JP2006222248A - 半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 薄型化を適切に図ることが可能な半導体発光装置を提供すること。
【解決手段】 基板1と、基板1に搭載されたLEDチップ2と、LEDチップ2とワイヤ5を介して導通するボンディングパッド41と、LEDチップ2を囲むリフレクタ3と、を備える半導体発光装置A1であって、ボンディングパッド41は、基板1から離間する方向に突出するチップ42を含む。
【選択図】 図2

Description

本発明は、LEDチップなどの半導体発光素子を用いて構成され、照明用やディスプレイ用などの光源として用いられる半導体発光装置に関する。
従来の半導体発光装置の一例としては、図7および図8に示すものがある(たとえば、特許文献1参照)。これらの図に示された半導体発光装置Xは、基板91に搭載されたLEDチップ92と、LEDチップ92を囲うリフレクタ93とを有している。リフレクタ93は、枠状であり、その内部には図8に示すように、透明樹脂96が充填されている。なお、図7においては、透明樹脂96は省略されている。リフレクタ93の内向き面は、反射材料により覆われた反射面93aとなっている。基板91には、リード94A,94Bが設けられており、これらの端部がそれぞれ面実装用の端子94Ab,94Bbとなっている。LEDチップ92は、リード94Bの一端寄りにいわゆるダイボンディングにより搭載されている。リード94Aの一端はボンディングパッド94Aaとなっており、図8に示すように、LEDチップ92を電気的に接続するワイヤ95のいわゆるステッチボンディングに用いられている。このような構成によれば、LEDチップ92からその周囲に進行する光を、反射面93aによって反射させることにより、図8における図中上方に向けて進行させることが可能であり、LEDチップ92から発せられる光の無駄を少なくすることができる。
しかしながら、近年、半導体発光装置Xに対しては、薄型化の要請が強くなっている。その一例としては、半導体発光装置Xにおいて端子94Ab,94Bbの形状を変更することにより、図7の図中下面を実装面として、携帯電話機に搭載される構成において、この携帯電話機の小型化、薄型化に対応する場合がある。このような用途に用いられる半導体発光装置としては、図7の図中上下方向における厚さが0.8mm程度のものがすでに実用化されているが、さらにこの厚さを0.6mmあるいは0.4mm以下程度に薄くすることが求められつつある。このように薄型化を図る場合に、半導体発光装置Xには、以下の不具合があった。
第一に、薄型化を図るには、図7において図中上下方向の寸法を小さくする必要がある。これにより、LEDチップ92とリフレクタ93との間隔が小さくなる。このため、ワイヤ95を形成するためのワイヤボンディングツールを進入させるスペースが不足する。特にボンディングパッド94Aaは、図8に示すように基板91の表面付近に設けられているため、上記ボンディングツールの進入深さが深くなる。このようなことでは、上記ボンディングツールとリフレクタ93とが干渉するおそれが大きい。したがって、薄型化を図ると上記ボンディングの作業が適切に行えないという問題があった。
第二に、半導体発光装置Xの薄型化を図るほど、図7に示すように、反射面93aのうち図中左右方向においてLEDチップ92を挟むものとLEDチップ92との距離が相対的に大きくなる。反射面93aがLEDチップ92から遠ざかると、この反射面93aにより反射される光が少なくなる。このため、図8において図中上方へと進行する光が少なくなる。したがって、半導体発光装置Xの光量が不足する場合があった。
特開2005−5433号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、薄型化を適切に図ることが可能な半導体発光装置を提供することをその課題とする。
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
本発明によって提供される半導体発光装置は、基板と、上記基板に搭載された半導体発光素子と、ワイヤを介して上記半導体発光素子に導通するボンディングパッドと、上記半導体発光素子を囲むリフレクタと、を備える半導体発光装置であって、上記ボンディングパッドは、上記基板から離間する方向に突出する突出部を含むことを特徴としている。
このような構成によれば、薄型化を図りつつ、適切に製造可能な半導体発光装置とすることができる。すなわち、上記半導体発光装置の製造工程において、ワイヤボンディングする際には、上記突出部を利用していわゆるステッチボンディングを行うことができる。上記突出部は、上記基板から離間する方向に突出しているため、上記ワイヤボンディングに用いるボンディングツールの上記リフレクタへの進入深さを浅くすることが可能である。このため、上記ボンディングツールと上記リフレクタとの干渉を回避することができる。したがって、薄型化を図るのに好適である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出部は、Si製の本体とこの本体を覆う導体膜とを有するチップにより形成されている。このような構成によれば、上記チップは、比較的熱伝導性がよいものとなる。そうすると、この半導体発光装置の使用において、上記半導体発光素子から発生する熱を、上記チップを介して放散させやすくなる。このため、たとえば、上記リフレクタにより囲まれた領域に透明樹脂が充填された構成においては、この透明樹脂が過度に高温となることを回避可能である。したがって、上記透明樹脂の変質を防止し、出射光量が低下することを抑制することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導体膜は、AgまたはAlからなる。このような構成によれば、上記チップの表面を高反射率の面とすることが可能である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出部は、金属製のチップである。このような構成によっても、上記半導体発光素子からの熱を放散させることが可能である。また、高反射率の面を形成することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出部の表面のうち少なくとも上記半導体発光素子に対向する面は、上記基板から遠ざかるほど上記半導体発光素子から遠ざかる傾斜面とされている。このような構成によれば、上記半導体発光素子からその周囲に進行した光を、上記傾斜面により上記基板と反対側に反射させることが可能である。したがって、上記半導体発光装置の出射光量を多くして、その照度を高めることができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リフレクタの表面には、AgメッキまたはAlメッキが形成されている。このような構成によれば、上記半導体発光素子からの光を反射するのに有利である。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図1および図2は、本発明に係る半導体発光装置の一例を示している。本実施形態の半導体発光装置A1は、基板1、LEDチップ2、リフレクタ3、リード4A,4B、および透明樹脂6を具備して構成されている。なお、図1においては、透明樹脂6を省略している。半導体発光装置A1は、たとえば携帯電話機(図示略)に搭載されて、照明用やディスプレイ用などの光源として用いられる。半導体発光装置A1は、図1における図中上下方向の厚さが、たとえば0.4mmないし0.6mm程度の薄型の半導体発光装置として構成されている。
基板1は、その材質がたとえばガラスエポキシ樹脂とされた絶縁基板である。基板1は、図1に示すように、平面視長矩形状であり、かつ図2に示すように、厚肉状である。基板1には、リード4A,4Bが設けられている。
LEDチップ2は、半導体発光素子の一例に相当し、略直方体形状である。LEDチップ2は、リード4Bの一端寄りにいわゆるダイボンディングにより搭載されている。また、図2に示すように、LEDチップ2の上面は、ワイヤ5を介してリード4Aのボンディングパッド41に導通している。リード4A,4Bを介して電力供給がなされることにより、LEDチップ2は、図2における図中上面および側面から光を出射可能である。LEDチップ2のサイズは、たとえば0.23mm角ないし0.3mm角程度とされる。
リード4A,4Bは、CuまたはAuなどの金属製である。リード4Aの一端寄りの部分は、上述したLEDチップ2に対してボンディングする際にいわゆるステッチボンディングに利用されるボンディングパッド41となっている。ボンディングパッド41は、チップ42を含んでいる。チップ42は、図1に示すように平面視正方形状であり、図2に示すように、図中上方に突出しており、本発明でいう突出部の一例に相当する。また、チップ42は、図2において上向きとされた4つの傾斜面42aを有する。チップ42は、本体43、およびこれを覆う導体膜44により構成されている。本体43は、たとえばSi製であり、上述したチップ42の形状を特徴付けるものである。導体膜44は、たとえばAgまたはAlを蒸着させた薄膜である。これにより、傾斜面42aは、比較的反射率の高い面となっている。図2に示すように、ワイヤ5のステッチボンディングには、チップ42の図中上面が用いられている。チップ42のサイズは、たとえば平面視寸法が0.23mm角ないし0.3mm角程度、高さが0.12mm程度とされる。
リード4A,4Bの他端寄りの部分は、それぞれ端子46A,46Bとなっている。端子46A,46Bは、図1に示すように基板1の2辺に形成された溝に沿ってそれぞれ延びるように設けられている。これにより、半導体発光装置A1は、図1において図中下面を実装面として、携帯電話機の回路基板(図示略)に実装可能となっている。この場合、半導体発光装置A1は、上記回路基板の広がる方向に沿って光を出射する、いわゆるサイドビュータイプの半導体発光装置として使用される。
リフレクタ3は、図1に示すように枠状であり、LEDチップ2の四方を囲んでいる。リフレクタ3は、たとえば液晶ポリマまたはポリアミド系樹脂により形成されている。図2に示すように、リフレクタ3の内向き面は、いずれも上向きの傾斜面となっている。これらの傾斜面は、AgメッキまたはAlメッキ31が形成されることにより、反射面3aとされている。AgメッキまたはAlメッキ31は、本発明でいう反射材料膜の一例に相当する。反射面3aは、LEDチップ2から周囲に向けて発せられた光を反射させて、図中上方へと進行させるためのものである。図1において、リフレクタ3の図中上下方向に位置する部分の厚さは、たとえば0.1mm程度とされる。また、図2におけるリフレクタ3の高さは、たとえば0.3mm程度とされる。なお、反射面3aの反射率を高くするには、AgメッキまたはAlメッキ31を設けることが好ましいが、このような反射材料膜を備えない構成としてもよい。たとえば、リフレクタ3の材料として、液晶ポリマにTiO2粉末を混入した白色樹脂用いても、反射面3aを形成することができる。
図2に示すように、リフレクタ3の内部には、透明樹脂6が充填されている。透明樹脂6は、たとえばエポキシ樹脂製であり、LEDチップ2から発せられる光に対して透光性を有する。透明樹脂6は、LEDチップ2からの光を出射させつつ、LEDチップ2やワイヤ5を保護するためのものである。透明樹脂6の形成は、たとえばリフレクタ3内に流動性をもつエポキシ樹脂を充填し、これを硬化させることによりなされる。なお、LEDチップ2として青色光を発するものを採用し、透明樹脂6に蛍光粉末を含有するものを用いれば、半導体発光装置A1を白色発光が可能な構成とすることができる。
次に、半導体発光装置A1の作用について説明する。
本実施形態によれば、薄型化を図りつつ、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。すなわち、図3に示すように、半導体発光装置A1の製造工程において、LEDチップ2とボンディングパッド41とをワイヤボンディングする際には、一般的にボンディングツールTが用いられる。LEDチップ2の図中上面にいわゆるファーストボンディングした後に、ボンディングパッド41に対していわゆるステッチボンディングを行う。ボンディングパッド41は、チップ42を含むことにより、図中上方に突出した形状となっている。このため、たとえば、図8に示した従来技術の例のように、ボンディングパッドが略基板表面に位置する構成と比較して、ボンディングツールTをリフレクタ3の内部に進入させる深さを浅くすることが可能である。これにより、反射面3aのうち図1の図中上下方向において互いに向かい合うものどうしの距離が小さくなっても、これらの反射面3aとボンディングツールTとの干渉を回避して、ワイヤボンディングを適切に行うことができる。したがって、半導体発光装置A1の製造効率を損なうことなく、薄型化を図ることができる。
また、図2に示すように、LEDチップ2からその周囲へと発せられた光のうちチップ42へと進行する光を、チップ42の傾斜面42aにより、図中上側へと反射させることができる。この傾斜面42aは、たとえばリフレクタ3の反射面3aのうち図中左側に位置する部分よりもLEDチップ2との距離が近い。このため、傾斜面42aの方が反射面3aよりも多くの光を図中上側へと反射させることが可能である。特に、半導体発光装置A1の薄型化を図るほど、傾斜面42aとLEDチップ2との距離は、反射面3aとLEDチップ2との距離と比べて小さくなる。したがって、半導体発光装置A1の薄型化を図りつつ、照度を向上させるのに好適である。
さらに、半導体発光装置A1が使用されると、LEDチップ2は、発光するとともにその発光効率に応じて発熱する。この熱が透明樹脂6へと伝達され、透明樹脂6の温度が上昇する。過度な温度上昇は、透明樹脂6を変質させ、透光性を低下させる要因となる。しかし、チップ42の本体43の材質であるSiは、比較的熱伝導率が高い。このため、透明樹脂6からチップ42へと熱を逃がすことが可能である。これにより、透明樹脂6が過度に高温となることを回避可能である。したがって、出射光量が少なくなることを防止することができる。
図4〜図6は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図4に示す半導体発光装置A2においては、チップ42が金属により一体的に形成されている点が、上述した半導体発光装置A1と異なっている。チップ42の材質としては、たとえば、CuまたはCu合金などを用いればよい。
このような構成によっても、上述した半導体発光装置A1と同様に、薄型化を図りつつ、その製造を容易とし、さらに照度の向上を図ることができる。また、金属製のチップ42によっても、放熱性を高めることが可能であり、透明樹脂6の変質防止を図ることができる。
図5および図6に示す半導体発光装置A3においては、LEDチップ2として図6における図中上面の2箇所に対して電力供給されるタイプのものが用いられている。これに対応して、リード4A,4Bの両方にボンディングパッド41が設けられている。各ボンディングパッド41に含まれるチップ42は、半導体発光装置A1に用いられたものと同様であり、傾斜面を有するSi製の本体43にAgまたはAl製の導体膜44が設けられた構成となっている。
このような実施形態によっても、薄型化を図るのに適していることはもちろんである。このように、本発明は、LEDチップ2として、表裏面から電力供給するタイプのものや、その一面から電力供給するタイプのものなど、種々のタイプのLEDチップ2を備える構成に適用することができる。
本発明に係る半導体発光装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
チップの形状は、上述した正方形状に限定されず、その他の多角形状または略円柱形状など、ステッチボンディングを容易としつつ、出射光量の向上に適した形状であればよい。また、チップの本体の材質も上記実施形態に限定されない。
半導体発光素子としては、LEDチップを用いれば、比較的省電力であり、かつ高輝度が得られるという利点があるが、これは一例であり、種々の半導体発光素子を用いることができるのはもちろんである。
本発明に係る半導体発光装置は、上述したいわゆるサイドビュータイプとして使用されるものに限定されず、たとえば図7および図8に示した従来技術の例のように、いわゆるトップビュータイプとして使用されるものであってもよい。
本発明に係る半導体発光装置は、携帯電話機の照明用やディスプレイ用に用いられるのに適しているが、その用途はこれらに限定されるものではない。
本発明に係る半導体発光装置の一例を示す全体平面図である。 図1のII−II線に沿う断面図である。 本発明に係る半導体発光装置の製造工程を示す要部断面図である。 本発明に係る半導体発光装置の他の例を示す断面図である。 本発明に係る半導体発光装置の他の例を示す全体平面図である。 図5のVI−VI線に沿う断面図である。 従来の半導体発光装置の一例を示す平面図である。 図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
符号の説明
A1,A2,A3 半導体発光装置
1 基板
2 LEDチップ(半導体発光素子)
3 リフレクタ
3a 反射面
31 AgメッキまたはAlメッキ(反射材料膜)
4A,4B リード
5 ワイヤ
6 透明樹脂
41 ボンディングパッド
42 チップ(突出部)
43 本体
44 導体膜
46A,46B 端子

Claims (6)

  1. 基板と、
    上記基板に搭載された半導体発光素子と、
    ワイヤを介して上記半導体発光素子に導通するボンディングパッドと、
    上記半導体発光素子を囲むリフレクタと、を備える半導体発光装置であって、
    上記ボンディングパッドは、上記基板から離間する方向に突出する突出部を含むことを特徴とする、半導体発光装置。
  2. 上記突出部は、Si製の本体とこの本体を覆う導体膜とを有するチップにより形成されている、請求項1に記載の半導体発光装置。
  3. 上記導体膜は、AgまたはAlからなる、請求項2に記載の半導体発光装置。
  4. 上記突出部は、金属製のチップである、請求項1に記載の半導体発光装置。
  5. 上記突出部の表面のうち少なくとも上記半導体発光素子に対向する面は、上記基板から遠ざかるほど上記半導体発光素子から遠ざかる傾斜面とされている、請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体発光装置。
  6. 上記リフレクタの表面には、AgメッキまたはAlメッキが形成されている、請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体発光装置。
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