JPS6352422A - 電子装置およびそのチツプならびにその基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子装置、特に、ドーム状の発光ダイオード千
ノブを基（屋上にフェイスダウンボンディングする＋１
１造の光電子装置の装造に通用して有効な技術に関する
。

〔従来の技術〕

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、たとえば、株式会社プレ
スジャーナル発行「月刊セミコンダクターワールド（Ｓ
ｅｒｎｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　Ｗ。

−ｒｌｄ）Ｊ　１９８４年８月号、昭和５９年７月１５
日発行、Ｐ５４〜Ｐ５７に記載されているように、光通
信システムを始めとしてカメラやＶＴＲ等のオートフォ
ーカス用光源等各方面で使用されている。

また、光通信用発光ダイオードとして、日立評論社発行
［日立評論Ｊ　１９８３年第１０号、昭和５８年１０月
２５日発行、Ｐ４９〜Ｐ５２に記載されている。この文
献には、光を発光する面がドーム状となる発光ダイオー
ドチップが紹介されている。この発光ダイオードチップ
（以下、単にチップとも称する。）は、平坦な主面に７
ノードおよびカソードからなる電極を有していて、基板
（ステム）の主面に固定したサブマウントにフェイスダ
ウンボンディングによってチップを固定している。前記
サブマウントの主面の電極は、ステムを貫通して取り付
けられたリードとの間をワイヤで接続されるため、それ
ぞれ引き出し電極が設けられている。この結果、チップ
の電極とサブマウントの電極とが接触しないようにする
ため、チップの電極は中心の点電極と、この点電極を部
分的に取り囲む馬蹄形電極とからなっている。チップの
点電極に接続されるサブマウントの点電極の引き出し電
極は、前記馬蹄彫型の開口部分を非接触で通過するよう
に延在している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、チップの電極は、点電極とこの点電極を
部分的に取り囲む馬蹄形電極とからなっていることから
、チップをサブマウントに固定する際、サブマウントに
対してチップを相対的に平面ＸＹ方向に移動調整すると
ともに、回転方向の調整も必要となり、チップボンディ
ング時の位置決めが難しい。このチップボンディングは
、フェイスダウンボンディングであることから、直接的
には相互のずれ状態を確認できないため、位置修正作業
は一層困難である。

また、前記のような馬蹄形電極はその開口側端部が欠け
たり、あるいは剥離し易く、光電子１の組立歩留りに悪
影響を与えることが本発明者によってあきらかにされた
。

そこで、本発明者は、チップボンディング時の位置調整
は、回転方向の調整を廃止し、平面ＸＹ方向の調整だけ
ですむようにできないか、チップにおける電極損傷を少
くできないかを分析検討した結果、下記のような発明を
成した。

本発明の目的は高精度の組立が達成できる電子装置を提
供することにある。

本発明の他の目的は組立が容易な電子装置を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は組立が容易でかつ高精度な組立が達
成できるチップおよび基板を提供することにある。

本発明の他の目的は電極破損が起き難いチップを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は製造コストの低減が達成できる電子
装置を提供することにある。

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凹面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の光電子装置は、発光ダイオードチッ
プの主面の電極を、点電極とこの点電極を取り囲むリン
グ状電極とするとともに、これらの電極に対応してステ
ムの主面に点電極とこの点電極を取り囲むリング状電極
とからなる電極を配置しである。

〔作用〕

上記した手段によれば、ステムの主面の電極および発光
ダイオードチップの主面の電極は、相互に対応しかつい
ずれも点電極とこの点電極を取り囲むリング状電極とか
らなっていることから、チップを基板にフェイスダウン
ボンディングする際、チップの相対的な回転方向の調整
は不要となり、単に平面ＸＹ方向の調整のみで良いこと
から、ボンディング作業が容易となるとともに、高精度
なフェイスダウンボンディングが達成できる。また、チ
ップの電極は点電極と、この点電極を取り囲むリング状
電極となっていることから、リング状故に電極が剥離し
たり、欠けたりし難くなる。このため、光電子装置の組
立歩留りも向上する。さらに、チップを搭載する基板の
電極もチップ電極に対応し、点電極とこの点電極を取り
囲むリング状電極とからなっており、かつ各電極は所定
のリードと電気的に接続されているため、ワイヤが不要
となり、光電子装置の製造コスト低減が達成できる。

〔実施例〕

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
。

第１図は本発明の一実施例による光電子装置の概要を示
す断面図、第２図は同じく基板の平面図、第３図は同じ
く発光ダイオードチップの主面を示す平面図である。

この実施例では、たとえば、近赤外光を発光する発光ダ
イオード（ＩＲＥＤ）を組み込んだ光電子装置に、本発
明を適用した例について説明する。

本発明による光電子装置は、第１図に示すような構造と
なっている。この光電子装置は、金属型のステム１主面
の中央に、発光面がドーム状となった近赤外光を発光す
る発光ダイオード（発光ダイオードチップ）２が、直接
固定された構造となっている。前記発光ダイオードチッ
プ２は、第１図および第３図に示されるように、半球状
（ドーム状）体となっていて、平坦な主面３にカソード
電極４および７ノード電極５を有している。前記カソー
ド電極４は、主面３の中央に位置し、数十から数百μｍ
の直径の点電極となっている。また、前記アノード電極
５は、この点電極であるカソード電極４を同心円的に取
り囲むようなリング状電極となっている。これらの電極
は金糸の電極となり、後に詳細に説明するステム（基＋
ｒｉ、）１の電極表面にあらかじめ設けられた半田に濡
れ易（なっている。

一方、ステム１は第１図および第２図に示されるように
、コバール等の金属板をプレスで略円形に打ち抜くこと
によって形成される。また、ステム１の主面中央には、
第２図にも示されているように、小円形状の突起が形成
されている。この突起は、前記発光ダイオードチップ２
のカソード電極４に一敗して重なるように、たとえば、
旋盤による切削等機械加工によって形成され、ステムｌ
の点電極６となる。また、この点電極６を取り囲むステ
ム１の主面部分にはリング状に絶縁層７が設けられてい
る。この絶縁層７はガラス、酸化膜等の絶縁体で構成さ
れている。また、前記絶縁層７の主面にはリング状電極
８が設けられている。

このリング状電極８は前記点電極６と同心円的に形成さ
れるとともに、発光ダイオードチップ２のリング状のア
ノード電５Ａ５と一致して重なるようになっている。ま
た、前記リング状電極８の一部は、第２図に示されるよ
うに、一部が側方に張り出している。この張出部９には
後述するリードが電気的に接続される。また、前記突起
６およびリング状電極８上には半田１０が設けられてい
る。

なお、前記ステム１および発光ダイオードチップ２の電
極部分は、第２図および第３図では、ハツチングを施し
て示しである。

他方、前記ステム１には２本のリード１１が取り付けら
れている。一方のリード１１はカソードリード１２とな
り、ステム１の下面にその先端を電気的かつ機械的に固
定されている。また、他のリード１１はアノードリード
１３となり、前記ステム１を貫通している。このアノー
ドリード１３はガラスから成る絶縁体１４を介してステ
ム１に絶縁的かつ気密的に取り付けられている。また、
このアノードリード１３のステム１の主面側に突出する
端部は側方に曲げられ、ステム１の主面に設けられた前
記絶縁層７上に截るようになっている。この側方に張り
出した接続片１５は、絶縁層７上に載るリング状電極８
の張出部９に突き合わせられ、かつ半田等温電性の接合
材１６で電気的に接続されている。

また、前記ステム１の主面には金属製のキャップ１７が
取付けられている。このキャップ１７はフランジ１８を
有する帽子形構造となっていて、フランジ１８を介して
ステム１に気密的に固定されている。また、キャンプ１
７の中央上部には、開口した窓１９が設けられている。

前記窓１９には透明体、たとえば、透明なガラス板２０
が気密的に取り付けられて透明窓２１を構成している。

このような光電子装置にあっては、発光ダイオードチッ
プ２のドーム（半球）状発光面から発光された光２２は
、キャンプ１７の天井部分に設けられた透明窓２１を通
過して、ステム１とキャンプ１７とによって構成される
パッケージ外に発光されるようになっている。

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。

（１）本発明によれば、ステムの主面には同心円的に点
電極およびリング状電極が配設され、かつ発光ダイオー
ドチップの主面には前記ステムの電極に対応して同心円
的にカソード電極およびアノード電極が配設されている
ことから、発光ダイオードチップをステムにフェイスダ
ウンボンディングする際、発光ダイオードチップは回転
方向の修正は不要となり、単に平面ＸＹ方向の位置修正
だけですむため、位置決めがし易いという効果が得られ
る。

（２）上記（１）により、本発明によれば、発光ダイオ
ードチップをステムにフェイスダウンボンディングする
際、発光ダイオードチップのステムに対する平面ＸＹ方
向の位置修正だけでよいことから、より高情度なフェイ
スダウンボンディングが行え、歩留りが向上するという
効果が得られる。

（３）本発明によれば、ステムにおける中央のカソード
電極はステムに電気的に導通状態となり、かつステムに
電気的に固定されるリードと電気的に導通状態となる構
造であるため、リードと電極とを接続するワイヤは不要
となり、部品点数の低減が図れるとともに、作業工数の
低減が達成できるという効果が得られる。

（４）本発明によれば、発光ダイオードチップの電極は
、点電極と、この点電極を取り囲む無端状のリング状電
極とからなっていて、従来のような両端部分がある馬蹄
形電極ではないことから、端部が欠けたりあるいは端部
から電極が剥離したりすることがなく、発光ダイオード
チップの品質維持性が向上するという効果が得られる。

（５）上記（４）により、本発明の発光ダイオードチッ
プの電極が破損し難いため、ステムに組み込んだ場合、
電極が破損した発光ダイオードチップを組み込む竹率が
低減するとともに、発光ダイオードチップを固定後、発
光ダイオードチップがステムから剥離する確率も低くな
り、組立歩留りが向上するという効果が得られる。

（６）上記（５）により、本発明によれば、発光ダイオ
ードチップは搭載後ステムから剥離し難（フェイスダウ
ンボンディングの信頼度が向上するという効果が得られ
る。

（７）本発明によれば、発光ダイオードチップはステム
に直接固定されるため、生産コストの高いサブマウント
を使用する必要もなくなり、部品数低減から生産コスト
の低減が達成できるという効果が得られる。

（８）上記（１）〜（７）により、本発明によれば、フ
ェイスダウンボンディングの信頼度が安定した光電子装
置を再現性良（かつ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。

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、たとえば、第４図に示さ
れるように、ステム１の中央に絶縁体１４を介して貫通
固定されたカソードリード１２の上端に半田１０を介し
て発光ダイオードチップ２のカソード電極４を固定する
とともに、ステム１の主面に設けたリング状電極２３に
発光ダイオードチップ２のアノード電極５を半田１０を
介して固定した構造でも前記実施例同様な効果が得られ
る。この例では、中央のカソードリード１３の軸中心の
延長上に発光点が存在することから、光電子装置２４と
所望の光学系との光軸合わせ時、前記カソードリード１
２を基準として使用できる効果もある。

第５図は、本発明を混成集積回路装置に適用したもので
ある。すなわち、この例では、セラミック等からなる配
線基板２５の主面の所望部分に、点電極２６と、この点
電極２６を同心円的に取り囲むようなリング状電極２７
を設け、この部分に発光ダイオードチップ２をフェイス
ダウンポンディングしている。前記点電極２６およびリ
ング状電極２７は、それぞれ独立して配線基板２５内部
を延在する配線１２８．２９に接続されている。

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光通信技術に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
ない。

本発明は少なくとも、フェイスダウンポンディング構造
の製品の組立技術には適用できる。

〔発明の効果〕

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
て得られる効果を而単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の光電子装置は、発光ダイオ−トチ、プの主面の
電極を、点電極とこの点電極を取り囲むリング状電極と
するとともに、これらの′電極に対応してステムの主面
に点電極とこの点ＴＬ極を取り囲むリング状電極とから
なる電極を配置しであることから、千ノブを基板にフェ
イスダウンポンディングする場合、チップの相対的な回
転方向の調整は不要となり、単に平面ＸＹ方向の＝月繋
のみで良いこととなるため、ボンディング作業が容易と
なるとともに、高精度なフェイスダウンポンディングが
達成できる。また、チップの電極は点電極と、この点電
極を取り囲むリング状電極となっていることから、リン
グ状故に電極が剥■したり、欠けたりし難くなる。この
ため、光電子装置の組立歩留りも向上する。さらに、チ
ップを搭載する基板の電極もチップ電極に対応し、点電
極とこの点電極を取り囲むリング状電極とからなってお
り、かつ各電極は所定のり一ト′と電気的に接続されて
いるため、ワイヤが不要となり、光電子装置の製造コス
ト低減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光電子装置の概要を示
す断面図、 第２図は同じく基板の平面図、 第３図は同じく発光ダイオードチップの主面を示す平面
図、 第４図は本発明の他の実施例による光電子装置を示す断
面図、 第５図は本発明の他の実施例による光電子袋＝を示す断
面図である。 １・・・ステム、２・・・発光ダイオードチップ、３・
・・主面、４・・・カソード電極、５・・・アノード電
極、６・・・点電極、７・・・絶縁層、８・・・リング
状電極、９・・・張出部、１０・・・半田、１１・・・
リード、１２・・・カソードリード、１３・　・・アノ
ードリード、１４・・・絶縁体、１５・・・接続片、１
６・・・接合材、１７・・・キャップ、１８・・・フラ
ンジ、１９・・・窓、２０・・・ガラス（反、２１・・
・透明窓、２２・・・光、２３・・・リング状電極、２
４・・・光電子装置、２５・・・配線基板、２６・・・
点電極、２７・・・リング状電極、２８．２９・・・配
線層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主面に複数の電極を有する基板と、主面に前記基板
   の電極と部分的に対応する電極を有しかつ主面が前記基
   板に対面し各電極部分が電気的機械的に基板の電極に接
   続されるチップと、を有する電子装置であって、前記チ
   ップの電極およびこのチップに対面する基板の電極部分
   は同心円的に配列されていることを特徴とする電子装置
   。 ２、前記同心円的配列の電極は、点電極とこの点電極を
   取り囲むリング状電極とからなっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電子装置。 ３、主面に複数の電極を有するチップであって、前記電
   極は同心円的に配列されていることを特徴とするチップ
   。 ４、前記同心円的配列の電極は、点電極とこの点電極を
   取り囲むリング状電極とからなっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載のチップ。 ５、主面に複数の電極を有する基板であって、前記電極
   は同心円的に配列されていることを特徴とする基板。 ６、前記同心円的配列の電極は、点電極とこの点電極を
   取り囲むリング状電極とからなっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載の基板。 ７、前記基板には複数本の電気的に独立したリードが取
   り付けられていて、かつ各リードは導体部分を介して各
   電極に電気的に接続されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項または第６項記載の基板。