JPH11112025A - チップ型発光素子 - Google Patents

チップ型発光素子

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JPH11112025A JP27103697A JP27103697A JPH11112025A JP H11112025 A JPH11112025 A JP H11112025A JP 27103697 A JP27103697 A JP 27103697A JP 27103697 A JP27103697 A JP 27103697A JP H11112025 A JPH11112025 A JP H11112025A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤチップで発光した光をできるだけ利用
することにより、小形で非常に薄型でありながら、光度
の大きいチップ型発光素子を提供する。 【解決手段】 絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０の表
面の両端部に設けられる第１および第２の端子電極１、
２と、第１および第２の端子電極１、２の間の絶縁性基
板１０の表面にマウントされ、ｎ側電極３９およびｐ側
電極３８がそれぞれ第１および第２の端子電極１、２と
電気的に接続される発光素子チップ３と、発光素子チッ
プ３の周辺を被覆するパッケージ６とからなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板の表面に発光素
子チップが設けられる小形のチップ型発光素子に関す
る。さらに詳しくは、光度を向上させることができるチ
ップ型発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話機やＰＨＳなどの携帯機器の小
形化に伴い、それらに用いられる発光素子なども軽薄短
小化が要求され、小形で薄型のチップ型発光素子が用い
られている。
【０００３】この種の小形で薄型のチップ型発光素子は
図３（ａ）に示されるように、基板１０の両端部に端子
電極１、２が形成され、一方の端子電極１と接続され端
子電極の一部となる電極上に発光素子（以下、ＬＥＤと
いう）チップ３がボンディングされてその下部電極が端
子電極１と直接接続され、その上部電極が金線４により
他方の端子電極２とワイヤボンディングされて、それぞ
れ電気的に接続されている。基板１０としては、たとえ
ばガラスクロスに耐熱性のＢＴ樹脂を含浸させたＢＴレ
ジンなどの絶縁性基板が用いられている。また、ＬＥＤ
チップ３は、たとえば図３（ｂ）に示されるように、Ｇ
ａＡｓやＧａＰなどからなるｎ型半導体層４１とｐ型半
導体層４２との接合によるｐｎ接合面（発光層）４３が
形成され、その両面に電極４４、４５が設けられること
により構成されている。この基板１０の表面側には、透
明または乳白色のエポキシ樹脂などからなる樹脂により
ＬＥＤチップ３や金線４を被覆して保護するパッケージ
６が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように電子機器
の軽薄短小化に伴い、チップ型発光素子についてもさら
なる小形化が要求され、ＬＥＤチップもできるだけ小さ
くすることが要求されている。一方において、光度の大
きい高性能のものが要求されている。従来のチップ型発
光素子は、前述のように端子電極の一方の表面にマウン
トされてワイヤボンディングがなされることにより製造
されている。この端子電極は銅パターンの上に金メッキ
が施されているため、ＬＥＤチップ３の基板裏面側に進
んだ光を吸収しやすい。とくに青色系のＬＥＤチップで
はその基板にサファイア基板が用いられ、裏面側にも殆
ど減衰することなく進むが、青色系の光はとくに黄色
（金色）に吸収されやすく裏面側に進んだ光は吸収され
やすい。そのため、青色系のＬＥＤチップの発光する光
を充分に利用できていないという問題がある。
【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、ＬＥＤチップで発光した光をできるだ
け利用することにより、小形で非常に薄型でありなが
ら、光度の大きいチップ型発光素子を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるチップ型発
光素子は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の表面の両端部
に設けられる第１および第２の端子電極と、少なくとも
前記第１および第２の端子電極の間の前記絶縁性基板の
表面が白色系に形成され、該白色系の基板表面上にマウ
ントされると共にｐ側電極およびｎ側電極がそれぞれ前
記第１および第２の端子電極と電気的に接続される発光
素子チップと、前記発光素子チップの周辺を被覆するパ
ッケージとからなっている。ここに白色系とは白色を基
本としながら、たとえばクリーム色など若干他の色が混
色するものも含む意味である。
【０００７】この構造にすることにより、ＬＥＤチップ
が直接白色系の絶縁性基板表面上にマウントされている
ため、電極の材料に制約されることなく、基板の反射率
が大きく同じ発光量のＬＥＤチップから大きな光度の光
を取り出すことができる。前記ＬＥＤチップがチッ化ガ
リウム系化合物半導体からなるＬＥＤチップであれば、
とくにＬＥＤチップの基板が発光する光を殆ど吸収しな
い透明なサファイア基板からなるため、基板の裏面側に
進んだ光を有効に利用することができてとくに効果が大
きい。さらに、青色系のＬＥＤチップは、両電極がＬＥ
Ｄチップの表面側から取り出されるため、端子電極上に
マウントする必要は全然なく好都合である。ここにチッ
化ガリウム系化合物半導体とは、III 族元素のＧａとＶ
族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一部が
Ａｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび
／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族
元素と置換した化合物からなる半導体をいう。
【０００８】前記絶縁性基板が耐熱性の基板であれば、
長時間の使用に対しても温度上昇に対する変色が生じな
くて高い反射率を維持することができるため、とくに好
ましい。また、セラミック基板であれば、熱伝導もよく
温度上昇によるＬＥＤチップの発光効率の低下も生じな
くて好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のチップ型発光素子について説明をする。
【００１０】本発明のチップ型発光素子は、その一実施
形態の斜視図が図１に示されるように、絶縁性基板１０
の表面の両端部に第１および第２の端子電極１、２が設
けられている。そして、第１および第２の端子電極１、
２の間の絶縁性基板１０の表面に直接ＬＥＤチップ３が
ボンディングされている。ＬＥＤチップ３のｎ側電極３
９は第１の端子電極１と、ｐ側電極３８は第２の端子電
極２と、それぞれ金線４により接続されている。
【００１１】絶縁性基板１０は、たとえばアルミナ、チ
ッ化アルミナなどのセラミックスからなる絶縁性の基板
であり、小形化が要求されるこの種のチップ型発光素子
では、その大きさが０.８ｍｍ×１.６ｍｍ程度で、その
厚さが０.１〜０.２ｍｍ程度である。この絶縁性基板１
０は、とくに白色系であることが青色などＬＥＤチップ
で発光する色の光を吸収しないで反射させることができ
るため好ましい。青色系のＬＥＤチップは後述するよう
に基板がサファイアからなり透明であるため、白色系の
絶縁性基板が用いられることにより、ＬＥＤチップの基
板の裏面側に進んだ光を有効に取り出すことができ、と
くに効果が大きい。この基板の色は完全な白色であるこ
とが反射率が最も大きくて好ましいが、クリーム色など
多少他の色が混色していても、白色を基本とする白色系
であれば高い反射率が得られ効果がある。また、基板の
全面が白色系でなくても、少なくともＬＥＤチップがマ
ウントされる部分が白色系であればよい。また、この絶
縁性基板１０は、セラミックスのように、７００℃程度
までの耐熱性を有することが使用による温度上昇に対し
ても変色せず、いつまでも白色を維持することができる
ため好ましい。
【００１２】この絶縁性基板１０は、さらに熱伝導率が
大きいものが好ましい。すなわち、ＬＥＤチップ３は動
作によりある程度発熱する。その発熱する熱を逃がさな
いとＬＥＤチップ３の温度が上昇して半導体層が劣化し
やすくなる。従来は端子電極上にダイボンディングされ
ているため、ＬＥＤチップの基板側に逃げた熱は比較的
端子電極の金属を介して逃げやすい。しかし、本発明で
は絶縁性基板１０上に直接ボンディングされているた
め、ＬＥＤチップの基板側に逃げた熱を効率よく逃がす
ために熱伝導の大きい材料であることが好ましい。この
ような熱伝導率の大きい絶縁性基板としては、前述のセ
ラミックスがとくに好ましい。
【００１３】以上のような要件を満たす材料としては、
前述のようにセラミックスが好ましく、セラミックスの
中でもとくに、チッ化アルミナがアルミナより耐熱性が
高いため好ましい。
【００１４】ＬＥＤチップ３は、たとえば青色系（紫外
線から黄色）の発光色を有するチップの一例の断面説明
図が図２に示されるように形成される。すなわち、たと
えばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板
３１の表面に、ＧａＮからなる低温バッファ層３２が
０.０１〜０.２μｍ程度、クラッド層となるｎ形層３３
が１〜５μｍ程度、ＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が
種々変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導
体からなる活性層３４が０.０５〜０.３μｍ程度、ｐ形
のＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得るこ
とを意味する、以下同じ）化合物半導体層３５ａおよび
ＧａＮ層３５ｂからなるｐ形層（クラッド層）３５が
０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されて、その表
面に電流拡散層３７を介してｐ側電極３８が形成されて
いる。また、積層された半導体層３３〜３５の一部が除
去されて露出したｎ形層３３にｎ側電極３９が設けられ
ることにより形成されている。
【００１５】このＬＥＤチップ３が図１に示されるよう
に、絶縁性基板１０の中央部で、第１の端子電極１と第
２の端子電極２との間の絶縁性基板１０の表面にエポキ
シ樹脂などのボンディング剤（図示せず）によりマウン
トされる。このボンディング剤はＬＥＤチップ３の基板
の裏面に進んだ光を吸収しない透明な材料であることが
好ましく、たとえば透明なエポキシ樹脂などが用いられ
る。その後、ＬＥＤチップ３のｎ側電極３９およびｐ側
電極３８が第１の端子電極１および第２の端子電極２と
それぞれ電気的に接続されるように、金線４によりワイ
ヤボンディングをする。そして、ＬＥＤチップ３を含め
たこれらの周囲がＬＥＤチップ３により発光する光を透
過する透明または乳白色のエポキシ樹脂などによりモー
ルドすることにより、パッケージ６で被覆された本発明
のチップ型発光素子が得られる。
【００１６】本発明によれば、ＬＥＤチップが直接絶縁
性基板にマウントされているため、ＬＥＤチップの基板
の裏面側に進んだ光が絶縁性基板で反射して表面側に放
射される。その結果、従来ＬＥＤチップの基板側に進ん
だ光が端子電極により吸収されていたものが、表面側に
反射されて有効に利用される。その結果、外部に取り出
す光の割合である外部発光効率が向上し、同じＬＥＤチ
ップを使用しながら光度を向上させることができる。ま
た、絶縁性基板に白色系のものを使用することにより、
反射率が大きくなるため、その反射による利用度を高め
ることができ、一層光度を向上させることができる。さ
らに、絶縁性基板に耐熱性のものを使用することによ
り、途中で変色して光度が低下することがなく信頼性が
向上すると共に、熱伝導率の大きい材料を使用すること
により、ＬＥＤチップで発生する熱を効率よく放散させ
ることができるため、ＬＥＤチップの信頼性が向上す
る。
【００１７】前述の例では、発光素子としてチッ化ガリ
ウム系化合物半導体を用いた青色系の半導体発光素子で
あったが、チッ化ガリウム系化合物半導体を用いた青色
系のＬＥＤチップはとくに端子電極の黄色系に吸収され
やすいと共に、ＬＥＤチップの基板が透明で光を吸収し
ないため効果が大きく、また、ＬＥＤチップの基板が絶
縁性基板であるためｎ側およびｐ側電極が共に表面側に
設けられるため都合がよい。しかし、ＧａＡｓ系、Ａｌ
ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ系などの赤色系
や緑色系の発光素子についても、ＬＥＤチップの基板に
発光する光を吸収しにくい材料を使用すると共に、上面
から両方の電極を取り出したり、絶縁性基板表面の一部
のみに電極配線を設けておき、ＬＥＤチップの裏面側の
電極と接続するようにすることにより、ＬＥＤチップの
基板の裏面側に進んだ光を有効に利用することができ
る。
【００１８】さらに、前述の例では、ＬＥＤチップ３の
周囲が透明な樹脂製のパッケージ６のみで被覆されてい
たが、さらにその外周に反射ケースを備えるタイプであ
っても同様である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ＬＥＤチップの裏面側
に進む光を有効に利用することができるため、同じＬＥ
Ｄチップの発光に対して光度を向上させることができ
る。そのため、とくに発光効率が低く黄色系の材料に吸
収されやすい青色のチップ型発光素子の光度を効率よく
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の斜視説
明図である。
【図２】図１のＬＥＤチップの一例の断面説明図であ
る。
【図３】従来のチップ型発光素子の一例の斜視説明図で
ある。
【符号の説明】
１ 第１の端子電極 ２ 第２の端子電極 ３ ＬＥＤチップ １０ 絶縁性基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁性基板と、該絶縁性基板の表面の両
    端部に設けられる第１および第２の端子電極と、少なく
    とも前記第１および第２の端子電極の間の前記絶縁性基
    板の表面が白色系に形成され、該白色系の基板表面上に
    マウントされると共にｐ側電極およびｎ側電極がそれぞ
    れ前記第１および第２の端子電極と電気的に接続される
    発光素子チップと、前記発光素子チップの周辺を被覆す
    るパッケージとからなるチップ型発光素子。
  2. 【請求項２】 前記絶縁性基板が耐熱性の基板である請
    求項１記載のチップ型発光素子。
  3. 【請求項３】 前記絶縁性基板がセラミック基板である
    請求項１または２記載のチップ型発光素子。
JP27103697A 1997-10-03 1997-10-03 チップ型発光素子 Expired - Lifetime JP3253265B2 (ja)

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