JP4239509B2 - Light emitting diode - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface mounting type light emitting diode in which the separation or the like is not generated in a light emitting device, and which is excellent in radiating property so as to sand against the charging of a big current while retaining sufficient reliability, further, constituted of a separate wiring, contracted in the direction of thickness of the light emission diode. <P>SOLUTION: The surface mounting type light emission diode is constituted of a lead electrode 2a, arranged in the recess of a package 1 in parallel to the lengthwise direction of the same and on which light emitting devices 3 are disposed, and a lead electrode 2b for wire bonding, which is arranged at the end of lengthwise direction of the package 1 at the outside of the lead electrode 2a. Respective light emitting devices 3 are disposed on different lead electrodes 2a and the recessed bottom surface 6 of the package 1 consisting of a resin is exposed between respective light emitting devices 3 and respective lead electrodes 2a while being contacted closely to a mold member 5 filled into the recess of the package 1. Further, the light emitting devices 3 are connected to the outside while being electrically independent respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する分野】
本発明は各種インジケーター、ディスプレイ、光プリンターの書き込み光源および液晶のバックライト用光源などに利用可能な発光素子を用いた発光装置に関し、特に発光装置の薄型化や、信頼性および量産性の向上を図った発光装置の構成に係わるものである。
【0002】
【従来技術】
近年、小型・薄型化を目的として、表面実装型の発光装置がランプ型の発光装置に代わって多く使用されるようになっている。
この表面実装型の発光装置は、パッケージの内部に発光素子(LEDダイス)が設けられ、そのパッケージは、発光素子の正負の電極がそれぞれ接続される正および負の電極が一体成形されている。尚、このパッケージにおいて、金属部材である、正および負のリード電極は、パッケージの接合面の両端でその接合面に沿って内側に折り曲げられてなり、その内側に折り曲げられた部分ではんだ付けされるように構成されている。
【0003】
また、携帯電話に用いられるバックライト等においては、さらなる薄型化が求められており、光源として用いられる表面実装型発光ダイオードについても小型にするため、サイドビュータイプと呼ばれる、載置基板面、あるいは筐体の底面に対して、平行(水平)方向へ発光可能な表面実装タイプの発光ダイオードが用いられるようになってきている。
【0004】
特に液晶のバックライト等の光源として、複数個の発光素子を1つのパッケージ内部に載置させ、それぞれの発光の混色によって白色等の発光を得る場合、それぞれの発光素子の載置箇所を確保するため、発光ダイオードのパッケージは、単色発光素子のみを載置した発光ダイオードと比較して、大きくならざるをえない。そのため、図5に示すように、各発光素子3を同一リード電極2a上に載置させることで、発光ダイオードのパッケージ1の小型化を図ろうとしている。しかしながら、各発光素子3を、同じリード電極2aに載置すると、それぞれの発光素子3の発光時に生じる熱の放熱経路が、同一のものとなってしまい、熱を外部へ十分導くことができず、熱がパッケージ内部のリード電極2aにこもってしまう。そのため、発光素子自体の劣化や寿命の低下を引き起こすことに加え、周辺の樹脂にも影響を与え、樹脂の劣化に起因する恐れが生じる。
【0005】
また、放熱性を良くしようとして、リード電極2aの面積を大きくすると、発光素子3の光軸ずれや剥離を引き起こす可能性が生じる。リード電極2a上に配される発光素子3は、封止するために設けられたモールド部材5とも接しているが、モールド部材5と金属材料からなるリード電極2は、異なる熱膨張係数を有することから、熱による膨張や収縮の割合がそれぞれ大きく異なり、発光素子3はそれぞれの影響を受ける。このような理由により、上記したような発光素子3のリード電極2aからのずれや剥離を生じる。
【0006】
また、各素子がアノードあるいはカソードのいずれかに依存している配線形態によって接続されている場合が多く、特に異なる発光色を有する素子を用いる場合、各素子の電流調整を行う際に、他の素子の特性も考慮に入れ調整する必要が生じ、困難になる。さらに実装基板側で自由な配線が組めず、用途が制限されてしまうことになる。
【0007】
そこで本発明は、より大きい電流にも耐え、十分に高い信頼性を有し、また、電流調整等の取り扱いが容易であり、且つ歩留まり良く生産することが可能な発光ダイオードを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係わる発光ダイオードは、第1の発光素子が搭載される第1の金属部材と、第2の発光素子が搭載される第2の金属部材とを凹部形状の底面に備えるパッケージとを有する発光ダイオードであって、前記第1および第2の発光素子は前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されており、前記第1および第2の金属部材とは別に、前記第2の発光素子と電気的に接続される金属部材が前記発光素子並置方向のパッケージの端部に複数形成されており、前記第2の発光素子は、絶縁性の基板を接触面として第2の金属部材に載置されており、前記第1の発光素子はワイヤを介して前記第2の金属部材と接続されていることを特徴とする。
【0009】
上記のように形成された発光ダイオードは、各発光素子3が、それぞれが異なるリード電極(金属部材)2a上に載置されるため、各発光素子3から発生する熱は、異なった放熱経路を伝導して外部へ逃がされるので、より高輝度に発光させるために大電流を流す際においても、熱が滞ることがないため放熱性が良好なものとなる。
【0010】
また、各発光素子が載置される、それぞれのリード電極2aの面積が小さいものとなるため、パッケージ凹部(凹部形状)底面6の、樹脂の露出面積が大きくなり、後に封止するために充填され、樹脂からなるモールド部材5の接触面積が増し、代わりにモールド部材5と金属からなるリード電極2との接触面積が小さくなるため、樹脂と金属の熱膨張係数の差による、発光素子3のリード電極2aからの剥がれを防止することができる。
【0011】
本発明に係わる発光ダイオードは、前記複数の発光素子は少なくとも、赤色、緑色および青色発光を呈するものからなり、前記緑色発光を呈する発光素子及び/又は青色発光を呈する発光素子が、絶縁性の基板上に窒化ガリウム系半導体層が形成されたものであり、絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されていることが好ましい
【0012】
上記のように赤色、緑色、および青色発光を有する素子3がパッケージ1内に搭載されることで、非常に色再現性の良好で高輝度な白色光と、多様な発光色が得られる。
【0013】
本発明に係わる発光ダイオードは、前記第1および第2の発光素子が、前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されている。
【0014】
それぞれの発光素子を同一線上に配置することで、パッケージ1の短手方向には、発光素子3の1つを配置するのに適当なスペースを考慮すればよいため、パッケージ1の短手方向の長さをより短くすることができる。
【0015】
本発明に係わる発光ダイオードは、前記第1および第2の金属部材とは別に、前記第1または第2の発光素子と電気的に接続される金属部材が前記発光素子並置方向のパッケージの端部に複数形成されている
【0016】
ワイヤボンディング用のリード電極2bを、各発光素子3が設けられたリード電極2aを外側から挟み込むように、発光素子3の並置方向(パッケージ1の長手方向)端部に形成されることで、パッケージ1の短手方向の長さが、発光素子3が載置されたリード電極2aのみに依存することになるため、発光ダイオードの厚さ方向において、最大限の縮小が可能となる。その際、発光素子3の並置方向である長手方向の長さは、例えばバックライトの光源として用いられる場合、バックライトの厚みに直接的に関与しないことから、バックライトの薄型化に支障は生じない。
【0017】
本発明に係わる発光ダイオードは、前記第2の発光素子は、絶縁性の基板を接触面として第2の金属部材に載置されている発光素子からなり、前記第1の発光素子はワイヤを介して前記第2の金属部材と接続されている
【0018】
最外部に位置する発光素子が、絶縁性の基板を接触面としてリード電極2a上に置かれると、前記最外部の発光素子と隣りあう発光素子が、前記最外部の発光素子が載置されるリード電極2aにワイヤボンディングすることができるため、リード電極2bがパッケージ1の端部に置かれる場合においても、リード電極2bにボンディングする必要がないため、ワイヤが長くならずに済み、工程上も容易に形成できる。
【0019】
前記第1の発光素子は、該発光素子の電極を接触面として前記第1の金属部材に載置されてなることが好ましい。
【0020】
前記第1の発光素子は、該発光素子の絶縁性の基板を接触面として前記第1の金属部材に載置されてなることが好ましい。
【0021】
前記第2の発光素子と電気的に接続される金属部材は、前記第1および第2の発光素子の各々が独立して外部と電気的に接続されるように形成されていることが好ましい。
【0022】
各素子が電気的に独立して外部電極と接続されていると、各素子それぞれに電流を流すことになるので、電流量は、素子ごとの駆動電圧等を配慮して電流調整すればよい。そのため、このようなセパレート配線からなるものは、コモンタイプの場合と比較して、色合わせ等が容易になる。また、発光ダイオードを用いる際において、実装基板側での回路設計が自由となり、用途範囲も広がる。
【0023】
前記第1および第2の金属部材は前記パッケージの同一面から外部へ突出していることが好ましい。
【0024】
発光素子3が載置されたリード電極2a及びワイヤボンディング用のリード電極2bをパッケージの同一面から外部へ突出させる(アウターリード2c)ことで、リード電極数が多くなる場合においても、発光ダイオードが載置される実装基板と平行な光を出射することができるサイドビュータイプの発光ダイオードを得ることが容易となる。
【0025】
前記外部へ突出した金属部材は、前記金属部材が突出した面に沿って交互に反対方向に折り曲げられていることが好ましい。
【0026】
パッケージ1の同一面から外部へ突出したリード電極2cが、突出した面の表面上に、交互に反対方向に折り曲げられることで、リード電極数が多くなる場合においてもバランス良く実装基板に載置でき、また、実装精度に対する十分な距離を設けることができるため、実装作業を行いやすくなる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発光装置の各構成について詳述する。
(リード電極)
金属部材であるリード電極2は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また、リード電極2の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともでき、また、リード電極2の表面は反射率を向上させるために平滑にすると好ましい。
【0028】
パッケージ凹部に占めるリード電極2の面積の割合は、スペースの許す限り広く取る方が放熱性を高めることができ、配置される発光素子3の温度上昇を効果的に抑制することができるため、発光素子3の劣化の抑制や、発光素子3により多くの電流を投入することも可能になることによって、光出力も向上することが見込まれる。
【0029】
しかしながら、金属材料からなるリード電極2を広く設けると、主に樹脂材料からなるモールド部材5と金属部材との熱膨張の割合が異なることから、これらの材料の間に存在する発光素子3は、それぞれの膨張や収縮に影響を受けることで、自らのずれや剥離を引き起こす。発光素子3がずれたり、剥がれたりすると、光軸も設計上の位置とは異なるものとなり、所望の発光を得ることができなくなる。また、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体からなる、青色発光を有する発光素子は、絶縁性材料のサファイア基板を用いていることから、同一面に正負の電極を形成しているため、上記した問題に留まるが、例えば、ガリウム砒素等を材料とし、赤色発光を有する発光素子においては、導電性材料を基板として用いることから、発光素子の両面において電極が形成されるため、発光素子のリード電極からの剥がれは、導通が取れず不灯となり、致命的な問題となる。
【0030】
これらの問題を解決するため、本発明では、各々の発光素子3を異なるリード電極2a上に載置する。このような構成とすると、発光素子から生じた熱は、それぞれのリード電極2aから外部へ伝導され、異なる放熱経路を有することから、非常に放熱性に富んだ発光ダイオードを得ることができる。また、各発光素子3が載置されるそれぞれのリード電極2aの面積が小さくなることで、リード電極2aとモールド部材5との接触面積が少なくなり、金属材料の膨張や収縮の影響が緩和される。さらに、各リード電極間には、樹脂からなるパッケージの、凹部底面6が露出されており、前記パッケージの凹部底面6の露出面積を多くすることで、樹脂同士の接着力をより強固なものとすることができるため、各発光素子3のリード電極2aからのずれや剥離を防ぐことが可能となる。
【0031】
各発光素子3が、それぞれが独立して外部電極と電気的に接続される、独立配線によって接続されると、発光素子3の載置基板側で直列、並列等、あらゆる配線パターンを選択可能であり、自由な回路設計ができる。また、独立配線の場合、載置されているそれぞれの素子の発光強度を微妙に調整することが容易であるため、フルカラーLED等、異なった発光色を有する複数の素子を使用する際において特に好ましい。
【0032】
上述内容を鑑みて、リード電極2は、例えば、0.15mm厚の銅合金属からなる長尺金属板をプレスを用いた打ち抜き加工により各正負部分を形成する。パッケージと一体成形する際は、発光素子が配されるリード電極2aとワイヤがボンデイングされるリード電極2bに分けられ、発光素子の個数や並べ方、配置可能なスペース等を考慮された上で、それぞれのリード電極が配される。各リード電極の形状は適宜選択できるが、発光素子3が載置されるリード電極2aの方がワイヤボンデイングされるものと比較して、大面積で形成されると、作業工程上容易であり、発光による熱の伝導もスムーズに行われるようになり好ましい。また、図6の従来例のように、発光素子3が載置されるリード電極2aとワイヤボンデイング用リード電極2bとを対にしてパッケージの上下方向に配置すると、バックライトの光源として用いた場合、バックライトの厚さ方向に、対になったリード電極が形成されることになるため、発光ダイオードは、実装基板に載置時において、バックライトの厚さ方向に大きくなる。
【0033】
一方、図2のように、発光素子3が載置されるリード電極2aをパッケージ1の長手方向に並置し、前記発光素子3が載置されるリード電極2aを挟み込むようにして、発光素子3の並置方向のパッケージ端部に、ワイヤ用のリード電極2bを配すると、厚さ方向の長さをより短くできることから、バックライト等に用いる際、バックライトをより薄型にできることから好ましい。
【0034】
また、上述のように、発光素子3を隣接する異なるリード電極2aに載置し、ワイヤボンデイングのためのリード電極2bを発光素子3の並置方向(パッケージ1における長手方向)のパッケージ端部へ設けると、同一リード電極に複数あるいは全ての発光素子を載置させる場合と比較して、リード電極の配置が複雑にならないため、パッケージ1の横方向(長手方向)の縮小化も可能となる。
【0035】
また、パッケージ1内に配置された複数のリード電極の端部2c(アウターリード)を、パッケージ側面の同一面から外部へ取り出すと、特に各素子がそれぞれ電気的に独立して外部電極と接続される場合において、リード電極数が多くなっても、それらリード電極2cの突出面が実装基板載置面とすることができる。このような構成とすることで、図1に示すように、実装基板に対して、発光ダイオードの発光面が垂直に配され、実装面と平行な方向へ光を出射するサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードを得ることができる。
【0036】
上記の発光ダイオードは、搭載される実装基板に対し平行方向(水平方向)の発光を得るために実装パッケージ1の発光面を実装基板に対し垂直方向に載置するという、取り付け方法で行うため、バックライトの厚さを発光ダイオードの有する高さと同等のものとすることができ、よりバックライトの薄型化を図ることができる。上述したように設けられたリード電極であると、パッケージの同一面から各リード電極2cを取り出す際も取り出しやすく、効果的にサイドビュータイプの発光ダイオードを得ることができる。
【0037】
本実施の形態に用いられるサイドビュータイプの発光ダイオードは発光素子3と電気的に導通可能な正、負それぞれのリード電極端部2cを、パッケージ1の同一面から外部へ突出させ、前記パッケージ1の同一面から外部へ突出したリード電極2cを突出面に沿って、発光ダイオードの発光面方向および背面方向に向かって、交互に折り曲げ、パッケージ1におけるリード電極2cの突出面を実装基板に接続する。上記のような構成とすると、実装基板に安定性良く配置することができるため、好ましい。また、図2に示すように、安定性をより良くするために、導通されない金属部材2dをリード電極2cと同様の形状にして設けることもできる。このように発光素子3が載置されるリード電極2aをそれぞれ別に設けることで、それらのリード電極2aの外部へ突出した部分2cをほぼ同一の幅とすることができ、各ボンデイングワイヤ用のリード電極2bについても、前記発光素子を際置するリード電極2aに準じて幅を決定することができるので、外部へ突出したそれぞれのリード電極2cの幅が一定となり、交互に折り曲げる際に、バランスが取れやすく、より安定性を高めることができる。
【0038】
また、リード電極2cを交互に折り曲げることで、各リード間に、十分な距離を設けることができるため、基板に実装する際、実装精度に対し十分な余裕度を確保でき、電極間のショート等を防ぐことができる。
【0039】
上記の構成とすることで、薄型化あるいは小型化されたサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードが得られ、さらに発光素子がそれぞれ異なるリード電極と電気的に接続されることから、発光ダイオードを実装する、実装基板側においての回路設計の自由度が非常に高いものとなる。
【0040】
(パッケージ)
本実施の形態に用いられるパッケージ1は、材料にポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂やセラミックが用いられ、複数の正および負のリード電極2がインサートされて閉じられた金型内に、パッケージの下面側にあるゲートから溶融されたこれら材料を流し込み硬化させて形成される。また、パッケージ1を暗色系に着色させる着色剤としては、種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的な材料としては、Cr、MnO、Feやカーボンブラックといったものが挙げられる。パッケージ1からの光を効率よく取り出すためには、上記各種樹脂中に光拡散剤として、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムや酸化チタンを適宜混入させることが好ましい。これにより反射率の高い白色パッケージを構成させることができる。
【0041】
パッケージ1は、発光素子3等から生じた熱の影響を受けた場合、モールド部材5との密着性を考慮して熱膨張係数の差の小さいものが好ましい。また、パッケージの凹部内の表面は、エンボス加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材との密着性を向上させることができる。
【0042】
液晶のバックライト等について、薄型化が図られる場合、光源である発光ダイオードのパッケージについても小型化が望まれる。その際、バックライトの厚み方向となる部分のパッケージの長さ(パッケージ1の短手方向)は、できる限り小さくする必要があるため、特に複数個の発光素子を置く場合に、バックライトの幅方向にそれぞれの発光素子を並置できるように、矩形形状の発光面を有する直方体となるようパッケージ1が成形されると好ましい。パッケージ1の発光面の長手方向は、それぞれの発光素子3が個別に配される複数のリード電極2aと、前記発光素子3が載置される複数のリード電極2aを挟み込むようにパッケージ1の長手方向(バックライトの光源として配された場合における、バックライトの幅方向)の両端部にワイヤボンディングのためのリード電極2bとを、形成するために必要な長さとなるが、パッケージ1の発光面の短手方向は1つの発光素子3が載置可能なリード電極2aが設けられるのみであるため、バックライトの厚さ方向における、光源の最大限の縮小が可能となる。
【0043】
図4に示すように、発光素子3が載置されるリード電極2aをそれぞれ独立して設けられているため、各リード電極間にはパッケージ凹部底面6が露出した状態となっている。後に充填されるモールド部材5は、前記パッケージの凹部底面6と接しており、パッケージ1およびモールド部材5は共に樹脂材料からなるので、それらの密着力は高いものとなる。リード電極2aからの剥がれ等が懸念される発光素子3は、それぞれがパッケージ1およびモールド部材5の強固な接着部分の側にあることで、その信頼性は維持される。他方、リード電極2とモールド部材5との接着は、互いが異なる材料からなるため、パッケージ凹部底面6とモールド部材5とのそれと比較すると、密着力は弱いものとなるが、それらが接している表面積が大きいものではないため、リード電極2a上に接続された発光素子3は、むしろ前述したパッケージ凹部底面6とモールド部材5との密着性の影響をより強く被ることになる。
【0044】
(発光素子)
本実施の形態に用いられる発光素子3は、パッケージの凹部底面6に形成された、リード電極2a上に配置され、前記発光素子3のn電極及び/又はp電極をワイヤボンディングによってリード電極2bに接続することにより、導通される。
【0045】
発光素子3は、1つのリード電極上に複数個載置されるのではなく、それぞれのリード電極2a上に1つ配置されることで、各発光素子3の放熱経路を重複することなく形成できることから、それぞれの発光素子3から発生した熱を均等に放熱でき、放熱性が良好となる。載置される発光素子の個数は限定されないが、赤色、緑色、青色発光を有する発光素子からなると、白色発光等、多様な発光色が得られる。また、パッケージ内の同一線上に並置させることで、パッケージ短手方向の長さをより短くすることができるため、好ましい。
【0046】
本発明に用いられる発光素子3は、例えば、サファイア基板上にn型GaNよりなるn型コンタクト層と、n型AlGaNよりなるn型クラッド層と、p型GaNよりなるp型コンタクト層とが順次に積層されるなど、MOCVD法等によって基板にInN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合などを有するホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることができる。また、活性層には、Si、Ge等のドナー不純物および/またはZn、Mg等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。発光素子の発光波長は、その活性層のInGaNのIn含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
【0047】
各発光素子の接合部材は、例えば青および緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子の場合には、エポキシ樹脂やシリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、樹脂を使用せず、Au−Sn共晶などの、はんだや低融点金属等のろう材を用いることもできる。他方、GaAs等からなり、赤色発光を有する発光素子では、両面に電極を形成することができるため、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンディングすることができる。
【0048】
尚、本発明の発光ダイオードに用いられる発光素子3は、上記の例に限定されることなく適宜用いることができる。
【0049】
(ワイヤ)
伝導性のワイヤ4としては、発光素子3の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性および熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導率としては、0.01cal/(S)(cm2)(℃/cm)以上が好ましく、より好ましくは、0.5cal/(S)(cm2)(℃/cm)以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤ4の直径は、好ましくはΦ10μm以上、Φ45μm以下である。このような導電性ワイヤ4として具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属およびそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤ4は、各発光素子3とワイヤボンデイング用のリード電極2bと、ワイヤボンディング機器によって容易に接続させることができる。
【0050】
図1および図2に示されているように、パッケージの長手方向の同一線上に並置された発光素子3のうち、少なくともいずれか一方の最外部に位置する発光素子が、絶縁性の基板を接触面としてリード電極2aに載置される場合において、前記最外部に位置する発光素子の隣りに載置される発光素子を電気的に接続するためにワイヤボンディングを行う際に、最外部の発光素子が載置されるリード電極2aに対しボンディングを行うと、ワイヤを横方向にボンディングしやすいため、好ましい。また、他の素子を跨いでパッケージ1の長手方向の端部に形成されたリード電極2bにボンディングを行う必要がないため、信頼性が脅かされることもない。また、前記最外部に位置する発光素子の両電極が、リード電極2bとワイヤボンディングによって接続されることで、それぞれの素子が電気的に独立して外部電極と導通される。
【0051】
(モールド部材)
前記の発光素子3を覆うように、パッケージ1の凹部内にモールド部材5として透光性樹脂が充填される。透光性樹脂は、外力、水分等から発光素子3を保護することができ、工程中あるいは保管中に透光性樹脂内に水分が含まれてしまった場合においては、100℃で14時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことことができるため、水蒸気爆発や、発光素子3とモールド部材5との剥がれによって生じる、色調のずれ等の弊害を防ぐことができる。
【0052】
また、モールド部材5は、発光素子3からの光を効率よく外部に発するために、高い光の透過性が要求される。尚、発光素子3の電極とリード電極2bとをワイヤ4で接続する構造においては、ワイヤ4を保護する機能も有するものである。モールド部材5として用いられる透光性樹脂の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、ユリア樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、透光性樹脂に拡散剤を含有させることによって発光素子3からの指向性を緩和させ、視野角を増すこともできる。
【0053】
また、本発明において、モールド部材5に蛍光物質を含有させることも可能である。蛍光物質は、発光素子3からの光を変換させるものであり、パッケージ1内に発光素子3を載置後モールドする際に蛍光物質を含有された樹脂を充填させることで、パッケージの外部へ出射される光を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やZnCdS:Cu、YAG:CeやEu及び/又はCrで付活された窒素含有CaO−Al−SiOなどの無機蛍光体など種々好適に用いられる。本発明において、白色光を得る場合、特にYAG:Ce蛍光体を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Eu及び/又はCrで付活された窒素含有CaO−Al−SiO蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できるため好ましい。
【0054】
本実施の形態では、パッケージの凹部底面6に、正または負のリード電極間の開口部に成形樹脂が露出するため、前記露出したパッケージの成形樹脂と、モールド部材5とが強固に接合され、モールド部材5とパッケージ1との接合力を高めることができ、また、リード電極2とモールド部材5との接触面積を小さくすることで、樹脂と金属材料との熱膨張および収縮の差による発光素子の剥がれやずれを抑制することができる。
【0055】
【実施例】
本発明の発光ダイオードとして、図1の如きサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードを形成する。
銀メッキした鉄入り銅板を金型で打ち抜き、所望の形状を有する金属部をパターン形成した後、前記金属板の上下を金型で挟み込み、ポリフタルアミド(PPA)を、前記金型内に注入し硬化させ、リード電極2と硬化した樹脂とが一体成形された表面実装型パッケージ(パッケージ1)を形成させる。パッケージ1は、発光素子3が配される開口部を有し、パッケージ凹部内には銀メッキした銅板パターンがリード電極2として配置されている。各発光素子3が載置されるリード電極2aは、パッケージ凹部の中心部にそれぞれ並置され、前記したリード電極2aを、パッケージの長手方向の両側から挟み込むように、ワイヤボンディング用のリード電極2bがパターン形成される。
【0056】
一方、発光素子3として、主波長が約470nmの青色発光を有するInGaN半導体、主波長が約525nmの緑色発光を有するInGaN半導体、および主波長が約630nmの赤色発光を有するAlInGaN/GaAs半導体を用いる。これらの発光素子3を、前記リード電極2a上に、赤色発光を有する発光素子を中心に並置させる。各発光素子3とリード電極2aのダイボンデイングは、まず素子の両面に電極が形成され、赤色発光を有する発光素子について、銀ペーストを用いて行う。赤色発光素子とリード電極を接合している銀ペーストが硬化後、サファイア基板を底面とする青色発光および緑色発光を有する発光素子のボンディングを、エポキシ樹脂を用いて行う。また、直径Φ10μmの金線からなる導電性ワイヤ4によって、各発光素子3に形成された電極とリード電極2bとの接続を行う。その後、パッケージ1の凹部内に、エポキシ樹脂からなるモールド部材5を充填し封止した後、硬化させる。モールド部材5の硬化後、金型にて外部へ突出したリード電極2cをパッケージ1のリード電極突出面に沿って、交互に折り曲げ、個品に分離する。このようにして高輝度および高出力でもって白色が発光可能な発光ダイオードが得られる。
【0057】
【発明の効果】
以上のように、本願発明の発光ダイオードは、各発光素子をそれぞれ別のリード電極上に載置することで、発光素子から発光時に生じる熱を、別の経路を持たせて外部へ逃がすことができるため、大電流を投入する際においても、放熱性が良好であるため、発光素子の特性を保持し、モールド樹脂の劣化を抑制することができる。また、リード電極とモールド樹脂との接触面積を少なくできるため、リード電極からの発光素子の剥離やずれを防止することができることから、十分に信頼性の高い発光ダイオードを提供することができる。さらに、ワイヤボンディング用のリード電極を、前記発光素子の並置方向のパッケージ端部に配置し、それぞれのリード電極を同一面から外部へ突出させることで、突出面を実装面とすることができるため、サイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードが得られ、且つ、リード電極数が多くなる独立配線によっても各素子を接続することができる。またさらに、交互に折り曲げることで外部へ突出したリード電極が多数存在する場合でも、安定性良く実装することができ、各リード電極の間隔が実装精度に対して十分なものとなり、ショート等の危険性を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式的斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【図3】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【図4】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式的断面図である。
【図5】従来例の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【図6】従来例の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【符号の説明】
1…パッケージ
2…リード電極(金属部材)
3…発光素子
4…ワイヤ
5…モールド部材
6…パッケージ凹部底面
[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a light-emitting device using a light-emitting element that can be used for various indicators, displays, writing light sources for optical printers, light sources for liquid crystal backlights, and the like, and in particular, makes the light-emitting device thinner and improves reliability and mass productivity. This relates to the configuration of the light emitting device shown.
[0002]
[Prior art]
In recent years, surface-mounted light-emitting devices are often used in place of lamp-type light-emitting devices for the purpose of miniaturization and thinning.
In this surface mount type light emitting device, a light emitting element (LED dice) is provided in a package, and the package is integrally formed with positive and negative electrodes to which positive and negative electrodes of the light emitting element are connected, respectively. In this package, the positive and negative lead electrodes, which are metal members, are bent inward along the joint surface at both ends of the package joint surface, and soldered at the inner part of the package. It is comprised so that.
[0003]
Further, in backlights and the like used for mobile phones, there is a demand for further thinning, and in order to reduce the size of surface-mounted light-emitting diodes used as light sources, the surface of a mounting substrate, called a side view type, or A surface-mount type light emitting diode capable of emitting light in a parallel (horizontal) direction with respect to the bottom surface of the housing has been used.
[0004]
In particular, as a light source such as a liquid crystal backlight, when a plurality of light emitting elements are mounted inside one package and white light emission is obtained by mixing the respective light emission, the mounting position of each light emitting element is secured. Therefore, the light emitting diode package must be larger than the light emitting diode on which only the monochromatic light emitting element is mounted. Therefore, as shown in FIG. 5, the light emitting diode package 1 is intended to be miniaturized by placing each light emitting element 3 on the same lead electrode 2a. However, if each light emitting element 3 is mounted on the same lead electrode 2a, the heat dissipation path of heat generated when each light emitting element 3 emits light becomes the same, and heat cannot be sufficiently guided to the outside. The heat is trapped in the lead electrode 2a inside the package. Therefore, in addition to causing deterioration of the light emitting element itself and shortening of the lifetime, the light emitting element itself is also affected, and there is a possibility that it may be caused by deterioration of the resin.
[0005]
Further, if the area of the lead electrode 2a is increased in order to improve heat dissipation, there is a possibility that the optical axis shift or peeling of the light emitting element 3 occurs. The light emitting element 3 disposed on the lead electrode 2a is also in contact with the mold member 5 provided for sealing, but the lead electrode 2 made of a metal material and the mold member 5 has different thermal expansion coefficients. Therefore, the ratios of expansion and contraction due to heat differ greatly, and the light emitting element 3 is affected by each. For these reasons, the light emitting element 3 is displaced or peeled off from the lead electrode 2a as described above.
[0006]
In addition, each element is often connected by a wiring configuration that depends on either the anode or the cathode, and particularly when an element having a different light emission color is used, It becomes necessary to adjust the characteristics of the element in consideration, which is difficult. Furthermore, free wiring cannot be assembled on the mounting substrate side, and the application is limited.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting diode that can withstand a larger current, has sufficiently high reliability, is easy to handle, such as current adjustment, and can be produced with high yield. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a light emitting diode according to the present invention includes a first metal member on which a first light emitting element is mounted and a second metal member on which a second light emitting element is mounted. A light emitting diode having a package provided on a bottom surface of the shape, wherein the first and second light emitting elements are juxtaposed on the same line in the longitudinal direction of the package, and the first and second metal members are Apart fromThe second light emitting elementA plurality of metal members that are electrically connected to each other are formed at the end of the package in the light emitting element juxtaposition direction, and the second light emitting element is formed on the second metal member using an insulating substrate as a contact surface.Is placedThe first light emitting element is connected to the second metal member via a wire.
[0009]
In the light-emitting diode formed as described above, each light-emitting element 3 is mounted on a different lead electrode (metal member) 2a, so that heat generated from each light-emitting element 3 travels through different heat dissipation paths. Since it is conducted and escapes to the outside, even when a large current is passed in order to emit light with higher luminance, heat does not stagnate, so that heat dissipation is good.
[0010]
Further, since the area of each lead electrode 2a on which each light emitting element is mounted becomes small, the exposed area of the resin on the bottom surface 6 of the package recess (recess shape) becomes large, and is filled for sealing later. Since the contact area of the mold member 5 made of resin is increased and the contact area between the mold member 5 and the lead electrode 2 made of metal is reduced instead, the light emitting element 3 has a difference in thermal expansion coefficient between the resin and metal. Peeling from the lead electrode 2a can be prevented.
[0011]
The light emitting diode according to the present invention isThe plurality of light-emitting elements are at least emitting red, green, and blue light, and the light-emitting elements that emit green light and / or the light-emitting elements that emit blue light have a gallium nitride based semiconductor layer on an insulating substrate. It is formed and placed on a metal member with an insulating substrate as a contact surfaceIs preferable.
[0012]
By mounting the element 3 having red, green, and blue light emission in the package 1 as described above, white light with very good color reproducibility and high luminance and various emission colors can be obtained.
[0013]
In the light emitting diode according to the present invention, the first and second light emitting elements are juxtaposed on the same line in the longitudinal direction of the package.
[0014]
By arranging the respective light emitting elements on the same line, an appropriate space for arranging one of the light emitting elements 3 may be taken into consideration in the short direction of the package 1. The length can be made shorter.
[0015]
In the light emitting diode according to the present invention, in addition to the first and second metal members, the metal member electrically connected to the first or second light emitting element has an end portion of the package in the light emitting element juxtaposition direction. Is formed in multiple.
[0016]
By forming the lead electrode 2b for wire bonding at the end of the light emitting element 3 in the juxtaposed direction (longitudinal direction of the package 1) so as to sandwich the lead electrode 2a provided with each light emitting element 3 from the outside, the package Since the length of 1 in the short direction depends only on the lead electrode 2a on which the light emitting element 3 is mounted, the maximum reduction in the thickness direction of the light emitting diode is possible. At that time, the length in the longitudinal direction, which is the juxtaposition direction of the light-emitting elements 3, does not directly affect the thickness of the backlight when used as a light source of the backlight, for example, and thus obstructs the thinning of the backlight. Absent.
[0017]
In the light emitting diode according to the present invention, the second light emitting element includes a light emitting element placed on a second metal member with an insulating substrate as a contact surface, and the first light emitting element is connected via a wire. Connected to the second metal member.
[0018]
When the outermost light emitting element is placed on the lead electrode 2a with the insulating substrate as a contact surface, the light emitting element adjacent to the outermost light emitting element is placed on the outermost light emitting element. Since the lead electrode 2a can be wire-bonded, it is not necessary to bond the lead electrode 2b to the lead electrode 2b even when the lead electrode 2b is placed at the end of the package 1, so that the wire does not have to be long, and the process is also improved. Can be easily formed.
[0019]
The first light emitting element has an electrode of the light emitting element as a contact surface.The firstIt is preferable to be placed on a metal member.
[0020]
The first light emitting element has the insulating substrate of the light emitting element as a contact surface.The firstIt is preferable to be placed on a metal member.
[0021]
The second light emitting elementIt is preferable that the metal member electrically connected to each other is formed such that each of the first and second light emitting elements is independently electrically connected to the outside.
[0022]
If each element is electrically connected to the external electrode, a current flows through each element. Therefore, the amount of current may be adjusted in consideration of the driving voltage for each element. For this reason, color separation or the like is facilitated in such a separate wiring as compared with the common type. In addition, when the light emitting diode is used, the circuit design on the mounting substrate side becomes free and the application range is expanded.
[0023]
It is preferable that the first and second metal members protrude outward from the same surface of the package.
[0024]
The lead electrode 2a on which the light emitting element 3 is placed and the lead electrode 2b for wire bonding are projected outward from the same surface of the package (outer lead 2c), so that the light emitting diode can be manufactured even when the number of lead electrodes increases. It becomes easy to obtain a side view type light emitting diode capable of emitting light parallel to the mounting substrate to be mounted.
[0025]
It is preferable that the metal member protruding outward is alternately bent in the opposite direction along the surface from which the metal member protrudes.
[0026]
The lead electrodes 2c projecting outward from the same surface of the package 1 are alternately bent on the surface of the projecting surface in the opposite direction, so that even when the number of lead electrodes increases, the lead electrode 2c can be placed on the mounting substrate in a balanced manner. In addition, since a sufficient distance for the mounting accuracy can be provided, the mounting operation is facilitated.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereafter, each structure of the light-emitting device of this invention is explained in full detail.
(Lead electrode)
The lead electrode 2 which is a metal member can be configured using a high thermal conductor such as iron-containing copper. Further, the surface of the lead electrode 2 can be plated with metal such as silver, aluminum, copper or gold, and the surface of the lead electrode 2 is preferably smoothed in order to improve the reflectance.
[0028]
The ratio of the area of the lead electrode 2 occupying the package recess can be as large as space allows to increase heat dissipation, and the temperature rise of the light emitting element 3 to be arranged can be effectively suppressed. It is expected that the light output is also improved by suppressing the deterioration of the element 3 and supplying a larger amount of current to the light emitting element 3.
[0029]
However, when the lead electrode 2 made of a metal material is widely provided, the ratio of thermal expansion between the mold member 5 mainly made of a resin material and the metal member is different. Therefore, the light emitting element 3 existing between these materials is By being affected by each expansion and contraction, it causes its own displacement and peeling. If the light emitting element 3 is displaced or peeled off, the optical axis is also different from the designed position, and desired light emission cannot be obtained. In addition, for example, a light emitting element made of a gallium nitride compound semiconductor and having blue light emission uses a sapphire substrate made of an insulating material, so that positive and negative electrodes are formed on the same surface. However, for example, in a light emitting element that uses gallium arsenide or the like and emits red light, an electrode is formed on both sides of the light emitting element because a conductive material is used as a substrate. Peeling is a fatal problem because the continuity cannot be obtained and the lamp is turned off.
[0030]
In order to solve these problems, in the present invention, each light emitting element 3 is mounted on a different lead electrode 2a. With such a configuration, heat generated from the light emitting element is conducted from the respective lead electrodes 2a to the outside and has different heat dissipation paths, so that a light emitting diode having very high heat dissipation can be obtained. In addition, since the area of each lead electrode 2a on which each light emitting element 3 is mounted is reduced, the contact area between the lead electrode 2a and the mold member 5 is reduced, and the influence of expansion and contraction of the metal material is reduced. The Furthermore, between the lead electrodes, the bottom surface 6 of the concave portion of the package made of resin is exposed. By increasing the exposed area of the bottom surface 6 of the concave portion of the package, the adhesive force between the resins can be made stronger. Therefore, it is possible to prevent the light emitting elements 3 from being displaced from or separated from the lead electrodes 2a.
[0031]
When each light emitting element 3 is electrically connected to an external electrode independently and connected by independent wiring, any wiring pattern such as series or parallel can be selected on the mounting substrate side of the light emitting element 3. Yes, free circuit design is possible. Further, in the case of independent wiring, it is easy to finely adjust the light emission intensity of each mounted element, and therefore it is particularly preferable when using a plurality of elements having different emission colors such as full color LEDs. .
[0032]
In view of the above contents, the lead electrode 2 forms each positive and negative portion by punching a long metal plate made of, for example, a 0.15 mm thick copper alloy metal using a press. When integrally molding with the package, the lead electrode 2a on which the light emitting element is arranged and the lead electrode 2b on which the wire is bonded are divided into pieces, taking into consideration the number and arrangement of the light emitting elements, the space where they can be arranged, etc. Lead electrodes are arranged. The shape of each lead electrode can be selected as appropriate, but when the lead electrode 2a on which the light emitting element 3 is placed is formed in a larger area compared to the one bonded to the wire, it is easy in terms of work process. Heat conduction due to light emission is preferably performed smoothly. When the lead electrode 2a on which the light emitting element 3 is placed and the lead electrode 2b for wire bonding are paired and arranged in the vertical direction of the package as in the conventional example of FIG. 6, the light source for the backlight is used. Since the paired lead electrodes are formed in the thickness direction of the backlight, the light emitting diode becomes larger in the thickness direction of the backlight when mounted on the mounting substrate.
[0033]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the lead electrode 2a on which the light emitting element 3 is placed is juxtaposed in the longitudinal direction of the package 1, and the light emitting element 3 is sandwiched between the lead electrodes 2a on which the light emitting element 3 is placed. If the lead electrode 2b for the wire is disposed at the end of the package in the juxtaposed direction, the length in the thickness direction can be shortened. Therefore, the backlight can be made thinner when used in a backlight or the like.
[0034]
Further, as described above, the light emitting element 3 is placed on the adjacent lead electrode 2a, and the lead electrode 2b for wire bonding is provided at the package end in the juxtaposition direction of the light emitting element 3 (longitudinal direction in the package 1). Compared with the case where a plurality of or all of the light emitting elements are mounted on the same lead electrode, the arrangement of the lead electrodes is not complicated, and therefore the lateral direction (longitudinal direction) of the package 1 can be reduced.
[0035]
Further, when the end portions 2c (outer leads) of the plurality of lead electrodes arranged in the package 1 are taken out from the same side of the package side surface, each element is electrically connected to the external electrode in an electrically independent manner. In this case, even if the number of lead electrodes increases, the protruding surfaces of the lead electrodes 2c can be used as the mounting substrate mounting surface. With such a configuration, as shown in FIG. 1, the side-view type surface mounting in which the light emitting surface of the light emitting diode is arranged perpendicular to the mounting substrate and emits light in a direction parallel to the mounting surface. Type light emitting diode can be obtained.
[0036]
The light emitting diode is mounted by a mounting method in which the light emitting surface of the mounting package 1 is placed in a direction perpendicular to the mounting substrate in order to obtain light emission in a parallel direction (horizontal direction) to the mounting substrate to be mounted. The thickness of the backlight can be made equal to the height of the light emitting diode, and the backlight can be made thinner. When the lead electrode is provided as described above, it is easy to take out each lead electrode 2c from the same surface of the package, and a side view type light emitting diode can be obtained effectively.
[0037]
The side-view type light-emitting diode used in the present embodiment has positive and negative lead electrode end portions 2c that can be electrically connected to the light-emitting element 3 protruding from the same surface of the package 1 to the outside. The lead electrode 2c protruding outward from the same surface of the LED 1 is alternately bent along the protruding surface toward the light emitting surface direction and the back surface direction of the light emitting diode, and the protruding surface of the lead electrode 2c in the package 1 is connected to the mounting substrate. . The above structure is preferable because it can be stably placed on the mounting substrate. Further, as shown in FIG. 2, in order to improve the stability, the non-conductive metal member 2d can be provided in the same shape as the lead electrode 2c. Thus, by providing the lead electrodes 2a on which the light emitting elements 3 are placed separately, the portions 2c projecting to the outside of the lead electrodes 2a can have substantially the same width, and the leads for each bonding wire Since the width of the electrode 2b can be determined in accordance with the lead electrode 2a on which the light emitting element is disposed, the width of each lead electrode 2c protruding to the outside is constant, and balance is obtained when bending alternately. It is easy to take and can improve stability more.
[0038]
In addition, since the lead electrodes 2c are alternately bent, a sufficient distance can be provided between the respective leads. Therefore, when mounting on the substrate, a sufficient margin can be secured for mounting accuracy, a short circuit between the electrodes, etc. Can be prevented.
[0039]
With the above configuration, a side-view type surface-mounted light-emitting diode that is thin or miniaturized can be obtained, and the light-emitting elements are electrically connected to different lead electrodes. Thus, the degree of freedom in circuit design on the mounting substrate side is extremely high.
[0040]
(package)
The package 1 used in this embodiment is made of polyphthalamide (PPA), polycarbonate resin, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), ABS resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, PBT resin, etc. These materials and ceramics are used, and these materials melted from the gate on the lower surface side of the package are poured into a mold closed by inserting a plurality of positive and negative lead electrodes 2 and cured. . Various dyes and pigments are preferably used as the colorant for coloring the package 1 in a dark color system. Specific materials include Cr2O3, MnO2, Fe2O3And carbon black. In order to efficiently extract light from the package 1, it is preferable to appropriately mix calcium carbonate, aluminum oxide, or titanium oxide as a light diffusing agent in the various resins. Thereby, a white package with a high reflectance can be constituted.
[0041]
When the package 1 is affected by heat generated from the light emitting element 3 or the like, it is preferable that the package 1 has a small difference in thermal expansion coefficient in consideration of adhesion to the mold member 5. Moreover, the surface in the recessed part of a package can be embossed and an adhesion area can be increased, or plasma treatment can improve adhesiveness with a mold member.
[0042]
When a liquid crystal backlight or the like is reduced in thickness, it is desired to reduce the size of a light emitting diode package as a light source. At that time, the length of the package in the thickness direction of the backlight (the short direction of the package 1) needs to be as small as possible. Therefore, particularly when a plurality of light emitting elements are placed, the width of the backlight It is preferable that the package 1 is formed to be a rectangular parallelepiped having a rectangular light emitting surface so that the light emitting elements can be juxtaposed in the direction. The longitudinal direction of the light emitting surface of the package 1 is the length of the package 1 so as to sandwich the plurality of lead electrodes 2a on which the respective light emitting elements 3 are individually arranged and the plurality of lead electrodes 2a on which the light emitting elements 3 are placed. The light emitting surface of the package 1 is a length necessary to form the lead electrodes 2b for wire bonding at both ends in the direction (backlight width direction when arranged as a light source of the backlight). Since only the lead electrode 2a on which one light emitting element 3 can be placed is provided in the short direction, the light source can be reduced to the maximum in the thickness direction of the backlight.
[0043]
As shown in FIG. 4, since the lead electrodes 2a on which the light-emitting elements 3 are placed are provided independently, the package recess bottom surface 6 is exposed between the lead electrodes. The mold member 5 to be filled later is in contact with the recess bottom surface 6 of the package, and both the package 1 and the mold member 5 are made of a resin material, and therefore their adhesion is high. The reliability of the light emitting elements 3 that are liable to be peeled off from the lead electrode 2a is on the side of the strong adhesion portion of the package 1 and the mold member 5, so that the reliability is maintained. On the other hand, since the adhesion between the lead electrode 2 and the mold member 5 is made of a material different from each other, the adhesion is weaker than that between the package recess bottom surface 6 and the mold member 5, but they are in contact with each other. Since the surface area is not large, the light emitting element 3 connected on the lead electrode 2a is more strongly affected by the adhesion between the package recess bottom surface 6 and the mold member 5 described above.
[0044]
(Light emitting element)
The light emitting element 3 used in the present embodiment is disposed on the lead electrode 2a formed on the bottom surface 6 of the recess of the package, and the n electrode and / or the p electrode of the light emitting element 3 are formed on the lead electrode 2b by wire bonding. Conduction is established by connection.
[0045]
A plurality of the light emitting elements 3 are not placed on one lead electrode, but can be formed without overlapping the heat radiation paths of the respective light emitting elements 3 by arranging one on each lead electrode 2a. Therefore, the heat generated from each light emitting element 3 can be evenly dissipated, and the heat dissipation is improved. The number of light-emitting elements to be mounted is not limited, but if the light-emitting elements have red, green, and blue light emission, various emission colors such as white light emission can be obtained. Further, it is preferable that the length in the short direction of the package can be shortened by juxtaposing them on the same line in the package.
[0046]
In the light-emitting element 3 used in the present invention, for example, an n-type contact layer made of n-type GaN, an n-type cladding layer made of n-type AlGaN, and a p-type contact layer made of p-type GaN are sequentially formed on a sapphire substrate. A nitride semiconductor such as InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN or the like is formed as a light emitting layer on the substrate by MOCVD or the like. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a PN junction, a hetero bond, and a double hetero bond. Various emission wavelengths can be selected depending on the semiconductor material and the mixed crystal ratio. Moreover, it can be set as the single quantum well structure or the multiple quantum well structure which formed the semiconductor active layer in the thin film which produces a quantum effect. The active layer may be doped with donor impurities such as Si and Ge and / or acceptor impurities such as Zn and Mg. The emission wavelength of the light-emitting element can be changed from the ultraviolet region to red by changing the In content of InGaN in the active layer or changing the type of impurities doped in the active layer.
[0047]
The bonding member of each light emitting element has, for example, blue and green light emission. In the case of a light emitting element in which a nitride semiconductor is grown on a sapphire substrate, epoxy resin, silicone, or the like can be used. In consideration of deterioration due to light and heat from the light emitting element, it is also possible to use a brazing material such as a solder or a low melting point metal such as Au—Sn eutectic without using a resin. On the other hand, in a light emitting element made of GaAs or the like and having red light emission, electrodes can be formed on both surfaces, and therefore, die bonding can be performed with a conductive paste such as silver, gold, or palladium.
[0048]
In addition, the light emitting element 3 used for the light emitting diode of this invention can be suitably used, without being limited to said example.
[0049]
(Wire)
The conductive wire 4 is required to have good ohmic properties, mechanical connectivity, electrical conductivity, and thermal conductivity with the electrode of the light emitting element 3. The thermal conductivity is preferably 0.01 cal / (S) (cm 2) (° C./cm) or more, more preferably 0.5 cal / (S) (cm 2) (° C./cm) or more. In consideration of workability and the like, the diameter of the conductive wire 4 is preferably Φ10 μm or more and Φ45 μm or less. Specific examples of the conductive wire 4 include conductive wires using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum, and alloys thereof. Such a conductive wire 4 can be easily connected to each light emitting element 3, the lead electrode 2b for wire bonding, and wire bonding equipment.
[0050]
As shown in FIGS. 1 and 2, at least one of the light emitting elements 3 arranged in parallel on the same line in the longitudinal direction of the package contacts the insulating substrate. In the case of mounting on the lead electrode 2a as a surface, the outermost light emitting element is used when wire bonding is performed to electrically connect the light emitting elements mounted adjacent to the outermost light emitting element. It is preferable to perform bonding on the lead electrode 2a on which the wire is placed because the wire can be easily bonded in the lateral direction. Further, since it is not necessary to perform bonding on the lead electrode 2b formed at the end portion in the longitudinal direction of the package 1 across other elements, reliability is not threatened. In addition, since both electrodes of the light emitting element located at the outermost part are connected to the lead electrode 2b by wire bonding, each element is electrically connected to the external electrode independently.
[0051]
(Mold member)
A light-transmitting resin is filled in the concave portion of the package 1 as a mold member 5 so as to cover the light emitting element 3. The translucent resin can protect the light-emitting element 3 from external force, moisture, and the like. When moisture is contained in the translucent resin during the process or during storage, the translucent resin is at 100 ° C. for 14 hours or more. By performing the baking, moisture contained in the resin can be released to the outside air, so that it is possible to prevent adverse effects such as a color tone shift caused by a steam explosion or peeling of the light emitting element 3 and the mold member 5. Can do.
[0052]
In addition, the mold member 5 is required to have high light transmittance in order to efficiently emit light from the light emitting element 3 to the outside. The structure in which the electrode of the light emitting element 3 and the lead electrode 2b are connected by the wire 4 also has a function of protecting the wire 4. As a material of the translucent resin used as the mold member 5, a transparent resin or glass having excellent weather resistance such as an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, or a urea resin is preferably used. In addition, by adding a diffusing agent to the translucent resin, the directivity from the light emitting element 3 can be relaxed and the viewing angle can be increased.
[0053]
In the present invention, the mold member 5 may contain a fluorescent material. The fluorescent substance converts light from the light emitting element 3 and is emitted to the outside of the package by filling a resin containing the fluorescent substance when the light emitting element 3 is placed in the package 1 and then molded. Can be converted. When the light from the light-emitting element is high-energy short-wavelength visible light, nitrogen-containing CaO-Al activated by perylene-type derivatives that are organic phosphors, ZnCdS: Cu, YAG: Ce, Eu, and / or Cr2O3-SiO2Inorganic phosphors such as are suitably used. In the present invention, when white light is obtained, in particular, when a YAG: Ce phosphor is used, light from the blue light emitting element and a yellow color which is a complementary color by partially absorbing the light can be emitted depending on the content. The system is preferred because it can be formed relatively easily and reliably. Similarly, nitrogen-containing CaO-Al activated with Eu and / or Cr2O3-SiO2When a phosphor is used, light from the blue light-emitting element and a red color which is a complementary color by partially absorbing the light can be emitted depending on the content, and a white color can be formed relatively easily and reliably. Therefore, it is preferable.
[0054]
In the present embodiment, since the molding resin is exposed at the opening between the positive and negative lead electrodes on the recess bottom surface 6 of the package, the exposed molding resin of the package and the mold member 5 are firmly bonded, The bonding force between the mold member 5 and the package 1 can be increased, and the contact area between the lead electrode 2 and the mold member 5 is reduced, so that the light emitting element due to the difference in thermal expansion and contraction between the resin and the metal material Can be prevented from peeling off or shifting.
[0055]
【Example】
As the light emitting diode of the present invention, a side-view type surface mount type light emitting diode as shown in FIG. 1 is formed.
A silver-plated iron-containing copper plate is punched out with a mold, and a metal part having a desired shape is patterned. Then, the upper and lower sides of the metal plate are sandwiched between molds, and polyphthalamide (PPA) is injected into the mold. Then, a surface mount package (package 1) in which the lead electrode 2 and the cured resin are integrally formed is formed. The package 1 has an opening in which the light emitting element 3 is disposed, and a silver-plated copper plate pattern is disposed as the lead electrode 2 in the package recess. The lead electrodes 2a on which the light emitting elements 3 are placed are juxtaposed in the center of the package recess, and the lead electrodes 2b for wire bonding are arranged so as to sandwich the lead electrodes 2a from both sides in the longitudinal direction of the package. A pattern is formed.
[0056]
On the other hand, as the light-emitting element 3, an InGaN semiconductor having a blue emission with a dominant wavelength of about 470 nm, an InGaN semiconductor having a green emission with a dominant wavelength of about 525 nm, and an AlInGaN / GaAs semiconductor having a red emission with a dominant wavelength of about 630 nm are used. . These light emitting elements 3 are juxtaposed on the lead electrode 2a with a light emitting element having red light emission as a center. The die bonding of each light emitting element 3 and the lead electrode 2a is performed using a silver paste for a light emitting element in which electrodes are formed on both surfaces of the element and have red light emission. After the silver paste that joins the red light emitting element and the lead electrode is cured, bonding of the light emitting element having blue light emission and green light emission with the sapphire substrate as the bottom surface is performed using an epoxy resin. Further, the electrode formed on each light emitting element 3 and the lead electrode 2b are connected by the conductive wire 4 made of a gold wire having a diameter of Φ10 μm. Thereafter, the mold member 5 made of an epoxy resin is filled in the concave portion of the package 1 and sealed, and then cured. After the mold member 5 is cured, the lead electrode 2c protruding to the outside by the mold is alternately bent along the lead electrode protruding surface of the package 1 and separated into individual pieces. In this way, a light emitting diode capable of emitting white light with high luminance and high output is obtained.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, in the light emitting diode of the present invention, by placing each light emitting element on a separate lead electrode, heat generated during light emission from the light emitting element can be released to the outside through another path. Therefore, even when a large current is input, since the heat dissipation is good, the characteristics of the light emitting element can be maintained and the deterioration of the mold resin can be suppressed. In addition, since the contact area between the lead electrode and the mold resin can be reduced, it is possible to prevent the light emitting element from being peeled off from the lead electrode and from being displaced, and thus a sufficiently reliable light emitting diode can be provided. Furthermore, since the lead electrodes for wire bonding are arranged at the package end portions in the juxtaposed direction of the light emitting elements, and projecting the lead electrodes from the same surface to the outside, the projecting surface can be used as a mounting surface. Thus, a side-view type surface-mount type light emitting diode can be obtained, and each element can be connected also by independent wiring with a large number of lead electrodes. Furthermore, even when there are many lead electrodes that protrude outwards by being alternately bent, they can be mounted with good stability, and the distance between the lead electrodes is sufficient for the mounting accuracy, resulting in dangers such as short circuits. Sex can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a surface-mounted light-emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a surface-mounted light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a surface-mounted light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a surface-mounted light-emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a conventional surface mount type light emitting diode.
FIG. 6 is a schematic view showing a conventional surface-mounted light emitting diode.
[Explanation of symbols]
1 ... Package
2 ... Lead electrode (metal member)
3 Light emitting element
4 ... Wire
5. Mold member
6 ... Bottom of package recess

Claims (6)

  1. 第1の発光素子が搭載される第1の金属部材と、第2の発光素子が搭載される第2の金属部材とを凹部形状の底面に備えるパッケージとを有する発光ダイオードであって、
    前記第1および第2の発光素子は前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されており、
    前記第1および第2の金属部材とは別に、前記第2の発光素子と電気的に接続される金属部材が前記発光素子並置方向のパッケージの端部に複数形成されており、
    前記第2の発光素子は、絶縁性の基板を接触面として第2の金属部材に載置されており、前記第1の発光素子はワイヤを介して前記第2の金属部材と接続されていることを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
    A light-emitting diode having a first metal member on which a first light-emitting element is mounted and a package including a second metal member on which a second light-emitting element is mounted on a bottom surface having a concave shape,
    The first and second light emitting elements are juxtaposed on the same line in the longitudinal direction of the package,
    Aside from the first and second metal members, a plurality of metal members electrically connected to the second light emitting element are formed at the end of the package in the light emitting element juxtaposition direction,
    The second light emitting element is placed on a second metal member with an insulating substrate as a contact surface, and the first light emitting element is connected to the second metal member via a wire. A surface-mount type light emitting diode characterized by the above.
  2. 前記第1の発光素子は、該発光素子の電極を接触面として前記第1の金属部材に載置されてなることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型発光ダイオード。The surface-mount light-emitting diode according to claim 1, wherein the first light-emitting element is placed on the first metal member with an electrode of the light-emitting element as a contact surface.
  3. 前記第1の発光素子は、該発光素子の絶縁性の基板を接触面として前記第1の金属部材に載置されてなることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型発光ダイオード。The surface-mounted light-emitting diode according to claim 1, wherein the first light-emitting element is mounted on the first metal member with an insulating substrate of the light-emitting element as a contact surface.
  4. 前記第2の発光素子と電気的に接続される金属部材は、前記第1および第2の発光素子の各々が独立して外部と電気的に接続されるように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の表面実装型発光ダイオード。 The metal member electrically connected to the second light emitting element is formed such that each of the first and second light emitting elements is independently electrically connected to the outside. The surface-mounted light-emitting diode according to claim 1.
  5. 前記第1および第2の金属部材は前記パッケージの同一面から外部へ突出していることを特徴とする請求項1乃至4に記載の表面実装型発光ダイオード。5. The surface-mount light emitting diode according to claim 1, wherein the first and second metal members protrude outward from the same surface of the package. 6.
  6. 前記外部へ突出した金属部材は、前記金属部材が突出した面に沿って交互に反対方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項5に記載の表面実装型発光ダイオード。6. The surface mount type light emitting diode according to claim 5, wherein the metal member protruding to the outside is alternately bent in the opposite direction along the surface from which the metal member protrudes.
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