面電極
は、前記発光素子から離れて延在する平坦部を有する。

【００１０】請求項４の本発明では、少なくとも、前記
第１部分の全底面に接触する第２絶縁部を設け、前記第
２部分の底面に接触し、かつ前記第２絶縁部の底面に接
触する裏面電極とを設けた。

【００１１】請求項５の本発明では、導電接着材を介し
て、前記裏面電極に固着される第２フレームと、該第２
フレームに離れて位置する第１フレームと、該第１フレ
ームと前記平坦部を電気的接続する金属細線とを設け
た。

【００１２】請求項６の本発明では、前記第１部分の側
面を覆う第３絶縁部を設けた。

【００１３】請求項７の本発明では、前記第１部分と前
記第２部分は同一高さに設けられ、前記第１部分の表面
に設けられる前記第１表面電極の厚さは、前記第２部分
の表面に設けられる前記第２表面電極の厚さよりも、厚
く形成されている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図７に従い、本
発明の実施の形態に係る発光装置１に用いられるサブマ
ウント２の製造について説明する。図１ないし図７は、
各製造工程を示す図面である。

【００１５】まず、製造者は基板３を準備する。基板３
は例えば、厚さが３００μｍの導電性シリコン（Ｓｉ）
板である（図１参照）。製造者は、縦横に、幅３０〜５
０μｍ深さ２００μｍの溝をハーフダイシングにて製作
する。そして製造者は、上記溝に、絶縁性の樹脂を埋め
込み、硬化させ、第１絶縁体４を製作する。

【００１６】次に、製造者は、上記第１絶縁体４と違う
位置に於て、縦横に、幅８０〜１００μｍ、深さ２２０
μｍの溝をリーフダイシングにて製作する（図２参
照）。そして製造者は、上記溝に、絶縁性の樹脂を埋め
込み、硬化させ、第３絶縁体５を製作する。

【００１７】そして製造者は、この基板３の裏面を１０
０μｍ以上に、バックラップ（削ること）し、第１絶縁
体４および第３絶縁体５の裏面を露出させる（図３
（ａ）の裏面図と、図３（ｂ）の断面図を参照）。この
時、基板３ａの厚さは、例えば、１９０μｍとなる。

【００１８】次に製造者は第１絶縁体４と第３絶縁体５
にかかる様に、基板３ａの裏面上に二酸化珪素から成る
第２絶縁部６を製作する（図４（ａ）の裏面図を参
照）。その後、製造者は、基板３ａの裏面および第２絶
縁部６の裏面上に、厚さが１μｍの金を蒸着し、裏面電
極層７を制作する（図４（ｂ）の断面図を参照）。

【００１９】そして製造者は、基板３ａの表面上に、所
定のパターンを持つ第１表面電極８ａ、８ｂと、第２表
面電極９ａ、９ｂを制作する。すなわち、製造者は基板
３ａの表面上に、金を蒸着し、その後、２５０℃の窒素
雰囲気で熱処理を行う（図５（ａ）の平面図と、図５
（ｂ）の断面図を参照）。

【００２０】次に製造者は、第１表面電極８ａ、８ｂ上
に各々、第１導電接着材１０ａ、１０ｂを製作し、第２
表面電極９ａ、９ｂ上に各々、第２導電接着材１１ａ、
１１ｂを製作する（図６（ａ）の平面図と、図６（ｂ）
の断面図を参照）。

【００２１】即ち、製造者は、各表面電極８ａ、８ｂ、
９ａ、９ｂ上に、金とスズの半田から成る各導電接着材
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂを蒸着する。この時
に、第１表面電極８ａ、８ｂの厚さは５μｍ、第２表面
電極１１ａ、１１ｂの厚さは１μｍ、各導電接着材１０
ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの厚さは３μｍに形成され
る。

【００２２】次に製造者は、第３絶縁体５に略沿う様に
して、基板３ａをダイシングし、素子（サブマウント）
２に分割する（図７（ａ）の平面図と図７（ｂ）の断面
図を参照）。

【００２３】縦のダイシングライン１２のセンター（中
心）は、第３絶縁体５の縦ラインの右側面に一致する様
に、ダイシングする。また、横のダイシングライン１３
のセンター（中心）は、第３絶縁体５の横ラインのセン
ターに一致する様に、ダイシングする。この様にして、
製造者は複数個のサブマウント２を得る。

【００２４】次に、図８の断面図に従い、この発光装置
１を説明する。図８に於て、サブマウント２を構成する
基台１４は基板３ａを素子分割にしたものの１個であ
る。即ち、基台３ａは、厚さが１９０μｍの導電性シリ
コンから成る。

【００２５】第１絶縁部４ａは、第１絶縁体４を素子分
割して形成されたものである。即ち第１絶縁部４ａは、
基台１４の略中央に埋め込まれた絶縁性の樹脂から成
り、幅が３０〜５０μｍ、厚さが１９０μｍである。第
１絶縁部４ａの表面および裏面の高さは各々、基台１４
の表面および裏面の高さに一致する。

【００２６】この様にして、第１絶縁部４ａは、導電性
の基台１４を、第１部分１５と、第２部分１６に電気的
絶縁するものである。

【００２７】第３絶縁部５ａは、第３絶縁体５を素子分
割して形成されたものである。即ち第３絶縁部５ａは、
少なくとも第１部分１５の側面を覆う様に形成されてい
る。第３絶縁部５ａは絶縁性の樹脂から成り、幅が６０
〜８０μｍ、厚さが１９０μｍである。第３絶縁部５ａ
の表面および裏面の高さは各々、第１部分１５の表面お
よび裏面の高さに一致する。

【００２８】第２絶縁部６は、少なくとも、第１部分１
５の全底面に接触する様に設けられている。第２絶縁部
６は望しくは、第２部分１６の底面の一部と、第１絶縁
部４ａの底面と、第１部分１５の全底面と、第３絶縁部
５ａの底面を覆う様に、形成されている。

【００２９】裏面電極７ａは、裏面電極層７を素子分割
して形成されたものである。即ち、裏面電極７は例えば
厚さが１μｍの金層から成り、第２部分１６の底面に接
触しかつ、第２絶縁部６の底面に接触する様に形成され
ている。

【００３０】第１表面電極８ａは、例えば厚さが５μｍ
の金層から成り、第１部分１５の表面上に形成されてい
る。第１導電接着材１０ａは、例えば厚さが３μｍの金
層から成り、第１表面電極８ａの表面の左側に形成され
ている。第１表面電極８ａの表面の右側は、第１導電接
着材１０ａが載置されていない、平坦部１７が形成され
ている。

【００３１】第２表面電極９ａは、例えば厚さが１μｍ
の金層から成り、第２部分１６の表面上に形成されてい
る。第２導電接着材１１ａは、例えば厚さが３μｍの金
層から成り、第２表面電極９ａの表面に形成されてい
る。この様に、第１表面電極８ａは、第２表面電極９ａ
よりも厚くなる様に、形成されている。これらの部品に
より、サブマウント２は構成されている。

【００３２】発光素子１８を構成する絶縁性基板１９
は、例えばサファイア基板であり、絶縁性を有する。第
１導電型層２０は例えば、ｎ型ＧａＮ層から成り、絶縁
性基板１９の裏面に設けられている。

【００３３】第１導電型層２０は階段状に形成され、例
えば、肉薄部の裏面に第１電極２１が形成されている。
この様に、第１電極２１は例えば金層から成り、第１導
電型層２０の裏面に部分的に設けられている。

【００３４】第２導電型層２２は例えば、ｐ型ＧａＮ層
から成る。第２導電型層２２は例えば、第１導電型層２
０の肉厚部の裏面に形成されている。発光領域２３は第
１導電型層２０と第２導電型層２２との接合によって形
成されたｐｎ接合である。また、発光領域２３は活性層
であっても良い。

【００３５】第２電極２４は例えば金層から成り、第２
導電型層２２の裏面に形成されている。この様に、第１
導電型層２０の裏面に部分的に積層された発光領域２３
と、第２導電型層２２と、第２電極２４とが設けられて
いる。

【００３６】以上の各層により、発光素子１８は構成さ
れている。この発光素子１８はジョンクション構造にて
構成されている。即ち、発光領域２３が絶縁性基板１９
よりも、下方に位置して設けられている。また、第１電
極２１の裏面の高さは、第２電極２４の裏面の高さより
も、４μｍ程高くなる様に、設けられている。

【００３７】第１電極２１が第１導電接着材１０ａの上
に位置し、第２電極２４が第２導電接着材１１ａの上に
位置する様に、発光素子１８はサブマウント２上に載置
される。そして、これらの発光素子１８とサブマウント
２は、３５０℃の雰囲気で熱処理される。

【００３８】その結果、第１電極２１および第２電極２
４は、各々、第１導電接着材１０ａと１１ａを介して、
各々、第１表面電極８ａおよび第２表面電極９ａに固着
されている。この様に、発光素子１８の下に、サブマウ
ント２が設けられている。

【００３９】また、第１表面電極８ａは、発光素子１８
から離れて延在する平坦部１７を有する様に、設けられ
ている。

【００４０】第２フレーム２５は例えば、銅等の電気伝
導度が高い材質からなる。第２フレーム２５の表面上
に、銀ペーストの様な導電接着材２６が載置され、その
上に、サブマウント２が載置される。そして、これらの
部品２５、２６、２が熱処理される。

【００４１】その結果、サブマウント２の裏面電極７ａ
は、導電接着材２６を介して、第２フレーム２５上に固
着されている。

【００４２】第１フレーム２７は、例えば、銅等の電気
伝導度が高い材質から成り、第２フレーム２５と離れて
位置する様に配置されている。金属細線２８は、第１フ
レーム２７と平坦部１７を電気的接線する様に、配線さ
れている。これらの部品により、本発光装置１は構成さ
れている。

【００４３】次に、図８に従い、本発光装置１の動作を
説明する。第１フレーム２７に所定の正電圧を印加し、
第２フレーム２５に接地電圧を印加するものとする。

【００４４】この時に、上記印加電圧により、第１フレ
ーム２７と、金属細線２８と、第１表面電極８ａと、第
１導電接着材１０ａと、第１電極２１と、第１導電型層
２０と、発光領域２３と、第２導電型層２２と、第２電
極２４と、第２導電接着材１１ａと、第２表面電極９ａ
と、第２部分１６と、裏面電極７ａと、導電接着材２６
と、第２フレーム２５とにより、正規の電流経路２９が
形成される。

【００４５】その結果、発光領域２３が発光し、発光領
域２３から出射された光は、主に、絶縁性基板１９を通
り、外側（上方）へ放出される。

【００４６】また、第１部分２５を第１絶縁部４ａと、
第２絶縁部６と、第３絶縁部５ａとにより囲む事によ
り、第１表面電極と、第１部分１５と、裏面電極７ａ
と、導電接着材２６と、第２フレーム２５とによる電流
経路は構成されない。

【００４７】その結果、正規の電流経路２９以外の経路
は形成されないので、短絡事故がなく、かつ発光効率を
高める事ができる。

【００４８】発光素子１８とサブマウント２は、間に絶
縁膜を介することなく、第１導電接着材１０ａと第２導
電接着材１１ａとにより、固着されるので、良好な放熱
効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の本発明では、発光素子と、そ
の下に設けられたサブマウントとを備え、前記発光素子
はジャンクションダウン構造にて構成され、絶縁性基板
と、その下方に第１電極および第２電極とを有し、前記
サブマウントは、導電性の基台と、該基台を第１部分と
第２部分に電気的絶縁する第１絶縁部と、前記第１部分
および第２部分に各々設けられた第１表面電極および第
２表面電極を有し、前記第１電極および第２電極は各
々、前記第１表面電極および第２表面電極に固着された
構成とする。この様に、発光素子をジャンクションダウ
ン構造にする事により、発光領域からの出射光は絶縁性
基板を通り、上方に放出されるので、発光効率が高くな
る。また、発光素子と導電性の第１部分を固着するの
で、これらによる配線は必要がなく、配線は１本で済
む。更に、配線箇所が１ヶ所で済むので、サブマウント
自身の大きさを小さくできる。

【００５０】請求項２の本発明では、前記発光素子は、
前記絶縁性基板と、該基板の裏面に設けられた第１導電
型層と、該第１導電型層の裏面に部分的に設けられた前
記第１電極と、前記第１導電型層の裏面に部分的に積層
された発光領域と第２導電型層と前記第２電極とを有す
る構成とする。この様に、第１導電型層の裏面に第１電
極を設け、第１導電型層の裏面に、発光領域と、第２導
電型層と、第２電極を積層する事により、発光領域は絶
縁性基板の下方に位置させる事ができる。その結果、ジ
ャンクションダウン構造の発光素子が容易に得られる。

【００５１】請求項３の本発明では、前記第１表面電極
は、前記発光素子から離れて延在する平坦部を有する構
成とする。この様に構成する事により、第１表面電極
は、発光素子の第１電極を固着すると共に、第１フレー
ムとの配線用パッドを兼ねる事ができる。

【００５２】請求項４の本発明では、少なくとも、前記
第１部分の全底面に接触する第２絶縁部を設け、前記第
２部分の底面に接触し、かつ前記第２絶縁部の底面に接
触する裏面電極とを設けた構成とする。この様に、第１
部分の全底面に接触する第２絶縁部を設ける事により、
第１表面電極と、第１部分と、裏面電極とによる電流経
路を形成する事を防止できる。その結果、正規の電流経
路以外の経路は形成されないので、短絡事故を防止でき
る。

【００５３】請求項５の本発明では、導電接着材を介し
て、前記裏面電極に固着される第２フレームと、該第２
フレームに離れて位置する第１フレームと、該第１フレ
ームと前記平坦部を電気的接続する金属細線とを設けた
構成とする。上記構成により導電接着材を介して、裏面
電極に固定される第２フレームは、電圧印加用として機
能する。その結果、第１フレームと平坦部を接続する金
属細線にて配線は１本で済む。また、配線用パッド（平
坦部）は１箇所で済むので、従来のサブマウントより
も、大きさを小さくできる。

【００５４】請求項６の本発明では、前記第１部分の側
面を覆う第３絶縁部を設けた構成とする。裏面電極と第
２フレームとの間に設けられた導電接着材がはい上がっ
て形成されても、上記第３絶縁部によりブロックされ
る。その結果、上記導電接着材と、第１部分と、第１表
面電極とによる電流経路の形成を防止でき、短絡事故を
防止できる。

【００５５】請求項７の本発明では、前記第１部分と前
記第２部分は同一高さに設けられ、前記第１部分の表面
に設けられる前記第１表面電極の厚さは、前記第２部分
の表面に設けられる前記第２表面電極の厚さより、厚く
形成されている構成とする。この様に構成する事によ
り、発光素子に設けられた第１電極と第２電極の段差は
サブマウントに設けられた第１電極と第２電極の段差に
相殺される。その結果、発光素子はサブマウントに対し
て平行に載置されるので、両者を固着するために熱処理
を行う時、発光素子が傾いたり、移動する事がなく、両
者が良好に固着される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る発光装
置１に用いられるサブマウント２を製造するための基板
３の平面図、図１（ｂ）はそれの断面図である。

【図２】図２（ａ）は上記基板３に第３絶縁体５を設け
た物の平面図、図２（ｂ）はそれの断面図である。

【図３】図３（ａ）は上記基板３をバックラップした基
板３ａの裏面図、図３（ｂ）はそれの断面図である。

【図４】図４（ａ）は上記基板３ａに第２絶縁部６を設
けた物の裏面図、図４（ｂ）は更に裏面電極層７を設け
た物の断面図である。

【図５】図５（ａ）は上記基板３ａに第１、第２表面電
極を設けた物の平面図であり、図５（ｂ）はそれの断面
図である。

【図６】図６（ａ）は上記基板３ａに更に、第１、第２
導電接着材を設けた物の部分平面図であり、図６（ｂ）
はそれの断面図である。

【図７】図７（ａ）は上記基板３ａをダイシングする状
態を示す平面図、図７（ｂ）はそれの断面図である。

【図８】上記発光装置１の断面図である。

【符号の説明】

２サブマウント４ａ第１絶縁部８ａ第１表面電極９ａ第２表面電極１４基台１５第１部分１６第２部分１８発光素子１９絶縁性基板２１第１電極２４第２電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、その下に設けられたサブマ
ウントとを備え、前記発光素子はジャンクションダウン
構造にて構成され、絶縁性基板と、その下方に第１電極
および第２電極とを有し、前記サブマウントは、導電性
の基台と、該基台を第１部分と第２部分に電気的絶縁す
る第１絶縁部と、前記第１部分および第２部分に各々設
けられた第１表面電極および第２表面電極を有し、前記
第１電極および第２電極は各々、前記第１表面電極およ
び第２表面電極に固着された事を特徴とする発光装置。
【請求項２】前記発光素子は、前記絶縁性基板と、該
基板の裏面に設けられた第１導電型層と、該第１導電型
層の裏面に部分的に設けられた前記第１電極と、前記第
１導電型層の裏面に部分的に積層された発光領域と第２
導電型層と前記第２電極とを有する事を特徴とする請求
項１の発光装置。
【請求項３】前記第１表面電極は、前記発光素子から
離れて延在する平坦部を有する事を特徴とする請求項１
の発光装置。
【請求項４】少なくとも、前記第１部分の全底面に接
触する第２絶縁部を設け、前記第２部分の底面に接触
し、かつ前記第２絶縁部の底面に接触する裏面電極とを
設けた事を特徴とする請求項３の発光装置。
【請求項５】導電接着材を介して、前記裏面電極に固
着される第２フレームと、該第２フレームに離れて位置
する第１フレームと、該第１フレームと前記平坦部を電
気的接続する金属細線とを設けたことを特徴とする請求
項４の発光装置。
【請求項６】前記第１部分の側面を覆う第３絶縁部を
設けた事を特徴とする請求項５の発光装置。
【請求項７】前記第１部分と前記第２部分は同一高さ
に設けられ、前記第１部分の表面に設けられる前記第１
表面電極の厚さは、前記第２部分の表面に設けられる前
記第２表面電極の厚さよりも、厚く形成されている事を
特徴とする請求項１の発光装置。