JP2604603B2 - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上に利用分野） 本発明はLEDなどの発光素子に関するものである。
（従来技術及びその問題点） LEDなどの発光素子はシリコン（Si）基板又はガリウ
ムヒ素（GaAs）基板上にGa1-X AlX As/GaAs などから成
る発光ダイオードが形成された構造である。
ムヒ素（GaAs）基板上にGa1-X AlX As/GaAs などから成
る発光ダイオードが形成された構造である。
このような構造の場合、GaAs基板やSi基板の光学的エ
ネルギーバンドはGa1-X AlX As/GaAs 自体が有する発光
エネルギに比べて小さく、そのために光が基板によって
吸収される。従って、その発光ダイオードが照射する光
は基板に対して反対側を投光するようになっている。
ネルギーバンドはGa1-X AlX As/GaAs 自体が有する発光
エネルギに比べて小さく、そのために光が基板によって
吸収される。従って、その発光ダイオードが照射する光
は基板に対して反対側を投光するようになっている。
このような発光素子に対して、本発明者は昭和62年９
月２日の特許出願において、アルミナ単結晶基板又はSO
S基板の上に形成された発光ダイオードが照射する光が
該基板を通過して投光されるようにした発光素子が提案
した。
月２日の特許出願において、アルミナ単結晶基板又はSO
S基板の上に形成された発光ダイオードが照射する光が
該基板を通過して投光されるようにした発光素子が提案
した。
この発光素子によれば、耐蝕性、耐熱性、耐傷性、機
械的強度などに優れる等々の利点があり、そのために一
層用途が拡大されるものと期待される。
械的強度などに優れる等々の利点があり、そのために一
層用途が拡大されるものと期待される。
しかしながら、上記発光素子に電力を印加するための
電気配線系については未だ十分に検討されておらず、そ
の電気配線系の如何によっては前記のような利点が十分
に生かされない場合がある。
電気配線系については未だ十分に検討されておらず、そ
の電気配線系の如何によっては前記のような利点が十分
に生かされない場合がある。
例えば、発光ダイオードの電極形成部がワイヤボンデ
ィング法によって接続された場合には次のような問題点
がある。
ィング法によって接続された場合には次のような問題点
がある。
（１）・・・多数個の発光素子から成るLEDアレイが複
数個並べられたLEDヘッドの場合、ワイヤボンディング
の数が著しく多くなり、更にそれが外部に晒される頻度
が多いためにボンディングが欠陥し易くなる。
数個並べられたLEDヘッドの場合、ワイヤボンディング
の数が著しく多くなり、更にそれが外部に晒される頻度
が多いためにボンディングが欠陥し易くなる。
（２）・・・機械的衝撃に極めて弱く、そのために保護
用のパッケージが必要となる。
用のパッケージが必要となる。
（３）・・・自動ワイヤボンディング装置を用いて行う
にしても、それによって工程数が増え、しかも、その所
要時間が長くなる。
にしても、それによって工程数が増え、しかも、その所
要時間が長くなる。
（４）・・・ボンディングパッド部が必要となり、これ
により、発光ダイオードが多くなるに伴って発光素子が
増々大きくなる。
により、発光ダイオードが多くなるに伴って発光素子が
増々大きくなる。
従って、このような問題により製造効率が低下し、製
造コストが高くなり、更に信頼性に劣る発光素子とな
る。
造コストが高くなり、更に信頼性に劣る発光素子とな
る。
（発明の目的） 本発明の目的は叙上に鑑みてアルミナ単結晶基板又は
SOS基板より投光させるための電力印加系を備えた発光
素子を提供することにある。
SOS基板より投光させるための電力印加系を備えた発光
素子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、単結晶アルミナ基板又はSOS基板上
に該基板を通過して投光される発光部を形成した発光ダ
イオードと、該発光ダイオードを搭載する搭載用基板を
具備する発光素子であって、前記発光部が一導電型を呈
する半導体層と他の導電型を呈する半導体層で構成さ
れ、前記一導電型を呈する半導体層を前記発光部の外に
延在して設け、この一導電型を呈する半導体層の延在部
に一方の電極部を設けると共に、前記一導電型を呈する
半導体層と他の導電型を呈する半導体層から成る電極取
出部を前記発光部とは分離して設け、前記発光部の他の
導電型を呈する半導体層上からこの電極取出部上にかけ
て配線を形成して、この電極取出部上の配線に他方の電
極部を設け、これら電極部を前記搭載用基板上の配線部
にフリップチップ法で接続したことを特徴とする発光素
子が提供される。
に該基板を通過して投光される発光部を形成した発光ダ
イオードと、該発光ダイオードを搭載する搭載用基板を
具備する発光素子であって、前記発光部が一導電型を呈
する半導体層と他の導電型を呈する半導体層で構成さ
れ、前記一導電型を呈する半導体層を前記発光部の外に
延在して設け、この一導電型を呈する半導体層の延在部
に一方の電極部を設けると共に、前記一導電型を呈する
半導体層と他の導電型を呈する半導体層から成る電極取
出部を前記発光部とは分離して設け、前記発光部の他の
導電型を呈する半導体層上からこの電極取出部上にかけ
て配線を形成して、この電極取出部上の配線に他方の電
極部を設け、これら電極部を前記搭載用基板上の配線部
にフリップチップ法で接続したことを特徴とする発光素
子が提供される。
（実施例） 以下、本発明をLEDアレイを例にとって詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明のLEDアレイであり、発光ダイオード
１と発光ダイオード搭載用基板２とから成り、そして、
第２図及び第３図は発光ダイオード１を示す。
１と発光ダイオード搭載用基板２とから成り、そして、
第２図及び第３図は発光ダイオード１を示す。
第２図の発光ダイオードにおいては、アルミナ単結晶
基板３の上にｎ形Ga1-X Al X As層４（厚み１〜３μ
ｍ）、Ｐ形Ga1-Y AlY As（厚み１〜３μｍ）並びにＰ形
GaAs層６が順次積層された構造となっており、７はSiN
などから成る保護層、８はAu・Ge・Ni合金又はAg・Zn合
金などから成る配線、9a,9bはハンダなどから成る電極
部である。そして、上記のｘ値とｙ値は各層４、５のバ
ンドギャップに差をつけてGa1-X Al X As層４で発光が
吸収されないようにするためにＸ＞Ｙの関係に設定され
ている。
基板３の上にｎ形Ga1-X Al X As層４（厚み１〜３μ
ｍ）、Ｐ形Ga1-Y AlY As（厚み１〜３μｍ）並びにＰ形
GaAs層６が順次積層された構造となっており、７はSiN
などから成る保護層、８はAu・Ge・Ni合金又はAg・Zn合
金などから成る配線、9a,9bはハンダなどから成る電極
部である。そして、上記のｘ値とｙ値は各層４、５のバ
ンドギャップに差をつけてGa1-X Al X As層４で発光が
吸収されないようにするためにＸ＞Ｙの関係に設定され
ている。
また、上記構成の発光ダイオードを製作する場合、基
板３の片方全面に亘って層４、５、６を順次積層し、次
いで、フォトエッチングプロセスによって領域Ａと領域
Ｂに２分化した積層構造と成し、そして、領域Ａを発光
部とし、他方の領域Ｂを電極取出部とする。
板３の片方全面に亘って層４、５、６を順次積層し、次
いで、フォトエッチングプロセスによって領域Ａと領域
Ｂに２分化した積層構造と成し、そして、領域Ａを発光
部とし、他方の領域Ｂを電極取出部とする。
このような構成の発光ダイオード１においては、基板
３が極めて透明度の高い透光性基板であり、そのため
に、上記各層４、５、６によって発生した発光エネルギ
は基板３を通過する。
３が極めて透明度の高い透光性基板であり、そのため
に、上記各層４、５、６によって発生した発光エネルギ
は基板３を通過する。
また、、第３図の発光ダイオードにおいては、第２図
に示したアルミナ単結晶基板３に変わってSOS基板10が
用いられる。尚、第３図中第２図と同一箇所には同一符
号が付してある。
に示したアルミナ単結晶基板３に変わってSOS基板10が
用いられる。尚、第３図中第２図と同一箇所には同一符
号が付してある。
SOS基板10はアルミナ単結晶基板10aの上にSi層10bが
薄幕形成された構成であり、更にSi層10bも高い透明度
が得られるように、その厚みを２μｍ以下、好適には１
μｍ以下に設定する必要がある。このようなSOS基板10
であれば、各層４、５、６によって発光したエネルギー
はSOS基板１を通過する。
薄幕形成された構成であり、更にSi層10bも高い透明度
が得られるように、その厚みを２μｍ以下、好適には１
μｍ以下に設定する必要がある。このようなSOS基板10
であれば、各層４、５、６によって発光したエネルギー
はSOS基板１を通過する。
そして、第２図又は第３図に示す発光ダイオード１
は、第１図に示す通り、発光ダイオード搭載用基板２の
上にフリップチップ法により接続される。
は、第１図に示す通り、発光ダイオード搭載用基板２の
上にフリップチップ法により接続される。
即ち、発光ダイオード搭載用基板２の上にフォトエッ
チング法又はスクリーン印刷法によって配線部11が形成
され、前記ハンダ9a,9bが配線部11に直に接続される。
尚、このハンダ９はフリップチップ法においてバンプと
呼ばれる。
チング法又はスクリーン印刷法によって配線部11が形成
され、前記ハンダ9a,9bが配線部11に直に接続される。
尚、このハンダ９はフリップチップ法においてバンプと
呼ばれる。
本発明では、電極取出部Ｂが発光部Ａとは分離して形
成され、この電極取出部Ｂ上に他方の電極部9bが形成さ
れると共に、発光部Ａの外側に延在して設けた一導電型
を呈する半導体層上に一方の電極部9aが形成されている
ことから、発光ダイオード１をコレットなどで吸着押圧
して電極部9a,9bのハンダを溶融させる際の応力が発光
部Ａに直接印加されることが極力防止できる。
成され、この電極取出部Ｂ上に他方の電極部9bが形成さ
れると共に、発光部Ａの外側に延在して設けた一導電型
を呈する半導体層上に一方の電極部9aが形成されている
ことから、発光ダイオード１をコレットなどで吸着押圧
して電極部9a,9bのハンダを溶融させる際の応力が発光
部Ａに直接印加されることが極力防止できる。
このような構成のLEDアレイにおいては、発光用電力
発生源（図示せず）より導入された電力は配線部11を介
してハンダなどから成る電極部9a,9bのそれぞれに印加
され、そして、層４、５にて生じた発光エネルギはアル
ミナ単結晶基板３又はSOS基板10より投光される。
発生源（図示せず）より導入された電力は配線部11を介
してハンダなどから成る電極部9a,9bのそれぞれに印加
され、そして、層４、５にて生じた発光エネルギはアル
ミナ単結晶基板３又はSOS基板10より投光される。
本実施例においては、発光ダイオード１の電極部にハ
ンダを用いたバンプ法を採用しているが、その他、銅
（Cu）等のボールをつけるボール法、ペダスタルを設け
るペダスタル法を用いてもよい。
ンダを用いたバンプ法を採用しているが、その他、銅
（Cu）等のボールをつけるボール法、ペダスタルを設け
るペダスタル法を用いてもよい。
（発明の効果） 以上の通り、本発明の発光素子によれば、アルミナ単
結晶基板又はSOS基板側より投光させることができ、そ
のために耐蝕性、耐熱性、耐傷性、機械的強度などに優
れた発光素子と成り、その結果、耐環境性及び信頼性に
優れた発光素子が提供できる。
結晶基板又はSOS基板側より投光させることができ、そ
のために耐蝕性、耐熱性、耐傷性、機械的強度などに優
れた発光素子と成り、その結果、耐環境性及び信頼性に
優れた発光素子が提供できる。
また本発明の発光素子によれば、その電力印加用配線
部にフリップチップ法によるワイヤレスボンディングを
行っており、そのためにワイヤボンディングに比べて次
の諸効果がある。
部にフリップチップ法によるワイヤレスボンディングを
行っており、そのためにワイヤボンディングに比べて次
の諸効果がある。
（ｉ）・・・発光ダイオードの電極部を一挙に配線部に
ボディングすることができ、これにより、ボンディング
時間を短縮させることができる。
ボディングすることができ、これにより、ボンディング
時間を短縮させることができる。
（ii）・・・ボンディングワイヤが不要であり、そのた
めに個々のワイヤ間で短絡することがない。
めに個々のワイヤ間で短絡することがない。
（iii）・・・ワンヤボンディングの接合力が10gオーダ
ーであり、これに対して、ワイヤレスボンディングの接
合力はバンプ１個当り100gオーダーであり、その接合力
は著しく大きい。
ーであり、これに対して、ワイヤレスボンディングの接
合力はバンプ１個当り100gオーダーであり、その接合力
は著しく大きい。
（iv）・・・ワイヤボンディングの場合、発光ダイオー
ド搭載用基板上のボンディングパッド部は発光ダイオー
ドの外側に形成しなければならない。これに対して、ボ
ンディングワイヤが不要であれば発光ダイオードの周囲
にボンディングエリアを必要としなくなり、発光素子の
小型化を図ることができる。
ド搭載用基板上のボンディングパッド部は発光ダイオー
ドの外側に形成しなければならない。これに対して、ボ
ンディングワイヤが不要であれば発光ダイオードの周囲
にボンディングエリアを必要としなくなり、発光素子の
小型化を図ることができる。
本発明の発光素子では、発光部が一導電型を呈する半
導体層と他の導電型を呈する半導体層で構成され、前記
一導電型を呈する半導体層を前記発光部の外に延在して
設け、この一導電型を呈する半導体層の延在部に一方の
電極部を設けると共に、前記一導電型を呈する半導体層
と他の導電型を呈する半導体層から成る電極取出部を前
記発光部とは分離して設け、前記発光部の他の導電型を
呈する半導体層上からこの電極取出部上にかけて配線を
形成して、この電極取出部上の配線に他方の電極部を設
け、これら電極部を前記搭載用基板上の配線部にフリッ
プチップ法で接続したことから、発光部に接続時の衝撃
や応力などによる微細な亀裂を発生させることなく接続
できる。
導体層と他の導電型を呈する半導体層で構成され、前記
一導電型を呈する半導体層を前記発光部の外に延在して
設け、この一導電型を呈する半導体層の延在部に一方の
電極部を設けると共に、前記一導電型を呈する半導体層
と他の導電型を呈する半導体層から成る電極取出部を前
記発光部とは分離して設け、前記発光部の他の導電型を
呈する半導体層上からこの電極取出部上にかけて配線を
形成して、この電極取出部上の配線に他方の電極部を設
け、これら電極部を前記搭載用基板上の配線部にフリッ
プチップ法で接続したことから、発光部に接続時の衝撃
や応力などによる微細な亀裂を発生させることなく接続
できる。
このように、本発明の発光素子は製造効率が高められ
て製造コストが低減化し、更に耐環境性及び信頼性とい
う点でも優位となる。
て製造コストが低減化し、更に耐環境性及び信頼性とい
う点でも優位となる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改
善等は何等差支えない。
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改
善等は何等差支えない。
第１図は本発明発光素子の概略図、第２図及び第３図は
それぞれ発光素子の発光部を示す概略図である。 １……発光ダイオード、２……搭載用基板、３……アル
ミナ単結晶基板、9a,9b……電極部、10……SOS基板、11
……配線、Ａ……発光部、Ｂ……電極取出部
それぞれ発光素子の発光部を示す概略図である。 １……発光ダイオード、２……搭載用基板、３……アル
ミナ単結晶基板、9a,9b……電極部、10……SOS基板、11
……配線、Ａ……発光部、Ｂ……電極取出部
Claims (1)
- 【請求項１】単結晶アルミナ基板又はSOS基板上に該基
板を通過して投光される発光部を形成した発光ダイオー
ドと、該発光ダイオードを搭載する搭載用基板を具備す
る発光素子であって、前記発光部が一導電型を呈する半
導体層と他の導電型を呈する半導体層で構成され、前記
一導電型を呈する半導体層を前記発光部の外に延在して
設け、この一導電型を呈する半導体層の延在部に一方の
電極部を設けると共に、前記一導電型を呈する半導体層
と他の導電型を呈する半導体層から成る電極取出部を前
記発光部とは分離して設け、前記発光部の他の導電型を
呈する半導体層上からこの電極取出部上にかけて配線を
形成して、この電極取出部上の配線に他方の電極部を設
け、これら電極部を前記搭載用基板上の配線部にフリッ
プチップ法で接続したことを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24297787A JP2604603B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24297787A JP2604603B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6484759A JPS6484759A (en) | 1989-03-30 |
| JP2604603B2 true JP2604603B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=17097053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24297787A Expired - Fee Related JP2604603B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604603B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0905797B1 (de) * | 1997-09-29 | 2010-02-10 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Halbleiterlichtquelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE19921987B4 (de) * | 1998-05-13 | 2007-05-16 | Toyoda Gosei Kk | Licht-Abstrahlende Halbleitervorrichtung mit Gruppe-III-Element-Nitrid-Verbindungen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5050884A (ja) * | 1973-09-05 | 1975-05-07 |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP24297787A patent/JP2604603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6484759A (en) | 1989-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |