JP3428440B2 - 半導体発光装置及びこれを備えた表示装置構造 - Google Patents
半導体発光装置及びこれを備えた表示装置構造Info
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ型
の半導体発光装置に係り、特にサブマウント素子と複合
素子化して機能の拡充を図るとともに薄型化も可能とし
た半導体発光装置及びこれを備える表示装置構造に関す
る。
の半導体発光装置に係り、特にサブマウント素子と複合
素子化して機能の拡充を図るとともに薄型化も可能とし
た半導体発光装置及びこれを備える表示装置構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮ及びＩ
ｎＡｌＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体を利用した青色
発光の半導体発光素子は、結晶基板として一般的には絶
縁性のサファイアが利用される。このような絶縁性の基
板を用いるものでは、基板とは反対側の面にｐ側及びｎ
側の電極がそれぞれ形成される。そして、このことを利
用して、各電極をマイクロバンプを介してリードフレー
ムの搭載面に搭載して接合するフリップチップ型のもの
が既に知られている。このフリップチップ型とする場合
では、基板側を主光取出し面としたＬＥＤランプやチッ
プＬＥＤの発光装置が得られる。
ｎＡｌＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体を利用した青色
発光の半導体発光素子は、結晶基板として一般的には絶
縁性のサファイアが利用される。このような絶縁性の基
板を用いるものでは、基板とは反対側の面にｐ側及びｎ
側の電極がそれぞれ形成される。そして、このことを利
用して、各電極をマイクロバンプを介してリードフレー
ムの搭載面に搭載して接合するフリップチップ型のもの
が既に知られている。このフリップチップ型とする場合
では、基板側を主光取出し面としたＬＥＤランプやチッ
プＬＥＤの発光装置が得られる。
【０００３】図４は従来の青色発光のチップＬＥＤの典
型的な例であって、同図の（ａ）は縦断面図、同図の
（ｂ）は平面図である。
型的な例であって、同図の（ａ）は縦断面図、同図の
（ｂ）は平面図である。
【０００４】図４において、配線基板５１に設けた配線
パターン５１ａ，５１ｂに導通させてフリップチップ型
の発光素子５２が搭載され、この発光素子５２を含んで
エポキシ樹脂５３によって封止されている。
パターン５１ａ，５１ｂに導通させてフリップチップ型
の発光素子５２が搭載され、この発光素子５２を含んで
エポキシ樹脂５３によって封止されている。
【０００５】発光素子５２は、サファイア等の絶縁性の
基板５２ａの上にｐ型及びｎ型の半導体薄膜層を積層
し、ｐ型層及びｎ型層のそれぞれの表面にｐ側電極５２
ｂ及びｎ側電極５２ｃをそれぞれ形成したものである。
そして、配線パターン５１ａ，５１ｂに導通させるた
め、ｐ側及びｎ側の電極５２ｂ，５２ｃにはそれぞれマ
イクロバンプ５２ｄ，５２ｅを形成し、発光素子５２に
加圧と超音波振動を与えることによってマイクロバンプ
５２ｄ，５２ｅをそれぞれ配線パターン５１ａ，５１ｂ
に接合するアセンブリが行われる。
基板５２ａの上にｐ型及びｎ型の半導体薄膜層を積層
し、ｐ型層及びｎ型層のそれぞれの表面にｐ側電極５２
ｂ及びｎ側電極５２ｃをそれぞれ形成したものである。
そして、配線パターン５１ａ，５１ｂに導通させるた
め、ｐ側及びｎ側の電極５２ｂ，５２ｃにはそれぞれマ
イクロバンプ５２ｄ，５２ｅを形成し、発光素子５２に
加圧と超音波振動を与えることによってマイクロバンプ
５２ｄ，５２ｅをそれぞれ配線パターン５１ａ，５１ｂ
に接合するアセンブリが行われる。
【０００６】このようなチップＬＥＤでは、ｐ型層とｎ
型層との間のｐｎ接合域が活性層となり、図４の透明の
サファイアの基板５２ａの上端面を主光取出し面とした
発光が得られる。なお、活性層からの光は下側及び側方
にも抜ける成分も含まれるが、下側に向かう光に限って
は、たとえば配線パターン５１ａ，５１ｂの金属光沢を
利用して一部を反射させることで、主光取出し面側に回
収される。
型層との間のｐｎ接合域が活性層となり、図４の透明の
サファイアの基板５２ａの上端面を主光取出し面とした
発光が得られる。なお、活性層からの光は下側及び側方
にも抜ける成分も含まれるが、下側に向かう光に限って
は、たとえば配線パターン５１ａ，５１ｂの金属光沢を
利用して一部を反射させることで、主光取出し面側に回
収される。
【０００７】一方、サファイア等の絶縁性の基板の上に
化合物半導体層を積層したものでは、素子材料のたとえ
ば誘電率εなどの物理定数や素子構造に起因して、静電
気に対して非常に弱いことが従来から知られている。た
とえば、ＬＥＤランプと静電気がチャージされたコンデ
ンサとを対向させて両者間に放電を生じさせたとき、順
方向でおよそ１００Ｖの静電圧で、逆方向ではおよそ３
０Ｖの静電圧で破壊されてしまう。
化合物半導体層を積層したものでは、素子材料のたとえ
ば誘電率εなどの物理定数や素子構造に起因して、静電
気に対して非常に弱いことが従来から知られている。た
とえば、ＬＥＤランプと静電気がチャージされたコンデ
ンサとを対向させて両者間に放電を生じさせたとき、順
方向でおよそ１００Ｖの静電圧で、逆方向ではおよそ３
０Ｖの静電圧で破壊されてしまう。
【０００８】これに対し、静電気等の過電流による発光
素子の破壊を防止するためには、Ｓｉダイオードを利用
した静電気保護素子を備えることが有効である。この静
電気保護素子は、本願出願人が先に提案して特願平９−
１８７８２号として既に出願した明細書及び図面に記載
のものが適用できる。これは、ｎ型のシリコン基板を基
材としたＳｉダイオードを発光素子と逆極性の関係にな
るように導通をとりながら接続した構成としたものであ
る。
素子の破壊を防止するためには、Ｓｉダイオードを利用
した静電気保護素子を備えることが有効である。この静
電気保護素子は、本願出願人が先に提案して特願平９−
１８７８２号として既に出願した明細書及び図面に記載
のものが適用できる。これは、ｎ型のシリコン基板を基
材としたＳｉダイオードを発光素子と逆極性の関係にな
るように導通をとりながら接続した構成としたものであ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、静電気保護
用のＳｉダイオードに発光素子５２を搭載して複合素子
化すると、これらのＳｉダイオードと発光素子５２の積
層方向の嵩が大きくなる。そして、一般にＳｉダイオー
ドのほうが発光素子５２よりも大きく形成される傾向が
あるので、少なくとも図４の（ａ）の発光素子５２の２
倍以上の高さまで増えてしまう。
用のＳｉダイオードに発光素子５２を搭載して複合素子
化すると、これらのＳｉダイオードと発光素子５２の積
層方向の嵩が大きくなる。そして、一般にＳｉダイオー
ドのほうが発光素子５２よりも大きく形成される傾向が
あるので、少なくとも図４の（ａ）の発光素子５２の２
倍以上の高さまで増えてしまう。
【００１０】このようにＳｉダイオードを複合化して静
電気保護機能を付加しようとした場合、配線基板５１の
表面からの高さ寸法が大きくなってしまうので、封止用
のエポキシ樹脂５３を含めた全体が大型化する。そし
て、半導体発光装置の分野では、装置の小型化が最大の
課題であることから、Ｓｉダイオードを付帯することは
発光装置の設計に大きな影響を及ぼすことになる。
電気保護機能を付加しようとした場合、配線基板５１の
表面からの高さ寸法が大きくなってしまうので、封止用
のエポキシ樹脂５３を含めた全体が大型化する。そし
て、半導体発光装置の分野では、装置の小型化が最大の
課題であることから、Ｓｉダイオードを付帯することは
発光装置の設計に大きな影響を及ぼすことになる。
【００１１】また、ＬＥＤランプの場合では、発光素子
５２を搭載するリードフレームの搭載面はすり鉢状とし
たものが従来から多用されている。このようなリードフ
レームであれば、搭載面の底面及び内周面を金属メッキ
等によって光反射率が高いものとしておけば、発光素子
５２の活性層から下側及び側方に抜ける光を効率よく光
取出し面側に回収することができる。
５２を搭載するリードフレームの搭載面はすり鉢状とし
たものが従来から多用されている。このようなリードフ
レームであれば、搭載面の底面及び内周面を金属メッキ
等によって光反射率が高いものとしておけば、発光素子
５２の活性層から下側及び側方に抜ける光を効率よく光
取出し面側に回収することができる。
【００１２】ところが、チップＬＥＤの場合では、発光
素子５２が平板状の配線基板５１の上面に搭載されるの
で、先に述べたように配線パターン５１ａ，５１ｂの金
属面からの光の反射があるものの、量的には極めて僅か
である。したがって、光の取出し効率が十分でなくな
り、発光輝度にも影響を及ぼす。
素子５２が平板状の配線基板５１の上面に搭載されるの
で、先に述べたように配線パターン５１ａ，５１ｂの金
属面からの光の反射があるものの、量的には極めて僅か
である。したがって、光の取出し効率が十分でなくな
り、発光輝度にも影響を及ぼす。
【００１３】また、チップＬＥＤをパネルディスプレイ
等の配線基板に実装する場合でも、サブマウント素子と
複合素子化したものでは、厚さが大きくなることから、
小型化への障害の一つとなる。
等の配線基板に実装する場合でも、サブマウント素子と
複合素子化したものでは、厚さが大きくなることから、
小型化への障害の一つとなる。
【００１４】このように従来のチップＬＥＤでは、静電
気保護等の機能付加のためにＳｉダイオードと複合素子
化しようとしても、発光装置の嵩が厚くなってしまい、
装置の小型化に対応できない。また、発光素子の主光取
出し面以外から漏れる光が無駄になり、輝度の向上も十
分に図られていない。
気保護等の機能付加のためにＳｉダイオードと複合素子
化しようとしても、発光装置の嵩が厚くなってしまい、
装置の小型化に対応できない。また、発光素子の主光取
出し面以外から漏れる光が無駄になり、輝度の向上も十
分に図られていない。
【００１５】本発明において解決すべき課題は、機能付
加のためのサブマウント素子とともに発光素子を複合化
してもディスプレイ等の配線基板にコンパクトにアセン
ブリできしかも発光輝度の向上も可能な半導体発光装置
を提供することにある。
加のためのサブマウント素子とともに発光素子を複合化
してもディスプレイ等の配線基板にコンパクトにアセン
ブリできしかも発光輝度の向上も可能な半導体発光装置
を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板の上
に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表面側
にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体発光素
子と、２つの電極を持ちこれらのそれぞれを前記ｐ側及
びｎ側の電極に導通させて前記半導体発光素子を接合す
るサブマウント素子と、前記２つの電極にそれぞれ導通
させる配線を備えた保持基板とを備え、前記保持基板
は、前記半導体発光素子をその主光取出し面が発光方向
を向く姿勢として差し込み可能なスルーホールを備え、
前記半導体発光素子を前記スルーホールの中に位置させ
るとともに前記サブマウント素子を前記保持基板の表面
側に対峙させて配置し、前記サブマウント素子の２つの
電極のそれぞれを前記保持基板の配線と導通させてこの
保持基板に接合固定してなることを特徴とする。
に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の表面側
にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体発光素
子と、２つの電極を持ちこれらのそれぞれを前記ｐ側及
びｎ側の電極に導通させて前記半導体発光素子を接合す
るサブマウント素子と、前記２つの電極にそれぞれ導通
させる配線を備えた保持基板とを備え、前記保持基板
は、前記半導体発光素子をその主光取出し面が発光方向
を向く姿勢として差し込み可能なスルーホールを備え、
前記半導体発光素子を前記スルーホールの中に位置させ
るとともに前記サブマウント素子を前記保持基板の表面
側に対峙させて配置し、前記サブマウント素子の２つの
電極のそれぞれを前記保持基板の配線と導通させてこの
保持基板に接合固定してなることを特徴とする。
【００１７】このような構成では、半導体発光素子をサ
ブマウント素子とともに複合素子化しても、半導体発光
素子をスルーホールの中に位置させることで保持基板に
よって半導体発光素子の嵩を吸収することができる。
ブマウント素子とともに複合素子化しても、半導体発光
素子をスルーホールの中に位置させることで保持基板に
よって半導体発光素子の嵩を吸収することができる。
【００１８】また、本発明の表示装置構造は、前記保持
基板の配線に導通する配線基板に前記サブマウント素子
を差し込み可能な孔または凹部を設け、前記サブマウン
ト素子を前記孔または凹部に落とし込ませて配置してな
ることを特徴とする。
基板の配線に導通する配線基板に前記サブマウント素子
を差し込み可能な孔または凹部を設け、前記サブマウン
ト素子を前記孔または凹部に落とし込ませて配置してな
ることを特徴とする。
【００１９】このような構成では、保持基板の表面側に
突き出て配置されるサブマウント素子を孔または凹部に
差し込んで配線基板に対して保持基板をアセンブリでき
るので、配線基板からは保持基板の厚さに相当する分だ
けが突き出しの嵩となり、ディスプレイパネルの薄型化
が可能となる。
突き出て配置されるサブマウント素子を孔または凹部に
差し込んで配線基板に対して保持基板をアセンブリでき
るので、配線基板からは保持基板の厚さに相当する分だ
けが突き出しの嵩となり、ディスプレイパネルの薄型化
が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、透明基
板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の
表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体
発光素子と、２つの電極を持ちこれらのそれぞれを前記
ｐ側及びｎ側の電極に導通させて前記半導体発光素子を
接合するサブマウント素子と、前記２つの電極にそれぞ
れ導通させる配線を備えた保持基板とを備え、前記保持
基板は、前記半導体発光素子をその主光取出し面が発光
方向を向く姿勢として差し込み可能なスルーホールを備
え、前記半導体発光素子を前記スルーホールの中に位置
させるとともに前記サブマウント素子を前記保持基板の
表面側に対峙させて配置し、前記サブマウント素子の２
つの電極のそれぞれを前記保持基板の配線と導通させて
この保持基板に接合固定してなるものであり、半導体発
光素子をサブマウント素子とともに複合素子化しても、
コンパクトなアセンブリができるという作用を有する。
板の上に半導体薄膜層を積層するとともにこの積層膜の
表面側にｐ側及びｎ側の電極をそれぞれ形成した半導体
発光素子と、２つの電極を持ちこれらのそれぞれを前記
ｐ側及びｎ側の電極に導通させて前記半導体発光素子を
接合するサブマウント素子と、前記２つの電極にそれぞ
れ導通させる配線を備えた保持基板とを備え、前記保持
基板は、前記半導体発光素子をその主光取出し面が発光
方向を向く姿勢として差し込み可能なスルーホールを備
え、前記半導体発光素子を前記スルーホールの中に位置
させるとともに前記サブマウント素子を前記保持基板の
表面側に対峙させて配置し、前記サブマウント素子の２
つの電極のそれぞれを前記保持基板の配線と導通させて
この保持基板に接合固定してなるものであり、半導体発
光素子をサブマウント素子とともに複合素子化しても、
コンパクトなアセンブリができるという作用を有する。
【００２１】請求項２に記載の発明は、前記スルーホー
ルは、前記半導体発光装置の主光取出し面からの発光方
向とほぼ調心するすり鉢状の内周面を持ち、この内周面
を前記半導体発光素子からの光をその発光方向へ反射さ
せる反射面としてなる請求項１記載の半導体発光装置で
あり、半導体発光素子から側方に抜ける光を主光取出し
面側に反射させて回収できるという作用を有する。
ルは、前記半導体発光装置の主光取出し面からの発光方
向とほぼ調心するすり鉢状の内周面を持ち、この内周面
を前記半導体発光素子からの光をその発光方向へ反射さ
せる反射面としてなる請求項１記載の半導体発光装置で
あり、半導体発光素子から側方に抜ける光を主光取出し
面側に反射させて回収できるという作用を有する。
【００２２】請求項３に記載の発明は、前記保持基板の
配線を光反射性の金属配線として前記スルーホールの内
周面まで展開し、この金属配線によって前記反射面を形
成してなる請求項２記載の半導体発光装置であり、光反
射性の金属配線を半導体発光素子の反射部材としても兼
用できるという作用を有する。
配線を光反射性の金属配線として前記スルーホールの内
周面まで展開し、この金属配線によって前記反射面を形
成してなる請求項２記載の半導体発光装置であり、光反
射性の金属配線を半導体発光素子の反射部材としても兼
用できるという作用を有する。
【００２３】請求項４に記載の発明は、前記スルーホー
ルの内周面をＡｇ，Ａｌなどの銀白色系の金属によって
被覆し、この被覆金属によって前記反射面を形成してな
る請求項２記載の半導体発光装置であり、銀白色系の金
属は青色等の短波長可視光に対して反射率が高いので、
半導体発光素子から側面に抜ける光を更に一層効率よく
主光取出し面側に回収できるという作用を有する。
ルの内周面をＡｇ，Ａｌなどの銀白色系の金属によって
被覆し、この被覆金属によって前記反射面を形成してな
る請求項２記載の半導体発光装置であり、銀白色系の金
属は青色等の短波長可視光に対して反射率が高いので、
半導体発光素子から側面に抜ける光を更に一層効率よく
主光取出し面側に回収できるという作用を有する。
【００２４】請求項５に記載の発明は、光透過性の樹脂
を、前記スルーホールの内部に充填して前記半導体発光
素子を封止するとともに、外側に向けて膨出する凸面の
レンズとして備えてなる請求項１から４のいずれかに記
載の半導体発光装置であり、凸面のレンズ形状の光透過
性樹脂によって半導体発光素子からの光を集光させて光
軸上の輝度を高くしパネルディスプレイ等の正面輝度を
向上させるという作用を有する。
を、前記スルーホールの内部に充填して前記半導体発光
素子を封止するとともに、外側に向けて膨出する凸面の
レンズとして備えてなる請求項１から４のいずれかに記
載の半導体発光装置であり、凸面のレンズ形状の光透過
性樹脂によって半導体発光素子からの光を集光させて光
軸上の輝度を高くしパネルディスプレイ等の正面輝度を
向上させるという作用を有する。
【００２５】請求項６に記載の発明は、前記光透過性の
樹脂によって形成した凸面のレンズは、その光軸と直交
する面内に含まれる断面を楕円形状としてなる請求項５
記載の半導体発光装置であり、パネルディスプレイ等の
配光を左右方向には広くて上下方向には狭くした発光が
可能となるとともに正面輝度も更に高めるという作用を
有する。
樹脂によって形成した凸面のレンズは、その光軸と直交
する面内に含まれる断面を楕円形状としてなる請求項５
記載の半導体発光装置であり、パネルディスプレイ等の
配光を左右方向には広くて上下方向には狭くした発光が
可能となるとともに正面輝度も更に高めるという作用を
有する。
【００２６】請求項７に記載の発明は、前記半導体発光
装置とサブマウント素子との電極どうし及びサブマウン
ト素子と前記保持基板の配線どうしをマイクロバンプに
より接合してなる請求項１から６のいずれかに記載の半
導体発光装置であり、ワイヤボンディングする場合に比
べて嵩を更に小さくできるという作用を有する。
装置とサブマウント素子との電極どうし及びサブマウン
ト素子と前記保持基板の配線どうしをマイクロバンプに
より接合してなる請求項１から６のいずれかに記載の半
導体発光装置であり、ワイヤボンディングする場合に比
べて嵩を更に小さくできるという作用を有する。
【００２７】請求項８に記載の発明は、前記サブマウン
ト素子は、ｎ型またはｐ型のシリコン基板を用いた静電
気保護素子である請求項１から７のいずれかに記載の半
導体発光装置であり、静電気等による過電流の印加があ
っても半導体発光素子の損傷を防止するという作用を有
する。
ト素子は、ｎ型またはｐ型のシリコン基板を用いた静電
気保護素子である請求項１から７のいずれかに記載の半
導体発光装置であり、静電気等による過電流の印加があ
っても半導体発光素子の損傷を防止するという作用を有
する。
【００２８】請求項９に記載の発明は、請求項１から８
のいずれかに記載の半導体発光装置を備える表示装置で
あって、前記保持基板の配線に導通する配線基板に前記
サブマウント素子を差し込み可能な孔または凹部を設
け、前記サブマウント素子を前記孔または凹部に落とし
込ませて配置してなる表示装置構造であり、サブマウン
ト素子を配線基板に設けた孔または凹部に落とし込んで
全体の嵩を薄くしたアセンブリが得られるという作用を
有する。
のいずれかに記載の半導体発光装置を備える表示装置で
あって、前記保持基板の配線に導通する配線基板に前記
サブマウント素子を差し込み可能な孔または凹部を設
け、前記サブマウント素子を前記孔または凹部に落とし
込ませて配置してなる表示装置構造であり、サブマウン
ト素子を配線基板に設けた孔または凹部に落とし込んで
全体の嵩を薄くしたアセンブリが得られるという作用を
有する。
【００２９】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。図１は本発明の半導体発光
装置であって、同図の（ａ）は平面図、同図の（ｂ）は
縦断面図である。
面を参照しながら説明する。図１は本発明の半導体発光
装置であって、同図の（ａ）は平面図、同図の（ｂ）は
縦断面図である。
【００３０】図において、本発明の半導体発光装置は、
保持基板１、この保持基板１の下面にサブマウント素子
として接合された静電気保護用のツェナーダイオード２
及びこのツェナーダイオード２の上に導通搭載した発光
素子３とから構成されたものである。
保持基板１、この保持基板１の下面にサブマウント素子
として接合された静電気保護用のツェナーダイオード２
及びこのツェナーダイオード２の上に導通搭載した発光
素子３とから構成されたものである。
【００３１】保持基板１はその平面形状をほぼ矩形形状
として中央にはすり鉢状のスルーホール１ａを貫通させ
たもので、このスルーホール１ａを挟んで金属配線１
ｂ，１ｃを表面に形成している。これらの金属配線１
ｂ，１ｃは保持基板１の底面だけでなく、スルーホール
１ａの内周面から上端部にかけて展開させたもので、ス
ルーホール１ａのテーパに沿って金属光沢のすり鉢状の
反射面を形成する。なお、金属配線１ｂはスルーホール
１ａの中まで設けられるが、１ｂ，１ｃの間の境界部分
は離間して導通しないようにすることは無論である。
として中央にはすり鉢状のスルーホール１ａを貫通させ
たもので、このスルーホール１ａを挟んで金属配線１
ｂ，１ｃを表面に形成している。これらの金属配線１
ｂ，１ｃは保持基板１の底面だけでなく、スルーホール
１ａの内周面から上端部にかけて展開させたもので、ス
ルーホール１ａのテーパに沿って金属光沢のすり鉢状の
反射面を形成する。なお、金属配線１ｂはスルーホール
１ａの中まで設けられるが、１ｂ，１ｃの間の境界部分
は離間して導通しないようにすることは無論である。
【００３２】ツェナーダイオード２は、ｎ型シリコン基
板２ａを素材としたもので、図において右側に偏った位
置の上面側からｐ型不純物イオンを注入して拡散させ
て、ｐ型半導体領域２ｂを部分的に形成したものであ
る。そして、ｎ型半導体領域に相当する部分にｎ側電極
２ｃ及びｐ型半導体領域２ｂに相当する部分にｐ側電極
２ｄをそれぞれ形成している。
板２ａを素材としたもので、図において右側に偏った位
置の上面側からｐ型不純物イオンを注入して拡散させ
て、ｐ型半導体領域２ｂを部分的に形成したものであ
る。そして、ｎ型半導体領域に相当する部分にｎ側電極
２ｃ及びｐ型半導体領域２ｂに相当する部分にｐ側電極
２ｄをそれぞれ形成している。
【００３３】発光素子３は従来例と同様にＧａＮ系化合
物半導体を用いた青色発光のフリップチップ型のもので
あって、サファイアの基板３ａにｐ型層及びｎ型層を積
層するとともに、これらの層の表面にｐ側電極３ｂ及び
ｎ側電極３ｃを蒸着法によって形成したものである。そ
して、これらのｐ側及びｎ側の電極３ｂ，３ｃにマイク
ロバンプ３ｄ，３ｅを形成し、熱，加重及び超音波振動
の付加によってマイクロバンプ３ｄ，３ｅをツェナーダ
イオード２のｎ側電極２ｃ及びｐ側電極２ｄに接合す
る。これにより、ツェナーダイオード２と発光素子３と
は逆極性によって接続される。
物半導体を用いた青色発光のフリップチップ型のもので
あって、サファイアの基板３ａにｐ型層及びｎ型層を積
層するとともに、これらの層の表面にｐ側電極３ｂ及び
ｎ側電極３ｃを蒸着法によって形成したものである。そ
して、これらのｐ側及びｎ側の電極３ｂ，３ｃにマイク
ロバンプ３ｄ，３ｅを形成し、熱，加重及び超音波振動
の付加によってマイクロバンプ３ｄ，３ｅをツェナーダ
イオード２のｎ側電極２ｃ及びｐ側電極２ｄに接合す
る。これにより、ツェナーダイオード２と発光素子３と
は逆極性によって接続される。
【００３４】このような逆極性の接続によって、保持基
板１の金属配線１ｂ，１ｃに高電圧による過電流が印加
されたときには、発光素子３に印加される逆方向電圧は
ツェナーダイオード２の順方向電圧付近すなわち０．９
Ｖでバイパスが開く。また、発光素子３に印加される順
方向電圧はツェナーダイオード２のツェナー電圧Ｖｚを
１０Ｖ付近に設定することにより、その電圧でバイパス
が開き、それぞれ過電流が逃がされる。したがって、静
電気による発光素子３の破壊を確実に防ぐことができ
る。
板１の金属配線１ｂ，１ｃに高電圧による過電流が印加
されたときには、発光素子３に印加される逆方向電圧は
ツェナーダイオード２の順方向電圧付近すなわち０．９
Ｖでバイパスが開く。また、発光素子３に印加される順
方向電圧はツェナーダイオード２のツェナー電圧Ｖｚを
１０Ｖ付近に設定することにより、その電圧でバイパス
が開き、それぞれ過電流が逃がされる。したがって、静
電気による発光素子３の破壊を確実に防ぐことができ
る。
【００３５】発光素子３を導通搭載したツェナーダイオ
ード２は、ｐ側電極２ｄ及びｎ側電極２ｃにそれぞれマ
イクロバンプ４ａ，４ｂを形成し、これによって金属配
線１ｂ，１ｃに導通接続する。そして、スルーホール１
ａ内には透明または光透過性の樹脂５を充填して、ツェ
ナーダイオード２と金属配線１ｂ，１ｃとの接合部分を
含めて封止する。このように樹脂５によって封止するこ
とにより、ツェナーダイオード２はマイクロバンプ４
ａ，４ｂによる接合力だけでなく、封止された樹脂５を
利用してより安定した保持基板１への固定が可能とな
る。
ード２は、ｐ側電極２ｄ及びｎ側電極２ｃにそれぞれマ
イクロバンプ４ａ，４ｂを形成し、これによって金属配
線１ｂ，１ｃに導通接続する。そして、スルーホール１
ａ内には透明または光透過性の樹脂５を充填して、ツェ
ナーダイオード２と金属配線１ｂ，１ｃとの接合部分を
含めて封止する。このように樹脂５によって封止するこ
とにより、ツェナーダイオード２はマイクロバンプ４
ａ，４ｂによる接合力だけでなく、封止された樹脂５を
利用してより安定した保持基板１への固定が可能とな
る。
【００３６】図２は透明または光透過性の樹脂５をスル
ーホール１ａの中だけでなく保持基板１の表面から膨出
させて凸レンズ形状とした例であって、同図の（ａ）は
平面図、同図の（ｂ）は縦断面図である。
ーホール１ａの中だけでなく保持基板１の表面から膨出
させて凸レンズ形状とした例であって、同図の（ａ）は
平面図、同図の（ｂ）は縦断面図である。
【００３７】保持基板１に対するツェナーダイオード２
及び発光素子３の取付けや導通構造は先の例と全く同様
であり、樹脂５はスルーホール１ａの中だけでなく保持
基板１から凸面状に膨出してレンズ状に形成されてい
る。このレンズ状の樹脂５は、同図の（ａ）に示すよう
に楕円形状であって、発光素子３の中心を通る軸すなわ
ち光軸と直交する断面は、左右方向を長軸とし上下方向
を短軸とした楕円として現れる。
及び発光素子３の取付けや導通構造は先の例と全く同様
であり、樹脂５はスルーホール１ａの中だけでなく保持
基板１から凸面状に膨出してレンズ状に形成されてい
る。このレンズ状の樹脂５は、同図の（ａ）に示すよう
に楕円形状であって、発光素子３の中心を通る軸すなわ
ち光軸と直交する断面は、左右方向を長軸とし上下方向
を短軸とした楕円として現れる。
【００３８】このように凸レンズ状の樹脂５の光軸上に
発光素子３を備えることによって、この発光素子３から
の光を集光させることができ、光軸上の輝度が高くな
る。したがって、パネルディスプレイ等の画面に組み込
んだときには、正面輝度を高めることができ、鮮明な画
像が得られる。また、凸レンズ状に形成された樹脂５は
光軸と直交する断面が楕円状なので、左右方向の配光を
広くして上下方向には狭くする発光が得られる。
発光素子３を備えることによって、この発光素子３から
の光を集光させることができ、光軸上の輝度が高くな
る。したがって、パネルディスプレイ等の画面に組み込
んだときには、正面輝度を高めることができ、鮮明な画
像が得られる。また、凸レンズ状に形成された樹脂５は
光軸と直交する断面が楕円状なので、左右方向の配光を
広くして上下方向には狭くする発光が得られる。
【００３９】図３は配線基板に図１の半導体発光装置を
組み込んだ表示装置構造の要部の縦断面図である。
組み込んだ表示装置構造の要部の縦断面図である。
【００４０】配線基板６はその上面に配線パターン６
ａ，６ｂを設けるとともに、発光素子を搭載する部分に
はツェナーダイオード２を落とし込める程度の内径のボ
ア６ｃを開けたものである。そして、発光装置はそのツ
ェナーダイオード２をボア６ｃと調心させて配置され、
金属配線１ｂ，１ｃのそれぞれを配線パターン６ａ，６
ｂに導通させる半田７ａ，７ｂを利用して配線基板６に
導通固定される。
ａ，６ｂを設けるとともに、発光素子を搭載する部分に
はツェナーダイオード２を落とし込める程度の内径のボ
ア６ｃを開けたものである。そして、発光装置はそのツ
ェナーダイオード２をボア６ｃと調心させて配置され、
金属配線１ｂ，１ｃのそれぞれを配線パターン６ａ，６
ｂに導通させる半田７ａ，７ｂを利用して配線基板６に
導通固定される。
【００４１】以上の構成において、サブマウント素子と
して静電気保護用のツェナーダイオード２を備えること
によって、過電流等の発生を受けても発光素子３の保護
が可能となり耐久性の向上が可能となる。そして、印加
電流はツェナーダイオード２のｎ型シリコン基板２ａの
中を通らないので、このｎ型シリコン基板２ａの抵抗を
受けず、順方向動作電圧を低減することができ、消費電
力が削減される。
して静電気保護用のツェナーダイオード２を備えること
によって、過電流等の発生を受けても発光素子３の保護
が可能となり耐久性の向上が可能となる。そして、印加
電流はツェナーダイオード２のｎ型シリコン基板２ａの
中を通らないので、このｎ型シリコン基板２ａの抵抗を
受けず、順方向動作電圧を低減することができ、消費電
力が削減される。
【００４２】また、発光素子３はすり鉢状のスルーホー
ル１ａの中に入り込んでいて、その基板３ａの上面を主
光取出し面としている。そして、活性層から側方に抜け
る光は、スルーホール１ａの内周に金属配線１ｂが形成
されるのでこれらを反射面とし主光取出し面側に回収さ
れ、発光輝度を上げることができる。
ル１ａの中に入り込んでいて、その基板３ａの上面を主
光取出し面としている。そして、活性層から側方に抜け
る光は、スルーホール１ａの内周に金属配線１ｂが形成
されるのでこれらを反射面とし主光取出し面側に回収さ
れ、発光輝度を上げることができる。
【００４３】更に、サブマウント素子として付帯してい
るツェナーダイオード２は、配線基板６のボア６ｃ内に
落とし込まれるアセンブリなので、図３に示すように配
線基板６の表面からの発光素子３の突き出し長さＴは保
持基板１の厚さにほぼ等しい。したがって、ツェナーダ
イオード２と発光素子３とを積層した複合素子化してい
ても、ツェナーダイオードの厚さ方向の嵩をボア６ｃ内
に収めて配線基板６側で吸収することができ、配線基板
６を含む表示用のパネルディスプレイの薄型化が可能と
なる。
るツェナーダイオード２は、配線基板６のボア６ｃ内に
落とし込まれるアセンブリなので、図３に示すように配
線基板６の表面からの発光素子３の突き出し長さＴは保
持基板１の厚さにほぼ等しい。したがって、ツェナーダ
イオード２と発光素子３とを積層した複合素子化してい
ても、ツェナーダイオードの厚さ方向の嵩をボア６ｃ内
に収めて配線基板６側で吸収することができ、配線基板
６を含む表示用のパネルディスプレイの薄型化が可能と
なる。
【００４４】
【発明の効果】本発明では、発光素子をサブマウント素
子と複合素子化しても保持基板の中に発光素子を差し込
むようなアセンブリとすることによって、全体を薄型と
することができ、サブマウント素子による機能付加と小
型化の両面が改善される。また、保持基板のスルーホー
ルの内周面をたとえばこの内周面にまで展開した光反射
性の金属配線を利用した反射面としたり銀白色の反射面
とすることで、発光輝度を高めることができる。更に、
スルーホールの中の発光素子を封止する光透過性の樹脂
を凸レンズ状に形成すれば、光の集光性を高めて光軸上
の輝度を上げることができ、より一層鮮明な画像が得ら
れる。
子と複合素子化しても保持基板の中に発光素子を差し込
むようなアセンブリとすることによって、全体を薄型と
することができ、サブマウント素子による機能付加と小
型化の両面が改善される。また、保持基板のスルーホー
ルの内周面をたとえばこの内周面にまで展開した光反射
性の金属配線を利用した反射面としたり銀白色の反射面
とすることで、発光輝度を高めることができる。更に、
スルーホールの中の発光素子を封止する光透過性の樹脂
を凸レンズ状に形成すれば、光の集光性を高めて光軸上
の輝度を上げることができ、より一層鮮明な画像が得ら
れる。
【図１】本発明の半導体発光装置の要部であって、
（ａ）は平面図 （ｂ）は縦断面図
（ａ）は平面図 （ｂ）は縦断面図
【図２】封止用の樹脂を凸レンズ状に形成した例であっ
て、（ａ）は平面図 （ｂ）は縦断面図
て、（ａ）は平面図 （ｂ）は縦断面図
【図３】配線基板に半導体発光装置を実装したときの要
部の縦断面図
部の縦断面図
【図４】従来のチップＬＥＤの例であって、（ａ）はそ
の縦断面図 （ｂ）は平面図
の縦断面図 （ｂ）は平面図
１ 保持基板
１ａ スルーホール
１ｂ，１ｃ 金属配線
２ ツェナーダイオード
２ａ ｎ型シリコン基板
２ｂ ｐ型半導体領域
２ｃ ｎ側電極
２ｄ ｐ側電極
３ 発光素子
３ａ 基板
３ｂ ｐ側電極
３ｃ ｎ側電極
３ｄ，３ｅ マイクロバンプ
４ａ，４ｂ マイクロバンプ
５ 樹脂
６ 配線基板
６ａ，６ｂ 配線パターン
６ｃ ボア
７ａ，７ｂ 半田
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−166210（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−188181（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−354848（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−251644（ＪＰ，Ａ)
特開2000−12913（ＪＰ，Ａ)
実開 昭54−19676（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭51−163873（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−173721（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
Claims (9)
- 【請求項１】 透明基板の上に半導体薄膜層を積層する
とともにこの積層膜の表面側にｐ側及びｎ側の電極をそ
れぞれ形成した半導体発光素子と、２つの電極を持ちこ
れらのそれぞれを前記ｐ側及びｎ側の電極に導通させて
前記半導体発光素子を接合するサブマウント素子と、前
記２つの電極にそれぞれ導通させる配線を備えた保持基
板とを備え、前記保持基板は、前記半導体発光素子をそ
の主光取出し面が発光方向を向く姿勢として差し込み可
能なスルーホールを備え、前記半導体発光素子を前記ス
ルーホールの中に位置させるとともに前記サブマウント
素子を前記保持基板の表面側に対峙させて配置し、前記
サブマウント素子の２つの電極のそれぞれを前記保持基
板の配線と導通させてこの保持基板に接合固定してなる
半導体発光装置。 - 【請求項２】 前記スルーホールは、前記半導体発光装
置の主光取出し面からの発光方向とほぼ調心するすり鉢
状の内周面を持ち、この内周面を前記半導体発光素子か
らの光をその発光方向へ反射させる反射面としてなる請
求項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 前記保持基板の配線を光反射性の金属配
線として前記スルーホールの内周面まで展開し、この金
属配線によって前記反射面を形成してなる請求項２記載
の半導体発光装置。 - 【請求項４】 前記スルーホールの内周面をＡｇ，Ａｌ
などの銀白色系の金属によって被覆し、この被覆金属に
よって前記反射面を形成してなる請求項２記載の半導体
発光装置。 - 【請求項５】 光透過性の樹脂を、前記スルーホールの
内部に充填して前記半導体発光素子を封止するととも
に、外側に向けて膨出する凸面のレンズとして備えてな
る請求項１から４のいずれかに記載の半導体発光装置。 - 【請求項６】 前記光透過性の樹脂によって形成した凸
面のレンズは、その光軸と直交する面内に含まれる断面
を楕円形状としてなる請求項５記載の半導体発光装置。 - 【請求項７】 前記半導体発光装置とサブマウント素子
との電極どうし及びサブマウント素子と前記保持基板の
配線どうしをマイクロバンプにより接合してなる請求項
１から６のいずれかに記載の半導体発光装置。 - 【請求項８】 前記サブマウント素子は、ｎ型またはｐ
型のシリコン基板を用いた静電気保護素子である請求項
１から７のいずれかに記載の半導体発光装置。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の半導
体発光装置を備える表示装置であって、前記保持基板の
配線に導通する配線基板に前記サブマウント素子を差し
込み可能な孔または凹部を設け、前記サブマウント素子
を前記孔または凹部に落とし込ませて配置してなる表示
装置構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17242298A JP3428440B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 半導体発光装置及びこれを備えた表示装置構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17242298A JP3428440B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 半導体発光装置及びこれを備えた表示装置構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012910A JP2000012910A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3428440B2 true JP3428440B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=15941684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17242298A Expired - Fee Related JP3428440B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 半導体発光装置及びこれを備えた表示装置構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3428440B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003046135A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US20030057421A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-03-27 | Tzer-Perng Chen | High flux light emitting diode having flip-chip type light emitting diode chip with a transparent substrate |
| JP2003304004A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Citizen Electronics Co Ltd | 光伝送チップ及び取付構造 |
| JP4505189B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2010-07-21 | 富士フイルム株式会社 | 透過型光変調装置及びその実装方法 |
| JP4773048B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2011-09-14 | シチズン電子株式会社 | 発光ダイオード |
| JP2005150393A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Sharp Corp | 受発光素子用サブマウント |
| JP4679268B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-04-27 | シーアイ化成株式会社 | 発光ダイオード複合素子 |
| JP4679267B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-04-27 | シーアイ化成株式会社 | 発光ダイオード複合素子 |
| JP2007264441A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | 光結合方法 |
| US8182117B2 (en) | 2006-08-24 | 2012-05-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting element, light emitting element array, backlight unit, and liquid crystal display device |
| KR20100003320A (ko) * | 2008-06-24 | 2010-01-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 |
| JP2016184653A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 京セラ株式会社 | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP17242298A patent/JP3428440B2/ja not_active Expired - Fee Related
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