JPH1154804A - チップ型発光素子 - Google Patents
チップ型発光素子Info
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- H01L2924/301—Electrical effects
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小形で非常に薄型でありながら、逆方向電圧
や静電気などのサージに対して強く、取扱が容易なチッ
プ型発光素子を提供する。 【解決手段】 絶縁性基板１０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１、２
と、前記第１および第２の端子電極の一方にマウントさ
れ、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３
と、前記第１および第２の端子電極の他方にマウントさ
れる保護素子５とからなり、該保護素子は前記発光素子
チップに印加され得る少なくとも逆方向電圧に対して前
記発光素子チップを保護するように前記第１および第２
の端子電極の間に電気的に接続されている。
や静電気などのサージに対して強く、取扱が容易なチッ
プ型発光素子を提供する。 【解決手段】 絶縁性基板１０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１、２
と、前記第１および第２の端子電極の一方にマウントさ
れ、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３
と、前記第１および第２の端子電極の他方にマウントさ
れる保護素子５とからなり、該保護素子は前記発光素子
チップに印加され得る少なくとも逆方向電圧に対して前
記発光素子チップを保護するように前記第１および第２
の端子電極の間に電気的に接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は保護素子が設けられ
ているチップ型発光素子に関する。さらに詳しくは、交
流電圧駆動または静電気などにより発光素子に逆方向電
圧や所定の電圧以上の順方向電圧が印加される場合にも
発光素子がその静電気などにより破壊しにくいように保
護素子が設けられているチップ型発光素子に関する。
ているチップ型発光素子に関する。さらに詳しくは、交
流電圧駆動または静電気などにより発光素子に逆方向電
圧や所定の電圧以上の順方向電圧が印加される場合にも
発光素子がその静電気などにより破壊しにくいように保
護素子が設けられてい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。
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５（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ダイオード（以下、Ｌ
ＥＤ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。ＬＥＤチップ３は、
たとえば図５（ｂ）に示されるように、ＧａＡｓやＧａ
Ｐ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。
図５（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ダイオード（以下、Ｌ
ＥＤ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。ＬＥＤチップ３は、
たとえば図５（ｂ）に示されるように、ＧａＡｓやＧａ
Ｐ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】このような発光素子は、ダイオード構造に
なっているため、逆方向の電圧が印加されても電流が流
れない整流作用を利用して、直流電圧を両電極間に印加
しないで交流電圧を印加することにより、交流で順方向
電圧になる場合にのみ電流が流れて発光する光を利用す
る使用方法も採用されている。
なっているため、逆方向の電圧が印加されても電流が流
れない整流作用を利用して、直流電圧を両電極間に印加
しないで交流電圧を印加することにより、交流で順方向
電圧になる場合にのみ電流が流れて発光する光を利用す
る使用方法も採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】通常の半導体発光素子
は、一般にＧａＡｓ系やＧａＰ系やチッ化ガリウム系な
どの化合物半導体が用いられているが、これらの化合物
半導体を用いた場合には、逆方向に印加される電圧に対
して弱く、半導体層が破壊することがある。とくに、チ
ッ化ガリウム系化合物半導体においては、その逆方向の
耐圧が５０Ｖ程度と低く逆方向の印加電圧に対してとく
に破壊しやすいこと、またバンドギャップエネルギーが
大きいため、ＧａＡｓ系などを用いた発光素子より動作
電圧も高くなること、などのため交流電圧の印加で半導
体発光素子が破損したり、その特性が劣化するという問
題がある。
は、一般にＧａＡｓ系やＧａＰ系やチッ化ガリウム系な
どの化合物半導体が用いられているが、これらの化合物
半導体を用いた場合には、逆方向に印加される電圧に対
して弱く、半導体層が破壊することがある。とくに、チ
ッ化ガリウム系化合物半導体においては、その逆方向の
耐圧が５０Ｖ程度と低く逆方向の印加電圧に対してとく
に破壊しやすいこと、またバンドギャップエネルギーが
大きいため、ＧａＡｓ系などを用いた発光素子より動作
電圧も高くなること、などのため交流電圧の印加で半導
体発光素子が破損したり、その特性が劣化するという問
題がある。
【０００６】また、交流電圧を印加する駆動でなくて
も、外部からサージ電圧などの大きな電圧が印加される
場合、チッ化ガリウム系化合物半導体では順方向電圧で
も１５０Ｖ程度で破壊されやすいという問題がある。
も、外部からサージ電圧などの大きな電圧が印加される
場合、チッ化ガリウム系化合物半導体では順方向電圧で
も１５０Ｖ程度で破壊されやすいという問題がある。
【０００７】これらの逆放向電圧や静電気の印加に対す
る破壊を防止するため、半導体発光素子が組み込まれる
回路内で、半導体発光素子と並列で半導体発光素子と逆
方向にツェナーダイオードを組み込むことが行われる場
合もある。しかし、回路内に組み込まれる前の製造工程
や出荷に伴う搬送工程、または回路基板に組み込む際な
どのハンドリング時に静電気で破壊したり、外部回路で
ＬＥＤの他にダイオードなどを組み込むスペースや工数
を必要とするという問題がある。
る破壊を防止するため、半導体発光素子が組み込まれる
回路内で、半導体発光素子と並列で半導体発光素子と逆
方向にツェナーダイオードを組み込むことが行われる場
合もある。しかし、回路内に組み込まれる前の製造工程
や出荷に伴う搬送工程、または回路基板に組み込む際な
どのハンドリング時に静電気で破壊したり、外部回路で
ＬＥＤの他にダイオードなどを組み込むスペースや工数
を必要とするという問題がある。
【０００８】一方、チップ型発光素子は、縦×横が１.
６ｍｍ×２.５ｍｍ〜０.８ｍｍ×１.６ｍｍ程度と非常
に小形で、ダイオードなどを外付きで付属させるのは難
しく、内蔵するにも横に並べて配置すると基板の横幅を
大きくしなければならず、また一方の端子電極に縦に並
べて配置するとＬＥＤチップを基板の中央部に配置しに
くいか、ダイオードのワイヤボンディングをＬＥＤチッ
プを跨いで行わなければならず、発光の邪魔になったり
ワイヤの接触が生じやすいという問題がある。
６ｍｍ×２.５ｍｍ〜０.８ｍｍ×１.６ｍｍ程度と非常
に小形で、ダイオードなどを外付きで付属させるのは難
しく、内蔵するにも横に並べて配置すると基板の横幅を
大きくしなければならず、また一方の端子電極に縦に並
べて配置するとＬＥＤチップを基板の中央部に配置しに
くいか、ダイオードのワイヤボンディングをＬＥＤチッ
プを跨いで行わなければならず、発光の邪魔になったり
ワイヤの接触が生じやすいという問題がある。
【０００９】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、小形で非常に薄型でありながら、逆方
向電圧や静電気などのサージ電圧の印加に対して強く、
取扱が容易なチップ型発光素子を提供することを目的と
する。
なされたもので、小形で非常に薄型でありながら、逆方
向電圧や静電気などのサージ電圧の印加に対して強く、
取扱が容易なチップ型発光素子を提供することを目的と
する。
【００１０】
【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、前記第１お
よび第２の端子電極の一方にマウントされ、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、前記第１およ
び第２の端子電極の他方にマウントされる保護素子とか
らなり、該保護素子は前記発光素子チップに印加され得
る少なくとも逆方向電圧に対して前記発光素子チップを
保護するように前記第１および第２の端子電極の間に電
気的に接続されている。
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、前記第１お
よび第２の端子電極の一方にマウントされ、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、前記第１およ
び第２の端子電極の他方にマウントされる保護素子とか
らなり、該保護素子は前記発光素子チップに印加され得
る少なくとも逆方向電圧に対して前記発光素子チップを
保護するように前記第１および第２の端子電極の間に電
気的に接続されている。
【００１１】ここに保護素子とは、発光素子チップに印
加され得る逆方向電圧を短絡したり、発光素子チップの
動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧をショー
トさせ得る素子を意味し、ツェナーダイオードやトラン
ジスタのダイオード接続、ＭＯＳＦＥＴのゲートとソー
スまたはドレインとを短絡した素子またはこれらの複合
素子、ＩＣなどを含む。また、端子電極には発光素子が
組み込まれる回路基板などと接続される電極部分と一体
に形成されている金属部分のすべてを含む。
加され得る逆方向電圧を短絡したり、発光素子チップの
動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧をショー
トさせ得る素子を意味し、ツェナーダイオードやトラン
ジスタのダイオード接続、ＭＯＳＦＥＴのゲートとソー
スまたはドレインとを短絡した素子またはこれらの複合
素子、ＩＣなどを含む。また、端子電極には発光素子が
組み込まれる回路基板などと接続される電極部分と一体
に形成されている金属部分のすべてを含む。
【００１２】この構造にすることにより、比較的チップ
面積の大きいＬＥＤチップが第１の端子電極上にマウン
トされ、保護素子が第２の端子電極にマウントされてい
るため、ＬＥＤチップをチップ型発光素子のほぼ中心部
に配置しながら保護素子を内蔵することができる。
面積の大きいＬＥＤチップが第１の端子電極上にマウン
トされ、保護素子が第２の端子電極にマウントされてい
るため、ＬＥＤチップをチップ型発光素子のほぼ中心部
に配置しながら保護素子を内蔵することができる。
【００１３】前記発光素子チップがチッ化ガリウム系化
合物半導体からなり、前記保護素子がツェナーダイオー
ドであれば、とくに逆電圧に弱く、また順方向でも高電
圧の印加に弱いチッ化ガリウム系化合物半導体が用いら
れる青色系のチップ型発光素子において、逆電圧やサー
ジ電圧などの印加に対して保護されるため好ましい。と
くに保護素子としてツェナーダイオードが用いられるこ
とにより、発光素子チップに順方向にサージなどの高電
圧が印加されてもツェナーダイオードのツェナー特性に
より、発光素子チップにダメージを与えることなく保護
されると共に、通常の動作には何等の異常を来さない。
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Ｇ
ａ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。
合物半導体からなり、前記保護素子がツェナーダイオー
ドであれば、とくに逆電圧に弱く、また順方向でも高電
圧の印加に弱いチッ化ガリウム系化合物半導体が用いら
れる青色系のチップ型発光素子において、逆電圧やサー
ジ電圧などの印加に対して保護されるため好ましい。と
くに保護素子としてツェナーダイオードが用いられるこ
とにより、発光素子チップに順方向にサージなどの高電
圧が印加されてもツェナーダイオードのツェナー特性に
より、発光素子チップにダメージを与えることなく保護
されると共に、通常の動作には何等の異常を来さない。
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Ｇ
ａ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。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。
明の半導体発光素子について説明をする。
【００１５】本発明の半導体発光素子は、その一実施形
態の平面および断面の説明図が図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、第１の端子電極１の一端部は絶
縁性基板１０の中央部付近まで延びている。そして、第
１の端子電極１の先端部側に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３９は第１
の端子電極１と、ｐ側電極３８は第２の端子電極２と一
体に形成されたパッド２ａと、それぞれ金線４により接
続されている。さらに、第２の端子電極２の先端部に保
護素子であるツェナーダイオードチップ５がボンディン
グされ、第１および第２の端子電極１、２間にＬＥＤチ
ップ３と逆方向になるように電気的に接続されている。
そして、その周囲が樹脂パッケージ６により覆われてい
る。図１に示される例では、樹脂パッケージ６の外周に
さらに反射ケース９が設けられている。
態の平面および断面の説明図が図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、第１の端子電極１の一端部は絶
縁性基板１０の中央部付近まで延びている。そして、第
１の端子電極１の先端部側に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３９は第１
の端子電極１と、ｐ側電極３８は第２の端子電極２と一
体に形成されたパッド２ａと、それぞれ金線４により接
続されている。さらに、第２の端子電極２の先端部に保
護素子であるツェナーダイオードチップ５がボンディン
グされ、第１および第２の端子電極１、２間にＬＥＤチ
ップ３と逆方向になるように電気的に接続されている。
そして、その周囲が樹脂パッケージ６により覆われてい
る。図１に示される例では、樹脂パッケージ６の外周に
さらに反射ケース９が設けられている。
【００１６】絶縁性基板１０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
性の基板からなっている。また、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
プの一例の断面図が図３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０.０５〜０.３
μｍ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３３〜３
５の一部が除去されて露出したｎ形層３３にｎ側電極３
９が設けられることにより形成されている。
に耐熱性のＢＴ樹脂を含浸させたＢＴレジンなどの絶縁
性の基板からなっている。また、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
プの一例の断面図が図３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０.０５〜０.３
μｍ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３３〜３
５の一部が除去されて露出したｎ形層３３にｎ側電極３
９が設けられることにより形成されている。
【００１７】ツェナーダイオードチップ５は、通常のシ
リコン半導体などからなり、不純物濃度の高い半導体の
ｐｎ接合に大きい逆方向電圧を印加すると電子がトンネ
ル効果によってｐｎ接合を通って流れる現象を利用した
ものである。この逆方向の電流が流れ始める電圧（ツェ
ナー電圧）はその不純物濃度により設定される。したが
って、このツェナー電圧をＬＥＤチップ３の動作電圧よ
り高い所定の電圧に設定しておき、ＬＥＤチップ３とツ
ェナーダイオード５とが並列で逆方向になるように第１
および第２の端子電極１、２に接続することにより、Ｌ
ＥＤチップ３の動作に支障を来すことはない。
リコン半導体などからなり、不純物濃度の高い半導体の
ｐｎ接合に大きい逆方向電圧を印加すると電子がトンネ
ル効果によってｐｎ接合を通って流れる現象を利用した
ものである。この逆方向の電流が流れ始める電圧（ツェ
ナー電圧）はその不純物濃度により設定される。したが
って、このツェナー電圧をＬＥＤチップ３の動作電圧よ
り高い所定の電圧に設定しておき、ＬＥＤチップ３とツ
ェナーダイオード５とが並列で逆方向になるように第１
および第２の端子電極１、２に接続することにより、Ｌ
ＥＤチップ３の動作に支障を来すことはない。
【００１８】このＬＥＤチップ３を図１に示されるよう
に、第１の端子電極１の先端部にボンディングし、ｎ側
電極３９およびｐ側電極３８がそれぞれ第１の端子電極
１および第２の電極２と一体に形成されたパッド部２ａ
と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。また、ツェナーダイオードチップ５を
第２の端子電極２の先端部にボンディングし、その正電
極を第１の端子電極と一体に形成されたパッド部１ａと
金線４により電気的に接続する。このとき、負電極はダ
イボンディングの際の導電性接着剤により第２の端子電
極２と電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ３
も上下両面にそれぞれｎ側電極およびｐ側電極が設けら
れる構造のものであれば、ツェナーダイオードチップ５
と同様に一方の電極はワイヤボンディングによらなくて
も導電性接着剤により電気的に接続される。そして、絶
縁性基板１０の周囲に反射ケース９を形成し、その内部
のＬＥＤチップ３やツェナーダイオードチップ５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、樹脂パッケージ６で被覆された本
発明のチップ型発光素子が得られる。
に、第１の端子電極１の先端部にボンディングし、ｎ側
電極３９およびｐ側電極３８がそれぞれ第１の端子電極
１および第２の電極２と一体に形成されたパッド部２ａ
と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。また、ツェナーダイオードチップ５を
第２の端子電極２の先端部にボンディングし、その正電
極を第１の端子電極と一体に形成されたパッド部１ａと
金線４により電気的に接続する。このとき、負電極はダ
イボンディングの際の導電性接着剤により第２の端子電
極２と電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ３
も上下両面にそれぞれｎ側電極およびｐ側電極が設けら
れる構造のものであれば、ツェナーダイオードチップ５
と同様に一方の電極はワイヤボンディングによらなくて
も導電性接着剤により電気的に接続される。そして、絶
縁性基板１０の周囲に反射ケース９を形成し、その内部
のＬＥＤチップ３やツェナーダイオードチップ５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、樹脂パッケージ６で被覆された本
発明のチップ型発光素子が得られる。
【００１９】図２は図１の変形例を示す図で、図１
（ａ）と同様に樹脂パッケージの部分を除去した平面説
明図である。この例は、第２の端子電極２の一部を第１
の端子電極１の側部まで延ばし、その延出部２ｂにツェ
ナーダイオードチップ５が設けられたものである。この
構造にすることにより、第１のリード１とツェナーダイ
オードチップ５の正電極とを接続する金線４を短くする
ことができ、接触事故などを防止しやすい。すなわち、
このような構造にしても、ＬＥＤチップ３が一方の第１
の端子電極１に設けられ、ツェナーダイオードチップ５
が他方の第２の端子電極２に設けられているため、ＬＥ
Ｄチップ３を絶縁性基板１０のほぼ中央部に配置しなが
ら保護素子５を内蔵することができる。
（ａ）と同様に樹脂パッケージの部分を除去した平面説
明図である。この例は、第２の端子電極２の一部を第１
の端子電極１の側部まで延ばし、その延出部２ｂにツェ
ナーダイオードチップ５が設けられたものである。この
構造にすることにより、第１のリード１とツェナーダイ
オードチップ５の正電極とを接続する金線４を短くする
ことができ、接触事故などを防止しやすい。すなわち、
このような構造にしても、ＬＥＤチップ３が一方の第１
の端子電極１に設けられ、ツェナーダイオードチップ５
が他方の第２の端子電極２に設けられているため、ＬＥ
Ｄチップ３を絶縁性基板１０のほぼ中央部に配置しなが
ら保護素子５を内蔵することができる。
【００２０】本発明によれば、ＬＥＤチップとツェナー
ダイオードチップとがそれぞれ別々の端子電極にボンデ
ィングされているため、ＬＥＤチップがほぼ中央に配置
されると共に、保護素子が内蔵された非常に小形のチッ
プ型発光素子を実現できる。この保護素子が内蔵された
チップ型発光素子は、図４にその等価回路図が示されて
いるように、ＬＥＤチップ３と並列にツェナーダイオー
ドチップ５がその極性がＬＥＤチップ３と逆になるよう
に接続されている。そのため、ＬＥＤチップ３を駆動す
る電源が交流電源であっても、ＬＥＤチップ３に順方向
の電圧になる位相のときは、ツェナーダイオードチップ
５には逆方向電圧でツェナー電圧より低い電圧であるた
め電流は流れず、ＬＥＤチップ３に電流が流れて発光す
る。また、交流電源がＬＥＤチップ３に逆方向の電圧に
なる位相のときは、ツェナーダイオードチップ５を介し
て電流が流れる。そのため、交流電圧がＬＥＤチップ３
に対して逆方向の電圧の位相となるときでも、ＬＥＤチ
ップ３には逆方向の電圧は殆ど印加されない。また、静
電気が印加される場合、その静電気がＬＥＤチップ３の
逆方向であればツェナーダイオードチップ５を介して放
電し、ＬＥＤチップ３に順方向である場合はその電圧が
ツェナー電圧より高ければツェナーダイオードチップ５
を介して放電するためＬＥＤチップ３を保護し、ツェナ
ー電圧より低ければＬＥＤチップ３を介して放電する
が、その電圧は低い電圧であるためＬＥＤチップ３を損
傷することはない。その結果、逆方向の電圧や静電気の
サージに対して弱いＬＥＤチップ３であってもＬＥＤチ
ップ３に高い電圧が印加されず、ＬＥＤチップ３を破損
したり、劣化させたりすることがない。
ダイオードチップとがそれぞれ別々の端子電極にボンデ
ィングされているため、ＬＥＤチップがほぼ中央に配置
されると共に、保護素子が内蔵された非常に小形のチッ
プ型発光素子を実現できる。この保護素子が内蔵された
チップ型発光素子は、図４にその等価回路図が示されて
いるように、ＬＥＤチップ３と並列にツェナーダイオー
ドチップ５がその極性がＬＥＤチップ３と逆になるよう
に接続されている。そのため、ＬＥＤチップ３を駆動す
る電源が交流電源であっても、ＬＥＤチップ３に順方向
の電圧になる位相のときは、ツェナーダイオードチップ
５には逆方向電圧でツェナー電圧より低い電圧であるた
め電流は流れず、ＬＥＤチップ３に電流が流れて発光す
る。また、交流電源がＬＥＤチップ３に逆方向の電圧に
なる位相のときは、ツェナーダイオードチップ５を介し
て電流が流れる。そのため、交流電圧がＬＥＤチップ３
に対して逆方向の電圧の位相となるときでも、ＬＥＤチ
ップ３には逆方向の電圧は殆ど印加されない。また、静
電気が印加される場合、その静電気がＬＥＤチップ３の
逆方向であればツェナーダイオードチップ５を介して放
電し、ＬＥＤチップ３に順方向である場合はその電圧が
ツェナー電圧より高ければツェナーダイオードチップ５
を介して放電するためＬＥＤチップ３を保護し、ツェナ
ー電圧より低ければＬＥＤチップ３を介して放電する
が、その電圧は低い電圧であるためＬＥＤチップ３を損
傷することはない。その結果、逆方向の電圧や静電気の
サージに対して弱いＬＥＤチップ３であってもＬＥＤチ
ップ３に高い電圧が印加されず、ＬＥＤチップ３を破損
したり、劣化させたりすることがない。
【００２１】一方、本発明のチップ型発光素子では、Ｌ
ＥＤチップ３が第１の端子電極にボンディングされて、
ツェナーダイオードチップ５は第２の端子電極２の空い
ている部分を利用してボンディングされているため、両
方のチップを近付け過ぎて光を遮断したり（ツェナーダ
イオードの方が背が高いためすぐ隣に配置されるとその
方向の光が遮断される）、ダイボンディング材の流れな
どによる接触事故（両方のチップ間にダイボンディング
材がセリ上がってショートする虞れがある）や、ワイヤ
ボンディング不良の発生（端子電極上にダイボンディン
グ材が流れるとワイヤボンディングをし辛くなったり、
ワイヤボンディングをすることができなくなる）などを
防止することができる。その結果、小形で超薄型の、し
かも静電気や逆方向の電圧の印加に対して非常に強い保
護素子が内蔵されたチップ型の発光素子が得られる。
ＥＤチップ３が第１の端子電極にボンディングされて、
ツェナーダイオードチップ５は第２の端子電極２の空い
ている部分を利用してボンディングされているため、両
方のチップを近付け過ぎて光を遮断したり（ツェナーダ
イオードの方が背が高いためすぐ隣に配置されるとその
方向の光が遮断される）、ダイボンディング材の流れな
どによる接触事故（両方のチップ間にダイボンディング
材がセリ上がってショートする虞れがある）や、ワイヤ
ボンディング不良の発生（端子電極上にダイボンディン
グ材が流れるとワイヤボンディングをし辛くなったり、
ワイヤボンディングをすることができなくなる）などを
防止することができる。その結果、小形で超薄型の、し
かも静電気や逆方向の電圧の印加に対して非常に強い保
護素子が内蔵されたチップ型の発光素子が得られる。
【００２２】前述の例では、保護素子としてツェナーダ
イオードチップを用いたが、チップでなくてパッケージ
ングされた製品状のものを使用してもよい。また、ツェ
ナーダイオードでなくても通常のダイオードでも、ＬＥ
Ｄチップに対する逆方向の電圧に対して保護することが
できる。さらに、ダイオードでなくても、トランジスタ
をダイオード接続したものや、ＭＯＳＦＥＴのゲートと
ソースまたはドレインとを接続したもの、またはこれら
を組み合わせてツェナーダイオードと同様に両方向に保
護する複合素子またはＩＣなど、ダイオードと同様にＬ
ＥＤチップを保護することができる素子であればよい。
イオードチップを用いたが、チップでなくてパッケージ
ングされた製品状のものを使用してもよい。また、ツェ
ナーダイオードでなくても通常のダイオードでも、ＬＥ
Ｄチップに対する逆方向の電圧に対して保護することが
できる。さらに、ダイオードでなくても、トランジスタ
をダイオード接続したものや、ＭＯＳＦＥＴのゲートと
ソースまたはドレインとを接続したもの、またはこれら
を組み合わせてツェナーダイオードと同様に両方向に保
護する複合素子またはＩＣなど、ダイオードと同様にＬ
ＥＤチップを保護することができる素子であればよい。
【００２３】また、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はとく
に逆方向の電圧や高電圧により破壊されやすいため効果
が大きいが、これに限定されるものではなく、ＧａＡｓ
系、ＡｌＧａＡｓ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、保護素子が設
けられることにより同様に逆方向電圧や静電気に対して
強い半導体発光素子が得られる。
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はとく
に逆方向の電圧や高電圧により破壊されやすいため効果
が大きいが、これに限定されるものではなく、ＧａＡｓ
系、ＡｌＧａＡｓ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、保護素子が設
けられることにより同様に逆方向電圧や静電気に対して
強い半導体発光素子が得られる。
【００２４】さらに、前述の例では、透明樹脂の部分に
保護素子が設けられていたが、反射ケースの下に保護素
子の少なくとも一部を設けるようにすれば、ＬＥＤチッ
プからの光が遮られることなく上方に反射させることが
できる。また、保護素子の高さがＬＥＤチップの高さよ
り低くなるように、保護素子の下に凹部を形成して凹部
内に保護素子をボンディングしたり、ＬＥＤチップの下
にスペーサを介してＬＥＤチップの上面が高くなるよう
にボンディングすることにより、保護素子による光の遮
光の影響を少なくすることができる。
保護素子が設けられていたが、反射ケースの下に保護素
子の少なくとも一部を設けるようにすれば、ＬＥＤチッ
プからの光が遮られることなく上方に反射させることが
できる。また、保護素子の高さがＬＥＤチップの高さよ
り低くなるように、保護素子の下に凹部を形成して凹部
内に保護素子をボンディングしたり、ＬＥＤチップの下
にスペーサを介してＬＥＤチップの上面が高くなるよう
にボンディングすることにより、保護素子による光の遮
光の影響を少なくすることができる。
【００２５】さらに、前述の例では、ＬＥＤチップ３の
周囲を被覆する樹脂パッケージ６の外周に反射ケース９
を備えるタイプであったが、反射ケースを備えないで、
ＬＥＤチップ３で発光する光に対して透明な樹脂だけで
被覆する構造のチップ型発光素子であっても同様であ
る。
周囲を被覆する樹脂パッケージ６の外周に反射ケース９
を備えるタイプであったが、反射ケースを備えないで、
ＬＥＤチップ３で発光する光に対して透明な樹脂だけで
被覆する構造のチップ型発光素子であっても同様であ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、ＬＥＤチップと保護素
子が別々の端子電極上にマウントされているため、ＬＥ
Ｄチップがほぼ中央に配置されて輝度を充分に保持しな
がら保護素子を内蔵した小形のチップ型発光素子が得ら
れる。その結果、逆方向電圧の印加や静電気による高電
圧の印加に対しても損傷することがなく、信頼性が大幅
に向上する薄型の発光素子が得られる。また、素子内に
内蔵されているため、半製品や製品の状態での取扱もア
ースバンドの使用や静電気除去の特別な注意を払う必要
がなくなり、作業効率が大幅に向上する。
子が別々の端子電極上にマウントされているため、ＬＥ
Ｄチップがほぼ中央に配置されて輝度を充分に保持しな
がら保護素子を内蔵した小形のチップ型発光素子が得ら
れる。その結果、逆方向電圧の印加や静電気による高電
圧の印加に対しても損傷することがなく、信頼性が大幅
に向上する薄型の発光素子が得られる。また、素子内に
内蔵されているため、半製品や製品の状態での取扱もア
ースバンドの使用や静電気除去の特別な注意を払う必要
がなくなり、作業効率が大幅に向上する。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の平面お
よび断面の説明図である。
よび断面の説明図である。
【図２】図１の変形例を示す図である。
【図３】図１のＬＥＤチップの一例の断面説明図であ
る。
る。
【図４】図１の半導体発光素子の接続関係の等価回路図
である。
である。
【図５】従来のチップ型発光素子の一例の斜視説明図で
ある。
ある。
１ 第１の端子電極 ２ 第２の端子電極 ３ ＬＥＤチップ ５ ツェナーダイオードチップ １０ 絶縁性基板
Claims (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、前記第
１および第２の端子電極の一方にマウントされ、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、前記第１
および第２の端子電極の他方にマウントされる保護素子
とからなり、該保護素子は前記発光素子チップに印加さ
れ得る少なくとも逆方向電圧に対して前記発光素子チッ
プを保護するように前記第１および第２の端子電極の間
に電気的に接続されるチップ型発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468497A JP3673621B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | チップ型発光素子 |
| US09/003,145 US6054716A (en) | 1997-01-10 | 1998-01-06 | Semiconductor light emitting device having a protecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468497A JP3673621B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | チップ型発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154804A true JPH1154804A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3673621B2 JP3673621B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=16494603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20468497A Expired - Lifetime JP3673621B2 (ja) | 1997-01-10 | 1997-07-30 | チップ型発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3673621B2 (ja) |
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