JPH1012928A - ワイヤーボンドレス面実装型ｌｅｄ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のワイヤーボンドレスとした面実装型Ｌ
ＥＤ素子では、ＬＥＤチップのＰＮ接合面がチップ基板
と直交して取付けられるので、ＬＥＤチップの光量が少
ない方向が主たる使用方向となり暗いＬＥＤ素子と成る
問題がある。 【解決手段】 本発明により、Ｐ層１１とＮ層１２とが
接合するＰＮ接合面１５が、一部にチップ基板２と平行
する平行部１５ａを有する折れ曲がり形状としてあるワ
イヤーボンドレス面実装型ＬＥＤ素子１とすることで、
ワイヤーボンドレスとしたことで、ＰＮ接合面がチップ
基板に対して直交して取付くものとなり、前記ＰＮ接合
面から直角方向に放射される最大光量の部分を利用する
ことができずに暗いものとなる問題点を、チップ基板２
面に平行する平行部１５ａを設けることでワイヤーボン
ドレス面実装型ＬＥＤ素子１の主たる使用方向への光量
を増加させ解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤランプなど
とも称されているＬＥＤ素子に関するものであり、詳細
にはＬＥＤ素子に取付用脚が設けられることなく、プリ
ント回路基板などへの取付けを行う際に、面実装型と称
されて密着した状態で取付けが行われるものとされたＬ
ＥＤ素子に係り、更に詳細には当該のＬＥＤ素子の製造
過程においてチップ基板にＬＥＤチップを取付ける際に
ワイヤボンドを不要とする構成としたＬＥＤ素子に係る
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のワイヤーボンドレス面実装型Ｌ
ＥＤ素子（以下に面実装型ＬＥＤ素子と略称する）９０
の構成の例を示すものが図１４であり、樹脂あるいはセ
ラミックで形成されたチップ基板９１には上面から裏面
に回込むように銅箔など導電性部材でダイパット９２が
設けられている。

【０００３】また、ＬＥＤチップ９３のＰ層９４、Ｎ層
９５のそれぞれの外表面には、Ｐ層電極９６およびＮ層
電極９７が設けられ、これらＰ層電極９６、Ｎ層電極９
７をそれぞれにダイパット９２に、ハンダあるいは導電
性接着剤など適宜の接合材９８で接合することで面実装
型ＬＥＤ素子９０が構成されるものとなっている。尚、
前記ＬＥＤチップ９３はエポキシ樹脂など透明樹脂によ
るケース９９で覆われ防湿処理がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成の面実装型ＬＥＤ素子９０においては、チ
ップ基板９１にＬＥＤチップ９３を取付けるにあたりワ
イヤーボンド工程が不要となり、工程が簡素化される効
果が得られる反面、ＬＥＤチップ９３のＰ層９４とＮ層
９５とが接合するＰＮ接合面Ｊが前記チップ基板９１の
上面に対して直交して取付くものとなる。

【０００５】ここで、前記面実装型ＬＥＤ素子９０にお
いては、図中に矢印Ｚで示すチップ基板９１に対して直
角方向に放射される光を使用するのが通常であり、ま
た、前記ＬＥＤチップ９３においては、図中に矢印Ｘで
示すようにＰＮ接合面Ｊに対し直角方向に最大光量が得
られるものであるので、上記のようにＰＮ接合面Ｊがチ
ップ基板９１に対して直交して取付けられた場合には著
しく暗い面実装型ＬＥＤ素子９０となる問題点を生じる
ものとなっている。

【０００６】また、同時に、現実のＬＥＤチップ９３に
おいては０．３〜０．４mm角と非常に小さい寸法のもの
であり、更にＰ層９４の厚みが非常に薄いものである場
合が多く、図１５に示すように前記Ｐ層９４をダイパッ
ト９２に取付ける際の僅かな位置ずれ（例えば０．１m
m）で、ダイパット９２とにオーバーラップを生じてＰ
層９４が短絡され、結果として面実装型ＬＥＤ素子９０
の歩留りが低下する問題点も生じている。

【０００７】更には、上記のようにＰＮ接合面Ｊをチッ
プ基板９１の上面に対して直交して取付ける場合には、
前記Ｐ層電極９６およびＮ層電極９７と、ダイパット９
２とも直交する状態となり、接合面積が極めて少なく殆
どの強度を接合材９８が負担するものとなり、例えば外
部応力、熱衝撃などによりチップ基板９１とＬＥＤチッ
プ９３間の接合材９８にクラックを生じて導通不良を生
じるなどの問題点も生じ、これらの点の解決が課題とさ
れるものとなっていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した従来
の課題を解決するための具体的な手段として、ＬＥＤチ
ップのＰ層、Ｎ層のそれぞれの外表面に設けたＰ層電極
およびＮ層電極を、チップ基板の上面に設けられたダイ
パットに接合して成るワイヤーボンドレス面実装型ＬＥ
Ｄにおいて、前記Ｐ層とＮ層とが接合するＰＮ接合面
が、一部に前記チップ基板と平行する平行部を有する折
れ曲がり形状としてあることを特徴とするワイヤーボン
ドレス面実装型ＬＥＤ素子、および、前記Ｐ層電極およ
びＮ層電極の少なくとも一方であり、且つ、少なくとも
一部には、前記ダイパットに対して平行に対峙する面接
触部が形成されていることを特徴とするワイヤーボンド
レス面実装型ＬＥＤ素子を提供することで前記した従来
の課題を何れも解決するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すもの
は本発明に係るワイヤーボンドレス面実装型ＬＥＤ素子
（以下に面実装型ＬＥＤ素子１と略称する）の第一実施
形態であり、この面実装型ＬＥＤ素子１は、チップ基板
２の上面２ａから背面２ｂに回込み形成された一対のダ
イパット３に、ＬＥＤチップ１０のＰ層１１、Ｎ層１２
のそれぞれの外表面に設けたＰ層電極１３およびＮ層電
極１４をそれぞれに接合して成るものであり、また、前
記ＬＥＤチップ１０を覆い透明樹脂によるケース４が設
けられるものである点は従来例のものと同様である。

【００１０】従って、従来例と同様のＬＥＤチップを採
用した場合には、当然にＰＮ接合面はチップ基板２の上
面２ａと直交する方向となるが、本発明では前記ＬＥＤ
チップ１０のＰＮ接合面１５を、一部にチップ基板２と
平行する平行部１５ａを有する折れ曲がり形状とするこ
とで、チップ基板２と直交する方向への光量を増加させ
るものとしている。

【００１１】図２から図４は、上記の折れ曲がり形状と
したＰＮ接合面１５を有するＬＥＤチップ１０を得る手
段を製造工程の順に示すものであり、先ず、図２に示す
ようにウエハ７０には適宜な深さと幅とした断面略コ字
状の第一の溝７１を所定ピッチＰとして、後の工程でＰ
層１１の拡散を行う側の面である表面７０ａ側に設け
る。

【００１２】上記のように形成されたウエハ７０には、
図３に示すように前記第一の溝７１が形成された側の面
にZnなどの拡散が行われＰ層１１が形成される。従っ
て、Ｐ層１１は第一の溝７１により矩形波状となった外
表面から均等の深さに拡散されるものと成り、前記ＰＮ
接合面１５も同様に略矩形波状を呈するものとなる。

【００１３】次いで、図４に示すように、第一の溝７１
以外の表面７０ａにはＰ層電極１３を、裏面７０ｂには
Ｎ層電極１４を、金あるいは金合金によりそれぞれに設
け、図中に矢印Ｄで示すように前記第一の溝７１の中心
と、第一の溝７１間に存在する表面７０ａの中心との位
置でダイシングを行えば、得られるＬＥＤチップ１０は
目的とする折れ曲がり形状のＰＮ接合面１５となり、チ
ップ基板２と平行する平行部１５ａを有するものとな
る。尚、言うまでもないがダイシングは上記と直交する
方向にも行われ、個別のＬＥＤチップ１０として切離し
が行われる。

【００１４】よって、上記のようにして形成されたＬＥ
Ｄチップ１０をチップ基板２のダイパット３に接合（図
１参照）させれば、前記平行部１５ａはチップ基板２と
平行するものとなり、この平行部１５ａから垂直方向に
放射される光は、面実装型ＬＥＤ素子１が実際に使用さ
れる状態で必要とされる明るさの方向と一致するものと
なり、明るいものとなるのである。

【００１５】図５は本発明の第二実施形態に採用するＬ
ＥＤチップ２０を形成するためのウエハ７０を示すもの
であり、このウエハ７０の表面７０ａ側には上記の第一
の溝７１に加えて、第一の溝７１間のピッチＰの中間の
位置に第二の溝７２が設けられている。そして、この第
二実施形態においても前の第一実施形態と同様に表面７
０ａ側からＰ層２１の拡散が行われる。

【００１６】しかる後に、第一の溝７１以外の第二の溝
７２を含む表面７０ａにはＰ層電極２３を設け、裏面７
０ｂにはＮ層電極２４を設け、図中に矢印Ｄで示すよう
に前記第一の溝７１の中心と、第二の溝７２の中心とで
ダイシングを行えば、得られるＬＥＤチップ２０には図
６に第二実施形態として示すように、前記第二の溝７２
によりＰ層電極２３のダイパット３に対応する部分に
は、このダイパット３に対して平行に対峙する面接触部
２３ａが形成されるものとなる。

【００１７】このときに、面接触部２３ａの長さを、例
えば産業ロボットの精度など、ダイパット３にＬＥＤチ
ップ２０を搭載し接合するときの許容差よりも大きく形
成しておく、即ち、第二の溝７２の深さを前記の許容差
よりも深く設定しておくことで、Ｐ層２１が極めて薄い
場合でもダイパット３によるＰ層２１の短絡は面接触部
２３ａが形成されたことで防止できるものとなる。尚、
この第二実施形態においても第一の溝７１によりＰＮ接
合面２５には平行部２５ａが形成され、面実装型ＬＥＤ
素子１がより明るいものとなることは言うまでもない。

【００１８】ここで、第二実施形態における前記面接触
部２３ａを仔細に観察すると、第一実施形態のＰ層電極
１３がダイパット３と直交状態で接し、接合が点接触状
態で行われているのに対し、第二実施形態では面接触部
２３ａによりより接触面積が広い面接触状態で行われる
ものとなり、強度的に著しく有利であることが容易に理
解できる。

【００１９】図７は上記に鑑みて行われた第三実施形態
のＬＥＤチップ３０を形成するためのウエハ７０を示す
ものであり、第二実施形態のウエハ７０に施された第一
の溝７１、第二の溝７２に加えて、ウエハ７０の裏面７
０ｂ側には前記第二の溝７２と対峙する位置に第三の溝
７３が形成されて、表面７０ａ側からはＰ層３１の拡散
が行われている。

【００２０】そして、表面７０ａ側には第一の溝７１を
除く全面にＰ層電極３３を形成し、裏面７０ｂ側には第
三の溝７３を含む全面にＮ層電極３４を形成し、これを
図中に矢印Ｄで示す第一の溝７１の中心と、第二の溝７
２の中心、即ち、第三の溝７３の中心とでダイシングを
行えば、図８に示すようにＰ層電極３３に第二の溝７２
により面接触部３３ａが形成されるのと同様に、Ｎ層電
極３４にも第三の溝７３により面接触部３４ａが形成さ
れるものとなる。

【００２１】よって、ダイパット３に接合を行うときに
はＰ層電極３３もＮ層電極３４も、それぞれの面接触部
３３ａ、３４ａにより面接触の状態として接合されるも
のとなり、チップ基板２とＬＥＤチップ３０との間の接
合強度は飛躍的に向上するものとなり、例えば機械的衝
撃、熱衝撃などによる離脱を生じないものとすることが
できる。

【００２２】図９に示すウエハ７０は、本発明の第四実
施形態のＬＥＤチップ４０を形成するためのものであ
り、前の第一〜第三実施形態のものと異なり前記ウエハ
７０には表面７０ａから裏面７０ｂに貫通するスリット
７４が設けられている。そして、裏面７０ｂ側には例え
ば金のスパッタなどにより全面に電極膜７５が形成さ
れ、この状態でZnなどの拡散を行われ、それぞれのスリ
ット７４間のブロックには裏面７０ｂを除く３面に略コ
字状に湾曲するＰ層４１が形成されている。

【００２３】この状態で、前記電極膜７５のＰＮ接合面
４５に接している部分を、エッチングなどにより適宜な
幅で除去するか、あるいは、図１０に示すように、ダイ
シングなどにより適宜な幅と深さを有する第四の溝７６
を形成して前記電極膜７５とＰＮ接合面４５の一部を除
去することで、前記電極膜７５のＰ層４１に付着して残
る部分がＰ層電極４３と成り、Ｎ層４２に付着して残る
部分がＮ層電極４４となる。

【００２４】これを図中に矢印Ｄで示すスリット７４間
の中心でダイシングを行えば、図１１に示す第四実施形
態のＬＥＤチップ４０が得られるものとなる。ここで、
この第四実施形態のＬＥＤチップ４０は、スリット７４
を設け拡散を行うものとしたことで、Ｐ層４１が底面７
０ｂまで達するものとなり、これにより、Ｐ層電極４３
もＮ層電極４４もともにダイパット３に対して面接触を
行うものとなり、取付強度が向上する。

【００２５】また、ＰＮ接合面４５は略逆Ｌ字状とな
り、これにより、チップ基板２と平行する平行部４５ａ
の面積が増して、実用上の明るさが向上すると共に、Ｐ
層電極４３もＮ層電極４４もチップ基板２への取付状態
での側面には存在しないものとなるので、ＬＥＤチップ
４０からの光を５面で遮蔽することなく、この点でも光
量の増加が図れるものとなる。

【００２６】図１２に示すウエハ７０は、本発明の第五
実施形態のＬＥＤチップ５０を形成するためのものであ
り、この第五実施形態においても前の第四実施形態と同
様にスリット７４を設けるものとしているが、この第五
実施形態ではスリット７４間のピッチを第四実施形態の
ものと比較して略１／２の狭いものとしている。そし
て、Ｐ層５１を拡散し、ＰＮ接合面５５の一部を除去す
る第四の溝７６を形成した後には、前記スリット７４と
直交する方向のみのダイシングを行い、図１３に示すＬ
ＥＤチップ５０を得る。

【００２７】このようにすることで、このＬＥＤチップ
５０のＰＮ接合面５５は開口部を伏せた略コ字状となり
発光面積が増加し、更なる光量増加が期待できるものと
なる。但し、ダイパット３は中央部にＮ層電極５４用を
設け、その両側にＰ層電極５３用を設けたものと変更す
る必要を生じる。その他、取付強度の向上などの効果は
前の第四実施形態と同様である。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、Ｐ
層とＮ層とが接合するＰＮ接合面が、一部にチップ基板
と平行する平行部を有する折れ曲がり形状としてあるこ
とを特徴とするワイヤーボンドレス面実装型ＬＥＤ素子
とすることで、ワイヤーボンドレスとしたことで、ＰＮ
接合面がチップ基板に対して直交して取付くものとな
り、前記ＰＮ接合面から直角方向に放射される最大光量
の部分を利用することができずに暗いものとなる問題点
を、平行部を設けることで解決するものであり、これに
より、この種のワイヤーボンドレス面実装型ＬＥＤ素子
の性能の向上に極めて優れた効果を奏するものである。

【００２９】また、Ｐ層電極およびＮ層電極の少なくと
も一方であり、且つ、少なくとも一部には、ダイパット
に対して平行に対峙する面接触部を設けるものとしたこ
とで、従来はＰ層電極およびＮ層電極と、ダイパットと
が線接触状態で接合され、薄いＰ層に短絡の危険性を生
じていたり、接合面積不足でＬＥＤチップの取付強度に
不安を生じていたのを、面接触として充分な接合面積が
得られるものとして、上記短絡事故発生を防止すると共
に、取付強度も向上させ、この種のワイヤーボンドレス
面実装型ＬＥＤ素子の信頼性の向上にも極めて優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るワイヤーボンドレス面実装型Ｌ
ＥＤ素子の第一実施形態を示す断面図である。

【図２】 同じく第一実施形態に採用されるＬＥＤチッ
プの製造工程のウエハ加工の工程を示す説明図である。

【図３】 同じＬＥＤチップの製造工程の拡散工程を示
す説明図である。

【図４】 同じＬＥＤチップの製造工程の電極形成工程
と切断工程とを示す説明図である。

【図５】 本発明の第二実施形態に採用されるＬＥＤチ
ップの製造工程を示す説明図である。

【図６】 同じく第二実施形態を要部で示す断面図であ
る。

【図７】 本発明の第三実施形態に採用されるＬＥＤチ
ップの製造工程を示す説明図である。

【図８】 同じく第三実施形態を要部で示す断面図であ
る。

【図９】 本発明の第四実施形態に採用されるＬＥＤチ
ップの製造工程を示す説明図である。

【図１０】 同じＬＥＤチップの製造工程の電極形成工
程と切断工程とを示す説明図である。

【図１１】 同じく第四実施形態を要部で示す断面図で
ある。

【図１２】 本発明の第五実施形態に採用されるＬＥＤ
チップの製造工程を示す説明図である。

【図１３】 同じく第五実施形態を要部で示す断面図で
ある。

【図１４】 従来例を示す断面図である。

【図１５】 従来例の要部を示す説明図である。

【符号の説明】

１……ワイヤーボンドレス面実装型ＬＥＤ素子 ２……チップ基板 ２ａ……上面、２ｂ……背面 ３……ダイパット ４……ケース １０〜５０……ＬＥＤチップ １１〜５１……Ｐ層 １２〜５２……Ｎ層 １３〜５３……Ｐ層電極 ２３ａ、３３ａ……面接触部 １４〜５４……Ｎ層電極 ３４ａ……面接触部 １５〜５５……ＰＮ接合面 １５ａ〜５５ａ……平行部 ７０……ウエハ ７０ａ……表面、７０ｂ……裏面 ７１……第一の溝 ７２……第二の溝 ７３……第三の溝 ７４……スリット ７６……第四の溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＥＤチップのＰ層、Ｎ層のそれぞれの
   外表面に設けたＰ層電極およびＮ層電極を、チップ基板
   の上面に設けられたダイパットに接合して成るワイヤー
   ボンドレス面実装型ＬＥＤにおいて、前記Ｐ層とＮ層と
   が接合するＰＮ接合面が、一部に前記チップ基板と平行
   する平行部を有する折れ曲がり形状としてあることを特
   徴とするワイヤーボンドレス面実装型ＬＥＤ素子。
2. 【請求項２】 前記Ｐ層電極およびＮ層電極の少なくと
   も一方であり、且つ、少なくとも一部には、前記ダイパ
   ットに対して平行に対峙する面接触部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のワイヤーボンドレス面
   実装型ＬＥＤ素子。