WO2007119782A1

WO2007119782A1 - 発光装置及びその製造方法

Info

Publication number: WO2007119782A1
Application number: PCT/JP2007/058062
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Abe
Original assignee: Showa Denko K.K.
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2007-10-25
Also published as: TWI348772B; CN101467267B; JP5068472B2; US20090121253A1; US8035125B2; JP2007287713A; CN101467267A; TW200807755A; EP2012369A1; KR20080108564A; KR101002111B1

Abstract

【課題】更なる高輝度化及び省電力化を可能とした発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】電極パッド９，１０が設けられた発光素子２と、電極リード１１，１２が設けられたリードフレーム３とを備え、電極パッド９，１０と電極リード１１，１２とがボンディングワイヤー１４，１５を介して電気的に接続された発光装置であって、発光素子２は、リードフレーム３との間に間隔Ｈを設けて配置されている。これにより、発光素子２のリードフレーム３と対向する面側から放出される光を有効に利用し、この発光素子２が発する光の利用効率を更に高めることができる。

Description

明細書

発光装置及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、例えば発光ダイオード（LED： Light Emitting Diode)などの発光素子を用いた発光装置及びその製造方法に関する。

本願は、 2006年 4月 12曰に、日本に出願された特願 2006— 109619号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 従来より、 LEDチップなどの発光素子を用いた発光装置が知られている（例えば、特許文献 1を参照。；)。このような発光装置は、ノケージ内に配置された LEDチップ力 Sリードフレーム上にペーストを用いてダイボンディングにより固定されると共に、 LE

Dチップ側の電極パッドとリードフレーム側の電極リードとがボンディングワイヤーを用いてワイヤーボンディングにより電気的に接続された構造となっている。

特許文献 1：特開平 9 - 307145号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] ところで、上述した発光装置では、ノケージ内に配置された LEDチップが発する光の利用効率を高めることによって、更なる高輝度化が可能である。また、 LEDチップが発する光の利用効率を高めることができれば、同じ明るさを得るのに必要な電力を少なくすることができ、その結果、更なる省電力ィ匕も可能となる。

[0004] そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発光素子が発する光の利用効率を高めることによって、更なる高輝度化及び省電力化を可能とした発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、従来はリードフレーム上に発光素子をペーストにより接着していたため、この発光素子のリードフレームと対向する面側から放出される光を有効に利用していないことがわ力つた。そこで、発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光をリードフレーム側で大きく反射させることによって、この発光素子が発する光の利用効率を更に高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の手段を提供する。

(1) 電極パッドが設けられた発光素子と、電極リードが設けられたリードフレームとを備え、前記電極パッドと前記電極リードとがボンディングワイヤーを介して電気的に接続された発光装置であって、前記発光素子は、前記リードフレームとの間に間隔を設けて配置されてヽることを特徴とする発光装置。

(2) 前記間隔が 0. lmn！〜 0. 6mmの範囲内であることを特徴とする前項（1)に記載の発光装置。

(3) 前記ボンディングワイヤーが前記発光素子を前記リードフレーム力浮力せた状態で支持して!/ヽることを特徴とする前項（ 1)又は（2)に記載の発光装置。

(4) 前記発光素子と前記リードフレームとの間に前記発光素子が発する光を透過させるスぺーサが配置されてヽることを特徴とする前項（1)〜（3)の何れか一項に記載の発光装置。

(5) 前記発光素子が取り付けられた前記リードフレームを保持するパッケージを備え、

前記パッケージに形成された凹部から前記発光素子及び前記リードフレームの一部が露出して!/、ることを特徴とする前項（1)〜 (4)の何れか一項に記載の発光装置。

(6) 前記発光素子は、基板上に n型半導体層、発光層及び p型半導体層がこの順で積層されてなる化合物半導体を有し、且つ、前記 n型半導体層に接続される第 1の電極パッドと、前記 p型半導体層に接続される第 2の電極パッドとが、それぞれ前記リードフレームと対向する面とは反対側に位置して設けられていることを特徴とする前項（1)〜（5)の何れか一項に記載の発光装置。

(7) 前記リードフレームは、第 1の電極リードと第 2の電極リードとを有し、前記第 1の電極パッドと前記第 1の電極リードとが第 1のボンディングワイヤーを介して電気的に接続されると共に、前記第 2の電極パッドと前記第 2の電極リードとが第 2のボンディングワイヤーを介して電気的に接続されており、前記第 1のボンディングワイヤーが前記第 1の電極パッドとの接点から前記第 1の電極リードとの接点まで引き延ばされる方向と、前記第 2のボンディングワイヤーが前記第 2の電極パッドとの接点から前記第 2の電極リードとの接点まで引き延ばされる方向とが互いに反対の方向を向いていることを特徴とする前項 (6)に記載の発光装置。

(8) 電極パッドが設けられた発光素子と、電極リードが設けられたリードフレームとを備え、前記電極パッドと前記電極リードとがボンディングワイヤーを介して電気的に接続された発光装置の製造方法であって、前記リードフレーム上に前記発光素子を固定し、前記ボンディングワイヤーを用いて前記電極パッドと前記電極リードとをワイヤ一ボンディングした後に、前記固定された発光素子を前記リードフレームから外すことを特徴とする発光装置の製造方法。

(9) 前記発光素子を前記リードフレームから外した後に、前記ボンディングワイヤーによって支持された前記発光素子を所定の高さまで持ち上げることを特徴とする前項 (8)に記載の発光装置の製造方法。

(10) 電極パッドが設けられた発光素子と、電極リードが設けられたリードフレームとを備え、前記電極パッドと前記電極リードとがボンディングワイヤーを介して電気的に接続された発光装置の製造方法であって、前記リードフレーム上に前記発光素子が発する光を透過させるスぺーサを配置し、該スぺーサ上に前記発光素子を固定した後に、前記ボンディングワイヤーを用いて前記電極パッドと前記電極リードとをワイヤ一ボンディングすることを特徴とする発光装置の製造方法。

発明の効果

[0007] 以上のように、本発明に係る発光装置では、発光素子とリードフレームとの間に間隔を設けることで、この発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光をリードフレーム側で大きく反射させることができる。したがって、この発光装置では、発光素子のリードフレームと対向する面側から放出される光を有効に利用し、この発光素子が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

[0008] また、本発明に係る発光装置では、ボンディングワイヤーが発光素子をリードフレーム力浮力せた状態で支持することで、発光素子とリードフレームとの間に間隔を設けることができる。これにより、発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光をリードフレーム側で大きく反射させることができる。

また、この間隔は、発光素子のリードフレームと対向する面側力も放出される光をリードフレーム側で反射させるのに最も効率の良い高さに設定するため、発光素子の厚みと同じか発光素子の厚み以上に設定することが好ましぐ具体的には、 0. lmm 〜0. 6mmの範囲内であることが好ましい。

[0009] また、本発明に係る発光装置では、発光素子とリードフレームとの間に発光素子が発する光を透過させるスぺーサを配置することで、発光素子とリードフレームとの間に間隔を設けることができる。また、スぺーサが発光素子が発する光を透過させることから、発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光を遮断することなくリードフレーム側で大きく反射させることができる。

[0010] また、本発明に係る発光装置では、発光素子が取り付けられたリードフレームを保持するノッケージを備え、このパッケージに形成された開口部から発光素子及びリードフレームの一部を露出させることによって、発光素子が発する光をリードフレームと対向する面とは反対側力効率良く取り出すことができる。

[0011] また、本発明に係る発光装置において、発光素子は、基板上に n型半導体層、発光層及び P型半導体層がこの順で積層されてなる化合物半導体を有し、且つ、 n型半導体層に接続される第 1の電極パッドと、 p型半導体層に接続される第 2の電極パッドとが、それぞれリードフレームと対向する面とは反対側に位置して設けられた構成とすることによって、いわゆるフェイスアップ方式としてワイヤーボンディングによる実装が可能となる。

[0012] また、本発明に係る発光装置では、リードフレームが第 1の電極リードと第 2の電極リ一ドとを有し、第 1の電極パッドと第 1の電極リードとが第 1のボンディングワイヤーを介して電気的に接続されると共に、第 2の電極パッドと第 2の電極リードとが第 2のボンデイングワイヤーを介して電気的に接続され、且つ、第 1のボンディングワイヤーが第 1の電極パッドとの接点から第 1の電極リードとの接点まで引き延ばされる方向と、第 2のボンディングワイヤーが第 2の電極パッドとの接点力も第 2の電極リードとの接点まで引き延ばされる方向とが互いに反対の方向を向、て、ることが好ま U、。この場合、第 1のボンディングワイヤー及び第 2のボンディングワイヤーによって発光素子をリードフレーム力も浮力せた状態で安定的に支持することができる。

[0013] 一方、本発明に係る発光装置の製造方法では、リードフレーム上に発光素子を固定し、ボンディングワイヤーを用いて電極パッドと電極リードとをワイヤーボンディングした後に、固定された発光素子をリードフレーム力外すことによって、発光素子をリードフレームと対向する面とリードフレームとの間に間隔を設けて配置することができる。

したがって、この製造方法によれば、発光素子のリードフレームと対向する面側から放出される光を遮断することなくリードフレーム側で大きく反射させることが可能な発光装置を作製することができる。また、この製造方法によって作製された発光装置では、発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光を有効に利用し、この発光素子が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

[0014] また、本発明に係る発光装置の製造方法では、発光素子をリードフレームから外した後に、ボンディングワイヤーによって支持された発光素子を所定の高さまで持ち上げることちでさる。

ここで、所定の高さとは、発光素子のリードフレームと対向する面側から放出される光をリードフレーム側で反射させるのに最も効率の良い高さのことであり、発光素子のリードフレームと対向する面とリードフレームとの間に設けた間隔のことを言う。この間隔 (高さ）は、発光素子の厚みと同じか発光素子の厚み以上に設定することが好ましぐ具体的には、 0. lmn！〜 0. 6mmの範囲内とすることが好ましい。

このように、ボンディングワイヤーによって支持された発光素子を持ち上げることによつて、発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光をリードフレーム側で反射させるのに最も効率の良、高さに設定することができる。

[0015] また、本発明に係る発光装置の製造方法では、リードフレーム上に発光素子が発する光を透過させるスぺーサを配置し、該スぺーサ上に発光素子を固定した後に、ボンディングワイヤーを用いて電極パッドと電極リードとをワイヤーボンディングすることによって、発光素子とリードフレームとの間に間隔を設けることができる。したがって、この製造方法によれば、スぺーサが発光素子が発する光を透過させることから、発光素子のリードフレームと対向する面側力放出される光を遮断することなくリードフレーム側で大きく反射させることが可能な発光装置を作製することができる。また、この製造方法によって作製された発光装置では、発光素子のリードフレームと対向する面側から放出される光を有効に利用し、この発光素子が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]図 1は、第 1の実施の形態として示す発光装置の平面図である。

[図 2]図 2は、図 1に示す発光装置の線分 A— A'に沿った断面図である。

[図 3]図 3は、発光素子の構成を示す断面図である。

[図 4]図 4は、フレーム板金を示す平面図である。

[図 5]図 5は、図 4に示すフレーム板金の一部を拡大した平面図である。

[図 6]図 6は、パッケージが配置されたフレーム板金を示す平面図である。

[図 7]図 7は、図 6に示すフレーム板金の一部を拡大した平面図である。

[図 8]図 8は、ワイヤーボンディングされた発光素子を持ち上げた状態を示す断面図である。

[図 9]図 9は、第 2の実施の形態として示す発光装置の断面図である。

[図 10]図 10は、実施例 1の発光装置の発光状態を示す拡大写真である。

[図 11]図 11は、比較例 1の発光装置の発光状態を示す拡大写真である。

符号の説明

[0017] 1…発光装置

2…発光素子

3· ··リードフーレム

4· · ッケージ

5· ··基板

6· - ·η型半導体層 8· ··•P型半導体層

9· ··第 1の電極パッド

lO- ··第 2の電極パッド

ll- "第 1の電極リード

12· "第 2の電極リード

13· ··絶縁領域

14· "第 1のボンディン:

is"第 2のボンディン:

le- ··封止樹脂

20· "フレーム板金

30· ··発光装置

31· - -スぺーサ

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下、本発明を適用した発光装置及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわ力りやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

[0019] (第 1の実施の形態）

先ず、第 1の実施の形態として図 1及び図 2に示す発光装置 1について説明する。この発光装置 1は、光源となる発光素子 2と、この発光素子 2が取り付けられたリードフレーム 3とを備え、これらがパッケージ 4内に配置された構造を有している。

[0020] 発光素子 2は、図 3に示すように、基板 5上に n型半導体層 6、発光層 7及び p型半導体層 8がこの順で積層されてなる化合物半導体によって形成された LEDチップである。

このうち、基板 5には、例えばサファイアや SiC、 GaPなどの透光性基板材料を用いることができる。一方、 n型半導体層 6、発光層 7及び p型半導体層 8としては、上述した基板 5上に、例えば MOCVD (有機金属化学気相成長法)や、 MBE (分子線ェピタキシ一法）、 HVPE (ノヽイドライド気相成長法)などを用いて、例えば GaNや、 AlGa N、 InGaN、 AlInGaN、 GaPゝ GaAlPゝ AlInGaP、 InPゝ GaAsゝ AlGaAsゝ ZnSゝ Z nSe、 SiCなどを積層したィ匕合物半導体を用いることができる。そして、これらの化合物半導体の組み合わせにより、さまざまな波長（色）の LEDランプを作り出すことができる。

また、化合物半導体の構造としては、 PN接合や PIN接合、 MIS接合などのホモ接合構造或いはへテロ接合構造を用いることができ、さらに、発光効率を上げるため、ダブルへテロ接合構造や量子井戸接合構造などを用いてもょヽ。

[0021] この発光素子 2には、正極として p型半導体層 8に接続される第 1の電極パッド 9と、負極として n型半導体層 6に接続される第 2の電極パッド 10とが、それぞれリードフレーム 3と対向する面 (基板 5)とは反対側に位置して設けられている。

具体的に、第 1の電極パッド 9は、 p型半導体層 8上に配置され、一方、第 2の電極ノ^ド 10は、発光層 7及び p型半導体層 8の一部を除去して n型半導体層 6を露出させた部分に配置されている。これにより、発光素子 2は、いわゆるフェイスアップ方式による実装が可能となっている。また、これら第 1の電極パッド 9及び第 2の電極パッド 10は、図 1に示すように、矩形状にカッティングされた発光素子 2の相対する二辺の中間位置に対向配置されている。なお、第 1の電極パッド 9及び第 2の電極パッド 10 は、発光素子 2の相対する角部に対向配置させてもよい。

第 1の電極パッド 9及び第 2の電極パッド 10としては、例えば Crや Ti、 Auなどを用いることがでさる。

[0022] リードフレーム 3は、図 1及び図 2に示すように、上述した発光素子 2に外部からの電力を供給するためのものであり、第 1の電極パッド 9と接続される第 1の電極リード 11と、第 2の電極パッド 10と接続される第 2の電極リード 12とを有している。

このリードフレーム 3には、例えば Fe等の不純物を含む Cu合金などを用いることができる。

[0023] 第 1の電極リード 11は、その一端力 Sパッケージ 4の内側に臨む内側端子部 11aと、その他端力 Sパッケージ 4の外側に臨む外側端子部 l ibとを形成している。同様に、第 2の電極リード 12は、その一端力パッケージ 4の内側に臨む内側端子部 12aと、その他端力 Sパッケージ 4の外側に臨む外側端子部 12bとを形成して、る。 [0024] このうち、第 1の電極リード 11の内側端子部 11a及び第 2の電極リード 12の内側端子部 12aは、後述するパッケージ 4の中央部に形成された凹部 4aの底面部におヽて、絶縁領域 13を挟んで相対して配置されている。また、第 1の電極リード 11の内側端子部 11aは、発光素子 2が配置されるマウント部 11cを形成しており、このマウント部 1 lcは、凹部 4aの底面部中央において、内側端子部 11aの一部が他の部分よりも第 2 の電極リード 12側に張り出した部分を形成して、る。

[0025] 一方、第 1の電極リード 11の外側端子部 l ib及び第 2の電極リード 12の外側端子部 12bは、それぞれパッケージ 4の相対する側面カゝら外側に延長されると共に、パッケージ 4の外形に沿って、このパッケージ 4の側面部から底面部まで折り返されてヽる。

[0026] そして、この発光装置 1では、マウント 1 lc上に発光素子 2が配置されると共に、第 1 の電極パッド 9と第 1の電極リード 11の内側端子部 1 laとが第 1のボンディングワイヤ一 14を介して電気的に接続されると共に、第 2の電極パッド 10と第 2の電極リード 12 とが第 2のボンディングワイヤー 15を介して電気的に接続されて!、る。

これら第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15には、例えば Au線や、 A1線、 Cu線などを用いることができる。

[0027] ノッケージ 4は、発光素子 2が取り付けられたリードフレーム 3を保持し、このパッケージ 4内に配置された発光素子 2を保護するためのものである。

具体的に、このパッケージ 4は、リードフレーム 3と共にモールド成形やインサート成形された榭脂ゃガラスなど力もなる。このパッケージ 4には、例えばポリカーボネート榭脂、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマー（LCP)、 ABS榭脂、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、アクリル榭脂、 PBT樹脂、ガラスエポキシ榭脂、ポリフタルアミド榭脂などの熱可塑性榭脂ゃ熱硬化性榭脂を用いることができる。

[0028] ノ¾ /ケージ 4は、全体が略直方体状に形成されており、その上面中央部には、筒状の凹部 4aが設けられている。この凹部 4aからは、上述した発光素子 2及び第 1の電極リード 11の内側端子部 1 la及び第 2の電極リード 12の内側端子部 12aが露出している。また、この凹部 4aは、発光素子 2が発する光をリードフレーム 3と対向する面とは反対側力効率良く取り出すため、その底面部から上面の開口部に向力つて拡径されたリフレタター (放射面)形状を有して、る。

[0029] また、ノッケージ 4の凹部 4a内には、この凹部 4aから露出する発光素子 2及びリードフレーム 3を外部環境力も保護するため、透光性の封止榭脂 16が埋め込まれている。

この封止榭脂 16には、例えばシリコン榭脂ゃエポキシ榭脂、ァリル榭脂、ポリアクリレート榭脂などの発光素子 2が発する光を透過させる透明榭脂を用いることができる。また、封止榭脂 16には、ガラスや石英などの絶縁材料を用いることができる。

[0030] さらに、この発光装置 1では、上述した封止榭脂 16に蛍光体を含有させることによつて、発光素子 2が発する光とは異なる色の光を発光させることもできる。例えば青色 LEDと黄色の蛍光体との組み合わせによって白色光を得ることができる。

[0031] ところで、本発明を適用した発光装置 1では、図 2に示すように、発光素子 2がリードフレーム 3と対向する面とリードフレーム 3との間に間隔 Hを設けて配置されている。具体的に、この発光装置 1では、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15が発光素子 2をリードフレーム 3から所定の高さ Hまで浮力せた状態で支持している。

[0032] ここで、発光素子 2とリードフレーム 3との間隔 Hは、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光をリードフレーム 3側で反射させるのに最も効率の良い高さ寸法に設定されている。具体的に、この間隔 Hは、発光素子 2の厚みと同じか発光素子 2の厚み以上に設定することが好ましい。また、ノッケージ 4の凹部 4aに対して半分以上の高さが好ましぐ上述したパッケージ 4の凹部 4aが形成する放射面の焦点に発光素子 2を配置することが好ましい。なお、間隔 Hの上限については、発光素子 2がパッケージ 4の凹部 4aからはみ出さない程度とすることが好ましい。具体的に、この間隔 Hは、 0. lmm〜0. 6mmの範囲内であることが好ましい。

[0033] 従来、リードフレーム 3上に発光素子 2をペーストにより接着していたため、発光素子 2とリードフレーム 3との間隔 Hは、ペーストの厚み程度である。この場合、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光をリードフレーム 3側で大きく反射させることは困難である。

[0034] これに対して、本発明を適用した発光装置 1では、発光素子 2とリードフレーム 3との間隔 Hを発光素子 2の厚みと同じ力発光素子 2の厚み以上に設定する。これにより、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光をリードフレーム 3側で大きく反射させることができる。したがって、この発光装置 1では、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光を有効に利用し、この発光素子 2が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

[0035] また、本発明を適用した発光装置 1では、第 1のボンディングワイヤー 14が第 1の電極パッド 9との接点力も第 1の電極リード 11との接点まで引き延ばされる方向と、第 2 のボンディングワイヤー 15が第 2の電極パッド 10との接点から第 2の電極リード 12との接点まで引き延ばされる方向とが互いに反対の方向を向いていることが好ましい。この場合、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15によつて発光素子 2をリードフレーム 3から浮力せた状態で安定的に支持することができる。また、本発明を適用した発光装置 1では、この発光素子 2が配置されたパッケージ 4 の凹部 4aを封止榭脂 16により封止することで、最終的に発光素子 2をパッケージ 4 内に強固に固定することができる。

[0036] 次に、上記発光装置 1の製造方法について説明する。

上記発光装置 1を作製する際は、先ず、上記発光素子 2を用意する。具体的に、この発光素子 2は、上述した基板 5上に、 n型半導体層 6、発光層 7及び p型半導体層 8 を、例えば MOCVD (有機金属化学気相成長法)や、 MBE (分子線エピタキシー法 )、 HVPE (ハイドライド気相成長法)などを用いて順次積層した化合物半導体を作製した後に、 n型半導体層 6及び p型半導体層 8上に、例えばフォトリソグラフィー技術やリフトオフ技術を用いて、第 1の電極パッド 9及び第 2の電極パッド 10を形成することによって作製することができる。

[0037] また、上記発光装置 1を作製する際は、図 4及び図 5に示すように、上記リードフレーム 3となる部分 3Aがマトリクス状に複数配列されたフレーム板金 20を用意する。具体的に、このフレーム板金 20は、上記第 1の電極リード 11及び上記第 2の電極リード 12となる部分の周囲を打ち抜くことによって、上記リードフレーム 3となる部分 3Aが複数連結された形状を有して!/ヽる。 [0038] 次に、図 6及び図 7に示すように、このフレーム板金 20の上記リードフレーム 3となる部分 3Aに、それぞれ榭脂をモールド成形し、中央部に凹部 4aを有するノッケージ 4 を形成する。また、このノッケージ 4を成形した後に、上記第 1の電極リード 11の外側端子部 l ibとなる部分及び上記第 2の電極リード 12の外側端子部 12bとなる部分を、それぞれパッケージ 4の外形に沿って、このパッケージ 4の側面部力底面部まで折り返す。

[0039] 次に、図 8中に仮想線で示すように、上述した発光素子 2をフレーム板金 20の各マゥント部 11cとなる上にダイボンディングにより固定する。このダイボンディングには、接着剤 (ペースト）として、例えばシリコーン榭脂や、エポキシ榭脂、メラニン榭脂、ユリァ榭脂などの熱硬化性榭脂又は熱可塑性榭脂を用いることができ、この中でも、後述する発光素子 2をリードフレーム 3のマウント部 11cから引き剥がし易くするため、シリコーン榭脂を用いることが好ましい。また、銀フイラ一やシリカなどの無機物又は有機物フイラ一を含有した接着剤を用いてもよい。さらに、ガラスなどを用いて発光素子 2をマウント部 11cに固定してもよい。なお、接着剤は、硬化後にワイヤーボンディングに影響を与えな、程度の硬さを有することが好まし、。

[0040] そして、この発光素子 2がマウント部 11c上に固定された状態から、ワイヤーボンデイングにより上記第 1のボンディングワイヤー 14の一端を第 1の電極パッド 9に接合すると共に、第 1のボンディングワイヤーの他端を第 1の電極リード 11の内側端子部 11 aに接合する。同様に、上記第 2のボンディングワイヤー 15の一端を第 2の電極パッド 10に接合すると共に、第 2のボンディングワイヤー 15の他端を第 2の電極リード 12の内側端子部 12aに接合する。

これにより、第 1の電極パッド 9と第 1の電極リード 11の内側端子部 11aとが第 1のボンデイングワイヤー 14を介して電気的に接続されると共に、第 2の電極パッド 10と第 2 の電極リード 12とが第 2のボンディングワイヤー 15を介して電気的に接続された状態となる。

[0041] 次に、図 8中に実線で示すように、固定された発光素子 2をリードフレーム 3のマウント部 11cから外した後に、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15によって支持された発光素子 2を所定の高さ Hまで持ち上げる。具体的には、例えばヘラ状の板材を用いて発光素子 2の側面を押し、この発光素子 2をペーストから引き剥がすことによって、発光素子 2をリードフレーム 3のマウント部 11cから外すことができる。また、発光素子 2は、例えば鉤状のツールを用いて第 1 のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15を引き上げることによつて、所定の高さ Hまで持ち上げることができる。

[0042] このように、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15によつて支持された発光素子 2を持ち上げることによって、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光をリードフレーム 3側で反射させるのに最も効率の良 V、高さ Hに設定することができる。

ここで、所定の高さ Hとは、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側から放出される光をリードフレーム 3側で反射させるのに最も効率の良い高さのことであり、上述した図 2に示す発光素子 2とリードフレーム 3との間に設けた間隔 Hのことを言う。この間隔 Hは、上述したように発光素子 2の厚みと同じか発光素子 2の厚み以上に設定することが好ましぐ具体的には、 0. lmn！〜 0. 6mmの範囲内とすることが好ましい

[0043] 次に、パッケージ 4の凹部 4a内に封止榭脂 16を充填する。これにより、発光素子 2 をパッケージ 4内に強固に固定することができる。最後に、フレーム板金 20を切断して個々の発光装置 1とする。以上のような工程を経ることによって、複数の発光装置 1 を一括して製造することができる。

[0044] 本発明を適用した発光装置 1の製造方法では、上述したように、リードフレーム 3上に発光素子 2をダイボンディングにより固定し、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15を用いて第 1の電極パッド 9及び第 2の電極パッド 10と第 1の電極リード 11及び第 2の電極リード 12とをワイヤーボンディングした後に、固定された発光素子 2をリードフレーム 3から外すことによって、発光素子 2をリードフレーム 3と対向する面とリードフレームとの間に間隔 Hを設けて配置することができる。

[0045] したがって、この製造方法によれば、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力も放出される光を遮断することなくリードフレーム 3側で大きく反射させることが可能な発光装置 1を作製することができる。また、この製造方法によって作製された発光装置 1では、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側から放出される光を有効に利用し、この発光素子 2が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

[0046] (第 2の実施の形態）

次に、第 2の実施の形態として図 9に示す発光装置 30について説明する。なお、以下の説明では、上記発光装置 1と同等の部位については、説明を省略すると共〖こ、図面において同じ符号を付すものとする。

[0047] この発光装置 30は、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤ一 15によって支持された発光素子 2を所定の高さ Hまで持ち上げる代わりに、この発光素子 2とリードフレーム 3との間にスぺーサ 31を配置した構成となっている。

このスぺーサ 31は、発光素子 2が発する光を透過させる部材カもなり、このような部材として、例えばガラスや、石英、サファイア、 SiCなどを用いることができる。また、これら部材の中で、スぺーサ 31の屈折率が発光素子 2の屈折率に近づくものを選定することが好ましい。

[0048] また、スぺーサ 31の厚み Hは、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側から放出される光をリードフレーム 3側で反射させるのに最も効率の良い高さ寸法に設定されている。具体的に、この厚み Hは、発光素子 2の厚みと同じか発光素子 2の厚み以上に設定することが好ましい。また、ノ¾ /ケージ 4の凹部 4aに対して半分以上の高さが好ましぐ上述したパッケージ 4の凹部 4aが形成する放射面の焦点に発光素子 2を配置することが好ましい。なお、間隔 Hの上限については、発光素子 2がパッケージ 4 の凹部 4aからはみ出さない程度とすることが好ましい。具体的に、この間隔 Hは、 0. lmm〜0. 6mmの範囲内であることが好ましい。

また、スぺーサ 31の平面形状は、発光素子 2と同じかそれよりも大きい形状とすることができる。また、このスぺーサ 31には、発光素子 2が発する光を拡散させるための加工を施してもよい。

[0049] さらに、この発光装置 30では、スぺーサ 31に蛍光体を含有させることによって、発光素子 2が発する光とは異なる色の光を発光させることもできる。例えば青色 LEDと黄色の蛍光体との組み合わせによって白色光を得ることができる。 [0050] 本発明を適用した発光装置 30では、このようなスぺーサ 31を発光素子 2とリードフレーム 3との間に配置することで、発光素子 2をリードフレーム 3と対向する面とリードフレームとの間に間隔 Hを設けて配置することができる。また、スぺーサ 31が発光素子 2が発する光を透過させることから、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力も放出される光を遮断することなくリードフレーム 3側で大きく反射させることができる。

したがって、この発光装置 30では、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側から放出される光を有効に利用し、この発光素子 2が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

[0051] 次に、上記発光装置 30の製造方法について説明する。

なお、上記発光装置 1の製造方法と同様の部分については説明を省略するものとする。

上記発光装置 30の製造方法では、上述した図 6及び図 7に示す工程の後に、フレーム板金 20の各マウント部 11cとなる上に上記スぺーサ 31を接着により固定する。具体的には、マウント部 11cにディスペンサーなどにより接着剤（ペースト）を塗布した後に、この上にマウンターなどを用いてスぺーサ 31を配置し、接着剤を硬化させることによって、上記スぺーサ 31をリードフレーム 3のマウント部 11c上に固定することができる。接着剤（ペースト）としては、例えばシリコーン榭脂や、エポキシ榭脂、メラニン榭脂、ユリア榭脂などの熱硬化性榭脂又は熱可塑性榭脂を用いることができる。

[0052] 次に、上述した発光素子 2をスぺーサ 31上にダイボンディングにより固定する。このダイボンディングには、接着剤（ペースト）として、例えばシリコーン榭脂や、エポキシ榭脂、メラニン榭脂、ユリア榭脂などの熱硬化性榭脂又は熱可塑性榭脂を用いることができる。また、銀フイラ一やシリカなどの無機物又は有機物フィラーを含有した接着剤を用いてもよい。さらに、ガラスなどを用いて発光素子 2をスぺーサ 31上に固定してもよい。なお、接着剤は、硬化後にワイヤーボンディングに影響を与えない程度の硬さを有することが好まし、。

[0053] そして、この発光素子 2がスぺーサ 31上に固定された状態から、ワイヤーボンディングにより上記第 1のボンディングワイヤー 14の一端を第 1の電極パッド 9に接合すると共に、第 1のボンディングワイヤーの他端を第 1の電極リード 11の内側端子部 11a に接合する。同様に、上記第 2のボンディングワイヤー 15の一端を第 2の電極パッド 1 0に接合すると共に、第 2のボンディングワイヤー 15の他端を第 2の電極リード 12の内側端子部 12aに接合する。

[0054] 本発明を適用した発光装置 30の製造方法では、上述したように、リードフレーム 3 上に発光素子 2が発する光を透過させるスぺーサ 31を配置し、このスぺーサ 31上に発光素子 2をダイボンディングにより固定した後に、第 1のボンディングワイヤー 14及び第 2のボンディングワイヤー 15を用いて第 1の電極パッド 9及び第 2の電極パッド 1 0と第 1の電極リード 11及び第 2の電極リード 12とをワイヤーボンディングする。これにより、発光素子 2をリードフレーム 3と対向する面とリードフレーム 3との間に間隔 H を設けて配置することができる。

[0055] したがって、この製造方法によれば、スぺーサ 31が発光素子 2が発する光を透過させることから、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光を遮断することなくリードフレーム 3側で大きく反射させることが可能な発光装置 30を作製することができる。また、この製造方法によって作製された発光装置 30では、発光素子 2のリードフレーム 3と対向する面側力放出される光を有効に利用し、この発光素子 2が発する光の利用効率を更に高めることが可能なことから、更なる高輝度化及び省電力化を図ることが可能である。

[0056] なお、本発明を適用した発光装置は、上述した発光素子 2がパッケージ 4内に配置されたチップ型に限らず、例えば発光素子 2全体が榭脂によって封止された砲弾型であってもよぐまた、複数の発光素子 2が搭載された構成であってもよい。

実施例

[0057] 以下、実施例により本発明の効果を明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなぐその要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

(実施例 1)

実施例 1では、発光素子として、サファイア基板上に、 GaNからなる n型半導体層、 I nGaN力もなる発光層、 AlGaNからなる p型半導体層を、 MOCVD法を用いて順次積層してなる青色 LEDチップを用、た。

そして、フレーム板金を用意し、このフレーム板金のリードフレームとなる部分に、それぞれポリフタルアミド榭脂をモールド成形してパッケージを形成した。

次に、リードフレーム上に青色 LEDチップをシリコーン榭脂からなる接着剤を用いてダイボンディングにより固定した後に、この青色 LEDチップ側の電極パッドとリードフレーム側の電極リードとを Au線からなるボンディングワイヤーを用いてワイヤーボンデイングした。

次に、固定された青色 LEDチップをリードフレーム力も外した後に、ボンディングヮィヤーによって支持された青色 LEDチップを 0. 15mmの高さまで持ち上げた。

次に、ノッケージの青色 LEDチップが配置された凹部内をシリコーン力もなる封止榭脂で封止し、最後に、フレーム板金を切断することによって、本発明の発光装置を得た。

なお、作製された発光装置の大きさは、例えば 3. 5mm X 2. 8mm X l . 8mmである (比較例 1)

比較例 1では、発光素子として、実施例 1と同じ青色 LEDチップを用いた。

そして、実施例 1と同様のフレーム板金を用意し、このフレーム板金のリードフレームとなる部分に、それぞれポリフタルアミド榭脂をモールド成形して、ノッケージを形成した。

次に、ノッケージの青色 LEDチップが配置された凹部内をシリコーン力もなる封止榭脂で封止し、最後に、フレーム板金を切断することによって、従来の発光装置を得た。なお、作製された発光装置の大きさは、例えば 3. 5mm X 2. 8mmX l . 8mmである。

[0059] そして、これら実施例 1及び比較例 1の発光装置について、同じ出力で実際に発光させた拡大写真を図 10及び図 11に示す。

図 10及び図 11に示す拡大写真から、図 10に示す実施例 1の発光装置は、図 11 に示す比較例 1の発光装置よりも明るぐ青色 LEDチップが発する光を有効に利用していることがわかる。これは、青色 LEDチップが発する光に対して透明なサファイア基板を用いているものの、基板が薄いために、比較例 1の発光装置の場合、リードフレーム上に固定された青色 LEDチップの発光中心が凹部の放射面の焦点に対して低ぐ青色 LEDチップが発する光をリードフレームと対向する面とは反対側に効率良く集光させることができないためである。これに対して、実施例 1の発光装置では、リードフレームから青色 LEDチップを浮かせることによって、青色 LEDチップの発光中心と凹部の放射面の焦点とを一致させることができ、この青色 LEDチップが発する光をリードフレームと対向する面とは反対側に効率良く集光させることができる。

以上のことから、本発明の発光装置では、同じ明るさを得るのに必要な電力を少なくすることが可能であり、その結果、更なる省電力化が可能であることが明らかとなつた。

産業上の利用可能性

[0060] 本発明は、発光ダイオード（LED： Light Emitting Diode)などの発光素子を用いた発光装置及びその製造方法に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 電極パッドが設けられた発光素子と、電極リードが設けられたリードフレームとを備え、前記電極パッドと前記電極リードとがボンディングワイヤーを介して電気的に接続された発光装置であって、

前記発光素子は、前記リードフレームとの間に間隔を設けて配置されていることを特徴とする発光装置。

[2] 前記間隔が 0. lmn！〜 0. 6mmの範囲内であることを特徴とする請求項 1に記載の発光装置。

[3] 前記ボンディングワイヤーが前記発光素子を前記リードフレームから浮かせた状態で支持していることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の発光装置。

[4] 前記発光素子と前記リードフレームとの間に前記発光素子が発する光を透過させるスぺーサが配置されていることを特徴とする請求項 1〜3の何れか一項に記載の発光装置。

[5] 前記発光素子が取り付けられた前記リードフレームを保持するパッケージを備え、前記パッケージに形成された凹部から前記発光素子及び前記リードフレームの一部が露出していることを特徴とする請求項 1〜4の何れか一項に記載の発光装置。

[6] 前記発光素子は、基板上に n型半導体層、発光層及び p型半導体層がこの順で積層されてなる化合物半導体を有し、且つ、前記 n型半導体層に接続される第 1の電極ノッドと、前記 p型半導体層に接続される第 2の電極パッドとが、それぞれ前記リードフレームと対向する面とは反対側に位置して設けられていることを特徴とする請求項

1〜5の何れか一項に記載の発光装置。

[7] 前記リードフレームは、第 1の電極リードと第 2の電極リードとを有し、

前記第 1の電極パッドと前記第 1の電極リードとが第 1のボンディングワイヤーを介して電気的に接続されると共に、前記第 2の電極パッドと前記第 2の電極リードとが第 2 のボンディングワイヤーを介して電気的に接続されており、

前記第 1のボンディングワイヤーが前記第 1の電極パッドとの接点力前記第 1の電極リードとの接点まで引き延ばされる方向と、前記第 2のボンディングワイヤーが前記第 2の電極パッドとの接点から前記第 2の電極リードとの接点まで引き延ばされる方向とが互!ヽに反対の方向を向、て、ることを特徴とする請求項 6に記載の発光装置。

[8] 電極パッドが設けられた発光素子と、電極リードが設けられたリードフレームとを備え、前記電極パッドと前記電極リードとがボンディングワイヤーを介して電気的に接続された発光装置の製造方法であって、

前記リードフレーム上に前記発光素子を固定し、前記ボンディングワイヤーを用いて前記電極パッドと前記電極リードとをワイヤーボンディングした後に、前記固定された発光素子を前記リードフレーム力外すことを特徴とする発光装置の製造方法。

[9] 前記発光素子を前記リードフレームから外した後に、前記ボンディングワイヤーによつて支持された前記発光素子を所定の高さまで持ち上げることを特徴とする請求項 8 に記載の発光装置の製造方法。

[10] 電極パッドが設けられた発光素子と、電極リードが設けられたリードフレームとを備え、前記電極パッドと前記電極リードとがボンディングワイヤーを介して電気的に接続された発光装置の製造方法であって、

前記リードフレーム上に前記発光素子が発する光を透過させるスぺーサを配置し、該スぺーサ上に前記発光素子を固定した後に、前記ボンディングワイヤーを用いて前記電極パッドと前記電極リードとをワイヤーボンディングすることを特徴とする発光装置の製造方法。