JP2895566B2 - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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勝英 真部
彰 馬淵
正宏 小滝
久喜 加藤
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Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、同一面側に正負一対の電極部をもつ発光チ
ップがリードフレームに接合された発光ダイオードに関
する。
【従来技術】 近年、発光ダイオード(以下「LED」という)とし
て、同一面側に正負一対の電極部をもつ所謂フリップチ
ップ方式のGaN(窒化ガリウム)用いて発光チップとし
た青色発光LEDが開発された。 上記発光チップを用いたLEDのリードフレームとして
は、第5図に示したように、先端が平坦な正負一対の電
極を形成するリード部材41,46により構成されたリード
フレーム40が使用されている。このリードフレーム40に
は両リード部材41,46の平坦な先端面がほぼ同じ位置に
なるように並列に配設されている。そして、それら両リ
ード部材41,46の先端面上に発光チップ48の両電極部が
載置され、めっきや蒸着法にて両電極部に予め形成され
たはんだバンプのリフローはんだ付けにより接合されて
いる。 この後、エポキシ樹脂等の透明樹脂でレンズ部材49を
成形してLED50を形成している。
【発明が解決しようとする課題】
上述のGaNを用いた発光チップ48は、絶縁物であるサ
ファイヤ基板上にn−GaN(n型の窒化ガリウム)及び
i−GaN(i型の窒化ガリウム)を積層し、i−GaNの一
部を貫通させて、i−GaN側の表面にi−GaNとn−GaN
による両電極部が形成されている。 そして、通電されてこの発光チップ48が発光し、その
青色光は、発光チップ48を構成しているサファイヤ基板
及びレンズ部材49中を通過して空気中へ放射される。 ところが、同一面側に正負一対の電極をもつ発光チッ
プをリードフレームに接合時、はんだバンプの量により
発光チップが傾き、放射される光の光軸が斜めになり性
能が安定しないという問題が生じていた。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、同一面側に正負一対
の電極部をもつ発光チップに適し、その発光チップから
放射される光の光軸の傾きを無くし、光路を安定させ、
光の取り出し効率を向上させることができるLEDを提供
することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明の構成は、同一面側に
正負一対の電極部をもつ発光チップと、前記発光チップ
の電極部に設けられるはんだバンプと、前記発光チップ
が載置され、前記はんだバンプにより接合される平坦部
が設けられた2つのリード部材とから成り、前記2つの
リード部材の平坦部は高さが異なることを特徴とする。
【作用】
発光チップは同一面側に正負一対の電極部をもち、は
んだバンプがその発光チップの各々の電極部に設けられ
ている。 一方、2つのリード部材には上記発光チップが載置さ
れ、上記はんだバンプにより接合される平坦部が設けら
れている。 そして、上記2つのリード部材の平坦部は高さが異な
っている。 つまり、2つのリード部材に設けられた平坦部には発
光チップの両電極部に設けられたはんだバンプの高さの
差と略同じ寸法の高さの差が設けられている。 従って、発光チップがリード部材の平坦部に載置され
接合された場合には、はんだバンプの高さの差とリード
部材の平坦部の高さの差とが相殺され、発光チップから
の光は設計された光軸方向に放射される。
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第2図は本発明の具体的な一実施例に係るLEDの同一
面側に正負一対の電極部をもつ発光チップが載置され接
合されたリードフレームを示した部分縦断面図であり、
第3図は第2図におけるリードフレームを発光チップ側
から見た平面図である。 先ず、第2図及び第3図を参照して、本発明のLEDに
係るリードフレーム10の構成について説明する。 リードフレーム10は間隔を隔てて並列に配設された正
負一対の電極を形成するリード部材11,16により構成さ
れている。そして、両リード部材11,16にはそれらの先
端部12,17に発光チップ28を載置する平坦部13,18が形成
されている。 又、平坦部13,18に続く側周面にはそれら平坦部13,18
から外側に傾斜して反射部14,19が一体的に形成されて
いる。 GaN青色発光チップである発光チップ28はサファイア
基板281上にn−GaN層282、更に、Znをドープして補償
した高抵抗i−GaN層283を成長させて作られている。 そして、i−GaN層283の一端側にはその一部にi−Ga
N層283を貫通して設けられた孔内に電極部284がi−GaN
層283の表面とほぼ同一となるように設けられており、
他端側にはi−GaN層283上に電極部285が形成されてい
る。 この発光チップ28はn−GaN層282の電極部284が負極
となるリード部材11の平坦部13上に、i−GaN層283の電
極部285が正極となるリード部材16の平坦部18上に、そ
れぞれ載置され、それぞれに設けられたはんだバンプ15
により接合されている。 上述のようにして、発光チップ28が接合されたリード
フレーム10にエポキシ樹脂等の透明樹脂でレンズ部材29
を成形して、第1図に示したようなLED20を形成する。 ここで、上記発光チップ28の発光光量を多くするに
は、i−GaN層283の電極部285の電極面積をなるべく大
きくすれば良いことが知られている。 一方、発光チップ28のn−GaN層282の電極部284はi
−GaN層283の一部に設けられた孔内を利用して形成され
ているので、i−GaN層283の電極部285のように大きく
できないことになる。 従って、i−GaN層283の電極部285とn−GaN層282の
電極部284との電極面積は異なって形成されることにな
る。 例えば、i−GaN層283の電極部285の電極面積は100×
410〜1000×410μm2、n−GaN層282の電極部284の電極
面積は、30×410〜300×410μm2である。即ち、i−GaN
層283の電極部285の電極面積はn−GaN層282の電極部28
4の電極面積に比べ、通常、約3倍の面積比となる。こ
れら電極部284,285に、はんだバンプ15を形成すると、
正負一対の電極部284,285におけるはんだバンプ高さの
差は約10μmであった。 そして、はんだバンプ高さの差Δdは、第4図に示し
たように、(i−GaN層の電極面積)/(n−GaN層の電
極面積)の面積比2〜5に対し、比例的に5〜20μm程
度生じることが実験的に確認された。 上述の発光チップ28に形成された同一面側の正負一対
の電極部284,285におけるはんだバンプ高さの差Δdに
対応してリード部材11,16の平坦部13,18に略同じ寸法の
段差を設ける。 すると、接合後における発光チップ28の表面から放射
される孔はリード部材11,16の平坦部13,18にて決定され
る設計上の光軸方向となり安定する。 ここで、発光チップ28の一部の光はサファイヤ基板28
1とレンズ部材29との界面で入射角が42゜を越えると全
反射し、この発光チップ28の側面方向へ逃げ、光が周囲
に分散される。 本実施例のLED20においては、発光チップ28の表面か
ら放射される光の光軸方向が安定することに加えて、そ
の発光チップ28の側面方向へ逃げて端面からその周囲に
分散される光もリード部材11,16の先端部12,17に設けら
れた反射部14,19により反射されLED20から前方へ照射さ
れる。 従って、光の取り出し効率が良く、高輝度化が図れる
と共に製品毎のバラツキが少なく極めて安定した性能を
有するLEDが提供できることになる。 尚、上述の実施例においては、反射部14,19がリード
部材11,16の先端部12,17に一体的に設けられているが、
例えば、樹脂成形された部材にて、リード部材11,16の
先端部12,17に別に配設しても良い。 又、上述の発光チップは同一面側に正負一対の電極部
をもつものであれば、GaNに限らず適用することができ
る。
【発明の効果】 本発明は、同一面側に正負一対の電極部をもつ発光チ
ップと、その発光チップの電極部に設けられるはんだバ
ンプと、発光チップが載置され、はんだバンプにより接
合される平坦部が設けられた2つのリード部材とから成
り、それら2つのリード部材の平坦部は高さが異なるの
で、本発明のLEDにおいては、発光チップから放射され
る光の光軸の傾きが無くなることにより光路を安定させ
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な一実施例に係るLED及びその
光路を示した部分縦断面図。第2図は第1図のLEDの発
光チップが載置され接合されたリードフレームを示した
部分縦断面図。第3図は第2図におけるリードフレーム
を発光チップ側から見た平面図。第4図は同実施例のLE
Dに係る2つのリード部材の先端部に設けられた平坦部
の段差と発光チップの正負一対の電極部の電極面積比と
の関係を示した説明図。第5図は従来のLEDを示した縦
断面図である。 10……リードフレーム、11,16……リード部材 12,17……先端部、13,18……平坦部 14,19……反射部、15……はんだバンプ 20……LED(発光ダイオード) 28……発光チップ、284,285……電極部 29……レンズ部材 Δd……はんだバンプ高さの差(平坦部の段差)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小滝 正宏 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 加藤 久喜 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−15483(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一面側に正負一対の電極部をもつ発光チ
    ップと、 前記発光チップの電極部に設けられるはんだバンプと、 前記発光チップが載置され、前記はんだバンプにより接
    合される平坦部が設けられた2つのリード部材と から成り、 前記2つのリード部材の平坦部は高さが異なることを特
    徴とする発光ダイオード。
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