JP4923711B2 - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置に係り、特に紫外域から可視光まで発光可能な窒化物半導体発光素子を用いた発光ダイオード(LED)のベアチップと保護素子のベアチップがフェースアップ状態で実装されて透光性樹脂により封止された構造を有する発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device, and in particular, a bare chip of a light emitting diode (LED) using a nitride semiconductor light emitting element capable of emitting light from the ultraviolet region to visible light and a bare chip of a protective element are mounted in a face-up state to transmit light. The present invention relates to a light emitting device having a structure sealed with a resin.
今日、半導体発光素子として種々の発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)が開発されている。このような半導体発光素子は低電圧駆動、小型、軽量、薄型、長寿命で信頼性が高く低消費電力という長所を生かして、ディスプレイやバックライト、インジケーターなど種々の光源として電球や冷陰極管の一部を代換えしつつある。 Today, various light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) have been developed as semiconductor light emitting devices. Such a semiconductor light emitting device takes advantage of low voltage drive, small size, light weight, thin shape, long life, high reliability and low power consumption, and as a light source such as a display, backlight, indicator, etc. Some are being replaced.
特に、紫外域から可視光の短波長側で効率よく発光可能な発光素子として窒化物半導体を用いたものが開発されている。窒化物半導体(例えば、InGaN混晶)を発光(活性)層とした量子井戸構造を有し、青色あるいは緑色領域で10カンデラ以上の発光をするLEDが開発され製品化されている。このようなLEDチップと蛍光体とを組み合わせ、LEDチップからの光と、その光により励起された蛍光体による光との混色により、白色系を含めた混色光が発光可能な発光装置とすることができる。 In particular, a light emitting element that can emit light efficiently from the ultraviolet region to the short wavelength side of visible light has been developed using a nitride semiconductor. An LED having a quantum well structure using a nitride semiconductor (for example, InGaN mixed crystal) as a light emitting (active) layer and emitting light of 10 candela or more in a blue or green region has been developed and commercialized. Combining such an LED chip and a phosphor, a light-emitting device capable of emitting mixed-color light including white light by mixing light from the LED chip and light from the phosphor excited by the light. Can do.
LEDを用いた発光装置は小型で消費電力も少なく耐用年数も長いので、液晶のバックライトや車載用など幅広い分野で使用されている。LEDから放出される光は、赤色、緑色、青色などのように限られた単色光であり、それを異なる波長に変換するための蛍光物質を発光素子と組み合わせて使用する場合がある。この場合、LEDから直接外部に放出される光と、LEDから放出される光と蛍光物質から放出される波長変換された光とを加色混合して白色を発光する発光装置が知られている。 Since light emitting devices using LEDs are small, consume less power and have a long service life, they are used in a wide range of fields such as liquid crystal backlights and in-vehicle use. The light emitted from the LED is limited monochromatic light such as red, green, and blue, and a fluorescent material for converting it to a different wavelength may be used in combination with the light emitting element. In this case, a light-emitting device that emits white light by adding and mixing light emitted directly from the LED, light emitted from the LED, and wavelength-converted light emitted from the fluorescent material is known. .
一方、発光層に3族窒化物半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦x≦1、0≦y≦1)を利用したLEDは、近紫外から赤色まで高輝度に発光可能であり、小型、高効率、小電流で高出力を有する優れた特性を持つが、構造上、静電気などの電気的なショックにより素子の破壊が生じ易く、人間がショックを感じる電圧以下の静電気電圧で破壊され易いという問題がある。例えば、通常の発光層がAlGaInPなどからなる赤色、赤外光が発光可能な発光ダイオードが約2KVの耐電圧があるのに対し、発光層がInGaNからなる青色、緑色、黄色などが発光可能な発光ダイオードの耐電圧は約0.5V以下にしかすぎない。特に、Alが含有された紫外発光可能な窒化物半導体を用いたLEDに至っては約0.2KV以下である。 On the other hand, an LED using a group III nitride semiconductor (In x Al y Ga 1-xy N, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) for the light emitting layer emits light with high brightness from near ultraviolet to red. It is possible to have a small size, high efficiency, and excellent characteristics of high output with a small current, but due to the structure, the element is easily damaged by an electric shock such as static electricity, and the static electricity below the voltage that humans feel shock There is a problem that it is easily destroyed by voltage. For example, a light emitting diode that can emit red light and infrared light whose normal light emitting layer is made of AlGaInP has a withstand voltage of about 2 KV, whereas blue, green, and yellow light emitting layers that are made of InGaN can emit light. The withstand voltage of the light emitting diode is only about 0.5V or less. In particular, the LED using a nitride semiconductor capable of emitting ultraviolet light containing Al is about 0.2 KV or less.
そこで、本願出願人は、発光層に3族窒化物半導体を用いたLEDの静電気・サージ保護対策として、LEDにツェナーダイオード(ZD)を逆並列に接続し、発光素子固有の特性を損なうこと無く、静電気やサージ電圧に起因する発光素子の損傷を防止し、発光効率を向上させる構造を提案した(例えば特許文献1)。
Therefore, the applicant of the present application connects a Zener diode (ZD) in antiparallel to the LED as a countermeasure against static electricity / surge protection of the LED using a
ところで、薄型化・小型化が可能な面実装パッケージ型のLED装置の従来の構造は、パッケージの凹部底面部でLEDチップの実装面とZDチップの実装面とが同一面内にある。しかも、LEDチップの一方の電極に一端がボンディング接続されているAu細線の他端は、ZDチップの実装面と同一面内でZDチップの近くのAuメッキ上にボンディング(2ndボンディング)接続されている。この場合、パッケージの凹部底面部において、ZDチップが実装される面およびAu細線がボンディング接続される部分は、金属製のリード部材の表面にAuメッキが施されており、ZDチップはAgペーストにより実装面に接合されている。 By the way, in the conventional structure of the surface mount package type LED device that can be reduced in thickness and size, the mounting surface of the LED chip and the mounting surface of the ZD chip are in the same plane at the bottom surface of the recessed portion of the package. In addition, the other end of the Au fine wire, one end of which is bonded to one electrode of the LED chip, is bonded (2nd bonding) on the Au plating near the ZD chip in the same plane as the ZD chip mounting surface. Yes. In this case, the surface on which the ZD chip is mounted and the portion where the Au thin wire is bonded and connected to the bottom surface of the concave portion of the package are plated with Au on the surface of the metal lead member, and the ZD chip is made of Ag paste. Bonded to the mounting surface.
しかし、上記した従来の構造においては、AgペーストはZDチップ実装面(Auメッキ面)上でブリードし、このブリードがZDチップの近くにあるLEDチップの2ndボンディング位置に達することによって、2ndボンディング位置に接続されたAu細線とリード部材のAuメッキ面との接合強度が低下することを回避することが望ましい。 However, in the conventional structure described above, the Ag paste bleeds on the ZD chip mounting surface (Au plating surface), and this bleed reaches the 2nd bonding position of the LED chip near the ZD chip, thereby causing the 2nd bonding position. It is desirable to avoid a decrease in the bonding strength between the Au thin wire connected to the lead wire and the Au plated surface of the lead member.
また、上記した従来の構造において、ZDチップのサイズは比較的大きく、ZDチップの配置設計の都合上、ZDチップからZDチップの2ndボンディング位置までのAu細線の長さが比較的長くなっている。このようにAu細線が比較的長いと、面実装タイプのLED製品の熱衝撃試験によるAu細線の疲労度が大きくなる。 In the above-described conventional structure, the size of the ZD chip is relatively large, and the length of the Au fine wire from the ZD chip to the 2nd bonding position of the ZD chip is relatively long for the convenience of the ZD chip layout design. . Thus, if the Au fine wire is relatively long, the fatigue degree of the Au fine wire by the thermal shock test of the surface mount type LED product increases.
なお、特許文献2には、砲弾型(ランプ型)のLED装置において、2本のリード間にZDが直接に電気的に接続され、リードフレームの先端がLEDチップより高い位置にある点が開示されており、特許文献3には、配線基板の表面がLEDチップより高い位置にあるLEDモジュールが開示されている。
前記したようなZDチップ接合用のAgペーストのブリードに起因してLEDチップの2ndボンディング位置におけるAu細線とリード部材のAuメッキ面との接合強度が低下することを回避するために、アセンブリ工程の順序を、LEDチップの2ndボンディングを行った後にZDチップの実装を行うように変更すると、工程間の移動回数が増大し、量産性の低下をきたすことになる。また、前記した問題を回避するために、LEDチップの2ndボンディング位置に予めAuバンプを配設することで2ndボンディング位置をZDチップ接合面より少し高くなるように段差を形成しておき、Auバンプ上にLEDチップの2ndボンディングを行うように変更すると、Auバンプを配設する工程が増大してしまう。 In order to avoid a decrease in the bonding strength between the Au fine wire at the 2nd bonding position of the LED chip and the Au plating surface of the lead member due to the bleeding of the Ag paste for bonding the ZD chip as described above, If the order is changed so that the ZD chip is mounted after the 2nd bonding of the LED chip is performed, the number of times of movement between the processes increases, and the mass productivity decreases. Further, in order to avoid the above-described problem, a step is formed by arranging an Au bump in advance at the 2nd bonding position of the LED chip so that the 2nd bonding position is slightly higher than the ZD chip bonding surface. If the LED chip is changed so as to perform 2nd bonding, the number of steps for arranging Au bumps increases.
かかる事情に鑑みて、本発明は、互いに逆並列接続されるLEDチップとZDチップをアセンブリする際の既存の工程順序および工程数を変更せずに、量産性の低下をきたすことなく、LEDチップの2ndボンディング位置における接合強度を確保でき、しかも、ZDチップに対するボンディング接続配線の熱衝撃疲労度を緩和し得る面実装パッケージ型の発光装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention provides an LED chip without reducing the mass productivity without changing the existing process sequence and the number of processes when assembling the LED chip and the ZD chip connected in reverse parallel to each other. It is an object of the present invention to provide a surface-mount package type light emitting device that can secure the bonding strength at the 2nd bonding position and can reduce the thermal shock fatigue of the bonding connection wiring to the ZD chip.
本発明の発光装置の第1の態様は、パッケージの上面に形成された凹部内の底面で同一平面上に発光素子と保護素子が接合され、前記発光素子と前記保護素子が互いに逆並列接続される面実装パッケージ型の発光装置であって、前記凹部内の底面の周辺部に前記発光素子若しくは前記保護素子より高く設けられた段部と、前記底面上で少なくとも前記保護素子の接合部に設けられた第1の導電部材と、前記段部の上面において前記発光素子の上面近傍の第1の領域に設けられた第2の導電部材と、前記段部の上面において前記発光素子の上面近傍および前記保護素子の上面近傍の第2の領域に設けられた第3の導電部材と、前記発光素子の上面の第1の電極と前記第1の領域の第2の導電部材との間にボンディング接続された第1の導電性ワイヤと、前記発光素子の上面の第2の電極と前記第2の領域の第3の導電部材との間にボンディング接続された第2の導電性ワイヤと、前記保護素子の上面の電極と前記第2の領域の第3の導電部材との間にボンディング接続された第3の導電性ワイヤと、を具備し、前記段部の第2の領域は前記凹部内側方向へ膨らむように形成されており、前記第2の導電性ワイヤおよび第3の導電性ワイヤは、前記凹部内側方向へ膨らむように形成されている部分の上面領域の第3の導電部材との間にボンディング接続されている。 According to a first aspect of the light emitting device of the present invention, the light emitting element and the protective element are joined on the same plane at the bottom surface in the recess formed on the upper surface of the package, and the light emitting element and the protective element are connected in reverse parallel to each other. A surface-mount package type light-emitting device, provided at a peripheral portion of a bottom surface in the concave portion higher than the light-emitting element or the protection element, and at least at a junction of the protection element on the bottom surface A first conductive member, a second conductive member provided in a first region in the vicinity of the top surface of the light emitting element on the top surface of the stepped portion, a vicinity of the top surface of the light emitting element in a top surface of the stepped portion, and Bonding connection between the third conductive member provided in the second region in the vicinity of the upper surface of the protection element, and the first electrode on the upper surface of the light emitting element and the second conductive member in the first region. First conductive wire A second conductive wire bonded between the second electrode on the upper surface of the light emitting element and the third conductive member in the second region, the electrode on the upper surface of the protective element, and the A third conductive wire bonded to and connected to the third conductive member in the second region, and the second region of the step portion is formed so as to swell toward the inside of the recess. The second conductive wire and the third conductive wire are bonded and connected to the third conductive member in the upper surface region of the portion formed so as to swell toward the inside of the recess .
本発明の発光装置の第2の態様は、上面にチップ収容用の凹部が設けられた絶縁性を有するパッケージと、前記凹部内の底面の周辺部に、前記底面で同一平面上に実装される発光素子若しくは保護素子より高く設けられた段部と、前記底面の上面の少なくとも一部からパッケージ側壁を貫通してパッケージの第1の側面まで引き出された第1の導電部材と、前記段部の上面における第1の領域からパッケージ側壁を貫通して前記第1の側面の第1の導電部材に連なるように引き出された第2の導電部材と、前記段部の上面における前記第1の領域とは電気的に絶縁された第2の領域からパッケージ側壁を貫通してパッケージの第2の側面まで引き出された第3の導電部材と、前記凹部内の底面上にフェースアップ状態で接合された前記発光素子と、前記底面における前記第2の領域の近傍で前記第1の導電部材上に下面側電極が導電性ペーストにより接合された前記保護素子と、前記発光素子の上面の第1の電極と前記第1の領域上の第2の導電部材との間にボンディング接続された第1の導電性ワイヤと、前記発光素子の上面の第2の電極と前記段部の上面における前記発光素子の上面近傍の前記第2の領域上の第3の導電部材との間にボンディング接続された第2の導電性ワイヤと、前記保護素子の上面側電極と前記段部の上面における前記保護素子の上面近傍の前記第2の領域上の第3の導電部材との間にボンディング接続された第3の導電性ワイヤと、前記凹部内で前記各発光素子、前記保護素子および各導電性ワイヤを封止する透光性部材と、を具備し、前記発光素子と保護素子が互いに逆並列接続されており、前記段部の第2の領域は前記凹部内側方向へ膨らむように形成されており、前記第2の導電性ワイヤおよび第3の導電性ワイヤは、前記凹部内側方向へ膨らむように形成されている部分の上面領域の第3の導電部材との間にボンディング接続されている。 According to a second aspect of the light emitting device of the present invention, an insulating package having a concave portion for accommodating a chip on the top surface and a peripheral portion of the bottom surface in the concave portion are mounted on the same plane at the bottom surface. A step provided higher than the light emitting element or the protective element, a first conductive member extending from at least a part of the upper surface of the bottom surface through the package side wall to the first side surface of the package, and A second conductive member drawn out from the first region on the top surface through the package side wall and connected to the first conductive member on the first side surface; and the first region on the top surface of the stepped portion Is joined to the third conductive member drawn out from the electrically insulated second region through the package side wall to the second side surface of the package and face-up on the bottom surface in the recess. Luminous element The protective element in which a lower surface side electrode is bonded to the first conductive member by a conductive paste in the vicinity of the second region on the bottom surface, the first electrode on the upper surface of the light emitting element, and the first A first conductive wire bonded to the second conductive member on the first region; a second electrode on the upper surface of the light emitting element; and an upper surface of the step portion near the upper surface of the light emitting element. A second conductive wire bonded to the third conductive member on the second region, the upper surface side electrode of the protective element, and the upper surface of the step portion near the upper surface of the protective element. A third conductive wire bonded to the third conductive member on the second region, and a light-transmitting member that seals the light emitting element, the protective element, and the conductive wire in the recess. And a light-emitting element. Protection element are connected in antiparallel to each other, the second region of the stepped portion is formed to bulge into the recess inwardly, the second conductive wire and the third conductive wire, wherein Bonding connection is made between the third conductive member in the upper surface region of the portion formed so as to swell toward the inside of the recess.
前記第1の導電部材または第2の導電部材は、パッケージの第1の側面の下端部まで第1の外部接続端子として引き出し、第3の導電部材はパッケージの第2の側面の下端部まで第2の外部接続端子として引き出すことが可能である。保護素子の接合位置から第2の領域までの距離は、発光素子の接合位置から第2の領域までの距離以下とし、極力短いことが望ましい。さらに、パッケージの上端面において第1の領域側の外縁付近には極性識別マークが形成されていてもよい。 The first conductive member or the second conductive member is drawn out as a first external connection terminal to the lower end portion of the first side surface of the package, and the third conductive member is extended to the lower end portion of the second side surface of the package. It can be pulled out as two external connection terminals. The distance from the bonding position of the protective element to the second region is preferably not more than the distance from the bonding position of the light emitting element to the second region, and is preferably as short as possible. Furthermore, a polarity identification mark may be formed in the vicinity of the outer edge on the first region side on the upper end surface of the package.
保護素子がp基板上に形成されている場合はそのp側電極面が凹部底面に接合されており、発光素子は、n側電極が第1の領域側に、前記p側電極が前記第2の領域側に位置するように配設される。そして、発光素子のn側電極と第1の領域上の第2の導電部材には第1の導電性ワイヤがボンディング接続され、発光素子のp側電極と第2の領域上の第3の導電部材には第2の導電性ワイヤがボンディング接続され、発光素子のn側電極と第2の領域上の第3の導電部材には第3の導電性ワイヤがボンディング接続される。 When the protective element is formed on the p substrate, the p-side electrode surface is bonded to the bottom surface of the recess, and the light-emitting element has the n-side electrode on the first region side and the p-side electrode on the second side. It arrange | positions so that it may be located in the area | region side. The first conductive wire is bonded to the n-side electrode of the light emitting element and the second conductive member on the first region, and the third conductive on the p-side electrode of the light emitting element and the second region is connected. A second conductive wire is bonded to the member, and a third conductive wire is bonded to the n-side electrode of the light emitting element and the third conductive member on the second region.
これに対して、保護素子がn基板上に形成されている場合はそのn側電極面が凹部底面に接合されており、発光素子は、p側電極が第1の領域側に、n側電極が第2の領域側に位置するように配設される。そして、発光素子のp側電極と第1の領域上の第2の導電部材には第1の導電性ワイヤがボンディング接続され、発光素子のn側電極と第2の領域上の第3の導電部材には第2の導電性ワイヤがボンディング接続され、発光素子のp側電極と第2の領域上の第3の導電部材には第3の導電性ワイヤがボンディング接続される。 On the other hand, when the protective element is formed on the n substrate, the n-side electrode surface is bonded to the bottom surface of the recess, and the light-emitting element has the p-side electrode on the first region side and the n-side electrode. Is disposed on the second region side. The first conductive wire is bonded to the p-side electrode of the light emitting element and the second conductive member on the first region, and the third conductive on the n-side electrode of the light emitting element and the second region is connected. A second conductive wire is bonded to the member, and a third conductive wire is bonded to the p-side electrode of the light emitting element and the third conductive member on the second region.
請求項1の発光装置によれば、発光素子の2ndボンディング位置における接合強度を確保できる。また、発光素子の上面の一対の電極および保護素子の上面の電極に対して、それより高い段部の上面における第1の領域上の導電部材または第2の領域上の導電部材との間でそれぞれ導電性ワイヤがボンディング接続されている。したがって、発光素子の2ndボンディング位置において保護素子の接合部からのブリードによる影響を受けなくなるので、発光素子の2ndボンディング位置における接合強度を確保することができる。しかも、互いに逆並列接続される発光素子と保護素子をアセンブリする際の既存の工程順序および工程数を変更する必要がないので、量産性の低下をきたすことはない。 According to the light emitting device of the first aspect, it is possible to secure the bonding strength at the 2nd bonding position of the light emitting element. Further, with respect to the pair of electrodes on the upper surface of the light emitting element and the electrode on the upper surface of the protective element, between the conductive member on the first region or the conductive member on the second region on the upper surface of the stepped portion higher than that. Conductive wires are bonded to each other. Therefore, since it is not affected by the bleed from the joint portion of the protective element at the 2nd bonding position of the light emitting element, it is possible to ensure the bonding strength of the light emitting element at the 2nd bonding position. In addition, since it is not necessary to change the existing process sequence and the number of processes when assembling the light emitting element and the protective element connected in reverse parallel to each other, the mass productivity is not lowered.
請求項2の発光装置によれば、請求項1の発光装置の具体的な構造を提供することができる。
According to the light emitting device of claim 2, the specific structure of the light emitting device of
請求項3の発光装置によれば、パッケージ凹部内底面上における保護素子の接合位置から第2の領域までの距離が、発光素子の接合位置から第2の領域までの距離以下に短く設定されることにより、保護素子の上面の電極と第2の領域上の導電部材にボンディング接続される導電性ワイヤは、短くて済む。したがって、保護素子に対するボンディング接続配線の熱衝撃疲労度を緩和することができる。 According to the light emitting device of the third aspect, the distance from the bonding position of the protective element on the inner bottom surface of the package recess to the second region is set shorter than the distance from the bonding position of the light emitting element to the second region. Thus, the conductive wire bonded to the electrode on the upper surface of the protection element and the conductive member on the second region can be short. Therefore, the thermal shock fatigue degree of the bonding connection wiring with respect to the protective element can be reduced.
請求項4の発光装置によれば、p基板上に形成された小さなサイズの保護素子を用いることにより、パッケージの凹部底面が従来品より狭くても、凹部底面で同一平面上に2つの素子(発光素子と保護素子)を容易に実装することができる。 According to the light emitting device of the fourth aspect, by using a protective element having a small size formed on the p substrate, two elements (on the same surface at the bottom of the recess are formed even if the bottom of the recess of the package is narrower than the conventional product). A light emitting element and a protective element) can be easily mounted.
請求項5の発光装置によれば、n基板上に形成された標準的な保護素子を安価に入手することが可能であり、製造コストを抑制することができる。 According to the light emitting device of the fifth aspect, it is possible to obtain a standard protective element formed on the n substrate at a low cost, and the manufacturing cost can be suppressed.
請求項6の発光装置によれば、第1の導電部材または第2の導電部材は第1の側面の下端部まで第1の外部接続端子として引き出されており、第3の導電部材は第2の側面の下端部まで第2の外部接続端子として引き出されているので、面実装パッケージの薄型化・小型化が可能である。 According to the light emitting device of the sixth aspect, the first conductive member or the second conductive member is drawn out as the first external connection terminal to the lower end portion of the first side surface, and the third conductive member is the second conductive member. Since the second external connection terminal is drawn out to the lower end portion of the side surface, the surface mount package can be reduced in thickness and size.
本発明に係る発光装置は、パッケージ上面に形成された凹部内の底面上に例えば発光層に3族窒化物半導体を用いた発光素子と、この発光素子に対して適切なツェナー電圧を持つ保護素子が実装され、両素子が互いに逆並列接続される。この場合、発光素子の上面のn側電極、p側電極および保護素子の上面の電極に対して、その近傍でそれより高い段部の上面における第1の領域の導電部材または第2の領域の導電部材との間でそれぞれ導電性ワイヤがボンディング接続されている。 A light-emitting device according to the present invention includes a light-emitting element using, for example, a group III nitride semiconductor as a light-emitting layer on a bottom surface in a recess formed on the upper surface of a package, and a protective element having a Zener voltage appropriate for the light-emitting element. Are mounted, and both elements are connected in reverse parallel to each other. In this case, with respect to the n-side electrode, the p-side electrode on the upper surface of the light emitting element, and the electrode on the upper surface of the protective element, the conductive member of the first region or the second region on the upper surface of the step portion higher in the vicinity thereof Conductive wires are bonded to the conductive members, respectively.
以下、図面を参照して本発明の実施形態および実施例を説明するが、本発明は、これらの実施形態および実施例に限定されるものではない。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。 Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments and examples. In this description, common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る面実装パッケージ型のLED装置の一例を概略的に示す一部透視斜視図である。図2は、図1のLED装置を概略的に示す一部透視平面図である。図3は図2中のA−A線に沿う矢印方向の断面構造を概略的に示す断面図であり、図4は図2中のB−B線に沿う矢印方向の断面構造を概略的に示す断面図であり、図5は図2中のC−C線に沿う矢印方向の断面構造を概略的に示す断面図であり、図6は図2中のD−D線に沿う矢印方向の断面構造を概略的に示す断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a partially transparent perspective view schematically showing an example of a surface-mount package type LED device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially transparent plan view schematically showing the LED device of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure in the arrow direction along the AA line in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional structure in the arrow direction along the BB line in FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure in the direction of the arrow along the line CC in FIG. 2, and FIG. 6 is a cross-sectional view in the direction of the arrow along the line DD in FIG. It is sectional drawing which shows a cross-sectional structure schematically.
図1乃至図6に示すLED装置において、パッケージ10は、絶縁材の上面に素子収納用の凹部10aが形成されており、凹部内底面10bの周辺部には段部11が存在する。この段部11の高さは、底面10bに実装される素子16,17より高い。そして、底面上で少なくとも保護素子の接合部からパッケージ側壁を貫通してパッケージの第1の側面121まで第1の導電部材131が引き出されている。また、段部11の上面における第1の領域111からパッケージ側壁を貫通して第1の側面121の第1の導電部材131に連なるように第2の導電部材132が引き出されている。さらに、段部11の上面における第2の領域112からパッケージ側壁を貫通してパッケージの第2の側面122まで連なるように第3の導電部材133が引き出されている。前記段部11の上面における第1の領域111の導電部材131と第2の領域112の導電部材132は、パッケージ絶縁材により電気的に絶縁されており、ほぼ同一平面上にある。
In the LED device shown in FIGS. 1 to 6, the
さらに、前記第1の導電部材131または第2の導電部材132は、第1の側面121の下端部まで第1の外部接続端子141として引き出され、第3の導電部材133は第2の側面122の下端部まで第2の外部接続端子142として引き出されている。さらに、パッケージ上端面において、第1の領域111側の外縁付近には、例えば導電部材からなるバー状の極性識別マーク15が形成されている。
Further, the first
前記底面10b上には、窒化ガリウム系化合物半導体である発光素子16と、この発光素子16を保護するために適切なツェナー電圧を持つ保護素子17が実装されている。この場合、発光素子16は、片面(上面)に一対の電極(n側電極16nとp側電極16p)が形成されており、他面(下面)が例えばエポキシ樹脂18により凹部底面10bに接合されている。保護素子17は、n側電極とp側電極が両面に分離されて形成されており、下面(一方の電極)は第2の領域112の近傍で凹部底面10b上の第1の導電部材(例えばAuメッキ面)131に導電性ペースト(本例ではAgペースト)19により接合されている。
On the
そして、発光素子16の上面のn側電極16n、p側電極16pおよび保護素子17の上面の電極に対して、段部11の上面における第1の領域111の第2の導電部材132または第2の領域112の第3の導電部材133との間でそれぞれ導電性ワイヤ201〜203のいずれかがボンディング接続されている。この場合、第1の外部接続端子領域141には、発光素子16の一方の電極と保護素子17の下面側電極が共通に接続され、第2の外部接続端子142には発光素子16の他方の電極と保護素子17の上面側電極が共通に接続されることによって、発光素子16に対して保護素子17が電気的に逆並列に接続されている。
Then, the second
前記パッケージ凹部底面10b上における保護素子17の接合位置から第2の領域112までの距離は、発光素子16の接合位置から第2の領域112までの距離以下で極力短く設定されることが望ましい。これにより、保護素子17の上面の電極と第2の領域112上の第3の導電部材133にボンディング接続される第3の導電性ワイヤ203は、短くて済む。従来品は、保護素子の2ndボンディング用の導電性ワイヤは、発光素子の2ndボンディング用の導電性ワイヤよりも長かった。
The distance from the bonding position of the
さらに、パッケージ凹部10a内は、各素子16,17および各導電性ワイヤ201〜203を外部応力、水分および塵芥などから保護し、かつ、適切な配光特性を得るために、透光性封止部材21(図1、図2では、図示を省略している)で封止される。この透光性封止部材21は、例えば光透過性に優れたエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂などである。この樹脂による封止は、パッケージ凹部10a内の少なくとも導電性ワイヤ201〜203が埋没するように、液状の樹脂を例えばポッティング法により滴下し、加熱硬化させることで実施できる。上記透光性部材には、発光素子からの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換する蛍光物質を混入させてもよい。さらに、蛍光物質からの光を良好に乱反射させる光拡散作用を有し、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色ムラを抑制するために拡散剤を混入させてもよい。さらに、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高める作用を有し、高温下での使用においても導電性ワイヤの断線や樹脂のクラック、LED底面とパッケージの凹部底面との剥離等を防止することが可能になるフィラーを混入させてもよい。
Further, in the
上記構造を有するLED装置を面実装する際には、パッケージ10の底面を実装基板(図示せず)上に搭載し、パッケージの一対の対向側面121,122の下端に引き出された一対の外部接続端子141,142を例えば半田付けにより実装基板上の配線部などに固着して電気的に接続する。
When surface-mounting the LED device having the above structure, the bottom surface of the
上記した第1の実施形態に係るLED装置によれば、パッケージ凹部底面10b上に発光層に3族窒化物半導体を用いた発光素子16と、この発光素子に対して適切なツェナー電圧を持つ保護素子17が実装され、両素子16,17が互いに逆並列接続されているので、静電気やサージ電圧から保護され、かつ、発光素子固有の特性を損なうことがない。
According to the LED device according to the first embodiment described above, the
そして、発光素子16の上面のn側電極16n、p側電極16pおよび保護素子17の上面の電極に対して、それより高い段部11の上面における第1の領域111の第1の導電部材131または第2の領域112の第2の導電部材132との間でそれぞれ導電性ワイヤがボンディング接続されている。
Then, the first
したがって、発光素子16の2ndボンディング位置において保護素子17の接合部からのブリードによる影響を受けなくなるので、発光素子16の2ndボンディング位置における接合強度を確保することができる。しかも、発光素子16と保護素子17をアセンブリする際の既存の工程順序および工程数を変更する必要がないので、量産性の低下をきたすことはない。
Therefore, the
また、発光素子16の上面電極から第1の領域111または第2の領域112までの距離は、従来品における発光素子の上面電極からパッケージ凹部底面の2ndボンディング位置までの距離より短いので、ボンディング接続される導電性ワイヤ202,203の長さが短くて済む。同様に、保護素子17の上面電極から第2の領域112までの距離は、従来品における保護素子の上面電極からパッケージ凹部底面の2ndボンディング位置までの距離より短いので、ボンディング接続される導電性ワイヤ203の長さが短くて済む。
Further, the distance from the upper surface electrode of the
また、前述したようにパッケージ凹部底面10b上における保護素子17の上面電極から第2の領域112までの距離は、発光素子16の上面電極から第2の領域112までの距離以下で極力短く設定されることが望ましい。これにより、保護素子17の上面の電極と第2の領域112の第3の導電部材133にボンディング接続される導電性ワイヤ203は、短くて済む。したがって、保護素子17に対するボンディング接続配線の熱衝撃疲労度を緩和することができる。
Further, as described above, the distance from the upper surface electrode of the
また、前述したように保護素子17としてp基板上に形成されたものを用いる場合には、パッケージ凹部底面10bが従来品より狭くても、凹部底面10bで同一平面上に2つの素子16,17を容易に実装することができる。また、パッケージ上端面の極性識別マーク15は、パッケージの第1の側面121の第1の外部接続端子141がLED装置のn側電極側であることを示すカソードマークとして意味を有することになり、従来品のパッケージ上端面に付されている極性識別と同様の意味を有する利点がある。
Further, as described above, when the
以下、第1の実施形態における各構成について詳述する。 Hereinafter, each configuration in the first embodiment will be described in detail.
(パッケージ10) パッケージ10は、前述した構成に限らず、複数枚の絶縁材のうち、一部の絶縁材に導電部材として金属メッキ(例えばAuメッキ)が形成され、このAuメッキが複数枚の絶縁材の一部の層間から一対の対向側面12,122に引き出されるように積層された状態で焼結された構造を有するものでもよい。この場合、パッケージ上面に素子収納用の凹部10aが形成され、凹部底面10bの外周部には段部11が存在するように、各絶縁材が構成されている。また、凹部底面10bにはAuメッキが施されており、このAuメッキはパッケージの第1の側面121まで引き出されており、さらに当該側面に沿って下端まで連なり、第1の外部接続端子141となっている。また、段部11の上面において、第1の外部接続端子側に近い第1の領域111には第1の外部接続端子141に連なるようにAuメッキが施されており、第1の領域111に対して反対側の第2の領域112にもAuメッキが施されている。この第2の領域112のAuメッキは、パッケージの第2の側面122まで引き出されており、さらに当該側面に沿って下端まで連なり、第2の外部接続端子142となっている。
(Package 10) The
また、パッケージ10は、例えば銀メッキした銅製リードフレームを打ち抜きにより形成し、そのリードフレームに合成樹脂を射出成形し、パッケージ外部に引き出されたアウターリードを最適形状に切断した後に、アウターリードをパッケージ外側面および底面に沿うように折り曲げられて外部端子(表面実装時に半田付け接続される)としたものでもよい。この場合、パッケージは、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アイド(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樹脂等が用いられる。そして、溶融されたこれら材料を、複数のリード部材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流し込み、硬化させて形成される。
The
また、パッケージ凹部10a内に封止部材を充填する場合には、素子16,17から生じた熱の影響を受けた際のパッケージと封止部材との密着性を考慮して、パッケージの熱膨張係数は、封止部材のそれとの差が小さいものが好ましい。また、凹部内の表面は、エンボス加工して封止部材との接着面積を増やし、プラズマ処理して封止部材との密着性を向上させることができる。
Further, when the sealing member is filled in the
また、素子16,17および導電性ワイヤ201〜203を凹部10a内で封止するために、必ずしも封止部材を充填しないで、無機バインダー、N2 ,Arなどの不活性ガスを充填してもよく、あるいは凹部の内部を真空またはそれに近い状態にしてもよい。
Further, in order to seal the
(発光素子16) 発光素子16は、アノード(p電極)・カソード(n電極)に対応する一対の電極を有し、パッケージ凹部底面10b上にダイボンディングにより固着され、一対の電極が一対の外部接続端子141,142に電気的に接続されている。発光素子16は、460nm近傍に発光ピーク波長を持つ青色発光の発光素子、410nm近傍に発光ピーク波長を持つ青紫色発光の発光素子、365nm近傍に発光ピーク波長を持つ紫外線発光の発光素子などを使用することができる。発光素子16の種類は特に制限されるものではないが、例えば、MOCVD法等によって基板上に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たもの、一例として、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た構造のものを使用する。また、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。
(Light-Emitting Element 16) The light-emitting
白色発光の発光装置を実現する場合には、例えば青色発光の発光素子と、透光性被覆部材に含まれる蛍光物質として後述するYAG蛍光体(Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体)との組み合わせを使用することによって、発光素子による発光とYAG蛍光体による発光との混色によって白色発光が得られる。 When realizing a white light emitting device, for example, a blue light emitting element and a YAG phosphor described later as a fluorescent material contained in the light-transmitting coating member (rare earth mainly activated by a lanthanoid element such as Ce) By using a combination with an aluminate phosphor), white light emission can be obtained by color mixture of light emission by the light emitting element and light emission by the YAG phosphor.
(保護素子17) 保護素子17とは、発光素子16と共にパッケージ10の凹部に収納される素子であり、他の発光素子16を過電圧による破壊から保護するためのものである。保護素子17は、半導体構造を有するものの他、半導体構造を有しないものも含む。
(Protective element 17) The
本実施の形態で用いることができる保護素子には、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になるツェナーダイオード(Zener diode)、パルス性の電圧を吸収するコンデンサ等がある。 Protection elements that can be used in this embodiment include a Zener diode that is energized when a voltage higher than a specified voltage is applied, a capacitor that absorbs a pulsed voltage, and the like.
(封止部材21) パッケージ凹部10a内で素子16,17を封止する場合は、透光性封止部材21、例えば透光性樹脂を充填する。この透光性樹脂は、外力、水分等から発光素子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、所定温度で所定時間以上のべ−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ができるので、水蒸気爆発や、発光素子と封止部材との剥がれに起因する色調のずれ等の弊害を防ぐことができる。
(Sealing member 21) When sealing the
また、封止部材は、発光素子16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。なお、発光素子の電極とパッケージ内部の導電部材とを導電性ワイヤで接続する構造においては、封止部材は導電性ワイヤを保護する機能も有する。封止部材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ガラスなどを用いると好適である。また、透光性樹脂に拡散剤を含有させることによって、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増やすこともできる。なお、封止部材に蛍光物質を含有させることにより、種々の発光色を有する発光装置を提供することが可能である。
In addition, the sealing member is required to have high light transmittance in order to efficiently emit light from the
封止部材に蛍光物質を含有させる場合、凹部内に発光素子と保護素子を実装した後、蛍光物質を含有した透光性樹脂を充填することにより、発光素子から放出される光を波長変換して外部へ放出することが可能になる。発光素子からエネルギーの高い短波長の可視光が放出される場合には、透光性樹脂に含有させる蛍光物質として、有機蛍光体であるペリレン形誘導体や、ZnCdS:Cu、YAG:CeやEuおよび/またはCrで賦活された窒素含有CaO−Al2 O3 −SiO2 などの無機蛍光体などを使用して好適である。 When the sealing member contains a fluorescent substance, the light emitted from the light emitting element is wavelength-converted by mounting a light emitting element and a protective element in the recess and then filling with a translucent resin containing the fluorescent substance. Can be released to the outside. When visible light having a short wavelength with high energy is emitted from the light emitting element, as a fluorescent substance to be contained in the translucent resin, a perylene-type derivative that is an organic phosphor, ZnCdS: Cu, YAG: Ce, Eu, and It is preferable to use an inorganic phosphor such as nitrogen-containing CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 activated by Cr.
この際、白色光を得る場合には、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を一部吸収して補色となる黄色系の発光が可能となり、青色発光素子との組み合わせにより白色系の発光装置を比較的簡単に信頼性良く形成できる。同様に、Euおよび/またはCrで賦活された窒素含有CaO−Al2 O3 −SiO2 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を一部吸収して補色となる赤色系の発光が可能となり、青色発光素子との組み合わせにより白色系の発光装置を比較的簡単に信頼性良く形成できる。 At this time, when white light is obtained, particularly when a YAG: Ce phosphor is used, yellow light emission that can partially absorb light from the blue light emitting element and become a complementary color is possible depending on the content thereof. By combining with a light emitting element, a white light emitting device can be formed relatively easily and with high reliability. Similarly, when a nitrogen-containing CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 phosphor activated with Eu and / or Cr is used, depending on its content, a part of the light from the blue light-emitting element is absorbed to obtain a complementary color. Red light emission becomes possible, and a white light-emitting device can be formed relatively easily and reliably by combination with a blue light-emitting element.
(蛍光物質) 蛍光物質は、発光素子からの光を吸収して励起され、発光素子の発光色とは異なる波長(例えば補色関係を有する)の光に変換するものであり、YAG蛍光体、窒化物蛍光体、その他の蛍光体を使用可能である。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、または、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩またはEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機および有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1つ以上であることが好ましい。 これらの蛍光体は、発光素子の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を様々と組み合わせて使用することにより、様々の発光色を有する発光装置を製造することができる。 (Fluorescent substance) A fluorescent substance is excited by absorbing light from a light emitting element, and converts it into light having a wavelength (for example, having a complementary color relationship) different from the emission color of the light emitting element. Phosphors and other phosphors can be used. For example, nitride phosphors / oxynitride phosphors mainly activated by lanthanoid elements such as Eu and Ce, lanthanoid phosphors such as Eu, and alkalis mainly activated by transition metal elements such as Mn Earth halogen apatite phosphor, alkaline earth metal borate halogen phosphor, alkaline earth metal aluminate phosphor, alkaline earth silicate, alkaline earth sulfide, alkaline earth thiogallate, alkaline earth silicon nitride At least selected from organic and organic complexes mainly activated by lanthanoid elements such as germanate or lanthanoid elements such as Ce, rare earth aluminate, rare earth silicate or Eu Any one or more are preferable. These phosphors can use phosphors having emission spectra in yellow, red, green, and blue by the excitation light of the light-emitting element, and emission spectra in yellow, blue-green, orange, etc., which are intermediate colors between them. A phosphor having the following can also be used. By using these phosphors in various combinations, light emitting devices having various emission colors can be manufactured.
例えば、青色に発光するGaN系化合物半導体を用いて、Y3 Al5 O12:Ceもしくは(Y0.8 Gd0.2 )3 Al5 O12:Ceの蛍光物質に照射し、波長変換を行うと、発光素子からの光と、蛍光物質からの光との混合色により白色に発光する発光装置を提供することができる。 For example, when a GaN-based compound semiconductor that emits blue light is used to irradiate a fluorescent material of Y 3 Al 5 O 12 : Ce or (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce and perform wavelength conversion, light emission occurs. A light-emitting device that emits white light by a mixed color of light from an element and light from a fluorescent material can be provided.
例えば、緑色から黄色に発光するCaSi2 O2 N2 :Eu、またはSrSi2 O2 N2 :Euと、蛍光体である青色に発光する(Sr,Ca)5 (PO4 )3 Cl:Eu、赤色に発光する(Ca,Sr)2 Si5 N8 :Euとからなる蛍光物質140を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する発光装置を提供することができる。これは、色の三原色である赤・青・緑を使用しているので、第1の蛍光体および第2の蛍光体の配合比を変えることのみによって所望の白色光を実現することができる。 For example, CaSi 2 O 2 N 2 : Eu or SrSi 2 O 2 N 2 : Eu that emits light from green to yellow, and (Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu that emits blue light as a phosphor. By using the fluorescent material 140 made of (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu that emits red light, a light emitting device that emits white light with good color rendering can be provided. Since the three primary colors red, blue and green are used, desired white light can be realized only by changing the blend ratio of the first phosphor and the second phosphor.
(導電性ワイヤ201〜203) 導電性ワイヤとしては、発光素子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の直径は、好ましくは10μm以上、45μm以下である。このような導電性ワイヤとして、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ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤは、ワイヤボンディング装置によって、発光素子とパッケージ内部の導電部材との間に容易にボンディング接続させることができる。
(
以下、本発明の発光装置について複数の実施例を説明する。 Hereinafter, a plurality of examples of the light emitting device of the present invention will be described.
(実施例1) 図1乃至図6は、実施例1に係る発光装置を概略的に示している。この発光装置は、第1の実施形態で前述した構成と同様であり、主な構成として、パッケージ10、発光素子16、保護素子17、導電性ワイヤ201〜203、透光性封止部材21を具備し、発光素子16はエポキシ樹脂18により接合され、保護素子17はAgペースト19により接合されている。
Example 1 FIGS. 1 to 6 schematically show a light-emitting device according to Example 1. FIG. This light-emitting device has the same configuration as that described above in the first embodiment. As the main configuration, the
パッケージ10は、例えば4枚のセラミックス板が積層されており、そのうちの2枚のセラミックス板の片面にはAuメッキが形成されており、このAuメッキが一部の層間から一対の対向側面121,122に引き出されるように積層された状態で焼結された構造を有する。ここで、パッケージ10上面に素子収納用の凹部10aが存在し、凹部底面10bの外周部には段部11が存在するように各セラミックス板が構成されている。
For example, four ceramic plates are stacked in the
凹部底面10bの例えば全面には導電部材131としてAuメッキが施されており、このAuメッキはパッケージの第1の側面121まで引き出されており、さらに当該側面に沿って下端まで連なり、第1の外部接続端子141となっている。また、段部11の上面において、第1の外部接続端子141側の第1の領域111から第1の外部接続端子141に連なるように導電部材132としてAuメッキが施されている。さらに、第1の領域111とは反対側の第2の領域112からパッケージの第2の側面122まで導電部材133としてAuメッキが引き出されており、さらに当該側面に沿って下端まで連なり、第2の外部接続端子142となっている。
For example, the entire surface of the
保護素子17としてp基板上に形成されたものが用いられており、そのp側電極面がAgペースト19により接合されている。発光素子16は、n側電極16nが第1の領域111側に、p側電極16nが第2の領域112側に位置するように配設されている。そして、発光素子16のn側電極16nと段部上面の第1の領域111のAuメッキ面には第1の導電性ワイヤ201がボンディング接続され、発光素子16のp側電極と段部上面の第2の領域112のAuメッキ面には第2の導電性ワイヤ202がボンディング接続され、保護素子17の上面のn側電極と第2の領域112のAuメッキ面には第3の導電性ワイヤ203がボンディング接続される。これにより、第1の外部接続端子領域141には、発光素子16のn側電極16nと保護素子17のp側電極17pが共通に接続され、第2の外部接続端子142には発光素子16のp側電極16pと保護素子17のn側電極17nが共通に接続される。つまり、発光素子16に対して保護素子17が電気的に逆並列に接続される。
A
上記したようにp基板上に形成された保護素子17は、従来例で説明したn基板上に形成された保護素子よりも小さいサイズで実現可能であり、パッケージ凹部底面10bが従来品(凹部底面に段部がない)より狭くても、同一平面上に2つの素子(発光素子と保護素子)を容易に実装することができる。また、この場合には、パッケージ上端面の極性識別マーク15は、パッケージの第1の側面121の第1の外部接続端子141がLED装置のn側電極側であることを示すカソードマークとして意味を有する。このことは、従来品(素子と同一平面上に2ndボンディング位置が存在する。)のパッケージ上端面に付されている極性識別と同様の意味を有する利点がある。
As described above, the
なお、段部の第2の領域112は、凹部内側方向へ膨らむように形成されており、第1の領域111よりも上面積が広くなっている。また、凹部10aの側壁の開口部付近において先端側の開口広さが段状に狭くなるように段差部22が構成されている。
Note that the
実施例1によれば、第1の実施形態で前述したような効果が得られる。しかも、第2の領域112は第1の領域111よりも上面積が広くなっているので、2ヶ所での2ndボンディングを容易に行うことが可能になる。また、凹部側壁の開口部付近に段差部22が設けられているので、仮に透光性封止部材21とパッケージとの接着性が低下した場合でも、強い衝撃を受けた時に凹部10a内の透光性封止部材21が先端側へ飛び出すことを防止するストッパ部として作用することが可能になる。
According to Example 1, the effects described above in the first embodiment can be obtained. In addition, since the area of the
(実施例2) 実施例2の発光装置は、前述した実施例1の発光装置と比べて、保護素子17としてn基板上に形成されたものが用いられている点が異なり、その他は第1の実施形態で前述した構成と同様である。n基板上に形成された保護素子17は、n側電極面がAgペースト19により接合されている。発光素子16は、p側電極16pが第1の領域111側に、n側電極16nが第2の領域112側に位置するように配設される。そして、発光素子16のp側電極16pと段部上面の第1の領域111のAuメッキ面には第1の導電性ワイヤ201がボンディング接続され、発光素子16のn側電極16nと段部上面の第2の領域112のAuメッキ面には第2の導電性ワイヤ202がボンディング接続され、保護素子17の上面のp側電極と第2の領域112のAuメッキ面には第3の導電性ワイヤ203がボンディング接続される。これにより、第1の外部接続端子領域141には発光素子16のp側電極16pと保護素子17のn側電極が共通に接続され、第2の外部接続端子領域142には発光素子16のn側電極16nと保護素子17のp側電極が共通に接続される。つまり、発光素子16に対して保護素子17が電気的に逆並列に接続される。
(Example 2) The light-emitting device of Example 2 is different from the light-emitting device of Example 1 described above in that a
実施例2によれば、第1の実施形態で前述したような効果が得られる。しかも、n基板上に形成された保護素子は、標準品として安価に入手することが可能であり、発光装置の製造コストを抑制することができる。 According to Example 2, the effects described above in the first embodiment can be obtained. Moreover, the protective element formed on the n substrate can be obtained as a standard product at low cost, and the manufacturing cost of the light emitting device can be suppressed.
本発明の発光装置は、信号灯、照明、ディスプレイ、インジケーター、液晶プロジェクタ、液晶のバックライトなどの各種光学装置の光源として利用可能であり、例えば車載用のLEDのように始動時にサージ電圧が加わる分野に好適である。 The light-emitting device of the present invention can be used as a light source for various optical devices such as signal lights, illuminations, displays, indicators, liquid crystal projectors, and liquid crystal backlights. It is suitable for.
10…パッケージ、10a…凹部、10b…凹部底面、11…段部、111…第1の領域、112…第2の領域、121…パッケージの第1の側面、122…パッケージの第2の側面、131…第1の導電部材、132…第2の導電部材、133…第3の導電部材、141…第1の外部接続端子、142…第2の外部接続端子、15…極性識別マーク、16…発光素子、16n…n側電極、16p…p側電極、17…保護素子、17n…n側電極、18…エポキシ樹脂、19…導電性ペースト(Agペースト)、201〜203…導電性ワイヤ、21…透光性封止部材。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記凹部内の底面の周辺部に前記発光素子若しくは前記保護素子より高く設けられた段部と、
前記底面上で少なくとも前記保護素子の接合部に設けられた第1の導電部材と、
前記段部の上面において前記発光素子の上面近傍の第1の領域に設けられた第2の導電部材と、
前記段部の上面において前記発光素子の上面近傍および前記保護素子の上面近傍の第2の領域に設けられた第3の導電部材と、
前記発光素子の上面の第1の電極と前記第1の領域の第2の導電部材との間にボンディング接続された第1の導電性ワイヤと、
前記発光素子の上面の第2の電極と前記第2の領域の第3の導電部材との間にボンディング接続された第2の導電性ワイヤと、
前記保護素子の上面の電極と前記第2の領域の第3の導電部材との間にボンディング接続された第3の導電性ワイヤと、
を具備し、前記段部の第2の領域は前記凹部内側方向へ膨らむように形成されており、前記第2の導電性ワイヤおよび第3の導電性ワイヤは、前記凹部内側方向へ膨らむように形成されている部分の上面領域の第3の導電部材との間にボンディング接続されていることを特徴とする発光装置。 A light emitting device of a surface mount package type in which a light emitting element and a protective element are joined on the same plane at a bottom surface in a recess formed on the upper surface of the package, and the light emitting element and the protective element are connected in reverse parallel to each other,
A stepped portion provided higher than the light emitting element or the protective element at the periphery of the bottom surface in the recess;
A first conductive member provided at least on a joint of the protection element on the bottom surface;
A second conductive member provided in a first region near the top surface of the light emitting element on the top surface of the stepped portion;
A third conductive member provided in a second region near the top surface of the light emitting element and near the top surface of the protection element on the top surface of the stepped portion;
A first conductive wire bonded and connected between a first electrode on an upper surface of the light emitting element and a second conductive member in the first region;
A second conductive wire bonded and connected between the second electrode on the upper surface of the light emitting element and the third conductive member in the second region;
A third conductive wire bonded and connected between the electrode on the upper surface of the protection element and the third conductive member of the second region;
The second region of the step portion is formed so as to swell toward the inside of the recess, and the second conductive wire and the third conductive wire swell toward the inside of the recess. A light-emitting device, wherein the light-emitting device is bonded to the third conductive member in the upper surface region of the formed portion .
前記凹部内の底面の周辺部に、前記底面で同一平面上に実装される発光素子若しくは保護素子より高く設けられた段部と、
前記底面の上面の少なくとも一部からパッケージ側壁を貫通してパッケージの第1の側面まで引き出された第1の導電部材と、
前記段部の上面における第1の領域からパッケージ側壁を貫通して前記第1の側面の第1の導電部材に連なるように引き出された第2の導電部材と、
前記段部の上面における前記第1の領域とは電気的に絶縁された第2の領域からパッケージ側壁を貫通してパッケージの第2の側面まで引き出された第3の導電部材と、
前記凹部内の底面上にフェースアップ状態で接合された前記発光素子と、
前記底面における前記第2の領域の近傍で前記第1の導電部材上に下面側電極が導電性ペーストにより接合された前記保護素子と、
前記発光素子の上面の第1の電極と前記第1の領域上の第2の導電部材との間にボンディング接続された第1の導電性ワイヤと、
前記発光素子の上面の第2の電極と前記段部の上面における前記発光素子の上面近傍の前記第2の領域上の第3の導電部材との間にボンディング接続された第2の導電性ワイヤと、
前記保護素子の上面側電極と前記段部の上面における前記保護素子の上面近傍の前記第2の領域上の第3の導電部材との間にボンディング接続された第3の導電性ワイヤと、
前記凹部内で前記各発光素子、前記保護素子および各導電性ワイヤを封止する透光性部材と、
を具備し、前記発光素子と保護素子が互いに逆並列接続されており、前記段部の第2の領域は前記凹部内側方向へ膨らむように形成されており、前記第2の導電性ワイヤおよび第3の導電性ワイヤは、前記凹部内側方向へ膨らむように形成されている部分の上面領域の第3の導電部材との間にボンディング接続されていることを特徴とする発光装置。 An insulating package having a recess for accommodating a chip on the upper surface;
A stepped portion provided higher than a light emitting element or a protective element mounted on the same plane on the bottom surface at the periphery of the bottom surface in the recess,
A first conductive member extending from at least a part of the upper surface of the bottom surface through the package side wall to the first side surface of the package;
A second conductive member drawn out from the first region on the top surface of the stepped portion so as to penetrate the package side wall and continue to the first conductive member on the first side surface;
A third conductive member drawn from the second region electrically insulated from the first region on the upper surface of the stepped portion through the package side wall to the second side surface of the package;
The light emitting element bonded face-up on the bottom surface in the recess;
The protective element in which a lower surface side electrode is bonded to the first conductive member by a conductive paste in the vicinity of the second region on the bottom surface;
A first conductive wire bonded and connected between a first electrode on an upper surface of the light emitting element and a second conductive member on the first region;
The second conductive wire bonded between the second electrode on the upper surface of the light emitting element and the third conductive member on the second region near the upper surface of the light emitting element on the upper surface of the stepped portion. When,
A third conductive wire bonded and connected between the upper surface side electrode of the protection element and a third conductive member on the second region in the vicinity of the upper surface of the protection element on the upper surface of the step ;
A translucent member that seals each light emitting element, the protection element, and each conductive wire in the recess;
The light emitting element and the protection element are connected in reverse parallel to each other , and the second region of the step portion is formed to swell toward the inside of the recess, and the second conductive wire and the second conductive wire 3. The light emitting device according to claim 3, wherein the conductive wire 3 is bonded to a third conductive member in an upper surface region of a portion formed so as to swell toward the inside of the recess .
前記第3の導電部材は金属メッキであり、さらに前記第2の側面の下端部まで第2の外部接続端子として引き出されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の発光装置。 The first conductive member or the second conductive member is metal-plated, and is further drawn out as a first external connection terminal to the lower end of the first side surface,
6. The third conductive member according to claim 1, wherein the third conductive member is made of metal plating, and is drawn out as a second external connection terminal to a lower end portion of the second side surface. Light-emitting device.
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