JPH02198178A - Light emitting diode device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、発光ダイオード装置、特に発光面がドーム状
となる発光ダイオード素子（以下、単にチップとも称す
る。）を光取り出し面が曲面となる透明樹脂からなるパ
ッケージで封止した発光ダイオード装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a light emitting diode device, particularly a light emitting diode element (hereinafter also simply referred to as a chip) whose light emitting surface is dome-shaped, whose light extraction surface is curved. The present invention relates to a light emitting diode device sealed in a package made of transparent resin.
発光ダイオード（発光ダイオード素子）は光通信用光源
として、あるいはカメラやＶ Ｔ Ｒ（Ｖｉｄｅ。Light emitting diodes (light emitting diode elements) are used as light sources for optical communications, cameras and VTRs (Video).
Ｔａｐｅ Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）等のオートフォーカス用
光源として使用されている。たとえば、ミノルタカメラ
株式会社発行「ミノルタ テクノ レポート（ＭＩＮＯ
ＬＴＡ ＴＥＣＨＮＯＲＥＰＯ１？Ｔ） Ｊ 、隨１．
１９８４、Ｐ２６に記載されているように、赤外ＬＥＤ
（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：
Ｌ Ｅ Ｄ ）がカメラの自動焦点合わせ用の発光源と
して使われている。同文献には「コンパクトなカメラに
適する測距モジュールを設計するには、発光、受光両レ
ンズの焦点距離及びこれらのレンズ間の間隔を短かくす
る必要があるが、そのためには赤外ＬＥＤチップがら出
る光源光を小さく絞らなければならない、光源が大きけ
れば、受光素子上に帰ってくる反射光像もやはり大きく
なり、変位検出の分解能が悪くなる。」記載があり、か
つＬＥＤとしてチップをドーム状に研磨したものや、チ
ップ上に極小の球レンズを配置したものがある旨記載さ
れている。Tape Recorder) etc. are used as autofocus light sources. For example, “Minolta Techno Report (MINO)” published by Minolta Camera Co., Ltd.
LTA TECHNOREPO1? T) J, number 1.
Infrared LED as described in 1984, p.
(Light Emitting Diode:
LED) is used as a light source for automatic focusing of the camera. The same document states, ``In order to design a ranging module suitable for compact cameras, it is necessary to shorten the focal length of both the light emitting and light receiving lenses and the distance between these lenses. If the light source is large, the reflected light image that returns to the light receiving element will also be large, and the resolution of displacement detection will deteriorate.'' It is stated that there are types that are polished into a shape, and types that have extremely small spherical lenses placed on the chip.
発光ダイオード素子を組み込んだ発光ダイオード装置の
パッケージ構造としては、Ｔｏ型のキャンパンケージ構
造や透明レジンで封止したレジンパッケージ構造が知ら
れている。特願昭６０−２７１４４８号公報には、ドー
ム状発光ダイオード素子（ドーム状チップ）を内蔵した
キャンパッケージの例が、オーム社発行「ナシヲナル
テクニカル レポート（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｎｉ
ｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ） Ｊ１９８８年２月号、昭和６
３年２月１８日発行、Ｐ２０〜Ｐ２６には平面形（矩形
体）のＬＥＤチップ上に球レンズを取り付けたものを内
蔵したキャンパッケージの例が、株式会社プレスジャー
ナル発行「セミコンダクター ワールド（Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ）Ｊ １９ Ｂ ２年６月
号、昭和５７年６月１５日発行、Ｐ３１−Ｐ３６には平
面形のチップを光取り出し面が曲面となる透明な樹脂レ
ンズで被った例が、それぞれ記載されている。As a package structure for a light emitting diode device incorporating a light emitting diode element, a To type campan cage structure and a resin package structure sealed with transparent resin are known. Japanese Patent Application No. 60-271448 describes an example of a can package with a built-in dome-shaped light emitting diode element (dome-shaped chip) published by Ohm Co., Ltd.
Technical report (National Tecni)
cal Report) J February 1988 issue, Showa 6
Published on February 18, 2013, pages 20 to 26 show an example of a can package with a built-in planar (rectangular) LED chip with a spherical lens attached to it, published by Press Journal Co., Ltd., "Semiconductor World".
(World) J 19 B June issue, June 15, 1981, pages 31 to 36 each contain an example in which a flat chip is covered with a transparent resin lens with a curved light extraction surface. has been done.
上記のように、近年、発光ダイオードの高出力用途（通
信用、カメラやＶＴＲ等のオートフォーカス用〕におい
て素子の発光面の形状自体がドーム状となる発光ダイオ
ード素子や、平面型（矩形）の素子に直接球レンズを装
着した発光ダイオードが開発されている。また、透明な
樹脂（レジン）でレンズを形成するように素子をレジン
モールドしたパッケージ構造もある。As mentioned above, in recent years, in high-output applications of light-emitting diodes (for communications, autofocus for cameras, VTRs, etc.), light-emitting diode elements whose light-emitting surfaces themselves have a dome shape, and flat (rectangular) Light-emitting diodes have been developed in which a ball lens is attached directly to the element.There is also a package structure in which the element is resin-molded so that the lens is formed from transparent resin.
一方、本出願人は、光取り出し面（発光面）を半球状（
ドーム状）にすることによって所望の小さな発光径を得
るとともに、光出力（前方向先出カニ輝度）の向上を図
っている。光通信用の場合には前記文献にも示されてい
るように、光ファイバの結合性から発光径３０μｍ、ド
ーム高さ２００μｍ、ドーム半径２００μｍとなってい
る。また、カメラ等のオートフォーカス用にあっては発
光径１００〜３００ μｍ、 ドーム高さ２００１Ｉ
ｍ。On the other hand, the applicant has proposed that the light extraction surface (light emitting surface) be semispherical (
By making it dome-shaped, the desired small emission diameter is obtained and the light output (front brightness) is improved. In the case of optical communication, as shown in the above-mentioned document, the light emitting diameter is 30 μm, the dome height is 200 μm, and the dome radius is 200 μm due to the coupling properties of the optical fiber. In addition, for autofocus for cameras, etc., the emission diameter is 100 to 300 μm, and the dome height is 2001I.
m.
ドーム半径２００ ｔｔｍとなっている。The dome radius is 200ttm.
ところで、このようなドームチップは、サブマウント等
を介して固定されるとともに金属キャップに被われ、い
わゆるキャンパッケージ構造として提供されている。Incidentally, such a dome chip is fixed via a submount or the like and covered with a metal cap, and is provided as a so-called can package structure.
キャンパッケージは前記レジンパッケージに比較して気
密性が良いことから、信顧度が高いが製造コストが高く
なる嫌いがある。Can packages have better airtightness than the resin packages, so they are highly trusted, but they tend to be expensive to manufacture.
そこで、本発明者は製造コスト低減を目的として、ドー
ムチップを透明レジンで封止する構造を採用することを
検討した。Therefore, for the purpose of reducing manufacturing costs, the present inventor considered adopting a structure in which the dome chip is sealed with a transparent resin.
しかし、光出力や発光径等の光学特性が特定されたドー
ム状チップをそのまま透明レジンにパッケージしたので
は、ドーム状チップの特性は失われてしまうということ
が本発明者によってあきらかにされた。However, the inventors have revealed that if a dome-shaped chip whose optical characteristics such as light output and emission diameter are specified is packaged in a transparent resin as it is, the characteristics of the dome-shaped chip will be lost.
本発明の目的は、発光径、光出力等の光学特性が、内蔵
したドーム状チップの光学特性と略同一となる発光ダイ
オード装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a light emitting diode device whose optical characteristics, such as a luminous diameter and light output, are substantially the same as those of a built-in dome-shaped chip.
本発明の他の目的は、発光径、光出力等の光学特性が、
内蔵したドーム状チップの光学特性と略同一となる量産
性に冨んだ安価な発光ダイオード装置を提供することに
ある。Another object of the present invention is that the optical properties such as emission diameter and light output are
It is an object of the present invention to provide an inexpensive light-emitting diode device that has substantially the same optical characteristics as a built-in dome-shaped chip and is easy to mass produce.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を節単に説明すれば、下記のとおりである。A brief summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.
本発明の発光ダイオード装置は、一対のリードの一方の
リード先端面にサブマウントを介してドーム状発光ダイ
オード素子が固定されているとともに、このドーム状発
光ダイオード素子のサブマウント上の電極はそれぞれ一
対のリードの先端面に電気的に接続されている。また、
一対のリードの先端部は前記発光ダイオード素子および
ワイヤをも含んで透明樹脂からなりかつ光取り出し面の
曲率がＲとなるレジンパッケージで被われている。In the light emitting diode device of the present invention, a dome-shaped light emitting diode element is fixed to the tip end surface of one of a pair of leads via a submount, and each of the electrodes on the submount of the dome-shaped light emitting diode element has a pair of electrodes. electrically connected to the tip of the lead. Also,
The tips of the pair of leads, including the light emitting diode element and the wire, are covered with a resin package made of transparent resin and having a light extraction surface with a radius of curvature.
また、前記レジンパッケージの光取り出し面の曲率Ｒと
、前記発光ダイオード素子の発光源から前記光取り出し
面との距離りとの相関は、Ｒ／ｈ ！＝ｉ１０となって
、発光ダイオード装置の光出力および発光径は、内蔵さ
れたドーム状の発光ダイオード素子固有の光出力および
発光径と略同一となるように構成されている。Further, the correlation between the curvature R of the light extraction surface of the resin package and the distance from the light emission source of the light emitting diode element to the light extraction surface is R/h! = i10, and the light output and light emitting diameter of the light emitting diode device are configured to be approximately the same as the light output and light emitting diameter specific to the built-in dome-shaped light emitting diode element.
上記したように、本発明の発光ダイオード装置は、カメ
ラ等のオートフォーカス用光源として所望の光学特性、
すなわち、所望の光出力や発光径を有するドーム状の発
光ダイオード素子を、レンズを兼ねる透明なレジンパッ
ケージでパッケージングされているが、このレジンパッ
ケージの光取り出し面の曲率Ｒと、ドーム状発光ダイオ
ード素子の発光源から光取り出し面に至る距離りとはＲ
／ｈζ１０となり、発光ダイオード装置から発光される
光の特性は、内蔵されたドーム状発光ダイオード素子の
光学特性を損なうことなく略同一の光学特性を有するよ
うになり所望の特性を得ることができる。また、本発明
の発光ダイオード装置はレジンパッケージ構造となって
いることから、キャンパッケージ品に比較して生産コス
トが安くなる。As described above, the light emitting diode device of the present invention has desired optical characteristics as an autofocus light source for cameras and the like.
In other words, a dome-shaped light emitting diode element having a desired light output and emission diameter is packaged in a transparent resin package that also serves as a lens, but the curvature R of the light extraction surface of this resin package and the dome-shaped light emitting diode The distance from the light emitting source of the device to the light extraction surface is R
/hζ10, and the characteristics of the light emitted from the light emitting diode device have substantially the same optical characteristics as the built-in dome-shaped light emitting diode element, and the desired characteristics can be obtained. Furthermore, since the light emitting diode device of the present invention has a resin package structure, the production cost is lower than that of a can package product.
以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例による発光ダイオード装置を
示す正面図、第２図は同じく発光ダイオード素子の固定
状態を示す断面図、第３図は同じく発光ダイオード素子
とサブマウントとの位置関係を示す分解斜視図、第４図
は同じく発光ダイオード装置の組立状態を示す正面図、
第５図は同じく発光ダイオード装置の製造におけるモー
ルド状態を示す断面図、第６図は発光源から光取り出し
面に至る距離に対する光取り出し面の曲率変化と、ドー
ム状発光ダイオード素子の光出力に対するレジンパッケ
ージによる発光ダイオード装置の光出力変動との相関を
示すグラフ、第７図は発光源から光取り出し面に至る距
離に対する光取り出し面の曲率変化と、ドーム状発光ダ
イオード素子の発光径に対するレジンパッケージによる
発光ダイオード装置の発光径変動との相関を示すグラフ
である。FIG. 1 is a front view showing a light emitting diode device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a fixed state of the light emitting diode element, and FIG. 3 is a positional relationship between the light emitting diode element and the submount. FIG. 4 is a front view showing the assembled state of the light emitting diode device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the mold state in the manufacture of the light emitting diode device, and FIG. 6 shows the change in curvature of the light extraction surface with respect to the distance from the light emitting source to the light extraction surface, and the relationship between the resin and the light output of the dome-shaped light emitting diode element. Figure 7 is a graph showing the correlation between the package and the light output fluctuation of the light emitting diode device. Figure 7 shows the change in curvature of the light extraction surface with respect to the distance from the light emitting source to the light extraction surface, and the relationship between the resin package and the light emitting diameter of the dome-shaped light emitting diode element. It is a graph showing the correlation with the emission diameter fluctuation of the light emitting diode device.
この実施例による発光ダイオード装置１は、第１図に示
されるように、外観的には下部が太い段付円柱状の透明
レジンからなるレジンパッケージ２と、このレジンパッ
ケージ２の下端から突出する２本のり−ド３とからなっ
ている。As shown in FIG. 1, the light emitting diode device 1 according to this embodiment includes a resin package 2 made of transparent resin in the shape of a stepped column with a thick bottom, and a resin package 2 that protrudes from the lower end of the resin package 2. It consists of book board 3.
前記レジンパッケージ２の上端は光取り出し面４となり
、曲率半径の逆数である曲率Ｒを存する曲面となってい
る。また、このレジンパッケージ２内にあっては、前記
リード３の一方の一端面（上端面）には、第２図の拡大
断面図で示すように金とシリコンとからなる共晶層５に
よってサブマウント６が固定されているとともに、この
サブマウント６上にはフェイスダウン構造でドーム状の
発光ダイオード素子（ドーム状チップ）７が固定されて
いる。また、前記ドーム状チップ７の発光源（発光位置
）から前記レジンパッケージ２の光取り出し面４に至る
距離りは１．０ｍｍとなっている。The upper end of the resin package 2 becomes a light extraction surface 4, which is a curved surface having a curvature R that is the reciprocal of the radius of curvature. In addition, in this resin package 2, one end surface (upper end surface) of one of the leads 3 is sub-layered with a eutectic layer 5 made of gold and silicon, as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. A mount 6 is fixed, and a dome-shaped light emitting diode element (dome-shaped chip) 7 is fixed on the sub-mount 6 in a face-down structure. Further, the distance from the light emitting source (light emitting position) of the dome-shaped chip 7 to the light extraction surface 4 of the resin package 2 is 1.0 mm.
二こで前記ドーム状チップ７について簡単に説明する。The dome-shaped chip 7 will now be briefly explained.
前記ドーム状チップ７は、第２図および第３図に示され
るように、−面が半球状（ドーム状）のドーム面１０と
なっていて、同図では下面となる主面、すなわち平坦面
１１にカソード電極１２およびアノード電極１３を有し
ている。前記カソード電極１２は、主面の中央に位置し
、数十から百μｍ前後の直径の点電極となっている。ま
た、前記アノード電極１３は、この点電極であるカソー
ド電極１２を同心円的に取り囲むような馬蹄形電極とな
っている。As shown in FIGS. 2 and 3, the dome-shaped chip 7 has a dome surface 10 having a hemispherical (dome-like) shape on the negative side, and in the figure, the main surface, which is the lower surface, is a flat surface. 11 has a cathode electrode 12 and an anode electrode 13. The cathode electrode 12 is located at the center of the main surface and is a point electrode with a diameter of several tens to one hundred μm. Further, the anode electrode 13 is a horseshoe-shaped electrode that concentrically surrounds the cathode electrode 12, which is a point electrode.
また、第２図に示されるように、前記カソード電極１２
の下層のｎ◆形層１４と、前記アノード電極１３の下層
のｐ÷形層１５とは、リング状に設けられた溝（メサエ
ッチ溝）によって電気的に分断されている。また、前記
ｎ◆形層１４の内側には、ｎ形層１６．ｐ形層１７．Ｃ
；ａＡｉＡｓ層１８が層成８けられている。前記ｐ形層
１７は前記ｐ“形層１５と接し、かつ前記溝はｐｎ接合
をリング状に分断するように深く設けられている。Further, as shown in FIG. 2, the cathode electrode 12
The lower n◆-type layer 14 and the lower p÷-type layer 15 of the anode electrode 13 are electrically separated by a ring-shaped groove (mesa etch groove). Further, inside the n◆-type layer 14, an n-type layer 16. p-type layer 17. C
;aAiAs layer 18 is laminated. The p-type layer 17 is in contact with the p"-type layer 15, and the groove is deep so as to divide the pn junction into a ring shape.
また、前記溝はＰＳＧ膜やＳｉｎ、膜を重ねたパッシベ
ーション膜１９で被われている。Further, the groove is covered with a passivation film 19 made of a PSG film, a Sin film, or a stack of films.
前記ドーム状チップ７はドーム高さ２００μｍ。The dome-shaped chip 7 has a dome height of 200 μm.
ドーム半径が２００μｍとなっている。また、前・配溝
で規定される発光径は１００〜３００μｍ前後、たとえ
ば、２００μｍとなっている。The dome radius is 200 μm. Further, the emission diameter defined by the front groove is approximately 100 to 300 μm, for example, 200 μm.
一方、前記リード３の先端に取り付けられたサブマウン
ト６はシリコンで形成されているが、サブマウント６上
に固定されるドーム状チップ７と、このサブマウント６
を取り付けるリード３とを電気的に絶縁する必要がある
ことから、その上面には絶縁層２５が設けられている。On the other hand, the submount 6 attached to the tip of the lead 3 is made of silicon, and the dome-shaped chip 7 fixed on the submount 6 and the submount 6
Since it is necessary to electrically insulate the lead 3 to which the lead 3 is attached, an insulating layer 25 is provided on its upper surface.
また、第３図に示されるように、前記サブマウント６の
主面（上面）には、所望のパターンからなるアノード配
線１ｉｉ２６およびカソード配線層２７が設けられてい
る。前記アノード配線層２６はドーム状チップ７のアノ
ード電極１３に対応するパターンとなるとともに、一部
はサブマウント６の一端側に延在し、ワイヤを接続する
ためのポンディングパッド２８を構成している。また、
前記カソード配線層２７はドーム状チップ７のカソード
電極１２に対応するパターンとなるとともに、一部はサ
ブマウント６の他端側に延在し、ワイヤを接続するため
のポンディングパッド２９を構成している。そして、前
記ドーム状チップ７は、第２図に示されるように、フェ
イスダウンボンディングによって、前記サブマウント６
に位置決め固定されている。また、前記サブマウント６
のポンディングパッド２８゜２９と、これに対応するリ
ード３は金線からなるワイヤ３０によって電気的に接続
されている。Further, as shown in FIG. 3, the main surface (upper surface) of the submount 6 is provided with an anode wiring 1ii26 and a cathode wiring layer 27 having a desired pattern. The anode wiring layer 26 has a pattern corresponding to the anode electrode 13 of the dome-shaped chip 7, and a part extends to one end side of the submount 6 to form a bonding pad 28 for connecting a wire. There is. Also,
The cathode wiring layer 27 has a pattern corresponding to the cathode electrode 12 of the dome-shaped chip 7, and a portion thereof extends to the other end of the submount 6 to form a bonding pad 29 for connecting wires. ing. Then, as shown in FIG. 2, the dome-shaped chip 7 is attached to the submount 6 by face-down bonding.
The positioning is fixed. In addition, the submount 6
The bonding pads 28 and 29 and the corresponding leads 3 are electrically connected by wires 30 made of gold wire.
このような発光ダイオード装置１は、前記２本のリード
３に所定の電圧を印加することによって、前記レジンパ
ッケージ２内に封入されたドーム状チップ７から光３１
を発光するようになっている。Such a light emitting diode device 1 emits light 31 from the dome-shaped chip 7 sealed in the resin package 2 by applying a predetermined voltage to the two leads 3.
It is designed to emit light.
ところで、これが本発明の特徴の一つであるが、前記レ
ジンパッケージ２から放出された前記光３１の光学特性
、すなわち、光出力ＰｆＭおよび発光径Ｌ１．Ｉは、前
記レジンパッケージ２内に封入されたドーム状チップ７
そのものの光出力ｐｒｅおよび発光径り、と略同一とな
るように、前記レジンパッケージ２の光取り出し面４の
曲率Ｒおよび前記ドーム状チップ７の発光源から前記レ
ジンパッケージ２の光取り出し面４に至る距離りが規定
されていて、その相関はＲ／ｈζ１０となっている。By the way, this is one of the features of the present invention, and the optical characteristics of the light 31 emitted from the resin package 2, that is, the optical output PfM and the emission diameter L1. I is a dome-shaped chip 7 sealed in the resin package 2.
The curvature R of the light extraction surface 4 of the resin package 2 and the light emission source of the dome-shaped chip 7 are adjusted to the light extraction surface 4 of the resin package 2 so that the light output pre and the emission diameter of the resin package 2 are approximately the same. The distance to reach the target is specified, and the correlation is R/hζ10.
この相関のＲ／ｈζ１０が設定された理由は下記による
。The reason why R/hζ10 of this correlation is set is as follows.
パッケージされない裸の状態のドーム状チップ７のチッ
プ光出力をＰｆＣ、チップ発光径をり、とし、レジンパ
ッケージでモールドされた発光ダイオード装Ｗ１１の光
出力をＰｔＨｓ発光径をＬつとした場合、発光ダイオー
ド装置ｌから発光された光３１の光出力ＰＩＮおよび発
光径り、がドーム状チップ７そのもののチップ光出力Ｐ
ｆＣおよびチップ発光径Ｌｃと同一となるということは
、下記の（１）式および（２）式が成り立つことになる
。If the chip light output of the bare dome-shaped chip 7 without packaging is PfC and the chip light emitting diameter is L, and the light output of the light emitting diode assembly W11 molded in a resin package is PtHs and the light emitting diameter is L, then the light emitting diode The light output PIN and light emitting diameter of the light 31 emitted from the device l are the chip light output P of the dome-shaped chip 7 itself.
The fact that fC and the chip emission diameter Lc are the same means that the following equations (1) and (2) hold true.
Ｐｅ、ｌ／ Ｐｔｃ−１・・・（１）
Ｌ、／ＬＣ−１・・・ （２）
そこで、前記レジンパッケージ２の光取り出し面４の曲
率をＲとし、前記ドーム状チップ７の発光源から前記レ
ジンパッケージ２の光取り出し面４に至る距離をｈとし
た場合、Ｒ／ｈが変化したときの発光ダイオード装置１
の光出力ＰｆＭとドーム状チップ７のチップ光出力ｐｔ
ｃの比の依存性を、また、発光ダイオード装置１の発光
径Ｌ９とドーム状チップ７のチップ発光径Ｌｃの比の依
存性を求めた。第６図がＲ／ｈ変動に対する光出力比変
動のグラフであり、第、７図がＲ／ｈ変動に対する発光
径比変動のグラフである。これらのグラフから、Ｒ／ｈ
ζ１０とすることによって、前記（１）式および（２）
式、すなわちＰ ｔＨ／ Ｐ ｔｃ ＝ １およびＬ
Ｈ／ Ｌ Ｃ＝ １を満足できることになり、レジンパ
ッケージ２でドーム状チップ７を被っても、レジンパッ
ケージ２から放出される光３１は、ドーム状チップ７か
ら発光される光の光学特性と略同一の光学特性を得るこ
とができるようになり、レジンパッケージでもキャンパ
ッケージと同様な光学特性を得ることができることにな
る。Pe, l/Ptc-1... (1) L, /LC-1... (2) Therefore, the curvature of the light extraction surface 4 of the resin package 2 is R, and the light emitting source of the dome-shaped chip 7 is If h is the distance from 1 to the light extraction surface 4 of the resin package 2, then the light emitting diode device 1 when R/h changes.
The optical output PfM of the dome-shaped chip 7 and the chip optical output pt of the dome-shaped chip 7
The dependence on the ratio of c and the dependence on the ratio of the light emitting diameter L9 of the light emitting diode device 1 and the chip light emitting diameter Lc of the dome-shaped chip 7 were determined. FIG. 6 is a graph of light output ratio variation with respect to R/h variation, and FIGS. 7 and 7 are graphs of light emission diameter ratio variation with respect to R/h variation. From these graphs, R/h
By setting ζ10, the above equations (1) and (2)
The formula, i.e. P tH/P tc = 1 and L
H/L C = 1 can be satisfied, and even if the dome-shaped chip 7 is covered with the resin package 2, the light 31 emitted from the resin package 2 has approximately the same optical characteristics as the light emitted from the dome-shaped chip 7. It becomes possible to obtain the same optical characteristics, and it becomes possible to obtain the same optical characteristics with a resin package as with a can package.
つぎに、このような発光ダイオード装置１の製造方法に
ついて説明する。Next, a method for manufacturing such a light emitting diode device 1 will be explained.
この発光ダイオード装置１の製造にあっては、最初に第
４図に示されるようなリードフレーム４０が用意される
。このリードフレーム４０は、数ｍｍの厚さの金属板を
プレスで打ち抜くことによって形成される。リードフレ
ーム４０は細長の枠４１の一側から定間隔に平行に複数
のり−ド３を突出した構造となっている。また、前記枠
４１に平行となりかつ各リード３を連結するダム４２が
設けられている。単位リードフレームは、第４図に示さ
れるように、２本のリード３で構成されている。また、
前記リード３にあって、右側のり一ド３はその先端が左
側に部分的に張り出す固定部４３を有している。この固
定部４３の上端には前記サブマウント６が固定されるよ
うになっている。In manufacturing this light emitting diode device 1, first a lead frame 40 as shown in FIG. 4 is prepared. This lead frame 40 is formed by punching out a metal plate with a thickness of several mm using a press. The lead frame 40 has a structure in which a plurality of leads 3 protrude in parallel at regular intervals from one side of an elongated frame 41. Further, a dam 42 is provided that is parallel to the frame 41 and connects each lead 3. The unit lead frame is composed of two leads 3, as shown in FIG. Also,
Among the leads 3, the right side glue 3 has a fixing part 43 whose tip partially protrudes to the left. The submount 6 is fixed to the upper end of this fixing part 43.
また、両リード３の先端部分はモールドされた後、レジ
ンパッケージ２から抜けないように幅広となっていると
ともに、それぞれ内側に抜は防止用突部４４，４５が設
けられている。なお、前記固定部４３上端は平坦に加工
される。Further, the tip portions of both leads 3 are made wide to prevent them from coming off from the resin package 2 after being molded, and protrusions 44 and 45 for preventing coming out are provided on the inside of each lead. Note that the upper end of the fixing portion 43 is processed to be flat.
一方、前記サブマウント６上にはドーム状チップ７がア
ノード配線層２６およびカソード配線層２７に対して位
置決めされかつフェイスダウンボンディングによって固
定される。On the other hand, the dome-shaped chip 7 is positioned on the submount 6 with respect to the anode wiring layer 26 and the cathode wiring layer 27, and is fixed by face-down bonding.
そこで、このようにドーム状チップ７が取り付けられた
サブマウント６が前記リードフレーム４０の固定部４３
上に共晶Ｎ５によって固定される。Therefore, the submount 6 to which the dome-shaped chip 7 is attached is attached to the fixed part 43 of the lead frame 40.
It is fixed by eutectic N5 on top.
つぎに、前記サブマウント６のアノード配線層２６およ
びカソード配線層２７のポンディングパッド２８．２９
と、両リード３がＡｕからなるワイヤ３０で電気的に接
続される。Next, the bonding pads 28 and 29 of the anode wiring layer 26 and cathode wiring layer 27 of the submount 6 are
Then, both leads 3 are electrically connected by a wire 30 made of Au.
つぎに、このリードフレーム４０は、第５図に示される
ように、ドーム状チップ７を取り付けたり一ド３の先端
が下を向くように逆さにされた後、キャストモールドの
モールド型４６のキャビティ４７に入れられる。前記キ
ャビティ４７は上部が大径となる段付円形孔からなると
ともに、その底面は曲率Ｒ１たとえば光取り出しレンズ
面で形成されている。また、キャビティ４７内にはエポ
キシレジン等からなる溶けた透明レジン４８が一定量入
れられている。そして、前記リードフレーム４０は、ド
ーム状チップ７の発光源からキャビティ４７の底面まで
の距離がｈ、たとえば１．０ｍｍとなる高さまで正確に
降下される。その後、前記溶けた透明レジン４８が硬化
した後、前記リードフレーム４０は引き上げられる。前
記溶けた透明レジン４８は硬化して透明なレジンパッケ
ージ２となり、リード３の先端部全体を被うため、モー
ルド型４６から引き抜かれる。Next, as shown in FIG. 5, this lead frame 40 is attached with a dome-shaped chip 7 or turned upside down so that the tip of the lead 3 faces downward, and then inserted into a cavity of a mold die 46 of a cast mold. It will be placed in 47. The cavity 47 consists of a stepped circular hole having a large diameter at the top, and its bottom surface is formed with a curvature R1, for example, a light extraction lens surface. Further, a certain amount of melted transparent resin 48 made of epoxy resin or the like is placed in the cavity 47 . Then, the lead frame 40 is accurately lowered to a height such that the distance from the light emitting source of the dome-shaped chip 7 to the bottom surface of the cavity 47 is h, for example, 1.0 mm. Thereafter, after the melted transparent resin 48 is cured, the lead frame 40 is pulled up. The melted transparent resin 48 is hardened to form a transparent resin package 2, which is pulled out from the mold 46 to cover the entire tip of the lead 3.
つぎに、リードフレーム４０の不要部分、すなわち枠４
１およびダム４２が切断除去されて、第１図に示される
ような発光ダイオード装置ｌが製造される。Next, the unnecessary part of the lead frame 40, that is, the frame 4
1 and dam 42 are cut and removed to produce a light emitting diode device 1 as shown in FIG.
このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。According to such an embodiment, the following effects can be obtained.
（１）本発明の発光ダイオード装置は、透明なレジンパ
ッケージでドーム状チップを封止した構造となっている
が、レジンパッケージの光取り出し面の曲率Ｒとドーム
状チップの発光源から前記レジンパッケージの光取り出
し面に至る距離ｈとの関係をＲ／ｈζ１０となるように
していることから、発光ダイオード装置から発光される
光の特性はドーム状チップの光学特性そのものと略同じ
となるという効果が得られる。(1) The light emitting diode device of the present invention has a structure in which a dome-shaped chip is sealed with a transparent resin package. Since the relationship between the distance h to the light extraction surface of the light emitting diode device is R/hζ10, the characteristics of the light emitted from the light emitting diode device are approximately the same as the optical characteristics of the dome-shaped chip itself. can get.
（２）上記（１）により、本発明の発光ダイオード装置
は、光出力ＰｆＭおよび発光径し、が内蔵したドーム状
チップのチップ光出力ｐｔｃの２０ｍＷおよびチップ発
光径Ｌｃの２００μｍと同一となり、カメラやＶＴＲ用
オートフォーカスの光源として充分使用できるものとな
るという効果が得られる。(2) According to (1) above, the light output PfM and the light emitting diameter of the light emitting diode device of the present invention are the same as the chip light output Ptc of 20 mW and the chip light emitting diameter Lc of 200 μm of the built-in dome-shaped chip, and the camera The effect is that the light source can be used satisfactorily as a light source for autofocus for video cameras and VTRs.
（３）本発明の発光ダイオード装置は、ドーム状チップ
を透明なレジンパッケージでモールドすることによって
製造されるため、量産化が可能となるという効果が得ら
れる。(3) Since the light emitting diode device of the present invention is manufactured by molding a dome-shaped chip with a transparent resin package, it has the advantage that it can be mass-produced.
（４）本発明の発光ダイオード装置はドーム状チップを
透明なレジンパフケージで被った構造となっていること
から、加工や組立が面倒なキャンパッケージ製品に比較
して生産コストが安価となるという効果が得られる。(4) Since the light emitting diode device of the present invention has a structure in which a dome-shaped chip is covered with a transparent resin puff cage, the production cost is lower than that of can packaged products, which require troublesome processing and assembly. Effects can be obtained.
（５）上記（１）〜（４）により、本発明によれば、封
止したドーム状チップの光学特性と略同一の光学特性を
有するレジンパッケージ型の発光ダイオード装置を安価
に提供することができるという相乗効果が得られる。(5) According to (1) to (4) above, according to the present invention, it is possible to inexpensively provide a resin-packaged light emitting diode device having optical characteristics substantially the same as the optical characteristics of a sealed dome-shaped chip. A synergistic effect can be obtained.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるカメラやＶＴＲ用オ
ートフォーカス用光源としての発光ダイオード装置の製
造技術に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、光通信用発光ダイオード装置の製
造技術等に適用できる。In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to the field of application, which is the background field of application, of a light emitting diode device manufacturing technology as an autofocus light source for cameras and VTRs, but the invention is not limited to this. It can be applied to manufacturing technology of light-emitting diode devices for optical communication, etc.
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.
本発明の発光ダイオード装置は、その製造において、レ
ジンパッケージの光取り出し面の曲率Ｒとドーム状チッ
プの発光源から前記レジンパッケージの光取り出し面に
至る距離りとがＲ／ｈζ１０となるように設計されてい
ることから、内蔵されたドーム状チップの固有の光学特
性を変えることなくレジンパッケージから光を発光させ
ることができる。また、この構造は従来のキャンパッケ
ージ構造に比較して生産コストが安価となる。したがっ
て、所望の光出力および発光径を有するドーム状チップ
を組み込むことによって、カメラやＶＴＲ用オートフォ
ーカス用光源としての発光ダイオード装置を安価に提供
することができる。The light emitting diode device of the present invention is designed in its manufacture so that the curvature R of the light extraction surface of the resin package and the distance from the light emitting source of the dome-shaped chip to the light extraction surface of the resin package are R/hζ10. Because of this, light can be emitted from the resin package without changing the inherent optical properties of the built-in dome-shaped chip. Additionally, this structure is less expensive to produce than the conventional can package structure. Therefore, by incorporating a dome-shaped chip having a desired light output and light emitting diameter, a light emitting diode device that can be used as an autofocus light source for cameras and VTRs can be provided at low cost.
第１図は本発明の一実施例による発光ダイオード装置を
示す正面図、
第２図は同じく発光ダイオード素子の固定状態を示す断
面図、
第３図は同じく発光ダイオード素子とサブマウントとの
位置関係を示す分解斜視図、
第４図は同じく発光ダイオード装置の組立状態を示す正
面図、
第５図は同じく発光ダイオード装置の製造におけるモー
ルド状態を示す断面図、
第６図は発光源から光取り出し面に至る距離に対する光
取り出し面の曲率変化と、ドーム状発光ダイオード素子
の光出力に対するレジンパッケージによる発光ダイオー
ド装置の光出力変動との相関を示すグラフ、
第７図は発光源から光取り出し面に至る距離に如する光
取り出し面の曲率変化と、ドーム状発光ダイオード素子
の発光径に対するレジンパッケージによる発光ダイオー
ド装置の発光径変動との相関を示すグラフである。
１・・・発光ダイオード装置、２・・・レジンパッケー
ジ、３・・・リード、４・・・光取り出し面、５・・・
共晶層、６・・・サブマウント、７・・・発光ダイオー
ド素子（ドーム状チップ）、１０・・・ドーム面、１１
・・・平坦面、１２・・・カソード電極、１３・・・ア
ノード電極、１４・・・ｎ＋形層、１５・・・ｐ◆形層
、１６・・・ｎ形層、１７・・・ｐ形層、１８・・・Ｇ
ａＡ文Ａｓ層、１９・・・パッシベーション膜、２５・
・・絶縁層、２６・・・アノード配線層、２７・・・カ
ソード配線層、２８・・・ポンディングパッド、２９・
・・ポンディングパッド、３０・・・ワイヤ、３１・・
・光、４０・・・リードフレーム、４１・・・枠、４２
・・・ダム、４３・・・固定部、４４．４５・・・抜は
防止用突部、４６・・・モールド型、４７・・・キャビ
ティ、４８・・・溶けた透明レジン。
第
図
第
図
ｂ コ １日 １４
ｔ
第
５図
３−リード
６−“す′フ゛マウソト
７−Ｙ−ムペ＋ッフ゛
１５−リードフレーＡ
４６−七−ルド型。
４７−千〒ビティ
４８−；ｓ−ヴ斥透明レジノFig. 1 is a front view showing a light emitting diode device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing the fixed state of the light emitting diode element, and Fig. 3 is a positional relationship between the light emitting diode element and the submount. FIG. 4 is a front view showing the assembled state of the light emitting diode device, FIG. 5 is a sectional view showing the mold state in manufacturing the light emitting diode device, and FIG. 6 is a light extraction surface from the light emitting source. Figure 7 is a graph showing the correlation between the curvature change of the light extraction surface with respect to the distance from the light emitting source to the light extraction surface and the light output fluctuation of the resin packaged light emitting diode device with respect to the light output of the dome-shaped light emitting diode element. 7 is a graph showing a correlation between a change in the curvature of a light extraction surface with distance and a variation in the light emitting diameter of a light emitting diode device using a resin package with respect to a light emitting diameter of a dome-shaped light emitting diode element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light emitting diode device, 2... Resin package, 3... Lead, 4... Light extraction surface, 5...
Eutectic layer, 6... Submount, 7... Light emitting diode element (dome-shaped chip), 10... Dome surface, 11
... flat surface, 12 ... cathode electrode, 13 ... anode electrode, 14 ... n + type layer, 15 ... p◆ type layer, 16 ... n type layer, 17 ... p Form layer, 18...G
aA pattern As layer, 19...passivation film, 25.
... Insulating layer, 26... Anode wiring layer, 27... Cathode wiring layer, 28... Ponding pad, 29.
...Ponding pad, 30...Wire, 31...
・Light, 40... Lead frame, 41... Frame, 42
...Dam, 43...Fixing part, 44.45...Protrusion for preventing removal, 46...Mold, 47...Cavity, 48...Melted transparent resin. Fig. Fig. b Co. 1 day 14 t Fig. 5 3-Lead 6-S' form 7-Y-Mpe+ff 15-Lead frame A 46-7-old type. 47-1000 bits 48-; S-V transparent resin
Claims (1)
光取り出し面が曲面となる透明樹脂からなるパッケージ
で封止してなる発光ダイオード装置。 ２、前記発光ダイオード装置の光学特性は内蔵したドー
ム状発光ダイオード素子の光学特性と略同一となってい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光ダ
イオード装置。 ３、前記パッケージにおいて、前記光取り出し面の曲率
Ｒと、前記発光ダイオード素子の発光源から前記光取り
出し面までの距離ｈの相関は、Ｒ／ｈ≒１０となってい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光ダ
イオード装置。[Claims] 1. A light emitting diode device in which the entire light emitting diode element whose light emitting surface is dome-shaped is sealed in a package made of transparent resin and whose light extraction surface is curved. 2. The light emitting diode device according to claim 1, wherein optical characteristics of the light emitting diode device are substantially the same as optical characteristics of a built-in dome-shaped light emitting diode element. 3. In the package, a patent characterized in that the correlation between the curvature R of the light extraction surface and the distance h from the light emission source of the light emitting diode element to the light extraction surface is R/h≒10. A light emitting diode device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1615289A JP2781583B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Light emitting diode device |
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| JP1615289A JP2781583B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Light emitting diode device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH02198178A true JPH02198178A (en) | 1990-08-06 |
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ID=11908532
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1989
- 1989-01-27 JP JP1615289A patent/JP2781583B2/en not_active Expired - Lifetime
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