JP4144676B2 - チップ型発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層の出力光を損失なく外部に放射することにより発光効率を改善し、n側電極およびp側電極と基板に形成した一対の電極との電気的接続を容易に行なえるチップ型発光ダイオ−ドに関する。
【0002】
【従来の技術】
チップ型の発光ダイオ−ド(以下、LEDと略称する)の一例として、GaN、InGaNを発光層とした窒素化合物系青色LEDが知られている。図3はこのような青色を発色するLED素子10の構造を示す斜視図である。図3において、11は透明なサファイア基板でその上にn型層12を形成する。n型層12は、例えばn型のGaN電流拡散層とAlGaNクラッド層とのGaN系化合物半導体の積層構造としている。
【0003】
13は、例えばInGaN系化合物半導体からなる活性層で発光層を形成している。活性層13の上には、p型層14を形成する。p型層14は、例えばp型のGaN電流拡散層とAlGaNクラッド層とのGaN系化合物半導体の積層構造としている。このように、透明なサファイア基板11上には、n型層12と、発光層となる活性層13と、p型層14のGaN系化合物半導体層が積層されている。
【0004】
15は、発光層に均一な電流を供給するためにp型層14の上に平面状に形成される電流拡散膜で適宜の導電材が使用される。16はn型層12の表面に形成されるn側電極である。このn側電極16は、活性層13とp型層14の一部をエッチングにより除去した空間部に設けている。17は前記電流拡散膜15の表面に形成されるp側電極であり、n側電極16とは対角線上となる電流拡散膜15の角部付近に形成される。
【0005】
図4は、このような構造のLED素子10を回路基板に実装し、出力光を外部に放射する例を示す縦断側面図である。図4において、20は基板、21、22は基板の表面から側面を通り、裏面に延在する一対の電極で、導電接続部を形成している。LED素子10を基板20にダイボンデングし、LED素子10のn側電極16と電極21とを金属線18でワイヤボンデングにより接続する。また、LED素子10のp側電極17と電極22とを金属線19でワイヤボンデングにより接続する。23は透光性の合成樹脂を用いたモ−ルド部で、LED素子10および金属線18、19を封止する。
【0006】
基板20の裏面に形成されている一対の電極21a、22aを回路基板に形成されている配線パタ−ンに接続し、金属線18、19を通してLED素子10のn側電極16とp側電極17に通電すると、チップ型LEDからは電流拡散膜15を通して出力光が矢視P方向に放射される。
【0007】
図4の構成では、チップ型LEDの出力光はLED素子10の電流拡散膜15を通して放射されるが、電流拡散膜15は適宜の導電材で形成されており、出力光の一部は電流拡散膜15で減衰する。すなわち、電流拡散膜15の光の透過率は50〜60%程度の値に止まり、発光層からの出力光が電流拡散膜15を透過する際に40〜50%の光損失が発生する。このため、チップ型LEDの発光効率が低下するという問題がある。また、出力光の放射面にp側電極17が配置されているので、この部分では放射面に影が形成されることになり、外部に均等に出力光が放射されないという問題がある。
【0008】
そこで、このような問題を解消するために図7の縦断側面図に示すような構成のチップ型LEDが開発されている。図6と同じ部分には同一の符号を付している。図7において、24、25はハンダバンプ(補助電極)である。ハンダバンプ24、25により、LED素子10のn側電極16、p側電極17と一対の電極(導電接続部)21、22とを接続する。
【0009】
一対の電極21、22、ハンダバンプ24、25を介してn側電極16とp側電極17とに通電することにより、チップ型LEDからはサファイア基板11を通して出力光が矢視Q方向に放射される。図5の構成では、出力光の放射面を透明なサファイア基板11側に設定しているので、出力光は減衰することなく外部に放射される。このためチップ型LEDの発光効率が改善される。また、放射面に影が発生することもないので外部に均等に出力光が放射されるという利点がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5のチップ型LEDにおいては、n側電極16、p側電極17と一対の電極21、22とをハンダバンプ24、25により接続する構成であり、p側電極16、n側電極17とハンダバンプ24、25とは精度良く位置合わせすることが必要となる。このため、LED素子の電極と、基板に形成した一対の導電接続部との接続作業が困難であり、このため、製品の歩留まりが悪くなるという問題があった。
【0011】
本発明はこのような問題に鑑み、発光効率を改善すると共に、LED素子の電極と、基板に形成した導電接続部との接続を簡単に行なえる構成として、製品の歩留まりを向上したチップ型発光ダイオ−ドの提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、チップ型発光ダイオードの製造方法を、透明板の表面に銅層を形成し、その銅層の一部を除去して開口部を形成し、前記開口部を挟んだ両側の銅層の表面にスルーホールを有する白色基板を貼付け、その白色基板の上面と側面およびスルーホールの内周壁面並びに前記開口部の透明板上に銅メッキ層を形成し、前記開口部の透明板上に位置する前記銅メッキ層の一部を除去し、除去後、前記銅メッキ層の表面に金メッキ層を形成し、次いで前記スルーホールの位置で前記透明板を切断して基体を形成し、その基体の前記白色基板と前記透明板とで形成された凹部の透明板の表面に、サファイア基板上に窒素を含む化合物半導体層を積層し発光層と電流拡散膜が形成された発光ダイオ−ド素子のサファイア基板を透明ペ−ストでダイボンデングし、前記発光ダイオ−ド素子の電極と前記透明板上の前記金メッキ層の導電接続部とを金属線で電気的に接続し、そのあと前記凹部内に白色樹脂を充填し、前記発光ダイオ−ド素子および前記金属線を前記白色樹脂でモ−ルドする構成とすることによって達成される。
【0013】
本発明によるチップ型発光ダイオ−ドは、回路基板に装着するとき、白色基板の上面に形成した金メッキ層を回路基板の電極に接続する。このとき透明ペ−ストとの接触面を除いて発光ダイオ−ド素子の全周が白色樹脂モ−ルドで被覆されているので、出力光は側面や下部から漏出することなくすべて前方に放射される。また、発光層の出力光を透明板側から放射させるので、出力光を減衰させる電流拡散膜や出力光に影部を形成するp側電極が出力光の放射方向には配置されておらず、発光ダイオ−ドの発光効率が改善され、外部に均等に出力光を放射することができる。
【0014】
このように、発光ダイオ−ド素子の電流拡散膜を出力光の放射方向とは反対側に配置した構成としているので、電流拡散膜の材料として光透過性が良好な材料を選定しなければならないという制約がなくなる。すなわち、電流拡散膜の特性としては順方向電圧(Vf)の低下のみを考慮すれば良いことになり、順方向電圧(Vf)の低下が少ない電流拡散膜を用いることが可能となる。
【0015】
更に、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部の金メッキ層とを金属線によりワイヤボンデングにより接続しているので、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部との電気的接続の構成が簡単になり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図2は、本発明のLED素子を搭載する基体形成の工程を一部断面の縦断側面図で示している。図2(1)でエポキシ樹脂等を用いた透明板2の表面に銅(Cu)箔を貼付る等によりCu層3を形成する。次に、図2(2)に示すようにCu層3の一部を除去して開口部3aを設ける。
【0017】
続いて図2(3)に示すように、開口部3aを挟んだ両側のCu層3の表面に白色基板4a、4bを貼付る。この白色基板4a、4bには、それぞれスルーホール4x、4yが形成されている。次に、図2(4)に示すように、白色基板4a、4bの表面および側面と、スルーホール4x、4yの内周壁面、前記Cu層3の開口部3aに相当する透明板2の表面に、Cuメッキ層5を形成する。
【0018】
次に図2(5)に示すように、透明板2の表面に形成されたCuメッキ層5の一部をエッチングにより除去して開口部5aを形成する。続いて、残留しているCuメッキ層5の表面に金(Au)メッキ層6a、6bを形成する。このような処理を実施してから図2(5)のA−A線、B−B線の位置で切断し、図2(6)に示すようなLED素子を搭載する基体を完成させる。7a、7bは、LED素子のn側電極およびp側電極と電気的に接続される一対の電極(導電接続部)である。
【0019】
次に、本発明の実施の形態に係るチップ型LEDの製造工程を図1の一部断面で示す縦断側面図により説明する。図1においては、図2(6)で得られた基体と同じ部分には同一の符号を付している。図1(1)に示すように、透明板2の表面に形成されている開口部5aの位置に、透明ペ−スト8によりLED素子10をダイボンデングにより搭載する。
【0020】
また、n側電極16は金属線18で電極7aとワイヤボンデングにより電気的に接続され、p側電極17は金属線19で電極7bとワイヤボンデングにより電気的に接続される。このようなダイボンデングおよびワイヤボンデング処理は、LED素子を基板に搭載する際の通常の作業と同じ処理で実行される。電極7a、7bの表面にはAuメッキ層が形成されているので、金属線18、19との電気的な接続が良好に行なえる。
【0021】
続いて図1(2)に示すように、透明板2上にダイボンデングされたLED素子10、およびn側電極16とp側電極17とをワイヤボンデングした金属線18、19とを、白色樹脂モ−ルド9にて封止する。この際に、白色樹脂モ−ルド9は、白色基板4a、4bの表面に形成されているAu層6a、6bからは飛び出さないように、高さが調整される。
【0022】
次に図1(3)に示すように透明板2を反転し、白色基板4a、4bの表面に形成されているAu層6a、6bを下側に配置して、チップ型LED1を回路基板30に実装する。当該Au層6a、6bの部分は、回路基板の配線パタ−ンと電気的に接続される。LED素子10は、Au層を通して回路基板の配線パタ−ンと接続されるので、接触抵抗が少なく電気的接続が良好に行なえる。LED素子10の出力光は、透明ペ−スト8、透明板2を透過して矢視Q方向に放射される。なお、図1(3)の回路基板30に代えてリ−ド端子のような導電接続部に前記チップ型LEDを実装することもできる。
【0023】
LED素子10は、透明ペ−スト8との接触面を除いて全周が白色樹脂モ−ルド9で被覆されている。このため、LED素子10の側面や下部に向かって放射される出力光は白色樹脂モ−ルド9で反射されてすべて前方に放射される。また、出力光を減衰させる電流拡散膜や出力光に影部を形成するp側電極が出力光の放射方向には配置されておらず、LEDの発光効率が改善され、外部に均等に出力光が放射される。
【0024】
このように本発明においては、LED素子10の電流拡散膜を出力光の放射方向とは反対側に配置した構成としている。このため、従来のように電流拡散膜を通して出力光を放射する場合のように、電流拡散膜の材料として光透過性が良好な材料を選定しなければならないという制約がなくなる。すなわち、電流拡散膜の特性としては順方向電圧(Vf)の低下のみを考慮すれば良いので、順方向電圧(Vf)の低下が少ない電流拡散膜を用いることが可能となり、LED素子10の特性が向上する。
【0025】
また、LED素子10のp側電極17は、出力光の放射方向とは反対側に配置しているので、p側電極17を電流拡散膜15のどの位置に形成しても外部に放射される出力光に影になる部分が生じない。図5の例では出力光に影の部分が生じないようにするために、p側電極17を電流拡散膜15の隅部に精密に位置合わせして形成しており、製造工程が複雑になっていた。しかしながら、本発明の構成ではp側電極17を電流拡散膜15のどの位置に形成しても良いので、LEDの製造が容易になる。
【0026】
上記の例では、サファイア基板上にGaN系化合物半導体層を積層した窒素化合物系青色LEDの構成について説明した。本発明は、窒素化合物系青色LEDに限定されず、青色〜赤色を発色する窒素化合物系LEDに適用される。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、透明ペ−ストとの接触面を除いて全周が白色樹脂モ−ルドで被覆されているので、出力光は側面や下部から漏出することなくすべて前方に放射される。また、発光層の出力光を透明板側から放射させるので、出力光を減衰させる電流拡散膜や出力光に影部を形成するp側電極が出力光の放射方向には配置されておらず、発光ダイオ−ドの発光効率が改善され、外部に均等に出力光を放射することができる。
【0028】
このように、発光ダイオ−ド素子の電流拡散膜を出力光の放射方向とは反対側に配置した構成としているので、電流拡散膜の材料として光透過性が良好な材料を選定しなければならないという制約がなくなる。すなわち、電流拡散膜の特性としては順方向電圧(Vf)の低下のみを考慮すれば良いことになり、順方向電圧(Vf)の低下が少ない電流拡散膜を用いることが可能となる。
【0029】
更に、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部とを金属線によりワイヤボンデングにより接続しているので、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部との電気的接続の構成が簡単になり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るチップ型発光ダイオードの製造工程を一部断面で示す縦断側面図である。
【図2】 発光ダイオード素子を搭載する基体の製造工程を一部断面で示す縦断側面図である。
【図3】 発光ダイオードの一例を示す斜視図である。
【図4】 従来の発光ダイオードの一例を示す縦断側面図である。
【図5】 従来の発光ダイオードの他の例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
1 チップ型発光ダイオード
2 透明板
3 Cu層
4a、4b 白色基板
4x、4y スルーホール
5 Cu層
6a、6b Auメッキ層
7a、7b 電極(導電接続部)
8 透明ペースト
9 白色樹脂モールド
10 発光ダイオード(LED素子)
11 サファイア基板
12 n型層
13 活性層
14 p型層
15 電流拡散膜
16 n側電極
17 p側電極
18、19 金属線
20 基板
24、25 ハンダバンプ
30 回路基板
Claims (1)
- 透明板の表面に銅層を形成し、その銅層の一部を除去して開口部を形成し、前記開口部を挟んだ両側の銅層の表面にスルーホールを有する白色基板を貼付け、その白色基板の上面と側面およびスルーホールの内周壁面並びに前記開口部の透明板上に銅メッキ層を形成し、前記開口部の透明板上に位置する前記銅メッキ層の一部を除去し、除去後、前記銅メッキ層の表面に金メッキ層を形成し、次いで前記スルーホールの位置で前記透明板および白色基板を切断して基体を形成し、その基体の前記白色基板と前記透明板とで形成された凹部の透明板の表面に、サファイア基板上に窒素を含む化合物半導体層を積層し発光層と電流拡散膜が形成された発光ダイオ−ド素子のサファイア基板を透明ペ−ストでダイボンデングし、前記発光ダイオ−ド素子の電極と前記透明板上の前記金メッキ層の導電接続部とを金属線で電気的に接続し、そのあと前記凹部内に白色樹脂を充填し、前記発光ダイオ−ド素子および前記金属線を前記白色樹脂でモ−ルドしてなるチップ型発光ダイオードの製造方法。
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